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