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MI NI ST ÉR IO D O ME IO A MB IEN TE – MM A SE CR ET AR IA D E R EC UR SO S H ÍD RI CO S – SR H DRENAGEM COMO INSTRUMENTO DE DESALINIZAÇÃO E PREVENÇÃO DA SALINIZAÇÃO DE SOLOS DR EN AG EM C OM O IN ST RU ME NT O DE D ESA LIN IZA ÇÃ O E PR EV EN ÇÃ O DA SA LIN IZA ÇÃ O DE SO LO S DR EN AG EM C OM O IN ST RU ME NT O DE D ESA LIN IZA ÇÃ O E PR EV EN ÇÃ O DA SA LIN IZA ÇÃ O DE SO LO S DRENAGEM COMO INSTRUMENTO DE DESALINIZAÇÃO E PREVENÇÃO DA SALINIZAÇÃO DE SOLOS MI NI ST ÉR IO D O ME IO A MB IEN TE – MM A SE CR ET AR IA D E R EC UR SO S H ÍD RI CO S – SR H MI NI ST ÉR IO D A IN TE GR AÇ ÃO N AC IO NA L - M I CO MP AN HI A DE D ESE NV OL VIM EN TO D OS V AL ES DO SÃ O FR AN CIS CO E DO P AR NA ÍBA - CO DE VA SF MI NI ST ÉR IO D A IN TE GR AÇ ÃO N AC IO NA L - M I CO MP AN HI A DE D ESE NV OL VIM EN TO D OS V AL ES DO SÃ O FR AN CIS CO E DO P AR NA ÍBA - CO DE VA SF MI NI ST ÉR IO D A IN TE GR AÇ ÃO N AC IO NA L G O V E R N O F E D E R A L T ra ba lh an do e m t od o B ra si l MI NI ST ÉR IO D O ME IO A MB IEN TE Ministério do Meio Bamiente - MMA Secretaria de Recursos Hídricos - SRH Ministério da Integração Nacional - MI Companhia de Desenvolvimento dos Vales do São Francisco e Parnaíba - CODEVASF DRENAGEM COMO INSTRUMENTO DE DESSALINIZAÇÃO E PREVENÇÃO DA SAILINIZAÇÃO DE SOLOS Manuel de Jesus Batista Engenheiro Agrônomo Msc, especialista em drenagem - CODEVASF Fabio de Novaes Engenheiro Agrônomo Msc, especialista em irrigação e drenagem - SRH/OEA Devanir Garcia dos Santos Engenheiro Agrônomo Msc, especialista em irrigação e drenagem - SRH/OEA Hermínimo Hideo Suguino Engenheiro Agrônomo PhD, especialista em irrigação e drenagem - CODEVASF Brasília, DF março de 2002 Ministério do Meio Ambiente Ministro José Sarney Filho Secretaria de Recursos Hídricos Secretário: Raymundo José Santos Garrido Diretoria do Programa de Implementação Diretor: Júlio Thadeu Silva Kettelhut Secretaria de Recursos Hídricos - SRH SGAN Qd. 601 Bl. I - Ed. Dep. Manoel Novaes Cep: 70830-901 Brasília-DF Fone: (61) 225-4949 / 3317-1456 Fax: (61)3226-9370 E-mail: dgsanto@mma.gov.br Ministério da Integração Nacional Ministro Ney Suassuna Companhia de Desenvolvimentos dos Vales do São Francisco e do Parnaíba Presidente: Airson Bezerra Locio Diretoria de Operação e Produção Diretor: Guilherme Almeida Gonçalves de Oliveira CODEVASF SGAN Qd. 601 Bl. I - Ed. Dep. Manoel Novaes Cep: 70830-901 Brasília-DF Fone: (61) 223-2797 Fax: (61) 226-2468 E-mail: gabinete@codevasf.gov.br Home-Page: www.codevasf.gov.br É permitida a reprodução desta obra desde que citada a fonte. Nota: Nossos especiais agradecimentos aos Engenheiros Agrônomos Antônio José Simões e Walter Caldas Junior, técnicos da Codevasf, que muito contribuiram para o desenvolvimen- to da drenagem agrícola no semi-árido do vale do São Francisco, especialmente na região Petrolina-Juazeiro. Nossos agradecimentos também ao Técnico da FAO, Matias Prieto-Celi, pelo trabalho feito no Brasil na área de drenagem agrícola. Tiragem: 1000 exemplares BATISTA, Manuel de Jesus; NOVAES, Fabio de; SANTOS, Devanir Garcia dos et.al. Drenagem como instrumento de dessalinização e prevenção da salinização de solos. 2ª ed., rev. e ampliada. Brasília: CODEVASF, 2002 216 p. il. (Série Informes Técnicos) 1. Drenagem 2. Dessalinização I. SUGUINO, Hermínio Hideo. II. Título III. Série. 626.862.423.5 B333d Projetos Gráfico e Capa: Formatos design e informática Fotos (Capa): Valdiney Bizerra de Amorim - Codevasf Normalização Bibliográfica: Biblioteca Geraldo Rocha - Codevasf Ficha catalográfica elaborada pela Biblioteca Geraldo Rocha - Codevasf SUMÁRIO 1. Introdução, 09 2. Drenagem Superficial, 11 3. Drenagem Subterrânea - Considerações Gerais, 29 4. Salinização de Solos, 35 5. Noções de solo, classificação de terras para irrigação e drenagem interna, 48 6. Drenos Subterrâneos - Envoltórios, 55 7. Topografia, 69 8. Estudo do lençol freático, 89 9. Condutividade Hidráulica - conceituação e aspectos gerais, 97 10. Condutividade Hidráulica - teste de infiltração por permeâmetro de anel, 102 11. Condutividade Hidráulica - teste de furo de trado em presneça de lençol freático, 111 12. Condutividade Hidráulica - teste de furo de trado em presneça de lençol freático, 130 12.1. Método de Winger, 130 12.2 Método de Porchet, 144 13. Coeficiente de drenagem subterrânea ou recarga, 148 14. Cálculos de espaçamento entre drenos e dimensionamento de drenos subterrâneos, 151 15. Dimensionamento de estruturas de drenagem, 160 16. Terminologia e simbologia em drenagem agrícola, 166 17. Máquinas e custos diversos, 172 18. Especificações técnicas para estudos e elaboração de projeto executivo de sistema de drenagem subterrânea, 196 20. Exemplo de projeto de drenagem subterrânea, 196 21. Manutenção de drenos, 209 22. Avaliação de desempenho de drenos subterrâneos, 212 ANEXOS - Plantas-Tipo, 217 PREFÁCIO A drenagem agrícola é uma prática significativa para o sucesso de projetos de irrigação, prin- cipalmente para aqueles situados em regiões de acentuada deficiência hidroclimática. A drenagem subterrânea, em nosso país, praticamente não existia até meados da década de 80, mesmo em projetos de irrigação e drenagem situados na região semi-árida do Brasil, inclu- sive do Vale do Rio São Francisco. Antevendo essa necessidade, a Codevasf decidiu implantar, de maneira experimental, drenos subterrânes em seus projetos de irrigação. Em 1984 foram implantados os primeiros drenos subterrâneos entubados em 2,2 ha, na região semi-árida do Vale do Rio São Francisco e pos- teriormente, conduzidos estudos semelhantes em outras áreas de projetos públicos de irriga- ção, com a finalidade de se avaliar o desempenho dos drenos estubados e assim desenvolver critérios de drenagem para os diversos tipos de solos. Atualmente, considerando apenas o semi-árido do Vale do Rio São Francisco, existem cerca de 5600 ha com drenagem subterrânea, incluindo áreas de de projetos privados, o que mostra a credibilidade alcançada por esse tipo de técnica. A Codevasf, através desta publicação, que sintetiza os conhecimentos adquiridos e desenvol- vidos pelos seus técnicos co-autores da Secretaria de Recursos Hídricos - SRH, acredita estar dando importante contribuição para a implantação de sistemas de drenagem agrícola, princi- palmente para a região semi-árida do país. Brasília, março de 2002 Airson Bezerra Locio Presidente da Codevasf COMENTÁRIOS À OBRA A drenagem agrícola constitu uma parte essencial dos projetos de aproveitamento hidroagrícola, pois traz, entre seus objetivos, o de facilitar o manejo do solo ao evitar os indesejáveis encharcamentos deste, além de inibir processos de salinização. Curiosamente, apesar da importância que tem esse tipo de projeto, os pleitos de outorga de direito de uso da água para irrigação,, no Brasil, são acompanhados do projeto de engenha- ria de derivação e de aplicação da água, raramente apresentando o necessário projeto de drenagem. A questão é tanto mais grave no caso da região semi-árida onde os ganhos hauridos através de um bom projeto de irrigação podem ser desperdiçados pela falta de uma orientação segura para a drenagem. Assim, a drenagem agrícola constitui fator de incremento da produtividade no uso do solo e, portanto, deve ser alvo da preocupação primeira dos gestores de recursos hídricos em relação ao aproveitamento hidro-agrícola. Este trabalho, da lavra dos engenheiros agrônomos Manuel Batista, Fabio de Novaes, Devanir Garcia e Hermínio Suguino, reúne, em vinte um capítulos, um relevante conjunto de conheci- mentos e informações teórico-práticas capazes de tornar a tarefa do projetamento da drena- gem agrícola algo a um só tempo simples e objetivo, criando as condições para resultados promissores no que se refere à utilização racional dos recursos hídricos e dosolo. De especial interesse, pelo caráter prático contido na abordagem dos autores, destaquem-se os capítulos do 13 ao 21. Para o técnico já experimentado, aliás, a leitura pode ser iniciada por esses capítulos, ficando o estudo dos demais para o momento imediatamente seguinte. A Secretaria de Recursos Hídricos se sente honrada em ter colaborado para a elaboração deste livro e recomenda que os ensinamentos no mesmo contidos sejam observados, princi- palmente, pelos técnicos e especialistas que, no campo da gestão do uso da água, se ocupam do exercício do mecanismo de outorga. Brasília, março de 2002. Raymundo José Santos Garrido Secretário de Recursos Hídricos 1. INTRODUÇÃO É comum a existência nas áreas destinadas a agricultura, de condições desfavoráveis de drenagem natural . Nas áreas de sequeiro, principalmente quando são baixas e formadas por solos rasos ocorrem com frequência inundações ou encharcamentos durante o período de grandes chuvas, o que pode causar perdas na produção agrícola, dificuldades de manejo do solo e até perdas materiais. Nas áreas irrigadas, além dos danos acima mencionados pode haver salinização, principalmente na região semi-árida, com seus efeitos daninhos sobre o solo e, em consequência, sobre as culturas, o que torna a necessidade de drenagem ainda maior, considerando-se que os investimentos em infra-estrutura são altamente significativos. A drenagem agrícola é uma prática que além de permitir a incorporação de áreas mal drenadas ao processo produtivo, evita que ocorram inundações, encharcamento e salinização de solos. Quando de caráter superficial, tem a função de remover o excesso de água da superfície do solo, enquanto que a drenagem subterrânea visa a remoção do excesso de água do perfil do solo, com a finalidade de propiciar aos cultivos condições favoráveis de umidade, aeração, manejo agrícola e de prevenir a salinização ou remover o excesso de sais. Dessa forma a drenagem interna facilita a melhoria das condições fisicas, quimicas e biológicas do solo, criando condições favoráveis para o aumento e a melhoria da produtividade/qualidade dos produtos. A drenagem agrícola, fundamentada em bases técnicas e em experiências adquiridas no país, já vem sendo praticada em escala apreciável, entre nós, o que reflete os avanços alcançados nessa área. No momento em que os projetos de irrigação e drenagem começam a se libertar do empirismo, até há pouco prevalescente, espera-se que esta publicação de cunho prático e base técnica, contribua para o desenvolvimento da drenagem agrícola neste pais. Introdução 11 Drenagem Superficial 2. DRENAGEM SUPERFICIAL 2.1. Escoamento Superficial É a parte da precipitação total, em uma área, que escoa sobre a superfície do terreno. Existem muitas fórmulas que permitem fazer estimativas das descargas máximas de escoamento superficial em função das características da bacia, do seu uso e da intensidade máxima de preci- pitação para a duração e recorrência desejados. Como base deste trabalho foi escolhida a fórmula racional por ser de usos simples e prático. Esta fórmula, por outro lado, fornece resultados altos para bacias maiores que 50 ha. O motivo principal da obtenção de vazões altas é o fato da fórmula admitir em seus princípios que a chuva é uniformemente distribuída em toda a área da bacia, o que geralmente não acontece quando a chuva é do tipo convectiva, que comumente é bastante localizada, de alta intensidade e baixa duração. Para bacias maiores que 50 ha, pode ser usada a fórmula de McMath (9) que contém fator de correção de área, evitando assim que a vazão aumente na mesma proporção que a área da bacia. Por outro lado, a fórmula fornece valores muito baixos para bacias grandes, digamos, aleatoria- mente, da ordem de 800 ha. Valores mais confiáveis para bacias maiores que 50 ha podem ser obtidos utiliz ando o método das curvas-número, desenvolvido pelo Serviço de Conservação de Solos dos EEUU. Há ainda a possibilidade de uso da fórmula Cypress-creek que também será apresentada neste trabalho. 2.1.1. Fórmula racional Q = Vazão (m3/seg.) C = Coeficiente de escoamento que é a razão entre o volume de água escoado superficialmente e o volume de água precipitado (adimensional). I = Intensidade máxima de chuva (mm/h) A = Área da bacia (ha) Tempo de concentração (Tc) É o tempo de deslocamento de uma partícula de água do ponto mais distante de uma bacia até o ponto de saída desta. Neste momento toda bacia estará contribuindo simultaneamente na formação da descarga máxima de escoamento. Supõe-se, para efeito de cálculo, que a preci- pitação é uniforme em intensidade, em toda a bacia considerada quando a duração da chuva é igual ao tempo de concentração. Existe também um grande número de fórmulas de cálculo do tempo de concentração (Tc); apresenta- se a seguir a fórmula de Kirpich, utilizado pelo U.S. Bureau of Reclamation. Tc = 0,0195 K0,77 Tc = tempo de concentração (minutos) L = comprimento máximo percorrido pela água (m) H = diferença de altura entre o ponto mais distante e o ponto de saída da bacia (m) 12 Drenagem como Instrumento de Dessalinização e Prevenção da Salinização de Solos A declividade geral da bacia é dada pela fórmula S = H/L. Outra fórmula recomendada, por levar em consideração a altitude média da bacia, é a de Giandotti, a seguir: S = superfície da bacia – Km2 L = compromento da linha do talvegue – Km Hm = altitude média da bacia – m Ho = altitude no final do trecho – m Duração das chuvas Tempo utilizado para a determinação da chuva de projeto em bacias que possuam áreas de acumu- lação da água. Pode ser igual ao tempo de concentração ou ao tempo de drenagem. A duração das chuvas pode ser igual ou superior ao tempo de concentração, dependendo da existência de área de acumulação de água dentro da bacia e também da tolerância da cultura à inundação. Algumas culturas podem permanecer inundadas por períodos de tempo que variam de algumas horas a dias, como a cultura do arroz que tem mostrado tole- rar períodos maiores podendo chegar a 6 dias, em- bora não sejam conhecidas pesquisas nesse sentido. Na grande maioria das vezes a duração das chuvas, para efeito de projeto, é igual ao tempo de concentração. Tempo de recorrência Tempo de recorrência ou período de retorno é o período em que uma determinada chuva apresenta a probabilidade de ocorrer pelo menos uma vez. A título de ilustração, uma chuva de 1 hora de duração e tempo de recorrência de 10 anos deverá ocorrer em torno de 10 vezes para cada 100 anos. Os projetos de drenagem superficial são conce- bidos geralmente para tempo de recorrência superiores a 5 anos. A decisão quanto ao período de recorrência de uma determinada chuva deveria ser feita em função de um balanço econômico entre os prejuízos anuais previstos, provenientes de perdas agrícolas e danos a estruturas e os custos anuais de escavação de drenos e construção de estruturas de maior capacidade. Intensidade máxima de chuva (I) De uma maneira geral, os valores de precipitações pluviométricas disponíveis no Brasil são proveni- entes de leituras feitas com o emprego de pluviômetros, que fornecem somente leituras diárias. Nos cálculos de vazões de escoamento superficial é comum necessitar-se de valores de precipitação para durações que vão de frações de hora a algumas horas. Este tipo de dado é fornecido por pluviógrafos, que registram as alturas de precipi- tações em função do tempo. Neste caso, de posse de registros de várias estações para uma série de anos, pode-se preparar tabelas ou curvas de intensidade-duração-frequência de chuvas. Pfafstetter (4) a partir de dados provenientes de pluviógrafos preparou, para muitas áreas do Brasil, uma série de curvas de alturas de precipitação para diversas durações e tempos de recorrência. Pode ocorrer que a área a ser estudada não esteja coberta pelo seu trabalho e nem disponha de leituras provenientes de pluviógrafos. Neste caso, se os únicos dados disponíveisforem de leituras de pluviômetros, é necessário que sejam empregados artifícios de cálculo para transformar valores de chuvas diárias em chuvas com duração de 24 horas e chuvas de períodos inferiores, inclusive frações de hora. Torrico (7) desenvolveu um método capaz de fazer as transformações desejadas no preparo de tabelas 13 Drenagem Superficial ou curvas, que permitam obter intensidades de chuvas para diversas durações e freqüências. Segundo Torrico, a metodologia a ser adotada é a seguinte: • Compilam-se para cada ano os dados das chuvas máximas diárias dos postos pluviométricos da região do projeto. • Os projetos que abranjam regiões muito extensas, com climas diferentes, ou que contenham micro- lima, deverão ser subdivididos em sub-regiões. • Calcula-se, empregando qualquer método estatístico (Hazen, Gumbel, Person, etc.) e, para cada estação meteorológica, a chuva máxima de um dia para o tempo de recorrência desejado. Fig. 1 - Isozona de igual relação Para a conversão das chuvas máximas diárias em chuvas com duração entre 6 minutos e 24 horas, adota-se a seguinte metodologia. • Converte-se a chuva de um dia em chuva de 24 horas, multiplicando-se a primeira pelo fator 1,10. • Determina-se, através da Figura 1, a isozona na qual a área do projeto se situa. • Na tabela 1 fixam-se, para a isozona do projeto e para o tempo de recorrência previsto, as percentagens para 6 minutos e 1 hora. • A partir dos percentuais para 1 hora e para 6 minutos, obtidos na mesma tabela e da chuva de 24 horas (100%), calcula-se as alturas de preci- pitação para 6 minutos e para 1 hora. 14 Drenagem como Instrumento de Dessalinização e Prevenção da Salinização de Solos Tabela 1- Valores para converter alturas de chuva de 24 horas em chuva de 1 hora e chuva de 6 minutos Fig. 2 - Alturas de chuvas versus tempo de duração em horas 15 Drenagem Superficial • Delimitam-se, Figura 2, as alturas de chuva para 24 horas, para 1 hora e para 6 minutos de duração. • Liga-se a seguir os pontos para obter as alturas de chuva versus duração em horas. Pode-se assim obter as alturas de chuvas para qualquer tempo de duração entre 6 minutos e 24 horas. • A partir da altura de chuva e sua duração obtém- se a intensidade de precipitação em mm/h. Uma outra forma de solucionar o problema é aquele que consiste em estimar diretamente a intensidade máxima de chuva a partir, segundo Pires (3), de valores da precipitação máxima diária para o período de recorrência desejado, o que pode ser feito empregando-se a fórmula: I = 2,31p Tc-0,55 Onde: I - Intensidade máxima de chuvas (mm/h) p - Precipitação máxima diária (mm) Tc- Tempo de concentração em minutos. Esta fórmula, recomendada por Pizarro para as condições da Espanha, vem, de acordo com Pires, dando bons resultados na drenagem de várzeas do Estado de Minas Gerais. O autor, no entanto, não apresenta uma análise dos resultados obtidos, considerando as recorrências utilizadas nos dimensionamentos dos drenos, áreas das bacias drenadas e períodos decorridos após a implantação Tabela 2 - Valores do coeficiente de escoamento superficial (c). DECLIVIDADE% SOLOS ARENOSOS SOLOS FRANCOS SOLOS ARGILOSOS FLORESTAS 0 - 5 0,10 0,30 0,40 5 - 10 0,25 0,35 0,50 10 - 30 0,30 0,50 0,60 PASTAGENS 0 - 5 0,10 0,30 0,40 5 - 10 0,15 0,35 0,55 10 - 30 0,20 0,40 0,60 TERRAS CULTIVADAS 0 - 5 0,30 0,50 0,60 5 - 10 0,40 0,60 0,70 10 - 30 0,50 0,70 0,80 de cada sistema de drenagem. Não é indicado também para que condições da Espanha a fórmula foi desenvolvida. Tendo-se calculado o tempo de concentração (Tc) e tendo-se escolhido o tempo de recorrência desejado (5, 10, 15, 20, 25 anos etc.) que é uma função do risco assumido para a estrutura projetada, calcula-se com base nos registros de precipitações da região a intensidade máxima de chuva em mm/ h. Coeficiente de escoamento (c) Este coeficiente depende de vários fatores como solo, cobertura vegetal, grau de saturação do solo e declividade geral da bacia. O ideal é que fosse obtido através de dados experimentais, colhidos na própria bacia ou então que fosse proveniente de bacias próximas, mas que apresentem condições similares. É comumente obtido em função de fatores como textura predominante da área, declividade geral da bacia e tipo de cobertura vegetal, utilizando- se para isso tabelas existentes, como a tabela 2 a seguir: 16 Drenagem como Instrumento de Dessalinização e Prevenção da Salinização de Solos Tendo-se obtido os valores de C, I e A, calcula-se a vazão Q empregando-se a fórmula Q = CIA/ 360. Em função da descarga obtida, dimensiona- se a obra desejada que pode ser a seção de um dreno, um bueiro ou um outro tipo de estrutura desejado. Várias outras fórmulas poderão ser usadas para o cálculo do escoamento superficial sendo que a es- colha desta ou daquela vai depender das informa- ções hidrológicas existentes, da dimensão e forma fisiográfica da área e do grau de precisão desejado. Seleção de chuvas Os dados de chuvas podem ser apresentados em tabelas, onde as intensidades máximas de precipitação de cada ano e para cada duração escolhidas, são colocados em colunas decres- centes. Na tabela 3 são apresentados a título de exemplo, Luthin (1), valores tabulados de um posto dos E.U.A. para precipitações máximas de 31 anos, ocorridas no período de 1904 a 1934 inclusive. Não são apresentados os dados em ordem decrescente até ao 31º pelo fato de que o décimo número da coluna já representa o valor correspon- dente a uma recorrência igual a 1:2,3 ou aproxima- damente 1:3 anos. Usando esta tabela a seleção da chuva seria feita da seguinte maneira: N = fn N = número de anos de registro de chuvas. f = freqüência ou recorrência desejada. n = número de ordem, na coluna, de valores anuais decrescentes de chuvas. Exemplo: a) Registro de chuvas para período de 31 anos. N = 31 b) No caso de querermos uma recorrência de 10 anos. f = 10 c) N = fn n = N/f = 31/10 = 3,1 @ 3 Neste caso, os valores de precipitação situados na 3ª linha apresentam probabilidade de se repetirem a cada 10 anos. Para tempo de concentração ou duração de 30 mi- nutos e recorrência de 10 anos encontra-se, na ta- bela 3, o valor 34,5 mm. Como na fórmula o valor de "I" é tomado em mm/h, basta então multiplica- lo por 2; obtêm-se então I = 69,0 mm/h. Tabela 3 - Alturas máximas de precipitação anuais para diversas durações DURAÇÃO (minutos) 5 10 15 30 60 90 120 ORDEM ano prec. ano prec. ano prec. ano prec. ano prec. ano prec. ano prec. 1 1908 21.6 1908 30.5 1908 35.6 1908 43.7 1908 54.6 1908 62.5 1919 75.4 2 1921 19.3 1915 26.4 1915 30.0 1904 49.4 1904 48.8 1915 60.5 1908 66.8 3 1915 18.5 1921 23.6 1904 28.2 1915 34.5 1915 43.2 1904 54.4 1904 59.8 4 1934 18.3 1904 22.4 1921 26.2 1921 31.0 1926 36.8 1921 46.0 1921 53.9 5 1929 16.8 1926 21.3 1926 24.6 1926 30.0 1921 35.6 1926 41.9 1926 46.5 6 1926 15.8 1934 20.3 1934 23.4 1931 28.0 1914 33.8 1914 38.1 1917 41.7 7 1931 13.0 1929 19.8 1929 22.7 1934 26.1 1931 31.8 1931 35.6 1914 39.4 8 1904 11.4 1931 17.3 1931 20.8 1929 25.7 1934 30.5 1917 34.5 1931 38.4 9 1917 9.1 1911 13.2 1911 17.0 1911 24.1 1929 29.0 1934 34.0 1934 37.1 10 1914 7.1 1917 13.0 1917 15.8 1917 21.1 1911 28.2 1929 32.3 1929 35.8 11 1911 5.3 1914 8.9 1914 12.7 1914 20.1 1917 27.7 1911 31.2 1911 34.0 17 Drenagem Superficial Muitas vezes são preparadas tabelas que apresen- tam os valores de precipitação de uma dada região, em mm/h, em função do período de retorno e do tempo de concentração (ver Tabela 4) . Neste caso basta determinar o tempo de concentração e assumir qual o período de retorno desejado para obter-se intensidade de precipitação diretamente em mm/h. Para algumas áreas existem curvas como aquela da Figura 3, que correlacionam a precipitação, em milímetros, com a duração em horas, para determinadas curvas de recorrência. Neste caso, após estimar-se a duração da chuva, entra-se no gráfico e acha-se a altura da lâmina d’água precipitada para a duração considerada; a seguir, calcula-se a precipitação ou intensidade (I) de precipitaçãoem mm/h. A obra intitulada "Chuvas Intensas no Brasil" de autoria do Engenheiro Otto Pfafstetter (4) apresenta grande quantidade de curvas provenientes de leitura de pluviógrafos de postos de serviços de meteorologia do Ministério da Agricultura. Nas curvas estão correlacionadas as alturas de precipitação, em milímetros, com as durações e os tempos de recorrência. Também são apresentadas fórmulas empíricas e tabelas que visam definir precipitações máximas em função da duração e do tempo de recorrência. Uma outra fórmula e que é bastante utilizada nos Estados Unidos, é a fórmula Cypress Creek (10). 2.1.2. Fórmula Cypress-Creek Q = 0,00028 C A5/6 Q = descarga (m3/se g.) A = área da bacia (ha) C = coeficiente que engloba características de solo, cobertura vegetal, declividade e condições de precipitação. O valor "C" pode ser obtido diretamente na área a ser drenada ou nas imediações desta. Para obter-se o valor desejado é preciso que existam bueiros ou pontilhões sob estradas ou Tabela 4 - Intensidade de precipitação em mm/h para o posto " x " em função do tempo de concentração e período de retorno. TEMPO DE CONCENTRAÇÃO PERÍODO DE RETORNO (ANOS) (MIN.) 2 5 10 15 20 25 50 75 100 5 123,6 159,0 182,4 195,4 202,8 221,8 233,4 246,0 255,0 10 102,0 127,8 144,6 154,2 160,2 167,4 182,4 191,4 198,6 15 85,8 110,4 126,6 136,2 141,6 147,6 162,6 171,6 177,6 20 76,2 98,4 112,8 121,8 126,0 131,4 144,6 153,0 158,6 25 67,2 86,4 99,0 106,2 110,4 114,6 126,6 133,8 138,6 30 61,2 78,0 89,4 96,0 99,6 103,8 114,6 120,6 124,8 40 51,6 66,6 76,2 81,6 85,2 88,8 97,8 103,2 106,8 50 45,0 58,2 67,2 72,6 75,0 78,6 87,0 91,8 95,4 60 39,6 52,8 61,2 66,0 69,0 72,6 80,4 85,2 88,8 75 32,4 43,2 50,4 54,6 57,0 60,0 66,6 70,8 73,2 90 27,6 37,2 43,2 46,8 48,6 51,0 57,0 60,0 62,4 105 24,0 31,8 37,2 40,2 42,0 43,8 48,6 51,6 54,0 120 21,6 28,2 33,0 35,4 37,2 39,0 43,2 45,6 47,4 18 Drenagem como Instrumento de Dessalinização e Prevenção da Salinização de Solos canais, e que se disponha de plantas topográficas para delas obter-se as áreas das bacias que contribuem para cada ponto de deságüe. De posse desses valores, adicionados do conhecimento, mesmo que aproximado, do tempo de existência de cada estrutura e após obter-se informações, na área, sobre o funcionamento de cada estrutura considerada, se já houve transbordamento, quantas vezes e quando, pode-se então determinar o valor do coeficiente "C" com razoável segurança. O valor "C" é empregado para obter-se a descarga máxima para determinada recorrência. Só pode ser extrapolado para áreas que apresentem condições de solo, topografia e clima semelhantes. O Serviço de Conservação de Solos dos Estados Unidos apresenta uma série de tabelas e curvas que visam a obtenção do coeficiente desejado. Para fazer uso das curvas precisa-se, no entanto, de uma série de informações que geralmente não existem em nossas condições, o que limita entre nós o uso da fórmula. Esta fórmula foi utilizada no cálculo de vazões do sistema de drenagem superficial do projeto Senador Nilo Coelho- Petrolina - Pe, com área de 25.000 ha. A partir de estimativas de vazões máximas ocorridas em bueiros de estradas que cortam a área, observando marcas de nível d’água deixados, foi possível obter um valor "C" razoavelmente confiável, que no caso foi igual a 35. 2.1.3. Fórmula de McMath Q = 0,0091 C i A4/5 S1/5 Q = vazão (m3/seg.) C = coeficiente de escoamento de McMath i = intensidade de chuvas (mm/h) A = área da bacia (ha) S = declividade no talvegue principal = metro/metro Na tabela 5 são apresentados os coeficientes de McMath, sendo o valor "C" a soma dos três coefi- cientes selecionados para caracterizar a bacia. Esta fórmula foi obtida em função da fórmula racional, sendo que o valor da intensidade de chuvas é obtido da mesma forma que para a fórmula citada. Possui um fator de redução de área que Fig.3: Curva de altura - duração -frequência de chuvas para o posto meteorológico de piaçabuçu 19 Drenagem Superficial Tabela 5 - Valores representativos de média ponderada de características de bacias, necessários para o cálculo do coeficiente de McMath. CONDIÇÕES DE TIPO DE TIPO CONDIÇÕES ESCOAMENTO COBERTURA VEGETAL DE SOLO TOPOGRÁFICAS DA BACIA baixa área coberta de gramíneas 0,08 areia 0,08 área plana 0,04 moderada cobertura vegetal intensa 0,12 textura leve0,12 ligeiramente ondulada 0,06 média cobertura razoável a rala 0,16 textura média 0,16 ondulada a montanhosa 0,08 alta cobertura rala a esparsa 0,22 textura pesada (argilosa) 0,22 montanhosa a escarpada 0,11 muito alta cobertura esparsa e solo textura pesada escarpada0,15 descoberto0,30 a área rochosa0,30 evita um aumento linear e irreal das vazões em função da áreas de contribuição. 2.1.4. Cálculo da vazão de escoamento superficial pelo método das curvas-número É um método prático que aparentemente tem resultado na obtenção de valores confiáveis de escoamento superficial. É o método mais utilizado pela CODEVASF para bacias de contribuição maiores que 50 ha. O fluxograma da figura 4 abaixo indica como proceder no uso do método, enquanto que as tabelas 6,7,8 orientam como obter os dados necessários para os cálculos de que trata o fluxograma. Fig. 4 - Fluxograma para cálculo da vazão de escoamento superficial 20 Drenagem como Instrumento de Dessalinização e Prevenção da Salinização de Solos Tabela 6 Dados da Bacia Grupos de solo segundo o potencial de escoamento superficial (*) GRUPO CARACTERÍSTICAS A Baixo potencial de escoamento. Solos que possuem altas taxas de infiltração ainda em condições completamente úmidas. Neste grupo se classificam os solos arenosos e muito bem drenados. B Solos que tem taxas de infiltração moderadas quando úmidos. Compreendem principalmente solos profundos e moderadamente profundos, drenagem boa e moderada. Textura de moderadamente fina a moderadamente grossa. São solos que possuem taxas moderadas de transmissão de água. C Solos que tem infiltração lenta quando completamente úmidos e consistem principalmente de solos com uma camada que impede o movimento descendente da água, ou que possuem texturas finas a moderadamente fina. Estes solos tem uma lenta transmissividade de água D Alto potencial de escoamento. Solos com uma baixa taxa de infiltração quando completamente molhados. Consistem principalmente de solos argilosos com um alto potencial de expansão, solos com um lençol freático alto e permanente. Solos com fragipan (barreira) ou camada argilosa superficial, e solos muito superficiais sobre uma camada impermeável. Estes solos tem taxa de transmissão de água muito baixa. (*) segundo Schwab et al. Soil and water conservation engineering - pag 105 21 Drenagem Superficial Tabela 7 Curvas-número (cn) representando escoamento superficial para as condições de solo, cobertura vegetal e umidade abaixo apresentadas (condições de umidade ii e ia = 0,2 S) (*) COBERTURA GRUPOS DE SOLO USO DA TERRA TRATAMENTO CONDIÇÃO * A B C D OU PRÁTICA HIDROLÓGICA NÚMERO DA CURVA CURVA Cultura em fileiras Fileiras retas Ruim 72 81 88 91 (milho, algodão, tomate, etc.) Fileiras retas Boa 67 78 85 89 Fileiras em contorno Ruim 70 79 84 88 Fileiras em contorno Boa 65 75 82 86 Anterior + terraças Ruim 66 74 80 82 Anterior + terraças Boa 62 71 78 81 Culturas em fileiras Fileiras retas Ruim 65 76 84 88 estreitas. (trigo, arroz) Fileiras retas Boa 63 75 83 87 Fileiras em contorno Ruim 63 74 82 85 Fileiras em contorno Boa 61 73 81 84 Anterior + terraças Ruim 61 72 79 82 Anterior + terraças Boa 59 70 78 81 Leguminosas em Fileiras retas Ruim 66 77 85 89 fileiras estreitas ou Fileiras retas Boa 58 72 81 85 forrageiras em rota- Fileiras em contorno Ruim 64 75 83 85 ção(também hortali Fileiras em contorno Boa 55 69 78 83 ças) Anterior + terraças Ruim 63 73 80 83 Anterior + terraças Boa 51 67 76 80 Pastagens Ruim 68 79 86 89 (pastoreio) Regular 49 69 79 84 Boa 39 61 74 80 Fileiras em contorno Ruim 47 67 81 88 Fileiras em contorno Regular 25 59 75 83 Fileiras em contorno Boa 6 35 70 79 Pastagens (feno) Boa 30 58 71 78 FlorestaRuim 45 66 77 83 Regular 36 60 73 79 Ou Bosque Boa 25 55 70 77 * Boa - Cobertura em mais de 75% da área Regular - entre 50 e 75% Ruim - menor de 50% da área Ia = água inicial retida (plantas, empoçamento e água que se infiltra antes do início do escoamento superficial. (*) Segundo Shwab et al. Soil and water conservation engeneering - pag. 104 22 Drenagem como Instrumento de Dessalinização e Prevenção da Salinização de Solos Tabela 8 - Fatores de conversão de curvas-número para as condições I e III para Ia = 0,2 S (*) CURVA-NÚMERO PARA FATOR DE CONVERSÃO DE CURVA NÚMERO II PARA: A CONDIÇÃO II CONDIÇÃO I CONDIÇÃO III 10 0,40 2,22 20 0,45 1,85 30 0,50 1,67 40 0,55 1,50 50 0,62 1,40 60 0,67 1,30 70 0,73 1,21 80 0,79 1,14 90 0,87 1,07 100 1,00 1,00 Valores de curva-número para as condições anterio- res de precipitação podem ser obtidos utilizando- se os fatores constantes da tabela 8. Precipitações dos 5 dias anteriores a chuva considerada Condição (mm) I 0 - 35 II 35 - 52 III Mais de 52 2.1.5. Exemplo de cálculo de escoamento superficial Bacia de 400 ha. a) Método - curvas-número •Grupo hidrológico - B •CN = 75. •Infiltração potencial •Tempo de concentração Tc = 0,0195 K0,77, sendo Para L = 4 770m e H = 6,5m, Tc = 168 minutos = 2 h e 50 min. ou 2,8 horas. •Para Tc = 2 h e 50 min. e TR = 10 anos, a precipitação total estimada para a área é P = 44 mm. •Precipitação total que escoa = • calculo de vazão de escoamento superficial Q = C A5/6 x 10-3 Q = 13.7 X 4005/6 X 10-3 = 2,0m3/s b) Fórmula Cypress-Creek Q = 0,00028 C A5/6 Para 0,00028 C = 0,01, obtido a partir de estima- tivas de campo provenientes de estruturas existentes em área com condições que, mais ou menos, se aproximam da área do projeto formoso de Irrigação, obtêm-se: Q = 0,01 x 4005/6 Q = 1,47 m3/s (*) segundo Schwab et al. Soil and water conservation engineering - pag 106 23 Drenagem Superficial c) Fórmula de McMath Q = 0,0091 C i A4/5 S1/5 S = declividade em m/m . . S mm 6 5 4770 , Q = 0,0091 x 0,38 x 15,7 x 4004/5 x (0,00136)1/5 = 1,75m3/s Q = 1,75m3/s d) Fórmula Racional Q = 6,1 m3/s - valor muito alto. Não é recomen- dado o seu uso para áreas maiores que 50 ha. 2.1.5.2. Bacia de 10.000 ha a) Método das curvas-número: •Tempo de concentração-Tc = 0,0195 k0,77 -25,4 = 8,47cm = 84,7mm •Precipitação total para a duração escolhida P = 64 mm •Total da precipitação que escoa •Coeficiente de escoamento • Vazão do dreno Q= C A5/6 x 10-3 = 9,8 x 10.0005/6 x 10-3= 21,1m3/s b) Fórmula Cypress - Creek Q = 0,01 A5/6 Q = 0,01 (10.000)5/6 = 21,5m3/s Q = 21,5m3/s c) Fórmula de McMath Q = 0,0091 x 0,38 x 5,04 x 10.0004/5 x (7,7/18.400)1/5 = 5,85m3/s Esta fórmula não deve ser recomendada principal- mente para áreas grandes. 2.1.5.3. Cálculo para duração maior que o tempo de concentração Área de várzea argilosa contendo 120ha de arroz Irrigado. Assume-se: •Tolerância da cultura do arroz à submersão = 6 dias. •Perdas de água das chuvas por infiltração, evaporação e transpiração = 15% Q = CIA/360 Área = A = 120 ha Duração da chuva = 6 dias ou 144 horas. Recorrência assumida = 10 anos •para 144 horas de duração e 10 anos de recorrência encontra-se, na figura 3, uma lâmina de chuva de 245 mm. Intensidade - O coeficiente de escoamento superficial é a relação entre o volume escoado e o volume precipitado; como 15% da água precipitada se infiltra e evapora, restam, para escoar, 85% do total ou •A vazão neste caso pode também ser estimada da seguinte forma: 24 Drenagem como Instrumento de Dessalinização e Prevenção da Salinização de Solos Neste caso o método racional pode ser usado para áreas maiores que 50 ha, desde que haja segurança quanto ao cálculo estimativo da lâmina de chuvas do período considerado, mesmo ocorrendo chuvas convectivas que geralmente cobrem áreas pequenas. Em função das condições especificas de dedução de cada fórmula ou método de determinação da vazão de escoamento superficial e suas limitações e não existindo uma fórmula especifica ou adaptada para as condições da área a ser estudada, recomenda-se: 1- Áreas de até 50 ha - usar o método ou fórmula racional. 2- Para áreas de 50 ha até cerca de 400 ha, utilizar valores médios obtidos entre a fórmula de McMath e o método das curvas-número, tomando valores nunca inferiores aos obtidos pela fórmula racional para área de até 50ha. 3- Para áreas de bacias situadas entre 400 e 2000ha, usar preferencialmente os valores da curva que une dados obtidos para 400ha e o valor obtido através do método das curvas-número para bacia de contribuição de 2000ha. 4- Na falta de dados de chuvas e em última opção, poderá ser usada a fórmula Cypress Creek, desde que sejam obtidas informações confiáveis no campo. 5- Para áreas de contribuição maiores que 2000ha, usar método das curvas-número. 6- Para áreas maiores poderá ser usado, como opção, hidrograma de escoamento superficial. 2.2. Dimensionamento de Sistemas de Drenagem O dimensionamento dos sistemas de drenagem é comumente feito utilizando-se a fórmula de Manning onde: Q = vazão - m³/seg. n = coeficiente de rugosidade R = raio hidráulico - A/P S = declividade do dreno = m/m A = área do dreno - m² Na Figura 5 é apresentado desenho esquemático de dreno trapezoidal, onde: Fig. 5 - Seção Trapezoidal de dreno A = bh + h²z P = b + 2h b = base menor - m h = altura considerada - m z = talude - m p = perímetro molhado - m A vazão de um dreno é igual a sua sessão vezes a velocidade média de fluxo, onde: Q = VA V = velocidade - m/seg. Seção mais eficiente de um dreno É aquela que mais se aproxima da forma semicir- cular, no entanto, em drenagem dificilmente pode- se seguir este princípio, tendo em vista os seguintes fatos: •Talude - é uma função das características do solo a ser drenado. •Profundidade - é definida em função da posição da área em relação ao ponto de descarga; da profundidade da camada que apresente resistência ao corte ou ainda em função da necessidade ou não de drenar também o perfil do solo. •Largura - geralmente de 0,50 m; 0,80m; 1,00m; 1,50m ou 2,00m, dependendo da profundidade e vazão de projeto e também do tipo de equipamento de escavação disponível. Para o dimensionamento de drenos abertos são apresentados nas tabelas 9, 10 e 11 valores de coeficientes de rugosidade, velocidades de fluxo da água e taludes compatíveis com os diversos tipos de solo. 25 Drenagem Superficial Tabela 9 - Coeficientes de rugosidade de Manning CARACTERÍSTICAS DOS DRENOS COEFICIENTES Drenos cortados em rocha, trechos retos e regulares 0,035 Drenos retos, bem limpos e regulares 0,023 Drenos de seção grande e bem limpo 0,032 Drenos largo, profundo escavado em solo Drenos em solo aluvial e com vegetação pouco densa 0,030 Drenos com vegetação intensa 0.040 Drenos com pequena seção 0,040 Drenos com pouca irregularidade e limpos 0,035 Drenos de seção média, fundo e taludes irregulares e vegetação densa 0,045 Drenos escavados com draga, talude e fundo irregulares e com vegetação rala 0,045 Drenos com paredes irregulares, escavados com draga e muita vegetação em seu leito 0,080 Tabela 10 - Velocidades máximas de fluxo d’água recomendadas em função do tipo de solo TEXTURA DO SOLO VELOCIDADES(m/s). Argiloso (argila 1:1 fortemente cimentada, tipo argilito) 1,8 Argilosa (argila 1:1) 1,2 Argilosa (argila dispersiva) 0,4* Franco argilosa 0,8 Franca 0,9 Franco arenosa e areia fina 0,7 Cascalho fino 1,5 Cascalho grosso 1,8 Velocidade mínima para evitar deposição de silte ou areia fina 0,3 Mínima para evitar a germinação de ervas daninhas 0,5 Mínima para inibir o crescimento de ervas daninhas 0,8 * sugerido em função de problemas encontrados. Não existem valores experimentais. Tabela 11 - Taludes de drenos recomendados em função do tipo de solo TIPO DE SOLO TALUDES (V-H) Solo turfoso 1: 0 a 1 : 0,25 Argiloso pesado 1: 0,5 a 1: 1 Argiloso e franco siltoso 1: 1 a 1: 1,5 Franco arenoso 1: 1,5 a 1: 2 Areia 1: 2 a 1:3 * Para argilas dispersivas não existem dados. Supõe-se que o melhor é implantar o dreno e vegetarartificialmente as suas paredes para protegê-las da erosão principalmente pelo impacto das águas da chuva. 26 Drenagem como Instrumento de Dessalinização e Prevenção da Salinização de Solos Dreno parcelar É um dreno raso que tem como finalidade principal coletar os excedentes de irrigação do lote ou parcela. Tem em geral a forma de "V" com talude que de um lado pode ser por exemplo, de 1:1. Do outro, o talude deve ser suave, podendo ser de 1:10 ou mais. De início a sua construção pode fazer parte das obras de preparo do lote para a irrigação. É um dreno que pode ser destruído e refeito após cada cultivo, principalmente quando se trata de irrigação por gravidade, em sulcos. Pode ter profundidade ligeiramente superior à dos sulcos, devendo ser reconstruído pelos ocupantes do lote, após cada cultivo, empregando sulcadores apropriados, enxada, motoniveladora etc. De uma maneira geral, as atribuições de um engenheiro de drenagem terminam quando começa o dreno parcelar, sendo que a drenagem de projeto vai obrigatoriamente até esse nível. Obras complementares Bueiros, quedas, pontes, pontilhões são as obras complementares mais comuns. São projetadas geralmente em escala 1:50, devendo a topografia do local de cada obra ser feita a nível de detalhe. Na parte referente a anexos são apresentadas plantas-tipo para diferentes obras. Drenagem de áreas com altos teores de matéria orgânica. Nestas áreas é comum o fenômeno da subsidência, podendo haver, em casos especiais, rebaixamento de até 50 cm. Freqüentemente as valas são abertas e após o rebaixamento do material, devido à oxidação são, então, aprofundadas. A oxidação da matéria orgânica se dá após a drenagem e ocupação pelo ar dos poros do solo, devido a ação de bactérias aeróbicas, que conver- tem a matéria orgânica em dióxido de carbono. A subsidência é também devida a perda de suporte do solo com a eliminação de água. Observações feitas em solos orgânicos da Europa e Estados Unidos indicam que há em média um rebaixamento de ordem de 2,5 cm/ano e que a subsidência é uma função da espessura da camada drenada ou profundidade do lençol freático Nos primeiros anos após a drenagem a subsidência é maior devido a compactação inicial sofrida pelo solo drenado. Onde não existam dados referentes a subsidência, pode-se assumir que haverá, com o tempo, um rebaixamento da ordem de 25 a 35% em relação a profundidade inicial dos drenos. Escavação de drenos É feita com emprego de dragas, para drenos de grandes dimensões ou retroescavadeira, para drenos menores. É conveniente, sempre que os drenos forem de dimensões pequenas confeccionar e utilizar na retroescavadeira uma concha de forma trapezoidal. A implantação de drenos pode ser também manual, o que torna o serviço em geral muito caro e demorado, só se justificando para trabalhos de pequena monta e quando não existe máquina na proximidade da área a ser drenada. Para pequeno volume de trabalho, o transporte de uma máquina situada a grande distância pode tornar o seu emprego economicamente inviável, devido principalmente a componente relativa a custo de transporte. Deve-se ter sempre em mente que os trabalhos de escavação de drenos jamais devem ser feitos sem acompanhamento topográfico, com checagem de cotas de fundo, para que a sua escavação seja feita de acordo com a declividade do projeto. No anexo I é apresentado um perfil tipo de dreno aberto. 27 Drenagem Superficial Nota: Limite da Área do projeto: Fig. 6 - Desenho esquemático mostrando a nomenclatura do sistema de drenagem Nomenclatura dos drenos As denominações de cursos d’água existentes, de fluxo temporário ou permanente, devem ser mantidas. A nomenclatura, sempre que se tratar de rede de drenagem de grande porte, deve ser codificada conforme segue: 1º Espaço - Letra D (maiúscula) 2º Espado - Letras P,S,T ou Q, identificando respectivamente, o dreno principal, secundário, terciário ou quaternário. 3º e 4º Espaços - Número correspondente ao dreno principal, ou zero, caso não haja mais de um dreno considerado como principal; 5º e 6º Espaços - Número, a partir de 01, correspondente ao dreno secundário; 7º e 8º Espaços - Número, a partir de 01, correspondente ao dreno terciário; 9º e 10º Espaços - Número, a partir de 01, correspondente ao dreno quaternário. O dreno DPO1 será sempre aquele cujas águas desembocam mais a jusante do maior coletor natural (rio, riacho ou talvegue). Os demais drenos principais serão denominados de jusantes para montante segundo a ordem de deságüe. Para drenos secundários, terciários e quaternários, o número correspondente ao dreno deve estar em ordem crescente, de jusante para montante. Quando dois drenos desaguarem em um mesmo ponto, a numeração será crescente da esquerda para a direita. Existem todavia situações em que não é possível enumerar os drenos principais (DP) de acordo com o esquema proposto. Nesses casos, sugere-se que o DP 01 seja o de maior porte e os demais sejam enumerados no sentido horário. A Figura 6 exem- plifica o procedimento proposto. Conservação e manutenção de drenos O ideal é que cada dreno, imediatamente após a sua escavação, tivesse as suas paredes cobertas com vegetação de porte rasteiro para evitar a erosão de seus taludes. Em áreas úmidas e de solos férteis em profundi- dade, essa cobertura é feita espontaneamente por plantas nativas em curto período de tempo. Em áreas menos favorecidas pelas condições 28 Drenagem como Instrumento de Dessalinização e Prevenção da Salinização de Solos climáticas e de solo, as paredes dos drenos se mantém parcialmente desnudas ou desprotegidas por longos períodos de tempo, o que facilita a erosão de seus taludes. O plantio de gramíneas ou leguminosas de pequeno porte em taludes de drenos, com fins de protegê-los, não tem sido feito até o momento em nosso país por ser uma prática muito onerosa, mesmo sendo empregado o processo da hidros- semeadura. O problema de proteção de taludes se torna mais necessário em áreas onde há predominância de argila expansiva tipo 2:1 (Teor de argila natural baixo). Em casos como esses, tudo indica que a melhor opção é proteger as paredes do dreno, imedia- tamente após a sua escavação, por meio do plantio de vegetação apropriada. Quanto a limpeza de vegetação, é geralmente feita manualmente através de roçagem. Esta deveria, para drenos de seções maiores, ser sempre feita com o emprego de máquinas apropriadas, constituídas de ceifadeira hidráulica de braço móvel e ajustável, acoplada a trator de roda, que poderia roçar não só as paredes como também o fundo do dreno. No caso de desassoreamento, este também pode ser feito manualmente, para drenos pequenos, ou mecanicamente para drenos maiores sempre que a operação for julgada necessária. Bibliografia 1- LUTHIN, James N. Drainage engineering. New York: Robert E. Engineering, 1973. 250p. il. 2- MILLAR, Augustin A. Drenagem de terras agrícolas; princípios, pesquisas e cálculos. Petrolina: SUDENE, 1974. 1v. il. 3 - PIRES, Elias Teixeira. Informações mínimas para drenagem de várzea. Belo Horizonte: EMATER (MG), 1982. 30p. 4- PFAFSTETTER, Otto. Chuvas intensas no Brasil; relação entre precipitação, duração e freqüência de chuvas com pluviógrafos. SP: DNOS, 1975.419 p. il. 5- RHODIA S.A. Drenos; princípios básicos e sistemas drenantes. São Paulo: 1978. 64 p. il. 6- SCHWAB, Glenn O. et al. Precipitation. In: SOIL AND WATER CONSERVATION ENGI- NEERING. 2ed. New York: John Wiley & Sons, 1966. 7- TABORGA, JAIME JOSÉ TORRICO. Práticas Hi- drológicas. Rio de Janeiro: TRANSCON, 1974. 120p. 8- TEIXEIRA, Antônio Libânio. Cálculo estimativo de hidrograma de cheia. Belo Horizonte: 1969. 14 p. il. 9- USDA BUREC. Drainage manual; a water resources technical publication. Denver: 1978. 268 p. i l. 10-U.S. DEPARTAMENT OF AGRICULTURE. Soil conservation service; drainage of agri- cultural land. Washington: 1971 1v. il. (National engineering handbook, section 16). 11-VILLELA, Swami M., MATTO, Arthur. Hidrolo- gia aplicada. São Paulo McGraw-Hill do Brasil, 1975.245p. il. 12-WILKEN, Paulo Sampaio. Engenharia de drenagem superficial. São Paulo: 1978. 478 p. il. Drenagem Subterrânea - Considerações Gerais 2 9 3. DRENAGEM SUBTERRÂNEA – CONSIDERAÇÕES GERAIS 1. Introdução As primeiras referências sobre drenagem subter- rânea foram feitas no ano 2 AC, na antiga Roma, onde já era recomendada a abertura de valas que eram preenchidas com cascalho. O cascalho atuava ao mesmo tempo como meio coletor de água do solo e condutor desta para fora da área drenada. A próxima referência data do ano de 1620, onde, pela primeira vez, em um convento da França, foi feita drenagem subterrânea através de tubos de barro, sendo a prática depois repetida na Inglaterra em 1810. De uma maneira geral, pode-se afirmar que o grande avanço da drenagem subterrânea, por meio de condutores subterrâneos, ocorreu nas últimas quatro décadas. Este fato deu-se devido à grande demanda de alimentos causada pela explosão demográfica, considerando-se que a população do planeta dobrou nos períodos de 1500 a 1900 e de 1900 a 1950, bem como de 1950 até por volta de 1970 apesar das duas grandes guerras mundiais. A drenagem subterrânea tem por finalidade rebaixar o lençol freático através da remoção da água gravitativa localizada nos macroporos do solo. Propicia, em áreas agrícolas, melhores condições para o desenvolvimento das raízes das plantas cultivadas. Em regiões semi-áridas e semi- úmidas evita o encharcamento e também a salinização de solos irrigados. De uma maneira geral os projetos de irrigação e drenagem têm sido implantados sem que sejam feitos os estudos necessários da parte relativa à drenagem subterrânea dos solos, o que tem propiciado condições favoráveis ao encharcamento e salinização de grande parte das áreas irrigadas. No presente momento a drenagem subterrânea é feita utilizando-se mais comumente o tubo corrugado de material plástico perfurado, com a finalidade de coletar e escoar o excesso de água do subsolo. Enquanto a drenagem superficial visa à remoção do excesso de água da superfície do solo ou piso construído, a drenagem subterrânea visa à remoção do excesso de água do solo até uma profundidade predeterminada. Em regiões úmidas e muito úmidas, com precipi- tações médias anuais maiores que 1.000 mm, a drenagem subterrânea visa evitar o encharcamento do solo por período de tempo prolongado, que venha a prejudicar, de maneira significativa, o rendimento econômico das plantas cultivadas. No aumento da produção de alimentos a drenagem contribui não só como fator de aumento da produtividade, como de incorporação de terras encharcáveis ao processo produtivo. No Brasil esta técnica tende a expandir-se, principalmente em função dos trabalhos desenvol- vidos pelo Programa Nacional de Aproveitamento Racional das Várzeas e, também, em função da crescente salinização dos solos irrigados no nordeste brasileiro, onde a irrigação começou a ser feita em maior escala a partir da década de 70. Da mesma maneira, como tem acontecido em quase todos os países, a drenagem é uma prática que vem sempre a reboque da irrigação em decorrência do surgimento de problemas de encharcamento e/ou salinização. A implantação de projeto de irrigação sem que seja dada a devida atenção ao fator drenagem, decorre muitas vezes da falta de conhecimento 3 0 Drenagem como Instrumento de Dessalinização e Prevenção da Salinização de Solos ou descuido, nesta área, dos técnicos envolvidos nos estudos e preparo do projeto. Felizmente já existe uma maior conscientização quanto à importância da drenagem subterrânea em relação aos cultivos e à preservação dos solos. 2. Estimativa de Áreas que Requerem Drenagem Subterrânea A drenagem subterrânea é importante para evitar o encharcamento em regiões de baixo ou nulo déficit hídrico e para evitar o encharcamento e também a salinização em zonas de alto déficit hídrico, como na maioria das áreas do Nordeste Brasileiro. São muitas as áreas de terras do Brasil, irrigadas ou não, que necessitam de drenagem subterrânea, tendo, dentre elas, as várzeas úmidas e todas as demais áreas cultivadas que apresentam problemas de drenabilidade de perfil. A incorporação de várzeas não exploradas ou pouco produtivas a um processo de exploração intensa depende da instalação de sistema de drenagem subterrânea. Em nosso país, o Programa Nacional de Aprovei- tamento de Várzeas - PROVÁRZEAS promoveu a drenagem e sistematização de 768.000 ha, entre os anos de 1973 e 1987. A drenagem dessas áreas foi em quase sua totalidade feita através de valas abertas. As valas abertas têm o custo de instalação mais baixo, mas por outro lado as perdas de áreas de terra, os custos elevados de manutenção e a maior dificuldade oferecida por este sistema ao trabalho das máquinas agrícolas fazem com que, a médio prazo, a drenagem subterrânea por valas abertas se torne mais dispendiosa do que aquela efetuada através dos condutos subterrâneos. Nas regiões do Nordeste Brasileiro e do Vale do Rio São Francisco estima-se que existam um mínimo de 50.000 ha com teores médios a altos de salinização, onde a instalação de drenos subterrâneos é prática indispensável. Somente na região do sub-médio São Francisco existem em torno de 15.000 ha salinizados. Esses solos começaram a ser irrigados a partir dos anos 50, motivo porque se tornaram salinos, o que tem redundado no abandono de muitas áreas e sub- utilização de outras, tornando evidente, na região, que solos rasos e de textura leve a média, irrigados com baixa eficiência, são salinizadas em poucos anos de irrigação. Nos perímetros Maniçoba e Curaçá, situados em Juazeiro/BA, muitas áreas se tornaram encharcadas, já nas primeiras irrigações e a seguir, em período aproximado de 5 anos de irrigação, se tornaram salinos o que, sem dúvida, reflete o quadro esperado para as zonas nordestinas de baixas precipitações pluviais e má drenabi- lidade. Como nas regiões semi-úmidas e semi-áridas do Brasil, norte de Minas e parte do Nordeste, muitas áreas estão sendo irrigadas pela iniciativa privada e pública, é de se prever que a necessidade de fazer drenagem subterrânea seja cada vez maior, principalmente para prevenir processos de salinização. 3. Drenagem Subterrânea com Fins não Agrícolas 3.1. Drenagem de rodovias e ferrovias É constituída de drenos subterrâneos interceptores e rebaixadores do lençol freático nas proximidades e/ou sob a obra. São drenos instalados geralmente em trechos em cortes ou em trechos de baixada onde haja formação e ascensão do lençol freático a níveis que possam comprometer a capacidade de carga do sistema. Drenagem Subterrânea - Considerações Gerais 3 1 3.2. Drenagem subterrânea de áreas de recreação, residenciais, comerciais e parques industriais É a drenagem subterrânea de praças de esporte, como campos de futebol, tênis, etc, bem como a drenagem de áreas baixas, residenciais ou industriais, para melhorar as condições fitossani- tárias de uso e/ou de suporte dos solos e de cultivo de plantas ornamentais. Aqui se inclui também a drenagem permanente de proteção das edificações situadas em zona de flutuações do lençol freático onde sejam construí- das dependências a nível de subsolo como garagem, etc. 3.3. Drenagem de áreas de jardinagem É a drenagem subterrânea de floreiras ou jardins internos e externos, concebidos em leito confinado de edificações. Evita o encharcamento prolongado do solo, propiciando condições de umidade favorável às plantas e a obra. 3.4. Drenagem temporária com fins construtivos Consiste na instalação, nas proximidades de uma obra, de sistema de drenagem subterrânea com a finalidade de interceptar e rebaixar temporaria- mente o lençol freático para permitir que os trabalhos se desenvolvam normalmente. É o tipo de drenagem chamada comumente de ponteira vertical ou horizontal. No caso da ponteira horizontal a água é coletada através de tubos perfurados ou condutos subterrâneos,tendo ao seu redor um envoltório de cascalho, brita ou manta sintética. De uma maneira geral, a água captada é escoada da área por bombeamento. 3.5. Drenagem subterrânea de pistas de aeroportos São obras que visam, em áreas sujeitas ao encharcamento, evitar que haja elevação do lençol freático a níveis que possam comprometer a capacidade de carga da pista. 3.6. Drenagem de fossa através de “sumidouro horizontal ou vala de infiltração” Trata-se de um caso atípico onde a drenagem da fossa é feita através de um sistema de valas de infiltração. Neste caso o sistema de sumidouro por tubos perfurados instalados em valas tem função inversa daquela da drenagem subterrânea ou seja: tem a função de perder água e não de captar. O sistema é instalado de forma idêntica aos casos anteriores tendo, no entanto, a finalidade de criar uma grande área de infiltração e assim facilitar o fluxo de água da fossa para o solo. É uma prática de baixo custo e bastante eficiente, principalmente em se tratando de solos profundos e permeáveis como os latossolos. Em áreas de solo que possuam a camada impermeável situada próxima da superfície ou zonas que possuam o lençol freático alto é mais eficiente que o sistema de sumidouro tipo cisterna. O sistema fornece ainda condições favoráveis a realização de sub-irrigação de plantas, principal- mente quando instalado em regiões sujeitas a períodos de seca prolongados. Apresenta também a vantagem de propiciar a fertilização do solo pela ferti-irrigação que automaticamente se processa. 4. Drenagem subterrânea com fins agrícolas É a drenagem que tem como finalidade propiciar às raízes das plantas cultivadas condições 3 2 Drenagem como Instrumento de Dessalinização e Prevenção da Salinização de Solos favoráveis de umidade, aeração e balanço de sais. Em regiões úmidas e muito úmidas, com precipita- ções médias anuais maiores que 1.000 mm a drenagem subterrânea visa evitar o encharcamento do solo por período de tempo prolongado que venha a prejudicar, de maneira significativa, o rendimento econômico das plantas cultivadas. Em regiões semi-áridas a drenagem subterrânea é utilizada para evitar o encharcamento e também a salinização de solos irrigados. É importante lembrar que tanto para a drenagem superficial como para a drenagem subterrânea, a existência de ponto de descarga próximo da área a ser drenada é de fundamental importância, podendo as condições de acesso e distância a esse ponto inviabilizarem a implantação de sistema de drenagem subterrânea de determinada área. 5. Tipos de Drenos Drenos são condutos abertos ou subterrâneos, tubulares ou de material poroso, destinados a remover o excesso de água proveniente de sua área de influência. Ao comentarmos sobre sistemas de drenagem, a nível de parcela, podemos abordar o assunto sobre dois modos diferentes ou dois métodos distintos, com suas vantagens e desvantagens. No primeiro método utilizamos as valetas ou drenos abertos e no segundo método os drenos subterrâneos ou drenos cobertos. 5.1. Drenos a céu aberto (valas abertas) Nas regiões úmidas este método tem sido o mais comum na drenagem. Apresenta a dupla finalidade de coleta e transporte das águas de drenagem superficial e subterrânea. São mais favoráveis à drenagem superficial por apresentarem maior velocidade de escoamento. Apresentam as desvantagens de: • Perda de área na sua abertura o que, em solos de alto valor econômico e com culturas intensivas, tem grande importância; • Dificulta o trabalho de máquinas - manejo do solo; • Custo do espalhamento do material ou alto custo do descarte como bota-fora, quando não apropri- ado para ser espalhado; • Alto custo de manutenção devido ao crescimento de ervas daninhas terrestres em seus taludes, e aquáticas em seu leito. O talude adequado e bem construído evita desmoronamento. A seguir apresenta-se uma estimativa prática para a escolha de taludes, de acordo com o tipo de solo: Tipo de Solo Talude Usual (V:H) Arenoso até 1:3 Franco arenoso 1:2 Franco com cascalho 1:1,5 Siltoso 1:1 a 1:1,5 Argiloso + cascalho 1:1 Argiloso 1:0,75 a 1:0,5 5.2. Drenos subterrâneos Condutos subterrâneos utilizados para coletar e conduzir, por gravidade, a água proveniente do lençol freático de sua área de influência. Apresentam a vantagem de dispensar a manuten- ção tradicional. 5.3. Drenos toupeira São drenos subterrâneos não revestidos, abertos artificialmente no sub-solo. A construção é efetuada com um subsolador equipado com torpedo que permite a sua cons- Drenagem Subterrânea - Considerações Gerais 3 3 trução, normalmente na profundidade de 50 a 70 cm com diâmetro de 7 a 10 cm. Como não há revestimento a durabilidade deste dreno é, via de regra, de um ano. Em solos argilosos e turfosos a eficiência e vida útil desse tipo de dreno é maior. Para a construção do dreno-toupera o solo deve possuir condições adequadas de umidade e lençol freático baixo o suficiente para possibilitar o deslocamento do trator equipado com o subsolador e torpedo. Para dar maior capacidade de tração e evitar o atolamento o trator deve ser equipado com rodado duplo ou ser de esteira. 6. Vantagens da Drenagem Subterrânea Através de Tubos • Economia de área. Como exemplo de perda de área verifica-se que a implantação de um sistema de drenagem subter- rânea, através de valas abertas, utilizando os seguintes parâmetros: Profundidade média ....... 1,20 m Talude ................ 1:1 (H:V) Espaçamento entre valas ... 30 m, resulta em perda significativa, pois cada dreno com base mínima de 0,30 m, terá uma base superior de 2,70 m. Ao adicionarmos uma faixa sem cultivo de 0,50 m de cada lado do dreno, teremos um total de 3,70 m perdidos ao longo de cada vala, o que resulta em 12% de perdas de superfície de solo. • Facilidade no trabalho de máquinas agrícolas. O sistema evita que as máquinas tenham que trabalhar dando voltas em faixas estreitas de terras, o que resulta em maior desgaste destas, trabalho de pior qualidade e perda de áreas de solo. • Diminuição da incidência de focos de mosquitos. Isto se dá pela ausência de água empoçada por muito tempo na área. • Custo de manutenção mais baixo. Comparado com as valas abertas, que em nossas condições devem ser limpas de um a duas vezes ao ano, a manutenção de um sistema de drenagem subterrânea por tubos tem um custo muito reduzido. 7. Tipos de Condutos Subterrâneos • Cascalho ou brita; • Bambu em feixes de 15 a 25 unidades; • Telha canal, tijolos perfurados, etc.; • Manilhas de cimento; • Manilhas de barro; • Tubos de PVC liso perfurado; • Tubos corrugados de materiais plásticos. Tubos de drenagem de barro, de concreto e mesmo de material plástico liso, já tiveram seu emprego em drenagem subterrânea superado em muitos países, o que atualmente está acontecendo também no Brasil devido a introdução de tubos corrugados para drenagem. Cascalho ou brita empregados como condutores de águas de drenagem é prática superada e antieconômica. O uso de bambu pode ser econômico em casos muito especiais quando o bambu situar-se na periferia da área a ser drenada e a mão de obra for de custo baixo. A drenagem empregando telha canal, tijolo, etc, é uma prática pouco técnica e econômica, não devendo ser recomendada. Os tubos corrugados oferecem vantagens em termos técnicos e econômicos, como: custo de aquisição 3 4 Drenagem como Instrumento de Dessalinização e Prevenção da Salinização de Solos e instalação mais baixo; alta resistência a deforma- ções e ao ataque químico; facilidades de transporte e instalação, razão pela qual dominaram o mercado de todos os países desenvolvidos. No Brasil a produção deste tipo de conduto teve início no ano de 1988, propiciando um grande impulso à prática da drenagem subterrânea. Bibliografia 1- LUTHIN, James N. Drainage engineering. New York: Robert E. Engineering, 1973. 250p. i l. 2-EGGELSMANN, Rudolf. Subsurface drainage instructions.Hamburg/Berlin: Parey, 1984. 293p. il. (Bulletin/German Association for Water Resources and Land Improvement, 6) Salinização de Solos 35 4. SALINIZAÇÃO DE SOLOS 1. Salinidade O termo salinidade se refere a existência de níveis de sais no solo que possam prejudicar de maneira economicamente significativa o rendimento das plantas cultivadas. A sensibilidade à existência de maiores ou menores teores de sais no solo é uma característica de cada tipo de planta. Umas toleram concentrações altas como a cevada e o algodão, enquanto que outras, como o feijão e a cenoura, são bastante sensíveis, mesmo a teores baixos. A salinização ocorre, de uma maneira geral, em solos situados em regiões de baixas precipitações pluviais, alto déficit hídrico e que tenham deficiências naturais de drenagem interna. No Brasil, levando-se em consideração tão somente as precipitações pluviais e a distribuição destas ao longo do ano, pode-se separar as regiões em: • Semi-áridas - com período de seca igual ou superior a 6 meses por ano e precipitações médias anuais menores que 800 mm; nesta classe situa-se 50% da área do Nordeste Brasileiro. • Semi-úmidas - período de seca de 4 a 5 meses por ano. • Úmidas - período de seca de 1 a 3 meses por ano. • Muito-úmida - sem seca. Quanto menor o valor das precipitações médias anuais de uma região e maior a evapotranspiração potencial, maior é a possibilidade de salinização de seus solos quando irrigados, tendo em vista que o déficit hídrico é maior. Tem-se observado que a salinização, onde há irrigação, ocorre mais comumente nas zonas que possuam precipitações pluviais médias de até 1.000 mm/ano. Como exemplo temos o projeto São Desidério/Barreiras Sul, cujas chuvas situam- se em torno de 1.000 mm/ano e onde existe salinização, em solos rasos e outros solos situados em áreas de baixadas, de má drenabilidade. A irrigação por sulco de baixíssima eficiência, é um fator que tem contribuído com grande intensidade para a evolução do processo. Nas regiões norte, sul, centro-oeste e quase todo o sudeste os solos são muito pouco sujeitos de se tornarem salinos, mesmo que tenham deficiência de drenagem subterrânea. Nessas áreas o grande volume de água das chuvas lava os sais que venham a se acumular durante a irrigação, sendo que o mesmo não acontece no nordeste e parte do norte de Minas Gerais, por se tratar de região climática propicia à salinização dos solos quando irrigados. 1.1. Como um solo se torna salino A água das chuvas, quase pura ao cair e penetrar no solo, solubiliza e arrasta consigo íons de Ca++. Mg++, Na+, Ka+, bem como radicais CO3- -, HCO3- , SO4- - e outros, transformando-se então em uma solução, que flui para formar os rios e lagos. Ao se irrigar um solo de drenabilidade deficiente a nula, situado em região de baixas precipitações médias anuais e alto déficit hídrico, este se torna salino em período de tempo bastante curto, porque as plantas removem basicamente H2O do solo, enquanto que a maior parte dos sais fica retida. Nestas condições o solo tende a se tornar salino caso não seja drenado artificialmente o que vem ocorrendo nas regiões semi-áridas do nordeste brasileiro. 36 Drenagem como Instrumento de Dessalinização e Prevenção da Salinização de Solos No passado o homem desconhecia as causas que levavam um solo a se tornar salino com a irrigação; hoje a salinização ocorre pela negligência dos órgãos e pessoas envolvidas com a irrigação, uma vez que suas causas são bem conhecidas, assim como os meios de evitar esse tipo de degradação dos solos. O laboratório de salinidade dos Estados Unidos da América classifica os solos quanto à salinidade em função da condutividade elétrica do extrato da saturação (CE), da percentagem de sódio trocável (PST) ou da relação de absorção de sódio (RAS) e do pH em: SOLO CE RAS pH (mmhos/cm) (%) NORMAL < 4 < 13 < 8,5 SALINO > 4 < 13 < 8,5 SÓDICO < 4 > 13 8,5 SALINO/SÓDICO > 4 > 13 < 8,5 * No caso do PST o valor é igual a 15. para o cálculo do RAS, as concentrações obtidas em milequivalente por litro (mE/1) do extrato de saturação do solo. CE = Medida com condutivimetro a partir do extrato de saturação; pH = Acidez do solo medida com peagâmetro ou outro método. A salinidade afeta as culturas de duas maneiras: • Pelo aumento do potencial osmótico do solo. Quanto mais salino for um solo, maior será a energia gasta pela planta para absorver água e com ela os demais elementos vitais. • Pela toxidez de determinados elementos, principalmente o sódio, o boro, e os bicarbonatos e cloretos, que em concentração elevadas causam distúrbios fisiológicos nas plantas. Na tabela 1, é mostrado o percentual de perda de produtividade de uma cultura em função da condutividade elétrica do extrato de saturação do solo, desde que todos os outros fatores de produção sejam favoráveis. Os fatores que contribuem para a salinização dos solos são: • clima - deficit hídrico climático acentuado; • irrigação em solos rasos ou solos de má drenabilidade; • irrigação com água de má qualidade - teores elevados de sais; • baixa eficiência de irrigação; • manutenção inadequada do sistema de drenagem ou ausência de sistema de drenagem superficial e/ou subterrânea. Salinização de Solos 37 Tabela 1 - Níveis de Tolerância a Teores de Sais no Solo e na Água de Irrigação (*) Produtividade Potencial 100% 90% 75% 50% 0% CEes CEi CEes CEi CEes CEi CEes CEi CEes (máximo) CEVADA 8,0 5,3 10,0 6,7 13,0 8,7 12,0- 18,0 28 FEIJÃO 1,0 0,7 1,5 1,0 2,3 1,5 3,6 2,4 07 MILHO 1,7 1,1 2,5 1,7 3,8 2,5 5,9 3,9 10 CANA AÇÚCAR ** 3,0 5,0 8,5 ALGODÃO 7,7 5,1 9,6 6,4 13,0 8,4 17,0 12,0 27 AMENDOIM 3,2 2,1 3,5 2,4 4,1 2,4 4,9 3,3 07 ARROZ INUNDADO 3,0 2,0 3,8 2,6 5,1 3,4 7,2 4,8 12 GIRASSOL 5,3 3,5 6,2 4,1 7,6 5,0 9,9 6,6 15 SORGO 4,0 2,7 5,1 3,4 7,2 4,8 11,0 7,2 18 SOJA 5,0 3,3 5,5 3,7 6,2 4,2 7,5 5,0 10 TRIGO 6,0 4,0 7,4 4,9 9,5 6,4 13,0 8,7 20 BETERRABA 4,0 2,7 5,1 3,4 6,8 4,5 9,6 6,4 15 BROCOLI 2,8 1,9 3,9 2,6 5,5 3,7 8,2 5,5 14 REPOLHO 1,8 1,2 2,8 1,9 4,4 2,9 7,0 4,6 12 MELÃO (CANTALOUPE) 2,2 1,5 3,6 2,4 5,7 3,8 9,1 6,1 16 CENOURA 1,0 0,7 1,7 1,1 2,8 1,9 4,6 3,1 08 PEPINO 2,5 1,7 3,3 2,2 4,4 2,9 6,3 4,2 10 ALFACE 1,3 0,9 2,1 1,4 3,2 2,1 5,2 3,4 09 CEBOLA 1,2 0,8 1,8 1,2 2,8 1,8 4,3 2,9 08 PIMENTA 1,5 1,0 2,2 1,5 3,3 2,2 5,1 3,4 09 BATATINHA 1,7 1,1 2,5 1,7 3,8 2,5 5,9 3,9 10 RABANETE 1,2 0,8 2,0 1,3 3,1 3,1 5,0 3,4 09 ESPINAFRE 2,0 1,3 3,3 2,2 5,3 3,5 8,6 5,7 15 BATATA DOCE 1,5 1,0 2,4 1,6 3,8 2,5 6,0 4,0 11 TÂMARA 4,0 2,7 6,8 4,5 10,9 7,3 12,3 17,9 32 TOMATE 2,5 1,7 3,5 2,3 5,0 3,4 7,6 5,0 13 ABACATE 1,3 0,9 1,8 1,2 2,5 1,7 3,7 2,4 06 FIGO 2,7 1,8 3,8 2,6 5,5 3,7 8,4 5,6 14 UVA 1,5 1,0 2,5 1,7 4,1 2,7 6,7 4,5 12 LARANJA-LIMÃO 1,7 1,1 2,3 1,6 3,2 2,2 4,8 3,2 08 PÊSSEGO 1,7 1,1 2,2 1,4 2,9 1,9 4,1 2,7 07 MORANGO 1,0 0,7 1,3 0,9 1,8 1,2 2,5 1,7 04 ALFAFA 2,0 1,3 3,4 2,2 5,4 3,6 8,8 5,9 16 CAP. BERMUDA 6,9 4,6 8,5 5,7 10,8 7,2 14,7 9,8 23 (*) - Segundo Ayers e Westcot, 1976 - Irrigation and Drainage paper, nº 24 - FAO; CROP WATER/REQUIREMENT ** Adicionado. CEes = Cond. Elet. do extrato de saturação do solo em mmhos/cm ou dS/m. CEi = Cond. Elet. da água de irrigação em dS/m 38 Drenagem como Instrumento de Dessalinização e Prevenção da Salinização de Solos 1.2. Evolução da salinização Para se ter uma idéia hipotética de como e quanto tempo um solo pode levar para se tornar salino, consideremos uma irrigação nas seguintes condi- ções: Condição 01: • Solo de drenabilidade nula e sem implantação de sistema de drenagem subterrânea; • Região de clima semi-árido; • Aplicação de uma lâmina de água de 1.200 mm/ ano; • Latossolo com barreira a 1,20 m de profundidade; • Emprego de água do Rio São Francisco, contendo uma condutividade elétrica de cerca de 80 micromhos/cm; • Assumindo-se que CE x 640 = ppm ou g/m3; • Assumindo-se que um solo já começa a se tornar salino quando a condutividade elétrica do extrato de saturação atinge um valor equivalente a 4 mmho/cm; • Desprezando todo o conteúdo de sal existente no solo. Tem-se então: a) conteúdo de sais da água de irrigação.CE x 640 = ppm ou 0,08 mmhos/cm x 640 = 51,2 ppm = 51,2 g/m3 (51 gramas de sal por metro cúbico de água); b) volume anual de água aplicada por ha. 1.200 mm/ano = 1,2 m/ano x 10.000 m2 = 12.000 m3/ha/ano; c) quantidade de sal adicionada. 12.000 m3/ano x 0,0512 Kg de sal/m3 = 614,4 Kg de sal/ha/ano; d) quantidade de sal que a solução do solo deve conter para que este seja considerado salino. 4 mmhos/cm x 640 = 2.560 ppm = 2,56 Kg/m3 de solução; e) volume de solução no solo, por hectare, assumindo-se que em um dado momento todo o perfil estaria saturado. • Solo constituído de 38% de espaço poroso, 60% de matéria mineral e 2% de matéria orgânica; V = 10.000 m2 x 1,20m x 0,38 = 4.560 m3 de solução por hectare; f) Quantidade de sal necessário, por hectare, para que o solo seja considerado salino. • 4.560 m3 de solução/ha x 2,56 Kg de sal/m3 = 11.674 Kg de sal/ha; g) Número de anos de irrigação necessário para que um solo comece a ser considerado salino. Condições 02: • Emprego de água do Rio Jaguaribe - CE, com uma condutividade 500 micromhos/cm; de qualidade C2 S1; • Mantendo todas as demais condições; Tem-se: a) 0,5 mmhos/cm x 640 = ppm = 320 g de sal/m3; b) Quantidade de sal adicionado • 12.000 m3/ha/ano x 0,32 Kg/m3 = 3.840 Kg de sal/ha/ano; c) Número de anos de irrigação necessários para salinizar o solo Condições 03: Cálculo estimativo da evolução do processo de salinização dos vertissolos do perímetro Tourão, situado próximo da cidade de Juazeiro/BA, através da irrigação da cana de açúcar. A área, de 10.548 ha é constituída em sua quase totalidade de vertissolos, existindo nos talvegues pequenas manchas de solos bruno não cálcicos que já se encontram parcialmente salinizados pela irrigação. Assume-se as seguintes condições: • Drenabilidade nula dos solos; • Região de clima semi-árido; • Aplicação de uma lâmina de água de 1.500 mm/ ano; • Alta eficiência de condução e distribuição de água; • Solo de 3,0 m de profundidade (solo e subsolo Salinização de Solos 39 até o impermeável); • Solo não salino na superfície e em profundidade ao iniciar o processo de irrigação; • Emprego de água do Rio São Francisco contendo condutividade elétrica de 80 micromhos/cm ou 51,2 ppm; • A curto e médio prazo a concentração de sais da água do Rio São Francisco será mantida; • As chuvas da região não causam lavagem significativa de sais do solo; • Condutividade elétrica do estrato de saturação (CE) x 640 = ppm; • O solo já começa a se tornar salino, para a cana de açúcar, quando a condutividade elétrica do estrato de saturação atingir valor de 3 mmhos/cm; • A cana será queimada e despontada no campo, só sendo removidos os colmos na base de 110 ton/ ha/ano; • A aplicação anual de adubo será feita na base de: 100 Kg de N 100 Kg de P205 50 Kg de K20 • A fertilização com vinhoto adicionará cerca de 30 Kg de sal/ha/ano. A partir das informações existentes e das condições assumidas tem-se: a) Conteúdo estimado de sal da água de irrigação = 0,08 mmhos/cm x 640 = 51,2 ppm ou 51,2 g de sal/m3 de água; b) Volume de água aplicado por hectare irrigado por ano 1,5 m x 10.000 m2 = 15.000 m3/ha/ano; c) Quantidade de sal adicionado com a irrigação = 15.000 m3/ha/ano x 0,0512 Kg/m3 = 768 Kg/ha/ ano; d) Quantidade aproximada de sal introduzida na área por hectare, através da adubação anual: • Nitrogênio - Assume-se que a adubação nitrogenada será feita com a adição de 50% de (NH4)2 SO4 ( 20% de nitrogênio) e 50% de uréia (45% nitrogênio) e que o elemento nitrogênio não entra como agente que incrementa o grau de salinização do solo. Sabendo-se que a uréia (basicamente amina) não contém componentes que contribuam para a salinização do solo, pode- se então estimar a quantidade do radical sulfato adicionado anualmente ao solo através da adubação com sulfato de amônia. (NH4)2 SO4 a 20% ou 50 Kg de nitrogênio correspondem a 250 Kg de (NH4)2 SO4 e sabendo- se que: 134 Kg de (NH4)2 SO4 ............... 96 Kg de SO4 250 Kg de (NH4)2 SO4 ............... x x = 179 Kg de SO4 • Fósforo - Superfosfato Simples Ca H4 (PO4)2 + Ca SO4 . 2H2O 20 Kg de P2 O5 .............. 100 Kg Ca H4 (PO4)2 + Ca SO4 100Kg de P2O5 .............. y y= 500 kg de sal • Potássio KCl a 60% de K2O e 47% de Cl 60kg de H2O .......... 100 kg de kcl 50kg de K20 ........... Z Z = 83 Kg de KCl (sal) Total de sal adicionado com a adubação = 762 Kg e) Quantidade de sal que a cana retira/ano Remoção de colmos da área = 110 ton/ano Peso seco = 040 x 110 ton = 44 toneladas Conteúdo mineral (sais totais) = 2,2% ou 0,022 x 44 ton = 968 Kg. Percentual de silicatos (SiO2) = 40% da cinza ou 968 Kg x 0,4 = 387 Kg f) Balanço anual de Sais/ha • Adição pela irrigação = 768 Kg • Adição pela adubação = 762 Kg • Adição na aplicação de vinhoto = 30 Kg Total adicionado = 1.560 Kg/ha/ano • Minerais retirados da área com a remoção dos 40 Drenagem como Instrumento de Dessalinização e Prevenção da Salinização de Solos colmos da cana de açúcar = 581 Kg/ha/ano Aporte anual de sal 1.560 Kg - 581 = 979 Kg/ha/ano g) Quantidade de sal que a solução do solo deve conter para que este seja considerado levemente salino para a cultura de cana de açúcar. 3 mmhos/cm x 640 = 1.920 ppm = 1,92 Kg sal/m3 solução h) Volume de solução no solo, por hectare, assumindo-se que em um dado momento todo o perfil estaria na capacidade de campo. • Solo constituído de 48,2% de espaço poroso, 51,5 de matéria mineral e 0,3 matéria orgânica; V = 10.000 m2 x 3,00 x 0,48 = 14.400 m3 i) Quantidade de sal necessário por hectare, para que o solo já seja considerado como levemente salino: 14.400 m3 de solução/ha x 1,92 Kg de sal/m3 = 27.648 Kg/m3 j) Número de anos de irrigação necessário para que o solo atinja um estágio de salinização que prejudique significativamente o desenvolvimento da cultura da cana de açúcar: No que se conclui que para a condição 01 os solos começariam a apresentar queda de produtividade apreciável devido a salinização, após 19 anos de irrigação. Na condição 02 bastariam 3 anos de irrigação, enquanto que na condição 03 levariam 28 anos. A salinização comumente se manifesta primeiro nas partes mais baixas do terreno, porque o lençol freático nestas áreas fica mais próximo da superfície. Desta forma o solo apresenta área salinizadas em período bem inferior ao estimado, conforme vem ocorrendo nos projetos Maniçoba e Curaçá, situados no semi-árido, próximo da cidade de Juazeiro/BA. Por outro lado, devido a este mesmo fenômeno, as áreas situadas nas partes mais altas podem nunca se salinizarem ou se salini- zarem em períodos bastante maiores. 1.3. Como evitar a salinização Todo solo situado em regiões climáticas caracte- rizadas por baixas precipitações e altos déficits hídricos climáticos e que ao mesmo tempo possua má drenabilidade, tende a se tornar salino, com a irrigação, mesmo que esta seja feita com água de boa qualidade. Somente irrigar terras de boa drenabilidade, ou seja, áreas selecionadas tendo como base estudos de solos ou classificação de terras para irrigação que se baseie em parâmetros adequados para a região, principalmente no que se refere à profundidade do impermeável. Solos com menos de 1,0 m de profundidade não devem ser irrigados a não ser em condições muito especiais e quando se tratar de região semi-arida, terão que contar coma implantação de sistema de drenagem subterrânea. A evolução do processo de salinização pode ser evitada, em caso mais favoráveis, através de uma irrigação eficiente ou por meio da instalação de sistema de drenagem subterrânea e coletores, para desta forma facilitar a percolação profunda de parte das águas das chuvas ou excedentes de irrigação e assim promover a lavagem de sais do solo. Fazer manutenção adequada do sistema de drenagem - coletores e subterrânea. 1.4. Recuperação de solos afetados por sais Um solo se torna salino pela irrigação quando possui deficiência de drenagem interna e situa-se em região cujas condições climáticas são favoráveis a evolução do processo. Salinização de Solos 41 Recuperação de solo salino Para
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