DISCIPLINA: GCS104 7ª AULA PRÁTICA DIMENSIONAMENTO DE TERRAÇO EM GRADIENTE E CANAL ESCOADOURO

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1 DISCIPLINA: GCS104 7ª AULA PRÁTICA DIMENSIONAMENTO DE TERRAÇO EM GRADIENTE E CANAL ESCOADOURO

2 O DIMENSIONAMENTO DE CANAIS DE TERRAÇOS DEPENDE DA VAZAO NO FINAL DO CANAL Q = C. I. A Onde: Q representa a vazão da AGUA COLETADA ENTRE TERRACOS (m 3 /h ou m 3 /s), C representa o coeficiente de enxurrada (sem unidade), I a intensidade maxima da chuva (m/h) e A representa a área de captação entre terracos (m 2 ) A VAZAO DEPENDE DE QUANTO DA CHUVA ESCORRE ENTRE O TERRACO; DA INTENSIDADE DA CHUVA NO TEMPO DE CONCENTRACAO CALCULADO E AREA ENTRE TERRACOS.

3 EXEMPLO DE TERRENO COM 10% DE DECLIVIDADE, 500 METROS DE LARGURA E 18,4 M DE EH ENTRE TERRACOS E 1,84 m DE EV ENTRE TERRACOS EM ARGISSOLO ARGILOSO DO GRUPO C ONDE SERA PLANTADO MILHO E TERRENO PREPARADO COM ARADO DE AIVECA SEGUIDO DE GRADAGEM LEVE a Terraços em gradiente Canal escoadouro b EH = 18,4 m Área de captação de enxurrada para vazão na extremidade do terraço Comprimento = 500 m Extremidade do terraço c EV = 1,84 m

4 A ESTIMATIVA DA INTENSIDADE DE CHUVA MÁXIMA PROVÁVEL PARA A REGIÃO. PARA A REGIÃO DE LAVRAS (MG), SILVA (1998) DESENVOLVEU EQUAÇÕES QUE POSSIBILITAM ESTIMAR A CHUVA MÁXIMA PROVÁVEL EM FUNÇÃO DO TEMPO DE RETORNO E TEMPO DE DURAÇÃO DA CHUVA. PARA A ESTIMATIVA DA INTENSIDADE DE CHUVA MÁXIMA PROVÁVEL NESSE TEMPO, SERÁ EMPREGADA UMA OUTRA FÓRMULA, TAMBÉM PROPOSTA POR SILVA (1998), COMO SEGUE: I = 250 TR 0,14 / T 0,44 ONDE I REPRESENTA A ESTIMATIVA DA CHUVA MÁXIMA PROVÁVEL PARA TR, QUE REPRESENTA O PERÍODO DE RETORNO (TEMPO DE RECORRÊNCIA ADOTADO PARA PROBABILIDADE DA CHUVA MÁXIMA) E T O TEMPO MÍNIMO DE DURAÇÃO DA CHUVA. ESTA EQUAÇÃO É APLICADA PARA T<120MIN. O TEMPO MINIMO DA CHUVA E IGUAL AO TEMPO QUE A AGUA FICA CONCENTRADA NO CANAL ATE SER DESCARREGADA NO CANAL ESCOADOURO

5 O TEMPO DE CONCENTRAÇÃO DE ÁGUA NO PONTO DE DESCARGA PODE SER ESTIMADO PELA FORMULA PROPOSTA POR KIRPCH, COMO SEGUE: Kirpich, P.Z. Time of concentration of small agricultural watersheds. Civil Eng. 10, TC = 0,0195 X L 0,77 X S 0,385 Onde Tc representa o tempo de concentração (min), L representa o maior caminho que a água percorre até o ponto de descarga (metros) e S representa o desnível do maior caminho (m/m).

6 COMO EXEMPLO, PARA ESTIMATIVA DO TEMPO DE CONCENTRAÇÃO PARA A SITUAÇÃO ILUSTRADA NA FIGURA 22, O MAIOR CAMINHO QUE A ÁGUA DEVERÁ PERCORRER ATÉ O PONTO DE DESCARGA, É DO PONTO A PARA O PONTO B (QUE REPRESENTA O ESPAÇAMENTO HORIZONTAL ENTRE OS TERRAÇOS = 18,4 m) E DO PONTO B ATÉ O PONTO C (QUE REPRESENTA O COMPRIMENTO DO TERRAÇO=500 m). DESSA FORMA, O COMPRIMENTO L DA EQUAÇÃO SERÁ IGUAL A 518,4 m. O DESNÍVEL DESSE CAMINHO DA ÁGUA (S) PODE SER OBTIDO DE FORMA SEMELHANTE, OU SEJA: A DIFERENÇA DE NÍVEL DO PONTO A AO PONTO B É IGUAL AO ESPAÇAMENTO VERTICAL ENTRE TERRAÇOS (NO CASO DO EXEMPLO = 1,84 m) E A DIFERENÇA DO PONTO B AO PONTO C REPRESENTA O GRADIENTE TOTAL DO TERRAÇO EM TODA A SUA EXTENSÃO (0,3%) QUE SERÁ 1,5 m. DESSA FORMA, O VALOR DE S PARA CALCULO DO TEMPO DE CONCENTRAÇÃO SERÁ [(1,84+1,5)/518,4] = 0,00644 m/m. O TEMPO DE CONCENTRAÇÃO DA ÁREA SERÁ: TC = 0,0195 X 518,4 0,77 X 0, ,385 = 16,75 min.

7 O TEMPO DE CONCENTRAÇÃO É EMPREGADO PARA ESTIMATIVA DA CHUVA MÁXIMA PROVÁVEL, UMA VEZ QUE ESTE REPRESENTA O TEMPO MÍNIMO QUE A CHUVA DEVERÁ DURAR PARA QUE OCORRA A VAZÃO MÁXIMA DE ENXURRADA DA ÁREA. A ESTIMATIVA DESSA INTENSIDADE MÁXIMA PROVÁVEL É OBTIDA, ASSUMINDO O TEMPO DE RETORNO DE 10 ANOS,. I = 250 X TR 0,14 / T 0,44 I = 250 X 10 0,14 / 16,75 0,44 = 99.8 mm /h (0,0998 m/h) = 2,77 X 10-5 m/s Q = C x I x A A = 500 X 18,4 = 9200 m 2

8 O COEFICIENTE DE ENXURRADA (TABELA 7- BERTOLINI ET AL. 1993) PERMITE ESTIMAR A FRAÇÃO DA CHUVA QUE SE TRANSFORMA EM ENXURRADA. ESSE COEFICIENTE DEPENDE DO GRUPO DE SOLO (CAPACIDADE DE INFILTRAÇÃO E PERMEABILIDADE DA ÁGUA); TIPO DE COBERTURA VEGETAL E MANEJO; TOPOGRAFIA (DECLIVIDADE DO TERRENO). GRUPO DE SOLOS TOPOGRAFIA USO E MANEJO A B C D RELEVO PLANO: (0-5%) RELEVO ONDULADO: (5-10%) RELEVO ACIDENTADO: (10,01-30%) ALTO MEDIO BAIXO ALTO MEDIO BAIXO ALTO MEDIO BAIXO

9 Índices K de acordo com os atributos e resistência à erosão de diferentes agrupamentos de solos para uso na equação de Bertolini et al. (1993). Grupo Grupo de resistência à erosão Principais atributos dos solos profundidade permeabilidade Textura Razão textural Grupos de solos Índice K A Alto Profundo (1 a 2 m) a Muito profundo (> 2 m) moderada/rápida a rápida/rápida Média/média m.argilosa/m.argilosa argilosa/argilosa < 1,2 Maioria dos Latossolos da região sudeste e Centro Oeste e neossolos quartzarênicos 1,25 B Moderado Profundo (1 a 2 m) moderada /rápida rápida/rápida Arenosa/arenosa Arenosa/média Arenosa/argilosa Média/argilosa Argilosa/m.argilosa 1,2 a 1,5 Alguns latossolos Alguns argissolos Alguns nitossolos 1,10 C Baixo Moderadamente Profundo (0,5 a 1m) a profundo (1 a 2 m) Lenta/moderada rápida/moderada lenta/rápida > 1,5 Alguns argissolos Alguns nitossolos 0,90 D Muito baixo Raso (0,25 a 0,5 m) a Moderadamente Profundo (0,5 a 1m) rápida/moderada lenta/lenta Muito variável Muito variável Maioria dos Cambissolos e neossolos litólicos 0,75

10 CLASSES DE USO E MANEJO (u + m)/2 Uso e manejo > 1,50 alto 1,0 1,50 medio < 1 baixo

11 Grupos de culturas e seus respectivos índices para uso na equação de Bertolini et al. (1993). Grupo Culturas Índice 1 Feijão, mandioca e mamona 0,50 2 Amendoim, arroz, algodão, alho, cebola, girassol e fumo. 0,75 3 Soja, batatinha, melancia, abóbora, melão e leguminosas. 1,0 4 Milho, sorgo, cana-de açúcar, trigo, aveia, centeio, cevada, outras culturas de inverno e frutíferas de ciclo curto como abacaxi 1,25 5 Banana, café, citrus,e frutíferas permanentes 1,50 6 Pastagens e ou capineiras 1,75 7 Reflorestamento, cacau e seringueira 2,00

12 Grupos de preparo do solo e manejo de restos culturais com seus respectivos índices para uso na equação de Bertolini et al. (1993). Grupo Preparo primário Preparo secundário Índice 1 Grade aradora (ou pesada) ou enxada rotativa Grade niveladora 0,50 2 Arado de discos ou aiveca Grade niveladora 0,75 3 Grade leve Grade niveladora 1,0 4 Arado escarificador Grade niveladora 1,50 5 Não tem Plantio sem revolvimento do solo, roçadeira, rolo faca, herbicidas (plantio direto) 2,0

13 QUAL A SECCAO CRITICA DO CANAL? A VAZÃO EM CANAIS ABERTOS É FUNÇÃO DA AREA DOS MESMOS E DA VELOCIDADE DA ÁGUA NO SEU INTERIOR. EQUAÇÃO DA CONTINUIDADE. Q = A. V Tabela - Valores máximos para velocidade (m/s) média em canais abertos SOLOS Solos mais erodíveis Solos menos erodíveis Declividade % Declividade % < > 10 < > 10 Solos ricos em silte e/ou areia muito fina 0,2 NR NR 0,3 NR NR Solos de textura arenosa 0,45 NR NR 0,75 NR NR Solos de textura média 0,7 NR NR 0,.8 NR NR Solos de textura argilosa 0,8 NR NR 1,.2 NR NR [1] Neves, E. T. Curso de hidráulica. 8ª ed. Porto Alegre. Ed. Globo p. [2] Bertoni, J. Lombardi Neto, F. Conservação do solo. Piracicaba. Livroceres, p. il.

14 L l p P Trapezoidal e b L Triangular e l Z = e/p p P L Parabolóide l p P Form as do Canal Á rea seccional (A) Perím etro M olhado (Pm ) Raio H idráulico (R h) Largura s Trapezoidal bp + Zp 2 b + 2p(Z 2 + 1) 0,5 A/Pm l = b + 2Zp L = b + 2ZP Triangular Zp 2 2p(Z 2 + 1) 0,5 A/Pm l = 2Zp L = (P/p)l Parabolóide 2 lp/3 l + 8 p 2 /3l A/Pm l = A/0,67p L = l(p/p) 0,5

15 MANUTENÇÃO DOS TERRAÇOS: ANUALMENTE, ANTECIPANDO AO PERÍODO DAS CHUVAS, DEVE-SE REALIZAR UMA MANUTENÇÃO PREVENTIVA NOS TERRAÇOS. NO CASO DOS TERRAÇOS EM NÍVEL, A PREVENÇÃO É FEITA REMOVENDO-SE OS SEDIMENTOS ACUMULADOS NO INTERIOR DO CANAL PARA SOBRE O CAMALHÃO. OS TERRAÇOS EM GRADIENTE SÃO VERIFICADOS TAMBÉM QUANTO AO ACÚMULO DE SEDIMENTOS NO CANAL, PRINCIPALMENTE, QUANTO A POSSÍVEL EROSÃO NO MESMO. NO CASO DE SE VERIFICAR EROSÃO NO INTERIOR DO CANAL DO TERRAÇO EM GRADIENTE, TRATA-SE DE VELOCIDADE ACIMA DAQUELA QUE O SOLO É CAPAZ DE RESISTIR. ESSE PROBLEMA E CORRIGIDO VEGETANDO-SE O CANAL DO TERRAÇO OU COLOCANDO-SE PEQUENOS DISSIPADORES DE VELOCIDADE NO INTERIOR DOS MESMOS, TAIS COMO PEDRAS, PEDAÇOS DE MADEIRA, ETC. EVENTUAIS FALHAS NOS CAMALHÕES DOS TERRAÇOS DEVEM SER CORRIGIDAS.

16 DIMENSIONAMENTO DE CANAIS ESCOADOUROS OS TERRAÇOS EM GRADIENTE DESÁGUAM EM CANAIS ESCOADOUROS QUE PODEM SER DEPRESSÕES NATURAIS DO TERRENO OU CANAIS CONSTRUÍDOS COM ESSA FINALIDADE. EM AMBOS OS CASOS, O CANAL ESCOADOURO DEVERÁ SER VEGETADO E CONTAR COM DISSIPADORES DE ENERGIA DA ÁGUA PARA QUE NÃO OCORRA EROSÃO NO INTERIOR DO MESMO. NESSE CASO, HÁ NECESSIDADE DE QUE ESSES CANAIS SEJAM PROJETADOS E CONSTRUÍDOS ANTECIPADAMENTE AOS TERRAÇOS. RECOMENDA-SE QUE ESTES SEJAM CONSTRUÍDOS PELO MENOS UM ANO ANTES DOS TERRAÇOS PARA QUE A VEGETAÇÃO TENHA TEMPO PARA SE ESTABELECER. ESSE TIPO DE CANAL NÃO DEVE SER PROFUNDO POIS HAVERÁ RISCO DE REMOÇÃO DE TODA A CAMADA SUPERFICIAL DO SOLO DURANTE A CONSTRUÇÃO DO MESMO, DIFICULTANDO O ESTABELECIMENTO DA VEGETAÇÃO. PORTANTO, TRATAM-SE DE CANAIS RASOS E LARGOS (ALGUNS AUTORES RECOMENDAM A RELAÇÃO ENTRE PROFUNDIDADE E LARGURA DE CERCA DE 1:40). EM SE TRATANDO DE SEÇÃO TRIANGULAR, A ÁREA DA SEÇÃO DO CANAL SERÁ: A= L X P/2 (SENDO L=40P)

17 A= 20 P 2 O RISCO DE EROSÃO NO INTERIOR DESSES CANAIS É MAIOR DO QUE EM CANAIS DE TERRAÇOS, EM FUNÇÃO DA DECLIVIDADE DOS MESMOS SER MAIOR, UMA VEZ QUE ESTES CANAIS SÃO CONSTRUÍDOS NO SENTIDO DO DECLIVE DO TERRENO. EM FUNÇÃO DA COBERTURA VEGETAL E DECLIVIDADE DO TERRENO, AS VELOCIDADES ADMISSÍVEIS NO INTERIOR DESTES CANAIS SÃO APRESENTADAS NA TABELA 8.

18 VALORES MÁXIMOS PARA VELOCIDADE MÉDIA EM CANAIS ESCOADOUROS COBERTOS COM GRAMÍNEA DE DENSIDADE MÉDIA (M/S). ADAPTADO DE (NEVES, 1986) [1] E BERTONI & LOMBARDI NETO (1985) [2] declividade < > 10 cobertura regular NR cobertura boa cobertura ótima

19 TABELA. GRAMÍNEAS RECOMENDADAS PARA REVESTIMENTO DE CANAIS ESCOADOUROS E BACIAS DE CONTENÇÃO DE ENXURRADA, PARA REGIÕES COM ESTAÇÃO CHUVOSA NO VERÃO E INVERNO MODERADAMENTE SECO (BERTOLINI ET AL., 1992) NOME CIENTÍFICO BRACCHIARIA ARRECTA BRACCHIARIA DECUMBENS BRACCHIARIA HUMIDICULA BRACCHIARIA MUTICA PANICUM REPENS PASPALUM DILATATUM PASPALUM NOTATUM NOME COMUM TANNER GRASS DECUMBENS HUMIDÍCULA CAPIM ANGOLA OU CAPIM FINO GRAMA COSTELA GRAMA GORDA GRAMA BATATAIS PARA MELHOR DESENVOLVIMENTO DA VEGETAÇÃO EM BACIAS DE CONTENÇÃO E EM CANAIS ESCOADOUROS, SÃO RECOMENDADAS A CALAGEM E A ADUBAÇÃO DA ÁREA, DE ACORDO COM RESULTADOS DE ANALISE DO SOLO.