Drenagem como instrumento de dessalinizção

Drenagem como instrumento de dessalinizção

(Parte 1 de 7)

SECRETARIA DE RECURSOS HÍDRICOS – SRH

Trabalhando em todo Brasil

Ministério do Meio Bamiente - MMASecretaria de Recursos Hídricos - SRHMinistério da Integração Nacional - MI Companhia de Desenvolvimento dos Vales do São Francisco e Parnaíba - CODEVASF

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: w.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 desenvolvimento 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. I. Título II. 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, 1 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, 5 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 1. Condutividade Hidráulica - teste de furo de trado em presneça de lençol freático, 11

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 2. Avaliação de desempenho de drenos subterrâneos, 212 ANEXOS - Plantas-Tipo, 217

A drenagem agrícola é uma prática significativa para o sucesso de projetos de irrigação, principalmente 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, inclusive 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 posteriormente, conduzidos estudos semelhantes em outras áreas de projetos públicos de irrigação, 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 desenvolvidos pelos seus técnicos co-autores da Secretaria de Recursos Hídricos - SRH, acredita estar dando importante contribuição para a implantação de sistemas de drenagem agrícola, principalmente para a região semi-árida do país.

Brasília, março de 2002

Airson Bezerra Locio Presidente da Codevasf

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 engenharia 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 conhecimentos e informações teórico-práticas capazes de tornar a tarefa do projetamento da drenagem 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 do solo. 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, principalmente, 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

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 precipitação 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, aleatoriamente, 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 EU.

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 (m/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 precipitação 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); apresentase a seguir a fórmula de Kirpich, utilizado pelo U.S. Bureau of Reclamation.

Tc = 0,0195 K0,7

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)

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 acumulação 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 tolerar períodos maiores podendo chegar a 6 dias, embora 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 concebidos 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 provenientes 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 precipitações 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 disponíveis forem 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

Drenagem Superficial

(Parte 1 de 7)

Comentários