8/17/2019 Lecture 1 Soil Water
1/20
Γεωργική ΥδραυλικήΓεωργική Υδραυλική
ΑρδεύσειςΑρδεύσεις
..
8/17/2019 Lecture 1 Soil Water
2/20
•Σχέσεις εδάφους– νερού•Σχέσεις μάζας όγκου των
συστατικών του εδάφους
• Ανάγκες των καλλιεργειών σε νερό.
•Στοιχεία ροής σε ανοικτούς και κλειστού α ω ο ύ .• αφικ υγρασ α, τρ ποι έκφρασης
•Συστήματα άρδευσης•Κριτήρια επιλογής μεθόδου ά δευσ ς. Επι ανειακ ά δευσ
• αρακτηριστικ καμπ η υγρασ ας•Φορτίο πίεσης •Διαθέσιμη και ωφέλιμη υγρασία,
•Τεχνητή βροχή•Συλλογικά δίκτυα τεχνητής βροχής •Μέθοδοι τοπικής άρδευσης.
•Μέτρηση της υγρασίας και του
φορτίου
πίεσης.
•
•Περιβαλλοντικές επιπτώσεις άρδευσης. Οικονομικότητα των
αρδεύσεων
έδαφος •Ποιότητα του νερού άρδευσης
• ν γκη στρ γγισης γαι ν.
8/17/2019 Lecture 1 Soil Water
3/20
Το νερό και οι ιδιότητές του
του:
•Είναι πολύ μικρό
• ναι πο ικ
•Μεταξύ των μορίων του σχηματίζονται δεσμοί υδρογόνου.
όταν παγώνει διαστέλλεται, αντί να συστέλλεται
8/17/2019 Lecture 1 Soil Water
4/20
Ιδιότητες του εδάφουςΙδιότητες του εδάφους
Οι σχετικές αναλογίες των διαφόρων μεγεθών των μεμονωμένων σωματιδίων του εδάφους. Η Υφή του εδάφους εξαρτάται από το ποσό του
κ ε μεγ ους των αν ργανων σωματι ων στο αφος.
Επηρεάζει την κίνηση και την αποθήκευση του νερού
Συνοχή
Χωρίς Συνοχή – Εύθρυπτο - Συνεκτικό- Πολύ συνεκτικό
∆ομήπώ τα σω ατίδια του εδά ου είναι τα ινο ένα ετα ύ του και πώ
αυτά ομαδοποιούνται
Η δομή του εδάφους επηρεάζει την διείσδυση των ριζών και
8/17/2019 Lecture 1 Soil Water
5/20
Υφή του εδάφους – Κοκομετρική Σύσταση
Κατάταξη USDA (United States Department of Agriculture)
Σχετικό συγκριτικό μέγεθος των εδαφικών σωματιδίων
Άμμος
0.05 - 2.00 mm
Ιλύς
0.002 - 0.05 mm
Άργιλος
.
8/17/2019 Lecture 1 Soil Water
6/20
USDA Textural Triangle
S, sandLS, loamy sand
,
L, loam
SiL, silt loamSCL, sandy clay loam
CL, clay loam
,
SC, sandy clayLiC, light clay
SiC, silty clay
HC, heavy clay.
8/17/2019 Lecture 1 Soil Water
7/20
∆ιαπερατότητα εδαφών
∆ιαπερατότητα είναι η ιδιότητα των εδαφών να επιτρέπουν
.
Νερό Νερό
ερ
Μεγάλη διαπερατότητα Μικρή διαπερατότητα
8/17/2019 Lecture 1 Soil Water
8/20
Πορώδες εδάφους σε διάφορες υγρασιακές καταστάσεις
Υγροσκοπικό νερό
δεν μπορεί να προσληφθεί
Υδατοικανότητα
Κατάσταση εδαφικού
Κορεσμός
Το εδαφικό πορώδες
από τα φυτά.
Κατάσταση εδαφικού
πορώδους στο «σημείο
πορώδους με ευνοϊκή
υγρασία για τα φυτά. (Λίγο
μετά την άρδευση)
είναι γεμάτο από νερό.
( ∆εν υπάρχει αέρας
στο πορώδες)
Στερεά σωματίδια
εδάφους
κενοί χώροι
(πόροι)
Υγροσκοπικό
νερό Νερό στο πο ώδε
8/17/2019 Lecture 1 Soil Water
9/20
Σχέσεις Μάζας Όγκου των συστατικών του εδάφους
ΟΓΚΟΣ ΜΑΖΑ Έδαφος είναι το
αποσαθρωμένο και
ΑΕΡΑΣ Mα
Mπ
Vα
Vπ
εξωτερικό στρώμα της
γήινης επιφάνειας καιαποτελεί ένα
ΝΕΡΟ MυVυετερογενές σύστημα
τριών φάσεων:
οo
Στερεά(Εδαφικά σωματίδια)
ΣΤΕΡΕΑ ΣΤΕΡΕΑ
Ε∆ΑΦΟΥΣΕ∆ΑΦΟΥΣMσVσ
Υγρή
(Εδαφικό διάλυμα)
Αέρια
(Εδαφικός αέρας)
Η ετερογένεια έγκειται στις διαφορετικές ιδιότητες των τριών φάσεων.
8/17/2019 Lecture 1 Soil Water
10/20
Πυκνότητα εδάφους
Φαινομενική Πυκνότητα εδάφους
oo
oV V V V
Φαινομενική Πυκνότητα στερεών (Bulk Density )
bV V V V
3g
cm≈ [1.1 – 1.7]
Π α ατικ Πυκνότ τα Στε εών Particle Densit
gM 3
cmV
. . .
8/17/2019 Lecture 1 Soil Water
11/20
Πορώδες εδάφους (Π)
V V V o oV V
όγκος πορώδουςV
Συνολικός όγκος εδάφους
όγκος αέραV
Τυπικές τιμές : [25 – 60]%1 100 %
Φαινομενική Πυκνότητα στερεών (Bulk Density )
b Πραγματική Πυκνότητα Στερεών (Particle Density )
8/17/2019 Lecture 1 Soil Water
12/20
Το νερό στο έδαφοςΤο νερό στο έδαφος
Υγρασία κατά μάζα (Mass water content )v
w
M
2gr H O
r of dr soil
Μάζα στερεών συστατικών του εδάφους
M
( 24 hours →105o
C)Μάζα νερού του εδάφους
V 3cm H O
Έδαφος στον κορεσμόv
oV 3cm soil
v s
8/17/2019 Lecture 1 Soil Water
13/20
Λόγος
κενών
χώρων
V V
V V
V V V -
oV V V (V 0) γρασία στον κορεσμ s
8/17/2019 Lecture 1 Soil Water
14/20
Κατ όγκο υγρασία εκφρασμένη Ισοδύναμο ύψος νερού (d)
v v
V I A II D
V D A D
v
I D I = ισοδύναμο ύψος νερού της εδαφικής στρώσης
D = βάθος (πάχος) εδαφικής στρώσης
o
A = Επιφάνεια εδαφικής στρώσης
Α
Εάν η μέση υγρασία του εδάφους είναι
θv =0.15 τότε το ισοδύναμο ύψος νερού
vI D 0.15 8 mm 1.2 mm
8/17/2019 Lecture 1 Soil Water
15/20
ΤΡΙΧΟΕΙ∆ΗΣ ΑΝΥΨΩΣΗ _1
Η αιτία που προκαλεί την ανύψωσητου νερού στον τριχοειδή σωλήνα είναι
η επιφανειακή τάση.
F
F
ο φαιν μενο του τριχοει ο ς
συμβαίνει στο επίπεδο των μορίων και
περιλαμβάνει δύο ειδών μοριακές
οποίες είναι οι ελκτικές δυνάμεις που
αναπτύσσονται μεταξύ μορίων
συνοχής, οι οποίες είναι οι ελκτικές
δυνάμεις μεταξύ μορίων της ίδιας
.
8/17/2019 Lecture 1 Soil Water
16/20
2 2
ΤΡΙΧΟΕΙ∆ΗΣ ΑΝΥΨΩΣΗ _2
R R
r R R
P gH 2P
2
g r
8/17/2019 Lecture 1 Soil Water
17/20
ΕΝΝΟΙΕΣ ∆ΥΝΑΜΙΚΗΣ ΤΟΥ Ε∆ΑΦΙΚΟΥ ΝΕΡΟΥ
1. Η δύναμη που επιδρά σε ένα στοιχειώδη όγκου νερού
•
.
•Η δύναμη που οφείλεται σε διαφορά υδροστατικής πίεσης
Ολικό δυναμικό εδαφικού νερού
∆υναμικό
Βαρύτητας
8/17/2019 Lecture 1 Soil Water
18/20
Το πα α ό ενο έ ο είναι: W P dA P dV
Υδραυλικό φορτίο (h)
B
Ανά μονάδα όγκου είναι: BB
Wg z
dV
WP
dV
dV
zgz P
gz
g g g
H
h z H Φορτίοπίεσης
Υδραυλικό
Φορτίο
φορτίο
βαρύτητας
P g H
8/17/2019 Lecture 1 Soil Water
19/20
Νόμος του Darcy
1 2H H
Q:Ποσότητα νερού που διέρχεται από την κατακόρυφη στήλη μεεπιφάνεια διατομής Α και μήκους ℓ
1, 2: ορτ ο π εσης στην ε σο ο και στην ο ο της στ ης
αντίστοιχα
Στ λ Κ: Υδραυλική αγωγιμότητα (συντελεστής που εξαρτάται από τηνπερατότητα του πορώδους μέσου)
με άμμο
h H z h H z z z
Αντικαθιστώντας τις παρακάτω σχέσεις που προκύπτουν από το
σχήμα στην (1)
Έχουμε: 1 2
1 2
h h hQ k A k A
z z z
z Κλίση του υδραυλικού φορτίου
Η κλίση του υδραυλικού φορτίου είναι
Q hu K
A z
προς τα άνω και συνεπώς το
αρνητικό σημείο υποδηλώνει ότι η
κατεύθυνση της ταχύτητας ροής έχει
αντίθετη φορά με την αύξηση του h
σημείο αναφοράς φορτίου βαρύτητας
z=0
=
z
8/17/2019 Lecture 1 Soil Water
20/20
Όρια εφαρμογής του νόμου του Darcy
Re 1Α
u k h d
Αu
1 Re 10 Τυρβώδης ροή Re>10
Re
slope
ρ: πυκνότητα υγρού
μ: ιξώδες ρευστού
u : ταχύτητα ροής
h d
ν μος του arcy ισχ ει για αρι μ eyno s e < -