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Laboratorio. Nazionale. dell’Irrigazione. P. Celestre. UNIVERSITÀ DI PISA. DIPARTIMENTO DI AGRONOMIA E GESTIONE DELL’AGROECOSISTEMA Sezione Idraulica agraria ed ingegneria del territorio. www.lni.unipi.it. CORSO DI IDRAULICA AGRARIA. RICHIAMI DI IDROLOGIA DELL’IRRIGAZIONE. - PowerPoint PPT Presentation
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UNIVERSITÀ DI PISAUNIVERSITÀ DI PISA
DIPARTIMENTO DI AGRONOMIA E GESTIONE DIPARTIMENTO DI AGRONOMIA E GESTIONE DELL’AGROECOSISTEMADELL’AGROECOSISTEMA
Sezione Idraulica agraria ed ingegneria del territorioSezione Idraulica agraria ed ingegneria del territorio
LaboratorioNazionale
dell’IrrigazioneP. Celestre www.lni.unipi.it
CORSO DI IDRAULICA AGRARIA
RICHIAMI DI IDROLOGIA DELL’IRRIGAZIONE
Prof. Ing. Pier Gino Megale
aa. 2008 - 2009
FALDE
DEFLUSSI SOTTERRANEI
FIUMI - LAGHI
DEFLUSSI SUPERFICIALI
MA
RE
PRECIPITAZIONE EFFICACE
STRATO SUPERFICIALE
Quota di pioggia che raggiunge e permane nello strato utile del terreno
FORMULA DEL SOIL CONSERVATION SERVICE U.S.D.A.
fc, fattore correttivo dipendente dalla riserva utile del terreno ed assume il valore 1 per la condizione pedologica standard, caratterizzata da una riserva utilizzabile di 150 mm per metro di suolo. Per una profondità radicale di 50 cm equivale pertanto ad una riserva utile di 75 mm (750 m3·ha-1);
P, precipitazione totale mensile in mm;ETo, evapotraspirazione mensile di riferimento
EToPfcPeff 001,0824,0 10935,2253,1
pnPPeff P, precipitazione totale mensile in mm;n, numero dei giorni piovosi del mese;p, perdita in mm per evaporazione ed intercettazione, che si verifica per ciascun
evento meteorico. In pratica da 2 a 4 mm.
VALUTAZIONE SPEDITIVA
0
10
20
30
40
50
60
apr mag giu lug ago set
Pef
f [m
m]
USDA
3,0 mm
FORMULA DEL SOIL CONSERVATION SERVICE U.S.D.A.
EToPfcPeff 001,0824,0 10935,2253,1
pnPPeff
VALUTAZIONE SPEDITIVA
0
10
20
30
40
50
60
apr mag giu lug ago set
Pef
f [m
m]
USDA
3,0 mm
- fabbisogno idrico Widr
- fabbisogno irriguo Wirr
Ei
PeffWidrWirr
Ei, l’efficienza irrigua.
IDROLOGIA DEL TERRENO
Costanti idrologiche
- Punto di intervento PI
- Capacità di campo CC
- Punto di appassimento PA
acqua utilizzabile PACC
acqua facilmente utilizzabile PICC
IDROLOGIA DEL TERRENO
Volume specifico di adacquamento
Volume specifico netto di adacquamento
NWA HrUCC tsP 1,0
Hr- WAN m³.ha-1;- CC % del peso apparente del terreno secco;- UP % del peso apparente del terreno secco;
- ts kg.m-3;- Hr m variabile con lo sviluppo della coltura.
HrPACCNWA ts
10011,0
- % dell’acqua utilizzabile
Ea
NWAWAL
Volume specifico lordo di adacquamento
IDROLOGIA DEL TERRENO
Piastra di Richards
PP
-CC, l’umidità nel terreno corrispondente alla tensione matriciale- PP = 0,3 bar
-PA, l’umidità nel terreno corrispondente alla tensione matriciale-PP = 15 bar
IDROLOGIA DEL TERRENO
Velocità d’infiltrazione
VfI m
IDROLOGIA DEL TERRENO
Allegoria dell’irrigazione
Fattori legati alla coltura:Fattori legati alla coltura:tipo di pianta;fase di sviluppo.densità della coltura;tecnica colturale.
ET: quantità d'acquaacqua che in un determinato periodo di tempo passa dal terrenoterreno all'ariaaria in forma di vaporevapore per effetto congiunto della traspirazionetraspirazione delle piante piante e dell'evaporazioneevaporazione dal suolo. L’evapotraspirazione, quindi, misura il consumo idricoconsumo idrico delle colturecolture, intese come il complesso della vegetazione e del terreno su cui insiste.
Fattori climatici:Fattori climatici:radiazione solare;temperatura;vento;umidità relativa dell’aria
Fattori legati al suolo:Fattori legati al suolo:contenuto idrico;arieggiamento
EVAPOTRASPIRAZIONE
Fattori legati alla coltura:Fattori legati alla coltura:tipo di pianta;fase di sviluppo.densità della coltura;tecnica colturale.
Fattori climatici:Fattori climatici:radiazione solare;temperatura;vento;umidità relativa dell’aria
Fattori legati al suolo:Fattori legati al suolo:contenuto idrico;arieggiamento
EVAPOTRASPIRAZIONE DI RIFERIMENTO EToETo
ETPETP
EVAPOTRASPIRAZIONE DI RIFERIMENTO EToETo
19981998FAO Quaderno 56
METODO DI
Penman-MonteithPenman-Monteith
ETPETP
EToETo
2
2
34,01273
900408,0
u
eeuT
GRETo
asn
Rn radiazione netta alla superficie della colturaRa radiazione extraterrestreG flusso di calore del terrenoT temperatura media dell’ariau2 velocità del vento a 2 m di altezzaes tensione di vapore saturo dell’ariaea tensione di vapore dell’aria pendenza della curva di tensione di vapore costante psicrometrica
EVAPOTRASPIRAZIONE DI RIFERIMENTO EToETo
Stima in tempo reale
- Formula di Penman-Monteith
- Evaporimetro classe A
EVAPOTRASPIRAZIONE DI RIFERIMENTO EToETo
Stima in fase di progetto
846,0 TpcEToBlaney-Criddle
mM TTTRaCETo 8,17Hargreaves-Samani
p p = media giornaliera delle ore di sole del periodo in percentuale del totale annuo
EToETo [mm.die-1]C C = 0,0023;RaRa = radiazione extra atmosferica giornaliera al 15 di ogni mese in mm.die-1; = temperatura media del giorno in °C;TTM M = temperatura massima del giorno in °C;
TTmm = temperatura minima del giorno in °C.
T
Parametri astronomici legati Parametri astronomici legati alla latitudinealla latitudine
EVAPOTRASPIRAZIONE DI RIFERIMENTO EToETo
Stima in fase di progetto
mM TTTRaCETo 8,17Hargreaves-Samani
35°43’
47
43°43’ N
Mag. Giu. Lug. Ago Sett Ott.
Ra 16,1 17,1 16,6 14,7 11,7 8,4
TM 22 26 30 29 26 21
Tm 11 14 18 17 14 11
ETo 4,2 5,2 5,5 4,8 3,5 2,1
EVAPOTRASPIRAZIONE EFFETTIVA ETEETE
EToKcETE
ETP evapotraspirazione potenzialeevapotraspirazione potenziale: evapotraspirazione senza limitazioni di rifornimento idrico;la massima possibile.
ETP = ETE
EVAPOTRASPIRAZIONE POTENZIALE ETPETP
a
I
TKETP
1016ThornthwaiteThornthwaite
- ETP, evapotraspirazione potenziale media mensile in mm·mese-1;
- 3012
dNK , coefficiente di irraggiamento del mese, dove:
• N, numero massimo di ore di sole al giorno in funzione della latitudine; • d, numero di giorni del mese;
- T , temperatura media giornaliera del mese in °C;
-
514,1
5
TiI , indice di calore annuo, somma degli indici di calore mensile i;
- 49239,01019721077110675 52739 IIIa
Mag. Giu. Lug. Ago Sett Ott.
N 14,7 15,5 15,1 13,9 12,5 11
TM 22 26 30 29 26 21
Tm 11 14 18 17 14 11
ETP 2,7 3,8 4,9 4,2 3,1 1,9
ETo 4,2 5,2 5,5 4,8 3,5 2,1
Pisa 43°43’
EVAPOTRASPIRAZIONE REALE ETRETR
Metodo di Thornthwaite- Mather
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
Gen Feb
Mar
Apr
Mag Giu
Lug
Ago Set Ott
Nov Dic
mm Precipitazione
ETP
RI
P
eRIRU
y = 150e-0,6667x
R2 = 1
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 1 2 3 4 5 6
EVAPOTRASPIRAZIONE REALE ETRETR
Metodo di Thornthwaite- Mather
RI
P
eRIRU
Calcolo dell’ETR media mensile col metodo di Thornthwaite-Mather per la zona di Pisa – RI = 150 mm
Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic
Temperatura media T °C 8,8 8,9 11,5 13,6 18,2 21,5 24,6 25,4 21,2 16,9 12,4 8,9
Precipitazione P mm 56,8 49,0 39,5 79,1 59,1 53,0 6,5 42,0 136,2 162,5 166,7 72,7
Evapotrasp. potenziale ETP mm 17,5 18,0 34,4 49,8 90,9 121,8 153,5 150,6 96,7 60,6 30,9 16,9
Pioggia netta o Perdita P= P-ETP mm 39,3 31,0 5,1 29,3 -31,8 -68,8 -147,0 -108,6 39,5 101,9 135,8 55,8
Perdita cumulata P mm 0 0 0 0 -31,8 -100,6 -247,6 -356,1 0 0 0 0
Riserva utile nel suolo RU mm 150,0 150,0 150,0 150,0 121,4 76,7 28,8 14,0 53,4 150,0 150,0 150,0
Variazione riserva idrica RU mm 0 0 0 0 -28,6 -44,7 -47,9 -14,8 39,5 96,6 0 0
Perdita riserva idrica RU mm 0 0 0 0 -28,6 -73,3 -121,2 -136,0 -96,6 0 0 0
Evapotraspirazione reale ETR mm 17,5 18,0 34,4 49,8 87,7 97,7 54,4 56,8 96,7 60,6 30,9 16,9
Deficit idrico DI mm 0 0 0 0 3,2 24,1 99,1 93,8 0 0 0 0
Eccedenza idrica mm 39,3 31,0 5,1 29,3 0 0 0 0 0 5,3 135,8 55,8
EVAPOTRASPIRAZIONE REALE ETRETR
Metodo di Thornthwaite- MatherRisorse idriche potenziali e disponibili
0102030405060708090
100110120130140150160170180
Gen
Feb
Mar
Apr
Mag Giu
Lug
Ago Set Ott
Nov Dic
mm
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
mm
Precipitazione ETP ETR Riserva utile nel suolo Eccedenza idrica
5
10
15
20
25
0 6 12 18 24 30
Giorni
Um
idit
à % CC
PI
PA
U
PRATICA IRRIGUA
ETE
WANT
TurnoTurno
OrarioOrario
Ia
WALO