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UNIVERSITÀ NAZIONALE SOMALA FACOLTÀ DI AGRARIA

UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI FIRENZE FACOLTÀ DI AGRARIA

1993

TECNICA DELL’IRRIGAZIONE

M. FALCIAI

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INTRODUZIONE Per irrigazione si intende la somministrazione di acqua al terreno allo scopo di fornirgli l’umidità necessaria per soddisfare le esigenze delle piante coltivate. L’agricoltura deve il suo sviluppo, e in molti casi la sua esistenza, al concorso dell’irrigazione. È storicamente dimostrato che la pratica irrigua, condotta correttamente e in ambienti adatti, è stata sempre un fattore di prosperità e di sicurezza. Molte delle civiltà monumentali le cosiddette “civiltà dei fiumi”, nascono insieme all’irrigazione: la Cina, l’India, la Mesopotamia, fino all’esempio più famoso, l’Egitto, il “dono del Nilo”. Nel mondo occidentale gli Etruschi e i Romani dettero notevole impulso alle opere irrigue. Gli Arabi, anche in questo campo, costituirono il tramite fra l’Evo Antico e quello Moderno; essi restaurarono le opere dei faraoni e costituirono la tradizione irrigua del Nord Africa, ma gli impianti più importanti, sostenuti da una tecnica raffinata, furono realizzati in Spagna, nell’Andalusia e nella Valenza. In Italia, opere di una certa importanza furono realizzate dai Comuni lombardi, a partire dall’XI secolo. È del XIII secolo il canale Muzza, derivato dell’Adda, che, per dimensioni, mantenne il primato europeo fino al 700. Questa attività continuò nei secoli seguenti e divenne particolarmente intensa nella seconda metà dell’ottocento, quando furono realizzati i progetti dei canali Cavour e Villoresi e si portò a fine secolo, la superficie irrigabile1 nazionale alla considerevole estensione di 14.000 Km2. L’irrigazione trovò poi larga parte nella politica agraria del ventennio. In questo dopoguerra gli interventi tendono a spostarsi versò il Sud dove convergono cospicui stanziamenti pubblici. Lo sviluppo attuale dell’irrigazione (1980) è indicato nell’elenco che segue (superficie irrigabile in km2 e, in parentesi, la percentuale della superficie irrigabile rispetto alla coltivata): Afghanistan 8.100 (10,5); Albania 1.600 (31); Algeria 2.500 (6); Arabia Saudita 1.600 (43); Argentina 11.500 (4); Australia 12.700 (9); Austria 40 (0,1); Belgio 90 (1); Bolivia 400 (5,5); Botzwana 20 (2,5); Brasile 1.400 (0,2); Bulgaria 9.600 (20); Miamar 7.500 (8,5); Cambogia 750 (3); Canada 630 (2,5); Srilanka 3.300 (20); Cile 13.000 (46); Cina 740.000 (68); Colombia 1.800 (4); Costa Pica 250 (4,2); Cuba 3.500(17,5); Cipro 900(19,5); Cecoslovacchia 1.400 (1,9); Danimarca 1.100 (4,1); Ecuador 1.450 (0,4); Egitto 29.400 (100); El Salvador 200 (3,3); Etiopia 300 (0,2); Filippine 9.600 (11,6); Finlandia 90 (0,3); Formosa 5.400 (60); Francia 25.000 (15,5); Germania 2.700 (1,9); Ghana 70 (0,2); Giamaica 700 (32); Giappone 33.900 (56,5); Giordania 500 (4,4); Grecia 5.600 (14,5); Guatemala 300 (2); Guyanal.900 (62); Haiti 450 (12); Honduras 350 (1,2); India 376.000 (27); Indonesia 38.000 (27); Iran 31.000 (45); Iraq 40.000 (53); Israele 1.500 (37); Italia 31.500 (11,5), di cui oltre 22.000 nella sola Italia settentrionale; Kenia 40 (0,2); Korea del nord 5.000 (20); Korea del sud 7.600 (33); Laos 250 (1,2); Libano 550 (18); Libia 1.700 (7); Madagascar 9.000 (90); Malaysia 2.400 (7); Malawi 20 (0,1); Malta 15 (9); Messico 33.000 (22); Marocco 2.700 (3,4); Nepal 600 (3); Nicaragua 300 (1,7); Nigeria 1500; Nuova Zelanda 800 (10); Olanda 500 (2); Pakistan 119.700 (41,5); Panama 150 (2,5); Perù 1.200 (5,5); Polonia 2.100 (1,4); Portogallo 6.400 (9,5); Portorico 350 (12); Regno Unito 1.100 (1,5); Repubblica Dominicana 1550 (16); Romania 6.000 (5,7); Senegal 1.200 (5,2); Siria 5.100 (17); Somalia 1.800 (18); Spagna 23.000 (11,2) Sudafrica 6.000 (5); Sudan 7.900 (11); Surinam 250 (45); Svezia 250 (0,8); Svizzera 230 (2,2), Swaziland 280 (20); Tailandia 19.000 (26); Tanzania 400 (0,4); Tunisia 800 (1,8); Turchia 17.200 (7,5); Uganda 30 (0,06); Ungheria 2050 (3); Russia 99.000 (4,4); Uruguay 300 (1,4); USA 170.000 (9,7); Venezuela 3.600 (6.9); Vietnam 2.700 (10); Yugoslavia 1.500 (1); Zambia 6.000 (0,3); Zimbawe 350 (2). L’area irrigabile nel mondo ammonterebbe a 213 milioni di ettari (1983), di cui ben 134 in Asia e solo 8 in Africa (si tratterebbe del 20 della superficie coltivata, che però contribuisce per il 35 alla

1 Per “superficie irrigabile” o “perimetro irrigabile” si intende la superficie che può essere irrigata con gli impianti esistenti

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produzione totale). Tuttavia ancora enormi sono le possibilità di sviluppo. I risultati di una stima FAO del 1983 sono riportati qui di seguito (i termini “suscettibile” e “utilizzabile” debbono intendersi con riferimento alle condizioni ambientale ed economiche “attuali”).

Area suscettibile di irrigazione (166 ha)

Acqua utilizzabile (109 m3/anno)

Africa 290 1.905 Asia + Oceania 357 4.500 Europa 60 1.325 Nord America 80 2.380 Sud America 160 3.900 TOTALI 947 14.010

I problemi dell’irrigazione consistono, in sostanza, nel reperire dell’acqua, nel condurla sul luogo di utilizzazione e nel distribuirla alle piante in quantità e tempi determinati. La soluzione potrà essere trovata tenendo contemporaneamente presenti i fattori di ordine idraulico, agronomico, economico e sociale. In queste dispense vengono sviluppati gli aspetti tecnici dell’irrigazione ma, a livello di introduzione, è ora opportuno esaminare l’ultimo fattore menzionato, ossia considerare gli importanti risvolti umani e socio-politici dell’irrigazione. L’agricoltura, è stato detto, non è soltanto “a food producfion” ma “a way of life”. Si può anche aggiungere che l’agricoltura irrigua costituisce un modo di vita considerevolmente diverso da quello dell’agricoltura asciutta. Infatti l’irrigazione costituisce soltanto uno degli elementi del passaggio dall’agricoltura estensiva, spesso di sussistenza, all’agricoltura intensiva, elemento che non può essere scisso dall’impiego di altre tecnologie: nuove colture e nuove varietà, fertilizzanti, erbicidi, antiparassitari, eventuale lotta contro la salinità, meccanizzazione ecc. Nuove irrigazioni, adottate in condizioni primitive e con tecnologie non appropriate, hanno dato pessimi risultati; in altre parole, è vero che l’irrigazione “trasforma in giardino il deserto”, ma se essa viene impiegata in maniera non corretta, (condizioni ambientali, metodi di somministrazione , quantità e qualità) e non coordinata con gli altri tipi di intervento può essere vero l’esatto contrario. La modernizzazione dell’agricoltura impone un cambiamento di quantità e qualità della mano d’opera. Per praticare l’irrigazione è necessario che gli agricoltori vengano istruiti; essi devono imparare a condurre e a distribuire l’acqua e, per certi tipi di consegna, devono essere messi in grado di prendere decisioni in termini di quantità e di tempi di intervento. Le nozioni e la pratica da acquisire, relativamente semplici quando si tratta di impianti a pioggia, localizzati e a sommersione possono essere abbastanza complesse nei riguardi degli altri metodi di superficie e dei moderni metodi di irrigazione meccanizzata. Altre nozioni, di carattere agronomico, fitopatologico, ecc. dovranno essere recepite relativamente alle nuove colture consentite (si potrebbe dire “imposte”) dalla pratica irrigua. L’irrigazione comporta da una parte l’investimento di nuovi capitali (sistemazione del terreno, rete di alimentazione delle parcelle, materiale per l’irrigazione a pioggia o localizzata, materiali di consumo, ecc.) dall’altra conduce ad un aumento di reddito, a un suo maggiore grado di certezza e talvolta anche a una sua più uniforme distribuzione durante l’annata; inoltre essa, per il maggior numero di colture consentito, permette una maggior flessibilità del sistema produttivo nei riguardi del mercato2. In sostanza l’irrigazione, mentre accentua la maturità imprenditoriale degli agricoltori, ne riduce, svincolandoli dalia imposizioni del clima, la tendenza al fatalismo e all’immobilismo. Gli elementi che sono stati indicati incidono sulle abitudini professionali e sullo stesso “habitat” delle popolazioni rurali; l’irrigazione è quindi un fattore di profondo cambiamento della mentalità

2 Per molti paesi delle zone aride e semiaride, avviati alla monocoltura per ragioni climatiche e per i metodi dello sfruttamento coloniale, la possibilità di differenziare la produzione acquista un evidente significato politico.

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contadina . Da questa considerazione discende un’importante conseguenza a livello tecnico e soprattutto economico: la necessità di introdurre in tutti i calcoli il fattore “tempo”. Infatti, salvo casi eccezionali, le trasformazioni spirituali e intellettuali ora indicate avverranno con notevole lentezza. Di fatto, lo sviluppo e il pieno impiego delle grandi opere irrigue hanno richiesto spesso più generazioni. Gli autori francesi citano casi di canali (di Mallemort, di Craponne, di Carpentras ecc.) che sono stati utilizzati alla massima portata soltanto un secolo dopo la costruzione; in Italia, ancora oggi, si lamenta che grandi opere irrigue, completate alla fine dell’ 800 in Lombardia, nel Veronese e nel Friuli, non abbiano raggiunta l’utilizzazione prevista. Sul fattore “tempo” ha influito in molti casi anche la struttura fondiaria. I ritardi sono stati maggiori nel caso di grandi aziende3 e quando vi era dissociazione fra proprietario e coltivatore. L’esempio più chiaro, anche se costituisce un caso limite, è quello relativo al completo fallimento degli impianti costruiti negli anni trenta, in Siria e nel Libano, dai francesi, fallimento per gran parte imputabile al regime fondiario allora quasi feudale di quei paesi. Nei caso delle economie collettivistiche i risultati sono stati generalmente buoni: oltre ai paesi dell’Est europeo, in particolare la Russia, la Bulgaria e la Romania, si possono citare i casi dì Israele e del Sudan dove è stata conservata la proprietà collettiva dei terreni4. Le congetture, che si possono fare sulla lunghezza dello sfasamento in questione, diventano più delicate nel caso di irrigazioni “di soccorso” o “di complemento”: una successione di annate siccitose costituirà un fattore accelerativo per la costruzione degli impianti aziendali e viceversa5. In ultima analisi il successo di un piano irrìguo, o più in generale, di un piano di modernizzazione agricola risiede nei seguenti elementi:

- ambiente fisico idoneo all’irrigazione; - - esistenza o sviluppo di un’adeguata tecnologia e quindi di un’organizzazione di ricerca che

copra i vari settori già indicati; - diffusione di questa tecnologia (extension service); - valutazone del “grado di incentivizzazione” dei benefici per gli agricoltori; valutazone dei

benefici per la collettività; - esistenza di adeguate infrastrutture.

Questi elementi devono essere coordinati nell’ambito di una ben precisa strategia politica che deve tener presente il frequente contrasto fra “efficienza economica” ed “efficienza sociale”. Per garantire il successo del piano il “decision maker” dovrà valutare con la maggior attenzione tutti gli elementi dell’ambiente sociale e tutte le possibili modificazioni che vi si indurranno. Dovrà poi aver chiari gli scopi e gli effetti dell’aumento di produttività e la prevedibile distribuzione del reddito che ne deriva e non dimenticare che ilpassaggio all’agricoltura intensiva può essere una grave fonte di maggior disuguaglianza fra piccoli e grandi proprietarì. fra zone favorite e sfavorite. Purtroppo, in molti paesi, non solo in quelli emergenti, governi più o meno tecnocratici danno “troppo ascolto agli ingegneri”, si innamorano delle grosse strutture che forniscono l’acqua, preoccupandosi poco di quelle che ne consentono un corretto uso e, soprattutto, tendono a importare tecnologie sofisticate, senza pensare a indurre modificazioni nell’ambiente sociale; in altre parole fanno prevalere elementi di politica più o meno deteriore (conservazione istituzionale, prestigio interno ed esterno, imbonimento dell’opinione pubblica, sottogoverno) sulle esigenze sociali e qualche volta anche su quelle economiche. 3 D’altro canto, anche nel caso opposto di eccessivo frazionamento, nascono grosse difficoltà a livello di impianto e soprattutto di esercizio. 4 Nel Sudan sono state istruite alla coltivazione irrigua del cotone popolazioni nomadi che hanno dato eccellenti risultati, migliori di quelli forniti dalle popolazioni dedite alle colture asciutte, per le quali è stato più difficile “cambiar mestiere”. 5 Altrettanto delicate sono le previsioni per i paesi del Terzo Mondo, specialmente per quelli meno sviluppati, dove la chiave di volta appare essere la rispondenza delle tecniche coinvolte (autoctone migliorate o importate) al contesto umano, sociale e tecnologico esistente.

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Si conclude questa parte introduttiva fornendo qualche definizione preliminare. In forza della definizione data all’inizio vengono classificate come “improprie” (un impianto irriguo può avere più funzioni, proprie e improprie):

- l’irrigazione termica; - l’irrigazione fertilizzante; - l’irrigazione dissalante; - l’irrigazione antiparassitaria ed erbicida.

Se si fa riferimento all’impresa o all’ente preposto occorre distinguere fra irrigazione aziendale e irrigazione collettiva. Quando un’azienda dispone di proprie fonti di approvvigionamento si parla di irrigazione aziendale autonoma6. Un’altra classificazione si riferisce agli ordinamenti colturali e distingue fra irrigazione integrale (irrigazione dell’intera superficie coltivabile) e irrigazione parziale. Quest’ultima può essere casistica (localizzata permanentemente sulle stesse superficì) oppure avvicendata. Un’ultima classificazione distingue l’irrigazione di “produzione” dall’irrigazione “di complemento” o di “soccorso”, quest’ultima intesa come intervento atto a “salvare” la coltura in corrispondenza di situazioni climatiche sfavorevoli, peraltro relativamente rare.

6 La percentuale di irrigazione collettiva sul totale varia, in Italia, vistosamente, dall’87 della Lombardia al 19 della Toscana (1980).

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PARTE PRIMA

1 BASI TEORICHE DELL’IRRIGAZIONE

1.2 Rapporti acqua-suolo 1.3 Rapporti acqua pianta 1.4 Parametri Irrigui 1.5 Esercitazioni e complementi

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1.2 RAPPORTI ACQUA-SUOLO a) FORZE AGENTI SULL’ACQUA NEL SUOLO L’acqua7 nel suolo è sottoposta, oltre al peso e alla pressione idrostatica, anche a forze di natura molecolare che si possono distinguere in forze di capillarità che si stabiliscono al contatto acqua-aria e forze di adsorbimento che si stabiliscono al contatto acqua-suolo. A queste forze, di origine “matriciale”, ossia provenienti dal suolo, si aggiungono le forze osmotiche. b) CAPILLARITÀ Si consideri un tubo capillare con un’estremità immersa in una vaschetta d’acqua (Fig. 1). È noto che il liquido si innalza nel tubo a un’altezza che, a norma della legge di Borelli-Jurin, è inversamente proporzionale al raggio del capillare8. L’innalzamento è dovuto a una forza di capillarità, Fc, conseguenza della tensione superficiale e dell’adesione alle pareti, che è equilibrata dal peso della colonna liquida. È evidente che l’acqua nel tubo si trova in stato di tensione, massima in corrispondenza del menisco, nulla in corrispondenza del pelo libero della vaschetta. In ogni caso la tensione è misurata, in altezza d’acqua, dalla distanza h lungo la verticale fra il punto preso in esame e la superficie libera del liquido nella vaschetta. Se si vuoi estrarre del liquido dal capillare, per esempio con una siringa, occorre vincere la tensione con cui l’acqua è trattenuta e spendere quindi una certa energia. Si immagini ora di spezzare il capillare di Fig. 1 e di riferirsi a una situazione come in Fig.2. Per il liquido compreso fra i due menischi la tensione non è cambiata; con la solita siringa si compirebbero gli stessi sforzi. È evidente però che la tensione stessa può essere valutata, in questo caso, soltanto attraverso il raggio del capillare e la legge di Borelli-Jurin.

Figura 1 Figura 2 Figura 3 Si modifichi ancora lo schema sul quale ragionare e si consideri una situazione come in Fig. 3. L’acqua compresa fra le due particelle di terreno è ancora sotto tensione a causa della capillarità. Se si estrae acqua fra le due particelle si compie uno sforzo che, a differenza dei casi precedenti, aumenta procedendo nell’estrazione. In altre parole la tensione aumenta perché diminuisce il raggio del capillare nel quale si può immaginare contenuto il liquido.

7 Qui e nel seguito col termine “acqua” si intendono comprese le sostanze in essa disciolte. Si ammette, ad ogni modo, che le particelle di terreno siano “bagnabili” da questa soluzione (una situazione diversa può determinarsi eccezionalmente in conseguenza dell’impieao di emulsioni erbicide o di emulsioni bituminose usate come pacciamatura o di acque irrigue contenenti detersivi). 8 2h = 2T/γr con T = tensione superficiale = 7,6 Kg/m, γ = peso specifico dell’acqua (Kg/m3) r = raggio del capillare (m).

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Se si continua l’estrazione è evidente che i menischi vengono in contatto e fra le due particelle l’aria sostituisce l’acqua. Si possono ricavare queste importanti considerazioni:

- perche vi siano forze di capillarità occorre che le particelle di terreno siano “molto vicine” in modo che l’acqua interposta possa essere assimilata ad acqua, in un tubo capillare. Le forze di capillarità sono quindi ingenti nei micropori;

- quanto minore è la quantità d’acqua nel terreno, tanto maggiore è la tensione; - quando viene sottratta acqua al suolo, si svuotano per primi i pori di maggiori

dimensioni. c) ADSORBIMENTO Per adsorbimento si intende il fenomeno di penetrazione e permanenza di un liquido in un solido; esso va attribuito ad un’azione di superficie (forze di Van der Waals, ponti di idrogeno, forze coulombiane). Tuttavia i limiti tra i fenomeni di adsorbimento, di soluzione o addirittura di combinazione chimica sono difficilmente precisabili proprio perché è difficile distinguere tra forze di adsorbimento, di affinità e di valenza. Ad ogni modo, per il caso che interessa, il fenomeno corrisponde al formarsi di un sottile velo d’acqua (di pochi strati molecolari) intorno alle particelle solide, senza escludere la penetrazione negli spazi intermolecolari. Le tensioni cui è soggetta questa “acqua di adsorbimento” sono generalmente forti e fortemente crescenti man mano che il velo si riduce di spessore. d) OSMOSI La tensione osmotica è dovuta agli ioni presenti nell’acqua ed assume notevole importanza nei suoli salini. La diminuzione di umidità corrisponde ad un aumento di concentrazione e quindi .ad un aumento anche delle forze osmotiche. In prima appprossimazione si può ammettere OP ≡ 0,36 EC OP = tensione osmotica in bar, EC = conducibilità elettrica dell’acqua in mmho/cm (v. 2.1.a). e) POTENZIALE DELL’ACQUA NEL SUOLO Per ciascun tipo di forze agenti sull’acqua nel suolo si può definire un potenziale. Il potenziale totale in un punto è dato dal lavoro necessario per spostare una quantità infinitesima d’acqua pura da una condizione standard (pressione atmosferica, quota zero) al punto considerato. Se si riferisce il lavoro all’unità di peso, il potenziale risulta omogeneo con una lunghezza; se si fa riferimento all’unità di volume, il potenziale risulta omogeneo con una pressione. Per quanto detto il potenziale totale Ψ risulta dalla somma algebrica: Ψ=Z+S+M+O con Z potenziale gravitazionale, S potenziale di pressione M potenziale matriciale (capillarità e adsorbimento), O potenziale osmotico. Con riferimento all’unità di peso, Z è la quota rispetto a un

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piano di riferimento, S l’altezza piezometnca, M la tensione espressa in altezza d’acqua; O la tensione osmotica espressa anch’essa in altezza d’acqua. In base alla definizione di potenziale risulta immediatamente che S ≥ 0 e che M ed O sono entrambi negativi. f) TENSIONE E pF Le forze matriciali, di capillarità e di adsorbimento, concorrono a determinare la tensione T dell’acqua nel terreno (nei suoli salini bisogna aggiungere anche la tensione osmotica). Questa tensione (pressione negativa) e data dal rapporto di una forza e di una superficie e può essere espressa in una qualunque unità di pressione. T può variare moltissimo, da zero fino a migliaia di atmosfere (nelle condizioni compatibili con l’accrescimento delle piante agrarie non deve generalmente superare le 25 atm) il che rende opportuno il ricorso a una scala logaritmica. Si definisce pF dell’acqua nel terreno il logaritmo, in base 10, della tensione espressa in centimetri d’acqua. Ad esempio a una tensione di 1 atm, pari a circa 1000 cm d’acqua, corrisponde un pF = 3. Ha grande interesse la conoscenza, per un dato suolo, della curva che lega il pF (o la tensione) all’umidità9. Infatti dal primo dipendono la possibilità e la facilità di assorbimento da parte della pianta, dalla seconda i consumi idrici i volumi di adacquamento ecc.

Figura 4

La Fig. 4 mostra l’andamento di tali curve (curve di ritenzione) per alcuni tipi di suolo. In ogni caso la tensione con cui l’acqua è trattenuta aumenta, come si è già osservato, al diminuire dell’umidità; in particolare per un terreno argilloso, a parità di umidità, la tensione è più forte che in un terreno sabbioso. In realtà la relazione fra U e T non è univoca perché si verifica un fenomeno di isteresi (Fig. 5), ossia la curva è diversa a seconda dell’umidità di partenza e di arrivo e a seconda che si proceda per essiccazione o bagnamento. Comunque le curve di Fig. 4 possono essere interpretate come luogo dei vertici dei possibili cicli di isteresi.

9 È noto che si definisce umidità U di un suolo il rapporto fra il peso di acqua contenuta e il peso del suolo secco e umidità in volume Uv il rapporto fra il volume di acqua contenuta e il volume “apparente” del suolo. La conoscenza del peso specifico apparente consente di ricavare U, da U e viceversa.

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Figura 5

g) COSTANTI IDROLOGICHE DEL SUOLO Capacità massima - Corrisponde alla condizione di saturazione idrica completa, con i pori completamente occupati dall’acqua. Si indichino le umidità corrispondenti con Umax e Uvmax (Uvmax corrisponde evidentemente alla porosità p) Capacità di ritenzione o capacità di campo o limite di saturazione capillare - È la massima quantità d’acqua che un suolo può trattenere quando si trova nella condizione di poter scolare liberamente. L’umidità è diminuita rispetto alla condizione precedente perché una parte dell’acqua, sulla quale ha prevalso l’azione della gravita rispetto alle forze molecolari, è scolata, Si adottino i simboli Ur e Uvr. È chiaro che le differenze Umax - Ur, Uvmax - Uvr sono piccole per i terreni argillosi, grandi per quelli sabbiosi. Si definisce inoltre umidità equivalente (Briggs) l’umidità ch resta in un suolo precedentemente saturo e sottopostoTstò ad una forza centrifuga pari a mille volte la gravita (tensione 0,5 atm; pF = 2,7) In prima approssimazione l’umidita equivalente può essere identificata per molti terreni, con la capacità di campo. La misura della capacità di campo in “situ” è spesso difficile perché per alcuni terreni risulta quasi “impossibile determinare il momento in cui è cessata la percolazione. Nella Tab. 1 sono riportati alcuni valori indicativi (Rebour)

Tabella 1 SUOLO argilloso limoso limoso sabbioso sabbioso Uvr (%) 35 18 13 6 Uva (%) 18 9 6 2

Dalla Tab. 1 risulta che l’umidità corrispondente alla capacita di campo varia fortemente a seconda del terreno. Invece la tensione rispondente varia in un campo assai più ristretto, intorno a 1/3 di atm (pF = 2,5), valore. Quest’ultimo, che viene assunto come standard. Punto di appassimento - Si supponga di sottrarre acqua (per evaporazione, ecc.) a un terreno a capacità di campo. È noto che la tensione aumenta sempre più. A un certo punto il potere di assorbimento delle piante diventa uguale, poi inferiore, alla forza con cui l’acqua è trattenuta dal suolo, l’acqua che vi resta, in quantità non trascurabile, è inutilizzabile per le piante. Si dice che sì è raggiunto il punto di appassimento temporaneo (se umettando di nuovo la pianta riprende) o permanente (se umettando di nuovo la pianta non riprende). La massima tensione, di, assorbimento delle piante varia fortemente a seconda della specie, tuttavia se ci si riferisce alle mesofite, cioè alla maggior parte delle piante agrarie, il punto di appassimento

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corrisponde a una tensione nell’intorno di 16 atm (v. Tab. 2; Tames y Alarcon) e a un pF ≡ 4,210 valore che viene assunto come standard.

Tabella 2 COLTURA Tensione max di

assorbimento (atm)

Grano 11,1 Mais 27,0 Trifoglio 16,0 Erba medica 27,0 Barbabietola 16,0 Girasole 14,3 Cotone 15,6 Tabacco 11,1 Pomodoro 5,5

Valori indicativi di Uva sono reperibili nella Tab.1. A spanna, Uva è circa uguale alla metà di Uvr. Punto di igroscopicità – Il suolo può perdere ancora umidità oltre il punto di appassimento, ma non raggiunge mai una secchezza assoluta; a un certo punto si stabilisce un equilibrio con l’umidità atmosferica. Le umidità igroscopiche Ui, Uvi assumono valori molto bassi (Ui = 1-7% passando da terreni sabbiosi ad argillosi) comunque dipendenti dall’umidità relativa dell’aria. Per umidità atmosferica pari al 50%11 la tensione è sostanzialmente costante e corrisponde a un pF = 6,5. Per togliere a un terreno l’acqua igroscopica occorrerebbero evidentemente dei mezzi estremamente energici. In ultima analisi ai vari punti caratteristici corrispondono, per qualunque terreno e qualunque pianta, tensioni e pF praticamente costanti. Quello che varia, a seconda del terreno, sono le umidità corrispondenti (Fig. 6). L’“acqua disponibile” per le piante è uguale alla differenza fra le umidità corrispondenti alla capacità di campo e al punto di appassimento. Tale quantità è assai più grande nei terreni argillosi (Fig.6).

Figura 6

10 Per alcune xerofite sono state registrate tensioni di assorbimento fino a 170 atm. Alcuni semi assorbono acqua a tensioni oltre le 500 atm. 11 Per umidità assoluta si intende 11 peso di vapore d’acqua contenuto nell’unità di volume d’aria (unità più frequentemente adottata g/m3). per umidità relativa si intende il rapporto percentuale fra il peso di vapore contenuto nell’aria e il peso che vi sarebbe contenuto alla stessa temperatura se il vapore fosse saturo.

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h) MOVIMENTO DELL’ACQUA NEL SUOLO I diversi tipi di forze considerati nei paragrafi precedenti determinano il moviménto dell’acqua nel suolo, movimento che si svolge con modalità diverse a seconda dell’importanza relativa di un tipo di forze rispetto ad un altro (e quindi, per quanto noto, a seconda dell’umidità del suolo). La distinzione fondamentale consiste nel separare il movimento dell’acqua in terreno saturo (umidità = Umax) dal movimento dell’acqua in terreno non saturo (umidità < Umax). h) MOVIMENTO DELL’ACQUA IN SUOLO SATURO L’argomento è stato già trattato in Idraulica generale e qui si rammentano soltanto i concetti principali. Con riferimento alla Fig. 7, si è trovato sperimentalmente che, raggiunta la permanenza del moto, la portata del filtro (di materiale omogeneo) è fornita dalla formula (legge di Darcy).

LHKQ s

Ω=

Figura 7 Figura 8 da cui risulta la “velocità di filtrazione”.

IKLHKQV ss ==

Ω=

Q = portata del filtro; Ks = coefficiente di permeabilità o conducibilità idrica in saturazione; Ω = sezione del filtro; H = dislivello fra i peli liberi nei due recipienti; L = lunghezza del filtro; V = velocità di filtrazione; I = pendenza motrice. In Idraulica generale sono state fatte anche numerose applicazioni (fosse parallele, trincea, pozzi, ecc.). Qui ha piuttosto interesse considerare lo schema di Fig. 8 che è una modificazione di quello di Fig.7 e che costituisce, come si vedrà, un caso particolare di infiltrazione. È evidente che si ha ancora

LHKV s=

e che, se il tirante d’acqua nel serbatoio alimentatore è modesto (H ≡ L)

sKV =

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ossia, con filtro verticale, la velocità di filtrazione praticamente coincide con il coefficiente di permeabilità. Il coefficiente Kg varia notevolmente da suolo a suolo: per qualche valore indicativo si esaminino i dati della Tab. 3 (O’Neal).

Tabella 3 TERRENO KS

(cm/ora) Argilloso 0,1 - 0,5 Limoso 0,5 – 2 Franco 2 – 6 Limoso-sabbioso 6 - 12 Sabbioso 12 – 25 Sabbioso grossolano 25 - 100

i) MOVIMENTO DELL’ACQUA IN SUOLO NON SATURO Il movimento dell’acqua, in terreno saturo ha notevoli riflessi pratici (bonìfiche idrauliche, sistemazioni idraulico agrarie, drenaggi, dighe e argini in terra, pozzi, ecc.); tuttavia, nella pratica irrigua, si ha il più delle volte a che fare con terreno non suturo, ossia con valori di umidità < Umax. Lo studio del moto dell’acqua in terreno non saturo è notevolmente complicato sia per raggiunta, alle fasi solida e liquida, della fase-aria, sia per l’influenza, sempre maggiore al diminuire U, delle azioni esercitate sull’acqua dal terreno. Tali azioni sono ovviamente presenti anche quando il terreno è saturo, ma I loro effetti sono trascurabili. Invece, quando U scende al di sotto di Umax, esse incominciano ad influire apprezzabilmente. La gravità, comunque, ha ancora importanza fino a U = Ur (moto di percolazione); ma al di sotto di questo valore le forze che si originano dal terreno acquistano senz’altro il sopravvento (moto di diffusione capillare). La legge di Darcy può essere considerata ancora formalmente valida, però la conducibilità idrica non è più costante ma decresce rapidamente al diminuire dell’umidità e il moto risulta determinato dalla differenza di potenziale totale fra le zone entro le quali si manifesta. Si può scrivere quindi:

dKV 21 Ψ−Ψ

=

Con V velocità fra due punti 1 e 2; Ψ1 - Ψ2 differenza di potenziale totale; d = distanza fra i due punti. La Fig.9 mostra l’andamento della conducibilità idrica, a partire dal valore Ks, in funzione della tensione per un terreno sabbioso e per un terreno argilloso.

Figura 9 Figura 10

14

È importante notare il diverso comportamento dei due terreni: il terreno sabbioso, che presenta una notevole conducibilità idrica in condizioni di saturazione, trasmette con difficoltà l’umidità non appena questa si abbassa oltre certi limiti (dalla Fig.9 risulta che il terreno argilloso conduce meglio già a partire da una tensione di - 0,1 atm, inferiore a quella corrispondente alla capacità di campo). In base a questo comportamento si capisce come, in suoli sabbiosi, le piante debbano sviluppare un apparato radicale atto a esplorare più diffusamente il terreno e come sia talvolta necessario irrigare per mantenere un’umidità elevata anche se non lontano dalia zona attiva delle radici vi è umidità a sufficienza (ad es., addirittura, una falda freatica). Per queste stesse ragioni nei terreni sabbiosi, ma anche in quelli argillosi strutturati, partendo da condizioni di saturazione, si raggiungono abbastanza presto valori così bassi di conducibilità idrica che le successive perdite in profondità diventano trascurabili. Resta così definita con una certa precisione la capacità di campo. Invece in altri terreni, per i quali la conducibilità idrica decresce molto più lentamente, è difficile determinare e, tutto sommato, anche definire la capacità di campo, soprattutto per l’interferenza di altri fattori (evaporazione, assorbimento da parte delle piante) che nel frattempo intervengono (Fig.10)12. m) INFILTRAZIONE Si denomina infiltrazione il fenomeno di penetrazione dell’acqua nel terreno a partire dalla superficie. Uno studio rigoroso del processo è molto difficile e poco fecondo (fra l’altro si tratta di un moto vario); pertanto è il caso di limitarsi a considerazioni qualitative e a formule di prima approssimazione. Fra queste si riportano quelle di Philip che forniscono le espressioni deir’altezza “infiltrata” Hi e della velocità di infiltrazione Vi; con riferimento a un terreno inizialmente a umidità uniforme lungo tutto il profilo e a tensione nulla in superficie13:

tKtBH ii +=

ii Kt

BV +=2

Figura 11 Figura 12

12 Da queste considerazioni deriva il carattere del tutto convenzionale delle misure di capacità di campo in laboratorio, ma non ne sminuisce tuttavia l’importante significato pratico; 13 La tensione può essere considerata nulla in superficie nel caso di piogge abbastanza intense e di irrigazioni per scorrimento e sommersione; non è nulla per precipitazioni,naturali o artificiali, di bassa intensità. L’umidità costante lungo tutto il profilo in pratica non è mai realizzata. Inoltre il terreno è considerato per così dire omogeneo, non si tiene cioè conto della stratificazione, della presenza di scheletro, delle suole di aratura.

15

Figura 13

Figura 14

t è il tempo contato a partire dall’inizio del fenomeno, B e Ki sono due costanti caratteristiche del terreno (B dipende anche dall’umidità iniziale) che possono essere determinate con prove di infiltrazione; Ki si chiama velocità di infiltrazione stabilizzata ed assume valori molto prossimi al Ks dello strato superticiale (dopo un certo tempo, generalmente qualche ora, V ≡ Ki); B, che governa il fenomeno nella fase iniziale è stata chiamata da qualche autore “bibacità”. Il fatto fondamentale è che la velocità di infiltrazione decresce col tempo e tende ad un valore grosso modo costante K. Questa diminuzione è assai più accentuata nei terreni argillosi (B grande, Ki piccolo) in conformità con quanto detto nel paragrafo precedente (Fig.11). Le Fig. 12 e13 mostrano, rispettivamente, l’evoluzione del profilo idrico nel tempo (indicato, in secondi, su ciascuna curva) in un terreno con umidità iniziale Uv = 23,8% e umidità alla saturazione Uvmax = 49,5% e l’influenza dell’umidità iniziale del terreno sull’evolversi del profilo idrico (sono confrontati i profili che si raggiungono dopo uno stesso periodo con umidità iniziali diverse indicate, in % in volume, su ciascuna curva). Come si vede, il fronte di avanzamento dell’acqua è ben marcato nelle prime fasi dell’infiltrazione e ciò tanto più quanto minore è l’umidità iniziale. La Fig.14 mostra l’influenza dell’umidità iniziale (in volume, segnata su ciascuna curva) sulle variazioni nel tempo della velocità di infiltrazione. Nella Tab. 4 sono riportati valori indicativi di velocità di infiltrazione stabilizzata (U.S. Department of Agriculture).

Tabella 4 SUOLO Ki (cm/ora) Argilloso, argilloso-sabbioso.argilloso-limoso 0,25-0,75 Franco argilloso, franco sabbioso-argilloso, franco limoso-argilloso

0,65-1,90

Franco, franco limoso 1,25-3,8 Franco sabbioso 2,5-10 Sabbioso 7,5

Ha ora interesse esaminare l’influenza delle variazioni di conducibilità idrica sull’infiltrazione. In un terreno agrario si individuano facilmente strati a diversa conducibilità: orizzonti,suola di aratura principale, suole di lavorazioni più superficiali, terreno lavorato di recente e così via14; in più, spesso, anche se a profondità maggiori, si possono avere variazioni di granulometria: strati sabbiosi,

14 Variazioni di conducibilità idrica si determinano volutamente (arature, sarchiature,rullature) o accidentalmente (passaggio di macchine agricole e di animali, azione battente della pioggia, impiego di acque torbide per l’irrigazione).

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ciottolosi, argillosi, ecc. Tutti questi “strati” hanno diversa conducibilità idrica, anzi sono caratterizzati da diverse curve di conducibilità15. Si esamini prima il caso di conducibilità decrescente verso il basso, ad esempio l’effetto di una suola d’aratura: non appena il fronte di bagnamento raggiunge la suola, il suo procedere diventa più lento e l’acqua tende a immagazzinarsi negli strati superiori fino a formare, talvolta, una sottile falda sospesa. Più interessante, perché non intuitivo, è il caso opposto, ossia, ad esempio, il caso di un terreno al di sopra di strati ghiaiosi grossolani. Al contatto con il- mezzo a forte conducibilità, l’acqua non può entrare nei grossi spazi disponibili se non quando la sua tensione è scesa praticamente a zero. Anche in questa circostanza si forma una falda, generalmente molto sottile, che “scarica” a tratti l’acqua nella zona sottostante. Un ultimo caso da considerare è quello di un terreno “omogeneo” che presenti tuttavia una variazione di conducibilità lungo la verticale per effetto di una falda freatica poco profonda: in questa situazione al fronte di bagnamento tende ad avanzare, in un primo momento con velocità decrescente, ma, quando si fa sentire l’effetto dell’umidità di falda la velocità tende ad aumentare. Lo schema conclusivo è quello di Fig.8 con velocità di infiltrazione stabilizzata praticamente uguale a Ks.

15 In casi abbastanza eccezionali (terreni a struttura lamellare) si possono avere notevoli variazioni di conducibilità idrica anche all’interno di uno stesso “strato” a seconda della direzione.

17

1.2 RAPPORTI ACQUA-PIANTA a) ACQUA DI COSTITUZIONE E ACQUA DI VEGETAZIONE È noto che l’acqua costituisce un elemento essenziale per le piante: essa è una delle materie prime della fotosintesi, costituisce il vettore delle sostanze che entrano ed escono dalle cellule, interviene in numerose reazioni biochimiche, è l’elemento indispensabile per la regolazione termica. La quantità d’acqua usata da una pianta è enorme, assai superiore, ad esempio, a quella impiegata da un animale di peso corrispondente. Di questa quantità, solo una piccola parte va a costituire una forte percentuale dei tessuti vegetali (acqua di costituzione), mentre la maggior parte viene immessa nell’atmosfera principalmente attraverso le foglie (acqua di vegetazione) con un processo evaporativo denominato traspirazione. b) ASSORBIMENTO DELL’ACQUA DA PARTE DELLE PIANTE Le piante generalmente prelevano l’acqua dal terreno attraverso il sistema radicale, in prevalenza attraverso le parti più giovani della radice, nelle zone al di sopra degli apici, ricche di peli radicali. Questo assorbimento provoca nel terreno circostante una diminuzione di umidità che richiama altra acqua. In più il contatto radice-acqua viene agevolato dall’accr,escimento della prima, accrescimento talvolta notevole, che può raggiungere anche l’ordine dei cm al giorno. Dal punto di vista irriguo, è interessante riportare la Tab 5 (Stazione sperimentale di Scottbluff - U.S.A.) ove sono indicate, per alcune piante (adulte), le percentuali dell’attività assorbente delle radici alle varie profondità (terreni profondi e ben drenati).

Tabella 5 Coltura Profondità (cm)

Alfa alfa Barbabietola Mais Agrumi

0 -30 47 62 42 37 30 -60 15 19 28 30 60 -90 15 12 19 15 90 -120 12 7 11 11 120 -180 7 - - 7

Nell’elenco seguente è invece ripotata (in cm) la massima profondità efficace:

- cipolla, lattuga, mirtillo, ravanello…………………………………………………………. 30 - arachide, banano, spinacio, cavolo…………………………………………………………. 50 - soia, trifoglio, patata, carota………………………………………………………………... 60 - fragola, sorgo, tabacco, fagiolo, pisello, sedano…………………………………………… 70 - rapa, pomodoro, patata dolce, mais, carciofo, barbabietola, melone, grano, cocomero…… 90 - cotone,agrumi,canna da zucchero, vite, lino……………………………………………….. 120 - alfa alfa, asparagio, decidue, luppolo, zucca……………………………………………….. 150

I valori riportati sono necessariamente orientativi perché lo sviluppo radicale dipende, oltre che dai fattori costituzionali, anche dal clima, dal suolo (profondità, umidità, temperatura, fertilità) e dalle pratiche colturali. Per quanto riguarda il mecanismo dell’assorbimento e del movimento dell’acqua nelle piante si rimanda senz’altro al corso di Botanica generale.

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c) TRASPIRAZIONE Le enormi quantità d’acqua traspirate dalle piante sono collegate con le necessità di nutrimento minerale e col meccanismo della fotosintesi. È noto che affinché quest’ultima avvenga occorre l’anidride carbonica presente, allo stato gassoso, nell’atmosfera. È anche noto che le pareti cellulari sono quasi impermeabili all’anidride carbonica e che essa può penetrare nelle cellule soltanto in soluzione. Occorre insomma un contatto con una superficie cellulare umida che, esposta all’aria, comporta necessariamente una evaporazione. Pertanto ogni riduzione di traspirazione conduce a una limitazione nell’apportodi anidride carbonica; in altri termini, in una pianta verde fotosintesi e traspirazione sono intimamente legate. Oltre il 90 % dell’acqua traspirata da una pianta superiore viene eliminata attraverso gli stomi, piccole aperture dell’epidermide fogliare, regolate da turgore delle cellule di chiusura che le delimitano. I movimenti stomatici, di apertura e di chiusura, sono variamente influenzati da fattori ambientali: quantità d’acqua disponibile per la pianta, radiazione solare, temperatura concentrazione di anidride carbonica. Una quantizzazione di queste influenze è quanto mai difficile anche per il diverso comportamento delle varie specie. Ad esempio molte piante (cereali, leguminose, girasole, ecc.), indipendentemente dall’acqua disponibile, chiudono gli stomi di notte e li aprono durante il giorno; in molte specie un aumento della concentrazione di anidride carbonica ne provoca l’apertura; con temperature superiori ai 30-35°C si ha generalmente la chiusura degli stomi, ma questa può essere impedita da basse concentrazion, di anidride carbonica. Per i motivi ora detti e per il fatto che la quantità di acqua traspirata dipende anche dall’umidità relativa dell’aria e dalla ventilazione, solo a livello di ricerca è pensabile quantizzare che derivi da un’analisi del fenomeno fatta su tempi brevi; si dovrà invece, e questo è quanto interessa maggiormente dal punto di vista irriguo, fare riferimento a tempi lunghi (decade, mese). Nel passato si ricercava la quantità di acqua traspirata durante il ciclo vegetativo necessaria per formulare l’unità di peso di materia secca. La Tab. 6 ne fornisce un’esemplificazione piuttosto ampia. Attualmente, anche per la la non proporzionalità fra resa e competenza, si è abbandonata questa impostazione e si studia il fenomeno complessivo (evapotraspirazione), somma della traspirazione e della avaporazione dal suolo e dal soprasuolo. d) EVAPORAZIONE DA SPECCHIO LIQUIDO L’avaporazione consiste nel cambiamento di stato fra liquido e vapore. Il fenomeno, riferito a una superficie liquida, ha notevoli riflessi in campo irriguo, per le perdite che si possono avere al momento della provvista (evaporazione dei laghi), per quelle che si possono determinare durante la pratica irrigua e anche per le correlazioni con l’evapotraspirazione, suggerite da molti autori. Il fenomeno dell’evaporazione viene studiato in molti corsi; qui basta rammentare che essa dipende principalmente dalla radiazione, dalla temperatura dell’aria e dell’acqua, della ventilazione, della pressione, della qualità dell’acqua e dalla forma e dimensione della superficie evaporante. Le misure di evaporazione possono essere fatte con evaporimetri o con atmometri.

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Tabella 6 PIANTA Tommasi

(ITALIA) Manzoni (Italia)

Hellrigel (Germania)

Risler (Francia)

Toulaikoff (Russia)

Grano 300-392 270-360 399 - 316-756 Avena 311-351 - 376 250 347-655 Mais 154-241 170-190 - 216 - Orzo - 270 310 - 230-617 Segale - 250 - 380 - Barbabietola - 245 - - - Alfa alfa - 400-480 - - - Trifoglio - 500 330 263 -

Thom (Washington)

Briggs (Colorado)

Conti (Argentina)

Leather (India)

Ventskevich (Russia)

Grano 432 520-660 - 582 450-600 Avena 352 597 - 493 - Mais 249 320-420 343-760 337 200-400 Orzo 320 534 - 448 500-600 Segale - 685 - - 500-600 Patata 167 636 - - 300-600 Barbabietola 262 397 - - - Alfa alfa 446 831 1382 - 400-700 Trifoglio 484 797 - - 500-700

e)EVAPORAZIONE DAL SUOLO E DAL SOPRASSUOLO Tutte le condizioni ambientali che influiscono sull’evaporazione da specchio liquido intervengono anche a determinare l’evaporazione dal suolo. Tuttavia in questo caso cambia la natura della superficie evaporante nel senso che ora l’acqua, per vaporizzare, deve vincere anche le forze che la trattengono al terreno. I parametri che governano il fenomeno risultano perciò più numerosi. Essi possono essere raggruppati come segue:

- variabili climatiche: l’evaporazione aumenta all’aumentare della temperatura, della radiazione solare e della ventilazione, diminuisce all’aumentare dell’umidità dell’aria e della pressione atmosferica; l’evaporazione dipende dall’entità e dalla distribuzione delle precipitazioni, in particolare nel senso che piogge frequenti, discontinue e di altezza ridotta, aumentano l’evaporazione dal suolo e dal soprassuolo.

- variabili pedologiche: l’evaporazione dipende dal calore specifico, dalla conducibilità termica e dal colore del terreno, cresce all’aumentare dell’umidità del suolo e al diminuire della profondità della falda freatica.

- variabili agronomiche: la copertura vegetale riduce l’evaporazione dal terreno sia perche l’ombreggia e riduce il movimento dell’aria, sia perché, con la traspirazione, ne abbassa l’umidità; l’evaporazione si riduce notevolmente quando si ricorra a pacciamature; forti riduzioni si riscontrano anche in seguito alle lavorazioni del terreno.

f) EVAPOTRASPIRAZIONE Le moderne ricerche sui fabbisogni idrici hanno abbandonato lo studio separato dell’evaporazione dal suolo e del consumo’delle piante e hanno preso in esame il fenomeno globale, denominato evapotraspirazione (ET). L’evapotraspirazione è evidentemente condizionata da tutti i fattori fisici e biologici esaminati nei tre paragrafi precedenti. In particolare esistono dei periodi critici dello sviluppo vegetativo nei quali

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l’evapotraspirazione è molto intensa (a causa della sua componente traspirativa) e pertanto uno stress idrico può essere molto dannoso:

- per il grano, poco prima della formazione della spiga; - per il mais, prima e dopo l’apparizione delle infiorescenze maschili; - per il cotone, alla fioritura; - per l’alfa alfa, dopo il taglio; - per la soia, alla fioritura; - per il pomodoro, al momento dell’allegagione; - per il girasole, al momento della fioritura e della formazione dei semi; - per la barbabietola da zucchero, 3 o 4 settimane dopo l’emergenza; - per la patata, dalla formazione del tubero al raccolto; - per le arboree in genere, durante lo sviluppo più accentuato del frutto.

Certamente l’ET è un fenomeno assai complesso, fortemente variabile nel tempo, dipendente da una vera galassia di parametri climatici, pedologici, agronomici e colturali. Nei paragrafi seguenti si esamineranno i metodi di misura e i principali metodi di calcolo. g) MISURA DELL’ET - LISIMETRI Fra i metodi per la misura dell’evapotraspirazione vanno rammentati i lisimetri, serbatoi di varie dimensioni riempiti di terreno “il più possibile indisturbato” sul quale si impianta la vegetazione.

Figura 15

La Fig.15 mostra un tipo di lisimetro a peso di grosse dimensioni che consente di ricavare l’ET attraverso l’equazione del bilancio ideologico ET = A - D - ∆V dove gli afflussi si misurano con un pluviometro, i deflussi (superficiale e sotterraneo) attraverso i serbatoi di raccolta e la variazione del volume d’acqua contenuto nella cassa tramite pesatura. È ovvio che il lisimetro riproduce solo parzialmente le condizioni “di campo” poiché, a parte il disturbo sul suolo, non vengono presi in considerazione gli scambi idrici laterali sotterranei, l’afflusso superficiale e la risalita capillare. Esistono lisimetri più semplici, non “a peso”, nei quali ∆V viene determinata attraverso misure di umidità del terreno a varie profondità.

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h) MISURA DELL’ET - METODO DI BOWEN Il metodo di Bowen si basa sul bilancio energetico ed era riferito originariamente ad una massa d’acqua allo scopo di trovarne l’evaporazione dalla superficie libera. Il bilancio energetico di una massa d’acqua, ritenuti trascurabili gli scambi di calore per conduzione sul fondo e quelli connessi a processi chimici e biologici, può essere espresso con la seguente equazione Rn – C – λE + Qa = ∆Q (Rn = radiazione netta16; C= perdita di energia sotto forma di calore sensibile; λE = energia utilizzata per l’evaporazione; Qa= energia di advezione; ∆Q = variazione dell’energia immagazzinata nella massa d’acqua). Il rapporto β = C/λE viene denominato indice di Bowen. Si può scrivere

ZeK

CE E

p

∆∆

=γρ

λ

(λ = calore latente di vaporizzazione, in cal/g; E = evaporazione, in cm/s; ρ= densità dell’aria, in g/cm3; Cp = calore specifico dell’aria, in cal/g°C; γ = CpP/λε = costante psicrometrica dove P è la pressione atmosferica in mbar, ε è il rapporto fra i pesi molecolari dell’acqua e dell’aria; KE = coefficiente di diffusività del vapor d’acqua in cm2/s; ∆e = variazione della tensione di vapore, mbar; ∆Z = variazione di quota, in cm) e

ZtKCC cp ∆

∆= ρ

(C = calore sensibile, in cal; Kc = coefficiente di trasmissione del calore sensibile, in cm2/s; ∆t = variazione di temperatura in °C). Risulta:

et

KK

EC

E

c

∆∆

== γλ

β

Kc e KE variano di parecchi ordini di grandezza in funzione della velocità del vento; tuttavia si può ammettere che mediamente Kc= KE, per cui

et

∆∆

= γβ

con P = 1000 mbar e t = 20°C, Cp = 0,24 cal/g °C e λ = 585 cal/g, essendo ε = 0,62, risulta γ = 0,66 mbar/°C17.

16 Si ricordi che la radiazione globale risulta dalla somma della radiazione diretta Rs della radiazione diffusa Rd e della radiazione a onde lunghe RL emessa dall’atmosfera. Una frazione r (albedo) della somma Rs + Rd viene riflessa, mentre solo una frazione a (coefficiente di assorbimento termico) di RL viene assorbita. In più la superficie emette radiazioni a onde lunghe il cui ammontare è proporzionale alla 4a potenza della temperatura assoluta T con coefficiente di proporzionalità eguale al prodotto della costante di Stefan-Boltzman δ per il coefficiente di emissività termica ξ. La radiazione netta Rn risulta pertanto dalla seguente relazione: Rn = (1 - r) (Rs + Rd) + aRL – ξδT4 (δ = 0,817 10-10 cal/cm2 min °K)

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L’equazione del bilancio energetico, introducendo β, si può scrivere Rn = βλE + λE – Qa + ∆Q Da quest’ultima equazione si può ricavare l’evaporazione E. Il metodo di Bowen fu poi esteso dalia misura dell’evaporazione da specchio liquido alla misura dell’evapotraspirazione. Il bilancio energetico viene ora applicato alla superficie del suolo e del soprassuolo. Poiché una superficie non ha capacità termica la radiazione netta Rp deve essere totalmente dissipata; ciò avviene o con un aumento di temperatura del suolo e delle piante al di sotto della superficie prodotto da un flusso di calore nel suolo e nel soprassuolo G, o con un aumento della temperatura dell’aria che produce un flusso di calore sensibile, oppure infine tramite l’evaporazione che produce un flusso di calore latente λET. Se si trascurano l’energia messa in gioco nella fotosintesi (1-2 % di Rp) e il calore di advezione, si può scrivere Rn = G + C+ λET e ponendo C/λET = β Rn - G = λET (1 + β)

)1( βλ +−

=GRnET

Rn può esse misurata con un radiometro netto, G con geotermometri e et

∆∆

= γβ tramite psicrometri

posti a varie altezze. Il metodo di Bowen è poco usato nella pratica per vari motivi: difficoltà di ubicazione (superficie orizzontale e senza ostacoli per almeno un centinaio di metri), strumenti piuttosto sofisticati, inapplicabilità alle colture arboree. Specialmente in ambienti aridi il trascurare l’energia scambiata per advezione può causare errori notevoli. i) MISURA DELL’ET - EQUAZIONE DI PENMAN Penman, attraverso un’elaborazione abbastanza lunga, giunge a un’equazione che tiene conto sia della radiazione sia della ventilazione

( )λ

ρλ

+−+−

=1

/)( aspn reeCGRIET

dove Rn, G, ρ, γ, Cp, hanno il solito significato; I = pendenza della curva che lega la tensione di vapore es alla temperatura nel punto relativo alla misura, in mbar/°C; es = tensione di saturazione alla temperatura di misurazione all’altezza Z, in mbar; e = tensione di vapore all’altezza Z, in mbar; ra = resistenza aerodinamica, in s/cm, data da

UKZ

dZ

ra 2

2

0

ln

−

=

17 1 bar =106 dine/cm2 = 0,987 atm

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con U = velocità del vento in cm/s; K = costante di von Karman = 0,42 (numero puro); Z = altezza dell’anemometro in cm; Z0 = 0,13h, d ≡ 0,66h (h = altezza media delle piante). l) CALCOLO DELL’ETp - IMPOSTAZIONE CLASSICA I metodi di misura ora visti consentono di conoscere, con buona approssimazione, l’andamento nel tempo dell’ET nelle più varie condizioni climatiche, pedologiche e colturali. Tuttavia, la necessità di attrezzature relativamente sofisticate e costose e di personale specializzato hanno relegato questi metodi ai settori della ricerca e dei controlli. In sede progettuale quasi mai si hanno a disposizione serie temporali abbastanza estese di ET misurate con i metodi in parola. Questo fatto ha imposto la necessità di pervenire in qualche modo alla ET per via di calcolo. A questo proposito esiste un’impostazione che potremmo ormai definire classica (anni ‘50 e ‘60), caratterizzata dal fatto di trascurare o di mettere in netto subordine i parametri pedologici e colturali rispetto ai parametri climatici. Intanto, il parametro ricercato era l’Evapotraspirazione potenziale, definita come “l’ET di una coltura coltivata in campi abbastanza grandi, in condizioni pedologiche ottimali, con umidità del suolo ottimale, in perfette condizioni sanitarie, tale da raggiungere la massima produzione nell’ambiente dato”18. Sostanzialmente si affermava poi che l’ETp, così definita, e considerata su tempi abbastanza lunghi, era sostanzialmente indipendente dalla coltura e dal suo stadio di sviluppo. In fondo, si diceva, “se una coltura copre di più il terreno si avrà più traspirazione e meno evaporazione, e viceversa, in modo che la somma risulterà presso a poco costante”. Questa impostazione ha indotto molti autori a proporre delle formule empiriche, nate da semplici correlazioni a scatola chiusa, mettendo in conto i soli fattori climatici e, in qualche caso, solo subordinatamente, quelli biologici (formule di Blaney-Criddle, Hargreaves, Rycha, ecc.). Queste formule sono suscettibili di classificazione in quattro categorie:

- formule di Hedke, Lowry-Jonhson, Thornthwaite, Blaney-Criddle, Blaney-Morin, Quijano, ecc. che correlano l’evapotraspirazione alla temperatura dell’aria;

- formule di Hargreaves, Olivier, Bouchet, Rycha, ecc. che correlano l’evapotraspirazione all’evaporazione da specchio liquido;

- -formule di Haude, Papadakis, Halstead, Harnon, Olpatev, ecc. che correlano l’evapotraspirazione al deficit di umidità dell’aria;

- formule di Ture, Makkink, Jensen-Haine, Penman, ecc. che si basano sul bilancio energetico.

Di queste formule riportiamo qui di seguito quelle di Thornthwaite e di Ture, ancora largamente usate, mentre per quella di Blaney e Criddle, si fornirà nel paragrafo n) la versione modificata dalla FAO.

18 In altri termini l’ETp sarebbe il valore massimo della cosiddetta evapotrasposizione effettiva. Sulla riduzione dell’ET in funzione dell’umidità del suolo non si possono formulare regole di carattere generale.

24

Tabella 7: Formula di Thornthwaite – Indici termici mensili °C 0.0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 0 - - 0,01 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 1 0,09 0,10 0,12 0,13 0,15 0,16 0,18 0,20 0,21 0,23 2 0,25 0,27 0,29 0,31 0,33 0,35 0,37 0,39 0,42 0,44 3 0,46 0,48 0,51 0,53 0,56 0,58 0,61 0,63 0,66 0,69 4 0,71 0,74 0,77 0,80 0,83 0,85 0,88 0,91 0,94 0,97 5 1,00 1,03 1,06 1,09 1,12 1,16 1,19 1,22 1,25 1,29 6 1,32 1,35 1,39 1,42 1,45 1,49 1,52 1,56 1,59 1,63 7 1,66 1,70 1,74 1,77 1,81 1,85 1,89 1,92 1,96 2,00 8 2,04 2,08 2,12 2,15 2,19 2,23 2,27 2,31 2,35 2,39 9 2,44 2,48 2,52 2,56 2,60 2,64 2,69 2,73 2,77 2,84 10 2,86 2,90 2,94 2,99 3,03 3,08 3,12 3,16 3,21 3,25 11 3,30 3,34 3,39 3,44 3,48 3,53 3,58 3,62 3,67 3,72 12 3,76 3,81 3,86 3,91 3,96 4,00 4,05 4,10 4,15 4,20 13 4,25 4,30 4,35 4,40 4,45 4,50 4,55 4,60 4,65 4,70 14 4,75 4,81 4,86 4,91 4,96 5,01 5,07 5,12 5,17 5,22 15 5,28 5,33 5,38 5,44 5,49 5,55 5,60 5,65 5,71 5,76 16 5,82 5,87 5,93 5,98 6,04 6,10 6,15 6,21 6,26 6,32 17 6,38 6,44 6,49 6,55 6,61 6,66 6,72 6,78 6,84 6,90 18 6,95 7,01 7,07 7,13 7,19 7,25 7,31 7,37 7,43 7,49 19 7,55 7,61 7,67 7,73 7,79 7,85 7,91 7,97 8,03 8,10 20 8,16 8,22 8,28 8,34 8,41 8,47 8,53 8,59 8,66 8,72 21 8,78 8,85 8,91 8,97 9,04 9,10 9,17 9,23 9,29 9,36 22 9,42 9,49 9,55 9,62 9,68 9,75 9,82 9,88 9,95 10,01 23 10,08 10,15 10,21 10,28 10,35 10,41 10,48 10,55 10,62 10,68 24 10,75 10,82 10,89 10,95 11,02 11,09 11,16 11,23 11,30 11,37 25 11,44 11,50 11,57 11.64 11,71 11,78 11,85 11,92 11,99 12,06 26 12,13 12,21 12,28 12,35 12,42 12,49 12,56 12,63 12,70 12,78 27 12,85 12,92 12,94 13,07 13,14 13,21 13,28 13,36 13,43 13,50 28 13,58 13,65 13,72 13,80 13,87 13,94 14,02 14,09 14,17 14,24 29 14,32 14,39 14,47 14,54 14,62 14,69 14,77 14,84 14,92 14,99 30 15,07 15,15 15,22 15,30 15,38 15,45 15,53 15,61 15,68 15,76 31 15,84 15,92 15,99 16,07 16,15 16,23 16,30 16,38 16,46 16,54 32 16,62 16,70 16,78 16,85 16,90 17,01 17.09 17,17 17,25 17,30 33 17,41 17,49 17,57 17,65 17,73 17,81 17,89 17,97 18,05 18,13 34 18,22 18,30 18,38 18,46 18,54 18,62 18,70 18,79 18,87 18,95 35 19,03 19,11 19,20 19,28 19,36 19,45 19,53 19,61 19,69 19,78 36 19,86 19,93 20,03 20,11 20,20 20,28 20,36 20,45 20,53 20,62 37 20,70 20,79 20,87 20,96 21,04 21,13 21,21 21,30 21,38 21,47 38 21,56 21,64 21,73 21,81 21,90 21,99 22,07 21,16 22,25 22,33 39 22,42 22,50 22,59 22,68 22,77 22,86 22,95 23,03 23,12 23,21

25

Tabella 8: Formula di Thornthwaite – Coefficienti di latitudine Latitudine Nord

Gen. Feb. Mar. Apr. Mag. Giu. Lug. Ago. Set. Ott. Nov. Dic.

0° 1,04 0,94 1,04 1,04 1,04 1,01 1,04 1,04 1,01 1,04 1,01 1,04 5° 1,02 0,93 1,03 1,02 1,06 1,03 10,6 1,05 1,01 1,03 0,99 1,02 10° 1,00 0,91 1,03 1,03 1,08 1,06 10,8 1,07 1,02 1,02 0,98 0,99 15° 0,97 0,91 1,03 1,04 1,11 1,08 1,12 1,08 1,02 1,01 0,95 0,97 20° 1,03 1,05 1,13 1,11 1,24 1,11 1,02 25° 1,03 10,6 1,15 1,14 1,17 1,12 1,02 30° 1,03 1,08 1,18 1,17 1,20 1,14 1,03 31° 1,03 1,08 1,18 1,18 1,20 1,14 1,03 32° 1,03 1,08 1,19 1,19 1,21 1,15 1,03 33° 1,03 1,09 1,19 1,20 1,22 1,15 1,03 34° 1,03 1,09 1,20 1,20 1,22 1,16 1,03 35° 1,03 1,09 1,21 1,21 1,23 1,16 1,03 36° 1,03 1,10 1,21 1,22 1,24 1,16 1,03 37° 1,03 1,10 1,22 1,23 1,25 1,17 1,03 38° 1,03 1,10 1,23 1,24 1,25 1,17 1,04 39° 1,03 1,11 1,23 1,24 1,26 1,18 1,04 40° 1,03 1,11 1,24 1,25 1,27 1,18 1,04 41° 1,03 1,11 1,25 1,26 1,27 1,19 1,04 42° 1,03 1,12 1,26 1,27 1,28 1,19 1,04 43° 1,02 1,12 1,26 1,27 1,29 1,20 1,04 44° 1,02 1,13 1,27 1,28 1,30 1,20 1,04 45° 1,02 1,13 1,28 1,29 1,31 1,21 1,04 46° 1,02 1,13 1,29 1,31 1,32 1,22 1,04 47° 1,02 1,14 1,30 1,32 1,33 1,22 1,04 48° 1,02 1,14 1,31 1,33 1,34 1,23 1,05 49° 1,02 1,14 1,32 1,34 1,35 1,24 1,05 50° 1,02 1,15 1,33 1,36 1,37 1,25 10,6

Formula di Thornthwaite Per una durata di 360 ore diurne mensili (12 giornaliere) l’ETp mensile (cm) è data dalla formula

a

ItETp

= 106,1

con temperatura media del mese, in °C

∑=12

1iI (indice termico annuale)

514,1

5

=

ti (indice termico mensile)

a =675 @ 10-9 @ I3 -771 @ 10-7 I2+1792 @ 10-5 @ I + 0,4924 I coefficienti a e I dipendono soltanto dalla località e valgono per tutti i mesi. Gli indici termici mensili sono riportati nella Tab. 7. La formula di Thornthwaite è stata trovata per una durata di 360 ore diurne mensili; può essere però corretta moltiplicando il risultato per il “coefficiente di latitudine”, rapporto fra le ore diurne del mese e 360. I coefficienti di latitudine sono riportati in Tab. 8.

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Formula di Turc

( )15

504,0+

+=t

tiETp

ETp = evapotraspirazione potenziale mensile, in mm I = radiazione globale del mese considerato su una superficie orizzontale, in cal/cm2 giorno t = temperatura media mensile (°C) I può essere calcolata con la formula:

+=

NnII M 62,018,0

IM= radiazione massima (trasparenza dell’atmosfera uguale a 1) (Tab. 9) N = numero delle ore diurne nel mese (Tab. 10) n = durata, in ore, dell’insolazione effettiva nel mese (eliofania assoluta) La formula è stabilita per valori dell’umidità dell’aria superiori al 50%. Per valori inferiori si deve moltiplicare l’ETp trovata per il fattore

−+

70501 U

U = umidità relativa dell’aria in % Le due formule esposte, e le molte citate, sono ancora largamente in uso, specialmente su grandi superfici, a scala di bacino o regionale, e su tempi lunghi (mese o, al minimo, decade). A parte la grave manchevolezza del non tenere in nessun conto la coltura e il suo stadio di sviluppo,si tratta in ogni caso di formule empiriche derivate da correlazioni a scatola chiusa, che non prendono in considerazione i meccanismi del fenomeno, e che in più, assai spesso, mettono in conto addirittura un solo parametro climatico. Anche tenuto in ogni caso conto dell’importante direttiva di non estendere l’uso dei procedimenti al di là degli ambienti per i quali sono stati stabilii, le formule riportate possono in definitiva costituire soltanto una stima poco più che orientativa dell’ETp.

27

Tabella 9: Formula di Turc – Valori di IM (cal/cm2 giorno) latitudine Nord 0° 2° 4° 6° 8° 10° 12° 14° 16° 18° 20° 22° 24° Gen. 858 839 819 799 779 759 736 713 690 666 642 616 589 Feb. 888 875 862 849 835 821 804 786 768 750 732 711 890 Mar. 890 887 884 881 877 873 866 858 850 842 834 820 806 Apr. 862 869 876 882 888 894 896 898 900 901 902 898 894 Mag. 816 830 844 858 872 885 894 903 912 921 930 934 938 Giu. 790 807 824 841 857 873 886 898 910 922 934 942 950 Lug. 804 819 834 849 864 879 890 900 910 920 930 935 940 Ago. 833 843 853 862 871 880 885 890 894 898 902 900 898 Set. 875 875 874 874 873 872 867 861 855 849 843 832 821 Ott. 880 870 860 850 840 830 815 800 785 770 755 736 717 Nov. 860 842 824 805 786 767 645 623 601 579 656 631 606 Dic. 842 821 800 779 757 735 710 685 660 635 610 581 553 26° 28° 30° 32° 34° 36° 38° 40° 42° 44° 46° 48° 50° Gen. 562 537 508 480 451 422 393 364 335 306 250 250 222 Feb. 668 646 624 599 573 547 521 495 468 441 287 287 360 Mar. 792 778 764 746 728 710 692 673 651 629 585 585 562 Apr. 890 885 880 871 862 853 743 833 820 806 778 778 764 Mag. 942 946 950 949 948 947 948 944 940 935 925 925 920 Giu. 958 965 972 975 976 981 983 985 985 984 983 983 983 Lug. 945 950 955 956 957 957 958 958 954 950 942 942 938 Ago. 896 894 891 885 879 872 865 858 847 836 812 812 800 Set. 810 799 788 773 758 742 726 710 690 670 628 628 607 Ott. 698 678 658 634 610 586 561 536 510 484 431 431 404 Nov. 580 554 528 501 474 446 418 390 362 333 275 275 246 Dic. 525 497 469 439 410 381 382 323 294 265 208 208 180

m) CALCOLO DELL’ETp - STANDARDS FAO La FAO (Crop water requirements, 1977) ha indicato per il calcolo dell’ETp delle procedure standard che, considerata l’importanza dell’ente proponente e la vastità della sua area di intervento, devono essere necessariamente tenute in considerazione. D’altra parte si tratta di metodologie affatto moderne e, in più, l’attenersi a tali standards conduce al grosso vantaggio della confrontabilità dei risultati ottenuti. L’ipotesi classica della assoluta prevalenza dei fattori climatici viene abbandonata attraverso l’introduzione dell’evapotraspirazione potenziale di riferimento ETpr e del coefficiente colturale Kc.

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Tabella 10: Formula di Turc – Valori di N (ore) latitudine Nord 0° 2° 4° 6° 8° 10° 12° 14° 16° 18° 20° 22° 24° Gen. 375 372 369 366 363 360 357 354 351 348 344 340 336 Feb. 342 341 339 337 335 333 331 330 328 327 325 323 321 Mar. 375 375 375 374 374 374 374 374 373 373 373 373 373 Apr. 363 364 366 367 369 370 371 373 374 376 378 379 381 Mag. 375 378 381 384 387 390 393 396 399 402 406 410 418 Giu. 363 366 369 373 377 381 384 388 392 296 400 408 412 Lug. 375 378 381 384 387 391 394 398 402 406 410 413 417 Ago. 375 377 379 381 383 386 388 390 392 394 397 399 402 Set. 363 363 364 364 365 365 366 366 367 367 368 368 369 Ott. 375 374 373 372 370 369 368 367 366 364 363 361 360 Nov. 363 361 359 357 354 351 348 345 342 339 336 333 330 Dic. 375 372 369 365 361 357 354 350 342 342 338 334 330 26° 28° 30° 32° 34° 36° 38° 40° 42° 44° 46° 48° 50° Gen. 332 328 324 320 316 311 306 301 294 287 280 273 266 Feb. 319 316 313 311 309 307 304 301 298 295 292 288 284 Mar. 372 372 372 372 372 371 371 371 370 370 370 369 369 Apr. 384 385 387 389 391 395 395 398 401 404 407 410 413 Mag. 421 421 425 429 433 441 441 446 452 458 465 472 479 Giu. 317 417 422 427 432 443 443 449 457 465 473 481 490 Lug. 421 425 355 434 439 449 449 455 462 469 476 484 492 Ago. 404 407 320 413 416 422 422 425 429 434 439 444 449 Set. 369 370 317 371 372 373 373 374 375 376 377 378 379 Ott. 359 357 429 354 352 348 348 346 344 342 340 337 334 Nov. 327 324 410 316 312 304 304 300 295 290 284 278 272 Dic. 326 322 371 312 307 297 207 291 283 276 269 261 253

L’ETpr è definita come “l’ETp da una vasta superficie di erba verde, di uniforme altezza (8 -15 cm), abbastanza fitta da ombreggiare completamente la superficie del suolo”. Per il calcolo dell’ETpr vengono proposti quattro metodi risultanti da manipolazioni di “formule classiche”

- formula di Blaney e Criddle (modificata) - metodo della radiazione (formula di Makkink modificata) - metodo di Penman (modificato) - metodo dell’evaporimetro (da Hargreaves)

Il primo e il quarto di tali metodi verranno illustrati rispettivamente nei paragrafi n) e o). Moltiplicando l’ETpr per il competente coefficiente colturale Kc, è possibile trovare l’ETp per una data coltura in una determinata fase del suo sviluppo. Le modalità di valutazione dei Kc saranno illustrate nel paragrafo p). n) STANDARDS FAO - FORMULA DI BLANEY e CRIDDLE MODIFICATA La formula proposta è la seguente: ETpr = cp (0,46t + 8) dove:

- ETpr = evapotraspirazione potenziale di riferimento, media del mese considerato, in mm/giorno

- t = temperatura media mensile, in °C

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- p = rapporto, in percentuale, fra le ore diurne del giorno medio del mese considerato e il totale annuo delle ore diurne (Tab. 11).

- e = coefficiente correttivo dipendente dall’umidità relativa minima (URmin), dalla eliofania relativa (n/N) e dalla velocità del vento media diurna (U).

ETpr può essere reperita graficamente sui diagrammi di Fig.16, una volta calcolata l’espressione p (0,46t + 8), riportata in ascisse. Nella Fig.16 sono riportati i tre livelli di URmin (umidità relativa minima dell’aria durante il giorno, di solito registrata fra le 13 e le 16), tre livelli di rapporto n/N fra le ore di sole e le ore diurne, tre livelli di velocità del vento media diurna. Come tutti i metodi che mettono in conto un solo parametro climatico, e in particolare la temperatura, la formula di Blaney e Criddle deve essere usata con molta prudenza nella fascia equatoriale, (dove le temperature si mantengono quasi costanti, ma altri fattori del clima possono cambiare), ad elevata altitudine (temperature medie basse a causa di notti fredde, ma forte radiazione durante il giorno), in zone costiere (dove, per l’influenza del mare, è debole la correlazione fra temperatura e radiazione), ad elevata latitudine (lunghezze del giorno elevate e quindi p elevato, ma bassa radiazione). o) STANDARDS FAO - METODO DELL’EVAPORIMETRO Per periodi superiori alla decade, viene proposta la seguente formula: ETpr = Kp Epan dove:

- Kp è il cosiddetto coefficiente dell’evaporimetro, o coefficiente pan; - Epan è l’evaporazione misurata all’evaporimetro.

La formula conduce a risultati soddisfacenti per la correlazione, tutto sommato piuttosto stretta, che lega l’evaporazione da evaporimetro all’evaporazione potenziale di riferimento, anche se, ad esempio, la riflessione della radiazione è completamente diversa e completamente diversi sono i valori notturni (l’evaporazione immagazzina calore durante il giorno, la maggior parte delle colture non traspira durante la notte).

Tabella 11 Nord Gen. Feb. Mar. Apr. Mag. Giu. Lug. Ago. Set. Ott. Nov. Dic.

Latitudine Sud Lug. Ago. Set. Ott. Nov. Dic. Gen. Feb. Mar. Apr. Mag. Giu.

60° 0,15 0,20 0,26 0,32 0,38 0,41 0,40 0,34 0,28 0,22 0,17 0,13 58° 0,16 0,21 0,26 0,32 0,37 0,40 0,39 0,34 0,28 0,23 0,18 0,15 56° 0,17 0,21 0,26 0,32 0,36 0,39 0,38 0,33 0,28 0,23 0,18 0,16 54° 0,18 0,22 0,26 0,31 0,36 0,38 0,37 0,33 0,28 0,23 0,19 0,17 52° 0,19 0,22 0,27 0,31 0,35 0,37 0,36 0,33 0,28 0,24 0,20 0,17 50° 0,19 0,23 0,27 0,31 0,34 0,36 0,35 0,32 0,28 0,24 0,20 0,18 48° 0,20 0,23 0,27 0,31 0,34 0,36 0,35 0,32 0,28 0,24 0,21 0,19 46° 0,20 0,23 0,27 0,30 0,34 0,35 0,34 0,32 0,28 0,24 0,21 0,20 44° 0,21 0,24 0,27 0,30 0,33 0,35 0,34 0,31 0,28 0,25 0,22 0,20 42° 0,21 0,24 0,27 0,30 0,33 0,34 0,33 0,31 0,28 0,25 0,22 0,21 40° 0,22 0,24 0,27 0,30 0,32 0,34 0,33 0,31 0,28 0,25 0,22 0,21 35° 0,23 0,25 0,27 0,29 0,31 0,32 0,32 0,30 0,28 0,25 0,23 0,22 30° 0,24 0,25 0,27 0,29 0,31 0,32 0,31 0,30 0,28 0,26 0,24 0,23 25° 0,24 0,26 0,27 0,29 0,30 0,31 0,31 0,29 0,28 0,26 0,25 0,24 20° 0,25 0,26 0,27 0,28 0,29 0,30 0,30 0,29 0,28 0,26 0,25 0,25 15° 0,26 0,26 0,27 0,28 0,29 0,29 0,29 0,28 0,28 0,27 0,26 0,25 10° 0,26 0,27 0,27 0,28 0,28 0,29 0,29 0,28 0,28 0,27 0,26 0,26 5° 0,27 0,27 0,27 0,28 0,28 0,28 0,28 0,28 0,28 0,27 0,27 0,27 0° 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27

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Qui di seguito si farà riferimento al più diffuso degli evaporimetri, l’U.S.W.B. class A pan19, anche se è possibile, con gli standards FAO, partire dai dati di un qualsiasi evaporimetro (Colorado sunken pan, Australian pan ecc.). Per il classe A i coefficienti Kp risultano dalla Tab. 12. Vengono innanzitutto distinti il caso A di evaporimetro piazzato in zona con colture di bassa taglia dal caso B di evaporimetro piazzato su terreno privo di vegetazione. Il Kp viene fatto dipendere dalla velocità media giornaliera del vento (Km/g), dall’umidità media giornaliera dell’aria e dalla estensione d nel verso contrario al vento dominante della zona a colture di bassa taglia (caso A) o della zona priva di vegetazione (caso B).

Tabella 12 Caso A Caso B

Urm (%) <40 40 - 70 >70 <40 40 - 70 >70 Velocità del vento d (m) 175 Km/g | 2 m/sec 1 0,55 0,65 0,75 0,70 0,80 0,85

10 0,65 0,75 0,85 0,60 0,70 0,80 100 0,70 0,80 0,85 0,55 0,65 0,75 1000 0,75 0,85 0,85 0,50 0,60 0,70

175 – 425 Km/g | 2 – 5 m/sec 1 0,50 0,60 0,65 0,65 0,75 0,80 10 0,60 0,70 0,75 0,55 0,65 0,70 100 0,65 0,75 0,80 0,50 0,60 0,65 1000 0,70 0,80 0,80 0,45 0,55 0,60

425 – 700 Km/g | 5 – 8 m/sec 1 0,45 0,50 0,60 0,60 0,65 0,70 10 0,55 0,60 0,65 0,50 0,55 0,65 100 0,60 0,65 0,70 0,45 0,50 0,55 1000 0,65 0,70 0,80 0,40 0,45 0,55

>700 Km/g | >8 m/sec) 1 0,40 0,45 0,50 0,50 0,60 0,65 10 0,45 0,55 0,60 0,45 0,50 0,55 100 0,50 0,60 0,65 0,40 0,45 0,50 1000 0,55 0,6 0,65 0,35 0,40 0,45

L’evaporimetro deve essere di regola collocato in zona aperta. La vicinanza di una coltura alta può provocare un aumento dei Kp indicati in Tab. 12 fino al 10% in zone umide poco ventose e fino al 30% in zone ventose e secche. p) STANDARDS FAO - COEFFICIENTI COLTURALI Per le colture annuali si utilizza per il calcolo dei Kc la metodologia che verrà ora illustrata, per le colture poliennali si rimanda senz’altro, per ragioni di spazio, alla pubblicazione citata. Il ciclo vegetativo viene diviso in quattro stadi:

I) dalla nascita a un copertura del suolo pari a circa il 10% II) fino a una copertura del 70 – 80% III) fino all’inizio della maturazione IV) fino alla maturazione completa

Il Kc del periodo I si reperisce in funzione dell’ETpr e del turno medio di irrigazione nel diagramma di Fig. 17.

19 L’evaporimetro classe A è un recipiente cilindrico (diam 121 cm, altezza 25,4 cm) in lamiera zincata (0,8 mm) montato.su un telaio in legno, 15 cm al di sopra della superficie del suolo; il pelo libero deve essere compreso tra i 5 cm e i 7,5 cm di distanza dal bordo superiore (distanze maggiori possono provocare notevoli variazioni).

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Figura 17

Per il periodo III e per la fine del periodo IV i valori di Kc si reperiscono sulla Tab. 13, in funzione dell’umidità relativa minima, della velocità del vento e della coltura. Per i periodi II e IV i Kc si trovano tramite interpolazione lineare.

Tabella 13 Umidità relativa min. (%) >70 <20 Velocità del vento (m/s) 0-5 5-8 0-5 5-8 Stadio di sviluppo 3 4 3 4 3 4 3 4 Specie: Arachide 0,95 0,55 1,00 0,55 1,05 0,60 1,10 0,50 Avena 1,05 0,25 1,10 0,25 1,15 0,20 1,20 0,20 Barbabietola da zucchero 1,05 0,90 1,10 0,95 1,15 1,00 1,20 1,00 Carota 1,00 0,70 1,05 0,75 1,10 0,80 1,15 0,85 Cipolla 0,95 0,75 0,95 0,75 1,05 0,80 1,10 0,85 Cotone 1,00 0,70 1,05 0,75 1,05 0,80 1,10 0,85 Fagiolo 0,95 0,85 0,95 0,85 1,10 0,90 1,05 0,90 Frumento 1,05 0,25 1,10 0,25 1,15 0,20 1,20 0,20 Girasole 1,05 0,40 1,10 0,40 1,15 0,35 1,20 0,35 Lino 1,00 0,25 1,05 0,25 1,10 0,20 1,15 0,20 Mais 1,05 0,55 1,10 0,55 1,15 0,60 1,20 0,60 Patata 1,05 0,70 1,10 0,70 1,15 0,75 1,20 0,75 Peperone 0,95 0,80 1,10 0,85 1,05 0,85 1,10 0,90 Pisello 1,05 0,95 1,10 1,00 1,15 1,05 ,20 1,10 Pomodoro 1,05 0,60 1,10 0,60 1,20 0,65 1,25 0,65 Soia 1,00 0,45 1,05 0,45 1,10 0,45 1,15 0,45 Sorgo 1,00 0,50 1,05 0,50 1,10 0,55 1,15 0,45 Zucca 0,90 0,70 0,90 0,70 0,95 0,75 1,00 0,80

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1.3 PARAMETRI IRRIGUI a) DEFICIT PLUVIOMETRICO - DEFICIT AGRICOLO Il deficit pluviometrico (DP) relativo ad un intervallo di tempo (generalmente un mese) si definisce come differenza fra l’ETp e altezza di precipitazione (P) relative allo stesso intervallo: DP = ETp - P Non è sempre necessario che l’acqua di irrigazione supplisca al DP, perché le piante possono attingere alla “riserva utilizzabile” (o “acqua disponibile”) del suolo costituita durante i mesi affetti da valori negativi del DP. La riserva utilizzabile è pari al volume immagazzinato nello spessore di terreno esplorabile dalle radici fra il punto di ritenzione e il punto di appassimento. È noto, d’altra parte, che in vicinanza del punto di appassimento l’acqua può essere estratta dal suolo con difficoltà. Si definisce allora la riserva “facilmente” utilizzabile (RFU), assumendo come limite inferiore di umidità la soglia di intervento. La RFU dipende essenzialmente dalla natura del suolo, dalla profondità del suolo, dalla profondità delle radici, dalle eccedenze di precipitazioni invernali. Si può adesso definire il deficit agricolo come differenza tra quello pluviometrico e la frazione K della RFU attribuita al periodo preso in esame (di solito si ammette che P possa essere valutata per intero, senza tener conto del suo possibile non immagazzinamento nel suolo e si trascurano gli scambi idrici col sottosuolo, sia positivi -percolorazione- sia negativi- risalata capillare-)20. DA = ETp - P - K (RFU) Il deficit agricolo di un certo mese è evidentemente variabile da un anno all’altro. È quindi necessaria una analisi frequenziale intesa a reperire non una semplice media, ma un valore di poco inferiore al DA di punta. b) EFFICIENZA DELL’IRRIGAZIONE L’efficienza dell’irrigazione (η) tiene conto delle perdite che si possono avere per colatura, percolazione in profondità, evaporazione e disuniformità di distribuzione. Indicata con Hu l’altezza d’acqua immagazzinata nello strato utile del terreno21 e con H l’altezza somministrata alla parcella, si ha:

100%;HH

HH up == ηη

Quella ora definita è l’efficienza “alla parcella”; se si vuoi tener conto anche delle perdite nei conduttori, bisogna moltiplicare (η) per l’efficienza del trasporto, dipendente dal tipo di conduttore, dal suo sviluppo e dalle modalità di 20 Ad esempio, nei nostri climi, per i mesi della tarda primavera, può aversi per effetto della RFU,un deficit pluviometrico positivo con un deficit agricolo nullo. 21 Secondo un’altra definizione per Hu si dovrebbe intendere l’altezza utilizzata dalle piante il che conduce evidentemente a considerare valori di η più piccoli.

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distribuzione. Per comprensori medio-grandi si possono ritenere validi i seguenti valori indicativi: canali in terra 0,3 - 0,6; canali rivestiti 0,8 - 0,95; tubi 0,95 - 0,98. A titolo di esempio, si considerino i dati della Tab. 14 relativi ad alcuni sistemi irrigui statunitensi.

Tabella 14 Sistema irriguo

Lunghezza canali (km)

Terreno prevalente

Derivazione Consegna

Efficienza trasporto

in terra rivestiti (mm/anno) (%) YUMA (Ariz. – Ca) (20.800 ha)

538 medio impasto

3220 900

28

FORT SHAW (Montana) (3.060)

158 pesante 1210 460

38

TIETON (Washington) (11.040)

400 136 leggero 1020 753

74

È importante notare fin d’ora che nelle irrigazioni di superficie prevalgono e perdite per colatura e percolazione profonda; in più, siccome, come si vedrà le dosi debbono essere abbondanti, l’efficienza può essere bassissima quando siano minime le esigenze idriche delle piante (ad esempio piante giovanissime). Con l’irrigazione a pioggia invece, se ben dosata, prevalgono le perdite per evaporazione. L’efficienza alla parcella raggiunge in genere valori molto elevati con l’irrigazione localizzata e la subirrigazione. c) COMPETENZE Le considerazioni svolte finora consentono di valutare, in qualche modo, il deficit agricolo diun assegnato intervallo di tempo. Questo parametro, tenuto conto dell’efficienza, dovrebbe identificarsi con la competenza, cioè con il volume d’acqua irrigua da assegnare a una determinata superficie per un determinato periodo di tempo. Definito “campagna irrigatoria” il periodo che intercorre fra l’inizio e la fine dell’irrigazione, si definisce “competenza annua” (m3/ha) il volume da assegnare all’ettaro durante tutta la campagna. Secondo Rebour, per i paesi del bacino del Mediterraneo le competenze annue dovrebbero assumere i valori esposti nella Tab. 15.

Tabella 15 Coltura Competenza

annua (m3/ha) Coltura Competenza

annua (m3/ha) Agrumi 6000 Cavolfiore 8000 Vite 1500 Barbab. zuc. 7500 Carciofo 9400 Alfa alfa 11000 Patata 3700 Mais 7000 Pomodoro 7500 Riso 20000

I valori consuetudinari, minimi e massimi di competenza annua per le diverse regioni italiane, sono riportati nella Tab. 16 (da Cancellara). Si noti l’enorme influenza della disponibilità. Si definisce “competenza continua” (l/s ha) il rapporto fra la competenza annua e la campagna irrigatoria. Non è però sufficiente considerare annua e continua, perché bisogna prendere in esame le competenze mensili e le competenze continue mensili. Ad esempio, nelle regioni del bacino Mediterraneo, secondo Poirée e Ollier, possono ammettersi valori come quelli in Tab. 17.

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Tabella 16 Competenza annua (m3/ha) Regione Agrumi Ortaggi Prati

Pianura Padana - 2.500-9.000 5.000-28.000 Romagna-Marche - 6.500-16.000 - Liguria - 5.500-9.000 - Toscana - 3.000-20.000 3.000-19.000 Umbria-Lazio - 10.000 5.000-9.000 Campania 3.000-12.000 3.000-5.000 - Abruzzo-Molise - 11.000-20.000 8.000-12.000 Puglia 1.000-2.500 1.000-5.000 2.000-5.000 Calabria-Basilicata 3.000-9.000 7.500-18.000 6.000-9.000 Sicilia 6.000-8.000 8.000-16.000 - Sardegna - 11.000-13.000 10.000-13.000

Tabella 17 Coltura Aprile Maggio Giugno Luglio Agosto Settembre Competenza

annua Grano 150 450 1.200 900 - - 2.700 Avena - 600 1.500 1.200 - - 3.300 Mais 1.200 1.500 1.500 1.800 1.800 - 7.800 Riso - 5.000 5.000 5.000 5.000 - 20.000 Barb. zuc. 1.500 1.800 1.800 1.800 - - 6.900 Patata 800 1.200 1.200 1.200 1.200 - 5.600 Pomodoro 1.000 1.200 1.800 1.800 1.800 - 7.600 Prati 1.200 1.200 1.800 2.100 2.100 1.200 9.600 Fruttiferi - - 750 750 750 750 3000

Un parametro molto interessante è la competenza continua riferita al mese di maggior fabbisogno. Ad esempio, per prati, secondo la Tab. 17, si avrebbe (mese di luglio e agosto):

8,036,8

2130400.86000.1100.2

max ===q l/s ha

d) DOSE, ORARIO, TURNO22 Poiché il suolo gioca un ruolo di serbatoio, non sarebbe conveniente immettere con continuità nella parcella irrigua la competenza continua (questo procedimento sarebbe fra l’altro impossibile, a meno che non si adottassero tecniche irrigue particolari come un’irrigazione localizzata continua). Si interverrà perciò saltuariamente dando l’acqua a intervalli e utilizzando evidentemente una portata superiore alla competenza continua. Si considerino le seguenti definizioni:

- Dose o volume unitario di adacquatura (D) è il volume d’acqua fornito durante un’adacquatura (m3/ha; mm).

- Orario (O) è la durata dell’ adacquatura. - Turno (T), o ruota, è l’intervallo di tempo fra l’inizio di un’adcquatura e l’inizio della

successiva23.

22 In questo e nel successivo paragrafo si intende riferirsi principalmente alla consegna periodica (v. II.3). 23 La dose, l’orario e il turno possono essere riferiti ad una qualsiasi unità territoriale (se la dose è fornita in mm, però, è pleonastico il riferimento alla superficie; se la superficie è abbastanza grande – vedi I. 3 e - non ha senso parlare di orario e di turno). Qui il riferimento è normalmente fatto all’ettaro.

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Per ridurre al minimo il numero di adacquature, occorre che la dose sia la massima possibile, compatibilmente con la necessità di minimizzare le perdite d’acqua. Le piante hanno a disposizione, nel suolo, l’acqua corrispondente alla differenza fra capacità di campo e umidità al punto di appassimento. Se, ad esempio, un suolo è caratterizzato da: capacità di campo = Uvr = 0,32 punto di appassimento = Uva = 0,17 Per ogni m3 il suolo “in posto” le piante avranno a disposizione 1 · (0,32- 0,17) = 0,15m3 = 150 l di acqua. Se, per ipotesi, la pianta presentasse una profondità radicale utile di 60 cm la dose da assegnare a un ettaro potrebbe essere: 10.000 · 0,6 · 0,15 = 900 m3/ha Questo calcolo è tuttavia estremamente sommario e sostanzialmente errato. Una valutazione più precisa dovrebbe tener conto che l’assunzione di acqua da parte delle radici è diversa a seconda dell’umidità del terreno e della profondità e che il disseccamento del suolo non è uniforme. In più, e questa è la considerazione più importante, l’umidità minima limite di intervento è di molto superiore, per la maggior parte delle colture, ad Ua; in altri termini, non si può pensare neanche di avvicinarsi al punto di appassimento. A titolo indicativo vale il seguente elenco di intervalli di tensione (in atm.) relativi alla produzione ottimale (cfr. Tab.2). Canna da zucchero, fragola, sedano..............................................0,3 - 0,4 Tabacco, carota, cipolla, lattuga....................................................0,3 - 0,7 Limone, arancio ............................................................................0,3 - 1,0 Pompelmo......................................................................................0,3 - 1,2 Banana, pomodoro ........................................................................0,3 - 1,5 Barbabietola da zucchero, mais, medica........................................0,3 - 2,0 Ad ogni modo, a parte questi intervalli ottimali, esistono vari metodi per stabilire la tensione limite di intervento: indicatori visivi, indicatori di crescita, misure dello stato idrico della pianta. Fra gli indicatori visivi si ricordi: l’appassimento, applicabile senza troppi rischi a poche colture per le quali sia pronta la risposta alla stress idrico (mais pomodoro, girasole, banana, papaia, che possono funzionare quindi anche come piante spia); cambiamento di colore (ad es. le foglie di cotone, arachide, fagiolo diventano scure in dipendenza dello stress idrico); movimenti (ad esempio le foglie di sorgo, mais, arachide, fagiolo, tendono ad arricciarsi); essudazione (riscontrabile in molte piante floreali). Gli indicatori di crescita sono meno impiegati; qualche successo ha avuto l’analisi della crescita dei frutti (agrumi, meli) e della crescita dei fusti (canna da zucchero). Le misure dello stato idrico della pianta si può dire che non abbiano finora avuto diffuse applicazioni pratiche; esse si riferiscono principalmente alla misura del contenuto in acqua, del potenziale dell’acqua nella pianta (bomba di pressione) e della resistenza stomatica. Per tutti i motivi ora detti la dose è inferiore, e talvolta di molto, alla dose corrispondente all’acqua disponibile. Per uno strato di suolo abbastanza sottile perché si possa considerare per tutti i suoi punti uniforme l’umidità si potrà scrivere:

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D =γa/γ · (Ur-Us)s con D in mm, γa/γ peso specifico apparente del suolo relativo all’acqua, Ur eUs rispettivamente umidità alla capacità di campo e alla soglia di intervento, s spessore dello strato, in mm. Indicato con N il numero dei turni in un mese si ha:

DmesedelcompetenzaN =

e si assume, per N, il numero intero immediatamente superiore al risultato del quoziente. Ad esempio, la competenza del mese in questione sia 1150 m3/ha e D valga 300 m3/ha:

84,3300150.1

==N

Si assume allora N = 4, per cui la dose effettivamente impiegata risulta:

2874150.1

==D m3/ha

Poiché la competenza mensile varia, deve variare, da mese a mese, anche il prodotto D N. Generalmente si mantiene inalterata la dose e per i mesi di minor fabbisogno si diradano i turni. e) CORPO D’ACQUA Il corpo d’acqua o modulo (m) è la portata che si immette nella parcella da irrigare. Esso è legato alla dose e all’orario dall’ovvia relazione

ODm =

(D = dose della parcella; O = orario della parcella). Come gli altri parametri irrigui, il corpo d’acqua può essere riferito a un’unità territoriale qualsiasi . In particolare ha interesse distinguere il “corpo d’acqua parcellare” ora definito e il corpo d’acqua distributivo, portata di cui dispone l’utente (una grossa azienda può disporre anche di più corpi d’acqua). Il valore minimo del corpo d’acqua parcellare dipende dalla tecnica irrigua adottata. Nel caso di irrigazioni “di superficie”, ossia quando l’acqua si muove sul terreno nella fase iniziale dell’adacquamento (irrigazioni per sommersione, per scorrimento, per infiltrazione da solchi), il corpo d’acqua parcellare dipende strettamente dalla velocità di infiltrazione e dall’area della parcella irrigua. Un esempio varrà a chiarire questa dipendenza. Si immagini un terreno con velocità di infiltrazione stabilizzata Ki = 0,00001 m/s e si versi su questo una portata di 0,1 l/s: l’acqua si spande fino a coprire una superficie A che verifichi la relazione: KiA = 0,0001 m3/s

1000001,00001,0

==A m2

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Pertanto la relazione fra corpo d’acqua parcellare, velocità d’infiltrazione stabilizzata e area della parcella irrigua è la seguente m = KiA In pratica, per la sommersione sarà m > KiA perché una parte di acqua in una prima fase non deve infiltrarsi e costituire appunto l’acqua di sommersione. Lo stesso sarà per lo scorrimento, poiché, generalmente, si ammette di avere una portata di colatura non nulla. Nel caso dell’ infiltrazione da solchi A è soltanto l’area della superficie relativa ai solchi. L’area della parcella irrigua sarà A’ = αA con α > 1 dipendente dalla dimensione trasversale dei solchi e dalla loro distanza. È importante anche notare che nel caso di orari brevi K, va sostituita con la velocità di infiltrazione media. Da quanto ora detto si capisce come, non potendosi normalmente fare parcelle irrigue di dimensioni troppo piccole, il corpo d’acqua nelle irrigazioni di superficie non possa assumere valori troppo bassi. Nel caso dell’irrigazione a pioggia la nozione di corpo d’acqua parcellare è molto meno rigida: essa può essere fatta anche con moduli modesti, corrispondenti, al limite, alla portata di un solo irrigatore. Anche qui, ad ogni modo, deve essere rispettata una relazione fra velocità di infiltrazione, portata dell’irrigatore e area della superficie irrigata in modo che l’intensità di aspersione non superi quella di infiltrazione. Il corpo d’acqua parcellare assume valori ancora più piccoli nel caso dell’irrigazione a goccia e della subirrigazione, fino a coincidere, talvolta, con la competenza continua. Il corpo d’acqua distributivo deve essere almeno eguale a quello parcellare (a meno che non vi sia possibilità di immagazzinamento). Non è d’altra parte opportuno un valore troppo alto che comporta conduttori di grosse dimensioni (e quindi costosi) e difficoltà di regolazione (normalmente si desidera che il modulo possa essere “condotto” da una sola persona): il limite superiore si aggira sui 100 l/s. Il corpo d’acqua è legato al turno, all’orario e alla competenza continua dalla proporzione (S = superficie).

TmqS σ

=

Il rapporto σT si chiama grado di libertà dell’utente.

Se qS = m il grado di libertà è1 e l’utente deve irrigare tutto il tempo ossia il modulo gli deve venir consegnato con continuità, 24 ore su 24 . In questo caso il modulo coincide, per l’azienda, con la competenza continua e non ha più senso parlare di orario e di turno. Qualora la superficie dell’azienda superi il valore S ora detto, essa riceverà due moduli con intermittenza, (oppure uno continuo e uno intermittente) oppure ancora, con continuità, un corpo d’acqua e un “corpo d’acqua tagliato”. Se invece la superficie vale 2S, l’azienda riceverà con continuità due moduli, e così via. Ovviamente, se nel comprensorio in questione, per motivi vari (impossibilità di irrigazione o immagazzinamenti notturni, problemi di mano d’opera ecc.), si dedica solo una parte della giornata all’irrigazione (r = rendimento di utilizzazione = rapporto fra le ore di irrigazione giornaliere e le 24 ore), il grado di libertà presenta un valore minimo pari a 1/r > 1.

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1.4 ESERCITAZIONI E COMPLEMENTI a) RICHIAMI SU ALCUNE PROPRIETÀ FISICHE DEL SUOLO - composizione granulometrica Le particelle che compongono il suolo vengono classificate secondo le loro dimensioni in (Ass. int. scienza del Suolo - 1926):

- scheletro > 2mm - terra fine < 2mm

colloidi argillosi e humus < 2µ limo fra 2µ. e 20µ. sabbia fine fra 20µ. e 200µ. sabbia grossa fra 200µ. e 2mm

La più importante variante a questa classificazione riguarda il considerare il limo compreso fra 2µ, e 50µ., la sabbia fine tra 50µ. e 200µ, il resto invariato. L’analisi granulometrica viene fatta in una prima fase tramite setacciamento, in seguito tramite sedimentazione (Stokes) o levigazione (Kopecky). La denominazione dei vari tipi di terreno, a seconda della granulometria, può essere ricavata dalle due “scale” di Fig.18 (U.S. Department of Agriculture) e 19 (scala internazionale).

Figura 18 Figura 19

- Porosità (P) La porosità è definita come rapporto, espresso spesso in percentuale, fra il volume dei pori e il volume totale (in situ). Si distinguono anche una microporosità e una macroporosità. - Peso specifico apparente (γa) Il peso specifico apparente è il rapporto fra il peso del terreno e il volume totale (pieni e vuoti, in situ). Valori indicativi di γa sono: per un suolo sabbioso 1,3 -1,6 kg/dm3, limoso 1,2-1,4 kg/dm3, argilloso 1,0 -1,3 kg/dm3.

39

- Peso specifico reale (γr) Il peso specifico reale è il rapporto fra il peso del terreno e il volume reale, cioè il volume dei soli “pieni”. Valori indicativi di sono: 2,5 - 2,7 kg/dm3 per i suoli minerali, 2 - 2,4 kg/dm3 per i suoli organici. Fra porosità, peso specifico reale e peso specifico apparente sussiste la relazione

r

arpγγγ −

=

Infatti, indicati con V il volume del suolo “in situ” e con v il volume dei pori PVv= , si ha

Vsuolopeso

vVsuolopeso

ar =−

= γγ ;

dividendo γa per γr si ottiene

VvV

r

a −=

γγ

VVvV

r

ra −−=

−γγγ

ossia

PVv

r

ra ==−γγγ

- Umidità del suolo Si devono tener presenti due definizioni. Si definisce “umidità” U il rapporto fra il peso dell’acqua contenuta e il peso del suolo essiccato. Si definisce “umidità in volume” Uv il rapporto fra il volume dell’acqua contenuta e il volume del suolo “in situ”. Uv può evidentemente variare da zero fino al valore della porosità P. Le due “umidità” danno luogo a valori evidentemente diversi. Si abbia, ad esempio, un suolo con peso specifico reale γr = 2,6 g/cm3 e con peso specifico apparente γa = 1,4 g/cm3. La porosità risulta:

%4646,06,2

4,16,2==

−=P

In laboratorio si sia trovato che il campione contiene 40 g di acqua ogni 100 g di suolo secco. Allora risulta

%404,010040

===U

Poiché 100 g di suolo secco occupano “in situ”

40

4,714,1

100= cm3

La relazione generale è pertanto

γγ ap

UU

=

γ = peso specifico dell’acqua. b) MISURA DELL’UMIDITÀ DEL SUOLO Qui di seguito si esaminano tre metodi di misura, il primo diretto e gli altri indiretti, con riferimento soltanto ai principi di funzionamento e alle limitazioni d’impiego. - Metodo gravimetrico Il metodo consiste semplicemente nel pesare un campione di terreno “umido”, nell’essiccarlo in stufa termostatica a 105°C fino a peso costante e nel pesarlo di nuovo. Dai risultati delle due pesate può essere immediatamente ottenuta l’umidità U. Il metodo comporta degli errori sia perchè, con le modalità di essiccamento indicate, alla fine della prova il campione contiene ancora una quantità non trascurabile di acqua, sia perché una parte della materia organica, a quella temperatura, può ossidarsi e decomporsi. In ogni caso il metodo e laborioso e costoso (necessità di prelevare molti campioni, permanenza in stufa per 8-16 ore ecc.) ed è applicato normalmente a livello sperimentale. - Apparecchi a resistenza elettrica Si tratta, più propriamente, di misuratori di tensione dell’acqua nel suolo, ma vengono trattati qui perché più spesso sono tarati in funzione dell’umidità. Essi consistono in due elettrodi immersi in un blocchetto di gesso (Bouyoucos) o di nylon o di fibra di vetro. I blocchetti porosi, infissi nel terreno alla profondità voluta, si pongono “in equilibrio” con l’umidità del suolo e la loro resistenza elettrica, misurabile ad esempio con uno strumento a ponte, può essere correlata al contenuto idrico del terreno. L’attendibilità del metodo è limitata dalle seguenti circostanze:

- la resistenza elettrica dei blocchetti dipende anche dalla concentrazione di sali nel terreno, in maniera più accentuata col nylon e la fibra di vetro;

- è generalmente notevole l’inerzia con la quale il blocchetto si adegua alle variazioni di umidità del suolo;

- la resistenza elettrica dei blocchetti dipende anche dalla temperatura; - i blocchetti di gesso si deteriorano facilmente (per questo vengono impregnati

talvolta con resine protettive). Il campo di misura corrisponde all’acqua disponibile per i blocchetti di gesso (pF compreso fra 2,5 e 4,2), si spinge a valori di umidità maggiori per il nylon e la fibra di vetro. - Apparecchio a neutroni L’apparecchio a neutroni consiste in una sorgente di neutroni veloci costituita da materiali longevi (miscela di radio e berillio oppure di americio e berillio) in modo che il flusso emesso presenti caratteristiche costanti per un considerevole numero di anni. I neutroni veloci collidono con i vari nuclei atomici riducendo mano a mano la loro energia cinetica. La perdita di velocità è massima

41

quando il neutrone collide con una particella di massa paragonabile, ad esempio con un nucleo di idrogeno. In pratica l’attenuazione di velocità dei neutroni dipende dal contenuto di idrogeno, ossia, in sostanza, dalla umidità del terreno. Una parte di questi neutroni “lenti” torna all’apparecchio dove un apposito misuratore trasforma ciascun arrivo in un impulso elettrico che può essere registrato. Il volume di terreno messo in conto dalla misura dipende dall’umidità; grosso modo si tratta di una sfera con diametro di una diecina di cm in terreno umido e di 50 cm o più in terreno relativamente asciutto. Questo fatto non consente l’impiego dell’apparecchio nei casi di umidità fortemente variabile (ad es. lo studio di un fronte di bagnamento). L’apparecchio, dotato di inerzia trascurabile, può dar luogo a errori apprezzabili in presenza di boro, doro, ferro e materia organica (anch’essi rallentatori di neutroni) e, per la sua pericolosità, richiede che vengano seguite precise norme di sicurezza. - Altri metodi È il caso di citare soltanto altri metodi come quelli ad alcool e a carburo di calcio e quelli che correlano l’umidità con l’assorbimento di raggi gamma, con la capacità elettrica e con la conducibilità termica. c) MISURA DELLA TENSIONE DELL’ACQUA NEL SUOLO Lo strumento più comunemente usato in campo è il tensiometro (Fig.20). Esso è costituito da un tubo terminante con una coppa porosa, generalmente di materiale ceramico. Per la misura della tensione il tubo viene riempito d’acqua e infisso nel terreno in maniera che la coppa si trovi alla profondità desiderata. L’acqua nel tubo tende a uscire dalla coppa e a equilibrarsi con l’acqua del suolo. La tensione viene rilevata da un manometro a mercurio (Fig.20) o da un semplice vacuometro metallico. Il campo di misura del tensiometro è limitato superiormente a circa 0,8 atm sia perchè esiste il limite teorico dell’atmosfera, sia perché a tensioni forti entra aria nello strumento ed essa tende a ripristinarvi la pressione atmosferica, falsando le misure.

Figura 20

d) MISURA DELLE COSTANTI IDROLOGICHE - Capacità di campo Si è già detto della difficoltà della misura di Ur in situ. Comunque, per i terreni nei quali la misura è possibile, occorre considerare i seguenti accorgimenti:

42

- adacquare il terreno in maniera da fargli raggiungere, per una certa profondità, un’umidità superiore alla capacità di campo;

- assicurare un buon drenaggio del terreno (ad es. mediante tubi fessurati interrati); - ridurre al minimo le perdite per evaporazione (tramite coperture) e per traspirazione

(operare su terreno nudo); - operare con falda freatica non vicina alla superficie.

In laboratorio il valore (convenzionale) della capacità di campo può essere ricavato dalle curve di ritenzione rilevate con la piastra di Richards (Fig.22) in corrispondenza della tensione di 1/3 di bar (pF = 2,53). Sempre in laboratorio, si può risalire alla capacità di campo attraverso l’umidità equivalente, misurabile su un campione di terreno precedentemente saturato e sottoposto per mezz’ora in centrifuga a una forza pari a 1.000 volte la gravita (tensione = 0,5 atm; pF = 2,7). Per trovare la capacità di campo ci si può servire, con relativa tranquillità, della curva di correlazione di Botehlo da Kosta (Fig. 21).

Figura 21

- Punto di appassimento Il punto di appassimento può essere approssimativamente individuato col metodo delle piante spia, ossia con piante che rispondono prontamente all’insufficienza di umidità nel terreno (mais, girasole, ecc.). In laboratorio la misura può essere fatta tramite la “membrana a pressione” di Richards che consente di operare con tensioni da 1 a un centinaio di atm. Lo schema di funzionamento, molto semplice, è indicato in Fig. 22. È chiaro che l’apparecchio di Richards può essere usato per determinare intere curve tensione-umidità. Per quanto riguarda il punto di appassimento esso viene convenzionalmente individuato in corrispondenza della tensione di 15 bar (pF = 4,2).

Figura 22

43

e) MISURA DEL COEFFICIENTE DI PERMEABILITÀ Le misure di laboratorio del coefficiente di permeabilità, o conducibilità idrica in terreno saturo, Ks, si fanno su apparecchiature che costituiscono modificazioni non sostanziali dell’originario dispositivo sperimentale di Darcy (cfr 1.1.i. e vedi Fig. 23 e 24).

Figura 23

Figura 24

thDVLKs

4

2

π=

(V volume defluito nel tempo t)

hh

tDLdKs

02

2

ln=

(abbassamento da h0 a h nel tempo t)

Le misure in situ si fondano sullo schema di Fig. 25 (pozzo cilindrico verticale in falda freatica). È noto che, una volta raggiunta la permanenza del moto (portata estratta dal pozzo = portata affluente al pozzo dal terreno), vale la relazione (approssimata)

( )∆−∆=

HQKs 22

3 (1)

(∆ = dislivello fra pelo libero nel pozzo e superficie indisturbata della falda; H = livello indisturbato di falda rispetto allo strato impermeabile).

Figura 25

44

Figura 26

La formula (1) può essere usata anche nel caso che il pozzo non raggiunga lo strato impermeabile, sostituendo ad H, H + r/2. In ogni caso si tratta di disporre di una pompa e di raggiungere la permanenza del moto. In pratica la misura presenta qualche difficoltà, appunto per il raggiungimento del moto permanente (portata del pozzo eguale a quella estratta). Si può ricorrere allora a qualche accorgimento, come quello proposto dal Porchet. Si costruisca un diagramma cartesiano riportando in ascisse i tempi e in ordinate i dislivelli. Si indichi con ∆ il dislivello cui corrisponde la portata Q. Si pompi acqua con una portata Q’ > Q, e si arresti il funzionamento della pompa quando viene raggiunto il dislivello ∆. Si otterrà una curva come in Fig. 26. Si consideri la cuspide, ossia l’istante in cui si arresta il pompaggio. La velocità di discesa dell’acqua, prima di questo istante, è data da tgα ed è proporzionale a Q’ - Q; la velocità di risalita dell’acqua, immediatamente dopo l’arresto, è data da tgβ ed è proporzionale a Q

;;' βα tgQtgQQ ≡≡−

βα

tgtg

QQQ=

−'

βααtgtg

tgQQ−

= '

Quindi, noto Q’, può essere ricavato Q. Una variante del metodo ora detto è costituita dal cosiddetto metodo del foro di trivella (auger ale method). Eseguito nel terreno un pozzetto più profondo della superficie di falda, lo si vuota e si determina la portata media di “risalita”

( )2

; 10102 ∆+∆

=∆∆+∆

= mm trQ π

poi si sostituiscono Qm e ∆m nella (1).

45

f) MISURA DELLA VELOCITÀ DI INFILTRAZIONE L’apparecchio più semplice per la misura della velocità di infiltrazione è quello di Muntz il cui funzionamento risulta chiaro dal semplice esame della Fig. 27 (le dimensioni dell’apparecchio, in mm, e il carico d’acqua applicato sul terreno sono standardizzati). La principale causa di errore conseguente all’impiego dell’infiltrometro di Muntz risiede nell’effetto “ai bordi”, (particolarmente ingente nei terreni argillosi), indicato nella medesima Fig. 27, che ovviamente altera la situazione rispetto a quella in cui tutto il terreno venga adacquato. L’effetto ai bordi può essere attenuato adottando l’infiltrometro a doppio cilindro di Veihmeyer (Fig.28). I due cilindri vengono infissi nel terreno e riempiti entrambi d’acqua. Le misurazioni di livello si fanno ovviamente nel cilindro interno. Una misura ancora migliore si può ottenere operando con un solo cilindro, circondato da una zona sommersa (qualche m2), delimitata da arginelli. Le misure con gli infiltrometri sono particolarmente utili per stabilire le relazioni fra i vari parametri irrigui nelle irrigazioni di superficie. g) APPLICAZIONE DEL METODO DELL’INDICE DI BOWEN Si voglia trovare l’evapotraspirazione da un campo di erba medica applicando il metodo del bilancio energetico. Si siano eseguite le seguenti misurazioni:

- Radiazione netta: Rn = 38 cal/cm2 ora - Flusso di calore nel suolo: G = 3 cal/cm2 ora - A 2 m di altezza: temperatura del bulbo bagnato 17,1 °C

temperatura del bulbo asciutto 25,6 °C - A 0,5 m di altezza: temperatura del bulbo bagnato 18,1 °C

temperatura del bulbo asciutto 26,6 °C Si assumano γ = 0,66 mbar/°C e λ = 585 cal/g L’equazione dello psicrometro è

es(t’) - e = γ (t - t’) da cui e = es (t’) – γ (t – t’)

e = tensione di vapore, alla temperatura t del bulbo asciutto; es (t’) = tensione di vapore saturo alla temperatura t’ del bulbo bagnato; γ = costante psicrometrica

46

Figura 27 Figura 28 Pertanto (Fig. 29)

a 2 m : e = 20 – 0,66 (25,6 -17,1) = 14,4 mbar a 0,5 m : e = 21,1 – 0,66 (26,6 – 18,1) = 15,5 mbar

quindi ∆ e 0 1,1 mbar e ∆t = 1°C, da cui

6,01,1

166,0 ==β

226,1

3381

=−

=+−

=β

λ GRnET cal/cm2 ora

37,0585

102222===

λET cal/cm2 ora

h) APPLICAZIONE DEL METODO DI PENMAN Si applichi l’equazione di Penman con i dati dell’esercizio precedentemente, sapendo inoltre che: h = altezza delle piante = 50 cm Z = altezza dell’anemometro = 2 m I = pendenza della curva di saturazione a 25,6 °C = 1,25 mbar/°C U = velocità del vento = 0,4 m/s es –e = 33 -14,4 = 18,6 mbar In approssimazione d = 0,66h = 33 cm; Z0 = 0,13h = 6,5 cm; (ρ = 1,22 10-3 g/cm3; cρ = 0,24 cal/g °C)

( ) 51,1725,3

77,25ln

4042,05,6

33200ln 22

2

2

===

−

=r s/cm = 0,00042 ore/cm

47

i) APPLICAZIONE DEL METODO DI THORNTHWAITE Si calcoli, con metodo di Thornthwaite, l’evapotraspirazione potenziale (corretta) del mese di Giugno in una zona a 44 gradi di latitudine nord. Le temperatura medie mensili siano: Gen. 6 °C; Feb. 5 °C; Mar. 7 °C; Apr. 10 °C; Mag. 14 °C; Giu. 18 °C; Lug. 21 °C; Ago. 22 °C, Set. 18 °C; Ott. 12 °C; Nov. 9 °C; Dic. 7 °C. Gli indici termici mensili risultano (Tab. 7)

Tabella 7 MESE Gen. Feb. Mar. Apr. Mag. Giu. Lug. Ago. Set. Ott. Nov. Dic. t 6 5 7 10 14 18 21 22 18 12 9 7 i 1,32 1,00 1,66 2,86 4,75 6,95 8,78 9,42 6,95 3,76 2,44 1,66

l’indice termico annuale

55,51==∑iI l’esponente risulta a = 675 10-9|3 – 771 10-7|2 + 1592 10-5| + 0,04924 = = 675 136.989 10-9 – 771 2.657 10-7 + 1.792 51,55 10-5 = = 0,0925 – 0,2049 + 0,9238 + 0,4924 = 1,303

15,855,51

18106,1106,1303,1

=

=

=

a

ItETp cm

L’evapotraspirazione corretta risulta (Tab. 8) 1,28 81,5 = 105 mm l) APPLICAZIONE DEL METODO DI TURC Si debba calcolare, col metodo di Turc, l’ETp in una zona a 44 gradi di latitudine nord. Il calcolo deve essere fatto per il mese di giugno, in cui compete una temperatura media di 18°C e una insolazione media di 280 ore. La radiazione globale I del mese considerato risulta

+=

NhII m 62,018,0

n = 280 ore N = 465 ore (Tab. 10)

giornocmcalIM 2984= (Tab. 9)

48

( ) 54455,098437,018,098446528062,018,0984 ==+=

+=I cal/cm2 giorno

L’evapotraspirazione potenziale risulta

( ) ( ) 13033

185944,01518

18505444,015

504,0 ==+

+=+

+=t

tlETp mm

m) STANDARDS FAO – APPLICAZIONE DELLA FORMULA DI BLANEY E CRIDDLE Si abbiano i seguenti dati:

- località: Il Cairo – latitudine 30°N - mese di luglio - temperatura media mensile 28,5°C - URmin fra 20 e 50% - eliofania relativa n/N elevata ≡ 0,9 - velocità del vento media diurna modesta, compresa fra 2 e 5 m/sec

Risulta

- della Tab. 11, in luglio alla latitudine di 30°N p = 0,3 1 - p (0,46t + 8) = 0,31 (0,46 @ 28,5 + 8) = 6,6 mm/g - dal diagramma II di Fig. 16: ETpr = 8,5 mm/giorno - per l’intero mese ETpr = 8,5 • 31 = 263,5 mm

n) CALCOLO DELL’ETpr CON IL METODO DELL’EVAPORIMENTO Si abbiano i seguenti dati:

- località: Il Cairo - mese di luglio - Epan da classe A = 11,1 mm/g - URm = 60 - velocità media giornaliera del vento 250 km/g - evaporimento circondato da zona coltivata con colture di bassa taglia estesa circa

100 m. Dalla Tab. 12 (caso A) si ottiene Kp = 0,75, pertanto ETpr = Kp Epan = 0,75 @ 11,1= 8,3 mm/g o) STANDARDS FAO - VALUTAZIONE DEI COEFFICIENTI COLTURALI Siano dati

- località Il Cairo

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- coltura: mais, seminato il 10 maggio - Periodo I di 20 gg (fino a fine di maggio); Periodo 11 di 40 gg (tutto giugno e 1° decade di luglio); Periodo III di 40 gg (seconde due decadi di luglio e prime due decadi di agosto); Periodo IV di 30 gg (ultima decade di agosto e prime due decadi di settembre)

- turno di irrigazione nel periodo I pari a 7 gg - in estate URmin = 25, vento moderato < 5 m/sec - andamento dell’ETpr: maggio (IIe III decade) 8,4 mm/g; giugno (I) 9,2 (II) 9,8 e

(III) 9,0 mm/g; luglio (I) 8,7 (II) 8,3 (III) 8 mm/g; agosto (I) 7,7 (II) 7,4 (III) 7,1 mm/g; settembre (I) 6,6 (II) 6,1 mm/g

Dal diagramma di Fig. 17, Kc per il primo periodo risulta uguale a 0,35; per il III periodo dalla Tab. 13 risulta, interpolando in funzione di URmin, Kc = 1,14; per la fine del IV periodo, sempre dalla Tab. 13, Kc = 0,6 (non è possibile in questo caso l’interpolazione, senza introdurre un’altra cifra significativa). Si può ora disegnare il diagramma di Fig. 30, ricavando i Kc per tutte le decadi. Nella tabella seguente è riportato il calcolo delle ETp.

Figura 30

Tabella MESE Mag. Mag. Giu. Giu. Giu. Lug. Lug. Lug. Ago. Ago. Ago. Set. Set. DECADE II III I II III I II III I II III I II Etpr (mm/g) 8,4 8,4 9,2 9,8 9,0 8,7 8,3 8,0 7,7 7,4 7,1 6,6 6,1 Kc 0,35 0,35 0,41 0,62 0,83 1,04 1,14 1,14 1,14 1,14 1,05 0,87 0,69 Etp (mm/g) 2,9 2,9 3,8 6,1 7,5 9,0 9,5 9,1 8,8 8,4 7,5 5,7 4,2

p) CALCOLO DELLA DOSE Si consideri una coltivazione di limoni su un grumusol argilloso con le seguenti caratteristiche:

- Ur = 48% - Ua =31% - γa =1,16 g/cm3 fra 0 e 30 cm

= 1,34 g/cm3 fra 30 e 60 cm = 1,42 g/cm3 fra 60 e 90 cm = 1,44 g/cm3 fra 90 e 120 cm

- caratteristica tensione - umidità di Fig. 31 (Hazorea); forze osmotiche trascurabili. Si calcoli, in mm, per diversi strati, l’umidità contenuta a capacità di campo e al punto di appassimento, nonché

50

l’acqua disponibile. Supposto che per la coltura data, la perdita di acqua dai vari strati abbia la seguente distribuzione percentuale (profondità in cm) 0 - 30 : 41%; 30 -60 : 35%; 60 - 90 : 19%; 90 - 120 : 5% si determini la dose con l’ipotesi che la soglia di intervento corrisponda al raggiungimento della tensione di 1 bar nello strato superiore e che l’intervento stesso comporti il ripristino della capacità di campo su tutto il profilo. Alla prima domanda si risponde molto semplicemente; ad esempio i millimetri contenuti a capacità di campo nel primo stato sono: 0,48 · 300 1,16=167 mm I risultati sono raccolti nella Tab. 19. Dalla caratteristica tensione umidità si ricava che alla tensione di 1 bar corrisponde un’umidità in peso del 41% e, sul primo strato, in volume del 41 · 1,16 = 45,7% pari a un contenuto di 143 mm d’acqua sui 30 cm dello strato. Quindi si interviene quando il primo strato ha perso, rispetto alla capacità di campo, 24 mm, ossia quando in totale si sono persi 24/0,41 = 59 mm. Pertanto la dose netta è di 59 mm = 590 m3/ha ripartiti come in Tab. 20.

Tabella 19 Strato Capacità di

Campo (mm) Punto di appassimento

Acqua disponibile (mm)

0-30 167 108 59 30-60 193 125 68 60-90 204 132 72 90-120 207 134 73 0-120 771 499 272

Tabella 20 Strato Dose (mm) Umidità di intervento Tensione

mm Us% (bar) 0-30 24 143 41 1 30-60 20,5 172,5 43 0,75 60-90 11,5 192,5 45 0,55 90-120 3 204 47 0,41

q) CALCOLO DELLA DOSE IN PRESENZA IN SALINITÀ Si considerano 30 cm di spessore di un suolo Loess Sandy Loam, con le seguenti caratteristiche: γa = 1,3 g/cm3 Umax = 35% (curva di ritenzione Gillat – Fig. 31) Ur = 18,5% ECe = 1 mmho/cm (estratto di saturazione a 25°C) Considerati EC e OP indipendenti dalla temperatura e inversamente proporzionali all’umidità, ritenuta costante la diminuzione di contenuto idrico su tutti i 30 cm di spessore, si calcoli la dose con la condizione che il potenziale totale massimo sia uguale a 2 bar. La pressione osmotica dell’estratto di saturazione è, in prima approssimazione, OPe = 0,36 ECe = 0,36 · 1 = 0,36 bar

51

Ammessi OP e U inversamente proporzionali, indicate con OPi e Ui la pressione osmotica e l’umidità al momento dell’intervento irriguo si ha:

iiei

i

i

e

UUUOPOP

UU

OPOP 3536,0max

max

===

Indicato con M il potenziale matriciale e con TWP il potenziale totale, deve essere rispettata la condizione:

23536,0 =+=+= MU

MOPTWPi

i bar

Poiché in assenza di OP, dalla curva di ritenzione si ha, in corrispondenza di 2 bar, l’umidità 11%, si fanno dei tentativi con umidità superiori. Ad esempio: con Ui = 12%

245,214,105,14,1123536,0 >=+=+=TWP bar

con Ui = 13%

207,21,197,01,1133536,0 >=+=+=TWP

Pertanto ne risulta:

( ) 5,2133,15,53003,1055,03003,113,0185,0 ===−=D mm = 215 m3/ha r) CALCOLO DI PARAMETRI IRRIGUI Per una zona a 48° di latitudine Nord ( con eccedenze pluviometriche da ottobre a marzo compresi) sono assegnati i valori medi delle altezze mensili di pioggia nonché i valori calcolati per l’ETp. La dose e la RFU sono pari a 60 mm. L’efficienza alla parcella è del 70%. Prevedere il calendario degli interventi irrigui (consegna periodica con prenotazione). Lo sviluppo dei.calcoli è illustrato nella tabella, nel seguente ordine:

- evapotraspirazione potenziale media mensile, in mm - medie delle altezze di pioggia mensili, in mm; - deficit pluviometrico medio mensile (mm) ottenuto facendo la differenza fra l’ETp e

l’altezza di pioggia; - riserva facilmente utilizzabile, in mm. La RFU viene integralmente utilizzata nel

mese di aprile, l’irrigazione dovrà iniziare il 1° maggio. - deficit agricolo, in mm, uguale al DP per tutti i mesi ad eccezione di aprile:

DA = ETp - P - RFU = 87 - 27 - 60 = 0 - competenze mensili, in mm, ottenute dividendo i deficit agricoli per l’efficienza; - competenze mensili, in m3/ha; competenza annua 4.690 m3/ha; - competenze medie giornaliere (m3/ha);

52

- tempi necessari per l’utilizzazione della dose in giorni. Questi tempi si ottengono dividendo la dose 600/η = 857 m3/ha per la competenza media giornaliera;

- date degli adacquamenti. A cavallo fra i vari mesi si procede in questo modo. La dose tornita il 1/v viene utilizzata in maggio per 31 giorni a 25 mm/giorno per un totale di 775 m3/ha, i rimanenti 82 m3/ha coprono il fabbisogno per 82/34 ≈ 2 giorni di giugno. L’adacquamento successivo verrà quindi fatto il 3 giugno.

- N° degli interventi irrigui (l’intervento di settembre viene fatto con una dose ridotta di 275 m3/ha);

- competenze mensili effettive, in m3/ha.

Apr. Mag. Giu. Lug. Ago. Set. ETp mensile media (mm) 87 115 122 137 122 94 Altezze di pioggia medie mensili (mm) 27 60 50 30 60 70 Deficit pluviometrico medio mensile (mm) 60 55 72 107 62 24 Riserva facilmente utilizzabile (mm) 60 - - - - - Deficit agricolo - 55 72 107 62 24 Competenze mensili (mm) - 78 103 153 89 34 Competenze mensili (m3/ha) (totale 4.690 m3/ha) - 780 1030 1530 890 340 Competenza media giornaliera (m3/ha) - 25 34 50 29 11 Tempo necessario per l’utilizzo della dose effettiva (turno teorico) (giorni) - 34 25 17 30 78 Date di adacquamento - 1/V 3/VI 16/VII 3/VIII 5/IX N° di interventi irrigui - 1 2 1 1 1 Competenze mensili effettive - 857 1714 857 857 275 La previsione è stata fatta ipotizzando la dose fissa (salvo l’ultimo intervento) e il turno variabile.

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PARTE SECONDA

2. PROVVISTA CONDOTTA E DISTRIBUZIONE DELL’ACQUA IRRIGUA

2.1 Provvista dell’acqua irrigua 2.2 Le reti irrigue 2.3 Distribuzione dell’acqua irrigua 2.4 Esercitazioni e complementi

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2.1 PROVVISTA DELL’ACQUA DI IRRIGAZIONE a) QUALITÀ DELLE ACQUE PER L’IRRIGAZIONE La provenienza delle acque utilizzabili per l’irrigazione può essere la più diversa; da ciò deriva la possibilità di differenze sensibili nelle proprietà fisiche e chimiche. Su tali qualità si possono certamente dare delle regole di carattere generale, ma la regola più sicura resta la sperimentazione diretta su parcelle campione. Dal punto di vista fisico interessano la temperatura e la torbidità, dal punto di vista chimico occorre esaminare la salinità e l’eventuale presenza di sostanze tossiche. Escludendo il caso delle irrigazioni termiche, è di regola opportuno, se si vogliono evitare squilibri fisiologici particolarmente dannosi nei primi stadi dello sviluppo delle piante, che la temperatura dell’acqua sia di poco diversa da quella del suolo nella zona di maggior sviluppo dell’apparato radicale. A questo riguardo, in pratica, anche se nella valutazione dovrebbero entrare in gioco il tipo di coltura, la fase del ciclo vegetativo e il metodo di somministrazione si considerano “fredde” le acque con temperatura inferiore di almeno 5°C rispetto a quella dell’aria ambiente. Possono trovarsi in questa situazione acque provenienti da corsi d’acqua a regime glaciale o nivoglaciale, da sorgenti e da falde artesiane o, comunque, profonde. Il più delle volte un sufficiente riscaldamento avviene durante il normale percorso dal luogo di provvista al campo; in caso contrario si può provocare un andirivieni dell’acqua in canali o vasche di piccola profondità (caldane semplici o a serpentina). Altre volte si ovvia all’inconveniente delle acque fredde irrigando di notte e adottando un opportuno metodo irriguo (ad esempio l’infiltrazione laterale). Ad ogni modo è sempre bene impiegare, da questo punto di vista, dosi modeste. Meno frequente è il caso dell’utilizzazione irrigua di acque “calde”: esse provengono da fontanili (irrigazione delle marcite), da fognature da falde profonde e, eccezionalmente, da sorgenti termali. Le acque torbide, convogliami in sospensione particelle prevalentemente minerali, possono avere effetti diversi a seconda dell’impiego e della qualità della torbida. E noto l’effetto ammendante delle torbide argillose sui suoli sabbiosi (basta pensare alle sabbie desertiche dell’Egitto e ai suoli sabbiosi delle valli del Salt River, dell’Amu Darla e del Danubio), ma il loro impiego è generalmente sconsigliabile nei suoli fertili. In ogni caso è da evitare l’uso di acque torbide per certe colture (accumulazione sulle foglie e sui frutti) e per certe tecniche irrigue (ad esempio pluvirrigazione e irrigazione localizzata e qualora siano da temere forti riduzioni della velocità d’infiltrazione provocate da sedimenti. In Italia è comunque raro il caso di avere a che fare con acque molto torbide; infatti durante le normali campagne irrigatorie, i nostri corsi d’acqua presentano poteri limimetrici (rapporto fra portata solida e portata liquida) generalmente modesti, mentre, di regola, è quasi nulla la torbidità delle acque di provenienza lacuale e sotterranea. Con riferimento ai gas disciolti, risultano spesso dannose le acque carenti di ossigeno (acque riducenti), provenienti da sgrondo di terreni torbosi, da strati profondi di grandi serbatoi, da certe sorgenti. Esse vengono rigenerate tramite ossigenazione con turbolenze e cadute.o41.uizione con acque normali. Fra le caratteristiche chimiche va citato il pH. A questo proposito si deve rammentare il pericolo di ustioni con acque acide su terreni pure acidi e la notevole pericolosità di acque alcaline contenenti sostanza organica. In linea di massima tuttavia il pH di un’acqua non è determinante ai fini del suo impegno irriguo, anche se una reazione acida o alcalina è il più delle volte correlata ad altre caratteristiche sicuramente negative. Particolare considerazione richiede l’esame della “salinità” di un’acqua. È noto che un’eccessiva concentrazione salina può giocare un ruolo negativo nei confronti del suolo e delle piante sotto tre aspetti:

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1. degradazione della struttura e diminuzione di permeabilità e di aerazione (in questo senso è

particolarmente nocivo lo ione Na perché le micelle argillose cariche con questi ioni, idratandosi, si gonfiano fortemente);

2. difficoltà di rifornimento idrico da parte delle piante per l’aggiunta della componente osmotica alla componente matriciale;

3. azione diretta di specifici ioni sullo sviluppo delle piante (diminuzione della traspirazione e aumento della respirazione, ridotta produzione di ormoni radicali e della sintesi di alcune proteine, danneggiamento dei cloroplasti e dei mitocondri delle foglie ecc.).

Per esprimere la salinità di un’acqua si usa talvolta indicarne il residuo salino e da parte di Autori diversi sono stati proposte soglie oscillanti fra 1000 e 3000 ppm oltre le quali definire un’acqua “salina” e sconsigliarne l’impiego irriguo. Però il solo peso del residuo non è sufficiente perchè costituisce una valutazione del tutto approssimativa dell’effetto osmotico che dipende dal numero di moli per unità di volume e dal grado di dissociazione. Per questo ci si riferisce, per la valutazione della salinità totale, ad un altro parametro, ossia alla conducibilità elettrica dell’acqua, espressa generalmente in mmho/cm e misurata a 25°C (EC varia di circa il 2% ogni °C) Questa grandezza, a parità di valenza degli ioni, dipende dalla concentrazione e’perciò, per soluti quasi totalmente dissociati,, fornisce una buona stima della pressione osmotica. In prima approssimazione, nel campo di variazione che normalmente interessa (v. Fig.32) C (meq/l) = 10 EC (mmho/cm) C (ppm) = 640 EC (mmho/cm)

Figura 32

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Per tener conto della grande importanza che il rapporto fra i diversi ioni assume nei riguardi della struttura del suolo e della sua stabilità, sono stati introdotti il “rapporto di assorbimento del Sodio”

2

++++

+

+=

MgCaNaSAR

e la “percentuale di Sodio”

100++++++

++

+++=

NaKMgCaNaSP

dove i simboli rappresentano le concentrazioni ioniche in milliequivalenti per litro (equivalente chimico = rapporto fra il grammo-atomo e la valenza; grammo-atomo = numero di grammi corrispondente al peso atomico). I vari parametri introdotti possono essere utilizzati mediante i due diagrammi predisposti dall’U.S. Salinity laboratory (Fig. 33, 34). È anche interessante accennare all’anione bicarbonato per la sua tendenza a precipitare Ca e Mg sotto forma di CaCO3 e MgCO3 con aumento della SP e del SAR. Si definisce “Residual sodium carbonate”:

( ) ( )++++−−− +−+= MgCaHCOCORSC 33 Valori di RSC > di 2,5 meq/lt sono già pericolosi, specialmente in suoli alcalini. Per avere un’idea della situazione che si può incontrare alla provvista si possono esaminare le tabelle che seguono. Nella Tab. 21 (Yaalon) è mostrata l’influenza della distanza dal mare e della salinità del mare sulla composizione chimica dell’acqua di pioggia, composizione di importanza determinante in zone aride (EC in µmho/cm a 25°C).

Tabella 21 Località Mare Distanza dal mare (Km) EC

Gerusalemme Mediterraneo 52 170 Haifa Mediterraneo 1 200 Eilat Rosso 0 232 Sedom Morto 0 467

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Figura 33 Figura 34

Tabella 22: Composizione media delle acqua fluenti per i vari continenti (p.p.m.), (Livingstone) CONTINENTE HCO3 SO4 Cl NO3 Ca Mg Na K Europa 95 24 7 4 31 6 6 2 Asia 79 8 9 1 18 6 9 - Africa 43 14 12 1 13 4 11 - Nord America 68 20 8 1 21 5 9 1 Sud America 31 5 5 1 7 2 4 2 Australia 31 3 10 - 4 3 3 1 La salinità delle acque fluenti (Tab. 22), come di quelle lacuali, è soggetta spesso a stagionalità. Come esempio valga la Fig. 35 che mostra le fluttuazioni (medi) di salinità del fiume Shebeli ad Afgoy e come esse siano in rapporto con le portate.

Figura 35

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Un altro dato importante da prendere in esame nei riguardi dell’impiego di un’acqua salina per l’irrigazione è la maggiore o minore resistenza delle varie specie. Sui vegetali gli effetti della salinità sono simili a quelli determinati dallo stress idrico: piante piccole e in “ritardo” di vegetazione, ridotto rapporto parte aerea/radici, foglie più piccole con colore tendente al verde-azzurro. Nell’elenco che segue la resistenza alla salinità viene quantificata con un primo numero che indica, in mmho/cm, la soglia di salinità dell’estratto di saturazione (soluzione ottenuta da un campione di suolo precedentemente saturato) oltre laquale inizia la diminuzione di produzione e un secondo numero che indica la diminuzione percentuale rispetto alla produzione ottimale per ogni mmho/cm in più oltre la soglia (U.S. Salinity laboratory):

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Albicocco (Prunus armeniaca) 1,6 24,0 Arachide (Arachis hypogaea) 3,2 29,0 Arancio (Citrus sinensis) 1,7 16,0 Barbabietola zucchero (Beta vulgaris) 7,0 5,9 Batata (Ipomoea batatas) 1,5 11,0 Broccolo (Brassica oleracea botrytis) 2,8 9,2 Canna zucchero (Saccharum officinarum) 1,7 5,9 Carota (Daucus carota) 1,0 14,0 Cetriolo (Cucumis sativus) 2,5 13,0 Cipolla (Allium cepa) 1,2 16,0 Coda di volpe (Alopecurus pratensis) 1,5 9,6 Cotone (Gossypium hirsutum) 7,7 5,2 Alfa alfa (Medicago sativa) 2,0 7,3 Fagiolo (Phaseolus vulgaris) 1,0 19,0 Falaride (Phalaris tuberosa) 4,6 7.6 Fava (Vicia faba) 1,6 9,6 Festuca arundinacea (Festuca elatior) 3,9 5,3 Fragola (Fragaria spp.) 1,0 33,0 Gramigna (Cynodon dactylon) 6,9 6,4 Grano (Triticum aestivum) 6,0 7,1 Lattuga (Lactuca sativa) 1,3 13,0 Lino (Linum usitatissimum) 1,7 12,0 Loietto (Lolium perenne) 5,6 7,6 Mais -foraggio (Zea mays) 1,8 7,4 Mais - granella (Zea mays) 1,7 12,0 Mandorlo (Prunus dulcis) 1,5 19,0 Orzo - foraggio (Hordeum vulgare) 6,0 7,1 Orzo - granella (Hordeum vulgare) 8,0 5,0 Palma dattero (Phoenix dactylifera) 4,0 3,6 Patata (Solanum tuberosum) 1,7 12,0 Peperone (Capsicum annuum) 1,5 14,0 Pesco (Prunus persica) 1,7 21,0 Pomodoro (Solanum lycopersicum) 2,5 9,9 Pompelmo (Citrus paradisi) 1,8 16,0 Riso (Oryza saliva) 3,0 12,0 Rovo (Rubus spp.) 1,5 22,0 Soia (Glycine max) 5,0 20,0 Spinacio (Spinacia oleracea) 2,0 7,6 Sudangrass (Sorghum sudanense) 2,8 4,3 Susino (Prunus domestica) 1,5 18,0 Trifoglio (Trifolium spp.) 1,5 12,0 Trifoglio alessandrino (Trifolium alexandrinum) 1,5 5,7 Veccia comune (Vicia sativa) 3,0 11,0 Vigna (Vigna unguiculata) 1,3 14,0 Vite (Vitis spp.) 1,8 16,0

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Le tolleranze elevate sono in parte dovute a una sorta di aggiustamento osmotico da parte della pianta, che si esplica con maggiore o minore inerzia a seconda dei casi. All’interno di ciascuna specie, differenze, anche sensibili, di resistenza si riscontrano per le varie cultivar. In ogni caso la riduzione di produzione dovuta alla salinità è abbastanza graduale, senza la presenza di valori “critici”. Da non trascurare la considerazione della parte della pianta che si raccoglie: ad esempio il grano e il cotone riducono, in presenza di salinità, la loro vigoria vegetativa, ma la produzione di semi ne viene relativamente meno influenzata; viceversa accade per il riso. Per quanto riguarda gli effetti di ioni specifici, i più importanti sono quelli dovuti al Cloro, al Sodio e al Boro; meno comuni sono gli effetti dannosi provenienti dal Magnesio, dallo ione Solforico e dallo ione Bicarbonato. Oltre al Boro sono da considerare, ma assai raramente, altri microelementi come Litio, Selenio, metalli pesanti, ecc. CLORO. Il sintomo tipico dell’eccesso di doro consiste in ustioni sulle foglie, inizianti dai bordi. Molto sensibili sono i fruttiferi, in particolare gli agrumi, per i quali gli effetti del Cloro precedono di gran lunga l’effetto osmotico. I “livelli di guardia” del Cloro, espressi in meq/lt di estratto di saturazione sono i seguenti (Bernstein, 1965): Agrumi 10-25; Avocado 5-8; Vite 10-25; Fragola 5-8; Drupacee 7 - 25. Il campo di variazione, abbastanza ampio, è connesso, fra l’altro, alla diversa sensibilità delle varie cultivar. SODIO. Ione estremamente pericoloso, può risultare tossico, per certe piante, in minime quantità (ad es. 0,05 sul peso secco), talvolta a livelli nettamente inferiori a quelli che possono provocare danni nel suolo. Pearson (1960) considerò le seguenti categorie a seconda della sensibilità ai Sodio, esprimendola con la percentuale di Na scambiabile. “Estremamente sensibile” (2- 10): agrumi, avocado, drupacee; “Sensibile” (10 - 20): leguminose; “Moderatamente tolleranti” (20 - 40): riso, trifoglio, avena; “Tolleranti” (40 - 60):grano, cotone, alfa alfa, orzo, pomodoro, barbabietola; “Molto tolleranti” (> 60): rhodes grass. BORO. Essenziale per la crescita delle piante, diventa tossico non appena si superi la quantità strettamente necessaria. È quasi sempre presente nelle acque naturali ed è impossibile eliminarlo dal suolo per lisciviazione. Wilcox (1960) classificò le piante in tre categorie, a seconda della concentrazione massima ammissibile di boro nell’acqua irrigua. “Tolleranti” (2 - 4 p.p.m.): asparagio, palme, barbabietola, medica, cipolla, carota, lattuga, cavoli, ecc.; “Semi-tolleranti” (1 - 2 p.p.m.): girasole, patata, cotone, pomodoro, peperone, olivo, orzo, grano, mais, avena ecc.; “Sensibili” (0,3 - 1 p.p.m.): susino, pero, melo, vite, ciliegio, pesco, albicocco, arancio, fico, noce, avocado, pompelmo, limone, carciofo, ecc. Solfato. Eccezionalmente le acque irrigue contengono sufficiente SO4

-- per raggiungere livelli di tossicità. Un effetto indiretto abbastanza pericoloso, è collegato al fatto che SO4

-- favorisce l’assorbimento di Na+ e tende a impedire quello di Ca++. Bicarbonato. Rarissimi i danni alle piante, i suoi effetti si riflettono sul suolo per la sua tendenza a precipitare Ca++ e quindi ad aumentare la SP. Magnesio. L’Mg++ può causare un deficit in Ca++ ma se un’alta concentrazione di Mg++ è accompagnata da un’alta concentrazione di Ca++ non esiste un effetto specifico dell’Mg++. La convenienza dell’impiego irriguo di un’acqua salina non è facile a stabilirsi. Infatti essa dipende, oltre che, dall’“ammontare” e dal “tipo” della salinità, dal suolo, dal clima, dalla specie in coltura, dalle modalità irrigue e dalla situazione economica nella quale si svolge l’esercizio agricolo. Il problema principale consiste nell’impedire l’accumulo di sali; condizioni favorevoli, da questo

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punto di vista, sono una buona permeabilità del terreno e buone condizioni di drenaggio, naturale o artificiale. Un capitolo a parte riguarda l’impiego irriguo di acque inquinate. Tuttavia si apre a questo punto una casistica impressionante, che esce nettamente dai limiti di questo corso. Si può dire che occorre fare molta attenzione sia alle acque di fogna, una volta ottime per la loro carica organica ma oggi temibili per i detersivi, sia alle acque di scarico industriale, spesso con pH e potenziale di ossido-riduzione anomali e contenenti doro, solfiti, cianuri, soda, ecc. La prudenza è l’atteggiamento più consigliabile anche per la poca sperimentazione nei riguardi degli impieghi irrigui. b) CENNI DI PIANIFICAZIONE DELLE RISORSE IDRICHE L’uomo ha sempre cercato di influire in qualche modo sul ciclo idrologico per indurre variazioni, in termini di tempo, spazio o qualità, nel bene-acqua. Infatti le risorse idriche sono spesso non disponibili nel luogo o nel momento desiderato oppure con le desiderate caratteristiche qualitative. Il problema è vecchio quanto il mondo: la prima cisterna per raccogliere l’acqua piovana è un provvedimento di pianificazione delle risorse idriche, così come la prima difesa sommaria contro gli straripamenti di un torrente che, in termini di pianificazione, può essere letta come l’eliminazione di disponibilità idrica laddove non ce n’è domanda. Il problema di adeguare la disponibilità alla domanda si fa via via più difficile e complesso, tanto che oggi non ci si pone quasi più il problema di “far fronte a tutte le richieste” ma solo quello di “come ripartire nel modo migliore le scarse risorse idriche a disposizione” È noto che questa situazione è figlia di numerose circostanze: aumento della popolazione e del livello di vita, notevole domanda d’acqua per uso industriale, impoverimento di fonti di provvista precedentemente “rapinate”, degrado qualitativo dovuto agli inquinamenti. La Tab. 23 mostra tuttavia come l’irrigazione sia ancora di gran lunga l’attività che da luogo ai consumi più ingenti. La tabella si riferisce ai prelievi e ai consumi giornalieri pro-capite negli U.S.A. nel 1977. I consumi complessivi crescono in quel paese di circa un miliardo di m3 all’anno.

Tabella 23 PRELIEVI (P) CONSUMI (P) C/P USO m3/giorno % m3/giorno % % Irrigazione 3,22 50,6 1,66 83,2 51,6 En. Elettrica 1,64 25,8 0,03 1,6 2,0 Industri 0,91 14,2 0,11 5,4 11,6 Domestico 0,39 6,2 0,11 5,4 27,2 Altri usi 0,21 3,2 0,09 4,5 43,2 TOTALE 6,37 2,00 31,3

Gli scopi che si possono perseguire e i mezzi impiegati in un piano di sviluppo delle risorse idriche sono numerosissimi. In genere in un progetto (progetto a scopi multipli) molte delle seguenti finalità possono essere ricercate in varia misura:

- Regimazione dei corsi d’acqua; - Irrigazione; - Produzione di energia elettrica; - Navigazione; - Produzione di acqua ad uso domestico e zootecnico; - Produzione di acqua ad uso industriale; - Difesa del suolo; - Uso ricreativo dell’acqua; - Acquicoltura;

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- Miglioramento dell’habitat per i pesci e gli animali selvatici; - Riduzione dei livelli di inquinamento idrico; - Protezione da alcune malattie connesse con l’acqua; - Drenaggio; - Controllo della portata solida; - Controllo o riduzione della salinità dei suoli; - Bonifiche per colmata; - Produzione di piogge artificiali; - Rimpinguamento delle falde; - Ripascimento dei litorali; - Scopi di natura sociale, politica e militare.

L’elenco ora delineato fa capire quanto numerose possono essere le discipline coinvolte nella pianificazione delle risorse idriche. Certamente in prima linea si trovano le materie “idrauliche” (Idrologia, Idrografia, Idrogeologia, Idronomia, Impianti idraulici, Costruzioni idrauliche, Idraulica sanitaria), ma è chiaro che saranno volta a volta interessate l’Agronomia, la Zootecnia, l’Elettrotecnica, l’Ingegneria Navale e dei Trasporti, l’Urbanistica, la Sociologia, la Zoologia e la Pescicoltura, la Chimica, la Biologia, le discipline Mediche, le Scienze Politiche, l’Economia ecc. In ogni caso i provvedimenti e le attività connesse con gli scopi sopra riportati prevedono dei “costi” e comportano dei “benefici”. Qualora siano state raccolte tutte le informazioni necessarie per individuare e monetizzare i costi e i benefici su base annuale è di solito possibile tradurre e risolvere matematicamente il problema. In termini molto generali si tratta di trovare il minimo o il massimo di funzioni “obiettivo” che tengono appunto conto dei costi da sopportare e dei benefici ottenibili e le cui variabili sono sottoposte a determinati vincoli, non di natura solo tecnica ma anche finanziaria, sociale, legale e politica. Gli algoritmi impiegati per risolvere problemi di questo tipo vanno a formare una moderna branca delle matematiche denominata “Ricerca operativa”. È tuttavia chiaro che prima di giungere alle formulazioni matematiche, il piano debba subire tutto un processo di formazione. Il primo gradino è costituito da uno studio atto a determinare la fattibilità e l’estensione del piano e, attraverso un “Reconaissance Report”, dovrebbe segnalare l’opportunità della prosecuzione o no degli studi. Una volta riconosciuta questa opportunità si passa a studi più approfonditi: geologici, idrologici, strutturali, agronomici, socioeconomici, ecc. Questi ultimi dovrebbero condurre alla selezione di un piano di tentativo o di più piani di tentativo in alternativa. L’evoluzione verso il piano ottimale si fa attraverso l’analisi costi-benefici. Tenuto conto dei costi di progetto, associati, indiretti e tangibili nonché dei benefici diretti, indiretti e tangibili, l’analisi si fa attraverso la sottrazione o l’addizione di segmenti di obiettivo, di livelli di produzione, di dimensione di strutture e nel valutare i relativi costi e benefici incrementali. Il piano ottimale è quello che include tutti gli items che aumentano in rapporto benefici-costi e che esclude tutti quelli che ne provocherebbero una diminuzione. Stabilito il piano ottimale, si passa alla redazione del “Project Report” in generale composto da due parti: il “Generai Report”, completo, conciso, di facile lettura e il “Technical Report”. Dopo l’approvazione si passa infine al “Definite-Plan Report” ossia al progetto esecutivo. Oggidì, tuttavia, l’approccio ai progetti tende a essere meno “tecnico-economico”, come ora illustrato, ma più “integrato”, in modo da garantire la cosidetta “sostenibilità”. In tutte le fasi del progetto (idea di progetto, identificazione o prefattibilità, fattibilità, formulazione del progetto esecutivo, finanziamento, avviamento, esecuzione, valutazione in corso d’opera o monitoring, valutazione ex posi) devono essere accuratamente studiati e messi in conto i seguenti elementi fondamentali:

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- rispondenza del contesto politico; - rispetto dell’ambiente naturale; - scelta di un insieme tecnologico appropriato; - rispetto dei valori umani e sociali; - rispondenza delle istituzioni e degli organi esecutivi; - valutazione degli effetti di eventi imprevisti (il cosiddetto “risk assessment” che

conduce a una “flessibilità” del progetto); - valutazioni economiche e contesto finanziario.

c) APPROVVIGIONAMENTO DA CORSI D’ACQUA La derivazione da un corso d’acqua, quando è possibile, è la soluzione economicamente preferibile. Per quanto riguarda l’Italia si tratta della fonte di approvvigionamento irriguo di gran lunga più importante (ca il 70% dell’acqua derivata contro un 15% di provenienza da invasi e un altro 15% di provenienza sotterranea). Il caso che si presenta più di frequente è quello della soggiacenza, del pelo libero del corso d’acqua rispetto a una parte o a tutta la superficie da irrigare24. Non si può quindi aprire semplicemente una bocca di presa, ma bisogna innalzare il pelo libero con uno sbarramento, in modo che l’acqua possa defluire per gravita fino all’utenza. Talvolta, anche con questo accorgimento, non è possibile condurre l’acqua naturalmente ed è necessario ricorrere a un impianto di sollevamento.

Figura 36

24 Si ricordino le definizioni di “perimetro (o superficie) dominato”, ossia soggiacente (eventualmente dopo il sollevamento), a meno delle perdite di carico, rispetto al punto di provvista; di “perimetro irrigabile”, ottenuto dal precedente escludendo le zone “non irrigabili” quali località abitate, strade, boschi, zone rocciose, ecc.; di “perimetro irrigato” corrispondente alla superficie effettivamente irrigata durante una campagna.

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Si possono distinguere i seguenti tipi di prese: prese dirette (frontali o laterali), prese con sbarramento, prese da corsi d’acqua arginati, prese con sollevamento meccanico. Le prese dirette vengono adottate qualora il corso d’acqua sia ben regimato e presenti una portata nettamente superiore a quella che si intende derivare. Occorre infatti che la soglia, da impostare al di sopra del fondo del corso d’acqua, sia comunque soggetta a un carico idraulico sufficiente. Poiché queste condizioni sono raramente rispettate per tutta la campagna irrigatoria, occorre spesso rassegnarsi a una variabilità di portate che possono in molti casi discendere al di sotto delle richieste. La presa va impostata in un tratto d’alveo stabile sia altimetricamente che .planimetricamente (variazioni di letto possono rendere del tutto inutilizzabile la presa), preferibilmente in curva sulla riva concava. Quest’ultima soluzione consente di derivare maggiori portate per l’avvicinarsi del filone alla riva, di lavorare su fondali maggiori e di ridurre le possibilità di interrimento (Fig. 36). La presa deve essere allineata sulla tangente al filone tracciata prima dell’accentuarsi della curva. Per aumentare l’orientazione del filone verso la presa può essere costruito, in posizione adatta, un pennello di invito. La presa deve essere, in ogni caso, munita di paratoia per la regolazione delle portate prelevate ed eventualmente di una griglia per impedire l’ingresso a corpi galleggianti. Nel caso di acque torbide si fa seguire alla presa un “canale moderatore” o “vasca di calma”, abbastanza ampio e dotato di pendenza minima in modo che la corrispondente diminuzione di velocità conduca al deposito delle torbide25. Al termine del moderatore viene creata una comunicazione verso il corso d’acqua alimentatore tramite un canale di fuga, dotato di forte pendenza e con il fondo depresso di qualche decina di cm ‘rispetto al moderatore; l’apertura della paratoia (dissabbiatore) interposta fra moderatore e canale di fuga consente il rientro delle torbide nel corso d’acqua. Qualora si debbano temere piene impetuose si costruisce, in fregio al moderatore, uno “sfioratore di piena” che conduca l’acqua in eccesso nel canale di fuga. Quando la portata da derivare è modesta rispetto alla portata del corso d’acqua, si può costruire una presa laterale (Fig. 37) che consente di ridurre fortemente gli inconvenienti della portata solida.

Figura 37

Nelle prese con sbarramento, oltre al vantaggio di innalzare il pelo libero e di mantenerlo costante, “si può variare il rapporto fra portata del corso d’acqua e portata derivata (al limite fino a farlo diventare uno); d’altra parte si hanno costi maggiori corrispondenti alla costruzione del manufatto di sbarramento. 25 Nel caso di derivazione di portate elevate, la vasca di calma può assumere dimensioni ragguardevoli. Se, ad esempio, si vogliono far depositare le particene fino alla sabbia fine occorre che la velocità non superi 0,1 m/s per almeno 5’. Nel caso, ad esempio, di una portata di 1,5 m3/s, la sezione bagnata della vasca dovrebbe essere almeno 1,5/0,1 = 15 m2, la sua lunghezza almeno 0,1- 5.60= 30 m e il suo volume, escluso il franco 450 m3 che, prudenzialmente, andrebbero aumentati di circa il 20%. Ingenti possono poi essere le quantità di solidi che si depositano: ad esempio, per una torbida depositata di 1 kg/m3 e una campagna irrigatoria, a portata costante, di 6 mesi si avrebbe 1 · 1,5 · 6 · 30.86400 = 23.328.000 kg. In altri termini, con le dimensioni della vasca che si sono calcolate, il dissabbiatore dovrebbe essere azionato praticamente tutti i giorni.

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La traversa andrà costruita in un tratto d’alveo piuttosto incassato, con sponde e fondo stabili e in una sezione di media larghezza, poiché sezioni larghe comportano manufatti costosi e sezioni ristrette gli inconvenienti del rigurgito. Si possono costruire traverse fisse, traverse mobili (costituite, in sostanza, da grosse paratoie, generalmente metalliche, a settore con contrappeso) e traverse semimobili (inferiormente fisse). L’andamento planimetrico del manufatto è generalmente rettilineo con direziono normale alla corrente oppure obliqua in modo da indurre l’acqua a imboccare la presa. Le traverse fisse e semifisse sono munite di aperture con soglia al livello del fondo del corso d’acqua in modo che l’apertura delle corrispondenti paratoie consenta l’allontanamento del materiale solido accumulatesi a ridosso del manufatto. Per il passaggio delle acque di piena possono servire queste aperture o uno sfioratore laterale o uno scarico di superficie o il canale di fuga del moderatore. Prese da corsi d’acqua arginati - Di solito l’opera di presa è costituita da una soglia poco elevata sul fondo con una condotta (chiavica), a monte, che sottopassa l’argine. Altre volte si dispone un sifone a cavallo dell’argine. In genere, in corsi d’acqua di questo tipo, non vi sono problemi di portata solida. Prese con sollevamento meccanico - Non presentano, in genere, particolari difficoltà. Il tubo di presa, posto sulla riva, va protetto con una camera, di solito metallica, munita di griglie e facilmente accessibile per le frequenti stasature. Talvolta il tubo di presa non è collegato direttamente all’impianto di pompaggio ma l’acqua arriva per gravita a un serbatoio, anche abbastanza lontano dal corso d’acqua, da dove viene aspirata dalle pompe. d) PROVVISTA DA INVASI NATURALI E ARTIFICIALI Qualora si possa disporre di un invaso naturale (lago, stagno, ecc.), il prelievo dell’acqua è molto semplice e conveniente; a seconda della situazione altimetrica, si potrà aprire una semplice presa sulla riva oppure predisporre un impianto per il sollevamento. Anche per i serbatoi artificiali la provvista non presenta difficoltà; però, per quest’ultimi, restano ovviamente tutti i problemi e i costi relativi alla creazione dell’invaso. La trattazione relativa ai grandi laghi artificiali, sbarrati da dighe di notevoli dimensioni, esula dai limiti di questo corso. Ci si occuperà invece, in sede di esercitazioni, dei laghetti collinari, piccoli serbatoi stagionali molto diffusi in Italia (nel 1970 esistevano circa 7500 laghetti per una capacità totale di circa 250 milioni di m3). Saranno trattati gli aspetti idraulici e statici delle piccole dighe in terra, rimandando al corso di Geologia applicata per gli aspetti geotecnici. e) CAPTAZIONE DELLE ACQUE SOTTERRANEE La diffusione delle motopompe e dell’elettrificazione rurale, consentendo costi di sollevamento abbastanza contenuti, fa considerare con sempre maggior favore la possibilità di approvvigionarsi di acque sotterranee anche per le necessità irrigue. Si considereranno brevemente le modalità di captazione delle acque sotterranee nei seguenti casi:

- falde freatiche - falde profonde e artesiane - correnti subalvee - sorgenti

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Provvista da falde freatiche Si tratta della prima falda che si incontra partendo dalla superficie del terreno (fatte salve le cosiddette falde sospese); essa è costituita dall’accumulo sul primo strato impermeabile delle acque provenienti dalla superficie. Generalmente si tratta di falde poco profonde, tuttavia con livelli fortemente variabili stagionalmente (d’ordinario, in Italia, il massimo si registra in primavera e il minimo in autunno). L’approvvigionamento può essere fatto tramite pozzi o gallerie filtranti. I pozzi freatici sono usati da sempre per l’approvvigionamento di acqua potabile, il loro impiego per l’irrigazione è limitato soltanto dalla non frequente possibilità di ottenere quantità d’acqua sufficienti. Molto spesso si presenta la necessità di incrementare in qualche modo le portate: esclusa a priori l’opportunità di aumentare il diametro del pozzo (la teoria mostra che gli aumenti di portata sono minimi), si possono costruire più pozzi, a patto di distanziarli sufficientemente, oppure, scavate fra un pozzo e l’altro delle gallerie orizzontali disposte ortogonalmente al moto di falda e situate a un livello che appaia ricco di acqua. Per le modalità costruttive dei pozzi si rimanda alle esercitazioni e, per la parte teorica, all’Idraulica generale. La provvista tramite gallerie filtranti può essere fatta quando la falda è poco profonda e il terreno presenta una sufficiente pendenza. L’apertura di una tale galleria richiede uno studio idrologico abbastanza dettagliato che permetta di stabilire la profondità dello strato impermeabile e lo spessore della falda, nonché una indicazione sulle possibili portate. La galleria (il lavoro può essere fatto a cielo aperto a patto che la profondità non superi i 5 - 6 m) è orientata nella direzione del movimento della falda (talvolta leggermente obliqua) e viene dotata di una pendenza minore di quella del terreno in modo da portare a un certo punto in superficie l’acqua captata. Quando è possibile, il fondo della galleria è bene che appoggi sullo strato impermeabile; dal punto in cui la galleria abbandona la falda per dirigersi verso la superficie del terreno, le pareti vanno rivestite in maniera da impermeabilizzarle. Le dimensioni delle gallerie filtranti sono le più varie: da poco di più semplici dreni a opere colossali, lunghe molti chilometri; esse sono molto diffuse nelle zone aride (oasi dell’Africa settentrionale, Arabia, Siria, Israele, Iran, Afghanistan, ecc.); in Italia, e in genere in Europa, le applicazioni sono meno frequenti. Provvista da falde profonde e artesiane La differenza fra falda freatica, falda profonda e falda artesiana risulta evidente dall’esame dello schema di Fig.38. I pozzi che attingono acqua da falde profonde o artesiane presentano portate generalmente abbondanti e con modeste variazioni stagionali e quindi sono indicati per l’uso irriguo. Per contro, a causa della profondità dei pozzi (in generale si adottano pozzi trivellati), il costo dell’approvvigionamento può essere elevato sia come impianto che come esercizio.

Figura 38

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Provvista da correnti subalvee Nei sedimenti alluvionali sui quali scorrono fiumi e torrenti si trova sempre una corrente subalvea costituita da un vero e proprio corso d’acqua sotterraneo che si sposta con velocità dipendente dalla pendenza e dalla permeabilità delle alluvioni (sono state misurate velocità da 0,3 a 16 metri al giorno). Questo corso sotterraneo esiste anche quando il corso superficiale è scomparso (uèd sahariani). In pianura le correnti subalvee sono generalmente in contatto immediato con il corso d’acqua, in montagna o in collina l’alternarsi di alluvioni e di tratti di letto impermeabili comporta correnti subalvee spesso assai profonde e talvolta in pressione. La cattura di queste correnti subalvee può imporsi quando si ha a che fare con un corso d’acqua che, durante la campagna irrigatoria, presenti una portata nulla o comunque insufficiente. La provvista può essere fatta attraverso una galleria filtrante oppure con uno sbarramento sotterraneo. In quest’ultimo caso occorre un profondo studio idrogeologico su natura e profondità dello strato impermeabile, costituzione delle alluvioni, valutazione delle portate, scelta della sezione d’imposta del manufatto. Il manufatto, in terra impermeabile o in muratura, è perforato da una tubazione che raccoglie le acque e che, dotata di una pendenza inferiore a quella del corso d’acqua, le porta a un certo punto alla superficie. Altre volte, l’approvvigionamento viene fatto tramite pozzi in alveo, a monte del manufatto. La cresta dello sbarramento va costruita a una profondità tale da non danneggiare il deflusso nel corso d’acqua (è importante valutare se quest’ultimo è in fase di scavo) ma da raccogliere quasi tutta la portata sotterranea. Captazione delle sorgenti - Le sorgenti, uscite naturali di acqua sotterranea, vengono trattate nel corso di Geologia applicata. La loro captazione presenta scarso interesse ai fini irrigui poiché le acque sorgive vengono destinate quasi esclusivamente a uso potabile. Le opere di captazione che consistono essenzialmente nella “messa a nudo” della sorgente (da effettuarsi con molta cautela e con esclusione assoluta di esplosivi), nella costruzione di una camera di presa ed eventualmente di una galleria per raccogliere più vene d’acqua, sono di tipo così vario da sfuggire a una trattazione sistematica.

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2.2 LE RETI IRRIGUE a) SCHEMA DELL’ORGANIZZAZIONE TERRITORIALE DI UN ENTE DI IRRIGAZIONE COLLETTIVO In questo e nel seguente capitolo si farà quasi sempre riferimento all’irrigazione collettiva, ossia agli aspetti costruttivi e organizzativi dei sistemi irrigui26 che interessano parecchie aziende. La classificazione territoriale comprende innanzi tutto il comprensorio irriguo, talvolta suddiviso in subcomprensorio; il comprensorio, o il subcomprensorio, è generalmente suddiviso in distretti o reparti, che si denominano comizi qualora la consegna dell’acqua venga regolata da un consorzio degli utenti interessati. Il reparto (o distretto o comizio) è l’ultima espressione territoriale collettiva: nel suo perimetro sono comprese diverse aziende come, d’altra parte, un’azienda può essere talvolta a cavallo di più reparti contigui. L’azienda potrà poi essere suddivisa in poderi, appezzamenti, parcelle irrigue. Ciascuna categoria territoriale viene servita da appositi conduttori, con caratteristiche e funzioni differenziate. b) SCHEMI DI RETI IRRIGUE Il trasporto e la distribuzione dell’acqua di irrigazione vengono fatti tramite canali o condotte. Nelle reti più vecchie i primi sono ih netta prevalenza sulle seconde; anche nel caso dell’aspersione, della subirrigazione e dell’irrigazione localizzata, l’acqua viene talvolta messa in pressione e intubata solo nei tratti terminali della rete. Se l’approvvigionamento avviene all’esterno della zona da irrigare, è necessario un “canale derivatore” (o una condotta) che fa capo all’opera di presa e conduce l’acqua al confine del comprensorio. Nel caso di provvista da un corso d’acqua questa derivazione può essere fatta con criteri diversi, a seconda dell’importanza che si vuoi dare al sollevamento meccanico.

Figura 39

26 Per “sistema irriguo” intendiamo un insieme coordinato di opere e apparecchiature idoneo al trasferimento dell’acqua dalla provvista alle singole parcelle, nelle quantità e nei tempi adatti a soddisfare i fabbisogni delle coltivazioni.

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Se si fa riferimento allo schema della Fig. 39 si ravvisano due soluzioni limite:

- presa dal fiume nel punto A; derivatore A; primario A. Con questa soluzione l’acqua viene convogliata esclusivamente per gravità.

- Presa dal fiume nel punto C; sollevamento e trasporto nel punto F con condotta forzata; primario A. Con questa soluzione l’acqua deve essere sollevata dal punto C al punto F.

Fra queste soluzioni estreme, ve ne sono infinite intermedie. Una di queste è indicata nella medesima figura:

- presa dal fiume nel punto B; derivatore B; nel punto E una parte dell’acqua prosegue nel primario B, un’altra parte viene sollevata, condotta in F e da qui prosegue nel primario A. Con questa soluzione si irriga per gravita la superficie EHLC e tramite sollevamento meccanico la superficie FMHE.

La scelta fra le possibili soluzioni va fatta in genere su base economica: l’impiego del sollevamento meccanico consente di risparmiare sulle spese di impianto e di esercizio della rete (che risulta, talora, notevolmente ridotta), ma, d’altra parte, comporta dei costi per l’impianto e l’esercizio della stazione di pompaggio. Uno schema classico di condotta per gravita è indicato nella Fig. 40. Si tratta di uno schema rigidamente “ortogonale”, talvolta però inattuabile su terreni ondulati o dove siano presenti molti ostacoli (strade, confini di proprietà ecc.). Il derivatore AB conduce l’acqua dalla presa A sul fiume al punto più alto del confine del comprensorio. Da questo punto parte il primario BCD che ha andamento dominante rispetto alla superficie da servire, segue l’andamento delle linee di livello ed è normalmente dotato di debole pendenza. Poiché durante il percorso, nei punti B,C,D si diramano i canali secondari, il canale primario sarà costituito da tratti a sezione costante (a parità di pendenza), ma successivamente sempre più ridotta. In corrispondenza di ciascuna diramazione viene di solito costruito un manufatto destinato a regolare e a misurare la portata prelevata. I canali secondari (BE,CF,DG) fanno capo al primario e avviano l’acqua ai terziari. Il loro tracciato, salvo eccezioni, si allontana nettamente dall’andamento delle linee di livello; pertanto la pendenza può essere relativamente elevata e può anche nascere la necessità di interporre dei salti. Poiché dai secondari si diramano i terziari, valgono le stesse osservazioni per le sezioni e per i manufatti di regolazione e di misura. I canali terziari conducono l’acqua ai reparti. Il loro tracciato è spesso vincolato ai margini delle strade e ai confini di proprietà allo scopo di ridurre al minimo gli attraversamenti. Dai terziari si diparte la rete distributrice che conduce l’acqua alle diverse aziende e parcelle irrigue. A partire da questo dopoguerra si sono fatte sempre più numerose le realizzazioni di reti irrigue in pressione per l’aspersione, l’irrigazione localizzata e, talora, le irrigazioni di superficie. I vantaggi di questo tipo di impianti sono evidenti per quanto concerne la libertà dei tracciati, sia altimetrica che planimetrica. Nella loro predisposizione si adotteranno allora metodi di massima economia; ad esempio, con tratte a eguale diametro, ci si baserà sulla circostanza che la somma delle distanze da un punto P qualunque a tre punti A,B,C è minima se i tre angoli individuati nel punto P dai segmenti PA, PB e PC sono pari a 120°; se invece, come d’ordinario, i diametri sono diversi, non basta minimizzare lo sviluppo della rete e si deve ricorrere a metodologie un po’ più complesse, come quella di Labye. In pratica poi i tracciati di massima economia devono essere adattati alla non assoluta libertà planimetrica (attraversamenti di strade, canali, confini di proprietà ecc.).

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Figura 40

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Si possono costruire reti aperte (più comuni negli impianti irrigui) o ad anello (più comuni negli acquedotti urbani) sempre sulla base della convenienza economica (Fig. 41). Nella pratica progettuale la massima economia si persegue individuando una soluzione preliminare attraverso un’analisi (sostanzialmente empirica) che si basa sul confronto fra tracciati, tipi di consegna, scelta di materiali e opere d’arte ecc.. Nell’ambito di tale soluzione si applicano i cosiddetti metodi di ottimizzazione che determinano tramite equazioni economiche le equazioni idrauliche a incognite sovrabbondanti e conducono infine alla definizione ultima dei diametri (metodo degli operatori di Lagrange, programmazione lineare e dinamica). Quando la provvista avvenga da un laghetto collinare si ha generalmente una rete in pressione di modesto sviluppo. La condotta avviene spesso per gravita; tuttavia è talvolta necessaria una piccola stazione di pompaggio con un serbatoio di equilibrio in posizione dominante per poter disporre di una pressione sufficiente. Oltre alla rete di distribuzione è generalmente necessaria una rete di colatura (scoline, capofossi, ecc.) affinché gli inevitabili surplus di acqua non si raccolgano nelle zone più depresse. Con opportuni accorgimenti una rete di prosciugamento può servire parzialmente come rete di dispensa durante la campagna irrigatoria (v. corso di Tecnica della bonifica).

Figura 41

c) ELEMENTI DELLE RETI IRRIGUE - CONDOTTE Questo argomento viene trattato esaurientemente in Idraulica generale. Per comodità si riportano qui di seguito:

- la Tab. 24 che fornisce la perdita di carico y (in m/km) in funzione della portata Q (in l/s) e del diametro D (in mm) per tubi metallici “usati” (coefficiente K raddoppiato - formula di Darcy)

- il diagramma di Scimeni (Fig. 42) che fornisce le perdite di carico nei tubi di cemento-amianto (tipo “Eternit”)

- l’abaco di Tison, che fornisce le perdite di carico dei tubi di plastica (Fig. 43) Numerose applicazioni verranno fatte in sede di esercitazioni. Al momento della costruzione le principali avvertenze di cui tenere conto sono le seguenti:

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- i tubi debbono essere interrati a una profondità (0,8-1,2 m) che escluda danni da

carichi concentrati e non intralci le lavorazioni dei terreni; - particolare cura deve essere messa nell’esecuzione delle giunzioni delle barre:

saldature per i tubi d’acciaio, giunti (a manicotto, Gibault ecc.) per quelli in fibrocemento e calcestruzzo armato, collanti speciali per quelli in plastica;

- altrettanta cura serve per la predisposizione dei letti di posa, (generalmente in sabbia) in particolare per i tubi in fibrocemento;

- occorre di norma collocare degli sfiati, liberi o in pressione, nei punti più alti del profilo;

- nei punti più bassi occorre invece predisporre degli scarichi di fondo, preferibilmente in vicinanza di canali di drenaggio;

- di notevole importanza è la protezione dei tubi metallici dalla corrosione prodotta dalle cosiddette correnti vaganti (particolarmente pericolose in vicinanza di ferrovie a trazione elettrica). La protezione consiste nell’isolare il tubo con prodotti o resine plastiche, oppure nel creare campi elettrici contrastanti (protezione catodica).

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Tabella 24: I valori di perdita di carico y (m/Km) in funzione della portata Q (l/s) e diametro D (mm) Q D

30 40 50 60 70 80 90 100 125 150 175 200 250 300 400

0,05 0,63 0,1 0,03 0,01 - - - - - - - - - - - 0,1 2,5 0,5 0,16 0,06 0,03 0,01 - - - - - - - - - 0,2 10,02 2,1 0,84 0,24 0,11 0,05 0,03 - - - - - - - - 0,3 22,53 4,7 1,43 0,54 0,24 0,12 0,06 - - - - - - - - 0,4 40,06 8,4 2,54 0,96 0,43 0,21 0,11 - - - - - - - - 0,5 62,6 13,1 3,97 1,51 0,67 0,33 0,18 - - - - - - - - 0,6 90,14 18,9 5,72 2,17 0,96 0,48 0,26 - - - - - - - - 0,7 122,7 25,8 7,79 2,95 1,31 0,65 0,35 - - - - - - - - 0,8 160,3 33,7 10,17 3,88 1,71 0,85 0,46 - - - - - - - - 0,9 202,8 42,6 12,87 4,88 2,18 1,07 0,58 - - - - - - - - 1 250,4 52,6 15,89 6,03 2,67 1,32 0,71 - - - - - - - - 1,25 390,6 82 24,79 9,4 4,16 2,06 1,11 - - - - - - - - 1,5 - 118,3 35,75 13,56 6 2,89 1,61 - - - - - - - - 1,75 - 160,9 48,63 18,44 8,17 4,05 2,19 - - - - - - - - 2 - 210,4 63,56 24,1 10,68 5,29 2,86 - - - - - - - - 2,5 - 328,7 90,32 37,66 16,88 8,27 4,47 - - - - - - - - 3 - 143 54,2 24 11,9 6,43 3,71 1,2 0,46 - - - - - 3,5 - 194,7 73,8 32,7 16,2 8,76 5,08 1,63 0,63 - - - - - 4 - 254,3 96,4 42,7 21,2 11,44 6,6 2,13 0,81 - - - - - 4,5 - 321,6 122 54 26,8 14,47 8,36 2,69 1,03 - - - - - 5 - 397,3 150,6 66,7 33,1 17,87 10,32 3,32 1,27 - - - - - 6 - 216,9 98,1 47,6 25,73 14,86 4,79 1,83 - - - - - 7 - 295,2 130,8 64,8 35,02 20,22 6,52 2,48 - - - - - 8 - 170,8 84,7 45,74 26,41 8,51 3,24 - - - - - 9 - 216,2 107,1 57,89 33,43 10,77 4,11 - - - - - 10 - 266,2 132,3 71,47 41,27 13,3 5,07 - - - - - 15 - 160,8 92,9 29,92 11,41 5,23 2,61 - - - 20 - 185,1 53,2 20,28 9,3 4,64 - - - 25 - 89,91 34,27 15,72 7,63 - - - 30 - 119,7 45,83 20,92 10,43 3,34 1,32 - 35 - 65,71 30,13 15,02 4,81 1,9 - 40 - 81,12 37,2 18,54 5,94 2,35 - 45 - 102,67 47,08 23,47 7,51 2,97 - 50 - 58,12 28,97 9,27 3,87 - 60 - 83,70 41,72 13,36 5,28 - 70 - 56,79 18,18 7,19 1,67 80 - 74,18 23,74 9,4 2,18 90 - 93,88 30,05 11,82 2,76 100 - 115,9 37,10 14,88 3,41 200 - - - 58,7 13,66 300 - - - - 30,72

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Figura 42

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Figura 43

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d) ELEMENTI DELLE RETI IRRIGUE - CANALI I canali d’irrigazione hanno di solito forma trapezia (Fig. 44); solo per i canali rivestiti si impiega talvolta la forma rettangolare e, per le “canalette”, le forme semicircolare e semiellittica. Come è noto, il dimensionamento di un canale si conduce, per tentativi, sulla base delle formule di Leonardo e Castelli, Chézy e Bazin:

R

BRIVVQ γ+==Ω=

1

87;;

(Q = portata, in m3/s; Ω = sezione bagnata, in m2; v = velocità media dell’acqua, in m/s; B = coefficiente di Bazin; R = raggio idraulico = rapporto fra la sezione bagnata e il contorno bagnato, in m; I = pendenza, numero puro; γ = coefficiente di scabrezza). Nel progetto e nella costruzione di un canale in terra bisogna tener conto di una serie di avvertenze:

- nei canali trapezi, ad eccezione talvolta di quelli di piccole dimensioni, non si adottano sezioni di minima resistenza che condurrebbero a larghezze del fondo troppo ristrette;

- in ogni caso si deve tener conto di un “franco” (Fig. 44 ), da un massimo di 0,5 m per i grossi canali a un minimo di 0,15 m per i più piccoli.

Figura 44

- la pendenza delle sponde varia da 1:1 per terreni argillosi a 1:3 per terreni sabbiosi;

per canali di piccole dimensioni si tende tuttavia a fare sponde più ripide. - la velocità media dell’acqua deve essere contenuta, per evitare erosioni, entro 0,5

m/s per i terreni sabbiosi ed entro 1 m/s per i terreni argillosi; in caso di pendenze elevate bisogna pertanto interporre dei salti; d’altra parte la velocità non deve neppure essere troppo bassa per evitare depositi eccessivi in presenza di acque torbide (orientativamente, se si vuole evitare i depositi dei limi e, a maggior ragione, delle argille, la velocità deve superare gli 0,3-0,5 m/s passando da canali piccoli a canali grandi).

- la banchina deve essere abbastanza larga da consentire il passaggio delle macchine per la manutenzione; è opportuno però che il traffico normale sia indirizzato su una viabilità lungo i canali di drenaggio dove vi sono minori possibilità di danni.

- la superficie delle banchine deve essere inclinata verso l’esterno (Fig. 44) per l’evacuazione delle acque di pioggia.

- la larghezza dell’argine alla base deve essere sufficiente a limitare l’affioramento di acque infiltrate.

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- gli argini vengono costruiti utilizzando il terreno scavato per il canale; in caso di

elevate pensilità (allo scopo di mantenere un carico sufficiente) occorrerà altra terra che va prelevata da una zona abbastanza ampia, in modo da evitare dannose accentuate depressioni, o anche ottenuta dallo scavo dei canali di drenaggio; gli argini vanno costruiti in strati sottili (15-20 cm) da compattare accuratamente in modo da ridurre l’infiltrazione e una successiva subsidenza.

I canali in terra necessitano di una frequente manutenzione, consistente nel diserbo e nell’espurgo; il primo per eliminare la vegetazione che riduce la capacità di trasporto del canale, il secondo per eliminare i depositi solidi e “rifilare” la sezione. Abbastanza di frequente i canali di irrigazione, per ridurre le perdite per infiltrazione e l’importanza della manutenzione, vengono rivestiti. Una soluzione molto economica consiste nel disporre uno strato di terreno argilloso compattato, che ridurrà l’infiltrazione ma non la crescita della vegetazione e quindi la manutenzione. A risultati analoghi si giunge con l’interramento, sotto il letto del canale, di film di PVC o di gomme butiliche. Tutti e due gli scopi si conseguono invece con rivestimenti in calcestruzzo, muratura di pietrame o conglomerato bituminoso. Il calcestruzzo può essere gettato in opera, in spessori di 8-12 cm, ben compattato, oppure possono essere utilizzate lastre prefabbricate. In entrambi i casi sono indispensabili dei giunti di dilatazione, impermeabilizzati con cartone catramato e mastici bituminosi. I conglomerati bituminosi, come è noto, si ottengono miscelando pietrisco di varie pezzature, sabbia, sfilacciati e bitume. Anche per il progetto e la costruzione dei canali rivestiti bisogna tener conto di una serie di avvertenze:

- la sezione è spesso trapezia, ma talvolta per i rivestimenti in muratura, si usa la sezione rettangolare, non di rado quella di minima resistenza (doppio quadrato). In ogni caso le sezioni sono più ristrette e possono essere ridotte le tare di terreno;

- i “franchi” possono essere ridotti, anche del 50 rispetto a quelli per i canali in terra; - la velocità media può anche raggiungere valori di 3-5 m/s; velocità modeste in

presenza di acque torbide sono del tutto sconsigliabili perché gli eventuali depositi possono essere rimossi con difficoltà;

- la larghezza della banchina deve essere minima e impedire così il traffico di macchine che potrebbero danneggiare il rivestimento;

- è molto importante che il terreno su cui poggia il rivestimento sia accuratamente compattato per evitare successive subsidenze.

Specifiche del settore irriguo sono le “canalette”. piccoli canali in cemento armato autoportanti, a sezione trapezia, rettangolare, semicircolare o semiellittica, costituiti da elementi successivi sostenuti al di sopra del terreno con collari e supporti anch’essi murari. Le canalette presentano diversi vantaggi: permettono una prefabbricazione in serie con l’impiego di moderne tecniche costruttive; tramite l’impiego di supporti di varia altezza (fino a 3-4 m) consentono di svincolarsi da piccole ondulazioni topografiche, di mantenere agevolmente una pendenza regolare e una posizione dominante rispetto alle parcelle irrigue. Per il tracciato delle canalizzazioni si cerca di attenersi, per ovvi motivi, al metodo ortogonale, discostandosene talvolta per problemi di pendenze o di attraversamenti. Quest’ultimi, in corrispondenza di strade, ferrovie, altri canali o ampie depressioni del terreno, possono essere fatti con ponti-canale o con sifoni inversi. Resta in ogni caso il fatto esiziale che deve essere mantenuto un carico sufficiente sulle superfici da irrigare. A livello di canali distributori il carico può essere valutato semplicemente a seconda delle situazioni: se ad esempio si deve fare una sommersione con un tirante di 10 cm e si fa

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un’alimentazione con sifoni che richiedono un carico di 15 cm. occorre che il livello dell’acqua nel canale sia di 25 cm al di sopra della superficie da irrigare. Un carico maggiore potrebbe provocare infiltrazioni dannose dagli argini del canale; per questo, e per motivi di costo si cerca di non esagerare con la pensilità anche se l’acqua che resta sul fondo del canale, al di sotto del piano di campagna non può essere utilizzata per l’irrigazione e costituisce quindi una perdita. Esiste comunque qualche caso di reti interamente scavate e quindi senza carico, come molte zone dell’Egitto, dove l’acqua deve essere successivamente pompata nei campi. e) ORGANI DI RIPARTIZIONE, REGOLAZIONE E MISURA NELLE RETI A PELO LIBERO. Nelle reti irrigue si trovano numerosi manufatti (“opere d’arte”) e apparecchiature (partitori, moduli, ecc.). I primi, destinati agli attraversamenti o a dissipare energia (ponti-canale, sifoni, chiaviche, gallerie, salti ecc.), non sono specifici dei canali di irrigazione, ma comuni ad altri tipi di canali (di bonifica, di navigazione, ecc.). La loro trattazione viene svolta nel corso di Tecnica della bonifica. Le seconde, invece, sono esclusive delle reti irrigue e di esse ci si occuperà in dettaglio in questo paragrafo. Gli organi di ripartizione hanno lo scopo di dividere una portata in più arti, fra loro in rapporto fisso, e ciò indipendentemente da eventuali variazioni della portata stessa. Si distinguono partitori fissi e partitori mobili. Un partitore fisso divide una portata in un rapporto costante. La Fig. 45 mostra uno schema, in pianta, di un partitore che consente una divisione abbastanza precisa in due parti uguali; unica condizione è che il canale alimentatore, per un tratto di almeno una ventina di metri a monte del partitore, sia rettilineo e dotato di sezione e pendenza rigorosamente costanti. È ovvio che, adottando più dispositivi in serie del tipo di quello di Fig. 45, si può dividere una portata assegnata in 4, 8, 16, ecc. parti uguali. Il problema si fa più arduo quando si debba dividere una portata in un numero di parti eguali diverso da 2, 4, 8, ecc., oppure quando la si debba dividere in parti diseguali.

Figura 45

Se, ad esempio, si vuoi fare una ripartizione in tre parti eguali non si può certamente pensare, stante la distribuzione delle velocità indicate nella Fig. 45, di dividere longitudinalmente la corrente in 3 parti uguali. In questi casi bisogna ricorrere a partitori speciali, generalmente costruiti sperimentando su modelli e comunque inseriti in corrispondenza di un risalto idraulico o dì una bocca. Un partitore mobile consente di dividere una portata in porzioni a rapporto variabile, ma sempre indipendente dalle variazioni della portata stessa. Nella Fig. 46 è illustrato un “partitore proporzionale” su un risalto che consente di dividere la portata in un rapporto qualsivoglia.

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Figura 46

Quando si possa disporre di un dislivello di almeno qualche decina di centimetri, può essere usata, come partitore, una bocca a stramazzo. Infatti è noto che la portata

ghLhQ 2µ= è proporzionale alla larghezza della bocca. Pertanto tramite bocche a stramazzo si possono ottenere ottimi partitori, fissi e mobili. In Fig. 47 è mostrato, in pianta, lo schema del “partitore a becco mobile” di Elche (Spagna), di interesse quasi soltanto storico.

Figura 47

Figura 48

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Partitori interessanti sono quelli a calice; essi sono costituiti da una specie di tombino a sifone il cui pozzetto ascendente termina con due o più bocche a stramazzo eguali. Alle bocche fanno seguito i canali destinati a ricevere le stabilite frazioni di portata (Fig. 48). Gli organi di regolazione e di misura hanno lo scopo di mantenere i desiderati livelli idrici nei canali, nonché di mantenere costanti e misurare le portate. Esaminati (II.1.c) gli organi di regolazione e di misura alla provvista, si devono considerare gli organi che esplicano queste funzioni all’incile di un qualsiasi canale su quello di ordine superiore. E’ noto che generalmente nei canali di distribuzione bisogna derivare una portata fissa, pari a un modulo o a un numero intero di moduli, e ciò indipendentemente dalle inevitabili variazioni del livello dell’acqua nel canale di ordine superiore. La presa deve essere perciò attrezzata perché sia conseguito questo scopo. In essa si possono distinguere tre elementi:

- la presa propriamente detta, consistente in un taglio nella sponda del canale di ordine superiore o in un tubo che la sottopassa, dì regola munita di un organo di chiusura.

- un dispositivo regolatore che mantenga, a monte dell’apparecchio modulatore, un livello costante.

- un dispositivo modulatore (“modulo”) che, sottoposto tramite il regolatore a un carico idraulico costante, lasci passare una portata ben definita e costante27.

Assai spesso (di regola negli impianti più vecchi) manca una regolazione automatica; la derivazione deve essere allora sorvegliata da un acquaiolo che, leggendo un idrometro e manovrando la paratoia di presa, regola il carico a monte del modulatore. Disposizioni più moderne sono invece quelle delle Fig. 49, 50 e 51. Nella Fig. 49 il regolatore è montato sul canale di ordine superiore, subito a valle della presa, ed è costituito da uno sfioratore, cui si deve dare uno sviluppo maggiore possibile per sfiorare portate diverse con piccole variazioni di carico. Lo sfioratore presenta l’inconveniente di richiedere un salto (almeno qualche decina di cm) e di provocare formazione di depositi a monte. Nella Fig. 50 lo sfioratore è sostituito da una paratoia automatica (tipo “Neyrpic”) a livello di monte costante. Essa è costruita secondo lo schema di Fig. 52: un aumento di livello a monte provoca, tramite il galleggiante, una maggiore apertura della paratoia che fa abbassare di nuovo il livello stesso; viceversa, una diminuzione di livello a monte provoca una minore apertura della paratoia che fa innalzare di nuovo il livello. Nella Fig. 51 la disposizione è cambiata e l’organo regolatore è montato sul canale derivatore, subito a monte del modulo. Si tratta di un organo che mantiene il livello di valle costante, che può essere costituito da una paratoia automatica come in Fig. 53 (ancora tipo “Neyrpic”).

Figura 49

27 I “moduli” che verranno esaminati in sede di esercitazioni, modulo milanese e modulo di Ribera, sono in realtà dei dispositivi che comprendono tutte e tre le funzioni.

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Figura 50 Figura 51

Figura 52 Figura 53 Le disposizioni delle Fig. 50 e 51 sono mostrate, in assonometria, nelle Fig. 54 e 55 (il modulatore “a maschera”). Fra i modulatori si esaminano i più diffusi: le bocche, il venturimetro per canali, il modulatore a risalto idraulico e il modulo a maschera.

Figura 54

Figura 55

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- Le bocche modulatrici possono essere sia a battente che a stramazzo con preferenza, in

generale, per le seconde il cui funzionamento richiede perdite di carico più modeste. In ogni caso, le quelle in parete sottile, a contrazione completa, senza velocità di arrivo28, con vena libera e areata, perché sono quelle che garantiscono una sicura individuazione e una buona costanza del coefficiente di deflusso. Le bocche più usate sono: lo stramazzo Francis, rettangolare, in parete sottile, a contrazione completa (Fig. 56); lo stramazzo Bazin, anch’esso rettangolare, senza contrazione laterale, con lama areata tramite due pozzetti (Fig. 57); lo stramazzo Cipolletti, a contrazione completa, di forma trapezia con scarpa eguale a ¼ (Fig.58); lo stramazzo Thompson, di forma triangolare.

Figura 57

Difetti comuni a tutte le bocche sono la perdita di carico che ammonta almeno a qualche decina di cm (non si possono fare bocche rigugitate per la dipendenza della portata dal livello a valle), gli interramenti che si formano a monte del manufatto che possono alterare la portata e le modificazioni subite dalla piastra metallica che costituisce la parete sottile (usura, manomissioni).

- Il venturimetro per canali non differisce sostanzialmente dal venturimetro per condotte

forzate. Il dispositivo viene costruito all’incile del canale derivatore alla maniera di una bocca a sifone, in modo che l’acqua entri in pressione. Esso ha il notevole pregio di richiedere una minima perdita di carico, ma è piuttosto costoso.

Figura 59

- Il modulatore a risalto si basa sul cosiddetto “salto di Bidone”, fenomeno che si manifesta in

un canale ogni qualvolta una corrente “veloce” passa alla condizione di corrente “lenta”. Questa situazione può essere creata, ad esempio, in un canale a modesta pendenza con una strozzatura (ravvicinamento delle sponde o rialzo di fondo o entrambi): la corrente veloce che si forma nel tratto ristretto, urtando con la corrente lenta a valle, da luogo a un risalto

28 Per questo le bocche modulatrici sono spesso precedute da una “vasca di calma” (che può essere evitata con lo stramazzo Bazin), manufatto di grosse dimensioni che incide sensibilmente sul costo della derivazione

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superficiale (Fig. 59). La portata può essere espressa con una formula analoga a quelle delle bocche a stramazzo.

ghlhQ 2µ= col coefficiente µ esprimibile con la formula approssimata del Gherardelli

LHlh108,0385,0 +=µ

che vale se sono soddisfatte le seguenti relazioni:

;7,0<HLhl

D > 2h; l > h Normalmente si fa a = (0,1 - 0,2) h e, abbastanza spesso, per assicurare la persistenza del risalto entro limiti abbastanza ampi di portata, I = L/2. Frequentemente si elimina la soglia, restringendo la sezione soltanto trasversalmente. Allora h = H e se si assume I = L/2 si ottiene la formula Q = 0,9 L H3/2 Qualora si voglia una precisione maggiore (per esempio > 5%) si deve rinunciare all’uso delle formule e, operando su un modello o su un prototipo costruire la scala delle portate (Q in funzione di h) e la scala dei limiti di sommergenza che lega i valori di portata con quelli del massimo livello liquido a valle compatibile con la persistenza del risalto e quindi col funzionamento del modulatore indipendente dalle condizioni a valle. Il modulatore a risalto riunisce in sé molte delle qualità che si richiedono a questo tipo di apparecchi: semplicità di costruzione, basso costo, assenza di organi mobili, indipendenza dal livello di valle, modesta perdita di carico (per mantenere il risalto basta che sia b = h/5; la perdita di carico quindi è assai minore che nel caso delle bocche). Il modulo a maschera, ideato dalla Neyrpic e notevolmente diffuso in Francia e in Africa del Nord, è costituito da (Fig. 60 e 61) una soglia in muratura, da una “maschera” metallica inclinata, fissata a un’altezza ben determinata al di sopra della soglia, un po’ a valle della cresta, e da una portella di chiusura. Molto spesso si riuniscono in parallelo, separandoli con delle “guance”, più apparecchi, in modo da ottenere un’ampia gamma di portate. La scala delle portate di un modulo a maschera è riportata nella Fig. 62. Essa mostra che nel passaggio da bocca a stramazzo a bocca a battente la portata varia assai poco (contrazione). Quindi il modulo funziona, in parte, esso stesso da regolatore.

Figura 60 Figura 61

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Figura 62

Una volta regolato e misurato il modulo, per la distribuzione alle parcelle possono essere necessarie, a volte, altre piccole strutture. Nella Fig. 63 è indicato un “deviatore”; nelle Fig. 64 e 65 rispettivamente un’alimentazione della parcella con sifoni e una con bocchette (in entrambe le figure è indicata una piccola struttura trasversale, spesso mobile, necessaria per l’ottenimento del carico desiderato). Talora si possono trovare altri misuratori, come piccoli risalti in metallo (Parshall flume). Per il dimensionamento e il numero dei sifoncini o delle bocchette (circolari) può servire la Tab. 25 che fornisce le portate in l/s in funzione del diametro e del carico.

Tabella 25 H (cm) D (mm)

5 10 15 20

30 0,42 0,59 0,73 0,84 40 0,75 1,06 1,29 1,49 50 1,17 1,65 2,02 2,33 100 4,67 6,60 8,09 9,34

Figura 63 Figura 64 f) ORGANI DI RIPARTIZIONE, REGOLAZIONE E MISURA NELLE RETI IN PRESSIONE. Nelle reti in pressione l’intercettazione e la regolazione vengono ottenute tramite saracinesche o valvole, a farfalla o a sfera. Un gruppo di due o più valvole può evidentemente funzionare anche da partitore.

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La misura delle portate viene fatta con dispositivi tipo Venturi o con contatori volumetrici a mulinello (Woltmann). Per la misura delle pressioni servono semplici manometri. Esistono poi particolari dispositivi di regolazione, denominati “limitatori di portata” e “limitatori di pressione”. La consegna agli utenti può avvenire attraverso “idranti” come quello in Fig. 66, oppure con “gruppi di consegna” attrezzati (Fig. 67) che esplicano le seguenti funzioni: possibilità di intercettazione dell’acqua, limitazione al modulo della portata massima erogabile, regolazione della pressione, assorbimento delle sovrapressioni, misurazione dei volumi. La Fig. 67 mostra la sezione di un tale gruppo. È possibile notare la valvola di chiusura (1), il regolatore di pressione (2), il contatore (3) e il limitatore di portata (4). In Fig. 68 sono infine mostrati due sfiati, a sinistra “libero” e a destra “in pressione”.

Figura 65

Figura 66 Figura 67

Figura 68

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2.3 DISTRIBUZIONE DELL’ACQUA IRRIGUA a) CALCOLO DELLA PORTATA DI DERIVAZIONE Date alcune indicazioni sui tracciati delle reti irrigue, occorre valutare le portate massime che ciascun tratto della rete deve condurre allo scopo di poter dimensionare le sezioni. Un calcolo abbastanza semplice riguarda la portata del canale derivatore; invece, per i canali dei successivi ordini occorre specificare le modalità di consegna: continua, periodica o a domanda. Il calcolo della portata massima di derivazione, da prelevare alla provvista e da immettere nei primari, è semplicissimo nel caso di un comprensorio a monocoltura (consegna periodica e continua): basta considerare la competenza continua del mese di maggior fabbisogno e moltiplicarla per l’area servita (per la consegna periodica bisognerà arrotondare a un numero intero di moduli), aggiungendo una certa percentuale per tener conto delle perdite nella rete. Per un comprensorio a policoltura, il calcolo è un po’ più complicato (esercitazione 2.4.q). b) CONSEGNA CONTINUA Con questo tipo di distribuzione si tratta dì consegnare all’utente l’acqua con continuità (24 ore su 24), ossia di consegnargli la competenza continua. Il calcolo delle portate nei canali dei vari ordini è estremamente-semplice: basta conoscere le aree servite e le competenze continue dei vari mesi e delle varie colture. I vantaggi del metodo sono evidenti: tutti i conduttori sono continuamente in acqua e presentano una sezione minima (in particolare le ultime ramificazioni della rete) che consente risparmi sulle spese di impianto in special modo per la condotta tubata. A parte la possibilità di maggiori perdite d’acqua, qualche problema può presentarsi per l’irrigazione delle parcelle. Si possono distinguere tre casi:

- la portata consegnata è uguale almeno al modulo parcellare; ciò vuoi dire che l’azienda è relativamente vasta; l’utente organizzerà una distribuzione periodica alle sue parcelle con i criteri del paragrafo seguente.

- la portata è inferiore al modulo, ma abbastanza elevata; essa potrà essere utilizzata direttamente riducendo la superficie delle particelle o ricorrendo a metodi irrigui che consentano l’impiego di portate modeste.

- la portata è molto piccola (piccola azienda) e non può essere utilizzata direttamente (a meno di non ricorrere, ad esempio, alla irrigazione a goccia); il problema può essere risolto o con la costruzione di un serbatoio o con un raggruppamento di utenti.

Esempi di consegna continua, in Italia, riguardano l’irrigazione delle risaie nella fase di mantenimento e delle colture floreali (Liguria). c) CONSEGNA PERIODICA Con questo tipo di consegna l’acqua perviene a ciascun utente a intervalli regolari (turni) con portata costante (corpo d’acqua distributivo). L’erogazione dura (orario) fintantoché non sia stato consegnato il volume di adacquamento previsto.

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La consegna periodica, concepita rigidamente e regolata “da monte” con dosi e turni fissi, può essere adottata vantaggiosamente soltanto nel caso di monocolture e di fabbisogni idrici costanti durante la campagna irrigatoria (zone aride - v. eserc. 2.4.r ). Comunque, a prezzo di qualche complicazione a livello organizzativo, si possono organizzare consegne a “prenotazione” con turno e/o dose variabili. In altri casi si rendono flessibili, frazionandoli, anche l’orario e il corpo d’acqua. Questa elasticità si impone sia perché la competenza mensile varia generalmente da un mese all’altro, sia perché, nell’ambito di uno stesso mese, le dosi e i turni possono essere diversi per le varie colture e per i vari terreni. Nell’eserc. 2.4.s è esemplificata una distribuzione a turno e dose entrambi variabili. Il più delle volte, nelle distribuzioni a turno e/o dose variabili, il “quadro orario” viene formato anno per anno, all’inizio della campagna, in base alle prenotazioni degli utenti. Specialmente quando vi sono impianti di sollevamento, l’ente collettivo predispone anche un “diagramma delle portate” da immettere in rete. L’inconveniente più serio della consegna “a richiesta d’acqua” consiste nella tendenza degli utenti a prenotare turni più brevi del necessario, il che comporta frequenti salti di turno e apre complessi problemi di tariffazione. Da questo punto di vista si parla di “efficienza della rete” come rapporto fra i volumi disponibili alle bocchette e i volumi immessi in rete e di “efficienza del programma di distribuzione” come rapporto fra i volumi “accettati” dagli utenti e i volumi immessi. Non sono purtroppo rare situazioni paradossali con valori dell’efficienza del programma di distribuzione dell’ordine del 30%. La rotazione viene generalmente organizzata sui canali che portano l’acqua alle aziende, qualche volta sui canali di ordine superiore. Per capire le differenze che ne derivano sul dimensionamento della rete, si consideri l’esempio di Fig. 69.

Figura 69 Si abbiano 16 utenti, divisi in quattro gruppi, ciascuno servito da un quaternario. Ciascun utente debba ricevere un corpo d’acqua di 50 l/s per un orario di 1 giorno con un turno di 4 giorni. Se si organizza la rotazione sui quaternari, ossia, ogni giorno, si alimentano 4 aziende, una per gruppo, le portate nei vari canali risultano quelle a sinistra è in basso. Se si organizza la rotazione sul terziario, ossia si alimenta un gruppo al giorno, le portate nei vari canali sono quelle a destra e in alto.

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d) CONSEGNA A DOMANDA Con questo tipo di consegna l’utente può prelevare l’acqua in rate aperiodiche a sua libera scelta. Accanto a questa libertà riguardo ai tempi (non si parla più, ovviamente, di turni e di orari) esiste una libertà concernente le portate, nel senso che può essere attinta una portata qualsiasi, inferiore però a un massimo prefissato (corpo d’acqua), regolato automaticamente. Viene spontanea l’identificazione di questo tipo di consegna con quello praticato negli acquedotti urbani; esiste però una grossa differenza: in campo irriguo il numero degli utenti è più limitato e le portate singolarmente prelevate sono più ingenti. Tuttavia come negli acquedotti urbani, il calcolo delle portate in base alle quali dimensionare i vari tronchi della rete viene condotto con i metodi dell’analisi statistica E’ infatti impensabile basarsi sulle portate “maximae maximarum , corrispondenti alla contemporanea alimentazione di tutti gli utenti; si dovrà invece ricercare, per ciascuno elemento della rete, una portata di punta, affetta da un prefissata probabilità, senza però dimenticare che i metodi dell’analisi statistica non sono applicabili con piena sicurezza, sia perchè la “legge dei grandi numeri”, per quanto ora accennato, è, nel caso specifico, meno approssimata del solito, sia perché non è garantita l’aleatorietà di tutte le variabili che intervengono nel fenomeno29. Il primo impianto “a domanda” fu quello progettato, negli anni 50, dal Clément a Gardanne, in Provenza. Per applicare il metodo di Clément occorre conoscere la superficie A che la condotta in esame è destinata a servire, la competenza continua del mese di maggior fabbisogno q e il modulo m. Bisogna poi fissare la “probabilità di funzionamento” F, ossia la probabilità di poter disporre, all’apertura di una presa qualunque, della portata per la quale questa è stata costruita. Va fissato inoltre il “grado di utilizzazione” r,ossia, dato un periodo di tempo t, il rapporto r=t’/t, dove t’ è la parte di t durante la quale può essere utilizzata la condotta in esame. La 1° formula di Clément è la seguente:

−+=

nqAmrU

rqAQ 11

ove: Q = portata della condotta in consegna a domanda qA = portata nella condotta in consegna continua 24 ore su 24 m = modulo (le unità di m e qA devono essere le stesse) n = numero di prese servite r = grado di utilizzazione U = coefficiente dipendente da F, come indicato nella Tab. 26

Tabella 26 F 0,7 0,8 0,9 0,95 0,99 0,999 U 0,525 0,842 1,282 1,645 2,324 3,09

Il valore ottenuto per Q va poi arrotondato per eccesso a un multiplo intero di moduli. I valori più comuni per r sono16/24 = 0,667 oppure 18/24 = 0,75. Il valore più frequentemente adottato per F è 0,95 (U = 1,645).

29 Ad esempio l’impianto di Gardanne presentò insufficienze molto gravi nelle ore comprese fra le 18 e le 20: si trattava per lo più di piccoli utenti, contadini-operai, che tendevano ad irrigare soltanto in quel periodo del giorno. Fatti di questo genere non possono essere certamente attribuiti al caso!

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Nel 1966 lo stesso Clément perfezionò la formula ora illustrata, basandosi sulla teoria dei processi stocastici. La 2° formula di Clément è formalmente identica alla prima solo che U ha un diverso significato. Esso è funzione di un parametro U’ (Fig. 70) dato da

nAqmr

mrAqPU 1' −=

ove P è “l’ingombro di chiamata”, ossia la probabilità che una “chiamata” che arriva a un certo istante trovi l’impianto “ingombro. La 2° formula di Clément è valida per le piccole reti, per le grandi da risultati leggermente in eccesso. In Italia è stata talvolta adottata la formula di Marchetti, analoga alla 1° di irrigazione a domanda suscitò agli inizi notevoli entusiasmi, sia perché si poteva dare l’acqua con tempestività, sia perché si liberavano la da le imposizioni del quadro orario. Questi entusiasmi si sono andati via via raffreddando soprattutto per gli oneri economici certamente non indifferenti. È un fatto che, salvo gli impianti polivalenti, le distribuzioni a domanda sono tutt’altro che numerose; attualmente piuttosto si tende a forme miste che, nel quadro della consegna periodica, attenuino la rigidezza dei turni. Ad ogni modo l’applicabilità della consegnarla domanda dovrà essere valutata alla luce delle seguenti condizioni ottimali: vastità del comprensorio con la più ampia varietà di colture e di terreni; diffusione di piccole aziende (n elevato); possibilità di poter disporre di invasi di accumulo e di compenso; situazione sociale evoluta; buona “preparazione irrigua” degli utenti; assenza di ore preferenziali (v. il precedente esempio di Gardanne); andamento climatico favorevole (zone non ventose, assenza di punte accentuate nei consumi); possibilità di adottare piccoli corpi d’acqua e quindi, di fatto, adattabilità alla sola irrigazione a pioggia.

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Figura 70

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2.4 ESERCIZI E COMPLEMENTI a) INTERPRETAZIONE DELL’ANALISI CHIMICA DI UN’ACQUA PER GIUDICARE L’OPPORTUNITÀ DELL’IMPIEGO IRRIGUO L’acqua in esame abbia una conducibilità elettrica di 1140 mmho/cm e all’analisi chimica abbia dato risultati nella Tab. 27

Tabella 27 Cationi p.p.m. peso

atomico Valenza Peso-equivalente (g) millieq./litro

Ca++ 81,4 40 2 20 4,07 Mg++ 15,8 24,4 2 12,2 1,30 Na+ 135,0 23 1 23 5,87 K+ 9,4 39,1 1 39,1 0,24

Risulta:

%5124,087,530,107,4

10087,5% =+++

⋅=Na

Riportando sul diagramma di Fig. 33 in ascisse 1140 µmho/cm e in ordinate 51% risulta un’acqua per l’irrigazione “da buona ad ammissibile”. Il SAR risulta:

6,368,2

87,5

230,107,487,5

==+

=SAR

Dalla Fig. 34 a fronte di una conducibilità alta, risulta un SAR basso. b) PROBLEMI STATICI E IDRAULICI RELATIVI ALLE DIGHE IN TERRA PER LAGHETT1 COLLINARI Secondo il regolamento sulle dighe (DPR del 1° novembre 1959 n. 1363) devono intendersi piccole dighe quelle aventi altezza fino a 10 m e che danno origine a capacità d’invaso non superiori a 100.000 m2. La maggior parte delle opere di sbarramento dell’acqua, di regola in terra, che vengono costruite per la creazione di laghetti collinari rientrano in tale categoria. Si definisce altezza dello sbarramento (H) il dislivello fra la quota del piano di coronamento e quella del piano più basso della superficie di fondazione (Fig. 71). Si omettono le considerazioni di carattere geologico e geotecnico relative alla scelta della sezione d’imposta ed alla costruzione della diga che sono materia del corso di Geologia applicata.

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Figura 71

Le considerazioni sulla stabilità delle dighe in terra devono tenere conto degli aspetti idraulici connessi al moto filtrante dell’acqua negli ammassi porosi e degli aspetti statici connessi alla meccanica interna delle terre. Un rilevato di terra presenta una certa permeabilità ed è quindi sede, quando sia destinato a sbarrare l’acqua, di un deflusso filtrante di cui si deve tenere debitamente conto; il materiale terra impiegato nella costruzione è privo di elasticità ma è in grado di sopportare azioni esterne in virtù della coesione e dell’attrito fra le particelle terrose. Linea di saturazione Per il corpo della diga si deve individuare, in base alle caratteristiche della terra impiegata ed al modo con cui questa viene posta in opera, la “linea di saturazione” che rappresenta la più alta linea di flusso del moto filtrante. Al di sotto di tale linea la terra è satura e soggetta alla pressione idrostatica. Un metodo assai semplice anche se approssimato, per la ricerca della linea di saturazione in un corpo di diga omogeneo è il seguente. Date le notazioni di Fig. 72 si segnano i punti C e B di cui il primo e situato sul pelo libero al livello di massimo invaso a 0,3 b da A e il secondo sul paramento a valle ad h/3 dal piano di fondazione. Si uniscono i due punti con una retta e poi la si raccorda a sentimento con A:AB è la linea di saturazione.

Figura 72

La portata di filtrazione per metro di larghezza di diga è approssimativamente I

hKq2

5,0= dove I è

la lunghezza media del percorso di filtrazione e Ks il coefficiente di permeabilità. La costruzione della linea di saturazione mette in evidenza che da una porzione del paramento a valle trapela l’acqua: questo è da evitare perché potrebbe compromettere la stabilità della diga. Per mantenere quanto più possibile asciutta la parte di diga a valle (la più sollecitata da azioni meccaniche), e quindi per deprimere la linea di saturazione, si può ricorrere alla creazione di un

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nucleo centrale impermeabile (Fig. 73) oppure, dato che ragioni di economia fanno spesso preferire la costruzione di un rilevato omogeneo, alla formazione di una platea drenante, alla base del corpo diga. Le distanze y ed a (Fig. 72) si possono dedurre approssimativamente con le relazioni:

2;22 yaddhY =−+=

Nel caso che il rilevato venga eseguito con un nucleo di materiale impermeabile (argilla) e due contro nuclei di materiale molto permeabile (Fig. 73) la costruzione della linea di saturazione può limitarsi al solo nucleo centrale. Le formule e i procedimenti sopra esposti sono approssimati e basati su ipotesi non sempre riscontrabili nella realtà, ma sono sufficienti e validi per i piccoli manufatti di cui si tratta.

Figura 73

Una particolare attenzione va posta alla permeabilità del terreno di fondazione su cui viene a poggiare la diga: un’eccessiva velocità di infiltrazione potrebbe provocare la lenta asportazione del materiale più fine e condurre al cosiddetto sifonamento che provoca, quasi sempre, la rovina della diga. Per cautelarsi contro questo pericolo si usa costruire un taglione (Fig. 71), al di sotto del piano di posa del rilevato, costituito da una trincea (spinta fino all’eventuale sottostante piano impermeabile) riempita con materiale meno permeabile di quello in situ. Calcoli statici Il comportamento statico del rilevato è funzione delle caratteristiche fisiche delle terre impiegate, caratteristiche da accertare preventivamente con apposite analisi di laboratorio con cui si determinano la granulometria, la permeabilità, il peso specifico asciutto e saturo, la coesione, l’angolo di attrito interno. Tali caratteristiche ricavate per condizioni standard di compattazione e di umidità delle terre, devono poi essere, evidentemente, realizzate con un’adeguata lavorazione in corso d’opera poiché, sarebbe inutile svolgere calcoli e verifiche basate su ipotesi e su lavori corrispondenti a certe condizioni di prova quando poi si realizzi un rilevato frettolosamente ammassato e costipato con grado di’umidità inadeguato e che si discosti dalle caratteristiche di progetto assunte. Le terre non devono essere messe in opera asciutte né con contenuto d’acqua elevato. In caso di eccesso di umidità, durante la compattazione meccanica, l’acqua stessa entrerebbe in pressione impedendo il miglior addensamento della terra, condizione questa indispensabile per ottenere alti valori di resistenza e di impermeabilità. Una miscela di terra, puramente ideale dovrebbe avvicinarsi alla seguente composizione: 20% di argilla, 20% di limo, 20%di sabbia, 20% di ghiaia, 20% di ciottoli. Le argille e i limi conferiscono prevalentemente l’impermeabilità, le sabbie e la ghiaia la stabilità. Un giudizio globale sulle condizioni statiche può dedursi dal seguente procedimento approssimato.

94

Si supponga la diga divisa con un piano verticale MN in due parti, come indicato in Fig.74, da esaminare separatamente e se ne consideri l’unità di spessore.

Figura 74

La parte a valle agisce come sostegno della parte a monte premuta dall’acqua. La forza si oppone all’azione spingente della parte a monte è rappresentata dalla resistenza allo scorrimento della sezione orizzontale di base NO. La linea di saturazione incontra quasi sempre la linea verticale MN per cui una parte del nucleo di valle è saturo d’acqua . Il peso specifico del materiale al di sotto della linea di saturazione è uguale a quello di galleggiamento γg=γa-γ ( con γ peso specifico dell’acqua) mentre al di sopra della linea di saturazione è pari a quello del materiale asciutto γ. Con media ponderata , tenuto conto cioè delle varie porzioni bagnate e asciutte, si può assumere un peso specifico medio γm per l’intero ammasso. Chiamata Tv la spinta e supposto per sicurezza il livello dell’acqua alla quota del coronamento, risulta:

22245 2

22

sm

vhtgH

T γϕγ

+

−

=

essendo φ l’angolo d’attrito interno della terra. Più precisamente si suppone che la terra si comporti come un liquido di peso specifico ideale pari a γm tg2 (45- φ/2 ) agente contro la superficie MN. A questa spinta deve aggiungersi quella idrostatica dovuta alla zona di altezza hs, che è in effetti satura. La resistenza allo scorrimento Rv che può opporre la superficie NO è dovuta all’attrito (pari al peso Pv del materiale per il coefficiente di attrito tg (φ) e alla coesione (eguale al prodotto del coefficiente di coesione e per l’area della superficie di appoggio Iv·1). In totale cioè: Rv=Pv tg φ + cIv Il rapporto Kv fra Rv e Tv che rappresenta il coefficiente di sicurezza medio della parte a valle della diga, deve risultare normalmente pari o superiore a 1,4. Per la parte di diga a monte di MN la situazione più pericolosa si presenterebbe in seguito ad un rapido svuotamento del serbatoio: in tal caso verrebbe a mancare improvvisamente l’azione di sostegno esercitata dall’acqua contro il paramento stesso ed il rilevato che, non avendo avuto tempo di svuotarsi per filtrazione, resterebbe imbevuto d’acqua. La spinta Tm esercitata dalla parte di diga a valle contro quella a monte è perciò data da :

95

22245 2

22

sm

mhtgH

T γϕγ

+

−

=

La resistenza Rm opposta dal corpo diga a monte è data da: Rm=Pm tg φ + cIm Dove Pm è il peso del rilevato. Il coefficiente di sicurezza Km = Pm/Tm deve essere anch’esso pari superiore a1,4. Il calcolo precedente deve essere riguardato come grossolano. Infatti si è supposto che le superfici di scorrimento fossero orizzontali mentre esse sono in realtà sempre cilindriche a direttrice orizzontale con concavità rivolta verso l’alto (su questa ipotesi si basano i metodi di calcolo di Fellenius, detto anche metodo svedese, e quello di Courtney), inoltre le tensioni trasversali sono state supposte uniformi su tutta la superficie di scorrimento mentre quelle reali non lo sono. Comunque il calcolo svolto è sufficiente, nel caso di piccole dighe, per una valutazione globale di stabilità. La scarpa minima che ordinariamente si assegna ai paramenti è di 2 su 1 per quello a monte e di 3 su 2 per quello a valle aumentabile, quest’ultima, con la creazione di banchine. La larghezza del coronamento non deve mai scendere sotto i 3 metri. Opere accessorie Di notevole importanza sono alcune opere accessorie, indispensabili per il regolare funzionamento e la sicurezza della diga. In primo luogo si deve dotare la diga di un dispositivo di scarico che consenta il deflusso delle portate in arrivo nel lago quando questo sia al livello di massimo invaso e che, in particolare .permetta di convogliare la portata massima di piena e quindi garantisca dalla tracimazione il rilevato di terra. Tale dispositivo chiamato sfioratore o scaricatore (Fig. 75) è costituito da una bocca con soglia al livello del massimo invaso previsto, e da un canale, in genere a forte pendenza, che deve convogliare l’acqua nuovamente al corso d’acqua a valle della diga. Queste opere, normalmente in muratura, non di rado, nei piccoli invasi, sono realizzati con semplici scavi al di fuori del corpo diga. Particolare attenzione deve essere messa nella determinazione della portata massima che può defluire dal bacino imbrifero sotteso dalla sezione di sbarramento.

Figura 75

Altri accessori sono lo scarico di fondo, per consentire lo svuotamento dell’invaso in caso di necessità, l’opera di presa dell’acqua che può variare a seconda dell’uso cui è riservato l’invaso stesso, ecc . Si usa spesso porre una scogliera frangionda a rivestimento della parte del paramento di

96

monte, a cavallo del livello di massimo invaso, per proteggere il paramento stesso dall’azione erosiva dovuta al moto ondoso. Anche il coronamento viene a volte consolidato con massicciatura.La scarpata arginale di valle deve essere protetta dall’azione di ruscellamento delle acque piovane con copertura erbosa. e) MODALITÀ COSTRUTTIVE DEI POZZI I pozzi possono essere suddivisi in due categorie: pozzi ordinari (o “scavati”) e pozzi tubolari. Il pozzo ordinario è costituito da uno scavo di sezione circolare, eseguito a mano, che viene spinto verticalmente in basso fino a raggiungere la profondità voluta (di solito, almeno 3 metri al di sotto del livello statico minimo di falda e comunque, di regola, non superiore a qualche decina di metri). Il pozzo viene di regola rivestito con un manto in muratura. Il diametro interno è normalmente di 1 m o poco più, il rivestimento ha uno spessore di 10 - 20 cm. Nei punti dove si vuoi facilitare l’ingresso dell’acqua si lasciano dei vani. La costruzione del pozzo può essere fatta in due modi: mediante scavo e sottomurazione (pozzi sottomurati) oppure con scavo e murazione dall’alto (pozzi affondati). Quando il terreno è consistente, conviene procedere per sottomurazione. Si scava un tratto di pozzo della profondità di circa 1,50 - 2 m, sul fondo dello scavo si dispone una corona circolare (rovatto) e sopra questa viene eseguito il rivestimento fino alla bocca del pozzo. In seguito lo scavo viene proseguito per altri 1,50 -2 m, sostenendo la muratura al disopra mediante puntelli: si dispone sul fondo una seconda corona, si costruisce il rivestimento del tratto compreso fra le due corone e così di seguito. Un altro metodo talvolta più semplice del precedente, consiste nel procedere con lo scavo e la sottomurazione “per settori”. Il rivestimento del pozzo viene spinto sotto il pelo dell’acqua fin sul fondo; ovviamente bisogna provvedere mediante pompe all’aggottamento. In terreni poco consistenti e per pozzi di maggiori dimensioni viene adottato il metodo di murazione dall’alto. Eseguito il primo tratto di scavo si dispone la solita corona e sopra questa si costruisce il primo tratto di manto fino a circa 1 m fuori terra; si dispone quindi nella parte superiore del rivestimento una corona che viene collegata con la prima corona. in modo da formare un tutto rigido. Si scava poi al di sotto della prima corona; il peso della muratura provoca l’affondamento del manufatto. Per facilitare questo affondamento si può intonacare la superficie esterna del rivestimento o appesantire il manufatto con pietre, blocchi di ferro ecc. Si possono usare anche tubi di calcestruzzo prefabbricati che presentano un minore attrito all’affondamento. I pozzi tubolari vengono costruiti mediante affondamento nel terreno di tubi metallici. Il diametro è sempre assai più piccolo di quello dei pozzi ordinari. A seconda delle modalità di costruzione si distinguono pozzi battuti e pozzi Per i pozzi battuti (diametro 5-6 cm; profondità max 30 m) si usano tubi di ferro della lunghezza di 2-3 m collegati tra loro a vite (che, poi, costituiranno il rivestimento del pozzo). La parte inferiore è di acciaio, termina a punta ed e provvista fino all’altezza di circa 1 m di piccoli fori (3-6 mm). L’infusione del tubo avviene in un primo momento mediante avvitamento e in seguito mediante percussione con martino a mano o a macchina. Un pozzo battuto può essere eseguito rapidamente, con costi assai limitati (Fig. 76). Quando il terreno è ricco di scheletro o lo strato acquifero da raggiungere è molto profondo non è possibile la infissione di tubi mediante percussione; si ricorre allora ai pozzi trivellati che si possono eseguire in qualunque terreno e spingere a profondità notevolissime. Esistono comunque vari tipi di trivelle, a rotazione e a percussione, adatti per differenti tipi di terreni e differenti profondità. La Fig. 77 mostra una trivella a rotazione per diametri fino a 30 cm e profondità, in condizioni favorevoli, fino a 30 m. Per profondità superiori e terreni difficili bisognerà ricorrere a sonde a percussione.

97

Figura 76 Figura 77 Per pozzi non eccessivamente profondi si monta un castello di legno munito di puleggia, nella gola della quale scorre la fune di manovra, che da un capo viene avvolta sull’asse di un verricello e dall’altro sostiene gli apparecchi di sonda. Se si presume che il pozzo debba avere una profondità notevole, si adoperano con vantaggio macchine speciali, aventi un castello per l’attacco delle pulegge e per la guida della fune che porta la sonda e munite di bilanciere che trasmette il movimento alternativo alla sonda. Prima di iniziare la trivellazione viene collocato, perfettamente a piombo, un tubo di direziono; si versa dell’acqua nel tubo e si comincia il lavoro facendo fare alla sonda 30–50 colpi al minuto, secondo il diametro del foro e la natura del terreno. La sonda è formata da scalpelli (lunghezza 1-2 m) in ferro con la parte inferiore (per circa un terzo) in acciaio (Fig. 78). Gli scalpelli vengono avvitati ad una o più aste maestre (ciascuna di lunghezza fino a 15 m) attaccate, per mezzo di un pezzo speciale (snodo), al cavo di sonda. Dopo un periodo di lavoro più o meno lungo, il foro deve essere ripulito per mezzo di una curetta. Generalmente la curetta consiste in un cilindro, aperto dalla parte superiore e munito di valvola nella parte inferiore, dentro il quale scorre uno stantuffo. Il moto alternativo dello stantuffo genera una depressione nel cilindro e vi pompa insieme all’acqua e detriti di frantumazione.

98

Figura 78

Oltre al sistema a corda, sopra descritto, sono in uso i sistemi a asta rigida e ad asta cava, con circolazione d’acqua (sistema Fauvelle). Con quest’ultimo metodo si evita l’interruzione del lavoro in corrispondenza delle introduzioni della curetta: l’asportazione dei detriti di lavorazione viene fatta iniettando nelle aste cave un getto d’acqua a forte pressione, che battendo contro il fondo del foro e risalendo alla bocca, trascina con sé i detriti. Ultimato il foro, nel caso di esito favorevole e quando già non sia stata fatta nel corso del lavoro, si procede alla posa dei tubi. I tubi possono essere di ferro, di acciaio, di ghisa, di fibro-cemento, ecc.. L’estrazione dell’acqua dal pozzo si fa con pompe di tipo diverso a seconda della profondità: per profondità fino a 5-6 m si usano pompe centrifughe aspiranti ad asse orizzontale, poste all’esterno del pozzo. Nei gruppi ad asse verticale o “a linea d’asse” il motore è all’esterno e la pompa è immersa; la necessità di un rigoroso allineamento dell’asse di trasmissione limita la profondità d’impiego a una cinquantina di metri. Infine, per le “pompe sommerse”, (ossia con pompa e motore immersi) non esistono praticamente limiti teorici di profondità. d) PROGETTO DI UNA CONDOTTA A GRAVITÀ Si consideri un acquedotto a solo servizio di estremità. I dati sono i seguenti: lunghezza L = 5 km; carico disponibile ∆ = 120 m; carico residuo R = 20 m; portata Q = 60 l/min; tubi metallici. trovare il diametro.

Figura 79

99

La perdita di carico vale: Y = ∆ – R = 120 - 20= 100 m Fissato un diametro di tentativo D’ = 40 mm = 0,04 m, si ha (coefficiente raddoppiato)

551 10538

04,02,4164102

'000042,000164,0 −− ⋅=

+⋅=

+=

DK

049,01027100

5000001,010538'' 5 8525

52

1 =⋅=⋅⋅⋅

== −−

YLQKD m

Il primo tentativo è fallito perché D” ≠ D’. Tuttavia il calcolo fatto ci dà un’importante indicazione: infatti il diametro necessario è senz’altro compreso 0,04 e 0,049 m, ossia è senz’altro compreso fra i due diametri commerciali da 40 e da 50 mm )alla stessa conclusione si poteva arrivare immediatamente tramite la Tab. 24) Il problema può essere risolto ricorrendo a una condotta a due diametri: un tratto avrà diametro D1 = 0,04 m, avrà diametro D2 = 0,05. Ora si tratta soltanto di trovare la lunghezza L1 del tratto a diametro D1 e la lunghezza L2 del tratto a diametro D2. Le equazioni a disposizione sono:

=+=+

5000100

21

2211

LLLyLy

( ) 1005000 1211 =−+ LyLy

56003671,0

55,201589,00526,001589,050001005000100

21

21 ≈=

−⋅−

=−

−=

yyyL m

44405000 12 =−= LL m

e) PROGETTO DI UNA CONDOTTA CON SOLLEVAMENTO Si consideri l’acquedotto di Fig. 80. Sono assegnati: L = 500 m, H = 50 m, Q = 0,005 m3/s. Si determini il diametro della condotta, nonché la potenza e la prevalenza della pompa.

Figura 80

100

Supponendo di usare tubi metallici, la formula di Bresse fornisce

5,800805,0005,015,115,1 ==== QD mm Assumiamo senz’altro il diametro commerciale D = 80 mm. La perdita di carico è data da:

5,165006,7002165,0250008,0

005,008,0

000042,000164,02 5

2

5

2

=⋅⋅⋅=⋅

+== LDQKY m

La prevalenza della pompa è allora

5,665,1650 =+=+YH m La potenza della pompa è data dalla formula

( )η

YHQP +=

1000

Ipotizzando un rendimento η = 0,6 si ottiene:

5506,0

5,66005,01000=

⋅⋅=P W = 5,5 KW

f) PERDITE DI CARICO IN UNA CONDOTTA AD ANELLO Con l’anello di figura si alimentano, uno alla volta, con una portata di 20 l/s, i quattro idranti 1,2,3,4. Sapendo che l’anello è costituito da un tubo da 100 mm e che gli idranti si trovano alla stessa quota del nodo 0 in cui esiste una pressione di 5 Kg/cm2, si calcolino le pressioni nei punti di erogazione 1,2,3,4 (tubi metallici usati, coefficiente K raddoppiato). Si calcolino poi le pressioni agli idranti supponendo di eliminare il ramo 2 – 3.

Figura 81

PUNTI 1 e 4 Si consideri l’erogazione dal punto 1. L’acqua perviene a 1 da 0 direttamente e attraverso il percorso 04321. Le perdite di carico in senso orario e antiorario devono essere eguali.

101

25

22

15

21 L

DQKL

DQK =

;2221

21 LQLQ =

505502

22

1 QQ =

1121 QQ = (1)

Poiché Q1 + Q2 = Q = 0,02 m3/s; Q2 = 0,02 –Q1 Sostituendo nella (1)

( );02,011 11 QQ −⋅= ( ) 1102,01111 =+Q

0154,01111102,0

1 =+

=Q m3/s

0046,00154,002,012 =−=−= QQQ m3/s

80,45

21

1 == LDQKY m

per verifica:

88,45

22

2 ==LD

QKY m

Arrotondati i risultati precedenti a 5 m, la pressione di erogazione in 1 e 4 risulta 4,5 Kg/cm2. PUNTI 2 e 3

;2221

21 LQLQ = 350250 2

22

1 ⋅=⋅ QQ

;57

21 QQ = 12 02,9 QQ −=

0108,05715702,0

1 =+

=Q m3/s

Q2 = Q – Q1 = 9,92 –0,0108 = 0,0092 m3/s

01,1215

21

1 == LDQKY m

102

20,1225

21

2 == LDQKY m

Arrotondati i risultati precedenti a 12 m, la pressione di erogazione nei punti 2 e 3 di 3,8 kg/cm2. Eliminando il tratto 2 –3, si ha (dalla Tab. 24) PUNTI 1 e 4 Y = 185,1 @ 0,05 = 9,25 m PUNTI 2 e 3 Y = 185,1 @ 0,25 = 46,3 m le pressioni risultano rispettivamente (arrotondando) di 4,1 e 0,4 kg/cm2. g) PROGETTO DI UNA CONDOTTA AD ANELLO Data la condotta ad anello fi Fig. 82, che deve alimentare uno alla volta con 20 l/s i quattro idranti A, B, C, F trovare il diametro (costante) che consente di avere nei punti di erogazione alimeno il carico in 0.

Figura 82

Idrante A Indicato con l’indice 1 il ramo a sinistra

22

22

1

222

21 9

100900 QQ

LLQQ ===

Q1 = 3 Q2 Q1 = 15 l/s; Q2 = 5 l/s Della Tab. 24 con 15 l/s un D = 125 mm dà 3,32 m/km e quindi la perdita di carico su 900 m è minore di 5 m (con D = 100 mm; y = 10,32 m/km). Con D = 125 mm il carico in F sarà certamente superiore a quello in 0 (perdita di carico ammessa 6 m). Idrante B Indicato sempre con l’indice 1 il ramo a sinistra

22

22

1

222

21 3

2600400 QQ

LLQQ ===

103

;32

21 QQ = 21 20 QQ −=

3220 22 QQ =−

11,181,1

20321

202 ==

+=Q l/s

Dalla Tab. 24 con 15 l/s e un D = 125 mm si ha y = 29,92 m/Km e su 600 m circa Y = 18 m. Poiché la massima perdita di carico ammessa è di 20,5 m, il D = 125 mm va senz’altro bene per ottenere in B un carico almeno eguale a quello in =. Se D = 125 mm, va bene per B, a maggior ragione va bene per C (perdita di carico ammessa 21 m). L’anello può essere interamente costruito col diametro da 125 mm. h) VALUTAZIONE DELLA PORTATA DI UN CANALE ASSEGNATO Si consideri un canale in terra in mediocri condizioni di manutenzione (γ = 1,3). Fra due sezioni, distanti 400 m, è stato misurato un dislivello di fondo di 30 cm e la pendenza p stata verificata costante. La sezione bagnata è trapezia con pendenza delle sponde 2 : 3, altezza 1,5 m e larghezza al fondo 0,5 m (Fig. 83). Calcolare la portata convogliarle.

Figura 83

( ) 125,45,1

225,225,05,0

=⋅⋅++

=Ω m2

9,54,55,05,125,225,0 22 =+=+⋅+=C m

R = 4,125 / 5,9 = 0,7 m

3455,2

87

7,03,11

87

1

87==

+=

+=

R

B γ

%075,0105,7400

3,0 4 =⋅== −I

104

78,025,51034105,77,0 24 =⋅⋅=⋅⋅=⋅= −−RIBV m/s Q = 4,125 @ 0,78 = 3,2 m3/s i) PENDENZA DA ASSEGNARE A UNA CANALETTA PERCHE’ CONVOGLI UNA PORTATA ASSEGNATA Assegnata una canaletta in calcestruzzo (γ = 0,16), di sezione semicircolare (raggio 25 cm), determinare la pendenza sulla quale deve essere montata pechè convogli una portata di 200 l/s. Soluzione

9802

2514,32

22

=⋅

==Ωrπ cm2

5,782514,3 =⋅== rC π cm

5,125,78

980==

Ω=

CR cm

41,298,9

200==

Ω=

QV dm/s

( ) ( ) 3,50053,0

27,11826,004,2

125,08716,0125,04,20

87

2

22

22

22

22

==⋅

=⋅

+=

+=

RRVI γ ‰

l) PROGETTO DI UN CANALE Dimensionare la sezione di un canale in muratura che debba condurre una portata di 1 m3/s con una pendenza dell’1‰. La conoscenza del tipo di canale (in muratura) consente di scegliere:

- la forma della sezione: rettangolare - il coefficiente di scabrezza ( pietrame ordinario non profilato): g = 0,85.

Per il proporzionamento della sezione ci si riferisca senz’altro alla sezione di minima resistenza (base doppia dell’altezza ). Si procede, come è noto, per tentativi: Si fissa un valore di V a piacere, ad es.: V1 = 1 m/s

111

11 ===Ω

VQ m2

105

Indicata con a la base del rettangolo, si avrà

41,122;22 11

211

11 ==Ω===Ω aaaa m

82,222

2 11

11 ==+= aaaC m 35,082,21

1

11 ==

Ω=

CR m

7,3544,2

87

59,085,01

87

35,085,01

871 ==

+=

+=B

67,0000.135,07,35112 === IRBV m/s

Il primo tentativo è fallito; infatti è considerevole la differenza fra il valore di tentativo V1 = 1 m/s e il valore calcolato V2= 0,67 m/s. Si deve iterare il procedimento scegliendo un valore di tentativo intermedio fra V1 e V2, più vicino a V2. Si scelga V3 = 0,75 m/s:

33,175,01

31 ===Ω

VQ m2

;63,133,123 =⋅=a 26,32 33 == aC m

41,026,333,1

3 ==R m

4,3733,2

87

64,085,01

87

41,085,01

873 ==

+=

+=B

76,002024,04,37000.141,04,374 =⋅==V m/s

Essendo dunque V3 ≈ V4 , il dimensionamento da adottare è : base 1,63 m, altezza 0,815 m (più naturalmente, un certo franco ), da arrotondare convenientemente.

106

m) PERDITE D’ACQUA DAI CANALI Le perdite d’acqua dai canali sono essenzialmente dovute all’evaporazione e all’infiltrazione. Le perdite per evaporazione, a differenza di quanto avviene negli invasi, sono generalmente trascurabili30. Invece, in assenza di rivestimenti, le perdite per infiltrazione possono essere ingenti. Esse dipendono dalla natura dell’alveo e del terreno contermine, dal contorno bagnato, dal tirante e dai livelli della falda. Le valutazioni presentano sempre ampi margini di incertezza. Una formula abbastanza accreditata è quella di Davis e Wilson

VTCLKQp 365104

45,06

3

+⋅=

(Qp = portata perduta, in m3/s; C = contorno bagnato, in m; L= lunghezza del canale, in m; T = tirante d’acqua, in m; V= velocità media in m/s). Il valore del coefficiente K si ricava dalla tabella seguente: rivestimento in calcestruzzo 1 rivestimento bituminoso di piccolo spessore 5 terreno argilloso 12 terreno limoso-argilloso 15 terreno limoso-sabbioso 30 terreno sabbioso 40 terreno sabbioso ghiaioso 70 In ogni caso le perdite possono essere misurate disponendo di due misuratori di portata (ad es. due stramazzi) in testa ed alla fine del canale oppure sbarrando il canale agli estremi,sommergendolo e misurando i tempi di prosciugamento. n) VALUTAZIONE APPROSSIMATA DI UNA CURVA DI RIGURGITO Quando si costruisce uno sbarramento su un corso d’acqua può avere interesse conoscere come si ripercuote a monte l’innalzamento del pelo libero. In altri terminisi tratta di disegnare il cosiddetto profilo di rigurgito. Il problema, impostato rigorosamente, presenta qualche difficoltà. Qui di seguito viene illustrato un procedimento approssimato (valevole per piccole pendenze) che, d’altra parte, fornisce valori in eccesso, cioè a vantaggio della sicurezza. Con riferimento alla Fig. 84, sia tga = I la pendenza dell’alveo, BF il pelo libero ( parallelo al fondo) che si avrebbe in assenza della traversa, DA l’altezza della lama stramazzante. Numerose osservazioni consentono di affermare che il rigurgito non si sente oltre il punto F, intersezione fra il pelo libero (in assenza di traversa) e l’orizzontale per E (DE = DB). Il profilo di rigurgito approssimato si ottiene costruendo la parabola passante per D e per F, tangente in questi punti, alla DG e alla BF rispettivamente. Indicati con Z0 il segmento BD e con Z il dislivello variabile fra i profili DF e BF, con i procedimenti della geometria analitica si trova:

30 Ad esempio in un canale lungo 10 Km con larghezza dello specchio liquido di 10 m e portata di 15 m3/s dal quale evaporasse, in un giorno d’estate, una (eccezionale) altezza d’acqua di 20 mm si avrebbe una perdita pari a a circa l’1,5% del totale volume condotto.

107

( )0

20

42Z

ZIxZ −=

Come è evidente, risulta Z = 0 per

IZxx 0

max2

==

Si consideri, ad esempio, un corso d’acqua con sezione assimilabile a un trapezio (Fig. 85) pendenza I = 0,005 e coefficiente di scabrezza γ = 2,3. La portata per la quale si vuol disegnare il profilo di rigurgito, determinato da uno sbarramento alto 2 m, vale Q = m3/s. Applicando le note formule, si ottiene BC = 1,06 m

09,1275,16,192516,0

10025

33322

2

==⋅⋅

==g

QDAµ

m

Figura 84

Figura 85

03,209,106,120 =+−=+−= ADBCACZ m

812005,006,42 0

max ===IZx m

108

Con l’espressione

( )03,24

03,22005,0 2

⋅⋅−

=xZ

Si è costruita la Tab. 28, con la quale è possibile costruire per punti il profilo di rigurgito.

Tabella 28 x (m) 0 20 40 60 80 100 200 Z (m) 2,03 1,93 1,83 1,74 1,65 1,56 1,15 x 300 400 500 600 700 800 812 Z 0,81 0,52 0,30 0,10 0,04 0 0

o) MODULO MILANESE Nella distribuzione dell’acqua irrigua si pone spesso il problema di derivare da un canale a portata variabile una portata il più possibile costante. Allo scopo può servire il classico modulo milanese o “edificio magistrale milanese”, ideato da Soldati alla fine del ‘500 per il Naviglio Grande e usato diffusamente negli impianti padani fino al XIX secolo. Esso consta di una bocca in parete sottile che mette in comunicazione il canale adduttore con un serbatoio (denominato “tromba”) il quale, a sua volta, comunica, tramite una bocca in parete sottile, con il canale ricevente. La prima bocca è munita di saracinesca (v. lo schema di Fig. 86). Raggiunta la permanenza del moto, le portate attraverso le due bocche devono essere identiche, cioè, con i simboli di figura 86 ( supposti uguali ai coefficienti di efflusso):

( ) 111 22 ghhhg Ω=−Ω µµ

( ) ;1211

2 hhh Ω=−Ω 1211

22 hhh Ω+Ω=Ω

21

2

2

1 Ω+ΩΩ

= hh

Figura 86

Allora, se nel canale adduttore si ha una variazione di livello ∆h, nel serbatoio si ha una variazione Ah1 data da:

109

2

21

21

2

2

1

1

1

ΩΩ

+∆=

Ω+ΩΩ

∆=∆ hhh

Ad esempio, se:

;21 =ΩΩ ;

51hh ∆

=∆ ;11 =ΩΩ

21hh ∆

=∆

;211 =

ΩΩ ;

54

1hh ∆

=∆ ;411 =

ΩΩ

1716

1hh ∆

=∆ ecc.

In sostanza quanto maggiore Ω rispetto a Ω1, tanto maggiore è l’azione attenuatrice del modulo; infatti diminuisce la differenza fra le sopraelevazioni del pelo nel canale adduttore e nel serbatoio, cioè h- h1 varia di poco e di poco varia quindi la portata attraverso Ω. Corrispondentemente se Ω1 è piccola anche a sua variazione di portata, in conseguenza dell’innalzamento ∆h1 è piccola. Ad ogni modo si consideri ora un esempio numerico, ponendo a confronto una bocca libera e una bocca con regolatore. La portata si Q = 80 l/s = 0,08 m3/s. Con le dimensioni indicate in Fig. 87 il carico della bocca libera è fornito da:

gHQ 2Ω= µ

24,08,9206,062,0

08,02 22

2

22

2

=⋅⋅⋅

=Ω

=g

QHµ

m

Il carico h1 sulla bocca del regolatore è dato da:

11 2ghQ Ω= µ

13,28,9202,062,0

08,02 22

2

21

2

2

1 =⋅⋅⋅

=Ω

=g

Qhµ

m

Infine:

37,224,013,21 =+=+= Hhh m Si supponga ora che il livello del canale adduttore si innalzi di 10 cm. Nel caso della bocca libera la portata diventa:

( ) 096,034,08,9206,062,010,02* =⋅⋅⋅=+Ω= HgQ µ m3/s Con una variazione di portata di 0,016 m3/s pari al 20%. Invece, nel caso della bocca con regolatore, si ha

110

09,0

06,002,01

110,01

1

2

2

2

21

1 =+

=

ΩΩ

+∆=∆ hh m

Quindi la portata uscente del regolatore è:

( ) 0818,009,02** 11 =+Ω= hgQ µ m3/s con una variazione di portata di soli 0,0018 m3/s pari al 2,2%. Con il modulo milanese, le cui dimensioni erano esattamente codificate, si riteneva di poter derivare portate definite e costanti, multiple della cosiddetta “oncia magistrale milanese”, definita come il volume d’acqua al secondo “che sorte da una bocca modulare larga once 3 milanesi (1 oncia milanese = 5 cm), alta once 4, grossa once 3 e col battente di once 2”. Aumentando la larghezza della luce modulare si arrivò a costruire “edifici” derivanti fino a 8 once (larghezza di 24 once). Di fatto il modulo milanese da un’oncia derivava un valore di portata variabile da 35 l/s fino a 41,5 l/s con battente all’incile variabile da 0 a 0,5 m.

Figura 87

p) MODULO DI RIBERA Da un modulo di Ribera si vuole ottenere una portata costante Q = 60 l/s con un carico variabile da 0,4 m a 1 m. Assegnato D = 30cm, disegnare la sezione meridiana della campana.

Figura 88

111

Indicato con d il diametro (variabile) della campana, si può scrivere:

gHdDQ 244

22

−=µπµ

da cui, risolvendo rispetto a d:

gHdgHDQ 24

24

22 ππµ −=

gHDgHd 24

24

22

µππµ =

gHQDd2

422

µπ−= ;

gHQDd2

42

µπ−=

Sostituendo µ = 0,6, si ottiene:

HQD

HQDd 46,0

6,1914,36,04 22 −=

⋅−=

Nel nostro caso è: D = 0,3 m, Q = 0,06 m3/s

HHHd 76,291,00276,009,006,046,03,0 2 −=−=

⋅−=

Impiegando questa formula è statacostruita la Teb. 29 con la quale è possibile disegnare la sezione meridiana della campana.

Tabella 29 H (m) 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 1 d (cm) 21,5 22,1 22,6 23 23,3 23,6 23,9 24,1 24,3 24,5 24,7 24,8 24,9

q) CALCOLO DELLA PORTATA DI DERIVAZIONE PER UN COMPRENSORIO A POLICOLTURA (consegna periodica o continua) Siano da irrigare 6.500 ha, ripartiti fra le colture indicate in Tab. 30. La dose è costante e pari a 800 m3/ha, il numero degli interventi irrigui è indicato nella stessa tabella. La consegna è continua o perdiodica 24 ore su 24.

112

Tabella 30

COLTURE SUPERFICIE (ha)

N° adacquatura

Mar. Apr. Mag. Giu. Lug. Ago. Set. Ott. Cereali 1.500 1 1 1 - - - - - Cotone 1.000 - 2 2 2 2 2 2 2 Mais 500 - - 1 2 2 2 1 - Sarchiate 1.000 1 2 2 2 2 2 2 1 Alfa alfa 1.200 1 1 2 2 2 2 2 2 Ortive 800 4 4 4 4 4 4 4 4 Ciliegi, Cotogni 250 - - - 1 1 1 1 - Meli, Peri 250 - - - 1 1 1 1 1

Si calcolino i volumi da derivare per i vari mesi

Tabella 31 Volume Mensili (x 1000 m3)

COLTURE Mar. Apr. Mag. Giu. Lug. Ago. Set. Ott. Cereali 1.200 1.200 1.200 - - - - - Cotone - 1.600 1.600 1.600 1.600 1.600 1.600 1.600 Mais - - 400 800 800 800 400 - Sarchiate 800 1.600 1.600 1.600 1.600 1.600 1.600 800 Alfa alfa 960 960 1.920 1.920 1.920 1.920 1.920 1.920 Ortive 2.560 2.560 2.560 2.560 2.560 2.560 2.560 2.560 Ciliegi - - - 200 200 200 200 - Meli - - - 200 200 200 200 200 VOLUME TOTALE 5520 7.920 9.280 8880 8880 8880 8480 7.080

Volume mensile massimo in maggio 9.280.000 m3 cui corrisponde una portata continua per il comprensorio

56,330400.86

000.280.9=

⋅ m3/s

r) CONSEGNA PERIODICA CON TURNO E DOSE COSTANTI Per i cinque utenti indicati nello schema di Fig. 89 si organizzi una consegna periodica 24 ore su 24 sapendo che nel terziario viene immesso con continuità un corpo d’acqua di 40 l/s, che il turno è di 10 giorni e che la dose è costante.

113

Figura 89

orario per un ettaro = =⋅

=50

2410superficie

turno 4 h 48’

Il quadro risulta:

Tabella 32 Utente Superf.

(ha) Orario

x 1 ha x 1 utente Inizio Fine Paratoie

chiuse Paratoie aperte Paratoie aperte

o chiuse D 13 4h 48’ 62 h 24’ LUN. 0 h MER. 14 h 24’ 1,3,5,7 10,2,4,6,8,9 - E 20 4h 48’ 96 h 00’ MER. 14 h 24’ DOM 14 h 24’ 1,3,5,8 10,2,4,6,7 9 C 6 4h 48’ 28 h 48’ DOM 14 h 24’ LUN 19 h 12’ 1,3,6 10,2,4,5 7,8,9 A 4 4h 48’ 19 h 12’ LUN 19 h 12’ MAR 14 h 24’ 1,4 10,2,3 5,6,7,8,9 B 7 4h 48’ 14 h 24’ MAR 14 h 24’ MER 24 h 2 10,1 3,4,5,6,7,8,9

s) CONSEGNA PERIODICA CON TURNO E DOSE VARIABILI Con riferimento al distretto di Figura 90 servito da un corpo d’acqua di 40 l/s per 20 ore su 24 (dalle 4 alle 24), si organizzi una consegna periodica con i rurni e le dosi indicati nella 2° e nella 3° colonna della Tab. 33.

Tabella 33 COLTURA Turno

(gg) Dose

(m3 ha) Orario per un ettaro

(ore e min) Orario per un ettaro

(arrotondato) Orto 6 400 2 h 48’ 3 h Agrumeto 9 400 2h 48’ 3 h Medicaio 15 700 4 h 51’ 5 h Erbaio 9 600 4 h 09’ 4 h 20’ Meloneto 9 300 2 h 05’ 2 h 15’ Carciofaia 9 450 3 h 07’ 3 h 20’ Vigneto A 9 450 3 h 07’ 3 h 20’ Vigneto B 15 700 4 h 51’ 5 h Oliveto 15 700 4 h 51’ 5 h

114

Figura 90

115

I vari utenti con la specificazione delle superfici, delle colture, delle parcelle e delle bocchette sono indicati nelle prime 5 colonne della Tab. 34

- Si calcolano gli orari per le varie colture (dose/ modulo): 4° colonna Tab. 33 (gli arrotondamenti tengono conto dei tempi necessari per la manovra delle paratoie, per il riempimento dei canali ecc.).

- Si calcolano gli orari per le varie aziende: 6° colonna Tab. 34. - Si imposta un possibile quadro orario (Tab. 35) per un certo mese (ad esempio

Luglio): prima e dopo questo mese le cose si ripetono identicamente; per i mesi estremi della campagna irrigatoria si potrà studiare una riduzione dei turni e/o dosi con riduzione delle ore dedicate giornalmente all’irrigazione o con un frazionamento del modulo.

Col nostro quadro orario si avrà un’utilizzazione del modulo per 605 h 40’ con un volume derivato di 87.215 m3 a fronte di una possibile utilizzazione di 20 @ 31 = 620 ore con un volume derivabile di 89.280 m3

la competenza continua vale 5,42400.8731000.215.87

=⋅

l/s

per l’intero distretto pari a 66,005,495,32= l/s ha

- I turni previsti non vengono rigorosamente rispettati nei seguenti casi:

UTENTI 7,12,21 (Medicaio) con turni alterni di 12 e 19 (o 18) giorni anziché il turno fisso di 15gg. UTENTE 27 (Oliveto) idem.

116

Tabella 34 N° Utente Coltura Superficie da

irrig.* (ha) N° parcelle N° bocchette Orario

ore e min. 1 Orto 1,00 191 2-4-6 3,00 2 Orto 0,80 192 7-9-11 2,20 3 Agrumeto 1,50 36-37 10-12-38 4,30 4 Orto 1,40 110 8 4,20 5 Agrumeto 1,50 30 32-35-37 4,30 6 Orto 0,70 142 33 2,10 7 Medicaio 1,00 141 34-36 5,00 8 Orto 2,00 69 39-41-43 6,00 9 Orto 0,50 48 44 1,30

10 Orto 1,50 118-119 40-42-45-46 4,30 11 Orto 1,90 65 14-17-19 5,40 12 Medicaio 2,00 19-193 1-3-5 10,00 13 Orto 0,95 3-23 16-18 2,50 14 Orto 1,00 24-25 13-15 3,00 15 Agrumeto 2,00 1 20-22-24 6,00 16 Meloneto 1,80 - 26-28-30 4,00 17 Carciofaia 2,70 181 21-23-25 9,15 18 Agrumeto 3,00 - 27-29-31 9,00 19 Agrumeto 1,80 183 48-50-52 5,20 20 Agrumeto 1,00 185 47-49 3,00 21 Medicaio 1,00 185 51-53-55 5,00 22 Erbaio 2,70 83-169-82 59-60-61 11,40 23 Vigneto A 3,00 71 64-66-68-69 10,00 24 Vigneto A 3,00 187 71-73-75-77 10,00 25 Oliveto 2,00 2-38 78-80 10,00 26 Vigneto B 3,00 39-40-45 70-72-74-76 15,00 27 Oliveto 2,00 50-117 63-65-67 10,00 28 Vigneto B 1,00 187 79-81 5,00 29 Orto 1,30 81 62 4,00

(*) La superficie da irrigare non corrisponde necessariamente all’intera superficie delle parcelle.

Tabella 35 gg m

1 2

3 4

5 6

7 8

9 10

11 12

13 14

15 16

17 18

19 20

21 22

23 24

25 26

27 28

29 30

31

20,20 18,00 13,40 11,30 5,30 1 23,20

21,00

16,40

14,30

8,30

4 21,00 16,40 14,30 8,30 2 6,20

23,20

19

16,50

10,50

18,30 14 8 4 3 23

18,30

12,30

8,30

6,20 4 19 16,50 10,50 4 10,40

8,20

23,20

21,10

15,10

4 18,30 12,30 8,30 5 8,30

23

17

11

10,40 8,20 4 21,10 15,10 6 12,50

10,30

6,10

23,20

17,20

19 9 7 24

14

12,50 10,30 6,10 4 17,20 8 18,50

16,30

12,10

10

23,20

18,50 16,30 12,10 10 4 9 20,20

18,00

13,40

11,30

5,30

19,30 13,50 11 8 4 10 24

18,20

15,30

12,30

8,30

4 18,20 15,30 12,30 8,30 11 9,40

24

21,10

18,10

14,10

4 14 12 14

24

9,40 4 21,10 18,10 14,10 13 12,30

6,50

24

21

17

12,30 6,50 4 21 17 14 15,30

9,50

7

24

20

8,30 4 17 13 15 14,30

10

23

19

14,30 10 4 19 16 18,30

14

8

23

13 4 13 4 17 22,15

13,15

22,15

13,15

4 13,15 4 13,15 18 13

22,15

13

22,15

18,40 15,40 4 18,40 19 24

21

9,20

24

4 21 9,20 4 20 7

24

12,0

7

14 4 21 19

9

7 4 12,20 7 22 18,40

15,40

214

18,40

14 4 14 23 24

14

24

4 14 4 24 14

24

14

14 4 25 24

14

9 4 26 24

19

4 14 27 14

24

4 19 28 9

24

15,30 9,50 7 5 20 29 19,30

13,50

11

8

24

Ore 19 18 1/4

19 20/60

20 20 20 20 20 19 20/60

19 18 1/4

20 20 20 19 20/60

20 20 20 19 18 1/4

19 20/60

20 20 20 20 20 19 20/60

19 18 1/4

20 20

118

t) CONFRONTO FRA LA 1° E LA 2° FORMULA DI CLEMENT Si consideri una rete che serve n = 21 utenti per una superficie compessiva di 36 ha. La competenza continua sia q = 0,56 l/s ha,il modulo m = 5 l/s, il rendimento di utilizzazione r = 16/24 = 0,0667. Si calcoli la portata da immettere nella rete con la prima (probabilità di funzionamento F = 99%) e con la seconda (ingombro di chiamata P = 1%) formula di Clément. 1° Formula per F = 99% risulta U = 2,324. Pertanto

( ) 3,54343,0324,212,30211

3656,0667,05324,21

667,03656,011 =⋅+=

−

⋅⋅

+⋅

=

−+=

nqArmU

rqAQ

l/s 2° Formula

020,0343,0667,05

3656,001,01' =⋅⋅

⋅⋅=−=

nqAmr

mrqAPU

dal grafico di Fig. 70 risulta U = 2,45 quindi Q = 30,2 (1 + 2,45 @ 0,343) = 55,6 l/s u) CONFRONTO FRA CONSEGNA CONTINUA, PERIODICA E A DOMANDA Si consideri un comprensorio di 1.000 ha dove si vuol praticare un’irrigazione con le seguenti caratteristiche:

- Competenza continua q = 0,75 l/s ha - Corpo d’acqua m = 8 l/s - Numero delle prese n = 1.000 (una presa per ettaro)

Si calcoli la portata delle condotte che servono 1.000, 100, 20, 5, 2 ha nei casi di:

- Consegna continua. - Consegna periodica 24 ore su 24. - Consegna a domanda con F = 95% e r = 0,667

Consegna continua La portata di ciascuna condotta si ottiene semplicemente moltiplicando la competenza continua per l’area servita. I risultati sono riportati nella seconda colonna della Tab. 36.

119

Consegna periodica La portata è ancora data dal prodotto qA; occorre però arrotondare per eccesso a un numero intero di moduli. I risultati sono riportati nell’ultima colonna di Tab. 36.

Tabella 36 Condotta A

(ha) Portata c.cont.

(l/s) N° moduli

(Aq/m) N° moduli effetttivo

Portata c.periodica (l/s)

1 1.000 7500 93,7 94 752 2 100 75 9,4 10 80 3 20 15 1,87 2 16 4 5 3,75 0,47 1 8 5 2 1,5 0,19 1 8

Consegna a domanda Si tratta di applicare la 1° formula di Clément. Per la condotta 1 si ha, ad esempio:

=

⋅

⋅+=

−+=

000.11

750667,08645,11

667,075011

nqAmrU

rqAQ

= 1.125 (1 + 0,1645 @ 0,78) = 1.125 @ 1,128 = 1.270 l/s Nella Tab. 37 sono compendiati e messi a confronto i risultati per i vari tipi di consegna

Tabella 37 Condotta Portata

c.continua(l/s)

Portata c.periodica

(l/s)

Portata c.domanda

(calcolata) (l/s)

N° corpi d’acqua

Portata effettiva c.domanda

(l/s)

Maggiorazione portata rispetto alla

c.periodica 1 750 752 1.270 159 1.272 69% 2 75 80 158 20 160 100% 3 15 16 43 6 48 200% 4 3,75 8 15,85 2 16 100% 5 1,5 8 8,7 2 16 100%

v) REGOLAMENTO-TIPO PER UNA CONSEGNA PERIODICA (COMPRENSOR1 IRRIGUI DELL’ENTE PER LO SVILUPPO DELL’IRRIGAZIONE E LA TRASFORMAZIONE FONDIARIA IN PUGLIA E IN BASIFICATA) Art. 1 La distribuzione dell’acqua nel comprensorio viene praticata normalmente dal 1° aprile al 31 ottobre. Art. 2 La consegna dell’acqua all’utente viene effettuata in turni di gg. 3-6-9-12 e 18 mediante il corpo dell’acqua stabilito per ciascun distretto. In ciascun turno il corpo d’acqua di consegna misurato al rispettivo modulatore verrà messo a disposizione di ciascun utente per la durata dell’orano sottoscritto, consegnandolo alla bocchetta indicata nella richiesta dell’acqua. Art. 3 Per soddisfare particolari esigenze colturali, a richiesta degli interessati, l’Ente a suo insindacabile giudizio, potrà disporre che l’acqua sia consegnata ad uno o più utenti in turno diverso da quelli vigenti per il comprensorio, applicando, in relazione al turno ed al periodo, il corrispondente contributo.

120

Art. 4 L’Ente ha facoltà insindacabile di variare il turno, il corpo d’acqua e la durata giornaliera dell’esercizio irriguo, dandone comunicazione agli utenti. Art. 5 La richiesta dell’acqua deve essere sottoscritta dal proprietario o dal conduttore dei terreni (affittuario, usufruttuario, enfiteuta, ecc.). Con la sottoscrizione della richiesta d’acqua, l’utente assume l’obbligo di non arrecare qualsiasi nocumento al regolare stato di funzionamento della rete irrigua e manufatti connessi, ubicata nei terreni ai quali, la sottoscrizione si riferisce. L’acqua sottoscritta ed assegnata, se non utilizzata in tutto o in parte per fatto non imputabile all’Ente, deve essere dall’utente pagata all’Ente per la quantità sottoscritta. Art. 6 L’importo del contributo deve essere corrisposto all’amministrazione dell’Ente per un terzo all’atto della sottoscrizione ed il saldo entro e non oltre il 1 ° luglio successivo. In caso di rinnovo tacito del presente contratto il contributo degli anni successivi potrà essere riscosso in sei rate bimestrali a mezzo degli esattori comunali. Art. 7 Qualora si verificassero casi di insolvenza l’Ente ha facoltà di sospendere l’erogazione dell’acqua imputando a carico dell’utente moroso oltre il canone d’irrigazione dovuto, gli interessi del 7 annuo, a decorrere dal giorno successivo alla scadenza del pagamento delle spese. Art. 8 I terreni appartenenti ad un medesimo conduttore, ma che costituiscono separati corpi, vanno considerati agli effetti della richiesta e distribuzione, come se appartenenti a distinti conduttori. Art. 9 È vietata la cessione anche parziale dell’uso dell’acqua assegnata. Tutte le acque residue e le colature provenienti dall’impianto che si raccolgono nel comprensorio irriguo spettano sempre ed esclusivamente all’Ente. Art. 10 È in facoltà dell’Ente di sospendere le consegne di acqua, salvo ogni altra azione legale, a quegli utenti nei cui terreni si dovessero riscontrare prelievi abusivi d’acqua, immissione nella rete di corpi estranei ovvero qualunque manomissione od alterazione della rete irrigua, relative fasce laterali di rispetto, paratoie ed ogni altro manufatto dell’impianto. Art. 11 Ciascun proprietario è tenuto ad eseguire nei propri terreni i canali colatori necessari allo smaltimento delle acque esuberanti. La cura e l’onere per la costruzione e la manutenzione di detti colatori sono a carico del proprietario. Art. 12 I proprietari sono tenuti a dare passaggio attraverso i propri terreni ai canali d’irrigazione e colatori occorrenti alle altre proprietà del comprensorio irriguo salvo la corresponsione, da parte di queste, di giusta indennità. Art. 13

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L’Ente può ridurre o sospendere la distribuzione dell’acqua, in una parte del comprensorio, quando, a suo giudizio insindacabile, le esigenze funzionali lo rendano necessario. Gli utenti non avranno diritto ad indennizzo. Art. 14 Gli utenti non hanno diritto ad indennizzo per i disperdimenti che si dovessero verificare a valle dei misuratori. Art. 15 Le manovre di apertura e chiusura delle bocchette sui canali sono eseguite, a cura dell’Ente, a mezzo di acquaioli. Art. 16 Nessun utente può ostacolare l’acquaiolo durante il disimpegno del suo mandato e ciò anche quando fosse ritenuto in colpa. L’utente può solo reclamare alla direziono generale dell’Ente. Art. 17 Qualunque reclamo non esime l’utente dalla adempienza dei suoi obblighi. Art. 18 Per la custodia e la tutela delle opere irrigue di interesse collettivo e di quelle comunque in uso dell’Ente sono applicabili le vigenti disposizioni di polizia in materia di opere idrauliche e di bonifica. Art. 19 Il personale dell’Ente, adibito alla sorveglianza e custodia delle opere, è autorizzato ad elevare verbale di contravvenzione alle norme in materia di polizia idraulica, ai sensi dell’articolo 70 del R.D. 13 febbraio 1933 n. 215. z) REGOLAMENTO-TIPO PER UNA CONSEGNA A DOMANDA (“ASSOCIATIONS SYNDACALES” DI AIX EN PROVENCE) Art. 1 La stagione irrigua è compresa nel periodo 15 marzo - 15 ottobre; tuttavia per soddisfare le necessità delle colture, il Consorzio può anticipare o ritardare l’inizio o la fine della stagione irrigua, o accordare delle distribuzioni di acqua fuori di detto periodo, nella misura in cui vi sarà autorizzato dal contratto che lo lega al concessionario. Art. 2 In detto periodo le acque di irrigazione sono fornite a domanda alle prese munite di contatori, di cui dispone ogni “irrigante”, senza limiti di durata salvo casi di insufficienza d’acqua previsti dall’art. 8. Art. 3 Le persone aderenti al Consorzio sono “irriganti” di diritto. Art. 4 Inoltre i conduttori o affittuari dei proprietari non aderenti, esclusi i proprietari stessi, possono chiedere al Consorzio la distribuzione dell’acqua sia per una durata di cinque anni, rinnovabile per tacita riconferma, sia per la durata del loro contratto di affitto.

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Questi irriganti non aderenti sono denominati utenti. Per quanto concerne gli utenti di acqua di irrigazione, le domande devono essere presentate ogni anno prima del 1° novembre, presso la sede del Consorzio, indicando la superficie e i dati catastali del fondo che si desidera irrigare. Il Consorzio decide sull’ammissione della richiesta prima del 1° febbraio successivo, ed assegna una presa al servizio di detto utente. Le decisioni del Consorzio concernenti la ammissione od il rifiuto di queste domande sono inappellabili. La ammissione può essere revocata ogni anno. In ogni caso, l’utente non potrà essere ammesso che sotto la cauzione solidale di due mèmbri del Consorzio. Art. 5 Le persone che hanno in uso terreni che sono stati oggetto di una sottoscrizione (affittuari, mezzadri, ecc.) godono degli stessi diritti di acqua del proprietario. Tuttavia il proprietario aderente rimane responsabile della totalità dei canoni dovuti per l’utilizzazione dell’acqua dei suoi terreni. Art. 6 Ad ogni titolare di diritto dell’acqua saranno assegnati uno o più idranti con indicazione delle particelle o delle frazioni delle particelle servite da ogni idrante. Un apposito elenco sarà predisposto al momento della entrata in servizio di ogni rete; tale elenco indicherà per ogni idrante:

1. le particelle o frazioni di particelle servite; 2. l’identità del o dei proprietari aderenti, relativi alle particelle servite; 3. l’identità del conduttore autorizzato ad utilizzare l’idrante; 4. l’identità dell’eventuale utente non aderente.

Il Consorzio si riserva di aprire una sola presa per “settore” di terreni contigui coltivati da uno stesso conduttore anche nel caso in cui le differenti particelle costituenti il “settore” appartengano a differenti proprietari. L’elenco sarà aggiornato ogni anno tenendo conto:

1) delle variazioni catastali, 2) dei cambiamenti di conduttori, 3) delle modifiche che potessero essere apportate alla ripartizione delle prese sulla rete.

I proprietari aderenti sono tenuti a notificare l’identità del conduttore di ogni particella sottoscritta ed a segnalare, prima del 1° gennaio di ogni anno, le modificazioni avvenute l’anno precedente. Art. 7 La portata degli idranti sarà limitata secondo le superfici servite o gli abbonamenti sottoscritti. Si disporrà a questo fine di 10 tipi di idranti. Essi potranno essere equipaggiati in maniera differente:

Tipo 10: idrante che distribuisce uno o più abbonamenti di acqua per uso domestico; Tipo 0: che serve una superficie compresa fra 1.500 e 2.999 m2 inclusi; Tipo 1: che serve una superficie compresa fra 3.000 e 3.999 m2 inclusi; Tipo 2: che serve una superficie compresa fra 4.000 e 5.999 m2 inclusi; Tipo 3: che serve una superficie compresa fra 6.000 e 9.999 m2 inclusi; Tipo 4: che serve una superficie compresa fra 10.000 e 14.999 m2 inclusi; Tipo 5: che serve una superficie compresa fra 15.000 e 19.999 m2 inclusi; Tipo 6: che serve una superficie compresa fra 20.000 e 29.999 m2 inclusi; Tipo 7: che serve una superficie compresa fra 30.000 e 39.999 m2 inclusi; Tipo 8: ‘ che serve una superficie di 40.000 m2 ed oltre.

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Le superfici inferiori a 1.500 m2 non potranno essere oggetto di distribuzione di acqua di irrigazione; potranno, invece, essere fornite di acqua per uso domestico anche se non vi sono case di abitazione (tipo 10). Art. 8 Nel caso di insufficienza di acqua o di caduta di pressione nella rete, il Consorzio si riserva di imporre un turno assegnando ad ogni presa (dal tipo 0 al tipo 8) una durata di irrigazione uguale, per periodi di 10 giorni. Art. 9 I casi di forza maggiore liberano il Consorzio da ogni responsabilità. Le interruzioni dovute a manutenzione della rete saranno in tutte le misure del possibile segnalate agli utenti a mezzo stampa. Art. 10 Le diramazioni particolari saranno a carico dell’aderente ad eccezione dell’allacciamento al canale principale che sarà realizzato dal Consorzio. Esse saranno realizzate da una impresa fiduciaria del Consorzio o direttamente dal personale del Consorzio. Art. 11 L’ ammontare dei canoni è riferito ad un parametro A il cui valore è fissato ogni anno nel corso del mese di gennaio dal Consiglio dei Sindaci. Art. 12 I canoni sono costituiti da una prima quota fissa in relazione al tipo di idrante. Art. 13 Essi comportano inoltre una tassa proporzionale al consumo di acqua secondo 5 distinte tariffe. Art. 14 Il consumo annuale sarà determinato in base a rilievi effettuati durante un periodo compreso tra il 15 ottobre e il 15 dicembre. Ogni utente pagherà per ogni idrante un contributo annuo complementare uguale alla tassa fissa, per idrante, oltre alle tasse di cui fosse debitore in qualità di aderente o di avente diritto di un aderente. Art. 15 I ruoli di irrigazione saranno stabiliti dal Consorzio nel corso del mese di gennaio e messi immediatamente in riscossione. Tre mesi dopo la messa in riscossione le somme dovute saranno maggiorate da una penale del 10%. Essi comprendono la quota fissa dell’anno a cui si riferiscono e la tassa di consumo dell’anno precedente. Il ruolo sarà intestato a nome del conduttore, ma in tutti i casi l’aderente (proprietario o garante) resterà responsabile per il pagamento del conduttore o utente. Art. 16 La rete, compresi gli idranti, le spese, i contatori e tutti gli accessori messi in opera dal Consorzio, appartengono a quest’ultimo. Gli aderenti al Consorzio sono personalmente responsabili delle installazioni poste sui loro terreni e sono corresponsabili delle installazioni intermedie. Devono astenersi dal portare qualsiasi modifica a dette installazioni. Gli irriganti sono tenuti, a richiesta del Consorzio, ad eseguire i lavori necessari per proteggere gli idranti e le prese contro gli urti e contro le gelate.

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Ogni eventuale danno delle installazioni ed ogni irregolarità dei contatori devono essere immediatamente segnalati al Consorzio dall’irrigante che è responsabile delle installazioni. Art. 17 E’ espressamente proibito deviare le acque, in qualsiasi modo, alterare in modo fraudolento i contatori, utilizzare l’acqua di irrigazione per bisogni diversi dall’irrigazione delle colture e/o fuori la stagione irrigua. Ogni infrazione al regolamento sarà punita con sanzioni amministrative indipendentemente da procedimenti civili o penali. Inoltre, i danni dovuti a cattiva sorveglianza, il mancato pagamento dei canoni entro l’anno successivo alla messa in riscossione del ruolo, o recidive concernenti le altre infrazioni, potranno comportare, a giudizio del Consorzio, chiusura temporanea o definitiva dell’idrante. I tentativi di infrazione saranno puniti come le infrazioni stesse.

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PARTE TERZA

3. TECNICA IRRIGUA

3.1 Generalità. Irrigazione per sommersione 3.2 Irrigazione per scorrimento 3.3 Irrigazione per infiltrazione laterale 3.4 Irrigazione a pioggia 3.5 Meccanizzazione dell’irrigazione a pioggia 3.6 Irrigazione localizzata 3.7 Subirrigazione 3.8 Irrigazioni improprie 3.9 Esercitazioni e complementi

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GENERALITÀ. IRRIGAZIONE PER SOMMERSIONE. a) GENERALITÀ SUI METODI IRRIGUI In questa parte saranno esaminati i sei principali metodi irrigui: sommersione, scorrimento, irrigazione da solchi, aspersione, irrigazione localizzata, subirrigazione. Questi metodi sono sufficientemente caratterizzati e possono essere trattati separatamente; tuttavia i confini sono spesso non ben definiti ed esistono metodi intermedi che difficilmente si possono inserire in uno di quelli principali (ad es. l’irrigazione per corrugazione è una forma mista fra sommersione ed infiltrazione laterale e così via). Certamente si può fare una distinzione molto importante fra irrigazioni “di superficie” e “non di superficie”. Nelle prime, che comprendono sommersione, scorrimento e infiltrazione da solchi, nella fase iniziale della distribuzione alla parcella l’acqua scorre sulla superficie del suolo; nelle seconde, che comprendono gli altri tre metodi, l’acqua viene condotta intubata agli irrigatori, ai gocciolatori, ai subadacquatori ecc. Nelle irrigazioni di superficie i parametri della distribuzioni (corpo d’acqua, dose, orario, ecc.) sono fortemente condizionati dalle caratteristiche del terreno. Gli altri metodi, invece, non presentano tali condizionamenti, almeno in misura così decisa, e sono pertanto più versatili. La diffusione in Italia dei vari metodi irrigui risulta dai seguenti dati (purtroppo abbastanza vecchi: 1970):

Tabella 38 METODO IRRIGUO ITALIA Nord Centro Sud Isole Scorrimento, Infiltrazione laterale 46,7 48,8 25,8 57,1 34,0 Sommersione 5,4 2,6 0,5 2,8 40,8 Aspersione 24,0 21,3 54,3 24,0 9,8 Altri metodi e forme miste 23,9 27,3 19,4 16,1 15,4

Queste percentuali si sono certamente spostate a vantaggio dell’irrigazione a pioggia. La subirrigazione e l’irrigazione localizzata non hanno ancora, almeno in Italia, un peso apprezzabile anche se la seconda va diffondendosi con una certa rapidità. A livello mondiale si può dire che i metodi di superficie, quasi esclusivi nei paesi in via di sviluppo, superano abbondantemente il 90% del totale. b) IRRIGAZIONE PER SOMMERSIONE A SCOMPARTI. Il metodo consiste nel ricoprire tutta la superficie del suolo con uno strato idrico di modesta altezza (5 - 20 cm), in modo che l’acqua soggiorni fino a infiltrazione completa (si fanno, tuttavia, anche irrigazioni per sommersione con scolo e rinnovo continui oppure degli svuotamenti - “asciutte” nelle risaie -). A tal fine il terreno viene diviso, mediante arginelli in terra, in “scomparti” o “bacini” che devono essere necessariamente orizzontali. Il metodo si applica quindi con vantaggio in terreni che siano già orizzontali, o dotati di pendenze minime o comunque privi di sensibili irregolarità superficiali; in caso contrario la sistemazione può essere inopportuna in terreni poco profondi e, in ogni caso,eccessivamente costosa31. Gli scomparti, di forma quadrata e più spesso rettangolare, presentano aree estremamente variabili, da qualche m2 (irrigazione ad aiole) a qualche ettaro. L’area è determinata dal modulo e dalla velocità di infiltrazione secondo la relazione

31 Per quanto riguarda i piani di sistemazione e le macchine necessarie si rimanda senz’auro ai corsi di Topografia e di Meccanica agraria.

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m > Ki A ove la disuguaglianza” è giustificata dal fatto che, anche prescindendo dall’evaporazione, una parte di acqua non deve inizialmente infiltrare per immagazzinarsi nello scomparto e dall’ulteriore circostanza che una portata maggiore provoca un ricoprimento più rapido della parcella, consentendo una maggiore uniformità di distribuzione (di solito si ritiene accettabile la cosiddetta “regola del quarto”, ossia che il tempo necessario per ricoprire totalmente lo scomparto non superi 1/4 del “tempo di contatto” minimo acqua-terreno). Al di là dei calcoli che verranno fatti in sede di esercitazioni e comunque della necessità di una sperimentazione “sul posto” può servire da guida la Tab. 39, dove vengono “suggerite” le aree massime degli scomparti (in ha) per sommersioni temporanee.

Tabella 39 SUOLO m (l/s) Sabbioso Franco Sabbioso Franco Argilloso Argilloso 15 0,01 0,03 0,06 0,15 30 0,02 0,06 0,12 0,3 60 0,04 0,12 0,24 0,6 90 0,06 0,18 0,36 0,9 120 0,08 0,24 0,48 1,2

L’ampiezza delle parcelle irrigue può essere anche limitata dalla pendenza del terreno, sia perché si cerca di contenere il dislivello fra gli scomparti entro un massimo di 20-30 cm (per evitare problemi di infiltrazione fra uno scomparto e l’altro e problemi di erosione), sia per limitare scavi troppo profondi e costosi, che possono, fra l’altro, mettere a nudo sottosuoli non adatti alle colture. Si è già detto che gli scomparti hanno di regola forma rettangolare, la più vantaggiosa per la meccanizzazione e perché consente, disponendo i canali adacquatori e i dreni lungo i lati corti, di ridurre lo sviluppo delle reti irrigua e di drenaggio. Tuttavia la forma rettangolare è possibile soltanto quando il terreno sia piatto o regolarmente pendente. In terreni ondulati è necessario disporre i lati lunghi su linee di livello, cosicché ne risultano parcelle di forma irregolare; tale variante è tuttavia molto diffusa in tutto il sud asiatico. Poiché, come si è accennato, i tiranti d’acqua variano, a seconda delle dosi somministrate, da 5 a 20 cm, l’altezza degli arginelli di delimitazione degli scomparti ammonta di solito a 15 - 30 cm, quindi con un piccolo franco che tuttavia deve essere un po’ aumentato per parcelle di grosse dimensioni, in zone ventose, per far fronte al moto ondoso. Per evitare l’infiltrazione da uno scomparto all’altro è di solito sufficiente una larghezza degli arginelli alla base di 0,6-1,2 m. Nelle risaie, dove la sistemazione di solito ha carattere permanente, si costituiscono arginelli di maggiori dimensioni (Fig. 91). Nelle aziende meccanizzate, gli arginelli assumono spesso la forma di Fig. 92 e per la loro formazione si possono utilizzare telai ad “A” come quello rappresentato in Fig. 93.

Figura 91

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Figura 92

L’alimentazione degli scomparti viene fatta con tubi che sottopassano gli arginelli o con sifoncini che li scavalcano o, semplicemente, per moduli non elevati, aprendo varchi negli arginelli da rinchiudere con terra o con piccole paratoie infisse nel terreno. L’alimentazione può essere fatta “in cascata” (l’acqua passa da uno scomparto al successivo) oppure “indipendentemente” (ciascuno scomparto viene alimentato da un proprio adacquatore). D’ordinario deve essere scelta la distribuzione indipendente perché quella in cascata comporta una disuniformità a vantaggio degli scomparti “a monte”. Soltanto nel caso di sommersioni prolungate, come nelle riaie, viene adottata la distribuzione in cascata perché le disuniformità diventano irrilevanti. E’ anzi una pratica comune nelle risaie sommerse immettere all’inizio della cascata la piccola portata continua necessaria per supplire alle perdite per infiltrazione ed evapotraspirazione. Si può inoltre controllare che tale portata sia sufficiente verificando che sussista sempre una piccola quantità di drenaggio a fine cascata. Quando, come nelle risaie, si debbano fare delle “asciutte” o, semplicemente, per far fronte a piogge intense fuori campagna irrigatoria, gli scomparti possono essere muniti di affossature poco profonde, ad esempio secondo lo schema di Fig. 94.

Figura 94

L’irrigazione per scomparti, ben progettata e ben condotta in condizioni appropriate, potrebbe raggiungere efficienze elevate. In pratica ciò di solito non si verifica, per una serie di motivi.

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Innanzi tutto il metodo presuppone forti dosi, mai inferiori a 600-700 m3/ha. Dosi più piccole, infatti, condurrebbero necessariamente a scarsa uniformità di distribuzione perché è impensabile ottenere un’orizzontalità perfetta della superficie della parcella. Pertanto, quando ci sia necessità di piccole dosi, o perché il terreno è sabbioso o perché la pianta ha scarse necessità idriche per ragioni climatiche o per il suo ridotto sviluppo, la sommersione risulta in sicure perdite per percolazione. Se poi il terreno è mal sistemato, l’uniformità e l’efficienza peggiorano ancora, senza contare che si rischia, nello stesso scompaio, di avere piante sottoposte ad eccesso idrico e piante non sufficientemente rifornite . A titolo di esempio, se uno scomparto lungo 100 m , invece di essere orizzontale, fosse assimilabile ad un piano inclinato con una pendenza dell’1% questo solo fatto condurrebbe ad una perdita di efficienza del 33% per una dose di 100 mm e del 66 % per una dose di 50 mm. Altre cause di scarsa uniformità, e quindi di ridotta efficienza, riguardano l’inadeguatezza del modulo che porta a non rispettare nemmeno la regola del quarto, nonché le variazioni di velocità di infiltrazione che possono intervenire da una zona all’altra di uno stesso scomparto. Per tutti questi motivi nell’irrigazione a scomparti l’efficienza alla parcella scende spesso al di sotto del 50%. A questo si accompagnano talora altri inconvenienti: alcuni terreni subiscono un peggioramento della struttura e una diminuzione di permeabilità oppure un’eccessiva disareazione; alcune piante vanno soggette a marciumi radicali o del colletto; danni possono aversi anche alla fauna “utile” del suolo. Idraulicamente negativi sono gli elevati valori del corpo d’acqua e della dose; in certi ambienti si sono anche riscontrati pericolosi innalzamenti delle falde freatiche. D’altro canto il metodo presenta anche indiscutibili vantaggi: scarso impiego di mano d’opera, effetto riscaldante o comunque di volano termico (risaie), eliminazione di animali nocivi, eccellente dilavamento dei sali, deacidificazione dei terreni (baragge piemontesi, brughiere lombarde). Di fatto, la sommersione è un metodo largamente impiegato per il riso, i prati, gli erbai, il mais, il sorgo, il frumento, il cotone, la canna da zucchero, l’arachide, i fruttiferi ecc. In Italia è relativamente meno diffusa, essendo per lo più riservata alle risaie e ai prati. c) IRRIGAZIONE AD AIOLE Per irrigazione “ad aiole” o “a rasole” si intende semplicemente un’irrigazione per sommersione a scomparti molto piccoli, da qualche m2 a un centinaio. In Italia è talora usata per le colture arboree (“giardini” siciliani); in altri ambienti, come ad esempio nelle oasi del Nord Africa, è invece molto diffusa, oltre che per le arboree, anche per le ortive e le foraggiere. Le aiole consentono ovviamente di ridurre fortemente i moduli e, in qualche misura, le dosi32 rendendo possibile la sommersione anche di suoli sabbiosi. La sistemazione del terreno è meno impegnativa e può essere eseguita anche manualmente. Per contro, molto elevato risulta l’impiego di mano d’opera per l’esercizio irriguo. Per colture che non tollerano neppure brevi sommersioni esiste un tipo di irrigazione, ancora definito “ad aiole”, che tuttavia non è una sommersione. Le aiole, invece di essere circondate da arginelli e sommerse, vengono circondate da solchi, relativamente ampi, e solo quest’ultimi vengono sommersi. Si tratta, insomma, di una vera e propria irrigazione per infiltrazione laterale. L’irrigazione a conche, specifica delle colture arboree, è invece da considerare un metodo di transizione fra la sommersione e l’infiltrazione laterale. Essa verrà trattata al punto III. 3.

32 Infatti si possono ridurre i tempi di contatto, pur rispettando facilmente la regola del quarto. In più le differenze di quota all’interno di una aiuola possono essere facilmente rese in pratica nulle.

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d) IRRIGAZIONE PER ESPANSIONE DI ACQUE DI PIENA Si tratta della cosiddetta irrigazione per sommersione “non controllata”, ottenuta, spesso senza alcun intervento umano, attraverso l’esondazione di un fiume sui terreni contermini. L’esempio più famoso è quello della valle del Nilo dove, in passato, l’irrigazione avveniva per naturale esondazione su ampie casse di espansione (anche parecchie migliaia di ettari) durante le piene del fiume, ricorrenti sistematicamente da metà agosto a metà ottobre. Altri esempi riguardano la cosiddetta irrigazione Sailab in India (Gange), l’irrigazione della Pampas argentine (Paranà), dei Descek somali (Giuba), della valle del Niger ecc. Si tratta, in ogni caso, di fiumi con bacino di formazione in zona monsonica, che vanno in piena in corrispondenza della stagione delle piogge e quindi in un ben definito periodo dell’anno. Anche per la notevole ampiezza dei bacini imbriferi tali piene non hanno alcun aspetto parossistico e si prolungano notevolmente nel tempo, tanto è vero che si parla più propriamente di periodi di “acque alte”. Un tale regime idrografico consente di sommergere a lungo e in periodi ben determinati vaste aree di terreni vicini che si trovano al di sotto dei livelli di piena. Poiché il terreno non è sistemato, si avranno anche zone sommerse con tiranti elevati, dell’ordine dei metri; l’irrigazione avviene quindi su un terreno nudo; la semina avverrà subito dopo il ritiro delle acque, alla fine del periodo di piena, e le piante avranno a disposizione l’acqua immagazzinata in ampi strati di terreno. Ovviamente non si fanno altri interventi irrigui e la coltura, a parte le riserve del terreno, si configura per il resto del ciclo vegetativo come “pluviale”. In molte situazioni (in Egitto fin dal periodo faraonico) si sono messi in atto provvedimenti per regolare in qualche modo le esondazioni naturali:

- arginature del fiume e immissione delle acque da prese munite di paratoie che consentono la regolazione delle portate entranti nella cassa di espansione;

- sommarie canalizzazioni per condurre l’acqua più rapidamente anche nelle zone più lontane dalla presa;

- arginature per delimitare la cassa; - una sommaria canalizzazione di drenaggio e un canale di fuga per consentire un

ritiro delle acque più rapido e regolare. Provvedimenti di questo tipo, che consentono di regolare nel tempo le altezze d’acqua nelle casse, hanno consentito l’irrigazione su colture in atto, come il caso del “riz flottant” nella valle del Niger.

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3.2 IRRIGAZIONE PER SCORRIMENTO a) GENERALITÀ - IRRIGAZIONE A SPIANATA Con questo metodo l’acqua viene immessa su una superficie inclinata in modo che vi si spanda scorrendo in lama più o meno spessa. Adatto per le colture di pieno campo indicate per gli scomparti, il metodo è abbastanza versatile, adottabile nella maggior parte dei terreni, anche con pendenze relativamente elevate (fino al 20% nella variante “a fossatelli orizzontali”). Il metodo però richiede corpi d’acqua elevati, piante resistenti ai marciumi radicali e del colletto, terreno e piante resistenti all’azione dell’acqua fluente e molta mano d’opera piuttosto specializzata. L’efficienza, sia per le dosi elevate, sia per la disuniforme distribuzione, è spesso modesta. La variante più classica è la “spianata” (Fig. 95), costituita da parcelle rettangolari disposte lungo la massima pendenza e prive di pendenza trasversale.

Figura 95

L’acqua riempie un canale adacquatore che costruito col ciglio a valle orizzontale, consente un uniforme sversamento. Più spesso, però, l’introduzione dell’acqua avviene attraverso una serie di bocchette o di sifoncini, con immissione tanto più uniforme quanto maggiore è il loro numero. Talora, per avere un più regolare spandimento sulla larghezza della spianata, il primo tratto, di qualche metro, viene sistemato orizzontalmente. L’acqua .comunque, entra nella parcella, scorre verso il basso e via via si infiltra nel terreno; degli arginelli longitudinali le impediscono di espandersi lateralmente. Si debbono, di solito, adottare pendenze comprese fra lo 0,1 e l’1,5% per i terreni sabbiosi e fra lo 0,1 e il 3% per i terreni argillosi. Il limite inferiore consente ancora una buona operatività del metodo, nonché un sufficiente drenaggio anche fuori campagna irrigatoria; il limite superiore traduce la necessità di evitare erosioni. L’area della parcella irrigua A = B · L, il corpo d’acqua m e la velocità di infiltrazione Ki Sono legati dalla relazione (si prescinde dalle variazioni di V, nel tempo): m = KiA Quando questa è soddisfatta, l’acqua viene totalmente assorbita dal terreno e la portata nel fosso di scolo è nulla. Se A < m/Ki, l’infiltrazione è insufficiente ad assorbire tutta l’acqua immessa e una parte di questa si riversa nella scolina. Se infine l’area della parcella supera il rapporto m/K, il corpo d’acqua viene assorbito da una parte del terreno e la porzione inferiore non viene bagnata.

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Il più delle volte, nella pratica, si adottano moduli maggiori di KiA, da una parte per ridurre gli orari, dall’altra per aumentare, come si vedrà, l’uniformità di distribuzione. Tuttavia, quando si possano fare scorrimenti prolungati, con tempi di contatto elevati rispetto al tempo impiegato dalla lama d’acqua a percorrere l’intera spianata (tempo di avanzamento), la relazione m = KiA può essere rispettata e la teoria di Crevat, che qui di seguito viene esposta, può servire al reperimento delle dimensioni B e L. b) TEORIA DI CREVAT Ci si riferisce allo schema a “regime” di Fig.96, dove L è la lunghezza in pianta della spianata, i è la pendenza del terreno ≡ alla pendenza della lama d’acqua. Se vale la relazione m = KiA, la lama d’acqua, spessa H all’inizio, riduce il suo spessore a 0 alla fine della parcella.

Figura 96

La velocità dell’acqua dipende dalla pendenza, dallo spessore della lama e dalla scabrezza della superficie sulla quale avviene lo scorrimento. Crevat propose una formula strutturalmente simile a quella di Chézy:

inhV = con n = 20 per un prato appena falciato, n = 10 per un prato “poussé” n = 5 per un prato in pieno sviluppo. Con i costante, V risulta proporzionale ad h

hV α= con in=α

Figura 97

Si isoli un elemento di lama come in Fig. 97. In permanenza di moto, la portata entrante nell’elemento deve essere uguale a quella uscente. Si ha:

- portata che entra dalla faccia ABDC: h · 1 · V

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- portata che esce dalla faccia A’B’D’C’: (h + dh) · 1 · (V +dV) - portata che si infiltra dalla faccia ADD’A’: Vi · 1 · dx

Quindi: hV = (h + dh) (V + dV) + Kidx hV = hV + Vdh + hdV + dh dV + Kidx Semplificando e eliminando l’infinitesimo di ordine superiore: Vdh + hdV + Kidx = 0 Poiché V = αh e dV = αdh; si ha: αh dh + hαdh + Kidx = 0 2αh dh = - Kidx e integrando:

COSTxKhi +−=

22

2

α

La costante di integrazione si determina considerando che per x = L risulta h = 0: 0 = KiL + COST; COST = KiL Quindi:

( ) ( )α

α xLKhxLKh ii

−=−= ;2

Quest’ultima fornisce l’altezza h della lama in funzione di x e mostra che il pelo libero è costituito da un arco di parabola. L’altezza iniziale si ottiene ponendo x = 0.

αLKH i=

L’espressione della velocità di scorrimento in funzione di x si ottiene ricordando che h = V/α

( )xLKVi −=2

2

αα

( ) ( )xLKVxLKV ii −=−= αα ;2

È anche facile esprimere il “tempo di scorrimento”. Infatti:

VVdhhdtVdhhdxVdxdtdtdxV ii /2;/2;/;/ αα −=−===

134

Poiché: V = αh

ii Vdh

hVdhhdt 22

−=−=α

α

Integrando fra i limiti H e h:

( )hHVhh

Vht

i

h

Hi

−=−=22

Ponendo h = 0 si trova il tempo necessario all’acqua per percorrere tutta la parcella

i

i

ii KLLK

KH

KT

αα222

===

Per determinare le dimensioni della parcella da irrigare basta fissare il rapporto fra l’orario e il tempo di scorrimento. L’orario è dato:

ii KD

AKaadacquaturdivolume

acquadcorpoaadacquaturdivolumeo ===

'

Il tempo di scorrimento è stato ora trovato

αLK

KT i

i

2=

Posto allora o = fT, si ha:

αLK

Kf

KD i

ii

2=

iKfDL 2

2

4α

=

Non si deve attribuire troppo valore alla teoria di Crévat. Ai fini pratici essa fornisce solo qualche dato orientativo, da verificare in ogni caso con l’esperienza. La teoria stessa non è esente da critiche. La stessa formula di base inhv = può essere discutibile come struttura e per l’incertezza del valore da attribuire al coefficiente n. In ogni caso la teoria si riferisce a una situazione di moto permanente, che si verifica solo dopo che l’acqua ha raggiunto la fine della parcella. Il tempo di avanzamento, impiegato dall’inizio dell’intervento irriguo al raggiungimento della fine della spianata e quindi allo stabilirsi del moto permanente, non e evidentemente lo stesso calcolato nella teoria, anche se si e condotti a identificarli sul piano pratico. La condizione o = T(f = 1) è (con m = KiA) sostanzialmente

135

inapplicabile perché conduce a un’inaccettabile disuniformità a favore della parte a monte (v. paragrafo seguente). Dovendo quindi essere f > 1 la teoria come si è già detto, è valida soltanto per scorrimenti prolungati come nell’esempio, un po’ arcaico, delle marcite su ali semplici o doppie. c) UNIFORMITÀ DI DISTRIBUZIONE Il grado di uniformità si valuta misurando i tempi di avanzamento lungo la spianata e i tempi di recessione. Disposti lungo la parcella dei traguardi si misurano i tempi necessari all’acqua per raggiungere ciascun riferimento, quindi dal momento in cui si interrompe l’erogazione, si misurano i tempi che l’acqua impiega per “recedere” dai vari traguardi. Si possono allora disegnare le curve “di avanzamento” e “di recessione”, disponendole come in Fig. 98, dove sono indicati con ta il tempo di avanzamento e con il tempo di recessione ossia l’intervallo che intercorre fra la sospensione dell’erogazione (in questo caso alla fine dell’avanzamento) e la scomparsa dell’acqua nelle parti più basse della spianata. I segmenti verticali compresi fra le due curve rappresentano evidentemente i tempi di contatto o IOT (Intake Opportunità Time).

Figura 98

Casi del tipo di fig. 98, con disuniformità intollerabile a svantaggio della parte a valle, si presentano invariabilmente su spianate allungate, debolmente pendenti e quando si adotti la relazione m = KiA. In queste condizioni i tempi di avanzamento sono infatti assai lunghi e un miglioramento della distribuzione può avvenire soltanto se è possibile introdurre, compatibilmente col valore della dose, un tempo di mantenimento (tm), ovviamente uniformizzante (Fig. 99). Se invece uno scorrimento prolungato è improponibile, occorre adottare una portata di “lancio” maggiore di KiA che, per limitare le colature, va ridotta al valore KiA, o interrotta (Fig. 100), prima della fase dell’avanzamento.

136

Figura 99 Figura 100 Quando si adotti quest’ultima tecnica, può essere utilizzata, come guida preliminare, la Tab. 40 dove le dimensioni B e L della spianata sono messe in funzione della dose D, della pendenza I e della portata per unità di larghezza m/B, tenuta a livelli che non conducano a erosioni. I valori di dose riportati in tabella, salve le varianti per il franco-argilloso e l’argilloso, si riferiscono evidentemente a colture con apparato radicale profondo. Gli orari che si possono ricavare dal rapporto D/m conducono a interrompere l’erogazione assai prima della fine dell’avanzamento, e ciò tanto più quanto più è argilloso il terreno.

Tabella 40 SUOLO Ki (mm/ora) I (%) D (mm) L (m) B (m) m/B (l/s m) Sabbioso > 25 0,4 – 0,6

0,6 – 1 100 100

70 – 100 60 – 90

9 -12 6 – 9

7 – 9 5 – 7

Sabbioso Franco 18 - 25 0,4 – 0,6 0,6 – 1

125 125

80 – 150 60 – 90

0 -12 6 – 9

5 – 7 3 – 5

Franco Sabbioso 12 – 18 0,2 – 0,4 0,4 – 0,6 0,6 – 1

150 160 160

90 – 250 90 – 180 90 – 100

12 -15 6 – 12 5 – 6

5 – 7 4 – 6 2 – 4

Franco Argilloso 6 – 8 0,2 – 0,6

0,6 – 1

175 50

175 50

180 – 300 90 – 180 90 – 100 90 - 100

12 -15 5 -12 6 – 9 5 – 6

3 – 4 6 – 8 1 - 2 2 – 4

Argilloso 2 - 6 0,2 -0,6

0,6 - 1

200 100 100

> 350 180 – 300 160 -180

12 -15 5 – 12 5 - 6

2 – 4 3 – 5 2 - 3

La tecnica in parola (o < ta) è forse l’unica adottabile, anche se con difficoltà, sui terreni sabbiosi in forza dei valori relativamente bassi che si ottengono per i tempi di contatto (Fig. 100). Nei terreni a bassa velocità di infiltrazione, i valori più alti delle portate possono condurre a distribuire dosi insufficienti; per questo sono consigliabili spianate molto lunghe in modo da aumentare i tempi di avanzamento e così gli IOT. Un’altra tecnica per migliorare l’uniformità consiste nella sistemazione orizzontale dell’ultima parte della spianata che viene altresì chiusa con un arginello trasversale. La sommersione che si crea in questa zona recupera la disuniformità durante l’avanzamento (Fig. 101).

137

Figura 101

Le varie soluzioni prospettate possono essere senza difficoltà verificate su campo e il grado di uniformità raggiunto può essere valutato con l’indice di Rawitz:

−−=

mmICR

2

1100

dove m è la media degli IOT e I la media dei quadrati degli stessi IOT. È da ritenersi accettabile una soluzionecon Cr > 80 e colature limitate entro il 10. L’indice di Rawitz ha ovviamente senso solo quando la velocità di infiltrazione sia costante in tutti i punti della spianata e quando non esistano pendenze trasversali, ancorché minime, che porterebbero ad un’irregolarità di avanzamento e ad una disuniformità nel senso della larghezza. L’indice si applica identicamente anche nell’irrigazione per scorrimento lungo solchi. d) ALTRE VARIANTI DELL’IRRIGAZIONE PER SCORRIMENTO Irrigazione “a fossatelli orizzontali” Questa sistemazione è tradizionale nelle zone di montagna, con particolare riferimento all’irrigazione dei prati (Fig. 102).

Figura 102

138

Concettualmente è molto semplice: un canale adduttore da cui si dipartono lungo linee di massima pendenza (normalmente lungo i displuvi, ma talora, e in questo caso la rete di irrigazione serve anche come rete di scolo, anche lungo i compluvi) altri canaletti e da questi, lungo le linee di livello, i fossatelli adacquatori. Quest’ultimi hanno una lunghezza che può variare dai 20 ai 50 m e un interasse compreso fra i 5 e i 10 m, a seconda del corpo d’acqua, della pendenza e della velocità di infiltrazione del terreno; in generale non sono rivestiti, hanno sezione trapezia o triangolare con profondità 10 - 30 cm e larghezza in sommità 20 - 30 cm; la sezione va man mano restringendosi nel senso del moto. Ciascun adacquatore serve il campo soggiacente; l’acqua eventualmente in eccesso passa a irrigare il campo a valle. Certamente, se il terreno è molto pendente si devono adottare piccoli moduli per evitare erosioni. Per avere buone uniformità si fanno allora parcelle corte. Il metodo richiede una minima sistemazione del terreno, consistente in una regolarizzazione superficiale fatta “campo per campo”; è l’unico, insieme ai metodi non di superficie, adattabile a pendenze elevate (fino al 20%) e a terreni relativamente accidentati; consente l’impiego di corpi d’acqua relativamente modesti. Per contro il metodo comporta campi di forma irregolare, esige molta mano d’opera, può presentare qualche inconveniente in presenza di acque torbide per la facilità di interramento dei fossatelli. Irrigazione “a spina” Differisce dalla precedente per il fatto che i fossatelli adacquatori non sono orizzontali ma disposti, più o meno paralleli fra loro, obliquamente alle linee di livello. Rispetto al sistema “a fossatelli orizzontali” si può dire che:

- i campi hanno forma abbastanza regolare - ‘e pendenze ammissibili non possono superare il 5 – 7% - il pericolo di interramento degli adacquatori è assai ridotto - la sistemazione del terreno può essere piuttosto onerosa - l’adozione di adacquatori in pendenza impone spesso la costruzione di canaletti di

scolo nei compluvi e quindi la costruzione dei distributori sui displuvi (Fig. 103). Anche la sistemazione a spina è tipica delle aree montane.

Figura 103

139

Irrigazione “a campoletto” Lo schema dell’irrigazione “a campoletto” è riportato nella Fig. 104. Si tratta, tutto sommato, di una variante della spianata con l’aggiunta di uno scorrimento trasversale tramite adacquatori laterali e il conferimento al campo di pendenze trasversali. Il metodo, rispetto a quello a spianata, richiede una sistemazione più onerosa, consente l’irrigazione su campi più lunghi e più larghi e con valori di velocità di infiltrazione relativamente alti. I massimi valori di pendenza per i quali viene adottato si aggirano sul 2%.

Figura 104

Irrigazione ad “ala semplice” Questa sistemazione e la successiva “ad ala doppia” vengono adottate quando il terreno non ha una pendenza naturale sufficiente. Nel metodo ad ala semplice il terreno viene sistemato in una successione di piani inclinati rettangolari; i lati lunghi sono occupati “a monte” dal canaletto adacquatore e “a valle” dal canaletto di scolo; essi sono orientali lungo la massima di pendenza in modo che il fosso di colatura possa alimentare l’adacquatore dell’ala a fianco. La lunghezza dei lati corti non supera ordinariamente una decina di metri, la pendenza si aggira sullo 0,1 – 1%. Le spese di impianto sono generalmente ingenti.

Figura 105

Irrigazione ad “ala doppia” Lo schema della sistemazione del terreno è riportato in Fig. 106. Il metodo si adatta bene a terreni dotati di piccola pendenza (su cui si dispongono i lati lunghi).

140

La dimensione delle parcelle nel senso di scorrimento dell’acqua si aggira sui 10m con pendenze dello 0,1-1. I canaletti adacquatori sono predisposti in modo da sversare su entrambi i lati. Il metodo ad “ala doppia” costituisce anche un’ottima sistemazione del terreno dal punto di vista dello scolo di acqua in eccesso. La sistemazione va generalmente eseguita con precisione e impone costi elevati.

141

3. IRRIGAZIONE INFILTRAZIONE LATERALE a) GENERALITÀ A differenza della sommersione e dello scorrimento, in questo metodo l’acqua non copre l’intera superficie da irrigare, ma viene confinata entro solchi praticati fra le file delle piante33. In questi piccoli canali l’acqua scorre (solchi in pendenza, aperti inferiormente) o soggiorna (solchi orizzontali, chiusi agli estremi), infiltrandosi verticalmente e “lateralmente” in modo da raggiungere la zona di insediamento delle radici (Fig. 107).

Figura 107

Rispetto agli altri due metodi di superficie, l’infiltrazione da solchi consente di irrigare anche con moduli relativamente piccoli (1.3.e.), esclude i pericoli connessi con la saturazione del terreno e con il bagnamento della parte aerea delle piante, è meno esigente in fatto di qualità delle acque, lascia il terreno sempre accessibile. L’impiego di mano d’opera, di regola elevato, si riduce fortemente con solchi lunghi e se si ha la possibilità di mettere in acqua molti solchi contemporaneamente. b) MODALITÀ DI IMPIANTO E DI ESERCIZIO Sezione trasversale dei solchi I solchi hanno, di regola, forma triangolare (solo raramente trapezia), con larghezza, in bocca, variabile fra 20 e 40 cm e profondità fra 15 e 30 cm. Le dimensioni, trattandosi in ultima analisi di piccoli canali, devono essere comunque sufficienti a contenere la portata prevista senza produrre tracimazioni. In linea di massima, i solchi a piccola portata, stretti e poco profondi, si adattano a piante con apparato radicale superficiale; i solchi a forte portata a piante con radici profonde. La disuniformità di distribuzione, oltre ai noti fattori già esposti per l’irrigazione e scorrimento (3.2.c.), qui è anche collegata al fatto che, procedendo verso valle, diminuisce il contorno bagnato e quindi la superficie attraverso la quale avviene l’infiltrazione. Per questo si sono talora affermati solchi larghi (60 - 120 cm) e poco profondi (5-10 cm) per i quali si hanno piccole variazioni di tirante e di perimetro bagnato (Fig.108). D’altra parte bisogna anche tener conto che i tempi di avanzamento tendono ad aumentare per l’eccessivo ridursi del raggio idraulico (R ≡ h) e che ciò porta, in genere, a disuniformizzare gli IOT. Solchi del tipo ora illustrato sono peraltro consigliabili sui terreni argillosi per la possibilità di distribuire dosi elevate con orari ragionevolmente limitati. 33 È del tutto ovvio come il metodo si applichi soltanto a colture in file “abbastanza” distanziate, in modo che siano escluse situazioni inaccettabili in cui il solco rappresenterebbe una tara.

142

Figura108

Qualche volta si fanno solchi non “isosceli” per consentire più rapidi riscaldamenti su colture primaverili. (Fig. 109) Distanza tra i solchi Si tratta di un elemento molto importante che può essere determinato, ad esempio, con misure tensiometriche post-irrigazione lungo la bisettrice di due solchi disposti “a ventaglio” come in Fig. 110. Le misure condurranno a determinare un interasse “massimo” che potrà essere eventualmente ridotto per conformarsi alla disposizione delle colture e alle esigenze della meccanizzazione.

Figura 109

Figura 110

Ad ogni modo la maggior capillarità nei territori argillosi fa sì che in questi si possano adottare le distanze maggiori. Si esamini, per questo, a titolo di esempio, la Fig. 111 che mostra il diverso avanzare dei fronti di bagnamento su due suoli a differente tessitura. Valori correnti dell’interasse

143

sono compresi fra 0,5 e 2 m con qualche caso, abbastanza raro, di valori superiori. A parità di altre condizioni, per solchi larghi gli interassi possono ovviamente essere aumentati. Nelle coltivazioni arboree il solco deve in genere servire solo una fila e quindi l’interasse corrisponde senz’altro alla distanza fra le file, indipendentemente dalla natura del terreno. Lo stesso discorso vale per il caso di piante coltivate nei solchi, situazione in cui non si può più parlare, fra l’altro, di “infiltrazione laterale” e il metodo si connota come un vero e proprio scorrimento, o sommersione, parziale.

Figura 111

Portata per solco, lunghezza e pendenza dei solchi La portata minima da immettere in un solco per coprirlo interamente è data, al solito, dal prodotto AVi, dove per A può essere assunta la proiezione in pianta dell’area bagnata del solco. Anche qui soltanto con dosi relativamente elevate, che consentano scorrimenti prolungati, con elevati tempi di mantenimento, è possibile ottenere sufficienti livelli di uniformità con l’immissione del valore minimo di portata34. Di fatto, il più delle volte, per accelerare la messa in acqua, si adotta, almeno all’inizio, una portata > ViA, limitata comunque dalla necessità di non provocare erosioni, fra l’altro più probabili in uno scorrimento incanalato. La portata “di lancio” massima, secondo Criddle, dipenderebbe dalla pendenza tramite la seguente relazione empirica (che non tiene conto dell’erodibilità del terreno):

IQM

38= (Q in l/min, l in %)

A sua volta la pendenza è normalmente compresa fra lo 0,1 e il 2 e comunque, è da escludere che superi il 5%. Su terreni con pendenze naturali maggiori occorre disporre i solchi sempre più trasversalmente rispetto alla massima pendenza, fino a seguire, talvolta, l’andamento delle linee di livello e a dover adottare solchi non rettilinei35. Per quanto riguarda la lunghezza massima dei solchi compatibile con una buona uniformità, quanto già illustrato a proposito dell’irrigazione per scorrimento consente di affermare che i solchi possono essere tanto più lunghi quanto più il terreno è argilloso e quanto più è elevata la portata di lancio. Con pendenze elevate quest’ultima deve però essere ridotta e quindi i solchi saranno più corti. Dosi elevate, a parità di altre condizioni, permettono invece maggiori lunghezze perché consentono di introdurre tempi di mantenimento con portata ridotta al valore ViA. La Tab. 41 può costituire un’indicazione di massima delle lunghezze adottabili (in m) in funzione della tessitura del terreno. della dose, della pendenza e della portata di lancio. Quest’ultima, per le pendenze più piccole, è 34 Si tenga comunque conto che i tempi di contatto nell’irrigazione da solchi, a parità di dose, devono essere molto più grandi di quelli degli altri due metodi di superficie. 35 L’irrigazione in queste condizioni va eseguita comunque sotto attenta sorveglianza, soprattutto in ordine alla necessità di evitare tracinazioni dai solchi.

144

stata assunta inferiore a quanto risulterebbe dalla formula di Criddle, perché portate superiori ai 3 l/s darebbero luogo, appunto su pendenze assai modeste, a solchi di dimensioni trasversali improponibili. È ovvio poi che le lunghezze “massime” vanno rese compatibili con le esigenze della meccanizzazione e delle altre pratiche colturali.

Tabella 41 TERRENO SABBIOSO FRANCO ARGILLOSO I QM DOSE (%) (l/s) 50 100 50 100 150 100 150 0,1 3 90 150 180 340 440 350 450 0,2 2,5 120 200 220 370 470 400 500 0,5 1,2 100 150 170 300 380 340 430 1 0,6 70 120 110 200 250 250 350 2 0,3 50 90 90 140 200 180 230 5 0,12 30 50 60 80 100 110 130

Alimentazione dei solchi L’alimentazione dei solchi può essere fatta dal canale adacquatore tramite apertura e chiusura di dighette in terra, tramite paratoie/tavole o tramite sifoncini che scavalcano gli arginelli. Di solito, compatibilmente col corpo d’acqua a disposizione, vengono messi in acqua più solchi contemporaneamente. In questo caso, per un’equa distribuzione fra i solchi, talvolta si sommerge una striscia di terreno orizzontale appositamente sistemata in testa e successivamente si aprono, nello stesso momento, le paratoiette di comunicazione vasca/solchi. Una variante, abbastanza sofisticata, consiste nel condurre l’acqua ai solchi tramite condotte a bassa pressione (metodo californiano) metalliche o in plastica, talora anche floscia36. Quando l’alimentazione venga fatta da una canaletta prefabbricata, viene talora innestato su questa, tramite un gomito ruotabile, un tubo munito di fori distanziati come i solchi; il tubo, tenuto in posizione verticale, al momento dell’irrigazione viene ruotato di 90° in posizione orizzontale e, attraverso i fori, alimenta i solchi. Come si è detto, in ogni solco deve essere immessa la prevista portata di lancio, da interrompere prima della fine dell’avanzamento o, a seconda della dose, da ridurre al valore ViA. Quest’ultima pratica (cut back method), comunque abbastanza brigosa (riduzione del numero dei sifoncini o parziale chiusura in testa solco), è semplificata soltanto quando l’alimentazione avvenga con tubi i cui fori siano muniti di piccole valvole scorrevoli. In altri casi l’alimentazione viene fatta non in testa solco ma lungo tutto il suo sviluppo. Ad esempio, col metodo Linguadoca, il solco viene alimentato da un tubo forato disposto dentro il solco per tutta la sua lunghezza. Esistono addirittura delle ali a spostamento traversale continuo (5.3.e) che tramite tubicini pendenti verticalmente dall’ala alimentano i solchi. In queste situazioni, ovviamente, i problemi di uniformità sono implicitamente risolti. c) VARIANTI DELL’ IRRIGAZIONE A SOLCHI Per le colture arboree, la necessità di dover fornire forti dosi porta spesso ad utilizzare più solchi per fila oppure a ricorrere a solchi “a greca” come in Fig. 112. Altre volte si possono adottare le disposizioni di Fig. 113 (irrigazione a conche), di Fig. 114 (con fossetta anulare), di Fig. 115 (irrigazione a buche), di Fig. 116 (con fossetta a semiluna).

36 Del resto un’alimentazione di questo genere non Q certamente esclusa anche se abbastanza rara, per le irrigazioni a sommersione e a scorrimento.

145

Figura 112

In presenza di acque saline, le piante vengono spesso disposte sui bordi dei solco anziché nell’intersolco (sloping bed, Fig. 117), se non addirittura all’interno del solco (Fig. 118). Le varianti nell’esercizio irriguo riguardano l’irrigazione a solchi alterni e l’irrigazione pulsante. Alla prima variante si ricorre quando i quantitativi d’acqua a disposizione siano limitati e i turni irrigui siano molto dilatati. Si preferisce allora irrigare metà dei solchi (uno sì e uno no) con. turno dimezzato. L’irrigazione pulsante consiste invece nel frazionare l’adacquamento in interventi brevi che, successivamente al primo, principalmente per la diminuzione della velocità di infiltrazione, distribuiscono l’acqua più uniformemente.

Figura 113 Figura 114

Figura 115 Figura 116

146

Una forma intermedia fra scorrimento e infiltrazione da solchi è l’irrigazione per corrugazione. Si tratta di uno scorrimento su una superficie solcata (nel senso del movimento dell’acqua) che ha lo scopo di uniformare lo scorrimento stesso in presenza di pendenze trasversali.

Figura 117

Figura 118

147

3.4 IRRIGAZIONE A PIOGGIA a) GENERALITÀ L’irrigazione per aspersione consiste nel distribuire l’acqua al terreno sotto forma di pioggia, riproducendo, tramite apparecchiature di vario tipo, condizioni analoghe a quelle delle precipitazioni atmosferiche. Il metodo si è ormai largamente affermato e si va diffondendo sempre più a causa dei suoi numerosi vantaggi, soprattutto nei riguardi delle irrigazioni di superficie:

- non richiede una sistemazione del terreno specifica per l’irrigazione e può essere impiegato vantaggiosamente su appczzamenti di qualsiasi forma, dimensione e pendenza;

- può essere impiegato su terreni di qualsiasi permeabilità, anche molto grande; - consente un dosaggio preciso, con dosi piccole quanto si vuole; - è applicabile anche con piccoli corpi d’acqua; - per l’uniforme ripartizione e per l’irrilevanza delle perdite per colatura e

percolazione, da luogo in genere a ottime efficienze al campo (70 – 90%); - può essere reso polivalente (irrigazione fertilizzante, antigelo, antiparassitaria,

erbicida); - richiede, per l’esercizio, una preparazione minima con conseguenti presumibili buoni

risultati, a livello umano, nelle nuove irrigazioni; consentendo anche consegne “chiavi in mano”;

- poiché non prevede conduttori a pelo libero, annulla le tare, gli ostacoli e le perdite d’acqua che essi comportano;

- provoca una forte ossigenazione dell’acqua, evita i danni della saturazione idrica del terreno e non comporta pericoli di erosione.

D’altro canto, vanno anche citati numerosi svantaggi: costi d’impianto e talora di esercizio elevati; necessità di dover disporre di acqua in pressione e quindi consumo di energia; effetto battente sul suolo e sul soprassuolo; soggezione al vento (riduzione di uniformità e quindi di efficienza); per alcune colture, segnatamente floreali e ortive, maggiore predisposizione alle malattie, dovuta al bagnamento della parte aerea; perdite per evaporazione dal getto, dal suolo e dal soprassuolo; necessità di ricambi, officine e mano d’opera qualificata per le riparazioni; forti limitazioni all’impiego di acque fredde, torbide e salse. Per quanto riguarda i parametri irrigui, rispetto alle irrigazioni di superficie, perdono in un certo senso la loro rigidità le nozioni di modulo, che ora corrisponde alla portata dell’apparecchio prescelto o della batteria di apparecchi funzionanti contemporaneamente, e di parcella irrigua, che corrisponde all’area irrigata dall’apparecchio o dal gruppo. Importante è invece considerare l’intensità di aspersione il cui valore ragguagliato, ossia mediato sulla superficie irrigata, è dato evidentemente da: I = m/A L’unica condizione che deve essere verificata, allo scopo di evitare ristagni o ruscellamenti, è che I ≤ V In pratica l’intensità di aspersione varia fra 3 mm/ora (pioggia lenta o leggera) e 20 mm/ora (pioggia pesante) con punte, eccezionali, fino a 50 mm/ora. L’estremo inferiore indica come il metodo possa applicarsi a terreni pochissimo permeabili e come consenta l’irrigazione anche con modesti corpi di acqua (ad esempio, con un’intensità di 3 mm/ora ragguagliati, si irriga

148

simultaneamente un ettaro con un corpo d’acqua di poco più di 8 l/s). È ovvio come, per terreni in pendenza e irrigatori rotanti, nella relazione ora scritta si debba tener conto dell’intensità di pioggia in corrispondenza del getto e quindi debba essere I < Vi, con rapporto corrispondente a quello fra l’area irrigata e l’area proiezione del getto. L’orario è poi legato all’intensità di aspersione e alla dose dalla relazione o = D/l Le parti principali di un impianto-tipo sono:

- stazione di pompaggio per mettere l’acqua in pressione; - rete di condotte per condurre l’acqua ai distributori; - apparecchi distributori (irrigatori, tubi aspersori).

Si possono distinguere:

1) Impianti fissi: la rete irrigua è fissa, la stazione di pompaggio e di regola fissa, gli irrigatori possono essere fissi o mobili;

2) Impianti semifissi: le condotte principali sono fisse e interrate, le condotte secondarie sono mobili, il gruppo motore-pompa è di regola fisso, gli irrigatori sono evidentemente mobili;

3) Impianti mobili: la rete irrigua e gli irrigatori sono spostabili a piacimento, il gruppo motore pompa è di regola carrellato (spesso la pompa è alimentata da una trattrice).

Prescindendo dagli impianti mobili, per i quali risultano esaltati i pregi e i difetti dei semifissi, ma il cui impiego, anche se abbastanza diffuso, e comunque limitato all’irrigazione di soccorso di piccole superfici, il confronto più interessante è quello fra impianti fissi e semifissi, con i secondi nettamente più diffusi ma con una tendenza alla sostituzione con i primi ovunque la mano d’opera sia carente e costosa. L’impianto semifisso consente di sfruttare meglio i materiali, riducendo fortemente le spese di installazione, ma richiede un notevole impiego di mano d’opera per lo smontaggio, lo spostamento e l’assemblaggio delle condotte mobili, mano d’opera che, fra l’altro, è costretta a lavorare in condizioni quanto meno disagiate, aggravate nel caso di colture alte (30-50 ore per uomo/campagna per ettaro). L’impianto fisso comporta invece notevoli costi di istallazione (lo sviluppo delle tubazioni è di 3 - 4 volte maggiore rispetto ai semifissi), ma consente un esercizio semplicissimo che si limita alla manovra delle saracinesche (1 - 2 ore uomo/campagna ettaro). Altri pregi degli impianti fissi sono la polivalenza, facile automatizzazione, la perfetta adattabilità a colture poliennali (ostacolo dei tubi ascendenti) e il minor degrado dei materiali: come si è detto,esistono impianti fissi con irrigatori mobili che vengono spostati da una zona all’altra o da un’ala all’altra. Altre volte, per risparmiare nel diametro delle ali, si spostano uno o due irrigatori all’interno di ciascuna ala -La trasformazione, anche graduale, da impianto semifisso a fisso può essere ottenuta semplicemente aumentando la dotazione di ali mobili (impianti stanziali). Un tipo di impianto da considerare a parte è quello “meccanizzato”. Di essi si parlerà nel capitolo III.5. b) IMPIANTI DI POMPAGGIO Le pompe più comunemente usate negli impianti di irrigazione a pioggia sono quelle centrifughe che presentano prestazioni adeguate in termini di pressione e di portata, semplicità di costruzione e di esercizio, nonché bassi costi. L’organo lavorante è costituito da una o più giranti a pale curve, in genere del tipo chiuso (Fig. 119)37 allocate in un involucro detto “chiocciola”. Gli organi di tenuta 37 Le giranti aperte sono destinate al sollevamento di acque contenenti detriti.

149

sono llubrificati con olio o con acqua (nel secondo caso, evidentemente, la pompa non deve mai essere avviata a vuoto). Esistono gruppi di pompaggio fissi e mobili. Nei primi, normalmente impiegati nelle reti fisse o semifisse, la pompa è trascinata da un motore elettrico o a combustione interna ed entrambi sono montati, perfettamente livellati, su un solido basamento. Quando pompa e motore vengono forniti separatamente, è assai importante curarne anche l’allineamento. Il tutto viene poi protetto da un edificio o, almeno, da una tettoia. Le pompe mobili possono essere carrellate, o supportate sull’attacco a tre punti e alimentate dalla presa di forza della trattrice. Esistono poi anche gruppi motore (endotermico) - pompa direttamente accoppiati e carrellati. Pur non escludendo qualche caso di pompa funzionante sotto battente, il più delle volte è necessario un funzionamento in aspirazione che richiede una serie di componenti38.

Figura 119

Innanzi tutto il tubo di aspirazione, che funziona in depressione, deve essere abbastanza robusto da non implodere e, se sono necessarie delle giunzioni, queste devono essere eseguite con pezzi speciali che impediscano l’ingresso dell’aria (Fig. 120). All’inizio del tubo vengono poi piazzate una succhierola per impedire l’ingresso dei detriti e una valvola di non ritorno che chiudendosi all’interrompersi del funzionamento, mantiene pieni d’acqua il tubo di aspirazione e la pompa rendendo più facile il riavvio della pompa stessa (Fig.120). In ogni caso l’adescamento della pompa può essere compiuto riempiendola d’acqua dall’esterno o con una pompetta a membrane generalmente manuale, (Fig.120) che estragga l’aria dalla pompa e dal tubo e aspirazione provocando la risalita dell’acqua (durante l’adescamento la valvola di mandata deve essere ovviamente chiusa). Sulla tubazione di mandata vengono montate una saracinesca per la regolazione della pressione e della portata in rete e, di seguito, una valvola di non ritorno per impedire sovrapressioni sulla pompa alla fine del funzionamento.

38 Come è noto, l’aspirazione massima teorica ammonta a 10,33 m che, in pratica, si riducono a un limite massimo di circa 7 m.

150

Figura 120

Per controllare l’avvenuto adescamento e la pressione in rete, fra la pompa e la valvola di mandata viene montato un manometro. All’avviamento la pompa impiega un po’ tempo per raggiungere la sua normale velocità di rotazione. Il fatto che la valvola di mandata sia chiusa produce un aumento di pressione all’interno della chiocciola che dipende esclusivamente dal numero di giri. Quando si apre la valvola di mandata, entra in rete una certa portata che dipende dalla prevalenza necessaria (v. curve caratteristiche di Fig. 121). Come è noto, la prevalenza H che la pompa deve fornire è la somma algebrica di tre elementi: differenza di livello fra il punto di utilizzazione e la pompa (positiva o negativa), perdite di carico distribuite e localizzate, carico residuo corrispondente alla pressione necessaria per il buon funzionamento degli irrigatori. La potenza che la pompa richiede al motore è data da

η75QHp = mettere in KW

(Q in l/s, H in m, p in Cv, η = rendimento della pompa = 0,3 – 0,8 a seconda della potenza della pompa e del punto di funzionamento, Fig 121).

151

Figura 121

c) CONDOTTE, GIUNTI, PEZZI SPECIALI Per quanto riguarda le tubazioni fisse niente c’è da aggiungere a quanto viene svolto in Idraulica generale. Le tubazioni mobili devono presentare caratteristiche di robustezza e, insieme, essere leggere e facili da maneggiare. Viene di regola impiegato l’alluminio o l’acciaio galvanizzato per costruire barre di 6 - 9 m con diametri di 50 - 125 mm. Questi tubi, in particolare quelli più leggeri di alluminio, sono abbastanza delicati e richiedono una serie di attenzioni quando vengono maneggiati, trasportati e immagazzinati. Del tutto particolari sono i giunti “rapidi” che vengono utilizzati. Esistono giunti “a pressione” e giunti “meccanici” il cui funzionamento è compiutamente illustrato, rispettivamente, nelle figure 122 e 123.

Figura 122

152

Figura 123

Le ali sono collegate alle tubazioni principali mobili (Fig. 124) o fisse (Fig 125) tramite “idranti” costituiti da un gomito e da una valvola accoppiati alla tubazione principale con giuto speciale e con un normale giunto rapido all’ala. Talvolta l’idrante è attrezzato con un manometro e, quando è il caso, con un filtro (Fig. 126).

Figura 124

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Figura 125 Figura 126 Gli irrigatori possono essere connessi direttamente sull’ala o, nel caso di colture alte, su un apposito “montante”. La Fig 127 mostra una normale connessione ala/montante/irrigatore; la Fig. 128 si riferisce a una disposizione che consente l’inserzione del montante anche quando l’ala è in pressione; la Fig. 129, infine, mostra un modo di stabilizzare” montanti particolarmente alti.

Figura 127

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Figura 128 Figura 129

Su terreni accidentati, dove possono esserci inevitabili differenze di pressione fra una postazione e l’altra, può essere necessario inserire all’interno del montante un riduttore di pressione come in Fig. 130: se la pressione P1 cresce anche P2 cresce e ciò spinge in basso la chiusura finché si crea una P2.

Figura 130

Ali mobili in tubi di PVC, ancorché caricato, con sostanze antiinfragilimento, interessanti per la notevole leggerezza, hanno dato risultati non buoni. Una variante da considerare con attenzione è invece quella dei tubi flessibili o flosci in polietilene che consentono interessanti disposizioni (Fig. 131) e un pratico riavvolgimento su aspi.

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Figura 131

d) TUBI ASPERSORI I tubi aspersori, metallici o in plastica, possono essere statici o rotanti. Il tipo statico è costituito da un tubo (50-100 mm) con fori ripartiti su tutta la lunghezza e distribuiti, nella parte superiore, su varie generatrici in modo da determinare per i vari getti diversi angoli di uscita e diverse gittate. La pressione di esercizio è generalmente bassa (1 - 2,5 kg/cm2), le gittate sono brevi (si irriga una striscia rettangolare larga 10 – 15 m), l’intensità di aspersione elevata (20-50 mm/ora). I tubi aspersori rotanti (25 - 50 mm), in genere metallici, sono montati, a differenza di quanto di solito avviene per i precedenti, su dei cavalletti metallici a un’altezza di 0,5 - 1 m e sono animati da un moto di rotazione intorno al proprio asse, limitato al settore superiore (circa 100°). I tubi sono forati lungo una sola generatrice (diametro dei fori 1-2mm, interdistanza 0,3 - 1 m); i fori sono in genere muniti di un piccolo boccaglio che garantisce una maggiore uniformità della sezione di uscita. Gli impianti, a differenza dei precedenti, sono spesso fissi; gittata, pressione e intensità presentano valori paragonabili a quelli riportati poco sopra. L’oscillazione del tubo può essere ottenuta con un motorino idraulico alimentato dallo stesso flusso irriguo: l’acqua viene immessa attraverso una speciale valvola (v.III.5.h) alternativamente sui due lati di un pistone, il cui movimento viene trasmesso al tubo. Lo stesso risultato si può ottenere con un piccolo serbatoio (10 -15 l) rigidamente collegato al tubo tramite un telaio e una grossa molla. L’acqua del tubo riempie lentamente il serbatoio il cui peso crescente provoca la rotazione del tubo stesso (Fig. 132); l’alimentazione avviene attraverso una valvola a due vie caricata con un peso e la rotazione di questo, al momento in cui il serbatoio ha raggiunto il punto più basso, provoca un lento svuotamento e una rotazione del tubo nell’altro senso. L’oscillatore “a serbatoio” impiega qualche decina di minuti per un ciclo completo, quello “a pistone” può invece compierlo anche in meno di un minuto.

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Figura 132

I difetti dei tubi aspersori sono molteplici: intensità elevata con tendenza alla concentrazione dei singoli getti, necessità di filtrazione dell’acqua per evitare l’intasamento dei fori e, limitatamente al secondo tipo, ostacolo e costo notevoli. Spiccata è anche la soggezione al vento cui si cerca di porre rimedio, col tipo oscillante, disponendo il tubo ortogonalmente al vento ed ampliando il settore di rotazione contro vento. Tali difetti rendono poco frequente l’impiego agricolo dei tubi aspersori, sostanzialmente limitato a un’orticoltura su piccola scala, semenzai e vivai. e) IRRIGATORI Un irrigatore rotante (gli irrigatori statici e oscillanti per le loro piccole gittate la forte intensità e la scarsa uniformità, si riferiscono il più delle volte a applicazioni non agricole è costituito (Fig.133) da un supporto per il collegamento con la tubazione alimentatrice e da una parte mobile nella qua e si possono distinguere una canna di lancio un boccaglio (o ugello) applicato di seguito alla canna un raccordo a gomito per collegare la canna al supporto e conferirle un certo alzo rispetto all’orizzonte. L’frangitore è inoltre spesso dotato di un rompigetto e comunque, di un dispositivo per conferire alla canna di lancio un movimento di rotazione intorno a l’asse verticale del supporto; qualche volta esiste un meccanismo di inversione per limitare l’area irrigata a un settore. Un primo gruppo di parametri caratteristici di un irrigatore e costituito da.

- -velocità di uscita del getto, - -pressione all’ugello; - -sezione dell’ugello; - -portata;

La velocità iniziale del getto (m/s) è data da (principio di Torricelli):

gHmV 2= con H = pressione in metri d’acqua, g = accelerazione di gravita, m = coefficiente riduttore della velocità. Indicati con Ω la sezione dell’ugello, Ωc la sezione contratta e con u = Ωc/ Ω il coefficiente di contrazione, si ha:

gHgHmuVuVQ c 22 Ω=Ω=Ω=Ω= µ

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con Q = portata in m2/s, Ω in m2, µ = um = coefficiente di efflusso = 0,88 - ,98 a seconda a seconda del tipo di ugello. Di frequente si usa la formula semplificata (µ=0,95)

HdQ 20033,0= con Q in l/s, d = diametro dell’ugello in mm, H in m. La gittata dipende dalla velocità iniziale del getto, dall’alzo dell’irrigatore e dal grado di polverizzazione (dimensione delle gocce). Per un grave lanciato nel vuoto (v. corso di Fisica) la gittata è data da:

gVR α2sin2

=

(R in m, V in m/s, g = 9,8 m/s2) dalla quale risulta, fra l’altro, che la gittata massima si ottiene per un alzo α = 45°. In realtà la resistenza dell’aria modifica il fenomeno per cui la gittata massima si ottiene per un alzo = 30° - 32°. Si possono utilizzare queste formule pratiche:

- in prima approssimazione: dHR 35,1= - in seconda approssimazione: 4,06,03 HdnR = (d in mm, H in m, n rapporto fra le

gittate del getto fisso e di quello rotante variabile da 1 a 0,7 a seconda delle dimensioni dell’irrigatore e della sua velocità di rotazione).

158

Figura 133

159

Altri parametri importanti sono l’intensità di aspersione, il grado di uniformità e il grado di polverizzazione. L’intensità di aspersione (ragguagliata) è uguale al rapporto fra la portata e l’area della superficie bagnata39

AQI =

(I in m/s; Q in m3/s e A in m2), o, con unità di misura più comode, (I in mm/ora; Q in l/s e A in m2),

AQI 3600

=

L’intensità non è comunque costante nei vari punti della superficie irrigata è allora utile analizzare la distribuzione con una cartina a isoiete o con un diagramma pluviometrico (in Fig. 134 sono indicati due pluviogrammi assai comuni: a “graffa” e triangolare). La maggiore o minore uniformità, a parte la visualizzazione tramite pluviogrammi, può essere quantizzata tramite un coefficiente di uniformità valutabile secondo diversi criteri (Christiansen, Puppini, Valducci, Stefanelli, Zucchini, Bournas ecc.). Ad esempio, secondo Christiansen, disposti dei pluviometri (semplici bacinelle) su un reticolo e fatti funzionare gli irrigatori, nella disposizione di campo, per un tempo sufficientemente lungo, si rilevano le altezze di pioggia h; accumulatesi e sé ne fa la media aritmetica.

Figura 134

Si considerano poi, in valore assoluto, gli scarti Yi rispetto alla media e si calcola il coefficiente di uniformità con la formula

−=∑∑

i

i

hY

C 1100

C = 100 corrisponde alla perfetta uniformità, con C = 60 si può parlare, salvo casi particolari, di disuniformità non accettabile. Un altro parametro piuttosto interessante è la cosiddetta altezza di aspersione per giro, che si ottiene semplicemente dividendo l’intensità (mm/ora) per il numero di giri compiuto dall’irrigatore in

39 In campo, poiché sussiste una sovrapposizione fra getti contigui, andrà considerata l’area “utile” irrigata.

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un’ora. Grosso modo, passando dagli irrigatori ad alta pressione a quelli a bassa pressione, con frequenze orarie di rotazione che variano da 10 a 80 giri/ora il parametro può variare da 2 a 0,2 mm/giro. Un’ultima importante caratteristica è il grado di polverizzazione che mette in conto le dimensioni delle gocce. Una buona polverizzazione, in genere collegata a una bassa intensità, è indispensabile qualora si tema l’effetto battente sul terreno o sulle colture e in molti casi di irrigazione polivalente. D’altra parte una polverizzazione spinta comporta riduzioni di gittata (a parità di altre condizioni, le gocce più grosse percorrono traiettorie più lunghe), maggiore soggezione al vento e più elevate perdite per evaporazione dal getto. Per valutare il grado di polverizzazione fu inizialmente proposto il rapporto fra gittata e pressione, entrambi espressi in m. R/H è spesso compreso fra 0,7 e 0,9 (valori corrispondenti a buone polverizzazioni), ma scende fino a 0,3 per gli irrigatori a pioggia lenta e supera l’unità (fino a 1,3) per grossi irrigatori. Attualmente invece si preferisce esprimere il grado di polverizzazione tramite il rapporto H/d (H in m; d in mm - a parità di ugello, aumentando H, aumenta V e quindi la polverizzazione) normalmente compreso fra 2 e 5. ma con valori fino a 10 - 12 per gli irrigatori a pioggia lenta e fino a 1,4 per grossi irrigatori. Nella Tab. 42 sono riportati valori corrispondenti di R/H, H/d e dell’indice di Tanda = H/Q0,4. La Tab. 42 da anche un’indicazione sul campo di funzionamento di un irrigatore. Ad esempio, se si ammettono variazioni di R/H fra 0,9 e 1,1, a parità di boccaglio, si potranno avere variazioni di pressione nel rapporto 3:2 e variazioni di portata nel rapporto 2:3 .

Tabella 42 GOCCE R/H TANDA H/d Piccole 0,7 – 1 26 – 24 5 – 2,5 Medie 1 - 1,1 24 – 22 2,5 – 2 Semigrosse 1,1 – 1,2 22 - 18 2 – 1,8 Grosse 1,2 – 1,3 18 - 14 1,8 – 1,4

È ovvio che il grado di polverizzazione dipende, oltre che dai parametri indicati, dalle modalità costruttive dell’irrigatore; in particolare, a parte il dispositivo frangi-getto, da come è costruito il boccaglio. Si può dire che esistono due modelli estremi: l’ugello diffusore e l’ugello di lancio (Fig. 135). Nel primo si ottiene una forte turbolenza e polverizzazione tramite una brusca variazione di sezione e con una relativamente forte perdita di carico, nel secondo, le lente e raccordate variazioni di sezione inibiscono la turbolenza e producono l’uscita di un getto ben delimitato. Nella pratica agricola, a parte i nebulizzatori, largamente usati in serra, gli ugelli si avvicinano di più al secondo schema. Sempre nei riguardi della polverizzazione, può essere interessante l’esame delle Fig. 136 e 137.

Figura 135

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Figura 136 Figura 137 Gli irrigatori vengono generalmente classificati, con riferimento alla pressione, in tre categorie cui si aggiunge quella degli irrigatori a pioggia lenta, per i quali si fa riferimento all’intensità (Tab. 43).

Tabella 43 Irrigatori Pressione

normale Portata

(l/s) Gittata

(m) Intensità (mm/ora)

Giri/ora Boccaglio (mm)40

a bassa pressione 1 – 2,5 0,2 – 1 6 – 15 8 – 15 60 – 90 4 – 6 a media pressione 2,5 – 5 2 – 10 15 – 35 7 – 10 15 – 30 10 -20 ad alta pressione 5 – 8 10 - 50 35 – 80 10 - 30 10 -15 20 -40 a pioggia lenta 2,5 - 5 0,4 - 2 15 - 20 2 - 6 40 - 60 4 - 8

Gli irrigatori a bassa pressione sono caratterizzati da pluviogrammi pressoché triangolari che comportano una sovrapposizione completa, o quasi, dei getti (distanza fra gli irrigatori = R). Se disposti a quadrato si possono avere mutue distanze da 6 m, ad es. per irrigatori sottochioma a getto teso (α = 4 - 14°), a 15 m. Di solito esiste un solo getto e l’uniformità di distribuzione è scarsa. Gli irrigatori a media e alta pressione sono spesso costruttivamente identici. Entrambi forniscono pluviogrammi a “graffa” con massimo compreso fra i 2/3 e i 3/4 della gittata a partire dall’irrigatore (il massimo più vicino all’irrigatore si presta meglio per la disposizione a quadrato “classica” con lato = 2R . I grossi irrigatori, le cosiddette “lance” o “cannoni”, presentano tutti i vantaggi connessi con la forte gittata, ma il loro impiego è limitato dalla forte intensità. I dall’effetto battente e dal forte carico richiesto. Si cerca comunque di diffonderli il più possibile nelle irrigazioni di soccorso, ove dosi e competenze sono limitate. Gli irrigatori a media pressione sono spesso dotati di un secondo ugello, contrapposto al principale, di portata più modesta con funzioni integrative per le zone vicine all’irrigatore. Esiste quasi sempre la possibilità di funzionamento a settore. Gli irrigatori a pioggia lenta sono irrigatori a media pressione con pluviogramma triangolare, ma con portata, gittata e intensità ridotte e notevole polverizzazione derivate dall’impiego di un solo boccaglio a piccolo diametro. Essi presentano tutti i vantaggi conseguenti alla bassa intensità e allo scarso effetto battente; a differenza degli irrigatori a medio-alta pressione si prestano bene all’irrigazione notturna per gli elevati orari richiesti. 40 Per ottenere gocce di giuste dimensioni (0,5Π 3mm) variando la pressione il diametro del boccaglio deve variare, altrimenti o si ottengono gocce troppo grosse o vere e proprie nebbie.

162

È ovvio che la classificazione degli irrigatori può essere fatta anche sulla base di altri parametri: intensità di aspersione, gittata, mezzo usato per imprimere all’irrigatore il moto di rotazione. A proposito di quest’ultimo può essere fatto, per concludere, qualche cenno. Il moto di rotazione può essere realizzato utilizzando l’energia cinetica del getto oppure la reazione che il getto stesso esercita sulla canna di lancio. Nei dispositivi del primo tipo si può ottenere un movimento rotatorio continuo tramite una piccola turbina (interna o esterna) alimentata dal getto (o da un getto ausiliario) e seguita da un riduttore, oppure, con minori perdite di energia, un movimento rotatorio discontinuo, “a scatti”, montando il rompigetto (deflettore) su un braccio oscillante ad asse verticale o orizzontale che tende a ritornare, a causa di una molla o di un contrappeso, verso l’irrigatore; la serie di impulsi sul braccio oscillante viene trasformata in un moto di rotazione, la cui velocità può essere variata variando la tensione della molla (Fig. 133). Nei dispositivi che utilizzano la reazione del getto (generalmente a rotazione veloce - piccola gittata) basta montare l’ugello con l’asse un po’ inclinato rispetto alla canna di lancio: il momento R.b provoca la rotazione (Fig. 138). L’effetto della reazione può essere sfruttato anche montando un deviatore (Fig. 139 – il momento T.b provoca la rotazione). Deve essere anche citato un dispositivo funzionante a “depressione”: una membrana da un lato viene mantenuta in depressione a causa dell’aspirazione provocata dall’acqua in movimento, dall’altro viene messa alternativamente in contatto con la pressione atmosferica e con l’ambiente in depressione. Il moto della membrana che ne risulta, opportunamente trasformato, pone in rotazione la canna.

Figura 138

Figura 139

f) MODI DI DISPORRE GLI IRRIGATORI Si considerino, per il momento, gli apparecchi che irrigano una superficie circolare. E’ evidente che se non si vogliono avere zone non irrigate occorre che la distanza fra due irrigatori sia inferiore al diametro del cerchio irrigato (fra l’altro, con questa avvertenza si compensano le eventuali basse

163

intensità al bordo esterno della rosa irrigando queste zone due volte). Le disposizioni più comuni sono quelle “a quadrato” e “a triangolo”; in casi particolari si adotta la disposizione “a rettangolo”. Disposizione a quadrato (Fig. 140)

- La gittata R deve essere almeno uguale a metà diagonale - La distanza massima fra gli irrigatori è uguale al lato del quadrato.

Poiché

22 LR = risulta

RRRL 41,122

2===

- L’area lorda irrigata vale πR2 - L’area utile irrigata massima (tenendo, cioè, conto delle zone irrigate due volte) vale:

( ) 222 22 RRL ==

È ovvio che in molti casi potrà essere RL 2< , fino a giungere a L = R per irrigatori con diagramma pluviometrico triangolare. Disposizione a triangolo (equilatero, Fig 141)

- La gittata R deve essere almeno uguale alla distanza fra il baricentro e un vertice. - La distanza massima L fra gli irrigatori vale

RRRL 73,13232 ===

- L’area lorda irrigata vale πR2 - L’area utile irrigata massima, che corrisponde all’area di due triangoli (base R3 ,

altezza 1,5 R) vale:

26,25,13212 RRR =⋅⋅

La disposizione a triangolo richiede, rispetto alla precedente, un minor numero di stazioni ma dà luogo a qualche difficoltà negli spostamenti, talché viene adottata praticamente soltanto negli impianti fissi.

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Figura 140 Figura 141 Disposizione a rettangolo (Fig. 142) Questa disposizione, poco frequente, viene talora impiegata quando si sia in presenza di venti dominanti. Il lato maggiore del rettangolo viene posto nella direziono del vento dominante- le gittate laterali, deformate e ridotte dal vento, vengono compensate da un distanza più piccola. Le lunghezze più comunemente adottate per i due lati del rettangolo sono riportate in Fig. 142 (R e la gittata).

Figura 142

Gli irrigatori a settore, ottenuti da quelli a cerchio completo con meccanismi di inversione, trovano il loro impiego per coprire particolari superfici o ai confini di un appezzamento. Tuttavia esistono anche disposizioni che prevedono tutti irrigatori a settore, perché essi consentono spostamenti “in arretramento” su terreno asciutto, con ovvi vantaggi per gli operatori. La Fig. 143 mostra la

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disposizione per irrigatori a settore di 240° (area lorda 2,1 R2; area netta = 1,7 R2); la Fig.144 è relativa a irrigatori a settore di 120° (area lorda 1,05 R2; area netta = 0,85 R2).

Figura 143 Figura 144

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3.5 MECCANIZZAZIONE DELL’IRRIGAZIONE A PIOGGIA a) GENERALITÀ Riservata in un primo momento alle colture specializzate ad alto reddito (orticoltura, arboricoltura), l’irrigazione a pioggia si è presto diffusa anche a colture erbacee di pieno campo. Da qui l’interesse,specialmente nei paesi sviluppati, a una sempre più spinta meccanizzazione intesa a ridurre l’impiego di mano d’opera e a migliorare le condizioni del lavoro. Dalla meccanizzazione del trasporto dei materiali negli impianti tradizionali, mobili e semifissi, si è passati a costruire “macchine per aspersione” di dimensioni sempre crescenti. Questi metodi, in generale, rispetto all’aspersione tradizionale, consentono un minor impiego di mano d’opera (fatti salvi gli “impianti fissi”) e spese di impianto per ettaro inferiori (in particolare nei riguardi degli “impianti fissi”). Per converso comportano:

- unità colturali ampie, prive di ostacoli, di regola con colture erbacee di pieno campo; - qualche difficoltà, per certi casi insormontabili, su terreni in pendenza o comunque

accidentati; - consumi di energia elevati; - una polivalenza solo parziale

Nei paragrafi b), e), d), e), f), si esamineranno i metodi che si fondano sul movimento di un’intera ala porta-irrigatori; nei paragrafi h), i), i metodi che si riferiscono al movimento di un irrigatore singolo. b) ALI A SPOSTAMENTO INTERMITTENTE ASSIALE. Un’ala porta-irrigatori, montata su carrellini a ruote, su slittini o anche su supporti fissi con rulli, viene trainata assialmente da un trattore (su terreno non irrigato) da una postazione alla successiva, secondo lo schema di figura 145. Nel caso dei carrellini su ruote e con colture sufficientemente basse, l’ala può essere anche spostata diagonalmente e quindi, in due tempi, in una posizione parallela (ad es. da EF a GH nella Fig. 145). In tutti gli altri casi gli spostamenti in senso ortogonale prevedono uno svuotamento, trasporto e assemblaggio dell’ala nella nuova postazione. Rispetto all’impianto semifisso classico (smontaggio, trasporto e assemblaggio fatti manualmente) la spesa di impianto si incrementa impercettibilmente mentre il risparmio di mano d’opera può raggiungere il 60%, specialmente quando sono limitati gli spostamenti ortogonali all’ala.

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Figura 145

c) ALI A SPOSTAMENTO INTERMITTENTE FRONTALE. Si tratta di un’ala portairrigatori (lunghezza max 300m) che costituisce l’asse di rotazione di un sistema di ruote a grande diametro (1 – 3 m distanti 9 – 12 m ). Il tubo deve essere sufficientemente robusto e giuntato opportunamente per sopportare gli sforzi di torsione. Un motore montato su un carrello a ruote conduce l’ala da una postazione alla successiva (Fig. 146). Gli automatismi e gli ancoraggi, che dovrebbero garantire il raggiungimento e il mantenimento della corretta posizione verticale degli irrigatori, (ad esempio tramite contrappesi), non sempre funzionano in maniera soddisfacente e richiedono spesso un aggiustamento manuale. Questo fatto, insieme alla ovvia non rispondenza per le colture alte e al fatto di dover avanzare su terreno bagnato, ha impedito una consistente diffusione del metodo. Ali a spostamento frontale intermittente, non ruotanti intorno al proprio asse . ma traslanti su telai e carrelli (sistema Dnjepr ed altri) hanno ormai lasciato il posto ai corrispondenti modelli a spostamento continuo (III.5.e). Scarsa diffusione hanno avuto anche ali montate su telaio supportato da una trattrice disposta centralmente (modelli sovietici DDA 52, DDA 58, DDA 45 - Fig.147); il motivo è da ricercarsi soprattutto nella scarsa lunghezza che si può dare all’ala (max 60 – 70 m).

Figura 146 Figura 147

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d) MULINELLI GIGANTI (BOME) A SPOSTAMENTO INTERMITTENTE Una boma è costituita da un’ala porta-irrigatori imperniata al centro su un telaio, a sua volta supportato da una trattrice o da un carrello (Fig. 148). La rotazione intorno all’asse verticale è provocata dalla reazione dei getti degli irrigatori statici sistemati su uno solo o su entrambi i bracci dell’ala. Gli irrigatori, se montati equidistanti , devono presentare boccagli di diametro crescente (ad esempio da 4 a 8 mm) dall’asse verso l’esterno per ovvi motivi di uniformità di aspersione. Per equilibrare le forze di reazione sull’ala i getti vengono orientali con angolazioni decrescenti rispetto all’asse del tubo, ad esempio 45° per l’irrigatore più vicino all’asse di rotazione e 10° per il più lontano. Quest’ultimo contribuisce in tal modo ad aumentare apprezzabilmente l’area irrigata: con le bome più grosse, lunghe fino a 80 m; si possono così ottenere cerchi irrigati con un diametro di 130m. I mulinelli giganti operano con pressioni di 5 - 6 atmosfere con portate di 12-20 l/s e corrispondenti intensità di 6-10mm/ora. La velocità di rotazione è normalmente compresa fra 30 e 60 giri/ora. Le postazioni si succedono di solito a quadrato secondo lo schema e le indicazioni di figura 149. Il trasporto da un punto all’altro va fatto con cura, con la boma tenuta allineata, tramite una fune (Fig. 148), al senso del movimento. L’alimentazione può avvenire tramite normali tubazioni rigide portatili o tramite tubi flessibili.

Figura 148

169

Figura 149

Le bome presentano in genere un’eccellente uniformità di aspersione e modesto effetto battente. Difetti notevoli sono: soggezione al vento (deformazione dei getti, rotazione disordinata, rovesciamento della macchina); movimento su terreno bagnato; mobilità difficoltosa nell’ambito aziendale, mitigata nei modelli a bracci pieghevoli. e) ALI A SPOSTAMENTO CONTINUO FRONTALE. Si tratta di un metodo di recente applicazione (dal 1970), del tutto simile all’ala imperniata (III.5.g.) tranne la direzione del movimento. La figura 150 mostra chiaramente il modo in cui la macchina opera . Per i dettagli riguardanti l’ala, il suo movimento (ottenuto, di regola, con motori idraulici), la regolazione del moto ecc. si rimanda al III.5.g. Certamente rispetto all’ala imperniata esistono dei “tempi morti”: giunti alla posizione AB occorre spostare l’alimentazione dall’idrante C all’idrante D e trovare un altro ancoraggio; compiuta poi l’irrigazione in un senso, occorre spostare lateralmente l’ala. Una situazione più favorevole si ha quando l’ala può pescare in un canale che le corre ortogonalmente, al centro o da un lato. Ridotta diffusione ha avuto la versione semovente o trainata delle ali a doppia mensola (cfr.III.5.c) (Fig.151).

170

Figura 150

Figura 151 f) MULINELLI GIGANTI A SPOSTAMENTO CONTINUO La struttura è analoga a quella descritta in 3.5.d. Tuttavia il funzionamento, anziché a postazione fissa, è continuo, con trazione funicolare (Fig. 152) o con motore proprio. Per l’alimentazione è naturalmente necessario un tubo flessibile innestato all’idrante della rete fissa. In altri casi il

171

mulinello corre a cavallo di un canale da cui si alimenta tramite pompa. Altre volte la trazione viene esercitata dallo stesso tubo di alimentazione (3.5.h)

Figura 152

g) ALI IMPERNIATE (PIVOT) Sono costituite da un tubo in acciaio di grosso diametro (≥ 150 mm) portato ad un’altezza di 2,5 - 3 m dal suolo da un insieme di telai ad A con ruote (torrini) distanti fra loro 30-40m. L’alimentazione avviene, tramite uno speciale giunto, da un’estremità fissa che costituisce l’asse di rotazione della macchina e quindi il centro del cerchio irrigato che, per i modelli più grandi, raggiunge un diametro di 1500 m e pertanto un’area irrigata di oltre 170 ha. Il tubo porta, sulla generatrice superiore, degli irrigatori rotanti a corta-media gettata, in un numero di solito compreso fra 20 e 60. Una variante prevede l’istallazione di irroratori statici rivolti verso il basso, col che si ottiene una riduzione dell’effetto battente. Ad ogni modo, se si adottano irrigatori dello stesso tipo, al fine di ottenere una uniforme distribuzione lungo il raggio occorre, procedendo verso l’esterno, o diminuire la distanza fra gli irrigatori (Fig. 153), o aumentare via via le dimensioni degli stessi. All’estremità dell’ala di solito si installa un irrigatore a settore a forte gittata. Ovviamente l’intensità di aspersione e crescente verso l’esterno, con un rapporto di 6-8 fra i due estremi.

Figura 153

172

L’avanzamento della macchina può essere ottenuto con motori idraulici piazzati sui torrini e azionati direttamente dall’acqua di irrigazione oppure più di frequente, con motori elettrici. In ogni caso la velocità periferica dei carrelli deve crescere proporzionalmente alla distanza dal centro di rotazione e la sua regolazione deve essere molto accurata per evitare disallineamenti dell’ala. I motori idraulici (potenza da 0,2 a 0,7 KW), simili a quelli descritti in III.5.h sfruttano la stessa pressione dell’acqua irrigua e la loro velocità viene mantenuta attraverso la regolazione della portata di ingresso: se un torrino tende ad avanzare più del dovuto, entra in tensione un cavo, opportunamente predisposto, che agisce sulla valvola di alimentazione del motore riducendone la velocità; se avviene il viceversa, un altro cavo provvede ad aprire ulteriormente la valvola e ad aumentare la velocità del torrino. Per il caso dei motori elettrici il controllo automatico della velocità avviene tramite sensori elettrici (ad esempio del tipo “a corna”) che provvedono, a seconda di velocità eccessive o troppo basse, a diseccitare o ad aumentare l’eccitazione, (Fig. 154)

Figura 154

Ad ogni modo i vari tratti di tubo sono collegati con giunti che possono ammettere piccoli disallineamenti e anche un adattamento a terreni in pendenza (per certi modelli fino al 10%). Il periodo di rotazione varia, a seconda dei tipi, da 5 a 250 ore ed è normalmente regolabile, in un campo di variazione più limitato, per una stessa macchina. Ovviamente, variando il periodo, si ottiene una variazione della dose per giro. La pressione d’esercizio all’imbocco è compresa fra 4 e 8 atm, a seconda dell’ampiezza del cerchio irrigato. Le portate necessarie, in genere ricavate da un pozzo centrale o da una tubazione interrata che vi giunge, sono quasi sempre ingenti (spesso oltre i 100 1/s). Esistono macchine con un dispositivo che consente di irrigare a (quasi) quadrato (Fig. 155) giungendo a coprire oltre il 95% della superficie, anziché il 79%. In altri casi è possibile un adattamento anche a perimetri relativamente irregolari attraverso la programmazione di aperture e chiusure di irrigatori insieme a variazioni di velocità. L’ala imperniata è di regola a postazione fissa e, in queste condizioni, altamente automatizzata, come funzionamento e sicurezze, riduce drasticamente l’impiego di mano d’opera, fino a 0,5 ore uomo/ha campagna, anche se, certamente, non si può tacere come debba trattarsi di personale altamente specializzato.

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Figura 155

Esistono comunque, per lunghezze non eccedenti i 200m, anche versioni “mobili”. Per lo spostamento, si ruotano di 90° le ruote si solleva la macchina in corrispondenza del pivot e la si traina nella nuova postazione . Le macchine di questo tipo presentano in genere alte intensità e brevi periodi di rotazione in maniera da poter servire, durante il turno, il maggior numero possibile di postazioni. L’impiego dell’ala imperniata presenta innegabilmente due grossi vantaggi: il bassissimo onere di mano d’opera e la limitata spesa d’impianto, dell’ordine di 600 €/ha (prezzi 1984). Tuttavia la “vocazione” monoculturale , l’esigenza di un reticolo fondiario tutto particolare, ampio e a maglia quadrata, senza ostacoli di alcun genere, la presenza di “ritagli” non irrigati, l’elevato consumo energetico, la scarsa adattabilità all’avanzamento su terreni argillosi, sono tutti svantaggi che per certi ambienti agricoli, come ad esempio quello italiano, fanno intravedere prospettive tutt’altro che favorevoli. h) IRRIGATORI TRAINATI Si tratta di macchine che hanno avuto, a partire dagli anni ‘70 e specialmente in Europa, una larghissima diffusione. Esse prevedono l’impiego di un irrigatore ad alta pressione, funzionante a settore (circa 270° - per consentire il ovimento sul terreno asciutto), montato su un carrello o su una slitta e trainato lungo un determinato percorso da un cavo o dallo stesso tubo di alimentazione. Caratteristiche comuni sono gli elevati valori di pressione (5-8 atm), di portata (10 - 30 l/s), di gittata e di intensità di aspersione (10 – 40 mm/ora); l’effetto battente è spesso notevole, anche a causa del basso grado di polverizzazione. La superficie coperta, per ogni postazione, può raggiungere i 4ha (100m di larghezza per 400m di lunghezza). La diffusione degli irrigatori trainati, senz’altro notevole, può essere spiegata dai costi di impianto per ettaro relativamente bassi e dallo scarso impiego di mano d’opera (circa 0,3-0,5 ore uomo/ha adacquatura). Piena è la rispondenza riguardo alle irrigazioni di soccorso per gli orari ridotti e la facilità di trasporto che consentono tempestività negli interventi. La figura 156 mostra un modello trainato da un cavo e alimentato da un tubo flessibile o floscio (diam. 50 - 100 mm) trascinato dal carrello.

174

Figura 156

Figura 157

175

In Fig. 157 è indicato il modo di operare della macchina: con una trattrice si porta il carrello nella posizione iniziale (A), si stende il tubo flessibile come in figura nonché il cavo di guida che viene ancorato a fine corsa (B). Il movimento trasmesso come in Fig. 156, viene di solito prodotto da un motore a pistone a doppio effetto alimentato dallo stesso flusso irriguo secondo lo schema di Fig. 158 con una valvola del tipo di quella di Fig. 159. Il carrello retrocede così verso l’ancoraggio con velocità che possono essere regolate entro un’ampia gamma (da 10 a 80 m/ora) consentendo la distribuzione di dosi più o meno grandi. A fine corsa il movimento si interrompe automaticamente e per certi modelli, ancora automaticamente, si interrompe il flusso irriguo.

Figura 158

Figura 159

In Fig. 160 è invece mostrato un irrigatore trainato dallo stesso tubo di alimentazione. Il modo di operare è indicato nella successiva Fig. 161: il carrello viene posizionato tramite una trattrice nel punto più lontano (A), con il tubo srotolato dall’aspo, a sua volta posizionato vicino alla linea di alimentazione da cui preleva l’acqua tramite un idrante. L’irrigatore viene messo in funzione e contemporaneamente “richiamato” verso l’aspo (B) che, ruotando, arrotola di nuovo il tubo. Giunti in B, il complesso viene ruotato di 180° e si irriga, con le stesse modalità, la striscia opposta. Il

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movimento, a velocità paragonabili a quelle prima indicate, avviene attraverso la rotazione dell’aspo prodotta da una turbina funzionante secondo lo schema di Fig. 162. li tubo alimentatóre-trainatore è montato, in certi modelli, sullo stesso carrello dell’irrigatore e il tutto si autotraina verso un punto fisso ancorato all’alimentazione. In ogni caso il tubo è soggetto a sforzi notevoli poiché viene arrotolato quando è in pressione e costituisce l’elemento più delicato e costoso della macchina. A fronte degli indubbi pregi, i limiti degli irrigatori trainati riguardano fondamentalmente l’effetto battente e l’alta intensità, subordinatamente il grado di uniformità non sempre soddisfacente.

Figura 160

Figura 161 Figura 162 Trattandosi di macchine non soggette a sorveglianza continua, un inconveniente piuttosto grave consiste nel pericolo di ribaltamento del carrello porta-irrigatore provocato dalla reazione del getto. Il pericolo è tanto più ricorrente quanto più il terreno è argilloso, bagnato e non ben livellato, quanto più il carrello è stretto e leggero, più alto l’irrigatore, più elevata la pressione al boccaglio. i) IRRIGATORI ROBOT L’irrigatore robot è stato introdotto per la prima volta in Francia nel 1973. Un irrigatore ad alta pressione è montato su un telaio portato da ruote ed è guidato lungo un tubo disposto ad anello, come in Fig. 163.

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Il robot è mosso da un motore idraulico o elettrico da un idrante all’altro con una connessione e sconnessione automatiche secondo una sequenza programmata. La superficie irrigata dipende ovviamente dalla portata dell’irrigatore e dalla competenza continua.

Figura 163

178

3.6 IRRIGAZIONE LOCALIZZATA a) GENERALITÀ L’irrigazione localizzata consiste nel condurre l’acqua intubata in una fitta rete di punti del terreno nei quali avviene lo sversamento di gocce o di sottili vene oppure la fuoriuscita di spruzzi o di piccoli getti. Il metodo rappresenta una risposta ideale alle esigenze irrigue di terreni a coltura intensiva in cui l’economia dell’acqua sia un fattore essenziale. Nato in questo dopoguerra, esso è in genere più diffuso in paesi sviluppati, in particolare in Israele (70 delle colture arboree), in Australia, in USA, in Sudafrica. In Italia, introdotto da Celestre e superate ormai le prime fasi sperimentali, si è diffuso con discreto successo. Altre caratteristiche peculiari del metodo, oltre appunto alla localizzazione, sono:

- una continuità o quasi-continuità dell’intervento irriguo, da cui l’altra denominazione di “irrigazione continua”; la quasi-continuità consiste in interventi ad accentuata frequenza (per es. giornaliera), prolungati e, comunque, a piccole dosi;

- mantenimento nella zona bagnata di alti e costanti livelli di umidità, tramite il frequente reintegro di quanto sottratto dall’ET;

- valori di portata molto bassi che comportano una miniaturizzazione della rete adacquatrice41 (da cui l’ulteriore denominazione di “microirrigazione” o “irrigazione a microportate”).

L’irrigazione localizzata si applica con il massimo vantaggio, in termini di costo d’impianto e di efficienza, alle colture arboree; la localizzazione è meno spinta per erbacee coltivate a file abbastanza larghe nelle quali bisogna provocare il contatto fra le zone bagnate lungo la fila; il concetto stesso di localizzazione, oltre che l’opportunità economica, si attenuano fortemente per colture erbacee piantate a file ravvicinate perché, in questo caso, tutto il terreno deve essere bagnato. La classificazione più comunemente accettata distingue irrigazione a goccia e irrigazione a sorsi. L’irrigazione a goccia è l’archetipo delle irrigazioni localizzate più spiccate le caratteristiche di continuità e di microportata (fino 2 l/ora e anche meno) La relativa facilità di ostruzione degli erogatori (goccio latori) è stato il motivo che ha condotto successivamente alla messa a punto delle diverse varianti a sorsi. Fra queste si devono considerare la micropioggia, che risulta da una miniaturizzazione degli impianti per aspersione sottochioma, e la microsommersione. Quest’ultima, applicabile solo a colture arboree, consiste nell’alimentazione di conche tramite tubazioni ascendenti, sostenute dalle piante o dalle armature, con uscite poste ad altezza appropriata per essere assoggettate alla stessa pressione. Alcuni Autori, estendendo il concetto di localizzazione da punti a linee, fanno rientrare nell’irrigazione localizzata la subirrigazione, l’irrigazione con tubi essudanti, l’irrigazione con manichetta di plastica floscia sotto pacciamatura.

41 L’irrigazione localizzata è stata profondamente condizionata dallo sviluppo delle materie plastiche che ha permesso di ottenere tubi di piccolo diametro, raccorderie ed erogatori a costi relativamente bassi.

179

b) VANTAGGI E SVANTAGGI I vantaggi dell’irrigazione localizzata sono certamente numerosi e importanti:

- Favorevole regime idrico del suolo. La somministrazione dell’acqua ad intervalli molto ravvicina i tonde mantenere nel suolo un potenziale idrico ridotto e pressoché costane e quindi un’umidità costante ed elevata. Questo si traduce, se, come sempre, a curva di risposta produttiva della pianta all’acqua è convessa verso l’alto, in più alte produzioni. La produzione infatti si può esprimere come funzione del potenziale medio dell’acqua nel suolo e della sua variazione nel tempo

( ) ( )( )tYY ΦΦ=Φ ,

dove Φ è il potenziale totale, Φ è il potenziale medio nel tempo e Φ (t) è deviazione di Φ rispetto a Φ . Sviluppando in serie di Taylor Y (Φ) nell’intorno Φ = Φ fino al terzo termine e integrando rispetto al tempo si ottiene

( ) 2

22

0 2 Φ∂∂

+Φ=YYY σ

con Y0 (Φ ) produzione con Φ costante e

( )∫ Φ=T

dttT 0

21σ

Il termine

2

22

2 Φ∂∂ Yσ

tiene conto delle variazioni di Y a causa delle fluttuazioni del potenziale dell’acqua. Se la curva Y (Φ) è convessa, la derivata seconda è negativa e quindi il secondo termine va in sottrazione. Questo significa che la produzione sarà massima quando saranno minimi gli scostamenti della tensione dal suo valore medio (minimo valore di σ2), e quindi quanto maggiore sarà la frequenza dell’irrigazione. Tali conclusioni teoriche sembrano confermate sul piano sperimentale, poiché i confronti fra irrigazioni turnate e irrigazioni continue si risolvono in genere a netto vantaggio delle seconde. Non mancano tuttavia indicazioni opposte per alcuni fruttiferi (agrumi, avocado), per il cotone, per il pomodoro, per le saccarifere (canna, barbabietola). In genere questi risultati negativi, soprattutto a livello qualitativo (contenuto zuccherino, resistenza della fibra), sono connessi alla necessità di interrompere l’irrigazione qualche decade prima della raccolta, operazione sostanzialmente impossibile in “irrigazione continua”.

- Alta efficienza Il fatto che l’acqua arrivi intubata all’erogazione, la ridotta e spesso ombreggiata superficie evaporante, la notevole uniformità di distribuzione, la possibilità di dare precise e piccole dosi, la

180

facilità di evitare deflussi superficiali e profondi, fanno dell’irrigazione localizzata uno dei metodi più efficienti. Tale efficienza è ovviamente tanto più elevata quanto maggiori sono i sesti d’impianto. Specialmente nel caso di giovani alberi, la stessa ETp, con l’irrigazione localizzata, risulta diminuita dalla ridotta evaporazione dal terreno per gran parte asciutto. Ammesso che la zona bagnata si trovi comunque compresa entro la proiezione della chioma si possono applicare all’ETp, ad esempio calcolata con uno dei metodi FAO, i coefficienti riduttori (Kr) della Tab. 44 in funzione delle percentuali di copertura del suolo (CS) da parte delle piante. I coefficienti risultano da medie di valori, peraltro poco dissimili, suggeriti da vari Autori (Keller, Karmeli, Freeman, Decroix)

Tabella 44 CS (%) 10 20 30 40 50 60 70 80 80 100 Kr 0,15 0,25 0,35 0,45 0,65 0,75 0,85 0,95 1 1

- Ridotto impiego di mano d’opera e di energia. Un impianto “localizzato” è normalmente fisso o stanziale e richiede quindi un basso impiego di mano d’opera, senza contare la possibilità di facile automatizzazione. L’accesso al campo è sempre possibile, anche durante l’intervento irriguo. Inoltre, dati i piccoli valori di portata e le basse pressioni richieste, il metodo rappresenta spesso un’eccellente soluzione in termini di energia e di potenza.

- Possibilità, per la natura stessa del metodo, di utilizzare moduli piccolissimi.

- Nessuna necessità di una sistemazione del terreno specifica per l’irrigazione. Nessun pericolo di erosioni. Applicabilità a terreni di qualsiasi tessitura, anche con capacità di drenaggio ridotta.

- Flessibilità nelle operazioni di fertilizzazione. La somministrazione continua di

acqua permette, con operazioni semplici,una fertirrigazione che può seguire con precisione le esigenze specifiche della coltura nelle diverse fase vegetative.

- Riduzione delle malerbe e del relativo consumo idrico, con possibilità di diserbo

chimico attraverso l’acqua irrigua.

- Riduzione del pericolo della salinità. Questo effetto è dovuto all’abbassamento della concentrazione salina in forza del mantenimento di un elevato contenuto di umidità e allo spostamento dei sali oltre la zona di maggiore attività radicale verso il confine fra terreno umido e asciutto.

- Facile automatizzazione

La rete fissa e le piccole portate consentono una facile automatizzazione (v. 3.6.h).

- - Possibilità di impiego di acque fredde (piccole dosi).

181

A fronte di tutte queste caratteristiche positive esistono tuttavia alcuni problemi relativi all’impiego del metodo:

- Otturazione degli erogatori (v. 3. 6. g.)

- Poiché l’apparato radicale tenderà a concentrarsi nella zona bagnata, se questa è

troppo piccola potrà aversi uno sviluppo inadeguato con conseguenze negative sul piano produttivo e per la stessa “statica” della pianta. Fra l’altro apparati radicali “abnormi”, insieme alle scarse riserve idriche nel terreno possono portare a immediati e gravi danni da stress in caso di interruzioni a, erogazione, dovute, ad esempio, a guasti nella rete. Pertanto si può affermare che, in irrigazione localizzata, il rifornimento idrico, ancorché più modesto, deve essere assolutamente affidabile.

- Problemi connessi alla salinità

Si è già detto che, qualora venga usata acqua salina, si ha accumulo di sali ai confini della zona bagnata; questi sali possono essere spostati dalle piogge entro le zone di sviluppo radicale e provocare uno shock osmotico: inoltre, in caso di avvicendamento, le piante seminate successivamente, si trovano in ambiente con alta e disuniforme concentrazione salina.

- - Per taluni suoli, problemi di insufficiente areazione, tanto meno temibili quanto

meno “continuo” è l’intervento.

- - Come per tutti gli impianti fissi è difficile eliminare gli ostacoli alle altre pratiche colturali e al movimento delle macchine; ostacoli peraltro irrilevanti nel caso di colture arboree.

- - Costo abbastanza elevato. Nonostante l’elevato grado di utilizzazione degli

impianti, i costi di investimento si mantengono relativamente alti, senza contare il più rapido degrado dei materiali. I costi si riducono però sensibilmente con l’aumento dei sesti e, nelle colture arboree, ad esempio, risulta una netta convenienza rispetto all’irrigazione a pioggia, anche con impianti semifissi.

e) INFILTRAZIONE LOCALIZZATA. Per tutte le varianti di microirrigazione, ad eccezione della micropioggia (in cui l’ampiezza della zona bagnata è “imposta” dalla gittata del microirrigatore), ha molto interesse lo studio dell’infiltrazione che deriva da un’emissione puntuale (infiltrazione localizzata) e la valutazione dei volumi di terreno bagnati che ne risultano. L’ampiezza e la forma del volume bagnato dipendono da numerosi fattori: la velocità di infiltrazione, le forze capillari, la conducibilità idrica, l’umidità iniziale del terreno, l’evapotraspirazione, la portata dell’erogatore, la dose distribuita, le variazioni di tessitura lungo il profilo del suolo. I tentativi di impostare e risolvere matematicamente il problema in funzione dei parametri ora detti hanno condotto a metodologie complesse e brigose e, tutto sommato poco utili sul piano pratico. Ne è solo derivato qualche criterio-guida, ossia che:

- il volume bagnato è più o meno proporzionale direttamente alla dose somministrata e inversamente all’umidità iniziale del suolo;

- il “raggio” della zona bagnata (R) è tanto maggiore quanto più grande e la portata dell’emettitore e quanto più argilloso è il terreno. Anche qui, ovviamente, vale la relaziona q= Vi A che determina l’area A necessaria per l’infiltrazione, area che però

182

si espande verso il terreno asciutto circostante per effetto della capillarità. Quindi nei suoli argillosi R e più grande per un doppio motivo: perché A è maggiore e perché è più ingente il sue estendersi per la più elevata capillarità. Gli effetti di un aumento di q si riflettono sull’area bagnata in maniera pressoché direttamente proporzionale (q = ViA) sui terreni sabbiosi, in maniera meno accentuata su. terreni argillosi. Infine poiché Vi decresce nel tempo, si può dire che R è, almeno in una prima fase, approssimativamente proporzionale a t .

- la profondità di penetrazione (y) del fonte di bagnamento è strettamente correlata ad R perchè il prodotto R2 y deve essere all’incirca proporzionale

In base a quanto ora detto, a parità di portata e dose risultano le situazioni illustrate in Fig. 164 (si noti l’allargamento della zona bagnata al di sotto della superficie del suolo, dovuto ad una maggior “compattezza” del medesimo - tale allargamento è particolarmente accentuato nel terzo disegno).

Figura 164 Istruttive sono anche le figure 165 e166. Nella prima è illustrato l’andamento nel tempo del “raggio” della zona bagnata per due tipi terreno e due valori di portata. La seconda permette di osservare l’andamento dei fronti di bagnamento per due tipi di terreno, due portate e diversi valori di volume d’acqua distribuito. Ovviamente il fronte di bagnamento cessa di avanzare quando si interrompa l’erogazione oppure, proseguendo l’erogazione, quando la portata immessa eguagli la portata evapotraspirata, il che può avvenire soltanto quando la prima sia molto piccola (irrigazione continua). Tutto quanto è stato esposto in questo paragrafo è finalizzato a stabilire il corretto numero di erogatori per pianta nelle arboree e l’interdistanza degli erogatori sulla fila nelle colture erbacee.

183

Figura 165

Figura 166

184

Nel primo caso si tratta di fornire acqua alla parte più attiva dell’apparato radicale che si colloca grosso modo (e non senza qualche eccezione) lungo la proiezione della chioma e ciò può essere ottenuto con uno (la regola nell’irrigazione a sorsi), due, tre o quattro erogatori (Fig. 167). Nel secondo caso si tratta di ottenere almeno una “tangenza” delle zone bagnate lungo la fila (Fig. 167). Senza dimenticare l’opportunità di una sperimentazione diretta, peraltro estremamente semplice, può servire come guida preliminare, oltre a quanto detto finora, la tabella 45, che fornisce i “diametri” (D) delle zone bagnate per tre tipi di suolo e tre valori di portata in corrispondenza all’erogazione di una dose di 40 mm sulla zona bagnata. In tabella sono anche riportate le dosi per erogatore e gli orari. La profondità raggiunta dal fronte di bagnamento potrà essere calcolata in base alla dose e alla differenza delle umidità (in volume) fra la capacità di campo e quella al momento dell’intervento. I turni poi potranno essere facilmente stimati una volta nota l’ET.

Figura 167

Tabella 45 SUOLO PORTATA

SABBIOSO FRANCO ARGILLOSO

(l/ora) D (m) Dose (l) o (ore) D (m) Dose (l) o (ore) D (m) Dose (l) o (ore) 2 0,3 2,8 1,4 0,8 20 10 1,1 38 19 4 0,45 6,4 1,6 1,1 38 9,5 1,4 61,5 15,3 8 0,6 11,3 1,4 1,4 61,5 7,6 1,8 102 12,7

Un allargamento della zona bagnata, e quindi una modifica nei valori dei diversi parametri, è ottenibile tramite la cosiddetta “pulse irrigation” in cui l’intervento, ad esempio giornaliero, è suddiviso in alcuni brevi periodi di erogazione, intervallati da periodi di sosta.

185

d) RETE IRRIGUA La progettazione di un impianto a microirrigazione è articolata nelle seguenti fasi:

- determinazione dei vari parametri irrigui: orario, turno, dose, portata degli erogatori, numero e loro disposizione;

- disposizione delle linee addutrici e portaerogatori; - dimensionamento della rete nei suoi vari ordini; - disposizione degli accessori (filtri, fertilizzatori, riduttori di pressione ecc.); - eventuale automatizzazione dell’impianto (paragrafo h).

Il turno di irrigazione è normalmente giornaliero per la goccia, generalmente più lungo per le varianti a sorsi; l’orario è invece subordinato al consumo idrico della pianta durante il turno (dose) ed alla portata del gocciolatore (v. paragrafo precedente). Il tracciato della rete generalmente non comporta grosse difficoltà, essendo spesso obbligato da condizioni topografiche e colturali, nonché dalla posizione della fonte di approvvigionamento. Il dimensionamento della rete è invece molto semplice. L’esigenza primaria per il buon funzionamento di un impianto è quella di fornire ai singoli erogatori una pressione pressoché costante e di valore pari a quello nominale. Per assicurare questa condizione è necessario conoscere l’andamento altimetrico, la portata degli erogatori, il tipo di materiale che costituisce la tubazione ( coefficiente di scabrezza), la distanza fra gli erogatori, la lunghezza della linea, la presenza di pezzi speciali (filtri, fertilizzatori, ecc.). Quando all’interno della linea si verifichi moto laminare, le perdite di carico si possono calcolare con una formula del tipo:

( )24 0002,0034,011356 ttDQLY

++=

con Y = perdita di carico, in m; L= lunghezza, in m; Q = portata, in cm3/s; D =diametro, in cm; t = temperatura, in °C. Si ricordi che si ha moto laminare quando il numero di Reynoids

2000<=ηρ DVRe

(V = velocità media, D = diametro, ρ = densità del liquido, η = coefficiente di viscosità), oppure più semplicemente, quando la velocità media V è:

( )cmDV 32,0< m/sec

(per acqua a 10°C). Così, a esempio, in linee porta-erogatori in PEBD (polietilene bassa densità) PN4 (pressione nominale 4 atm) con diametro esterno di 16 mm e diametro interno di 12,8 mm, si avrà moto laminare quando la velocità dell’acqua sarà inferiore a:

25,028,132,0

= m/sec

186

Ancora se nel tubo da 1,8 cm la velocità media dell’acqua è di 0,25 m/sec, si avrà una portata Q = Ω @ V =

32254

14,328,1 2

=⋅= cm3/s ≈ 116 litri/ora

questa portata corrisponde, ad esempio, a quella di:

294

116=

gocciolatori di portata unitaria 4 l/orae ciò vuol dire che se l’intedistanza è costante e pari ad esempio a 2 m, Lmax, per avere moto laminare su tutta la linea, sarà di 29 @ 2 = 58 m. Quando non si verifichi la condizione di moto laminare si dovranno usare le formule del moto turbolento (di sicura applicazione quando Re > 4000). Fra queste quella di hazen – Williams è preferibile a quella di Darcy:

LdqCY ⋅⋅⋅⋅⋅= −− 87,485,185,191012 con Y = perdita di carico, in m; C = coefficiente di scabrezza ( per le tubazioni in PE, PVC e polipropilene C = 130 – 150); q = portata, in l/s; d = diametro interno, in mm; L = lunghezza della condotta, in m. Nel caso di linee con diametro costante lungo le quali sono inserite ad intervalli regolari derivazioni affette dallo stesso valore di portata , per calcolare le perdite di carico, si introduce un coefficiente F che tiene conto della riduzione di portata fra due derivazioni e del numero di derivazioni, la formula precedente diventa così:

FLdqCY ⋅⋅⋅⋅⋅⋅= −− 87,485,185,191012 con F ricavabile dalla Tab. 46

Tabella 46 # Deriv. 1 2 5 10 20 30 40 50 100 F 1,000 0,639 0,457 0,402 0,376 0,368 0,364 0,361 0,356

Anche per le tubazioni di ordine superiore la principale esigenza da soddisfare nel dimensionamento è quella di mantenere il più possibile costante la pressione agli imbocchi delle ali e, via via, nelle diramazioni a monte. Poiché ora i valori di portata sono più elevati e le perdite di carico più ingenti, è spesso necessario inserire organi idraulici (regolatori di pressione) che siano in grado di assicurare in uscita una pressione costante. Sono ovviamente da mettere in conto tutte le perdite di carico localizzate in corrispondenza di diramazioni, innesti, derivazioni,organi di intercettazione (elettrovalvole, idrovalvole, saracinesche, valvole di ritegno ecc.). La rispondenza della rete al progetto può essere verificata con manometri inseriti in vari punti o tramite controlli periodici sugli erogatori.

187

Le condotte di una rete per microirrigazione possono essere interrate, appoggiate su terreno o, nelle colture arboree, sospese sulle armature o sulle piante stesse. Affinché l’impianto irriguo costituisca il minimo intralcio alle altre operazioni colturali, si può, caso per caso, scegliere una delle seguenti soluzioni:

- rete stanziale,completamente fuori terra, con ali porta-erogatori appoggiate sul terreno o sospese alle piante o alle armature;

- rete parzialmente sotterranea: condotte primarie, secondarie e terziarie interrate, ali porta-erogatori appoggiate sulla superficie o sospese;

- rete completamente interrata. La rete stanziale,anche se spostabile (il lavoro può essere facilitato con bobinatrici), costituisce un maggior intralcio e presenta un ammortamento più rapido, anche perché è più sottoposta a danneggiamenti (ad es. per le ali sospese, durante la potatura e la raccolta). D’altro canto è meno costosa e di più facile manutenzione.i e raccordi in plastica. I materiali più frequentemente usati sono, per i tubi, il PVC e il Polietilene ad alta e a bassa densità, per i raccordi il PVC, il PEAD, il Polipropilene, le resine acetaliche. Le loro caratteristiche fondamentali sono la facilità d’impiego (per eseguire innesti, diramazioni, tagli ecc.), la notevole adattabilità all’andamento dei terreno o lungo le linee aeree, la leggerezza, i bassi valori di scabrezza. In commercio è disponibile una. gamma vastissima di diametri e classi di pressione completati dai relativi prezzi speciali e raccordi di facile e sicura utilizzazione (curve, diramazioni, tappi, saracinesche, riduzioni, prese a staffa ecc.). Tutti i materiali impiegati vengono trattati con stabilizzanti e antiossidanti. Particolare attenzione deve essere posta ai tubi destinati a funzionare fuori terra, soggetti a degradazione (infragilimento) sotto l’azione degli agenti atmosferici, in particolare dei raggi ultravioletti. Per questo impiego, il materiale più idoneo è ii Polietilene caricato con carbon black (concentrazione dal 2 al 3), estruso con tensioni interne pressoché nulle e dotato di indice di fluidità (“melt index”) molto basso. La colorazione nera impartita dal carbon black ostacola, fra l’altro,io sviluppo di alghe. Quantunque la durata dei tubi esterni dipenda anche dalle sollecitazioni meccaniche subite (piegature, bobinature.trazioni) e dai possibili.danneggiamenti, la vita media è stimabile nell’intorno di 10 anni. Per tubazioni interrate, per le quali si presta ottimamente anche il PVC, si può indicare una vita media di 20 -25 anni. e)EROGATORI Si distinguono gocciolatori (irrigazione a goccia), sversatori (irrigazione a sorsi), microirrigatori (micropioggia). Sul mercato sono disponibili parecchie decine di modelli di emettitori che si differenziano essenzialmente per il tipo di percorso che l’acqua deve seguire all’interno, per il valore della portata e l’ammontare delle sue variazioni in funzione del carico o, infine, per la presenza di dispositivi particolari (gocciolatori autoregolanti, autopulenti,con possibilità di inserimento di convogliatori ecc.). Le pressioni nominali sono in genere comprese fra 0,5 e 1,5 atm. (la scelta della pressione è evidentemente collegata all’uniformità poiché in bassa pressione le perdite di carico possono essere percentualmente elevate). Ogni erogatore è caratterizzato da una portata nominale, ottenibile col carico prescritto dal costruttore. Tuttavia tale portata è garantita costante soltanto entro certi limiti, poiché è impensabile un’assoluta uniformità tecnologica degli erogatori. La disomogeneità deriva da molte cause:materia prima (PE, polipropilene, resine acetaliche) non appropriata al particolare tipo di erogatore, piccoli difetti nello stampo, variazioni di pressione e di temperatura all’interno dello stesso,formazione di sbavature ecc.. In fabbrica, su campioni

188

ottenuti tramite i procedimenti di randomizzazione del “Controllo di qualità”, si compiono misure di portata a carico nominale e si calcola il coefficiente di uniformità tecnologica (Technological Uniformity Coefficient)

1001

−=

mqTUC σ

(σ = scarto quadratico medio; qm= portata media) In sede di progetto si valuta l’EUC = emission uniformity coefficient:

( )mq

qTUCEUC min=

ove qmin è la portata teorica dell’erogatore più sfavorito e qm la portata media teorica, entrambe reperibili sulla curva caratteristica q = f(h) della portata in funzione del carico che dovrebbe essere fornita dal costruttore. In campo le cose cambiano ancora, sia per la non perfetta rispondenza delle pressioni a quelle di progetto, sia per le variazioni di temperatura (viscosità, tensione superficiale). In sede di collaudo e di funzionamento, benché non esistano standardizzazioni, si opera generalmente su quattro ali (con riferimento alla pressione, due estreme e due intermedie) e su cinque erogatori per ala (all’inizio, a 1/4, a 1/2, a 3/4 e alla fine). Con misure di portata sui 20 erogatori indicati si valuta il coefficiente di uniformità con la stessa formula del TUC. Valori superiori al 90% sono in genere considerati soddisfacenti. L’uniformità di distribuzione dipende in larga misura anche dalla sensibilità dell’erogatore alle variazioni di carico, sensibilità che si qualifica con la curva caratteristica q = K hn. Negli erogatori autoregolanti n è teoricamente zero, in quelli in regime turbolento n ≡ 1/2, in quelli in regime laminare n = 1. In regime laminare vi può essere, come è noto, una dipendenza dalla temperatura. Un gocciolatore deve in ogni caso assolvere alla funzione di erogare una piccola e costante portata sotto l’azione di un carico relativamente elevato. Ciò può essere ottenuto con un lungo percorso di piccola sezione (microtubi, gocciolatori a spirale e a labirinto) o con piccoli orifizi o dissipando la pressione attraverso un’azione di vortice (gocciolatori a turbolenza). I tipi più diffusi sono i seguenti.

- Microtubi: si tratta di tubicini flessibili di plastica (diam. interno 0,5 - 1,5mm), talvolta arrotolati (pre-coiled) sull’ala. Con un semplice riferimento alla formula di Hazen - Williams si capisce che, per un dato diametro, la portata del microtubo può essere mantenuta costante, per vari valori di pressione, semplicemente aggiustando la sua lunghezza (e ciò vale anche se il regime, come spesso accade, è laminare).

189

Figura 168

I manuali riportano diagrammi come quello di Fig. 168 che semplificano il lavoro progettuale. I microtubi, che costituiscono senza dubbio una soluzione semplice ed economica, sono frequentemente usati in serra e per colture arboree, specialmente su morfologie ondulate; per le colture erbacee, ove le ali vanno rimosse al momento della raccolta, non costituiscono certamente la soluzione più appropriata. I TUC dei microtubi si aggirano sul 95%, con una tendenza a decrescere per i diametri più piccoli La dipendenza della portata dalla temperatura è evidenziata dai coefficienti maggiorativi di Tab. 47.

Tabella 47 t (°C) D (mm)

20

30 40 50

0,5 100 110 120 125 0,6 100 108 115 122 0,7 100 106 112 117 0,8 100 105 110 115 0,9 100 104 108 112 1,0 100 104 107 111 1,1 100 104 107 110

- Gocciolatori a spirale (interna) e a labirinto: si tratta ancora di gocciolatori “a lungo percorso” in cui la perdita di pressione è garantita appunto da una lunga sottile spirale o da un labirinto ottenuti su un cilindro (Fig. 169, Fig 170, Fig. 171), su un cono o su un piano (Fig. 172).

190

Figura 169 Figura 170

Figura 171

Figura 172

Il labirinto è comunque preferibile alla spirale per le maggiori sezioni più difficilmente ostruibili. Le caratteristiche principali sono: pressione 0,5 - 1,5 atm, portata 2-10 l/ora, TUC 91 - 97, esponente n della curva caratteristica 0,6 - 0,8. Per i modelli lungolinea vengono fornite anche ali con i gocciolatori già predisposti alla distanza desiderata. Esistono varianti “a inserzione” differenziata (schema di Fig. 173) che consentono di mantenere costante la portata su un ampio spettro di pressioni e varianti autoregolanti/autopulenti. L’autoregolazione (n, in pratica, fino a 0,1) viene ottenuta (Fig. 174) con la maggiore o minore aderenza di un disco flessibile in funzione di una maggiore o minore pressione dell’acqua; l’autopulizia si verifica con le portate più elevate che si ottengono all’avvio dell’impianto e a fine irrigazione quando la pressione è più modesta. In alcuni modelli, come quello di Fig. 174, un flusso pulente può essere ottenuto durante l’irrigazione semplicemente premendo l’alberino indicato in figura.

Figura 173

191

Figura 174

- Orifizi. La soluzione più semplice potrebbe apparire quella di impiegare tubi forati,però l’uniformità di distribuzione risculta il più delle volte inaccettabile per la difficoltà di ottenere fori esattamente uguali e di mantenere la pressione nel tubo entro variazioni ragionevoli. Si preferisce allora ricorrere all’inserzione di piccoli boccagli che comunque conducono a portate piuttosto alte. Infatti, se si volesse ottenere una portata “di gocciolamento”, ad esempio di 2 l/ora, con una pressione di un’atmosfera (q = 0,5 - 0,7 SIMBOLO) si dovrebbe impiegare un diametro del boccaglio di 0,1 mm, sostanzialmente irrealizzabile con accuratezza e uniformità. I boccaglini si riferiscono quindi, di regola, all’irrigazione a sorsi. Essi sono spesso muniti di un piccolo schermo per annullare l’energia cinetica del getto.

- Gocciolatori a turbolenza. L’acqua entra tangenzialmente in una camera cilindrica

(Fig. 175) ed è costretta ad un’intensa turbolenza; si hanno così le perdite di carico desiderate con portate piccole, malgrado le dimensioni ragguardevoli dell’ingresso e dell’uscita della camera e quindi la ridotta tendenza alle ostruzioni (a parità di portata e di pressione queste dimensioni sono quasi doppie di quelle di un semplice orifizio). Portate piccolissime sono comunque difficilmente ottenibili (min.4 l/ora), i TUC sono compresi fra il 93% e il 98%, n fra 0,35 e 0,40. L’influenza delle variazioni di temperatura è ovviamente nulla.

Figura 175

192

- Tubi a doppia camera. Il sistema, illustrato in Fig. 176, consiste in due tubi di plastica, uno per il trasporto dell’acqua e l’altro per la distribuzione. Sul tubo interno sono praticati fori relativamente ampi (0,5 - 0,8 mm), piuttosto distanziati (1 - 3,5 m); la pressione è compresa fra 5 e 15 m. Nel tubo esterno i fori, simili ai precedenti, sono in numero da 5 a 10 volte superiore; la pressione si riduce a poche decine di cm e le portate risultano adeguatamente ridotte. Analiticamente, con riferimento alla Fig. 176, si ha (fori interni ed esterni eguali, in rapporto di 1 a N, di area Ω; µ- = coefficiente di efflusso):

( ) NqQgHqHHgQ =Ω=−Ω= ;2;2 00 µµ

( ) ( ) ;22;22 0

2000 gHNHHggHNHHg =−=−

( ) 12;

1 220 +Ω=

+=

NgHq

NHH µ

Figura 176

f) FILTRAGGIO Fra i principali inconvenienti dell’irrigazione localizzata è stato già citato il problema dell’intasamento degli erogatori. Questo fenomeno da una parte comporta gravi diminuzioni di uniformità, dall’altra determina un aumento dei costi di esercizio per il controllo, la pulitura e, talvolta, la sostituzione degli erogatori. Gli agenti che possono provocare l’intasamento degli erogatori, sono di natura fisica, chimica e biologica. Gli agenti fisici sono rappresentati dalle particene minerali convogliate in sospensione dall’acqua (torbide) e da altri materiali come residui di insetti morti, frammenti vegetali, metallici e plastici ecc. Gli agenti chimici sono costituiti da sostanze diluite in acqua che, in particolari condizioni, possono dar luogo a precipitati. Il caso più frequente deriva da un alterato equilibrio carbonati-bicarbonati (variazioni di pH, variazioni di pressione, variazioni di temperatura, aggiunta di fertilizzanti) che genera precipitati calcarei o magnesiaci. Altre volte si possono formare sedimenti ferrici associati, ad esempio, alla corrosione di elementi metallici della rete irrigua, oppure sedimenti generati dalla flocculazione di sostanze colloidali presenti nell’acqua. Gli agenti biologici sono rappresentati da microrganismi, prevalentemente alghe, che in particolari condizioni si sviluppano all’interno delle reti, o, talora, da piccoli insetti che, penetrando, alla ricerca di acqua, nell’erogatore ne determinano l’ostruzione. Abbastanza di frequente l’intasamento è provocato da un’interazione chimico-biologica. Ad esempio, in presenza di solfuri, si può avere la formazione di una sostanza biancastra e gelatinosa

193

costituita da un complesso organico solfo-batterico derivante dall’ossidazione H2S in presenza di tio-batteri ossidanti (Thiotrix nivea o beggiatoa). Un altro esempio è costituito da melme filamentose derivanti da ossidazione di ione ferroso solubile in ione ferrico insolubile associata alla presenza di ferrobatteri (Gallionella ferruginea, Leptohrix ochracea, Toxothrix tricogenes). Una volta nota la qualità dell’acqua impiegata e scelto oculatamente il tipo di erogatore, i mezzi tecnici, variamente combinati, per prevenire gli intasamenti sono costituiti da:

- vasche di decantazione - dissabbiatori centrifughi - filtri a rete - valvole di scarico - gocciolatori autopulenti

Le comuni vasche di decantazione, abbastanza costose e ingombranti, tornano utili per far sedimentare le torbide e per produrre, tramite l’aerazione, precipitazione di carbonati, composti ferrici, solfuri. Per le vasche, specialmente se scoperte, è spesso necessario il controllo della formazione delle alghe. I dissabbiatori (idrocicloni) sfruttano la forza centrifuga per separare i materiali più pesanti dell’acqua, risultando pertanto inefficaci verso la maggior parte dei solidi organici. Le massime prestazioni garantiscono l’espulsione del 98% del materiale >35 µ. I filtri a rete metallica o in nylon sono efficaci verso le particelle minerali fino a un limite di 50 µ corrispondente a una rete da 270 mesh (1 mesh = 1 maglia per pollice lineare). La rete metallica (acciaio inossidabile) ha il pregio di essere più robusta, quella di nylon è più inalterabile e essendo meno rigida, durante le fasi di controlavaggio, vibra più intensamente e si libera più facilmente dei materiali che la ostruiscono. I filtri a rete, negli impianti di filtraggio centralizzati, accompagnano sempre gli idrocicloni e i filtri a graniglia e anche, eventualmente, i fertilizzatori. Esistono tuttavia, e talvolta risultano assai utili, modelli di piccole dimensioni da porre in testa alle ali. La pulitura dei filtri a rete si fa in genere per inversione di flusso, con valvola di spurgo e by-pass (Fig. 177).

Figura 177

I filtri a graniglia sono costituiti da grossi contenitori riempiti di graniglia disposta a strati a tessitura decrescente nel senso del moto dell’ acqua. Tali filtri “antialghe” sono efficaci contro gli agenti biologici, purché il loro sviluppo, ovviamente, si verifichi a monte del filtro. La necessità di controlavaggio è tuttavia assai frequente. Valvole di scarico oculatamente dislocate nei punti più bassi e terminali delle reti sono estremamente efficaci contro le particelle minerali inferiori a 50 µ. , che sfuggono ai normali gruppi di filtraggio. Tali particelle, finché l’impianto è in funzione, non creano problemi, ma, durante le soste, esse sedimentano formando pellicole di concrezioni. Non appena si rimette in funzione rimpianto le pellicole, che non aderiscono bene alla plastica, si frantumano in scagliette assai pericolose se non si provvede, appunto, a eliminarle con valvole di scarico.

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Infine i già visti gocciolatori autopulenti, di solito abbastanza efficienti, potranno essere impiegati tutte le volte che ve ne sia convenienza economica. I trattamenti chimici contro i precipitati e i microrganismi, sempre costosi, non sempre danno risultati soddisfacenti. Qualche successo si è conseguito con iniezioni di HCL (~3000 ppm) per disincrostare dai carbonati; contro l’azione dei tiobatteri ha del pari dato buona prova il doro (~ 10 ppm), contro le concrezioni ferriche ha dato risultati alterni l’H2SO4. Trattamenti periodici con acqua o aria a forte pressione (8-10 atm) possono disintasare efficacemente gli erogatori, ma non sempre gli impianti stessi possono sopportare tali pressioni. g) FERTIRRIGAZIONE La fertirrigazione è la tecnica di concimazione che utilizza l’acqua di irrigazione come veicolo per il trasporto degli elementi nutritivi previo dosaggio con particolari apparecchiature. I vantaggi che derivano dall’uso di questa tecnica sono di ordine sia agronomico che economico; fra i primi si ha:

- assenza di costipamento del terreno; - possibilità di intervenire in qualunque periodo dell’anno; - frazionamento degli apporti in rapporto alle esigenze momentanee della pianta; - migliore utilizzazione dei concimi presenti sotto forma acquosa, quindi più

facilmente assimilabili; - migliore ripartizione dell’azoto sul profilo esplorato dalle radici; - diminuzione delle perdite di azoto per lisciviazione;

fra i secondi:

- -economia di mano d’opera e migliore utilizzazione dell’impianto irriguo; - -possibilità di dosare il concime con grande precisione; - -migliore utilizzazione dell’unità fertilizzante (per ottenere lo stesso effetto con la

concimazione tradizionale occorrono più unità). Gli svantaggi che possono derivare da questa tecnica possono essere (a parte il costo delle attrezzature per l’immissione del concime):

- problemi di intasamento degli erogatori dovuti alla formazione di precipitati insolubili in presenza di acque ricche di sali di calcio e magnesio e con l’uso di alcuni fertilizzanti (nitrato ammonico, nitrato di calcio, fosfato ammonico, sali di potassio);

- problemi legati alla variazione del pH della soluzione causata principalmente da un eccessivo dosaggio degli elementi fertilizzanti.

Riguardo alla tecnica di fertirrigazione occorre precisare innanzitutto il metodo di iniezione dei concimi. I dispositivi di immissione possono essere suddivisi in due classi: quelli che utilizzano per il proprio funzionamento una parte dell’energia posseduta dal liquido e quelli che richiedono un’altra fonte di energia. I primi comprendono:

195

- Dispositivi a canale di Venturi. In questo tipo il passaggio dell’acqua in un Venturi crea una depressione locale che provoca l’aspirazione di una certa quantità di concime presente in un serbatoio di miscelazione.

- Dispositivi piazzati all’aspirazione di una pompa. La vasca contenente la soluzione concimante è collegata con un tubo all’aspirazione della pompa che alimenta l’impianto, la regolazione si ottiene mediante una valvola inserita nel tubo di collegamento. (Fig. 178).

Figura 178

- Dispositivi a diaframma. In questo sistema l’inserimento di un diaframma provoca

una perdita di carico localizzata che permette la circolazione in un circuito esterno, comprendente il serbatoio del fertilizzante a tenuta stagna, gli organi di regolazione e le tubazioni di collegamento, (Fig. 179).

- Dispositivi a pistone idraulico. In questo caso si utilizza una frazione di portata per azionare un motore a pistone a doppio effetto collegato, a sua volta, con una pompa a pistone.

Figura 179

Nella seconda classe rientrano vari tipi di apparecchi a iniezione azionati normalmente da motori elettrici. Si impiegano in genere pompe a pistone, più raramente pompe rotative. La portata di iniezione della soluzione fertilizzante può essere calcolata con la seguente formula di Keller-Karmeli: Qi = F A / C T t

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In cui: Qi = portata di iniezione della soluzione liquida nel sistema in l/h. F= quantità di fertilizzanti per ogni ciclo di irrigazione in kg/ha. A = area irrigata durante t, in ettari. C= concentrazione di sostanze nutritive nel fertilizzante liquido in kg/l. t = durata dell’irrigazione in ore. T= rapporto tra il tempo di fertilizzazione e la durata dell’irrigazione (di solito si adotta il valore 0,8). In definitiva la portata di iniezione è strettamente collegata alla concentrazione del fertilizzante liquido e alla quantità di elementi nutritivi da distribuire durante l’iniezione. Durante le operazioni è necessario attenersi ad alcune regole fondamentali per il buon funzionamento dell’impianto e per una maggiore efficacia:

- interrompere la fertilizzazione prima che termini l’irrigazione in modo da permettere il lavaggio della rete;

- non superare la concentrazione di 2-4000 ppm per non provocare danni all’apparato radicale; le concentrazioni raccomandate non superano normalmente le 1000ppm.

Occorre ora precisare altri aspetti relativi alla fertirrigazione e quali siano i concimi raccomandabili in riferimento alla microirrigazione. La somministrazione di azoto può avvenire sotto forma nitrica o ammoniacale. L’azoto ammoniacale viene rapidamente immobilizzato nel complesso di scambio, per cui non sono da temere perdite per lisciviazione. Bisogna però sottolineare alcuni aspetti negativi derivanti dall’assorbimento diretto di ioni ammonio da parte della pianta, quali un abbassamento del pH nel terreno a seguito dell’emissione di ioni idrogeno dalle radici, che può portare a sua volta alla liberazione di alluminio. L’azoto nitrico invece è molto mobile nel terreno consentendo una distribuzione rapida e uniforme di tale sostanza nella zona delle radici. L’inconveniente maggiore in tal caso può essere rappresentato dalle perdite per lisciviazione, ma l’irrigazione localizzata è capace di minimizzare tale svantaggio, come pure quello relativo alla denitrificazione dovuta a un ambiente altamente anaerobico. Dal puntò di vista fisiologico l’assorbimento di nitrati favorisce a sua volta l’assunzione di cationi, come ad esempio il potassio. A prescindere dalla forma di somministrazione, i fertilizzanti azotati non determinano generalmente problemi tecnici connessi con la formazione di precipitati lungo le condutture, e in prossimità dei gocciolatori, mentre bisogna porre attenzione nel caso che ad essi vengano associati composti a base di fosforo. La somministrazione del fosforo tramite l’irrigazione localizzata viene spesso sconsigliata poiché i suoi composti tendono a formare precipitati stabili con il calcio, magnesio e ferro contenuti nell’acqua, compromettendo la funzionalità dell’impianto. Qualora la qualità dell’acqua ne consentisse l’impiego bisognerà stare attenti, come già detto, che non si verifichino reazioni di insolubilizzazioni con gli altri fertilizzanti presenti. D’altra parte il fosforo è un elemento poco mobile e una volta arrivato nel terreno è soggetto a rapida insolubilizzazione conseguente a reazioni con il calcio, per cui rimarrebbe limitato allo stato superficiale del terreno. Da queste considerazioni deriva come, sopratutto in terreni ricchi di calcio, sia consigliabile insistere con concimazione di fondo per avere una dotazione sufficiente nel terreno di tale elemento. Riguardo al potassio, la somministrazione tramite l’acqua irrigua non presenta in genere problemi tecnici connessi alla solubilità dei suoi sali. Anche il potassio, come l’azoto ammoniacale, viene rapidamente bloccato nel terreno dal complesso di scambio, venendosi così a creare una situazione di equilibrio dinamico con il potassio presente nella soluzione circolante e immediatamente disponibile per le radici.

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Per quanto concerne i microelementi, in genere viene sconsigliata la loro somministrazione con il metodo a goccia. Infatti tali composti reagiscono con le impurità presenti e poiché sono estremamente diluiti nell’acqua di irrigazione le quantità di microelementi disponibili per le piante divengono molto esigue. La somministrazione di elementi nutritivi può essere effettuata tramite fertilizzanti semplici o complessi. In ogni caso la prerogativa essenziale per il loro impiego è che siano altamente solubili in acqua. Tra i fertilizzanti azotati si ricorda innanzitutto il nitrato ammonico, composto molto solubile, particolarmente indicato per gli impianti a goccia. Anche il nitrato di calcio è indicato per la sua solubilità e specialmente per i terreni acidi, ma è sconsigliato nel caso si proceda contemporaneamente alla somministrazione di fertilizzanti fosfatici. L’urea è una buona fonte di azoto, ma il suo impiego viene talvolta sconsigliato nei sistemi a goccia poiché può provocare acidificazione nel suolo; inoltre sciogliendosi nell’acqua irrigua può determinare la precipitazione di sali di calcio e magnesio. L’uso dell’ammoniaca anidra o della soluzione acquosa “acqua ammoniaca” (24-0-0) è abbastanza diffuso nella fertilizzazione, ma non è molto consigliato nella fertirrigazione localizzata a causa delle perdite per volatilizzazione e dei problemi connessi alla precipitazione di Ca e Mg nell’acqua d’irrigazione a causa di variazioni dei pH. Altre fonti di azoto sono poi costituite dal solfato di ammonio, fortemente solubile e raccomandato in ambienti alcalini e dal nitrato di potassio che, pur avendo una solubilità limitata, costituisce anche un’importante fonte di potassio. Tra i fertilizzanti potassici si può impiegare oltre al nitrato anche il solfato di potassio. Per quanto concerne i fertilizzanti fosfatici sono sconsigliabili il perfosfato e il superfosfato triplo data la loro:bassa solubilità; più solubili sono invece i diversi tipi di fosfato di ammonio (monoammonio e biammonio) con i quali, però, si somministra l’azoto soltanto in forma ammoniacale. Un composto cui occorrerebbe prestare attenzione è il bifosfato di potassio che sembra essere una fonte soddisfacente di potassio e fosforo. Vi è poi la possibilità di impiegare miscele di fertilizzanti liquido o in polvere. Quando si usano quest’ultime bisogna fare attenzione che siano adatte all’irrigazione a goccia: si deve trattare cioè di composti molto solubili che producono soluzioni tanto stabili da non creare problemi di intasamento nelle condutture e nei gocciolatori. I complessi liquidi sono in genere adatti agli impianti a goccia e possono essere reperiti in diversi rapporti N-P-K. Una delle raccomandazioni più importanti è quella di intervenire mediante una fertilizzazione continua. La somministrazione continua degli elementi fertilizzanti, intesa come apporto del fabbisogno annuo della pianta somministrato in dosi costanti durante tutta la campagna irrigatoria, non presenta particolari difficoltà operative, tranne nel caso di forti fabbisogni uniti a una corta campagna irrigatoria. In questo caso, per non aumentare eccessivamente la concentrazione degli elementi nell’acqua di irrigazione (danni all’apparato radicale), è necessario provvedere alla somministrazione di un parte di essi con metodi tradizionali (in particolare per il P e il K). Questi problemi sono, d’altra parte, maggiormente sentiti quando si somministrano gli elementi secondo i ritmi di assorbimento della pianta, in quanto esistono delle richieste elevate in certi periodi che comporterebbero concentrazioni eccessive. h) AUTOMATIZZAZIONE L’automatizzazione di un impianto di distribuzione idrica consiste nell’esecuzione automatica delle operazioni che altrimenti avrebbe fatto l’uomo; questo in pratica si traduce in una riduzione del carico di mano d’opera. Le possibilità di operare sono moltissime; il grado di automatizzazione che si vuole raggiungere è strettamente legato al costo dell’impianto, alla sua utilizzazione ed alla preparazione dell’operatore (è da tener presente che il costo dei vari elementi che compongono l’impianto di automatizzazione

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aumenta notevolmente con le portate di erogazione e quindi, in questo senso, sono favoriti notevolmente gli impianti a microportate). Il caso più semplice è costituito dall’uso di valvole automatiche a funzionamento idraulico o elettrico che interrompono il flusso d’acqua un volta che è passato o un certo tempo o un certo volume d’acqua (elettro o idrovalvole a tempo o a volume ); l’interruzione del flusso può comandare, tramite un pressostato, l’esclusione del motore. Questo schema può essere applicato ai diversi settori in cui è stato diviso l’impianto e quindi il funzionamento può essere continuo o periodico (giornaliero, settimanale ecc.) con comando manuale o mediante timer. Gli stadi successivi prevedono l’uso dei sensori (possono essere applicati ai contatori volumetrici, ai tensiometri, alle vasche evaporimetriche, a psicrometri, anemometri ecc.) che inviano le informazioni a una centrale di comando dove tramite l’elaborazione si provvede alla compilazione di un bilancio idrologico e quindi, con l’erogazione, all’annullamento del deficit. Le apparecchiature necessario per l’automatizzazione sono ormai disponibili e sufficientemente messe a punto, comunque la tecnica ha .dei limiti imposti dalla complessità dei fenomeni che intervengono nei processi evapotraspirativi e quindi nella difficoltà di trovare delle relazioni che leghino le decisioni sull’intervento irriguo ad una o poche grandezze fisiche facilmente misurabili; inoltre un impianto di questo tipo ha ancora dei costi di impianto e manutenzione molto elevati e richiede personale altamente qualificato.

199

3. 7 SUBIRRIGAZIONE a) SUBIRRIGAZIONE FREATICA. La subirrigazione freatica consiste nell’invertire la funzione dei dreni (fosse aperte o condotte interrate) da emungitrice d’acqua ad adacquatrice . In terreni di pianura, le reti superficiali di drenaggio (scoline, capofossi, collettori di bonifica dei vari ordini), stanti le limitatissime pendenze, sono frequentemente utilizzate sia per trattenere l’acqua nelle ultime fasi della stagione piovosa (con sistemi di paratoie), sia per condurre senz’altro l’acqua irrigua, invertendo il moto rispetto alla situazione di drenaggio. La subirrigazione freatica si ottiene pertanto mantenendo piene d’acqua le scoline (o i dreni sotterranei) in modo da rifornire la falda freatica e da conservare il suolo per gran parte saturo d’acqua. Questo regime si può mantenere ovviamente solo se si possono effettivamente pilotare i livelli della falda freatica, situazione che si verifica ad esempio nei polder olandesi, nelle pianure intorno ai grandi laghi nordamericani e in altri pochi casi. Ci si può riferire allo schema di Fig. 180, che in sostanza ribalta il caso delle “fosse parallele” studiate in idraulica generale.

Figura 180

Si abbia un terreno perfettamente orizzontale sottoposto ad un’evapotraspirazione ET. Si indichi con Y la profondità dello strato impermeabile (anch’esso orizzontale), con d la profondità massima ammessa per la falda e con L la metà della distanza fra le fosse. Fissati due assi cartesiani come in figura si consideri una generica sezione AB alta y , di ascissa x. A regime, la portata che passa attraverso AB si può pensare eguale a quella che evapotraspira da A’C; in simboli (dimensione normale al disegno unitaria).

dxdyKyxET s⋅⋅=⋅⋅ 11

(ipotesi Dupuit)

dyyKdxxET s ⋅=⋅⋅

Y

dYs

LyKxET

−

=22

2

0

2

200

( ) ( )( )222 dYYKLET s −−=

( )YddKLET s 222 +−=⋅

( )22 2 dYdETKL s −=

La formula mostra immediatamente come sia più facile subirrigare terreni permeabili (L grande), allo stesso modo di quanto avviene per il drenaggio. D’altra parte, i movimenti nella zona non satura sono difficili nei terreni permeabili e occorre tenere d relativamente piccolo. La formula trovata è di immediata applicazione. Sia ad esempio Y = 5 m, d = 1 m, ET = 3 mm/giorno, Ks = 10 mm/ora

( ) ( ) 7209801103

2402 22 =⋅=−=−= dYdETKL s m2; 27720 ≅=L m

b) SUBIRRIGAZIONE CAPILLARE Diversa è la situazione nel caso di subirrigazione “capillare”. Qui si opera in terreno non saturo e si confida sui movimenti capillari perché l’acqua che fuoriesce da una fitta rete di tubi sotterranei (da fessure, fori, giunti, porosità ecc…) raggiunga le radici delle piante. In un certo senso si potrebbe parlare di “infiltrazione” laterale, anziché da solchi, da tubi subadacquatori. D’altra parte qualora non si tenda ad umettare uniformemente il terreno ma, come nel caso delle colture arboree, si concentri l’erogazione del subadacquatore in corrispondenza delle piante, si può parlare di una irrigazione localizzata sotterranea. Nel recente passato sono stati sperimentati (Tournon) tubi di plastica deformabili, di piccolo diametro (10 -20mm), muniti di tagli ottenuti senza asportazione di truciolo.Queste fenditure funzionano come piccole valvole, aperte quando il tubo è in pressione, chiuse quando l’impianto è a riposo. Molto interessanti sono i tubi porosi (“essudanti”) tradizionalmente di terracotta (“pitcher” irrigation), oggi più frequentemente di plastica porosa (polietilene, PVC o ABS porosi), per la loro possibilità di autoregolazione. Infatti la loro portata è governata , oltre che dal carico idraulico cui sono eventualmente sottoposti, anche dalle “necessità” del terreno che si esprimono attraverso la sua tensione. Il limite principale dei tubi porosi sta nel difficile “controllo” della porosità che si traduce in una variabilità, talora inaccettabile, della portata nonché in una spiccata tendenza all’intasamento. Le caratteristiche di un impianto subadacquatore sono indicativamente le seguenti:

- intervento continuo o quasi:, corpi d’acqua spesso coincidenti con le competenze continue;

- profondità dei tubi subadacquatori minima possibile, compatibilmente con le lavorazioni (30- 50 cm);

- interassi fra gli adacquatori compresi fra 1 e 3 m, a seconda del terreno e delle colture (l’indicazione non vale per le arboree);

- alimentazione a bassa pressione (fino a 3- 4m) alle due estremità tramite tortini di carico.

201

La subirrigazione presenta certamente tutti i vantaggi degli impianti fissi, comporta l’assenza di ostacoli e tare superficiali e consente l’impiego di piccolissime portate a bassa pressione. Tuttavia gli svantaggi abbastanza gravi (alto costo, necessità di disintasamenti, ostruzioni da parte delle radici) ne hanno limitato fortemente l’impiego.

202

3.8 IRRIGAZIONI IMPROPRIE a) IRRIGAZIONE ANTIGELO La gelata è un fenomeno meteorologico che può manifestarsi in diversi periodi e per diverse cause. A seconda del periodo si possono considerare:

- gelate precoci (durante la fine del ciclo vegetativo); - gelate invernali (durante il riposo vegetativo); - gelate tardive (durante la ripresa vegetativa);

La causa può essere l’irraggiamento notturno o una perturbazione meteorologica. Nei nostri ambienti acquistano particolare importanza, dato l’estendersi di colture arboree caratterizzate da una precoce ripresa vegetativa, le gelate tardive per irraggiamento notturno concomitanti, a volte, con perturbazioni .meteorologiche. L’irraggiamento notturno da parte della superficie suolo-soprasuolo verso lo spazio causa il raffreddamento della superficie stessa, dell’aria che è a contatto delle piante e, per ultimo e più lentamente, del terreno. La perturbazione meteorologica causa un flusso di aria fredda nella zona con conseguente raffreddamento degli elementi con cui viene a contatto. I danni che le gelate provocano sulla vegetazione possono essere di diversa natura ed entità e interessare i diversi organi delle piante. Nel periodo di riposo vegetativo i danni interessano principalmente le gemme, gli assi legnosi, le radici con imbrunimenti, necrosi, desquamazioni, screpolature, spaccature ecc., durante la fase vegetativa interessano organi erbacei, fiori, frutticini, assi legnosi, con clorosi, caduta delle foglie, dei fiori, dei frutticini e striature, zebrature, cinghiature ecc. Inoltre le gelate causano danni indiretti fra cui rigidezza e fragilità dei rami con possibilità di fratture, sollevamento del terreno con sradicamento delle piantine, insufficiente disponibilità idrica, prefioritura (in alcune piante), possibilità di infezioni fungigne che penetrano dalle spaccature. I rimedi contro le gelate possono essere preventivi, protettivi e curativi; fra i primi rientrano la scelta dell’appezzamento, la scelta di varietà resistenti, l’esecuzione di particolari cure colturali; nei secondi rientrano quei sistemi che agiscono o attenuando le perdite di calore o apportando calore oppure combinando i due (coperture, nebbie artificiali, ventilatori, stufe, irrigazione antigelo, sommersione); i terzi comprendono cure specifiche alle piante atte a favorire la cicatrizzazione delle ferite e a impedire la penetrazione di agenti patogeni. Fra questi rimedi ha acquistato notevole importanza l’irrigazione antigelo attuata con impianti irrigui polivalenti, capaci cioè di consentire vari interventi colturali come irrigazione, trattamenti antiparassitari, fertirrigazione ecc. La pioggia antigelo agisce apportando calore all’ambiente con vari meccanismi:

- sviluppa l’energia interna dell’acqua (1 kcal/kg °C); - svolge il calore latente di congelamento (ca. 80 kcal/kg); - rimescola verticalmente l’aria; - -aumenta la conducibilità termica del terreno ed il suo potere di assorbimento-

emissione; - aumenta l’umidità relativa dell’aria con possibilità di nebbia con conseguente

aumento della radiazione da essa proveniente.

203

Contemporaneamente avvengono alcuni fenomeni dannosi:

- aumentano l’evaporazione e la traspirazione (quando cessa la pioggia) che sottraggono notevoli quantità di calore (ca 590 kcal/kg);

- fa cessare lo stato di indurimento delle piante; - interrompe lo stato di soprafusione dei tessuti; - può provocare ristagni di acqua con conseguente danno agli apparati radicali; - può provocare un ritardo vegetativo.

Il meccanismo nettamente prevalente è quello dello svolgimento del calore latente di congelamento; la solidificazione avviene a 0 °C e tale temperatura si mantiene pressoché costante fino a quando c’è acqua da congelare; quindi l’acqua che cade sulle piante con un certo intervallo e che man mano congela funziona come accumulatore di calore. Il ghiaccio riceverà il calore anticipato quando il bilancio termico è tornato attivo e cessa la pioggia; tale calore non viene fornito dalla vegetazione, ma dall’ambiente circostante. L’efficacia protettiva di una pioggia antigelo è tanto maggiore quanto:

- maggiore è l’intensità della pioggia, - minore è l’intervallo tra due bagnature successive; - maggiore è la superficie della vegetazione esposta per ogni m2 di terreno; - minore è la velocità del vento.

Su tutti questi aspetti quelli che predominano sono l’intensità della pioggia e la sua distribuzione che dipendono: dalle caratteristiche degli irrigatori,dalla disposizione degli stessi, dalla velocità del vento. È indispensabile che l’intensità minima sia superiore a quella necessaria per proteggere la coltura; il calcolo del volume d’acqua necessario per la protezione è abbastanza facile se si valutano approssimativamente il calore fornito dall’acqua e le perdite di energia per irraggiamento, per l’effetto ai bordi e per evaporazione. Il calore fornito dall’acqua può essere valutato in 80 kcal/kg, le perdite variano notevolmente e possono raggiungere 1 milione di kcal/ora ha per l’irraggiamento, 300.000 - 2 milioni di kcal /ora ha per l’effetto ai bordi e per evaporazione 5 - 600.000 kcal/ora ha con aria secca. L’effetto ai bordi si manifesta quando una zona ben delimitata viene mantenuta ad una temperatura superiore a quella delle zone circostanti, questa situazione provoca, specialmente in assenza di vento, un richiamo di aria fredda verso la zona calda. Quando l’umidità dell’aria è molto bassa una parte dell’acqua evapora con sottrazione di calore (595 kcal/kg a 0 °C). Il volume d’acqua necessario sarà dato, in via approssimativa, dal rapporto fra la perdita globale di calore ed il calore fornito dall’acqua:

000.25/80

/000.000.2=

⋅=

kgkcalhaorakcalV kg/ora · ha

che equivalgono a 2,5 mm/ora di pioggia, quantità che va poi moltiplicata per l’efficienza dell’irrigazione stessa. Gii irrigatori impiegati in questo tipo di irrigazione ruotano intorno al proprio asse con una velocità di 0,5 -1 giri al minuto. La velocità di rotazione è di notevole importanza perché è necessario che durante l’intervallo fra due bagnature non awenga un raffreddamento eccessivo del ghiaccio causato dalla mancanza di acqua da congelare.

204

L’intervento irriguo è subordinato al superamento della temperatura critica (temperatura al di sotto della quale iniziano a verificarsi danni alla vegetazione) che varia in funzione sia della specie che del diverso stadio di sviluppo. Per intervenire in modo efficace e senza provocare danni alla coltura è necessario prevedere sia l’andamento della temperatura durante la notte che, con qualche ora di anticipo, il superamento della temperatura critica; nelle nostre zone non esiste un servizio di previsione di questo tipo e quindi dovrà essere il singolo agricoltore a valutare, tramite una piccola strumentazione aziendale, l’inizio dell’intervento. Durante lo stesso può rendersi necessaria una modulazione della pioggia a causa del raggiungimento di temperature più basse di quella prevista oppure di un aumento della velocità del vento. Il problema più importante, assieme a quello dell’inizio, è quello della scelta del momento d’arresto dell’erogazione dell’acqua; l’arresto deve avvenire comunque quando il bilancio energetico si è fatto positivo. Alcuni autoriconsigliano di attendere che tutto il ghiaccio sia fuso, altri che il termometro a bulbo umido segni 0°C ed ancora con criterio visivo quando le piante ricoperte di ghiacchio acquistano un colorazione argentea il che significa che si sta staccando la crosta di ghiaccio.

Tabella 49: Temperature controllate (0°C) Pluvionometria oraria Periodo di rotazione (minuti) (mm) 1 2 3 4 1,5 -4,5 -4 -3 -2,5 3 -6 -5,5 -5 -4,5 4,5 -7,5 -6,5 -5,5 -5 6 -9,3 -8,5 -7,9 -6

Tabella 49: Temperature limite (°C) STADIO DI SVILUPPO Fruttiferi Bottoni rosa Piena fioritura Frutticini appena allegati

Meli -4,9 -3,2 -2,7 Peschi -4,9 -3,8 -2,1 Ciliegi -3,2 -3,2 -2,1 Peri -4,9 -3,2 -2,1 Susini -4,9 -3,2 -2,1 Albicocchi -4,9 -3,2 -1,6 Mandorli -4,3 -3,8 -2,1 Viti -2,1 -1,6 -1,6 Noci -2,0 -2,0 -2,0

205

Figura 181 b) IRRIGAZIONE CON ACQUE SAUNE Il problema dei suoli salini e dell’irrigazione con acque saline riguarda molte zone del globo: dal Nord Europa (Olanda, Svezia, Russia), al Medio Oriente, all’India, agli States sud-occidentali. Tuttavia la sua diffusione e la sua importanza risultano ingigantite in zone aride e semiaride dove, se non si vogliono provocare danni alle colture e al suolo, la pratica irrigua non può assolutamente prescindere dal controllo della salinità. In questi ambienti i parametri irrigui sono condizionati dalla necessità di impedire l’accumulazione di sali nella zona radicale, il che viene normalmente ottenuto aumentando le dotazioni d’acqua rispetto al semplice consumo idrico delle piante. Tale aumento, che, se non esistono le condizioni naturali, deve essere drenato artificialmente, viene denominato “leaching requirement” e viene di solito espresso in percentuale. Per un efficiente controllo del regime salino bisogna mettere in conto quantità e qualità dell’acqua irrigua, caratteristiche idrologiche del suolo (segnatamente permeabilità, capacità di drenaggio e acqua disponibile), andamento pluviometrico, evapotraspirazione. I mezzi d’intervento riguardano la quantità d’acqua, il drenaggio, la scelta delle colture e delle varietà, l’eventuale adozione di ammendamenti. Con questi provvedimenti è possibile il controllo salino della zona radicale, al limite fino a identificare la salinità della soluzione circolante in condizioni di capacità di campo con la salinità dell’acqua irrigua. Il metodo più semplice per calcolare il leaching requirement consiste nell’applicazione del bilancio salino. Per lo spessore di suolo che interessa e per un determinato intervallo di tempo si scrive il bilancio idrologico. Hi + Hp + Hs - ET - Hd = ∆H

206

[Hi = altezza dell’acqua irrigua; Hp= altezza efficace di pioggia; Hs = acqua entrante per via sotterranea; ET = altezza evapotraspirata; Hd = altezza di acqua drenata; ∆H = variazione dell’altezza d’acqua contenuta nel suolo] e, introducendo le rispettive concentrazioni saline, l’equazione del bilancio salino (dal bilancio sono escluse l’eventuale precipitazione di sali e la soluzione di sali provenienti dal terreno): Hi Ci - Hp Cp + Hs Cs - ET CET - Hd Cd = ∆(HC) In ambiente arido si può ammettere Hp = 0 e, se la zona è isolata idraulicamente, Hs = 0; in più si può porre CET = 0. Si ottiene allora: Hi Ci - Hd Cd = ∆(HC) Ammesso di fare il bilancio fra due istanti a eguale contenuto idrico (∆H = 0), se si vuoi mantenere costante la salinità della soluzione circolante (∆C = 0) deve essere: Hi Ci = Hd Cd pertanto l’altezza d’acqua da drenare, ossia il surplus irriguo e dato da:

id

id H

CCH con Hi = Hd + ET (bilancio idrologico nelle medesime condizioni)

Cd è evidentemente la concentrazione limite della soluzione circolante per la coltura in atto, in condizioni molto prossime alla saturazione. Si abbia, ad esempio, durante un certo periodo: ET = 90 mm; Ci = 20 meq/l; Cd 70 meq/l. Risulta

( ) ;9072

72; =−+= ddd

d

id HHETH

CCH

369052;90

72

75

=== dd HH mm 1263690 =+=iH 126 mm

Se durante lo stesso periodo si ha una pioggia efficace di 50 mm con Cp = 1 meq/l, si ottiene:

=−+=+

dpi

ddppii

HETHHCHCHCH

ricavando Hi dalla 2° e sostituendo nella 1° (Hd – Hp + ET) Ci + HpCp = Hd Cd HdCi – HdCd = HpCi – ETCi – HpCp

1750

5020407020

15020902050=

−⋅=

−⋅−⋅−⋅

=dH mm

207

Hi =Hd – Hp + ET = 17 – 50 + 90 = 57 mm Secondo Bernstein si deve porre Cd ≈ Ce ove quest’ultima è la concentrazione dell’estratto di saturazione che provoca un calo di produzione del 50%. Ammessa poi la proporzionalità fra EC e C, si ha

e

i

d

i

ECEC

CC

=

È però più opportuno procedere secondo lo schema seguente:

( )2

%10 ide

ECECEC +=

ECd = 2 ECe (10%) - ECi Quanto esposto finora conduce a valutazioni di prima approssimazione: esistono modelli più elaborati, come quello di Bresler, che consentono di affinare i risultati. Per l’utilizzazione di un’acqua salina la scelta dei metodo irriguo ha una rilevanza notevole. Sommersione, scorrimento e pioggia mantengono una uniformità del contenuto salino nel suolo; solchi e goccia inducono delle disuniformità di cui è importante tener conto. Per il primo gruppo si può dire che la lisciviazione è più rapida con sommersione e scorrimento, ma è più efficiente con la pioggia. Per l’aspersione è importante tener conto che agrumi, alcune decidue e molte piante floreali assorbono ioni attraverso le foglie: il bagnamento con acqua salina, specialmente se intermittente, può risolversi in ustioni e defoliazione. L’irrigazione da solchi induce disuniformità nel contenuto salino: nella Fig. 182 è posto eguale a 10 il valore massimo di salinità. Una tale distribuzione può avere effetti sensibili specialmente in fase di germinazione. Il problema potrebbe essere risolto con lo “sploping bed” di Fig. 183.

Figura 182

Figura 183

208

L’irrigazione localizzata consente di fatto l’impiego di acque anche fortemente saline. L’umidità del terreno viene mantenuta costantemente alta e quindi bassi risultano la concentrazione e il potenziale osmotico. I sali lisciviati dalla zona umida si accumulano sul fronte di bagnamento. Le Figg. 184 e 185 mostrano (fatto eguale a 10 il valore massimo) la distribuzione della concentrazione salina rispettivamente nel caso di incontro dei fronti di bagnamento e nel caso di mancanza di contatto fra i fronti di bagnamento.

Figura 184

Figura 185

Dopo il raccolto di una coltura irrigata a goccia con acque saline è indispensabile, in mancanza di piogge adeguate, una irrigazione (a pioggia, a scorrimento o a sommersione) che elimini l’alta concentrazione dei sali nei vecchi fronti di bagnamento (a meno che non si riesca a piantare la nuova coltura nelle stesse posizioni). Quando non basti mantenere i livelli di salinità, ma si debba dissalare un terreno, il bilancio salino va evidentemente modificato e i leaching requirements aumentano corrispondentemente.

209

3.9 ESERCITAZIONI E COMPLEMENTI a ) IRRIGAZIONE PER SOMMERSIONE I) Si voglia irrigare per sommersione uno scomparto di 1 ha, avendo a disposizione un corpo d’acqua di 90 l/s. Si vuol ottenere un’altezza (media) d’acqua di 10 cm. Conoscendo il valore della velocità di infiltrazione stabilizzata Ki = 1 cm/ora la velocità di evaporazione (supposta costante) E = 1 mm/h, determinare l’orario necessario senza tener conto delle variazioni della Vi col tempo e supponendo una messa in acqua estremamente rapida dell’intera parcella. Determinare inoltre la portata che si dovrebbe immettere successivamente nel campo per mantenere costante l’altezza d’acqua. Il problema può essere schematizzato nel modo seguente. Indicato con o l’orario e con m il corpo d’acqua, il volume d’acqua che si immette nel campo è dato da: V1 = o · m Il volume che durante l’orario si infiltra è (A = area dello scomparto) V2 = Ki · o Il volume che evapora nello stesso tempo è: V3 = E · A · o Il volume che deve risultare immagazzinato sullo scomparto alla fine dell’orario deve essere (h = altezza della lama d’acqua) V4 = h · A Evidentemente: V4=V1 - V2 - V3 h A = mo – Ki A o – E A o

AEAKmAhoi −−

=

Essendo: h = 0,1 m; A = 10.000 m2; m = 90 l/s = 324 m3/ora; Ki = 0,01 m/ora; E = 0,001 m/ora:

( ) 67,4001,001,0000.10324

000.101,0=

+−⋅

=o ore

Per mantenere costante l’altezza d’acqua bisogna immettere con continuità una portata Q’ = Ki A + E A = 100 + 10 = 110 m3/ora = 30,5 l/s

210

Se invece dopo l’orario non si immette altra acqua, l’altezza h si annulla (l’acqua scompare dalla superficie) in un tempo.

1,9001,001,0

1,0=

+=

+=

EKht

i

ore

Il bilancio finale è il seguente: volume dato: V1 = m.o. = 324 @ 4,67 = 1514 m3 volume infiltrato = Ki A (o + t) = 0,01 @ 10.000 (4,67 + 9,1) = 1.377 m3 voulme evaporato = E A (o + t) = 0,001 @ 10.000 (4,67 + 9,1) = 137 m3 II) In uno scomparto perfettamente orizzontale, di area 0,8 ha, si immette per un orario di 9 ore un modulo di 50 l/s. Da prove di infiltrazione si è accertata la validità della formula di Philip con bibacità B = 2 cm ora-1/2 e velocità di infiltrazione stabilizzata Ki = 0,5 cm/ora. Trascurando le quantità di acqua evaporate e supponendo una messa in acqua estremamente rapida dell’intera parcella, si determini l’altezza raggiunta dall’acqua nello scomparto alla fine dell’orario. Poiché l’altezza d’acqua infiltrata è data dalla formula di Philip

tKtBH ii += ponendo t = o, il volume infiltrato durante l’erogazione è dato da

( )AoKoBV i+=1 il volume immesso è dato da: V2 = m · o Il volume immaggazzinato alla fine dell’orario è dato da (h = tirante) V3 = h · A Poiché si deve avere: V2 = V1 + V3 Si ottiene:

( ) hAAoKoBom i ++=⋅ da cui:

109005,0902,0000.8

9180≡⋅−−

⋅=−−

⋅= oKoB

Aomh i cm

211

III) Si voglia irrigare per sommersione uno scomparto di 1.000 m2 con un modulo di 20 l/s. È stata rilevata la curva delle altezze infiltrate (Fig. 186) e si può considerare costante un valore E = 0,8 mm/h. Si vuol conoscere l’orario necessario ad ottenere un tirante finale di 10 cm. Al solito si supponga pressocchè istantanea la messa in acqua di tutto lo scomparto. Se non vi fossero infiltrazione ed evaporazione, la velocità d’innalzamento dell’acqua nello scomparto sarebbe:

72000.1

/72/ 2

3

===moramAmV mm/ora

In termini di altezze: V o – E o – Hi = h; Hi = V o – E o – h; Hi = 71,2 o – 100 Disegnata la retta rappresentata da quest’ultima equazione (per o = 2 risulta Hi = 42,4; per o = 3 risulta Hi = 113,6), il suo punto d’incontro con la curva delle altezze infiltrate fornisce la soluzione, ossia un orario di circa 2 ore e 20 minuti. IV) In terreni sciolti, con dosi e orari modesti, l’ipotesi dell’istantaneità della messa in acqua degli scomparti deve essere il più delle volte abbandonata. Si supponga, ad esempio, di considerare uno scomparto di 40 @ 30 = 0,12 ha, di avervi immesso con corpo d’acqua di 30 l/s da un lato corto e di aver misurato i tempi di avenzamento indicati in Tab. 50. Volendo distribuire, nei punti più sfavoriti, una dose di 70 mm, si calcolino le perdite in profondità, l’orario e l’altezza della lama d’acqua a fine orario. L’andamento della Hi nel tempo è riportato in Fig. 187.

Figura 186

212

Tabella 50 Distanza (m)

Tempo Avanzamento (sec)

Tempo contatto a fine avanzamento (sec)

Infiltrazione a fine avanzamento (4 mm)

Tempo contatto Totale (sec)

Infiltrazione Totale (mm)

Tempo contatto fine orario (sec)

Infiltrazione a fine orario (mm)

0 0 44 43 134 97 57 50 10 6 38 38 128 93 51 47 20 15 29 29 119 87 42 42 30 27 17 17 107 80 30 33 40 44 0 0 90 70 13 18 85,5 38

Figura 187

Alla fine del tempo di avanzamento (44’) si hanno le altezze infiltrate ricavate dalla curva e indicate in Tab. 49. Siccome su una parcella orizzontale l’acqua scompare contemporaneamente, ossia il tempo di recessione è nullo, per fornire 70 mm all’estremità opposta rispetto all’alimentazione, occorre un tempo di contatto (dalla curva) di 90’. Ne risultano quindi i tempi di contatto complessivi della quinta colonna e, sempre dalla curva, le altezze infiltrate della 6a colonna. Ne risulta un’altezza infiltrata media di 85,5 mm, pertanto 15,5mm sono da considerarsi perduti in profondità. Per distribuire gli 85,5 mm è occorso un orario:

420.330

000.120885,05,85=

⋅=

⋅=

mAo s = 57’

L’erogazione deve essere quindi sospesa 13’ dopo la fine dell’avanzamento. I tempi di contatto a fine orario si ottengono sommando 13’ a quelli a fine avanzamento. Le altezze infiltrate a fine orario derivano dalla curva. Sottraendo la loro media (38) dagli 85,5 mm somministrati, si ottiene un tirante a fine orario di 47,4 mm.

213

b) APPLICAZIONE DELLA TEORIA DI CREVAT Per un’irrigazione a scorrimento si abbiano a disposizione i seguenti dati:

- pendenza del terreno: i = 0,25 = 0,0025 - coefficiente di Crevat: n = 10 - velocità di infiltrazione stabilizzata: ki = 18mm/ora= 5.10-6 m/s - D = 1500 m3/ha= 0,15m - M = 8 l/s=0,008 m3/s

Trovare le dimensioni della parcella e l’orario. Risulta:

600.1105108

6

3

=⋅⋅

== −

−

iKmA m2 = 0,16 ha

3,810515,0

6 =⋅

== −iK

Do ore

La soluzione f = 1 è manifestamente impraticabile perché un tempo di avanzamento di 8,3 ore, senza mantenimento, anche tenendo conto della recessione, porta a disuniformità insopportabili. Del resto la teoria di Crevat porterebbe a dimensioni assurde. Infatti:

5,005,0100025,010 =⋅=== iηα

5621054

15,005,04 6

22

=⋅⋅⋅

== −iK

DL α m;

B = 2,8 Con f = 5 (una sorta di regola del quarto, prescindendo dalla recessione) si avrebbe, più regolarmente: L = 22,5m; B = 71 m Si vede quindi che il rispetto della relazione m = ki A è sostanzialmente possibile in scorrimenti prolungati che comportano parcelle col lato corto nel senso del movimento dell’acqua (ali, spina,fossatelli orizzontali). c) IRRIGAZIONE DA SOLCHI Per un’irrigazione da solchi siano noti:

- la superficie irrigata : 100 @ 200 m = ha - la velocità di infiltrazione: Vi = 18 mm/ora (supposta costante) - la dose D = 400 m3/ha = 40 mm - interasse I =2 m; lunghezza L= 100 m, larghezza in bocca b = 40 cm

L’osservazione diretta abbia mostrato che:

214

- la portata di lancio massima QM che non provoca erosioni è di 0,4 l/s - il tempo di avanzamento di QM è di un’ora.

Si determini la successione delle varie operazioni nell’ipotesi di consegna a domanda con modulo 24 l/s (per l’intero appezzamento). La dose per un solco D I L= 0,04 · 2 · 100= 8 m3 Poiché QM · 1 ora = 144 m3 è necessario introdurre un tempo di mantenimento riducendo la portata al valore Vi b L = 0,18 · 4 · 1.000 = 720 l/ora = 0,2 l/s che deve essere immessa per un tempo

9720560.6

720440.1000.8

==−

=tm ore

Ne risulta una gestione come in Tab. 51.

Tabella 51 Ore Lancio Portata Manten. Portata Portata

TOTALE 1° 1 – 60 24 - - 24

2° 61 – 90 12 1 – 60 12 24 2° 91 – 100 4 1 – 90 18 22 4° – 10° - - 1 – 100 20 20 11° - - 61 – 100 8 8 12° - - 91 - 100 2 2

Il volume d’acqua perso per colatura su ciascun solco ammonta a: 1 ora · 0,2 l/s = 720 l = 0,72 m3

215

d) VALUTAZIONE DELL’INDICE DI RAWITZ In un solco per infiltrazione laterale lungo 105 m si sono effettuate a varie distanze misure di IOT. Si deve valutare l’indice di Rawitz.

Tabella 52 x

(m) IOT(l’)

IOT MEDIO

(l’)

(IOT)2

(l’)2 (IOT)2

MEDIO(l’)2

0 110 12.100 117,5 13.863 15 125 15.625 137,5 19.062 30 150 22.500 157,5 24.863 45 165 27.225 167,5 28.062 60 170 28.900 177,5 31.563 75 185 34.225 190,0 36.125 90 195 38.025 217,5 47.812 105 240 57.600

L’indice di Rawitz è dato da

−−=

mmlCR

2

1100

m è la media dei valori della 3° colonna della Tab. 52

43,1667

5,217.....5,1375,117=

+++=m

l è la media dei valori della 5° colonna

764.287

812.47.....863.13=

++=l

%4,8043,166

698.27764.281 =

−−=RC

e) VALUTAZIONE DELL’INDICE DI CHRISTIANSEN Un irrigatore, funzionando a cerchio completo in condizioni nominali, presenta un diagramma pluviometrico perfettamente triangolare. Si determini, relativamente alla disposizione a quadrato con R = L, l’indice di uniformità di Christiansen (Fig. 188). La valutazione dell’indice è del tutto indipendente dalla gittata e dalla portata dell’irrigatore. Comunque, per evitare espressioni letterali, si supponga che Q = 1,05 m3/ora e R = 10 m.

216

Risulta:

3141014,3 22 =⋅== RA π m2

01,0314

05,133max =⋅=⋅=AQi m/ora = 10 mm/ora

Con riferimento all’ora, l’altezza di pioggia cala di 1 mm per ogni metro di distanza dall’irrigatore. Delle 32 vaschette pluviometriche previste da Christiansen possiamo distinguere con riferimento ad esempio a 5 ore 16 vaschette del tipo (a) con altezza 50 mm 4 “ (b) “ 53,5 mm 8 “ (e) “ 51,3 mm 4 “ (f) “ 57,5 mm Risulta:

7,5132

4,654.132

....5,5345016==

+⋅+⋅=m mm

ΣYi = 16 · 1,7 + 4 · 1,8 + 8 · 0,4+ 4 · 5,8 = 60,8 mm

%964,654.1

8,6011001100 ≅

−⋅=

−⋅=∑∑

i

i

hY

C

217

Figura 188 f) CONDOTTA FISSA CON UN’ALA MOBILE Si consideri (pianta in Fig. 189) la condotta metallica fissa orizzontale AB lunga 400 m che alimenta un’ala mobile AC che deve assumere le successive posizioni EF,...,BD, BD’,...., fino a AC’. La portata da immettere nell’ala sia Q = 15 l/s, la pressione all’imbocco dell’ala debba essere (5 ± 0,5) kg/cm2. Si dimensioni la condotta AB in maniera che la perdita i carico non superi appunto il valore di 1 kg/cm2. La perdita di carico massima si ha evidentemente con l’ala in posizione BD (o BD’). Dalla Tab. 24 si vede, per Q = 15 l/s: D1 = 125 mm y1 = 29,92 m/Km su 400 m; Y = 12 m = 1,2 Kg/cm2 D2 = 150 mm y2 = 11,41 m/Km su 400 m; Y = 4,6 m = 0,46 Kg/cm2

218

In questo modo alimentando in A a 5,5 Kg/cm2 si avranno in B 4,5 Kg/cm2

=+=+

4,010

21

2211

LLLyLy

( ) 104,0 1211 =−+ LyLy

( ) 2211 4,010 yyyL −=−

29,05,184,5

41,1192,2941,114,0104,010

21

2

1 ≡=−⋅−

=−

−=

yyyL Km = 290 m

Si farà un tratto L1 con diametro D1 e un tratto L2 con diametro D2:

Figura 189

g) CONDOTTA FISSA CON 2 ALI MOBILI Si consideri (pianta di fig. 190) la condotta metallica fissa orizzontale AB, lunga 600m, che alimenta due ali mobili, AC che si muove da sinistra verso destra (AC.GM,...., NO, ,BD) e BD’ che si muove da destra verso sinistra (BD’,EF,....,NO’,...AC’). Ciascuna ala debba essere alimentata con una portata Q/2 = 10 l/s; la pressione all’imbocco, con una pressione in A di 6 kg/cm2 non debba discendere al di sotto di 5 kg/cm2. Si dimensioni la condotta AB. Semplici considerazioni consentono di affermare che la situazione più gravosa si ha quando le due ali si trovano nelle posizioni NO e NO’, con imbocco comune nel punto di mezzo N (portata Q nel tratto AN, portata zero nel tratto NB). Per determinare il tratto AN si impone una perdita di carico di 10 m con portata 20 1/s: D1 = 125 mm; y1 = 53,2 m/km; su 300 m: Y = 16 m D2 = 150 mm; y2 = 20,28 m/km; su 300 m: Y = 6,1 m

219

=+=+

3,010

21

2211

LLLyLy

( ) 103,0 1211 =−+ LyLy

21211 3,010 yLyLy −=−

115,028,202,5328,203,0103,010

21

2

1 =−⋅−

=−

−=

yyyL Km = 115 m

L2 = 300 -115 = 185 m

Figura 190

Il tratto AN sarà costituito da un tratto di 185 m con diametro 150 mm seguito da un tratto di 115 m con diametro 125 mm. Per dimensionare il tratto NB ci si riferisce alla condizione con le ali agli estremi (posizioni AC BD’) e si impone che con portata Q/2 = 10 l/s la perdita di carico sull’intera condotta sia di 10 m. In queste condizioni sul tratto AN si ha la seguente perdita di carico D = 150 mm ; y = 5,07 m/Km ; su 94,0=y 185 m

D = 125 mm ; y= 13,3 m/Km ; su 5,247,2

53,1≡=

=y

y

115 m restano, per il tratto NB, 7,5 m D1 = 100 mm; y1 = 41,27 m/Km; su 300 m:Y = 12,4 m D2 = 125 mm; y2= 13,3 m/Km; su 300 m:Y = 4,0 m

=+=+

3,05,7

21

2211

LLLyLy

220

115,03,1327,4128,203,05,73,05,7

21

2

1 =−⋅−

=−−

=yy

yL Km = 125 m

L2 = 300 -125 = 175 m La condotta AB è allora constituita, partendo da A verso B:185 m con diametro 150 mm; 115 +175 = 290 m con diametro 125 mm; 125 m con diametro 100 mm. h) DIMENSIONAMENTO DI UN’ALA PORTA-IRRIGATORI Si consideri un’ala che alimenta 4 irrigatori a pioggia lenta ciascuno con portata di 1 l/s . La condotta è lunga 150 m (la mutua distanza fra gli irrigatori è 50 m) e ha un diametro di 50 mm. Il dislivello fra l’inizio e la fine della condotta è di 5 m. Trovare la differenza di pressione fra il primo e l’ultimo irrigatore (Fig. 191).

Figura 191

Si ottiene (D = 50 mm): Portata 3 l/s; y = 143 m/Km; su 50 m: Y = 7,15 “ 2 l/s; y = 63,58 m/Km; su 50 m: Y = 3,16 “ 1 l/s; y = 15,89 m/Km; su 50 m: Y = 0,80

11,1 5

16,1 m La differenza di pressione fra il primo e l’ultimo irrigatore è di 16,1 m d’acqua pari a 1,61 Kg/cm2. Per risolvere il problema ora visto e anche quello inverso (fissata una perdita di carico max ammissibile trovare il diametro da assegnare all’ala) può essere comodo l’uso dell’abaco di Mc Culloch (Fig. 192 - tubi metallici).

221

Le scale da sinistra verso destra sono:

- portata di un irrigatore, in l/s, - diametro dell’ala, in mm, - retta ausiliaria, - n° degli irrigatori, a sinistra per un’interdistanza di 6 m, a destra per un’interdistanza

di 12 m, - perdita di carico ammessa in Kg/cm2.

Figura 192 Si abbia il problema precedente. Assegnati: portata di un irrigatore 1 l/s, n° irrigatori 4, D = 50 mm: si unisce il valore della scala 1 (1 l/s) con quello della scala 2 (50 mm) fino a incontrare la retta ausiliaria e si unisce quest’ultimo punto con il n° degli irrigatori (4) letto sulla scala 4°. La lettura della perdita di carico sulla scala % va moltiplicata per 6/interdistanza. Nel nostro caso:

222

08,16

5013,0 = Kg/cm2

(l’abaco di Me Culloch da per le perdite di carico valori sempre leggermente inferiori a quelli ricavati dalla formula di Darcy con K raddoppiato). Si veda il problema inverso. Si abbia: portata di ciascun irrigatore Q = 2 l/s, interdistanza 30 m, perdita di carico ammissibile 1 kg/cm2, n° irrigatori 6. Si riporta sulla scala 5 la perdita di carico ammissibile moltipllcata per: 6/interdistanza Nella fattispecie:

2,03061 = Kg/cm2

e si unisce col n° degli irrigatori sulla scala 4A. Il punto sulla retta ausiliaria si unisce con la portata della scala 1 (2 l/s) e si trova D ≡ 70 mm i) IMPIANTO A PIOGGIA CON TUBI ASPERSORI Per il progetto di un impianto di irrigazione a pioggia si hanno a disposizione i seguenti dati (Fig. 193)

- parcella rettangolare lunga 360 m e larga 100 m (A = 3,6 ha); - terreno sensibilmente piatto, velocità di infiltrazione stabilizzata ≡ 15 mm/ora; - colture orticole; - provvista da un pozzo situato a 100 m di distanza dal confine della parcella,

profondità massima del pelo libero 5 m, portata sovrabbondante; - campagna irrigatoria da maggio a settembre compresi. Turno di 15 giorni in maggio

e settembre, di 7 giorni in giugno, luglio e agosto, - dose di 200 m3/ha. Periodo di irrigazione giornaliero: 12 ore (r = 1/2).

Figura 193

Per il tipo di coltura e per la forma e le dimensioni della parcella, si supponga di voler adottare tubi pioventi del tipo rotante, montato su cavalletti, con le seguenti caratteristiche:

- lunghezza del tubo: 50 m - pressione dell’imbocco: 1,5 Kg/cm2

223

- portata: 6 m3/h - superficie irrigata: larghezza 15 m

L’intensità di apersione risulta:

008,07506

==i m/h

Che si infiltrano senza difficoltà. L’orario di una postazione è dato da:

5,2001,0000.10

2525/8/200

2

333

=⋅===m

hm

mmmh

ham

hmmham

iD ore= 2 ore 30’

È opportuno arrotondare a tre ore per tener conto delle manovre per lo sposatamento dell’ala. Durante un turno (7 giorni), si hanno a disposizione per l’irrigazione 12 · 7 = 84 ore

Con un’ala piovana si possono fare 283

84= postazioni.

Il numero delle postazioni necessarie è invece (per i due lati)

48750

000.36= postazioni

Bisogna impiegare contemporaneamente due ali con le quali sarà necessario un numero di ore per settimana (2postazioni funzionano contemporaneamente) 24 · 3 = 72 h È consentito quindi 1 giorno di riposo, se si mantiene r = ½. Per il progetto dell’impianto si osservi che si tratta del calcolo di un acquedotto con sollevamento con carico residuo R = 1,5 Kg/cm2 = 15 m d’acqua e con portata Q = 2 · 6 = 12 m3/ora =3,33 l/s Se si decide di predisporre un idrante ogni 4 postazioni (6 idranti con distanza reciproca 60 m) la lunghezza totale dell’acquedotto, poiché l’ultimo idrante dista 30 m dal fondo dell’apprezzamento, risulta di 100 + 330 = 430 m. Utilizzando condotte metalliche la formula di Bresse fornisce (Q in m3/s)

066,0600.31215,115,1 === QD m = 66 mm

224

Dalla Tab. 24 si ricava:

Tabella 53 Diametro

(mm) Perdita di carico con portata 3,5 l/s

(m/Km) Su 300 m

(m) Variazioni di pressione fra il primo e l’ultimo idrante

(Kg/cm2) 60 73,8 22,2 2,4 70 32,7 9,8 1,1 80 16,2 4,8 0,54 90 8,76 2,6 0,29

Poiché non si devono avere forti variazioni di pressione fra il primo e l’ultimo idrante , fra questi è opportuno usare una condotta da 90 mm; per il tratto in derivazione sarà sufficiente il 60 mm. Le perdite di carico sono le seguenti (Y1 nella condotta in derivazione lunga 130 m; Y2 nella condotta porta idranti lunga 300 m):

5,813078,09,1000234,02130

06,00033,0

06,0000042,000164,02 5

2

151

2

11 =⋅⋅⋅=⋅

+== LDQKY m

4,23009,59,1000211,02300

09,00033,0

09,0000042,000164,02 5

2

252

2

22 =⋅⋅⋅=⋅

+== LDQKY m = 0,24 Kg/cm2

Le variazioni di pressione agli idranti sono contenute fra 1,5 e 1,74 Kg/cm2 (Fig. 194).

Figura 194

La prevalenza della pompa risulta: 5 + 15 + 8,5 + 2,4 = 30,9 m Dai cataloghi risulta disponibile una elettropompa con prevalenza 32 m e portata 12 m3/h. La potenza del motore (rendimento del gruppo motore pompa assegnato dal costruttore, nelle condizioni di funzionamento, 0,65):

CVHQN 2,265,0753233,3

75≡

⋅⋅

=⋅

=η

in KW

Le spese di esercizio per il sollevamento saranno; per i mesi di giugno-luglio-agosto:

225

Energia consumata mensilmente: N · 72 · 4 = 2,2 · 72 · 4 = 630 CVh in KW e per i mesi di maggio e settembre: 315 CVh. L’energia consumata in tutta la campagna sarà di 2.520 CVh pari a: 0,736 · 2520 = 1.860 kWh l) IMPIANTO A PIOGGIA SEMIFISSO Si debba irrigare con un impianto semifisso rappezzamento di Fig. 195 .(16 ha) con provvista su un fiume a portata sicuramente sovrabbondante. Il terreno piatto e di buona permeabilità sia coltivato a barbabietola da zucchero. Nel periodo di maggior fabbisogno sia necessario un adacquamento di 30 mm ogni dieci giorni. Si supponga che r non possa superare il valore 8/24 =1/3

Figura 195

Il tipo di coltura e di terreno consentono di impiegare irrigatori ad alta pressione. Supposto di adottare la disposizione in quadrato, sarà opportuno (per non esaltare gli effetti ai bordi) scegliere un lato di maglia sottomultiplo di 400 (40 o 50). Se si sceglie L = 50 m occorre un irrigatore con gittata di circa 36 m . Si sia reperito un irrigatore con le seguenti caratteristiche: R =36 m; pressione all’ugello 4 kg/cm2; portata Q = 10 l/s. che dia buona garanzia di mantenimento delle prestazioni indicate con variazioni massime di pressione di ± 0,4 kg/cm2. Poiché ogni maglia ha una superficie di 0,5 x 0,5 = 0,25 ha, il numero delle postazioni sarà 16/0,25 = 64, disposte come in figura. Poiché non è da ritenersi opportuno adottare ali mobili di lunghezza superiore ai cento metri, adotteremo due condotte fisse (375 m) all’interno dell’appezzamento (v. figura) con ali mobili portanti 2 postazioni ciascuna per una lunghezza di 75 m .

226

Per ogni postazione, poiché l’intensità è:

4,1425,0

sec/10===

hal

AQi mm/h

È necessario un tempo

08,24,14

30=

hmmmm h

che si arrotonda a 2,25 ore per tener conto di spostamenti e manovre. Poiché si hanno 64 postazioni occorre un tempo totale di 22,5 · 64 = 144 h. Si è evidentemente costretti ad adottare due irrigatori per un funzionamento di 72 h che ripartite in 10 giorni danno un orario giornaliero di 7,2 h (con un giorno festivo esattamente 72/9 = 8 h giornaliere, con due giorni festivi 9 ore). Se i due irrigatori funzionano su condotte diverse , per garantire che la perdita di carico fra G e F non superi 0,8 kg/cm2 occorre calcolare le condotte come segue: tratto CD : lunghezza 200m, portata 10 l/s tratto LG : lunghezza 350m, portata 10 l/s Il diametro delle condotte, a valle di C, deve essere di 125 mm, il che comporta una perdita di carico di 13,3 m/Km e quindi, su 550m, circa di 7,3 m < 8 m. m) DETERMINAZIONE DI PARAMETRI IRRIGUI IN UN IMPIANTO A GOCCIA. Si determini, il numero dei gocciolatori (per pianta) e la portata, nonché l’orario e il turno di un impianto a goccia sulla base dei seguenti dati:

- coltura: susini adulti, spaziati 4m · 4m, con copertura del terreno da parte delle chiome del 60%. Profondità radicale utile 1 m;

- volume giornaliero massimo da distribuire per ogni pianta: 65 l; - suolo sabbioso: Uvr = 16; Uva = 7 ; Uvs minima = 11 (media sul profilo); - gocciolatori disponibili da 2,4,8 l/ora che formano superfici bagnate rispettivamente

di 20, 36, 65 dm2; - si richiede di bagnare almeno il 20 del volume di suolo interessato dall’apparato

radicale, nelle zone di maggior assorbimento. La proiezione della chioma sul terreno ammonta a 16 · 0,6 = 9,6 m2. Con 3 gocciolatori da 8 l/ora si bagna una superficie di 0,65 · 3 = 1,95 m2 pari a poco più del 20%. Se si ammette di intervenire quando l’umidità di tutto il profilo sia Uvs= 11 per ripristinare la Uvr = 16, ogni gocciolatore deve funzionare finchè non abbia distribuito un volume 0,05 · 65 dm2 · 10 dm ≡ 32 l ossia per un orario di 4 ore.

Il turno minimo sarà allora 5,165

332≡

⋅ giorni.

Se si ripete lo stesso esercizio ipotizzando soltanto un terreno diverso (argilloso) con Uvr= 40 ; Uva = 18; Uvs = 33 e superfici bagnate dagli stessi gocciolatori rispettivamente di 90,140, 195 dm2 si possono usare un gocciolatore da 8 l/h (che tuttavia bagnerebbe insoddisfacentemente la zona di

227

maggior assorbimento radicale), 2 gocciolatori da 4 l/ora o 3 gocciolatori da 2 l/ora. Con quest’ultima soluzione verrebbe bagnato il 0,9 · 3/9,6 = 28 della proiezione della chioma. Ogni gocciolatore potrà essere fatto funzionare finchè non abbia distrubito un volume di 0,07 · 90 · 10 ≡ 63 l ossia per un orario di 31,5 ore.

Il turno minimo sarà 365

363≡

⋅ giorni.

n) CALCOLO DELLE ALI PORTAGOCCIOLATORI I) Per un impianto di irrigazione a goccia su coltura orticole, si abbiano i seguenti dati:

- interdistanza fra i gocciolatori: 1,5 m; - portata di un gocciolatore: 4 l/h; - carico nominale: 5 m.

Supposto che ciascuna ala, di diametro interno 12 mm, porti 20 gocciolatori si verifichi che le perdite di carico non superino il 10%. La velocità all’imbocco del tubo portagocciolatori è

197,0600.3000.1

3614,380

10600.3001,0

6,33614,380

614,3/80

26

3

22 =⋅

=⋅⋅

=⋅

=Ω

= − msm

mmhlQV m/s

Poiché la velocità critica è

27,02,132,032,0

≡==D

Vc m/s

Il moto nel tubicino è certamente ovunque laminare. La perdita di carico può essere valutata per tutta la lunghezza di 30 m con la portata media (dipendenza lineare di y da Q). Si ponga t = 20° C.

1,11600.3

000.140/403

===s

cmhlQm cm3/s

D = 1,2 cm

( ) ( );4000002,020034,0107,2356.11,11

0002,0034,01356.1 24 ⋅+⋅+⋅=

++=

ttDQy

068,076,107,2356.1

301,11=

⋅⋅⋅

=Y m = 6,8 cm

la perdita di carico ammessa è di 50 cm.

228

II) Per un’ala portagocciolatori su colture arboree si abbiano i seguenti dati:

- lunghezza : 200 m , con un dislivello “ a favore” di 1,5 m. - n° gocciolatori 40 - portata di un gocciolatore 8 l/h - pressione 1 kg/ cm2 ± 2,5%

Si calcoli il diametro dell’ala La portata all’imbocco dell’ala è: Q = 40 · 8 = 320 l/h = 0,089 l/s La perdita di carico ammissibile è: Y = 1,5 + 0,05 · 10 = 2 m Dalla formula di Hazen e Williams (F = 0,365):

;365,0200089,01301912

285,185,19

87,4

⋅⋅⋅⋅⋅= −

−D

D = 15,4 mm Il tubo commerciale idoneo è il PEBD (PN6) con diametro esterno 20 mm e diametro interno 16,6 mm.

229

LESSICO MULTILINGUE DEI PRINCIPALI TERMINI TECNICI ITALIANO INGLESE SPAGNOLO FRANCESE A Acqua di irrigazione Irrigation water Agua de riego Eau d’irrigation Acqua dolce Fresch water Agua dulce Eau douce Acqua potabile Potable water Agua potable Eau potable Acqua stagnante Stagnant water Agua muerta Eau stagnante Acque di fogna Domestic water Aguas cloacales Eau d’égout Acque di scarico industriale

Industrial water Aguas residuales Eaux résiduaires

Acquedotto Aqueduct Acueducto Aqueduc Acque sotterranee Subsurface water Agues subterràneas Eaux souterraines Acque superficiali Surface water Aguas superficiales Eaux de surface Acquitrino Marsh Pantano Marais Adacquatura Watering Puesta en riego Mise en eau Adsorbimento Adsorption Adsorción Adsorption Aggottamento Dewatering Agotamiento Exhaure d’eau Agricoltura irrigua Irrigated agricolture Agricultura irrigada Agriculture irriguée Agricoltura seccagna Dry farming Agricultura en secano Agriculture sèche Ala porta-irrigatori Sprinkler pipeline Tuberia de aspersión Rampe d’arrosage Alluvione Flooding Aluvión Alluvion Altezza piezometrica Piezometric head Altura piezométrica Hauteur piézométrique A monte Upper reach Agua arriba Amont Annata siccitosa Dry year Año seco Année de sécheresse Approfondimento del letto

Channel deepening Profundización del lecho

Approfondissement du lit

Aratro talpa Mole plow Arado de topo Charrue-taupe Arenaria Sandstone Arenisca Grès Argilla Clay Arcilla Argile Argine Embankment Fuente Cavalier A valle Lower reach Rio abajo Aval B Bacino idrografico Catchment Cuenca hidrológica Bassin versant Bilancio idrico Water budget Balance hidrológico Bilan d’eau Bilancio salino Salt balance Balance de salinidad Bilan de salinité Bitume Bitumen Asfalto bituminoso Bitume Bocca a battente Orifice Toma en carga Orifice en charge Boccaglio Nozzle Surtidor Ajutage Bonifica dei suoli salini Reclamation of saline

soils Mejoramiento de suelos salinos

Amélioration des sols salés

Bonifica delle zone paludose

Soils reclamation of marshlands

Mejoramento de terrenos empantanados

Amelioratino des terres marécageuses

C Calcare Limestone Caliza Calcaire Campagna irrigatoria Irrigation season Campaña de riego Campagne d’arrosage Canale derivatore Idle canale Canal en vacíon Tête morte Canale di fuga Escape canal Canal de desague Canal d’évacuation Canale di irrigazione Irrigation canal Canal de riego Canal d’irrigation Canale di scolo Tail escape Canal de cola Canal de d’écherge

230

Canale di terra Earth canal Canal en la tierra Canal en terre Canale primario Main canal Canal matriz Canal primaire Canale rivestito Lined canal Canal revestido Canl à revêtement Canale secondario Minor canal Canal de secundo orden Canal secondaire Canaletta Flume Canaletta Canal sur appui Capacità di campo Field capacity Higroscopicidad de

campo Capacité au champ

Capacità di drenaggio Drainage capacity Capacidad de drenaje Capacité drainante Capillarità Capillarity Capilaridad Capillarité Carico Head Carga Charge Ciclo dell’acqua Water cycle Ciclo del agua Cycle de l’eau Ciglio del canale Edge of canal Borde de canal Bord du canal Coefficiente di deflusso Runoff coefficient Coeficiete de

escorrentía Coeficient d’écoulement

Colmata Filling Colmataje Colmatage Colpo d’ariete Water hammer Golpe de ariete Coup de bélier Competenza annua Annual irrigation

requirement Necesidades anuales de agua de riego

Besoin annual en eau d’irrigation

Competenza continua Mean seasonal discharge

Caudal continuo Déit fictif continu

Condotta porta gocciolatori

Trickling pipe Tubo con goteras Conduite porte-goutteurs

Condotta principale Main line Tuberìa maestra Conduite principale Conducibilità elettrica Electric conductivity Electroconductibilidad Conductivité éléctriqueConducibilità idrica Hydraulic conductivity Conductibilidad

hidraulica Conductivité hydraulique

Consegna a domanda Demand water delivery Suministro de agua a la demanda

Distribution a la domande

Consegna periodica Shedule water delivery Suministro de agua de acuerdo al diagramma

Irration au tour d’eau

Conservazione del suolo

Soil conservation Conservación de suelos Conservation du sol

Contatatore dell’acqua Water meter Hidrómetro Compteur d’eau Contorno bagnato Wetted perimeter Perìmetro mojado Perimètre mouillè Contrazione completa Ideal contraction Coprensión perfecta Contraction complète Contropendenza Adverse slope Pendiente reverso Contre-pente Coronamento della diga

Crest of dam Corona de presa Crête du barrage

Corpo d’acqua distributivo

Farm module Módulo de riego Module de ditribution

Corpo d’acqua parcellare

Plot module Caudal por finca Module parcellaire

Corrente Stream Corriente Courant Corso d’acqua a regime glaciale

Glacier-fed river Río de régimen glaciario

Fleuve glaciaire

Corso d’acqua a regime nivale

Operanting cost Rìo de régimen nivar Cours d’eau au régime neigeux

Costo d’esercizio Fixed costs Gastos de explotación Frais d’explotation Costo d’impianto Deficiency Coste de implatación Frais d’investissement D

231

Deficit Runoff Déficit Déficit Deflusso Subsurface water Escurrimiento Écoulement Deflusso sotterraneo Flow Escurrimiento

subterráneo Écoulement souterrain

Deflusso superficiale Surface runoff Escurrimiento superficial

Ècoulement de surface

Diga in terra Earthfill dam Presa de tierra Barrage en terre Diserbo dei canali Weed growth control Desyerbaje de los

canales Désherbage des canaux

Dissabbiatore Settling basin compartment

Cámara de decantcion Dessableur

Dissalamento Desalting Desalación Dessalement Distanza fra gli irrigatori

Sprinkler spacing Distancia entre aspersores

Écartment des arroseurs

Distanza fra i dreni Drain spacing Distancia entre drenas Écartement des drains Dose Apllication rate Norma de riego Dose d’arrosage Drenaggio Drainage Drenaje Drainage Drenaggio talpa Mole drainage Drenaje topo Drainage taupe Dreno collettore Main drain Colector Collecteur de drainage Dreno di cintura Catch drain Zanja de desagüe Drain de ceinture Dreno di laterizio Tile drain Dren de arcilla cocida Drain en poterie Dreno di superficie Surface drain Dren abierto Fossé ouvert Dreno interrato Subsurface drain Drn cerrado Drain enterré Dreno tubolare Drain tube Dren tubular Drain tubolaire Durezza dell’acqua Hardness of water Durezza del agua Dureté de l’eau

d’irrigation E Efficienza alla parcella Water apllication

efficiency Coeficiente del uso eficaz del agua

Rendement de l’eau d’irrigation

Equazione di continuità Continuity equation Ecuación de continuidad

Équation de continuité

Erosione di fondo River bed scour Derrubio de cauce Érosion du lit Erosione idrica Water erosion Erosión hidraulica Érosion par l’eau Erosione localizzata Local scour Erosión local Affouillement local Evaporazione da specchio liquido

Free-water surface evaporation

Evaporación de la superficie libre del agua

Surface d’eau libre

Evaporazione dal suolo Land evaporation Evaporación desde el suelo

Évaporation à partir du sol

Evaporimetro Evaporimeter Evaporador Evaporimètre Evapotraspirazione potenziale

Potential evapotranspiration

Evapotraspiración potencial

Evapotraspiration potentielle

F Fabbisogno idrico Irrigation requirement Dotación de agua Besoin en eau

d’irrigation Falda artesiana Artesian aquifer Acuífero artesiano Nappe artésienne Falda freatica Ground water Aguas freáticas Nappe phréatique Falda sospesa Perched water Aguas suspendidas Eaux suspendues Fattibilità Feasibility Posibilidad de realizar Faisibilité Fenditura Slot Henditura Fente

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Fertirrigazione Fertigation Irrigacion con abonos Arrosage fertilisant Filtrazione Filtration Filtración Filtration Filtro da dreno Drain filter Filtro del dren Filtre de drain Fossa Trench Zanja Tranchée Frana Landslide Deslizamiento Glissement de terre Frangia capillare Capillarity fringe Franja capillar Frange capillaire Frangigetto Breaker Espígón Brise-lame G Ghiaia Gravel Grava Gravier Giunto a bicchiere Bell-and-spigot joint Junta enchufada Raccordement en

emboîtement Giunto a flangia Flange joint Acoplamiento de bridas Raccord à brides Gocciolatore Dripper Gotera Goutteur Granulometria Size distrbution Granulosidad Granulométrie Griglia Trash rack Raja coladora Grille I Idrante Hydrant Hidrante Hydrant Idrogramma di piena Flood hydrograph Hidrógrafo de crecidas Hygrogramme de crue Idrograma unitario Unit hydrograph El único hidrografo Hygrogramme unitaire Idrometro Flow meter Fluidómetro Débitmètre Igroscopicità Hygroscopicity Higroscopicidad Hydroscopicité Impianto a pioggia fisso

Permanent sprinkler system

Regadera de aspersión fija

Installation par aspersion fixe

Impianto a pioggia mobile

Travelling sprinkler system

Regadera de asperción móvil

Installation d’irrigation par aspersion mobile

Infiltrazione Infiltration Infiltración Infiltration Inquinamento Pollution Polución Pollution Intasamento dei dreni Drain clogging Hinca de drenes Obturation de drain Intensità di pioggia Rain intensity Intensidad de iluvia Intensité de pluie Interramento di un canale irrigatore

Canal silting Enfangamiento de canales

Envasement de canal arroseur

Irrigatore Sprinkler Aspersor Arroseur Irrigatore a cerchio completo

Circle sprinkler Aspersor de acción circular

Arroseur circulaire

Irrigatore a settore Part-circl sprikler Aspersor de acción sectoral

Arroseur à secteur

Irrigatore rotante Rotating sprinkler Aspersor rotatorio Arroseur à rotation Irrigatore statico Static sprinkler Aspersor de cabeza fija Arroseur à tête fixe Irrigazione a goccia Drip irrigation Irrigación gota a gota Irrigation goutte à

goutte Irrigazione antigelo Frost protection

sprinkling Riego contra la helada Arrosage anti-gel

Irrigazione a pioggia Sprinkler irrigation Riego por aspersión Irrigation par aspersion Irrigazione a scomparti Basin method Riego de tableras Arrosage par bassins Irrigazione a scomparti delimitati da linee di livello

Contour method Riego de tableras en curvas de nivel

Arrosage par bassins suivant les courbes de riveau

Irrigazione a spianata Border irrigation Irrigación por parcelas Arrosage à la planche Irrigazione di soccorso Complementary

irrigation Riego de soccorso Irrigation d’appoint

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Irrigazione dissalante Leaching irrigation Riego de desalinizacion Irrigation contre le sal Irrigazione di superficie

Surface irrigation Irrigación superficial Irrigation de surface

Irrigazione invernale Winter irrigation Riego en el invierno Irrigation d’hiver Irrigazione per corrugazione

Corrugation method Riego por corrugación Arrosage à la raie

Irrigazione per espansione di acque di piena

Spate irrigation Irrigación por charcos Irrigation par épandage de crues

Irrigazione da solchi Furrow irrigation Irrigación por surcos Arrosage par rigoles Irrigazione per scorrimento

Flooding on sloping land

Riego por desbordamiento

Irrigation par ruissellement

Irrigazione per sommersione

Flood irrigation Riego por aniego Irrigation par submersion

Irrigazione soprachioma

Oversprinkling Riego sobre la copa Arrosage sur frondaison

Irrigazione sottochioma Undertree sprinling Irrigación de subcopa Arrosage sous frondaison

Isoieta Isohyet Isohieta Isohyète L Laghetto collinare Small reservoir Balsa Lac collinaire Lancia per irrigazione Irrigation gun Aspersor de gran

alcance Arroseur canon

Larghezza al fondo Bottom width Ancho del fondo Largeur au plafond Larghezza in bocca Crest width Ancho de la cresta Largeur à la crête Letto Channel Cauce Lit Limo Silt Fango Limon Lisciviazione Leaching Lixiviación Lessivage Lisimetro Lysimeter Lisímetro Lysimètre M Macchina posa-dreni Drainer Máquina-colocadora de

drenes Machine à drainer

Magra Low water Estiaje Étiage Modulo Distributor Módulo Module Modulo a maschera Neyrpic distributor Módulo de máscara Module à masque Moto laminare Laminar flow Movimiento laminar Mouvement laminaire Moto permanente Steady flow Movimiento

permanente Mouvement parmanet

Mulinello Current meter Molinete hidrométrico Moulinet hydrométrique

N Nucleo della diga Dam core Núcleo de la presa Noyau de barrage O Opera idrauilca Hydraulic structure Construcción

hidrotécnica Ouvrage hydraulique

Orario Length of run Turnos de riego Durée d’arrosage P Paramento a monte Upstream face Paramento mojado Parement amont Paramento a valle Downstream face Cara inferior Parement aval Paratoia Gate Compuerta Vanne

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Paratoia a livello di monte costante

Constant upstream level gate

Compuerta a nivel costante aguas arriba

Vanne à niveau amont constant

Paratoia a livello di valle costante

Constant downstream level gate

Compuerta a nivel costante aguas abajo

Vanne à niveau aval costant

Paratoia a mannaia Slide gate Compuerta de guillotina

Vanne à glissement

Paratoia a settore Sector gate Compuerta radial Vanneà secteur Partitore Division structure Parteaguas Partiteur Pelo libero Free surface Superficie libre Surface libre Percolazione profonda Deep percolation Infiltración profunda Percolation profonde Perdite d’acqua per filtrazione

Seepage losses Pérdidas del agua por infiltración

Pertes d’eau par filtration

Perdite di carico Head losses Pérdita de altura Pertes de scharge Permeabilità Permeability Permeabilidad Permeabilité Pianificazione delle risorse idriche

Water resources planning

Planificación de los recursos hidráulicos

Planification des resources en eau

Piena Flood Crecida Crue Plastica Plastics Plástico Matière plastique Pluviometro Rain gauge Pluviómetro Pluviomètre Polietilene Polyethylene Polietileno Polyéthylène Pompa Pump Bomba Pompe Pompa a pistoni Piston pump Bomba de émbolo Pompe à piston Pompa centrifuga Centrifugal pump Bomba centrifuga Pompe cetrifuge Ponte canale Trugh aqueduct Puente canal Pont-canal Porosità Porosity Porosidad Porosité Portata Discharge Caudal Débit d’eau Pozzo Well Pozo Puits Pozzo artesiano Artesian well Pozo artesiano Puits artésian Presa d’acqua Water intake Toma de agua Prise d’eau Presa frontale Front-entrance intake Toma de agua frontal Prise d’eau frontale Presa laterale Side intake Toma lateral de agua Prise d’eau latérale Provvista dell’acqua irrigua

Irrigation withdrawal Toma de agua para el riego

Prélèvement d’eau pour l’irrigation

Punto di appassimento Wilting point Punto de marchitez Point de flétrissement P.V.C. Polyvinil chloride Policloruro de vinilo Polyvinylchlorure Q Quadro comando Control panel Tablero de mando Tableau de commande Quadro orario Irrigation schedule Gráfico de irrigación Calendrier de arrosagesR Raccordo a croce Four-way piece Tubo cruz Croisillon Raccordo a T Tee-joint Tubo en T Raccord en T Raggio idraulico Hydraulic mean depth Tradio hidràulico Rayon hydraulique Rapporto di assorbimeto del Sodio

Sodium adsorption ratio

Coeficiente de absorción del Sodio

Coefficient d’adsorption du Sodium

Regolatore Regulator Regulator Régulateur de débit Regolazione da monte Upstream control Control por aguas

arriba Régulation par l’amont

Regolazione da valle Downstream control Control por aguas abajo Régulation par l’aval Repellente Spur Espuela Épi

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Resistenza alla salinità Salt tolerance Resistencia a la salinidad

Tolérance au sel

Resistenza alla siccità Drought resistance Resistencia a la sequía Résistance à la sécheresse

Restringimento Shrinkage Asiento Etrécissement Rete di prosciugamento Drainage network Red de drenaje Réseau

d’assainissement Rete irrigua Irrigation network Red de irrigación Réseau d’irrigation Rigurgito Backwater Remanso Remous Risalita capillare Capillarity rise Ascención capilar Ascension capillaire Risalto idraulico Hydraulic jump Resalto hidráulico Ressaut hydraulique Riva concava Concave bank Orilla concava Berge concave Rivenstimento Lining Revestimiento Revêtement S Sabbia Sand Arena Sable Scabrezza Roughness Rugosidad Rugosité Scaricatore di piena Flood spillway Aliviadero de crecidas Evacuateur de crue Scogliera Ripop Enrocamiento Enrochement Serbatoio a usi multipli Multipurpose Embalse de uso

múltiplo Retenue à usages multiple

Sezione bagnata Rervoir Sección trasversal mojada

Section mouillée

Sezione contratta Effective cross section Sección comprimida Section contractè Sezione minima Best hidraulic Sección hydraulica Section de périmètre Resistenza Section Optima Moullié minimum Sezione trasversale Cross-section Sección trasversal Section trasversal Sifone inverso Inverted siphon Sifón invertido Siphon iversé Soglia Sill Umbral Seuil Sorgente Spring Fruente Source Stabilità delle sponde Slope stability Estabilidad de taludes Stabilitè des talus Stazione di pompaggio Pumping station Estación de bombeo Station de pompage Stramazzo Cipolletti Cipolletti weir Vertedor trapezoidal Déversoir trapézoidal Stramazzo di misura Measuring weir Vertedero hidrometrico Déversoir de jaugeage Stramazzo in fregio Side weir Aliviadero lateral Déversoir latéral Stramazzo in parete grossa

Broad-crested weir Vertedor de umbral ancho

Déversoir à seuil épais

Stramazzo in parete sottile

Sharp-crested weir Vertedor de pared fina Déversoir en mince paroi

Stramazzo libero Free weir Aliviadero no sumergido

Déversoir libre

Stramazzo triangolare V-notch weir Vertedor triangular Déversoir en V Subirrigazione Subsurface irrigation Irrigación de subsuelo Irrigation souterraine Succhieruola Well screen Filtro de pozo Crèpine T Tappo Plug Tapa Bouchon Tensione dell’acqua Moisture tension Tensión de agua Tension de l’eau Terre basse Lowland Tierra baja Basse-plai Torbidità dell’acqua Water turbidity Torbiedad del agua Turbidité de l’eau Traversa di derivazione Diversion dam Presa derivadora Barrage de dérivation Traversa mobile Movable dam Presa móvil Barrage mobile

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Tubo da drenaggio Drainage pipe Cana de avenamiento Tuyau de drainage Tubo di Pitot Pitot tube Tubo de Pitot Tube de Pitot Tubo di Venturi Venturi tube Tubo Venturi Tube de Venturi Tubo piovente Nozzle line Ramal de riego Tuyau perforé Turno Irrigation interval Intervallo entre

irrigaciones Intervalle entre les arrosages

U Umidità dell’aria Air humidity Humedad del aire Humidité d’air Umidità disponibile Available moisture Humedad accesible Humidité accessible V Valvola Valve Válvula Clapet Valvola di ritegno Retur valve Válvula de retención Soupage de retour Valvola di scarico Release valve Válvula de escape Soupage

d’échappement Viscosità Viscosity Viscosidad Viscosité

ALFABETO GRECO

α alfa Α β beta Β γ gamma Γ δ delta ∆ ε epsilon Ε ζ zeta Ζ η eta Η θ theta Θ ι jota Ι κ cappa Κ λ lambda Λ µ mi Μ ν ni Ν ξ csi (xi) Ξ ο omicron Ο π pi Π ρ rho Ρ σ/ς sigma Σ τ tau Τ υ upsilon Υ φ fi Φ χ chi Χ ψ psi Ψ ω omega Ω