Riassunto, Idraulica Agraria, Irrigazione e Drenaggio - Blocchi di Irrigazione - a.a. 2015/2016 PDF

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Riassunto completo di tutti e 10 i blocchi di irrigazione, integrati con gli appunti già presenti sul sito rappresentano il modo più veloce per sostenere in maniera preparata l'esame di irrigazione....

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Irrigazione Riassunto blocco 1 Definizione di irrigazione: tecnica agronomica che si occupa dell’apporto artificiale di acqua nel terreno agrario quando le colture non trovano nel franco di terreno il quantitativo idrico sufficiente. Carenza di umidità dovuta a: scarse piogge, abbassamento falda, caratteristiche terreno e fattori climatici. Criteri di classificazione del compenso alle carenze: agronomico, territoriale, tecnico-esecutivo -Agronomico: Umettante, a fini particolari -Territoriale: Collettiva, aziendale -Tecnico-esecutiva: Sistema irriguo, metodo irriguo, pianificazione dell’irrigazione, fabbisogno idrico colturale Criterio agronomico Umettante:   

Normale, praticata costantemente ogni anno in zone con carenze costanti su colture irrigue. Di soccorso, praticata occasionalmente per scarsità di piogge o su colture non irrigue. Di ristoro, praticata tenendo alta l’acqua nei canali di scolo per ristorare per infiltrazione.

A fini particolari:      

Fertilizzante, somministra sostanze nutritive disciolte o sospese nell’acqua. Dilavante, migliora le condizione del terreno portando i Sali nocivi in profondità. Termica, modifica la temperatura di terreno e piante. Antiparassitaria, combatte i parassiti direttamente o attraverso antiparassitari. Sussidiaria, porta il terreno in tempera e facilita le lavorazioni. Climatizzante, favorisce la radicazione di talee tramite la nebulizzazione in serra o in vivaio.

Criterio territoriale Collettiva (organizzazione collettiva per la distribuzione e gestione dell’acqua tra più utenti che fa capo ad un ente; consorzio): 

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Consegna turnata: Turno di consegna, portata di consegna, orario di consegna (da applicare quando non è possibile soddisfare contemporaneamente le aziende). Realizzata attraverso canali in terra, rivestiti o no o a pelo libero. Consegna alla domanda: No vincoli sull’orario, sì vincoli sul volume e sulle pressione e portate. Rete di condotte in pressione. Consegna ad erogazione continua: Serve un’azienda di dimensioni maggiori rispetto alle altre con fornitura personalizzata. Irrigazione su prenotazione: Le aziende prenotano l’acqua con qualche giorno in anticipo per limitare gli sprechi.

Definizioni importanti. -Comizio: unità territoriale costituita da una pluralità di aziende da servire attraverso un solo corpo idrico. -Distretto: unità costituita da due o più comizi, servita da un canale di ordine maggiore e avente una certa autonomia. -Comprensorio: unità territoriale fisico-amministrativa organizzata (area topografica, area irrigabile, area irrigata)

Aziendale: L’azienda è svincolata dal sistema collettivo di distribuzione.  

Autonoma: Fonti e modalità di approvvigionamento idrico sono interne e proprie all’azienda. Vincolata: Fonti e modalità di approvvigionamento rientrano in una forma soggetta a vincoli di volume e di portata.

Per una corretta razionalizzazione dell’irrigazione bisogna tener conto: -Situazioni di necessità o convenienza alla pratica. -Idoneità dei terreni, valutata tramite l’analisi di caratteristiche topografiche, del profilo, dei Sali, delle proprietà idrologiche e della possibilità di correzioni. -Qualità dell’acqua irrigua, valutata tramite parametri fisici, chimici e biologici. Terreni: troppo permeabili quindi irrigabili con difficoltà, permeabili ed adatti all’irrigazione, alquanto impermeabili da irrigare con precauzione, impermeabili quindi quasi impossibili da irrigare. Qualità dell’acqua irrigua:     

Temperatura: sopra i 15°C soprattutto per le colture sensibili pH: accetabili acque col pH tra il 6 e l’8.5 Solidi sospesi: sostanze in sospensione di natura organica od inorganica a volte utili a volte dannose a seconda della situazione. Sostanze inquinanti e microrganismi patogeni: porre attenzione alla carica microbica e alle altre sostanze inquinanti di scarichi. Salinità: tra le sostanze in soluzione troviamo facilmente solfati e carbonati di calcio e magnesio, minore presenza di sali di sodio (salvo falde miste con acqua marina)

Reti irrigue e reti scolanti: La rete irrigua può essere: a pelo libero, in pressione o mista (in Italia prevalgono le reti irrigue a pelo libero). Criterio tecnico-esecutivo  

Sistema irriguo, insieme di elementi tra loro collegati per formare un sistema funzionale. Metodo irriguo, modalità di distribuzione dell’acqua in campo.

Pianificazione dell’irrigazione: processo decisionale relativo a quando e quanto irrigare, comprende la gestione e la progettazione. Fabbisogno idrico colturale: volume d’acqua perso per evapotraspirazione. Fabbisogni irrigui: netto e di campo.  

Netto: volume d’acqua perso per evapotraspirazione a cui sono sottratti gli apporti idrici meteorici. Di campo: fabbisogno irriguo maggiorato per considerare l’efficienza del sistema di distribuzione e i volumi necessari per la lisciviazione dei sali.

L’acqua nel terreno si trova in tre forme: acqua igroscopica (non disponibile), acqua capillare (assimilabile), acqua gravitazionale (superflua). Acqua utile = capacità idrica di campo – punto di appassimento. Tempistiche di intervento irriguo, due criteri: sull’umidità del terreno o sull’esame della pianta.

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Criterio basato sull’umidità del terreno: si interviene quando l’umidità del terreno scende a valori troppo bassi (20-30% dell’acqua utile), il valore di umidità è dato dal bilancio idrico tra apporti ed asportazioni idriche (piogge, falda / evaporazione, traspirazione).

Il volume d’adacquamento (V) è la quantità d’acqua che va apportata al terreno con un’irrigazione per riportarlo alla capacità idrica di campo(CC). Risulta funzione dell’umidità critica d’intervento (PCC) intesa come contenuto d’acqua del suolo al di sotto del quale non si deve scendere per evitare danni. Per il calcolo di V è necessario anche conoscere lo spessore dello strato di suolo da bagnare (Hu), il quale dipende dalla profondità delle radici. [Ricorda: coefficiente di appassimento, capacità idrica o equivalente di umidità sono diverse a seconda del terreno e della sua struttura.] Volume d’adacquamento netto: immagazzinato nello strato utile ad ogni adacquamento. Va= 10^4*(CC-PCC)*Hu con: Va= volume d’adacquamento netto (m^3/ha) CC= umidità volumetrica alla capacità di campo (%volumetrica) PCC= punto di appassimento o punto critico colturale (%vol) Hu= profondità dello strato utile (m) 10^4= numero di m^2 in 1 ha Volume d’adacquamento lordo: Val= Va/Ea (volume d’adacquamento netto/efficienza d’adacquamento) Efficienza irrigua: Si riferisce ai processi di trasporto, distribuzione ed utilizzazione. E= (V – P)/V con V= volume entrante in uno stadio e P= perdite nel medesimo stadio La miglior efficienza irrigua si ha con le condotte in pressione, mentre coi canali in terra si ha la peggiore. Turno irriguo: Intervallo di tempo intercorso tra 2 successivi adacquamenti. T= Val/ET con T= turno in giorni, Val= volume adacquamento lordo e ET= evapotraspirazione media giornaliera del periodo (mm/gg). Durata irrigazione: tempo teorico necessario affinché il suolo assorba il volume d’adacquamento. D= Va/I con D= durata in ore, Va= volume d’adacquamento in mm, I= velocità di infiltrazione mm/h Orario d’adacquamento: Tempo necessario per l’adacquamento della superficie di 1ha o= Va/3,6*Qp con o= orario d’adacquamento h/ha, Qp= corpo d’acqua particellare (I/(s*ha)) e 3,6= coeff. Tra 3600s/h / 1000 l/m^3 Qp= Quantità d’acqua immessa nell’unità di tempo nell’appezzamento da irrigare. Orario di consegna: Durata di consegna del corpo d’acqua O= (o+p)*Aaz con: O=orario di consegna in h, o= orario d’adacquamento in h/ha, p= perditempi aziendali conseguenti agli spostamenti dell’acqua h/ha, Aaz= area irrigata dell’azienda

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Criterio basato sull’esame della pianta: a seconda del tipo di coltura, i benefici degli apporti irrigui sono diversi. Si sfruttano le fasi fenologiche -> individuazione di fasi particolarmente recettive su cui concentrare gli interventi.

Tipi di acqua: -

Convenzionali: superficiali o sotterranee Di qualità marginale: salmastre, di drenaggio, reflue, convenzionali peggiorate

Riassunto blocco 2 I metodi gravitazionali Sono metodi di irrigazioni molto semplici basati sul solo movimento dell’acqua per gravità, facilitato da sistemazioni e pendenze della superficie del suolo. Molto importante il mantenimento delle sistemazioni e canali. Presenta un basso indice di efficienza irrigua dato dalle perdite per percolazione e ruscellamento oltre che una uniformità di bagnatura scadente. Classificazione dei metodi gravitazionali: -

Scorrimento Infiltrazione Sommersione

Scorrimento: Lama d’acqua che scorre da monte verso valle, contenuta da arginature perimetrali di 15-20cm, l’acqua nella parcella irrigua si dirige verso il basso dove viene assorbita. Solitamente le dimensioni della parcella sono tali che la lunghezza sia calcolata con il tempo che l’acqua impiega per arrivare alla fine. Necessita di sistemazioni accurate ed onerose, distinte in:   

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Ad ala semplice, formata da canale adacquatore, paratoia, capofosso, scolina, adacquatrice e ala. Ad ala doppia, formata da canale adacquatore, adacquatrice, capofosso, scolina, ala. A spianata: l’alimentazione idrica è interrotta quando la lama d’acqua avanzante si trova a 4/5 della lunghezza della spianata. L’acqua non assorbita dai 4/5 viene assorbita dall’ultimo quinto. Formato da canale adacquatore, paratoia, capofosso, arginelli. A fossatelli orizzontali: Irrigazione fatta da piccoli fossi che irrigano piccole parcelle. A campoletto: sistemazione simile alla spianata, con lungo le adacquatrici aperture che riempiono la spianata con una lama d’acqua.

L’irrigazione per scorrimento presenta portate d’adacquamento di 50-300 l/s, con una efficienza irrigua del 45/60% che risulta adatta per prati ed erbai che richiedono elevati volumi d’adacquamento su superfici consistenti. Infiltrazione: Il metodo per infiltrazione è attuabile localizzando dell’acqua in corrispondenza di fossetti o solchi nei quali scorre infiltrandosi lateralmente e verticalmente. Questo tipo di sistemazione presenta una bassa efficienza oltre che portate modeste inoltre risulta poco costosa. Non erode particolarmente ed inoltre non crea croste superficiali.

Diversi tipi di infiltrazione: 

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Da solchi: metodo più utilizzato nel suo genere, l’acqua defluisce in solchi da un’adacquatrice in testata, i solchi sono lungo l’interfilare delle colture e presentano pendenze a pettine -Da entrambi i lati -> a doppio pettine Diversi tipi di erogatori: -Isolati: erogazione puntuale -Congiunti e sovrapposti: erogazione lineare Equazione caratteristica dell’efflusso: q= k*H^x con q= portata dell’erogatore, k= coeff. Tipico dell’erogatore, H= pressione o carico, x= esponente che assume valori diversi in relazione al regime di moto. Caratteristiche dei gocciolatori (frutteti, vivai, serre): -Sezione: 1-2 mm^2 -Lunghezza media: 1 m -Portate erogate: 2-8 l/h -Pressione d’esercizio 1-1,5 bar L’acqua segue una serie di passaggi molto stretti Possono essere installati “on line” ossia su tubazioni sospese, oppure “in line” ossia montati sulla tubazione stessa poggiati sul terreno. Inoltre possono essere semplici (con portata dipendente dalla pressione) o autocompensanti (portata senza dipendenza dalla pressione). Nell’ultimo caso la capacità di

autocompensazione è data da una membrana di plastica che si deforma ampliando o riducendo il foro. Il modello autocompensante rappresenta quindi una ottima scelta se si vuole ottenere maggiori lunghezze delle linee e minori diametri di tubazioni, risulta inoltre necessaria nelle zone in pendenza per ottenere una miglior distribuzione. Ali gocciolanti integrali e manichette forate (frutteti, ortaggi, fiori, serre): -Le ali gocciolanti integrali sono condotte in PE del diametro di 12-20 mm nelle quali sono incorporati gocciolatori cilindrici coassiali o gocciolatori piatti saldati sulla parte interna (interdistanza variabile tra i 15 e i 100 cm). -Le manichette o tubi forati invece sono tubazioni dotate di semplici fori e richiedono basse pressioni d’esercizio. Possono essere ad una camera o a doppia camera. Con queste due soluzioni è possibile attuare la subirrigazione a goccia, nella quale l’acqua irrigua viene erogata al di sotto della superficie del terreno. Con questo metodo le perdite d’acqua diminuiscono ed aumenta anche la localizzazione, inoltre non ci sono particolari intralci alla lavorazione potendo essere interrati fino a 50cm di profondità. Le pressioni d’esercizio e le portate però sono modeste. Spruzzatori statici e dinamici (frutteti, ortaggi, vivai): Hanno un ugello di diametro 0.8-3 mm minuto di frangigetto che distribuisce la portata su un’area circolare di raggio 1-5m, come caratteristiche presenta: -Portata di 20-200 l/h -Pressione d’esercizio 1,5-2,5 bar -Collegamento a tubazione adacquatrice con tubo di diametro 5-7 mm I fori di questa soluzione si intasano meno rispetto ai gocciolatori. Gli spruzzatori statici irrigano un’area a sezione circolare, mentre gli spruzzatori dinamici presentano un organo di movimento e bagnano una superficie circolare con raggio maggiore rispetto agli statici. Nebulizzatori (serre): Hanno un ugello di diametro 0.8-3 mm munito di frangigetto che distribuisce la portata su un’area circolare di raggio 1-5 m, utilizzati per il controllo della temperatura, della germinazione e in serra. Apparecchiature destinate all’eventuale sollevamento e alla messa in pressione dell’acqua irrigua, alla filtrazione, alla misura ed al controllo di portata e pressione, alla manovra: -

Filtri: il fenomeno di occlusione dipende da agenti di diversa origine (biologica, chimica, fisica)

Per prevenire l’occlusione biochimica si eseguono lavaggi, prima si inietta un prodotto ossidante che dissolva la sostanza organica e dopo si effettua un risciacquo con l’iniezione di acidi che sciolgano i depositi. Per prevenire l’occlusione fisica si fa uno spurgo periodico di fine linea e prima e dopo ogni lavaggio. Il grado di filtrazione si misura in “mesh”, il quale equivale al numero di fori contenuti in un pollice lineare: 100 mesh = 100 fori in 25,4 mm Diversi tipi di filtri: 1) Filtri a rete (a schermo o a calza), per particelle inorganiche da 70 a 200 mesh. La maglia presenta un diametro molto minore rispetto a quello del sistema di passaggio dell’acqua nell’erogatore. 2) Filtri a vortice (idrocicloni o dissabbiatori), creano un vortice con deposito sul fondo del materiale in sospensione 3) Filtri inerti (ghiaietto), sono adatti per i filtraggi accurati, tramite graniglia frantumata di materiali inerti avviene la filtrazione

4) Filtri a dischi lamellari, costituito da lamelle circolari rugose che compresse una sull’altra formano un’efficace superficie filtrante (40-200 mesh). Sono le asperità della superficie lamellare a trattenere le particelle solide in sospensione. -

Iniettori di sostanze chimiche (per fertirrigazione e trattamento chimico dell’acqua) Regolatori di pressione (sia nel gruppo di comando che all’inizio dei settori) Strumenti per l’automazione (per il controllo della quantità prestabilita) Filtri periferici di sicurezza (presenti all’inizio di ogni settore, filtrano 120-200 mesh)

La fertirrigazione Apporta elementi minerali alle colture assieme all’acqua di irrigazione. Serve a migliorare lo sviluppo e la qualità delle produzioni. I problemi che possono sorgere sono solitamente legati alle: -Solubilità del concime -Assenza di aggressività chimica per le componenti dell’impianto -Buona mobilità dei fertilizzanti nell’impianto -Omogeneità di distribuzione Prevedere due diversi tipi di attrezzature: per lo sfruttamento dell’energia dell’acqua, per lo sfruttamento delle proprie fonti di energia. Il primo richiede elevate pressioni con: -Fertirrigatore a pressione con due tubi, uno che scioglie il concime in entrata e uno che in uscita trascina una certa quantità di soluzione nell’impianto, è il più diffuso. -Fertirrigatore con miscelatore ad eiettore, con una strozzatura fissa ed un by-pass di collegamento, tramite la depressione permette l’aspirazione del fertilizzante da un recipiente -Fertirrigatore con pompe ad iniezione, formato da una pompa idraulica a stantuffo azionata dalla pressione idraulica dell’impianto irriguo. È il migliore poiché più flessibile ed adattabile ad altri impianti. Riassunto blocco 7 Impianti di sollevamento Energia per: - movimento dell’acqua nella rete di condotte - distribuzione dell’acqua attraverso gli erogatori = Naturale (gravità, fonte idrica a quota superiore) o artificiale (uso di una pompa accoppiata ad un motore elettrico o termico). Pompa: macchina idraulica operatrice che usa energia ricevuta dall’esterno (motore) per produrre lavoro. Definizione di impianto di sollevamento: sollevamento dell’acqua da un livello minore ad uno maggiore vincendo un certo dislivello e conferendo all’acqua spinta. Tipi diversi di pompe in base al funzionamento:   

Pompe volumetriche: spostano una quantità di liquido costante per ogni ciclo di funzionamento, la portata erogata non dipende dalla prevalenza ma solo dal numero di cicli nell’unità di tempo. Pompe centrifughe: usano la forza centrifuga, il liquido incrementa l’energia cinetica che viene trasformata in pressione, la portata erogata dipende dalla prevalenza. Pompe speciali: principi di funzionamento particolari o adattate ad esigenze specifiche.

Scelta della pompa da installare: -Prevalenza e portata -Tipo di liquido -Tipo di energia disponibile In generale le pompe centrifughe sono le più usate. Pompe centrifughe 

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Prevalenza della pompa. Necessità di sollevamento tramite pompa dal livello A al livello B, due processi: -Creazione del vuoto nel tubo di aspirazione -Invio in pressione nel tubo di mandata Formula della differenza tra i livelli del liquido alla mandata e all’aspirazione: H= H2 – H1 con Ha= altezza geodetica d’aspirazione, Hm= altezza geodetica di mandata, H= prevalenza geodetica o prevalenza. L’acqua sollevata dalla pompa acquista un’energia potenziale, una pressione ed una velocità. Comunque, nell’attraversamento delle tubazioni e della pompa, l’acqua subisce dei rallentamento, quindi delle perdite di carico ed una prevalenza minore. Portata della pompa. -Portata volumetrica della pompa (Q): volume d’acqua che viene mosso dalla pompa nell’unità di tempo. -Portata massica (Qm): prodotto tra la portata volumetrica e la densità del liquido Qm= Q*p Potenza della pompa. La pompa solleva una portata d’acqua (Q) fornendole una prevalenza totale (Ht); compie un lavoro di sollevamento che richiede una potenza (W). Energia fornita attraverso un motore: Wu= g*Qm*Ht= g*p*Q*Ht= y*Q*Ht con Wu= potenza utile, Qm= portata massima, Ht= prevalenza totale, p= densità del liquido, Q= portata volumetrica, y= peso specifico del liquido. La potenza utile è la potenza strettamente necessaria, a causa delle perdite di energia però, dobbiamo parlare anche id potenza assorbita (Wass), la potenza realmente necessaria sarà quindi Waa>Wu Rendimento della pompa: rapporto tra le due potenze di cui sopra: n= Wu/Waa Curva caratteristica. Ad un aumento della portata volumetrica corrisponde una diminuzione della prevalenza. La curva è costruita sperimentalmente dato un qualunque valore di portata erogata è ricavata la prevalenza fornita dalla pompa. La curva caratteristica varia in funzione del numero di giri del motore. Ogni pompa è caratterizzata da una famiglia di curve caratteristiche che variano in funzione del numero di giri.

Caratterizzazione delle pompe centrifughe Coprono ampi settori di applicazione perché sono versatili e possono raggiungere forti prevalenze anche con portate elevate. Struttura:  

Parte rotante (girante): imprime forza centrifuga all’acqua Parte fissa (corpo di pompa): permette il passaggio dell’acqua convogliata dalla forza centrifuga.

L’acqua entra nel corpo di...