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IRRIGAÇÃO E DRENAGEM Aula Revisão AV2 Prof. Eurico Huziwara eurico.huziwara@estacio.br IRRIGAÇÃO POR ASPERSÃO CONVENCIONAL 1 – TIPOS DE SISTEMAS FIXOS PERMANENTES FIXOS TEMPORÁRIOS SEMIFÍXOS PORTÁTEIS 2 – VANTAGENS, LIMITAÇÕES Dispensa sistematização ou uniformização do terreno; A taxa de aplicação de água e a lâmina aplicada podem ser facilmente ajustadas às exigências do solo; Permite alta uniformidade de distribuição de água; Permite economia de água por possibilitar alta eficiência de aplicação; Permite bom aproveitamento do terreno; Facilidade de operação e manejo Polivalência das instalações (fertirrigação; controle de temperatura) VANTAGENS 2 – VANTAGENS, LIMITAÇÕES Alto custo inicial (sistemas permanentes e temporários) Elevado gasto de energia; Alta demanda de mão-de-obra (sistemas semifixos e portáteis) Distribuição da água muito afetada pelo vento; Favorece o desenvolvimento de algumas doenças de plantas; Selamento da superfície de alguns solos argilosos; Imprópria para água com alto teor salino; LIMITAÇÕES 4 – SELEÇÃO DE ASPERSORES FATORES INTERVENIENTES Intensidade de aplicação – Para culturas mais tenras deve ser inferior a 5 mm/h. Milho, cana, feijão, arroz, trigo, etc., suportam aplicação superior a 10 mm/h. A intensidade de aplicação deve ser inferior à Velocidade de Infiltração Básica (VIB) do solo. Grau de pulverização – aspersores que apresentam elevada pulverização são mais propensos às perdas de água por evaporação e deriva. Solos muito argilosos formam crostas superficiais e selamento da superfície com aplicação de aspersão com baixo grau de pulverização. Diâmetro de cobertura – utilizar um aspersor que apresente maior diâmetro de alcance possível e máxima intensidade de aplicação desde que inferior à VIB e suportável pela cultura. Custo – aspersores de metal são de maior custo, maior vida útil e suportam maiores pressões; aspersores de plásticos são de menor custo, menor vida útil e suportam menores pressões. Pressão de operação – para reduzir custos de operação a tendência atual é utilizar aspersores de baixa pressão. 5 – FATORES QUE AFETAM O DESEMPENHO DO SISTEMA Pressão de operação – Pressões elevadas promovem maior pulverização do jato, reduzem o diâmetro de alcance e aumentam a deposição de água próximo do aspersor. Pressões baixas proporcionam maiores diâmetros de gotas, maior alcance do jato e maior deposição de água na periferia da área molhada. Agropolo NY 30 – pressão 30 mca Agropolo NY 30 – pressão 15 mca 6 – DISPOSIÇÃO DO EQUIPAMENTO NO CAMPO FATORES INTERVENIENTES LOCALIZAÇÃO DA FONTE DE ÁGUA – estudar a possibilidade de localizar a captação de água de forma a minimizar a distância da área irrigada para reduzir o comprimento da linha principal. Poços Canais Represas Rios TAMANHO E FORMA DA ÁREA Tamanho – sistema apropriado para área inferior a 50 ha. Para áreas maiores estudar a possibilidade de dividir em subáreas independentes. Forma – preferencialmente retangulares ou quadradas. 6 – DISPOSIÇÃO DO EQUIPAMENTO NO CAMPO FATORES INTERVENIENTES DIREÇÃO E COMPRIMENTO DAS LINHAS LATERAIS Ventos Direção das linhas de plantio Declividade Comprimento máximo LINHA PRINCIPAL Direção – maior aclive (ou declive) Posição – facilitar o posicionamento e a movimentação das laterais 6 – DISPOSIÇÃO DO EQUIPAMENTO NO CAMPO FATORES INTERVENIENTES DIÂMETROS DA LATERAIS E PRINCIPAL Laterais – recomenda-se um único diâmetro, inferior a 100 mm. O critério é a uniformidade de distribuição de água. Principal – tantos diâmetros quantas forem as razões de ordem econômica. O critério é econômico: mínimo custo anual total. SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO LOCALIZADA GOTEJAMENTO MICROASPERSÃO SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO LOCALIZADA IRRIGAÇÃO LOCALIZADA: utiliza tubulação de pequeno diâmetro para distribuir água a plantas individuais ou grupos de plantas. Os sistemas de irrigação localizada são caracterizados quanto à localização e tipo de emissor em gotejamento e microaspersão. Estes sistemas usam emissores regularmente espaçados sobre ou dentro da tubulação para gotejar ou pulverizar a água sobre ou dentro do solo. Gotejamento superficial Microaspersão Gotejamento subsuperficial SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO LOCALIZADA IRRIGAÇÃO LOCALIZADA: Características Básicas (a) a água é aplicada a taxas (vazões) reduzidas; (b) a água é aplicada durante intervalo longo de tempo; (c) a água é aplicada em intervalos frequentes (reduzido turno de rega); (d) a água é aplicada diretamente na região do sistema radicular da planta; (e) a água é aplicada via um sistema de baixa pressão; SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO LOCALIZADA IRRIGAÇÃO LOCALIZADA: Componentes: visão geral SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO LOCALIZADA IRRIGAÇÃO LOCALIZADA: Vantagens e Desvantagens Vantagens • Incrementa o crescimento e rendimento das plantas; • Reduzido perigo de salinidade às plantas; • Aplicação melhorada de fertilizantes e outros produtos químicos; • Limita o crescimento de ervas daninhas; • Requerimento de energia reduzido; • Tratos culturais facilitados; • Redução água. SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO LOCALIZADA IRRIGAÇÃO LOCALIZADA: Vantagens e Desvantagens Desvantagens • Entupimento total ou parcial dos emissores – manutenção contínua; • Danos físicos a tubos enterrados (PE flexível) por roedores; • Demanda por acessórios como reguladores de pressão e válvulas de alívio – compensar os efeitos dos desníveis topográficos sobre a uniformidade de distribuição de água; • Alto investimento inicial; • Riscos de acúmulo de sais na zona radicular – chuvas leves em solo com pouca umidade; SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO LOCALIZADA IRRIGAÇÃO LOCALIZADA: Emissores O emissor é o principal e o último componente do sistema através do qual passa a água antes de atingir o solo. A sua função é dissipar a diferença de pressão interna e externa à linha lateral, distribuindo a água sob vazão constante. Pode ser um gotejador, um microaspersor, um microspray ou um simples microfuro num tubo de polietileno. SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO LOCALIZADA IRRIGAÇÃO LOCALIZADA: Emissores – características desejáveis • Diâmetro de passagem da água grande o suficiente para minimizar entupimentos; • Resistir à intrusão de raízes e solo; • Possuir baixa vazão para maximizar o comprimento da lateral; • Insensível à variações de pressão e temperatura; • Design simples e de baixo custo; • Resistente e vida útil a longo prazo (luz do sol, desgaste mínimo dos orifícios e partes móveis); • Resistente a ação de insetos e roedores. Drenagem urbana sustentável Reconhecimento da complexidade das relações entre: - os ecossistemas naturais, - o sistema urbano artificial, - e a sociedade. Drenagem urbana sustentável •SUSTENTABILIDADE ECOLÓGICA •SUSTENTABILIDADE ECONÔMICA •SUSTENTABILIDADE SOCIAL Drenagem Urbana Sustentável Coerência interna •controle de cheias e qualidade das águas •gestão de recursos hídricos e saneamento ambiental Coerência externa •sistemas naturais e sistemas urbanos •planejamento dos recursos hídricos, planejamento urbano e conservação da natureza Drenagem Urbana Sustentável •participação da sociedade •legitimidade às decisões e ações •tomada de decisão •execução das ações •tecnologias socialmente sustentáveis •democrática •educação ambiental “Deve-se apostar menos na solução tecnológica e mais na participação direta dos cidadãos.” Drenagem Urbana SustentávelResumo No século XIX Conceito Higienicista A partir de 1940 Melhoria do fluxo A partir de 1960 Planejamento da ocupação das planícies de inundação A partir de 1970 Medidas compensatórias A partir de 1980 “Soluções desejáveis são aquelas que atuam sobre as causas.” A partir de 1990 Drenagem urbana sustentável CONCLUSÃO ATUALMENTE •RECUPERAÇÃO DE ÁREAS PARA INFILTRAÇÃO •AUMENTO DA CAPACIDADE DE RETENÇÃO •UTILIZAÇÃO SUSTENTÁVEL DAS ÁGUAS DE CHUVA •REVITALIZAÇÃO DOS CURSOS D’ÁGUA Efeito da Urbanização Sobre o Comportamento Hidrológico P L A N O D I R E T O R D E D R E N A G E M U R B A N A O plano diretor de drenagem urbana (PDDU) é o conjunto de diretrizes que determinam a gestão do sistema de drenagem com objetivo de minimizar o impacto ambiental devido ao escoamento das águas pluviais. Objetiva planejar a distribuição de águas superficiais da chuva no tempo e no espaço, levando em consideração o uso e ocupação do solo. Logo o PDDU é específico na sua elaboração e implementação para cada município mas deve abranger basicamente: PDDU Controle de cheias: Minimização da demanda do sistema de drenagem, da erosão e demais preocupações decorrentes do volume e velocidade das águas pluviais Proteção dos corpos de água: Proteção e restauração das características dos corpos de água incluindo os habitats aquáticos e ribeirinhos Melhoria da qualidade da água: remediar os problemas existentes e potenciais de qualidade da água PDDU • Elencar conjunto de ações estruturais e não estruturais que reduzam os impactos das inundações - Aspectos econômicos - Sociais - Ambientais ESQUEMAS PERMANENTES DE SUPERVISÃO, ACOMPANHAMENTO CONTROLE E COORDENAÇÃO Objetivos PDDU A ELABORAÇÃO DE PLANO DIRETOR DE DRENAGEM URBANA CONSISTE EM: Estudar a bacia hidrográfica como um todo, com o cadastro da macrodrenagem e inventário das ocorrências de inundações, controle de erosão, controle de vetores causadores de doenças; Estabelecer normas e critérios de projetos uniformes para toda a bacia hidrográfica; Identificar áreas que possam ser preservadas ou adquiridas pelo Poder Público; Elaborar o zoneamento dos fundos de vale e das várzeas de inundação; Valorizar o curso d’água com sua integração na paisagem urbana e fonte de lazer; Estabelecer critérios para implantação de medidas necessárias de acordo com os recursos disponíveis; Articular o plano diretor com os serviços de abastecimento de água, esgotamento sanitário, sistema viário; Envolver a comunidade na discussão dos problemas e soluções propostas; ADOTAR MEDIDAS PREVENTIVAS EM VEZ DE CORRETIVAS. Dois conceitos: • Cheias: aumento das vazões nos rios devido, principalmente, ao aumento do escoamento superficial (chuva excedente ou parcela da chuva que não infiltra); ocorrem no período chuvoso: (no hemisfério sul de outubro a março) • Inundações: são eventos excepcionais, fazendo com que os rios extravasem, ocupando áreas maiores, os chamados leitos maiores; Conceitos chaves para Drenagem O sistema pode ser dividido em: 1- MICRODRENAGEM Definição: obras de afastamento das águas pluviais do lote e das vias públicas de modo a garantir o acesso das edificações, o tráfego e a segurança dos pedestres; Objetivos: garantir o escoamento das águas a partir das edificações até os macro-drenos. 1- MICRODRENAGEM Funções e Importância • Coletar águas de chuva no meio físico urbano; • Retirar águas de chuva dos pavimentos das vias públicas; • Impedir alagamentos; • Oferecer segurança; • Reduzir danos. 1- MICRODRENAGEM Componentes do sistema • Meio-fio • Sarjetas e Sarjetões • Bocas de Lobo, Leão e Grelhas • Tubos de ligação • Galerias • Poços de Visita • Condutos Forçados • Estações Elevatórias 2 - MACRODRENAGEM São dispositivos responsáveis pelo escoamento final das águas pluviais provenientes do sistema de microdrenagem urbana. São compostos dos seguintes itens: sistema de microdrenagem, galerias de grande porte, canais e rios canalizados Sendo assim, a macrodrenagem compreende a rede de drenagem natural, existente antes da ocupação; 2 - MACRODRENAGEM Das fases básicas do ciclo hidrológico, talvez a mais importante para o engenheiro seja a do ESCOAMENTO SUPERFICIAL, que é a fase que trata da ocorrência e transporte da água na superfície terrestre, pois a maioria dos estudos hidrológicos está ligada ao aproveitamento da água superficial e à proteção contra os fenômenos provocados pelo seu deslocamento. O escoamento superficial abrange desde o excesso de precipitação que ocorre logo após uma chuva intensa e se desloca livremente pela superfície do terreno, até o escoamento de um rio, que pode ser alimentado tanto pelo excesso de precipitação como pelas águas subterrâneas. Todo o escoamento que aparece no curso d’água é chamado de Escoamento Superficial Composição da vazão no rio: •Escoamento Superficial Direto •Escoamento Sub-superficial (ou hipodérmico) •Escoamento Básico 1. Oriundo da água subterrânea 2. Escoamento laminar (lento e uniforme) 3. Decai lentamente ao longo do tempo quando não há recarga Características do Escoamento Básico 4. Quando há recarga a vazão básica sobe lentamente para depois decair novamente quando a recarga cessa. Características do Escoamento Básico 1. Oriundo da superfície da bacia 2. Escoamento turbulento formado pela chuva excedente 3. A vazão cresce rapidamente conforme a intensidade da chuva e as características da bacia Características do Escoamento Superficial Direto Os fatores podem ser: a) Natureza climática Precipitação (intensidade, a duração, precipitação antecedente) b) Natureza fisiográfica - características físicas da bacia: área, a forma, a permeabilidade e a capacidade de infiltração, e a topografia da bacia. Fatores que Influenciam no Escoamento Superficial c) obras hidráulicas construídas nas bacias, Ex: Barragem que, acumulando a água em um reservatório, reduz as vazões máximas do escoamento superficial e retarda a sua propagação. Ex: Retificar um rio aumentando a velocidade do escoamento superficial. Componentes do escoamento dos cursos de água Escoamento superficial proporcional a precipitação; Escoamento sub-superficial ocorre nas camadas superiores difícil de ser separado do escoamento superficial; Escoamento subterrâneo sua contribuição varia lentamente com o tempo e é responsável pela alimentação do curso de água durante a estiagem; Precipitação direta sobre a superfície livre; Trechos do Hidrograma 1. Ascensão: com grande gradiente e correlacionada com a intensidade da precipitação. 2. Região do pico: o hidrograma muda de inflexão, resultado do fim da chuva e amortecimento na bacia. 3. Recessão: cessa o escoamento superficial direto, após o ponto de inflexão apenas contribui o escoamento básico. Características do Hidrograma • TEMPO DE CONCENTRAÇÃO: tempo de deslocamento da água do ponto hidraulicamente mais distante do exutório até o próprio exutório (tempo em que toda a área da bacia está contribuindo com o escoamento no exutório). • TEMPO DE RETARDAMENTO: intervalo de tempo entre os centros de massa do hietograma e do hidrograma. Características do Hidrograma • Tempo de pico: intervalo de tempo entre o centro de massada chuva e a vazão de pico. • Tempo de ascensão: Intervalo entre o início da chuva e o pico do hidrograma. • TEMPO DE BASE: duração do escoamento superficial direto. • Tempo de recessão: intervalo entre a vazão de pico e o término do escoamento superficial direto. Forma do Hidrograma Fatores que influenciam na forma do hidrograma: • Relevo: densidade de drenagem, declividade do rio e da bacia, capacidade de armazenamento e forma. • bacias íngremes e com boa drenagem têm hidrogramas íngremes com pouco escoamento de base. • bacias com grandes áreas de extravasamento tendem a regularizar o escoamento e reduzir o pico. • bacias mais circulares têm picos mais cedo e maiores do que bacias alongadas. Forma do Hidrograma Fatores que influenciam na forma do hidrograma: • Uso do solo: cobertura vegetal tende a retardar o escoamento e aumentar as perdas por evaporação. • Tipo de solo: interfere na quantidade de chuva transformada em chuva efetiva (infiltração). • Modificações artificiais no rio: reservatórios reduzem os picos, enquanto canalizações podem aumentar os picos. Forma do Hidrograma Fatores que influenciam na forma do hidrograma: • Distribuição, duração e intensidade da precipitação: chuvas deslocando-se de jusante para montante geram hidrogramas com picos menores (eventualmente dois picos). • as chuvas convectivas de grande intensidade e distribuídas numa pequena área podem provocar as grandes enchentes em pequenas bacias. • para bacias grandes, as chuvas frontais são mais importantes. CARACTERISTICAS DE ESCOAMENTO - RESUMO Vazão (Q): volume de água escoado por unidade de tempo; Vazões normais escoam no curso de água; Vazões de inundação ultrapassam um valor limite, excedem a capacidade normal das seções de escoamento dos cursos de água; Freqüência de vazão: é o número de ocorrências de uma determinada vazão em um dado intervalo de tempo (período de retorno / de ocorrência T); “ em uma determinada seção ocorrerão valores = ou > ao valor da Q uma vez a cada T anos” Coeficiente de Deflúvio: relação entre a quantidade total escoada pela seção e a quantidade de água precipitada na bacia hidrográfica; Balanço Hídrico: diferença entre o volume total precipitado e evaporado; Tempo de concentração: duração (tempo) da trajetória da partícula de água que demore mais tempo para atingir a seção; Nível de água: altura atingida pela água na seção em relação a uma determinada referência (valor instantâneo ou média de um determinado intervalo de tempo – dia, mês, ano); Fatores que interferem no escoamento superficial 1) Fatores que presidem a quantidade de água precipitada Quantidade de vapor de água presente na atmosfera; Condições metereológicas e topográficas (temperatura, ventos, pressão, acidentes topográficos); 2) Fatores que presidem o afluxo da água à bacia Área da bacia de contribuição; Topografia da bacia: declividades, depressões retentoras de água; Condições da superfície do solo e constituição geológica: vegetação, capacidade de infiltração do solo, camadas geológicas, tipos de rochas presentes, entre outros; Obras de controle (canalizações, drenagens, barragens...); AVANCE PARA FINALIZAR A APRESENTAÇÃO.
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