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Drenagem

Consideraes GeraisA drenagem consiste na remoo do excesso de gua e sais do solo, com a finalidade

de criar condies de boa aerao e de controle da salinidade que favoream o crescimento eo desenvolvimento das culturas e que preservem as caractersticas fsicas, qumicas ebiolgicas do solo.

Em regies midas, as reas baixas com topografia plana, como as vrzeas, podemapresentar excesso de gua na superfcie e no perfil do solo, sendo a drenagem artificialindicada para viabilizar a explorao agrcola, com melhoria da disponibilidade de oxignio nazona das raizes.

Em regies ridas e semi-ridas, os problemas de drenagem so geralmenteocasionados por manejo inadequado das irrigaes, com aplicao de lminas excessivas degua que provocam a elevao do nvel do lenol fretico e o acmulo de sais na camada desolo explorada pelo sistema radicular da cultura. Neste caso, a drenagem artificial indicadapara controlar o nvel do lenol fretico, bem como possibilitar a lixiviao dos sais trazidos nasguas de irrigao, a fim de evitar a salinizao do solo.

Taboa, predominante nos campos de Vrzeas.

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Os principais benefcios da drenagem so:a) Incorporao de novas reas produo agrcola:em geral, os solos de vrzeas so planose ricos em nutrientes, podendo seu potencial produtivo ser ativado pela drenagem. Em regiesridas e semi-ridas, sistemas de drenagem e de irrigao podem ser usados conjuntamentepara recuperar reas salinizadas atravs de prticas adequadas, efetuando a suareincorporao ao processo produtivo.b) Aumento da produtividade agrcola: a drenagem de reas com excesso de gua na zonaradicular melhora a aerao e favorece o aumento da atividade microbiana e da estruturao

do solo, criando condies favorveis para desenvolvimento das razes e maior absoro denutrientes pelas plantas, com aumento da produtividade das culturas.c) Controle da salinidade: em reas irrigadas, alm do controle da profundidade do lenolfretico, a drenagem tambm atua no controle da quantidade de sais presentes no perfil dosolo. As guas de irrigao, mesmo as de melhor qualidade, como as classificadas como C1 eS1, possuem certa quantidade de sais. Se toda a gua aplicada nas irrigaes forevapotranspirada, o acmulo sucessivo de sais no solo provocar a sua salinizao, tomando-se clara a necessidade da drenagem para diminuio da concentrao de sais para nveistolerveis pelas plantas. Em regies ridas e semi-ridas preciso, portanto, aplicar gua emquantidade maior do que aquela necessria cultura, a fim de lixiviar o excesso de saisprovenientes da gua de irrigao. Nas regies midas; a gua da chuva remove o excesso desais do solo quando h drenagem natural suficiente. Caso contrrio, necessria a instalao

de sistema de drenagem artificial.d) Recuperao de solos salinos e alcalinos:a recuperao de solos salinos feita aplicando-se gua em excesso no solo, visando promover a lixiviao de sais e a sua remoo para forada rea cultivada, atravs de sistema de drenagem. No caso de solos alcalinos ou sdicos, hnecessidade de aplicar corretivo visando deslocar o sdio do complexo de troca para asoluo, antes da aplicao de lminas de lixiviao e posterior remoo pelo sistema dedrenagem.e) Melhoria da sade pblica e animal:a drenagem de reas cobertas com gua parada evita aproliferao de mosquitos e outros agentes causadores de doenas na espcie humana e emanimais, sendo uma prtica que contribui para melhorar as condies sanitrias e aumentar aqualidade de vida da populao.

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O uso adequado da drenagem geralmente resulta nos benefcios mencionadosanteriormente. No entanto, projetos de drenagem implementados e manejadosinadequadamente podem apresentar efeitos negativos como: drenagem excessiva em regiesmidas afetando a vazo de nascentes e provocando danos s culturas por dficit hdrico;remoo de nutrientes em excesso, causando a salinizao e a eutrofizao dos recursoshdricos a jusante da rea drenada; carreamento de produtos txicos (pesticidas, herbicidasetc.) para as guas superficiais, tomando-as imprprias para consumo humano e animal; ealterao da fauna e da flora da rea drenada.

Do ponto de vista ambiental, o reconhecimento da agricultura como fonte no pontual depoluio de guas superficiais e subterrneas tem imposto limitaes ao projeto e manejo desistemas de drenagem. Sendo assim, necessrio conceber projetos de drenagem atendendo legislao ambiental pertinente, num contexto amplo do manejo integrado dos recursoshdricos em nvel de bacia hidrogrfica, maximizando benefcios econmicos e sociais eminimizando o impacto sobre o ambiente.

Efeitos da Deficincia de DrenagemAs caractersticas fsicas do solo mais afetadas pela drenagem so:a) Aerao: o processo de troca entre os gases consumidos e produzidos no interior do solodurante a respirao radicular e aqueles presentes na atmosfera. O processo dominante nessatroca a difuso, que depende do gradiente de concentrao do gs e do seu coeficiente dedifuso no meio. Este coeficiente menor na gua do que no ar. Dessa maneira, o excesso degua reduz o coeficiente de difuso do gs no solo, diminuindo a aerao. Alm da reduo daaerao, a concentrao de gs na gua menor do que no ar.

No processo de respirao das razes das plantas, ocorre consumo de oxignio eliberao de gs carbnico no solo, o que reduz a quantidade de oxignio na regio em tornodas razes, originando um gradiente de concentrao entre esta regio e o ar atmosfrico.Ocorrendo ento a sada de gs carbnico e entrada de oxignio no solo.

O excesso de gua no solo dificulta essas trocas gasosas, provocando reduo naconcentrao de oxignio, podendo asfixiar as plantas no adaptadas condio de saturao,como o caso da maioria das culturas.b) Estrutura:em regies de clima mido, solos com excesso de gua esto sujeitos a maior

compactao, em decorrncia do trfego de mquinas. Alm disso, a estruturao do solo ficaprejudicada por causa da menor decomposio da matria orgnica resultante da reduo daatividade microbiana. Em regies de climas rido e semi-rido, a estrutura do solo pode seralterada pela salinizao. Alteraes na estrutura modificam a sua permeabilidade.c) Temperatura: solos com drenagem natural insuficiente so geralmente mais frios. Isto causado principalmente pela maior evaporao na superfcie, consumindo boa parte da energiaradiante, e pela maior necessidade de calor para seu aquecimento devido ao maior calorespecfico da gua comparativamente ao calor especfico dos componentes da parte slida.

A deficincia de drenagem afeta as culturas, prejudicando o desenvolvimento do sistemaradicular, comprometendo a sustentao das plantas, a absoro de gua e nutrientes e asntese de compostos orgnicos.

Em locais onde o lenol fretico se encontra prximo superfcie, as plantas

apresentam sistema radicular raso e pouco desenvolvido, ficando mais vulnerveis ao dficithdrico durante perodos de estiagem e mais susceptveis a problemas de tombamento pelaao dos ventos.

A absoro de gua e nutrientes pelas plantas fica comprometida quando a drenagemdo solo deficiente. Os sintomas mais comuns so: definhamento das plantas,amarelecimento, queda das folhas mais velhas, decorrentes de alteraes metablicas nosistema radicular provocadas por aerao deficiente.

Sistemas de DrenagemOs sistemas de drenagem podem ser classificados em superficiais e subterrneos. Os

de drenagem superficial visam remover a gua acumulada sobre o solo, enquanto os de

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drenagem subterrnea tm por objetivo remover o excesso de gua do interior do solo,exercendo certo controle sobre a posio do lenol fretico.a) Drenagem Superficial

A drenagem superficial pode ser feita por meio de sistemas dos tipos natural, emcamalho, interceptor, drenos rasos e paralelos ou por sistematizao do terreno.a) Sistema natural- Consiste em interconectar depresses do terreno por meio de drenos queconduzem a gua para pontos de descarga natural da rea. Sempre que possvel, os drenosdevem ser rasos e com as faces laterais pouco inclinadas, para no interferirem nas prticas

agrcolas. indicado para situaes onde existem depresses grandes e relativamenteprofundas, cujo nivelamento do terreno se toma dispendioso (Figura 11.14).

Figura 11.14 - Problema de drenagem superficial onde recomendado o uso de sistemanatural.

b) Sistema em camalho- Consiste de camalhes largos e em seqncia, com depresses nasintersees entre eles, as quais funcionam como drenos (Figura 11.15). indicado para reasmidas com pouca declividade e com solos argilosos pouco permeveis.

Figura 11.15 - Sistema de drenagem superficial em camalhes.c) Sistema interceptor- Consiste em interceptar, por meio de drenos construidos na base dasencostas, os escoamentos superficial e subterrneo de guas provenientes das partes altas doterreno, conduzindo-os para fora das partes baixas do terreno que apresenta problemas dedrenagem (Figura 11.16). Os drenos so valas escavadas no solo, de seo transversaltrapezoidal, com profundidade geralmente variando entre 1,5 e 2,0 m. Este sistema bastanteeficiente, uma vez que reduz a necessidade de drenagem das partes baixas do terreno. Eletem sido muito utilizado em vrzeas ladeadas por encostas, sendo geralmente suficiente pararesolver os problemas de drenagem quando a vrzea estreita.

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Figura 11.16 - rea com dreno interceptor.d) Sistema com drenos rasos e paralelos - Consiste de valetas paralelas abertas na direoperpendicular declividade predominante da rea, as quais coletam o escoamento superficialque ocorre em sulcos de irrigao ou ao longo das linhas de plantio (Figura 11.17). Deve serusado em reas planas que apresentam depresses rasas. As valetas so abertas comprofundidades entre 15 e 50 cm, sendo construidas com taludes suaves, a fim de facilitar otrfego de mquinas na rea. O espaamento entre os drenos depende da posio e daquantidade de depresses no terreno.

Figura 11.17 - Sistema de drenagem superficial com drenos rasos e paralelos.e) Sistematizao do terreno- Consiste em se fazer a movimentao de terra por meio de cortedas elevaes e aterro das depresses, visando uniformizar a superfcie do terreno (Figura11.18). Este sistema adapta-se a reas planas com muitas depresses, porm pequenas e

rasas.

Figura 11.18 - rea sistematizada evita o acmulo de gua na superficie.b) Drenagem Subterrnea

A drenagem subterrnea, tambm conhecida como drenagem do solo, consiste emremover o excesso de gua da camada superficial do solo, onde se desenvolvem as razes dasplantas, por meio do rebaixamento do lenol fretico.

No projeto de um sistema de drenagem necessrio, inicialmente, diagnosticar a causado problema fazendo-se a inspeo da rea, verificando se o problema de drenagem devido existncia de camada impermevel pouco profunda; se a elevao do lenol fretico se deve

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baixa eficincia da irrigao ou grande quantidade de gua percolada dos canais; seexistem sees com estrangulamento nos drenos naturais; se o problema decorrente dapouca declividade na parte baixa da bacia etc. Alm disso, preciso identificar a origem dagua que abastece o lenol fretico, o tamanho da rea afetada, a freqncia e a durao doproblema, os danos causados s culturas e s operaes agrcolas etc.

A distribuio dos drenos na rea depende da posio e do nvel do lenol fretico, dotipo de solo e, principalmente, da topografia do terreno a ser drenado. Os drenos sopreferencialmente construdos nas partes mais baixas da rea, para onde escoa naturalmente

o excesso de gua no solo.A drenagem subterrnea pode ser feita por meio de sistemas dos tipos natural,interceptor, grade e espinha de peixe, os quais esto ilustrados na Figura 11.19

Figura 11.19 - Delineamentos de sistemas de drenagem subterrnea.Um sistema de drenagem subterrnea pode conter drenos de diferentes categorias, os

quais so classificados em lateral, coletor, principal e emissrio.Os drenos laterais tm a funo de reduzir o potencial da gua no solo e extrair a gua

armazenada nos poros drenveis, controlando a profundidade do lenol fretico. Os drenoscoletores coletam a gua proveniente dos drenas laterais e a conduzem at os drenosprincipais, que, por sua vez, a transportam para o dreno emissrio. Este dreno conduz a guadrenada para fora da rea do projeto.Tipos de Dreno

Os drenos podem ser dos tipos aberto ou coberto. Os abertos so valas que efetuamtanto a drenagem superficial quanto a subterrnea, sendo capazes de conduzir vazesrelativamente grandes. Eles se adaptam melhor a reas grandes com pequena declividadenatural. Os drenos cobertos, tambm denominados subterrneos, so condutos comperfuraes ou espaos livres formando pequenas galerias, instalados sob a superficie do solo,que coletam e conduzem a gua de drenagem subterrnea. Estes drenos podem serconstruidos com brita, bambu, manilha, tubo plstico corrugado e perfurado etc.

Figura 11.20 - Materiais usados em sistema de drenagem coberto, incluindo tubos plsticos.

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Comparativamente aos drenos cobertos, os drenos abertos tm as seguintes vantagens:sua construo menos onerosa, permitem visualizar as condies de seu funcionamento erealizam, tambm, a drenagem de superficie; e as seguintes desvantagens: reduzem a readisponvel para o cultivo, dificultam a movimentao de mquinas e animais e possuemmanuteno mais freqente e de maior custo.

Um sistema de drenagem pode ser constitudo apenas por drenos abertos ou fechados,ou por uma combinao desses dois tipos de dreno, dependendo da topografia da rea, do tipode solo e do valor econmico da rea e da cultura. O sistema de drenagem subterrnea mais

comumente utilizado possui drenos laterais cobertos e drenos coletores principais e emissriosabertos.Dimensionamento do Sistema de Drenagem

O espaamento e a profundidade dos drenos so os dois principais parmetrosconsiderados no dimensionamento de um sistema de drenagem, sendo a relao entre elesdependente de caractersticas do solo, da planta, do regime de escoamento e de critrios dedrenagem a ser estabelecidos pelo projetista.

Numa rea a ser drenada, a profundidade ao longo do dreno varivel na maioria doscasos. Isto ocorre devido irregularidade da superfcie do solo e porque a declividade do drenogeralmente diferente da declividade mdia da rea. Para fins prticos, o valor daprofundidade do dreno usado no dimensionamento de um sistema de drenagem preestabelecido pelo projetista, correspondendo profundidade mnima de instalao do drenono campo, admitindo-se que a rea tem uma superficie uniforme com certa declividade mdia.Na maioria dos casos, a declividade dos drenos varia entre 0,1 e 0,5%.

No estabelecimento da profundidade do dreno deve-se considerar a profundidade dacamada impermevel, a profundidade efetiva do sistema radicular da cultura, a cota do pontode descarga da rea a ser drenada e a profundidade mxima que a mquina consegue operardurante a instalao dos drenos. Na maioria dos casos, a profundidade dos drenos varia entre1,0 e 3,0 m.

O regime de escoamento de gua para os drenos pode ser permanente ou varivel. Noregime permanente, admite-se que o lenol fretico se mantm estvel no tempo numaprofundidade. Isso ocorre quando a quantidade de gua que chega ao lenol fretico igualquela descarregada pelos drenos, situao caracterizada pela ocorrncia de chuvas com

baixa intensidade e longa durao. No regime varivel, a posio do lenol fretico se eleva emdecorrncia de chuva ou irrigao, ou desce quando cessam esses eventos.

Figura 11.21 - Seo transversal entre dois drenos paralelos, mostrando os parmetros usadosno dimensionamento.

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Mtodo de Campo para Determinar a Profundidade e oEspaamento dos Drenos

A profundidade e o espaamento dos drenos so obtidos a partir da determinao daposio do lenol fretico diretamente no campo. Na rea a ser drenada construda uma valae, transversalmente a ela, so abertos vrios poos de observao. A gua da vala removidapor gravidade, ou bombeada, at que as profundidades dos nveis de gua dentro dos poosse tomem praticamente constantes. Em seguida, medem-se estas profundidades a fim detraar uma linha representando o lenol fretico no perfil do solo, conforme ilustrado na Figura11.23. Com uso desta linha pode-se obter o espaamento e a profundidade dos drenos paradeterminada profundidade mnima do lenol fretico, a qual ocorre na metade da distnciaentre dois drenos paralelos. Por exemplo: de acordo com a Figura 11.23, considerando-se Pr aprofundidade mnima do lenol fretico, o espaamento entre drenos dever ser igual ao dobroda distncia entre o poo 3 e a vala, se o dreno for instalado com a profundidade P1. Caso o

dreno seja instalado com a profundidade P2, o espaamento dever ser igual ao dobro dadistncia entre os poos 3 e 1.Depois de instalado o sistema de drenagem, a profundidade mnima do lenol fretico

ser um pouco maior do que a profundidade mnima preestabelecida (Pr), por causa da aoconjunta de dois drenos adjacentes paralelos.

Figura 11.23 - Posio do lenol fretico determinada no campo.Dimensionamento de Drenos Laterais

Poo de observao

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O dreno, do ponto de vista hidrulico, funciona como conduto livre, ou seja, h umasuperficie de gua no seu interior em contato com a atmosfera. Assim, os tubos usados emdrenos cobertos devem trabalhar parcialmente cheios. Os tubos plsticos corrugados, comperfuraes, so os mais usados em sistemas de drenagem subterrnea, sendo o dimetrocalculado pela equao:Dd = 0,2557 x Qd

0,3749 x Id-0,1875

em que:Dd= dimetro interno do tubo de drenagem, m;

Qd= vazo do dreno, m3

/s ; eId= declividade do dreno, m/m.Quanto maior a declividade do dreno, menor ser o dimetro do tubo de drenagem para

conduzir determinada vazo. Dessa forma, a declividade do dreno deve ser a mxima possvel,a fim de reduzir o custo do sistema de drenagem. Se o terreno possui declividade uniforme,como o caso de reas sistematizadas, os drenos podem ser instalados paralelamente superfcie, ficando com a mesma profundidade. Em terrenos planos, a declividade mxima dodreno lateral depende da profundidade na sua cabeceira e da sua profundidade de descargano coletor. Os valores de declividade dos drenos variam de 0,1 a 0,5%.Envelopes para drenos

Dependendo das condies de estabilidade do solo, h necessidade de colocarmateriais bastante porosos envolvendo o tubo de drenagem, denominados envelopes, com a

finalidade principal de evitar o arraste de partculas de solo para o interior do dreno.Os materiais comumente usados como envelope so areia, brita, cascalho, fibras

vegetais e materiais sintticos (Figura 11.25). A escolha do material est relacionada a suadisponibilidade, custo e vida til. Em solos orgnicos deve-se evitar o uso de fibras vegetais porcausa da existncia de condio que favorece sua decomposio.

Figura 11.25 - Tubo plstico corrugado com envelope de material sinttico (manta de polister)e de fibra vegetal (casca de coco).

Mquinas usadas na construo de drenasNa construo de drenos abertos so mais usadas a retroescavadeira (Figura 11.26).

Para trabalhar em condio de solo com umidade elevada, como o caso das vrzeas, aretroescavadeira mais indicada. Nesta situao, ela equipada com sapatas,. que possuemmaior rea de apoio que as convencionais, a fim de reduzir a presso sobre o solo e evitarproblemas de atolamento, e com caamba de seo trapezoidal (Figura 11.24), que possibilitavariar o talude, reduzindo o risco de desmoronamento e assoreamento dos drenos.

Figura 11.26 - Abertura de dreno com retroescavadeira.

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Figura 11.24 - Retroescavadeira abrindo dreno com caamba de formato trapezoidal.

No caso de drenos cobertos pode-se usar a retroescavadeira com caamba retangular paraabertura da vala, na qual ser assentado o tubo plstico corrugado ou outro tipo de material dedrenagem, efetuando-se, posteriormente, o fechamento da vala para cobertura do dreno.