Γεωργική Υδραυλική Αρδεύσεις Σ. Αλεξανδρής
Περιγραφή Μαθήματος Σχέσεις εδάφους νερού Σχέσεις μάζας όγκου των συστατικών του εδάφους Εδαφική ή υγρασία, τρόποι έκφρασης Χαρακτηριστική Χ ή καμπύλη υγρασίας Φορτίο πίεσης Διαθέσιμη και ωφέλιμη υγρασία, δόση άρδευσης Μέτρηση της υγρασίας και του φορτίου πίεσης. Αρχές κίνησης του νερού στο έδαφος Ποιότητα του νερού άρδευσης Ανάγκες των καλλιεργειών σε νερό. Στοιχεία ροής σε ανοικτούς και κλειστούς εσ ούςαγωγούς. Συστήματα άρδευσης Κριτήρια επιλογής μεθόδου άρδευσης. Επιφανειακή άρδευση Τεχνητή βροχή Συλλογικά δίκτυα τεχνητής βροχής Μέθοδοι τοπικής άρδευσης. Περιβαλλοντικές επιπτώσεις άρδευσης. Οικονομικότητα των αρδεύσεων Ανάγκη ά στράγγισης γαιών. ώ
Το νερό και οι ιδιότητές του Οι μοναδικές φυσικοχημικές ιδιότητες του νερού οφείλονται στο ότι το μόριο του: Είναι πολύ μικρό Είναι πολικό Μεταξύ των μορίων του σχηματίζονται δεσμοί υδρογόνου. το νερό είναι η μοναδική συνηθισμένη ουσία που το νερό είναι η μοναδική συνηθισμένη ουσία που όταν παγώνει διαστέλλεται, αντί να συστέλλεται
Ιδιότητες του εδάφους Υφή Οι σχετικές αναλογίες των διαφόρων μεγεθών των μεμονωμένων σωματιδίων του εδάφους. Η Υφή του εδάφους εξαρτάται από το ποσό του κάθε μεγέθους των ανόργανων σωματιδίων στο έδαφος. Επηρεάζει την κίνηση και την αποθήκευση του νερού Συνοχή Περιγράφει τη γενική οργάνωση του εδάφους Χωρίς Συνοχή Εύθρυπτο - Συνεκτικό- Πολύ συνεκτικό ομή πώς τα σωματίδια του εδάφους είναι ταξινομημένα μεταξύ τους και πώς αυτά ομαδοποιούνται Η δομή του εδάφους επηρεάζει την διείσδυση των ριζών και επομένως την πρόσληψη και κίνηση του νερού
Υφή του εδάφους Κοκομετρική Σύσταση Κατάταξη USDA (United States Department of Agriculture) Σχετικό συγκριτικό μέγεθος των εδαφικών σωματιδίων Άμμος 0.05-2.00 mm Ιλύς 0.002-0.05 mm Άργιλος < 0.002002 mm
S, sand LS, loamy sand SL, sandy loam L, loam SiL, silt loam SCL, sandy clay loam CL, clay loam SiCL, silty clay loam SC, sandy clay LiC, light clay SiC, silty clay HC, heavy clay. USDA Textural Triangle
ιαπερατότητα εδαφών ιαπερατότητα είναι η ιδιότητα των εδαφών να επιτρέπουν την κίνηση του νερού διαμέσου της πορώδους μάζας τους. Νερό Νερό Νερό Μεγάλη διαπερατότητα Μικρή διαπερατότητα
Πορώδες εδάφους σε διάφορες υγρασιακές καταστάσεις Υγροσκοπικό νερό δεν μπορεί να προσληφθεί από τα φυτά. Κατάσταση εδαφικού πορώδους στο «σημείο μάρανσης» (Ξηρό έδαφος) Υδατοικανότητα Κατάσταση εδαφικού πορώδους με ευνοϊκή υγρασία για τα φυτά. (Λίγο μετά την άρδευση) Κορεσμός Το εδαφικό πορώδες είναι γεμάτο από νερό. ( εν υπάρχει αέρας στο πορώδες) Υγροσκοπικό νερό κενοί χώροι (πόροι) Νερό στο πορώδες Στερεά σωματίδια εδάφους
Σχέσεις Μάζας Όγκου των συστατικών του εδάφους Έδαφος είναι το αποσαθρωμένο και κατακερματισμένο εξωτερικό στρώμα της γήινης επιφάνειας και αποτελεί ένα ετερογενές σύστημα τριών φάσεων: ΟΓΚΟΣ V α V π V υ ΑΕΡΑΣ ΝΕΡΟ ΜΑΖΑ M α M π M υ Στερεά (Εδαφικά σωματίδια) V o M ο Υγρή (Εδαφικό διάλυμα) V σ ΣΤΕΡΕΑ Ε ΑΦΟΥΣ M σ Αέρια (Εδαφικός αέρας) Η ετερογένεια έγκειται στις διαφορετικές ιδιότητες των τριών φάσεων.
Πυκνότητα εδάφους Φαινομενική Πυκνότητα εδάφους o Mo M M V V V V o Φαινομενική Πυκνότητα στερεών (Bulk Density) b M M g [1.1 1.7] 3 V V V V cm o c Πραγματική Πυκνότητα Στερεών (Particle Density) M V 26 2.6 2.7 27 2.65 265 g 3 cm
Πορώδες εδάφους (Π) V V V V V V V Συνολικός όγκος εδάφους o όγκος πορώδους V o όγκος αέρα b 1 100 % b Φαινομενική Πυκνότητα στερεών (Bulk Density) Πραγματική Πυκνότητα Στερεών (Particle Density) Τυπικές τιμές : [25 60]%
Το νερό στο έδαφος Υγρασία κατά μάζα (Mass water content) M M 2 w M gr H O M gr ofdry soil v Μάζα στερεών συστατικών του εδάφους M Μάζα νερού του εδάφους ( 24 hours 105 o C) Υγρασία κατά Όγκο (Volume water content) V 2 v V o 3 cm H O 3 cm soil Έδαφος στον κορεσμό v s
Λόγος κενών χώρων V V V V V V V V V V Βαθμός κορεσμού [0-1] Υγρασία στον κορεσμό θ s V V V (V 0) o
Κατ όγκο υγρασία εκφρασμένη Ισοδύναμο ύψος νερού (d) V I A I v IvD V D A D o I = ισοδύναμο ύψος νερού της εδαφικής στρώσης D = βάθος (πάχος) εδαφικής στρώσης A = Επιφάνεια εδαφικής στρώσης Ι I v Α D D=8 mm Εάν η μέση υγρασία του εδάφους είναι θ v =0.15 τότε το ισοδύναμο ύψος νερού στην στρώση των 8cmθα είναι: I D 0.158 mm 1.2 mm v
ΤΡΙΧΟΕΙ ΗΣ ΑΝΥΨΩΣΗ _1 Η αιτία που προκαλεί την ανύψωση του νερού στον τριχοειδή σωλήνα είναι η επιφανειακή τάση. F F Το φαινόμενο του τριχοειδούς συμβαίνει στο επίπεδο των μορίων και περιλαμβάνει δύο ειδών μοριακές δυνάμεις: τις δυνάμεις συνάφειας οι οποίες είναι οι ελκτικές δυνάμεις που αναπτύσσονται μεταξύ μορίων διαφορετικών ουσιών και τις δυνάμεις συνοχής, οι οποίες είναι οι ελκτικές δυνάμεις μεταξύ μορίων της ίδιας ουσίας.
ΤΡΙΧΟΕΙ ΗΣ ΑΝΥΨΩΣΗ _2 P P 2 R P 0 r R 2 P R R r P gh 2 P r H 2 gr
ΕΝΝΟΙΕΣ ΥΝΑΜΙΚΗΣ ΤΟΥ Ε ΑΦΙΚΟΥ ΝΕΡΟΥ Η ταχύτητα ροής του εδαφικού νερού εξαρτάται από: 1. Η δύναμη που επιδρά σε ένα στοιχειώδη όγκου νερού 2. Η αντίσταση του πορώδους στην μετακίνηση αυτού του όγκου ΗΗ δύναμη της βαρύτητας Η δύναμη που οφείλεται σε διαφορά υδροστατικής πίεσης Ολικό δυναμικό εδαφικού νερού υναμικό Πίεσης υναμικό Βαρύτητας
Υδραυλικό φορτίο (h) Το παραγόμενο έργο είναι: W g dv z Ανά μονάδα όγκου είναι: B WB g z dv B W P da P (dv) W P dv dv z gz P P Υδραυλικό Φορτίο gz P g g g H h z H Φορτίο πίεσης z 0 φορτίο βαρύτητας P P gh
Στήλη με άμμο Νόμος του Darcy H H 1 2 Q K A (1) Q:Ποσότητα νερού που διέρχεται από την κατακόρυφη στήλη με επιφάνεια διατομής Α και μήκους l Η 1,ΗΗ 2 : Φορτίο πίεσης στην είσοδο και στην έξοδο της στήλης αντίστοιχα Κ: Υδραυλική αγωγιμότητα (συντελεστής που εξαρτάται από την περατότητα του πορώδους μέσου) ) Αντικαθιστώντας τις παρακάτω σχέσεις που προκύπτουν από το σχήμα στην (1) h H z h2 H2 z2 z1 z2 1 1 1 2 2 2 1 2 h1 h2 h σημείο αναφοράς φορτίου βαρύτητας Έχουμε: h h z z=0 Q A Q ka ka z z z 1 2 Κλίση του υδραυλικού φορτίου Η κλίση του υδραυλικού φορτίου είναι διάνυσμα με κατεύθυνση κατακόρυφη προς τα άνω και συνεπώς το αρνητικό σημείο υποδηλώνει ότι η κατεύθυνση της ταχύτητας ροής έχει αντίθετη φορά με την αύξηση του h διάνυσμα με κατεύθυνση κατακόρυφη h u K z u = ταχύτητα ροής z
Όρια εφαρμογής του νόμου του Darcy Ομαλή ροή Re<1 Τυρβώδης ροή Re>10 Re d Α Α u u k h d Re 1 1 Re10 ρ: πυκνότητα υγρού μ: ιξώδες ρευστού u : ταχύτητα ροής d:ολική διάμετρος ροής slope hd Ο νόμος του Darcy ισχύει για αριθμό Reynolds Re < 1-1010