DISCIPLINA: GCS104
7ª AULA PRÁTICA
DIMENSIONAMENTO DE TERRAÇO EM GRADIENTE E
CANAL ESCOADOURO
O DIMENSIONAMENTO DE CANAIS DE TERRAÇOS
DEPENDE DA VAZAO NO FINAL DO CANAL
Q=C.I.A
Onde: Q representa a vazão da AGUA COLETADA
ENTRE TERRACOS (m3/h ou m3/s), C representa o
coeficiente de enxurrada (sem unidade), I a intensidade
maxima da chuva (m/h) e A representa a área de captação
entre terracos (m2)
A VAZAO DEPENDE DE QUANTO DA CHUVA
ESCORRE ENTRE O TERRACO; DA INTENSIDADE DA
CHUVA NO TEMPO DE CONCENTRACAO CALCULADO
E AREA ENTRE TERRACOS.
EXEMPLO DE TERRENO COM 10% DE DECLIVIDADE, 500 METROS DE
LARGURA E 18,4 M DE EH ENTRE TERRACOS E 1,84 m DE EV ENTRE
TERRACOS EM ARGISSOLO ARGILOSO DO GRUPO C ONDE SERA
PLANTADO MILHO E TERRENO PREPARADO COM ARADO DE AIVECA
SEGUIDO DE GRADAGEM LEVE
Canal escoadouro
Terraços em gradiente
a
EH = 18,4 m
Área de captação de enxurrada
para vazão na extremidade do terraço
b
Extremidade do terraço
Comprimento = 500 m
c
EV = 1,84 m
• A ESTIMATIVA DA INTENSIDADE DE CHUVA MÁXIMA PROVÁVEL
PARA A REGIÃO.
• PARA A REGIÃO DE LAVRAS (MG), SILVA (1998) DESENVOLVEU
EQUAÇÕES QUE POSSIBILITAM ESTIMAR A CHUVA MÁXIMA
PROVÁVEL EM FUNÇÃO DO TEMPO DE RETORNO E TEMPO DE
DURAÇÃO DA CHUVA.
• PARA A ESTIMATIVA DA INTENSIDADE DE CHUVA MÁXIMA
PROVÁVEL NESSE TEMPO, SERÁ EMPREGADA UMA OUTRA
FÓRMULA, TAMBÉM PROPOSTA POR SILVA (1998), COMO SEGUE:
• I = 250 TR 0,14 / T 0,44
• ONDE I REPRESENTA A ESTIMATIVA DA CHUVA MÁXIMA
PROVÁVEL PARA TR, QUE REPRESENTA O PERÍODO DE
RETORNO (TEMPO DE RECORRÊNCIA ADOTADO PARA
PROBABILIDADE DA CHUVA MÁXIMA) E T O TEMPO MÍNIMO DE
DURAÇÃO DA CHUVA. ESTA EQUAÇÃO É APLICADA PARA
T<120MIN.
• O TEMPO MINIMO DA CHUVA E IGUAL AO TEMPO QUE A AGUA
FICA CONCENTRADA NO CANAL ATE SER DESCARREGADA NO
CANAL ESCOADOURO
• O TEMPO DE CONCENTRAÇÃO DE ÁGUA NO
PONTO DE DESCARGA PODE SER
ESTIMADO PELA FORMULA PROPOSTA POR
KIRPCH, COMO SEGUE:
• Kirpich, P.Z. Time of concentration of small
agricultural watersheds. Civil Eng. 10, 362.
1940.
• TC = 0,0195 X L0,77 X S–0,385
• Onde Tc representa o tempo de concentração (min), L
representa o maior caminho que a água percorre até o
ponto de descarga (metros) e S representa o desnível
do maior caminho (m/m).
COMO EXEMPLO, PARA ESTIMATIVA DO TEMPO DE CONCENTRAÇÃO
PARA A SITUAÇÃO ILUSTRADA NA FIGURA 22, O MAIOR CAMINHO
QUE A ÁGUA DEVERÁ PERCORRER ATÉ O PONTO DE DESCARGA, É
DO PONTO A PARA O PONTO B (QUE REPRESENTA O
ESPAÇAMENTO HORIZONTAL ENTRE OS TERRAÇOS = 18,4 m) E DO
PONTO B ATÉ O PONTO C (QUE REPRESENTA O COMPRIMENTO DO
TERRAÇO=500 m). DESSA FORMA, O COMPRIMENTO L DA EQUAÇÃO
SERÁ IGUAL A 518,4 m. O DESNÍVEL DESSE CAMINHO DA ÁGUA (S)
PODE SER OBTIDO DE FORMA SEMELHANTE, OU SEJA: A
DIFERENÇA DE NÍVEL DO PONTO A AO PONTO B É IGUAL AO
ESPAÇAMENTO VERTICAL ENTRE TERRAÇOS (NO CASO DO
EXEMPLO = 1,84 m) E A DIFERENÇA DO PONTO B AO PONTO C
REPRESENTA O GRADIENTE TOTAL DO TERRAÇO EM TODA A SUA
EXTENSÃO (0,3%) QUE SERÁ 1,5 m. DESSA FORMA, O VALOR DE S
PARA CALCULO DO TEMPO DE CONCENTRAÇÃO SERÁ
[(1,84+1,5)/518,4] = 0,00644 m/m. O TEMPO DE CONCENTRAÇÃO DA
ÁREA SERÁ:
TC = 0,0195 X 518,40,77 X 0,00644–0,385 = 16,75 min.
O TEMPO DE CONCENTRAÇÃO É EMPREGADO PARA
ESTIMATIVA DA CHUVA MÁXIMA PROVÁVEL, UMA VEZ
QUE ESTE REPRESENTA O TEMPO MÍNIMO QUE A
CHUVA DEVERÁ DURAR PARA QUE OCORRA A VAZÃO
MÁXIMA DE ENXURRADA DA ÁREA. A ESTIMATIVA
DESSA INTENSIDADE MÁXIMA PROVÁVEL É OBTIDA,
ASSUMINDO O TEMPO DE RETORNO DE 10 ANOS,.
I = 250 X TR 0,14 / T 0,44
I = 250 X 10 0,14 / 16,75 0,44 = 99.8 mm /h (0,0998 m/h) =
2,77 X 10-5 m/s
Q=CxIx A
A = 500 X 18,4 = 9200 m2
O COEFICIENTE DE ENXURRADA (TABELA 7- BERTOLINI ET AL. 1993)
PERMITE ESTIMAR A FRAÇÃO DA CHUVA QUE SE TRANSFORMA EM ENXURRADA.
ESSE COEFICIENTE DEPENDE DO GRUPO DE SOLO (CAPACIDADE DE
INFILTRAÇÃO E PERMEABILIDADE DA ÁGUA); TIPO DE COBERTURA VEGETAL E
MANEJO; TOPOGRAFIA (DECLIVIDADE DO TERRENO).
GRUPO DE SOLOS
TOPOGRAFIA
RELEVO
PLANO:
USO E MANEJO
A
B
C
D
ALTO
MEDIO
0.2
0.3
0.4
0.5
0.3
0.4
0.5
0.6
0.4
0.5
0.6
0.7
ALTO
0.3
0.4
0.5
0.6
MEDIO
0.4
0.5
0.6
0.7
0.5
0.6
0.7
0.8
ALTO
0.4
0.5
0.6
0.7
MEDIO
0.5
0.6
0.7
0.8
0.6
0.7
0.8
0.9
BAIXO
(0- 5%)
RELEVO
ONDULADO:
(5-10%)
RELEVO
ACIDENTADO:
(10,01 -30%)
BAIXO
BAIXO
Grupo
Índices K de acordo com os atributos e resistência à erosão de diferentes
agrupamentos de solos para uso na equação de Bertolini et al. (1993).
Grupo de
resistência
à erosão
Principais atributos dos solos
Índice K
profundidade
permeabilidade
Textura
Razão
textural
Grupos de solos
A
Alto
Profundo (1 a 2 m)
a Muito profundo (>
2 m)
moderada/rápida a
rápida/rápida
Média/média
m.argilosa/m.argilosa
argilosa/argilosa
< 1,2
Maioria
dos
Latossolos
da
região sudeste e
Centro Oeste e
neossolos
quartzarênicos
1,25
B
Moderado
Profundo (1 a 2 m)
moderada /rápida
rápida/rápida
Arenosa/arenosa
Arenosa/média
Arenosa/argilosa
Média/argilosa
Argilosa/m.argilosa
1,2 a 1,5
Alguns
latossolos
Alguns
argissolos
Alguns
nitossolos
1,10
C
Baixo
Moderadamente
Profundo (0,5 a
1m) a profundo (1 a
2 m)
Lenta/moderada
rápida/moderada
lenta/rápida
> 1,5
Alguns
argissolos
Alguns
nitossolos
0,90
D
Muito
baixo
Raso (0,25 a 0,5
m)
a
Moderadamente
Profundo (0,5 a
1m)
rápida/moderada
lenta/lenta
Muito
variável
Maioria
dos
Cambissolos e
neossolos
litólicos
0,75
Muito variável
CLASSES DE USO E MANEJO
• (u + m)/2
> 1,50
1,0 – 1,50
<1
Uso e manejo
alto
medio
baixo
Grupos de culturas e seus respectivos índices para uso na
equação de Bertolini et al. (1993).
Grupo
Culturas
Índice
1
Feijão, mandioca e mamona
0,50
2
Amendoim, arroz, algodão, alho, cebola, girassol e fumo.
0,75
3
Soja, batatinha, melancia, abóbora, melão e leguminosas.
1,0
4
Milho, sorgo, cana-de –açúcar, trigo, aveia, centeio, cevada, outras culturas de inverno e
frutíferas de ciclo curto como abacaxi
1,25
5
Banana, café, citrus,e frutíferas permanentes
1,50
6
Pastagens e ou capineiras
1,75
7
Reflorestamento, cacau e seringueira
2,00
Grupos de preparo do solo e manejo de restos culturais com seus respectivos
índices para uso na equação de Bertolini et al. (1993).
Grupo
Preparo primário
Preparo secundário
Índice
1
Grade aradora (ou pesada) ou
enxada rotativa
Grade niveladora
0,50
2
Arado de discos ou aiveca
Grade niveladora
0,75
3
Grade leve
Grade niveladora
1,0
4
Arado escarificador
Grade niveladora
1,50
5
Não tem
Plantio sem revolvimento do
solo, roçadeira, rolo faca,
herbicidas (plantio direto)
2,0
QUAL A SECCAO CRITICA DO CANAL?
A VAZÃO EM CANAIS ABERTOS É FUNÇÃO DA AREA DOS MESMOS E
DA VELOCIDADE DA ÁGUA NO SEU INTERIOR.
EQUAÇÃO DA CONTINUIDADE.
Q=A.V
Tabela - Valores máximos para velocidade (m/s) média em canais abertos
SOLOS
[1]
[2]
Solos mais erodíveis
Solos menos erodíveis
Declividade %
Declividade %
<5
5.1 - 10
> 10
<5
5.1 - 10
> 10
Solos ricos em silte e/ou areia muito fina
0,2
NR
NR
0,3
NR
NR
Solos de textura arenosa
0,45
NR
NR
0,75
NR
NR
Solos de textura média
0,7
NR
NR
0,.8
NR
NR
Solos de textura argilosa
0,8
NR
NR
1,.2
NR
NR
Neves, E. T. Curso de hidráulica. 8ª ed. Porto Alegre. Ed. Globo. 1986.577p.
Bertoni, J. Lombardi Neto, F. Conservação do solo. Piracicaba. Livroceres, 1985. 392p. il.
L
l
p
T ra p e z o id a l
P
b
e
L
l
T ria n g u la r
P
p
e
Z = e /p
L
l
p
P a ra b o ló id e
P
F o rm a s
do Canal
Á re a se c c io n a l
(A )
P e rím e tro
M o lh a d o (P m )
R a io
H id rá ulico
(R h)
L a rg u ra
s
T ra p e zo id a l
bp + Zp2
b + 2 p (Z 2 + 1 ) 0 ,5
A /P m
l = b + 2Zp
L = b + 2ZP
T rian g u la r
Zp2
2 p (Z 2 + 1 ) 0 ,5
A /P m
l = 2Zp
L = ( P / p )l
P a ra b o ló id e
2 lp /3
l + 8 p 2 /3 l
A /P m
l = A /0 ,6 7 p
L = l(P /p ) 0 ,5
MANUTENÇÃO DOS TERRAÇOS:
ANUALMENTE, ANTECIPANDO AO PERÍODO DAS CHUVAS, DEVE-SE
REALIZAR UMA MANUTENÇÃO PREVENTIVA NOS TERRAÇOS. NO CASO
DOS TERRAÇOS EM NÍVEL, A PREVENÇÃO É FEITA REMOVENDO-SE OS
SEDIMENTOS ACUMULADOS NO INTERIOR DO CANAL PARA SOBRE O
CAMALHÃO.
OS TERRAÇOS EM GRADIENTE SÃO VERIFICADOS TAMBÉM QUANTO AO
ACÚMULO DE SEDIMENTOS NO CANAL, PRINCIPALMENTE, QUANTO A
POSSÍVEL EROSÃO NO MESMO. NO CASO DE SE VERIFICAR EROSÃO NO
INTERIOR DO CANAL DO TERRAÇO EM GRADIENTE, TRATA-SE DE
VELOCIDADE ACIMA DAQUELA QUE O SOLO É CAPAZ DE RESISTIR. ESSE
PROBLEMA E CORRIGIDO VEGETANDO-SE O CANAL DO TERRAÇO OU
COLOCANDO-SE PEQUENOS DISSIPADORES DE VELOCIDADE NO
INTERIOR DOS MESMOS, TAIS COMO PEDRAS, PEDAÇOS DE MADEIRA,
ETC.
EVENTUAIS FALHAS NOS CAMALHÕES DOS TERRAÇOS DEVEM SER
CORRIGIDAS.
DIMENSIONAMENTO DE CANAIS ESCOADOUROS
OS TERRAÇOS EM GRADIENTE DESÁGUAM EM CANAIS ESCOADOUROS
QUE PODEM SER DEPRESSÕES NATURAIS DO TERRENO OU CANAIS
CONSTRUÍDOS COM ESSA FINALIDADE. EM AMBOS OS CASOS, O CANAL
ESCOADOURO DEVERÁ SER VEGETADO E CONTAR COM DISSIPADORES
DE ENERGIA DA ÁGUA PARA QUE NÃO OCORRA EROSÃO NO INTERIOR DO
MESMO. NESSE CASO, HÁ NECESSIDADE DE QUE ESSES CANAIS SEJAM
PROJETADOS E CONSTRUÍDOS ANTECIPADAMENTE AOS TERRAÇOS.
RECOMENDA-SE QUE ESTES SEJAM CONSTRUÍDOS PELO MENOS UM ANO
ANTES DOS TERRAÇOS PARA QUE A VEGETAÇÃO TENHA TEMPO PARA SE
ESTABELECER. ESSE TIPO DE CANAL NÃO DEVE SER PROFUNDO POIS
HAVERÁ RISCO DE REMOÇÃO DE TODA A CAMADA SUPERFICIAL DO SOLO
DURANTE A CONSTRUÇÃO DO MESMO, DIFICULTANDO O
ESTABELECIMENTO DA VEGETAÇÃO. PORTANTO, TRATAM-SE DE CANAIS
RASOS E LARGOS (ALGUNS AUTORES RECOMENDAM A RELAÇÃO ENTRE
PROFUNDIDADE E LARGURA DE CERCA DE 1:40). EM SE TRATANDO DE
SEÇÃO TRIANGULAR, A ÁREA DA SEÇÃO DO CANAL SERÁ:
A= L X P/2 (SENDO L=40P)
A= 20 P2
O RISCO DE EROSÃO NO INTERIOR DESSES CANAIS É
MAIOR DO QUE EM CANAIS DE TERRAÇOS, EM FUNÇÃO
DA DECLIVIDADE DOS MESMOS SER MAIOR, UMA VEZ
QUE ESTES CANAIS SÃO CONSTRUÍDOS NO SENTIDO DO
DECLIVE DO TERRENO. EM FUNÇÃO DA COBERTURA
VEGETAL E DECLIVIDADE DO TERRENO, AS
VELOCIDADES ADMISSÍVEIS NO INTERIOR DESTES
CANAIS SÃO APRESENTADAS NA TABELA 8.
VALORES MÁXIMOS PARA VELOCIDADE MÉDIA EM CANAIS ESCOADOUROS COBERTOS COM GRAMÍNEA
DE DENSIDADE MÉDIA (M/S). ADAPTADO DE (NEVES, 1986)[1] E BERTONI & LOMBARDI NETO (1985)[2]
declividade
<5
5.1 - 10
> 10
cobertura regular
0.9
0.75
NR
cobertura boa
1.2
1.05
0.9
cobertura ótima
1.5
1.35
1.2
TABELA. GRAMÍNEAS RECOMENDADAS PARA REVESTIMENTO DE CANAIS
ESCOADOUROS E BACIAS DE CONTENÇÃO DE ENXURRADA, PARA REGIÕES COM ESTAÇÃO
CHUVOSA NO VERÃO E INVERNO MODERADAMENTE SECO (BERTOLINI ET AL., 1992)
NOME CIENTÍFICO
BRACCHIARIA ARRECTA
BRACCHIARIA DECUMBENS
BRACCHIARIA HUMIDICULA
BRACCHIARIA MUTICA
PANICUM REPENS
PASPALUM DILATATUM
PASPALUM NOTATUM
NOME COMUM
TANNER GRASS
DECUMBENS
HUMIDÍCULA
CAPIM ANGOLA OU CAPIM FINO
GRAMA COSTELA
GRAMA GORDA
GRAMA BATATAIS
PARA MELHOR DESENVOLVIMENTO DA VEGETAÇÃO EM BACIAS DE
CONTENÇÃO E EM CANAIS ESCOADOUROS, SÃO RECOMENDADAS A
CALAGEM E A ADUBAÇÃO DA ÁREA, DE ACORDO COM RESULTADOS DE
ANALISE DO SOLO.