Corso di Idraulica Agraria ed Impianti Irrigui

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1 Corso di Idraulica Agraria ed Impianti Irrigui Docente: Ing. Demetrio Antonio Zema Lezione n. 11: Generalità sugli impianti irrigui Anno Accademico

2 Modalità con le quali si realizza l apporto idrico allo strato di suolo dal quale le piante possono agevolmente approvvigionarsi (strato( utile) Sistema irriguo modalità di distribuzione dell acqua sul suolo Metodo irriguo differenze entro i sistemi per quanto riguarda la sistemazione degli appezzamenti e l erogazione dell acqua 3 I sistemi irrigui possono essere genericamente classificati in: gravitazionali sfruttano la sola forza di gravità per il movimento dell'acqua durante l'adacquamento in pressione richiedono acqua con pressione superiore all'atmosferica,, ottenuta naturalmente (per diminuzione di quota) ) od artificialmente (mediante sollevamento) 4

3 Gravitazionali sommersione scorrimento infiltrazione laterale subirrigazione freatica In pressione aspersione microirrigazione subirrigazione capillare 5 6

4 Sommersione Comporta l immissione l sulle parcelle irrigue di portate idriche tali da consentire la loro completa sommersione Le parcelle irrigue hanno superficie piana con pendenza nulla o ridottissima Vengono realizzate zone da sommergere,, con forma più o meno regolare, limitate da arginelli (h = 5 ± 20 cm) interrotti da tagli o da paratoie di presa e di scarico per l immissione e l eliminazione l regolata delle acque 7 Sommersione continua La parcella irrigua è chiamata camera o scomparto ed è delimitata da argini atti a garantire il contenimento dell'acqua di sommersione La superficie degli scomparti può variare entro limiti molto ampi (fino ad alcuni ettari) in relazione alle caratteristiche ed alla giacitura dei terreni 8

5 Sommersione continua 9 Sommersione discontinua Tale sistema trova applicazione in pieno campo mediante particolari sistemazioni del terreno (a rasole, aiuole, conche) e negli orti Lo strato di sommersione permane solo per il tempo necessario all'infiltrazione del volume di acqua immesso durante l adacquamentol 10

6 Sommersione 11 Sommersione 12

7 Sommersione 13 Sommersione 14

8 Scorrimento L'irrigazione è attuata facendo scorrere una lama d'acqua di modesto spessore sul suolo dotato di adeguata pendenza,, per il tempo necessario all'infiltrazione di un altezza d acqua d corrispondente al previsto volume areale di adacquamento Per ottenere una buona uniformità d'infiltrazione il terreno deve avere una pendenza uniforme e modesta ( %) ed una lunghezza direttamente proporzionale alla portata immessa ed inversamente proporzionale alla permeabilità del suolo (lunghezza fino a 50 m per terreni sabbiosi e fino a 300 m per terreni argillosi) 15 Scorrimento I vari metodi per scorrimento vengono classificati in base alla sistemazione data al terreno ai fini irrigui: su spianata su campoletto su ala semplice su ala doppia con fossatelli orizzontali Nel caso di terreno non sistemato si parla di scorrimento naturale 16

9 Scorrimento su spianata 17 Scorrimento su spianata 18

10 Scorrimento su campoletto 19 Scorrimento su campoletto 20

11 Scorrimento su ala semplice 21 Scorrimento su ala semplice 22

12 Scorrimento su ala doppia 23 Scorrimento su ala doppia 24

13 Scorrimento con fossatelli orizzontali 25 Scorrimento con fossatelli orizzontali Prati ad elevata pendenza (> 20%) 26

14 Scorrimento 27 Infiltrazione laterale Si adatta bene nel caso di colture a file soggette a rincalzatura con formazione di solchi tra le file o nel caso di arboreti con formazione di conche 28

15 Infiltrazione laterale da solchi prose 29 Infiltrazione laterale da conche 30

16 Infiltrazione laterale 31 Infiltrazione laterale 32

17 Infiltrazione laterale 33 Subirrigazione freatica Consiste nella immissione dell'acqua nella rete drenante aziendale superficiale (fossi) o sotterranea (dreni tubolari),, in modo da provocare l'innalzamento della superficie libera della falda sino ad una quota tale da consentire un sufficiente flusso di risalita verso lo strato radicale Risulta utilizzabile nelle zone con falda freatica poco profonda 34

18 Irrigazione per aspersione o a pioggia L'acqua è erogata sotto forma di pioggia artificiale realizzata da apparecchi erogatori ( irrigatori( irrigatori ) ) alimentati da condotte in pressione 35 Irrigazione per aspersione o a pioggia Vantaggi rispetto ai sistemi gravitazionali: riproduzione delle condizioni più naturali di adacquamento (pioggia) facile impiego su terreni ad altimetria tormentata minore necessità di sistemazione degli appezzamenti facilità di meccanizzazione ed automazione basso impegno di manodopera minori dotazioni irrigue specifiche elevata efficienza d adacquamentod possibilità di variare facilmente il volume d adacquamento possibilità di adottare irrigazione polivalente (trattamenti, fertirrigazione,, ecc.) 36

19 Irrigazione per aspersione o a pioggia Svantaggi rispetto ai sistemi gravitazionali: oneri d impianto d e d eserciziod generale necessità del sollevamento delle acque,, per fornire agli irrigatori la pressione di esercizio forti perdite per evaporazione al getto, specie in presenza di ventilazione disuniformità di irrigazione possibili danni al terreno e alle colture dovuti all azione azione battente della pioggia artificiale rischio di maggiore sviluppo di alcune malattie 37 Microirrigazione Erogazione localizzata in prossimità delle singole piante o lungo le file di piccoli volumi d'acqua, somministrati con frequenza elevata e calcolati per reintegrare le perdite evapotraspirative del periodo Sistema che consente di realizzare un'elevata efficienza di adacquamento,, utilizzare razionalmente volumi d'acqua ridotti,, veicolare facilmente sostanze fertilizzanti ed attuare l'automazione L'elevato costo d'impianto ne limita l'utilizzazione al settore delle vivaistica,, delle colture pregiate (frutteti, orti, serre) e delle piante da giardino e da terrazzo 38

20 Subirrigazione L'acqua irrigua viene erogata al di sotto della superficie del suolo 39 Subirrigazione capillare o infiltrazione sotterranea Si immette l'acqua irrigua direttamente nello strato radicale mediante tubazioni disperdenti interrate a profondità tale da evitare danneggiamenti durante le lavorazioni del suolo 40

21 Configurazione di un impianto irriguo 41 Componenti principali degli impianti irrigui settore (o unità irrigua): insieme delle condotte e dei relativi raccordi a servizio del gruppo di erogatori funzionanti contemporaneamente erogatore: apparecchio idoneo alla somministrazione dell acqua alla pianta ala erogatrice: condotta che porta gli erogatori direttamente o tramite tubicini di piccolo diametro 42

22 Componenti principali degli impianti irrigui condotta di testata (o testa del settore o testata collettrice): condotta che alimenta le ali condotta principale: condotta che adduce e distribuisce l acqua l ai diversi settori condotta secondaria: condotta di collegamento tra gruppo di comando e testa di settore 43 Componenti principali degli impianti irrigui condotta di adduzione: condotta a monte del primo settore condotta di distribuzione: condotta a valle del primo settore 44

23 Schemi di impianto 45 Schemi di impianto 46

24 Schema di un tipico impianto irriguo 47 Componenti principali di un impianto irriguo 48

25 Cenni ai sistemi di filtrazione 49 Sistemi di filtrazione 50

26 Sistemi di filtrazione 51 Sistemi di filtrazione 52

27 Sistemi di filtrazione 53 Sistemi di filtrazione Classificazione dei filtri idrocicloni (dissabbiatori) a sabbia o a graniglia a rete a dischi 54

28 Sistemi di filtrazione 55 Filtri idrocicloni (dissabbiatori) 56

29 Filtri idrocicloni (dissabbiatori) 57 Filtri idrocicloni (dissabbiatori) 58

30 Filtri a sabbia o a graniglia 59 Filtri a sabbia o a graniglia 60

31 Filtri a sabbia o a graniglia 61 Filtri a rete 62

32 Filtri a rete 63 Filtri a rete 64

33 Filtri a rete 65 Filtri a rete 66

34 Filtri a dischi 67 Filtri a dischi 68

35 Filtri a dischi 69 Filtri a dischi 70

36 Stima del fabbisogno irriguo 71 Fabbisogni irrigui La perdita di acqua dal suolo per evapotraspirazione è un processo continuo nel tempo Il soddisfacimento dei fabbisogni irrigui delle colture viene quasi sempre realizzato mediante apporti di acqua distanziati nel tempo,, sfruttando la capacità di immagazzinamento idrico dello strato utile del suolo Per fabbisogni irrigui si intendono le quantità di acqua richieste dalle colture nei periodi in cui gli apporti idrici naturali sono insufficienti a garantire un adeguato livello del flusso traspirativo e quindi della produzione 72

37 Fabbisogni irrigui Fabbisogno irriguo colturale volume d acqua d perso per evapotraspirazione da una coltura Fabbisogno irriguo netto volume d acqua d perso per evapotraspirazione da una coltura a cui sono sottratti gli apporti idrici meteorici Fabbisogno irriguo di campo (o( lordo) volume d acqua maggiorato per tener conto delle perdite idriche lungo le reti irrigue e durante le operazioni di adacquamento 73 Efficienza irrigua Pertanto le quantità d'acqua da prelevare in corrispondenza dei punti di approvvigionamento devono essere maggiorate,, rispetto ai fabbisogni irrigui,, per tenere conto delle perdite Con riferimento al processo di trasporto, distribuzione ed utilizzazione dell'acqua irrigua, indicando con "V" il volume entrante in uno stadio generico del processo e con "P" le perdite nello stadio medesimo, per efficienza irrigua "E" s'intende il rapporto: E = (V - P)/V 74

38 Efficienza irrigua Sotto altro approccio, l efficienza irrigua è pari al rapporto tra la quantità d acqua necessaria alla coltura e la quantità somministrata E < 1, a causa di perdite dovute a: evaporazione ruscellamento superficiale infiltrazione E, dunque, dipende da: sistema irriguo clima tipo di terreno 75 Efficienza irrigua 76

39 Efficienza irrigua 77 Bilancio idrico del suolo P [mm] ET c [mm] R [mm] I [mm] H [m] W [mm] F [mm] W = P + I + C ± R F ET c P e C [mm] ET c [mm] 78

40 Contenuto idrico o umidità del suolo Altezza o percentuale in volume o in peso d acquad presente in uno strato di profondità unitaria o in un volume o peso unitario di suolo 1 m U W = U H 79 Contenuto idrico o umidità del suolo Strato attivo (H, [m]) spessore dello strato di suolo da bagnare (dipende principalmente dalla profondità delle radici delle colture da irrigare) W = U H H [m] Erbacee poliennali Arboree Uva Coltura Erbacee annuali, ortaggi Pomodori, limoni H [m]

41 Contenuto idrico o umidità del suolo 81 Le costanti idrologiche del suolo Capacità idrica di campo (CC, [mm]) Punto di appassimento permanente (PA, [mm]) Punto d intervento d o punto critico colturale (PI, [mm]) 82

42 Allegoria dell irrigazione 83 Le costanti idrologiche del suolo Capacità idrica di campo (CC, [mm]) F G F G F G 84

43 Le costanti idrologiche del suolo Capacità idrica di campo (CC, [mm]) Massima altezza (o percentuale in volume o in peso) d acqua d trattenuta per capillarità in assenza di percolazione Tipo di suolo [mm/m] CC [% volume] Sabbioso Medio impasto CC Argilloso Le costanti idrologiche del suolo Punto di appassimento permanente (PA, [mm]) Minima altezza (o percentuale in volume o in peso) d acqua che può essere utilizzata dalle piante Tipo di suolo [mm/m] PA [% volume] Sabbioso Argilloso PA 86

44 Le costanti idrologiche del suolo Acqua disponibile o utilizzabile (AD, [mm]) AD = CC PA Tipo di suolo CC [mm/m] PA [mm/m] AD [mm/m] Sabbioso Argilloso CC PA 87 Le costanti idrologiche del suolo 88

45 Le costanti idrologiche del suolo Punto d intervento d o punto critico colturale (PI, [mm]) Altezza (o percentuale in volume o in peso) d acquad al di sotto del quale non si deve scendere per evitare danni alla coltura 89 Le costanti idrologiche del suolo Acqua facilmente disponibile o utilizzabile (AFD, [mm]) AFD = CC PI Tipo di suolo CC [mm/m] PI [mm/m] AFD [mm/m] Sabbioso Argilloso CC PI 90

46 Altezza di adacquamento Quantità d acqua da apportare al suolo con un intervento irriguo per riportarlo allo stato ottimale di umidità (CC) Dipende ovviamente da CC e da PI e dallo spessore H dello strato di suolo 91 Altezza di adacquamento (AD) U [mm/m] CC CC-PA PA AD = Tempo [giorni] ( CC PA) H [mm] 92

47 Altezza di adacquamento ridotta (AD( r ) U [mm/m] Altezza di adacquamento CC PI CC-PA k r (CC-PA) Coefficiente di riduzione k r = PA Tempo [giorni] AD r = k AD = k r r ( CC PA) H [mm] 93 Altezza di adacquamento Altezza di adacquamento effettiva (AD( e ) U [mm/m] CC PI PA CC-PA k r (CC-PA) k r (CC-PA)/ PA)/η c Efficienza di campo η c = Efficienza totale η TOT = η a η b η c AD e = AD η c r = kr AD = η c Tempo [giorni] k r ( CC PA) η c H [mm] 94

48 Turno di adacquamento o ruota Intervallo di tempo (giorni) tra due successivi adacquamenti U [mm/m] CC PI PA T T min Tempo [giorni] 95 Turno di adacquamento o ruota T = AD ET P c r e [giorni] dove: ET c = k c ET 0 [mm/giorno] = evapotraspirazione della coltura P e = pioggia effettiva [mm/giorno] ET c - P e = fabbisogno irriguo netto [mm/giorno] 96

49 Dotazione specifica continua i = AD T e [ mm / giorno] i AD r AD e ET c - P e 97 Durata dell adacquamento Tempo (t, [h]) necessario perché il suolo, dotato di una data velocità di infiltrazione (I, [mm/h], possa assorbire il volume d adacquamento d effettivo (AD( e, [mm]) t = AD I e [h] 98

50 Corpo di acqua distributivo e parcellare Il corpo d acqua d distributivo (Q d, [L/s]) è la portata idrica consegnata dalle reti irrigue collettive alle singole utenze aziendali Il corpo d acqua d parcellare o portata di adacquamento (Q a, [L/s ha]) è la portata idrica immessa nel lotto da irrigare 99 Superficie della parcella irrigua Le parcelle devono essere dimensionate in funzione da una parte del corpo d acqua d parcellare e dall altra altra della loro velocità di infiltrazione secondo la formula: Qa L / s ha S = = = [ ha] I L / s 100

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