1 Βάθος ριζοστρώματος Κίνηση του νερού στο έδαφος Διήθηση – Διηθητικότητα Διάρκεια άρδευσης Εύρος άρδευσης

2 Το ριζόστρωμα των καλλιεργειών Για ποσοτική εκτίμηση υγρασίας: Κατανομή, Πυκνότητα Βάθος RD Ομοιογενή εδάφη

3 Βάθος ριζοστρώματος Υγιείς καλλιέργειες Τυπική άρδευση Ομοιόμορφη υγρασία Μη ύπαρξη ανομοιόμορφων στρώσεων i) (D>D c ) R i βάθος ενεργών ριζών μεταφύτευση ή φύτρωμα, R max στην πλήρη ανάπτυξη D p η ημέρα φυτρώματος D c η ημέρα πλήρους ανάπτυξης της Φυτοκόμης

4 Κίνηση του νερού στο έδαφος Νόμος του Darcy: φαιν. ταχύτητα (σε στρωτή ροή): Υδραυλική αγωγιμότητα: Απόλυτη ή γεωμετρική διαπερατότητα ή αγωγιμότητα Υδραυλική αγωγιμότητα Ολικό δυναμικό Εδαφικού νερού Ιξώδες: μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας

5 Γενική μορφή – κορεσμένο – κάτω από επιφάνεια νερού: Σε μερικά κορεσμένες περιοχές - ακόρεστο Κ: Οριζόντια: Κατακόρυφη: Κίνηση του νερού στο έδαφος

6 Απλές μορφές εξίσωσης Darcy Οριζόντια ροή: Κατακόρυφη ροή: Γενική περίπτωση – κεκλιμένη στήλη εδάφους: Ροή ανάμεσα στα σημεία 1 και 2:

7 Οριζόντια κορεσμένη ροή σε στρωματοποιημένα εδάφη K j, αγωγιμότητα κάθε στρώσης L j, πάχος κάθε στρώσης A j, διατομή κάθε στρώσης Q j, παροχή κάθε στρώσης

8 κατακόρυφη κορεσμένη ροή σε στρωματοποιημένα εδάφη K vert

9 Μέτρηση κορεσμένης Κ – εργαστήριο Υδροπερατόμετρα σταθερού και μεταβλητού φορτίου Σταθερού φορτίου Μεταβλητού φορτίου

10 Μέθοδος φρεατίου άντλησης (ομοιομορφία Κ, μη κίνηση από ακόρεστη ζώνη, σταθερή υπόγεια στάθμη) Μέτρηση κορεσμένης Κ - πεδίο Η σταθμη υποβαθμίζεται με άντληση, και η Κs υπολογίζεται από τον ρυθμό ανόδου:

11 Μέτρηση ακόρεστης Κ Δύσκολη: Κ(θ), χρειάζονται η υδραυλική κλίση και η θ Εμμεσος προσδιορισμός (την κατανομή μεγέθους πόρων) από την κατανομή της εδαφικής υγρασίας λ= δείκτης κατανομής μεγέθους πόρων

12 Για να αποθηκευτεί υγρασία ίση με την ωφέλιμη, η άρδευση πρέπει να εφαρμοστεί για κάποιο χρόνο, που λέγεται διάρκεια άρδευσης. Εξαρτάται από το ύψος του νερού, τον ρυθμό με τον οποίο εφαρμόζεται και τα χαρακτηριστικά του εδάφους. Διάρκεια άρδευσης – Διηθητικότητα του εδάφους

13 Διήθηση Το προφίλ του νερού κατά την διάρκεια της διήθησης διαιρείται σε τέσσερις ζώνες, οι οποίες από επάνω προς τα κάτω είναι: 1. η κορεσμένη ζώνη 2. η μεταβατική ζώνη που χαρακτηρίζεται από απότομη μείωση της εδαφικής υγρασίας, 3. η ζώνη μεταφοράς, η οποία έχει σχεδόν σταθερή υγρασία και συνεχώς επιμηκύνεται, και 4. η ζώνη ύγρανσης, που καταλήγει στο υγρό μέτωπο, το ορατό δηλαδή όριο της διείσδυσης του νερού.

14 Διηθητικότητα - Διήθηση Η ελάττωση της ταχύτητας διήθησης με τον χρόνο οφείλεται: 1. Ελάττωση της κλίσης της μητρώας μύζησης που δημιουργείται κατά το διάστημα της διήθησης. 2. Παραμόρφωση της δομής του εδάφους. 3. Φράξιμο των πόρων από λεπτά σωματίδια που προχωρούν μαζί με το νερό. 4. Συμπιεστότητα των φυσαλίδων του αέρα που παγιδεύτηκαν μέσα στους πόρους. Σταθερή διηθητικότητα Αθροιστική διήθηση: Στιγμιαία διήθηση, ή ταχύτητα διήθησης: i

15 Εξισώσεις διηθητικότητας Των Green and Ampt: Του Kostiakov: Του Horton: Του Philip: Του Holton: S f το ύψος πίεσης στο υγρό μέτωπο και M d εξαρτάται από την κατακόρυφη απόσταση επιφάνειας – υγρού μετώπου. Οι παράμετροί της έχουν φυσική σημασία, αλλά αγνοεί την κίνηση του αέρα. a και b σταθερές που εξαρτώνται από τα χαρακτηριστικά του εδάφους i c η τελική διηθητικότητα, i 0 η αρχική, και b αντικατοπτρίζει τον ρυθμό μείωσης της ταχύτητας διήθησης s ονομάζεται προσροφητικότητα S t αποθηκευτικό δυναμικό του εδάφους και α και n από τον τύπο του εδάφους, την κατάσταση επιφάνειάς του και της καλλιέργειάς του

16

17 … συνέχεια

18 Ασκηση: Διήθηση με τη μέθοδο Kostiakov Από ένα πείραμα αθροιστικής διήθησης, δίνονται οι χρόνοι και οι αντίστοιχες αθροιστικές διηθήσεις. Να βρεθούν οι συντελεστές α και β της εξίσωσης του Kostiakov με την μέθοδο των ελαχίστων τετραγώνων.

19 Μέθοδος Ελαχίστων τετραγώνων – Γενική περίπτωση γραμμικής εξίσωσης Στη γενική περίπτωση μιάς γραμμικής σχέσης: οι τιμές των παραμέτρων a1 και b1 προσδιορίζονται από τη λύση του συστήματος των κανονικών εξισώσεων:

20 ΜΕΘΟΔΟΣ ΕΛΑΧΙΣΤΩΝ ΤΕΤΡΑΓΩΝΩΝ ΕΚΘΕΤΙΚΗΣ ΕΞΙΣΩΣΗΣ Σχέση μορφής: λογαριθμίζοντας: Σχέση αντίστοιχη με την : Αντί να λύσουμε το: Λύνουμε το: Και βρίσκουμε:

21 ΜΕΘΟΔΟΣ ΕΛΑΧΙΣΤΩΝ ΤΕΤΡΑΓΩΝΩΝ Σχέση μορφής δ=Α*D ν Λογαριθμίζοντας ln δ=ln Α+ν*ln D y=a+b x Όπου y = lnδ, α = ln A, x = ln D και b = ν b υπολ =

22 Κατασκευάζουμε πίνακα ΜΕΘΟΔΟΣ ΕΛΑΧΙΣΤΩΝ ΤΕΤΡΑΓΩΝΩΝ ΕΚΘΕΤΙΚΗΣ ΕΞΙΣΩΣΗΣ

23

24

25 Διάρκεια άρδευσης Για να αποθηκευτεί υγρασία ίση με την ωφέλιμη, η άρδευση πρέπει να εφαρμοστεί για κάποιο χρόνο, που λέγεται διάρκεια άρδευσης. Εξαρτάται από το ύψος του νερού, τον ρυθμό με τον οποίο εφαρμόζεται και τα χαρακτηριστικά του εδάφους. Εξισώνοντας το ολικό βάθος άρδευσης με την αθροιστική διηθητικότητα παίρνουμε μία εκτίμηση της διάρκειας άρδευσης: Ενδεικτικά, για α=0.35 και b=0.56:

26 Εύρος άρδευσης: μετά από πόσες ημέρες το χωράφι πρέπει να ξανα- αρδευτεί, ώστε η υγρασία να μην πέσει κάτω από την ελάχιστη επιτρεπόμενη. Είναι ο χρόνος ανάλωσης της ωφέλιμης υγρασίας, δηλαδή: Προγραμματισμός – Εύρος άρδευσης όχι σταθερό. Προγραμματισμός άρδευσης: ο προσδιορισμός των ημερομηνιών αλλά και του καθαρού και ολικού βάθους άρδευσης κατά τη διάρκεια της βλαστικής περιόδου.

Ασκηση διάρκειας και εύρους άρδευσης Σε αγρό με διαθέσιμη υγρασία 100 mm, καλλιεργείται βαμβάκι. Η αθροιστική διηθητικότητα εκφράζεται από τη σχέση F=0.75*t Η ημερήσια εξατμισοδιαπνοή υπολογίστηκε για τον μήνα Ιούλιο σε 7.1 mm. Ο συντελεστής ωφελιμότητας για το βαμβάκι είναι 0.65 και ο συντελεστής απόδοσης της άρδευσης είναι n=0.7. Να βρεθούν οι δόσεις, η διάρκεια και το εύρος της άρδευσης.

Ασκηση διάρκειας και εύρους άρδευσης ?? Η μέγιστη δόση άρδευσης είναι ίση με τη διαθέσιμη υγρασία (100 mm). H πρακτική δόση, είναι ίση με την ωφέλιμη υγρασία, ή αλλοιώς ίση με D p =F. D m =65 mm. Η πραγματική δόση προκύπτει από: D r = D p /0.7= 93 mm. Η διάρκεια της άρδευσης πρέπει να είναι τέτοια ώστε να συμβαδίζει με την διηθητικότητα του εδάφους. Δηλαδή ο χρόνος στον οποίο εφαρμόζουμε την ποσότητα του νερού, να είναι περίπου ίσος με αυτόν κατά τον οποίο το έδαφος διηθεί μιά τέτοια ποσότητα. Ετσι, από την εξίσωση που μας δίνει την αθροιστική διήθηση F=0.75*t 0.68 εξισώνουμε την ποσότητα του νερού με την διήθηση: D r =0.75*t 0.68 και λύνοντας ως προς τον χρόνο: t=(D r / 0.75) (1/0.68) βρίσκουμε t = 1196 min = 20 hr. To εύρος της άρδευσης είναι I = D p /ET d = 65/7.1 = 9 day