AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO HIDRÁULICO DO CANAL DE REGA_ Jessipaulo_José_Chone

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INSTITUTO SUPERIOR POLITÉCNICO DE GAZA 
Divisão de Agricultura 
Engenharia Hidráulica Agrícola e Água Rural 
 Monografia científica 
 
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO HIDRÁULICO DO CANAL DO REGADIO 
DO BAIXO LIMPOPO-MAGULA 
 
Monografia apresentada e defendido como requisito para obtenção do grau de 
Licenciatura em Engenharia Hidráulica Agrícola e Água Rural. 
 
 
 
Autor: 
Jessipaulo José Chone 
Tutor: 
Fernando Brazão Tembe, MEng 
 
 
 
 
Lionde, Setembro de 2024 
 
 
 
i 
 
 
ii 
 
 
iii 
 
Índice 
DEDICATÓRIA ....................................................................................................................... xi 
AGRADECIMENTOS ............................................................................................................ xii 
Resumo .................................................................................................................................. xiii 
1. INTRODUÇÃO ................................................................................................................... 14 
1.1. Problema e justicicativa ................................................................................................ 15 
1.2. Objectivos...................................................................................................................... 16 
1.2.1.Geral ............................................................................................................................ 16 
1.2.2.Específicos .................................................................................................................. 16 
2.REVISÃO DA LITERATURA ............................................................................................ 17 
2.1. Vida útil de uma estrutura ............................................................................................. 17 
2.2. Canais de Irrigação ........................................................................................................ 17 
2.2.1. Canais revestidos ........................................................................................................ 17 
2.2.2. Elementos geométricos de um canal hidráulico ......................................................... 18 
2.3. Solos .............................................................................................................................. 19 
2.3.1. Formação de solos ...................................................................................................... 19 
2.3.2. Processos de formação de solo ................................................................................... 20 
2.3.3. Solos moles ................................................................................................................ 20 
2.3.4. Capacidade de carga do solo ...................................................................................... 20 
2.3.5. Deformações do solo .................................................................................................. 20 
2.3.6. Tipos de recalque ....................................................................................................... 21 
2.4. Amostras Indeformadas................................................................................................. 21 
2.5. Amostras deformadas .................................................................................................... 21 
2.6. Classificação granulométrica dos solos......................................................................... 21 
2.7. Consistência do solo ...................................................................................................... 23 
2.8. Limites de Atterberg...................................................................................................... 23 
2.8.1. Limite de liquidez....................................................................................................... 24 
iv 
 
2.8.2. Limite de plasticidade ................................................................................................ 24 
2.8.3. Limite de contracção .................................................................................................. 24 
2.9.Compactação de solos .................................................................................................... 24 
2.9.1.Ensaio de Proctor ........................................................................................................ 24 
2.10.Ensaio CBR .................................................................................................................. 25 
2.11. Estanquidade ............................................................................................................... 25 
2.11.1.Caudal do projecto .................................................................................................... 25 
2.12.2.Hidroreguladores de caudal ....................................................................................... 26 
3.MATERIAIS E MÉTODOS ................................................................................................. 27 
3.1. Área de estudo ............................................................................................................... 27 
3.2. Realização de ensaios .................................................................................................... 28 
3.2.1. Recolha de amostras ................................................................................................... 28 
3.2.2. Análise da granulometria e humidade do solo ........................................................... 29 
3.2.3. Limites de consistência e Atterberg ........................................................................... 30 
Índice de actividade da argila ........................................................................................... 32 
3.2.4. Ensaio de Proctor ....................................................................................................... 32 
3.2.5. Ensaio de CBR ........................................................................................................... 34 
3.3. Análise da estanquidade ................................................................................................ 36 
3.3.1. Velocidade e caudal do canal ..................................................................................... 37 
3.3.2.Regime de escoamento ................................................................................................ 39 
4.RESULTADOS E DISCUSSÃO .......................................................................................... 40 
4.1. Classificação do solo do aterro...................................................................................... 40 
4.1.1. Humidade do Solo ...................................................................................................... 40 
4.1.2. Granulometria dos solos ............................................................................................. 40 
4.1.3. Limites de consistência .............................................................................................. 41 
4.1.3.1. Índice de consistência.............................................................................................. 42 
4.1.3.2. Índice de actividade da argila .................................................................................. 43 
v 
 
4.1.4. Compactação de solos ................................................................................................ 43 
4.1.5. Ensaio de CBR ........................................................................................................... 45 
4.2.Análise da estanqueidade ...............................................................................................a estanqueidade, o caudal de entrada corresponde ao caudal de saída, ou seja, o 
canal não perde água por infiltração ou vazamentos e com base nos limites de velocidade 
máxima aconselhável para canais de betão podemos afirmar que a velocidade de escoamento 
do canal de rega em estudo obedece os limites estabelecidos (4,00m/s- 6,00m/s). 
Desempenho dos órgãos acessórios 
O tipo e dimensões dos órgãos acessórios instalados no canal tem um bom desempenho no 
regulamento do caudal em garantir um fornecimento eficiente de água; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
50 
 
6.RECOMENDAÇÕES 
Para melhor desempenho no canal principal do bloco de rega de Magula considerando os 
resultados obtidos durante a realização do trabalho, recomenda-se a instituição responsável 
pela gestão: 
 Garantir uma revisão constante do estado do aterro (erosão ou desabamento) de modo 
a prevenir o assentamento do canal durante a campanha agrícola; 
 Manter o uso eficiente dos órgãos e acessórios do canal para garantir um 
fornecimento eficiente dos caudais dimensionados para as linhas de distribuição; 
 Reforçar a segurança no canal de modo a prevenir queimadas descontroladas 
sucessíveis a causar erosão na talude assim como o roubo de acessórios (válvulas, 
uniões); 
 Construção de encostos reforcados de betão (caixas de tomada de agua) e a aplicação 
de impermeabilizantes quentes com geomembranas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
51 
 
7.REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
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Em Livro Científico ALICE. 
52 
 
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2019. Considerações sobre a Determinação do Teor de Umidade. 
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estabilização para duas seções características da BR-280. 
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Teor de Umidade dos Solos - Método da Estufa e o Método Speedy - Ensaios Geotécnicos. - 
Suporte Sondagens e Ensaios Geotécnicos [WWW Document], n.d. URL 
https://www.suportesolos.com.br/blog/teor-de-umidade-dos-solos-metodo-da-estufa-
e-o-metodo-speedy-ensaios-geotecnicos/55/ (accessed 6.5.22). 
 
 
 
 
 
 
 
53 
 
 
8.ANEXOS 
ANEXO A 
Cálculo de caudal nas descargas para os hidrantes pela equação 11: 
DS1 
𝑄1.1 = [
𝑂, 0037 × 0,24,87 × 1501,852
10,643
]
1
1,852
= 0.030𝑚3/𝑠
 
𝑄1.2 = [
𝑂, 020 × 0,164,87 × 1501,852
10,643
]
1
1,852
= 0.040𝑚3/𝑠
 
∑ 𝐷𝑆1 = 0.070𝑚3/𝑠 
DS2 
𝑄2.1 = [
𝑂, 0042 × 0,3154,87 × 1501,852
10,643
]
1
1,852
= 0.10𝑚3/𝑠 
𝑄2.2 = [
𝑂, 0022 × 0,2504,87 × 1501,852
10,643
]
1
1,852
= 0.04𝑚3/𝑠 
𝑄2.3 = [
𝑂, 004 × 0,2504,87 × 1501,852
10,643
]
1
1,852
= 0.06𝑚3/𝑠 
∑ 𝐷𝑆2 = 0.20𝑚3/𝑠 
DS3 
𝑄3.1 = [
𝑂, 0021 × 0,2504,87 × 1501,852
10,643
]
1
1,852
= 0.040𝑚3/𝑠 
𝑄3.2 = [
𝑂, 0030 × 0,2504,87 × 1501,852
10,643
]
1
1,852
= 0.05𝑚3/𝑠 
𝑄3.3 = [
𝑂, 0025 × 0,2504,87 × 1501,852
10,643
]
1
1,852
= 0.043𝑚3/𝑠 
54 
 
∑ 𝐷𝑆3 = 0.13𝑚3/𝑠 
DS4 
𝑄4.1 = [
𝑂, 0035 × 0,4004,87 × 1501,852
10,643
]
1
1,852
= 0.18𝑚3/𝑠 
𝑄4.2 = [
𝑂, 0030 × 0.3154,87 × 1501,852
10,643
]
1
1,852
= 0.09𝑚3/𝑠 
𝑄4.3 = [
𝑂, 0020 × 0,5004,87 × 1501,852
10,643
]
1
1,852
= 0.24𝑚3/𝑠 
𝑄4.4 = [
𝑂, 0030 × 0,4004,87 × 1501,852
10,643
]
1
1,852
= 0.16𝑚3/𝑠 
𝑄4.5 = [
𝑂, 0032 × 0.4004,87 × 1501,852
10,643
]
1
1,852
= 0.17𝑚3/𝑠 
𝑄4.6 = [
𝑂, 0035 × 0,4004,87 × 1501,852
10,643
]
1
1,852
= 0.18𝑚3/𝑠 
∑ 𝐷𝑆4 = 1.02𝑚3/𝑠 
DS5 
𝑄5.1 = [
𝑂, 0030 × 0.3154,87 × 1501,852
10,643
]
1
1,852
= 0.09𝑚3/𝑠 
𝑄5.2 = [
𝑂, 0020 × 0.7004,87 × 1301,852
10,643
]
1
1,852
= 0.50𝑚3/𝑠 
𝑄5.3 = [
𝑂, 0020 × 0.7004,87 × 1501,852
10,643
]
1
1,852
= 0.50𝑚3/𝑠 
𝑄5.4 = [
𝑂, 0030 × 0.5004,87 × 1501,852
10,643
]
1
1,852
= 0.29𝑚3/𝑠 
𝑄5.5 = [
𝑂, 0027 × 0.5004,87 × 1501,852
10,643
]
1
1,852
= 0.28𝑚3/𝑠 
55 
 
𝑄5.6 = [
𝑂, 0027 × 0.5004,87 × 1501,852
10,643
]
1
1,852
= 0.28𝑚3/𝑠 
𝑄5.7 = [
𝑂, 0035 × 0.5004,87 × 1501,852
10,643
]
1
1,852
= 0.32𝑚3/𝑠 
𝑄5.8 = [
𝑂, 0025 × 0.5004,87 × 1501,852
10,643
]
1
1,852
= 0.27𝑚3/𝑠 
𝑄5.9 = [
𝑂, 0020 × 0.4004,87 × 1501,852
10,643
]
1
1,852
= 0.13𝑚3/𝑠 
𝑄5.10 = [
𝑂, 0030 × 0.3154,87 × 1501,852
10,643
]
1
1,852
= 0.09𝑚3/𝑠 
∑ 𝐷𝑆5 = 2.75𝑚3/𝑠 
DS6 
𝑄6.1 = [
𝑂, 0020 × 0.7004,87 × 1301,852
10,643
]
1
1,852
= 0.50𝑚3/𝑠 
𝑄6.2 = [
𝑂, 0020 × 0.7004,87 × 1301,852
10,643
]
1
1,852
= 0.50𝑚3/𝑠 
𝑄6.3 = [
𝑂, 0037 × 0.7004,87 × 1301,852
10,643
]
1
1,852
= 0.69𝑚3/𝑠 
𝑄6.4 = [
𝑂, 0020 × 0.5004,87 × 1501,852
10,643
]
1
1,852
= 0.24𝑚3/𝑠 
𝑄6.5 = [
𝑂, 0020 × 0.7004,87 × 1301,852
10,643
]
1
1,852
= 0.50𝑚3/𝑠 
𝑄6.6 = [
𝑂, 0020 × 0.5004,87 × 1501,852
10,643
]
1
1,852
= 0.24𝑚3/𝑠 
𝑄6.7 = [
𝑂, 0020 × 0.5004,87 × 1501,852
10,643
]
1
1,852
= 0.24𝑚3/𝑠 
56 
 
𝑄6.8= [
𝑂, 0020 × 0.5004,87 × 1501,852
10,643
]
1
1,852
= 0.24𝑚3/𝑠 
𝑄6.9 = [
𝑂, 0028 × 0.4004,87 × 1501,852
10,643
]
1
1,852
= 0.16𝑚3/𝑠 
𝑄6.10 = [
𝑂, 0047 × 0.3154,87 × 1501,852
10,643
]
1
1,852
= 0.11𝑚3/𝑠 
∑ 𝐷𝑆6 = 3.4𝑚3/𝑠 
DS7 
𝑄7.1 = [
𝑂, 0020 × 0.7004,87 × 1301,852
10,643
]
1
1,852
= 0.50𝑚3/𝑠 
𝑄7.2 = [
𝑂, 0020 × 0.7004,87 × 1301,852
10,643
]
1
1,852
= 0.50𝑚3/𝑠 
𝑄7.3 = [
𝑂, 0030 × 0.7004,87 × 1301,852
10,643
]
1
1,852
= 0.62𝑚3/𝑠 
𝑄7.4 = [
𝑂, 0029 × 0.7004,87 × 1301,852
10,643
]
1
1,852
= 0.61𝑚3/𝑠 
𝑄7.5 = [
𝑂, 0028 × 0.5004,87 × 1501,852
10,643
]
1
1,852
= 0.28𝑚3/𝑠 
𝑄7.6 = [
𝑂, 0037 × 0.5004,87 × 1501,852
10,643
]
1
1,852
= 0.33𝑚3/𝑠 
𝑄7.8 = [
𝑂, 0030 × 0.5004,87 × 1501,852
10,643
]
1
1,852
= 0.29𝑚3/𝑠 
𝑄7.9 = [
𝑂, 0032 × 0.5004,87 × 1501,852
10,643
]
1
1,852
= 0.30𝑚3/𝑠 
𝑄7.10 = [
𝑂, 0030 × 0.4004,87 × 1501,852
10,643
]
1
1,852
= 0.16𝑚3/𝑠 
57 
 
𝑄7.11 = [
𝑂, 0030 × 0.4004,87 × 1501,852
10,643
]
1
1,852
= 0.16𝑚3/𝑠 
𝑄7.12 = [
𝑂, 0055 × 0.3154,87 × 1501,852
10,643
]
1
1,852
= 0.12𝑚3/𝑠 
∑ 𝐷𝑆7 = 3.87𝑚3/𝑠 
DS8 
𝑄8.1 = [
𝑂, 0048 × 0.7004,87 × 1301,852
10,643
]
1
1,852
= 0.79𝑚3/𝑠 
𝑄8.2 = [
𝑂, 0020 × 0.7004,87 × 1301,852
10,643
]
1
1,852
= 0.50𝑚3/𝑠 
𝑄8.3 = [
𝑂, 0030 × 0.7004,87 × 1301,852
10,643
]
1
1,852
= 0.62𝑚3/𝑠 
𝑄8.4 = [
𝑂, 0020 × 0.7004,87 × 1301,852
10,643
]
1
1,852
= 0.50𝑚3/𝑠 
𝑄8.5 = [
𝑂, 0020 × 0.7004,87 × 1301,852
10,643
]
1
1,852
= 0.50𝑚3/𝑠 
𝑄8.6 = [
𝑂, 0030 × 0.5004,87 × 1501,852
10,643
]
1
1,852
= 0.29𝑚3/𝑠 
𝑄8.7 = [
𝑂, 0020 × 0.5004,87 × 1501,852
10,643
]
1
1,852
= 0.24𝑚3/𝑠 
𝑄8.8 = [
𝑂, 0030 × 0.5004,87 × 1501,852
10,643
]
1
1,852
= 0.29𝑚3/𝑠 
𝑄8.9 = [
𝑂, 0022 × 0.4004,87 × 1501,852
10,643
]
1
1,852
= 014𝑚3/𝑠 
𝑄8.10 = [
𝑂, 0029 × 0.3154,87 × 1501,852
10,643
]
1
1,852
= 0.086𝑚3/𝑠 
58 
 
∑ 𝐷𝑆8 = 4.096𝑚3/𝑠 
DS9 
𝑄9.1 = [
𝑂, 0030 × 0.7004,87 × 1301,852
10,643
]
1
1,852
= 0.62𝑚3/𝑠 
𝑄9.2 = [
𝑂, 0020 × 0.7004,87 × 1301,852
10,643
]
1
1,852
= 0.50𝑚3/𝑠 
𝑄9.3 = [
𝑂, 0040 × 0.7004,87 × 1301,852
10,643
]
1
1,852
= 0.72𝑚3/𝑠 
𝑄9.4 = [
𝑂, 0020 × 0.7004,87 × 1301,852
10,643
]
1
1,852
= 0.50𝑚3/𝑠 
𝑄9.5 = [
𝑂, 0020 × 0.7004,87 × 1301,852
10,643
]
1
1,852
= 0.50𝑚3/𝑠 
𝑄9.6 = [
𝑂, 0030 × 0.5004,87 × 1501,852
10,643
]
1
1,852
= 0.29𝑚3/𝑠 
𝑄9.7 = [
𝑂, 0030 × 0.5004,87 × 1501,852
10,643
]
1
1,852
= 0.29𝑚3/𝑠 
𝑄9.8 = [
𝑂, 0030 × 0.5004,87 × 1501,852
10,643
]
1
1,852
= 0.29𝑚3/𝑠 
𝑄9.9 = [
𝑂, 0030 × 0.4004,87 × 1501,852
10,643
]
1
1,852
= 0.16𝑚3/𝑠 
𝑄9.10 = [
𝑂, 0033 × 0.4004,87 × 1501,852
10,643
]
1
1,852
= 0.17𝑚3/𝑆 
𝑄9.11 = [
𝑂, 0033 × 0.4004,87 × 1501,852
10,643
]
1
1,852
= 0.17𝑚3/𝑠 
𝑄9.12 = [
𝑂, 0038 × 0.2004,87 × 1501,852
10,643
]
1
1,852
= 0.030𝑚3/𝑠 
59 
 
∑ 𝐷𝑆9 = 4.24𝑚3/𝑠 
ANEXO B 
SOMATORIO DOS CAUDAIS DAS DESCARGAS PARA OS HIDRANTES 
∑ 𝐷𝑆1 + 𝐷𝑆2 + 𝐷𝑆3 + 𝐷𝑆4 + 𝐷𝑆5 + 𝐷𝑆6 + 𝐷𝑆7 + 𝐷𝑆8 + 𝐷𝑆9 
∑ 0.070 + 0.20 + 0.13 + 1.02 + 2.75 + 3.4 + 3.87 + 4.096 + 4.24 = 19.776𝑚3/𝑠 
ANEXO C 
CALCULO DAS SECÇÕES GEOMETRICAS DO CANAL 
Área 
𝐴 = (𝑚ℎ + 𝑏) × ℎ 
𝐴 = (1.5 × 1.25 + 1.5) × 1.5 
𝐴 = 4.22𝑚2 
Perímetro molhado 
𝑃𝑚 = 2ℎ × √1 + 𝑚2 + 𝑏 
𝑃𝑚 = 2 × 1.25 × √1 + 1.52 + 1.5 
𝑃𝑚 = 6.00 𝑚 
Raio Hidráulico 
𝑅ℎ = [
(𝑚ℎ + 𝑏) × ℎ
𝑏 + (2ℎ√1 + 𝑚2)
]
2
3
 
𝑅ℎ = [
(1.5 × 1.25 + 1.5) × 1.25
1.5 + (2 × 1.25 × √1 + 1.52)
]
2
3
 
𝑅ℎ = 0.79 𝑚 
ANEXO D 
60 
 
Caudal 
𝑄 = 𝐾𝑠 × 𝐴 × 𝑅ℎ
2
3 × √𝑖 
𝑄 = 75 × 4.22 × 0.79 × √0.01 
𝑄 = 25 𝑚3/𝑠 
ANEXO E 
Velocidade de escoamento 
V= Q/A 
V=25/ 4.22 
V= 5.93m/s 
 
ANEXO F 
Número de Froude 
𝐹𝑟 =
𝑉
√𝑔 × ℎ
 
𝐹𝑟 =
5.93
√9.81 × 1.25
= 1.70 
 
 
 
 
 
 
 
 
ANEXO G 
61 
 
 
Figura 6: Comportas de Parede unidirecionais, Autor (2023) 
 
 
Figura 6: Vertedor simples de secção rectangular, Autor (2023). 
 
Figura 1- Vertedor simples de secção rectangular, Autor (2023) 
62 
 
 
 Figura 8: Erosão na talude, Autor (2023). 
 
ANEXO H 
 
63 
 
 
Tabela 15: Sistema unificado de classificação de solos 
ANEXO I 
 
Tabela 16: Coeficientes da formula de Manning-Stricker47 
4.2.1.Caudal de entrada e de saída ....................................................................................... 47 
4.2.2. Velocidade de escoamento ......................................................................................... 47 
4.2.3. Regime de escoamento ............................................................................................... 47 
4.3. Desempenho dos órgãos acessórios .............................................................................. 48 
5.CONCLUSÃO ...................................................................................................................... 49 
6.RECOMENDAÇÕES ........................................................................................................... 50 
7.REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.................................................................................. 51 
8.ANEXOS .............................................................................................................................. 53 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
vi 
 
Índice de Tabelas 
Tabela 1: Secções transversais de canais ................................................................................. 19 
Tabela 2: Classifição granulometrica segundo ASTM e a ABNT ........................................... 22 
Tabela 3: Limite de liquidez .................................................................................................... 30 
Tabela 4: limite de plasticidade ............................................................................................... 31 
Tabela 5: Materiais usados na realização do ensaio de compactação ...................................... 32 
Tabela 6: Especificação dos moldes e procedimentos do ensaio de compactação ................. 33 
Tabela 7: Materiais usados para ensaio CBR .......................................................................... 34 
Tabela 8: Determinação dos teores de humidade .................................................................... 34 
Tabela 9: Determinação dos moldes de compactação ............................................................. 35 
Tabela 10: Ensaio de Sedimentação ........................................................................................ 40 
Tabela 11: Resumo dos resultados de solo consistência .......................................................... 42 
Tabela 12: Resultados do ensaio de compactação ................................................................... 43 
Tabela 13: Resultados da amostra da expansão do solo .......................................................... 45 
Tabela 14: Resultados obtidos nos ensaios de penetração ....................................................... 46 
Tabela 15: Sistema unificado de classificação de solos ........................................................... 63 
Tabela 16: Coeficientes da formula de Manning-Stricker ....................................................... 63 
 
 
Índice de figuras 
Figura 1: Erosão causada pelo transbordo de água no canal ................................................... 16 
Figura 2: Estados característicos e limites de consistência de solo ......................................... 23 
Figura 3: Componentes basicos de uma comporta .................................................................. 26 
Figura 4: Recolha de amostras do solo .................................................................................... 29 
Figura 5: Medição das secções geometricas do canal .............................................................. 39 
Figura 6: Comportas de Parede unidirecionais ........................................................................ 61 
Figura 7: Vertedor simples de secção rectangular ................................................................... 61 
Figura 8: Ersoão na talude ....................................................................................................... 62 
 
Índice de Gráficos 
Gráfico 1: Resultados granulometricos .................................................................................... 41 
Gráfico 2: Resultados do ensaio do limite de liquidez pelo método gráfico ........................... 42 
Gráfico 3: Curva óptima para compactação ............................................................................. 44 
file:///E:/DELL/Desktop/TCC-%20Chone.docx%23_Toc144713624
file:///E:/DELL/Desktop/TCC-%20Chone.docx%23_Toc144712241
file:///E:/DELL/Desktop/TCC-%20Chone.docx%23_Toc144712242
file:///E:/DELL/Desktop/TCC-%20Chone.docx%23_Toc144712243
file:///E:/DELL/Desktop/TCC-%20Chone.docx%23_Toc144712244
file:///E:/DELL/Desktop/TCC-%20Chone.docx%23_Toc144712245
file:///E:/DELL/Desktop/TCC-%20Chone.docx%23_Toc144712247
file:///E:/DELL/Desktop/TCC-%20Chone.docx%23_Toc144712248
vii 
 
Gráfico 4: Curva de Deformação x penetração ........................................................................ 45 
 
Índice de mapas 
Mapa 1: Mapa de Chongoene .................................................................................................. 27 
Mapa 2: Vista de cima do canal captada no Google Earth ...................................................... 28 
 
Índice de equação 
Equação 1 ................................................................................................................................. 17 
Equação 2 ................................................................................................................................. 17 
Equação 3 ................................................................................................................................. 31 
Equação 4 ................................................................................................................................. 32 
Equação 5 ................................................................................................................................. 32 
Equação 6 ................................................................................................................................. 33 
Equação 7 ................................................................................................................................. 35 
Equação 8 ................................................................................................................................. 36 
Equação 9 ................................................................................................................................. 36 
Equação 10 ............................................................................................................................... 36 
Equação 11 ............................................................................................................................... 37 
Equação 12 ............................................................................................................................... 37 
Equação 13 ............................................................................................................................... 38 
Equação 14 ............................................................................................................................... 38 
Equação 15 ............................................................................................................................... 38 
Equação 16 ............................................................................................................................... 39 
 
 
 
 
 
 
 
file:///E:/DELL/Desktop/TCC-%20Chone.docx%23_Toc144714778
file:///E:/DELL/Desktop/TCC-%20Chone.docx%23_Toc144714779
viii 
 
Índice de Abreviaturas 
ISPG – Instituto Superior Politecnico de Gaza 
RBL – Regadio de Baixo Limpopo, E.P. 
CL – Argila de baixa plasticidade 
ML – Silte de baixa plasticidade 
SUCS – Sistema unificado de classificação de solos 
h- Humidade 
KN – Quilonewton 
gr/g– Gramas 
Cm3- Centímetroscúbicos 
CBR – Califónia Bearing Ratio (índice de suporte Califónia) 
ISC-Indice de Suporte California 
mm – milimetros 
Q- caudal 
v- velocidade 
Rh- raio hidraulico 
n- Coeficiente de rugosidade de Manning 
i – Inclinação Longitudinal 
m- Inclinação de talude 
ks- Material de construção 
Pm- perimetro molhado 
A- área do canal 
DS- distribuição do sistema 
ix 
 
LL- Limite de liquidez 
LP- Limite de plasticidade 
LR-Limite de retração 
IC- Indice de consistência 
IA- Indice de argila 
ABNT- Associação brasileira de normas e tecnicas 
ABN- Associação brasileira de normas 
W- Teor de humidade 
P1/P2/P3/P4- Peso do soquete 
Kg- Quilograma 
ha- Hactar 
E- Energia de compactação 
hq- Altura de queda 
Ng- Número de golpes 
nc- Número de camadas 
V- volume do molde 
Bh- Baridade húmida 
Bs- Baridade seca 
M1/M2/M3/M4- peso do solo 
DNIT- Departamento Nacional de Infra-estrutura de Transportes 
Fr- Número de froudes 
HA/HB- Diferença de altura 
ZA/ZB- Diferença de cota 
ic- Inclinação da conduta 
x 
 
∆H- Perdas de cargas 
L- Cumprimento 
D- Diâmetro 
m- Metros 
C- Coeficiente de rugosidade 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
xi 
 
DEDICATÓRIA 
Dedico este trabalho de pesquisa a toda minha família, especialmente a minha mãe Madalena 
Carlos Mutombene, sua grande força foi a mola propulsora que permitiu o meu avanço, 
mesmo durante os momentos mais difíceis. Agradeço do fundo do meu coração. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
xii 
 
AGRADECIMENTOS 
Em primeiro lugar quero agradecer a Deus por ter me prorcionado saude e gara para superar 
todas dificuldades durante meu percurso escolar assim como na minha vida particular. 
Agradeço а minha mãe pelos ensinamentos que me tornaram no indivíduo que sou hoje. 
Vai agradecimento especial vai para meu supervisor Fernando Brazão Tembe assim como 
Técnico Carlos Teddy Malevo e engenheiro Oker Mateus Mahumane pelo suporte, apoio e 
acompanhamento incondicional em todos os momentos da realização deste trabalho. 
Agradeço a minha querida avo Salmina Mussavene (em memória) pelo apoio moral dado 
durante minha formação académica, minha tia Júlia Mutombene, irmão e primos 
especialmente a Salmina Mutombene, Alice Fumo, Charles Chone, Américo Mugabe, a 
minhas sobrinhas Emily, Raquel e "Bae" Justina Maguendo. 
Agradeço também as pessoas com quem convivi aо longo desses anos de curso, que me 
incentivaram e que certamente tiveram impacto na minha formação académica isso pela 
amizade, compreensão e companheirismo e por serem verdadeiros amigos em particular ao 
Anastácio Patrício, Denílson Checo, Vanessa Hairat, Abílio Matavel, Clesio Xerinda, Valter 
Vidgal, António Horácio, Declio Tsenane, Mussa Delivane, Rui António, Simione Mabunda, 
José Augusto, Ancha Invita, Sancho Owen, Lino Massingue, Walter Muchanga, e a tantos 
outros não menos importantes que não tive aoportunidade de mencionar, Obrigado sem 
Tamanho! 
 
 
 
 
 
 
 
xiii 
 
Resumo 
A construção de um aterro sobre um solo mole precisa de um conceito de solução para 
estabilização, por conta da sua baixa capacidade de resistência e maior compressibilidade, 
essas situações são motivo de preocupação nas obras de engenharia civil, diminuindo a área 
de instalação das mesmas estruturas(Teixeira, 2019). Esta pesquisa teve como objectivo 
avaliar o desempenho hidráulico do canal de rega revestido de betão na localidade de Magula 
no perimetro irrigado do Baixo Limpopo, poa tal procedeu-se a recolha de amostras 
deformadas para efeito de realização de ensaio de caracterização de solo, verificação da 
estanqueidade e o funcionamento dos órgãos acessórios do mesmo. Para alcançar esses 
objectivos foi feita recolha de amostras no campo com finalidade de realizar ensaios de 
caracterização física do solo no laboratório (humidade, granulometria, limites de 
consistência, compactação, CBR), usou-se também expressões analíticas para o cálculo das 
secções geométricas do canal (área, perímetro molhado, raio hidráulico), assim como para 
verificar a estanqueidade (i) Manning Strickler, (ii) Hazen William, (iii) Bernoulli e fez se 
avaliação do desempenho dos órgãos acessórios (hidroreguladores e vertedores) a fim de 
verificar a situação actual no funcionamento do canal. Em relação aos ensaios de 
caracterização analisou-se a granulometria e verificou-se que o material do aterro é 
classificado como CL-ML (argila siltosa de baixa plasticidade) e tem estabilidade boa na 
qualidade como aterro segundo o sistema unificado de classificação de solos (SUCS), são 
solos de baixa plasticidade porque seu índice de plasticidade é menor que 15, podem ser 
compactados a uma humidade óptima de 18.4% para um peso específico de 1.680 gr/cm3, a 
força máxima de ruptura é de 25.354KN numa superfície de deformação de 7.5mm segundo 
CBR. Segundo Coutinho (2019) é de extrema importância a definição do caudal ou 
velocidade média nas preliminares de projectos hidráulicos, esse caudal utilizado no 
dimensionamento do projecto muita das vezes é considerado caudal máximo, o canal de rega 
de Magula escoa um caudal de 25m3/s e fornece 19.776m3/s pelas 9 linhas dos hidrantes, com 
uma velocidade de escoamento de 5.93m/s, de acordo com o mesmo autor, pode-se confirmar 
que não araste de sedimentos e nem risco de erosão nas paredes porque a velocidade média 
esta nos limites estabelecidos para canais revestidos com betão. 
 
Palavras-chave:Canais de rega, desempenho estrutural, desempenho hidráulico.
14 
 
1. INTRODUÇÃO 
Há uma preocupação no ramo da engenharia sobre o desempenho, estabilidade e durabilidade 
de aterros construídos sobre solos moles em todo mundo devido ao aumento percentual de 
estruturas degradadas. De acordo com (Ferreira, 2013) a degradação dessas estruturas na 
maioria das vezes é causada pela alteração de uma das propriedades físicas ou mecânicas na 
superfície e esses efeitos nem sempre se manifestam visualmente. (Camelo, 2011) sustenta 
também a ideia de que para além da alteração das propriedades e qualidade dos materiais 
usados na construção, as acções ambientais também são um factor que afectam o desempenho 
e durabilidade das estruturas. 
É notório o aumento de campanhas que visam sensibilizar o bom uso da água em geral, mas 
nos canais de rega o principal objectivo dessas campanhas é cumprir com os fins para que foi 
construído, garantindo boa eficiência no fornecimento da água para as sociedades que 
praticam agricultura na sua área de projecção, portanto, de acordo com (Amaral, 2014) é de 
extrema importância a definição do caudal de rega de acordo com as necessidades da 
população alvo para optimização do mesmo. 
Este trabalho centra se na avaliação do desempenho hidráulico do canal principal de rega do 
bloco de Magula, estudando as características mecânicas do material do aterro e se esta 
estável para operar sem comprometer a sua segurança durante seu tempo de vida útil e 
verificar a estanqueidade assim como o funcionamento dos órgãos acessórios a fim de avaliar 
a eficiência do mesmo na distribuição de água. Com este estudo espera-se dar impulso a 
realização de mais estudos sobre desempenho hidráulico de outras infra-estruturas 
construídas em vários locais do país. 
 
 
 
 
 
 
 
15 
 
1.1. Problema e justicicativa 
Canais de irrigação são considerados infra-estruturas hidráulicas primordiais no 
desenvolvimento agrícola, isso por conta das variações climáticas e para seu bom 
desempenho necessitam muito de uma boa eficiência assim como uma boa durabilidade em 
seus revestimentos (Morgado et al, 2011). O canal de rega do bloco de Magula foi construído 
com o mesmo objectivo que todos canais rega em geral, que é reduzir a dependência das 
actividades agrícolas com base no clima, ajudar o desenvolvimento económico assim como 
social de uma determinada região irrigando os campos agrícolas das comunidadesque 
praticam agricultura na localidade de Magula em particular, cinco anos depois da sua 
inauguração a infra-estrutura em estudo começou a ter problemas de infiltração em algumas 
caixas de tomada de água devido a separação entre a estrutura do canal com a caixa de 
tomada de água e transbordo de água em alguns pontos do canal devido a má gestão das 
estruturas de regulação de água e esses são aspectos muito critico que comprometem a 
estética, segurança e a utilização dessa estrutura colocando em risco a área abrangida pela 
estrutura e os utentes que se beneficiam do mesmo. 
Segundo Luna (2013), mesmo canais revestidos as perdas de água por infiltraçã[o são 
inevitaveis, um canal revestido de concreto em particular de boa qualidade ira apresentar uma 
taxa de infiltração aproximadamente 0,0213m³/m²/24h /, portanto levando em consideração o 
facto de o canal estar assente num aterro de 3 metros de altura importa estudar o desempenho 
das características mecânicas e material que suporta o canal de rega em função do tempo em 
que foi construído para verificar até que ponto a infiltração que ocorre no canal e nas tomadas 
de água esta afectar a estabilidade do aterro que suporta o canal, verificar até que nível o 
transbordo que ocorre no canal afecta os hidrates que se beneficiam da água do canal para 
produção agrícola. 
Com a realizaçãodeste estudo espera-se contribuir de uma maneira gerar com util 
informaçõao para manutenção e estratégias para a resolução dos problemas actuais na infra-
estrutura de Magula afim de garantir um bom desempenho durante a campanha agricola. 
16 
 
 
 
 
1.2. Objectivos 
1.2.1.Geral 
 Avaliar o desempenho hidráulico do canal de rega do Regadio do Baixo Limpopo. 
1.2.2.Específicos 
 Realizar o ensaio de caracterização do aterro que suporta o canal. 
 Verificara estanquidade do canal. 
 Verificar o funcionamento dos órgãos acessórios do canal 
 
 
 
 
 
 
Figura 1: Erosão causada pelo transbordo de água no canal, Autor (2023). 
17 
 
2.REVISÃO DA LITERATURA 
2.1. Vida útil de uma estrutura 
O conceito de vida útil de estruturas em geral encontra-se definido nas bases para projecto e 
estruturas como o período durante no qual se pretende que uma estrutura ou parte da mesma 
seja utilizada para as funções nas quais foi projectada, com a manutenção prevista mas sem 
necessidades de reparações, por sua vez é sobre o conceito de durabilidade, refere-se 
igualmente nas bases para projectos e estruturas que a degradação de uma estrutura não deve 
reduzir o seu desempenho ainda no seu período de vida útil, levando em consideração as 
acções ambientais e o nível de manutenção previsto, sendo que essas acções devem constar 
no projecto na fase inicial como forma de estimar a durabilidade e o grau de deterioração 
(Camelo, 2011). 
2.2. Canais de Irrigação 
Canais de irrigação são infra-estruturas hidráulicas muito importantes no desenvolvimento 
agrário assim como na economia do país, e tem como principal objectivo transportar água de 
maior volume a longas distâncias com custos de operação e manutenção mais baixo possível. 
Em outras palavras pode se definir um canal de irrigação como um curso superficial feito ou 
melhorado pelo homem para transporte de água de uma fonte como um lago, rio ou riacho 
para uma sociedade agrícola (Morgado et al, 2011). 
2.2.1. Canais revestidos 
Segundo Castanheira (2021), canais revestidos são aqueles que tem uma camada específica e 
impermeável de cima do solo. 
De uma maneira geral Costa e Dias (2018), consideram que canal hidráulico todo tipo de vala 
artificial, revestida (ou não) de um material que lhe garante um bom desempenho no 
transporte de água. Os canais hidráulicos podem ser projectados de quatro formas, 
nomeadamente: trapezoidal, rectangular, semicircular e triangular e escoam de uma maneira 
uniforme e livre, para calcular a sua vazão usa-se a (equação 2) de Chézy-Manning: 
V= 
1
𝑛
∗ 𝑅𝐻
2
3 ∗ 𝐼
1
2 Equação 1 
 e 
Q = 𝑉 ∗ 𝐴 Equação 2 
18 
 
Onde: 
V- velocidade de escoamento (m/s) 
Q-Vazão 
 n– Coeficiente de rugosidade de Manning 
A –Área molhada do canal (m²) 
Rh- Raio hidráulico 
I- Declividade do fundo do canal (m/m) 
2.2.2. Elementos geométricos de um canal hidráulico 
Os canais hidráulicos são caracterizados geometricamente por alguns elementos geométricos 
(tabela 1) e pelo seu perfil longitudinal. 
 Área molhada – refere se a área da secção transversal ou seja a areia onde tem o 
escoamento. 
 Altura da água – refere se a altura do escoamento medida desde o ponto mais baixo da 
secção até o topo. 
 Raio Hidráulico – é a relação entre a área molhada com o perímetro molhado 
 Largura de topo- refere se a largura da superfície do canal 
 Perímetro molhado- refere se a toda a superfície do canal que esta em contacto com a 
água. 
19 
 
 
Tabela 1: Secções transversais de canais, Carvalho (2009). 
2.3. Solos 
2.3.1. Formação de solos 
Solo é um conjunto de partículas que surgem da deterioração da rocha através de um 
processo chamado intemperismo, e este processo esta dividido em dois grupos 
nomeadamente intemperismo mecânico e intemperismo químico. O intemperismo mecânico é 
caracterizado pelos seus agentes desagregadores que são água, vento e variação da 
temperatura e o intemperismo químico é aquele que acontece com a acção de vários químicos 
ou seja solubilizam e depositam minerais das rochas formando solos muito comuns em 
lugares quentes e húmidos. Os solos que permanecem próximos á rocha são chamados de 
residuais e os demais são conhecidos como sedimentares ou transportados (Ferreira and da 
Silva, 2020). 
20 
 
2.3.2. Processos de formação de solo 
Adição é o processo de entrada de matéria orgânica, água, carbono da atmosfera, entre tantas 
coisas externas entram no corpo do solo (Pereira et al, 2019). 
Remoção é o processo de saída de todas coisas internas do corpo do solo (erosão, queimadas, 
lixiviação) (Pereira et al, 2019). 
Translocação é o processo em que as substâncias se deslocam no corpo do solo (Ar 
iluviação, Bio turbação, Lixiviação incompleta, Salinização), mas a menores distancias 
comparada com a remoção (Pereira et al., 2019). 
Transformação é o processo de alteração químico ou físico dos constituintes do solo, ou 
seja, refere se a mudança que os minerais do material de origem sofrem (Pereira et al., 2019). 
2.3.3. Solos moles 
É Considerado solo mole aquele que tem características desfavoráveis a construção como 
baixa capacidade de suporte, baixa resistência, permeabilidade e alta deformidade, estas 
características podem comprometer qualquer carga imposta aos mesmos (Ferreira and da 
Silva, 2020). 
2.3.4. Capacidade de carga do solo 
Capacidade de carga é definida como a tensão que causa rotura no maciço do solo em que a 
fundação esta apoiada (Marangon, 2018) 
2.3.5. Deformações do solo 
Recalque é definido sendo todas deformações que acontecem no solo quando submetido a 
cargas provocando movimentos que dependendo da intensidade podem causar danos graves a 
estrutura (Ferreira and da Silva, 2020). 
Segundo Ferreira e da silva (2020), as principais causas do recalque são as cargas estáticas, 
cargas dinâmicas, erosão no subsolo e rebaixamento do lençol freático ou alivio das pressões. 
Cargas estáticas são aquelas que resultam do peso próprio, pressão transmitida ao solo pela 
fundação, aterros, barragens, forcas capilares (Ferreira and da Silva, 2020). 
Cargas dinâmicas são aquelas que resultam de vibrações, tremores da terra e entre tantas 
coisas naturais (Ferreira and da Silva, 2020). 
21 
 
2.3.6. Tipos de recalque 
Segundo Phillippi (2020), são três os tipos de recalques que ocorrem em aterros sobre solos 
moles e eles podem ser divididos em recalque imediato ou elástico,recalque por adensamento 
primário e recalque por compressão secundaria. 
O recalque imediato prove da acção de um carregamento instantâneo, sem provocar 
variação de volume da argila, também é considerado recalque não drenado, elástico ou 
distorcional (Philippi, 2020). 
Recalque por adensamento primário resulta da alteração do volume em solos coesivos, 
causada pela expulsão da água que os vazios nas partículas (Philippi, 2020) 
Recalque por compressão secundária é aquele que se desenvolve ao longo do tempo, ou 
seja, ocorrem no fim do processo de adensamento primário quando as tensões efectivas já 
estão estáveis (Moraes, 2019). 
2.4. Amostras Indeformadas 
Considera de amostra indeformada uma parte do solo que corta se e retirada com as mínimas 
alterações que possam acontecer para verificar no laboratório a densidade (peso unitário) e a 
resistência do solo indeformado, essas verificações podem ser feitas pelo ensaio de CBR ou 
pelo ensaio de compreensão não confinada (Marinho, 2020). 
2.5. Amostras deformadas 
As amostras deformadas de solo são representações do solo desagregado, ou seja, é uma 
Porcão do solo que é retirada com a destruição ou modificação das suas características in situ. 
Essas amostras são usadas para fazer identificação táctil e visual do solo, ensaios de 
granulometria, limites de consistência (liquidez e plasticidade), ensaio de compactação do 
solo, para além disso pode ser utilizado para avaliar a permeabilidade de resistência a 
cisalhamento do solo (Marinho, 2020) 
 
 
2.6. Classificação granulométrica dos solos 
Os solos quanto a sua granulométrica classificam se de acordo com as dimensões das 
partículas sólidas conforme mostra a tabela abaixo. 
22 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Segundo ABNT (NBR 6502:95) as partículas que compõem o solo resumem-se em: 
 Pedregulhos: solos formados por minerais ou partículas de rocha, com diâmetro 
compreendido entre 2,0 e 60,0 mm, também podem ser subdivididos em pedregulhos 
médios, grossos ou finos. 
 Areia: solo não coesivo e não plástico formado por minerais ou partículas de rochas 
com diâmetros compreendidos entre 0,06 mm e 2,0 mm. Também Podem ser 
subdivididos em fina, média e grossa. 
 Silte: Solo que apresenta baixa ou nenhuma plasticidade, e que exibe baixa resistência 
quando seco o ar. Maior parte das suas propriedades principais é constituída pela 
fracção silte. É constituído por partículas com vários diâmetros que variam entre 
0,002 mm e 0,06 mm. 
 
 
 
 
 
Tabela 2: Classifição granulometrica segundo ASTM e a ABNT, Marinho (2020). 
23 
 
2.7. Consistência do solo 
A consistência do solo reflecte o estado em que o mesmo se encontra por causa da presença 
da humidade, seus limites são os valores de teor de humidade que diferenciam um estado de 
consistência do outro, estes limites podem ser determinados de uma forma empírica e 
utilizados nos vários sistemas para classificação do solo, para além de mostrar varias e varias 
propriedades de solos finos como argilo-mineral, sua actividade, estrutura e sua superfície 
especifica (Silva, 2022). 
De acordo com a ideia do autor acima citado pode-se afirmar que para conhecer e definir com 
exactidão o comportamento geotécnico dos solos, é imperioso que haja conhecimento de 
consistência do mesmo, a figura abaixo mostra os estados caracteristicos do solo e seus 
limites de consistência. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2.8. Limites de Atterberg 
Os limites de Atterberg são também conhecidos como limites de consistência, são uma série 
de avaliações da natureza do solo que permitem definir o limite de liquidez, plasticidade e o 
limite de contracção do solo (Ribeiro and Souza, 2018). 
 
Figura 2: Estados característicos e limites de consistência de solo, (Silva, 2022). 
24 
 
De uma maneira geral a consistência esta directamente ligada com as propriedades da 
plasticidade, já que a consistência refere-se a facilidade com a qual o solo tem de ser 
deformado, e seus estados subdividem se em quatro grupos que são: liquido, plástico, semi-
sólido, e sólido. Refere se que esta no estado liquido quando o solo não tem forma própria e 
não apresenta resistência ao cisalhamento. No estado plástico é quando o solo pode ser 
moldado variando sua forma isso num determinado teor de humidade, mas sem apresentar a 
variação de volume. Já no estado semi-sólido o solo aparenta ser um sólido, mas com 
variação do volume e da humidade e no estado sólido o solo aparenta ser sólido, mas não 
apresenta variação do volume de acordo com a variação da humidade (Silva, 2022). 
2.8.1. Limite de liquidez 
A determinação do limite de liquidez é muito importante para analisar o comportamento dos 
maciços e estruturas de solo nas diversas obras geotécnicas da construção civil, e é definido 
como sendo a relação entre o peso da água do solo e o peso seco das partículas sólidas do 
solo, ou seja, considera se limite de liquidez é o teor de humidade com se unem com o estado 
plástico do solo. (Ribeiro and Souza, 2018). 
2.8.2. Limite de plasticidade 
Limite de plasticidade é quando o solo perde a capacidade de ser moldado e passa a ficar 
quebradiço, consiste em determinar o estado plástico para o estado semi-plastico do solo, ele 
é definido como o teor de humidade abaixo em que o solo no estado plástico passa para o 
estado semi-sólido (Ribeiro and Souza, 2018). 
2.8.3. Limite de contracção 
Limite de contracção refere se ao valor de humidade em que o solo passa do estado semi-
sólido para o estado sólido, em outras palavras é o teor em que a diminuição da humidade não 
causa a diminuição do volume (Silva, 2022). 
2.9.Compactação de solos 
2.9.1.Ensaio de Proctor 
Proctor desevolveu um ensaio no fim da década de 1930 com finalidade de deteminar a 
baridade maxima seca e a humidade optima do solo para fins rodoviarios, dai que Ralph 
Proctor padronizou esse ensaio por volta do ano 1933. Esse ensaio resulta na curva de 
proctor, na qual mostra a massa especifica aparente seca em funcao do teor de humidade 
25 
 
Para (MASSAD, 2016) citado por (Salas et al., 2018), na engenharia civil em particular, a 
compactação de solos intervém como solução de varios problemas, portanto,para elaborar 
um projecto adequado assim como a implementação de uma obra segura e economica é 
importante o conhecer as classificações e caracteristicas do solo considerando o facto desse 
ser um dos materiais primordiais para a construção de varias estruturas como barragens de 
terra, aterros, assim como material natural para fundações de edificios, escavações de valas. 
De um modo geral Compactação de solo consiste em processos mecanicos ou manuais, 
realizados no solo com objectivo de diminuir o seu volume de vazios melhorando suas 
propriedades de resistência dando estabilidade ao mesmo. 
2.10.Ensaio CBR 
O ensaio California Bearing Ratio (CBR) ou Índice de Suporte Califórnia (ISC) –é um 
método de ensaio que relaciona a pressão necessária para se penetrar um pistão padronizado 
em uma determinada amostra de solo . A realização desse ensaio é feita em três etapas 
nomeadamente: 
 Compactação da amostra do solo (ABNT NBR 7182:2016 - ensaio de compactação); 
 Imersão da amostra do solo para obter a curva de expanção; 
 Medir a resistencia a penetração(Gonçalves et al., 2022); 
2.11. Estanquidade 
Nos canais de irrigação considera-se o factor da estanqueidade sendo um dos mais complexos 
apesar de existirem varias tecnologias, materiais uteis pra esse fim como membranas 
plasticas, concreto, mistura asfaltica e solo cimento (Luna, 2013). Mas de uma maneira geral 
na engenharia de construção, estanquidade refere se a segurança e precisão de uma estrutura, 
em outras palavras, estanquidade é a propriedade que um elemento tem de bloquear a 
passagem ou penetração de fluidos. 
2.11.1.Caudal do projecto 
O bom desempenho de qualquer obra hidraulica depende muito do bom dimensionamento do 
caudalde escoamento nas preliminares do projecto, podendo variar em função do projecto e 
das caracteristicas do local de construção (Carvalho, 2006). Portanto, nessas situações, para 
garantir a boa eficiência e segurança dessas estruturas o dimensionamento deve ser feito com 
a previsão do caudal máximo. 
26 
 
Caudal do projecto refere-se a quantidade de água que é bombeada para dentro do canal e 
distribuida para os hidrantes por unidadede tempo. (Luna,2013), há varias espressões 
analiticas uteis para o cálculo do caudal referido como mas sendo a mais comum a de 
manning baseada na equação de chezy e na equação de continuidade que permite conhecer o 
caudal de entrada para verificar se há correspondência com o caudal distribuido. 
2.12.2.Hidroreguladores de caudal 
Considera-se hidroreculadores de caudal como sendo estruturas hidraulicas no qual seu 
objectivo principal é o controle de escoamento da agua ajustando seu nivel ou caudal com 
base nas necessidades de uso ou exporação. Segundo (Rijo, 2010) citado por (Amaral, 2014) 
nos canais de irrigação o nivel de agua geralmente é controlado por comportas (figura 3) e 
descarregadores isso para evitar erosão ou águas paradas caudas por galgamento no canal e 
para que as tomadas de agua sejam alimentadas em optimas condições. De uma maneira geral 
a principal causa da instalaãção dessas estruturas é a redução de perdas a má devido a gestão. 
De uma maneira resumida pode se dizer que tabuleiro é a base fundamental responsavel por 
impedir a passagem da agua, peças fixas são elementos instalados na estrutura que tem como 
objectivo dar suporte ao quadro da comporta e o mecanismo de manobra tem como principal 
função regular a abertura da comporta de acordo com as necessidades. 
 
Figura 3: Componentes basicos de uma comporta, Ramalho(2015). 
27 
 
3.MATERIAIS E MÉTODOS 
3.1. Área de estudo 
A infra-estrutura em estudo esta localizada no distrito de Chongoene, posto administrativo de 
Chongoene, na localidade de Magula no perímetro irrigado do Baixo Limpopo, a qual é 
constituída por um canal revestido de betão. Essa infra-estrutura é um canal de rega com uma 
extenção de 7.4km, com capacidade de irrigar uma área de 1050ha e tem como sua fonte de 
abastecimento o rio Limpopo. 
 
 
 
 
 
 
Mapa 1: Mapa de Chongoene, (Autor, 2023). 
28 
 
3.2. Realização de ensaios 
Os ensaios serão realizados no laboratório da ANE em Xai-xai com base na metodologia 
recomendada pelas normas Brasileiras, que consistirão em: 
3.2.1. Recolha de amostras 
A recolha das amostras será feita com objectivo de realizar os ensaios laboratoriais que vão 
permitir conhecer as características mecânicas do material que compõem o canal em estudo e 
essa será feita de acordo com especificações recomendadas pela NBR 6457. 
Serão retiradas amostras deformadas em locais diferentes do aterro, sendo que antes de iniciar 
com a retirada será feita uma limpeza da área usando enxada, em que essa limpeza vai 
consistir na retirada da vegetação superficial ou qualquer impureza que seja estranha ao solo. 
 
 
 
 
 
 
Mapa 2: Vista de cima do canal captada no Google Earth, Autor (2022). 
29 
 
3.2.2. Análise da granulometria e humidade do solo 
Análise granulométrica consiste em processos que visam estudar as dimensões e distribuição 
dos grãos do solo, ou seja, consiste em determinar as dimensões das partículas do solo e suas 
percentagens. Esse ensaio será realizado seguindo a metodologia recomendada pela NBR 
7181:2016 que diz para correcta determinação da granulometria do solo deve se realizar dois 
ensaios, o de peneiramento para solos granulares (> 0.074mm), e o de sedimentação para os 
solos finos (siltes e argilas) (de sedimentação. 
Para o cálculo do índice da actividade da argila usar-se-a equação 4 e a equação 5 para 
determinar o índice de consistência. 
 𝐼𝐴 = 𝐼𝑃/(%𝑖 × 𝐿 = 10,643 ×
𝐿
𝐷4,87
× 
𝑄1,852
𝐶1,852
 
𝑄 = ⌊
(𝑖 × 𝐿) × 𝐷4,87 × 𝐶1,852
10,643 × 𝐿
⌋ 
𝑄 = [
𝑖×𝐷4,87×𝐶1,852
10,643
]
1
1,852
 Equação 11 
3.3.1. Velocidade e caudal do canal 
Para o cálculo da velocidade de escoamento (Equação 13) e caudal máximo admitido pelo 
canal usara-se o princípio de Manning Strickler (equação 12). 
Equação de Manning Strickler 
𝑄 = 𝐾𝑠 × 𝐴 × 𝑅ℎ
2
3 × √𝑖 Equação 12 
𝑉 =
𝑄
𝐴
 Equação 13 
 
Onde: 
38 
 
Q- Caudal 
Ks- Material de construção 
A – Areia do canal 
i – inclinação Longitudinal 
V- Velocidade de escoamento 
Para o cálculo da areia usara-se a equação 14: 
𝐴 = (𝑚ℎ + 𝑏) × ℎ Equação 14 
Onde: 
A- Areia Molhada 
m- Inclinação de talude 
h- altura da água 
b- Base 
Para o cálculo do perímetro molhado usara-se a equação 15: 
𝑃𝑚 = 2ℎ + √1 + 𝑚2 + 𝑏 Equação 15 
Onde: 
Pm- perímetro molhado 
h- altura da água 
m- inclinação de talude 
b- Base 
Para o cálculo do raio hidráulico usara-se a equação 16: 
𝑅ℎ = [
𝑚ℎ+𝑏×ℎ
2ℎ√1+𝑚2+𝑏
]
2
3
 Equação 16 
Onde: 
39 
 
Rh- Raio Hidráulico 
m- inclinação de talude 
h- altura da água 
b- Base 
 
 
3.3.2.Regime de escoamento 
Considerando o facto de se tratar de um conduto livre, o escoamento será classificado em 
função do numero de froude (equação 17), que relaciona a velocidade característica com a 
velocidade da onde gravitacional. 
 𝐹𝑟 =
𝑉
√𝑔×ℎ
 Equação 1 
Onde: 
Fr- número de froude 
V - Velocidade característica (m/s); 
g - Aceleração gravidade (m/s2); 
h - Profundidade hidráulica (m). 
 
 Figura 5: Medição das secções geometricas do canal, Autor (2023). 
40 
 
4.RESULTADOS E DISCUSSÃO 
4.1. Classificação do solo do aterro 
É de extrema importância a caracterização e classificação geotécnica dos solos na área da 
engenharia para poder prever o comportamento mecânico, hidráulico, formas de ocorrência 
do mesmo, assim como a geometria das suas camadas (De Almeida, 2005). 
Sendo assim serão apresentados os resultados referentes aos parâmetros que se pretende 
analisar para avaliar o desempenho hidráulico do canal de regadio do baixo limpopo. 
4.1.1. Humidade do Solo 
Depois da realização dos ensaios constatou-se que o solo que suporta o canal de rega do 
bloco de Magula tem uma humidade higroscópica de 36.73%. De acordo com (Pérez et al., 
2019) solos com essa humidade apresentam uma permeabilidade baixa. 
4.1.2. Granulometria dos solos 
A tabela abaixo mostra os resultados refentes ao ensaio de sedmentação. 
Ensaio de sedimentação 
 SEDIMENTAÇÃO 
 Densímetro 
Nr.32 
 
Leitura Temperatura Correção Leitura Altura de % Que 
Passa 
Diâmetros 
Densímetro (Celsius) Corrigida Queda 
(cm) 
Amostra 
Total 
Partículas(mm) 
30.0 26 -5.1 24.9 11.00 48.06 0.0562 
28.8 26 -5.1 23.7 12.00 45.74 0.0415 
28.3 26 -5.1 23.2 13.00 44.78 0.0306 
27.5 26 -5.1 22.4 16.00 43.24 0.0240 
27.0 26 -5.2 21.8 17.00 42.08 0.0175 
26.4 26 -5.2 21.2 19.00 40.92 0.0135 
25.8 25 -5.2 20.6 21.00 39.76 0.0100 
25.4 25 -5.2 20.2 18.00 38.99 0.0066 
24.3 26 -5.2 19.1 17.00 36.87 0.0032 
22.9 26 -5.2 17.7 16.80 34.16 0.0013 
 
Tabela 10: Ensaio de Sedimentação, Autor (2023). 
De acordo com os resultados obtidos no ensaio de sedimentação (tabela 10) constatou-se que 
maior percentagem do solo que suporta o canal em estudo é de argila e silte. Segundo o 
SUCS (sistema unificado de classificação de solos) (anexo K), estes solos recebem a 
41 
 
nomenclatura de CL-ML, que significa solos compostos por argila e silte de média a baixa 
plasticidade com limite de liquidez menor que 50%, com compressibilidade/expansão que 
varia de pequena a media e tem estabilidade boa na qualidade como aterro. 
 
Gráfico 1: Resultados granulometricos, Autor (2023) 
Em relação a uniformidade e graduação do solo, podemos observar com base no gráfico a 
cima a maioria dos grãos do solo possui aproximadamente o mesmo diâmetro e é composto 
por partículas finas de graduação uniforme (argila e silte ∅ ≤ 0.06). 
4.1.3. Limites de consistência 
Segundo (Ruiz Rodríguez, 2013) os limites de Atterberg ou limites consistência do solo 
geralmente são utilizados para distinguir os estados de consistência de um solo fino ou seja a 
fracção fina de um solo mais grosso através de uma certa percentagem de teor de humidade 
que limita os dois estados. Foram obtidos os valores 43.8% para o limite de liquidez pelo 
método gráfico, 29% de consistência que corresponde ao limite de plasticidade, 14.8% para o 
índice de plasticidade que foi obtido pela diferença entre os limites de liquidez e plasticidade 
e 2% referente ao limite de retracção (tabela 11). Segundo (De Almeida, 2005)o solo que esta 
sobre o canal em estudoé classificado como de baixa plasticidade porque o valor do índice de 
plasticidade é menor que 15. De acordo com o mesmo autor estes solos são conhecidos 
também pela sua propriedade de serem coesivos, moldam-se com facilidade quando 
suficientemente húmidas e formam torrões muito difíceis de desagregar com os dedos quando 
secas. 
42 
 
 
Gráfico 2: Resultados do ensaio do limite de liquidez pelo método gráfico, Autor (2023). 
 
Limite de liquidez (LL) % 43.8 
Limite de plasticidade (LP) % 29.0 
Índice de plasticidade (IP) 14.8 
Limite de retracção (LR) % 2.0 
 
Tabela 11: Resumo dos resultados dos limites de consistência do solo (Autor, 2023). 
4.1.3.1. Índice de consistência 
Considera se índice de consistência a capacidade de resistência que um solo tem quando 
submetido a esforços de compressão em função da humidade (Lino et al., 2015). O índice de 
consistência do solo que suporta o canal de rega do bloco de Magula é de 0.307 que foi 
obtido pela diferença entre o limite de liquidez e a humidade higroscópica divido pelo índice 
de plasticidade. Com base na classificação dos solos coesivos pode-se assumir que o solo que 
compõe o aterro do canal em estudo tem uma consistência mole porque seu valor de IC é 
maior que 0 e menor que 0.5 ou seja (03: Curva óptima para compactação, Autor (2023). 
 
Achar a humidade óptima de um solo onde em função do peso específico seco de um solo é 
um dos principais factores que deve ser considerado quando se pretende construir uma obra 
em solos moles porque o teor de humidade dita a resistência do solo ou seja vai prever o 
comportamento do mesmo ao receber a carga da estrutura antes assim como no seu período 
de vida útil. De acordo com os resultados da curva optima para compactação do solo em 
estudo (gráfico 3) o peso específico óptimo para compactação é de 1.680 gr/cm3 e a humidade 
óptima para compactação é de 18.4%. (SCHREINER and RODRIGUES, 2018), solos com 
humidade ajustada em função do peso específico seco geralmente são mais resistentes ao 
corte e quando sujeitas ao carregamento a variação da pressão é praticamente igual a zero. 
A resistência ao corte no solo depende fortemente do ajuste do teor de humidade em função 
do peso especifico seco ou seja quanto maior for o teor de humidade no solo menor será a 
resistência ao corte no solo ( Lehmkuhl and Abreu, 2021). 
 
 
 
Série1; 15,2; 1,592
Série1; 17,2; 1,668
Série1; 19,3; 1,677
Série1; 21,0; 1,637
Série1; 23,1; 1,534
y = -0,0074x2 + 0,2747x - 0,8785
R² = 0,9992
B
A
R
ID
A
D
E 
SE
C
A
 g
r/
cm
3
TEOR HÚMIDADE %
45 
 
4.1.5. Ensaio de CBR 
Nº de molde 10 6 2 
Leitura inicial 10 10 10 
Dia 1 10.2 10.5 10.3 
Dia 2 10.6 10.9 10.5 
Dia 3 10.7 10.9 10.5 
Leitura final 10 10 10 
Expansão (%) 0 0 0 
 
Tabela 13:resultados da amostra da expansão do solo, Autor (2023). 
Feitas as leituras de expansão durante três dias (tabela 13), é possível observar com base na 
tabela acima que o valor de expansão é 0. De acordo com a norma DNIT- ES 138/2010 esse 
material obedece as especificações gerais para aplicação nas camadas de reforço do subleito e 
superiores também para camada de sub-base. 
 
Gráfico 4: Curva de Deformação x penetração, Autor (2023). 
46 
 
Após a realização do ensaio de CBR, constatou-se que a força máxima de ruptura solo é de 
25.354KN numa superfície de deformação de 7.5mm (tabela 14), e a tensão máxima de 
compressão é dos 7.5mm foi de 3.38N/mm2. O índice de suporte do solo é de 0.0338% com 
uma deformação especifica de 3. Com base nos resultados do ensaio podemos afirmar a 
resistência do solo que constitui o aterro que suporta o canal em estudo é susceptível a 
variações com passar do tempo, principalmente em períodos chuvoso ou mesmo devido a 
infiltrações nas juntas do canal. Esse fato é explicado por Caputo (1998) que diz solos com 
diâmetro o mesmo diâmetro tem baixa resistência quando em contacto água e na sua ausência 
tornam-se rígidos. 
 
Tabela 14: Resultados obtidos nos ensaios de penetração, Autor (2023). 
É possível observar na tabela acima que os resultados de todas amostras ensaiadas 
apresentam o valor de CBR maior que 8%, segundo Rosestengel (2021) esse solo pode ser 
aplicado na construção de pisos, pavimento ou como aterro. 
Nº Molde 10 6 2
% Mod AASHTO 127,3 124,7 117,1
Penetração Leitura Corrig. Leitura Corrig. Leitura Corrig.
0,0 0 0 0
0,5 33 27 12
1,0 75 42 24
1,5 118 52 36
2,0 156 60 51
2.5* 194 194 68 68 65 65
3,0 227 76 71
3,5 260 85 79
4,0 292 94 83
4,5 322 103 90
5.0* 350 350 110 110 99 99
6,0 392 115 105
7,0 432 119 110
8,0 462 124 113
9,0 495 128 118
Factor do Anel 2.152KGF
CBR 2.5mm=13.344KN 5.0mm=20.016KN 7.5mm=25.354KN
2,5mm * 30,7 10,8 10,3
5,0mm ** 36,9 11,6 10,4
% Compactação 100 98 95
CBR 2,5mm 10,7 10,6 10,4
CBR 5,0mm 10,8 10,7 10,5
47 
 
4.2.Análise da estanqueidade 
4.2.1.Caudal de entrada e de saída 
No cálculo do caudal no canal obteve-se um valor de 25m3/s (anexo F) que corresponde ao 
caudal de entrada ou seja ao caudal máximo, 19,776m3/s (anexo B) que corresponde ao 
somatório dos caudais nas 9 descargas para os hidrates e 5,224m3/s resultado da diferença 
entre os caudais de entrada e de saída. Segundo Coutinho (2019), o caudal máximo depende 
do tempo de retorno estimado e em função das necessidades do público-alvo em consonância 
com os riscos da obra, no caso do canal em estudo o caudal máximo foi definido 
considerando a área a irrigar, necessidades de rega dos hidrates, 
4.2.2. Velocidade de escoamento 
No cálculo da velocidade de escoamento da água do canal de betão obteve-se 5,93m/s 
(anexo E). Segundo Coutinho (2019), Para garantir uma boa eficiência na distribuição assim 
como na manutenção nos canais de irrigação, a velocidade de escoamento deve estar entre 
mínimos e máximos estabelecidos de acordo com seu material de construção. De acordo com 
Carvalho (2009), uma velocidade de escoamento menor que o valor mínimo estabelecido 
pode causar a sedimentação do material dependendo da qualidade da água e um valor maior 
que o limite máximo estabelecido pode causar erosão nas paredes laterais assim como no 
fundo do canal, sendo assim, o valor da velocidade de escoamento deve estar acima do limite 
mínimo e abaixo do limite máximo estabelecido (Vmax> V> Vmin). 
4.2.3. Regime de escoamento 
Após classificação do regime de escoamento obteve-se um valor de 1,70 (anexo G) que 
corresponde ao número de froude. Com base na classificação de escoamento para condutos 
livres, concluímos que a água do canal em estudo tem um regime supercrítico ou seja 
escoamento torrencial/rápido porque o número de froude é maior que 1 (Fr> 1). Segundo 
Bernardino (2005), uma declividade crítica menor que a declividade normal implica que a 
profundidade crítica do canal é maior que a profundidade normal e consequentemente a água 
terá um movimento torrencial, esse escoamento é caracterizado por ser rápido então partindo 
desse principio podemos afirmar que é bom para o canal em estudo porque não haverá araste 
de sedimentos e nem erosão nas paredes mas sim eficiência na distribuição de água. 
 
48 
 
4.3. Desempenho dos órgãos acessórios 
Os órgãos acessórios que canal de rega do bloco de Magula dispõe são as comportas de 
parede unidireccionais e vertedores simples de secção rectangular (anexo H). (de Sousa 
Meneses Filho and da Cunha Teixeira, 2022) definem vertedores como paredes ou aberturas 
onde o líquido escoa sobre elas com objectivo de controlar a vazão de escoamento do mesmo, 
essas paredes são construídas geralmente em canais de irrigação com forma geométrica 
definida. (Hercos, 2015) diz que as comportas de parede são aplicáveis para líquidos limpos 
ou carregados com sólidos e geralmente são utilizadas em estacões de tratamento de água, 
regadios, centrais hidroeléctricas e em condutas. No caso do canal em estudo as comportas 
foram instaladas em estruturas de betão através de ancoragem de expansão, tem uma 
dimensão de 1.10 x 1.10 e a função de regular o caudal no canal para garantir um 
fornecimento eficiente de água nas linhas de acordos com a calendarização de rega. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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5.CONCLUSÃO 
Caracterização do aterro 
Maior percentagem do solo que suporta o canal em estudo é de argila e silte de média a baixa 
plasticidade com limite de liquidez menor que 50%, São solos que tem uma 
compressibilidade/expansão que varia de pequena a media e tem estabilidade boa ou regular 
na qualidade como aterro, moldam-se com facilidade quando suficientemente húmidas e 
formam torrões muito difíceis de desagregar com os dedos quando secas ou seja perdem 
facilmente sua propriedade de resistência quando tem contacto com água; 
Análise da estanqueidade 
Em relação