Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Baiano – Campus de Guanambi C. E. Cotrim 1 Apostila: Noções Básicas de Irrigação – Aspersão e Localizada ` CONCEITOS, HISTÓRICO E SITUAÇÃO ATUAL DA IRRIGAÇÃO 1. Conceitos IRRIGAÇÃO - É o aporte artificial de água (suplementar ou total) ao solo com objetivo de manter o equilíbrio das partes líquidas e gasosas do espaço poroso do mesmo de modo que as plantas disponham de água e arejamento adequados ao seu crescimento e desenvolvimento. DRENAGEM - É o processo de remoção artificial do excesso de água dos solos, de modo que lhes dê condições de aeração, estruturação e resistência, a fim de torná-los viáveis à exploração agrícola. 2. Origem e Evolução A irrigação teve origem nas antigas civilizações há aproximadamente 4000 anos. Surgiu principalmente em regiões áridas, normalmente às margens de grandes rios como o Yang-tse-kiang e Huang Ho na China, o rio Nilo no Egito, os rios Tigre e Eufrates na Mesopotâmia e o Rio Ganges na Índia. Só há cerca de 1500 anos é que as populações da terra passaram a ocupar regiões úmidas, quando então a irrigação perdeu a sua necessidade vital. Mais recentemente, com crescimento demográfico excessivo, a humanidade é novamente compelida a usar os recursos da irrigação com complementação das chuvas e também para tornar produtivas zonas áridas e semi-áridas, diante da necessidade de grande aumento na produção de alimentos. A origem da drenagem, juntamente com a irrigação, perde-se na remota antigüidade. Existem relatos de escritores romanos que citam sua prática no Oriente Médio. Existem relatos também da sua utilização por parte da antiga civilização egípcia, no vale do Nilo a cerca de 400 a. C. 3. Situação da irrigação no Brasil e no mundo. A superfície irrigada no mundo é citada pela FAO (2000), como sendo da ordem de 275 milhões de hectares, representando 18% da área total mundial cultivada (1,51 bilhão de hectares), com a agricultura irrigada responsável por 42 % do total das colheitas agrícolas, conforme Christofidis (2002). As áreas irrigadas e cultivadas no mundo e nos diversos continentes indicam que na Ásia ocorre o maior índice de área irrigada em relação à área cultivada. Nessa região aproximadamente 35% da área cultivada e irrigação, conforme Tabela 1 que mostra a situação das áreas irrigadas no mundo até 2000. Tabela 1. Área irrigada e área cultivada por continente. Para posicionar o estudante sobre a área irrigada no Brasil, apresenta-se a Tabela 2 que contém um resumo da distribuição da irrigação no País até 2003/2004, segundo Christofidis (2008). Continente ou País Área irrigada (AI) (1000 ha) Área cultivada (AC) (1000 ha) AI/AC (%) África 12.538 199.340 6,28 América do Norte e Central 31.395 268.265 11,70 América do Sul 10.326 116.186 8,88 Ásia 192.962 557.581 34,60 Europa 24.406 311.214 7,84 Oceania 2.539 57.856 4,38 Mundo 274.166 1.510.442 18,15 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Baiano – Campus de Guanambi C. E. Cotrim 2 Apostila: Noções Básicas de Irrigação – Aspersão e Localizada Tabela 2. Áreas irrigadas através dos diversos métodos de irrigação, por região e por estados no Brasil. Brasil Regiões/Estados Áreas Irrigadas por método (ha) – ano 2003/2004 Superfície Aspersão Convencional Pivô Central Localizada Total Brasil 1.729.834 662.328 710.553 337.755 3.440.470 Sul 1.155.440 94.010 37.540 14.670 1.301.660 Paraná 21.240 42.210 2.260 6.530 72.240 Santa Catarina 118.200 21.800 280 3.140 143.420 Rio Grande do Sul 1.016.000 30.000 35.000 5.000 1.086.000 Sudeste 219.330 285.910 366.630 116.210 988.080 Minas Gerais 107.000 107.970 89.430 45.800 350.200 Espírito Santo 17.340 56.480 13.820 11.110 98.750 Rio de Janeiro 15.020 15.250 6.760 2.300 39.330 São Paulo 79.970 106.210 256.620 57.000 499.800 Centro-Oeste 63.700 35.060 193.880 25.570 318.210 Mato Grosso do Sul 41.560 3.980 37.900 6.530 89.970 Mato Grosso 4.200 2.910 4.120 7.300 18.530 Goiás 17.750 24.350 145.200 10.400 197.700 Distrito Federal 190 3.820 6.660 1.340 12.010 Nordeste 207.359 238.223 110.503 176.755 732.840 Maranhão 24.240 12.010 3.630 8.360 48.240 Piauí 10.360 7.360 880 8.180 26.780 Ceará 34.038 18.238 2.513 21.351 76.140 Rio Grande do Norte 220 2.850 1.160 13.990 18.220 Paraíba 30.016 8.420 1.980 8.184 48.600 Pernambuco 31.640 44.200 9.820 12.820 98.480 Alagoas 7.140 58.500 6.060 3.380 75.080 Sergipe 30.445 8.825 310 9.390 48.970 Bahia 39.260 77.820 84.150 91.100 292.330 Norte 84.005 9.125 2.000 4.550 99.680 Rondônia - 4.430 - 490 4.920 Acre 550 160 - 20 730 Amazonas 1.050 750 - 120 1.920 Roraima 8.350 420 150 290 9.210 Pará 6.555 165 - 760 7.480 Amapá 1.480 370 - 220 2.070 Tocantins 66.020 2.830 1.850 2.650 73.350 A relação entre a área irrigada, de 3.440.470 ha, e a área plantada, de 58.460.963 ha, ainda é baixa no País (aproximadamente 6%), mas a participação da produção das lavouras irrigadas já é expressiva. O estudo da ANA comenta, a respeito: "ainda que se verifique uma pequena porcentagem de área irrigada em nossas terras, em comparação com a área plantada, cultivos irrigados produziram, em 1998, 18% de nossa safra de alimentos e 35% do valor de produção. No Brasil, cada hectare irrigado equivale a três hectares de sequeiro em produtividade física e a seis em produtividade econômica" conforme Figura 1 a seguir. No mundo situação semelhante à descrita anteriormente é apresentada na Figura 2. Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Baiano – Campus de Guanambi C. E. Cotrim 3 Apostila: Noções Básicas de Irrigação – Aspersão e Localizada Figura 1. Superfície e produção agrícola, de sequeiro e irrigado, colhido anualmente no Brasil, em percentual. Figura 2. Superfície e produção agrícola, de sequeiro e irrigada, colhida anualmente no mundo. 4. Função, Importância e Necessidades da irrigação Função A irrigação tem como função principal o fornecimento de água ao solo, para a planta, visando o seu crescimento e desenvolvimento. A drenagem tem por função principal a retirada do excesso de água fornecido ao solo, dando-lhe condições ao crescimento e desenvolvimento. Importância - Aproveitamento de áreas consideradas marginais à agricultura - Melhor aproveitamento do solo; - Fixação do homem no campo; - Regularização do mercado de produtos agrícolas; - Melhoria das condições de vida da população que vive da agropecuária. Necessidades - Água de boa qualidade e em abundância; - Capital disponível para bancar o projeto e sua manutenção; - Tecnologia. Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Baiano – Campus de Guanambi C. E. Cotrim 4 Apostila: Noções Básicas de Irrigação – Aspersão e Localizada RELAÇÃO SOLO-ÁGUA-PLANTA-ATMOSFERA 1) Classificação da Água no Solo A) Água Gravitacional- Corresponde à fração da água do solo que fica “livre” quando o solo está próximo da saturação. Isto é, retida sob potenciais de pressão próximos ao da água pura e livre, ou seja, entre 0 e -1/3 de atmosfera. Água que se move em resposta a um campo gravitacional e que é removida do solo por drenagem profunda, não permanecendo disponíveis às plantas. B) Água Capilar - Água retida no solo por tensão superficial. Água retida entre a capacidade de campo (A potencial de -1/10 e -1/3 de atm) e o potencial do ponto higroscópico (-30 atm). C) Água Higroscópica - Água retida a potenciais entre -30 e -10.000 atmosferas, completamente indisponíveis às plantas. Está fixada tão firmemente por adsorção na superfície dos colóides, que não se move pela ação da gravidade ou capilaridade, mas somente na forma de vapor. Capacidade de Campo (Cc) - Corresponde ao teor de água do solo no momento em que este deixa de perder água pela ação da gravidade. Água retida no solo a potencial de -1/3 de atmosfera (solo mais arenoso) e -1/10 de atmosfera (solo mais argiloso). Ponto de Murcha (Pm) - Corresponde ao teor de umidade do solo em que, abaixo dele, a planta não consegue retirar água do solo na mesma intensidade em que transpira. Água retida no solo a potencial de -15 de atmosfera. Água Disponível - Água retida no solo entre o potencial equivalente à capacidade de campo e o potencial equivalente ao ponto de murcha. A Figura 3 esquematiza a água do solo, conforme a classificação anterior e obedecendo aos conceitos de capacidade de campo, ponto de murcha e água disponível para as culturas. Figura 3. Esquema mostrando a disponibilidade da água no solo. 2. Características Físico-Hídricas do Solo 2.1. Composição do Solo Constituído essencialmente por matéria mineral e orgânica (fração sólida), água (fração líquida) e ar (fração gasosa) o solo é, por este motivo, considerado um sistema trifásico. As proporções de cada constituinte variam, principalmente, de acordo com a natureza deste. Saturação • Capacidade de Campo • Conteúdo de água = Zero • 50% de água prontamente • Ponto de murcha permanente ARMAZENAMENTO TEMPORÁRIO ÁGUA TOTAL DISPONÍVEL ÁGUA NÃO DISPONÍVEL Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Baiano – Campus de Guanambi C. E. Cotrim 5 Apostila: Noções Básicas de Irrigação – Aspersão e Localizada A matéria orgânica do solo é constituída por restos de plantas e outros organismos, em estado mais ou menos avançado de decomposição, acumulando principalmente na superfície. A água e o ar do solo ocupam os espaços existentes entre as partículas terrosas e entre agregados de partículas. O ar ocupa os espaços não preenchidos pela água e a quantidade de água é variável devido à precipitação e irrigação, à textura, estrutura, relevo e teor em matéria orgânica, podendo estar associada a uma grande variedade de substâncias. O solo é o resultado de mudanças ocorridas nas rochas – denominadas intemperismo. Ações dos ventos, chuvas e organismos vivos (processos físicos, químicos e biológicos) são os responsáveis por este lento processo – calcula-se que cada centímetro do solo se forma em intervalo de tempo de 100 a 400 anos. As condições climáticas existentes são a principal influência das características de cada solo. A análise do perfil do solo, ou seja: as parcelas horizontais que o constituem desde sua origem até a superfície - local da ação do intemperismo, é um referencial para entendermos a constituição e intemperismos que sofreu. Ao nos referirmos ao perfil do solo, devemos considerar 5 parcelas, denominadas horizontes Figura 4. Vale ressaltar que nem todo solo possui todos os horizontes bem definidos: Figura 4. Esquema mostrando os horizontes do solo. - Horizonte O: Camada orgânica superficial. Drenado, com cor escura. - Horizonte A: Constituído, basicamente, de rocha alterada e húmus, sendo a região onde se fixa a maior parte das raízes e vivem organismos decompositores e detritívoros. - Horizonte E (ou B): Camada mineral constituída de quantidade reduzida de matéria orgânica, acúmulo de compostos de ferro e minerais resistentes, como o quartzo. Pode ser atingido por raízes mais profundas. - Horizonte C: Camada mineral pouco ou parcialmente alterada, podendo ou não ter se formado o solo. - Horizonte R: Rocha não alterada que deu origem ao solo. a) Textura do Solo A textura do solo diz respeito à distribuição das partículas do solo, de acordo com o tamanho, envolvendo conotações quantitativas e qualitativas. É considerada argila partículas com diâmetro inferior a 0,005 mm; silte as com diâmetro entre 0,005 mm e 0,05 mm; areia fina as com Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Baiano – Campus de Guanambi C. E. Cotrim 6 Apostila: Noções Básicas de Irrigação – Aspersão e Localizada diâmetro entre 0,05 mm e 0,42 mm; areia média, entre 0,42 mm e 2,00 mm; areia grossa, entre 2,00 mm e 4,80 mm e, finalmente, pedregulho, entre 4,80 e 76 mm de diâmetro. Quantitativamente – proporções relativas dos vários tamanhos de partículas num dado solo (areia, silte e argila) – a quantidade de cada uma destas frações conferem denominações específicas aos diferentes solos. Qualitativamente - a textura não é alterada apreciavelmente no espaço abrangido por uma geração, por exemplo, daí ser uma qualidade inerente ao solo, determinando inclusive seu valor econômico. Classificação Textural Simplificada Arenosa - menos de 15 % de argila Média - de 15 a 35 % de argila Argilosa - de 35 a 60 % de argila Muito argilosa - mais de 60 % de argila b) Estrutura do Solo É a distribuição ou agrupamento total das partículas do solo, seguindo um arranjamento mútuo orientado. Sendo este arranjo complexo, não existe uma metodologia de determinação prática e direta da estrutura, daí serem usado conceitos qualitativos. c) Densidade do Solo A densidade do solo ou massa específica do solo é obtida dividindo-se o peso de um determinado volume de solo natural (incluindo os espaços ocupados pelo ar e água), após sua secagem em estufa, por este volume. Unidade - g/cm3 Varia com a estrutura e compactação do solo, sendo tanto maior quanto menos estruturado e mais compactado for este. Boa estruturação implica em menor densidade e maior capacidade de retenção de água pelo mesmo. d) Porosidade do Solo A porosidade é constituída pelos vazios do solo, sendo inversamente proporcional à densidade aparente. Depende da textura, da estrutura, da compactação e do teor de matéria orgânica. 2.2. Amostragem de Solo para Irrigação Para a retirada da amostra inalterada, na falta de amostradores, pode-se utilizar um pedaço de cano de descarga de automóvel ou cano galvanizado de diâmetro parecido, com mais ou menos 10 cm de altura. Procede-se a limpeza do terreno e em seguida, batendo-se uma marreta em um pedaço de madeira sobre o cilindro, faça com que este seja introduzido totalmente no solo. Retira-se o cilindro cheio do solo, com cuidado para não perder a amostra, envolva o cilindro com plástico, e, após isto, identifique a amostra enviando-a em seguida para o laboratório. Para retirar a amostra alterada é necessário apenas fazer a limpeza do local, escavar uma trincheira até a profundidadedesejada (20 ou 40 cm) e posteriormente tirar uma fatia completa ao longo do perfil, misturando o solo no fundo da cova e coletando uma pequena parte. Este procedimento deve ser repetido várias vezes dependendo do tamanho e da uniformidade da área a ser Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Baiano – Campus de Guanambi C. E. Cotrim 7 Apostila: Noções Básicas de Irrigação – Aspersão e Localizada amostrada. A Tabela 3 mostra o tipo de amostra que deve ser retirada para a determinação dos diversos parâmetros de solo necessários na confecção de projetos de irrigação. Tabela 3. Tipo de amostra que deve ser utilizada na determinação dos parâmetros de solo pertinentes à elaboração de projetos de irrigação. Tipo de amostra O que determinar Alterada Fertilidade geral Condutividade elétrica da solução Textura Capacidade de campo Ponto de murcha Umidade Densidade das partículas Inalterada Densidade do solo Porosidade Estrutura 2.3. Métodos para determinação da Umidade do Solo É de capital importância a determinação da umidade do solo para: Movimento d’água no solo (Condutividade Hidráulica, Capilaridade) Disponibilidade d’água no solo (CC e PM) Quando e quanto irrigar. Métodos: Método da frigideira Método Gravimétrico Método padrão de estufa Método das pesagens Método de Bouyoucos Método Eletrométrico Método de Colman Método Tensiométrico Tensiômetro Método da Frigideira: Neste método pesa-se uma amostra de solo ao natural (PN) e coloca-se em uma frigideira, em seguida encharca-se este solo com álcool e coloca-se fogo. Depois de cessado o fogo pesa-se essa amostra, conseguindo desta maneira o peso do solo seco (PS). � � ��� � ���� � 100 PN - peso do solo ao natural, g; PS - peso do solo seco, g; U - umidade do solo em percentagem, %. Método Padrão de Estufa - É um método direto, bastante preciso e consiste em retirar amostras de solo, na área e na profundidade que se deseja saber a umidade, colocá-las em um recipiente fechado (pesa filtro, lata) e trazê-las para o laboratório. Pesa-se o recipiente com amostra (M1), coloca-se o recipiente aberto em uma estufa a 105-110oC. Após 24 horas, no mínimo, retira-se a amostra da estufa, pesando-a novamente (M2). Sendo (M3) o peso do recipiente, a percentagem de umidade em peso será dada pela equação: Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Baiano – Campus de Guanambi C. E. Cotrim 8 Apostila: Noções Básicas de Irrigação – Aspersão e Localizada � � �� �� �� á��� �������� �� ������� �� �� ������� � �� � 105 °! 100 � � �"1 �"2"2 �"3� 100 Método das Pesagens - É também um método direto e de precisão relativamente boa. Ele consiste no seguinte: - Colocar 100 g de terra seca a 105 ºC, proveniente da gleba onde se deseja irrigar, em um balão de 500 ml; - Completar o volume com água e pesar, para se ter o peso-padrão M; - Anotar o valor do peso padrão M, o qual será determinado somente uma vez, para aquela gleba; - Em qualquer época que se desejar saber o teor de umidade daquela gleba, retirar a amostra de solo e colocar 100 g desta amostra no referido balão, completar o volume com água e pesar, obtendo-se o peso M’; - O peso da umidade do solo, em gramas, será dado pela equação �% � �" �"&� � '�'� � 1� onde: Dp = densidade das partículas do solo = 2,65 g/cm3 Para expressar o resultado em percentagem de umidade, em peso na base seca, utiliza-se a equação: � � 100 �&100 � �& onde: U = % de umidade em peso. Método de Bouyoucos - Este método é baseado na resistência elétrica entre dois eletrodos inseridos em um bloco de gesso (célula). A resistência elétrica é medida por um “medidor” de corrente alternada, que é calibrado para leituras diretas de“percentagem d’água no solo”, Figura 5. A umidade do solo é determinada indiretamente por meio da medição da resistência elétrica no bloco de gesso que se encontra enterrado no solo. Figura 5. “Medidor” e célula de Bouyoucos. Método de Colman - É também um método indireto para a determinação da umidade do solo, baseado no mesmo princípio do anterior, mas o bloco onde estão inseridos os eletrodos é de fibra de vidro, envolvida em duas placas de metal “monel” perfuradas. Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Baiano – Campus de Guanambi C. E. Cotrim 9 Apostila: Noções Básicas de Irrigação – Aspersão e Localizada Método do Tensiômetro - É um método direto para a determinação da tensão d’água no solo e indireto para determinação da % de água no solo. O tensiômetro é constituído de uma cápsula de cerâmica, ligada por meio de um tubo a um manômetro, onde a tensão é lida. As figuras abaixo mostram esquema e fotografia de tensiômetros com manômetro metálico (Figura 6). Figura 6. Esquema e fotografias de tensiômetros. 2.4. Disponibilidade de Água no Solo A água do solo é dinâmica, movimentando-se segundo um gradiente de potencial, passando sempre do maior para o menor potencial. A disponibilidade da água no solo é esquematizada na Figura 7. Figura 7. Esquema mostrando a disponibilidade total e real de água no solo Capacidade de Campo (Cc) - Corresponde ao teor de umidade do solo no momento em que este deixa de perder água pela ação da gravidade. Ponto de Murcha (Pm) - Corresponde ao teor de umidade do solo em que, abaixo dele, a planta não consegue retirar água do solo na mesma intensidade em que transpira. Umidade Crítica (Uc) – Umidade mínima a que uma cultura poderá ser submetida sem afetar significativamente sua produtividade, que é determinada pelo (f). Tampa Joelho de PVC Tubo de PVC Cápsula de porcelana Manômetro Saturação Cc Pm Uc L DTA DRA Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Baiano – Campus de Guanambi C. E. Cotrim 10 Apostila: Noções Básicas de Irrigação – Aspersão e Localizada Determinação da Capacidade de Campo e do Ponto de Murcha - Para fins de projeto a capacidade de campo é determinada em laboratório. Pode-se também fazer a determinação dos dois parâmetros direto no campo, entretanto estes métodos são mais demorados. 2.5. Cálculo da Água Disponível Para o cálculo da água disponível, além da capacidade de campo, do ponto de murcha e da densidade aparente do solo, devemos ainda ter conhecimento da profundidade efetiva do sistema radicular da cultura a ser irrigada. a) Disponibilidade Total de Água do Solo (DTA).'() � �!� � ��� '�10 onde: DTA = Disponibilidade total de água, mm/cm; Cc = Capacidade de campo, % em peso; Pm = Ponto de murcha, % em peso; Ds = Densidade do solo, g/cm3. ou * � �!� � ��� '� em que V = m3 de água disponível, por hectare, em cada cm de profundidade do solo, sendo Cc e Pm, % em volume. b) Disponibilidade Real de Água no Solo (DRA). A disponibilidade real de água no solo é definida como a fração da disponibilidade total de água no solo que a cultura poderá utilizar sem afetar significativamente a su produtividade, podendo ser expressa por: '+) � '() �, em mm; c) Capacidade Total de Água no Solo (CTA) Tanto a quantidade de água de chuva com a de irrigação só devem ser consideradas disponíveis para a cultura no perfil do solo que esteja ocupado pelo seu sistema radicular. Por isso, a capacidade total de água do solo somente deve ser calculada até a profundidade do solo correspondente ao sistema radicular da cultura a ser irrigada, ou seja. !() � '() ,, em mm; Z = Profundidade efetiva do sistema radicular da cultura, em cm; d) Capacidade Real de Água do Solo (CRA) Numa lavoura irrigada nunca se deve permitir que o teor de umidade do solo atinja o ponto de murchamento, ou seja, deve-se somente usar, entre duas irrigações consecutivas, uma fração da capacidade total da água no solo. !+) � !() �, em mm; f = fator de disponibilidade de água, em decimal. c) Irrigação Real Necessária (IRN) É a quantidade real de água que necessita ser aplicada por irrigação. Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Baiano – Campus de Guanambi C. E. Cotrim 11 Apostila: Noções Básicas de Irrigação – Aspersão e Localizada - Com irrigação total – Quando toda a água necessária à cultura for suprida através da irrigação. -+� � !+), em mm. - Com irrigação suplementar – Quando uma parte da água necessária à cultura for suprida pela irrigação e a outra parte pela precipitação efetiva (Pe). -+� � !+) � � , em mm. Pe = Precipitação efetiva em mm ( Precipitação provável com 75 a 80 % de ocorrência). e) Irrigação Total Necessária (ITN) -(� � -+�.� Sendo: ITN em mm; Ea = eficiência de aplicação de água do sistema de irrigação, em decimal. 2.6. Evapotranspiração Inclui: - evaporação da água do solo - a evaporação da água depositada pela irrigação - evaporação de chuva ou orvalho na superfície das folhas - transpiração vegetal; Unidade: volume por unidade de área ou em lâmina d’água no período considerado (m3/ha/dia, mm/dia etc.) Depende principalmente da quantidade de energia solar recebida. Evaporação da água do solo: em um solo saturado e com lençol freático próximo à superfície, sua evaporação aproxima-se da evaporação de um recipiente com água, com a superfície livre exposta às mesmas condições atmosféricas. Transpiração: é o processo pelo qual a água vai da planta para a atmosfera, através dos estômatos, sob forma de vapor. Evaporação: É a passagem da água do estado líquido para o estado gasoso (vapor). Evapotranspiração Potencial: é aquela que ocorre quando não há deficiência de água no solo, que limite o seu uso pela planta. Evapotranspiração Potencial de Referência (ETo): é a evapotranspiração de uma superfície extensiva, totalmente coberta com grama, de tamanho uniforme, entre 8 e 15 cm de altura e em ativo crescimento, em um solo com ótimas condições de umidade. Evapotranspiração Potencial da Cultura (ETc): é a evapotranspiração de determinada cultura quando há ótimas condições de umidade e nutriente no solo, de modo a permitir a produção potencial desta nas condições de campo. .(� � .(� /�, em mm dia-1 onde: Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Baiano – Campus de Guanambi C. E. Cotrim 12 Apostila: Noções Básicas de Irrigação – Aspersão e Localizada ETo = Evapotranspiração potencial de referêcnia, em mm dia-1; Kc = Coeficiente da cultura em decimal. 2.6.1-Determinação da Evapotranspiração Potencial de Referência (ETo) Para a determinação da ETo serão considerados nesta apostila apenas alguns métodos mais generalizados. Didaticamente eles são divididos em métodos diretos e indiretos. Métodos diretos - dão diretamente a evapotranspiração. a) Lisímetros b) Parcelas experimentais no campo c) Controle da umidade do solo d) Método da entrada-saída (em grandes áreas). Métodos indiretos - não dão diretamente a evapotranspiração. a) Evaporímetros b) Equações Método do Lisímetro Dos métodos diretos descreveremos apenas o método do lisímetro por ser o de maior aplicabilidade, apesar dos custos consideráveis necessários na construção dos mesmos. Os lisímetros são tanques enterrados no solo, dentro dos quais se mede a evapotranspiração. É o método mais preciso para a determinação da ETo, desde que eles sejam instalados corretamente. Lisímetro de Percolação - consiste em enterrar um tanque com dimensões mínimas de 1,5 m de diâmetro por 1 metro de altura, no solo, deixando sua borda superior a 5 cm acima da superfície, Figura 8. Do fundo do tanque sai uma tubulação que conduzirá a água drenada até um recipiente. • o solo do tanque deve ser o mesmo do local onde está instalado o lisímetro, inclusive a ordem dos horizontes deve ser obedecida; • no fundo do tanque coloca-se uma camada de mais ou menos 10 cm de brita coberta com uma camada de areia grossa, visando facilitar a drenagem da água que percolou através do tanque; Figura 8. Esquema e fotografia do Lisímetro de Percolação. . A ETo em um período qualquer é dada pela equação. Solo Brita Tubo de ½” 4,5m Tanque coletor Solo Solo Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Baiano 13 onde: ETo = Evapotranspiração potencial de referência em mm; I = Irrigação do tanque em litros; P = Precipitação pluviométrica no tanque, em litros; D = Água drenada do tanque, S = Área da boca do tanque em m Métodos indiretos - multiplica-se o valor encontrado por um fator (K), a ser determinado para cada região e método. O fator K é determinado em comparaç se resumem nos evaporímetros e nas São equipamentos usados para medir a evaporação direta da água. Tipos: Tanque de evaporação Atmômetros - a evaporação se dá através de uma superfície porosa. Tanque U.S.W.B. Classe A relativamente baixo e do fácil manejo. Mede a evaporação de uma superfície de água aos efeitos integrados da radiação solar, do vento, da temperatura e da umidade do ar. Características: Tanque circular de aço cm de profundidade, Figura 9. Deve ser instalado sobre um estrado de madeira, de 15 cm de altura e ficar cheio de água até 5 cm da borda superior, conforme Figu maior que 2,5 cm. A evaporação é medida em um micrômetro de gancho, assentado em poço tranquilizador. Figura 9. O poço tranqüilizador tanque ou um cilindro de 10 cm de diâmetro, que se comunica com o tanque por meio de um tubo. Neste último pode-se instalar uma régua graduada em milímetros para as leituras,não sendo esta precisas quanto às feitas com micrômetro, mas satisfatórias para fins de irrigação. 15cm ∅ de Educação, Ciência e Tecnologia Baiano – Campus de Guanambi Apostila: Noções Básicas de Irrigação o = Evapotranspiração potencial de referência em mm; I = Irrigação do tanque em litros; P = Precipitação pluviométrica no tanque, em litros; D = Água drenada do tanque, em litros; S = Área da boca do tanque em m2. não dão diretamente a evapotranspiração e para determiná se o valor encontrado por um fator (K), a ser determinado para cada região e método. O ação com valores encontrados em lisímetros. Os métodos indiretos e nas equações. Evaporímetros São equipamentos usados para medir a evaporação direta da água. Tanque de evaporação - a superfície d’água fica livremente exposta ao ambiente; a evaporação se dá através de uma superfície porosa. Tanque U.S.W.B. Classe A - Tanque “classe A” - É mais utilizado em virtude do custo relativamente baixo e do fácil manejo. Mede a evaporação de uma superfície de água aos efeitos integrados da radiação solar, do vento, da temperatura e da umidade do ar. Tanque circular de aço inox ou galvanizado, chapa nº 22, com 121 cm de diâmetro e 25,5 Deve ser instalado sobre um estrado de madeira, de 15 cm de altura e ficar cheio de água até 5 cm da borda superior, conforme Figura abaixo. Não se deve permitir variação do nível da água maior que 2,5 cm. A evaporação é medida em um micrômetro de gancho, assentado em poço Esquema e fotografia do Tanque Classe A. pode ser de metal ou com tripé sobre parafuso, colocado dentro do tanque ou um cilindro de 10 cm de diâmetro, que se comunica com o tanque por meio de um tubo. se instalar uma régua graduada em milímetros para as leituras, não sendo esta feitas com micrômetro, mas satisfatórias para fins de irrigação. 25,5cm 5cm Poço tranqüilizador ∅=121cm Guanambi C. E. Cotrim Apostila: Noções Básicas de Irrigação – Aspersão e Localizada não dão diretamente a evapotranspiração e para determiná-la se o valor encontrado por um fator (K), a ser determinado para cada região e método. O Os métodos indiretos ao ambiente; É mais utilizado em virtude do custo relativamente baixo e do fácil manejo. Mede a evaporação de uma superfície de água livre, associada aos efeitos integrados da radiação solar, do vento, da temperatura e da umidade do ar. ou galvanizado, chapa nº 22, com 121 cm de diâmetro e 25,5 Deve ser instalado sobre um estrado de madeira, de 15 cm de altura e ficar cheio de água ra abaixo. Não se deve permitir variação do nível da água maior que 2,5 cm. A evaporação é medida em um micrômetro de gancho, assentado em poço pode ser de metal ou com tripé sobre parafuso, colocado dentro do tanque ou um cilindro de 10 cm de diâmetro, que se comunica com o tanque por meio de um tubo. se instalar uma régua graduada em milímetros para as leituras, não sendo estas tão Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Baiano – Campus de Guanambi C. E. Cotrim 14 Apostila: Noções Básicas de Irrigação – Aspersão e Localizada .(� � /� .* onde: Kt = Coeficiente do tanque, decimal; EV = Evaporação do tanque em mm.dia-1; Tabela 4. Valores de coeficiente do tanque “Classe A”, em função dos dados meteorológicos da região e do meio em que ele está instalado, segundo Doorenbos e Pruitt (FAO). Exposição A Tanque circundado pôr grama Exposição B Tanque circundado pôr solo nú UR (média) Baixa < 40 % Média 40 a 70 % Alta > 70 % Baixa < 40 % Média 40 a 70 % Alta > 70 % Vento (Km/dia) Posição do Tanque R(m)* Posição do Tanque R(m)* Leve <175 1 10 100 1000 0,55 0,65 0,70 0,75 0,65 0,75 0,80 0,85 0,75 0,85 0,85 0,85 1 10 100 1000 0,70 0,60 0,55 0,50 0,80 0,70 0,65 0,60 0,85 0,80 0,75 0,70 Moderado 175-425 1 10 100 1000 0,50 0,60 0,65 0,70 0,60 0,70 0,75 0,80 0,65 0,75 0,80 0,80 1 10 100 1000 0,65 0,55 0,50 0,45 0,75 0,65 0,60 0,55 0,80 0,70 0,65 0,60 Forte 425 a 700 1 10 100 1000 0,45 0,55 0,60 0,65 0,50 0,60 0,65 0,70 0,60 0,65 0,75 0,75 1 10 100 1000 0,60 0,50 0,45 0,40 0,65 0,55 0,50 0,45 0,70 0,75 0,60 0,55 Muito Forte > 700 1 10 100 1000 0,40 0,45 0,50 0,55 0,45 0,55 0,60 0,60 0,50 0,60 0,65 0,65 1 10 100 1000 0,50 0,45 0,40 0,35 0,60 0,50 0,45 0,40 0,65 0,55 0,50 0,45 Food and Agricultural Organization (FAO). Obs.: Para extensas áreas de solo nu, reduzir os valores de Kt em 20%, em condições de alta temperatura e vento forte, e de 5 a 10% em condições de temperatura, vento e umidade moderados. * Por R(m) entende-se a menor distância (expressa em metros) do centro do tanque ao limite da bordadura (grama ou solo nu). Existem outros evaporímetros como o tanque Colorado, o tanque “Young Screen” e o Evaporímetro de Piche, que, entretanto não serão aqui detalhados. Equações Há um grande número de equações baseadas em dados meteorológicos, para o cálculo da ETo. A maioria delas é de difícil aplicação, na prática, não só pela complexidade do cálculo, mas também por exigir grande número de elementos meteorológicos, somente fornecidos por estações de 1a. classe ou automáticas. Na Figura 10 é apresentada uma estação climatológica automática. Algumas das equações mais divulgadas serão discutidas a seguir: Método de Blaney-Criddle, que foi desenvolvido relacionando os valores da ET mensal com o produto da temperatura média mensal pela percentagem mensal das horas anuais de luz solar. Ele foi modificado pela FAO, incluindo ajustes climáticos locais, ou seja: Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Baiano – Campus de Guanambi C. E. Cotrim 15 Apostila: Noções Básicas de Irrigação – Aspersão e Localizada .(� � � 0�0,457 ( 4 8,13� �6 onde: ETo = Evapotranspiração potencial de referência em mm mês-1; T = Temperatura média mensal, em ºC; P = Percentagem mensal das horas anuais de luz solar; c = coeficiente regional de ajuste da equação. Figura 10. Estação climatológica automática. Os valores de P, que variam com a latitude, estão na Tabela 05. E os valores do fator de ajuste “c”, que variam de acordo com as condições regionais de brilho solar, velocidade diurna do vento e umidade relativa mínima diurna, encontram-se na Tabela 06. Tabela 05. Valores de percentagem mensal de horas anuais de luz solar (P) para latitudes sul (6o a 26o) segundo Blaney-Criddle Lat. sul Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez 6o. 8,697,79 8,51 8,13 8,32 7,98 8,27 8,37 8,20 8,58 8,42 8,74 8o. 8,77 7,83 8,52 8,09 8,27 7,89 8,20 8,33 8,19 8,60 8,49 8,82 10o. 8,82 7,88 8,53 8,06 8,20 7,82 8,14 8,23 8,18 8,63 8,56 8,90 12o. 8,90 7,92 8,54 8,02 8,14 7,75 8,06 8,22 8,17 8,67 8,63 8,98 14o. 9,98 7,98 8,55 7,99 8,06 7,68 7,96 8,18 8,16 8,69 8,70 9,07 16o. 9,08 8,00 8,56 7,97 7,99 7,61 7,89 8,12 8,15 8,71 8,76 9,16 18o. 9,17 8,04 8,57 7,94 7,95 7,52 7,79 8,08 8,13 8,75 8,83 9,23 20o. 9,26 8,08 8,58 7,89 7,88 7,43 7,71 8,02 8,12 8,79 8,91 9,33 22o. 9,35 8,12 8,59 7,86 7,75 7,33 7,62 7,95 8,11 8,83 8,97 9,42 24o. 9,44 8,17 8,60 7,83 7,64 7,24 7,54 7,90 8,10 8,87 9,04 9,53 26o. 9,55 8,22 8,63 7,81 7,56 7,14 7,46 7,84 8,10 8,91 9,15 9,66 Para determinar o valor de ETo mensal de uma cultura, é necessário verificar a temperatura média mensal (T), a percentagem mensal de horas anuais de luz solar (P), utilizando-se a Tabela 05, e determinar o valor de correção “c”, utilizando informações médias regionais da umidade Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Baiano – Campus de Guanambi C. E. Cotrim 16 Apostila: Noções Básicas de Irrigação – Aspersão e Localizada relativa mínima diurna (URmin), da velocidade do vento a 2 m de altura (U2) e da razão entre as horas de luz solar real e o máximo possível (n/N), para a região, conforme Tabela 4. Tabela 06. Fator de correção “c” para a equação de Blaney-Criddle modificada pela FAO. Brilho Solar Velocidade do Vento Umidade relativa mínima (%) (n/N) (m s-1) <20% 20 – 50% >50% Baixo 0 – 2 0,92 0,82 0,64 (0,45) 2 – 5 1,06 0,91 0,72 5 – 8 1,16 0,98 0,77 Médio 0 – 2 1,02 0,91 0,75 (0,70) 2 – 5 1,19 1,06 0,83 5 – 8 1,35 1,12 0,88 Alto 0 – 2 1,14 1,02 0,83 (0,90) 2 – 5 1,23 1,12 0,91 5 – 8 1,49 1,24 0,97 Método de Hargreaves Hargreaves aplicando a análise de regressão em dados diários de evapotranspiração potencial de referência em Davis-California, obteve a equação seguinte: .(� � �(� � 4 17,8� 9,38 1089 +��(max � (�=��>? onde: ETo = evapotranspiração potencial de referencia, mm dia-1; Tmed = temperatura média diária, em oC; Tmax = temperatura máxima diária, em oC; Tmin = temperatura mínima diária, em oC; e Ra = radiação no topo da atmosfera, em MJ m-2 dia-1. Tabela 07. Valores de radiação no topo da atmosfera (Ra) para latitudes sul entre 0 e 30 graus. Lat. grau JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ 0 36,2 37,5 37,9 36,8 34,8 33,4 33,9 35,7 37,2 37,4 36,3 35,6 2 36,9 37,9 38,0 36,4 34,1 32,6 33,1 35,2 37,1 37,7 37,0 36,4 4 37,6 38,3 38,0 36,0 33,4 31,8 32,2 34,6 37,0 38,0 37,6 37,2 6 38,2 38,7 38,0 35,6 32,7 30,9 31,5 34,0 36,8 38,2 38,2 38,0 8 38,9 39,0 37,9 35,1 31,9 30,0 30,7 33,4 36,6 38,4 38,8 39,4 10 39,5 39,3 37,8 34,6 31,1 29,1 29,8 32,8 36,3 38,5 39,3 40,0 12 40,1 39,6 37,7 34,0 30,2 28,1 28,9 32,1 36,0 38,6 39,8 40,6 14 40,6 39,7 37,5 33,4 29,4 27,2 27,9 31,3 35,6 38,7 40,2 41,2 16 41,1 39,9 37,2 32,8 28,5 26,2 27,0 30,6 35,2 38,7 40,6 41,7 18 41,5 40,0 37,0 32,1 27,5 25,1 26,0 29,8 34,7 38,7 40,9 42,1 20 41,9 40,0 36,6 31,3 26,6 24,1 25,0 28,9 34,2 38,6 41,2 42,6 22 42,2 40,1 36,2 30,6 25,6 23,0 24,0 28,1 33,7 38,4 41,4 43,0 24 42,5 40,0 35,8 29,8 24,6 21,9 22,9 27,2 33,1 38,3 41,7 43,3 26 42,8 39,9 35,3 29,0 23,5 20,8 21,8 26,3 32,5 38,0 41,8 43,6 28 43,0 39,8 34,8 28,1 22,5 19,7 20,7 25,3 31,8 37,8 41,9 43,9 30 43,1 39,6 34,3 27,2 21,4 18,5 19,6 24,3 31,1 37,5 42,0 44,1 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Baiano – Campus de Guanambi C. E. Cotrim 17 Apostila: Noções Básicas de Irrigação – Aspersão e Localizada Método de Thornthwaite Método empírico baseado apenas na temperatura média do ar, sendo esta sua principal vantagem. Foi desenvolvido para condições de clima úmido e, por isso, normalmente apresenta sub- estimativa da ETP em condições de clima seco. Apesar dessa limitação, é um método bastante empregado para fins climatológicos, na escala mensal. Esse método parte de uma ET padrão (ETp), a qual é a ET para um mês de 30 dias e com N = 12h. A formulação do método é a seguinte: .(� � 16 �10 (�- � A �0 B Tm D 26,5E� .(� � �415,85 4 32,24 Tm � 0,43 Tm F �Tm ≥ 26,5 E� I � 12 �0,2 Ta�>,H>9 a � 0,49239 4 1,7912 108? I – 7,71 108H I? 4 6,75 108J IK ETo � ETp COR COR � N>? NDPKU onde: ETo = evapotranspiração de referencia, mm mês-1; Tm = temp. média do ar mensal, oC; Ta = temp. média anual normal, oC; N = fotoperíodo do mês em questão, h; NDP = dias do período em questão. Exemplo Local: Piracicaba (SP) – latitude 22o42´S Janeiro – Tmed = 24,4oC, N = 13,4h, NDP = 31 dias, Ta = 21,1oC I = 12 (0,2 21,1)1,514 = 106,15 a = 0,49239 + 1,7912 10-2 (106,15) – 7,71 10-5 (106,15)2 + 6,75 10-7 (106,15)3 = 2,33 ETp = 16 (10 24,4/106,15)2,33 = 111,3 mm/mês ETP = 111,3 x COR COR = 13,4/12 x 31/30 ETP = 111,3 x 13,4/12 x 31/30 = 128,4 mm/mês ETP = 128,4 mm/mês ou 4,14 mm/dia Método de Penman-Monteith Método físico, baseado no método original de Penman. O método de PM considera que a ETo é proveniente dos termos energético e aerodinâmico, os quais são controlados pelas resistências ao transporte de vapor da superfície para a atmosfera. As resistências são denominadas de resistência da cobertura (rs) e resistência aerodinâmica (ra). ETo = [ 0,408 s (Rn – G) + γγγγ 900/(T+273) U2 ∆∆∆∆e ] / [ s + γγγγ (1 + 0,34 U2) ] s = (4098 es) / (237,3 + T)2 es = (esTmax + esTmin) / 2 esT = 0,611 x 10[(7,5xT)/(237,3+T)] ea = (URmed x es) / 100 URmed = (URmax + URmin)/2 T = (Tmax + Tmin)/2 onde: ETo = evapotranspiração de referência, mm dia-1; Rn = radiação líquida à superfície de cultura, MJ m-2 dia-1; Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Baiano – Campus de Guanambi C. E. Cotrim 18 Apostila: Noções Básicas de Irrigação – Aspersão e Localizada G = densidade do fluxo de calor do solo, MJ m-2 dia-1; T = temperatura do ar média diária, °C; U2 = velocidade do vento a 2 m de altura m s-1; es = pressão de vapor de saturação, kPa; ea = pressão de vapor atual, kPa; es - ea = déficit de pressão de vapor, kPa; ∆e = declividade da curva de pressão de vapor, kPa °C-1; γ = constante psicrométrica, kPa °C-1; Exemplo Dia 30/09/2004 Rn = 8,5 MJ/m2d, G = 0,8 MJ/m2d, Tmax = 30oC, Tmin = 18oC, U2m = 1,8 m/s, URmax = 100% e URmin = 40% esTmax = 0,611 x 10[(7,5x30)/(237,3+30)] = 4,24 kPa esTmin = 0,611 x 10[(7,5x18)/(237,3+18)] = 2,06 kPa es = (4,24 + 2,06)/2 = 3,15 kPa T = (30 + 18)/2 = 24oC s = (4098 x 3,15) / (237,3 + 24)2 = 0,1891 kPa/oC URmed = (100 + 40)/2 = 70% ea = (70 x 3,15)/100 = 2,21 kPa ∆e = 3,15 – 2,21 = 0,94 kPa ETP = [0,408x0,1891x(8,5-0,8) + 0,063x900/(24+273)x1,8x0,94]/[0,1891+0,063x(1+0,34x1,8)] ETP = 3,15 mm/d 2.7. Precipitação Do total de precipitação que incide em uma área, - parte é retida pela cobertura vegetal; - parte escoa sobre a superfície do solo; - parte infiltra nosolo; - parte é retida na zona radicular; - parte percola para a camada mais profunda (Lençol freático). A distribuição de cada fração depende de: - do total precipitado; - da intensidade e da freqüência de precipitação; - da cobertura vegetal; - da topografia local; - do tipo de solo; - do teor de umidade do solo antes da chuva. Quanto à irrigação, interessa, principalmente, a parte da irrigação que será utilizada diretamente pela cultura (precipitação efetiva), a freqüência e a magnitude de precipitação que se podem esperar na área do projeto (precipitação provável) e a quantidade de água que abastecerá os rios e represas a fim de ser usada na irrigação. a) Precipitação Efetiva - Pe É a parte da precipitação que é utilizada pela cultura para atender sua demanda solo e a parte que percola abaixo do sistema radicular da cultura. b) Precipitação provável Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Baiano – Campus de Guanambi C. E. Cotrim 19 Apostila: Noções Básicas de Irrigação – Aspersão e Localizada É a quantidade mínima de precipitação com determinada probabilidade de ocorrência. Normalmente em irrigação trabalha-se com a probabilidade de 75 ou 80%, ou seja, com a lâmina mínima de chuva que pode esperar em três a cada quatro anos (75%) ou em quatro a cada cinco anos (80%) em determinado período do ano. 2.8. Infiltração de Água no Solo É o processo pelo qual a água penetra no solo através de sua superfície. 2.8.1. Taxa de Infiltração (VI) - A taxa de infiltração da água em um solo é muito importante para a irrigação. - Determina o tempo em que se deve manter a água na superfície. - Determina a duração da irrigação por aspersão. - É parâmetro utilizado na seleção do sistema de irrigação a ser utilizado. - A VI é expressa em altura de lâmina d’água pôr unidade de tempo (mm/h). 2.8.2. Taxa de Infiltração Básica (VIB) É a magnitude da taxa de infiltração de água no solo, quando esta se torna praticamente constante, em cm/h ou mm/h. É de grande utilidade na escolha do aspersor a ser utilizado no sistema de irrigação, pois a intensidade de aplicação de água do mesmo deve ser inferior ao valor da VIB. 2.8.3. Fatores que Afetam a Taxa de Infiltração (VI) - Textura do solo; - Estrutura (Porosidade) do solo; - Teor de umidade do solo; - Existência de camadas menos permeável no perfil do solo. 2.8.4. Curva da Taxa de Infiltração Básica (VIB) A Figura 11 abaixo descreve o comportamento da água no solo durante a infiltração. No momento em que a taxa de infiltração (VI) está praticamente constante temos a Taxa de Infiltração Básica (VIB). Figura 11. Taxa de infiltração de água no solo com o tempo. Obs.: 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 4 3 2 1 0 VI inicial Tempo(h) VI (cm/h) VI básica Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Baiano – Campus de Guanambi C. E. Cotrim 20 Apostila: Noções Básicas de Irrigação – Aspersão e Localizada Em irrigação pôr aspersão e inundação teremos somente infiltração vertical Em irrigações pôr sulcos teremos infiltração horizontal e vertical. 2.8.5. Infiltração Acumulada (I) É a quantidade total de água infiltrada, durante determinado tempo, geralmente expressa em mm ou cm. A Figura 12 mostra a curva de infiltração acumulada com o tempo em um determinado solo. Figura 12. Curva de infiltração acumulada de água no solo. A infiltração acumulada em função do tempo pode ser utilizada para se determinar o tempo necessário para infiltração de determinada quantidade de água, o que é de suma importância no dimensionamento da irrigação por superfície. 2.8.6. Métodos de Determinação de VI Em Irrigação pôr Sulco Devemos utilizar os seguintes métodos na determinação da taxa de infiltração (VI). * Método da entrada e saída de água no sulco; * Método do infiltrômetro de sulco. * Método do balanço de água no sulco. Em Irrigação pôr Aspersão e Localizada São recomendados os seguintes métodos de determinação de VI. * Método das bacias; * Método do infiltrômetro de anel; * Método do infiltrômetro de aspersor. 2.8.7. Classificação dos Solos Segundo a VIB. Solo de VIB muito alta - > 3 cm/h; Solo de VIB alta - de 1,5 a 3,0 cm/h; Solo de VIB média - de 0,5 a 1,5 cm/h; Solo de VIB baixa - < 0,5 cm/h. O valor da VIB indicará os métodos de irrigação possíveis de serem usados naquele solo, bem como determinará a intensidade de precipitação máxima dos aspersores. 2.8.8. Descrição do Método do Infiltrômetro de Anel 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 8 6 4 2 0 Tempo(h) I (mm) Curva de I Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Baiano – Campus de Guanambi C. E. Cotrim 21 Apostila: Noções Básicas de Irrigação – Aspersão e Localizada Utilizado para a determinação da VIB, quando se pretende implantar sistemas de irrigação pôr aspersão e localizada. Pôr serem estes os sistemas de irrigação mais utilizados na região será detalhado apenas o método do infiltrômetro de anel. Infiltrômetro: Dois cilindros, sendo um com diâmetro de 50 cm, outro com diâmetro de 25 cm e ambos com altura de 30 cm. Uma das bordas do cilindro deve ter a forma de bisel, para facilitar a penetração no solo. Os anéis devem ser instalados concêntricos, conforme Figura 13. = # = # = # = # = # = # = # = # = # = # = Figura 13. Detalhe de instalação do infiltrômetro de anel A importância do anel externo é evitar que a água do anel interno infiltre lateralmente. A lâmina d’água dentro dos anéis deve estar em torno de 5 cm, permitindo uma oscilação de 2 cm. As leituras devem ser medidas da borda superior do anel até a superfície da água dentro dele. Adiciona-se água nos cilindros e fazem-se leituras da lâmina infiltrada, no cilindro interno de período em período (5 em 5 minutos). A lâmina infiltrada dividida pelo tempo decorrido para sua infiltração dá a VI média: *-� � - 60( Onde: VIm = Taxa de infiltração média, em cm/h I = Infiltração acumulada, em cm; T = Tempo decorrido desde o início do teste, em min. A velocidade de infiltração aproximada (VIa) pode ser calculada pelaexpressão: *-� � ∆- 60∆( Onde: VIa = taxa de infiltração aproximada (infiltração instantânea) em cm/h; 15cm 30 cm 15 cm 25cm 50 cm Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Baiano – Campus de Guanambi C. E. Cotrim 22 Apostila: Noções Básicas de Irrigação – Aspersão e Localizada ∆I = variação na lâmina infiltrada em cm; ∆T = variação de tempo em minutos. No Quadro abaixo temos um exemplo de determinação da infiltração acumulada (I) e da taxa de infiltração (VI) utilizando-se o método do infiltrômetro de anel. Tabela 8. Determinação da Velocidade de Infiltração de Água no Solo e da Infiltração acumulada (Método do Infiltrômetro de Anel) Hora Tempo Acumulado Leitura na Régua Diferença (∆I ) Infiltração Acumulada(I) VIa (∆I/∆T) VIm (I/T) (min) (cm) (cm) (cm) (cm/h) (cm/h) 9,2333 10,00 9,2833 3,00 8,00 10,00 2,00 2,00 40,00 40,00 9,3667 8,00 8,50 10,00 1,50 3,50 18,00 26,25 9,4500 13,00 9,40 0,60 4,10 7,20 18,92 9,5333 18,00 8,70 10,00 0,70 4,80 8,40 16,00 9,6167 23,00 9,60 0,40 5,20 4,80 13,57 9,7000 28,00 9,20 0,40 5,60 4,80 12,00 9,7833 33,00 8,80 10,00 0,40 6,00 4,80 10,91 9,9500 43,00 9,30 10,00 0,70 6,70 4,20 9,35 10,1167 53,00 9,40 0,60 7,30 3,60 8,26 10,2833 63,00 8,90 10,00 0,50 7,80 3,00 7,43 10,6167 83,00 9,20 10,00 0,80 8,60 2,40 6,22 11,1167 113,00 8,90 10,00 1,10 9,70 2,20 5,15 11,6167 143,00 9,00 10,00 1,00 10,70 2,00 4,49 12,2667 182,00 8,80 10,00 1,20 11,90 1,85 3,92 12,7667 212,00 9,00 10,00 1,00 12,90 2,00 3,65 13,2667 242,00 9,10 10,00 0,90 13,80 1,80 3,42 13,7667 272,00 9,20 10,00 0,80 14,60 1,60 3,22 Obs.:Teste efetuado em área da Escola Agrotécnica Federal de Guanambi em nov/2001. As leituras de lâmina foram feitas em uma régua graduada a partir da superfície do solo. Toda vez que a lâmina de água dentro do infiltrômetro atingia a profundidade de 8 cm o volume era novamente completado para 10 cm. 2.9. Cálculo de Parâmetros de Projeto Relacionados com Água disponível, Evapotranspiração e Infiltração Turno de Rega (TR) - É o intervalo em dias entre duas irrigações sucessivas, em um mesmo local. (+ � !+).(�� onde: TR = turno de rega, em dias. Período de Irrigação (PI) - É o número de dias necessários para completar a irrigação de uma área. PI deve ser menor ou igual ao TR Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Baiano – Campus de Guanambi C. E. Cotrim 23 Apostila: Noções Básicas de Irrigação – Aspersão e Localizada Escolha do Aspersor - Neste ponto do procedimento deve ser escolhido o aspersor a ser utilizado no sistema de irrigação. Naturalmente que a sua escolha não é um parâmetro numérico e sim uma seleção baseada em critérios relacionados a clima da região, cultura a ser irrigada e custo de implantação do sistema de irrigação dentre outros. A Intensidade de Aplicação de Água do Aspersor (IA) - É a intensidade com que o sistema aplicará água sobre o solo que deve ser menor ou igual à VIB do mesmo. -) � W 3600�1 �2 onde: IA = intensidade de aplicação, em mm/h q = vazão do aspersor escolhido, em l/s; S1 = espaçamento entre aspersores ao longo da linha lateral, em m; S2 = espaçamento entre linhas laterais, em m. Tempo de Irrigação por Posição (TI) - Equivale ao tempo de funcionamento do sistema por posição em horas; (- � -(�-) onde: TI = tempo de irrigação Por posição, em h. Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Baiano – Campus de Guanambi C. E. Cotrim 24 Apostila: Noções Básicas de Irrigação – Aspersão e Localizada Exercícios Resolvidos: 1) Na determinação do teor de umidade do solo, utilizando-se o método padrão de estufa, uma amostra de solo úmida foi retirada no local e na profundidade desejada, colocada em um “pesa filtro” e levada à balança, traduzindo em um peso igual a 250 gramas. Em seguida a amostra com o recipiente foi levada à estufa com temperatura entre 105 e 110 º C, durante 24 horas, pesando-se o conjunto novamente obteve-se um valor de 200 gramas. Sabendo-se que o recipiente (“pesa filtro”) pesa 20 gramas, pede-se calcular o teor de umidade da amostra de solo. Resolução: U = M1 - M2 x 100 U = 250g – 200 g x 100 U = 27,78 % M2 - M3 200g – 20g 2) Calcular a disponibilidade de água para as seguintes condições. Local: Muqui Cultura = Milho Irrigação total Prof. raiz (Z) = 50 cm Solo: Fator disp. Água (f) = 0,50 CC = 32 % (em peso) Pm = 18 % (em peso) Sistema de Irrigação Da = 1,2 g/cm3 Eficiência (Ea) = 60 %. Resolução: DTA = (Cc - Pm) x Da DTA = 32 – 18 x 1,2 = 1,68 mm/cm 10 10 CTA = DTA x Z CTA = 1,68 mm/cm x 50 cm CTA = 84 mm CRA = CTA x f CRA = 84 mm x 0,50 CRA = 42 mm IRN = CRA IRN = 42 mm ITN = IRN ITN = 42 mm ITN = 70 mm Ea 0,60 Portanto para as condições apresentadas o solo tem uma capacidade total de armazenamento de água de 84 mm ou seja 840 m3/ha, sendo a capacidade real de armazenamento de 420 m3/ha uma vez que o fator de disponibilidade de água da cultura é 0,50. A lâmina de irrigação real necessária é de 42 mm ou 420 m3/ha e a irrigação total necessária é de 70 mm ou 700 m3/ha uma vez que a eficiência de aplicação de água do sistema é de apenas 60 %. 3) No acompanhamento de um lisímetro de percolação, durante o mês de janeiro, foram anotados os seguintes dados: Irrigação do tanque no período (I) = 310 litros Precipitação pluviométrica do período (P) = 150 mm Água drenada do tanque (D) = 110 litros Calcular a Evapotranspiração Potencial de Referencia (Eto) no período, sabendo que o diâmetro do tanque do lisímetro é de 2 metros. Resolução: Eto = I + P - D P = 150 mm que deve ser transformado em litros S P(l) = P (mm) x S(m2) S = pi x R2 S = pi x 12 S = 3,14 m2 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Baiano – Campus de Guanambi C. E. Cotrim 25 Apostila: Noções Básicas de Irrigação – Aspersão e Localizada P(l) = 150 l/ m2 x 3,14 m2 P = 471 litros Eto= 310 l + 471 l + 110 l Eto = 213,69 mm 3,14 m2 Eto = 213,69 mm Eto = 6,89 mm/dia 31 dias 4) Calcular a Evapotranspiração Potencial de Referência para as condições abaixo, com base em dados de Doorembos e Pruit (FAO). Período - 8 a 14 de setembro de 1985; Velocidade (média período) = 190 km/dia; Umidade Relativa (média do período) = 60 %; Tanque circundado com grama R(m)= 10 m; Evaporação do tanque no período (EV)=42 mm; Resolução: Entrando com os valores fornecidos no Quadro 1 da página 12, chegaremos a um valor de Kt = 0,70 Eto = Kt x EV .... Eto = 0,70 x 42mm .... Eto = 29,4 mm Eto = 29,4 mm Eto = 4,2 mm/dia 7 dias 5) Calcule a Evapotranspiração Potencial de Referência (Eto), utilizando-se a equação de Blaney-Criddle, para o mês de julho/2009 em Guanambi, sabendo-se que a temperatura média mensal foi de 24,64 ºC, que o fotoperíodo para o mês é de 11,2 horas, que o brilho solar real diário foi em média de 10,8 horas, que a velocidade do vento foi em média de 3,35 m/s e que a umidade relativa do ar média foi de 58,4%. Considerar também que a cidade de Guanambi está localizada a 14 º de latitude sul. Resolução: Para Guanambi, a 14o. de latitude sul, no mês de julho,temos, através do Quadro II da página 13, uma valor de (P) percentagem mensal de horas anuais de luz solar igual a 7,96 %. Utilizando a Tabela 6, com n/N = 0,96, Vv = 3,35 m/s e UR = 58,4% temos C = 0,91 ETo = C x [ (0,457 x T + 8,13) x P] ETo = 0,91 x [(0,457 x 24,64 + 8,13 ) x 7,96] ETo = 140,46 mm/mês. ETo = 140,46/31 = 4,53 mm/dia. 6) De uma amostra de solo enviada a laboratório obtivemos os seguintes resultados: Capacidade de Campo: 26 % em peso; Ponto de Murcha: 13 % em peso; Densidade Aparente: 1,2 g/cm3 Sabendo-se que nesta área será implantada a cultura de milho, solicitamos dos senhores alunos nos auxiliar no manejo da irrigação da referida cultura no mês de junho, calculando o turno de rega (TR) e o tempo de funcionamento do equipamento pôr posição (TI). Considerando para a cultura do milho no referido mês os seguintes dados: Evapotranspiração potencial da cultura (Etpc) = 5 mm/dia Profundidade do sistema radicular da cultura (Z) = 40 cm; Fator de disponibilidade de água para a cultura (f) = 0,5 Considerar também que o equipamento de irrigação por aspersão conv. apresenta as seguintes características: Eficiência de aplicação de água do sistema(Ea): 80 %; Intensidade de Aplicação de Água do Aspersor utilizado: 15 mm/h. Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Baiano – Campus de Guanambi C. E. Cotrim 26 Apostila: Noções Básicas de Irrigação – Aspersão e Localizada Resolução: 1) CRA = (Cc – Pm) x Da x Z x f 10 CRA = (26 - 13) x 1,2 x 40 x 0,5 CRA= IRN = 31,2 mm 10 2) TR = CRA TR = 31,2 mm TR= 6,24 dias Considerar TR = 6 dias. Eptc 5 mm/dia 3) ITN = IRN ITN = 31,2 mm ITN = 39 mm Ea 0,80 4) TI = ITN TI = 39,00 mm TI = 2,6 horas IA 15 mm/h Portanto no manejo da cultura do milho, durante o mês de junho e de acordo com os dados fornecidos, devemos irrigar a área a cada 6 dias e utilizar um tempo de 2,6 horas para cada posição da linha lateral com aspersores. 7) Considerando que, no sistema de irrigação por aspersão utilizado na Agricultura II, o espaçamento entre aspersores (S1) é de 12 metros e o espaçamento entre linhas laterais (S2) é também de 12 metros, calcule a intensidade de aplicação de água (IA) dos aspersores utilizados sabendo que a vazão dos mesmos é de 1 l/s. Resolução: IA = q x 3600 IA = 1 l/s x 3600 s/h IA = 25 mm/h. S1 x S2 12 m x 12 m Exercícios Propostos: 1) Assinale V ou F conforme sejam verdadeiras ou falsas as afirmativas e posteriormente marque a alternativa que corresponde à seqüência correta. ( ) A história da irrigação confunde-se com a história da civilização, pode-se dizer que ela começou com o antigo Egito, há 5.000 anos; ( ) A água do solo é tradicionalmente classificada em água gravitacional, água capilar e água disponível; ( ) Os métodos de determinação do teor de umidade do solo, baseados em pesagens, são o padrão de estufa, o de Bouyoucos, o de Colman e o das pesagens; ( ) Em um solo na capacidade de campo os espaços porosos do mesmo estão todos preenchidos com água; ( ) No ponto de murcha o teor de umidade é tal que, abaixo dele, a planta não consegue retirar água do solo na mesma intensidade em que transpira; ( ) A água do solo disponível às plantas é aquela que fica retida entre a capacidade de campo e o ponto de murcha; ( ) O (f) fator de disponibilidade de água da cultura é que determina o percentual da água disponível no solo que a planta pode absorver, sem que ocorra queda na produtividade, ou seja, determina a água facilmente disponível. ( ) Toda a água capilar do solo está disponível às plantas. a) V, V, F, F, F, V, V, F b) V, F, F, F, V, V, V, F c) V, F, F, V, V, V, F, F d) V, F, F, F, V, F, V, F e) F, F, F, F, V, V, F, V Passos: 1 – Calcular a CRA que é igual a IRN 2 – Calcular o Turno de Rega (TR) 3 – Calcular a ITN 4 – Calcular o Tempo de Irrigação (TI) Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Baiano – Campus de Guanambi C. E. Cotrim 27 Apostila: Noções Básicas de Irrigação – Aspersão e Localizada 2) Relacione a segunda coluna de acordo com a primeira e posteriormente assinale a alternativa que corresponde à seqüência correta. (1) Disponibilidade total de água do solo ( ) Quantidade total de água que se necessita aplicar pôr irrigação, em mm; (2) Irrigação total necessária ( ) Utilizado para estabelecer o percentual da água disponível no solo, que a cultura consegue absorver sem que haja queda de produtividade; (3) Capacidade total d’ água no solo ( ) É uma característica do solo que corresponde à quantidade de água que o solo pode reter ou armazenar pôr determinado tempo; (4) Irrigação real necessária ( ) Quantidade real de água que se necessita aplicar pôr irrigação; (5) Fator de disponibilidade (f) ( ) Quantidade de água que o solo pode reter em uma profundidade equivalente ao sistema radicular da cultura. a) 1, 5, 2, 4, 3 b) 2, 5, 1, 3, 4 c) 2, 5, 1, 4, 3 d) 2, 5, 3, 4, 1 e) 3, 5, 1, 4, 2 3) Com base nos dados abaixo, calcule a quantidade total de água que se necessita aplicar por irrigação na cultura do tomate, em mm; Dados de solos: Cc = 20 % em peso , Pm = 13 % em peso; da = 1,2 g/cm3 Dados da Cultura: Tomate, f = 0,5; Z=30 cm Sistema deIrrigação: Ea = 75 % a) 12, 6 mm b) 168 mm c) 25,2 mm d) 16,8 mm e) 8,4 mm 4) Marque a alternativa correta sobre a seqüência de palavras que completam as frases abaixo. I - Da água que chega ao solo parte é ______________________, parte é _______________diretamente do solo, parte é ___________________ e parte é perdida pôr _______________superficial. II - A função do manejo de irrigação é ___________________as perdas de água, buscando maior _____________________ no uso da mesma. III - O consumo de água no sistema de irrigação varia ao longo do _______________da cultura e com as condições _____________________. IV- O método do turno de rega pré-fixado se baseia na determinação do ________________e da _____________________ a ser aplicada em cada irrigação. I) infiltrada, evaporada, percolada, escoamento II) minimizar, eficiência III) ciclo, climáticas IV) potencial osmótico, qualidade da água a) todas as seqüências estão corretas b) apenas as seqüências I e II estão corretas c) as seqüências I, III e IV estão corretas d) as seqüências I, II e IV estão corretas e) as seqüências I, II e III estão corretas 5) Com base nos dados das tabelas abaixo, podemos dizer que o valor da evapotranspiração potencial da cultura do milho, para o mês de agosto, em segundo estágio de desenvolvimento é: a) 5,70 mm b) 6,35 mm c) 6,65 mm d) 7,35 mm c) 8,40 mm 6) Qual o tempo de funcionamento pôr posição, do sistema de irrigação convencional que o produtor dispõe, para irrigação da cultura do tomate, sabendo-se que a intensidade de aplicação de água do aspersor é de 10 mm/h e que a irrigação total necessária é de 30 mm. Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Baiano – Campus de Guanambi C. E. Cotrim 28 Apostila: Noções Básicas de Irrigação – Aspersão e Localizada a) 3 h b) 5 h c) 4 h d) 6 h e) 2 h 7) Qual a Evapotranspiração Potencial de Referência (Eto) para as condições abaixo, baseando-se em dados de Kt (constante do Tanque) da tabela da apostila. Período : 15 a 30 de setembro de 1995. Velocidade média do vento: 150 km/dia Umidade Relativa do Ar (média do período) = 60 % Tanque Circundado com Grama R(m) = 10 m Evaporação do tanque no período (Ev) = 64 mm a) 54,40 mm b) 41,60 mm c) 48,00 mm d) 44,80 mm e) 51,20 mm Quadro 01 - Dados para a cultura do milho Ciclo: 140 dias Estádios de desenvolvimento I II III IV V Z (cm) 10 20 40 40 40 f (decimal) 0,3 0,4 0,5 0,5 0,5 kc* 0,30-0,50 0,80-0,95 1,05-1,20 0,80-0,95 0,55-0,60 Duração(dia) 10 30 40 30 30 * O primeiro valor é usado sob condições de baixa demanda evapotranspirativa; O segundo valor é usada sob condições de alta demanda evapotranspirativa. Quadro 02 - Dados climáticos Mês ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT Eto (mm/dia) 7 6 5 5 7 7 8 UR(%)* 60 65 68 68 50 56 65 Temp. (°C) 25 23 22 22 26 25 26 * UR> 70% implica em condições de baixa demanda evapotranspirativa. UR< 70% implica em condições de alta demanda evapotranspirativa. Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Baiano – Campus de Guanambi C. E. Cotrim 29 Apostila: Noções Básicas de Irrigação – Aspersão e Localizada FONTES DE SUPRIMENTO DE ÁGUA PARA IRRIGAÇÃO 1. Hidrologia - É a ciência que trata do estudo da água na natureza, sua ocorrência, distribuição e circulação. 2. Ciclo Hidrológico - É o fenômeno global de circulação da água entre a superfície terrestre e a atmosfera, impulsionado principalmente pela energia solar, associada à gravidade e à rotação terrestre. Compreende a água desde a ocorrência de precipitações até seu retorno à atmosfera sob forma de vapor, conforme representado na Figura 14. Figura 14. Representação simplificada do Ciclo Hidrológico segundo (Silveira, 1993) 3. Fontes de Água 3.1. Água Superficial São as águas que estão na superfície do terreno, encontradas principalmente em forma de lagos e na calha dos rios, etc. As águas de uma determinada região são divididas pelas Bacias Hidrográficas. Denominam-se Bacias Hidrográficas, Vale, Área de Drenagem, Bacia Contribuinte, Bacia de Recepção ou, simplesmente, Bacia de um Rio, toda zona ou região cujas águas de chuva descarregam ou são drenadas por esse rio. Essa bacia é limitada pelo “Dinortim Aguarium”, isto é, uma linha que acompanha as maiores altitudes das serras, planaltos, etc., separando uma bacia de outra. Em pequenas bacias, costumam dar o nome de “águas vertentes” ou “divisor de águas” a essa linha de separação. A Figura 15 mostra a representação esquemática dos divisores topográficos e freáticos em uma bacia hidrográfica. Condensação nuvem Transpiração Infiltração Interceptação Depressões Evap. Solo Transpiração Evapotranspiração Capilaridade Percolação Esc. Sub. Superficial Evaporação sup. líquida oceano Rio, Lago Escoamento subterrâneo Zona de Aeração Zona de Saturação Escoamento Superficial Evap. sup. líquida Prec. Direta Precipitação Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Baiano – Campus de Guanambi C. E. Cotrim 30 Apostila: Noções Básicas de Irrigação – Aspersão e Localizada Figura 15. Corte transversal de uma bacia hidrográfica mostrando divisores topográficos e freáticos (Villela e Mattos, 1975). 3.1.1. Classificação dos rios de acordo com o regime. Rios de regime torrencial (temporários) - são aqueles que têm crescidas impetuosas durante e logo em seguida às chuvas e degelos, voltando sua vazão a ser desprezível ou nula algum tempo depois. São rios de regiões áridas e semi-áridas. Rios de regime normal (permanente) - são, os que, embora apresentando variação, às vezes grande, na vazão, oferecem, mesmo nas estiagens máximas, caudais suficientes para sua utilização (irrigação, abastecimento de água, navegação, etc.). Rios efêmeros – São aqueles que apresentam vazões apenas após as chuvas. 3.2. Água Subterrânea - São águas que estão abaixo da superfície do terreno que compreende o lençol freático e o lençol subterrâneo. 3.2.1. Lençóis Artesianos ou Confinados São os que correm ou que estão compreendidos entre duas camadas impermeáveis, estando submetidos à pressão, conforme Figura 16, e apresentam as seguintes características: - a água provém geralmente de infiltrações distantes - de regiões mais altas (brejos, lagos, rios, chuvas ou neve das serras, cordilheiras etc.) - água sob pressão - existência de uma camada porosa entre duas camadas impermeáveis (ou de pouca permeabilidade). Figura 16. Esquema mostrando aqüíferos confinados e livres (Todd, 1967). Área de abastecimento Nível da água Superfície Piesométrica Poço
Compartilhar