1-DETERMINAÇÃO_DA_PERDA_DE_SOLO

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ICO

Ano 01- n.001- Maro 2006

B i o e n g e n h a r i a

A = RxKxLSxCxPEquao da Perda de Solo

A = RxKxLSxCxPEquao da Perda de Solo

Aloisio Rodrigues PereiraAloisio Rodrigues Pereira

Determinao da Perda de SoloDeterminao da Perda de Solo

BO

LET

IMT

CN

ICO

Boletim Tcnico, Belo Horizonte MG, Ano 01 N. 001 Maro 2006 1

DETERMINAO DA PERDA DE SOLO

Aloisio Rodrigues Pereira*

RESUMO

importante a Determinao da Perda de Solos para se obter o parmetro para se decidir qualtipo de proteo dever ser utilizado no local, visando ao controle da eroso e dos sedimentos.Isso no tem ocorrido, e a escolha dos produtos e das tcnicas feita empiricamente, contri-buindo para elevar os custos das protees e para no se obter o sucesso esperado.

Este boletim apresenta todos os fatores para se calcular a perda de solo, com dados etabelas, alm de exemplo com os passos para determinao, com embasamento tcnico, daperda de solo.

So apresentados comentrios sobre cada fator, enfatizando sua funo, seus efeitos nosprocessos erosivos e suas implicaes no manejo.

1 INTRODUO

As perdas de solo ocorrem, principalmente, pela ao da gua e do vento em razo dediferenas de relevo existentes em regies do globo terrestre e pela atuao do homem, quevem alterando a superfcie terrestre com a construo de grandes empreendimentos, provo-cando processos erosivos ou eroses.

A eroso um processo pelo qual ocorre o desprendimento, o transporte e a deposio departculas de solo ou sedimentos, que acabam causando grandes impactos ambientais, atin-gindo os cursos dgua e provocando assoreamento.

Nosso objetivo, neste trabalho, determinar as perdas de solo mediante a equao universalde perdas de solo, que poder servir para a escolha dos mtodos, das tcnicas e dosprodutos a serem aplicados em reas degradadas e eroses.

No caso de regies tropicais em que, de maneira geral, os solos so muito erodveis e noslocais que apresentam clima seco, chuvas intensas ocasionais e topografia acidentada, cer-tamente ocorrem grandes perdas de solo.

De toda eroso produzida no mundo, 25% a 33% dos sedimentos transportados atingem osoceanos e o restante se deposita nas reas inundveis, cursos dgua, lagos e reservatrioshidrulicos. (DIAZ, 2001)

A eroso , sem dvida, a varivel mais importante na contaminao da gua, por isso hnecessidade de realizar seu controle de maneira adequada, para impedir a contaminao dorecurso mais precioso do planeta a gua.

* Engenheiro Ambiental; Engenheiro Civil e Engenheiro Florestal; Doutor em Solos e Diretor da DEFLOR BioengenhariaRua Major Lopes, 852 So Pedro Belo Horizonte, MG Brasil E-mail: [email protected]

BOLETIM TCNICO.pmd 27/11/2006, 14:431

Boletim Tcnico, Belo Horizonte MG, Ano 01 N. 001 Maro 20062

Determinao da Perda de SoloPEREIRA, A. R.

2 COMO DETERMINAR A PERDA DE SOLO

Para a determinao da perda de solo em reas agrcolas, campos e reas impactadas, foramdesenvolvidas equaes baseadas em diversos fatores que afetam os processos erosivos.

Essas equaes tm sido utilizadas como forma de avaliar o potencial de erodibilidade dedeterminada rea.

De todos os mtodos empricos desenvolvidos no mundo, o mais conhecido a equaouniversal de perda de solo desenvolvida por Smith e Wischmeier (1958).

O modelo paramtrico permite avaliar as perdas de solo, incluindo a eroso laminar e emsulcos, em decorrncia do clima, do ndice de erodibilidade do solo, da topografia, dasprticas de manejo do solo e de conservao e proteo do solo, mediante a seguinteequao:

A=RxKxLSxCxP

A = Perda anual de solo: dado em t.ha-1.ano-1

R = fator de precipitao e run-off: afetado pela energia potencial, pela intensidade,quantidade de chuva e pelo run-off.

K = fator de erodibilidade do solo: afetado pela textura do solo, pela matria orgnica,pela estrutura e pela permeabilidade.

LS = fator topogrfico: afetado pela inclinao, pelo comprimento e pela forma dotalude (cncavo ou convexo).

C = fator de manejo de culturas: afetado pela superfcie de recobrimento, pelo dossel,pela biomassa, pelo uso de solo e pelo tipo de cobertura vegetal.

P = fator de prticas de proteo e manejo do solo: afetado pela rotao de culturas,pelo tipo de proteo do solo, pelas barreiras, pelo mulch para recobrir o solo, pelasbiomantas, pelos terraos e pelas tcnicas de proteo do solo.

Os conhecimentos tcnicos so importantes para determinar os fatores, adotar e interpretaros dados existentes, para que os resultados obtidos sejam os mais seguros possveis. Osfatores podem ser obtidos por meio de frmulas empricas, de dados experimentais j existen-tes, de grficos-padro ou de dados no prprio local. Dados internacionais sobre as perdas desolo estimam uma perda anual de solo no mundo da ordem de 80 bilhes de toneladas/ano(SMITH 1958).

De acordo com Walker (2004), a perda anual de solo nos Estados Unidos de cerca de 2bilhes de toneladas/ano, sendo que o custo para a recuperao do top-soil da ordem deUS$ 80,000/ha e, ainda, a recuperao definitiva do top-soil leva de 30 a 100 anos.

A Tabela 1 ilustra os limites potenciais de perda de solo em razo do nvel da eroso, que sebaseia em anlise tcnica para considerar qual o nvel de eroso encontrado. Entretanto,analisando-se pelo aspecto da engenharia, em que so necessrios padronizao e clculos,o nvel ser o mesmo, independentemente do ponto de vista tcnico.



Determinao da Perda de Solo PEREIRA, A. R.

3

TABELA 1

Limites potenciais de perda do solo em razo do nvel da eroso

Classe

1

2

3

4

5

Nvel da eroso

Muito baixo

Baixo

Moderado

Alto

Severo

Potencial de perda de solo

(tonelada/ha.ano)

< 6

6-11

11-22

22-33

> 33

WALL, 1997

Um aspecto muito importante na proteo do solo para minimizar as perdas o tipo deocupao, que poder aumentar as perdas de solo em vrias vezes quando comparado coma floresta natural, que apresenta menor taxa de erodibilidade, conforme pode ser verificadona Tabela 2.

Uso e ocupao do solo

Floresta

Pradarias

Produo agrcola

Floresta logo aps o corte

Superfcie minerada

Construes (obras, rodovias, etc.)

Fator multiplicador

1

10

200

500

2.000

2.000

WALKER, 2004

A cobertura vegetal contribui para atenuar a taxa de eroso do solo, mas o fator maisimportante a cobertura do solo, que o protege totalmente, mantm a umidade, favorece ainfiltrao desejvel e reduz o run-off. Dessa forma, no adianta haver 100% de coberturavegetal e 0% de cobertura do solo, pois, ainda assim, ocorrer perda de solo da ordem de 0,2.No caso inverso, havendo 100% de cobertura do solo e 0% de cobertura vegetal, a perdaser de aproximadamente 0,05, mostrando a importncia da cobertura do solo. Essa cobertu-ra pode existir de forma natural, pela serapilheira (litter), ou de forma artificial, com geotxteis,geomantas e biomantas antierosivas, que tm o mesmo papel da serapilheira, funcionandocomo elemento fundamental no controle de sedimentos e eroso do solo, como evidenciadono Grfico 1.

TABELA 2

Tipo de ocupao do solo para minimizar as perdas




3 CLCULO DOS FATORES

A seguir sero discutidos os fatores que constituem a Equao da Perda do Solo e comodetermin-los. So apresentadas frmulas empricas e grfico para facilitar o entendimento, oclculo e a interpretao.

A Equao da Perda do Solo apresenta sua frmula multiplicativa, ou seja, fatores que seapresentam elevados contribuem para aumentar significativamente a perda do solo, ocorren-do o mesmo com fatores pequenos. Portanto, a perda de solo diretamente proporcional grandeza de cada fator.

3.1 Fator Climtico

o fator climtico que avalia a precipitao e o run-off. Ele afetado pela energia potencial, pelaintensidade, pela quantidade de chuva e pelo run-off. A energia potencial da chuva pode sercalculada como:

E = 210,2 + 89.log(I)

Onde:

E = energia potencial da chuva (Joules.m.cm-1)

I = Intensidade da chuva em um perodo (cm.hora-1)

GRFICO 1 Tipo de recobrimento do solo x perda de solo




5

O ndice de eroso pluvial calculado como:

Onde:

R = ndice de eroso pluvial Ji = perodo de tempo em horas I30 = mxima intensidade de chuva (mm) T = intervalos homogneos de chuva forte n = nmero de intervalos

O fator R corresponde a um ano e o somatrio dos valores de R de cada uma das chuvasregistradas no perodo estudado. Para se obter um valor representativo e confivel de R, necessrio calcular um ciclo de pelo menos 10 anos.

Existe uma equao para calcular o fator R que mais simples e o resultado final semelhan-te ao da frmula anterior, enfatizando neste caso apenas a maior pluviosidade. Ele pode sercalculado pela frmula:

R = 0,417 x p2,17

Onde:

R = ndice de eroso pluvial p = maior precipitao num perodo de 2 anos durante 6 horas (em mm)

Neste caso, podem ser utilizados mapas de precipitao que contenham intensidades e quan-tidades de chuva. Na ilustrao em questo, utilizamos o mapa de precipitao do Estado deMinas Gerais, Brasil, conforme Figura 1, mas para trabalhos especficos o tcnico dever utilizardados de estaes meteorolgicas, com um tempo de recorrncia de pelo menos 20 anos.

FIGURA 1 ndice pluviomtrico do Estado de Minas Gerais




No Quadro 1 so apresentadas as variveis que afetam o fator R

QUADRO 1

Variveis que afetam o fator R

Descrio e funo

O volume da quedadgua e o escoamentoda gua produzido du-rante a chuva.

Volume da quedad gua por unidade detempo (ex: cm/h).

Volume da quedad gua e escoamento queocorre durante as vriasestaes/meses do ano.

Precipitao total dechuva e neve.

Em solos congelados, oescoamento imediato,as superfcies ficam tem-porariamente ensopadase alto o potencial dedesenvolvimento de flu-xos concentrados.

Em solos parcialmentecongelados, a superfciese torna saturada e o es-coamento laminar ouem fluxos concentrados.

Efeito da eroso

No caso de chuva leve e duradou-ra ou curta e intensa, o autovolumepode ter o mesmo impacto.

Pequenos volumes durante cur-tos perodos e largos intervalosentre as chuvas possuem baixopotencial erosivo.

Quando combinados com ou-tros fatores (condies do solo al-tamente erodvel), at mesmochuvas com baixa intensidade,podem produzir eroses.

Quanto maior a intensidade, maioro potencial para a separao e ocarreamento de sedimentos.

Geralmente, as chuvas com maio-res potenciais de erodibilidadeocorrem no vero.

Quanto mais alta a precipita-o, mais alto o potencial para oderretimento da neve e seu es-coamento.

As chuvas de final de inverno/incio da primavera em solo semi-congelado resultam em aumentodo nvel de escoamento.

Em algumas reas, mais de50% da eroso atribuda aoderretimento em reas de altondice de neve e ao baixo cresci-mento em estaes de chuva

Esse efeito causado pelovolume de chuva no solo con-gelado.

Varivel

Energia da chuva

Intensidade dachuva

Distribuioanual de precipi-tao que geraeroso

Precipitao noinverno

Derretimento daneve

Implicaes parao manejo

Sistemas de manejoque fornecem ade-quada cobertura du-rante os perodos cr-ticos podem reduziras perdas do solo.

Ex: durante a prima-vera (solos saturados,baixa cobertura dosolo) e o vero (chu-vas com alta capaci-dade erosiva).

Solos desnudos, fo-fos e expostos, espe-cialmente em taludesde grande inclinao.

A aplicao de ferti-lizantes em solos con-gelados ou semicon-gelados aumenta oderretimento e o riscode nutrientes seremremovidos pelo escoa-mento superficial.

Alto risco de danosfora da rea (conta-minao de canais degua por fertilizantesou sedimentos).




7

3.2 Fator de Erodibilidade

Existem dois mtodos que podem ser utilizados para determinar o fator K (erodibilidade do solo).O primeiro a equao de Wischmeier e Smith (1978), que baseada nas informaes de:

Porcentagem de areia, silte e areia muito fina Porcentagem de matria orgnica Estrutura do solo Permeabilidade

O segundo mtodo o nomograma:

Para obter o fator k baseado em todos os parmetros Para aproximar o fator k baseado no tamanho das partculas e matria orgnica

Para cada tipo de solo avaliada a relao entre a perda e o nmero de unidades do ndice deeroso pluvial correspondente, em condies de cultivo permanente. Com o conjunto devalores obtidos, calcula-se o fator K para cada solo e, ento, se estabelece uma equao deregresso em funo das variveis representativas das propriedades fsicas do solo.

A regresso expressa pela seguinte equao:

Fator K: pode ser determinado por meio de grficos e calculado por meio de frmulas deregresso:

100K = 10-4 x 2,71M1,14(12-a)% + 4,20(b-2)% + 3,23(c-3)%

Onde:

K = fator de erodibilidade

M = textura do solo, onde:

M = [100 - % argila] . [% (silte + areia fina)]

a = percentual de matria orgnica no solo

b = estrutura do solo, adotar:

1 = gros muito finos (



FIGURA 2 Nomograma da erodibilidade do solo.

Os valores de textura do solo e da matria orgnica se referem camada superficial do solo(top-soil), de 15 a 20 cm de profundidade, e os solos permeveis em todo o perfil.

Os valores mais elevados obtidos de fatores k superiores a 0,9 correspondem a solos em quea frao silte e a areia muito fina representam a amostra total, sendo nulo o percentual dematria orgnica.

No Quadro 2, a seguir, so apresentadas as variveis que afetam o fator K

O outro mtodo para determinar o fator k por meio do nomograma (Figura 2).




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QUADRO 2

Variveis que afetam o fator K

Varivel

TEXTURA DO SOLO

MATRIA ORGNICA

ESTRUTURA

PERMEABILIDADE

ESTACIONALIDADE

Descrio e funo

Tamanho e distribuiodas partculas disponveisdo solo.

Particulas menores,uma vez desprendidasdo solo, so facilmentetransportadas.

A textura do solo influen-cia no volume e na velo-cidade de escoamento.

Quantidade de hmuspresente.

O material orgnico aju-da a manter as partculasunidas.

Afeta a capacidade dereteno de gua dosolo, influencia a infiltra-o e o volume de es-coamento.

Acerto de partculas desolo e agregados.

Proporciona uma indi-cao da fora de atra-o entre as partculaspara resistirem eroso.

Afeta a quantidade degua que ir infiltrar-se nosolo, contrariamente aofluxo, que desce da talu-de ou ao reservatrio nasuperfcie.

Caractersticas do soloque podem variar de acor-do com a estao e afe-tar a erodibilidade, o queinclui volume de gua,densidade, estrutura, per-meabilidade, atividadesbiolgicas e drenagem.

Efeito da eroso

A erodibilidade aumentacom a presena de silte e deareia muito fina (partculas fa-cilmente desagregveis, queprontamente formam crostasque diminuem a infiltrao eaumentam o escoamento.

Solo com alto nivel de ma-tria orgnica possui maiorresistncia eroso e possi-bilita maior infiltrao dagua.

Pouca matria orgnica =baixa resistncia eroso.

Solos que no se quebramfacilmente ainda permitem ainfiltrao e tm maior resis-tncia eroso.

Melhor infiltrao = diminui-o do escoamento superfi-cial, diminuio da eroso (ex:areias mdias e grassas).

Os solos tendem a ser maissusceptveis na primavera(especialmente durante o pe-rodo de condies severas saturao, solos menos den-sos sobre solos congeladoscom menor permeabilidade).

Implicaes para omanejo

Tipo de limite do solo

Usos agrcolas.

Produes agrcolas aserem cultivadas.

Sistemas de manejo.

A manuteno do n-vel adequado de mat-ria orgnica (mediante ogerenciamento de res-duo e/ou adubos) reduzo risco de eroso, au-menta a fertilidade (que,por sua vez, pode au-mentar a camada su-perficial de cobertura,aumentando a proteodo solo...).

Manuteno do nvelde estabilizao da rea,reduzindo as eroses.

Prticas que lidamcom o desenvolvimen-to de camadas imper-meveis, consolidadasou com sulcos de ara-gem aumentam o riscode eroso.

Melhor cobertura(serrapilheira e/ou res-duo) e superfcies regu-lares na primavera po-dem ajudar na estabili-zao do solo, reduzin-do a eroso.




3.3 Fator de Topogrfico

A topografia da rea afeta diretamente o desprendimento de partculas, bem como ocarreamento de sedimentos, que esto diretamente correlacionados com o comprimento e ainclinao da encosta ou da rea. A forma da paisagem com concavidades e convexidadestambm afeta a perda de solo.

O fator L avalia o comprimento do talude, sendo definido pela equao:

Onde:

= comprimento do talude/encosta (m)

m = declividade (m/m)

interessante salientar que o comprimento definido como a distncia que vai desde aorigem do escorrimento superficial at o incio da deposio de sedimentos.

O fator S avalia a inclinao do talude ou encosta e dado em porcentagem, ou seja, metrosde desnvel por metros de comprimento. Esse fator definido pela equao:

S = (0,43 + 0,35s + 0,043s2)

6,613

Onde:

s = declividade do talude ou encosta (%)

Os fatores L e S geralmente devem ser agrupados, e a denominao apropriada fator topo-grfico LS, que representa o relevo, o comprimento e a inclinao.

Wischmeier (1982) trabalhou com dados experimentais para representar o fator topogrficoLS por meio das equaes:

1) Para inclinao menor que 9%, a equao :




11

1) Para inclinao maior que 9%, a equao :

Onde:

= comprimento do talude (m)

s = inclinao do talude em porcentagem

importante salientar que essas equaes so estritamente aplicveis no caso de taludes eencostas com declividade uniforme e com o mesmo tipo de solo e vegetao em todo o seucomprimento.

No caso de haver variaes no solo, na declividade, na forma (cncava ou convexa) e norevestimento vegetal, clculos diferenciados para cada situao ou fatores de correodevem ser utilizados.

A determinao dos valores de e s, representam os parmetros de comprimento e declividade,respectivamente. No caso de avaliar mdias ou pequenas bacias hidrogrficas, em que outrosfatores possam ter homogeneidade, essas variveis podem apresentar grandes variaes,causando erros.

No caso de reas e bacias pequenas (HORTON, 1976), considera-se que o valor de pode serestimado como a metade do inverso da densidade de drenagem, cuja expresso :

Onde:

A = rea da bacia hidrogrfica em km

L = comprimento da bacia hidrogrfica em km

O Quadro 3 mostra o fator LS para diferentes inclinaes e comprimento de taludes e encos-tas, lembrando sempre que a avaliao e a deciso final dos clculos deve ser cuidadosamen-te analisada por tcnico especialista em eroso que, certamente, utilizar seu conhecimentona repetio dos clculos ou acrscimo de variveis, bem como coeficientes de seguranaque julgar necessrios.




No Quadro 3, so apresentados os efeitos do fator LS varivel em eroses.

QUADRO 3

Efeito do fator LS varivel em eroses

Descrio e funo

O talude medido pelongulo de inclinao ouporcentagem da inclinaoem relao ao ngulo.

Medida do ponto ondea superfcie se inicia: a)o escoamento superfici-al se concentra em umcanal, ou b) a inclinaodo talude diminui e ocor-re a deposio de sedi-mentos erodidos.

Talude uniforme, cn-cavo ou convexo.

Efeito da eroso

Escoamento velocidade, quanti-dade que aumenta com o aumentoda inclinao do talude.

Perda de solo aumenta commaior rapidez que o escoamentocom a inclinao.

Relao entre inclinao e escoa-mento, perda de solo influenciadapor tipo de cultura, rugosidade dasuperfcie, saturao do solo. (Es-ses efeitos no repercutem no cal-culo do LS).

Escoamento superficial a ero-so aumenta com o aumento docomprimento do talude.

O maior acmulo do escoamentosuperficial em taludes mais compri-dos aumenta a desagregao departculas, potencial de transporte.

O escoamento superficial, normal-mente, concentra-se a menos de 120m, e sempre se concentra a menosde 300 m.

Taludes cncavos

Geralmente tero um grau maisbaixo de eroso do que taludes uni-formes com o mesmo gradiente.

O gradiente (capacidade de trans-porte, potencial de eroso) diminuia partir do topo do talude.

Taludes convexos

Geralmente tero um grau maisalto do que taludes uniformes ogradiente aumenta medida quese distancia do topo do talude.

Varivel

Inclinao

Extenso

Tipo


Cobertura e prticas quepromovem a infiltrao ediminuem o escoamen-to superficial (rugosidadeda superfcie, boa cober-tura) podem diminuir oefeito da inclinao naeroso.

Taludes cujo compri-mento tem grande im-pacto na eroso, geral-mente, possuem valo-res de C mais altos.

Taludes cujo compri-mento possui pequenoimpacto no potencialerosivo, geralmente,possuem maior nmerode partculas resistentes eroso.

A cobertura com bio-mantas evita a forma-o de sulcos erosivose posteriores eroses.




13

3.4 Fator Cobertura Vegetal e Recobrimento do Solo

A cobertura vegetal da superfcie do terreno varia de acordo com a espcie, a densidade deplantio ou da vegetao, a altura da vegetao, a rea foliar e tipologia florestal, e podemafetar diretamente a erodibilidade de um solo.

No caso de culturas agrcolas, desde que cultivadas em curvas de nvel, terraos ou medianteoutras tcnicas que venham conservar o solo, so sempre positivas, uma vez que as cultu-ras, em sua maioria, so plantadas em pocas de maior precipitao, contribuindo, assim,para a proteo do solo e a reduo do ndice de erodibilidade.

Aps a execuo de trabalhos de terraplenagem, decapeamento do solo, limpeza de reas oudesmatamento, o solo se apresenta desnudo, sendo necessria a proteo imediata paraevitar a eroso laminar e o carreamento de sedimentos para os cursos dgua.

A cobertura do solo um fator importante para a proteo do solo e para a atenuao dasperdas. O tipo de cobertura determina a proteo do solo. O fator C determinado em razodo tipo de cobertura e do percentual de recobrimento, como pode ser verificado na Tabela 3.A eficincia da cobertura vegetal inicia-se a partir de 70%.

TABELA 3

Fator LS para diferentes inclinaes e comprimento de taludes em locais degrande degradao, em fase de construo (sem uso de proteo do solo)

Inclinao dotalude(%)

Comprimento do talude (m)

2 5 10 15 25 50 75 100 150 200 250 300

0.04

0.06

0.07

0.10

0.11

0.13

0.14

0.16

0.19

0.21

0.27

0.32

0.36

0.45

0.54

0.64

0.81

0.96

1.09

0.2

0.5

1

2

3

4

5

6

8

10

12

14

16

20

25

30

40

50

60

0.04

0.07

0.09

0.14

0.17

0.21

0.24

0.27

0.34

0.40

0.52

0.62

0./1

0.90

1.11

1.32

1.70

2.04

2.35

0.04

0.08

0.11

0.18

0.24

0.30

0.36

0.42

0.53

0.64

0.85

1.02

1.19

1.52

1.91

2.29

2.99

3.62

4.17

0.04

0.08

0.14

0.26

0.37

0.49

0.61

0.72

0.96

1.19

1.63

1.98

2.34

3.05

3.90

4.73

6.29

7.70

8.94

0.04

0.08

0.14

0.26

0.37

0.49

0.61

0.72

0.96

1.19

1.63

1.98

2.34

3.05

3.90

4.73

6.29

7.70

8.94

0.04

0.09

0.17

0.34

0.52

0.70

0.91

1.10

1.50

1.92

2.66

3.28

3.90

5.17

6.70

8.20

11.04

13.62

15.92

0.05

0.10

0.19

0.40

0.63

0.87

1.14

1.41

1.96

2.53

3.54

4.40

5.26

7.03

9.19

11.32

15.35

19.02

22.30

0.05

0.10

0.20

0.44

0.72

1.02

1.35

1.67

2.36

3.08

4.33

5.42

6.51

8.75

11.50

14.22

19.38

24.11

28.33

0.05

0.11

0.23

0.52

0.87

1.26

1.70

2.14

3.07

4.06

5.77

/.2/

8./9

11.92

15.78

19.62

26.94

33.67

39.70

0.05

0.12

0.24

0.58

1.00

1.47

2.00

2.54

3.70

4.94

7.07

8.95

10.8/

14.84

19.75

24.62

34.03

42.64

50.43

0.05

0.12

0.26

0.64

1.11

1.65

2.28

2.91

4.28

5.75

8.28

10.52

12.81

17.58

23.51

29.43

40.79

51.29

60.72

0.05

0.12

0.27

0.69

1.22

1.82

2.53

3.25

4.82

6.52

9.42

12.01

14.66

20.20

27.10

34.02

47.30

59.60

70.66




A cobertura do solo, ou recobrimento da superfcie, tambm constitui um fator C. Existemdiversas tabelas que apresentam o tipo de recobrimento com a respectiva eficincia e o fatorC j determinado para aplicao direta na equao da perda de solo (Tabelas 3 e 4).

TABELA 4

Fator C para diferentes tipos de cobertura do solo e ndicesde recobrimento vegetal

Tipo Fator C

Sem recobrimento do solo

Hidrossemeadura base de 3t/ha de mulching

Hidrossemeadura base de 6t/ha

Grama em placas estaqueadas

Strawmulch base de 5t/ha

Biomantas anterosivas de palha

Biomantas anterosivas de fibra de coco

Biomantas anterosivas tridimencionais

0

15

30

45

60

70

85

95

1,00

0,85

0,70

0,55

0,40

0,30

0,15

0,05

Eficincia (%)

Tipo de Coberturado Solo

Fator C (% de Recobrimento)

0 25 50 75 100

Sem cobertura/solo desnudo

Culturas agrcolas

Pastagem e ervas-daninhas

Arbustos

rvores/reflorestamento

Floresta densa

1,00

0,500

0,450

0,400

0,350

0,280

0,250

0,200

0,180

0,150

0,100

0,100

0,090

0,090

0,0080

0,050

0,050

0,010

0,005

0,003

0,001

WALKER, 2004

TABELA 5

Tipos de recobrimento do solo e respectivos valores do fator Cpara reas impactadas e degradadas

PEREIRA, 1999

Embora a cobertura vegetal seja um grande fator de proteo do solo, no significa que grandepercentual de cobertura vegetal tenha total eficincia na proteo do solo. Isso porque podeocorrer que, embora o recobrimento vegetal seja de 100%, o solo esteja desprotegido, semserapilheira, e neste caso haver desprendimento e carreamento de sedimentos, ocorrendoperda de solo. Isso mostra que a boa performance de todos os fatores essencial na proteodo solo. No Quadro 4 so apresentadas as variveis que afetam o fator C.




15

QUADRO 4

Variveis que afetam o fator C

Descrio e funo

Folhas e galhos da vegetao na co-bertura acima da superfcie intercep-tamas gotas de chuva antes que atinjam osolo.

Algumas das gotas com foras erosivasso dissipadas.

A infiltrao facilitada.

-Inclui: resduos de produes presentesanteriormente e atuais, vegetao pre-sente, fragmentos de rochas,criptogramas (musgo, liquens, etc.) nasuperfcie do solo. Interceptao das gotasao nvel do cho.

Encourages pond tanque.

Inclui toda matria vegetal do solo(ex: razes vivas e mortas, resduos quei-mados e cobertura).

A gua flui mais facilmente no solo,seguindo por canais, macroporos criadospelas razes, resduos, talos, etc.

Porosidade, infiltrao no solo; a super-fcie aumentada.

Resduos ajudam a aumentar capaci-dade de reter a gua da sub-superfcie ea da superfcie.

O tipo, o tempo e a freqncia deoperaes de recobrimento primria esecundria afetam as propriedades fsi-cas do solo, como: porosidade (nature-za, extenso dos espaos dos poros afe-tados pelo recobrimento), rugosidade,estrutura, compactao, microfotografiaa macro e micro fauna do solo.

Microfotografia de superfcie.

Poos de gua nas depresses, dandotempo para a superfcie infiltrar a gua.

Escoamento mais lento e trapped,reduzindo seu potencial erosivo.

Indicador indireto de torro de terra,potencial para a vedao da superfcie.

Os efeitos residuais dos principais sis-temas de uso da terra incluem: quanti-dade de solo consolidado, biomassa, ati-vidades biolgicas, qualidade do solo.

O potencial de eroso do solo variageograficamente, dependendo da distri-buio de chuvas atravs da estao decrescimento e do resto do ano.

A melhor proteo contra eroso (co-bertura vegetal) em algumas partes doano, quando a proporo de chuvas mais alta, pode reduzir a eroso do solo.

Efeito da eroso

As gotas de chuva que caem da cobertura vegetalno possuem a mesma fora erosiva das gotas dechuva no interceptadas.

Quanto maior a extenso da cobertura, melhor aproteo contra a eroso.

A efetividade muda de acordo com a estao (ex:melhor proteo com maior cobertura vegetal; piorproteo com a remoo dela).

A perda da cobertura ter impacto sobre outrasvariveis (ex: a queda de folhas aumenta os resduosde cobertura de superfcie).

Quanto mais alto a proporo da rea de superfciecoberta por resduos, maior o controle de eroso.

Reduo da capacidade de desagregao, escoa-mento e transporte.

A efetividade diminui medida que os resduos se de-compem (em razo da chuva e da temperatura do ar).

Resduos incorporados por quebra de recobrimentomais rpidos que os mesmos na superfcie.

O aumento de biomassa geralmente indica melhorresistncia eroso.

Escoamento, diminuio da capacidade de trans-porte.

Facilita a infiltrao.

Mantm a umidade do solo, facilitando o desenvolvi-mento dos vegetais.

A biomassa superficial benfica na proteo contraeroses.

Efeitos das propriedades fsicas do solo: infiltrao,superfcie de estocagem da gua, velocidade de es-coamento e desagregao de partculas.

Rugosidades de superfcies promovem melhor infil-trao.

Boa estrutura do solo (ex: de fina a mdia, forte,blocos agregados granulares a subgranulares) facilitama infiltrao e so mais estveis gua.

Matria orgnica liga as partculas do solo para seagregarem (aumento do nmero recobrimento diminuio tamanho de agregados ex: perda de matria org-nica acontece pelo aumento da mineralizao).

Recobrimento excessivo, especialmente em condi-es midas, pode compactar o solo e diminuir aporosidade, infiltrao.

Na erodibilidade das gotas de chuva, o escoamento

reduzido.

A rugosidade (e a efetividade) reduzida medida

que o solo passa por processos de recobrimento; as

depresses so preenchidas por sedimentos.

A taxa de rugosidade diminui em razo da quantida-

de anual de chuva aps as operaes de recobrimento.

Os efeitos benficos de sistemas de manejo em queo solo permanece inalterado por, pelo menos, um ano(ex: forragem, pastagem natural, florestas), mesmoaps uma mudana do uso da terra, so benficos.

Geralmente, chuvas com maior potencial erosivo (maiorenergia e/ou intensidade) caem durante o vero. Oescoamento superficial pode ser alto na primavera. Umaboa cobertura de superfcie nessa poca reduz a eroso.

Reciprocamente, se h cobertura do dossel e o ge-renciamento de resduos mnimo em pocas de chu-vas intensas e longas, o fator C pode aumentar e aproporo de eroso pode cair.

Varivel

Produo

agrcola

Cobertura de

superfcie

Biomassa

presente no

solo

Lavoura

Recobrimento

do solo

Rugosidade

da superfcie

Prioridade do

uso da terra

Distribuio

de chuvas

com capaci-

dade erosiva

atravs das

estaes


A fora erosiva da chuva reduzi-da com a presena de cobertura quetenha uma rea mais alta, especial-mente durante os perodos de picosde chuva (ex: primavera, incio dovero).

Sistema de recobrimento correto(ex: reduo, mulch, sulco, zona)leva o sistema de cobertura da su-perfcie do solo a ajudar no con-trole de eroso.

Recobrimento cauda impacto (emrazo do uso implementado, veloci-dade, textura do solo durante ascondies de operao).

A produo agrcola redistribui abiomassa atravs de aragem e mataas razes existentes.

As praticas agrcolas muito profun-das so agressivas e freqentes,alm de enterrar os resduos suficien-temente para anular os benefciosdo controle da eroso.

Prticas bem programadas, quemantm a boa estrutura do solo,minimizam a compactao eencrostamento da superfcie, retmresduos e matria orgnica, condu-zem a germinao de cobertura esua emergncia (que por sua vezproporciona melhor proteo contraeroso).

O decrscimo do nvel de resduocom sistemas de recobrimento maisagressivos aumenta o nmero depasses.

O recobrimento produz o aumento

de rugosidade em solos finos, me-

nor rugosidade em solos coesos e

com textura mais grossa.

O oughness aumenta medida

que aumenta a biomassa.

Solos com altas adies de ma-tria orgnica e distrbios mnimostero propriedades fsicas que faci-litam a infiltrao, a estocagem desuperfcie e minimizam o escoa-mento superficial.

O sistema de manejo que reco-nhece e direciona os perodos depicos erosivos facilita a reduo deeroso.




3.5 Fator de Manejo de Culturas e Conservao do Solo

Esse fator tambm denominado de prticas de manejo e conservao do solo. Pesquisado-res tm considerado que muitas variveis independentes de prticas de cultivo e proteo dosolo, portanto, j esto includas no fator P s prticas normais e essenciais nos cultivosagrcolas, como rotao de culturas, preparo do solo, fertilizaes, sendo considerados tra-balhos obrigatrios.

O fator P, que o de prticas de manejo e conservao do solo, varia segundo a inclinao, osnveis de proteo e as prticas de manejo.

Para reas agrcolas, como no caso de cultivos em terraos, cultivo em nvel ou cultivo emfaixas, o fator P varia tambm em razo da inclinao, como pode ser verificado na Tabela 6.

Para calcular a perda de solo em terrenos com cultivo em terraos, deve-se utilizar o valor deP correspondente ao cultivo em curvas de nvel, com o valor de L correspondente ao intervaloentre terraos ou curvas de nvel.

TABELA 6

Fator P de prticas de cultivo

Inclinao (%)

2

5

10

15

20

30

Nvel

0,60

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

Faixas

0,30

0,25

0,30

0,35

0,40

0,45

Terraos

0,12

0,10

0,12

0,14

0,16

0,18

Tipo de cultivo

DIAZ, 2001

No Quadro 5 so apresentadas as variveis que afetam o fator P.




17

QUADRO 5

Variveis que afetam o fator P

Descrio e funo

Descrio

Cultivo, plantio feito ao longo do talude.

Funo

Lavoura, faixas de produo agrcola

apresentam estrias que agem como pe-

quenos danos atravs do talude.

Estrias redirecionam o escoamento su-

perficial, modificam o fluxo-padro, re-

duzindo a capacidade erosiva do escoa-

mento superficial.

Descrio

Cultivo: o plantio feito seguindo as

curvas topogrficas do talude

Funo

As estrias criadas ao longo das curvas

de nvel possuem gradiente zero.

Fluxo d gua uniforme nas estrias ao

longo do talude inteiro.

Descrio

A produo agrcola se desenvolve emarranjos em faixas ou linhas (atravs dotalude ou no contorno).

Faixas alternadas de vegetao ras-teira (grama ou forrao) com faixas deproduo agrcola tambm atravs dotalude ou em seu contorno.

A rotao de culturas entre as faixasem ordem sistemtica, gramneas ouleguminosas cobrem uma poro do ta-lude todo o ano.

Funo

Difuso e reduo do escoamento su-perficial, aumento da infiltrao nas fai-xas vegetadas.

Eroso do solo pelas faixas de produ-o agrcola anuais filtradas em algunsmetros das faixas de grama do p do

talude.

Descrio

Leiras largas no solo construdas atra-

vs do talude com intervalos regulares.

Funo

Dividir talude em pores mais curtas.

Quebra de descida d gua, coletores,

conversor a velocidades no erosivas.

Barreira de sedimentos, depositados

no campo ou nas barreiras.

Efeito da eroso

Reduo da eroso at 25%

Proteo quase total contra chuvas com moderada

intensidade.

Pouca ou quase nenhuma proteo contra chuvas

severas (escoamento superficial intenso).

Efetividade influenciada pelo comprimento do talu-

de, propriedades do solo, manejo da produo, tipos

de lavouras, quedas d gua, derretimento da neve.

So requeridos canais estveis para transportar o

excesso do escoamento de reas de depresso do

talude sem causar sulcos ou ravinas.

Faixas de gramneas, como Vetiver, so efetivas

na reduo ou at mesmo na preveno de sedi-

mentos no canal de drenagem.

Canais difusos ou aumento do fluxo de gua, que

reduzem a velocidade de escoamento, diminuem

sua capacidade erosiva e permite a deposio de

sedimento com faixas.

Reduo da eroso de 10% a 50%

Proteo quase total de chuvas de baixa a mode-rada intensidade, maior efetividade do que em talu-des de corte para agricultura.

Pouca ou nenhuma proteo contra chuvas severas.

Maior efetividade em taludes de 3% a 8%.

Maior efetividade em ridges > 15 cm.

Se as ridges no forem rasas, a gua vai escoar aolongo dela para o ponto mais baixo, podendo criarsulcos ou ravinas nesses pontos.

Requer canais estveis (biomantas permanentes)em taludes maiores que 8%.

Combinao das prticas requeridas de P, ou mu-

danas nas prticas de C.

Reduo de eroso de 10% a 75%

Reduo de eroso nas faixas vegetadas com

gramneas ou leguminosas.

A deposio ocorre em um ponto mais alto que a

crisa da faixa de grama (a infiltrao aumenta e a

capacidade de transporte diminui).

Mais efetivo do que somente o contorno.

O fator de faixas de proteo considera a movi-

mentao do solo tirado do campo, mas no todo o

movimento e toda a redistribuio.

Reduo da eroso de 10% a 90%

Reduo da eroso laminar e sulcos erosivos nasbermas.

Gera deposio nas bermas se o gradiente formenor que 1%.

Perdas de solo em nveis uniformes variamexponencialmente com a inclinao (a perda de soloaumenta com o aumento do grau).

O fator P considera os benefcios da deposiolocalizada (prximo origem) e a quantidade desolo depositado.

Varivel(prtica)

Corte de talude

para agricultura

(extenso de P:

0.75 1.0)

Perfil da agricultu-

ra (extenso de P:

0.50 0.90)

Faixa de produo

(extenso de P:

0.25 0.90)

Terraceamento


Lavouras na parte de cima e debaixo do talude promovem o escoa-mento superficial, desenvolvendoeroses, sulcos ou ravinas.

Lavouras opostas taludes gerambarreiras no escoamento, aumen-tam a infiltrao, diminuem o es-coamento e a eroso.

Solos com superfcies rugosasproporcionam melhor proteo quesuperfcies macias (a perda do solodecresce medida que a elevaoaumenta).

Troncos de rvores crescidos pr-ximos (forragens, sementes) atu-am como estrias.

Exemplo de pesos de estrias:

Alto: deixado por arado, lavoura.

Baixo: deixado aps sulcos de se-mentes.

Faixas de mais alto retorno econ-

mico ou produo de cereal em com-

binao com gramneas ou legu-

minosas resistentes eroso podem

limitar a movimentao do solo.

A largura das faixas depende aa

inclinao e do comprimento do ta-

lude, da capacidade de infiltrao e

de outras propriedades do solo, do

manejo da produo e das caracte-

rsticas da precipitao local.

Taludes com maior inclinao e

mais compridos devem incorporar

faixas mais amplas com forrao com

faixas mais estreitas de produo.

Relativamente caro, mudanas

permanentes na microfotagrafia do

talude.




De posse de todos os fatores, basta proceder aos clculos. A partir da, determina-se qual aprtica que dever ser adotada para atenuar a perda de solo.

A seguir apresentamos um exerccio para demonstrao.

EXERCCIO

A Universidade FUMEC deseja saber qual ser a estimativa de perda de solo durante o primeiroano de construo das novas instalaes em Nova Lima, MG, de acordo com as seguintesinformaes:

rea total a ser trabalhada: 3,00 ha = 30.000 m;

o solo no ser protegido durante a construo, portanto, estar desnudo e sujeito adegradao;

o solo exposto ser horizonte B, de textura arenosiltosa (65% de silte e areia fina e5% de areia), tendo o teor de matria orgnica de 2,8%;

a estrutura do solo granular fina (1-2 mm) e de permeabilidade moderadamentelenta;

a precipitao de 1.500 mm/ano, considerando que nos ltimos dois anos ocorreuuma chuva de 100 mm/30 horas;

a inclinao mdia do talude/encosta de 30% e o comprimento de 200 m.

SOLUO

Para calcular a perda total de solo, usaremos a equao universal da perda de solo:

A = R x K x LS x C x P

Para isso, preciso determinar todos os fatores:

1 Determinao do Fator R:

calculado pela frmula: R = 0,417.p2,17;

Dados: 100 mm/30h, logo em 6 horas = 20 mm, que o valor de P.

Ento:

R = 0,417.202,17 = R = 277,57

2 Determinao do Fator K:

Pode ser determinado por tabelas ou calculado por meio da frmula.

Pela Figura 3, K = 0,400




19

Pela frmula:

100K = 10-4 x 2,7M1,14 x (12-a)% + 4,20(b-2)% + 3,23(c-3)% =

100K = 10-4 x 2,7(4.5501,14) x (9,20 + 0,00 + 3,23) = 0,497

3 Determinao do Fator LS:

Pode ser determinado por tabela ou calculado por frmula:

pela Tabela 1, LS = 24,65

pela frmula,

L = (l/22,1)m = (200/22,1)0,5 = 3,00

S = (0,43 + 0,35s + 0,043s2)/6,613 = 7,50

Logo:

L x S = 3,00 x 7,50 = LS = 22,51

4 Determinao do Fator C:

Determinado pela Tabela 5, mas neste caso ocorre o Fator C = 1,00, pois o solo desnudo(sem recobrimento vegetal).

5 Determinao do Fator P:

Determinado pela Tabela 6, mas neste caso ocorre o Fator P = 1,00, pois o solo no protegido por nenhuma prtica de proteo do solo.

Como todos os fatores foram determinados, agora podemos entrar na equao de perda de solo:

A = R x K x LS x C x P =

A = 277,57 x 0,40 x 22,51 x 1,00 x 1,00 = 2.499t.ha-.ano- =

A = 2.499t.ha-.ano- x 3 ha = 7.497t.ano-

A = 7.497t.ano- ou 2.499t.ha-.ano-, valor muito alto, necessitando de prticas

de proteo do solo urgentemente.




4 BIBLIOGRAFIA

DIAZ, J. S. Control de erosion em zonas tropicales. Bucaramanga, Colombia: UniversidadIndustrial Santander, 2001. 555 p.

PEREIRA, A. R. Determinao de perda de solo. In: SIMPSIO DE EROSO, Anais... BeloHorizonte: Sociedade Mineira de Engenheiros (SME), 1999. 27 p.

SMITH, D. D. Soil erosion prediction. In: SOIL conservation manual. USDA, 1958. 65 p.

SMITH, D. D.; WISCHMEIER, W. H. Predicting manual rainfall erosion losses. US Departmentof Agriculture. Handbook 252, 1958. 72 p.

WALKER, D. Professional development course training manual. Philadelphia, Pennsylvania:International Erosion Control Association (IECA), 2004. 78 p.

WALL, G. J. Seazonal soil erodibility variation in southwestern Ontrio. Can. J. Soil Sci, v. 68,p. 417-424, 1997.

WISCHMEIER, W. H.; SMITH, D. D. Predicting rainfall erosion losses. A Guide to ConservationPlanning, US Department of Agriculture, Handbook, n. 537, 1978. 58 p.

WISCHMEIER, W. H. Soil nomograph for farmland and construction sites. J. Soil and WaterCons., n. 26, p. 189-193, 1982.


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1-DETERMINAÇÃO_DA_PERDA_DE_SOLO