Drenagem na AgriculturaDisciplina: Irrigação e Drenagem Disciplina: Prof.: Prof .: Marcos Eric Introdução Conceito: Objetivos na agricultura Remoção, por meio artificiais, o excesso de água acumulado no perfil ou na superfície do solo Proporcionar condições ideais ao crescimento e desenvolvimento das culturas Aumentar a produtividade Benefícios Aumentar a produtividade Adubação nitrogenada Aumentar área agricultável Melhorar a saúde publica e animal Métodos de drenagem Natural Quando a própria força da água é responsável pela retirada do excesso de água do solo Artificial Quando a natural não é suficiente ou quando há ação antrópica Tipos: 1 Efeitos da falta de drenagem De forma geral Indisponibilidade de nutrientes Indisponibilidade de oxigênio Ocorrência de compostos tóxicos Propriedades físicas Aeração: processo dinâmico de trocas gasosas na porosidade do solo Lei de Fick ∆C q = −D × L q = fluxo de gases no solo D = constante de difusividade ∆C = gradiente de concentração de ar L = distância para deslocamento do ar Efeitos da falta de drenagem Propriedades físicas Textura Desarranjo nas partículas: Silte Silte... 2002) 2 .. (Custódio et al. redução Ferro . Giberélico) Feijão sob alagamento. Argila Estrutura Quebra devido ao desbalanceamento dos minerais no solo (principalmente Na+) Temperatura Q = m × θ × ∆T O calor específico da água é cinco vezes maior que o do solo Propriedades químicas Nitrogênio .. Areia.. aumento Efeitos da falta de drenagem Nas Culturas Fonte: Carvalho & Ishida. 2002 Sustentação Absorção de água e nutrientes Síntese de hormônios (Ac. . deve deve--se aplicar uma fração adicional de água.Necessidade de Lixiviação Em regiões áridas e semi semi--áridas áridas. a cada irrigação água irrigação.. (Ayers & Westcot. Sob tais condições condições.. 1999) Figura 11: salinidade esperada... principalmente principalmente.. a água de irrigação pode ser salina e prejudicar a cultura cultura.. 1999) 3 . após equilíbrio. Fração de lixiviaç lixiviação ão (FL) (FL):: Onde: Lx FL = Ln Lx: lamina de lixiviação Ln: lamina necessária para satisfazer a ETc e a lixiviação Necessidade de lixiviação Após equilíbrio FL pode ser estimado por: CE d = CE a FL Onde: CEd: Condutividade elétrica da água de drenagem CEa: Condutividade elétrica da água de irrigação Figura 10: perfil de concentração de sais (Ayers & Westcot. para lixiviar o excesso de sais e prevenir a salinização do solo solo. 0 dS m-1 Laranjeira 1.5 dS m-1 Milho doce 1.5 dS m-1 Videira 1.5 dS m-1 Arroz 3.0 dS m-1 Alfafa 2. 2007) Necessidade de lixiviação Calculo da necessidade de lixiviação (NL) Rhoades. 1974.0 dS m-1 Tomate 2. (Ayers & Westcot.: CEes é obtido de acordo com a salinidade limiar da cultura.0 dS m-1 Pimentão 1. (Brito. Rhoades & Merril.1825x + 2.7 dS m-1 Pomelo 1. 1999) y = 1.7 dS m-1 Feijão Fava 1.8 dS m-1 Soja 5.9898 0 1 2 3 4 CE água (dS m-1) Figura 11: fator de concentração de sais em substrato em mudas cítricas.Tabela 1: Fatores de concentração (fc) para estimar a salinidade do extrato de saturação (Ayers & Westcot.7 dS m-1 Trigo 5.5 dS m-1 Morangueira 1. 1999) . 1976: NL = CE a 5CE es − CE a Obs.0 dS m -1 Beterraba 4. Fator de Concentração CE(dSm-1) 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Figura 12: efeito da CEa sobre a CEes na zona radicular para várias frações de lixiviação. Lamina necessária (Ln) Ln = Etc 1 − NL Onde: ETc: evapotranspiração da cultura NL: necessidade de lixiviação Salinidade Limiar das culturas Cultura Salinidade Limiar (CEes) Cultura Salinidade Limiar (CEes) Algodoeiro 7.7 dS m-1 Feijão 1.934 2 R = 0.3 dS m-1 4 .7 dS m-1 Milho 1. A umidade desejada no solo.45 m³/m³.Diagnóstico da necessidade de drenagem Introdução Topografia Pedologia Propriedades físico hídricas do solo Nível freático Diagnóstico da necessidade de drenagem Propriedades do solo Porosidade do solo: porção do solo ocupada pelo ar e água α = porosidade total α = 1 − dg *100 dp dg = densidade global dp = densidade das partículas Importante se determinar a macro e microporosidade Porosidade livre (β (β) β = α . apresentando uma camada de impedimento a 1. 5 . Determinar: O Volume de água no solo.θd θd = estado de umidade desejado α = porosidade total ‘Β’ ideal: entre 10 e 14% Exercício Considerando uma área com 20 ha. havendo um altura de encharcamento de 70 cm com umidade (α (α) de 0.10 m. O volume de água drenável. desejando--se uma porosidade livre de água de 12% em base desejando de volume. A lâmina de água equivalente ao volume de água drenável. W) / 4 D ko = 4000*r 2 * ∆y y (H + 20*r)*(2 − m )* ym ∆t H Camada Impermeável 6 .Diagnóstico da necessidade de drenagem Propriedade do solo Condutividade hidráulica Capacidade do solo transmitir água em meio saturado ( não transiente) ou não saturado (transiente) Dado pela equação de Darcy q = fluxo de água no solo − K o ∆Ψ Ko = condutividade hidráulica do solo q= ∆Ψ = gradiente de potencial ∆x V q= A× t ∆x = diferença de nível entre os pontos Diagnóstico da necessidade de drenagem Propriedades do solo Condutividade hidráulica Determinação Trena com bóia Estaca Superfície do solo W Y0 H D Camada Impermeável Continuação W yt yo H Nível de recuperação útil ∆y Leituras úteis: ∆y ≤ (yo . Exercício Considerando os dados abaixo: calcular a condutividade hidráulica com tempo de 105 s 20cm 40cm 100cm 120cm 80cm Nível de recuperação útil ∆y r = 3.0 m 7 .8 cm Leituras úteis: ko = 50cm ∆y ≤ (yo .0m Zonas Áridas e semisemi-áridas: 2.W) / 4 4000*r 2 * ∆y (H + 20*r)*(2 − y )* y ∆t H Camada Impermeável Diagnóstico da necessidade de drenagem Propriedades do solo Condutividade hidráulica: Determinação Método do Poço seco Usado quando não há presença de lençol freatico Método do Permeametro de carga Método de laboratório Usa amostra de solo inderformada Menor precisão Pontual Diagnóstico da necessidade de drenagem Mapas de nível freático Mapa de Isoípsas (Cargas equivalentes) Objetivo: indicar o fluxo de água no solo 1. Pontos de recarga 2. Pontos de descarga Mapa de Isóbatas Diferença de nível em relação a superfície Objetivo: indicar quais ponto tem maior necessidade de drenagem Zonas Umidas e semisemi-umidas: 1. . terrenos Aplicação:: Aplicação áreas planas com solos solos:: baixa velocidade de infiltração infiltração. Com camadas impermeáveis logo abaixo da superfície superfície. Para Eliminação de excesso de água 8 .... Áreas de baixa declividade declividade:: • Problemas de excesso de água Tipos:: Tipos Para eliminação das águas das chuvas chuvas. baixa permeabilidade permeabilidade..Sistemas de drenagem Tipos de drenos Drenos abertos: São escavações alongadas com pequeno declive longitudinal Tipos Canal trapezoidal Canal parabolóide Terraço Camalhão Drenos Cobertos Tipo Livre Tipo Tubulares Sistemas de drenagem Componentes do sistema Drenos laterais ou de campo Drenos coletores ou secundários Dreno principal ou mestre Sistema de saída Dreno lateral Dreno secundário Dreno principal Dimensionamento Drenagem superficial Objetivo: Eliminação da água que cobre a superfície dos Objetivo: terrenos. Eliminação das águas da Chuva Finalidade: Dimensionar os canais.35 0.30 0.50 0.40 0.30 0. segundo Millar Declividade (%) Solo arenoso Solo franco Solo argiloso Florestas 0–5 0.10 0.35 0.15 0.30 0.55 10 – 30 0. I = intensidade máxima de chuva (mm dia-1) C = Coeficiente de escoamento.60 0. L = Comprimento máximo percorrido pela água dentro dá área de contribuição.70 0.60 Pastagens 0–5 0.60 Terras Cultivadas 0–5 0.60 0. Eliminação das águas da Chuva Tabela 1: Valores do Coeficiente de escoamento (C).40 0.50 0. H diferença de nível entre o ponto mais afastado e a saída.25 0.40 5 – 10 0.77 I = Tc sendo K = (L/√S) (L/√S) = √(L³/H) Onde: Tc = tempo de concentração (mim).360-1 Onde: Q = Vazão máxima de escoamento (m s-1) A = Área contribuição (ha).30 0. Em drenagem urbana: E Tc = 0. S = declividade geral da área de contribuição.A.40 5 – 10 0. Calculo: Q = C.48-1 Onde: Id = total máximo de precipitação que ocorre em um período de 24 horas (mm).7 10 – 30 0. 9 .20 0. interceptores ou drenos.0256 x K0.10 0.80 Eliminação das águas da Chuva Em drenagem Agrícola I = Id.I.50 10 – 30 0.50 5 – 10 0. Solução: Associar drenagem superficial com drenagem do solo. Sistemas de Drenagem Superficial Sistema Natural: Sistemas de Drenagem Superficial Sistema em Camalhão: 10 . Várzeas.Drenagem superficial em áreas com excesso de umidade Situação: Regiões úmidas e semisemi-úmidas. Sistemas de Drenagem Superficial Sistema Interceptor: Sistemas de Drenagem Superficial Sistema com drenos rasos e paralelos: Sistemas de Drenagem Superficial Sistematização: 11 . Determinação: Método do balanço hídrico: Q = 2.78 Cd Onde: Q = capacidade do dreno. Cd = Coeficiente de drenagem. em l s-1.16 × ho ht 12 .Capacidade dos Drenos Importância: projetar sistema de drenagem superficial em qualquer área. Ev = evaporação na área (mm dia-1). Sendo que: Cd = (P(P-Ev Ev--VIB) (Td)-1 Onde: P = precipitação máxima da área (mm dia-1). VIB = velocidade de infiltração básica (mm dia-1). Td = tempo de drenagem. (horas por dia de balanço hídrico) Dimensionamento drenagem subterrânea Objetivo: remover o excesso de água no interior do solo Determinar: Lâmina a ser retirada Diâmetro do dreno Espaçamento entre os drenos Lâmina a ser retirada Coeficiente de drenagem Solo Q Cultura Fonte de água Q = vazão de saída de água: ‘mm/dia’ Hd × β = ∆t Hd = lâmina que drena ‘mm’ β = porosidade livre (%) ∆t = tempo (dia) Dimensionamento de drenagem subterrânea Diâmetro do dreno (Dd) Dd = 0.3749 Espaçamento entre drenos (S) Fluxo permanente Equação de Donnam (1946) S2 = 4 × Ko × ( D 2 − d 2 ) Q Fluxo variável Equação de Glover Dirm (1954) S2 = π × Ko × dt β × ln1.2557 × Q 0. O diâmetro do dreno lateral O espaçamento entre os drenos (fluxo variável) 13 . calcular: A) B) C) A lâmina a ser retirada da área. tolerando até 3 dias de estresse anoxitico a deseja uma porosidade livre de água de 10%.Exercício Considerando uma área. no semisemi-árido Paraibano. onde esta plantado capim elefante que mantém o sistema radicular a 90 cm de profundidade. com nível freático em 40 cm.