CCA 039 – Irrigação e Drenagem Universidade Federal do Recôncavo da Bahia Centro de Ciências Agrárias, Ambientais e Biológicas Núcleo de Engenharia de Água e Solo CCA 039 – Irrigação e Drenagem Drenagem Agrícola: Aula 4 TALES MILER SOARES Cruz das Almas - BA, 27 de outubro de 2009 1

Tópico da aula 4 Estudos básicos para elaboração de projetos de drenagem (continuação)

2. Investigações do solo 2.5 Condutividade hidráulica Begin with a strong opening, relevant to the topic and your audience. Appeal to your audience’s interests. Your energy and attitude set the tone and provide momentum for the meeting. Facilitation is a process that helps people communicate and work together. Establish an open environment conducive to problem solving and change. 3

2. Investigações do solo 2.5 Condutividade hidráulica Q Q Henry Darcy (1856) trabalhando com filtros de areia na estação de tratamento de água em Lion na França, comprovou que: “A vazão por unidade de área que atravessa uma seção de meio poroso é diretamente proporcional à diferença de potencial de pressão entre as extremidades da coluna (ΔH) e inversamente proporcional ao comprimento da coluna (Δx)” Q Begin with a strong opening, relevant to the topic and your audience. Appeal to your audience’s interests. Your energy and attitude set the tone and provide momentum for the meeting. Facilitation is a process that helps people communicate and work together. Establish an open environment conducive to problem solving and change. ΔH Q Areia Δx 4

Será que a umidade influencia a condutividade hidráulica do solo? A condutividade hidráulica é a característica do solo mais importante para drenagem! Será que a umidade influencia a condutividade hidráulica do solo? Begin with a strong opening, relevant to the topic and your audience. Appeal to your audience’s interests. Your energy and attitude set the tone and provide momentum for the meeting. Facilitation is a process that helps people communicate and work together. Establish an open environment conducive to problem solving and change. 5

2. Investigações do solo 2.5 Condutividade hidráulica A condutividade hidráulica varia em função da textura, da estrutura, da umidade, da massa específica e da viscosidade do fluído. Condutividade hidráulica x Umidade do solo Quanto maior a umidade do solo, maior sua condutividade hidráulica! Begin with a strong opening, relevant to the topic and your audience. Appeal to your audience’s interests. Your energy and attitude set the tone and provide momentum for the meeting. Facilitation is a process that helps people communicate and work together. Establish an open environment conducive to problem solving and change. - A condutividade hidráulica é máxima na saturação. - A presença de ar nos poros causa certa dificuldade de permeabilidade à água. 6

Ordem de grandeza da condutividade hidráulica saturada: Muito baixa: < 0,05 m/dia Média: 0,3 a 1 m/dia Muito alta: > 5 m/dia Begin with a strong opening, relevant to the topic and your audience. Appeal to your audience’s interests. Your energy and attitude set the tone and provide momentum for the meeting. Facilitation is a process that helps people communicate and work together. Establish an open environment conducive to problem solving and change. Qual o significado prático? Quanto menor a condutividade hidráulica, pior a drenagem natural do solo. 7

Classificação de valores de condutividade hidráulica Classe Condutividade Hidráulica (m/dia) Muito lenta < 0,03 Lenta 0,03 a 0,12 Moderadamente lenta 0,12 a 0,5 Moderada 0,5 a 1,5 Moderadamente rápida 1,5 a 3,0 Rápida 3,0 a 5,0 Muito rápida > 5,0 Millar (1988)

2. Investigações do solo 2.5 Condutividade hidráulica Como estimar ou medir? Begin with a strong opening, relevant to the topic and your audience. Appeal to your audience’s interests. Your energy and attitude set the tone and provide momentum for the meeting. Facilitation is a process that helps people communicate and work together. Establish an open environment conducive to problem solving and change. 9

2. Investigações do solo 2.5 Condutividade hidráulica Como estimar ou medir? Alguns métodos: a) Correlações com a textura (gráficos e tabelas) b) Permeâmetros (laboratório) Begin with a strong opening, relevant to the topic and your audience. Appeal to your audience’s interests. Your energy and attitude set the tone and provide momentum for the meeting. Facilitation is a process that helps people communicate and work together. Establish an open environment conducive to problem solving and change. c) Furo do trado (campo) d) Método do poço seco (campo) e) Método do piezômetro (campo) 10

2. Investigações do solo 2.5 Condutividade hidráulica a) Correlações com a textura (gráficos e tabelas) Autores indicam essas correlações, mas será que isso dá bons resultados? Begin with a strong opening, relevant to the topic and your audience. Appeal to your audience’s interests. Your energy and attitude set the tone and provide momentum for the meeting. Facilitation is a process that helps people communicate and work together. Establish an open environment conducive to problem solving and change. 11

2. Investigações do solo 2.5 Condutividade hidráulica a) Correlações com a textura (gráficos e tabelas) Autores indicam essas correlações, mas será que isso dá bons resultados? Begin with a strong opening, relevant to the topic and your audience. Appeal to your audience’s interests. Your energy and attitude set the tone and provide momentum for the meeting. Facilitation is a process that helps people communicate and work together. Establish an open environment conducive to problem solving and change. Condutividade depende do arranjo das partículas, não só do tamanho... Essas correlações levam a erros que podem ser substanciosos. 12

2. Investigações do solo 2.5 Condutividade hidráulica b) Permeâmetros b1) Permeâmetro de carga constante b2) Permeâmetro de carga variável (indicado para condutividades muito baixas) Begin with a strong opening, relevant to the topic and your audience. Appeal to your audience’s interests. Your energy and attitude set the tone and provide momentum for the meeting. Facilitation is a process that helps people communicate and work together. Establish an open environment conducive to problem solving and change. 13

2. Investigações do solo 2.5 Condutividade hidráulica b1) Permeâmetro de carga constante O frasco de Mariotte permite manter uma carga constante (de água) sobre o solo... K0: condutividade hidráulica saturada, cm/h; V: volume percolado, cm3; L: Comprimento da amostra, cm; h: lâmina d´água sobre a amostra, cm; A: seção da amostra, cm2; t: tempo de percolação, hora Begin with a strong opening, relevant to the topic and your audience. Appeal to your audience’s interests. Your energy and attitude set the tone and provide momentum for the meeting. Facilitation is a process that helps people communicate and work together. Establish an open environment conducive to problem solving and change. Marques et al. (2008) 14

b1) Permeâmetro de carga constante Begin with a strong opening, relevant to the topic and your audience. Appeal to your audience’s interests. Your energy and attitude set the tone and provide momentum for the meeting. Facilitation is a process that helps people communicate and work together. Establish an open environment conducive to problem solving and change. Marques et al. (2008) 15

Exercício. Calcular a condutividade hidráulica saturada considerando os dados fornecidos abaixo, obtidos com um permeâmetro de carga constante Diâmetro do anel da amostra: 8 cm Altura do anel da amostra: 10 cm Altura d’água sobre a amostra: 4 cm Volume de água coletado: 50 mL Tempo de coleta: 5 minutos Fornecer o valor de condutividade em m/dia Begin with a strong opening, relevant to the topic and your audience. Appeal to your audience’s interests. Your energy and attitude set the tone and provide momentum for the meeting. Facilitation is a process that helps people communicate and work together. Establish an open environment conducive to problem solving and change. 16

Exercício. Calcular a condutividade hidráulica saturada considerando os dados fornecidos abaixo, obtidos com um permeâmetro de carga constante Diâmetro do anel da amostra: 8 cm = 0,08 m Altura do anel da amostra: 10 cm = 0,10 m Altura d’água sobre a amostra: 4 cm = 0,04 m Volume de água coletado: 50 mL = 0,05 L = 0,00005 m3 Tempo de coleta: 5 minutos=0,0833 h= 0,0034722 dia K (m/dia) = ? Begin with a strong opening, relevant to the topic and your audience. Appeal to your audience’s interests. Your energy and attitude set the tone and provide momentum for the meeting. Facilitation is a process that helps people communicate and work together. Establish an open environment conducive to problem solving and change. 17

2. Investigações do solo 2.5 Condutividade hidráulica b1) Permeâmetro de carga variável K0: condutividade hidráulica saturada, cm/h; L: Comprimento da amostra, cm; A: seção da amostra, cm2; a: seção do tubo, cm2; t: tempo de percolação, hora; H1 e H2: potencial inicial e final, respectivamente, cm. Begin with a strong opening, relevant to the topic and your audience. Appeal to your audience’s interests. Your energy and attitude set the tone and provide momentum for the meeting. Facilitation is a process that helps people communicate and work together. Establish an open environment conducive to problem solving and change. Marques et al. (2008) 18

Permeâmetro de carga variável Begin with a strong opening, relevant to the topic and your audience. Appeal to your audience’s interests. Your energy and attitude set the tone and provide momentum for the meeting. Facilitation is a process that helps people communicate and work together. Establish an open environment conducive to problem solving and change. Marques et al. (2008) 19

Exercício. Calcular a condutividade hidráulica saturada considerando os dados fornecidos abaixo, obtidos com um permeâmetro de carga variável: Diâmetro do anel da amostra: 8 cm Altura do anel da amostra: 10 cm Diâmetro do tubo superior: 5 mm Altura d’água inicial sobre a amostra: 10 cm Altura d’água final sobre a amostra: 5 cm Tempo para o rebaixamento: 10 minutos Fornecer a condutividade em m/dia Begin with a strong opening, relevant to the topic and your audience. Appeal to your audience’s interests. Your energy and attitude set the tone and provide momentum for the meeting. Facilitation is a process that helps people communicate and work together. Establish an open environment conducive to problem solving and change. 20

Diâmetro do anel da amostra: 8 cm = 0,08 m Altura do anel da amostra: 10 cm = 0,1 m Diâmetro do tubo superior: 5 mm = 0,005m Altura d’água inicial sobre a amostra: 10 cm = 0,1 m Altura d’água final sobre a amostra: 5 cm = 0,05m Tempo para o rebaixamento: 10min = 0,1667h=0,006944 dia K m/dia = ? Begin with a strong opening, relevant to the topic and your audience. Appeal to your audience’s interests. Your energy and attitude set the tone and provide momentum for the meeting. Facilitation is a process that helps people communicate and work together. Establish an open environment conducive to problem solving and change. 21

2. Investigações do solo 2.5 Condutividade hidráulica c) Método do Furo do trado Mais usado na prática! Método condicionado à presença de L.F. próximo à superfície Procedimento: - Abrir buraco com trado com 1 a 1,5 m de profundidade - Aguardar que a água se estabilize no furo - Retirar a água e medir a velocidade de recuperação do nível com um cronômetro Begin with a strong opening, relevant to the topic and your audience. Appeal to your audience’s interests. Your energy and attitude set the tone and provide momentum for the meeting. Facilitation is a process that helps people communicate and work together. Establish an open environment conducive to problem solving and change. 22

2. Investigações do solo 2.5 Condutividade hidráulica c) Método do Furo do trado Begin with a strong opening, relevant to the topic and your audience. Appeal to your audience’s interests. Your energy and attitude set the tone and provide momentum for the meeting. Facilitation is a process that helps people communicate and work together. Establish an open environment conducive to problem solving and change. 23

H é a distância entre o L.F e o fundo do poço Superfície do solo Solo úmido Nível freático H é a distância entre o L.F e o fundo do poço Solo saturado G é a distância entre o fundo do poço e a camada impermeável Camada Impermeável Um poço deve ser escavado no solo com um trado, até uma profundidade abaixo do nível freático: Se solo for argiloso: H deve ficar entre 50 e 70 cm Se solo for arenoso ou siltoso: H deve ficar entre 30 e 50 cm Figura adaptada de http://www.cca.ufsc.br/~aaap/

Superfície do solo Nível freático G Camada Impermeável Após um tempo variável, o nível da água dentro do poço entra em equilíbrio com o nível freático circundante; Figura adaptada de http://www.cca.ufsc.br/~aaap/

Trena com bóia Estaca W Y0' H Camada Impermeável G Superfície do solo Y0' Estaca W H Uma parte da água deve ser retirada do poço (medir altura Y0’), o que faz com que mais água passe a fluir das paredes do poço; Figura adaptada de http://www.cca.ufsc.br/~aaap/

À medida em que a água entra no poço, a bóia sobe, e o valor da profundidade inicial Y0’ assume valores menores: Yt’ (leituras Y’ nos tempos t). A taxa de elevação do nível da água no poço deve ser medida e posteriormente convertida através de fórmulas ou gráficos, na condutividade hídrica do solo saturado (k0).

Estaca Yt’ Y0’ G Camada Impermeável Figura adaptada de http://www.cca.ufsc.br/~aaap/

Os valores de Y0´e Yt’ são tomados em relação ao nível de referência, mas são necessárias as leituras em relação ao nível do lençol freático: Y0 e Yt W Yt’ Y0’ Nível de recuperação útil Y G Camada Impermeável Figura adaptada de http://www.cca.ufsc.br/~aaap/

W é a altura do lençol freático em relação ao nível do L.F. Y0’ Y0 Yt’ Yt Nível de recuperação útil Y G Camada Impermeável Yt = Yt’ – W Y0 = Y0’ - W W é a altura do lençol freático em relação ao nível do L.F.

Observação Importante: W Y0’ Y0 Yt’ Yt Nível de recuperação útil Y G Camada Impermeável Observação Importante: Essa condição ocorre quando a medição de tempo é feita com nível de água próxima ao fundo do poço. Leituras úteis: Y  Y0 / 4

Há o caso em que o fundo do orifício atinge a barreira impermeável: G = 0 W Superfície do solo H G = 0 Camada Impermeável Figura adaptada de http://www.cca.ufsc.br/~aaap/

2. Investigações do solo 2.5 Condutividade hidráulica c) Método do Furo do trado Se G > H/2 Se G = 0 Begin with a strong opening, relevant to the topic and your audience. Appeal to your audience’s interests. Your energy and attitude set the tone and provide momentum for the meeting. Facilitation is a process that helps people communicate and work together. Establish an open environment conducive to problem solving and change. H é a distância entre o fundo do poço e o lençol freático. Ko: em m/dia H, r, y: em cm Δt: em s 33

2. Investigações do solo 2.5 Condutividade hidráulica E se 0 < G < 0,5 H ???? Begin with a strong opening, relevant to the topic and your audience. Appeal to your audience’s interests. Your energy and attitude set the tone and provide momentum for the meeting. Facilitation is a process that helps people communicate and work together. Establish an open environment conducive to problem solving and change. 34

2. Investigações do solo 2.5 Condutividade hidráulica Se 0 < G < 0,5 H “Nesse caso, as equações anteriores não se aplicam e a solução é adotar uma média dos valores de K obtidos com ambas as equações anteriores” Begin with a strong opening, relevant to the topic and your audience. Appeal to your audience’s interests. Your energy and attitude set the tone and provide momentum for the meeting. Facilitation is a process that helps people communicate and work together. Establish an open environment conducive to problem solving and change. 35

Antes de tudo, fazer o desenho! Exercício: Calcular a condutividade hidráulica saturada, tendo em vista os dados apresentados abaixo, provenientes de um teste efetuado através do método do furo do trado. Profundidade do buraco: 1,5 m abaixo do nível do solo Diâmetro do buraco: 8 cm Profundidade da camada impermeável: 3 m abaixo do nível do solo Leituras de profundidade do lençol em relação a um plano de referência situado 30 cm acima do nível do solo: antes do esgotamento do poço: 80 cm após o esgotamento do poço: 130 cm quando transcorridos 3 minutos de recuperação: 120 cm Begin with a strong opening, relevant to the topic and your audience. Appeal to your audience’s interests. Your energy and attitude set the tone and provide momentum for the meeting. Facilitation is a process that helps people communicate and work together. Establish an open environment conducive to problem solving and change. Antes de tudo, fazer o desenho! 36

2o Passo: verificar a condição G > H/2 W H Y0’ Y0 Yt’ Yt Y G Camada Impermeável 1o Passo: encontrar G, H 2o Passo: verificar a condição G > H/2 3o Passo: selecionar a equação correta 4o Passo: encontrar os valores de yo, yt 5o Passo: entrar com os valores na equação (ver unidades exigidas)

150 > 50 ? Sim, então: escolher equação apropriada 30 cm W = 80 cm Y0’ = 130 cm Yt’ = 120 cm H = ? 150 cm 300 cm G = ? Camada Impermeável 1o Passo: encontrar G, H 2o Passo: verificar a condição G > H/2 G > H/2 ? 150 > 100/2 ? 150 > 50 ? Sim, então: escolher equação apropriada G = 300-150 = 150 cm H = (150+30)-80 = 100 cm

Ko: em m/dia H, r, y: em cm Δt: em s 3o Passo: selecionar a equação correta Ko: em m/dia H, r, y: em cm Δt: em s

Y = 50 – 40 = 10 cm Y0 = y0’ – W = 130 – 80 cm= 50 cm Yt’ = 120 cm 150 cm Yt Y0 Y 300 cm G = 3-1,5 = 1,5m Camada Impermeável 4o Passo: encontrar os valores de yo, yt Y0 = y0’ – W = 130 – 80 cm= 50 cm Yt = yt’ – w = 120 – 80 cm = 40 cm Y = 50 – 40 = 10 cm

Ko: em m/dia H, r, y: em cm Δt: em s r = d/2 = 8/2 = 4 cm