apostila - irrigação

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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE TECNOLOGIA INSTITUTO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA

PROF. JORGE LUIZ PIMENTA MELLO, D.S. PROF. LEONARDO DUARTE BATISTA DA SILVA, D.S.SETEMBRO 2009

Este material se constitui no principal apoio conduo das disciplinas IT 115 Irrigao e Drenagem, oferecida ao curso de Licenciatura em Cincias Agrcolas e IT 157 Irrigao, oferecida aos cursos de Agronomia e Engenharia Agrcola da UFRRJ. Cabe-nos aqui colocar que o nosso objetivo ao escrever este material, foi meramente com o intuito de contribuir com os estudantes de nossa Universidade como tambm de outras, reunindo os tpicos inerentes aos programas analticos da disciplina Irrigao. No h de nossa parte nenhum interesse na comercializao do presente trabalho; ele fruto do nosso conhecimento adquirido s expensas das nossas instituies e, como tal, deve ser disponibilizado a todos que por ele tem interesse. Agradecemos a todos que contriburem com crticas e sugestes para que, cada vez mais, possamos melhor-lo. Os autores. PROF. JORGE LUIZ PIMENTA MELLO [email protected] PROF. LEONARDO DUARTE BATISTA DA SILVA [email protected]

IRRIGAO

II

um paradoxo a Terra se mover ao redor do Sol e a gua ser constituda por dois gases altamente inflamveis. A verdade cientfica sempre um paradoxo, se julgada pela experincia cotidiana que se agarra aparncia efmera das coisas. Karl Marx

IRRIGAO

III

AGRADECIMENTO

Quero expressar o meu agradecimento todo especial ao jovem Professor Leonardo Duarte Batista da Silva, um grande e sincero amigo e excepcional figura humana, por ter contribudo de forma brilhante e competente para a melhoria do presente material, opinando sempre de maneira correta sobre o que j estava produzido, e ampliando-o com muita propriedade intelectual. Aproveito a oportunidade para parabeniz-lo pela forma magnfica e categrica que o fez brilhantemente o primeiro colocado em concurso pblico para Professor da UFRRJ, fato este que s veio ratificar a sua competncia. Por certo, alm de nos brindar com a sua convivncia no dia a dia, ele ir trazer uma grande e importante contribuio rea de Recursos Hdricos do Departamento de Engenharia. Seja bem-vindo meu caro amigo.

UFRRJ, julho de 2006. PROF. JORGE LUIZ PIMENTA MELLO

IRRIGAO

IV

AGRADECIMENTO

Deixo, aqui registrado a minha satisfao em participar desse trabalho com o Professor Jorge Luiz Pimenta Mello, que desde quando cheguei UFRRJ em 2002, foi sempre uma referncia, um incentivador e um grande amigo. Espero que esse trabalho seja apenas o primeiro de muitos, que com certeza ainda viro. Obrigado pela oportunidade de ser co-autor deste texto que visa promover o ensino pblico, gratuito e de qualidade, cuja meta principal contribuir para a construo de um pas melhor para todos.

UFRRJ, outubro de 2006. PROF. LEONARDO DUARTE BATISTA DA SILVA

IRRIGAO

V

NDICECaptulo I Introduo ao estudo da irrigao 1.1 Consideraes iniciais 1.2 Histrico e desenvolvimento 1.3 A irrigao no Brasil e no mundo 1.4 rea irrigada e mtodos de irrigao utilizados nas diferentes regies do Brasil 1.5 A irrigao e o meio ambiente 1.6 Contaminao dos mananciais hdricos 1.7 Cobrana pelo uso da gua para irrigao 1.8 Tipos de sistemas 1.9 Critrios para a seleo do mtodo 1.10 Vantagens da irrigao Captulo II Estudos Climticos: Evapotranspirao 2.1 Introduo 2.2 Conceitos fundamentais 2.3 Fatores intervenientes no processo de evapotranspirao 2.4 Evapotranspirao potencial das culturas e a de referncia 2.5 Quantificao da evapotranspirao 2.5.1 Mtodos diretos 2.5.1.1 Lismetros 2.5.1.2 Parcelas experimentais no campo 2.5.2 Mtodos indiretos 2.5.2.1 Tanque Evaporimtrico Classe A 2.5.2.2 Mtodo de Thornthwaite 2.5.2.3 Mtodo de Blaney-Criddle modificado (FAO) 2.4.2.3 Mtodo da Radiao 2.4.2.4 Mtodo de Hargreaves Samani 2.4.2.5 Mtodo de Penman-Monteith-FAO Captulo III Estudos Pedolgicos 3.1 A gua no solo 3.1.1 Textura do solo 3.1.2 Estrutura do solo 3.1.2.1 Prticas agrcolas que alteram a estrutura dos solo 3.1.3 Relao de massa e volume dos constituintes do solo 3.1.4 Reteno de gua pelo solo 3.1.5 Armazenamento de gua no solo 3.2 Disponibilidade de gua no solo 3.3 Infiltrao da gua no solo 3.3.1 Introduo 3.3.2 Equaes representativas da infiltrao 3.3.2.1 Equao tipo potencial 3.3.2.2 Equao tipo potencial modificada (equao de Kostiakov-Lewis) 3.3.3 Mtodos de determinao de Vi e I 3.3.3.1 Mtodo do infiltrmetro de anel 3.3.3.2 Mtodo do infiltrmetro de sulco 3.3.3.3 Mtodo da entrada e sada da gua no sulco 3.2.4 Resoluo da equao de infiltrao utilizando o mtodo numrico de Newton-RaphsonIRRIGAO

Pg. I.1 I.1 I.1 I.4 I.8 I.12 I.13 I.14 I.16 I.16 I.17 II.1 II.1 II.3 II.3 II.4 II.7 II.8 II.8 II.11 II.12 II.12 II.16 II.18 II.22 II.27 II.29 III.1 III.1 III.2 III.3 III.4 III.4 III.7 III.8 III.9 III.15 III.15 III.17 III.17 III.21 III.22 III.22 III.23 III.24 III.27VI

Captulo IV Sistemas de Irrigao 4.1 Introduo 4.2 Parmetros para o dimensionamento de um sistema de irrigao 4.3 Classificao dos sistemas de irrigao 4.4 Fatores que influenciam na escolha do mtodo de irrigao Captulo V Irrigao por Asperso 5.1 Introduo 5.1.1. Forma de aplicao da gua 5.1.2. Adaptabilidade do sistema 5.1.2.1. Solos 5.1.2.2. Topografia 5.1.2.3. Clima 5.1.2.4. Culturas 5.2 Vantagens e limitaes do sistema 5.3 Componentes do sistema 5.3.1 Aspersores 5.3.1.2 Classificao quanto ao mecanismo de rotao 5.3.1.3 Classificao quanto presso de servio do aspersor 5.3.2 Tubulaes 5.3.3 Moto-bomba 5.3.4 Acessrios 5.4 Classificao dos sistemas por asperso 5.5 Disposio dos aspersores no campo 5.6 Fatores que afetam o desempenho de um aspersor 5.6.1 Bocais dos aspersores 5.6.2 Presso de servio dos aspersores 5.6.3 Superposio 5.6.4 Ventos 5.7 Vazo dos aspersores 5.8 Intensidade de precipitao dos aspersores 5.9 Seleo do aspersor 5.10 Dimensionamento das tubulaes 5.10.1 Linhas laterais 5.10.1.1 Consideraes sobre perda de carga (hf) nas linhas laterais 5.12.1.2 Determinao do fator de Christiansen 5.10.1.3 Procedimento para dimensionamento de LL com dois dimetros 5.10.1.4 Relao entre a presso no incio da LL, no final e presso mdia 5.10.1.5 Linhas ou ramais de espera em sistemas por asperso 5.10.2 Linha principal 5.11 Altura manomtrica total 5.12 Potncia do conjunto moto-bomba 5.13 Projeto de um sistema de irrigao por asperso convencional 5.14 Desempenho de um sistema de irrigao por asperso convencional Captulo VI Irrigao Localizada 6.1 Introduo 6.2 Vantagens do sistema 6.3 Limitaes do sistema 6.4 Componentes do sistema 6.5 Descrio dos componentes do sistema 6.5.1 Moto-bomba 6.5.2 Cabeal de controle 6.5.3 Linha principalIRRIGAO

IV.1 IV.1 IV.2 IV.5 IV.5 V.1 V.1 V.1 V.2 V.2 V.2 V.2 V.3 V.3 V.4 V.4 V.5 V.5 V.5 V.6 V.6 V.6 V.7 V.8 V.8 V.8 V.8 V.9 V.9 V.9 V.9 V.10 V.10 V.12 V.12 V.15 V.20 V.22 V.25 V.27 V.27 V.27 V.38 VI.1 VI.1 VI.2 VI.2 VI.2 VI.3 VI.3 VI.3 VI.3VII

6.5.4 Linha de derivao 6.5.5 Linha lateral 6.5.6 Emissores 6.6 Dimensionamento do sistema gotejamento 6.6.1 Quantidade de gua necessria 6.6.2 Evapotranspirao 6.6.3 Irrigao real necessria 6.6.4 Irrigao total necessria 6.6.5 Tempo de irrigao por posio 6.6.6 Nmero de unidades operacionais 6.6.7 Vazo necessria ao sistema 6.6.8 Dimensionamento hidrulico do sistema 6.6.8.1 Linhas laterais 6.6.8.2 Linhas de derivao 6.6.8.3 Linha principal 6.6.9 Altura manomtrica total 6.6.10 Potncia do conjunto moto-bomba 6.6.11 Projeto de um sistema Captulo VII Irrigao por Piv Central 7.1 Introduo 7.2 Tipos de pivs 7.3 Variao da vazo ao longo do piv 7.4 Intensidade de precipitao 7.5 Lmina aplicada por volta do piv central 7.6 Intensidade de precipitao mdia em cada ponto 7.7 Precipitao mxima em cada ponto 7.8 Velocidade de deslocamento da ltima torre 7.9 Tempo mnimo de rotao 7.10 Vazo necessria ao sistema 7.11 Uniformidade de aplicao com piv central 7.12 Eficincia de aplicao com piv central 7.13 Limitaes para uso do piv central 7.13.1 Solos 7.13.2 Declividade do terreno 7.13.3 Culturas Captulo VIII Irrigao por Autopropelido 8.1 Introduo 8.2 Escolha do autopropelido e do aspersor canho 8.3 Largura da faixa molhada pelo autopropelido 8.4 Comprimento da faixa molhada pelo autopropelido 8.5 Comprimento do percurso do autopropelido 8.6 Tempo de irrigao por faixa 8.7 Lmina bruta de irrigao aplicada 8.8 Intensidade de aplicao mdia 8.9 Tempo total de irrigao por faixa 8.10 Nmero de faixas irrigadas por dia 8.11 Nmero de faixas irrigadas por autopropelido 8.12 rea irrigada por autopropelido 8.13 Dimensionamento hidrulico do autopropelido Captulo IX Irrigao por Sulcos de Infitrao 9.1 Introduo 9.2 O mtodo de irrigao por sulcos de infiltraoIRRIGAO

VI.3 VI.3 VI.3 VI.4 VI.4 VI.4 VI.7 VI.7 VI.7 VI.7 VI.8 VI.8 VI.8 VI.9 VI.9 VI.9 VI.9 VI.10 VII.1 VII.1 VII.2 VII.2 VII.4 VII.5 VII.5 VII.6 VII.8 VII.8 VII.8 VII.8 VII.9 VII.9 VII.9 VII.9 VII.9 VIII.1 VIII.1 VIII.2 VIII.2 VIII.2 VIII.2 VIII.2 VIII.3 VIII.3 VIII.4 VIII.4 VIII.5 VIII.5 VIII.5 IX.1 IX.1 IX.2VIII

9.2.1 Caractersticas de um sistema de irrigao por sulcos 9.2.1.1 Forma e tamanho do sulco 9.2.1.2 Infiltrao 9.2.1.3 Espaamento entre sulcos 9.2.1.4 Declividade e vazo 9.2.1.5 Comprimento dos sulcos 9.2.2 .Procedimento para determinao das curvas de avano 9.2.3 .Consideraes sobre o tempo de avano relacionado com o tempo de oportunidade 9.2.4 Abastecimento de gua aos sulcos 9.2.5 Manejo de gua aos sulcos 9.2.6 Projeto de um sistema de irrigao por sulcos de infiltrao Captulo IX Irrigao por Inundao 10.1 Introduo 10.2 Tipo de solo 10.3 Declividade do terreno 10.4 Dimenses dos tabuleiros 10.5 Forma dos diques ou taipas 10.6 Manejo de gua nos tabuleiros 10.7 Determinao das vazes mobilizadas aos tabuleiros 10.7.1 Determinao da vazo mxima para encher o tabuleiro 10.7.2 Determinao da vazo necessria para manter a lmina constante

IX.3 IX.3 IX.3 IX.4 IX.5 IX.6 IX.6 IX.8 IX.9 IX.10 IX.10 X.1 X.1 X.1 X.2 X.3 X.3 X.3 X.4 X.4 X.5

IRRIGAO

IX

CAPTULO I INTRODUO AO ESTUDO DA IRRIGAO1.1 CONSIDERAES INICIAIS A tcnica da irrigao pode ser definida como sendo a aplicao artificial de gua ao solo, em quantidades adequadas, visando proporcionar a umidade adequada ao desenvolvimento normal das plantas nele cultivadas, a fim de suprir a falta ou a m distribuio das chuvas. Dessa forma, o objetivo que se pretende com a irrigao satisfazer as necessidades hdricas das culturas, aplicando a gua uniformemente e de forma eficiente, ou seja, que a maior quantidade de gua aplicada seja armazenada na zona radicular disposio da cultura. Este objetivo deve ser alcanado sem alterar a fertilidade do solo e com mnima interferncia sobre os demais fatores necessrios produo cultural. Os fatores necessrios para prover as culturas de gua necessria para mxima produtividade, so principalmente: energia, gua, mo-de-obra e as estruturas de transporte da gua, devendo existir uma completa inter-relao entre eles de tal forma que se um deles no se encontrar bem ajustado, o conjunto ficar comprometido, prejudicando o objetivo a ser alcanado que a mxima produtividade.

1.2 - HISTRICO E DESENVOLVIMENTO Na literatura, nota-se que a irrigao foi uma das primeiras modificaes no ambiente realizadas pelo homem primitivo. As primeiras tentativas de irrigao foramIRRIGAO CAP.I - 1

bastante rudimentares, mas a importncia do manejo da gua tornou-se evidente na agricultura moderna. Tribos nmades puderam estabelecer-se em determinadas regies, irrigando terras frteis e, assim, assegurando produtividade suficiente para a sua subsistncia. Dados histricos das sociedades antigas mostram a sua dependncia da agricultura irrigada, onde grandes civilizaes desenvolveram-se nas proximidades de grandes rios como o rio Nilo, no Egito, por volta de 6000 A.C, rio Tigre e Eufrates, na Mesopotmia, por volta de 4000 a.C., e Rio Amarelo, na China, por volta de 3000 a.C. Na ndia, h indcios da prtica da irrigao em 2500 a.C. Nas civilizaes antigas, a irrigao era praticada fazendo-se represamentos de gua cercados por diques. Com o avano da tecnologia e divulgao das mesmas, a irrigao espalhou-se por vrias partes do mundo. Todos os anos, as guas do Nilo, engrossadas pelas chuvas que caem em setembro/outubro nas cabeceiras, cobriam as margens e se espalhavam pelo Egito. Quando baixavam, deixavam uma camada de hmus extremamente frtil, onde os camponeses plantavam trigo e seus animais pastejavam. Havia, entretanto, um grave inconveniente: se a cheia era muito alta, causava devastao; se fosse fraca, restavam menos terras frteis para semear e os alimentos escasseavam - eram os anos de vacas magras. Tornava-se vital controlar essas cheias. Sob o comando do fara Ramss III, os egpcios construram diques que prensaram o rio em um vale estreito, elevando suas guas e represando-as em grandes reservatrios, de onde desciam aos campos atravs de canais e comportas, na quantidade desejada. O homem comeava a dominar a cincia da irrigao e se dava conta de sua importncia para o progresso. Experincias semelhantes ocorriam em outras partes do mundo de ento. A maioria das grandes civilizaes surgia e se desenvolvia nas bacias dos grandes rios. Na ndia, os mtodos de irrigao nos vales dos rios Indo e Ganges so conhecidos e praticados desde os tempos memoriais. Na China, sua imensa populao sempre teve que realizar muitos esforos para cultivar arroz. Com muito engenho, o campons chins elevava a gua, por processo manual, at os terraos que construam nas escarpas das montanhas e, de l, distribuam-na cuidadosamente, quadra por quadra, com total aproveitamento do lquido e do solo. A irrigao no Mxico e Amrica do Sul foi desenvolvida pelas civilizaes Maias e Incas h mais de 2000 anos. A tcnica da irrigao continua a ser utilizada nessas terras, em algumas com sistemas de conduo e distribuio de gua bem antigos. No Ir,IRRIGAO CAP.I - 2

Ganats, tneis com 3000 anos conduzem gua das montanhas para as plancies. Barragens de terra construdas para irrigar arroz no Japo, bem como tanques de irrigao em Sri Lanka, datam 2000 anos e se encontram em pleno uso. Nos EUA, a irrigao j era praticada pelos ndios da regio sudoeste a 100 A.C.. Exploradores espanhis encontraram evidncias de canais de irrigao e derivaes ao longo de vrios pontos dos rios. Os espanhis tambm introduziram aos ndios novos mtodos de irrigao e novas culturas irrigadas, tais como frutferas, vegetais, oliveira, trigo, e cevada. Como em outras reas do mundo a irrigao permitiu que ndios se estabelecessem e desfrutassem de fonte mais segura de alimentos. Os pioneiros na regio oeste dos EUA no foram diferentes do que os povos das civilizaes antigas. Os agricultores desenvolveram tcnicas de irrigao que eram empregadas atravs de cooperativas. O desenvolvimento da agricultura irrigada no oeste americano teve apoio do governo atravs dos atos: Desert Land Act em 1877 e do Carey Act em 1894. Nas regies sudoeste da Califrnia e Utah, a irrigao no expandiu rapidamente at o ato Reclamation Act, em 1902. O desenvolvimento da irrigao deveu-se ao apoio do governo, fornecendo crdito, e tcnicos especializados para a construo da infra-estrutura de distribuio e armazenamento de gua para irrigao. Depois da Segunda Guerra Mundial, a agricultura irrigada expandiu rapidamente na regio Central das Grandes Plancies e na regio Sudoeste. Nos ltimos anos, a expanso das reas irrigadas tem diminudo bastante em funo dos baixos preos em commodities, da alta dos custos de energia e da menor disponibilidade dos recursos hdricos. O Japo, a Indonsia e outros pases do Oriente adotaram sistemas parecidos. Aqui na Amrica do Sul, os Maias, Incas e Astecas deixaram vestgios de suas obras de irrigao onde hoje se localizam o Mxico, Peru, norte do Chile e Argentina. Na Espanha e na Itlia ainda sobrevivem redes de canais e aquedutos dos tempos dos dominadores rabes e romanos. Israel e Estados Unidos constituem exemplos a parte. Sem a irrigao, a agricultura seria impossvel em Israel, com seu solo pedregoso, ausncia severa de chuvas e um nico rio perene, o Jordo. Aproveitando de forma extremamente racional o pequeno Jordo, construindo imenso aqueduto do lago Tiberades at o deserto de Neguev, extraindo gua dos mananciais subterrneos e aplicando modernos processos cientficos no uso econmico da gua, a nao israelense consegue no s abastecer-se como exportar cereais, frutas e laticnios. J os Estados Unidos dispensam comentrios na condio deIRRIGAO CAP.I - 3

maior produtor mundial de alimentos, e devem muito de sua prosperidade aos gigantescos e numerosos projetos de irrigao que implantaram em vrios pontos de seu territrio. O desenvolvimento de vrias civilizaes antigas pode ser traado atravs do sucesso da irrigao. A irrigao antiga teve como conseqncia dois grandes impactos: suprimento de alimento e aumento de populao. Atravs da irrigao foi possvel estabelecer uma fonte mais estvel de alimentos, fibras e suportar populaes mais densas. O insucesso de civilizaes pode ser notado atravs de aspectos fsicos e sociais ligados ao desenvolvimento da irrigao. Entre os aspectos fsicos podemos citar a inabilidade em lidar com inundaes e salinidade. Em outra instncia, a falta de cooperao entre povos que desenvolviam e operavam sistemas de irrigao. Problemas semelhantes ainda acontecem nos dias de hoje em reas com agricultura irrigada em expanso. O planeta conta atualmente com cerca de 220 milhes de hectares de terras irrigadas. Ainda pouco; representam menos de 5% das reas disponveis para a agricultura. No entanto, alimentam mais da metade da populao que vive sobre a Terra. Esta desproporo uma prova das vantagens da cultura irrigada sobre a lavoura de sequeiro. O Brasil um pas iniciante e tem dois desafios: o do Nordeste, onde h clima seco, problemas de salinidade da gua e poucos rios perenes, como o So Francisco, e o do restante do pas, com suas ms distribuies pluviomtricas e outros fatores.

1.3 - A IRRIGAO NO BRASIL E NO MUNDO A irrigao no Brasil depende de fatores climticos. No semi-rido do Nordeste, uma tcnica absolutamente necessria para a realizao de uma agricultura racional, pois os nveis de chuva so insuficientes para suprir a demanda hdrica das culturas. Nas regies Sul, Sudeste e Centro-Oeste, pode ser considerada como tcnica complementar de compensao da irregularidade das chuvas. A irrigao supre as irregularidades pluviomtricas, chegando a possibilitar at trs safras anuais. o caso do municpio de Guara (SP), onde operam mais de uma centena de equipamentos do tipo piv central. Na Amaznia, o fenmeno inverso, pois h excesso de chuvas; neste caso, devese retirar gua do solo, atravs de drenagem. o que ocorre na Fazenda So Raimundo (Par), parte do projeto Jari.IRRIGAO CAP.I - 4

Na safra de 1987/1988, a agricultura irrigada foi responsvel por 16% da produo brasileira de gros. Ela abastece todo o mercado de verduras e legumes dos grandes centros populacionais, colabora ativamente no fornecimento de frutas para o mercado interno e para a exportao. O mesmo ocorre com a produo de flores. Tambm significativa sua participao na produo de sucos ctricos para exportao, pois eleva a produtividade mdia de duas para seis e at dez caixas de laranja por p. Esta produtividade foi alcanada na Fazenda 7 Lagoas, em Mogi Guau (SP), com o uso de equipamento autopropelido, e na regio de Bebedouro (SP), com irrigao localizada (Figura I.1). A iniciativa privada responsvel por 94% dessa irrigao, e os 6% restantes so projetos pblicos. A distribuio da irrigao no Brasil pode ser dividida em trs grupos:

irrigao "obrigatria" no Nordeste; irrigao "facilitada" no Rio Grande do Sul; irrigao "profissional" nas regies Sudeste, Centro-Oeste e parte da regio Sul.

1200 1000 rea (1000 ha),,, 800 600 400 200 0 Sul Sudeste Nordeste Regio

Localizada Piv Asperso Superfcie

C. Oeste

Norte

Figura I.1 - Mtodos de irrigao por regio no Brasil.

No Rio Grande do Sul, vastas extenses de reas planas e uma boa disponibilidade de gua facilitaram a implantao de grandes tabuleiros que produzem arroz irrigado. O projeto Camaqu um exemplo a ser lembrado. O mtodo predominante a inundao, com baixo nvel tecnolgico. Abrange mais de 40% de rea irrigada no pas, apresentando interessantes exemplos de canais de distribuio de gua explorados por particulares.

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CAP.I - 5

A irrigao "profissional" deve ser entendida como aquela em que o agricultor investe na tecnologia de irrigao, buscando garantir, aumentar ou melhorar sua produo. praticada principalmente nos Estados de So Paulo, Minas Gerais, Mato Grosso do Sul, Paran e Santa Catarina. Adotam-se, em geral, duas safras anuais em culturas de maior retorno econmico, como feijo, frutas, produo de sementes selecionadas, tomate e flores. Predomina o mtodo da asperso, com uma tendncia para a utilizao de equipamentos do tipo piv central, que so automatizados e cobrem grandes reas (em mdia 50 a 60, chegando a mais de 120 hectares por um nico equipamento). Tal irrigao desenvolveu-se a partir de 1980, impulsionada por programas de incentivo e pela implantao da indstria nacional de equipamentos. Disponibilidade restrita de recursos hdricos e de energia eltrica no meio rural so empecilhos para a sua maior expanso. A regio dos cerrados do Brasil Central considerada de grande potencial para a adoo da agricultura irrigada, podendo transformar-se em enorme celeiro de produo de gros. A partir de 1995, houve um crescimento significativo da irrigao no pas, com a implementao de projetos particulares e a diversificao dos mtodos de irrigao. Em 1996, na implantao de projetos privados, foram includos aproximadamente 10 mil hectares em 3.100 operaes de investimentos, envolvendo, aproximadamente, US$ 23,2 milhes (mdia de US$ 7.480 por ha), com a seguinte participao regional:

Norte: 2,4%; Nordeste: 26,4%; Centro-oeste: 34,1%; Sudeste: 25,6%; e Sul 11,5%.A histria da irrigao no Nordeste est vinculada luta contra a falta de gua no polgono das secas. Desde o Segundo Imprio, constante a promessa de irrigar a regio com a poltica de construo de audes e resultados prticos muito localizados. Condies adversas de clima, solos em geral inadequados, falta de infra-estrutura, srios problemas na estrutura fundiria, prticas agrcolas de baixo nvel tecnolgico e questes polticas so alguns problemas existentes. A implantao de um permetro irrigado envolve custos muito elevados, de 6 mil a 20 mil dlares por hectare. Os projetos particulares consomem entre 600 a 3.500 dlares. O permetro deve ser suprido com rede de energia eltrica, escolas, hospitais, estradas, habitaes, treinamento etc. Alguns projetos pblicos foram instalados sob o enfoque de uma "soluo social". Existem tambm problemas de salinizao do solo devido ao manejo inadequado da irrigao e falta de drenagem. Chapman (1975) estimou em mais de 25 mil hectares de reaIRRIGAO CAP.I - 6

total salinizada nessa regio do Brasil. Sob esse aspecto, devem ser considerados os projetos Morada Nova e Curu-Paraipava, ambos no Cear, dentre outros. A iniciativa privada soube ser mais eficiente, tirando proveito da infra-estrutura, bem como dos resultados positivos das prprias iniciativas governamentais, e vem obtendo sucesso com a irrigao, principalmente nos Estados do Cear, Rio Grande do Norte, Bahia e Pernambuco. Pode ser destacado o projeto do Grupo Maisa (Mossor Agro Industrial S.A.), em Mossor (RN), que abastece praticamente todo o pas com melo produzido sob irrigao localizada e com uso de gua subterrnea. No Vale do So Francisco, regio favorecida pela insolao e pela disponibilidade de gua, floresce auspiciosamente, no plo Petrolina-Juazeiro, a agricultura irrigada (merecem destaque os projetos Touro, Nilo Coelho e do grupo Milano). Baseada na infra-estrutura governamental e ligada iniciativa privada, essa agricultura irrigada abastece uma agroindstria recm implantada e fornece frutas para o mercado interno e para exportao. Em termos de extenso, toda a regio nordestina contribui com menos de 300.000 ha do total irrigado no pas. De acordo com dados da FAO (Food and Agriculture Organization), a China possui a maior rea irrigada do planeta, sendo esta superior a 52 milhes de hectares. O Brasil ocupa a 17 posio, com mais de 2,6 milhes de hectares irrigados (Tabela I.1). A maioria da rea irrigada no mundo teve seu desenvolvimento recentemente. Em 1961 era cerca de 137 milhes de hectares, que se expandiu a uma taxa de 2% ao ano. Atualmente esta expanso caiu para uma taxa de 1% ao ano. A rea irrigada nos EUA era de aproximadamente 7,5 milhes de hectares em 1945. Nesta poca essas reas eram distribudas na regio sudoeste (2,3 milhes de ha), nos estados montanhosos (2,5 milhes de ha) e a regio noroeste (1,4 milhes de ha). A seca da dcada de 1950 estimulou a irrigao nas Grandes Plancies (Nebraska, Iowa, Oklahoma, Kansas, etc) com gua subterrnea bombeada do vasto aqfero Ogallala. Com o surgimento do sistema de irrigao por asperso por Piv Central e a gua subterrnea prontamente disponvel, a irrigao expandiu rapidamente nas dcadas de 60 e 70. A rea irrigada expandiu na regio mida do sudeste tambm nas dcadas de 60 e 70. O total de rea irrigada essencialmente se estabilizou na dcada de 80, em funo do baixo preo de commodities, do alto preo da energia e do escasseamento dos recursos hdricos. Em 1987, a rea irrigada nos EUA era estimada em 19 milhes de ha.

IRRIGAO

CAP.I - 7

Tabela I.1 - Relao dos vinte primeiros pases com maiores reas irrigadas no mundoPas China Estados Unidos Mxico Indonsia Tailndia Federao Russa rea (1000 ha) 52.800 21.400 7.562 6.500 4.815 4.749 4.663 Pas Uzbequisto Turquia Bangladesh Espanha Iraque Egito Romnia rea (1000 ha) 4.281 4.200 3.844 3.640 3.525 3.300 2.880 Pas Itlia Japo Brasil (17 ) Ucrnia Austrlia Afeganisto Mundoo

rea (1000 ha) 2.698 2.679 2.656 2.454 2.400 2.386 271.432

Fonte: FAO, 2000. Dados referentes ao ano de 1998.

BRASIL: rea cultivada / rea Irrigada4%

Produo 16%

Divisas 25%

1.4 - REA IRRIGADA E MTODOS DE IRRIGAO UTILIZADOS NAS DIFERENTES REGIES DO BRASIL A irrigao no Brasil apresenta caractersticas diferentes no Nordeste e no Sul. Ainda que tenham surgido nas duas regies simultaneamente, no incio do sculo, a irrigao desenvolveu-se com caractersticas bem diferenciadas. Enquanto no Nordeste as iniciativas nasceram do poder pblico, no Sul a iniciativa foi predominantemente particular. Com os dados recebidos de rgos estaduais, em 1996, a Secretaria de Recursos Hdricos do MMA (SRH/MMA) contabilizou cerca de 2,63 milhes de hectares irrigados no Brasil. A regio Sul se destacou como a mais irrigada, com cerca de 1,15 milhes de hectares, seguida da regio Sudeste, com mais de 800 mil hectares. A regio Nordeste vem a seguir, com mais de 400 mil, depois a Centro-Oeste, com aproximadamente 200 mil hectares e, finalmente, a regio Norte, com 80 mil hectares irrigados, como ser observado na Tabela I.2 e Figura I.2. Apesar do esforo da SRH/MMA em obter informaes recentes sobre a irrigao no Brasil, estima-se em, aproximadamente, 3 milhes de hectares a extenso da rea irrigada no Brasil. Entretanto, isto representa apenas 4% da rea cultivada, percentagem considerada muito baixa, frente aos valores mdios de 15% fornecidos pela FAO.

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CAP.I - 8

A histria da irrigao praticamente se confunde com a histria da humanidade. J foi possvel comprovar, por exemplo, que h 4.500 a.C., essa prtica agrcola foi usada no continente asitico e mais tarde, por volta de 2000 a.C., tambm pelos chineses e depois indianos (1000 a.C.). Na frica, s margens do histrico rio Nilo, os Egpcios foram seus precursores. Na Europa, foram os espanhis, gregos e italianos, e na Amrica, os Incas (Peru), e os Astecas (Mxico). No Brasil credita-se aos padres jesutas, na antiga fazenda Santa Cruz, no estado do Rio de Janeiro, por volta de 1589, a primazia de terem sido os pioneiros na implantao de sistemas de irrigao para fins agrcolas. Os anos se passaram e a irrigao, de prtica rudimentar, se estruturou em bases tcnico-cientficas a tal ponto que, hoje, tida como verdadeira cincia. Pesquisas realizadas pela FAO mostram que 50 % da populao mundial alimenta-se de produtos agrcolas cultivados em reas irrigadas.

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Tabela I.2 - reas irrigadas, plantadas e mtodos de irrigao utilizados no BrasilEstado Regio PR RS SC Regio Sul %Regio ES MG RJ SP R. Sudeste %Regio AL BA CE MA PB PE PI RN SE R. Nordeste %Regio DF GO MT MS R. C. Oeste %Regio AC AP AM PA RO RR TO R. Norte %Regio Superf. (ha) 20.000 950.000 105.000 1.075.000 93,7 8.760 96.000 40.000 75.000 219.760 26,7 7.200 42.060 29.848 22.400 112 29.120 10.824 3.090 1.080 145.734 36,3 460 9.000 3.000 39.000 51.460 28,6 600 100 700 6.260 4.800 64.150 76.610 97,8 Aspers. (ha) 10.000 19.000 12.600 41.600 3,6 24.400 68.400 28.000 100.000 220.800 26.90 300 41.090 26.388 10.600 635 40.000 4.250 2.734 9.758 135.755 33,8 3.500 27.500 2.100 2.900 36.000 20 Piv (ha) 20.000 19.000 20.000 1,7 6.000 80.000 250.000 336.000 40,9 Localiz. (ha) 5.000 5.000 1.200 11.200 1 360 15.620 4.000 25.000 44.980 5,5 Totais (ha) 55.000 974.000 118.800 1.147.800 Regio (%) 4,8 84,9 10,4 Pas (%) 2,1 37 4,5 43,7 rea plantada (x 1000 ha) 7.745,7 7.393,1 3.138,4 18.277,2 Irrg/Plant (%) 0,71 13,17 3,79 6,28

39.520 260.020 72.000 450.000 821.540 , 7.500 140.610 77.033 40.000 747 85.000 18.189 14.488 18.038 401.605

4,8 31.70 8,8 54,8

1,5 9,9 2,7 17,1 31,2

800 4.450,5 345,2 6.900 12.495,7

4,94 5,84 20,86 6,52 6,57

38.980 17.772 2.100 8.900 790 480 69.022 17,2 5.800 70.000 3.000 12.500 91.300 50.70

18.480 3.025 4.900 6.980 2.325 8.184 7.200 51.094 12.70 150

1,9 35 19,2 10 0,2 21,2 4,5 3,6 4,5

0,3 5,3 2,9 1,5 0 3,2 0,7 0,6 0,7 15,3

585,2 3.800 2.316 1.874,8 1.059,1 1.419,8 1.500 632,4 1.041,6 14.228,9

1,28 3,7 3,33 2,13 0,07 5,99 1,21 2,29 1,73 2,82

1.200 1.350 0,7

9.910 106.500 8.100 55.600 180.110

5,5 59,1 4,5 30,9

0,4 4,1 0,3 2,1 6,8

222,7 2.662,8 3.121,8 1.738,3 7.745,6

4,45 4 0,26 3,2 2,33

500 100 200 950 1.750 2,2 108.624 4,1

600 100 1.200 6.260 100 5.000 65.100 78.360

0,8 0,1 1,5 8 0,1 6,4 83,1

0 0 0 0,2 0 0,2 2,5 3

120,4 3,5 75,9 965,7 801,4 27,4 220,4 2.214,6

0,5 2,87 1,58 0,65 0,01 18,27 29,54 3,54

Brasil 1.568.564 435.905 516.322 % Pas 59,7 16,6 19,6 Fonte: Christopidis (1997) e Telles (1999).

2.629.415

54.962

4,78

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CAP.I - 10

reas irrigadas Regio SulSC 10% PR 5%

reas irrigadas Regio SudesteES 5% MG 32%

RS 85%

SP 54% RJ 9%

reas irrigadas Regio NordesteSE AL RN PI 4% 4% 2% 5% BA 35%

reas irrigadas Regio Centro OesteDF 6% MS 31%

PE 21%

MA 10%

MT 4%

CE 19%

GO 59%

reas irrigadas Regio NorteAC AM 1% 2% PA 8%

reas irrigadas BrasilC e n t ro N o rt e 3% Oe s t e 7%N o r d est e 15 %

RR 6%

S ul 44%

TO 83%S ude s te 3 1%

Figura I.2 Distribuio das reas irrigadas por Estados e Regies.

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CAP.I - 11

1.5 - A IRRIGAO E O MEIO AMBIENTE Os impactos positivos da atividade agrcola, como gerao de empregos, oferta de alimentos, produtos essenciais vida humana, fixao do homem no campo ou em pequenos centros, so evidentes, amplamente reconhecidos e de grande importncia. Mas, de certa forma a sociedade tem sido complacente com os danos ambientais provocados pelas atividades agrcolas, em favor dos benefcios gerados pelo setor. No entanto, irracional e injustificvel que, para produzirmos o alimento de hoje, comprometamos os recursos naturais de amanh. O impacto ambiental definido pela resoluo do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) 001/86 (CONAMA, 1992), como qualquer alterao das propriedades fsicas, qumicas e biolgicas do meio ambiente, causada por qualquer forma de matria ou energia resultante das atividades humanas que direta ou indiretamente afetam: a sade, a segurana e o bem-estar da populao; as atividades sociais e econmicas; a biota; as condies estticas e sanitrias do meio ambientes; e, a qualidade dos recursos ambientais. importante ressaltar que o conceito de impacto ambiental abrange apenas os efeitos da ao humana sobre o meio ambiente, isto no considera os efeitos oriundos de fenmenos naturais, e ainda d nfase principalmente aos efeitos destes impactos no homem, demonstrando uma conotao antropocntrica dessa definio. Existem muitas evidncias no mundo de que, aps os benefcios iniciais da irrigao, grandes reas tm-se tornado imprprias agricultura. Apesar de seus imensos benefcios, ela tem criado impactos ambientas adversos no solo, disponibilidade e qualidade da gua, sade pblica, fauna e flora e, em alguns casos, s condies socioeconmicas da populao local. Em geral os grandes projetos de irrigao incluem barragens, lagos, unidades de bombeamento, canais e tubulaes, sistema de distribuio de gua nas parcelas e sistemas de drenagem. Assim, para analisar os efeitos da irrigao sobre o meio ambiente, devem ser considerados os diversos tipos de impactos ambientais inerentes aos projetos de irrigao, ou seja, impactos ambientais nas reas inundadas, impactos ambientais a jusante das barragens e impactos ambientais propriamente dito.IRRIGAO CAP.I - 12

No se pode concordar com aqueles que preconizam a paralisao do desenvolvimento de novos projetos de irrigao por causa de possveis problemas ecolgicos, mas tambm no se pode concordar com os que desconsideram totalmente os impactos ambientais relacionados com os novos projetos e se apiam somente na relao custo-benefcio. Ambos analisam, exclusivamente, uma nica face do problema. Acredita-se que, na maioria dos casos, possvel compatibilizar desenvolvimento e proteo do meio ambiente. O insumo gua to importante quanto qualquer outro, mas pouco se tem feito quanto ao seu uso racional. A partir da, nos deparamos com as tcnicas de manejo da irrigao. Conhecendo-se as caractersticas fsico-hdricas do solo, o clima, a cultura e os princpios de funcionamento dos equipamentos de irrigao, pode-se propor um uso racional da gua e, conseqentemente, sem danos ao meio ambiente (Folegatti, 1996).

1.6 - CONTAMINAO DOS MANANCIAIS HDRICOS Muitas vezes, devido necessidade de controle de sais do solo, baixa eficincia do sistema de irrigao ou mesmo falta de um manejo criterioso da irrigao, a quantidade de gua aplicada pode ser bastante superior quela necessria. O excesso de gua aplicada que no evapotranspirada pelas culturas retorna aos rios e crregos, por meio do escoamento superficial e subsuperficial, ou vai para os lenis subterrneos, por percolao profunda, arrastando consigo sais solveis, fertilizantes (principalmente nitratos), resduos de defensivos e herbicidas, elementos txicos, sedimentos, etc. A contaminao dos recursos hdricos causa srios problemas ao suprimento de gua potvel, tanto no meio rural como nos centros urbanos. A contaminao de rios e crregos mais rpida e acontece imediatamente aps a aplicao da gua de irrigao por meio dos sistemas por superfcie, ou seja, nas modalidades por sulcos de infiltrao, por faixas ou por inundao. No Brasil, tem-se verificado srios problemas devido aplicao de herbicidas na irrigao por inundao do arroz, uma vez que parte da vazo aplicada sempre circula pelos tabuleiros e retorna aos crregos. Na irrigao por sulcos, grande parte da vazo aplicada no incio escoa no final dos sulcos. Essa gua escoada transporta sedimentos, em virtude da eroso no incio do sulco, e os diversos qumicos aplicados na agricultura. No final da parcela, esta coletada pelo dreno que a conduz aos crregos, causando contaminao.

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CAP.I - 13

A contaminao de rios e crregos tambm pode ocorrer de modo mais lento, por meio do lenol fretico subsuperficial, que arrasta os elementos citados, exceto os sedimentos. Essa contaminao pode ser agravada se no perfil do solo que est sendo irrigado houver sais solveis, pois a gua que se movimentar no perfil do solo arrastar tanto os sais trazidos para a rea irrigada pela gua de irrigao como os sais dissolvidos no perfil do solo. Um exemplo clssico desse caso um projeto implementado na bacia do Rio Colorado, EUA. A contaminao da gua subterrnea mais lenta. O tempo necessrio para a gua percolada atingir o lenol subterrneo aumenta com o decrscimo da permeabilidade do solo, com a profundidade do solo e com a profundidade do lenol fretico. Dependendo da permeabilidade do solo, para atingir um lenol fretico situado a aproximadamente 30 m de profundidade, o tempo necessrio pode variar de 3 a 50 anos, o que torna o problema mais srio devido ao longo tempo para se conscientizar de que a gua subterrnea est sendo poluda. Na poluio subterrnea, os sais dissolvidos, os nitratos, os pesticidas e os metais pesados so as substncias qumicas mais preocupantes. Quanto maiores forem as perdas por percolao e por escoamento superficial na irrigao, maiores sero as chances de contaminao dos mananciais e do lenol subterrneo. Assim, torna-se cada vez mais necessrio dimensionar e manejar os sistemas de irrigao com maior eficincia, bem como evitar o uso descontrolado de qumicos na irrigao por inundao, utilizando-os cautelosamente na irrigao por sulco e por faixa. Antes de implementar um projeto de irrigao, principalmente de irrigao por superfcie, de suma importncia fazer um estudo geolgico da regio para evitar reas com alto potencial de contaminao dos recursos hdricos, em razo da existncia de grandes concentraes de sais solveis no perfil do solo. No Brasil, atualmente, a agricultura irrigada tem descarregado seu excedente de gua diretamente no sistema hidrolgico da bacia. Contudo, medida que a rea irrigada aumentar, os conflitos sobre o uso de gua se agravaro, uma vez que a populao est se conscientizando sobre a importncia da qualidade dos mananciais.

1.7 - COBRANA PELO USO DA GUA PARA IRRIGAO Na irrigao, existe muita perda de gua devido, principalmente, baixa eficincia dos sistemas e falta de um monitoramento da quantidade de gua necessria eIRRIGAO CAP.I - 14

aplicada. Todavia, estas causas no justificam as perdas, visto que estas podem ser minimizadas pelo uso de um sistema de irrigao mais eficiente e de tcnicas de manejo adequadas. Com isso, pode-se dizer que a principal causa dos desperdcios de gua na agricultura que o seu uso no cobrado. Com a introduo da cobrana pelo uso da gua de se esperar um uso mais racional, com conseqente reduo no consumo. A cobrana pela utilizao dos recursos hdricos vm sendo um dos temas mais polmicos no que se refere anlise da viabilidade econmica da irrigao. A experincia estrangeira revelou que em muitos pases, como a Frana, Alemanha, Inglaterra, entre outros, a cobrana pela utilizao da gua foi a maneira encontrada para enfrentar o desafio de melhorar as condies de aproveitamento, recuperao e conservao dos recursos hdricos. Neste sentido, vem sendo implantado em nosso pas a Poltica Nacional de Recursos Hdricos. A Lei n 9433 de 8 de janeiro de 1997 instituiu a Poltica e o Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hdricos, cujos fundamentos so baseados no fato de que a gua um recurso natural limitado, dotado de valor econmico. A racionalizao dos recursos hdricos um dos objetivos principais da Poltica Nacional de Recursos Hdricos. A cobrana pelo uso da gua dever estimular o agricultor irrigante a adotar medidas para evitar perdas e desperdcios e, tambm, constituir receitas que possam viabilizar financiamentos para a aplicao em projetos e obras hidrulicas e de saneamento. Os valores a serem cobrados levaro em conta diversos fatores, dentre os quais destacamse: a vazo captada e sua variao, o consumo efetivo, a finalidade a que se destina, a carga poluidora lanada e sua variao, a existncia de obras hidrulicas de regularizao de vazes e outros. Alguns dos projetos existentes no semi-rido do Brasil j vm realizando a cobrana h algum tempo, com preos de at R$ 0,06 por metro cbico de gua utilizado. Blanco et al. (1999) realizaram simulaes dos efeitos da cobrana pelo uso da gua sobre a viabilidade de implantao de um sistema de irrigao para a cultura da manga, em Petrolina (PE), e verificaram haver uma necessidade de aumento na produo de 40, 60 e 80%, em mdia, para viabilizar a irrigao, caso o preo cobrado pela utilizao da gua fosse de US$ 0,00, 0,03 e 0,06, respectivamente. De acordo com os dados apresentados na literatura, os autores concluram que este aumento de produo poderia ser alcanado e a

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CAP.I - 15

cobrana pelo uso da gua no inviabilizou a implantao do sistema, independendo do valor cobrado. Embora necessria, a cobrana pela utilizao dos recursos hdricos poder causar, em curto prazo, impactos negativos na agricultura. Estima-se que a reduo no nmero de lavouras irrigadas no Estado de So Paulo possa ser de 50%, com conseqente reduo no nmero de empregos, migrao do homem do campo para as cidades e reduo no volume de negcios das empresas do setor de irrigao. Por outro lado, a irrigao ser encarada com maior seriedade, obrigando o agricultor irrigante a realizar um manejo adequado da irrigao para que a relao custo/benefcio seja minimizada. Alm disso, por ocasio da outorga de utilizao dos recursos hdricos, necessria a apresentao de um projeto de irrigao no qual deve ser explicitado o mtodo de controle da irrigao, sendo que a outorga pode ser cancelada se, em sua vigncia, tal controle no for realizado.

1.8 - TIPOS DE SISTEMAS Os sistemas de irrigao so divididos em trs grupos: - irrigao por superfcie: compreende os mtodos de irrigao nos quais a conduo da gua do sistema de distribuio (canais e tubulaes) at qualquer ponto de infiltrao, dentro da parcela a ser irrigada, feita diretamente sobre a superfcie do solo; - irrigao por asperso: o mtodo de irrigao em que a gua aspergida sobre a superfcie do terreno, assemelhando-se a uma chuva, por causa do fracionamento do jato dgua em gotas; e, - irrigao localizada: o mtodo em que a gua aplicada diretamente sobre a regio radicular, com pequena intensidade e alta freqncia.

1.9 - CRITRIOS PARA A SELEO DO MTODO A seleo do mtodo de irrigao tem a finalidade de estabelecer a viabilidade tcnica e econmica, maximizando a eficincia e minimizando os custos de investimento e operao, e ao mesmo tempo, mantendo as condies favorveis ao desenvolvimento das culturas. Entre os critrios mais utilizados, destacam-se: topografia, caractersticas do solo, quantidade e qualidade da gua, clima, cultura e, consideraes econmicas.IRRIGAO CAP.I - 16

1.10 - VANTAGENS DA IRRIGAO Entre as inmeras vantagens do emprego racional da irrigao, podem-se citar as seguintes: a) suprimento em quantidades essenciais e em pocas oportunas das reais necessidades hdricas das plantas cultivadas podendo aumentar consideravelmente o rendimento das colheitas; b) garante a explorao agrcola, independentemente do regime das chuvas; c) permite o cultivo e/ou colheita duas ou mais vezes ao ano (milho, feijo, batata, frutas, etc) em determinadas regies; d) permite um eficaz controle de ervas daninhas (arroz por inundao); e, e) por meio da fertirrigao, facilita e diminui os custos da aplicao de corretivos e fertilizantes hidrossolveis; etc.

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CAPTULO 2 ESTUDOS CLIMTICOS EVAPOTRANSPIRAO2.1 - INTRODUO A transferncia de gua para a atmosfera, no estado de vapor, quer pela evaporao de superfcies lquidas, quer pela evaporao de superfcies midas ou pela transpirao vegetal, constitui importante componente do ciclo hidrolgico. O termo evaporao designa a transferncia de gua para a atmosfera sob a forma de vapor que se verifica em um solo mido sem vegetao, nos oceanos, lagos, rios e outras superfcies de gua. De maneira geral, o termo evapotranspirao utilizado para expressar a transferncia de vapor dgua que se processa para a atmosfera proveniente de superfcies vegetadas. Fundamentalmente, a evapotranspirao proveniente de duas contribuies: a evaporao da umidade existente no substrato (solo ou gua) e a transpirao resultante das atividades biolgicas dos vegetais. A mudana de fase da gua consome ou libera grande quantidade de energia. A passagem do gelo para o estado lquido e vice-versa, envolve aproximadamente 80 cal g-1 e de lquido para vapor e vice-versa, envolve cerca de 590 cal g-1. Como o vapor transportado na atmosfera, podendo condensar e precipitar a grande distncia da sua origem, a mudana de fase de lquido para vapor e vapor para lquido representa o principal mecanismo para a redistribuio da energia em todo o globo terrestre. Segundo a teoria cintica dos gases, a passagem da gua para a fase gasosa se d como resultado do aumento de energia cintica das molculas, requerendo assim o dispndio de uma certa quantidade de calor, que chamado calor latente deIRRIGAO CAP.II - 1

vaporizao. Dessa forma, a transformao de fase lquido-vapor depende do saldo de energia disponvel superfcie-fonte, bem como de sua temperatura. Sendo assim, se essa camada estiver saturada, a quantidade de molculas que passa ao estado gasoso, em um certo intervalo de tempo, torna-se igual quantidade das que retornam ao estado lquido no mesmo intervalo. Nessas circunstncias, a evaporao virtualmente cessa. Somente quando a camada atmosfrica adjacente no est saturada que a quantidade de molculas de gua que se desprendem da superfcie-fonte superior a das que retornam a ela. O vapor dgua produzido , por conseguinte, removido pelo vento, evitando, com isso, que a atmosfera adjacente se sature. Um outro aspecto importante a ser considerado que com o aumento da velocidade do vento, h aumento de turbulncia, fazendo com que se processe uma acelerao da difuso vertical do vapor dgua gerado na interface superfcie-atmosfera. Como conseqncia, o fluxo vertical de vapor dgua para a atmosfera est condicionado pelo saldo de energia disponvel, pela velocidade do vento e pelo teor de umidade presente na camada de ar prxima superfcie evaporante. Em superfcies de gua livre, tal como ocorre nos rios, lagos e oceanos, a evaporao sofre influncia das propriedades fsicas da gua. Em se tratando de solo mido, sem vegetao, as propriedades fsicas do solo condicionam a evaporao. Dentre estas propriedades destacam-se a colorao do solo, que interfere no coeficiente de reflexo e, em decorrncia, no balano de energia, e a rugosidade, que interfere na turbulncia das camadas de vento que se deslocam prximo superfcie. Quando a superfcie-fonte vegetada, os fatores intervenientes no processo de evapotranspirao aumentam, uma vez que diversos fatores passam a interferir neste. Dentre estes fatores destacam-se a fase de desenvolvimento da cultura, o ndice de rea foliar, as condies fitossanitrias e as condies de umidade do solo. Informaes da quantidade de gua evaporada e ou evapotranspirada so necessrias em diversos estudos hidrolgicos e para adequado planejamento e manejo. O conhecimento da evapotranspirao essencial para estimar a quantidade de gua requerida para irrigao. O conhecimento do consumo de gua nas diversas etapas de desenvolvimento das plantas cultivadas permite que a administrao da irrigao seja feita de forma mais racional, de acordo com a real exigncia da cultura. Esse conhecimento tambm tem a sua importncia na agricultura no irrigada, pois permite o planejamento de pocas de semeadura em funo da disponibilidade hdrica mdia da regio considerada, permitindo maior eficincia no aproveitamento das precipitaes.IRRIGAO CAP.II - 2

2.2 CONCEITOS FUNDAMENTAIS Com o objetivo de propiciar melhor entendimento dos termos que sero utilizados no texto, sero definidos na seqncia aqueles de maior importncia. Evapotranspirao (ET) - o processo combinado pelo qual a gua transferida da superfcie terrestre para a atmosfera envolvendo a evaporao da gua da superfcie do solo e a gua interceptada pelas plantas, e a transpirao proporcionada por elas. Evapotranspirao potencial da cultura (ETpc) - a evapotranspirao que ocorre em uma cultura em que o solo no apresenta restrio de umidade e, portanto, no h restrio para a taxa de evapotranspirao. Evapotranspirao real (ETrc) - a evapotranspirao de uma determinada cultura sob condies normais de manejo, isto , sem a obrigatoriedade do teor de umidade permanecer sempre prximo capacidade de campo. Dessa forma, concluiu-se que a ETrc ETpc. Evapotranspirao da cultura de referncia (ETo) - a evapotranspirao que ocorre em uma cultura de referncia quando o solo no apresenta restrio de umidade. Como cultura de referncia normalmente utilizada a grama ou a alfafa. No presente estudo, considerarse- a grama como cultura de referncia e, dessa forma, segundo Doorenbos e Pruitt (1977) a ETo definida como sendo a evapotranspirao que se processa em um solo coberto totalmente por grama, com crescimento ativo e uniforme, sem deficincia hdrica e com altura entre 8 e 15 cm. Esse parmetro utilizado como base agrometeorolgica para a estimativa da evapotranspirao das culturas de interesse comercial (ETpc).

2.3 FATORES INTERVENIENTES NO PROCESSO DE EVAPOTRANSPIRAOA ocorrncia do processo de evapotranspirao alm de depender dos elementos climticos, tambm dependente dos fatores fisiolgicos das plantas. Como a evaporao do solo e a transpirao das plantas ocorrem simultaneamente na natureza, em reas vegetadas comum considerar-se a evapotranspirao de forma nica, uma vez que o consumo de gua que se processa devido transpirao dos vegetais componentes de uma bacia hidrogrfica de determinao difcil, visto que, alm da presena de vegetais com caractersticas diferentes cobrindo o solo, eles tambm esto submetidos a condiesIRRIGAO CAP.II - 3

completamente diferenciadas no que diz respeito a solo e seu teor de umidade, e vrios outros fatores que interferem na transpirao. A grande maioria dos mtodos elaborados para a estimativa da

evapotranspirao tem aplicao mais especfica para reas agrcolas e para culturas de interesse comercial. Em uma bacia hidrogrfica, independente de sua rea, existem diversos vegetais que vo desde pequenas plantas at grandes rvores, ocasionando com isso uma heterogeneidade acentuada de consumo de gua por evapotranspirao, uma vez que impossvel a individualizao deste parmetro para cada cultura. A utilizao de tcnicas como a fotogrametria e fotointerpretao, como tambm o geoprocessamento, permite uma aproximao mais efetiva da estimativa da evapotranspirao em bacias hidrogrficas, pois possvel identificar os diferentes grupos de vegetais presentes na bacia. Dessa forma, por meio de aproximaes e comparaes com culturas agrcolas mais bem estudadas, possvel uma estimativa mais criteriosa da evapotranspirao provvel.

2.4 EVAPOTRANSPIRAO POTENCIAL DAS CULTURAS E A DE REFERNCIA A quantidade de gua evapotranspirada depende da planta, do solo e do clima. O fator clima predomina sobre os demais. A evapotranspirao varia de cultura para cultura como tambm nos diferentes estdios de desenvolvimento delas. Isto atribudo, em parte, arquitetura foliar (ngulo da folha, altura e densidade), em parte s caractersticas das folhas (nmeros dos estmatos e perodo de abertura), alm da durao do ciclo e poca de plantio. A Tabela II.1 apresenta a relao da quantidade de gua necessria durante o ciclo para algumas culturas: Tabela II.1 Necessidade total de gua para algumas culturasCulturas Algodo Milho Soja Feijo Verduras em geral Quantidade de gua (mm) 550 - 1100 400 - 800 400 - 800 300 - 600 250 - 500

IRRIGAO

CAP.II - 4

Doorenbos e Pruitt (1977), na publicao conhecida como boletim FAO-24, propuseram uma metodologia para determinar a evapotranspirao das diferentes culturas por meio de duas etapas: primeiramente, a estimativa da evapotranspirao da cultura de referncia (ETo) e, segundo, a eleio de um coeficiente de cultura (Kc), tabelado, e distinto para cada cultura e para cada estdio de desenvolvimento. O produto de ETo pelo Kc selecionado, estima a evapotranspirao da cultura de interesse. Assim,ETpc = ETo x Kc (I.1)

O conceito de DOORENBOS e PRUITT (1977) tornou-se o mais aceito mundialmente e, praticamente, todos os projetos passaram a utilizar essa metodologia para estimar a evapotranspirao de uma cultura. Com referncia ao coeficiente de cultura (Kc), segundo Pereira (1997) ele representa a integrao dos efeitos de trs caractersticas que distinguem a evapotranspirao de qualquer cultura da de referncia: a) a altura da cultura (h) que afeta a rugosidade e a resistncia aerodinmica; b) a resistncia da superfcie relativa ao sistema solo-planta, que afetada pela rea foliar (determinando o nmero de estmatos), pela frao de cobertura do solo pela vegetao, pela idade e condio das folhas, e pelo teor de umidade superfcie do solo e, c) o albedo da superfcie solo-planta, que influenciado pela frao de cobertura do solo pela vegetao e pelo teor de umidade superfcie do solo, e influencia o saldo de radiao disponvel superfcie, Rn, que a principal fonte de energia para as trocas de calor e de massa no processo de evaporao. Durante o perodo vegetativo, o valor de Kc varia medida que a cultura cresce e se desenvolve, do mesmo modo que varia com a frao de cobertura da superfcie do solo pela vegetao, e medida que as plantas envelhecem e atingem a maturao. Essa variao pode ser representada por uma curva dos valores de Kc, que caracteriza tipicamente o desenvolvimento de uma cultura anual, desde o plantio at colheita, sendo que as mudanas na forma da curva acompanham o desenvolvimento e a senescncia da cultura. Uma vez que a ETo representa um ndice climtico associado evaporao, o Kc varia essencialmente de acordo com as caractersticas da cultura, traduzindo em menor escala a variao dos fatores climticos. Este fato torna possvel a transferncia de valores padro dos Kcs de um local para outro e de um clima para outro. A Tabela II.2 apresenta valores de Kc para algumas culturas em seus diferentes estdios de desenvolvimento.

IRRIGAO

CAP.II - 5

Tabela II.2 - Valores mdios do coeficiente Kc para algumas culturasCULTURA Banana - tropical - subtropical Feijo - verde - seco Repolho Algodo Amendoim Milho - verde - gros Cebola - seca - verde Ervilha Pimenta Batata Arroz Aafro Sorgo Soja Beterraba Cana-deacar Fumo Tomate Melancia Trigo Alfafa CitrosPrimeiro nmero: UR > 70% e velocidade do vento < 5 m s-1 Segundo nmero: UR < 20% e velocidade do vento > 5 m s-1 Caracterizao dos estdios: - Estdio I emergncia at 10% do desenvolvimento vegetativo (DV) - Estdio II 10% do DV at 80% do DV - Estdio III 80% do DV at 100% do DV (inclusive frutos formados) - Estdio IV maturao - Estdio V colheita

ESTDIOS DE DESENVOLVIMENTO DA CULTURA (I) 0,4 0,50 0,5 0,65 0,30 0,40 0,30 0,40 0,40 0,50 0,40 0,50 0,40 0,50 0,30 0,50 0,30 0,50 0,40 0,60 0,40 0,60 0,40 0,50 0,30 0,40 0,40 0,50 1,10 1,15 0,30 0,40 0,30 0,40 0,30 0,40 0,40 0,50 0,40 0,50 0,30 0,40 0,40 0,50 0,40 0,50 0,30 0,40 0,30 0,40 (II) 0,70 0,85 0,80 0,90 0,65 0,75 0,70 0,80 0,70 0,80 0,70 0,80 0,70 0,80 0,70 0,90 0,80 0,85 0,70 0,80 0,60 0,75 0,70 0,85 0,60 0,75 0,70 0,80 1,10 1,50 0,70 0,80 0,70 0,75 0,70 0,80 0,75 0,85 0,70 1,00 0,70 0,80 0,70 0,80 0,70 0,80 0,70 0,80 (III) 1,00 1,10 1,00 1,20 0,95 - 1,05 1,05 1,20 0,95 1,10 1,05 1,25 0,95 1,10 1,05 1,20 1,05 1,20 0,95 1,10 0,95 1,05 1,05 1,20 0,95 1,10 1,05 1,20 1,10 1,30 1,05 1,20 1,00 1,15 1,00 1,15 1,05 1,20 1,00 1,30 1,00 1,20 1,05 1,25 0,95 1,05 1,05 1,20 (IV) 0,90 1,00 1,00 1,15 0,90 0,95 0,65 0,75 0,90 1,00 0,80 0,90 0,75 0,85 1,00 1,15 0,80 0,95 0,85 0,90 0,95 1,05 1,00 1,15 0,85 1,00 0,85 0,95 0,95 1,05 0,65 0,70 0,75 0,80 0,70 0,85 0,90 1,00 0,75 0,80 0,90 1,00 0,80 0,95 0,80 0,90 0,65 0,75 (V) 0,75 0,85 1,00 1,15 0,85 0,95 0,25 0,30 0,80 0,95 0,65 0,70 0,55 0,60 0,95 1,10 0,55 0,60 0,75 0,85 0,95 1,05 0,95 1,10 0,80 0,90 0,70 0,75 0,95 1,05 0,20 0,25 0,50 0,55 0,40 0,50 0,60 0,70 0,50 0,60 0,75 0,85 0,60 0,65 0,65 0,75 0,20 0,25 1,05 1,20

PERODO TOTAL DE CRESCIMENTO 0,70 0,80 0,85 0,95 0,85 0,90 0,70 0,80 0,70 0,80 0,80 0,90 0,75 0,80 0,80 0,95 0,75 0,90 0,80 0,90 0,65 0,80 0,80 0,95 0,70 0,80 0,75 0,90 1,05 1,20 0,65 0,70 0,75 0,85 0,75 0,90 0,80 0,90 0,85 1,05 0,85 0,95 0,75 0,90 0,75 0,85 0,80 0,90 0,85 1,05 0,85 0,90

Fonte: Doorenbos e Kassan. Efectos del agua en el rendimiento de los cultivos.

IRRIGAO

CAP.II - 6

2.5 QUANTIFICAO DA EVAPOTRANSPIRAOA quantificao da gua necessria a ser aplicada s plantas, ou seja, quela referente evapotranspirada pelo sistema solo-planta, fator primordial para o planejamento, dimensionamento e manejo adequados de uma rea agrcola irrigada. Em toda a literatura especializada, diversos mtodos para a estimativa da evapotranspirao so citados, constituindo-se basicamente dois grupos: o dos mtodos diretos e o dos indiretos ou empricos. Os mtodos diretos caracterizam-se pela determinao da evapotranspirao diretamente na rea, onde se destacam os diferentes tipos de lismetros, ou mesmo pelo mtodo do balano de gua no solo. Os indiretos so caracterizados pelo uso de equaes empricas ou modelos matemticos, que se utilizam de dados meteoro-climtico-fisiolgicos para a sua aplicao. Estes, por se tratarem de uma estimativa, tm inmeros problemas de preciso, principalmente quando aplicados em condies climticas diferentes das quais foram elaborados. Diversos pesquisadores em todo o mundo propuseram mtodos para a estimativa da evapotranspirao com as mais diferentes concepes e nmero de variveis envolvidas. A utilizao dos diferentes mtodos para se estimar a evapotranspirao para um certo local de interesse fica na dependncia da disponibilidade dos elementos climticos. Em termos prticos, antes de se eleger o mtodo a ser utilizado, necessrio saber quais os elementos climticos que esto em disponibilidade. A partir disso, verifica-se quais os que podem ser aplicados. Um fato importante a considerar que nem sempre o mtodo que apresenta o maior nmero de parmetros em sua estrutura o mais eficiente para um certo local. Para se saber aquele que melhor se adapta ao local de interesse, necessrio que se procedam a testes in loco para tal fim. Para que isto seja levado a efeito, h necessidade de se contar com informaes confiveis de medies diretas da evapotranspirao, situao esta que extremamente rara. Vrios so os mtodos de estimativa da ETo e a literatura sobre o assunto bastante vasta, entre eles Camargo (1962), Doorenbos & Pruitt (1977); Berlato & Molion (1981); Ometto (1981); Rosenberg et al. (1983); Villa Nova & Reichardt (1989) e Pereira et al. (1997).

IRRIGAO

CAP.II - 7

Dentre os vrios mtodos de estimativa da ETo, muitos tem grande aceitao, enquanto outros so bastante criticados e at desprezados (Pereira et al., 1997). Segundo o autor, os critrios de rejeio, muitas vezes, no so claros ou acham-se associados m interpretao do conceito de ETo e ao uso de lismetros mal expostos, sem a devida rea tampo, usados para o teste dos mtodos. Muitos trabalhos como os de Stanhill (1961), Camargo (1966), Hashemi & Habibian (1979); Samani & Pessarakli (1986), e mais recentemente Soriano & Pereira (1993), Santos et al. (1994) e Camargo & Sentelhas (1997), em diferentes partes do Brasil e do mundo, vem avaliando o desempenho de diferentes mtodos de estimativa da ETo. As concluses, no entanto, variam muito segundo a condio do autor, o que dificulta ao tcnico, ligado irrigao, decidir sobre a convenincia de utilizar determinado mtodo (Camargo & Sentelhas, 1997).

2.5.1 Mtodos diretosA medio direta da evapotranspirao feita por meio de lismetros, ou mesmo pelo mtodo do balano de gua no solo.

2.5.1.1 LismetrosEstes equipamentos so tanques enterrados, contendo uma amostra representativa do solo e da vegetao que se deseja estudar, e devem representar com bastante fidelidade as condies reais de campo. As plantas dentro do lismetro tm que ser similares s que as rodeiam em todos os aspectos agronmicos, o que inclui: variedade, estdio de desenvolvimento, condies fitossanitrias, adubao, etc. Existem diferentes tipos de lismetros: os de drenagem e o de pesagem mecnica ou eletrnica. No presente estudo, vamos destacar os lismetros de drenagem (Figuras II.1-a e II.1-b). Esses equipamentos permitem a determinao da evapotranspirao pela diferena, para um dado perodo de tempo, entre a gua fornecida e a gua percolada. A sua estrutura bsica composta por um tanque de alvenaria que possui no fundo um dreno que possibilita o escoamento da gua percolada que recolhida por um recipiente.IRRIGAO CAP.II - 8

Figura II.1 - Esquema de um lismetro de drenagem ou de percolao.

Figura II.1 Bateria de lismetros de drenagem em operao. Antes de se colocar o solo no tanque, h necessidade de alguns procedimentos importantes para que ele funcione adequadamente. As paredes devem receber o tratamento de um impermeabilizante para evitar fuga de gua pelas laterais do tanque. Na parte inferior necessria a instalao de um filtro, com uma espessura de 10 a 15 cm, que feito com materiais de diferentes granulometrias. Comumente, utiliza-se camadas superpostas de britas no 0 ou no 1, cascalho fino, areia grossa e areia fina. Para se evitar aprisionamento do ar no fundo do tanque, deve-se instalar um tubo de pequeno dimetro, junto parede lateral, do fundo at a parte superior do tanque.

IRRIGAO

CAP.II - 9

Depois de preparado, o lismetro dever ser preenchido com solo. Na escavao, o solo dever ser separado segundo seus horizontes para que seja transferido para o lismetro obedecendo ordem do seu perfil natural. recomendvel que os nveis do solo no interior do lismetro e fora dele sejam iguais. Em geral, recomenda-se aguardar aproximadamente um ano para se trabalhar efetivamente com o lismetro para acomodamento do solo em seu interior. Na operao com este tipo de lismetro, adiciona-se gua com um volume suficiente que permita drenagem. Quando cessar a drenagem, pode-se garantir que o teor de umidade do solo no interior do tanque encontra-se na sua capacidade mxima de reteno. Aps um certo intervalo de tempo, adiciona-se gua no tanque, tambm com um volume que permita drenagem. Encerrado o processo de drenagem, contabiliza-se o volume aplicado e o volume percolado; a diferena representa o volume que foi necessrio para reconduzir o solo sua capacidade mxima de reteno. Como a evapotranspirao normalmente expressa em milmetros por dia, basta dividir o volume retido pela rea superficial do tanque, obtendo-se a lmina equivalente, uma vez que 1 milmetro equivale a 1 litro por metro quadrado. Dividindo a lmina equivalente ao mdia volume no retido pelo tempo entre para a medies, cultura tem-se a evapotranspirao perodo considerado pesquisada.

Matematicamente, pode-se representar a evapotranspirao, utilizando-se um lismetro de percolao, pela Equao II.2.

(Va Vp ) + PETpc = A T (II.2)

em que: ETpc = evapotranspirao mdia da cultura [mm d-1]; Va Vp A T P = volume de gua aplicado [L]; = volume de gua percolado [L]; = rea do tanque [m2]; = intervalo entre medies [dia]; e = precipitao ocorrida no perodo considerado [mm]. Para culturas de pequeno porte, comum a utilizao de tanque de cimento amianto ou de plstico com volume de 1 m3, o mesmo que utilizado como caixa dgua em residncias.IRRIGAO CAP.II - 10

Exemplo de aplicao II.1Com o objetivo de determinar a evapotranspirao para uma cultura de milho por meio de um lismetro de percolao, foram levantados os seguintes dados: - volume de gua aplicado (Va): 0,10 m3; - volume de gua percolado (Vp): 0,05 m3; - rea do lismetro (A): 1,2 m2; - intervalo entre medies (T): 7 dias; e - precipitao no perodo considerado: no houve. a) Volume de gua retido (Vr): Vr = Va - Vp Vr = 0,1 - 0,05 = 0,05 m3 = 50 L b) Lmina equivalente ao volume retido (LVr):L Vr = Vr 50 L = = 41,67 L m - 2 2 A 1, 2 m LVr = 41,67 mm

Sabendo-se que 1 L m-2 equivale a 1 mm, tem-se que:

c) Evapotranspirao mdia do perodo considerado (ETpc) L 41, 67 mm ETpc = Vr = T 7 dias ETpc = 5,95 mm d-1

2.5.1.2 Parcelas experimentais no campoPela dependncia de vrios fatores, este mtodo s deve ser utilizado para a determinao da evapotranspirao total, durante todo o ciclo da cultura, e nunca a ETpc diria ou semanal, pois, nestes casos, os erros seriam grandes. A gua necessria, durante todo o ciclo da cultura, calculada pela soma da quantidade de gua aplicada nas irrigaes, precipitaes efetivas, mais a quantidade de gua armazenada no solo antes do plantio, menos a quantidade de gua que ficou retida no solo aps a colheita.

IRRIGAO

CAP.II - 11

2.5.2 Mtodos indiretosA estimativa da evapotranspirao por meio de equaes matemticas constitui-se no processo mais comum e mais usual para obter o consumo de gua que se observa em uma rea vegetada. Viu-se, anteriormente, que os mtodos diretos (lismetros), quando bem conduzidos, permitem a determinao da evapotranspirao de uma rea vegetada com bastante confiabilidade, mas necessitam de uma infra-estrutura muito especfica e at certo ponto muito complexa para o fim a que se propem, alm de demandarem um tempo relativamente grande para que as medies realizadas possam ser tomadas como referncia para o planejamento e manejo de uma rea. Via de regra, os lismetros so equipamentos que ficam muito restritos a centros de pesquisas e tem a sua importncia fundamental na calibrao dos mtodos indiretos para se estimar a evapotranspirao. Dificilmente um equipamento deste tipo instalado em reas agrcolas para o seu manejo. Em virtude deste fato, a adoo dos mtodos indiretos faz-se necessria pela sua maior facilidade de operao, podendo oferecer bons resultados quando utilizados criteriosamente. Dos mtodos indiretos disponveis para a estimativa da evapotranspirao, vamos destacar os seguintes: tanque evaporimtrico Classe A, mtodo de Thornthwaite, mtodo de Blaney-Criddle modificado, mtodo da radiao, mtodo de Hargreaves-Samani e mtodo de Penman-Monteith-FAO.

2.5.2.1 Tanque evaporimtrico Classe APara a estimativa da evapotranspirao de uma certa cultura, o modelo de tanque evaporimtrico mais utilizado em todo o mundo e adotado pela FAO (Food and

Agricultural Organization) o Classe A (Figuras II.2-a e II.2-b). Essa estimativa feitapor meio de dois passos: o primeiro a estimativa da evapotranspirao de referncia utilizando a Equao II.3, e o segundo, a estimativa da evapotranspirao da cultura de interesse, por meio da Equao II.1. ETo = Ev x Kt (II.3)

IRRIGAO

CAP.II - 12

em que: ETo = evapotranspirao da cultura de referncia [mm d-1]; Ev Kt = evaporao medida no tanque Classe A [mm d-1]; e = coeficiente do tanque [adimensional]. Para se determinar a evaporao ocorrida no tanque, utiliza-se um micrmetro de gancho (Figura II.3), e as leituras so feitas em um poo tranqilizador instalado em seu interior, que tem por finalidade evitar perturbaes na superfcie lquida, principalmente pequenas ondas formadas por ventos e, dessa forma, possibilitar a estabilidade do nvel da gua quando da realizao das leituras. Cuidado especial deve ser tomado com a localizao do poo tranqilizador dentro do tanque. Para isso, comum marcar com tinta no fundo do tanque a posio que deve ser mantido o poo tranqilizador, o qual deve ser nivelado para evitar erros de leituras.

Figuras II.2-a e II.2-b Tanque evaporimtrico Classe A.

Figura II.3 Detalhes do micrmetro de gancho e poo tranqilizador.IRRIGAO CAP.II - 13

A seleo do coeficiente do tanque depende basicamente das caractersticas climticas da regio e do meio no qual est instalado. O Kt dependente das condies de umidade relativa (UR, em %), velocidade do vento (U, em km d-1) e do comprimento da bordadura (L, em m), nas quais o tanque est instalado. Para determin-lo, podemos utilizar a Tabela II.3, segundo Doorenbos e Pruitt (1977), ou por meio da equao proposta por Snyder (Equao II.4). Kt = 0,482 + 0,024 LN (L ) 0,000376 U + 0,0045 UR (II.4)

Pereira et al. (1995), utilizando o mtodo de Penman-Monteith, aplicando a um gramado e ao Tanque Classe A, propuseram um modelo alternativo para Kt, representado pela Equao II.5.

Kt = Kt max

+ rc + 1 + ra

(II.5)

em que: Ktmax = valor mximo de Kt, igual a 0,85; rc ra = resistncia do dossel (gramado), igual a 69 sm-1; = resistncia aerodinmica ao transporte de vapor dgua, (Equao II.6); = declividade da curva de presso de vapor, em kPa.oC-1 (Equao II.7); = constante psicromtrica (0,0622 kPa oC-1).

ra =

208 U

(II.6)

=

4098 e a (T + 237,3)2

(II.7)

em que ea a presso de vapor de saturao, determinada pela Equao II.8. 17,27 T T + 237,3

ea = 0,6108 e

(II.8)

IRRIGAO

CAP.II - 14

Esse mtodo de estimativa de ETo bastante utilizado no manejo da irrigao, sendo recomendado pela FAO (Doorenbos & Pruitt, 1977), pois de fcil determinao e de relativo baixo custo. Sua utilizao, no entanto, apresenta algumas limitaes, entre elas: a) para a obteno dos valores de Kt so necessrios dados de velocidade do vento na altura do tanque; b) a leitura do nvel da gua dificultada quando a aquisio dos dados no automatizada; c) o tanque deve estar protegido quanto ao acesso de animais na rea; d) o local de instalao em rea irrigadas problemtico (dentro ou fora?); e) normalmente o mtodo apresenta superestimativas de ETo em comparao a outros mtodos e medidas. Para a operao adequada do tanque necessrio que o nvel de gua em seu interior oscile entre 5 e 7,5 cm da borda. Quando o nvel da gua estiver prximo de 7,5 cm da borda, o tanque dever ser reabastecido aps a leitura, elevando o nvel aos 5 cm. Tabela II.3 - Valores dos coeficientes do tanque Classe A (Kt)Vel. do vento (U) -1 (m s ) Posio do tanque R (m) 1 10 100 1000 1 10 100 1000 1 10 100 1000 1 10 100 1000 Exposio A Tanque circundado por grama UR mdia(%) Baixa Alta Mdia 40 - 70% < 40% > 70% 0,55 0,65 0,70 0,75 0,50 0,60 0,65 0,70 0,45 0,55 0,60 0,65 0,40 0,45 0,50 0,55 0,65 0,75 0,80 0,85 0,60 0,70 0,75 0,80 0,50 0,60 0,65 0,70 0,45 0,55 0,60 0,60 0,75 0,85 0,85 0,85 0,65 0,75 0,80 0,80 0,60 0,65 0,75 0,75 0,50 0,60 0,65 0,65 Exposio B Tanque circundado por solo nu UR mdia(%) Baixa Alta Mdia 40 - 70% < 40% > 70% 0,70 0,60 0,55 0,50 0,65 0,55 0,50 0,45 0,60 0,50 0,45 0,40 0,50 0,45 0,40 0,35 0,80 0,70 0,65 0,60 0,75 0,65 0,60 0,55 0,65 0,55 0,50 0,45 0,60 0,50 0,45 0,40 0,85 0,80 0,75 0,70 0,80 0,70 0,65 0,60 0,70 0,65 0,60 0,55 0,65 0,55 0,50 0,45

Leve 8

OBS: Para reas extensas de solo nu, reduzir os valores de Kt em 20% em condies de alta temperatura e vento forte, e de 5 a 10% em condies de temperatura, vento e umidade moderados. R (m) representa a menor distncia do centro do tanque ao limite da bordadura (grama ou solo nu).

IRRIGAO

CAP.II - 15

Exemplo de aplicao II.2Determine a evapotranspirao para a cultura de milho utilizando os dados de um tanque evaporimtrico Classe A, de acordo com os dados: - perodo de medio: 7 dias; - evaporao registrada pelo tanque no perodo (Ev): 51,5 mm; - velocidade mdia do vento no perodo: (2,5 m s-1) ; - umidade relativa mdia do ar: 65%; e - tanque circundado por grama com R = 100 m; - coeficiente de cultura (Kc) para o milho = 0,85. De acordo com a Tabela II.3, o valor de Kt 0,75. Aplicando a Equao II.3, tem-se: ETo = 51,5 x 0,75 = 38,62 mm em 7 dias O valor mdio de ETo igual a 5,52 mm d-1. Utilizando a Equao II.1, tem-se: ETpc = 5,52 x 0,85 = 4,7 mm d-1

2.5.2.2 Mtodo de ThornthwaiteEste mtodo foi proposto por Thornthwaite (1948) para estimativa da evapotranspirao potencial (ETP), ou de referncia (ETo), mensal de um gramado, em posto meteorolgico, visando sua utilizao em uma classificao climtica mais racional. De acordo com Pereira et al. (1997), a ETP tida como a chuva ideal, para que uma dada regio no apresente nem excesso nem deficincia hdrica durante o ano. O mtodo de Thornthwaite baseado num conjunto de equaes elaboradas a partir de balanos hdricos em bacias hidrogrficas e em medidas realizadas em lismetros. O mtodo utiliza somente a temperatura do ar como varivel condicionante do processo de evapotranspirao, sendo por isso muito criticada (Pereira & Camargo, 1989). No entanto, segundo os mesmos autores ela funciona muito bem desde que sejam asseguradas as condies de contorno para a ETP, ou seja, extensa rea gramada e sem restrio hdrica, funcionando, assim, muito bem em regies de clima mido e em meses chuvosos, onde tais condies so satisfeitas.

IRRIGAO

CAP.II - 16

O emprego deste mtodo para fins de projeto e manejo de irrigao acaba limitado, haja vista que a irrigao utilizada em locais e perodos que fogem da condies de contorno de ETP, ou seja, em perodos secos, alm da sua confiabilidade a nvel dirio ser restrita, funcionando melhor na escala mensal, e de haver necessidade de se conhecer os dados normais de temperatura do local para a determinao dos ndices de calor (I e a). Abaixo segue a formulao do mtodo de Thornthwaite, para um ms padro (ETPp), de 30 dias, sendo todos os dias com fotoperodo igual a 12 horas:a

Ti ETPp = 16 10 I

Ti > 0 oC

(II.9)

a = 6,75 10 7 I3 7,71 10 5 I2 + 1,7912 10 2 I + 0,49239

(II.10)

I=

Ti 5 i =1

12

1,514

Ti > 0 oC

(II.11)

em que Ti a temperatura mdia de cada ms (oC). Para a converso da ETPp em ETP, procede-se a correo para dias do ms e fotoperodo, conforme Equao II.12. N ND 12 30

ETP = ETPp

(II.12)

em que N = fotoperodo, em horas; e ND = nmero de dias do ms. Esse mtodo vem sendo largamente empregado em vrias partes do mundo e do Brasil, sendo que sua utilizao mais indicada na caracterizao climtica e no planejamento agrcola, inclusive a irrigao, devido sua simplicidade no tocante ao nmero de variveis necessrias. No entanto, seu emprego na escala diria para manejo da irrigao tambm possvel, devendo o usurio estar ciente de suas limitaes. Abaixo segue a aplicao do mtodo para determinao da ETP.

IRRIGAO

CAP.II - 17

Exemplo de aplicao II.3Determine a evapotranspirao potencial pelo mtodo de Thorntwaite para o ms de janeiro, para um local com as seguintes caractersticas: a) fotoperodo mdio mensal = 11,6 h; b) dados normais de temperatura do ar (Tmed anual = 21,1oC) Tmed jan = 24,0 oC Tmed mai = 17,6 oC Tmed set = 20,3 oC - Clculo de I: 24,0 I = 5 1,514

Tmed fev = 22,7 oC Tmed jun = 16,8 oC Tmed out = 22,2 oC

Tmed mar = 23.9 oC Tmed jul = 17,2 oC Tmed nov = 22,9 oC

Tmed abr = 21,1 oC Tmed ago = 18,9 oC Tmed dez = 23,8 oC

22,7 + 5

1,514

23,9 + 5

1,514

21,1 + 5

1,514

22,9 + ........ + 5

1,514

23,8 + 5

1,514

I = 106,9928 - Clculo de a:a = 6,75 10 7 (106,9928 ) 7,71 10 5 (106,9928 ) + 1,7912 10 2 (106,9928 ) + 0,49239 a = 2,353 - Clculo da ETPp: Para Ti = 24,0 oC ETPp = 107 mm - Clculo as ETP: 24,0 ETPp = 16 10 106,9928 2,3533 2

ETP = 107

11,6 31 = 106,88 mm 12 30

ETP = 3,45 mm d-1

2.5.2.3 Mtodo de Blaney-Criddle modificadoA equao original de Blaney-Criddle relativamente antiga (1950) e uma das mais empregadas para a estimativa da evapotranspirao para regies de clima semi-rido. Com o objetivo de melhor definir os efeitos do clima sobre a evapotranspirao, o boletim noIRRIGAO CAP.II - 18

24 da FAO, em 1977, apresentou modificaes substanciais no mtodo original visando aprimorar a estimativa da evapotranspirao com determinaes a partir de um grande nmero de medies em climas distintos, como tambm considerar o efeito da umidade do ar, insolao e velocidade do vento. Dessa forma, Frevert et al. (1983), apresentaram a ltima modificao da equao modificada pela FAO e a sua forma geral apresentada como segue:ETo = a + b p (0,46 T + 8,13 ) (II.13)

n a = 0,0043 UR min 1,41 N

(II.14)

b = 0,81917 0,0041 UR min + 1,0705 0,000597 UR min U 2

n n + 0,06565 U 2 0,00597 UR min N N

(II.15)

em que: p T n N U2 = percentagem mensal de horas de luz solar em relao ao total anual (Tab. II.4). = temperatura mdia do perodo, em oC; = insolao do perodo (nmero real de horas de brilho solar); = fotoperodo (nmero mximo de horas de brilho solar) Tab. II.5; e, = velocidade do vento a 2 m, em m s-1. Apesar de aparentemente simples, esse mtodo envolve uma srie de variveis que acaba limitando seu emprego. URmin = umidade relativa mnima do perodo, em %;

Condies ideais para utilizao do mtodo:a) s deve ser utilizado quando se tem os valores das temperaturas medidas; b) deve se restringir a perodos no inferiores a um (1) ms; c) se no houver possibilidades de se comprovar as condies de umidade relativa do ar mdia das mnimas, insolao e ventos, as determinaes de ETo so de pouca confiana;

IRRIGAO

CAP.II - 19

d) no deve ser aplicado em regies equatoriais em que as temperaturas se mantm relativamente constantes e com grande variao dos outros parmetros climticos envolvidos; e) tambm no deve ser utilizado em regies de grande altitude devido temperatura mnima diria ser muito baixa, alm de ser bastante altos os nveis de radiao diurna.

Tabela II.4 - Percentagem mensal de horas de luz solar em relao ao total anual (p), para diferentes latitudesLat. Norte Lat. Sul 60 58 56 54 52 50 48 46 44 42 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Jan Jul Fev Ago Mar Set 0,26 0,26 0,26 0,26 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27 Abr Out Mai Nov Jun Dez Jul Jan 0,40 0,39 0,38 0,37 0,36 0,35 0,35 0,34 0,34 0,33 0,33 0,32 0,31 0,31 0,30 0,29 0,29 0,28 0,27 Ago Fev 0,34 0,34 0,33 0,33 0,33 0,32 0,32 0,32 0,31 0,31 0,31 0,30 0,30 0,29 0,29 0,28 0,28 0,28 0,27 Set Mar 0,28 0,28 0,28 0,28 0,28 0,28 0,28 0,28 0,28 0,28 0,28 0,28 0,28 0,28 0,28 0,28 0,28 0,28 0,27 Out Abr 0,22 0,23 0,23 0,23 0,24 0,24 0,24 0,24 0,25 0,25 0,25 0,25 0,26 0,26 0,26 0,27 0,27 0,27 0,27 Nov Mai 0,17 0,18 0,18 0,19 0,20 0,20 0,21 0,21 0,22 0,22 0,22 0,23 0,24 0,25 0,25 0,26 0,26 0,27 0,27 Dez Jun 0,13 0,15 0,16 0,17 0,17 0,18 0,19 0,20 0,20 0,21 0,21 0,22 0,23 0,24 0,25 0,25 0,26 0,27 0,27

0,15 0,20 0,16 0,21 0,17 0,21 0,18 0,22 0,19 0,22 0,19 0,23 0,20 0,23 0,20 0,23 0,21 0,24 0,21 0,24 0,22 0,24 0,23 0,25 0,24 0,25 0,24 0,26 0,25 0,26 0,26 0,26 0,26 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27

0,32 0,38 0,41 0,32 0,37 0,40 0,32 0,36 0,39 0,31 0,36 0,38 0,31 0,35 0,37 0,31 0,34 0,36 0,31 0,34 0,36 0,30 0,34 0,35 0,30 0,33 0,35 0,30 0,33 0,34 0,30 0,32 0,34 0,29 0,31 0,32 0,29 0,31 0,32 0,29 0,30 0,31 0,28 0,29 0,30 0,28 0,29 0,29 0,28 0,28 0,29 0,28 0,28 0,28 0,27 0,27 0,27

IRRIGAO

CAP.II - 20

Tabela II.5 - Durao mxima de insolao diria mdia (N), em diferentes meses e latitudesLAT 10 N 8 N 6 N 4 N 2 N 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Jan 11,6 11,7 11,8 11,9 12,0 12,1 12,2 12,3 12,4 12,5 12,6 12,7 12,8 13,0 13,1 13,1 13,4 13,5 13,6 13,7 13,9 14,0 14,2 14,3 14,5 14,7

Fev 11,8 11,9 11,9 12,0 12,0 12,1 12,2 12,2 12,3 12,4 12,4 12,5 12,6 12,7 12,7 12,8 12,8 12,9 12,9 13,0 13,1 13,2 13,3 13,4 13,5 13,6

Mar 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,2 12,2 12,2 12,2 12,2 12,2 12,3 12,3 12,3 12,3 12,3 12,3 12,4 12,4 12,4

Abr 12,4 12,3 12,3 12,2 12,2 12,1 12,1 12,0 12,0 11,9 11,9 11,8 11,8 11,7 11,7 11,6 11,6 11,5 11,5 11,4 11,4 11,3 11,3 11,2 11,1 11,1

Mai 12,6 12,5 12,4 12,3 12,2 12,1 12,0 11,9 11,9 11,7 11,7 11,6 11,5 11,4 11,3 11,2 11,1 10,9 10,8 10,7 10,6 10,5 10,3 10,2 10,1 9,9

Jun 12,7 12,6 12,5 12,4 12,2 12,1 12,0 11,8 11,7 11,6 11,5 11,4 11,3 11,2 11,1 10,9 10,8 10,7 10,5 10,4 10,2 10,0 9,8 9,7 9,5 9,3

Jul 12,6 12,5 12,4 12,3 12,0 12,1 12,0 11,9 11,8 11,7 11,6 11,5 11,4 11,2 11,1 11,0 10,9 10,8 10,7 10,6 10,4 10,3 10,1 10,0 9,8 9,6

Ago 12,4 12,4 12,3 12,2 12,0 12,1 12,0 12,0 11,9 11,9 11,8 11,7 11,6 11,6 11,5 11,4 11,3 11,2 11,2 11,1 11,0 10,9 10,9 10,7 10,6 10,5

Set 12,2 12,2 12,2 12,0 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 11,9 11,9 11,9 11,9 11,9 11,9 11,9 11,8 11,8

Out 11,9 12,0 12,0 12,0 12,1 12,1 12,1 12,2 12,2 12,3 12,3 12,4 12,4 12,4 12,5 12,5 12,6 12,6 12,7 12,8 12,8 12,9 12,9 13,0 13,1 13,1

Nov 11,7 11,8 11,9 11,9 12,0 12,1 12,2 12,3 12,4 12,5 12,6 12,7 12,8 12,9 13,0 13,2 13,2 13,3 13,4 13,5 13,6 13,7 13,9 14,0 14,2 14,3

Dez 11,5 11,6 11,7 11,9 12,0 12,1 12,2 12,4 12,5 12,6 12,7 12,8 12,9 13,1 13,2 13,3 13,5 13,6 13,8 13,9 14,1 14,2 14,4 14,6 14,8 15,0

2 S 4 S 6 S 8 S 10 S 12 S 14 S 16 S 18 S 20 S 22 S 24 S 26 S 28 S 30 S 32 S 34 S 36 S 38 S 40 S0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Exemplo de aplicao II.4Estimar a evapotranspirao de referncia (ETo) utilizando o mtodo de Blaney-Criddle modificado, para um local com as seguintes caractersticas: - latitude: 23 37 S; longitude: 43 35 WG; altitude: 19 m;

IRRIGAO

CAP.II - 21

- ms: janeiro; - temperatura mdia do ms: 26,3 C; - umidade relativa do ar mdia das mnimas: 47,5%; - nmero de horas reais de insolao (n): 9,35; - velocidade mdia mensal do vento no ms (U2): 2,67 m s-1.

ResoluoDa Tabela II.4, para o ms de janeiro e latitude de 23 37S p 0,31 Nmero mximo possvel de horas de insolao (N) - (Tabela II.5) = 13,5 - clculo de a Aplicando a equao (II.14) vamos ter: 9,35 a = 0,0043 47,5 1,41 = 1,90 13,5

- clculo de b Aplicando a equao (II.15) vamos ter: b = 0,81917 0,0041 47,5 + 1,0705 0,000597 47,5 2,67 b = 1,269 - clculo de ETo Aplicando a equao (II.13) vamos ter: 9,35 9,35 + 0,06565 2,67 0,00597 47,5 13,5 13,5

ETo = 1,90 + 1,269 0,31 (0,46 26,3 + 8,13 ) ETo = 6,06 mm d1

2.5.2.3 Mtodo da radiaoEsse mtodo, exemplo do de Blaney-Criddle modificado, tambm de fcil utilizao. Foram elaborados quatro grupos de grficos correlacionando a ETo com o produto W Rs , onde W o ndice de ponderao, valor tabelado (Tabela II.6) que depende da temperatura e da altitude, e Rs a radiao solar (Equao II.16). Esta correlao tem a

IRRIGAO

CAP.II - 22

interferncia direta da umidade relativa do ar mdia mensal em quatro nveis, e quatro nveis de velocidade do vento. Esses grficos esto apresentados na Figura II.4.Rs = Ra 0,25 + 0,50 n

(

N

)

(II.16)

em que: Rs = radiao solar expressa em equivalente de evaporao [mm d-1]; Ra = radiao no topo da atmosfera, expressa em equivalente de evaporao, valores tabelados, Tabela II.7, [mm d-1].

Exemplo de aplicao II.5Estimar a evapotranspirao de referncia (ETo) utilizando o mtodo da radiao, para um local com as seguintes caractersticas: - latitude: 22 45 S; longitude: 43 41 WG; altitude: 31 m;

- temperatura mdia do ms (janeiro): 26 C; - umidade relativa mdia do ar: 65%; - nmero real de horas de brilho solar: 6,57; - nmero mximo possvel de horas de insolao (Tabela 5): 13,4; e - velocidade mdia do vento: 2,52 m s-1.

Resoluo

Na Tabela II.6, para: Ta = 26 C e altitude de 31 m

W = 0,75

Na Tabela II.7, para: latitude de 22 45 S e ms de janeiro Ra = 17,4 mm d-1 Utilizando a Equao II.16 para: n/N = 0,49 e Ra = 17,4 mm d-1 Rs = 8,2 mm d-1 O produto W Rs = 8,2 x 0,75 = 6,15 mm d-1 Tomando-se a Figura II.4 para: - UR = 65% - vento: 2,52 m s-1 (moderado: reta 2) - W Rs = 6,15 mm d-1 ETo = 5,75 mm d-1

IRRIGAO

CAP.II - 23

Tabela II.6 - Valores do ndice de ponderao (W) para os efeitos da radiao sobre a ETo em diferentes temperaturas e altitudesTemperatura (C) 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 Altitude (m) 0 0,43 0,46 0,49 0,52 0,55 0,58 0,61 0,64 0,66 0,68 0,71 0,73 0,75 0,77 0,78 0,80 0,82 0,83 0,84 0,85 500 0,45 0,48 0,51 0,54 0,57 0,60 0,62 0,65 0,67 0,70 0,72 0,74 0,76 0,78 0,79 0,81 0,82 0,84 0,85 0,86 1000 0,46 0,49 0,52 0,55 0,58 0,61 0,64 0,66 0,69 0,71 0,73 0,75 0,77 0,79 0,80 0,82 0,83 0,85 0,86 0,87 2000 0,49 0,52 0,55 0,58 0,61 0,64 0,66 0,69 0,71 0,73 0,75 0,77 0,79 0,81 0,82 0,84 0,85 0,86 0,87 0,88 3000 0,52 0,55 0,58 0,61 0,64 0,66 0,69 0,71 0,73 0,75 0,77 0,79 0,81 0,82 0,84 0,85 0,86 0,88 0,88 0,89 4000 0,55 0,58 0,61 0,64 0,66 0,69 0,71 0,73 0,76 0,78 0,79 0,81 0,83 0,84 0,85 0,86 0,88 0,89 0,90 0,90

IRRIGAO

CAP.II - 24

Tabela II.7 - Valores da radiao extraterrestre (Ra), mm d-1, para diferentes latitudes e meses do ano Lat. Sul50 48 46 44 42 40 38 36 34 32 30 28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0

Jan17,5 17,6 17,7 17,8 17,8 17,9 17,9 17,9 17,8 17,8 17,8 17,7 17,6 17,5 17,4 17,3 17,1 16,9 16,7 16,6 16,4 16,1 15,8 15,5 15,3 15,0

Fev14,7 14,9 15,1 15,3 15,5 15,7 15,8 16,0 16,1 16,2 16,4 16,4 16,4 16,5 16,5 16,5 16,5 16,4 16,4 16,3 16,3 16,1 16,0 15,8 15,7 15,5

Mar10,9 11,2 11,5 11,9 12,2 12,5 12,8 13,2 13,5 13,8 14,0 14,3 14,4 14,6 14,8 15,0 15,1 15,2 15,3 15,4 15,5 15,5 15,6 15,6 15,7 15,7

Abr7,0 7,5 7,9 8,4 8,8 9,2 9,6 10,1 10,5 10,9 11,3 11,6 12,0 12,3 12,6 13,0 13,2 13,5 13,7 14,0 14,2 14,4 14,7 14,9 15,1 15,3

Mai4,2 4,7 5,2 5,7 6,1 6,6 7,1 7,5 8,0 8,5 8,9 9,3 9,7 10,2 10,6 11,0 11,4 11,7 12,1 12,5 12,8 13,1 13,4 13,8 14,1 14,4

Jun3,1 3,5 4,0 4,4 4,9 5,3 5,8 6,3 6,8 7,3 7,9 8,2 8,7 9,1 9,6 10,0 10,4 10,8 11,2 11,6 12,0 12,4 12,8 13,2 13,5 13,9

Jul3,5 4,0 4,4 4,9 5,4 5,9 6,3 6,8 7,2 7,7 8,1 8,6 9,1 9,5 10,0 10,4 10,8 11,2 11,6 12,0 12,4 12,7 13,1 13,4 13,7 14,1

Ago5,5 6,0 6,5 6,9 7,4 7,9 8,3 8,8 9,2 9,6 10,1 10,4 10,9 11,2 11,6 12,0 12,3 12,6 12,9 13,2 13,5 13,7 14,0 14,3 14,5 14,8

Set8,9 9,3 9,7 10,2 10,6 11,0 11,4 11,7 12,0 12,4 12,7 13,0 13,2 13,4 13,7 13,9 14,1 14,3 14,5 14,7 14,8 14,9 15,0 15,1 15,2 15,3

Out12,9 13,2 13,4 13,7 14,0 14,2 14,4 14,6 14,9 15,1 15,3 15,4 15,5 15,6 15,7 15,8 15,8 15,8 15,8 15,8 15,9 15,8 15,7 15,6 15,5 15,4

Nov16,5 16,6 16,7 16,7 16,8 16,9 17,0 17,0 17,1 17,2 17,3 17,2 17,2 17,1 17,0 17,0 16,8 16,7 16,5 16,4 16,2 16,0 15,8 15,5 15,3 15,1

Dez18,2 18,2 18,3 18,3 18,3 18,3 18,3 18,2 18,2 18,1 18,1 17,9 17,8 17,7 17,5 17,4 17,1 16,8 16,6 16,5 16,2 16,0 15,7 15,4 15,1 14,8

IRRIGAO

CAP.II - 25

Figura II.4 - Estimativa da ETo a partir de valores calculados de W Rs e do conhecimento da umidade relativa mdia e ventos diurnos.

IRRIGAO

CAP.II - 26

2.5.2.4 Mtodo de Hargreaves - SamaniA equao geral para o clculo da evapotranspirao de referncia por este mtodo, representada pela Equao II.17.

ETo = 0,0023 R a (T + 17,8 )

Tmax Tmin

(II.17)

em que: ETo Ra T Tmax Tmin = evapotranspirao de referncia [mm d 1]; = radiao no topo da atmosfera [MJ m-2 d-1]; = temperatura mdia [oC]; = temperatura mdia das mximas [oC]; = temperatura mdia das mnimas [oC]; A determinao de Ra feita pela Equao II.18. R a = 37,586 dr ( s sen sen s + cos cos s sen s ) em que: dr = distncia relativa Terra-Sol [rad]; = latitude do lugar [rad]; e = declinao solar [rad]. A determinao de dr feita de acordo com a Equao II.19: 2 dr = 1 + 0,033 cos 365 J

(II.18)

s = ngulo horrio do por-do-sol [rad]; s

(II.19)

em que J o nmero do dia do ano. Para valores mensais, J pode ser determinado como: J = inteiro (30,42 M 15,23 ) (II.20)

em que M o nmero do ms (1 a 12).IRRIGAO CAP.II - 27

A Equao II.21 estima o ngulo horrio do pr-do-sol. s = arccos ( tan tan s )

(II.21)

OBS: Na Equao II.21, para o Hemisfrio Norte a latitude tem sinal positivo e, para o Hemisfrio Sul, tem sinal negativo. A declinao solar determinada pela Equao II.22. 2 s = 0,4093 sen J 1,405 365

(II.22)

Exemplo de aplicao II.6 Estimar a evapotranspirao de referncia (ETo), por meio do mtodo de HargreavesSamani, de acordo com os seguintes dados:

- ms: julho; - temperatura mxima: 25,0 oC; - temperatura mnima: 12,4 oC; - latitude do local: 27o 45 S. Resoluo- Determinao de J para o ms de julho (ms 7) J = inteiro (30,42 x 7 15,23) = 197 - Determinao de dr 2 x 197 = 0,968 rad dr = 1 + 0,033 cos 365

- Determinao de s 2 s = 0,4093 sen x 197 1,405 = 0,3745 rad 365

- Determinao de s Como a latitude do lugar igual a 27o 45 S, ou seja, 0,4843 rad, vamos ter: s = arccos [ tan ( 0,4843 ) tan (0,3745 )] = 1,3625 rad

IRRIGAO

CAP.II - 28

- Determinao de Ra 1,3625 x sen ( 0,4843 ) sen (0,3745 ) + R a = 37,586 x 0,968 cos ( 0,4843 ) cos (0,3745 ) sin(1,3625 )

Ra = 20,88 MJ m-2 d-1 - Determinao de ETo ETo = 0,0023 x 20,8768 x (18,7 + 17,8 ) x 25,0 12,4 = 6,22 mm d1

2.5.2.5 Mtodo de Penman-Monteith-FAOPara padronizao dos procedimentos de clculo da evapotranspirao da cultura de referncia, baseando-se na equao de Penman-Monteith, a FAO props a seguinte notao, que passou a ser conhecida como equao de Penman-Monteith-FAO (Equao II.23):

ETo =

+ 1 +

rc ra

(Rn G) +

+ 1 +

rc ra

900 T + 273,15

U2 DPV

(II.23)

em que: ETo = evapotranspirao da cultura de referncia [mm d-1]; = declividade da curva de presso de vapor de saturao [kPa C-1]; = calor latente de evaporao [MJ kg-1]. = resistncia do dossel da planta [s m-1]; = resistncia aerodinmica [s m-1]; = saldo de radiao superfcie [MJ m-2 s-1]; = fluxo de calor no solo [MJ m-2 s-1]; = constante psicromtrica [kPa C-1]; = temperatura mdia do ar [oC]; = velocidade do vento a 2 m de altura [m s-1];

rc ra Rn G T U2

DPV = dficit de presso de vapor [kPa]; e 900 = fator de transformao de unidades.

IRRIGAO

CAP.II - 29

Os componentes da Equao II.23, de acordo com SMITH (1991), podem ser obtidos conforme descrito a seguir.

Declividade da curva de presso de vapor (), determinada pelas Equ