lecture 1 soil water

8/17/2019 Lecture 1 Soil Water

1/20

Γεωργική ΥδραυλικήΓεωργική Υδραυλική

ΑρδεύσειςΑρδεύσεις

..


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.


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


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


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

.


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.


7/20

∆ιαπερατότητα εδαφών

∆ιαπερατότητα είναι η ιδιότητα των εδαφών να επιτρέπουν

.

Νερό Νερό

ερ

Μεγάλη διαπερατότητα Μικρή διαπερατότητα


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


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.


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

. . .


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 )


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


13/20

Λόγος

κενών

χώρων

V V

V V

V V V -

oV V V (V 0) γρασία στον κορεσμ s


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


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

.


16/20

2 2

ΤΡΙΧΟΕΙ∆ΗΣ ΑΝΥΨΩΣΗ _2

R R

r R R

P gH 2P

2

g r


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


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


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


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 < -

lecture 1 soil water

Documents