Avaliação da eficiência de irrigação por sulcos para produção da cultura de tomate nos...

INSTITUTO SUPERIOR POLITECNICO DE GAZADIVISÃO DE AGRICULTURA

Tutor:

Eng°. Lateiro de Sousa, MEngSc.

Avaliação da eficiência de irrigação por sulcos para produção da

cultura de tomate nos sectores Montante, Rio e Sul do Regadio

de Chókwè

Chókwè – Lionde, 2016

CURSO: ENGENHARIA HIDRÁULICA AGRÍCOLA E ÁGUA RURAL

Autor:

Nilton Eugénio Mário

SEQUÊNCIA DE APRESENTAÇÃO

Introdução;

Problema de estudo e justificação;

Objectivos;

Metodologia;

Resultados;

Conclusão; e

Recomendações.

INTRODUÇÃO

A irrigação por sulcos consiste em fazer fluir a água em pequenos canais

dentro da parcela a ser irrigada (Owen,1991). Quando adequadamente

dimensionados e maneados, pode apresentar desempenho satisfatório e

comparável a qualquer outro sistema de rega Coelho(1986).

Este trabalho está centrado em avaliar a eficiência de irrigação por

sulcos para produção da cultura de tomate, nos sectores Montante, Sul e

Rio do Regadio de Chókwè e apresentar as possíveis soluções para

melhorar o desempenho do sistema de irrigação.

PROBLEMA DE ESTUDO

Instalação de sistemas de irrigação por sulcos sem a realização

de estudos prévios relevantes, assim como, as devidas normas

técnicas para implantação;

O fraco conhecimento básico e técnico de maneio de rega por

parte de alguns agricultores ao longo do regadio de Chókwè; e

Poucos estudos foram feitos com ênfase na avaliação da

eficiência de irrigação por sulcos nestas áreas.

JUSTIFICATIVA

A rega por sulcos é uma prática que quando bem manuseado

pode trazer resultados satisfatórios.

Neste caso, pretende-se com este estudo, colher informações

relevantes para ajudar os agricultores dos três sectores do

regadio de Chókwè a fazer melhor maneio de irrigação, visando

economia no uso de água na agricultura irrigada.

OBJECTIVOS

Geral

Avaliar a eficiência de irrigação por sulcos para

produção da cultura de tomate nos sectores

Montante, Sul e Rio do Regadio de Chókwè.

Específicos

Determinar a textura do solo;

Determinar a declividade dos sulcos e dos canais terciários;

Determinar a taxa de infiltração do solo;

Específicos (Cont.)

Determinar as Necessidades de Água de Rega da cultura;

Estimar a eficiência do sistema de irrigação por sulcos;

Determinar as perdas por runoff e por percolação profunda;

Propôr as possíveis soluções para melhorar o desempenho

do sistema de irrigação.

METODOLOGIA

Para a realização deste trabalho, foi necessário dividi-lo em cinco

(5) fases, nomeadamente:

Reconhecimento do campo e suas condições;

Contactar os agricultores;

Consulta bibliográfica sobre a matéria;

Levantamento de dados ou medições no campo; e

Sistematização dos dados.

Determinação da textura do solo

Para a determinação da textura do solo foi realizado a

comparação dos valores obtidos no teste de velocidade

de infiltração básica do solo (VIB) e da condutividade

hidráulica.

Determinação da declividade

Materiais utilizados

Ordem Denominação Quantidade

1 Nível 1

2 Mira 1

3 Tripe 1

4 Ficha de

campo

1

5 Estacas variável

Procedimentos:

Foram colocadas duas estacas, no

início e no final do sulco, espaçados a

uma certa distância conhecida;

E era feito o levantamento das cotas

em relação ao nível, registando-se na

ficha de campo;

A mira era movimentada em locais

onde estavam instaladas as estacas ao

longo dos canais e dos sulcos.

Determinação da declividade (Cont.):

Figura 1: Levantamento topográfico dos canais terciários e sulcos do campo

E por fim, foi determinado o declive usando a equação abaixo,

segundo Walker (1989): S =∆h

Dx

Fonte: Nilton Mario, 2016/ISPGFonte: Nilton Mario, 2016/ISPG

Determinação da taxa de infiltração



1 Anel inferior

(diâmetro=25 e

altura=30cm)

1

2 Anel superior

(diâmetro=50 e

altura=30cm)

1

3 Cruzeta 1

4 Cronômetro

(segundos)

1

5 Martelo (1 kg) 1

6 Recipiente de

V conhecido

2

7 Régua (30cm) 1

Procedimentos:

Instalação dos cilindros com cruzeta e

martelo;

Colocação da água (15cm);

Leitura da lâmina;

Cilindros eram reabastecidos (L=5cm);

O teste terminava quando a taxa de

infiltração permanecia constante (VIB);

E assim, foi possível determinar os

parâmetros da equação de infiltração.

Determinação da taxa de infiltração (Cont.):

Figura 2: Medição da infiltração com infiltrómetro de anel duplo.

Procedimentos:

Fonte: Nilton Mario, 2016/ISPG Fonte: Nilton Mario, 2016/ISPG Fonte: Nilton Mario, 2016/ISPG

Determinação da taxa de infiltração (Cont.):

Os dados foram obtidos usando o

método da regressão linear, onde os

valores de A e B são dado por:

A =∑X∗∑XY−∑X2∗∑Y

(∑X)2−m∗∑X2e

B =∑X ∗ ∑Y −m ∗ ∑XY

(∑X)2 −m ∗ ∑X2

m = é o número de pares de dados;

X = log T; eY = log I.

(I) - infiltração acumulado e

(T) - tempo de infiltração.

Em seguida foi determinado k e a:

A = log k;

k = antilog A ; então, k = 10𝐴 ;

e por fim, B = a, então, a = B.

Procedimentos:

Determinação da taxa de infiltração Cont.):

VIB = 60 ∗ K ∗ a ∗−0,01

60 ∗ K ∗ a ∗ a − 1

a−1a−2

Onde:

VIB(cm/h);

k - constante que depende do solo; e

a - constante dependente do solo,

variando de (0 a 1).

Ko =VIB ∗ L

L + h

Onde:

Ko(cm/h);

L - profundidade do anel enterrado

no solo, (cm); e

h - carga hidráulica, (cm).

Determinação da VIB do solo Determinação Ko do solo

Determinação do tempo de avanço e recessão


1 Cronometro 1

2 Estacas variável

3 Sulcos

escolhidos

15

Materiais utilizados Procedimentos:

Foi escolhido um local representativo;

Foram colocados estacas espaçados em

distancias conhecidas;

E por fim era registrado o tempo de

Avanço e Recessão.

Fonte: Nilton Mario, 2016/ISPG Fonte: Nilton Mario, 2016/ISPG

Determinação do tempo de avanço e recessão

RecessãoAvanço

Foi obtido através da equação do tipo

exponencial, tal como aquela

recomendada por (Bernardo, 1989):

𝑋 = 𝑝 ∗ 𝑡𝑎𝑟

𝑟 =𝑙𝑛 𝐿𝑚𝑎𝑥 − 𝑙𝑛 𝐿𝑚𝑒𝑑

𝑙𝑛 𝑡𝑎𝑚𝑎𝑥 − 𝑙𝑛 𝑡𝑎𝑚𝑒𝑑

𝑝 =𝐿𝑚𝑎𝑥

𝑡𝑎𝑚𝑎𝑥𝑟

A curva de recessão foi obtida

usando a seguinte equação:

𝑡𝑟 = 𝑝′ ∗ 𝑥𝑟′+ 𝑡𝑖

𝑟′ =𝑙𝑛 𝑡𝑟𝑚𝑎𝑥

− 𝑡𝑑 − 𝑙𝑛 𝑡𝑟𝑚𝑒𝑑 − 𝑡𝑑

𝑙𝑛 𝐿𝑚𝑎𝑥 − 𝑙𝑛 𝐿𝑚𝑒𝑑

𝑝′ =𝑡𝑟𝑚𝑎𝑥−𝑡𝑑

𝐿𝑚𝑎𝑥𝑟′

3.4. Determinação da NAR


1

Software

CropWat

(dados

climáticos)

1

2

Recipiente

para colecta

de amostra de

água (0,5

litros)

1

3 Multi-

parâmetro

1

Materiais utilizados Procedimentos:

𝑁𝐴𝑅 =𝐸𝑇𝑃−𝑃𝑒𝑓𝑓

1−𝐿𝑅, dado em [mm];

𝐸𝑇𝑝 = 𝐾𝑐 ∗ 𝐸𝑇𝑜, dado em [mm/dia].

A 𝑃𝑒𝑓𝑓 foi determinada com base no

método da FAO:

𝑃𝑒𝑓𝑓 = 0,60 . 𝑃𝑡𝑜𝑡– 10 , 𝑠𝑒 𝑃𝑡𝑜𝑡 < 70𝑚𝑚𝑃𝑒𝑓𝑓 = 0,80 . 𝑃𝑡𝑜𝑡– 24 , 𝑠𝑒 𝑃𝑡𝑜𝑡 ≥ 70𝑚𝑚

𝐿𝑅 =𝐶𝐸𝑖

5𝐶𝐸𝑒−𝐶𝐸𝑖, dados em [dS/m].

Determinação do caudal


1 Baldes (10, 25 e 210 litros) 4

2 Flume RBC 5

3 Cronômetro (precisão de segundos) 3

4 Pá de pedreiro para abertura das

covas

1

5 Sulcos para determinação dos caudais 15

6 Canal de cabeceira para determinar o

caudal de entrada

9


Determinação do caudal (Cont.):

Caudal fornecido pela bomba. Procedimentos:

Foram feitas no mínimo onze repetições para

se obter o valor medio representativo. E o

caudal foi obtido através da relação/razão entre

o volume e tempo.

𝑄𝑎𝑝=𝑉𝑎𝑝

𝑡𝑎𝑝

Fonte: Nilton Mario, 2016/ISPG



Volume de água nos canais terciários . Procedimentos:

Instalação do flume (RBC) no meio dos canais

de cabeceiras;

Registro da lâmina com auxílio do cronómetro,

onde foram feitas no mínimo sete repetições.

Foi determinado usando a formula característica do

flume RBC, dado pelo fabricante:

𝑄 = 7−7 ∗ 𝑆𝐻 3 + 0,000626 ∗ 𝑆𝐻 2 + 0,01569 ∗ 𝑆𝐻 − 0,0665

Q - é o caudal [l/s]; e

SH - é altura de água em [mm].




Caudais de entrada, meio e saída nos sulcos. Procedimentos:

Fonte: Nilton Mario, 2016/ISPG Fonte: Nilton Mario, 2016/ISPG Fonte: Nilton Mario, 2016/ISPG


LAYOUT

Determinação da secção transversal


1 Perfilómetro 1

2

Sulcos

escolhidos 19

3

Canal de

cabeceira

escolhido9

Procedimentos:

Foram escolhidos aleatoriamente 5

sulcos para cada parcela do campo;

Medição consistiu em colocar o

perfilómetro, obtendo-se assim, a largura

e as profundidades dos sulcos;

De referir que este processo era feito em

três secções para cada sulco e canal de

cabeceira.

Determinação da secção transversal sulcos (Cont.):

Figura 3: Medição da secção transversal dos sulcos

Procedimentos:

Fonte: Nilton Mario, 2016/ISPG Fonte: Nilton Mario, 2016/ISPG


Procedimentos:

A forma da secção do escoamento

permitiu que fosse expresso a

largura da superfície líquida através

de equação abaixo:

𝐵 = 𝑎1 ∗ 𝑦𝑎2

𝑦 = profundidade, (m);

𝑎1 e 𝑎2 = parâmetros de ajuste.

Os valores de 𝑎1 e 𝑎2 foram estimados

utilizando o método dos dois pontos e

conhecendo os valores de B

correspondente a 𝑦𝑚𝑎𝑥, de acordo com as

equações a seguir:

𝑎2 =ln 𝐵𝑚𝑎𝑥 −ln(𝐵𝑚𝑒𝑑)

ln(𝑦𝑚𝑎𝑥)−ln(𝑦𝑚𝑒𝑑)e 𝑎1 =

𝐵𝑚𝑎𝑥

𝑦𝑚𝑎𝑥𝑎2


Procedimentos:

Para a determinação da área de secção transversal do sulco foi utilizado a

equação de Manning abaixo:

𝑄𝑜 =𝐴𝑜 𝑅

23 𝑆𝑜

1260

𝑛Onde:

𝑄𝑜 = caudal de entrada, (m3/s);

𝐴𝑜 = área de secção transversal, (m2);

R = raio hidráulico, (m);

𝑆𝑜 = declive, decimal e

n = coeficiente de Manning

Determinação da eficiência do sistema

Foi necessário obter os seguintes

parâmetros:

Eficiência de aplicação (Ea)

Ea =V𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑜

Vaplicado∗ 100

Eficiência de armazenamento (Es)

E𝑠 =V𝑢𝑠𝑎𝑑𝑜Vnec

Eficiência de uniformidade (𝐸𝑢)

𝑒𝑢 = 1 −∑ 𝑑− ത𝑑

𝑛∗ ത𝑑, onde:

𝑑 - dotação aplicada (mm);

𝑛 - número de observações; e

ҧ𝑑 - dotação média aplicada (mm).

Procedimentos:

Determinação das perdas

Procedimentos:

Perda por percolação profunda Perda por escoamento superficial

𝑃𝑟𝑢𝑛𝑜𝑓𝑓=𝑉𝑟𝑢𝑛𝑜𝑓𝑓

𝑉𝑓𝑜𝑟𝑛𝑒𝑐𝑖𝑑𝑜

Onde:

V_runoff = volume de 𝑟𝑢𝑛𝑜𝑓𝑓 em

(m3), e

V_fornecido = volume fornecido em

(m3).

𝑃𝑝𝑝 =𝑉𝑝𝑒𝑟𝑐𝑜𝑙𝑎𝑑𝑜

𝑉𝑓𝑜𝑟𝑛𝑒𝑐𝑖𝑑𝑜

Onde:

𝑉𝑝𝑒𝑟 = 𝑉𝑖𝑛𝑓 − 𝑉𝑢𝑠𝑎𝑑𝑜; e

V_fornecido= volume fornecido em

(m3).

Medidas para melhorar o desempenho do sistema

Leitura bibliográfica;

Observação no campo; e

Analise crítica.

Nivelamento de precisão

Revestir canais com comportas e válvulas

Rega intermitente (surge flow)

Rega com corte antecipado

Redimensionar o sistema.

RESULTADOS

Textura do solo

Sector VIB (cm/h) Ko (cm/h) Solo Classificação do solo

Montante 1,55 0,93 Media/Alta Franco limoso

Sul 2,65 1,27 Alta Franco arenoso

Rio 1,24 0,65 Media Franco limo argiloso

Sulcos

Sectores Montante Sul Rio

Parcelas 1 2 3 1 2 3 1 2 3

Declive (%) 0.3 0.17 0.27 0.34 0.35 0.74 0.37 0.35 0.33

Cabeceiras

Declive (%) 0.56 0.16 0.52 0.87 0.45 0.3 0.1 0.25 0.35

Declividade

Varia de 0,2 a 3%, não devendo exceder 2% para evitar erosão

I = 0.23131. T0.7054

I = 0.67655. T0.6528

I = 1.9138. T0.3415

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 100 200 300 400 500 600 700 800

Infi

ltra

ção

acu

mu

lad

a (

cm)

Tempo acumulado (min)

Icum Montante

Iacum Sul

Iacum RIO

Taxa de infiltração do solo

# Parâmetros determinadosSectores Iacum (cm) K a VIB (cm/h) Ko R2

Montante 1086 0,23 0,71 1,55 0,93 0,95

Sul 856 0,68 0,65 2,65 1,27 0,99

Rio 2222,8 1,91 0,34 1,24 0,65 0,95

Frentes de avanço

Xav-Mont =0.198.Tav0.951

Xav-Sul= 0.184.Tav1.044

Xav-Rio = 0.362.Tav1.0

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80

Dis

tan

cia

(m)

Tempo (min)

Mont

Sul

Rio

Fonte: Roscher, (1985).

Determinação dos caudais

Sulcos


Parcelas 1 2 3 1 2 3 1 2 3

Caudal

(l/s) 1.17 0.85 1.09 1.29 1.03 1.19 1.11 1.02 1.12

Canais de cabeceiras


Parcelas 1 2 3 1 2 3 1 2 3

Caudal

(l/s) 9.89 7.72 9.24 1.15 2.02 4.38 1.67 2.36 3.4

Caudal de canais de cabeceiras

Caudal dos sulcos

Geometria de secção transversal

Secção transversal média dos sulcos

Sector SulSector Montante

Secção transversal média dos sulcos

Sector Rio

Geometria de secção transversal (Cont.):


Secção transversal média dos canais de cabeceiras

Sector Montante Sector Sul


Secção transversal média dos canais de cabeceiras

Sector Rio

Necessidade de água de rega (NAR) de tomate

Sectores ETc

(mm/d)

NAR

(mm)

CEi

(dS/m)

CEe

(dS/m)

LR

Montante 4.89 2.93 0,532 2,5 0,044

Sul 4.99 3.51 0,532 2,5 0,044

Rio 4.99 3.51 0,532 2,5 0,044

Parâmetros

Sector

Montante Sector Sul Sector Rio

Media Media Media

es (%) 46 34 34

Classificação Má Má Má

ea (%) 100 100 100

Classificação Boa Boa Boa

eu (%) 67 73 67

Classificação Má Má Má

Pp (%) 0 0 0

runoff (m3) 0 0 0

Avaliação da eficiência do sistema

CONCLUSÃO

Textura do solo

Montante: Franco – limoso

Sul: Franco – arenoso

Rio: Franco – limo – argiloso.

Declividade

A declividade média dos sulcos é de 0,002; 0,005 e 0,004 m/m

Afecta o avanço da água no sulco, isto é, S > mais rápido o

avanço e vice-versa.

CONCLUSÃO (Cont.)

Taxa de infiltração do solo

A capacidade de infiltração é baixa.

A VIB no sectores Montante é de 1,55; Sul 2,65 e Rio é de 1,24

cm/h.

Geometria secção transversal

Os sulcos e os canais de cabeceira são irregulares, isto é, não

seguem uma forma, tamanho e profundidade uniforme.

CONCLUSÃO (Cont.)

Avaliação da eficiência do sistema

É Baixa

Perdas

Perdas por runoff - foi nula

Perda por percolação profunda - não se verificou porque o volume

de água aplicado é inferior ao necessário.

RECOMENDAÇÕES

i) Ao agricultor

Construção de sulcos mais longos (50 m), tendo em conta o declive;

Redimensionamento do sistema;

Melhorar a forma da secção transversal dos sulcos;

Melhorar o declive dos canais de cabeceira ou revestir com

plásticos;

Programação de rega com tempo de corte antecipado: reduz as

dotações, a taxa do escoamento superficial e a minimiza a

percolação profunda.

RECOMENDAÇÕES (Cont.):

ii) As instituições

Criação de pequenos cursos de treinamento e capacitação dos

agricultores através dos serviços de extensão.

Execução de estudos do mesmo género em outras épocas do

ano, outros locais ao longo do Regadio, com outras culturas de

modo que se encontrem alternativas para se obter boas

eficiências.

iii) Aos investigadores

Muito

[email protected]

(+258) 846805877/823432386

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