(La moderna tecnologia per l agricoltura e l ambiente)

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1 (La moderna tecnologia per l agricoltura e l ambiente) PRESENTAZIONE REALIZZATA A CURA DI: 1

2 IL DRENAGGIO TUBOLARE: GENERALITA BADIA POLESINE (RO) Via Cà Mignola Vecchia n 743 Tel: 0425/51819 La regimazione delle acque in eccesso è uno dei problemi fondamentali di tutti i territori settentrionali del nostro Paese. In particolare, grandi areali della Pianura Padana, per la loro giacitura pianeggiante e per l elevata pluviometria del periodo autunno-primaverile, sono soggetti a forti rischi di saturazione idrica. L opera di Bonifica idraulica italiana ha però oramai garantito, in quasi tutti i comprensori, un grado di elevata sicurezza contro questi eventi meteorici. Nelle aziende agricole inserite in comprensori di efficiente bonifica idraulica, il problema principale è quello di garantire nei terreni una profondità del franco di coltivazione tale da consentire l'ottenimento delle massime produzioni. Per assicurare al terreno la migliore struttura possibile, è quanto mai necessario che l'allontanamento delle acque eccedenti la capacità di ricezione del terreno avvenga in maniera sollecita. Infatti, dove le acque superflue ristagnano, sia superficialmente che al di sotto dello strato lavorato, il terreno può risultare asfittico ed astrutturato; ciò deprime più o meno fortemente la crescita e la resa delle piante coltivate a seconda della loro sensibilità a tale negativa situazione. Nei terreni potenzialmente soggetti al danno agronomico conseguente ad un livello di falda tanto superficiale da ostacolare la regolare crescita delle specie coltivate, la profondità del franco di coltivazione rientra quindi tra i parametri che gli conferiscono fertilità. Una eccessiva superficialità delle falde deprime infatti la possibilità di approfondimento degli apparati radicali, limitando di fatto il volume di terreno a disposizione della pianta. L eliminazione delle acque meteoriche in eccesso ed il rispetto di un adeguato franco di coltivazione è a tutt oggi possibile mediante affossature a cielo aperto accompagnate da baolature dei campi oppure mediante il drenaggio tubolare sotterraneo. Foto n 1 = appezzamento di terreno sul quale è stato eseguito un impianto di drenaggio IL DRENAGGIO TUBOLARE: QUANDO E CONVENIENTE Il drenaggio tubolare è oramai esteso in ampi areali padani, ed in taluni altri comprensori italiani di pianura. Tali territori sono caratterizzati dalla presenza di una falda superficiale che può interessare Io strato colonizzabile dagli apparati radicali delle piante coltivate durante l'intero ciclo colturale od una sua parte. È cioè frequente che, a seguito del regime delle piogge, la falda risulti molto superficiale nei mesi invernali e primaverili, per poi approfondirsi in quelli più aridi. In talune favorevoli situazioni, questo movimento risulta vantaggioso per alcune colture; infatti, se la falda è ben controllata nella sua eccessiva superficialità dalle scoline o dai dreni, l'approfondimento progressivo è spesso quasi parallelo a quello delle radici, che possono cosi godere di una alimentazione ipogea limitante le necessità irrigue della coltura. Viceversa, nelle situazioni cronicamente meno favorevoli, l eccessiva superficialità della falda rende impossibile, o pericolosa, la coltivazione delle specie più sensibili all'asfissia radicale, Nella primavera del 1967, a seguito di eventi piovosi di eccezionale entità e durata, la rete scolante 2

3 comprensoriale di ampi territori frutticoli ravennati non riuscì a ricevere i deflussi aziendali, provocando un generalizzato innalzamento delle falde. Tale negativa situazione provocò la morte od il deperimento di oltre ettari di pescheto che si trovava in quel momento in piena vegetazione, nella fase quindi di massima sensibilità all'asfissia radicale. Il drenaggio tubolare dei terreni, ha quindi lo scopo primario, ma non unico, di impedire l'eccessiva superficialità della falda, senza causare tare e frammentazione dei campi. La sistemazione a drenaggio tubolare, consiste semplicemente nella collocazione di apposite tubazioni in materiale plastico fessurato al di sotto della superficie del terreno ( cm) precedentemente perfettamente livellata. I tubi fessurati, disposti parallelamente tra loro ad una profondità ed interasse idonei, hanno una funzione fognante. Essi intercettano le acque di falda, e quelle non trattenute dalle particelle costituenti il terreno, convogliandole verso la canalizzazione aziendale principale o verso un collettore tubato altimetricamente inferiore. L'acqua che penetra nei dreni attraverso le apposite fenditure del tubo, è esclusivamente quella in eccesso che ha raggiunto la falda dopo essersi infiltrata nel terreno; il drenaggio non elimina quindi acque utili alla pianta, e non può ovviamente allontanare l'acqua di falda se il livello della stessa non è giunto a quello di posa dei dreni. La sistemazione a drenaggio tubolare è sconsigliabile sui terreni poco permeabili come quelli fortemente limosi od astrutturati, sui quali si potranno determinare negativi ristagni superficiali e difficoltà di infiltrazione dell'acqua verso la falda. Sui terreni a bassa permeabilità si è comunque in molti casi alleviata tale difficoltà, restringendo l interasse dei dreni e facilitando la penetrazione dell acqua per mezzo di lavorazioni del suolo con organi discissori (ripper o aratri talpa), effettuate nell interasse dei dreni o perpendicolarmente ad essi. IL DRENAGGIO TUBOLARE: I VANTAGGI Tra i principali vantaggi agronomici che possono essere conseguiti con la tecnica del drenaggio tubolare sotterraneo vanno ricordati: 1. recupero di superficie coltivabile per la riduzione delle tare improduttive valutabili nel 3-I0% (scoline, capezzagne, ecc...); 2. miglioramento. della meccanizzazione, riduzione dei costi di lavorazione dei terreni, possibilità di lavorazioni principali e secondarie incrociate; 3. eliminazione delle malerbe provenienti dai fossi e quindi riduzione nell'uso di diserbanti chimici; 4. eliminazione dell'onere per il risezionamento annuale delle scoline; 5. maggiore tempestività ed agibilità per la raccolta dei prodotti; 6. aumento della temperatura del suolo, aerazione del terreno, migliore capacità portante e struttura del terreno; 7. anticipazione delle semine per il più rapido sgrondo delle acque, con miglioramento della resa delle colture; 8. possibilità di impiego, senza ostacoli, delle grandi macchine per l'irrigazione (Pivot e Rainger); 9. incremento delle piogge utili a seguito della riduzione del ruscellamento; 10. riduzione della salinità del terreno e ostacolo alla salinizzazione da falde saline; 11. possibilità di irrigazione sottosuperficiale utilizzando a tal fine le tubazioni drenanti (di seguito descritta); 3

4 Foto n 2 = evidente frammentazione degli appezzamenti dovuta alla presenza di molte affossature a cielo aperto. IL DRENAGGIO TUBOLARE: LA PROGETTAZIONE E L ESECUZIONE La buona riuscita di un impianto di drenaggio tubolare sotterraneo è strettamente legata ad una corretta progettazione nonché ad una perfetta esecuzione dell'opera di miglioramento fondiario. La prima fase progettuale è riferita ai rilievi plano-altimetrici, che sono alla base di qualsiasi studio finalizzato alla sistemazione idraulica di un terreno. Lo studio comporta un accurato rilevamento plano alti-metrico della superficie da drenare, la realizzazione della pianimetria in scala qualora non vi fosse, il piano quotato e dove possibile il tracciato delle curve di livello. Il rilievo va poi completato con l'indicazione delle strade poderali, delle linee elettriche esistenti o telefoniche sia aeree che sotterranee, delle condutture sotterranee quali metanodotti, acquedotti, linee irrigue e l'individuazione dei canali di scolo principali e secondari e della loro profondità. La topografia dell'azienda servirà principalmente per la scelta dell'orientamento dei dreni e della loro profondità e pendenza. Successivamente andrà individuato l'interasse tra i dreni, il loro diametro, e la necessità o meno di adottare tubazioni rivestite da materiali filtranti. Le scelte sopraindicate andrebbero studiate analiticamente, calcolando o rilevando da misure di campo i fattori che influenzano le variazioni di livello di falda e cioè il regime delle piogge e delle evaporazioni nonché le proprietà idrologiche del terreno e la distanza da uno strato impermeabile. Vista la complessità dei rilievi e dei calcoli progettuali da essi derivati, non verranno esposti in questa breve presentazione ma viene solamente detto che la scelta dei parametri essenziali viene affrontata in termini empirici-pratici derivati dalla esperienza effettuata negli ambienti padani. Una volta predisposto il progetto ma prima dell'esecuzione dell'impianto di drenaggio si procede all'effettuazione delle opere di livellamento superficiale. Tali opere, attuate per moderare od accentuare pendenze superficiali e, soprattutto, per eliminare le affossature esistenti e le baulature dei campi, vengono realizzate tramite ruspe cingolate di potenze variabili in genere tra i CV. I piani di ruspatura, con pendenze predeterminate su base dei rilevamenti plano-altimetrici dell'azienda, vengono realizzati perfettamente con l'ausilio di attrezzature elettroniche (laser) In questa operazione i volumi di sterro e di riporto si devono compensare e, per contenere i costi entro determinati limiti, devono essere spostati entro brevi distanze. Vista l'esigenza agronomica, ormai consolidata, di effettuare movimenti di terra che lascino invariate le originai pendenze naturali del terreno o al massimo si limitino alla sbaulatura dei campi ed al riempimento delle scoline, l'incidenza sul costo di ruspatura è da imputare più alla distanza di trasporto che al volume di terreno smosso. Acquisiti tutti i parametri progettuali che hanno consentito di elaborare il progetto esecutivo, comprensivo in genere anche del calcolo dei movimenti terra, si passa alla messa in opera delle tubazioni drenanti. Queste tubazioni, come già accennato, vengono collocate ad una profondità di circa cm e secondo degli interassi variabili in conseguenza della pendenza, della natura del terreno e dell'acqua da smaltire. Le macchine posadreni più usate sono sostanzialmente di due tipi: - con attrezzo escavatore a catenaria 4

5 - con ripuntatore discissore a talpa Attualmente le prime sono state soppiantate da quelle a talpa per la maggiore velocità di posa. La buona riuscita dell'impianto è strettamente legata alla perfetta posa in opera delle tubazioni con la pendenza prefissata che viene ottenuta grazie ad un sistema elettronico di controllo della profondità di posa a raggio laser. Questa sistema consente di regolare la profondità del solco automaticamente, agendo su dei servomeccanismi che comandano l'innalzamento o l'abbassamento dell'organo di posa, ed in maniera indipendente da eventuali irregolarità o diversa pendenza del terreno. In tal modo si ha la possibilità di attribuire ai dreni una pendenza costante e parallela a quella del livellamento superficiale prefissata in fase progettuale, con una tolleranza di errore non superiore allo 0.01% (i 1 cm su 100 m di lunghezza!!). IL DRENAGGIO TUBOLARE: LA SUBIRRIGAZIONE MEDIANTE DRENAGGIO TUBOLARE In presenza di condizioni pedologiche favorevoli e di buone disponibilità idriche, la subirrigazione freatica tubolare può rappresentare una tecnica irrigua di notevole interesse e di semplice applicazione. Nella bassa Pianura Padana, ed in particolare in ampie aree della pianura emiliana e veneta, esistono vasti comprensori, caratterizzati dalla presenza di falde freatiche molto superficiali, che potrebbero trarre notevoli vantaggi dall'applicazione del drenaggio tubolare sotterraneo e che allo stesso tempo necessiterebbero, durante il periodo estivo, di adeguati apporti di acqua irrigua. È per questo motivo che fin dal primo diffondersi, in queste aree, del drenaggio tubolare sotterraneo, ha affascinato e interessato enormemente l'idea di poter far risalire l'acqua attraverso le tubazioni drenanti, per ricostituire un livello di falda che fungesse da riserva idrica utile alle colture durante i periodi siccitosi. L'utilizzazione dell'impianto di drenaggio a duplice funzione, drenante ed irrigua, può consentire di rendere economica sia la realizzazione dell'impianto stesso, che la pratica irrigua. Modalità di esecuzione: La subirrigazione freatica viene realizzata mediante la distribuzione dell'acqua per via ipogea, operando l'innalzamento della falda fino ad interessare gli apparati radicali delle colture, direttamente o dalla frangia di risalita capillare. In importanti areali di bonifica, generalmente a scolo meccanico e privi di impianti di drenaggio tubolare, la falda viene mantenuta volutamente alta per favorire il più possibile un certo contributo sottosuperficiale alla richiesta di acqua da pane delle colture. Gli agricoltori che si trovano in queste zone e nelle condizioni più favorevoli (terreni ben livellati e abbastanza permeabili, disponibilità di corpi idrici adeguati, un isolamento idraulico da non creare inconvenienti alle aziende vicine) contribuiscono all'innalzamento della falda immettendo acqua nelle scoline. Solamente in questi ultimi anni sono stati realizzati vari tentativi di subirrigazione freatica, utilizzando gli impianti di drenaggio tubolare sotterraneo. Tali tentativi, sono stati effettuati provocando adeguati innalzamenti del livello idrico nei collettori di scolo in cui i dreni tubolari, normalmente, trovano recapito. Di norma si tratta di innalzamenti finalizzati alla creazione di un livello d'acqua al di sopra del piano dei singoli dreni, per lo sviluppo totale della loro lunghezza. La rete di drenaggio tubolare è costituita da tubazioni corrugate e fessurate di diametro variabile tra mm, poste in opera ad una profondità del piano campagna di circa cm e con un interasse variabile tra i 7 e i 20 metri in relazione alla tessitura, struttura e permeabilità del terreno interessato. La pendenza dei dreni che è normalmente compresa tra lo 0,1-0,3% consente all'acqua veicolata in fase drenante di garantire un effetto autopulente ai dreni, ed allo stesso tempo, può favorire l'immissione di acqua negli stessi subirrigando in maniera relativamente semplice. I dreni sfociano o in collettori tubati o più comunemente in capofossi a cielo aperto adatti a riceverne le portate di deflusso. Durante la stagione irrigua, il mantenimento più o meno prolungato di acqua al di sopra del livello dei dreni nel collettore di recapito, favorisce l'entrata di un flusso di acqua nella rete drenante ed una successiva dispersione attraverso le fessure delle tubazioni, con conseguente innalzamento delta falda sino al piano dei dreni. Questa operazione può essere effettuata anche utilizzando un fosso di alimentazione o una cisterna, situati in posizione dominante l'impianto drenante, in modo tale che la pendenza dei dreni ed il carico idraulico costituito dalla cisterna raccordata ai dreni, provochino un incremento della portata dei dreni, a favore di un più rapido innalzamento della falda. 5

6 Il terreno, in queste situazioni, viene quindi portato a saturazione alla profondità dei dreni, od anche ad una quota superiore, per un periodo di tempo più o meno prolungato. L apparaqto radicale delle colture potrà quindi utilmente soddisfare più o meno completamente le esigenze idriche della pianta con l assorbimento dalla frangia di risalita capillare. Questa fitta rete di tubazioni permette, quindi, di effettuare interventi subirrigui a basso imput energetico e senza nessun impiego di materiale irriguo specifico. I Vantaggi della Subirrigazione: I principali vantaggi della subirrigazione, che andranno cumulati a tutti quelli tipici del drenaggio tubolare, sono: 1 - Possibilità di irrigare vaste superfici aziendali su terreno già livellato e quindi senza specifiche sistemazioni annuali. 2 - Assenza o quasi di materiale specifico di irrigazione (se il drenaggio tubolare era presente per la regimazione delle acque). 3 - Possibilità di utilizzare come collettore idrico da invasare sia la canalizzazione irrigua esistente nelle aziende dei comprensori irrigati a scorrimento, che quella di bonifica in altre aree. 4 - Nessuna tara di coltivazione: rispetto allo scorrimento superficiale su spianate non si ha la presenza di arginelli; rispetto all'espersione con rotoloni non si ha la zona di calpestamento della coltura da parte dell'irrigatore su carrello. 5 - Assenza sia di fenomeni di erosione del suolo che di dilavamento di fertilizzanti ed altri elementi chimici in falda. L'acqua irrigua non attraversa infatti, dilavandolo, lo strato coltivato come negli altri metodi irrigui. 6 - Nessun problema dato dai fitopatogeni del colletto per l'assenza di contatto tra apparato aereo ed acqua. 7 - Minore emergenza di infestanti per l'assenza di umettamento superficiale del terreno, e quindi minore uso di diserbanti 8 - Nessuna limitazione all'ingresso in campo per attrezzature irrigue o per terreno umettato dopo o durante l'irrigazione. 9 - Discreta uniformità di umettamento del terreno Nessuna influenza negativa del vento sulla distribuzione irrigua, che è invece il peggiore inconveniente dell'aspersione Bassissima necessità di manodopera Facilità di automatizzazione. Le varie tipologie di subirrigazione: 1. Subirrigazione con alimentazione da valle L'acqua viene immessa nella rete drenante tramite l'invasamento del fosso collettore ricevente posto a valle dell'impianto. Per questa operazione, il capofosso ricevente viene dotato di paratoie di contenimento, generalmente di tipo mobile per essere rimosse alla fine delle operazioni di riempimento e ripristinare, quindi, la funzione drenante degli impianti. L'acqua risale nelle tubazioni drenanti sino alla quota consentita dalla posizione altimetrica dei dreni, permettendo alla falda ipodermica di elevarsi al di sopra del piano della rete di drenaggio. Il basso carico idraulico effettuabile invasando il fosso, ed il percorso in contropendenza che l acqua deve compiere all'interno delle tubazioni, determina una bassa portata all'impianto con un conseguente lento e talvolta non adeguato innalzamento della falda. Questo inconveniente porta a far si che in genere l'intervento irriguo sia effettuato mantenendo invasato il fosso per quasi tutto il ciclo vegeto/produttivo della coltura, interrompendolo anticipatamente sulle colture che si avvantaggiano di un ceno stress idrico nel periodo di preraccolta (bietola da zucchero, pomodoro da industria, ecc.). Una interruzione dell'invasamento del fosso adduttore comporterebbe una rilevante perdita di acqua e notevoli difficoltà di risollevamento della falda nell'intervento successivo. Per il controllo dei livelli di falda, si ritiene opportuno il posizionamento di più freatimetri che possano consentire la misurazione. Nei casi migliori, ove la falda risale più velocemente, potranno essere effettuate delle subirrigazioni turnate; in tal caso sarà comunque opportuno controllare che la falda misurata nei freatimetri non si abbassi in maniera considerevole dalla profondità voluta, procedendo subito all'invasamento del fosso al fine di ricostituirne il livello. VANTAGGI: I - Tale tecnica permette l'automazione dell'irrigazione mediante l'installazione di sensori di livello o galleggianti a braccio che, all'abbassamento o innalzamento dell'acqua nel fosso adacquatore, azionano o arrestano l'attrezzatura pompante. 2 - Bassissimi costi dovuti alla quasi completa assenza di modifiche all'impianto di drenaggio tubolare esistente. 3 - Basso impiego di manodopera per la facilità di gestione degli invasamenti. SVANTAGGI: 6

7 I - Qualora si utilizzino impianti di drenaggio con dreni considerevolmente lunghi ( m) è praticamente impossibile alzare la falda nelle porzioni di terreno a monte dell'appezzamento (fig. 1). 2 - L'impiego di dreni con discrete pendenze, ottimali per il drenaggio (maggiore dello 0,2 0,3 %), spesso non consente di eseguire la subirrigazione sull'intera superficie, ma solamente una parte dell'intero sviluppo longitudinale (fig. 2). 3 - Lo scarso carico idraulico ottenibile invasando i fossi di recapito, non consente all'acqua di raggiungere le zone altimetricamente più elevate rispetto alla zona d'immissione (fig. 3) e determina inoltre una bassa portata idrica dell'impianto, con difficoltà e lentezza nell'innalzamento della falda. 4 - L'interasse tra i dreni, normalmente compreso tra i m per l'impianto di drenaggio, rappresenta spesso il motivo che caratterizza una cattiva uniformità di distribuzione; specie in caso di falda naturale non superficiale sarebbe spesso opportuno ridurre l'interasse Ira i dreni di almeno del 30%. 5 - Il prolungato tempo di invasamento, comporta zone di ristagno adiacenti il fosso di invaso. 6 - I dreni sono molto esposti al rischio di ostruzioni (specie a falda fissa), se non si prevedono speciali filtraggi, a causa dei materiali in sospensione presenti nelle acque delle fonti idriche di approviggionamento, quali canali consortili o invasi a cielo aperto 7 - Inadatto per l'innalzamento di falde molto profonde a causa dei massicci volumi irrigui necessari anche conseguentemente alta bassa portata della rete. 2. Subirrigazione con alimentazione da monte L'acqua viene immessa nella rete drenante tramite l'invasamento di un fosso o di un collettore tubato situato in posizione altimetricamente dominante rispetto all'impianto, chiudendo a valle i dreni. La chiusura delle tubazioni a valle dà la possibilità alla falda di elevarsi al di sopra del piano dei dreni. Tale chiusura può essere effettuata o tramite speciali tappi per ogni tubazione drenante o invasando anche il fosso di recapito, oppure raccordando i singoli dreni ad un collettore tubato munito di una saracinesca finale che consente il riempimento e lo svuotamento dell'impianto. 7

8 L'acqua entra nella rete drenante dalla posizione più elevata quindi con un certo carico idraulico, ciò consente una più rapida e facile dispersione sottosuperficiale delle portate. L'acqua necessaria al riempimento del fosso adacquatore può provenire, indifferentemente, o da scoli consortili, o da invasi a cielo aperto oppure da canalette in cemento fuori terra. La conseguente immissione di tali acque può avvenire tramite dei pompaggi diretti oppure a pelo libero mediante l'apertura di paratoie. Anche con questa tipologia impiantistica è possibile sfruttare, per mezzo di sensori di livello, semplici sistemi di automazione finalizzati all'accensione ed allo spegnimento delle pompe o all'apertura delle paratoie se queste sono motorizzate. Gli innalzamenti di falda, ottenibili con questa metodologia. sono più pronti, e consentono di effettuare l'adaoquata senza un largo anticipo rispetto al momento di intervento irriguo desiderato. Il momento di intervento irriguo potrà così essere effettuato sulla base di bilanci idrici o al raggiungimento di prestabilite altezze di falda misurate tramite i freafimetri. VANTAGGI: 1 - Facilità di automazione soprattutto per quanto riguarda l'approvvigionamento idrico tramite il pompaggio con elettropompe. 2 - Costi abbastanza contenuti in quanto l'impianto di drenaggio è facilmente modificabile e gestibile. 3 - La manodopera è contenuta, in quanto, anche in questo caso, è possibile una facile automazione. 4 - L'acqua dovendo percorrere i dreni in favore di pendenza non ha la necessità di avere un elevato livello idraulico nel fosso alimentatore come invece è necessario nella tipologia descritta in precedenza. 5 - Il maggiore carico idraulico, rispetto alla alimentazione da valle, determina una maggiore portata delle tubazioni con più veloce e sicura risalita della falda artificiale. 8

9 6 - La pendenza del fosso adacquatore e il percorso dell'acqua in pendenza favorisce il lavaggio della rete al termine della stagione irrigua, per eliminare eventuali depositi. SVANTAGGI: I - Anche in questo caso l'utilizzo di impianti di drenaggio con dreni considerevolmente lunghi ( m) impedisce spesso di alzare la falda in maniera uniforme, 2 - L'impiego di dreni con pendenze ottimali per la funzione di scolo (maggiore dello %) non consente talvolta di soddisfare l'intera superficie. 3 - L'interasse tra i dreni, normalmente compreso tra i m per l'impianto di drenaggio, dovrebbe essere ridotto di almeno il 30% per ottenere una discreta uniformità di distribuzione ed un più veloce innalzamento. 4 - Si possono riscontrare anche con questa tecnica zone di ristagno adiacenti il fosso di invaso. 5 - È un metodo non applicabile in terreni permeabili o comunque privi di un orizzonte impermeabile sufficientemente superficiale. 6 - E inadatto per l'innalzamento di falde molto profonde a causa dei massicci volumi irrigui necessari. 7 - È comunque opportuno, anche con questo metodo, prestare particolare attenzione ai pericoli di intasamento della rete drenante. 9