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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA
CENTRO DE TECNOLOGIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL
AUTOMONITORAMENTO DOS RECURSOS HÍDRICOS EM
LAVOURAS ORIZÍCOLAS
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
Raquel Paula Lorensi
Santa Maria, RS, Brasil
2008
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AUTOMONITORAMENTO DOS RECURSOS HÍDRICOS EM
LAVOURAS ORIZÍCOLAS
por
Raquel Paula Lorensi
Dissertação apresentada ao Curso de Mestrado do Programa de Pós-Graduação em
Engenharia Civil, Área de Concentração em Recursos Hídricos e Saneamento
Ambiental, da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM, RS), como requisito
parcial para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil
Orientador: Profa. Jussara Cabral Cruz
Santa Maria, RS, Brasil
2008
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Universidade Federal de Santa Maria
Centro de Tecnologia
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
A Comissão Examinadora, abaixo assinada,
aprova a Dissertação de Mestrado
AUTOMONITORAMENTO DOS RECURSOS HÍDRICOS EM LAVOURAS
ORIZÍCOLAS
elaborada por
Raquel Paula Lorensi
como requisito parcial para obtenção do grau de
Mestre em Engenharia Civil
COMISSÃO EXAMINADORA:
__________________________________
Jussara Cabral Cruz, Dr
a
(Presidente/Orientador)
__________________________________
Rita de Cássia Fraga Damé, Dr
a
. (UFPel)
__________________________________
Flávio Luiz Foletto Eltz, Dr (UFSM)
Santa Maria, 10 de março de 2008.
4
AGRADECIMENTOS
A Deus, pela vida.
À Família Lorensi, pela força, amor e proteção.
Ao meu noivo, Deivisson Costa da Silva, pelo apoio e incentivo nos momentos
necessários e por termos vencido mais uma etapa de nossa vida.
À minha orientadora, professora Jussara Cabral Cruz, pela confiança, amizade,
apoio e ensinamentos transmitidos ao longo destes dois anos.
À professora Rita de Cássia Fraga Damé, pela amizade, força e incentivo em fazer o
mestrado.
Ao professor Geraldo Lopes da Silveira e ao professor Flávio Luiz Foletto Eltz, pelo
apoio e discussão sobre o assunto do automonitoramento.
Ao professor Carlos Alberto Oliveira Irion, pelo companheirismo nas viagens em
lavouras orizícolas e nas reuniões do Comitê na Bacia Hidrográfica do Rio Ibicuí.
Ao João Julio, Adriano Antolini, Mário Trevisan, Edner Baumhardt, Maria da Graça
Brizola Mayer, Elisandra Maziero, Marília Tamiosso, Alessandro Sales e demais colegas do
GERHI, pelo apoio na montagem e implantação do sistema de automonitoramento.
Aos demais professores do PPGEC em Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental,
pela dedicação e desprendimento ao transmitirem seus conhecimentos, em especial ao
professor João Batista Dias de Paiva, pela confiança e compreensão.
Às amigas Cláudia Santos d’ Ávila, Ana Roberta Victória Silva, Ana Lúcia da Rosa
Denardin, pela descontração nos momentos difíceis e pela ajuda com a dissertação.
À Universidade Federal de Santa Maria, pela oportunidade de desenvolvimento do
trabalho.
A Capes e ao FINEP, pela bolsa concedida e pelos recursos para viabilização desse
projeto, respectivamente.
À Barragem do Arroio Duro em Camaquã/RS, pela visita ao sistema de
monitoramento.
Aos proprietários de lavouras de arroz irrigado, pela licença às visitas e instalações
do sistema de automonitoramento.
5
“SE TENS DE LIDAR COM ÁGUA,
CONSULTA PRIMEIRO A EXPERIÊNCIA,
E DEPOIS A RAZÃO.”
(LEONARDO DA VINCI)
6
RESUMO
Dissertação de Mestrado
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
Centro de Tecnologia
Universidade Federal de Santa Maria
AUTOMONITORAMENTO DOS RECURSOS HÍDRICOS EM LAVOURAS
ORIZÍCOLAS
AUTORA: RAQUEL PAULA LORENSI
ORIENTADORA: JUSSARA CABRAL CRUZ
Data e Local da Defesa: Santa Maria, 10 de março de 2008.
Encontrar novas soluções que racionalizem o uso da água, representa uma
importante estratégia para a gestão dos recursos hídricos. A lavoura orizícola se
destaca por ser uma das maiores consumidoras de água, ficando em torno de 12000
m
3
/ha.ano até 120 dias de cultivo. A outorga de direito de uso dos recursos hídricos
para a irrigação de arroz é o instrumento que visa gerenciar a demanda dessa água.
O grande problema a ser fiscalizado pela outorga é a quantificação do real consumo
de água para conferir os valores outorgados e os realmente utilizados. A fiscalização
desse volume de água concedido (outorgado) ao agricultor pode ser viabilizada com
a implantação do sistema de automonitoramento. O automonitoramento é um
sistema de monitoramento de uma atividade, realizado pelo próprio responsável
dessa atividade. Esse estudo objetivou identificar formas viáveis de implantar o
automonitoramento quantitativo de água de irrigação em lavouras de arroz. A área
de estudo incluiu lavouras de arroz de pequeno porte nos municípios de Restinga
Seca e Santa Maria – RS, totalizando três diferentes tipos de manejo de água. A
implantação dos testes de automonitoramento foi realizada em canais principais
condutores de água e na entrada de parcela cultivada. Foi estabelecida a curva
chave característica das estruturas a partir dos dados de níveis. Com os resultados,
conclui-se que a implantação e a operação das estruturas são simples, pois elas são
acessíveis e também têm como resultado satisfatório a fácil incorporação dos
procedimentos na rotina das lavouras por parte dos agricultores.
Palavras-chave: Gestão dos Recursos Hídricos, Irrigação, Monitoramento.
7
ABSTRACT
Master's Dissertation
Post-Graduate Program in Civil Engineering
Technology Center
Federal University of Santa Maria
SELF MONITORING OF HYDRIC RESOURCES IN RICE FARMINGS
AUTHOR: RAQUEL PAULA LORENSI
ADVISOR: JUSSARA CABRAL CRUZ
Date and Place of Defence: Santa Maria, March 10
th
, 2008.
To find new solutions that rationalize the use of water represents an important
strategy to hydric resources management. The rice farming stick out for being one of
bigest water consumers with around 12000 m³/ha per year until 120 days of
cutivation. The Right permission of hydric resources for rice farming irrigation is the
tool which intends to manage this water's demand. The big problem that needs to be
fiscalized for permission is the quantification of real water consume in order to confer
the allowed values and the ones were really used. The fiscalization of this water
volume granted to farmer can happen with the implantation of a self monitoring
system. This system controls an activity made by the person who is responsable for
that. This study aimed for identify workable forms in order to implant a quantitative
self monitoring of rice farming water. The study area included small rice farmings in
the cities of Restinga Seca e Santa Maria – RS, with three types of water
management. The implantation of self monitoring tests was made in the water majors
conductors canals and in the entry of cultivated allotment. It was established the key-
curve that characterizes the structure from levels datas. With the results, it was
concluded that the implantation and operation of structures are simple because they
are accessible. The results are satisfatory and the incorporation of the procedures in
farmers is easy.
Key-words: hydric resources management, irrigation, monitoring.
8
LISTA DE FIGURAS
Figura 2.1 - Problemas de irrigação.......................................................................................................19
Figura 2.2 - Problemas de irrigação.......................................................................................................19
Figura 2.3 - Comportas rústicas. ............................................................................................................20
Figura 2.4 - Conformação de uma calha Parshall..................................................................................29
Figura 2.5 - Calha Parshall.....................................................................................................................29
Figura 2.6 - Vertedor de soleira delgada (a) e vertedor de soleira espessa (b). ...................................30
Figura 2.7 - Método de medição pela cubagem.....................................................................................33
Figura 2.8 - Calha de madeira................................................................................................................34
Figura 2.9 - Sensor Eletronico de Velocidade Nautilus C 2000.............................................................35
Figura 2.10 - Monitoramento por pivô-central. .......................................................................................36
Figura 2.11 - Barragem do Arroio Duro..................................................................................................36
Figura 2.12 - Sistema de sensores. .......................................................................................................37
Figura 2.13 - Percurso da água..............................................................................................................37
Figura 2.14 - Transmissão por telemetria ..............................................................................................37
Figura 2.15 - Comportas de canal principal. ..........................................................................................38
Figura 2.16 - Comporta de canal secundário.........................................................................................38
Figura 2.17 - Relatório do sistema de monitoramento...........................................................................39
Figura 3.1 - Croqui da propriedade ........................................................................................................40
Figura 3.2 - Canal de aproximação........................................................................................................41
Figura 3.3 - Pt. 1.....................................................................................................................................41
Figura 3.4 - Pt. 2.....................................................................................................................................41
Figura 3.5 - Conjunto moto-bomba. .......................................................................................................42
Figura 3.6 - Croqui dos hectares monitorados.......................................................................................42
Figura 3.7 - Canal principal de alvenaria. ..............................................................................................43
Figura 3.8 - Trecho de monitoramento...................................................................................................43
Figura 3.9 - Croqui da parcela monitorada. ...........................................................................................44
Figura 3.10 - Vertedor retangular de madeira........................................................................................44
Figura 3.11 - Primeira tentativa de medição de velocidades ................................................................45
Figura 3.12 - Segunda tentativa de medição de velocidades ................................................................45
Figura 3.13 - Terceira tentativa de medição de velocidades .................................................................46
Figura 3.14 - Comportamento da lâmina vertente .................................................................................46
Figura 3.15 - Fluxo metodológico para implantação do sistema de automonitoramento .....................47
Figura 3.16 - Planilha M - Medição de vazão através do método das velocidades...............................49
Figura 3.17 - Método de cálculo de vazão: divisão de seção transversal .............................................49
Figura 3.18 - Planilha para cálculo da vazão .........................................................................................50
Figura 3.19 - Planilha do Observador ....................................................................................................52
Figura 3.20 - Fluviograma ......................................................................................................................52
Figura 3.21 - Tabela para Cálculo do Volume Total. .............................................................................53
Figura 4.1 - Canal de seção trapezoidal ...............................................................................................55
Figura 4.2 - Canal principal de alvenaria. ..............................................................................................56
Figura 4.3 - Canal principal de alvenaria. ..............................................................................................56
Figura 4.4 - Equipe Técnica no Evento..................................................................................................74
Figura 4.5 - Participantes no Dia de Campo. .........................................................................................74
9
LISTA DE TABELAS
Tabela 2.1 - Consumo anual de água por lavoura de arroz irrigado em área não sistematizada por
classe textural de solos. ................................................................................................................21
Tabela 2.2 - Consumo de água pela lavoura orizícola de acordo com o tipo de solos da bacia
hidrográfica do rio Ibicuí. ...............................................................................................................21
Tabela 4.1 - Planilha M para leitura das velocidades ............................................................................59
Tabela 4.2 - Cálculo da vazão observada na Propriedade A ................................................................59
Tabela 4.3 - Planilha A - Observador....................................................................................................60
Tabela 4.4 - Resultados do cálculo do volume utilizado na propriedade A ...........................................61
Tabela 4.5 - Planilha M para leitura das velocidades ............................................................................65
Tabela 4.6 - Cálculo da vazão observada na Propriedade B ................................................................66
Tabela 4.7 - Planilha do Observador .....................................................................................................66
Tabela 4.8 - Resultados do cálculo do volume utilizado na propriedade B ...........................................68
Tabela 4.9 - Planilha M para leitura das velocidades ............................................................................71
Tabela 4.10 - Cálculo da vazão observada na Propriedade C ..............................................................71
Tabela 4.11 - Planilha A do Observador ................................................................................................72
Tabela 4.12 - Resultados do cálculo do volume utilizado na propriedade C.........................................73
10
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ..............................................................................................................................11
1.1 OBJETIVO ...............................................................................................................................13
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA.........................................................................................................14
2.1 AUTOMONITORAMENTO............................................................................................................14
2.2 MODELO DE FISCALIZAÇÃO DA OUTORGA .................................................................................14
2.3 O ARROZ NO BRASIL................................................................................................................16
2.4 LAVOURA DE ARROZ E O CONSUMO DE ÁGUA.............................................................................16
2.4.1 Quantificação de água usada na lavoura de arroz...........................................................17
2.4.2 Problemas encontrados no uso da água na cultura de arroz ..........................................19
2.5 FATORES QUE INFLUENCIAM O CONSUMO DE ÁGUA....................................................................20
2.5.1 Tipos de solos...................................................................................................................20
2.5.2 Sistemas de preparo dos solos ........................................................................................22
2.5.3 Método de preparo e semeadura do arroz.......................................................................23
2.5.4 Sistemas de manejo da água em lavoura de arroz..........................................................25
2.6 MEDIÇÃO DE VAZÃO LÍQUIDA ...................................................................................................28
2.6.1 Dispositivos regulares.......................................................................................................28
2.6.2 Medidores Volumétricos ...................................................................................................33
2.6.3 Método das Velocidades e Área Molhada........................................................................34
2.7 SISTEMAS DE MONITORAMENTO EM IRRIGAÇÃO IMPLANTADOS NO RIO GRANDE DO SUL ..............35
3 ÁREA DE ESTUDO E METODOLOGIA.......................................................................................40
3.1 SELEÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO.................................................................................................40
3.1.1 Propriedade monitorada: canal regular em terra do tipo trapezoidal – Fazenda A .........40
3.1.2 Propriedade monitorada: Canal retangular em alvenaria – Fazenda B...........................42
3.1.3 Propriedade Monitorada: Canal vertedor em madeira – Fazenda C ...............................43
3.2 FLUXO METODOLÓGICO ...........................................................................................................46
3.2.1 Caracterização do sistema de irrigação ...........................................................................47
3.2.2 Identificação de soluções de automonitoramento e dimensionamento do equipamento 47
3.2.3 Projetos de automonitoramento .......................................................................................48
3.2.4 Implantação do monitoramento, treinamento dos produtores e concepção de planilhas51
3.2.5 Cálculo dos volumes totais...............................................................................................52
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO ....................................................................................................54
4.1 LOCAIS MONITORADOS............................................................................................................54
4.1.1 Canal regular em terra do tipo trapezoidal – Propriedade A............................................54
4.1.2 Canal regular em alvenaria – Propriedade B ...................................................................55
4.1.3 Canal vertedor em madeira – Propriedade C...................................................................56
4.2 VOLUME DE CAPTAÇÃO NAS PROPRIEDADES MONITORADAS .....................................................56
4.2.1 Ca... ..........ram81642( )]TJ/R52 9.37872 84(.)6.97536(o)5.81957( )-3.48924(t)9.30568(i)-8.rietrapezoidal – Propriedade A............................................
11
1 INTRODUÇÃO
A outorga do direito de uso da água é um instituto presente na legislação
brasileira desde 1934, com a edição do código de águas (BRASIL, 2008). Desde
então, os diplomas legais introduziram modificações apenas no que se refere ao
domínio da água. Para implantação da outorga como instrumento de
sustentabilidade hídrica, é necessário realizar um balanço hídrico global da bacia,
compatibilizando as disponibilidades hídricas com as necessidades de uso e a
demanda da sociedade.
A fiscalização do uso das águas em lavouras orizícolas consiste em um
desafio para os órgãos gestores. Implantar a outorga e não ter como fiscalizar[[ as
quantidades realmente utilizadas poderá colocar em descrédito todo o sistema de
gestão de recursos hídricos. Uma campanha de medição de vazões é demorada e
cara. Considerando que muitas lavouras possuem mais de uma entrada de água e
também diferentes saídas, as medições para serem feitas pelo órgão fiscalizador
seriam de um valor insustentável para o sistema. Além disso, o órgão gestor possui
reduzida infra-estrutura para exercer essa atividade, já que o número de
empreendimentos é extremamente elevado.
Uma alternativa para o órgão gestor estimar o consumo de água foi aplicada
em estudos anteriores na bacia do rio Santa Maria (UFSM/SEMA, 2003) e na bacia
do Ibicuí (UFSM/FINEP, 2005). Esta alternativa consistiu em classificar cada
empreendimento por tipo de solo e adotar um valor estimado por hectare, em função
de cada tipo de solo. A alternativa é viável na fase de planejamento, pois permite
avaliar uma ordem de grandeza das demandas da lavoura. Porém, o real consumo
depende muito das técnicas de preparo do solo e semeadura e das técnicas de
irrigação que estão sendo utilizadas.
A fiscalização desse volume de água concedido (outorgado) ao agricultor
pode ser viabilizada com a implantação do sistema de automonitoramento. O
automonitoramento aplicado à outorga de recursos hídricos é uma forma de
autodeclaração do usuário da água, que monitora e fornece dados da quantidade de
água utilizada na sua propriedade ou no seu empreendimento, formando assim uma
consciência de racionalização.
12
Com a implantação do automonitoramento, cabe ao Estado a fiscalização por
amostragem e/ou por denúncia. É dessa forma que o automonitoramento facilita a
implantação plena do sistema de outorga com objetivo de sustentabilidade, ao
permitir avaliar, com maior precisão, a “real” demanda de uso das águas. Além
disso, este sistema permite a construção de um banco de dados importante para o
balanço hídrico do consumo mais próximo da realidade.
A realidade das lavouras de arroz irrigado nas safras de 2003/04, 2004/05 e
2005/06 tiveram para o estado do Rio Grande do Sul um total de área plantada de
1.043.623, 1.048.184 e 1.031.000 hectares, respectivamente para cada ano (IRGA,
2002).
O censo da lavoura orizícola em 2005 teve uma variação de 2,3% no número
de lavouras no estado do Rio Grande do Sul em relação ao censo da lavoura
orizícola de 1999/00, ou seja, no censo de 1999/00 havia 8.955 lavouras e no censo
de 2005, 9.159 lavouras, sendo essas lavouras distribuídas nas regiões: Fronteira
Oeste com 1.088 lavouras, a região da Campanha com 1.129 lavouras, Zona Sul
com 605 lavouras, a Planície Costeira Interna à Lagoa dos Patos com 1.379
lavouras, a Planície Costeira Externa à Lagoa dos Patos com 1.461 lavouras e a
Diaessão Central com 3.497 lavouras. (FISCHER, 200 5).
O estado do Rio Grande do Sul apresenta diferentes tipos de solo para a
cu153(i)-11ltura do arroz, também diferentes tomadas d’água. Os sistemas de condução
org153(i)-11anizam-se por gravidade ou bombeamento, por meio de diferentes tipos de
canais que conduzem a água até as lavouras e diferentes formas de manejo de
irrigação.
Em visitas feitas em alguns municípios do Rio Grande do Sul, percebeu-se
que cada produtor tem seu próprio estilo de 1raojetar uma lavoura orizícola.
Equipamentos de controle de água existem, mas podem ser muito caros, não
condizendo com a realidade da maioria dos produtores de arroz irrigado do Estado.
13
A implementação de um sistema de automonitoramento do uso da água em
lavouras de arroz poderá trazer os seguintes benefícios ao sistema de gestão dos
recursos hídricos e aos produtores:
i) conhecimento da ordem de grandeza de valores de água para constar na
outorga;
ii) facilidade de fiscalização do uso da água por parte do órgão outorgante;
iii) auto-avaliação da eficiência de uso dessa água de produção;
iv)estabelecimento de um banco de dados para uso em modelos de
gerenciamento em nível de bacia e tomada de decisão.
1.1 Objetivo
O objetivo desta pesquisa é identificar formas viáveis de implantar o
automonitoramento quantitativo de água de irrigação em lavouras de arroz.
Os objetivos específicos são:
• identificar estratégias para monitoramento contínuo da quantidade de
água utilizada na lavoura;
• propor e testar o automonitoramento.
14
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 Automonitoramento
Automonitoramento é um sistema de monitoramento de uma atividade
realizado pelo próprio responsável por essa atividade.
Um exemplo de automonitoramento é o Núcleo de Controle da Poluição que
iniciou em 1974 no Rio Grande do Sul. A Fundação Estadual de Proteção ao Meio
Ambiente – FEPAM, órgão da Secretaria Estadual do Meio Ambiente – SEMA é a
responsável por essa fiscalização. Desde 1985, é realizada a fiscalização dos
sistemas de tratamento de efluentes industriais de maior potencial de poluidor,
através do Sistema de Automonitoramento de Efluentes Líquidos – SISAUTO.
A fiscalização é realizada através do acompanhamento periódico das
características dos efluentes líquidos gerados por indústrias cadastradas nesse
sistema. Ao se cadastrarem no SISAUTO, as empresas passam a encaminhar à
FEPAM planilhas com os resultados das análises físico-químicas e biológicas. E a
FEPAM, em seu laboratório, realiza avaliações periódicas dos efluentes dessas
empresas, a fim de conferir os resultados enviados pelas mesmas.
No caso da outorga de direito de uso das águas para irrigação de arroz, o
grande problema a ser resolvido é como será feita a fiscalização do uso da água e
como poderá ser feita a medição dos volumes utilizados de forma satisfatória para
conferir os valores outorgados e os realmente utilizados.
2.2 Modelo de Fiscalização da Outorga
A outorga de direito de uso de recursos hídricos é o instrumento pelo qual o
usuário recebe uma autorização para fazer uso da água, ou seja, é um documento
que garante a tomada d'água de determinada vazão e fonte hídrica, em um local
definido, para um determinado uso, durante certo período de tempo.
O regime de outorga de direito de uso de recursos hídricos foi instituído como
instrumento de gestão de uso da água, conforme o art. 29 da Lei 9.433/97, e tem
como objetivo assegurar o controle quantitativo e qualitativo dos usos da água e o
efetivo exercício dos direitos de acesso a ela.
Para Silva e Pruski (2000), a Lei 9.433/97 não previu a necessidade de
licitação para a outorga de uso dos recursos hídricos, não configurando uma
15
prestação de serviço público. No Estado do Rio Grande do Sul, a Lei 10.350/94
instituiu o Sistema Estadual de Recursos Hídricos, regulamentando o Artigo 171 da
Constituição do Estado do Rio Grande do Sul. O Decreto n° 37.033/96 regulamenta
a outorga de direito de uso da água no estado do Rio Grande do Sul, prevista nos
Artigos 29, 30 e 31 da Lei n° 10.350/94.
Segundo Conejo (1993), a outorga dos direitos de uso ou interferência dos
recursos hídricos é um ato administrativo de autorização ou concessão, mediante o
qual o poder público faculta ao outorgado fazer uso da água por tempo determinado,
com finalidade e condição expressas no respectivo ato.
Segundo Planeta Arroz (2003), o licenciamento ambiental do arroz iniciou no
ano de 2003, a partir do qual o produtor que não obtiver as autorizações ambientais
estará operando de forma ilegal. O instrumento legal que gerencia o licenciamento
ambiental do arroz é o Conselho Estadual do Meio Ambiente (Consema) com a
Resolução 036/2003.
Atualmente, para regularizar a atividade de irrigação e obter a Licença de
Operação (LO), o agricultor deve primeiramente requerer o documento de Outorga
através do formulário específico do Departamento de Recursos Hídricos – DRH, da
Secretaria Estadual do Meio Ambiente – SEMA. Para a construção de novos canais,
açudes, etc., a obra deve passar por todas as etapas do licenciamento ambiental:
Licença Prévia (LP), Licença de Instalação (LI) e, por fim, Licença de Operação (LO).
Após esse processo, dependendo das disponibilidades hídricas, o agricultor
poderá ter seu empreendimento licenciado e também poderá obter uma outorga de
direito de uso de um determinado volume de água para suprir a necessidade de sua
lavoura.
A fiscalização do uso das águas em lavouras orizícolas consiste em um
desafio para os órgãos gestores, uma vez que implantar a outorga e não ter como
fiscalizar as quantidades realmente utilizadas poderá colocar em descrédito todo o
sistema de gestão de recursos hídricos.
Uma campanha de medição de vazões é demorada e cara. Considerando que
muitas lavouras possuem mais de uma entrada de água e também diferentes saídas,
as medições a serem feitas pelo órgão fiscalizador seriam de valor insustentável
para o sistema. Além disso, o órgão gestor possui reduzida infra-estrutura para
exercer essa atividade, já que o número de empreendimentos é extremamente
elevado. Uma forma de fiscalização desse volume de água concedido (outorgado)
16
ao agricultor pode ser viabilizada com a implantação de automonitoramento na
lavoura de arroz, porém é necessário verificar a viabilidade de implantação do
mesmo. É nisso que a presente pesquisa pode contribuir ao procurar avaliar os
diferentes sistemas praticados para irrigação do arroz e identificar formas viáveis de
anotações em campo que permitam a quantificação aproximada dos volumes reais
aplicados em cada lavoura.
2.3 O arroz no Brasil
Segundo a EMBRAPA (2005), no Brasil o arroz é cultivado em dois
ecossistemas, várzeas e terras altas. No ecossistema de várzea, predomina o arroz
irrigado por sistema convencional, plantio direto, cultivo mínimo, pré-geminado e
transplante de mudas.
Já o ecossistema de terras altas desempenhou um papel de grande
relevância na produção de arroz sob o sistema de cultivo de sequeiro. Tal modo, nos
tempos atuais, vem decrescendo pela decorrência do alto risco da exploração e da
redução da área de fronteira agrícola (EMBRAPA, 2005).
O sistema de automonitoramento desenvolveu-se no ecossistema de várzea
que apresenta arroz irrigado, em municípios do Rio Grande do Sul.
2.4 Lavoura de arroz e o consumo de água
Como explicam Gomes e Magalhães (2004), a respeito de ser a água um bem
escasso, os recursos hídricos disponíveis no planeta são ainda hoje suficientes para
atender a demanda de toda a população mundial. O problema da água decorre da
desigual distribuição entre as diferentes regiões mundiais, das exigências cada vez
maiores de consumo e do comprometimento da sua qualidade (poluição e
contaminação), fatores que a tornam um recurso finito e vulnerável. Assim, a adoção
de procedimentos no sentido de sua disponibilização em quantidade e qualidade,
assim como da otimização do seu uso, apresenta-se como uma questão prioritária a
ser resolvida com a participação dos diferentes segmentos da sociedade.
Percebe-se que a agricultura, através da irrigação, é a atividade que mais
consome água em nível mundial. Utiliza cerca de 70% da água derivada de rios,
lagos e mananciais subterrâneos, enquanto a indústria consome 23% e o
abastecimento humano, 7%. Para fins de irrigação, o manejo da água compreende
17
os processos de captação, distribuição e controle. Todavia, quando levada em
consideração a relação custo/benefício, pode-se conceituar o manejo da água como
o conjunto de procedimentos que devem ser adotados no sentido de assegurar, a
uma determinada cultura, uma quantidade de água que viabilize a expressão de seu
potencial produtivo, dentro de determinadas condições de operacionalidade de clima
(GOMES & MAGALHÃES, 2004).
Nesse sentido, governos do mundo inteiro, inclusive do Brasil (Lei Federal
9.433/97), assumindo suas responsabilidades, vêm adotando procedimentos
jurídicos e institucionais consubstanciados em modernas legislações de recursos
hídricos, visando ao gerenciamento compartilhado dos aspectos relacionados à
oferta e ao uso das águas (GOMES & MAGALHÃES, 2004).
Para SOSBAI (2005), a quantidade de água exigida para o cultivo de arroz é o
somatório da água necessária para saturar o solo, formar uma lâmina, compensar e
evapotranspiração e repor as perdas por percolação vertical, as perdas laterais e
dos canais de irrigação. Essa quantidade depende, principalmente, das condições
climáticas, do manejo da cultura, das características físicas do solo, das dimensões
e revestimento dos canais, da duração do ciclo da cultivar, da localização da fonte e
da profundidade do lençol freático.
Todos os sistemas de cultivo utilizados na cultura do arroz irrigado, nos
estados do Rio Grande do Sul e de Santa Catarina, necessitam de certa quantidade
de água e se diferenciam, basicamente, quanto à forma de preparo do solo, aos
métodos de semeadura e ao manejo inicial da água (EMBRAPA, 2005).
2.4.1 Quantificação de água usada na lavoura de arroz
A quantificação da água usada na lavoura de arroz baseia-se em dois
enfoques: agronômica e gestão.
A parte agronômica apresenta a média de água usada em cada hectare
plantado de arroz irrigado, ou seja, uma estimativa de usos como mostra vários
trabalhos publicados. Quanto à parte de gestão, preocupa-se com a quantidade
“real” dos recursos hídricos usados na cultura do arroz irrigado, com a retirada de
água dos rios, açudes, barragens, etc., pois, uma vez retirada em grande quantidade
para a cultura do arroz, fará falta para outros usos.
Motta et al. (1990) relatam que a quantificação de água para irrigação da
lavoura de arroz constitui-se tarefa complexa, pois envolve diversos fatores, tais
18
como: manejo, tipo de solo, condições climáticas como a umidade, temperatura,
radiação solar, entre outros, capazes de alterar o consumo da lavoura.
A orizicultura no Rio Grande do Sul é uma das atividades do setor primário da
mais alta e estável produtividade, sendo o Estado o maior produtor nacional de arroz
cultivado sob o sistema de irrigação. Apesar de sua importância econômica e social,
a lavoura arrozeira tem sido muito visada quanto ao aspecto ambiental e é lembrada
como grande consumidora de água. Conforme alguns dados citados a seguir, os
valores de consumo são variáveis e os volumes aplicados chegam a 9000
m
3
/ha.ano, podendo ultrapassar 25.000 m
3
/ha.ano, não sendo possível estimar com
precisão o consumo real quando se conhece apenas o solo, o manejo e o sistema
de plantio.
Beltrame e Godim (1982 apud MARCHEZAM et al., 2005) aludem a
aplicações de vazões entre 1,7 e 3,0 L s
-1
ha
-1
ou 14.700 a 26.000 m
3
/ha.ano e
comentam que as mesmas são demasiadamente elevadas, provocando, assim,
baixa eficiência do sistema adotado e do uso de recurso hídrico pelo complexo solo-
planta, e aumentando o custo de produção.
Segundo SOSBAI (2003), o volume de água utilizado na irrigação por
inundação no arroz varia de vazões contínuas de 1,5 a 2,0 L s
-1
ha
-1
ou 12.000 a
17.000 m
3
/ha.ano, num período médio de irrigação de 80 a 100 dias.
Para Gomes et al. (2002), a evapotranspiração média da lavoura orizícola no
Estado do Rio Grande do Sul varia em torno de 7,2 mm dia
-1
, o que equivale a 7200
m
3
/ha.ano. O autor informa que os arrozeiros utilizam em média 2000 litros de água
para produzir um quilo de grãos com casca, sendo uma das culturas mais exigentes
no que diz respeito ao consumo de água.
Porém, outros estudos indicam que valores de consumos podem ser
menores. Motta et al. (1990) relatam que a evapotranspiração do arroz no Rio
Grande do Sul, com período de irrigação de 90 dias, é em média 6.120 a 7.740
m
3
/ha.ano. Segundo os autores, esses totais representam, aproximadamente, 70%
da água usada no sistema de irrigação por inundação permanente. Portanto, o
volume total corresponde a vazões de 1,12 a 1,42 L s
-1
ha
-1
(9 mil a 12 mil
m
3
/ha.ano), de acordo com a localidade e tipo de solo, estimativas que mostram
valores inferiores aos apresentados por SOSBAI (2003). Não existe uma relação
segura entre as “variáveis” envolvidas (tipo de solo, declividade, método de preparo
19
e semeadura, temperatura, precipitação, entre outros) que permita estimar o real
consumo de cada lavoura, em cada safra.
No item a seguir, são apresentados alguns exemplos de casos que
contribuem para a dificuldade de estimar o uso da água.
2.4.2 Problemas encontrados no uso da água na cultura de arroz
Consumos muito elevados podem ser explicados muitas vezes pelo uso de
práticas de adução inadequadas. Os problemas do desperdício da água de irrigação
existem em muitas propriedades no estado do Rio Grande do Sul, como podem se
vistos nas fotos das figuras a seguir. Na Figura 2.1 encontram-se canalizações
estouradas onde muita água está sendo direcionada para outros caminhos e não
para seu destino certo que é a irrigação de arroz.
Figura 2.1 - Problemas de irrigação.
Fonte: Acervo GERHI
Outro problema bem comum de ser visto em propriedades é a criação de
animais (Figura 2.2), junto aos canais de condução de água para as lavouras
orizícolas. Esta prática provoca aumento de fuga de água, devido à má manutenção
de estruturas hidráulicas.
Figura 2.2 - Problemas de irrigação.
Fonte: Acervo GERHI
Uma característica encontrada nas lavouras de arroz irrigado é o uso de
sistemas hidráulicos de derivação em canais de irrigação (Figura 2.3) que
20
apresentam fraca estabilidade hidráulica para realizar um monitoramento contínuo e
definir os volumes realmente utilizados em cada safra.
Figura 2.3 - Comportas rústicas.
Fonte: Acervo GERHI
Para o sistema de outorga, a água captada é contabilizada como uso, porém
uma percentagem é muitas vezes (Figuras 2.1 e 2.2) perdida no caminho. Essa
situação representa falta de racionalidade no uso da água, em especial quando as
quantidades envolvidas são muito elevadas. Além disso, a dificuldade de
monitoramento implica que as outorgas estejam representando um sistema cartorial,
pois não são passíveis de fiscalização concreta dos reais volumes aduzidos.
2.5 Fatores que influenciam o consumo de água
2.5.1 Tipos de solos
Segundo Pedrotti et al. (2001), o solo é um dos recursos básicos, importantes
para a produção agrícola, e a seleção do método de irrigação está relacionada a
fatores como: estrutura do solo, textura do solo, presença de sais, infiltração, entre
outros. A diferente capacidade de retenção de água, erodibilidade e estabilidade são
alguns dos fatores mais importantes a serem conhecidos antes da implementação
da lavoura, podendo interferir nas condições para tração de máquinas e
implementos agrícolas.
O consumo de água da lavoura orizícola é influenciado por características
físicas do solo, que estão relacionadas ao movimento da água por infiltração,
armazenamento, condutividade hidráulica, entre outros. A redução de fluxo pode
ocorrer através de diversas formas de alteração, principalmente pelo preparo do solo
(CORREA, 1997).
O arroz pode ser cultivado em vários tipos de solos, mas sempre levando em
consideração as características físicas capazes de influenciar na disponibilidade de
água para as plantas. Solos com textura argilosa normalmente são capazes de reter
21
maior quantidade de água do que solos de textura arenosa (PLANETA ARROZ,
2000). Solos para sistemas de cultivo de arroz por submersão devem apresentar
uma camada pouco permeável abaixo das raízes, não muito profunda, contribuindo
para a redução do consumo de água de irrigação.
Com a finalidade de estimar a quantidade de água para irrigar a lavoura de
arroz na bacia do Rio Santa Maria (UFSM/SEMA 2003), obteve-se o mapa de
classes de consumo de água, através do cruzamento do mapa de área plantada com
arroz com o mapa de classes texturais de solo, considerando como consumo por
classe textural de solo os valores descritos na Tabela 2.1. Os valores de consumo
foram sugeridos para a UFSM por técnicos do IRGA da região de estudo. A Tabela
2.1 apresenta os valores estimativos de consumo de água nos solos da bacia
hidrográfica do rio Santa Maria.
Tabela 2.1 - Consumo anual de água por lavoura de arroz irrigado em área não
sistematizada por classe textural de solos.
Classe textural de solo Consumo de água (m
3
/ha.ano)
Solos arenosos 10.500
Solos mistos 9.500
Solos argilosos 8.500
Fonte: UFSM/SEMA, 2003.
Segundo a UFSM/FINEP (2005), para a avaliação da influência dos solos no
consumo de água para a lavoura orizícola, principal fonte consumidora da bacia
hidrográfica do rio Ibicuí, é relevante considerar aspectos de textura, presença de
gradiente textural, drenagem e profundidade do lençol freático. A Tabela 2.2
apresenta os valores estimativos de consumo de água nos solos da bacia
hidrográfica do rio Ibicuí.
Tabela 2.2 - Consumo de água pela lavoura orizícola de acordo com o tipo de solos da
bacia hidrográfica do rio Ibicuí.
Unidade de solos Estimativa de consumo m
3
/ha/safra
Escobar 9.000
Uruguaiana 9.000
Vacacaí 11.000
Virgínia 8.000
Ibicuí 12.200
Banhado 8.000
Fonte: UFSM/FINEP, 2005.
Os valores de consumo utilizados nos dois estudos – UFSM/SEMA, 2003 e
UFSM/FINEP, 2005 – tiveram a finalidade de avaliar a ordem de grandeza das
22
demandas de irrigação de modo a permitir realizar o balanço hídrico de
planejamento de outorga. Porém, esses valores devem ser aferidos na lavoura.
2.5.2 Sistemas de preparo dos solos
Conforme SOSBAI (2005), para o aproveitamento eficiente e racional dos
solos, há necessidade de condicioná-los, anteriormente ao cultivo, a um processo de
sistematização do terreno. Esse consiste na criação de um sistema funcional de
manejo que vai desde a remoção de detritos vegetais, abertura de canais de
drenagem e irrigação, construção de estradas internas, regularização da superfície
do terreno em nível e desnível, entaipamento, até a construção de estruturas
complementares, conforme a necessidade de cada projeto.
A sistematização de solos para a lavoura orizícola é feita através de estudos
envolvendo dados do terreno, como análises das condições do solo e das águas, da
topografia e obedecendo às características peculiares de cada propriedade. Há duas
modalidades de sistematização para as lavouras de arroz, que são realizadas em
função do sistema de cultivo: sistematização em nível e desnível.
A sistematização do solo em desnível é feita normalmente com taipas em
curva de nível, visando uniformizar o solo ao transferir terra das partes mais
elevadas para as depressões do terreno. No caso do arroz, a água de irrigação é
retida sobre a superfície do solo através de taipas em curva de nível, em que a
diferença de cotas de uma taipa para outra depende da declividade do terreno e do
sistema de cultivo. Essa modalidade tem a vantagem de promover um menor
movimento da terra com menor custo inicial e melhor drenagem superficial, mas
apresenta como desvantagem, um aumento no volume de água utilizada e a
desuniformidade da lâmina, causando assim maiores dificuldades no controle de
plantas daninhas e manejo de insumo agrícola (SOSBAI, 2003).
Para a sistematização em nível, o solo tem sua área subdividida em quadros,
no formato retangular. O terreno dentro de cada quadro é nivelado em um solo pré-
definido, utilizando-se o solo das cotas mais elevadas para aterrar os de cotas
inferiores. O tamanho destes quadros pode variar em função do desnível do terreno,
sendo que, quanto menor a declividade, maior será a área de cada quadro. A largura
dos quadros deve ficar em torno de 20 e 50 metros, variando em função do desnível
do terreno e das características do solo, também quadros de comprimento acima de
200m dificultam a manutenção do nivelamento e os tratos culturais (SOSBAI, 2005).
23
De acordo com SOSBAI (2003), a modalidade em nível tem como vantagens
a distribuição mais adequada da água, permitindo irrigação uniforme da cultura
desde o seu estabelecimento e maior facilidade no controle de plantas daninhas.
Também há redução da perda de nutrientes do solo, da incidência de pragas e
doenças, e da oscilação de temperatura da água e do solo. Como desvantagens, na
maioria dos casos, a alternância de cultivo com outras culturas é dificultada pela
deficiência de drenagem superficial, originada pelo nivelamento do terreno.
2.5.3 Método de preparo e semeadura do arroz
Os sistemas de cultivo de arroz utilizados são classificados como: sistema
convencional, plantio direto, cultivo mínimo, pré-germinado e transplante de mudas,
tanto em sistematização do solo em nível como em desnível.
Conforme EMBRAPA (2005), o preparo do solo no sistema convencional é
feito com o solo na sua condição natural de umidade. Seu preparo primário consiste
em operações que visam principalmente à eliminação e/ou enterro da cobertura
vegetal, normalmente realizadas com arados de disco ou de aiveca e grade aradora.
No preparo secundário, são utilizadas operações mais superficiais realizadas através
de grades ou plainas para nivelar, destorroar, destruir crostas superficiais, incorporar
agroquímicos e eliminar plantas daninhas no início de seu desenvolvimento, criando
assim um ambiente favorável à germinação, emergência e desenvolvimento da
cultura implantada.
Para IRGA (2002), o sistema de plantio direto é caracterizado pela semeadura
em solo não revolvido. Somente é aberta uma cova com profundidade e largura
suficientes para garantir uma boa cobertura da semente pelo solo. A principal
característica é a manutenção do solo em seu estado natural, sem movimento de
suas camadas, evitando a retirada da cobertura vegetal. Nesse sistema, o manejo
da água é semelhante ao sistema convencional, em que é estabelecida uma lâmina
de água sobre o solo, normalmente de 20 a 35 dias após a emergência das
plântulas. O preparo do solo é realizado nos meses de janeiro a março (preparo de
verão) e, normalmente, compreende uma aração, duas gradagens e aplainamento.
Não existe a necessidade de desmanchar por completo os torrões, pois, como a
semeadura do arroz é realizada após alguns meses, essa tarefa é completada pelas
chuvas de inverno.
24
No cultivo mínimo (CM), as operações de preparo do solo são semelhantes às
realizadas no PD, diferindo apenas na época de realização, visto que estas ocorrem
do final do inverno ao início da primavera, de 60 a 45 dias antes da semeadura. A
adoção do cultivo mínimo (CM) na cultura do arroz irrigado tem como objetivo inicial
o controle do arroz-vermelho (BERNARDO, 1989; EMBRAPA, 2005).
O sistema pré-germinado é caracterizado pela semeadura das sementes pre-
germinadas, em solos previamente preparados, secos ou com água, a fim de
favorecer o processo germinativo e o estabelecimento das plântulas. No preparo do
solo, há necessidade da formação de lama, e o nivelamento e o aplainamento são
realizados normalmente com o solo inundado (EMBRAPA, 2004).
Também é utilizado na lavoura orizícola o sistema de transplante de mudas.
Nesse caso, as plantas inicialmente crescem de 13 a 15 cm em um viveiro e, logo
após, é feito o transplante para a área a ser cultivada. O preparo do solo e o manejo
da água são idênticos ao do sistema pré-germinado. O método tem por objetivo
principal a obtenção de sementes de alta qualidade. O sistema compreende as fases
de produção de mudas e de transplantio (EMBRAPA, 2005).
O quadro 2.1 apresenta os dados obtidos no trabalho realizado por Machado
(2003), onde se têm a estimativa de consumo médio de água na lavoura orizícola
sob condições de inundação contínua e estática para quatro sistemas de cultivo:
convencional, cultivo mínimo, pré-germinado e transplante de mudas, em área
experimental do Departamento de Fitotecnia da UFSM. O experimento foi realizado
em solo aplainado tipo Planossolo Hidromórfico Eutrófico arênico, com textura média
de 22% de argila e 1,9% de matéria orgânica da safra de 2000/2001 e 2001/2002.
Quadro 2.1 - Estimativa de consumo de água
SAFRA AGRÍCOLA 2000/2001
25
(a) SPC – Sistema Plantio Convencional, CN – Cultivo Mínimo, PRÉ - Sistema Pré-germinado, T –
Transplante de mudas.
(b) Incluindo a água utilizada para o preparo (manejo) do solo (1285 m
3
/ha ou 128,5mm).
(c) Dias após a semeadura ou transplante de mudas.
2.5.4 Sistemas de manejo da água em lavoura de arroz
Conforme Gomes e Magalhães (2004), quando levada em consideração a
relação custo/benefício, pode-se conceituar manejo da água como o conjunto de
procedimentos que devem ser adotados no sentido de assegurar, a uma
determinada cultura, uma quantidade de água que viabilize a expressão de seu
potencial produtivo, dentro de determinadas condições de operacionalidade de
clima.
Para que os métodos de preparo e semeadura do sistema convencional, do
plantio direto, do cultivo mínimo, de transplante de mudas, e do pré-germinado
rendam boa quantidade de grãos, sistemas de manejo de água são necessários. Os
principais sistemas de manejo de água são: irrigação por inundação (submersão)
contínua ou permanente e irrigação por inundação intermitente ou periódica.
O sistema de irrigação por submersão contínua pode ser subdividido em dois
subsistemas: estático e corrente. O estático é caracterizado pela manutenção de
uma lâmina de água na lavoura, normalmente nas regiões onde há escassez de
água. Já o sistema de irrigação por submersão contínua corrente caracteriza-se pela
manutenção, na lavoura, de uma lâmina de água com fluxo contínuo. Nesse sistema,
considera-se, além da altura da lâmina de água, as épocas de início da submersão
do solo e de drenagem, pois elas determinam o período em que o solo permanecerá
submerso e, em conseqüência, interferem na economicidade da irrigação (GOMES
& MAGALHÃES, 2004).
Conforme Correa (1997), a irrigação intermitente que procura manter o solo
encharcado na maior parte do tempo do cultivo é feita em regiões que apresentam
elevado custo de energia e escassez de água. A irrigação contínua, com elevado
consumo de água e baixa eficiência, é usada no Rio Grande do Sul, principalmente
para controle da temperatura da água.
O sistema de irrigação mais recomendado para o Rio Grande do Sul é o de
irrigação contínua, segundo Gondin (1983 apud ACOSTA, 2004). Isso porque, em
comparação com os outros sistemas, essa é a melhor forma de fornecer água às
plantas de arroz mantendo devidamente o controle de plantas daninhas.
26
Nos sistemas de irrigação, a tecnologia para captação da água necessária
para a cultura do arroz irrigado e sua condução até as áreas receptoras (lavouras)
possui inúmeras possibilidades de arranjos, ou seja, a captação da água em rios,
lagos ou reservatórios até as lavouras. Os arranjos assumem papel importante, tanto
para a garantia da produtividade, por meio de um correto manejo da água, quanto
para a composição dos custos de produção. A diferença de nível entre as duas
fontes, captadora e receptora em algumas condições especiais, permite a
distribuição da água por gravidade ou por sistema de bombeamento.
Em locais onde a fonte de água for localizada a uma distância considerável da
área a ser irrigada, a condução normalmente é feita por meio de canais. Para Netto
e Alvarez (1982), os condutos livres ou canais se caracterizam por apresentar uma
superfície livre e neles atua a pressão atmosférica. Os condutos forçados, por outro
lado, apresentam pressões internas diferentes da pressão atmosférica do local.
Esses dois tipos de condutos são normalmente combinados em áreas irrigadas.
Segundo EMBRAPA (2005), o canal principal de irrigação deve ser localizado
na parte mais alta do terreno, não havendo a obrigatoriedade de ser retilíneo, nem
seguir cotas mais elevadas em sua totalidade. O traçado deve buscar sempre o
menor volume de aterro e ter uma forma trapezoidal para que não haja queda das
paredes laterais. A velocidade média da água no interior do canal varia, em função
da natureza das paredes, de < 0,25 m s
-1
para solos soltos a <1,00 m s
-1
para solos
compactados. Já a declividade para canais grandes, com vazão superior a 10.000 L
s
-1
, pode variar entre 0,01 a 0,03 m 100 m
-1
, enquanto que, para canais pequenos,
com vazão menor que 100 L s
-1
, pode variar de 0,1 m a 0,4 m 100 m
-1
.
Conforme Parfitt et al. (2004), para se ter um bom manejo da água de
irrigação, é eficiente a demarcação de um canal, quando for possível, a cada 400 a
500m de distância, com faixa de abrangência de 200 a 250m para cada lado,
intercalado por uma estrada, com seus respectivos drenos. Essa demarcação de
canal traz vantagens tais como: diminuição do efeito do vento, maior rapidez na
irrigação, drenagem mais eficiente da lavoura, melhor controle de ervas daninhas,
maior segurança no aproveitamento da adubação de cobertura e de defensivos
colocados na água de irrigação, melhor manejo d’água para o controle danoso do
frio e possibilidade de usar mais de uma cultivar de arroz, em partes diferentes de
uma lavoura.
27
Para García (1999 apud AMARAL, 2004), a operação de redes de canais de
irrigação consiste no controle hidráulico efetuado por meio de ações, ferramentas e
infra-estruturas específicas, visando manejar e controlar as variações de consumo e
as lâminas de água ao longo dos canais. A operação tem como objetivo a condução
da água desde as fontes de abastecimento até os pontos de distribuição,
satisfazendo as necessidades hídricas dos cultivos agrícolas.
Conforme Netto e Alvarez (1982), uma rede de distribuição de água é
composta por diversos elementos que permitem a condução da água até a lavoura.
Para Bernardo (1989), os principais componentes de uma rede de distribuição de
água para a irrigação são: os canais que ligam a fonte de água aos pontos de
distribuição; reservatórios intercalares, no interior ou ao longo da rede; os
reguladores transversais, para regulagem da lâmina de água ou da vazão à jusante;
e as tomadas de água, dispositivos hidráulicos que regulam diretamente a vazão
para a parcela irrigada, que controlam a vazão em pontos particulares do sistema de
irrigação.
Nos casos do nível da água ser inferior à cota da localização da lavoura, as
normas e especificações do Hydraulic Institute (apud Netto & Alvarez 1982),
estabelecem quatro classes de bombas: centrífugas, rotativas, de êmbolo (ou pistão)
e de poço profundo (tipo turbina). A maioria das bombas usadas para irrigação são
bombas centrífugas de eixo horizontal, sucção simples ou dupla, admissão radial e
rota fechado.
De acordo com Netto e Alvarez (1982) e com Bernardo (1989), o conjunto de
moto-bomba vence a diferença de nível entre os dois pontos: nível de água no
manancial ou poço de sucção e ponto de descarga, mais as perdas de carga em
todo o percurso ao longo da canalização (perdas por atrito e perdas localizadas
devido às peças especiais).
Para Gomes e Magalhães (2004), conhecida a quantidade de água
necessária, a vazão e a altura manométrica para transportá-la, escolhe-se a bomba
mais adequada a estas condições, sendo que a altura manométrica total
corresponde ao somatório dos desníveis de recalque e de sucção, acrescidos de
perdas de carga equivalente encontradas na canalização, curvas, válvulas, registros
e outros equipamentos necessários.
Devido à grande diversidade de combinações de técnicas hidráulicas para
captação e distribuição de água na lavoura de arroz, é que se torna imperativo para
28
o sistema de gestão dos Recursos Hídricos a busca por soluções baratas e práticas
para “medir” a água realmente utilizada nas lavouras.
2.6 Medição de Vazão Líquida
O objetivo dessa pesquisa é de dar subsídios à implantação do
automonitoramento quantitativo de água de irrigação em lavouras de arroz. Devem
ser usados métodos para aquisição de dados, que meçam e comprovem realmente
os volumes de água utilizados em cada lavoura. Esses métodos de medições de
vazões vão do mais simples ao mais sofisticado, isso depende de quanto o produtor
está disposto a gastar na coleta dos dados.
A medição de vazão em hidrometria é todo o processo utilizado para
determinar a vazão de um curso de água. A vazão ou descarga de um rio ou canal é
o volume de água que passa através de uma seção transversal na unidade de
tempo. Na hidrometria, essa vazão é associada a uma cota linimétrica “h”(cota da
superfície livre em relação ao plano de referência) (SANTOS et al., 2001). As
medições de vazões devem ser fáceis, diretas e rápidas.
Para que dados de consumo sejam quantificados corretamente, alguns
métodos de medição de vazão devem ser colocados em prática. Encontram-se, a
seguir, alguns deles.
2.6.1 Dispositivos regulares
Mede-se a vazão pelo emprego de dispositivos regulares, ou seja, de
geometria simples e bem definida, como é o caso da calha Parshall e vertedores de
medida, em que a relação cota-vazão é conhecida teoricamente ou a partir de
ensaios em laboratório. Esses medidores se aplicam para vazões pequenas, até no
máximo 5m
3
/s (SANTOS et al., 2001).
2.6.1.1 Calhas Parshall
Um dos dispositivos regulares de medição de vazão é a calha Parshall.
Conforme Porto (2004), tal estrutura (Figura 2.4) de medição tem convencionalmente
uma entrada suavemente afunilada, uma seção contraída (garganta) de paredes
paralelas, um trecho divergente e, em geral, fundo plano. A contração lateral produz
uma variação da velocidade e uma variação da profundidade ao longo da calha, que
podem ser relacionadas para a determinação da vazão.
29
Figura 2.4 - Conformação de uma calha Parshall.
Fonte: Porto, 2004.
De acordo com Silveira et al. (1995), a calha Parshall é uma estrutura
hidráulica que tem como finalidade realizar o monitoramento quantitativo de canais
abertos, normalmente utilizada para medir a vazão de afluência em sistemas de
esgotos e também em canais de irrigação. Ela se caracteriza por obras de concreto
ou alvenaria que, depois de construídas, servem de passagem aos canais, sabendo-
se com exatidão qual a área da seção pela qual o canal escoará, permitindo
estabilizar a seção do leito do curso d’água.
Segundo Santos et al. (2001), a característica da calha é apresentar uma
relação bem definida entre níveis e vazões, de modo que a observação de níveis
permita obter as vazões sem a necessidade de medi-las diretamente.
Conforme Bacia Escola (2000), na aplicação da calha Parshall na bacia
hidrográfica do campus da Universidade Federal de Santa Maria (Figura 2.5), cada
calha possui um ponto a partir do qual é verificado a altura da lâmina d’água, sendo
esse ponto estabelecido pelas dimensões de calha. Depois de verificada a lâmina,
verifica-se o valor da vazão correspondente na tabela que relaciona lâmina d’água
versus vazão da calha em questão.
Figura 2.5 - Calha Parshall.
Fonte: Acervo GERHI.
30
2.6.1.2 Vertedores
Tanto quanto a calha Parshall, o vertedor também é um dispositivo regular, no
qual, a vazão é relacionada à perda de energia (ressalto hidráulico), e isso se
manifesta em altura de coluna de água.
Segundo Arauz (2005), os vertedores são estruturas hidráulicas definidas
como paredes, diques ou aberturas sobre as quais um líquido escoa. Tais estruturas
são construídas para controlar o nível d’água do reservatório, permitindo a
passagem das vazões escoadas com a máxima eficiência possível sem provocar
problemas à estrutura.
Os vertedores podem ser divididos genericamente em dois grupos em função
do tipo de soleira (Santos et al., 2001): vertedores de soleira delgada (chapa
metálica) Figura 2.6a e vertedores de soleira espessa (alvenaria de pedras ou tijolos
e concreto) na Figura 2.6b.
Um vertedor de soleira delgada é composto basicamente de uma placa fina
que intercepta transversalmente o fluxo da água, provocando uma elevação a
montante e vertendo para a jusante. Esta placa possui um recorte de formato
apropriado por onde a água verte. (Santos et al., 2001).
a b
Figura 2.6 - Vertedor de soleira delgada (a) e vertedor de soleira espessa (b).
Fonte: http:www.cca.ufpb.br, 2007.
Devido ao formato do recorte, têm-se os diversos tipos de vertedores como:
triangular, retangular, trapezoidal e outros, sendo que muitos já estão calibrados e
permitem assim a transformação direta do nível da água em vazão (SANTOS et al.,
2001).
Conforme Daker (1976), para pequenos riachos, o vertedor triangular
apresenta vantagens sobre o retangular, uma vez que a vazão, por menor que seja,
sempre dá uma carga apreciável e fácil de ser medida, quando a água verte sobre a
31
aresta do triângulo. No vertedor retangular, uma vazão pequena dá uma carga muito
pequena em sua soleira, carga essa muito difícil de ser medida com exatidão.
Tanto o vertedor quanto a calha Parshall necessitam de leitura de níveis e
vazão para a confecção da curva chave, a qual é um método fácil, direto e rápido de
se obter resultados satisfatórios. Uma vez feita a curva chave de uma seção e, por
algum descuido, esta deformar-se, deverá ser feita novamente, pois se perdeu os
parâmetros inicialmente usados.
2.6.1.3 Canal vertedouro ou vertedor de soleira espessa
O vertedor de soleira espessa ou canal vertedouro é uma elevação plana no
fundo do canal ou do leito do rio, provocando um aumento tal de velocidade sobre a
soleira que ocorre o escoamento crítico. Conforme King et al. (1957), a fórmula
básica, comumente empregada, para calcular a descarga sobre um vertedor
retangular ou triangular de soleira espessa é:
2
3
** HLCQ =
(1)
onde,
Q
= vazão (m
3
/s);
C
= coeficiente universal de perda de carga;
L
= Largura da base do vertedor;
H
= Lâmina d’água estável sobre a soleira.
na qual C é um coeficiente variável com H e cujo valor deve ser determinado para
diversas cargas e formas de vertedores.
2.6.1.4 Canais regulares
Define-se canal regular como um canal de irrigação uniforme e retilíneo que
possui uma seção transversal, rugosidade nas paredes e declividade constantes,
(PIMENTA, 1981).
Segundo Quintela (1981), quando o líquido em movimento é a água, admite-
se, em geral, que o escoamento é puramente turbulento e aplicam-se leis de
resistência empíricas, como Chezý e Gauckler-Manning.
Conforme King et al. (1957), para canais uniformes existem fórmulas
fundamentais do regime uniforme que estabelecem uma relação entre a velocidade
média (V ), uma dimensão característica da seção geralmente o raio hidráulico (
R
),
33
área e o perímetro molhado, é só substituir os valores nas equações 4 ou 5 e isolar o
C de Chezý ou o n de Manning.
2.6.2 Medidores Volumétricos
Estes medidores são equipamentos nos quais a vazão é determinada pelo
número de vezes em que é preenchido um recipiente de volume conhecido.
De acordo com Santos et al. (2001), o método volumétrico consiste em
determinar a vazão medindo-se o tempo necessário para encher um reservatório de
volume conhecido. Esse reservatório pode ser um pequeno tanque ou um balde (no
caso de pequenos riachos) ou o reservatório de uma usina hidrelétrica. Esse
método, se o volume do reservatório é realmente conhecido com exatidão, é o mais
preciso de todos, mas o seu emprego é bastante limitado.
O método volumétrico é um processo simples, mas aplicável somente em
pequenos riachos. Consiste em determinar o tempo necessário para que o riacho
encha certo recipiente, cujo volume se conhece (uma bacia de grande porte), como
mostra a Figura 2.7 (Silveira et al, 1995).
Figura 2.7 - Método de medição pela cubagem.
Fonte: Acervo GERHI.
Conforme Daker (1976), para que toda água aflua para o recipiente, é
necessário fazer um pequeno dique de terra, num trecho escolhido do riacho, a fim
de que o recipiente possa entrar livremente a jusante e receber a água, conduzida
com o auxílio de uma calha qualquer (calha de madeira), como mostra a Figura 2.8.
34
Figura 2.8 - Calha de madeira.
Fonte: Acervo GERHI.
Com isso, mede-se, com o máximo rigor, o tempo necessário para encher o
recipiente. Assim, faz-se no mínimo 3 medições e tira-se a média do tempo.
2.6.3 Método das Velocidades e Área Molhada
O método das velocidades e área molhada é a determinação do fluxo de um
curso de água através da medição da velocidade média do fluxo da água, num
determinado número de pontos da seção transversal, para uma determinada
profundidade da linha d’água.
O método das velocidades e área molhada é mais complexo do que os vistos
anteriormente. Nele podem-se utilizar aparelhos como: molinetes, micro-molinete e
sensor eletrônico.
O aparelho molinete é usado para medir grandes vazões, como é o caso de
medição de vazão em rios, pois é necessário um nível mínimo de água para cobrir o
molinete. Já o micro-molinete e o sensor eletrônico são mais adequados para
pequenas quantidades de água como, por exemplo, os canais de irrigação (SANTOS
et al., 2001). Conforme Silveira et al. (2001), o sensor eletrônico Nautilus é utilizado
para a verificação de pequenas velocidades em canais não muito profundos,
devendo estes terem uma profundidade mínima de três centímetros para ser
possível efetuar a medição. As leituras podem ser feitas em águas pouco profundas,
locais com águas contaminadas, locais onde a velocidade seja a partir de zero
metros por segundo. O Nautilus pode realizar medições a temperaturas de 5°C,
concentração de sedimentos em sustentação, salinidade e outros.
O sensor é submerso no canal (Figura 2.9), no ponto onde se deseja realizar
a verificação, e conectado por um cabo que registra a velocidade no data logger em
metros por segundo. A sustentação do sensor dentro do canal é feita por uma haste
de vinte milímetros de diâmetro.
35
Figura 2.9 - Sensor Eletronico de Velocidade Nautilus C 2000.
Fonte: Acervo GERHI.
2.7 Sistemas de monitoramento em irrigação implantados no Rio Grande do
Sul
O instrumento de outorga tem como um dos objetivos disciplinar o uso dos
recursos hídricos para induzir o uso racional e evitar desperdícios. Porém, para que
esse objetivo seja atingido, é necessário que os valores outorgados sejam passíveis
de verificação em campo, ou seja, é necessário o monitoramento das quantidades
de água realmente captadas dos mananciais. A prática do monitoramento em
irrigação não é novidade. A seguir, dois exemplos que ocorrem no Rio Grande do
Sul.
O primeiro exemplo é um sistema de monitoramento com obtenção remota
das informações. O Sistema Irriga® é um sistema de manejo e monitoramento de
irrigação por pivô central, aspersão e gotejamento, criado e desenvolvido pela
Universidade Federal de Santa Maria (UFSM - RS), (SISTEMA, 2006).
Conforme Andrade & Brito (2007), o pivô central tem por objetivo desenvolver
um sistema de irrigação prático, funcional e facilmente aplicável no campo, e que
permite maximizar a eficiência do uso da água em áreas de pivô central para as
culturas. Também determina de forma prática e eficiente, devido às informações em
tempo real e em uma central de operações, quando e quanto irrigar. Além de
racionalizar a utilização de água e energia, reduziste os custos e aumenta a
rentabilidade da atividade agrícola.
São muitos os benefícios desse sistema (Figura 2.10) para o usuário como:
possibilidades de aumento na produtividade, adequação de mão-de-obra, equilíbrio
com o meio ambiente, possibilidades de redução do uso de defensivos agrícolas e a
economia de água/energia, onde, para cada milímetro economizado pelo uso
inadequado de água, há uma economia de R$ 1,00 a 1,30/ha* no pivô elétrico e de
R$ 1,80 a 2,05/ha** no pivô a diesel, (SISTEMA, 2006).
36
*Considerando dados médios, demanda e consumo para um pivô de 100 ha.
**Considerando preço médio do óleo diesel.
Figura 2.10 - Monitoramento por pivô-central.
Fonte: www.cca.ufsc.br, 2007.
O monitoramento por pivô central é tecnicamente fácil de ser implantado em
lavouras que utilizam os pivôs centrais, pois todo o sistema de condução de água é
pressurizado e com variáveis controladas.
No caso da lavoura de arroz, como os sistemas de irrigação possuem grande
complexidade, com várias combinações de tipos de bombas, canais e comportas,
torna-se mais difícil à implementação de um sistema automatizado de
monitoramento. Mesmo assim, o exemplo a seguir mostra que é viável pensar em
monitoramento de lavouras de arroz.
O segundo exemplo bem sucedido de monitoramento de vazões num sistema
de irrigação encontra-se em Camaquã, RS, e foi implantado a partir de um projeto de
assentamento do passado. No sistema de monitoramento na barragem do Arroio
Duro (Figura 2.11), quem administra a distribuição da água para os produtores de
arroz é a Associação dos Usuários do Perímetro do Arroio Duro - AUD - desde a
extinção em 1990 do DNOS (Departamento Nacional de Obras e Saneamento).
Figura 2.11 - Barragem do Arroio Duro.
Fonte: www.aud.org.br, 2007.
Conforme Ricardo Miranda (comm. pers.), esse sistema de irrigação contará,
quando totalmente implantado, com uma rede de 35 postos de sensores.
Atualmente, o sistema conta com 22 postos ativos, sendo estes distribuídos do
37
seguinte modo: 15 no sistema de “Controle” e 7 no sistema de “Medição” de vazões
onde há monitoração no período de irrigação. Estes sensores (Figura 2.12) estão
tanto nos canais principais quanto nos secundários.
Figura 2.12 - Sistema de sensores.
Fonte: www.aud.org.br, 2007.
Os sensores armazenam automaticamente as informações sobre os níveis da
água nos canais de irrigação e drenagem ao longo do perímetro irrigado (Figura
2.13). De hora em hora, tais informações são transmitidas, via telemetria, ao
escritório central (Figura 2.14), que as processa através de um software
especialmente desenvolvido (AUD, 2007).
Figura 2.13 - Percurso da água
Fonte: www.aud.org.br, 2007.
Figura 2.14 - Transmissão por telemetria
Fonte: www.aud.org.br, 2007.
38
As vazões são calculadas a partir do conhecimento do nível de água do canal
(informado pelo sensor), da abertura da tampa das comportas (atualmente medida
manualmente - Figura 2.15) e da curva-chave característica com auxílio dos
programas na central de operações. Essas vazões são relacionadas ao número de
hectares que são irrigados. Este sistema é para o canal principal, (MIRANDA,
Ricardo; comm. pers.).
Figura 2.15 - Comportas de canal principal.
Fonte: www.aud.org.br, 2007.
Enquanto nos canais principais têm-se as comportas, nos canais secundários
(Figura 2.16) existem as tomadas d’água de derivação para as lavouras. Os
sensores medem o nível de água que há no canal secundário e, a partir dessa
quantidade de água e da abertura da tomada, calcula-se a vazão que está entrando
na lavoura.
Figura 2.16 - Comporta de canal secundário.
Fonte: www.aud.org.br, 2007.
Depois de todas as informações coletadas e lançadas no sistema são
gerados modelos de relatórios para a AUD e usuários:
Um dos modelos de relatórios consta de:
• data e hora;
• aberturas das tomadas (T1, T2, T3, T4), isto de quantas tomadas foram
abertas para um determinado usuário;
39
• altura/volume de água no canal;
• dias de irrigação desde a primeira abertura da tomada;
• volume utilizado no período irrigado.
• m
3
/h isto é, o gasto até a última geração de relatório;
• coeficiente e projeção de gasto em m
3
/h até o término dos 110 dias de
irrigação, como mostra a Figura 2.17 (AUD, 2007).
Figura 2.17 - Relatório do sistema de monitoramento.
Fonte: www.aud.org.br, 2007.
O projeto da Barragem do Arroio Duro irriga uma área de 18.000 hectares de
arroz por ano e ao todo há uma área de 50.000 hectares, onde ocorre o rodízio. O
número de usuários da água da barragem Arroio Duro chega a 334, tendo um total
de 489 propriedades onde as áreas das propriedades variam de 0,5 hectares até
4.000 hectares.
Com este monitoramento de vazões via telemetria, o orizicultor tem controle
da quantidade de água que foi utilizada durante o período total da irrigação. Além
disso, conta com uma equipe de técnicos que cuidam de toda a manutenção e
atualização do sistema.
O sistema de monitoramento da barragem do Arroio Duro é um sistema
bastante sofisticado para uma grande área irrigada, que está longe da realidade da
maioria dos produtores de arroz do estado do Rio Grande do Sul.7724(c)0.871..01635-9.74862(t)1.88491(á)-6.893ulr2TJ-194.76 -19.44 Td[(i)9 vq(t)1.8875()-11.6361(a)3.76981(s)0.24(c)4(e)14.3922(sã-11.6361(o)14.3896(a)-6.84996( )278.6(r)]J-282.72 -19.56 Td[(d)14.3915(e)3..7724( p)-242.37(d))3.7724(q)-72.4535(q)-6.84737(u)3.7724no po(n)3.7724(t)1.8862.
40
3 ÁREA DE ESTUDO E METODOLOGIA
3.1 Seleção da área de estudo
A escolha das propriedades para o ensaio da metodologia foi feita com base
nos critérios de proximidade, facilidade de acesso, diversidade de métodos de
preparo e semeadura e diferentes sistemas de condução de água. As áreas de
estudo selecionadas pertencem aos municípios de:
1. Restinga Seca
a. Fazenda A, com o método de preparo e semeadura plantio
direto, na safra 2007/2008, totalizando 29 hectares.
b. Fazenda B, com o método de preparo e semeadura
convencional, na safra 2007/2008, totalizando 65 hectares.
2. Santa Maria
a. Fazenda C, com o método de preparo e semeadura cultivo
mínino, na safra 2007/2008, totalizando 11,5 hectares.
A seguir apresentam-se as três propriedades selecionadas para a instalação
do automonitoramento de uso da água em lavouras de arroz.
3.1.1 Propriedade monitorada: canal regular em terra do tipo trapezoidal –
Fazenda A
A propriedade (Fazenda A) selecionada para os testes de automonitoramento
apresenta um total de 29 hectares de arroz irrigado, tendo como método de preparo
e semeadura o plantio direto. O croqui da Figura 3.1 esboça os possíveis pontos
(Pt.1 e Pt.2) para a implantação do automonitoramento.
Figura 3.1 - Croqui da propriedade
Conforme reconhecimento feito na propriedade, um dos pontos possíveis para
a implantação do automonitoramento localiza-se no canal de aproximação (Pt.1) do
41
sistema elevatório do croqui da Figura 3.1 e Figura 3.2, sobre a pinguela como é
mostrada nas Figuras 3.1 e 3.3.
Figura 3.2 - Canal de aproximação
Fonte: Acervo GERHI.
Figura 3.3 - Pt. 1
Fonte: Acervo GERHI.
Outro ponto recomendado para os testes de automonitoramento localiza-se
no trecho inicial do canal principal de cota mais elevada representado no croqui da
Figura 3.1 pelo Pt.2. Como mostra a Figura 3.4, a água captada no canal de
aproximação é lançada no canal principal por meio de um conjunto moto-bomba
(Figura 3.5).
Figura 3.4 - Pt. 2
Fonte: Acervo GERHI.
42
Figura 3.5 - Conjunto moto-bomba.
43
Figura 3.7 - Canal principal de alvenaria.
Fonte: Acervo GERHI.
O canal principal de alvenaria é um canal regular e estável, ou seja,
estruturado possuindo boas condições para obter-se uma curva chave de qualidade.
No canal regular no trecho de monitoramento implantou-se uma régua (Figura 3.8)
para a leitura de nível realizada pelo observador normalmente todos os dias durante
o período de aguação.
Figura 3.8 - Trecho de monitoramento.
Fonte: Acervo GERHI.
3.1.3 Propriedade Monitorada: Canal vertedor em madeira – Fazenda C
A propriedade selecionada (Fazenda C) para implantação do
automonitoramento pertence ao município de Santa Maria, localidade do Arroio do
Só. A área escolhida na propriedade é uma parcela de 11,5 hectares (Figura 3.9) de
arroz irrigado com método de preparo e semeadura o cultivo mínimo.
A parcela monitorada é irrigada com água de barragem da propriedade. A
água é conduzida até a parcela monitorada pela forma de gravidade. O ponto
escolhido para a implantação do sistema de automonitoramento localiza-se no canal
secundário (C.S.) Ponto A (Pt. A) como mostra o croqui da Figura 3.9. Os testes de
automonitoramento são para visar à quantificação de água que deságua na parcela
de 11,5 hectares.
Início do canal
de alvenaria
44
Figura 3.9 - Croqui da parcela monitorada.
Por não haver estabilidade no C.S. no Pt. A, necessitou-se implantar uma
estrutura que pudesse estabilizar a geometria do canal, sendo assim necessárias
três tentativas de adequação da estrutura para coletar dados coerentes de
velocidades.
1º Tentativa:
No canal monitorado foi instalada, pelo proprietário, uma calha ou vertedor
retangular de madeira (Figura 3.10) com duas aberturas próximo ao canal condutor.
Ambas as aberturas tem geometria conhecida, sendo a abertura menor com largura
de 24 cm e a maior 49,6 cm. A altura da calha é de 20 cm, sendo que a lâmina
d’água fica em torno de 8 cm quando a taipa da barragem está totalmente aberta.
Figura 3.10 - Vertedor retangular de madeira
Fonte: Acervo GERHI.
A primeira tentativa foi descartada, pois encontraram-se problemas na
medição de velocidades da seção conhecida, tendo-se observado muito
assimétricas em relação ao centro (Figura 3.11).
canal condutor
45
Figura 3.11 - Primeira tentativa de medição de velocidades
Fonte: Acervo GERHI.
2º Tentativa:
A segunda tentativa (Figura 3.12) de escolha do local adequado para
monitoramento no canal, foi a uma distância de 2 metros em relação à primeira
tentativa, ou seja, colocou-se a calha a 2 metros de distância do canal condutor e
próximo à lavoura cultivada com objetivo de reverter à assimetria de fluxo, mas
mesmo assim, as velocidades nas laterais continuaram a apresentar assimetria.
Figura 3.12 - Segunda tentativa de medição de velocidades
Fonte: Acervo GERHI.
3º Tentativa:
Na terceira tentativa aumentou-se à seção do canal, a montante da divisão
em 1 metro como mostra a Figura 3.13. Com essa solução, as velocidades medidas
apresentaram simetria em relação ao centro da seção de medição de vazão, e a
água na saída manteve o comportamento de lâmina vertente, comportamento de
vertedor de soleira espessa ou canal vertedouro (Figura 3.14).
Canal condutor
canal secundário
46
Figura 3.13 - Terceira tentativa de medição de velocidades
Fonte: Acervo GERHI.
Figura 3.14 - Comportamento da lâmina vertente
Fonte: Acervo GERHI.
O foco desta pesquisa é o monitoramento de água captada e lançada em
lavoura orizícola que não faz parte de um sistema planejado de irrigação. Boa parte
da produção do arroz se dá em propriedades com sistemas independentes de
irrigação e de muitas formas distintas.
Assim, para que ocorram sistematização e proposição do sistema de
automonitoramento em canais de lavouras orizícolas, algumas etapas devem ser
vencidas, como mostra o fluxo metodológico (Figura 3.15) apresentado no item a
seguir.
3.2 Fluxo metodológico
A filosofia do sistema de automonitoramento proposto parte do pressuposto
de que é possível estabelecer uma curva característica, que relacione alguma
variável de fácil leitura com a vazão.
O monitoramento então passa a ser uma atividade rotineira de leitura, em
campo, do valor da variável, de fácil obtenção, para depois calcular, no escritório, a
vazão.
47
Para que esse monitoramento tenha êxito, importantes etapas devem ser
vencidas como mostra o fluxo metodológico da Figura 3.15.
Figura 3.15 - Fluxo metodológico para implantação do sistema de automonitoramento
3.2.1 Caracterização do sistema de irrigação
Para a implantação do sistema de automonitoramento é necessário a
realização de visitas em propriedades potenciais para o estudo, com objetivo de
fazer uma caracterização do sistema de irrigação usado em cada uma das lavouras
de arroz. A partir dessas visitas em lavouras de arroz fazem-se croquis das parcelas
para uma melhor visualização dos sistemas de irrigação e para discussão da equipe
técnica em laboratório.
Buscam-se nessas visitas em lavouras orizícolas, informações necessárias
tais como: sistemas de captação de água por bombeamento ou gravidade em rio ou
barragem, localização de pontos adequados, ou seja, com alguma estabilidade para
a implantação do monitoramento no canal principal ou em canais de entrada de cada
parcela cultivada, métodos de preparo e semeadura, manejo da água. Assim com
essas informações retiradas de cada lavoura visitada, fazem-se croquis para uma
maior visualização para posteriormente a implantação do automonitoramento.
3.2.2 Identificação de soluções de automonitoramento e dimensionamento do
equipamento
Com os croquis das visitas nas propriedades esboçados faz-se a identificação
de soluções para o automonitoramento, a partir da identificação das características
físicas do possível local de instalação dos equipamentos e a escolha dos mesmos.
Identificação de soluções
do automonitoramento e
dimensionamento do
equipamento
Caracterização
do sistema de
irrigação
Projeto de
automonitoramento
I
mplantação do
monitoramento,
treinamento dos
produtores e concepção
de planilha.
Cálculo dos
volumes totais
48
É nessa etapa, a etapa de identificação de soluções do automonitoramento
que em laboratório se estuda, discute e escolhe a melhor alternativa de
monitoramento para implantar em cada um dos locais escolhidos nas visitas de
reconhecimento.
Depois de ter os principais dados das propriedades anotados e esboçados,
faz-se um estudo de dimensionamento de equipamentos, que posteriormente
poderão ser instalados no canal principal ou na entrada de cada parcela cultivada
em lavouras a serem monitoradas.
3.2.3 Projetos de automonitoramento
As questões de viabilidade e instalação do equipamento de
automonitoramento são discutidas, analisadas e elaboradas, visando sempre
economia e segurança, isto é, com um custo mínimo, tanto o pequeno quanto o
grande produtor possam adquirir o equipamento e a segurança de coletarem dados
coerentes do nível da lâmina d’água durante todo o período de irrigação.
A elaboração da curva chave consiste na elaboração das curvas
características do escoamento, sendo as soluções indicadas estruturas hidráulicas
de escoamento de superfície livre, a curva-chave é a curva a ser ajustada. Para isso,
é preciso ter alguma seção de geometria conhecida para estabelecer .7724( )-29.9744(e)3tos.71-1.01635(r)-6.83181( )724(7)1.8862(l)-11.6348(â)3.77leecu.75(i)-1.06.8318119.44 Td[(d)14.r x6.84737(e)3.7724598(-)3.78796(c)07
49
da esquerda para a direita no sentido da captação da água. Para a quinta coluna
cada ponto da amostra registra-se três velocidades. A sexta coluna apresenta a
média das 3 velocidades registradas na seção da amostra.
PROPRIEDADE:
DATA:
/ /
MOLINETE:
MEDIDORES:
ALTURA DA RÉGUA:
INÍCIO: .....:....
HORA: .....:....
FIM: .....:....
HORA: ....:....
SITUAÇÃO DO CANAL:
( ) sobe
( ) desce
( ) estável
DISTÂNCIA:
Margem Esquerda: .............
Margem Direita: .............
1
2
3
4
6
x (h)
Nível
Ponto
Dist. Marg.
Média Vel.
(m)
esq. (m)
Vel. 1
Vel. 2
Vel. 3
(m/s)
MEDIDAS DE VELOCIDADE - Planilha de Campo
Planilha M - Medição de Vazão
REPETIÇÕES
5
Figura 3.16 - Planilha M - Medição de vazão através do método das velocidades
A cada ponto na vertical da Figura 3.17 corresponde uma área de
abrangência. Assim para encontrar a vazão de cada área usa-se a expressão:
i
n
iobs
VAQ *
1
∑
=
(7)
onde
A
i
= área de abrangência de cada Pt
x
;
V
i
= velocidade média de cada Pt
x
;(coluna 6)
n = número de pontos (Pt
x
) da amostra.
Figura 3.17 - Método de cálculo de vazão: divisão de seção transversal
Conhecida a área (a) de abrangência de cada ponto multiplica-se a mesma
pela velocidade(v) correspondente obtém-se assim a vazão resultante para cada
50
área de abrangência. Somam-se então as vazões obtidas em cada sub-seção
encontrando a vazão final correspondente ao fluxo de água que percorre a seção
transversal conhecida.
A Figura 3.18 esboça um modelo de planilha para cálculo da vazão de uma
seção sub-dividida semelhante a da Figura 3.17. Na Figura 3.18 as colunas 5 e 6
anotam-se à posição exata em que o ponto se localiza dentro da seção de uma
amostra, ou seja, a coluna 5 refere-se a h
1
, h
2
e h
3
da Figura 3.17 e a coluna 6
refere-se ao x
1
, x
2
e x
3
também da Figura 3.17. A sétima coluna refere-se à altura
lâmina d’água da amostra no momento da coleta dos dados. Na coluna oito anota-se
a média das velocidades em cada ponto da amostra. A coluna nove representa a
área de abrangência de cada ponto localizado na amostra sendo representa a
geometria do canal. Na décima coluna refere-se ao cálculo da vazão que é o produto
da média das velocidades e da área de abrangência de cada ponto amostrado.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Nível Dist. Marg H(altura) Largura Lâmina Média Vel. Área Q
x(h) (m) Ponto Esq.(m) (m) (m) (m) (m/s) (m²) (m³/s)
Figura 3.18 - Planilha para cálculo da vazão
Depois de calcular a vazão observada tem-se assim, condições de aferir o
coeficiente de rugosidade. Com a área conhecida, a declividade (
I
) da linha d’água
e o raio hidráulico (R
H
) pode-se obter o coeficiente de rugosidade nas expressões de
Manning como de Chezý, substituindo esses dados na equação 8 ou 9.
2
1
3
2
***
1
IRA
n
Q
obs
=
(8)
RICAQ
obs
**=
(9)
Isolando os coeficientes de rugosidade das equações 8 e 9, obtém-se:
2
1
**
1
3
2
IRA
Q
n
obs
=
(10)
RIA
Q
C
obs
*
=
(11)
51
Portanto, com o coeficiente de rugosidade aferido pode-se estimar a curva
chave teórica usando a expressão empírica de Manning ou Chezý.
3.2.4 Implantação do monitoramento, treinamento dos produtores e concepção
de planilhas
O automonitoramento consiste em realizar uma leitura de nível da lâmina
d´água diária, feita pelo próprio produtor no local monitorado no período de irrigação
da lavoura de arroz.
Para o sucesso da instalação do sistema de automonitoramento nas
propriedades é preciso realizar junto aos produtores e funcionários das lavouras que
irão observar o nível da lâmina d’água, um simples e breve treinamento com ênfase
na coleta de dados para que se possa obter dados coerentes com o preenchimento
correto da planilha A do observador da Figura 3.19. Essa planilha deve ser
preenchida pelo observador diariamente com nível da lâmina d’água durante o
período de irrigação no local monitorado.
No preenchimento da Planilha do Observador (Figura 3.19), a coluna data e
hora devem ser preenchidas com o momento exato em que foi feita a leitura do nível
da lâmina d’água. O nível é lido pelo observador, através de uma régua a qual deve
estar fixada no ponto de monitoramento, ou seja, no canal principal ou no canal de
entrada de cada parcela.
A quarta coluna “observações” serve para o observador registrar o que está
ocorrendo exatamente na data e hora da leitura do nível da lâmina d’água no local
monitorado, ou seja, se a bomba está ligada/desligada, a comporta esta
aberta/fechada ou ainda se ocorreu precipitação. Quanto à quinta coluna “ideal para
preencher” surgiu depois do primeiro recolhimento das planilhas dos observadores,
onde se encontrou anotações desnecessárias feitas pelos mesmos. Assim, para se
ter uma melhor interpretação dos dados criou-se a quinta coluna. Essa coluna surgiu
somente para o pesquisador melhor descrever a maneira mais adequada de anotar
dados recolhidos pelo observador. Para o produtor a planilha terá somente quatro
colunas, enquanto que no escritório para o pesquisador terá cinco colunas.
52
Sistema de condução da água: ( ) Gravidade ( ) Bombeamento
Forma de Abastecimento: ( ) Rio ( ) Barragem ( ) Outros: ____
Anotador:________________ Município: ______________
Coordenadas: S: ___________ W:___________
1
2
3
4
5
Data
Hora
Nível (cm)
Observações
Ideal para preencher
Planilha A - Observador
Planilha de Acompanhamento da Quantidade dos Recursos Hídricos
Figura 3.19 - Planilha do Observador
3.2.5 Cálculo dos volumes totais
O cálculo dos volumes totais é calculado através da integração da vazão
calculada pela curva chave ao longo do período de tempo monitorado. A Figura 3.20
apresenta um exemplo de séries de vazões, onde o volume é a área sob o
fluviograma.
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
2
/
1
1
/
0
1
1
1
/
1
1
/
0
1
2
0
/
1
1
/
0
1
2
9
/
1
1
/
0
1
8
/
1
2
/
0
1
1
7
/
1
2
/
0
1
2
6
/
1
2
/
0
1
4
/
1
/
0
2
1
3
/
1
/
0
2
2
2
/
1
/
0
2
Tempo (s)
Vazão (m
3
/s)
Figura 3.20 - Fluviograma
Para o cálculo do volume (m
3
) usado no período de irrigação nas lavouras de
arroz irrigado, área sob o fluviograma, pode-se utilizar o método da soma dos
trapézios, conforme a expressão a seguir,
∑
−
=
+
+∆=
1
1
1
2/)(*
n
i
ii
qqtVol
(12)
onde:
Vol = volume (m
3
);
53
t
∆
= variação de tempo;
∑
−
=
+
+
1
1
1
)(
n
i
ii
qq
seção tempo.
Ou seja;
i = instante tempo;
q
i
= vazão no instante i;
n = número de dados de vazão.
A Figura 3.21 é utilizada para o cálculo do volume encontrado para cada
parcela monitorada. Na sétima coluna encontra-se a vazão (m
3
/s) de cada nível da
lâmina d´água com a utilização da equação da curva chave. A oitava e nona colunas
referem-se ao tempo de aguação, ou seja, número de horas e minutos em que foi
aguada. Na décima coluna foi feita a conversão do tempo de aguação de horas e
minutos para segundos, sendo esse, posteriormente usado para o cálculo final do
volume. Na décima primeira e décima segunda colunas apresentam-se o cálculo do
volume total, calculado pelo produto dos valores das colunas 7(vazão) e 10(tempo)
sendo representadas em m
3
e hm
3
respectivamente.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Nível
Ideal para
Área
Q
tempo
volume
volume
Data Hora (m) Obs. preencher (m²) (m³/s) Horas min. (s)
(m
³
)
(hm
³
)
Figura 3.21 - Tabela para Cálculo do Volume Total.
54
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Nesse capítulo serão apresentados os resultados obtidos da pesquisa,
segundo o fluxograma do item 3.2 e o evento “Dia de Campo” realizado no município
de Santa Maria, localidade do Arroio do Só.
Relata-se na fase de visitas de reconhecimento os diferentes métodos e
esquemas hidráulicos utilizados pelos produtores para irrigação do arroz.
Nestas visitas foram encontrados canais de condução de água tendo como
função conduzir a água até as lavouras cultivadas sejam eles, canais principais ou
não. Os canais de condução de água em lavouras orizícolas podem ser:
• canais estáveis ou estruturados: são aqueles que têm geometria definida e
estável, cujas dimensões são fáceis de se conhecer e não se alteram com
o tempo, com fácil estabelecimento da curva-chave com ajuste de
expressões empíricas.
• canais não-estáveis: são aqueles que precisam de implantação de uma
estrutura para se tornarem estáveis.
Nesta pesquisa, ensaiou-se tanto o monitoramento em canais regulares
quanto não regulares:
A partir das observações nestas visitas, apresentam-se os resultados da
implantação do automonitoramento em três empreendimentos, considerando três
situações possíveis:
• Canal regular em terra do tipo trapezoidal – Propriedade A;
• Canal regular em alvenaria – Propriedade B;
• Canal vertedor em madeira – Propriedade C.
4.1 Locais Monitorados
4.1.1 Canal regular em terra do tipo trapezoidal – Propriedade A
A geometria do canal regular em terra do tipo trapezoidal (Figura 4.1) do
ponto selecionado para a implantação do automonitoramento possui base inferior de
1,13 cm e base superior de 1,25 cm. A altura do canal é de 40 cm e a declividade (I),
linha d’água medida é de 0,0037m/m.
55
Figura 4.1 - Canal de seção trapezoidal
Com essas características da geometria do canal regular em terra do tipo
trapezoidal pode-se encontrar a área e o raio hidráulico para cada nível da lâmina
d’água como mostra o Quadro 4.1.
Quadro 4.1 - Características da geometria do canal
H (Nível) m Área(m
2
) Raio Hidráulico(m)
0,16 0,253 0,127
0,17 0,255 0,133
0,38 0,451 0,238
4.1.2 Canal regular em alvenaria – Propriedade B
A geometria da seção regular em alvenaria (Figura 4.2) apresenta uma
largura de 1 metro, uma altura de 30 cm e um comprimento de 30 metros. A
declividade que é o desnível da linha energética pela distância horizontal foi
encontrada 0,0082 m/m no canal. Com essas características da geometria do canal
pode-se encontrar a área e o raio hidráulico para cada nível como mostra o Quadro
4.2.
Quadro 4.2 - Características da geometria do canal
H (Nível) m Área(m
2
) Raio Hidráulico(m)
0,15 0,150 0,1153
0,16 0,160 0,1212
0,17 0,170 0,1268
0,18 0,180 0,1323
0,25 0,25 0,1667
56
Figura 4.2 - Canal principal de alvenaria.
Fonte: Acervo GERHI.
4.1.3 Canal vertedor em madeira – Propriedade C
A geometria do canal vertedor em madeira da propriedade C (Figura 4.3)
apresenta: 73 cm de largura, 20 cm de altura e 1 metro de comprimento e sua
lâmina d´água estável é 8 cm.
Figura 4.3 - Canal principal de alvenaria.
Fonte: Acervo GERHI.
Nessa propriedade, em função da necessidade de adequar os equipamentos
para coletar dados coerentes para o cálculo de vazão demorou-se algum tempo
assim, poucos dias de monitoramento com velocidades simétricas no centro foram
registrados.
4.2 Volume de Captação nas Propriedades Monitoradas
Neste item são apresentados os cálculos dos volumes de captação
resultantes do automonitoramento nas três propriedades monitoradas no período de
irrigação da safra 2007/2008.
Apresenta-se 3 etapas para encontrar o volume realmente utilizado em cada
parcela monitorada. As etapas são:
Etapa a: 1º Estabelecimento da curva-chave
Início do canal
de alvenaria
57
• Medição de vazão;
• Ajuste da curva-chave (teórica).
Etapa b:
2º Estabelecimento das leituras de nível.
Etapa c:
3º Cálculo do volume
• Cálculo de Q para cada nível com utilização da equação da curva-
chave;
• Integral do fluxograma – volume.
4.2.1 Canal regular em terra do tipo trapezoidal – Propriedade A
Etapa a: Estabelecimento da curva-chave
Para estabelecer a curva-chave teórica das estruturas de monitoramento, é
necessário primeiro obter uma amostra de vazão medida no local como ilustra o
exemplo da Figura 3.17 do item 3.2.3.
Na Tabela 4.1 apresenta-se a média das velocidades obtida na campanha de
medição de vazão. A Tabela 4.1 é referente à Figura 3.16 do item 3.2.3.
A Tabela 4.2 apresenta o cálculo das vazões correspondentes ás séries de
níveis observados. Substituindo essa vazão medida, a área e o raio hidráulico
correspondente ao nível da medição (Quadro 4.1), e mais a declividade (I)
considerada constante para diferentes níveis na equação 8, obtém-se o coeficiente
de rugosidade (n) de Manning, com a expressão empírica (Equação 8):
0037,0***
1
084,0
3
2
RA
n
=
(13)
n = 0,0481
Substituindo o coeficiente obtém-se a curva chave
0037,0***
3
2
0481,0
1
RAQ =
(14)
Onde, A é a área em função do nível (Quadro 4.1) e R em função do nível (Quadro 4.1).
Etapa b: Estabelecimento das leituras de nível lida pelo observador
A Tabela 4.3 apresenta a planilha do observador com as anotações de nível
da lâmina d´água feitas pelo mesmo. Nessa propriedade o automonitoramento foi de
70 dias, não tendo todo o período de automonitoramento da irrigação.
58
Etapa c: Cálculo do volume
Para cada nível de lâmina d’água observado, uma vazão é calculada pela
equação 14.
A Tabela 4.4 apresenta a memória de cálculo do volume utilizado na
propriedade A. O período monitorado entre os dias 22/01/2008 a 01/04/2008,
totalizando 70 dias, com um total de 514 horas de bombeamento apresentou um
volume de 5.344 m
3
/ha para o método de preparo e semeadura plantio direto com
total de 29 hectares.
O período de irrigação é entorno de 80 a 120 dias, como foi apresentado na
revisão bibliográfica. Como não houve o término do automonitoramento na irrigação
dessa lavoura, fez-se uma estimativa sobre os dados monitorados. Desse período
de irrigação trabalhou-se com 100 dias.
Portanto, para o período de automonitoramento de 70 dias, tem-se um valor
real de 5.344 m
3
/ha. Para o período de irrigação de 100 dias, estimou-se um total de
7.634 m
3
/ha.ano.
59
Tabela 4.1 - Planilha M para leitura das velocidades
INÍCIO: 17 cm
FIM: 17 cm
( ) sobe ( ) desce
x (h) Nível Ponto Dist. Marg. Lâmina Média Vel.
(m) esq. (m) (m) Vel. 1 Vel. 2 Vel. 3 (m/s)
x1 (h1) 0,03 1 0,282 0,17 0,297 0,297 0,297 0,297
x2 (h1) 0,03 2 0,564 0,17 0,32 0,345 0,352 0,339
x3 (h1) 0,03 3 0,846 0,17 0,284 0,291 0,276 0,284
x5 (h2) 0,06 1 0,282 0,17 0,327 0,322 0,322 0,324
x6 (h2) 0,06 2 0,564 0,17 0,35 0,352 0,355 0,352
x7 (h2) 0,06 3 0,846 0,17 0,309 0,309 0,309 0,309
x9 (h3) 0,09 1 0,282 0,17 0,296 0,297 0,297 0,297
x10 (h3) 0,09 2 0,564 0,17 0,366 0,381 0,334 0,360
x11 (h3) 0,09 3 0,846 0,17 0,297 0,297 0,31 0,301
x13 (h4) 0,12 1 0,282 0,17 0,3 0,297 0,297 0,298
x14 (h4) 0,12 2 0,564 0,17 0,392 0,378 0,391 0,387
x15 (h4) 0,12 3 0,846 0,17 0,355 0,33 0,341 0,342
x17 (h5) 0,15 1 0,282 0,17 0,386 0,355 0,367 0,369
x18 (h5) 0,15 2 0,564 0,17 0,404 0,399 0,399 0,401
x19 (h5) 0,15 3 0,846 0,17 0,371 0,358 0,309 0,346
0,165 1,13
HORA:15 : 00
DATA: 12/12/2007
MOLINETE: NAUTILUS
SITUAÇÃO DO CANAL:
HORA:17 : 00
ALTURA DA RÉGUA:
Propriedade: A
PLANILHA M
REPETIÇÕES
MEDIDAS DE VAZÃO - Planilha de Campo
Margem Esquerda: 20 cm Margem Direita: 20 cm
( x ) estável
MEDIDORES: Raquel e Adriano
DISTÂNCIA:
Tabela 4.2 - Cálculo da vazão observada na Propriedade A
dist. Marg Área Per. Raio Méd. Vel. Q
x
Nivel (m)
pto h ∆x esq.(m) L(base) L(topo) m² molh. Hidr. m/s m³/s
x1 (h1) 0,03 1 0,045 0,007 0,282 0,423 0,430 0,019 0,51 0,037 0,297 0,006
x4 (h2) 0,06 1 0,030 0,005 0,564 0,423 0,428 0,013 0,49 0,026 0,339 0,004
x7 (h3) 0,09 1 0,030 0,005 0,846 0,423 0,428 0,013 0,49 0,026 0,284 0,004
x10 (h4)
0,12 1 0,030 0,005 0,282 0,423 0,428 0,013 0,49 0,026 0,324 0,004
x13 (h5)
0,15 1 0,030 0,005 0,564 0,423 0,428 0,013 0,49 0,026 0,352 0,004
x2 (h1) 0,03 2 0,045 0,846 0,705 0,032 0,04 0,795 0,309 0,010
x5 (h2) 0,06 2 0,030 0,282 0,705 0,021 0,03 0,765 0,297 0,006
x8 (h3) 0,09 2 0,030 0,564 0,705 0,021 0,03 0,765 0,360 0,008
x11(h4) 0,12 2 0,030 0,846 0,705 0,021 0,03 0,765 0,301 0,006
x14 (h5)
0,15 2 0,030 0,282 0,705 0,021 0,03 0,765 0,298 0,006
x3 (h1) 0,03 3 0,045 0,007 0,564 0,423 0,430 0,019 0,51 0,037 0,387 0,007
x6 (h2) 0,06 3 0,030 0,005 0,846 0,423 0,428 0,013 0,49 0,026 0,342 0,004
x9 (h3) 0,09 3 0,030 0,005 0,282 0,423 0,428 0,013 0,49 0,026 0,369 0,005
x12 (h4)
0,12 3 0,030 0,005 0,564 0,423 0,428 0,013 0,49 0,026 0,401 0,005
x15 (h5)
0,15 3 0,025 0,004 0,846 0,423 0,427 0,011 0,48 0,022 0,346 0,004
0,17 1,13 0,255 0,084
60
Tabela 4.3 - Planilha A - Observador
PLANILHA A
Planilha de Acompanhamento da Quantidade dos Recursos Hídricos
Sistema de condução da água: ( ) Gravidade ( X ) Bombeamento
Forma de Abastecimento: ( ) Rio ( x ) Barragem ( ) Outros:
Anotador: Paulo Município: Restinga Seca
Coordenadas: S: 29°53'49.4" W: 55°14'46.2"
Data Hora Nível (cm) Observações Ideal para preencher
22/1 09:30 17 Ligado Ligado
23/1 16:00 17 Ligado
24/1 11:00 17 Ligado
25/1 10:30 17 Desligado Desligado
26/1 Desligado
27/1 Desligado
28/1 Desligado
29/1 Desl. Prec. (1 mm) 1 mm de chuva
30/1 Desligado
31/1 Desligado
1/2 Desligado
2/2 15:00 17 Ligado Ligado
3/2 11:00 16 Ligado
4/2 10:00 17 Ligado
5/2 11:00 17 Ligado
6/2 10:30 17 Ligado
7/2 10:30 17 Desligado/ Ligado Desligado/ Ligado
8/2 11:00 17 Ligado Ligado
9/2 10:00 16 Ligado
10/2 Desl. Prec.(8 mm) Desligado - (8 mm)
11/2 Desl. Prec. (22 mm)
Prec. (22 mm)
12/2 Desligado
13/2 Desligado
14/2 15:00 17 Ligado Ligado
15/2 10:00 17 Ligado
16/2 Desligado Desligado
17/2 Desligado
18/2 16:00 17 Ligado Ligado
19/2 15:00 17 Ligado
20/2 08:00 17 Ligado
21/2 Desligado Desligado
22/2 Desligado
23/2 Desligado
24/2 Desligado
25/2 09:00 17 Ligado Ligado
26/2 09:30 17,1 Ligado
61
Data Hora Nível (cm) Observações Ideal para preencher
27/2 Desligado Desligado
28/2 Desligado
29/2 Desligado
1/3 Desligado
2/3 Desligado
3/3 Desligado
4/3 Desligado
5/3 09:30 17 Ligado Ligado
6/3 10:00 16 Ligado
7/3 09:30 16 Ligado
8/3 Desligado Desligado
9/3 Desligado
10/3 Desligado
11/3 Desligado
12/3 09:00 17 Ligado Ligado
13/3 09:20
17 Ligado
14/3 10:00 16 Ligado
15/3 Desligado Desligado
16/3 Desligado
17/3 Desligado
18/3 09:00 16 Ligado Ligado
19/3 10:00 16 Ligado
20/3 10:00 16 Ligado
21/3 Desligado Desligado
22/3 Desligado
23/3 Desligado
24/3 Desligado
25/3 Desligado
26/3 09:00 16 Ligado Ligado
27/3 10:00 17 Ligado
28/3 10:00 17 Ligado
29/3 Desligado Desligado
30/3 Desligado
31/3 Desligado 30 mm
1/4 09:00 17 Ligado Ligado
Tabela 4.4 - Resultados do cálculo do volume utilizado na propriedade A
Nível
Área Q tempo
tempo tempo volume volume
Data Hora (m) Observações
(m²) (m³/s) (horas)
(min.) (s) (m³) (hm³)
22/1 09:30 17 Ligado
0,255 0,084
30
30
109.800
9.214,41
0,0092
23/1 16:00 17
0,255
0,084
19
68.400
5.740,12
0,0057
24/1 11:00 17
0,255 0,084
23
30
84.600
7.099,63
0,0071
25/1 10:30 17 Desligado
0,255 0,084
26/1
62
Nível
Área Q tempo
tempo tempo volume volume
Data Hora (m) Observações
(m²) (m³/s) (horas)
(min.) (s) (m³) (hm³)
27/1
28/1
29/1 Prec. (1 mm)
30/1
31/1
1/2
2/2 15:00 17 Ligado
0,255 0,084
20
72.000
6.042,23
0,0060
3/2 11:00 16
0,253
0,083
23
82.800
6.891,26
0,0069
4/2 10:00 17
0,255 0,084
25
90.000
7.552,79
0,0076
5/2 11:00 17
0,255
0,084
23
30
84.600
7.099,63
0,0071
6/2 10:30 17 Prec. (6 mm)
0,255 0,084
24
86.400
7.250,68
0,0073
7/2 10:30 17
0,255
0,084
24
86.400
7.250,68
0,0073
8/2 11:00 17
0,255 0,084
23
82.800
6.948,57
0,0069
9/2 10:00 16
0,253
0,083
10/2
Desligado
(10 mm)
11/2
12/2
13/2 15 mm
14/2 15:00 17 Ligado
0,255 0,084
19
68.400
5.740,12
0,0057
15/2 10:00 17
0,255
0,084
16/2 Desligado
17/2
18/2 16:00 17 Ligado
0,255 0,084
23
82.800
6.948,57
0,0069
19/2 15:00 17
0,255
0,084
17
61.200
5.135,90
0,0051
20/2 08:00 17
0,255 0,084
21/2 Desligado
22/2
23/2
24/2
25/2 09:00 17 Ligado
0,255 0,084
24
30
88.200
7.401,74
0,0074
26/2 09:30 17,1
0,255
0,084
27/2 Desligado
28/02
1/3
2/3
3/3
4/3
5/3 09:30 17 Ligado
0,255
0,084
24
30
88.200
7.401,74
0,0074
6/3 10:00 16
0,253 0,083
23
30
84.600
7.041,07
0,0070
63
7/3 09:30 16
0,253
0,083
8/3 Desligado
9/3
10/3
11/3
12/3 09:00
17 Ligado
0,255 0,084
24
20
87.600
7.351,39
0,0074
13/3 09:20
17
0,255 0,084
24
40
88.800
7.452,09
0,0075
14/3 10:00
16
0,253 0,083
15/3 Desligado
16/3
17/3
18/3 09:00
16 Ligado
0,253 0,083
25
90.000
7.490,50
0,0075
19/3 10:00
16
0,253
0,083
24
86.400
7.190,88
0,0072
20/3 10:00
16
0,253 0,083
21/3 Desligado
22/3
23/3
24/3
25/3
26/3 09:00
16 Ligado
0,253 0,083
25
90.000
7.490,50
0,0075
27/3 10:00
17
0,255
0,084
24
86.400
7.250,68
0,0073
28/3 10:00
17
0,255 0,084
29/3 Desligado
30/3
31/3
1/4 09:00
17 Ligado
0,255 0,084
514
154.985,15
0,1550
Hectares
29
5.344
4.2.2 Canal regular em alvenaria – Propriedade B
Etapa a: Estabelecimento da curva-chave
Para estabelecer a curva-chave teórica das estruturas de monitoramento é
necessário primeiro obter uma amostra de vazão medida no local como ilustra o
exemplo da Figura 3.17 do item 3.2.3.
Na Tabela 4.5 apresenta-se a média das velocidades obtida na campanha de
medição de vazão. A Tabela 4.5 é referente à Figura 3.16 do item 3.2.3.
A Tabela 4.6 apresenta o cálculo das vazões correspondentes ás séries de
níveis observados. Substituindo essa vazão medida, a área e o raio hidráulico
64
correspondente ao nível da medição (Quadro 4.2), e mais a declividade (I)
considerada constante para diferentes níveis na equação 8, obtém-se o coeficiente
de rugosidade (n) de Manning, com a expressão empírica (Equação 8):
0082,0***
1
174,0
3
2
RA
n
=
(15)
n = 0,020
Substituindo o coeficiente obtém-se a curva chave
0082,0***
3
2
020,0
1
RAQ =
(16)
Onde, A é a área em função do nível (Quadro 4.2) e R em função do nível (Quadro 4.2).
Etapa b: Estabelecimento das leituras de nível lida pelo observador
A Tabela 4.7 apresenta a planilha do observador com as anotações de nível
da lâmina d´água feitas pelo mesmo. Nessa propriedade o automonitoramento foi de
54 dias, não havendo todo o período de automonitoramento da irrigação.
Etapa c: Cálculo do volume
Para cada nível de lâmina d’água observado, uma vazão é calculada pela
equação 16.
A Tabela 4.8 apresenta a memória de cálculo do volume utilizado na
propriedade B. O período monitorado (54 dias) entre os dias 05/12/2007 a
29/01/2008 com 922 horas de bombeamento apresentou um volume de 8.725,60
m
3
/ha para o método de preparo e semeadura convencional com um total de 65
hectares. O período de irrigação é entorno de 80 a 120 dias como foi apresentado na
revisão bibliográfica. Como não houve o término do automonitoramento na irrigação
dessa lavoura, fez-se uma estimativa sobre os dados monitorados. Desse período
de irrigação entre 80 a 120 dias, trabalhou-se com 100 dias.
Portanto, para o período monitorado de 54 dias tem-se um valor real de
8.725,60 m
3
/ha. Para o período médio com 100 dias estimou-se um total de
16.158,52 m
3
/ha.ano.
65
Tabela 4.5 - Planilha M para leitura das velocidades
Propriedade: B
DATA: 12/12/2007
MOLINETE: NAUTILUS
MEDIDORES: Raquel e Adriano
ALTURA DA RÉGUA:
INÍCIO: 16 cm
HORA:18 : 00
FIM: 16 cm
HORA:19 : 00
SITUAÇÃO DO CANAL: ( ) sobe ( ) desce ( x ) estável
DISTÂNCIA: Margem Esquerda: 20 cm
x
NiveL
Ponto
Lâmina
Média Vel.
(m)
(m)
VEL. 1
VEL. 2
VEL. 3
(m/s)
x1 (h1) 0,03 1 0,16 1,027 1,058 1,101 1,062
x2 (h1) 0,03 1 0,16 1,205 1,194 1,198 1,199
x3 (h1) 0,03 1 0,16 1,032 1,015 1,002 1,016
x4 (h1) 0,03 1 0,16 0,67 0,772 0,77 0,737
x5 (h2) 0,06 2 0,16 1,206 1,171 1,187 1,188
x6 (h2) 0,06 2 0,16 1,255 1,243 1,238 1,245
x7 (h2) 0,06 2 0,16 1,13 1,145 1,111 1,129
x8 (h2) 0,06 2 0,16 0,888 0,876 0,875 0,880
x9 (h3) 0,09 3 0,16 1,215 1,21 1,223 1,216
x10 (h3) 0,09 3 0,16 1,345 1,328 1,351 1,341
x11 (h3) 0,09 3 0,16 1,198 1,172 1,187 1,186
x12 (h3) 0,09 3 0,16 0,91 0,866 0,91 0,895
x13 (h4) 0,12 4 0,16 1,206 1,186 1,21 1,201
x14 (h4) 0,12 4 0,16 1,37 1,412 1,426 1,403
x15 (h4) 0,12 4 0,16 1,262 1,259 1,244 1,255
x16 (h4) 0,12 4 0,16 0,805 0,82 0,812 0,812
x17 (h5) 0,15 5 0,16 1,176 1,187 1,144 1,169
x18 (h5) 0,15 5 0,16 1,397 1,335 1,133 1,288
x19 (h5) 0,15 5 0,16 1,012 1,235 1,165 1,137
x20 (h5) 0,15 5 0,16 1,114 1,106 1,092 1,104
0,16
PLANILHA M
REPETIÇÕES
MEDIDAS DE VAZÃO - Planilha de Campo
Margem Direita: 20 cm
66
Tabela 4.6 - Cálculo da vazão observada na Propriedade B
Nivel Dist. Marg Larg. Lâmina Med. Vel. Área Q
x (m) Ponto Esq.(m) H (m) (m) (m) VEL. 1 VEL. 2 VEL. 3 (m/s) (m²) (m³/s)
x1 (h1) 0,03 1 0,2 0,045 0,3 0,16 1,027 1,058 1,101 1,062 0,014 0,014
x2 (h1) 0,03 1 0,4 0,045 0,2 0,16 1,205 1,194 1,198 1,199 0,009 0,011
x3 (h1) 0,03 1 0,6 0,045 0,2 0,16 1,032 1,015 1,002 1,016 0,009 0,009
x4 (h1) 0,03 1 0,8 0,045 0,3 0,16 0,67 0,772 0,77 0,737 0,014 0,010
x5 (h2) 0,06 2 0,2 0,03 0,3 0,16 1,206 1,171 1,187 1,188 0,009 0,011
x6 (h2) 0,06 2 0,4 0,03 0,2 0,16 1,255 1,243 1,238 1,245 0,006 0,007
x7 (h2) 0,06 2 0,6 0,03 0,2 0,16 1,13 1,145 1,111 1,129 0,006 0,007
x8 (h2) 0,06 2 0,8 0,03 0,3 0,16 0,888 0,876 0,875 0,880 0,009 0,008
x9 (h3) 0,09 3 0,2 0,03 0,3 0,16 1,215 1,21 1,223 1,216 0,009 0,011
x10 (h3) 0,09 3 0,4 0,03 0,2 0,16 1,345 1,328 1,351 1,341 0,006 0,008
x11 (h3) 0,09 3 0,6 0,03 0,2 0,16 1,198 1,172 1,187 1,186 0,006 0,007
x12 (h3) 0,09 3 0,8 0,03 0,3 0,16 0,91 0,866 0,91 0,895 0,009 0,008
x13 (h4) 0,12 4 0,2 0,03 0,3 0,16 1,206 1,186 1,21 1,201 0,009 0,011
x14 (h4) 0,12 4 0,4 0,03 0,2 0,16 1,37 1,412 1,426 1,403 0,006 0,008
x15 (h4) 0,12 4 0,6 0,03 0,2 0,16 1,262 1,259 1,244 1,255 0,006 0,008
x16 (h4) 0,12 4 0,8 0,03 0,3 0,16 0,805 0,82 0,812 0,812 0,009 0,007
x17 (h5) 0,15 5 0,2 0,025 0,3 0,16 1,176 1,187 1,144 1,169 0,008 0,009
x18 (h5) 0,15 5 0,4 0,025 0,2 0,16 1,397 1,335 1,133 1,288 0,005 0,006
x19 (h5) 0,15 5 0,6 0,025 0,2 0,16 1,012 1,235 1,165 1,137 0,005 0,006
x20 (h5) 0,15 5 0,8 0,025 0,3 0,16 1,114 1,106 1,092 1,104 0,008 0,008
x21 0,16 1 0,16 0,16 0,174
REPETIÇÕES
Tabela 4.7 - Planilha do Observador
PLANILHA A
Planilha de Acompanhamento da Quantidade dos Recursos Hídricos
Sistema de condução da água: ( ) Gravidade ( X ) Bombeamento
Forma de Abastecimento: ( X ) Rio ( ) Barragem ( ) Outros:_____
Anotador: Roberto Município: Restinga Seca
Coordenadas: S: 29°48'9 °4
a
a
H
r
a
N
í
e
(
m
)
O
s
e
a
e
s
I
d
a
p
a
a
e
n
e
67
Data Hora Nível (cm) Observações Ideal para preencher
19/12 06:30 16 Ligado
20/12 Desligado Desligado
21/12 20:36 15 Ligado Ligado
22/12 Desligado Desligado
23/12 13:00 16 Ligado Ligado
24/12 07:40 15 Ligado - 15 mm 15 mm
25/12 Desligado Desligado
26/12 06:32 16 Ligado Ligado
27/12 18:20 17 Ligado - 8mm 8 mm
28/12 10:50 16 Ligado
29/12 Desligado - 36 mm Desligado - 36 mm
30/12 17:50 16 Ligado - 13 mm Ligado- 13 mm
31/12 06:50 17 Ligado
1/1 06:30 16 Ligado
2/1 06:32 16 Ligado
3/1 10:30 16 Ligado
4/1 Desligado Desligado
5/1 11:30 17 Ligado Ligado
6/1 Desligado Desligado
7/1 06:50 15 Ligado Ligado
8/1 06:51 16 Ligado
9/1 06:55 17 Ligado
10/1 06:55 Desligado Desligado
11/1 10:50 Desligado
12/1 06:40 16 Ligado Ligado
13/1 06:40 13 Ligado
14/1 06:10 15 Ligado
15/1 18:00 14 Ligado
16/1 10:16 14 Ligado
17/1 18:36 16 Ligado
18/1 09:36 15 Ligado
19/1 08:45 Desligado Desligado
20/1 Desligado
21/1 07:30 16 Ligado Ligado
22/1 19:30 15 Ligado
23/1 20:00 16 Ligado
24/1 06:30 16 Ligado
25/1 07:14 16 Ligado
26/1 06:14 15 Ligado
27/1 07:14 15 Ligado
28/1 07:15 16 Ligado
29/1 17:15 14 Ligado
68
Tabela 4.8 - Resultados do cálculo do volume utilizado na propriedade B
Nível
Área R
H
Q(vazão)
tempo tempo tempo volume Volume
Data Hora (m) Observações
(m²) (A/P) m³/s (horas) (min) (s) (m³) (hm³)
5/12 07:40 0,15 LIGADO 0,15 0,115
0,158
23
16
83.760
13.274,168
0,013
6/12 06:56 0,16 0,16 0,121
0,175 23
46
85.560
14.946,365
0,015
7/12 06:10 0,17 0,17 0,127
0,191 22
50
82.200
15.727,666
0,016
8/12 05:00 DESLIGADO
9/12
10/12
06:17 0,15 LIGADO 0,15 0,115
0,158
23
17
83.820
13.283,677
0,013
11/12
05:00 DESLIGADO
12/12
06:30 0,16 0,16 0,121
0,175
13/12
08:16 0,17 LIGADO 0,17 0,127
0,191 26
16
94.560
18.092,556
0,018
14/12
06:30 0,16 0,16 0,121
0,175
22
14 80.040
13.982,083
0,014
15/12
13:38 0,17 0,17 0,127
0,191
31
8
112.080
21.444,730
0,021
16/12
12:40 0,17 0,17 0,127
0,191
23
2
82.920
15.865,426
0,016
17/12
06:40 0,15 0,15 0,115
0,158 18
64.800
10.269,414
0,010
18/12
06:38 0,15 0,15 0,115
0,158 23
58
86.280
13.673,534
0,014
19/12
06:30 0,16 0,16 0,121
0,175 23
52
85.920
15.009,253
0,015
20/12
05:00 DESLIGADO
21/12
20:36 0,15 LIGADO 0,15 0,115
0,158 9
36
34.560
5.477,021 0,005
22/12
05:00 DESLIGADO
23/12
13:00 0,16 LIGADO 0,16 0,121
0,175 18
40
67.200
11.739,080
0,012
24/12
07:40 0,15
Prec – ( 15
mm)
0,15 0,115
0,158
21
20
76.800
12.171,157
0,012
25/12
05:00 DESLIGADO
26/12
06:32 0,16 LIGADO 0,16 0,121
0,175 36
12
130.320
22.765,431
0,023
27/12
18:20 0,17 Prec. ( 8mm) 0,17 0,127
0,191 16
30
59.400
11.365,248
0,011
28/12
10:50 0,16 0,16 0,121
0,175
19
68.400
11.948,707
0,012
29/12
05:50
DESLIGADO -
36 mm
30/12
17:50 0,16
LIGADO - 13
mm 0,16 0,121
0,175 13
46.800
8.175,431 0,008
31/12
06:50 0,17 0,17 0,127
0,191 23
40
85.200
16.301,668
0,016
1/1 06:30 0,16 0,16 0,121
0,175 27
58
100.680
17.587,658
0,018
2/1 06:32 0,16 0,16 0,121
0,175
28
2
100.920
17.629,583
0,018
3/1 10:30 0,16 0,16 0,121
0,175 17
30
63.000
69
Nível
Área R
H
Q(vazão)
tempo tempo tempo volume Volume
Data Hora (m) Observações
(m²) (A/P) m³/s (horas) (min) (s) (m³) (hm³)
4/1 05:00 DESLIGADO
5/1 11:30 0,17 LIGADO 0,17 0,127
0,191
17
30
63.000
12.054,050
0,012
6/1 05:00 DESLIGADO
7/1 06:50 0,15 LIGADO 0,15 0,115
0,158
24
1
86.460
13.702,061
0,014
8/1 06:51 0,16 0,16 0,121
0,175 24
4
86.640
15.135,029
0,015
9/1 06:55 0,17 0,17 0,127
0,191
24
86.400
16.531,269
0,017
10/1 06:55
11/1 10:50 DESLIGADO
12/1 06:40 0,16 LIGADO 0,16 0,121
0,175
24
86.400
15.093,103
0,015
13/1 06:40 0,13 0,13 0,103
0,127
24
25
87.900
11.205,422
0,011
14/1 06:10 0,15 0,15 0,115
0,158 12
40
45.600
7.226,625 0,007
15/1 18:00 0,14 0,14 0,109
0,143 16
16
58.560
8.358,377 0,008
16/1 10:16 0,14 0,14 0,109
0,143
20
20
73.200
10.447,971
0,010
17/1 18:36 0,16 0,16 0,121
0,175
15
54.000
9.433,190
0,009
18/1 09:36 0,15 0,15 0,115
0,158 23
9
83.340
13.207,607
0,013
19/1 08:45 DESLIGADO
20/1
21/1 07:30 0,16 LIGADO 0,16 0,121
0,175
36
129.600
22.639,655
0,023
22/1 19:30 0,15 0,15 0,115
0,158 24
70
4.2.3 Canal vertedor em madeira - Propriedade C.
Etapa a: Estabelecimento da curva-chave
Para estabelecer a curva-chave teórica das estruturas de monitoramento, é
necessário primeiro obter uma amostra de vazão medida no local como ilustra o
exemplo da Figura 3.17 do item 3.2.3.
Na Tabela 4.9 apresenta-se a média das velocidades obtida na campanha de
medição de vazão. A Tabela 4.9 é referente à Figura 3.16 do item 3.2.3.
A Tabela 4.10 apresenta o cálculo da vazão correspondente ás séries de
níveis observados. Substituindo essa vazão medida, a largura da base do vertedor
(L) e a lâmina d´água estável (H) na equação (1), obtém-se o coeficiente de
rugosidade (C) de Chezý com a expressão empírica (Equação 1):
08,0*73,0
099,0
=C
(17)
C= 1,7
Substituindo o coeficiente obtém-se a curva chave
2
3
**7,1 HLQ
=
(18)
Etapa b: Estabelecimento das leituras de nível lida pelo observador
A Tabela 4.11 apresenta a planilha do observador com as anotações de nível
da lâmina d´água feitas pelo mesmo. Nessa propriedade o automonitoramento foi de
20 dias, não havendo todo o período de automonitoramento da irrigação referente ao
motivo apresentado no item 3.1.3.
Etapa c: Cálculo do volume
Para cada nível de lâmina d’água observado uma vazão é calculada pela
equação 18.
A Tabela 4.12 apresenta a memória de cálculo do volume utilizado na
propriedade C. O período monitorado (20 dias) entre os dias 30/01/2008 a
18/02/2008 com 87 horas de aguação apresentando um volume de 899,34 m
3
/ha
para o método de preparo e semeadura cultivo mínimo com um total de 11,5
hectares.
O período de irrigação é entorno de 80 a 110 dias, como foi apresentado na
revisão bibliográfica. Como não houve o término do automonitoramento na irrigação
71
dessa lavoura, fez-se uma estimativa sobre os dados monitorados. Desse período
médio entre 80 a 120 dias, trabalhou-se com 100 dias.
Portanto, para o período monitorado de 20 dias tem-se um valor real de
899,34 m
3
/ha. Para o período médio com 100 dias estimou-se um total de 4.496,7
m
3
/ha.ano.
Tabela 4.9 - Planilha M para leitura das velocidades
INÍCIO: 8 cm
FIM: 8 cm HORA:17 : 00
( ) sobe
( ) desce
Lâmina Média
x(h) Nível Ponto (m) Vel 1 Vel. 2 Vel. 3 V(m/s)
x1 0,03 1 0,08 1,1 1,09 1,1 1,10
x2 0,03 2 0,08 1,12 1,11 1,1 1,11
x3 0,03 3 0,08 1,03 1,02 1,04 1,03
x4 0,06 1 0,08 1,2 1,03 1,13 1,12
x5 0,06 2 0,08 1,5 1,5 1,55 1,52
x6 0,06 3 0,08 1,02 1,03 1,03 1,03
PLANILHA M
MEDIDAS DE VAZÃO - Planilha de Campo
Propriedade: C
DATA: 17/01/2007
MOLINETE: NAUTILUS
SITUAÇÃO DO CANAL:
ALTURA DA RÉGUA:
MEDIDORES: Raquel e Adriano
HORA:15 : 00
( x ) estável
DISTÂNCIA:
Margem Esquerda: 18,25 cm
Repetições
Margem Direita:18,25 cm
Tabela 4.10 - Cálculo da vazão observada na Propriedade C
Dist.Marg. Lâmina H(altura) Larg Área Média
x(h) nível Ponto Esq.(m) (m) (m) (m.) (m²) Vel 1 Vel. 2 Vel. 3 V(m/s) Q(m³/s)
x1 0,03 1 0,1825 0,08 0,045 0,274 0,012 1,1 1,09 1,1 1,10 0,014
x2 0,03 2 0,365 0,08 0,045 0,183 0,008 1,12 1,11 1,1 1,11 0,009
x3 0,03 3 0,5475 0,08 0,045 0,274 0,012 1,03 1,02 1,04 1,03 0,013
x4 0,06 1 0,1825 0,08 0,070 0,274 0,019 1,2 1,03 1,13 1,12 0,021
x5 0,06 2 0,365 0,08 0,070 0,183 0,013 1,5 1,5 1,55 1,52 0,019
x6 0,06 3 0,5475 0,08 0,070 0,274 0,019 1,02 1,03 1,03 1,03 0,020
0,73 0,084 0,099
Repetições
72
Tabela 4.11 - Planilha A do Observador
Sistema de condução da água: ( x ) Gravidade ( ) Bombeamento
Forma de Abastecimento: ( ) Rio ( ) Barragem ( x ) Outros: Açude
Anotador: Gerson Município: Santa Maria
Coordenadas: S: 29° 46' 02.7" W: 53° 31' 40.4"
Data Hora Nível (m) Observações Ideal para preencher
30/1 10:00 0,08 Aberto Aberto
30/1 12:00 0,08 Fechado Fechado
31/1 Fechado
1/2 Fechado - 12 mm 12 mm
2/2 Fechado
3/2 Fechado
4/2 Fechado
5/2 Fechado
6/2 Fechado
7/2 07:00 0,035 Aberto Aberto
8/2 07:00 0,035 Aberto
9/2 08:00 0,035 Aberto
10/2 Fechado Fechado
11/2 Fechado - 20 mm 20 mm
12/2 Fechado
13/2 Fechado
14/2 Fechado
15/2 Fechado
16/2 18:00 0,04 Aberto Aberto
17/2 18:00 0,04 Aberto
18/2 08:00 0,04 Aberto
Planilha A
Planilha de Acompanhamento da Quantidade dos Recursos Hídricos
73
Tabela 4.12 - Resultados do cálculo do volume utilizado na propriedade C
Nível Área Q Tempo Tempo Volume Volume
Data Hora (m) Observações (m²) (m³/s) horas (s)
(m³) (hm³)
30/1 10:00 0,08 ABERTO 0,0584 0,099 2 7.200 712,389 0,000712
30/1 12:00 0,08 FECHADO 0,0584 0,099
31/1
1/2 12 mm
2/2
3/2
4/2
5/2
6/2
7/2 07:00 0,035 ABERTO 0,02555 0,029 24 86.400 2473,81 0,002474
8/2 07:00 0,035 0,02555 0,029 23 82.800 2370,73 0,002371
9/2 08:00 0,035 0,02555 0,029
10/2 FECHADO
11/2 20 mm
12/2
13/2
14/2
15/2
16/2 18:00 0,04 ABERTO 0,0292 0,035 24 86.400 3022,41 0,003022
17/2 18:00 0,04 0,0292 0,035 14 50.400 1763,07 0,001763
18/2 08:00 0,04 0,0292 0,035
87 10342,4 0,0103
Hectares 11,5
899,3397
4.3 Dia de Campo
No dia 20 de fevereiro de 2008 aconteceu na localidade do Arroio do Só, no
município de Santa Maria o “Dia de Campo”, promovido pelo Instituto Rio Grandense
do Arroz (IRGA) de Santa Maria.
A equipe técnica (Figura 4.4) formada pela coordenação da Professora
Doutora Jussara Cabral Cruz e a estudante de Pós-Graduação Raquel Paula
Lorensi, estiveram presentes e expuseram ao público a implantação do
automonitoramento em canais condutores de água em lavouras de arroz.
74
Figura 4.4 - Equipe Técnica no Evento.
Fonte: Acervo GERHI.
Estiveram presentes no evento em torno de 130 participantes, sendo a
maioria destes, produtores rurais. Boa parte deles apresentou uma grande
aceitabilidade em relação à implantação do automonitoramento, enquanto que
alguns mostraram-se receosos, devido à preocupação com a futura implantação da
cobrança da água.
Figura 4.5 - Participantes no Dia de Campo.
Fonte: Acervo GERHI.
Com essa apresentação à comunidade, percebeu-se que a maioria dos
produtores está ciente da escassez dos recursos hídricos e estão dispostos a
colaborarem na redução dos mesmos.
Essa propriedade, local do evento “Dia de Campo”, é uma das propriedades
monitoradas pela equipe técnica.
75
5 CONCLUSÃO E RECOMENDAÇÕES
Esta pesquisa teve por objetivo avaliar formas viáveis de implantar o
automonitoramento quantitativo de água na irrigação em lavouras orizícolas. Para
isso, foi feito um reconhecimento de diferentes arranjos de irrigação em 8
propriedades no estado do Rio Grande do Sul, observando-se que, em nenhuma das
lavouras havia registros de medição de vazão nem de nível d´água em canais.
Conforme a identificação de estratégias para o monitoramento contínuo de
vazões na irrigação de arroz, verificou-se que em todos os casos observados existe
um trecho em canal aberto, com viabilidade de realizar o monitoramento pelo
sistema clássico de estações fluviométricas, por medição de nível e cálculo da vazão
com o uso de expressões empíricas. Portanto, o sistema de automonitoramento a
ser proposto é o mesmo para todos os pontos a serem monitorados, sendo que, as
diferenças entre eles, de forma e de estado de conservação dos canais, nos
influenciem na validade do método. Para o teste de automonitoramento, selecionou-
se 3 propriedades para estudo: uma por gravidade de reservatório em canal de
terra, outra por bombeamento largado em canal trapezoidal de terra e a última, por
bombeamento largado em canal retangular de alvenaria.
Como a variação de nível nos canais durante o período de irrigação tem
pequena variação, menor que 10%, com apenas uma campanha de medição de
vazão foi possível ajustar a curva-chave dos canais de irrigação. Ademais, os
observadores não tiveram dificuldades com o preenchimento das planilhas.
Com os resultados parciais da aplicação do automonitoramento das vazões
nas três propriedades, concluiu-se que existe viabilidade técnica e econômica da
implantação de um sistema de automonitoramento do uso dos recursos hídricos na
agricultura, contribuindo com o sistema de fiscalização da outorga, importante
instrumento da Gestão dos Recursos Hídricos. No entanto, para que esse
instrumento contribua para a fiscalização da outorga, será necessário investir em
assistência técnica especializada para implantação do automonitoramento em
lavouras orizícolas, ou seja, é preciso treinar as pessoas para implantar o sistema.
Como a cada safra as estruturas são refeitas ou ajustadas, existe também a
necessidade de se aferir à curva-chave a cada ano.
A equipe técnica apresentou um dos experimentos de implantação do
automonitoramento no evento “Dia de Campo”, realizado no dia 20 de fevereiro de
76
2008, promovido pelo IRGA de Santa Maria, na sede da Fazenda C. Estiveram
presentes no evento em torno de 130 produtores, onde a grande maioria deles
apresentou uma boa aceitabilidade, enquanto que alguns mostraram-se receosos
devido à preocupação com a futura implantação da cobrança da água.
Esse estudo de implantação do automonitoramento de vazões de irrigação em
lavouras orizícolas do estado do Rio Grande do Sul terá posteriormente sua
continuação em pesquisa do CNPq. Será verificado o volume de água utilizado em
plantações de arroz em diferentes tipos de solos.
A grande contribuição desta pesquisa foi a verificação do baixo custo, do
monitoramento de vazões em lavouras de arroz, em relação às estruturas, à
facilidade na instalação, bem como, a facilidade no cálculo do volume utilizado
durante a safra. Com isso, desmistifica-se as dificuldades de quantificação do
consumo real de água na lavoura, contribuindo para o processo de racionalização e
colaborando como instrumento de apoio ao sistema de outorga.
77
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81
APÊNDICE
Visitas de Reconhecimento em Lavouras Orizícolas
As visitas de reconhecimento em lavouras orizícolas foram realizadas em
alguns municípios do Estado do Rio Grande do Sul. Iniciaram-se as visitas no ano de
2006, totalizando oito propriedades em sete municípios.
A equipe técnica visou identificar no canal principal ou nas entradas de
parcelas um local próprio para a implantação do sistema de automonitoramento.
Denomina-se um local próprio por possuir fácil acesso e ter regularidade e
estabilidade geométrica no local e também por possuir estrutura definida. A seguir,
apresenta-se em ordem cronológica cada propriedade visitada.
1º Visita - Município de Manoel Viana
As visitas de reconhecimento nas lavouras orizícolas iniciaram-se pelo
município de Manoel Viana, em uma propriedade cujo arranjo de irrigação da lavoura
é realizado somente por gravidade, e cujos canais conduzem a água da captação
até as lavouras sem nenhum sistema de bombeamento. A área totaliza 700 hectares
de arroz irrigado, como mostra o croqui da Figura 1 e possui como métodos de
preparo e semeadura o pré-germinado, o plantio direto e o cultivo mínimo.
Figura 1 - Croqui da propriedade.
Fonte: Acervo GERHI.
Nessa propriedade o plantio não é feito todo de uma vez, e sim, realizado
progressivamente. O plantio em todas as quadras implicaria em problemas
operacionais na hora de colher e também no manejo da água.
Nenhuma forma de estação de bombeamento é atualmente usada na
propriedade tendo-se assim, uma economia de energia considerável. A água entra a
82
propriedade através de um canal principal sendo desaguado em dois canais
secundários como se pode ver no croqui da Figura 1.
O controle nessa propriedade é feito por meio de controle das águas
semelhante ao método de comportas. O controle das águas ocorre pelo fato da
lavoura estar em dois níveis de altura (patamares). Assim, a água que sobra da
irrigação a montante é depositada num canal, e quando esse estiver cheio abre-se a
comporta (Figura 2) fazendo a aguação da lavoura de cota inferior. Esse método
evita desperdício de água na propriedade.
Figura 2 - Método de comporta.
Fonte: Acervo GERHI.
Ainda na propriedade usa-se a técnica da rizipiscicultura. Essa técnica
implantada no primeiro quadro da lavoura orizícola (Figura 1), recupera a terra
infestada de arroz vermelho, reduzindo o uso de máquinas e produzindo acima da
média por hectare, segundo relato do produtor. Além disso, mostrou-se uma técnica
que não necessita de aplicação de herbicidas e oferece um rendimento adicional
para a área com peixes. Essa característica permite um produto mais natural.
As Figuras 3a e 3b, mostram o canal principal, do tipo estável ou estruturado,
com parede de tijolo delimitando o formato do canal. No local das fotos, o canal
possui um desnível. Esse local foi identificado como adequado para a implantação
do sistema de automonitoramento, por possuir uma pré-estrutura definida, ter uma
singularidade com desnível que difere escoamento livre, ter fácil acesso para coletas
de dados e por ser o primeiro ponto de entrada da água na propriedade.
83
a b
Figura 3 - Canal principal estruturado.
Fonte: Acervo GERHI.
2º Visita - Município de Cacequi
Continuando nas visitas de reconhecimento em propriedades do estado do
Rio Grande do Sul, o croqui da Figura 4 apresenta uma lavoura no município de
Cacequi com aproximadamente 340 hectares de arroz irrigado, com métodos de
preparo e semeadura plantio direto e cultivo mínimo.
A área plantada a cada safra é irrigada por diferentes reservatórios. O
reservatório maior suporta um volume de aproximadamente 2.200.000 m
3
, na cota
máxima, abrangendo uma área de alague de 88,32 hectares. Quanto ao reservatório
menor, a capacidade é de 500.000 m
3
e com área de alague de 17,28 hectares.
Figura 4 - Croqui da propriedade.
Fonte: Acervo GERHI.
Depois de visitados e analisados todos os pontos estratégicos da
propriedade, foram identificados os seguintes locais adequados para a implantação
do sistema de automonitoramento.
84
A partir do reservatório maior, têm-se três pontos para a implantação do
automonitoramento. O primeiro ponto (Ponto 1 da Figura 4, Figura 5a) localiza-se a
jusante do reservatório, a jusante do ponto de saída da água localizado bem próximo
ao pé da taipa. O ponto para monitoramento deve se localizar após a zona de
turbulência. Esse ponto é um local de grande significância, pois toda a água que
irriga as lavouras do norte da propriedade passa por ele e, portanto, um integrador
dos volumes de interesse do sistema de gestão dos Recursos Hídricos além de ter
fácil acesso.
O segundo ponto (Ponto 2 da Figura 4, Figura 5b) localiza-se na tomada
d’água, no bosque de eucaliptos. E o terceiro ponto (Ponto 3 da Figura 4, Figura 5c),
localizado no cruzamento com a linha férrea. Como no trecho entre os pontos das
Figuras 5b e 5c há uma captação de águas superficiais provenientes das chuvas, a
medição nos dois pontos favorece a avaliação dos volumes aportados pelas chuvas.
Nesses locais a e b necessitam de estruturação, ou seja, uma seção estável no
canal enquanto ao local c, apresenta sinais de canal estruturado.
a b c
Figura 5 - Pontos de implantação do automonitoramento.
Fonte: Acervo GERHI.
Com relação à captação a partir do reservatório menor, observou-se apenas
um ponto (Ponto 1’ da Figura 4, Figura 6) considerado adequado para o
automonitoramento das parcelas da parte leste da propriedade. Esse ponto fica a
jusante do reservatório, após a zona turbulência e também possui fácil acesso para
a coleta de dados. Neste local há necessidade de implantação de uma seção
estável.
Pt.1
Pt.2
Pt.3
85
Figura 6 - Ponto de implantação do automonitoramento.
Fonte: Acervo GERHI.
3º Visita - Município de Itaqui
A terceira propriedade visitada localiza-se no município de Itaqui. O arranjo da
irrigação das lavouras de arroz pode ser visto no c
87
Portanto, para saber a quantidade de água que está sendo utilizada nas
parcelas cultivadas, é necessário implantar o monitoramento no início do canal
principal (Figura 9) do levante elétrico 1 da Figura 7, Figura 8, porque nesse local
toda a água utilizada nas parcelas cultivadas passa por ele. Outro ponto de
monitoramento fica num trecho do CP2 (canal principal 2), localizado logo acima do
levante elétrico 2 da Figura 7, Figura 10.
4º Visita - Município de Uruguaiana
A quarta propriedade visitada conta com uma lavoura de mais de 300
hectares de arroz irrigado, com método de preparo e semeadura convencional,
localizada no município de Uruguaiana e é semelhante à referida anteriormente, ou
seja, utiliza captação do recurso hídrico pelo sistema de bombeamento. O que difere
uma lavoura da outra é o local de captação, sendo a primeira em um curso d’água e
essa em reservatório (Figura 11) da propriedade.
Figura 11 - Croqui da propriedade
A captação na barragem é feita por dois conjuntos moto-bomba (Figura 12),
sendo um conjunto com motor de 75 CV e o outro de 200 CV fixados sobre bóias, o
que garante seu funcionamento em caso de variação do nível de água.
Figura 12 - Sistema de captação.
Fonte: Acervo GERHI.
88
A Figura 13 mostra o ponto de monitoramento localizado ao final da
canalização e início do canal condutor, sendo um canal não-estável e, portanto,
prescinde de projeto de estrutura fixa para a implementação de monitoramento
sistemático. Esse ponto é um local de monitoramento pelo fato de que toda a água
utilizada nas parcelas cultivadas passa por ele. Percebe-se então, que nessa
propriedade o local ideal para monitoramento, ou seja, para quantificação do real
volume de água utilizado nas lavouras de arroz, localiza-se no canal condutor
representado pelo ponto P1 na Figura 11, Figura 13.
Figura 13 - Final da canalização.
Fonte: Acervo GERHI.
5º Visita - Área experimental do IRGA – Cachoeira do Sul
Além de propriedades particulares, a equipe técnica visitou o perímetro
irrigado da barragem do Capané (Figura 14), localizada no município de Cachoeira
do Sul, administrada pelo Instituto Riograndense do Arroz (IRGA). A barragem do
Capané proporciona a captação de água para 60 lavouras orizícolas e para a área
experimental do IRGA.
Figura 14 - Croqui do perímetro irrigado do IRGA pela barragem do Capané
A barragem possui dois canais principais sendo estes subdivididos em dois
canais secundários de adução (Figura 14). Nesses canais, há presença de estrutura
89
estável que proporciona as condições necessárias para quantificação do volume
utilizado nas parcelas. Isto é mostrado na Figura 15, na qual se percebe a instalação
de uma régua para medição de nível e também a subdivisão da água no canal
principal na Figura 16.
Figura 15 - Régua de medição
Fonte: Acervo GERHI.
Figura 16 - Subdivisão da água no canal
Fonte: Acervo GERHI.
A área experiemental não tem um sistema de controle definido acerca do
volume captado no momento, somente uma estimativa por área de cultivo. Por essa
razão, a cobrança pelo uso da água entre os usuários da mesma é calculada através
da multiplicação da área de cultivo pela estimativa de 9000 a 12000 m
3
utilizados na
irrigação. Esse não é um dos métodos mais válidos, mas por enquanto é o que tem
dado resultado no local.
Não é um método válido, pois utiliza apenas valores médios, o que, para a
gestão dos recursos hídricos, não é o suficiente; é necessário, isto sim, trabalhar
com dados reais de consumo de água em lavouras orizícolas. Portanto, segundo os
técnicos, a implantação do automonitoramento vem ao encontro das necessidades
de quantificação da água utilizada em cada lavoura, a fim de proporcionar uma
cobrança mais justa para ambos os interessados.
90
Em visita ao local, identificou-se uma área para testar o sistema de
automonitoramento, ao pé da barragem, na área experimental do IRGA que possui
17 hectares plantados, com sistema de preparo e semeadura cultivo mínimo e
plantio direto (Figura 14). É uma área plana, com parcelas bem definidas, cuja
implantação do automonitoramento poderá seguir duas alternativas:
- 1° alternativa: a implantação na saída do canal condutor representado pelo
Pt.1 no croqui da Figura 14, Figura 17a. No local existe uma estrutura de canal
estável ou estruturada (Figura 17b), com possibilidades de estabelecimento de uma
curva-chave ou a utilização de expressões empíricas. Esse local monitora toda a
água de todas as parcelas experimentais do IRGA.
Percebe-se, pelas fotos (Figura 17), que o canal necessita de uma limpeza e
manutenção para dar início ao monitoramento.
a b
Figura 17 - Canal principal.
Fonte: Acervo GERHI.
- 2° alternativa: implantação do sistema de automonitoramento em cada uma
das parcelas cultivadas na área experimental, representado pelo exemplo do Pt.2 do
croqui da Figura 6.14, para monitorar a área “d”. Com isso, será possível avaliar
quanto de água estará entrando em cada parcela cultivada.
Ficou acertada, com o coordenador do IRGA do município de Cachoeira do
Sul, a realização de testes futuros com o sistema de automonitoramento na área
experimental, testes estes que ainda não foram possíveis.
Canal Principal
CP1
derivação
derivação
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