MODELO MATEMÁTICO PARA SIMULAÇÃO DA FASE DE AVANÇO NA IRRIGAÇÃO POR SULCOS

Andrade, Dirceu Vilela de; Botrel, Tarlei Arriel; Paz, Vital Pedro da Silva; Frizzone, José Antonio

doi:10.1590/1807-1929/agriambi.v2n1p56-62

RESUMO

Os modelos matemáticos para previsão da irrigação superficial constituem recursos valiosos capazes de levar em consideração inúmeras alternativas de dimensionamento, a um custo e tempo reduzidos. O objetivo deste trabalho foi desenvolver, na linguagem Pascal, um modelo matemático computacional simplificado para a simulação da fase de avanço da água na irrigação por sulcos, baseado na equação de Manning para movimento uniforme de água em canais e na equação de infiltração de Kostiakov-Lewis. O sulco é hipoteticamente dividido em pequenas células de espaços fixos, nas quais são assumidos o movimento como uniforme e o coeficiente de rugosidade "n" de Manning, variável. É feito um balanço da água que flui pelo sulco considerando-se a água infiltrada e a fornecida pelo segmento anterior. Quando se utilizaram medições de campo de alta precisão, os valores do tempo de avanço no final da área, prognosticados pelo modelo, diferiram daqueles obtidos no campo com precisão de 0,71%; mesmo quando o modelo foi testado sob condições usuais de operação e manejo do sistema de irrigação, ele ainda forneceu resultados satisfatórios, apresentando uma média da diferença entre os tempos simulados e medidos, de 8,22%. O modelo apresentou-se como ferramenta útil no dimensionamento de sistemas de irrigação por sulcos.

Palavras-chave:
irrigação por sulcos; fase de avanço; simulação

ABSTRACT

The mathematical models to forecast the surface irrigation are valuable tools capable to take into consideration several design alternatives with reduced cost and time. The aim of this study was to develop, in the Pascal language, a simplified computer mathematical model to simulate the furrow irrigation advance phase based on the Manning equation for the uniform water flow in channels and on the Kostiakov-Lewis equation. The furrow is hypothetically divided in small fixed space cells, in which the flow is assumed to be uniform and the "n" Manning roughness coefficient variable. Water balance along the furrow was studied considering the water infiltrated and that supplied from preceding segment. When it was used field measurements of high precision, the simulated values of advance time at the end of the field differed in 0.71% from those obtained in the field. Even when the model was tested under usual operation and management conditions, it still provided satisfactory results, showing an average of the differences between the simulated and measured times equal to 8.22%. The model showed to be a useful tool in the design of furrow irrigation systems.

Key words:
furrow irrigation; advance phase; simulation

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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

BASSET, D.L.; FANGMEIR, D.D.; STRELKOF, T. Hidraulics of surface irrigation. In: JEMSEN, M.E. Design and operation of farm irrigations systems St. Joseph. The American Society of Agricultural Engineers, 1983. Cap.12, p.447-98.
BROWN, M.; KEMPER, W.D.; TROUT, T.J.; HUMPHERYS, A.S. Sedimant, erosion and water intake in furrows. Irrigation Science, New York, 9:45-55, 1988.
CHOW, V.T. Open-channel hydraulics 22. Ed. Singapore, McGraw-Hill, 1986. 680p.
ELLIOTT, R.L. & WALKER, W.R. Fiel evaluation of furrow infiltration and advance functions. Transactions of the ASAE, St. Joseph, 25(2):396-400, 1982.
FANGMEIR, D.D.; RAMSEY, M.K. Intake characteristics of irrigation furrows. Transactions of the ASAE, St. Joseph, 22(1):93-9, 1979.
GRASSI, C.J. Diseño y operación del riego por superficie Mérida, CIDIAT, 1988. 415p. (Série RD, 36).
LEVIEN, S.L.A.; SOUZA, F. de. Algebraic computation of flow in furrow irrigation. Journal of Irrigation and Drainage Engineering. ASCE, New York, 113 (3):367-77, 1987.
REDDY, J.M. ; CLYMA, W. Optimal design of furrow irrigation system. Transactions of the ASAE, St. Joseph, 24(3):617-23, 1981.
SCALOPPI, E.J. Modelos matemáticos para simulação da irrigação superficial. Botucatu, 1983. 115p. (Livre Docência - Faculdade de Ciências Agronômicas/UNESP).
SOUZA, F. de. Non linear hydrodinamic model of furrow irrigation. Davis, 1981. 172p. (PhD - University of California).
SOUZA, F. de. Modelo matemático da irrigação por sulcos. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, 19(9):1135-43. 1984.
STRELKOF, T. Numerical solution of the Saint-Vanant equations. Journal of the Hydraulic Division. ASCE, New York, 96('HY1):223-52, 1970.
TABUADA, M.A. Modelação bidimensional e tridimensional da rega por sulcos. Lisboa, 1989. 237p. (Doutorado - Universidade de Lisboa).
TROUT, T.J. Forrow flow velocity effect on hydraulic roughness. Journal of Irrigation and Drainage Engineering. ASCE, New York, 118 (6):981-87, 1992a.
TROUT, T.J. Flow velocity and wetted perimeter effects on furrow infiltration. Journal of Irrigation and Drainage Engineering. ASCE, New York, 35(3):855-63, 1992b.
WALKER, W.R. Guidelines for designing and evaluation surface irrigations systems Rome, FAO, 1989. 137p. (FAO - Irrigation and Drainage Paper, 45).
WALKER, W.R.; SKOGERBOE, G. V. Surface irrigation: theory and practice. Englewood Cliffs, Prentice Hall, 1987. 386p.

Datas de Publicação

Publicação nesta coleção
Jan-Apr 1998

Este é um artigo publicado em acesso aberto (Open Access) sob a licença Creative Commons Attribution, que permite uso, distribuição e reprodução em qualquer meio, sem restrições desde que o trabalho original seja corretamente citado.

[1] BASSET, D.L.; FANGMEIR, D.D.; STRELKOF, T. Hidraulics of surface irrigation. In: JEMSEN, M.E. Design and operation of farm irrigations systems St. Joseph. The American Society of Agricultural Engineers, 1983. Cap.12, p.447-98.

[2] BROWN, M.; KEMPER, W.D.; TROUT, T.J.; HUMPHERYS, A.S. Sedimant, erosion and water intake in furrows. Irrigation Science, New York, 9:45-55, 1988.

[3] CHOW, V.T. Open-channel hydraulics 22. Ed. Singapore, McGraw-Hill, 1986. 680p.

[4] ELLIOTT, R.L. & WALKER, W.R. Fiel evaluation of furrow infiltration and advance functions. Transactions of the ASAE, St. Joseph, 25(2):396-400, 1982.

[5] FANGMEIR, D.D.; RAMSEY, M.K. Intake characteristics of irrigation furrows. Transactions of the ASAE, St. Joseph, 22(1):93-9, 1979.

[6] GRASSI, C.J. Diseño y operación del riego por superficie Mérida, CIDIAT, 1988. 415p. (Série RD, 36).

[7] LEVIEN, S.L.A.; SOUZA, F. de. Algebraic computation of flow in furrow irrigation. Journal of Irrigation and Drainage Engineering. ASCE, New York, 113 (3):367-77, 1987.

[8] REDDY, J.M. ; CLYMA, W. Optimal design of furrow irrigation system. Transactions of the ASAE, St. Joseph, 24(3):617-23, 1981.

[9] SCALOPPI, E.J. Modelos matemáticos para simulação da irrigação superficial. Botucatu, 1983. 115p. (Livre Docência - Faculdade de Ciências Agronômicas/UNESP).

[10] SOUZA, F. de. Non linear hydrodinamic model of furrow irrigation. Davis, 1981. 172p. (PhD - University of California).

[11] SOUZA, F. de. Modelo matemático da irrigação por sulcos. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, 19(9):1135-43. 1984.

[12] STRELKOF, T. Numerical solution of the Saint-Vanant equations. Journal of the Hydraulic Division. ASCE, New York, 96('HY1):223-52, 1970.

[13] TABUADA, M.A. Modelação bidimensional e tridimensional da rega por sulcos. Lisboa, 1989. 237p. (Doutorado - Universidade de Lisboa).

[14] TROUT, T.J. Forrow flow velocity effect on hydraulic roughness. Journal of Irrigation and Drainage Engineering. ASCE, New York, 118 (6):981-87, 1992a.

[15] TROUT, T.J. Flow velocity and wetted perimeter effects on furrow infiltration. Journal of Irrigation and Drainage Engineering. ASCE, New York, 35(3):855-63, 1992b.

[16] WALKER, W.R. Guidelines for designing and evaluation surface irrigations systems Rome, FAO, 1989. 137p. (FAO - Irrigation and Drainage Paper, 45).

[17] WALKER, W.R.; SKOGERBOE, G. V. Surface irrigation: theory and practice. Englewood Cliffs, Prentice Hall, 1987. 386p.

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