UNIFORMIDADE DA UMIDADE DO SOLO COM
DIFERENTES ESPAÇAMENTOS DE UM
SISTEMA DE IRRIGAÇÃO POR ASPERSÃO
M. D. Ribeiro1; F. P. de Deus2; E. A. A. Barbosa3; D. R. C. Feitosa3; I. Z. Gonçalves3; E. E. Matsura4
RESUMO: A uniformidade de aplicação de água é uns dos parâmetros para avaliar um sistema
de irrigação. No entanto a uniformidade da umidade no perfil do solo pode ser diferente da
aplicada, pela redistribuição de água no solo. A determinação da uniformidade da umidade do
solo no tempo em diferentes espaçamentos fornece informações para otimizar o
dimensionamento dos sistemas de irrigação. O objetivo desse trabalho foi avaliar a
uniformidade da umidade do solo no tempo após um evento de irrigação, com a simulação de
diferentes espaçamentos entre aspersores. Foi realizado um ensaio a campo com um aspersor, e
retirado amostras de umidade do solo pelo método gravimétrico nos tempos estabelecidos.
Depois foi simulada sobreposição de diferentes espaçamentos entre aspersores pelo software
Cath 3D e calculados o CUD e o CUC. Os valores da uniformidade no tempo diminuíram até 4
horas e começaram a aumentar após 8 horas do término da irrigação. Os valores de CUD e CUC
estiveram acima do recomendado até os espaçamentos de 12x12m e 12x18, respectivamente,
para tempo de 4 horas. A simulação permitiu verificar a redistribuição de água no solo pela
uniformidade da umidade no solo no tempo e em diferentes espaçamentos.
PALAVRAS-CHAVE: Redistribuição de água no solo; Coeficiente de uniformidade;
Simulação.
SOIL MOISTURE UNIFORMITY WITH DIFFERENT
SPACING OF A SPRINKLER IRRIGATION SYSTEM
SUMMARY: The water application uniformity is one of the parameters to evaluate an
irrigation system. However the soil profile moisture uniformity may be different, because there
is soil water redistribution. The determination of soil moisture uniformity in the time at different
spacing provides information to optimize the irrigation systems design. The objective of this
study was evaluated the soil moisture uniformity in the time after an irrigation event, with
simulation analysis of different sprinkler spacing. The test was conducted in field with a
sprinkler, and removed samples of soil moisture by gravimetric method at the appointed times.
After this, it was simulated different overlapping sprinklers spacing by Cath 3D software and
calculated the CUD and CUC. The uniformity values in the time were reduced until 4 hours and
1
Engenheiro Agrícola, Mestrando, Feagri/Unicamp, Av. Candido Rondon, 501, CEP 13083-875, Campinas, SP.
Fone (19) 35211029. e-mail: [email protected].
2
Msc. Eng. Agrícola, Doutorando, Feagri/Unicamp, Campinas, SP
3
Msc. Eng. Agrônomo, Doutorando, Feagri/Unicamp, Campinas, SP
4
Prof. Pós-doctor, Feagri/unicamp, Campinas, SP
M. D. Ribeiro et al.
started to rise after eight hours of the irrigation end. The CUD and CUC values were above the
recommended for the spacing 12x12m and 12x18, respectively, in time of 4 hours. The
simulation analyses allowed verify the soil water redistribution by the soil water uniformity in
the time and in different spacing.
KEYWORDS: Soil water redistribution; Uniformity coefficient; Simulating.
INTRODUÇÃO
A uniformidade de aplicação de água é um parâmetro para qualificar a distribuição de água
de um sistema de irrigação, sendo esse de grande importância para auxiliar na caracterização e
avaliação de um sistema de irrigação. Os mais comuns são o coeficiente de uniformidade de
Christiansen (CUC) e o coeficiente de uniformidade de distribuição (CUD).
Além de fornecer os valores para verificar a qualidade de irrigação há também uma
necessidade de conservação dos recursos hídricos e redução nos custos de produção que devem,
por meio dos sistemas de irrigação e manejo, proporcionar aplicação de água uniforme e
eficiente (REZENDE et al., 2002).
Coeficientes de uniformidade baixos indicam alta dispersão na taxa de aplicação de água,
havendo, no caso da irrigação por aspersão, elevadas precipitações em parte da área e déficit de água
em outras partes, enquanto que altos coeficientes de uniformidade indicam similaridades da
precipitação na área irrigada (HAMAN et al. 1997).
Para Bernardo et al (2006) o valor mínimo recomendável do CUC para irrigação por aspersão
convencional é de 80%, e para os valores de CUD, Bralts (1986) classificou como: excelente para
valores de 90% ou maiores, bom de 80 a 90%, regular de 70 a 80% e ruim os valores inferior a 70%.
No entanto a avaliação do sistema pelos valores de coeficientes de uniformidade na
superfície do solo pode subestimar a aplicação de água, por não considerar o efeito da
redistribuição de água no solo (REZENDE et al., 1992). Rodrigues et al. (2001) avaliando a
aplicação de água em pivô central na superfície e no interior do solo, concluíram que a
uniformidade de distribuição no interior do solo foi superior a obtida na superfície.
A avaliação temporal da uniformidade da umidade no solo pode fornecer informações para um
melhor dimensionamento do sistema de irrigação, garantindo um fornecimento de água adequando
às culturas, utilizando com maior precisão o sistema de irrigação. Assim o objetivo deste trabalho foi
de avaliar a uniformidade da umidade do solo antes e nos tempos de 0, 4 e 8 horas após a irrigação,
com a simulação de diferentes espaçamentos entre aspersores para um sistema de irrigação por
aspersão convencional em condições de campo.
MATERIAL E MÉTODOS
O trabalho foi realizado em outubro de 2011, na Faculdade de Engenharia Agrícola
(FEAGRI) da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). O solo foi classificado como
sendo Latossolo Vermelho Distroférrico, cuja umidade na capacidade de campo (θcc) e no
ponto de murcha permanente (θPMP), para o intervalo de profundidade de 0 a 0,2 m, são de 0,4
m3 m-3 e 0,27 m3 m-3, respectivamente. Utilizou-se no ensaio o sistema de irrigação por aspersão
convencional, cujo aspersor foi instalado ao centro da área expeimental de 28x28 metros, sendo
este da marca NaanDanJain, modelo 5022 ½” M, bocal azul (3,5x2,5 mm), operando à uma
M. D. Ribeiro et al.
pressão de 300 kPa, e resultando em uma vazão de 1,16 m3 h-1 e em um diâmetro molhado de 24
metros. O ensaio foi conduzido monitorando concomitantemente as condições de vento por
anemômetro, onde devido ao horário de ensaio (4:00 da manhã), apresentou velocidade menor
que 0,7 m s-1. Visando aplicar a quantidade de água até atingir a umidade na capacidade de
campo (θcc), determinou-se o tempo de irrigação ( =4 h e 19 min) baseado nos valores de
intensidade máxima de aplicação de água (
= 6,6 mm h-1) proporcionado pelo aspersor, e na
capacidade máxima de armazenamento de água no solo (
= 28,5 mm) na profundidade de 0
a 0,15 m (z). Foram realizadas 24 amostragens de solo antes do evento da irrigação, com o
intuito de determinar a umidade inicial do solo em cada ponto ( ) (Umidade média anterior à
irrigação foi de 0,21 m3 m-3). E após a irrigação foram amostradas os mesmos 24pontos no
tempo 0, 4 e 8 horas determinando a umidade no solo no tempo utilizando o método
gravimétrico. Posteriormente utilizando o software Surfer 9.0, realizou-se a espacialização dos
dados de umidade do solo (4m²/ponto) utilizando o método da krigagem. Determinando os
valores de umidade nos pontos onde não foram realizadas amostragens de solo. Com os dados
de umidade do solo (estimados) antes, 0, 4 e 8 horas após a irrigação, utilizou-se o programa
Catch 3D versão 4.6, e realizou simulações das sobreposições com espaçamentos múltiplos de 6
metros, devido ao comprimento das tubulações comerciais de irrigação. O limite dos
espaçamentos foi de 24 metros entre aspersores devido o alcance do aspersor ensaiado. Assim
os espaçamentos simulados foram: 6x6 m; 6x12 m; 12x12 m; 12x18 m; 18x18 m; 18x24 m;
24x24 m; 24x30 m. Por fim foram determinados os valores de coeficiente de uniformidade de
Christiansen (CUC) e de distribuição (CUD), para cada tempo e espaçamento.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A Figura 1. Apresenta os dados de uniformidade de distribuição (CUD) e uniformidade de
Christhiansem (CUC) da área amostrada, antes da irrigação, 0, 4 e 8 horas após a irrigação.
Pode-se observar que os valor de uniformidade da umidade do solo antes da irrigação foi maior
que os valores após a irrigação, com 93,8% e 95,8% para o CUC e CUD, respectivamente. Isso
se deve ao fato de que a umidade no solo estava redistribuída na camada de 0,15m estudada,
redistribuição essa causada pelo diferencial de potencial no solo com o passar do tempo.
Figura 1. Uniformidade distribuição (CUD) e de Christhiansem (CUC) da umidade no solo na área real,
antes da irrigação a 0 hora, 4 horas e 8 horas após a irrigação
No tempo 0 hora após a irrigação o CUD e o CUD diminuem para 77,4 e 81,6,
respectivamente. Isso pode ter ocorrido devido à lâmina aplicada estar começando a se infiltrar
no solo, sendo que as camadas mais profundas ainda esta com a umidade inicial. A aplicação de
água ao longo do raio do aspersor não é uniforme, influenciando na umidade no solo,
M. D. Ribeiro et al.
principalmente nos primeiros instantes. No instante de 4 horas após a irrigação, o CUD e o CUC
diminuem os valores para 66,0% e 78,4%, respectivamente. No tempo de 8 horas após a
irrigação o CUD e o CUD aumentaram para 75,3% e 82,9%, respectivamente. A água aplicada
começou a se redistribuir no perfil do solo, buscando o equilíbrio do potencial de água no solo,
ou seja, uniformizando a umidade do solo.
Nas Figuras 2 e 3 percebemos que há uma tendência igual entre os tempos 0, 4 e 8 horas após a
irrigação, para os valores de CUD e CUC em todas as simulações dos espaçamentos. Já para os
valores de uniformidade entre espaçamentos, houve uma diminuição até o espaçamento de18x18
m, aumentou até 24x24m e voltou a diminuir no espaçamento 24x30 m. Os baixos valores de
uniformidade no espaçamento 18x18 m pode ter ocorrido devido à sobreposição de 1/3 do raio,
sendo que a área sobreposta apresentou valores mais altos que a área não sobreposta.
Figura 2. Coeficiente de uniformidade de distribuição (CUD) da umidade do solo no tempo, com
simulação de diferentes espaçamentos.
Os menores valores encontrados de uniformidade foram no espaçamento de 24x30 m. Nesse
espaçamento não há sobreposições entre aspersores, pois há uma faixa sem irrigar, que foi
contabilizada com valores de umidade zero pelo programa Cath 3D. Os maiores valores de
uniformidade foram encontrados no espaçamento de 6x6 metros. Esses valores elevados se deve
ao fato de que há 200% de sobreposição do raio, e a malha avaliada sobreposta sofre influencia
da lâmina aplicada de 16 aspersores.
Figura 3. Coeficiente de uniformidade de Christiansen (CUC) da umidade do solo no tempo, com
simulação de diferentes espaçamentos.
No entanto os valores de CUD que se apresentaram acima do recomendado de 80%, foram para
os espaçamentos 6x6m, 6x12m e 12x12 m para todos os tempos exceto para o tempo 0 hora no
espaçamento de 12x12m. Os valores de CUC que estão acima de 80% foram os espaçamentos de
6x6m, 6x12m, 12x12m para todos os tempos estudados, e ainda os espaçamentos de 12x18m e
24x24m para o tempo de 4 horas após a irrigação. Os valores de CUC são maiores que o CUD
M. D. Ribeiro et al.
porque, segundo SOUZA et al. (2006), esse é um coeficiente sensível a pequenas variações dos
valores e que o CUD dá um tratamento mais rigoroso a problemas de distribuição.
CONCLUSÕES
A redistribuição de água promovida pelo diferencial de potencial do solo proporcionou a ocorrência
de maiores índices de uniformidade após 8 horas da irrigação. No primeiro instante a água se infiltra e
após esse instante ela começa a se redistribuir no solo, tornando a umidade do solo mais uniforme.
A simulação permitiu verificar a uniformidade da umidade no solo por meio da
redistribuição de água no solo no tempo em diferentes espaçamentos, sendo parâmetro para a
escolha do espaçamento entre aspersores.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
BERNARDO, S; SOARES, A. A.; MANTOVANI, E. C. Manual de irrigação. 8 ed. Viçosa: UFV, 2006. 625p.
BRALTS, V.F. Field performance and evaluation. In: NAKAYAMA, F.S.; BUCKS, D.A. (Ed.) Trickle irrigation
for crop production. Amsterdam: Elsevier, 1986. p.216-240. (Development in Agricultural Engineering, 9).
HAMAN, D.Z; SMAJSTRLA, A.G.; PITTS, D.J. Uniformity of sprinkler and microirrigation system for
nurseries. Institute of Food and Agricultural Sciences, University of Florida. Boletim 312. 1997.
REZENDE, R.; FRIZZONE; J. A.; BOTREL, T. B. Desempenho de um sistema de irrigação pivô-central
quanto à uniformidade de distribuição de água, abaixo e acima da superfície do solo. Engenharia na
Agricultura, Viçosa, v.2, n.19, p.01-07, 1992.
REZENDE, R.; GONÇALVES, A. C. A.; FREITAS, P. S. L.; FRIZZONE, J. A.; TORMENA, C. A.;
BERTONHA, A. Influência da aplicação de água na uniformidade da umidade no perfil do solo. Acta
Scientiarum, Maringá, v.24, n.5, p. 1553-1559, 2002.
RODRIGUES, T.R.; BATISTA H. S.;, CARVALHO, J. M.; GONÇALVES A. O.; MATSURA, E. E.
Uniformidade de distribuição de água em pivô central, com a utilização da técnica TDR na superfície e no interior
do solo. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, Campina Grande, v.5, n.2, p.187-191, 2001.
SOUZA, L. O. C.; MANTOVANI, E. C.; SOARES, A. A.; RAMOS, M. M.; FREITAS, P. S.L.
Avaliação de sistemas de irrigação por gotejamento, utilizados na cafeicultura. Revista Brasileira de
Engenharia Agrícola e Ambiental. Campina Grande, v.10, n.3, jul./set. 2006.