Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
IRRIGAÇÃO E DRENAGEM Aula Revisão AV1 Prof. Eurico Huziwara eurico.huziwara@estacio.br INTRODUÇÃO Definição de irrigação: é a aplicação artificial de água às plantas, visando suprir a falta, insuficiência ou má distribuição das chuvas. Complementar Planta pode completar o ciclo sem a irrigação. Má distribuição de chuvas. Melhorar a produtividade. Decisão econômica. Região Sudeste. Essencial ou total Planta não completa o ciclo sem a irrigação. Nordeste e estufas. Vantagens da irrigação • Incorporação de áreas improdutivas a produção agrícola. • Garantia de produção deficiências hídricas. • Colheita na entressafra. • Permite mais de uma safra por ano. • Permite a fertirrigação. • Geração de empregos. • Melhor qualidade da produção. • Aumento da produtividade (tabela). Drenagem: Conceito 1 Técnica de remover de maneira artificial o excesso de água que se encontra no perfil do solo ou sob a sua superfície, visando proporcionar um ambiente adequado ao desenvolvimento das culturas. Drenagem Urbana: Conceito 2 Conjunto de medidas que têm como finalidade a minimização dos riscos aos quais a sociedade está sujeita e a diminuição dos prejuizos causados pelas inundações, possibilitando o desenvolvimento urbano da forma mais harmônica possível, articulado com as outras atividades urbanas. Urbanização e Drenagem Ações – desmatamento – substituição da cobertura vegetal natural – instalação de redes de drenagem artificiais – ocupação de áreas de inundação Conseqüências – impermeabilização das superfícies – redução de tempos de concentração – aumento do escoamento superficial Efeito da Urbanização Sobre o Comportamento Hidrológico O Problema dos Mananciais A bacia hidrográfica é ocupada de forma desordenada, processo favorecido por legislação omissa/equivocada ou por falta de planejamento urbano ou controle de ocupação; nos mananciais superficiais, o impacto se agrava pela falta de tratamento de esgotos e pela poluição difusa rural, etc; nos mananciais subterrâneos, ocorre contaminação e perda de áreas de recarga; reservatórios urbanos: eutrofização e contaminação; redução da disponibilidade de água devido à qualidade. Abastecimento Carga doméstica e industrial Drenagem Urbana Mananciais Ciclo de inundação e contaminação Inundações Drenagem urbana: escoamento em áreas urbanizadas, geralmente pequenas bacias (a urbanização amplia as vazões devido à canalização e à impermeabilização); Inundação ribeirinha: processos naturais resultado do aumento da vazão dos rios durante os períodos secos e chuvosos (as inundações podem ser ampliadas ou terem maiores efeitos em função da ação do homem). Fase 1 : crescimento da urbanização: grande produção de sedimentos (construções, superfícies desprotegidas); Fase 2 : transição com sedimentos e resíduos sólidos; Fase 3: quando a área urbana está estabelecida, a veiculação de resíduos sólidos na drenagem é alta. Fator agravante: resíduos sólidos Fatores Agravantes das Inundações Canalização de córregos sem a devida análise de impactos a jusante (transferência de inundações de um ponto a outros); (SEMADS, 2001) Poluição das Águas Pluviais Carga equivalente ao esgotamento sanitário composição orgânica: DBO, N, P composição com metais: Chumbo, Ferro, etc; grande carga no início da precipitação A Atual Política de Controle da Drenagem “a melhor drenagem é a que escoa o mais rapidamente possível a precipitação “ conseqüência direta = inundações A política se baseia na canalização do escoamento, apenas transferindo para jusante as inundações. A população perde duas vezes: custo mais alto e maiores inundações. Canais e condutos podem produzir custos 10 vezes maiores que o controle na fonte; a canalização aumenta os picos para jusante Típica Evolução na Drenagem Efeitos (sobre ou de) novas urbanizações • Se a nova urbanização está a jusante em bacias urbanizadas – ela pode sofrer inundações • Se a nova urbanização está a montante – ela pode causar inundações a jusante • Se na nova urbanização há pequenas bacias – a implantação da nova urbanização pode acarretar problemas na própria área É preciso: Organizar o espaço urbano para integrar e harmonizar os diferentes sistemas de infra-estrutura. Isso requer um esforço coletivo (em níveis técnico, político, legislativo, de participação da comunidade, entre outros) Dificuldades..... • Desgaste político do administrador público, resultante do controle não-estrutural (a população espera sempre por obras hidráulicas). • Falta de conhecimento da população sobre controle de cheias. • Falta de conhecimento sobre controle de cheias por parte dos planejadores urbanos. • Desorganização, em níveis Estadual e Municipal, sobre o controle de inundações. • Pouca informação técnica sobre o assunto em nível de graduação em arquitetura e engenharia. Além disso não se pode esquecer de que: • Não existe solução puramente tecnológica ou econômica. • Não existe solução simplista. • Não existe solução instantânea. • Não existe solução que seja de responsabilidade de um único ator social. • Não existe solução possível de ser copiada. DEFINIÇÃO E COMPOSIÇÃO DO SOLO • Material poroso, constituído de 3 fases: sólidas, líquida e gasosa. • Originado de rochas por processos de intemperização. • Serve de apoio físico (sustentação), químico e biológico para o crescimento vegetal. • Funciona como reservatório de água, essencial para o desenvolvimento vegetal e produção agrícola. COMPOSIÇÃO VOLUMÉTRICA DO SOLO FRAÇÃO SÓLIDA • TEXTURA DO SOLO = proporções de areia, e argila. • ESTRUTURA DO SOLO = arranjo das diversas partículas, juntamente com os efeitos cimentantes de materiais orgânicos e inorgânicos. • Os materiais orgânicos sólidos se constituem de resíduos vegetais e animais, vivos e em decomposição, por exemplo, (húmus). FRAÇÃO LÍQUIDA • Constitui-se essencialmente de água, contendo minerais dissolvidos e materiais orgânicos solúveis. • Ocupa parte (ou quase o todo) do espaço vazio entre as partículas sólidas, dependendo da umidade do solo. • A água é absorvida pelas plantas ou é drenada para camadas mais profundas. • Por isso precisar ser periodicamente reposta pela chuva ou pela “irrigação”, para garantir uma produção vegetal adequada. FRAÇÃO GASOSA • Constitui-se do ar do solo ou da atmosfera do solo, ocupando o espaço poroso não ocupado pela água. • Esta é uma porção importante do sistema solo, pois a maioria das plantas exige certa aeração do sistema radicular (exceção de plantas aquáticas, como o arroz). • Na composição química é semelhante à da atmosfera livre, junto à superfície do solo, apresentando diferenças quanto aos teores de O2 e CO2. • TEXTURA • ESTRUTURA • CARACTERÍSTICA FÍSICO-HÍDRICAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DO SOLO TEXTURA DO SOLO • Distribuição das partículas de acordo com o tamanho. • Envolve as proporções relativas dos vários tamanhos de partículas num dado solo: areia, silte e argila. • A textura adquire importância nas relações solo- água-planta por interferir na infiltração, na evaporação e no suprimento de nutrientes. TEXTURA DO SOLO • A textura pode dar uma idéia a respeito da quantidade de água a ser armazenada no solo. • Solos com partículas grosseirasapresentam propriedades ótimas quanto à permeabilidade e arejamento, mas apresentam baixa capacidade de retenção de água. • Solos com partículas finas tem boa ou satisfatória capacidade de retenção, porém a permeabilidade e o arejamento podem ser reduzidos, prejudicando, o desenvolvimento das plantas. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DO SOLO COMPACTAÇÃO DO SOLO • Indiretamente ligada à estrutura. Como o solo é um material poroso, por compactação, a mesma massa de material sólido pode ocupar um volume menor. RELAÇÕES MASSA-VOLUME Determinação da Umidade do Solo Ex: Amostra Indeformada RELAÇÕES MASSA-VOLUME • UMIDADE – Umidade à base de massa ou gravimétrica (Up): é quantidade de água que contém o solo em relação a massa de solo seco. – Método direto e preciso: retira-se amostras do solo, na área e na profundidade desejada para se saber a umidade. Coloca-se em um recipiente fechado, geralmente de alumínio, e levadas ao laboratório. Pesa-se o recipiente com amostra de solo úmido (M1) e coloca-se o recipiente, aberto, em uma estufa a 105-110°C. Após 24h, no mínimo, retira-se o recipiente com o solo seco da estufa, pesando-o novamente (M2). Sendo (M3) o peso do recipiente. RELAÇÕES MASSA-VOLUME • POROSIDADE LIVRE DA ÁGUA: Refere-se ao espaço poroso total que é ocupado pelo ar Também chamado de porosidade drenável. GRAU DE SATURAÇÃO: Refere-se quanto em relação ao espaço poroso total é ocupado pela água. vU ' vUS DISPONIBILIDADE DE ÁGUA DO SOLO PARA AS PLANTAS • SATURAÇÃO: Um solo está saturado quando todos os seus poros estão ocupados pela água. • CAPACIDADE DE CAMPO: A água ocupa e está retida nos poros pequenos do solo e o ar ocupa grande parte do espaço dos poros maiores. É o limite superior de umidade. A quantidade de água que pode reter um solo à capacidade de campo depende da quantidade de microporos textura. • Energia de retenção de água na CC = 1/3atm. DISPONIBILIDADE DE ÁGUA DO SOLO PARA AS PLANTAS • CAPACIDADE DE CAMPO Marca o limite superior de água no solo, prontamente disponível às plantas • PONTO DE MURCHA: Marca o limite inferior de aproveitamento da água do solo pelas plantas. LIMITES DE UMIDADE DISPONIBILIDADE DE ÁGUA DO SOLO PARA AS PLANTAS • CAPACIDADE DE CAMPO: Marca o limite superior de água no solo, prontamente disponível às plantas • PONTO DE MURCHA:’ Marca o limite inferior de aproveitamento da água do solo pelas plantas. DISPONIBILIDADE DE ÁGUA (LIMITES DE UMIDADE) T O T A L ÁGUA DISPONÍVEL • Considerando os conceitos de capacidade de campo e ponto de murcha e, principalmente, entendo ser o solo um reservatório de água para as plantas, pode-se expressar a quantidade de água disponível para uma dada profundidade corresponde à profundidade efetiva do sistema radicular da cultura. ESTADO DE ENERGIA OU POTENCIAL DE ÁGUA NO SOLO • A água do solo, da planta, da atmosfera, assim como qualquer corpo na natureza, pode ser caracterizada por um estado de energia. • Formas principais de energia: a cinética e a potencial. • Energia cinética da água → desprezível → movimento da água é muito lento. • Energia potencial da água → função do efeito gravitacional e condição interna da água no ponto em consideração (pressão, temperatura e teor de sais). Caracterização do seu estado de energia, que recebe o nome de “Potencial total da água”. ESTADO DE ENERGIA OU POTENCIAL DE ÁGUA NO SOLO • A lei geral da natureza é a de os corpos ocuparem um estado mínimo de energia. • A água flui do ponto de potencial mais elevado para outro mais baixo, na tendência de atingir seu equilíbrio ESTADO DE ENERGIA OU POTENCIAL DE ÁGUA NO SOLO no seu universo. • Potencial de energia da água é a capacidade relativa da água produzir trabalho comparada àquela da água pura (estado padrão), fora dos campos adsortivos e numa mesma temperatura. ESTADO DE ENERGIA OU POTENCIAL DE ÁGUA NO SOLO • A água no solo está sujeita a diversos campos de forças, resultantes da atração do solo pela água, potencial matricial (Ψm), da presença do campo gravitacional, potencial gravitacional (Ψg), da presença de solutos, potencial osmótico (Ψos), da carga hidrostática, potencial de pressão (Ψp) e outros (ex. temperatura). • Potencial total: osmpgt ΨΨΨΨΨ POTENCIAL GRAVITACIONAL • Está sempre presente: é a própria energia potencial do campo gravitacional • É medido a partir de um referencial de posição: + ou – (superfície do solo) POTENCIAL GRAVITACIONAL • Corresponde à distância vertical entre um ponto no solo e o plano de referência. Se o ponto considerado estiver abaixo do plano de referência, o Ψg será negativo (Ψg < 0); se estiver no plano será nulo (Ψg = 0); e se estiver acima será positivo (Ψg > 0). POTENCIAL DE PRESSÃO • Corresponde à pressão hidrostática atuante num ponto do perfil do solo, sendo nulo (Ψp = 0) se o ponto estiver situado no lençol freático e positivo (Ψp > 0) se estiver localizado abaixo. É medido com piezômetro. • Piezômetro é um tubo cravado no solo até a profundidade na qual se deseja medir o potencial de pressão, com remoção do solo no seu interior. POTENCIAL MATRICIAL • Também denominado de tensão, é decorrente das forças de adsorção e capilaridade que atuam na água do solo, sendo nulo (Ψm = 0) se o ponto estiver situado no lençol freático e negativo (Ψm < 0) se estiver localizado acima. • É medido com o uso de tensiômetro. POTENCIAL MATRICIAL • A relação entre Ψm e U (umidade) é uma característica física do solo denominada de Curva característica da água no solo, ou Curva de retenção. CURVA CARACTERÍSTICA DE ÁGUA NO SOLO CURVA CARACTERÍSTICA DE ÁGUA NO SOLO • Limitações: • Varia com as variações de textura, estrutura e compactação; • Variações de densidade global e de textura de um horizonte para outro podem determinar a necessidade de curvas distintas; POTENCIAL OSMÓTICO • Considerando os íons e outros solutos encontrados na água do solo, a água adquire uma energia potencial osmótica “Ψos” • Quanto mais concentrada a solução, menor o estado de energia da água e mais negativo “Ψos” • Como os solutos se movem junto com a água, este potencial só tem importância na presença e membrana semipermeável, como no caso das células das raízes das plantas. POTENCIAL TOTAL (Ψt) osmpgt ΨΨΨΨΨ pgt ΨΨΨ mgt ΨΨΨ SOLO SATURADO SOLO NÃO SATURADO MOVIMENTO DE ÁGUA NO SOLO • A água no estado líquido move-se sempre que existirem diferenças de potencial nos diferentes pontos dentro do sistema; • O movimento dá-se no sentido do decréscimo do potencial, isto é, a água se move de pontos de maior potencial para os pontos de menor potencial. DIFERENÇA DE POTENCIAL MOVIMENTO DE ÁGUA NO SOLO • Se o potencial total da água em um dado ponto A no solo é Ψ(A) e em outro ponto B é Ψ (B), a diferença de potencial entre os MOVIMENTO DE ÁGUA NO SOLO DIFERENÇA DE POTENCIAL pontos ΔΨ será: • ΔΨ = Ψ(A) – Ψ(B) • A diferença de potencial entre dois pontos é um indicativo de movimento de água DIFERENÇA DE POTENCIAL MOVIMENTO DE ÁGUA NO SOLO • O gradiente hidráulico (i) é uma grandeza física que mede o sentido no qual um campo potencial apresenta maior crescimento; • Assim, se a diferença de potencial ΔΨ = Ψ(A) – Ψ(B), onde • Ψ(A) > Ψ(B), for dividida pela distância entre os pontos A e B dado por L, resultará em: GRADIENTE HIDRÁULICO (i) L ΔΨ i t MOVIMENTO DE ÁGUA NOSOLO • Henry Darcy (1856) foi o primeiro a estabelecer uma equação que possibilitasse quantificar o movimento da água, a partir da observação de infiltração de solução em colunas de areia homogênea em condições de saturação. • A água move-se na existência de um gradiente de potencial nos diferentes pontos de um sistema, no sentido do maior para o menor potencial. GRADIENTE DE POTENCIAL MOVIMENTO DE ÁGUA NO SOLO • O movimento de água é influenciado por uma característica intrínseca do solo (K), chamada condutividade hidráulica • A condutividade hidráulica, K, é um parâmetro que mede a facilidade com a qual o solo transmite água • K é tanto maior quanto maior a umidade • K é máximo quando o solo se encontra saturado • q= fluxo de água no solo. DENSIDADE DE FLUXO – DARCY (1856) Kiq DEFINIÇÕES • Infiltração → descreve o processo de entrada de água no solo, através de sua superfície. • Acontece quando uma superfície de solo recebe água por chuva ou irrigação. • Movimento da água no sentido vertical, de cima para baixo. • Taxa de infiltração influencia o escoamento superficial (erosão e inundação). DEFINIÇÕES • Redistribuição → movimento de água dentro do perfil do solo depois de cessada a chuva ou irrigação. • Ocorre em função das diferenças de potencial • Praticamente nulo quando essas diferenças são mínimas. DEFINIÇÕES • Irrigação por sulcos e por gotejamento → infiltração e redistribuição em todas as direções. • Na aspersão e na inundação → ocorre, preferencialmente, no sentido vertical. IMPORTÂNCIA DA INFILTRAÇÃO • Determinação do tempo necessário para aplicar uma determinada lâmina de irrigação; • Estimar a quantidade de água a ser aplicada para que se mantenha uma altura de água sobre a superfície do solo (caso da irrigação por inundação do arroz). VELOCIDADE DE INFILTRAÇÃO • No início da infiltração, solo ainda está relativamente seco, o gradiente de potencial é muito grande, e a velocidade de infiltração é alta. • Após algum tempo, o gradiente de potencial é reduzido e a velocidade diminui; • As argilas se expandem e contraem parcialmente os poros, a velocidade de infiltração diminui gradualmente até chegar a um ponto em que se mantém praticamente constante. VELOCIDADE DE INFILTRAÇÃO • Este valor constante chama-se de velocidade de infiltração básica. • Depende fundamentalmente da textura do solo. • Os valores de velocidade de infiltração básica (VIB) ou taxa de infiltração básica, são os seguintes: VELOCIDADE DE INFILTRAÇÃO • Solo Argiloso: < 5 mm h-1 • Solo Franco-argiloso: 5 a 10 mm h-1 • Solo Franco: 10 a 20 mm h-1 • Solo Franco-arenoso: 20 a 30 mm h-1 • Solo Arenoso: > 30 mm h-1 VELOCIDADE DE INFILTRAÇÃO INFILTRAÇÃO Infiltração Redistribuição Movimento FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DE INFILTRAÇÃO • Condições intrínsecas do solo: – cobertura vegetal; – estado de agregação das partículas do solo, seja por práticas culturais, efeito das irrigações ou precipitações; – compactação pela maquinaria agrícola e – erodibilidade. FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DE INFILTRAÇÃO • Condições extrínsecas do solo: – textura; – adensamento de perfis; – flora e a fauna do solo; – conteúdo de água. FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DE INFILTRAÇÃO • Condições de aplicação de água : – duração da aplicação de água, – carga hidráulica, – qualidade e a temperatura da água. DETERMINAÇÃO DA INFILTRAÇÃO • Consiste em se utilizar dois anéis concêntricos, sendo o maior com diâmetro de 50cm e o menor com diâmetro de 25cm, ambos com altura de 30cm. Método do Cilindro Infiltrômetro Evaporação (E) – Processo pelo qual se transfere água do solo e das massas líquidas para a atmosfera. No caso da água no planeta Terra ela ocorre nos oceanos, lagos, rios e solo. Transpiração (T) – Processo de evaporação que ocorre através da superfície das plantas. A taxa de transpiração é função dos estômatos, da profundidade radicular e do tipo de vegetação. Conceito Geral - Evapotranspiração Transpiração desde as raízes até as folhas, pelo sistema condutor, pelo estabelecimento de um gradiente de potencial desde o solo até o ar Transpiração no Sistema Solo Planta Atmosfera Local de maior resistência ao fluxo O gradiente de tensão de vapor de água também favorece o fluxo Quanto mais seco estiver o ar (menor Umidade Relativa), maior será esse gradiente. proporcional à resistência ao fluxo da água na planta Transpiração no Sistema Solo Planta Atmosfera Evapotranspiração (ET) Processo simultâneo de transferência de água para a atmosfera através da evaporação (E) e da transpiração (T). TEET Potencial (ETP) Real (ETR) Definições ETP Quantidade de água transferida para a atmosfera por evaporação e transpiração, em uma unidade de tempo, de uma superfície extensa, completamente coberta de vegetação de porte baixo e bem suprida de água (Penman,1956) ETR Quantidade de água transferida para a atmosfera por evaporação e transpiração, nas condições reais (existentes) de fatores atmosféricos e umidade do solo. A ETR é igual ou menor que a evapotranspiração potencial (Gangopadhyaya et al, 1968) • Umidade do ar • Temperatura do ar • Velocidade do vento • Radiação solar • Tipo de solo • Vegetação (transpiração) Fatores que afetam AVANCE PARA FINALIZAR A APRESENTAÇÃO.
Compartilhar