Projeto de drenagem para um bananal

Prévia do material em texto

Universidade Federal do Vale do São Francisco 
Colegiado de Engenharia Agronômica – CEAGRO 
Disciplina - Drenagem 
Professor: Prof. Dr. Júlio Cesar F. de Melo Junior 
Daniel Amorim Vieira, Isa Gabriela Vieira de Andrade, Iug Lopes &Thiago Maia 
 
 
 
 
 
 
 
INSTALAÇÃO DE UM SISTEMA DE DRENAGEM AGRÍCOLA PARA CULTIVO DE 
BANANEIRA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Petrolina – PE 
Agosto, 2014 
 
Universidade Federal do Vale do São Francisco 
Colegiado de Engenharia Agronômica – CEAGRO 
Disciplina - Drenagem 
Professor: Prof. Dr. Júlio Cesar F. de Melo Junior 
Daniel Amorim Vieira, Isa Gabriela Vieira de Andrade, Iug Lopes &Thiago Maia 
 
 
 
 
 
 
 
INSTALAÇÃO DE UM SISTEMA DE DRENAGEM AGRÍCOLA PARA CULTIVO DE 
BANANEIRA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Petrolina – PE 
Agosto, 2014 
Trabalho apresentado à disciplina 
de Drenagem de Áreas Agrícolas 
como componente de avaliação da 
disciplina. 
I - MEMORIAL DESCRITIVO 
1. CONTEXTUALIZAÇÃO DO PROBLEMA 
O projeto será realizado na fazenda Riacho Doce, onde se pretende instalar 
um cultivo de bananeira irrigada. Ao realizar o levantamento das condições do 
terreno antes da instalação do projeto referentes a topografia, condutividade 
hidráulica, porosidade drenável e a exigência da cultura, foi verificado que a área 
apresenta deficiência de drenagem natural e com tendência à salinização do solo. De 
posse das variáveis da condição do solo, pretende se instalar um sistema de 
drenagem de tal forma que atenda a condição de estabelecimento da cultura sem 
proporcionar perca na produtividade. 
 
2. IDENTIFICAÇÃO DO PROJETO 
NOME DO PROJETO: Instalação de um sistema de drenagem agrícola para cultivo de 
bananeira. 
ATIVIDADE PRINCIPAL DA PROPRIEDADE: Fruticultura irrigada 
ENDEREÇO: A fazenda está situada no município de Petrolina no perímetro irrigado 
Senador Nilo Coelho, núcleo X, lote 10. 
 
DADOS GERAIS DA PROPRIEDADE 
A fazenda está inserida na região semiárida do nordeste brasileiro, onde a 
necessidade da implantação de sistemas de drenagem é justificada pela 
probabilidade de salinização do solo, em função de práticas agrícola, e pela elevação 
do lençol freático por consequência da baixa drenabilidade natural dos solos dessa 
região. 
A fazenda possui instalações de irrigação, em que se pratica o cultivo de 
fruteiras por irrigação localizada, de modo que, na área existe um canal de irrigação 
revestido por concreto na parte superior do terreno, mas em condições precárias de 
conservação. 
 
DADOS DO PROPRIETÁRIO 
PROPRIETÁRIO: D.Sc. Júlio César F. de Melo Júnior 
ENDEREÇO: BR 407, Km12, Projeto de Irrigação Nilo Coelho "C1" CEP: 56.300 – 990, 
Petrolina – PE. 
Telefone: +55 (87) 2101 - 4833 
E-mail: julio.melo@univasf.edu.br 
 
DADOS DO PROJETO 
NOME DA FAZENDA: Faz. Riacho doce 
ÁREA TOTAL DA FAZENDA: 147 ha 
AREA DO PROJETO: 10 ha 
DECLIVIDADE DA ÁREA DO PROJETO: Levemente inclinado em uma única direção 
RESPONSABILIDADE DO PROJ.: Daniel Amorim Vieira, Isa Gabriela Vieira de 
Andrade, Iug Lopes &Thiago Maia 
EMPRESA DO PROJETO: Soluções Agrícolas LTDA. 
ENDEREÇO: BR 407, Km12, Projeto de Irrigação Nilo Coelho "C1", Universidade 
Federal do Vale do São Francisco, CEP: 56.300 – 990, Petrolina – PE. 
TELEFONE: (87) 8134 0596 
 
3. OBJETIVO 
O presente projeto tem por objetivo orientar a execução das instalações de 
drenagem e sua manutenção periódica, prestar esclarecimentos e fornecer dados 
referentes ao projeto para implantação de um bananal, conforme a necessidade da 
cultura e os atributos físicos do solo. 
 
4. CULTIVO DE BANANEIRA 
A região do Vale Submédio do São Francisco é um polo de desenvolvimento 
em ascensão na região Nordeste do Brasil, que chama a atenção por se despontar 
com grande foco à fruticultura irrigada. Suas características edafoclimáticas é ponto 
importantíssimo a se levar em consideração quanto aos fatores que proporcionaram 
o sucesso da fruticultura irrigada nessa região. 
Há pouco tempo, não se tinha conhecimento da aptidão da região para o 
desenvolvimento da fruticultura, no entanto, com a iniciativa da criação dos 
perímetros irrigados e o desenvolvimento tecnológico vem subsidiando a atividade. O 
cultivo de bananeira irrigada tem contribuído de maneira significativa na economia 
local. 
Dessa forma, o conhecimento das propriedades que condicionam a 
produtividade da bananicultura, como o movimento de água no solo, torna-se ponto 
chave para o sucesso fruticultura na região. Outro fator importante a se levar em 
consideração é que, solos de região de semiáridas de maneira geral, apresentam se 
pouco espesso, o que o torna propenso à salinização natural. Práticas agrícolas, 
como a instalação de sistemas de drenagem, tornam se imprescindíveis para garantir 
a sustentabilidade da produção agrícola. 
 
II - MEMORIAL DE CÁLCULOS 
A partir de dados do levantamento planialtimétrico, fornecidos pelo 
proprietário da fazenda, foram confeccionados os mapas de isolinhas para a elevação 
da superfície do solo (Anexo 1), utilizando como interpolador a Krigagem e adotando 
o modelo Esférico do semivariograma como o melhor modelo ajustado para a 
distribuição espacial da elevação da superfície. 
 
CRITÉRIO DE DRENAGEM 
Foi estimado a partir da profundidade efetiva do sistema radicular da 
bananeira, 0,85 m, a profundidade dos drenos laterais, as parâmetros físicos do solo, 
a lâmina de irrigação aplicada e a chuva em 24 horas que foi igualada ou superada 
cinco vezes ao ano segundo PIZARRO (1987). 
Os parâmetros de solo utilizados no dimensionamento do projeto foram 
mensurados pelo proprietário do terreno como segue no quadro 1. Para a solução do 
problema, considerações referentes a fração de lixiviação, profundidade do dreno e o 
tipo de dreno foram adotadas. 
 
Quadro 1. Variáveis utilizadas no dimensionamento do sistema de drenagem e 
características do sistema de drenagem. 
 
Umidade volumétrica na capacidade de campo - θcc (%) 21,7 
Umidade volumétrica no ponto de murcha permanente - 
θpmp (%) 
15,4 
Condutividade hidráulica do solo - K (m d-1) 0,35 
Porosidade drenável - µd (%) 5,9 
Prof. da camada impermeável (m) 1,9 
Fração de lixiviação - FL (%) 20 
Profundidade do Dreno (m) 1,2 
Tipo de dreno Tubular 
 
DIMENSIONAMENTO DO ESPAÇAMENTO DOS DRENOS LATERAIS (GLOVER DUMM) 
DRENAGEM CONSIDERANDO A IRRIGAÇÃO 
Para essa condição foi estimada a lamina de lixiviação (R) do sistema de 
irrigação, para a cultura da bananeira com sistema de irrigação localizada, com um 
microaspersor para cada planta. Na obtenção do R, foi considerado uma irrigação 
real necessária de 22,30 mm por evento de irrigação, considerando um lamina de 
lixiviação de 20 % e um turno de rega de 3 dias (Quadro 2). Ainda no quadro 2, se 
encontra os parâmetros referentes à cultura da bananeira, como o coeficiente de 
cultura (Kc), profundidade efetiva do sistema radicular (Pd), o fator de 
disponibilidade de cultivo. 
 
Quadro 2. Variáveis utilizadas na estimativa da lamina de lixiviação – R. 
 
Irrigação real necessária (mm) 22,30 
Fração de lixiviação - FL (%) 20 
Turno de rega (dias) 3 
Coeficiente de cultivo (Kc) 1,4 
Profundidade efetiva do sistema radicular (m) 0,85 
Fator de disponibilidade de água no solo (adimensional) 0,35 
Lamina de lixiviação – R (m) 0,00446 
 
No critério de drenagem foi estabelecido um rebaixamento do lençol freático 
(correspondente a L/2) a 0,85 m da superfície do solo (Profundidade efetiva 
radicular) em três dias. Como a lamina de lixiviação diária é relativamentemuito 
pequena, a altura máxima da elevação do lençol freática, proveniente da lamina de 
lixiviação, foi obtida simulando o acréscimo de R até o 30º dia de irrigação, situação 
em que ht se estabilizou. A carga hidráulica (ho) diária foi calculada pela relação 
lamina de lixiviação/porosidade drenável como segue: 
 
 
 
 
 
 
 
Com o valor de ht = 30, foi calculado o ht para 3 dias após a irrigação, o que 
corresponde ao turno de rega pré-estabelecido, como segue: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Com a profundidade da barreira de impedimento a infiltração do solo, foram 
obtidos os comprimentos dos estratos do solo: Espessura abaixo dos drenos (Do) de 
0,7 m; a média entre ht e ho (D1) = 0,213 m e o estrato equivalente de Hooghoudt 
(D2 = d) obtido com a seguinte equação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Onde: 
Pm = perímetro molhado do dreno 
A partir da obtenção desses parâmetros, foi utilizado o método interativo entre 
a equação anterior com a equação de Glover Dumm para a obtenção do 
espaçamento (L) entre drenos laterais. Na condição de irrigação, foi encontrado um 
espaçamento entre drenos laterais (L) de 20,8 m. 
 
 
 
 
 
 
 
 equação de Glover Dumm 
 
DRENAGEM CONSIDERANDO A CHUVA DE PROJETO 
Foi considerada uma altura freática (ht) de 0,85 m no 3º dia após uma 
recarga de água e com os drenos instalados a 1,2 metros de profundidade (Pd = 1,2 
m), mesmo parâmetro considerado quando dimensionado em função da irrigação. 
 
DETERMINAÇÃO DA ALTURA DA CHUVA DE PROJETO 
A chuva de projeto foi estimada conforme metodologia proposta por PIZARRO 
(1987). Na proposta considera-se a precipitação de 24 horas igualada ou superada 
cinco vezes ao ano, de acordo com as séries históricas de precipitação para a região 
onde será instalado o sistema de drenagem (anexo 2, Determinação da altura da 
chuva de projeto ou chuva crítica). A frequência de cada lamina de precipitação da 
série histórica é obtida pela relação: 
 Fi = 
 
 
 
Onde, 
Ni = número de ventos de cada intervalo; 
 Ni = número total de dias analisados 
O período de retorno T é inverso da freqüência com a qual a chuva é igualada 
ou superada 
 T = 
 
 
 
O número de vezes por ano, N a uma precipitação Pi é dado pela razão entre 
o número de dias do ano e o período de retorno, e dias, da chuva 
 N = 
 
 
 
Foi obtida uma chuva de 25 mm, e como o cultivo será feito com sistema de 
irrigação com um turno de rega de 3 dias, será considerado que toda a lâmina de 
água proveniente de chuva será drenada (lamina de drenagem, Lad = 0,025 m) pelo 
solo após a precipitação, e então h0 = Lad/µd  0,42 m. Para a metodologia de 
dimensionamento do sistema de drenagem para atender a condição de chuva foi 
considerado uma precipitação casual logo após a irrigação e assim toda lamina 
precipitada deverá ser drenada em até 3 dias. 
Para a cultura da bananeira, considera-se um rebaixamento do lençol freático 
de 0,85 m três dias após a chuva (Tabela 1). 
 
Dias depois da chuva (Nº) Prof. freática (p) Altura freática ht = Pd – p 
0 0,45 0,75 
1 0,60 0,60 
2 0,70 0,50 
3 0,85 0,35 
 
Com isso foi encontrado um novo L = 13,6 m. Assim será considerado o 
menor espaçamento (L = 13,6 m) encontrado com base na chuva de projeto, e 
assim, o critério de drenagem (lençol freático 0,85 m acima dos drenos) será 
atendido em qualquer condição, irrigação ou chuva (figura 1). 
 
Figura 1. Espaçamento dos drenos laterais e características do sistema solo-planta. 
 
DIMENSIONAMENTO DO DIÂMETRO DOS DRENOS LATERAIS 
O diâmetro dos drenos laterais foi calculado em função da vazão, na 
trasmissividade (K.D) do solo, a área de influência dos drenos laterais (L.l) e a altura 
elevação máxima admitida do lençol freático (ho) como segue na equação abaixo. 
 
 
 
 
Onde: 
Q = Vazão em m³.dia-1; 
Ko = Condutividade hidráulica (0,35 m. dia-1); 
D = Profundidade da barreira de impedimento (1,9 m); 
L = Espaçamento dos drenos (13,6 m); 
ho = Elevação dos lençol freático acima dos drenos (0,35 m); e 
l = comprimento dos drenos coletores (150 e 300 m). 
Foi encontrada uma vazão para os drenos coletores de 150 m de comprimento 
de 16,13 m3 dia-1.e para os drenos de 300 m de comprimento 32,26 m3 dia-1. 
Para dimensionamento do diâmetro dos drenos laterais será considerado a 
equação abaixo: 
 
Onde: 
Q = Vazão (m3.s-1); 
Dd = Diâmetro interno dos drenos (m); e 
i = declividade dos drenos (admensional). 
Para Q = 16,13 m3 dia-1, Dd = 18 mm 
Para Q = 32,26 m3 dia-1, Dd = 23 mm 
Será considerado o diâmetro comercial para os tubos corrugados de 40 mm. 
Vale ressaltar que na ponta de cada tubo corrugado, será colocado um pedaço de 3 
m de tubo liso de 40 mm, antes dos drenos desaguar no dreno coletor, para 
minimizar efeito de entupimento e manutenção do sistema. 
 
DIMENSIONAMENTO DOS DRENOS COLETORES 
Foi considerado no dimensionamento dos drenos coletores, a lâmina de água 
máxima que infiltra no solo e é coletada pelos drenos laterais para ser conduzida ao 
drenos coletores (QLat), somando com a lâmina de escoamento superficial da área de 
influência do dreno coletor, vazão no dreno coletor (QCol). Para estimar a vazão no 
dreno proveniente do escoamento superficial, foi utilizado o método racional com a 
seguinte equação: 
 
 
 
 (m³ s
-1
) 
Onde: 
 
 
 
 (coeficientes utilizados para Juazeiro – BA, K = 5592,554; a = 0,242; b = 
40,039; c = 1,093)  i = 93,90 mm h-1. 
T = Período de retorno (10 anos); 
t = duração da chuva em minutos (30 min); 
C = coeficiente de escoamento adimensional, f(tipo do solo). 
A = Área de influencia do dreno coletor (0,00204 km² na Su. 1 e 0,00408 km² na 
Su. 2). 
A vazão a ser escoada até o dreno lateral proveniente do escoamento 
superficial (Qmáx) encontrada na subunidade 1 é 0,016 m
3.s-1. Para subunidade 2 a 
vazão encontrada é igual a 0,032 m3.s-1. E a vazão total (Qlat. + QSu. 1 + QSu. 2) no 
ponto mais baixo do dreno coletor é igual 0,0486 m3.s-1. 
Para o dimensionamento da seção dos drenos coletores, foi utilizado a 
equação de Manning (equação abaixo) considerando velocidade escoamento de 0,76 
m3 s-1 e coeficiente rugosidade de Manning (n) 0,023 e fixando uma altura (h) da 
lâmina de água dentro do dreno lateral de 0,25 m e talude (z) = 1 V :1 H. Assim foi 
encontrado a base inferior do trapézio de aproximadamente 1 m e profundidade total 
de 1,6 m (figura 2). Com isso a seção do canal encontrada é igual a 4,16 m². 
 
Figura 2. Seção do dreno coletor (DS0001). 
 
CARACTERISTICAS CONSTRUTIVAS DO PROJETO 
A área em que será implantada o sistema de drenagem possui dimensões 
leste-oeste de 450 m e norte-sul de 225 m. Os drenos serão dispostos em linhas no 
mesmo sentido das curvas de nível do terreno (vide anexo 1) – sentido leste-oeste. 
Para facilitar a manutenção dos drenos, a área foi dividida em duas subunidades 
cotendo drenos de comprimento de 150 m (Su. 1) e 300 m (Su. 2) (figura 3). Nos 
drenos com comprimento de 300 m, serão instalados caixas de inspeção para 
manutenção dos mesmos (figura 4). 
 
 
Figura 3. Layout do sistema de drenagem a ser instalado na área do projeto. 
 
 
Figura 4. Caixa de inspeção nos drenos com comprimento de 300 m. 
 
O espaçamento entre os drenos laterais (Drenos terciários) será o considerado 
no memorial de cálculos (13,6 m) o que equivale a 17 drenos em cada subunidade. 
Estes drenos serão subterrâneos enterrados auma profundidade de 1,2 m, com 
diâmetro de 40 mm. Os tubos utilizados serão do tipo corrugado e com envelope tipo 
manta geotêxtil. Para o dreno coletor (DS0001) será utilizado o formato trapezoidal 
com dimensões do previstas no memorial de cálculos (talude: V 1:H 1, declividade 
0.05 m m-1 e profundidade 1,6 m). O dreno principal (DP00) terá as mesmas 
dimensões do dreno coletor e mesmas características construtivas, considerando que 
a vazão total no dreno DS0001 é a mesma que passa pelo dreno DP00. 
Para facilitar o transporte de maquinas agrícolas, bem como de pessoas, será 
construída uma ponte sobre o dreno DS0001 e outra no dreno DP00 (figura 5). 
 
 
Figura 5. Detalhe construtivo da ponte construído sobre o dreno DS0001 e DP00. 
 
A escavação para instalação do sistema de drenagem será realizada por 
empresa terceirizada, provida de maquinas e mão de obra suficiente para execução 
do projeto até sua conclusão, assim como manutenção futura. 
Os drenos coletores serão construídos no formato trapezoidal garantindo uma 
distância máxima entre o tubo do dreno lateral e a lâmina de água no dreno de 0,2 
m e uma distância mínima de 0,2 m entre o talude do dreno e a ponta do tubo 
lateral (figura 2). Recomenda-se a construção de uma proteção de concreto no fundo 
do dreno coletor a cada saída de dreno lateral para evitar erosão dentro do dreno, 
como ilustra a figura 6. 
Será considerado na memorial orçamentário um comprimento de dreno aberto 
de 565 m, com seção de 4,16 m², o que equivale a 2350,4 m³. Para os drenos 
entubados será considerado uma movimentação de terra de 3672 m³ de solo (para 
profundidade de 1,2 m, largura de escavação de 0,40 m e comprimento total de 
450m x 17). 
 
Figura 6. Detalhe construtivo para proteção de concreto na saída dos drenos 
laterais para evitar erosão do solo dentro do dreno. 
 
IV - QUANTITATIVO DE MATERIAL E SERVIÇOS 
Sistemas de drenagem Unid. Quant Preço 
Unit. R$ 
Preço Total 
Implantação de sistema de drenagem subterrânea 
Escavação das valas dos drenos m³ 6022,4 3,50 21078,40 
Fornecimento de manta geotêxtil, G= 130 g/m³, largura de 7 cm m 7650 0,85 6502,50 
Tubo corrugado, perfurado e flexível de PVC 40 mm m 7650 3,10 23715,00 
Tubo de saída de PVC liso de 50 mm de diâmetro m 102 2,00 204,00 
Caixa de inspeção Unid. 17 90,00 1530,00 
Transporte de materiais H/M 48 20,00 960,00 
Auxiliar de serviços gerais H/Mês 800 6,40 5120,00 
Auxiliar de topógrafo H/Mês 160 7,00 1120,00 
Concreto simples m³ 30 120,00 3600,00 
Retroescavadeira H/M 160 97,65 15624,00 
Subtotal Total 79453,90 
Custo do projeto de 4,5 % do total 3575,43 
Total geral 83029,33 
 
V - CRONOGRAMA DE EXECUÇÃO 
 
VI – ANEXOS 
ANEXO 1. Levantamento das curvas de nível da fazenda Riacho doce. 
 
 
 
ANEXO 2. Estimativa da chuva de projeto com base nas informações de precipitação 
da série histórica. 
P n F Fj T N 
0 a 1 20245 0.9510 1 1 365 
2 a 5 374 0.0176 0.0490 20.3918 17.8994 
6 a 10 170 0.0080 0.0315 31.7746 11.4872 
11 a 15 126 0.0059 0.0235 42.5780 8.5725 
16 a 20 96 0.0045 0.0176 56.9225 6.4122 
21 a 25 81 0.0038 0.0131 76.5791 4.7663 
26 a 30 39 0.0018 0.0093 108.0660 3.3776 
31 a 35 31 0.0015 0.0074 134.7405 2.7089 
36 a 40 38 0.0018 0.0060 167.6299 2.1774 
41 a 45 12 0.0006 0.0042 239.2022 1.5259 
46 a 50 18 0.0008 0.0036 276.4805 1.3202 
51 a 55 17 0.0008 0.0028 360.8305 1.0116 
56 a 60 11 0.0005 0.0020 506.8810 0.7201 
61 a 65 4 0.0002 0.0015 686.7419 0.5315 
66 a 70 5 0.0002 0.0013 788.4815 0.4629 
71 a 75 11 0.0005 0.0010 967.6818 0.3772 
76 a 80 2 0.0001 0.0005 1935.3636 0.1886 
81 a 85 1 0.0000 0.0004 2365.4444 0.1543 
86 a 90 2 0.0001 0.0004 2661.1250 0.1372 
91 a 95 0 0.0000 0.0003 3548.1667 0.1029 
96 a 100 0 0.0000 0.0003 3548.1667 0.1029 
101 a 105 1 0.0000 0.0003 3548.1667 0.1029 
106 a 110 0 0.0000 0.0002 4257.8000 0.0857 
111 a 115 1 0.0000 0.0002 4257.8000 0.0857 
116 a 120 1 0.0000 0.0002 5322.2500 0.0686 
121 a 125 0 0.0000 0.0001 7096.3333 0.0514 
126 a 130 0 0.0000 0.0001 7096.3333 0.0514 
131 a 135 0 0.0000 0.0001 7096.3333 0.0514 
136 a 140 1 0.0000 0.0001 7096.3333 0.0514 
141 a 145 0 0.0000 0.0001 10644.5000 0.0343 
146 a 150 1 0.0000 0.0001 10644.5000 0.0343 
151 a 155 0 0.0000 0.0000 21289.0000 0.0171 
156 a 160 0 0.0000 0.0000 21289.0000 0.0171 
161 a 165 0 0.0000 0.0000 21289.0000 0.0171 
166 a 170 1 0.0000 0.0000 21289.0000 0.0171