USO EFICIENTE DA ÁGUA E MÉTODOS DE REGA
1Luís Santos Pereira2
Resumo
As técnicas de rega visando o uso mais eficiente da água em agricultura são analisadas na perspectiva de uma escassez crescente da água e da necessidade de tornar a rega ambientalmente amigável. Neste contexto, começa-se por analisar a vantagem em utilizar conceitos novos relativos a usos e consumos que permitam identificar as situações em que os usos são benéficos e não ocorrem perdas de água. As tecnologias de rega são analisadas a nível da exploração agrícola, incidindo sobre tecnologias, escolha e dimensionamento dos sistemas de rega, com referência a modelos.
Introdução
O uso sustentado da água é uma prioridade, particularmente para as regiões onde a água é ou se tornou escassa. Tal implica que o desenvolvimento seja encarado na perspectiva da conservação dos recursos e do reequilibro ambiental, recorrendo a tecnologias apropriadas, e procurando soluções economicamente viáveis e socialmente aceitáveis. As questões relativas à água e à sua gestão vêm-se colocando, cada vez mais, na primeira linha dos problemas de hoje porque são cada vez mais evidentes os desequilíbrios entre a disponibilidade e a procura de água, é sempre mais notória a degradação da qualidade das águas de superfície e subterrâneas, é crescente a competição entre sectores utilizadores, e são mais prementes os conflitos inter-regionais e internacionais (cf. Shiklomanov, 2000).
A escassez de água faz-se sentir quer nas regiões áridas e atreitas à seca, quer em regiões onde a precipitação é abundante. De facto, a escassez de água engloba tanto a quantidade de água disponível como a sua qualidade já que se os recursos hídricos são degradados deixam de estar disponíveis para muitos usos. Neste sentido, vários estudos apontam soluções para conviver com a escassez, tanto em agricultura como noutros sectores utilizadores (e.g. Pereira et al., 2002 a; b).
Para fazer face a estes problemas, a nível da exploração agrícola, ocorrem dois conjuntos de tecnologias essenciais: a determinação das necessidades de água das culturas e seu uso no balanço hídrico do solo através de modelos de simulação, e a escolha e dimensionamento apropriado dos sistemas de rega, onde também a modelação constitui apoio fundamental.
Para fazer face à escassez de água e aos impactos ambientais da rega, genericamente procura-se tanto a redução da procura como o controlo da contaminação ou a capacidade de usar águas de menor qualidade sem produzir novos impactos ambientais e de saúde. As soluções passam pelas tecnologias de rega, seja pela definição rigorosa das necessidades de água, seja pela adequação dos métodos de rega.
1
Taller e Mini-Curso sobre Técnicas de Riego y Fertirriego. Herramientas Computacionales para Diseño y Manejo, CYTED y Universidad de Cuenca, Cuenca, Ecuador, 24-27 de Julho de 2007.
2 Centro de Estudos de Engenharia Rural, Instituto Superior de Agronomia, Universidade Técnica
Usos, consumos, perdas e desperdícios de água. Uso eficiente da água
Para muitos, os termos “uso da água” e “consumo de água” são sinónimos. Porém, de facto, não é assim. Uso da água corresponde à mobilização de uma determinada quantidade de água para um certo fim. Todavia, uma parte dessa água é retornada ao ambiente, no mesmo ou noutro local, imediatamente ou passado algum tempo, com a mesma qualidade ou eventualmente degradada após ter sido usada. A parte não retornada corresponde ao consumo. Por outras palavras, constitui a parte dos recursos hídricos que é extraída do ciclo natural da água.
Em rega, a água usada é a que é mobilizada em reservatórios, cursos de água ou por bombagem de aquíferos e a água consumida é apenas a que se evapora a partir do reservatório, dos canais, do solo, a que é transpirada pelas plantas cultivadas e pelas outras plantas não úteis que lhe acedem, bem como a que é incorporada nos produtos do regadio. Várias outras fracções da água usada não são consumidas nomeadamente as que se infiltram e percolam até aos aquíferos subjacentes a partir de reservatórios, canais e dos campos regados, ou as que escoam para cursos de água superficial por descargas dos canais ou por escoamento como excedentes da rega. Estas águas poderão ser usadas de novo ou, se adicionadas a corpos de água cuja qualidade não permita o reuso, ser então perdidas como se indica na Tabela 1 (cf. Allen et al., 1997; Burt et al., 1997, Pereira, 2003).
Tabela 1. Classificação dos usos e consumos da água em regadio na perspectiva de conservação e poupança (adaptado de Burt et al., 1997; Pereira et al., 2002 a)
Águas consumidas Águas não consumidas e não reutilizáveis
Águas não consumidas mas reutilizáveis Usos benéficos ET das culturas regadas evaporação para controlo climático água no produto fracção de lavagem adicionada a águas salinas fracção de lavagem adicionada a águas reutilizáveis Usos não benéficos ET de excesso de água do solo e de freatófitas evaporação a partir dos aspersores evaporação a partir de canais e reservatórios
percolação para lençóis freáticos salinos águas de retorno e de
descargas drenando para águas superficiais degradadas ou o oceano
percolação para lençóis freáticos de boa
qualidade
águas de retorno e de descargas reutilizáveis
Fracção consumida Fracção não reutilizável Fracção reutilizável Podemos igualmente distinguir perdas de água de desperdícios de água (Fig. 1). Perdas serão as águas evaporadas que não correspondem à evapotranspiração da cultura regada e as águas adicionadas a corpos de água que não permitem reuso. De resto, as restantes fracções ou foram consumidas para o objectivo escolhido ou regressaram à natureza de forma a poderem ser usadas de novo, mais tarde e por outros utilizadores. Serão desperdícios as quantidades de água que foram usadas em excesso, caso de descargas a partir dos canais ou de excesso de água aplicada na rega. Os desperdícios implicam
custos na mobilização dos recursos hídricos e conduzem quer a perdas, quer a fracções reutilizáveis posteriormente mas sem que se retire benefício da sua utilização.
Devemos, sobretudo, distinguir entre usos benéficos e usos não benéficos (Fig. 1). Serão benéficos aqueles que levam à obtenção do produto desejado – nomeadamente a evapotranspiração da cultura - e, no caso da rega, ao controlo da salinidade do solo pela aplicação da fracção de lavagem, que percola através da zona radicular e arrasta os sais para profundidades que não afectem a cultura.
USO DA ÁGUA
CONSUMO
FRACÇÃO NÃO CONSUMIDA
REUTILIZÁVEL REUTILIZÁVELNÃO
Qualidade degradada Qualidade preservada PERDAS Uso Benéfico Consumo não benéfico
Uso não benéfico DESPERDÍCIOS USO DA ÁGUA CONSUMO FRACÇÃO NÃO CONSUMIDA
REUTILIZÁVEL REUTILIZÁVELNÃO
Qualidade degradada Qualidade preservada PERDAS Uso Benéfico Consumo não benéfico
Uso não benéfico DESPERDÍCIOS
Fig. 1. Usos e consumos de água, benéficos e não benéficos; perdas e desperdícios. Adoptando estes conceitos e indicadores reconhecem-se as perspectivas para melhor usar a água visando a conservação do recurso e a poupança no seu uso, com a vantagem de recorrer a conceitos e indicadores que podem ser comuns a sistemas agrícolas e não agrícolas. Por exemplo, o conceito de eficiência vem sendo usado de forma muito díspar entre profissionais de rega e por outros profissionais, frequentemente de forma muito desajustada das realidades (Jensen, 1996; Allen et al., 1997), nomeadamente quando se refere que baixas eficiências significam fortes perdas ou quando se pretende aumentar a eficiência de sistemas que, em cascata, usam a mesma água. Recorrendo aos conceitos e indicadores referidos, o conceito de eficiência - razão entre as quantidades saídas e entradas num dado sistema ou sub-sistema - deve ficar reservado para finalidades específicas em que a sua definição é precisa, como referimos adiante para o termo eficiência de aplicação. De referir igualmente a vantagem de reservar o termo eficiência do uso da água para a ecofisiologia, portanto referindo-se à razão entre assimilação e transpiração de quaisquer plantas e culturas de sequeiro ou regadio, e substitui-lo pelo termo produtividade da água para representar a razão entre a quantidade produzida e a quantidade de água usada (kg/m3) em regadio, aliás à semelhança da produtividade da terra (kg/ha), como sugerido por Pereira et al. (2002 a, b), aliás com a vantagem de se poder usar também o conceito de produtividade económica da água se no numerador substituirmos a quantidade produzida pelo valor da produção (€/m3).
Posto isto, pode dizer-se que um uso eficiente da água, tanto ara conviver com a escassez como com as exigências ambientais se traduz por desempenhos dos sistemas hídricos, agrícolas e não agrícolas, grandes ou pequenos, que favoreçam os usos benéficos e limitem ao máximo os usos não benéficos, especialmente os que correspondem ás fracções consumida e não reutilizável (Fig. 2).
Caminhos para melhorar o uso da água: Caminhos para melhorar o uso da água: Caminhos para melhorar o uso da água: Caminhos para melhorar o uso da água:
1 – Identificar os percursos da água 2 – Minimizar os usos não benéficos
evitar as perdas
controlar os desperdícios
3 – Maximizar os consumos benéficos
4 – Optimizar os usos benéficos não consumptivos
PERDAS DESPERDÍCIOS Fracção consumida e benéfica USOS DA ÁGUA Usos
benéficos não benéficosUsos
Fracção consumida e não benéfica Fracção não consumida e não reutilizàvel Fracção não consumida mas reutilizàvel PERDAS DESPERDÍCIOSDESPERDÍCIOS
Fracção consumida e
benéfica
USOS DA ÁGUA
Usos
benéficos não benéficosUsos
Fracção consumida e não benéfica Fracção não consumida e não reutilizàvel Fracção não consumida mas reutilizàvel
Caminhos para melhorar o uso da água: Caminhos para melhorar o uso da água: Caminhos para melhorar o uso da água: Caminhos para melhorar o uso da água:
1 – Identificar os percursos da água 2 – Minimizar os usos não benéficos
evitar as perdas
controlar os desperdícios
3 – Maximizar os consumos benéficos
4 – Optimizar os usos benéficos não consumptivos
PERDAS DESPERDÍCIOS Fracção consumida e benéfica USOS DA ÁGUA Usos
benéficos não benéficosUsos
Fracção consumida e não benéfica Fracção não consumida e não reutilizàvel Fracção não consumida mas reutilizàvel PERDAS DESPERDÍCIOSDESPERDÍCIOS
Fracção consumida e
benéfica
USOS DA ÁGUA
Usos
benéficos não benéficosUsos
Fracção consumida e não benéfica Fracção não consumida e não reutilizàvel Fracção não consumida mas reutilizàvel
Fig. 2. Caminhos para melhorar os usos da água pela identificação das fracções de usos benéficos e não benéficos conduzindo a aumentar a produtividade da água.
Métodos de rega e seu desempenho Caracterização
Os métodos de rega podem classificar-se do modo seguinte (Pereira e Trout, 1999): - rega de superfície ou por gravidade, compreendendo a rega por alagamento ou
por canteiros, realizada tradicionalmente em pequenos canteiros e sulcos curtos ou, modernamente, em canteiros com nivelamento de precisão; a rega por submersão em canteiros para arroz; a rega por infiltração em sulcos ou em faixas; e a rega por escoamento livre a partir de regadeiras de nível, como é usada tradicionalmente nas pastagens de montanha;
- rega por aspersão, a que correspondem sistemas estacionários com disposição
em quadrícula, deslocáveis ou de cobertura total, sistemas móveis de canhão ou de rampa porta-aspersores puxados por enrolador ou por cabo, e sistemas de rampa móvel pivotante (“center pivot”) ou, menos frequente, de deslocação linear;
- rega localizada ou microrrega, compreendendo a rega por gotejamento com
rega sub-superficial por tubos perfurados ou tubos porosos e, mais rara, a rega com golfadores (“bubblers”);
- rega subterrânea, realizada por controlo da profundidade da toalha freática,
quase sem representação em Portugal mas que se praticava a Sul da Ria de Aveiro e nas várzeas da Póvoa de Varzim.
Referiremos apenas os sistemas mais comuns e modernizados. Os sistemas de rega subterrânea desapareceram já ou, por requererem controlo cuidado e sem horário, estão em vias de desaparecer. Os sistemas tradicionais de rega por gravidade, altamente consumidores de mão-de-obra, pese embora o seu interesse, vão sendo progressivamente abandonados e substituídos pela aspersão, a microrrega e, menos frequentemente, pelos modernos processos de rega de superfície. A aspersão com sistemas portáteis vai igualmente dando lugar a sistemas que permitam automatização. O desempenho dos sistemas de rega na parcela pode ser avaliado através da
uniformidade de distribuição e da eficiência de aplicação (Burt et al., 1997; Pereira,
1999, 2001). A uniformidade de distribuição (%) é definida por
DU = 100 (Zlq /Zavg) (1)
em que Zlq é a média (mm) do menor quartil das quantidades de água infiltrada na área regada e Zavg é a quantidade média (mm) infiltrada na parcela. Em rega por aspersão as alturas infiltradas são substituídas pelas pluviometrias observadas, enquanto em microrrega se utilizam os caudais debitados pelos emissores.
Baixas uniformidades traduzem condições de excesso e de défice de infiltração em partes da parcela (cf. Burt et al. 1997) motivando perdas de produção devidas tanto ao défice como ao excesso de água no solo, e perdas de água e de fertilizantes onde a água infiltrada em excesso percola para além da zona radicular. Baixas uniformidades correspondem a condições adversas à eliminação de perdas e/ou desperdícios de água, à limitação da contaminação por agroquímicos e fertilizantes e ao controlo da salinidade e dos impactos devidos ao uso de efluentes e águas de qualidade inferior.
A eficiência de aplicação define-se, de preferência, pela relação:
ea = 100 (Zr,lq/D) (2)
em que Zr,lq é a quantidade média (mm) adicionada ao armazenamento na zona radicular no menor quartil e D é a dotação bruta aplicada (mm). Baixas eficiências indicam que parte da água aplicada não é utilizada para a produção, que pode ser de facto perdida se adicionada a lençóis freáticos ou águas superficiais degradadas.
Naturalmente, como em ambas as definições os numeradores se referem ao quartil que recebe menos água, a eficiência de aplicação é forçosamente dependente de DU. Por outras palavras, a uniformidade de distribuição mede a capacidade do sistema aplicar a água uniformemente em toda a parcela enquanto a eficiência de aplicação mede a capacidade de o regante gerir esse sistema de forma a aplicar com precisão a água necessária. Tal facto implica que o regante deve não só conhecer as características e limitações do sistema de rega que utiliza como conhecer as necessidades de água da cultura que rega, isto é, ea depende da condução da rega e do sistema.
O conceito de eficiência foi facilmente adoptado tanto por profissionais da rega como por gestores a água já que relaciona a quantidade de água consumida com a quantidade de água mobilizada. Recorrendo apenas a este indicador, a ideia de melhorar um sistema reduzia-se a melhorar a eficiência já que, erradamente, se considerava que baixas eficiências significavam largas quantidades de água perdidas (vd. 2, acima). Porém, a pouco e pouco, foi-se constatando que tal não era assim, e que afinal o que caracterizava um sistema e, por isso, condicionava a eficiência, era a uniformidade (cf. Keller e Bliesner, 1990; Pereira, 1996 e 1999; Burt et al., 1997). Entretanto, tem havido várias tentativas de formulação de relações entre desempenho e rendimento (e.g. Seginer, 1987; Warrick e Yates, 1987; Mantovani et al., 1995; Tarjuelo et al., 1996), sempre privilegiando a uniformidade. Por outro lado, ao reconhecer-se que os indicadores de uniformidade têm um significado estatístico (Hart e Reynolds, 1965), tornava-se possível o seu uso em projecto, nomeadamente relacionando dotações de rega e níveis de produção com objectivos de uniformidade (cf. Keller e Bliesner, 1990; Pedras e Pereira, 2002).
Como se analisou em trabalhos anteriores (cf. Pereira, 1999, 2001), a uniformidade de distribuição depende essencialmente das variáveis que caracterizam os sistemas de rega e são normalmente intervenientes nos modelos de simulação e projecto. Por seu lado, a eficiência de aplicação depende das mesmas variáveis de projecto relativas a DU e, além disso, de variáveis de gestão da rega. As variáveis que influenciam o desempenho dos sistemas relativos aos principais métodos de rega estão identificadas na Tabela 2. Em todos os casos, as variáveis caracterizadoras do sistema, definidas empiricamente pelo agricultor ou resultantes de projecto ou de simples opções na escolha de equipamentos e soluções de campo, são as mesmas para a uniformidade e para a eficiência. Quer isto dizer que a eficiência depende da uniformidade. De facto, comparando as expressões (1) e (2) usadas para definir ambos os indicadores, pode verificar-se que DU constitui o limite ou valor potencial para ea. Tal significa que a optimização das variáveis de gestão por parte do agricultor não o conduz a desempenhos melhores do que aqueles que as características dos sistemas lhe proporcionam mesmo que aplique uma condução da rega precisa.
Exceptuando a duração da rega, que tem forte peso na uniformidade em rega de superfície, DU depende da gestão do agricultor apenas através da manutenção do nivelamento em rega de superfície e dos equipamentos em aspersão e micro-rega. De resto todas as outras variáveis que determinam DU são fixadas pelo projecto ou pelo empirismo das escolhas dos sistemas. Consequentemente, a obtenção de bons desempenhos está ligada à possibilidade de o regante dispor de sistemas bem projectados, de materiais e serviços de qualidade, e de informação.
Estas questões levantam o problema de ser reconhecida a necessidade de serviços de apoio aos regantes que lhes permitam escolhas adequadas dos sistemas de rega a usar, dos equipamentos a utilizar e da gestão a praticar. Os modelos de simulação podem tornar-se ferramentas essenciais para este fim.
Tabela 2. Variáveis que influenciam a uniformidade e eficiência dos vários métodos de rega (adaptado de Pereira et al., 2002 b).
Método
de rega Uniformidade de distribuição Eficiência de aplicação Rega de
superfície Variáveis do sistema
caudal unitário
comprimento do sulco, faixa ou canteiro
declive longitudinal precisão do nivelamento
características de infiltração do solo rugosidade hidráulica
forma transversal do sulco ou faixa Variáveis de gestão
manutenção do nivelamento tempo de duração da rega
Variáveis do sistema
caudal unitário,
comprimento do sulco, faixa ou canteiro
declive longitudinal precisão do nivelamento
características de infiltração do solo, rugosidade hidráulica,
forma transversal do sulco ou faixa Variáveis de gestão
manutenção do nivelamento tempo de duração da rega
deficit de água no solo quando da rega Aspersão
Variáveis do sistema
pressão de funcionamento
variação da pressão dentro do sistema
espaçamentos entre aspersores caudal do aspersor
diâmetro molhado
forma de distribuição da água pelo aspersor
ângulo do jacto
velocidade e direcção do vento
Variáveis de gestão
manutenção
Variáveis do sistema
pressão de funcionamento
variação da pressão dentro do sistema espaçamentos entre aspersores caudal do aspersor
diâmetro molhado
forma de distribuição da água pelo aspersor
ângulo do jacto
velocidade e direcção do vento características de infiltração do solo taxa de aplicação do aspersor Variáveis de gestão
manutenção
duração da rega (sist. estacionários) velocidade dos sistemas móveis déficit de água no solo quando da rega
Micro-rega Variáveis do sistema
pressão nos emissores
variação da pressão dentro do sistema
regime de escoamento dos emissores coeficiente de variação do débito dos
emissores
características da filtragem
Variáveis de gestão
manutenção
Variáveis do sistema
pressão nos emissores
variação da pressão dentro do sistema regime de escoamento dos emissores coeficiente de variação do débito dos
emissores
características da filtragem espaçamento entre emissores condutividade hidráulica do solo características de infiltração do solo Variáveis de gestão
manutenção
água no solo quando da rega duração da rega
frequência das regas Escolha dos métodos de rega
A escolha dos métodos de rega é ditada por um grande número de factores, como se resume na Tabela 3.
Tabela 3. Factores que favorecem a escolha do método de rega (Pereira e Trout, 1999) Factores Rega de superfície Aspersão Microrrega
Preço da água Baixo Médio Alto
Fornecimento da água Irregular Regular Contínuo Disponibilidade da água Abundante Média Limitada Pureza da água Não limitante Sem sólidos Elevada Infiltrabilidade do solo Baixa a média Média a alta Qualquer Capacidade de
armazenamento do solo Alta Média a baixa Não limitante Topografia Plana e uniforme Relevo suave Irregular Sensibilidade ao défice
hídrico Baixa Moderada Alta
Valor da produção Baixo Médio Alto
Custo da mão-de-obra Baixo Médio Alto
Custo da energia Alto Baixo Moderado
Disponibilidade de capital Baixa Média a alta Alta Exigência em tecnologia Limitada Média a alta Elevada
A Tabela 3 reflecte alguma da complexidade na escolha dos métodos. Reflecte igualmente algumas razões pelas quais a rega de superfície vem sendo abandonada e não melhorada, o que no essencial se liga à deficiência em mão-de-obra, ao seu custo crescente, ao acesso ao crédito para aquisição de equipamento , às facilidades de gestão que os sistemas em pressão oferecem no dia-a-dia. No entanto, as escolhas não ficam pelo método já que é grande a variedade dos processos e sistemas ligados a cada método. O assunto, porém, é vasto demais para ser abordado aqui.
Considerando a necessidade de usar águas de menor qualidade, efluentes tratados ou águas salinas de drenagem ou salobras de lençóis subterrâneos, as escolhas passam a critérios diferentes: se as questões económicas e de gestão da exploração agrícola continuam a ser relevantes, passam então a ser condicionadas por critérios de controlo dos riscos para a saúde pública e para ambiente, incluindo o próprio solo agrícola, como se analisa em Pereira et al. (2002 a e b). Neste caso as vantagens vão para a gota a gota e para a rega de superfície modernizada e as desvantagens para a aspersão.
No caso de águas salinas, a adequabilidade dos métodos de rega tem a ver com a facilidade para o controlo dos sais na zona radicular, nomeadamente a possibilidade de a lavagem de sais se realizar em toda a superfície regada, a possibilidade de evitar a toxicidade por deposição de sais nas folhas das plantas, a facilidade em infiltrar a água e armazená-la na zona radicular apesar de a infiltração ser reduzida devida à presença de sais no solo e, finalmente, a capacidade para evitar que ocorra stress hídrico, salino e por toxicidade que afecte sobremaneira a produção. Naturalmente, o controlo dos sais no solo depende primeiro da uniformidade de distribuição da água na parcela de forma a que não haja acumulação de sais nas zonas que recebem menos água. Assim, os sistemas devem proporcionar boa DU.
No caso do uso de efluentes tratados, com grau de tratamento apropriado ao uso em agricultura, considera-se a capacidade para controlar os riscos que tais águas apresentam para a saúde pública, por contacto directo com os trabalhadores e com os produtos
comestíveis do regadio, bem como os riscos de salinização dos solos ou de toxicidade sobre as culturas. A uniformidade volta a ser critério para melhorar os sistemas usados para este fim.
Técnicas e práticas de rega visando melhores desempenhos
Os avanços tecnológicos vêm propiciando soluções muito diversas para modernizar a rega e melhorar os seus desempenhos. Na Tabela 4 resumem-se tais técnicas e práticas para a rega de superfície.
Tabela 4. Rega de superfície: técnicas e práticas para melhorar os desempenhos e favorecer a convivência com a escassez de água.
Técnicas Benefícios
Nivelamento de precisão Menos água para completar o avanço, melhores condições para a rega deficitária e para controlar a fracção de lavagem
Rega com corte antecipado Redução das dotações, eliminação do escoamento e minimização da percolação
Rega por canteiros
Caudais maiores, larguras menores, canteiros curtos
Avanço mais rápido, dotações menores, melhores condições para a rega deficitária e para controlar a fracção de lavagem
Marachas altas Captação de chuvadas fortes
Canteiros com camalhões Avanço mais rápido, melhores condições de crescimento no camalhão, mais fácil rotação com o arroz
Pequenas lâminas de água
nos arrozais
Menor uso da água devido a redução da infiltração profunda e da percolação
Arrozais próximos da
saturação
Menor uso da água devido a redução da infiltração profunda, da percolação e da evaporação
Sulcos e Faixas
Sulcos alternados Dotações reduzidas e melhor desenvolvimento radicular Reutilização dos
escoamentos
Controlo das perdas por escoamento e do transporte de agroquímicos e fertilizantes
Sulcos e faixas fechados Eliminação do escoamento a jusante
Sulcos de nível Controlo do escoamento e da erosão em solos não planos Rega intermitente (“surge
flow”)
Avanço mais rápido, menor percolação, controlo do escoamento e, sobretudo, condições para automatização
Caudais decrescentes, (“cablegation”)
Controlo da percolação e do escoamento e condições para a automatização
Melhor conformação de sulcos e camalhões
Melhores condições para o escoamento e a infiltração nos sulcos favorecendo o desempenho dos sistemas
Distribuição na parcela Tubos perfurados e tubos
janelados
Melhor controlo dos caudais e condições para a automatização
Tubos enterrados para canteiros e faixas
Facilidade no controlo dos caudais e para a automatização
Canais revestidos com comportas e válvulas
Facilidade no controlo dos caudais e para a automatização
Boa construção canais em
terra
Facilidade no controlo dos caudais usando sifões e melhor controlo das infiltrações
Automatização e controlo remoto
Melhores condições para operar e mais fácil implementação da condução da rega com precisão
De entre as técnicas relativas à rega de superfície (Tabela 4), salientam-se o nivelamento de precisão, por ser meio privilegiado para a obtenção de elevada uniformidade de distribuição, a adopção de tubos e canais com regulação adequada dos
caudais a fornecer à parcela, e os sistemas de automatização, caso das válvulas para regulação automática de caudais intermitentes (“surge-flow”) e do controlo automático de caudais decrescentes (cabo-rega).
Nas Tabelas 5 e 6 resumem-se diversas técnicas e práticas que podem contribuir para melhores desempenhos e controlo das perdas e desperdícios em rega por aspersão e em microrrega.
Tabela 5. Rega por aspersão: técnicas e práticas para melhorar os desempenhos e favorecer a convivência com a escassez de água.
Objectivos e Benefícios Técnicas
Adopção de espaçamentos correctos em sistemas estacionários Adopção de distâncias correctas entre percursos de canhões
móveis Optimização da sobreposição
de jactos para maximizar a uniformidade e adequar a taxa
de aplicação Uso de bicos apropriados para a pressão disponível Melhor alinhamento das rampas móveis
Projectar de forma a que a variação da pressão não exceda 20 % do seu valor médio
Uso de reguladores de pressão em terrenos declivosos Minimização das variações de
caudal entre aspersores operando em simultâneo
Uso de bombas auxiliares nos canhões terminais das rampas móveis
Monitoreio e ajuste do equipamento de bombagem Regar nos períodos menos ventosos
Menores espaçamentos e orientação das rampas e dos percursos dos canhões perpendicularmente ao vento
Minimização das perdas por evaporação e arraste pelo vento
Aspersores com menor ângulo do jacto em áreas de vento Escolha de aspersores (bicos e pressão) que produzam gotas
maiores e taxas de aplicação mais elevadas
Uso de difusores suspensos ou dos tubos LEPA em vez de aspersores montados nas rampas móveis
Evitar o uso de canhões e de rampas móveis com
aspersores/difusores em regiões ventosas e solos pesados Escolher taxas de aplicação inferiores às de infiltração Maximização da infiltração e
controlo do escoamento Adoptar práticas de gestão do solo que favoreçam a infiltração (caso do plantio directo, resíduos e “mulch”)
Covachos em culturas em linha em terreno com declive Escolha da velocidade dos sistemas móveis de acordo com as
taxas de infiltração
Adoptar aspersores, difusores de maior raio molhado ou “booms” nas rampas móveis em solos pesados e com declive Dar prioridade à manutenção
Gerir os sistemas de rega
visando bons desempenhos Adoptar condução da rega compatível com as características do sistema
Criar condições para adoptar rega de precisão e estratégias de poupança de água e energia
Automatização Fertirrega Controlo remoto
Projecto cuidado e avaliação dos sistemas em operação
Quanto à rega de aspersão, trata-se de soluções que visam adoptar espaçamentos que maximizem a uniformidade, utilizar condutas que minimizem as variações de carga e
caudal, escolher equipamentos e modos de gestão que contrariem os efeitos do vento, adoptar manejo do solo e do sistema que reduzam o escoamento da água não infiltrada, bem como automatização e condução da rega e da fertirrega com precisão.
Em microrrega trata-se de bem escolher o tipo de emissores de acordo com as propriedades hidráulicas do solo e a natureza das culturas, de evitar variações excessivas de pressão e caudal ao longo dos sectores e rampas, de cuidar da filtragem e da limpeza do sistema de forma a evitar entupimentos, de realizar a gestão precisa da rega e da fertirrega, ou de adoptar a automatização.
Tabela 6. Microrrega: técnicas e práticas para melhorar os desempenhos e favorecer a convivência com a escassez de água.
Técnicas Benefícios
Rampa de gotejadores para linhas pareadas da cultura
Redução do uso de água em solos com boa difusão lateral
Micro-aspersores em solos de elevada infiltração
Evitar a percolação que seria produzida por gotejadores
Usar gotejadores em solos de baixa infiltração e declivosos
Evitar o escoamento que seria produzido por micro-aspersores
Ajustar a duração e os intervalos de rega às culturas e solos
Controlo da percolação e da distribuição de sais na zona radicular
Adoptar reguladores de pressão em sistemas operando em áreas declivosas
Propicia boa uniformidade dos caudais emitidos no sector em operação
Adoptar emissores autocompensantes em rampas longas ou em declive
Propicia boa uniformidade dos caudais emitidos ao longo da rampa
Utilizar filtros apropriados e bem localizados Controlo do entupimento dos emissores para assegurar uniformidade
Executar limpeza frequente dos filtros Assegura o bom funcionamento dos filtros Efectuar regularmente tratamentos químicos
do sistema
Propicia o desentupimento dos emissores
Manutenção cuidadosa Condiciona o desempenho dos sistemas
Automatização Facilita a adopção da condução da rega com
precisão, em tempo real
Fertirrega Melhora a produtividade da água e a eficiência dos fertilizantes
Quimirrega Facilita o controlo de infestantes e doenças Adopção de projecto orientado para as
condições ambientais e a produtividade
Propicia a escolha de emissores e sistemas capazes de responder às exigências de produção e de poupança de água
Avaliação no campo Permite identificar medidas correctivas do sistema,
da gestão da rega e de manutenção
Como já referimos atrás, para qualquer método ou sistema de rega, são essenciais um bom projecto, o apoio de avaliações de campo, manutenção cuidada e condução da rega adequada. A título de exemplo, referimos:
- em rega de superfície, o modelo SADREGA (Gonçalves e Pereira, 1999; Gonçalves et al., 2005) que combina a simulação da rega e da condução da rega e, recorrendo à análise multicritério e a bases de dados SIG, permite a ordenação
e escolha de projectos considerando uma variedade de processos de rega, nivelamento, e equipamentos;
- em rega por aspersão estacionária, o modelo AVASPER (Jorge et al., 2003), para apoio tanto das avaliações de campo como para projecto, que recorre ao cálculo da uniformidade para a escolha da melhor solução;
- em rega por rampas móveis (“center-pivot”), o modelo DEPIVOT (Valín e Pereira, 2006), que visa tanto o apoio à avaliação como ao projecto destes sistemas, e em que as escolhas decorrem da uniformidade simulada para as alternativas de projecto consideradas;
- em microrrega, o modelo MIRRIG (Pedras e Pereira, 2002, 2004), um DSS recorrendo à análise multicritério, visando o apoio ao projecto e à avaliação na busca das melhores soluções de projecto ou para a reformulação de sistemas existentes, associando objectivos de uniformidade aos económicos e ambientais. O trabalho nestas vias parece ser promissor e vir a ser útil quando seja melhor o conhecimento sobre os sistemas e a capacidade de uso de modelos para apoio aos regantes. Como referido em trabalho anterior (Pereira, 2001), porém, a procura de bons desempenhos só será efectiva se houver reconhecimento dos impactos económicos dos bons ou maus desempenhos. Esta será uma via a explorar pela investigação, combinando a análise dos desempenhos físicos com a dos económicos. Além disso, é forçoso avançar no estudo e simulação de impactos ambientais, de que são exemplo os trabalhos de Azevedo et al. (2002) para os herbicidas e de Cameira et al. (2003) para os nitratos e os impactos da rega de superfície sobre a estrutura dos solo.
Conclusões
A revisão de variados aspectos relativos necessidades de água das culturas e às técnicas de rega permite algumas conclusões práticas na perspectiva do uso eficiente da água. Em primeiro lugar, é necessário tomar consciência da necessidade de praticar a rega para conviver com a escassez de água, seja esta devida a causas naturais ou ao mau uso dos recursos naturais pelo homem. Nestas condições, é forçoso reconhecer como os regadios podem ser conduzidos na perspectiva da conservação e poupança da água. Para o efeito, é vantajoso adoptar conceitos claros sobre o uso e consumo da água, sobre perdas e desperdícios, sobre usos benéficos e não benéficos da água, sobre o potencial de reutilização das águas usadas mas não consumidas. Tais conceitos devem ser comuns a usos agrícolas e não agrícolas de forma a que as políticas de gestão dos recursos hídricos se baseiem em indicadores comuns e não em conceitos relativamente pouco claros e de interpretação menos objectiva como vai sucedendo com o conceito de eficiência.
Quanto aos métodos de rega, analisados os indicadores principais – uniformidade de distribuição e eficiência da rega, ambos referidos ao menor quartil – e os factores que os influenciam, constata-se ser determinante a obtenção de boas uniformidades já que estas determinam as eficiências potenciais dos sistemas. Além disso, a uniformidade é essencial para o controlo das perdas de fertilizantes e agroquímicos, bem como na utilização de efluentes urbanos tratados ou de águas salobras e salinas para evitar os riscos associados a tal uso. Nestas condições, a escolha dos métodos de rega deve
considerar a sua uniformidade potencial e a adequabilidade dos sistemas para o controlo de impactos ambientais.
A necessidade de alcançar bons desempenho dos sistemas de rega requer que os mesmos sejam bem projectados já que a uniformidade é essencialmente definida quando da escolha das soluções de projecto, incluindo as que permitem a convivência com a escassez de água e evitar perdas e desperdícios, Naturalmente, devem ser bem geridos, de acordo com o potencial oferecido pelos sistemas utilizados. Para que tal seja possível, é necessário considerar a necessidade de apoio técnico adequado aos agricultores a nível de projecto, do controlo da qualidade de equipamentos e serviços, da condução da rega, e da avaliação dos sistemas em operação. De facto, a evolução tecnológica das técnicas de rega é enorme e rápida, ultrapassando facilmente os conhecimentos dos regantes e, até, de muitos extensionistas agrícolas. A formação tecnológica torna-se assim imprescindível para que tal apoio seja efectivo. Os modelos de simulação podem igualmente desempenhar um papel relevante, tanto para o projecto como para a formulação de conselhos aos agricultores na sequência de avaliações de campo. Desenvolvimentos no uso de ferramentas de simulação, nomeadamente com recurso a DSS para análise multicritério são prioritários.
Bibliografia
Allen, R.G., Willardson, L.S., Frederiksen, H.D., 1997. Water use definitions and their use for assessing the impacts of water conservation. In: J.M. de Jager, L.P. Vermes, and R. Ragab (eds.) Sustainability Irrigation in Areas of Water Scarcity and Drought (Proc. ICID Workshop, Oxford), British Nat. Com. ICID, Oxford, pp. 72-81.
Azevedo, A.S., Pereira, L.S., Kanwar, R.S., 2002. Assessment and simulation of atrazine in irrigated soils. Irrigation and Drainage 51 (3): 257-264.
Burt, C.M., Clemmens, A.J., Strelkoff, T.S., Solomon, K.H., Bliesner, R.D., Hardy, L.A., Howell, T.A., Eisenhauer, D.E., 1997. Irrigation performance measures: efficiency and uniformity. J. Irrig. Drain. Engng. 123: 423-442.
Cameira, MR, Fernando, RM, Pereira, LS, 2002. Soil macroporosity dynamics under surface irrigation. Soil & Tillage Research. 70/2:131-140.
Cameira, MR, Fernando, RM, Pereira, LS, 2003. Monitoring water and NO3-N in irrigated
maize fields in the Sorraia watershed, Portugal. Agric. Water Manage. 60: 199-216.
Gonçalves, J.M., Pereira, L.S., 1999. Design of sustainable on-farm surface irrigation systems with a decision support system. In: A. Musy, L.S. Pereira and M. Fritsch (eds.) Emerging Technologies for Sustainable Land Use and Water Management (2nd Inter-Regional Conf. Environment-Water, Lausanne), Presses Polytechniques et Universitaires Romandes, Lausanne: CD-ROM Paper 8.10.
Gonçalves, J.M., Horst, M.G., Pereira, L.S., Rolim, J., Muga, A., 2005. SADREG, a DSS for improving surface irrigation systems. In: J. Boaventura Cunha and R. Morais (Eds.) Proceedings of the EFITA/WCCA 2005 Joint Conference on Information Technologies in Agriculture, Food and Environment, 5th EFITA Conference and 3rd World Congress on Computers in Agriculture and Natural Resources, Univ. Trás-os-Montes e Alto Douro, Vila Real, DVD, pp. 160-165.
Hart, W.M., Reynolds, W.N., 1965. Analytical design of sprinkler systems. Transactions of the ASAE 8 (1): 83-85, 89.
Jensen, M.E., 1996. Irrigated agriculture at the crossroads. In: L. S. Pereira, R. A. Feddes, J. R. Gilley, and B. Lesaffre (eds.) Sustainability of Irrigated Agriculture. Kluwer Acad. Publ., Dordrecht, pp. 19-33.
Jorge, J., Pereira, L.S., 2003. Simulation and evaluation of set sprinkler systems with AVASPER. In: Improved Irrigation Technologies and Methods (ICID Int. Workshop, Sep. 2003), AFEID, Montpellier, Paper nº 21 in CD-ROM.
Keller, J. and Bliesner, R. D., 1990. Sprinkler and Trickle Irrigation. Van Nostrand Reinhold, New York.
Mantovani, E.C., Villalobos, F.J., Orgaz, F., Fereres, E., 1995. Modelling the effects of sprinkler irrigation uniformity on crop yield. Agric. Water Manag. 27: 243-257.
Pedras, C.M.G., Pereira, L.S., 2002.Modelo de simulação para projecto e avaliação de sistemas de rega localizada. Ingenieria del Agua 9(4): 453-465.
Pedras, C.M.G, Pereira, L.S., 2004. Mirrig, a decision support tool for design and evaluation of microirrigation systems: application to field evaluation and farmers advice. In: GH Huang, LS Pereira (eds.) Land and Water Management: Decision Tools and Practices (Proc. CIGR Inter-Regional Conf., Beijing, Oct. 2004). China Agriculture Press, Beijing, Vol. 1, pp. 185-192.
Pereira, L.S., 1996. Inter-relationships between irrigation scheduling methods and the on-farm irrigation systems. In: M. Smith et al. (Eds.) Irrigation Scheduling: From Theory to Practice. FAO Water Reports 8, ICID and FAO, Rome, pp. 91-104.
Pereira, L. S., 1999. Higher performances through combined improvements in irrigation methods and scheduling: a discussion. Agric. Water Manage. 40 (2): 153-169.
Pereira, L.S., 2001. Desempenho de sistemas de rega. Ingeniería del Agua 8(3): 329-338. Pereira, L.S., 2004. Necessidades de Água e Métodos de Rega. Publ. Europa-América, Lisboa,
313 p.
Pereira, L.S., Trout, T.J., 1999. Irrigation methods. In: H.N. van Lier, L.S. Pereira, and F.R. Steiner (eds.) CIGR Handbook of Agricultural Engineering, vol. I: Land and Water Engineering, ASAE, St. Joseph, MI, pp. 297-379.
Pereira, L.S., Cordery, I., Iacovides, I., 2002a. Coping with Water Scarcity. UNESCO IHP VI, Technical Docum. in Hydrology 58, UNESCO, Paris, (http://unesdoc.unesco.org/images/0012/001278/127846e.pdf).
Pereira, L.S., Oweis, T., Zairi, A., 2002b. Irrigation management under water scarcity. Agric. Water Manag. 57: 175-206.
Pereira, L.S., Cai, L.G., Hann, M.J., 2003. Farm water and soil management for improved water use in the North China Plain. Irrigation and Drainage 52 (4): 299-317.
Seginer, I., 1987. Spatial water distribution in sprinkler irrigation. In: D. Hillel (ed.) Advances in Irrigation (vol. 4), Academic Press, Orlando: 119-168.
Shiklomanov, I.A., 2000. Appraisal and assessment of world water resources. Water International 25(1): 11-32.
Valín, M.I., Pereira, L.S., 2006. Herramienta informática para el diseño y evaluación de sistemas pivote. In: Congreso Nacional de Riego y Drenaje, AERYD, Lugo.
Warrick, A.W., Yates, S.R., 1987. Crop yield as influenced by irrigation uniformity. In: Hillel, D. (Ed.) Advances in Irrigation, Academic Press, Orlando, vol. 4: 169-180.