AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO DE
SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO
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João Luiz Zocoler
                                                                           UNESP - Ilha Solteira
  
1. INTRODUÇÃO
O principal objetivo de um sistema de irrigação é proporcionar condições para produzir economicamente, o que se consegue pelo aumento da produtividade e redução dos custos por unidade produzida. Neste aspecto, os parâmetros que expressam a qualidade da irrigação devem ser entendidos como decisórios do processo de planejamento e operação dos sistemas de irrigação.
Entre tais parâmetros, os que permitem avaliar a uniformidade de distribuição de água pelo sistema são muito utilizados, pois sabe-se que a irrigação não se apresenta igual em todas parcelas da área irrigada.
Quando se aplica somente a lâmina de irrigação necessária numa área (sendo que esta lâmina corresponde à lâmina média), devido à desuniformidade, uma fração dessa área é irrigada com excesso, enquanto na outra fração ocorre déficit de água. Na fração com excesso, uma parte fica armazenada na zona das raízes para uso das plantas e a outra parte é perdida por percolação profunda, transportando também consigo parte dos nutrientes daquela camada. Na fração com déficit, toda água infiltrada é considera armazenada na zona radicular, porém, em quantidade inferior às necessidades hídricas das plantas.
Por outro lado, se a lâmina média de irrigação aplicada for maior que a necessária, pode-se até eliminar a fração com déficit de irrigação, porém o custo da irrigação tende a se tornar inviável economicamente, além de agravar a lixiviação dos nutrientes.
Portanto, a uniformidade da irrigação deve ser analisada não apenas como uma simples informação de dispersão, mas sim como um importante parâmetro na avaliação econômica da irrigação.
O Gráfico 1 mostra um exemplo do efeito da desuniformidade da irrigação na produtividade da cultura do feijoeiro, cultivar carioca, considerando a produtividade Y (kg/ha) obtida em função da lâmina total líquida de irrigação W (mm). Os dados da função polinomial quadrática foram obtidos de FRIZZONE (1986).
2. MEDIDAS DE UNIFORMIDADE
É comum expressar a uniformidade de distribuição de água em uma área por um coeficiente de uniformidade. Quando este coeficiente é maior ou igual a um certo valor arbitrário, a uniformidade de distribuição é considerada aceitável.
As medidas de uniformidade expressam a variabilidade da lâmina de irrigação aplicada na superfície do solo. Uma forma usual de obtê-las é por medidas de dispersão, expressando-as de forma admensional, pela comparação com o valor médio.
O coeficiente mais conhecido e largamente utilizado é o de CHRISTIANSEN (1942), que adotou o desvio médio como medida de dispersão, sendo seu cálculo obtido pela equação:

(1)

em que: CUC - coeficiente de uniformidade de Christiansen, em decimal;

      n - número de observações;
      Xi - lâmina de água aplicada no i-ésimo ponto sobre a superfície do solo;
- lâmina média aplicada.
 
 


GRÁFICO 1 - Produtividade da cultura do feijoeiro (Phaseolus vulgaris L.) em relação à lâmina total de irrigação durante o ciclo, para níveis diferentes do coeficiente de uniformidade de Christiansen (CUC).





O valor mínimo do CUC adotado como referência para sistemas de irrigação por aspersão é 0,80 ou 80%, sendo que valores inferiores podem ser admitidos se a precipitação pluvial tem um valor significativo durante a estação de cultivo, ou se a diminuição dos custos do sistema com a redução da uniformidade compensarem a diminuição da receita devido à redução na produção da cultura.
Utilizando o desvio padrão como medida de dispersão, WILCOX & SWAILES (1947) propuseram outro coeficiente de uniformidade denominado coeficiente de uniformidade estatístico, obtido pela equação:

(2)

O valor do CUE considerado satisfatório está entre 0,75 e 0,80 (75 e 80%).
HART (1961) propôs um coeficiente de uniformidade também incorporando o desvio padrão, sendo obtido pela equação:

(3)

Se a lâmina de água tem distribuição normal, então CUH = CUC. Assim, o desvio padrão das lâminas de irrigação com distribuição normal poderá ser obtido em função do valor do CUC:

(4)

Com os valores de , CUC, s e com uma tabela de distribuição normal, é possível determinar qual a porcentagem da área que está recebendo certa quantidade de água.
Outra medida de uniformidade bastante utilizada é a razão entre a média dos 25% menores valores de lâminas de irrigação (X25) e a lâmina média aplicada na superfície do solo, denominada uniformidade de disribuição, segundo KRUSE (1978), ou seja:

(5)

A uniformidade de distribuição de água é uma medida frequentemente utilizada como indicador dos problemas de distribuição da irrigação. Um baixo valor de UD indica perda excessiva de água por percolação profunda, se a lâmina mínima aplicada corresponde à lâmina necessária. Os valores de UD são, em geral, menores que os valores de CUC. A Tabela 1 mostra uma relação entre estes dois índices, assumindo que as lâminas de água aplicadas tem distribuição normal.
De um modo geral, para culturas de alto valor econômico, especialmente aquelas de sistema radicular pouco profundo, o mais econômico sistema de irrigação por aspersão é aquele que proporciona alta uniformidade de distribuição de água (UD superior a 80% ou CUC superior a 88%). Para culturas com sistema radicular profundo, como frutíferas, especialmente onde a irrigação é suplementar, os valores da uniformidade de distribuição podem ser menores (UD entre 50 e 70% ou CUC entre 70 e 82%). Para culturas com profundidade média do sistema radicular, recomendam-se valores entre 70 e 80% para UD e 82 a 88% para CUC.
 
 

Tabela 1 - Relação entre os valores de CUC e UD, em irrigação por aspersão, segundo KELLER & BLIESNER (1990): UD = 100 - 1,59 (100 - CUC).
CUC (%)
98,0
96,0
92,0
88,0
84,0
80,0
76,0
72,0
68,0
64,0
UD (%)
96,8
93,6
87,3
80,9
74,6
68,2
61,8
55,5
49,1
42,8
3. AVALIAÇÃO DA UNIFORMIDADE DE DISTRIBUIÇÃO DE UM SISTEMA DE IRRIGAÇÃO LOCALIZADA
A avaliação de um sistema pode ser feito através de execução de um teste de campo para verificar a adequação e a uniformidade da irrigação projetada, e mesmo a obtenção de dados úteis ao aperfeiçoamento do manejo e operação de sistemas já existentes.
Utilizando um recipiente e um cronômetro, deve-se coletar dados de vazão ao longo da linha lateral e em várias laterais no campo, segundo um esquema pré-determinado. Recomenda-se a obtenção dos valores de vazão nas laterais avaliadas em 4 pontos, ou seja: i) no primeiro emissor ii) no emissor situado a 1/3 do comprimento; iii) no emissor situado a 2/3 do comprimento e iv) no último emissor. Na linha de derivação selecionada para a execução do teste, coletam-se dados na: i) primeira lateral; ii) na lateral situada a 1/3 da linha de derivação; iii) na lateral situada a 2/3 da linha de derivação e iv) na última lateral. Deste modo, consegue-se formar um quadro abrangendo toda a área selecionada.

Exemplo: Avaliação de um sistema de irrigação por gotejamento.
Cultura: laranja
Espaçamento: 6,5 x 6,5 m
Idade: 7 anos
Frequência da irrigação: 1 dia
Tempo de irrigação: 6 horas
Número de gotejadores por planta: 4
Vazão por planta (projeto): 12 l/h
Pressão de operação: 1,00 kgf/cm2
 

Dados de campo: VAZÃO (l/h) e PRESSÃO (kgf/cm2)

Posição dos
Posição das linhas laterais
Gotejadores
Início
1/3
2/3
final
Início
8,76 (1,60)
10,44 (1,50)
9,96 (1,50)
12,00 (1,50)
1/3
9,84 (1,58)
10,59 (1,49)
10,35 (1,49)
10,47 (1,48)
2/3
10,86 (1,56)
9,03 (1,46)
8,40 (1,46)
9,57 (1,45)
Final
8,85 (1,55)
9,75 (1,45)
11,28 (1,44)
8,43 (1,44)

Cálculo do CUC:

Vazão média coletada: 

= 9,91 l/h;


O valor do CUC deve ser, neste sistema, superior a 90%.
 
 

Cálculo da UD:

Vazão média dos 25% menores valores dos gotejadores:

          X25 = = 8,61 l/h;

O valor de UD deve estar entre 85 e 95%, segundo a FAO.
 

Considerações:
Os valores de CUC e UD estão adequados;
As diferenças de pressão nas laterais são pequenas evidenciando um adequado dimensionamento dos tubos, embora em níveis de vazão inferiores ao de projeto;
Os emissores estão trabalhando com pressão próxima de 1,50 kgf/cm2, proporcionando vazão média de 9,91 l/h. Porém, segundo o projeto, a vazão dos mesmos deveria ser 12 l/h para um nível de pressão de 1,00 kgf/cm2. Portanto, deve-se verificar se eles estão parcialmente obstruídos.