Dimensionamento de terraços / Conservação do solo

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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO 
DEPARTAMENTO DE AGRONOMIA 
ÁREA DE SOLOS 
SUB-ÁREA DE MANEJO E CONSERVAÇÃO DO SOLO E DA 
ÁGUA 
DISCIPLINAS: CONSERVAÇÃO DO SOLO E CONSERVAÇÃO 
DO SOLO E DA ÁGUA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DIMENSIONAMENTO DE TERRAÇOS 
AGRÍCOLAS 
 
 
 
 
 
 
 
 Professor: 
 
 Dr. José Ramon Barros Cantalice 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RECIFE / 2013 
 
 2 
CÁLCULO DE UM SISTEMA DE TERRAÇOS 
 
Providências que se deve tomar para conhecimento da área: 
 
a) Visitar o local e determinar a textura do solo; 
b) Determinar a declividade da área a ser terraceada e observar os 
obstáculos existentes; 
c) Encontrar os escoadouros naturais, e 
d) escolher o tipo de terraço de acordo com as condições locais. 
 
 
450 m 
 Ss 
 
 
 
 
 
 200 m 
 
 
 
 
 Si 
 
 
Área = 9 ha ( 90.000 m
2
) 
Desnível: 30m 
Textura: franco arenosa 
Considerar o período de retorno das chuvas entre 10 e 25 anos. 
Uso atual: milho 
 
1 - Cálculo da declividade 
 
200 m ------ 30 m 
100 m ------ x m D = 15 % 
 
2 - Tipo do terraço 
 
 Pelo declive de 15 % o terraço deve ser de camalhão com 
base estreita, com a função de drenagem, portanto com gradiente entre de 
no máximo 0,7 % e, construído pelo sistema nichols, assim para um 
gradiente de 0,3 %: 
 3 
 
 450 m --- 100 % 
 Grad. --- 0,3 % 
 
Gradiente = 450 x 0,3 % / 100 % = 1,35 m 
 
 
3 - Cálculo do espaçamento vertical do terraço 
 
 
3,0.2






E
D
EV
 
 
EV = espaçamento vertical do terraço em (m) , 
 D = declividade em %, e 
E = coeficiente textural de acordo com a tabela abaixo. 
 
Tabela 1-Valores de E para as diferentes texturas de solo. 
Textura Valor de E 
Argiloso (ou argila 
consolidada) 
2,5 
Franco argiloso e siltoso 3,0 
Franco arenoso 3,5 
Arenoso 4,0 
 
 
4. Cálculo do espaçamento horizontal do terraço 
 
EV ----- EH 
D ------ 100 .. 
 
 
D
EV
EH
100.

 
Onde: EH = Espaçamento horizontal do terraço (m). 
 
EH = 1,88 . 100/15 = 12,53 m 
 
5 - Número de terraços (N) 
 
N = DV -1 ou N = L - 1 
 EV EH 
 
 
Onde: 
L= comprimento da pendente, 
EV = Espaçamento vertical, 
DV = desnível vertical total da área, e 
 4 
EH = Espaçamento horizontal. 
 
 
N = 30/1,88 = 15,95 = 16 - 1 = 15 terraços ( - 1 terraço porque o último 
não é marcado.) ou 
 
N = 200/12,53 = 15,96 = 16 - 1 = 15 terraços 
 
 
 
6 - Cálculo da vazão dos terraços pelo método racional 
 
Q = I C A (m
3
/s) 
 360 
 
onde: 
 
Q = Vazão de pico de possível de ocorrer na área (m
3
/s) 
 
A = Área de tributação para cada terraço (ha); extensão do terraço que 
ocorre enxurrada para o canal do terraço, 
 
C = Coeficiente de enxurrada; representa a fração de chuva precipitada 
que não infiltrou no solo e forma escoamento superficial (0 – 1), e 
I = Intensidade máxima de chuva capaz de ocorrer para um considerado 
período de (mm/h) - O método Racional pressupõe que a duração da 
chuva se iguala ao tempo de concentração da microbacia. 
 
 
6.1 ÁREA DE CADA TERRAÇO 
 
 A = L . EH ( de cada terraço e do total de terraços) onde: 
 L = Comprimento do terraço, e 
 EH = Espaçamento horizontal. 
 
 A = 450m . 12,53 = 5638,5 m
2
 = 0,56385 ha 
 
 
 
 
 
 
 
 5 
6.2 Coeficiente de enxurrada (tabela abaixo) 
 
Tabela 3 - Coeficientes de enxurradas (C), para áreas agrícolas 
inferiores a 500 ha, em função da topografia, da cobertura vegetal e 
da textura do solo. 
Cobertura 
do solo 
Textura/prof. Classes de declividade (%) 
0-2,5 2,5-5,0 5-10 10-20 20-40 40-100 
Cult.anuais Argiloso 0,50 0,60 0,68 0,76 0,85 0,95 
 Arenoso 0,44 0,52 0,59 0,66 0,73 0,81 
 Arenoso 
profundo 
0,40 0,48 0,54 0,61 0,67 0,75 
C.permant. Argiloso 0,40 0,48 0,54 0,61 0,67 0,75 
 Arenoso 0,34 0,41 0,46 0,52 0,56 0,64 
 Arenoso 
profundo 
0,31 0,38 0,43 0,48 0,53 0,59 
Pastagens Argiloso 0,31 0,38 0,43 0,48 0,53 0,59 
 Arenoso 0,27 0,32 0,37 0,41 0,45 0,50 
 Arenoso 
profundo 
0,25 0,30 0,34 0,38 0,42 0,46 
Capoeira Argiloso 0,22 0,26 0,29 0,33 0,37 0,41 
 Arenoso 0,19 0,23 0,25 0,28 0,32 0,35 
 Arenoso 
profundo 
0,17 0,21 0,23 0,26 0,29 0,32 
Mata Argiloso 0,15 0,18 0,20 0,22 0,25 0,28 
 Arenoso 0,13 0,15 0,18 0,20 0,22 0,24 
 Arenoso 
profundo 
0,12 0,14 0,16 0,18 0,20 0,22 
 
 
Valor de C de nosso exemplo = 0,66. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 6 
6.3 - Cálculo da intensidade máxima de chuva ( I )mm/h 
 É calculada em função do tempo de concentração, pois para 
o método racional a duração da chuva iguala-se ao tempo de concentração 
da área. 
TEMPO DE CONCENTRAÇÃO (TC )- É o tempo gasto para que uma 
fração do escoamento percorra á área do ponto mais remoto ao ponto de 
descarga ou exutório da bacia, no sentido de maior comprimento. 
NO TERRAÇO AGRÍCOLA TEMOS 2 TIPOS DE ESCOAMENTO: 
 
 Em lâmina pouco espessa, difusa (escoamento laminar) 
 
 Escoamento concentrado no canal do terraço. Em função disto 
temos: 
)()( oConcentradcTLrasacT
iV
iL
cfT  
 
iV
L
iV
EH
ftotalcT 
 
 
Para cada uma dessas formas de escoamento as velocidades (Vi) 
encontram-se no quadro abaixo. 
Tabela 4 - Velocidades médias de escoamento de enxurradas em m/s, 
de acordo com a natureza e declividade do leito. 
Natureza do leito em que Classes de declividade (%) 
escorre a enxurrada 0-2,5 2,5-5 5-10 10-20 20-40 40-100 
Escoamento 
em lâmina 
delgada 
Mato 
Pastagem 
Terras 
cultivadas 
0,3 
0,35 
 
0,55 
0,55 
0,70 
 
0,90 
0,8 
1,10 
 
1,50 
1,20 
1,60 
 
2,40 
1,60 
2,30 
 
3,30 
2,10 
3,10 
 
4,50 
 
Terraços Nivelados 0,13 0,13 0,13 0,13 0,13 0,13 
 c/caimento 0,20 0,30 0,40 0,55 0,70 0,90 
Canais 
escoadouros 
vegetados 
c/ estruturas 
mecânicas 
 
 
simples ou 
lisos 
0,75 
 
 
 
0,95 
1,20 
 
 
 
1,60 
1,60 
 
 
 
2,10 
1,90 
 
 
 
2,60 
2,10 
 
 
 
2,80 
2,20 
 
 
 
2,90 
Canais 
naturais mal 
definidos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
0,30 
 
 
 
 
0,751,40 
 
 
 
 
2,50 
 
 
 
 
4,30 
 
 
 
 
7,50 
 7 
 
 
Em lâmina delgada: 15 %  V1 = 2,4 m/s V = L/T  Tc1 = EH/V1 = 
12,53/2,4 = 5,22 s 
 
Em escoamento concentrado, COM 0,2 % DE GRADIENTEV2 = 0,20 
m/s 
 V = L/T  Tc2 = L/V2 = 450/0,2 = 2250 s 
 
 
Tc total do fluxo no terraço = 5,22 + 2250 = 2255,27 s/60 = 37,58 min. 
 
 
Igualando-se este valor a duração de chuva para o período de 
retorno desejado, na tabela 5 abaixo temos a intensidade máxima de 
chuva, para todo Nordeste. 
 
 
 Tabela 5 – Intensidade, duração e período de retorno das chuvas 
para todo o Nordeste do Brasil (SUDENE, 1992). 
 
Altura das chuvas (mm) em relação a sua duração e freqüência, para microbacias do Nordeste. 
Ocorrência (período 
de retorno) 
24 horas 2 horas 1 hora 30 minutos 10 minutos 5 minutos 
 
1 vez a cada 2 anos 63-80 60 45 32 16 10 
 
1 vez a cada 10 anos 100-115 80 60 41 20 13 
 
1 vez a cada 100 
anos 
140-165 110 80 52 27 17 
 
 
 
 
 8 
Então, interpolando para um período de retorno de 10 anos temos: 
 
30 min 41 mm 
37,58 min I 
60 min 60 mm , assim: 
 
37,58 – 30 I – 41 
60-30 60 - 41  30 I-1230 = 144,02 I = 45,80 mm/h. 
 
 
 
Vazão em cada terraço: 
 
Q = C I A = 0,66 x 45,80 x 0,56385 / 360 = 
 360 
 
 
Vazão total (Q total) = 0,04734 x 15 = 
 
 
7. Cálculo do canal escoadouro vegetado 
 
Seção superior: Ss 
Seção transversal do canal escoadouro: trapezoidal com cobertura média 
de capim. 
 
Assim: 
 B 
h  
 e 
 
   
 b z = e/h 
 
 
 
 
 Após a escolha da forma da seção transversal do canal, deve-se 
inferir as dimensões do mesmo: 
 
 
 
0,04734 m
3
/s 
0,7101 m
3
/s 
 9 
 
TALUDES 
Sugestão de Taludes (z) 
Natureza do material do canal z 
Rocha 0,2 
Rocha intemperizada 0,5 - 1 
Solo (argila,silte e areia) 1,5 
Solo arenoso 1,5 
Argila compactada 1,5 
Areia fina 3,0 
Fonte: Simons & Senturk (1992) 
 
A seguinte relação pode ser usada: 
z
h
b
 4
, 
 
Funções geométricas para canais trapezoidais 
 
Área do trapézio A = (b+z.h)h 
Perímetro molhado 212 zhbP  
 
Raio hidráulico Rh = A/P 
 
Dimensão superior (B) = b+2zh 
 
Q = V.A 
 
Valor de V (quadro abaixo) 
Velocidades máximas de escoamento em função da textura do solo e 
da cobertura vegetal do canal, para canais aluviais. 
Textura velocidade máxima em m/s 
 sem cobertura cob. média de capim boa cob. de capim 
Areia franca 0,5 0,9 1,5 
Franco arenoso 0,7 1,5 2,0 
Franco argiloso 1,0 1,7 2,3 
Argila consolidada 1,14 1,8 2,3 
Fonte: Hudson, N. (1971); Simons & Senturk (1992). Considerou-se 
declives acima de 0,1 m/m. 
 
 
(perceba na tabela que o aumento no teor de argila, portanto maior 
coesão, confere uma maior resistência à erosão, apesar da infiltração ser 
maior nos solos arenosos.) 
 10 
Seção superior (Ss) 
 
A = Q / V = 0,04734 / 1,5 = 0,03156 m
2
 
 
z
h
b
 4
, então: b/h = 4-1,5=2,5  b = 2,5 h 
 
A = (b+z.h)h = (2,5h+1,5h)h = 4h.h  A = 4h2  
4
A
h 
= 0,03156/4 = 0,08882m (na construcao + 15 cm de borda livre) 
b = 2,5 .0,08882 = 0,222 m 
B = b + 2zh = 0,222 + 2.1,5 .0,08882 = 0,4885 m 
 
 
Seção inferior (Si) 
 
A = Qt /V Q total = 0,7101m
3
/s 
 V = 1,5 m/s 
 
A = 0,7101 m
3
/s = 0,4734 m
2 
 1,5 m/s 
 
b = 2,5 h 
 
4
A
h 
=0,344 m (na construcao + 15 cm de borda livre) 
b = 2,5 .0,3444 = 0,860 m 
B = b + 2zh = 0,86 +2.1,5 .0,344 = 1,89 m 
 
8 - Altura de corte e Largura total de cada terraço 
 
Obs: essas dimensões só podem ser calculadas no fim do projeto, pois são 
necessárias as dimensões da menor altura do canal de terraço e da base 
maior (B) da Secção superior (Ss) do canal escoadouro. 
 
Altura de corte (C ): 
 
 C ={h + (D x B) }/2 
 
Onde : C = altura de corte ; h = menor altura do canal do terraço ; D = 
declive (m/m) , e B = base maior da seção superior do canal escoadouro. 
 
 11 
Altura de corte: 
 
C ={h + (D x B)}/2 = {0,08882 + (0,15 x 0,4885)}/2 = 0,0810 m 
 
Largura da secção do terraço (Ss) = 3 x B = 3 x 0,4885 = 1,465 m. 
 
9. Verificação da velocidade no canal escoadouro 
 
Para solos predominantemente arenosos (canais aluviais) 
 
EQUAÇÃO DE MANNING 
 
 V = R
2/3
 x D
1/2 
 
n 
Onde: 
V = Velocidade média de escoamento (m/s) 
D = Declividade do canal (m/m) 
R = Raio hidráulico (relação entre a área da seção do canal e o perímetro 
molhado - m) 
n = Coeficiente de rugosidade que varia entre 0,04 e 0,08 para o caso de 
canais de terra vegetado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 12 
Para solos argilosos (canais em solos argilosos) 
MÉTODO DO U.R.S.S. 1936 (função da porosidade total do solo) 
 
 
Fonte: Garbrecht (1961). 
Sendo 1 ft/s = 0,304 m/s e 1 ft = 0,3048 m 
 
 
 13 
EQUAÇÃO DE Mirtskhulava para solos argilosos (1966) 
 
 
   )/(25,1
6,2
28,8
log smKfCds
n
gm
d
h
perV 







 
 
 
h = altura da lâmina de água, 
d = diâmetro característico das partículas do solo, 
g = aceleração da gravidade, 
 = peso específico da água em (T/m3) = 1 T/m3, 
m = coeficiente de friabilidade, para solo recém preparado = 1, 
s = densidade de partícula = 2,65 
 = densidade da água = 1,0 
K = Fator de homogeneidade da argila: 
 
C
K

 1
 
 = probabilidade de resistência mínima = 3,0, 
 = desvio padrão, 
d
d
n
3,000005,0
1


, 
Cf = coesão de falha = 0,035C 
C = coesão média. 
 
Valores de desvio padrão e coesão média de um Argissolo (PVA) obtidos 
por Cantalice (1991). 
 
Textura Coesão 
Franco arenosa 1,5 – 2 
Argilosa 2,5 – 3,5 
Considerar  = desvio padrão = 0,52 
 
 
 
Verificando por Manning ( para solos arenosos) 
 
D = 15% = 0,15 m/m 
n = 0,04 - 0,08 
 
 
Rh = A/P = Si /P 
212 zhbP 
= 
m1,25,11344,0.286,0 2 
 
 14 
 
m
m
m
P
A
Rh 225,0
1,2
4734,0 2

 
aplicando: 
sm
n
SR
V h /86,2
05,0
15,0.225,0. 2
1
3
2
213
2

 
 
 Essa velocidade máxima permitida, por Manning, para solo 
arenoso com cobertura média de capim é de 1,5 m/s (consultar a tabela 
anterior), portanto esta velocidade tem de ser reduzida para que o canal 
escoadouro não sofra erosão. 
 Alternativas para diminuir a velocidade do canal escoadouro: 
 
1 - Diminuir o raio hidráulico (R), aumentando o perímetro molhado 
(Pm), pelo alargamento do canal. 
2 - Diminuir a velocidade através da construção do canal 
transversalmente ao terreno, o que aumenta os custos de construção e 
prejudica o trânsito de maquinas. 
3 - Construir estabilizadores - São obstáculos constituídos de pequenas 
barragens de madeira, alvenaria, pedras soltas ou rejuntadas. 
 
 
10. Cálculo do espaçamento entre estabilizadores (para solos arenosos e 
argilosos) 
 
 
 E = . H .x 100 
 Do - Dc 
 
Onde:H = altura do estabilizador, que corresponde a menor altura do canal, é a 
altura da seção superior do canal (no nosso caso = 0,0882 m = 9 cm). 
Do = Declividade original 
Dc = Declividade de compensação (que é a declividade ideal para que a 
velocidade de escoamento não exceda a 1,5 m/s, para nosso exemplo) 
 
%65,41000465,0
6082,0225,0
0025,0.25,2
100
225,0225,0
06,05,1
3
22
3
22
 x
x
x
RR
nV
D
hh
c
 
 
Então : 
 
mxx
DD
h
E
CO
SS
85,0100
65,415
0882,0
100 




 
 
 
 15 
 Colocar os estabilizadores de pedras soltas ou de alvenaria 
com 9 cm de altura espaçados de 0,85 m. 
 
 
10.1 Total de estabilizadores 
 
T = C = 200 = 235,29 -1= 234 estabilizadores 
 E 0,85 
Onde: C = comprimento da pendente. 
 
Se o número de estabilizadores ficar excessivo, pode-se alargar o canal.