Parametrização do método de irrigação por sulcos no vale do Açu-RN.

P A R A M E T R I Z A Ç Ã O D O M É T O D O D E I R R I G A Ç Ã O P O R S U L C O S N O V A L E D O A Ç O - RN Dissertação a p r e s e n t a d a ao Curso de MESTRADO EM ENGENHARIA C I V I L da U n i v e r s i d a d e F e d e r a l da Paraíba, em cum p r i m e n t o ãs exigências p a r a obtenção do g r a u de M e s t r e em Ciências (M.Sc) ÁREA DE CONCENTRAÇÃO: R E C U R S O S H Í D R I C O S S U B " Á R E A : I R R I G A Ç Ã O ORIENTADOR : R I C A R D O A U G U S T O LOPES B R I T O ( E M B R A P A )

CO-ORIENTADOR : H A M I L T O N MEDEIROS DE AZEVEDO ( U F P B )

AGOSTO / 19 86

DIGITALIZAÇÃO: SISTEMOTECA-UFCG

SULCOS NO VALE DO AÇU - RN

JOSÉ OSMAR COELHO SARAIVA ENGENHEIRO AGRÍCOLA

DISSERTAÇÃO APROVADA EM 02 / 09 /

COMISSÃO:

EXAMINADOR

píof. JOSÉ DANTAS NETO - UFPB

Vdfia.

O a u t o r a g r a d e c e :

. Ao D r . RICARDO AGUSTO LOPES B R I T O d a E m p r e s a de P e q u i s a A g r o p e c u á r i a B r a s i l e i r a

-EMBRAPA, p o r s u a inestimável c o l a b o r a ç l o de c a r a t e r t é c n i c o - c i e n t í f i c o n a o r i e n t a ç ã o d e s t e t r a b a l h o ;

. Ao P r o f e s s o r HAMILTOM MEDEIROS DE AZEVEDO d a U n i v e r s i d a d e F e d e r a l d a P a r a í b a - UFPB,

p o r s u a i m p o r t a n t e o r i e n t a ç ã o e sugestões p r e s t a d a s ; . A C a m p i n a G r a n d e I n d u s t r i a l S.A - CANDE, p e l a d o a ç ã o de p a r t e do m a t e r i a l u t i l i z a d o no e x p e r i m e n t o d e s t e t r a b a l h o ( t u b o s j a n e l a d o s ) ; . À E m p r e s a de P e s q u i s a A g r o p e c u á r i a do R i o G r a n d e do N o r t e - EMPARN, p o r c o l o c a r ã d i s p o s i ç ã o s e u C e n t r o E x p e r i m e n t a l de I p a n g u a ç u e p e l o empenho de r e c u r s o s f i n a n c e i r o s n e c e s s á r i o s p a r a o d e s e n v o l v i m e n t o d e s t e t r a b a l h o em s u a f a s e de c o l e t a de d a d o s no

campo, j u n t o a o s órgãos de p e s q u i s a , n o t a d a m e n t e CNPq/EMPRAPA;

. Aos P r o f e s s o r e s FRANCISCO MONTE ELVERNE DE S A L E S SAMPAIO e JOSÉ DANTAS NETO, p e l o

a p o i o dado j u n t o a o laboratório de E n g e n h a r i a de I r r i g a ç ã o / U F P B ;

. Ã S I R A C - Serviços I n t e g r a d o s de A s s e s s o r i a e C o n s u l t o r i a L t d a , , p e l a s u a colaboração

p r e s t a d a n a r e p r o d u ç ã o g r á f i c a d e s t e t r a b a l h o ;

. E e n f i m , a t o d o s o s p r o f e s s o r e s , a m i g o s e p e s s o a s q u e c o l a b o r a r a m p a r a a e f e t i v a ç ã o

RESUMO

O presente t r a b a l h o teve como o b j e t i v o p r i n c i p a l

desenvolver um estudo de pesquisa sobre o método de

irrigação por sulcos no Vale do Açu-RN, o b j e t i v a n d o a

obtenção de dados básicos para o manejo e f i c i e n t e da

irrigação.

Os t r a b a l h o s de campo foram desenvolvidos em aluvião

de t e x t u r a média, na Base Física de Produção e

Experimentação da EMPRESA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA DO RIO

GRANDE DO NORTE EMPARN, em Ipanguassu - RN.

Os t r a b a l h o s de campo foram r e a l i z a d o s em sulcos de

100 m de comprimento e d e c l i v i d a d e média de 0,29%.

Determinou-se as equações de avanço tomando como base a

vazão de 1,52 l / s o b t i d o pela fórmula qmãx = <=* S (3 para

<* e 0 i g u a i s a 0,613 e 0,733, respectivamente, vazão esta

que apresentou uma erosão moderada nos s u l c o s . Testou-se

ainda as vazões de 1,45 e 1,70 l / s . A p r i m e i r a não

apresentou nenhuma erosão ao longo dos sulcos enquanto que

com a utilização da segunda este e f e i t o f o i bem

pronunciado. As equações de avanço e de infiltração

acumulada, determinada com a vazão de 1,45 l / s , são da forma

L= 10,62 T°r8 6(m) e D= 4,78 T°'5 7(mm), respectivamente.

A f a i x a de umedecimento, alcançada pela infiltração

l a t e r a l d'água sob a ação de um s u l c o , a t i n g i u uma l a r g u r a

metodologia apresentada por Bernardo (1982), para v a l o r e s

de R variando de 1 até 4 e redução de vazão i n i c i a l de

1,45 l / s para 1,0 e 0,7 l / s , respectivamente. Os t e s t e s de

campo foram r e a l i z a d o s em sulcos de 100 m de comprimento e

v a l o r e s simulados, a p a r t i r da equação de avanço d'água no

sulco, de 50; 75 e 125 m.

A análise dos r e s u l t a d o s demonstrou que a vazão

máxima não e r o s i v a r e a l para a d e c l i v i d a d e de 0,29% é de

1,45 l / s ; a redução da vazão mais e f i c i e n t e ê de 1,45 para

1,0 l / s , para qualquer v a l o r de R; sulcos de 100 e 125 m

The main purpose o f t h i s p r e s e n t work was t h e

improvement o f a research study about f u r r o w i r r i g a t i o n

method i n Vale do Açu-RN, w i t h t h e o b j e c t i v e t o achieve

b a s i c data t o e f f i c i e n t lanagement o f t h e i r r i g a t i o n .

F i e l d w o r k s were developed on average t e x t u r e

l a t o s o l s i n P r o d u c t i o n and E x p e r i m e n t a t i o n P h y s i c a l Base, o f

the Empresa de Pesquisa Agropecuária do Rio Grande do N o r t e

-EMPARN, i n Ipanguaçú-RN.

F i e l d t e s t s were conduted i n 100 m l e n g h t f u r r o w s

w i t h average o f 0,29 p e r c e n t . Advance's equations were

e s t a b l i s h e d based on f l o w o f 1,52 l / s obtáined by f o r m u l a

qmax= S , where and equal t o 0,613 and - 0,733,

r e s p c t i v e l y . For t h i s f l o w , f u r r o w s showed a moderated

e r o s i o n . Besides, they were r e a l i z e d f o r f l o w s o f 1,45 and

1,70 l / s . For t h e f i r s t f l o w , f u r r o w s d i d h ' t show any

e r o s i o n along o f themselves, whereas f o r t h e second i t was

w e l l e v i d e n t . Advance's equations and acumulated water

i n t a k e , determined w i t h a f l o w o f 1,45 l / s , were L= 10,62

T0,86 D = 4 , 7 8 T ° '5 7( m m ) , o r e s p e c t i v e l y .

The moestening s t r i p reached by l a t e r a l water i n t a k e

w i t h t h e a c t i o n o f a furrow. obtáined an average w i d t h o f

metodology suggested by Bernado (1982) , f o r 50, 75, 100 and

125 m furrows l e n g h t ; valnes o f R- v a r y i n g from 1 up t o 4 and

f l o w r e d u c t i o n from 1,45 t o 1,0 l / s ' and 0,75 l / s ,

r e s p c t i v e l y . •

The r e s u l t s a n a l y s i s showed t h a t t h e r e a l nomerosive

maximun f l o w f o r a slope o f 0,29 percent was 1,45 l / s ; t h e

most e f f i c i e n t f l o w reduction•was from 1,45 t o 1,0 l / s t o

whatever value o f R; furrows o f 100 and 125 m l e n g h t were

recommended w i t h a médium watêr a p p l i c a t i o n e f f i c i e n c y o f

Í N D I C E

CAPÍTULO I

CAPÍTULO I I

D e c l i v i d a d e 06

Vazão 09

Espaçamento dos Sulcos 11

Comprimento dos Sulcos 12

Curva de Avanço 13

Curva de Infiltração 16

Eficiência de Aplicação de Agua 21

Eficiência de Condução 22

Eficiência de Distribuição 23

Eficiência de Aplicação 24

Perdas de Agua na Irrigação por Sulco 25

CAPITULO I I I MATERIAIS E MÉTODOS 33

Caracterização da Ãrea Experimental 3 3

Características Físico-Hidricas do

Solo estudado 33

Curva de Avanço 37

Curva de Infiltração 39

Avaliação do Método de Irrigação por

Sulco 40

Lâmina Media A p l i c a d a por Sulco 40

Lâmina media I n f i l t r a d a no i n i c i o e

no f i n a l do sulco 41

Preparo da Área e Instalação do E x p e r i

mento 42

CAPÍTULO I V RESULTADOS E DISCUSSÕES 44

Propriedades Físico-HÍdricas do Solo 44

Parâmetros de Irrigação 44

CAPÍTULO V CONCLUSÕES 76

CAPÍTULO I

INTRODUÇÃO

Os benefícios advindos da irrigação são indiscutíveis,

p r i n c i p a l m e n t e quando se t r a t a de uma Região Semi-Ãrida como

o Nordeste do B r a s i l . A i n s t a b i l i d a d e climática existente na

Região ê um critério mais que s u f i c i e n t e para que s e j a im

plantado no Nordeste uma exploração agrícola sob regime per

manente de Irrigação. A escassez de chuvas, em sí, não repre

senta o único grande problema que impede a expansão agrícola

do Nordeste, considerando-se o p o t e n c i a l hídrico, s u p e r f i c i ^

a l e subterrâneo, e x i s t e n t e na Região e ainda subaproveitado.

O Rio Grande do Norte encontra-se l o c a l i z a d o quase que

t o t a l m e n t e no Polígono das Secas e, a exemplo dos demais es

tados n o r d e s t i n o s , a a g r i c u l t u r a de sequeiro torna-se uma

a t i v i d a d e de a l t o r i s c o , perante as prolongadas estiagens que

normalmente ocorrem na Região. O Vale do Baixo Açu c o n s t i t u i

um dos maiores recursos de água e s o l o e x i s t e n t e no Estado.

A exploração agrícola p r a t i c a d a nesta região, sob regime de

irrigação, ainda é f e i t a sem obedecer a critérios de r a c i o n a

lização e manejo de aplicação de água, r e f l e t i n d o , p o r t a n t o ,

em b a i x a p r o d u t i v i d a d e das c u l t u r a s e elevando os p e r i g o s de

salinização dos s o l o s . Uma das metas dos órgãos governamen

a g r i c u l t u r a i r r i g a d a . A viabilização deste p r o j e t o represen

t a um dos maiores empreendimentos do s e t o r no Nordeste e

atualmente, encontra-se concluída na área a Barragem Enge

n h e i r o Armando Gonçalves, c u j a capacidade de armazenamento

3

e de 2.4 bilhões de m .

O método de irrigação por s u l c o s , sistema empregado

na m a i o r i a dos p r o j e t o s governamentais implantados no Nor

deste apresenta, geralmente, b a i x a eficiência de aplicação e

de distribuição de água, quando e s t a não é uma característi

ca própria do método, sendo as causas p r i n c i p a i s que levam

ã existência deste quadro o dimensionamento e/ou o manejo

inadequado do sistema.

0 presente t r a b a l h o t e v e como o b j e t i v o p r i n c i p a l de

senvolver um estudo de pesquisa sobre o método de irrigação

por sulcos no Vale do Baixo Açú-RN, com o o b j e t i v o de se ob

CAPITULO I I

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

A prática de irrigação tem como o b j e t i v o básico a r e

posição, ao s o l o , do déficit de umidade que r e s u l t a da i n s u

ficiência de precipitação para compensar a e v a p o t r a n s p i r a

ção dos c u l t i v o s . Complementarmente, a irrigação assegura a

lixiviação de s a i s para manter o balanço no s o l o e garantir,

em g e r a l , melhores condições físicas para o manejo e melho

res condições ambientais para o desenvolvimento dos c u l t i

vos (Grassi, 1972).

Em se t r a t a n d o de a g r i c u l t u r a , não basta que a sémen

t e s e j a õtima, que o t e r r e n o s e j a fértil e que se processe

um p e r f e i t o combate às pragas e doenças, a f i m de que a p r o

dução satisfaça o ponto de v i s t a económico. Para p r o d u z i r

economicamente, torna-se e s s e n c i a l s a t i s f a z e r a f i s i o l o g i a

do v e g e t a l , fornecendo ã p l a n t a , no momento oportuno,a quan

t i d a d e de água necessária para que e l a se desenvolva normal

mente e produza o máximo de seu rendimento (Daker, 1976).

O método de irrigação por sulcos c o n s t i t u i o processo

de aplicação de água mais conhecido e mais usado em todo o

mundo, sendo i n c l u s i v e um dos poucos métodos t r a d i c i o n a i s

no B r a s i l . Adapta-se bem aos solos com boa capacidade de i n

Não é fácil compreender, p e l a sua complexidade,o r e g i

me hidráulico da irrigação por superfície e, não obstante ,

para que um p r o j e t o de irrigação obtenha êxito,depende f u n

damentalmente do conhecimento dos princípios que o regem

( I s r a e l s e n e Hansen, 1965). Os p r i n c i p a i s parâmetros que ca

r a c t e r i z a m o método de irrigação por sulcos são: movimento

da água no s o l o , d e c l i v i d a d e , vazão, espaçamento e compri

mento dos s u l c o s , infiltração e avanço da água no s u l c o , e f i

ciência de aplicação e de distribuição de água e as perdas

por percolação profunda e por escoamento s u p e r f i c i a l no f i

n a l do s u l c o . Esta última pode ser e l i m i n a d a com a u t i l i z a

ção de sulcos fechados no f i n a l , supondo-se um manejo ade

quado ''da irrigação.".-" -•

2.1 - MOVIMENTO DA ÁGUA NO SOLO

O movimento da água no s o l o ocorre quando existem d i

ferenças de p o n t e n c i a l e n t r e d i v e r s o s pontos do sistema. A

água tende a mover-se de pontos com a l t o p o t e n c i a l para pon

tos de menor p o t e n c i a l . Considerando que a componente de

sucção, representada pelos g r a d i e n t e s de p o t e n c i a l m a t r i

c i a i , osmótico e térmico, pode exceder a componente g r a v i

t a c i o n a l , a água pode mover-se v e r t i c a l m e n t e para cima e pa

ra b a i x o ou permanecer em equilíbrio, quando a componente

de sucção b a l a n c e i a a força de gravidade (Gavande, 1979).

Segundo O l i t t a (1978), o movimento da água no solo ê

p a r t i c u l a r m e n t e importante na irrigação por s u l c o s , com v i s

a aplicação de uma determinada lâmina de irrigação.

A água i n f i l t r a - s e no sulco através do perímetro mo

lhado do mesmo. A i n t e r f a c e e n t r e o s o l o úmido e seco move

-se de cima para b a i x o , desde o perímetro molhado, determina

da p e l a f r e n t e de umedicimento que d e l i m i t a secções t r a n s

v e r s a i s , c i r c u l a r e s ou elípticas. O movimento da água, em

solos não saturados, ê causado por g r a d i e n t e s de p o t e n c i a l

m a t r i c i a l e g r a v i t a c i o n a l . O movimento ascendente se deve a

g r a d i e n t e s de p o t e n c i a l m a t r i c i a l , enquanto o movimento des

cendente depende de ambos os g r a d i e n t e s de p o t e n c i a l , m a t r i

c i a i e g r a v i t a c i o n a l ( G r a s s i , 1972).

Darcy (1956), c i t a d o por H i l l e l (1971), f o i o p r i m e i r o

a estabelecer uma equação para o movimento da água no solo

dada p e l a seguinte relação:

q = K . — r

-ê a densidade de f l u x o de água.

f a t o r de p r o p o r c i o n a l i d a d e chamado de condutividade h i

drãulica.

g r a d i e n t e hidráulico.

0 conhecimento do f l u x o de água no s o l o p e l a equação

de Darcy não ê o s u f i c i e n t e em estudos dinâmicos da água no

s o l o . Em condições de solos não saturados, situação mais co Onde:

q

K

AH = L

mura no campo, é importante q u a n t i f i c a r a variação do conteú

do de umidade com o tempo. Reichardt (1975), apresenta uma

equação d i f e r e n c i a l mais g e r a l do movimento da agua no solo

da seguinte forma: l i = _ 1 _ ( K Í £ - 4 + 5 (v ML-)+ 3 (v 3t 3x 1 x 3x 1 3y K y 3y ; 3z 1 z 3 z; em que: 8 = ê o conteúdo de umidade do s o l o . t = tempo.

= condutividade hidráulica do s o l o nas direções i = x,

y e z.

•p = p o t e n c i a l t o t a l de água no s o l o .

O movimento da água dentro do p e r f i l do s o l o , após

uma chuva ou irrigação, responsável p e l o umedecimento das

camadas mais profundas, ê chamado de redistribuição da água

no s o l o ou de drenagem i n t e r n a . A velocidade e duração des

se processo, determinam a capacidade e f e t i v a de armazena

-mento do s o l o , propriedade e s t a de v i t a l importância na eco

nomia de água para as p l a n t a s . A capacidade de armazenamen

t o de água no s o l o não ê uma quantidade f i x a ou propriedade

estática do s o l o , mas sim um fenómeno temporário, d e t e r m i

-nado p e l a dinâmica do movimento de água no s o l o (Reichardt,

1975).

Considerando que os princípios que determinam o

movimento d'água em canais, também são aplicáveis aos sulcos

e um dos p r i n c i p a i s parâmetros que determinam a velocidade

da água é a d e c l i v i d a d e , a mesma pode ser expressa pela

equação de Manning, c i t a d o por Bernardo (1982).

V = n- 1. Rh 2^3. S em que: V = é a velocidade da água. Rh = r a i o hidráulico. n = c o e f i c i e n t e de rugosidade da superfície. S = d e c l i v i d a d e .

Em g e r a l , a d e c l i v i d a d e está associada coma a

natureza do s o l o , com o comprimento do sulco e a quantidade

de água a ser a p l i c a d a em cada s u l c o . Até c e r t o s l i m i t e s ,

quanto mais pesado f o r o s o l o , mais c u r t o s serão os sulcos e

menor deverá ser a d e c l i v i d a d e (Daker, 1976) .

A erosão dos sulcos está associada com a velocidade

da água e com a maior ou menor e r o d i b i l i d a d e do s o l o .

Para e v i t a r erosão excessiva nos s u l c o s , sua d e c l i v i d a d e , de

modo g e r a l , não deve exceder a 2%, salvo em t i p o s

e s p e c i a i s que permitem maiores d e c l i v i d a d e s (Bernardo

1982). Segundo Zimmerman (1966), a forma i d e a l para uma

distribuição uniforme da água ao longo do sulco s e r i a

uma d e c l i v i d a d e constante ou que aumentasse g r a d u a l

da água, conforme a seguinte equação ( O l i t t a , 1978). Fe = Y • n • s Onde: Fe = força e r o s i v a da água. Y = peso e s p e c i f i c o da água. S = d e c l i v i d a d e . h = a l t u r a da lâmina d'água no s u l c o .

Segundo I s r a e l s e n e Hansen (1965), em solos onde os

sulcos têm d e c l i v i d a d e de 10 a 15% u t i l i z a - s e com êxito a

irrigação, desde que sejam aplicadas pequenas vazões e -

observandose a erosão que se produz. As d e c l i v i d a d e s s i t u a

-das e n t r e 0,5 a 3% são as mais aceitáveis e ,em alguns t i p o s

de solos se pode i r r i g a r s a t i s f a t o r i a m e n t e com d e c l i v e s na

f a i x a de 3 a 6%. De um modo g e r a l , para sulcos de d e t e r m i

nada forma, comprimento e t i p o de s o l o , e x i s t e a p o s s i b i l i

-dade de operar com as mais variáveis d e c l i v i d a d e s . Quando a

força e r o s i v a da água alcança l i m i t e s p e r i g o s o s , pode-se d i

m i n u i r a d e c l i v i d a d e , mudando a direção dos "sulcos,

obede-cendo os seguintes critérios, (Grassi, 1972):

1. Sulcos em direção normal â máxima d e c l i v i d a d e ;

2. Sulcos em direção d i a g o n a l à máxima d e c l i v i d a d e ;

3. Direção dos sulcos dependendo de outros f a t o r e s do

p r o j e t o .

De acordo com Booher (1974), a maneira mais e f i c i e n t e

para a p l i c a r a água ê quando os sulcos têm uma d e c l i v i d a d e

são nas partes de maiores d e c l i v i d a d e s , h a j a depósito de

t e r r a nas partes mais baixas dos s u l c o s .

2.3 - VAZÃO

A vazão a p l i c a d a no sulco é um dos f a t o r e s mais impor

t a n t e paira se. o b t e r uma e f i c i e n t e irrigação. Maiores u n i

formidades de aplicação de água são o b t i d a s quando se usa

irrigação com redução de vazão, ou s e j a , a p l i c a s e i n i c i a l

-mente a maior vazão que o s u l c o possa conduzir, sem t r a n s

bordar e sem causar erosão e,, quando a f r e n t e de avanço a t i n

g i r o f i n a l do s u l c o , a vazão i n i c i a l ê reduzida.

Os f a t o r e s mais importantes que estão intimamente l i

gados com a erosão do s o l o são a d e c l i v i d a d e e o t i p o de so

l o e estes l i m i t a m a vazão máxima admissível ( S i l v a e Duar

t e , 1980).

Segundo O l i t t a (1978), como a velocidade de i n f i l t r a

ção decresce exponencialmente em função do tempo, o ideal se

r i a u t i l i z a r vazões decrescentes durante a irrigação para

e v i t a r perdas excessivas por escoamento no f i n a l do s u l c o . A

vazão máxima, p e r m i t i d a no início da irrigação, deve ser a

que não causará erosão no s u l c o . A vazão máxima não e r o s i v a

é função da d e c l i v i d a d e do sulco e da e r o d i b i l i d a d e do solo.

Gardner e L a u r i t z e n (1946), c i t a d o s por Hamad e

Stringham (19 78), estudando o e f e i t o da vazão e da d e c l i v i

t e equação empírica, para determinação da vazão máxima não

e r o s i v a :

q - „ = aS^

vazão máxima não e r o s i v a ,

d e c l i v i d a d e do s u l c o .

são c o e f i c i e n t e s em função do t i p o de s o l o , sendo 0 <

a < l e - l < S < 0 .

Hamad e Stringham determinaram os v a l o r e s de a e 0 pa

r a s e i s grupos de solos d i f e r e n t e s .

C r i d l l e zt_ (1956),, c i t a d o por Bernardo (1982) ,

propuseram uma equação única para os d i f e r e n t e s t i p o s de so

l o s , da forma:

0,631

qmâx S

vazão máxima não e r o s i v a ,

d e c l i v i d a d e do s u l c o .

Esta equação, segundo Hamad e Stringham (19 78), supe

r e s t i m a a vazão máxima não e r o s i v a , para d e c l i v i d a d e s i n f e

r i o r e s a 0,5% e geralmente subestima a vazão máxima não

e r o s i v a para d e c l i v i d a d e s superiores a 0,5%.

l o , que a vazão máxima não e r o s i v a e mais e f i c i e n t e f o i cie

f i n i d a a p a r t i r dos dados de t e s t e s de avanço de água nos

s u l c o s , sendo que as combinações mais e f i c i e n t e s de vazão

-d e c l i v i -d a -d e foram: 2,5£/s - 0,15%, 2£/s - 0,24% e

l,5£/s-0,37%.

2.4 - ESPAÇAMENTO DOS SULCOS

O espaçamento e n t r e sulcos dependerá, geralmente, do

t i p o de equipamento que será usado nos t r a t o s c u l t u r a i s , da

c u l t u r a a ser i r r i g a d a e do p e r f i l de umedecimento do s o l o

(Daker, 1976? O l i t t a , 1978; Bernardo, 1982).

De acordo com Grassi (1972), o espaçamento dos sulcos,

deve e s t a r relacionado com a natureza física e p r o f u n d i d a

de do s o l o que se deseja i r r i g a r , de acordo com a p r o f u n d i

dade r a d i c u l a r do c u l t i v o . Com base em critérios e s t r i t a m e n

t e ed'áficos, o espaçamento deve ser menor em solos areno

sos que nos solos de t e x t u r a f i n a .

Segundo Zimmermam (1966), os solos arenosos, leves e

calcáreos necessitam um espaçamento menor e n t r e s u l c o s , vis_

t o que estes solos permitem uma excessiva percolação v e r t i

c a l com muito pouco movimento c a p i l a r l a t e r a l da água. Boers

e M i l l a r (1974) observaram que,para s o l o aluvião, a i n f i l

-tração l a t e r a l não alcançou uma d i s t a n c i a maior que 20cm,de

modo que uma área considerável f i c a v a sem ser a t i n g i d a pela

irrigação, no caso de sulcos espaçados de 60cm.

Veihmeyer e Herdrickson (1970), c i t a d o s por Granados

nosos chegou a uma distância de 30cm desde a borda do sulco

enquanto que em solos a r g i l o s o s esse avanço alcançou 75cm ,

o que e v i d e n c i a muito bem a dependência do espaçamento dos

sulcos com o t i p o de s o l o .

2.5 - COMPRIMENTO DOS SULCOS

0 comprimento a ser dado aos sulcos de irrigação de

pende da natureza do s o l o , i n c l u i n d o sua resistência â e r o

são e capacidade de drenagem; de sua d e c l i v i d a d e e do v o l u

me de água a ser a p l i c a d o (Daker, 19 76). Segundo Bernardo

(1982), os p r i n c i p a i s f a t o r e s que devem ser considerados na

determinação do comprimento do s u l c o são a forma e o tama

nho da área a ser i r r i g a d a , o t i p o de s o l o , a d e c l i v i d a d e

do s u l c o , a vazão a ser a p l i c a d a e a c u l t u r a a ser irrigada.

Booher (1974), a f i r m a que o comprimento pode aumentar

ã medida que aumenta a profundidade média de agua a ser

a p l i c a d a . Como a quantidade a a p l i c a r estã r e l a c i o n a d a com

a capacidade de retenção de água p e l o s o l o e com a p r o f u n d i

dade de enraizamento da p l a n t a , pode-se usar sulcos muito

mais longos para p l a n t a s de raízes profundas em solos a r g i

losos que para as de raízes s u p e r f i c i a i s em solos arenosos.

Se os sulcos são c u r t o s , o sistema de distribuição de

água ê constituído por grande número de canais ou c a n a l i z a

ções, ocupando p a r t e da área e requerendo uma mudança mais

frequente de fornecimento de água de um s u l c o para outro.Se

o comprimento ê demasiadamente longo, ocorrem excessiva per

Em razão das maiores perdas por percolação, o comprimento

dos sulcos é menor em solos de t e x t u r a grossa do que nos

de t e x t u r a f i n a . Para solos de i g u a l t e x t u r a , o comprimento

dos sulcos d i m i n u i a medida que aumenta a d e c l i v i d a d e , ou

s e j a , quando aumenta a força e r o s i v a da água (Grassi, 1972).

I s r a e l s e n e Hansen (1965), citam que o comprimento dos

sulcos v a r i a desde 30m atê 400m em c u l t i v o s intensivos. Os

comprimentos mais frequentes estão compreendidos e n t r e 90

e 150m. Em g e r a l , na determinação do comprimento dos sulcos,

u t i l i z a - s e a recomendação de C r i d l l e <lt_ clLLL (1956) c i t a d o

por O l i t t a (1978), em que o comprimento deve ser t a l que a

água a t i n j a o seu f i n a l em 1/4 do tempo de irrigação.

2.6 - CURVA DE AVANÇO

A representação gráfica da distância que a água per

c o r r e em função do tempo denomina-se curva de avanço, e es

t a mostra a diminuição da velocidade de avanço com o tempo .

Este comportamento é independente dos f a t o r e s hidráulicos e

se deve â diminuição da vazão com a distância (Grassi,1972).

Segundo W i l l a r d s o n e Bishop (1967), o avanço da água nos s u l

cos é i n f l u e n c i a d o p e l a dimensão do f l u x o , infiltração do

s o l o , rugosidade e comprimento do s u l c o .

Bishop (1962), desenvolveu uma metodologia r e l a c i o n a n

do o tempo necessário para que s e j a a p l i c a d a uma determina

da lâmina de irrigação na extremidade f i n a l dos sulcos e o

tempo de avanço ao longo destes s u l c o s .

por sulcos p e r m i t i u a vários pesquisadores desenvolver um

equacionamento matemático do avanço da água, considerando

as variáveis envolvidas no processo, t a i s como: vazão, i n

filtração, forma e comprimento do s u l c o , d e c l i v i d a d e e rugo

sidade da superfície.

C r i d l l e eX alll (1956) e Bishop (196 2), c i t a d o s por

Fok e Biáhop (1965), afirmam que o comprimento percorrido pe

l a f r e n t e de umedecimento ê i n f l u e n c i a d o p e l a eficiência de

aplicação, t a x a de infiltração d'água e p e l o tempo de i r r i

gação. Estudos r e a l i z a d o s . (Fok e Bishop, 1965? Grassi ,

1972; O l i t t a , 1978; Bernardo, 1982), concluíram que o

avanço da f r e n t e de água no s u l c o ê uma função exponencial

de variável tempo, da forma:

em que:

L = comprimento do sulco p e r c o r r i d o p e l a água no tempo T.

C e m= c o e f i c i e n t e s empíricos da função de avanço.

Nugtereng (1969) c i t a d o por Grassi (1972), encontrou

que "C" depende da d e c l i v i d a d e , vazão, características h i

drãulicas do f l u x o e rugosidade da superfície, enquanto que

"m" está r e l a c i o n a d o com as características físicas do s o l o

expressa em função da infiltração.

W i l l a r d s o n e Bishop (1967), apresentaram uma equação

empírica da seguinte forma:

onde:

t x = tempo necessário para a água p e r c o r r e r a distância x.

x = distância p e r c o r r i d a p e l a f r e n t e de avanço,

e = base do l o g a r i t m o n a t u r a l ,

a e c= são constantes empíricas.

Grassi tt_ alll (1965) c i t a d o s por Azevedo (1975), en

contraram uma equação r a c i o n a l , através de análise dimensio

n a l , para o processo de avanço da água, da forma:

n _ K nl , 7 2 2 D2/3 -1/2 . 0,722

P

onde:

D = comprimento do sulco p e r c o r r i d o p e l a água.

K = c o e f i c i e n t e . Q = vazão. R = r a i o hidráulico do s u l c o . S = d e c l i v i d a d e do s u l c o . t e = tempo de escoamento. I p = infiltração.

Fok e Bishop (1965), baseando-se nas relações o b t i d a s

por C h r i s t i a n s e n zt alll (1956), para o avanço da água no

sistema de irrigação por "bordas", desenvolveram um método

para o avanço da água no sistema de irrigação por sulcos ,

que l e v a em consideração a forma e a rugosidade dos mesmos.

L = Q t

+ W F K t' _(n+1)(n+2)

n+1

onde:

L = comprimento do sulco coberto p e l a água durante a i r r i

gação.

Q = vazão de entrada no s u l c o ,

t = tempo de aplicação de água.

u e m'= são c o e f i c i e n t e s de área da secção t r a n s v e r s a l do s u l

w = parâmetro que pode ser o perímetro molhado, a l a r g u r a

da água no sulco ou o espaçamento dos s u l c o s , depen

-dendo do processo u t i l i z a d o na determinação da equa

ção de infiltração.

F = f a t o r de correção para a lâmina média de água a b s o r v i

da pelo s o l o durante a irrigação.

K e n= são constantes empíricas da equação de infiltração.

b = expoente da função de avanço.

2.7 - CURVA DE INFILTRAÇÃO

Segundo Bernardo (19 82), infiltração é o processo pelo

q u a l a água penetra no s o l o através de sua superfície. A

velocidade de infiltração d*água em um s o l o é f a t o r muito

importante na irrigação, v i s t o que e l a determina o tempo

em que se deve manter a água na superfície do s o l o , de modo co.

que se a p l i q u e a quantidade desejada.

De acordo com I s r a e l s e n e Hansen (196 5 ) , a velocidade

de infiltração depende de muitos f a t o r e s , e n t r e os p r i n c i

-p a i s , a lamina de água em-pregada na irrigação, a tem-peratu

r a da água e do s o l o , a e s t r u t u r a , t e x t u r a e conteúdo de

umidade do t e r r e n o e a existência de camadas impermeáveis

no p e r f i l do s o l o .

Em r i g o r o s a análise, na irrigação por s u l c o , o movi

mento da água não é permanente. Por o u t r o l a d o , a v e l o c i d a

de de infiltração v a r i a em função do tempo. Em igualdade de

condições de s o l o e com o mesmo conteúdo de umidade, Grassi

(1972),mostra que a velocidade de infiltração da água nos

sulcos é função da vazão, d e c l i v i d a d e , rugosidade e l a r g u r a

do s u l c o .

E r i e (1962), c i t a d o por Resende (1972), a f i r m a que os

f a t o r e s mais importantes relacionados com a infiltração da

água no s o l o são: condições da superfície do s o l o , c a r a c t e

-rísticas i n t e r n a s do s o l o , conteúdo de umidade, temperatura

do s o l o e da água e duração de aplicação da água.

Segundo Gurovich (1979), a capacidade de infiltração

de um solo e sua variação no tempo depende do conteúdo i n i

c i a i da água e da tensão, assim como da t e x t u r a , estrutura e

uniformidade do p e r f i l do s o l o . Em g e r a l , a velocidade de

infiltração da água no s o l o ê a l t a nos estágios i n i c i a i s de

infiltração, especialmente quando o s o l o está seco, e tende

a decrescer e,eventualmente,a alcançar assintõticamente uma

velocidade constante, que se caama geralmente velocidade de

de constante que aparentemente ȋ.o d i m i n u i com o tempo.

C r i s t i a n s e n e B o u r r i e r ( s . d ) , c i t a d o s por Poiree e

O l l i e r (1970), mencionam que a variação da velocidade de i n

filtração, em função do tempo, ê uma ação sucessiva de vá

r i o s fenómenos que modificam as características do s o l o obe

decendo o seguinte processo:

1. A diminuição rápida i n i c i a l da velocidade de i n f i l

tração e devida a expansão dos colÕides do s o l o , o

que também e x p l i c a a diferença de comportamento dos

solos arenosos (pobres em colóides) e dos solos

a r g i l o s o s ( r i c o s em colóides).

2. Aumentos eventuais da velocidade de infiltração po

dem ser causados p e l o desaparecimento de bolhas de

ar nos intertícios, devido a dissolução e a r r a s t e

das mesmas na água, bolhas que por sua presença

retardam a circulação da água no s o l o .

A penetração da água no s o l o durante o processo de i n

filtração não é uniforme. Bodman e Colman (1943), c i t a d o s

por Skaggs e£ alÃ.1 (19 80), d i v i d i r a m em q u a t r o zonas o pro

cesso de infiltração da água, ou s e j a :

I . Zona saturada: camada s u p e r f i c i a l do solo, de peque

na profundidade, na q u a l o conteúdo de umidade r a p i

damente alcança o grau de saturação;

I I . Zona de transição: região de rápido decréscimo do

conteúdo de umidade do s o l o , alcançando também pe

quenas profundidades;

aproximadamente l i n e a r e n t r e o conteúdo de umidade

e a permeabilidade nesta fase (Israelsen e Hansen,

1965).

IV. Zona de umedecimento: o conteúdo de umidade decres

ce consideralvelmente e e s t a fase termina com a

f r e n t e de umedecimento que é o l i m i t e visível da

penetração da água no s o l o .

Existem vários métodos e maneiras para determinar a

velocidade de infiltração de um s o l o e inúmeras fórmulas f o

ram desenvolvidas para expressar e s t e fenómeno físico. Ber

nardo (1982),menciona que, para irrigação por sulcos, a vve l o c i d a d e de infiltração deve ser determinada pelo método da

"Entrada e Saída" d'água no s u l c o , ou p e l o método do 1I n f i l

trómetro de Sulco", considerando que nesses casos tanto ocor

re infiltração na direção v e r t i c a l como na h o r i z o n t a l .

Dentre as equações que q u a n t i f i c a m a infiltração d a

água em um s o l o , a mais simples e mais empregada na prática

ê a de Kostiakov (1932), c i t a d o por I s r a e l s e n e Hansen(1965),

da forma:

D = K t n

onde:

D = infiltração acumulada no tempo T

K e n= são c o e f i c i e n t e s que dependem das características fí

Segundo Gavande CL979), o parâmetro "K" está associa

do com a infiltração durante o i n t e r v a l o de tempo i n i c i a l ,

p o r t a n t o , depende da e s t r u t u r a e da condição do s o l o no mo

mento em que se a p l i c a a água. Se o s o l o possui fendas e po

ros grandes, o v a l o r de "K" ê r e l a t i v a m e n t e maior que se o

s o l o tem somente poros pequenos. O parâmetro "n" i n d i c a a

forma com que a velocidade se reduz com o tempo, p o r t a n

-t o , depende das variações da e s -t r u -t u r a do s o l o , resul-tan-te do

umedecimento.

Azevedo (1975) demonstrou que o c o e f i c i e n t e "K" da

equação de infiltração acumulada d i m i n u i a medida que aumen

tou o conteúdo i n i c i a l de água no s o l o . Enquanto que o ex

poente "n" não f o i afetado com o conteúdo i n i c i a l de água

do s o l o .

Existem várias o u t r a s equações propostas na l i t e r a t u

-r a , que envolvem estudos mais complexos do p-rocesso de i n

filtração da água no s o l o , como a equação de Green e Ampt

(1911), c i t a d o por Moore (.1981), que tem a seguinte forma:

K . t = F — S . A0 . I n , , F ,

( 1 + S . A6 } w

onde:

K = condutividade hidráulica da zona umedecida.

t = tempo.

F = volume de infiltração.

Sw = p o t e n c i a l c a p i l a r da f r e n t e de umedecimento.

A8 = déficit i n i c i a l de umidade.

f = f c + ( fQ - f c ) e - e t em que: f = infiltração acumulada. = infiltração f i n a l ou básica. fQ = infiltração i n i c i a l (t=0)

3 = parâmetro do s o l o em função da diminuição da v e l o c i d a

de de infiltração.

e = base de l o g a r i t m o n a t u r a l , t = tempo

A equação de P h i l l i p (1959), c i t a d o por Hillelíl971) f

tem a forma:

onde:

I = infiltração acumulada.

S = parâmetro chamado de " s o r p t i v i d a d e " que i n d i c a a capa

cidade de um solo homogéneo em absorver ou l i b e r a r

água.

K = condutividade hidráulica da zona de transmissão,

t = tempo.

2.3 - EFICIÊNCIA DE APLICAÇÃO DE AGUA I = S _t 1/2 _{+ K t}

A eficiência de aplicação de água de irrigação está

de manejo da água, c u l t i v o s i r r i g a d o s e características do

s o l o . O c o n t r o l e e o maneio adequado da água de irrigação

exigem métodos que permitam v i a b i l i z a r a prática de i r r i g a

ção, desde a sua f o n t e de captação até a sua utilização

pe-las p l a n t a s ( I s r a e l s e n e Hansen, 1965). Segundo Bos e

Nugte-re (1978), quando se p l a n e j a um sistema de irriqação, o mai_

or problema é d e c i d i r que eficiência de aplicação de ácrua de

ve-se u t i l i z a r nos cálculos, considerando que são vários os

f a t o r e s que intervém na sua escolha, sendo as condições de

s o l o , c l i m a , t o p o g r a f i a e manejo as mais i m p o r t a n t e s .

Em todo sistema de irrigação, ocorrem perdas e des

perdícios de água que devem ser considerados, a f i m de d e t e r

minar a v i a b i l i d a d e técnica, económica e s o c i a l do p r o j e t o .

A eficiência de uso da água de um p r o j e t o de irrigação,

de-pende não só das condições edafo-climãticas da área,

cons-trução e operação da obra, mas de f a t o r e s de ordem

agríco-l a , económico, s o c i a agríco-l , agríco-l e g a agríco-l e i n s t i t u c i o n a agríco-l (Grassi, 1968).

Existem vários parâmetros que devem ser determinados,

para p e r m i t i r a n a l i s a r a eficiência de irrigação e, sequndo

Bernardo (1982), os mais importantes são:

2.8.1 - Eficiência de Condução:

É a e s t i m a t i v a de.perda d'água? e n t r e a captação

e a entrada na p a r c e l a de irrigação, expressa pela

se-g u i n t e equação:

onde:

Ec = Eficiência de condução.

Va = Volume a p l i c a d o na área i r r i g a d a .

Vd = Volume d'água derivada da f o n t e .

A eficiência de condução é afetada por perdas por i n

-filtração através das paredes dos c a n a i s , por

transbordamen-t o , vazamentransbordamen-tos em transbordamen-tubulações e em menor i n transbordamen-t e n s i d a d e p e l a eva

potranspiração da vegetação n a t i v a que se propaga nos canais.

2.8.2 - Eficiência de Distribuição:

Ê a e s t i m a t i v a da uniformidade de infiltração

ao longo do s u l c o . Sob condições apropriadas de

mane-j o , o v a l o r da eficiência de distribuição,

normalmen-t e , d e v e r i a ser maior do que 70%, excenormalmen-to em solos

mui-t o permeáveis. É dada pela seguinmui-te equação:

Ed = — x 100 (Di + Df )/2 onde: Ed = Eficiência de distribuição. Df = Lâmina i n f i l t r a d a no f i n a l do sulco. D i = Lâmina i n f i l t r a d a no i n i c i o do sulco. 2.8.3 - Eficiência de Aplicação: Ê a percentagem, do t o t a l de água a p l i c a d o na

p a r c e l a , que ê considerada útil às c u l t u r a s . O v a l o r

plicação é de 60%, sendo que o i d e a l seriam v a l o r e s

a-cima de 70%. É expressa pela seguinte relação:

Ea = — x 100 Dm

onde:

Ea = Eficiência de aplicação.

Df = Lâmina i n f i l t r a d a no f i n a l do sulco.

Dm = Lâmina média a p l i c a d a por s u l c o .

A Lâmina média a p l i c a d a por s u l c o , quando se usa vazão

constante, pode ser c a l c u l a d a pela seguinte equação:

_. Tr x q Dm = — C x E em que: Dm = Lâmina média a p l i c a d a no s u l c o . Tr = Tempo de irrigação. q = Vazão a p l i c a d a . C = Comprimento do sulco. E = Espaçamento e n t r e s u l c o s , ou l a r g u r a da f a i x a de

umede-cimento dos sulcos.

Quando se usa irrigação com redução de vazão, a

lâmi-na média a p l i c a d a durante a irrigação poderá ser calculada

Dm = ( T 2' " T 1 )- q r +-T 1' • q i C x E onde: Dm = Lâmina média a p l i c a d a no s u l c o q i = Vazão i n i c i a l , qr = Vazão reduzida.

T l = Tempo t r a n s c o r r i d o até o momento da redução da vazão.

T2 = Tempo t o t a l de irrigação.

Hansen (1953), c i t a d o por Resende (1972), admite que

uma baixa eficiência de distribuição d'água, em um p r o j e t o

de irriqação, ou inadequada aplicação, muitas vezes, podem

t o r n a r a irrigação indesejável. Nenhum aspecto das

-eficiên-c i a s de irrigação pode ser abandonado, para que se possa t e r

o máximo de rendimento na produção.

Em g e r a l , nas áreas i r r i g a d a s do Nordeste, as eficiên

c i a s são baixas. Leal (1979), avaliando a eficiência de i r r i .

gação no P r o j e t o Bebedouro em P e t r o l i n a - Pernambuco,

encon-t r o u uma eficiência média de aplicação de 33% e uma

eficiên-c i a de distribuição média de 48%.

Azevedo tt alll (1975) recomendam, para melhorar a

eficiência de irrigação, a obtenção de dados para f i n s de d i

mensionamento de p r o j e t o s , em solos já i r r i g a d o s e r e a l i z a

-ção de t e s t e s de infiltra-ção a conteúdo de umidade na f a i x a

de 50 a 70% de água disponível, o que representará melhor as

condições f u t u r a s de manejo do s o l o sob irrigação.

Na irrigação por s u l c o s , as perdas de água poderão o

c o r r e r de três formas d i s t i n t a s : por evaporação durante a i r

rigação; por percolação, abaixo da zona do sistema ... r a d i c u

-l a r ; e por escoamento no f i n a -l do su-lco. As perdas por evapo

ração normalmente não são consideradas e,as perdas por escoa

mento s u p e r f i c i a l no f i n a l do s u l c o , podem ser reduzidas

me-d i a n t e um manejo c r i t e r i o s o me-da irrigação pome-dem ser aprovei,

tadas em algumas situações, ou eliminadas no caso de sulcos

fechados no f i n a l , pressupondo-se um manejo adequado dos mes

mos.

De acordo com Bernardo (1982), perdas d'ãgua por perco

lação resultarão em perdas de n u t r i e n t e s por lixiviação,

pa-ra as camadas abaixo da zona r a d i c u l a r das cultupa-ras,bem

como problemas de afloração do lençol freático nas áreas ã j u

-sante da que está sendo i r r i g a d a , ou na própria área de i r r i

gação, criando problemas p o t e n c i a i s de salinização e

causan-do, com i s s o , b a i x o rendimento da c u l t u r a e baixa eficiência

de irrigação.

Segundo Lopes (1973), a perda por percolação s e r i a e l i

minada, se a irrigação fosse i n s u f i c i e n t e para preencher com

pletamente a zona r a d i c u l a r no f i n a l do sulco. I s t o t r a r i a o

inconveniente de não s a t i s f a z e r a condição básica de repor

ao solo toda a água u t i l i z a d a na zona das raízes. Withers e

Vipond (1978), c i t a m que as perdas por percolação (que são

uma função do índice de avanço da água no s u l c o , da d e c l i v i

-dade do t e r r e n o e da profundi-dade de aplicação), i n f l u e m no

comprimento do sulco a ser u t i l i z a d o em um determinado t i p o

Bishop (1962), u t i l i z a n d o as características de i n f i l

tração d"água do s o l o , e o c o n c e i t o R, propôs a seauinte

e-quação para determinar as perdas por percolação:

P d = (R + 1 )n- Rn x 10 0 (R + 1 ) n+ Rn

em que:

Pd = Perda por percolação.

n = Expoente da equação de infiltração acumulada.

R = Relação e n t r e o tempo e x i g i d o para aplicação da lâmina

desejada no- f i n a l do sulco e o tempo de avanço d'água no

sulco.

Bernardo (1982), apresenta um método mais aproximado,

que c o n s i s t e em d i v i d i r o tempo de avanço e o tempo de i r r i

-gação em quatro i n t e r v a l o s cada um, tomando-se uma variação

l i n e a r dentro de cada i n t e r v a l o , o que será bem mais p r e c i s o

do que tomar uma variação l i n e a r única em todo o tempo de

avanço, ou no tempo e x i g i d o para a aplicação da lâmina de i r

-rigação. 0 comprimento de cada s e t o r , quando d i v i d e - s e o tem

po de avanço em quatro i n t e r v a l o s i g u a i s , é c a l c u l a d o u t i l i

-zando a equação de avanço no s u l c o , ou s e j a :

L1 = C|(0.25 T a )m|

L2 = CK0.50 T a )m - (0*25 T a )m|

L3 = C|(0.75 T a ) m - (0.50 Ta )m |

onde:

, L2, L 3 / = São os comprimentos dos setores quanto d i v i

de-se o tempo de avanço em q u a t r o i n t e r v a

l o s i g u a i s .

C = C o e f i c i e n t e da equação de avanço d 'água no

s u l c o .

Ta = Tempo de avanço,

m = Expoente da equação de avanço d"água no s u l

CO.

e, as lâminas ' i n f i l t r a d a s ' nas extremidades desses

setores podem ser calculadas pelas seguintes equações, em f u n

-ção do v a l o r de R, ou s e j a : Di = d1( R + 1 ) D2 = d1( R + 0,75) D3 = d1( R + 0,50) D4 = d1( R + 0,25) Df = d„Rn sendo:

Di = Lâmina i n f i l t r a d a no início do t r e c h o L^(início do s u l

-co) . D2 = Lâmina i n f i l t r a d a no início do t r e c h o L2 D^ = Lâmina i n f i l t r a d a no início do t r e c h o L^ D4 = Lâmina i n f i l t r a d a no início do t r e c h o L^ Df = Lâmina i n f i l t r a d a no f i n a l do t r e c h o L ^ ( f i n a l do sulco) n d{ = Constante i g u a l a K Ta

n = Expoente da equação de infiltração acumulada.

K = C o e f i c i e n t e da equação de infiltração acumulada.

Ta = Tempo de avanço d'água no s u l c o .

R = Relação e n t r e o tempo necessário para a p l i c a r uma d e t e r

minada lâmina de irrigação no f i n a l do sulco e o tempo

de avanço d'água até o f i n a l do sulco.

U t i l i z a n d o o procedimento a n t e r i o r proposto por Bernar

do (1982), a perda por percolação é dada pela seguinte

e-quação:

(1,75L1 + 1 , 2 5 1 1 , + 0,75L-, + 0,25L.)

P p = ! £ — x n x 100

2 RL

sendo:

Pp = Perda por percolação.

L i = Setores em que f o i d i v i d i d o o s u l c o , i - 1, 2 , 3 e 4

n = Expoente da equação de infiltração acumulada.

R = Relação e n t r e o tempo e x i g i d o para aplicação da Lâmina

desejada no f i n a l do sulco e o tempo de avanço d 'ácrua

no sulco.

L = Comprimento t o t a l do s u l c o .

As perdas por percolação podem ser o b t i d a s também

pe-l a seguinte equação, segundo Bernardo (1982):

onde:

Pp = Perda por percolação.

Dp = Lâmina percolada.

Dm = Lâmina média a p l i c a d a por s u l c o .

As perdas por escoamento s u p e r f i c i a l no f i n a l do sulco

("Runoff"), estão associadas, geralmente, a baixa eficiên

c i a de aplicação de água. A minimização destas perdas podem

ser o b t i d a s , p r i n c i p a l m e n t e , pela redução da vazão i n i c i a l a

p l i c a d a no s u l c o , para um v a l o r de acordo com as caracterís-t i c a s de infilcaracterís-tração do s o l o .

W i l l a r d s o n e Bishop (1967) , propuseram uma equação ge

r a l para estimar a percentagem d'água perdida por

escoamen-t o s u p e r f i c i a l da seguinescoamen-te forma:

Pr = (-—T r _ ) (-^í-)x 100 Ta + Tr qx

onde:

Pr = Perdas por escoamento s u p e r f i c i a l no f i n a l do

sulco-Tr = Tempo e x i g i d o para aplicação da lâmina de irrigação no

f i n a l do sulco.

Ta = Tempo de avanço d"água no s u l c o ,

q f = Vazão que s a i no f i n a l do s u l c o ,

q i = Vazão a p l i c a d a por s u l c o .

A e s t i m a t i v a da percentagem d'água perdida por escoar

mento s u p e r f i c i a l no f i n a l do sulco pode ser o b t i d a , segundo

Pr Dr

Dm x 100

onde:

Pr = Perdas por escoamento s u p e r f i c i a l no f i n a l do sulco.

Dr = Lâmina média e q u i v a l e n t e ao escoamento.

Dm = Lâmina média a p l i c a d a por s u l c o .

Soares alll (1983), determinaram que, a r e u t i l i z a

ção da água escoada ocasionou uma eficiência de irrigação de

65% para R i g u a l a 0,5 e cresceu com o aumento do v a l o r de

R; c o n c l u i r a m ainda que a reutilização da água escoada ocasi.

onou sensível redução no custo t o t a l de bombeamento da água

de irrigação.

Soares (1980), avaliando o sistema de irrigação por

s u l c o , em função do v a l o r de R, sobre as perdas de água por

percolação e por " r u n o f f " , c o n c l u i u que, as perdas por perco

lação tenderam a decrescer e as perdas por escoamento a cres

cer, quando o v a l o r de R aumentou, para um mesmo comprimento

de s u l c o , sob condições de vazão constante.

B r i t o e O l i v e i r a (1980), u t i l i z a n d o dados de W i l l a r d s o n

e Bishop (1967), analisaram e s t a t i s t i c a m e n t e os parâmetros

de características de infiltração do s o l o , v e l o c i d a d e de

a-vanço da água, percolação profunda e escoamento s u p e r f i c i a l

e seus e f e i t o s na eficiência de aplicação por s u l c o , conclu

indo que a percolação profunda evidenciou-se como ..a perda

mais s i g n i f i c a n t e , p r i n c i p a l m e n t e , para o caso de sulcos I o n

gos. A .FIGURA t mostra o esquema i l u s t r a t i v o da irrigação no

D f = LÂMINA INFILTRADA N O FINAL D O S U L C O = LÂMINA NECESSÁRIA Â C U L T U R A

FIG. 1

CAPÍTULO I I I

3 - MATERIAIS E MÉTODOS

3.1 - CARACTERIZAÇÃO DA ÃREA EXPERIMENTAL

As a t i v i d a d e s de campo do presente t r a b a l h o foram

de-senvolvidas na Base Física de Produção e Experimentação da

EMPRESA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA DO RIO GRANDE DO NORTE

- EMPARN, em Ipanguaçú-RN, num aluvião de t e x t u r a média.

Suas coordenadas geográficas correspondem"à l a t i t u d e de 5°31'

S u l , l o n g i t u d e de 36°52' Oeste de Greenwich e a l t i t u d e de 67

metros acima do nível do mar. As características climáticas

da Região do Vale do Açú, na qual o r e f e r i d o município está

l o c a l i z a d o , são mostradas na FIGURA 2.

3.2 - CARACTERÍSTICAS FÍSICO-HÍDRICAS DO SOLO ESTUDADO

A análise granulométrica do p e r f i l do s o l o , até a pro

fundidade de 100 cm, em i n t e r v a l o s . d e 2 0 cm, f o i f e i t a a t r a

-vés do método da p i p e t a (Day, 1965).

A capacidade de campo f o i determinada " i n s i t u " . O

método c o n s i s t i u em s a t u r a r o solo até uma determinada p r o f u n -2

didade , u t i l i z a n d o . uma bacia de 2 m. e- cobrindo -.com. plástico

para e v i t a r a evaporação. O t e o r de umidade do solo f o i

de-terminado mediante o método gravimêtrico, em cada camada de

<t 30

JAN. FEV. MAR. ABR. MAI. JUN. J U L . A GO. SET. OUT. NOV. DEZ. M E S E S 200 <•> 100 i i i i r — J i — i r—i

l

i

i

MESES

FIG. 2 - Climatograma da Região do Acu fonte: SALINAS E BRITO, 1982 (adaptado).

100 cm. Quando a variação do t e o r da umidade tornou-se m i n i

ma, durante duas repetições, a média destes f o i considerada

a capacidade de campo.

O ponto de murcha permanente f o i r e t i r a d o da curva de

retenção de umidade, o b t i d a pelo método da membrana de p r e s

-são d e s c r i t o por Richards (1947), correspondente ã pres-são

de 15 atmosferas.

A densidade do solo f o i determinada, para cada p r o f u n

-didade, através do c i l i n d r o amostrador de Uhland.

3.3 - PARÂMETROS DE IRRIGAÇÃO

3.3.1 - Vazão:

A aplicação d«água nos sulcos f o i f e i t a a t r a

vês de tubos janelados reguláveis, tendo como f o n t e de capta

ção um poço amazonas. Para a mensuração das vazões a p l i c a

das, u t i l i z o u - s e medidores de vazão WSC Flume modelo A. A FI

GURA 3 mostra a curva carga x vazão dos medidores u t i l i z a

-dos .

As vazões a p l i c a d a s nos sulcos foram selecionadas

par-t i n d o - se do c o n c e i par-t o de vazão não e r o s i v a , propospar-to por

Gardner & L a u r i t z e n (1946), c i t a d o s por Hamad & Stringham

(1978)t representado p e l a equação da forma;

qmáx = a | (eq. 1)

onde:

C A R G A , c m

dos na TABELA 1

Com o o b j e t i v o de se q u a n t i f i c a r a vazão máxima não

er o s i v a er e a l testouse mais duas vazões, assumindo v a l o er e s i

-mediatamente s u p e r i o r e i n f e r i o r ã vazão máxima não e r o s i v a

teórica, o b t i d a pela equação 1, e ao mesmo tempo, observan

do-se o grau de erosão causado nos s u l c o s , através da v i s u a

lização da quantidade de partículas arrastadas p e l a água nos

trechos i n i c i a i s do sulco e também observando-se a

quantida-de quantida-de partículas em suspensão na água escoada no f i n a l do

s u l c o .

3.3.2 - Curva de Avanço

As curvas de avanço d'ãgua nos sulcos foram de

terminadas u t i l i z a n d o - s e os v a l o r e s de vazões

emprega-dos quando da determinação da equação máxima não

erosi-va r e a l . 0 método c o n s i s t i u na colocação de estacas ao

longo do s u l c o , em i n t e r v a l o s de 10 metros, e

cronome-t r a r o cronome-tempo gascronome-to pela água para a cronome-t i n g i r cada escronome-taca.

Adotou-se a função de avanço da forma:

L = CTm (eq. 2)

Comprimento do s u l c o , m.

Tempo de avanço, min.

São c o e f i c i e n t e s empíricos da função de avanço. onde:

L

T

GRUPO DE | | g | C o e f i c i e n t e de SOLO | | | correlação Ia | 0.892 | - 0.937 | 0 . 891 I I b | 0.988 | - 0.550 | 0 .724 I I I C | 0.613 | - 0.733 | 0.800 IV d | 0.644 | - 0.704 | 0.729 V e | 1.111 | - 0.615 | 0.731 VI f | 0 . 665 | - 0.548 | 0.921

a) - Solos de t e x t u r a pesada com subsolo e s u b s t r a t o de baixa permeabilidade. A profundidade impermeável s i t u a - s e a mais de 914 mm.

b) - Solos de t e x t u r a moderadamente pesada com subsolo e s u b s t r a t o de baixa permeabilidade. A profundidade impermeável s i t u a - s e e n t r e 508 e 914 mm •

c) - Solos de t e x t u r a média com subsolo e s u b s t r a t o de permeabilidade moderadamente b a i x a . A profundidade

impermeável s i t u a - s e e n t r e 508 e 914 mm •

d) - Solos de t e x t u r a média com subsolo e . s u b s t r a t o de permeabilidade moderadamente b a i x a . A profundidade

impermeável s i t u a - s e e n t r e 254 e 508 mm

e) - Solos de t e x t u r a leve com subsolo e s u b s t r a t o moderadamente permeável. A profundidade impermeável

s i t u a - s e e n t r e 254 e 508 mm.

f ) - Solos de t e x t u r a muito leve com subsolo e s u b s t r a t o de permeabilidade moderadamente rápida. A profundidade impermeável s i t u a - s e a menos de 254 mm.

Os c o e f i c i e n t e s "C" e "m" foram determinados através

de regressão l i n e a r , segundo Gomes (1978).

3.3.3 - Curva de Infiltração

Os t e s t e s de infiltração foram f e i t o s através

do método de "Entrada-Saída" d'água no s u l c o . A medição das

vazões de entrada e saída foram f e i t a s através de

instalação, em cada sulco de t e s t e , de dois medidores WSC

Flume modelo A, d i s t a n c i a d o s e n t r e s i de 20 m. A vazão

u t i l i z a d a f o i a máxima não e r o s i v a r e a l . O procedimento

c o n s i s t i u em se manter no medidor de entrada este v a l o r

de vazão e em i n t e r v a l o s de tempo pré-determinados, medir o

decréscimo da vazão no medidor de saída até a estabilização

de um v a l o r constante. Para representação da infiltração

acumulada no decorrer do tempo, adotou-se a equação da

forma:

D= KTn (eq. 3)

onde:

D = Infiltração acumulada, mm.

T = Tempo, min.

K e n = São c o e f i c i e n t e s que dependem das característcas

físicas do s o l o .

Os c o e f i c i e n t e s "K" e "n" foram determinados através

de regressão l i n e a r , segundo Gomes (1978). A velocidade de

infiltração f o i o b t i d a pela derivação da equação 3 em função

3.4 - AVALIAÇÃO DO MÉTODO DE IRRIGAÇÃO POR SULCOS

A avaliação do método obedeceu os procedimentos

básicos apresentados por Bernardo (1982) , tendo como base a

equação de avanço, a equação de infiltração acumulada e a

relação e n t r e o tempo necessário para se i n f i l t r a r uma

determinada lâmina de irrigação no f i n a l do sulco e o tempo

de avanço d'água no s u l c o , relação e s t a representada por R.

0 parâmetro R está intimamente r e l a c i o n a d o com as

necessidades hídricas das c u l t u r a s nos seus mais d i v e r s o s

estágios de desenvolvimento.

Analisou-se as perdas por percolação e por escoamento

s u p e r f i c i a l no f i n a l do s u l c o , para v a l o r e s de R variando de

1 até 4 e assumindo-se comprimentos de sulcos de 100 m

usados no experimento e mais três v a l o r e s simulados, a

p a r t i r da equação de avanço d"água no s u l c o , de 50; 75 e 125

m. 0 procedimento f o i f e i t o para condição de vazão constante

e mais dois v a l o r e s de vazão r e d u z i d a . A avaliação g e r a l do

sistema f o i f e i t a através da análise da eficiência de

aplicação e de distribuição de água, conforme as equações

relacionadas a s e g u i r :

3.4.1 - Lâmina Média A p l i c a d a por Sulco

D = q x T x 60 (eq. 4) L x E

onde:

D = Lâmina média a p l i c a d a por s u l c o , mm. q = Vazão a p l i c a d a no s u l c o , l / s .

T = Tempo de aplicação, min. L = Comprimento do Sulco, m.

A lâmina média a p l i c a d a quando se faz redução da vazão i n i c i a l é dada por: T, x q i + (T„ - T ) . q r Dm = — ± £ ! x 60 (eq. 5) L x E onde:

= Lâmina média a p l i c a d a quando se reduz a vazão i n i c i a l ,

mm.

= Tempo t r a n s c o r r i d o até o momento da redução, min.

T^ = Tempo t o t a l de irrigação, min.

q i = Vazão i n i c i a l , l / s .

qr = Vazão reduzida, l / s .

3.4.2 - Lâmina I n f i l t r a d a no Início e no F i n a l do sul.

co Di = K ( T a v )n . (R + 1 )n (eq. 6) Df = K ( T a v )n . Rn (eq. 7) onde: Di = Lâmina i n f i l t r a d a no início do s u l c o , mm. Df = Lâmina i n f i l t r a d a no f i n a l do s u l c o , mm.

K/n = C o e f i c i e n t e da equação de infiltração acumulada.

Tav = Tempo de avanço d"água no s u l c o , min.

R = Relação e n t r e o tempo necessário para i n f i l t r a r uma de

terminada lâmina no f i n a l do sulco e o tempo de avan

ço.

-n a l do Sulco Pp = (Dp/Dm) x 100 Pr = (Dr/Dm) x 100 (eq. 8) (eq. 9) em que:

Pp = Perdas por percolação, %

Pr = Perdas por escoamento, %

Dp = Lâmina p e r c o l a d a , mm.

Dr = Lâmina de " r u n o f f " , mm.

3.4.4 - Eficiência de Aplicação e de Distribuição de

Água Sa = (Df/Dm)x 100 (eq. 10) Ed = Bf x 100 (eq. 11) (Di + Df)/2 em que: Ea = Eficiência de aplicação, % Ed = Eficiência de distribuição, %

3.5 - PREPARO DA ÁREA E INSTALAÇÃO DO EXPERIMENTO

I n i c i a l m e n t e o t e r r e n o f o i arado e submetido a uma s i s

tematização l e v e , apenas para u n i f o r m i z a r a superfície do

t e r r e n o , v i s t o que a d e c l i v i d a d e p r e l i m i n a r m e n t e determina

da mostrou-se i d e a l para os t e s t e s . Após a sistematização o

t e r r e n o f o i novamente arado, gradeado e em seguida sulcado.

m a n g u e i r a , f a z e n d o - s e l e i t u r a s d e n t r o d o s s u l c o s em i n t e r v a l o s de 10 m e t r o s . F o r a m f e i t o s 8 s u l c o s com 100 m e t r o s de c o m p r i m e n t o , espaçados e n t r e s i de 1,0 m e t r o . Os s u l c o s a p r e s e n t a r a m d i -mensões médias de 18 cm de a l t u r a e 35 cm de l a r g u r a e d e c l i v i d a d e média de 0.29 %. A n t e s do início d o s t e s t e s , f o r a m f e i t a s 3 irrigações, com o o b j e t i v o de p r o v o c a r o a s s e n t a m e n t o d o s o l o ao l o n a o dos s u l c o s . Os t e s t e s f o r a m r e a l i z a d o s q u a n d o o s o l o a p r e s e n t a v a um conteúdo de u m i d a d e em t o r n o de 5 0 % de água disponí-v e l f d e t e c t a d o atradisponí-vés de determinações d a u m i d a d e do p e r f i l do s o l o , n a s d i v e r s a s camadas m e n c i o n a d a s a n t e r i o r m e n t e , com o auxílio d a c u r v a de retenção de u m i d a d e .

CAPITULO IV

RESULTADOS E DTSCUSSOES

4.1 - PROPRIEDADES FfSICO-HfDRICAS DO SOLO

A análise gramilomêtrica e a classificação t e x t u r a l d o s o l o a p r e s e n t a m - s e n a TABELA 2 . Os v a l o r e s d a c a p a c i d a d e d e campo, d o p o n t o d e m u r c h a p e r m a n e n t e e d a d e n s i d a d e a p a r e n t e são m o s t r a d o s n a TABELA 3• A FIGURA 4 a p r e s e n t a a s c u r v a s d e retenção d e u m i d a d e d a s d i f e r e n t e s camadas d e s o l o , c o n f e c c i o n a d a s a p a r t i r d o s d a d o s a p r e s e n t a d o s n a TABELA 4. O b s e r v a s e q u e a retenção d e u m i -d a -d e a 0,33 a t m -d i m i n u i com a p r o f u n -d i -d a -d e , e i s t o é e x p l i c a do p e l a diminuição d o t e o r d e a r g i l a d o s o l o q u e d e c r e s c e com a p r o f u n d i d a d e . A retenção d e u m i d a d e a 15,0 a t m d i m i -n u i com a p r o f u -n d i d a d e , mas d e uma f o r m a p o u c o a c e -n t u a d a . Ob s e r v a s e também q u e o s v a l o r e s d e c a p a c i d a d e d e campo o b t i -d o s em campo são l i g e i r a m e n t e i n f e r i o r e s àqueles o b t i -d o s em

laboratório, r e f e r e n t e a retenção d e u m i d a d e a 0,3 3 a t m .

4.2 - PARÂMETROS DE IRRIGAÇÃO

A vazão máxima não e r o s i v a teórica, o b t i d a p e l a e q u a -ção 1 , p a r a uma d e c l i v i d a d e média d o s s u l c o s d e 0.29% e v a l o r e s d e a e 0 i g u a i s a 0.613 e - 0 . 7 3 3 , r e s p e c t i v a m e n t e ,

a-TABELA 2 - Distribuição do Tamanho d a s Partículas P r o f u n d i d a d e | A r e i a | S i l t e | A r g i l a | Classificação (cm) % % % T e x t u r a l 0 - 20 50 ,02 40,77 9,21 F r a n c o 20 - 40 52,16 41 ,70 6,14 F r a n c o A r e n o s o 40 - 60 47,97 45,88 6,15 F r a n c o A r e n o s o 60 - 80 53,00 40 ,84 6,16 F r a n c o A r e n o s o 80 - 100 70,65 25,27 4,08 F r a n c o A r e n o s o

TABELA 3 - Características Físico-Hídricas d o S o l o P r o f . (cm) C a p a c i d a d e de Campo (%) P o n t o d e M u r c h a (%) D e n s i d a d e A p a -r e n t e ( g / c n l3) 0 - 20 21 ,8 5,99 1 ,49 20 - 40 19,6 4,31 1 ,50 40 - 50 19,8 5,00 1 ,52 60 - 80 18,4 4,75 1 ,48 80 - 100 16,9 2,72 1 ,46

F I 6 - 4 - C u r v a s c a r a c t e r í s t i c a do solo ate a profundidade de 1 0 0 c m , referente

P r o f u n d i d a d e (cm) Tensão ( a t m ) P r o f u n d i d a d e (cm) _{0,10 0,33 1 ,00 5,00 10,00 15,00} 0 - 2 0 42,65 28,61 10,71 8,05 6 ,87 5,99 20 - 40 28 ,60 22,07 8,12 6 ,23 5,28 4,31 40 - 60 31 ,95 24,01 7,53 6,11 5,59 5 ,00 60 - 80 33,89 22,54 9,84 7,73 5,61 4 ,75 80 - 100 26,89 14,26 7,52 6,57 4,17 2,72 co