Εκλογή έντασης τεχνητής βροχής

Παρουσίαση με θέμα: "Εκλογή έντασης τεχνητής βροχής"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Εκλογή έντασης τεχνητής βροχής
Εξατμισοδιαπνοή – παράγοντες καλλιέργειας και εδάφους Εξατμισοδιαπνοή – κλιματικοί παράγοντες Εξατμισοδιαπνοή – Είδη μεθόδων προσδιορισμού Μέθοδος Blaney - Criddle

2 Εκλογή έντασης άρδευσης
Εκλογή έντασης βροχής, μεγαλύτερη αλλά κοντά στην Ks του εδάφους. Στο παράδειγμα Ks = 0.7cm/h, εκλέγεται p = 2cm/h = 0.033cm/min. Υπολογισμός του χρόνου κατά τον οποίο δεν υπάρχει πλεόνασμα νερού στην επιφάνεια του εδάφους. Δηλαδή τον χρόνο στον οποίο η στιγμιαία διήθηση, η ταχύτητα διήθησης «πέφτει» στο επίπεδο της έντασης βροχής: Υπολογισμός της αθροιστικής διήθησης στον χρόνο αυτό, δηλαδή πόσο νερό θα μπορούσε να είχε διηθηθεί στον χρόνο αυτό: Υπολογισμός της ποσότητας νερού που δόθηκε στον χρόνο αυτό: Δόση άρδευσης 11cm, Διηθητικότητα εδάφους I=0.55*t0.53 και άρα i=0.29*t-0.47

3 εκλέγεται p = 2cm/h = 0.033cm/min B) τον χρόνο στον οποίο η στιγμιαία διήθηση «πέφτει» στο επίπεδο της έντασης βροχής C) που είναι ο χρόνος που αντιστοιχεί σε αθροιστική διήθηση μεγαλύτερη από την Ι1 κατά την πρακτική δόση άρδευσης μείον την ποσότητα νερού που δόθηκε στον χρόνο t1 C A B D

4 Εκλογή έντασης άρδευσης - συνέχεια
Υπολογισμός του χρόνου t2, που είναι ο χρόνος που αντιστοιχεί σε αθροιστική διήθηση μεγαλύτερη από την Ι1 κατά την πρακτική δόση άρδευσης μείον την ποσότητα νερού που δόθηκε στον χρόνο t1: Ο όγκος του νερού που θα δοθεί στον χρόνο t2, θα είναι: Οπότε η απόδοση, δηλαδή ο όγκος του νερού της δόσης άρδευσης ως προς αυτόν που θα δοθεί στον χρόνο t2, θα είναι:

5 Ποσότητα νερού που δόθηκε

6 Το νερό πού απορροφήθηκε είναι :V= pt1+I2-I1 Ο χρόνος t1 βρίσκεται από p = i
Ενώ το νερό που έπεσε είναι V’= pt2 Ο χρόνος t2 είναι ο χρόνος λειτουργίας του συγκροτήματος

7 Ks=0.7cm/h = 0.01166cm/min Αρδευτική δόση 11cm
i= t^-0.47 I=0.55 t^0.5 Ks=0.7cm/h = cm/min Αρδευτική δόση 11cm Επιλέγουμε p= 0.05cm/min > Ks Τότε p=i για να βρούμε το t t^-0.47= t^-0.47=0.05 t1= 42 min I1=3.56 cm (δύνατο να απορροφηθεί) pt1 =2.1cm (απορροφήθηκε) Δεν γνωρίζουμε τον χρόνο t2 αλλά γνωρίζουμε την ποσότητα που θέλουμε να απορροφηθεί 11=pt1+I2-I1 δηλαδή 11=2.1+I ή Ι2=12.46cm Και συνεπώς 12.56=0.55t^0.5 η t2= min

8 Το νερό που θα δώσει το συγκρότημα σε αυτό το χρόνο είναι p t2
Δηλαδή cm V/ vt2= 11/ = 42.12%

9 ΕΞΑΤΜΙΣΟΔΙΑΠΝΟΗ

10 Ορισμοί Εξατμισοδιαπνοή: συνδυασμένη διαδικασία= διαπνοή φυτών + εξάτμιση φύλλων και εδάφους Δυνητική ή δυναμική (ΕΤp): ρυθμός απομάκρυνσης νερού από υγρό έδαφος και φυτικές επιφάνειες σε πλήρη διαθεσιμότητα Καλλιέργειας αναφοράς: η δυνητική εξατμισοδιαπνοή μιάς καλλιέργειας αναφοράς Καλλιέργειας: ΕTc, η δυνητική μιας καλλιέργειας και επιτυγχάνει το μέγιστο της ανάπτυξης και απόδοσης στο συγκεκριμένο περιβάλλον

11 ΕΤc Εξατμισοδιαπνοή καλλιέργειας
Το νερό που χρειάζεται για την κανονική ανάπτυξη και βέλτιστη απόδοση μιας καλλιέργειας (ανάγκες σε νερό μιας καλλιέργειας) Το νερό που καταναλώνεται από μια καλλιέργεια που είναι ελεύθερη από φυτικές ασθένειες αναπτύσσεται σε μεγάλα χωράφια χωρίς περιορισμούς σε νερό και θρεπτικά στοιχεία και επιτυγχάνει το μέγιστο της απόδοσης για το περιβάλλον στο οποίο αναπτύσσεται Εξαρτάται από το κλίμα και από τα χαρακτηριστικά της καλλιέργειας Κατά τον ορισμό αυτό είναι ίση με ΕΤmax

12 ETa Πραγματική Εξατμισοδιαπνοή
Το νερό που καταναλώνεται από μια καλλιέργεια κάτω από τις συγκεκριμένες συνθήκες ενός χωραφιού (πλήρης η μερική διαθεσιμότητα εδαφικής υγρασίας, προσβολή η όχι από ασθένειες, γονιμότητα του χωραφιού κ.α). Το άνω όριο είναι το ΕΤmax ΕΤa≤ ΕΤc

13 ETr Εξατμισοδιαπνοή αναφοράς (βάσης)
Είναι η ένταση με την οποία νερό, εφόσον είναι άμεσα διαθέσιμο απομακρύνεται από τις εδαφικές και φυτικές επιφάνειες μιας καλλιέργειας αναφοράς. Καλλιέργειες αναφοράς είναι ο χορτοτάπητας με ομοιόμορφο ύψος 8-15 cm η η μηδική με μέσο ύψος 50 cm. Οι επιφάνειες των φύλλων της καλλιέργειας αναφοράς, τυπικά δεν είναι υγρές. Η εξατμισοδιαπνοή καλλιέργειας αναφοράς η απλώς εξατμισοδιαπνοή αναφοράς, εκφράζεται είτε σαν ροή λανθάνουσας θερμότητας ανά μονάδα επιφάνειας λΕΤp,, είτε σαν ισοδύναμο πάχος εξατμιζόμενου νερού ανά μονάδα χρόνου.

14 ΕΤc Εξατμισοδιαπνοή καλλιέργειας
ETr Εξατμισοδιαπνοή αναφορας ETmax Μεγιστη Εξατμισοδιαπνοή ETa Πραγματική Εξατμισοδιαπνοή ETp Δυνητική Εξατμισοδιαπνοή

15 Η ΕΞΑΤΜΙΣΟΔΙΑΠΝΟΗ ΤΩΝ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΩΝ
Φυτικοί και εδαφικοί παράγοντες Κλιματικοί παράγοντες Συνθήκες μερικής φυτοκάλυψης Αμεση μέτρηση Εμμεσος υπολογισμός

16 Η Εξατμισοδιαπνοή ορίζεται σαν:
Το νερό που χάνεται από ένα καλλιεργημένο χωράφι με: Διαπνοή από τα φυτά Εξάτμιση από το έδαφος Εξάτμιση από το φύλλωμα όταν είναι υγρό. Εξαρτάται από χαρακτηριστικά φυτών και εδάφους, διαθέσιμη ενέργεια και συνθήκες ατμόσφαιρας.

17 Φυτικοί και εδαφικοί παράγοντες
Φυτικό είδος: περίοδος ανάπτυξης, πυκνότητα φυλλώματος και ριζικού συστήματος, ύψος, τρόπος σποράς, αποστάσεις. Όχι από το είδος, όταν: χαμηλό φύλλωμα, κάλυψη όλης της επιφάνειας του εδάφους, εκτεταμένα χωράφια, επαρκής υγρασία πάντα. Αυτό οδήγησε στην εξατμισοδιαπνοή αναφοράς, δηλαδή συγκεκριμένης καλλιέργειας, με χαμηλό φύλλωμα, κάλυψη όλης της επιφάνειας.

18 Ανακλαστικότητα καλλιέργειας
Albedo: μέρος ηλιακής ακτινοβολίας που απορροφάται από τις επιφάνειες που την δέχονται (φυτικές και εδαφικές). Χρώμα και τραχύτητα επιφάνειας Πυκνές και χαμηλές: 20-25% Έδαφος: 11-23%

19 Ποσοστό κάλυψης εδάφους
Ενέργεια που απορροφάται (ανακλαστικότητα γυμνού εδάφους μικρότερη από φυλλώματος) Αναλογία εξάτμισης εδάφους / διαπνοής φυτών: σε μικρή φυτοκάλυψη, κύριο μέρος ET από εξάτμιση νερού, σε συνάρτηση και με την υγρασία του επιφανειακού εδάφους. Γενικά: αυξημένη κάλυψη σημαίνει μεγαλύτερο ποσοστό διαπνοής στην εξατμισοδιαπνοή.

20 Υψος καλλιέργειας και τραχύτητα φυλλώματος
Υψηλές πιο έντονη ΕΤ, λόγω περισσότερης έμμεσης ακτινοβολίας από το έδαφος. Στις χαμηλές, επάνω μισό φυτοκόμης. Τραχύτητα επηρεάζει μεταφορά υδρατμών.

21 Βάθος και πυκνότητα ριζικού συστήματος
Έμμεσα και σε συνάρτηση με την υγρασία του εδάφους. Σε υγρά: αβαθές και αραιό είτε και βαθύ και πυκνό ριζικό σύστημα αντλούν το ίδιο εύκολα νερό για ικανοποίηση εξατμιτικής ζήτησης. Σε ξηρά ή συνεκτικά εδάφη: Με αραιό και αβαθές, δεν ανταποκρίνονται σε μεγάλη ζήτηση.

22 Στάδιο ανάπτυξης καλλιέργειας
Διαφοροποίηση: Διαφοροποίηση καιρικών συνθηκών βλαστικής περιόδου Ένταση καθαρής ακτινοβολίας που δέχεται η καλλιέργεια Σπορά: εξάτμιση έδαφος Ταχεία ανάπτυξη: Μεταβλητότητα φυτοκάλυψης Πλήρης κάλυψη: άνθηση καρπού Ωρίμανση - συγκομιδή

23 Ποσοστά εξάτμισης και διαπνοής από τη σπορά στη συγκομιδή

24 Η ΕΞΑΤΜΙΣΟΔΙΑΠΝΟΗ ΤΩΝ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΩΝ
Φυτικοί και εδαφικοί παράγοντες Κλιματικοί παράγοντες Συνθήκες μερικής φυτοκάλυψης Αμεση μέτρηση Εμμεσος υπολογισμός

25 Βασικοί κλιματικοί παράγοντες που επηρεάζουν την εξατμισοδιαπνοή
1. Η διαθεσιμότητα ηλιακής ενέργειας Για την εξάτμιση ενός γραμμαρίου νερού απαιτείται ενέργεια ίση με 590 cal. 2. Η αεροδυναμική κατάσταση της ατμόσφαιρας (Ταχύτητα ανέμου, σχετική υγρασία, θερμοκρασία αέρα)

26 Διαθεσιμότητα ηλιακής ενέργειας
Απαιτείται ενέργεια με μορφή θερμότητας Καθαρή ακτινοβολία Rn = Ροή αισθητής θερμότητας πάνω από την καλλιέργεια (H) Ροή αισθητής θερμότητας εδάφους (G) Ροή λανθάνουσας θερμότητας = άμεσα διαθέσιμης για εξάτμιση (λE)

27 λΕΤ = Rn – H – G Λανθάνουσα θερμική ενέργεια, θετική προς τα επάνω καθαρή ακτινοβολία θετική προς την φυτική επιφάνεια αισθητή θερμότητα στην ατμόσφαιρα θετική προς τα επάνω αισθητή ενέργεια στο έδαφος = - Ενέργεια ανά μονάδα οριζόντιας επιφάνειας και ανά μονάδα χρόνου Υπολογίζονται από μετρημένους ή υπολογισμένους κλιματικούς και παράγοντες καλλιέργειας: ροή ακτινοβολίας, ταχύτητα ανέμου, θερμοκρασία αέρα και επιφάνειας, ροή θερμότητας στο έδαφος

28 Γεωγραφική κατανομή του ισοζυγίου ενέργειας
Η μετατροπή της Rn σε άλλες μορφές επηρεάζεται πολύ εποχικά από την ύπαρξη νερού στο έδαφος ΕΤ=λΕ/λ όπου λ=λανθάνουσα θερμότητα εξάτμισης σε MJ/kg Σχέση λΕ και Rn ενδιαφέρουσα

29 Ημερήσια μεταβολή του ισοζυγίου ενέργειας

30 Γενικές παρατηρήσεις περί λΕ
Επίδραση ανέμου στην λΕ μέγιστη όταν Rn χαμηλή και ατμόσφαιρα ξερή. Όταν Rn σημαντική, ανεξάρτητα από υγρασία και θερμοκρασία, επίδραση ανέμου περιορίζεται Υγρασία σημαντική όταν Rn χαμηλή και ταχύτητα ανέμου μεγάλη Η θερμοκρασία σημαντική όταν υγρασία χαμηλή και ταχύτητα ανέμου μεγάλη Τραχύτητα καλλιέργειας σημαντική όταν ταχύτητα ανέμου μεγάλη και ξηρή ατμόσφαιρα

31 Η ΕΞΑΤΜΙΣΟΔΙΑΠΝΟΗ ΤΩΝ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΩΝ
Φυτικοί και εδαφικοί παράγοντες Κλιματικοί παράγοντες Συνθήκες μερικής φυτοκάλυψης Αμεση μέτρηση Εμμεσος υπολογισμός

32 Συνθήκες μερικής φυτοκάλυψης
Λίγες καλλιέργειες καλύπτουν πλήρως το έδαφος (χόρτα και μηδική). Κάθε στάδιο μέσω φυτοκάλυψης επηρεάζει ΕΤ (λήψη μέσω φυτικών συντελεστών). Σημαντικός ρόλος Leaf area Index (LAI): <2,7 μη πλήρης κάλυψη της επιφάνειας του εδάφους. Εάν κάλυψη πλήρης, ΕΤ=ΕΤp

33 Αμεση μέτρηση Μέθοδος διαδοχικών δειγματοληψιών
Στο χωράφι από παρατηρήσεις μεταβολής της εδαφικής υγρασίας και με λυσίμετρα Μέθοδος διαδοχικών δειγματοληψιών Μέθοδος του υδατικού ισοζυγίου Μέθοδος του λυσίμετρου

34 Μέθοδος διαδοχικών δειγματοληψιών
Εδαφική υγρασία σε 30 cm. Μετρήσεις υγρασίας σε περιόδους 4-7 ημερών. ΕΤc από θ, Δt, πάχος ενεργού ριζοστρώματος

35 Μέθοδος του υδατικού ισοζυγίου
Σε μεγάλες εκτάσεις (κλειστές λεκάνες) όπου υπολογίζεται το υδατικό ισοζύγιο: ΕΤc= P+IRR–(SurfRunOf + DeepPercol)+Δθ

36 Μέθοδος του λυσίμετρου
Κατασκευές (μεταλλικά ή πλαστικά δοχεία) με χώμα, καλλιέργειες με φυσικές συνθήκες, μέτρηση νερού εξάτμισης και διαπνοής. Υδραυλικά: μεταβολή ένδειξης πίεσης, δηλαδή βάρους. Ζυγιστικά: γεφυροπλάστιγγα ή κύτταρα ζύγισης ακριβείας Ισοσταθμικά: σταθερή στάθμη νερού στη δεξαμενή, αναπλήρωση νερού ΕΤ από ογκομετρικό δοχείο

37

38 Η ΕΞΑΤΜΙΣΟΔΙΑΠΝΟΗ ΤΩΝ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΩΝ
Φυτικοί και εδαφικοί παράγοντες Κλιματικοί παράγοντες Συνθήκες μερικής φυτοκάλυψης Αμεση μέτρηση Εμμεσος υπολογισμός

39 Είδη μεθόδων έμμεσου προσδιορισμού - υπολογισμού
έμμεσες μικροκλιματικές μέθοδοι έμμεσες εμπειρικές μέθοδοι βελτιωμένες μέθοδοι έμμεσου προσδιορισμού Διαφέρουν ως προς Ακρίβεια Απαιτήσεις σε κλιματικά δεδομένα Πολλές χρησιμοποιούν την έννοια της εξατμισοδιαπνοής αναφοράς

40 Γιατί εξατμισοδιαπνοή αναφοράς?
Monteith: μοντέλο αντιστάσεων, αεροδυναμικής και επιφάνειας, οι οποίες ενεργούν μεταξύ του εσωτερικού των φύλλων και κάποιου ύψους αναφοράς πάνω από την βλάστηση. Αντίσταση φυτοκόμης rs: στη ροή των υδρατμών μέσω των ανοιγμάτων των στομάτων. rl του συνόλου της φυλλικής επιφάνειας. ra στην τυχαία στροβιλώδη μεταφορά υδρατμών από την βλάστηση προς τα επάνω Είδος φυτικής επιφάνειας πολύ σημαντικό ρόλο στην ΕΤ Για αποφυγή πολλαπλότητας σχέσεων > καλλιέργεια αναφοράς ΕΤr (μηδική, χορτοτάπητας)

41 ΕΤr αναφοράς μηδικής και χορτοτάπητα
Χορτοτάπητας: Doorenbos and Pruit (1977): ΕΤ από εκτεταμένη επιφάνεια ύψους 8-15 cm χορτοτάπητα ψυχρής εποχής που αναπτύσσεται δυναμικά, σκιάζει πλήρως το έδαφος και έχει όσο νερό χρειάζεται. Αντιπροσωπεύει καλύτερα την ΕΤ από την μηδική καθ’όλο το έτος. Μειονέκτημα: απότομη μεταβολή ύψους λόγω κοπών. Μηδική: Wright and Jensen (1972): χαρακτηριστικά τραχύτητας και φυλλικής επιφάνειας μοιάζουν με πολλών άλλων καλλιεργειών (μικρές διακυμάνσεις Kc). Επίσης, εκτεταμένο ριζικό συστημα άρα λιγότερο ευαίσθητη στις διακυμάνσεις υγρασίας. Μειονέκτημα: διατήρηση ομοιομορφίας φυτοκόμης

42 Εξατμισοδιαπνοή αναφοράς
Για μελέτη, σχεδίαση και λειτουργία αρδευτικών δικτύων, για κάποια περίοδο ETc=Kc.ETr Εκτίμηση ΕΤ μιας καλά αρδευόμενης καλλιέργειας με σταθερά χαρακτηριστικά φυτοκόμης, αναφοράς (reference). Χορτοτάπητας και μηδική Φυτικός συντελεστής, μεταβλητός κατά την διάρκεια μιάς βλαστικής περιόδου (καμπύλη καλλιέργειας)

43 Εξατμισοδιαπνοή αναφοράς και εξατμισοδιαπνοή καλλιέργειας

44

45

46

47

48

49

50

51 Blaney – Criddle κατά FAO-24
ETr = a+bf (χορτοτάπητας) f = (0,46 T + 8,13) p a = 0,0043 RHmin – nN-1 – 1,41 b (RHmin%, nN-1, Ud) Εξ. 9.15 ΕΤr [mm/day] T= μέση ατμόσφαιρας [οC] p=μέσο ημερήσιο ποσοστό ωρών ημέρας σε ετήσια βάση (πίνακας) RHmin=ελάχιστη σχετική υγρασία ατμόσφαιρας [%] n=πραγματ. πιθανή ηλιοφάνεια [ώρες] Ν= μέγιστη πιθανή ηλιοφάνεια [ώρες] (πίνακας) Ud2=ταχύτητα ανέμου κατά την διάρκεια της ημέρας στα 2m [m/sec]

52 Blanney – Criddle κατά FAO-24
ETr = (a + bf) (1+0,0001 EL) Allen and Pruit (EL σε m) Στηρίζεται στην Τ και όχι στην Rn άρα προσεκτικά σε: παράκτιες περιοχές μεγάλο υψόμετρο έντονες διακυμάνσεις ηλιοφάνειας Ud (07:00-19:00), εάν 24 ώρου, τότε εφαρμογή 7.38, 7.39, πχ Ud=(4/3)U ημέρας 24ώρου Ud σε 2m από την επιφάνεια του εδάφους Εάν όχι, αναγωγή σε 2m: U2=Uz (2/z)0,2

53

54

55

56

57

58

59

60