aula estudos basicos-drenagem-parte1-s (1)
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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIROINSTITUTO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA
ESTUDOS BÁSICOS PARA PROJETOS DE DRENAGEM
Prof. Marinaldo Ferreira Pinto
IT-130 DRENAGEM
Professor: Marinaldo Ferreira PintoEng. Agrícola – UFRRJMestre em irrigação e drenagem – ESALQ/USPDoutor em irrigação e drenagem – ESALQ/USPPós-Doutorado em irrigação – IRSTEA/FRANÇA
IT-130 DRENAGEM
Objetivo da disciplina
Estimular os discentes para obtenção de conhecimentos básicos para possibilitar o desenvolvimento de projetos de drenagem no meio rural.
Qual o objetivo dos discentes?
EMENTA
Estudos básicos para projeto de drenagem Necessidade de lixiviação em solos salinosHidrologia subterrâneaClassificação dos sistemas de drenagem, esquemas de implantação, materiais utilizados em drenagemDrenagem superficialDrenagem subterrânea Projeto de drenagem
AVALIAÇÕES
1° avaliação – 02/10/20142° avaliação – 04/12/2014Optativa – 11/12/2014
AVALIAÇÕES
- Prova 2a Chamada: entrar com a solicitação na Secretaria do DE até 3 (três) dias úteis após cessado o impedimento legal. O motivo deve ser devidamente justificado conforme deliberação do CEPE no 128, de 03/03/82 (Art. 8 § 2o e 4o);- Faltas – até 25% das aulas do período;- Revisão de prova: até 72 horas após divulgação (Art. 15 da deliberação 128).
BIBLIOGRAFIABERNARDO, S; SOARES, A.A.; MANTOVANI, E.C. Manual de Irrigação.Ed. UFV: Viçosa-MG. 8ª Ed. 2008. 625 p.CRUCIANI, D.E. A Drenagem na Agricultura. São Paulo, Livraria Nobel, 1980. 333 p. LUTHIN, J.N. Drenaje de tierras agrícolas. México: Editorial LimusaWilwy SA, 1967. 684p.MILLAR, A.A. Drenagem de Terras Agrícolas: Bases Agronômicas. São Paulo, McGraw-Hill do Brasil, 1978. 276 p.
INTRODUÇÃO
Conceito de drenagem
História
-começou a ser utilizada 3500 a.c (mesopotâmia, Egito, China)
-Império romano (vale do pó - Itália, Fens - Inglaterra)
-Idade moderna – Estados Unidos (Califórnia)
-Países baixos (1924) – dique de 29 km e 5,5 m
INTRODUÇÃO
Fonte: retirada da internet
INTRODUÇÃO
Fonte: retirada da internet
INTRODUÇÃO
Fonte: retirada da internet
INTRODUÇÃODrenagem natural
Drenagem artificial
Drenagem Adequada
Fonte: DAEE (2005)
Fonte: retirada da internet
OBJETIVOS DA DRENAGEM AGRÍCOLA
Zonas úmidas: remover o excesso de água
Zonas áridas: remover o excesso de sais
Fonte: CRUCIANE (1997)
Fonte: CPT
CLASSIFICAÇÃO DA DRENAGEM
Drenagem subterrânea
Drenagem superficial
Fonte: Bernardo, 2008
Encosta
Dreno interceptor
Várzea
Rio
Lençol freático
EFEITO DO EXCESSO DE ÁGUA NAS PROPRIEDADES DO SOLO
Aeração
Redução da concentração de N no solo - Redução da decomposição da matéria orgânica
- Redução da fixação biológica
Aumento da concentração de Fe, Mn e S no
solo - Fe+2 e Mn+2 > 10 ppm é considerado tóxico;
- S > 2,5 ppm é considerado tóxico
EFEITO DO EXCESSO DE ÁGUA NAS PROPRIEDADES DO SOLO
Estrutura
Permeabilidade
Textura
Temperatura
EFEITO DO EXCESSO DE ÁGUA NAS PLANTAS
Sustentação
Síntese de hormônios e matéria orgânica
Adsorção de água
INDICATIVOS DA DEFICIÊNCIA DE DRENAGEM
Lençol freático alto
Água na superfície
Água com elevada concentração de sais
Coloração das plantas verde escuro, tornando-se
amareladas
Queda de flores
Queda de produtividade
FATORES PARA PROJETOS DE DRENAGEM
Precipitação
Escoamento superficial
Condutividade hidráulica
Porosidade drenável
Profundidade da camada impermeável
Profundidade do lençol freático
Lâmina de lixiviação
DISTRIBUIÇÃO DE FREQUÊNCIA DA PRECIPITAÇÃO E PERÍODO DE RETORNO
Método de Kimbal
em que:
m:número de ordem
n: número de dados que compõe a série
T: período de retorno
DISTRIBUIÇÃO DE FREQUÊNCIA DA PRECIPITAÇÃO E PERÍODO DE RETORNOExemplo 1. Calcular a chuva máxima de 1 hora com período de
retorno de 5 anos (Fonte: série didática N° 18 – LEB/ESALQ)
ano
Chuva (mm)
Chuva (mm) ordem
decrescentem P T
2000 50
2001 40
2002 30
2003 60
2004 80
2005 45
2006 70
2007 20
2008 10
2009 65
DISTRIBUIÇÃO DE FREQUÊNCIA DA PRECIPITAÇÃO E PERÍODO DE RETORNOExemplo 1. Solução
ano
Chuva (mm)
Chuva (mm) ordem
decrescentem P T (anos)
2000 50 80 1 1/11 11,0
2001 40 70 2 2/11 5,5
2002 30 65 3 3/11 3,7
2003 60 60 4 4/11 2,8
2004 80 50 5 5/11 2,2
2005 45 45 6 6/11 1,8
2006 70 40 7 7/11 1,6
2007 20 30 8 8/11 1,4
2008 10 20 9 9/11 1,2
2009 65 10 10 10/11 1,1
EQUAÇÃO DE CHUVA INTENSA
em que:
I: intensidade de precipitação
T: período de retorno
t: duração da chuva
k, a, b e c: parâmetros de ajuste da equação
ESCOAMENTO SUPERFICIAL
Fonte: DAEE (2005)
ESCOAMENTO SUPERFICIAL
Método Racional (200 ha)
Método Racional modificado (15000 ha)
Em que:
Q: vazão (L s-1)
C: coeficiente de escoamento (adimensional)
ESCOAMENTO SUPERFICIAL
ESCOAMENTO SUPERFICIALValores de C
ESCOAMENTO SUPERFICIALExemplo 2: Para os dados apresentados abaixo calcule a vazão de escoamento. Local: São PauloÁrea de drenagem: 195 haPeríodo de retorno: 25 anosTempo de concentração: 15min Coeficiente de escoamento: 0,7Equação de chuva intensa:
Em que:I= intensidade média da chuva (mm h-1);T = período de retorno (anos);t= duração da chuva (min).
ESCOAMENTO SUPERFICIALSolução do exemplo 2:
CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO
CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO
Método de carga constante
Fonte: Rossi et al. (2007)
CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO
Método de carga constante
Fonte: Teixeira (2005)
CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO
Método de carga constante
em que:
k: condutividade hidráulica (m dia-1)
Q: vazão (m3 dia-1)
L: comprimento da amostra (cm);
h: carga de água sobre a amostra (cm)
A: área da amostra (m2)
CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO
EXEMPLO: Calcular a condutividade hidráulica, considerando os
seguintes dados:
Volume = 100 mL
Tempo de coleta = 5 minutos
Comprimento da amostra = 5 cm
Carga de água sobre a amostra = 5 cm
Área da amostra = 125 cm2
CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO
RESPOSTA:
Q = 100/5*60=1200 cm3/h
K=1200*5/(125*(5+5))=4,8 cm/h
K=4,8*24/100=1,15 m/dia
CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO
Método de carga constante
em que:
k: condutividade hidráulica (m dia-1)
Q: vazão (m3 dia-1)
L: comprimento da amostra (cm);
h: carga de água sobre a amostra (cm)
A: área da amostra (m2)
4. CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLOMétodo de carga variável
Fonte: Mello (2008)Fonte: Marques et al. (2004)
CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO
Método de carga variável
em que:
k: condutividade hidráulica (m dia-1)
h0: altura de água no início do teste (cm)
h1: altura de água no tempo “t (dias)” (cm)
L: comprimento da amostra (m);
a: área do tubo de alimentação (m2)
A: área da amostra (m2)
CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO
EXEMPLO: Calcular a condutividade hidráulica, considerando os
seguintes dados:
h0 = 20 cm
H1= 16 cm
Tempo entre as leituras = 5 minutos
Comprimento da amostra = 5 cm
Área da amostra = 125 cm2
Área do tubo de alimentação = 125 cm2
CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO
RESPOSTA:
k = 5*ln(20/16)/5=0,223 cm/min
k=0,223*60*24/100=3,21 m/dia
CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO
Método do poço
-escavar um poço por meio de um trado
(diâmetro 8 cm)
-profundidade superior a profundidade dos
drenos
-profundidade de água deve ser de 40 a 80 cm
-aguarda-se 24 horas
CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO
Método do poço
-deve ser feito na época em que a altura do
lençol freática é máxima
CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO
Método do poço
Procedimento de ensaio:
1-esgota-se o poço
2-registra-se leituras da altura do lençol freática
3- calcula-se K
CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO
Método do poço
Como medir a carga de água no poço?
CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO
Método do poço (Equação de ERNST)
Restrições:
3<r<7 cm
20<H<200 cm
Y>20 cm
CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO
Método do poço
Fonte: Mello (2008)
CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO
Método do poço (Equação de ERNST)
Quando s>H/2
CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO
Método do poço (Equação de ERNST)
Quando s=0
CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO
Exemplo 3. calcular a condutividade hidráulica baseado nos
seguintes dados: H=60 cm, profundidade do lençol freático=70 cm e
S=0.
t (s) Distância entre superfície do solo e a água no poço (cm)
Y (cm)
0 116,1 46,115 114,2 44,230 112,5 42,545 111,2 41,260 110,2 40,275 109,1 39,190 107,5 37,5
105 105,8 35,8120 103,5 33,5
CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO
CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO
CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO
Método do poço com dois estratos (Equação de ERNST)
Fonte: Mello (2008)
CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO
Método do poço com dois estratos (Equação de ERNST)
CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO
Método do poço com dois estratos (Equação de ERNST)
CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO
Exemplo: Calcular a condutividade do solo heterogêneo com as
seguintes características:
D= 80 cm
CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO
Solução:
CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO
Solução: