UNIVERSIDADE DO VALE DO RIO DOS SINOS UNISINOS UNIDADE ACADÊMICA DE EDUCAÇÃO CONTINUADA MBA EM GESTÃO DO AGRONEGÓCIO MARIO LUIZ LANDERDAHL

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1 UNIVERSIDADE DO VALE DO RIO DOS SINOS UNISINOS UNIDADE ACADÊMICA DE EDUCAÇÃO CONTINUADA MBA EM GESTÃO DO AGRONEGÓCIO MARIO LUIZ LANDERDAHL MODELO DE DIMENSIONAMENTO DE PROJETOS DE AÇUDES (MDPA) PROCESSO DE DESENVOLVIMENTO DE UMA FERRAMENTA DE DIMENSIONAMENTO DE PROJETOS DE AÇUDES DO TIPO CONSTRUÇÃO DE TERRA São Leopoldo 2010

2 Mario Luiz Landerdahl MODELO DE DIMENSIONAMENTO DE PROJETOS DE AÇUDES (MDPA) PROCESSO DE DESENVOLVIMENTO DE UMA FERRAMENTA DE DIMENSIONAMENTO DE PROJETOS DE AÇUDES DO TIPO CONSTRUÇÃO DE TERRA Trabalho de Conclusão de Curso de Especialização apresentado como requisito parcial para a obtenção do título de Especialista em Gestão do Agronegócio, pelo MBA em Gestão do Agronegócio da Universidade do Vale do Rio dos Sinos. Orientador: Prof. Reimar Carlesso São Leopoldo 2010

3 São Leopoldo, 28 de outubro de Considerando que o Trabalho de Conclusão de Curso do aluno Mario Luiz Landerdahl encontra-se em condições de ser avaliado, recomendo sua apresentação oral e escrita para avaliação da Banca Examinadora, a ser constituída pela coordenação do MBA em Gestão do Agronegócio. Reimar Carlesso Professor Orientador

4 Dedico este trabalho a todos os meus colegas da EMATER/RS ASCAR, pelas contribuições técnicas recebidas durante o processo de construção do Modelo de Dimensionamento de Projetos de Açudes do tipo construção de terra.

5 AGRADECIMENTOS À EMATER/RS ASCAR por oportunizar este crescimento intelectual. À Universidade do Vale do Rio dos Sinos e seus professores pelo empenho e dedicação. Ao professor orientador Reimar Carlesso por sua disponibilidade. À minha esposa Jussara por seu incentivo. Aos meus filhos, Cristina, Márcia e Mario Junior pelo apoio, em especial, à Márcia pelas correções das redações e trabalhos. Aos colegas Todeschini, Lenzi e Dairton, por suas importantes contribuições. A todos aqueles que de uma forma ou de outra contribuíram para a realização deste trabalho.

6 4 A variabilidade climática é uma característica marcante no Rio Grande do Sul, onde os fenômenos meteorológicos causam, com frequência, danos irreparáveis às atividades agrícolas e que nos últimos 20 anos, ocorreram 10 estiagens no estado que causaram a redução de 38 milhões de toneladas de grãos nas culturas de milho e soja, as mais prejudicadas. (Matzenauer)

7 5 RESUMO O objetivo do presente trabalho foi avaliar e aprimorar o Modelo de Desenvolvimento de Projetos de Açudes (MDPA) utilizado como ferramenta eletrônica de dimensionamento de projetos de micro-açudes do tipo construção de terra, pela EMATER/RS, no âmbito do Programa Estadual de Irrigação PRO IRRIGAÇÃO. Este programa, instituído pelo Governo do Estado do Rio Grande do Sul, através da Lei nº , de 12 de novembro de 2008, estabeleceu entre os objetivos, o aumento da produção e produtividade do agronegócio, com redução dos efeitos das estiagens e dos impactos provocados pela atividade agropecuária de sequeiro, e determinou como um dos instrumentos do programa, a acumulação de água para usos múltiplos, em cisternas, micro-açudes e barragens. Este dispositivo legal atribuiu à EMATER/RS, responsável pelo serviço de extensão rural oficial no estado, o compromisso de capacitar os produtores beneficiários do programa, bem como elaborar os projetos para construção de micro-açudes para posterior utilização da água em irrigação. A metodologia empregada foi baseada em um estudo de caso descritivo com o objetivo de demonstrar o processo de construção do modelo. A apresentação e análise de dados são realizadas através de cinco módulos: módulo de coleta de dados, módulo de cadastro, módulo de entrada de dados, módulo de processamento e análise de dados e módulo de geração de relatórios. A validação do modelo foi realizada usando projetos elaborados no âmbito do PRO IRRIGAÇÃO, no Estado do Rio Grande do Sul e da calibração do modelo para diferentes volumes de terra movimentada, envolvendo 1980 projetos de açudes nas dez regiões administrativas da EMATER/RS, no período compreendido entre janeiro de 2009 a agosto de O desenvolvimento atingido até o presente momento do modelo descrito possibilita o uso dessa ferramenta para o dimensionamento de barragens de terra em todo o Estado do Rio Grande do Sul. A precisão é adequada para barramentos até cinco metros de altura e até cinco hectares de lâmina de água. Complementações futuras podem ser incorporadas ao atual modelo sem a necessidade de alteração da estrutura base do modelo apresentado. Palavras-Chave: Açude. Micro-açude. PRO IRRIGAÇÃO. Construção de terra.

8 LISTA DE FIGURAS FIGURA 1 Precipitação Pluvial médias mensais no Rio Grande do Sul ( ) FIGURA 2 Variação da Precipitação Pluvial no RS Novembro e Dezembro ( ) FIGURA 3 Precipitação Pluvial médias mensais ( )...23 FIGURA 4 Precipitação Pluvial (mm) no Rio Grande do Sul ( e )...24 FIGURA 5 - Perfil transversal na maior cota...29 FIGURA 6 Número de Projetos Elaborados por Região Administrativa da EMATER/RS...60 FIGURA 7 Terra Movimentada, Água Armazenada e Área Alagada...61 FIGURA 8 Número de Projetos por Volume de Terra Movimentada (m³)...62

9 LISTA DE TABELAS TABELA 1 Precipitação Pluvial médias mensais no Rio Grande do Sul ( )...19 TABELA 2 Precipitação pluvial (mm) no Estado do Rio Grande do Sul ( )...22 TABELA 3 Projetos de açudes elaborados pela EMATER/RS Janeiro 2009 a Agosto

10 8 LISTA DE QUADROS QUADRO 1 Informações Obtidas a Campo recorte 1 da planilha de campo...36 QUADRO 2 Levantamento Topográfico recorte 2 da planilha de campo...38 QUADRO 3 Perfil do Terreno recorte 3 da planilha de campo...39 QUADRO 4 Informações Obtidas com GPS recorte 4 da planilha de campo...39 QUADRO 5 Informações Locais ou Regionais e Hidrológicos recorte 5 da planilha de campo...40 QUADRO 6 Informações do Módulo de Cadastro recorte 1 da planilha dados iniciais...41 QUADRO 7 Dimensionamento do Maciço - recorte 2 da planilha dados iniciais...42 QUADRO 8 Cálculo do Volume de Terra Campactada recorte 3 da planilha dados iniciais...43 QUADRO 9 Cálculo da Revanche...44 QUADRO 10 Cálculo da Largura do Coroamento ou Crista...45 QUADRO 11 Cálculo do Volume de Terra Compactada...47 QUADRO 12 Cálculo do Volume de Material do Enrocamento...48 QUADRO 13 Vazão da Tomada de Água e Diâmetro da Tubulação...49 QUADRO 14 Dados Hidrológicos e Dimensionamento do Vertedouro...51

11 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO DEFINIÇÃO DO PROBLEMA OBJETIVOS Objetivo Geral Objetivos Específicos JUSTIFICATIVA FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA O PROGRAMA ESTADUAL DE IRRIGAÇÃO A IMPORTÂNCIA DO AGRONEGÓCIO PRECIPITAÇÃO PLUVIAL NORMAL CLIMATOLÓGICA BALANÇO HÍDRICO DO SOLO A VARIABILIDADE CLIMÁTICA NO RIO GRANDE DO SUL ACUMULAÇÃO DE ÁGUAS EM AÇUDES A ESCOLHA DO LOCAL PARA A CONSTRUÇÃO DE AÇUDES REFERENCIAL TEÓRICO PARA DIMENSIONAMENTO DE AÇUDES Maciço ou Taipa Coroamento ou Crista Cava ou Trincheira Estimativa do Volume de Água Acumulada Área da Bacia Hidrográfica Vazão da Bacia Hidrográfica Vertedouro Revanche MÉTODOS E PROCEDIMENTOS SISTEMÁTICA DE ENTRADA DE DADOS NA PLANILHA SISTEMÁTICA DE SAÍDA DE DADOS DA PLANILHA APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS DADOS MÓDULO DE COLETA DE DADOS A CAMPO Informações Obtidas a Campo Informações Locais ou Regionais e Dados Hidrológicos MÓDULO DE CADASTRO MÓDULO DE ENTRADA DE DADOS MÓDULO DE PROCESSAMENTO E ENÁLISE DE DADOS Cálculo da Revanche Coroamento ou Crista Cálculo do Volume de Terra Compactada e Dimensões da Decapagem e da Trincheira Cálculo do Volume do Material do Enrocamento Cálculo da Vazão da Tomada d água e do Diâmetro da Tubulação Cálculo do Dimensionamento do Vertedouro MÓDULO DE GERAÇÃO DE RELATÓRIOS Memorial Descritivo Requerimento de Reserva de Disponibilidade e Autorização para Construção de Barragem... 52

12 Planta Baixa do Maciço Planta Longitudinal Perfil Geológico Perfil Transversal na Maior Cota O MÓDULO DE DIMENSIONAMENTO DE PROJETOS DE AÇUDES A Estruturação da Ferramenta de Dimensionamento de Projetos de Açudes As Funções das Planilhas Auxiliareas no Dimensionamento de Projetos de Açudes Planilha de Campo Planilha de Dados Iniciais Memorial Descritivo Requerimento de Reserva de Disponibilidade e Autorização para Construção de Barragem Planilhas Gráficas Planilha de Valores de C Planilha de Dados VALIDAÇÃO DO MODELO PROJETOS ELABORADOS A EFICIÊNCIA DO MODELO CONCLUSÃO REFERÊNCIAS APÊNDICE A - MODELO DE DIMENSIONAMENTO DE PROJETOS DE AÇUDES - MDPA...66 APÊNDICE B - INFORMAÇÕES NECESSÁRIAS A CAMPO PARA UM PROJETO DE AÇUDAGEM...77 ANEXO A - PRECIPITAÇÃO PLUVIAL NO RS PERÍODO

13 11 1 INTRODUÇÃO A agropecuária gaúcha tem se mostrado fragilizada, nos últimos anos, devido aos frequentes episódios climáticos relacionados à distribuição das chuvas ao longo do ano, em que grande parte das safras vem sendo prejudicada pela deficiência de umidade nos períodos críticos das culturas. Embora não existindo muita diferença na distribuição das chuvas durante o ano, os meses mais quentes são também os que demandam maior necessidade de reposição de água no solo em virtude das elevadas perdas por evaporação e transpiração, e são ainda os meses em que a precipitação tem se mantido próxima ou abaixo da média mensal. Acreditando-se que uma das formas de minimizar estes efeitos seja a utilização de sistemas de irrigação nas culturas agrícolas, foi instituído o Programa Estadual de Irrigação, pelo Governo do Estado do Rio Grande do Sul, através da Secretaria Extraordinária de Irrigação e Usos Múltiplos da Água (SIUMA), apresentando como meta a construção de açudes e delegando à EMATER/RS a responsabilidade pela elaboração dos projetos de construção desses açudes. A EMATER/RS - Associação Riograndense de Empreendimentos e Assistência Técnica e Extensão Rural - é uma sociedade civil, com personalidade jurídica de direito privado, fundada em 14 de março de 1977, responsável pelo serviço de extensão rural oficial no estado do Rio Grande do Sul. Possui unidades operativas em 485 municípios de um total de 496 existentes no Estado. Essas unidades são coordenadas por dez escritórios regionais e um Escritório Central, localizado na capital do Estado. A entidade possui um quadro funcional de servidores com formação profissional multidisciplinar (engenheiros agrônomos, engenheiros de alimentos, engenheiros agrícolas, médicos veterinários, zootecnistas, engenheiros florestais, técnicos agrícolas, enfermeiros, nutricionistas, assistentes sociais, farmacêuticos, pedagogas, economistas domésticas e professores, entre outras). A EMATER/RS desenvolve suas ações mediante processos educativos, visando o desenvolvimento sustentável, a melhoria da qualidade de vida, a segurança e soberania

14 12 alimentar, a geração de emprego e renda, a inclusão social de públicos especiais e a preservação ambiental. Para o alcance de seus objetivos, celebra convênios com os governos municipais, estadual e federal, além de firmar parcerias com entidades públicas e privadas de pesquisa e ensino, sindicatos, cooperativas e instituições bancárias, além de outras vinculadas ao meio rural. A instituição atende a mais de famílias rurais, priorizando em suas ações os agricultores e pecuaristas familiares, assentados de reforma agrária, pescadores artesanais, remanescentes de quilombos e indígenas. Por ser a principal executora dos serviços de assistência técnica e extensão rural no Estado do Rio Grande do Sul cabem à EMATER/RS as tarefas de capacitação de técnicos e agricultores envolvidos no programa estadual de irrigação, em sistemas de acumulação de água, bem como na sua utilização em sistemas de irrigação, além da elaboração dos projetos de construção de cisternas e micro-açudes. Levando-se em conta que a meta de construção de micro-açudes, prevista pela SIUMA, ultrapassava as três mil unidades, e ainda, que as diferentes regiões geográficas do estado manifestavam interesses diversos, percebeu-se uma maior necessidade de elaboração de projetos em determinadas regiões em detrimento de outras. No início, acreditava-se que as regiões noroeste e sul seriam aquelas com maior necessidade de construção de formas de armazenamento de água para utilização em irrigação, em razão das diferenças climáticas e de solos, no entanto o interesse por tais obras se distribuiu com maior ou menor interesse em todo o território estadual. Para enfrentar a possível demanda de elaboração de projetos de construção de açudes em todo o território gaúcho, pela EMATER/RS, buscou-se, através dos técnicos do escritório central, sediado em Porto Alegre, a organização de um conjunto de capacitações em elaboração dos projetos de construção de açudes, inicialmente envolvendo seus técnicos no nível regional, para num segundo momento ser estendido a todo o corpo técnico da instituição por meio de outras capacitações micro-regionalizadas. Neste sentido identificaram-se, no corpo técnico da EMATER/RS, profissionais de nível superior em ciências agrárias, com experiência na elaboração de projetos deste tipo, para servir como orientadores nas capacitações no nível regional. Durante esta capacitação abordaram-se conteúdos pertinentes ao assunto, partindo do levantamento de informações no

15 13 terreno para posterior tratamento dos dados em escritório finalizando com o projeto completo, constituído de memorial descritivo e diversas plantas, entre outros requerimentos e ofícios. Na oportunidade constatou-se a dificuldade que a EMATER/RS teria no cumprimento da meta estimada pela SIUMA, caso a elaboração dos projetos fossem realizadas sem o uso de ferramentas informatizadas. A partir desta discussão pensou-se em criar uma ferramenta que pudesse auxiliar o corpo técnico na elaboração dos projetos demandados, reduzindo o seu tempo de elaboração, qualificando o trabalho. Para viabilizar a demanda de elaboração de projetos de açudes no território gaúcho, procurou-se desenvolver um Modelo de Dimensionamento de Projetos de Açudes para facilitar a elaboração de projetos de açudes do tipo construção de terra, pela EMATER/RS, no âmbito do Programa Estadual de Irrigação. Neste sentido, procura-se apontar o conjunto de dados e informações necessárias para a criação do Modelo de Desenvolvimento de Projetos de Açudes (MDPA) como ferramenta de dimensionamento de projetos de micro-açudes do tipo construção de terra, estabelecendose uma sistemática de levantamento de dados topográficos e de informações georreferenciadas para instruir a elaboração de projetos. Para tanto, torna-se necessário descrever as etapas de construção do Modelo de Desenvolvimento de Projetos de Açudes (MDPA) utilizadas para o dimensionamento de projetos de açudes do tipo construção de terra, bem como descrever os subprodutos da ferramenta Modelo de Desenvolvimento de Projetos de Açudes (MDPA), tais como o memorial descritivo, plantas gráficas e demais documentos gerados a partir de sua aplicação. Apresenta-se o trabalho em seis capítulos, a introdução, a fundamentação teórica, os métodos e procedimentos, a apresentação e análise dos dados, a validação do modelo e a conclusão.

16 DEFINIÇÃO DO PROBLEMA Visando garantir a manutenção sustentável dos processos agropecuários produtivos, identifica-se a acumulação de águas pluviais, superficiais e subsuperficiais como prioritária para uma futura utilização na irrigação das culturas como forma de complementação das necessidades hídricas das plantas. Para a construção destes sistemas de acumulação de água faz-se necessário a elaboração de projetos técnicos com viabilidade econômica, social e ambiental. Para isto torna-se indispensável um adequado levantamento topográfico para a posterior elaboração dos cálculos necessários com uso de critérios técnicos, emissão de memorial descritivo da obra e confecção das plantas gráficas relativas ao projeto, podendo ser utilizados recursos laborais manuais com ou sem o uso de ferramentas informatizadas. Então questiona-se: Por que e de que maneira foi desenvolvido o Modelo de Dimensionamento de Projetos de Açudes (MDPA) utilizado atualmente para o dimensionamento de projetos de açudes do tipo construção de terra, pela EMATER/RS, no âmbito do Programa Estadual de Irrigação, no estado do Rio Grande do Sul? 1.2 OBJETIVOS Objetivo Geral Avaliar e aprimorar o Modelo de Desenvolvimento de Projetos de Açudes (MDPA) utilizado como ferramenta eletrônica de dimensionamento de projetos de micro-açudes do tipo construção de terra, pela EMATER/RS, no âmbito do Programa Estadual de Irrigação, no estado do Rio Grande do Sul.

17 Objetivos Específicos Apontar o conjunto de dados e informações necessárias para a criação do Modelo de Desenvolvimento de Projetos de Açudes (MDPA) como ferramenta de dimensionamento de projetos de micro-açudes do tipo construção de terra; Estabelecer uma sistemática de levantamento de dados topográficos e de informações georreferenciadas para instruir a elaboração de projetos de micro-açude do tipo construção de terra; Descrever as etapas de construção do Modelo de Desenvolvimento de Projetos de Açudes (MDPA) utilizadas para o dimensionamento de projetos de açudes do tipo construção de terra; Descrever os subprodutos da ferramenta Modelo de Desenvolvimento de Projetos de Açudes (MDPA), tais como o memorial descritivo, plantas gráficas e demais documentos gerados a partir de sua aplicação. 1.3 JUSTIFICATIVA O agronegócio gaúcho contribui, em média, com cerca de 30% do Valor Adicionado Bruto (VAB) do estado, com oscilações ao longo dos anos em razão das variações climáticas. Estas variações determinam principalmente na agropecuária, acréscimos ou reduções no volume da produção do setor. Condições climáticas desfavoráveis como as estiagens ocorridas nos anos de 2004 e 2005, determinaram a queda no Valor Adicionado Bruto e em conseqüência, a redução do Produto Interno Bruto (PIB) gaúcho. A construção de estruturas de armazenamento de água, como os açudes, faz-se necessária, para acumular grandes volumes de água em períodos mais chuvosos, para o uso como insumo de produção em sistemas de irrigação, em períodos menos favorecidos, projetando-se a manutenção da produção e da produtividade agrícola, contornando adversidades climáticas como as estiagens.

18 16 A elaboração de um Modelo de Desenvolvimento de Projetos de Açudes (MDPA) utilizado como ferramenta de dimensionamento de projetos de micro-açudes do tipo construção de terra, no âmbito do Programa Estadual de Irrigação, tornou-se indispensável, não só pela extensão territorial de abrangência da EMATER/RS, como pela garantia de padronização de projetos, agilidade, presteza e segurança na elaboração dos projetos focandose na viabilidade técnica e financeira. A relevância deste trabalho constitui-se em apresentar aos técnicos da EMATER/RS uma ferramenta simples e operacional, que permita a elaboração de bons projetos de construção de açudes, desmistificando a prática, proporcionando segurança aos seus executores, e ao contratante dos projetos.

19 17 2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Neste capítulo pretende-se mostrar, inicialmente, como foi instituído o Programa Estadual de Irrigação e as atribuições da EMATER/RS no programa; a importância do agronegócio para o Rio Grande do Sul; o comportamento do clima com base na distribuição da precipitação pluvial no estado, através das normais climatológicas, dos períodos e ; e também o balanço hídrico do solo e a variabilidade climática no Rio Grande do Sul. A seguir, busca-se mostrar a importância da acumulação de águas pluviais em períodos de abundância para posterior utilização em épocas de maior consumo pelos sistemas produtivos, bem como a escolha do local para a construção de açudes. Por fim, apresenta-se o referencial teórico como embasamento técnico para a elaboração de um projeto de açude do tipo construção de terra, com a abordagem simples dos seus elementos fundamentais. 2.1 O PROGRAMA ESTADUAL DE IRRIGAÇÃO O Programa Estadual de Irrigação PRÓ-IRRIGAÇÃO foi instituído pelo Governo do Estado do Rio Grande do Sul, através da Lei nº , de 12 de novembro se 2008, publicada no DOE RS de 14 de novembro de 2008, cabendo à Secretaria Extraordinária de Irrigação e Usos Múltiplos da Água (SIUMA), a responsabilidade da sua execução. Esta lei também estabelece que um dos objetivos do programa se proponha a aumentar a produção e a produtividade do agronegócio, com redução dos efeitos das estiagens e dos impactos provocados pela atividade agropecuária de sequeiro. Determina, ainda, como um dos instrumentos do Programa Estadual de Irrigação, entre outros, a acumulação de água para usos múltiplos em cisternas, micro-açudes e barragens em consonância com a Lei nº 2.434, de 23 de setembro de As atribuições suplementares da EMATER/RS no Programa Estadual de Irrigação, segundo Mezomo (2009, p. 16), consistem em: Participar na seleção dos beneficiários juntamente com a Prefeitura Municipal e o Conselho Municipal de Desenvolvimento Rural. Definir na propriedade o local da construção do micro-açude.

20 18 Elaborar o projeto técnico de acordo com a capacidade de acumular água e/ou a necessidade para uso em irrigação e de acordo com a legislação ambiental vigente. Orientar e acompanhar a construção dos micro-açudes conforme projeto. Efetuar a fiscalização da execução do micro-açude. 2.2 A IMPORTÂNCIA DO AGRONEGÓCIO Entende-se por agronegócio a soma de todas as atividades dos agentes envolvidos no fornecimento de insumos, na produção rural vegetal e animal, nas agroindústrias, na distribuição e comercialização destes produtos agropecuários. Considera-se que 45% do Produto Interno Bruto (PIB) do estado do Rio Grande do Sul e 30% do PIB nacional, venham do agronegócio e o desafio para o seu crescimento deve passar pela agregação de valor ao bem produzido, aumentando a competitividade no mercado regional e internacional, a partir da adoção de novas tecnologias produtivas em consonância com o respeito ao meio ambiente. Nos últimos anos, o agronegócio brasileiro, demonstrou papel fundamental para a geração de divisas e renda, tendo o Brasil ocupado papel de destaque nas exportações de vários produtos, dentre eles, soja e derivados, carnes (bovina, suína e aves), suco de laranja e produtos do extrativismo florestal. A produção vegetal torna-se dependente das condições climáticas durante o ciclo das culturas, e dentre elas, a disponibilidade hídrica através da precipitação pluviométrica é a mais crítica, nos meses de verão, no estado, colocando em risco a produção e produtividade da agropecuária. 2.3 PRECIPITAÇÃO PLUVIAL NORMAL CLIMATOLÓGICA A normal climatológica de precipitação pluvial anual da série histórica ( ), para diversos municípios do Estado do Rio Grande do Sul, em milímetros, situa-se entre 1.162

21 19 mm na cidade de Rio Grande e mm na cidade de São Francisco de Paula, com um valor médio para o estado de mm (RONALDO MATZENAUER et all in Boletim Fepagro nº 10 Agosto 2002), constante no anexo A. Na Tabela 1, apresenta-se a precipitação pluvial, em milímetros, de 25 municípios do Estado do Rio Grande do Sul, para o período , com a distribuição média mensal e média anual, bem como a precipitação média estadual. Tabela 1 Precipitação pluvial (milímetros) no Estado do Rio Grande do Sul Localidade Meses Total Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Anual Alegrete Bagé Bom Jesus Caxias do Sul Cruz Alta Encruzilhada do Sul Farroupilha** Ijuí Júlio de Castilhos Maquiné** Passo Fundo Pelotas Porto Alegre Rio Grande Santa Maria Santana do Livramento Santa Rosa Santa Vitória do Palmar São Borja São Gabriel São Luiz Gonzaga Torres Uruguaiana Vacaria Veranópolis Média Mensal Fonte: Instituto de Pesquisas Agronômicas, 1989, citado por Ronaldo Matzenauer et all (2002). * Média de 25 anos (FEPAGRO); ** Média de 30 anos (FEPAGRO); *** Normal (FEPAGRO). Adaptado pelo autor.

22 20 Observa-se na tabela 1 que as médias mensais, em milímetros, de precipitação pluvial, em 25 municípios do estado, notando-se a diferença numérica da quantidade de chuva entre os mesmos e entre os meses do ano em cada município, destacando-se, na média, os períodos de novembro e dezembro, como os meses mais secos, com médias estaduais entre 103 e 113 mm. Também se observa, no período, uma variação de 46 mm entre o mês de maior precipitação (setembro) e o mês de menor precipitação (novembro). Na Figura 1, apresenta-se a precipitação pluvial média mensal do estado, nos diferentes meses do ano, a partir das informações da Tabela 1. Figura 1 Precipitação Pluvial médias mensais no Rio Grande do Sul ( ) A partir da figura 1 pode-se inferir que as médias mensais apresentam uma grande variabilidade climática, destacando-se os meses de novembro e dezembro com os menores valores de médias mensais, justamente nos meses em que as culturas de verão demandam as maiores quantidades de água para seu desenvolvimento e frutificação, ao mesmo tempo em que as perdas por evaporação e transpiração são elevadas em razão das condições climáticas da época ocasionadas pelas temperaturas mais elevadas do período. Considerando-se apenas os dois meses de menor precipitação média da série, observam-se grandes diferenças na precipitação média pluvial por município. O mês de novembro, da série, com valores entre 68 e 133 mm, mostra uma variação percentual próxima de 96% entre o município de menor e o de maior precipitação. No mês de dezembro, a mesma série mostra uma variação ainda maior entre os municípios, com valores entre 60 e 150 mm, correspondendo a uma variação percentual de 250% entre o município de menor e o de maior precipitação pluvial.

23 21 A Figura 2 apresenta a variação da precipitação pluvial no Rio Grande do Sul, nos meses de novembro e dezembro da série histórica , a partir das informações da Tabela 1. Figura 2 Variação da Precipitação Pluvial no RS Novembro e Dezembro ( ) Na Tabela 2, são apresentados os valores de precipitação pluvial, em milímetros, de 25 municípios do Estado do Rio Grande do Sul, monitorados pela FEPAGRO, no período , com a distribuição média mensal e média anual, bem como a precipitação média estadual.

24 22 Tabela 2 Precipitação pluvial (mm) no Estado do Rio Grande do Sul normal Localidade Meses Total Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Anual Alegrete Bagé Bom Jesus Caxias do Sul Cruz Alta Encruzilhada do Sul Farroupilha** Ijuí Júlio de Castilhos Maquiné** Passo Fundo Pelotas Porto Alegre Rio Grande Santa Maria Santana do Livramento Santa Rosa Santa Vitória do Palmar São Borja São Gabriel São Luiz Gonzaga Torres Uruguaiana Vacaria Veranópolis Média Mensal Fonte: elaborado pelo autor com base em Fepagro (2010). Na tabela 2, observa-se a distribuição das médias mensais de precipitação pluvial, em milímetros nos municípios que compõem a rede climatológica da FEPAGRO, notando-se a diferença numérica da quantidade de chuva entre os municípios considerados e entre os meses do ano em cada município, destacando-se, na média, o mês de maio, com 115 mm, como o mês mais seco em comparação aos demais com distribuição regular. Também se percebe que nos meses de novembro e dezembro, da série, as médias mensais foram, respectivamente, 128 e 124 mm.

25 23 Na Figura 3, apresenta-se a precipitação pluvial média mensal dos municípios do estado que compõem a rede climatológica da FEPAGRO, nos diferentes meses do ano, a partir das informações da Tabela 2. Figura 3 Precipitação Pluvial médias mensais ( ) Na figura 3, observa-se a distribuição das médias mensais de precipitação pluvial, em milímetros nos municípios que compõem a rede climatológica da FEPAGRO, notando-se nos trinta anos da série histórica, a diferença numérica da quantidade de chuva entre os municípios considerados e entre os meses do ano em cada município, destacando-se, na média, os meses de maio (115 mm), novembro (128 mm) e dezembro (124 mm). Também se percebe, no período, a mesma variação de 46 mm entre o mês de maior precipitação (setembro) e o mês de menor precipitação (maio). Apresenta-se na Figura 4, um estudo comparativo da precipitação pluvial média mensal dos municípios do estado nos períodos compreendidos entre e , a partir dos dados das Tabelas 1 e 2.

26 24 Figura 4 Precipitação pluvial (mm) no Rio Grande do Sul ( e ) No estudo comparativo das normais climatológicas ( e ), da Figura 4, observa-se, através das curvas, a distribuição da precipitação pluvial nos diferentes meses dos períodos considerados. Nota-se que não existe uma única tendência nas curvas representadas graficamente, embora as precipitações médias anuais dos dois períodos fiquem muito próximos, isto é mm ( ) e ( ). Ainda observa-se que na comparação entre as médias mensais das séries, os meses de janeiro, fevereiro e abril apresentaram as menores diferenças numéricas de precipitação (entre 4 e 6 mm), enquanto que o mês de novembro apresentou a maior diferença numérica (27 mm). 2.4 BALANÇO HÍDRICO NO SOLO A disponibilidade hídrica no solo constitui-se num fator fundamental para o desejado desenvolvimento vegetal com altas produtividades. A maior ou menor disponibilidade da água no solo está relacionada com diversos fatores, entre eles a precipitação pluvial e a evapotranspiração, não deixando de levar em conta as características do solo, como a capacidade de armazenamento de água associada à textura do solo, a profundidade e a composição granulométrica.

27 25 Em geral, a precipitação pluvial média do estado do Rio Grande do Sul apresenta níveis suficientes de chuva para o desenvolvimento das principais culturas, no entanto, a evapotranspiração nos períodos mais quentes do ano, tem levado em anos menos chuvosos, a um déficit de umidade disponível para as culturas, ocasionando quebras de safras com redução da produtividade. 2.5 A VARIABILIDADE CLIMÁTICA NO RIO GRANDE DO SUL De acordo com Matzenauer (2010), a variabilidade climática é uma característica marcante no Rio Grande do Sul, onde os fenômenos meteorológicos causam, com freqüência, danos irreparáveis às atividades agrícolas e que nos últimos 20 anos, ocorreram 10 estiagens no estado que causaram a redução de 38 milhões de toneladas de grãos nas culturas de milho e soja, as mais prejudicadas. Como forma de evitar os efeitos que as frequentes estiagens provocam nos sistemas de produção agropecuárias do estado, Matzenauer (2010), cita a necessidade de ações concretas, entre outras, um programa abrangente de irrigação envolvendo o aumento da capacidade de armazenamento de água seja por meio da construção de barragens e açudes, seja pelo aumento da capacidade de retenção de água no solo; a abertura de linhas de financiamento para a aquisição de equipamentos de irrigação; e investimentos na formação de recursos humanos especializados nas áreas de meteorologia e agrometeorologia. 2.6 A ACUMULAÇÃO DE ÁGUAS EM AÇUDES O termo açude corresponde, segundo Michaelis (2010) a, 1: Construção destinada a represar a água dos rios ou das levadas, para ser utilizada na indústria, agricultura ou abastecimento das povoações. 2: Extensão de água represada artificialmente, em geral para irrigação de culturas em regiões sujeitas a secas. 3: Água acumulada em uma baixada.

28 26 Conforme Tibau (1977), a acumulação de água torna-se necessária quando os mananciais naturais são ou se tornam insuficientes para atender à demanda da irrigação ou haja conveniência em elevar o nível da água. O mesmo autor, afirma que a água a acumular pode ser proveniente de córregos cuja vazão permanente é pequena ou ainda das chuvas. A açudagem constitui-se no sistema de armazenamento das águas provenientes do escoamento superficial de uma ravina, ou microbacia, administrando-a oportunamente nos períodos mais críticos de uma cultura (KIELING, 1991). Define-se como barragem de terra todo e qualquer obra construída com a utilização de terra com o objetivo de interromper o fluxo de água proveniente de córregos ou mesmo do escorrimento de águas pluviais. Qualquer tipo de solo pode ser utilizado para a construção da barragem, desde que seguindo critérios técnicos adequados. Dá-se preferência aos argilo-silicosos por aceitarem melhor compactação, manuseio, extração e transporte, enquanto os argilosos, embora bons, tem dificultada a extração e manuseio, além de gretarem profundamente na eventualidade de secas prolongadas (TIBAU, 1977). 2.7 A ESCOLHA DO LOCAL PARA A CONSTRUÇÃO DE AÇUDES O provável local de construção de um açude passa pela avaliação do proprietário da futura represa acompanhado do técnico que irá efetuar o levantamento. O trabalho conjunto permite determinar alternativas para qualificar o projeto, como posicionamento da taipa, área a ser atingida pelo alague, localização do vertedouro, entre outros (KIELING, 1991). A primeira etapa, no campo, inicia-se pela coleta de dados e informações topográficas e georreferenciadas no local escolhido para a construção da obra, além da observação e análise das condições do solo onde será assentado o maciço do micro-açude e o local de posicionamento do vertedouro. Ainda obtêm-se informações da bacia hidrográfica ou de contribuição e sua influência no armazenamento da água no micro-açude, além da disponibilidade de jazida de material que será usado na construção do maciço (KIELING, 1991).

29 REFERENCIAL TEÓRICO PARA DIMENSIONAMENTO DE AÇUDES De posse dos dados e informações do local, inicia-se no escritório, a segunda etapa, procedendo-se todos os cálculos e dimensionamentos necessários ao projeto, incluindo maciço, taludes, vertedouro, volume de terra movimentado, volume de água armazenada, entre outros (KIELING, 1991). etapa. A seguir procura-se fundamentar os cálculos de dimensionamento dos elementos desta Maciço ou taipa São assim conhecidas as construções físicas executadas a partir da deposição e compactação do solo que objetiva a retenção e acumulação da água de córregos ou de escorrimento superficial, na bacia hidrográfica também chamada de contribuição. A construção do maciço requer o dimensionamento dos taludes de montante e de jusante, essenciais para a estabilidade do mesmo, em acordo com o tipo de material que será utilizado na compactação. O talude de montante situa-se na parte do maciço que mantém contato com a água represada enquanto que o talude de jusante situa-se em oposição a este. Conforme afirma Tibau (1977), o empuxo da água acumulada no sentido de romper a barragem se anula pelo próprio peso da água uniformemente distribuído sobre a superfície molhada do talude de montante, pressionando-o para baixo e promovendo a auto-fixação da barragem. Ainda, Tibau (1977) afirma que o talude de montante, mais extenso e, por conseqüência, mais inclinado, oferece maior superfície à pressão da água no reservatório, cujo efeito é aumentar a estabilidade da barragem, anulando a tendência ao deslizamento e proporcionando simultaneamente maior resistência à infiltração. O talude de jusante, além da função de também aumentar a estabilidade, concorre para que a projeção da linha de

30 28 infiltração se mantenha dentro do corpo da barragem, pois do contrário, provocaria a sua queda Coroamento ou crista A largura do coroamento (L) ou crista corresponde à medida transversal do maciço tomada no seu ponto de altura máxima (H). Segundo Kieling (1991), podem-se utilizar as fórmulas de Knappen ou de Preece: Fórmula de Knappen: L = 1,65.(H) 1/2 Fórmula de Preece: L = 1,1.(H) 1/ Cava ou trincheira Identificada como cava, trincheira ou vala de trincheira, trata-se de escavação procedida no local de assentamento do maciço, na área da projeção vertical da crista ou coroamento, com largura e profundidade variáveis, dependente do tipo de solo. Tem por função a substituição da camada permeável do local, por outra de melhor potencial de compactação visando à impermeabilização do maciço. Na Figura 5, apresenta-se um corte transversal do maciço no ponto de maior altura. Neste perfil transversal do maciço na sua maior cota identificam-se os taludes de montante e de jusante, a projeção da escavação da vala de trincheira e o nível da água na bacia de acumulação.

31 29 Figura 5 Perfil transversal na maior cota. Fonte: Elaborado pelo autor. Na figura 5 observa-se a seção transversal do maciço no ponto de maior altura com os posicionamentos e inclinações dos taludes de montante e de jusante, bem como o posicionamento da escavação da trincheira. Observam-se, ainda, as alturas da crista, do nível da água e da profundidade da trincheira. Também se visualiza a largura da crista e a maior largura da base do maciço, este último no local de maior altura Estimativa do volume de água acumulada Para a determinação da estimativa do potencial de armazenamento de água no açude projetado, pode-se utilizar a expressão que relaciona a superfície total da área alagada e a altura máxima da água no maciço. A expressão prática pode ser descrita por: V = 4/9.S.H V volume de água acumulada, em m³;

32 30 S superfície da bacia hidráulica, ou bacia de acumulação, em m²; H altura máxima da água medida no maciço, em m. Kieling (1991), normalmente, em função da prática que o técnico possui a margem de erro nesta estimativa oscila em torno de 10% da necessidade, e convenhamos, é muito próximo da realidade Área da bacia hidrográfica Considera-se como bacia hidrográfica a superfície total do terreno que oferece contribuição na coleta da água pluvial para o abastecimento do reservatório. Em dimensionamento de projetos de açudes com maiores proporções, para a determinação da bacia hidrográfica, pode-se utilizar cartas topográficas na escala 1:50.000, traçando-se o polígono irregular limitado pelos divisores de água da bacia e determinando-se sua área (KIELING, 1991). Nos micro-açudes que, em geral, situam-se em pequenas bacias hidrográficas, pode-se determinar sua área com uso do GPS (Sistema de Posicionamento Global), percorrendo os limites desta bacia Vazão da bacia hidrográfica Obtém-se a vazão (Q) máxima da bacia hidrográfica em função do coeficiente de enxurrada (C), a intensidade (I) máxima de chuvas e a área (A) da bacia hidrográfica, pela expressão (TIBAU, 1977): Q = (C.I.A)/360 Q vazão máxima da bacia hidrográfica, em m 3.s -1 ; C coeficiente de enxurrada, em %;

33 31 I intensidade máxima das chuvas, em mm.h -1 ; A área da bacia hidrográfica, em hectares Vertedouro Obtém-se a medida do vertedouro em função da vazão (Q) da bacia hidrográfica e da altura (H) da lâmina de água sobre a soleira do vertedouro, pela expressão (TIBAU, 1977): L = Q/(1,84.H 3/2 ) L soleira do vertedouro, em m; Q vazão da bacia hidrográfica, em m 3.s -1 ; H altura da lâmina de água sobre a soleira, em m Revanche A revanche ou borda livre constitui-se na medida vertical entre o nível máximo da lâmina da água no maciço e o nível horizontal da taipa. Determina-se a borda livre de um açude, levando em conta a altura e a velocidade máxima das ondas e a aceleração da gravidade local. A seguir apresentam-se as expressões que permitem determinar a altura das ondas, a velocidade máxima das ondas e a borda livre ou revanche. A altura das ondas (h) em relação à linha máxima sobre o espelho das, pode ser determinada pelas fórmulas de Stevenson (DNOCS, 1981), nos casos abaixo: Para L > 18 km h = 0,75 + 0,34.(L) 1/2 0,26.(L) 4 Para L 18 km h = 0,34.(L) 1/2

34 32 L comprimento da bacia hidráulica em km. Utiliza-se a fórmula de GAILLARD para a determinação da velocidade (v) das ondas, levando em conta a altura (h) das mesmas (KIELING, 1991). V = 1, h v velocidade em m.s -1 ; h em metros. Finalmente, conhecendo-se a altura das ondas (h), sua velocidade (v) e a aceleração da gravidade local (g), utiliza-se a expressão (KIELING, 1991) para o cálculo da revanche (R): R = 0,75.h + v 2. (2.g) -1

35 33 3 MÉTODOS E PROCEDIMENTOS Entende-se por metodologia o emprego dos métodos adequados no encaminhamento ou execução de um trabalho de pesquisa de caráter científico, buscando o esclarecimento de um determinado processo ou fenômeno. Procura-se detalhar a forma e o desenvolvimento do trabalho. A metodologia sugerida constitui-se em um estudo de caso descritivo. O estudo de caso caracteriza-se pelo estudo detalhado de um ou mais objetos, para permitir o conhecimento aprofundado do mesmo enquanto que as pesquisas descritivas apresentam como principal objetivo a descrição das características de certa população ou fenômeno ou a relação entre variáveis que o determinam (GIL, 1994). O modelo de dimensionamento de projetos de açudes do tipo construção de terra foi desenvolvido em Microsoft Excel, composto de planilhas eletrônicas utilizadas para o processamento de cálculos e geração de gráficos e relatórios. Neste capítulo, apresentam-se inicialmente a sistemática de entrada de dados e, posteriormente, a sistemática de saída destes dados, todos em planilhas eletrônicas. 3.1 SISTEMÁTICA DE ENTRADA DE DADOS NA PLANILHA A sistemática de entrada de dados do modelo acontece a partir de uma única planilha eletrônica, a planilha de dados iniciais. Esta planilha, identificada por Dad_Iniciais!, constitui-se na principal planilha do modelo, pois através dela são inseridos todos os dados cadastrais e as informações necessárias ao projeto de dimensionamento de açude do tipo construção de terra. Através das ferramentas da planilha eletrônica organizam-se rotinas de cálculos e processamentos matemáticos decisivos para a elaboração do projeto, permitindo, a qualquer momento a intervenção do técnico, interagindo com o modelo, na busca do aperfeiçoamento do projeto, qualificando-o técnica e economicamente.

36 SISTEMÁTICA DE SAÍDA DE DADOS DA PLANILHA Após o preenchimento da planilha de dados, citada no item anterior, e a correspondente avaliação das informações efetuadas, tornam-se possíveis a obtenção dos relatórios do modelo. Os relatórios disponibilizados no modelo constituem cinco planilhas da pasta do Excel, duas das quais, textuais e outras três, gráficas. As planilhas textuais permitem a emissão do Memorial Descritivo da obra e do Requerimento de Reserva de Disponibilidade e Autorização para Construção de Barragem. O primeiro documento reúne as características técnicas do projeto, com todo o seu dimensionamento e o segundo, um requerimento de outorga de uso da água. As demais planilhas, com características gráficas permitem a emissão da Planta Baixa, da Planta Longitudinal e da Planta Transversal. A planta baixa mostra as medidas de comprimento e largura do maciço ao nível do solo onde se assenta o maciço, determinando a área de decapagem. A seguir, a planta longitudinal mostra o perfil do solo no local de assentamento do maciço, salientando as medidas de comprimento e altura do mesmo. Finalmente, a planta transversal do maciço mostra a seção transversal no ponto de maior profundidade do mesmo. Nesta planta são definidas as medidas da crista e largura máxima do maciço, as inclinações dos taludes de montante e de jusante e a projeção da cava de trincheira. A seguir, descreve-se o capítulo Apresentação e Análise dos Dados.

37 35 4 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS DADOS A apresentação e análise dos dados são realizadas através da explanação de cinco módulos: o módulo de coleta de dados a campo, o módulo de cadastro, o módulo de entrada de dados, o módulo de processamento e análise de dados, e o módulo de geração de relatórios. Ainda será apresentado o Modelo de Dimensionamento de Projetos de Açudes (MDPA), através da estruturação da ferramenta e das funções das planilhas auxiliares. Optou-se, neste capítulo, pela apresentação genérica de cada módulo, por meio da descrição das informações e processamentos necessários, bem como a inclusão de recortes das planilhas envolvidas. Além disso, o Apêndice A, traz um exemplo de aplicação Modelo de Dimensionamento de Projetos de Açudes (MDPA), com as informações devidamente preenchidas, com o objetivo de tornar mais claro o entendimento do modelo proposto. 4.1 MÓDULO DE COLETA DE DADOS A CAMPO As informações necessárias para a elaboração de projeto de açude do tipo construção de terra são obtidas por meio de um formulário específico, levado a campo pelo técnico responsável pelo projeto, identificada como Planilha de Campo. Neste formulário (Apêndice B) são sintetizadas todas as informações, operações e levantamentos necessários para a elaboração do projeto, em duas partes assim caracterizadas: - Informações obtidas a campo; - Informações locais ou regionais. Na busca por um melhor entendimento do módulo de coleta de dados a campo e sua aplicação, apresenta-se a seguir a planilha de campo por meio de cinco recortes, sendo quatro deles relacionados às informações obtidas a campo e o último relativo às informações locais ou regionais.

38 Informações Obtidas a Campo Para o dimensionamento de açude do tipo construção de terra, faz-se necessário o levantamento adequado das informações a campo, incluindo o levantamento dos dados da propriedade e do local de construção do açude, o levantamento topográfico na linha de construção do maciço, o desenho do perfil do terreno objeto do levantamento topográfico e as informações obtidas com uso do GPS (Global Positioning System ou Sistema de Posicionamento Global). Inicialmente, conforme demonstrado no recorte da planilha de campo apresentado como o Quadro 1, são relacionadas as informações do produtor necessárias ao preenchimento do módulo de cadastro e as referências principais do local de assentamento do maciço, necessários ao módulo de entrada de dados. 1. Informações obtidas a campo 1.1 Propriedade: Nome do produtor: Endereço: Município: Latitude: CPF/CNPJ: Localidade: Finalidade do projeto: Longitude: 1.2 Local da construção do açude: Fonte: Dados Textura da do pesquisa, solo: set/2010. Profundidade da decapagem (m): Profundidade da camada impermeável obtida com auxílio do trado (m): Dimensões da vala de trincheira: comprimento (m): Largura (m): Altura máxima do maciço (m): Quadro 1 Informações obtidas a campo recorte 1 da planilha de campo. Fonte: Dados da pesquisa, set/2010. A partir da coleta destas primeiras informações, passa-se ao levantamento das medidas das distâncias e das alturas obtidas no local do traçado do maciço do açude com o auxílio de nível ótico, mira, trena e estacas de madeira. Em razão da sistemática utilizada no levantamento de dados e informações técnicas, fica estabelecido como ponto inicial o local no terreno com a menor altitude em relação ao

39 37 nível do mar, correspondendo ao ponto de maior altura do maciço, atribuindo-se a este ponto o valor 0 (zero) para o alinhamento e também para a distância. Outros pontos devem ser demarcados à esquerda, identificados por 1E, 2E, 3E, 4E,..., 10E, e à direita, identificados por 1D, 2D, 3D, 4D,..., 10D. A denominação (esquerda e direita) atribuída aos pontos corresponde ao posicionamento relativo dos mesmos em relação ao sentido natural do fluxo da água na bacia de acumulação. Os pontos à esquerda e à direita são determinados a partir do ponto inicial, de valor zero, iniciando pelo levantamento topográfico altimétrico, na linha de posicionamento do maciço identificando-se e demarcando-se novos pontos, para os dois lados, esquerdo (E) e direito (D), com igual leitura na mira. Estes pares de pontos (1E-1D), precisam estar nivelados e com leitura na mira menor do que a do ponto inicial (0). Atribui-se uma diferença de nível entre o ponto inicial (0) e o primeiro 1E do par 1E-1D, de acordo com o perfil do terreno, podendo situar-se entre os valores 0,20m a 1,00m. Utilizando-se o mesmo desnível atribuído anteriormente, demarca-se o novo par (2E- 2D) a partir do par anterior e assim sucessivamente até atingir a altura máxima do maciço. Após a demarcação de todos os pontos, com suas respectivas leituras verticais, encontram-se as medidas horizontais entre os pontos demarcados. Estas medidas devem ser tomadas, com trena, entre dois pontos consecutivos, no lado esquerdo e no direito do ponto inicial. O Quadro 2 demonstra como são apresentadas as informações indispensáveis do levantamento topográfico, obtidas na linha de construção do maciço, além das instruções existentes na própria planilha, com o objetivo de auxiliar seu preenchimento.

40 Levantamento topográfico na linha de construção do maciço: No alinhamento "0" deverá ser usada a distância "0" e a altura máxima do maciço em metros. Nos demais alinhamentos, acima e abaixo do zero, usar pares de valores com intervalos iguais. Alinhamento Distâncias (m) Alturas (m) Observações 9E - 10E 8E - 9E 7E - 8E 6E - 7E 5E - 6E 4E - 5E 3E - 4E 2E - 3E 1E - 2E 0-1E D 1D - 2D 2D - 3D 3D - 4D 4D - 5D 5D - 6D 6D - 7D 7D - 8D 8D - 9D 9D - 10D Quadro 2 Levantamento topográfico recorte 2 da planilha de campo. Fonte: Dados da pesquisa, set/2010. Ainda, no levantamento de dados a campo, sugere-se a elaboração de um desenho que caracterize o perfil do terreno, no local da obtenção das medidas verticais e horizontais do futuro maciço. Acredita-se que assim procedendo seja possível conferir, ainda no local do levantamento dos dados técnicos, as informações numéricas obtidas, e também, esclarecer alguma dúvida, posteriormente, no escritório. O Quadro 3, mostra uma sugestão de modelo de perfil do terreno, visando a elaboração adequada do perfil do local de posicionamento do maciço.

41 Perfil do terreno objeto do levantamento topográfico: Rascunhar o perfil do terreno no local da construção do maciço. 4E-5E 3E-4E 2E-3E 1E-2E Nível da crista 0-1E D-2D 0-1D 2D-3D 4D-5D 3D-4D 0m 1m 2m 3m 4m 5m Quadro 3 Perfil do terreno recorte 3 da planilha de campo. Fonte: Dados da pesquisa, set/2010. Com a utilização de GPS são demarcadas as áreas da bacia hidráulica e hidrográfica, os comprimentos dessas bacias e o desnível entre o ponto mais alto e mais baixo da bacia hidrográfica. O Quadro 4, a seguir mostra as informações obtidas com uso do GPS, destacando-se a área e comprimento das bacias de acumulação e de contribuição, as coordenadas geográficas do local do projeto e o desnível da bacia hidrográfica. 1.5 Informações obtidas com uso do GPS Área da bacia de acumulação obtida na cota de altura máxima do nível da água em m²: Comprimento máximo da bacia de acumulação (perpendicular ao maciço) em m: Coordenadas geográficas: Latitude: Longitude: Área da bacia hidrográfica (de contribuição) em hectares: Comprimento máximo da bacia de contribuição (hidrográfica) em km: Desnível entre ponto mais alto e mais baixo da bacia hidrográfica em m: Quadro 4 Informações obtidas com GPS recorte 4 da planilha de campo Fonte: Dados da pesquisa, set/2010. Estas informações são importantes para o dimensionamento adequado e seguro do vertedouro do açude, além de permitir o seu georreferenciamento, necessário para o licenciamento ambiental do açude e para a autorização de uso da água.

42 Informações Locais ou Regionais e Dados Hidrológicos Ainda no formulário, são descritas as informações locais ou regionais e os dados hidrológicos indispensáveis à construção do açude. Inclui-se a disponibilidade e a distância da jazida de material para a construção do maciço e do respectivo enrocamento, e a maior precipitação pluviométrica ocorrida na região. O Quadro 5, mostra o rol de informações adicionais referente às jazidas de material para a construção do maciço e a maior precipitação pluvial ocorrida na região necessária ao dimensionamento do vertedouro. 2. Informações locais ou regionais: Material disponível para a construção do maciço: Distância média da jazida de material para o maciço: Material disponível para o enrocamento: Distância média do material para enrocamento: 3. Dados hidrológicos: Maior precipitação ocorrida na região, mesmo em ano atípico: Quadro 5 Informações locais ou regionais e hidrológicos recorte 5 da planilha de campo. Fonte: Dados da pesquisa, set/2010. As informações locais ou regionais são importantes, pois permitem estimar os custos de transporte do material para a formação do maciço e do enrocamento, bem como determinar os equipamentos necessários para a execução da obra. Os dados hidrológicos são fundamentais para o dimensionamento do vertedouro. 4.2 MÓDULO DE CADASTRO Depois da coleta de dados a campo, passa-se ao módulo de cadastro. Neste módulo são cadastradas as informações do escritório municipal da EMATER/RS e do técnico responsável pela elaboração do projeto, além de informações do proprietário da obra, da localização do imóvel e da finalidade do projeto.

43 41 No Quadro 6, pode ser visualizado um recorte da planilha dados iniciais, mostrando as informações utilizadas no módulo de cadastro. As informações do módulo de cadastro devem ser inseridas nas células grifadas na cor amarela. Escritório Municipal da Emater: Endereço do Escritório Municipal: Data da elaboração do projeto: Profissional responsável pelo projeto: Número de registro no CREA: Formação acadêmica: 1. Localização e Propriedade Nome do proprietário: Localidade do imóvel: Município sede do móvel: Finalidade do projeto: CPF/CNPJ Latitude: Longitude: Telefone: Quadro 6 Informações do módulo de cadastro recorte 1 da planilha dados iniciais. Fonte: Dados da pesquisa, set/2010. Entre as informações necessárias para o módulo de cadastro, destacam-se inicialmente os dados referentes ao profissional responsável pelo projeto que permanecerão vinculados a todos os documentos emitidos pelo modelo. As informações do proprietário e da propriedade são necessárias para a aprovação do mesmo como beneficiário do Programa Estadual de Irrigação, emissão do licenciamento ambiental e outorga de uso da água. 4.3 MÓDULO DE ENTRADA DE DADOS No módulo de entrada dos dados possibilita-se a inserção de indicativos técnicos e de medidas e dimensões determinadas a campo para a elaboração do projeto de açude do tipo construção de terra. No Quadro 7, apresenta-se, inicialmente, um rol das informações necessárias para a alimentação do módulo de entrada de dados, para caracterizar o maciço do açude no projeto. Estas informações estabelecem as inclinações dos taludes, as características da trincheira e a altura máxima do maciço.

44 42 As células grifadas em amarelo permitem a entrada dos dados obtidos a campo, enquanto que as células em laranja possibilitam a interação do técnico na tomada de decisão do projeto. As células em azul mostram resultados de cálculos a partir dos dados de entrada. 2. Dimensionamento do Maciço 2.1 Assentamento 2.4 Sondagem: Textura do solo: Profundidade da decapagem: 2.2 Talude de Montante 2.5 Trincheira Inclinação 1: Quadro 7 Dimensionamento do maciço recorte 2 da planilha dados iniciais. Fonte: Dados da pesquisa, set/2010. Profundidade camada impermeável (m): Dimensões da vala de trincheira: 2.3 Talude de Jusante Largura média (m): 2.6 Compactação Inclinação 1: Profundidade (m): - A compactação será efetuada em camadas a cada 0,20 m. 2.7 Cálculo da Revanche Comprimento máximo bacia de acumulação (km) Altura das ondas (m) Velocidade das ondas (m/s) 2.8 Cálculo da largura do coroamento ou crista Altura máxima do maciço (m) Largura da crista (m) Aceleração da gravidade (m/s²): Valor calculado para Revanche (m): Valor adotado para Revanche (m): Largura adotada para a crista (m): É possível identificar pelo quadro que as informações das células em amarelo são obtidas a partir da observação e verificação do técnico no local do levantamento topográfico, enquanto que as em laranja, são o resultado de decisão por critério técnico e para tanto de responsabilidade do projetista. Estes critérios estão relacionados a outros fatores, como altura do maciço, trânsito de máquinas e implementos agrícolas sobre o maciço, volume de água armazenada, entre outros. As células em azul representam o resultado do processamento das informações e decisões técnicas estabelecendo parâmetros balizadores do projeto do maciço. No Quadro 8, são apresentadas as informações necessárias para o dimensionamento do volume de terra compactada do maciço do açude do tipo construção de terra. Assim como no recorte anterior, apresentado pelo último quadro, as células em amarelo permitem a entrada dos dados obtidos a campo, e as células em azul mostram resultados de cálculos a partir dos dados de entrada.

45 Cálculo do volume de terra compactada Alinhamento Distância (m) Altura (m) 14E-15E 13E-14E 12E-13E 11E-12E 10E-11E 9E-10E 8E-9E 7E-8E 6E-7E 5E-6E 4E-5E 3E-4E 2E-3E 1E-2E 0-1E 0 0,00 0,00 0-1D 1D-2D 2D-3D 3D-4D 4D-5D 5D-6D 6D-7D 7D-8D 8D-9D 9D-10D 10D-11D 11D-12D 12D-13D 13D-14D 14D-15D Soma Quadro 8 Cálculo do volume de terra compactada recorte 3 da planilha dados iniciais. Fonte: Dados da pesquisa, set/2010. A partir das informações é possível obter as principais características do maciço, tais como: comprimento, medida transversal e altura do maciço em cada par de pontos do seu alinhamento, volume de terra a ser compactada, área e volume de terra retirada na decapagem, e, volume de terra retirada da trincheira.

46 MÓDULO DE PROCESSAMENTO E ANÁLISE DE DADOS Apresentadas as etapas de coleta de dados a campo, cadastro e entrada de dados, propõe-se mostrar neste módulo o processamento das informações numéricas inseridas no item 4.3, bem como a interação do modelo com o técnico do projeto de dimensionamento do açude do tipo construção de terra Cálculo da Revanche A determinação da revanche de um açude pode ser feita a partir do cálculo da altura das ondas através das fórmulas de Stevenson (DNOCS, 1981), do cálculo da velocidade máxima das ondas, pela fórmula de Gaillard (KIELING, 1991) e ainda, da aceleração da gravidade local. Finalmente, conhecendo-se a altura das ondas (h), sua velocidade (v) e a aceleração da gravidade local (g), utiliza-se a expressão (KIELING, 1991) para o cálculo da revanche (R): R = 0,75.h + v 2.(2.g) -1 O Quadro 9 mostra nas células em azul, os resultados processados da altura das ondas, da velocidade das ondas e da revanche, permitindo ao técnico interagir no modelo inserindo um outro valor adotado para a mesma, através da célula em laranja. 2.7 Cálculo da Revanche Comprimento máximo bacia de acumulação (km) Altura das ondas (m) Velocidade das ondas (m/s) Aceleração da gravidade (m/s²): Valor calculado para Revanche (m): Valor adotado para Revanche (m): Quadro 9 Cálculo da Revanche. Fonte: Dados da pesquisa, set/2010.

47 45 O cálculo da revanche é importante, pois estabelece eficiente margem de segurança para a durabilidade da obra, delimitando o nível máximo da água no maciço, em acordo com as características da bacia de acumulação Coroamento ou crista Já a determinação da largura do coroamento (L) ou crista do maciço do açude, no seu ponto de altura máxima (H) pode ser feita através da fórmula de Preece (KIELING, 1991). Fórmula de Preece: L = 1,1.(H) 1/2 + 1 O Quadro 10 apresenta na célula em azul o resultado processado da largura do coroamento ou crista a partir da altura máxima do maciço, permitindo ao técnico a interação com o modelo, alterando na célula laranja, esta medida de acordo com a necessidade do projeto. 2.8 Cálculo da largura do coroamento ou crista Altura máxima do maciço (m) Largura da crista (m) Largura adotada para a crista (m): Quadro 10 Cálculo da largura do Coroamento ou Crista. Fonte: Dados da pesquisa, set/2010. Este cálculo é importante para o modelo, pois estabelece a largura mínima da crista do maciço, objetivando a maior segurança da obra, permitindo ao técnico a ampliação deste valor, de acordo com a textura do solo e a necessidade de trânsito de máquinas e equipamentos agrícolas sobre a crista.

48 Cálculo do volume de terra compactada e dimensões da decapagem e da trincheira Concluídas as etapas anteriores, passa-se ao resultado dos cálculos das medidas do maciço, a partir das informações do módulo de entrada de dados, como inclinação dos taludes de montante e jusante, altura máxima do maciço (quadro 7) e medidas de distâncias e alturas tomadas no alinhamento do maciço (quadro 8). Os resultados dos valores processados são apresentados nas células em azul, embasados em conhecimentos matemáticos de álgebra e geometrias plana e espacial. No Quadro 11, apresentam-se os resultados processados das medidas lineares, à montante e à jusante da crista, do comprimento do maciço e da trincheira. As medidas superficiais das áreas de decapagem e também as medidas cúbicas do volume de terra compactado em cada segmento do alinhamento do maciço.

49 47 Áreas decapagem Trincheira Montante Crista Jusante Soma D acum. Volume Montante Crista Jusante Total Linear (m) 0, ÓULO DE ELABORAÇÃO DE GRÁFICOS 0,00 Total - m³ - - Quadro 11 Cálculo do volume de terra compactada. Fonte: Dados da pesquisa, set/2010. Estes cálculos, inicialmente, determinam as medidas lineares à montante e a jusante em cada ponto do maciço de acordo com as inclinações dos taludes, que somadas à medida da crista determinam a largura do maciço em diferentes pontos. Posteriormente, se determinam o comprimento total do maciço a partir do somatório das medidas lineares entre pontos consecutivos a esquerda e a direita do ponto de origem, a área de decapagem e o comprimento da trincheira. Todos estes processamentos subsidiam o cálculo do volume de terra compactada no maciço.

50 Cálculo do volume do material do enrocamento Em seguida, é apresentado o resultado do cálculo do volume do material do enrocamento do maciço, a partir das informações do módulo de entrada de dados, como inclinação dos taludes de montante e altura máxima do maciço (quadro 7) e, medidas de distâncias e alturas tomadas no alinhamento do maciço (quadro 8). Os resultados são demonstrados nas células em azul, dos valores processados embasados em conhecimentos matemáticos de álgebra e geometrias plana e espacial. No Quadro 12, apresenta-se o resultado processado da medida superficial à montante do maciço até o nível máximo da água Enrocamento - material e custo Cálculo do volume de material do enrocamento: Área figura geométrica talude montante (m²) Espessura do enrocamento (m) Volume material do enrocamento (m³) Custo do material do enrocamento: Custo do m³ do material do enrocamento: Custo total do enrocamento (R$): Quadro 12 Cálculo do volume de material do enrocamento. Fonte: Dados da pesquisa, set/2010. Este cálculo permite determinar o volume de material necessário ao enrocamento bem como o seu custo, a partir da espessura desejada e do valor por unidade de volume Cálculo da vazão da tomada d água e do diâmetro da tubulação O resultado do processamento do cálculo da vazão da tomada d água e o diâmetro da tubulação são apresentados no Quadro 13.

51 49 3 Tomada da água: Área do espelho da água (m²) Profundidade máxima da água (m) - Volume útil de água (m³) - Para irrigação por inundação - usar os dados a seguir: Período de irrigação (dias) Vazão da tomada de água (m³/s) Velocidade da água na tubulação (m/s): Área da tubulação (m²): Diâmetro da tubulação (m): Quadro 13 Vazão da tomada de água e diâmetro da tubulação. Fonte: Dados da pesquisa, set/2010. Estes dados, acerca da vazão e do diâmetro da tubulação da tomada da água, são utilizados quando se tratar de obra em que se pressupõe o uso da água sem bombeamento ou recalque, isto é, para utilização por gravidade em nível inferior ao da base do maciço. A obra de pequeno porte, em que se prevê a utilização da água por bombeamento, dispensa-se o seu processamento Cálculo do dimensionamento do vertedouro Depois de estabelecidos todos os cálculos que orientam a construção do maciço, o próximo passo deve ser o dimensionamento do vertedouro. Sendo este um importante item de segurança em um projeto de dimensionamento de açude do tipo construção de terra, necessitando ser bem dimensionado, pois deverá dar vazão ao volume excedente de água de escoamento da bacia hidrográfica. Para a sua determinação, inicialmente devemos estimar o volume de água da bacia hidrográfica a partir do conhecimento da área desta bacia e da altura máxima do maciço. Com estes dados e outras informações locais, determina-se a vazão da bacia hidrográfica, para finalmente dimensionar o vertedouro. Nos micro-açudes que, em geral, situam-se em pequenas bacias hidrográficas, pode-se determinar sua área com uso do GPS (Sistema de Posicionamento Global), percorrendo os limites desta bacia.

52 50 A seguir, para a determinação da estimativa do volume de água da bacia hidráulica, pode-se utilizar a expressão que relaciona a superfície total da área alagada e a altura máxima da água no maciço. A expressão prática pode ser descrita por: V = 4/9.S.H V volume de água acumulada, em m³; S superfície da bacia hidráulica, ou bacia de acumulação, em m²; H altura máxima da água medida no maciço, em m. Posteriormente, obtém-se a vazão máxima da bacia hidrográfica em função do coeficiente de enxurrada, a intensidade máxima de chuvas e a área da bacia hidrográfica, pela expressão (TIBAU, 1977): Q = (C.I.A)/360 Q vazão máxima da bacia hidrográfica, em m 3.s -1 ; C coeficiente de enxurrada, em %; I intensidade máxima das chuvas, em mm.h -1 ; A área da bacia hidrográfica, em hectares. Dimensiona-se o vertedouro a partir do conhecimento da vazão da bacia hidrográfica e da altura da lâmina de água desejada sobre a soleira do vertedouro, conhecida por sobrelevação. Este cálculo pode ser obtido pela expressão (TIBAU, 1977): L = Q/(1,84.H 3/2 ) L soleira do vertedouro, em m; Q vazão da bacia hidrográfica, em m 3.s -1 ; H altura da lâmina de água sobre a soleira, em m.

53 51 vertedouro. O Quadro 14 apresenta o processamento dos cálculos para o dimensionamento do Dados Hidrológicos: Área bacia contribuição - hidrográfica (ha) Nível máximo do reservatório - cota (m) Nível mínimo reservatório - cota água (m): Cálculo da vazão da bacia hidrográfica (m³/s) Distância máxima percorrida pela água na bacia hidrográfica (m) Tempo de concentração (minutos) Precipitação máxima diária (mm) Intensidade de chuva (mm/h) Área bacia acumulação - hidráulica (m²): Volume útil do reservatório (m³): Relação água armazenada / terra compactada: Desnível entre o ponto mais alto e o mais baixo da bacia hidrográfica (m): Coeficiente C - % de água que escorre: Vazão da bacia hidrográfica (m³/s): Dimensionamento do vertedouro: Vazão da bacia hidrográfica (m³/s) H - sobrelevação (m) Comprimento do vertedouro (m): Quadro 14 Dados hidrológicos e dimensionamento do vertedouro. Fonte: Dados da pesquisa, set/2010. No quadro 14, podemos observar inicialmente, que através dos dados hidrológicos associados ao resultado do processamento do cálculo da vazão da bacia hidrográfica e a outras informações, finalizam com o dimensionamento do vertedouro. 4.5 MÓDULO DE GERAÇÃO DE RELATÓRIOS Os relatórios gerados pelo Modelo de Dimensionamento de Projetos de Açude do tipo construção de terra e que farão parte do projeto de dimensionamento do açude do tipo construção de terra são apresentados neste módulo. Os relatórios emitidos pelo modelo utilizam recursos da planilha eletrônica do Excel, da Microsoft Office, de tal forma que as informações inseridas nos módulos, de cadastro, de entrada de dados e de processamento e análise dos dados, são transportadas eletronicamente para os relatórios ou gráficos, através de vinculações pré-determinadas pelo autor.

54 52 Permite-se, através do modelo, emitir os relatórios textuais e os relatórios gráficos que instruem o projeto de dimensionamento do açude, os quais são descritos a seguir Memorial Descritivo O relatório denominado memorial descritivo do Modelo de Dimensionamento de Projetos de Açudes do tipo construção de terra é parte integrante do projeto de açude. Inicialmente, neste relatório apresenta-se o conjunto de informações vinculadas ao técnico responsável pelo projeto. A seguir, no documento, são apresentadas as principais características do projeto de construção do açude, incluindo as informações da localização da propriedade, do dimensionamento do maciço, da tomada d água, dos dados hidrológicos, do dimensionamento do vertedouro e da responsabilidade técnica. No item dimensionamento do maciço, são apresentadas as características e informações técnicas do projeto, incluindo a espessura da decapagem, as inclinações dos taludes de montante e de jusante, as dimensões da trincheira, a espessura de compactação do aterro, a medida da revanche, a largura da crista e a sondagem do solo onde se assentará o maciço. Também, são apresentados os dados que indicam o volume de terra a ser compactado e o custo da movimentação de terra para a formação do maciço e do enrocamento. Por fim, no relatório, são apresentados os dados hidrológicos, a vazão da bacia hidrográfica, o dimensionamento do vertedouro, e a responsabilidade técnica do projeto Requerimento de Reserva de Disponibilidade e Autorização para Construção de Barragem O requerimento de reserva de disponibilidade e autorização para construção de barragem será gerado pelo modelo, e então deverá ser dirigido ao Departamento de Recursos Hídricos DRH da Secretaria Estadual do Meio Ambiente SEMA, assinado pelo

55 53 beneficiário da obra, requerendo autorização para construção da barragem e também para o uso de água armazenada para fim de irrigação Planta Baixa do Maciço A planta baixa do maciço é desenvolvida também com o auxílio de recursos do Excel, representada pelo gráfico que a caracteriza, destacando-se suas dimensões tanto longitudinal como transversais Planta Longitudinal Perfil Geológico O gráfico que caracteriza a planta longitudinal do maciço também é desenvolvido com o auxílio de recursos do Excel, emitindo a planta que a caracteriza. Neste ponto, destaca-se o perfil do terreno na linha de assentamento do mesmo, com suas dimensões, a altura máxima do maciço, a linha da crista do maciço e também a projeção da trincheira Perfil Transversal na maior Cota Da mesma forma que os itens anteriores, com o auxílio de recursos do Excel, apresenta-se o gráfico que caracteriza o perfil transversal na maior cota do maciço, destacando-se as inclinações dos taludes de montante e de jusante, as linhas do maciço, no nível da água e a projeção da trincheira, com suas respectivas medidas de altura e largura. 4.6 O MODELO DE DIMENSIONAMENTO DE PROJETOS DE AÇUDES (MDPA) Acreditando-se haver uma grande procura pelas obras com subsídio estadual, entendese que o corpo técnico da EMATER/RS sediado nos escritórios municipais, teria significativa dificuldade em atender a todos os interessados. As premissas básicas como a instituição é

56 54 vista pela comunidade, tais como, agilidade, presteza e segurança na elaboração dos projetos com viabilidade técnica e financeira, ficariam prejudicadas sem o uso de uma ferramenta informatizada. Soma-se a isso, o fato de os técnicos da instituição encarregada da elaboração destes projetos possuírem nos escritórios municipais distribuídos na quase totalidade dos municípios do estado, equipamentos de informática com programas básicos como o Microsoft Office e também conhecimento necessário para o seu uso. Procurando oferecer aos técnicos da instituição condições favoráveis à elaboração de projetos seguros, com custos adequados e cumprimento das metas estabelecidas pelo programa, é que foi construído o Modelo de Dimensionamento de Projetos de Açudes (MDPA), utilizado atualmente como ferramenta de dimensionamento de projetos de microaçudes do tipo construção de terra, pela EMATER/RS, no âmbito do Programa Estadual de Irrigação, no estado do Rio Grande do Sul. A seguir será descrita a sistemática de funcionamento e utilização do Modelo de Desenvolvimento de Projetos de Açudes (MDPA) A Estruturação da Ferramenta de Dimensionamento de Projetos de Açudes A estrutura da ferramenta parte da premissa básica de que todos os técnicos agropecuários, tanto de nível médio como superior, da EMATER/RS, possuem habilitação profissional para elaborar projetos de açudes do tipo construção de terra e que dispõem em suas unidades operativas, nos município em que prestam a assistência técnica e extensão rural, equipamentos e conhecimentos suficientes para a elaboração de projetos em planilhas Excel. Entende-se por equipamentos os instrumentos de campo (nível ótico, balizas, mira, trena e aparelhos de GPS) e os instrumentos de escritório (computador, impressora e hardware), além de conhecimentos em informática incluindo softwares básicos. A partir disso, procurou-se a operacionalização desta ferramenta, com a utilização de vários recursos do software, desde o uso de diferentes cores para as células, bloqueios de função, a ferramenta de elaboração de gráficos, além de diversas funções da planilha.

57 55 Algumas delas podem ser citadas, tais como: função matemática e estatística, função condicional, função procura e referência, entre outras. Utilizando-se de uma pasta do Excel, foram criadas várias planilhas auxiliares, que fazem parte do modelo, com diferentes funções, compostas por uma planilha de coleta de dados a campo, uma planilha de inserção de dados onde se incluem dados de cadastro e informações do projeto, e planilhas de geração de relatórios, além de planilhas de banco de dados. Apenas duas planilhas permitem a interação do técnico com o modelo, a planilha de coleta de dados a campo e a planilha de inserção de dados. A primeira serve como formulário para preenchimento no local do levantamento topográfico do projeto e a outra para a elaboração do projeto propriamente dito, no escritório onde são tomadas as decisões técnicas. As demais planilhas servem para armazenar dados ou emitir os relatórios finais do projeto As Funções das Planilhas Auxiliares no Dimensionamento de Projetos de Açudes As funções de cada uma das planilhas auxiliares constantes do modelo de dimensionamento de projetos de açudes do tipo construção de terra são apresentadas neste ponto, descrevendo uma a uma, com suas vinculações com o modelo de dimensionamento de projetos Planilha de Campo Esta planilha tem por função principal definir todos os itens necessários à elaboração de um projeto de açude do tipo construção de terra, coletados no futuro local de construção do açude, ao mesmo tempo em que estabelece uma rotina de obtenção destes dados. Esta planilha foi concebida para ser impressa e acompanhar o técnico por ocasião do levantamento de dados para a elaboração do projeto de açude. O seu preenchimento manual, e de forma correta, possibilitam ao técnico uma maior eficiência na elaboração dos projetos de

58 56 construção de açudes, com enorme ganho de tempo, sendo suficiente uma única visita à propriedade Planilha de Dados Iniciais A partir das informações da planilha de campo, pode-se dar início a elaboração do projeto, no escritório, utilizando-se a planilha de dados iniciais. Esta planilha, identificada por Dad_Iniciais!, constitui-se na principal planilha do modelo, pois através dela são inseridos todos os dados cadastrais e as informações necessárias ao projeto de dimensionamento de açude do tipo construção de terra. Critérios de cores das células foram estabelecidos nesta planilha, procurando oferecer uma maior visibilidade na interação entre técnico e modelo na elaboração do projeto. Foram escolhidas as possibilidades de preenchimento das células com quatro modalidades: sem cor, cor azul, cor amarela e cor laranja, cada qual com função distinta. Grande parte da área da planilha apresenta células sem coloração. Estas se encontram bloqueadas, não permitindo modificações, pois nelas foram lançados os textos norteadores do modelo, tais como títulos, subtítulos e itens, além de informações adicionais. As células coloridas em azul foram distribuídas em várias partes da planilha de inserção de dados, encontrando-se também bloqueadas por conter funções importantes de cálculos, não sendo possível a sua modificação, durante a elaboração do projeto. Finalmente, as células coloridas em amarelo e em laranja, permitem a interação do técnico no momento da elaboração do projeto, isto é, constituem-se nas únicas células que podem ser alteradas, pois não se encontram bloqueadas. Nas amarelas são lançadas as informações básicas obtidas diretamente no levantamento topográfico e entrevista com o beneficiário do projeto, como dados de identificação do técnico e do produtor, coordenadas geográficas e medidas do levantamento topográfico, enquanto que nas células em laranja permite-se alterar o dimensionamento do projeto, modificando-se basicamente parâmetros técnicos, como profundidade de decapagem, inclinação de taludes, largura da crista e determinação da altura de revanche, entre outros.

59 57 Finalizada a operação de preenchimento e análise da planilha de dados iniciais, as demais planilhas, eletronicamente vinculadas à primeira, estarão disponíveis para visualização e análise do memorial descritivo, requerimento de outorga de uso da água e plantas gráficas do projeto Memorial Descritivo Esta planilha, identificada no modelo por Mem_Descr!, constitui-se no documento de maior importância para a construção do açude, pois apresenta todas as informações necessárias à execução da obra. As informações do módulo de cadastro, do módulo de entrada dos dados e do módulo de processamento e análise de dados inseridos inicialmente na planilha de dados iniciais, terão seus parâmetros principais criteriosamente transferidos de forma eletrônica, para esta planilha, oferecendo os dados indispensáveis com vistas à próxima etapa, a execução da obra Requerimento de Reserva de Disponibilidade e Autorização para Construção de Barragem Da mesma forma que o memorial descritivo, esta planilha identificada por Outorga_DRH!, vinculada à planilha de dados iniciais, obtém desta as informações necessárias para a emissão do requerimento de reserva de disponibilidade e autorização para construção de barragem Planilhas Gráficas As planilhas a seguir, identificadas no modelo por Pl_Baixa!, Pl_Long! e Pl_Transv!, compõem-se das três plantas necessárias ao projeto de dimensionamento de açude do tipo construção de terra.

60 58 Estas planilhas também mantêm vinculação eletrônica com a planilha de dados iniciais, que enviam suas informações para um banco de dados que determina a formatação dos gráficos, aqui definidas como plantas. As plantas emitidas pelo modelo se referem ao maciço do açude, representadas pela Planta Baixa, Planta Longitudinal e Planta Transversal, todas integrantes do projeto de dimensionamento de açude Planilha de Valores de C Esta planilha apresenta uma tabela que compara diferentes valores de escorrimento superficial da água das chuvas considerando três fatores distintos: textura do solo (arenoso, franco argiloso e argiloso), tipo de cobertura do solo (florestas, pastagens, cultivadas) e declividade (até 5%, 5 a 10% e 10 a 20%). A opção por um valor da tabela é transferida para a planilha de dados iniciais para o dimensionamento do vertedouro Planilha de Dados Esta última planilha tem por finalidade receber os dados e informações da planilha de dados iniciais e formatar os diferentes gráficos que serão emitidos pelo modelo.

61 59 5 VALIDAÇÃO DO MODELO Neste capítulo pretende-se mostrar a eficiência do modelo nas dez regiões fisiográficas de atuação da EMATER/RS no estado do Rio Grande do Sul, no âmbito do Programa Estadual de Irrigação no período de janeiro de 2009 a 18 de agosto de Inicialmente apresentam-se os projetos elaborados, no período, nas regiões administrativas da EMATER/RS, relacionando os projetos, com o volume de terra movimentada, com o volume de água armazenada e a área alagada. Por fim, para validar o modelo, apresentam-se os projetos elaborados no período, agora estratificados em relação ao volume de terra movimentada. 5.1 PROJETOS ELABORADOS Os números relativos aos projetos de açudes do tipo construção de terra elaborados a partir do Modelo de Dimensionamento de Projetos de Açudes (MDPA), no Programa Estadual de Irrigação, no estado do Rio Grande do Sul são demonstrados a seguir. No período de janeiro de 2009 a 18 de agosto de 2010, foram elaborados, nas dez regiões administrativas da EMATER/RS, com a utilização do modelo de dimensionamento proposto pelo autor, 1980 projetos de açudes do tipo construção de terra, no âmbito do Programa Estadual de Irrigação. Estes projetos totalizam um volume de terra movimentada de mais de 5 milhões de metros cúbicos, armazenando um volume útil de água próximo de 26 milhões de metros cúbicos correspondendo a um aumento da área alagada de mais de 1600 hectares. Na Tabela 3 mostra-se o número de projetos, o volume de terra movimentada, o volume útil de água armazenada, e a área alagada, dos projetos elaborados e enviados para a SIUMA no período de janeiro de 2009 a 18 de agosto de 2010, nas dez regiões administrativas da EMATER/RS.

62 60 Região EMATER/RS Tabela 3 Projetos de açudes elaborados pela EMATER/RS Janeiro 2009 a Agosto 2010 N projetos elaborados Volume de terra movimentada (m³) Volume útil de água armazenada (m³) Área alagada m² hectare Bagé , , ,85 292,21 Caxias do Sul , , ,00 11,86 Erechim , , ,66 25,41 Estrela , , ,94 35,16 Ijuí , , ,70 31,15 Passo Fundo , , ,75 63,59 Pelotas , , ,04 207,30 Porto Alegre , , ,30 67,14 Santa Maria , , ,45 556,60 Santa Rosa , , ,47 348, , , , ,19 Fonte: EMATER/RS (2010) modificada pelo autor. A tabela permite observar que as dez regiões administrativas da EMATER/RS efetuaram no período 1980 projetos de açudes do tipo construção de terra, destacando-se as regiões de Santa Maria, Pelotas e Santa Rosa, que somam 1.321projetos, representando 66% do total de projetos. Os projetos de açudes destas três regiões totalizam 1.112,67 hectares de área alagada, correspondendo a 68% da área total. A Figura 6 permite a visualização da distribuição dos projetos de açudes elaborados por região administrativa da EMATER/RS no período de janeiro de 2009 a agosto de Figura 6 Número de projetos elaborados por região administrativa da EMATER/RS. Elaborado pelo autor.

63 61 Baseado nos números da Tabela 3 apresenta-se na Figura 7 um comparativo dos volumes de terra movimentada, água armazenada e área alagada, dos projetos de açudes elaborados nas dez regiões administrativas da EMATER/RS. Figura 7 Terra movimentada, água armazenada e área alagada. Elaborado pelo autor. Observa-se a partir da figura 7 que a região de Bagé apresenta a maior relação entre o volume de água armazenada e o volume de terra movimentada, chegando a 6,88 m³ de água armazenada por m³ de terra movimentada, enquanto que Pelotas apresenta a menor relação, de 3, A EFICIÊNCIA DO MODELO A utilização do Modelo de Dimensionamento de Projetos de Açudes do tipo construção de terra, no Programa Estadual de Irrigação, no estado do Rio Grande do Sul, é demonstrada neste momento para diferentes volumes de terra movimentada. Para a abordagem da eficiência do modelo, neste trabalho, escolheu-se a variável volume de terra movimentada na unidade metros cúbicos. A escolha se deu em razão de ser esta a variável levada em conta no processo de tomada de preço para a execução dos projetos

64 62 pelo Governo do Estado do Rio Grande do Sul, através da Secretaria Extraordinária de Irrigação e Usos Múltiplos da Água (SIUMA). Observa-se que o modelo proposto pelo autor permitiu a elaboração de projetos de açudes com volume de terra movimentada inferior a 100 m³, até projetos com volumes superiores a m³ de terra movimentada. Em razão da grande diferença no volume de terra movimentada nos vários projetos elaborados, procurou-se agrupá-los em faixas, com intervalos de m³. Desta forma, determinaram-se dez faixas, sendo a primeira até m³ e a última, de a m³. O maior número dos projetos elaborados concentra-se nas três primeiras faixas, até m³ de terra movimentada, destacando-se a primeira faixa com projetos. Na Figura 8, apresenta-se a distribuição do número de projetos elaborados no modelo, classificados nas dez faixas. Figura 8 Número de projetos por volume de terra movimentada (m³). Elaborado pelo autor. Na figura 8, observa-se que o modelo proposto pelo autor permite o dimensionamento de projetos de açude do tipo construção de terra para diferentes volumes de terra movimentada, variando desde projetos com volumes inferiores a 100 m³ à projetos com volumes superiores a m³.

65 63 6 CONCLUSÃO O estudo possibilitou avaliar e aprimorar o Modelo de Desenvolvimento de Projetos de Açudes (MDPA), utilizado como ferramenta eletrônica de dimensionamento de projetos de micro-açudes do tipo construção de terra, pela EMATER/RS, no âmbito do Programa Estadual de Irrigação, no estado do Rio Grande do Sul. Trata-se de uma importante ferramenta utilizada na extensão rural do Estado, que permitiu à EMATER/RS, cumprir as metas e os prazos estabelecidos pelo Programa Estadual de Irrigação. Foi apresentado o conjunto de dados e as informações utilizadas para a criação do Modelo de Desenvolvimento de Projetos de Açudes (MDPA), como uma ferramenta de dimensionamento de projetos de micro-açudes do tipo construção de terra, bem como estabelecida uma sistemática de levantamento de dados topográficos e de informações georreferenciadas para instruir a elaboração destes projetos. Discutiram-se todas as etapas de construção do Modelo de Desenvolvimento de Projetos de Açudes (MDPA) utilizadas para o dimensionamento de projetos de açudes do tipo construção de terra e descritos os subprodutos da ferramenta Modelo de Desenvolvimento de Projetos de Açudes (MDPA), tais como o memorial descritivo, plantas gráficas e demais documentos gerados a partir de sua aplicação. Vale lembrar que toda a grade de cálculo utilizada no modelo e adaptada à planilha de cálculo pelo autor, segue na sua grande maioria, os métodos propostos pelos autores pesquisados e, em menor proporção, a conhecimentos de álgebra e geometria plana e espacial de domínio comum. Acredita-se que o desenvolvimento atingido até o presente momento do modelo, possibilita o uso dessa ferramenta para o dimensionamento de barragens de terra em todo o Estado do Rio Grande do Sul. A precisão é adequada para barramentos até cinco metros de altura e área máxima alagável de 5 hectares, sendo que o modelo descrito, se bem utilizado, contribui para a manutenção sustentável dos processos agropecuários produtivos, através da construção de açudes e a conseqüente utilização da água para irrigação.

66 64 Portanto, o Modelo de Desenvolvimento de Projetos de Açudes (MDPA) do tipo construção de terra não deve ser considerado acabado ou finalizado e, que complementações futuras podem ser incorporadas ao atual modelo sem a necessidade de alteração da estrutura base apresentada.

67 65 REFERÊNCIAS DNOCS. Instruções gerais a serem observadas na construção de barragens de terra. 2. ed. Edição revista e ampliada. Fortaleza, p. EMATER/RS. Projetos de irrigação elaborados e enviados à SIUMA até Referência via base de dados: EMATER, FEPAGRO. Normais Referência obtida via Centro de Meteorologia Aplicada, GIL, Antônio Carlos. Métodos e técnicas de pesquisa social. 4.ed. São Paulo. Atlas, p. GOVERNO DO ESTADO DO RIO GRANDE DO SUL. Manual prático para construção de pequenas barragens para irrigação. Porto Alegre. [ ]. 158p. Apostila. KIELING, João Carlos. Açudagem. IRGA, p. Separata de: Lavoura Azzozeira, Porto Alegre, v. 44, n. 399, Nov./dez MATZENAUER, Ronaldo. A irrigação como investimento. Disponível em: < Acesso em: 02 set. 2010, 10:40:00. MEZOMO, Águeda Marcei (Org.). Irrigação é a solução: manual operativo. Porto Alegre : EMATER/RS-ASCAR, p. MICHAELIS. Disponível em: < Acesso em: 21 abr. 2010, 16:45:00. TIBAU, Arthur Oberlaender. Técnicas modernas de irrigação: aspersão, gotejamento, derramamento [por]. Arthur Oberlaender Tibau. 2. ed. São Paulo, SP, Nobel, 1977.

68 66 APÊNDICE A MODELO DE DIMENSIONAMENTO DE PROJETOS DE AÇUDES MDPA

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