ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ ΤΜΗΜΑ ΦΥΤΙΚΗΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΜΕΝΕΛΑΟΣ E. ΘΕΟΧΑΡΗΣ

Transcript

1 ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ ΤΜΗΜΑ ΦΥΤΙΚΗΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΜΕΝΕΛΑΟΣ E. ΘΕΟΧΑΡΗΣ ΠΟΛΙΤΙΚΟΣ ΜΗΧΑΝΙΚΟΣ Ε.Μ.Π. M.Sc. ΓΕΩΠΟΝΙΑΣ ΠΑΝ. ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΔΙΔΑΚΤΟΡΑΣ Α.Π.Θ. ΑΝΑΠΛΗΡΩΤΗΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ ΑΡΔΕΥΣΕΙΣ ΑΡΤΑ 2015

2 ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ ΤΜΗΜΑ ΦΥΤΙΚΗΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΜΕΝΕΛΑΟΣ E. ΘΕΟΧΑΡΗΣ ΠΟΛΙΤΙΚΟΣ ΜΗΧΑΝΙΚΟΣ Ε.Μ.Π. M.Sc. ΓΕΩΠΟΝΙΑΣ ΠΑΝ. ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΔΙΔΑΚΤΟΡΑΣ Α.Π.Θ. ΑΝΑΠΛΗΡΩΤΗΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ ΑΡΔΕΥΣΕΙΣ ΑΡΤΑ

3 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Εγγειοβελτιωτικά έργα είναι τα τεχνικά εκείνα έργα, που αποβλέπουν στην κατάλληλη διευθέτηση των δύο βασικών φυσικών πόρων, του εδάφους και του νερού, ή μόνο του ενός από αυτούς. Τα Εγγειοβελτιωτικά έργα, είναι από τα σημαντικότερα έργα υποδομής μιας χώρας και αρκετές φορές εξυπηρετούν πολύ σοβαρούς αναπτυξιακούς στόχους. Μια διάκριση, που θα μπορούσε να γίνει ως προς τα είδη των εγγειοβελτιωτικών έργων, είναι μεταξύ εκείνων με τοπική σημασία και εκείνων με εθνική σημασία. Εγγειοβελτιωτικά έργα με τοπική σημασία. Στην κατηγορία των έργων με τοπική σημασία, συμπεριλαμβάνονται έργα τα οποία έχουν ως στόχο την κατάλληλη διευθέτηση των δύο βασικών φυσικών πόρων, του εδάφους και του νερού, προς όφελος μιας μάλλον χωρικά περιορισμένης έκτασης. Αποτέλεσμα των έργων αυτών είναι η απόδοση στη γεωργία νέων εκτάσεων και η γενικότερη εξυπηρέτηση της γεωργικής παραγωγής, μέσα από τη διατήρηση των γεωργικών εδαφών και την αύξηση της αποδοτικότητάς τους. Σημαντικό ρόλο στην προσπάθεια αυτή παίζει, φυσικά, η αξιοποίηση, ανάπτυξη και προετοιμασία των υδάτινων πόρων. Στην κατηγορία έργων με τοπική σημασία, περιλαμβάνεται μια ποικιλία εγγειοβελτιωτικών έργων, μεταξύ των οποίων διακρίνουμε τα: α. Αρδευτικά έργα. β. Αντιπλημμυρικά έργα. γ. Αποξηραντικά έργα. δ. Στραγγιστικά έργα. ε. Αποχετευτικά έργα. στ. Έργα αγροτικής οδοποιίας. Αυτά τα έργα είναι προφανές ότι, ως επί το πλείστον, σχετίζονται με τη γεωργία. Όμως είναι δυνατόν και κάποια από αυτά να εκτελούνται και για άλλους σκοπούς, π.χ. δημόσιας υγείας (αποξήρανση ελών), προστασίας οικισμών (αντιπλημμυρικά), πρόσβασης σε εγκαταστάσεις εγγειοβελτιωτικών έργων (αγροτικοί οδοί) κ. λπ. Είναι γενικά παραδεκτό ότι σήμερα με τον όρο εγγειοβελτιωτικά έργα, στην συντριπτική πλειοψηφία των περιπτώσεων, εννοούνται έργα πολλαπλών βελτιώσεων, που συνδυάζουν, κατά το ελάχιστο, άρδευση, αποχέτευση, στράγγιση και προσπέλαση. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι συνήθως τα αποξηραντικά και αντιπλημμυρικά εγγειοβελτιωτικά έργα, αποτελούν το προπαρασκευαστικό στάδιο για το κυρίως εγγειοβελτιωτικό έργο. Για την πληρότητα αυτής της σύντομης αναφοράς στα έργα με τοπική σημασία, αναφέρονται και κάποιες άλλες σχετικές παρεμβάσεις, όπως είναι: α. Εκχερσώσεις. β. Εκριζώσεις δασικών εκτάσεων για δενδροκομική εκμετάλλευση. γ. Εκθαμνώσεις. δ. Βαθιές αρόσεις. ε. Γεωτρήσεις. στ. Μετατροπές του ανάγλυφου του εδάφους. Εγγειοβελτιωτικά έργα με εθνική σημασία. Πρόκειται για έργα αυξημένης μάλλον χωρικής έκτασης. Μερικά από τα έργα, αυτής της κατηγορίας (χωρίς να αποκλείεται κάποιες 3

4 περιπτώσεις να περιλαμβάνονται, λόγω μικρότερης κλίμακας και στην προηγούμενη κατηγορία), είναι: α. Εκτροπές ποταμών ή και γενικότερα, διευθετήσεις τους. β. Φράγματα (και για υδροηλεκτρισμό). γ. Μεγάλα παράκτια έργα για την προστασία των εδαφών και των γλυκών νερών από τη θάλασσα. δ. Διώρυγες και σήραγγες για την παροχέτευση ή αποχέτευση των νερών. Στο σημείο αυτό αξίζει να υπογραμμιστεί ότι η αποτελεσματικότητα αλλά και η συμπίεση του κόστους των εγγειοβελτιωτικών έργων, είναι δυνατή μόνο εφ' όσον αυτά τα ίδια τα εγγειοβελτιωτικά έργα έχουν έγκαιρα προβλεφθεί αλλά και συμπεριληφθεί σε μεσοπρόθεσμους τουλάχιστον σχεδιασμούς. Ένα από τα βασικά προβλήματα της χώρας μας ήταν, και είναι, σε μεγάλο βαθμό ακόμα η έλλειψη χωροταξικού σχεδιασμού. Δεν είναι δυνατή η άρτια κατασκευή και λειτουργία ενός εγγειοβελτιωτικού έργου, χωρίς την έγκαιρη ενσωμάτωσή του σε άλλους πιο γενικότερους προγραμματισμούς. Επειδή μάλιστα τα εγγειοβελτιωτικά έργα είναι μακρόπνοα αναπτυξιακά έργα και απαιτούν μεγάλες ε- πενδύσεις, είναι αναγκαία η πλήρης οικονομική τους ανάλυση αλλά και η ένταξή τους σε ένα ευρύτερο πρόγραμμα ανάπτυξης των υδάτινων πόρων. Με αυτόν τον τρόπο είναι δυνατή και η ουσιαστική τους συμβολή στους ρυθμούς ανάπτυξης της οικονομίας. Η ισόρροπη ένταξη ενός εγγειοβελτιωτικού έργου στις γενικότερες ανάγκες, χωρίς ποτέ να παραγνωρίζονται οι ειδικές τοπικές συνθήκες και απαιτήσεις, μπορεί να αποδώσει τα καλλίτερα αποτελέσματα. Όταν υπάρχουν όσα προαναφέρθηκαν, τότε είναι δυνατή και η δημιουργική αξιοποίηση του ανθρώπινου δυναμικού δηλαδή των μηχανικών, των γεωπόνων, των τεχνικών, των οικονομολόγων, του εργατικού προσωπικού κ.λπ. Τελικά, ο προγραμματισμός εξασφαλίζει όχι μόνο την άρτια κατασκευή και λειτουργία των εγγειοβελτιωτικών έργων και την ελαχιστοποίηση των δυσμενών τους περιβαλλοντικών επιπτώσεων, αλλά φυσικά και την εναρμόνισή τους με τα άλλα υλοποιημένα και εκτελούμενα έργα σε μια περιοχή. Είναι λίγες οι περιπτώσεις, που, λόγω εξαιρετικά επειγουσών αναγκών εθνικής εμβέλειας, κάποιο εγγειοβελτιωτικό έργο μπορεί να προγραμματιστεί και υλοποιηθεί με έκτακτους ρυθμούς. Σαν τέτοια παραδείγματα αναφέρονται τα μεγάλα εγγειοβελτιωτικά έργα στη Μακεδονία, Ήπειρο και Θράκη που εκτελέστηκαν μετά την Μικρασιατική καταστροφή του 1922, για την αντιμετώπιση του οξύτατου οικονομικοκοινωνικού και δημογραφικού προβλήματος, που ε- πέφερε η προσέλευση προσφύγων. 4

5 ΜΕΡΟΣ ΠΡΩΤΟ Οι βασικές αρχές των αρδεύσεων

6 1. Η έννοια της άρδευσης 1.1 Γενικά Άρδευση ονομάζεται γενικά η εφαρμογή νερού στο έδαφος για την εξασφάλιση της απαραίτητης υγρασίας για την ανάπτυξη των καλλιεργειών. Με ευρύτερη έννοια, η άρδευση νοείται ως η χορήγηση νερού στο έδαφος για την πραγματοποίηση μίας ή περισσοτέρων από τις παρακάτω επιδιώξεις: α) Εξασφάλιση της απαραίτητης υγρασίας που χρειάζονται οι καλλιέργειες να αναπτυχθούν. β) Εξασφάλιση της ομαλής ανάπτυξης των καλλιεργειών σε περιπτώσεις περιόδων ξηρασίας μεγάλης διάρκειας. γ) Διατήρηση της κατάλληλης θερμοκρασίας στο έδαφος και στον αέρα για τη δημιουργία ευνοϊκού περιβάλλοντος για την ανάπτυξη των καλλιεργειών. δ) Απόπλυση, ή διάλυση, των αλάτων που υπάρχουν μέσα στο έδαφος. ε) Ελάττωση των κινδύνων διάβρωσης του εδάφους. στ) Δημιουργία μαλακού εδάφους για τη διευκόλυνση της ανάπτυξης των καλλιεργειών. Η συστηματική, επομένως, εφαρμογή των αρδεύσεων, έχει μεγάλη σημασία στη γεωργία και μπορεί να αυξήσει κατά πολύ τη γεωργική παραγωγή γιατί δίνει τη δυνατότητα να εφαρμοστεί εντατική γεωργική και γεωργοκτηνοτροφική εκμετάλλευση. Για την συστηματική εφαρμογή των αρδεύσεων πρέπει να είναι γνωστή ποιά σχέση υ- πάρχει ανάμεσα στο φυτό, στο νερό και στο έδαφος το οποίο θα αρδευτεί, για να προκύψουν τα καλύτερα αποτελέσματα από τα καλλιεργούμενα φυτά. Δεν είναι αρκετό να κατασκευάζονται αρδευτικά δίκτυα για να οδηγηθεί το νερό όπως - όπως στο χωράφι, ώστε να δροσιστούν τα φυτά που διψούν. Ο κάθε αρδευτής πρέπει να ξέρει καλά τα εξής: α). Τί γίνεται όταν το νερό περνά μέσα από το έδαφος του χωραφιού. Πόσο γρήγορα, ή αργά, κινείται το νερό προς τα κάτω. Πόσο βαθιά πηγαίνει. Τί γίνεται όταν συναντά ένα αδιαπέρατο στρώμα. Πόσο γρήγορα και πόσο μακριά πηγαίνει το νερό προς τα πλάγια και πώς αποθηκεύεται. Πώς ξηραίνεται το χώμα. β). Πώς αναπτύσσεται το ριζικό σύστημα κάθε φυτού σ' ένα αρδευόμενο χωράφι. Πού πηγαίνουν οι ρίζες κάθε φυτού ανάλογα με το έδαφος και το υπέδαφος. Πόσο βαθιά πηγαίνουν, που σταματούν και γιατί. 6

7 Τί συμβαίνει στις ρίζες, και γενικά στα φυτά, όταν το έδαφος είναι ξηρό, ή όταν συναντούν αδιαπέρατο στρώμα, ή όταν περνούν από έδαφος που έχει άλατα. Πώς χρησιμοποιούν οι ρίζες των φυτών το εδαφικό νερό και γενικά πώς συμπεριφέρονται τα φυτά με το ριζικό τους σύστημα ανάλογα με το έδαφος και το νερό, τόσο αυτό που υ- πάρχει μέσα σ' αυτό, όσο και με αυτό που του προσφέρεται με τις αρδεύσεις, ή και τις βροχές. γ). Πόσο νερό, κάθε πότε, και πώς πρέπει να οδηγείται και να δίνεται στα φυτά για να αναπτυχθούν, όσο καλλίτερα μπορούν, και να δώσουν την καλύτερη κατά στρέμμα παραγωγή. Σε αυτά τα ερωτήματα επιχειρείται να δοθεί απάντηση στη συνέχεια, με σκοπό να υποδειχθεί στους μελετητές, τους κατασκευαστές και τους χρήστες των αρδευτικών δικτύων ο τρόπος, με τον οποίο θα σκέπτονται και θα αντιμετωπίζουν τα πολύπλοκα προβλήματα των αρδεύσεων, ο πιο ενδεδειγμένος και οικονομικός τρόπος κατασκευής των αρδευτικών έργων, και ο σωστός τρόπος σύμφωνα με τον οποίο θα αξιοποιείται το νερό στις αρδευόμενες καλλιέργειες. 1.2 Η σημασία των αρδεύσεων στη γεωργία Κατά την άρδευση, εκείνο που έχει αξία είναι να δίνεται στα φυτά τόσο νερό, όσο χρειάζονται για να δώσουν την πιο καλή παραγωγή με τον πιο οικονομικό τρόπο. Το λίγο νερό θα προκαλέσει μείωση της παραγωγής που μπορούν να δώσουν τα φυτά. Το πολύ νερό πάλι, θα μειώσει την παραγωγή τους και θα χρειαστεί να γίνει αποστράγγιση του αγρού για να απομακρυνθεί το πλεονάζον νερό. Όταν δίνεται στο χωράφι περισσότερο νερό από όσο πρέπει και το έδαφος έχει άλατα, τα άλατα θα ανεβούν στην επιφάνεια και θα προξενήσουν μεγάλη ζημιά στα φυτά. Για να γίνει μία καλή άρδευση, πρέπει να είναι γνωστή ποιά σχέση υπάρχει μεταξύ του εδάφους, του νερού και του φυτού ανάλογα με το κλίμα της κάθε περιοχής σύμφωνα με το οποίο προσαρμόζονται οι καλλιέργειες. Η απόδοση μίας καλλιέργειας εξαρτάται και ποικίλλει ανάλογα με τις διάφορες σχέσεις και συνδυασμούς του εδάφους, του νερού και του κλίματος. Και το μεν κλίμα δεν είναι δυνατό να μεταβληθεί και πολύ με εξαίρεση τις θερμοκηπιακές καλλιέργειες στις οποίες η επέμβασή μας στην διαμόρφωση των επιθυμητών κλιματολογικών συνθηκών είναι κυρίαρχη και καθοριστική. Όμως το έδαφος, το νερό και οι καλλιέργειες, μπορούν να μεταβληθούν και τεθούν κάτω από τον απόλυτο έλεγχο του ανθρώπου. Για να πραγματοποιηθεί μια καλή άρδευση χρειάζεται δουλειά και πρέπει ο κάθε καλλιεργητής να μάθει και να ξέρει πάντοτε τι έδαφος έχει το κτήμα του, ποιές καλλιέργειες πρέπει να βάλει, τί νερό θα δώσει, πότε θα το δώσει και πώς θα το δώσει. 7

8 2 Το έδαφος 2.1 Γενικά. Έδαφος είναι ένα πολύπλοκο σύστημα αποτελούμενο από στερεά, υγρά και αέρια υλικά. Το ο- ρυκτό τμήμα αποτελείται από τεμαχίδια διαφόρων μεγεθών, σχημάτων και χημικής σύνθεσης. Τα τεμαχίδια αυτά κατατάσσονται σύμφωνα με το μέγεθος των κόκκων σε άμμο, ιλύ και άργιλο που βασικά καθορίζουν την υφή του εδάφους. Το οργανικό κλάσμα αποτελείται τόσο από φυτικά όσο και από ζωικά υλικά, μερικά από τα οποία είναι ζωντανά, ενώ άλλα βρίσκονται σε διάφορα στάδια αποσύνθεσης. Η συγκέντρωση μερικώς αποσυντιθέμενης οργανικής ουσίας είναι το κλάσμα του χούμου και συνήθως αποτελεί ένα πολύ μικρό τμήμα της στερεάς φάσης του εδάφους σε ξηρές περιοχές. Το υγρό τμήμα του εδάφους αποτελείται από νερά, διαλυμένα ορυκτά και ευδιάλυτη οργανική ουσία που γεμίζει μικρό ή μεγάλο μέρος του χώρου μεταξύ των στερεών τεμαχιδίων. Το νερό αυτό απορροφάται από τις ρίζες και πρέπει περιοδικά να αναπληρώνεται από τη βροχή ή την άρδευση για την εξασφάλιση πετυχημένης παραγωγής. Έτσι το έδαφος χρησιμοποιείται σαν αποθήκη υγρασίας, της οποίας η γνώση της χωρητικότητας αποτελεί σπουδαίο παράγοντα για τον καθορισμό της συχνότητας άρδευσης και της αρδευτικής δόσης που πρέπει να εφαρμοσθεί. Η αέρια φάση του εδάφους καταλαμβάνει εκείνο το μέρος των πόρων που δεν γεμίζει με νερό. Είναι μία σπουδαία φάση του εδαφικού συστήματος επειδή τα περισσότερα φυτά χρειάζονται κάποιο αερισμό του ριζικού συστήματος, με εξαίρεση τα υδρόβια φυτά όπως το ρύζι. Η άρδευση αποτελεί ένα σπουδαίο παράγοντα διατήρησης ενός λογικού ισοζυγίου εδαφικής υγρασίας και αέρα. Η γνώση των σχέσεων μεταξύ εδάφους και νερού αποτελεί στοιχείο πολύτιμο για τους παραγωγούς οι οποίοι επιδιώκουν την πιο αποδοτική χρησιμοποίηση του διαθέσιμου νερού για την άρδευση των κτημάτων τους. H παρουσία υπερβολικών ποσοτήτων νερού στο έδαφος προκαλεί καθυστέρηση ή και παρεμποδίζει την ανάπτυξη των φυτών ενώ, εξάλλου, η μικρή γονιμότητα των εδαφών σε ξηρές περιοχές οφείλεται στην έλλειψη επαρκούς ποσότητας νερού. Αυτοί που ασχολούνται με την μελέτη των αρδεύσεων, εξετάζουν και τους φυσικούς νόμους, που επηρεάζουν τις σχέσεις εδάφους και νερού, σε όχι κορεσμένα εδάφη. Οι δυνάμεις, που ασκούνται μεταξύ των κόκκων του εδάφους, εξαρτώνται από την μηχανική σύσταση και τη δομή του. Αυτές οι δυνάμεις προκαλούν στα εδάφη τριχοειδή φαινόμενα. Η στενή επαφή των κόκκων του εδάφους με άλλους, που περιβάλλονται από λεπτές μεμβράνες νερού, έχει συνέπεια την εμφάνιση ελκτικών δυνάμεων μεγάλου μεγέθους. 8

9 2.2 Η μηχανική σύσταση του εδάφους. Το μέγεθος των τεμαχιδίων ή κόκκων του εδάφους, προσδιορίζει την μηχανική σύσταση ή υφή του. Ανάλογα με το μέγεθός τους οι κόκκοι του εδάφους κυμαίνονται από λεπτά χαλίκια μέχρι άργιλο. Κόκκοι με διάμετρο μεγαλύτερη από 2 mm, είναι χαλίκια, με διάμετρο από 0,05 έως 2 mm, είναι άμμος, με διάμετρο από 0,002 έως 0,05 mm είναι ιλύς, και τέλος με διάμετρο μικρότερη από 0,002 mm είναι άργιλος. Κόκκοι εδάφους με διάμετρο μικρότερη από 0,0002 mm λέγονται κολλοειδή. Τα πιο πολλά εδάφη αποτελούνται από μείγμα άμμου ιλύος και αργίλου. Στις περιπτώσεις που τα τεμάχια της άμμου αποτελούν το μεγαλύτερο ποσοστό, το έδαφος ονομάζεται αμμώδες και στις περιπτώσεις που τα τεμάχια της αργίλου αποτελούν το μεγαλύτερο ποσοστό, το έδαφος ονομάζεται αργιλώδες. Η ιλύς είναι ενδιάμεση κατηγορία, μεταξύ αργίλου και άμμου, ενώ ο πηλός είναι έδαφος μέσης σύστασης, που αποτελείται από περίπου ίσες ποσότητες αργίλου, ιλύος και άμμου. Τα τεμαχίδια της άμμου είναι αισθητά με την αφή και διακρίνονται εύκολα με γυμνό μάτι. Η ιλύς έχει εμφάνιση και υφή αλεύρου και τα τεμαχίδιά της μόλις που διακρίνονται με γυμνό μάτι. Τα μεμονωμένα τεμαχίδια της αργίλου, δεν διακρίνονται με γυμνό μάτι και συναντώνται σε μεγάλο ποσοστό σε τόσο μικρό μέγεθος, που δεν διακρίνονται ούτε με το μικροσκόπιο. Ωστόσο η διόγκωση και το κολλοειδές των υγρών εδαφών, καθώς και η ρωγμάτωσή τους όταν είναι σε ξηρή κατάσταση, οφείλονται στην περιεχόμενη άργιλο. Το μέγεθος των εδαφικών κόκκων έχει σημαντική επίδραση στη ροή του εδαφικού νερού, στην κυκλοφορία του αέρα μέσα στο έδαφος, και στις φυσικοχημικές αντιδράσεις οι οποίες έχουν μεγάλη σημασία στην ανάπτυξη και επιβίωση των καλλιεργειών. Ένα έδαφος χοντρόκοκκο συγκρατεί λίγο νερό σε σχέση με ένα λεπτόκοκκο έδαφος. Για το λόγο αυτό η δόση και η συχνότητα άρδευσης διαφοροποιείται από τη μία κατηγορία στην άλλη κατηγορία εδάφους. Ο αριθμός των τεμαχιδίων ανά μονάδα βάρους εδάφους και κατ επέκταση η εκτεθειμένη επιφάνειά τους, έχει σχέση με τη γονιμότητα του εδάφους. Όσο μεγαλύτερη είναι η εκτεθειμένη επιφάνεια ανά μονάδα βάρους, τόσο το έδαφος αυτό συγκρατεί περισσότερο νερό και θρεπτικά στοιχεία. Στον πίνακα 2.1 δίνονται μερικά χαρακτηριστικά των εδαφικών τεμαχιδίων. Πίνακας 2.1. Χαρακτηριστικά εδαφικών τεμαχιδίων. Ονομασία Διάμετρος τεμαχιδίων (mm) (μm) Αριθμός τεμαχιδίων ανά gr εδάφους Επιφάνεια σ cm 2 ανά gr εδάφους Πολύ χοντρή άμμος 2,00-1, Χοντρή άμμος 1,00-0, Ενδιάμεση άμμος 0,50-0, Λεπτή άμμος 0,25-0, Πολύ λεπτή άμμος 0,10-0, Ιλύς 0,05-0, Άργιλος 0,002 <

10 Από τις τιμές του πίνακα διαπιστώνεται ότι η πολύ χοντρή άμμος έχει ελάχιστο αριθμό τεμαχιδίων για κάθε gr εδάφους, ενώ η εκτεθειμένη επιφάνεια αυτής μόλις ανέρχεται σε 11 cm 2. Η πολύ λεπτή άμμος έχει σε κάθε gr εδάφους τεμαχίδια και εκτεθειμένη επιφάνεια που φτάνει τα 227 cm 2. Αυτό σημαίνει ότι η χοντρή άμμος δεν μπορεί να συγκρατήσει ούτε νερό αλλά ούτε και θρεπτικά στοιχεία, ενώ η πολύ λεπτή άμμος έχει κάποια μικρή σχέση με την συγκράτηση νερού και θρεπτικών στοιχείων. Η ιλύς έχει σε κάθε gr εδάφους τεμαχίδια και μόνο ένα διπλασιασμό της εκτεθειμένης επιφάνειας σε σχέση με την πολύ λεπτή άμμο. Η άργιλος έχει σε κάθε gr εδάφους έναν αστρονομικό αριθμό τεμαχιδίων και εκτεθειμένη επιφάνεια που φτάνει τα cm 2. Τούτο σημαίνει ότι η άργιλος συγκρατεί πολύ νερό αλλά και θρεπτικά στοιχεία. 2.3 Τύποι εδαφών. Έναν εύκολο τρόπο χαρακτηρισμού του εδάφους ανάλογα με την ποσοστιαία (%) περιεκτικότητα του δείγματος σε άμμο, ιλύ και άργιλο δίνει το τριγωνικό διάγραμμα της Διοικήσεως Δημοσίων οδών των Η.Π.Α. (U.S. PUBLIC ROADS ADMINISTRATION ή P.R.A.). Στο διάγραμμα του σχήματος 2.1. διακρίνονται 12 τύποι εδαφών, ανάλογα με τα δομικά στοιχεία που επικρατούν κάθε φορά στο εξεταζόμενο δείγμα. Τα λατινικά στοιχεία, που αναγράφονται σε κάθε τύπο εδάφους, παριστάνουν το διεθνή συμβολισμό του. Σχήμα 2.1 Τριγωνικό διάγραμμα για την κατάταξη των εδαφών ανάλογα με την μηχανική τους σύσταση. 10

11 Παράδειγμα: Εδαφικό δείγμα που περιέχει κατά βάρος 60 % άμμο και 30 % ιλύ και 10 % άργιλο, χαρακτηρίζεται σαν αμμοπηλώδες (SL). Εδώ πρέπει να τονιστεί ιδιαίτερα η μεγάλη σημασία που έχουν για το έδαφος τα κολλοειδή συστατικά του. Χαρακτηριστική ιδιότητα των κολλοειδών είναι η μεγάλη υγροσκοπικότητά τους. Όταν προσλάβουν νερό διογκώνονται, γεμίζουν τους πόρους του εδάφους και το καθιστούν αδιαπέρατο. Υπάρχουν άλατα που επιδρούν στα κολλοειδή και καθιστούν το έδαφος αδιαπέρατο. Τέτοια άλατα είναι τα Na2CO3, NaCl και NaNO3. Υπάρχουν αντίθετα άλατα που θρομβώνουν το έδαφος και το καθιστούν έδαφος διαπερατό. Τέτοια είναι τα άλατα του ασβεστίου CaCl, CaSO4 και CaCO3 Πρέπει, επομένως, ο ασχολούμενος με την άρδευση ή την αποστράγγιση κάποιου εδάφους, να δώσει ιδιαίτερη προσοχή όταν το συγκεκριμένο έδαφος έχει σημαντική περιεκτικότητα σε κολλοειδή. 2.4 Οι φυσικές παράμετροι του εδάφους Ειδικά βάρη του εδάφους Το πραγματικό ειδικό βάρος. Πραγματικό ειδικό βάρος εδαφικού υλικού είναι, εξ ορισμού, η ποσότητα Επ που δίνεται από τη σχέση: G s Ε π s όπου G s = το ξηρό βάρος του εδαφικού υλικού και s = ο όγκος της στερεάς μάζας των κόκκων. Το πραγματικό ειδικό βάρος Επ δεν είναι το ίδιο για τα διάφορα εδαφικά υλικά και κυμαίνεται μεταξύ KN/m 3 γιατί το έδαφος αποτελείται από διάφορα συστατικά σε τυχούσα αναλογία Το φαινόμενο ειδικό βάρος. Φαινόμενο ειδικό βάρος εδαφικού υλικού είναι, εξ ορισμού, η ποσότητα Εφ που δίνεται από τη σχέση: Ε G s t όπου G s = το ξηρό βάρος του εδαφικού υλικού και t = ο συνολικός όγκος εδάφους και πόρων. Τo φαινόμενο ειδικό βάρος εξαρτάται από τη δομή του εδάφους, ήτοι από τη διάταξη των συνιστώντων αυτό τεμαχιδίων, τη μηχανική σύσταση και τον βαθμό συμπίεσής του. Τo φαινόμενο ειδικό βάρος αποτελεί παράγοντα μεγάλης σπουδαιότητας για τον προσδιορισμό της ικανότητας των εδαφών να συγκρατούν αρδευτικό νερό. Με τη συμπίεση εδάφους σταθερού πραγματικού ειδικού βάρους, αυξάνεται το φαινόμενο ειδικό βάρος του, εξ αιτίας της μείωσης του όγκου των πόρων. 11

12 Κατά την εφαρμογή των αρδεύσεων απαιτείται η γνώση του φαινόμενου ειδικού βάρους για τον υπολογισμό της απαιτούμενης ποσότητας αρδευτικού νερού, επειδή δεν είναι πρακτικά εφικτή η απ' ευθείας μέτρηση της υγρασίας που υπάρχει μέσα στο έδαφος. Για το σκοπό αυτό υπολογίζεται το βάρος του νερού που περιέχεται μέσα στο εδαφικό δείγμα. Αυτό ισούται με την απώλεια βάρους του δείγματος κατά την ξήρανσή του. Στη συνέχεια το ποσοστό της περιεχόμενης υγρασίας στο ξηρό βάρος μετατρέπεται σε ποσοστό επί του όγκου με βάση το φαινόμενο ειδικό βάρος. Για τον προσδιορισμό του φαινόμενου ειδικού βάρους του εδάφους, παίρνεται συνήθως δείγμα ορισμένου όγκου. Αυτό επιτυγχάνεται με τη λήψη αδιατάρακτου δείγματος με τη βοήθεια σωλήνα με αιχμηρά χείλη ο οποίος μπήγεται στο έδαφος. Σε μερικές περιπτώσεις, αντί για τη χρήση εδαφοληπτών ανοίγεται φρεάτιο μικρού βάθους, από το οποίο παίρνονται τα δείγματα του εδάφους. Για τη λήψη δείγματος μπορούν να χρησιμοποιηθούν επίσης και χειροκίνητα γεωτρύπανα. Το δείγμα που παίρνεται από την οπή της γεώτρησης, ξηραίνεται και ζυγίζεται. Στην περίπτωση αυτή ο όγκος του δείγματος προσδιορίζεται με βάση τις διαστάσεις της οπής, ή με την τοποθέτηση ελαστικού, ή πλαστικού, σωλήνα μέσα σ αυτή και με μέτρηση του όγκου που απαιτείται για το γέμισμα του σωλήνα με νερό. Το φαινόμενο ειδικό βάρος μπορεί επίσης να προσδιοριστεί και με ακτινοβολία ακτίνων γάμα. Ύστερα από έρευνες διαπιστώθηκε ότι ο βαθμός απορρόφησης από το έδαφος των α- κτίνων γάμα, δεν επηρεάζεται από τη χημική του σύσταση, αλλά εξαρτάται σχεδόν αποκλειστικά από την πυκνότητά του. Για την παραγωγή της ακτινοβολίας γάμα χρησιμοποιείται συνήθως Κοβάλτιο 60, το οποίο είναι σταθερό και σχετικά οικονομικό ραδιοϊσότοπο. Αυτό συνδυάζεται με φορητό μετρητή και μικρό ανιχνευτή. Η πηγή ακτινοβολίας και ο ανιχνευτής τοποθετούνται μέσα στην οπή, που έχει διανοιγεί, και στο βάθος στο οποίο πρόκειται να γίνει η μέτρηση. Ο μετρητής είναι κατάλληλα βαθμολογημένος, ώστε οι ενδείξεις του να δίνουν κατ ευθείαν το φαινόμενο ειδικό βάρος Το πορώδες του εδάφους. Το ποσοστό του όγκου του εδάφους που δεν καταλαμβάνεται από τα στερεά συστατικά αυτού, ονομάζεται πορώδες. Το πορώδες του εδάφους εξαρτάται από τη δομή του εδάφους. Σε εδάφη με μικρό ποσοστό ιλύος και αργίλου το συνολικό ποσοστό των πόρων είναι μικρό αλλά έχει πόρους μεγάλης διαμέτρου. Αντίθετα εδάφη πλούσια σε ιλύ και άργιλο το ποσοστό το ποσοστό των πόρων είναι μεγαλύτερο αλλά με πόρους μικρότερης διαμέτρου και αν έχει καλή συσσωμάτωση είναι δυνατό να είναι μεγαλύτερος ο όγκος από τη στερεά φάση. Οι πόροι περιέχουν νερό ή αέρα και συμβάλλουν στη γονιμότητα του εδάφους. Γενικά τα χονδρόκκοκα, αμμώδη εδάφη, έχουν μικρό πορώδες (μέχρι 36 %). Τα λεπτόκκοκα ή αργιλώδη εδάφη έχουν μεγάλο πορώδες (μέχρι 60 %). Όμως κατά την κίνηση του νερού στα αργιλώδη εδάφη (συνεκτικά), εξ αιτίας των τριχοειδών δυνάμεων κατακρατείται στο στερεό σκελετό του εδάφους ένας σημαντικός όγκος νερού και έτσι ένα ποσοστό μονάχα του συνολικού όγκου νερού στραγγίζεται λόγω της βαρύτητας. Έτσι το ενεργό πορώδες, που ορίζεται σαν το ποσοστό των κενών μέσα από τα οποία πραγματικά κινείται το νερό, είναι μικρότερο στα αργιλώδη εδάφη από ότι στα αμμώδη, όπου το ποσοστό του συγκρατούμενου νερού στο έδαφος είναι αμελητέα. Το πορώδες του εδάφους υπολογίζεται από τη σχέση: 12

13 n f t Αν το πορώδες εκφραστεί ως συνάρτηση των Επ και Εφ προκύπτει: Ε n 1 Ε διότι : n t φ π - t στερ. 1 στερ. t G 1 G Επίσης ορίζεται ως δείκτη πόρων (e) ο λόγος: e f s Εύκολα υπολογίζεται ότι τα n και e συνδέονται με τη σχέση: e n 1 e s s Ε Ε π φ 2.5 Η δομή του εδάφους. Δομή του εδάφους ονομάζεται ο τρόπος διάταξης των εδαφικών τεμαχιδίων. Όταν τα τεμαχίδια, που αποτελούν το έδαφος, είναι σχετικά ισομεγέθη, η διάταξή τους είναι αραιά και τα μεταξύ τους διάκενα μεγάλα. Όταν όμως αυτά ποικίλλουν σημαντικά σε μέγεθος, τα μεταξύ τους διάκενα είναι μικρά. Πέρα από αυτό τα λεπτότερα σωματίδια συνενώνονται μεταξύ τους και σχηματίζουν συσσωματώματα τα οποία εξασφαλίζουν ευνοϊκή δομή στο έδαφος. Η δομή του εδάφους είναι ένας από τους βασικούς παράγοντες που καθορίζουν τη γονιμότητά του, γιατί αυτή έχει σχέση με την ικανότητα του εδάφους να συγκρατεί νερό, να στραγγίζει η πλεονάζουσα ποσότητα νερού, να επιτρέπει την ανάπτυξη των ριζών και την ελεύθερη κίνηση του αέρα. Στο έδαφος διακρίνονται δύο μεγάλες κατηγορίες δομής, η κοκκώδης και συσσωματώδης. Στην πρώτη κατηγορία οι εδαφικοί κόκκοι δεν συνδέονται μεταξύ τους με οποιαδήποτε συνδετική ύλη. Στη δεύτερη όμως κατηγορία η άργιλος θρομβώνεται και αναμειγνύεται με τους κόκκους της άμμου σχηματίζοντας έτσι συσσωμάτωμα και συντελώντας στη δημιουργία αυξημένου πορώδους. Η άρδευση, η άροση και οι υπόλοιπες καλλιεργητικές εργασίες όταν γίνονται σε πολύ ξηρά ή πολύ υγρά εδάφη, προκαλούν διάσπαση των συσσωματωμάτων. Καλλιεργητικές εργασίες, όταν γίνονται σε πολύ υγρά εδάφη, τα κάνουν συσσωματώδη με άμεση καταστρεπτική συνέπεια, την κακή έως ανύπαρκτη κυκλοφορία του αέρα και του νερού μέσα στο έδαφος. Η καλή κυκλοφορία του αέρα και του νερού μέσα στο έδαφος, καθώς και η ανεμπόδιστη εισχώρηση των ριζών των φυτών, είναι εξίσου σημαντικές για την ανάπτυξη των καλλιεργειών, όσο και η ύπαρξη θρεπτικών ουσιών σε επαρκείς ποσότητες. Τη διαμόρφωση της δομής του εδάφους, επηρεάζουν βασικά οι παρακάτω παράγοντες: 13

14 α. Η διαβροχή του εδάφους, η οποία μπορεί να προκαλέσει θρυμματισμό των συσσωματωμάτων με την διαλυτοποίηση των συγκολλητικών ουσιών. β. Η αποξήρανση του εδάφους, η οποία τείνει να θρυμματίσει μεγάλα και να σταθεροποιήσει μικρά συσσωματώματα. γ. Ο παγετός και η τήξη αυτού, που προκαλούν αύξηση της σταθερότητας των συσσωματωμάτων με συνέπεια την διατήρηση καλής δομής. δ. Η ύπαρξη οργανικής ουσίας, που συντελεί στη σταθερότητα των συσσωματωμάτων λόγω συγκόλλησης των τεμαχιδίων. ε. Η ύπαρξη σκουληκιών και μικροοργανισμών στο έδαφος, η οποία συντελεί στην καλή δομή του εδάφους. στ. Το ανθρακικό ασβέστιο CaCO3, που προκαλεί συσσωμάτωση, ιδιαίτερα στα αργιλώδη εδάφη. ζ. Η προσθήκη γύψου (CaSO4. 2H2O) στα αλκαλιωμένα εδάφη και το ασβέστιο στα όξινα εδάφη προκαλούν συσσωμάτωση. Οι ρίζες των φυτών, που εισχωρούν στο έδαφος, απορροφούν το νερό με αποτέλεσμα να ξηραίνεται το έδαφος και επομένως να απαιτείται νέα διαβροχή του. Επίσης ο ρόλος του χούμου και των υπόλοιπων οργανικών ουσιών, που περιέχονται, συμβάλλουν στην ενίσχυση της σταθερότητας των συσσωματωμάτων και προσδίδουν σ' αυτά ελαστικότητα έναντι των κρούσεων που δημιουργούνται κατά τις καλλιεργητικές εργασίες. Οι κυριότερες μέθοδοι, των οποίων η εφαρμογή είναι αναγκαία για την διατήρηση και βελτίωση της δομής των αρδευόμενων εδαφών, είναι οι παρακάτω: 1. Άροση μέσα στα συμπαγή στρώματα, αλλά σε διαφορετικό βάθος κάθε χρόνο. 2. Έκθεση του εδάφους στον ατμοσφαιρικό αέρα για όσο το δυνατό μεγαλύτερο χρονικό διάστημα μετά την προ της σποράς άροση. 3. Επαρκής εφοδιασμός του εδάφους με οργανικές ουσίες. 4. Εφαρμογή κατάλληλης αμειψισποράς με ψυχανθή, βιομηχανικά φυτά και φυτά με ινώδεις ρίζες και 5. Περιορισμός των καλλιεργητικών εργασιών στο ελάχιστο απαραίτητο όριο. Επειδή τα νεώτερα καλλιεργητικά μηχανήματα είναι εφοδιασμένα με τροχούς μεγάλου βάρους και με δίσκους, προκαλούν συμπίεση του εδάφους, και για το λόγο αυτό η χρήση τους πρέπει να περιορίζεται μόνο στην προετοιμασία των κτημάτων για την σπορά και την καταπολέμηση των ζιζανίων. 2.6 Το βάθος του εδάφους. Το βάθος του εδάφους, αποτελεί σπουδαιότατο παράγοντα για τις αρδεύσεις, διότι από αυτό εξαρτάται η ικανότητα του εδάφους να εναποθηκεύσει επαρκείς ποσότητες αρδευτικού νερού. Τα αβαθή εδάφη απαιτούν άρδευση σε συχνά χρονικά διαστήματα. Σε αβαθή εδάφη, που βρίσκονται πάνω από αμμοχάλικο, παρατηρούνται υπερβολικές απώλειες νερού κατά την άρδευση λόγω διηθήσεως. Αντίθετα, τα βαθιά εδάφη μέσης συστάσεως και χαλαρής δομής, αφ' ενός μεν διευκολύνουν την διείσδυση των ριζών των φυτών σε βάθος, αφ' ετέρου δε, έχουν ικανότητα εναποθήκευσης μεγάλων ποσοτήτων αρδευτικού νερού, και έτσι εξασφαλίζουν την ικανοποιητική ανάπτυξη των φυτών, χωρίς να χρειάζεται άρδευση σε πυκνά χρονικά διαστήματα. 14

15 2.7 Τα θρεπτικά συστατικά του εδάφους. Τα σπουδαιότερα χημικά στοιχεία, που είναι αναγκαία για την ανάπτυξη των φυτών, είναι το ασβέστιο, ο άνθρακας, το υδρογόνο, ο σίδηρος, το μαγνήσιο, το άζωτο, το οξυγόνο, το κάλιο, ο φωσφόρος και το θείο. Τα φυτά προσλαμβάνουν άζωτο υπό μορφή νιτρικών αλάτων, τα οποία διαλύονται στο εδαφικό νερό. Ο εφοδιασμός των αρδευόμενων κτημάτων με αζωτούχες ουσίες γίνεται με την προσθήκη σ' αυτά κοπριάς και χημικών λιπασμάτων καθώς και με την καλλιέργεια ψυχανθών. Οι συνθήκες περιεκτικότητας σε νερό, δομής και αεροϊκανότητας του εδάφους, πρέπει να γίνονται όσο το δυνατό ευνοϊκότερες για την ανάπτυξη της βακτηριακής δράσης, στην οποία κυρίως οφείλεται ο σχηματισμός των νιτρικών αλάτων. 2.8 Το έδαφος σαν ταμιευτήρας νερού Ταξινόμηση της εδαφικής υγρασίας. Τα φυτά προμηθεύονται το απαραίτητο για τις λειτουργίες τους νερό σχεδόν αποκλειστικά από το έδαφος. Στο έδαφος αποθηκεύεται το νερό ανάμεσα στους πόρους του. Ανάλογα με το μέγεθος των κόκκων του εδάφους, και με την διάταξή τους στο χώρο, σχηματίζονται στο έδαφος διάφοροι μικροί, ή μεγάλοι πόροι, οι οποίοι είναι γεμάτοι με νερό ή αέρα. Το νερό μέσα στο έδαφος κάτω από την επίδραση ειδικών κλιματολογικών συνθηκών, μπορεί να βρίσκεται σε στερεά, υγρή ή αέρια κατάσταση και διακρίνεται στις ακόλουθες κατηγορίες. α. Ελεύθερο νερό, ή νερό βαρύτητας. Έτσι χαρακτηρίζεται το νερό που γεμίζει προσωρινά τους μεγάλους πόρους ή τα κενά του εδάφους, και, κάτω από την επίδραση της βαρύτητας, διηθείται προς τα βαθύτερα στρώματα του εδάφους. Το νερό αυτό χάνεται σχεδόν για τα φυτά. Βέβαια, αν κατά την εφαρμογή των αρδεύσεων ληφθεί μέριμνα, ώστε η δόση άρδευσης να είναι τέτοια που η κάθοδος του νερού να μην ξεπερνά το βάθος του ενεργού ριζοστρώματος, τότε περιορίζονται στο μέγιστο οι α- πώλειες λόγω βαθιάς διηθήσεως. Δυστυχώς όμως στην πράξη, λόγω ατελειών των κλασσικών συστημάτων άρδευσης, αυτό δεν είναι εύκολο να πραγματοποιηθεί, με αποτέλεσμα ένα ποσοστό του αρδευτικού νερού να χάνεται για τα φυτά. β. Τριχοειδές νερό. Έτσι χαρακτηρίζεται το νερό που συγκρατείται στους τριχοειδείς πόρους του εδάφους κάτω από την επίδραση δυνάμεων επιφανειακής τάσεως και μοριακής έλξεως. Το τμήμα αυτό της εδαφικής υγρασίας είναι ουσιαστικά η κύρια πηγή τροφοδοσίας των φυτών σε νερό, γιατί και εύκολα προσφέρεται, αλλά και εύκολα απορροφάται από το ριζικό σύστημα των φυτών. γ. Υγροσκοπικό νερό. Έτσι χαρακτηρίζεται το νερό που συγκρατείται με τη μορφή λεπτότατων μεμβρανών γύρω από την επιφάνεια των κόκκων του εδάφους λόγω ισχυρών συνεκτικών δυνάμεων και, πρακτικά, δεν μπορεί να απορροφηθεί από το ριζικό σύστημα των φυτών, γιατί η απαιτούμενη αρνητική τάση (μύζηση) που πρέπει να ασκηθεί από αυτό είναι πολύ μεγάλη. δ. Νερό σε αέρια κατάσταση. Είναι το νερό που βρίσκεται στους πόρους του εδάφους σε αέρια κατάσταση και κινείται από τις υψηλές προς τις χαμηλές πιέσεις. 15

16 2.8.2 Έκφραση της εδαφικής υγρασίας. Η εδαφική υγρασία εκφράζεται: α. Κατά βάρος, ως ποσοστό επί τοις εκατό του ξηρού βάρους εδάφους από τη σχέση: w βάρος νερού βάρος ξηρού εδάφους G G w s Για τον παραπάνω προσδιορισμό παίρνομε, χρησιμοποιώντας εδαφολογικό τρυπάνι, δείγμα εδάφους, το οποίο βάζομε μέσα σε ειδικό και καλά καλυμμένο δοχείο για να αποφευχθεί κάθε πιθανή απώλεια υγρασίας από εξάτμιση. Το δοχείο με το δείγμα το ζυγίζομε σε ζυγό ακριβείας και στη συνέχεια το τοποθετούμε μέσα σε κλίβανο, θερμοκρασίας l05 - ll0 0 C όπου παραμένει μέχρις ότου αποκτήσει σταθερό βάρος. Η διαφορά του βάρους πριν και μετά την ξήρανση μας δίνει το βάρος του νερού που περιείχε το δείγμα. Το τελευταίο διαιρούμενο με το βάρος του ξηρού εδάφους, μας δίνει την εκατοστιαία α- ναλογία της περιεχόμενης στο δείγμα υγρασίας προς το βάρος του ξηρού εδάφους. Παράδειγμα: Έστω: Βάρος υγρού εδάφους μαζί με το δοχείο = 180 N Βάρος ξηρού εδάφους μαζί με το δοχείο = 160 N Βάρος δοχείου = 20 N Είναι: G w G s 180 N -160 N 20 N 160 Επομένως: G w G w s N - 20 N 140 N 20 N 0,143 14,3% 140 N Επομένως η περιεχόμενη στο δείγμα υγρασία είναι 14,3 % του ξηρού βάρους εδάφους. β. Κατ όγκο, ως ποσοστό επί τοις εκατό του συνολικού όγκου εδάφους και πόρων από τη σχέση: θ όγκοςνερού συνολικόςόγκοςεδάφους και πόρων w t Σχέση μεταξύ w και θ. w Είναι : ή ακόμη G w Gs G wt w wt wt w δηλαδή G G G E w wε φ t σχ. s w s w s w Ε φ. Παράδειγμα: Έστω ότι έδαφος με βάρος 120 p στη φυσική του κατάσταση, έχασε, ξηραινόμενο μέχρι να αποκτήσει σταθερό βάρος, 20 p και ότι το φαινόμενο ειδικό του βάρος είναι Εφ = 1,30 p/ cm 3. Προκύπτει: G w 20p w G 120p 20p s 20% 16

17 οπότε και Ε θ w γ φ w 1,30 20% 1,00 p / cm p / cm % τουσυνολικούόγκουττο εδάφους Αποθήκευση της εδαφικής υγρασίας. Το έδαφος είναι ένα πορώδες υλικό που αποτελείται από τεμαχίδια διαφόρων μεγεθών που βρίσκονται το ένα κοντά στο άλλο που αφήνουν όμως κενούς χώρους μεταξύ τους. Οι χώροι αυτοί είναι γνωστοί ως πόροι και για τα περισσότερα εδάφη αποτελούν το % του συνολικού εδαφικού όγκου. Το νερό αποθηκεύεται στους πόρους αυτούς. Το αποθηκευμένο νερό, ή εδαφική υγρασία, χρησιμοποιείται από τα φυτά και όταν η βροχόπτωση είναι χαμηλή πρέπει να αναπληρώνεται με άρδευση Κορεσμός. Κατά τη διάρκεια της επιφανειακής άρδευσης και αμέσως μετά, το έδαφος κάτω από την επιφάνεια του είναι σχεδόν κορεσμένο. Όλοι οι πόροι ή τα μικρά ανοίγματα μεταξύ των εδαφικών τεμαχιδίων είναι σχεδόν γεμάτοι με νερό, όπως δείχνεται στο σχήμα 2.2α. Στο κορεσμένο έδαφος υπάρχει λίγος αέρας. Επειδή τα φυτά, με εξαίρεση το ρύζι, χρειάζονται αέρα, όπως επίσης και νερό, ένα ποσοστό νερού πρέπει να απομακρυνθεί από τους μεγαλύτερους πόρους σε ένα εύλογο χρονικό διάστημα, για να μην καταστραφούν οι καλλιέργειες. Αν το έδαφος στραγγίζει καλά, μέρος του νερού θα κινηθεί με τη βαρύτητα προς τα κάτω και σε μικρή έκταση πλευρικά με τα τριχοειδή. Το νερό που κινείται προς τα κάτω λόγω της βαρύτητας, είναι το νερό βαρύτητας, ή ελεύθερο νερό που περιγράψαμε παραπάνω Υδατοϊκανότητα. Το ποσοστό υγρασίας κατά βάρος που παραμένει στο έδαφος μετά την απομάκρυνση του νερού της βαρύτητας λέγεται υδατοϊκανότητα του εδάφους. Στην υδατοϊκανότητα κάθε εδαφικό τεμαχίδιο περιβάλλεται από ένα λεπτό στρώμα νερού. Όμως το μεγαλύτερο μέρος του νερού βρίσκεται υπό μορφή σφηνών ανάμεσα στα τεμαχίδια, όπως φαίνεται στο σχήμα 2.2β. Από τις σφήνες αυτές τα φυτά παίρνουν το περισσότερο νερό. Η υγρασία που συγκρατείται στο έδαφος ενάντια στη βαρύτητα, μπορεί να εκφραστεί με τη μορφή αρνητικής πίεσης. Οι τιμές της αρνητικής πίεσης μπορούν να εκφρασθούν σε ατμόσφαιρες ή ύψος υδατικής στήλης σε εκατοστά. Η γνώση ότι η 1 atm ισούται περίπου με μύζηση, ή αρνητική πίεση υδάτινης στήλης ύ- ψους 1000 cm, είναι απαραίτητη, για τη μετατροπή της αρνητικής εδαφικής πίεσης (τάσης) σε ισοδύναμες ατμόσφαιρες. Η υγρασία, που συγκρατείται σε ένα πηλώδες ή ένα αργιλώδες έδαφος, όταν εφαρμόζεται πίεση ίση με 1/3 atm ή 300 cm ανταποκρίνεται στην υδατοϊκανότητα, ενώ στο αμμώδες έδαφος η υδατοϊκανότητα ανταποκρίνεται σε πίεση ίση με 1/10 atm ή 100 cm. Ο όγκος του εδάφους που έχει φθάσει στην υδατοϊκανότητα, ύστερα από μία άρδευση, εξαρτάται από το επίπεδο υγρασίας του εδάφους, την υφή και δομή του καθώς και από τη δόση άρδευσης. 17

18 Ένα έδαφος στραγγιζόμενο με ομοιόμορφη υφή και δομή, φθάνει στην υδατοϊκανότητά του, δύο ή τρεις μέρες μετά από τη βροχή, ή την άρδευση. Αυτός ο χρόνος αυξάνεται αν υπάρχουν στρώματα που εμποδίζουν την προς τα κάτω κίνηση του νερού, ή αν το έδαφος είναι πολύ βαρύ. α. Κορεσμός β. Υδατοϊκανότητα γ. Σημείο μόνιμης μάρανσης (Οι πόροι είναι γεμάτοι με νερό). (Το νερό συγκρατείται από τους εδαφι- (Το νερό συγκρατείται από τους εδαφικούς κόκκους, μετά την απομάκρυνση κούς κόκκους πολύ σφιχτά και δεν με τη βαρύτητα του πλεονάζοντος νερού) μπορεί να απορροφηθεί από τα φυτά. Σχήμα 2.2 Συνθήκες εδαφικής υγρασίας Σημείο μόνιμης μάρανσης. Το σημείο μόνιμης μάρανσης ενός εδάφους είναι το ποσοστό υγρασίας κατά βάρος που συγκρατείται στο έδαφος με τάσεις συνάφειας και συνοχής μεγαλύτερες από την μυζητική τάση που μπορούν να ασκήσουν τα φυτά. Το νερό συγκρατείται πολύ σφιχτά από τους εδαφικούς κόκκους και οι ρίζες αδυνατούν να το αποκολλήσουν με ταχύτητα που να αποτρέπεται η μάρανση των φύλλων, όπως δείχνεται στο σχήμα 2.2γ. Η τάση της εδαφικής υγρασίας στο σημείο μόνιμης μάρανσης είναι 14 έως 15 atm περίπου, που ισοδυναμεί με μύζηση ή αρνητική πίεση στήλης νερού ύψους 150 m. Το σημείο μόνιμης μάρανσης επηρεάζεται από την υφή κατά τον ίδιο τρόπο όπως και η υδατοϊκανότητα π.χ. τα λεπτής υφής εδάφη έχουν υψηλότερο σημείο μόνιμης μάρανσης από ότι τα εδάφη με αδρομερή υφή. Η μάρανση των φύλλων το μεσημέρι (μεσημέριασμα) ή όταν η θερμοκρασία είναι πολύ υψηλή, είναι σημάδι ότι η υγρασία του εδάφους πλησίασε το σημείο μόνιμης μάρανσης. Αν η κατάσταση μάρανσης εξακολουθεί και το επόμενο πρωινό, για τα περισσότερα εδάφη αυτό σημαίνει ότι η υγρασιακή κατάσταση του εδάφους, στο οποίο βρίσκεται το μεγαλύτερο μέρος του ριζικού συστήματος έχει φθάσει στο σημείο μόνιμης μάρανσης. Κάτω από αυτές τις συνθήκες οι δραστηριότητες του φυτού περιορίζονται Διαθέσιμη υγρασία. Διαθέσιμη υγρασία ενός εδάφους είναι η υδατοϊκανότητα μείον το σημείο μόνιμης μάρανσης. Ο λόγος της υδατοϊκανότητας με το σημείο μόνιμης μάρανσης, δεν είναι σταθερός. Η πείρα έχει δείξει ότι για πολλά εδάφη το μισό νερό που αντιστοιχεί στην υδατοϊκανότητα είναι διαθέσιμο για τα φυτά, έτσι λοιπόν έχουμε ένα λόγο περίπου 2. 18

19 Επομένως για πρακτικούς σκοπούς, η γνώση είτε της υδατοϊκανότητας, είτε του σημείου μόνιμης μάρανσης μπορεί να οδηγήσει στον υπολογισμό της άγνωστης σταθερής του εδάφους. Σε εδάφη λεπτής υφής, όπως αργιλώδη ή αργιλοπηλλώδη, το νερό βαρύτητα κινείται αργά με τη στράγγιση και η υδατοϊκανότητα και το σημείο μόνιμης μάρανσης έχουν μεγάλες τιμές. Τα εδάφη αυτά έχουν συνήθως μεγάλη διαθέσιμη υγρασία. Για πρακτικούς σκοπούς, η υδατοϊκανότητα και το σημείο μόνιμης μάρανσης θεωρούνται σταθερά για ένα δοσμένο έδαφος. Είναι κοινά παραδεκτό ότι με την η προσθήκη οργανικής ουσίας στο έδαφος βελτιώνεται η συγκράτηση του νερού. Η έννοια της εδαφικής διαθεσιμότητας του νερού στα φυτά αποτέλεσε ένα αμφιλεγόμενο θέμα για αρκετό καιρό. Από γενική άποψη, το εδαφικό νερό που ορίζεται από το επάνω όριο με την υδατοϊκανότητα και από το κάτω όριο με το σημείο μόνιμης μάρανσης, θεωρείται διαθέσιμο στα φυτά. Πρόσφατες έρευνες έδειξαν ότι, η πραγματική διαθεσιμότητα, που αφορά το σύνολο ή μέρος της ποσότητας αυτής, εξαρτάται από το είδος του φυτού (πυκνότητα, βάθος και βαθμό επιμήκυνσης του ριζικού συστήματος), το έδαφος (αποθήκευση, αγωγιμότητα, δυναμικό) και κατά ένα πολύ σημαντικό βαθμό από τις κυριαρχούσες μικροκλιματικές συνθήκες (οι οποίες επηρεάζουν την τιμή της διαπνοής). Σε κανονικές αρδεύσεις όμως, ο χρόνος μεταξύ των αρδεύσεων επεκτείνεται μέχρι του σημείου χρησιμοποίησης της μισής ή περισσότερης διαθέσιμης υγρασίας. Στο σχήμα 2.3 δίνονται οι χαρακτηριστικές καμπύλες για ορισμένους αντιπροσωπευτικούς εδαφικούς τύπους. Έτσι, σε ένα πηλώδες έδαφος χρησιμοποιείται σχεδόν το 50 % του διαθέσιμου εδαφικού νερού μέχρις ότου η τάση φθάσει τη 1 atm, ενώ λιγότερο από 50 % χρησιμοποιείται από ένα λεπτότερης υφής έδαφος. Ο βαθμός εξάντλησης του εδαφικού νερού μπορεί να χρησιμοποιηθεί σαν εργαλείο για την άρδευση του χωραφιού. Ο πίνακας 2.2 δίνει πρόσφατα δεδομένα που καθορίζουν τα επίπεδα εξάντλησης που δεν εμφανίζουν απώλειες παραγωγής. Έδαφος που έχει μεγάλη περιεκτικότητα διαλυτών αλάτων ή τοξικών ουσιών είναι εξαίρεση. Η καταστροφική αυτή επίδραση ξεπερνιέται διατηρώντας ψηλά την εδαφική υγρασία, έ- τσι ώστε να αραιώσει το εδαφικό διάλυμα και να βοηθήσει στην έκπλυση των αλάτων και στην κίνησή τους κάτω από το ριζικό σύστημα. 19

20 Σχήμα 2.3. Χαρακτηριστικές καμπύλες εδαφικής υγρασίας. Πίνακας 2.2 Επιτρεπόμενη εξάντληση του νερού στο ριζόστρωμα, μεταξύ δύο διαδοχικών αρδεύσεων, για την απόκτηση της μέγιστης παραγωγής. Καλλιέργεια Μείωση της διαθέσιμης υγρασίας (%) Καλλιέργεια Μείωση της διαθέσιμης υγρασίας (%) Αλφάλφα Ζαχαρότευτλα Φασόλια Σόργο Καλαμπόκι Σόγια Βαμβάκι Σιτάρι Φυλλοβόλα δέντρα Λαχανικά Πατάτες Μέθοδοι προσδιορισμού της εδαφικής υγρασίας. Για τη διαπίστωση του χρόνου άρδευσης, αλλά και της δόσης άρδευσης, είναι απαραίτητο να προσδιοριστεί η υγρασία του εδάφους. Το θέμα αυτό είναι από τα πιο βασικά θέματα των αρδεύσεων, προκειμένου να αυξήσουμε, αλλά και να βελτιώσουμε τη γεωργική παραγωγή. Για τον προσδιορισμό της εδαφικής υγρασίας αναπτύχθηκαν από διάφορους ερευνητές μέθοδοι οι οποίες διακρίνονται σε άμεσες και έμμεσες Άμεσες μέθοδοι. Μέθοδος του πυριαντηρίου στους C. Η μέθοδος αυτή είναι κλασική. Παρουσιάζει όμως το μειονέκτημα ότι από τη στιγμή που παίρνεται το δείγμα από το έδαφος, μέχρι το αποτέλεσμα περνάει χρόνος από 24 έως 48 ώρες. Η λήψη εδαφικών δειγμάτων από διάφορες θέσεις και βάθη του χωραφιού είναι η πιο α- πλή, η πιο χρησιμοποιούμενη και πιθανόν η καλύτερη μέθοδος μέτρησης της υγρασίας. Το εδαφικό δείγμα τοποθετείται σε αεροστεγές δοχείο π.χ. ένα αλουμινένιο κουτί ή ένα γυάλινο δοχείο που σφραγίζεται αμέσως για να εμποδιστεί η απώλεια υγρασίας στο δρόμο προς το εργαστήριο. Οι σχηματιζόμενοι υδρατμοί μέσα στο δοχείο πρέπει να ζυγιστούν και να περι- 20

21 ληφθούν στον προσδιορισμό της υγρασίας επειδή ήταν μέρος της υγρασίας του εδάφους όταν πάρθηκε το δείγμα. Τα υγρά δείγματα ζυγίζονται, ξηραίνονται σε θερμοκρασία C και ξαναζυγίζονται. Η διαφορά σε βάρος οφείλεται στην απώλεια νερού και διαιρείται με το βάρος ξηρού εδάφους για να δώσει το ποσοστό εδαφικής υγρασίας, εκφρασμένο στα % ξηρού βάρους εδάφους. Όταν χρησιμοποιείται η μέθοδος αυτή, παίρνονται συνήθως δείγματα από αρκετές θέσεις του χωραφιού και αναμειγνύονται, για να δώσουν ένα μέσο όρο. Τα δείγματα παίρνονται με τη χρήση εδαφοληπτών που δίνουν πυρήνες περίπου ίσου όγκου, ή ειδικά τρυπάνια που επιτρέπουν τη δειγματοληψία σε διάφορα βάθη. Αν επιθυμούμε να εξασφαλίσουμε ένα αντιπροσωπευτικό δείγμα πρέπει να πάρουμε αρκετές προφυλάξεις και να χρησιμοποιηθεί ένα φτυάρι. Η μέθοδος αυτή είναι κουραστική και χρονοβόρα εκτός από τα επιφανειακά δείγματα. Στην περίπτωση ανάμειξης των δειγμάτων πρέπει να χρησιμοποιούνται ίσοι περίπου όγκοι εδάφους από τα επιμέρους δείγματα Έμμεσες μέθοδοι. α. Προσδιορισμός υγρασίας βάσει των ηλεκτρικών ιδιοτήτων πορώδους σώματος. Η υγρασία του εδάφους μπορεί να προσδιορισθεί με τη βοήθεια της ηλεκτρικής αντίστασης (ή αγωγιμότητας), της ηλεκτρικής χωρητικότητας, καθώς και της διηλεκτρικής σταθεράς πορωδών σωμάτων, οι οποίες επηρεάζονται από την μεταβολή της υγρασίας. Ειδικές πορώδεις πλάκες με δεδομένες ηλεκτρικές ιδιότητες τοποθετούνται μέσα στο έ- δαφος. Όταν μεταβάλλεται η υγρασία των πλακών, μεταβάλλονται και οι ηλεκτρικές ιδιότητες τους. Η μέτρηση της υγρασίας βάσει της ηλεκτρικής χωρητικότητας, ή της διηλεκτρικής σταθεράς, δεν απέδωσε ικανοποιητικά αποτελέσματα. Αντίθετα η μέθοδος με την ηλεκτρική αντίσταση (ή αγωγιμότητα) αποδείχτηκε επιτυχής, και έτσι διαθέτονται σήμερα τελειοποιημένες συσκευές που βασίζονται σ αυτή την αρχή. Ο Γ. Ι. Βουγιούκος επινόησε συσκευή που αποτελείται από δύο ηλεκτρόδια ενσωματωμένα σε πλάκα από γύψο. Η πλάκα τοποθετείται στο έδαφος και έτσι η υγρασία της τείνει να εξισωθεί με την υγρασία του εδάφους. Όσο αυξάνεται η υγρασία της πλάκας, αυξάνεται και το ποσοστό της γύψου που διαλύεται, οπότε η μεταξύ των δυο ηλεκτροδίων αντίσταση ελαττώνεται. Για την κατασκευή των πλακών χρησιμοποιούνται επίσης και άλλα υλικά, όπως πλαστικό, συνθετικό γυαλί και συνδυασμός αυτών με τη γύψο. Η παραπάνω συσκευή βελτιώθηκε και τελειοποιήθηκε, και έτσι σήμερα υπάρχουν πολλοί τύποι με πλάκες διαφόρων σχημάτων και ηλεκτρόδια διαφόρων μεγεθών και μορφής. Γενικά, οι συσκευές από πλαστικό, ή συνθετικό γυαλί, είναι περισσότερο ευαίσθητες σε υψηλά ποσοστά υγρασίας και χαμηλές επιφανειακές τάσεις του εδαφικού νερού. Οι πλαστικές συσκευές είναι οι πιο κατάλληλες για επιφανειακές τάσεις μικρότερες από 2 atm, ενώ οι συσκευές γύψου δίνουν καλά αποτελέσματα μεταξύ 1 μέχρι 15 atm. Οι πλάκες γύψου είναι ευδιάλυτες και φθείρονται μετά από χρήση ενός έως τριών ετών. Συγκρινόμενες όμως με τις πλαστικές, ή με τις πλάκες από συνθετικό γυαλί, οι γύψινες πλάκες υφίστανται σε μικρότερο βαθμό την επίδραση των διαλυτών αλάτων, λόγω της παρουσίας μέσα στο νερό της πλάκας ποσότητας διαλυμένης γύψου. Συνήθως οι πλάκες, και ιδιαίτερα οι γύψινες, διαφέρουν μεταξύ τους ως προς τις ηλεκτρικές ιδιότητές τους. Επίσης εμφανίζεται μεταβολή των ιδιοτήτων της ίδιας πλάκας, κατά την διάρκεια της ί- διας αρδευτικής περιόδου. 21

22 Ειδικές πορώδεις πλάκες και όργανα εφοδιασμένα με τρανζίστορς, για τη μέτρηση των ηλεκτρικών ιδιοτήτων, διαθέτονται στο εμπόριο και χρησιμοποιούνται σε πολλές περιοχές για την παρακολούθηση και τον έλεγχο της υγρασίας του εδάφους. β. Τασίμετρα. Το τασίμετρο αποτελείται από κλειστό δοχείο με πορώδη τοιχώματα, το οποίο γεμίζεται με νερό και συνδέεται με κατάλληλο μανόμετρο. Αφού διανοιχτεί μία τρύπα δεδομένου βάθους στο έδαφος, ρίχνεται στον πυθμένα της μικρή ποσότητα χαλαρού εδαφικού υλικού, μέσα στο οποίο βυθίζεται το παραπάνω δοχείο. Κατόπιν, προστίθεται και άλλο εδαφικό υλικό μέχρις ότου να καλυφθεί το δοχείο, ώστε να εξασφαλισθεί πλήρης επαφή του με το έδαφος. Μετά την πάροδο λίγου χρόνου αποκαθίσταται, προσωρινά, επικοινωνία μεταξύ του νερού που είναι μέσα στο δοχείο και του εκτός του δοχείου εδαφικού νερού. Η κίνηση του νερού από το δοχείο στο έδαφος, που προκαλείται είτε από την αναρρόφηση, είτε από την επιφανειακή τάση, δημιουργεί κενό στο δοχείο, το οποίο σημειώνεται στο μετρητή. Αντίθετα όταν αυξάνεται η υγρασία του εδάφους, ελαττώνεται η επιφανειακή τάση και το νερό κινείται προς το δοχείο, οπότε η ένδειξη του μανομέτρου είναι μικρότερη. Το τασίμετρο σημειώνει τις διακυμάνσεις της υγρασίας του εδάφους, εφ' όσον η επιφανειακή τάση δεν ξεπερνά τις 0,8 atm περίπου. Για μεγαλύτερες τιμές της επιφανειακής τάσης μπαίνει αέρας μέσα στο δοχείο, ο οποίος επηρεάζει την ακρίβεια της μέτρησης. Η επιφανειακή τάση μειώνεται ύστερα από βροχόπτωση ή άρδευση. Για το λόγο αυτό το δοχείο πρέπει να γεμιστεί πάλι με νερό ώστε να καταστεί δυνατή η κανονική λειτουργία της συσκευής. Μετά την εμφάνιση των πρώτων τασιμέτρων, τα οποία επινοήθηκαν από τους L.A. Richards και Willard Gardner του Πανεπιστημίου της Πολιτείας Utah των Η.Π.Α., αυτά τελειοποιήθηκαν και σήμερα αποδίδουν πάρα πολύ ικανοποιητικά αποτελέσματα. Επειδή, όπως αναφέρθηκε, αυτές οι συσκευές λειτουργούν ικανοποιητικά μόνο εφ όσον η επιφανειακή τάση δεν ξεπερνά τις 0,8 atm, ενδείκνυνται σε περιπτώσεις όπου η τιμή αυτή αντιστοιχεί σε σημαντικό ποσοστό της διαθέσιμης υγρασίας, πράγμα το οποίο συμβαίνει στα αμμώδη εδάφη, ή σε εκτάσεις με καλλιέργειες που απαιτούν άρδευση με μεγάλη συχνότητα. Το παρακάτω παράδειγμα επεξηγεί τον τρόπο χρήσης των τασιμέτρων για τον προσδιορισμό της συχνότητας των αρδεύσεων. Εάν το τασίμετρο σταματήσει να λειτουργεί αφού περάσουν τρεις μέρες μετά την άρδευση, πιθανόν για ορισμένη καλλιέργεια η χορήγηση νερού σε αμμώδες μεν έδαφος θα πρέπει να γίνεται ανά χρονικό διάστημα διπλάσιο από την περίοδο αυτή ήτοι ανά εξ ημέρες, ενώ σε ιλυοπηλώδες έδαφος το νερό θα πρέπει να χορηγείται ανά χρονικό διάστημα τριπλάσιο, ήτοι ανά εννέα ημέρες. Στην παραπάνω περίπτωση το τασίμετρο χρησιμοποιείται για την ένδειξη του ρυθμού μείωσης της υγρασίας του εδάφους, αλλά δεν μπορεί να μετρήσει ολόκληρη τη μεταβολή της. Για το λόγο αυτό το τασίμετρο, λόγω της μικρής κλίμακάς του, είναι κατάλληλο για μετρήσεις σε υγρά εδάφη, ενώ στα ξηρότερα πρέπει να χρησιμοποιούνται πορώδεις πλάκες. Μερικές φορές χρησιμοποιούνται και οι δύο συσκευές, δεδομένου ότι οι πορώδεις πλάκες δίνουν καλές μετρήσεις από εκείνο το ποσοστό υγρασίας και πέρα, για το οποίο το τασίμετρο παύει να λειτουργεί. Τα τασίμετρα πρέπει να τοποθετούνται μέσα στο ριζόστρωμα των φυτών, ώστε να είναι όσο το δυνατό περισσότερο ευαίσθητα στις μεταβολές της υγρασίας του εδάφους. Πάντως, η διαθέσιμη υγρασία σε βαθύτερα στρώματα δεν πρέπει να αγνοείται, όταν τα τασίμετρα τοποθετούνται σε μικρότερα βάθη. 22

23 γ. Μέθοδος των νετρονίων. Η μέθοδος αυτή συνίσταται στο βομβαρδισμό του εδάφους με νετρόνια. Λόγω της παρουσίας του εδαφικού νερού, η κίνηση των ταχέων νετρονίων επιβραδύνεται και έτσι αυτά μετατρέπονται σε βραδέα. Ειδικό όργανο, που τοποθετείται μέσα στο έδαφος, μετράει μόνο τα βραδέα νετρόνια. Όσο η περιεκτικότητα του εδάφους σε υγρασία είναι μεγαλύτερη, τόσο περισσότερα ταχέα νετρόνια μετατρέπονται σε βραδέα και μετρούνται από το όργανο. Το κυριότερο στοιχείο, το οποίο απορροφά τα ταχέα νετρόνια, είναι το υδρογόνο. Δεδομένου δε ότι το νερό αποτελεί τη βασική πηγή υδρογόνου μέσα στο έδαφος, υπάρχει στενή σχέση μεταξύ της ποσότητας του εδαφικού νερού και του αριθμού των βραδέων νετρονίων που σημειώνονται από το όργανο μετρήσεως. Η παραπάνω μέθοδος εφαρμόζεται ως εξής: Με χειροκίνητο εδαφοτρύπανο ανοίγεται στο έδαφος οπή, μέσα στην οποία εισάγεται έ- νας σωλήνας για τη συγκράτηση του εδάφους. Μέσα στην οπή και στο επιθυμητό βάθος τοποθετείται η συσκευή εκπομπής των νετρονίων και ο μετρητής. Ο αριθμός βραδέων νετρονίων, που σημειώνονται από τον μετρητή στη μονάδα του χρόνου, είναι ανάλογος με το ποσοστό υγρασίας του γύρω εδάφους. Για να πετύχουμε αντιπροσωπευτικότερο αποτέλεσμα συνιστάται να ανοιχτούν αρκετές οπές σε διάφορα σημεία της περιοχής και εκτελεσθούν μετρήσεις σε κάθε μία από αυτές. Ορισμένα ορυκτά, όπως επίσης το βόριο και το χλώριο, απορροφούν επίσης ταχέα νετρόνια και έτσι επηρεάζουν τη μέτρηση. Η μέτρηση επηρεάζεται πάλι από τη διαμόρφωση του εδάφους. Ο αριθμός των σημειουμένων βραδέων νετρονίων στη μονάδα του χρόνου, όταν ο μετρητής βρίσκεται κοντά στην επιφάνεια του εδάφους, διαφέρει σημαντικά από εκείνον που σημειώνεται σε μεγαλύτερο βάθος με το ίδιο ποσοστό υγρασίας, λόγω της υφιστάμενης διαφοράς στη διαμόρφωση του εδάφους γύρω από το μετρητή. Όσο μεγαλύτερη είναι η περιεκτικότητα του εδάφους σε υγρασία, τόσο η επίδραση της διαμόρφωσης του εδάφους στην ακρίβεια των μετρήσεων είναι μικρότερη. Οι συσκευές νετρονίων έχουν σήμερα βελτιωθεί σημαντικά. Το βάρος τους έχει περιοριστεί, οι κίνδυνοι από την ακτινοβολία των νετρονίων έχουν ουσιαστικά εξουδετερωθεί, και οι ενδείξεις του μετρητή έγιναν ακριβέστερες. Η εφαρμογή της μεθόδου δεν συνεπάγεται απώλεια χρόνου, δεδομένου ότι οι ενδείξεις παίρνονται αμέσως μόλις τοποθετηθεί η συσκευή. Εξ άλλου, είναι δυνατή η επανάληψη της μέτρησης στην ίδια θέση κάτω από τις ίδιες συνθήκες. Γενικά, λόγω των προοπτικών που υπάρχουν για παραπέρα βελτίωση των συσκευών νετρονίων, προβλέπεται ότι η μέθοδος αυτή θα καταστεί πολύ αποτελεσματική και πρακτική για τη μέτρηση της υγρασίας του εδάφους. δ. Προσδιορισμός της υγρασίας από τη θερμική αγωγιμότητα του εδάφους. Η υγρασία του εδάφους μπορεί επίσης να προσδιοριστεί βάσει της θερμικής αγωγιμότητάς του, δεδομένου ότι τα μεγέθη αυτά βρίσκονται σε άμεση εξάρτηση. Η μέθοδος εφαρμόζεται με τη χρησιμοποίηση θερμικά ευαίσθητης συσκευής, και στηρίζεται στην επίδραση της θερμοκρασίας στη θερμική αγωγιμότητα. 23

24 Η συσκευή αποτελείται από πορώδες υλικό, μέσα στο οποίο ενσωματώνεται ένα όργανο πολύ ευαίσθητο στις μεταβολές των θερμικών ιδιοτήτων Ακρίβεια μετρήσεων υγρασίας. Η ακρίβεια των μετρήσεων της υγρασίας του εδάφους υπήρξε αντικείμενο συνεχούς μελέτης για τους επιστήμονες που ασχολούνται με το θέμα αυτό. Το κυριότερο πρόβλημα αποτελεί η λήψη αντιπροσωπευτικών δειγμάτων του εδάφους. Η παρατηρούμενη ανομοιομορφία τόσο στο ρυθμό ανάπτυξης των καλλιεργειών, ο οποίος ποικίλλει ανάλογα με το είδος τους, όσον και στο βάθος στο οποίο μπορούν να φθάσουν οι ρίζες τους, επιδρά στο ποσοστό υγρασίας του εδάφους. Επί πλέον, ή μηχανική σύσταση και η δομή του εδάφους επιδρούν στη διήθηση, στην κίνηση και στη συγκράτηση του νερού. Η διηθητικότητα του εδάφους εξαρτάται από την διαμόρφωση της επιφανείας του, καθώς και από την διατομή των αρδευτικών αυλακιών. Για την επίτευξη μεγαλύτερης προσέγγισης κατά τις μετρήσεις της υγρασίας, απαιτείται η εκτέλεση των μετρήσεων να γίνεται σε όσο το δυνατό περισσότερες θέσεις. Όσο μεγαλύτερες διαφορές σε περιεκτικότητα υγρασίας παρατηρούνται μέσα στην εξεταζόμενη περιοχή τόσο περισσότερες μετρήσεις απαιτούνται. Σοβαρό πρόβλημα κατά τις μετρήσεις δημιουργείται επίσης από το γεγονός ότι, αφ' ενός μεν τα δείγματα που παίρνονται από το έδαφος είναι μικρά σε όγκο, αφ' ετέρου δε, δεν είναι ομοιόμορφα σε μέγεθος αλλά πρακτικά διαφέρουν από μέσο όρου τους κατά 20 %. Γενικά, οι τρόποι μέτρησης της υγρασίας του εδάφους, που χρησιμοποιούνται σήμερα, δεν θεωρείται ότι δίνουν αντιπροσωπευτικές τιμές και επομένως απαιτείται περισσότερο ε- ντατική έρευνα για την επινόηση πρακτικότερων και ακριβέστερων μεθόδων Προσδιορισμοί της υδατοϊκανότητας η μέθοδος. Η υδατοϊκανότητα μπορεί να καθοριστεί απλά, εξασφαλίζοντας ένα μικρό δείγμα εδάφους λίγες μέρες μετά την ύγρανση από βροχή, ή άρδευση, και τον καθορισμό της υγρασίας του ύστερα από την ξήρανσή του σε φούρνο. Για την εξασφάλιση των εδαφικών δειγμάτων πρέπει να παίρνονται οι παρακάτω προφυλάξεις: α. Το έδαφος πρέπει να έχει υγρανθεί πρόσφατα μέχρι το βάθος δειγματοληψίας β. Η εσωτερική στράγγιση πρέπει ουσιαστικά να ολοκληρωθεί. γ. Ο υπόγειος ορίζοντας δεν πρέπει να είναι υψηλός. Στα αμμώδη εδάφη αυτό μπορεί να γίνει μετά από 1 με 2 μέρες και για εδάφη με λεπτότερη υφή, όπως τα αργιλώδη και τα πηλώδη, 3 με 4 μέρες. δ. Αν τα φυτά μεγαλώνουν στο έδαφος, τα δείγματα πρέπει να παίρνονται πριν οι ρίζες απορροφήσουν σημαντικές ποσότητες νερού και μειώσουν το επίπεδο υγρασίας κάτω από την υ- δατοϊκανότητα. ε. Αν το δείγμα περιλαμβάνει επιφανειακό έδαφος, δεν πρέπει να έχουμε απώλειες από εξάτμιση η μέθοδος. Μια εργαστηριακή διαδικασία μέτρησης της ικανότητας συγκράτησης του εδαφικού νερού είναι το ισοδύναμο υγρασίας. Η τιμή αυτή συμφωνεί πολύ καλά με την υδατοϊκανότητα των περισσότερων λεπτόκοκκων εδαφών αλλά είναι συνήθως χαμηλότερη για τα αμμώδη εδάφη. Το ισοδύναμο υγρασίας συχνά χρησιμοποιείται για την εκτίμηση της ποσότητας του 24

25 νερού που θα κρατήσει ένα έδαφος σε μικρό χρόνο μετά από βροχή ή από άρδευση π.χ. της υδατοϊκανότητάς του. Ο καθορισμός του ισοδύναμου υγρασίας είναι μία σχετικά δαπανηρή διαδικασία. Παρόλα αυτά δίνει μία γρήγορη και βολική μέθοδο για την εκτίμηση της υδατοϊκανότητας σε μεγάλο αριθμό εδαφών όπου δεν θα μπορούσε πρακτικά να γίνει απευθείας μέτρηση η μέθοδος. Η πλάκα πίεσης είναι μία άλλη εργαστηριακή διαδικασία για την εκτίμηση της υδατοϊκανότητας που σήμερα είναι η πιο επιθυμητή. Η πίεση ή μύζηση, που εφαρμόζεται σε ένα κορεσμένο έδαφος είναι 0,1 atm για τα αμμώδη εδάφη και 0,3 atm για τα αργιλώδη εδάφη. Η υ- γρασία που μένει στο έδαφος μετά την εφαρμογή των πιέσεων αυτών είναι περίπου η υδατοϊκανότητα. Οι τελευταίες δύο μέθοδοι είναι πολύ χρήσιμες στην εκτίμηση του ανώτερου ορίου της διαθέσιμης υγρασίας. Αναγνωρίζεται όμως ότι οι προσδιορισμοί μόνο της υδατοϊκανότητας δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν στον υπολογισμό του διαθέσιμου για τα φυτά νερού Προσδιορισμοί του σημείου μόνιμης μάρανσης. Το σημείο μόνιμης μάρανσης καθορίζεται κάτω από συγκεκριμένες εδαφικές συνθήκες, αλλά συνήθως ο προσδιορισμός γίνεται στο εργαστήριο. Λόγω της σημασίας, που αποδίδεται στο σημείο μόνιμης μάρανσης, που είναι το κατώτερο όριο της διαθέσιμης υγρασίας, οι μέθοδοι παρουσιάζονται με λεπτομέρεια η μέθοδος. Για να καθορίσουμε το σημείο μόνιμης μάρανσης κάτω από συνθήκες χωραφιού, είναι απαραίτητο να καλλιεργήσουμε φυτά σε έδαφος που βρέχεται μέχρι την υδατοϊκανότητα. Όταν τα φυτά φθάσουν το μέγιστο της ανάπτυξής τους σταματά η άρδευση και αφήνονται να μαραθούν. Στο σημείο αυτό παίρνεται δείγμα εδάφους, ξεραίνεται σε θερμοκρασία C και προσδιορίζεται η υγρασία του. Απαραίτητες είναι οι ακόλουθες προφυλάξεις: α. Το εδαφικό δείγμα πρέπει να παίρνεται μέσα από τη ριζική ζώνη. β. Φυτά που έχουν φτωχό ριζικό σύστημα πρέπει να αποφεύγονται. γ. Επιφανειακό έδαφος 15 cm θα έχει υγρασία χαμηλότερη από το σημείο μόνιμης μάρανσης λόγω της εξάτμισης. Σε εδάφη που παρουσιάζεται το φαινόμενο της μάρανσης των καλλιεργειών, αν και είναι γνωστό ότι το έδαφος ήταν στην υδατοϊκανότητα είτε από χειμερινή βροχή, είτε από προηγούμενη άρδευση και τα φυτά έχουν μια έντονη ριζική ανάπτυξη, δεν λαμβάνεται υπόψη το επιφανειακό στρώμα για τον προσδιορισμό του σημείου μόνιμης μάρανσης η μέθοδος. Έδαφος που, αφού ξηράθηκε στον αέρα, κοσκινίστηκε με σίτα 2-6 mm, τοποθετήθηκε σε κατάλληλο δοχείο, που μπορεί να καλυφθεί με φύλλο αλουμινίου ή μολύβδου, για να αποφευχθεί η εξάτμιση. Το έδαφος μουσκεύεται μέχρι την υδατοϊκανότητα και φυτεύεται στο δοχείο η ποικιλία ενός νάνου ηλίανθου. Μπορούν να φυτευτούν και άλλα φυτά, αλλά πρέπει να έχουν πλατιά φύλλα έτσι ώστε η μάρανση να διακρίνεται εύκολα. Το φυτό αφήνεται να μεγαλώσει μέχρις ότου βγάζει 3 ή 4 25

26 ζευγάρια φύλλων,(τον περιορισμένο εδαφικό όγκο του δοχείου, συχνά χρειάζεται λίπανση, για την κανονική ανάπτυξη φυτών με πλατιά φύλλα). Αυτό ίσως απαιτήσει μια, ή περισσότερες επιπρόσθετες αρδεύσεις, αλλά μετά την τελευταία άρδευση το δοχείο πρέπει να καλυφθεί, για να εμποδιστεί η εξάτμιση και να αφεθεί το φυτό να μαραθεί. Το πρώτο σημάδι έλλειψης υγρασίας φαίνεται με τη μάρανση του ενός, ή δύο, κάτω ζευγών φύλλων. Αν τα φύλλα αυτά δεν αναλαμβάνουν, όταν τοποθετούνται σε υγρό, σκοτεινό θάλαμο, τότε το φυτό έχει φτάσει στο σημείο μόνιμης μάρανσης. Όταν φθάσουμε στο σημείο μόνιμης μάρανσης, το φυτό ξεριζώνεται και καθορίζεται το ποσοστό εδαφικής υγρασίας μετά από ξήρανση στους C. Μετά από διόρθωση λόγω του βάρους και της υγρασίας των ριζών, υπολογίζεται το σημείο μόνιμης μάρανσης. Για να μειώσουμε το σφάλμα των ανθρώπινων χειρισμών στον υπολογισμό αυτό, εκτελούνται τουλάχιστον τρεις προσδιορισμοί σε κάθε δείγμα. Αυτό όμως εξαρτάται από την α- παιτούμενη ακρίβεια. Η μέθοδος αυτή χρειάζεται 5 με 6 εβδομάδες, για να γίνουν πλήρεις προσδιορισμοί η μέθοδος. Με τη συσκευή μεμβράνης πίεσης για τον προσδιορισμό του μόνιμου σημείου μάρανσης, η αρχή είναι ίδια όπως με την πλάκα πίεσης για τον προσδιορισμό της υδατοϊκανότητας, με τη μόνη διαφορά ότι χρειάζεται πολύ μεγαλύτερη πίεση atm. Αυτό απαιτεί ειδικό και μάλλον ακριβό εξοπλισμό που να προμηθεύει την απαιτούμενη, για τον προσδιορισμό, πίεση αέρα. Η πίεση των 15 atm πρέπει να διατηρηθεί για 1 ή 2 μέρες, ή μέχρις ότου επιτευχθεί υδραυλικό ισοζύγιο. Για εδάφη με υψηλό ποσοστό αργίλου ίσως χρειαστεί μεγαλύτερος χρόνος πίεσης. Η μέθοδος αυτή προσδιορισμού του σημείου μόνιμης μάρανσης έχει υιοθετηθεί από πολλά εργαστήρια Εκτίμηση της εδαφικής υγρασίας στο χωράφι. Ο γεωργός αρδευτής δεν είναι εύκολο να προσδιορίσει την εδαφική υγρασία, ούτε έχει τα απαραίτητα όργανα για την εκτέλεση της εργασίας αυτής. Πρέπει να βασίζεται στην κρίση για το χρόνο και το εφαρμοζόμενο νερό άρδευσης. Βέβαια όταν τα φυτά μαραίνονται, ή τα φύλλα αρχίζουν να χάνουν τη σπαργή τους, στις ζεστές ώρες της ημέρας, ή αλλάζει το χρώμα τους από το συνηθισμένο πράσινο προς το σκούρο, είναι φανερό ότι χρειάζεται άρδευση. Μεγάλη σημασία έχει η γνώση του επιπέδου της εδαφικής υγρασίας πριν εμφανισθούν σημάδια μάρανσης, δηλαδή όταν εξαντληθεί το μεγαλύτερο μέρος της διαθέσιμης υγρασίας και λίγο πριν από τη μάρανση. Οι καλοί αρδευτές έχουν μάθει από πείρα και παρατήρηση, πως να εκτιμούν την εδαφική υγρασία, ιδίως μετά την εφαρμογή αρδεύσεων στο ίδιο χωράφι για αρκετά χρόνια. Το εδαφικό προφίλ πρέπει να ερευνάται σε αρκετά σημεία. Μία απλή, και εύκολη στην πράξη μέθοδος προσδιορισμού της εδαφικής υγρασίας, είναι η καύση των δειγμάτων με φωτιστικό οινόπνευμα, η οποία μοιάζει με την κλασσική μέθοδο, η οποία και περιγράφεται. Σύμφωνα, λοιπόν, με τη μέθοδο αυτή, δείγμα εδάφους βάρους γραμμαρίων, τοποθετείται σε ένα αβαθή μεταλλικό δίσκο διαμέτρου 8-10 εκατοστών και βάθους 2 περίπου εκατοστών. 26

27 Ζυγίζεται το δείγμα σε υγρή κατάσταση, και κατόπιν διαβρέχεται με φωτιστικό οινόπνευμα μέχρις ότου να καλυφτεί η επιφάνειά του από λεπτό στρώμα οινοπνεύματος. Αναφλέγεται το οινόπνευμα, και μετά την πρώτη καύση ξαναδιαβρέχεται και ξανακαίγεται το δείγμα. Κοντά στο τέλος της δεύτερης φάσης της καύσης, αναμειγνύεται το έδαφος με προσοχή. Αν το δείγμα είναι πολύ υγρό, είναι πιθανό να χρειαστεί και τρίτη καύση. Στη συνέχεια ξαναζυγίζεται ο δίσκος μαζί με το, ξηρό πλέον, έδαφος και κατόπιν, αφού αφαιρεθεί το εδαφικό υλικό παίρνεται το απόβαρο του δίσκου. Η στιγμιαία υγρασία κατά βάρος επί τοις εκατό είναι: Μικτόβάρος υγρού δείγματος Μικτόβάρος ξηρού δείγματος w Καθαρό βάρος ξηρού δείγματος Για να αποφεύγονται τα σφάλματα πρέπει η διαδικασία που περιγράφηκε να επαναλαμβάνεται τουλάχιστο τρεις φορές και, εφ' όσον ο μέσος όρος δεν διαφέρει περισσότερο από 10 % από την μεγαλύτερη και την μικρότερη τιμή, είναι η ζητούμενη τιμή της w. Σε αντίθετη περίπτωση πρέπει να επαναλάβουμε την διαδικασία περισσότερες φορές. Σημειώνεται ότι η μέθοδος που περιγράφηκε είναι απλή και πρακτική, όμως αν τα δείγματα του εδάφους έχουν μεγάλο ποσοστό οργανικών ουσιών, η ακρίβειά της είναι αμφίβολη. Στον πίνακα 3, που ακολουθεί, δίνονται οι τιμές του φαινόμενου βάρους, της υδατοϊκανότητας και του σημείου μάρανσης, για χαρακτηριστικές κατηγορίες εδαφών. Οι τιμές αυτές, οι οποίες είναι ο μέσος όρος της συνήθους διακύμανσης των υπόψη μεγεθών, μπορούν να χρησιμοποιούνται κατά προσέγγιση για την σύνταξη των μελετών άρδευσης. Πίνακας 3. Τιμές του φαινόμενου βάρους, της υδατοϊκανότητας και του σημείου μάρανσης για χαρακτηριστικές κατηγορίες εδαφών. Μηχανική σύσταση εδάφους Φαινόμενο βάρος Υδατοϊκανότητα Σημείο μάρανσης p/cm 3 % % (1) (2) (3) (4) Αμμώδες 1, Αμμώδης πηλός 1, Πηλός 1, Αργιλοπηλός 1, Ιλυοπηλός 1, Άργιλος 1, Διηθητική ικανότητα του εδάφους Γενικά. 27

28 Η διηθητικότητα του εδάφους, δηλαδή η τελική ταχύτητα με την οποία το νερό διηθείται δια μέσου των πόρων του, έχει μεγάλη σπουδαιότητα για την εφαρμογή των αρδεύσεων. Στην άρδευση, όταν χρησιμοποιείται ωριαίο ύψος βροχής μεγαλύτερο από την διηθητική ικανότητα του εδάφους, τότε το νερό που περισσεύει, δρα δυσμενώς στην επιφάνεια του εδάφους διότι διαλυτοποιεί τα συσσωματώματα και σχηματίζει την επιβλαβή επιφανειακή κρούστα. Το νερό που πλεονάζει είτε υφίσταται βαθιά διήθηση, είτε απορρέει επιφανειακά. Η βαθιά διήθηση μπορεί να ανυψώσει επικίνδυνα την υπόγεια στάθμη της περιοχής με α- ποτέλεσμα την πιθανή άνοδο και συγκέντρωση επιβλαβών αλάτων στην επιφάνεια του εδάφους. Το νερό που απορρέει συμπαρασύρει όλα τα επιφανειακά θρεπτικά συστατικά του εδάφους με συνέπειες: α. Την αποδυνάμωση του εδάφους, όσον αφορά την θρεπτική του ικανότητα. β. Την διάβρωση του εδάφους και την μεταφορά του λεπτόκοκκου υλικού στις τάφρους με αποτέλεσμα την επίχωσή τους. γ. Τα μεταφερόμενα υλικά, ενώ για το κτήμα ήταν πολύτιμα, ρυπαίνουν το περιβάλλον, διότι δημιουργούν καταστάσεις ευτροφισμού στους αποδέκτες (ρέματα, ποτάμια, θάλασσα), οι οποίες ανατρέπουν την οικολογική ισορροπία. Όταν χρησιμοποιείται ωριαίο ύψος βροχής μικρότερο από την διηθητική ικανότητα του εδάφους, τότε παρατείνεται αδικαιολόγητα ο χρόνος άρδευσης οπότε αυξάνονται οι απώλειες νερού από εξάτμιση. Για τους παραπάνω λόγους πρέπει να μελετηθεί από πριν ο τρόπος με τον οποίο διηθείται το νερό στο έδαφος, για να υπολογιστεί στη συνέχεια ο χρόνος εφαρμογής της αρδευτικής δόσης, και ακόμα να υπολογιστεί η παροχή στη μονάδα της αρδευόμενης επιφάνειας και να μειωθούν έτσι οι απώλειες εφαρμογής του αρδευτικού νερού. Στις αρδεύσεις πρέπει να χορηγούμε νερό στην επιφάνεια του εδάφους, με ένταση ίση με τη βασική διηθητικότητα. Εάν τηρηθεί αυτός ο όρος, τότε στο έδαφος θα εισχωρήσει περισσότερο νερό και θα συγκρατηθεί από αυτό, με αποτέλεσμα την αποφυγή της επιφανειακής απορροής αλλά και της βαθιάς διήθησης Παράγοντες που επηρεάζουν τη διηθητικότητα. Οι κυριότεροι παράγοντες, που επηρεάζουν τη διηθητικότητα είναι: α. Η δομή του εδάφους. Το σχήμα 4 δείχνει τις καμπύλες της στιγμιαίας διηθητικότητας για δύο εδάφη. Το αμμοπηλώδες έδαφος αρχίζει με 7 cm / h και κατά τη διάρκεια της πρώτης 1,5 ώρας μειώνεται σε 2,5 cm / h και στη συνέχεια συνεχίζει με μία ελαφρά πτώση. Στο αργιλώδες έδαφος η τιμή της στιγμιαίας διηθητικότητας μειώνεται πολύ γρήγορα κατά τη διάρκεια των 30 πρώτων λεπτών και μετά από 1 ώρα σταθεροποιείται στην τιμή των 0,2 cm / h περίπου. Αυτό είναι ένα καλό παράδειγμα επίδρασης της υφής στη διηθητικότητα του εδάφους αν και ορισμένες φορές παρουσιάζεται κάποια ξεχωριστή συμπεριφορά. 28

29 Σχήμα 2.4. Μεταβολή της στιγμιαίας διηθητικότητας με το χρόνο, για δύο τύπους εδαφών. β. Ο βαθμός κορεσμού του εδάφους. Ο ρυθμός διηθητικότητας είναι πολύ μεγαλύτερος στον αρχικό χρόνο εφαρμογής του νερού στο έδαφος. Καθώς όμως η άρδευση συνεχίζεται το επιφανειακό έδαφος καθίσταται κορεσμένο και η διόγκωση της αργίλου προκαλεί μια βαθμιαία μείωση του ρυθμού διηθητικότητας μέχρις ότου γίνει σχεδόν σταθερός. γ. Η στεγανοποίηση της επιφάνειας του εδάφους. Με τη στεγανοποίηση της επιφάνειας του εδάφους έχουμε το σχηματισμό κρούστας, που είναι αποτέλεσμα της καταστροφής της δομής του εδάφους, και λόγω της οποίας μειώνεται αρκετά η διηθητικότητα. δ. Η συμπίεση του εδάφους. Αυτή προκαλείται από τα γεωργικά μηχανήματα λόγω της συμπίεσης σε ένα ορισμένο βάθος, με αποτέλεσμα τη μείωση της διηθητικότητας. ε. Η εμφάνιση ρωγμών στο έδαφος. Αυτό συμβαίνει στα αργιλώδη εδάφη και αυξάνει τη διηθητικότητα. στ. Η αμειψισπορά. Τα οργανικά υλικά, με την εναλλαγή των καλλιεργειών, βελτιώνουν τη δομή του εδάφους, με παράλληλη αύξηση της διηθητικής ικανότητας του εδάφους. ζ. Οι καλλιεργητικές εργασίες. Η διηθητικότητα αυξάνει με το όργωμα και με το δισκοσβάρνισμα, γιατί αυξάνεται με αυτά το μέγεθος των πόρων. η. Τα φερτά υλικά του αρδευτικού νερού. Πολλές φορές το αρδευτικό νερό φέρει αιωρούμενη λεπτή ιλύ και άργιλο. Αυτά είναι ω- φέλιμα σε αμμώδη εδάφη και επιβλαβή στα συνεκτικά όσο αφορά τη διηθητικότητα. θ. Η διάβρωση του εδάφους. Μία παρατεταμένη διάβρωση αποκαλύπτει στρώσεις διαπερατές με διηθητικότητα βελτιωμένη. Αντίθετα, εάν η διάβρωση αποκαλύπτει συνεκτικές στρώσεις εδάφους, η διηθητικότητα θα χειροτερέψει. 29

30 ι. Η ισοπέδωση του εδάφους. Επηρεάζει τη διηθητικότητα όπως και η διάβρωση, ανάλογα με τη στρώση εδάφους που θα αποκαλυφτεί. ια. Τα άλατα στο έδαφος και στο αρδευτικό νερό. Τα αλατούχα νερά, κατά την άρδευση εγκαταλείπουν τα διάφορα άλατα, που περιέχουν, στο έδαφος όπου και συγκεντρώνονται με την πάροδο του χρόνου, με αποτέλεσμα την ελάττωση της διηθητικότητας. ιβ. Η θερμοκρασία του νερού. Νερό με χαμηλή θερμοκρασία διηθείται βραδύτερα σε σχέση με εκείνο που έχει υψηλότερη θερμοκρασία, και αυτό οφείλεται στην αύξηση, ή ελάττωση της συνεκτικότητας του νερού αντίστοιχα Μέτρηση της διηθητικότητας Μέτρηση της διηθητικότητας στο χωράφι. Η μέτρηση της διηθητικής ικανότητας του εδάφους μπορεί, και πρέπει, να γίνεται στο χωράφι κάτω από φυσιολογικές συνθήκες. Για την μέτρηση της διηθητικής ικανότητας του εδάφους, επινοήθηκε η μέθοδος μετρήσεως της διηθήσεως από τους διπλούς ομόκεντρους κυλίνδρους. Χρησιμοποιούμε δύο μεταλλικούς κυλίνδρους από τους οποίους ο ένας έχει διάμετρο 0,30 m και ο άλλος 0,45 m και ύψος 0,40 m ο καθένας. Εμπηγνύομε τους δύο κυλίνδρους κατακόρυφα και ομόκεντρα στο έδαφος και σε βάθος 0,20 m περίπου. Σχήμα 2.5. Σχηματική παράσταση συσκευής ομόκεντρων κυλίνδρων, για τη μέτρηση της διηθητικότητας του εδάφους. Από αυτούς ο εξωτερικός κύλινδρος χρησιμοποιείται κυρίως για να υποβοηθά την διαβροχή του εδάφους σε όλη τη διάρκεια της μετρήσεως, έτσι ώστε να περιοριστεί στο ελάχιστο η πλάγια κίνηση του νερού από τον εσωτερικό κύλινδρο. Γεμίζουμε και τους δύο κυλίνδρους με νερό, τοποθετούμε στον εσωτερικό κύλινδρο έναν πήχη υποδιαιρεμένο σε εκατοστά του μέτρου και μετράμε σε κανονικά χρονικά διαστήματα το πάχος του απορροφουμένου νερού σε χιλιοστά. 30

31 Την πρώτη μέτρηση την κάνομε 10 λεπτά μετά το γέμισμα των κυλίνδρων με νερό, έξη επόμενες μετρήσεις τις κάνουμε κάθε 20 λεπτά, και άλλες πέντε μετρήσεις τις κάνουμε κάθε ώρα. Οι μετρήσεις συνεχίζονται μέχρις ότου επιτευχθεί σταθερή περίπου τιμή της διηθουμένης ποσότητας σε τρία τουλάχιστον ίσα χρονικά διαστήματα. Διαιρώντας τον όγκο του διηθουμένου νερού δια της επιφάνειας της βάσεως του εσωτερικού κυλίνδρου, και δια του αντιστοίχου χρόνου, έχομε βρει την ταχύτητα διήθησης Θεωρητικός υπολογισμός της διηθητικότητας. Η πιο συνηθισμένη μεθοδολογία για τον υπολογισμό της διηθητικότητας είναι η εφαρμογή μίας εμπειρικής σχέσης στην οποία χρησιμοποιούνται τα δεδομένα των επιτόπου μετρήσεων. Η εμπειρική σχέση, που χρησιμοποιείται κατά κύριο λόγο, είναι η εξίσωση Kοstiakοv: D = kt n όπου D = idt είναι η αθροιστική διηθητικότητα και k και n σταθερές που υπολογίζονται από τα πειραματικά δεδομένα (π.χ. με τη μέθοδο ελαχίστων τετραγώνων). Η τιμή του n είναι θετική αλλά μικρότερη της μονάδας. Έτσι τελικά η διηθητικότητα προκύπτει ίση με: i = nkt n-1 και φαίνεται ότι τείνει στο μηδέν με την αύξηση του χρόνου. Είναι λοιπόν προφανές ότι η παραπάνω σχέση ισχύει με ακρίβεια μόνο για μικρούς χρόνους εφαρμογής του νερού. Για καλυφθεί το γενικότερο φαινόμενο θα πρέπει να παίρνεται υπόψη και η τελική διηθητικότητα. Για πρακτικές πάντως εφαρμογές της εμπειρικής σχέσης του Kοstiakοv δίνονται στον πίνακα 4 κάποιες μέσες τιμές για τους συντελεστές k και n (εφόσον ο χρόνος t μετριέται σε min και η αθροιστική διηθητικότητα D σε mm). Πίνακας 2.4. Παράμετροι διηθητικότητας εδαφών. Τύπος εδάφους k n Αμμώδης πηλός 3,8 0,80 Πηλός 4,8 0,70 Αργιλοπηλός 1,2 0,54 Iλυοπηλός 2,1 0,52 Iλυώδης άργιλος 3,6 0, Υπολογισμός της διηθητικότητας από πίνακες. Αν δεν είναι εύκολο να μετρηθεί η ταχύτητα διηθήσεως με την παραπάνω μέθοδο, μπορεί να παίρνονται χοντρικές τιμές της από πίνακες. Στον πίνακα που ακολουθεί δίνονται οι τιμές της τελικής ταχύτητας διήθησης για χαρακτηριστικές κατηγορίες εδαφών. Πίνακας 2.5. Τιμές της τελικής ταχύτητας διήθησης για χαρακτηριστικές κατηγορίες εδαφών. Τύπος εδάφους Τελική ταχύτητα διήθησης, if, (mm/h) 31

32 Αμμώδες 50 Αμμώδης Πηλός 25 Πηλός 13 Αργιλοπηλός 8 Ιλυοπηλός 2,5 Άργιλος 5 Η γνώση της διηθητικότητας μας διευκολύνει κυρίως στην επιλογή της έντασης με την οποία θα χορηγηθεί το αρδευτικό νερό στο έδαφος. Έχοντας υπόψη τη γενική μορφή της καμπύλης διηθητικότητας, έχει κανείς τη δυνατότητα να επιλέξει μεταξύ διάφορων τιμών της έντασης, π.χ. μίας τεχνητής βροχής. Έτσι μικρές τιμές έντασης δεν προκαλούν μεγάλο πλεόνασμα (απώλεια) νερού που απορρέει επιφανειακά, όμως εξαιτίας των συγκεκριμένων απαιτήσεων για συνολικό όγκο νερού για την ανάπτυξη των φυτών, οι μικρές αυτές εντάσεις οδηγούν σε υπερβολικά μεγάλους χρόνους άρδευσης. Από την άλλη πλευρά μεγάλες τιμές έντασης καλύπτουν γρήγορα τον συνολικά απαιτούμενο όγκο νερού, συγχρόνως όμως προκαλούν και σημαντικές απώλειες λόγω πλεονάσματος. Έτσι πρέπει κάθε φορά να σταθμίζονται τα δεδομένα του προβλήματος πριν αποφασιστεί Ταξινόμηση των εδαφών Γενικά. Υπάρχουν διάφορα συστατικά αναγκαία για την ανάπτυξη των φυτών. Μάλιστα η περιεκτικότητα τους στο έδαφος καθορίζει και την αποδοτικότητα του εδάφους. Τα κυριότερα συστατικά για την ανάπτυξη των φυτών είναι το ασβέστιο, ο άνθρακας, το υδρογόνο, ο σίδηρος, το μαγνήσιο, το άζωτο, το οξυγόνο, το κάλιο, ο φωσφόρος και το θείο. Ένα μεγάλο μέρος από αυτά προσλαμβάνεται από τα φυτά υπό μορφή αλάτων διαλυμένων στο νερό του εδάφους. Παρατηρήσεις έδειξαν ότι η περιεκτικότητα του εδάφους σε διαλυτά άλατα των αλκαλίων (Na, K, Ca, Mg) επιδρά στην αποδοτικότητα του εδάφους. Συγκεκριμένα η μεγάλη περιεκτικότητα του εδάφους σε διαλυτά άλατα αλκαλίων τα κάνει άγονα και ακατάλληλα για καλλιέργεια. Επίσης άγονα θεωρούνται τα εδάφη με μεγάλη περιεκτικότητα ανταλλάξιμου νατρίου. Τα άγονα εδάφη, για να γίνουν γόνιμα χρειάζεται βελτίωσή τους. Για την ταξινόμηση των εδαφών είναι απαραίτητη η επεξήγηση των παρακάτω βασικών όρων: α. Αλκαλικότητα: Είναι χημικός όρος και αναφέρεται στην ύπαρξη ιόντων στο νερό του εδάφους. Δείκτης της αλκαλικότητας είναι το PH. Νερό εδάφους χαρακτηρίζεται αλκαλικό όταν PH > 7, όξινο όταν PH < 7 και ουδέτερο όταν PH = 7. β. Ποσοστό Ανταλλάξιμου Νατρίου: Είναι το ποσοστό συμμετοχής του νατρίου στο σύνολο των ανταλλάξιμων κατιόντων, εκφρασμένο σε ποσοστά %. 32

33 Υπολογίζεται από την ακόλουθη σχέση: Na% Na 100 Na Ca Mg γ. Ειδική Ηλεκτρική Αγωγιμότητα: Είναι το αντίστροφο της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης δηλ. της αντίστασης σε Οhms ενός αγωγού διατομής 1 cm 2. H ειδική ηλεκτρική αγωγιμότητα μετράται σε milliohoms / cm Αλατούχα και αλκαλικά εδάφη. Αλατούχα είναι τα εδάφη που έχουν τα ακόλουθα χαρακτηριστικά: Ειδική ηλεκτρική αγωγιμότητα > 4 milliohoms / cm 2. Ποσοστό ανταλλαξίμου νατρίου < 15 % και PH < 8,5. Τα αλατούχα εδάφη έχουν ανοικτό χρώμα και χαρακτηρίζονται σαν λευκά εδάφη. Αν απομακρυνθούν τα άλατα με απόπλυση και επαρκή στράγγιση τα εδάφη αυτά γίνονται κανονικά. Αντίστροφα κανονικά εδάφη μπορούν να μετατραπούν σε αλατούχα με την συγκέντρωση αλάτων που προέρχονται από το νερό της άρδευσης, ή από την προς τα πάνω κίνηση των υ- πογείων νερών. Η παρουσία αλάτων σε μεγάλες ποσότητες και η μικρή σχετικά περιεκτικότητα σε ανταλλάξιμο νάτριο στα εδάφη αυτά, έχει σαν συνέπεια την συσσωμάτωση των κολλοειδών συστατικών του εδάφους και την δημιουργία ευνοϊκής δομής με υψηλή διαπερατότητα στον αέρα και το νερό Αλκαλικά ή αλκαλιωμένα εδάφη. Είναι τα εδάφη που έχουν τα ακόλουθα χαρακτηριστικά: Ειδική ηλεκτρική αγωγιμότητα < 4 milliohoms / cm 2. Ποσοστό ανταλλαξίμου νατρίου > 15 % και 8,5 < PH < 10,0. Τα αλκαλικά εδάφη έχουν σκούρο χρώμα και βρίσκονται σε ξηρές ή ημίξηρες περιοχές. Η υψηλή περιεκτικότητα ανταλλαξίμου νατρίου σε σχέση με τα διαλυτά άλατα έχει σαν συνέπεια την διασπορά των κολλοειδών συστατικών και την δημιουργία δυσμενούς δομής για την διήθηση του νερού και την καλλιέργεια αυτών των εδαφών Αλατουχοαλκαλικά ή αλατουχοαλκαλιωμένα εδάφη. Είναι μία ενδιάμεση κατηγορία εδαφών με τα ακόλουθα χαρακτηριστικά: Ειδική ηλεκτρική αγωγιμότητα > 4 milliohoms / cm 2. Ποσοστό ανταλλαξίμου νατρίου > 15 % και PH περίπου 8,5. Ανάλογα με την περιεκτικότητά τους σε άλατα μοιάζουν με τα αλατούχα (μεγάλη περιεκτικότητα), ή τα αλκαλικά (μικρή περιεκτικότητα) Κύρια εδαφική ζώνη εφοδιασμού των φυτών σε νερό 33

34 Ο εφοδιασμός των φυτών σε νερό γίνεται από τις ανώτερες εδαφικές στρώσεις, ενώ οι βαθύτερες εδαφικές στρώσεις παρουσιάζουν, ανάλογα με το βάθος, αυξανόμενη μείωση του ποσοστού εφοδιασμού των φυτών σε νερό. Οι ρίζες, που βρίσκονται σε μεγάλο βάθος, έχουν κατά κύριο λόγο "ασφάλειας ζωής" των φυτών, όταν συμβαίνουν μεγάλες περίοδοι ξηρασίας. Το βάθος του εδαφικού υλικού, από το οποίο τα φυτά αντλούν, πρακτικά, την αναγκαία υγρασία για να τραφούν ονομάζεται Ε ν ε ρ γ ό Ρ ι ζ ό σ τ ρ ω μ α. Επισημαίνεται ότι, όσο καλύτερα είναι καλλιεργημένο το χωράφι, τόσο βαθύτερο και πλουσιότερο είναι το ριζικό σύστημα των καλλιεργειών. Επίσης το βάθος της υπόγειας στάθμης του νερού επηρεάζει την ανάπτυξη του ριζικού συστήματος. Έτσι εδάφη με υψηλή υγρασία αναγκάζουν τα φυτά να αναπτύξουν πλούσιο ριζικό σύστημα στις επιφανειακές στρώσεις των εδαφών ενώ αντίθετα καλά στραγγιζόμενα εδάφη διευκολύνουν την σε βάθος ανάπτυξη του ριζικού συστήματος. Προφανώς, αν σε ορισμένο βάθος από την επιφάνεια του εδάφους, υπάρχει αδιαπέρατη εδαφική στρώση, (π.χ. μάργα), ως ενεργό ριζόστρωμα παίρνεται το τμήμα του εδάφους που είναι πάνω από αυτή τη στρώση. Πίνακας 3.3. Τιμές του ενεργού ριζοστρώματος, de, για διάφορα καλλιεργούμενα φυτά. Καλλιέργεια de de de Καλλιέργεια Καλλιέργεια (cm) (cm) (cm) Αγκινάρες Λιβάδια Σιτηρά Αγγούρια Λινάρι Σόγια Αμπέλια Μαρούλια Σόργο Βαμβάκι Μπιζέλια Σπανάκι Καλαμπόκι Ντομάτες Σπαράγκι Καπνός Οπωροφόρα Φασόλια Καρώτα Πατάτες Φράουλες Κρεμμύδια Πεπόνια Λάχανα Τριφύλλι Ο έλεγχος της εδαφικής υγρασίας μπορεί, χωρίς κανένα κίνδυνο για τα φυτά, να περιορίζεται στις ανώτερες εδαφικές στρώσεις. Δεν χρειάζεται ο αρδευτής να προσπαθεί, με μεγάλες αρδευτικές δόσεις, να πετύχει εφοδιασμό με υγρασία το έδαφος σε βάθος μεγαλύτερο από το ενεργό ριζόστρωμα. 34

35 3 Η ποιότητα του αρδευτικού νερού 3.1 Η ποιοτική κατάταξη του αρδευτικού νερού Η ποιότητα του νερού εξαρτάται από χημικά, φυσικά και βιολογικά χαρακτηριστικά. Στην αξιολόγηση του αρδευτικού νερού δίνεται έμφαση στα χημικά και φυσικά χαρακτηριστικά του και σπάνια στους βιολογικούς παράγοντες Φυσικά χαρακτηριστικά α) Θερμοκρασία Από τις φυσικές ιδιότητες του νερού, ιδιαίτερη σημασία έχει η θερμοκρασία του. Η άριστη θερμοκρασία του νερού για άρδευση είναι για τα περισσότερα φυτά οι 25 0C, όταν αυτά βρίσκονται σε φάση έντονης βλαστικής δραστηριότητας. Νερό κρύο ή ζεστό μπορεί να προκαλέσει καταστροφές κυρίως στα νεαρά φυτά. Ιδιαίτερη προσοχή χρειάζεται όταν τα νερά προέρχονται από πηγές ή πηγάδια, γιατί συνήθως τα νερά αυτά είναι πολύ κρύα. Η θερμοκρασία του νερού πρέπει πάντα να συσχετίζεται με την θερμοκρασία, που επικρατεί στην επιφάνεια του εδάφους, κατά την περίοδο άρδευσης. β) Ολικά διαλυμένα και αιωρούμενα στερεά Το νερό που χρησιμοποιείται, για άρδευση μεταφέρει αιωρούμενα υλικά τα οποία φράζουν τους πόρους του εδάφους και ελαττώνουν την υδατοπερατότητά του. Σε περιπτώσεις άρδευσης με καταιονισμό ή με σταγόνες, όπου η περιεκτικότητα του νερού σε φερτές ύλες μπορεί να προκαλέσει έμφραξη στους εκτοξευτήρες ή στους σταλλακτήρες, επιβάλλεται η απομάκρυνσή τους με διάφορες τεχνικές όπως είναι οι λεκάνες καθιζήσεως, ειδικά φίλτρα, βρασμός κλπ. γ) Οργανοληπτικά συστατικά (οσμή, γεύση, θολερότητα). Τα χαρακτηριστικά αυτά γίνονται αντιληπτά με τις αισθήσεις μας αλλά μετρούνται εργαστηριακά με συγκεκριμένη μεθοδολογία (οπτική μέθοδος, μέθοδος Jackson, νεφελομετρική μέθοδος) Βιολογικά χαρακτηριστικά Η ποικιλότητα (βιoπoικιλότητα) των ειδών ειδικά σε ψάρια και έντομα δίνει μια ένδειξη της βιολογικής ισορροπίας στο νερό. Υπάρχουν μικροοργανισμοί που η παρουσία τους καταδεικνύει την καθαρότητα του νερού ή η έλλειψη άλλων, τη ρύπανσή του. Το υψηλής ποιότητας νερό είναι απαλλαγμένο από οργανισμούς που προκαλούν ασθένειες περιλαμβανoμένων των παθογόνων βακτηρίων, ιών, πρωτοζώων και παρασιτικών σκωλήκων. Ο πιο σπουδαίος βιολογικός δείκτης της ποιότητας και της ρύπανσης του νερού είναι η παρουσία του coliform bacteria. (Ζανάκη, 1996) Χημικά χαρακτηριστικά Προκειμένου να εκτιμηθεί η ποιότητα του νερού άρδευσης, απαιτείται ο προσδιορισμός των υδατικών παραμέτρων οι οποίες επεξηγούνται στη συνέχεια. 35

36 Ηλεκτρική Αγωγιμότητα Τα σημαντικότερα άλατα του αρδευτικού νερού είναι τα άλατα των Ca 2+, Mg 2+, K +, SO4 2-, HCO3 -, Cl -, B +. Η αλατότητα εκτιμάται αφενός με την ειδική ηλεκτρική αγωγιμότητα που εκφράζεται σε mmhos/cm ή με μs/cm στους 25ºC αφετέρου με το συνολικό ποσό των διαλυμένων αλάτων στο νερό σε mg/l. Η ηλεκτρική αγωγιμότητα του νερού αναφέρεται στην ικανότητά του να μεταφέρει ηλεκτρικά φορτία και είναι ανάλογη της συγκέντρωσης των ηλεκτρολυτών, των διαλυμένων δηλαδή αλάτων στο νερό. Η ηλεκτρική αγωγιμότητα εξαρτάται κυρίως από τη συγκέντρωση ιόντων στο νερό, το σθένος τους, και την ευκινησία τους. Για την μετατροπή της περιεκτικότητας σε άλατα που δίνεται mmhos/cm ή μmhos/cm σε ppm αρκεί να πολλαπλασιαστεί x 0,7 ή 700 αντίστοιχα. Έτσι 1000 μmhos/cm ισοδυναμούν με 1000 x 0,7 = 700 ppm ή ακόμη 1 mmhos/cm ισοδυναμεί με 1 x 700 = 700 ppm Οξύτητα Η οξύτητα ή pη ενός υδατικού διαλύματος αντιπροσωπεύει την περιεκτικότητα του διαλύματος σε ιόντα υδρογόνου. Το ph είναι ένας δείκτης ο οποίος σε δεδομένη θερμοκρασία, δείχνει πόσο όξινο ή αλκαλικό είναι ένα διάλυμα, ή το βαθμό ιονισμού του διαλύματος. Ως ph ορίζεται ο αρνητικός δεκαδικός λογάριθμος της συγκέντρωσης των ιόντων υδρογόνου του διαλύματος δηλαδή ph=-log[h + ]=log(1/[h + ]. Η μέτρηση του ph είναι μία από τις σημαντικότερες και βασικότερες μετρήσεις κατά την εξέταση των υδάτων. Τιμές του ph μικρότερες από 7, δείχνουν μια τάση του δείγματος προς την οξύτητα και τιμές ph μεγαλύτερες από 7 δείχνουν μία τάση προς την αλκαλικότητα. Το φυσιολογικό εύρος τιμών του ph για το νερό άρδευσης είναι από 6,5 έως 8,4. Μη φυσιολογική τιμή αποτελεί προειδοποίηση ότι το νερό χρειάζεται περαιτέρω αξιολόγηση. Το νερό άρδευσης με ph έξω από το κανονικό εύρος τιμών μπορεί να προκαλέσει θρεπτική ανισορροπία ή μπορεί να περιέχει κάποιο τοξικό ιόν. Οι συνήθεις ρυπαντές οι οποίοι επιδρούν στο pη του νερού είναι τα ακάθαρτα νερά από τα χημικά εργοστάσια, τα εργοστάσια των λιπασμάτων, τα εργοστάσια χάρτου, τροφίμων και τα χαλυβουργεία. Τα ατμοσφαιρικά νερά, είναι δυνατό να παρουσιάζουν πολύ χαμηλό pη, λόγω της παρουσίας οξέων και κυρίως θειικού οξέος, που προέρχεται από το διοξείδιο του θείου που βρίσκεται σε μεγάλες συγκεντρώσεις στην ατμόσφαιρα των μεγάλων πόλεων ως αποτέλεσμα της ατμοσφαιρικής ρύπανσης. Το pη μιας υδάτινης μάζας γενικά μειώνεται όσο η υδάτινη μάζα δεν ανανεώνεται. Μια νέα υδάτινη μάζα είναι συνήθως αλκαλική και με το πέρασμα του χρόνου γίνεται όξινη. Αυτό οφείλεται κυρίως στη συγκέντρωση οργανικών υλικών, τα οποία εκλύουν διοξείδιο του άνθρακα στο νερό όταν αποσυντίθενται Λόγος προσρόφησης του Νατρίου (S.A.R.=Sodium Absorption Ratio) Εκτός από την ποσότητα των αλάτων στο νερό, βασική σημασία έχει και η ποιότητά τους ιδιαίτερα η σχέση μεταξύ των κατιόντων του Νa + του Ca 2+ και του Μg 2+ η οποία εκφράζεται από το λόγο προσρόφησης Νατρίου (S.A.R.). Η τιμή αυτού του λόγου αντιπροσωπεύει τον κίνδυνο προσρόφησης Νa + από τη στερεά φάση του εδάφους όταν αρδεύεται με νερό πλούσιο σε Νa + και υπολογίζεται αριθμητικά από τη σχέση : Na S.A.R. (mmol/l) 1/2 (3.1) 2 2 Ca Mg 1/ 2 όπου οι συγκεντρώσεις Νa +, Ca 2+ και Μg 2+ αναφέρονται σε mmol/l. 36

37 Αν οι συγκεντρώσεις των Νa +, Ca 2+ και Μg 2+ εκφράζονται σε σε meq/l τότε το S.A.R. υπολογίζεται από τη σχέση: S.A.R. Ca 2 Na Mg 2 2 1/ 2 (meql/l) 1/2 (3.2) Ο συμβολισμός meq/l, σημαίνει χιλιοστοϊσοδύναμο ανά λίτρο και για να βρούμε τι σημαίνει σε γραμμάρια ανά λίτρο, πρέπει το χιλιοστοϊσοδύναμο του στοιχείου να εκφραστεί σε γραμμάρια. Έστω: π.χ. το νάτριο (Νa + ). Το ισοδύναμό του είναι ίσο με το ατομικό του βάρος, διαιρεμένο με το σθένος του, δηλαδή: 23:1= 23 και το χιλιοστοϊσοδύναμό του σε γραμμάρια ίσο με 23 : 1000 = 0,023 gr. Επομένως όταν λέμε 5 χιλιοστοϊσοδύναμα Νa + ανά λίτρο σε γραμμάρια, σημαίνει 5 x 0,023 = 0,115 gr/l ή ακόμα 115 ppm. Όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή του S.A.R. τόσο μεγαλύτερη είναι η περιεκτικότητα του εδάφους σε ανταλλάξιμο νάτριο (E.S.P). Η E.S.P προκύπτει από το S.A.R. με την σχέση: 100(-0,0126 0,01475S.A.R.) E.S.P. (3.3) 1 (-0,0126 0,01475S.A.R.) Σκληρότητα Το σκληρό νερό περιέχει μια ποικιλία διαλυμένων ιόντων, τα οποία περιλαμβάνονται τα Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+, Cl -, HCO3 -, και μερικά άλλα. H μέτρηση των κατιόντων, τα οποία περιέχονται σε δείγματα φυσικού νερού, αποτελεί τον δείκτη σκληρότητας. Η ολική σκληρότητα προσδιορίζει την ολική συγκέντρωση των ιόντων Ca 2+ και Mg 2+ που είναι τα δύο κυρίαρχα δισθενή μεταλλικά ιόντα. Το ασβέστιο που υπάρχει στο νερό, συνήθως προέρχεται από τον ασβεστόλιθο (CaCO3). Επειδή μόνο τα ιόντα Ca 2+ και Mg 2+ βρίσκονται σε σημαντικά επίπεδα στο νερό, η ολική σκληρότητα του νερού μπορεί να προσδιοριστεί με την μέτρηση των συγκεντρώσεων αυτών των ιόντων σε δείγματα νερού. Εάν οι συγκεντρώσεις των ιόντων Ca 2+, Mg 2+ είναι σχετικά υψηλές, το νερό καλείται σκληρό. Στον Πίνακα 1.1 κατατάσσονται τα αρδευτικά νερά ανάλογα με τη σκληρότητά τους σύμφωνα με τη Γαλλική, τη Γερμανική και τη Βρετανική μέθοδο ταξινόμησης. Υπάρχουν δύο διαφορετικές σκληρότητες, η Ολική σκληρότητα (General Hardness) και η Ανθρακική σκληρότητα (Carbonate Hardness). Η Ολική σκληρότητα (GH) μετράει τη συγκέντρωση των διαλυμένων αλάτων στο νερό. Συνήθως αναφέρεται στη συγκέντρωση αλάτων ασβεστίου και μαγνησίου. Αυτές οι συγκεντρώσεις μετρούνται η σε ppm ή mg/l ή γερμανικούς βαθμούς (Dº). Για να μετατρέψουμε τους (Dº) σε mg/l ή ppm, αρκεί να πολλαπλασιάσουμε τους γερμανικούς βαθμούς επί 17,9. Η ολική σκληρότητα(περιεκτικότητα του νερού σε Ca 2+, Mg 2+ ) εκφράζεται συνήθως σε ppm ή mg CaCO3/l νερού και μπορεί να κυμαίνεται από 0 έως μερικές εκατοντάδες mg Ca- CO3/l νερού. Η διακύμανση αυτή εξαρτάται από την προέλευση και επεξεργασία που έχει υποστεί. Υπάρχουν όμως και διάφοροι άλλοι τρόποι (βαθμοί σκληρότητας) για να εκφράσουμε την σκληρότητα του νερού. 1 Γερμανικός βαθμός σκληρότητας, Dº = 1mg CaO/100ml νερού 1 Γαλλικός βαθμός σκληρότητας, Fº = 1mg CaCO3/100ml νερού 1 Αγγλικός βαθμός σκληρότητας ισούται με 1,751 mg CaCO3/100ml νερού 37

38 Η Ανθρακική σκληρότητα (CΗ) γνωστή και ως Alkalinity, μετράει τη συγκέντρωση Ανθρακικών (carbonates) και Διτανθρακικών (bicarbonates) αλάτων στο νερό. Μετριέται και αυτή σε ppm, mg/l ή γερμανικούς βαθμούς (D ο ). Για να μετατρέψουμε τους DCH σε mg/l ή ppm πρέπει, επίσης, να πολλαπλασιάσουμε τους γερμανικούς βαθμούς επί 17,9. Πίνακας 1.1. Κατάταξη του αρδευτικού νερού ανάλογα με τη σκληρότητά του. Χαρακτηρισμός νερού Γαλλική Μέθοδος (mg CaCO3/100ml νερού) Γερμανική Μέθοδος (mg CaO/100ml νερού) Αγγλική Μέθοδος (mgcaco3/100ml νερού) Μαλακό νερό Μέτρια μαλακό Μέτρια σκληρό Σκληρό Πολύ σκληρό > 30 > 28 > Βαρέα μέταλλα Τα βαρέα μέταλλα εμφανίζονται σχεδόν σε όλες τις παροχές νερού, αλλά σε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις (ιχνοστοιχεία), συνήθως από ελάχιστα mg/l έως και λιγότερα από 100 μικρογραμμάρια ανά λίτρο (μg/l). Το επιφανειακό νερό περιέχει συνήθως χαμηλότερες συγκεντρώσεις από ότι το υπόγειο νερό, δίχως όμως αυτό να αποτελεί κανόνα. Τα κυριότερα ιχνοστοιχεία που συναντώνται στο αρδευτικό νερό είναι τα: Al αλουμίνιο, As (αρσενικό), Be (βηρύλλιο), Cd (κάδμιο), Co (κοβάλτιο), Cr (χρώμιο), Cu (χαλκός), Fe (σίδηρος), Li (λίθιο), Mn (μαγγάνιο), Mo (μολυβδαίνιο), Ni (νικέλιο), Pd (μόλυβδος), Se (σελήνιο), Sn (κασσίτερος), Ti (τιτάνιο), W (βολφράμιο), Zn (ψευδάργυρος), V (βανάδιο). Τα βαριά μέταλλα στο επιφανειακό νερό μπορεί να προέρχονται από φυσικές πηγές ή τον ανθρώπινο παράγοντα. Η τοξικότητα των βαρέων μετάλλων εξαρτάται από τη συγκέντρωσή τους, το είδος του μετάλλου, την ύπαρξη και τη συνδυασμένη δράση άλλων μετάλλων. Η σειρά τοξικότητας για τα διάφορα μέταλλα δίδεται ως εξής: Hg 2+ > Cu 2+ > Zn 2+ > Ni 2+ > Pb 2+ > Cd 2+ > As 3+ > Cr 3+ > Sn 2+ > Fe 3+ > Mn Θρεπτικά στοιχεία Τα στοιχεία που είναι απαραίτητα για τον μεταβολισμό και την φωτοσύνθεση στα φυτά διακρίνονται σε μακροθρεπτικά (N, P, K, Ca, Mg και S) και μικροθρεπτικά (Fe, Mn, B, Cu, Mo, Zn και Si). Η συγκέντρωση αυτών των θρεπτικών ουσιών στο αρδευτικό νερό πρέπει να εξετάζεται και να λαμβάνεται υπόψη, προκειμένου να αποφευχθούν προβλήματα τοξικότητας στις καλλιέργειες Άζωτο Το άζωτο υπάρχει στο νερό ως άζωτο δεσμευμένο σε οργανικές ενώσεις, (όπως πρωτεΐνες, αμινοξέα, ουρία κ.ά.), αμμωνία (κυρίως ως αμμωνιακά ιόντα), νιτρικά και νιτρώδη ιόντα. Τα νιτρικά ιόντα βρίσκονται σε μεγαλύτερες συγκεντρώσεις στο νερό σε σχέση με τα αμμωνιακά. Το άζωτο στο νερό άρδευσης είναι γενικά ωφέλιμο στις περισσότερες καλλιέργειες αλλά 38

39 μπορεί να προκαλέσει προβλήματα σε ορισμένες. Το άζωτο στο νερό άρδευσης είναι εύκολα διαθέσιμο και πρέπει να θεωρείται ως σημαντικό ποσοστό για τη λίπανση Φωσφόρος Οι ενώσεις του φωσφόρου στο νερό διακρίνονται σε οργανικές ή ανόργανες, διαλυμένες ή σωματιδιακές. Φυσικές, χημικές και βιολογικές διεργασίες που συμβαίνουν στο υδάτινο περιβάλλον μεταβάλλουν διαρκώς την αναλογία των παραπάνω μορφών. Ανάμεσα στους παράγοντες που επηρεάζουν τη συγκέντρωση του φωσφόρου στο νερό είναι η θερμοκρασία, το ph και η συγκέντρωση των νιτρικών και των νιτρωδών ιόντων. Υψηλές θερμοκρασίες αυξάνουν τους ρυθμούς αποικοδόμησης των οργανικών ουσιών και συνεπώς την απελευθέρωση φωσφόρου. Παράλληλα βέβαια υψηλές θερμοκρασίες εντείνουν την πρόσληψη φωσφόρου από τους φωτοσυνθετικούς οργανισμούς. Συνήθως όμως ο ρυθμός της πρώτης διαδικασίας (απελευθέρωση φωσφόρου) είναι μεγαλύτερος από αυτόν της δεύτερης (δέσμευση φωσφόρου), με αποτέλεσμα υψηλές θερμοκρασίες να επιφέρουν αύξηση της συγκέντρωσης του φωσφόρου στο νερό Ασβέστιο Το ασβέστιο στα επιφανειακά και υπόγεια νερά είναι φυσικής προέλευσης και οφείλεται στη χημική σύσταση που έχουν τα πετρώματα, από τα οποία διέρχεται το νερό. Τα πετρώματα, τα οποία είναι πλούσια σε ασβέστιο και εμπλουτίζουν τα φυσικά νερά, είναι οι ασβεστόλιθοι, οι δολομίτες ο γύψος κ.ά. Στη χώρα μας λόγω της ασβεστολιθικής σύστασης των πετρωμάτων, τα νερά σε πολλές περιοχές είναι πλούσια σε ασβέστιο. Το ασβέστιο, δεσμευμένο με ανθρακικά ιόντα, σχηματίζει ανθρακικό ασβέστιο, που συμβάλλει στη δημιουργία ολικής σκληρότητας (Ζανάκη, 1996). Τα ιόντα ασβεστίου (Ca +2 ) αποτελούν τα επικρατέστερα ιόντα των υπογείων νερών, ενώ το ασβέστιο αποτελεί το βασικό χημικό συστατικό των ορυκτών των περισσότερων γεωλογικών υδροφόρων σχηματισμών. Κύρια προέλευση των ιόντων ασβεστίου είναι τα ανθρακικά ιζηματογενή πετρώματα και τα μάρμαρα, ενώ η περιεκτικότητά του στα υπόγεια νερά μπορεί να φτάσει τα 1200 meq/l (Schoeller, 1975). Σύμφωνα με τον Καλλέργη (2001) ιόντα ασβεστίου εντοπίζονται σε υδροφόρους με σύσταση από ασβεστόλιθο, δολομίτη, γύψο ή γυψούχους αργιλικούς σχιστόλιθους. Επίσης ορυκτά όπως αμφίβολοι, άστριοι, πυρόξενοι, αραγωνίτες, ασβεστίτες και διάφορα αργιλικά ορυκτά αποτελούν την κύρια προέλευση του ασβεστίου, με τυπικές τιμές στα υπόγεια νερά μικρότερες των 100 mg/l. Η συγκέντρωση των ιόντων ασβεστίου εξαρτάται κύρια από την τιμή του ph, τη μερική πίεση του CO2 (Πανίλας,1998, Back, 1986, Morse and Mackenzie, 1990, Stanford and Konikow, 1989, Hanor, 1978) και την παρουσία των ανθρακικών ορυκτών. Επίσης οι συγκεντρώσεις τους επηρεάζονται από διεργασίες όπως η καθίζηση, η διάλυση και η ιοντική ανταλλαγή, ενώ σε μικρότερο βαθμό επηρεάζονται από την μίξη του γλυκού νερού με το αλμυρό νερό Μαγνήσιο Τα ιόντα μαγνησίου (Mg 2+ ) προέρχονται κυρίως από ανθρακικά πετρώματα, δολομίτες, ασβεστόλιθους πλούσια σε δολομίτη [CaMg(CO3)2] και μαγνησίτη [MgCO3] και διάφορα σιδηρομαγνησιούχα ορυκτά. Η περιεκτικότητά του στα υπόγεια νερά δεν ξεπερνά τα 530 meq/l (Schoeller, 1975). Οι συγκεντρώσεις των ιόντων μαγνησίου είναι μικρότερες από αυτές των ιόντων ασβεστίου στα υπόγεια νερά, σε αντίθεση με ότι συμβαίνει στο θαλασσινό νερό όπου η συγκέντρωση του μαγνησίου είναι τριπλάσια σε σχέση με τη συγκέντρωση του ασβεστίου (Goldberg and Melloul, 1994). 39

40 Κάλιο Τα ιόντα Καλίου (Κ + ) προέρχονται κυρίως από πετρώματα πλούσια σε ορθόκλαστο και μικροκλινή, ενώ αποτελούν το κύριο προϊόν αποσάθρωσης των καλιούχων αστρίων. Σύμφωνα με τον Καλλέργη (2001) οι συγκεντρώσεις στα υπόγεια νερά δεν ξεπερνούν τα 10 mg/l, στις θερμές πηγές τα 100 mg/l και στις σαλαμούρες φτάνουν έως και τα mg/l. Επίσης οι Richter and Kreitler (1993) αναφέρουν ότι οι υψηλές συγκεντρώσεις ιόντων καλίου απαντώνται συχνά σε νερά μεταλλείων, σε νερά θερμών πηγών και σε αλμύρες που προκύπτουν από τη διάλυση του συλβίτη Ανθρακικά και όξινα ανθρακικά Τα όξινα ανθρακικά ιόντα στο υπόγειο νερό προέρχονται από τα ανθρακικά πετρώματα, τους ασβεστόλιθους και τους δολομίτες. Η οξυανθρακική ρίζα είναι συνήθως το επικρατέστερο ανιόν στα υπόγεια νερά. Προέρχεται από τη διάλυση των ανθρακικών πετρωμάτων στο νερό [CaCO3, MgCO3], καθώς και από το διοξείδιο του άνθρακα της ατμόσφαιρας ή αυτό που ελευθερώνεται κατά την αποσύνθεση των οργανικών υλικών στο υπέδαφος, σύμφωνα με την αντίδραση : CaCO CO H O Ca (HCO - 3 ) Η σημασία της παρουσίας HCO3 - στο αρδευτικό νερό είναι πολύ μεγάλη εξαιτίας της τάσεώς τους να αντιδρούν με τα ιόντα ασβεστίου και μαγνησίου και να τα καταβυθίζουν με σχηματισμό δυσδιάλυτων ενώσεων. Οι τάσεις αυτές λαμβάνουν χώρα μετά την εφαρμογή του νερού στο έδαφος και έχουν σαν συνέπεια την αύξηση της αναλογίας του νατρίου στο εδαφικό διάλυμα, πράγμα που συνεπάγεται και τη αύξηση της αναλογίας του νατρίου του εδάφους. Την -2 ίδια δράση έχουν και τα CO, όμως ο βαθμός συμμετοχής τους είναι περιορισμένος επειδή 3 απαντώνται συνήθως σε αμελητέες ποσότητες στο νερό εξαιτίας της υδρόλυσής τους. Για την επίδραση των όξινων ανθρακικών και των ανθρακικών ιόντων στη σχέση νατρίου προς το άθροισμα ασβεστίου, μαγνησίου έχουν διατυπωθεί διάφορες σχέσεις, η σπουδαιότερη των οποίων είναι εκείνη που προσδιορίζει το υπολειμματικό ανθρακικό νάτριο. Το υπολειμματικό ανθρακικό νάτριο, (R.S.C.) εκφράζει την τιμή που δείχνει τον κίνδυνο νατρίου από την χρήση ενός νερού για άρδευση εξαιτίας της απώλειας ιόντων ασβεστίου και μαγνησίου από την αντίδρασή τους με τα HCO3 - (Σινάνης Κ, 2003). Σύμφωνα με την μέθοδο αυτή το υπολειμματικό ανθρακικό νάτριο R.S.C. (mmolc/l) στο νερό άρδευσης υπολογίζεται από την σχέση R.S.C. [CO ] [HCO ] [Ca ] [Mg ] (3.4) Χλώριο Το χλώριο υπό τη μορφή χλωριόντων, αποτελεί ένα από τα βασικά ανόργανα ανιόντα των υδάτων. Στα φυσικά επιφανειακά και υπόγεια νερά, η συγκέντρωση των χλωριόντων διαφέρει και εξαρτάται κυρίως από τη χημική σύσταση των πετρωμάτων, από τα οποία διέρχεται το νερό Θείο Κύρια πηγή των θειικών ιόντων στο νερό είναι το νερό της βροχής. Άλλες πιθανές πηγές θειικών ιόντων είναι ιζηματογενή πετρώματα που περιέχουν θειικό ασβέστιο ή θειικό πυρίτιο. Η παρουσία των θειικών ιόντων στα επιφανειακά και υπόγεια νερά, μπορεί να προέρχεται από τη γεωλογική σύσταση των πετρωμάτων, από τα οποία διέρχεται το νερό ή από ορισμένες 40

41 χρήσεις του νερού τον άνθρωπο. Η συγκέντρωση των θειικών ιόντων στα φυσικά νερά, παρουσιάζει μεγάλες διακυμάνσεις, ανάλογα με το είδος των πετρωμάτων, από τα οποία διέρχονται και το είδος και την ένταση των ανθρώπινων δραστηριοτήτων Απαραίτητες αναλύσεις αρδευτικού νερού Στον Πίνακα 1.3 δίνονται τα απαραίτητα στοιχεία για την ποιοτική εκτίμησή του (Ayres and Westcot, 1985) και στον Πίνακα 1.4 παρατίθενται οι απαραίτητες εργαστηριακές αναλύσεις καθώς και το εύρος των κανονικών τιμών στο αρδευτικό νερό. Πίνακας 1.3. Στοιχεία απαραίτητα για την ποιοτική εκτίμηση του νερού άρδευσης. Na (mmolc/l) Cl (mmolc/l) Παράγοντες Πολύ Καλό Μέτρια καλό Ακατάλληλο καλό E.C. (μmhos/cm) < > 2250 R.S.C. (mmolc/l) < 1,25 < 1,25 1,25-2,50 > 2,50 S.A.R. < > 26 Επιφαν.άρδευση - < 3 > 9 > 9 Καταιονισμός - < 3 > 9 > 9 Επιφαν.άρδευση - < 4 > 10 > 10 Καταιονισμός - < 3 > 10 > 10 Πίνακας 1.4. Εργαστηριακοί προσδιορισμοί για την εκτίμηση του αρδευτικού νερού. Υδατική παράμετρος Συμβολισμός Μονάδες Αλατότητα Ηλεκτρική αγωγιμότητα ή Ολικό ποσό αλάτων E.C. TDS ms/cm mg/l Σύνηθες εύρος τιμών αρδευτικού νερού Kατιόντα και Ανιόντα Ασβέστιο Ca Μαγνήσιο Mg Νάτριο Na Ανθρακικά CO ,1 Όξινα ανθρακικά HCO3 - meq /l 0-10 Χλώριο Cl Θεϊκά SO Θρεπτικά Στοιχεία Νιτρικό άζωτο NO3 - - N 0-10 Αμμωνιακό άζωτο NH4 + - N mg/l 0-5 Φωσφορικά PO P 0-2 Κάλιο K Άλλα Κριτήρια Βόριο Β 2+ mg/l 0-2 Βαρέα μέταλλα - ppb - Οξύτητα / αλκαλικότητα ph 6,0-8,5 Λόγος προσρόφησης του νατρίου S.A.R Υπολοιπόμ. νάτριο R.C.S. meq/l - 41

42 3.1.4 Η αξιολόγηση του αρδευτικού νερού Για την ποιοτική διαβάθμιση του νερού άρδευσης έχουν προταθεί διάφοροι τρόποι κατάταξης οι κυριότεροι από τους οποίους είναι η ταξινόμηση του νερού με βάση την ηλεκτρική αγωγιμότητά του (E.C.), την τιμή S.A.R., και την τιμή του υπολειμματικού ανθρακικού νατρίου (R.S.C.) Ταξινόμηση του αρδευτικού νερού με βάση την ηλεκτρική αγωγιμότητά του Το αρδευτικό νερό με βάση την ειδική ηλεκτρική αγωγιμότητα (Ε.C.) κατατάσσεται στις ακόλουθες τέσσερις κατηγορίες ποιότητας (U.S.D.A. Salini Laboratory, 1954) οι οποίες παρουσιάζονται στον Πίνακα 1.5. Πίνακας 1.5. Ταξινόμηση του αρδευτικού νερού με βάση την ηλεκτρική αγωγιμότητα. E.C. (μs/cm στους 25 C) Αλατότητα Συμβολισμός Αξιολόγηση του νερού για άρδευση < 250 Χαμηλή C1 Εκλεκτής ποιότητας Μέση C2 Κατάλληλο για ελαφρώς ανθεκτικά φυτά Υψηλή C3 Κατάλληλο για πολύ ανθεκτικά φυτά > 2250 Πολύ υψηλή C4 Ακατάλληλο για άρδευση Ταξινόμηση του αρδευτικού νερού με βάση την τιμή του S.A.R.. Ανάλογα με την τιμή S.A.R. και την τιμή της ηλεκτρικής τους αγωγιμότητας τα νερά άρδευσης, διακρίνονται σε τέσσερις κατηγορίες. Οι κατηγορίες αυτές για E.C. = 100 μmhοs/cm είναι (Πίνακας 1.6): Πίνακας 1.6. Ταξινόμηση του αρδευτικού νερού με βάση την τιμή του S.A.R.. Τιμή S.A.R.. Περιεκτικότητα σε νάτριο Συμβολισμός Αξιολόγηση του νερού για άρδευση < 10 Μικρή S1 Για όλους τους τύπους εδαφών 10 < S.A.R. < 18 Μέση S2 Κατάλληλο για ελαφριά εδάφη 18 < S.A.R. < 26 Μεγάλη S3 Ακατάλληλο για άρδευση S.A.R. > 26 Πολύ μεγάλη S4 Ακατάλληλο για άρδευση Ταξινόμηση του αρδευτικού νερού με βάση τις τιμές της E.C. και του S.A.R. Με βάση την τιμή της ηλεκτρικής αγωγιμότητας (E.C.) και του λόγου προσροφήσεως του νατρίου (S.A.R.), συντάχθηκε το παρακάτω διάγραμμα, το οποίο μας επιτρέπει να προσδιορίσουμε την προορίζεται για άρδευση (US Salini Laboratory, 1954). Συνολικά το διάγραμμα μας δίνει 16 κατηγορίες νερού οι οποίες είναι: C1 - S 1. Καλή ποιότητα για άρδευση. Επιφυλάξεις μόνο σε περίπτωση πολύ ευαίσθητων φυτών. C1 - S2, C2 - S1. Μέση ποιότητα προς καλή. Τα νερά αυτής της ποιότητας χρησιμοποιούνται με επιφύλαξη στην περίπτωση εδαφών που δεν στραγγίζουν καλά και φυτών που είναι ευαίσθητα στα άλατα. 42

43 C2 - S2, C1 - S3, C3 - S1. Ποιότητα μέση προς μέτρια. Χρήση με επιφύλαξη. Ανάγκη στράγγισης με προσαυξημένες (για απόπλυση) δόσεις και προσθήκη ή όχι γύψου, ανάλογα με την περίπτωση. C1 - S4, C2 - S3, C3 - S2, C4 - S1 Ποιότητα μέτρια προς κακή. Αποκλείονται τα ευαίσθητα και τα βαριά εδάφη. Χρήση με μεγάλη προσοχή σε περιπτώσεις ελαφρών εδαφών, που στραγγίζουν καλά με αυξημένες δόσεις και προσθήκη ή όχι γύψου, ανάλογα με περίπτωση. C2 - S4, C4 - S2, C3 - S3. Ποιότητα κακή. Δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί παρά με μεγάλη προσοχή στην περίπτωση ελαφρών εδαφών που στραγγίζουν καλά και για φυτά ανθεκτικά στα άλατα. Υπάρχει μεγάλος κίνδυνος αύξησης της αλατότητας του εδάφους και της περιεκτικότητας σε νάτριο. Απόπλυση και προσθήκη γύψου απαραίτητες. C3 - S4, C4 - S3. Ποιότητα κακή. Δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί παρά μόνο κάτω από εξαιρετικές συνθήκες. C4 - S4. Ποιότητα πολύ κακή. Απαγορεύεται η χρήση για άρδευση. Σχήμα 3.1 Κατάταξη του νερού άρδευσης με την βοήθεια της ηλεκτρικής του αγωγιμότητας και του S.A.R 43

44 ΤαξινόμησηΤαξινόμηση του νερού άρδευσης με βάση την τιμή του R.S.C. Με κριτήριο την υπολογιζόμενη τιμή R.S.C. το νερό άρδευσης χαρακτηρίζεται ως: Ακατάλληλο για άρδευση, αν R.S.C. > 2,5 mmolc/l Επικίνδυνο για άρδευση, αν 2,5 > R.S.C. > 1,25 mmolc/l Κατάλληλο για άρδευση, αν R.S.C. < 1,25 mmolc/l Ενδεικτική ανθεκτικότητα φυτών που αρδεύονται Σύμφωνα με τους M. Delοye και H. Rebour, η ενδεικτική ανθεκτικότητα φυτών που αρδεύονται με νερό που περιέχει χλωριούχο νάτριο είναι: Μέχρι 5 gr/ lit (= 5000 ppm): Λούπινα, Μηδική, Ζαχαρότευτλα, Βαμβάκι. Mέχρι 3 gr/ lit (= 3000 ppm): Βερικοκιά, Αμυγδαλιά, Συκιά, Ελιά, Αγκινάρα, Λάχανα, Πιπεριά, Κρεμμύδια, Καρότα, Πατάτες, Κριθάρι, Ντομάτα, Αραβόσιτος. Mέχρι 2 gr/ lit (= 2000 ppm): Λεμονιά, Πορτοκαλιά, Μανταρινιά, Μηλιά, Ροδακινιά Δελτίο ανάλυσης δείγματος νερού Για ενημέρωση και εξοικείωση με τον τρόπο καταγραφής των αποτελεσμάτων που προκύπτουν από μία χημική ανάλυση δείγματος νερού στη χώρα μας, δίνεται το παρακάτω δελτίο, όπως το χρησιμοποιούν τα αρμόδια όργανα του Υπουργείου Γεωργίας. ΕΚΘΕΣΗ ΑΝΑΛΥΣΕΩΣ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ ΝΕΡΟΥ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΠΡΟΕΛΕΥΣΕΩΣ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ ΑΠΟΣΤΟΛΕΑΣ:. Αριθ. Πρωτ.:. ΠΕΡΙΟΧΗ ΔΕΙΓΜΑΤΟΛΗΨΙΑΣ: Πόλη: Χωριό:.. Θέση:.. ΠΡΟΟΡΙΣΜΟΣ:. ΗΜΕΡΟΜ. ΔΕΙΓΜΑΤΟΛ.. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΑΝΑΛΥΣΕΩΝ ΚΑΙ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΟ:.. Ηλεκτρική αγωγιμότητα: 650 μmhos/cm σε 25 0 C Πυκνότητα ιόντων υδρογόνου PH:.. 7,7 Ολικά άλατα: ppm Κατιόντα meq/l mgr/l Aνιόντα meq/l mgr/l Ασβέστιο ως Ca ++ 8,6 Ουδ. Ανθρακικό ως CΟ ,0 Μαγνήσιο ως Mg ++ 1,2 Οξιν. Ανθρακικό ως ΗCΟ ,2 Νάτριο ως Na + 1,2 Χλώριο ως Cl - 1,0 Κάλιο ως K + Θειϊκό ως SΟ ,8 Αμμώνιο ως NH 4 + Νιτρικό ως ΝΟ Σίδηρος ως Fe +++ Νιτρώδες - - ως ΝΟ 2 - Σκληρότητα σε Γαλλ. - Υπολειπόμενα ΝΟ 2 CΟ 3 Βαθμούς - Διαύγεια Μόνιμη Αναλογία Na + % Οσμή Παροδική S.A.R. 0,54 Γεύση Ολική Χαρακτηρισμός C3 - S1 Ημερομ. ανάλυσης Γνωμάτευση: Νερό μικρής μέχρι και μέσης αλατότητας (μέση ποιότητα) κατάλληλο για άρδευση εδαφών με καλή στράγγιση ή έκπλυση Σχήμα 3.2 Ανάλυση δείγματος νερού 44

45 Από την ηλεκτρική αγωγιμότητά σε μmhοs / cm στη θερμοκρασία 25 0 C, που βρέθηκε ίση με 650 μmhοs/cm και το λόγο προσρόφησης νατρίου από τη σχέση: S.A.R. [Ca Na Mg 1/ 2 ] 1,2 [8,6 1,2] 1/ 2 0,383 προκύπτει ότι το νερό είναι κατηγορίας C2 - S1. Μέση ποιότητα προς καλή. Τα νερά αυτής της ποιότητας χρησιμοποιούνται με επιφύλαξη στην περίπτωση εδαφών που δεν στραγγίζουν καλά και φυτών που είναι ευαίσθητα στα άλατα (οπωροφόρα) Πρόβλεψη του κινδύνου έμφραξης σταλακτήρων σε συστήματα άρδευσης με σταγόνες Ο κινδύνος έμφραξης των σταλακτήρων γίνεται με τη βοήθεια του υπολογισμού της κρίσιμης θερμοκρασίας Τcr., ως εξής ( Θεοχάρης κ. α., 2006): Τ cr. 97,08738ln(0,38668pHa 0,169174ln(X.Ψ) 2,43479) (3.5) στην οποία είναι X Ca Mg και CO 3 HCO σε meq/l, και pha είναι το παγματικό ph του νερού Η σχέση (1.4) δίνει την κρίσιμη τιμή της θερμοκρασίας του αρδευτικού νερού πάνω από την οποία υπάρχει πρόβλημα έμφραξης των σταλακτήρων. Αν προκύψει ότι η κρίσιμη θερμοκρασία είναι μικρότερη από τη θερμοκρασία της πηγής υδροδότησης, Τ in., τότε είναι βεβαία η ταχύτατη έμφραξη των σταλακτήρων και για το λόγο αυτό πρέπει να αποφεύγεται η εγκατάσταση συστήματος άρδευσης με σταγόνες. Αν προκύψει ότι Τ in. T cr C, υπάρχει πολύ μεγάλος κίνδυνος έμφραξης των σταλακτήρων. Η κατασκευή συστήματος άρδευσης με σταγόνες μάλλον πρέπει να αποφευχθεί. Αν, ωστόσο αποφασιστεί τελικά η εφαρμογή του συστήματος, αυτή πρέπει να γίνεται με ε- ξαιρετική προσοχή και να είναι σε γνώση του χρήστη ότι σίγουρα θα απαιτηθεί η λήψη συχνών μέτρων απόφραξης των σταλακτήρων. Η αποτροπή του κινδύνου έμφραξης επιτυγχάνεται με συνεχή έγχυση οξέος που, προκαλώντας μείωση του pηa, οδηγεί στη μείωση της τιμής του LSI (Πανώρας κ.α.,1992). Θα πρέπει επίσης να μελετηθεί η οικονομική επίπτωση της λήψης μέτρων απόφραξης. Αν προκύψει ότι 35 0 C T cr C, υπάρχει κίνδυνος έμφραξης ο οποίος όμως εύκολα μπορεί να αντιμετωπιστεί. Επιτρέπεται η εγκατάσταση συστήματος άρδευσης με σταγόνες με την παρατήρηση ότι θα απαιτηθεί η λήψη αραιών μέτρων απόφραξης των σταλακτήρων. Και σε αυτή την περίπτωση πρέπει να μελετηθεί η οικονομική επίπτωση της λήψης των μέτρων απόφραξης. Αν προκύψει ότι T cr C, δεν υπάρχει κανένας κίνδυνος έμφραξης των σταλακτήρων και επομένως η εγκατάσταση συστήματος άρδευσης με σταγόνες μπορεί να γίνεται ανεπιφύλακτα. 45

46 3.2 Προβλήματα που οφείλονται στην ποιότητα του νερού Γενικά Η ποιότητα του νερού στο παρελθόν γενικά δεν λαμβάνονταν υπόψη επειδή οι πηγές του νερού ήταν καλής ποιότητας, άφθονες και εύκολα διαθέσιμες. Αυτή η κατάσταση όμως σήμερα αλλάζει. Στα πλαίσια της εντατικοποίησης των καλλιεργειών για μεγιστοποίηση της γεωργικής παραγωγής, η χρήση του νερού παίζει σημαντικό ρόλο. Εξαιτίας της σπουδαιότητας αυτής η χρήση του συνεχώς αυξάνεται και οι εφαρμοζόμενες δόσεις του, πολλές φορές υπερβαίνουν τις κανονικές με αποτέλεσμα να δημιουργούνται προβλήματα στα εδάφη εξαιτίας της ποιότητάς του. Τα προβλήματα που έχουν σχέση με την ποιότητα του νερού άρδευσης και τα οποία παίζουν ρόλο στην εκτίμηση της καταλληλότητάς του για την αρδευόμενη γεωργία, αφορούν την αλάτωση του εδάφους, την τοξική συγκέντρωση ορισμένων ιόντων και την διηθητικότητα του εδάφους Η αλάτωση του εδάφους Το αρδευτικό νερό περιέχει ένα ποσό διαλυμένων αλάτων η ποσότητα και το είδος των οποίων εξαρτάται κυρίως από την ορυκτολογική σύσταση των γεωλογικών στρωμάτων από τα οποία διέρχεται. Τα εδάφη που αρδεύονται με αυτό το νερό εμπλουτίζονται και αυτά με άλατα, με συνέπεια την συνεχή αύξηση της συγκέντρωσης του εδαφικού διαλύματος. Εάν η περίσσεια αυτή των αλάτων δεν απομακρυνθεί από το ριζόστρωμα με κατακόρυφη εκροή τότε η αυξανόμενη οσμωτική πίεση θα προκαλέσει μείωση της ανάπτυξης και της απόδοσης των φυτών. Το ποσό των αλάτων που θα συσωρευτεί στο έδαφος εξαρτάται από την ποιότητα του αρδευτικού νερού, από το σύστημα άρδευσης που θα χρησιμοποιηθεί και από την επαρκή στράγγιση. Η υπερβολική αλατότητα επιδρά αρνητικά στην ανάπτυξη της καλλιέργειας λόγο της μείωσης της διαθεσιμότητας του εδαφικού νερού, επιβραδύνοντας την ανάπτυξη της καλλιέργειας και περιορίζοντας την ανάπτυξη της ρίζας. Η απομάκρυνση των αλάτων επιτυγχάνεται με την εφαρμογή ικανοποιητικής ποσότητας νερού. Η ποσότητα του αρδευτικού νερού που διηθείται στο έδαφος και απομακρύνεται κάτω από το ριζόστρωμα συμπαρασύροντας και τα άλατα λέγεται κλάσμα στράγγισης υπολογίζεται από την σχέση: ποσότητατου νερού που στραγγίζει κάτω από τοριζόστρωμα LF ποσότητατου νερού που εφαρμόζεται στην επιφάνεια Μια τιμή του κλάσματος στράγγισης 0,15 σημαίνει ότι το 15% του αρδευτικού νερού στραγγίζει και το 85% καλύπτει τις ανάγκες της εξατμισοδιαπνοής. Μεγάλη τιμή του κλάσματος στράγγισης συνεπάγεται μικρότερη απόθεση αλάτων. Όταν είναι γνωστή η αλατότητα του αρδευτικού νερού (ECiw) και η τιμή του κλάσματος στράγγισης (LF) τότε είναι δυνατό να υπολογιστεί η ηλεκτρική αγωγιμότητα του νερού που στραγγίζει κάτω από το ριζόστρωμα (ECdw) η οποία είναι κατά προσέγγιση ίση με την ηλεκτρική αγωγιμότητα του εδαφικού νερού. Ο υπολογισμός γίνεται με την επόμενη σχέση: EC EC iw dw LF (3.6) όπου ECdw και ECiw, είναι η ηλεκτρική αγωγιμότητα του νερού στράγγισης και άρδευσης α- ντίστοιχα και LF το κλάσμα στράγγισης. 46

47 Η τιμή της (ECdw) όπως αναφέρθηκε, είναι κατά προσέγγιση ίση με την ηλεκτρική αγωγιμότητα του εδαφικού νερού. Αυτό όμως αφορά το κατώτερο τμήμα του ριζοστρώματος, του οποίου η αλατότητα είναι μεγαλύτερη από αυτή των ανώτερων στρωμάτων. Τα φυτά όμως αντιδρούν στην μέση αλατότητα του ριζοστρώματος και όχι σε εκείνη του ενός μόνο στρώματός του. Επομένως για την αντικειμενική εκτίμηση της αλατότητας των εδαφών και της συνακόλουθης αντίδρασης των φυτών, θα πρέπει να υπολογιστεί η αλατότητα σε διάφορα βάθη του ριζοστρώματος και από τις επιμέρους αυτές τιμές, να εκτιμηθεί η μέση αλατότητα του εδαφικού νερού για το συνολικό βάθος του ριζοστρώματος. Η μέση αλατότητα του ριζοστρώματος μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας το μέσο όρο πέντε σημείων στην περιοχή του ριζοστρώματος με τη βοήθεια του παρακάτω Σχήματος 3.3 (Μήτσιος, 1996). Όπου: Σχήμα 3.3 Προσδιορισμός της αλατότητας. Ecsw0 είναι η ηλεκτρική αγωγιμότητα του νερού στην επιφάνεια του εδάφους ECsw1 το όριο του πρώτου τέταρτου του ριζοστρώματος ECsw2 το όριο του δεύτερου τετάρτου Ecsw3 το όριο του τρίτου τετάρτου και Ecsw4 το όριο του βάθους των ριζών Η αλατότητα του εδαφικού νερού που είναι ο μέσος όρος της αλατότητας του ριζοστρώματος είναι ένα μέγεθος που είναι σχεδόν αδύνατο να μετρηθεί. Στην πράξη η αλατότητα του εδάφους προσδιορίζεται στο νερό κορεσμού του εδαφικού πολτού και αναφέρεται ως εδαφική αλατότητα (ECe). H αλατότητα αυτή είναι κατά προσέγγιση ίση με το μισό της αλατότητας του εδαφικού νερού (ECsw). Αν το κλάσμα στράγγισης LF είναι 0,15-0,20 ο υπολογισμός της αλατότητας του εδαφικού νερού (ECsw) ή η αλατότητα του εκχυλίσματος κορεσμού (ECe), όταν είναι γνωστή η α- λατότητα του αρδευτικού νερού μπορεί να υπολογιστεί (ECiw) μπορεί να υπολογιστεί με την βοήθεια των παρακάτω σχέσεων ( ). ECsw = 3ECiw (3.7) ECe = 1,5ECiw (3.8) ECsw = 2ECe (3.9) 47

48 Επειδή όμως δεν εξασφαλίζονται πάντα οι τιμές 15-20% του επιθυμητού κλάσματος στράγγισης, για τον υπολογισμό της προβλεπόμενης εδαφικής αλατότητας (ECe) χρησιμοποιείται ένας συντελεστής συμπύκνωσης Χ η τιμή του οποίου μεταβάλλεται ανάλογα με την τιμή του κλάσματος στράγγισης και δίνεται από τον Πίνακα 2.1. Η προβλεπόμενη αλατότητα μετά από την χρήση αρδευτικού νερού υπολογίζεται με την σχέση: EC e Όπου: EC X (3.10) iw (ECe) είναι η εδαφική αλατότητα σε ds/m (ECiw) είναι η αλατότητα του αρδευτικού νερού ds/m X είναι ο συντελεστής συμπύκνωσης Πίνακας 2.1. Συντελεστής συμπύκνωσης ανάλογα με το κλάσμα στράγγισης (LF). Κλάσμα στράγγισης (L.F.) Συντελεστής συμπύκνωσης (X) Κλάσμα στράγγισης (L.F.) Συντελεστής συμπύκνωσης (X) 0,05 3,2 0,40 0,9 0,10 2,1 0,50 0,8 0,15 1,6 0,60 0,7 0,20 1,3 0,70 0,6 0,25 1,2 0,80 0,6 0,30 1, Το πρόβλημα της τοξικότητας Η τοξικότητα του νερού άρδευσης αποδίδεται συνήθως στα ιόντα νατρίου, χλωρίου και βορίου, τα οποία όταν προσλαμβάνονται από τα φυτά προκαλούν ζημιές. Η ζημία μπορεί να προκληθεί από κάθε ένα χωριστά ή σε συνδυασμό των τριών προηγούμενων. Ο βαθμός της ζημίας εξαρτάται από το χρόνο, τη συγκέντρωση των προαναφερό-μενων ιόντων, την ευαισθησία του φυτού και τον τρόπο εφαρμογής στην καλλιέργεια και εάν η ζημία είναι αρκετά σοβαρή, η παραγωγή μειώνεται Χλώριο Η πιο κοινή τοξικότητα είναι από το χλώριο που περιέχεται στο νερό άρδευσης. Το χλώριo δεν δεσμεύεται από την στερεά φάση του εδάφους αλλά υπάρχει στο εδαφικό διάλυμα με την μορφή ιόντων. Το χλώριο προσλαμβάνεται από το ριζικό σύστημα των φυτών και με την διαπνοή συσσωρεύεται στα φύλλα, στα οποία προκαλεί συμπτώματα τοξικότητας. Το χλώριο, υπό τη μορφή χλωριόντων, αποτελεί ένα από τα βασικά ανόργανα ανιόντα των υδάτων. Στα φυσικά επιφανειακά και υπόγεια νερά η συγκέντρωση των χλωριόντων διαφέρει και εξαρτάται κυρίως από τη χημική σύσταση των πετρωμάτων, από τα οποία διέρχεται το νερό. Τα ιόντα χλωρίου αποτελούν ένα συντηρητικό δείκτη ο οποίος και δε μεταβάλλεται χημικά. Η απομάκρυνσή τους μπορεί να πραγματοποιηθεί μόνο με καθίζηση, η οποία και προκαλείται κατά τη διάρκεια της εξάτμισης σε πολύ προχωρημένο στάδιο (Custodio, 1997, Καλλιώρας, 2007). 48

49 Οι κυριότερες φυσικές πηγές προέλευσης των ιόντων χλωρίου είναι τα προϊόντα της διάλυσης των εβαποριτών (NaCl), η απόπλυση αλμυρών νερών εγκλωβισμένων σε λεπτόκοκκες ιζηματογενείς αποθέσεις και η θαλάσσια διείσδυση. Σύμφωνα με τον Καλλέργη (2001) ως κύρια πετρώματα προέλευσης ιόντων Cl αναφέρονται οι εβαπορίτες. Η τυπική συγκέντρωση των ιόντων χλωρίου για τις υγρές περιοχές είναι μικρότερη από 10 mg/l, ενώ στις ξηρές ξεπερνά και τα 1000 mg/l. Αναφορικά με τις ανθρώπινες δραστηριότητες, οι οποίες εντείνουν το φαινόμενο της υφαλμύρινσης των υπογείων νερών, αυτές είναι τα άλατα των δρόμων για αποπαγοποίηση, τα βιομηχανικά, οικιακά και αγροχημικά απόβλητα, οι αλμύρες πετρελαϊκών πεδίων και η θαλάσσια διείσδυση λόγω αντλήσεων. Οι Richter and Kreitler (1993) αναφέρουν ότι η συγκέντρωση των ιόντων χλωρίου στο βρόχινο νερό συνήθως κυμαίνεται μεταξύ 1-20 mg/l στη στενή ζώνη της ακτογραμμής, ενώ μεταβάλλεται σε λιγότερο από 1 mg/l προς την ενδοχώρα. Θεωρείται ότι υγρά σταγονίδια θαλασσινού νερού τα οποία είτε ψεκάζονται κατευθείαν από τη θάλασσα είτε μεταφέρονται μέσω ανέμων, ενδέχεται να ρυπάνουν επιφανειακά νερά της ενδοχώρας ή να επικαθίσουν στην επιφάνεια προκαλώντας αλμύρινση του εδάφους (Καλλιώρας, 2007). Πίνακας 2.1. Κατάταξη του αρδευτικού νερού σε σχέση με την περιεκτικότητά του σε χλώριο. Περιεκτικότητα νερού σε Cl (ppm) Επίδραση στις καλλιέργειες < 70 Ασφαλές για όλες τις καλλιέργειες Σε ευαίσθητες καλλιέργειες προκαλούν ζημιές Σε μικρής αντοχής καλλιέργειες προκαλούν ζημιές > 350 Προκαλεί αρκετά προβλήματα Λόγω της συντηρητικής χημικής συμπεριφοράς των ιόντων χλωρίου καθώς επίσης και λόγω της συμμετοχής τους στις διαδικασίες της υφαλμύρινσης των υπογείων νερών, τα ιόντα αυτά χρησιμοποιούνται ως η κύρια παράμετρος προσδιορισμού της υποβάθμισης των υπογείων νερών (Todd, 1959, Custodio and Llamas, 1976, Custodio et al., 1987, Custodio, 1997). Στη χώρα µας, σε πολλές περιοχές, παρατηρούνται υψηλές τιμές χλωριόντων στα υπόγεια νερά. Στον παραπάνω Πίνακα 2.1 παρουσιάζεται η ταξινόμηση του αρδευτικού νερού με βάση την περιεκτικότητα του σε χλώριο Νάτριο Τα ιόντα Νατρίου (Na + ) προέρχονται από την αποσύνθεση των αστρίων ή από άλατα του νατρίου κατά τους Richter and Kreitler (1993), ενώ σύμφωνα με τον Καλλέργη (2001), ως κύρια προέλευση έχουν τον αλβίτη, τα αργιλικά ορυκτά, εβαπορίτες όπως ο αλίτης και διάφορα βιομηχανικά απόβλητα. Οι συγκεντρώσεις των ιόντων νατρίου γενικά είναι μικρότερες των 200 mg/l. Οι υψηλές τιμές των συγκεντρώσεων του νατρίου οφείλονται στο μεγάλο χρόνο παραμονής του υπόγειου νερού στο έδαφος και στη συνδυασμένη δράση της ιοντικής ανταλλαγής και της διάλυσης του ασβεστίτη, δολομίτη και των αργιλικών ορυκτών. Πολλοί ερευνητές έχουν χρησιμοποιήσει τις συγκεντρώσεις των ιόντων νατρίου, όπως και του καλίου, για τον προσδιορισμό του είδους των αλμυρών υπόγειων νερών (Custodio, 1987, Leonard and Ward, 1962, Dazy et al., 1995, Kim et al., 2003), όπως επίσης και για τον προσ- 49

50 διορισμό των υδροχημικών χαρακτηριστικών και των συνθηκών τροφοδοσίας για τα διάφορα υδροφόρα στρώματα Η τοξικότητα νατρίου δεν εντοπίζεται τόσο εύκολα όσο η τοξικότητα χλωρίου. Τα συμπτώματα από το νάτριο οφείλονται στην μεγάλη συγκέντρωση του νατρίου στο νερό αρδεύσεως (μεγάλη συγκέντρωση νατρίου ή μεγάλο S.A.R.). Στον παρακάτω Πίνακα 2.2 παρουσιάζεται η κατηγοριοποίηση του νερού άρδευσης, με βάση τις συγκεντρώσεις των ιόντων Na + και Cl -. Πίνακας 2.2. Ευπάθεια μερικών καλλιεργειών σε ζημίες στα φύλλα από το αρδευτικό νερό. Συγκεντρώσεις Na + ή Cl - σε meq/l που προκαλούν ζημιές στα φύλλα < > 20 Αμυγδαλιά Αμπέλι Μηδική Κουνουπίδι Βερικοκιά Πιπεριά Κριθάρι Βαμβάκι Εσπεριδοειδή Πατάτα Αραβόσιτος Ζαχαρότευτλα Δαμασκηνιά Τομάτα Αγγουριά Ηλίανθος Βόριο Το βόριο, είναι ένα απαραίτητο στοιχείο για την αύξηση των φυτών. Το βόριο απαιτείται σε σχετικά μικρές ποσότητες, εντούτοις, εάν εμφανίζεται σε ποσότητες αρκετά μεγαλύτερες από τις απαιτούμενες, γίνεται τοξικό. Για μερικές καλλιέργειες, συγκέντρωση βορίου 0,2 mg/l στο νερό είναι απαραίτητη, ενώ 1 έως 2 mg/l μπορεί να είναι τοξική. Το επιφανειακό νερό περιέχει σπάνια αρκετό βόριο για να είναι τοξικό αλλά το υπόγειο νερό μπορεί να περιέχει ποσότητες σε τοξικά επίπεδα, ειδικά κοντά σε γεωθερμικές περιοχές και σεισμικά ρήγματα. Πίνακας 2.3. Κατάταξη του αρδευτικού νερού σε σχέση με την περιεκτικότητά του σε βόριο. Ποιότητα Αρδευτικού νερού Καλλιέργειες Ευπαθείς Μέτρια ανθεκτικές Ανθεκτικές Άριστη < 0,33 < 0,67 < 1,00 Καλη 0,33-0,67 0,67-1,33 1,00-2,00 Ανεκτη 0,67-1,00 1,33-2,00 2,00-3,00 Αμφίβολη 1,00-1,25 2,00-2,50 3,00-3,75 Επιβλαβης > 1,25 > 2,50 > 3, Το πρόβλημα της διηθητικότητας Η ποιότητα του αρδευτικού νερού επηρεάζει την διηθητικότητα του εδάφους. Η μειωμένη διηθητικότητα, που είναι αποτέλεσμα της ποιότητας του νερού εμφανίζεται αρχικά στα πρώτα εκατοστά της επιφάνειας του εδάφους. Η διηθητικότητα του εδάφους αυξάνεται, με την αύξηση της αλατότητας του εδάφους και μειώνεται τόσο με την μείωση της αλατότητας όσο και με την αύξηση του S.A.R. Είναι γνωστό ότι το S.A.R. εκφράζει την ικανότητα του νερού να εφοδιάζει την εναλλακτική φάση του εδάφους με ιόντα νατρίου με αποτέλεσμα να επηρεάζεται η διηθητικότητα του εδάφους. Επομένως δύο παράγοντες, αλατότητα και S.A.R., πρέπει να εξεταστούν από κοινού για την αξιολόγηση ενός προβλήματος διηθητικότητας. 50

51 3.2.5 Η επίδραση της ποιότητας του αρδευτικού νερού στη επιλογή των συστημάτων άρδευσης Όταν το νερό είναι κρύο και οι καλλιέργειες παρουσιάζουν σχετική ευπάθεια σε αυτό ή όταν το νερό περιέχει άλατα και προκαλεί εγκαύματα στο φύλλωμα των καλλιεργειών αποφεύγεται το σύστημα καταιονισμού και εφαρμόζεται η επιφανειακή άρδευση. Εφόσον υπάρχει η δυνατότητα, συνιστάται η προθέρμανση του νερού σε υπαίθριες δεξαμενές, για να αποκτήσει κατάλληλη θερμοκρασία, η οποία κυμαίνεται γύρω στους 25 ºC Επιλογή του συστήματος άρδευσης με αλατούχο νερό Η επιλογή του συστήματος άρδευσης με αλατούχο νερό, σχετίζεται με τον τρόπο και την θέση της συγκέντρωσης των αλάτων στο έδαφος. Η κατανομή των αλάτων ανάλογα με την εφαρμοζόμενη μέθοδο άρδευσης φαίνεται στο παρακάτω Σχήμα 3.4. Από τα σχήματα α και β, φαίνεται ότι ο καταιονισμός και η κατάκλιση συμβάλλουν στην ομοιόμορφη κατανομή των αλάτων, με τάση αύξησης της συγκέντρωσης σε σχέση με το βάθος του εδάφους. Στα σχήματα γ και δ φαίνεται ότι η άρδευση με σταγόνες καθώς και η άρδευση με αυλάκια, συμβάλλουν στο σχηματισμό ενός απιοειδούς δακτυλίου περί τον σταλλακτήρα και το αυλάκι, στην περιφέρεια του οποίου εμφανίζεται υψηλή συγκέντρωση αλάτων. Από τα διάφορα συστήματα άρδευσης, η άρδευση με σταγόνες φαίνεται ότι πλεονεκτεί αν η αλατότητα του εδάφους είναι μεγαλύτερη από την αλατότητα της ανοχής των φυτών. Όμως και στα συστήματα άρδευσης με σταγόνες τα αλατούχα νερά, προκαλούν σοβαρά προβλήματα εμφράξεων στους σταλλακτήρες του λόγω καθίζησης των διαλυμένων αλάτων στην έξοδο του νερού. Το πρόβλημα αυτό είναι μικρότερο στα ακροφύσια των εκτοξευτήρων του συστήματος καταιονισμού. Η έμφραξη των σταλλακτήρων αποτελεί το σοβαρότερο μειονέκτημά τους και μπορεί να προκαλέσει διάφορα προβλήματα ακόμη και την πλήρη αποτυχία του έργου. Σχήμα 3.4 Συγκέντρωση των αλάτων στο έδαφος ανάλογα με την μέθοδο άρδευσης (Σινάνης, 2003). Η έμφραξη των σταλακτήρων προκύπτει συνήθως την από απόθεση αλάτων ενός ή περισσότερων από τα μέταλλα ασβέστιο, μαγνήσιο, σίδηρο ή μαγγάνιο. Η πιο συνηθισμένη είναι η απόθεση των ανθρακικών αλάτων ασβεστίου και μαγνησίου, η οποία εξαρτάται από τη θερ- 51

52 μοκρασία και το ph του νερού. Μια αύξηση είτε στο ph είτε στη θερμοκρασία μειώνει τη διαλυτότητα των αλάτων στο νερό και οδηγεί στην απόθεση τους. Ο καθοριστικός παράγοντας στη δυνατότητα εφαρμογής των συστημάτων άρδευσης με σταγόνες είναι έμφραξη των σταλλακτήρων η οποία μπορεί να οφείλεται σε φυσικά, βιολογικά ή χημικά αίτια. Η έμφραξη από χημικά αίτια (είναι η κυριότερη αιτία σε νερά γεωτρήσεων και προκύπτει συνήθως από την απόθεση αλάτων ενός ή περισσότερων από τα μέταλλα α- σβέστιο, μαγνήσιο, σίδηρο ή μαγγάνιο. Η πιο συνηθισμένη είναι η απόθεση των ανθρακικών αλάτων του ασβεστίου και του μαγνησίου, η οποία εξαρτάται από τη θερμοκρασία και το ph του νερού. Μια αύξηση είτε στο ph είτε τη θερμοκρασία μειώνει τη διαλυτότητα του CaCO3 και του MgCO3 και οδηγεί στην απόθεση τους. Ο κίνδυνος έμφραξης των σταλλακτήρων από την CaCO3 και MgCO3 μπορεί να προβλεφθεί αλλά δεν υπάρχει μέθοδος με την οποία να μπορεί να εκτιμηθεί ποσοτικά το μέγεθος του κινδύνου, μιας και το όλο φαινόμενο επηρεάζεται από πολλούς παράγοντες. Μια πρώτη προσέγγιση της εκτίμησης της απόθεσης αυτής γίνεται με την τιμή του δείκτη κορεσμού Langelier (Ayers, and Westcot, 1976, 1985, Μήτσιος, 1999) που αναφέρει ότι στο σημείο κορεσμού του ασβεστίου και του μαγνησίου, το οποίο χαρακτηρίζεται από τη διαλυτότητα των όξινων ανθρακικών αλάτων των μετάλλων και συνεπώς από την παρουσία όξινων ανθρακικών ιόντων, ευνοείται η απόθεση CaCO3 και MgCO3 όταν υπάρχουν οι κατάλληλες συνθήκες θερμοκρασίας και pη. Η τιμή του δείκτη κορεσμού του Langelier (Langelier Saturation Index, LSI) είναι η διαφορά μεταξύ του μετρούμενου στο εργαστήριο pη του νερού, pηa, και του θεωρητικού pη του νερού, pηc, που υπολογίζεται με βάση τα δεδομένα της χημικής ανάλυσης από τη σχέση: LSI pha PHc (3.11) Αυτός ο δείκτης είναι μια ποιοτική ένδειξη της τάσης των CaCO3 και MgCO3 να αποτίθεται ή να διαλύονται. Εάν ο δείκτης είναι θετικός, το CaCO3 και το MgCO3 τείνουν να αποτίθεται, αν είναι αρνητικός τείνουν να διαλύονται και αν είναι μηδέν, το νερό είναι σε ισορροπία. Η τιμή του pha λαμβάνεται από τα εργαστηριακά στοιχεία και θεωρείται ότι παραμένει σταθερή (διαφοροποιείται ελάχιστα στις μεταβολές της θερμοκρασίας). Η τιμή του phc υπολογίζεται από την εξίσωση: phc (pk pk sp) p(ca Mg) p(co 3 HCO 3) (3.12) όπου: HCO 3 H CO3 pk είναι η σταθερά ιονισμού του HCO3 - και εξαρτάται από τη θερμοκρασία. pk sp είναι η σταθερά του γινομένου της διαλυτότητας του CaCO3 που εξαρτάται από τη θερμοκρασία. (Ca 2+ + Mg 2+ ) είναι η τιμή που προκύπτει από το άθροισμα της συγκέντρωσης των ιόντων Ca 2+ και Mg 2+ σε meq/l. (CO3-2 + HCO3 - ) είναι η τιμή που προκύπτει από το άθροισμα της συγκέντρωσης των ιόντων CO3-2 και HCO3 - σε meq/l. Οι (Θεοχάρης κ.α., 2006) ανέπτυξαν από τις παραπάνω εξισώσεις με τη διαδικασία παλινδρόμησης τη σχέση: 0,0103T LSI pha 2,5861e 0,4375ln((Ca Mg)(CO HCO )) 6, (3.13) από την οποία παρέχεται η δυνατότητα άμεσου υπολογισμού του LSI αν είναι γνωστή η τιμή 52

53 του pha, η θερμοκρασία του νερού σε 0 C και οι συγκεντρώσεις των ιόντων των Ca 2+, Mg 2+, CO3-2, HCO3 - σε meq/l (Θεοχάρης κ.α., 2006). Ο κινδύνος έμφραξης των σταλακτήρων εκτιμάται με τη βοήθεια του υπολογισμού της κρίσιμης θερμοκρασίας, Τcr., (Θεοχάρης κ. α., 2006) όπως περιγράφεται στην παράγραφο

54 4 Οι ανάγκες των φυτών σε νερό 4.1 Γενικά. Τα φυτά, για να τραφούν, παίρνουν νερό από το έδαφος με τα ριζικά τους τριχίδια με την ακόλουθη τεχνική: Το πρώτο κύτταρο του ριζικού τριχιδίου, το οποίο έρχεται σε επαφή με το εδαφικό νερό, επειδή έχει κυτταρικό χυμό πυκνότερο από το διάλυμα του εδαφικού νερού, απορροφά νερό από το έδαφος, με αυτό τον τρόπο όμως χάνει την ισορροπία του με το αμέσως επόμενο κύτταρο του φυτού. Το επόμενο κύτταρο του φυτού, επειδή έχει κυτταρικό χυμό πυκνότερο από τον κυτταρικό χυμό του πρώτου κυττάρου, παίρνει από αυτό νερό και έτσι το πρώτο κύτταρο επειδή δεν μπορεί να ισορροπήσει το διάλυμα του κυτταρικού του χυμού με το διάλυμα του εδαφικού νερού, απορροφά συνεχώς νερό από το έδαφος. Η διαδικασία αυτή επαναλαμβάνεται και στα επόμενα κύτταρα του φυτού. Το φυτό, αφού συγκρατήσει τα αναγκαία για να ζήσει θρεπτικά συστατικά, αποβάλλει το νερό από τα φύλλα υπό μορφή υδρατμών. Η αποβολή αυτή του νερού λέγεται δ ι α π ν ο ή. Τα φυτά αποβάλλουν με τη διαπνοή το 99,8 % του νερού, που απορροφούν με τις ρίζες και μόνο το 0,2 % χρησιμοποιούν για την δημιουργία ιστών τους. Παράλληλα με τη διαπνοή των φυτών, λαμβάνει χώρα και εξάτμιση από την επιφάνεια του εδάφους της καλλιέργειας. Με τον όρο υ δ α το κ α τ α ν ά λ ω σ η, των καλλιεργειών, νοείται η συνολική ποσότητα νερού, που χρησιμοποιείται για τη διαπνοή των φυτών, την εξάτμιση από τις επιφάνειες φυτών και εδάφους, καθώς και η ποσότητα που χρειάζεται για κατασκευή των ιστών και του κορμού των φυτών. Με τον όρο ε ξ α τ μ ι σ ο δ ι α π ν ο ή, (evapotranspiration) νοείται η ποσότητα του νερού, που καταναλώνεται στη διαπνοή των φυτών και στην εξάτμιση των υγρών μερών του φυτού και του εδάφους κατά τη διάρκεια μιας ορισμένης περιόδου. Η διαπνοή, που είναι γενικά αποτέλεσμα βιολογικών διεργασιών, και η εξάτμιση, που είναι φυσικό φαινόμενο, αναφέρονται μαζί για ευκολία επειδή είναι δύσκολο να διαχωριστούν ποσοτικά. Έρευνες των τελευταίων ετών οδήγησαν στο διαχωρισμό της εξάτμισης του εδάφους από τη διαπνοή. (Ritchie, 1974). Η πραγματική διαπνοή συσχετίσθηκε με επιτυχία με παραμέτρους όπως το μέγεθος των φύλλων του φυτού, την εδαφική υγρασία και την δυναμική διαπνοή. Όμως τέτοια διάκριση δεν γίνεται για όλους τους πρακτικούς σκοπούς όπου η εξατμισοδιαπνοή θεωρείται ενιαία μεταβλητή και ίση με την υδατοκατανάλωση. 54

55 4.2 Η εξάτμιση από τα εδάφη. Όταν ο φρεάτιος ορίζοντας ευρίσκεται κοντά στην επιφάνεια του εδάφους, ή εξάτμιση από αυτή ισούται περίπου με την εξάτμιση από την ελεύθερη επιφάνεια νερού. Όταν όμως ο φρεάτιος ορίζοντας ταπεινώνεται, η εξάτμιση από την επιφάνεια του εδάφους μειώνεται, και γίνεται αμελητέα το εδαφικό νερό δεν μπορεί πλέον να φθάσει με την τριχοειδή ανύψωσή του μέχρι την επιφάνεια. Όταν εφαρμόζεται άρδευση με κατάκλυση, σημαντικές ποσότητες νερού εξατμίζονται απ' ευθείας από την επιφάνεια του εδάφους, χωρίς προηγουμένως να περάσουν δια μέσου των ριζών, του βλαστού και του φυλλώματος των φυτών. Εάν επισυμβούν βροχοπτώσεις μικρού ύψους κατά την διάρκεια της περιόδου ανάπτυξης των φυτών, το μεγαλύτερο μέρος (αν όχι το σύνολο) του νερού παραμένει πάνω στα φύλλα φύλλων, από όπου στη συνέχεια εξατμίζεται χωρίς επίσης να περάσει δια μέσου των φυτών. Το νερό των βροχοπτώσεων, ύψους μικρότερου των 25 mm, σπάνια εισδύει σε επαρκές βάθος μέσα στο έδαφος, ώστε να καταστεί δυνατή η χρησιμοποίησή του από τα φυτά. Έτσι το νερό, που προέρχεται από τις βροχοπτώσεις μικρού ύψους ή από την εφαρμογή μικρών ποσοτήτων με άρδευση με καταιονισμό, ενδέχεται να μη χρησιμοποιηθεί για τη διαπνοή των φυτών. Από την περαιτέρω εξέταση του θέματος προκύπτει ότι, παρά τα ανωτέρω, υπό κανονικές συνθήκες, το νερό που εξατμίζεται απ' ευθείας από το έδαφος ή την επιφάνεια των φύλλων, ασκεί ευεργετική επίδραση, διότι έτσι περιορίζονται αντίστοιχα οι ποσότητες οι οποίες διαφορετικά θα αποβάλλονταν από τα φυτά με τη διαπνοή τους. Αυτό ισχύει με την προϋπόθεση ότι έχει πλήρως συμπληρωθεί η ανάπτυξη των φυτών. Κατά την αρχή, ή το τέλος της περιόδου ανάπτυξης των φυτών, οπότε η διαπνοή τους είναι περιορισμένη, ενδέχεται η εξάτμιση από την επιφάνεια του υγρού εδάφους να ξεπερνάει την εξατμισοδιαπνοή των καλλιεργειών. Οι υφιστάμενες απόψεις, για την επίδραση των καλλιεργητικών εργασιών στο μέγεθος των ποσοτήτων νερού που εξατμίζονται απ' ευθείας από το έδαφος, εμφανίζουν πολλές διαφορές. Από έρευνες που εκτελέστηκαν πρόσφατα, προέκυψαν σοβαρές αμφιβολίες σχετικά με την υποβοήθηση της συγκράτησης του νερού στο έδαφος με την εξάπλωση πάνω στην επιφάνεια του εδάφους, προστατευτικής στρώσης από φυτικά υπολείμματα ή άλλα υλικά. Η στρώση αύτη εθεωρείτο ότι συντελεί στον περιορισμό των απωλειών από εξάτμιση σε εδάφη, τα οποία δεν είναι υπερβολικά υγρά ή εμφανίζουν φρεάτιο ορίζοντα σε μικρό βάθος. Ύστερα από νεωτέρες έρευνες, η διατύπωση γενικών συμπερασμάτων για την επίδραση των καλλιεργητικών εργασιών στις απώλειες από άμεση εξάτμιση από τα εδάφη πρέπει να γίνεται με μεγάλη προσοχή λόγω των πολλών μεταβλητών παραγόντων που υπεισέρχονται, όπως είναι η απόσταση των πηγών προέλευσης του νερού, το αρχικό ποσοστό υγρασίας των μη κορεσμένων με νερό εδαφών, η μηχανική σύσταση και η δομή των εδαφών και η ηλεκτρική αγωγιμότητα του νερού. 4.3 Η διαπνοή Ως διαπνοή νοείται η λειτουργία κατά την οποία αποβάλλονται από τα φυτά, και ιδιαίτερα από τα φύλλα τους, υδρατμοί προς τον ατμοσφαιρικό αέρα. Κατά τη διάρκεια της περιόδου ανάπτυξης των φυτών παρατηρείται συνεχής κίνηση του νερού από το έδαφος προς τις ρίζες και στη συνέχεια προς το βλαστό και το φύλλωμα τους. 55

56 Η ταχύτητα του νερού που κινείται μέσα στα φύλλα ποικίλλει μεταξύ 0,30 και 1,20 m/h. Κάτω από συνθήκες όμως υψηλής θερμοκρασίας, ξηρής ατμόσφαιρας και πνοής ξηρού ανέμου, η ταχύτητα αύτη μπορεί να αυξηθεί σημαντικά. Μικρό μόνο ποσοστό της υγρασίας, που απορροφάται από τις ρίζες, συγκρατείται από τα φυτά. Εάν η αποβαλλόμενη ποσότητα νερού από τα φύλλα είναι μεγαλύτερη από την απορροφούμενη από τις ρίζες, η ανάπτυξη των φυτών παρεμποδίζεται και επέρχεται η μάρανση τους. Εξ άλλου, όταν οι συνθήκες είναι τέτοιες ώστε να προκαλείται υπερβολική διαπνοή, το διαθέσιμο νερό δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί στο σύνολό του επωφελώς από τα φυτά. Για τη μετατροπή ενός κυβικού εκατοστόμετρου νερού σε υδρατμό, κατά την αποβολή του από τα φύλλα προς την ατμόσφαιρα, απαιτούνται 590 θερμίδες. Έτσι η διαπνοή επιταχύνεται ή επιβραδύνεται, ανάλογα με το ποσό της διαθέσιμης θερμότητας, η οποία μπορεί να ληφθεί από το έδαφος ή από τον ατμοσφαιρικό αέρα ή ακόμα και από το ίδιο το φυτό. Το μεγαλύτερο ποσοστό της θερμικής ενέργειας, η οποία χρησιμοποιείται για τη διαπνοή των φυτών, ακόμα και όταν αυτή συμβαίνει σε μικρά χρονικά διαστήματα, προέρχεται από την ηλιακή ακτινοβολία. Σύμφωνα με τα παραπάνω, για την ατμοποίηση δεδομένης ποσότητας νερού απαιτείται αντίστοιχο ποσό θερμότητας. Εάν επομένως η διαθέσιμη θερμότητα χρησιμοποιείται για εξάτμιση από την επιφάνεια του εδάφους, αυτή δεν μπορεί να συντελέσει στην ατμοποίηση του νερού από τα στόματα των φύλλων των φυτών. Έτσι η ποσότητα νερού που προέρχεται από βροχόπτωση μικρού ύψους, η οποία παραμένει στην επιφάνεια του εδάφους ή στα φύλλα, μπορεί να εξατμιστεί, αφού χρησιμοποιεί ολόκληρο το διαθέσιμο ποσό θερμότητας, με αποτέλεσμα την αντίστοιχη μείωση της διαπνοής των φυτών. Έστω, για παράδειγμα, ότι κατά την ξηρή εποχή του έτους επισυνέβη βροχόπτωση ύψους 5 mm, ήτοι συγκρατήθηκε στο σύνολό της από τα φύλλα των αναπτυσσόμενων φυτών, ενώ η ημερήσια εξατμισοδιαπνοή ανερχότανε σε 12,5 mm. Πειραματικά προσδιορίστηκε ότι η εξατμισοδιαπνοή πραγματοποιείται κυρίως την ημέρα. Έτσι, αν η διάρκεια της ημέρας ήταν 12 ώρες, έπεται ότι η μέση ωριαία εξατμισοδιαπνοή ι- σούται, για την εξεταζόμενη περίπτωση, με 1,042 mm. Γύρω στο μεσημέρι, η εξατμισοδιαπνοή έχει τιμή περίπου διπλάσια από τη μέση τιμή, ήτοι στην προκειμένη περίπτωση 2 mm. Συνεπώς, ολόκληρη η ποσότητα νερού, που συγκρατήθηκε από την προηγούμενη βροχόπτωση ύψους 5 mm, μπορεί να εξατμισθεί μέσα σε 2,5 ώρες, κατά τη διάρκεια των οποίων αναστέλλεται η διαπνοή των φυτών. Πολλές φορές δεν λαμβάνεται υπ' όψη το γεγονός ότι οι βροχοπτώσεις μικρού ύψους μπορούν να καλύψουν μέρος από την κανονική ημερησία εξατμισοδιαπνοή. Η ευεργετική όμως επίδραση των υπόψη βροχοπτώσεων διαπιστώνεται εύκολα από την απλή παρατήρηση των συνθηκών αναζωογόνησης των φυτών τα οποία περιήλθαν σε προσωρινή μάρανση. Πολλές φορές, οι βροχοπτώσεις ύψους μικρότερου του 10 mm δεν λαμβάνονται υπ' όψη στις μελέτες, διότι γίνεται η εσφαλμένη παραδοχή ότι το νερό πρέπει να εισχωρήσει μέσα στο ριζόστρωμα των φυτών για να έχει επωφελή επίδραση στην ανάπτυξη αυτών. Όταν όμως τα φυτά έχουν ήδη αναπτυχθεί πάνω από την επιφάνεια του εδάφους, η χορήγηση μικρής ποσότητας νερού από βροχόπτωση ή από άρδευση, έχει σαν αποτέλεσμα αντίστοιχη μείωση της υγρασίας, που απορροφάται από τις ρίζες, με την προϋπόθεση βέβαια ότι δεν πνέει ισχυρός άνεμος. 56

57 4.4 Η υδατοκατανάλωση της φυσικής βλάστησης Η κατανάλωση νερού από την φυσική αυτοφυή βλάστηση συνεπάγεται αντίστοιχη μείωση των ποσοτήτων, οι οποίες μπορούν να διατεθούν στα καλλιεργούμενα φυτά. Επομένως, η υδατοκατανάλωση των αυτοφυών φυτών, τα οποία αναπτύσσονται στις υγρές ή αρδευόμενες εκτάσεις, καθώς και κατά μήκος της κοίτης των ρευμάτων, έχει μεγάλη σπουδαιότητα για τον υπολογισμό των αναγκών σε νερό μίας περιοχής, και ιδιαίτερα κατά τις περιόδους ξηρασίας. Η σημασία της κατανάλωσης νερού από τα μη παραγωγικά φυτά αναγνωρίζεται γενικά από τους επιφορτισμένους με τη διαχείριση και διανομή του αρδευτικού νερού διοικητικούς παράγοντες και επιστήμονες, ειδικότερα όταν επιδιώκεται ο καταμερισμός του νερού σε περισσότερες περιοχές και η ορθολογική και δίκαιη ικανοποίηση των διαφόρων απαιτήσεων. Κατά τον προγραμματισμό των νέων αρδευτικών έργων, ιδιαίτερη προσοχή πρέπει να δίνεται στη μεταβολή της εξατμισοδιαπνοής, η οποία θα πραγματοποιηθεί στην περιοχή, που εξετάζεται κάθε φορά, ως συνέπεια της αντικατάστασης της φυσικής βλάστησής της από αρδευόμενες καλλιέργειες. Η ανάπτυξη των διαφόρων αυτοφυών φυτών εξαρτάται από την ύπαρξη διαθέσιμης υγρασίας, που μπορεί να επαρκέσει για την ικανοποίηση των καταναλωτικών αναγκών τους. Έτσι ενώ η φυσική επιλογή των διαφόρων ειδών επηρεάζεται σημαντικά από τις συνθήκες του περιβάλλοντος, η κατά την επιφάνεια επέκταση της βλάστησης τους στις αρδευόμενες περιοχές, είναι συνάρτηση της δυνατότητας εξεύρεσης από τα αυτοφυή φυτά της απαιτουμένης ποσότητας νερού για την ανάπτυξή τους. Αλλά και άλλοι παράγοντες, όπως η θερμοκρασία, η υγρασία του εδάφους και οι φυσικές και χημικές ιδιότητές του, επιδρούν επίσης στην ανάπτύξη και κατανομή της φυσικής βλάστησης. Ο κυριότερος πάντως παράγοντας είναι το νερό. Η ανάπτυξη της φυσικής βλάστησης συνεπάγεται κατανάλωση σημαντικών ποσοτήτων από τα διαθέσιμα νερά των διαφόρων περιοχών. Από σχετικές μετρήσεις προέκυψε ότι τα υδρόφιλα αυτοφυή φυτά καταναλώνουν νερό κατά 50 έως100 % περισσότερο από τις περισσότερες καλλιέργειες. Μερικά από υπόψη φυτά αναπτύσσονται μέσα ή δίπλα στην κοίτη των διωρύγων και των τάφρων, και έτσι εκθέτονται κατά στενές λωρίδες στον ήλιο και τους ανέμους, με αποτέλεσμα να προκαλούν σημαντικότατη υδατοκατανάλωση. Κάτω από τέτοιες συνθήκες, η κατά μήκος ενός χιλιομέτρου διώρυγας, ή τάφρου αναπτυσσόμενη φυσική βλάστηση είναι δυνατό να καταναλίσκει ποσότητα νερού η οποία θα ήταν αρκετή για την άρδευση 2 έως 2,5 εκταρίων μηδικής ή και ακόμα μεγαλύτερης έκτασης με φυτά εκτεταμένης καλλιέργειας, ή οπωροφόρα δένδρα. Η υδατοκατανάλωση των υδρόφιλων αυτοφυών φυτών είναι συνήθως ίση, ή και μεγαλύτερη από την εξάτμιση της ελεύθερης επιφάνειας του νερού. 4.5 Η εξατμισοδιαπνοή Από την εξατμισοδιαπνοή εξαρτώνται όχι μόνο οι απαιτούμενες ποσότητες αρδευτικού νερού, ανεξάρτητα από την προέλευσή του, αλλά και γενικά η εφαρμογή των αρδεύσεων και η οικονομική ευστάθεια των έργων, που κατασκευάζονται για το σκοπό αυτό. Έτσι, η πραγματοποιούμενη εξατμισοδιαπνοή, αποτελεί σημαντικότατο κριτήριο για την διευθέτηση των διαφορών, οι οποίες ανακύπτουν κατά την κατανομή των νερών των μεγάλων ποταμών, σε διάφορες περιοχές, ή κράτη. 57

58 Στις ξηρές και τις ημίξηρες περιοχές, πριν να επιχειρηθεί η εξασφάλιση της εκμετάλλευσης όλων των υδατικών πόρων που υπάρχουν, ενδείκνυται να εξετασθούν κατά προτεραιότητα οι ανάγκες εξατμισοδιαπνοής στις διάφορες επί μέρους εκτάσεις Ορισμός της εξατμισοδιαπνοής Η εξατμισοδιαπνοή, είναι το άθροισμα των εξής δύο παραγόντων: Της διαπνοής, ήτοι της ποσότητας του νερού η οποία απορροφάται από τις ρίζες των φυτών και στη συνεχεία χρησιμοποιείται είτε για την διάπλαση των ιστών των φυτών, είτε αποβάλλεται από το φύλλωμα στον ατμοσφαιρικό αέρα και Της εξάτμισης, η οποία εκφράζει την ποσότητα του νερού, που εξατμίζεται από το παρακείμενο έδαφος, από την ελεύθερη επιφάνεια των υδαταποθηκών, διωρύγων κλπ., και από την επιφάνεια των φύλλων των φυτών. Το νερό, το οποίο παρέχεται από τις βροχοπτώσεις, από τη δροσιά, ή από την άρδευση με καταιονισμό, και στη συνεχεία εξατμίζεται χωρίς να περάσει μέσα από τα φυτά, αποτελεί ένα μέρος της εξατμισοδιαπνοής. Η εξατμισοδιαπνοή είναι δυνατό να εκφράζει τις απαιτήσεις μίας καλλιέργειας, ενός αγροκτήματος, μίας περιοχής, ή και ολόκληρης πεδιάδας. Όταν είναι γνωστή η εξατμισοδιαπνοή των καλλιεργειών, είναι δυνατό με ευκολία να υπολογιστεί η αντίστοιχη τιμή, που αφορά στις διάφορες εκτάσεις. Έτσι, ο όρος εξατμισοδιαπνοή και η σχετική ανάπτυξη που γίνεται παρακάτω, αναφέρονται γενικά στις καλλιέργειες Παράγοντες που επηρεάζουν την εξατμισοδιαπνοή Η εξατμισοδιαπνοή επηρεάζεται από φυσικούς και βιολογικούς παράγοντες. i. Οι φυσικοί παράγοντες α. Ηλιακή ακτινοβολία Αφορά το ορατό φάσμα και τις υπέρυθρες και υπεριώδεις ακτινοβολίες, που φτάνουν στη γη από ήλιο. Τα κυριότερα αποτελέσματα της ηλιακής ακτινοβολίας είναι ότι δίνει την απαραίτητη ενέργεια για την εξάτμιση του νερού και τις βιολογικές διεργασίες της διαπνοής και φωτοσύνθεσης. Από πειραματικές εργασίες έχει διαπιστωθεί ότι κατά την απουσία φωτός, τα στόματα των φύλλων κλείνουν με αποτέλεσμα να σταματά η διαπνοή κατά τη διάρκεια της νύχτας. Δεδομένου ότι κανένας από τους παράγοντες δεν μπορεί να έχει καμία επίδραση στη διαπνοή όταν τα στόματα είναι κλειστά, το φως καταλαμβάνει την πρώτη θέση μεταξύ των παραγόντων που επηρεάζουν τη διαπνοή. Χαρακτηριστικά ο Boussingault αναφέρει ότι από 1m 2 φυλλώματος στο σκοτάδι διαπνέονται 3,0 gr/h νερού, στη σκιά 8,0 gr/h και στον ήλιο 65,0 gr/h. β. Θερμοκρασία Η κατανάλωση του νερού από τα φυτά σε κάθε περιοχή επηρεάζεται από τη θερμοκρασία του εδάφους αλλά και της ατμόσφαιρας. Χαμηλές θερμοκρασίες επιβραδύνουν την ανάπτυξη των φυτών και ασυνήθιστα υψηλές θερμοκρασίες μπορούν να προκαλέσουν ζημιές στις καλλιέργειες. γ. Σχετική υγρασία του αέρα Η χαμηλή σχετική υγρασία του αέρα αυξάνει την εξατμισοδιαπνοή, ενώ αντίθετα η υψηλή την μειώνει. 58

59 δ. Ταχύτητα του ανέμου Μία ανεμόπληκτη περιοχή παρουσιάζει μεγάλη εξατμισοδιαπνοή σε σχέση με εκείνη που δεν είναι ανεμόπληκτη. Ξηροί και ζεστοί άνεμοι προκαλούν υψηλή εξατμισοδιαπνοή με αποτέλεσμα την εξάντληση των αποθεμάτων της εδαφικής υγρασίας σε σύντομο χρονικό διάστημα και σχετικά μεγάλη συχνότητα αρδεύσεων. ε. Γεωγραφικό πλάτος Αν και δεν κατατάσσεται στους κλιματικούς παράγοντες, όμως έχει μεγάλη σχέση με το μήκος της ημέρας και συνεπώς με την εξατμισοδιαπνοή. Το καλοκαίρι η διάρκεια της ημέρας είναι μεγαλύτερη όσο αυξάνεται το γεωγραφικό πλάτος της περιοχής. Επειδή ο ήλιος είναι πηγή ενέργειας τόσο για την αύξηση των φυτών (φωτοσύνθεση) όσο και για την εξάτμιση και τη διαπνοή, οι ημέρες μεγάλης διάρκειας έχουν σαν αποτέλεσμα μεγαλύτερη εξατμισοδιαπνοή. ii. Οι βιολογικοί παράγοντες Εκτός από τους φυσικούς παράγοντες, που επηρεάζουν την εξατμισοδιαπνοή, σπουδαίο ρόλο επίσης παίζουν και οι βιολογικές καταστάσεις. Πολλοί ερευνητές ασχολήθηκαν με τις βιολογικές καταστάσεις των φυτών και κατέστησαν προφανή την κριτική περίοδο των καλλιεργειών. Ως κριτική περίοδος μίας καλλιέργειας νοείται η χρονική περίοδος κατά την οποία η καλλιέργεια παρουσιάζει τις μεγαλύτερες απαιτήσεις σε νερό και σε θρεπτικά στοιχεία. Η κριτική περίοδος, ή κρίσιμη περίοδος άρδευσης, είναι διαφορετική από καλλιέργεια σε καλλιέργεια. Στον πίνακα 4.1 δίνεται η κριτική περίοδος ορισμένων καλλιεργειών με βάση τα ερευνητικά στοιχεία του Ινστιτούτου Εγγείων Βελτιώσεων. Πίνακας 4.1 Κριτική περίοδος διαφόρων καλλιεργειών Καλλιέργεια Σιτάρι Καλαμπόκι Ζαχαρότευτλα Βαμβάκι Πατάτες Ροδακινιές Μηλιές Κριτική περίοδος Το προ του ξεσταχυάσματος 15θήμερο. 15 ημέρες προ και 15 ημέρες μετά από την εμφάνιση των αρρένων οργάνων. Η περίοδος ανάπτυξης της ρίζας. Ο προηγούμενος μήνας από την άνθιση. Η περίοδος σχηματισμού των κονδύλων. Έξι εβδομάδες πριν από τη συγκομιδή. Από τις αρχές Ιουνίου μέχρι τη συγκομιδή Μετρήσεις της εξατμισοδιαπνοής Άμεσες μετρήσεις της εξατμισοδιαπνοής. Οι μέθοδοι, που χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό της εξατμισοδιαπνοής, υποθέτουν ότι υπάρχει πάντοτε επαρκές διαθέσιμο νερό στο έδαφος, το οποίο καταναλώνεται με την εξατμισοδιαπνοή. Συνήθως ως καλλιέργεια αναφοράς παίρνεται ο χλοοτάπητας. 59

60 Η δυναμική εξατμισοδιαπνοή της καλλιέργειας αναφοράς είναι η εξατμισοδιαπνοή από μία επιφάνεια πλήρως καλυμμένη από χλοοτάπητα ομοιόμορφου ύψους 8 έως 15 cm, ελεύθερο από οποιαδήποτε ασθένεια, με επαρκές διαθέσιμο νερό για την ανάπτυξή του. Προφανώς λόγω κυρίως των διαφορετικών αεροδυναμικών και ανακλαστικών χαρακτηριστικών των καλλιεργειών, η δυναμική εξατμισοδιαπνοή κάθε καλλιέργειας δεν είναι ίση με αυτή της καλλιέργειας αναφοράς. Η δυναμική εξατμισοδιαπνοή της κάθε καλλιέργειας PETc μπορεί να προβλεφτεί αν είναι γνωστή η εξατμισοδιαπνοή της καλλιέργειας αναφοράς, PET, πολλαπλασιασμένη με ένα φυτικό συντελεστή, Kc, ο οποίος χαρακτηρίζει την διαφορά των χαρακτηριστικών της καλλιέργειας από την καλλιέργεια αναφοράς. Κατά καιρούς έχουν εφαρμοστεί διάφορες μέθοδοι για τη μέτρηση της ποσότητας του νερού, ή οποία καταναλώνεται από τα καλλιεργούμενα φυτά και από τη φυσική αυτοφυή βλάστηση. Ανεξάρτητα από τη μέθοδο, που ακολουθείται, τα προβλήματα, που αντιμετωπίζονται κάθε φορά, είναι πολλά. Η επιλογή της καταλληλότερης μεθόδου για κάθε περίπτωση, μπορεί να γίνει ανάλογα με την προέλευση του νερού πού χρησιμοποιείται από τα φυτά (βροχοπτώσεις, άρδευση, υπόγειος ορίζοντας ή και συνδυασμός αυτών). Οι κυριότερες μέθοδοι είναι: Πειραματικές δεξαμενές και λυσιμετρικά δοχεία, Πειραματικοί αγροί, Μετρήσεις της υγρασίας του εδάφους, Ολοκληρωτική μέθοδος και Υπολογισμός εισροών - εκροών. α. Πειραματικές δεξαμενές και λυσιμετρικά δοχεία Η μέθοδος αυτή συνίσταται στη μέτρηση της εξατμισοδιαπνοής, η οποία πραγματοποιείται κατά την καλλιέργεια διαφόρων φυτών μέσα σε δεξαμενές, οι οποίες γεμίζονται με εδαφικό υλικό, που παίρνεται από τα κτήματα τα οποία πρόκειται να εξεταστούν. Η μέτρηση αυτή της εξατμισοδιαπνοής μπορεί επίσης να γίνει και με λυσιμετρικά δοχεία. Αυτά χρησιμοποιούνται κυρίως για τη μέτρηση των ποσοτήτων του νερού που διηθούνται μέσα στο έδαφος και για τον προσδιορισμό των διαλυτών συστατικών που απομακρύνονται με την στράγγιση. Η ακρίβεια των μετρήσεων, που εκτελούνται με τη μέθοδο αυτή, εξαρτάται από τη δυνατότητα επιτυχούς και πιστής αναπαράστασης των υφισταμένων φυσικών συνθηκών. Αποκλίσεις από την πραγματικότητα μπορούν να προκληθούν από τον περιορισμένο όγκο εδαφικού υλικού, που είναι μέσα στις δεξαμενές, από το μέγεθος των δεξαμενών και τον τρόπο τροφοδότησης τους με νερό, και μερικές φορές και από την επίδραση του περιβάλλοντος. Οι δεξαμενές πρέπει να εγκαθίστανται σε χωράφι που καλλιεργείται με τα ίδια φυτά, έτσι ώστε να βρίσκονται κάτω από τις ίδιες συνθήκες φυσικού περιβάλλοντος. Έτσι μπορεί να θεωρηθεί ότι τα φυτά μέσα στις δεξαμενές πραγματοποιούν την ίδια εξατμισοδιαπνοή με αυτά που είναι έξω από αυτές, τα οποία βρίσκονται στο ίδιο στάδιο ανάπτυξης. Με τον τρόπο αυτό εξουδετερώνεται η επίδραση του περιβάλλοντος στις μετρήσεις που γίνονται με την εξεταζόμενη μέθοδο. Η εξατμισοδιαπνοή προσδιορίζεται επακριβέστερα με την ζύγιση των δεξαμενών. Αυτό όμως δεν είναι πάντοτε εύκολο. Αποδείχτηκε πάντως ότι πετυχημένες μετρήσεις, που αντιστοιχούν σε διάφορα βάθη του φρεατίου ορίζοντα, μπορούν να γίνουν όταν η τροφοδότηση των δεξαμενών με νερό γίνεται 60

61 δια μέσου δοχείου Mariotte. Γενικά θεωρείται ότι καλύτερα αποτελέσματα δίνουν οι δεξαμενές, οι οποίες είναι εφοδιασμένες με διπλά τοιχώματα. Από το δοχείο Mariotte δίνεται το νερό, που απαιτείται κάθε φορά για τη διατήρηση σταθερής στάθμης στον μεταξύ των δύο τοιχωμάτων της δεξαμενής διάκενο χώρο, ο οποίος επικοινωνεί με το περιεχόμενο έδαφος. Η καταναλισκομένη ποσότητα νερού προσδιορίζεται με βάση τις αναγνώσεις της στάθμης στον ογκομετρικό σωλήνα του δοχείου Μariotte, που γίνονται μία φορά την ημέρα, ή την εβδομάδα. Η αποτελεσματικότητα των δεξαμενών που είναι εφοδιασμένες με δοχείο Μariotte εξαρτάται από την ευχέρεια εκτέλεσης περιοδικών μετρήσεων της καταναλισκομένης ποσότητας νερού, δεδομένου ότι το όλο σύστημα λειτουργεί αυτόματα. β. Πειραματικοί αγροί Η μέθοδος αυτή, που συνίσταται στη μέτρηση της εξατμισοδιαπνοής και το καταρτισμό σχετικών διαγραμμάτων με την εξέταση της υγρασίας του εδάφους, σε πειραματικούς α- γρούς, δίνει περισσότερο αξιόπιστα αποτελέσματα από τις πειραματικές δεξαμενές, που περιγράφηκαν προηγούμενα. Οι μετρήσεις, που εκτελούνται με τις υπόψη δεξαμενές, εμφανίζουν μερικές φορές αποκλίσεις από την πραγματικότητα, επειδή δεν μπορεί να επιτευχθεί μέσα σε αυτές πλήρης αναπαράσταση των χαρακτηριστικών του φυσικού εδάφους. γ. Μέτρηση της υγρασίας του εδάφους Η εξατμισοδιαπνοή μπορεί να προσδιοριστεί για διάφορες καλλιέργειες με συνεχείς και πολυάριθμες μετρήσεις της υγρασίας του εδάφους. Η μέθοδος αυτή ενδείκνυται συνήθως για εκτάσεις με μάλλον ομοιόμορφο έδαφος και φρεάτιο ορίζοντα ο οποίος κείται σε αρκετό βάθος, ώστε να μην επηρεάζεται από αυτόν η διακύμανση της υγρασίας του εδάφους στο ριζόστρωμα των φυτών. Η υγρασία του εδάφους προσδιορίζεται προ και μετά από κάθε άρδευση. Επίσης γίνονται και μερικές μετρήσεις στο ενεργό ριζόστρωμα των φυτών κατά το διάστημα, που μεσολαβεί μεταξύ δύο αρδεύσεων. Συνήθως απαιτείται η εκτέλεση πολλών μετρήσεων συγχρόνως για επίτευξη της επιθυμητής ακριβείας. Για την κάθε περίοδο υπολογίζονται οι ημερησίως καταναλισκόμενες ποσότητες νερού και νομογραφούνται συναρτήσει του χρόνου. Από την καμπύλη που καταρτίζεται με αυτό τον τρόπο, μπορεί να προσδιοριστεί εύκολα η εξατμισοδιαπνοή ολόκληρης της περιόδου. δ. Ολοκληρωτική μέθοδος Με τη μέθοδο αυτή η συνολική εξατμισοδιαπνοή υπολογίζεται ως άθροισμα των γινομένων της εξατμισοδιαπνοής στη μονάδα επιφανείας, για κάθε κατηγορία χρήσης γαιών, επί την αντίστοιχη επιφάνεια. Συγκεκριμένα, αθροίζονται τα γινόμενα: α) της ανά μονάδα επιφανείας εξατμισοδιαπνοής της κάθε καλλιέργειας, επί την καλυπτόμενη από αυτή έκταση, β) της ανά μονάδα επιφανείας εξατμισοδιαπνοής της φυσικής βλάστησης, επί την αντίστοιχη έκταση, γ) του ύψους εξάτμισης επί την επιφάνεια που καταλαμβάνεται από νερά, δ) του ύψους εξάτμισης από ακάλυπτες εκτάσεις, επί την επιφάνεια αυτών κλπ. 61

62 Για την επιτυχή εφαρμογή της μεθόδου αυτής απαιτείται η γνώση της επιφανείας που καταλαμβάνεται από κάθε κατηγόριας χρήση γαιών, καθώς και η εξατμισοδιαπνοή στη μονάδα της κάθε επιφάνειας. Το μέγεθος των διαφόρων επιφανειών μπορεί να προσδιοριστεί με τη βοήθεια αεροφωτοτοπογράφισης, ή και συνηθισμένης επίγειας αποτύπωσης. ε. Υπολογισμός εισροών και εκροών Η πραγματοποιούμενη σε κάποια περιοχή εξατμισοδιαπνοή ολόκληρο το έτος (12 μήνες) υπολογίζεται κατά τη μέθοδο αυτή από το τύπο: U = (Ι + B) + (Gs - Ge) - P όπου: Ι = η συνολική ποσότητα νερού που εισρέει στην περιοχή. B = ο συνολικός όγκος βροχοπτώσεων και λοιπών ατμοσφαιρικών κατακρημνισμάτων. Gs και Ge = ο συνολικός όγκος του νερού που περιέχεται στο έδαφος, στην αρχή και το τέλος του έτους αντίστοιχα. P = η συνολική ποσότητα νερού που απορρέει από την περιοχής. Όλες οι παραπάνω ποσότητες νερού πρέπει να εκφράζονται με την ίδια μονάδα όγκου. Η διαφορά των ποσοτήτων νερού, που περιέχονται στο έδαφος υπό μορφή τριχοειδούς νερού στην αρχή και στο τέλος του έτους, θεωρείται συνήθως αμελητέα. Επίσης θεωρείται ότι η ετήσια εισροή και εκροή υπογείων νερών είναι περίπου ίσες. Τέλος, προϋποτίθεται ότι οι μετρήσεις της παροχής των διαφόρων ρευμάτων εκτελούνται σε θέσεις, όπου η διατομή τους παραμένει σταθερή και αναλλοίωτη. Στην προκείμενη περίπτωση δεν ενδιαφέρει η γνώση κάθε μίας από τις ποσότητες Gs και Ge, αλλά μόνο της διαφοράς τους, η οποία και εισάγεται στην εξίσωση. Η διαφορά αυτή εκφράζεται με το γινόμενο της έκτασης της περιοχής, επί την διαφορά του μέσου βάθους του φρεατίου ορίζοντος στην αρχή και στο τέλος του έτους, και επί την διαφορά του πορώδους μείον την υδατοϊκανότητα του εδάφους, αμφοτέρων εκφρασμένων σε ποσοστά του συνολικού όγκου του εδάφους. Η ποσότητα B υπολογίζεται πολλαπλασιάζοντας το μέσο ετήσιο ύψος βροχής επί τη συνολική έκταση της περιοχής. Η εξατμισοδιαπνοή στη μονάδα επιφάνειας, προκύπτει από την διαίρεση της συνολικής εξατμισοδιαπνοής δια την έκταση της περιοχής Έμμεσες μετρήσεις της εξατμισοδιαπνοής Πολλοί ερευνητές μελέτησαν την επίδραση της θερμοκρασίας, της υγρασίας του αέρα, της τάσης των υδρατμών, της ταχύτητας του ανέμου και της ηλιακής ακτινοβολίας πάνω στην εξατμισοδιαπνοή. Στην Αγγλία, ο Η. Ρenman έκανε την πληρέστερη ανάλυση του θέματος, βασιζόμενος σε διάφορες μεταβλητές κλιματικών παραγόντων. Επίσης, οι έρευνες του C. Τhοrnthwaite στις υγρές περιοχές των ανατολικών Ηνωμένων Πολιτειών, των R. Lοwry και Α. Jοhnsοn και των Η. Βlaney και W. Criddle στις ξηρές περιοχές των δυτικών Ηνωμένων Πολιτειών, βασίστηκαν κυρίως στην επίδραση της μεταβολής της θερμοκρασίας στην εξατμισοδιαπνοή. 62

63 Η τροποποιημένη μέθοδος του Ρenman Ο Η. L. Ρenman εκτέλεσε την πληρέστερη θεωρητική διερεύνηση του θέματος, από την οποία προκύπτει ότι η υδατοκατανάλωση ευρίσκεται σε άμεση εξάρτηση με την απορροφούμενη ηλιακή ενέργεια. Η δυναμική εξατμισοδιαπνοή της κάθε καλλιέργειας ΕΤc μπορεί να προβλεφτεί αν είναι γνωστή η εξατμισοδιαπνοή της καλλιέργειας αναφοράς, ETr, πολλαπλασιασμένη με ένα φυτικό συντελεστή, Kc, ο οποίος χαρακτηρίζει την διαφορά των χαρακτηριστικών της καλλιέργειας από την καλλιέργεια αναφοράς. Ο τύπος του Ρenman δίνει τη δυναμική εξατμισοδιαπνοή (υδατοκατανάλωση) ως ακολούθως: ΕΤc = Kc. ETr. όπου: EΤc = η δυναμική εξατμισοδιαπνοή της καλλιέργειας, σε mm/ημέρα. Είναι: Kc = φυτικός συντελεστής και EΤr = η εξατμισοδιαπνοή αναφοράς, ή βασική εξατμισοδιαπνοή σε mm/ημέρα. EΤr = C. [ W. Rn + (1 - W). f (u). (eα - ed) ] mm/ημέρα. Για να υπολογιστεί επομένως τη δυναμική εξατμισοδιαπνοή, με την τροποποιημένη μέθοδο του Ρenman, πρέπει προηγουμένως να υπολογιστούν τα Kc και EΤr. α. Οι φυτικοί συντελεστές των καλλιεργειών. α.1 Βλαστική περίοδος και στάδια ανάπτυξης των ετήσιων καλλιεργειών i. Καλαμπόκι Ποικιλίες καλαμποκιού με πλήρη βιολογικό κύκλο σπέρνονται στα πεδινά από 15 Απριλίου έως 5 Μαΐου και συγκομίζονται από 5 έως 20 Σεπτεμβρίου. Στα ορεινά η σπορά γίνεται ημέρες αργότερα. Η διάρκεια της βλαστικής περιόδου είναι 150 ημέρες και τα στάδια ανάπτυξης είναι τέσσερα, τα εξής: 10 στάδιο: 25 ημέρες, 20 στάδιο: 40 ημέρες, 30 στάδιο: 60 ημέρες και 40 στάδιο: 25 ημέρες. ii. Βαμβάκι Καλλιεργείται μόνο στα πεδινά και η ιδανική ημερομηνία σποράς είναι η 20η Απριλίου, που μπορεί να παραταθεί μέχρι 15 Μαΐου. Συγκομιδή από 1 έως 20 Σεπτεμβρίου, που μπορεί να παραταθεί μέχρι το πρώτο δεκαπενθήμερο του Νοεμβρίου. Η διάρκεια της βλαστικής περιόδου είναι 160 ημέρες και τα στάδια ανάπτυξης είναι τέσσερα, τα εξής: 10 στάδιο: 30 ημέρες, 20 στάδιο: 60 ημέρες, 30 στάδιο: 45 ημέρες και40 στάδιο: 25 ημέρες. iii. Βιομηχανική ντομάτα Στα πεδινά μεταφυτεύεται στο χωράφι από 15 Απριλίου μέχρι 5 Μαΐου και συγκομίζονται από 5 Αυγούστου. Η διάρκεια της βλαστικής περιόδου είναι 115 ημέρες και τα στάδια ανάπτυξης είναι τέσσερα, τα εξής: 10 στάδιο: 25 ημέρες, 20 στάδιο: 35 ημέρες, 30 στάδιο: 35 ημέρες και 40 στάδιο: 20 ημέρες. iv. Ζαχαρότευτλα Η σπορά γίνεται, ανάλογα με τις κλιματικές συνθήκες από 1 Μαρτίου μέχρι 30 Απριλίου. Συγκομιδή γίνεται όταν τα τεύτλα φτάσουν στη μέγιστη περιεκτικότητα σε σάκχαρο. Η διάρκεια της βλαστικής περιόδου είναι 160 ημέρες και τα στάδια ανάπτυξης είναι τέσσερα, τα εξής: 10 στάδιο: 25 ημέρες, 20 στάδιο: 25 ημέρες, 30 στάδιο: 90 ημέρες και 40 στάδιο: 10 ημέρες. 63

64 α.2 Οι φυτικοί συντελεστές Στους πίνακες που ακολουθούν δίνονται οι τιμές των φυτικών συντελεστών για τις ετήσιες καλλιέργειες και για τους οπωρώνες - αμπελώνες. Πίνακας 4.2 Τιμές του φυτικού συντελεστή, Kc, για ετήσιες καλλιέργειες. Καλλιέργεια Στάδιο ανάπτυξης Καλαμπόκι 0,35 0,60 0,85 0,40 Βαμβάκι 0,30 0,60 0,90 0,45 Βιομηχανική ντομάτα 0,40 0,65 0,85 0,40 Ζαχαρότευτλα 0,35 0,60 0,85 0,70 Μηδική Μέσος Συντελεστής: 0,85 Πίνακας 4.3 Τιμές του φυτικού συντελεστή, Kc, για οπωρώνες και αμπελώνες. Καλλιέργεια Αχλαδιά Βερικοκιά Δαμασκηνιά Ροδακινιά Φιστικιά Καρυδιά Κερασιά Μηλιά Μήνας Απρ Μαϊ Ιουν Ιουλ Αυγ Σεπτ Οκτ ,45 0,50 0,80 0,65 0, ,45 0,65 0,80 0,65 0, Εσπεριδοειδή 0,55 0,50 0,50 0,50 0,50 0,60 0,80 Αμπελώνες ,30 0,35 0,50 0,45 0, Ελαιώνες ,25 0,35 0,45 0,45 0, α.3 Η εξατμισοδιαπνοή αναφοράς, ή βασική εξατμισοδιαπνοή. Ο υπολογισμός της EΤr, ακολουθεί την επόμενη διαδικασία: α. Με βάση τη μέση θερμοκρασία και το υψόμετρο της εξεταζόμενης περιοχής, υπολογίζεται από τον πίνακα 5 η τιμή του συντελεστή W, που αντιπροσωπεύει την επίδραση της ηλιακής ακτινοβολίας στη βασική εξατμισοδιαπνοή. Υπολογίζεται επίσης το 1 - W, που αντιπροσωπεύει την επίδραση του ανέμου και της υ- γρασίας στη βασική εξατμισοδιαπνοή. β. Υπολογίζεται η θεωρητική ηλιακή ακτινοβολία Rα, ως συνάρτηση του μήνα και του γεωγραφικού πλάτους, από τον πίνακα 6. γ. Υπολογίζεται από τον πίνακα 7 η μέση θεωρητική ηλιοφάνεια Ν, που αντιστοιχεί στο μήνα και το γεωγραφικό πλάτος. 64

65 δ. Η πραγματική ηλιοφάνεια n παίρνεται από τον πίνακα 15. ε. Υπολογίζεται η πραγματική ηλιακή ακτινοβολία Rs (εκφρασμένη σε ισοδύναμο ύψος εξατμιζόμενου νερού) από τη σχέση: n R s R a 0,25 0,50 mm/ημέρα. N στ. Από τη σχέση Rns = 0,75 Rs (mm/ημέρα), ευρίσκεται η καθαρή μικρού μήκους ακτινοβολία που απομένει μετά την ανάκλαση μέρους της Rs προς το περιβάλλον. ζ. Από τον πίνακα 8 υπολογίζεται η ποσότητα f(t) = σ (273 + Τ) 4, mm/ημέρα, όπου σ =1, και Τ = η θερμοκρασία του αέρα σε βαθμούς Κελσίου. η. Από τον πίνακα 9 υπολογίζεται η πίεση κορεσμού των υδρατμών eα και από τη σχέση: ed = eα. RHmin, όπου RHmin είναι η μέση σχετική υγρασία του αέρα %, η οποία παίρνεται από τον πίνακα 10. θ. Υπολογίζεται το f(ed) από τη σχέση: f(ed) = 0,34-0,044 (ed) 1/2 ι. Υπολογίζεται το f(n/n) = 0,1 + 0,9 (n/n). ια. Από τη σχέση Rnl = f (T). f(ed). f(n/n), mm/ημέρα, υπολογίζεται η Rnl που είναι η καθαρή μεγάλου μήκους ηλιακή ακτινοβολία και αντιπροσωπεύει τη διαφορά της ενέργειας που ακτινοβολεί η γη προς το περιβάλλον και αυτής που δέχεται η γη από το περιβάλλον ως ακτινοβολία μεγάλου μήκους κύματος. ιβ. Υπολογίζεται η Rn = Rns - Rnl που είναι η καθαρή ηλιακή ακτινοβολία εκφρασμένη σε ισοδύναμο ύψος νερού (mm/ημέρα). ιγ. Υπολογίζεται το νέμου στο υψόμετρο z. u 2 0,2 2 u z όπου z είναι το υψόμετρο και uz η ταχύτητα του α- z ιδ. Υπολογίζεται η συνάρτηση f(u) που αντιπροσωπεύει την επίδραση του ανέμου στην ε- ξατμισοδιαπνοή, από τη σχέση u 2 F(u) 0,27 1 στην οποία το u2 εκφράζεται σε km/day. 100 ιε. Υπολογίζεται από τον πίνακα 11 το συντελεστή C ως συνάρτηση του Rs, του RHmax, του u2 = ud και του λόγου ud/un όπου un είναι η ταχύτητα του ανέμου τη νύχτα σε m/sec και ud η ταχύτητα του ανέμου την ημέρα. ιστ. Τέλος από τη σχέση: ETr = C [ W. Rn + (1 - W). f(u). (eα - ed) ] υπολογίζεται η εξατμισοδιαπνοή αναφοράς. 65

66 Πίνακας 5. Τιμές του σταθμιστικού παράγοντα W, που αντιπροσωπεύει την επίδραση της Rs στην ΕΤr, για διάφορες θερμοκρασίες και υψόμετρα. Θερμο κρασία Υψόμετρο (m) Θερμο κρασία Υψόμετρο (m) 0 C C ,43 0,45 0,46 0, ,71 0,72 0,73 0,75 4 0,46 0,48 0,49 0, ,73 0,74 0,75 0,77 6 0,49 0,51 0,52 0, ,75 0,76 0,77 0,79 8 0,52 0,54 0,55 0, ,77 0,78 0,79 0, ,55 0,57 0,58 0, ,78 0,79 0,80 0, ,58 0,60 0,61 0, ,80 0,81 0,82 0, ,61 0,62 0,64 0, ,82 0,82 0,84 0, ,64 0,65 0,66 0, ,83 0,84 0,85 0, ,66 0,67 0,69 0, ,84 0,85 0,86 0, ,68 0,70 0,71 0, ,85 0,86 0,87 0,88 Πίνακας 6. Θεωρητική ηλιακή ακτινοβολία, Rα, κατά μήνα και γεωγραφικό πλάτος. Μήνας Βόρειο Γεωγραφικό Πλάτος Ιανουάριος 8,3 7,9 7,4 6,9 6,4 5,9 Φεβρουάριος 10,2 9,8 9,4 9,0 8,6 8,1 Μάρτιος 12,8 12,4 12,1 11,8 11,4 11,0 Απρίλιος 15,0 14,8 14,7 14,5 14,3 14,0 Μάιος 16,5 16,5 16,4 16,4 16,4 16,2 Ιούνιος 17,0 17,1 17,2 17,2 17,3 17,3 Ιούλιος 16,8 16,8 16,7 16,7 16,7 16,7 Αύγουστος 15,6 15,5 15,4 15,3 15,2 15,0 Σεπτέμβριος 13,6 13,4 13,1 12,8 12,5 12,2 Οκτώβριος 11,2 10,8 10,6 10,0 9,6 9,1 Νοέμβριος 9,0 8,5 8,0 7,5 7,0 6,5 Δεκέμβριος 7,8 7,2 6,6 6,1 5,7 5,2 Πίνακας 7. Μέση θεωρητική ηλιοφάνεια, Ν, κατά μήνα και γεωγραφικό πλάτος. Μήνας Βόρειο Γεωγραφικό Πλάτος Ιανουάριος 10,3 10,2 10,0 9,8 9,6 9,4 Φεβρουάριος 11,3 11,0 10,9 10,8 10,7 10,6 Μάρτιος 12,0 11,9 11,9 11,9 11,9 11,9 Απρίλιος 13,0 13,1 13,1 13,2 13,3 13,4 Μάιος 13,8 13,9 14,1 14,3 14,4 14,6 Ιούνιος 14,2 14,4 14,6 14,8 15,0 15,2 Ιούλιος 14,1 14,2 14,4 14,6 14,7 14,9 Αύγουστος 13,3 13,4 13,5 13,6 13,7 13,9 Σεπτέμβριος 12,4 12,4 12,4 12,5 12,5 12,6 Οκτώβριος 11,4 11,3 11,3 11,2 11,2 11,1 Νοέμβριος 10,5 10,4 10,2 10,1 10,0 9,8 Δεκέμβριος 10,0 9,9 9,7 9,5 9,3 9,1 66

67 Πίνακας 8. Τιμές της σχέσης f(t) = σ (273 + Τ) 4 Θερμοκρα-σία (273 + Τ) 4 Θερμοκρα-σ (273 + Τ) 4 Θερμοκρα-σ (273 + Τ) 4 Θερμοκρα-σ (273 + Τ) 4 0 C mm/day σία 0 C mm/day σία 0 C mm/day σία 0 C mm/day -3 10, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,56 Πίνακας 9. Πίεση κορεσμού των υδρατμών, eα, για διάφορες θερμοκρασίες του αέρα, σε mbar. Θερμοκρασία 0 C eα mbar Θερμοκρασία 0 C eα mbar Θερμοκρασία 0 C eα mbar Θερμοκρασία 0 C eα mbar 0 6, , , ,4 1 6, , , ,9 2 7, , , ,6 3 7, , , ,3 4 8, , , ,2 5 8, , , ,2 6 9, , , ,4 7 10, , , ,8 8 10, , , ,3 9 11, , , ,9 Πίνακας 10. Μέση σχετική υγρασία και μέση μέγιστη σχετική υγρασία διαφόρων περιοχών της Ελλάδας (κατά προσέγγιση) Πόλεις RHmin (%) Rhmax (%) Πόλεις RHmin (%) Rhmax (%) Αγρίνιο Κιλκίς Αθήνα Κοζάνη Αλεξ/πολη Κομοτηνή Αργοστόλι Κόρινθος Άρτα Λαμία Βόλος Λάρισα Δράμα Λιβαδειά Έδεσσα Μεσολόγγι Ηράκλειο Μυτιλήνη Θεσ/νίκη Νάουσα Θήβα Μυτιλήνη Ιωάννινα Ξάνθη

68 Καβάλα Ορεστιάδα Καλαμάτα Πάτρα Καρδίτσα Πρέβεζα Καστοριά Πύργος Κατερίνη Ρόδος Κέρκυρα Σέρρες Κιλκίς Σπάρτη Κοζάνη Τρίκαλα Κομοτηνή Τρίπολη Κόρινθος Φλώρινα Λαμία Χαλκίδα Λάρισα Χανιά Λιβαδειά Χίος Μεσολόγγι Πίνακας 11. Συντελεστής C, ως συνάρτηση του Rs, του Rhmax, του ud = u2 και του λόγου ud/un. ud m/sec Rhmax = 30 % Rhmax = 60 % Rhmax = 90 % Πραγματική ηλιακή ακτινοβολία, Rs, σε mm/ ημέρα ud/un = 1,0 0 0,86 0,90 1,00 1,00 0,96 0,98 1,05 1,05 1,02 1,06 1,10 1,10 3 0,64 0,71 0,82 0,89 0,78 0,86 0,95 0,99 0,85 0,92 1,01 1,05 6 0,43 0,53 0,68 0,79 0,62 0,70 0,84 0,93 0,72 0,82 0,95 1,00 9 0,27 0,41 0,59 0,70 0,50 0,60 0,75 0,87 0,62 0,72 0,87 0,96 2. ud/un = 2,0 0 0,86 0,90 1,00 1,00 0,96 0,98 1,05 1,05 1,02 1,06 1,10 1,10 3 0,69 0,76 0,85 0,92 0,83 0,91 0,99 1,05 0,99 0,98 1,10 1,14 6 0,53 0,61 0,74 0,84 0,70 0,80 0,94 1,02 0,79 0,92 1,05 1,12 9 0,37 0,48 0,65 0,76 0,59 0,70 0,84 0,95 0,71 0,81 0,96 1,06 3. ud/un = 3,0 0 0,86 0,90 1,00 1,00 0,96 0,98 1,05 1,05 1,02 1,06 1,10 1,10 3 0,76 0,81 0,88 0,94 0,87 0,96 1,06 1,12 0,94 1,04 1,18 1,28 6 0,61 0,68 0,81 0,88 0,77 0,88 1,02 1,10 0,86 1,01 1,15 1,22 9 0,46 0,56 0,72 0,82 0,67 0,79 0,88 1,05 0,78 0,92 1,06 1,18 4. ud/un = 4,0 0 0,86 0,90 1,00 1,00 0,96 0,98 1,05 1,05 1,02 1,06 1,10 1,10 3 0,79 0,84 0,92 0,97 0,92 1,00 1,11 1,19 0,99 1,10 1,27 1,32 6 0,68 0,77 0,87 0,93 0,85 0,96 1,11 1,19 0,94 1,10 1,26 1,33 9 0,55 0,65 0,78 0,90 0,76 0,88 1,02 1,14 0,88 1,01 1,16 1,27 Όπως διαπιστώνεται, ο υπολογισμός της εξατμισοδιαπνοής αναφοράς με τη μέθοδο Penman, είναι απλός, απαιτεί όμως αρκετά στατιστικά δεδομένα τα οποία πολλές φορές είναι δύσκολο να συλλεχτούν. 68

69 Οι μέθοδοι των Blaney - Criddle Οι Blaney-Criddle κατάρτισαν απλουστευμένους τύπους για τον υπολογισμό της εξατμισοδιαπνοής, η εφαρμογή των οποίων δεν απαιτεί την συλλογή μεγάλου αριθμού στατιστικών και μετεωρολογικών στοιχείων και αυτός είναι ο λόγος που κατά το παρελθόν είχαν επικρατήσει αυτοί οι τύποι στην Ελλάδα. Οι μέθοδοι των Blaney-Criddle αναπτύχθηκαν με δύο μορφές, την τροποποιημένη και την απλοποιημένη Η τροποποιημένη μέθοδος των Blaney - Criddle. Σύμφωνα με τη μέθοδο αυτή είναι: ΕΤc = Kc. ETr. ETr = a + b. F mm/ημέρα. όπου: F = (0,46 T + 8,16). (P: μ). a = 0,0043 (RHmin) - (n/n) - 1,41 T = η μέση θερμοκρασία του αέρα σε 0 C, που παίρνεται από τον πίνακα 12. P = μηνιαίο ποσοστό διάρκειας των ωρών ημέρας σε εκατοστά του συνόλου των ωρών ημέρας του έτους, που παίρνεται από τον πίνακα 14. μ = ο αριθμός ημερών του μελετώμενου μήνα. Rhmin = η ελάχιστη σχετική υγρασία του αέρα %, που παίρνεται από τον πίνακα 10. Ν = η θεωρητική ηλιοφάνεια σε h / ημέρα, που παίρνεται από τον πίνακα 7. n = η πραγματική ηλιοφάνεια σε h/ ημέρα η οποία παίρνεται από τον πίνακα 15. b = συντελεστής, που παίρνεται από τον πίνακα 16, ως συνάρτηση του Rhmin, του n/ν και του ud = u2, που είναι η ταχύτητα του ανέμου 2 m πάνω από την επιφάνεια του εδάφους σε m/s. Και στην τροποποιημένη μέθοδο των Blaney - Criddle, ο φυτικός συντελεστής Kc παίρνεται από τους ίδιους αναλυτικούς πίνακες που χρησιμοποιούνται για τη μέθοδο του Penman. Πίνακας 13. Γεωγραφικό πλάτος διαφόρων πόλεων της Ελλάδας. Η Ελλάδα βρίσκεται μεταξύ των παραλλήλων και Β. Αγρίνιο Καρδίτσα Ορεστιάδα Αθήνα Καστοριά Πάτρα Αλεξ/πολη Κατερίνη Πρέβεζα Άμφισσα Κέρκυρα Πύργος Άρτα Κιλκίς Ρόδος Βέροια Κοζάνη Σέρρες Βόλος Κομοτηνή Σπάρτη Δράμα Κόρινθος Τρίκαλα Έδεσσα Λαμία Τρίπολη Ηράκλειο Λάρισα Φλώρινα Θεσ/νίκη Λιβαδειά Χαλκίδα Θήβα Μεσολόγγι Χανιά Ιωάννινα Μυτιλήνη Χίος Καβάλα Νάουσα Καλαμάτα Ξάνθη

70 Πίνακας 12. Mέση μηνιαία και ετήσια θερμοκρασία του αέρα σε 0 C (Συντελεστής T). Πόλεις Ιαν Φεβ Μαρ Απρ Μαϊ Ιουν Ιουλ Αυγ Σεπ Οκτ Νοε Δεκ Έτος Αγρίνιο 8,8 8,5 11,4 14,9 19,5 23,8 25,6 26,2 22,9 18,3 14,3 10,5 17,0 Αθήνα 9,8 10,5 11,9 15,9 20,7 24,9 27,4 27,6 23,8 19,0 15,9 12,0 18,0 Αλεξ/πολη 4,8 6,2 7,8 12,3 6,9 21,0 23,8 24,0 20,3 15,5 11,9 7,4 14,3 Αργοστόλι 11,5 11,7 12,9 15,5 19,4 23,2 25,4 26,0 23,3 19,7 16,4 13,1 18,2 Άρτα 9,2 9,8 11,7 15,6 19,6 23,1 26,0 26,4 23,0 18,3 14,5 9, 9 17,0 Βόλος 8,0 9,6 11,2 15,2 19,6 23,4 25,8 25,8 22,3 18,0 14,6 10,0 17,0 Δράμα 3,7 6,0 9,0 13,9 16,9 22,8 24,9 25,0 20,9 15,6 10,7 5,6 14,8 Έδεσσα 3,5 5,3 8,1 13,3 18,1 22,0 24,4 24,6 19,8 14,5 10,2 5,5 14,1 Ηράκλειο 12,2 12,7 13,8 16,5 20,2 24,0 25,9 25,0 23,9 19,8 17,3 14,2 18,8 Θεσ/νίκη 5,4 7,7 9,0 14,1 19,0 23,1 25,5 25,7 21,8 16,8 12,5 7,5 15,7 Θήβα 9,8 10,5 12,0 16,0 21,1 25,2 27,2 27,4 23,9 19,5 16,0 12,0 18,4 Ιωάννινα 5,0 5,9 8,4 12,3 16,5 20,3 22,7 23,1 19,7 14,8 10,4 6,9 14,8 Καβάλα 3,8 5,7 7,7 12,2 16,8 20,6 22,5 22,8 19,1 14,2 10,4 5,8 14,0 Καλαμάτα 11,4 11,6 12,7 15,2 18,8 22,6 24,9 25,3 23,0 19,7 16,4 13,1 18,7 Καρδίτσα 5,4 7,7 9,8 14,9 19,6 24,2 26,3 26,8 22,1 16,8 12,4 7,1 16,1 Καστοριά 1,7 3,4 6,3 11,3 15,7 19,5 22,0 22,4 18,5 13,2 9,1 3,8 12,2 Κατερίνη 7,9 9,0 10,5 15,6 20,4 24,7 26,9 26,8 22,9 18,0 14,4 9,8 17,2 Κέρκυρα 9,7 11,6 12,7 15,2 18,8 22,6 24,9 25,3 23,0 19,7 16,4 13,1 18,2 Κιλκίς 3,5 5,3 8,1 13,3 18,1 22,0 24,4 24,6 19,8 14,5 10,2 5,5 14,1 Κοζάνη 1,7 3,4 6,3 11,3 15,7 19,5 22,0 22,4 18,5 13,2 9,1 3,8 12,2 Κομοτηνή 5,2 6,4 8,2 12,8 17,6 21,5 24,3 24,1 20,2 15,4 11,7 7,3 14,6 Κόρινθος 9,8 10,5 11,9 15,9 20,7 24,9 27,4 27,6 23,8 19,0 15,9 12,0 18,0 Λαμία 7,9 9,0 10,5 15,6 20,4 24,7 26,9 26,8 22,9 18,0 14,4 9,8 17,2 Λάρισα 5,1 6,9 8,9 13,3 18,2 22,8 25,5 25,2 21,4 16,2 11,6 6,7 15,0 Λιβαδειά 9,8 10,5 12,0 16,0 21,1 25,2 27,2 27,4 23,9 19,5 16,0 12,0 18,4 Μεσολόγγι 10,4 10,5 12,1 15,3 19,1 22,4 24,4 25,0 22,7 18,9 15,5 12,2 17,9 Μυτιλήνη 9,5 10,2 11,5 15,4 19,6 23,9 26,0 25,9 22,7 18,4 13,3 12,0 17,6 Νάουσα 3,5 5,3 8,1 13,3 18,1 22,0 24,4 24,6 19,8 14,5 10,2 5,5 14,1 Ξάνθη 5,2 6,4 8,2 12,8 17,6 21,5 24,3 24,1 20,2 15,4 11,7 7,3 14,6 Ορεστιάδα 2,7 5,1 7,7 13,3 18,3 22,2 24,4 24,9 20,1 14,9 10,8 5,3 14,1 Πάτρα 10,4 10,5 12,1 15,3 19,1 22,4 24,4 25,0 22,7 18,9 15,5 12,2 17,9 Πρέβεζα 10,4 10,5 12,1 15,3 19,1 22,4 24,4 25,0 22,7 18,9 15,5 12,2 17,9 Πύργος 10,5 10,7 12,3 15,0 18,9 22,5 24,8 25,5 22,9 19,2 15,6 11,9 17,5 Ρόδος 11,4 11,7 13,0 16,0 20,0 24,2 26,5 27,0 24,1 20,1 16,6 13,3 18,7 Σέρρες 3,7 6,0 9,0 13,9 16,9 22,8 24,9 25,0 20,9 15,6 10,7 5,6 14,8 Σπάρτη 9,0 10,0 12,1 15,9 20,3 25,4 28,2 28,2 25,2 18,4 14,5 10,7 18,2 Τρίκαλα 5,4 7,7 9,8 14,9 19,6 24,2 26,3 26,8 22,1 16,8 12,4 7,1 16,1 Τρίπολη 5,2 6,0 7,7 11,2 15,6 19,8 22,1 22,4 19,2 14,4 11,1 7,3 13,5 Φλώρινα 0,4 7,6 8,0 11,0 15,8 19,2 21,2 21,2 18,0 12,8 8,6 2,4 11,7 Χαλκίδα 9,8 10,5 12,0 16,0 21,1 25,2 27,2 27,4 23,9 19,5 16,0 12,0 18,4 Χανιά 12,2 12,7 13,8 16,5 20,2 24,0 25,9 25,0 23,9 19,8 17,3 14,2 18,8 Χίος 10,3 10,6 11,8 15,6 20,1 24,4 26,8 26,6 23,3 19,1 16,1 12,3 18,1 70

71 Πίνακας 14. Μηνιαίο ποσοστό διάρκειας των ωρών ημέρας σε εκατοστά του συνόλου των ωρών ημέρας του έτους για γεωγραφικά πλάτη 34 0 ~ 42 0 βόρειου ημισφαιρίου (Συντελεστής P). Γεωγρ. Ιαν Πλατ Φεβ Μαρ Απρι Μαϊ Ιουν Ιουλ Αυγ Σεπτ Οκτ Νοε Δεκ Σύνολο , ,36 8,80 9,71 9,70 9,88 9,33 8,36 7,90 7,02 6, ,05 6,88 8,35 8,82 9,76 9,77,93 9,37 8,36 7,88 6,97 6, ,99 6,86 8,35 8,85 9,81 9,83 9,99 9,40 8,36 7,85 6,92 6, , ,34 8,87 9,87 9,89 10,05 9,44 8,37 7,82 6,87 6, ,78 6,79 8,34 8,90 9,92 9,95 10,10 9,47 8,38 7,80 6,82 6, ,82 6,76 8,33 8,93 9,97 10,02 10,16 9, 51 8,38 7,77 6,77 6, ,72 8,33 8,95 10,02 10,08 10,22 9,54 8,38 7,75 6,72 6, ,69 6,69 8,32 8,98 10,08 10,15 10,29 9,56 8,39 7,73 6,67 6, , ,31 9,00 10,14 10,21 10,35 9,62 8,40 7,70 6,62 6, Πίνακας 15. Μέση πραγματική μηνιαία και ετήσια ηλιοφάνεια σε ώρες (Συντελεστής n.μ). Πόλη Ι Φ Μ Α Μ I I Α Σ 0 Ν Δ Έτος Αθήνα 123,2 138,9 180,4 232,5 302,8 334,6 372,7 356,6 276,5 210,9 161,8 127, Αλίαρτος 85,9 108,5 158, ,1 317,3 337,1 379,1 246,3 170,8 127,7 96, Άραξος 128,5 131,8 185,8 221,9 283,1 298,1 343,6 338,9 271,3 207,7 154,6 120, Αργοστόλι 138,9 133,3 183,5 206,9 303,4 340,6 367, ,4 203,5 153,2 119, Άρτα 144,5 128,0 182,9 192,8 276,9 307,7 349,2 336,6 259,1 203,8 150,2 127, Ηράκλειο 108,8 128,4 170,3 234,5 314,3 353,3 384,7 356,7 285,2 197,2 161,5 121, Θες/νίκη 106,3 120,7 152,6 209,4 268,9 292,8 342,4 306,1 238,5 171,1 119,8 100, Ιεράπετρα 157,3 161,5 213,9 243,8 303,2 359,2 386,0 369,8 301,6 239,0 202,1 164, Ιωάννινα 93,8 97,6 145,6 177,2 244,2 269,1 319,8 299,0 222,6 179,4 117,0 86, Καλαμάτα 148,9 142,5 193,5 193,2 307,9 344,4 366,3 344,2 272,0 209,7 176,1 122, Κέρκυρα 120,4 119,4 168,0 211,9 277,9 329,6 371,7 340,5 257,6 198,6 134,6 111, Κομοτηνή 113,4 111,1 142,9 191,7 247,5 287,4 316,5 303,7 237,4 186, Κόνιτσα 117,2 105,1 160,9 163,3 242,1 263,4 311, ,7 173,4 135,9 123, Κόρινθος 109,1 124,4 179,6 210,5 292,4 321,9 344,4 335,4 263,0 199,3 157,4 123, Κύθηρα 146,1 138,9 184,7 215,2 299,9 350,4 364,7 345,1 277,5 212,7 164,5 131, Λαμία 103,9 105,6 169,9 209,6 280,9 320,8 336,3 321,4 241,8 175,0 143, Λάρισα 89,4 109,7 159,1 213,1 279,8 300,2 333,1 322,5 243,6 176,0 140,6 95, Λήμνος 82,0 110,7 162,1 211,7 294,4 326,7 344,7 338,4 264,9 197,8 127,6 94, Μεθώνη 121,3 129,3 183,9 199,7 230,8 326,1 354,1 331,6 264,9 210,9 164,6 119, Μήλος 93,7 87,6 166,5 260,3 327,0 389,2 424,0 399,4 320,6 195,4 161,9 95, Μυτιλήνη 102,8 116,0 161,3 213,3 305,1 343,8 382,7 357,1 284,6 207,0 146,7 111, Νάξος 101,3 118,3 167,5 215,5 285,8 319,5 340,8 327,4 273,8 206,3 156,0 117, Πάρος 111,3 134,8 183,1 236,9 319,5 359,8 377,7 349,8 282,4 212,0 153,5 119, Πάτρα 104,8 117,4 190, ,4 323,1 334,1 313,5 254,2 193,8 132,2 117, Πύργος 148,1 137,0 199,3 207,1 305,8 338,5 364,8 345,4 275,2 215,4 176,5 146, Ρέθυμνο 110,8 132,3 157,0 218,0 309,0 335,0 373,1 350,2 263,7 166,1 165,8 112,

72 Ρόδος 135,7 142, ,7 314,5 355,5 387,1 373,3 313,3 239,6 184,4 142, Σάμος 129,3 139,2 182,9 224,6 299,3 348,7 377,6 356,3 300,5 230,6 168,4 122, Σέρρες 101,5 108,0 157,8 198,8 260, ,3 307,9 235,5 172,6 128,0 110, Σητεία 112,6 129,2 182,5 229,2 309,3 348,8 376,3 348,4 282,6 200,3 166,1 118, Σκύρος 77,0 100,8 140,8 214,0 300,0 337,9 363,6 341,5 260,6 180,8 124,1 92, Σούδα 112,7 131,1 177,2 229,5 313,1 335,8 371,9 365,6 284,3 187,2 161,5 120, Σύρος 110,6 142,0 175,4 248,8 321, ,3 361,5 289,7 230, , Τυμπάκι 146,4 152,3 218,4 234,8 304,5 351,7 376,7 374,2 296,4 235,7 186,9 150, Χανιά 111,7 128,9 174,4 228,5 314,2 357,8 331,7 368,4 276,3 183,8 157,7 115, Χίος 107,7 119,8 176,3 225,4 318,6 353,3 391,3 367,3 293,8 222,5 153,5 118, Πίνακας 16. Συντελεστής b, ως συνάρτηση του RHmin, του n/ν και του u2 = ud. n/n Ελάχιστη σχετική υγρασία, Rhmin, του αέρα (%) Ταχύτητα ανέμου u2 = 0 m/sec 0,0 0,84 0,80 0,74 0,64 0,52 0,38 0,2 1,03 0,95 0,87 0,76 0,63 0,48 0,4 1,22 1,10 1,01 0,88 0,74 0,57 0,6 1,38 1,24 1,13 0,99 0,85 0,66 0,8 1,54 1,37 1,25 1,09 0,94 0,75 1,0 1,68 1,50 1,36 1,18 1,04 0,84 Ταχύτητα ανέμου u2 = 2 m/sec 0,0 0,97 0,90 0,81 0,68 0,54 0,40 0,2 1,19 1,08 0,96 0,84 0,66 0,50 0,4 1,41 1,26 1,11 0,97 0,77 0,60 0,6 1,60 1,42 1, ,89 0,70 0,8 1,79 1,59 1,39 1,21 1,01 0,79 1,0 1,98 1,74 1,52 1,31 1,11 0,89 Ταχύτητα ανέμου u2 = 4 m/sec 0,0 1,08 0,98 0,87 0,72 0,56 0,42 0,2 1,33 1,18 1,03 0,87 0,69 0,52 0,4 1,56 1,38 1,19 1,02 0,82 0,62 0,6 1,78 1,56 1, ,94 0,73 0,8 2,00 1,74 1,50 1,28 1,05 0,83 1,0 2,19 1,90 1,64 1,39 1,16 0,92 Ταχύτητα ανέμου u2 = 6 m/sec 0,0 1,18 1,06 0,92 0,74 0,58 0,43 0,2 1,44 1,27 1,10 0,91 0,72 0,54 0,4 1,70 1,48 1,27 1,06 0,85 0,64 0,6 1,94 1,67 1,44 1,21 0,97 0,75 0,8 2,18 1,86 1,59 1,34 1,09 0,85 1,0 2,39 2,03 1,74 1,46 1,20 0,95 72

73 Ταχύτητα ανέμου u2 = 8 m/sec 0,0 1,26 1,06 0,96 0,76 0,60 0,44 0,2 1,52 1,34 1,14 0,93 0,74 0,55 0,4 1,79 1,56 1,32 1,10 0,87 0,66 0,6 2,05 1,76 1,49 1,25 1,00 0,77 0,8 2,30 1,96 1,66 1,39 1,12 0,87 1,0 2,54 2,14 1,82 1,52 1,24 0,98 Ταχύτητα ανέμου u2 = 10 m/sec 0,0 1,29 1,15 0,98 0,78 0,61 0,45 0,2 1,58 1,38 1,17 0,96 0,75 0,56 0,4 1,86 1,61 1,36 1,13 0,89 0,68 0,6 2,13 1,83 1,54 1,28 1,03 0,79 0,8 2,39 2,03 1,71 1,43 1,15 0,89 1,0 2,63 2,22 1,86 1,56 1,27 1, Η απλοποιημένη μέθοδος των Blaney - Criddle Με την απλοποιημένη μέθοδο των Blaney - Criddle υπολογίζεται η μηνιαία εξατμισοδιαπνοή από τη σχέση: ΕΤ = Κ. (8,13 + 0,46. Τ). P όπου: ET = μηνιαία δυναμική εξατμισοδιαπνοή σε mm Κ = φυτικός συντελεστής που παίρνεται από τον πίνακα 17. P = ποσοστό διάρκειας των ωρών ημέρας, που εκφράζεται σε εκατοστά των ωρών ημέρας του έτους, το οποίο παίρνεται από τον πίνακα 14. Τ = η μέση θερμοκρασία του μήνα σε 0 C που παίρνεται από τον πίνακα 12. Πίνακας 17. Eμπειρικός συντελεστής Κ για τον υπολογισμό της υδατοκατανάλωσης κατά τη μέθοδο Blaney - Criddle. Φυτικός συντελεστής υδατοκατανάλωσης Καλλιέργεια Βλαστική περίοδος Περίοδος ανάπτυξης των φυτών Μέσος όρος περιόδου Κ Αμπέλι ,73 Αραβόσιτος 4 μήνες 0,75-0,85 0,75 Βαμβάκι 7 μήνες 0,60-0,65 0,62 Eσπεριδοειδή μεταξύ παγετών 0,50-0,65 0,56 Ζαχαρότευτλα 6 μήνες 0,65-0,75 0,70 Θερμοκήπια 7 μήνες ,00 Καρότα 3 μήνες ,59 Λειμώνες ψυχανθών μεταξύ παγετών 0,80-0,85 0,80 Mηδική μεταξύ παγετών 0,80-0,85 0,81 Mπιζέλια 3 μήνες ,53 Οπωροφόρα μεταξύ παγετών 0,50-0,75 0,65 Πατάτες 3 μήνες 0,65-0,75 0,67 73

74 Πεπονοειδή 3 μήνες ,74 Pύζι 4-5 μήνες 1,00-1,20 1,11 Σόργο ,59 Σιτηρά (εαρινά) 3-4 μήνες ,68 Ντομάτες 4 μήνες ,70 Φασόλια 3 μήνες ,65 Φράουλες 4 μήνες , Η ενεργός βροχόπτωση Στις περισσότερες περιοχές του κόσμου η βροχόπτωση αποτελεί ένα πολύ σημαντικό παράγοντα για την κάλυψη των αναγκών σε νερό των καλλιεργειών. Η ενεργός βροχόπτωση είναι το μέρος εκείνο της βροχόπτωσης που εισχωρεί στο ριζόστρωμα και χρησιμοποιείται από τις καλλιέργειες για την ανάπτυξή τους. Η ενεργός βροχόπτωση εξαρτάται από ένα πλήθος παραγόντων, οι κυριότεροι από τους οποίους είναι το ύψος και η ένταση βροχόπτωσης, η αποθηκευτικότητα του ριζοστρώματος της καλλιέργειας, η κατάσταση της επιφάνειας του εδάφους (ξηρό έδαφος, φύλλωμα δένδρων), η διηθητικότητα του εδάφους, το έλλειμμα υγρασίας πριν τη βροχόπτωση που καθορίζεται από το καθεστώς της υγρασίας (αρδευόμενες περιοχές), η εξάτμιση. Επειδή η βροχόπτωση διαφέρει από έτος σε έτος, η πρόβλεψή της θα πρέπει να συνδυάζεται με την πιθανότητα εμφάνισής της. Στις μελέτες των αρδευτικών έργων το ύψος βροχόπτωσης, που λαμβάνεται υπόψη, είναι αυτό που έχει συχνότητα εμφάνισης, ή υπερβάσης 80 ή 75%. Δηλαδή κατά μέσο όρο, προκειμένου για πιθανότητα υπερβάσης 75 %, σε 3 από τα 4 έτη εμφανίζεται το ύψος αυτό βροχόπτωσης ή μεγαλύτερο. Αν η ανάλυση αναφέρεται στον κρίσιμο μήνα, από πλευράς αναγκών, και οι καλλιέργειες είναι ιδιαίτερα ευαίσθητες στην έλλειψη νερού σ αυτό το διάστημα, πρέπει να εκλέγεται ακόμα μεγαλύτερη τιμή πιθανότητας υπερβάσης. Για την εύρεση του ύψους βροχόπτωσης που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της ε- νεργού βροχόπτωσης είναι καλύτερα να γίνεται ανάλυση συχνότητας με τη χρησιμοποίηση παρατηρήσεων πολλών ετών. Σύμφωνα με ένα εμπειρικό τύπο το ύψος ενεργού βροχόπτωσης υπολογίζεται από τη σχέση: 0 R max B B c 8 όπου: Β = το συνολικό μηνιαίο ύψος βροχόπτωσης και Β 7 mm c = είναι εμπειρική σταθερά, που παίρνει τιμές από 10 μέχρι 20. c = 10 προτείνεται για πεδινές περιοχές κοντά στη θάλασσα. c = 20 προτείνεται για ηπειρωτικές επικλινείς περιοχές. Από την υπηρεσία U.S. Bureau οf Reclamatiοn (Stamm, 1967) προτάθηκε η μέθοδος που φαίνεται στον πίνακα 17 και αναφέρεται σε μηνιαίες τιμές. Η μέθοδος είναι κατάλληλη για περιοχές ξηρού και ημίξηρου κλίματος. Σύμφωνα με τον Stamm η μέθοδος πρέπει να εφαρμόζεται στα 5 πιο ξηρά διαδοχικά έτη. 74

75 Πίνακας 18. Υπολογισμός της μηνιαίας ενεργού βροχόπτωσης (Μέθοδος U.S. Βureau οf Reclamatiοn). Μηνιαία βροχόπτωση (κατά κλάσεις) mm Ποσοστό ενεργού βροχόπτωσης (κατά κλάσεις) % Μηνιαία βροχόπτωση (κατά κλάσεις) mm Ποσοστό ενεργού βροχόπτωσης (κατά κλάσεις) % 0,0-25, ,6-127, ,4-50, ,0-152, ,8-76, > 152, ,2-101, Δηλαδή η ενεργός βροχόπτωση ενός μήνα με συνολικό ύψος βροχής 76,2 mm βρίσκεται σύμφωνα με τα μέσα ποσοστά του πίνακα 17 ως εξής: R = 25,4. 0,9 5 + (50,8-25,4).0,90 + (76,2-50,8).0,825 = 67,95 mm. 4.7 Η εισροή από την υπόγεια στάθμη Συχνά σημαντική είναι και η συμβολή της υπόγειας στάθμης στο υδατικό ισοζύγιο στη ζώνη του ριζοστρώματος. Η συμβολή αυτή είναι δύσκολο να εκτιμηθεί και γι αυτό πολλές φορές δεν λαμβάνεται υπόψη κατά την εκτίμηση των αναγκών σε αρδευτικό. Γενικά η εισροή εξαρτάται από το βάθος της υπόγειας στάθμης κάτω από το ριζόστρωμα, από τις ιδιότητες του εδάφους και από την περιεκτικότητα του εδάφους του ριζοστρώματος σε νερό. 4.8 Οι καθαρές ανάγκες των φυτών σε νερό (Το ημερήσιο υδατικό έλλειμμα) Από όσα έχουν εκτεθεί πιο πάνω βγαίνει το συμπέρασμα ότι το ημερήσιο υδατικό έλλειμμα, δηλαδή οι ημερήσιες καθαρές ανάγκες των φυτών σε νερό υπολογίζονται από τη σχέση: ED = ΕΤc - R:μ εφόσον για τον υπολογισμό της εξατμισοδιαπνοής χρησιμοποιείται η μέθοδος του Penman, ή η τροποποιημένη μέθοδος των Blaney - Criddle, ή από τη σχέση: ED = (ΕΤ - R): μ εφόσον για τον υπολογισμό της εξατμισοδιαπνοής χρησιμοποιείται η απλοποιημένη μέθοδος των Blaney - Criddle. Στις παραπάνω σχέσεις είναι: ED = οι καθαρές ημερήσιες ανάγκες των καλλιεργειών σε νερό σε mm, ή m 3 / στρέμμα. ΕΤc, ET = εξατμισοδιαπνοή (ημερήσια ή μηνιαία, αντίστοιχα) σε mm ή m 3 / στρέμμα. R = ενεργός βροχόπτωση σε mm ή m 3 / στρέμμα / μήνα. μ = ο αριθμός των ημερών του μήνα. 75

76 4.9 Η θεωρητική ειδική παροχή αρδεύσεως Η θεωρητική ειδική παροχή αρδεύσεως είναι η ποσότητα νερού, η απαραίτητη για την άρδευση της μονάδας επιφάνειας στη μονάδα του χρόνου για συνεχή 24ωρη λειτουργία E D lit του δικτύου και υπολογίζεται από τη σχέση: q 0 86,40 sec στρέμμα όπου: E D είναι το ημερήσιο υδατικό έλλειμμα των καλλιεργειών σε mm/day. ET c είναι η δυναμική εξατμισοδιαπνοή της καλλιέργειας τον κρίσιμο μήνα σε mm/day. R είναι η ενεργός βροχόπτωση τον κρίσιμο μήνα σε mm/μήνα και μ είναι ο αριθμός ημερών του κρίσιμου μήνα 4.10 Η απόδοση χρονικής χρησιμοποιήσεως του δικτύου Η τιμή του συντελεστή r δίνεται από τη σχέση T r Τ, όπου το T είναι η πραγματική διάρκεια αρδεύσεως μέσα σε μία μέρα και T είναι η πραγματική διάρκεια της ημέρας δηλαδή T = 24 ώρες. Συνήθως γίνεται δεκτή μέση διάρκεια αρδεύσεως T 16 ή 18 ώρες. Δεν πρέπει όμως να αποκλείεται η παραδοχή μεγαλύτερου αριθμού ωρών. Αντίθετα πρέπει να ερευνάται ποια είναι η σωστή διάρκεια για την μέθοδο αρδεύσεως που επιλέχτηκε, διότι η διάρκεια αυτή σχετίζεται με το μέγεθος των απαιτουμένων επενδύσεων κατασκευής των έργων. Ο R. Clement υποθέτει ότι το r οφείλει να είναι πολύ κοντά στη μονάδα διότι οι καλλιεργητές, που έχουν εξοικειωθεί στην άρδευση με καταιονισμό, έχουν την τάση να καλλιεργούν σ' οποιαδήποτε ώρα της μέρας και έτσι με την πάροδο του χρόνου το r αυξάνεται και τείνει προς τη μονάδα Βαθμός ελευθερίας των αρδεύσεων Η παροχή των υδροστομίων είναι συνάρτηση των συνολικών μηνιαίων αναγκών των καλλιεργειών σε νερό, του βαθμού απόδοσης του αρδευτικού δικτύου και του χρόνου της άρδευσης τόσο κατά τη διάρκεια του 24ωρου όσο και κατά τη διάρκεια του μήνα. Για τον υπολογισμό της παίρνονται υπόψη οι ανάγκες των καλλιεργειών σε νερό το μήνα αιχμής. Εφόσον το δίκτυο θα υπολογιστεί με τις ανάγκες του κρίσιμου μήνα, άνετα θα μπορεί να ανταποκρίνεται στις ανάγκες των άλλων μηνών, που είναι μικρότερες. Η παροχή του κάθε υδροστομίου υπολογίζεται από τη σχέση όπου: d είναι η παροχή του υδροστομίου σε lit/sec f είναι ο βαθμός ελευθερίας των αρδεύσεων r είναι η απόδοση χρησιμοποιήσεως του δικτύου f q d r q 0 είναι η θεωρητική ειδική παροχή αρδεύσεως κατά το μήνα αιχμής σε lit/sec/στρέμμα A είναι η αρδευόμενη επιφάνεια από το υδροστόμιο σε στρέμματα 0 Α 76

77 Ο βαθμός ελευθερίας των αρδεύσεων, f, είναι ο λόγος της παροχής d του υδροστoμίου q0 προς τη συνεχή παροχή αρδεύσεως του υδροστομίου d0 Α, ήτοι. r Σύμφωνα με τον Clément πρέπει να επιλέγεται 3,33 f 5,00. ενώ σύμφωνα με τον Bonnal: για μεγάλα αγροτεμάχια πρέπει να παίρνεται από την Compagnie du Bas - Rhone Languedoc για ιδιοκτησίες μεγαλύτερες από 15 ha. για μικρά αγροτεμάχια πρέπει να παίρνεται f 2,40 3, 00 f d d 0 f 1,33. Η τιμή αυτή είναι παραδεκτή Τελικά η ελευθερία, που έχει ο κάθε καλλιεργητής, είναι εντελώς υποκειμενική έννοια και πρέπει να προσδιορίζεται έπειτα από προσεκτική εξέταση των παρακάτω διαφόρων παραγόντων, που περιορίζουν ή και αυξάνουν την ελευθερία σε κάθε ειδική περίπτωση: α. Τη διάταξη των αγροτεμαχίων, η μορφή, τα εδαφολογικά χαρακτηριστικά, η μέση επιφάνεια και η απόσταση αυτών. β. Τον τρόπο με τον οποίο χρησιμοποιείται το φορητό υλικό (συλλογικός ή ατoμικός). γ. Τις εφαρμοζόμενες καλλιέργειες. δ. Τα διαθέσιμα εργατικά χέρια. ε. Το απόθεμα του υλικού αρδεύσεως. στ. Το επίπεδο και τον τρόπο ζωής των καλλιεργητών κ.λπ Υπολογισμός της παροχής του δικτύου Η παροχή του δικτύου είναι συνάρτηση των συνολικών μηνιαίων αναγκών των καλλιεργειών σε νερό, του βαθμού απόδοσης του αρδευτικού δικτύου και του χρόνου της άρδευσης τόσο κατά τη διάρκεια του 24ωρου όσο και κατά τη διάρκεια του μήνα. Για τον υπολογισμό της παροχής του δικτύου παίρνονται υπόψη οι ανάγκες των καλλιεργειών σε νερό (μήνας αιχμής). Αφού το δίκτυο θα υπολογιστεί με τις ανάγκες του κρίσιμου μήνα, ασφαλώς θα ανταποκρίνεται και στις ανάγκες των άλλων μηνών, που είναι μικρότερες. Εξαίρεση μπορεί να αποτελέσει η περίπτωση κατά την οποία η παροχή των πηγών δεν είναι σταθερή, οπότε μπορεί να υπάρξει άλλος κρίσιμος μήνας της άρδευσης, από σοβαρή μείωση της παροχής της πηγής, που μπορεί να είναι μεγαλύτερη από την αντίστοιχη μείωση των αναγκών των καλλιεργειών σε νερό. Για το λόγο αυτό ο μελετητής θα πρέπει να ερευνήσει ολόκληρη την αρδευτική περίοδο με συσχέτιση μηνιαίων παροχών και μηνιαίων καταναλωτικών αναγκών. Για το βαθμό απόδοσης του αρδευτικού δικτύου, ο μελετητής είναι υποχρεωμένος να πάρει υπόψη του και τη γεωργοτεχνική κατάρτιση του καλλιεργητή. Σχετικά με το χρόνο της πραγματικής λειτουργίας της άρδευσης θα πρέπει να γίνει εδώ διάκριση ανάμεσα στην άρδευση με μεμονωμένα συγκροτήματα και την άρδευση, σε συλλογικά αρδευτικά δίκτυα. Στα μεμονωμένα συγκροτήματα, που συνήθως εξυπηρετούν ένα παραγωγό, θα εξεταστεί ο βαθμός ελευθερίας του παραγωγού και ο μελετητής θα πάρει πληροφορίες από τον ίδιο τον ενδιαφερόμενο τόσο για το διαθέσιμο χρόνο για την άρδευση όσο και για το είδος των καλλιεργειών που πρέπει να αρδευτούν. 77

78 Στα συλλογικά όμως αρδευτικά δίκτυα λόγω της διασποράς των καλλιεργειών και των ζητήσεων για άρδευση, ο μελετητής είναι υποχρεωμένος να ερευνήσει το θέμα των μελλοντικών καλλιεργειών, από τους στόχους του μακροχρόνιου προγραμματισμού της γεωργικής παραγωγής, και να καθορίσει ο ίδιος τη μελλοντική κατανομή των καλλιεργειών Η δόση άρδευσης Η δόση άρδευσης, δηλαδή η ποσότητα του νερού που θα χορηγηθεί στο έδαφος, εξαρτάται από το βάθος μέχρι το οποίο πρέπει να αρδευτεί, την ικανότητα που έχει το έδαφος να συγκρατεί το ωφέλιμο για τα φυτά νερό, το σημείο μέχρι το οποίο θα επιτραπεί η εξάντληση του νερού από τα φυτά πριν από κάθε άρδευση και το ποσοστό της επιφάνειας ή του όγκου που πρέπει να υγρανθεί. Η ποσότητα του νερού στην άρδευση διακρίνεται σ' εκείνη που απαιτείται για την κάλυψη των αναγκών του φυτού και ονομάζεται καθαρή δόση άρδευσης και σ' εκείνη που εφαρμόζεται κατά την άρδευση και ονομάζεται δόση εφαρμογής. Η καθαρή δόση άρδευσης υπολογίζεται από τη σχέση: d a ΔΥ β Ε φσχ. d e c όπου: dα = η δόση άρδευσης σε mm στήλης νερού, ή m 3 το στρέμμα. ΔΥβ = η διαθέσιμη υγρασία του εδάφους εκφρασμένη στα εκατό ξηρού βάρους εδάφους. Η διαθέσιμη υγρασία ισούται με την υδατοϊκανότητα μείον το σημείο μάρανσης του εδάφους. Εφσχ.= το σχετικό φαινόμενο ειδικό βάρος του εδάφους το οποίο προκύπτει από τον πίνακα 19 de = το βάθος του ενεργού ριζοστρώματος σε mm το οποίο παίρνεται από τον πίνακα 3.3. c = συντελεστής εξάντλησης της διαθέσιμης υγρασίας ο οποίος παίρνεται από τον πίνακα 20. Πίνακας 19. Τιμές του φαινόμενου βάρους, της υδατοϊκανότητας και του σημείου μάρανσης για χαρακτηριστικές κατηγορίες εδαφών. Μηχανική σύσταση εδάφους Φαινόμενο Βάρος ΚΝ/m 3 Υδατοϊκανότητα % Σημείο μάρανσης % Τελική ταχύτητα διήθησης, if, (mm/h) Αμμώδες 16, Αμμώδης πηλός 14, Πηλός 13, Αργιλοπηλός 13, Ιλυοπηλός 12, ,5 Άργιλος 12,

79 Πίνακας 20. Επιτρεπόμενη εξάντληση του νερού στο ριζόστρωμα, μεταξύ δύο διαδοχικών αρδεύσεων, για την απόκτηση της μέγιστης παραγωγής. Καλλιέργεια Μείωση της διαθέσιμη υγρασίας (%) Καλλιέργεια Μείωση της διαθέσιμη υγρασίας (%) Αλφάλφα Ζαχαρότευτλα Φασόλια Σόργο Καλαμπόκι Σόγια Βαμβάκι Σιτάρι Φυλλοβόλα δέντρα Λαχανικά Πατάτες Η δόση εφαρμογής, εξαρτάται από το επιθυμητό βάθος ύγρανσης, τη διαθέσιμη υγρασία, από το ποσοστό εξάντλησης της διαθέσιμης υγρασίας και από το ποσοστό της επιφάνειας του εδάφους, που πρέπει να υγραίνεται κατά την άρδευση, και υπολογίζεται από την σχέση: d υ d Ε a α όπου: dα = η δόση άρδευσης σε mm νερού ή m 3 / στρέμμα. Εα = ο βαθμός απόδοσης, ή η αποδοτικότητα της άρδευσης, που κυμαίνεται συνήθως από 50 % (επιφανειακή άρδευση) έως 95 % (άρδευση με σταγόνες) Το εύρος άρδευσης Το καθαρό ύψος νερού, ή η ποσότητα νερού που είναι στη διάθεση των φυτών με την άρδευση ξοδεύεται ύστερα από έναν αριθμό ημερών και συνεπώς χρειάζεται επανάληψη της άρδευσης. Η κατανάλωση αυτή δημιουργεί ένα έλλειμμα νερού, το οποίο αναφερόμενο στη διάρκεια της ημέρας, λέγεται ημερήσιο υδατικό έλλειμμα, ή ημερήσια υδατοκατανάλωση. Το χρονικό διάστημα στο οποίο καταναλώνεται το νερό της άρδευσης λέγεται εύρος άρδευσης, ΕΑ, και προκύπτει αν η δόση άρδευσης διαιρεθεί με το ημερήσιο υδατικό έλλειμμα, ED, δηλαδή την ημερήσια υδατοκατανάλωση: ΕΑ d E a D d υ E E D a Και αν η σχέση αυτή λυθεί ως προς dα, προκύπτει ότι: dα = ΕΑ. ED = ΕΑ. (ΕΤc - R: μ) Επίσης από την τελευταία σχέση προκύπτει ότι: d υ ΕΑ ET E c a R/μ όπου: dα = η δόση άρδευσης σε mm νερού ή m 3 / στρέμμα. ΕΑ = το εύρος άρδευσης σε ημέρες. 79

80 ED = η ημερήσια υδατοκατανάλωση σε mm, Eα = ο βαθμός απόδοσης, ή αποδοτικότητα της άρδευσης. Οι παραπάνω σχέσεις ισχύουν εφόσον για τον υπολογισμό της εξατμισοδιαπνοής χρησιμοποιείται η μέθοδος του Penman, ή η τροποποιημένη μέθοδος των Blaney - Criddle. Αν για τον υπολογισμό της εξατμισοδιαπνοής χρησιμοποιείται η απλοποιημένη μέθοδος των Blaney - Criddle, τότε οι σχέσεις αυτές παίρνουν τη μορφή: d d a υ EA E EA ET R : μ και EA E D D EA Ε α ET R : μ 4.15 Η διάρκεια άρδευσης Με τον όρο διάρκεια της άρδευσης εννοούμε το χρόνο που μεσολαβεί από την έναρξη μέχρι τη λήξη της άρδευσης. Είναι φανερό ότι η διάρκεια της άρδευσης πρέπει να είναι τέτοια ώστε να χορηγούμε νερό στην επιφάνεια του εδάφους, με ένταση ίση με τη βασική διηθητικότητα. Εάν τηρηθεί αυτός ο όρος, τότε στο έδαφος θα εισχωρήσει περισσότερο νερό και θα συγκρατηθεί από αυτό, με αποτέλεσμα την αποφυγή της επιφανειακής απορροής αλλά και της βαθιάς διήθησης. Με βάση τα παραπάνω η διάρκεια άρδευσης μπορεί να υπολογίζεται γενικά από τη σχέση: d Τ i f a EA f ET R :μ i ή ακόμα και από τη σχέση: d Τ i f a EA f ET R : μ i ανάλογα με το με ποιά μέθοδο έχει υπολογιστεί η εξατμισοδιαπνοή. Το if είναι η τελική ταχύτητα διηθήσεως του εδάφους, η οποία παίρνεται από τον πίνακα 19. Ο τρόπος υπολογισμού της διάρκειας άρδευσης, ποικίλλει ανάλογα με το σύστημα άρδευσης, που επιλέχτηκε. Για τις πρακτικές ανάγκες των αρδεύσεων, και όταν έχει επιλεγεί το σύστημα άρδευσης με καταιονισμό ή η άρδευση με σταγόνες, είναι αρκετό να λαμβάνεται υπόψη η τελική ταχύτητα διήθησης, αφού με αυτό τον τρόπο εξασφαλίζεται η απώλεια νερού λόγω επιφανειακής απορροής ή και βαθιάς διήθησης. 80

81 5 Κριτήρια επιλογής κατάλληλου συστήματος άρδευσης 5.1 Γενικά. Συστήματα άρδευσης ονομάζονται οι διάφοροι τρόποι εφαρμογής του αρδευτικού νερού στα κτήματα. Ονομάζονται ακόμη και μέθοδοι άρδευσης. Οι διάφοροι αυτοί τρόποι εφαρμογής του αρδευτικού νερού στα κτήματα, είναι αποτέλεσμα της μακροχρόνιας εμπειρίας και εξαρτώνται από τις εδαφικές συνθήκες, την τοπογραφική διαμόρφωση της επιφάνειας του εδάφους, το είδος των καλλιεργειών και τη γεωργοτεχνική παράδοση των γεωργών. Με την ανάπτυξη της επιστήμης των αρδεύσεων οι διάφοροι αυτοί εμπειρικοί τρόποι μελετήθηκαν, βελτιώθηκαν και προσαρμόστηκαν στις συνθήκες του εδάφους, των καλλιεργειών και του ανθρώπινου παράγοντα. Αναπτύχθηκαν συγχρόνως μαθηματικοί τρόποι ελέγχου της εφαρμοζόμενης ποσότητας νερού και της ομοιόμορφης άρδευσης. Η ομοιόμορφη εφαρμογή του αρδευτικού νερού είναι πάντοτε ο πρωταρχικός παράγοντας της αρδευόμενης γεωργίας για την αποδοτική χρησιμοποίηση του νερού άρδευσης. Ο έλεγχος του αρδευτικού νερού για την επίτευξη ομοιόμορφης διανομής πάνω στην έκταση που πρόκειται να αρδευτεί είναι ένα από τα πιο δύσκολα προβλήματα του καλού χειρισμού του νερού και εξακολουθεί να υπάρχει ως πρόβλημα στις περισσότερες αρδευόμενες εκτάσεις. Ανάλογα με τον τρόπο εφαρμογής του νερού στο χωράφι, διακρίνουμε τις παρακάτω κατηγορίες συστημάτων ή μεθόδων άρδευσης: α. Επιφανειακή άρδευση. β. Υπόγεια άρδευση. γ. Άρδευση με καταιονισμό. δ. Άρδευση με σταγόνες Από τις κατηγορίες αυτές η πρώτη, η άρδευση με κατάκλυση, φαίνεται ότι είναι η αρχαιότερη και πιο διαδεδομένη μέθοδος εφαρμογής του αρδευτικού νερού. Η δεύτερη τείνει να εξαφανιστεί, ενώ η τρίτη και η τέταρτη παρουσιάζουν τα τελευταία χρόνια αλματώδη εξέλιξη. Η εφαρμογή των επιφανειακών μεθόδων άρδευσης προϋποθέτει τη συστηματική ισοπέδωση των κτημάτων για την καλύτερη και ομοιομορφότερη διανομή του αρδευτικού νερού. Οι μέθοδοι άρδευσης, εκτός από τον έλεγχο του νερού στο κτήμα, καθορίζουν και τη χάραξη του δικτύου διανομής του νερού. Γενικά η χάραξη ενός αρδευτικού δικτύου πρέπει να γίνεται από τα κάτω προς τα πάνω, ήτοι από το κτήμα προς την υδροληψία, ενώ αντίθετη χάραξη μπορεί να οδηγήσει, και οδήγησε πολλές φορές, σε σοβαρά σφάλματα, με αποτέλεσμα την αδυναμία εφαρμογής του νερού.

82 Η επιλογή του κατάλληλου συστήματος άρδευσης εντάσσεται μέσα στη γενικότερη προσπάθεια του ανθρώπου για ορθολογική χρήση του νερού σε κάθε τομέα χρήσης του (ύδρευση, βιομηχανία, άρδευση κλπ.), ώστε να αποφεύγεται η σπατάλη του και ταυτόχρονα να επιτυγχάνονται και τα καλύτερα δυνατά αποτελέσματα. Μεταξύ των τομέων κατανάλωσης νερού, την πρώτη θέση κατέχει, με τις αρδεύσεις, η γεωργία και γι' αυτό κάθε βελτίωση στον τομέα αυτό ερμηνεύεται σε όφελος μεγάλων ποσοτήτων νερού. Εδώ θα πρέπει να διευκρινισθεί ότι τα φυτά, για να αναπτυχθούν φυσιολογικά, έχουν ανάγκη από ορισμένη ποσότητα νερού, η οποία πρέπει να τους δοθεί ανεξάρτητα από το σύστημα άρδευσης που θα εφαρμοστεί. Επομένως, όταν μιλάμε για όφελος, σε καμιά περίπτωση δεν εννοούμε περιορισμό των αναγκών των φυτών σε νερό. Το όφελος συνδέεται άμεσα με τον καλύτερο τρόπο μεταφοράς και διανομής του νερού, ώστε να περιορίζονται στο ελάχιστο δυνατόν οι αναπόφευκτες απώλειες νερού (εξάτμιση, βαθιά διήθηση κ.λπ.). Αυτό σημαίνει κατάλληλη εκλογή και σωστή λειτουργία του συστήματος άρδευσης. Βέβαια, δε θα πρέπει να λησμονηθεί ότι όπως όλες οι άλλες επιχειρήσεις έτσι και οι γεωργικές έχουν σαν τελικό σκοπό το κέρδος και γι' αυτό το κόστος του συστήματος παίζει σοβαρό ρόλο στην τελική απόφαση της επιλογής του συστήματος. Με σκοπό τη διευκόλυνση στην εκλογή του συστήματος άρδευσης γίνεται μία συνοπτική αναφορά στους βασικούς παράγοντες - κριτήρια που πρέπει να λαμβάνονται υπόψη, όπως π.χ. το κλίμα, το έδαφος, τα φυτά και ο τρόπος καλλιέργειάς τους, οι διαθέσιμες ποσότητες νερού, το διαθέσιμο εργατικό και τεχνικό δυναμικό, το επίπεδο ανάπτυξης του αγρότη και το κόστος των έργων. 5.2 Το κλίμα Όπως είναι γνωστό, το κλίμα προσδιορίζει κατά βάση την ποσότητα του νερού που εξατμίζεται από την επιφάνεια του εδάφους και την ποσότητα που καταλήγει στην ατμόσφαιρα με το μηχανισμό της διαπνοής των φυτών. Από τους παράγοντες του κλίματος ιδιαίτερη σημασία έχουν οι άνεμοι και η θερμοκρασία. Έτσι, αν στην περιοχή φυσούν συχνά άνεμοι με ταχύτητα μεγαλύτερη από 4-5 m/sec, τότε απαγορεύεται η εφαρμογή του συστήματος καταιονισμού, γιατί είναι αδύνατη η εξασφάλιση ομοιόμορφης άρδευσης, με αποτέλεσμα την εμφάνιση στο έδαφος κηλίδων με περίσσεια νερού και κηλίδων με ανεπάρκεια νερού. Επίσης, η επικράτηση γενικά υψηλών θερμοκρασιών κάνει προβληματική την εφαρμογή του καταιονισμού, γιατί μεγάλες ποσότητες νερού χάνονται λόγω της έντονης εξάτμισης του νερού. Για το λόγο αυτό, ακόμη και όταν για μια περιοχή η θερμοκρασία εγκατάστασης του συστήματος καταιονισμού δεν είναι απαγορευτική, δε συνιστάται η λειτουργία του δικτύου τις μεσημβρινές ώρες. Έτσι στις παραπάνω περιπτώσεις ενδείκνυται η επιφανειακή άρδευση, χωρίς να αποκλείεται και η άρδευση με σταγόνες, ή παραλλαγές του συστήματος καταιονισμού, ανάλογα με τις ειδικές συνθήκες της καλλιέργειας (μικροεκτοξευτήρες κ.α.). Στην περίπτωση σοβαρών ελλείψεων νερού, θα πρέπει να προτείνονται καλλιέργειες ανθεκτικές στην ξηρασία. Αν η περιοχή πλήττεται από παγετούς, ο καταιονισμός αποτελεί ένα μέσο αντιπαγετικής προστασίας. 82

83 5.3 Το έδαφος Εάν η προς άρδευση περιοχή είναι ανώμαλη και παρουσιάζει μεγάλες κλίσεις, τότε αποκλείεται η επιφανειακή άρδευση. Επίσης η επιφανειακή άρδευση αποκλείεται στην περίπτωση εδαφών με μεγάλη διηθητικότητα (π.χ. αμμώδη εδάφη με διηθητικότητα μεγαλύτερη από 20 cm/h), γιατί τα μήκη των αυλακιών πρέπει να είναι μικρά και η πυκνότητά τους μεγάλη. Αυτό κάνει ασύμφορη την εφαρμογή της μεθόδου γιατί η έκταση που καταλαμβάνει το δίκτυο είναι μεγάλη, τα έξοδα συντήρησης αυξημένα και η κυκλοφορία των μηχανημάτων προβληματική. Εδάφη αβαθή και με σχετικά μεγάλες κλίσεις αποφεύγεται να ισοπεδώνονται λόγω κινδύνου αποκαλύψεως αγόνων εδαφών. Συνεπώς σ' αυτά τα εδάφη είναι αδύνατη η εφαρμογή της επιφανειακής άρδευσης. Επίσης, αν η υπόγεια στάθμη του νερού βρίσκεται σε μικρό βάθος από την επιφάνεια του εδάφους, πάλι η επιφανειακή άρδευση δεν ενδείκνυται, γιατί στην πράξη δεν είναι εύκολος ο έλεγχος των ποσοτήτων του εφαρμοζόμενου νερού και ο κίνδυνος ανύψωσης της υπόγειας στάθμης στο βάθος του κύριου ριζοστρώματος των φυτών είναι μεγάλος. Στην μη εφαρμογή της επιφανειακής άρδευσης οδηγεί συχνά και η αδυναμία εκτέλεσης των απαραίτητων ισοπεδώσεων λόγω έλλειψης, σε πολλές περιπτώσεις, των αναγκαίων τεχνικών μέσων. Σε όλες αυτές τις περιπτώσεις τη λύση προσφέρει το σύστημα καταιονισμού, το οποίο παρέχει επιπλέον τη δυνατότητα εφαρμογής μικρών αρδευτικών δόσεων, πράγμα που είναι δύσκολο να εφαρμοστεί με την επιφανειακή άρδευση. Υπάρχει βέβαια και η δυνατότητα εφαρμογής της άρδευσης με σταγόνες, ή με άλλες παραλλαγές του καταιονισμού (μικροεκτοξευτήρες κ.λπ.). Στις περιπτώσεις εφαρμογής μεγάλων αρδευτικών δόσεων, πάνω από 80 m 3 /στρέμμα, η ε- πιφανειακή άρδευση προσφέρεται καλύτερα. Επίσης η επιφανειακή άρδευση μπορεί να εφαρμοστεί σε όλες τις άλλες περιπτώσεις που δε συμπεριλαμβάνονται σ' αυτές που αναφέρθηκαν προηγούμενα. 5.4 Το είδος των φυτών και ο τρόπος καλλιέργειας Μια χαρακτηριστική περίπτωση που το είδος της καλλιέργειας επιβάλλει με τρόπο σαφή το σύστημα άρδευσης, είναι η καλλιέργεια του ρυζιού, το οποίο υποχρεωτικά αρδεύεται με επιφανειακή άρδευση και μάλιστα με κατάκλυση. Επιβάλλουν την επιφανειακή άρδευση και ορισμένες καλλιέργειες που το φύλλωμά τους δεν πρέπει να βρέχεται κατά την άρδευση, γιατί είναι ευαίσθητες σε φυτοασθένειες. Π.χ. το αμπέλι και ορισμένα από τα κηπευτικά (μαρούλι, ντομάτα κ.λπ.). Εντατικές κηπευτικές καλλιέργειες (λαχανικά κ.α.), καλλιεργούμενες σε σειρές, αρδεύονται με τη μέθοδο των αυλακιών. Επίσης η άρδευση λιβαδιών, βοσκών, μηδικής, τριφυλλιού και άλλων συγγενών φυτών, που συχνά καλλιεργούνται κατά λωρίδες, γίνεται κατά κανόνα με το σύστημα επιφανειακής άρδευσης με λωρίδες, χωρίς να αποκλείεται και η τεχνητή βροχή με εκτοξευτήρες υψηλής πιέσεως (κανόνια κ.λπ.). Φυτείες καπνού και τεύτλων προσφέρονται για επιφανειακή άρδευση. Το καλαμπόκι, όταν καλλιεργείται σε βαριά, αλλά και σε συνήθη εδάφη, προσφέρεται καλύτερα για επιφανειακή 83

84 άρδευση, γιατί η άρδευση με τεχνητή βροχή παρουσιάζει μεγάλες δυσκολίες στη μετακίνηση των γραμμών άρδευσης από θέση σε θέση, ιδίως όταν τα φυτά αποκτούν μεγάλο ύψος. Τελευταία, η δημιουργία υβριδίων καλαμποκιού υψηλής απόδοσης, δικαιολογεί την πρόσθετη δαπάνη για εγκαταστάσεις πτερύγων άρδευσης στην ίδια θέση σε όλη τη διάρκεια της αρδευτικής περιόδου. Έτσι, με τη χρησιμοποίηση από την αρχή υπερυψωμένων εκτοξευτήρων πάνω σε ειδικά στελέχη, κατάλληλα προσαρμοσμένα και στερεωμένα, τείνει να εκλείψει το σοβαρό πρόβλημα της μετακίνησης των πτερύγων άρδευσης των υβριδίων αυτών, των οποίων το ύψος φθάνει συχνά και μερικές φορές ξεπερνάει τα 2,50 μέτρα. Τα οπωροφόρα μπορούν να αρδεύονται με όλα τα συστήματα άρδευσης εκτός εάν άλλοι προσδιοριστικοί παράγοντες επιβάλλουν το ένα ή το άλλο σύστημα. Στην περίπτωση εφαρμογής επιφανειακής άρδευσης, η μέθοδος κατά λεκάνη είναι η επικρατέστερη, ενώ στην περίπτωση καταιονισμού, η άρδευση μπορεί να γίνεται κάτω ή πάνω από την κόμη των δένδρων. Η άρδευση με σταγόνες είναι δυνατή σε όλα τα οπωροφόρα, αρκεί μόνο το νερό να είναι καλής ποιότητας, γιατί αν περιέχει άλατα και δεν προβλεφτεί ικανοποιητική απόπλυση, υπάρχει μεγάλος κίνδυνος αλάτωσης των εδαφών. Σε καλλιέργειες σε θερμοκήπια μπορούν να εφαρμοσθούν επίσης όλα τα συστήματα, αλλά τελευταία φαίνεται να κερδίζει έδαφος η αυτοματοποιημένη άρδευση με σταγόνες. 5.5 Η διαθέσιμη ποσότητα και η ποιότητα νερού Όταν η διαθέσιμη ποσότητα νερού είναι περιορισμένη (πηγές μικρών παροχών), το σύστημα καταιονισμού είναι το καλύτερο, γιατί επιτρέπει την καλύτερη εφαρμογή του νερού στο χωράφι. Όταν η διαθέσιμη ποσότητα νερού είναι πολύ μικρή, τότε ενδείκνυται η άρδευση με σταγόνες. Η επιφανειακή άρδευση λόγω των αυξημένων απωλειών νερού από βαθιά διήθηση απαιτεί μεγαλύτερες παροχές, και από αυτή την άποψη, δε διαθέτει την προσαρμοστικότητα των άλλων συστημάτων άρδευσης. Εκτός από τη διαθέσιμη ποσότητα, σημαντικό ρόλο στην επιλογή του κατάλληλου συστήματος άρδευσης παίζει και η ποιότητά του. Όταν το νερό είναι κρύο και οι καλλιέργειες παρουσιάζουν σχετική ευπάθεια σ' αυτό, ή όταν το νερό περιέχει άλατα και προκαλεί εγκαύματα στο φύλλωμα των καλλιεργειών, τότε πρέπει να αποφεύγεται το σύστημα καταιονισμού και να εφαρμόζεται η επιφανειακή άρδευση. Εφόσον υπάρχει η δυνατότητα, συνιστάται η προθέρμανση του νερού σε υπαίθριες δεξαμενές, για να αποκτήσει κατάλληλη θερμοκρασία, η οποία κυμαίνεται γύρω στους 25 0 C. Ως προς την επιλογή του συστήματος άρδευσης με αλατούχο νερό, θα μπορούσε κανείς να πει, ότι η μέθοδος άρδευσης με λεκάνες είναι η πιο καλή, γιατί επιτρέπει καλή απόπλυση. Σε δεύτερη σειρά τοποθετείται η άρδευση κατά λωρίδες, ενώ ο καταιονισμός δίνει επίσης καλά αποτελέσματα, αλλά σε καλλιέργειες των οποίων το φύλλωμα είναι ανθεκτικό στα άλατα. Η ανεπαρκής άρδευση λόγω του κινδύνου συγκέντρωσης των αλάτων στη ζώνη του ριζικού συστήματος των φυτών, πρέπει να αποκλείεται τελείως. 84

85 Η άρδευση με σταγόνες στην προκειμένη περίπτωση πρέπει να χρησιμοποιείται με μεγάλη προσοχή, γιατί, συνήθως με το σύστημα αυτό, επειδή κατά κανόνα δεν γίνεται συστηματική απόπλυση, όταν οι βροχοπτώσεις στην περιοχή του έργου δεν είναι αρκετές για την απομάκρυνση των αλάτων, υπάρχει κίνδυνος σοβαρής αλάτωσης του εδάφους. Η εξυγίανσή του απαιτεί την προσαγωγή μεγάλων ποσοτήτων νερού, που σημαίνει στην ουσία νέο αρδευτικό δίκτυο. Πάντως, γενικός κανόνας στη χρήση αλατούχων νερών είναι η ενδεδειγμένη σε κάθε περίπτωση απόπλυση των εδαφών για την αποφυγή αλάτωσής τους. Επίσης τα αλατούχα νερά, προκαλούν σοβαρά προβλήματα εμφράξεων στους σταλακτήρες του συστήματος άρδευσης με σταγόνες λόγω καθίζησης των διαλυμένων αλάτων στην έξοδο του νερού. Το πρόβλημα αυτό είναι μικρότερο στα ακροφύσια των εκτοξευτήρων του συστήματος καταιονισμού. 5.6 Διαθέσιμο εργατικό και τεχνικό δυναμικό Η έλλειψη εργατικού δυναμικού σε μια περιοχή ευνοεί την εφαρμογή των συστημάτων καταιονισμού και άρδευσης με σταγόνες. Με το πρώτο σύστημα ο αγρότης καλείται να επέμβει μόνο για τη μετακίνηση της γραμμής άρδευσης εφόσον το δίκτυο είναι συλλογικό. Στο χρονικό διάστημα παραμονής της γραμμής στην ίδια θέση, μπορεί να επιδίδεται σε άλλες γεωργικές εργασίες. Στις περιπτώσεις μάλιστα μόνιμου δικτύου καταιονισμού, η απασχόληση του γεωργού περιορίζεται στο να θέσει σε λειτουργία το δίκτυο και μετά το τέλος της άρδευσης να τη διακόψει. Με το σύστημα της άρδευσης με σταγόνες η απασχόληση του αγρότη περιορίζεται μόνο στην εκκίνηση και το σταμάτημα του συστήματος, ενώ μετά από κάθε άρδευση πρέπει να καθαρίζει τα φίλτρα από τις κάθε είδους στέρεες φερτές ύλες, που κατακρατούνται σ' αυτά. Βέβαια μια γενικότερη εποπτεία και έλεγχος της καλής λειτουργίας των σταλακτήρων πρέπει να γίνεται συστηματικά. Αντίθετα η ύπαρξη διαθέσιμου εργατικού δυναμικού ευνοεί την επιφανειακή άρδευση η οποία είναι κατά κανόνα οικονομικότερη. Άλλος παράγοντας που πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά την εκλογή του συστήματος άρδευσης, είναι και το διαθέσιμο τεχνικό δυναμικό. Ανεπτυγμένο τεχνικό δυναμικό ευνοεί την εγκατάσταση δικτύων καταιονισμού ή άρδευσης με σταγόνες, γιατί είναι δυνατή η επί τόπου επισκευή διαφόρων βλαβών που μπορεί να παρουσιασθούν κατά τη λειτουργία του δικτύου σε διάφορες ευαίσθητες εγκαταστάσεις του. Αντίθετα, η έλλειψη ανεπτυγμένου τεχνικού δυναμικού ευνοεί το παραδοσιακό σύστημα της επιφανειακής άρδευσης, για το οποίο υπάρχει πατροπαράδοτη εμπειρία και αυτό δεν πρέπει να λησμονείται στη διαδικασία της επιλογής του συστήματος. 5.7 Επίπεδο ανάπτυξης των αγροτών Όπως και στην περίπτωση του τεχνικού δυναμικού έτσι και εδώ η ύπαρξη ανεπτυγμένου αγροτικού δυναμικού ευνοεί την εφαρμογή των νεωτέρων συστημάτων άρδευσης. Όταν το επίπεδο των αγροτών είναι ανεπτυγμένο, οι αγρότες πείθονται και συνεργάζονται εύκολα δημιουργώντας έτσι ευνοϊκές οικονομικές προϋποθέσεις για την εφαρμογή αυτών των συστημάτων, που σε ατομική βάση θα ήταν αντιοικονομικά (π.χ. συλλογικά δίκτυα καταιονισμού). Προσπάθειες που έγιναν σε υπανάπτυκτες χώρες να εγκαταστήσουν σύγχρονα και αυτοματοποιημένα συστήματα άρδευσης, απέτυχαν κατά το μεγαλύτερο ποσοστό, με συνέπεια οι 85

86 χώρες αυτές να βρεθούν στη δυσάρεστη θέση να πληρώνουν δάνεια για έργα, που δεν τους απέδωσαν τα αναμενόμενα οφέλη. Στην περίπτωση αυτή επιβάλλεται η εκπαίδευση του ιθαγενούς στοιχείου σε όλα τα επίπεδα και σε ικανοποιητικό αριθμό, για να αναλάβουν τη διοίκηση, λειτουργία και συντήρηση των νέων συστημάτων άρδευσης. Παράλληλα πρέπει να προβλέπεται η ανάπτυξη του τεχνικού δυναμικού στις περιοχές των έργων για τις απαραίτητες επισκευές ή αντικαταστάσεις φθαρμένου υλικού. 5.8 Το κόστος των διαφόρων συστημάτων άρδευσης Για τα σημερινά δεδομένα, μπορεί κανείς να πει άτι σε περιπτώσεις που και τα τρία συστήματα που είδαμε (επιφανειακή άρδευση, καταιονισμός, άρδευση με σταγόνες) είναι δυνατόν να εφαρμοστούν, το μικρότερο κόστος έχει η επιφανειακή άρδευση, ακολουθεί ο καταιονισμός και τελευταία έρχεται η άρδευση με σταγόνες. Πολύ συχνά όμως η έλλειψη εργατικών χεριών, η βελτίωση της ποιότητας της εργασίας και το αναμενόμενο υψηλό εισόδημα, ανατρέπουν την παραπάνω σειρά. Έτσι π.χ. ενώ ένας οπωρώνας θα μπορούσε να αρδευτεί με τη μέθοδο επιφανειακής άρδευσης ή με καταιονισμό, λόγω ελλείψεως εργατικών χεριών, αρδεύεται με το σύστημα των σταγόνων, αν και το κόστος εγκατάστασής του είναι πολύ μεγαλύτερο. Επίσης σε ένα θερμοκήπιο, που αποφέρει υψηλό εισόδημα, το κόστος του συστήματος με σταγόνες, αν και μεγαλύτερο απ' ότι στα άλλα συστήματα, δεν απασχολεί τον παραγωγό, γιατί σχετικά με το εισόδημα, είναι πολύ μικρό. 86

87 ΜΕΡΟΣ ΔΕΥΤΕΡΟ Η επιφανειακη αρδευση 87

88 1. H επιφανειακή άρδευση 5.9 Γενικά. Τις μεθόδους επιφανειακής άρδευσης τις χωρίζουμε σε δύο μεγάλες ομάδες: α) Τις μεθόδους που αποβλέπουν στο να διηθηθεί το νερό μέσα στο έδαφος κατά το χρόνο της παραμονής του πάνω σ' αυτό και που ονομάζονται γενικά μέθοδοι άρδευσης με κατάκλυση. β) Τις μεθόδους που αποβλέπουν στο να διηθηθεί το νερό μέσα στο έδαφος κατά το χρόνο της ροής του πάνω σ' αυτό και που ονομάζονται γενικά μέθοδοι άρδευσης με ροή. Η άρδευση με κατάκλυση φαίνεται ότι είναι η αρχαιότερη μέθοδος εφαρμογής του αρδευτικού νερού. Το νερό διοχετεύεται προς τα κτήματα ανεξέλεγκτο και εξαπλώνεται σε πολύ εκτεταμένες επιφάνειες. Η ανεξέλεγκτη αυτή εφαρμογή του νερού έχει ως συνέπεια: α. Την απώλεια μεγάλων ποσοτήτων νερού, κυρίως με βαθιά διήθηση. β. Την ανομοιόμορφη κατανομή του νερού πάνω στην αρδευόμενη επιφάνεια. γ. Την παραμονή του νερού στο έδαφος πέρα από το ανεκτό για τα φυτά χρονικό όριο. δ. Τη δημιουργία ευνοϊκού περιβάλλοντος για την ανάπτυξη υδροχαρών ζιζανίων. Σήμερα οι μέθοδοι άρδευσης με κατάκλυση έχουν περιορισμένη εφαρμογή σε ε- κείνες τις περιπτώσεις που για αγροτεχνικούς λόγους είναι απαραίτητη η εφαρμογή του νερού με κατάκλυση για την ταυτόχρονη επίτευξη και άλλων στόχων όπως είναι: α. Οι υδρολιπάνσεις ή η υδραυλική επίχωση γαιών, όταν το νερό, με το οποίο πρόκειται να γίνει η άρδευση, έχει αιωρούμενα κατάλληλα συστατικά. β. Η απόπλυση αλατούχων ή αλατουχοαλκαλιωμένων εδαφών, κατά την οποία ε- φαρμόζονται μεγάλες ποσότητες νερού. Επίσης αποκλειστική χρήση της επιφανειακής άρδευσης γίνεται στην ρυζοκαλλιέργεια, η οποία είναι καλλιέργεια που απαιτεί σχεδόν συνεχή κατάκλυση των εδαφών με νερό. Το έδαφος του αγρού με την κατασκευή μικρών αναχωμάτων διαμορφώνεται κατά περίπτωση σε μικρές ή μεγάλες λεκάνες. Το νερό διοχετεύεται και κατακλύζει γρήγορα ολόκληρη την επιφάνεια των λεκανών και παραμένει μέσα σ' αυτές μέχρι που να απορροφηθεί τελείως από το έδαφος. 88

89 Στην άρδευση με κατάκλυση χρειάζονται μεγάλες παροχές νερού. Κατά την άρδευση με ροή το αρδευτικό νερό ρέει, υπό κλίση επί της επιφάνειας του εδάφους, από το ψηλότερο σημείο του αγρού ως το χαμηλότερο, σαν ένα λεπτό στρώμα νερού. Το νερό ρέει επί τόσο χρόνο, όσος χρειάζεται να υγρανθεί το έδαφος και να φτάσει στον επιθυμητό βαθμό η υγρασία στο βάθος του ριζοστρώματος. Η μέθοδος αυτή ονομάζεται και άρδευση με διάχυση, γιατί το νερό από τη διώρυγα εφαρμογής ξεχύνεται στην έκταση που πρόκειται να αρδευτεί. Παλιότερα εφαρμοζόταν η ελεύθερη διάχυση κατά την οποία το νερό παροχετευόταν ελεύθερα πάνω σ' ολόκληρη την επιφάνεια που ήταν για άρδευση. Η μέθοδος αυτή, που συνηθίζεται ακόμη και σήμερα σε μη προηγμένες περιοχές, παρουσιάζει αδυναμία εφαρμογής της δόσης που χρειάζεται για την άρδευση και αδυναμία ελέγχου στην ομοιόμορφη κατανομή του αρδευτικού νερού. Για τον έλεγχο της ροής του νερού χρησιμοποιείται σήμερα ή η περιορισμένη διάχυση κατά την οποία το νερό διαχέεται επί των γαιών περιορισμένο μέσα σε λωρίδες μεταξύ παράλληλων αναχωμάτων, ρέει μέσα σ' αυτά σε λεπτό στρώμα, καλύπτει την προς άρδευση επιφάνεια και διηθείται μέσω αυτής, ή η άρδευση με αυλάκια, η οποία μπορεί να θεωρηθεί ως επέκταση της προηγούμενης καθότι το νερό ρέει ακόμη περιορισμένο μέσα στα αυλάκια, διαποτίζει όχι μόνο την επιφάνεια πάνω στην οποία ρέει, αλλά με διήθηση και την έκταση που υπάρχει ανάμεσα στα αυλάκια. Ανάμεσα στις ειδικότερες μεθόδους άρδευσης υπάρχουν διαφορές ως προς τον τρόπο άρδευσης, σε κάθε χώρα χωριστά, ανάλογα με τις ειδικές συνθήκες κάθε μιας, την έκταση των αγροτεμαχίων, των καλλιεργητικών συνθηκών, αλλά και των τοπικών συνθηκών. Στη συνέχεια θα αναπτύξουμε τις κυριότερες από αυτές τις μεθόδους, προσαρμοσμένες στις συνθήκες της χώρας μας Τρόποι παροχέτευσης του αρδευτικού νερού. Το αρδευτικό νερό ενός αρδευτικού δικτύου παροχετεύεται στους αγρούς μέσω των διωρύγων τελευταίου βαθμού (τριτεύουσες), που ονομάζονται και διώρυγες εφαρμογής". Η διώρυγα εφαρμογής πρέπει να διέρχεται και να εφάπτεται με την υψηλότερη πλευρά του αγρού. Μέσα στη διώρυγα εφαρμογής και σε κατάλληλες θέσεις υπάρχουν ή τοποθετούνται κατά την άρδευση ειδικοί ρυθμιστές της στάθμης του νερού που υ- πάρχει μέσα σ' αυτή. Κατά την άρδευση η στάθμη του νερού της διώρυγας πρέπει να είναι εκατοστά του μέτρου ψηλότερα από την παρακείμενη επιφάνεια του α- γρού. Η ρυθμισμένη αυτή στάθμη της διώρυγας ονομάζεται "στάθμη άρδευσης" και είναι συνήθως οριζόντια σε αντίθεση προς τη στάθμη ροής. Οι διώρυγες εφαρμογής μπορεί να είναι γαιώδεις ή επενδεδυμένες με σκυρόδεμα, άσφαλτο ή άργιλο, συνήθως τραπεζοειδούς ή ορθογωνικής διατομής. Μπορεί ακόμη να είναι από προκατασκευασμένους τσιμενταύλακες (καναλέτα), συνήθως ελλειψοειδούς ή παραβολικής διατομής. Οι γαιώδεις διατομές της διώρυγας είναι απλές και φτηνές στην κατασκευή. Παρουσιάζουν όμως σοβαρό μειονέκτημα, το ότι χάνεται πολύ νερό κατά τη διαδρομή. Οι προκατασκευασμένοι τσιμενταύλακες παρουσιάζουν το πλεονέκτημα της βιομηχανικής τους παραγωγής μέσα σε καλυμμένους χώρους και έτσι η κατασκευή τους είναι ανεξάρτητη από τις καιρικές συνθήκες. Η τοποθέτησή 89

90 τους γίνεται όταν το επιτρέψουν οι καιρικές συνθήκες της υπαίθρου, ενώ η επένδυση των διωρύγων (γαιωδών) με σκυρόδεμα, εξαρτάται από τις καιρικές συνθήκες της υ- παίθρου. Η λήψη του νερού, παλαιότερα, στις γαιώδους διατομής διώρυγες γινόταν με ε- γκοπές της διώρυγας σε ορισμένα σημεία και με διοχέτευση του νερού προς τον αγρό. Το χώμα της εγκοπής συνήθως τοποθετείται μέσα στη διώρυγα με τη μορφή φράγματος ή ρυθμιστή της στάθμης της διώρυγας εφαρμογής. Ο τρόπος αυτός της παροχέτευσης του νερού, που εφαρμόζεται ακόμη και σ' εμάς στην άρδευση των λαχανόκηπων, παρουσιάζει το μειονέκτημα των διαβρώσεων, κυρίως κατά τη χρησιμοποίηση μεγάλων παροχών και δεν ελέγχεται η χρησιμοποιούμενη παροχή. Για να ελέγχεται η παροχή κατασκευάζονται στα πρανή της διώρυγας στόμια υ- δροληψίας με κυκλική ή ορθογωνική διατομή. Στην περίπτωση αυτή ισχύει η γνωστή σχέση παροχής των στομίων: Q = μ. Ε.(2gh) 1/2 όπου: Q = η παροχή m 3 /sec. μ = ο συντελεστής εκροής. h = ύψος πίεσης στη διατομή σε m. g = επιτάχυνση της βαρύτητας = 9,81 m/sec 2. Ε = επιφάνεια της διατομής του στομίου σε m 2. Συνήθως χρησιμοποιούνται στόμια τετραγωνικής ή κυκλικής διατομής από τσιμέντο ή ξύλινα. Με μια θυρίδα ρυθμίζεται η επιφάνεια της διατομής (Ε) του στομίου και μέσω αυτής η παροχή. Από πολλούς ερευνητές συντάχτηκαν ειδικοί πίνακες των συντελεστών εκροής, μ, σε συνάρτηση της διατομής Ε και του φορτίου h. Όταν λείπουν τέτοιοι πίνακες παίρνεται συντελεστής μ = 0,61. Το ύψος h στα ανοιχτά στον ελεύθερο αέρα στόμια, μετριέται ως διαφορά ύψους του κέντρου της οπής από τη στάθμη του νερού, που υπάρχει μέσα στη διώρυγα. Στα βυθισμένα όμως στόμια ισούται προς τη διαφορά μεταξύ πάνω και κάτω στάθμης του νερού. Επειδή συνήθως χρησιμοποιούνται στόμια διατομής λίγων εκατοστών και το ύψος φορτίου κυμαίνεται, όπως προαναφέρθηκε, μεταξύ cm, η παραπάνω σχέση γίνεται: Q = μ Ε.(2gh) 1/2, στην οποία η παροχή μετριέται σε lit / sec. Με τιμή του μ = 0,61 η σχέση αυτή παίρνει την απλούστερη μορφή (το h σε cm και το Ε σε m 2 ): Q = 0, Ε. h 1/2 (lit / sec) Στις ορθογωνικές διώρυγες εφαρμογής και στις διώρυγες από προκατασκευασμένα αυλάκια, για την παροχέτευση του νερού στον αγρό χρησιμοποιούνται σιφώνια από ελαφρό μέταλλο ή πλαστικής ύλης. Αυτά είναι σωλήνες κυκλικής διατομής μικρού μήκους και κατάλληλου σχήματος προς τοποθέτησή τους επί του αναχώματος ή της στέψης της διώρυγας. Και για τα σιφώνια ισχύει η παραπάνω σχέση των στομίων: 90

91 2 μ π δ Q 2g h 4 όπου: μ = 0,61 και δ = διάμετρος του σιφωνίου σε m. Για να είναι σταθερή η παροχή των στομίων ή των σιφωνίων πρέπει απαραίτητα να διατηρείται σταθερή η στάθμη του νερού μέσα στη διώρυγα εφαρμογής. Κάθε αυξομείωση της στάθμης του νερού μέσα στη διώρυγα έχει άμεση επίπτωση επί της παροχής των στομίων ή των σιφωνίων. 91

92 6 Η άρδευση με κατακλυση 6.1 Γενικά. Κατά τη μέθοδο αυτή η προς άρδευση έκταση διαχωρίζεται σε λεκάνες, που περιβάλλονται από όλες τις πλευρές τους με χαμηλά αναχώματα. Το νερό κατακλύζει γρήγορα ολόκληρη την επιφάνεια και παραμένει μέσα στις λεκάνες ως ένα στρώμα νερού μέχρι πλήρους απορρόφησης της δόσης άρδευσης. Η μέθοδος αυτή προσαρμόζεται καλύτερα σε επίπεδες επιφάνειες και σε βαριά εδάφη, που παρουσιάζουν αργή διήθηση του νερού. Ο χρόνος, που επιτρέπεται να παραμείνει το νερό μέσα στις λεκάνες, μπορεί να υπολογιστεί από τη σχέση της αθροιστικής διήθησης: D = Κt n Από τη σχέση αυτή μπορούμε εύκολα να υπολογίσουμε το χρόνο, που χρειάζεται να παραμείνει το νερό στην επιφάνεια του εδάφους για την εφαρμογή μιας συγκεκριμένης αρδευτικής δόσης στο χωράφι, με την ακόλουθη λογική. Αν η αρδευτική δόση, που πρόκειται να εφαρμοστεί υπολογίστηκε σε dα m 3 / στρέμμα, η αρδευτική δόση για κάθε τετραγωνικό μέτρο αρδευόμενης έκτασης ανέρχεται σε ένα στρώμα νερού ύψους dα mm, το οποίο πρέπει να απορροφηθεί από το έ- δαφος. Κατά την πρώτη ώρα άρδευσης έχομε διήθηση D1 m 3 νερού / m 2 εδάφους. Για να απορροφηθούν, επομένως, από 1 m 2 του εδάφους, dα mm νερού, πρέπει η επιφάνεια αυτή να παραμείνει καλυμμένη με ένα στρώμα νερού επί t ώρες. Από την εξίσωση της αθροιστικής διήθησης υπολογίζεται η σχέση: D = k1.t n = dα και από αυτή έχουμε τη σχέση: t n d k a 1 όπου: t = ο χρόνος εφαρμογής του αρδευτικού νερού σε ώρες dα = η αρδευτική δόση σε m 3 / στρέμμα k1 = η αθροιστική διήθηση της πρώτης ώρας σε m και n = η κλίση της γραμμής συσχέτισης. Εντούτοις ο χρόνος κάλυψης των εδαφών με νερό δεν πρέπει να περνά το χρόνο που επιτρέπεται να παραμείνουν οι καλλιέργειες καλυμμένες με νερό. Η μέθοδος αυτή μπορεί να χαρακτηριστεί σαν μια τεχνητή πλημμύρα των αγρών με όλα τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματά της. Για το λόγο αυτό περιορίζεται σή- 92

93 μερα ως αρδευτική μέθοδος στη ρυζοκαλλιέργεια, γιατί το ρύζι πετυχαίνει ως καλλιέργεια κάτω σχεδόν από συνεχή κατάκλυση νερού. Εφαρμόζεται ακόμη στην απόπλυση των αλατούχων και αλατουχοαλκαλικών εδαφών, τα οποία λόγω δομής παρουσιάζουν αργή διήθηση. Τα εδάφη αυτά εκτός από την απαιτούμενη αρδευτική δόση χρειάζονται και μια πρόσθετη ποσότητα νερού απόπλυσης. Η πρόσθετη αυτή ποσότητα νερού περνώντας μέσα από το έδαφος διαλύει και συμπαρασύρει τα επιβλαβή για τις καλλιέργειες άλατα του εδάφους. Εφαρμόζεται επίσης και στις υδρολιπάνσεις ή στην υδραυλική επίχωση των γαιών ή στη βελτίωση πολύ αμμουδερών εδαφών με την προσθήκη πάνω σ' αυτά της αιωρούμενης ιλύος των πλημμυρικών νερών των ποταμών. Επειδή τα πλημμυρικά νερά των ποταμών εμφανίζονται συνήθως κατά τους χειμερινούς μήνες ή κατά τις περιόδους των βροχών, οι υδρολιπάνσεις και η υδραυλική επίχωση των γαιών γίνονται κυρίως σε περιόδους κατά τις οποίες δεν υπάρχουν καλλιέργειες και κατά συνέπεια δεν υπάρχει περιορισμός του χρόνου κατάκλυσης, οπότε μπορούν να εφαρμοστούν μεγαλύτερες ποσότητες νερού και χωρίς να χρειάζεται ιδιαίτερη προπαρασκευή των γαιών με ισοπεδώσεις. 6.2 Κατάκλυση με ορθογώνιες λεκάνες. Στις συνηθισμένες αρδεύσεις με κατάκλυση το μέγεθος των λεκανών εξαρτάται, από τη μηχανική σύσταση του εδάφους, την κλίση της επιφάνειάς του και τη διαθέσιμη παροχή. Εντούτοις αποφασιστικό ρόλο στο μέγεθος της λεκάνης παίζει η κατά μήκος κλίση της επιφάνειάς της και η εφαρμοζόμενη ποσότητα νερού. Για να γίνει ομοιόμορφη η άρδευση πρέπει η κατώτερη πλευρά της λεκάνης να είναι χαμηλότερη της αρχικής, κατά 5-10 cm, ώστε με τη διαφορά του πάχους του νερού να εξουδετερώνεται η ανομοιομορφία απορρόφησης του νερού κατά τη διαδρομή. Στον πίνακα φαίνονται ορισμένα μεγέθη λεκανών ανάλογα της μηχανικής σύστασης του εδάφους και της παροχής κατά λεκάνη. Πίνακας 23. Μεγέθη λεκανών σε m 2 κατά την άρδευση με κατάκλυση. Παροχή σε lit/sec κατά λεκάνη Μηχανική σύσταση του εδάφους Ελαφρά Μέση Βαριά Αν η επιφάνεια της λεκάνης παρουσιάζει μια κατά μήκος κλίση i και αν h1 είναι το ύψος του νερού στην αρχή της λεκάνης, hm στο μέσον της και h2 το ύψος αυτού στην κάτω πλευρά της λεκάνης, τότε, επειδή μετά την κατάκλυση το νερό θα οριζοντιωθεί, η διαφορά h2 - h1 δεν πρέπει να ξεπερνά τα 10 cm. Ανάλογα με την κλίση και το μήκος της λεκάνης μπορεί να είναι το h1 0,75 hm και h2 1,25 hm. 93

94 Επομένως η διαφορά h2 - h1 0,5 hm και το μήκος της λεκάνης υπολογίζεται από τη σχέση: h 2 h1 0,5h m L σε m i i Επειδή hm είναι το προς εφαρμογή ύψος νερού, το μέγιστο μήκος της λεκάνης είναι ανάλογο του ύψους του εφαρμοζόμενου νερού και αντίστροφα ανάλογο της κλίσης της επιφάνειας του κτήματος. Αριθμητικό παράδειγμα: Αν έχουμε μια λεκάνη με κλίση 2 0 /00 (0,002) και θέλουμε να εφαρμόσουμε ύψος νερού 120 χιλιοστών (0,120 m), τότε το μέγιστο μήκος της λεκάνης υπολογίζεται σε: 0,5 0,120 L 30 m 0,002 Αν έχουμε μια λεκάνη με κλίση 0,2 0 /00, (0,0002), τότε το μήκος αυτής υπολογίζεται: 0,5 0,120 L 300 m 0,0002 Αν το ύψος του εφαρμοζόμενου νερού είναι 60 χιλιοστά (0,060 m), τότε στην πρώτη περίπτωση με κλίση εδάφους 0,002 m, το μήκος της λεκάνης υπολογίζεται σε 15 m και στην περίπτωση κλίσης εδάφους 0,0002 m, το μήκος υπολογίζεται σε 150 m. Από τα παραπάνω συμπεραίνεται ότι κάτω από την ίδια κλίση στα αμμώδη εδάφη, που έχουν μικρή αποθηκευτική ικανότητα σε νερό, το μήκος των λεκανών είναι μικρότερο από το μήκος που χρειάζεται σε λεκάνες εδαφών με μεγάλη αποθηκευτική ικανότητα, όπως είναι τα βαριά εδάφη. Όσο μικρότερο είναι το μήκος των λεκανών, τόσο περισσότερα εγκάρσια αναχώματα χρειάζονται για την κατασκευή των λεκανών, που από τη μια απαιτούν δαπάνες κατασκευής και από την άλλη δυσχεραίνουν την εργασία των γεωργικών μηχανημάτων. Για το λόγο αυτό επιβάλλεται οι λεκάνες να έχουν μικρή κατά μήκος κλίση, συνήθως 0,0002-0,002 και σπάνια μέχρι 0,003 m. Η κατά πλάτος κλίση της λεκάνης συνήθως είναι μηδενική, οπωσδήποτε όμως μικρότερη από την κατά μήκος κλίση. Για το λόγο αυτό, το πλάτος της λεκάνης συνήθως προσδιορίζεται από την τοπογραφική διαμόρφωση του εδάφους και κυμαίνεται από m. Γενικά η πείρα εφαρμογής του νερού έχει δείξει ότι δεν πρέπει οι λεκάνες κατάκλυσης να είναι μεγαλύτερες από 3-5 στρέμματα (πίνακας 23). Η αναλογία πλάτους προς μήκος μπορεί να είναι από l: l ως l: 4. Ένας ακόμη περιοριστικός παράγοντας στο μέγεθος των λεκανών είναι ο άνεμος. Οι κυματισμοί, που δημιουργούνται από την επίδραση του ανέμου, ξεριζώνουν τα φυτά και κατατρώγουν τα αναχώματα, που περιβάλλουν τις λεκάνες. Έτσι, σε περιοχές που φυσούν άνεμοι σταθερής κατεύθυνσης, πρέπει να αποφεύγεται το μεγάλο μήκος της λεκάνης (L) να είναι προς την κατεύθυνση του ανέμου. Ακόμη η ισχύς του ανέμου μπορεί να μας οδηγήσει ώστε να κοντύνουμε το μήκος της λεκάνης. 94

95 Κατά την ισοπέδωση για την προετοιμασία των λεκανών πρέπει να προβλεφθεί ώστε οι υψομετρικές διαφορές σε διάφορα σημεία της να μην περνούν τα 2-3 cm στις περιπτώσεις εφαρμογής ελαφρών αρδευτικών δόσεων, και τα 5 cm στις περιπτώσεις εφαρμογής βαριών αρδευτικών δόσεων. Στις περιπτώσεις των υδρολιπάνσεων και της υδραυλικής επίχωσης των εδαφών, λόγω του μεγάλου εφαρμοζόμενου βάθους νερού, δεν είναι απαραίτητη τέτοια προσεκτική προετοιμασία της επιφάνειας του εδάφους. Σε ομαλά εδάφη για την ισοπέδωση χρειάζεται να μετακινηθούν χωματισμοί 6-10 m 3 / στρέμμα, ενώ σε ανώμαλα εδάφη μπορεί να φτάσουν μέχρι και 60 m 3 / στρέμμα. Τα αναχώματα διαχωρισμού των λεκανών κατασκευάζονται μετά την ισοπέδωση ή συγχρόνως με αυτή. Για να μη δυσχεραίνεται η κίνηση των καλλιεργητικών μηχανημάτων, οι λεκάνες πρέπει να είναι ορθογώνιες και το πλάτος τους να είναι ακέραιο πολλαπλάσιο της επιφάνειας κάλυψης των μηχανών σποράς. Τα αναχώματα έχουν ύψος cm, πλάτος στέψης cm και κλίση πρανών τα διαμήκη 1: 2-1: 3, ενώ τα εγκάρσια 1: 4, για να διευκολύνουν το πέρασμα των μηχανημάτων. Η κατασκευή των αναχωμάτων χρειάζεται χωματισμούς 0,30-0,35 m 3 / τρέχον μέτρο. Για να περιοριστεί η απώλεια εδάφους και να αποφευχθεί η ανάπτυξη επιβλαβών ζιζανίων, τα αναχώματα σπέρνονται μαζί με την επιφάνεια της λεκάνης. Όταν οι συνθήκες του εδάφους και του ανέμου, που προαναφέραμε, δεν μας επιτρέπουν να κατασκευάσουμε λεκάνες με μεγάλο μήκος, μπορούμε να κατασκευάσουμε μια αλυσίδα από λεκάνες. Η διαφορά της στάθμης νερού δύο διαδοχικών λεκανών προς την κατεύθυνση της κλίσης του εδάφους δεν πρέπει να ξεπερνά τα cm. Κατά κανόνα κατακλύζονται διαδοχικά 4-6 λεκάνες και σπάνια 10. Επιδιώκεται οι λεκάνες να είναι ισομεγέθεις. Αν τα εδάφη είναι βαριά και μικρής διηθητικότητας, μπορεί το νερό να περνά από τη μια λεκάνη στην άλλη, με τη βοήθεια θυρίδων πάνω στα αναχώματα. Σε ελαφρότερα όμως διαπερατά εδάφη, για να αποφευχθεί βαθιά διήθηση, πρέπει να μη διοχετεύεται νερό από τη μια λεκάνη στην επόμενη, αλλά να κατασκευάζονται αυλάκια τροφοδοσίας των λεκανών. Συνήθως το αυλάκι αυτό κατασκευάζεται σε κάθε δεύτερο διάμηκες ανάχωμα και αρδεύει τις δύο λεκάνες, που βρίσκονται από τη μια και την άλλη πλευρά του. Στην περίπτωση αυτή και για να αποφευχθεί διήθηση, η άρδευση αρχίζει αντίστροφα, από τις κατώτερες λεκάνες προς τις ανώτερες. 95

96 6.3 Κατάκλυση με μικρές λεκάνες. Με μικρές λεκάνες αρδεύονται συνήθως οι οπωρώνες. Άλλοτε οι λεκάνες αυτές κατασκευάζονταν τετράγωνες και περιείχαν ένα δέντρο εξαιτίας των δυσχερειών των χωματουργικών εργασιών. Τελευταία οι λεκάνες των οπωρώνων περιλαμβάνουν ομάδα δέντρων. Γενικά, στις μικρές λεκάνες δεν χρειάζεται λεπτομερής ισοπέδωση και για το λόγο αυτό είναι φθηνότερες στην κατασκευή. Επίσης το ύψος των αναχωμάτων μπορεί να είναι ασήμαντο και κατά συνέπεια η δαπάνη τους πολύ χαμηλή. Μπορούν να καταστρέφονται μετά την αρδευτική περίοδο για να διευκολύνουν τις καλλιεργητικές εργασίες και να ξανακατασκευάζονται πριν από την επόμενη αρδευτική περίοδο. 6.4 Κατάκλυση με λεκάνες κατά τις ισοϋψείς. Όταν η κλίση του εδάφους είναι υπερβολική και η ισοπέδωση ασύμφορη ή αδύνατη, επιβάλλεται η κατασκευή λεκανών κατά τις ισοϋψείς. Οι λεκάνες ακολουθούν τις ισοϋψείς γραμμές του εδάφους και γι' αυτό έχουν σχήμα ακανόνιστο. Κατά την κατασκευή των αναχωμάτων επιδιώκεται αυτά να έχουν φορά παράλληλη, ώστε η λεκάνη να είναι σταθερού πλάτους. Η ισοπέδωση γίνεται κατά λεκάνη. Οι λεκάνες πρέπει να είναι επίπεδες και να έχουν αρκετό μήκος. Η μέθοδος αυτή εφαρμόζεται σε επικλινή εδάφη με κλίση μέχρι 1%. Με τη μέθοδο αυτή μπορούν να αρδευτούν οπωρώνες, ή ρυζοκαλλιέργειες, ή τριφύλλι πάνω σε εδάφη επικλινή. Γενικά και στη μέθοδο αυτή ισχύουν οι συνθήκες που αναφέραμε για την άρδευση με τις ορθογώνιες λεκάνες, με μόνη διαφορά ότι οι λεκάνες που κατασκευάζονται σύμφωνα με τις ισοϋψείς έχουν μικρό πλάτος και μεγάλο μήκος και είναι αναλογίας πλευρών μεγαλύτερης του 1: 4. Το αυλάκι τροφοδοσίας των λεκανών κατασκευάζεται κατά τη μέγιστη κλίση του εδάφους. 96

97 7 Η άρδευση με περιορισμένη διάχυση 7.1 Γενικά. Η ομοιόμορφη εφαρμογή του αρδευτικού νερού είναι πάντοτε ο πρωταρχικός παράγοντας της αρδευόμενης γεωργίας για την αποδοτική χρησιμοποίηση του νερού. Ο έλεγχος του αρδευτικού νερού, για να επιτευχθεί ομοιόμορφη διανομή πάνω στην έκταση που πρόκειται να αρδευτεί, είναι ένα από τα πιο δύσκολα προβλήματα του καλού χειρισμού του νερού, και εξακολουθεί να υπάρχει σαν πρόβλημα στις περισσότερες αρδευόμενες εκτάσεις. Για να είναι εύκολος ο έλεγχος της ροής του αρδευτικού νερού, εγκαταλείφθηκε η ελεύθερη διάχυση του και αντικαταστάθηκε με την περιoρισμένη διάχυση. Τυπική μέθοδος άρδευσης με περιορισμένη διάχυση είναι η άρδευση κατά λωρίδες μεταξύ παράλληλων αναχωμάτων (Βοrder, Planche, Βeet). Σύμφωνα με τη μέθοδο αυτή η έκταση, που είναι για άρδευση, διαιρείται με μικρά αναχώματα σε ορθογώνια επιμήκη τεμάχια (λωρίδες). Συνήθως το έδαφος προετοιμάζεται κατά τέτοιο τρόπο, ώστε οι μεταξύ των παράλληλων αναχωμάτων λωρίδες του, να έχουν κλίση μόνο κατά τη διεύθυνση της άρδευσης και μηδενική ή και ελάχιστη κατά την εγκάρσια διεύθυνση. Το μήκος, το πλάτος των λωρίδων, ο χρόνος εφαρμογής του αρδευτικού νερού, η παροχή κατά λωρίδα, το ύψος της εφαρμοζόμενης αρδευτικής δόσης, η κατά μήκος και κατά πλάτος κλίση των λωρίδων, καθώς και η διήθητικότητα του αρδευόμενου εδάφους, είναι οι συντελεστές ελέγχου της άρδευσης για την εφαρμογή μίας ορισμένης ποσότητας αρδευτικού νερού, και για την επίτευξη ομοιόμορφης άρδευσης σε ολόκληρο το μήκος της λωρίδας. Οι παράγοντες αυτοί βρίσκονται σε στενή αλληλεπίδραση και αποτελούν τις συνθήκες ροής, που θα εξεταστούν στη συνέχεια. Αφού με την άρδευση επιδιώκεται η διήθηση του νερού μέσα στο έδαφος, δια μέσου της επιφάνειάς του, ο βαθμός διηθητικότητας του εδάφους έχει πρωταρχική σημασία για τον υπολογισμό των υπόλοιπων παραμέτρων της άρδευσης. Γενικά, η επιφάνεια που προσφέρεται για άρδευση μπορεί να υπολογιστεί από τη γενική σχέση: Δ Q E όπου: Ε = η αρδευόμενη επιφάνεια 97

98 Q = η παροχή Δ = ο βαθμός διηθητικότητας Από τη σχέση αυτή παρατηρούμε ότι η επιφάνεια, που μπορεί να αρδευτεί, είναι ανάλογη με την παροχή, που χορηγείται, και αντίστροφα ανάλογη με το βαθμό διηθητικότητας. Δηλαδή όσο μεγαλύτερη παροχή χρησιμοποιείται κατά την άρδευση και όσο μικρότερη είναι η ταχύτητα διήθησης του νερού, τόσο λιγότερο νερό προσλαμβάνεται από το έδαφος και, επομένως, το υπόλοιπο νερό διανύει μεγαλύτερη διαδρομή και αρδεύει μεγαλύτερη έκταση. Όμως, είναι πολύ δύσκολο να καθοριστεί μια ορισμένη τιμή της διηθητικότητας. Η τιμή της τελικής ή βασικής διηθητικότητας, αποδείχτηκε ότι δεν έχει καμιά πρακτική σημασία στην προκείμενη περίπτωση, επειδή το φαινόμενο της διήθησης δεν έχει μια σταθερή, αλλά μεταβλητή τιμή. Το νερό, από την αρχή της εφαρμογής του στο έδαφος, διηθείται συνέχεια με ρυθμό επιβραδυνόμενο. Η ποσότητα του διηθούμενου νερού μέσα στο έδαφος, για μία ορισμένη χρονική περίοδο από την πρώτη εφαρμογή του νερού στο χωράφι, δίνεται από την εξίσωση της αθροιστικής διήθησης: D= k.t n Από τη σχέση αυτή μπορούμε εύκολα να υπολογίσουμε το χρόνο, που χρειάζεται να παραμείνει το νερό στην επιφάνεια του εδάφους για την εφαρμογή μιας συγκεκριμένης αρδευτικής δόσης στο χωράφι. 7.2 Αρδευτική δόση και χρόνος άρδευσης. Με τις σύγχρονες αντιλήψεις της αρδευόμενης γεωργίας, κατά την άρδευση επιδιώκεται να μπει στο έδαφος εκείνη η αρδευτική δόση, που είναι απαραίτητη για τη συμπλήρωση μέχρι της υδατοϊκανότητας της υγρασίας του ριζοστρώματος των καλλιεργούμενων φυτών. Η αρδευτική αυτή δόση υπολογίζεται ως διαφορά της ποσότητας που υπάρχει στο έδαφος από την υδατοϊκανότητά του. Η αρδευτική δόση που υπολογίζεται με αυτό τον τρόπο προσαυξάνεται ανάλογα με το βαθμό εφαρμογής του νερού για την κάλυψη των απωλειών που δεν μπορούν να αποφευχθούν κατά την εφαρμογή του νερού. Η αρδευτική δόση, που πρόκειται να εφαρμοστεί, υπολογίζεται κατά τα γνωστά από την σχέση: D = k1.t n = dα και από αυτή έχουμε τη σχέση: ΔΥβ d α Εφ d e c 100 και ο χρόνος εφαρμογής του νερού στο χωράφι, που χρειάζεται για να γεμίσει το ριζόστρωμα των καλλιεργούμενων φυτών υπολογίζεται από τη γνωστή σχέση: t n d k a 1 όπου: t = ο χρόνος εφαρμογής του αρδευτικού νερού σε ώρες 98

99 dα = η αρδευτική δόση σε m 3 / στρέμμα k1 = η αθροιστική διήθηση της πρώτης ώρας σε m και n = η κλίση της γραμμής συσχέτισης. Στο χρόνο t το ψηλότερο τετραγωνικό μέτρο της λωρίδας παίρνει τόσο νερό, όσο υπολογίσαμε ως νερό εφαρμογής και δεν επιτρέπεται στη συνέχεια να παραμείνει καλυμμένο με νερό. Για το λόγο αυτό μετά από t ώρες, από την έναρξη της άρδευσης, επιβάλλεται η διακοπή της παροχής του νερού στη λωρίδα, οπότε πια το νερό που υ- πάρχει μέσα στη λωρίδα, ρέει, κάτω από την επίδραση της βαρύτητας, από τα ψηλότερα τμήματα της λωρίδας προς τα χαμηλότερα. Έτσι, ο χρόνος t, στον οποίο διηθείται η αρδευτική δόση στο έδαφος, είναι συγχρόνως και ο χρόνος εφαρμογής του αρδευτικού νερού στη λωρίδα. Και είναι μια τιμή πολύ μεγάλης σημασίας για την πρακτική της άρδευσης. Από τη σχέση προκύπτει ότι ο χρόνος t δεν είναι ανάλογος της αρδευτικής δόσης dα, αλλά ανάλογος της n (νιοστής) ρίζας της αρδευτικής δόσης. Αύξηση της αρδευτικής δόσης για να γεμίσει με νερό μεγαλύτερο βάθος ριζοστρώματος, συνεπάγεται πολλαπλασιασμό του χρόνου εφαρμογής του νερού. Ο χρόνος εφαρμογής θα ήταν ανάλογος με την εφαρμοζόμενη αρδευτική δόση, αν η άρδευση άρχιζε, όταν το έδαφος θα είχε την τελική τιμή της διηθητικότητας. Με τέτοιες όμως συνθήκες υγρασίας εδάφους δεν χρειάζεται άρδευση. Ο χρόνος εφαρμογής του νερού είναι συνάρτηση του μεγέθους της αρχικής διήθησης του εδάφους και της τιμής της κλίσης της καμπύλης διήθησης. Πολλές φορές, υπολογίζοντας το χρόνο άρδευσης, είναι δυνατό να βρούμε χρόνο εφαρμογής του νερού πρακτικά ανεφάρμοστο. Στην περίπτωση αυτή, αν μειώσουμε την αρδευτική δόση, υποπολλαπλασιάζεται ο χρόνος εφαρμογής του νερού. Για το λόγο αυτό σε συνεκτικά εδάφη, που έχουν κάτω από συνηθισμένες συνθήκες, υψηλές τιμές υδατοϊκανότητας και απαιτούν βαριές αρδευτικές δόσεις, ενώ αντίθετα έχουν μικρές τιμές της κλίσης της καμπύλης διήθησης, επιβάλλεται, για να μειωθεί ο χρόνος εφαρμογής σε πρακτικά εφαρμόσιμα όρια, να μην αφήνεται να εξαντληθεί ολόκληρη η υγρασία στο χωράφι, αλλά η άρδευση να γίνεται, όταν υπάρχει ακόμη στο έδαφος το % της διαθέσιμης υγρασίας, οπότε μειώνεται αντίστοιχα η αρδευτική δόση και ελαττώνεται σημαντικά ο χρόνος εφαρμογής του νερού. Αριθμητικά παραδείγματα: 1. Σε ένα χωράφι της περιοχής του αρδευτικού δικτύου Γραμμενίτσας Άρτας, έχομε έδαφος κατηγορίας αργιλοπηλός, καλλιέργεια βαμβακιού, και βαθμό απόδοσης της άρδευσης 80 %. Υπολογίζουμε επομένως: α. Δόση άρδευσης: dα = c. ΔΥβ. Εφ. de Είναι: c = 0,50 (πίνακας 2), ΔΥβ = 0,14 (πίνακας 3) Εφ = 1,35 gr / cm 3 (πίνακας 3) και de = 700 mm (πίνακας 3) Άρα: dα = 0,50. 0,14.1, = 56,70 m 3 /στρέμμα. και dυ = 66,15: 0,80 = 70,87 m 3 /στρέμμα. β. Η αθροιστική διήθηση είναι: D = k t n 99

100 Από τον πίνακα 4 έχουμε k = 1,2 και n=0,54 Άρα: D = 1,2. t 0,54 Κατά την πρώτη ώρα της άρδευσης διηθούνται: k1 = 1, ,54 = 10,949 mm νερού οπότε βρίσκομε: d k u t n 0, ,87 10,949 31,76 ώρες Ο χρόνος αυτός θεωρείται ανεφάρμοστος στην πράξη. Με μείωση της αρδευτικής δόσης, που υπολογίσαμε, στο 60 %, ήτοι με εφαρμογή της άρδευσης, όταν η διαθέσιμη υγρασία του εδάφους εξαντλείται κατά 30 %, η απαιτούμενη δόση υπολογίζεται σε 34,02 m 3 το στρέμμα, επίσης η δόση εφαρμογής υπολογίζεται σε 42,52 m 3 το στρέμμα, και επομένως ο χρόνος άρδευσης υπολογίζεται μόνο σε 12 ώρες 20 ', ήτοι με μείωση της αρδευτικής δόσης στο 60 %, ο χρόνος εφαρμογής του νερού ελαττώνεται στο 39 % περίπου και είναι πρακτικά εφαρμόσιμος. 2. Αντίθετα, σε ένα χωράφι στην ίδια περιοχή και με την ίδια καλλιέργεια, το οποίο από πλευράς μηχανικής σύστασης είναι ιλυώδης άργιλος βρίσκουμε: α. Δόση άρδευσης: dα = 0,50. 0,18.1, = 70,20 m 3 /στρέμμα. και dυ = 70,20: 0,80 = 87,75 m 3 /στρέμμα. β. Η αθροιστική διήθηση είναι: D = k t n Από τον πίνακα 4 έχουμε k= 3,6 και n=0,52 Άρα: D = 3,6. t 0,52 Κατά την πρώτη ώρα της άρδευσης διηθούνται: k1 = 3, ,52 = 30,26 mm νερού οπότε βρίσκομε: d k u t n 0, ,75 30,26 7,74 ώρες Από τα παραπάνω παραδείγματα αποδεικνύεται ότι ο απαιτούμενος χρόνος για την εφαρμογή του αρδευτικού νερού δεν αυξομειώνεται ανάλογα με την αυξομείωση του βάθους του ριζοστρώματος, ούτε ανάλογα με την αυξομείωση της αρδευτικής δόσης, αλλά είναι συνάρτηση της αρχικής διήθησης και του εκθέτη του χρόνου. Με τα παραπάνω παραδείγματα δίνεται επίσης μία απάντηση στο επίμαχο θέμα των αρδεύσεων: Αν τα συνεκτικά εδάφη έχουν ανάγκη από βαριές αρδευτικές δόσεις με αραιές αρδεύσεις ή από ελαφρές αρδευτικές δόσεις με συχνές αρδεύσεις. Ο καθορισμός της αρδευτικής δόσης δεν πρέπει να υπολογίζεται μόνο ως συνάρτηση των οριακών τιμών της εδαφικής υγρασίας, αλλά και του απαιτούμενου χρόνου για την εφαρμογή της ο οποίος υπολογίζεται σε συνάρτηση με την αθροιστική διήθηση. Σε αμμώδη εδάφη οι εξισώσεις της αθροιστικής διήθησης έχουν συνήθως τιμές αρχικής διήθησης μεγαλύτερες της μονάδας και εκθέτες του χρόνου, που κυμαίνονται γύρω στην τιμή του 0,8. 100

101 Αν πάρουμε υπόψη μας ότι, το διαθέσιμο νερό, των αμμωδών εδαφών, λόγω της μικρής υδατοϊκανότητάς τους, έχει χαμηλές τιμές, μπορεί σε αμμώδη εδάφη να προκύψουν εξαιρετικά χαμηλές τιμές του χρόνου εφαρμογής του αρδευτικού νερού. Όταν οι υπολογισμοί του χρόνου εφαρμογής της αρδευτικής δόσης μας δίνουν ακραίες τιμές, θα πρέπει να εξετάζεται η περίπτωση εγκατάλειψης της άρδευσης με τη μέθοδο της περιορισμένης διάχυσης και να ερευνάται η περίπτωση άρδευσης με καταιονισμό. 7.3 Υπολογισμός των διαστάσεων των λωρίδων. Ο χρόνος άρδευσης, t, για την εφαρμογή της απαιτούμενης αρδευτικής δόσης, είναι συγχρόνως και η διάρκεια παροχής νερού στη λωρίδα. Στο χρόνο αυτό πρέπει μια παροχή, Q, να χορηγήσει στο μήκος, L, της λωρίδας dα. L mm νερού και επομένως προκύπτει η σχέση: Q.t = dα. L όπου: Q = η παροχή ανά μέτρο πλάτους λωρίδας σε m 3 / h. t = ο χρόνος χορήγησης του νερού σε ώρες. dα = η αρδευτική δόση σε m 3 / στρέμμα και L = μήκος της λωρίδας σε μέτρα m. Στη σχέση αυτή, έχουμε δύο άγνωστους, το Q και το L, οι οποίοι βρίσκονται σε στενή σχέση μεταξύ τους. Για κάθε τιμή του Q αντιστοιχεί μια τιμή του L και αντίστροφα. Στην περίπτωση αξιοποίησης ενός αρδευτικού δικτύου που λειτουργεί, το L είναι καθορισμένο από την απόσταση της τριτεύουσας αρδευτικής διώρυγας και της αντίστοιχης στραγγιστικής τάφρου, γιατί στις συνθήκες που επικρατούν στη χώρα μας, επειδή ο κλήρος είναι συνήθως μικρός, με τον αναδασμό τακτοποιούνται τα κληροτεμάχια των γεωργών κατά τέτοιο τρόπο, ώστε να περιλαμβάνονται μεταξύ αρδευτικής διώρυγας και αντίστοιχης στραγγιστικής τάφρου, για να μπορούν να εφάπτονται της διώρυγας με την ανώτερη πλευρά τους, πράγμα που θα διευκολύνει τη λήψη του νερού από τη διώρυγα, και να καταλήγουν με την αντίθετη (κατώτερη) πλευρά τους στη στραγγιστική τάφρο για εύκολη απορροή των νερών που πλεονάζουν, από κακή διαχείριση του νερού άρδευσης. Τα αρδευτικά δίκτυα, που κατασκευάζονται σήμερα στη χώρα μας, προσπαθούν να δώσουν αποστάσεις μεταξύ τριτευουσών αρδευτικών διωρύγων και των αντίστοιχων τάφρων τέτοιες, ώστε να είναι δυνατή η μεταξύ αυτών εγκατάσταση των κληροτεμαχίων των γεωργών και μάλιστα κατά το δυνατό σε ορθογώνιο σχήμα με αναλογία πλευρών 1:6. Έτσι, στις Ελληνικές συνθήκες, οι λωρίδες άρδευσης έχουν μήκος την απόσταση μεταξύ τριτεύουσας διώρυγας και αντίστοιχης στραγγιστικής τάφρου και επομένως το L της σχέσης είναι καθορισμένο και γι' αυτό το λόγο είναι εύκολη η λύση της εξίσωσης ως προς ένα άγνωστο, την παροχή Q. 101

102 Κατά το στάδιο όμως της μελέτης ενός αρδευτικού έργου πρέπει ο καθορισμός των αποστάσεων να μην εξαρτάται μόνο από το μέγεθος των κλήρων, αλλά κυρίως να επιδιώκεται η επίτευξη ιδανικών συνθηκών άρδευσης. Όπως προκύπτει από τη σχέση: Q.t = dα. L, θεωρητικά υπάρχει άπειρος αριθμός συνδυασμών Q και L. Όμως, ένας από αυτούς θα είναι ο ιδανικός, ο οποίος μπορεί να καθοριστεί μόνο με πειραματική εργασία. Ας προσπαθήσουμε όμως να δώσουμε παρακάτω μια γενική κατεύθυνση, σχετικά με τον τρόπο υπολογισμού της παροχής, Q, και του μήκους, L, έχοντας υπόψη πάντοτε ότι πρωταρχικός παράγοντας της άρδευσης είναι μία ομοιόμορφη διύγρανση του εδάφους σε ολόκληρο το μήκους της διαδρομής της λωρίδας και το βάθος του ενεργού ριζοστρώματος. Κατά τη διάρκεια του χρόνου εφαρμογής του νερού, t, το υδάτινο στρώμα που α- πλώνεται πάνω στη λωρίδα, ρέει κατά μήκος της και καλύπτει μια ορισμένη απόσταση, που κυμαίνεται, ανάλογα με τη χρησιμοποιούμενη παροχή, από 0,07-0,9 του συνολικού μήκους της λωρίδας. Μετά το τέλος του χρόνου, t, διακόπτεται η παροχή, αλλά το υδάτινο στρώμα εξακολουθεί να κινείται εξαιτίας της βαρύτητας προς τα κάτω μέρη της λωρίδας, και τελικά φτάνει στο τέρμα της λωρίδας. Ο χρόνος της αποχώρησης του νερού, αν και θεωρείται από πολλούς ασήμαντος και παραβλέπεται, έχει μεγάλη σημασία για την ομοιομορφία της άρδευσης. Στο χρόνο της αποχώρησης, το νερό διηθείται συνεχώς και αδιαλείπτως μέσα στο έδαφος και συντελεί στην ομοιόμορφη διανομή του σε όλο το μήκος της λωρίδας. Η ροή του νερού πάνω στην επιφάνεια της λωρίδας είναι μια κίνηση που συνεχώς επιβραδύνεται, γιατί λόγω της εξάπλωσής της στην επιφάνεια της λωρίδας και της διήθησης του νερού μέσα στο έδαφος, το ύψος του υδάτινου στρώματος διαρκώς γίνεται μικρότερο και σε κάθε επόμενο μέτρο της διαδρομής το νερό παραμένει για μεγαλύτερο χρόνο από το προηγούμενο, δηλαδή ο χρόνος διήθησης αυξάνει. Από την άλλη πλευρά, όσο προχωρεί η άρδευση, η διηθούμενη στη μονάδα του χρόνου ποσότητα συνεχώς μειώνεται. Έτσι, η ποσότητα νερού που ρέει μέσα στο έδαφος εξαρτάται από δύο μεταβλητές. α. Στις μικρές παροχές, η διήθηση υπερνικά το χρόνο ροής του νερού, και τα ανώτερα τμήματα της λωρίδας αρδεύονται εντονότερα από τα κατώτερα τμήματά της. β. Αντίθετα, μεγάλες παροχές αρδεύουν εντονότερα τα κατώτερα τμήματα της λωρίδας. Ελαφρά εδάφη, ή εδάφη με καλή δομή, απορροφούν το νερό με απληστία. Για το λόγο αυτό, στις περιπτώσεις αυτές χρειάζεται μεγάλη παροχή, Q, που να απλώνεται γρήγορα στο ανώτερο τμήμα της λωρίδας, να υγραίνει το τμήμα αυτό κανονικά και να περισσεύει αρκετό νερό, το οποίο με την κλίση του εδάφους να οδηγείται στα κατώτερα τμήματα της λωρίδας. Βαριά και χωρίς δομή εδάφη ροφούν νερό με βραδύτητα και για το λόγο αυτό χρησιμοποιούνται μικρές παροχές άρδευσης. Τελικά, για κάθε κατηγορία εδάφους υ- πάρχει ένας συνδυασμός μήκους και παροχής, με τον οποίο η μείωση της διηθούμενης 102

103 ποσότητας συμψηφίζεται με το χρόνο παραμονής του νερού και έτσι η λωρίδα άρδευσης υγραίνεται ομοιόμορφα σε όλο το μήκος της. Στην πράξη αποδείχτηκε ότι χωράφια με μήκος μεγαλύτερο από m, είναι δύσκολο να παρακολουθηθούν για την εφαρμογή της άρδευσης, και γι' αυτό, σε περιπτώσεις που οι υπολογισμοί οδηγούν σε μεγάλα μήκη θα πρέπει το L να περιορίζεται στα m. Η ταχύτητα ροής του νερού μέσα στη λεκάνη εξαρτάται από τέσσερις παράγοντες: - Από την παροχή, Q, ανά μονάδα επιφάνειας. - Από την κλίση του εδάφους, i, σε μέτρα ανά μέτρο. - Από το πάχος του υδάτινου στρώματος, α, σε μέτρα. - Από τη φύση της επιφάνειας πάνω στην οποία ρέει το νερό και την οποία χαρακτηρίζουμε με ένα συντελεστή C. Ο Τscherkasοw δίνει την ακόλουθη σχέση της ταχύτητας ροής: u = C. Q 1/2. i 1/4 όπου: u = η ταχύτητα ροής σε m/sec i = η κλίση της επιφάνειας του εδάφους σε m/m. Q = η παροχή του νερού σε m 3 /sec και C = ο συντελεστής που παίρνει τιμές από 4 έως 6 και που εξαρτάται από τη φύση της επιφάνειας του αρδευόμενου εδάφους. Ο συντελεστής αυτός μειώνεται, όταν αυξάνουν οι ανωμαλίες της επιφάνειας του εδάφους. Ανάλογα με τη δομή του εδάφους και για να αποφεύγεται η διάβρωση, η ταχύτητα, u, πρέπει να έχει τιμές που να κυμαίνονται από 0,1 ως 0, 2 m/sec. Μπορούμε, λοιπόν, κατά το στάδιο της μελέτης, με διαδοχικές προσεγγίσεις, να υπολογίζουμε το μήκος διαδρομής του νερού από την ταχύτητα ροής, u, και το χρόνο εφαρμογής του αρδευτικού νερού, που έχει ήδη υπολογιστεί Όμως, κατά τον υπολογισμό του μήκους και της παροχής, πρέπει να έχουμε υπόψη μας ορισμένες προϋποθέσεις, που προέρχονται από την πείρα της εφαρμογής του αρδευτικού νερού δηλαδή: α. Το νερό που ρέει μέσα στη λωρίδα πρέπει να καλύπτει όλες τις ανωμαλίες, που προέρχονται από την καλλιέργεια (άροση), γιατί αν σχηματιστούν νησίδες εδάφους, μπορεί να οδηγήσει σε μια ανομοιόμορφη διύγρανση του εδάφους και ακόμη και σε εμπλουτισμό των νησίδων με άλατα. Για το λόγο αυτό πρέπει το πάχος, α, του υδάτινου στρώματος, που ρέει, να είναι μεγαλύτερο από 2-3 cm. Το α μπορεί να υπολογιστεί από τη βασική εξίσωση της υ- δραυλικής: Q = E.u. Επειδή στην τυπική λωρίδα πλάτους 1m το E = α.1 έχουμε: Q = α.u = α.c.q 1/2. i 1/4 και επομένως: α = Q 1/2: [ C. i 1/4 ] 103

104 β. Η πείρα έχει δείξει ότι παροχές κατά λωρίδα μικρότερες των 2,5-3,0 lit/sec, δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν, γιατί το νερό δεν εξαπλώνεται εύκολα σε όλο το πλάτος της λωρίδας. γ. Λωρίδες με μικρό μήκος διαδρομής χρειάζονται μεγάλο αριθμό διωρύγων διανομής του νερού, που έχουν ως συνέπεια σημαντική απώλεια πολύτιμου εδάφους και δυσκολεύουν την εργασία των αγροτικών μηχανημάτων. Λωρίδες με μήκος μικρότερο των 30 μέτρων είναι απαράδεκτες στην επιφανειακή άρδευση. δ. Σε λωρίδα μεγάλου μήκους η ανομοιομορφία των εδαφικών συνθηκών είναι πιθανότερη και για το λόγο αυτό είναι δυσκολότερο να πετύχουμε μια ομοιόμορφη άρδευση. Συνήθως λωρίδες με μήκος μεγαλύτερο από 200 μέτρα δεν κάνουν για άρδευση. Το πλάτος της λωρίδας, β, σε μέτρα μπορεί να υπολογιστεί από τους παρακάτω συλλογισμούς: Αν η λωρίδα έχει μια εγκάρσια κλίση, j, τότε η τομή του ρέοντος στρώματος νερού έχει μορφή τραπεζίου. Το ελάχιστο βάθος, αmin, της εγκάρσιας τομής, για τους λόγους που αναφέραμε προηγούμενα, δεν πρέπει να είναι μικρότερο των 2-3 cm. Το μέσο βάθος της τομής προκύπτει από την εξίσωση: Q b α min j 1/4 C i 2 Και από αυτή υπολογίζεται το πλάτος της λωρίδας ως ακολούθως: 2 Q β 1/2 C ji min 1/4 Ci 1/4 Και αν παραδεχτούμε μέση τιμή του συντελεστή C = 5, τότε η σχέση παίρνει τη μορφή: Q β 0,4 1/2 5α ji min 1/4 i 1/4 Από τη σχέση παρατηρούμε ότι το πλάτος της λωρίδας, β, είναι συνάρτηση της παροχής και των κατά μήκος και κατά πλάτος κλίσεων της λωρίδας. 7.4 Τρόποι εφαρμογής του νερού. Γενικά, στην επιφανειακή άρδευση διακρίνουμε δύο τρόπους εφαρμογής του αρδευτικού νερού, την κεκλιμένη άρδευση και την οριζόντια άρδευση Κεκλιμένη άρδευση. Στις περιπτώσεις εκείνες που το έδαφος έχει μικρή τιμή διηθητικότητας και η κλίση, i, είναι μεγαλύτερη του 0,005, το μέτωπο του ρέοντος υδάτινου στρώματος κινείται τόσο γρήγορα, ώστε αυτό φτάνει στο τέρμα της λωρίδας σε χρόνο μικρότερο από το χρόνο διήθησης ή εφαρμογής του νερού που υπολογίστηκε. Σε αυτή την περίπτωση, 104

105 όταν το νερό καλύψει το μήκος διαδρομής, περιορίζεται η χορηγούμενη παροχή, ώστε αυτή να είναι ίση προς τη διηθούμενη ποσότητα νερού για όλο το μήκος της λωρίδας. Ο υπολογισμός της παροχής αυτής είναι εύκολος από τη σχέση: Q.t = dα. L Το νερό χορηγείται στη λωρίδα επί τόσο χρόνο, όσος χρειάζεται για τη διήθηση της αρδευτικής δόσης στο πρώτο τρέχον μέτρο της λωρίδας. Όμως, το νερό που περισσεύει, χύνεται στη στραγγιστική τάφρο και αποτελεί τις απώλειες από την επιφανειακή απορροή, με δυσμενείς παρενέργειες στη διάβρωση του αρδευόμενου εδάφους και στη μεταφορά των θρεπτικών συστατικών αυτού στο στραγγιστικό δίκτυο, που αργά, αλλά συνεχώς προσχώνεται και χρειάζεται συνεχείς δαπάνες συντήρησης. Το είδος αυτό της άρδευσης με ελεύθερη απορροή ονομάζεται κεκλιμένη άρδευση. Επειδή στην περίπτωση αυτή της ελεύθερης απορροής ο χρόνος αποχώρησης του νερού, μετά τη διακοπή της εφαρμογής του, είναι συντομότερος από το χρόνο κάλυψης από το νερό του μήκους διαδρομής, είναι επόμενο το νερό να παραμείνει στην επιφάνεια του χωραφιού, σε κάθε επόμενο μέτρο αυτού, για λιγότερο χρόνο από το προηγούμενο μέτρο, οπότε προκύπτει ανομοιόμορφος χρόνος διήθησης του νερού, που οδηγεί σε ανομοιόμορφη άρδευση κατά μήκος της λωρίδας. Για τη βελτίωση της ομοιομορφίας της άρδευσης, Αμερικανοί συγγραφείς προτείνουν τη μείωση του μήκους διαδρομής της λωρίδας στο μήκος εκείνο, που πετυχαίνεται στο 1/4 του χρόνου εφαρμογής του νερού και την επί 1/4, επί πλέον του συνολικού χρόνου εφαρμογής του νερού, χορήγηση αρδευτικού νερού με τη μειωμένη παροχή αυτού, όπως υπολογίστηκε παραπάνω. Επειδή η διηθούμενη ποσότητα του νερού, όπως προκύπτει από τη την εξίσωση της διήθησης, μειώνεται συνεχώς, η συνολική βαθιά διήθηση φτάνει μόνο στο 5 % του χορηγούμενου νερού ενώ πετυχαίνεται μια σχετικά ομοιόμορφη εφαρμογή του αρδευτικού νερού. Η μέθοδος αυτή της κεκλιμένης άρδευσης πρέπει στην πράξη να αποφεύγεται, γιατί οδηγεί πάντοτε σε ανεπιθύμητες απώλειες νερού από επιφανειακή απορροή, που μαζί με τις απώλειες από τη βαθιά διήθηση μπορούν να φθάσουν από κακό χειρισμό μέχρι 70 % του χορηγούμενου νερού Οριζόντια άρδευση. Τα τελευταία χρόνια έχει αναπτυχθεί στις Νοτιοδυτικές Πολιτείες των Η.Π.Α. η οριζόντια άρδευση, που είναι ένας επιτυχής συνδυασμός εφαρμογής του νερού με ροή και με κατάκλυση. Η μέθοδος αυτή εφαρμόστηκε στη χώρα μας από το lνστιτούτο Εγγείων Βελτιώσεων και μερικώς στις υποδειγματικές αρδεύσεις της ΥΕΒ και αποδείχτηκε ότι απλοποιεί σημαντικά την εφαρμογή του νερού. Η μέθοδος αυτή απαιτεί λεπτομερέστατη ισοπέδωση, κατά το δυνατό μηδενική ε- γκάρσια κλίση του χωραφιού και μικρή κλίση κατά τη ροή του νερού i Γενικά, δεν επιτρέπεται η συνολική πτώση του επιπέδου να είναι μεγαλύτερη από τα 6 εκατοστά του μέτρου. Όμως, σε πειραματικές εργασίες του lνστιτούτου Εγγείων Βελτιώσεων επιτεύχθηκαν καλοί βαθμοί απόδοσης της άρδευσης και με κλίσεις 0,0015-0,

106 Ο υπολογισμός του χρόνου άρδευσης από την αθροιστική διήθηση και στη συνέχεια ο υπολογισμός της παροχής από το χρόνο και το μήκος της λωρίδας, διευκολύνει στη χρησιμοποίηση της μεθόδου και σε χωράφια με κλίση μεγαλύτερη του 0,0005. Το σημαντικότερο στο σύστημα οριζόντιας άρδευσης είναι η κατασκευή ενός ε- γκάρσιου μικρού αναχώματος στο κατώτερο άκρο του χωραφιού, δηλαδή στο τέλος της διαδρομής του νερού. Το ανάχωμα αυτό συντελεί, ώστε το νερό, που θα φθάσει πρώτο στο τέρμα μιας λωρίδας, να αντιστρέψει τη ροή του και να καλύψει άλλα τμήματα της έκτασης που είναι για άρδευση. Με την οριζόντια άρδευση το νερό στα αρχικά τμήματα της λωρίδας διηθείται κατά το χρόνο της ροής του στην επιφάνεια του χωραφιού, ενώ στα κάτω τμήματα της λεκάνης κατά το χρόνο της παραμονής του σε αυτό. Αυτό έχει διπλή πρακτική σημασία. Από τη μια μεριά επιτρέπει την αντιστροφή του νερού προς τις λωρίδες που παρουσιάζουν επιβράδυνση της ροής, κι από την άλλη διευκολύνει την κίνηση των καλλιεργητικών μηχανημάτων από λωρίδα σε λωρίδα. Σχήμα 8. Κεκλιμένη άρδευση. Σχήμα 9. Οριζόντια άρδευση. Στην πράξη, λόγω αστάθμητων παραγόντων, ο χρόνος κάλυψης από το νερό των λωρίδων του ίδιου χωραφιού παρουσιάζει συχνά ανομοιομορφία, που οφείλεται στη διαφορετική διήθηση που παρουσιάζουν τα χωράφια. Επειδή ο υπολογισμός της αθροιστικής διήθησης, από την οποία γίνονται οι παραπέρα υπολογισμοί του μήκους, του πλάτους και παροχής των λωρίδων, στηρίζεται στο μέσο όρο περισσότερων μετρήσεων της διηθητικότητας του χωραφιού κατά την εφαρμογή του νερού, η παροχή, που υπολογίστηκε σε συνάρτηση με το μέσο όρο, είναι ε- πόμενο να παρουσιάσει την ανομοιομορφία του χρόνου κάλυψης των λωρίδων. Με το σύστημα του σχετικού εξαφανισμού των λωρίδων στα κατώτερα τμήματά τους και με 106

107 την επικοινωνία που έχουν αυτές, μπορούν γρηγορότερα να καλυφθούν από το νερό οι λωρίδες που παρουσίασαν επιβράδυνση της ροής και με αυτό τον τρόπο να καλυφθεί όλο το χωράφι γρηγορότερα. Έτσι πετυχαίνεται ομοιομορφία άρδευσης μέχρι 90% και πολύ υψηλοί βαθμοί εφαρμογής του αρδευτικού νερού. Όπως παρατηρούμε στο σχήμα 10, τα επιμήκη αναχώματα των λωρίδων, που περιορίζουν τη διάχυση μέσα στις λωρίδες, δεν φθάνουν μέχρι το εγκάρσιο ανάχωμα αλλά διακόπτονται μπροστά από αυτό. Σχήμα 10. Λεπτομέρεια κατασκευής λωρίδων μεταξύ παράλληλων αναχωμάτων. Αν και γενικά η επιφανειακή άρδευση δεν προσφέρεται για τα χονδρόκοκκα αμμώδη και πολύ διαπερατά εδάφη, με την οριζόντια άρδευση μπορούμε στα αμμώδη διαπερατά εδάφη να πετύχουμε ομοιόμορφη άρδευση με μήκη διαδρομής του νερού μέχρι 40 m (στα μέσα εδάφη τα μήκη διαδρομής κυμαίνονται μεταξύ m, ενώ στα λεπτόκοκκα συνεκτικά και με αργή διήθηση εδάφη, το μήκος διαδρομής κυμαίνεται από m). 7.5 Κατασκευαστικά στοιχεία και εφαρμογή της άρδευσης. Για την ορθή εφαρμογή της μεθόδου άρδευσης με περιορισμένη διάχυση, είναι απαραίτητη η συστηματοποίηση του χωραφιού. Ομοιόμορφη κλίση κατά τη διεύθυνση της άρδευσης είναι η πιο επιθυμητή. Ανομοιόμορφες κλίσεις συντελούν στην ανομοιόμορφη διήθηση του νερού μέσα στο έδαφος. Επίσης πρέπει κυρίως να αποφεύγονται οι εγκάρσιες κλίσεις, γιατί αυτές συντελούν στο να κατευθύνεται το νερό προς τη μια πλευρά της λωρίδας. Το μικρό πλάτος συνήθως των λωρίδων (8-12 m), μας επιτρέπει να κατασκευάζουμε εύκολα λωρίδες με σχεδόν μηδενική εγκάρσια κλίση. 107

108 Αφού συστηματοποιηθεί το χωράφι κατασκευάζονται τα αναχώματα διαχωρισμού των λωρίδων. Το πλάτος των λωρίδων υπολογίζεται από τη σχέση: 2 Q β 1/2 C ji min 1/4 Ci 1/4 Όμως πρακτικά πρέπει να είναι ίσο προς το πλησιέστερο ακέραιο πολλαπλάσιο του πλάτους των καλλιεργητικών μηχανημάτων, για να μη δυσχεραίνεται η λειτουργία τους. Τα αναχώματα κατασκευάζονται με ειδικό αποξέστη (Ridger), σχήματος V. Θεωρητικά ο αποξέστης πρέπει να έχει το πλάτος της υποτιθέμενης λωρίδας, ξύνει μια λεπτή λωρίδα εδάφους, το μισό από κάθε γειτονική λωρίδα, συγκεντρώνει το χώμα και κατασκευάζει το ανάχωμα χωρίς να αφήνει ανωμαλίες πάνω στις λωρίδες. Αν δεν μπορούμε να έχουμε τέτοιο ειδικό αποξέστη, κατασκευάζουμε τα αναχώματα με το άροτρο κάνοντας συγκλίνουσα άροση στη θέση του αναχώματος. Η στέψη των αναχωμάτων πρέπει να είναι 5-7 cm πάνω από τη στάθμη του νερού που ρέει και που υπολογίζεται από τη σχέση: α = Q 1/2: [ C. i 1/4 ]. Το ύψος των αναχωμάτων κατά κανόνα είναι cm. Τα πρανή των αναχωμάτων έχουν κλίση 2: 1. Το πλάτος στέψης των αναχωμάτων πρέπει να είναι διπλάσιο από το ύψος. Τα αναχώματα κατασκευάζονται στρογγυλεμένα, ώστε να έχουν τομή ημιελλειπτική και σπέρνονται μαζί με την έκταση. Η απόδοση όμως των φυτών πάνω σε αυτά είναι μειωμένη σε σχέση με την απόδοση των φυτών της λωρίδας. Το νερό από τις τριτεύουσες διώρυγες χορηγείται στις λωρίδες με τη βοήθεια ειδικού στομίου ή με τη βοήθεια σιφωνίων. Ο αρδευτής έχει τη δυνατότητα να ρυθμίζει την παροχή στο μέγεθος που υπολογίστηκε. Μόλις ρυθμιστεί η παροχή, το νερό απλώνεται γρήγορα πάνω σε όλο το πλάτος της λωρίδας. Σε αυτό βοηθά η ισοπέδωση των πρώτων μέτρων της λωρίδας κατά τέτοιο τρόπο, ώστε να έχουν μηδενική κλίση, τόσο κατά τη διεύθυνση της ροής, όσο και κατά την εγκάρσια έννοια. Αν η παροχή κατά λωρίδα έχει υπολογιστεί μεγαλύτερη από 10 lit / sec, συνήθως δε χρειάζεται άλλη ε- πέμβαση του αρδευτή εκτός από το να περιμένει να περάσει ο χρόνος άρδευσης. Σε μικρότερες όμως παροχές χρειάζεται ο αρδευτής να διευκολύνει τη ροή του υδάτινου στρώματος, η οποία συνήθως εμποδίζεται από τις μικροανωμαλίες της καλλιεργούμενης έκτασης. Συνήθως ο αρδευτής χρησιμοποιεί ένα φτυάρι ή μικρές σανίδες, τις οποίες τοποθετεί υπό γωνία προς τη ροή του νερού, ώστε να διευκολύνει την εξάπλωσή του. Ανάλογα με την παροχή της τριτεύουσας διώρυγας και της ανά λωρίδα παροχής, μπορούν να αρδεύονται συγχρόνως 2-3 λωρίδες. Ύστερα από τη διακοπή της παροχής της άρδευσης το νερό που τρέχει συγκεντρώνεται, εξαιτίας της αντίδρασης του εγκάρσιου αναχώματος, στα κατώτερα τμήματα των λωρίδων, όπου αργά διηθείται στο έδαφος. Αν οι υπολογισμοί της καμπύλης διήθησης, του χρόνου εφαρμογής του νερού, του μήκους και του πλάτους της λωρίδας καθώς και της παροχής ανά λωρίδα, έχουν γίνει με μεγάλη ακρίβεια, τότε πετυχαίνεται μια ομοιόμορφη άρδευση της λωρίδας, η οποία με την ομοιόμορφη διύγρανση του εδάφους βοηθά στον ομοιόμορφο εφοδιασμό των 108

109 φυτών με νερό και κατά συνέπεια στην εξασφάλιση ευνοϊκών συνθηκών για το μέγιστο της παραγωγής της αρδευόμενης καλλιέργειας. 109

110 8 Η αρδευση με αυλακια 8.1 Γενικά. Από τις επιφανειακές μεθόδους άρδευσης με ροή, η πιο γνωστή είναι η άρδευση με αυλάκια. Η μέθοδος αυτή χρησιμοποιείται σχεδόν σε όλες τις γραμμικές καλλιέργειες. Τα αυλάκια κατασκευάζονται μεταξύ των γραμμών των φυτών και το αρδευτικό νερό ρέει μέσα στην κοίτη των αυλακιών και με τη διήθηση και την τριχοειδή ανύψωση αρδεύει ολόκληρο το χωράφι, όπως φαίνεται στο σχήμα 11. Σχήμα 11. Κίνηση του νερού από τα αυλάκια στο έδαφος. Από την πλευρά αυτή η άρδευση με αυλάκια είναι μια ακόμη περιορισμένη διάχυση, που επιτρέπει ένα ευκολότερο έλεγχο της ροής του νερού και της άρδευσης. Ενώ στην τυπική μέθοδο άρδευσης με περιορισμένη διάχυση το αρδευτικό νερό, που ρέει μέσα στις λωρίδες, καλύπτει ολόκληρη την έκταση, που είναι για άρδευση, στην άρδευση με αυλάκια αυτό καλύπτει μόνο το 20 έως 50 % της επιφάνειας του χωραφιού. Συνήθως τα αυλάκια κατασκευάζονται στη σειρά, το ένα δίπλα στο άλλο κάθετα στη μέγιστη κλίση της επιφάνειας του χωραφιού. Όμως, σε κλίσεις εδάφους μεγαλύτερες του 1%, για να αποφεύγονται διαβρώσεις των χωραφιών, πρέπει να προτιμάται η κατασκευή των αυλακιών υπό γωνία προς τη μέγιστη κλίση τους, για να καταλήξουμε τελικά, στις περιπτώσεις μεγάλων κλίσεων, παράλληλα προς τις ισοϋψείς καμπύλες του εδάφους. Η άρδευση με αυλάκια κατά τις ισοϋψείς μπορεί να εφαρμοστεί σε κτήματα με κλίσεις έως 6-8%. 110

111 Πέρα από την κλίση αυτή πρέπει να αποφεύγεται η άρδευση με επιφανειακές μεθόδους άρδευσης και να επιλέγεται ο καταιονισμός, ή οι τοπικές αρδεύσεις. Η διατομή των αρδευτικών αυλακιών είναι συνήθως συμμετρική, τραπεζοειδής και σπανιότερα τριγωνική. Τα αυλάκια κατασκευάζονται εύκολα και γρήγορα με μηχανοκίνητους αυλακωτήρες μετά τη λήξη των συνηθισμένων καλλιεργητικών εργασιών και πριν από την εποχή των αρδεύσεων. Αυτά, μετά τη λήξη των αρδεύσεων και το μάζεμα των προϊόντων, καταστρέφονται με το πρώτο όργωμα του χωραφιού. 8.2 Τρόποι παροχής του νερού στα αυλάκια. Στα σύγχρονα αρδευτικά δίκτυα, το νερό μεταφέρεται με την τριτεύουσα διώρυγα κατά μήκος της υψηλότερης πλευράς του χωραφιού. Αν η τριτεύουσα διώρυγα είναι από προκατασκευασμένα τσιμενταυλάκια (καναλέτα), τότε πετυχαίνεται εύκολα η παροχέτευση του νερού από αυτά στα αρδευτικά αυλάκια του χωραφιού με μικρά σιφώνια από αλουμίνιο ή πλαστικό υλικό. Αν η τριτεύουσα διώρυγα είναι γαιώδους διατομής ή επενδεδυμένη με σκυρόδεμα, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε μικρά σιφώνια από τεμάχια εύκαμπτων πλαστικών σωλήνων. Αν όμως τα πρανή της διώρυγας είναι πολύ μεγάλα, ώστε να γίνεται δύσκολη η χρήση των σιφωνίων, τότε επιβάλλεται η κατασκευή μέσα στο χωράφι ενός βοηθητικού αυλακιού εφαρμογής παράλληλα προς την τριτεύουσα διώρυγα και το οποίο βοηθητικό αυλάκι υδροδοτείται, από την τριτεύουσα διώρυγα με τη βοήθεια 1-2 στομίων και από αυτό στη συνέχεια μέσω μικρών σιφωνίων, γίνεται η παροχέτευση του νερού, στα αρδευτικά αυλάκια του χωραφιού. Με τη χρήση των σιφωνίων μπορούμε εύκολα να ελέγξουμε την παροχή, που χορηγείται σε κάθε αυλάκι, από τη διαφορά του ύψους φορτίου και της διαμέτρου αυτών ή ακόμη και ογκομετρικά. Σχήμα 12. Παροχέτευση νερού απ' ευθείας από την τριτεύουσα διώρυγα με σιφώνια διαμέτρου 50 mm. Η παροχή εκροής των σιφωνίων υπολογίζεται από τη γνωστή σχέση της εκροής από οπές: Q = 1000.μ. Ε. [2.g.h ] 1/2 = μ.[π. D 2 : 4 ]. [2.g.h ] 1/2 111

112 όπου: Q = η παροχή του σιφωνίου σε lit/sec. μ = ο συντελεστής παροχής, που παίρνεται ίσος με 0,61. g = 9,81 m/sec 2. D = η διάμετρος του σιφωνίου σε m. h = το ύψος φορτίου. Σαν ύψος φορτίου παίρνεται η διαφορά μεταξύ της στάθμης του νερού στη διώρυγα εφαρμογής και του μέσου της οπής εκροής του σιφωνίου. Για να εξασφαλιστεί σταθερή παροχή των σιφωνίων, είναι απαραίτητη η διατήρηση σταθερής στάθμης μέσα στη διώρυγα εφαρμογής και η σταθεροποίηση των σιφωνίων στη στέψη αυτής. Η παραπάνω σχέση υπολογισμού της παροχής, μετά την εκτέλεση των πράξεων, παίρνει τη μορφή: Q = 2122,096. D 2. h 1/2, όπου τα D και h είναι σε m. Αν το D εκφράζεται σε mm και το h σε cm, η εξίσωση παίρνει τη μορφή: Q = 0, D 2. h 1/2 Συνήθως χρησιμοποιείται ένα σιφώνιο για κάθε αυλάκι, αλλά για την επιθυμητή παροχή μπορεί να χρησιμοποιηθούν πολλές φορές 2-3 σιφώνια. Αυτά στην αρχή γεμίζονται με νερό βουτώντας τα μέσα στη διώρυγα και, αφού πωματίσουμε με την παλάμη του χεριού μας το ένα στόμιο του σιφωνίου, τραβάμε το στόμιο εκροής έξω από τη διώρυγα μέσα στο αυλάκι και μετά απομακρύνουμε το χέρι και αρχίζει η εκροή του νερού από το στόμιο του σιφωνίου. Τα πιο εύχρηστα σιφώνια είναι αυτά που έχουν διάμετρο μέχρι 63 mm. Ανάλογα με την παροχή της τριτεύουσας διώρυγας και την ενδεδειγμένη παροχή κατά αρδευτικό αυλάκι, ένας αρδευτής μπορεί να αρδεύει συγχρόνως μεγάλο αριθμό αυλακιών του χωραφιού. Η σύγχρονη άρδευση με πολλά αυλάκια είναι επιθυμητή για τον περιορισμό της πλάγιας διήθησης. Καλά κατασκευασμένα αυλάκια άρδευσης βοηθούν πάρα πολύ στην άνετη, εύκολη και επιτυχή άρδευση. 8.3 Η διήθηση του νερού από τα αρδευτικά αυλάκια. Στις αρδευόμενες ετήσιες καλλιέργειες, κατασκευάζεται ένα αυλάκι ανάμεσα σε δυο γραμμές φυτών. Η απόσταση (ισαποχή) των αυλακιών είναι ίση με το πλάτος σποράς των φυτών και κυμαίνεται συνήθως από 0,75-0,90 m. Σε πυκνά καλλιεργούμενα φυτά, όπως είναι τα ζαχαρότευτλα και τα κρεμμύδια, τα αυλάκια κατασκευάζονται ανά ζεύγη γραμμών. Στους οπωρώνες τα αυλάκια κατασκευάζονται ανά 1,00-1,50 m και ανάλογα με την απόσταση των δέντρων κατασκευάζεται μια ομάδα αυλακιών ανάμεσα σε δύο σειρές δέντρων. Το βάθος των αρδευτικών αυλακιών είναι συνήθως 0,15-0,25 m. Το νερό, που ρέει μέσα στα αρδευτικά αυλάκια, μπαίνει μέσα στο έδαφος με τη διήθηση τόσο από τον πυθμένα, όσο και από τα πρανή του αυλακιού καθώς επίσης και με την τριχοειδή ανύψωση από τα πρανή τους. 112

113 Αν παραστήσουμε το πλάτος του πυθμένα με β και το βάθος του νερού που ρέει με h, το συνολικό βάθος του αυλακιού με Η, τη σχέση την κλίση των πρανών με φ (συνήθως είναι φ =1), τότε η βρεχόμενη περίμετρος του αυλακιού υπολογίζεται από τη σχέση: Π = β + 2. h. [1+φ 2 ] 1/2 Η ροή του νερού μέσω του εδάφους πραγματοποιείται αφού κατανικηθεί η αντίσταση των κόκκων, είναι επομένως αναγκαία η ύπαρξη διαφοράς υδραυλικού φορτίου. Σύμφωνα με το νόμο του Pascal η κίνηση διήθησης που γίνεται κάθετα προς την βρεχόμενη επιφάνεια του αυλακιού είναι ευθέως ανάλογη με το βάθους νερού. Αυτή έχει την τιμή μηδέν στην επιφάνεια της στάθμης ροής, και αποκτά τη μέγιστη τιμή στον πυθμένα του αυλακιού. Αν θέσουμε τη μέση ένταση της κίνησης διήθησης κατά μήκος του πυθμένα ίση προς τη μονάδα, τότε η κατά μήκος των πρανών έντασή της έχει περίπου την τιμή 0,5. Σύμφωνα με αυτό η στατικά ενεργός επιφάνεια διήθησης για κάθε μέτρο μήκους αυλακιού υπολογίζεται: u0 = [ β + 0,5. 2. h. [1+φ 2 ] 1/2 ].1 = β + h. [1+φ 2 ] 1/2 σε m 2 Επειδή, όπως αναφέρθηκε, υπάρχει και τριχοειδής κίνηση του νερού από τα πρανή του αυλακιού προς το μεταξύ των αυλακιών έδαφος του χωραφιού, πολλαπλασιάζουμε συνήθως την επιφάνεια διήθησης των πρανών με ένα συντελεστή λ, του οποίου η τιμή είναι τόσο υψηλότερη όσο μεγαλύτερο είναι το τριχοειδές δυναμικό του εδάφους. Στα συνηθισμένα μη οργανικά εδάφη η τιμή του λ κυμαίνεται ανάμεσα στο 1,5 και 2,5 ενώ η τιμή των 2,5 είναι ανεπαρκής σε οργανικά και τυρφώδη εδάφη. Τελικά παίρνουμε την υπολογισθείσα επιφάνεια διήθησης ενός μέτρου μήκους αυλακιού από τη σχέση: u = β + λ h [1+φ 2 ] 1/2 σε m 2 Σε ένα μέτρο μήκους αυλακιού, το νερό που μπαίνει μέσα στο έδαφος δια μέσου της επιφάνειας u, αρδεύει μια επιφάνεια πλάτους α, όση είναι η ισαποχή δύο γειτονικών αυλακιών. 8.4 Αρδευτική δόση και χρόνος άρδευσης. Αν η δόση εφαρμογής του αρδευτικού νερού σε m 3 / στρέμμα είναι dυ, τότε στο τυπικό μήκος ενός μέτρου του αυλακιού πρέπει να εισέλθουν στο έδαφος dυ.α.l mm νερού, δια μέσου της επιφάνειας διήθησης του αυλακιού, που υπολογίστηκε από τη σχέση: u0 = β + h. [1+φ 2 ] 1/2 t Επομένως προκύπτει η ακόλουθη εξίσωση: dυ.α = k1.u.t n και από αυτή προκύπτει ότι: n d k u 1 α u όπου: t = χρόνος εφαρμογής του αρδευτικού νερού στα αυλάκια σε h. dυ = η δόση εφαρμογής του αρδευτικού νερού σε m 3 / στρέμμα. 113

114 α = η ισαποχή των αρδευτικών αυλακιών σε m. k1 = η διήθηση της πρώτης ώρας σε m. n = η κλίση της γραμμής συσχέτισης. u = η επιφάνεια διήθησης ενός μέτρου μήκουςτου αυλακιού. Αν συγκρίνουμε τη σχέση υπολογισμού του χρόνου εφαρμογής του αρδευτικού νερού με τη μέθοδο των αυλακιών, με την αντίστοιχη σχέση υπολογισμού του χρόνου εφαρμογής του αρδευτικού νερού με τη μέθοδο της περιορισμένης διάχυσης, παρατηρούμε ότι στην άρδευση με αυλάκια η σχέση υπολογισμού του χρόνου, t, εφαρμογής του αρδευτικού νερού αυξάνει κατά την ποσότητα [α/u ] 1/n. Επειδή α > u, προκύπτει ότι στο ίδιο έδαφος, ο χρόνος εφαρμογής του αρδευτικού νερού με τη μέθοδο των αυλακιών είναι μεγαλύτερος από τον αντίστοιχο χρόνο, που χρειάζεται για την εφαρμογή ίσης ποσότητας νερού με τη μέθοδο της περιορισμένης διάχυσης. 8.5 Υπολογισμός των διαστάσεων των αρδευτικών αυλακιών. Από τη σχέση υπολογισμού του χρόνου εφαρμογής του αρδευτικού νερού με τη μέθοδο των αυλακιών, προκύπτει ότι σε κάθε τμήμα του αυλακιού, για να διηθηθεί μέσα στο έδαφος η ποσότητα, dυ, του αρδευτικού νερού, δεν πρέπει να παραμείνει το νερό ούτε περισσότερο ούτε λιγότερο από το χρόνο t. Το νερό, που μπαίνει μέσα στο έδαφος από το αυλάκι, πρέπει να κατέβει κατακόρυφα μέχρι το κατώτατο όριο του βάθους του ενεργού ριζοστρώματος και πλευρικά μέχρι το μέσο της λωρίδας του εδάφους που βρίσκεται ανάμεσα στα δύο αυλάκια. Η κίνηση αυτή του νερού γίνεται κατακόρυφα κάτω από την επίδραση της βαρύτητας και πλευρικά εξαιτίας της συνισταμένης των δυνάμεων, της διαφοράς τάσης υγρού και ξηρού εδάφους, της βαρύτητας και της τριχοειδούς ανύψωσης. Η κίνηση αυτή είναι μια κίνηση που επιβραδύνεται συνεχώς και απαιτεί χρονικό διάστημα ώρες για να εξαπλωθεί πλήρως το νερό στη μάζα του ριζοστρώματος που πρόκειται να αρδευτεί. Σε αμμώδη εδάφη, τα οποία είναι πολύ διαπερατά και έχουν μικρή υδατοϊκανότητα, η εγκάρσια διατομή του εδάφους που διαβρέχτηκε από το αυλάκι είναι στενή και ωοειδής, ενώ σε βαριά εδάφη αυτή είναι πολύ πλατιά περίπου κυκλική. Επομένως στα πρώτα (ελαφρά) εδάφη, η ισαποχή των αυλακιών πρέπει να είναι μικρότερη όσο είναι δυνατό, για να εφάπτονται οι επιφάνειες που διαβρέχτηκαν και να μη παραμένει ξηρό έδαφος ανάμεσα στα αυλάκια. Αντίθετα, σε βαριά εδάφη δεν είναι απαραίτητο η απόσταση των αυλακιών να είναι μικρή, αλλά να είναι ο χρόνος εφαρμογής του νερού μεγάλος. Ο χρόνος εφαρμογής όμως είναι συνάρτηση της εφαρμοζόμενης ποσότητας και επομένως, οι αρδευτικές δόσεις, dυ, η απόσταση των αυλακιών, α, και ο χρόνος εφαρμογής του νερού, t, πρέπει να προσαρμόζονται στη διηθητική ικανότητα του εδάφους. Οι αρδευτικές δόσεις, dυ, συνήθως κυμαίνονται από 40 mm στα ελαφρά εδάφη και μέχρι 100 mm στα βαριά εδάφη. Η απόσταση, α, μεταξύ των αυλακιών μπορεί να έχει τις παρακάτω τιμές ανάλογα με τη φύση των εδαφών. 114

115 Πίνακας 24. Ενδεικτικές αποστάσεις αυλακιών. Απόσταση, α, μεταξύ Κατηγορία εδάφους δύο γειτονικών αυλακιών (cm) Ελαφρά, με γρήγορη διηθητικότητα εδάφη Μέσα, με μέτρια διηθητικότητα εδάφη Βαριά, με αργή διηθητικότητα εδάφη Τελικά η απόσταση των αυλακιών εξαρτάται και από την απαραίτητη απόσταση των γραμμών των φυτών της αρδευόμενης καλλιέργειας. Μικρές αποκλίσεις τόσο από τις τιμές απόστασης των αυλακιών, που δόθηκαν στον παραπάνω πίνακα, όσο και από την απαραίτητη απόσταση των γραμμών της καλλιέργειας, θα μας οδηγήσουν στην εκλογή της κατάλληλης απόστασης των αυλακιών, για να πετύχουμε μια ομοιόμορφη διαβροχή του εδάφους. Το σωστό μήκος των αυλακιών και η κατάλληλη παροχή για κάθε αυλάκι υπολογίζεται ως εξής: Υπολογίζεται ο χρόνος διήθησης, t, της δόσης εφαρμογής του αρδευτικού νερού, dυ, και έχοντας υπόψη ότι, κάθε τμήμα του αυλακιού δεν πρέπει να παραμείνει κάτω από την επίδραση του νερού άρδευσης περισσότερο ή λιγότερο από το χρόνο, t, το πρώτο μέτρο μήκους του αυλακιού πρέπει να απελευθερωθεί από το νερό μετά τη λήξη του χρόνου, t. Αυτό σημαίνει ότι μετά την παρέλευση του χρόνου, t, από την αρχή της εφαρμογής του νερού στο αυλάκι, διακόπτεται η παροχή. Άρα ο χρόνος, t, είναι και ο χρόνος εφαρμογής του αρδευτικού νερού μέσα στο αυλάκι. Κατά τη διάρκεια του χρόνου εφαρμογής της παροχής του νερού σε κάθε αυλάκι, ένα ποσοστό του νερού διηθείται μέσα στο έδαφος και το υπόλοιπο ρέει μέσα στο αυλάκι ανάλογα με την κλίση του πυθμένα του προς τα κάτω. Κατά το χρόνο, t, μεταβάλλεται η ταχύτητα διήθησης σε συνάρτηση με το χρόνο. Η στιγμιαία ένταση διήθησης, i, μπορεί να υπολογιστεί από την εξίσωση: i= n.k1.t n-1 Έτσι, καθώς περνάει ο χρόνος εφαρμογής του νερού, η ταχύτητα διήθησης συνεχώς ελαττώνεται, ενώ συγχρόνως το νερό που ρέει πιάνει συνεχώς μεγαλύτερο μήκος διαδρομής του αυλακιού, επομένως αυξάνει η επιφάνεια διήθησης. Επομένως το νερό που ρέει χρειάζεται, για να καλύψει κάθε μονάδα μήκους του αυλακιού, τόσο μεγαλύτερο χρόνο, όσο αυτή βρίσκεται μακρύτερα από την αρχή του αυλακιού. Δηλαδή η ροή μέσα στο αυλάκι είναι ασταθής και ο υπολογισμός της αποτελεί ένα από τα δυσκολότερα προβλήματα. Επειδή το αυλάκι πρέπει να αρδεύσει μια επιφάνεια α. l m 2, για την εφαρμογή μιας αρδευτικής δόσης dυ mm, πρέπει να χορηγήσει, ανάλογα με το μήκος l του αυλακιού, dυ. α. l mm νερού και από τη σχέση αυτή και την αντιστοιχία: 1mm πάχους νερού = 1 λίτρο / m 2 = 1 m 3 / στρέμμα προκύπτει η εξίσωση: q.t = dυ. α. l 115

116 όπου: q = η παροχή αυλακιού σε λίτρα / sec t = o χρόνος εφαρμογής του νερού σε sec. dυ = η δόση εφαρμογής σε λίτρα / m 2. α = η ισαποχή των αυλακιών σε m. l = το μήκος του αυλακιού σε m. Από τη σχέση αυτή προκύπτει ότι υπάρχουν άπειροι συνδυασμοί των q και l. Ό- μως, για κάθε έδαφος υπάρχει ένας τουλάχιστο συνδυασμός των q, l και dυ σύμφωνα με τον οποίο πετυχαίνεται πρακτικά μια ομοιόμορφη άρδευση κατά μήκος του αυλακιού σε συνάρτηση και με την κλίση του. Η ομοιόμορφη εφαρμογή του νερού είναι το πρώτο που χρειάζεται για μια αποδοτική χρησιμοποίηση του νερού άρδευσης. Είναι πάντοτε ο πρωταρχικός παράγοντας της αρδευόμενης γεωργίας και εξακολουθεί να υπάρχει ως πρόβλημα στις περισσότερες αρδευόμενες εκτάσεις. Από στατιστική επεξεργασία του πειραματικών δεδομένων προέκυψε η ακόλουθη σχέση υπολογισμού του ενδεδειγμένου μήκους του αυλακιού σε συνάρτηση με το χρόνο εφαρμογής του νερού και την παροχή του αυλακιού: l = -51, ,3 t + 5,12 q όπου: q = μέγιστη επιτρεπόμενη μη διαβρωτική παροχή κατά αυλάκι σε m 3 / ώρα. Το l εκφράζεται σε m, και το t σε ώρες. Η διάβρωση του εδάφους μέσα στο αυλάκι είναι συνάρτηση του μεγέθους της χρησιμοποιούμενης παροχής, της κλίσης της κοίτης του αυλακιού, του πλάτους του πυθμένα του και της διαβρωτικότητας του εδάφους. Σύμφωνα με τον Criddle η μέση μέγιστη μη διαβρωτική παροχή των αυλακιών μπορεί να υπολογιστεί από τη σχέση: q = 0,631: j όπου: q = παροχή αυλακιού σε lit/sec j = κλίση του αυλακιού στα εκατό. Γενικά, η πείρα έχει δείξει ότι παροχές κατά αυλάκι μεγαλύτερες των 3-4 lit/sec, είναι δυσκολόχρηστες και χρειάζονται αυλάκια μεγάλα και καλά κατασκευασμένα. Την κατασκευή όμως τέτοιων αυλακιών πολλές φορές εμποδίζει η ίδια η καλλιέργεια. Για τον υπολογισμό του χρόνου εφαρμογής στο αυλάκι, όπως προκύπτει από τις σχέσεις: t n d k u 1 α u σημαντική επίδραση έχει ο υπολογισμός του u, ήτοι της επιφάνειας του αυλακιού που διαβρέχεται. Ο υπολογισμός του u είναι συνάρτηση του ύψους h του νερού που ρέει μέσα στο αυλάκι. Το ύψος h για το πρώτο μέτρο του αυλακιού μπορεί να υπολογιστεί από τις εξισώσεις της ομοιόμορφης ροής και επομένως ισχύει η εξίσωση συνέχειας: q = Ε.V όπου: Ε = υγρή επιφάνεια της διατομής του αυλακιού σε m 2 116

117 V= ταχύτητα που υπολογίζεται από την εξίσωση του Μanning: V = 1/n. J 1/2.R 2/3 σε m/sec όπου n = συντελεστής που έχει τις τιμές από 0,025 έως 0,040. R = υδραυλική ακτίνα. R = E: Π, όπου Π= η βρεχόμενη περίμετρος. J = κλίση του αυλακιού. Ο υπολογισμός του βάθους h είναι πολύ επίπονος και πρέπει να υπολογίζεται με διαδοχικές προσεγγίσεις. Η υγρή επιφάνεια του αυλακιού Ε και η υδραυλική ακτίνα R, υπολογίζονται ανάλογα με το σχήμα της διατομής της από τις ακόλουθες σχέσεις: Για τριγωνική διατομή: 2 φ Ε φ h και R h 2 1/2 2.[1 φ ] β φ h Για τραπεζοειδή διατομή: Ε h (β φ h) και R h 2 2 1/2 β h [1 φ ] όπου: β = το πλάτος του πυθμένα του αυλακιού και φ = η κλίση των πρανών του αυλακιού. Στα συνηθισμένα εδάφη είναι φ = 1, ενώ στα αμμώδη φ = 1,5. Οι παραπάνω σχέσεις ισχύουν για σταθερή ροή. Όμως, από την έναρξη της άρδευσης αρχίζει η διήθηση του νερού, που μεταβάλλει την ποσότητα του νερού που ρέει. Η μέση ταχύτητα διήθησης υπολογίζεται από την εξίσωση: n D k t n1 iμ k t t t Η ταχύτητα διήθησης, που εκφράζεται συνήθως cm / min, αν μετατραπεί σε lit /sec και πολλαπλασιαστεί με την τιμή του u δίνει τη μέση ταχύτητα διήθησης σε lit /sec, που είναι ασήμαντη και πρακτικά δεν επηρεάζει την υπολογισθείσα τιμή του u. Αριθμητικό παράδειγμα: Έστω σε ένα χωράφι με κλίση i = 0,002 η διηθητικότητα βρέθηκε D = 1,187. t 0,582 όπου: D σε cm και t σε λεπτά της ώρας και πρόκειται να αρδευτεί με ποσότητα νερού εφαρμογής 90 m 3 / στρέμμα. Να βρεθεί το μήκος του αυλακιού. Λύση: Η μη διαβρωτική παροχή υπολογίζεται από τη σχέση: 0,631 q 3,1 lit sec 2 Εκλέγομε παροχή 3 lit /sec, η οποία πετυχαίνεται με σιφώνια διαμέτρου 2 1/2 ι- ντσών και ύψος φορτίου 10 cm. 117

118 Από την εξίσωση του Manning υπολογίζουμε το h = 6,6 cm και στη συνέχεια υπολογίζουμε την επιφάνεια διήθησης του αυλακιού από τη σχέση: u = β + λ h [1+φ 2 ] 1/2 σε m 2 όπου: λ = 2 Άρα u = 0,20 + (2. 0,066. 2)= 0,39 m 2 Αν οι γραμμές σποράς της καλλιέργειας είναι 0,78 m, τότε υπολογίζεται ο χρόνος εφαρμογής του νερού: d k α u u t n 0, ,090 0,78 1,772 0,129 0,39 h H μέση ταχύτητα διήθησης υπολογίζεται από τη σχέση: iμ = kt n-1 = 1, ,418 = 1,16 cm / min. Η ποσότητα αυτή διηθούμενη μέσω της επιφάνειας u = 0,39 m 2 αντιστοιχεί σε παροχή 0,011 lit /sec. Η διηθούμενη αυτή ποσότητα πρακτικά δεν επηρεάζει τη μέση στάθμη h = 6,6 cm του νερού στο αυλάκι. Από τη σχέση: 1 = -51, ,3 t + 5,12 q υπολογίζουμε το κατάλληλο μήκος του αυλακιού. 1= -51,56 + (168,3. 1,772) + (5,12 χ 10,8) = 301,96 m. και πρακτικά υπολογίζεται η ισαποχή των τριτευουσών διωρύγων σε 300 m. 8.6 Τρόποι εφαρμογής του νερού. Όπως και στην άρδευση της περιορισμένης διάχυσης με λωρίδες, έτσι και στην άρδευση με αυλάκια διακρίνουμε δύο κυρίως τρόπους εφαρμογής του αρδευτικού νερού, την κεκλιμένη άρδευση και την οριζόντια άρδευση. Όμως, σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να εφαρμοστεί και μια ενδιάμεση λύση, η άρδευση με τα διακοπτόμενα αυλάκια. Η κεκλιμένη άρδευση εφαρμόζεται σε εδάφη με μέση διηθητική ικανότητα και με κατά μήκος κλίση του αυλακιού γύρω στο 0,005. Αν η ταχύτητα ροής του νερού μέσα στο αυλάκι είναι από 0,1-0,4 m/sec, υπάρχει κίνδυνος, ανάλογα με τη διαβρωτικότητα του εδάφους, να διαβρωθούν και τα πρανή και ο πυθμένας του αυλακιού. Κατά την άρδευση αυτή το νερό ρέει ελεύθερο μέσα στα αυλάκια και αφού καλύψει το μήκος του αυλακιού χύνεται στην αντίστοιχη στραγγιστική τάφρο. Για να πετύχουμε μια ομοιόμορφη άρδευση, ισχύουν οι ίδιες συνθήκες μείωσης του μήκους διαδρομής του αυλακιού, στο μήκος εκείνο που πετυχαίνεται στο 1/2 ή το 1/4 ή το 1/6 του χρόνου διαδρομής, ανάλογα με την τιμή του n της σχέσης της αθροιστικής διήθησης. Κατά τον υπόλοιπο χρόνο χύνεται το νερό στην αντίστοιχη τάφρο. Μόλις, καλυφθεί το μήκος διαδρομής ο αρδευτής πρέπει τον υπόλοιπο χρόνο συνεχώς να ρυθμίζει το μέγεθος της παροχής του αυλακιού ανάλογα με τη μείωση της ταχύτητας διήθησης, για να μειωθεί η απορροή και να επιτευχθεί ορθή εφαρμογή του νερού. Οι άπειροι χει- 118

119 ριστές της παροχής μπορούν να προκαλέσουν απώλειες νερού και να μειώσουν το βαθμό απόδοσης κατά την εφαρμογή του νερού μέχρι το 30%. Σχήμα 13. Άρδευση με κεκλιμένα αυλάκια. Σχήμα 14. Άρδευση με οριζόντια αυλάκια. Σχήμα 15. Άρδευση με αυλάκια κατά τις ισοϋψείς. Η οριζόντια άρδευση, που είναι ένας επιτυχής συνδυασμός εφαρμογής του νερού με ροή και με κατάκλυση, εφαρμόζεται σε μικρές κλίσεις π.χ. 0,0005-0,002. Τα αρχικά τμήματα του μήκους του αυλακιού αρδεύονται κατά το χρόνο της ροής του νερού μέσα σε αυτά, ενώ τα τελευταία τμήματα κατά το χρόνο της παραμονής του νερού πάνω σε αυτά. Για το σκοπό αυτό στο τέρμα των αυλακιών κατασκευάζεται ένα εγκάρσιο ανάχωμα, που εμποδίζει την απορροή του νερού. Καλό είναι η κατασκευή του εγκάρσιου αναχώματος να συνδυάζεται με την κατασκευή, στο τέρμα των αυλακιών, του εγκάρσιου αυλακιού που συνδέει τα τέρματα των αρδευτικών αυλακιών μεταξύ τους. Το αυλάκι αυτό βοηθά ώστε το νερό των αρδευτικών αυλακιών, που από διάφορους αστάθμητους παράγοντες θα φθάσει πρώτο στο τέρμα του αυλακιού, να αντιστρέψει τη ροή του και να καλύψει από τα κάτω τμήματα των άλλων αυλακιών στα οποία επίσης αστάθμητοι παράγοντες δημιούργησαν συνθήκες επιβράδυνσης της ροής. 119

120 Με αυτό τον τρόπο η αρχική κάλυψη της έκτασης του αρδευόμενου χωραφιού, γίνεται γρηγορότερα, πετυχαίνεται πιο ομοιόμορφη άρδευση, και μπορεί να πετύχουμε βαθμούς απόδοσης κατά την εφαρμογή του νερού μέχρι 90 %. Η οριζόντια άρδευση όπως και η κεκλιμένη άρδευση έχουν περιορισμούς στα πολύ διαπερατά εδάφη με μικρή αποθηκευτική ικανότητα. Στην περίπτωση αυτή εγκαταλείπεται η επιφανειακή άρδευση και σαν μόνη κατάλληλη λύση απομένει η άρδευση με καταιονισμό. Αν τα εδάφη έχουν κλίσεις μεγαλύτερες του 0,002 και εμφανίζουν αργή διήθηση, δηλαδή η σχέση ο εκθέτης, n, έχει τιμές γύρω στο 0,3-0,4, τότε χρησιμοποιούμε τη μέθοδο των διακοπτόμενων αυλακιών. Επειδή το νερό στις περιπτώσεις αυτές φτάνει γρήγορα στο τέρμα του αυλακιού, με εγκάρσιο ανάχωμα ανακόπτεται η απορροή και το νερό παραμένει μέσα στο αυλάκι μέχρι να διηθηθεί τελείως στο έδαφος. Το νερό που παραμένει Σχηματίζει μια οριζόντια επιφάνεια, ενώ ο πυθμένας του αυλακιού έχει μια κλίση j. Έτσι στο τέρμα του αυλακιού το νερό έχει ένα βάθος h2 και στην αρχή της ηρεμίας της ροής ένα βάθος h1. Για να πετύχουμε μια ομοιόμορφη άρδευση δεν πρέπει η διαφορά h2 - h1, να είναι μεγαλύτερη από 6-7 cm και το h1 μικρότερο των 5-6 cm, ενώ το h2 πρέπει να είναι 5-7 cm κάτω από το συνολικό βάθος Η του αυλακιού. Έτσι, το μήκος διακοπής του αυλακιού υπολογίζεται από τη σχέση: h h j 2 1 l Αν το αυλάκι έχει κλίση 0,002 m, τότε l = m. Αν όμως έχει κλίση 0,005, τότε l = m. Ο όγκος του νερού, που έχει εναποθηκευτεί στο τμήμα αυτό, υπολογίζεται εύκολα από τις διαστάσεις του γεμάτου τμήματος του αυλακιού. Ο όγκος αυτός πρέπει να είναι τόσος, όση και η ποσότητα νερού άρδευσης που χρειάζεται για την επιφάνεια α.l m 2. Έτσι, με διαδοχικές διακοπές από τα κάτω προς τα πάνω του αυλακιού, μπορούμε να ρυθμίσουμε το αρχικό τμήμα του αυλακιού, που θα αρδευτεί με ροή και τα τμήματα που θα αρδευτούν με κατάκλυση. Σε όλες τις περιπτώσεις των συστημάτων άρδευσης κατά τις επόμενες, μετά την πρώτη, αρδεύσεις, η ταχύτητα ροής είναι μεγαλύτερη για το λόγο ότι το νερό που πέρασε κατά την πρώτη άρδευση εξομάλυνε το αυλάκι δημιουργώντας ιδανικές συνθήκες ροής του νερού. 120

121 ΜΕΡΟΣ ΤΕΤΑΡΤΟ Η υπογεια αρδευση

122 1. H υπογεια αρδευση 8.7 Γενικά. Η υπόγεια άρδευση ή υπάρδευση συνίσταται στην τεχνητή ρύθμιση της στάθμης του υπόγειου νερού (με προσθήκη νερού) σε κατάλληλο υψόμετρο ώστε να εξασφαλίζεται η καλύτερη αναλογία νερού και αέρα μέσα στο ριζόστρωμα των καλλιεργειών. Έτσι, η υπόγεια άρδευση μπορεί να θεωρηθεί σαν το αντίστροφο της στράγγισης. Η υπόγεια άρδευση είναι πολύ διαδεδομένη σε βροχερές περιοχές γιατί συνδυάζεται άριστα με το υπάρχον σύστημα στράγγισης των νερών της βροχής. Έτσι, κατά τις περιόδους ξηρασίας, όταν η εξάτμιση είναι μεγαλύτερη από τη βροχόπτωση, εμποδίζεται η ροή του νερού στις τάφρους στράγγισης και με αυτό τον τρόπο ρυθμίζεται το ύψος της υπόγειας στάθμης, για τον εφοδιασμό των καλλιεργειών με νερό. Το σύστημα αυτό είναι πολύ διαδεδομένο στην Ολλανδία όπου το κλίμα, η τοπογραφία και τα αξιοποιηθέντα από τη θάλασσα εδάφη (Pοlders) απαίτησαν την κατασκευή στραγγιστικών τάφρων. Συνήθως, τα Pοlders της Ολλανδίας είναι 2-5 m κάτω από την επιφάνεια της θάλασσας. Κάθε κίνδυνος αλάτωσης των εδαφών (μόνιμη απειλή για τα Polders) κατά την διάρκεια της υπάρδευσης, όπου έχομε ανοδική κίνηση του νερού, αντισταθμίζεται από την προς τα κάτω κίνηση του νερού κατά την βροχερή περίοδο. Καλό είναι να σημειωθεί ότι η υπόγεια άρδευση γίνεται είτε με υπόγειες σωληνώσεις είτε με διάτρητες σωληνώσεις από τις οποίες το νερό διαβρέχει το έδαφος με βαρύτητα, τριχοειδή ανύψωση και διάχυση. 8.8 Αρχές της υπόγειας άρδευσης. Με την επιφανειακή άρδευση, όπως και με την άρδευση με καταιονισμό, η εδαφική υγρασία στην περιοχή του ριζοστρώματος μεταβάλλεται συνεχώς. Κατά την άρδευση, οι πόροι του εδάφους γεμίζουν τελείως με νερό (σημείο κορεσμού ή υδατοχωρητικότητας) αμέσως δε, μετά το τέλος της άρδευσης το νερό της βαρύτητας απομακρύνεται με βαθιά διήθηση και απομένει το νερό το οποίο συγκρατείται, αφ' ενός λόγω των αναπτυσσομένων τριχοειδών δυνάμεων στα σημεία επαφής με τους κόκκους του εδάφους και αφ ετέρου λόγω των κολλοειδών φαινομένων της αργίλου. Το νερό αυτό είναι το νερό της υδατοϊκανότητας του εδάφους. Το νερό αυτό της υδατοϊκανότητας αρχίζει να ελαττώνεται λόγω εξαντλήσεώς του από τα φυτά ή από την επιφανειακή εξάτμιση μέχρις ότου φθάσει στο σημείο μάρανσης όπου τα φυτά μαραίνονται. Είναι συνεπώς εύλογο, ότι προσθήκη νερού με άρδευση πρέπει να γίνει προτού φθάσει το νερό στο σημείο μάρανσης. 122

123 Αντίθετα προς τα παραπάνω, στην υπόγεια άρδευση δεν λαμβάνει χώρα αυτή η διαρκής μεταβολή της περιεκτικότητας του εδάφους σε νερό. Έτσι, εάν αγνοήσομε την εξατμισοδιαπνοή, η κατανομή του εδαφικού νερού, που είναι πάνω από την υπόγεια στάθμη, παραμένει σταθερή με την πάροδο του χρόνου, όπως φαίνεται στην καμπύλη b του σχήματος 16. Η καμπύλη α παριστάνει την κατανομή του εδαφικού νερού όταν επισυμβαίνει ε- ξάτμιση από την επιφάνεια του εδάφους ενώ η υπόγεια στάθμη του νερού παραμένει πάντοτε στο ίδιο υψόμετρο. Εάν επιπλέον λαμβάνει χώρα και διαπνοή λόγω ύπαρξης φυτών, η καμπύλη α καταλήγει στην α1. Πρέπει να σημειωθεί ότι η καμπύλη b δείχνει την μέγιστη δυνατή περιεκτικότητα του εδάφους σε νερό, για ορισμένη υπόγεια στάθμη νερού και για ορισμένο έδαφος. Η θέση αυτή της καμπύλης επιτυγχάνεται κάτω από τις παρακάτω συνθήκες: α. Μετά από μεγάλη βροχόπτωση η οποία γέμισε τους πόρους του εδάφους μεταξύ καμπύλης α και b β. Όταν η υπόγεια στάθμη του νερού ανεβεί σχεδόν μέχρι την επιφάνεια του εδάφους και μετά υποβιβασθεί στην οριστική θέση της. Από το σχήμα 16 φαίνεται ότι οι ρίζες των φυτών έχουν στην διάθεσή τους περισσότερο νερό όσο βαθύτερα εισχωρούν. Υπάρχει όμως ένα μέγιστο βάθος γιατί εάν υ- ποθέσομε ότι τα φυτά χρειάζονται ένα ελάχιστο 10 % αέρα στο ριζόστρωμά τους, τότε οι ρίζες δεν μπορούν να εισχωρήσουν, σχήμα 16α, κάτω από το σημείο 2 (δηλαδή 35 cm) στην περίπτωση της καμπύλης α και κάτω από το σημείο 3 (δηλαδή 30) στη συνθήκη της καμπύλης b. Καλό είναι να σημειωθεί ότι σε περίπτωση ύπαρξης στρωμάτων αργίλου με μικρή διαπερατότητα, η τριχοειδής ανύψωση είναι βραδύτατη με αποτέλεσμα να μην ενδείκνυται το σύστημα υπόγειας άρδευσης. (α) Χοντρόκοκκο αμμώδες έδαφος (β) Λεπτόκοκκο αμμώδες έδαφος Σχήμα 16. Διάγραμμα της περιεκτικότητας του εδάφους σε νερό σε δύο αμμώδη εδάφη αρδευόμενα με υπόγεια άρδευση. 8.9 Προϋποθέσεις για την επιλογή της υπόγειας άρδευσης. 123

124 Παρακάτω συνοψίζονται οι γενικές προϋποθέσεις πού απαιτούνται για ένα σύστημα υπόγειας άρδευσης. α. Το έδαφος πρέπει να είναι ομοιόμορφης υφής, αρκετού βάθους και πολύ διαπερατό. β. Πρέπει να υπάρχει μία πολύ υψηλή φυσική υπόγεια στάθμη νερού ή να υπάρχει στρώση από άργιλο. γ. Η προς άρδευση έκταση πρέπει να είναι μεγάλη και η επιφάνειά της οριζόντια ή με ελαφριά κλίση προς μία διεύθυνση. δ. Oι διπλανές εκτάσεις δεν πρέπει να έχουν διαφορά υψομέτρου μεγαλύτερη από 10 cm γιατί διαφορετικά είναι πιθανό να χρειάζονται δαπανηρές ισοπεδώσεις. ε Εάν υπάρχει αδιαπέρατη στρώση θα πρέπει να είναι παράλληλη προς την επιφάνεια του εδάφους. στ. Το νερό άρδευσης πρέπει να είναι ιδιαίτερα απαλλαγμένο από άλατα, ιλύ, άργιλο και άλλα φερτά υλικά πού μπορούν να προκαλέσουν φράξιμο των σωληνογραμμών ζ. Όταν η υπόγεια στάθμη ανεβαίνει και κατεβαίνει κατά κανονικά διαστήματα, και το νερό περιέχει άλατα, σχηματίζει σχετικά αδιαπέρατη στρώση αλάτων η οποία επιβραδύνει την κίνηση του νερού. η. Εάν η ετήσια βροχόπτωση είναι μικρή, χρειάζεται μία φορά τον χρόνο επιφανειακή άρδευση (συνήθως με καταιονισμό) για την απομάκρυνση των αλάτων θ. Πολύ λίγες καλλιέργειες ανέχονται μεγάλες διακυμάνσεις στην υπόγεια στάθμη του νερού. Έτσι, χρειάζεται πολύ προσεκτική ρύθμιση της στάθμης ανάλογα με την καλλιέργεια και το στάδιο ανάπτυξης των φυτών. ι. Χρειάζεται ιδιαίτερη συμφωνία με τους γείτονες καλλιεργητές γιατί επηρεάζονται από την ρύθμιση της υπόγειας στάθμης. ια. Ειδική φροντίδα χρειάζεται για την βλάστηση των σπόρων. Έτσι, πιθανόν να χρειάζεται μία άρδευση με καταιονισμό, ή με επιφανειακή άρδευση την περίοδο της βλάστησης των σπόρων (π.χ. στο βαμβάκι) Παράγοντες που επηρεάζουν την εκλογή της υπόγειας άρδευσης. Παρακάτω εκθέτονται συνοπτικά οι παράγοντες, οι οποίοι πρέπει να λαμβάνονται υπόψη προκειμένου, να ληφθεί απόφαση για την επιλογή ή όχι ενός συστήματος υπόγειας άρδευσης. α. Εδαφικές στρώσεις της προς άρδευση έκτασης. β. Υφή και υδραυλική αγωγιμότητα των διαφόρων στρώσεων. γ. Τοπογραφία των διαφόρων στρώσεων. δ. Θέση της φυσικής υπόγειας στάθμης του νερού και διεύθυνση της ροής. ε. Αναμενόμενη πλαγία κίνηση της ροής και οι συνέπειες της υπόγειας άρδευσης στις γειτονικές εκτάσεις. 124

125 στ. Καταλληλότητα του εδάφους από τοπογραφική άποψη, για την κατασκευή διωρύγων, τάφρων, υπογείων σωληνογραμμών και άλλων έργων για την παροχή ή απομάκρυνση του νερού. ζ. Πιθανό κόστος και ωφέλειες. η. Επάρκεια καταλλήλου νερού Πλεονεκτηματα & μειονεκτηματα της υπογειας αρδευσης. Οι συγκριτικοί παράγοντες για το εάν η υπόγεια άρδευση μπορεί να προκριθεί ή όχι, είναι οι παρακάτω: Πλεονεκτήματα. α. Είναι αποτελεσματική σε ξηρά εδάφη με μικρή υδατοϊκανότητα και υψηλή υ- δραυλική αγωγιμότητα. β. Οι απαιτήσεις σε εργατικά χέρια είναι πολύ μικρές. γ. Η ανάπτυξη αγριόχορτων είναι ελάχιστη ώστε και τα έξοδα καταπολεμήσεώς των είναι ελάχιστα. δ. Δεν χρειάζονται ισοπεδώσεις, αυλακώσεις κ.λπ. ε. Η εξάτμιση νερού είναι ελάχιστη. στ. Η ανάπτυξη των καλλιεργειών είναι καλή Μειονεκτήματα. α. Τα γειτονικά κτήματα επηρεάζονται. β. Η ποιότητα του νερού πρέπει να είναι καλή για να αποφευχθούν προβλήματα α- λάτωσης των εδαφών. γ. Χρειάζεται εντατικότερη στράγγιση και απόπλυση των εδαφών για τον έλεγχο της περιεκτικότητας των σε άλατα. δ. Η βλάστηση των σπόρων δεν είναι ομοιόμορφη εάν ο έλεγχος της υπόγειας στάθμης είναι ακανόνιστος Κριτήρια επιλογης του τροπου εκτελεσης της υπογειας αρδευσης. Οι συγκριτικοί παράγοντες για το εάν η υπόγεια άρδευση πρέπει να είναι με κλειστούς υπόγειους αγωγούς ή με ανοικτές τάφρους, είναι οι παρακάτω: Πλεονεκτήματα των κλειστών υπόγειων αγωγών. α. Δεν χάνεται χρήσιμη επιφάνεια εδάφους. β. Υπάρχει ευχέρεια αραιώματος, καταπολέμησης αγριόχορτων, συγκομιδής κ.λ.π. γ. Χαμηλότερο κόστος συντήρησης. δ. Οι σωληνογραμμές μπορεί να τοποθετηθούν βαθύτερα σε εδάφη με υψηλή τριχοειδή ανύψωση (30cm χαμηλότερα από την επιθυμητή τριχοειδή ανύψωση). 125

126 Μειονεκτήματα των κλειστών υπόγειων αγωγών. α. Oι υπόγειες σωληνογραμμές είναι ακριβότερες, εκτός από τις περιπτώσεις που εγκαθίστανται σε τυρφώδη εδάφη όπου είναι δυνατές οι δραινώσεις (mοle) και το κόστος συντήρησης, όσο αφορά τον καθαρισμό και την αντικατάσταση των σωληνογραμμών πού φράζουν. β. Δεν μπορεί να χρησιμοποιηθούν για την στράγγιση των επιφανειακών νερών. γ. Ο καθορισμός της θέσης της υπόγειας στάθμης είναι δυσκολότερος. 126

127 ΜΕΡΟΣ ΠΕΜΠΤΟ Η άρδευση με καταιονισμό 127

128 1. Η άρδευση με καταιονισμό 8.13 Γενικά. Η μέθοδος εφαρμογής του νερού σε όλη την επιφάνεια του αγρού υπό τύπο ψεκασμού, ήτοι κατά τρόπο που προσομοιάζει με τις φυσικές βροχοπτώσεις, ονομάζεται άρδευση με καταιονισμό. Ο καταιονισμός αποτελεί τον φυσικότερο τρόπο εφαρμογής του νερού στο χωράφι. Κατά απομίμηση προς την φυσική βροχή, με τους εκτοξευτήρες, και την κατάλληλη διάταξή τους, προσπαθούμε να πετύχουμε, κατά το δυνατόν, ομοιόμορφη διαβροχή του χωραφιού με νερό, που διηθείται στο έδαφος κατακόρυφα υπό ακόρεστες συνθήκες ροής. Ο καταιονισμός προσαρμόζεται για άρδευση όλων των εμπορεύσιμων καλλιεργειών, κάτω από μεγάλη ποικιλία εδαφικών συνθηκών. Ιδιαίτερα, η μέθοδος συνιστάται όταν η διαθέσιμη παροχή άρδευσης είναι σχετικά μικρή και όταν το έδαφος είναι πολύ διαπερατό, ανομοιόμορφο, αβαθές, με υψηλή υπόγεια στάθμη, μεγάλη κλίση και ανώμαλη τοπογραφία. Η άρδευση με καταιονισμό, παρόλο ότι θεωρείται σήμερα σαν μία σύγχρονη μέθοδος άρδευσης, είναι γνωστή από παλαιότερα χρόνια. Τα παλαιότερα συγκροτήματα άρδευσης με καταιονισμό αποτελούνταν, κατά το πλείστον, από μόνιμες σωληνώσεις σιδήρου ή χυτοσιδήρου και γενικά από βαριά υλικά, τα οποία καθιστούσαν ασύμφορη την επέκταση της μεθόδου για την άρδευση των συνήθων καλλιεργειών. Η κατά τα τελευταία χρόνια ανάπτυξη των περιστροφικών εκτοξευτήρων και των ελαφρών πλαστικών σωλήνων, συντέλεσε στη χρησιμοποίηση της μεθόδου σε μεγάλη κλίμακα. Η παρατηρούμενη σήμερα τάση προτίμησης της υπόψη μεθόδου, έναντι των μεθόδων επιφανειακής άρδευσης, επιβάλλουν, να εξετάζεται η μέθοδος αυτή με τη δέουσα προσοχή με σκοπό να εφαρμόζεται σωστά και κυρίως στις περιπτώσεις, όπου πράγματι πλεονεκτεί έναντι της επιφανειακής άρδευσης. 128

129 8.14 Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της άρδευσης με καταιονισμό. Κάθε μία μέθοδος άρδευσης, όταν εξετάζεται συγκριτικά με τις άλλες μεθόδους, παρουσιάζει πλεονεκτήματα ή μειονεκτήματα. Ίσως τα πλεονεκτήματα να είναι αριθμητικά περισσότερα από τα μειονεκτήματα, σημασία όμως έχει η βαρύτητα του καθενός από αυτά στις εκάστοτε εδαφολογικές, κλιματολογικές και γενικά οικολογικές συνθήκες της κάθε περιοχής. Μπορεί ένα και μόνο πλεονέκτημα του καταιονισμού να είναι αποφασιστικό σε ορισμένες περιοχές, οπότε η άρδευση με αυτό το τρόπο να αποτελεί κατάσταση ανάγκης και απαραίτητη προϋπόθεση για την εφαρμογή του αρδευτικού νερού. Σε άλλες περιπτώσεις, προκειμένου να επιλεγεί το ένα ή το άλλο σύστημα άρδευσης, θα πρέπει να σταθμιστούν τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα του κάθε συστήματος σε σχέση με το αντίστοιχο αναμενόμενο οικονομικό αποτέλεσμα από το έργο Πλεονεκτήματα. Τα σπουδαιότερα πλεονεκτήματα της μεθόδου άρδευσης με καταιονισμό είναι τα εξής: α. Δυνατότητα εφαρμογής των αρδεύσεων σε εδάφη που δεν προσφέρονται για επιφανειακή άρδευση Είναι δυνατή η εφαρμογή της άρδευσης σε ορισμένα εδάφη τα οποία λόγω της μηχανικής σύστασής τους ή της τοπογραφικής διαμόρφωσης της επιφάνειάς τους, δεν είναι δυνατό να αρδευτούν με μεθόδους επιφανειακής άρδευσης. Τέτοια εδάφη είναι αυτά που έχουν κλίση μεγαλύτερη του 4-5%, τα πολύ ελαφρά εδάφη με βασική διηθητικότητα μεγαλύτερη των 75 mm την ώρα και γενικά τα εδάφη όπου τα μήκη διαδρομής του νερού που επιτυγχάνονται είναι κάτω των 100 m β. Έργο άμεσης απόδοσης Αξιοποιείται αμέσως η επένδυση χρημάτων και μπορούμε να προλάβουμε αποτελεσματικά καταστάσεις άμεσης ανάγκης. Τα δίκτυα καταιονισμού κατασκευάζονται ταχύτατα επειδή τα υλικά κατασκευής τους διαθέτονται προκατασκευασμένα από τις βιομηχανίες. γ. Οικονομία αρδευτικού νερού Στην άρδευση με καταιονισμό οι απώλειες νερού οφείλονται κυρίως στην εξάτμιση και υπολογίζονται σε 10 ~ 15% του νερού εφαρμογής ενώ παράλληλα έχουμε μη γενικές απώλειες λόγω εξάτμισης κατά την μεταφορά και διανομή του νερού. Αντίστοιχα οι απώλειες των μεθόδων επιφανειακής άρδευσης από εξάτμιση, βαθιά διήθηση ή επιφανειακή απορροή, κάτω από συνήθεις συνθήκες εδάφους κυμαίνονται σε 30-50%, ενώ είναι επίσης θεαματικές οι απώλειες λόγω εξάτμισης κατά τη μεταφορά του νερού. Ο καταιονισμός έχει, επομένως, βαθμό αποδόσεως άρδευσης 85~90% ενώ οι επιφανειακές μέθοδοι άρδευσης έχουν βαθμό αποδόσεως 50~70%. Με τον καταιονισμό λοιπόν, μπορούμε με την ίδια ποσότητα νερού να αρδεύσουμε πολύ μεγαλύτερη έκταση. 129

130 δ. Δεν καταστρέφεται καλλιεργήσιμη έκταση Ενώ στα δίκτυα επιφανειακής άρδευσης, ποσοστό 12 ή 14% της συνολικής έκτασης καταλαμβάνεται από τα έργα, στα δίκτυα καταιονισμού δεν απαιτείται εκσκαφή διωρύγων, αλλά προσωρινή εκσκαφή για την τοποθέτηση των υπογείων αγωγών, η οποία αποκαθίσταται αμέσως μετά την δοκιμαστική λειτουργία του αγωγού. ε. Δεν απαιτείται συστηματοποίηση των γαιών Σε όλες τις μεθόδους επιφανειακής άρδευσης, η επιτυχία της άρδευσης εξαρτάται κατά 90 % από την επιμελημένη ισοπέδωση των αρδευόμενων γαιών. Στον καταιονισμό δεν απαιτείται λεπτομερής ισοπέδωση των γαιών η οποία αφ' ενός μεν είναι δαπανηρή, αφ' ετέρου δε απαιτεί πολύ χρόνο, ιδίως όταν πρόκειται να εφαρμοστεί σε αρδευτικά δίκτυα μεγάλων εκτάσεων, όπως είναι τα δίκτυα συλλογικής άρδευσης. στ. Αξιοποίηση μικρών και διεσπαρμένων παροχών Μικρές παροχές νερού είναι πρακτικά αχρησιμοποίητες λόγω των απωλειών κατά τη διαδρομή του νερού στα δίκτυα επιφανειακής άρδευσης. Με τον καταιονισμό, επειδή το νερό διοχετεύεται με κλειστούς αγωγούς, οι απώλειες μεταφοράς μηδενίζονται. ζ. Χορήγηση του νερού υπό φυσική μορφή Το αρδευτικό νερό κατά τη διαδρομή του στον ατμοσφαιρικό αέρα, πριν φτάσει στις καλλιέργειες, θερμαίνεται και προσλαμβάνει άζωτο και οξυγόνο τα οποία συμπαρασύρει στο έδαφος. Επίσης ξεπλένει τα φύλλα των φυτών από τη σκόνη, τα επιβλαβή έντομα, και τα δηλητηριώδη αμμωνιακά άλατα της αποσύνθεσης. η. Δεν καταστρέφεται η δομή του εδάφους Από την αναπόφευκτη υπεράρδευση, κατά τις επιφανειακές μεθόδους, καταστρέφεται η δομή του εδάφους. Τα λεπτόκοκκα συστατικά του εδάφους παρασύρονται και φράσσουν τους πόρους του εδάφους με συνέπεια τη δημιουργία μονοκοκκικής δομής του εδάφους. Ο αέρας εκτοπίζεται από τους πόρους του εδάφους. Μετά το τέλος της άρδευσης σχηματίζεται επιφανειακή "κρούστα" στο έδαφος, η οποία εμποδίζει την είσοδο του αέρα για την αναπνοή των ριζών και την ανάπτυξη των μικροοργανισμών. Έτσι μετά από κάθε επιφανειακή άρδευση χρειάζεται σκάλισμα. Με τον καταιονισμό, και μάλιστα με τη χρησιμοποίηση μικρών εκτοξευτήρων, μπορούμε να ρυθμίσουμε την άρδευση ανάλογα με την διηθητικότητα του εδάφους και να αποφύγουμε όλες τις παραπάνω δυσμενείς συνέπειες. θ. Αποφεύγονται εστίες ζιζανίων Κατά την επιφανειακή άρδευση αναπτύσσονται εστίες ζιζανίων τόσο στις όχθες των διωρύγων και των τάφρων, όσο και μέσα στα χωράφια. Με τον καταιονισμό και επειδή υπάρχει δυνατότητα άρδευσης και των νεαρών φυτών, επιταχύνεται η ανάπτυξή τους με συνέπεια την ταχεία κάλυψη της επιφανείας του εδάφους από τα καλλιεργούμενα φυτά τα οποία σκιάζουν το έδαφος και εμποδίζουν την ανάπτυξη των ζιζανίων τα οποία πλην των άλλων απομυζούν τα θρεπτικά συστατικά του εδάφους και χρησιμεύουν σαν μεσάζοντες εκκόλαψης επιβλαβών εντόμων. ι. Ελάττωση των εργατικών άρδευσης 130

131 Στα σύγχρονα δίκτυα καταιονισμού, η παρακολούθηση της άρδευσης είναι περιττή, και μάλιστα, όταν το σύστημα είναι μόνιμο, η εργατική δαπάνη τείνει να μηδενιστεί. ια. Ελάττωση των καλλιεργητικών δαπανών. Με τον καταιονισμό μπορούμε να συνδυάσουμε την λίπανση καθώς και την καταπολέμηση ασθενειών με την άρδευση, επιτυγχάνοντας ελάττωση του κόστους των καλλιεργητικών δαπανών. ιβ. Προστασία από τον παγετό Εκτοξεύοντας την ώρα του παγετού νερό στα φυτά, εκμεταλλευόμαστε την θερμοχωρητικότητα του νερού καθώς και την θερμότητα πήξης, η οποία είναι 80 kcal/lt νερού σε 0 C. ιγ. Καλύτερη διανομή του νερού με ελεύθερη ζήτηση Η διανομή του νερού μπορεί να γίνει με ελεύθερη ζήτηση κυρίως με τον καταιονισμό, καθόσον κατά τις επιφανειακές μεθόδους άρδευσης αφ' ενός μεν απαιτούνται πολύ μεγαλύτερες παροχές από τις κανονικές, με συνέπεια τις πολύ μεγαλύτερες διαστάσεις έργου, αφ ετέρου δε ο έλεγχος του νερού είναι δυσχερέστατος. ιδ. Ευκολία χρήσεως του δικτύου Ο τρόπος χρήσης του συγκροτήματος καταιονισμού γίνεται εύκολα κατανοητός, σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα, και από τους πιο αδαείς χωρικούς, ενώ αντίθετα η πλειονότητα των γεωργών, παρόλη την πείρα μίας ολόκληρης ζωής, δεν αντιλαμβάνεται την ορθή χρήση της μιας ή της άλλης επιφανειακής μεθόδους άρδευσης Μειονεκτήματα. Έναντι των παραπάνω πλεονεκτημάτων, η άρδευση με καταιονισμό παρουσιάζει ορισμένα μειονεκτήματα, τα οποία πολλές φορές περιορίζουν την εφαρμογή της. Τα σπουδαιότερα μειονεκτήματα είναι: α. Μεγάλη δαπάνη για την αρχική εγκατάσταση Το κόστος κατασκευής του δικτύου μεταφοράς του νερού καθώς επίσης και το κόστος των διαφόρων εξαρτημάτων των δικτύων καταιονισμού είναι υψηλό συγκρινόμενο με τις δαπάνες κατασκευής δικτύων επιφανειακής άρδευσης. Πρέπει όμως να σημειωθεί ότι η μαζική παραγωγή εξαρτημάτων καταιονισμού, που γίνεται σήμερα, έχει αποτέλεσμα την πτώση των τιμών τους. Παράλληλα, για αποφυγή απωλειών νερού κατά την μεταφορά, τα επιφανειακά δίκτυα κατασκευάζονται επενδεδυμένα. Έτσι υπάρχουν περιπτώσεις όπου η δαπάνη κατασκευής δικτύων επιφανειακής άρδευσης, πολύ περισσότερο μάλιστα όταν για τα επιφανειακά δίκτυα είναι απαραίτητη η συστηματοποίηση. β. Αυξημένα έξοδα λειτουργίας Κατά την κατασκευή δικτύων επιφανειακής άρδευσης γίνεται εκμετάλλευση της φυσικής τοπογραφίας του εδάφους και η ροή του νερού επιτυγχάνεται με τη βαρύτητα χωρίς να απαιτείται άντληση. Στον καταιονισμό, με εξαίρεση μεμονωμένες περιπτώσεις όπου η πηγή υδροδότησης βρίσκεται αρκετά υψηλά, ώστε να εξασφαλίζεται η απαιτούμενη πίεση λειτουργί- 131

132 ας του συστήματος, σε όλες τις άλλες περιπτώσεις απαιτείται δαπάνη λειτουργίας α- ντλητικού συγκροτήματος για την εξασφάλιση της υπόψη πίεσης. γ. Ανομοιόμορφη κατανομή της βροχής λόγω του ανέμου Ο άνεμος συμπαρασύρει τα σταγονίδια της βροχής κατά την πνοή του και προκαλεί ανομοιόμορφη άρδευση του αγρού. Με ταχύτητα ανέμου μεγαλύτερη από 2,8 m/sec εμφανίζονται συνθήκες ανομοιόμορφης διασποράς του νερού. Για ταχύτητα ανέμου μεγαλύτερη από 4,5 m/sec, ή όταν ο αέρας είναι πολύ ξηρός και υπόκειται σε εντατική ηλιακή ακτινοβολία, δεν ενδείκνυται η άρδευση με καταιονισμό και πρέπει να αναστέλλεται. δ. Μηχανικές βλάβες συσκευών ή εξαρτημάτων δικτύου Στα δίκτυα καταιονισμού είναι αναγκαία η τοποθέτηση διαφόρων συσκευών και εξαρτημάτων για την σωστή λειτουργία τους, όπως αντλιών, δικλείδων, αεροεξαγωγών, ρυθμιστών πιέσεως και παροχής, βαλβίδων (αντιπληγματικών ή αντεπιστροφής), φίλτρων, εκτοξευτήρων. Η μη κανονική λειτουργία των παραπάνω, επιδρά δυσμενώς στην κανονική λειτουργία του δικτύου, ή και αναστέλλει την άρδευση. ε. Ποιότητα αρδευτικού νερού Στην άρδευση με καταιονισμό είναι αδύνατη η χρήση νερού υψηλής αλατότητας γιατί προκαλούνται εγκαύματα στα φύλλα των φυτών. Επίσης η χρήση νερού με μεγάλη ποσότητα φερτών υλών προκαλεί εμφράξεις των φίλτρων καθώς επίσης και γρήγορη φθορά των εκτοξευτήρων Κατηγοριες συγκροτηματων και δικτυων αρδευσης με καταιονισμο Γενικά. Για την εφαρμογή του συστήματος άρδευσης με καταιονισμό, ο απαιτούμενος μηχανικός εξοπλισμός αποτελείται: α. από το αντλητικό συγκρότημα, για την τροφοδότηση του συστήματος με νερό υπό πίεση, β. από τις σωληνώσεις, για τη μεταφορά του νερού σε όλα τα σημεία της υπό άρδευση επιφάνειας, και γ. από τους εκτοξευτήρες, δηλαδή τα όργανα για την παραγωγή της καταιόνησης. Αν πρόκειται για μεγάλες εκτάσεις συλλογικής άρδευσης, ο παραπάνω απαιτούμενος εξοπλισμός συνιστά τα δίκτυα άρδευσης, ενώ όταν πρόκειται για μεμονωμένη άρδευση μικρών εκτάσεων μιλάμε για συγκροτήματα άρδευσης με καταιονισμό. Ανάλογα με τον τρόπο εγκατάστασης των σωληνώσεων τα δίκτυα και τα συγκροτήματα άρδευσης με καταιονισμό διακρίνονται σε μόνιμα, ημιμόνιμα και φορητά Μόνιμα δίκτυα. Στα μόνιμα δίκτυα όλες οι σωληνογραμμές καθώς και οι εκτοξευτήρες είναι μόνιμα τοποθετημένοι σε ολόκληρη την υπό άρδευση έκταση. 132

133 Το κυριότερο μειονέκτημα των μόνιμων δικτύων είναι ότι το κόστος εγκατάστασης είναι πάρα πολύ υψηλό και για το λόγο αυτό χρησιμοποιούνται κυρίως για ευαίσθητες και πολυέξοδες καλλιέργειες, γήπεδα γκόλφ, κήπους, κ.λ.π. Ωστόσο τα πλεονεκτήματά τους είναι πολλά και αξιόλογα, τα κυριότερα από τα οποία είναι η πολύ μικρή δαπάνη λειτουργίας και το γεγονός ότι αυτά μπορεί να είναι πλήρως αυτοματοποιημένα Ημιμόνιμα δίκτυα. Στα δίκτυα αυτά, οι σωληνώσεις των κυρίων γραμμών είναι μόνιμα εγκατεστημένες στο έδαφος, ενώ οι γραμμές άρδευσης είναι φορητές. Αυτή η τοποθέτηση προτιμάται κυρίως όταν πρόκειται για δίκτυα συλλογικής άρδευσης μεγάλης εκτάσεως. Το κόστος εγκατάστασης είναι μικρότερο από το αντίστοιχο των μονίμων δικτύων, όμως απαιτούνται περισσότερες δαπάνες λειτουργίας τους επειδή πρέπει να μετακινούνται οι γραμμές άρδευσης τόσο για την άρδευση όσο και για τις καλλιεργητικές φροντίδες του αγρού Φορητά συγκροτήματα. Σε αντίθεση με τις δύο προηγούμενες κατηγορίες, οι οποίες αναφέρονται τόσο σε συγκροτήματα, όσο και σε δίκτυα καταιονισμού, η κατηγορία αυτή αφορά μόνο τα συγκροτήματα που εξυπηρετούν μικρές και μεμονωμένες εκτάσεις. Τα φορητά συγκροτήματα έχουν όχι μόνο τις σωληνώσεις των γραμμών άρδευσης φορητές, αλλά επίσης και τις σωληνώσεις των κυρίων γραμμών, ακόμα δε και το α- ντλητικό συγκρότημα. Πλεονεκτούν λόγω του χαμηλού κόστους εγκατάστασης και της δυνατότητας ευχερέστερης προσαρμογής, όμως έχουν πολύ υψηλό κόστος λειτουργίας, λόγω των α- παιτούμενων ημερομισθίων για τις μετακινήσεις των σωληνώσεων Περιγραφη του συγκροτηματος αρδευσης με καταιονισμο Ένα ολοκληρωμένο συγκρότημα καταιονισμού, αποτελείται από το αντλητικό συγκρότημα, το δίκτυο μεταφοράς και το δίκτυο διανομής Το αντλητικό συγκρότημα. Το αντλητικό συγκρότημα αποτελείται από την αντλία, τον σωλήνα αναρροφήσεως και τον κινητήρα Η αντλία. Η αντλία εξασφαλίζει στο νερό την απαιτούμενη ενέργεια για την μεταφορά και το διασκορπισμό του στην υπό άρδευση επιφάνεια. Η εκλογή της αντλίας εξαρτάται από την απαιτούμενη παροχή και το ολικό μανομετρικό ύψος, για το οποίο πρέπει να λειτουργεί Απαιτούμενη ισχύς - Παροχή - Μανομετρικό ύψος της αντλίας. Το έργο που πρέπει να παράγει η αντλία είναι: 133

134 W = Bh ήτοι η ισχύς της πρέπει να είναι Αν αντί για Β βάλομε το ίσο του V γ έχομε: Bh N t N γh t και αφού t Q έχουμε: N = Q h γ Στην παραπάνω σχέση είναι Ν = ισχύς σε w, Q = παροχή σε m 3 /sec, h = μανομετρικό ύψος σε m και γ = ειδικό βάρος νερού =9810 N/m 3. Αν εκφράσουμε την ισχύ σε ίππους (1 PS = 735,75 w καθώς και 1 HP = 745,36 w) την παροχή σε m 3 /h (1 m 3 /sec = 3600 m 3 /h) και θέτοντας γ = 9810 N/m 3 έχομε: 9810Qh Qh 9810Qh Qh N PS και N HP 735, 75x , , x , Η παραπάνω σχέση δίνει την θεωρητική, ή υδραυλική ισχύ της αντλίας. Όμως στην αντλία δημιουργούνται τριβές μεταξύ του νερού και των εξαρτημάτων της αντλίας, οι οποίες για να υπερνικηθούν απαιτείται μεγαλύτερη ισχύς από τη θεωρητική ισχύ της αντλίας. Αυτές οι τριβές εκφράζονται με ένα συντελεστή αποδόσεως της αντλίας, n, ο οποίος παίρνει τιμές, ανάλογα με την κατασκευή και τις συνθήκες λειτουργίας της αντλίας, από 0,50 έως 0,80. Επομένως η πραγματικά απαιτούμενη ισχύς της αντλίας δίδεται από τη σχέση: γqh N [w] n Όπως είναι φανερό, για την οικονομική λειτουργία του συγκροτήματος καταιονισμού, σπουδαία σημασία έχει ο βαθμός αποδόσεως της αντλίας. Μεταξύ μιας αντλίας με βαθμό αποδόσεως 0,50 και μιας άλλης με βαθμό αποδόσεως 0,75 απαιτείται κατά 50 % μεγαλύτερη ιπποδύναμη. Από την παραπάνω εξίσωση προκύπτει ότι για τον υπολογισμό της ισχύος της α- ντλίας πρέπει να είναι γνωστά, τόσο η απαιτούμενη παροχή λειτουργίας του συγκροτήματος, όσο και το ολικό μανομετρικό ύψος που είναι αναγκαίο για την κάλυψη των αναγκών άρδευσης. Η παροχή, Q, προκύπτει από τα γεωργοτεχνικά δεδομένα ήτοι την καλλιέργεια, το κλίμα, το έδαφος και την οργάνωση άρδευσης (δόση άρδευσης, εύρος άρδευσης, διάρκεια αρδευτικής δόσης, βαθμός αξιοποίησης του δικτύου). Το μανομετρικό ύψος προσδιορίζεται προσθέτοντας τις απώλειες ενέργειας μέσα στους σωλήνες, την πίεση λειτουργίας των εκτοξευτήρων, το ύψος αναρρόφησης και το ύψος κατάθλιψης δίνεται δε από τη σχέση: Hm = hαν + hf1 + hf2 + hf3 + hκατ + P + Σhτ. όπου: Hm = μανομετρικό ύψος αντλίας σε m. hαν = υψομετρική διαφορά μεταξύ άξονα αντλίας και στάθμης του νερού από όπου γίνεται η άντληση σε m. hf1 = απώλειες ενέργειας στον αγωγό αναρρόφησης σε m. hf2 = απώλειες ενέργειας στην κύρια γραμμή σε m. hf3 = απώλειες ενέργειας στην γραμμή άρδευσης σε m. 134

135 hκατ. = ύψος κατάθλιψης δηλαδή η υψομετρική διαφορά μεταξύ άξονα αντλίας και υψηλότερου σημείου της υπό άρδευση επιφάνειας σε m. P = η πίεση λειτουργίας του τελευταίου εκτοξευτήρα σε m. Σhτ. = άθροισμα όλων των τοπικών απωλειών σε m Τύποι αντλιών. Υπάρχουν πολλοί τύποι αντλιών με ικανοποιητική απόδοση. Διαφέρουν ως προς την θέση τους σε σχέση με την ελεύθερη επιφάνεια του αντλούμενου νερού και τον τρόπο λήψης της κίνησή τους. Οι κυριότεροι τύποι αντλιών είναι: α. Φυγοκεντρικές αντλίες. Τα τελευταία χρόνια, στην πράξη της άρδευσης, έχουν επικρατήσει οι αντλίες αυτού του είδους γιατί έχουν πολλά πλεονεκτήματα τα οποία συνοψίζονται ως εξής: (1). Είναι ελαφρές στην κατασκευή και επομένως ευκολομετακίνητες. (2). Είναι απλούστερες στην κατασκευή και επομένως οικονομικότερες. (3). Έχουν μικρές μηχανικές τριβές και επομένως μπορούν να εργαστούν σε υψηλές ταχύτητες περιστροφής. (4). Ρυθμίζεται η παροχή τους και το μανομετρικό τους ύψος με τον αριθμό των στροφών, και επομένως προσαρμόζονται στις εναλλασσόμενες συνθήκες λειτουργίας του δικτύου καταιονισμού. (5). Έχουν χαμηλές δαπάνες συντήρησης. Οι φυγοκεντρικές αντλίες διακρίνονται σε: (1). Φυγοκεντρικές με αντλία και κινητήρα στην επιφάνεια του εδάφους. (2). Φυγοκεντρικές με αντλία μέσα στο νερό και κινητήρα στην επιφάνεια του εδάφους (αντλίες με κατακόρυφο άξονα). (3). Φυγοκεντρικές με αντλία και κινητήρα μέσα στο νερό (βυθισμένες αντλίες) Χαρακτηριστικά της φυγοκεντρικής αντλίας. Το θεωρητικό ύψος παροχής της αντλίας αυξάνει ανάλογα με την περιφερειακή ταχύτητα της πτερωτής και μειώνεται ανάλογα με την αυξανόμενη ταχύτητα εκροής. Έτσι αν, κάτω από σταθερή ταχύτητα περιστροφής, αυξηθεί η παροχή, τότε αυξάνει η ταχύτητα ροής και επομένως μειώνεται το ύψος πίεσης. Οι σχέσεις μεταξύ παροχής και μανομετρικού ύψους παριστάνονται από τη χαρακτηριστική καμπύλη της αντλίας. Όλα τα εργοστάσια κατασκευής αντλιών συνοδεύουν τις αντλίες με τα διαγράμματα των τεχνικών χαρακτηριστικών. Ένα τέτοιο διάγραμμα παρουσιάζεται στο σχήμα 17. Στην άρδευση με καταιονισμό πρέπει οι αντλίες να έχουν καμπύλη χαρακτηριστικών (Q.H) επίπεδης μορφής έτσι ώστε σε περιπτώσεις μικρών ή μεγάλων παροχών το μανομετρικό ύψος να παραμένει σταθερό για να λειτουργούν οι εκτοξευτήρες κάτω από σταθερή πίεση. Η επιλογή της κατάλληλης αντλίας, επομένως, είναι ζήτημα αναζήτησης με βάση τα διαγράμματα των τεχνικών χαρακτηριστικών εκείνης που έχει τον μεγαλύτερο βαθμό αποδόσεως και που οι μεταβολή της παροχής δεν συνεπάγεται ουσιαστική μεταβολή του μανομετρικού ύψους. 135

136 β. Εμβολοφόρες αντλίες. Αυτές αναπτύσσουν πίεση με την παλινδρόμηση ενός εμβόλου, το οποίο διαδοχικά αναρροφά το νερό κατά την οπισθοδρόμησή του και το εκτοπίζει στη συνέχεια, κατά την επιστροφή του, προς τον σωλήνα εξαγωγής. Οι αντλίες αυτές φέρουν υποχρεωτικά αποφρακτικά όργανα (βαλβίδες) εισαγωγής και εξαγωγής. Χρησιμοποιούνται σε περιπτώσεις όπου χρειάζεται να μεταφερθεί μικρή παροχή νερού σε μεγάλα μανομετρικά ύψη. Διακρίνονται σε ελεύθερες και βυθισμένες αντλίες. γ. Ελικοφόρες αντλίες, οι οποίες είναι υποχρεωτικά βυθισμένες. Σχήμα 17. Χαρακτηριστικές καμπύλες φυγοκεντρικής αντλίας Σωλήνας αναρρόφησης. Ο σωλήνας αναρρόφησης συνδέει την αντλία με την πηγή νερού. Στα μόνιμα δίκτυα είναι μεταλλικός, ενώ στα κινητά μπορεί να είναι και πλαστικός. Στο άκρο του φέρει ειδική διάτρητη συσκευή, το γνωστό φίλτρο και έτσι παρεμποδίζεται η είσοδος ανεπιθύμητων στερεών υλικών που μειώνουν την απόδοση της αντλίας και επιταχύ- 136

137 νουν τη φθορά της. Το φίλτρο, για τους παραπάνω λόγους δεν πρέπει να τοποθετείται στον πυθμένα της πηγής νερού, αλλά πάντοτε λίγο πάνω από αυτόν. Για να λειτουργήσει μια αντλία απαιτείται καταρχήν η αναρρόφηση του νερού, μέσω της σωλήνωσης αναρρόφησης, από την αρχική του στάθμη μέχρι την αντλία και στη συνέχεια η εκτόπισή του από την αντλία και η μεταφορά του, μέσω της σωλήνωσης κατάθλιψης, στην υψηλότερη στάθμη. Σε όλους τους τύπους αντλιών, η δύναμη που ανυψώνει το νερό μέχρι την αντλία είναι η οφειλόμενη στην ατμοσφαιρική πίεση. Η αντλία με το να εκτοπίζει συνεχώς το νερό προκαλεί κενό. Η θεωρητική ικανότητα αναρρόφησης των αντλιών είναι 10,33 μέτρα. Το πραγματικό όμως ύψος αναρρόφησης είναι μικρότερο, κατά το ύψος απωλειών λόγω τριβών στο σωλήνα αναρρόφησης και στα εξαρτήματά του, την ταχύτητα εισόδου, την τάση εξάτμισης ανάλογα με τη θερμοκρασία του νερού και τις απώλειες τριβών στην ποδοβαλβίδα και το φίλτρο, και δίδεται από τη σχέση: h π 10,33- h s 2 v - h 2g ε h όπου: hπ = το πραγματικό ύψος αναρρόφησης β hs = το ύψος των συνολικών τριβών στο σωλήνα και τα εξαρτήματα σε m V = η ταχύτητα ροής σε m/sec hε = η τάση εξάτμισης σε m στήλης νερού. hβ = οι απώλειες στην ποδοβαλβίδα και στο φίλτρο σε m. Για τον υπολογισμό του hπ ακολουθείται η εξής διαδικασία: Η ταχύτητα V βρίσκεται από το διάγραμμα του σχήματος 18 σαν συνάρτηση της παροχής. Από την εξίσωση συνέχειας υπολογίζεται η διάμετρος του σωλήνα και κατόπιν οι απώλειες τριβών από τον τύπο των Darcy - Weisbach: h f 2 L V 1,20 f D 2g αφού προηγουμένως υπολογιστεί το f σαν συνάρτηση του αριθμού του Reynolds, Re = V.D/ν, και της σχετικής τραχύτητας K/D, με την βοήθεια του διαγράμματος του Moody. Με την εισαγωγή του συντελεστή 1,20 στην εξίσωση, αντιμετωπίζουμε και τις τοπικές απώλειες τριβών. Το hε παίρνεται από τον πίνακα 25. Το hβ παίρνεται από το διάγραμμα του σχήματος 19. Πίνακας 25. Πίεση κορεσμού των υδρατμών, eα, για διάφορες θερμοκρασίες του αέρα, σε m στήλης νερού. Θερμοκρασία 0 C eα mη2ο Θερμοκρασία 0 C eα mη2ο Θερμοκρασία 0 C eα mη2ο Θερμοκρασία 0 C eα mη2ο 0 0, , , ,

138 1 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,699 Σχήμα 18. Μέγιστη ταχύτητα ροής σε m/sec σε σωλήνες αναρρόφησης Ο κινητήρας. Σχήμα 19. Απώλειες τριβών σε ποδοβαλβίδα με φίλτρο. Οι ηλεκτροκινητήρες αποτελούν συνήθως την πλέον κατάλληλη κινητήρια δύναμη για την κίνηση των αντλιών, εφ όσον υπάρχει διαθέσιμο ηλεκτρικό ρεύμα. Γενικά αυτοί χρησιμοποιούνται ευρύτατα γιατί είναι απλοί, εγκαθίστανται εύκολα, καταλαμβάνουν μικρό χώρο, έχουν υψηλό βαθμό απόδοσης και άμεση εκκίνηση. 138

139 Όπου το ηλεκτρικό ρεύμα δεν είναι διαθέσιμο, ή το κόστος του είναι υψηλό, χρησιμοποιούνται κινητήρες Diesel. Η ονομαστική ισχύς των κινητήρων αυτών δίνεται για υψόμετρο το υψόμετρο της θάλασσας και για θερμοκρασία ίση με 15 C. Όταν οι κινητήρες λειτουργούν κάτω από διαφορετικές συνθήκες, πρέπει να γίνεται διόρθωση ανάλογα με το υψόμετρο και την θερμοκρασία του περιβάλλοντος. Όταν πρόκειται να αρδευτούν μικρές και μεμονωμένες εκτάσεις από γεωργούς οι οποίοι διαθέτουν ελκυστήρες για άλλες γεωργικές εργασίες, οι ελκυστήρες αυτοί μπορούν να χρησιμοποιηθούν επίσης σαν κινητήρια δύναμη για την κίνηση της αντλίας, πράγμα το οποίο ενδείκνυται και για τον πρόσθετο λόγο ότι κατά την εποχή των αρδεύσεων δεν υπάρχει μεγάλη απασχόληση των ελκυστήρων σε άλλες γεωργικές εργασίες. Η απαιτούμενη ισχύς του κινητήρα αντλητικού συγκροτήματος ισούται με την ι- σχύ της αντλίας, η οποία πρέπει να προσαυξηθεί κατά 20 % εφ όσον χρησιμοποιηθεί ηλεκτροκινητήρας και κατά 25 % - 40 % αν χρησιμοποιηθεί κινητήρας Diesel Το δίκτυο σωληνώσεων Γενικά. Για να φτάσει το νερό με πίεση στους εκτοξευτήρες καταιονισμού, πρέπει να περάσει μέσα από το δίκτυο σωληνώσεων. Συνήθως το δίκτυο σωληνώσεων αποτελείται: α. Από έναν κύριο αγωγό, σκοπός του οποίου είναι η μεταφορά του νερού από την πηγή υδροδότησης μέχρι την επιφάνεια του αγρού, που πρόκειται να αρδευτεί, καθώς και η διανομή του νερού μέσα στην υπό άρδευση επιφάνεια. Ο κύριος αγωγός, ή κύρια γραμμή άρδευσης, κατασκευάζεται κάθετα προς τις ισοϋψείς ακολουθώντας δρομολόγιο από τα υψηλότερα σημεία προς τα χαμηλότερα. Με τον τρόπο αυτό, η απώλεια φορτίου από τη ροή, εξισορροπείται από την ενέργεια λόγω της θέσης του αγωγού με αποτέλεσμα την εξασφάλιση σχεδόν ομοιόμορφης πίεσης σε όλα τα σημεία της γραμμής. β. Από τους αγωγούς άρδευσης, ή γραμμές άρδευσης, πάνω στους οποίους τοποθετούνται οι εκτοξευτήρες για την άρδευση της έκτασης. Οι γραμμές άρδευσης τοποθετούνται κατά τις ισοϋψείς και έχουν σταθερή διάμετρο σε όλο το μήκος τους. Με τον τρόπο αυτό οι απώλειες φορτίου ελαχιστοποιούνται αν ληφθεί υπόψη και το γεγονός ότι η παροχή είναι φθίνουσα λόγω της τροφοδοσίας των εκτοξευτήρων. 139

140 Τα φορητά συγκροτήματα καταιονισμού Οι σωλήνες. Επειδή απαιτούνται συχνές μετακινήσεις τόσο των γραμμών άρδευσης, όσο και της κύριας γραμμής, πολλές φορές μάλιστα μέσα σε υγρό ή και λασπωμένο έδαφος, το δίκτυο σωληνώσεων πρέπει να αποτελείται από ελαφρούς σωλήνες εφοδιασμένους με εξαρτήματα ταχείας σύνδεσης και αποσύνδεσης. Αυτοί οι σωλήνες ονομάζονται ταχυσύνδετοι σωλήνες και τα εξαρτήματα σύνδεσης και αποσύνδεσης, ταχυσύνδεσμοι. Οι ταχυσύνδετοι σωλήνες κατασκευάζονται είτε από ταινιοχάλυβα είτε από αλουμίνιο είτε από πλαστικό υλικό. Οι χαλυβδοσωλήνες είναι συγκολλημένοι με ραφή και επιψευδαργυρωμένοι για να προστατεύονται από την οξείδωση και τη διάβρωση. Οι αλουμινοσωλήνες είναι έγχυτοι ή ελατοί. Οι πλαστικοί σωλήνες κατασκευάζονται από χλωριούχο πολυβινύλιο (P.V.C.). To μήκος των σωλήνων είναι τυποποιημένο σε 6 μέτρα. Σύμφωνα με τους Γερμανικούς κανονισμούς (DIN 19651) το μήκος των σωλήνων μετράται, σε συνδεδεμένη κατάσταση δύο όμοιας διαμέτρου σωλήνων, σαν η απόσταση ομοειδών σημείων αυτών και επιτρέπεται να έχει απόκλιση μέχρι +4%. Οι συνήθεις διάμετροι των σωλήνων είναι 50, 60, 70, 89, 108, 133, 159 και 216 χιλιοστών προκειμένου για χαλυβδοσωλήνες και αλουμινοσωλήνες και 50, 63, 75, 90, 110, 125, 140, 160, και 200 χιλιοστών προκειμένου για σωλήνες P.V.C.. Οι διάμετροι αυτές είναι εξωτερικές δηλαδή περιλαμβάνουν και το πάχος των τοιχωμάτων του σωλήνα. Από τις παραπάνω κατηγορίες σωλήνων ελαφρότεροι είναι οι πλαστικοί σωλήνες, οι οποίοι είναι επίσης και οι φθηνότεροι στην αγορά. Έχουν όμως ορισμένες αδυναμίες στις συνδέσεις και στην αντοχή τους στις μεταβολές των καιρικών συνθηκών. Ιδιαίτερα η ευπάθειά τους στην ηλιακή ακτινοβολία μειώνει σημαντικά το χρόνο της ζωής τους. Η χρήση των πλαστικών σωλήνων έχει επικρατήσει στα μόνιμα συγκροτήματα καταιονισμού. Η περιγραφή των ταχυσυνδέτων πλαστικών σωλήνων θα γίνει στο κεφάλαιο, των μόνιμων συγκροτημάτων για λόγους συνοχής. Οι αλουμινοσωλήνες είναι ελαφρότεροι από τους χαλυβοσωλήνες, είναι όμως κατά 80 % έως 100 % ακριβότεροι από αυτούς. Δεν αντέχουν σε αλκαλικό περιβάλλον νερού και εδάφους. Στα όξινα υγρά αντέχουν περισσότερο από τους χαλυβδοσωλήνες. Δεν επισκευάζονται εύκολα αν τρυπήσουν. Οι επιψευδαργυρωμένοι χαλυβδοσωλήνες αντέχουν σε υγρά με ph = 4,5 μέχρι ph = 8,0. Επισκευάζονται εύκολα με οξυγονοκόλληση. Είναι φθηνοί συγκρινόμενοι με τους αλουμινοσωλήνες. Μειονέκτημά τους είναι το βάρος. Λόγω των παραπάνω συγκριτικών πλεονεκτημάτων, οι χαλυβδοσωλήνες επεκράτησαν στην άρδευση με καταιονισμό. Η επιψευδαργύρωση των χαλυβδοσωλήνων πρέπει να είναι λεία. Ανωμαλίες μεγαλύτερες από 2 mm αντενδείκνυνται διότι αυξάνουν τις απώλειες τριβών. 140

141 Η επιψευδαργύρωση πρέπει να αποτελεί ένα σώμα με το υλικό του σωλήνα και να μην απολεπίζεται. Οι σωλήνες, όταν εξετάζονται μακροσκοπικά, πρέπει να είναι ευθύγραμμοι. Γενικά στους ταχυσύνδετους σωλήνες η πίεση του νερού είναι μικρότερη από 10 ατμόσφαιρες. Επειδή όμως είναι δυνατό να υπάρξουν υδραυλικά πλήγματα, παίρνεται για πίεση λειτουργίας οι 10 ατμόσφαιρες και για λόγους ασφαλείας δοκιμάζονται στο εργαστήριο σε πίεση ατμοσφαιρών Τα εξαρτήματα του δικτύου σωληνώσεων. Τα κυριότερα εξαρτήματα, τα οποία απαιτούνται για τη συγκρότηση ενός δικτύου σωληνώσεων είναι τα εξής: α. Καμπύλες 30 0, 45 0, 60 0 και β. Ταύ διανομής και διακλαδώσεων. γ. Δικλείδες ή βάνες. δ. Συστολές, διαστολές. ε. Λαιμοί κύκνου, δηλαδή σιγμοειδείς διπλές καμπύλες. στ. Πώματα σωλήνων. ζ. Υποδοχές εκτοξευτήρων. η. Ορθοστάτες εκτοξευτήρων με ή χωρίς τρίποδα. Τα εξαρτήματα είναι εφοδιασμένα με συνδέσμους ταχείας σύνδεσης ανάλογους με αυτούς των σωλήνων. Σχήμα 20. Εξαρτήματα δικτύων σωληνώσεων με ταχυσύνδετους σωλήνες. 141

142 Κατά τη σχεδίαση και τον υπολογισμό ενός δικτύου σωληνώσεων πρέπει, όσο είναι δυνατό, να αποφεύγονται τα πολλά εξαρτήματα γιατί αφ' ενός μεν συνεπάγονται αυξημένες τοπικές απώλειες ενέργειας, αφ' ετέρου δε δημιουργούν επιβαρύνσεις κατά τις μεταθέσεις ή μετακομίσεις του αγωγού Οι ταχυσύνδεσμοι. Οι ταχυσύνδεσμοι αποτελούνται από δύο τεμάχια, ένα αρσενικό και ένα θηλυκό, τα οποία ευρίσκονται στα δύο άκρα του σωλήνα και είναι έτσι κατασκευασμένα, ώστε να εφαρμόζουν μεταξύ τους. Στο θηλυκό τμήμα του ταχυσύνδεσμου είναι τοποθετημένος ελαστικός δακτύλιος ο οποίος εξασφαλίζει τη στεγανότητα. Ένας μηχανισμός εφοδιασμένος με μοχλό, που είναι τοποθετημένος στο θηλυκό άκρο του σωλήνα, σύρει και συμπιέζει το αρσενικό άκρο του άλλου σωλήνα ενώ συγχρόνως συμπιέζεται και ο ελαστικός δακτύλιος και έτσι εξασφαλίζεται η στεγανότητα της σύνδεσης. Υπάρχουν ταχυσύνδεσμοι που δεν χρειάζονται μηχανισμό σύνδεσης και η στεγανότητα εξασφαλίζεται με εσωτερική υδραυλική πίεση. Οι γνωστοί τύποι ταχυσυνδέσμων είναι: α. Τύπου Kardan ή Perrot. β. Τύπου σφαιρικού ή Bauer. γ. Τύπου Mannesman. δ. Τύπου Bajionet. ε. Τύπου υδραυλικής πίεσης. Ο ταχυσύνδεσμος πρέπει να επιτρέπει τη σύνδεση δύο ταχυσυνδέτων σωλήνων υπό γωνία 12 μοιρών έως 15 μοιρών προς κάθε επίπεδο, έτσι ώστε το επιφανειακό δίκτυο να μπορεί να προσαρμόζεται στις ανωμαλίες του εδάφους. Ο χρόνος σύνδεσης και αποσύνδεσης των ταχυσυνδέτων σωλήνων έχει μεγάλη σημασία γιατί επηρεάζει το χρόνο μετακόμισης ενός αγωγού ή ενός δικτύου. α. Ταχυσύνδεσμος τύπου Bauer. β. Ταχυσύνδεσμος τύπου Mannessman. 142

143 γ. Ταχυσύνδεσμος τύπου Kardan. δ. Ταχυσύνδεσμος του οίκου Ames (υδραυλικής πίεσης). Σχήμα 21. Διάφοροι τύποι ταχυσυνδέσμων Κλασσικές διατάξεις των δικτύων σωληνώσεων. Η διάταξη των δικτύων σωληνώσεων εξαρτάται από το σχήμα του κτήματος και από τη θέση της πηγής νερού. Σχήμα 22. Κλασσικές διατάξεις των δικτύων σωληνώσεων. 143

144 Για την εκλογή της καταλληλότερης διάταξης, πρέπει να σημειωθεί, ότι κάθε περίπτωση ή ακόμα κάθε κτήμα αποτελεί και ένα ιδιαίτερο πρόβλημα για το οποίο πρέπει να εξετάζονται όλες οι δυνατές λύσεις. Στο σχήμα 22 παρουσιάζονται μερικές από τις πιο συνηθισμένες τυπικές διατάξεις. α. Εάν στη μία πλευρά της υπό άρδευσης έκτασης περνά φυσικό ή τεχνητό ρέμα, τότε μπορούμε να αποφύγουμε τον κεντρικό αγωγό και το δίκτυο σωληνώσεων να α- ποτελείται από μία γραμμή άρδευσης. Σ' αυτή την περίπτωση, σε κάθε μετακίνηση της γραμμής άρδευσης πρέπει να μετακινείται και το αντλητικό συγκρότημα. β. Η δεύτερη διάταξη αποτελεί βελτίωση της προηγούμενης. Για να αποφύγουμε τις πολλές (και επίπονες) μετακινήσεις του αντλητικού συγκροτήματος εφοδιάζουμε το δίκτυο με έναν κεντρικό αγωγό μικρού μήκους οπότε η μετακίνηση του αντλητικού συγκροτήματος γίνεται ύστερα από κάθε τρεις ή πέντε μετακινήσεις της γραμμής άρδευσης. γ. Η τρίτη διάταξη αφορά περίπτωση κατά την οποία η πηγή νερού είναι σταθερή π.χ. πηγάδι ή γεώτρηση, οπότε είναι απαραίτητος ο κεντρικός αγωγός, για τη μεταφορά του νερού μέχρι του πιο απομακρυσμένου σημείου του κτήματος. δ. Η τέταρτη και η πέμπτη διάταξη είναι ίδιες με την προηγούμενη με την διαφορά ότι τώρα έχουμε ταυτόχρονη λειτουργία δύο γραμμών άρδευσης. ε. Η τελευταία διάταξη αφορά την περίπτωση σταθερής πηγής νερού η οποία βρίσκεται στο κέντρο της υπό άρδευσης έκτασης. Σε αυτή την περίπτωση προκύπτει η μεγαλύτερη δυνατή οικονομία για το δίκτυο σωληνώσεων Μόνιμα συγκροτήματα καταιονισμού Γενικά. Στα μόνιμα συγκροτήματα καταιονισμού έχει επικρατήσει η χρήση των πλαστικών σωλήνων από χλωριούχο πολυβινύλιο (P.V.C.) λόγω των παρακάτω πλεονεκτημάτων. α. Έχουν μικρή τιμή κτήσεως. β. Η εσωτερική τους επιφάνεια είναι εξαιρετικά λεία και κατά συνέπεια έχουν μικρό συντελεστή τριβής. γ. Έχουν μικρό βάρος. δ. Έχουν τέλεια αντοχή στην οξειδωτική δράση του συστήματος νερό - έδαφος - αέρας. ε. Στην εσωτερική τους επιφάνεια δεν καθιζάνουν άλατα και δεν σχηματίζεται μεμβράνη χλωρίδας λόγω αναπτύξεως μικροοργανισμών με συνέπεια να μην μειώνεται η ενεργός υδραυλική διατομή του σωλήνα. στ. Λόγω της υψηλής τιμής του συντελεστή ελαστικότητας είναι ευχερής η απορρόφηση και η απόσβεση υδραυλικών πληγμάτων τα οποία προκαλούνται από τις απότομες αυξομειώσεις της ροής. ζ. Έχουν ευκαμψία και γι' αυτό είναι ευχερείς οι κάμψεις και οι καμπυλώσεις σε α- νώμαλα εδάφη. η. Έχουν ευχέρεια μηχανουργικής κατεργασίας με απλά εργαλεία και από ανειδίκευτα πρόσωπα. 144

145 θ. Έχουν μακροβιότητα γιατί τα τοιχώματά τους δεν τρυπάνε από εστιακή ηλεκτρολυτική διάβρωση. Λόγω ακριβώς των τεραστίων πλεονεκτημάτων των σωλήνων P.V.C., θεωρούμε σκόπιμο να κάνουμε μία πλήρη και λεπτομερή αναφορά σ' αυτούς Χαρακτηριστικά των σωλήνων P.V.C.. Οι σωλήνες πίεσης P.V.C. κατασκευάζονται από μη πλαστικοποιημένο χλωριούχο πολυβινύλιο up.v.c.100 σύμφωνα με τις προδιαγραφές DIN 8061, DIN 8062 και DIN Η χημική τους αντοχή ελέγχεται κατά DIN Έχουν χρώμα γκρι σκούρο. Μηχανικές ιδιότητες. Μέτρο ελαστικότητας: Kp/ cm 2 Αντοχή σε εφελκυσμό: Kp/cm 2 Αντοχή σε θλίψη: >800 Kp/ cm 2 Αντοχή σε κάμψη: 850 Kp/ cm 2 Επιμήκυνση σε θραύση: % Αντοχή σε κρούση: χωρίς θραύση. Φυσικές ιδιότητες. Πυκνότητα: 1,35-1,46 gr / cm 3 Συντελεστής γραμμικής διαστολής: 0,08 mm / m. 0 C. Συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας: 0,14 Kcal / m.h. 0 C Aπορροφητικότητα σε νερό: 4 mg /cm 2 Ειδική θερμότητα: 0,24 Kcal / Kg 0 C Σημείο Vicat (σημείο μαλακώσεως): 78 0 C. Ηλεκτρικές ιδιότητες. Επιφανειακή αντίσταση: Ω Ειδική αντίσταση: Ω.cm. Διηλεκτρική σταθερά σε 10 4 Hz: 3,2 Διηλεκτρική σταθερά σε 800 Hz: 3,5-4, Μεταφορά - Αποθήκευση των σωλήνων P.V.C.. Τα φορτηγά αυτοκίνητα που χρησιμοποιούνται για την μεταφορά των σωλήνων πρέπει να έχουν καρότσα με λείες επιφάνειες, χωρίς να προσέξουν αιχμηρά σημεία, που θα τραυματίσουν τους σωλήνες. Για καλύτερη μεταφορά πρέπει να τοποθετούνται ξύλινες σανίδες στο δάπεδο και στις πλευρές του αυτοκινήτου. Οι σωλήνες δεν πρέπει να προεξέχουν ελεύθεροι από την καρότσα του φορτηγού και πρέπει να τοποθετούνται στο αυτοκίνητο σε στρώσεις με τις μούφες εναλλάξ σύμφωνα με το σχήμα

146 Σχήμα 23. Τρόπος φόρτωσης των σωλήνων PVC. Κατά τη φόρτωση και εκφόρτωση και επειδή οι σωλήνες είναι αρκετά ελαφρότεροι από τους μεταλλικούς ή του αμιαντοτσιμέντου, υπάρχει προδιάθεση των εργατών να τους πετούν μακριά. Αυτό πρέπει οπωσδήποτε να αποφεύγεται. Οι σωλήνες δεν πρέπει να πετιούνται ούτε να σύρονται στο έδαφος. (σχήμα 24). Σχήμα 24. Τρόπος εκφόρτωσης των σωλήνων PVC. Τα ειδικά τεμάχια πρέπει να μεταφέρονται με προσοχή ώστε να αποφεύγονται οι φθορές και να μην καθυστερεί η κατασκευή ενός έργου από την έλλειψη ενός κατεστραμμένου εξαρτήματος. Η αποθήκευση των σωλήνων μπορεί να γίνεται στο ύπαιθρο. Για την καλή τους όμως κατάσταση πρέπει να ληφθούν οι εξής προφυλάξεις: α. Οι σωλήνες πρέπει να αποθηκεύονται σε έδαφος επίπεδο χωρίς πέτρες και αιχμηρά αντικείμενα. β. Οι σωλήνες πρέπει να ευρίσκονται σε επαφή καθ' όλο το μήκος με τις μούφες ε- λεύθερες (στρώσεις με τις μούφες εναλλάξ). Σχήμα 25. Αποθήκευση των σωλήνων PVC. 146

147 Εάν αυτό είναι αδύνατο, τότε να τοποθετούνται κάτω από τους σωλήνες ξύλινοι δοκοί, πλάτους τουλάχιστον 50mm και σε απόσταση όχι μεγαλύτερη από 2 m μεταξύ τους. (Σχήμα 25). Σωλήνες διαφορετικών διαμέτρων πρέπει να αποθηκεύονται χωριστά ή εάν αυτό είναι αδύνατο η μεγαλύτερη διάμετρος να τοποθετείται στην αρχή. Το συνολικό ύψος των στρώσεων δεν πρέπει να υπερβαίνει το 1,5 μέτρο. Η αποθήκευση στο ύπαιθρο για μεγάλο διάστημα απαιτεί προφύλαξη των σωλήνων από τις ηλιακές ακτινοβολίες. (Σχήμα 26). Σχήμα 26. Προφύλαξη των σωλήνων από τις ηλιακές ακτινοβολίες. Οι ελαστικοί δακτύλιοι στεγανότητας πρέπει να αποθηκεύονται σε μέρος δροσερό και μακριά από την επίδραση της ηλιακής ακτινοβολίας. Επίσης δεν πρέπει να έρχονται οι ελαστικοί δακτύλιοι σε επαφή με λίπη (γράσα), έλαια. Καλό θα είναι όταν η θερμοκρασία του περιβάλλοντος είναι χαμηλότερη από τους 0 0 C να αποφεύγονται τα απότομα κτυπήματα στους σωλήνες Τοποθέτηση των σωλήνων PVC Υπόγεια δίκτυα. α. Άνοιγμα της τάφρου. Οι συνιστώμενες διαστάσεις και η μορφή της τάφρου εικονίζονται στο σχήμα 27. Το βάθος τοποθέτησης του σωλήνα επηρεάζεται από τα στατικά και δυναμικά φορτία, τη σύσταση του εδάφους και την συμπίεση αυτού, και δεν πρέπει να είναι μικρότερο από 1 μέτρο. Το πλάτος της τάφρου πρέπει να είναι 30 εκατοστά μεγαλύτερο από την εξωτερική διάμετρο της μούφας. Ο πυθμένας της τάφρου πρέπει να είναι επίπεδος χωρίς πέτρες και άλλα αιχμηρά αντικείμενα. Στη συνέχεια δημιουργείται στρώμα πάχους 10 εκατοστών από άμμο ή καλά κοσκινισμένο χώμα και κατόπιν τοποθετούνται οι σωλήνες. Οι σωλήνες και τα ειδικά τεμάχια πρέπει να εδράζονται καλά στο στρώμα της άμμου. Οι σωλήνες δεν πρέπει κατά την εγκατάσταση να κάμπτονται συγχρόνως κατά την οριζόντια και την κατακόρυφη έννοια για την δημιουργία καμπύλης, παρά μόνο οριζόντια ή κατακόρυφα, σχήμα 28, και σε μέτρο που δίνεται στον παρακάτω πίνακα

148 Για μεγαλύτερες διαμέτρους ή για αλλαγές διευθύνσεως μεγαλύτερης γωνίας από την επιτρεπόμενη επιβάλλεται η χρησιμοποίηση ειδικού εξαρτήματος (καμπύλη). Σχήμα 27. Μορφή και διαστάσεις της τάφρου τοποθέτησης των σωλήνων PVC. Πίνακας 26. Ακτίνα καμπυλότητας των σωλήνων. Μήκος του σωλήνα Εξωτερική διάμετρος Ακτίνα 12 m 6 m de (mm) R (m) a (m) a (m) 63 18,2 3,86 0, ,6 3,13 0, ,0 2,63 0, ,0 2,16 0, ,0 1,70 0, ,0 1,49 0, ,5 1,06 0,27 β. Σύνδεση των σωλήνων. Πριν γίνει η σύνδεση, καθαρίζεται καλά από μέσα η μούφα του σωλήνα και η εξωτερική επιφάνεια του ευθύ άκρου. Τοποθετείται ο ελαστικός δακτύλιος στη θέση που υπάρχει στη μούφα κρατώντας τον όπως δείχνει το σχήμα 291. Σημαδεύεται με μαρκαδόρο πόσο θα μπει ο σωλήνας στη μούφα, σχήμα 294. Το μήκος αυτό (ΕΜ) φαίνεται στους πίνακες των σωλήνων πιέσεως. Το σημάδεμα με 148

149 μαρκαδόρο πρέπει να γίνεται οπωσδήποτε, ώστε να μη τερματίσει ο σωλήνας μέσα στη μούφα και να μένει περιθώριο για τις διαστολές, σχήμα 295. ΠΡΟΣΟΧΗ: Καλύψτε με υγρό σαπούνι (όχι ορυκτέλαιο ή γράσο) το ευθύ άκρο του σωλήνα και τον ελαστικό δακτύλιο. Για την σύνδεση σπρώχνουμε τον σωλήνα περιστροφικά με τα χέρια. Για διάμετρο σωλήνων μεγαλύτερη από 110 χιλιοστά χρησιμοποιείται ξύλινος ή μεταλλικός μοχλός, σχήμα 296 ή ειδική συσκευή συνδέσεως (παλάγκο - δακτύλιοι). Σχήμα 28. Κάμψη και στήριξη του σωλήνα μέσα στην τάφρο. Στους σωλήνες που συνδέονται με κόλλα μετά τον καθαρισμό από χώματα κλπ. γίνεται και καθάρισμα της μούφας και του φρεζαρισμένου άκρου με ακετόνη. Κατόπιν γίνεται προσεκτικά η επάλειψη με ειδική κόλλα και αφού αφεθεί 15 δευτερόλεπτα για να στερεοποιηθεί η κόλλα, γίνεται η σύνδεση με την εισαγωγή του φρεζαρισμένου άκρου στη μούφα. Για διαμέτρους μεγαλύτερες από 90 mm, η επάλειψη πρέπει να γίνεται από δύο εργάτες συγχρόνως. Μετά την σύνδεση θα πρέπει να περάσουν 24 ώρες προτού το δίκτυο τεθεί σε λειτουργία. γ. Αγκύρωση των σωλήνων. Τα διάφορα εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται στα δίκτυα όπως γωνίες, πώματα, καμπύλες, συστολές, διακλαδώσεις πρέπει να στηριχθούν και να αγκυρωθούν με μπετόν. Ο τρόπος και οι διατομές των αγκυρώσεων που θα χρησιμοποιηθούν φαίνονται στο σχήμα 30. Οι υπολογισμοί των διατομών αγκύρωσης, γίνονται για πίεση δοκιμής του δικτύου δηλ. 1,5 φορές την ονομαστική πίεση λειτουργίας του αγωγού και με επιτρεπόμενα φορτία εδάφους κατά DIN Η φόρτιση του σώματος αγκύρωσης είναι: 2 α d i π R 2ημ p (kp) 2 4 D = η εξωτερική διάμετρος του σωλήνα σε mm. 149

150 di = η εσωτερική διάμετρος του σωλήνα σε mm. p = η εσωτερική πίεση δοκιμής σε Kp/cm 2. p1 = η αντοχή του εδάφους στη θλίψη σε Kp/ cm 2. A = η επιφάνεια πακτώσεως από μπετόν σε cm 2. δ. Γέμισμα της τάφρου. Μετά την σύνδεση του σωλήνα γεμίζεται η τάφρος πρώτα με άμμο ή χώμα κοσκινισμένο, σχήμα 31, που δεν περιέχει πέτρες μεγαλύτερες από 20 mm, με κάλυψη μέχρι 30 cm πάνω από τον σωλήνα και συμπιέζεται πολύ καλά κυρίως στα πλευρά του αγωγού. 2 d i π Αξονική Δύναμη: F p (kp) 4 Η συνισταμένη των δυνάμεων που εφαρμόζεται πάνω στα ειδικά τεμάχια λόγω αλλαγής της διεύθυνσης είναι: Το υπόλοιπο ύψος της τάφρου γεμίζεται με κοινό χώμα. Στην περίπτωση εγκαταστάσεως δικτύου σε μη σταθερά εδάφη (μαλακό έδαφος, υψηλός υδάτινος ορίζοντας κλπ.) θα πρέπει πρώτα να δημιουργηθεί η κατάλληλη θεμελίωση. 150

151 Σχήμα 29. Σύνδεση των σωλήνων PVC. Σχήμα 30. Αγκύρωση των σωλήνων PVC. 151

152 Τοποθέτηση των σωλήνων PVC κάτω από δρόμους. Στην περίπτωση αυτή πρέπει να προστατεύονται οι σωλήνες και οι διπλές μούφες μέσα σε προστατευτικό τμήμα σωλήνα από άλλο υλικό. Για την εκλογή της διαμέτρου του προστατευτικού σωλήνα, ο οποίος πρέπει να έ- χει κατάλληλα υποστηρίγματα για την εξουδετέρωση των κραδασμών, πρέπει να ληφθεί υπ' όψη η εύκολη εισαγωγή διπλών μουφών, κλπ. Μία άλλη τεχνική είναι το μπετονάρισμα του αγωγού που βρίσκεται κάτω από το δρόμο. Σχήμα 31. Γέμισμα της τάφρου Τοποθέτηση των σωλήνων PVC σε ελώδη εδάφη. Για να αποφύγουμε τη καθίζηση του δικτύου σε μη σταθερά εδάφη πρέπει να ακολουθήσουμε την πιο κάτω τεχνική: α. Αποξήρανση του εδάφους ή β. Κτίσιμο θεμελίων σε πασσάλους από μπετόν, ή γ. Τοποθέτηση των σωλήνων σε ξύλινους ή πέτρινους πασσάλους Τοποθέτηση των σωλήνων PVC σε επιφανειακά δίκτυα. Οι σωλήνες μπορεί να χρησιμοποιηθούν και σε επιφανειακά δίκτυα αφού ληφθούν υπ' όψη τα παρακάτω: Οι σωλήνες δεν πρέπει να είναι εκτεθειμένοι στην ηλιακή ακτινοβολία και να βρίσκονται σε αρκετά μεγάλη απόσταση από αντικείμενα που εκπέμπουν θερμότητα γιατί είναι δυνατόν να προκληθεί αλλοίωση τους. Πρέπει να ληφθεί πρόνοια προφύλαξης των σωλήνων από τις χαμηλές θερμοκρασίες ή να ληφθεί μέριμνα για το άδειασμα των αγωγών ώστε να μην προκληθούν ζημιές από το πάγωμα του νερού. Οι σωλήνες πρέπει να στηρίζονται με τέτοιο τρόπο που να εξασφαλίζεται μόνο η κατά μήκος κίνηση λόγω συστολής ή διαστολής του σωλήνα από τις διαφορές θερμοκρασίας χωρίς να αποσυνδέονται. Οι αλλαγές διευθύνσεως και οι διακλαδώσεις (γωνίες-ταύ) πρέπει να βρίσκονται μεταξύ των σημείων στηρίξεως του αγωγού. 152

153 Η στήριξη των αγωγών γίνεται με δακτυλίους μεταλλικούς οι οποίοι δεν πρέπει να σφίγγουν τον σωλήνα και τα άκρα τους να είναι στρογγυλεμένα για να μην τον πληγώσουν. Για μεγαλύτερη προφύλαξη συνιστάται η χρησιμοποίηση δακτυλίων από πλαστική ύλη που παρεμβάλλεται μεταξύ του αγωγού και των μεταλλικών δακτυλίων σφιγκτήρων Τοποθέτηση των σωλήνων PVC σε κρημνώδεις περιοχές. Σε κρημνώδεις περιοχές οι σωλήνες πρέπει να εξασφαλίζονται από πιθανές ολισθήσεις με επαρκή αριθμό στηριγμάτων (μπετόν) σχήμα 32. Για να προφυλαχθεί το υπόστρωμα και το υπέδαφος από διάβρωση πρέπει να προβλεφθεί κατάλληλη αποχέτευση. Σχήμα 32. Αγκύρωση αγωγού σε κρημνώδεις περιοχές Σωλήνες πιέσεως από u PVC. Σχήμα 33. Αγωγός πίεσης u PVC. 153

154 Πίνακας 27. Σωλήνες πιέσεως 6, 10, 12,5 και 16 Atm. Εξωτερική διάμετρος D (mm) Πάχος τοιχώμα-τος S (mm) Σωλήνες πιέσεως 6 Atm. Πίεση λειτουργίας σε 20 0 C: 6 Atm. Προδιαγραφές: DIN 8061, 8062, ΕΛΟΤ9. Χρώμα: Γκρι σκούρο. Εσωτερική διάμετρος D (mm) Μήκος μούφας Μ(mm) Εμβόλιμο μήκος ΕΜ(mm) Εξωτ. διάμ μούφας Da (mm) Βάρος G (kg/m) 40 1,8 36, ,0 0, ,8 46, ,0 0, ,9 59, ,0 0, ,2 70, ,0 0, ,7 84, ,0 1, ,2 103, ,0 1, ,7 117, ,0 2, ,1 131, ,0 2, ,7 150, ,0 3, ,9 188, ,0 5, ,6 211, ,0 6, ,3 235, ,0 8, ,2 263, ,0 10, ,2 296, ,0 13, ,4 334, ,0 16, ,7 376, ,0 21, ,2 423, ,5 26, ,6 470, ,1 32,90 154

155 Εξωτερική διάμετρος D (mm) Πάχος τοιχώματος S (mm) Σωλήνες πιέσεως 10 Atm. Πίεση λειτουργίας σε 20 0 C: 10 Atm. Προδιαγραφές: DIN 8061, 8062, ΕΛΟΤ9. Χρώμα: Γκρι σκούρο. Εσωτερική διάμετρος D (mm) Μήκος μούφας Μ(mm) Εμβόλιμο μήκος ΕΜ(mm) Εξωτ. διάμ. μούφας Da (mm) Βάρος G (kg/m) 25 1,5 22, ,5 0, ,8 28, ,0 0, ,9 36, ,5 0, ,4 45, ,5 0, ,0 57, ,5 0, ,6 67, ,0 1, ,3 81, ,0 1, ,3 99, ,0 2, ,0 113, ,0 3, ,7 126, ,0 4, ,7 144, ,0 5, ,6 180, ,0 8, ,8 203, ,0 10, ,9 226, ,0 13, ,4 253, ,0 16, ,0 285, ,0 20, ,9 321, ,5 26, ,1 361, ,0 33, ,5 407, ,0 42, ,9 452, ,0 52,60 Εξωτερική διάμετρος D (mm) Πάχος τοιχώματος S (mm) Σωλήνες πιέσεως 12,5 Atm. Πίεση λειτουργίας σε 20 0 C: 12,5 Atm. Προδιαγραφές: DIN 8061, 8062, ΕΛΟΤ9. Χρώμα: Γκρι σκούρο. Εσωτερική διάμετρος D (mm) Μήκος μούφας Μ(mm) Εμβόλιμο μήκος ΕΜ(mm) Εξωτερ. διάμ. μούφας Da (mm) Βάρος G (kg/m) 110 6,5 97, ,4 3, ,4 110, ,8 3, ,2 123, ,7 5, ,4 141, ,2 6, ,8 176, ,0 10, ,2 198, ,0 13, ,7 220, ,0 16, ,5 247, ,0 20, ,5 278, ,5 25, ,9 313, ,0 32, ,5 353, ,0 40, ,5 397, ,0 51, ,4 441, ,0 63,95 155

156 Σωλήνες πιέσεως 16 Atm. Πίεση λειτουργίας σε 20 0 C: 16 Atm. Προδιαγραφές: DIN 8061, 8062, ΕΛΟΤ9. Χρώμα: Γκρι σκούρο. Εξωτερική διάμετρος D (mm) Πάχος τοιχώματος S (mm) Εσωτερική διάμετρος D (mm) Μήκος μούφας Μ(mm) Εμβόλιμο μήκος ΕΜ(mm) Εξωτερ. διάμ μούφας Da (mm) Βάρος G (kg/m) 25 1,9 21, ,3 0, ,4 27, ,3 0, ,0 34, ,5 0, ,7 42, ,5 0, ,7 53, ,0 1, ,6 63, ,0 1, ,7 76, ,0 2, ,2 93, ,0 3, ,3 106, ,5 5, ,4 119, ,0 6, ,9 136, ,0 8, ,9 170, ,5 12, ,7 191, ,0 16, ,6 212, ,0 19, ,8 238, ,0 24, ,4 268, ,5 31, ,7 340, ,0 50, Υπολογισμός της διατομής των σωλήνων Γενικά. Στους κλειστούς υπό πίεση αγωγούς των αρδευτικών δικτύων με καταιονισμό, δεχόμαστε δύο οριακές της επιτρεπόμενης ταχύτητας ροής μία ελάχιστη και μία μέγιστη. Γενικά, όταν εκλέγομε τη διάμετρο των σωλήνων, η ελάχιστη ταχύτητα πρέπει να είναι σταθερά μεγαλύτερη από την ταχύτητα καθίζησης των φερτών υλών, για να α- ποφεύγονται οι εναποθέσεις. Σύμφωνα με τους Γερμανικούς Κανονισμούς, για καθαρά νερά μπορούμε να δεχθούμε ελάχιστη ταχύτητα ροής Vmin= 0,30 m/sec, ενώ για θολά νερά ή νερά που προέρχονται από λύματα, η ελάχιστη ταχύτητα ροής πρέπει να είναι 0,80 m/sec. Το Υπουργείο Δημοσίων Έργων της Ελλάδας με την εγκύκλιο Δ / καθορίζει σαν ελάχιστη ταχύτητα ροής γενικά ίση με 0,50 m/sec. Σαν ανώτατη ταχύτητα μπορούμε να δεχθούμε Vmax=2,00 m/sec. Μεγαλύτερες τιμές της ταχύτητας είναι ανεπιθύμητες, γιατί αφ' ενός μεν δίνουν υψηλές τιμές απώλειας φορτίου λόγω τριβών επειδή οι απώλειες είναι ανάλογες προς το τετράγωνο της ταχύτητας, αφ' ετέρου δε αυξάνουν σημαντικά την υπερπίεση κατά την απότομη μετα- 156

157 βολή της παροχής και την δημιουργία κινδύνου καταστροφής των αγωγών από υδραυλικό πλήγμα. Οι παραπάνω οριακές τιμές της ταχύτητας ροής, συνεπάγονται έναν αριθμό τυποποιημένων διαμέτρων σωλήνων οι οποίες είναι κατάλληλες από υδραυλικής σκοπιάς για την κατασκευή του δικτύου. Για την τελική επιλογή των διαμέτρων των σωληνώσεων πρέπει να βρεθεί η κατάλληλη μέση τιμή με την οποία αφ' ενός μεν οι δαπάνες κατασκευής να κρατηθούν σε επιτρεπτά όρια και το έργο να προωθηθεί στο στάδιο της κατασκευής, αφ' ετέρου δε να μην παραβλεφθούν οι ετήσιες δαπάνες λειτουργίας του δικτύου. Για να βρεθεί, η ευνοϊκότερη τιμή, πρέπει για όλες τις εναλλακτικές λύσεις, να υ- πολογιστούν οι συνολικές δαπάνες κατασκευής, λειτουργίας και αποσβέσεως του έργου. Η εγκατάσταση με την μικρότερη ετήσια δαπάνη λειτουργίας και απόσβεσης δίνει την οικονομικότερη λύση Υπολογισμός της διαμέτρου των σωλήνων. Για τον υπολογισμό της διαμέτρου των σωλήνων χρησιμοποιούμε κατ' αρχή την εξίσωση συνέχειας για τις δύο παραπάνω οριακές τιμές της ταχύτητας και υπολογίζουμε τις αντίστοιχες οριακές τιμές της διαμέτρου. Από την εξίσωση συνέχειας Q= E.V έχουμε: πd Q 4 2 V D 2 4Q πv Q 1,27324 D 35,68 V όπου D = η διάμετρος του σωλήνα σε mm Q = η παροχή σε lit/sec V = η ταχύτητα ροής σε m/sec Έχουμε επομένως: Q V Q D min 35,68 V και Q D max 35,68 V max Αν χρησιμοποιήσουμε τις τιμές Vmin= 0,50 m/sec και Vmax = 2,00 m/sec έχουμε: D min 25,23 Q και D max 50,46 Q Υπολογισμός των απωλειών φορτίου λόγω τριβών. Η απώλεια φορτίου λόγω τριβών θα υπολογιστεί από την εξίσωση των Darcy-Weisbach: 2 f L V h f F 2g D όπου: hf = οι απώλειες ενέργειας σε m στήλης νερού. L = το μήκος του αγωγού σε m. V = η μέση ταχύτητα ροής σε m/sec. D = η εσωτερική διάμετρος του αγωγού σε m. f = ο συντελεστής τριβών, αδιάστατος. F = διορθωτικός συντελεστής ανάλογα με τον αριθμό των εκτοξευτήρων. Βασικά διακρίνουμε δύο μορφές ροής. min 157

158 α. Τη στρωτή ροή, κατά την οποία οι γραμμές ροής διευθετούνται παράλληλα προς τα τοιχώματα του σωλήνα, και η κατανομή της ταχύτητας στη διατομή του σωλήνα, έχει μορφή παραβολική. β. Την τυρβώδη ροή, κατά την οποία εμφανίζονται στροβιλώδεις κινήσεις του υγρού κάθετα προς τη διεύθυνση της ροής και η κατανομή της ταχύτητας δεν έχει μορφή παραβολική. Η τυρβώδης ροή διακρίνεται σε ροή υδραυλικώς λείας συμπεριφοράς και σε ροή υδραυλικώς τραχείας συμπεριφοράς. Μεταξύ των δύο αυτών ροών υπάρχει η μεταβατική κατάσταση η οποία και συναντάται συχνότερα στην πράξη. Για τη διάκριση της μορφής ροής σε ένα κλειστό αγωγό, προσδιοριστικός παράγοντας είναι ο αριθμός του Reynolds που είναι αδιάστατος και υπολογίζεται από τη σχέση: V D R e όπου V = η μέση ταχύτητα ροής σε m. D = η εσωτερική διάμετρος του αγωγού σε m. ν = η κινηματική συνεκτικότητα του νερού σε m 2 /sec. Η κινηματική συνεκτικότητα των ρευστών μειώνεται ανάλογα με την αύξηση της θερμοκρασίας. Οι τιμές της για το νερό, σύμφωνα με τον Herning δίνονται από τον ακόλουθο πίνακα Η θερμοκρασία του νερού Για τον υπολογισμό της τιμής του αριθμού του Reynolds είναι εύλογο να λαμβάνεται θερμοκρασία νερού από 10 μέχρι 20 βαθμούς Κελσίου. Σε κάθε περίπτωση πρέπει να λαμβάνεται η σωστή αντίστοιχη θερμοκρασία. Πίνακας 31. Μεταβολή της κινηματικής συνεκτικότητας του νερού σε συνάρτηση με την θερμοκρασία. Θερμοκρασία σε 0 C Κινηματική συνεκτικότητα 10 6.ν σε m 2 /sec 1,79 1,31 1,01 0,658 0,478 0,366 0, Yπολογισμός του συντελεστή τριβών f. α. Στρωτή ροή. Για τιμές του Re < 2320 η ροή είναι στρωτή και τότε η τιμή του f στην εξίσωση 64 Darcy-Weisbach υπολογίζεται κατά τους Hagen-Poiseuille από τη σχέση: f και είναι αδιάφορο αν τα εσωτερικά τοιχώματα του αγωγού είναι λεία ή τραχέα. R e β. Τυρβώδης ροή. 158

159 Πάνω από την κρίσιμη τιμή του αριθμού του Reynolds Re = 2320 και κυρίως πάνω από την τιμή Re=3000 η ροή γίνεται τυρβώδης και διακρίνουμε τις τρεις περιοχές που αναφέραμε, ήτοι: β1. Ροή υδραυλικώς λείας συμπεριφοράς. Στην περίπτωση αυτή το ύψος των ανωμαλιών των εσωτερικών τοιχωμάτων του σωλήνα είναι μικρότερο από το πάχος της στρωτής οριακής στοιβάδας του ρέοντος νερού και η τιμή του συντελεστή f εξαρτάται μόνο από τον αριθμό Reynolds. Συγκεκριμένα το f υπολογίζεται από τις σχέσεις: (1). Για < Re < ισχύει η εξίσωση του Blasius: f 0,316 R e 1/4 (2). Για Re > ισχύει η εξίσωση του Karman, όπως τροποποιήθηκε από τους Prandtl - Nikuradse: 1 f R e. f 2.log 2,51 2.log R. f 0,80 e β2. Ροή υδραυλικώς τραχείας συμπεριφοράς. Στην περίπτωση αυτή οι ανωμαλίες των εσωτερικών τοιχωμάτων του σωλήνα, δεν καλύπτονται από το πάχος της στρωτής οριακής στοιβάδας έτσι ώστε η τιμή του f να εξαρτάται μόνο από τη σχετική τραχύτητα K/D του σωλήνα και είναι ανεξάρτητη από την τιμή του αριθμού του Reynolds. Κατά τους Prandtl - Nikuradse ισχύει η σχέση: 1 f 2.log K D 1,14 2.log K D 1,14 β3. Μεταβατική κατάσταση. Μεταξύ της υδραυλικώς λείας και της υδραυλικώς τραχείας συμπεριφοράς η τιμή του f εξαρτάται τόσο από τον αριθμό του Reynolds όσο και από την σχετική τραχύτητα K/D. Συνδυάζοντας τις δύο καταστάσεις οι Colebrook και White διατύπωσαν την σχέση: 1 f 2.log K D/K 1,14 2.log1+9,35 D R e. f Για αποφυγή των δύσκολων μαθηματικών υπολογισμών που απαιτούνται για την επίλυση των παραπάνω εξισώσεων, συντάχθηκε από τον Moody το διάγραμμα, που φέρει το όνομά του, στο οποίο μπορούμε να αναγνώσουμε την τιμή του f από τον α- ριθμό του Reynolds, Re, και τη σχετική τραχύτητα K/D. Η οριακή καμπύλη της τραχείας συμπεριφοράς δίδεται από τη σχέση: Re.f.K/D = Υπολογισμός των απωλειών φορτίου λόγω τριβών 159

160 Ο συντελεστής τριβών f δίδεται από την ημιεμπειρική σχέση των Colebrook White 1 k 2,51 2log f 3,7D R e f όπου: k είναι η απόλυτη τραχύτητα του αγωγού, VD R e ν V είναι η ταχύτητα ροής του νερού, D είναι η εσωτερική διάμετρος του αγωγού και ν είναι το κινηματικό ιξώδες του νερού και Re είναι ο αριθμός του Reynolds, ο οποίος υπολογίζεται από τη σχέση: Η λύση της παραπάνω εξίσωσης όταν το τιθέμενο πρόβλημα υδραυλικού υπολογισμού συνίσταται στην εύρεση της διαμέτρου D με δεδομένα τα Δh, Q, L και k, η λύση αποκτάται με διαδοχικές δοκιμές. Το 1976 οι Swamee and Jain πρότειναν, για τον υπολογισμό του f, τον ακόλουθο τύπο: 1 2 log f 10 k 5,74 0,90 3,7D R e Ο τύπος αυτός υπολογίζει με πολύ ικανοποιητική προσέγγιση το συντελεστή τριβής, f, και είναι ρητός σε σχέση με τον τύπο των Colebrook White, δηλαδή δεν χρειάζεται να γίνουν επαναληπτικές διαδικασίες. Οι Γ. Τερζίδης Χ. Μπαμπατζιμόπουλος το 1992 βελτίωσαν τον παραπάνω τύπο και πρότεινα τον ακόλουθο: c 0,2 1 gs d a log f 10 b 0,4 e f Q R e όπου: Sf είναι η κλίση της γραμμής ενέργειας g είναι η επιτάχυνση της βαρύτητας ε είναι η ισοδύναμη τραχύτητα ομοιόμορφης άμμου Q είναι η παροχή Re είναι ο αριθμός του Reynolds a,b,c,d,e είναι παράμετροι (συντελεστές) που προέκυψαν με τον αλγόριθμο του Marquard Από περαιτέρω επεξεργασία της παραπάνω εξίσωσης προκύπτουν οι επόμενες δύο σχέσεις τις οποίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον υπολογισμό του f: 1) Αν είναι γνωστές οι απώλειες τριβών και ζητείται η διάμετρος, προκύπτει η σχέση: 160

161 1 f 1,879log 10 k 0,602 Q 1,009 Δh 0,4036 L 0,2018 0,2018 2,287νL 0,6 Q Δh 0,2 0,2 2) Αν είναι γνωστή η διάμετρος και ζητούνται οι απώλειες τριβών προκύπτει η σχέση: 1 f 1,793log 0,2328 k D 1,114 1,114 5,4389 ν D Q Η ισοδύναμη απόλυτη τραχύτητα Στις παραπάνω σχέσεις χρησιμοποιείται ο όρος τραχύτητα και ο όρος σχετική τραχύτητα. Οι τιμές της ισοδύναμης απόλυτης τραχύτητας, k, εξαρτώνται από το υλικό, τον τρόπο κατασκευής, την τυχόν εσωτερική προστασία των σωλήνων και ορίζονται ύστερα από παράλληλη εξέταση των φυσικοχημικών ιδιοτήτων του νερού, που σχετίζονται με τη διάβρωση ή την εναπόθεση ιζημάτων στους σωλήνες. Με την εγκύκλιο Δ / του ΥΠΕΧΩΔΕ, συνιστάται (αν συντρέχουν οι προϋποθέσεις) να λαμβάνονται οι ακόλουθες τιμές ισοδύναμης απόλυτης τραχύτητας σωλήνων. Πίνακας 3.3. Τιμές της ισοδύναμης απόλυτης τραχύτητας. Αγωγοί από σωλήνες σκληρού ΡVC, ύστερα από χρήση Αγωγοί από σωλήνες αμιαντοτσιμέντου, ύστερα από χρήση Αγωγοί συγκολλημένοι χαλύβδινοι, ύστερα από χρήση Αγωγοί από σωλήνες χυτοσιδήρου, ύστερα από χρήση Αγωγοί από σωλήνες σκυροδέματος, ύστερα από χρήση k = 0,05 μέχρι 0,1 mm k = 0,2 μέχρι 0,5 mm k = 0,4 μέχρι 2,0 mm k = 1,0 μέχρι 1,5 mm k = 0,5 μέχρι 2,5 mm Στις υπολογιζόμενες γραμμικές απώλειες φορτίου, με εφαρμογή των ανωτέρω τιμών του k, περιλαμβάνονται οι απώλειες στους αρμούς σύνδεσης των σωλήνων. Μπορεί να προτείνονται και διαφορετικές τιμές για το συντελεστή k, εάν η πρόταση στηρίζεται σε κατάλληλες μετρήσεις που να αναφέρονται στις συνθήκες λειτουργίας του συγκεκριμένου δικτύου. Σε κάθε περίπτωση πρέπει να εκλέγεται και να αιτιολογείται η σωστή τιμή του k, για λειτουργία του έργου σε όλη τη διάρκεια ζωής του. Η τραχύτητα των τοιχωμάτων ενός αγωγού είναι συνάρτηση του υλικού κατασκευής και του τρόπου κατεργασίας του αγωγού, εκφράζεται δε με το συντελεστή Κ της απόλυτης τραχύτητας, ο οποίος έχει διαστάσεις μήκους. Στον πίνακα που ακολουθεί δίνονται οι τιμές του συντελεστή Κ για τα συνήθη υ- λικά κατασκευής των σωλήνων. Η σχετική τραχύτητα είναι ο λόγος της απόλυτης τραχύτητας προς τη διάμετρο του αγωγού και είναι αδιάστατη. Πίνακας 32.Τιμές του συντελεστή Κ της απόλυτης τραχύτητας των σωλήνων. Α/Α Υλικό κατασκευής του σωλήνα Κατάσταση του εσωτεριού τοι Κ 161

162 χώματος του σωλήνα Oρείχαλκος, χαλκός, Καινούργιοι σωλήνες αλουμίνιο ελατό. Ταχυσύνδετοι σωλήνες από ταινιοχάλυβα επιψευδαργυρωμένοι. Χάλυβας ελατός κυλινδρισμένος χωρίς ραφή Μεταχειρισμένοι σωλήνες Καινούργιοι με καθαρή επιψευδαργύρωση. Γενικά επιψευδαργυρωμένοι Καινούργιοι σωλήνες Μεταχειρισμένοι Καινούργιοι χωρίς ασφάλτωση (mm) 0,002 0,03 0,020 0,035 0,03-0,05 0,1-0,3 0,03-0,1 Χάλυβας με ραφή και γενικά χαλυ βδοσωλήνες Καινούργιοι με ασφάλτωση Σωλήνες ελαφρά οξειδωμένοι 0,05-0,2 0,2-0,5 4. Σωλήνες με ισχυρή εναπόθεση 1,5-3,0 αλάτων Ανάλογα με το κάρφωμα 1,0-6,0 5. Χάλυβας καρφωτός Βαρειά ήλωση μέχρι 9 6. Αμιαντοσωλήνες 0,02-0, Πλαστικοί σωλήνες, Καινούργιοι σωλήνες, 0,007 P.V.C. Μεταχειρισμένοι σωλήνες 0,03 162

163 Σχήμα 34. Διάγραμμα του Moody 163

164 Υπολογισμός συντελεστή F Στους αγωγούς άρδευσης, μετά από κάθε εκτοξευτήρα η παροχή ελαττώνεται διαδοχικά κατά το ποσό του νερού που εκρέει από τον εκτοξευτήρα. Αυτό έχει συνέπεια τη διαδοχική ελάττωση της ταχύτητας ροής στον αγωγό, επομένως μείωση των απωλειών φορτίου. Για αποφυγή επίπονων διαδοχικών υπολογισμών, η απώλεια στον αγωγό άρδευσης υπολογίζεται κανονικά από την εξίσωση Darcy-Wrisbach και στη συνέχεια η τιμή που βρίσκουμε πολλαπλασιάζεται επί ένα διορθωτικό συντελεστή F, οι τιμές του οποίου δίνονται στον επόμενο πίνακα: Πίνακας 33 Τιμές του διορθωτικoύ συντελεστή F. Αριθμός εκτοξευτήρων F Αριθμός εκτοξευτήρων F Αριθμός εκτοξευτήρων F 1 1, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , Aπώλειες σε εξαρτήματα εξοπλισμού του δικτύου σωληνώσεων. Η αντιμετώπιση των τοπικών απωλειών και του αντίστοιχου κόστους των ειδικών τεμαχίων είναι δυνατό να γίνει με έναν από τους ακόλουθους τρόπους: α) Οι διακλαδώσεις, στροφές, μεταβολές διαμέτρου και λοιπές ανωμαλίες του δικτύου, των οποίων η θέση είναι γνωστή εκ των προτέρων, εφόσον η γεωμετρία του δικτύου είναι γνωστή, θεωρούνται υπολογιστικά μέλη του δικτύου, με μηδενικό μήκος, κόστος που δίνεται από το κόστος των ειδικών τεμαχίων που θα τοποθετηθούν και τοπικές απώλειες, δηλ. μεταβολή της τιμής φορτίου, που δίνεται από νομογραφήματα, εμπειρικούς τύπους ή στην πλέον πλήρη μορφή από τράπεζα στοιχείων. β) Οι γραμμικές απώλειες αυξάνονται κατά ένα ποσοστό, για συνυπολογισμό των τοπικών απωλειών φορτίου. Το ποσοστό αυτό δεν μπορεί να λαμβάνεται μικρότερο από 10 μέχρι 15 %. Το ποσοστό αυτό μπορεί να εκτιμηθεί σε αντιπροσωπευτικά μεγάλη διαδρομή, κατά μήκος του κυρίου ή των κυρίων αγωγών του δικτύου, ύστερα από υπολογισμό των τοπικών α- πωλειών Ένα δίκτυο άρδευσης με καταιονισμό για να συγκροτηθεί έχει ανάγκη από εξαρτήματα. Στα εξαρτήματα αυτά (καμπύλες, ταφ, δικλίδες κ.λπ.) λόγω αλλαγής της ταχύτητας δημιουργούνται τοπικές απώλειες φορτίου. Αυτές υπολογίζονται από τη γενική σχέση: 164

165 h e 2 V k 2g σε m στήληςνερού όπου το k είναι αδιάστατος συντελεστής απωλειών εξαρτημάτων και εξαρτάται, από το σχήμα του εξαρτήματος, της καμπυλότητας και του υλικού κατασκευής. Πίνακας 34. Τιμές του συντελεστή τοπικών απωλειών k. α. Απότομη διεύρυνση. Αναλογία διατομών 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 Ε1:Ε2 k 1,0 0,81 0,64 0,49 0,36 0,25 0,16 0,09 0,04 0,01 0 β. Απότομη στένωση. Αναλογία διατομών 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 Ε1:Ε2 k 0,50 0,48 0,45 0,41 0,36 0,29 0,21 0,13 0,07 0,01 0 Όταν ο αγωγός ξεκινάει από δεξαμενή, τότε το Ε 1 είναι άπειρο και επομένως k = 0,50. γ. Αλλαγή διεύθυνσης Γωνία θ σε μοίρες , , ,5 35 k 0,50 0,48 0,45 0,41 0,36 0,29 0,21 0,13 0,07 0,01 Αν ο σωλήνας στραφεί κατά τεταρτοκύκλιο, δηλαδή αν θ = 90 0, τότε k =0, ,847 (D:2R) 3,5, όπου R είναι η ακτίνα της καμπύλης και D είναι η διάμετρος του σωλήνα. Γενικά για θ < 90 0 : kθ = k90 0. (θ 0 : 90 0 ) Επιτρεπόμενο μέγιστο ύψος απωλειών φορτίου. Κατά την επιλογή των διαμέτρων των αγωγών, δύο παράγοντες έχουν σημασία. Η ομοιομορφία άρδευσης και τα οικονομικά κριτήρια. Οι δύο αυτοί παράγοντες δρουν αντίθετα. Οι μικρής διαμέτρου αγωγοί είναι φθηνότεροι και συγχρόνως ελαφρότεροι, επομένως είναι και ευκολοκίνητοι κατά την άρδευση. Όμως εμφανίζουν υψηλότερες απώλειες φορτίου, για την ίδια πάντα παροχή, επομένως η διαφορά πίεσης μεταξύ της αρχής και του τέλους του αγωγού είναι σημαντική με την επίδραση στην πίεση λειτουργίας των εκτοξευτήρων. Για το λόγο αυτό, και εξασφάλιση σχετικής ομοιομορφίας διανομής του νερού, συνιστάται όπως στο ίδιο χωράφι, η απώλεια φορτίου λόγω τριβών (γραμμικών και τοπικών) να μην υπερβαίνει το 20% της πίεσης λειτουργίας των εκτοξευτήρων. 165

166 Το υδραυλικό πλήγμα σωληνoγραμμών Γενικά Η διερεύνηση του προβλήματος υπολογισμού της κατάλληλης διαμέτρου των α- γωγών, ολοκληρώνεται με των υπολογισμό και αντιμετώπιση του υδραυλικού πλήγματος των σωληνογραμμών. Ο υπολογισμός αυτός έχει νόημα και πρέπει να γίνεται απαραίτητα για την κυρία γραμμή, πιθανόν δε, σε ελάχιστες εξαιρετικές περιπτώσεις, να χρειάζεται και στις δευτερεύουσες γραμμές. Ο υπολογισμός δεν έχει νόημα, λόγω των μικρών πιέσεων που επικρατούν, για τους πλευρικούς αγωγούς. Από τον υπολογισμό της συνολικής πίεσης του αγωγού δηλαδή του αθροίσματος της πίεσης λειτουργίας του και της υπερπίεσης που οφείλεται στο υδραυλικό πλήγμα, θα προκύψει αν η κλάση των σωλήνων, που επιλέξαμε, είναι επαρκής. Στην αντίθετη περίπτωση, πρέπει να επαναλάβουμε τους υδραυλικούς υπολογισμούς με σωλήνες μεγαλύτερης ονομαστικής αντοχής Περιγραφή του υδραυλικού πλήγματος. Οι άγνωστες συνθήκες της ρoής τoυ νερού, πoυ επικρατούν στους αγωγoύς πιέσεως απo τις συνθήκες λειτουργίας του δικτύoυ, όπως π.χ. τo απότoμο κλείσιμο μίας δικλείδας, ή από απότoμη διακoπή λειτουργίας των αντλιών, ή το σπάσιμο ενός σωλήνα, δημιουργούν στον αγωγό τo φαινόμενο της υπερπίεσης ή της υποπίεσης, η οποία πολλές φορές είναι δυσανάλογα μεγάλη, ξεπερνά την αντoχή του δικτύου και δημιoυργεί σοβαρά προβλήματα στην εγκατάσταση. Για το λόγο αυτό πρέπει να προσδιορίζεται η τιμή της υπερπίεσης ώστε αυτή να βρίσκεται μέσα στα όρια αντοχής του αγωγού. Επειδή oι συνθήκες ροής δεν είναι ακριβώς γνωστές, ακολουθείται η αναλυτική μέθοδος προσδιορισμού της υπερπίεσης. Έτσι για έναν απλό αγωγό με σταθερά χαρακτηριστικά (διατομή, πάχος) που ξεκινά από μία δεξαμενή σταθερής στάθμης και ελέγχεται σε μία απόσταση L από μία δικλείδα, η υπερπίεση που δημιουργείται με το χειρισμό αυτής της δικλείδας εξαρτάται από τη σχέση τoυ χρόνου Τα (του χειρισμού της δικλείδας) προς το χρόνο πορείας και επιστροφής. Τ =2L/α, ενός πιεστικού κύματος στη θέση της δικλείδας αφoύ ανακλαστεί στη δεξαμενή. Το L είναι μήκος αγωγού σταθεράς διαμέτρου χωρίς διακλαδώσεις σε m Υπολογισμός του υδραυλικού πλήγματος. α. Η ταχύτητα διαδόσεως ταυ κύματος στον αγωγό είναι: a ( 1 ) ε g γ D ( i ) S E 166

167 όπoυ: α= ταχύτητα διαδόσεως του κύματoς σε m/sec. g= επιτάχυνση της βαρύτητας = 9,81m/sec 2. γ= ειδικό βάρος του νερού = 10 3 Κg/m 3. ε= μέτρο ελαστικότητας του νερού = 2,08 l0 8 Κg/m 2. Di = εσωτερική διάμετρος του αγωγού σε m. S= πάχος τοιχώματος του αγωγού σε m. Ε= μέτρo ελαστικότητας του σωλήνα. Για σωλήνα PVC είναι Ε= Κg/ m 2. Για χρόνος μεταβολής της ρoής δηλαδή η απότομη διακοπή λειτουργίας των α- ντλιών ή το άνoιγμα-κλείσιμο της δικλείδας λαμβάνεται συνήθως Τ= 3 sec. β. Η υπερπίεση Δρ είναι: 1. Για ταχεία διακοπή της ροής και για: T 2L α είναι αv ΔΡ g 0 όπου V0 είναι η ταχύτητα ρoής με κανονικές συνθήκες σε m / sec. 2. Για ταχεία διακοπή της ρoής και για: T 2L α είναι 2LV ΔΡ gt 3. Για βραδεία διακοπή της ροής T όπου: 2L α είναι m ΔΡ γ 2 L V0 m και g T H 0 m 2 Η το αρχικό στατικό φορτίο σε m. 2 m H Επιλογή οικονομικότερων διαμέτρων. Η δαπάνη απόσβεσης εξαρτάται από το αρχικό κόστος της εγκατάστασης, τη διάρκεια ζωής του δικτύου και το επιτόκιο δανεισμού. Με βάση τους παράγοντες αυτούς υπολογίζεται το τοκοχρεολύσιο από τη σχέση: Δ Κ r n 1 r n 1 r 1 όπου: Δ = το τοκοχρεολύσιο, ή ετήσια δαπάνη απόσβεσης σε δραχμές Κ = η δαπάνη αρχικής εγκατάστασης σε δραχμές r = το επιτόκιο n = η διάρκεια ζωής του συγκροτήματος Το ωριαίο κόστος άντλησης υπολογίζεται από τη σχέση: C h Q H C1 309,78 n α 167

168 όπου: Ch = ωριαίο κόστος άντλησης σε δραχμές. Q = η παροχή του δικτύου σε l/sec. H = το συνολικό μανομετρικό ύψος της αντλίας σε m. C1= η τιμή του KWh σε δραχμές. nα = ο βαθμός αποδόσεως της αντλίας. Το ετήσιο κόστος αντλήσεως υπολογίζεται με τη σχέση Cα= Ch Nh όπου Nh είναι ο συνολικός αριθμός ωρών λειτουργίας κατά τη διάρκεια της αρδευτικής περιόδου. Για κάθε τυποποιημένη διάμετρο για την οποία ισχύει Dmin<D < Dmax, υπολογίζουμε τα αντίστοιχα Δ και Cα. Οικονομικότερη είναι η διάμετρος για την οποία έχουμε το μικρότερο άθροισμα Δ + Cα Οι εκτοξευτήρες Γενικά. Τα κύρια χαρακτηριστικά όργανα ενός συγκροτήματος καταιονισμού είναι οι ε- κτοξευτήρες. Με αυτούς εκτοξεύεται το νερό στον αγρό και επιτυγχάνεται η άρδευση. Ο αριθμός των εκτοξευτήρων, κατά συγκρότημα, εξαρτάται από την παροχή της αντλίας και από την παροχή του κάθε εκτοξευτήρα, κάτω από τις συνθήκες λειτουργίας του. Κάθε εκτοξευτήρας, αποτελείται από τα ακόλουθα μέρη: α. Από τη βάση ή κορμό, ο οποίος συνδέεται πάνω στον αγωγό παροχής του νερού. β. Από τον σωλήνα εκτόξευσης, ο οποίος περιστρέφεται πάνω στη βάση και φέρει το ακροφύσιο με το οποίο εκτοξεύεται το νερό. γ. Από το μηχανισμό περιστροφής. Σχήμα 35. Τομή ενός περιστρεφόμενου εκτοξευτήρα καταιονισμού. Κύριο γνώρισμα του εκτοξευτήρα είναι το ακροφύσιο. Αυτό αποτελεί στένωση του σωλήνα εκτόξευσης και σχηματίζει ένα συγκλίνον κωνικό επιστόμιο. 168

169 Εξ' αιτίας της στένωσης, και επειδή πρέπει να ισχύει η εξίσωση συνέχειας, έχομε αύξηση της ταχύτητας ροής. Έτσι το νερό εκτοξεύεται στον αέρα, κατ' αρχή με μορφή υδάτινης δέσμης, η οποία κάτω από την συνεχώς αυξανόμενη αντίσταση του αέρα διασκορπίζεται και πέφτει στο έδαφος υπό μορφή σταγόνων βροχής. Η οριζόντια απόσταση από τον εκτοξευτήρα μέχρι και τις τελευταίες συγκεντρωμένες σταγόνες βροχής ονομάζεται ακτίνα εκτόξευσης. Εκτός από ορισμένες ειδικές περιπτώσεις άρδευσης λαχανόκηπων, πρασιών, ανθοκήπων, όπου χρησιμοποιούνται ειδικοί εκτοξευτήρες, για την άρδευση των γεωργικών εκτάσεων επικράτησαν οι περιστρεφόμενοι εκτοξευτήρες, οι οποίοι διαβρέχουν επιφάνεια κύκλου με κέντρο τον εκτοξευτήρα. Για την περιστροφική τους κίνηση οι εκτοξευτήρες χρησιμοποιούν την ενέργεια του εξερχόμενου νερού. Υπάρχουν εκτοξευτήρες με ειδική εξάρτηση, η οποία αυτόματα αντιστρέφει την κατεύθυνση περιστροφής του σωλήνα εκτόξευσης. Οι εκτοξευτήρες αυτοί μας επιτρέπουν να αρδεύουμε οποιοδήποτε κυκλικό τομέα θέλουμε, και ονομάζονται εκτοξευτήρες αρδευόμενου τομέα. Τους εκτοξευτήρες αυτούς τους χρησιμοποιούμε στα άκρα των γραμμών άρδευσης καθώς και σε πολύ στενά κληροτεμάχια Κατηγορίες εκτοξευτήρων. Τα κύρια στοιχεία των εκτοξευτήρων είναι η παροχή, η πίεση λειτουργίας, και η αιτία εκτόξευσης. Ανάλογα με τα στοιχεία αυτά οι εκτοξευτήρες διακρίνονται στις παρακάτω κατηγορίες: Εκτοξευτήρες χαμηλής πίεσης. Οι εκτοξευτήρες αυτοί λειτουργούν συνήθως υπό πίεση 1-3 ατμοσφαιρών, παροχή 1-4 m 3 / h, ακτίνα εκτόξευσης 6-20 m και ωριαία ένταση βροχής 6-12 mm / h. Λόγω της μικρής ακτίνας εκτόξευσης, δεν επηρεάζονται από τους ανέμους. Επειδή έχουν μικρό ύψος βροχής θεωρούνται κατάλληλοι για εδάφη μικρής διηθητικότητας. Κυρίως χρησιμοποιούνται για την άρδευση των οπωροφόρων με καταιονισμό κάτω από τα δέντρα Εκτοξευτήρες μέσης πίεσης. Αυτοί λειτουργούν με πίεση 3-5 ατμοσφαιρών, παροχή 4-10 m 3 / h, ακτίνα εκτόξευσης m και ένταση βροχής 8-15 mm / h. Θεωρούνται κατάλληλοι για όλα σχεδόν τα φυτά μεγάλης καλλιέργειας και για το μεγαλύτερο μέρος των αρδευόμενων εδαφών. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την άρδευση των οπωροφόρων με καταιονισμό πάνω από τα δέντρα Εκτοξευτήρες υψηλής πίεσης. 169

170 Λειτουργούν με πίεση 5-8 ατμοσφαιρών, παροχή m 3 / h, ακτίνα εκτόξευσης m και ένταση βροχής mm / h. Χρησιμοποιούνται κυρίως για εδάφη ελαφριάς σύστασης και για πυκνές καλλιέργειες, όπως η μηδική και το τριφύλλι. Γενικά η χρήση τους περιορίζεται σε εδάφη μεγάλης διηθητικότητας Υδραυλικά χαρακτηριστικά των εκτοξευτήρων. Ένας καλός εκτοξευτήρας πρέπει να έχει τα ακόλουθα στοιχεία: α) Να κατανέμει κανονικά τη βροχή. β) Να εργάζεται συνεχώς και με ασφάλεια. γ) Να παρέχει την επιθυμητή παροχή. δ) Να έχει όσο το δυνατό μεγαλύτερη ακτίνα εκτόξευσης. Τα δύο πρώτα εξαρτώνται από τον τρόπο κατασκευής του εκτοξευτήρα και τα ε- πόμενα δύο είναι συνάρτηση των υδραυλικών συνθηκών που επικρατούν την ώρα λειτουργίας του εκτοξευτήρα Η παροχή του εκτοξευτήρα. Η παροχή του εκτοξευτήρα, q,είναι συνάρτηση της διαμέτρου του ακροφυσίου και της διαθέσιμης πίεσης λειτουργίας. Είναι q = μ. Ε. 2gh όπου: q = η παροχή σε m 3 / sec. Ε = η διατομή του ακροφυσίου σε m 2. h = η πίεση λειτουργίας του εκτοξευτήρα σε m. Η σχέση αυτή γράφεται ως: 2 πd q μ. 2gh 4 όπου D = η διάμετρος του ακροφυσίου σε m. Ο συντελεστής παροχής, μ, εξαρτάται από τον τύπο του ακροφυσίου, τη μορφή της εισόδου και το μήκος του. Επίσης, κατά τον Schroeder, η τιμή του μ εξαρτάται και από το βαθμό της καλής κατεργασίας κατά την κατασκευή του, καθώς και από τον τρόπο σύνδεσής του με το σωλήνα εκτόξευσης. Αν η αναλογία διαμέτρου ακροφυσίου, προς τη διάμετρο του σωλήνα είναι 1: 4, η τιμή του συντελεστή μ, υπολογίζεται 0,94 και επομένως: 0,943,14 19,62 q ,01177 D Η ακτίνα εκτόξευσης. 2 h Η ακτίνα εκτόξευσης, R, είναι η οριζόντια απόσταση από τη βάση του εκτοξευτήρα μέχρι τις τελευταίες συγκεντρωμένες σταγόνες βροχής στην περιφέρεια του κύκλου που διαβρέχεται. Εξαρτάται από τη μορφή του ακροφυσίου, την πίεση λειτουργίας του εκτοξευτήρα, την ταχύτητα περιστροφής του εκτοξευτήρα, την πυκνότητα του ατμοσφαιρικού αέρα, 170

171 την ταχύτητα και διεύθυνση του ανέμου και τη γωνία εκτόξευσης. Ως εκ τούτου δεν είναι δυνατό να υπολογιστεί με μαθηματικές σχέσεις Η γωνία εκτόξευσης. Η μέγιστη απόσταση Rmax πρέπει, σύμφωνα με τους νόμους της Μηχανικής, θα προκύπτει για γωνία εκτόξευσης φ = 45 0 αφού: R max V 2 0 ημ2φ g αυτό όμως δεν συμβαίνει στην πραγματικότητα λόγω της αντίστασης του αέρα, η ο- ποία δεν λογαριάστηκε στην παραπάνω σχέση. Σύμφωνα με τον Freeman, ο οποίος εργάστηκε πειραματικά το 1889, η απόσταση Rmax εμφανίζεται υπό γωνία εκτόξευσης φ = 45 0 μόνο για μικρές ταχύτητες εξόδου. Αν αυξηθεί η αρχική ταχύτητα V0 των υδάτινων μορίων, Rmax εμφανίζεται υπό γωνία περίπου φ = Η διάμετρος του ακροφυσίου. Από πειράματα του Veisbach το 1861 και του Ινστιτούτου Υδραυλικής και Υ- δραυλικών Μηχανών της Ζυρίχης τα έτη , φαίνεται ότι την ακτίνα εκτόξευσης επηρεάζει η διάμετρος του ακροφυσίου μέχρι διαμέτρου 35 mm. Μεγαλύτερης διαμέτρου ακροφύσια, παύουν να επηρεάζουν την ακτίνα εκτόξευσης Η πίεση λειτουργίας του εκτοξευτήρα. Όσο μεγαλώνει η πίεση λειτουργίας του εκτοξευτήρα, h, αυξάνει η ακτίνα εκτόξευσης. Όταν όμως αυτή περάσει την τιμή των 49 m, η αντίσταση που προβάλλεται από τον αέρα αυξάνει γρηγορότερα από το h 2 και συντελεί στη γρηγορότερη διασπορά των σταγονιδίων και τη βράχυνση της ακτίνας εκτόξευσης Η ταχύτητα περιστροφής του εκτοξευτήρα. Η περιστροφική κίνηση του εκτοξευτήρα, έχει συνέπεια την βράχυνση της ακτίνας εκτόξευσης. Αποδείχτηκε πειραματικά ότι το μέγιστο μήκος εκτόξευσης πετυχαίνεται για γωνία φ=30 0. Λόγω της περιστροφικής κίνησης του εκτοξευτήρα, η τροχιά του εκτοξευόμενου νερού δεν είναι παραβολή αλλά βαλλιστική, ασύμμετρη, όπως παριστάνεται στο σχήμα 36. Το μέγιστο ύψος της τροχιάς πετυχαίνεται περίπου στο 70 % του μήκους, ενώ το μέγιστο ύψος, που πετυχαίνεται, είναι το 1/4 του μήκους. Σχήμα 36. Σχηματική παράσταση Σχήμα 37. Σχηματική παράσταση της μέγιστης της μέγιστης σταγόνων των διαδρομής των σταγόνων βροχής δύο εκτοξευτή διαδρομής βροχής ενός εκτοξευτήρα με γωνία 30 0 και καταιονισμού. 171

172 Για γωνία μικρότερη των 30 0 έχουμε σημαντική μείωση της ακτίνας εκτόξευσης. Το σχήμα 37, δείχνει την τροχιά δύο εκτοξευτήρων υπό γωνία 30 0 και 12 0 με τα ίδια λοιπά χαρακτηριστικά κατασκευής και λειτουργίας αυτών Υδραυλικά στοιχεία εκτοξευτήρων από πίνακες. Όλα τα εργοστάσια κατασκευής εκτοξευτήρων συνοδεύουν αυτούς με πίνακες των υδραυλικών στοιχείων τους. Στους πίνακες αναγράφονται χωριστά για κάθε εκτοξευτήρα η ενδεδειγμένη σειρά ακροφυσίων, η πίεση λειτουργίας, η παροχή και η ακτίνα εκτόξευσης. Τα στοιχεία της παροχής του εκτοξευτήρα και της ακτίνας εκτόξευσης είναι απαραίτητα για τη μελέτη και τη λειτουργία των συγκροτημάτων τεχνητής βροχής. Από την παροχή της αντλίας και την παροχή του εκτοξευτήρα, που θα διαλέξουμε, θα εξαρτηθεί ο αριθμός των εκτοξευτήρων του συγκροτήματος. Από την ακτίνα εκτόξευσης θα εξαρτηθεί η απόσταση μεταξύ τους. Στους πίνακες που ακολουθούν αναγράφονται οι μέσες τιμές παροχής και ακτίνας εκτόξευσης, κατά κατηγορία εκτόξευσης, ανάλογα με την διάμετρο του ακροφυσίου και την πίεση λειτουργίας του εκτοξευτήρα. Η πραγματική ακτίνα εκτόξευσης, με την οποία πρέπει να γίνεται ο υπολογισμός, είναι μικρότερη από αυτή που αναγράφεται στους πίνακες γιατί επηρεάζεται από την ταχύτητα περιστροφής του εκτοξευτήρα, από τον άνεμο που φυσά καθώς και από τους στροβιλισμούς του νερού που δημιουργούνται, αναπόφευκτα, στο σωλήνα εκτόξευσης. Γενικά μπορούμε να υπολογίσουμε στους συνηθισμένους εκτοξευτήρες την πραγματική ακτίνα εκτόξευσης, Rπ, στο 0,80-0,90 της τιμής που αναγράφεται στον πίνακα. Στους εκτοξευτήρες με γωνία εκτόξευσης 12 0 η ακτίνα εκτόξευσης είναι 0,90 Rπ στις περιπτώσεις που χρησιμοποιούνται υψηλές πιέσεις και φτάνει έως 0,75 Wπ στις περιπτώσεις που χρησιμοποιούνται χαμηλές πιέσεις, συγκρινόμενη με τις αντίστοιχες τιμές για γωνία εκτόξευσης Στους εκτοξευτήρες με γωνία εκτόξευσης 6 0 η βράχυνση της ακτίνας εκτόξευσης είναι ακόμη σοβαρότερη και παίρνει τιμές από 0,68 Rπ έως 0,50 Rπ, ανάλογα με την πίεση. 172

173 Πίνακας 35. Στον οποίο φαίνονται τα υδραυλικά στοιχεία εκτοξευτήρων καταιονισμού μικρού και μεσαίου τύπου με ένα ακροφύσιο υπό γωνία εκτόξευσης 30 0 (στοιχεία του οίκου Perrot). Διάμετρος ακροφυ σίου δ mm 4,0 4,2 4,5 4,8 5,0 5,5 6,0 Πίεση h atm 2,0 2,5 3,0 3, ,0 2,5 3,0 3, ,0 2,5 3,0 3, ,0 2,5 3,0 3, ,0 2,5 3,0 3, ,0 2,5 3,0 3, ,0 2,5 3,0 3,5 4.0 Ακτίνα εκτόξευσης R m 11,3-12,0 13,0-14,0 14,0-15,3 14,5-16,0 15,0-16,4 13,0-14,5 13,2-15,0 14,0-15,6 14,5-16,1 15,0-16,6 13,5-13,5 14,0-14,0 14,2-15,6 14,7-16,3 15,2-17,8 13,5-14,0 14,5-14,8 14,7-15,5 15,0-16,0 15,5-16,5 13,5-12,0 14,5-14,0 14,8-15,0 16,0-16,7 16,2-16,3 14,0-14,5 15,2-16,0 16,0-16,6 16,5-17,3 17,0-17,8 14,5-16,5 16,3-17,0 16,5-17,6 17,2-17,9 17,7-18,1 Παροχή εκτοξευ τήρα q m 3 /h 0,82-0,88 0,90-0,96 0,98-1,11 1,06-1,11 1,14-1,19 0,90-0, ,05 1,10-1,14 1,15-1,23 1,32 1,07 1,20 1,32 1,42 1,52 1,24 1,38 1,51 1,63 1,75 1,33 1,48 1,63 1,76 1,88 1,62 1,82 1,99 2,14 2,29 1,94 2,16 2,37 2,56 2,74 Διάμετρος ακροφυ σίου δ mm 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 12,0 Πίεση h atm 2,0 2,5 3,0 3, ,5 3,0 3,5 4, ,5 3,0 3,5 4, ,5 3,0 3,5 4, ,5 3,0 3,5 4, ,5 3,0 3,5 4,0 4.5 Ακτίνα Παροχή εκτόξευσηςεκτοξευτήρ R m 18,5 19,0 19,4 20,0 20,6 20,0 21,0 21,5 21,8 22,0 20,5 21,5 22,0 22,5 23,0 21,0 22,0 23,0 23,5 24,0 22,0 23,0 23,5 24,5 25,0 22,5 23,5 24,5 25,0 26,0 q m 3 /h 2,64 2,90 3,22 3,48 3,73 3,75 4,11 4,44 4,74 5,04 4,78 5,24 5,67 6,06 6,42 6,01 6,58 7,12 7,60 8,06 7,30 8,01 8,63 9,23 9,79 8,60 9,43 10,18 10,88 11,55 Σημείωση: Οι μικρές τιμές παροχής και ακτίνας εκτόξευσης ισχύουν για εκτοξευτήρες με βραχύ σωλήνα εκτόξευσης, ενώ οι μεγάλες τιμές για εκτοξευτήρα με μακρό σωλήνα εκτόξευσης. 173

174 Πίνακας 36. Στον οποίο φαίνονται τα υδραυλικά στοιχεία εκτοξευτήρων καταιονισμού μεγάλου και υπερμεγέθους τύπου με ένα ή δύο ακροφύσια υπό γωνία εκτόξευσης Διάμετρος ακροφυ σίου δ mm 12,0 14,0 16,0 Πίεση h atm 3,5 4,0 4,5 5,0 3,5 4,0 4,5 5,0 3,5 4,0 4,5 5,0 4 20, / / Ακτίνα εκτόξευσης R m 28,0 29,2 29,6 30,4 30,0 31,2 32,2 32,8 32,2 33,6 34,6 35,5 37,3 40,1 43,0 38,7 41,3 43,9 39,3 42,3 44,8 Παροχή εκτοξευ τήρα q m 3 /h Διάμετρος ακροφυ σίου δ mm α. Μεγάλου τύπου 10,13 10,83 11,49 18,0 12,11 13,87 14,82 15,72 16,58 18,11 19,38 20,56 21,66 20,0 22,0 β. Υπερμεγέθους τύπου 27,5 30,5 33,5 26/7 35,0 39,5 44,0 40,5 46,0 51,2 28/8 30/8 Πίεση h atm 3,5 4,0 4,5 5,0 3,5 4,0 4,5 5,0 3,5 4,0 4,5 5, Ακτίνα εκτόξευσης R m 34,3 35,5 36,7 37,6 35,8 37,4 38,5 39,6 37,5 38,9 40,3 41,4 41, ,3 43,1 45,4 47,8 44,5 46,8 49,2 Παροχή εκτοξευ τήρα q m 3 /h 23,05 24,64 26,12 27,53 29,00 31,20 32,80 34,60 34,45 37,50 39,05 41,10 48,0 53,7 58,0 56,0 62,5 68,7 64,0 72,5 80,0 Πίνακας 37. Στον οποίο φαίνονται τα υδραυλικά στοιχεία εκτοξευτήρων καταιονισμού με δύο ακροφύσια (τύπου Ισραήλ). Διάμετρος ακροφυ σίου δ mm 4,0/3,2 4,5/2,5 Πίεση h atm 2,0 2, ,5 2,0 2,5 Ακτίνα εκτόξευσης R m 12,0 13,0 14,0 11,0 12,0 12,5 Παροχή εκτοξευ τήρα q m 3 /h Διάμετρος ακροφυ σίου δ mm α. τύπου 323,223, ,35 1,52 4,8/3,2 1,65 1,12 1,38 1,55 4,8/4,8 Πίεση h atm 2,0 2, , ,5 Ακτίνα εκτόξευσης R m 12,0 13,0 13,5 14,0 14,5 15,0 Παροχή εκτοξευ τήρα q m 3 /h 1,68 1,92 2,03 2,45 2,

175 4,6/3,0 5,5/4,2 5,5/4,8 6,3/4,8 2,0 2, ,5 2,0 2, ,5 2, ,5 3, , 13,5 14,5 15,0 16,0 15,0 15,5 16,0 16,5 14,5 16,0 16,5 17,0 17,5 18,0 1,69 1,90 2,08 2,26 β. τύπου 344/90 2,29 2,55 2,81 3,06 2,95 3, ,00 4,32 4,62 7,5/5,5 8,5/5,5 3,0 3, ,5 3, ,5 5,0 18,0 18,5 19,5 20,0 19,5 20,0 20,5 21,0 5,35 5,76 6,17 6,54 6,84 7,30 7,75 8,15 Πίνακας 38. Στον οποίο φαίνονται τα υδραυλικά στοιχεία εκτοξευτήρων καταιονισμού με δύο ακροφύσια τύπου ΖΕ 30 D του οίκου Perrot υπό γωνία ε- κτόξευσης Διάμετρο ακροφυ σίου δ mm 4,5/4,8 4,5/5,5 4,8/4,8 4,8/5,5 Πίεση στον Ακτίνα εκτοξευτήραεκτόξευση h atm 1,5 2,0 2, ,5 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 R m 13,0 14,0 14,75 15,5 16,0 12,5 13,5 15,0 16,0 16,5 14,5 14,0 15,75 16,5 17,0 15,00 15,75 16,25 16,75 16,85 17,00 Διάμετρο Παροχή ακροφυ εκτοξευτήρα σίου q m 3 /h 2,01 2,33 2,60 2,84 3,07 2,34 2,71 3,04 3,32 3,59 2,14 2,48 2,76 3,02 3,26 2,47 2,86 3,20 3,50 3,78 4,05 δ mm 5,0/6,5 5,0/7,5 5,5/5,5 5,5/6,5 Πίεση στον Ακτίνα εκτοξευτήραεκτόξευση h atm 2,0 2,5 3, ,0 4,5 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 R m 16,4 17,3 17,6 18,5 19,25 19,75 17,0 19,0 19,25 20,0 20,25 14,5 15,0 16,0 16,5 17,0 15,5 16,5 17,0 18,0 18,5 Παροχή εκτοξευ τήρα q m 3 /h 3,61 4,04 4,42 4,77 5,11 5,41 4,88 5,34 5,76 6,17 6,54 3,24 3,64 3,98 4,30 4,60 4,36 4,77 5,15 5,51 5,83 175

176 4,8/6,5 5,0/5,5 2,0 2,5 3, ,0 2,0 2,5 3, ,0 16,0 17,0 18,0 18,25 18,5 15,5 16,0 16,3 16,6 17,0 3,51 3,92 4,29 4,63 4,96 2,96 3,32 3,63 3,92 4,20 5,5/7,5 5,5/8,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 16,5 17,5 18,5 18,75 19,0 19,5 18,5 19,0 19,5 19,75 20,0 4,64 5,20 5,69 6,14 6,57 6,96 6,16 6,74 7,28 7,78 8, Διάταξη εκτοξευτήρων. Οι περιστροφικοί εκτοξευτήρες καλύπτουν μία κυκλική επιφάνεια. Επομένως, για να διαβραχεί ολόκληρη η προς άρδευση έκταση, πρέπει να επικαλύπτονται οι κυκλικές επιφάνειες που διαβρέχονται από τους εκτοξευτήρες. Καθένας εκτοξευτήρας παρουσιάζει, για δεδομένη πίεση, ένα χαρακτηριστικό διάγραμμα λειτουργίας, στο οποίο το ύψος βροχής που πέφτει, είναι συνάρτηση της απόστασης από τον εκτοξευτήρα. Από το διάγραμμα αυτό εξαρτάται η ομοιόμορφη διανομή του νερού στο έδαφος. Για τον λόγο αυτό τα εργοστάσια κατασκευής εκτοξευτήρων προσπαθούν να δημιουργήσουν τύπους εκτοξευτήρων με τέτοιου είδους χαρακτηριστικά διαγράμματα λειτουργίας, ώστε να πετυχαίνεται κατά το δυνατό περισσότερο ομοιόμορφη διανομή του νερού. Σε όλους γενικά τους τύπους εκτοξευτήρων, το ύψος βροχής που πέφτει, ελαττώνεται όσο πλησιάζουμε στην περιφέρεια του διαβρεχόμενου από τον εκτοξευτήρα κύκλου, δηλαδή η διανομή του νερού από ένα μονάχα εκτοξευτήρα δεν είναι ομοιόμορφη σε ολόκληρη την επιφάνεια του διαβρεχόμενου κύκλου. Για το λόγο αυτό, για επίτευξη ομοιόμορφης διανομής του νερού, είναι αναγκαία μία σημαντική επικάλυψη των εκτοξεύσεων των γειτονικών εκτοξευτήρων. Ανάλογα με τον τρόπο, με τον οποίο επιδιώκεται να εξασφαλισθεί η ομοιόμορφη διανομή του νερού, διακρίνονται οι παρακάτω τρεις διατάξεις των εκτοξευτήρων Ο ρ θ ο γ ω ν ι κ ή δ ι ά τ α ξ η. Σύμφωνα με τη διάταξη αυτή, οι εκτοξευτήρες τοποθετούνται πάνω στη γραμμή άρδευσης σε αποστάσεις μικρότερες από την απόσταση μεταξύ δύο διαδοχικών γραμμών άρδευσης. Για την εφαρμογή της διάταξης αυτής συνιστάται, όπως η απόσταση μεταξύ των εκτοξευτήρων επί της γραμμής άρδευσης να είναι ίση με την ακτίνα εκτόξευσης, και η απόσταση μεταξύ των γραμμών άρδευσης να είναι ίση περίπου με 1,33 της ακτίνας εκτόξευσης. Κατά τη διάταξη αυτή πετυχαίνουμε οικονομία μετακίνησης των γραμμών άρδευσης κατά 30% περίπου, σε σύγκριση με την τετραγωνική διάταξη. Η ωφέλιμη επιφάνεια που αρδεύεται από κάθε ένα εκτοξευτήρα είναι: Ε = b. l = Rπ. 1,33. Rπ = 1,33.Rπ 2 176

177 όπου Rπ = η πραγματική ακτίνα εκτόξευσης. Η διάταξη αυτή προτιμάται στην περίπτωση κατά την οποία στην περιοχή φυσούν άνεμοι σταθερής διεύθυνσης. Οι γραμμές άρδευσης πρέπει να τοποθετούνται κάθετα προς τη διεύθυνση του α- νέμου Τ ε τ ρ α γ ω ν ι κ ή δ ι ά τ α ξ η. Κατά την τετραγωνική διάταξη η απόσταση των εκτοξευτήρων μεταξύ τους, επί της ίδιας γραμμής άρδευσης είναι ίση προς την απόσταση μεταξύ δύο διαδοχικών θέσεων της γραμμής άρδευσης. Για τη διαβροχή ολόκληρης της αρδεύσιμης επιφάνειας, πρέπει η απόσταση μεταξύ των εκτοξευτήρων να είναι θεωρητικά ίση προς την πλευρά τετραγώνου εγγεγραμμένου σε κύκλο ακτίνας ίσης με την ακτίνα εκτόξευσης. Επομένως, αν Rπ είναι η πραγματική ακτίνα εκτόξευσης του κάθε εκτοξευτήρα, και b η απόσταση μεταξύ των εκτοξευτήρων, θα έχουμε: b = l = Rπ. 2 = 1,41 Rπ. Εν τούτοις, ενώ κατά την απόσταση της πλευράς του τετραγώνου πετυχαίνεται πραγματική αλληλοεπικάλυψη, κατά την έννοια της διαγωνίου στο σημείο επαφής των τεσσάρων κύκλων, παραμένει ανεπαρκώς αρδευόμενη έκταση. Για το λόγο αυτό επιβάλλεται όπως η απόσταση μεταξύ δύο εκτοξευτήρων να μην είναι μεγαλύτερη από 1,2 Rπ. Η ωφέλιμη επιφάνεια που αρδεύεται από κάθε ένα εκτοξευτήρα, κατά την τετραγωνική διάταξη, είναι: Ε = b 2 = 1,44 Rπ 2. Η τετραγωνική διάταξη είναι η πιο εύκολη και πρακτικά εφαρμόσιμη και για το λόγο αυτό επικράτησε στην πράξη Τ ρ ι γ ω ν ι κ ή δ ι ά τ α ξ η. Κατά τη διάταξη αυτή οι εκτοξευτήρες τοποθετούνται στις κορυφές ισοσκελούς τριγώνου, ήτοι η απόσταση των εκτοξευτήρων επί της γραμμής άρδευσης ισούται με b = Rπ.3 και η απόσταση γραμμής από γραμμή l = 1,52 Rπ. Επομένως η ωφέλιμη επιφάνεια που αρδεύεται από τον κάθε ένα εκτοξευτήρα, ι- σούται με το κανονικό εξάγωνο που είναι εγγεγραμμένο στον κύκλο, ήτοι: 2 3R π 3 E 2 Η επιφάνεια αυτή είναι 30 % μεγαλύτερη της τετραγωνικής στον ίδιο εκτοξευτήρα, έχουμε επομένως οικονομία εκτοξευτήρων. Η τριγωνική διάταξη είναι κατάλληλη για τα μόνιμα συγκροτήματα, όπου πετυχαίνεται οικονομία εκτοξευτήρων και σωληνώσεων κατά 25-30%. Στα φορητά συγκροτήματα είναι πολύ δύσκολη η εφαρμογή της λόγω του τυποποιημένου μήκους των σωλήνων στα 6 m. Στα σχήματα που ακολουθούν παρουσιάζονται οι παραπάνω διατάξεις. 177

178 Σχήμα 38. Σχηματική παράσταση επικάλυψης αρδευόμενων κύκλων. Σχήμα 39. Ορθογωνική διάταξη εκτοξευτήρων (b = Rπ και l = 1,33. Rπ). Σχήμα 40. Τετραγωνική διάταξη εκτοξευτήρων ( b = l = R π2 = 1,41 R π). Σχήμα 41. Τριγωνική διάταξη εκτοξευτήρων (b = R π3 και l = 1,52 R π). 178