Aula Pratica 06 Estradas e bacias

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIA DO SOLO
GCS 104 – Física e Conservação do Solo e da Água Prof. JrCesar
Lavras, janeiro de 2018
Prof. Junior Cesar Avanzi
junior.avanzi@dcs.ufla.br
Estradas Rurais
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jan-18 2
BR-163 (Cintura Fina), rodovia que liga Cuiabá (MT) a Santarém (PA)
Foto: Fábio Jacobi 
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Distribuição regional das estradas rurais no Brasil
3
Região Total (km)
Pavimentadas Não-pavimentadas
km % km %
Norte 103.096 12.394 12,0 90.702 88,0
Centro-oeste 227.825 20.814 9,1 207.011 90,9
Nordeste 405.390 45.232 11,2 360.158 88,8
Sul 476.122 32.364 6,8 443.758 93,2
Sudeste 512.496 54.184 10,6 458.312 89,4
Total 1.724.929 164.988 9,6 1.559.941 90,4
Extensão de rodovias pavimentadas e não-pavimentadas
Fonte: DNER - Anuário Estatístico dos Transportes, 2000.
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Perda de água em estradas
• Município de Lavras = 500 km de estradas rurais
• Considerando largura média de 5 m = 2.500.000 m2 de área 
exposta a perdas de água
• Considerando precipitação média = 1.400 mm = 1,4 metros 
• Volume de água perdida = 3.500.000 m³ / ano
• Considerando consumo de 200 litros/pessoa/dia (1m³ = 1.000 L)
= ~48.000 pessoas/ano
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Perda de água em estradas
Oliveira et al. (2010)
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Perda de solo em estradas
Ijaci – MG
Foto: JrCesar Avanzi
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Perda de solo em estradas
Oliveira et al. (2010)
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O mais importante
SISTEMA DE DRENAGEM
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Elementos de seção transversal
Fonte: Demachi et al. Adequação de estradas rurais – Anexo II Desenho tipo. Campinas, CATI, 74p. 2003.
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Abaulamento
Fonte: Demachi et al. Adequação de estradas rurais – Anexo II Desenho tipo. Campinas, CATI, 74p. 2003.
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Sarjetas
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Leiras
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Dissipadores de energia
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Bueiros
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Proteção das saídas de bueiros
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Bueiros e proteção das saídas de água
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Passagem molhada
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Passagem molhada
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Desviador de fluxo (lombada)
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Lombada
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Bacias de acumulação
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22Fonte: Pires, F.R., Souza, C.M. Práticas mecânicas de conservação do solo. Viçosa, UFV.176p. 2003.
Bacias de acumulação
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Controle da erosão
integração da estrada rural com o terraceamento
Fonte: Griebeler et al. Controle da Erosão em Estradas não Pavimentadas. In Pruski, Conservação da Água e do Solo.
Práticas mecânicas para o controle da erosão hídrica, p. 171-220, 2006
23
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Controle da erosão
armazenamento e infiltração em áreas marginais
Fonte: Griebeler et al. Controle da Erosão em Estradas não Pavimentadas. In Pruski, Conservação da Água e do Solo.
Práticas mecânicas para o controle da erosão hídrica, p. 171-220, 2006
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Controle da erosão
armazenamento e infiltração em bacias
Fonte: Griebeler et al. Controle da Erosão em Estradas não Pavimentadas. In Pruski, Conservação da Água e do Solo.
Práticas mecânicas para o controle da erosão hídrica, p. 171-220, 2006
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Unaí - MG
Oeste do Paraná
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CONTROLE DA EROSÃO EM ESTRADAS RURAIS
BACIAS DE CAPTAÇÃO DA ENXURRADA
FUNÇÃO: 
-Diminuir ação erosiva da enxurrada 
-Aumentar aproveitamento água das chuvas
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GCS 104 – Física e Conservação do Solo e da Água Prof. JrCesarV =  h2 (r – h/3)
r
h
Dimensionamento da bacia de 
contenção/captação de água em estradas rurais
Volume de água na seção da estrada:
V= C. L. I
V : Volume em m3
C: Comprimento da estrada 
(espaçamento entre bacias - m)
L: Largura da estrada (m)
I: Precipitação máxima em 24 h (m), 
para um dado período de recorrência
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Camalhão de terra
para direcionar a água
para a bacia
Canal de terra
para conduzir a água
até a bacia
(Declividade 1%)
1
1
Bacia de captação 
em semi-círculo
Bacia de captação 
em formato circular
EV = 0,4518 * k * D 0,58 EH= 45,18 * k * D–0,42
Cálculo do espaçamento entre bacias
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Rio Grande do Norte
Índice K: Resistência do solo a erosão
FATOR SOLO PARA ESPAÇAM EN TO EN TRE TERRAÇOS E BACIAS DE CAPTAÇÃO
PRI N CI PAI S CARACTERI STI CASRESI ST. A
EROSÃO PROF. PERM EAB. TEXT. REL. TEXT.
SOLO Fs
ALTA R/ R OU M / R M EDI A
M . ARG.
ARGI LOSA
< 1 ,2 LR, LE,
LU, AQ
1 ,25
M ODERADA
> 1m
R/ R
R/ M
M / M
ARENOSA
AREN / M ED
AREN/ ARG
M ED/ ARG
ARG/ M . ARG
1,2 – 1 ,5 LR
LE
LV
LA
TR
1 ,1
BAIXA > 0 ,5 m L/ R
R/ M
AREN / M ED
M ED/ ARG
AREN/ ARG
AREN / M .
ARG.
> 1,5 PV
PE
LV
LA
0 ,90
M . BAI XA 0 ,25 – 1m R/ M OU
L/ L
VARI AVEL VARI AVEL PV
PA
C
R
0 ,75
Alagoas
K
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O volume da enxurrada a ser retido pela bacia, é calculado em função:
do espaçamento entre bacias, 
da largura da estrada e 
da precipitação diária da região em questão
I = 43,95 * TR 0,14/ t 0,77
Onde 
I: intensidade da chuva máxima em mm/h
TR: período de retorno em anos; 
t: tempo (24 h)
V = I * EH * L
V = Volume em m3
C: Comprimento da estrada (espaçamento entre bacias - m) = EH
L: Largura da estrada (m)
I: Precipitação máxima em 24 h (m), para um dado período de recorrência
Para a Região de Lavras (MG)- (Silva, 1998):
I = 43,95 * TR 0,14/ t 0,77
I = 43,95 * 10 0,14/24 0,77
I = 126 mm/24 h
Cálculo da intensidade de chuva máxima histórica em 24 horas
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EH = 45,18 * 1,25 * 7,5 -0,42 = 24,2 m
V = 0,126m * 24,2m * 4m = 12,2 m3
Esse será, portanto, o volume de enxurrada que a 
bacia deverá comportar. 
Assim, qual a profundidade e o raio da bacia circular?
Estrada de 4 metros de largura, com 7,5% de
declividade, em solo resistente a erosão (k = 1,25) e a
precipitação máxima diária igual a 126 mm/24h
(0,126m/24h) em um período de retorno de 10 anos.
Bacia de captação 
em formato circular
Exemplo
EH= 45,18 * k * D–0,42
V = I * EH * L
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r
p
V =  h2 (r – h/3)
V =  h2 (r – h/3)
V =  h2 (2,41h – h/3)
V = 2,41 h3 - h3/3
V = 7,57h3 – 1,047 h3
V = 6,52 h3
h = (V/6,52)1/3
Sen (45º)= 0,707
Cos (45º)= 0,707
Relação r/h = 0,707/(1-0,707) = 2,41
(r = 2,41h)
Maior inclinação do talude = 100%
Talude = 1/1
0 1
1
45º
r = 2,41 h h = (V/6,52)
1/3
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Bacia de captação 
em formato circular
Se a bacia terá de comportar 12,2 m3 de enxurrada,
A profundidade e o raio de uma bacia circular serão:
h = (12,2/6,52)1/3 = 1,23m
r = 2,41 X 1,23m = 2,96m
r
p
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Também poderá ser feita com 
lâminas ou pá carregadeiras, no 
caso das semicirculares
45°
Poderá ser feita com retro-escavadeira, no 
caso das bacias circulares. 
Construção da bacia
A terra do corte será empregada para formação 
do aterro.
Recomendação: adicionar-se a
altura do aterro, cerca de 20%,
para compensar o abatimento do
mesmo.
h
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O canal de acesso à bacia deve apresentar cerca de 1 metro de largura, com declive 
máximo de 1% no seu leito, e com dissipadores de energia para a enxurrada.
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Nome científico Nome comum
Bracchiaria arrecta Tanner grass
Bracchiaria decumbens Decumbens
Bracchiaria humidicula Humidícula
Bracchiaria mutica Capim angola ou capim fino
Panicum repens Grama costela
Paspalum dilatatum Grama gorda
Paspalum notatum Grama batatais
Tabela. Gramíneas recomendadas para revestimento de canais escoadouros e bacias 
de contenção de enxurrada, para regiões com estação chuvosa no verão e inverno 
moderadamente seco (Bertolini et al., 1992)
Para melhor desenvolvimento da 
vegetação em bacias de contenção e em 
canais escoadouros, são recomendadas a 
calagem e a adubação da área, de acordo 
com resultados de análise do solo.
Plantio/vegetação no interior da bacia
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2D Graph 3
5 10 15 20 25 30 35 40
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
Profundidade da bacia (m)
0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0
Raio da bacia (m)
1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
V
o
lu
m
e
 d
a
 e
n
x
u
rr
a
d
a
 (
m
3
)
Distância horizontal entre bacias (m)
D
e
c
li
v
id
a
d
e
 (
%
)
0
5
10
15
20
25
30
35
resistência m. baixa (k = 0.75) 
resistência baixa (k = 0.9)
resistência moderada (k = 1.1)
resistência alta (k = 1.25)
2 m
3 m
4 m
5 m
6 m
7 m
8 m
9 m
10 mLargura da estrada (m)
Curvas de resistência 
do solo a erosão
No exemplo (setas), tem-se 
uma estrada com declividade 
de 7,5%, solo de resistência elevada 
a erosão, que leva a uma distância 
de 24,2m entre bacias (EH), 12,2m
3
 de 
enxurrada (4m de largura da estrada) 
e uma bacia com 3m de raio 
e 1,24m de profundidade.
EH = 45,18 x k x D-0,42
Vol = EH x L x I
Onde: 
EH = distância entre bacias (m),
L = largura da estrada (m),
I = chuva máxima diária
 (126mm para região 
de Lavras-MG)
p = (Vol/6,52)1/3
r = 2,41 p
Para bacias circulares, 
com inclinação 
máxima do aterro igual a 45°
Ábaco
B
ac
ia
 c
ir
cu
la
r
Para Lavras - MG (I=126 mm)
Exemplo anterior:
Estrada com 7,5% de declividade, 
solo resistente a erosão (k = 1,25), 
de 4 metros de largura.
Resultado:
EH=24,2 m
V=12,2 m3
h= 1,25 m
r= 3 m
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Volume da bacia (m3)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 4550 55 60 65 70 75
P
ro
fu
n
d
id
a
d
e
 (
m
)
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
2,2
2,4
6m
5m
4m3m2m
z = 1
z = 0,5
z = 2
pz:0,5 = Vol / (0,64 r
2)
pz:1 = Vol / (0,74 r
2
)
pz=2 = Vol / (0,91 r
2)
Onde: 
p=prof. (m)
z = talude
r = raio da bacia (m)
Equações:
Legenda:
Relação entre volume e profundidade de bacias 
semicirculares, para diferentes raios de bacia
B
ac
ia
 s
em
i-
ci
rc
u
la
r
Ábaco
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Exercício
• Calcular a distância entre bacias e o volume de enxurrada 
que chega na bacia para um trecho de estrada com 15% 
de declividade e largura de 4 m, em área de Cambissolo. 
Considerar uma chuva máxima diária no município de 
Coqueiral-MG de 120 mm. Qual a profundidade e o raio 
para a construção de uma bacia circular?
K = resistência do solo à erosão
Latossolo K= 1,25
Argissolos
Cambissolos
K= 0,90
K= 0,75
EH = 45,18 * k * D–0,42
V = I * EH * L
r = 2,41 hh = (V/6,52)1/3
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Volume de enxurrada = 5,22 m3
Distância entre bacias = 10,86 m
Profundidade = 0,93 m
+20% = 1,12 m
Raio = 2,24 m