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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
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IMT
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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]
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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.
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Determinao da Perda de Solo PEREIRA, A. R.
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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
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Determinao da Perda de SoloPEREIRA, A. R.
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
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Determinao da Perda de Solo PEREIRA, A. R.
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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
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Determinao da Perda de SoloPEREIRA, A. R.
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).
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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 (
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Determinao da Perda de SoloPEREIRA, A. R.
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.
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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 :
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Determinao da Perda de Solo PEREIRA, A. R.
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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.
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Determinao da Perda de SoloPEREIRA, A. R.
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
Implicaes para omanejo
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.
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Determinao da Perda de Solo PEREIRA, A. R.
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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
BOLETIM TCNICO.pmd 27/11/2006, 14:4413
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Boletim Tcnico, Belo Horizonte MG, Ano 01 N. 001 Maro 200614
Determinao da Perda de SoloPEREIRA, A. R.
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.
BOLETIM TCNICO.pmd 27/11/2006, 14:4414
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Boletim Tcnico, Belo Horizonte MG, Ano 01 N. 001 Maro 2006
Determinao da Perda de Solo PEREIRA, A. R.
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
Implicaes para omanejo
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.
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-
Boletim Tcnico, Belo Horizonte MG, Ano 01 N. 001 Maro 200616
Determinao da Perda de SoloPEREIRA, A. R.
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.
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Boletim Tcnico, Belo Horizonte MG, Ano 01 N. 001 Maro 2006
Determinao da Perda de Solo PEREIRA, A. R.
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
Implicaes para omanejo
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.
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Boletim Tcnico, Belo Horizonte MG, Ano 01 N. 001 Maro 200618
Determinao da Perda de SoloPEREIRA, A. R.
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
BOLETIM TCNICO.pmd 27/11/2006, 14:4418
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Boletim Tcnico, Belo Horizonte MG, Ano 01 N. 001 Maro 2006
Determinao da Perda de Solo PEREIRA, A. R.
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.
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Boletim Tcnico, Belo Horizonte MG, Ano 01 N. 001 Maro 200620
Determinao da Perda de SoloPEREIRA, A. R.
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.
BOLETIM TCNICO.pmd 27/11/2006, 14:4420
-
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