Irrigação e Drenagem - Exercícios resolvidos

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO
CENTRO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS E ENGENHARIAS – CCAE
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA RURAL – ERU
1ª QUESTÃO : ( 9,0)
a) Em irrigação é comum responder às seguintes questões: quando, quanto e como
irrigar. Explique.
R: Perguntas como essa devem ser baseadas nos princípios da irrigação e em
pesquisas locais e não em específicas práticas que tiveram sucesso em outras
regiões, pois cada região é diferente e deve ser analisada de modo individual para o
planejamento e manejo da irrigação. Para responder tais questões, deve-se levar
em consideração o solo, a água, a planta, o clima e o sistema de irrigação, e
assim determinar o quanto de água é necessário para a irrigar.
A água necessária é a quantidade de água requerida pela cultura, em determinado
período de tempo, de modo a não limitar seu crescimento e sua produção, nas
condições climáticas locais, ou seja, é a quantidade de água necessária para
atender à evapotranspiração e a lixiviação dos sais do solo. A irrigação total
necessária (ITN) pode ser definida como a quantidade de água a ser suprida pela
irrigação, de modo a complementar as precipitações efetivas, no atendimento à
quantidade de água necessária à cultura. Para o planejamento do sistema de
irrigação, a quantidade de irrigação necessária pode ser determinada para
períodos mensais, trimestrais ou para o ciclo da cultura.
b) Explique o efeito das estações do ano sobre a evaporação e transpiração das
culturas.
R: Esse efeito causa variação da quantidade de energia radiante que atinge o
solo durante esse período das estações. As condições climáticas do local
influenciam diretamente na quantidade de água perdida pelo solo e pelas plantas,
ou seja, na evapotranspiração. A evapotranspiração é em função da quantidade de
energia solar que chega à área considerada, ou seja, se esta área não for coberta
por vegetal, a energia que chega será parcialmente utilizada na evapotranspiração,
e menor será a quantidade de água evaporada e grande parte da energia utilizada
será para o aquecimento do ar e do solo.
c) Existem vários métodos para determinação da época de irrigação. Explique a
relação entre os métodos do teor de umidade do solo e o da evapotranspiração.
R: Os métodos para definir a evapotranspiração, em sua maioria estimam apenas a
evapotranspiração potencial, que varia de cultura para cultura. Então, verificou-se a
necessidade de definir a evapotranspiração potencial de uma cultura de referência
(ETo), evapotranspiração potencial da cultura (ETPc) e a evapotranspiração real da
cultura (ETc).
Para determinar a ETo é utilizado métodos diretos e indiretos, os métodos diretos
são Lisímetros, parcelas experimentais de campo, controle da umidade do solo, e
método da entrada e saída em grandes áreas. Em condições de campo, estes
métodos são pouco utilizados, devido a dificuldade para medições exatas e os
indiretos são os evaporímetros e equações. O método do evaporímetro são
equipamentos usados para medir a evaporação d'água e existem dois tipos de
evaporímetros: o primeiro, a superfície da água fica livremente exposta (Tanques de
evaporação); no segundo se dá através de uma superfície porosa (Atmômetros). Já
as equações são de difícil aplicação na prática pela complexidade do cálculo. A
ETpc é estimada indiretamente a partir da ETo e dos coeficientes de cultura (Kc),
que depende da cultura, do seu estágio de desenvolvimento, seu ciclo e das
condições climáticas, assim, é determinada através da multiplicação da
evapotranspiração de referência e do Kc. Esse é o método FAO (boletim 56).
Existem várias proposições para o cálculo da ETrc, das quais as baseadas na
disponibilidade de umidade no solo. Quando a umidade do solo está próxima da
“Capacidade de campo” a evapotranspiração de uma cultura é mantida na sua
potencialidade e determinada pelo tipo de cultura e principalmente pelas condições
climáticas predominantes.
Há vários métodos para saber o teor de umidade do solo, são eles o método padrão
de estufa, que é um método preciso e mais utilizados para fins de pesquisa; o
método do tensiômetro muito utilizado no campo e que indica o quanto deve aplicar
de água, elevando assim a capacidade de campo; método do forno microondas; do
forno elétrico; e o TDR, que é o método mais barato e muito utilizado para pesquisa.
Com isso, é necessário primeiro saber a umidade do solo para que assim possa
determinar a evapotranspiração, tendo em vista que a determinação da umidade
está indiretamente ligada com a determinação da ET, da cultura que está sendo
plantada e do clima da região.
d) Explique por que é necessário fazer a análise da qualidade da água para
irrigação.
R: É fundamental para aumentar a produtividade da utilização de sistemas irrigados,
pois como consequência, a irrigação poderá ter efeitos indesejáveis na condução de
uma cultura comercial ou servir como veículo para contaminação da população, no
momento em que ocorre ingestão dos alimentos que receberam a água
contaminada. É essencial para projetar, operar e dar manutenção em sistemas de
irrigação, especialmente do tipo localizada (gotejamento e microaspersão).
e) Por que a taxa de infiltração de água no solo é um fator muito importante na
irrigação?
R: Porque quanto mais rápido a água infiltrar no solo menos tempo a planta terá
para obter essa água, havendo assim uma má utilização da água, perdas na
produtividade, lixiviação dos nutrientes, erosão do solo e etc. Logo, quanto mais
devagar for a infiltração da água no solo, mais tempo ela irá permanecer no sistema,
a planta terá disponibilidade de água por mais tempo, aumentando assim, a
eficiência do sistema de irrigação e da produtividade.
2ª QUESTÃO : (3,0)
Para calcular a irrigação total necessária utilizamos a equação:
Explique cada um dos parâmetros da equação acima.
R: (Cc-Pm/10)*Ds é também utilizado para calcular a DTA (disponibilidade total de água no
solo), onde Cc é a capacidade de campo; Pm, ponto de murcha; 10 é uma unidade de
transformação; e Ds é a densidade do solo. É uma característica que corresponde à água
armazenada no intervalo entre Cc e Pm. Para calcular a irrigação total necessária além de
saber a disponibilidade total no solo, deve ser levar em conta a profundidade do sistema
radicular (Z), o valor de f, que é um fator de disponibilidade de água no solo é um parâmetro
que limita a parte da água disponível do solo que a planta pode utilizar sem causar
prejuízos à produtividade, é um fator de segurança; e Ea que é a eficiência de aplicação da
irrigação.
3ª QUESTÃO: (4,5)
Dadas as condições de solo, planta, clima e irrigação, calcule o que se pede:
● Solo: CC = 27% (em peso), PM = 15% (em peso), Ds = 1,20 g/cm3;
● Local: Linhares – ES;
● Cultura: feijão, plantio no dia 01 de março de 2018;
● Profundidade do sistema radicular: 25 cm;
● Usar 70% da água disponível;
● Duração dos estádios de desenvolvimento: 15; 30; 30 e 15 dias;
● Irrigação: Aspersão, eficiência de 85% e Ks = 1; não choveu no período.
● Kc dos estádios I, III e IV: 0,45; 1,25 e 0,35 (usar método FAO); Clima: Tabela
abaixo:
a) A lâmina líquida e bruta por irrigação;
R: IRN = ((Cc - Pm).Ds.Z.f)/10 = ((27 - 15)*1,20*25*0,7)/10 = 25,2 mm
Lâmina líquida: 25,2 mm
ITN = IRN/Ea = 25,2/0,85 = 29,64 mm
Lâmina bruta: 29,64 mm
b) Calcular a evapotranspiração, por dia, por estádio e total;
R: O Kc na fase II = 0,85
Meses Março Abril Maio
ETo 6 6,2 6,1
Estádio I II II III III IV
Período 15 15 15 15 15 15
Kc 0,45 0,85 0,85 1,25 1,25 0,35
ETpc =
Kc*ETo 2,7 5,1 5,3 7,75 7,62 2,13
ETpc
(período) 40,5 76,5 79,5 116,25 114,3 31,95
ETpc (total) 40,5 156 230,55 31,95
As necessidades hídricas totais da cultura do feijão serão 459 mm;
O pico máximo de demanda diária é 7,62mm
c) Supondo que o solo encontrava na capacidade de campo, a evapotranspiração
durante o turno de rega foi 20 mm. Qual umidade se encontra o solo, após a
evapotranspiração?
R: Ll = (Cc - Um)*Ds*Z/10 = 20 = ((27 - Um)/10)*1,20*25 = 200 = 810 - 30Um = 200 - 800 =
-30Um = 610/30 = Um = 20,33 mm
4ª QUESTÃO : (7,0)O manejo da irrigação de uma cultura, com turno de rega variável, durante o período de
pleno desenvolvimento vegetativo, utilizando o sistema de irrigação por aspersão. Neste
exemplo será utilizado o método de Penman-Monteith para o cálculo da evapotranspiração
de referência (ETo) e o manejo será baseado na ETRc. Também será considerado que não
há necessidade de lixiviação de sais. Para este período, considere os seguintes dados:
● Período de pleno desenvolvimento vegetativo da cultura – 55 a 67 dias após a
emergência; Kc = 1,15;
● Profundidade efetiva das raízes (z) = 0,25 m;
● Fator de disponibilidade de água no solo (f) = 0,70;
● Umidade do solo na capacidade de campo (UCC) = 27%;
● Umidade do solo no ponto de murcha (UPM) = 13%;
● Densidade do solo (ds) = 1,2 g . cm-3
R: CTA = (Cc - Pm/10)*Ds*z = (27-13/10)*1,2*25 = 42mm
IRN = CTA*f = 42*0,70 = 29,4 mm
DAA = 42 - 29,4 = 12,6 mm
A irrigação será realizada no final do dia em que a água disponível no solo (DAA) atingir
aproximadamente 12,6 mm
DAA
DAE ETo Kc ETpc mm Pe mm IRN mm Início Final
55 4,8 1,15 5,52 42 36,48
56 4,9 1,15 5,635 36,48 30,845
57 5,3 1,15 6,095 16 30,845 40,75
58 5,9 1,15 6,785 40,75 33,965
59 4,3 1,15 4,945 33,965 29,02
60 4,5 1,15 5,175 29,02 23,845
61 4,7 1,15 5,405 23,845 18,44
62 5,5 1,15 6,325 8 18,44 20,115
63 5,4 1,15 6,21 9 20,115 22,905
64 5,2 1,15 5,98 22,905 16,925
65 5,3 1,15 6,095 8 16,925 18,83
66 5,9 1,15 6,785 29,955 18,83 42
67 4,5 1,15 5,175 42 36,825
5ª QUESTÃO : (7,0)
Considere o manejo de irrigação de uma cultura utilizando o método do balanço hídrico,
com ETo calculada pelo método de Penman-Monteith, utilizando-se os valores de Kc médio
para o período, divulgados pelo Boletim FAO-56, o manejo será baseado na ETRc. No
exemplo, o manejo da irrigação será efetuado para um período de 13 dias (60 DAT a 72
DAT). Considere que o turno de rega será de 4 dias e o solo possui DTA = 1,30 mm cm-1,
que a profundidade efetiva das raízes nesse período é 0,25 m e o kc = 1,10. Determine a
irrigação real necessária a cada dia corresponde a TR = 4 dias, assumido que no início do
dia 60 a umidade do solo correspondia à capacidade de campo. Apresentar no quadro
abaixo os cálculos necessários ao manejo da irrigação com TR = 4 dias:
R: CTA = DTA*z = 1,30*25 = 32,5 mm
DAA
DAE ETo Kc ETpc mm Pe mm IRN mm Início Final
60 5,8 1,1 6,38 32,5 26,12
61 5,9 1,1 6,49 26,12 19,63
62 6,3 1,1 6,93 12 19,63 24,7
63 5,9 1,1 6,49 14,29 24,7 32,5
64 4,6 1,1 5,06 32,5 27,44
65 4,8 1,1 5,28 27,44 22,16
66 4,7 1,1 5,17 22,16 16,99
67 5,5 1,1 6,05 9 12,56 16,99 32,5
68 5,4 1,1 5,94 10 35,5 32,5
69 5,6 1,1 6,16 32,5 26,34
70 5,5 1,1 6,05 26,34 20,29
71 5,2 1,1 5,72 10 7,99 20,29 32,5
72 4,4 1,1 4,84 32,5 27,66
6ª QUESTÃO : (4,5)
Na realização de um teste de pressão x vazão em uma linha lateral com sete (7)
aspersores, com espaçamento 12 x 18, de uma área irrigada por aspersão convencional,
foram coletados os seguintes dados para o aspersor mediano:
Aspersor mediano - dados coletados
Bocal
Ps
(mca) Volume (L) Tempo (s) Vazão (L/s)
Rep 1 Rep 2 Rep 3 Média
1 30 15 16 15 15 15,33 0,978
2 30 15 25 24 23 24 0,625
a) Vazão do aspersor mediano;
R: Qtotal = q1 + q2 = 0,978 +0,625 = 1,603 L/s = 5,771 m^3/h
b) Vazão do primeiro e do último aspersor da linha lateral, supondo-se uma pressão de
33 e 27 mca, respectivamente;
R: P/ 33 mca
1,603/q2 = = (1,603*30/ 33 33)/ 30 = 1, 68 𝐿/𝑠
P/ 27 mca
1,603/q2 = 30/ 27 = (1, 603 30)/ 27 = 1, 52𝐿/𝑠
c) Ia (mm/h) do primeiro e do último aspersor da linha lateral;
R: P/ 33 mca
ia = (1,68/12x18)*3600 = 28 mm/h
P/ 27 mca
ia = (1,52/12x18)*3600 =25,33 mm/h
d) Tempo total de irrigação supondo-se um déficit de água no solo de 37 mm e uma
eficiência de irrigação de 75% e uma de 85%:
R: ia = (5,771/12x18)*1000 = 26,72 mm/h
Para 75%
Lb = 35/0,75 = 46,66 mm
Ti = 46,66/26,72 = 1,746 h
Para 85%
Lb = 45/0,85 = 52,94 mm
Ti = 52,94/26,75 = 1,981 h