Sistemi di irrigazione• Acqua in agricolturaAcqua in agricoltura
• L’acqua nel terrenoL’acqua nel terreno
• L’esercizio irriguoL’esercizio irriguo
• Sistemi e metodi di irrigazione:Sistemi e metodi di irrigazione:
• SommersioneSommersione
• ScorrimentoScorrimento
• AspersioneAspersione
Istituto di Idraulica Agraria
fase solidafase gassosa
fase liquida
poro
Acqua in agricoltura (1)
Acqua in agricoltura (2)
• GRAVITÀ
• CAPILLARITÀ
• ADSORBIMENTO
• (OSMOSI)
Acqua di adesione (Adsorbita)
Acqua di capillare
Forza matriciale
Capacità di campo Capacità di campo = saturazione capillare
in condizioni di pieno campo Corrisponde allo stato in cui si trova il
terreno allorché è stato liberato dall'acqua gravitazionale
Si misura in percentuale del peso del terreno secco
La misura si effettua mediante essiccamento del terreno in stufa
Punto di appassimento Contenuto di umidità ancora
trattenuta dal terreno allorché non esiste più possibilità di vegetazione
Può essere espresso in percentuale del peso secco.
Acqua utile (TAW) Quantitativo di acqua che può
essere utilizzato dalla vegetazione. Dipende dalla differenza tra
l'umidità corrispondente alla capacità di campo e quella corrispondente al punto di appassimento
Dipende dalla differenza tra l'umidità corrispondente alla capacità di campo e quella corrispondente al punto di appassimento [m3]
Acqua utile (TAW)
A hUu 10 100
P -C ac )(=
A (ha) la superficie del terreno consideratoh (mm) spessore del terreno interessato.
Per unità di superficie, risulta [mm]:
Acqua utile (TAW)
100 P -C ac hUu)(
=
h (mm) spessore del terreno interessato.
L’esercizio irriguoVOLUME (ALTEZZA) DI ADACQUAMENTO
in m3 (mm):volume d'acqua necessario, in rapporto alle caratteristiche idrologiche del terreno ed all'apparato radicale, per ripristinare l'umidità ottimale del terreno per lo sviluppo
e il mantenimento della vita vegetale. Il volume di adacquamento viene commisurato al
quantitativo di acqua necessario per ripristinare l'optimum di umidità, o punto massimo ottimale
Altezza di adacquamento(1)
L’altezza di adacquamento H può essere espressa come
dove: Cc = umidità alla capacità di campo, espressa in
percento del peso del terreno secco; Pcc = umidità al punto critico colturale, espressa
in percento del peso del terreno (=p·Pa).
Altezza di adacquamento(RAW)
eIhH
100 P C ccc )( −
=
h = (mm) spessore del terreno interessato dall'apparato radicale, fissato sperimentalmente, per alcuni tra i principali tipi di coltura:
200 ÷ 300 mm (ortive), 300 ÷ 400 mm (sarchiate), 400 ÷ 600 mm (medica), variabili (arboree)
Altezza di adacquamento(RAW)
Indice di efficienza (Ie)
HN= volume d'acqua immagazzinato utilmente dal terreno e in grado di portare il tenore di umidità al punto massimo ottimale, partendo dal punto critico colturale;
HL = quantitativo di acqua somministrato, al lordo delle perdite.
Ie = Indice di efficienza dell'irrigazione, definito dalla relazione seguente
L
Ne H
HI =
Sistemi e metodi di irrigazionePer metodo di irrigazione si intende la modalità di erogazione del volume di adacquamento.
Per sistema di irrigazione si intende l’adattamento degli appezzamenti in funzione delle colture insediate, ovvero gli impianti.
Metodo Sistema
per sommersione scomparti (riso),conche (colture arboree)
per scorrimento spianata (prato)
ala semplice (marcite e prato stabile)
ala doppia (idem)
per infiltrazione solchi o canali
ad aspersione con tubi forati o irrigatori.
Irrigazione per sommersione(1)
Sistemazione a scomparti: consiste nella suddivisione del terreno in scomparti quadrati o rettangolari, ampi fino a 2 ÷ 3 ha, delimitati da piccoli arginelli di terra. L'acqua proveniente dalla adacquatrice passa di scomparto attraverso le bocchette aperte negli arginelli, permanendo sul terreno con una lama di acqua dello spessore di 10 ÷30 cm
Irrigazione per sommersione (2)
Irrigazione per sommersione(3)
Sistemazione a conche: utilizzata per l'irrigazione degli arboreti
Irrigazione per scorrimento (1) Sistemazione a spianata L'acqua invade le parcelle
provenendo da una o più bocchette aperte sulla testata a monte, mentre gli eventuali eccessi idrici vengono fatti scolare tramite un colatore aperto sulla testata a valle. La separazione tra spianate contigue è realizzata con piccoli arginelli in terra.
Irrigazione per scorrimento (2)Sistemazione ad ala
semplice:Consiste nella suddivi-
sione del terreno in appezzamenti rettan-golari larghi 10 ÷ 15 m e lunghi 50 ÷ 60 m, con una pendenza trasver-sale dell’ 1÷ 4%.
L'acqua tracima lungo il ciglio adacquatrice posta sul colmo dell'ala, mentre il supero si raccoglie nella scolina laterale.
Irrigazione per scorrimento (3)
Sistemazione ad ala doppiaE’ la tipica sistemazione della
marcita lombarda. Adacquatrice di colmo serve in questo caso contemporaneamente due ali a pendenze contrapposte, mentre le scoline ricevono gli sgrondi di ali contigue. Pendenze e dimensioni sono analoghe a quelle dell'ala semplice.
Irrigazione per infiltrazione (1)Sistemazione a solchi: Il terreno suddiviso in strisce (porche) larghe da poche decine di centimetri ad alcuni metri.
Esse ricevono l'acqua per infiltrazione dai solchi adacquatori laterali la cui lunghezza assume talvolta notevoli valori (150 ÷ 200 m)
Irrigazione per infiltrazione (2)
Meccanismo di infiltrazione e diffusione dell’acqua
Affinché il campo possa ricevere in ogni suo punto la giusta quantità di acqua, senza dar luogo a percolazione, è necessario non solo l'esatto dosaggio delle adacquate (volume di adacquamento), ma anche una distribuzione uniforme dell'acqua che solo l'aspersione può dare.
Irrigazione per infiltrazione (3)Maggior assorbimento nei settori a monte rispetto a quelli più lontani dall'adacquatrice, che si traduce in una percolazione oltre lo strato utile di terreno e cioè in un vero e proprio spreco di acqua.
A parità di coltura e di tipo di sistemazione, la differenza quantitativa dell'acqua assorbita a monte ed a valle delle parcelle è funzione della struttura del terreno (permeabilità), e della velocità di afflusso dell'acqua(entità del corpo d'acqua parcellare). E' pertanto da tali fattori che dipende l'uniformità di diffusione dell'acqua nel terreno e di conseguenza l'ammontare delle perdite
Irrigazione per infiltrazione (4)
Terreno a bassa permeabilità (a)
Terreno ad alta permeabilità (b).
utilizzazione ottimale dell'acqua distribuita:
razionale dimensio-namento della parcella irrigua (o del solco) e del corpo d'acqua parcellare
adottare altri metodi irrigui che consentano un più accurato dosaggio dell‘ acqua distribuita (ad es. aspersione).
Irrigazione per infiltrazione (5)
Terreno a bassa permeabilità (a)
Terreno ad alta permeabilità (b).
Per la scelta di un metodo e del relativo sistema occorre mettere in conto:
la disponibilità di acqua;
le caratteristiche pedolo-giche e agronomiche del terreno e la sua giacitura:
il tipo di coltura;
i costi d'impianto e di eser-cizio delle opere
Irrigazione per aspersione (1)
VANTAGGI riproduzione delle condizioni più naturali di
adacquamento (pioggia); minore necessità di sistemazione degli
appezzamenti; minori dotazioni specifiche, che si possono ridurre da
un mezzo ad un terzo di quelle impiegate per lo scorrimento;
possibilità di irrigare terreni collinari con elevati contenuti argillosi;
possibilità di adottare irrigazione polivalente (trattamenti, fertirrigazione, concimazione frazionata, ecc.).
Irrigazione per aspersione (2)
SVANTAGGI generale necessità del sollevamento, per
consentire l'esercizio degli irrigatori alla pressione voluta;
forti perdite per evaporazione al getto, specie in presenza di ventilazione;
disuniformità di irrigazione al punto di non poter irrigare, ovvero dover sospendere l'esercizio in certi periodi, in zone eccessivamente ventose
INTENSITA’ LIMITE DI PIOGGIA Definita come altezza d'acqua in millimetri
erogata nell'unità di tempo [ora]
Rilevamento puntiforme (pluviometri) della altezza d’acqua caduta.
Irrigazione per aspersione (3)
] mm/ora [ thI =
Equivalenza dimensionale tra il volume di adacquamento V (m3/ha) e l'altezza di pioggia H (mm). Il coefficiente numerico di trasformazione della prima unità di misura nella seconda è 10-1 infatti:
in definitiva 1 mm di pioggia equivale a 10 m3/ha.
Intensità limite (1)
mmmmmham 1
4
3
4
3
101010
101 1 −===
Ogni irrigatore deve erogare la sua portata senza superare determinati valori di intensità limite, che comprometterebbero lo strato superficiale del terreno agrario.
Forti intensità dilavano la superficie. Piccole intensità subiscono percentualmente perdite
elevate per la ventilazione. Le intensità limiti dipendono principalmente da
natura del terreno (permeabile o impermeabile), pendenza (debole o forte) dalla presenza e tipo di vegetazione.
Intensità limite (2)
Intensità limite (3)Pendenza 0 - 5% 5% - 8% 8 % - 12% 12% e oltre
Terreno coperto nudo coperto nudo coperto nudo coperto nudovegetaz. vegetaz. vegetaz. vegetaz.
Sabbia grossolana uniforme spessore s > 2m
51 51 51 38 38 25 25 13
Sabbia grossolana uniforme spessore s < 2m
44 38 32 25 25 19 19 10
Sabbia fine
uniforme
s > 2 m
44 25 32 20 25 15 19 10
Sabbia fine
uniforme
s < 2 m
32 19 25 13 19 10 13 8
Limo sottile uniforme s > 2m
25 13 20 10 15 8 10 5
Limo sottile uniforme s < 2m
15 8 13 6 10 4 8 2
Argille 5 4 4 2 3 2 2 1
Impianto di irrigazione per aspersione (1) Definita l'intensità di pioggia sopportabile dal
terreno, bisogna scegliere il tipo di irrigatori e la loro disposizione, tenendo conto di tipo di coltura, natura e giacitura del terreno gestione che si vuole fare della rete
Impianto di irrigazione per aspersione (2)
Rba 2== 22RbaAu =⋅=Rb
Ra
3
5,1
=
=2
233 RbaAu =⋅=
R
b
aa
b
R
a
Impianto di irrigazione per aspersione (3) Caratteristiche principali di un irrigatore sono:
la pressione di esercizio (bar); diametro dell'ugello (mm).
Da queste caratteristiche dipendono la portata Q (l/s) e la gittata R (m) dell'irrigatore.
Gittata R = la massima distanza efficace raggiunta dal getto.
Gli irrigatori si distinguono a seconda della pressione di esercizio: alta: maggiore di cinque bar, media: compresa tra tre e cinque bar, bassa: minore di tre bar.
Impianto di irrigazione per aspersione (3) Gli irrigatori si distinguono a seconda della pressione di esercizio:
alta: maggiore di cinque bar, media: compresa tra tre e cinque bar, bassa: minore di tre bar.
In corrispondenza di queste distinzioni, con i normali ugelli si possono avere subito delle idee sulla gittata e sull'intensità di pioggia corrispondente: alta: R ≥ 50 m; I = 20 ÷ 30 mm/h e oltre media: R = 20 ÷ 30 m; I = 6 ÷ 20 mm/h bassa: R < 20 m; I = 1,5 ÷ 5 mm/h
Rete di distribuzione (1) Nel campo degli impianti a pioggia esistono due
principali orientamenti: la massima automazione, che si ottiene attraverso le
reti fisse; la minima spesa d'impianto che si raggiunge attraverso
le reti semifisse.
La rete fissa si traduce in pratica nell'avere un irrigatore per ogni idrante. Vantaggi: massimo risparmio di mano d'opera Svantaggi: le spese d'impianto, specie per le reti più
automatizzate, possono risultare elevate.
Rete di distribuzione (2) La rete semifissa contempla una rete fissa interrata a
maglie molto ampie, che serve un certo numero di idranti, ai quali vengono di volta in volta allacciate delle tubazioni, di lega leggera o di plastica, sulle quali sono inseriti gli irrigatori.
Queste ultime tubazioni, indicate come ali mobili, vengono dislocate successivamente in postazioni diverse in modo che tutta la superficie irrigabile venga in effetti servita.
Ragioni economiche e pratiche inerenti allo spostamento consigliano di non superare per le ali mobili 120 ÷ 150 m.
Dimensionamento di un impianto di aspersione (1)GRANDEZZE PRINCIPALI - l'altezza di adacquamento H espressa in mm; - la portata degli irrigatori q espressa in l/s; - il modulo M , espresso in l/s; - il numero intero di irrigatori n contemporaneamente in funzione
nell'azienda; - l'intensità di pioggia i , espressa in mm/h; - il tempo di postazione tp degli irrigatori, espresso in ore; - il numero intero delle postazioni Np per l'adacquamento di tutta la
superficie che dev'essere irrigata nel turno; - l'orario di adacquamento aziendale Oa , espresso in giorni.
Dimensionamento di un impianto di aspersione (2) Fissato il tipo di irrigatore è nota la sua portata. Dal modulo,
che dev'essere un'altra delle caratteristiche note, si risale al numero degli irrigatori che dev'essere contemporaneamente in funzione nell'azienda:
Ovviamente occorrerà considerare, nella dotazione di
materiale mobile dell'azienda, qualche irrigatore in più per il normale avvicendamento e per la manutenzione.
Nota la gittata si può risalire anche all'intensità di pioggia erogata dall'irrigatore
Dovrà essere I ≤ Imax.
qMn =
] mm/ora [
3600 1000
1000 3600 22 R
qR
qIππ
=⋅=
Dimensionamento di un impianto di aspersione (3) Stabilito I si risale al tempo di postazione, definito come quel
tempo per il quale dev'essere lasciato sul posto l'irrigatore funzionante, al fine di erogare l'altezza di adacquamento. Sarà allora:
Allora, se Np è il numero delle postazioni ed A la superficie da irrigare nel turno irriguo T risulta:
dove β è una costante che esprime le tare, variabile quindi con la disposizione (es 2/π per la disposizione a quadrato)
[ore] IHt p =
2 RnANp
β π=
L'orario aziendale sarà:Oa = Np tp + P
e dovrà essereOa < T.
Dimensionamento di un impianto di aspersione (5)
Efficienza dei metodi irriguiEsperienze fatte per buone sistemazioni e buoni dimensionamenti dell'intensità di pioggia, relative a varie condizioni pedologiche, danno, per alcuni tipi di irrigazione, i seguenti valori di Ie
Terreni sciolti Terreni pesantiaspersione 0,90 0,90infiltrazione 0,60 0,80scorrimento su spianata 0,40 0,60
Valori Cc, Pcc e Pa
L'IRRIGAZIONE ANTIBRINA DEI L'IRRIGAZIONE ANTIBRINA DEI FRUTTETI COME DIFESA DALLE GELATEFRUTTETI COME DIFESA DALLE GELATE
I fiori delle piante da frutto sono estremamente sensibili al gelo. I fiori delle piante da frutto sono estremamente sensibili al gelo.
• Se il termometro scende di qualche grado sottozero - fenomeno Se il termometro scende di qualche grado sottozero - fenomeno abbastanza frequente nel periodo primaverile nel nord Italia - il fiore abbastanza frequente nel periodo primaverile nel nord Italia - il fiore viene danneggiato seriamente e non originerà più il frutto. viene danneggiato seriamente e non originerà più il frutto.
• Per difenderlo dal gelo gli alberi vengono irrigati mediante acqua Per difenderlo dal gelo gli alberi vengono irrigati mediante acqua spruzzata sopra le chiome. spruzzata sopra le chiome.
• Con la temperatura sottozero l'acqua, al contatto con i rami, congela e Con la temperatura sottozero l'acqua, al contatto con i rami, congela e libera un po' di calore, che serve a mantenere il fiore ad una temperatura libera un po' di calore, che serve a mantenere il fiore ad una temperatura vicina allo zero e non alla temperatura dell'aria, che spesso è inferiore di vicina allo zero e non alla temperatura dell'aria, che spesso è inferiore di 4 o più gradi. 4 o più gradi.
Dipartimento di Ingegneria Agraria – Sezione di Idraulica
QL
Cal/m2⋅h
LAGNASCO (CN), 23 marzo 2007 Actinidia dopo la gelata notturna, (Az. Frutticola PONSO)
Pescheto con ancora l'impianto antibrina in funzione. Sullo sfondo il Monviso
