CORNELIU CISMARU, VICTOR GABOR CORNELIU CISMARU, VICTOR GABOR

IRIGAŢIIIRIGAŢII

AMENAJĂRI,AMENAJĂRI, REABILITĂRI ŞIREABILITĂRI ŞI MODERNIZĂRIMODERNIZĂRI

CUPRINS

1. Introducere1.1. Rolul şi importanţa irigaţiei1.2. Dezvoltarea irigaţiilor şi situaţia actuală la nivel mondial1.3. Dezvoltarea irigaţiilor în România, situaţia actuală şi perspective1.4. Concepţii strategice actuale privind dezvoltarea irigaţiilor1.5. Sistemul de irigaţie: părţi componente1.6. Tipuri de amenajări şi metode de irigaţie

2. Studii şi analize pentru lucrările de irigaţii2.1. Studii climatice2.2. Condiţiile de relief2.3. Studiul surselor de apă

2.3.1. Stabilirea potenţialului surselor de apă2.3.2. Calitatea apei de irigaţie

2.4. Condiţiile pedologice2.5. Condiţiile hidrogeologice2.6. Condiţii geologice şi geotehnice2.7. Culturi irigate2.8. Capitalul şi forţa de muncă disponibile2.9. Cerinţele energetice2.10. Studii privind impactul amenajărilor de irigaţii asupra mediului

3. Cerinţele de apă pentru irigaţii3.1. Introducere3.2. Consumul de apă al culturilor agricole

3.2.1. Determinarea ETP şi ET0

3.2.2. Determinarea evapotranspiraţiei reale maxime3.3. Regimul de irigaţie3.4. Calculul cerinţelor lunare şi sezonale de irigaţie pe baza bilanţului hidric (pentru

proiectarea amenajărilor)3.5. Regimul de irigaţie al orezului3.6. Determinarea debitelor specifice de dimensionare3.7. Debitele specifice pentru irigarea orezului

4. Schemele hidrotehnice pentru aducţiunea apei de irigaţie4.1. Cerinţe de concepţie şi proiectare4.2. Scheme hidrotehnice gravitaţionale

4.2.1. Lungimea canalului de aducţiune în cazul schemelor gravitaţionale4.2.2. Exemple de scheme hidrotehnice gravitaţionale

4.3. Scheme hidrotehnice cu o singură treaptă de pompare4.4. Scheme hidrotehnice cu pompări zonale pe mai multe terase4.5. Scheme hidrotehnice cu funcţiuni complexe

4.5.1. Amenajări complexe pentru irigaţii, desecări şi regularizări4.5.2. Scheme hidrotehnice cu lacuri de acumulare interioare

5. Centrele de priză ale sistemelor de irigaţii5.1. Cerinţe, clasificări, schema generală şi elemente componente5.2. Prize gravitaţionale fără baraj5.3. Prize cu baraj5.4. Construcţii de captare şi spălare5.5. Prize cu pompare

6. Reţele de canale pentru aducţiune şi distribuţia apei de irigaţie6.1. Introducere6.2. Traseul canalelor6.3. Stabilirea capacităţii de transport

6.3.1. În cazul de distribuţie continuă a apei6.3.2. În cazul distribuţiei apei prin rotaţie

6.4. Dimensionarea hidraulică6.5. Profilul longitudinal6.6. Profilul transversal6.7. Pierderile de apă din canale de irigaţii

6.7.1. Natura pierderilor de apă6.7.2. Determinarea pierderilor de apă6.7.3. Determinarea experimentală a pierderilor de apă

6.8. Căptuşirea canalelor6.8.1. Materiale6.8.2 Calcule tehnico-economice pentru stabilirea oportunităţii căptuşirii canalelor

6.9. Proiectarea canalelor automatizate6.9.1. Metode de reglare automată a canalelor6.9.2. Etapele de proiectare a canalelor automatizate

7. Reţele de conducte pentru irigaţii7.1. Schemele reţelelor7.2. Traseul optim al conductelor în cazul reţelelor ramificate neregulate (Metoda M. Rousset)7.3. Elementele componente ale reţelelor de conducte. Caracteristici şi condiţii de alegere

7.3.1. Conducte: tuburi şi elemente de legătură7.3.2. Echipament de control şi protecţie

7.4. Stabilirea capacităţii de transport şi dimensionarea reţelelor de conducte7.4.1. Stabilirea capacităţii de transport7.4.2. Dimensionarea reţelelor de conducte 7.4.3. Analiza regimului presiunilor din reţea şi stabilirea materialului pentru

conducte7.4.4. Întocmirea profilelor longitudinale şi transversale ale conductelor

8. Irigaţia prin scurgere la suprafaţă8.1. Metode de udare şi fazele procesului de udare8.2. Udarea pe brazde

8.2.1. Elemente tehnice şi indici de calitate8.2.2. Calculul elementelor brazdelor

8.3. Amenajări şi echipamente de distribuţia apei8.3.1. Amenajări cu canale şi rigole de alimentare8.3.2. Echipamente de udare din conducte mobile

8.4. Calculul hidraulic al echipamentelor de udare cu conducte mobile8.5. Irigarea prin inundare şi amenajarea orezăriilor

8.5.1. Elementele tehnice ale udărilor8.5.2. Scheme de amenajare8.5.3. Direcţii de modernizare a amenajărilor

9. Irigaţia prin aspersiune9.1. Elemente tehnice şi indici de calitate ai udărilor

9.1.1. Dispozitive de udare: caracteristici şi distanţe de aşezare9.1.2. Intensitatea ploii9.1.3. Fineţea ploii9.1.4. Uniformitatea udărilor9.1.5. Randamentul (eficienţa) udării

9.2. Instalaţii de irigaţie prin aspersiune9.2.1. Clasificări9.2.2. Instalaţii de aspersiune cu mai multe aspersoare (aripi de aspersiune)9.2.3. Instalaţii autodeplasabile transversal9.2.4. Instalaţii cu tambur şi furtun9.2.5. Instalaţii cu pivot central9.2.6. Instalaţii de aspersiune cu deplasare frontală9.2.7. Sisteme fixe şi sisteme cu acoperire totală

10. Irigaţia localizată10.1 Avantaje – dezavantaje10.2. Schema generală şi elementele componente ale unei amenajări10.3. Dispozitive de udare10.4. Proiectarea amenajărilor

10.4.1. Regimul de irigaţie10.4.2. Dispunerea picurătoarelor şi conductelor de udare

10.4.3. Uniformitatea udărilor localizate10.4.4. Determinarea capacităţii de transport a elementelor de distribuţie10.4.5. Toleranţa la variaţiile de presiune10.4.6. Dimensionarea conductelor de udare10.4.7. Dimensionarea conductelor terţiare10.4.8. Echipamente de filtrarea apei10.4.9. Echipamente de fertirigaţie

11. Tehnica irigaţiei subterane şi subirigaţiei11.1. Elemente caracteristice11.2. Tipuri de amenajare pentru irigaţia subterană11.3. Sisteme de subirigaţie

12. Reabilitarea şi modernizarea sistemelor de irigaţie12.1. Necesitatea lucrărilor şi indicatorii de performanţă care fundamentează proiectele de

reabilitare şi modernizare12.1.1. Indicatori agricoli12.1.2. Indicatori hidraulici12.1.3. Indicatori energetici12.1.4. Indicatori economici12.1.5. Indicatori privind volumul şi calitatea serviciilor de transport şi distribuţia

apei12.1.6. Indicatori privind impactul asupra mediului

12.2. Soluţii şi măsuri tehnice, organizatorice, instituţionale pentru reabilitarea şi modernizarea amenajărilor (pentru condiţiile amenajărilor din ţara noastră)

12.2.1. Măsuri tehnice12.2.2. Măsuri organizatorice12.2.3. Măsuri de dezvoltare instituţională

12.3. Opţiuni (variante) de lucrări de reabilitare – modernizare12.4. Analiza eficienţei economice a lucrărilor

12.4.1. Indicatori de eficienţă economică12.4.2. Costurile pentru irigaţii12.4.3. Metodologia de calcul a eficienţei economice

1. INTRODUCERE

1.1. Rolul şi importanţa irigaţiei

Apa are un rol esenţial în creşterea plantelor şi obţinerea unor producţii agricole ridicate şi independente de condiţiile climatice. Ea asigură transportul substanţelor nutritive şi al produselor de fotosinteză în interiorul plantei, permite solubilizarea substanţelor nutritive şi extragerea lor din sol de rădăcinile plantelor, este necesară pentru germinaţie, răsărire şi pentru alte funcţii.

În agricultura modernă, irigaţia este folosită în scopuri multiple. În primul rând, ea are rolul fiziologic de asigurare a apei necesare creşterii şi stabilizării producţiilor agricole, în zone unde precipitaţiile sunt insuficiente sau sunt distribuite neuniform în timpul vegetaţiei. Pe lângă acest rol principal, poate fi utilizată pentru: prevenirea compromiterii recoltelor în pomicultură datorită îngheţurilor sau brumelor târzii de primăvară (acest fel de irigaţie este cunoscută sub denumirea de irigaţie antigel), pregătirea în condiţii bune a patului germinativ după o perioadă prelungită de secetă (situaţii frecvente în perioada de vară, înainte de însămânţarea celei de a doua culturi, ca şi toamna, la însămânţarea grâului), epurarea biologică naturală prin utilizarea pentru irigaţie a apelor uzate, evitându-se astfel instalaţii costisitoare de epurare.

În cultura orezului, este folosită irigaţia prin inundare (alimentând parcele şi ridicând nivelul apei în ele) şi pentru reglarea temperaturii atunci când intervin scăderi accentuate de temperatură (aşa numita irigaţie termică sau termoregulatoare).

De asemenea, utilizând irigaţia de spălare se asigură dizolvarea şi spălarea sărurilor în cazul solurilor salinizate.

În ţara noastră, irigaţia se practică pe suprafeţe mari, fiind justificată tehnic şi economic de condiţiile climatice, de sol şi de sporurile de producţie care se realizează. Fără irigaţie, cheltuielile pentru asigurarea celorlalţi factori de producţie în agricultură (mecanizare, chimizare, soiuri şi hibrizi productivi ş.a.) nu pot fi puse în valoare, datorită riscului determinat de cantităţile insuficiente de precipitaţii care se semnalează în mulţi ani în fazele de consum hidric intens.

În situaţia actuală se constată o diversificare a condiţiilor de folosire a irigaţiei. Ea a devenit o necesitate pentru culturi în sere şi solarii, culturi de legume în câmp, ca şi pentru culturi alimentare, industriale şi furajere cu profit ridicat (ex.: porumb, cartofi, sfeclă de zahăr, tutun, in ş.a). În horticultură irigaţia este folosită şi pentru a asigura o calitate superioară a fructelor şi legumelor iar în pomicultură regularizează producţia de fructe şi limitează alternanţa de rodire.

Pe plan social, amenajările de irigaţii au un rol important, constituind un mijloc de menţinere a unei vieţi rurale active şi stabile, prevenind deplasarea populaţiei rurale spre oraşe, oferind posibilitatea de obţinere a unor venituri satisfăcătoare din agricultură în zone defavorizate pedoclimatic (zone secetoase, cu soluri nisipoase sau erodate).

În condiţiile actuale, irigaţia pune la îndemâna fermierilor un instrument care le permite să se adapteze mai uşor la cerinţele pieţei. De asemenea, sunt de reţinut efectele favorabile ale irigaţiei asupra ocupării forţei de muncă în zone rurale, creierii de venituri suplimentare şi dezvoltării rurale, iar prin intensificare agriculturii sunt create noi locuri de muncă în sectoarele

din amonte şi din aval de sectorul agricol (în raport de 2÷3 pentru un loc de muncă în agricultură) [5].

1.2. Dezvoltarea irigaţiilor şi situaţia actuală la nivel mondial

Irigaţia reprezintă o ştiinţă şi în acelaşi timp o artă, folosită din cele mai vechi timpuri, în zone dezavantajate pluviometric, pentru asigurarea apei necesare agriculturii.

Ea s-a dezvoltat în antichitate, mai întâi în zonele aride, extinzându-se treptat şi în zonele semiaride, iar, în ultimele decenii, şi în zonele semi-umede.

Civilizaţiile din antichitate, cum au fost cele din valea fluviilor Nil, Tigru şi Eufrat, Indus şi Gange, Fluviului Galben, au cunoscut şi realizat mari lucrări de irigaţie. În valea Nilului se practica irigaţia prin revărsare încă din jurul anului 6000 î.e.n. când a fost construit şi primul baraj pe Nil, la Memphis.

Romanii au realizat lucrări grandioase pentru aducţiunea apei potabile şi de irigaţii, ale căror urme se văd şi astăzi în Italia, Spania, Franţa, Maroc, iar în America de Sud, incaşii au realizat mari canale de aducţiune a apei din munţii Anzi pentru irigarea câmpiei litorale.

După o perioadă de stagnare sau regres în perioada evului mediu, amenajările de irigaţii au început să se extindă din nou de la începutul secolului XIX, ritmul de amenajare crescând treptat odată cu dezvoltarea demografică (fig.1.1.).

Suprafaţa irigată raportată la populaţie a înregistrat în secolul XX un ritm de creştere mai mare în deceniul 6, mai diminuat în deceniile 7 şi 8, iar din 1980 se manifestă o scădere, care se explică prin aceea că ritmul de creştere demografică a devenit superior ritmului de creştere a suprafeţei irigate.

În prezent suprafaţa amenajată la nivel mondial este de cca. 270 milioane ha (reprezentând cca. 1/6 din suprafaţa arabilă). Ea asigură însă peste 1/3 din producţia agricolă mondială, iar la unele culturi, ca orezul şi grâul, contribuţia ajunge la 55%. În ultimele decenii se remarcă atât dezvoltarea de noi amenajări în zonele aride şi semiaride, cât şi extinderea irigaţiilor spre latitudini din ce în ce mai mari, mai ales în emisfera nordică, în zone cu regim pluviometric neregulat sau cu soluri nisipoase.

În ceea ce priveşte dezvoltarea în perspectivă, se apreciază că pentru a asigura cerinţele de hrană la nivelul ritmului de creştere demografică, suprafaţa irigată ar trebui să crească anual cu un ritm de 0,8% (pentru a ajunge la 280 milioane ha amenajate în anul 2010).

În acelaşi sens, Banca Mondială şi PNUD consideră că 80% din nevoile alimentare ale sporului de populaţie (care până în anul 2025 este estimat la cca. 3 miliarde) trebuie să fie

Fig.1.1 Dezvoltarea demografică şi evoluţia suprafeţelor amenajate pentru irigaţii la nivel mondial

satisfăcut prin extinderea irigaţiei. Peste jumătate din creşterea de producţie agricolă de acum până în anul 2010 se aşteaptă a se realiza pe seama terenurilor irigate. Tot aceste organisme semnalează însă şi o serie de situaţii nefavorabile ce vor influenţa negativ extinderea irigaţiilor ca: restrângerea suprafeţelor de terenuri pretabile la irigaţii, creşterea costurilor pentru amenajări noi şi echipamente de udare, reducerea rezervelor de apă disponibile pentru irigaţii prin concurenţa altor folosinţe ca şi prin poluarea unora din ele. La acestea se adaugă managementul defectuos al unor amenajări actuale, randamente hidraulice scăzute, salinizarea unor suprafeţe irigate (din cele 270 milioane ha echipate pentru irigaţii în prezent, se exploatează efectiv cca. 235 milioane ha, iar restul de 10-15% din suprafeţe au fost degradate prin salinizare şi înmlăştinire).

1.3. Dezvoltarea irigaţiilor în România, situaţia actuală şi perspective

În România, irigaţiile au fost folosite din vechime pentru udarea micilor grădini de legume, folosind derivaţii locale şi instalaţii artizanale (roţi de apă).

Odată cu dezvoltarea economico-socială ce a avut loc în a doua jumătate a secolului al 19-lea, începea să se simtă nevoia măsurilor de protecţie a agriculturii faţă de secetele frecvente care afectau în special Câmpia Română şi Moldova.

Necesitatea extinderii irigaţiilor în Câmpia Română a fost arătată de mari personalităţi ştiinţifice şi politice ca: Ion Ionescu dela Brad, Constantin Chiru, Vasile Roşu, Alexandru Davidescu, P.S. Aurelian ş.a, unii din aceştia efectuând studii şi propunând soluţii tehnice în acest scop. Astfel, în 1912 Al. Davidescu a propus irigarea a 1,3 mil. ha între Siret şi Argeş, din care 900.000 ha să fie alimentate gravitaţional dintr-un canal de legătură Siret-Argeş, iar restul, prin pompare din Dunăre. Odată cu irigaţiile se preconiza şi dezvoltarea unei reţele de navigaţie interioară, ca şi a sistemului energetic. În linii mari, soluţia de amenajare a inginerului Davidescu, pentru Câmpia Bărăganului prezintă multe elemente apropiate de soluţia de amenajare actuală a spaţiului Siret-Ialomiţa.

Un moment important l-a constituit şi înfiinţarea, în anul 1910, a Serviciului de Îmbunătăţiri Funciare, pe lângă Ministerul Agriculturii şi Domeniului. De asemenea, în această perioadă, au început lucrările în zona inundabilă a Dunării.

După primul război mondial s-au reluat lucrările si s-a constituit o comisie a irigaţiilor, care a trecut la elaborarea unui program de ansamblu pentru lucrări de acest gen. S-au organizat cercetări în câmpuri experimentale şi case de vegetaţie privind regimul de irigaţie adecvat diferitelor culturi agricole, având ca promotori pe profesorii Gh. Ionescu Siseşti, A. Vasiliu, M. Chiriţescu, P. Munteanu ş.a. Cu sprijinul statului, s-au amenajat suprafeţe mici de orezării şi grădini de legume, continuând însă, să se resimtă nevoia unor amenajări extinse.

În 1939 s-a înfiinţat Serviciul de Îmbunătăţiri Funciare, având în frunte pe profesorul I.M. Gheorghiu, care, din 1944, a devenit Direcţia de Îmbunătăţiri Funciare.

Suprafaţa amenajată pentru irigaţii în anul 1938 era totuşi destul de redusă (15.400 ha).După cel de-al doilea război mondial, ritmul de amenajare a crescut simţitor, pentru toate

genurile de lucrări de îmbunătăţiri funciare: îndiguiri, desecări, irigaţii, amenajări piscicole, ş.a. Privitor la amenajările pentru irigaţii, acest ritm a fost de 50000 ha/an în perioada 1960-1970, aproape 160000 ha/an în deceniul 1970-1980 şi cca. 90000 ha/an în perioada 1980-1990.

Datorită mijloacelor financiare insuficiente, a calităţii necorespunzătoare a unor materiale şi lucrări ca şi a renunţării la unele componente (căptuşeli ale canalelor, drenaje, etc.) şi a plafonului scăzut al investiţiei specifice şi a neasigurării echipamentelor de udare pentru o parte din suprafaţa amenajată, s-au înregistrat performanţe slabe în exploatare, evaluate la 25-30% comparativ cu parametrii proiectaţi, apreciindu-se totodată că amenajările au avut un impact redus asupra nivelurilor producţiilor la principalele culturi agricole [4].

Zonele cu cele mai mari suprafeţe amenajate sunt situate în Câmpia Română, podişul Dobrogei şi partea sudică a podişului Moldovei (fig.1.2.). Suprafeţe mai mici sunt amenajate de-a lungul râurilor Prut şi Siret şi în interiorul podişului Moldovenesc, în Transilvania, în Câmpia Banatului şi câmpia nordică a Tisei.

Fig.1.2. Suprafaţa amenajată pentru irigaţii în România [4]I – zona caldă-secetoasă; II – zona moderată-subumedă; III – zona răcoroasă-umedă

Sursele de apă cele mai importante sunt Dunărea pentru cca. 3/4 din suprafaţa amenajată şi râurile interioare Siret, Prut, Buzău, Ialomiţa, Olt, Mureş ş.a.

În raport cu folosinţa terenului, repartiţia suprafeţelor amenajate la nivel naţional în anul 1990 era următoarea: culturi de câmp cca. 2,9 milioane ha, legume cca. 79.000 ha, plantaţii viticole cca. 58.000 ha, plantaţii pomicole cca. 370.000 ha, păşuni cca. 80.000 ha, orezării cca. 65.592 ha şi fâneţe cca. 2.400 ha.

Amenajările de irigaţii sunt situate atât în luncile Dunării şi râurilor interioare, cât şi pe terasele acestora, înălţimile de pompare variind de la zero (cazul unor sisteme cu derivaţie gravitaţională) până la 390 m. Distribuţia suprafeţelor amenajate funcţie de înălţimea de pompare este prezentată în tabel 1.1.

Tabel 1.1.Distribuţia suprafeţelor amenajate funcţie de înălţimea de pompare

Înălţime de pompare(mca)

Suprafaţa(ha)

% din suprafaţa amenajată pe ţară

gravitaţională 75.929 2,470 - 10 671.770 21,8810 - 30 304.544 9,9230 - 50 637.678 20,7750 - 70 397.978 12,9670 - 90 407.011 13,2590 - 110 238.363 7,76110 - 130 135.012 4,40130 - 150 50.990 1,66150 - 170 70.492 2,30

170 - 290 71.761 2,34290 - 300 8.696 0,29

Total 3.070.224 100

La aceste înălţimi de pompare din cadrul schemei hidrotehnice, se adaugă, în majoritatea cazurilor, înălţimile de pompare de 50 - 80 mca necesare pentru punerea sub presiune a apei.

Puterea instalată în amenajările de irigaţii din România este de 3600 MW, revenind 1,2 kW/ha, cu diferenţe mari de la sistem la sistem, funcţie de cerinţele de pompare impuse de relieful terenului.

Consumul de energie mediu multianual variază în raport cu înălţimea totală de pompare şi de cerinţele de punere sub presiune a apei, ajungând până la 750 kWh / ha pentru sistemele cu înălţimi mici de pompare şi până la 3.800 kWh/ha în unele sisteme din Dobrogea, cu înălţimile cele mai mari de pompare şi consumuri mari de apă la hectar.

Schimbările intervenite în societatea românească după 1989, dezvoltarea economică a ţării impune modificări importante şi în privinţa gestiunii sistemelor de irigaţii, care trebuie transformată şi adaptată cerinţelor economiei de piaţă pe baza unei strategii de perspectivă şi a unui program pe termen lung de reabilitare şi modernizare a acestor lucrări având ca obiective principale:- stabilirea viabilităţii dezvoltării amenajărilor actuale prin lucrări de reabilitare-modernizare;- reabilitarea şi modernizarea staţiilor de pompare şi a impermeabilizărilor canalelor de

aducţiune, în vederea reducerii consumurilor de energie electrică şi de apă;- adaptarea reţelelor de distribuţie la cerinţele exploataţiilor agricole de dimensiuni medii şi

mici;- completarea sau asigurarea echipamentelor de udare prezintă cea mai mare importanţă şi

urgentă măsură pentru creşterea gradului de utilizare a sistemelor actuale.Sunt necesare noi forme de organizare a exploatării, bazate pe participarea utilizatorilor de

apă organizaţi în asociaţii (pe ploturi , canale terţiare, secundare, etc.), training pentru utilizatorii de apă (organizându-se în acest scop amenajări pilot demonstrative), extinderea informatizării în sistemele de irigaţie ş.a.

Modernizarea şi dezvoltarea infrastructurilor de irigaţii trebuie să aibă în vedere concepţiile de rentabilizare a lor, prin asigurarea cu apă şi a altor consumatori (unităţi industriale, centre populate, amenajările piscicole, sporturi acvatice).

În ceea ce priveşte realizarea de amenajări noi, există premise ca, pe măsură ce exploataţiile agricole private se vor dezvolta, folosind şi credite din programe externe, ca şi de la stat, să aibă loc o dezvoltare a sistemelor locale private, cu apă din foraje, puţuri, acumulări colinare şi de câmpie, care vor fi performante atât în privinţa costurilor totale (de investiţii şi exploatare), cât şi a producţiilor obţinute şi a satisfacerii cerinţelor de protecţie a mediului.

În abordarea politicilor privind irigaţia, trebuie avute în vedere condiţiile climatice, ponderea agriculturii în economia ţării, ca şi perspectiva unor posibile modificări climatice la nivel global, care poate să conducă la o creştere a frecvenţei şi intensităţii secetelor în zona ţării noastre.

1.4. Concepţii strategice actuale privind dezvoltarea irigaţiilor

Organismele internaţionale (FAO, Banca Mondială, ş.a.) analizând experienţa şi performanţele amenajărilor de irigaţii în exploatare, la nivel global, propun câteva jaloane pentru dezvoltarea acestei activităţi în perspectiva:

a. Întrucât lucrările noi de irigaţii implică costuri de amenajare mari (deoarece terenurile care au rămas de amenajat sunt la altitudini mai mari implicând astfel cheltuieli mai mari de pompare, sau au o fertilitate mai scăzută, sau există necesitatea realizării unor noi baraje pentru regularizarea debitelor), apa este cerută în unele bazine hidrografice şi de alte folosinţe mai profitabile (hidroenergetică, utilizare industrială ş.a.), activitatea în perspectivă în domeniul irigaţiilor trebuie să pună accentul pe perfecţionarea, reabilitarea şi modernizarea amenajărilor existente.

b. La elaborarea proiectelor pentru lucrări noi, cât şi pentru reabilitări şi modernizări, este necesar să se analizeze atent implicaţiile economice, sociale şi în privinţa protecţiei mediului.

c. În condiţiile accentuării competiţiei între folosinţele de apă, irigaţiile sunt forţate să reducă pierderile de apă şi să mărească eficienţa utilizării ei.

d. Proiectele trebuie să corespundă condiţiilor tehnice, economico-financiare şi să fie implementabile (să fie asigurat cadrul instituţional pentru execuţie şi exploatare durabilă).

e. Întrucât performanţele financiare de rentabilitate sunt mai bune în cazul amenajărilor private decât al celor publice, se propune să se meargă pe linia perfecţionării exploatării amenajărilor colective prin adoptarea unor elemente specifice gestiunii private (suportarea cheltuielilor de exploatare şi întreţinere a amenajărilor de nivel local – staţii de punere sub presiune şi reţele de distribuţie interioare – de către beneficiarii de apă), ceea ce impune constituirea de asociaţii la nivelul utilizatorilor de apă (AUAI).

1.5. Sistemul de irigaţie: părţi componente

Irigaţia reprezintă un domeniu de cunoştinţe, bazat pe observaţii şi experimentări de lungă durată, referitoare la asigurarea cu apă a culturilor din alte alte surse decât precipitaţiile naturale.

Un sistem sau amenajare pentru irigaţie reprezintă complexul de lucrări prin care se realizează această cerinţă, cuprinzând:- lucrările de captare a apei din sursa de apă (priza de apă);- canale de transport a apei de la priză până la zona irigată (canale de aducţiune) şi reţele de

distribuţie a apei în interiorul zonei irigate. Pe acestea sunt amplasate construcţii de reglare, măsurare, racordarea biefurilor, automatizare, ş.a;

- instalaţii de udare, care preiau apa din reţeaua de distribuţie şi o conduc până la plante, în zona sistemului lor radicular;

- canalele de colectare şi evacuare a excesului de apă.În fig.1.3. este prezentată schema unui sistem de irigaţie, pe care sunt arătate componentele

de mai sus, inclusiv reţeaua de colectare-evacuare.

Fig.1.3. Schema unui sistem de irigaţie, cu părţile sale componente

Sistemele mari de irigaţie din ţara noastră, sunt compuse din: priza de apă, reţeaua de aducţiune, formată din canal de aducţiune (CA) şi canale distribuitoare de ordinul I (CD I), reţele de distribuţie interioare care sunt realizate fie cu conducte îngropate sub presiune, fie din canale deschise de unde apa intră în instalaţii de udare.

Distribuţia apei în interiorul plotului de irigaţii prin conducte îngropate sub presiune se realizează prin amenajările următoare: staţii de punere sub presiune (SPP) conducte principale, secundare şi terţiare (ultimele sunt numite şi antene sau conducte de sector). Pe ultimele elemente sunt amplasaţi hidranţii (guri de apă) la care se cuplează instalaţiile de udare.

Distribuţia interioară prin canale deschise se face gravitaţional, apa circulând prin canale distribuitoare de ordinul II (numite şi canale principale de irigaţie, CPI), de ordinul III (numite şi canale secundare, CS, sau canale distribuitoare grup de sector, cgds) şi de ordinul IV (numite şi canale distribuitoare de sector, cds). Din ultimele elemente permanente, apa este preluată de instalaţii de udare sau circulă prin elemente deschise (canale provizorii, rigole), din care, în final, se alimentează brazdele de udare.

Sistemele de irigaţii care deservesc suprafeţe mai mici au scheme hidrotehnice de aducţiune simplificate, constând dintr-un canal de aducţiune din care se alimentează staţiile de punere sub presiune. De asemenea, reţelele de distribuţie interioară pot fi formate numai din conducte principale şi conducte de sector (antene).

Pe canalele şi conductele de aducţiune şi distribuţie se amplasează o serie de construcţii şi instalaţii cu rol de reglare, automatizare, măsurarea apei ş.a.

În zonele de luncă, reţeaua de colectare-evacuare devine o parte componentă a sistemului de irigaţie, având o densitate mult mărită a canalelor faţă de zonele situate pe terasele râurilor. În zonele de versanţi şi podişuri reţeaua de evacuare nu este strict necesară, dacă se folosesc metode de irigaţie care asigură un control precis al apei distribuite.

Potrivit unei clasificări utilizate în literatura de specialitate din ţara noastră, sistemele hidrotehnice mari sunt considerate cele cu suprafeţe cuprinse între 25000-50000 ha, mijlocii între 10000-25000 ha şi mici sub 10000 ha. Întrucât peste jumătate din suprafaţa amenajată este deţinută de sisteme ce depăşesc limitele acestei clasificări, A. Lup [4] propune o grupare în cinci intervale de mărime (tab.1.2.)

Tabel nr.1.2.Gruparea principalelor sisteme hidrotehnice din România în funcţie de mărime (după date

ISPIF)

Clasa de mărime a sistemelor

Număr de sisteme

Suprafaţa medie(ha)

Ponderea în suprafaţa amenajată

(%)“Gigant” > 100000 ha 4 126139 21,5Foarte mari 50000-100000 ha 13 72954 32,4Mari 25000-50000 ha 18 37176 22,9Mijlocii 10000-25000 ha 29 16653 16,5Mici < 10000 ha 39 5018 7,6

Total 104 28144 100,0

Amenajările cu suprafeţe foarte mici (în general sub 1000 ha), locale, totalizând o suprafaţă de circa 270 mii ha, nu au fost considerate în această clasificare. La amenajările foarte mici ca suprafaţă, reţeaua de distribuţie se simplifică mult, atât structura reţelei de aducţiune, cât şi a reţelelor interioare de distribuţie.

1.6. Tipuri de amenajări şi metode de irigaţie

Tipul de amenajare se referă la modul de realizare al reţelei de distribuţie, care poate fi din canale deschise (cu sau fără îmbrăcăminţi), conducte îngropate (de joasă presiune sau de înaltă presiune), sau mixte (unele elemente sunt din canale iar altele – de obicei distribuitoarele de sector – sunt conducte îngropate). Tipul de amenajare cel mai răspândit în România este cel cu conducte îngropate sub presiune.

În ţara noastră, tipurile de amenajare a reţelelor interioare de distribuţie deţin următoarele ponderi:

- reţele din conducte sub presiune cu staţii de pompare electrice centralizate

- reţele mixte, din canale deschise şi conducte (antene) cu agregate electrice semistaţionare

- reţele mixte, din canale deschise şi conducte sau jgheaburi, cu agregate termice semistaţionare

- reţele gravitaţionale cu canale deschise

.… 76% din totalul suprafeţei amenajate

…. 6,1%

…. 11,6%

…. 6,3%

Prin metodă de irigaţie se înţelege tehnica şi modalităţile de aplicare sau distribuire a apei pe terenurile amenajate, în scopul obţinerii unor producţii maxime sau optime din punct de vedere economic.

Diferenţierile în privinţa condiţiilor topografice, pedologice, hidrogeologice, a culturilor irigate, a surselor de apă folosite, ca şi a factorilor sociali-economici determină alegerea metodei de irigaţie.

Metodele de irigaţie folosite în tehnica irigaţiilor se pot clasifica funcţie de mai multe criterii, cel mai adesea în funcţie de modalitatea de aplicare a apei:

1. irigaţia prin aspersiune a) cu instalaţii mobile b) cu instalaţii semifixe sau autodeplasabile c) cu instalaţii fixe sau cu acoperire totală

2. irigaţia prin scurgere la suprafaţa terenului a) pe brazde şi corugaţii(denumită şi irigaţie gravitaţională)

c) prin revărsare pe plane înclinate d) prin inundare (orezării) e) prin revărsare în bazine

3. irigaţia localizată a) prin picurare(microirigaţia) b) prin rampe perforate

4. irigaţia subterană a) prin reglarea stratului freatic (numită şi subirigaţie)

b) cu drenuri, tuburi cu orificii, ş.a

Irigaţia prin aspersiune constă în distribuirea apei prin instalaţii adecvate care simulează ploaia naturală. Echipamentul de udare poate fi mobil, semifix sau fix. Poate fi utilizată pentru umezire, în scop antigel şi termic, ca şi pentru îmbunătăţirea calităţii fructelor.

b) prin revărsare pe fâşii

Irigaţia prin scurgere la suprafaţa solului (gravitaţională). Funcţie de panta terenului, cultura agricolă şi condiţiile de sol, se alege varianta sau metoda de udare.

Cea mai mult folosită este udarea pe brazde adânci care este adecvată pentru culturi de câmp prăşitoare, viţei de vie, pomilor şi udarea pe brazde însămânţate (corugaţii) care se referă la culturile de câmp semănate în rânduri dese.

Udarea prin revărsare pe fâşii se foloseşte foarte puţin şi numai la lucernă, iar pe plane înclinate, la păşuni şi fâneţe (în zona Făgăraş).

Irigaţia prin revărsare în bazine, numită şi irigaţie prin inundare, este folosită în amenajări pentru cultura orezului. De asemenea, este folosită ca irigaţie de spălare a solurilor salinizate.

Irigaţia localizată este cea mai recentă metodă, care se află în faza de extindere, recomandată mai ales pentru plantaţii pomicole, viticole, cultura legumelor în sere, solarii şi în câmp.

Apa este distribuită pe teren prin conducte de udare şi dispozitive de udare, udându-se numai o parte din teren, mai precis zona în care este sistemul radicular al plantelor.

Irigaţia subterană este o metodă aflată în stadiul experimental, care are condiţii de aplicare limitate. Reglarea nivelurilor freatice (subirigaţia) este pretabilă numai pentru zone unde stratul freatic se află la adâncime relativ mică (1-4 m). Prin alimentare cu apă, adusă printr-o reţea de conducte sau canale dintr-o sursă exterioară, nivelul freatic poate fi ridicat astfel încât să asigure alimentarea cu apă a plantelor prin ascensiune capilară. De asemenea, metoda este recomandabilă în varianta cu drenuri sau linii de udare perforate îngropate în sol la baza sistemului radicular al plantelor, pentru irigaţia folosind ape uzate.

Criteriile de alegere a metodei de irigaţie se referă la: condiţiile naturale, privitoare la sol (textură, permeabilitate, grosime etc.), apă freatică (adâncime şi grad de mineralizare), teren (pantă, grad de uniformitate a microreliefului şi posibilităţi de nivelare a terenului), condiţii tehnice privind regimul irigării care este solicitat de culturi şi posibilităţile de realizare a lui cu metoda de irigaţie respectivă şi condiţii de respectare a cerinţelor de protecţie a mediului. De asemenea, se au în vedere: tipul de exploataţie agricolă şi dimensiunile ei, disponibilităţile de manoperă pentru udări, disponibilităţile de capital, cantitatea şi calitatea apei disponibile şi costul acesteia, posibilităţile de automatizare pe care le oferă metoda de udare, posibilităţi de realizare a fertirigaţiei, asolamentul şi variaţia culturilor pe care o permite fiecare metodă.

În amenajările din România sunt folosite pe scară largă toate metodele cu extindere mare la nivel european: astfel, la nivelul anului 1990 distribuţia suprafeţelor în funcţie de metoda de irigaţie era următoarea: irigaţia prin aspersiune circa 2.688.630 ha; irigaţia prin scurgerea la suprafaţă:

- pe brazde 214.422 ha;- inundare (orezării) 65.592 ha

în amenajări bivalente (cu posibilităţi de irigare şi pe brazde şi prin aspersiune) 211.186 ha; irigaţia localizată (prin picurare), la pomi şi legume, 1.600 ha.

Aspersiunea este metoda de irigaţie cea mai răspândită, care a cunoscut în timp schimbări în ceea ce priveşte ponderea tipurilor de instalaţii şi a tipurilor de amenajare a reţelelor de distribuţie: de la instalaţii mobile de udare cu agregate termice, alimentate din canale deschise, la agregate semistaţionare care creează presiunea în ultimele elemente ale reţelei de distribuţie (antene) şi din care apa este preluată şi distribuită de aripi de udare şi, în ultima etapă, la reţele de distribuţie din conducte sub presiune, în care presiunea este asigurată de staţii de pompare

centralizate, care oferă posibilitatea irigării cu instalaţii semifixe sau autodeplasabile, iar în viitor, prin modernizare, şi cu instalaţii fixe.

În prezent, ponderea amenajărilor cu distribuţie din conducte îngropate sub presiune este de cca. 90% în cadrul metodei de irigaţie prin aspersiune.

Dintre metodele de irigaţie, perspective mari de extindere are aspersiunea cu instalaţii semifixe, autodeplasabile, sau cu sisteme fixe sau cu acoperire totală, ca şi irigaţia localizată prin picurare.

Bibliografie

[1] Binnie & Parteners Ltd., Hunting Tech. Services Ltd. U.K., ISPIF SA – Study of Irrigation and Drainage in Romania. Report on technical, economic and financial viability, 1994.

[2] Blidaru, V., Pricop, Gh., Wehry, A. – Irigaţii şi drenaje. EDP, Bucureşti, 1981.[3] De Meo, G. – L’irrigazione quale fattore di competitivita in agricoltura. Irrigazione e

drenaggio, 4, 2001.[4] Lup, A. – Irigaţiile în agricultura României. Potenţial de producţie, grad de utilizare,

perspective. Ed. AGRIS, Bucureşti, 1997.[5] Tardieu, H. – Irrigation, regulation economique et durabilite. Rev. La huille Blanche, 1,

2003.[6] Vasilescu, V. – Zonarea sistemelor de irigaţii pe trepte de pompare şi posibilităţi de

interconectare a reţelelor hidrotehnice pentru reducerea costului de pompare al apei. Raport anual ISPIF SA, 1991.

2. STUDII ŞI ANALIZE PENTRU LUCRĂRILE DE IRIGAŢII

Proiectarea, execuţia şi exploatarea eficientă a unui sistem de irigaţie se bazează pe studii prealabile care se referă la condiţiile naturale, economice, financiare şi ecologice.

Indiferent de mărimea suprafeţei care se amenajează, proiectarea cere o analiză aprofundată a resurselor fizice din perimetrul irigabil, adică a condiţiilor climatice, surselor de apă disponibile, solurilor, condiţiilor de relief, condiţiilor geologice, geotehnice şi hidrogeologice.

Structura de culturi şi asolamentele prevăzute a se iriga trebuie evaluate împreună cu celelalte condiţii necesare pentru producţia agricolă, cum sunt: forţa de muncă existentă, energia disponibilă pentru pomparea apei şi udare, posibilităţile de vânzare şi preţurile produselor agricole, condiţiile economice, situaţia financiară a beneficiarilor agricoli, preferinţele lor în privinţa metodei de udare şi experienţa pe care o au în folosirea diferitelor metodelor de irigaţie, ş.a. Toţi aceşti factori vor influenţa alegerea soluţiei de amenajare, a metodei de irigaţie şi a modului de gestiune în exploatare.

De asemenea, pentru fiecare soluţie de amenajare care se analizează la faza de proiectare trebuie studiat impactul pe care-l poate avea asupra factorilor de mediu, îndeosebi asupra solurilor, apelor de suprafaţă, apelor freatice, florei şi faunei.

2.1. Studii climatice

Se efectuează folosind datele şi înregistrările de la staţiile meteorologice din zonă. Elementele climatice care se analizează, pe şiruri lungi de ani (min. 25-30 ani) sunt: precipitaţiile (zilnice, decadale, lunare şi pe sezonul de vegetaţie), temperatura aerului, viteza vântului, umiditatea aerului, insolaţia (durata de strălucire a Soarelui) ş.a.

Precipitaţiile reprezintă unul din termenii bilanţului hidric al solului şi trebuie analizate pentru calculul cerinţelor de apă pentru irigaţie ale culturilor agricole. Celelalte elemente climatice sunt utile pentru determinarea evapotranspiraţiei potenţiale, funcţie de care se stabileşte consumul de apă al culturilor agricole.

Ponderea irigaţiei este diferită în raport cu tipul de climat:- în zone aride, cu precipitaţii sub 200-250 mm anual, irigaţia este principala sursă de apă

pentru asigurarea consumului plantelor. Drenajul terenurilor irigate şi spălarea solurilor sunt frecvent utilizate pentru a preveni salinizarea secundară;

- în zone semi-aride, cu precipitaţii de 250-500 mm/an, irigaţia acoperă o bună parte din nevoile plantelor şi este necesară în perioadele frecvente de secetă. Aportul de apă prin irigaţii va depinde de cantitatea de precipitaţii, de consumul de apă al plantelor, de capacitatea de înmagazinare a solului, adâncimea sistemului radicular ş.a;

- în zone sub-umede, cu precipitaţii de 500-700 mm anual, irigaţia este necesară datorită unei distribuţii nefavorabile a precipitaţiilor, precum şi în condiţiile solurilor nisipoase sau erodate, ca şi în situaţia unor culturi cu sistemul radicular superficial;

- în zone umede, cu peste 700 mm precipitaţii anuale, irigaţia nu este necesară în mod normal. Ea se foloseşte numai în situaţia unor soluri nisipoase sau subţiri sau la culturi cu sistem radicular superficial.

În toate climatele, cu excepţia celui arid, irigaţia are un caracter complementar, adică de suplimentare a aportului de apă asigurat de precipitaţii.

Coeficientul bilanţului de apă pe perioadă multianuală oferă o posibilitate de caracterizare climatică a condiţiilor zonale şi de apreciere a necesităţii şi tipului intervenţiilor hidroameliorative. El are expresia:

(2.1)

în care: P exprimă precipitaţiile medii multianuale (mm); ETP - evapotranspiraţia potenţială medie multianuală (mm); r - fracţiunea din precipitaţii care se infiltrează în sol.

Valorile subunitare reprezintă zone unde este nevoie de irigaţie, iar cele supraunitare subliniază necesitatea lucrărilor de desecare-drenaj.

O caracterizare mai reală se poate face dacă elementele climatice se analizează pe durata sezonului de vegetaţie.

În ţara noastră climatul prezintă o zonalitate verticală importantă, determinată de diferenţele de altitudine. Dobrogea şi partea estică a Câmpiei Române se caracterizează prin climat semi-arid, cu cantităţi anuale de precipitaţii de 350-500 mm. Aici sunt cele mai mari nevoi de irigaţii.

Deficitul bilanţului hidric mediu multianual pe perioada de vară (D=ETP-P)are valori maxime de cca. 400 mm în sudul Dobrogei şi scade treptat de la sud-est spre nord-vest, ajungând la 250 mm la limita nordică a Câmpiei Române, în Câmpia Banatului şi mijlocul Podişului Moldovei (fig.2.1.)

Se poate observa că amplasarea în teritoriu a amenajărilor de irigaţii (v.fig.1.2.) corespunde cu zonarea deficitului hidric. Partea sud-estică şi sudică a ţării, unde deficitul are

valori maxime, beneficiază de cele mai extinse amenajări de irigaţii.

2.2. Condiţiile de relief

Se analizează pe planuri topografice având scări care sunt în funcţie de faza de proiectare şi de mărimea suprafeţei.

Analiza reliefului este necesară în primul rând pentru stabilirea traseelor optime ale canalelor de aducţiune şi de distribuţie, pentru a stabili soluţia de ridicare a apei şi numărul de trepte de pompare, respectiv schema hidrotehnică optimă.

Fig.2.1. Deficitul hidric pe perioada de vară(valorii medii 1964-1992)

Traseele canalelor se analizează pe baza planurilor bandă (după ce canalele au fost trasate pe planurile de situaţie), urmărindu-se asigurarea unor pante convenabile, echilibrarea volumelor de săpătură cu cele de umplutură.

Pantele terenului sunt luate în consideraţie la alegerea metodei de irigaţie şi a parametrilor acesteia, pentru aceasta impunându-se efectuarea zonării terenului irigabil în funcţie de pantă, bineînţeles, acolo unde aceasta variază în limite largi în perimetrul amenajabil.

Cartarea pantelor terenului este necesară pentru a servi drept criteriu pentru alegerea metodei de irigaţie, recomandându-se să se delimiteze următoarele intervale de pante: sub 0,0007; 0,0007-0,004; 0,004-0,02; 0,02-0,1 şi peste 0,1.

Microrelieful, exprimat de micile denivelări (de max. 1-2 m) ale terenului (pozitive sau negative) este un criteriu luat în consideraţie pentru stabilirea aproximativă a volumului de terasamente cerute de nivelarea iniţială a terenului (operaţie necesară în cazul irigaţiei prin scurgere la suprafaţă).

2.3. Studiul surselor de apă

Studiile hidrologice sunt indispensabile şi servesc la stabilirea posibilităţilor surselor din punct de vedere cantitativ şi calitativ ca şi pentru stabilirea soluţiilor de captare şi de exploatarea normală a sistemelor de irigaţie (mai ales în perioadele critice de ape mici).

Pentru irigaţii, ca surse de apă pot fi folosite: ape curgătoare (râuri, fluvii, pâraie), lacuri naturale; lacuri de acumulare mari, lacuri colinare şi de câmpie, ape subterane, ape reziduale provenind de la canalizări urbane sau de la ferme de creştere a animalelor.

Cea mai importantă sursă în raport cu suprafaţa irigată şi cu volumul prelevat o reprezintă râurile, din care pe primul loc se situează Dunărea.

Fără lucrări de regularizare a scurgerii ar putea fi utilizate numai 10-15% din stocul râurilor, ceea ce ar fi insuficient pentru a satisface consumurile actuale şi în perspectivă ale folosinţelor. Pentru aceste motive, au fost realizate un număr mare de lacuri de acumulare şi derivaţii interbazinale. În ţara noastră, lacurile colinare şi de câmpie pot asigura irigarea a 500 mii ha, iar sursele subterane, cca 170 mii ha.

În multe zone, resursele existente sunt solicitate la maximum şi încep să fie insuficiente în perioadele de secetă. Afară de aceste limite cantitative, apele râurilor au atins, în unele sectoare, nivele de poluare care impun restricţii în folosirea lor la irigaţii sau utilizarea cu precauţie, pentru a nu prejudicia dezvoltarea plantelor şi fertilitatea solurilor.

Apele râurilor mari şi ale Dunării, cu excepţia unor sectoare din aval de punctele de deversare a apelor uzate de la unele obiective industriale, sunt de calitate bună.

În privinţa lacurilor de câmpie, este de remarcat faptul că, în unele cazuri, şi mai ales vara, mineralizarea are valori ridicate.

2.3.1. Stabilirea potenţialului surselor de apăSe efectuează după metodologii diferenţiate, în funcţie de natura sursei de apă: râuri, lacuri

sau straturi subterane.

Pentru râuri, materialul primar îl oferă înregistrările în timp ale nivelurilor şi debitelor în staţii sau posturi hidrometrice, pe perioade cât mai lungi (minim 15-20 ani). Prelucrându-se statistic aceste date, rezultă debitele şi nivelurile minime, medii şi maxime cu asigurările cerute pentru dimensionarea lucrărilor (cu asigurări funcţie de clasa de importanţă a lucrării, respectiv de mărimea suprafeţei sistemului de irigaţie).

Gestiunea resurselor de apa pe bazine hidrografice este realizată de Regia Naţională Apele Române , prin subunităţile aferente. Acestea pot furniza informaţii privind debitele şi nivelurile

caracteristice în secţiunile unde se prevăd prize de irigaţii şi tot aceste instituţii aprobă captarea şi condiţiile de prelevarea apei, ca şi cele de evacuarea apelor uzate în râuri. Debitele şi volumele de apă prevăzute pentru irigaţii sunt evidenţiate în bilanţurile de gospodărirea apelor, care se elaborează şi actualizează periodic.

Gestiunea apei din lacurile de acumulare existente revine tot unităţilor amintite mai sus, atunci când sunt deservite mai multe folosinţe (atenuarea viiturilor, piscicultură, irigaţii, alimentări cu apă potabilă, agrement, hidroenergetică), care exploatează şi întreţin aceste lucrări. Cheltuielile de investiţii şi de exploatare-întreţinere a lucrărilor (barajele cu uvrajele aferente, cuveta lacului, lucrările de prevenire a colmatării ş.a) se recuperează prin tarifele pentru apă.

Amenajarea unui lac colinar implică studii hidrologice cu scop de fundamentare cât mai precisă a volumului de apă util, a volumului destinat atenuării viiturilor şi celui rezervat acumulării aluviunilor (volum mort). De asemenea, se stabilesc debitele maxime pentru dimensionarea evacuatorilor de suprafaţă şi de fund, precum şi nivelurile caracteristice ale apei în lac, necesare dimensionării barajului.

În cazul captării apei din surse subterane, debitele capabile ale puţurilor şi forajelor se stabilesc în urma unor pompări de probă iar calitatea apei se determină pe baza unor probe care sunt prelevate după un interval de 24 ore de la începerea pompării. În cazul izvoarelor, se efectuează măsurători de debite pe perioade mai lungi, în special în perioadele de vară, care dau posibilitatea de a cunoaşte regimul debitelor şi stocurile de apă disponibile.

2.3.2. Calitatea apei de irigaţieSărurile dizolvate în apa de irigaţie, ca şi unele proprietăţi ale ei influenţează activitatea

metabolică a plantelor şi evoluţia solurilor şi pentru acest motiv sunt necesare analize ale acestora, atât înainte de întocmirea proiectului, cât mai ales după amenajare, adică în perioada de exploatare.

În unele ape poluate pot fi elemente toxice pentru plantele cultivate sau agenţi patogeni care pun în pericol sănătatea oamenilor şi animalelor, adică a consumatorilor produselor agricole.

Calitatea apei se apreciază în funcţie de 3 categorii de indicatori: fizici, chimici şi igienico-sanitari.

2.3.2.1. Indicatori fizicia. Concentraţia în aluviuni (numită impropriu şi turbiditate), exprimată în g/l sau kg/m3,

se determină prin filtrarea unor probe de apă prelevată din zona de captare, urmată de uscarea, cântărirea şi raportarea greutăţii materialului solid la volumul probei.

Concentraţiile mari sunt caracteristice unor sectoare (mijlocii şi inferioare, în special) ale râurilor interioare ale ţării noastre, cum sunt: Siretul, Buzăul, Argeşul, Oltul ş.a. În perioadele de viituri, pe toate râurile se remarcă valori maxime ale încărcării de aluviuni, încât funcţionarea sistemelor de irigaţii în timpul apelor mari produce o intensificare a proceselor de colmatare a reţelelor de irigaţii, cu consecinţe nefaste asupra capacităţii de transport şi presiunilor din conducte.

Colmatarea canalelor de irigaţii implică o serie de cheltuieli, cu atât mai mari cu cât volumul de aluviuni depuse anual este mai mare. Deasemenea, colmatarea canalelor produce disfuncţionalităţi care, în unele cazuri, pot determina întreruperea programelor de udare şi neefectuarea udărilor la momentele necesare.

Volumul de depuneri în sistemul de irigaţie depinde, pe de o parte de potenţialul aluvionar al sursei, şi, pe de altă parte, de condiţiile de depunere a aluviunilor în canalele şi conductele de irigaţii. Cele mai mari intensităţi de colmatare se întâlnesc în acele sisteme unde atât apa din râu

are concentraţie ridicată de aluviuni iar în reţelele de transport şi distribuţie apa circulă cu viteze reduse.

Potenţialul de colmatare al apei dintr-un râu este exprimat prin concentraţia medie multianuală, care are valori de 0,3-0,4 kg/m3 în cazul Dunării şi 0,7-1,5 kg/m3 în cazul râurilor interioare, în sectorul aval al acestora.

Volumul de aluviuni care intră în sistemul de irigaţie este:

(2.2)

în care:V este volumul de aluviuni (m3);Qi - debitele captate în sistem (m3/zi) în perioada i;Ti – durata perioadei i (zile);Sij - suprafaţa udată în perioada i şi sectorul de irigaţie j (ha);mij - norma de udare în perioada i şi sectorul de irigaţie j (m3/ha);i - numărul de ordine al perioadei de timp din sezonul de irigaţie (săptămâni sau decade);j - numărul de ordine al sectoarelor de irigaţie.

Din volumul de aluviuni care a intrat în sistem, se depune în reţelele deschise:

(m3) (2.3)

unde:ρi este concentraţia aluviunilor la intrarea în sistem şi în canalele de distribuţie (kg/m3);ρcr - concentraţia critică, care este funcţie de panta canalului, debitul, secţiunea transversală,

rugozitatea albiei;DAd - densitatea aparentă a depunerilor (kg/m3).

Reducerea Vd se poate realiza atât prin reducerea volumului de apă captat (Q iTi), cât şi prin micşorarea concentraţiei aluviunilor în râu (prin măsuri de reducere a debitului solid folosind amenajări antierozionale ale bazinului hidrografic şi de reducere a eroziunii în albie), evitarea captării apei în perioadele viiturilor, amplasarea adecvată a prizelor pentru a capta apă din stratul de la suprafaţă, construirea unor deznisipatoare sau decantoare în cadrul prizelor; de asemenea, prin mărirea pantei şi vitezei de curgere a apei în canale, deci prin creşterea ρ cr, încât o parte mai mare din volumul de aluviuni care a intrat în sistem să nu se depună pe canale, ci să ajungă pe terenul irigat.

b. Temperatura apei de irigaţie trebuie apreciată nu numai în legătură cu provenienţa apei (respectiv natura sursei) ci şi în raport cu solurile, metoda de irigaţie, culturile irigate, faza de dezvoltare a plantelor şi perioada din zi în care este distribuită apa.

Temperatură variază în primul rând cu originea apei. Astfel, apa din râuri are o temperatură apropiată de a solului, deci de a mediului. Apa din lacurile adânci, unde apare o stratificaţie termică, cu un strat inferior rece şi un strat mai cald la suprafaţă, trebuie preluată din zona superioară. Apa din straturile acvifere subterane are, în general, temperaturi scăzute (11-15 0C) şi necesită încălzire, fie în bazine de acumulare, fie pe traseele pe care le străbate până la parcelele de irigaţie (când transportul ei se face prin canale deschise).

Ce temperatură se recomandă să aibă apa de irigaţie adusă la plantă? Ca indicaţie de ordin general, apa este considerată rece, în perioada de vară şi în orele mai calde ale zilei, dacă temperatura ei este sub 15-200C. După unii cercetători, apa se consideră ca fiind rece atunci când temperatura ei este sub 3/4 din cea a solului, iar pentru culturi mai tolerante, cînd este sub 2/3 din cea a aerului. Temperaturile scăzute ale apei de irigaţie conduc la micşorarea temperaturii solului, care, mai ales primăvara, are consecinţe negative în cazul culturilor de legume (întârziere

în creştere, etc). Şi la celelalte culturi, temperaturile suboptime în sol determină o întârziere generală a dezvoltării plantelor, iar în cazuri mai grave produc tulburări fiziologice ale creşterii, absorbţiei radiculare şi metabolismului, care se reflectă negativ asupra producţiei (reduceri până la 25%).

c. Gradul de aeraţie al apei . Conţinutul de oxigen dizolvat în apă are un rol important pentru sol şi plante. Într-un m3 de apă se găsesc cca 40-55 cm3 de gaze, din care 20 cm3 CO2, 8-12 cm3 O2 şi restul N. Apele provenind din lacuri cu nivel avansat de eutrofizare, se caracterizează printr-un grad redus de aeraţie şi respectiv de oxigen şi de aceea nu sunt bune pentru irigaţii.

2.3.2.2. Indicatori chimici Apa pentru irigaţie trebuie să îndeplinească condiţiile impuse de STAS 9450-88.Analizele chimice ale apei de irigaţie au în vedere următorii indicatori:a. Gradul de mineralizare sau, pe scurt mineralizarea, se referă la conţinutul total de săruri

solubile la litrul de apă (în g/l sau me/l). Poate fi exprimat şi prin electroconductanţa apei ,EC (în dS/m sau mmho/cm) , care este în relaţie directă cu gradul de mineralizare:

(g/l) (2.4)

b. Concentraţiile principalilor cationi şi anioni , exprimate în g/l sau miliechivalenţi la litru; sodiu, calciu, magneziu, clor, SO4, HCO3, CO3, NO3, ş.a.

c. Parametrii specifici apelor uzate ca: substanţa organică (exprimată prin CBO5 şi CCO Mn), azot, fosfor, potasiu, metale grele, ş.a.

La o analiză completă a apei, folosind exprimarea în me/l, suma cationilor trebuie să fie aproximativ egală cu suma anionilor, (diferenţe peste 5% arată că analizele au fost eronate). Uzual, dacă nu se determină K sau NO3 sau ambele, echilibrul cationi-anioni nu este influenţat apreciabil.

Oportunitatea folosirii unei surse de apă din punct de vedere chimic se analizează în funcţie de efectele posibile, arătate în continuare:

1. Salinizarea secundară a solului, cu consecinţe negative cunoscute (creşterea presiunii osmotice şi reducerea accesibilităţii apei pentru plante ş.a). Criteriul de apreciere a potenţialului de salinizare este gradul de mineralizare sau electroconductanţa apei.

2. Alcalizarea şi reducerea permeabilităţii solurilor este determinată de excesul de sodiu din apă faţă de calciu şi magneziu, reflectat de valoarea SAR, sau când apa are un conţinut foarte redus de săruri. Efectul de reducere a permeabilităţii este funcţie şi de conţinutul de carbonaţi şi bicarbonaţi, reflectat de valoarea SAR modificat

Relaţiile de calcul pentru SAR şi SAR modificat sunt:

(2.5)

(2.6)

în care:concentraţiile Na, Ca, Mg, CO3 şi HCO3 sunt exprimate în me/l;

(2.7)

cei trei termeni ai pHc sunt funcţii de Ca+Mg+Na, de Ca+Mg şi respectiv, de CO3 şi HCO3

3. acţiune toxică asupra plantelor sensibile pot avea sodiul, clorurile şi borul.

4. alte efecte care prejudiciază calitatea fructelor se datorează concentraţiilor mari de NH4-N şi NO3-N, precum şi depozitării carbonaţilor pe fructe şi frunze la irigaţia prin aspersiune.

Luând în consideraţie aceste efecte, au fost stabilite limitele şi clasele de încadrare a apei de irigaţie în raport cu calitatea ei, exprimată de indicatorii specifici indicaţi în tab.2.1.

Tabel 2.1Interpretarea calităţii apei de irigaţie [1]

Efecte negative şi criterii de apreciere Clase şi limite de încadrare a apeiUtilizare fără

riscRisc mediu în

utilizareRisc major în

utilizare1. Salinizarea solului

- EC (dS/m)- C (mg/l)

< 0,7< 450

0,7 – 3450 – 2000

> 3> 2000

2. Reducerea permeabilităţii solului- SAR = 0-3 şi EC ... (dS/m)- SAR = 3-6 şi EC ... (dS/m)- SAR = 6-12 şi EC ... (dS/m)- SAR = 12-20 şi EC...(dS/m)- SAR = 20-40 şi EC...(dS/m)- SARmod

> 0,7> 1,2> 1,9> 2,9> 5,0< 6

0,7 – 0,21,2 - 0,31,9 - 0,52,9 - 1,35,0 - 2,9

6 - 9

< 0,2< 0,3< 0,5< 1,3< 2,9> 9

3. Efect toxic asupra plantelor- Na,

irigaţie gravitaţională, evaluat prin intermediul SAR modificat;

irigaţie prin aspersiune, evaluat prin C (me/l)

- cloruri irigaţie gravitaţională, evaluat prin

intermediul C (me/l); irigaţie prin aspersiune, evaluat prin C

(me/l) - bor (mg/l)

< 3

< 3

< 4

< 3

< 0,7

3 - 9

> 3

4 – 10

> 3

0,7 - 3

> 9

.> 10

> 34. Alte efecte

- dezvoltarea exagerată a aparatului foliar NH4-N şi NO3- N (mg/l)

- depozite pe fructe şi frunze (la udarea prin aspersiune) HCO3 (mg/l)

< 5

< 90

5 - 30

90 - 520

> 30

> 5206. pH Intervalul normal: 6,5 - 8,4

Limitele arătate în tabelul 2.1 cu privire la toate aceste efecte şi criteriile de apreciere sunt, desigur, orientative. Ele sunt valabile pentru condiţii "medii", adică pentru soluri cu textură nisipo-lutoasă până la argilo-lutoasă, cu drenaj intern bun, culturi cu toleranţă relativ mică la salinitate şi irigaţie normală, fără restricţii în privinţa normelor de irigaţie. În practică, condiţiile diferă de multe ori faţă de condiţiile de referinţă arătate şi, de aceea se impun adaptări ale acestor limite la situaţiile concrete locale, care privesc drenajul solurilor, metoda de irigaţie, însuşirile fizice ale solurilor, culturile şi toleranţa lor la salinitate, modul de administrare a apei, ş.a. Sunt relevante experienţele reuşite de irigare a nisipurilor litorale din nordul Africii cu ape marine cu mineralizare ridicată, explicabile prin drenajul intern foarte bun al solurilor.

Metoda de irigaţie are, de asemenea, mare importanţă. Din acest punct de vedere, se poate arăta că submersiunea, ca şi irigaţia prin scurgere pe brazde, sunt mai puţin recomandate pentru cazurile când apa are mineralizare mare. În schimb, irigaţia prin picurare este promiţătoare pentru udarea cu astfel de apă, în special acolo unde precipitaţiile din perioada rece sunt suficiente pentru spălarea solurilor şi deplasarea lor în zona subradiculară.

La aprecierea calităţii unei surse de apă, proprietăţile solurilor trebuie corelate cu metoda de udare şi cea de drenaj. Solurile argiloase, cu capacitate mică de infiltraţie, nu pot fi irigate cu apă cu mineralizare prea mare, pentru că există riscul concentrării sărurilor în profilul lor iar spălarea devine dificilă. Acelaşi lucru pentru solurile cu textură medie care au orizonturi iluviale la mică adâncime şi care anulează practic drenajul natural intern şi posibilitatea spălării sărurilor aduse prin apa de irigaţii. Aceste două situaţii (soluri argiloase şi soluri cu orizontul iluvial cu rol de ecran impermeabil) pot contribui la dezvoltarea fenomenelor de salinizare secundară şi alcalizare în unele zone irigate din lunca râului Prut şi de pe versanţi şi platouri din bazinul hidrografic Bahlui.

Toleranţa la salinitate şi fată de bor a plantelor variază în anumite limite, unele dintre ele admiţând concentraţii mai mari decât altele. Borul a ajuns la concentraţii până la 2 mg/l în apele uzate orăşeneşti din ţările cu consum ridicat de detergenţi ce conţin perborat, încât irigaţia cu astfel de ape devenind riscantă, în primul rând pentru plantaţiile pomicole care prezintă o sensibilitate ridicată faţă de acest element chimic.

2.3.2.3. Indicatori igienico-sanitariAnalize aprofundate în această direcţie necesită, în special, apele uzate folosite pentru

irigaţii, pentru că ele prezintă un risc sanitar (microbiologic, toxicologic sau mutagen), prin poluarea produselor agricole şi îmbolnăvirea oamenilor şi animalelor care consumă produsele respective. Criteriul de apreciere a apei din punct de vedere igienico-sanitar este numărul de germeni coliformi la litrul de apă iar clasificarea în raport cu acest indicator este prezentată în tabelul 2.2.

Tabel 2.2Clasificarea apei de irigaţie în funcţie de numărul de germeni coliformi

Numărul de germeni coliformi/litru de apă

Calitatea apei

< 102 Nepoluată. Utilizabilă pentru toate culturile şi solurile.

102 - 105Moderat poluată. Nu se irigă plantele cu destinaţie alimentară şi furajeră care se consumă în stare proaspătă sau conservată şi solurile foarte permeabile.

> 105Intens poluată. Se poate folosi pentru irigarea culturilor ale căror produse sunt prelucrate termic industrial şi pe soluri cu pânza freatică la peste 4m adâncime.

Riscurile la folosirea apelor poluate sunt legate de poluarea produselor agricole, dar şi de poluarea apelor subterane care sunt folosite în scopuri potabile. Primul este în funcţie de mai mulţi factori ca: tipul de cultură, metoda de irigaţie, metoda de recoltare, timpul dintre ultima

udare şi recoltare, modalităţile de consum ale produselor agricole, iar al doilea de: textura solului, stratificaţia terenului până la adâncimea pânzei freatice, ş.a.

2.4. Condiţiile pedologice

Studiile sau hărţile pedologice sunt efectuate de unităţi sau laboratoare specializate.Selecţia soluţiilor tehnice de proiectare şi a parametrilor de exploatare este influenţată de

condiţiile pedologice referitoare la: textură, structură, profilul solului şi grosimea orizonturilor, permeabilitate, capacitatea de înmagazinare, riscul de salinizare, înmlăştinare, eroziune. Deasemenea, trebuie determinaţi indicii hidrofizici ai solurilor (densitatea aparentă, capacitatea în câmp, coeficientul de ofilire, porozitatea totală şi de aeraţie, coeficientul de infiltraţie).

Textura influenţează capacitatea de înmagazinare a apei în sol şi viteza de infiltraţie a apei şi, în mod indirect, debitele şi soluţiile tehnice pentru elementele de udare (debitul, secţiunea şi lungimea brazdelor, intensitatea udării prin aspersiune, debitele şi distanţele dintre picurătoare la irigaţia localizată).

Structura influenţează aeraţia, pătrunderea rădăcinilor în adâncime, infiltraţia şi reţinerea apei din precipitaţii şi udări. Indirect, ea influenţează caracteristicile tehnice ale elementelor de udare prin brazde (debitul, lungimea), debitul aspersoarelor şi picurătoarelor. Irigaţia excesivă, ca şi udarea prin aspersiune folosind ploaie cu granulometrie mare, pe soluri neprotejate de vegetaţie, conduce la distrugerea treptată a structurii.

Capacitatea de infiltraţie, exprimată prin viteza sau rata infiltraţiei şi infiltraţia cumulată în timp, reprezintă o caracteristică importantă pentru procesul de irigaţie. Ea depinde de textură, în primul rând, dar şi de compactarea solului în urma lucrărilor agricole şi irigaţiilor, de sărurile din sol, de sedimentele aduse cu apa de irigaţie, de eroziune, nivelarea terenului ş.a.

Viteza de infiltraţie scade în timp până la o valoare constantă care este aproximativ egală cu conductivitatea hidraulică în regim saturat

Pentru viteza de infiltraţie se folosesc ecuaţiile propuse de Kosteakov, Horton, Philip, Holtan, Green-Ampt, Green-Ampt modificată de Morel-Seytoux şi Kanji, ş.a. [3]

După Kosteakov: (2.8)

unde v este viteza de infiltraţie;t - timpul, considerat de la începutul infiltraţiei;K, a - constante care depind de sol şi condiţiile iniţiale.

Horton a propus relaţia:(2.9)

în care: vi - viteza de infiltraţie la t = 0;vf - viteza de infiltraţie finală (valoare constantă);β - parametru funcţie de sol;

Pentru proiectare sunt necesare determinări practice ale infiltraţiei într-un număr mare de puncte pe suprafaţa în studiu, folosind infiltrometre cilindrice cu strat de apă de înălţime constantă.

USDA - SCS a împărţit solurile, în raport cu condiţiile de infiltraţie a apei în 8 grupe (familii), numerotate cu cifre ce arată viteza de infiltraţie constantă specifică fiecărei grupe (fig.2.2.) [5].

Fig.2.2. Curbe de infiltraţie cumulată, utile pentru proiectarea elementelor irigaţiei gravitaţionale (USDA, 1964)Curbele sunt valabile pentru soluri care nu manifestă crăpături în urma scăderii umidităţii.Ca să se identifice grupa sau familia curbei specifică unui anumit tip de sol, se efectuează

măsurători de infiltraţie "in-situ", iar perechile de valori referitoare la timpul şi stratul de apă infiltrat de la fiecare măsurare, se materializează prin puncte pe graficul de mai sus. Aceste puncte se orânduiesc pe una din fâşiile din grafic, în apropierea unei curbe care va fi cea reprezentativă pentru condiţiile de sol de unde provin datele.

La irigaţia prin brazde, infiltraţia măsurată în condiţii de inundare, cu cilindri-infiltrometre se corectează cu raportul P/d (P - perimetrul udat al brazdei; d- distanţa între brazde).

La irigaţia prin aspersiune, ca să nu se producă băltiri sau scurgeri, trebuie ca intensitatea de udare să se menţină mai mică decât viteza de infiltraţie. Aşadar, se poate iriga cu intensitate variabilă (o treaptă mai înaltă în prima parte a udării şi o treaptă mai mică în continuare) sau cu intensitate constantă. Pentru a avea siguranţa că nu se produc băltiri în orice condiţii de durată a udării este bine ca intensitatea ploii la aspersiune să fie constantă şi mai mică decât conductivitatea hidraulică a solului în regim nesaturat.

Profilul solului şi grosimea orizonturilor prezintă interes pentru irigaţii mai ales pentru influenţa pe care o au asupra capacităţii de înmagazinare a apei.

Capacitatea de reţinere sau rezerva de apă disponibilă se determină cu relaţia: (m3/ha) (2.10)

în care:DA - densitatea aparentă (t/m3);H - adâncimea solului (m);CC - capacitatea de apă în câmp (procente din greutatea solului uscat);CO - coeficientul de ofilire (procente din greutatea solului uscat).

Valorile orientative ale indicilor hidrofizici CC, CO şi ale intervalului umidităţii active (IUA = CC-CO) pentru principalele grupe de soluri din zonele irigabile ale României sunt prezentate în tabelul 2.2.

Tabel 2.2Valorile orientative ale indicilor hidrofizici pentru principalele grupe de soluri din teritoriul irigabil a

României (după ICPA)

Grupa de solUnitatea fizico-

geograficăTextura

Adâncime(m)

Densitatea aparentă

(t/m3)

Coeficientul de ofilire (CO)

Capacitatea de câmp pentru

apă

Capacitatea utilă (IUA)

% din G m3/ha %din G m3/ha % G m3/ha

Soluri bălaneDobrogea LN-L

0,51,01,5

1,311,281,29

7,67,46,9

498 9471335

24,423,923,2

159830594489

16,816,516,3

110021123154

Cernoziomuri (carbonatice)

Câmpia Română

LN-L 0,51,0

1,151,22

9,89,2

5641122

25,924,5

14892989

16,115,3

9251867

estică 1,5 1,25 8,5 1594 23,9 4481 15,4 2888

Lunca Dunării

LN-L0,51,01,5

1,241,261,29

8,07,66,7

496 9201296

25,224,423,6

156230744567

17,217,116,9

106621543271

Dobrogea LN-L0,51,01,5

1,251,241,25

9,89,38,8

61311531650

25,524,523,3

159430384369

15,715,214,5

98118852719

Cernoziomuri argilo-iluviale

Câmpia Română Centrală

LA0,51,01,5

1,381,421,45

13,214,714,7

91120873197

24,623,923,2

169733945046

11,4 9,2 8,5

78613071849

Psamosoluri şi alte soluri nisipoase

Câmpia Română

OccidentalăN

0,51,01,5

1,411,421,41

1,21,21,2

85170254

7,37,37,4

51510371565

6,16,16,2

430 8671311

Câmpia Covurlui NL

0,51,01,5

1,351,371,41

1,81,82,3

122247486

9,29,59,8

62113022073

7,47,77,5

49910551587

Soluri aluviale Lunca Dunării LA

0,51,01,5

1,301,401,40

16,514,712,2

107520582562

32,329,428,2

210041165992

15,814,716,0

102720583360

Solurile profunde, cu textură lutoasă sau luto-nisipoasă, cu structură bună, au o mare capacitate de înmagazinare, încât necesită udări mai rare şi cu norme de udare mai mari. De asemenea, ele reţin şi o cantitate mai mare de apă din precipitaţiile naturale şi de aceea necesită norme de irigaţii mai mici decât solurile subţiri. Capacitatea redusă de reţinere a apei, caracteristică solurilor nisipoase şi celor subţiri explică necesitatea irigaţiilor în condiţiile din nordul Europei (Suedia, partea nordică a Germaniei) iar la noi în ţară în livezile şi fâneţele din zona Lisa-Sâmbăta (Făgăraş).

Salinitatea solului, ca şi potenţialul de salinizare secundară, constituie factori care influenţează soluţia de amenajare şi modul de exploatare al sistemelor de irigaţii. Solurile saline şi alcalice necesită spălări şi/sau măsuri de ameliorare agro-pedologice şi chimice (amendamente), dar şi o selecţie atentă a culturilor în raport cu toleranţa lor la salinitate.

Drenajul natural al solului depinde de poziţia altimetrică a terenului, structura litologică, configuraţia reliefului, adâncimea apei freatice şi textura. Solurile cu drenaj natural bun sau foarte bun pot fi irigate prin metode ce presupun o dozare şi o uniformitate de calitate inferioară (exemplu, prin scurgere la suprafaţă). În schimb, în zone de luncă sau de câmpii joase, cu un drenaj natural slab, trebuie reduse pierderile de apă prin percolare, să se asigure o bună uniformitate a udărilor, să se adopte soluţii de transport şi distribuţie care să reducă la minimum pierderile de apă şi infiltraţiile. În caz contrar, echilibrul hidrogeologic va fi perturbat şi, treptat, în perioada de exploatare, se va produce o ridicare a nivelurilor freatice care, de la un anumit nivel, vor determina apariţia proceselor de salinizare sau înmlăştinare secundară a solului.

2.5. Condiţiile hidrogeologice

Condiţiile hidrogeologice, în special adâncimea apei freatice, reprezintă un criteriu important pentru alegerea metodei de irigaţie. Se referă la regimul apelor freatice în special, dar şi al pânzelor acvifere de adâncime, dacă acestea reprezintă surse potenţiale de irigaţie.

Regimul apelor freatice este caracterizat prin: adâncimea, variaţiile de nivel în timpul anului (îndeosebi în perioada aprilie-octombrie), direcţia de curgere, mineralizarea apei freatice şi compoziţia chimică.

Variaţia adâncimii apei freatice în zonele irigabile se exprimă folosind hărţile hidrogeologice cu izofreate.

Adâncimea apei freatice este luată în considerare la calcularea alimentării cu apă a plantelor prin ridicare capilară a apei; cu cât apa freatică este mai apropiată de baza sistemului radicular, cu atât acest aport este mai mare.

În perioada de exploatare a sistemelor de irigaţie este necesar să se organizeze monitoringul evoluţiei nivelurilor freatice.

Mineralizarea apei freatice influenţează procesele de salinizare a solului, mai ales acolo unde irigaţia excesivă determină ridicarea treptată a nivelurilor freatice.

În cazul unor pânze acvifere exploatabile pentru irigaţie, studiile se referă la: debitul capabil al forajelor sau puţurilor (se determină prin pompări experimentale), raza de influenţă, distanţa necesară între puţuri sau foraje, calitatea apei (mai ales din punct de vedere termic şi chimic), ş.a.

2.6. Condiţiile geologice şi geotehnice

Fundarea staţiilor de pompare, canalelor şi construcţiilor hidrotehnice din sistemele de îmbunătăţiri funciare impun efectuarea unor studii şi analize referitoare la structura geologică (în special cea litologică) şi la caracteristicile geotehnice ale straturilor de pământ întâlnite până la adâncimea de fundare.

În acest scop, pe viitoarele amplasamente ale construcţiilor se efectuează foraje de studiu, rezultatele studiilor reprezentându-se în fişele forajelor, ca şi în profilele geotehnice. Prin analize de laborator ale probelor de pământuri prelevate din forajele de studiu se stabilesc caracteristicile geotehnice (unghiul de frecare interioară, coeziunea, presiunea admisibilă, etc.)

2.7. Culturile irigate

Se vor alege din cele ce corespund condiţiilor pedo-climatice şi care să asigure un spor de producţie însemnat şi un profit sigur în urma irigaţiei. Se va analiza structura de culturi anterioară (fără irigaţie) şi ce randamente (producţii) s-au obţinut în staţiunile experimentale din zonă în regim irigat. La stabilirea structurii de culturi care vor fi irigate sunt hotărâtoare opţiunile beneficiarilor agricoli iar stabilirea sporurilor de producţie să se facă printr-o analiză reală a posibilităţilor pe care le asigură irigaţia în contextul celorlalţi factori de producţie agricolă (potenţialul de fertilitate al solului, mecanizare, fertilizare şi tipul de management agricol).

2.8. Capitalul şi forţa de muncă disponibile

Disponibilităţile de capital pentru o amenajare nouă sau pentru modernizarea, reabilitarea unei amenajări existente şi forţa de muncă din zonă ce poate fi folosită pentru efectuarea udărilor sunt criterii importante în selecţia metodei de irigaţie şi tehnicii de irigaţie şi de amenajare.

Capitalul necesar pentru amenajare (raportat la hectar) creşte odată cu creşterea gradului de complexitate al instalaţiilor de distribuţie a apei şi de control şi automatizare al irigaţiilor şi cu componentele amenajării care asigură reducerea manoperei în exploatare. Din acest motiv, pentru fiecare variantă de amenajare şi irigare se calculează şi cheltuielile pentru exploatare, care sunt direct legate de forţa de muncă necesară.

Uneori, sistemele care cer capital pentru amenajare mai redus, pot solicita cheltuieli de exploatare mari, încât cheltuielile totale pot fi mai mari decât în cazul unor sisteme ce necesită un capital iniţial important.

Forţa de muncă şi gradul de instruire influenţează alegerea metodei şi tehnicii de irigaţie şi de amenajare. În multe cazuri, dacă nu există suficientă forţă de muncă sau e scumpă, se adoptă tehnici de irigaţie prin aspersiune cu instalaţii de udare autodeplasabile sau sisteme fixe prin aspersiune sau cu irigaţie localizată.

2.9. Cerinţele energetice

Energia este necesară pentru pompare (în cadrul staţiilor de pompare de bază şi de repompare), punerea sub presiune a reţelelor de distribuţie din conducte îngropate şi, uneori, pentru funcţionarea mecanizată a instalaţiilor de udare. Consumul specific de energie la o amenajare de irigaţie cu o singură treaptă de pompare se determină cu relaţia:

(2.11)

în care:Mbr este norma de irigaţie brută (m3/ha);

(2.12)Mnet este norma netă de irigaţie (m3/ha); η - randamentul global al sistemului = ηu - randamentul udărilor;ηa - randamentul hidraulic al reţelei de aducţiune ηd - randamentul hidraulic al reţelei de distribuţie.H - înălţimea totală de pompare (înălţimea geodezică plus presiunea de serviciu la dispozitivul

de udare - aspersor, conducte udare pe brazde, picurător- plus pierderile prin frecare în conducte).

ηp - randamentul energetic al staţiei de pompare.

Elementele din relaţia (2.11) trebuie atent evaluate în cazul analizelor pentru selecţia metodei de irigaţie şi a soluţiei de amenajare sau de reabilitare-modernizare, a echipamentelor de pompare şi a celor de udare. Pentru a diminua consumul energetic dotarea staţiilor de pompare se va face cu utilaje de pompare cu randament ridicat iar pentru reducerea presiunilor există posibilităţi de utilizare a unor echipamente de udare cu presiuni de funcţionare mici.

Pentru diminuarea normei brute se vor analiza metodele de irigaţie cu ηu cât mai bun şi tipuri de amenajări de reţele de aducţiune şi distribuţie cu randamente hidraulice ridicate.

2.10. Studii privind impactul amenajărilor de irigaţii asupra mediului

Ridicarea nivelurilor freatice, determinate de pierderile de apă din canalele de irigaţie şi din procesul de udare, reprezintă cea mai serioasă problemă care se manifestă frecvent în urma exploatării pe termen lung a amenajărilor de irigaţii. Ea este însoţită de salinizarea secundară a solurilor sau de înmlăştinarea unor suprafeţe întinse.

Antrenarea îngrăşămintelor minerale de azot în stratul freatic este un alt fenomen. Se produce în condiţiile solurilor nisipoase, determinând o creştere a riscului de îmbolnăvire a oamenilor şi animalelor care utilizează apa potabilă din puţurile din zonele respective.

Eroziunea solului în condiţii de irigaţie poate fi prevenită prin alegerea judicioasă a elementelor udărilor pe terenurile în pantă (intensitatea udării prin aspersiune şi fineţea ploii, debitul de alimentare a brazdelor etc.).

Contaminarea solului cu metale grele, în special în cazul folosirii pentru irigaţie a apelor uzate are efecte atât asupra fertilităţii solului, a producţiei şi calităţii ei, dar şi asupra ecosistemelor acvatice, aducând daune serioase faunei piscicole.

În condiţiile utilizării pentru irigaţie a straturilor acvifere subterane, pomparea excesivă conduce la coborârea treptată a nivelurilor freatice, fenomen care poate fi asociat de subsidenţă, iar în zonele litorale, de pătrunderea apelor marine în zonele de pompare, ambele fenomene fiind

ireversibile. De asemenea pot fi afectate alimentările cu apă potabilă din zonă sau să reducă suprafaţa zonelor umede, debitul izvoarelor şi scurgerea de bază a râurilor.

Prin captări exagerate de apă pentru irigaţii, regimul hidrologic poate să sufere modificări nefavorabile care să se reflecte în ecologia râurilor. Modificările sunt determinate de reducerea debitelor minime în aval de priza sistemelor mari de irigaţie şi de înrăutăţirea calităţii apei produsă de evacuările din sistemele de irigaţie cu concentraţii mari de săruri. Aceste impacturi privesc atât utilizatorii de apă din aval, inclusiv sistemele de irigaţii, precum şi fauna piscicolă. De asemenea, se produc modificări ale habitatului din râu şi din apropierea râului şi sunt alterate micro-habitatele specifice zonelor umede. În astfel de situaţii este nevoie de a se identifica speciile care sunt în pericol şi a se stabili impactul schimbărilor posibile asupra şanselor lor de supravieţuire.

Modificarea condiţiilor biologice şi ecologice, ca o consecinţă a modului de utilizare intensivă a terenurilor irigate şi a surselor de apă locale, afectează biodiversitatea, zonele de interes ştiinţific special şi migraţia păsărilor. Corpurile de apă oferă condiţii favorabile pentru piscicultură, ca şi pentru păsările acvatice permanente şi migratoare, dar poate să favorizeze şi dezvoltarea insectelor transmiţătoare de boli (tânţari etc).

Reducerea debitelor în râuri, creşterea concentraţiilor de săruri, eutrofizarea şi reducerea conţinutului de oxigen, favorizată de antrenarea îngrăşămintelor de azot şi fosfor de pe terenurile cultivate (aprovizionate cu aceste elemente în cantităţi mai mari, în condiţii de irigaţie), temperaturile mai ridicate ale apei, poluarea mai avansată şi concentraţiile mai mari de aluviuni pot avea consecinţe nefavorabile asupra ecosistemelor din aval, favorizând dezvoltarea excesivă în corpurile de apă a plantelor acvatice mai tolerante, adaptabile la aceste condiţii.

Bibliografie

[1] Ayers, R.S., Wescot, D.V. – Water quality for agriculture, FAO – Irrigation Guidlines, 2000.[2] Hoffman, G.I. – Management of farm irrigation systems, ASAE Monograph, 1990.[3] Jensen, M.E. – Design and operation of farm irrigation systems, ASAE Monograph 3, 1980.[4] Roades, D.I., Loveday I. – Salinity in irrigated agriculture. In „Irrigation of Agricultural

Crops” – Agronomy Monograph, nr.30, 1990.[5] xxx – Irrigation Ch.1. Soil-Plant-Water Relationship. Nat. Eng. Handbook, sect.1, SCS-

USDA, 1964.[6] xxx – Instrucţiuni tehnice privind metodologia de determinare a necesarului de apă de

irigaţie al culturilor agricole, ID1, 1985.

3. CERINŢELE DE APĂ PENTRU IRIGAŢII

3.1. Introducere

Sistemul de irigaţie se dimensionează astfel încât să aibă capacitatea de a satisface cerinţele de apă ale plantelor şi eventual alte nevoi.

Debitele de dimensionare se determină în urma precizării volumelor de apă de irigaţie, pe perioade lungi de timp (min. 25 ani) pentru culturile prevăzute a fi irigate.

Variabilitatea precipitaţiilor şi a celorlalte condiţii climatice în timp face ca şi cerinţele de apă de irigaţie să varieze de la un an la altul iar cerinţele de vârf să fie stabilite pe cale statistică şi să constituie valori caracteristice pentru dimensionarea lucrărilor.

Volumele specifice de irigaţie, numite norme de irigaţie, se stabilesc în una din următoarele ipoteze:

- Pentru a rezulta sporuri maxime de producţie la culturile irigate, ipoteză care se adoptă în situaţia când sursa de apă nu impune constrângeri iar apa este ieftină (ex. sistemele mici sau medii, cu captare gravitaţională din râuri). În acest caz irigaţia este numită „optimală” şi se pretează la culturi cu valoare economică ridicată (legume, plantaţii pomicole etc.)

- Pentru a maximiza venitul pe m3 de apă sau sporul de producţie care se obţine folosind un m3 de apă de irigaţie, condiţie care se impune acolo unde apa este scumpă. Irigaţia este numită „deficitară” sau „cu profit maxim”. Se pretează la culturile de câmp cu sensibilitate hidrică mai redusă;

Prin dimensionare se asigură deservirea beneficiarilor cu apă, în conformitate cu structura de culturi propusă de fiecare la proiectarea amenajării, dar trebuie anticipate şi eventualele schimbări ale culturilor sau tehnologiilor agricole în perioada de exploatare.

În unele situaţii, sunt luate în consideraţie, pe lângă cerinţele culturilor agricole şi nevoile de apă pentru spălarea solurilor sărăturate, alimentarea cu apă a unor ferme zootehnice, obiective industriale, amenajări piscicole, de agrement etc.

3.2. Consumul de apă al culturilor agricole irigate

Reprezintă suma cantităţilor de apă corespunzătoare evaporaţiei din sol şi transpiraţiei plantelor şi se exprimă în mm sau m3/ha pe perioada considerată (zi, decadă, lună, an).

Pentru exprimarea consumului de apă al culturilor, în general se folosesc mai multe noţiuni:

- Evapotranspiraţia potenţială (ETP), reprezintă intensitatea maximă a consumului de apă de la suprafaţa solului şi plantelor, limitat numai de factori climatici. Poate varia de la cultură la cultură, datorită diferenţelor în privinţa rugozităţii aerodinamice şi reflectanţei suprafeţei.

- Evapotranspiraţia potenţială de referinţă (ET0) reprezintă consumul maxim de apă din sistemul sol-plantă, în condiţiile când solul este aprovizionat cu apă la nivel optim şi pentru o cultură de referinţă (gazon sau lucernă) cu densitate şi dezvoltare normală. Este preferată faţă de ETP deaorece este definită pentru o cultură specifică şi un set de condiţii advective

- Evapotranspiraţia reală (ETR) sau actuală (ETa) este consumul de apă efectiv al unei culturi; mărimea ei depinde de condiţiile meteorologice, de cultură (prin abilitatea specifică fiecăreia de a extrage apa din sol) şi de umiditatea solului.

- Evapotranspiraţia reală maximă (ETM) este consumul prin evapotranspiraţie al unei culturi, atunci când umiditatea solului se menţine în intervalul optim, adică între capacitatea de câmp şi plafonul minim, prin folosirea irigaţiei.

3.2.1. Determinarea ETP şi ET0

Există multe metode de calcul, majoritatea având la bază corelaţiile cu elementele climatice. Pot fi clasificate în metode aerodinamice, metode bazate pe bilanţul energetic, metode combinate şi metode empirice (Thornthwaite, Jensen-Haise, Turk, bacuri evaporimetrice etc.) şi alte metode (reţele neurale, algoritmi genetici etc.).

3.2.1.1. Metode aerodinamiceAceste metode consideră că fluxul vaporilor de apă este proporţional cu viteza vântului şi

cu diferenţa de presiune a vaporilor de la suprafaţa de evaporare şi din zona atmosferică înconjurătoare. Cea mai cunoscută relaţie pentru estimarea evaporaţiei de la suprafaţa apei este ecuaţia lui Dalton:

(3.1)unde:

eS – presiunea vaporilor la suprafaţa frunzelor (în stratul limită din jurul frunzelor);e – presiunea vaporilor la o înălţime oarecare deasupra plantei;f(u) – o funcţie de componenta orizontală a vitezei vântului.

Utilizarea acestor metode este dificilă datorită dificultăţilor de măsurare a elementelor climatice pe care le foloseşte.

3.2.1.2. Metode bazate pe bilanţ energeticBilanţul energetic se scrie utilizând următoarea relaţie:

(3.2)unde: Rn este radiaţia netă; Ad – advecţia; S – căldura primită de sol; A - fluxul de energie pentru încălzirea aerului; C – căldura acumulată de covorul vegetal; P – energia folosită pentru fotosinteză.

Termenii C şi P pot fi neglijaţi (pe sezon reprezintă sub 2% din Rn), la fel ca şi S (maxim 15% Rn), cât şi Ad (din acest motiv, metodele de calcul pe baza bilanţului energetic dau rezultate acceptabile numai în zone fără advecţie).

Avându-se în vedere că evapotranspiraţia este controlată de cantitatea de energie disponibilă pentru evaporarea apei, în forma cea mai simplă bilanţul energetic are expresia:

(3.3)

Pentru a rezolva această ecuaţie se foloseşte raportul Bowen, având expresia:

(3.4)

în care:γ - constanta psihrometrică;TS, T2 – temperatura aerului la nivelul suprafeţei de evaporare şi respectiv la înălţimea de 2 m;eS, e2 – presiunea vaporilor la suprafaţa de evaporare a apei şi respectiv în aer, la 2 m înălţime

de la sol.Determinarea precisă a acestui raport este dificilă datorită greutăţii în măsurarea

temperaturii şi a presiunii vaporilor la nivelul suprafeţei frunzelor.

3.2.1.3. Metode combinate (Penman, Penman-Monteith)Combinând metodele aerodinamice cu cele bazate pe bilanţul energetic, în anul 1948,

Penman [11] a stabilit ecuaţia pentru evaporaţia de la suprafaţa apei sub forma:

(3.5)

Pentru suprafeţe cultivate agricol relaţia de calcul a ET0 are expresia:

(3.6)

în care:G este radiaţia reflectată de suprafaţa pământului; Rn - G = Rn (1-a)a – albedoul suprafeţeiea - presiunea de saturaţie a vaporilor la temperatura aerului;ed - presiunea efectivă a vaporilor din atmosferă, la înălţimea z;Δ - panta dreptei ce exprimă legătura între presiunea vaporilor saturaţi şi temperaturăf(u) - o funcţie a vitezei vântului deasupra terenului la înălţimea z, care, după Doorembos şi

Pruitt [4], se determină cu relaţia:

(3.7)

unde u2 este viteza vântului la înălţimea de 2 m.

O altă metodă şi relaţie de estimare a ET0, derivată din relaţia Penman, este Penman-Monteith [10]:

(3.8)

în care:VPD este deficitul presiunii vaporilor de apă din atmosferă, la înălţimea de referinţă (2 m);

VPD = (ea – ed)ρ - densitatea aerului;CP - căldura specifică la presiune constantă a aerului;

ra - rezistenţa aerodinamică a covorului vegetal;rc - rezistenţa suprafeţei foliare la transpiraţia şi difuzia vaporilor de apă în atmosferă;Celelalte elemente au aceeaşi semnificaţie ca în relaţia lui Penman.

Rezistenţa aerodinamică (ra) produsă de rugozitatea ce o reprezintă covorul vegetal pentru vânt, se determină pe baza relaţiei care are în vedere variaţia logaritmică a vitezei vântului începând de la înălţimea egală cu rugozitatea:

[S/m] (3.9)

în care:z este înălţimea de măsurare a vitezei vântului (m);z0 - înălţimea rugozităţii (m);d - înălţimea planului zero a curentului aerian (m);K - constanta lui Van Karman (are valoarea 0,41);uZ - viteza vântului măsurată la înălţimea z (m/s).

Rezistenţa suprafeţei foliare (rc) depinde de gradul de deschidere a stomatelor, care , la rândul său, este funcţie de radiaţia Rn, VPD, ş.a.

Pentru ierburi perene:

(3.10)

unde LAI este indicele suprafeţei foliare, care, pentru iarbă este ;hc - înălţimea covorului vegetal.

Evapotranspiraţia de referinţă (ET0), a fost redefinită [1] ca fiind consumul de apă al unei culturi ideale de ierburi, optim aprovizionată cu apă, cu dezvoltare activă şi uniformă, care are înălţimea hc = 0,12 m şi rc = 70 S m-1, relaţia de calcul fiind denumită Penman-Monteith FAO.

(mm/zi) (3.11)

Rn şi G se exprimă în acest caz în , viteza medie zilnică a vântului la 2 m înălţime (u2), în m/s, deficitul de presiune a vaporilor în kPa, iar Δ şi γ în kPa/0C.

Rn se poate determina, în lipsa măsurătorilor directe, pe baza relaţiei:

în care:Rns - radiaţia netă de undă scurtă (MJ. m-2 . zi-1);Rnl - radiaţia netă de undă lungă (MJ. m-2 . zi-1);n, N – insolaţia sau durata relativă de strălucire a Soarelui;n - numărul de ore efective de strălucire a Soarelui (ore);N - numărul maxim de ore de strălucire a Soarelui (ore);a, b - coeficienţi de regresie între insolaţie şi radiaţie;

(3.13)

(3.12)

φ - latitudinea staţiei meteorologice;Ra - radiaţia astronomică (MJ. m-2 . zi-1);TKmax, TKmin - temperatura maximă şi respectiv minimă (0K).

I - numărul de ordine al zilei de la începutul anului;(3.17)

unde:dr = 1 + 0,033 cos(0,0172 I) = distanţa relativă Pământ-Soare (3.18)ed - presiunea efectivă a vaporilor de apă din atmosferă, care se calculează cu relaţia:

(3.19)

în care:Urmed - umiditatea relativă medie a aerului (%).

Presiunea de saturaţie a vaporilor (în kPa) se determină cu relaţia:

(3.20)

în care T este temperatura aerului (0C).

În cazul unor estimări lunare, G, se poate considera zero, însă pe perioade mai scurte, se calculează cu formula:

(3.21)

unde:k - coeficient empiric = 0,1 -0,2;ε - puterea emisivă a suprafeţei = 0,95 - 0,98;σ - constanta lui Boltzman = 118 . 10-9 cal/cm2 . zi . 0K;ed - pentru temperatura T, în mm col. Hg

unde: P este presiunea atmosferică la altitudinea H (în kPa)

(3.24)

iar căldura latentă de vaporizare în MJ kg-1

(3.25)

(3.14)(3.15)(3.16)

(3.22)

(3.23)

Metoda Penman şi cele derivate din ea oferă cea mai mare precizie în calculul ET0 pentru perioade de estimare sub 5 zile.

3.2.1.3. Metode empiricea) Metoda Thornthwaite

ETP se estimează pe perioade lunare sau decadale cu formula empirică:

(3.26)

în care:ETP este evapotranspiraţia potenţială medie zilnică (mm/zi) pe luna considerată;T - temperatura medie lunară (0C);I - indice termic anual, egal cu suma indicilor termici lunari (il) cu expresiile:

(3.27)

Tml - temperatura medie lunară multianuală (0C);a - exponent funcţie de indicele I

(3.28)p - coeficient de corecţie, funcţie de durata zilei-lumină, adică de latitudine (tab.3.1).

Tabel 3.1Coeficientul de corecţie a ETP în funcţie de latitudine, pentru formula lui Thornthwaite

Lat. Ian. Feb. Mar. Apr. Mai Iun. Iul. Aug Sep. Oct. Nov Dec.420 0,82 0,83 1,03 1,12 1,26 1,27 1,28 1,19 1,04 0,95 0,82 0,79440 0,81 0,82 1,02 1,13 1,27 1,29 1,30 1,20 1,04 0,95 0,80 0,76460 0,79 0,81 1,02 1,13 1,29 1,31 1,32 1,22 1,04 0,94 0,79 0,74480 0,76 0,80 1,02 1,14 1,31 1,33 1,34 1,23 1,05 0,93 0,77 0,72

Valoarea necorectată a ETP se poate determina cu abaca din fig.3.1.

Fig.3.1. Abacă pentru determinarea ETP (valoarea necorectată funcţie de latitudine), cu metoda Thornthwaite

b) Metoda bacurilor evaporimetriceEvaporaţia din bacuri tip clasa A este măsurată zilnic în perioada caldă a anului, în cadrul

staţiilor şi posturilor evaporimetrice organizate în sistemele de exploatare din ţara noastră. Valorile măsurate au fost folosite în activitatea de programare a udărilor, însă în unele staţiuni experimentale şi sisteme de irigaţii există deja date pe 20-25 ani, care pot fi folosite la stabilirea necesarului de apă pentru irigaţie, mai ales că în aceste staţii sunt măsurate şi precipitaţiile.

Datele măsurătorilor asupra evaporaţiei din bac se corelează cu evapotranspiraţia, deoarece ambele depind de factori climatici ca: umiditatea aerului, viteza vântului, radiaţia solară şi temperatura aerului. Evaporaţia apei din bac nu reflectă însă acumularea căldurii şi caracteristicile de transfer ale culturii.

Bacul evaporimetric tip clasa A (cu D=125 cm şi H=25 cm) este realizat din tablă de fier galvanizată şi aşezat pe o platformă din lemn la 15 cm deasupra suprafeţei solului. Nivelul apei se menţine la 5 - 7,5 cm sub marginea de sus, iar variaţiile zilnice ale sale, determinate de evaporaţie, sunt măsurate într-un cilindru aşezat în bac, cu un limnimetru cu vernier, având precizie de 0,02 mm.

Evapotranspiraţia de referinţă (ET0) se calculează cu relaţia:(3.29)

unde:ET0 - evapotranspiraţia culturii de referinţă (ierburi), în mm/zi;KBAC – coeficient de corelaţie specific bacului clasa A, condiţiilor de aşezare, umidităţii

aerului, vitezei vântului şi distanţei de la marginea parcelei pe direcţia vântului dominant (se consideră cazurile din fig.3.2.); are valorile prezentate în tabelul 3.2;

EBAC – evaporaţia apei din bac, exprimată în aceleaşi unităţi de măsură ca şi ET0.Valorile KBAC se folosesc pentru estimări ale ET0 pe decade sau luni.

Fig.3.2. Schiţă privind condiţiile de amplasare a bacului evaporimetric

Tabel 3.2Coeficientul KBAC pentru bac tip clasa A, în diferite condiţii de amplasare, de acoperire a solului, umiditate

relativă medie şi viteză medie a vântului în 24 ore

Viteza vânt (m/zi)

Cazul ABac înconjurat de cultură cu talie joasă

Cazul BBac înconjurat de ogor negru

Umid. aer (%)

mică <40

medie 40-70

mare 70

Umid. aer (%)

mică <40

medie 40-70

mare 70Dist.bac

(m)Dist.bac

(m)

Mică <175

0 0,55 0,65 0,75 0 0,70 0,80 0,8510 0,65 0,75 0,85 10 0,60 0,70 0,80100 0,70 0,80 0,85 100 0,55 0,65 0,751000 0,75 0,85 0,85 1000 0,50 0,60 0,70

medie 175-425

0 0,50 0,60 0,65 0 0,65 0,75 0,8010 0,60 0,70 0,75 10 0,55 0,65 0,70100 0,65 0,75 0,80 100 0,50 0,60 0,65

1000 0,70 0,80 0,80 1000 0,45 0,55 0,60

mare 425-700

0 0,45 0,50 0,60 0 0,60 0,65 0,7010 0,55 0,60 0,65 10 0,50 0,55 0,65100 0,60 0,65 0,70 100 0,45 0,45 0,601000 0,65 0,70 0,75 1000 0,40 0,45 0,55

Valorile din tabel se referă la bac vopsit în alb, când pe o rază de 50 m nu sunt culturi mai înalte de 1 m şi când, în jurul lui, pe o rază de 10 m este o cultură joasă, care se coseşte frecvent, sau ogor negru.

3.2.2. Determinarea evapotranspiraţiei reale maxime

Evapotranspiraţia reală maximă se determină prin măsurare directă sau prin calcul.

Măsurarea directă presupune izolarea unui volum de sol cultivat (volum de control) şi măsurarea elementelor care intră în expresia bilanţului hidric:

(3.30)

în care: Ri, Rf – rezerva de apă din sol pe adâncimea stratului activ la începutul şi sfârşitul intervalului de timp în care se efectuează bilanţul; P – precipitaţiile; M – volumul de apă de irigaţie; AS – aportul de apă provenit din scurgerea de suprafaţă din zonele alăturate; A sub – aportul de apă provenit din scurgerea subterană, orizontală (hipodermică), din zonele alăturate; Af – aportul freatic (provenit din ridicarea capilară a apei din stratul freatic); SS – scurgerea de suprafaţă din volumul de control în zonele alăturate; Ssub – scurgerea subterană orizontală (hipodermică) din volumul de control în zonele alăturate; CS – cerinţa de spălare (cantitatea de apă care percolează zona radiculară cu scopul de a menţine o bilanţ salin favorabil în sol); Pr – percolaţia din volumul de control în straturile inferioare ale solului, când intervin precipitaţii sau udări excesive.

Toţi termenii bilanţului se exprimă în mm sau în m3/ha.

În condiţiile unor câmpuri experimentale, de bilanţ (amenajate pentru determinarea ETM), de obicei Asub=Ssub, se iau măsuri de izolare ca AS =0, CS=0, astfel încât ETM se calculează cu relaţia simplificată, dedusă din relaţia (3.30):

(3.31)

Măsurătorile directe pot fi efectuate fie în lizimetre, fie în câmpuri (parcele) de bilanţ hidric, ca şi în camere speciale de determinare a evapotranspiraţiei. Cele mai multe date existente în ţara noastră asupra ETM provin din câmpurile de bilanţ organizate şi monitorizate de ICITID - Băneasa-Giurgiu în toate zonele pedoclimatice cu sisteme de irigaţie, date care sunt utile atât la proiectare, cât şi pentru programarea udărilor în activitatea de exploatare.

Măsurătorile în lizimetre sunt cele mai riguroase şi precise şi servesc, de obicei, pentru verificarea preciziei celorlalte metode de determinare a evapotranspiraţiei.

Determinarea ETM prin calcul se poate face pe două căi.

În funcţie de ET0 cu relaţia:

(3.32)în care: c este coeficient de corecţie pentru cultură.

Valorile acestui coeficient se diferenţiază în funcţie de: planta cultivată, stadiul de dezvoltare, de condiţiile climatice şi agronomice.

În tabelul 3.3. sunt prezentate valorile coeficientului de corecţie pentru culturi (c), corespunzătoare metodei Thornthwaite pentru câteva culturi şi puncte de cercetare din ţară.

Tabel 3.3Coeficientul de corecţie pentru culturi, corespunzător metodei Thornthwaite

Cultura Punctul de cercetare LunaIV V VI VII VIII IX

poru

mb

Valul lui Traian 0,81 0,75 0,85 1,33 1,26 0,77Brăila 0,94 0,61 0,98 1,29 1,28 0,81

Mărculeşti 0,84 0,73 1,00 1,39 1,32 1,04Băneasa-Giurgiu 1,42 1,02 1,02 1,36 1,23 1,05

Caracal 1,06 0,87 0,89 1,23 1,00 0,86Arad 1,06 0,93 1,13 1,33 1,27 0,88

Podu Iloaiei 0,88 0,83 0,98 1,24 1,09 0,83

luce

rnă

Valul lui Traian 1,60 1,11 1,01 1,07 1,15 0,97Brăila 1,53 1,32 1,33 1,27 1,30 1,19

Mărculeşti 1,67 1,31 1,08 1,27 1,27 1,31Băneasa-Giurgiu 1,83 1,22 1,13 1,38 1,43 1,73

Caracal 1,61 1,17 1,91 1,10 1,11 1,10Arad 1,73 1,14 1,21 1,29 1,15 1,08

Podu Iloaiei 1,80 1,27 1,10 1,09 0,97 0,87

sfec

lă d

e za

hăr

Valul lui Traian 1,07 0,83 1,33 1,30 1,21 1,07Brăila 0,88 0,74 1,10 1,27 1,20 1,12

Mărculeşti 0,88 0,83 1,20 1,32 1,25 1,12Băneasa-Giurgiu 1,34 1,01 1,19 1,30 1,44 0,9

Caracal 1,00 0,93 1,11 1,15 1,05 1,04Arad 1,38 1,07 1,15 1,33 1,08 0,96

Podu Iloaiei 1,12 0,83 1,13 1,21 1,09 1,26

grâu

(oct

ombr

ie-i

unie

) +

po

rum

b si

loz

(iul

ie-s

epte

mbr

ie)

Valul lui Traian 1,88 1,85 1,05 0,53 0,87 1,31Brăila 1,44 1,45 1,08 0,71 0,93 1,15

Mărculeşti 1,75 1,47 0,95 0,60 1,05 1,28Băneasa-Giurgiu 2,58 1,48 1,09 0,92 1,20 1,39

Caracal 1,61 1,37 0,84 0,60 0,97 1,08Arad 1,58 1,49 0,97 0,80 1,09 1,22

Podu Iloaiei 1,81 1,73 1,18 0,63 0,91 1,13

Coeficientul de corecţie într-o reanalizare a metodelor de determinare a ETM s-a propus să fie format din doi termeni: Kcb care este coeficientul de bază al culturii şi Ke care este coeficientul pentru evaporaţia apei din sol (Allen ş.a, 1996). Kcb reprezintă raportul dintre ETM şi ET0 când rezerva de apă din zona din sol explorată de rădăcini este optimă pentru plantă, însă suprafaţa solului este uscată, în timp ce Ke ţine cont de evaporaţia suplimentară care se produce în perioadele ploioase sau de irigaţii.

Altă posibilitate de calcul a ETM o oferă ecuaţia Penman-Monteith, dacă se utilizează valorile rezistenţei covorului vegetal specifice fiecărei culturi (rc), însă cu toate progresele în tehnica porometrică pentru estimarea rezistenţei stomatice, aplicarea generalizată a acestei ecuaţii nu este încă posibilă.

3.3. Cerinţele de apă şi regimuri de irigaţie

Cerinţa de apă pentru irigaţie reprezintă cantitatea totală de apă care trebuie asigurată pentru irigarea unei culturi agricole, pentru a se obţine întregul potenţial de producţie pentru condiţiile respective de mediu. Ea include şi pierderile de apă în procesul de irigaţie.

Calculul cerinţei de apă pentru irigaţii se poate face, atunci când se cunoaşte ETM, cu relaţia următoare rezultată din bilanţul hidric al solului pe adâncimea stratului activ (rel.3.31):

(3.33)termenii având semnificaţiile arătate anterior.

Pentru că SS şi Pr pot rezulta şi în urma precipitaţiilor, se notează:(3.34)

unde: Pe reprezintă precipitaţia utilă (efectivă), care este reţinută în limitele stratului radicular activ; P – precipitaţia totală înregistrată; SSp şi Prp – pierderile de apă prin scurgere la suprafaţa solului sau prin percolare ce au loc în urma precipitaţiilor.

Precipitaţia efectivă lunară, Pe, poate fi stabilită orientativ, în funcţie de mărimea evapotranspiraţiei şi de mărimea precipitaţiei înregistrate (tab.3.4.).

Tab.3.4.Valorile Pe lunare funcţie de cantitatea de precipitaţii căzute şi de ETM [8]

ETM (mm)P (mm)

25.4 50.8 76.2 101.6 127 152.4 177.8 203.2

0 0 0 0 0 0 0 0 012.7 7.62 7.87 8.64 8.89 9.91 10.41 11.18 11.6825.4 14.99 16.26 18.03 18.54 19.81 20.57 22.10 24.3838.1 22.61 23.88 26.16 27.43 28.19 28.19 30.48 33.0250.8 24.89 32.26 34.54 35.81 36.58 39.12 40.39 43.6963.5 24.89 39.62 42.42 45.97 48.51 48.51 50.55 53.5976.2 24.89 46.23 49.78 52.58 55.12 57.40 60.20 63.7588.9 24.89 50.04 56.64 60.20 63.75 66.04 69.60 73.66101.6 24.89 50.04 63.75 71.88 71.88 74.17 78.74 83.06114.3 24.89 50.04 70.61 74.93 80.26 82.55 87.12 92.71127 24.89 50.04 74.93 81.53 87.63 90.42 95.76 102.11

139.7 24.89 50.04 74.93 88.65 95.25 98.81 103.89 111.00152.4 24.89 50.04 74.93 95.25 102.11 105.92 112.01 119.89165.1 24.89 50.04 74.93 100.08 108.97 113.03 119.89 128.02177.8 24.89 50.04 74.93 100.08 115.06 119.89 127.00 134.87190.5 24.89 50.04 74.93 100.08 120.90 125.98 134.11 143.00203.2 24.89 50.04 74.93 100.08 124.97 133.10 139.95 157.99

Aportul freatic, Af, se ia în consideraţie în condiţiile când stratul freatic se află la adâncime mică (max.2÷4m), iar mărimea lui depinde de adâncimea stratului freatic şi de textura solului.

De asemenea, pierderile prin scurgere la suprafaţă, SSi, şi percolare, Pri, în urma udărilor le exprimăm sub forma randamentului udării, ηu. În cazul irigaţiei prin aspersiune, la aceste pierderi se adaugă şi pierderile prin evaporaţia apei din jetul de la ieşirea din aspersoare până la căderea pe sol, Pev. În acest fel se obţine relaţia uzuală pentru calculul cerinţei de apă pentru irigaţie:

(3.35)

în care randamentul udărilor, ηu, are expresia:

(3.36)

cu valori în funcţie de metoda de irigaţie şi de performanţele echipamentului de udare, în limitele: 0,5-0,8 la irigaţia prin scurgere la suprafaţă, 0,7-0,8 la irigaţia prin aspersiune şi 0,8-0,9 la irigaţia prin picurare.

Din relaţia (3.35) rezultă norma de irigaţie brută, iar numărătorul reprezintă norma de irigaţie netă, adică cerinţa care, împreună cu celelalte surse de apă, asigură consumul de apă al culturii, exclusiv pierderile de apă prin scurgere la suprafaţă, percolare şi evaporaţie din jetul aspersoarelor.

Cerinţa de irigaţie se poate determina pe perioade anuale, lunare sau decadale şi se referă de obicei la unitatea de suprafaţă (ha). Cerinţele de apă de irigaţie se mai numesc şi norme de irigaţie.

Cerinţele de apă ale culturilor agricole sunt satisfăcute prin efectuarea mai multor udări în timpul sezonului de vegetaţie (uneori, şi înainte de acesta), de mărimi (volume de apă la hectar) şi la intervale de timp judicios stabilite.

Volumul de apă distribuit la o udare pe unitatea de suprafaţă se numeşte normă de udare.Norma de udare netă se determină cu relaţia:

(m3/ha) (3.37)în care: Wi şi Wf reprezintă umiditatea solului imediat înainte de udare, respectiv după udare, în procente din greutatea solului uscat, DA – densitatea aparentă (t/m3); H – adâncimea stratului activ (m).

Norma de udare brută se determină împărţind norma netă la randamentul udării.

Pentru că umiditatea solului în regim optim de irigaţie variază între o limită superioară, respectiv capacitatea de câmp, CC, şi o limită inferioară numită plafon minim, Pmin, norma de udare (netă) este egală sau mai mică decât rezerva de apă uşor utilizabilă de plante, care se calculează cu relaţia:

(m3/ha) (3.38)în care: Ru este rezerva de apă uşor utilizabilă din stratul activ; iar CC şi Pmin în procente din greutatea solului uscat. Ceilalţi termeni au aceeaşi semnificaţie ca în relaţia (3.37).

Plafonul minim are valori în funcţie de cultură şi textura solului, fiind situat în intervalul dintre capacitatea de câmp şi coeficientul de ofilire (IUA) (tab.3.5).

Tabel 3.5.Plafonul minim pentru diferite condiţii agro-pedologice [15]

Cultura Textura solului Plafonul minim al umidităţiiPorumb, sfeclă de zahăr, floarea soarelui, cartofi, grâu, fasole, soia, legume

Soluri mijlociiSoluri grele

Lucernă Soluri mijlociiSoluri grele

Toate culturile Soluri uşoare

Viţă-de-vie şi pomi Soluri mijlocii şi grele

Adâncimea maximă pe care se dezvoltă masa principală a rădăcinilor (H) în faza de maturitate a plantelor are următoarele valori indicate în tabelul 3.6.

Tabel 3.6Adâncimea de dezvoltare a masei principale a rădăcinilor pe culturi şi zone climatice (m)

Cultura Zona secetoasăDobrogea şi Bărăganul de nord

Restul zonelor

Fasole, grâu, legume, porumb, cultură dublă după grâu 0,75 0,5Lucernă anul I, floarea soarelui, sfeclă de zahăr, cartofi, porumb, soia, viţă-de-vie 1,0 0,75

Lucernă anul II şi III, pomi 1,25 1,0

Limitele în care se completează rezerva de apă a solului prin aplicarea unei udări nu sunt obligatorii între CC şi Pmin. Astfel, dacă udările pot fi urmate de ploi, se va reduce umiditatea maximă după udare la (0,80÷0,90) CC pentru a asigura o valorificare mai bună a precipitaţiilor ce ar surveni după udare. La fel, se reduce limita maximă în cazul solurilor argiloase, în scopul menţinerii unui spaţiu suficient pentru aer în sol şi a preveni asfixierea rădăcinilor. De asemenea, limita inferioară a umidităţii la care se efectuează udarea poate fi admisă sub Pmin, în situaţiile când normele de irigaţie şi udare trebuie să conducă la un optim economic (cazul irigaţiei deficitare).

Mărimea normei de udare, m, se adaptează metodei şi tehnicii de irigaţie. Astfel:- la irigaţia prin brazde, m = 600-800 m3/ha;- la irigaţia prin aspersiune, m = 400-600 m3/ha şi chiar mai mici, dacă sunt utilizate

instalaţii autodeplasabile sau sisteme fixe sau cu acoperire integrală;- la irigaţia localizată, m = 200-400 m3/haDe asemenea, mărimea normelor are în vedere şi scopul udărilor, funcţie de care se

deosebesc: udări de plantare (la legume, pomi şi viţă-de vie), udări de stimularea răsăririi, udări de vegetaţie, udări de aprovizionare, udări de spălare.

Udările de stimulare a răsăririi constau în norme mici (100-200 m3/ha) la intervale de câteva zile.

Udările de vegetaţie se efectuează cu norme a căror mărime şi frecvenţă au în vedere atât condiţiile naturale (intervalul umidităţii optime al solului şi culturii), stadiul de vegetaţie şi adâncimea H în care este dezvoltată masa principală a rădăcinilor, tehnica de udare (instalaţii şi echipamente) precum şi criterii economice.

Udările de aprovizionare sunt aplicate, în special la culturile semănate în toamnă (grâu, orz), fie înainte sau după semănat, fie primăvara devreme.

Udările de spălare se efectuează acolo unde solurile sunt sărăturate şi au rolul de reducere a gradului de salinitate (au valori relativ mari, de 1.000-3.000 m3/ha) şi, de obicei, se efectuează toamna târziu. Afară de spălări, în cazul acestor soluri trebuie asigurat un plafon minim superior solurilor nesărăturate (de obicei egal cu CO + 0,67 IUA), astfel ca presiunea osmotică a soluţiei solului să nu pună probleme plantelor în aprovizionarea cu apă.

Dacă există condiţii de aprovizionare cu apă a plantelor şi din pânza freatică, respectiv dacă ea se află la adâncime sub 4-5 m, normele de udare se reduc prin folosirea unui coeficient subunitar.

(3.39)

(3.40)

în care:mred - norma de udare redusă, în condiţii de aport freatic;m - norma de udare normală (fără considerarea aportului freatic);H1 - adâncimea pânzei freatice (m);H - adâncimea stratului activ al plantelor în faza respectivă (m);H0 - înălţimea de ridicare capilară (1,5-3 m, funcţie de textura solului);x - exponent cu valori între 0,4-0,6.

3.4. Calculul cerinţelor de irigaţie pe baza bilanţului hidric lunar (pentru proiectarea amenajărilor)

Bilanţul hidric lunar se foloseşte în practică pentru a calcula cerinţele de irigaţie lunare şi anuale pentru un şir lung de ani, în scopul determinării valorilor maxime necesare pentru proiectare.

Expresia bilanţului hidric lunar este:(3.41)

Ri şi Rf reprezintă rezervele de apă din sol la începutul şi respectiv sfârşitul unei luni.Bilanţul începe de la 1 octombrie (începutul anului agricol) şi se efectuează lunar, pe

minim 25 ani. Rezerva la finele unei luni devine automat rezervă iniţială a lunii următoare.În perioada rece bilanţul se calculează pe adâncimea de 1,5 m, iar în perioada de vegetaţie

(1 IV - 1 X), pe adâncimea maximă de dezvoltare a rădăcinilor culturii.Normele lunare de irigaţie se determină astfel:- în lunile perioadei calde se efectuează bilanţul pentru fiecare lună, în primă fază fără a

lua în consideraţie irigaţia, cu relaţia:(3.42)

- Rf se compară cu rezerva maximă de apă ce poate fi reţinută în sol şi cu rezerva minimă care este impusă de plafonul minim de irigaţie

În aceste expresii DA este în t/m3, H în metri iar CC şi Pmin sunt în procente din greutatea solului uscat, cele două rezerve rezultând în m3/ha.

Dacă Rf>Rmax, se va limita Rf=Rmax, diferenţa (Rf-Rmax) reprezentând pierderi de apă prin percolare.

Dacă Rmax>Rf>Rmin, nu este nevoie de irigaţie în luna respectivă şi se trece la luna următoare, considerând Ri(i)=Rf(i-1).

Dacă Rf<Rmin, este nevoie de irigaţie şi se va calcula norma de irigaţie lunară (Mnet.l) cu relaţia de bilanţ:

Mai trebuie arătat că nu se trece la calculul bilanţului pe luna următoare, până nu s-a stabilit pe luna dinainte care este rezultatul bilanţului hidric şi a calcula, dacă este cazul, excedentul (Rf-Rmax) sau deficitul Mnet.l. De obicei, excedent se remarcă în lunile perioadei reci ale anului iar deficit, adică cerinţă de irigaţie, în lunile perioadei calde.

O dificultate în cursul calculelor intervine la trecerea de la perioada rece la cea caldă şi invers, adică la 1 IV şi 1 X, când trebuie transformate rezervele de apă de pe adâncimea de 1,5 m pe adâncimea maximă H a stratului radicular (la 1 IV) şi invers (la 1 X).

Efectuând calculul bilanţului hidric lună de lună pe un şir de ani, vor rezulta valorile normelor de irigaţie lunare.

(3.45)

(3.46)

(3.43)(3.44))

Valorile normelor de irigaţie în cadrul aceleaşi luni, variabile de la un an la altul (inclusiv anii cu cerinţe nule de irigaţie), formează un şir statistic. Cu acest şir se efectuează calcule de asigurare şi se obţine o valoare caracteristică importantă pentru proiectarea-dimensionarea sistemului de irigaţie, denumită norma de irigaţie lunară maximă cu asigurarea de calcul (în proiectarea amenajărilor de irigaţii existente s-a considerat asigurarea de nedepăşire de 20%). Desigur că aceste norme au mărimi diferite pentru lunile din perioada de irigaţie, pentru dimensionare reţinându-se valoarea cea mai mare (de obicei din lunile iulie sau august).

Asigurarea de calcul normei de irigaţie lunară maximă şi, legat de aceasta asigurarea debitului de dimensionare este un parametru de bază care influenţează rentabilitatea sistemelor de irigaţii. Astfel, în urma unor cercetări efectuate pentru sistemul Mostiştea I [9] asigurarea de calcul optimă economic (de nedepăşire) are valoarea de 30%, ceea ce înseamnă că sistemul respectiv a fost întrucâtva supradimensionat.

Exemplu de calculCa exemplu se prezintă calculul elementelor bilanţului hidric lunar la cultura de porumb boabe pe durata unui

an.Adâncimea maximă a stratului radicular H = 0,75 m.Valorile limită:

- în perioada rece (H = 1,5 m) Rmax = 4300 m3/ha- în perioada caldă (H = 0,75 m) Rmax = 2560 m3/ha

Rmin = 1830 m3/ha

Elem Luna Total***X XI XII I II III IV V VI VII VIII IX

ETP (m3/ha) 412 256 94 0 0 175 769 1085 1351 1616 1362 988Kc 0,7 0,85 0,9 0,9 0,85 0,6 0,84 0,73 1,0 1,3 1,32 1,84

ETM (m3/ha) 288 218 85 0 0 105 646 792 1351 2246 1798 1027P (m3/ha) 26 390 359 256 44 437 575 465 313 862 145 525Ri (m3/ha) 2870 2608 2780 3054 3310 3354 1828

*1830 1830 1830 1830 1830

Rf (m3/ha) 2608 2780 3054 3310 3354 3656 1830**

1830 1830 1830 1830 1328

Ml (m3/ha) - - - - - - 73 327 1038 1384 1654 - 4476

* la trecerea de la luna IV s-a redus rezerva de apă de la finele lunii martie cu raportul 1,5/0,75m** rezerva Rmin

*** norma de irigaţie

Folosirea unor programe de calcul a cerinţelor de irigaţie. La ora actuală există multe programe ce permit calculul bilanţului hidric în condiţii de irigaţie.

Dinamica rezervei de apă din sol este calculată cu pas de timp de o zi şi chiar mai puţin.Elementele bilanţului hidric sunt modelate matematic, folosindu-se fie modelele de tip

"flux", fie modelele de tip "rezervor". Cele de tip "flux" sunt aplicabile şi dau rezultatele cele mai bune în zone cu aport freatic. Impun, însă, cunoaşterea unor parametri greu de măsurat ai solului, plantei şi de ordin climatic. Modelele de tip "rezervor" sunt mai uşor de folosit (exemple: CROPWAT [14], ISAREG [13], PROREG [12] ş.a.)

Bilanţul hidric se calculează pe adâncimea stratului activ în intervalul de timp de o zi şi are expresia:

(3.47)în care: Ri şi Ri-1 sunt rezervele de apă din sol în ziua (i) şi respectiv (i-1); m – norma de udare netă; WP - cantitatea de apă utilizată de plante pe seama adâncirii sistemului radicular în intervalul de timp în care se calculează bilanţul. Celelalte notaţii sunt aceleaşi ca în expresiile anterioare.

Gestiunea irigaţiei se poate face în mai multe variante:

1. cu udări realizate în momentul când rezerva de apă din sol a ajuns la nivelul rezervei corespunzătoare plafonului minim. Poate fi realizată în cazul sistemelor cu suprafaţă mică, care poate fi irigată în 1-2 zile sau în sisteme mai mari, cu distribuţia apei „la cerere”. Normele de udare pot fi de mărime egală (corespunzătoare cu metoda şi echipamentul de irigaţie, condiţiile agrotehnice şi de sol) sau în creştere, o dată cu dezvoltarea sistemului radicular.

2. cu udări distribuite atunci când se atinge un anumit stres hidric, deci rezerva disponibilă scade sub rezerva minimă (Rmin). Este aplicată în cazul când se urmăreşte ca irigaţia să aibă profit maxim;

3. cu udări de mărime şi la intervale prefixate (când umiditatea se aproprie de Pmin), eventual intervale diferenţiate (mai mari în lunile mai-iunie şi mai mici în iulie-august). Este o variantă de gestiune a irigaţiei ce se recomandă pentru sisteme mari de irigaţie din zone semi-aride, unde programarea udărilor se poate face cu anticipaţie mare iar distribuţia apei se face prin rotaţie.

La irigaţia localizată, folosind udări mici şi dese, se poate gestiona irigaţia având ca reper un deficit maxim de apă în sol, egal cu norma de udare propusă. Normele de udare pot fi de mărime egală şi atunci rezultă intervale variabile între udări (mai mici în lunile cu consumul maxim) - fig.3.2.

Modelele de calcul mai des folosite pentru elementele bilanţului sunt următoarele:

- pentru estimarea evapotranspiraţiei zilnice se foloseşte relaţia Penman cu coeficienţii de corecţie pentru cultură;

- pentru precipitaţiile efective se ţine seama de scurgerea de suprafaţă (ca diferenţă între cantitatea căzută pe teren şi cea infiltrată). În unele modele se consideră numai precipitaţiile brute mai mari de 5 mm;

- percolarea se calculează efectuând bilanţul pe două substraturi. Dacă substratul superior ajunge la Rmax, atunci surplusul de apă se scurge în substratul inferior, iar ceea ce depăşeşte Rmax

în stratul inferior (fenomen posibil în urma unei ploi mari sau udări succesive) reprezintă pierderi prin percolaţie;

- m se impune în raport cu varianta de gestiune a irigaţiilor ce se adoptă;- Wf se calculează funcţie de intensitatea de dezvoltare a sistemului radicular. Pentru

aceasta este nevoie de date agronomice, care au în vedere cultura irigată, condiţiile de sol, ş.a.;- Af se determină folosind ecuaţia lui Darcy pentru medii nesaturate, ţinând seama de

conductivitatea hidraulică nesaturată k(θ) a stratului freatic şi a celui de deasupra (θ fiind umiditatea solului) şi de diferenţa de sucţiune între cele două straturi.

În cazul irigaţiei deficitare (cu stress hidric) este nevoie de evaluarea pierderii procentuale de producţie, în acest scop utilizându-se relaţia de proporţionalitate a lui Stewart:

(3.48)

în care:

este producţia relativă (în % din producţia maximă);

k - coeficient de sensibilitate hidrică, diferenţiat pe culturi şi faze de dezvoltare;ETa - evapotranspiraţia reală sau actuală; ETa < ETM.

Fig.3.2. Gestiunea udărilor la irigaţia localizată

Simulările de irigaţii cu ajutorul acestor modele şi programe de calcul permit stabilirea cerinţelor de irigaţii în condiţii climatice reale (de distribuţia în timp a precipitaţiilor şi a evapotranspiraţiei), pedologice (capacitatea de reţinere, ş.a), agrotehnice.

Extinzând simulările pe un lung şir de ani, se obţin elementele necesare calculului debitelor specifice de dimensionare.

Pentru aceasta, la fiecare cultură şi pe fiecare an se analizează fiecare interval între udări şi se determină debitul specific:

(l/s ha) (3.49)

unde:m este norma de udare administrată la începutul intervalului (m3/ha);t - intervalul de timp între udări (zile).

Din fiecare an se alege debitul q cu valoare maximă, care corespunde celui mai redus interval între udări şi normei de udare maxime şi cu aceste valori maxime anuale se construieşte un şir statistic. În final se fac calcule de asigurare determinându-se debitul specific maxim cu asigurarea de calcul care poate fi folosit pentru dimensionarea sistemului de irigaţie (el fiind corespunzător debitului specific fictiv continuu).

3.5. Programarea udărilor în cazul irigaţiei optimale şi deficitare

Programarea udărilor este activitatea prin care se stabileşte momentele de aplicare a udărilor şi mărimea normei de udare. Ea se bazează pe un monotoring al rezervei de apă din sol sau a stării hidrice a plantelor. Monitoringul rezervei de apă a solului se realizează fie prin metode de monitoringul umidităţii solului, fie prin calculul bilanţului hidric.

a) Monitoringul umidităţii solului se efectuează prin metode şi procedee directe (ex. procedeul gravimetric) sau indirecte (procedeele rezistiv, tensiometric, neutronic, TDR ş.a.) arătate în tab.3.7.

b) Monitoringul bilanţului hidric al solului are drept scop urmărirea evoluţiei rezervei de apă din sol şi sesizarea datei când rezerva ajunge la plafonul minim, ca reper de începerea udării în cazul irigaţiei optimale. Bilanţul se calculează zilnic, începând de la o dată la începutul sezonului de irigaţie, când este determinată efectiv (de obicei prin procedeul gravimetric) rezerva de apă din sol, aceasta reprezentând valoarea de start.

Bilanţul hidric se calculează cu relaţia (3.47) pe adâncimea de sol activ.Potrivit publicaţiilor FAO [2] se recomandă ca în determinarea ET0 să se folosească

metoda Penman-Monteith-FAO, iar pentru coeficientul de corecţie să se utilizeze valori zilnice, cu structură binară, care oferă precizie mai mare, având expresia:

(3.50)

în care: Kc este coeficientul de corecţie al culturii; Kcb – coeficient de corecţie de bază, cu valori diferenţiate pe patru faze de dezvoltare

(faza iniţială, faza de dezvoltare, mijlocul sezonului şi sfârşitul sezonului); valori constante sunt pentru perioada iniţială, mijlocul şi sfârşitul sezonului şi cu variaţie liniară în perioada de creştere;

Ke – coeficient de corecţie pentru evaporaţia mărită a apei din sol în urma ploilor şi udărilor;

În cazul când rezerva de apă din sol se reduce încât apare stres hidric, consumul de apă (ETa) se calculează ţinând seama de un coeficient de corecţie adecvat:

(3.51)

în care:Kc

s – coeficient de corecţie pentru cultură în condiţii de stres hidricKs – coeficient funcţie de mărimea stresului hidric

Tab.3.7.Procedee pentru monitoringul umidităţii solului [3, 8]

Procedeul(parametri măsuraţi

direct)

Instrumente şi aparatură de

măsură

Avantaje Dezavantaje

Empiric(după aspectul probei

de sol)

- Metodă simplă, nu necesită apratură

Este aproximativă. Nu poate fi folosită la determinarea normei de udare

Gravimetric(umiditatea solului)

Balanţă analitică, etuvă, fiole de

cântărire, sondă pentru probe de

sol

Umiditatea este măsurată direct. Este precisă şi de aceea este folosită ca metodă de referinţă pentru calibrarea metodelor indirecte

Nu permite măsurări succesive în acelaşi loc. necesită măsurarea în mai multe locuri şi în fiecare loc, la mai multe adâncimi

Rezistiv(rezistenţa electrică a

solului)

Aparate electrice de măsură cu

blocuri poroase

Este utilizată şi în circuitele de automatizare Aparatura de măsură este relativ ieftină

Necesită instalarea atentă a blocurilor şi calibrare. Nu este suficient de precisă în cazul solurilor nisipoase. Blocurile poroase au durată redusă de utilizare. Este necesară instalarea blocurilor în mai multe locuri

Tensiometric(potenţialul matricial

al solului)

Tensiometre, cu vacuumetre sau manometre cu

mercur

Este utilizată şi în circuitele de automatizare. Aparatura de măsură este relativ ieftină. Interpretarea citirilor (domeniul de utilizare între 0 şi –80 centibari): 0÷(-10) – sol saturat; (-10)÷(-20) – umiditatea la capacitatea de câmp (-40)÷(-50) şi (-50)÷(-60) – umiditate la plafon minim pentru soluri cu textură medie, respectiv grea; (-70)÷(-80) – stres hidric

Necesită curbă de etalonare (legătura umiditate-potenţialul matricial). Cere o instalare atentă, citiri frecvente, service, măsurători în multe locuri. Domeniu limitat de utilizare (nu indică stres hidric avansat)

Neutronic Sondă cu neutroni şi tuburi de acces

Pot fi făcute măsurători succesive în acelaşi loc şi la aceeaşi adâncime. Măsurare rapidă şi precisă.

Echipament relativ scump. Cere o instruire specială a operatorilor şi precauţii pentru protecţia personalului. Calibrarea este afectată de modificarea conţinutului de materie organică din sol. Măsurarea este imprecisă în stratul de la suprafaţă (0-15 cm)

TDR(Time Domain Reflectometry)

Sondă şi aparatură TDR

Nu este periculoasă pentru sănătatea operatorilor. Măsurare precisă la orice adâncime. Poate utiliza o curbă de calibrare universală

Aparatură cu cost ridicat. Cere competenţă înaltă din partea operatorilor şi un control tehnic riguros al echipamentelor. Utilizarea este problematică în cazul solurilor eterogene, salinizate, scheletice, ca şi a celor argiloase, când prezintă crăpături (perioade secetoase) şi când sunt

saturate.Alte procedee (aflate în stadiu

experimental):măsurarea conductibilităţii termice a

solurilor, tomografia computerizată cu raze X, rezonanţa magnetică nucleară, pshihometre cu termocuplu etc.

c) Monitoringul stării hidrice a plantelor se poate efectua prin mai multe procedee, care sunt arătate în tab.3.8.

Tab.3.8.Procedee pentru monitoringul stării hidrice a plantelor [3, 8]

Procedeul(parametrul măsurat)

Instrumentaţie Avantaje Dezavantaje

Potenţialul hidric al frunzelor

Cameră de presiune sau pshihometru cu termocuplu

Indică efectul integrat al solului şi atmosferei asupra stării hidrice a plantelor

Precizia este influenţată de variaţiile diurne de temperatură, cere mult timp pentru utilizare şi pentru pregătirea probelor de sol. Datele nu sunt uşor interpretabile.

Rezistenţa stomatelor(măsoară deschiderea stomatelor)

Porometru de difuzie Aceleaşi ca la primul procedeu

Temperatura radiativă la suprafaţa covorului vegetal

Termometru cu raze infraroşii

Poate fi folosită şi în teledetecţia satelitară

Indicele stării hidrice a plantei (CWSI – Crop Water System Index)

,

unde: Tc – temperatura la suprafaţa frunzelor; Ta – temperatura aerului, Tn, Ti =(Tc-Ta) când stomatele sunt închise (stres maxim), şi respectiv când cultura este în condiţii hidrice optimale. Valorile sunt date în literatură pentru fiecare specie de plante.

Termometre cu raze infraroşii, care măsoară direct diferenţa (Tc-Ta)

Costuri nu prea mari, uşor de utilizat, întreţinere uşoară

Nu este suficient de pretabilă pentru programarea udărilor, mai ales în condiţii de climat marin ( de umiditate ridicată a aerului şi regim eolian intens)

Procedeul pentru programarea udărilor se adoptă funcţie de tipul de cultură (erbacee sau pomicolă) de metoda de irigaţie şi strategia de irigaţie [3]. Pentru culturi erbacee, cea mai avantajoasă şi precisă este metoda bilanţului hidric, pentru care, aşa cum am arătat, există şi o

serie de modele şi programe de calcul de complexitate variabilă. La legume, în special, şi plante furajere pot fi folosite oricare din cele trei grupe de procedee de monitoring. Monitoringul stării hidrice a solului cu aparatură care foloseşte senzori amplasaţi în sol (blocuri poroase) se recomandă pentru culturile legumicole şi pentru toate culturile irigate prin picurare. Procedeul de monitoring a stării hidrice a plantelor prin măsurarea temperaturii radiative a covorului vegetal dă rezultate bune în fazele de vegetaţie în care solul este bine acoperit de vegetaţie.

La plantaţiile pomicole, programarea udărilor prezintă dificultăţi legate, în special, de stabilirea condiţiilor de aplicare a udărilor. Cea mai raţională este metoda bilanţului hidric, însă la ora actuală, coeficienţii de corecţie a evapotranspiraţiei nu sunt suficient de precis stabiliţi pentru fiecare specie şi fază de dezvoltare.

În privinţa relaţiei între procedeul de programare şi metoda de irigaţie trebuie arătat că pentru metodele care udă relativ uniform toată suprafaţa (irigaţia gravitaţională şi aspersiunea) pot fi folosite toate cele trei grupe de procedee, alegând pe cele compatibile cu cultura respectivă. În cazul irigaţiei localizate, la culturi legumicole pot fi folosite simultan şi procedeul tensiometric şi cel al bilanţului hidric: primul se foloseşte pentru stabilirea momentului de aplicare a udării şi pentru a verifica mărimea normei de udare administrate, iar al doilea, pentru a stabili mărimea normei de udare. În acest scop, se instalează două tensiometre în stratul activ de sol umezit de picurătoare, din care unul mai la suprafaţă cu capsula poroasă în zona cu densitate mare a rădăcinilor, care este destinat stabilirii momentului de începere a udării şi celălalt, mai profund, cu capsula poroasă la limita inferioară a zonei radiculare, destinat verificării mărimii normei de udare.

Mărimea normei de udare corespunde consumului prin evapotranspiraţie între două udări succesive, estimată cu metoda bilanţului hidric. Pentru plantaţiile pomicole irigate prin picurare se poate adopta aceleaşi procedee ca şi pentru culturile legumicole, însă există incertitudini atât în privinţa monitoringului corect al stării hidrice a solului din cauza neuniformităţii distribuţiei spaţiale a rădăcinilor (cu particularităţi funcţie de specie, soi, varietate).

În ţara noastră, pentru programarea udărilor este folosită metoda monitoringului bilanţului hidric zilnic, elementul specific constând în faptul că pentru determinarea consumului de apă al plantelor se efectuează observaţii zilnice asupra evaporaţiei din bacuri clasa A, iar valorile evaporaţiei măsurate se transformă în ETM prin înmulţirea cu coeficientul de corecţie adecvat măsurătorilor directe ale evaporaţiei în bacuri. Valorile acestuia, determinate de ICITID, diferă funcţie de zona pedo-climatică, cultura şi faza (luna) de vegetaţie [6, 7].

În cazul irigaţiei deficitare optime economic înainte de fiecare udare se admite un stres hidric de anumită mărime. Mărimea acestui stres şi perioadele când se administrează se stabileşte astfel încât la sfârşitul perioadei de vegetaţie să se obţină un venit net maxim pe m 3 de apă folosită pentru irigaţie sau pe kWh folosit pentru pompare.

Această metodă este folosită în condiţiile culturilor pentru care costul apei şi/sau energiei este mare în raport cu venitul culturii. De asemenea, este folosită acolo unde abilităţile amenajării pentru a asigura cerinţele irigaţiei optimale sunt restricţionate de disponibilităţile de capital sau din alte motive.

Gestiunea irigaţiei deficitare este fundamental diferită de a irigaţiei care are ca obiectiv producţia maximă. Programarea udărilor implică stabilirea, pe faze de dezvoltare, a deficitului de apă (stresului şi deci a nivelului care este permis) şi monitoringul rezervei de apă din sol care permite să se stabilească momentele când s-a atins deficitul prefixat pentru declanşarea udării. Programarea udărilor specifică irigaţiei deficitare respectă câteva principii strategice, şi anume: alocarea unor norme de udare mai mici pentru culturile mai rezistente la secetă, stres hidric mai mic în perioadele de sensibilitate hidrică maximă (numite perioade critice), diferenţierea deficitului hidric premergător udărilor este în funcţie de mărimea cheltuielilor pentru irigaţii. Nivelul cheltuielilor pentru irigaţii prezintă diferenţe mari de la o treaptă la alta de pompare, datorită înălţimilor totale de pompare şi consumurilor de energie pe m3 de apă pompată. De

aceea, calculul cheltuielilor fixe şi variabile pe m3 de apă este un element al metodologiei de programare a udărilor în condiţiile irigaţiei deficitare optime economic.

Pentru programarea udărilor este ideal să se realizeze atât monitoringul stării hidrice a solului, cât şi al plantelor [5]. În practică însă, pentru programare este folosit monitoringul umidităţii solului (în special procedeele tensiometric şi rezistiv), ca şi indici de stres, cum este indicele de stres hidric al culturii (CWSI – Crop Water Stres Index):

(3.52)

unde: ETa şi ETM reprezintă evapotranspiraţia actuală, respectiv evapotranspiraţia maximă.

ETa se calculează cu ajutorul coeficientului de corecţie al culturii (Kcs), potrivit relaţiei

(3.51).

De asemenea, pentru programare se foloseşte indicele stresului hidric zilnic, SDI, dat de relaţia:

(3.53)

unde: SDi este factorul stresului hidric zilnic, iar CSi este un coeficient de sensibilitate la stres hidric, diferenţiat pe faze de dezvoltare, i=1...n, numărul fazei de dezvoltare a culturii agricole.

3.6. Regimul de irigaţie al orezului

Orezul se irigă în mod tradiţional prin submersiune. Stratul de apă din parcelele nivelate în plan orizontal ale orezăriilor are dublu scop: pentru satisfacerea cerinţelor fiziologice de umiditate şi de menţinere a unui regim de căldură favorabil (reducând amplitudinea variaţiilor temperaturii) şi pentru combaterea buruienilor.

Regimul de irigaţie în cazul folosirii metodei submersiunii este format din două stadii:- Stadiul I, în care se realizează saturarea cu apă a stratului activ de sol H şi un strat de

apă de înălţime h la suprafaţa solului;- Stadiul II, în care se urmăreşte menţinerea stratului de apă h şi modificarea înălţimii lui

în timp (potrivit cerinţelor de dezvoltare normală a plantelor), prin completarea pierderilor de apă datorate consumului plantelor (prin transpiraţie), evaporaţiei, scurgerilor, infiltraţiilor, ş.a.

Norma de udare pentru primul stadiu poate fi calculată cu relaţia:

(m3/ha) (3.54)

în care:H - adâncimea maximă a stratului activ (0,75-1 m) în care umiditatea este adusă la capacitatea

de saturaţie (m);CS - capacitatea de saturaţie a solului în stratul H (% din greutatea solului uscat);DA - densitatea aparentă a solului, medie pentru stratul H (t/m3);Ui - umiditatea existentă în sol înaintea inundării parcelelor (% din greutatea solului uscat);h - stratul de apă la suprafaţa solului (10-15 cm), în cm.

Durata stadiului I este de 10-20 zile, funcţie de mărimea orezăriei.

În cel de al doilea stadiu, care durează de la terminarea inundării până aproape de recoltare 120-150 zile (funcţie de varietate, precocitate ş.a.) norma de udare este dată de relaţia următoare:

(m3//ha) (3.55)în care:

t2 - durata stadiului II (zile);ε - evapotranspiraţia medie zilinică în perioada t2 (mm/zi);σ - infiltraţia (l/s ha);Δ - infiltraţia prin diguleţe (l/s ha);S - scurgerile din parcele datorate neetanşeităţii vanetelor (l/s ha);P0 - precipitaţiile căzute în perioada t2 (mm).

Norma de irigaţie anuală va fi:(3.56)

şi are valori de 10.000 - 30.000 m3/ha, în funcţie de condiţiile de evapotranspiraţie şi de permeabilitate a solului.

Experimentările pentru irigarea orezului prin aspersiune, care se efectuează în unele ţări (SUA, Italia ş.a), au arătat că normele de irigaţie pot fi diminuate la 3.000 - 5.000 m3/ha, dar se obţin producţii mai mici decât în cazul submersiunii.

3.7. Determinarea debitelor specifice de dimensionare

Debitul specific reprezintă debitul de irigaţie care revine la 1 ha şi se exprimă, de obicei, în l/s ha.

Se calculează ca un raport între norma de udare lunară maximă cu asigurarea de 20% şi timpul afectat pentru udare în intervalul lunii respective. De aceea, înainte de a efectua calculul debitelor specifice trebuie stabilite, pentru fiecare cultură prevăzută a fi irigată, normele de udare cu asigurarea arătată pentru fiecare lună a perioadei de vegetaţie.

Debitul specific se poate referi la mai multe condiţii de efectuare a udărilor.Dacă udarea s-ar aplica fără întrerupere, debitul specific care rezultă se numeşte debit

specific fictiv continuu (fictiv pentru că, în realitate, udările se fac în interval mai redus decât o lună).

Acest debit specific se determină cu relaţia:

(l/s ha) (3.57)

în care: - norma de irigaţie lunară maximă cu asigurarea menţionată (m3/ha);

T - durata lunii la care se referă qfc (zile);86,4 - factor de transformare care are în vedere numărul de secunde într-o zi.

Debitul specific qfc se calculează pentru fiecare cultură irigată şi este folosit ca element de referinţă pentru comparaţii ale cerinţelor de debite de irigaţie din lunile de vârf (iulie sau august), ca şi pentru zonări ale debitelor specifice ce exprimă diferenţierile determinate de condiţiile pedoclimatice existente în cadrul unor sisteme foarte mari (ex. sistemul Siret-Ialomiţa).

Debitul specific care ia în consideraţie durata reală a udărilor în intervalul maxim de o lună şi este raportat la o cultură specifică se numeşte modul de udare, valoarea lui fiind dată de relaţia:

(l/s ha) (3.58)

unde:- debitul specific fictiv continuu (l/s ha);

T - durata totală a lunii (zile);Tu - durata reală de udare în interval de o lună, în zile (se exclud zilele de sărbătoare, zilele

nevaforabile pentru udări, adică cele cu ploaie şi cele cu vânt puternic cu viteze peste 5 m/s, dacă se irigă prin aspersiune);

t - durata zilnică a udării (ore). Este în funcţie de metoda de irigaţie şi de echipamentul de udare (14-20 ore la udarea pe brazde lungi, 20-22 ore la udarea prin aspersiune cu instalaţii de udare mobile şi 24 ore în cazul sistemelor fixe şi al irigaţiei localizate automatizate).

În condiţiile în care în zona deservită de un element al reţelei de distribuţie este o singură cultură, dimensionarea reţelei de distribuţie a sistemului se face în funcţie de modulul de udare maxim (din luna de vârf) corespunzător culturii propuse a fi irigată.

Dacă în spaţiul amenajabil se practică un asolament, ce presupune rotaţia culturilor, este necesar să se stabilească debitul specific mediu ponderat sau modulul de udare mediu ponderat, numit şi hidromodul de udare. Relaţia pentru calculul acestui debit specific reprezintă o medie ponderată a modulelor maxime de udare din aceeaşi lună pentru culturile asolamentului.

(l/s ha) (3.59)

în care:qui - modulul de udare al culturii i (l/s ha);Si - suprafaţa aferentă culturii i (ha);St - suma suprafeţelor Si;n - numărul de culturi.

Întrucât calculul debitelor specifice se efectuează funcţie de norma de irigaţie lunară netă, cu asigurarea de calcul, rezultă că toate cele trei debite specifice cu expresiile de mai sus sunt valori nete.

Debitele specifice brute se calculează împărţind valoarea lor netă la randamentul udărilor (ηu, care este funcţie de metoda de irigaţie, echipament, condiţii de sol, etc).

Dimensionarea elementelor reţelelor de distribuţie se face:

- funcţie de modulul de udare maxim ( ) ales dintre toate culturile (de obicei, valori

maxime se obţin la lucernă, porumb, sfeclă), dacă elementul respectiv deserveşte o suprafaţă de mărimea unei sole (ex. antenele sau canalele de sector). Desigur că mărimea solei depinde de suprafaţa proprietarului agricol, ea fiind mai mare (de ordinul zecilor de hectare) la o asociaţie

(3.60)

(3.61)

(3.62)

agricolă sau societate cu capital de stat, şi mult mai mică (chiar sub 1ha) la gospodăriile ţărăneşti sau exploataţiile familiale;

- funcţie de modulul de udare mediu ponderat pentru luna de vârf ( ), dacă elementul care se dimensionează deserveşte o suprafaţă însemnată, ocupată de mai multe culturi şi sole.

3.8. Debitele specifice pentru irigarea orezului

Debitele specifice se determină pentru faza iniţială de inundare şi pentru faza de menţinere a stratului de apă în parcele în stadiul al II-lea de vegetaţie.

În perioada iniţială se introduce în parcele o normă de udare m1, pentru saturarea solului şi realizarea unui strat de apă de înălţime h. Alimentarea parcelelor se face pe rând, astfel ca în perioada t1 = 10 - 15 zile să se inunde toate parcelele. Operaţia se poate organiza în două moduri:

1. când se inundă zilnic suprafeţe de aceeaşi mărime , iar debitul specific variază

potrivit graficului arătat în figura 3.3.

Fig.3.3. Debitul specific când se inundă zilnic suprafeţe egale

Debitul specific în perioada t1 variază în trepte, de la o valoare minimă în prima zi (q1) la un maxim în ultima zi (qmax).

(3.63)

notând , (3.64)

rezultă (l/s ha)

(3.65)

În aceste relaţii:q1 - debitul specific în prima zi a perioadei t1 (l/s ha);qmax - debitul specific în ultima zi a perioadei t1 (l/s ha);q' - debitul specific pentru compensarea pierderilor de apă din parcele;m1 - norma de udare pentru prima perioadă, de inundare (m3/ha);

t1 - durata perioadei de inundare;ε - pierderile de apă (din parcele) prin evaporaţie, în mm/zi (valoarea medie pe perioada t1);σ - pierderile de apă prin percolare (l/s ha);Δ - pierderile de apă prin infiltraţie prin diguleţele laterale (l/s ha);S - pierderile de apă prin scurgere (neetaşări) la instalaţiile de evacuare (l/s.ha).

În perioada t2, debitul specific q2 este mai mic decât qmax şi chiar decât q1, asigurând numai acoperirea pierderilor de apă din parcele. Se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi q', dar cu intensitatea evaporaţiei ε ca medie pentru perioada t2.

Dimensionarea elementelor reţelei de aducţiune şi distribuţie ale orezăriei se face în funcţie de qmax.

2. când se inundă zilnic suprafeţe descrescătoare exponenţial, astfel încât debitul specific să se menţină constant în perioada t1.

Fig.3.4. Debitul specific când se inundă zilnic suprafeţe descrescătoare exponenţial

În acest caz, debitul specific al perioadei t1,care este şi debit de dimensionare, are expresia:

(m/zi) (3.66)

în care:q', t1 şi m1 au acelaşi semnificaţii ca şi în cazul anterior, dar q' se introduce în m/zi şi m 1 în

metri.

Se înţelege că, în cazul al doilea rezultă debitul specific de dimensionare mai mic decât cel din primul caz.

Exemplu de calcul

Se consideră: A = 60 ha, t1 = 10 zile, m1 = 2000 m3/ha = 0,2 m, ε = 3 mm/zi, σ = 0,2 l/s ha, Δ = 0,02 l/s ha şi S = 0,01.

În cazul 1:

sau (s-a înmulţit cu factorul de corecţie 86,4. 10-4)

În cazul 2:

Transformând în l/s ha rezultă:

valoare care este mai mică decât qmax.

Bibliografie

[1] Allen, R.G., Smith, M., Pereira, L.S., Perrier, A. – An update for the calculation of reference evapotranspiration. ICID Bull, vol.43, nr.2, 1994.

[2] Allen R.G., Pereira, L.S., Raes, D., Smith, M. – Crop evapotranspiration Guidlines for computing crop water requirements. Irrig. and Drain. Paper, No.56, Rome, Italy, FAO of united nations, 1998.

[3] Caliandro, A., Steduto, P., Giulivo C., Mastrorilli, M. – La programmazione degli interventi irrigui. Rev. Irrigazione e drenaggio, 4, 2001.

[4] Doorembos, J., Pruitt, W.O. - Guidelines for predicting crop water requirements. Irrigation and Drainage Paper nr. 24, FAO, Roma, 1977.

[5] English M.J., Mussik, J.T., Murty, V.V.N – Cap. Deficit irrigation, In „Management of farm irrigation system”. ASAE. 1990.

[6] Grumeza, N., Merculiev, O., Kleps, C. – Prognoza şi programarea udărilor. Ed. Ceres, Buc., 1980.

[7] Grumeza, N. – Rezultate ale cercetărilor privind efectul deficitului de umiditate şi al irigaţiilor asupra producţiilor agricole. Cereale şi plante tehnice, nr.1, 1994.

[8] James, G.L. – Principles of farm irrigation systems. Ed. John Willey&Sons, 1988.[9] Moisa, M. – Contribuţii asupra rentabilităţii sistemelor de irigaţii şi metode de sporire a

acesteia. Teză de doctorat, Bucureşti, 2001.[10] Monteith, J.L. – Evapotranspiration and Environment. 19th Symposia of the Soc. For Exper.

In Biology, University Press, Cambrige, v.19, 1965.[11] Penman, H.L. – Natural evapotranspiration from open water, bare soil and grass. Proc.

Royal Society of london, Ser. A, 193[12] Teixeira, J.L., Farajota, M.P., Pereira, L.S. – PROREG, a design model for simulating the

demand in irrigation projects. In Workshop on „Crop Water Models”, ICID, The Hague, 1993.

[13] Teixeira, J.L., Pereira, L.S. – ISAREG, an irrigation scheduling simulation model. ICID Bull., 41(2), 1992.

[14] Smith, M. – CROPWAT - A logiciel pour la planification et la gestion des systemes d‛irrigation. Bull. FAO, d‛irrigation et de drainage 46, Rome, 1992.

[15] xxx – Instrucţiuni tehnice privind metodologia de determinare a necesarului de apă de irigaţie al culturilor agricole, ID1, 1985.

4. SCHEMELE HIDROTEHNICE PENTRU ADUCŢIUNEA APEI DE IRIGAŢIE

Prin schemă hidrotehnică se înţelege, de obicei, ansamblul de lucrări care au scopul de a prelua apa din sursă şi de a o aduce până la ploturile de irigaţie. Complexitatea ei creşte odată cu suprafaţa care se amenajează pentru irigaţii.

În multe situaţii schemele sunt destinate atât satisfacerii cererilor de irigaţii, cât şi ale altor folosinţe (au funcţiuni complexe).

4.1. Cerinţe de concepţie şi proiectare

Concepţia schemei unui sistem de irigaţie este o problemă de mare importanţă deoarece ea trebuie să ţină seama şi să se valorifice în mod cât mai convenabil poziţia relativă a terenului irigabil faţă de sursă, condiţiile hidrologice ale sursei şi condiţiile de relief, pentru a se realiza o amenajare cu investiţii şi costuri minime de exploatare şi întreţinere.

Cerinţele de concepţie a unui sistem hidrotehnic de irigaţie sunt următoarele [3, 4, 5]:- să asigure, pe cât posibil, derivarea gravitaţională sau cu supraînălţări (baraje) de

înălţime minimă sau pompări la înălţimi cât mai mici ale apei;- să aibă cotă de dominaţie asupra unei suprafeţe cât mai mari;- să conducă la cheltuieli totale minime de execuţie şi de exploatare;- să asigure mărirea suprafeţei irigabile în perspectivă;- să ofere posibilitatea - de la început sau pe parcursul exploatării - a alimentării cu apă şi

a altor folosinţe (centre populate, obiective şi zone industriale ş.a).Schema se analizează în mai multe variante care diferă prin traseul şi lungimea aducţiunii

şi canalelor distribuitoare, locul de amplasare a prizei, soluţia de priză ş.a. Proiectantul stabileşte în final varianta optimă de schemă, care îndeplineşte condiţia de minim a cheltuielilor totale pentru realizarea lucrărilor şi pentru exploatare şi, în acelaşi timp, permite o gestiune raţională a apei.

Constrângerile care intervin în această activitate sunt impuse în primul rând de factorii naturali, dintre care se menţionează:

- amplasarea sursei de apă faţă de perimetrul irigabil (distanţa şi cota apei), potenţialul sursei (debite, volume de apă asigurate), calitatea apei, ş.a;

- condiţiile orografice, care impun traseul canalelor de aducţiune-distribuţie şi numărul treptelor de pompare (staţiilor de pompare şi repompare);

- condiţiile hidrogeologice şi geotehnice, care impun evitarea şi ocolirea, de către traseele canalelor de aducţiune, a zonelor cu pământuri dificile în fundaţii (chişaiuri, argile contractile), în care canalele ar necesita îmbrăcăminţi speciale şi scumpe;

- reţeaua hidrografică din zonă, pentru că traversarea elementelor sale impune lucrări speciale şi costisitoare (sifoane de subtraversare sau apeducte, lucrări de regularizare a albiilor ş.a).

Constrângeri în amplasarea reţelei de aducţiune sunt impuse şi de factorii locali, cum sunt: căi ferate, şosele şi drumuri, limitele intravilanelor, liniile electrice de alimentare, conducte de gaze naturale ş.a.

Toate acestea se analizează pe baza planurilor de situaţie şi a informaţiilor obţinute în urma studiilor, şi cartărilor efectuate înaintea începerii proiectării.

Alte constrângeri la proiectarea schemelor hidrotehnice pentru irigaţii au în vedere:- respectarea planurilor de gospodărire a apelor, care, în limitele fiecărui bazin

hidrografic, prevăd lucrările necesare pentru asigurarea tuturor folosinţelor cu apă în mod optim (derivaţii, acumulări, regularizări de albii ş.a);

- să scoată din circuitul agricol suprafeţe minime de teren;- să nu aibă efecte negative asupra mediului înconjurător, în special prin infiltraţii din

canale.La trasarea schemelor pentru sisteme ce deservesc suprafeţe mari se recomandă să se

asigure[3, 4, 5]:- trasarea canalelor de aducţiune cu precădere în debleu, cu poduri amplasate la distanţe

impuse de proiectele de amenajare a teritoriului rural;- pe terenurile colinare se vor folosi staţii de pompare cu refulări zonale pe cote

dominante, într-un număr cât mai redus de trepte de pompare;- trasarea canalelor de ordin superior (CA şi CD I) pe cote dominante, pentru asigurarea

tuturor cotelor de comandă impuse de canalele de ordin inferior;- canalele să aibă trasee rectilinii şi să evite intravilanele;- în zone cu pante mari, canalele se trasează pe curbe de nivel, dacă, prin calcule tehnico-

economice rezultă că această soluţie este mai avantajoasă, faţă de traseele mai directe şi mai scurte, cu multe căderi sau sifoane de subtraversare.

4.2. Scheme hidrotehnice gravitaţionale

4.2.1. Lungimea canalului de aducţiune în cazul schemelor gravitaţionale [1]

Această problemă trebuie rezolvată în cazul când apa poate fi derivată gravitaţional şi transportată printr-un canal de aducţiune până în punctul cel mai înalt al zonei irigabile (de unde este asigurată posibilitatea distribuţiei gravitaţionale, prin reţea de canale sau conducte (fig.4.1.).

Fig.4.1. Traseul canalului de aducţiune, CA, cu prize gravitaţionale, cu şi fără baraj1 - traseu CA pentru priză fără baraj; 2 - traseu CA pentru priză cu baraj; 3 - baraj; 4 - perimetrul irigat.

Punctul de priză este situat în amonte de zona irigată, la o distanţă care reprezintă, aproximativ, lungimea CA.

Presupunând că folosim o priză fără baraj, că diferenţa de nivel între punctele B şi C este h, panta râului Ir şi panta CA o notăm cu Ic, rezultă lungimea părţii inactive a CA conform schiţei din fig.4.2.a.

(4.1)

a) b)

Fig.4.2. Schiţe pentru calculul lungimii CA

Dacă se captează apa printr-o priză cu baraj, lungimea canalului, notată cu L1, va fi (fig.4.2.b).

(4.2)

în care prin h1 s-a notat supraînălţarea nivelului apei în râu, în urma construirii barajului.

În soluţia de priză cu baraj se micşorează lungimea CA, faţă de cea fără baraj, dar ea implică cheltuieli de construire a barajului. Cea mai economică dintre ele se evidenţiază în urma stabilirii cheltuielilor totale pentru ansamblul priză + canal de aducţiune, pentru fiecare variantă de amenajare.

4.2.2. Exemple de scheme hidrotehnice gravitaţionale

Condiţiile de aplicare sunt cele în care sursa şi priza domină altimetric suprafaţa irigabilă, întâlnite în câmpiile situate la limita cu zonele de deal unde captarea apei se face din râuri interioare, pe sectoarele mijlocii care sunt amenajate hidroenergetic (ex. râurile Buzău, Argeş, Olt ş.a).

Exemple în acest sens din ţara noastră, sunt sistemele Siret-Ialomiţa, Câmpia Buzăului Vest, (fig.4.3.).

În lume, cele mai mari amenajări de irigaţii sunt cu alimentare gravitaţională din lacuri de acumulare amenajate şi în scop hidroenergetic. Ca exemple pot fi date: amenajarea Canal Provence, amenajarea Rhonului inferior (ambele din Franţa), schemele din bayinul hidrografic al râului Mariţa (în Bulgaria), din bazinele fluviilor Amur-Daria şi Sâr-Daria (în Asia Centrală), din bazinul fluviului Colorado (în SUA), în bazinul hidrografic al fluviului Galben (Huang He) în China şi multe altele din alte ţări [2].

Soluţia de captare şi aducţiune gravitaţională conduce la indici de consum energetici reduşi şi o eficienţă economică bună a irigaţiei.

Fig.4.3. Schema hidrotehnică a sistemului de irigaţie Câmpia Buzăului

4.3. Scheme hidrotehnice cu o singură treaptă de pompare

Condiţia de aplicare a acestui tip de schemă este ca bazinul de refulare al staţiei de pompare să domine altimetric întreaga suprafaţă irigabilă. Se foloseşte pe terasele plane din lungul Dunării şi râurilor interioare.

Efecte economice: consum redus de energie pe hectar şi pe m3 de apă adus la SPP.Ca exemplu poate fi dat sistemul de irigaţie Calafat Băileşti (fig.4.4.) care are o staţie de

pompare de bază cu Q = 47 m3/s şi HP = 40 m, deservind o suprafaţă de 49640 ha, printr-un canal de aducţiune cu lungimea de 42 km, format din 7 biefuri de automatizare.

Fig.4.4. Schema hidrotehnică a sistemului de irigaţie Calafat-Băileşti

4.4. Scheme hidrotehnice cu pompări zonale pe mai multe terase

Aceste scheme au o staţie de pompare de bază (priza) şi mai multe staţii de repompare pe canalul sau conducta de aducţiune.

Condiţiile de aplicare sunt cele caracteristice teraselor în trepte ale Dunării, ca şi cele determinate de diferenţierea altitudinală în perimetrele irigabile din zonele colinare sau de podişuri.

Din această categorie fac parte sistemele Ialomiţa-Călmăţui, Sadova-Corabia(fig.4.5.), Podişul Covurlui, Rugineşti-Pufeşti-Panciu ş.a.

Consumul de energie la ha şi la m3 de apă adusă la SPP pe ansamblul schemei are valori medii pe sistem mai mari decât în cazul schemelor prezentate anterior, iar în interiorul perimetrului irigabil, acest consum creşte de la terasa inferioară la terasa superioară.

Eficienţa economică a irigaţiei, în cazul când în tot sistemul se aplică metodele clasice de udare (prin aspersiune şi brazde) este influenţată de costul apei, astfel că irigarea teraselor înalte, în condiţiile tarifelor actuale pentru energie, poate să aibă o rentabilitate scăzută sau chiar să nu fie rentabilă la unele culturi (ex. grâu, orz ş.a). De aceea, în sistemele existente sunt necesare analize aprofundate ale eficienţei economice a irigaţiei, pe zone de pompare, iar pentru eficientizarea irigaţiei în zonele superioare să se orienteze agricultorii spre culturi cu valoare economică ridicată, culturi cu vegetaţie până în toamnă şi care au frecvent nevoie de udări în lunile iulie-august; de asemenea, la culturi de câmp să se utilizeze irigaţia deficitară optimă economic.

4.5. Scheme hidrotehnice cu funcţiuni complexe:

4.5.1. Amenajări complexe pentru irigaţii, desecări şi regularizăriSunt scheme cu funcţiuni complexe, ce asigură o eficienţă superioară a amenajărilor pentru

că au consumuri specifice de energie înglobată în exploatare mai mici decât în cazul în care ar fi realizate scheme hidrotehnice distincte, pentru fiecare din funcţiuni.

Un exemplu în acest sens este amenajarea complexă Sculeni-Ţuţora-Gorban din lunca râului Prut (fig.4.6.).

Canalul de aducţiune este folosit pentru irigaţii, dar şi drept canal principal de evacuare şi, prin intermediul unor poldere, asigură şi regularizarea scurgerilor din zonele înalte.

Proiectarea lui a respectat următoarele condiţii:- să se asigure cotele de comandă impuse de irigaţii şi desecări;

Fig.4.5. Schema hidrotehnică a sistemului Sadova-Corabia

- debitul de dimensionare este cel mai mare dintre debitul pentru irigaţii şi debitul de desecare;

- tipul de impermeabilizare este impus de irigaţii;- construcţiile hidrotehnice şi staţiile de pompare (SPP şi SPE) sunt comasate şi

reversibile sau independente dar alăturate.

Fig.4.6. Schema hidrotehnică a amenajării complexe Sculeni-Ţuţora-Gorban

4.5.2. Scheme hidrotehnice cu lacuri de acumulare interioareLacul de acumulare din cadrul schemei are rolul de a reduce debitul instalat la priză şi cel

transportat de canalul magistral (de aducţiune). Staţia de pompare de bază şi cele de repompare funcţionează şi în perioada rece, apa fiind stocată în lacul de acumulare, de unde este preluată (gravitaţional, de obicei) în perioada de irigaţie.

Un exemplu este sistemul de irigaţii Terasa Covurlui (fig.4.7.), în cadrul căreia, acumularea Suhurlui are rolul arătat.

Fig.4.7. Sistemul de irigaţie Terasa Covurlui

Bibliografie

[1] Blidaru, V., Wehry. A., Pricop, Gh. – Amenajări de irigaţii şi drenaje. Ed. Interprint, Buc., 1997.

[2] Blidaru, V. – Scheme hidrotehnice complexe. Ed. Tehnica, Buc., 1986.[3] Cazacu E., Dobre, V. Mihnea, I., Pricop, Gh., Roşca, M., Sârbu, E., Stanciu, I., Wehry, A. –

Irigaţii. Ed. Ceres, Buc., 1989.[4] Cazacu, E. – Scheme hidrotehnice pentru amenajări de îmbunătăţiri funciare, Lucrările

primului simpozion de îmbunătăţiri funciare, vol.3, Buc., 1985.[5] Sârbu, E., Cazacu, E. – Scheme hidrotehnice cu funcţiuni complexe pentru aducţiunea apei

de irigaţie. Lucrări ştiinţifice, seria E, Îmbunătăţiri funciare, IANB, Buc., 1981.

5. CENTRELE DE PRIZĂ ALE SISTEMELOR DE IRIGAŢII

5.1. Cerinţe, clasificări, schema generală şi elemente componente

Centrul de priză (pe scurt priză) reprezintă complexul de construcţii hidrotehnice care asigură captarea (gravitaţională sau prin pompare) şi derivarea apei din sursă (râu sau lac). El este amplasat la intrarea în sistemul de irigaţie.

Funcţiile principale ale unei prize sunt:- să asigure captarea apei la termenele şi la mărimea (debitul) necesare în sistem;- să fie dotată cu instalaţii pentru măsurarea apei (debite şi volume);- să prevină pătrunderea aluviunilor mari (cu d > 0,15mm) în interiorul sistemului de

irigaţie şi să limiteze accesul aluviunilor în suspensie;- să evite intrarea flotanţilor şi sloiurilor de gheaţă;- să nu perturbeze condiţiile de scurgere în albia râului, circulaţia peştilor şi să nu provoace

modificări ale albiei (eroziuni, colmatări);- să fie sigure, rezistente şi stabile în condiţiile cele mai grele de funcţionare;- exploatarea să fie simplă şi economică.Prizele pentru irigaţii au unele particularităţi faţă de cele destinate sistemelor de alimentare

cu apă potabilă, printre care, de reţinut sunt următoarele:- funcţionare sezonieră (în perioada caldă a anului);- debite mari de captat şi acestea trebuie asigurate în perioadele cu nivele mici în râu;- dificultăţi de execuţie şi exploatare, datorate caracterului instabil al râului şi fenomenelor

de eroziune în albie sau de aluvionare (situaţii care sunt întâlnite la multe prize de irigaţii).

Sectorul râurilor în care sunt cele mai multe prize de irigaţii este cel de câmpie şi mai puţin sectorul de deal. În cazul multor râuri, pe aceste sectoare albiile minore au o morfologie instabilă, care impune ca, odată cu lucrările hidrotehnice de priză propriu-zisă, să fie nevoie şi de lucrări de regularizare.

Locul în care va fi amplasată priza unui sistem va fi ales în funcţie de mai multe cerinţe:- râul să aibă o albie cât mai stabilă în timp fără divagări, eroziuni sau depuneri;- să se asigure, pe cât posibil, derivarea gravitaţională a apei sau cu lucrări de barare de

înălţime mică;- locul să fie uşor accesibil şi cât mai aproape de suprafaţa irigabilă (lungimea inactivă a

canalului de aducţiune să fie cât mai mică);- numărul de traversări de către canalul de aducţiune a unor văi, localităţi, căi ferate, şosele

să fie cât mai mic;- să asigure cota de dominaţie pentru o suprafaţă cât mai mare.

Clasificarea prizelor se poate face după mai multe criterii:

a. După modul de funcţionare se întâlnesc:- prize gravitaţionale;- prize cu ridicare mecanică (cu pompare).

b. După poziţia ferestrelor de captare a apei faţă de albia râului:- prize cu nivel liber (captare de la suprafaţa apei în râu);- prize cu captare de adâncime.

c. După amplasarea captării:- cu captare de mal;- cu captare în albie (fixă sau plutitoare).

d. După modul de alcătuire şi particularităţile constructive:- prize fără regularizarea nivelului şi debitului în sursă (prize fără baraj);- prize cu regularizarea nivelului şi debitului.

Priza propriu-zisă, împreună cu construcţiile din albia râului, formează un nod de captare, care cuprinde următoarele părţi:

a - construcţii de captare: canal de acces (derivaţie) şi stăvilar de priză, lângă mal sau la oarecare distanţă. Stăvilarul are funcţie de reglare a debitului captat.

b - construcţii de retenţie (baraj) care asigură supraînălţarea nivelului apei şi posibilitatea derivării gravitaţionale.

c - construcţii de spălare a aluviunilor din faţa prizei (deschideri în corpul barajului cu vane sau stavile, galerii sub pragul prizei, avancanal, etc).

d - construcţii de oprire a aluviunilor de fund de a pătrunde în priză (praguri în consolă, panouri de dirijare a curenţilor, grinzi demontabile, ş.a).

e - construcţii pentru reţinerea aluviunilor în suspensie (decantoare şi canale decantoare).f - lucrări de regularizare a albiei râului (apărări de maluri, pinteni, epiuri, diguri de

dirijare, praguri ş.a).Proiectarea şi exploatarea prizelor de apă din râuri, în funcţie şi de tipul şi mărimea lor,

necesită cunoştinţe de hidraulica râurilor, construcţii hidrotehnice, staţii de pompare, regularizarea albiilor. Cele mai multe astfel de prize au în componenţa lor staţii de pompare.

5.2. Prize gravitaţionale fără baraj

a. Priza cu stăvilar la malul râuluiCondiţiile de adoptare a soluţiei cu stăvilar la mal (fig.5.1.) sunt acelea unde malul este

stabil şi insubmersibil.Avantaje: investiţii mici şi cheltuieli reduse de decolmatare a prizei, deoarece lipseşte

canalul de acces unde, mai ales în zona de intrare, se depun cantităţi mari de aluviuni.

Fig.5.1. Priză cu stăvilar la malul râului

Unghiul derivaţiei poate fi ascuţit (40-600) sau obtuz (110-1400).

Pentru combaterea debitului solid la prizele fără baraj există mai multe mijloace, printre care:

a. amplasarea prizei într-o concavitate a râului, unde este asigurată o circulaţie transversală intensă, ce îndepărtează curenţii de fund de intrarea în priză (fig.5.2.).

Fig.5.2. Zona favorabilă pentru amplasarea prizei pe traseul în plan al albiei unui râu

b. în lipsa unei concavităţi accentuate, circulaţia favorabilă a curenţilor în zona de intrare se poate realiza cu panouri de dirijare (fig.5.3.).

Fig.5.3. Amplasarea panourilor de dirijare a curenţilor

Panourile sunt constituite din flotori de formă rotunjită, montaţi pe o fermă ancorată în zona de acces la priză. Forma şi amplasarea flotorilor dirijează curenţii de suprafaţă spre priză şi îi îndreaptă pe cei de fund, cu concentraţii mari de aluviuni, spre axul râului.

c. dispozitive constructive care regularizează albia (pinteni, diguri de dirijare ş.a) şi diminuează debitul de aluviuni de fund care intră în priză.

d. reţinerea aluviunilor (parţială) în construcţii de decantare amplasate în cadrul prizei (ex. prizele cu bazine desnisipatoare şi/sau decantoare) sau pe canalul de derivaţie.

b. Priză de mal cu stăvilar distanţat

Se foloseşte acolo unde malul este relativ instabil şi submersibil şi când există un dig longitudinal de apărare la o oarecare distanţă de mal. Schema aceasta este întâlnită la multe prize de apă din Dunăre (fig.5.4.).

Canalul de acces al prizei este prevăzut cu diguri de protecţie pe ambele părţi, cu coronamentul insubmersibil la ape medii şi chiar mari (aceeaşi cotă a coronamentului ca şi a

digului longitudinal de apărare). Ele protejează canalul de acces de a nu fi colmatat în timpul apelor mari.

Fig.5.4. Schema unei prize cu stăvilar distanţat de mal

c. Prize cu bazin

Bazinul are rolul de predecantare a fracţiunilor mari ale debitului solid, ca şi de mărire a coeficientului de captare (raportul debit captat / debitul râului); de asemenea, la prizele cu bazin, care se asociază, de obicei, cu staţii de pompare plutitoare, bazinul creează condiţii favorabile pentru apărarea acestora de sloiurile de gheaţă.

El poate fi amplasat la mal, caz în care se realizează prin excavaţie, sau în albia minoră a râului, unde este delimitat printr-un dig submersibil la nivele maxime în râu (fig.5.5).

Fig.5.5. Schemele prizelor cu bazin: a) cu bazin în malb) cu bazin în albie, delimitat de dig

În zona de intrare în bazin, amestecul maselor de apă din râu şi cele din bazin se realizează sub forma unor vârtejuri succesive, cu viteze aproape nule ale apei în centrul lor, ceea ce favorizează colmatarea locală şi reducerea importantă a debitului solid intrat în bazin. Pentru reducerea intensităţii acestui fenomen şi a cheltuielilor necesitate de dragarea periodică, se impune adoptarea unei lăţimi reduse la intrarea în bazin, astfel ca debitul intrat să fie aproape egal cu cel captat din bazin.

Bazinele se amplasează astfel ca direcţia curentului din râu faţă de cel derivat să formeze unghiuri peste 900.

Digul de albie se preconizează a fi realizat cu coronamentul la o cotă inundabilă la ape mari, pentru ca, prin deversarea lui să se formeze curenţi elicoidali cu acţiune de autospălare a intrării în bazin (adică a zonei care se colmatează cel mai des).

d. Prize cu pinten

Pintenul este situat în faţa frontului de captare, având un traseu convenabil (fig.5.6.). Într-o variantă, el este prevăzut cu un tronson deversant amonte de priză, care permite autospălarea la ape mari a zonei din amonte de pinten. La capătul aval al pintenului, poate fi amplasată o stavilă, care, fiind normal deschisă, realizează o spălare continuă a zonei din faţa intrării în priză.

Fig.5.6. Variante de prize cu pintenQP – debitul captat; Qr – debitul râului; QC – debitul canalului de acces; QSP – debitul de spălare

Prizele cu pinten supraînalţă nivelurile în perioadele de ape mici cu:

(5.1)în care:

Δz este supraînălţarea nivelului apei;lp - lungimea pintenului;I, Ic - panta medie pe râu şi respectiv în canalul creat de pinten

(5.2)

Ic1 - panta în canalul dintre pinten şi malul albiei, corespunzătoare debitului total (QC);Ic2 - panta corespunzătoare debitului QP când stavila de capăt sete închisă şi QSP=0.

Pentru că realizează supraînălţări (relativ mici) ale nivelului apei în râu în faţa prizei, ele sunt considerate scheme intermediare între prizele fără baraj şi cele cu baraj.

Pintenii, numiţi şi moluri, sunt întâlniţi la mai multe prize din Dunăre, amplasat la intrarea în canale de acces sau în bazine de predecantare (fig.5.7.a). O comportare bună în exploatare au prizele unde s-au folosit doi pinteni, din care cel din amonte este submersibil, iar celălalt este insubmersibil (fig.5.7.b).

Fig.5.7. Prize cu moluri

Cercetările efectuate pe modele hidraulice ale prizelor cu stăvilar distanţat de la Dunăre [2,3] au arătat că amplasarea molului în zona intrării în canalul de acces asigură reducerea semnificativă a debitului care intră în canal (debitul de amestec) şi prin aceasta, o reducere în aceeaşi proporţie a gradului de colmatare al acestui canal şi a reţelei de irigaţie în ansamblu.

5.3. Prize cu baraj

Această soluţie se adoptă în situaţiile când coeficientul de captare, K (raportul dintre debitul prizei QP şi debitul minim al râului cu asigurarea de 80%) depăşeşte valoarea 0,25.

Elementele componente ale prizelor de acest tip sunt arătate în fig.5.8.

Construcţiile de retenţie, ca elemente de primă importanţă, trebuie să satisfacă următoarele:

- să menţină nivelul de retenţie necesar captării debitului cerut, în orice perioadă;

- să asigure evacuarea debitelor care depăşesc debitul maxim al prizei;

- să asigure tranzitul debitului solid de fund, fără a admite intrarea aluviunilor grosiere în priză.

Proiectarea unei prize cu baraj implică rezolvarea mai multor probleme care privesc stabilirea

amplasamentului prizei, dispunerea elementelor sale, dimensionarea acestora.Condiţiile de alegere a amplasamentului sunt:- generale (încadrarea în schemele de gospodărire a apelor pe bazinul hidrografic, evitarea

sectoarelor imediat în aval de punctele de evacuare a apelor uzate ş.a);- hidraulice (aşezarea prizei lângă şenalul stabil al râului, într-o zonă concavă a unui cot

unde se realizează structura favorabilă a curenţilor încărcaţi cu aluviuni de fund şi, de unde combaterea flotanţilor şi gheţurilor este mai uşoară. În sfârşit, să se asigure pierderi mici de sarcină la intrarea apei în canalul de derivaţie;

- topohidrografice. Suprafeţele inundate din cauza retenţiei să fie minime, preferându-se zonele cu maluri înalte; să se evite zonele unde albia are mai multe braţe, să se aleagă amplasamente pe râu care să conducă la o lungime minimă a aducţiunii;

- geotehnice, care sunt comune pentru toate construcţiile hidrotehnice.De regulă, alegerea amplasamentului necesită analiza tehnico-economică a mai multor

posibilităţi, toate îndeplinind condiţiile tehnice de mai sus.

Amplasarea prizelor cu baraj în albii naturaleInstabilitatea albiilor tuturor râurilor ridică probleme dificil de rezolvat la stabilirea

amplasării prizelor. Stabilizarea albiei în zona prizei implică o serie de construcţii de regularizare, a căror complexitate creşte odată cu coeficientul de captare, pentru că, pe măsura creşterii debitului captat se măresc vitezele şi aportul de aluviuni spre priză.

Pentru mărirea capacităţii de transport a debitului solid de fund în albia râului, metoda principală constă în îngustarea albiei barate astfel încât să rezulte debite specifice mari (până la de 3 ori debitele specifice existente în albie înainte de barare). Aceasta conduce la necesitatea

Fig.5.8. Centru de priză cu baraj: părţi componente

unor consolidări importante ale albiei, amonte şi aval de baraj, în zone unde pot apărea afuieri periculoase.

Traseul digurilor din amonte de baraj trebuie să fie curbilinii şi convergent moderat (2x100).

Schemele de amplasare folosite mai mult în practică sunt:a. cu prag de dirijare în faţa prizei;b. cu prag curbat;c. cu albie regularizată folosind diguri de dirijare, care sunt:

- cu captare frontală şi evacuare frontală;- cu captare laterală şi evacuare frontală;- cu captare oblică, evacuare frontală şi prag deversor.

Unghiul optim între axul prizei şi axul barajului, care asigură pierderi minime de sarcină la intrarea apei în priză, depinde de raportul dintre viteza apei în râu (Vr) şi viteza ei în priză (VP), (tab.5.1.).

Tabel 5.1.Unghiul optim al derivaţiei la prize cu baraj

Vr/VP 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,90 900 840 780 720 660 600 450 350 260

Pe lângă acest element, se cere adoptarea unor forme constructive adecvate ale culeei şi camerei prizei.

Combaterea eficientă a debitului solid de fund al prizei, impune ca axul derivaţiei să fie în prelungirea axului dinamic al scurgerii la debitul de calcul iar frontul prizei să facă un unghi δ de 900-1200 cu barajul.

5.4. Construcţii de captare şi spălare

Sistemele constructive ale construcţiilor de captare se stabilesc pe baza încercărilor unor modele hidraulice în laborator, acestea reprezentând variantele mai eficace de combaterea aluviunilor de fund pentru a nu intra în priză. Amplasarea favorabilă a prizei nu exclude necesitatea măsurilor de spălare, în regim discontinuu a depunerilor din faţa acesteia.

În raport cu modul de combatere a aluviunilor de fund se cunosc următoarele tipuri de prize:

- cu prag (fig.5.9.). Ferestrele de captare limitate lateral de culei şi prevăzute cu grătar rar aşezat oblic în faţă, sunt situate deasupra unui prag, cu o înălţime p faţă de cota talvegului. S-a constat că el previne intrarea aluviunilor în priză numai până când se colmatează zona din faţă, după care, pe aterismentul format, ele ajung uşor în priză. Pentru colectarea aluviunilor care au intrat în priză, se prevede o galerie de pietriş situată la capătul aval al radierului înclinat spre aval, galerie prevăzută la rândul ei cu evacuare în bieful aval.

Ameliorarea acestor scheme de prize în privinţa reducerii debitului solid captat s-a realizat şi prin adoptarea unor profile de prag minuţios studiate în

Fig.5.9. Priză cu prag [4]1 - pragul prizei; 2 - grătare; 3 - radier în

pantă; 4 - galerie de spălare, în culeie;5 - baraj; 6 - vana galeriei.

laborator; forma în plan este curbată, iar în secţiune, are la partea superioară o consolă dusă până la o stavilă de spălare.

- prize cu deschideri de spălare în baraj - prize cu avancanal de spălare- prize cu galerii de spălare în pragul acestora- prize cu galerii de spălare sub pragul prizei- prize cu albie de acces curbilinie- prize cu grătar de fund (tiroleze)- prize cu captare în pilele barajului, etc.

5.5. Prize cu pompare

Sunt alcătuite din trei componente principale:- priza (puţ de captare, avancameră sau simplu aspirator), cu rol de captare a apei fără

flotanţi, gheţuri şi aluviuni de fund;- aducţiunea (alcătuită dintr-o conductă scurtă, care poate fi aspirată, gravitaţională

sau sifonată) cu rol de a conduce apa până la staţia de pompare propriu-zisă;- staţia de pompare propriu-zisă ce asigură pomparea apei până la cota cerută.

Staţiile de pompare asigură atât funcţia de captare a apei din sursă (priză), cât şi cea de ridicare mecanică a apei la nivelul necesar (de pompare). Staţiile de pompare pentru alimentare, cf. STAS 6013-85 sunt de mai multe tipuri:

staţii de bază sau de alimentare (SPA), care pompează apa fie dintr-un râu, fie dintr-un canal în care apa a fost introdusă de la o priză gravitaţională, fie dintr-un lac fără altă pompare intermediară;

staţii de repompare (SRPA), care pompează apa dintr-un canal în care apa a fost adusă tot prin pompare;

staţii de punere sub presiune (SPP), sunt denumite astfel în cazul în care pompează apa într-o reţea de conducte îngropate, din care se efectuează irigaţia prin aspersiune sau brazde.

Staţiile de pompare cu funcţie dublă se împart în două categorii:- staţii reversibile , în cadrul cărora, cu aceleaşi agregate, apa poate fi pompată în ambele

sensuri – din incintă în exterior şi invers;- staţii mixte , în care apa poate fi pompată în ambele sensuri, dar cu agregate distincte.Proiectarea şi exploatarea raţională a staţiilor de pompare, echiparea lor cu agregate cu

randamente energetice cât mai bune este o condiţie fundamentală pentru ca amenajările de irigaţii să aibă costuri de pompare reduse [1].

Bibliografie

[1] Alexandrescu, Ov. – Staţii de pompare. Ed. „Gh.Asachi”, Iaşi, 2003.[2] Blidaru, V., Cismaru, C., Alexandrina Leo Miza, Steliana Toma – Contribuţii la stabilirea

unor soluţii pentru reducerea gradului de colmatare cu aluviuni în cazul prizelor de apă din Dunăre. Bul.I.P.I, tom XXIV, fasc. 1-4, sect.VI, Îmb.funciare, 1978.

[3] Blidaru, V., Ecaterina Blidaru, Maria Arsenie, Cismaru, C. – Etudes et resultats concernant quelques procedees de reduction de degree de colmatation des reseaux d’irrigation. Bul.I.P.I, tom XXIV, fasc. 1-4, sect.VI, Îmb.funciare, 1978.

[4] Răzvan, E. – Prize de apă din râuri, Ed. Tehnica, Buc., 1964.

6. REŢELE DE CANALE PENTRU ADUCŢIUNEA ŞI DISTRIBUŢIA APEI DE IRIGAŢIE

6.1. Introducere

În amenajările de irigaţii, canalele deschise cu secţiune trapezoidală sunt utilizate pentru transportul unor debite mari pe distanţe lungi, având rol de canale de aducţiune şi distribuitoare de ordinul I. Reţelele de distribuţie, cu nivel liber, fie că sunt canale trapezoidale, fie jgheaburi prefabricate, se folosesc mai puţin în ultimele 2-3 decenii şi numai în asociere cu metodele de irigaţie gravitaţională. Trebuie însă reţinut că, pentru transportul debitelor mari, de peste 1-2 m3/s, canalele au avantaje importante faţă de conducte, mai ales pentru condiţii de relief plan, cu pante mici, iar pentru debite mari, de peste 10 m3/s, canalele deschise sunt preferate în majoritatea situaţiilor.

În unele amenajări sunt reţele mixte, respectiv elementele de aducţiune şi distribuţie sunt din canale cu excepţia distribuitoarelor de sector, care sunt din conducte (scheme monofilare).

Avantajele reţelelor de canale deschise faţă de cele cu conducte sunt: panta canalelor este mult mai mică decât panta piezometrică a conductelor, astfel că pierderile de energie sunt mult mai mici decât pentru conducte; solicită investiţii mai mici (în situaţia în care canalele nu sunt îmbrăcate); intervenţiile pentru reparaţii şi lucrările de întreţinere se fac mai uşor decât în cazul conductelor.

Au şi o serie de dezavantaje: distribuţia apei prin reţelele de canale, cu tur de udare (rotaţie), este greu adaptabilă la schimbările care pot interveni în cererile de apă a beneficiarilor agricoli; de asemenea, este limitativă şi în privinţa orarelor de furnizare a apei şi a cantităţilor de apă către beneficiari, impunându-le astfel restricţii şi în privinţa alegerii culturilor irigate; canalele sunt greu de întreţinut, mai ales dacă sunt necăptuşite (necesită lucrări periodice de decolmatare şi combaterea vegetaţiei); canalele neîntreţinute pot genera probleme sanitare (dezvoltarea ţânţarilor, etc).

La proiectarea unei reţele formată din canale deschise - de aducţiune şi distribuţie - ordinea rezolvării problemelor este următoarea:

a. stabilirea traseului în plan;b. determinarea capacităţii de transport (a debitului brut);c. calcule de dimensionare hidraulică;d. întocmirea profilului longitudinal şi a profilelor transversale;e. stabilirea oportunităţii şi a soluţiei de impermeabilizare;f. alegerea, amplasarea şi dimensionarea construcţiilor şi instalaţiilor de reglare,

traversare, racordarea biefurilor, automatizare, hidrometrie; etc;g. calculul volumului de lucrări.

Reţelele de irigaţie din canale deschise pot fi:- neautomatizate- automatizate.

Canalele sau reţelele cu lungimi considerabile (peste 6 - 10 km) se echipează cu instalaţii de automatizare, deoarece exploatarea manuală a acestora se face cu mari greutăţi, cu personal mult şi pierderi de apă, din cauza dificultăţilor în asigurarea echilibrului între debitul afluent în canale şi cel preluat din ele.

6.2. Traseul canalelor

În cazul unui canal de aducţiune, traseul se analizează în mai multe variante (care reprezintă, de obicei, şi variante ale schemei hidrotehnice ale aducţiunii), pentru ca, în urma calculelor tehnico-economice, să poată fi stabilită varianta optimă. Funcţia obiectiv este reprezentată de cheltuielile de investiţii, dacă variantele analizate nu prezintă cheltuieli de exploatare diferenţiate; în caz contrar, se analizează şi se compară cheltuielile totale (pentru investiţii plus cele pentru exploatare-întreţinere şi energetice) pe perioada de exploatare sau în medie pe un an.

După ce proiectantul stabileşte variantele de traseu, trasându-le pe planul de situaţie, solicită studii pentru fiecare traseu, constând din:

ridicare topografică pe traseul canalului, care va conduce la întocmirea unui plan-bandă. Fâşia de teren va cuprinde o zonă mai lată decât ampriza canalului, incluzând - în cazul terenurilor mai accidentate - şi suprafeţele de colectare a apei de către torenţii, văile şi pâraiele ce intersectează traseul canalului;

foraje geotehnice şi hidrogeologice pentru stabilirea naturii pământurilor care vor fi întâlnite la săparea albiei canalului, respectiv indicii geotehnici ai acestora. În mod special se urmăreşte existenţa unor pământuri dificile, instabile, cum sunt chişaiurile şi argilele contractile, care ridică probleme grele în execuţia şi exploatarea canalului.

În condiţii de relief frământat, se analizează variante de traseu de lungime mare, care înconjoară unele zone înalte sau joase din teritoriu şi variante de lungime mai mică, care traversează direct zonele înalte prin tunele sau galerii sau pe cele joase prin apeducte sau sifoane coborâtoare. În zonele colinare, sifoanele sunt folosite frecvent pentru traversarea văilor largi, iar apeductele sunt preferate pentru văi înguste.

În general, la alegerea variantei optime de traseu, trebuie respectate constrângerile arătate la alegerea schemei hidrotehnice (v. cap.IV). Să se evite terenurile (zonele) cu relief accidentat, cele alunecătoare, cu tasări şi surpări, cu pământuri instabile pe adâncimea albiei canalului sau imediat mai jos de aceasta.

Traseul canalului de aducţiune are o poziţie aproape de mijlocul suprafeţei amenajabile, şi este format din aliniamente cât mai lungi, separate prin porţiuni curbe cu raza în plan de min. 100-150 m.

În cazul când canalul deserveşte suprafeţe mari (peste 5.000-10.000 ha) cu condiţii uniforme de relief şi fără zone cu condiţii geotehnice şi hidrologice dificile, traseul poate fi optimizat după metoda folosită la reţelele din conducte (metoda M. Rousset).

6.3. Stabilirea capacităţii de transport

Calculul capacităţii de transport al canalelor diferă în raport cu metoda de distribuţie care, în cazul reţelelor din canale, poate fi „continuă” sau „prin rotaţie” (cu tur de udare).

Capacitatea de transport a elementelor reţelei de distribuţie se stabileşte în funcţie de mai mulţi factori, respectiv: debitul specific, suprafaţa deservită, metoda de distribuţie ş.a. În cele ce urmează sunt analizate metodele de distribuţie, avantajele şi dezavantajele lor şi condiţiile de aplicare.

6.3.1. În cazul distribuţiei continue a apei

În acest caz, în luna de vârf toate elementele reţelei funcţionează non-stop şi cu debit constant. Timpul fiind valorificat la maxim, rezultă debite de dimensionare minime, deci secţiuni transversale minime ale elementelor care transportă a apa, fie că ele sunt deschise (canale), fie că sunt închise (conducte îngropate).

Întrucât regimul de irigaţie al culturilor nu este însă compatibil cu acest mod de distribuţie (în zonele unde irigaţia este complementară, aşa cum este în ţara noastră, udările se aplică, la intervale de timp, în raport cu mersul precipitaţiilor), pentru metoda distribuţiei continue sunt necesare bazine de compensare în fiecare fermă agricolă, cu volum de acumulare proporţional cu suprafaţa irigată.

Debitul de dimensionare (capacitatea de transport) a unui element al reţelei de distribuţie se stabileşte cu relaţia:

(m3/s) (6.1)

în care:Q este debitul brut de dimensionare (m3/s);

- debitul specific fictiv continuu maxim (din luna de vârf) dacă este deservită o singură cultură sau debitul specific fictiv mediu ponderat, când este deservit un asolament (m3/s ha);

Sdes - suprafaţa deservită (ha);η - randamentul reţelei de transport de la elementul respectiv în aval, inclusiv al elementului

considerat.

În cazul fermierilor care irigă o suprafaţă mică, rezultând un debit Qbr prea mic la priza fermei (faţă de debitul cerut de instalaţia de udare), va fi necesar un bazin de compensare în fiecare fermă sau la câteva ferme, ceea ce desigur, va mări cheltuielile de investiţii.

Volumul util al rezervorului de compensare care este necesar pentru a aplica această metodă se poate calcula cu relaţia:

(6.2)unde:

Tu - timpul efectiv de udare, în luna de vârf (secunde);Qm - debitul instalaţiei (lor) de udare a suprafeţei Sdes;

(m3/s) (6.3)mbr - norma de irigaţie lunară maximă brută cu asigurarea de 20% (m3/ha);Q - debitul continuu net pentru suprafaţa Sdes (m3/s).

Înlocuind rezultă:

(6.4)

Se poate observa că cu cât timpul Tu este mai mic, cu atât se măreşte volumul de acumulat şi investiţia pentru acest bazin.

Suprafaţa de teren care ar trebui afectată acestei acumulări reprezintă 2-5% din suprafaţa irigabilă a fermei, costul terenului ocupat adăugându-se la investiţia pentru realizarea rezervorului.

Amenajarea în ansamblu, formată din reţeaua de aducţiune şi distribuţie, rezervoare de compensare şi staţii de pompare, este mai scumpă decât în cazul când se foloseşte distribuţia prin rotaţie. Însă ea oferă libertate beneficiarilor ca să ude când vor şi să folosească apa de irigaţie cu maximă economie. Metoda de distribuţie continuă utilizând rezervoare de compensare este folosită în sudul Italiei; fără bazine de compensare ea nu este aplicabilă decât în ţările cu climat

arid, pentru culturi de orez. În ultima situaţie, când elementele de distribuţie sunt canalele deschise, randamentul hidraulic al distribuţiei apei este redus din cauza debitelor mici tranzitate.

6.3.2. În cazul distribuţiei apei prin rotaţieNumită şi distribuţie cu "tur de udare" rotaţia se realizează pe canalele sau conductele de

ultimul ordin (canale distribuitoare de sector sau antene) şi mai puţin pe elemente de ordin superior ale reţelei de distribuţie.

De obicei, rotaţia se realizează la preluarea apei din canalele de sector, care se face într-o ordine prestabilită de proprietarii agricoli din sectorul respectiv (rotaţia se organizează de asociaţia utilizatorilor de apă). Capacitatea canalelor de sector se stabileşte funcţie de hidromodulul maxim (dacă deserveşte mai mulţi proprietari cu culturi diferite) sau funcţie de modulul de udare maxim (dacă deserveşte proprietari asociaţi şi care au aceeaşi cultură).

unde: Qnet, Qbr – debitul net, respectiv brut (l/s); λbrmax, qu.br

max – hidromodulul, respectiv modulul de udare maxim (l/s . ha), η – randamentul canalului; Qp – debitul pierderilor de apă din canal.

Debitul brut al canalului distribuitor de sector astfel stabilit se ajustează, încât să fie egal sau multiplu al debitului modul, Qm (debitul unei instalaţii de udare).

Cu acest debit modul se poate uda concomitent suprafaţa numită unitate parcelară de rotaţie, având mărimea:

[ha] (6.6)

Dacă în sector udă mai multe instalaţii cu debite egale, se organizează unităţi parcelare de rotaţia apei, de mărime egală între ele şi egale (ca număr) cu numărul instalaţiilor de udare. Agricultorii dintr-o unitate de rotaţie folosesc apa pe o durată:

[ore] (6.7)

în care:t' - durata de repartizare a debitului Qm unui agricultor (ore);Sm - suprafaţa unităţii parcelare de rotaţie (ha);SP - suprafaţa deţinută de agricultor în sectorul de udare respectiv (ha);Trot - durata rotaţiei sau a turului de udare (ore).

Durata turului de udare se stabileşte pentru condiţiile cele mai solicitante în privinţa normei de irigaţie lunare, adică pentru perioada de vârf şi se determină cu relaţia:

(zile) (6.8)

în care:m - norma de udare, care este stabilită funcţie de capacitatea de reţinere a solului, adâncimea

stratului activ, tehnica de irigaţie ş.a (m3/ha);

(6.4)

(6.5)

ml - norma de irigaţie lunară maximă cu asigurarea de 20% din perioada de vârf de consum (m3/ha);

Tu - durata de irigaţie din luna de vârf (zile).

Acest mod de rotaţie este folosit pe scară largă în partea de sud a Italiei şi, după aprecierile specialiştilor din această ţară, distribuţia prin rotaţie este indicată pentru condiţiile în care normele de udare şi intervalele între ele sunt mari şi unde resursele sunt limitate.

Are dezavantajul rigidităţii în distribuţia apei, al obligării fiecărui beneficiar de a uda atunci când este prevăzut în programul de irigaţie stabilit aprioric pentru canalul de sector de unde preia apa.

Flexibilitatea acestei metode se poate îmbunătăţi dacă fermierii îşi construiesc bazine de regularizare proprii.

Distribuţia prin rotaţie este compatibilă cu metoda de reglare automată cu comanda din amonte, cu avantajele şi dezavantajele pe care le are aceasta din urmă (v.6.9.1.).

Debitul net pentru canalele de ordin superior se stabileşte din aval spre amonte, adică de la cele mai mici canale la cele mai mari. Astfel, debitul net al unui canal secundar, de exemplu, este suma debitelor brute ale canalelor terţiare derivate din el, care funcţionează concomitent, conform ipotezei de distribuţie considerate (continuă sau prin rotaţie). Rezultă că nu se poate trece la stabilirea Qn pentru canalele de ordin superior, dacă nu au fost calculate debitele nete şi brute pentru canalele de ordin inferior care primesc apă din acestea.

Canalele de aducţiune şi de distribuţie mai lungi se împart în tronsoane (sectoare), cuprinse între distribuţiile importante (ca debit) din canalul respectiv, iar canalele automatizate se împart în biefuri, delimitate prin instalaţiile de automatizare ce se amplasează la distanţe calculate, de-a lungul acestora.

Debitele caracteristice (net şi brut) în cazul acestor canale se calculează pentru fiecare tronson, începând cu cel din aval şi terminând cu primul tronson care începe de la priză. Debitul net al unui tronson este egal cu debitul tranzitat în aval (debitul brut pentru tronsonul aval), plus cel distribuit din el. Dacă din biefurile sau tronsoanele canalului apa este preluată de staţii de punere sub presiune, debitul brut al tronsonului sau biefului aval va fi egal cu suma debitelor instalate ale SPP-urilor alimentate din tronson, plus debitul pierderilor de apă din acest tronson).

6.4. Dimensionarea hidraulică

Dimensionarea hidraulică a canalelor neautomatizate se face pe tronsoane, pentru regim de funcţionare permanent şi uniform. De-a lungul unui canal se caută a menţine adâncimea apei cât mai uniformă, încât elementul variabil de la un tronson la altul, în raport cu debitul, va fi lăţimea la fund a albiei.

Etapele dimensionării unui canal cu secţiune trapezoidală sunt următoarele:1. Se impune panta canalului (într-o primă încercare se consideră aproximativ egală cu panta

medie a terenului pe traseul său).2. Funcţie de natura terenului se stabileşte unghiul de înclinare al taluzelor (tab.6.1.).3. Funcţie de natura terenului (pentru canalele neîmbrăcate) şi natura îmbrăcăminţii (pentru

cele căptuşite), se stabileşte coeficientul de rugozitate (tab.6.2.)4. Se face predimensionarea canalului funcţie de debitul net Qn, panta canalului I, coeficientul

unghiular al taluzului m şi coeficientul de rugozitate, n, respectând condiţia de profil hidraulic optim.

(6.9)

în care: b este lăţimea la fund a canalului cu secţiune trapezoidală; h – adâncimea apei în canal.

Adâncimea h a apei rezultă din relaţia lui Chézy:(6.10)

în care: A - secţiunea (m2); - coeficientul lui Chezy; R - raza hidraulică (m); I - panta

canalului (m/m).Tabel 6.1.

Înclinarea taluzelor canalelor de irigaţii(m - taluz interior; m1 - taluz exterior)

A. Canale neîmbrăcateNatura

terenuluiCanale în debleu cu H Canale în rambleu cu Q

1 m 1-2 m 2-3 m colector 0,5m3/s 0,5-2 m3/s 2-10 m3/s

m m m1 m m1 M m1

Argilă, sol lutos şi luto-argilos

1 1 1,25 1 1 0,75 1 0,75 1 1

Luto-nisipos 1,25 1,25 1,5 1,25 1 1 1,25 1 1,25 1Nisipo-lutos 1,5 1,5 1,75 1,5 1,25 1 1,5 1,25 1,5 1,25Nisip 1,75 2 2,25 1,75 1,5 1,25 1,75 1,5 2 1,75

B. Canale căptuşiteMaterialul m Materialul M

Beton de ciment monolit 1,5-2 Folii acoperite cu material flexibil pe suporturi de:

- argile- pietrişuri argiloase- loessuri, nisip argilos- nisip, praf

Folii acoperite cu materiale rigide

1,5-1,751,75-2

3-55-72-3

Beton armat monolit 1,5-2

Plăci din beton:- pe canale mici- pe canale mijlocii- pe canale mari

1,5-21,25-1,51,0-1,5

Tabel 6.2.Coeficientul de rugozitate (n) pentru canale de irigaţii

nCanale din pământ

- mari- mijlocii- mici- de colectare

0,017 - 0,02750,0225 - 0,025

0,0250,03

Canale căptuşite cu- beton monolit- dale mici şi mari

0,014 - 0,0170,017

Pentru

relaţia debitului devine:

(6.14)

(6.11)(6.12)

(6.13)

şi de aici: (6.15)

Din această relaţie, prin încercări, considerând Q = Qn se obţine înălţimea apei în canal, h, şi apoi, b = β . h.

5. Se verifică condiţia ca viteza medie a apei în canal să fie în limitele(6.16)

în care:vmin este viteza limită de neînămolire;vmax - viteza maximă admisibilă a albiei canalului.

Viteza maximă admisibilă are valorile (m/s) prezentate în tab.6.3.

Tabel 6.3.Valorile vitezei de neeroziune (m/s)

Canale neîmbrăcate Canale cu îmbrăcăminţi din:vmax vmax

Nisip fin 0,3-0,45 Beton asfaltic 2-3,5Nisip mărunt şi mijlociu 0,4-0,6 Beton monolit 4-7Nisip cu granulaţie mare 0,6-0,7 Prefabricate din

betondale mici 1,5-2

Pietriş mare 1,1-1,3 dale mari 2-4Pământ argilo-nisipos 0,5-1 Pământ consolidat cu ciment 0,8-1,2Argilă compactată 0,7-1,2 Membrane şi folii

protejate cupământ 1,0

Loess uşor 0,4-0,8 dale mici 1,2Loess compactat 0,6-1,2

Viteza minimă admisibilă poate fi calculată cu formulele:- lui Kennedy:

(m/s) (6.17)în care:

k = 1,1-1,2 pentru apă tulbure;k = 0,6-0,7 pentru apă relativ limpede;h - adâncimea apei în canal (m).

- lui Lassey: (m/s) (6.18)

în care:k are aceleaşi valori ca şi în relaţia anterioară;R - raza hidraulică (m).

Dacă viteza este prea mică se măreşte panta canalului, iar în cazul când este prea mare, panta canalului trebuie micşorată.

6. Se stabileşte oportunitatea impermeabilizării canalului şi materialele ce vor fi utilizate, efectuând calcule tehnico-economice după metodologia arătată în acest capitol (v.6.8.2.).

7. Se stabileşte debitul pierderilor de apă qp din canal, în varianta de impermeabilizare aleasă (v.5.6.7.).

8. Se stabileşte debitul brut:

(6.19)9. Se efectuează dimensionarea definitivă a canalului, funcţie de Qbr, panta fundului adoptată,

coeficientul unghiular corespunzător unui canal cu soluţia de impermeabilizare prevăzută, coeficientul de rugozitate corespunzător soluţiei de impermeabilizare şi raportul β pentru profilul hidraulic optim, folosind aceeaşi metodă ca şi la predimensionare. Valoarea rezultată pentru lăţimea la fund, b, se rotunjeşte la 10 cm şi se recalculează adâncimea apei în canal, h.

6.5. Profilul longitudinal

Prezintă situaţia cotelor pe traseul canalului pentru teren şi elementele caracteristice din profilul transversal, respectiv fundul canalului, nivelul normal al apei şi coronamentul. De asemenea, se prezintă nivelurile apei în punctele de derivaţie din canal în canale de ordin inferior sau în avancamerele SPP-urilor care aspiră din canal.

Pentru canalele de aducţiune şi, în general, pentru canalele mari, profilul longitudinal de execuţie este însoţit şi de un profil longitudinal care redă situaţia litologică şi geotehnică pe traseul canalului, adică natura şi caracteristicile pământurilor din albia şi fundaţia canalului.

Toate profilele longitudinale, indiferent de mărimea canalului, au deasupra planul bandă al traseului, adică pentru fâşia canalului, pe care sunt arătate curbele de nivel şi amplasarea derivaţiilor şi construcţiilor hidrotehnice de pe canal. La derivaţii se notează cotele caracteristice acestora (cota nivelului maxim al apei, cota fund, debit derivat ş.a).

Întocmirea profilului longitudinal geotehnic se realizează în urma unor foraje de studii efectuate pe traseul canalului în mai multe locuri. Profilul se realizează începând cu reprezentarea cotelor terenului pe traseul canalului, folosind scara lungimilor egală cu scara planului de situaţie (1:1.000, 1:2.500, 1:5.000, 1:10.000) şi scara înălţimilor (cotelor) 1:100 sau 1:50. În continuare, se înscriu poziţiile forajelor de studiu şi apoi, în dreptul fiecăruia, se reprezintă stratificaţia şi pământurile până la cota atinsă de foraj, iar în final se stabileşte continuitatea straturilor în lungul traseului canalului. Pe acest profil, după ce s-a definitivat profilul longitudinal constructiv, se va reprezenta şi linia fundului canalului.

În fig.6.1. se prezintă un profil longitudinal printr-un canal neautomatizat.

Profilul longitudinal de execuţie se întocmeşte la aceeaşi scară pe abscisă ca şi cel geologic (de obicei, la scara planului de situaţie). Pe acesta se reprezintă: linia terenului; linia nivelului normal (maxim) al apei în canal; linia fundului canalului; linia părţii superioare a îmbrăcăminţii; linia coronamentului (nu se materializează pe sectoarele unde canalul este în debleu).

Ordinea de trasare a liniilor caracteristice ale profilului longitudinal este următoarea:

1. După ce în cartuş se completează rubricile privind reperii (picheţii), adică numărul de ordine, distanţa

între reperi şi cotele terenului. Se reprezintă terenul în plan vertical folosind scara adoptată pe ordonată (de obicei 1:50 sau 1:100), obţinând linia terenului;

2. Pe profil, în dreptul derivaţiilor din canal, se înscriu cotele nivelului normal al apei la intrarea în acestea. Această cotă se ia din profilul longitudinal al fiecărui canal de derivaţie ca

Fig.6.1. Profilul longitudinal al unui canal neautomatizat

fiind cota liniei apei în capătul său amonte (de aici, necesitatea ca proiectarea canalelor unei reţele pentru irigaţie gravitaţională să se realizeze, începând de la cele de ordin inferior şi să continue – din aval spre amonte – până la canalul de aducţiune).

3. Se trasează linia nivelului normal al apei în canal (pentru funcţionare în regim permanent şi uniform) astfel încât să respecte două condiţii:

- să aibă înclinarea egală cu panta canalului adoptată pentru dimensionarea hidraulică;

- să fie situată cu minim 10 cm deasupra tuturor cotelor apei necesare la derivaţiile din canalul care se proiectează (se consideră că 10 cm reprezintă pierderea minimă de sarcină la construcţiile de derivare).

4. Se trasează linia fundului, paralelă cu linia apei, în poziţia inferioară acesteia, la distanţa pe verticală egală cu adâncimea normală a apei în canal, h.

5. Se trasează linia părţii superioare a îmbrăcăminţii, ca o paralelă la linia apei şi mai sus decât aceasta, cu o valoare care s-a stabilit la definitivarea profilului transversal.

6. Se trasează linia coronamentului digurilor canalului (numai pe sectoarele în rambleu şi semirambleu – semidebleu), paralelă şi mai sus decât linia apei, la distanţă egală cu înălţimea de siguranţă (garda) a canalului.

Canalele mari şi de lungimi mari se dimensionează pe tronsoane cu debite descrescătoare din amonte în aval, iar în profilul longitudinal se înscriu, pe fiecare tronson, liniile arătate mai sus. De obicei, odată cu scăderea debitului de la un tronson la altul, se reduce lăţimea la fund şi mai puţin adâncimea apei.

Pe canale, la limita dintre tronsoane sunt amplasate construcţii de reglare a nivelurilor (stăvilare). Pierderile de sarcină la trecerea apei prin aceste construcţii trebuie calculate şi evidenţiate în profilul longitudinal prin coborârea liniei apei în dreptul stăvilarului cu o valoare egală cu pierderea de sarcină locală la trecerea debitului normal.

La trasarea liniei apei, a cărei înclinare exprimă panta canalului, este posibil ca pe sectoarele de teren cu pante mari să fie nevoie de căderi, care au rolul de a evita ramblee exagerat de mari şi volume de terasamente excesive.

6.6. Profilul transversal

Canalele de irigaţii executate în pământ au profilul transversal trapezoidal, iar canalele din elemente prefabricate – folosite mai rar şi mai ales pentru debite mici – pot fi şi cu alte profile

(rectangular, semicircular, parabolic). Canalele pot fi situate în trei situaţii relative faţă de linia terenului (fig.6.2):

- rambleu - debleu- semirambleu (semidebleu).Secţiunile în rambleu se folosesc

pentru canalele destinate irigării gravitaţionale prin inundare sau brazde, nivelul apei situat deasupra terenului asigurând derivarea gravitaţională a apei.

Canalele de aducţiune ale sistemelor cu irigaţie prin aspersiune se execută de obicei în debleu.

În condiţii de relief accidentate (pentru echilibrarea terasamentelor) şi în zonele

Fig.6.2. Tipuri de profile transversale

joase se adoptă profilul în rambleu, iar în zonele înalte traseul este în debleu sau semidebleu - semirambleu.

După dimensionare, folosind elementele determinate b şi h se stabilesc celelalte dimensiuni ale profilului transversal, şi anume:

- înălţimea de siguranţă, hs;- lăţimea la coronament, a.Înălţimea de siguranţă, hs se adoptă funcţie de debitul canalului folosind graficul din

fig.6.3.

Fig.6.3. Grafic pentru determinarea înălţimii de siguranţă şi a supraînălţării marginii superioare a îmbrăcăminţiifaţă de nivelul apei în canal

Lăţimea coronamentului se adoptă aproximativ egală cu adâncimea apei în canal, dar poate fi mai mare, pentru cazul în care pe unul din coronamente se amenajează un drum de exploatare a canalului. Pentru canalele neimpermeabilizate, ea este definitivată după ce se verifică condiţia de menţinere a liniei de infiltraţie în interiorul digurilor canalului în zonele cu rambleu de înălţime maximă (fig.6.4.).

Canalele impermeabilizate, în rambleu, au lăţimi mai mici ale digurilor laterale, dacă pe coronamente se amenajează drumuri (fig.6.5.).

Fig.6.4. Infiltraţia apei prin diguri Fig.6.5. Drum de exploatare amenajat pe coronament

Canalele cu funcţiune dublă (de irigaţie şi desecare) cu variaţii mari de debite şi necăptuşite, se execută cu secţiuni trapezoidale compuse, adică având diguri depărtate de secţiunea în debleu (fig.6.6.).

Această secţiune se foloseşte în condiţii când adâncimea totală a canalului depăşeşte 6 m. Bermele trebuie să fie la cote superioare nivelului minim al apei (nivelul minim fiind cel corespunzător debitului de irigaţie, iar nivelul maxim este cel impus de scurgerea debitelor maxime de desecare).

Calculul terasamentelorSe efectuează după ce s-a definitivat profilul longitudinal, datele înscriindu-se fie în

cartuşul de sub profil, fie într-un tabel separat. Pentru aceasta, se completează liniile de sub profil sau coloanele din tabel, cu următoarele elemente:

- înălţime rambleu ; (v.fig.6.2.) (6.20)- înălţime debleu ; (v.fig.6.2.) (6.21)

- secţiuni parţiale rambleu ; (6.22)

- secţiuni parţiale debleu ; (6.23)- secţiuni medii (pe distanţa între 2 puncte succesive)

- rambleu (Armed);

- debleu (Admed).

- volume parţiale (între 2 puncte succesive la distanţa L)- rambleu ; (6.24)

- debleu . (6.25)

6.7. Pierderile de apă din canale de irigaţii

6.7.1. Natura pierderilor de apăDin canalele de irigaţie, pierderi pot avea loc pe următoarele căi:- prin infiltraţie (exfiltraţie în cazul canalelor cu căptuşeli);- prin evaporaţie;- datorită exploatării neraţionale.Cele mai însemnate pierderi sunt prin infiltraţie, mai ales în cazul canalelor construite fără

căptuşeli în terenuri cu permeabilitate mare. Aceste pierderi se pot reduce simţitor prin căptuşirea canalelor.

Pierderile prin evaporaţie sunt mici (cca. 2% din totalul pierderilor) şi pot fi controlate prin perdele de arbori care umbresc canalul.

Pierderile determinate de modul de exploatare se produc prin evacuări ale unor canale în cazuri urgente (avarii, etc), deversări necontrolate, scurgeri pe lângă dispozitivele de închidere ale stăvilarelor, etc. Aceste pierderi sunt mai mari în cazul sistemelor neautomatizate când se pompează şi se introduce în canale un volum de apă mai mare decât volumul care este preluat şi

Fig.6.6. Secţiune trapezoidală compusă

folosit de beneficiari. Se înţelege că aceste pierderi pot fi lichidate dacă se asigură automatizarea sistemului de irigaţie.

Unităţi de măsură a pierderilor de apă prin infiltraţie sunt următoarele:- în l/m2 . zi (cea mai uzuală unitate, mai ales pentru canale cu căptuşeli antifiltrante);- în m3/s . km canal sau l/s . km canal (se foloseşte când se determină debitul pierderilor cu

metode analitice, sau pe cale experimentală prin metoda dinamică);- în % Q/km (procente din debitul brut al canalului, pe km de canal);- în mm/zi sau cm/zi (folosită în special în cazul când pierderile se determină pe cale

experimentală prin metoda statică).Pierderile prin evaporaţie se exprimă de obicei în mm/zi sau, pentru a ţine seama de

influenţa lăţimii luciului apei asupra lor, se exprimă în m3/s . km, l/s . km sau % Q/km.

6.7.2. Determinarea pierderilor de apăPierderile prin evaporaţie se determină prin calcule:

(m3/zi) (6.26)unde:

e - intensitatea zilnică a evaporaţiei, în mm/zi (se poate determina cu relaţia lui Penman sau altele);

B - lăţimea luciului apei în canal (m);L - lungimea canalului (m).

Pierderile prin infiltraţie se stabilesc cu metode analitice (utilizate mai mult în cazul canalelor fără îmbrăcăminţi) şi pe baza determinărilor experimentale (se folosesc atât pe canale necăptuşite, cât mai ales, pentru canale cu căptuşeli).

Metodele analitice se referă la infiltraţia în regim permanent în mediu omogen şi izotrop.Situaţiile hidrologice posibile sunt:

a. infiltraţie liberă (fig.6.8.a), când un stratul freatic se găseşte la adâncimea

b. infiltraţie înecată (fig.6.8.b), când stratul freatic este la adâncime mai mică decât condiţia de la punctul a;

c. de drenare (fig.6.8.c), în cazul canalelor în debleu, cu rol de irigaţie şi de desecare, în situaţiile când nivelul apei în canal este la cotă inferioară nivelului freatic.

În primul caz, debitul unitar al pierderilor va fi:

(6.27)unde:K - coeficientul de filtraţie;I - gradientul hidraulic (se ia de I=1, pentru că adâncimea apei subterane este foarte mare, teoretic infinită)B0 este lăţimea zonei umezite;

Fig.6.8. Variante de interacţiune între canalul de irigaţii şi stratul freatic

ε - coeficient funcţie de coeficientul unghiular al taluzului, m, şi de raportul B/h, cu valori date în tabelul 6.4.

Tabel 6.4.Determinarea coeficientului ε

B/h 0 2 4 6 8 12 16 20m=0 2,80 - - - - - - -m=1 - 2,00 2,70 3,15 3,45 3,85 4,10 -

m=1,5 - - 2,25 2,70 3,00 3,40 3,70 -m=2 - - 1,80 2,30 2,65 3,10 3,40 3,60

m=2,5 - - - 2,05 2,40 2,85 3,15 3,35Înlocuind rezultă:

(6.28)

În cazul terenurilor argilo-prăfoase lăţimea zonei umezite, B0, şi dacă se consideră capilaritatea este mai mare decât cel rezultat din relaţia (6.28). Din diagrama dată în fig.6.9. se poate determina ε pentru canale cu taluze 1:1.

Fig.6.9. Diagramă pentru determinarea coeficientului ε pentru canale trapezoidale cu m = 1

Exemplul de calculSe consideră un canal cu secţiune trapezoidală având b = 1m; h = 1,2m, m = 1; terenul are permeabilitatea k

= 10-6 m/s şi înălţimea capilară hc = 2m.Debitul pierdut, în ipoteza fară capilaritate:

Din tabelul 6.4. rezultă ε = 2,29.

Debitul pierdut în ipoteza cu capilaritate:

Pentru B/h = 2,83 şi hc/h = 1,66, din fig.6.9. se obţine ε = 7,2 şi

6.7.3. Determinarea experimentală a pierderilor de apăDeterminările experimentale ale pierderilor în special pentru canale căptuşite se efectuează

prin metoda statică. În tabelul 6.5. se prezintă valorile pierderilor de apă (în l/s .m2) pentru câteva tipuri de căptuşeli. Mărimea lor diferă în funcţie de tipul îmbrăcăminţii, iar în cazul folosirii dalelor prefabricate depinde în mare măsură de densitatea rosturilor, de materialele folosite pentru etanşarea rosturilor, starea de întreţinere, de vechime şi alţi factori.

Tabel 6.5.Pierderile de apă pentru diferite tipuri de căptuşeli [5]

Nr.crt.

Tipul căptuşelii Pierderi medii(l/m2/zi)

1 Căptuşeli din dale mici de beton (50x50x6) rostuite cu mortar de ciment 3002 Căptuşeli din dale mici de beton (50x50x6) rostuite cu chituri de etanşare 703 Căptuşeli din dale mari prefabricate (300x100x6) rostuite cu mortar de ciment 2004 Căptuşeli din dale mari prefabricate (300x100x6) rostuite cu chituri de etanşare 505 Căptuşeli din beton simplu turnat cu Rahco rostuite cu mortar de ciment 1006 Căptuşeli din beton simplu turnat cu Rahco rostuite cu chituri de etanşare 357 Căptuşeli din dale mari pe hidroizolaţie din ţesătură de fibră de sticlă bituminată 358 Căptuşeli din dale mari aşezate pe folie de 0,8 mm 359 Căptuşeli din dale mari aşezate pe folie de 0,5 mm 3510 Căptuşeli din folie de 0,3 mm protejată cu pământ 35

Pentru canale cu îmbrăcăminţi, calculul pierderilor prin exfiltraţie se poate face şi cu formula empirică a lui David şi Wilson:

(m3/zi) (6.29)

unde: P - perimetrul udat (m); h - înălţimea apei în canal (m); v - viteza de curgere a apei (m/s); C - constantă care depinde de natura îmbrăcăminţii şi grosimea ei, având valorile următoare:

beton (10 cm) …. 1 argilă compactată (15 cm) .… 4 asfalt uşor ….. 5argilă …. 8asfalt sau mortar de ciment …. 10

6.8. Căptuşirea canalelor

6.8.1. MaterialePentru reducerea pierderilor de apă se utilizează o gamă diversificată de soluţii pentru

căptuşirea canalelor (tab.6.6.).Tabel 6.6.

Căptuşeli pentru canale de irigaţie şi caracteristicile lor [7]Nr.crt.

Tipul de căptuşeală şi principalele caracteristici Durabi-litatea(ani)

Consum de energie convenţională

înglobată în lucrare(kgcc/m2)

Consumul de muncă vie pentru realizarea

lucrărilor(oră muncitor/m2)

A. Căptuşeli rigide cu suprafaţă dură1 Căptuşeli din beton de ciment puse în operă

manual35-40 8,5 3,0

2 Căptuşeli din beton de ciment puse în operă mecanizat

50 9,5 0,5

3 Căptuşeli din dale mici din beton simplu 25 8,8 3,04 Căptuşeli din dale mari din beton armat 40 12,1 1,35 Căptuşeli din beton bituminos pus în operă la

cald40 16,5 1,0

B. Căptuşeli din membrane şi folii6 Căptuşeli din folii din PVC protejate cu pământ 10-15 12,6 0,67 Căptuşeli din folii din PVC protejate cu dale

din beton15 16,5 1,7

C. Căptuşeli din pământ8 Căptuşeli din pământ groase de 50cm 5-10 3,2 0,5

În ţara noastră au fost executate îmbrăcăminţi rigide din beton turnat pe loc mecanizat (cu diverse maşini), şi în cele mai multe amenajări s-au folosit dale prefabricate de dimensiuni mari şi mici.

De asemenea se utilizează pentru îmbrăcăminţi impermeabile din folii din diferite materiale plastice sau cauciucuri sintetice (policlorura de vinil PVC, polietilena PE şi butilcauciucul), de obicei, lestate cu dale prefabricate din beton sau protejate cu un strat de pământ.

6.8.2 Calcule tehnico-economice pentru stabilirea oportunităţii căptuşirii canalelorCriteriile care se iau în consideraţie au în vedere efectele pozitive ale căptuşirii în plan

economic şi ecologic:- micşorarea pierderilor de apă prin infiltraţie, ceea ce înseamnă reducerea volumului de

apă pompat în sistemele de irigaţie şi a consumului de energie;- reducerea cheltuielilor de întreţinere, în special de combatere a vegetaţiei şi decolmatare- reducerea debitului brut şi a dimensiunilor secţiunii transversale şi implicit a volumului

de terasamente pentru execuţia canalelor;- mărirea pantei maxime, a limitei maxime a vitezei apei în canal, şi reducerea numărului

de căderi necesare în zonele cu relief de deal sau podiş;- prevenirea ridicării nivelurilor freatice şi a riscului de salinizare secundară sau

înmlăştinire a zonelor adiacente canalelor.De obicei, oportunitatea căptuşirii se face prin aprecierea influenţelor economice. Pentru a

estime efectele ecologice este nevoie de prognoze hidrogeologice care să permită evoluţia nivelurilor freatice în perioada de exploatare în situaţia necăptuşirii canalelor, a suprafaţei ce va fi afectată negativ de infiltraţii şi a mărimii pagubelor.

Un criteriu simplu este compararea costului apei economisite în urma căptuşirii cu cheltuielile (exprimate anual) pentru execuţia căptuşirii.

Cheltuielile (repartizate anual) pentru execuţia căptuşelii sunt exprimate de relaţia:(6.30)

cc - costul execuţiei unui m2 de căptuşeală;P - perimetrul căptuşit (m);L - lungimea canalului (m);cam - cota de amortizare anuală (se ia 0,05).

Costul apei economisite:

(lei/an) (6.31)

c - costul unui m3 de apă (lei/m3);

(lei/m3) (6.32)

Hp - înălţimea totală de pompare a apei în canalul respectiv (m);ce - costul unui kWh;ηp - randamentul agregatelor de pompare;pnc - pierderile de apă în varianta canal necăptuşit (l/m2 . zi);pc - pierderile de apă în varianta canal căptuşit (l/m2 . zi);T - durata de exploatare anuală (zile).

Din compararea cheltuielilor, rezultă că este oportună economic o căptuşire dacă costul căptuşelii vizate (având pierderi de apă pc) va fi:

(6.33)

6.9. Proiectarea canalelor automatizate

Automatizarea schemelor hidrotehnice s-a introdus în ultimele decenii în multe amenajări de irigaţii, fie ca acţiuni cuprinse în proiectele iniţiale, fie ca acţiuni de retehnologizare şi modernizare, analizate după un timp de la intrarea în exploatare a amenajărilor.

Ea asigură reducerea pierderilor de apă din reţele, satisfacerea mai promptă a beneficiarilor cu apă şi în cantităţile solicitate, reducerea manoperei şi personalului de exploatare ş.a.

În situaţia sistemelor cu canale neautomatizate, reglarea debitelor se face cu stavile plane acţionate manual, cu risipă de apă, adaptare greoaie a pompării la cererea de apă din sistem cu frecvente cazuri când sunt favorizaţi beneficiarii din sectorul amonte al canalului de aducţiune iar la cei din aval poate să nu ajungă apa. Echilibrul între debitul pompat în sistem şi cel preluat de beneficiar necesită urmărirea îndeaproape a nivelurilor din canal în fiecare tronson (care se face cu un personal numeros) şi acţionarea manuală a stăvilarelor din nodurile de distribuţie. În lipsa personalului sau neatenţia acestuia, există riscul deversării apei din canal sau neasigurării nivelurilor în dreptul unor SPP-uri sau derivaţii gravitaţionale.

Proiectarea canalelor automatizate se face în strânsă legătură şi are ca element definitoriu metoda de reglare automată.

6.9.1. Metode de reglare automată a canalelorReglarea poate fi:- locală, adică pentru un bief;- centralizată, pentru tot canalul.

a. Reglarea din amonte (cu nivel constant în capătul aval al biefului)Canalul este împărţit în biefuri, separate prin regulatoare pentru nivel amonte. Fiecare

regulator este aservit nivelului apei din partea amonte a lui, pe care-l menţine constant sau quasi-constant (fig.6.10.).

Fig.6.10. Schema reglării din amonteR1, R2, R3 - regulatoare automate pentru nivel amonte constant

Regulatoarele automate sunt de tip AMIL, cu acţionare hidraulică.Linia apei în bief pivotează faţă de o axă situată între o poziţie superioară care este paralelă

cu linia fundului canalului şi care corespunde situaţiei când prin bieful respectiv este tranzitat debitul maxim de dimensionare (Q = Qmax) şi o poziţie inferioară, orizontală, corespunzătoare situaţiei când debitul tranzitat este nul.

Linia coronamentului canalelor este paralelă cu linia fundului.Prizele laterale din biefurile canalului pot fi staţii de punere sub presiune sau derivaţii

gravitaţionale echipate cu module cu mască.Modificările regimului de curgere se realizează succesiv, bief cu bief, începând din amonte

spre aval. O creştere a debitului introdus în primul bief din amonte face ca panta liniei apei să crească şi concomitent, să aibă loc o creştere ΔV a volumului de apă din acest bief (fig.6.11.).

Din acest motiv, fiecare bief introduce un timp de întârziere.

Acest tip de reglare este exclusiv anticipativ, în sensul că trebuie realizată o prevedere sau o programare a preluărilor de apă din canal, iar alimentarea canalului prin capătul său amonte, să respecte întocmai graficul de variaţie a cererii de apă. În caz de erori de previziune sau în situaţii accidentale, nu este nici o posibilitate de adaptare.

Pentru o reglare eficientă din amonte sunt necesare condiţiile următoare:- calculul exact al cererii de apă (pe baza programelor de calculator) bazat pe prevederea debitelor care trebuie furnizate fiecărui sector în timpul necesar;

- un sistem de reglare centralizată, prin dispecer, folosind instalaţii de telemetrie şi telecomandă adecvate.

b. Reglarea locală din aval (cu nivel constant în capătul amonte al biefurilor)Regulatoarele automate (cu acţiune hidraulică sau electrică) sunt aservite nivelului din aval

de ele, pe care-l menţin cvasi-constant, iar linia apei în bief basculează în jurul unei axe situate în capătul amonte al biefului, între o poziţie superioară orizontală ce corespunde pentru Q = 0 şi o poziţie inferioară, paralelă cu linia fundului canalului, care corespunde Qmax (fig.6.12.).

Fig.6.12. Schemă privind reglarea cu comandă din aval

Fig.6.11. Caracteristica de reglare cu comandă din amonte (cu nivel constant în

capătul aval al biefului, Hav = 2,5 m)

Coronamentul canalului este orizontal în limitele fiecărui bief. Panta canalului trebuie să fie maxim 0,0002 pentru canale mari şi 0,0003 pentru cele mijlocii.

Fiecare regulator este aservit nivelului apei din avalul său, pe care-l menţine constant.La acest tip de reglare, canalul satisface automat cererea de apă (oferta se ajustează

automat la cerere), încât nu mai este necesară prevederea cererii de apă, aşa cum se impune la reglarea din amonte. Modificarea regimului de curgere în canal (când se închid sau se deschid sau se modifică debitele prizelor laterale) se face din aval spre amonte şi este însoţită de variaţia volumului de apă din biefuri (volumul scade atunci când creşte debitul tranzitat prin bief şi invers) - fig.6.13.

De aici rezultă că acest tip de reglare este adaptativ.

Practic, dacă are loc o creştere a debitului preluat din bief (inclusiv cel ce este tranzitat pentru biefurile din aval) scade volumul de apă din bief, regulatorul din capătul amonte sesizează scăderea nivelurilor şi se adaptează (se ridică) asigurând trecerea unui debit mărit. Invers se întâmplă atunci când are loc o scădere a debitului preluat din bief.

Ca regulatoare automate se folosesc fie cele hidraulice de tip AVIO sau AVIS, cu flotor în aval, fie stăvilare plane sau sector cu servomotoare electrice comandate automat, funcţie de nivelul apei din avalul acestora.

Variaţiile de nivel în bief sunt cele mai reduse în extremitatea amonte şi de aceea prizele gravitaţionale cu module cu mască se recomandă a fi situate în

această zonă (v. fig.6.22.).Acest mod de reglare poate conduce la volume medii sau mari de terasamente, în cazul

terenurilor cu pante mari (din necesitatea menţinerii orizontale a coronamentului în bief). De asemenea, rezultă un cost ridicat pentru construcţia canalului (terasament + căptuşeală).

Prin proiect, în biefuri se prevede un volum de regularizare sau de compensare a cererii de apă, care are în vedere întârzierea cu care se satisfac cerinţele noi de apă din biefuri şi diferenţa între graficul diurn al prizelor din canal şi graficul de alimentare (pompare) în canal.

Calculul volumului de regularizare se face ţinând seama de debitul maxim al prizelor laterale şi de timpul necesar pentru ca unda de debit să se propage la regulator şi înapoi până la locul perturbaţiei.

(6.34)

unde:

(6.35)

în care:Q - debitul maxim al prizei laterale la care se referă calculul volumului de regularizare;T - timpul necesar pentru ca unda de viitură să parcurgă distanţa (L) de la priza laterală în

cauză la regulator.

(6.36)

A - secţiunea la debitul Q;B - lăţimea luciului apei la debitul Q,

Fig.6.13. Caracteristica de reglare cu comandă din aval (cu nivel constant în capătul amonte al biefului Ham = 3,0 m)

v - viteza medie ( ).

c. Reglarea pe principiul volumului constant în bief (sistemul BIVAL)A fost dezvoltată de SOGREAH din Franţa [3] şi are aplicabilitate pentru canalele în

exploatare care au linia coronamentului în pantă (paralelă cu linia fundului) şi unde reglarea din aval nu este viabilă. De asemenea se pretează pentru proiecte noi.

La fel ca şi pentru celelalte metode de reglare, linia apei la debit nul (Q=0) este orizontală iar la debit maxim (Q=Qmax) este paralelă cu linia fundului canalului. În acest caz ele se intersectează într-un punct P ce se află spre mijlocul biefului (fig.6.14.). Variaţiile regimului de curgere (debitului tranzitat prin bief) determină rotirea liniei apei în jurul acestui punct.

Fig.6.14 Schema pentru reglarea automată pe principiul volumului constant în bief

O creştere a debitului cerut în aval face ca panta liniei apei să crească, iar dacă acesta scade, panta liniei apei se reduce, volumul de apă din bief rămânând constant (cu condiţia ca nivelul apei în punctul P să rămână constant).

Sistemul de reglare BIVAL necesită un regulator automat instalat la extremitatea amonte a biefului care să fie aservit nivelului constant de la mijlocul biefului. Este nevoie de un sistem de telemetrie (senzori pentru nivelul apei instalaţi la extremitatea aval şi amonte, ca şi la mijlocul biefului, şi o linie de transmisie) şi un automat care ia decizii de acţionare a regulatorului prevăzut în acest scop cu un servomotor (M).

Pe un canal cu mai multe biefuri, modificarea regimului de curgere se face din aval spre amonte. Aşadar, şi această metodă, ca şi cea precedentă, este adaptativă, adică asigură distribuţia apei către prizele laterale la cerere.

Faţă de reglarea din aval, metoda BIVAL necesită un volum de terasamente mai redus, dar în schimb implică stavile echipate cu servomotoare, linii electrice şi echipament de telemetrie.

De reţinut că metoda are o stabilitate hidraulică bună, asigurată de menţinerea constantă a volumului penei de apă (suprafaţa haşurată din fig.6.14.). De asemenea, coronamentul canalului are, în prima jumătate din amonte panta egală cu a fundului canalului, iar în jumătatea aval este orizontal.

Dintre regulatoarele folosite pentru acest sistem menţionăm EL-FLO proiectat de US Bureau of Reclamation, folosit în Corning Canal din California. El este primul regulator pentru control local destinat exploatării "la cerere" a canalelor cu coronament în pantă. La acest sistem, nivelul de creştere (care se menţine constant) este într-un singur punct situat în extremitatea aval a biefului.

Pentru aceste sisteme de reglare, s-au realizat cu mai multe modele de simulare a mişcării nepermanente şi algoritmi de calcul.

d. Reglarea centralizată a canalelor cu ajutorul calculatoruluiÎn unele situaţii pentru automatizarea canalelor s-a introdus reglarea centralizată folosind

programe calculator. Reglarea nivelurilor se face cu ajutorul stavilelor plane sau sector care separă canalul în biefuri, în funcţie de cererile de apă (debitul) prizelor laterale sau staţiilor de punere sub presiune care aspiră din canale. La stavilele de pe canale sunt senzori pentru nivel şi pentru debit, iar la prizele laterale numai pentru debit.

Acest sistem de reglare asigură distribuţia "la cerere" sau "cerere ordonată".

În cazul "cererii ordonate", toate cererile se fac în avans (în general cu 24 de ore) către autoritatea care exploatează canalul. Ele se centralizează la dispecer în calculator, iar exploatarea canalului se face printr-un soft adecvat, prin reglarea din amonte. Deschiderile stavilelor de pe canal sunt predicţionate de computer, care trebuie să aibă elemente sigure în privinţa caracteristicilor fizice ale canalului, ca: rugozitate, dimensiunile secţiunii, lungimi de biefuri, capacitatea de acumulare în albia canalului, coeficientul de debit al stăvilarelor, ş.a.

În situaţia distribuţiei "la cerere", este nevoie de volume de regularizare în biefuri, care asigură cererea de apă (debit) pentru perioada cât unda de debit străbate distanţa de la stăvilarul din extremitatea amonte a biefului până la priza laterală considerată.

Reglarea centralizată are avantajul că poate să regleze debitul pompat în canal şi să-l menţină cât mai uniform, folosind în mod optim capacitatea de compensare a biefurilor. De asemenea, poate îmbunătăţi performanţele de flexibilitate şi fiabilitate în satisfacerea cererilor de apă din canal.

O variantă a reglării centralizate este reglarea dinamică care se foloseşte de mulţi ani pe Canalul Provence din sudul Franţei [16]. Această metodă reduce volumele specifice destinate regularizării, introducând în funcţionarea canalelor o parte de anticipare, cu alte cuvinte, reglarea se face prin anticiparea volumului fiecărui bief de aşa manieră încât să dea canalului capacitatea de a răspunde la variaţiile ulterioare ale cererii.

Reglarea pe acest principiu trebuie să ţină cont de ansamblul biefurilor reţelei, ceea ce implică un sistem centralizat, adică o reţea de telemăsură şi de telecomandă şi un ordinator central. Acest ordinator, în cazul sistemului de reglare dinamică a Canalului Provence - Franţa, realizează atât acţiunile previzionale cât şi pe cele de corectare a volumului de apă din biefuri, operaţiile elementare pe care le efectuează fiind: culegerea datelor măsurătorilor de nivele în biefuri (în fiecare minut), previziunea consumului şi calculul volumelor previzibile ale biefurilor (la fiecare 2 ore), calculul volumelor reale de apă din biefuri şi stabilirea reglajelor necesare (la fiecare sfert de oră).

Acest sistem de reglare reduce la minim volumele de regularizare din biefuri, deci secţiunile căptuşite ale canalelor, volumele de terasamente şi căptuşeli.

Aplicată la început pe canalele principale, el a fost extins treptat la toate structurile importante, în special la staţii de pompare şi lacuri de acumulare (rezervoare), asigurând optimizarea funcţionării şi reducerea consumurilor de energie electrică şi a cheltuielilor de exploatare şi, de asemenea, ameliorarea calităţii serviciului graţie supravegherii continue şi intervenţiilor rapide în caz de incidente.

Reglarea centralizată a canalelor a beneficiat în mod direct de progresele realizate în domeniul teletransmisiei şi prelucrării informaţiilor: senzori incorporând microprocesoare ce rezolvă probleme de conversie a măsurătorilor şi măresc precizia de măsurare; echipamente de teletransmisie cu funcţiuni multiple (afară de codificare şi transmitere) ca: înregistrare locală, transmiterea informaţiilor la destinaţii diverse în funcţie de criterii prestabilite şi funcţiuni de automatizare din ce în ce mai perfecţionate; folosirea ca suport pentru teletransmisie a unor noi modalităţi ca fibre optice şi utilizarea reţelei telefonice cu comutaţie; mijloace de prelucrare a informaţiei, respectiv calculatoare şi programe din ce în ce mai performante.

e. Reglarea automată combinată (amonte-aval) cu bazine de regularizare (fig.6.15.)Un canal cu sistem de reglare automat din amonte poate fi exploatat "la cerere", în cazul

când unul sau mai multe bazine sunt amplasate de-a lungul lui, înspre capătul aval.Din ultimul bazin (din aval) trebuie să se alimenteze o parte din amenajare fie prin

pompare în reţea de conducte, fie folosind o reţea din canale deschise cu reglare din aval.Orice dezechilibru, între volumul de apă zilnic pompat în canal şi cel preluat din canal,

determină modificarea volumului şi nivelului apei în bazinul din capătul aval (dacă cererea depăşeşte ceea ce se pompează din sursă, nivelul apei în bazin va scădea şi invers). Reglarea pompării din sursă se poate face aşadar, funcţie de oscilaţia nivelului apei în bazin.

Fig.6.15 Canal cu reglare automată combinată folosind bazin de regularizare

Dacă debitul cerut ziua este mult mai mare decât cel de noapte, pentru ca debitul pompat din sursă să fie menţinut constant, este necesar un bazin de regularizare amplasat la zona de mijloc a canalului.

Criteriile de proiectare a bazinului de regularizare:- Capacitatea lui trebuie să facă faţă erorilor în prevederea cererii de apă la prizele laterale de-a lungul canalului (afară de priza din bazin) pe o durată de 0,5-2 zile.- Dacă există riscul colmatării, bazinul situat în zona de mijloc a lungimii canalului se amplasează lateral (fig.6.16.). În acest fel numai un procent din debitul canalului intră în bazin, volumul de depuneri este mic, iar pe canal se asigură viteze corespunzătoare care să prevină depunerile de aluviuni.- Pe canal, în amonte şi aval de derivaţia spre un bazin situat în zona de mijloc sau aval a canalului, se amplasează două regulatoare, din care unul pentru nivel amonte constant şi celălalt pentru nivel aval constant. Ele au rolul de a preveni fluctuaţiile nivelului apei în canal care pot periclita stabilitatea albiei şi distruge căptuşeala canalului. Fluctuaţiile de nivel se produc numai între cele două stăvilare. În aval de bazin, canalul va fi cu reglare din aval.- Adâncimea apei în bazin să fie peste 3m (ca să împiedice dezvoltarea vegetaţiei) iar între cele două stăvilare să fie o cădere egală cu adâncimea bazinului.- În cazul unor prize din canal prin pompare (SPP-uri) şi biefuri lungi, bazinul poate avea nivelul apei egal cu cel din canal.

Fig.6.16. Amplasarea laterală a bazinului de regularizare pentru canal cu reglare automată

combinată

6.9.2. Etapele de proiectare a canalelor automatizateOrdinea proiectării este următoarea:

a. Alegerea metodei de reglare şi a tipurilor de regulator automat.b. Stabilirea traseului canalului astfel ca să se asigure o pantă mică (0,2-0,3‰) cerută mai

ales de metoda de reglare din aval.c. Se împarte canalul în biefuri, limitate de regulatoare. Lungimea lor este de 3-5 km în

cazul reglării din aval cu regulatoare hidraulice AVIS-AVIO.d. Se stabilesc consumatorii din fiecare bief şi graficele de consum ale acestora.e. Se determină debitul maxim pe fiecare bief şi se dimensionează canalul pentru acest debit

şi condiţiile mişcării permanente şi uniforme.f. Se determină volumul pentru regularizare (acumularea) din fiecare bief.g. Se stabilesc nivelurile şi adâncimile la debit maxim, la debit minim şi înălţimea

îmbrăcăminţii în fiecare bief.h. Se aleg tipodimensiunile de regulatoare.i. Se determină poziţia optimă în plan vertical a canalului pe biefuri, astfel încât să rezulte o

lucrare economică.j. Se analizează echiparea derivaţiilor.

6.10. Construcţii şi instalaţii pe reţele din canale

O reţea de distribuţie este formată din elemente liniare (canale) şi elemente punctuale, reprezentate de construcţii şi instalaţii cu diferite funcţiuni: reglarea debitului şi/sau nivelului apei şi de prelevarea apei, măsurarea apei, racordarea biefurilor, traversare (a drumurilor, şoselelor, vâilor, râurilor etc.), de protecţie împotriva deversărilor intempestive etc.

6.10.1. Construcţii şi instalaţii de reglare a debitelor şi/sau nivelurilor şi de prelevare a apei

În cazul reţelelor de irigaţie cu canale neautomatizate, reglarea debitului şi/sau nivelului se realizează cu: distribuitoare cu împărţire proporţională a debitului, de tip fix sau mobil, amplasate în nodurile de distribuţie (fig.6.17.), stăvilare regulatoare de tip deschis cu stavile plane sau tip sector (fig.6.18.), stăvilare regulatoare tubulare (fig.6.19.), podeţe stăvilare.

Fig. 6.17. Distribuitoare cu împărţire proporţională a debitului

a – mobil; b - fix

Fig.6.19. Stăvilar tubular regulator de debit, din beton simplua – secţiunea 1-1; b – vedere în plan; c – secţiunea 2-2; d – secţiunea 3-3; e – secţiunea 4-4

Fig.6.18. Stăvilar regulator de debit cu stavilă plană

În punctele de prelevare a apei de către beneficiari pentru irigaţia prin scurgere a suprafaţă sunt amplasate vanete tubulare sau alte construcţii care au şi dispozitive de contorizare a volumului de apă preluat din reţea.

În reţelele de irigaţie cu canale automatizate, instalaţiile de prelevare a debitului constau din module (distribuitoare) cu mască (cu una sau două măşti), care se amplasează la intrarea în canalele de sector (fig.6.20.).

De asemenea, pentru ca debitul să se menţină cvasi-constant, nivelul apei în amonte de aceste dispozitive este reglat cu stăvilare regulatoare automate Neyrpic, tip AMIL pentru cazul reglării automate din amonte sau tip AVIS sau AVIO (în varianta românească tip T şi D) pentru condiţiile reglării automate din aval (fig.6.21.). Pentru reglarea automată a nivelurilor în reţele deschise există şi echipamente româneşti cum este: reglatorul hidraulic tip RHN, cu acţionare pneumatică [1,9], regulatoare cu corpuri plutitoare [9, 10], stăvilare automate flexibile autoreglabile.

De asemenea, au fost verificate şi dezvoltate metode de dimensionare a

Fig.6.20. Scheme de instalare şi curbe de funcţionare pentru diferite tipuri de module cu mască

Fig.6.21.Regulatoare hidraulice de nivel tip [14,15]:a) AMIL, b) AVIS, c) AVIO

canalelor automatizate tipizate, pe linia simulării mişcărilor nepermanente şi analizei stabilităţii biefurilor [6, 9, 12, 13]

Echiparea şi amplasarea regulatoarelor automate şi modulelor cu mască diferă în raport cu sistemul de comandă – din amonte sau din aval – cu poziţia derivaţiilor şi amplitudinea de variaţie a nivelului apei în dreptul derivaţiilor (fig.6.22.)

6.10.2. Instalaţii de măsurare a apeiMăsurarea debitelor şi/sau volumelor de apă se efectuează cu apometre de mai multe

tipuri: canale de măsurare tip Venturi, Parshal, Parshal modificat, praguri de măsurare şi debitmetre cu ultrasunete. În cazul reţelelor automate, măsurarea se face cu module cu mască, concomitent cu reglarea debitului prelevat.

6.10.3. Lucrări de racordare a biefurilorConstau în căderi cu una sau mai multe trepte şi canale cu scurgere rapidă (jilipuri) şi sunt

necesare în cazul terenurilor accidentate, cu pante relativ mari. În cazul în care căderile sunt amplasate pe canale de derivaţie alimentate gravitaţional este necesar să se utilizeze posibilitatea echipării lor hidroenergetice.

6.10.4. Lucrări de traversareLucrările de subtraversare constau în sifoane (duckere), cu intrări şi ieşiri verticale

(fig.6.23) sau înclinate, podeţe în cazul canalelor mici şi poduri în cazul canalelor mari (fig.6.24.).

Supratraversările unor văi sau zone depresionare se realizează cu apeducte sau jgheaburi prefabricate amplasate pe suporţi înalţi.

Fig.6.23. Subtraversarea unui drum prin sifon

Fig.6.22. Variante de amplasare a regulatoarelor hidraulice de nivel şi a modulelor cu mască: a) derivaţii din canale principale cu reglare din aval; b) derivaţii din canale cu reglare din amonte; [2]

M1-modul cu o mască, M2 - modul cu două măşti; V – regulator (vană automată)

Fig.6.24. Pod feroviar peste Canalul Siret-Bărăgan

a) b) c)

6.10.5. Lucrări de protecţieSupraînălţările intempestive ale nivelului apei, care pot apărea şi pe canalele

neautomatizate şi pe cele automatizate, pot produce deversarea apei şi inundarea zonelor din apropiere sau inundaţii mai extinse. Preîntâmpinarea deversărilor peste coronamentul canalelor se realizează fie cu deversoare laterale, fie cu sifoane automate (fig.6.25.)

Fig.6.25 Sifon automat în diferite faze de funcţionare: a) ca deversor; b) parţial amorsat; c) complet amorsat

La toate categoriile de lucrări se impune a efectua dimensionarea hidraulică şi constructivă şi a rezolva problemele privind: racordurile între lucrări şi canal, dispozitivele de prevenire a eroziunii albiei din apropierea lucrărilor, bazinele de disipare a energiei, sistemele de liniştire a apei, lucrările de golire.

Bibliografie

[1] Bartha, I. – Regulator hidraulic de nivel tip RHN-1 cu acţionare pneumatică. Brevet de invenţie, 1989.

[2] Blidaru, V., Wehry. A., Pricop, Gh. – Amenajări de irigaţii şi drenaje. Ed. Interprint, Buc., 1997.

[3] Chevereau, G., Benezeth, S. – BIVAL System for Downstream Control. Proc. of Symp. ASCE, D.D.Zimbelman (ed), Portland, Oregon, USA, 1987.

[4] Goussard, I.. – L’Automatisation des reseaux d’irrigation en canaux, ICID, Ottawa., 1989.[5] Grumeza, N., Cleps, C. – Metode pentru creşterea randamentului de utilizare a apei în

sistemele de irigaţii. Ed. Ceres, Buc., 1985.[6] Hâncu, S., Rus, E., Dan, P., Teodoreanu, G. – Hidraulica sistemelor de irigaţie cu

funcţionare automată. Ed. Ceres, Buc., 1981.[7] Kraatz, D.B. – Revetement des canaux d’irrigation. FAO, Roma, 1977.[8] Malaterre, P.O. – Regulation of irrigation canals. Irig. and Drain Systems, nr.4, 1995.[9] Marcoie, N. – Contribuţii privind reglarea automată pe canale deschise de irigaţii. Teza de

doctorat, Univ. Tehn. Iaşi, 2001.[10] Orlescu, C.M. – Studiul hidraulic al regulatoarelor de nivele şi debite utilizând corpuri

plutitoare, cu aplicaţii în sistemele hidroameliorative. Teza de doctorat, Univ. Politehnica, 1996.

[11] Plusquellec, H., Burt, C., Walter, A.W. – Modern Water Control in Irrigation. World Bank, Techn. Paper, nr.246, Irrig. and Drain Series, 1994.

[12] Prepeliţă, D. – Sisteme automate pentru reglarea umidităţii solului în amenajări hidrotehnice complexe. Rotaprint, I.P. Iaşi, 1992.

[13] Roşu Lucica – Contribuţii la dimensionarea canalelor de irigaţii cu funcţionare automatizată. Teza de doctorat, Univ. “Ovidius”, Constanţa, 1998.

[14] xxx – La regulation dynamique. Soc. du Canal de Provance, France, 1985.[15] xxx – Vannes AVIO et AVIS. Alsthom Fluides, Groupe Alsthom, La Courneuve, France,

1975.[16] xxx – Vannes AMIL. Alsthom Fluides, Groupe Alsthom, La Courneuve, France, 1975.

7. REŢELE DE CONDUCTE PENTRU IRIGAŢII

Reţelele de distribuţie din conducte îngropate sub presiune sunt folosite pe scară largă în cazul metodelor de irigaţie prin aspersiune şi localizate. Şi în unele amenajări de irigaţie prin brazde astfel de reţele, de joasă presiune, sunt, uneori, mai rentabile decât reţelele din canale deschise.

Avantajele importante ale folosirii reţelelor din conducte în loc de reţele clasice realizate cu canale deschise sunt: reducerea suprafeţei ocupate de reţeaua de transport şi distribuţie la 0,1-0,5% din suprafaţa totală (faţă de 0,5-2,5% în cazul reţelelor din canale) şi un coeficient de utilizare a terenului de aproape 100%; reducerea pierderilor de apă din reţele, comparativ cu reţelele din canale la 2-5% (randamentul acestor reţele este de 95-98%); reducerea volumului lucrărilor de întreţinere (cheltuielile anuale sunt de cca. 5% din investiţia iniţială); posibilitatea reglării şi distribuţiei mai flexibile a apei, a măsurării precise a apei distribuite, sunt ideale pentru distribuţia apei „la cerere” care permite fermierilor să gestioneze în mod optim apa de irigaţie.

Dezavantajele se referă, în special, la următoarele aspecte: investiţii iniţiale mai mari decât amenajarea cu canale necăptuşite; consumul de energie în exploatare pentru acoperirea pierderilor de sarcină (energie) legate de transportul apei este mai mare decât în cazul canalelor; necesită cantităţi corespunzătoare de materiale relativ scumpe ca: tuburi de oţel, beton armat, mase plastice, armături metalice ş.a.

Reţelele de distribuţie pentru irigaţii nu prezintă practic diferenţe faţă de reţelele pentru alimentări cu apă potabilă, în privinţa elementelor de construcţie şi a montajului acestora, inclusiv a armăturilor şi pieselor de legătură. Diferenţele se referă numai la debitele transportate, care sunt mai mari în cazul irigaţiilor şi la perioada de funcţionare, care, pentru sistemele de irigaţii, se limitează la lunile de vară.

7.1. Schemele reţelelor

Schema unei reţele se referă la configuraţia ei în plan şi se trasează în raport cu organizarea funciară şi limitele de proprietate, echipamentele de udare şi distanţele de acţiune (udare) ale acestora, natura şi poziţia sursei de apă. Dacă organizarea terenului agricol constă în proprietăţi formate din tarlale şi parcele mari (aparţinând societăţilor agricole, fermelor sau asociaţiilor agricole), la trasarea reţelei de distribuţie se poate urmări a se asigura sectoare de udare cât mai uniforme, de formă rectangulară. Diferenţieri ale lăţimii sectoarelor de udare pot interveni atunci când există opţiuni diferite ale beneficiarilor în privinţa echipamentelor de udare. În situaţia când beneficiarii agricoli au parcele mici (de câteva hectare), reţelele de irigaţii vor fi trasate în aşa fel încât să se asigure fiecăruia posibilitatea de a lua apa necesară (să dispună de un hidrant la limita proprietăţii sale). Pentru că o astfel de abordare a problemei în condiţiile unor proprietăţi mici şi

foarte mici presupune o ramificare exagerată a reţelei de irigaţie cu consecinţe în planul investiţiilor iniţiale, al cheltuielilor de exploatare pentru asigurarea apei ş.a, este raţional ca înaintea începerii proiectului amenajării de irigaţie să se realizeze lucrări de restructurare parcelară (remanieri parcelare).

Amenajarea deservită de o staţie de pompare pentru punere sub presiune (SPP), formată din conducte îngropate şi echipamentul de udare aferent reprezintă un plot.

Funcţie de presiunea de funcţionare, reţelele de irigaţii pot fi:- de înaltă presiune (5,5 bari), pentru irigaţie prin aspersiune;- de presiune medie (3,5-5 bari) pentru irigaţie prin aspersiune şi irigaţie localizată;- de joasă presiune (2-3,5 bari), pentru irigaţia prin scurgere la suprafaţă şi irigaţia

localizată.

În fig.7.1. se prezintă schema ramificată rectangulară, folosită în multe din sistemele existente în exploatare în ţara noastră, la care se întâlnesc: sursa de apă (de obicei, un canal de aducţiune), SPP, conducta principală, conductele secundare şi conductele terţiare (numite şi antene) pe care sunt amplasaţi hidranţii.

Pentru ploturi cu suprafaţă mai mică, schemele se simplifică treptat, renunţându-se la conducte secundare şi reducându-se numărul de antene, ajungându-se până la scheme simple de tipul H sau dublu H (fig.7.2.).

Pe terenuri de deal, cu pante mari, configuraţia reţelelor ploturilor se modifică, aşa cum se vede în fig.7.2, şi 7.3, pentru a respecta presiunile de serviciu în punctele aval ale antenelor, a folosi avantajos condiţiile de pantă ale terenului şi a avea consum minim de energie pentru asigurarea apei pe suprafaţa plotului. Schema din fig.7.4. este aplicabilă numai pentru udarea zonelor cu cotele cele mai mari din partea superioară a versanţilor, zone de mică întindere şi numai dacă ele pot fi irigate în condiţii economice (costul unui m3 de apă este mai mic decât preţul sporului de producţie obţinut prin folosirea acestei ape la irigaţie).

Fig.7.1 Reţea ramificată rectangulară cu SPP situată în zona centrală a plotului

Fig.7.2. Scheme rectangulare simplificate.1 - canal de aducţiune; 2 - SPP; 3 . conductă principală; 4 -

conducte terţiare; 5 - hidranţi

Fig.7.3. Schemă simplificată pentru teren în pantă (antene mai scurte în zona cu cote mai

mari decât în zona CA).

Fig.7.4. Schemă simplificată pentru terenuri de deal, cu antene prelungite

folosind o treaptă de pompare suplimentară

În amenajările cu irigaţii din puţuri şi foraje (fig.7.5), amplasate în zonele de luncă sau în zonele conurilor de dejecţie ale râurilor, se folosesc scheme simplificate, în cazul cărora liniile electrice de înaltă tensiune şi posturile trafo sunt dispuse astfel încât să se asigure alimentarea optimă cu energie a agregatelor de pompare de la toate puţurile, folosind racorduri (conductori) de joasă tensiune cu lungime minimă.

Fig.7.5. Schema reţelei de irigaţie din puţuri sau foraje: a) cu antene independente la fiecare puţ; b) cu antene comune puţurilor de pe fiecare linie.

1.L.E.A; 2. post trafo; 3. puţ sau foraj; 4. antenă.

În zonele cu reţele de desecare, dispunerea conductelor de irigaţie se face în aşa fel încât să rezulte un număr minim de intersectări între canale şi conducte şi, totodată, deplasarea echipamentelor de udare să nu fie stânjenită de canale (fig.7.6.).

Fig.7.6. Variante de amplasare a reţelei de conducte de irigaţie pe terenuri desecate a cu antene traversând canalele colectoare de sector; b. cu antene paralele cu canalele colectoare de sector.

1 - canal de aducţiune; 2 - canale de desecare; 3 - SPP; 4 - conductă principală; 5 - antene; 6 - hidranţi; 7 - direcţia de mutare a echipamentelor de udare.

Reţelele ramificate neregulate au configuraţii adaptate structurii proprietăţii funciare şi amplasamentului în planul cadastral al exploataţiilor agricole. Am arătat că o dispersare accentuată a proprietăţii funciare conduce la o ramificare accentuată a reţelei de irigaţie, o

a) b)

a) b)

densitate ridicată a reţelei, număr mare de hidranţi şi, în final, o irigaţie oneroasă. Restructurarea funciară este deci necesară şi în acest caz şi trebuie să preceadă trasarea reţelei de irigaţie.

Fiecare proprietar de pământ trebuie să aibă acces şi să i se rezerve o priză de apă la un hidrant sau bornă de irigaţie.

7.2. Traseul optim al conductelor în cazul reţelelor ramificate neregulate(Metoda M. Rousset)

Prin traseu optim al întregii reţele a plotului se înţelege acela care conduce la cost minim de realizare.

Optimizarea se obţine în urma a trei operaţii (etape) succesive, prezentate în continuare:

Etapa I. Mai întâi se amplasează hidranţii pe planul de situaţie unde sunt marcate şi limitele de proprietate, după care se stabileşte un traseu aproximativ al conductelor principale, secundare şi terţiare, pornind de la un capăt al reţelei (de obicei de la sursă) şi unind hidranţii prin linii drepte şi din aproape în aproape, fără a forma bucle (fig.7.7.).

Etapa a II-a. Urmăreşte stabilirea unui traseu cu lungimea minimă. Pentru aceasta, se are în vedere ideea că pentru a uni trei puncte (hidranţi), traseul cel mai scurt trece prin punctul de intersecţie M al dreptelor duse din fiecare punct şi care formează între ele unghiuri de 1200. Din acest motiv se mai numeşte şi traseu la 1200 (fig.7.8.).

Justificarea adoptării acestui procedeu se fundamentează dacă plecăm de la condiţia ca:

pentru care trebuie ca: .Notând versorii lui MA, MB, MC cu i, j,k rezultă necesar ca:

condiţie care este îndeplinită atunci când unghiul dintre direcţiile lor este1200.Pentru rapiditate în aplicarea acestui procedeu, se poate utiliza o hârtie transparentă având

trasate pe ea trei raze la 1200, care se roteşte până când cele trei puncte apropiate se aşează pe raze. Punctul M se va găsi la intersecţia razelor (fig.7.8).

Aplicarea procedeului arătat începe de obicei din capătul aval al conductelor terţiare.

Etapa a III-a. Condiţia pusă în această etapă este de alegere a punctului M în aşa fel încât suma costurilor conductelor MA+MB+MC să fie minimă, adică, dacă se notează costurile pe ml ale celor 3 segmente cu a, b şi respectiv c,

Fig.7.7. Traseul în etapa I

Fig.7.8. Etapa a II-a(traseul cu lungime minimă)

Punctul M se obţine grafic (fig.7.9.), după ce s-a parcurs etapa a II-a şi s-a dimensionat fiecare tronson de conductă al acestui traseu de lungime minimă. Diametrul tronsoanelor se stabileşte cu relaţia aproximativă:

în care Q este debitul transportat, în m3/s iar D - diametrul, în mm.

Presupunem preţurile unitare a pentru MA, b pentru MB şi c pentru

MC. Se calculează , apoi şi .

Se trasează cercul circumscris triunghiului BQC. Punctul M se află la intersecţia dreptei AQ cu cercul.

7.1. Elementele componente ale reţelelor de conducte. Caracteristici şi condiţii de alegere

7.1.1. Conducte: tuburi şi elemente de legăturăConductele reprezintă elementele de bază a unei reţele de irigaţie şi pot fi de distribuţie sau

de udare.În funcţie de capacitatea de transport pentru conducte ale reţelei de distribuţie se folosesc:

tuburi din beton armat, azbociment, materiale plastice, oţel, fontă, cu piesele de îmbinare aferente.

Pentru instalaţiile mobile de udare se folosesc tuburi din aluminiu sau materiale plastice, cu cuplaje rapide. Materialele plastice sunt utilizate din ce în ce mai mult.

Fig.8.9 Etapa a III-a (traseul cu costul minim)

Caracteristicile principale ale conductelor sunt: materialul, diametrul nominal (Dn), tipul elementelor de îmbinare a tuburilor, presiunea de lucru (nominală), conformitatea cu standardele naţionale sau internaţionale.

a. Tuburile din beton precomprimat (PREMO)Sunt produse în domeniul de diametre 400-2.500 mm, mai frecvente fiind cele cu diametre

de 400 mm, 600 mm, 800 mm şi 1.000 mm, pentru presiuni maxime de serviciu de 10 daN/cm2. Nu se admite folosirea lor în terenuri instabile şi nici instalarea supraterană.

Caracteristicile tehnice principale ale tuburilor de acest fel, realizate în ţară, sunt arătate în tabelul 7.1.

Tabel 7.1.Caracteristicile tuburilor din beton armat precomprimat

Diametrul nominal, Dn (mm) 400 600 800 1000Diametrul exterior al tubului (mm) 484 684 904 1.126Diametrul exterior al mufei (mm) 612 812 1.052 1.1300Lungimea totală (mm) 5.145 5.145 5.175 5.175Greutatea (kg) 875 1.265 2.070 3.085Diametrul garniturii de cauciuc (mm) 456 637 637 1.038Diametrul secţiunii transversale a garniturii (mm) 20 20 20 25

Din tabel se observă că lungimea unui tub este de cca. 5 m iar greutatea creşte odată cu diametrul.

Montarea tuburilor se face prin îmbinare cu mufă şi cep, între care se interpune garnitura (inelul) de cauciuc (fig.7.10.).

b. Tuburile de azbocimentSunt fabricate curent în game de diametre de la 80 mm la 350-450 mm, cu diametrele

nominale (interne) arătate în tabelul 7.2., pentru două clase de presiune: 12/6 (presiunea de încercare este 12 daN/cm2 iar presiunea maximă admisă în reţea este 6 daN/cm2) şi 20/10. Lungimea unui tub poate fi de 3 sau 5 m.

Tabelul 7.2.Caracteristicile tehnice ale tuburilor de azbociment cu lungimea de 5 m, ale mufelor şi garniturilor de

îmbinare

Diametrul nominal

(mm) Cla

sa

Tubul (L = 5,00 m) MufeInelul de cauciuc

D5C

Greutatea aproximativă

S S1 D1 D2 D3 D4 L1

Tub (kg/m)

Mufe (kg/buc)

Tub cu mufă (kg/m)

Fig.7.10 Modul de îmbinare a tuburilor PREMOa) înainte de îmbinare; b) după îmbinare

1012 9 10 118 121 138 156

150

115x14 7,7 2,5 8,220 10 11 120 123 140 158 115x14 8,3 2,7 8,8

12512 9 10 143 146 163 181 135x14 9,4 2,9 10,020 11 12 147 150 167 185 147x14 11,4 3,0 12,0

15012 9 10 168 171 188 206 167x14 11,0 3,4 11,720 12 13 174 177 194 216 167x14 14,7 4,5 15,6

20012 11 12 222 225 242 262

190

223x14 17,6 5,9 18,820 14 15 228 231 248 274 223x14 22,1 7,1 23,4

25012 13 14 276 279 296 320 270x14 25,7 8,0 27,320 17 18 284 287 304 336 285x14 33,4 10,0 35,5

30012 15 16 330 333 350 382 324x14 35,0 11,5 37,320 20 21 340 343 360 400 340x14 48,6 13,9 51,4

35012 17 18 384 387 408 438 390x17 45,7 13,8 48,520 24 25 398 401 422 466 390x17 64,7 18,4 68,4

Pentru îmbinarea tuburilor între ele se folosesc mufe (manşoane) tip Simplex din azbociment şi inele de cauciuc (fig.7.11.) iar pentru legături cu piese metalice şi pentru înlocuirea îmbinărilor iniţiale care sunt înlocuite în cazul defecţiunilor în exploatare se utilizează manşoane (mufe din fontă cu flanşe) tip Gibault (fig.7.12)).

c. Tuburile din materiale plasticeSunt utilizate pe scară largă în irigaţii pentru faptul că sunt uşoare şi de aceea se transportă

cu cheltuieli mici, se montează uşor şi fără utilaje speciale de lansare şi manevrare. De asemenea, pentru faptul că sunt flexibile, rezistă foarte bine suprapresiunilor din reţelele de irigaţii, la acestea adăugându-se o rezistenţă superioară celorlalte materiale la agenţii chimici din soluri. Materialele folosite mai mult sunt policlorura de vinil (PVC), polietilena de înaltă densitate (PEîd) şi joasă densitate (PEjd) şi polipropilena (PP). Diametrele aparţin intervalelor mici şi medii.

Tuburile din PVC neplastifiat sunt ideale pentru irigaţii în cazul utilizării lor ca şi conducte îngropate de transport şi distribuţie. Nu se admite aşezarea lor supra terană, pentru a fi ferite de intemperii şi radiaţie solară. Au lungimi de 6, 9 şi 12 m şi conform standardelor europene şi ISO 161, se produc cu diametre exterioare ( considerate diametre nominale la aceste tuburi) de 50, 63, 75, 90, 110 ,125, 140, 200 şi 225 mm. Presiunile nominale sunt 4, 6 10 şi 16 bari. Durata normată de utilizare este de 50 de ani. Înălţimea umpluturii peste generatoare superioară se recomandă să fie minim 50 cm pentru Dn<50mm, 60 cm pentru Dn=50÷100mm, 75 cm pentru Dn>100mm şi minim 1 m în zonele de subtraversare a drumurilor.

Îmbinarea tuburilor se face în mai multe moduri.Un mod de îmbinare este prin mufare cu garnituri de cauciuc, în mod asemănător cu

tuburile PREMO (fig.7.13.), însă garnitura are un profil special.

În raport cu presiunea limită pentru care sunt dimensionate, tuburile de PVC sunt de trei tipuri:

- de tip uşor (U), pentru presiunea nominală până la 2 daN/cm2;

Fig.7.11. Îmbinarea tuburilor de azbociment cu manşoane tip Simplex

1 - tuburi; 2 - manşon; 3 - garnituri

Fig.7.12. Manşoane de tipul Gibault şi îmbinarea tuburilor1 - flanşă; 2 - mufă; 3 - inel de cauciuc (garnitură); 4 - şurub cu

cap hexagonal;5 - piuliţă hexagonală; 6 - tub de azbociment

Fig.7.13. Îmbinarea tuburilor din PVC:1 - tub; 2 - îmbinare; 3 - profilul garniturii

- de tip mediu (M) pentru presiuni nominale de până la 6 daN/cm2;- de tip greu (G), la presiuni nominale până la 10 daN/cm2.Grosimea peretelui conductei diferă în raport cu presiunea nominală limită.Tuburile din polietilenă de înaltă densitate se produc în sortimente PE 32, 40, 63, 80 şi 100

(cifrele arată rezistenţa minimă admisibilă, considerată la stabilirea grosimii peretelui, în MPa). Tuburile Plastunion din PE 80 au diametrul exterior de la 20 la 630 mm şi presiuni nominale PN de 2,5; 4; 6; 10; 12,5 şi 16 bari. Pentru siguranţă în exploatare, PN, va fi mai mare decât presiunea de utilizare PU şi anume, PN ≥ 1,5PU sau PN = 2 bari + PU; se alege valoarea PN cea mai mare. Îmbinarea tuburilor se efectuează prin mai multe procedee: sudare cap la cap, folosind element încălzitor, sudare prin mufare cu element încălzitor, îmbinare prin electrofuziune, cu electrofitinguri (manşon din material termoplastic având, înglobată în interior o rezistenţă electrică), îmbinare cu elemente mecanice (flanşe sau racorduri).

Tuburile din polietilenă de joasă densitate, având diametre de 12-32 mm, sunt folosite în special pentru realizarea conductelor de udare localizată, în timp ce tuburile de PEîd sunt utilizate pentru conductele principale, secundare şi terţiare ale ploturilor de irigaţie. La amplasarea supraterană, durata de utilizare este 12-15 ani, PEjd fiind mai rezistentă decât PEîd în condiţii de temperaturi ridicate. Piesele de îmbinare pentru tuburi de diametre mici sunt de diferite tipuri (fig.7.14).

Pentru reţelele de distribuţie şi conducte de udare folosite la irigaţia localizată (picurare, rampe perforate, subterană punctiformă, microaspersiune) sunt utilizate tuburi de diametre mici, de la 10-12 mm la 100-150 mm. Deoarece în aceste cazuri tuburile trebuie să reziste la presiuni mici, îmbinarea lor poate fi făcută şi prin mufare cu adezivi.

d. Tuburile din oţel şi din fontăDeşi sunt rezistente la presiuni mari, de zeci de atmosfere, în irigaţii sunt folosite mai puţin

pentru reţele îngropate de distribuţie, datorită costului ridicat şi sensibilităţii la coroziune. Sunt folosite numai pentru conducte în care presiunea depăşeşte limita de utilizare a tuburilor din celelalte materiale.

Pentru protejarea contra coroziunii sunt folosite izolaţii în exterior şi interior cu diferiţi compuşi pe bază de bitum, gudron, reziduuri de cauciuc ş.a. În zone cu linii electrice, protecţia contra coroziunii electro-chimice a conductelor din oţel se efectuează prin instalaţii de protecţie catodică.

Rata coroziunii este influenţată, afară de natura şi calitatea izolaţiei, de compoziţia chimică a apelor freatice şi solurilor.

Diametrul tuburilor de oţel variază de la 60 mm la 1.000 mm iar îmbinarea lor se realizează prin sudură.

Tuburile din fontă sunt folosite rar în irigaţii şi, îndeosebi diametrele între 250 şi 500 mm.Piese de legătură pe reţele de conducte îndeplinesc funcţiuni diverse şi anume:- amplasarea unor armături ca: hidranţi, robineţi, dispozitive de protecţie ş.a în conducte;- schimbarea diametrului (reducţii);

Fig.7.14. Piese de legătură din polipropilenă, pentru conducte din PE

[3]

- ramificarea conductelor (ramificaţii simple sau duble);- schimbarea direcţiei unei conducte (coturi);- schimbarea materialului din care este confecţionată conducta;- intercalarea unor piese rigide (compensatori de montaj, manşoane Gibault ş.a.).Piesele de legătură pentru conducte până la 350 mm sunt din fontă şi sunt produse prin

turnare cu dimensiuni conforme cu standardele în vigoare, în timp ce piesele de diametre mai mari sunt confecţionate din tablă de oţel prin sudură, în atelierele de şantier.

Alegerea şi amplasarea pieselor de legătură în nodurile reţelelor şi în dreptul hidranţilor se analizează de proiectant odată cu conceperea şi stabilirea schemelor de montaj pentru aceste noduri. Câteva exemple de îmbinări cu piese de fontă şi oţel sunt prezentate în fig.7.15 a, b, c, d.

7.1.2. Echipamente de control şi protecţieEle intră în componenţa reţelelor de conducte de distribuţia apei de irigaţie, îndeplinind

funcţiuni importante precum:- distribuţia apei, reglarea debitelor, volumelor, presiunilor;- protecţia conductelor contra suprapresiunilor sau depresiunilor accidentale sau contra

formării pungilor de aer;- umplerea cu apă sau golirea conductelor în bune condiţii;- prelevarea apei;- măsurarea apei prelevate din reţea,- automatizarea distribuţiei apei, ş.a.Distribuţia apei se reglează cu ajutorul vanelor şi robineţilor, care pot fi de ramificaţie sau

de linie.Vanele de linie se amplasează pe conductele principale şi secundare, la distanţe de 3-5 km,

ca şi de o parte şi de alta a traversărilor importante de căi de comunicaţii şi cursuri de apă. Vanele de ramificaţie se aşează la intrarea în antene, conducte secundare şi principale şi

folosesc pentru închiderea conductelor respective, ca şi pentru reglarea debitului şi presiunii pentru conductele situate în aval.

Afară de aceste vane, se utilizează şi vane de golire care se amplasează în punctele joase de pe traseul conductelor principale şi secundare şi la extremitatea acestora. Ele se deschid numai când se impune golirea întregii reţele (în preajma iernii) sau numai a unor conducte (în cazuri de avarii).

Tipurile de vane (fig.7.16) folosite pentru reţelele de irigaţii sunt cu sertar şi corp oval (acestea fiind destinate conductelor de presiune mare), cu sertar şi corp plan (folosite îndeosebi pentru reţelele cu presiune mică) sau vane fluture (pentru conducte cu diametre peste 500 mm).

Fig.7.15. Tipuri de legături la conducte de azbociment şi PREMO

a. Ramificaţie simplă de fontă (pentru un hidrant), pe o antenă: b. Amplasarea unui robinet pe o conductă de azbociment: c. Ramificaţie simplă pe o conductă de

PREMO. d. Robinet pe conductă PREMO1 - tub azbociment; 2 - ramificaţie simplă din fontă cu o flanşă şi două capete drepte; 3 - mufe din fontă cu flanşe (Gibault); 4 – tub din fontă cu flanşe pentru hidrant. ; 5 -

ştuţ din fontă cu o flanşă; 6 - robinet; 7 - masiv de ancoraj; 8 - tub PREMO; 9 - piesă cu mufă pentru

îmbinarea tuburilor PREMO (din oţel); 10 – piesă cu cap drept pentru îmbinarea tuburilor PREMO (din oţel); 11 -

ramificaţie simplă din oţel cu flanşă îmbinată prin sudură; 12 - reducţie cu flanşă îmbinată prin sudură.

Vanele de linie şi cele de ramificaţie se amplasează în cămine din beton sau, dacă au diametre mici, direct în pământ, cu o tijă prelungitoare introdusă în tub de protecţie.

Vanele cu "supraviteză" se instalează pe conducte sau tronsoane în pantă coborâtoare, aproape de capătul de jos al pantei, cu scopul de a evita golirea conductei dacă s-ar produce o avarie în aval de vană. Dispozitivul de declanşare al acestei vane este tarat pentru a intra în funcţiune la un debit sau viteză care depăşeşte cu 20% valoarea de regim.

Regulatoarele de presiune şi dispozitivele antişoc (fig.7.17.) protejează conductele faţă de presiuni temporare mari şi respectiv faţă de suprapresiuni datorate loviturilor de berbec. Regulatoarele de presiune sunt necesare în cazul terenurilor de deal, cu diferenţe mari de cote ale terenului, amplasându-se la intrarea în antene şi/sau conducte secundare. Sunt necesare şi pentru condiţii de teren plan (luncă, câmpie) dacă sunt prevăzute conducte principale lungi, de-a lungul cărora în exploatare intervin presiuni mult diferite. Dacă se amplasează regulatoare de presiune la hidranţi, se creează condiţii ca toate instalaţiile de udare să funcţioneze cu aceeaşi presiune, constantă în timp.

Dispozitivele antişoc (supapele antişoc), sunt prevăzute cu o supapă controlată de un resort care reacţionează atunci când se produce o suprapresiune. În acest caz, supapa se deschide pentru un timp foarte scurt iar suprapresiunea se anulează. Amplasarea dispozitivelor de acest gen pe conductă se face în funcţie de rezultatele calculelor privind mişcarea nepermanentă în reţeaua respectivă.

Evacuarea aerului din conducte la umplerea lor cu apă, ca şi intrarea aerului în ele în timpul golirii sunt condiţii care, neasigurate, pot genera deranjamente ale îmbinărilor sau avarii. Pentru a permite evacuarea aerului care se adună în punctele înalte de pe traseul conductelor se utilizează dispozitive de dezaerisire, ce au şi rol de aerisire în cazul golirii conductei (numite prescurtat, DAD). Se amplasează pe conducte principale şi secundare, în punctele cele mai înalte de pe traseu, unde se poate aduna aerul.

În fig.7.18 este prezentată construcţia şi modul de amplasare a unui dispozitiv de aerisire-dezaerisire.

Fig.7.17. Dispozitiv antişoc1 – apărătoare; 2 – placă; 3 – bucşă distanţier; 4 – disc de prindere; 5 – placă de reglare; 6 – placă de ghidare superioară; 7 – placă de fixare; 8 – resort; 9 – placă de ghidare inferioară; 10 – supapă; 11 – scaunul supapei; 12 – şurub de reglare

a)

b)

Fig. 7.16. Tipuri de vane folosite în reţelele de irigaţiia – cu sertar şi corp oval; b – cu sertar şi corp oval acţionată cu reductor manual; c – cu sertar şi corp plan; d – cu sertar şi corp plan acţionată cu reductor manual; e – vană fluture.

Fig.7.18. Dispozitiv de aerisire şi dezaerisire (DAD):a) construcţie (1- bilă-ventil; 2 - corpul dispozitivului; 3 – capac dispozitiv; 4 – garnitură etanşare; 5 – manşon de

etanşare; 6 – bilă ventil; 7 – corp dispozitiv; 8 – garnitură; 9 – rozetă; 10 – capac dispozitiv)b) amplasare (1 – DAD; 2 – vană din fontă cu sertar pană şi corp oval; 3 – tub din fontă cu flanşe; 4 – ramificaţie

simplă cu flanşe; 5 – reducţie cu două flanşe; 6 – mufă de legătură din fontă)

Pe antene, funcţia de aerisire-dezaerisire o îndeplinesc hidranţii situaţi în punctele înalte iar cea de golire, hidranţii din zonele cele mai joase.

Mijloacele de măsurare a apei adecvate reţelelor din conducte sub presiune sunt reprezentate de debitmetre de presiune diferenţială, debitmetre electromagnetice, debitmetre sonice, contoare cu morişcă, ş.a.

Pentru conducte cu D > 400 mm, în zona SPP, se utilizează debitmetre de presiune diferenţială (în special venturimetre pentru că au pierderile de sarcină moderate, în comparaţie cu debitmetrele cu diafragmă) şi de asemenea, debitmetre electromagnetice, şi, mai rar, debitmetre ultrasonice.

În cazul conductelor de diametre mici (80-200 mm) se preferă să se măsoare consumul de apă tranzitat cu ajutorul contoarelor cu morişcă sau cu turbină.

Venturimetrele normalizate (conform Normelor Internaţionale ISO5167) pot fi cu traseu scurt sau lung. Acestea se inserează pe conductă în punctul de măsurare, dispun de priză de presiune în secţiune normală şi în cea îngustată, diferenţa de presiune (ΔP) între ele este sesizată de un element secundar de tip mecanic (manometru diferenţial cu mercur) sau de tip electronic (traductor de presiune diferenţială) care transformă valoarea ΔP în semnal proporţional cu valoarea debitului măsurat. Pentru manometrul diferenţial cu mercur, domeniul de măsurare este de 4:1, iar precizia la capătul (superior) al scalei este de 1% şi nu necesită alimentare electrică. Acest domeniu este, în general, neconvenabil. Pentru a-l mări, se preferă traductoarele digitale de presiune diferenţială, care măresc precizia la capătul scalei de măsurare la 0,5-0,8% în domeniul de măsurare de 20:1. În acest caz este necesară alimentarea electrică (eventual cu panouri fotovoltaice). La instalare este nevoie să se asigure trasee rectilinii de min. 10D în amonte şi min. (4-5)D în aval, D fiind diametrul conductei în care este inserat tubul Venturi. Aceste aparate, fiind prevăzute cu prize de presiune de diametre mici (1-3 mm) care se pot înfunda cu particule solide din apă, nu sunt recomandate pentru apă cu turbiditate ridicată.

Debitmetre electromagnetice. Funcţionarea lor se bazează pe principiul inducţiei electromagnetice. Când apa (care este un conductor) traversează câmpul magnetic generat de înfăşurările aparatului, se produce o diferenţă de potenţial, proporţională cu viteza curentului şi cu debitul. Debitmetrul electromagnetic este constituit dintr-un tub (din PVC, oţel inox AISI 316 sau oţel carbon) cu diametrul în funcţie de debitul maxim admisibil care se măsoară (de obicei se admite viteza maximă de 2-3 m/s). Căptuşeala interioară a tubului este din cauciuc dur, PVC sau

teflon. Pe tub sunt amplasaţi electrozi în plan orizontal, dar diametral opuşi. În componenţa debitmetrului electromagnetic intră şi un convertor electronic care furnizează curentul pentru generarea câmpului magnetic, amplifică şi condiţionează semnalul provenit de la electrozi şi generează un semnal standard, de intensitate (4-20mA) sau de impulsuri, proporţional cu debitul. Au o precizie bună (de ±0,5% la capătul scalei) şi un domeniu de măsurare amplu (20:1). Costul lor este, în general, mai mare decât cel al venturimetrelor, în special pentru diametre mari. Instalarea se face astfel ca tubul să fie plin cu apă în permanenţă. Pe trasee orizontale este nevoie ca electrozii să fie amplasaţi în plan orizontal (pentru a nu interveni depuneri care să izoleze electrodul), iar pe sectoare verticale se instalează pe traseele ascendente, iar dacă sunt amplasate în zona terminală, acestea trebuie prevăzute cu sifon, care să menţină tubul debitmetrului în permanenţă plin cu apă. De asemenea, este necesar să se asigure legarea la pământ a aparatului şi a apei şi nu trebuie instalat în apropierea câmpurilor magnetice intense.

Debitmetre sonice (ultrasunete). Folosesc proprietăţilor materialelor privind propagarea sunetului. Sunt formate dintr-un tronson de conductă pe care sunt dispuse doi traductori (emiţător şi receptor de impulsuri) de energie sonică. Impulsurile se propagă în apă de la un traductor la celălalt, cu viteză diferită în funcţie de viteza apei. Comparând semnalul emis cu cel recepţionat, se obţine viteza apei şi debitul. Există două tipuri de debitmetre sonice: cu timp de tranzit şi cu efect Doppler [6]. Primul tip este recomandat pentru apă curată, iar al doilea pentru apă cu particule solide în suspensie. Ambele tipuri au domeniul larg de măsurare (10:1), precizie de 1-2% în capătul scalei, la primul tip şi 2-3% la al doilea tip. Instalarea traductoarelor în cazul ambelor tipuri de debitmetre poate fi realizată în două moduri: în linie (tip umed) sau cu sonde externe (tip uscat). Debitmetrele cu sonde externe nu sunt utilizabile pentru conducte din materiale fonoabsorbante (PVC, PE, azbociment). În amonte şi în aval de debitmetre este nevoie de trasee rectilinii, cu lungimi de 10D şi respectiv 5D. Debitmetrele sonice sunt mai ieftine decât cele electromagnetice pentru diametre mari, întrucât costul perechii de sonde este independent de diametrul conductei.

Pentru măsurarea debitelor sunt folosite şi sonde debitmetrice de diferite tipuri, numite şi debitmetre de inserţie (electromagnetice, cu tub Venturi, sonde Pitot-Prandtl, Annubar, cu vortex etc.). Au pierderi mici de sarcină şi precizie de 2-5%.

Contoarele pentru irigaţii sunt de tip Woltmann, constând dintr-un tronson de conductă cu flanşe la capăt în care este prevăzută o morişcă acţionată de apă, cu turaţie proporţională cu viteza apei, deci cu debitul tranzitat. De la morişcă, mişcarea se transmite cu un sistem mecanic la un contor care înregistrează volumul de apă. Partea de înregistrare este situată în mediu uscat şi poate fi uşor detaşată pentru reparaţii sau revizii. Există şi contoare proporţionale, la care morişca este amplasată pe un by-pass, iar volumul de apă este obţinut prin multiplicarea volumului sesizat de morişcă cu un coeficient (care consideră raportul dintre debitul care trece prin contor şi debitul total al conductei).

Contoarele cu morişcă au pierderi de sarcină relativ mici, iar pentru funcţionare corectă este nevoie de trasee rectiliniu în amonte de cca. 10D. Precizia de măsurare este de 2-5%.

Perfecţionările în această direcţie se referă la contoarele cu cartelă magnetică, care permit programarea volumului sau duratei de prelevare a apei.

Hidranţii tip borne de irigaţii sunt instalaţii complexe, destinate prelevării apei din reţelele de conducte sub presiune de către beneficiari. Ele constau dintr-un tub vertical în care este dispus organul de închidere şi una-patru ramificaţii (prize de apă), pe fiecare din ele fiind un regulator de presiune (cu resort), un limitator de debit (cu inel modulant din cauciuc) şi un contor cu morişcă (fig.7.19.). Fiecare beneficiar primeşte apă la presiune constantă şi dispune de debitul care-l doreşte, însă în limitele modulului prevăzut. Totodată, borna de irigaţii dă posibilitatea să fie măsurat şi facturat volumul prelevat la fiecare priză.

Unele firme constructoare, la cerere, oferă contoare cu dispozitive emiţătoare de impulsuri, utile pentru sistemele de telemetrie, telecontrol şi telecomandă, în amenajările unde distribuţia apei se face prin rotaţie.

7.2. Stabilirea capacităţii de transport şi dimensionarea reţelelor de conducte

7.4.1. Stabilirea capacităţii de transport

Modul şi relaţiile de calcul a capacităţii de transport a conductelor diferă în raport cu metoda de distribuţie a apei în perioada de vârf (de consum maxim), care poate fi realizată în două moduri: prin rotaţie sau „la cerere”.

În primul caz, sistemele de irigaţie sunt gestionate prin rotaţie în lunile iulie-august iar în restul timpului pot să fie gestionate şi la „cerere” („cerere restrânsă”), deoarece consumurile specifice de apă sunt sensibil mai mici sau gradul de utilizare al sistemului este mai redus decât în perioada de vârf.

Distribuţia prin rotaţie, ca ipoteză pentru dimensionarea reţelelor de conducte, a fost prevăzută în toate sistemele construite până în prezent în ţara noastră, rotaţia realizându-se în sectoarele de irigaţie deservite de antene.

Debitul net al conductei terţiare (antenei) este dat de relaţia:

iar (7.1)

în care:

- modulul de udare maxim al culturii cu cea mai mare normă de irigaţie lunară (l/s ha);

Sdes - suprafaţa deservită de conducta respectivă (ha).

Fig.7.19. Bornă de irigaţie [7]

a - piese de intrare cu flanşă; b – dispozitiv de

închidere; c – golire automată; d – prize de apă; f- contor de apă;g – limitator de debit;

h – regulator de presiune (reglabil);

i – racord de ieşire.

La fel ca în cazul reţelelor de distribuţie din canale deschise, Qbr se ajustează astfel ca să constituie un multiplu al debitului instalaţiei de udare prevăzute. În exploatare, rotaţia se organizează pe unităţi de rotaţie, egale ca suprafaţă şi în număr egal cu numărul instalaţiilor de udare, iar pentru un beneficiar, durata udării cu debitul modul Qm (debitul unei instalaţii de udare) preluat de la cel mai apropiat hidrant este în funcţie de suprafaţa ce o deţine şi se determină în acelaşi mod ca în cazul rotaţiei pe canale deschise. În mod analog se determină şi durata turului de udare.

Distribuţia apei “la cerere ” este aplicată în special în Franţa unde, de altfel, a fost introdusă pentru prima oară, în sistemele mari din sudul ţării şi, într-o oarecare măsură, s-a extins şi în alte ţări din Europa (Italia, Spania, Germania ş.a).

Permite beneficiarilor agricoli să ude fără constrângerile specifice distribuţiei prin rotaţie şi fără nevoia amenajării unor rezervoare de compensare proprii, ca în cazul distribuţiei continue. În schimb, debitele de dimensionare a reţelelor de distribuţie sunt sensibil mai mari decât la celelalte metode, ceea ce conduce şi la investiţii mai mari. Dă rezultate bune în zone cu culturi intensive sau situate în apropierea oraşelor şi unde disponibilităţile hidrice ale surselor nu sunt limitate. De asemenea, impune ca apa preluată din reţea să fie contorizată, iar debitul prizelor beneficiarilor să fie limitat (folosind borne de irigaţie dotate şi cu limitatoare de debit).

Calculul debitelor de dimensionare în cazul distribuţiei la cerere diferă fundamental faţă de distribuţiile prezentate anterior.

El se bazează pe admiterea unei anumite probabilităţi de funcţionare simultană a prizelor, şi pe utilizarea metodelor statistice.

Elementele iniţiale care trebuie ştiute sau impuse sunt:- suprafaţa deservită în aval de secţiunea de calcul, S;- numărul total de prize din reţea pe suprafaţa deservită n şi debitul Qm al unei prize (o

priză este reprezentată de o gură de alimentare sau branşament);- norma de udare lunară maximă cu asigurarea de calcul de 20% ( );Dacă se impune timpul efectiv de udare în luna de vârf T' şi se notează cu T numărul de

zile ale lunii, randamentul de utilizare al conductei rezultă .Plecând de la aceste elemente, se calculează:

- Debitul fictiv continuu în luna cu cerinţe maxime: ; (7.2)

- Debitul mediu al conductei: , (7.3) unde Q

este debitul fictiv continuu în luna cu cerinţe maxime de apă;

- Volumul de apă distribuit de o priză: ; (7.4)

- Durata medie de funcţionare a unei prize în luna cu cerinţe maxime:

; (7.5)

- Probabilitatea elementară de funcţionare a unei prize este raportul între debitul specific continuu înmulţit cu suprafaţa irigată şi suma debitelor tuturor prizelor înmulţită cu randamentul de utilizare a conductei:

(7.6)

iar probabilitatea de nefuncţionare este de .Inginerul francez R. Clément [2] a pornit de la recunoaşterea faptului că probabilitatea de

funcţionare a prizelor din zona deservită de o conductă este un fenomen aleator care se

caracterizează printr-o distribuţie binomială discretă şi pentru care, relaţiile între elementele caracteristice sunt: media şi abaterea medie pătratică

Considerând că numărul (n) de prize este relativ mare, s-a asimilat distribuţia binomială cu distribuţia normală (Gaussiană) caracterizată prin ecuaţia pentru probabilitatea totală de funcţionare a cel mult "k" prize:

(7.7)

unde: (7.8)

Această asociere s-a realizat având în vedere că probabilitatea totală în cazul distribuţiei normale este întabelată şi deci uşor de calculat.

Pentru distribuţia normală, numărul "k" de prize care garantează o probabilitate totală de funcţionare P=F(k) se calculează cu relaţia:

Dacă în această relaţie se înlocuiesc μ şi σ cu expresiile lor pentru distribuţia binomială, se obţine prima formulă a lui R. Clément

(7.9)unde U(P) este o funcţie a probabilităţii totale prefixate de a avea "k" prize deschise.

Valorile U(P) pentru intervalul de probabilitate care interesează irigaţia sunt prezentate în tabelul 7.3.

Tabel 7.3Valorile U(P) pentru intervalul probabilităţilor totale P de interes pentru irigaţie

U(P) Probabilitatea totală (calitatea de funcţionare a reţelei)P

0,734 0,7000,842 0,8000,282 0,9001,645 0,9502,054 0,9802,327 0,9902,575 0,9953,090 0,999

Probabilitatea totală P mai este numită şi calitate de funcţionare a reţelei.Debitul de dimensionare este dat de relaţia:

(7.10)sau

(7.11)

Dacă se extrage np din expresia stabilită anterior a probabilităţii "p" de funcţionare a unei prize [7, 6]şi se înlocuieşte în relaţia (7.11), se obţine:

(7.12)

Aceasta este o altă formă a relaţiei lui Clément, în care se regăsesc elementele impuse iniţial, respectiv debitul fictiv continuu Q, randamentul de utilizare al conductei r, numărul de prize deservite n şi debitul modul al unei prize Qm.

Ecuaţia de mai sus este folosită pentru suprafeţe relativ mici şi în cazul când toate prizele au acelaşi debit modul Qm (prize uniforme de aceeaşi capacitate). Deşi are unele limite (ex. probabilitatea elementară p este considerată constantă pentru toate prizele) relaţia 7.12 este preferată pentru simplitatea de aplicare a ei.

Pentru reţele relativ mari, cu mai multe mărimi de prize (diferite ca debit modul Qm), se foloseşte a doua relaţie a lui Clément având expresia:

(7.13)

în care:ni este numărul de prize de tipul i, adică cu debitul Qmi şi probabilitatea de funcţionare pi,

aflate în aval de tronsonul de calcul;qi = 1 - pi este probabilitatea de nefuncţionare a unei prize de tipul i.

Exemplu de calculSe consideră o conductă secundară care deserveşte 4 conducte terţiare, acestea din urmă deservind fiecare

câte 30 ha şi având căte 7 hidranţi, fiecare hidrant cu o singură priză (branşament) pentru echipament de udare prin aspersiune. Suprafaţa deservită de conducta secundară este de 120 ha, iar numărul total de prize n = 28. Randamentul de utilizare al conductei se consideră r = 20/24 = 0,83 , debitul modul al unei prize Q m= 15 l/s, norma de irigaţie lunară maximă cu asigurarea de 20% este m1 =1400 m3/ha.

Debitul fictiv continuu rezultă:

l/s

Dacă se adoptă calitatea de funcţionare de 0,95 (respectiv 95%), pentru care, din tabelul 7.3. corespundeU(P) = 1,645 , debitul în ipoteza distribuţiei la cerere rezultă:

l/s.

7.4.2. Dimensionarea reţelelor de conducte [5]Calculul diametrelor optime se face pe ansamblul plotului (reţea de conducte plus staţie de

pompare), punând condiţia de minimizare a cheltuielilor anuale compuse din amortismente ale investiţiei iniţiale şi cheltuieli energetice pentru acoperirea pierderilor de sarcină. Metodele de rezolvare a problemei sunt: programare liniară, metoda continuă şi metoda discontinuă.

Metoda programării liniareAre în vedere funcţia obiectiv de forma:

(7.14)

cu următoarele restricţii:a) variabilele independente trebuie să fie nenegative:

(7.15)

b) suma lungimilor sectoarelor de calcul pe un tronson proiectat trebuie să fie egală cu lungimea tronsonului respectiv:

(7.16)

c) în nodurile defavorabile trebuie îndeplinită condiţia de asigurare a presiunii de serviciu impuse:

(7.17)

în care: jp – număr nod capăt aval;jd – număr nod considerat defavorabil;ntrp – numărul tronsoanelor proiectate;nnd – numărul nodurilor considerate defavorabile;tjd – numărul traseului apei până la nodul defavorabil jd;i – număr material conductă din seria de materiale;nmdjp – numărul materialelor diferite considerate pentru tronsonul proiectat care soseşte în

nodul jp al reţelei;ki – poziţia diametrului în seria de diametre nominalizate, material numărul i;k1i, k2i – poziţia inferioară, respectiv superioară, care delimitează seria diametrelor

considerate din materialul numărul i;cjp,i,ki – costul unitar al conductei de pe tronsonul care soseşte în nodul jp, din materialul

numărul i, cu diametrul de pe poziţia k din seria de diametre normalizate;xjp,i,ki – lungimea sectorului de pe tronsonul care soseşte în nodul jp, din materialul numărul I,

cu diametrul de pe poziţia k din serie;cSPP – cota anuală de amortizare a SPP;piSPP – cota anuală a cheltuielilor de întreţinere a SPP;HSPP – presiunea la SPP;Ctjd – cota terenului în nodul jd;Psjd – presiunea de serviciu impusă în nodul jd;CtSPP – cotă nivel aspiraţie la SPP;hrj – suma pierderilor de sarcină pe tronsoanele existente aparţinând traseului tjd.

Pentru calcule mai precise, cota de amortizare se înlocuieşte cu factorul de recuperare al capitalului, expresia acestuia fiind dată în cap.XII (relaţia 12.54):

De asemenea, la calcul cheltuielilor energetice anuale pentru pompare, se va lua în considerare factorul de escaladare a preţului energiei (cap.XII, rel. (12.59)).

7.4.3. Analiza regimului presiunilor din reţea şi stabilirea materialului pentru conducteUn criteriu important la alegerea tipului de tuburi este reprezentat de presiunea limită.După operaţia de dimensionare sau concomitent, se stabilesc cotele piezometrice şi

presiunile în nodurile reţelei, la extremităţile aval ale antenelor şi la SPP. Aceste presiuni corespund unui regim de funcţionare care satisface debitele maxime de calcul. Presiunea hidrodinamică la debit maxim (Phd) este egală cu diferenţa între cota piezometrică la debit maxim şi cota terenului (CT).

Pe terenuri accidentate, cu diferenţe mari de nivel în limitele unui plot sau chiar ale unui tronson, în zonele joase pot să se manifeste presiuni statice depăşind pe cele de regim. Presiunea statică (Phs) la debit nul, este presiunea normală înregistrată în reţea, în cazul unei perioade de neirigare:

(7.20)în care: Cp.SPP – cota piezometrică la SPP

Limita de folosire a conductelor rezultă din condiţia:

(7.21)unde:

HS – suprapresiunea accidentală (lovitura de berbec) creată în reţeaua de conducte;PL – presiunea limită de lucru a diverselor tuburi care se folosesc.

Având în vedere cele arătate mai sus, este necesar ca diagrama de variaţie a presiunilor în reţea să fie analizată atât pentru regim dinamic de consum şi debite maxime în reţea, cât şi pentru regim static, de consum nul (fig.7.20).

7.4.4. Întocmirea profilelor longitudinale şi transversale ale conductelorProfilele longitudinale constituie piesele desenate care sunt necesare pentru materializarea

reţelei de conducte. Pe ele se reprezintă: cotele terenului, cotele axului conductei; cotele fundului tranşeei, cotele piezometrice şi presiunile disponibile. De asemenea, pe fiecare tronson se înscriu elementele geometrice şi hidraulice: debitul maxim, viteza apei, panta conductei, diametrul nominal, materialul.

Adâncimea de îngropare se stabileşte astfel ca de la generatoarea superioară până la suprafaţa terenului să fie minim 0,6 m în cazul conductelor de PREMO şi 1,10 m în cazul celor de azbociment. Adâncimea maximă este condiţionată de posibilităţile utilajelor cu care este executată săpătura (de obicei, 1,6-1,8 m).

Panta conductei se reglează după panta terenului, astfel ca de-a lungul ei să fie menţinută o adâncime aproximativ constantă, însă fără a avea prea multe puncte înalte şi puncte joase, unde să apară necesitatea amplasării dispozitivelor de aerisire-dezaerisire, respectiv a vanelor de golire. Cerinţele unei bune funcţionări (evacuarea aerului la punerea sub presiune şi golirea conductei în perioada rece sau în cazul avariilor) impun ca panta conductei să aibă valoarea minimă de 0,1÷0,2%.

Tranşeea poate fi cu taluz înclinat (în cazul terenurilor cu stabilitate redusă, nisipoase sau în cazul unor adâncimi mari de pozare) sau cu taluz vertical.

Bibliografie

[1] Blidaru, V., Wehry. A., Pricop, Gh. –Irigaţii şi drenaje. E.D.P., Buc., 1981.[2] Clement, R. – Methodes des calculs des projets de reseaux de distribution d’eau d’irrigation

sous pression. France Coll. d’irrig. et du drain, 1971[3] FAO – Irrigation Giudelines on CD-ROM. 12, 2001.[4] Kleps, C. – Debitmetria în sistemele de irigaţii, Rev. de propagandă tehnică agricolă, 1986.[5] Pricop, A., Berbeci, V., Cismaru, C., Grosu, M.. – Metodă şi program de calcul pentru

dimensionarea optimă a reţelelor din conducte destinate distribuirii apei de irigaţii . Rev. Hidrotehnica, 40, 1995.

Fig.7.20. Diagrama presiunilor în reţeaua

de conducte

[6] Repogle, J.A. – Some observations on irrigation flow measurement at the end of the millenium. Rev. Applied Eng. in agriculture, vol.18, No.1, 2002.

[7] xxx – Prospecte de la compania Bayard – Franţa

8. IRIGAŢIA PRIN SCURGERE LA SUPRAFAŢĂ

8.1. Metode de udare şi fazele procesului de udare

Pe marea majoritate a suprafeţelor irigate pe glob sunt folosite tehnici gravitaţionale, atât în ţări dezvoltate (în SUA pe 60-70% din cele 25 milioane hectare irigate), cât şi în cele în curs de dezvoltare.

Caracteristic acestei metode este distribuţia apei pe teren folosind forţa gravitaţională (care acţionează în sensul în care descresc cotele acestuia), pe elemente de udare de tipul bazinelor, fâşiilor sau brazdelor. Solul este atât mediu de infiltraţie cât şi element de transport al apei.

Amenajările pentru această metodă de irigaţie necesită investiţii iniţiale mai mici decât pentru celelalte metode. Totuşi, dacă condiţiile de microrelief sunt dificile, impunând volume mari de terasamente pentru nivelarea terenului, investiţiile iniţiale se măresc considerabil şi reduc diferenţele din acest punct de vedere între irigaţia prin scurgere la suprafaţă şi celelalte metode.

Concomitent cu avansul apei la suprafaţa solului pe elementele de udare, are loc şi infiltraţia acesteia în sol în zonele deja acoperite cu apă.

Funcţie de felul elementelor de udare, se disting următoarele metode de udare: pe brazde şi corugaţii; prin revărsare în bazine şi pe plane înclinate; pe fâşii.

Udarea pe brazde se realizează prin scurgerea apei pe canale mici (brazde), caracterizate printr-o secţiune triunghiulară, trapezoidală sau parabolică, de lungimi variabile (de la 20 m până la 600 m) şi distanţate între ele funcţie de textura solului şi de cerinţele culturii irigate. Metoda este folosită pentru culturile de câmp prăşitoare, culturi de legume (rânduri distanţate), plantaţii viticole şi pomicole.

Corugaţiile reprezintă brazde însămânţate pe tot perimetrul, de adâncime mai redusă (10-15 cm), folosite – în special în SUA – la irigarea culturilor semănate în rânduri dese (lucerna, în special).

Udarea pe fâşii constă în revărsarea apei pe fâşii delimitate prin diguleţe de pământ, având pantă continuă în direcţia de scurgere a apei. Lungimea fâşiilor este de 100-800 m, iar lăţimea de 3-30 m. Fâşiile sunt fără pantă transversală. În mod normal, în capătul aval sunt înfundate pentru a preveni scurgerea. Metoda este recomandată pentru culturi semănate în rânduri dese. Nu este folosită în ţara noastră şi de aceea nu va fi analizată în continuare.

Udarea prin revărsare în bazine presupune organizarea terenului în bazine (parcele) delimitate prin diguleţe din pământ sau elemente prefabricate. În cazul parcelelor orezăriilor, unde este folosită această metodă, fundul parcelelor se nivelează în plan orizontal. Această metodă este recomandată pentru solurile cu capacitate de infiltraţie mică – medie şi terenuri cu pante mici şi microrelief relativ uniform. Suprafaţa bazinelor este de maxim 16-20 ha.

Udarea pe plane înclinate constă în revărsarea apei direct din rigolele de alimentare(orizontale sau înclinate) pe terenurile situate la cote mai joase, frontul de revărsare având lăţime de câteva zeci de metri. Este folosită pentru irigarea păşunilor şi fâneţelor, cu apa derivată din pâraie, reprezentând o tehnică cu tradiţie veche în zona localităţilor Lisa-Berivoi-Sâmbăta-Făgăraş).

Fazele procesului de irigaţie prin scurgere la suprafaţă (fig.8.1.) sunt:

a. de la începerea alimentării până ce apa ajunge în capătul aval, are loc faza de avans în timpul tav, reprezentată, în fig.8.1., prin curba de avans. Poziţia curbei de avans depinde de mărimea debitului de alimentare, panta terenului pe direcţia scurgerii apei, rata infiltraţiei apei în sol şi de rugozitatea elementelor de udare;

b. după ce apa a ajuns în capătul aval, alimentarea cu apă continuă un timp tn,

Fig.8.1. Fazele procesului de irigaţie prin scurgere la suprafaţă

corespunzător timpului necesar pentru ca şi aici să se infiltreze norma de udare propusă /faza de înmagazinare a apei);

c. după acest interval, se întrerupe alimentarea şi se remarcă un interval de timp în care se infiltrează apa din capătul amonte tI şi apoi începe retragerea apei de pe brazdă, într-un timp tr, (faza de retragere). Forma şi poziţia curbei de retragere este influenţată de aceleaşi elemente ca şi în cazul curbei de avans.

Elementele iniţiale specifice metodei de irigaţie prin scurgere la suprafaţa terenului sunt:- norma de udare, adică volumul de apă pentru completarea rezervei de apă pe

adâncimea stratului activ al solului până la capacitatea de câmp, calculată în m 3/ha sau ca strat de apă, în mm;

- panta terenului pe direcţia elementelor de udare, care influenţează viteza de avans a apei şi celelalte elemente hidraulice (debitul maxim de alimentare, durata de avans a apei ş.a);

- rugozitatea elementelor de udare;- condiţiile pedologice referitoare la grosimea solului, textura lui, capacitatea de

infiltraţie. Solurile subţiri sunt improprii, în general, pentru irigaţia prin scurgere la suprafaţă, care ar avea un randament redus şi o uniformitate scăzută. În schimb, terenurile cu microrelief uniform şi soluri profunde asigură condiţiile pentru a se iriga cu randamente şi uniformitate superioare.

Caracteristica solului privind infiltraţia apei prezintă o importanţă de prim ordin pentru irigaţia prin scurgere. Acest fenomen prezintă însă mari variaţii în timp şi spaţiu, ceea ce îngreuiază proiectarea sistemelor de irigaţie prin metoda scurgerii la suprafaţă (nu sunt rare cazurile când se constată variaţii de la 1 la 10 în cadrul unei parcele). Da aceea, proiectarea elementelor de udare trebuie precedată de măsurători ale vitezei de infiltraţie (cu infiltrometre tip Munz-Laine, tip rame ş.a) în condiţiile fiecărei parcele care se va iriga şi în perioade când umiditatea solului este la nivelul plafonului minim. În urma prelucrării rezultatelor măsurătorilor de infiltraţie, se definesc parametrii curbei infiltraţiei cumulate, care are ecuaţia:

(8.1)în care:

F este infiltraţia cumulată (mm);T - timpul cât apa este în contact cu solul;a, b şi c - constante specifice fiecărui tip de sol.

Metoda care se prezintă în continuare pentru proiectarea elementelor de udare elaborată de Serviciului de conservarea solului din SUA, are în vedere exprimarea infiltraţiei prin curbe tip, redate în graficul din fig.2.5, ale căror parametri sunt în tab.8.1.

Modul de stabilire a tipului curbei de infiltraţie a fost arătat anterior (par.2.4.).

Tabel 8.1.Parametrii curbelor de infiltraţie

Numărul curbei a b c f g0,10 (2,5 mm/h) 0,6198 0,661

7,00

7,25 1,251 . 104

0,30 (7,5 mm/h) 0,9246 0,720 7,61 1,904 . 104

0,50 (12,5 mm/h) 1,1960 0,748 7,97 2,556 . 104

1,00 (25 mm/h) 1,7860 0,785 8,86 4,188 . 104

1,50 (37,5 mm/h) 2,2840 0,799 9,76 5,819 . 104

2,00 (50 mm/h) 2,7530 0,808 10,65 7,451 . 104

Parametrii f şi g sunt specifici avansului apei în cazul irigaţiei pe brazde.

8.2. Udarea pe brazde

Udarea pe brazde este recomandată pentru soluri cu textură medie şi medie-grea, cu o capacitate ridicată de înmagazinare a apei, care pot asigura o infiltraţie bună, atât în direcţie verticală cât şi laterală. Solurile nisipoase nu se pretează la aplicarea acestei metode de udare, deoarece infiltraţia, preponderent verticală, impune distanţe mici între brazde, lungimi reduse de brazde, durate mici de alimentare şi productivitate redusă a udătorilor, ca şi riscul unor pierderi însemnate de apă prin percolare. Se preferă terenurile cu pante mici, 1-10‰ (optim fiind intervalul 3-8‰) şi microrelief uniform, care determină cerinţe reduse de nivelare. Pe terenurile cu pante de 10-20% se folosesc brazde de contur, urmărind aproximativ curbele de nivel.

Pentru prevenirea eroziunii solului, panta acestora nu va depăşi o valoare maximă dată de relaţia:

(%) (8.2)

în care:P30 este înălţimea ploii (mm) cu durata de 30 minute şi cu frecvenţa (perioada de repetiţie) de

2 ani.

Pe soluri cu rezistenţă mai mare la eroziune, panta maximă poate fi mărită cu 25%.

Avantajele udărilor pe brazde sunt următoarele:- consum redus de energie în procesul de udare;- investiţia specifică iniţială este relativ mică în cazul în care terenul nu necesită lucrări de

nivelare de volum mare iar reţeaua de distribuţie este realizată din canale necăptuşite;- se asigură un randament bun al udărilor, dacă apa este distribuită corect şi terenul este

bine nivelat;- permite rotaţia culturilor de la an la an pe acelaşi teren, fără modificări esenţiale ale

amenajării terenului;- brazdele reprezintă un excelent mijloc pentru drenajul de la suprafaţa terenului, necesar în

zonele umede cu exces de apă în perioada rece.Pentru a valorifica mai bine precipitaţiile, este bine să se irige pe rânduri alternând de la o

udare la alta, solul rămânând după udare cu o capacitate de reţinere mai mare (pentru a reţine precipitaţiile care intervin uneori după udări) decât dacă se irigă simultan pe toate brazdele; de asemenea, viteza de infiltraţie este mai mare în brazdele nefolosite.

Dezavantaje şi limite de folosire- necesită o nivelare bună a terenului, care, în condiţii de microrelief neuniform, măreşte

simţitor investiţia iniţială;- randamentul udărilor este mai redus, decât în cazul aspersiunii şi irigaţiei localizate,

datorită pierderilor prin percolare şi prin capătul aval al brazdelor;- există pericolul de eroziune a solului în zone cu pante mari şi cu precipitaţii de intensitate

mare iar în zonele de luncă pot fi inundate culturile dacă intervin precipitaţii însemnate după udare;

- volumul de manoperă pentru aplicarea udărilor se măreşte în cazul brazdelor scurte sau când este necesară reglarea atentă a debitului (la udări cu debit variabil sau în reprize);

- sărurile din sol sau din apa de irigaţie se concentrează pe coamele dintre brazde şi stresează plantele, afectând producţia.

8.2.1. Elemente tehnice şi indici de calitate

Elementele tehnice sunt reprezentate de: lungimea brazdei, debitul de alimentare şi variaţia lui în timpul udării (regimul de alimentare al brazdelor), distanţa dintre brazde, secţiunea transversală a brazdelor, şi, eventual, existenţa unui sistem de colectare şi recirculare a apei scurse din brazde. Stabilirea acestor elemente are în vedere panta terenului pe direcţia brazdelor (după operaţia de nivelare), condiţiile de infiltraţie a apei în sol, cultura irigată, distanţa dintre rânduri şi alţi factori.

Calitatea udării este caracterizată de doi indici: a) randamentul (eficienţa) udării şi b) uniformitatea udării.

Randamentul udării este raportul dintre norma de udare netă (realizată pe adâncimea utilă de udare) şi norma de udare brută (măsurată la intrarea în brazdă). Randamentul este cu atât mai mare cu cât pierderile de apă prin percolare şi prin scurgere (din capătul aval al brazdelor) sunt mai mici. Aceste pierderi şi deci şi randamentul udării variază, pentru acelaşi sol, în funcţie de raportul tav/tn. Dacă acest raport creşte, pierderile prin percolare se măresc, însă se reduc scurgerile de apă în capătul aval al brazdelor. De asemenea, o dată cu creşterea raportului t av/tn

randamentul udării creşte până la un maxim, după care începe să descrescă uşor.Uniformitatea udării se referă la variabilitatea adâncimii de umezire de-a lungul brazdei şi

poate fi exprimată prin raportul dintre norma netă şi norma infiltrată în sol sau prin coeficientul de uniformitate dat de Christiansen. Pentru ca udarea să fie uniformă ar trebui ca durata infiltraţiei (tinf în fig.8.1.) să fie de aceeaşi mărime de-a lungul brazdei. Rezultă, de aici, că o uniformitate bună se obţine atunci când curba de avans are pantă mică, adică avansul apei este rapid, deci pe terenuri cu pante mari, soluri cu capacitate mică de infiltraţie, debite de alimentare mai mari şi rugozitatea hidraulică a brazdelor cât mai mică.

Lungimea brazdelor pentru a asigura mecanizarea lucrărilor agricole, trebuie să fie cât mai mare, însă obţinerea de randamente şi uniformităţi bune se realizează dacă brazdele sunt mai scurte. Astfel, lungimea brazdelor trebuie să fie un compromis, care să satisfacă ambele cerinţe. Dacă există mână de lucru ieftină sau suficientă pentru udare, pot fi folosite brazde mai scurte, ca şi în cazul în care se irigă o varietate de culturi pe o suprafaţă mică. Se recomandă ca lungimea brazdelor să fie stabilită în raport cu textura solului şi panta terenului (tab.8.2.)

Tabel 8.2.Lungimea maximă (m) a brazdelor funcţie de panta terenului, textura solului şi mărimea normei de udare

Textura solului

Norma de udare(m3/ha)

Panta brazdei (‰)0,5 1 2 3 5 10 15 20

Argiloasă 750 300 340 370 400 400 280 250 2201500 400 440 470 500 500 400 340 270

Lutoasă 500 120 180 220 280 280 250 220 1801000 270 340 370 400 370 300 280 250

Nisipoasă 500 60 90 120 150 120 90 80 60750 90 120 190 220 190 150 120 90

Debitul de alimentare al brazdei influenţează considerabil calitatea udării. Pe măsură ce creşte debitul, se îmbunătăţeşte uniformitatea udării însă randamentul udării scade (în cazul unui regim de alimentare cu debit constant, producându-se pierderi mari prin scurgere în capătul aval). Dacă se folosesc sisteme de alimentare cu debit variabil (ex: cut-back) sau se colectează apa scursă din brazde, randamentul se îmbunătăţeşte semnificativ, fiind posibilă folosirea unor debite iniţiale mari.

Distanţa dintre brazde este impusă de tehnologia culturii şi trebuie adaptată pentru a realiza o bună infiltraţie în spaţiul dintre două brazde vecine, unde sunt rădăcinile plantelor, ca şi funcţie de echipamentele agricole disponibile pentru deschiderea brazdelor. În condiţiile solurilor nisipoase, distanţa dintre brazde este de 0,4-0,6 m, pentru solurile normale este 0,8-1,0 m crescând până la 1,0-1,20 în cazul solurilor argiloase. La plantaţiile pomicole sau viticole, brazdele sunt amplasate în apropierea fiecărui rând de plante.

Brazdele cu secţiune triunghiulară au 10-20 cm adâncime şi deschiderea de 20-30 cm. În cazul culturilor cu rădăcini superficiale, în special în faza de germinaţie se folosesc brazde de

adâncime redusă 10-15 cm. Forma parabolică cu adâncimea de 15-20 cm este folosită pentru solurile cu capacitate mică de infiltraţie. Brazdele superficiale, de mică adâncime, necesită o bună nivelare a terenului încât să aibă aceeaşi adâncime pe toată lungimea pentru a preveni ieşirea apei din ele. De asemenea, au fost experimentate, cu bune rezultate, brazde cu profil trapezoidal, compactate mecanizat, care au capacitate de transport mărită.

8.2.2. Calculul elementelor brazdelor

Proiectarea amenajării începe după ce au fost efectuate studii privind solul, relieful (ridicarea topografică cu limitele suprafeţei), echipamentul agricol disponibil pentru deschiderea brazdelor, experienţa în exploatarea unor astfel de amenajări şi preferinţele proprietarului de teren.

Studiile pedologice vor fi orientate asupra caracteristicilor infiltraţiei apei şi a capacităţii de înmagazinare a ei în sol, elemente care, împreună cu cultura ce va fi irigată, vor conduce la stabilirea normei de udare şi a tipului de brazde.

Pe planul topografic se stabileşte direcţia şi panta brazdelor, ca şi lungimea lor, care va respecta limitele terenului.

Utilajul agricol ce va fi utilizat va impune distanţa dintre brazde şi capacitatea lor de transport.

Proiectarea amenajării necesită următoarele elemente obţinute prin studii: curba de infiltraţie, curba de avans şi curba de retragere a apei, rugozitatea canalului brazdei, infiltraţia în raport cu perimetrul udat al brazdei. Curba de avans se determină la a doua udare din sezon, pentru mai multe debite de alimentare (cu cât acest debit este mai mare, cu atât avansul apei se face într-un timp mai scurt şi invers).

Limite la stabilirea unor elemente tehnice- debitul de alimentarea brazdei să nu depăşească valoarea debitului eroziv, dat de relaţia:

(8.3)

unde: I este panta brazdelor (m/m).- debitul de alimentare să nu depăşească capacitatea de transport (Qmax.tr) care este impusă de dimensiunile şi forma secţiunii transversale, de pantă şi rugozitatea hidraulică:

(l/s) (8.4)unde: S este secţiunea transversală a brazdei (m2).- durata de parcurgere de către şuvoiul de apă a lungimii brazdei va fi aproximativ egală cu durata necesară pentru infiltrarea în sol a normei de irigaţie prevăzute (acest element se determină aşa cum se arătă mai departe);- viteza apei în brazdă să nu depăşească 0,15 m/s pentru soluri erozive şi 0,18 m/s pentru celelalte. La determinarea vitezei şi a înălţimii apei în brazdă, funcţie de secţiunea transversală impusă şi de pantă, se foloseşte coeficientul lui Manning cu valori de 0,04 pentru brazde şi 0,1 pentru corugaţii;- timpul de retragere a apei din brazde (considerat de la încetarea alimentării) depinde de debitul de alimentare, lungimea, forma şi panta brazdei. Dacă panta este peste 0,05‰, acest timp este relativ mic şi poate fi neglijat. În situaţiile când panta este mai mică decât 0,05‰, timpul de retragere este mare, ceea ce are ca rezultat o creştere a duratei disponibile pentru infiltraţie şi de aici, pierderi mari prin percolaţie în adâncime.

Tipurile de brazde folosite în practică sunt:

- brazde înclinate, deschise în capătul aval (cu sau fără recircularea apei care se scurge în capătul aval),

- brazde orizontale înfundate.Alimentarea poate fi făcută cu:a) debit constant;b) debit variabil (cut back);c) în reprize (perioadele de alimentare alternând cu perioade de oprire);d) debit descrescător (sistem cablegation - „cablu şi piston”).

Aşa cum se arată în tab.8.3., metoda de alimentare a brazdelor are influenţă considerabilă asupra randamentului şi uniformităţii udărilor cu efecte directe asupra consumului de apă şi respectiv asupra nivelului producţiilor agricole.

Tab.8.3.Randamentul şi uniformitatea udărilor funcţie de metoda de alimentare

Metoda de alimentare Randamentul udării (%)

Uniformitatea udării (%)

Irigaţie tradiţională 52 55Alimentare cut-back (variabil în două trepte) 60 81-84Alimentare cu debit reglabil descrescător (cu conductă de udare cu cablu şi piston)

79 80

Alimentare intermitentă (în reprize) 72 95

Proiectarea brazdelor (după metoda USDA-SCS) se va face folosind relaţii între lungimea, debitul, durata de alimentare, mărimea percolaţiei, mărimea scurgerii la suprafaţă (din capătul aval al brazdelor), randamentul udării şi elementele impuse sau cunoscute, ca: norma de udare, rata infiltraţiei în sol, panta brazdei, distanţa între brazde [1].

Apa infiltrată pe unitatea de lungime a brazdei se va calcula numai pentru zona în contact cu apa, adică pentru perimetrul udat, însă, deoarece infiltraţia se produce şi în direcţie orizontală, perimetrul va fi majorat cu un coeficient.

Perimetrul udat corectat se calculează cu relaţia empirică:

(8.5)

în care:P este perimetrul udat corectat (m);Q - debitul de alimentare (l/s);I - panta brazdei (m/m);n - coeficientul de rugozitate după Manning.

Timpul necesar apei să avanseze de-a lungul brazdei este dat de relaţia:

(8.6)

unde:tav este timpul de avans (min);x - distanţa (m) de la capătul amonte al brazdei la punctul cosiderat (xmax=L);

(8.7)

f şi g - coeficienţii avansului care depind de familia de curbe de infiltraţie ce caracterizează solul respectiv (prezentată în tabelul 8.1.);

Q - debitul de alimentare al brazdei (l/s);I - panta brazdei (m/m).

Distanţa maximă de avans se obţine când rata infiltraţiei de-a lungul brazdei egalează debitul de alimentare, însă, deoarece funcţia infiltraţiei descreşte monoton, această condiţie de egalitate nu este atinsă niciodată. Practic când ele devin aproximativ egale, se poate considera că s-ar obţine distanţa maximă.

8.2.2.1. Calculul elementelor brazdelor înclinate, deschise în aval,

alimentate cu debit constantTimpul disponibil pentru infiltraţie în orice punct de pe brazdă este egal cu timpul de

alimentare minus timpul necesar pentru avansul apei până în punctul respectiv plus timpul cât apa mai rămâne în brazdă după ce s-a întrerupt alimentarea (v.fig.8.1.).

(8.8)unde: tinf este timpul disponibil pentru infiltraţia apei într-un punct la distanţa x de la punctul de alimentare al brazdei; ta – durata de alimentare; tI – durata necesară infiltraţiei apei din brazdă, în capătul amonte, imediat după încetarea alimentării cu apă; tr – timpul de retragere a apei de pe brazdă.

Pentru brazde înclinate deschise la capăt, când alimentarea brazdei se realizează cu debit constant sau variabil, duratele tI şi tr sunt reduse şi pot fi neglijate.

Aşadar, pentru astfel de cazuri:

(8.9)

unde ta este introdus în minute.(8.10)

tn fiind timpul necesar pentru infiltraţia în sol a normei de udare.

Timpul mediu disponibil pentru infiltraţia apei pe lungimea brazdei, L, rezultă prin integrarea ecuaţiei (8.9) între limitele 0 şi L şi prin împărţirea rezultatului la L:

[min] (8.11)

Cantitatea de apă introdusă în brazdă (norma brută) este:

(mm) (8.12)

unde:d - distanţa dintre brazde (m);ta - este în minute; Q în l/s.

Infiltraţia cumulată se exprimă ca strat de apă echivalent pe distanţa dintre brazde şi unitatea de lungime prin ecuaţia:

(8.13)

unde:h este stratul de apă infiltrat echivalent (mm);t - timpul (min);a, b, c - coeficienţii curbei de infiltraţie ce caracterizează solul (tabel 8.1.).

Timpul necesar pentru infiltraţia unei norme nete de udare propuse mn rezultă din ecuaţia (8.13) înlocuind h = mn.

(8.14)

Stratul mediu de apă infiltrat (h(0-L)) pe lungimea brazdei se obţine din ecuaţia (8.13) în care se înlocuieşte t = t(0-L).

Pierderea prin scurgere la suprafaţă (s) poate fi determinată cu diferenţa dintre cantitatea de apă brută introdusă în brazdă (hbr) şi cantitatea medie infiltrată h(0-L).

(mm) (8.15)

Pierderile prin percolaţie în adâncime vor fi:

(mm) (8.16)

Randamentul udării este:

(%) (8.17)

Exemplu de calcul pentru brazde înclinate deschise în aval, alimentate cu debit constant

Se dau:- ecuaţia infiltraţiei (pentru curba de infiltraţii tip 0,3)

F = 0,025 t0,720 + 7 (respectiv a = 0,09246; b = 0,720; c = 7,de asemenea, f = 7,61 şi g = 1,904 . 104)

- panta I = 0,005 m/m- lungimea brazdelor L = 400 m- distanţa între brazde d = 0,70 m- coeficientul de rugozitate n = 0,04- norma de udare m = 80 mm- debitul de alimentare Q = 1 l/s < Qmax.er = 0,0063/0,05 = 1,26 l/s.

Scurgerea de suprafaţă este:

Percolaţia este:

şi randamentul udării:

8.2.2.2. Calculul elementelor brazdelor înclinate, deschise în aval,alimentate cu debit variabil

Avantajul alimentării cu debit variabil constă în reducerea pierderilor de apă produse prin scurgere la suprafaţă şi creşterea semnificativă a randamentului udărilor, până la 85-90%.

Procedeul se foloseşte în special pentru solurile având curbe de infiltraţie mai mici decât cele din familia 1,0.

Dacă scurgerea de suprafaţă din brazde poate fi refolosită, el nu mai este recomandabil datorită volumului de muncă şi complexităţii cerută de reglarea debitului brazdelor.

Brazdele se alimentează în primă fază cu debit iniţial mare, iar, după un timp, acesta se reduce la o valoare de regim (reprezentând 1/2, 1/3 sau 2/3 din debitul iniţial).

Gradul de reducere a debitului de alimentare în faza a doua a udării este o opţiune a proiectantului.

Pentru cazul când debitul se reduce la jumătate, în momentul când şuvoiul de apă a avansat către capătul aval al brazdelor se dau următoarele relaţii de calcul.

- Timpul de avans se calculează cu relaţia dată anterior (8.6) folosind debitul iniţial Q. Perimetrul udat corectat, P1, se determină cu relaţia (8.5), introducând debitul Q/2 în loc de Q.

- Timpul necesar pentru infiltraţia normei nete (tn) la distanţa L se calculează cu relaţia (8.14) în care se substituie P cu P1.

- Timpul mediu pentru infiltraţie (to med) în perioada de avans este egal cu valoarea absolută a termenului al doilea din relaţia (8.11).

- Infiltraţia medie în condiţii de alimentare cu debit variabil este suma infiltraţiei din prima fază (realizată cu debit iniţial), cu cea din faza a doua (în care debitul a fost redus la jumătate din cel iniţial):

(8.18)

- Cantitatea de apă introdusă în brazdă în ambele faze este:

(8.19)

Pierderile prin scurgere din brazde, pierderile prin percolare şi randamentul udării se calculează cu aceleaşi relaţii ca şi în cazul anterior.

Exemplu de calcul

Elemente iniţiale: aceleaşi ca în exemplul precedent.Elemente cerute: aceleaşi, plus timpul considerat (de la începerea udării) când trebuie să se reducă debitul de

alimentare al brazdei.Timpul când se reduce debitul este cel corespunzător timpului de avans pe toată lungimea L a brazdei.

Perimetrul corectat pentru condiţiile debitului redus (se consideră Q/2 în loc de Q)

Timpul necesar pentru aplicarea normei de udare

Timpul de alimentare va fi:

Timpul mediu disponibil pentru infiltraţie a fost calculat în exemplul anterior:

Stratul mediu infiltrat:

Pierderile prin scurgere

Pierderile prin percolaţie

Randamentul udării

8.2.2.3. Calculul elementelor brazdelor orizontale înfundate în avalSpecificul acestui tip de brazde constă în faptul că se elimină total pierderile de apă prin

scurgere la suprafaţă şi că scurgerea apei pe traseul lor se face pe seama pantei hidraulice.Debitul de alimentare se stabileşte astfel ca întreaga brazdă să fie străbătută de şuvoiul de

apă în timp relativ scurt. El trebuie să fie astfel ales ca apa să avanseze până în capătul brazdei într-un timp de cel mult 1,5tn ( tn fiind timpul net cerut pentru infiltraţia normei de udare propuse), fără însă a depăşi capacitatea de transport a brazdelor (Qtr) şi nici limita de eroziune (Qneeroz).

Relaţiile de proiectare au la bază următoarele ipoteze:1. Volumul de apă cu care este alimentată brazda este egal cu stratul mediu infiltrat pe

întreaga lungime a brazdei.2. Timpul disponibil pentru infiltraţie la ultimul punct de ajungere a apei (t0 med) să fie egal

cu timpul cerut pentru infiltrarea normei nete (tn).3. Timpul disponibil pentru infiltraţie având valoarea maximă într-un punct de pe brazdă

(de obicei în capătul unde are loc admisia apei) să nu conducă la pierderi excesive prin percolaţie.

4. Adâncimea apei în brazdă să fie corelată cu posibilităţile de reţinere a acesteia şi de evitarea deversării în aval.

Calculul brazdelor orizontale se face plecând de la elementele impuse (Q, L), funcţie de care rezultă elementele hidraulice şi funcţionale arătate în continuare.

Adâncimea apei la intrare se calculează cu relaţia empirică:(8.20)

Gradientul hidraulic mediu al curgerii apei este sau (8.21)

Perimetrul udat se calculează cu relaţia (8.5) iar timpul net tn din ecuaţia (8.14).Timpul mediu disponibil pentru infiltraţie este timpul de avans mediu plus timpul tn.

(8.22)

Timpul de alimentare a brazdei t1 este exprimat de relaţia:

(8.23)

Cantitatea de apă introdusă în brazdă, hbr, se calculează cu ecuaţia (8.12), percolaţia este diferenţa între cantitatea brută de apă şi cantitatea netă, iar randamentul udării este:

(8.24)

Proiectarea brazdelor după metoda arătată mai înainte nu pune în evidenţă decât unul din parametrii ce exprimă calitatea udărilor, respectiv randamentul udărilor, fără să arate ce uniformitate va avea udarea (pentru aceasta este nevoie de udări experimentale sau simularea prin programe de calculator).

8.3. Amenajări şi echipamente de distribuţia apei

Distribuţia apei în sectorul de udare se poate face prin:- canale deschise constituind o reţea compusă din canale provizorii (cpr) şi rigole de

irigaţie (ri);- conducte mobile, aşezate la suprafaţa terenului, care transportă apa de la gura de apă

(hidrantul) de pe antenă la brazde. Un set de udare pe brazde este format, de obicei, din conducta de transport (CT) şi 1-2 conducte de udare (cu).

Indiferent de tipul elementelor de distribuţie, schema de amplasare a acestei reţele poate fi transversală sau longitudinală (fig.8.2.).

În schema longitudinală, apa ajunge de la priza din canalul permanent la brazde prin canalul provizoriu şi rigole de udare, în timp ce în schema transversală se suprimă rigolele.

Dacă se folosesc seturi de conducte mobile, atunci conducta de transport înlocuieşte canalul provizoriu iar conducta de udare înlocuieşte rigola. În schema transversală, de la priza din canalul sau conducta permanentă, apa ajunge la brazde printr-o conductă de udare.

Fig.8.2. Amplasarea elementelor de distribuţie a apei în sectorul de udare în schemă longitudinală şi transversală.

a) b)

a) schemă longitudinală; b) schemă transversală [2, 3]

Suprafaţa deservită de un canal provizoriu sau set de udare într-o poziţie se numeşte parcelă de udare.

Conductele mobile se aşează pe teren înaintea primei udări iar în timpul udării sunt mutate (manual sau prin tractare), în mai multe poziţii, conform schemelor de exploatare adecvate caracteristicilor conductelor şi brazdelor de udare.

8.3.1. Amenajări cu canale şi rigole de alimentareSchema de amenajare se adoptă plecând de la amplasarea brazdelor care va respecta panta

terenului pe direcţia în care aceasta este de 1-8‰. Funcţie de direcţia brazdelor astfel stabilită şi de poziţia canalului distribuitor de sector, rezultă schema de amenajare transversală sau longitudinală. De asemenea, se va urmări ca panta canalului provizoriu (egală cu a terenului pe traseul său) să nu depăşească 5‰.

Lungimea canalului provizoriu variază de la 400 la 800 m, iar a rigolelor de irigaţie de la 100 la 300 m.

Debitul canalului provizoriu şi rigolei de irigaţie se stabileşte cu relaţia:

(l/s) (8.25)

în care:m este norma de udare (m3/ha);L - lungimea parcelei deservite de canal provizoriu sau rigolă (m);l - lăţimea parcelei deservite (m);t - durata de udare a parcelei (egală cu 1-2 zile pentru canal provizoriu şi 1 zi pentru rigolă).

Debitele de dimensionare rezultă în limitele 40-60 l/s pentru cpr şi 20-40 l/s pentru ri.Secţiunea transversală a acestor elemente este trapezoidală (fig.8.3.).Realizarea acestor elemente se face anual, la începutul sezonului de irigaţie cu pluguri

speciale pentru canale. Nivelul apei în canalul provizoriu, ca şi în rigola de irigaţie trebuie să fie cu 10-15 cm deasupra terenului.

Distribuţia apei pe brazde din elementele deschise se efectuează manual (cu sapa), cu sifoane şi tuburi de udare obloane portabile, cu conducte mobile, rigide sau flexibile, cu instalaţii cu cablu şi piston (cu conducta aşezată fie la suprafaţa terenului, fie îngropată) sau din conducte îngropate cu tuburi verticale de alimentare în capătul

brazdelor (fig.8.4.). În situaţia când canalele provizorii sunt înlocuite cu canale permanente şi eventual îmbrăcate, distribuţia se poate realiza cu ajutorul tuburilor de udare aşezate în taluzul canalelor.

Fig.8.3. Secţiuni transversale prin canalul provizoriu (a) şi rigola de irigaţie (b)

Fig.8.4. Metode de distribuţie a apei la brazdea) cu sifoane; b) cu tuburi; c) cu conducte mobile; d) cu instalaţii cu cablu şi piston la suprafaţa terenului;

e) cu instalaţii cu cablu şi piston pozate subteran; f) cu tuburi verticaleSifoanele portabile sunt dispozitive de trecerea apei care funcţionează pe baza diferenţei de

nivel a apei din canal sau rigolă şi brazde. Sunt realizate din tuburi de material plastic rigid sau flexibil, debitul fiind dat de relaţia:

(m3/s) (8.26)

în care:μ este coeficientul de debit (0,5-0,6);d - diametrul interior al sifonului (uzual, 0,02-0,10mm);Δh - sarcina hidraulică (m).

Supraînălţarea nivelului apei în canale şi rigole se asigură cu panouri portabile.

Tuburile de udare se aşează în taluz la aceeaşi cotă pe toată lungimea unui bief (fig.8.5.).

Fig.8.5. Canal amenajat în biefuri pentru distribuţia apei în brazde folosind tuburi de udare(alimentarea brazdelor se face cu debit variabil).

8.3.2. Echipamente de udare

Perfecţionarea echipamentelor de udare reprezintă direcţia principală de acţiune pentru eficientizarea irigaţiei pe brazde, cu ajutorul lor urmărindu-se să se asigure creşterea randamentului şi uniformităţii udărilor, diminuarea efortului şi timpului consumat pentru udare, suplinirea dispariţiei personalului experimentat, ameliorarea condiţiilor de lucru ale utilizatorilor ş.a.

În cele ce urmează vor fi prezentate două echipamente existente în ţara noastră cât şi tipuri de echipamente noi, studiate deja şi care au multiple avantaje.

Echipamentele din cauciuc butyl sunt formate din conducte cu diametre de 210, 254 sau 307 mm. Lungimile cerute de schema de amenajare pentru conducta de transport (200-800 m) şi

conductele de udare (100-300 m) se obţin prin îmbinarea cu coliere metalice a tronsoanelor lungi de 30 m. Pe conducta de udare sunt dispuse orificiile de alimentarea brazdelor, distanţate la 0,8 m şi cu diametrul de 38 mm, fiecare orificiu având un dispozitiv de reglare a debitului şi furtune flexibile pentru dirijarea apei în brazde şi disiparea energiei jetului.

Afară de tronsoanele de conducte, echipamentul include piese de legătură şi armături: coturi, teuri, reducţii, dopuri de capăt, toate fiind confecţionate din tablă galvanizată.

Echipamentul de udare prin brazde cu conducte din aluminiu (EUBA) este compus din tronsoane de conductă cu cuplare rapidă, lungi de 6-9 m şi cu diametrul de 150 mm. Orificiile de pe conducta de udare sunt prevăzute cu sertăraşe de reglare a secţiunii şi a debitului de alimentare a brazdelor (fig.8.6.).

Fig.8.6. Elementele componente pentru un set de udare EUBA

1 – vană hidrant Φ150mm; 2 – branşament Φ150mm; 3 – conductă de transport (parte inactivă); 4 –

conductă de udare (cu rol de transport); 5 – sertăraş pentru reglarea secţiunii; 6 – furtun pentru disiparea

energiei hidraulice; 7 – cuplaj rapid mufă-cep cu cârlig şi garnitură; 8 – dop de capăt; 9 – tronson activ

Echipamente de udare cu cablu şi pistonEchipamentul permite o mărire a randamentului şi uniformităţii udărilor, (v.tab.8.3.),

distribuţia normelor de udare mici (300-600 m3/ha) şi reducerea manoperei pentru efectuarea udărilor.

Este format din următoarele părţi (fig.8.7.):- un rezervor în poziţie fixă situat lângă gura de apă. La intrarea apei în el se prevede o

sită fină (20-30 mesh) pentru reţinerea impurităţilor.- o conductă de udare (în poziţie fixă sau deplasabilă) rigidă, din PVC sau PE, cu

diametrul de 150, 200, 250 mm care are orificii cu secţiune reglabilă în partea superioară a secţiunii (la 300 faţă de generatoarea de sus). Conducta se aşează pe o platformă de pământ cu panta riguroasă de minim 0,3%;

- un piston situat în interiorul conductei, legat printr-un cablu desfăşurat cu viteză redusă (2-14 m/h) de pe un tambur situat deasupra rezervorului;

- un dispozitiv de control a vitezei de deplasare a pistonului, care practic, reglează viteza de desfăşurare a cablului de pe tambur. Constă dintr-un mic motor electric, comandat de un programator electronic (alimentat de un panou solar şi 2 acumulatori de 6V;

- o conductă laterală şi paralelă cu conducta de udare; ea face legătura între rezervor şi conducta principală, într-un punct în care debitul distribuit de aceasta atinge o valoare maximă.

Fig.8.7. Echipament de udare cu cablu şi piston ("cablegation") [4, 5]

Diametrul conductei este astfel ales ca la debit maxim să utilizeze 85% din capacitate, ceea ce corespunde unui regim de curgere cu suprafaţă liberă.

Analizând cum variază în timp debitul unui orificiu, adică debitul de alimentare a brazdei, se observă că brazda începe să primească apă când pistonul a ajuns în dreptul ei. La început debitul este maxim, apa scade treptat în timp, pe măsură ce pistonul deplasându-se în aval se depărtează de orificiul respectiv.

Hidrograful debitului de alimentare are alura din fig.8.8 şi aproximativ în aceeaşi manieră variază în timp şi debitul infiltrat din brazdă.

Considerând o poziţie unde a ajuns pistonul, sarcina piezometrică este maximă la orificiul imediat amonte de piston şi scade treptat la orificiile din amonte.

Poziţia liniei piezometrice în conductă şi numărul de orificii care funcţionează concomitent sunt determinate de debitul conductei de udare la intrare, de panta şi diametrul conductei, de distanţa dintre orificii şi secţiunea orificiilor.

Ajustarea hidrografului debitului de alimentare încât să se suprapună sau să se aproprie cât mai

mult de cel al debitului de infiltraţie în brazdă (situaţie care face ca volumul de apă care se scurge din brazdă să se reducă semnificativ) este o problemă care se rezolvă prin reglarea vitezei de avans a pistonului şi secţiunii orificiilor (se poate observa că pierderea de apă prin capătul aval al brazdei se poate micşora prin reducerea timpului de avans a apei, ceea ce se asigură prin mărirea vitezei de deplasare a pistonului din interiorul conductei de udare).

Conducta laterală are rolul de corectare (ameliorare) a hidrografului debitului de alimentare a brazdelor situate în sectorul aval al conductei de udare, adică de asigurarea uniformităţii regimului de alimentare a tuturor brazdelor. Când pistonul se află la începutul cursei (în partea amonte a conductei), numărul de orificii în funcţiune este mic, ca şi debitul total distribuit de conductă. Pe măsură ce pistonul se deplasează în aval, creşte numărul de orificii în stare de funcţiune şi după o distanţă d se ajunge la un debit maxim care se menţine constant pe restul traseului. Analizând hidrograful alimentării brazdei, se poate observa că, atunci când pistonul ajunge la capătul cursei, brazdele din sectorul terminal vor fi alimentate un timp mai redus (decât cele din sectorul amonte) şi vor primi un volum de apă mai mic.

Fig.8.8. Hidrograful debitului de alimentare

Aşadar, rolul conductei laterale cu lungimea d, este să preia excesul de debit din rezervorul de alimentare şi să-l aducă în sectorul aval al conductei de udare, ca să corecteze hidrograful de alimentare al brazdelor din sectorul aval.

Echipament automat pentru alimentarea în reprize a brazdelorPrin utilizarea acestui mod de alimentare, randamentul şi mai ales uniformitatea udărilor

creşte simţitor(v.tab.8.3.). Pentru realizarea distribuţiei automate a apei în reprize se folosesc vane speciale care deservesc alternativ două conducte de udare care sunt alimentate prin dispozitivul respectiv. Un astfel de echipament realizat în Portugalia (fig.8.9.) permite:

- controlul a 8 cicluri de irigaţie;- contorizarea duratei ciclului de funcţionare- controlul numărului de cicluri- posibilităţi de funcţionare manuală sau automată- durata unui ciclu este de maxim 59 min

Fig.8.9. Vana pentru irigaţia în reprize

8.4. Calculul hidraulic al echipamentelor de udare cu conducte mobile

Elementele iniţiale sunt: schema de amenajare prevăzută, componenţa setului de udare, lungimile propuse pentru conducta de transport şi cea de udare, materiale şi diametre pentru conductele componente, schema de udare şi mutare. De obicei, udarea într-o parcelă începe din capătul aval, punând în funcţiune succesiv tronsoane ale conductei de udare (tronsoane active).

Pe tronsonul activ, conducta se consideră a avea debit uniform distribuit iar pe tronsoanele de transport, debitul este constant.

Calculul pierderilor de sarcină pe traseul de aducere a apei de la priza din antenă la brazde se face pentru situaţia cea mai defavorabilă, respectiv pentru traseul cel mai lung, care, de obicei, cuprinde toată lungimea conductei de transport şi a conductei de udare, la capătul aval al acesteia din urmă fiind tronsonul activ.

Pe tronsonul activ, care alimentează un număr de 20-50 brazde, diferenţele de presiune între orificiile extreme nu trebuie să depăşească 20% din presiunea la ultimul orificiu pentru a respecta condiţia de uniformitate a debitului (variaţii de maximum ±10% ale debitului brazdelor).

Pierderile liniare de sarcină pe tronsonul activ pentru cazul distribuţiei discrete se calculează cu relaţia:

(8.27)

în care:Qc este debitul conductei de udare (mc/s)

(8.28)n - numărul de brazde alimentate simultan din conducta de udare (din tronsonul activ);Qbr - debitul de alimentare al unei brazde (debitul iniţial în cazul alimentării cu debit

variabil);D - diametrul interior al conductei de udare (m);λ - coeficientul pierderilor liniare de sarcină;L - lungimea tronsonului activ (m);

(8.29)d - distanţa între orificii (brazde).

Pe tronsonul inactiv al conductei de udare şi pe conducta de transport (dacă este prevăzută în schema de distribuţie, debitul este constant iar pierderile de sarcină se calculează cu relaţiile cunoscute sau cu nomograme).

Cota piezometrică la hidrant se determină cu relaţia:

(8.30)iar presiunea necesară la hidrant

(8.31)unde:

CTav, CTh sunt cotele terenului la capătul aval al conductei de udare şi, respectiv la hidrant;h0 - presiunea de regim la orificii (se stabileşte din condiţia ca orificiile să asigure debitul

Qbr şi, în acelaşi timp să fie min. 0,3mca şi maximă, funcţie de materialul din care este confecţionată conducta: 2mca pentru cauciuc butyl, 40mca pentru aluminiu);

Δh - pierderea de sarcină pe tronsonul activ (m);Δhtr.in - pierderea de sarcină pe tronsonul inactiv al conductei de udare (m);ΔhCT - pierderea de sarcină pe conducta de transport (m);Δz - diferenţa de nivel între hidrant şi orificiul din aval al conductei de udare (m).

8.5. Irigarea prin inundare şi amenajarea orezăriilor

Amenajarea specifică acestei metode de irigaţie este formată din parcele (numite şi bazine) despărţite prin diguleţe de pământ, care pot fi permanente, în cazul orezului şi culturilor perene irigate în acest mod. Irigarea prin inundare pentru a fi eficientă, necesită câteva condiţii: soluri cu capacitate mică sau moderată de infiltraţie, terenuri cu microrelief uniform şi cu pantă redusă (până la 0,004 m/m), care de obicei sunt situate în luncile râurilor. În ţările asiatice, mari cultivatoare de orez, amenajările sunt amplasate şi pe terenuri cu pantă mare, având parcele dispuse în terase.

Fiecare parcelă trebuie nivelată la aceeaşi cotă (în plan orizontal), astfel ca stratul de apă să fie uniform.

8.5.1. Elementele tehnice ale udărilor

Elementele tehnice sunt: debitul de alimentare al parcelei, durata de alimentare cu apă a parcelei, dimensiunile parcelei, randamentul şi uniformitatea udărilor.

Debitul de alimentare al parcelei va fi cât mai mare posibil (pentru a obţine uniformitate şi randament maxim a udărilor), fără însă se ajungă la eroziunea „excesivă” a solului. De obicei, mărimea lui se determină experimental. Folosind debite mari de inundare se reduc diferenţele spaţiale în ceea ce priveşte timpul disponibil pentru infiltraţie şi pierderile prin percolare.

Durata de alimentare cu apă se stabileşte punând condiţia ca în capătul aval al parcelei (considerată în direcţia de curgere a apei) să se realizeze norma de udare propusă, adică, la fel ca şi la udarea pe brazde, durata de alimentare reprezintă timpul necesar pentru avansul apei însumat cu timpul necesar pentru infiltrarea normei de udare.

În perioada iniţială, de umplere a parcelelor cu apă, ca şi după evacuări impuse de tehnologia de cultură, durata de alimentare este dată de relaţia:

(8.32)

în care: ta este durata de alimentare a parcelei (min); tav – durata avansului apei de-a lungul parcelei (min); Se poate calcula pentru lungimea

maximă a traseului apei în parcelă, cu aceeaşi relaţie (8.6) ca şi în cazul udărilor pe brazde (fără factorul referitor la perimetrul udat al brazdei), dacă în prealabil au fost efectuate măsurători asupra parametrilor infiltraţiei apei în sol.

m1 – norma de udare programată, inclusiv grosimea stratului de apă care se propune a fi realiyat în parcelă (mm);

Ap – suprafaţa parcelei (m2); Q – debitul de alimentare al parcelei (l/min).

Dimensiunile parcelelor sunt determinate de mai mulţi factori: latura dispusă pe direcţia de cea mai mare pantă este cu atât mai mică cu cât panta terenului este mai mare, în timp ce latura dispusă pe direcţia curbelor de nivel depinde de permeabilitatea solului, debitul de alimentare, de condiţia de mecanizare a lucrărilor în interiorul parcelei şi alţi factori. Aproximativ, suprafaţa parcelei se stabileşte funcţie de debitul de alimentare Q, considerând pentru soluri argiloase 0,67ha/l/s, iar pentru cele luto-argiloase 0,4ha/l/s.

Alegerea corectă a elementelor de proiectare a udării (Q şi ta) se reflectă în mărimea randamentului udării, calculat cu relaţia:

(%) (8.33)

în care: m1, Ap, Q, ta au aceeaşi semnificaţie şi unităţi de măsură ca în relaţia (8.32)

Dacă pentru debitul de alimentare adoptat nu se obţine un randament acceptabil, se recomandă să se reducă latura lungă a parcelei, sau să se introducă apa în parcelă prin mai multe puncte. Ultima măsură, deşi măreşte debitul total de alimentare, determină o reducere a debitului care intră prin fiecare punct, şi astfel se evită riscul de eroziune a solului în zona de alimentare.

Randamentul calculat cu relaţia (8.33) ţine cont numai de pierderile prin percolare şi de aceea, dacă intervin şi pierderi datorită neetanşeităţii vanetelor şi/sau infiltraţii prin diguleţe, randamentul se va micşora, în mod corespunzător faţă de valorile calculate.

Uniformitatea udării este condiţionată de precizia nivelării terenului (care în cazul utilizării metodelor moderne de nivelare, cu aparatură laser a ajuns la diferenţe de ±1cm) şi de dimensiunile parcelei. Dimensiunile mari ale parcelei şi lipsa de întreţinere a nivelării poate conduce la reducerea uniformităţii în perioada de exploatare.

8.5.2. Scheme de amenajare

O orezărie este formată din: reţea de alimentare, reţea de evacuare, reţea de drumuri de exploatare, construcţii hidrotehnice (stăvilare, podeţe, vanete pentru admisia şi evacuarea apei din parcele), diguleţe despărţitoare şi pentru menţinerea stratului de apă în parcele, şi eventual o reţea de drenaj închis.

Amenajarea terenurilor se poate face în două moduri: a) cu parcele având alimentare şi evacuare independentă (fig.8.10.) sau b) cu parcele având alimentare şi evacuare dintr-una în alta (fig.8.11.)

Există şi scheme pentru exploatări mixte, agro-piscicole, în cazul cărora alimentarea şi evacuarea apei din parcele se face independent, dar există şi o rigolă de evacuare a apei din parcele (fig.8.12).

Cea mai frecventă schemă de amenajare în ţara noastră este cea cu alimentare şi evacuare independentă a fiecărei parcele.

Reţeaua de alimentare, formată din canale de diverse ordine – de aducţiune, de distribuţie de ordinul I, II III, ultimele numindu-se canale de sector sau de repartiţie – este realizată în rambleu şi se trasează prin zonele cele mai înalte. Terasamentele necesare pentru executarea acestor canale sunt luate, de obicei din parcele.

Reţeaua de evacuare asigură golirea parcelelor şi se compune din canale în debleu de diverse ordine (de sector, secundare, principale). Canalele colectoare de sector alternează cu canale de repartiţie, iar în părţile laterale ale tarlalei de orezărie sunt amplasate canale de evacuare.

În zonele cu risc de salinizare secundară a solului, canalele colectoare trebuie să fie mai adânci şi să se prevadă o reţea de drenaj închis cu rol de menţinere a condiţiilor ameliorative

favorabile pentru producţii ridicate şi durabile de orez.Diguleţele despărţitoare ale parcelelor (transversale şi longitudinale) se execută cu profil

trapezoidal (taluz 1:1, dacă sunt traversate de maşini agricole şi 1:4 în zonele unde sunt prevăzute rampe de traversare) şi înălţimea de 40-60 cm.

Drumurile de exploatare se amplasează, de obicei, pe lângă elementele reţelei de evacuare, cu o platformă situată deasupra cotei de inundare a parcelelor alăturate.

Fig.8.12. Schema de amenajare a orezăriilor pentru exploatări mixte, agro-piscicole

1 – canal de repartiţie; 2 canal de evacuare; 3 – rigolă de evacuare din parcelă; 4 – diguleţ

longitudinal; 5 – diguleţ transversal; 6 – vaneta de alimentare; 7 – podeţ şi vanetă

Fig.8.10. Schema de amenajare a orezăriilor cu parcele cu alimentare şi evacuare independentă

1 – CD II; 2 – CDS; 3 – canal terţiar de evacuare; 4 – colector secundar; 5 – drum de exploatare; 6 – parcelă; 7 – diguleţe;

8 – stăvilar; 9 – podeţ; 10 vaneta de alimentare; 11 – vaneta de evacuare

Fig.8.11. Schema de amenajare a orezăriilor cu parcele cu alimentare şi evacuare dintr-una în

alta1 – CDS (canal de repartiţie); 2 – canal de evacuare;

3 – diguleţ longitudinal; 4 – diguleţ transversal; 5 – diguleţ de subcompartimentare; 6 – drum de exploatare; 7 – vaneta

de alimentare; 8 – vaneta de evacuare

8.5.3. Direcţii de modernizare a amenajărilor

Realizarea şi menţinerea în stare de bună funcţionare a unui drenaj artificial cu scop de evitare a înmlăştinării sau salinizării secundare şi a înrăutăţirii proprietăţilor solului, constituie condiţia sine-qua-non pentru eficienţa şi durabilitatea acestor amenajări. Acţiunea drenajului se combină cu acţiunea canalelor de evacuare situate la distanţe de 150-200 m.

Înlocuirea cu elemente prefabricate a canalelor de alimentare din pământ şi a diguleţelor despărţitoare şi adiacente parcelelor, reprezintă un alt element de modernizare. În Japonia, canalele de alimentare au fost înlocuite cu jgheaburi prefabricate, cu secţiune rectangulară, realizate din materiale uşoare, amplasate de regulă pe lângă drumurile de exploatare, iar diguleţele transversale şi longitudinale au fost înlocuite cu grinzi uşoare, cu profil T, cu talpa îngropată în sol şi înălţimea peretelui vertical de 40-60 cm. De asemenea, canalele de evacuare, în condiţiile existenţei drenajului artificial închis, au fost înlocuite cu jgheaburi prefabricate, aşezate în debleu.

Prin aceste măsuri, suprafaţa scoasă din cultură se reduce foarte mult, se elimină pierderile de apă prin infiltraţie din canalele de alimentare, iar întreţinerea acestora devine mai uşoară.

Tehnologiile noi de irigaţie, cum sunt: inundarea periodică şi aspersiunea pot să asigure importante economii de apă de irigaţie. În primul caz, se foloseşte inundarea permanentă numai în primele faze de vegetaţie (transplantare-înrădăcinare), şi o parte din perioada de înfrăţire, după care (fazele de înfrăţire, formarea spicelor) are loc evacuarea periodică a apei din parcele, continuată în fazele următoare cu inundare periodică (la 2-3 zile). Normele de irigaţie se reduc cu cca.50% faţă de inundarea permanentă, iar solul îşi menţine potenţialul productiv. Irigaţia prin aspersiune asigură (conform experimentărilor efectuate în sudul Italiei, SUA şi alte ţări) producţii comparabile (mai reduse cu cca. 20%) însă reduce considerabil consumul de apă (cu cca. 60-70%) faţă de irigaţia convenţională.

Bibliografie

[1] Jensen, M.E. – Design and operation of farm irrigation systems. ASAE Monograph, 1980.[2] Nicolaescu, I. – Irigaţia prin scurgere la suprafaţă. Ed. Ceres, Buc., 1981.[3] Nicolaescu, I. – Tehnica irigării prin brazde pe terenuri nivelate şi nenivelate. Rev. de

propagandă tehnică agricolă, Ed. Ceres, Buc., 1984.[4] Pereira, L.S. – Development of Irrigation technologies for Southern Portugal, Final Raport of

Project NATO-PO-Irrigation, Lisboa, 1994.[5] Sousa, P.L., Cameira, M.R., Monteiro, A. – Funcionamento e gestao do sistema cabo rega.

In Actas de Semin. Desenvolvimento de equipamentas mecanizados para rega de gravidade, ISA / Heliflex, 1993.

9. IRIGAŢIA PRIN ASPERSIUNE

Este metoda de irigaţie cu cea mai mare utilizare în ţara noastră, folosită pe scară largă în ţările din vestul Europei şi America de Nord.

Prezintă multiple avantaje de ordin tehnic, economic şi ecologic, dintre care mai importante sunt următoarele:

- nu necesită nivelarea terenului şi deci nu are restricţii legate de microrelieful terenului;- nu are restricţii în privinţa permeabilităţii solului, a condiţiilor hidrogeologice şi pantei

terenului. Este recomandabilă atât pe terenuri relativ plane, de luncă, cu condiţii hidrogeologice defavorabile, cât şi pe terenuri în pantă şi erodate (desigur cu adaptări corespunzătoare ale intensităţii udărilor);

- se obţine o productivitate mai mare a procesului de udare, mai ales în cazul instalaţiilor autodeplasabile şi a celor fixe;

- se pot administra norme de udări mici, necesare pentru irigaţia eficientă în condiţii de climat semi-umed şi umed;

- asigură un control bun al distribuţiei apei, încât randamentul şi uniformitatea udărilor au valori ridicate;

- poate fi folosită şi în scopuri secundare: pentru combaterea gerurilor şi brumelor târzii din primăvară în plantaţii pomicole, administrarea îngrăşămintelor şi pesticidelor, controlul eroziunii provocate de vânt, pentru germinarea seminţelor, distribuţia apelor uzate, îmbunătăţirea microclimatului din apropierea solului, s.a.

Dezavantaje şi limite de utilizare:- vântul afectează nefavorabil uniformitatea udărilor;- necesită instalaţii care funcţionează sub presiune, cu consum specific de energie pentru

udări mai mare decât în cazul irigaţiei prin scurgere la suprafaţă;- favorizează dezvoltarea unor boli criptogamice la viţa de vie şi pomi (fenomenele pot fi

evitate în cazul pomilor, dacă se udă sub coroană).

9.1. Elementele tehnice şi indicii de calitatea ai udărilor

Udările prin aspersiune se efectuează cu instalaţii mobile sau fixe, care asigură distribuţia apei pe teren sub formă de picături, imitând ploaia naturală (fig.9.1.).

Elementele tehnice specifice acestei metode de irigaţie sunt: tipul de aspersor adoptat, schema şi distanţele de aşezare a aspersoarelor, intensitatea, fineţea ploii, uniformitatea udării, randamentul udărilor, norma de udare şi durata udării.

Fig.9.1. Irigaţia prin aspersiune

9.1.1. Dispozitive de udare, caracteristici şi distanţe de amplasareÎn cadrul irigaţiei prin aspersiune se folosesc aspersoare metalice sau din materiale

plastice, duze simple şi microaspersoare fixe (cu dispozitiv deflector) sau rotative.Aspersoarele se clasifică după mai multe criterii:

După tipul constructiv şi dispozitivul de rotire cu şoc (rotire sacadată asigurată de un braţ oscilant care se interpune periodic în jet, la revenire lovind în tubul de lansare a jetului şi rotindu-l cu un unghi mic); rotire cu turbină sau alt dispozitiv mecanic.

După presiunea de funcţionare de joasă presiune (1,5-2,5 bari); de presiune medie (2,5-3,5 bari); de presiune înaltă (4,0-9,0 bari).

Aspersoarele de presiune medie şi înaltă pot fi cu unul sau două ştuţuri de distribuţie a apei, amplasate în direcţie opusă unul altuia, unul din acestea având rol de rotire.

Microaspersoarele sunt dispozitive cu debite mici, sub 300 l/oră, cu o singură duză de 0,8-2mm, diametrul udat fiind de 4-12 m. Sunt conectate la conducte de udare de 25-32 mm diametru din PE. Cu astfel de dispozitive de udare sunt echipate şi unele instalaţii de udare autodeplasabile frontal sau cu pivot central.

În fig.9.2. se prezintă câteva tipuri de aspersoare şi microaspersoare.

d) duză

a) Aspersor cu dispozitiv de reglare a sectorului de udare

c) Aspersor de mare presiune, pentru instalaţii cu tambur şi

furtun

e) microaspersor dinamic

f) aspersor anfonsabil (în repaos) g) aspersor anfonsabil (în

funcţiune)

b) Secţiune prin aspersorul ASJ1-M

Fig.9.2. Tipuri de aspersoare şi microaspersoare

Fiecare dispozitiv se caracterizează prin anumite elemente geometrice şi hidraulico-funcţionale, respectiv: debitul, presiunea la ieşirea apei, raza de stropire, curba pluviometrică (în condiţiile de calm atmosferic).

Debitul este exprimat de ecuaţia curgerii prin orificii:

(m3/s) (9.1)

în care:μ - coeficientul de debit funcţie de tipul de aspersor, tipul duzei şi diametrul ei;d - diametrul duzei (m);H - presiunea de ieşire a apei din aspersor (mca).

Din cauza pierderilor de sarcină prin frecare în aspersor, μ scade uşor când presiunea H şi debitul Q cresc, însă în intervalul normal de presiuni de lucru poate fi considerat constant.

Raza de stropire teoretică este dată de relaţia:

(9.2)

unde:v este viteza apei la ieşirea din aspersor;α - unghiul de înclinare a jetului faţă de orizontală la ieşirea din aspersor.

Unghiul α este de 30-370 pentru aspersoare obişnuite şi 7-140 pentru cele prevăzute a uda în livezi sub coroana pomilor sau în zone cu vânturi puternice.

Raza şi diametrul udat sunt date în catalogul de produse ale firmelor specializate în echipamente de acest gen, în urma unor măsurători în standuri în condiţii fără vânt. Raza reală se măsoară până la distanţa de aspersor unde intensitatea orară este sub 0,25 mm/h. În condiţii de câmp, dacă viteza vântului este de 0-5 km/h, diametrul udat efectiv este cu 10% mai mic decât cel indicat de producător. Peste 5 km/h, la fiecare creştere cu 1,6 km/h se reduce raza cu 2,5%.

În tabelul 9.1. se prezintă caracteristicile hidraulice şi funcţionale ale aspersoarelor româneşti ASJ1-M.

Tabel 9.1.Caracteristicile tehnice ale aspersoarelor ASJ1-M

Diametrul duzei(mm)

H(kgf/cm2)

Q(m3/h)

Diametrul de stropire

(m)

Intensitatea orară (mm/h) pentru schemele de udare12 x 12 12 x 18 18 x 18 18 x 24 24 x 24

5 2,5 1,45 30,2 10,1 6,7 4,5 3,4 2,53,0 1,59 31,0 11,0 7,4 4,9 3,7 2,73,5 1,72 31,6 11,9 8,0 5,3 4,0 3,0

6 2,5 2,02 30,8 14,0 9,4 6,2 4,7 3,53,0 2,21 31,6 15,3 10,2 6,8 5,1 3,83,5 2,39 32,2 16,6 11,1 7,4 5,5 4,1

7 2,5 2,61 33,0 18,1 12,1 8,1 6,0 4,53,0 2,85 34,0 19,8 13,2 8,8 6,6 4,93,5 3,08 35,0 21,4 14,2 9,5 7,1 5,3

7,5 2,5 3,24 34,0 22,5 15,0 10,0 7,5 5,6

3,0 3,55 35,0 24,6 16,4 11,0 8,2 6,23,5 3,83 36,0 26,6 17,7 11,8 8,9 6,6

Curba pluviometrică exprimă variaţia stratului de apă distribuit de aspersor în direcţie radială. Ea depinde de următorii factori: unghiul de lansare a jetului, presiunea de funcţionare, construcţia dispozitivului de rotire şi de spargere a jetului, lungimea ştuţului de lansare, turbulenţa la ieşirea apei din aspersor, tipul (constructiv) şi diametrul duzei de ieşire a apei. De asemenea, este în funcţie de viteza vântului şi de înălţimea de instalare a aspersorului. Pentru că intervin atât de mulţi factori, curba se determină în standuri sau platforme pluviometrice.

Din multitudinea de profile pluviometrice probabile, Christiansen [2] a dat câteva curbe caracteristice pentru condiţii de calm atmosferic (tabel 9.2).

Tabel 9.2.Distanţe recomandate de amplasare a aspersoarelor funcţie de profilul distribuţiei pluviometrice şi schema de

udare

Profilul distribuţiei pluviometrice

Distanţe recomandate pentru schema de aşezare(% din diametrul stropit)

Tipul Forma în pătrat în triunghi echilateral în dreptunghiA 50 50 40 x (60-65)B 55 66 40 x 60C 60 65 40 x(60-65)D 40-70 70-75 40 x (70-75)E 40-80 80 40 x 80

Profilele A şi B se referă la aspersoare cu 2 sau mai multe ştuţuri, profilele C şi D la cele cu un singur ştuţ, profilul E pentru aspersoare mari (tun aspersor) exploatate la presiuni insuficiente ca şi pentru aspersor cu laminatoare de jet.

Scheme şi distanţe de aşezare a aspersoarelorLa irigaţia cu instalaţii de udare formate din conducte cu un număr de aspersoare (aripi de

udare), aspersoarele vecine considerate atât pe conductă cât şi pe două poziţii alăturate ale conductei, pot fi aşezate în: pătrat, triunghi şi dreptunghi.

Distanţele dintre aspersoare şi dintre poziţiile aripilor de udare vecine se stabilesc astfel ca să conducă la udări cu o bună uniformitate. Ele depind de tipul de aspersor, presiunea de lucru, diametrul duzei, tipul de curbă pluviometrică, viteza vântului, schema de aşezare.

Pentru aşezarea în schema de udare a aspersoarelor de presiune medie trebuie avute în vedere următoarele recomandări generale:- pentru schema în dreptunghi, distanţele între aspersoare să fie de 40-67% D (D - diametrul efectiv udat, stabilit funcţie de viteza vântului în timpul udării);- pentru schema în pătrat, 50% D;- pentru schema în triunghi echilateral, 62% D.

În general, uniformitatea cea mai bună se obţine când distanţa se reduce la 40% D sau chiar mai puţin dar, în aceste condiţii, creşte intensitatea ploii şi costul echipamentului de udare.

9.1.2. Intensitatea ploiiIntensitatea ploii sau pluviometria reprezintă stratul de apă măsurat la suprafaţa solului în

unitatea de timp (mm/h).Ea poate fi apreciată în mai multe moduri:- intensitatea medie pe suprafaţa udată

(mm/h) (9.3)

în care:qa este debitul aspersorului (m3/h);d1 şi d2 - distanţa dintre aspersoare pe aripa de udare şi respectiv între poziţiile alăturate ale

aripii de udare (m).

- intensitatea instantanee, adică stratul de apă mediu realizat la o rotaţie a aspersorului care are durata tr:

(mm) (9.4)

în care: tr este în secunde, qa în m3/h, d1 şi d2 în metri.

- intensitatea maximă pe suprafaţa udată, care corespunde izohietei cu valoarea cea mai mare.

Pentru evitarea băltirilor şi scurgerilor în timpul udărilor prin aspersiune (acestea determină reducerea randamentului), este necesară o atentă corelare a intensităţii ploii cu condiţiile de infiltraţie a apei în sol (textura solului), cu panta terenului şi starea covorului vegetal.

În tabelul 9.3. se prezintă valorile maxime admise ale intensităţii ploii pentru instalaţii de udare cu mutare periodică.

Tabel 9.3.Intensităţile maxime (mm/h) pentru diferite soluri şi pante [1]

Textura solului şi profilul Panta terenului (%)0-5 5-8 8-12 12-16

Sol nisipos, omogen până la 1,8 m adâncime 50 38 25 13Sol nisipos cu subsol compact 38 25 19 10Sol luto-nisipos omogen până la 1,8 m adâncime 25 20 15 10Sol luto-nisipos cu subsol compact 19 13 10 8Sol lutos omogen până la 1,8 m adâncime 13 10 8 5Sol lutos cu subsol compact 8 6 4 2,5Sol argilos sau luto-argilos 4 2,5 2 1,5

Valorile din tabel sunt pentru condiţii medii de acoperire a solului. Pentru arătură şi alte condiţii dificile de sol, valorile se reduc cu 25%, în schimb pentru ierburi şi lucernă, ele se măresc cu 25%. Pentru aspersoare mari, intensităţile se reduc cu 25% din cauza valorilor mai mari ale diametrelor picăturilor şi intensităţilor instantanee.

Valoarea minimă a intensităţii ploii care asigură o distribuţie bună şi randament mare al udării în condiţii climatice favorabile este de cca. 3 mm/h, valori mai mari (4-5 mm/h) adoptându-se în zone cu temperaturi ridicate şi vânturi intense.

Intensitatea medie efectivă se alege între valoarea maximă şi cea minimă, la un nivel care să conducă la un număr de 1-3 mutări pe zi, dar astfel încât să fie evitate mutările în perioada de noapte. În majoritatea amenajărilor din ţara noastră imed ≈ 6,0 mm/h, rezultând, pentru

administrarea unei norme de udare m=60 mm durata ore şi prevăzându-se să se

efectueze două mutări, una dimineaţa şi alta seara.

9.1.3. Fineţea ploii

Mărimea picăturilor are influenţă asupra plantelor, solului şi pierderilor de apă prin evaporaţie din jetul aspersoarelor, ca şi asupra stabilităţii la vânt. O ploaie cu picături mari, distruge structura solului de la suprafaţă, reduce sensibil capacitatea de infiltraţie şi are efecte nefavorabile asupra organelor aeriene ale plantelor sensibile. Picăturile prea mici determină creşterea evaporaţiei din jet (se măreşte mult suprafaţa specifică - la cm 3 de apă - expusă evaporaţiei) şi reduce stabilitatea la vânt, influenţând uniformitatea udărilor.

De regulă, mărimea picăturilor este în intervalul 0,5-5 mm iar vitezele la căderea pe sol sunt între 2-22 m/s (energia cinetică pentru o ploaie de 1 mm fiind între 1,6-41,2 J/m2).

Picăturile care satisfac condiţiile de mai sus în mod optim sunt cele cu diametre între 0,5-1 mm.

Fineţea ploii depinde de presiunea apei la ieşirea din aspersor (H) şi de diametrul duzei (d),

pentru caracterizarea ei folosindu-se indicele de fineţe şi valoarea inversă, numită

coeficient de pulverizare (d, în mm şi H în mca).

Aprecierea fineţei ploii funcţie de valoarea Kp şi recomandările de folosire sunt următoarele: Kp < 0,3 - ploaie fină, recomandată pentru toate culturile, inclusiv cele sensibile (flori, legume, tutun) şi toate condiţiile de textură a solului; Kp = 0,3-0,5 - ploaie medie, recomandată pentru pomi, culturi de câmp, plante ierboase, pe soluri cu textură uşoară şi medie; Kp > 0,5 - ploaie grosieră, recomandată numai pentru păşuni şi fâneţe, pe soluri nisipoase.

Diametrul picăturilor poate fi redus nu numai prin mărirea presiunii (aceasta impunând creşterea consumului de energie pentru irigaţii), ci şi prin alte mijloace (dispozitive de rotire cu şoc, margini ascuţite ale duzelor cu secţiune triunghiulară, rectangulară sau ovală, ace amplasate în jet la ieşire ş.a).

9.1.4. Uniformitatea udărilorDistribuţia cât mai uniformă a apei pe teren este de mare importanţă pentru dezvoltarea

normală a culturilor şi obţinerea unor producţii agricole mari. Udările neuniforme determină, mai ales în zonele şi anii secetoşi, producţii scăzute.

Uniformitatea depinde de mulţi factori: tipul de aspersor, duza de lucru, presiunea de funcţionare, curba (distribuţia) pluviometrică, distanţele de aşezare a aspersoarelor pe aripa de udare, ca şi de viteza vântului.

Experimental, uniformitatea udării în cazul schemelor de aşezare a aspersoarelor în pătrat şi dreptunghi, se determină în standuri sau teren cu pluviometre aşezate în caroiaj (la 2 m distanţă) pe suprafaţa care se udă prin interferenţa a patru aspersoare vecine.

Ea se apreciază în raport cu valoarea coeficientului de uniformitate (CU), care, după Christiansen [2], are expresia:

(%) (9.5)

în care:hi este înălţimea ploii în fiecare cutie pluviometrică (mm);

- înălţimea medie a ploii (mm);n - numărul de cutii pluviometrice.

Valorile CU = 100-85% sunt pentru o uniformitate foarte bună şi bună, 85-75% pentru uniformitate mare, 75-65% pentru uniformitate slabă şi sub 65% pentru uniformitate necorespunzătoare.

Culturile agricole au cerinţe diferenţiate în privinţa coeficientului de uniformitate. Astfel, culturile cu sistem radicular superficial (cartofi şi multe alte legume) au nevoie de CU > 85%, culturile cu rădăcini adânci ca: lucerna, porumbul, sfecla de zahăr, CU = 75-85%, iar pomii şi

viţa de vie, CU < 70%. Când se aplică îngrăşăminte sau se fac tratamente fito-sanitare, odată cu irigaţia trebuie ca CU să fie peste 80% iar, dacă nu se poate realiza această condiţie din cauza vitezei mari a vântului, se vor efectua aceste lucrări în perioada fără vânt.

Uniformitatea irigaţiei, considerată în urma efectuării mai multor udări pe acelaşi teren într-un sezon, se poate îmbunătăţi prin alternarea poziţiilor aripilor de udare (la a doua udare, aripile se aşează la mijlocul distanţei dintre poziţiile de la prima udare), deci poziţiile se decalează cu D/2 (D fiind distanţa dintre poziţiile alăturate ale aripilor de udare). Coeficientul de uniformitate în urma a două udări cu poziţii decalate ale aripilor este aproximativ:

(%) (9.6)unde CU este coeficientul de uniformitate pentru o udare (în %).

Uniformitatea se reglează prin modificarea distanţelor de aşezare a aspersoarelor, luând în consideraţie şi viteza vântului (tabel 9.4).

Tabel 9.4.Distanţele dintre aspersoare în funcţie de viteza vântului

Viteza vântului (m/s) 0-1,5 1,5-3,0 3,0-4,0 4,0-5,0 > 5Distanţa de aşezare a aspersoarelor

(% din diametrul udat)60-70 50-60 40-50 30-40 25-30

9.1.5. Randamentul (eficienţa) udării

În timpul udărilor prin aspersiune intervin pierderi de apă prin evaporaţie din jet şi pierderi datorită suprairigaţiei.

Pierderile prin evaporaţie sunt în funcţie de caracteristicile hidraulice şi funcţionale ale aspersoarelor (debit, presiune, diametrul duzei), dar şi de condiţiile climatice în timpul udării (temperatura aerului, viteza vântului, umiditatea relativă). Mărimea lor procentuală poate fi stabilită cu nomograma lui Frost şi Schwalen (fig.9.3.).

Fig.9.3. Nomogramă pentru calculul pierderilor de apă prin evaporaţie la irigaţia prin aspersiune

Elementele funcţionale ale aspersorului determină fineţea ploii, iar cele climatice stabilesc potenţialul de evaporaţie, încât pierderile procentuale sunt dependente de ambele categorii de elemente.

Randamentul udărilor prin aspersiune în ţara noastră, dacă se consideră numai pierderile prin evaporaţie, la irigaţia cu ploaie fină este între aproximativ 95% (pentru viteze mici ale vântului) şi 90% (la viteze mari ale vântului). În zilele călduroase de vară, la viteze mari ale vântului pierderile de apă pot fi de 20% iar randamentul de 80%.

În timpul nopţii, temperaturile mai scăzute şi vitezele reduse ale vântului îmbunătăţesc randamentul udărilor la 90-93%.

Exemplu de calculSă se stabilească tipul de aspersor, caracteristicile lui şi elementele tehnice ale irigaţiei pentru următoarele

condiţii: sol lutos, panta terenului 4%, viteza vântului 0-2 m/s. În varianta I se irigă legume care necesită udări pentru răsărire (sol neprotejat de vegetaţie) iar în varianta a II-a se irigă lucernă.

Varianta I: legumePentru legume este nevoie de un indice de finaţe Kp < 0,3 (recomandat pentru culturi sensibile).Se propune aspersor tip ASJ-1M cu:

- diametrul duzei: d = 6 mm- presiunea de lucru: H = 30 mca- debitul aspersorului: Q = 2,21 m3/h- diametrul de stropire: D = 31,6 m.

Intensitatea medie orară şi schema de aşezare 18x18 m

(conform tabelului 9.3., imax.adm = 13 mm/h).Uniformitatea udării este bună (confirmată de cuprinderea acestei scheme în interiorul zonei conturate din

tabelul 9.1.).Fineţea ploii:

Pierderile prin evaporaţie din jet în zilele de vară (ETP = 5 mm/zi) sunt de 5% iar randamentul udării:

Varianta a II-a: lucernăSe propune: aspersor tip ASM-2M

- diametrul duzelor: 11+6,3 mm- presiunea de lucru: H = 35 mca- debitul: Q = 10,83 m3/h- diametrul de stropire: D = 50 m.

Distanţa de aşezare în schemă (pentru viteza vântului considerată este 50-60% din D, deci m.Se adoptă schema în pătrat 30x30 m.

Intensitatea orară a ploii:

(la lucernă )Procedând ca în cazul precedent, se constată că uniformitatea udării este bună.Fineţea ploii:

Randamentul udării (ηu) este acelaşi ca mai sus.

9.2. Instalaţii de irigaţie prin aspersiune

9.2.1. ClasificăriInstalaţiile de irigaţie prin aspersiune pot fi clasificate în două grupe mari: a) mobile; b)

fixe.

Cele mobile se clasifică în funcţie de mai multe criterii ca numărul de aspersoare în funcţiune simultan şi modul de montare, astfel:

A. instalaţii cu unul sau două aspersoare:A.1. cu deplasare manuală dintr-o poziţie în alta, la terminarea udării;A.2. cu deplasare mecanică la terminarea udării;A.3. cu deplasare continuă simultan cu udarea (udare din mişcare).

B. instalaţii cu număr mare de aspersoare (instalaţii cu aripă de udare):B.1. cu deplasare manuală dintr-o poziţie în alta (la terminarea udării);B.2. cu deplasare mecanică prin tractare longitudinală;B.3. cu deplasare mecanică într-o nouă poziţie (cu motor propriu);B.4: cu deplasare continuă (udare din mişcare):

B.4.1. în jurul unui pivot central;B.4.2. paralel cu canalul sau conducta de alimentare.

Alimentarea instalaţiilor mobile se poate face de la hidranţi amplasaţi pe reţele de distribuţie cu conducte îngropate sau din canale.

Instalaţiile cu deplasare periodică, dintr-o poziţie în alta la terminarea udării sunt recomandate pentru condiţiile de climă, sol şi plantă care impun udări la intervale mai mari de 5-7 zile. În condiţiile când însă frecvenţa udărilor este mare (exemplu: soluri nisipoase, argiloase sau terenuri în pantă care se udă cu norme mici, sau culturi de legume, care de asemenea necesită udări frecvente) pot fi mai rentabile sistemele fixe sau instalaţii cu deplasare continuă de tip A.3., B.4.1. şi B.4.2.

Sistemele fixe pot fi prevăzute şi în scop antigel, asociat cu cel de irigaţie.Se are în vedere faptul că mutările manuale frecvente măresc cheltuielile de udări şi

necesită muncitori, care sunt din ce în ce mai greu de găsit. În acelaşi timp, trebuie reţinut că instalaţiile cu deplasare continuă, în special cele de tip pivot şi cele cu deplasare paralelă cu conducta sau canalul de alimentare, sunt scumpe şi nu pot fi prevăzute decât în situaţii când eficienţa lor este sigură.

În continuare, sunt prezentate instalaţiile de udare într-o ordine care are în vedere gradul de utilizare a lor în sistemele de irigaţii din ţara noastră.

9.2.2. Instalaţii de aspersiune cu mai multe aspersoare (aripi de udare)Elementele componente ale unei aripi de aspersiune cu mutare manuală dintr-o poziţie de

udare în alta sunt următoarele (fig.9.4.):

- conducta de udare (1), formată din tronsoane cu cuplaje rapide, cu etanşare hidraulică, unele având priză pentru aspersor. Tuburile sunt din aliaj de aluminiu sau oţel şi, conform ISO 11678 au diametrul exterior de 50, 75, 100, 125 şi 150 mm şi presiuni de lucru de 4, 10 şi 16 bari. Lungimile standard ale tronsonului sunt de 6, 9 şi 12 m Lungimea conductei este de 200-400 m;- conducta de legătură de la hidrant la

conducta de udare (2) este compusă din tronsoane cu cuplaj rapid, fără aspersoare pe ele. Lungimea ei este de 24, 36, 48 m, în funcţie de numărul de legături ale aripii la un hidrant şi schema de aşezare a aspersoarelor;

Fig.9.4. Elementele componente ale unei aripi de aspersiune

- aspersoare (3);- racord rapid (5 - fig.9.5) la aspersor (cu bilă de cauciuc), necesar numai în cazul aripilor cu funcţionare alternativă a aspersoarelor;- suporturi prelungitoare (6) –(fig.9.5.)– pentru aspersoare, cu înălţimea minimă de 60 cm, cerută de prevenirea transmiterii turbulenţei din conducta de udare la nivelul duzei aspersorului şi înălţimea efectivă, impusă de înălţimea maximă a plantelor;- teuri, coturi şi buşon care închide capătul aval;- branşament pentru cuplarea aripii de udare la vana-hidrant (4) (v.fig.9.4.).

Un detaliu al branşamentului montat la vana-hidrant este arătat în fig.9.6.

Fig.9.6. Branşament vana hidrant1 – corpul branşamentului, prevăzut la ambele capete cu

garnituri în V; 2 – roată de manevră; 3 – ax cu arc exterior;4 – cuplă de legătură cu axul vanei hidrant (8); 5 – cârlig de

prindere a branşamentului la vana hidrant (6); primul tronson de conductă al aripii.

Instalaţiile de aspersiune cu mutare manuală din dotarea amenajărilor de irigaţii din România sunt IIA, IIAM, IIA cu RTF-25.

IIA se compune din tronsoane 4"x6 m din aluminiu cu şi fără priză (numărul celor cu priză este egal cu numărul de aspersoare), aspersoare ASJ-1M, ramificaţie simplă (teu), ramificaţie dublă (cruce), cot şi branşament (toate de 4"), prelungitoare de 1" cu l = 450 mm şi 1350 mm, trepied cu picior suport pentru fiecare prelungitor, branşament;

IIAM este prevăzută cu aspersoare ASM-1 şi ASM-2M şi prelungitoare de 40 mm diametru;

IIA-RTF-25 cu ramificaţii din tuburi flexibile de 25 mm diametru este format dintr-o instalaţie IIA având furtunuri laterale din material plastic cu lungimea de 27 m care alimentează aspersoare de tip ASJ-1M. Schemele de lucru sunt arătate în fig.9.7.

Pentru irigarea unor sole cu lungimi mari, cuprinzând mai multe antene, sunt în dotare, în special la societăţile agricole cu capital de stat, instalaţii cu tractare longitudinală IATL 400/101 şi IATL 400/127 (400 reprezintă lungimea de udare iar 101 şi 127 este diametrul nominal al conductei de udare, în mm). Aceste aripi sunt montate pe cărucioare cu două roţi cu ecartament de 0,55 m.

Starea fărâmiţată a proprietăţilor agricole în perioada actuală din ţara noastră, impune utilizarea instalaţiilor cu capacitate mică, având conducte de udare cu diametrul de 50, 63, 75 mm, cu lungimi de 100-200 m, cu aspersoare alimentate pe conducte sau din furtune laterale.

Conducta de udare poate fi reglată în lungime dacă este realizată din furtun care se desfăşoară de pe un tambur pe cărucior (fig.9.8). Instalaţia cu furtune poate fi dotată cu 3-5

Fig.9.5. Detaliu cuplaj aspersor

aspersoare în funcţiune simultan, iar cele de capacitate foarte mică numai cu un singur aspersor pe un suport tip sanie sau trepied.

Dimensionarea unei aripi de aspersiune

Ca elemente iniţiale se dau: debitul şi presiunea aspersorului, distanţa de aşezare a aspersoarelor pe aripă, numărul de aspersoare pe aripă şi lungimea constructivă şi de udare a instalaţiei.

Lungimea de udare se stabileşte în funcţie de dimensiunile suprafeţei irigate. Se impune de obicei şi diametrul conductei de udare sau se poate calcula diametrul optim economic, care se consideră uniform pe toată lungimea ei.

Debitul la intrarea în conductă:(9.7)

Lungimea de udare a instalaţiei:(9.8)

şi lungimea constructivă:

(9.9)

în aceste expresii:n este numărul de aspersoare;d1 - distanţa dintre aspersoare pe aripa de udare;Qasp - debitul aspersorului pentru presiunea de funcţionare impusă.

Mai întâi se determină pierderile de sarcină pe conducta de udare şi se verifică condiţia de uniformitate.

De obicei, conducta de udare se aşează pe teren orizontal, astfel că pierderea de sarcină între primul şi ultimul aspersor trebuie să satisfacă condiţia . (9.10)

Fig.9.7. Instalaţia IIA-RTF-25: componente şi schema de udare Fig.9.8. Instalaţie de udare cu furtun şi tambur

pentru ferme mici

Calculul pierderii de sarcină se face cu relaţia (8.27) în ipoteza că debitele aspersoarelor sunt egale, iar debitul aripii scade în trepte, de la Qa, la intrarea în aripă, la Qasp în tronsonul terminal.

Dacă nu se respectă condiţia de uniformitate (9.10), se măreşte diametrul conductei de udare sau se reduce numărul de aspersoare şi implicit lungimea aripii dacă aceasta din urmă nu este impusă de dimensiunile terenului care se amenajează.

Când este impusă lungimea de udare, pentru a respecta condiţia de uniformitate (9.10), se acţionează asupra diametrului conductei de udare.

După aceasta urmează calculul presiunii necesare la hidrant, în acelaşi mod ca şi la echipamentul pentru irigaţia prin brazde.

Exemplu de calculSă se stabilească lungimea unei aripi de udaredin conducte cu Dn 100 mm prevăzute cu aspersoare ASJ 1-M

cu d = 6 mm, H = 30 mca, Q = 2,21 m3/h, aşezate în schema 18x18 m pe teren orizontal.

Se face o primă încercare cu 20 aspersoare în funcţiune simultană pe aripă:

Se rotunjeşte la multiplu de 6 m (care este lungimea tronsoanelor componente ale aripii) (58 tronsoane de 6 m)

Pierderile de sarcină între aspersoarele extreme, deci pe distanţa

sunt

În a doua încercare, se măreşte numărul de aspersoare la 22.

Se adoptă (65 tronsoane de 6 m)

Pierderile pe lungimea vor fi:

În final se adoptă aripa cu 20 aspersoare, având Lca = 348 m.

Lungimea conductei de legătură se adoptă de 27 m şi tot cu Dn = 100 mm.

Calculul presiunii la hidrant

Tronsonul inactiv este de la hidrant până la primul aspersor şi are lungimea:

Dacă ,

În concluzie:Instalaţia de udare este formată din:- conductă de legătură: L = 27 m;- aripă de udare propriu-zisă: L = 348 m.Din numărul total de tronsoane mobile, 20 sunt prevăzute cu priză pentru aspersor.

9.2.3.Instalaţii de aspersiune autodeplasabile transversalPentru irigarea culturilor joase (lucernă, fâneţe, ş.a) în ţara noastră se foloseşte instalaţia

autodeplasabilă transversal de 300 sau 400 m lungime, denumită IAT-300 (400) (fig.9.9.)

Fig.9.9. Instalaţie autodeplasabilă transversal, pentru udarea culturilor cu talie mică

Mutarea se face la terminarea udării, punând în funcţiune un motor propriu cu benzină, montat pe un saşiu cu 4 roţi situat la mijlocul aripei. Osia de rulare este reprezentată chiar de conducta de udare, formată din tronsoane cu cuplaje rapide de 9 m. Aspersoarele sunt de tipul ASJ-1M, prevăzute cu contragreutăţi şi cu un sistem de manşoane etanşe care oferă posibilitatea

ca ele să-şi menţină verticalitatea în orice loc ar fi conducta de udare. Înălţimea conductei de udare deasupra suprafeţei terenului şi deci raza roţilor este de 0,75 m.

9.2.4. Instalaţii de aspersiune cu tambur şi furtunFolosirea lor s-a extins în ultimele două-trei decenii în toate ţările din Europa şi în America

de Nord. Se caracterizează prin manevrabilitate ridicată, investiţii iniţiale mai mici decât pentru alte tipuri de instalaţii de aspersiune, funcţionare automată, deci practic fără manoperă, şi posibilitatea de a uda maxim 23 ore/zi. Consumul specific de energie este însă mai mare decât la celelalte tipuri de instalaţii de aspersiune pentru că necesită presiuni la aspersor de peste 4,5 bari.

Sunt utilizate pentru irigarea culturilor de cereale, furajere ş.a.Componentele specifice acestui tip de instalaţii sunt: furtunul flexibil, sistemul de tractare

a furtunului (tamburul) şi aspersorul (fig.9.10).Tamburul este amplasat pe un şasiu pe 2 roţi pe care este înfăşurat furtunul din polietilenă

de înaltă densitate. Prin rotirea tamburului de către un motor hidraulic (cu turbină sau piston) furtunul este tras şi înfăşurat treptat şi, în acest fel, aspersorul, împreună cu căruciorul pe care-i amplasat, se deplasează înspre tambur şi realizează udarea.

În poziţia iniţială instalaţia este racordată la un hidrant, şasiul cu tambur staţionează în imediata apropiere iar furtunul este desfăşurat până la capăt (fig.9.11). Udarea se efectuează pe fâşii paralele de o parte şi de alta a unui hidrant, şi de lăţime, funcţie de tipul de aspersor şi de caracteristicile sale.

Fig.9.11. Schema de lucru a instalaţiei cu tambur şi furtun [7]1 – antenă; 2 – hidrant; 3 – tambur; 4 – furtun; 5 – cărucior cu aspersor

Motorul hidraulic cu piston consumă puţină energie însă are inconvenientul că utilizează o parte din debit, în timp ce motorul cu turbină consumă cca. 1 bar, deci presiunea de intrare în instalaţie este mai ridicată.

Mecanismul de antrenare a tamburului poate fi cu cremalieră, cu lanţ şi crichet ş.a. iar viteza de rotire a tamburului şi de deplasare a aspersorului se reglează manual prin robinetul care modifică debitul sau presiunea motorului hidraulic. Sunt echipate şi cu regulator de viteză care

Fig.9.10. Părţile componente ale instalaţiei cu tambur şi furtun [8]

menţine viteza constantă de mers a aspersorului, indiferent de numărul de straturi de furtun înfăşurat pe tambur.

În poziţia finală a aspersorului, când a ajuns lângă şasiu, instalaţia se opreşte automat prin debreierea motorului hidraulic iar căruciorul şi aspersorul pot fi ridicate automat pe şasiu.

Criteriile de proiectare pentru stabilirea schemelor benzilor de udare sunt:- instalaţia să ude minim 20 ore/zi;- instalaţia să necesite una, cel mult două mutări/zi; considerând o oră pentru mutare,

rezultă 23 ore/zi de udare pentru cazul unei mutări şi 22 ore/zi pentru două mutări (cu durata de udare într-o poziţie de 10 ore);

- aspersorul să înceapă udarea de la limita suprafeţei şi, în acest caz, o zonă din fâşia de udare, având lungimea egală cu raza de stropire, va fi irigată în deficit (cca. 25%). Pentru a înlătura acest inconvenient, la unele instalaţii există temporizatoare care menţin aspersorul pe loc un anumit timp, cât să realizeze norma de udare, atât la plecare, cât şi la sosirea lângă hidrant.

În cazul solurilor cu textură argiloasă, care necesită pluviometrii sub cele asigurate curent de instalaţiile cu un singur aspersor (7,5-15 mm/h), se recomandă să se folosească 2 aspersoare pe instalaţie.

Lăţimea benzii de udare (suprafaţa care revine unei poziţii a instalaţiei, care corespunde cu distanţa între hidranţi) se stabileşte luând în consideraţie următorii factori: aspersorul, diametrul duzei, presiunea de funcţionare, suprapunerile fâşiilor udate între 2 benzi alăturate. Această suprapunere este necesară ca să se asigure o uniformitate bună a udărilor.

La alegerea aspersorului se are în vedere caracteristicile geometrice şi hidraulice (tipul şi geometria aspersorului, diametrul duzei, presiunea, raza de stropire, curba pluviometrică, fineţea ploii) ca şi condiţiile de exploatare (curba de infiltraţie şi celelalte însuşiri ale solului, mărimea şi frecvenţa udărilor, lăţimea potenţială a benzii de udare, condiţiile eoliene, cultura irigată).

Aspersoarele utilizate sunt cu presiune mare (5-10 bari la intrarea în instalaţie), cu debite între 10-80 m3/h. Ele udă de obicei în sector de cerc pentru a lăsa neudată zona de avans a căruciorului. Influenţa pe care o are acest lucru asupra uniformităţii udării se poate vedea din fig.9.12., unde se prezintă distribuţiile pluviometrice când rotirea aspersorului este de 180-3600.

Cele mai uniforme profile pluviometrice se obţin când sectorul de rotaţie este de 2100

sau 2400, iar cu cât sectorul de rotire se apropie de 3600, cu atât mai mult se înrăutăţeşte uniformitatea udării. Rotirea în sector de 1800 are aceeaşi uniformitate ca şi pentru 3600.

Prin suprapunerea parţială a fâşiilor udate în două poziţii alăturate ale instalaţiei de apă, deficitul din zonele laterale se corectează astfel că sectorul cel mai convenabil este cel cu deficit minim în axul fâşiei,

respectiv cel de 2400. Suprapunerea fâşiilor, în situaţia din figura de mai sus şi pentru acest unghi al sectorului de rotaţie (2400)trebuie să fie de cca. 7% din lăţimea fâşiei date.

Aspersoarele din dotarea acestei instalaţii au curbe pluviometrice apropiate de cele de tip D şi E după clasificarea lui Christiansen (v.tab.9.2.).

Intensitatea ploii

Fig.9.12. Curba de variaţie a normei de udare pe lăţimea fâşiei pentru un aspersor cu pluviometrie uniformă şi diferite unghiuri de rotire [4]

Pentru instalaţia cu un singur aspersor, udând circular sau în sector, intensitatea medie de udare se calculează cu relaţia:

(9.11)

în care:Qa este debitul aspersorului (l/s);R - raza de stropire (m);ω - sectorul de udare, în grade sexazecimale.

Restrângerea sectorului de udare are drept consecinţă, aşa cum reiese şi din relaţie, creşterea intensităţii udării.

Ca să nu se producă scurgeri în urma udării, stratul de apă distribuit pe teren cu durat tu

trebuie să aibă o valoare inferioară capacităţii de infiltrare a solului considerată desigur pe aceeaşi durată.

(9.12) a, b, c fiind parametrii curbei infiltraţiei cumulate a solului respectiv.

Uniformitatea udărilorCoeficientul de uniformitate a udărilor poate ajunge la 70-75% în zona de mijloc a fâşiei

de teren udate, dacă gradul de suprapunere a fâşiilor vecine este corect stabilit. Funcţie de viteza vântului şi diametrul udat de aspersor, se recomandă următoarele lăţimi ale benzii de udare (tab.9.5.).

Tabel 9.5.Stabilirea lăţimii de udare pentru instalaţiile cu tambur şi furtun

Viteza vântului (m/s) 0-1 1-2 2-5 >5Lăţimea benzii (% din diametrul udat de aspersor) 80 70-75 60-65 50-55

Legătura între norma de udare şi viteza de deplasare a aspersoruluiIntensitatea ploii nu este influenţată de viteza de deplasare. Mărimea normei administrate

depinde însă de acest factor.La alegerea şi optimizarea vitezei de deplasare trebuie luate în consideraţie două condiţii:- viteza adoptată să asigure realizarea normei de udare propuse;- durata totală de parcurgere a tuturor benzilor de pe suprafaţa deservită să fie egală cu

intervalul de timp dintre udări.La proiectarea instalaţiilor trebuie să se ţină cont de mărimea normelor de udare, intervalul

dintre udări, debitul aspersorului, lungimea şi lăţimea benzilor de udare, întrucât toţi aceşti factori sunt legaţi unul de altul.

Norma de udare brută se determină cu relaţia:

(mm) (9.13)

în care:Qa - debitul instalaţiei (m3/oră);va - viteza de deplasare a aspersorului (m/oră);B - lăţimea benzii de udare.

Randamentul udărilor cu instalaţia cu tambur şi furtun este relativ scăzut, chiar şi în partea de mijloc a parcelei irigate, unde uniformitatea este cea mai bună. La instalaţiile care au fost bine proiectate, în condiţii de viteză mică a vântului (0-3,5 m/s), rezultă CU=82% şi ηu = 77%, iar pentru vânt moderat (până la 7-8 m/s), CU = 70% iar ηu = 65%.

Valorile randamentului vor fi folosite pentru a calcula valoarea normei nete de irigaţie (v.rel.3.35).

Proiectarea hidraulico-funcţionalăProiectantul trebuie să efectueze calcule care să conducă la stabilirea tipodimensiunilor

instalaţiei, prin tipodimensiune înţelegând o variantă constructivă, caracterizată printr-o anumită

lungime şi diametru al furtunului, precum şi cu un aspersor având caracteristici de lucru stabilite. Caracteristicile instalaţiilor, pe tipodimensiuni, sunt prezentate în cataloagele şi prospectele firmelor producătoare.

Elementele necesare pentru stabilirea tipodimensiunilor sunt: debitul care se cere distribuit, lungimea furtunului care se stabileşte egală cu lăţimea suprafeţei de irigat sau jumătate din aceasta (deci pe mijloc există sau se va realiza o conductă îngropată de alimentare), presiunea disponibilă la hidrant.

Modelele firmelor producătoare de astfel de instalaţii diferă prin lungimea furtunului şi diametrul lor. Lungimea maximă este de 300-350 m , astfel că dacă suprafaţa are lăţimea sub această distanţă, se va opta pentru alimentare de la hidranţii situaţi pe una din laturile lungi ale suprafeţei, în timp ce, dacă lăţimea suprafeţei depăşeşte 300 m, se va concepe o alimentare dintr-o conductă fixă ce se va amplasa pe mijlocul suprafeţei.

Dacă se măreşte lungimea furtunului peste limita arătată, creşte consumul de energie în exploatare, sau, dacă presiunea la hidrant este insuficientă, se va reduce calitatea udărilor (uniformitatea şi fineţea ploii).

Calculele se referă la: stabilirea debitului aspersorului; stabilirea tipului de aspersor şi elementelor de funcţionare (diametrul duzei şi presiunea de lucru), determinarea lăţimii benzii de udare, determinarea pierderilor de sarcină în furtun, determinarea diametrului optim al furtunului, calculul presiunii necesare la hidrant.

Debitul se calculează ca produs între suprafaţa care se va iriga şi modulul de udare stabilit pentru un timp de udare zilnic, considerat de 400-500 ore/lună pentru luna de vârf (funcţie de regimul eolian şi timpul pierdut pentru deplasări între parcelele de udare).

Tipul de aspersor se alege din cele existente în componenţa instalaţiilor de pe piaţă.Diametrul duzei şi presiunea de lucru sunt elemente care se aleg împreună, astfel ca să se

asigure o ploaie de fineţe corespunzătoare solului şi culturilor prevăzute pentru irigaţie şi care, totodată, să aibă o stabilitate bună în condiţii de vânt.

Limitele presiunii de funcţionare sunt date în graficul 9.13.

Lăţimea benzii de udare se stabileşte funcţie de diametrul udat de aspersor şi de viteza vântului, aşa cum s-a arătat anterior.

Pierderile de sarcină în furtunul de polietilenă pot fi stabilite fie cu relaţiile cunoscute fie din graficul din fig. 9.14.

Fig.9.13. Presiunea minimă şi maximă de funcţionare a aspersoarelor instalaţiilor cu

tambur şi furtun [5]

Fig.9.14. Pierderile de sarcină în furtunul instalaţiilor cu tambur şi furtun (seria 8 bari) [5]

Presiunea la hidrant se calculează cu relaţia:

(9.14)în care:

Ha - presiunea de lucru a aspersorului (m);Δhf - pierderile de sarcină prin furtun (m);Δhm.h - pierderea de sarcină determinată de motorul hidraulic (se iau 0,5 bari pentru motor cu

piston şi 1 bar pentru motor cu turbină);±Δz - diferenţa de cotă între terenul unde este aspersorul în poziţia de start şi terenul la

hidrant.

Dacă se dă presiunea la hidrant (cazul reţelelor de distribuţie din conducte îngropate din ţara noastră), se procedează astfel:- se alege tipul de aspersor, diametrul duzei, debitul şi presiunea de funcţionare;- se stabileşte lungimea furtunului (conform criteriilor arătate anterior;- din relaţia Hh se stabileşte Δhf şi gradientul hidraulic Δhf / Lf (Lf - lungimea furtunului);- funcţie de gradientul hidraulic şi de debitul instalaţiei, din graficul pierderilor de sarcină pentru furtun se stabileşte diametrul acestuia. Este recomandabil ca acest diametru să fie optimizat.

9.2.5. Instalaţii cu pivot centralSpecific acestora este faptul că efectuează udarea deplasându-se circular în jurul punctului

de alimentare, numit şi pivot.Se utilizează mult în ţări ca SUA (peste jumătate din suprafaţa irigată prin aspersiune

revine acestui tip de instalaţie), Rusia, ş.a.Irigaţia cu aceste instalaţii oferă următoarele avantaje: manoperă redusă ca urmare a automatizării totale; uniformitatea şi randamentul udărilor sunt foarte bune;

consum redus de energie (cerinţa de presiune la nivelul aripilor s-a redus la instalaţiile de joasă presiune la 0,7-2,5 bari);

posibilitatea de fertirigaţie; sunt folosite cu eficienţă economică bună în condiţiile de sol şi culturi care cer udări

frecvente şi norme mici, indiferent că sunt de talie înaltă sau joasă; pentru terenuri în pantă există modele de instalaţii prevăzute cu dispozitive de control a

presiunii şi debitului distribuit de aspersoare, menţinându-se astfel o uniformitate bună a udărilor;

investiţia specifică se reduce pe măsură ce instalaţia deserveşte o suprafaţă mai mare, ceea ce se asigură fie prin mărirea lungimii instalaţiei (care reprezintă raza suprafeţei udate) sau prin folosirea ei în mai multe poziţii (max. 2-3). Raza de acţiune este de aproximativ 400 m iar suprafaţa deservită, în cazul în care funcţionează într-o singură poziţie este de 50-64 ha.

Dezavantajele acestei instalaţii sunt: suprafeţele udate de la pivoţi alăturaţi sunt tangente, astfel că rămâne o suprafaţă

neirigată de cca 20% din total însă, prin utilizarea echipamentelor ce udă şi în colţuri ("corner system") se irigă aproape toată suprafaţa. Costul acestora este însă superior faţă de echipamentele care udă circular;

intensitatea ploii creşte de la pivot spre periferia suprafeţei udate, şi poate ajunge la valori relativ mari la extremitatea aval, neconvenabile pentru soluri argiloase şi terenuri în pantă. Băltirile pot fi evitate prin mărirea vitezei de deplasare a instalaţiei (o rotaţie completă va fi realizată chiar în mai puţin de o zi) reducând corespunzător şi norma de udare, dar mărind frecvenţa udărilor. Totuşi, trebuie avut în vedere că în aceste condiţii se măresc pierderile prin evaporaţie şi cheltuielile de întreţinere, iar producţia poate să se reducă;

pierderile prin frecare în linia de udare sunt relativ mari, mai mari decât la aripile cu deplasare frontală (considerând acelaşi debit la intrarea în instalaţie şi aceeaşi lungime a instalaţiei);

pe terenuri în pantă, repartiţia presiunilor (linia piezometrică) în conducta de udare diferă mult în cazul în care aripa este în partea de jos (faţă de pivot) în comparaţie cu poziţia opusă, adică mai sus de pivot. În aceste condiţii, dacă nu sunt prevăzute regulatoare de presiune sau de debit la aspersoare, debitele acestora vor varia în limite mari iar udările vor fi neuniforme.

La ora actuală aceste instalaţii au incorporate componente de înaltă tehnologie pentru deplasarea automatizată, menţinerea liniarităţii în timpul funcţionării, distribuţia uniformă a apei, ş.a.

9.2.5.1. Elemente componente şi scheme de udareInstalaţiile cu pivot udă, de obicei, o suprafaţă circulară. Dacă sunt prevăzute cu aspersor

mare (sau o rampă de udare suplimentară) în capătul aval, care intră în funcţiune în colţuri, atunci suprafaţa udată se măreşte apropiindu-se de pătrat cu latura 2R (R fiind raza de acţiune a instalaţiei, fără aspersorul terminal) (fig.9.15.).

Conducta de udare este aşezată pe mai mulţi suporţi de forma literei A, fiecare fiind prevăzut cu 2 roţi, una în spatele celeilalte. Mişcarea roţilor se face folosind motoare electrice, hidraulice sau sisteme pneumo-hidraulice. Distanţele între suporţi sunt de 30-50 m. Diametrul conductei de udare variază funcţie de lungimea instalaţiei, între 100-250 mm.

În SUA, o mare frecvenţă au instalaţiile cu diametrul conductei de 168 mm, distanţa între suporţi de 40-60 m, înălţimea suporţilor este de cca. 4 m, astfel că distanţa de la sol la partea inferioară a fermei pe care este aşezată conducta de udare, rămâne de cca. 3 m.

Tronsoanele sunt articulate între ele pentru a se adapta la neuniformităţile terenului şi să poată uda şi pe terenuri cu pante până la 30%.

Durata minimă a unei rotaţii (respectiv a unei udări) pentru instalaţiile obişnuite este puţin sub 24 ore, iar în cazuri speciale, se reduce la 12 ore.

Viteza de rotire este reglată prin schimbarea vitezei de deplasare a suportului din extremitatea aval. În condiţiile deplasării cu electromotoare, ciclul de acţionare al motorului de la ultimul suport este de 1 minut. Funcţie de procentul din timpul ciclului pe care-l destinăm pentru un motor cuplat, rezultă viteza de deplasare. De exemplu, pentru cuplat 100%, motorul este cuplat în permanenţă şi durata unei rotaţii va

fi de 24 ore; dacă cuplarea este de 50% din timpul ciclului, durata de rotire este de 48 ore.Menţinerea alinierii tronsoanelor şi suporţilor în timpul udării se face cu un sistem special,

format dintr-un fir întins între pivot şi ultimul suport din aval. Viteza lineară de deplasare a suporţilor unei instalaţii este:

(9.15)unde:

r - distanţa de la suportul respectiv la pivot;ω - viteza unghiulară de deplasare;

(9.16)

T - durata unei rotaţii complete.

Pentru a varia viteza de deplasare a suporţilor proporţional cu distanţa r, la care sunt situaţi se foloseşte procedeul acţionării motorului fiecărui suport un timp proporţional cu raportul r/R (R - raza de acţiune a instalaţiei). Acţionarea motorului electric şi deplasarea suportului este neuniformă, ceea ce are efecte asupra uniformităţii udării. În cazul motoarelor hidraulice nu intervin astfel de probleme pentru că viteza de deplasare a suporţilor şi alinierea lor se asigură prin robineţi care controlează atât viteza instantanee cât şi cea medie.

9.2.5.2. Proiectarea sistemelor de irigaţie cu instalaţii pivot [6]Factorii principali care trebuie luaţi în consideraţie, ca elemente de bază sunt:- consumul de apă în perioada de vârf pentru culturile prevăzute a fi irigate;- caracteristicile solului: curba de infiltraţie şi capacitatea de reţinere;- caracteristicile culturii irigate şi curba apă-producţie a ei;- precipitaţiile efective estimate;- planul topografic cu limitele de proprietate;- sursa de apă: debitul şi volumul disponibil, ca şi calitatea apei;- costurile echipamentelor, cheltuielile energetice anuale (sunt funcţie de presiunea care

trebuie asigurată la intrarea în instalaţie şi de durata de utilizare a instalaţiei) şi cele de exploatare-întreţinere.

Proiectarea trebuie să conducă la stabilirea elementelor următoare.

Fig.9.15. Elemente componente şi schema generală de udare cu o instalaţie pivot [4]

- durata minimă a rotaţiei;- lungimea instalaţiei (raza de acţiune);- debitul instalaţiei;- configuraţia (dispunerea şi diametrul duzelor) pe conducta de udare,- diametrul conductei de udare;- lungimile tronsoanelor;- presiunea la intrare (la pivot);- extremele topografice.Cu aceste elemente, stabilite de inginerul de îmbunătăţiri funciare, furnizorul poate oferi

instalaţia ce satisface condiţiile de bază arătate mai sus. Deşi configuraţia duzelor este problema fabricantului, inginerul de specialitate face uneori şi operaţii de înlocuire a duzelor sau aspersoarelor iniţiale cu noi duze sau aspersoare.

9.2.5.3. Capacitatea (debitul instalat)Se calculează cu relaţia:

(m3/oră) (9.17)

unde:Qcu - debitul pentru conducta de udare (fără aspersorul mare din capătul aval), în m3/oră;m – cerinţa brută de apă medie zilnică în perioada de vârf, în m3/ha;A , suprafaţa udată de instalaţie (cercul de bază), în ha;T - durata de funcţionare zilnică, în ore (se ia 22-23 ore/zi, dacă instalaţia este permanentă la

acelaşi pivot şi mai puţin dacă se mută în a doua poziţie);Qac - debitul aspersorului mare, din extremitatea aval (dacă este prevăzut), în m3/oră.

Debitul Qac trebuie separat de Qcu pentru că aspersorul mare din extremitatea instalaţiei are caracteristicile de exploatare, randamentul udării şi procedeul de proiectare diferit de restul aspersoarelor de pe conducta de udare.

9.2.5.4. Intensitatea ploiiAspersoarele de pe aripa de udare se deplasează cu viteze lineare proporţionale cu distanţa

de aşezare faţă de pivot, ceea ce impune ca şi intensitatea ploii fiecărui aspersor să fie proporţională cu această distanţă.

Dacă amplasăm pluviometre în direcţie radială pe suprafaţa udată de o instalaţie şi monitorizăm variaţia intensităţii ploii în timpul trecerii instalaţiei prin dreptul unui punct unde se află un pluviometru, se remarcă că histograma ploii artificiale este dependentă de distanţa unde se află amplasat pluviometrul (fig.9.16.).

Durata udării într-un punct la distanţa r va fi:

(9.18)

în care:

Fig.9.16. Histograma ploii la trei distanţe de pivot [4](pct. A la distanţa R, pct. B la 2R/3, pct. C la R/3)

ra - raza de stropire a unui aspersor situat la distanţa r de pivot;

ω - viteza unghiulară de deplasare a instalaţiei; ; (9.19)

Trot - durata unei rotaţii.

În ipoteza că razele de stropire ale aspersoarelor instalaţiei (cu excepţia celui mare din capăt) ar fi constante, pentru r = R/3, 2R/3 şi R, rezultă respectiv

; timpul Tu este în raportul 3; 1,5; 1 pentru distanţele

R/3, 2R/3 şi R.Histograma ploii, într-un punct oarecare pe direcţie radială, nu are formă dreptunghiulară

ci eliptică (fig.9.17.). În această situaţie, intensitatea medie a udării la distanţa r va fi:

(9.20)

în care:Ir - intensitatea medie a ploii la distanţa radială r de pivot (mm/oră);Tr - durata de udare la distanţa radială r (min);Imax.r - intensitatea maximă la distanţa radială r.

O apreciere preliminară a potenţialului de formare a excesului de apă la suprafaţă şi de formarea scurgerilor în funcţie de textura solului, se face astfel:- condiţii excelente de utilizare pentru

soluri cu coeficientul de infiltraţie K > 10 mm/oră;

- condiţii bune - la limită -, K= 5-10 mm/oră;

- la limită - necorespunzătoare, K< 5 mm/oră.

Afară de textura solului, potenţialul de formare a scurgerilor în exploatarea acestor instalaţii este influenţat mult de capacitatea de acumulare a apei în microdepresiunile de la suprafaţa terenului, de panta terenului, de intensitatea udării, de diametrele duzelor ş.a.

9.2.5.5. Tipul şi distanţa dintre aspersoareLa proiectarea instalaţiilor, o importanţă majoră are stabilirea judicioasă a tipului sau

tipurilor de aspersoare şi a distanţelor dintre ele, de-a lungul conductei de udare.În tehnica actuală se folosesc frecvent instalaţii cu una din următoarele configuraţii privind

distanţele dintre aspersoare, şi anume:a. cu distanţe uniforme (de 9-12 m) între aspersoare de-a lungul conductei de udare ; în

această situaţie diametrul duzelor şi debitul aspersoarelor creşte proporţional cu distanţa de la pivot la aspersorul respectiv.

O instalaţie de 400 m lungime are 35-40 aspersoare iar intensitatea ploii la capătul aval este în limitele 25-40 mm/oră. Diametrul udat de fiecare aspersor creşte şi el în acelaşi sens ca şi debitul aspersorului.

b. cu distanţe semiuniforme între aspersoare ; lungimea instalaţiei se împarte în trei sectoare, iar pe fiecare din acestea se adoptă o distanţă uniformă; distanţele sunt cele

Fig.9.17. Histograma ploii într-un punct de-a lungul instalaţiei de udare cu pivot central

mai mari pe sectorul de lângă pivot şi cele mai mici pe sectorul din aval. De obicei, distanţele între aspersoare sunt de 12, 6 şi respectiv 3 m pe cele trei sectoare.

c. cu aspersoare de acelaşi tip şi acelaşi diametru al duzei, însă cu distanţe de amplasare care variază invers proporţional cu distanţa de la pivot. Distanţa lângă pivot este de cca. 12 m iar în capătul aval este de cca. 1,5 m.

În acest caz o instalaţie de 400 m lungime se echipează cu 85-100 aspersoare. Intensitatea maximă în capătul aval este între limitele 50-80 mm/oră.

Din aceste trei configuraţii, cel mai mult este folosită cea cu distanţa egală între aspersoare datorită simplităţii şi uşurinţei de amplasare a acestora. Dezavantajul determinat de diametrele mari ale duzelor din sectorul aval, poate însă să conducă spre alegerea celei de-a doua configuraţii.

Dispozitivele de udare sunt fie aspersoare de impact, fie microaspersoare statice (cu duze şi deflector conic). Pe terenuri neuniforme, uniformizarea presiunilor se realizează cu duze cu orificii flexibile sau cu regulatoare de presiune.

În cazul aspersoarelor de impact, se preferă cele cu unghi de lansare a jetului între 6-180. Cu cât viteza medie a vântului este mai mare, cu atât unghiul de lansare va fi mai mic. În cazul acesta pierderile de apă prin evaporaţie din jet sunt în limite acceptabile (10-15% pentru unghi de 60).

În zonele cu viteza vântului peste 10 km/h, se folosesc fie aspersoare de impact cu înclinare redusă a jetului, fie aspersoare statice dispuse pe racorduri verticale care se apropie dispozitivele de udare la cca. 1 m deasupra suprafeţei covorului vegetal (sisteme LEPA).

9.2.5.6. Stabilirea caracteristicilor aspersoarelor instalaţieiElementele specifice fiecărui aspersor sunt: debitul, presiunea de funcţionare şi diametrul

duzei.Debitul se determină cu relaţia:

(m3/oră) (9.21)

în care:rj este distanţa de la aspersorul respectiv la pivot (m);dj - distanţa între aspersoare la distanţa rj (m);R - raza suprafeţei circulare irigată de instalaţie (m);Qcu - debitul instalaţiei distribuit pe suprafaţa circulară (fără debitul aspersorului mare din

capătul aval, folosit pentru colţuri), în m3/oră.

Pentru cazul configuraţiei cu aspersoare la distanţe variabile, debitul se poate determina cu relaţia:

(9.22)

unde:rj-1, rj+1 - distanţa radială de la pivot la aspersorul cel mai apropiat din amonte şi respectiv din

aval decât aspersorul j considerat;A - suprafaţa circulară deservită de instalaţie; .

Dacă instalaţia are şi aspersor de capăt, debitul acestuia va fi:

(m3/oră) (9.23)

unde:Rh - raza suprafeţei irigate suficient când aspersorul de capăt este în acţiune;T - durata de funcţionare zilnică a instalaţiei (cu sau fără aspersorul de capăt în funcţiune), în

ore;m – cerinţa zilnică de udare în perioada de vârf (m/zi).De obicei, unde Rac este raza de stropire a aspersorului de capăt.

Aspersorul de capăt este folosit de obicei discontinuu, udând numai în zona colţurilor iar suprafaţa suplimentară pe care o udă într-un colţ (S' în fig.9.15.) este:

(ha) (9.24)

9.2.5.7. Variaţia debitului de-a lungul conductei de udarePentru că irigă o suprafaţă circulară, debitul distribuit de instalaţie pe ml creşte

proporţional cu distanţa rj de la pivot.Debitul tranzitat prin conducta de udare într-un punct la distanţa rj este:

(m3/s) (9.25)

unde:Q este debitul la intrarea în instalaţie (m3/s);Rh – lungimea echivalentă hidraulic a conductei de udare. Pentru instalaţii fără aspersor de

capăt, Rh = R, iar pentru cele cu astfel de aspersor:

(9.26)

Debitul distribuit pe metru liniar de conducta de udare, având aspersoare amplasate la distanţe egale, este uniform crescător, în sensul curgerii apei (datorită creşterii suprafeţei udate de un aspersor, de la pivot către capătul aval al conductei).

9.2.5.8. Pierderile de sarcină în conducta de udarePot fi determinate cu aceleaşi relaţii ca pentru aripa de udare (care are debit distribuit

uniform):

(9.27)

J - gradientul hidraulic (m/100 m) pentru cazul conductei cu debit constant egal cu Q pe toată lungimea.

Fp - factor de reducere care are în vedere variaţia specifică a debitului de-a lungul acestei instalaţii, cu valori între 0,56 pentru 40 aspersoare şi 0,55 pentru 270 aspersoare (media de 0,555 oferă o precizie de 1% pentru hf).

9.2.5.9. Presiunea în lungul conductei de udareSe poate stabili fie prin calcul pas cu pas, începând din capătul aval, sau direct pe toată

conducta. În ultimul caz pentru a determina presiunea la intrarea în instalaţie (la pivot), se foloseşte relaţia:

(9.28)în care:

Hn – presiunea necesară la aspersor plus presiunea cerută de regulatorul de presiune de la aspersor (dacă se prevede);

hf – pierderile de sarcină în conducta de udare, determinate cu relaţia (9.27);Δz – diferenţa de cotă între pivot şi punctul cu cota cea mai înaltă de pe suprafaţa udată;

Presiunea la orice distanţă radială rj de pivot este:

sau (9.29)unde:

Δzj – diferenţa de cotă între pivot şi punctul considerat la distanţa j;(9.30)

It – panta terenului;hf.j – pierderea de presiune pe distanţa rj.

Pentru calculul hf.j se poate folosi relaţia:

(9.31)

Presiunea medie pe o conductă de udare pe teren orizontal, conform cu ecuaţia lui Scaloppi şi Alberi (1992) este pentru o aripă de udare fără aspersor de capăt:

sau (9.32)şi se înregistrează la distanţa

În aceste relaţii hf0 este pierderea de sarcină pe conducta de udare în ipoteza debitului constant pe întreaga lungime, deci .

Pe teren orizontal presiunea minimă este la capătul aval al instalaţiei şi acelaşi lucru se constată atunci când udă pe teren cu pantă urcătoare. Când conducta udă pe pantă coborâtoare presiunea minimă este localizată, funcţie de mărimea pantei terenului, în capătul aval sau amonte sau în poziţie intermediară.

9.2.5.10. Selecţia diametrului duzelor aspersoarelor unei instalaţiiCondiţia care se urmăreşte este ca să se asigure un debit constant pe unitatea de suprafaţă

irigată, considerând că terenul este plan. Pierderile prin frecare şi condiţiile topografice (panta) se iau în vedere numai când nu se folosesc regulatoare de presiune la aspersoare.

Diametrul duzei unui aspersor la distanţa rj de pivot se va stabili funcţie de debitul qj şi de presiunea Hj disponibilă la această distanţă, folosind relaţia:

(9.33)

din care rezultă:

(9.34)

Cu aproximaţie:

(mm) (9.34’)

dacă Qj se introduce în l/s şi Hj în kPa.

Hj se determină folosind relaţia (9.29), considerând cota medie a terenului pe fâşia udată de aspersorul considerat:

(9.35)unde:

zp este cota terenului la pivot;zm.tj - cota medie a terenului udat de aspersorul amplasat la distanţa rj.

9.2.6. Instalaţii de udare (din mişcare) cu deplasare frontalăPrezintă asemănări cu instalaţiile cu pivot central în privinţa structurii pe care este

amplasată conducta de udare, sistemului de deplasare (cu acţionare la fiecare suport), dispozitivului pentru menţinerea liniarităţii instalaţiei, ş.a. Diferenţele constau în faptul că, la aceste instalaţii, toţi suporţii (inclusiv cel de la intrarea apei în instalaţie) se deplasează cu aceeaşi viteză, pe o direcţie paralelă cu canalul sau conducta de alimentare.

Avantaje mai importante (faţă de instalaţia cu pivot): irigă suprafeţe rectangulare, uniformitatea udărilor este mai bună, intensităţile de udare sunt mai mici.

Dezavantaje: are costuri iniţiale şi de exploatare – întreţinere mai mari.Sunt două categorii de instalaţii: unele având alimentarea cu apă printr-un capăt, altele cu

alimentare printr-un punct situat la mijlocul instalaţiei.Alimentarea cu apă se poate face din canale deschise impermeabilizate (în condiţii de teren

uniform) sau din conducte sub presiune (în zone cu relief neuniform). În cazul alimentării din canale, instalaţia de udare este prevăzută cu un generator electric cu motor Diesel ce asigură atât acţionarea pompei şi energia electrică necesară deplasării (la fiecare suport fiind prevăzute motoare electrice cu reductoare şi cuplaje la roţi (fig.9.18.). Dacă alimentarea se realizează din conducte, este nevoie de un furtun din polietilenă de legătură a instalaţiei la hidrant, cu lungimea egală cu jumătate din distanţa între hidranţi (fig.9.19.).

Există şi a treia categorie de instalaţii, prevăzute cu un sistem de cuplare şi decuplare automată la hidrant (instalaţii „robot”).

Lungimea unei instalaţii este de maxim 400 m dacă ea se alimentează printr-un capăt şi de 400÷1000 m dacă alimentarea se realizează în mijlocul instalaţiei. Există însă şi instalaţii de mare lungime, alimentate în ambele capete.

Fig.9.18. Instalaţie de udare cu deplasare frontală, cu alimentare din canal [10]

Fig.9.19. Instalaţie de udare cu deplasare frontală, alimentată din conductă printr-un furtun cuplat manual

la hidrant [9]

Conducta de udare a majorităţii tipurilor de instalaţii este din oţel zincat, cu diametrul funcţie de debit şi lungimea instalaţiei (75-200 mm). Distanţa între suporţi este de cca. 60 m, iar înălţimea instalaţiei dă posibilitatea udării culturilor cu talie înaltă (1,8-2 m).

Proiectarea sistemelor de irigaţie echipate cu astfel de instalaţii comportă mai multe etape:a) Trasarea reţelei de distribuţie. Distanţa (B) între canalele sau conductele de alimentare

terţiare va impune lungimea instalaţiei de udare (Liu): pentru instalaţii cu alimentare printr-un capăt B=2Liu şi B=Liu pentru instalaţii cu alimentare centrală, cât şi în cazul alimentării lor prin ambele capete. Lungimea sectorului de irigaţie (şi a canalului sau conductei terţiare) se stabileşte astfel ca să se asigure folosirea instalaţiei de udare la capacitatea maximă, rezultând de 1000÷1600 m.

b) Se stabileşte metoda de exploatare a instalaţiei. În cazul în care o instalaţie deserveşte un singur sector de irigaţie, udarea poate fi organizată în trei variante:

1 – începând din poziţia de start (la capătul aval sau amonte a sectorului) efectuează udare continuă pe tot sectorul, distribuind toată norma de udare pe acest parcurs, urmată de revenire „în gol” (fără udare) în poziţia de start;

2 – începând din poziţia de start efectuează udare continuă pe tot sectorul, distribuind o fracţiune importantă din norma de udare prevăzută (60-70%) şi revenire în poziţia de start udând (distribuind astfel restul normei de udare);

3 – începând din poziţia de start, efectuează udare continuă pe jumătate din lungimea sectorului de irigaţie distribuind întreaga normă de udare, apoi deplasare fără udare până la capătul sectorului (la capătul opus poziţiei de start). La întoarcere (revenire la start), efectuează udarea pe jumătatea sectorului care nu a fost udată la dus şi apoi merge „în gol” pe jumătatea de sector udată deja la dus.

Fiecare variantă prezintă avantaje şi dezavantaje.c) Se stabilesc elementele tehnice ale instalaţiei: diametrul conductei de udare, tipul şi

caracteristicile hidraulico-funcţionale ale aspersorului, viteza de deplasare a instalaţiei în timpul udării.

Debitul instalaţiei cu alimentare în mijloc se calculează cu relaţia:

(9.37)

în care:L – lungimea sectorului de irigaţie (m);B – lăţimea sectorului (egală cu lungimea instalaţiei) (m);mmax.zi – cerinţa sau norma de udare brută maximă zilnică (m3/ha . zi);Tu – durata udării pe zi (ore).

Pentru varianta de exploatare 1, Tu are expresia:

(9.38)

iar pentru varianta 2:

(9.39)

v – viteza de deplasare a instalaţiei de udare la dus;vr – viteza de deplasare a instalaţiei de udare la întoarcere (revenire în poziţia de start);t1 – timpul necesar pentru întoarcerea instalaţiei;t2 – timpul necesar pentru svântarea solului, la un ciclu de udare.

Intensitatea medie a udării rezultă din relaţia:

(mm/h) (9.40)

în care: ra este raza medie de stropire a aspersorului (m).

Viteza de deplasare pentru situaţia în care se urmăreşte aplicarea normei „m” în totalitate (metoda de exploatare 1), se determină cu relaţia:

(m/s) (9.41)

unde: m se introduce în m3/ha, Q, în m3/s iar B, în m.Conducta de udare distribuie debit uniform, astfel încât proiectarea ei hidraulică se face la

fel ca în cazul aripilor de udare cu mutare manuală.

9.2.7. Sisteme fixe şi sisteme cu acoperire totalăSistemele fixe sunt acelea care au conductele de udare în poziţie fixă şi îngropate, iar cele

cu acoperire totală sunt cu aripi de udare care se menţin pe teren în poziţie fixă numai în sezonul de vegetaţie (se aşează primăvara şi se ridică toamna). În ultimul caz, conductele de udare sunt aşezate la suprateran.

Sistemele fixe şi cele cu acoperire totală pot fi:- cu toate aspersoarele funcţionând simultan (se folosesc în special în cazul irigaţiei antigel);- cu conductele de udare funcţionând prin rotaţie ( fig.9.20.);- cu funcţionare concomitentă a câte unui aspersor pe fiecare conductă de udare şi mutarea aspersorului de la o poziţia la alta pe aceeaşi conductă (fig.9.21.).

Investiţia pentru reţea este cea mai mică în varianta cu câte un aspersor în funcţiune pe conducta de udare, deoarece diametrul conductei de udare este cel mai mic.

Sistemul cu acoperire totală poate fi cu conducte de udare din tuburi de polietilenă de diametre mici (32 mm) care se aşează şi se ridică cu ajutorul unui tambur amplasat pe tractor. Pe conducta de udare se aşează şi funcţionează simultan un singur aspersor, care se mută treptat de la o poziţie la alta

Conductele de udare se amplasează paralel cu direcţia rândurilor de plante în cazul când sunt instalate suprateran (cazul sistemelor cu acoperire totală). La vii şi livezi se pot aşeza şi perpendicular sau diagonal faţă de direcţia rândurilor plantaţiilor.

Conducta principală se aşează în centrul suprafeţei irigate sau lateral.Avantajele sistemelor fixe sunt: asigură o irigaţie eco-compatibilă, cu norme mici, bine controlate şi la timp;

Fig.9.20. Sistem fix cu una sau mai multe conducte de udare în funcţionare simultană [7]

Fig.9.21. Sistem fix sau cu acoperire totală cu funcţionarea simultană a câte unui aspersor pe fiecare

conductă de udare [7]

în cazul când se asigură funcţionarea prin rotaţie a conductelor de udare, se reduc diametrele conductelor principale, iar dacă funcţionează pe rând câte un aspersor, se reduc şi diametrele conductelor de udare;

reducerea cheltuielilor pentru efectuarea udărilor (se renunţă la mutarea echipamentelor);

controlul automat al irigaţiei; aplicarea îngrăşămintelor odată cu udările şi micşorarea pierderilor de îngrăşăminte

azotate, care produc eutrofizarea surselor de apă.Dezavantaje: investiţii relativ ridicate, datorită creşterii densităţii conductelor; suporţii aspersoarelor constituie obstacole pentru maşinile agricole; sistemul anfonsabil

prezentat în continuare, cu aspersoare care sunt ridicate deasupra suprafeţei terenului numai în perioada udărilor, elimină acest dezavantaj.

Sistemele de irigaţie fixe, cu aspersoare anfonsabileConductele de udare sunt prevăzute cu hidranţi-portaspersoare care sub efectul presiunii se

ridică la suprafaţa terenului înainte de udare. În cadrul acestor sisteme, hidrantul poate fi poziţionat deasupra conductei de udare sau lateral de conductă. În prima variantă conducta de udare trebuie amplasată la adâncime mai mare (1,5-1,7 m) având în vedere lungimea hidrantului portaspersor (1-1,2 m) şi stratul de sol de deasupra lui (max. 0,5 m). În varianta a doua este suficientă adâncimea de cca. 1 m, însă este necesară o amenajare pentru fiecare portaspersor.

Imediat ce conducta este pusă sub presiune (pentru ridicarea coloanei portaspersor este suficientă o presiune de 0,5 bari), apa iese printr-un orificiu de la partea superioară a hidrantului portaspersor şi ajută la înmuierea solului. După ridicare, pe portaspersor se aşează un prelungitor şi aspersorul, iar la terminarea udării, portaspersorul (fără aspersor) se introduce mecanic în sol (la unele sisteme se foloseşte o conductă de diametru mic prin care se realizează o presiune inversă care determină coborârea hidranţilor).

9.2.8. Echipamente pentru irigaţia parcurilor şi grădinilor publice, spaţiilor verzi din zone rezidenţiale, comerciale şi industriale şi terenurilor de sport

Sistemele de irigaţie destinate suprafeţelor cu astfel de funcţiuni se caracterizează printr-un grad ridicat de automatizare, distribuţia apei prin aspersiune sau picurare, folosind – în multe cazuri – dispozitive telescopice (care se ridică deasupra terenului când începe udarea şi coboară sub nivelul terenului, după udare); de asemenea, au senzori pentru oprirea udării în situaţiile când intervin ploi sau la viteze mari ale vântului.

Componentele sistemului de irigaţie sunt reprezentate de dispozitive de udare, conducte de distribuţie, vane solenoid acţionate electric, controlere, iar pentru suprafeţe extinse sunt folosite şi staţii de control centralizat.

Dispozitivele de udare. În cazul suprafeţelor limitate, formate din fâşii de lăţime redusă (benzi florale etc.), udarea se efectuează cu microaspersoare. Acestea sunt, de obicei, cu rotor cu udare în sector reglabil între 400-3600. Pentru fâşii înguste, cât şi pentru udarea localizată a arbuştilor şi arborilor sau a zonelor de colţ sunt preferate microaspersoarele de tip static, cu sector de udare de 900, 1350, 1800 sau 3600 (de exemplu, pentru udarea benzilor florale cu o lăţime de 5-10 m, pot fi folosite două conducte de udare amplasate la limitele fâşiei şi prevăzute cu microaspersoare statice reglate pentru udare în sector de 1800; pentru aceeaşi situaţie, pot fi folosite trei conducte de udare, din care una să fie la mijlocul fâşiei având microaspesoarele cu udare circulară, iar cele laterale au aceleaşi microaspersoare, însă cu udare în sector de 180 0). Microaspersoarele rotative au unghiuri de înclinare a jetului cu valori normale de 250-300 sau mai

reduse, alegerea unghiului prezentând importanţă pentru cazul când sunt arbori la care udarea se recomandă să se facă sub coroană. Microaspersoarele statice sunt prevăzute, în cele mai multe cazuri, cu dispozitiv pentru ajustarea sectorului de udare şi au raze de udare mai mici decât cele dinamice (cu rotor) şi sunt recomandate mai ales pentru udarea arbuştilor şi fâşiilor vegetale de lângă clădiri. Unele tipuri udă în „petale” (de la două „petale” opuse, până la şase „petale” distribuite uniform pe întreg sectorul circular).

Aspersoarele cu impact (cu şoc) sunt folosite pentru udarea peluzelor cu suprafeţe mari, deoarece au raze mari de acţiune. Cele mai multe tipuri sunt telescopice şi udă în sector ajustabil de 200-3400 sau în cerc complet.

Unele modele de aspersoare şi microaspersoare sunt prevăzute şi cu un regulator de presiune care este necesar în condiţiile terenurilor cu diferenţe de nivel pentru ca toate dispozitivele să funcţioneze la aceeaşi parametri (debit, rază de acţiune, intensitatea ploii etc.).

Intensitatea ploii se calculează pe zone de irigaţie, cu relaţii care ţin seama de schema (configuraţia) de aşezare a dispozitivelor de udare (dreptunghi sau triunghi) şi de mărimea sectorului de udare. În situaţia în care toate dispozitivele sunt amplasate la aceeaşi distanţă, au acelaşi debit şi mărime a sectorului de udare, intensitatea ploii se determină cu relaţiile următoare:

- pentru schema de aşezare în dreptunghi

(mm/h) (9.42)

- pentru schema de aşezare în triunghi echilateral

(mm/h) (9.43)

în care: qa este debitul dispozitivului de udare (m3/h); α – mărimea sectorului de udare (în grade); d – distanţa dintre dispozitive pe conducta de udare; d1 – distanţa între conductele de udare la aşezarea în dreptunghi.

Reţeaua de distribuţie se execută din tuburi şi piese de legătură (teuri, coturi, etc.) de PE sau PVC îngropate în sol, cu diametre care rezultă din calculul hidraulic. Reţeaua de irigaţie este alimentată frecvent de la hidranţii reţelei de alimentare cu apă potabilă din zonă şi, în acest caz, imediat după hidrantul de priză este nevoie de instalarea unui dispozitiv de protecţie antisifon, cu rolul de a preveni intrarea impurităţilor din conductele de irigaţie în sistemul de alimentare cu apă potabilă. Dacă apa provine din altă sursă, la priză este nevoie de filtre adecvate dispozitivelor de udare utilizate (microaspersoare, aspersoare sau picurătoare). De asemenea, în aval de dispozitivul de protecţie antisifon, pe conducta principală se amplasează un regulator de presiune.

Vanele cu acţionare electrică (vane cu solenoid). Reprezintă organele de execuţie care realizează comenzile de deschidere şi de închidere a unor zone din reţeaua de irigaţie (la începerea şi terminarea udărilor). Sunt folosite în asociere cu controlere sau staţii de control centralizat.

Conectarea vanelor solenoid se face prin cablu electric (multifilar) îngropat în sol, cu tensiunea curentului de 24 V.

Vanele solenoid se amplasează în cămine executate din material plastic, luându-se măsuri pentru prevenirea pătrunderii apei în aceste spaţii.

Controlerele (timere sau programatoare) pot fi electromecanice sau electronice, alimentate de la reţeaua electrică sau cu baterii, îndeplinind funcţii de programare şi automatizare a irigaţiei. Ele asigură funcţionarea secvenţială a diverselor ramificaţii sau zone ale reţelei de irigaţie. În

memoria controlerelor există programe care permit utilizatorilor să stabilească regimul de irigaţie adecvat condiţiilor de climă, vegetaţie şi sol. Controlerul trimite semnale electrice către vanele solenoid, deschizându-le pentru o durată determinată. Capacitatea şi mărimea controlerului depinde de numărul de vane solenoid pe care le comandă (în general, un controler comandă 4 sau 6 zone). Pornirea secvenţială a diverselor ramificaţii ale reţelei de irigaţie realizează un efect estetic deosebit.

Montajul controlerelor se face în locuri uşor accesibile, de obicei în interiorul clădirilor sau pe peretele exterior al acestora.

În zonele temperate este nevoie şi de un senzor de ploaie, ca şi de un senzor pentru viteza vântului, care vor fi conectate la controler şi se vor asigura oprirea udărilor în cazul unor astfel de evenimente.

Staţiile de control centralizat sunt destinate automatizării irigaţiei pe zone extinse de arhitectură peisageră din sectoare rezidenţiale, comerciale sau industriale. Calculatorul central are instalat un program specializat pentru managementul şi monitoringul regimului de irigaţie. Legătura între dispecerul central şi staţiile locale se direct prin cabluri electrice sau prin modem.

Bibliografie

[1] Blidaru, V., Wehry, A., Pricop, Gh. – Amenajări de irigaţii şi drenaje. Ed. Interprint, Bucureşti, 1997.

[2] Christiansen, I. – Irrigation by sprinkling. Calif. Agr. Exp. Sta. Bull 670, 1942.[3] Jensen, M.E. (Ed) – Design and operation of farm irrigation systems, ASAE Monograph., 3,

1980.[4] Keller, J., Bliesner, D.R. – Sprinkle and trikle irrigation. Ed. Chapman and Hall, 1990.[5] Rieul, L. (Coordination de la redaction)– Irrigation – Guide pratique (1re ed.). Ed.

CEMAGREF et CEP-France Agricole, 1990.[6] Wilmes, D.J., Martin, D.L., Suppala, R.J. – Decision Suport Systems for design of center

pivots. Trans. ASAE, vol.37(1), 1994.[7] xxx – La matrise de l’irrigation sous pression. KULKER, AGRINATHAN, Ed. Nathan

Communic., Paris, 1988.[8] xxx – Irrimec. IRIDEX, Buc.[9] xxx – Mustang. Echipament de irigaţie mecanizat. IRIDEX GROUP şi ZIPACON, Buc.[10] xxx – Sistemele liniare Valley. Prospect Valley.

10. IRIGAŢIA LOCALIZATĂ

10.1. Avantaje şi dezavantaje

Irigaţia localizată este cea mai recentă metodă de irigaţie, care răspunde cel mai adecvat cerinţelor ecologice. Ea permite administrarea apei numai în zona aferentă sistemului radicular al plantelor, cu ajutorul unor conducte şi dispozitive de udare amplasate la suprafaţa solului, sau deasupra lui sau îngropate în sol la mică înălţime.

Primele amenajări s-au realizat în jurul anului 1940 în Anglia, după care, din anii1960-1965 s-au extins în ţări ca Israel, SUA, Australia, iar în ultimele decenii, odată cu dezvoltarea producţiei de materiale plastice, în multe alte ţări.

Metoda se foloseşte în primul rând la culturile cu rentabilitate mare (flori, legume cultivate în sere şi solarii şi în câmp, plantaţii pomicole şi viticole) dar a început a se aplica şi la alte culturi (tutun, ş.a.).

Irigaţia localizată are două variante tehnologice:o irigaţia prin picurare;o irigaţia prin rampe perforate.

În cazul irigării parţiale a terenului (îndeosebi la plantaţii pomicole clasice), aici poate fi înscrisă şi irigaţia cu microaspersoare.

Varianta cea mai folosită în practică este irigaţia prin picurare. Metoda de udare prin rampe perforate este aplicată în Franţa, la plantaţiile viti-pomicole şi a fost experimentată şi în ţara noastră de ICITID.

Avantajele irigaţiei localizate sunt: administrarea apei se face cu debit redus şi pe o suprafaţă restrânsă rezultând însemnate

economii de apă (în cazul plantaţiilor pomicole, 40-60% din consumul în cazul irigaţiei prin aspersiune);

însemnate reduceri ale consumului de energie în exploatare, prin reducerea volumelor de apă şi a presiunii la 0,5-1,5 bari;

udările frecvente (la 1-4 zile) cu norme de udare mici (100-300 m3/ha) care menţin umiditatea solului în apropierea valorii optime, ceea ce asigură sporuri de producţie superioare faţă de celelalte metode de irigaţie;

se udă numai zona umbrită de rândurile de pomi, limitându-se astfel dezvoltarea buruienilor în zona dintre rânduri;

există posibilitatea executării lucrărilor culturale şi în timpul udărilor; odată cu udările pot fi administrate îngrăşăminte minerale şi chiar tratamente

fitosanitare (dacă se irigă prin microaspersiune); udările frecvente menţin o concentraţie redusă a sărurilor din sol; apa din irigaţii şi din

precipitaţii deplasându-le în afara bulbului de sol umezit. De aceea, pe solurile nisipoase poate fi folosită apă având concentraţii mărite de săruri, ca şi ape uzate;

Dezavantaje: potenţial de înfundare a picurătoarelor şi, de aici, reducerea uniformităţii udării şi a

producţiei agricole; fenomenul se previne prin filtrarea şi tratarea chimică a apei; cere investiţii mari, deoarece densitatea conductelor de udare este foarte mare (cea mai

mare este la legume şi culturi de câmp, iar cea mai mică este la plantaţiile pomicole cu distanţe mari între rânduri);

pe soluri cu textură argiloasă, dacă se foloseşte apă cu mineralizare medie sau mare, are loc acumularea sărurilor la suprafaţa solului. În zonele temperate acest fenomen este limitat, deoarece precipitaţiile din perioada rece pot să spele aceste săruri în adâncime.

10.2. Schema generală şi elementele componente ale unei amenajări

Un sistem de irigaţie localizată cuprinde: a) instalaţia de priză (din foraj, râu, lac de acumulare sau hidrant al unei reţele colective); b) centrul de control cu echipamente de filtrare, de fertilizare; c) reţea de conducte (principale, secundare, terţiare şi de udare); d) dispozitive de udare situate pe conductele de udare; e) vane şi alte piese speciale. (fig.10.1.). Dispozitivele de filtrare a apei se amplasează atât la intrarea în reţea, ca şi în puncte intermediare (acestea din urmă fiind dispozitive de filtrare fină). Aceste dispozitive trebuie să aibă capacitatea de tranzit şi de filtrare necesare, adică de reţinere a particulelor solide peste o anumită dimensiune (diametru).

Aşa cum se arată din fig.10.1., reţeaua de distribuţie este formată din conducte de mai multe ordine de mărime. Conductele secundare asigură gruparea conductelor terţiare şi a celor de udare pe zone, al căror număr depinde de forma terenului, topografia lui, numărul de seturi udate pe zi sau intervalul dintre udări, lungimile conductelor secundare şi a celor terţiare.

Din punct de vedere funcţional deosebim următoarele elemente teritoriale:- subunitatea de irigaţie este suprafaţa care se irigă

simultan în aval de un punct de control al presiunii (unde se instalează un regulator de presiune). O subunitate de irigaţie este, de obicei, suprafaţa alimentată de o conductă terţiară (fig.10.2.);

- unitatea de irigaţie este suprafaţa realizată prin însumarea subunităţilor de udare ce se irigă simultan, situate în aval de ubn punct unde se măsoară norma de udare şi volumul de apă. Se referă la suprafaţa deservită de o conductă secundară;

- unitatea operaţională de irigaţie este suma unităţilor de irigaţie care funcţionează simultan în aval de centrul de control (ex. în fig10.2., unitatea operaţională I este formată sin suprafaţa unităţilor de irigaţie A+C, iar unitatea II este suprafaţa unităţilor de irigaţie B+D).

10.3. Dispozitive de udare

Funcţie de metoda de udare pot fi folosite: picurătoare, orificii, microduze, ajutaje, sau microaspersoare.

Dispozitivele trebuie să corespundă din următoarele puncte de vedere:

Fig.10.1. Schema unui sistem de irigaţie localizată

Fig.10.2. Unităţile funcţionale ale unui sistem de irigaţie localizată

A, B, C, D - unităţi de irigaţie; 1, 2 - subunităţi de irigaţie;

I (A+C), II (B+D) - unităţi operaţionale de irigaţie

- debit uniform şi constant, puţin sensibil la variaţiile de presiune;- sensibilitate redusă la obturare;- uniformitate ridicată la fabricaţie;- rezistenţă la agresivitate chimică şi ambientală;- preţ de cost redus;- stabilitatea relaţiei Q-H în perioada de exploatare;- sensibilitate redusă la variaţiile de temperatură;- pierderi de sarcină locale cât mai reduse în conducta de udare.

Curba debit-presiune (fig.10.3.)a unui dispozitiv de udare localizată are ecuaţia:

(10.1)în care:

Q este debitul (l/oră);H - presiunea la intrarea apei în dispozitiv

(mca);k - coeficient de debit, funcţie de

geometria canalului de curgere a apei; el reprezintă debitul corespunzător presiunii H = 1 mca;

x - exponent cu valori între 0-1, funcţie de regimul de curgere a apei în dispozitivul de udare: x = 0-0,2 pentru picurătoare cu autoreglare, x ≈ 0,5 pentru picurătoare cu regim turbulent, x = 0,8-1 pentru picurătoare cu regim laminar (cu labirint, cu tub capilar, ş.a).

Curba debit-presiune este valabilă pentru un domeniu limitat de variaţie al presiunii (de obicei de la 5-25 mca) şi un interval al temperaturii apei.

Caracterizarea calitativă a dispozitivelor de udare se face în funcţie de mai mulţi parametri şi anume:

- Coeficientul de variaţie tehnologică (CVT) apreciază uniformitatea dimensiunilor principale ale dispozitivelor, realizată prin procesul de fabricaţie.

(10.2)

în care:σ este abaterea standard a debitului determinat prin testarea a 50 de dispozitive de acelaşi tip

la aceeaşi presiune;Q - debitul mediu al dispozitivelor testate.

Uniformitatea tehnologică este considerată bună dacă CVT < 0,05; acceptabilă dacă 0,05 < CVT < 0,1; slabă pentru 0,1 < CVT < 0,15 şi inacceptabilă pentru CVT > 0,15.

Când o plantă este irigată cu mai multe picurătoare (n), CVT pentru grupul respectiv este:

(10.3)

Se observă că prin amplasarea mai multor picurătoare la un pom, rezultă o îmbunătăţire a uniformităţii udărilor.

- Toleranţa dispozitivelor de udare la variaţiile de presiuneSe apreciază în funcţie de valoarea exponentului x din ecuaţia debit-presiune, după două

scări diferite:

Fig.10.3. Curba debit-presiune pentru picurătoare cu valori diferite pentru exponentul x

pentru dispozitive fără autoreglare : foarte tolerante pentru x = 0÷0,5; tolerante pentru x = 0,5÷0,6; puţin tolerante pentru x = 0,6÷0,8; foarte puţin tolerante pentru x > 0,8. pentru dispozitive cu autoreglare : toleranţă foarte bună pentru x = 0÷0,05; toleranţă bună pentru x = 0,05÷0,10; toleranţă mediocră pentru x = 0,1÷0,15; toleranţă slabă pentru x = 0,15÷0,20; toleranţă necorespunzătoare pentru x > 0,2.

- Sensibilitatea la înfundareDepinde în mod direct de diametrul secţiunii minime de trecere a apei (d). Obturarea se

produce cu particole solide minerale sau organice, prin precipitarea sărurilor din apă sau de agenţi microbiologici (alge şi bacterii). Dispozitivele de udare se consideră foarte sensibile dacă d < 0,7 mm, sensibile dacă 0,7 < d < 1,5 mm şi puţin sensibile dacă d > 1,5 mm.

Multe dintre picurătoarele cu autoreglare sunt foarte sensibile, deoarece secţiunea de curgere se micşorează mult când creşte presiunea în conducta de udare (pentru că ele reglează debitul prin modificarea secţiunii de curgere în sens invers proporţional cu presiunea din conducta de udare).

Pentru prevenirea înfundării picurătoarelor cu particule de natură organică, se prevăd filtre care trebuie să reţină particulele solide având diametrul mai mare decât 1/10 din diametrul secţiunii minime de trecere a apei prin picurător. La microaspersoare şi microduze, această limită poate fi de 1/5.

Prevenirea înfundării lente, prin precipitarea sărurilor sau cu agenţi microbiologici, se asigură prin tratamente chimice periodice ale apei.

- Sensibilitatea în raport cu temperaturaDatorită dilatării materialului plastic din care sunt confecţionate, debitele picurătoarelor

(Q) variază cu temperatura (t) după o lege liniară Q = a + b . t. Sensibilitatea la variaţiile de temperatură, exprimată de valoarea coeficientului b, depinde de gradul de turbulenţă al curgerii în interiorul picurătoarelor.

Dacă sunt îngropate sau umbrite conductele de udare, se reduc variaţiile de temperatură.

Picurătoarele sunt de construcţii destul de diverse. După sistemul folosit pentru disiparea energiei apei, picurătoarele se împart în:

a) picurătoare cu tub capilar (diametrul de 0,5-2 mm). Curgerea prin ele este laminară. Exponentul x este cuprins între 0,55-0,8 , mărindu-se odată cu lungimea tubului iar k variază între 0,4 şi 0,8, diminuându-se atunci când creşte lungimea tubului. CVT poate fi destul de bun (0,02-0,05), însă depinde de precizia stabilirii lungimii tubului. Debitul este influenţat de forma de intrare a apei în tub (adâncirea pătrunderii tubului în conductă, unghiul de captare, ş.a). Fiind puţin costisitoare, având sensibilitate redusă la obturare dacă se folosesc diametre mai mari (ex. de 1,5 mm) şi necesitând astfel instalaţii de filtrare mai puţin pretenţioase, aceste picurătoare se folosesc destul de mult la plantaţii pomicole. Variind lungimea tubului capilar în funcţie de presiunea din conducta de udare din dreptul picurătorului respectiv, se poate asigura o bună uniformitate a udărilor. În această grupă intră şi picurătoarele cu traseu elicoidal, care se caracterizează prin CV cu valori diferenţiate după firma producătoare (de la 0,02 la 0,13), debite de 2 sau 4 l/h, x = 0,65-0,85 şi k = 0,4-0,8.

b) picurătoare tip labirint . În această grupă sunt picurătoare care au secţiuni relativ mari de trecerea apei iar traseul este alungit prin sistemul labirint. Exponentul x are valori mici (0,5-0,6), sensibilitatea la obturare este mică (secţiunea de trecere având diametrul de 1-2 mm), la fel ca şi sensibilitatea la temperatură. Normal au CVT sub 0,05.

c) picurătoare tip orificiu . Apa iese din ele prin unul sau mai multe orificii de diametru mic. Regimul de curgere este turbulent, încât x = 0,5. Sunt sensibile la obturare.

d) picurătoare tip vortex . Au o cameră circulară în care apa intră tangenţial şi iese axial. Mişcarea circulară produce pierderi de presiune mai mari decât la picurătorul cu orificiu de acelaşi diametru. Pot avea CVT mic (0,04), exponentul x are valori între 0,4-0,5 iar k este aproximativ 1. Modelele existente pe piaţă sunt sensibile la înfundare (diametrul de ieşire este de ordinul a 0,6 mm).

e) picurătoare cu autoreglare . Autoreglarea (debit constant, independent de presiune) se realizează printr-o piesă mobilă şi flexibilă de cauciuc care se deformează sub efectul presiunii (presează orificiul de ieşire a apei atunci când creşte presiunea). Sensibilitatea la obturare poate fi destul de mare, deoarece, atunci când se măreşte presiunea, se reduce secţiunea de curgere, chiar la valori sub 0,5 mm ale diametrului ei. De asemenea, poate avea valori mari ale CVT, datorită pieselor mobile. Au uniformitatea tehnologică şi rezistenţa în timp ceva mai redusă decât picurătoarele obişnuite iar efectul de autoreglare este evident numai într-un interval de presiune care trebuie indicat de fabricant.

Beneficiile debitului constant la variaţiile presiunii pot fi anulate de valori ridicate ale CVT. Alte dezavantaje: cost ridicat, secţiune mică de curgere şi, de aici, risc de obturare, complexitate constructivă şi fiabilitate redusă (datorită membranei care-şi pierde elasticitatea). Deşi sunt mai scumpe decât picurătoarele obişnuite, acest tip de picurătoare sunt preferate pe terenuri denivelate sau în pantă şi pe conducte de udare lungi, de peste 150-200 m, asigurând o uniformitate bună a udării

f) picurătoare cu autocurăţire . Unele sunt cu autocurăţire continuă, în timp ce altele se autocurăţă numai în perioada scurtă când o linie este pusă sub presiune. Au unul sau mai multe orificii flexibile, deformabile, care permit ca în momentul când o particulă de diametru mai mare decât orificiul de trecere a apei a ajuns în orificiu, presiunea să se mărească în amonte şi, datorită diferenţei de presiune, să deformeze orificiul de trecere şi să asigure expulzarea particulei. Picurătoarele cu autocurăţire continuă au x = 0,7 şi CVT = 0,05-0,07.

g) picurătoare integrate . Sunt fixate prin lipire sau sudură în interiorul conductei de udare, la distanţe egale. Sunt de tip labirint, cu sau fără autoreglare. Durata acestor sisteme este variabilă, în funcţie de calitatea tuburilor de udare. Distanţa între picurătoare este în intervalul 0,3-1,5 m iar presiunea de funcţionare depinde de tipul de picurător, fiind în general între 3-5 mca ca limită inferioară şi 30-40 mca ca limită superioară.

Tuburile picurătoare reprezintă o alternativă în condiţiile când se cere o densitate mare de picurătoare. Ele sunt destul de sensibile la obturare, deoarece au orificii de trecere a apei sub 1 mm. Funcţionează la presiuni sub 10 mca, au x = 0,4-0,8 iar CVT între 0,1 şi 0,2. În general, tuburile picurătoare sunt din PE, flexibile şi de greutate redusă. Este bine să fie îngropate în sol, măcar parţial.

Pot fi de mai multe tipuri:- tuburi poroase; cele din materiale neplastice (Viaflo) au debitul pe metru liniar foarte

mic, încât pot fi folosite pentru irigaţia cu conducte subterane, practicată continuu pe durata sezonului de irigaţie. Rădăcinile vin în contact direct cu conducta poroasă, plină cu o soluţie fertilizantă. Distribuţia imperfectă a apei, dificultăţile de instalare şi sensibilitatea la înfundare, în special cu carbonaţi depuşi din apă, au făcut ca extinderea acestor materiale să fie limitată.

Recent s-au propus tuburi poroase din materiale plastice ţesute, cu rezistenţă ridicată la rupere şi la tractare şi care, de asemenea, permit ridicarea presiunii pentru a spăla materialele care înfundă porii. Aceste tuburi pot fi utilizate pentru culturi de legume protejate, cu rânduri de lungimi medii.

Tuburile rigide poroase pentru sisteme fixe, deşi permit o irigare continuă şi lentă, sunt foarte sensibile la obturare în cazul apelor calcaroase. Unele materiale de acest tip (leaky pipe) sunt comercializate pentru irigarea parcurilor şi a grădinilor.

- tuburi rigide cu picurătoare în interior, care aderă la peretele interior al tubului pe toată suprafaţa laterală sunt utilizate mai mult pentru ape uzate. Aceste tuburi pot fi supuse periodic la

presiuni ridicate până la 6 bari, cu scopul de a permite spălarea eventualelor reziduuri rămase în canalele picurătoarelor;

- tuburi flexibile, cu picurătoare plate în interior (Typhon). Sunt cele mai recente produse din această serie, caracterizate prin regularitate foarte bună a distribuţiei apei, greutate foarte mică, cost redus. Se folosesc în legumicultură (în special, legume care sunt consumate în stare proaspătă);

- tuburi tip "Twin-wall", "By-wall"; au pereţii dubli iar apa circulă intrând între pereţi printr-un orificiu mic şi iese în exterior printr-unul sau mai multe orificii. Cu acestea, pot fi realizate conducte de udare lungi de peste 200 m, cu o bună uniformitate de distribuţie. Presiunea de exploatare este de 4-6 mca. Au aceleaşi cerinţe de filtrare ca şi pentru picurătoare. Unele modele se pot folosi mai multe sezoane, altele numai un sezon. Recent s-au introdus tuburi cu perete dublu cu diametre mai mici, care prin construcţia lor permit o autocompensare parţială (Ecodrip). Toate se recomandă pentru irigarea legumelor în spaţii protejate şi în câmp;

- tuburi corugate (exteriorul este lis, iar în partea interioară sunt corugate). În peretele tubului, de la fabricaţie se realizează conducte spirale de diametru mic, care au un orificiu de intrare a apei din interiorul tubului şi un orificiu de ieşire în peretele exterior. Tuburile spirale servesc pentru circulaţia apei şi au rolul de picurătoare iar pasul acestor spirale este egal cu pasul corugaţiilor interioare;

- tuburi perforate. Sunt cu perforaţii uniform distanţate din construcţie, realizate cu laserul, deci au dimensiuni foarte uniforme (diametru, înălţime). La presiuni mici ele picură, însă dacă se depăşeşte 10 mca curgerea are aspect de jet.

La irigaţia prin rampe perforate, dispozitivele de udare sunt de tipul ajutajelor şi orificiilor, cu sau fără autoreglare, iar sub conducta de udare se execută brazde biefate cu rol de acumulare şi infiltrare lentă a apei în sol. Perfecţionarea şi adaptarea acestei tehnici la condiţiile ţării noastre a constituit obiectul mai multor studii şi cercetări, care au fost finalizate printr-o tehnologie specifică [4, 11].

Microaspersoarele sunt folosite în locul picurătoarelor pentru irigaţia localizată la pomi. Pot fi statice sau dinamice. Au orificii mai mari decât picurătoarele, şi din în acest fel se reduc cerinţele în privinţa filtrării apei.

10.4. Proiectarea amenajărilor de irigaţie localizată

Consumul de apă la irigaţia localizată este mai mic decât în cazul celorlalte metode de irigaţie deoarece se udă un volum restrâns la zona de dezvoltare a rădăcinilor. De asemenea, cele două componente ale consumului (evaporaţie şi transpiraţie) sunt în raport diferit faţă de cel care este la celelalte metode de irigaţie: irigaţia localizată asigurând udări dese pe o suprafaţă limitată, are o evaporaţie mai mică dar o transpiraţie mai mare.

Raportul între consumul prin evaporaţie la irigaţia localizată prin picurare (ETip) şi cel de la irigaţia clasică (ETc) depinde de procentul suprafeţei umbrite (p). (fig.10.4.)

Pentru a estima evapotranspiraţia la irigaţia localizată se poate folosi una din corelaţiile din grupul de mai sus..

După Drăgănescu O. [5], coeficientul de reducere a consumului de apă la irigaţia localizată are expresia:

Fig.10.4. Relaţia între raportul ETip / ETc şi procentul suprafeţei umbrite (p)

(10.4)

în care:e - baza logaritmilor naturali;t - intervalul de timp între udări (perioada de revenire cu udare), în zile;p - raportul între suprafaţa umbrită şi suprafaţa totală, cu valori între 0,2-1;p1 - fracţiunea de suprafaţă udată, calculată ca raport între suprafaţa udată şi suprafaţa ocupată

de cultură.

Udările frecvente, la intervale mici de timp, impun ca solul să nu mai aibă rolul de rezervor de apă iar necesarul de apă să fie practic egal cu ETc maximă în perioada de vârf, pentru un interval de timp egal cu intervalul între udări. Unii autori propun ca ETc să fie considerat ca fiind valoarea medie a maximelor din luna de vârf.

Graficul din fig.10.5., întocmit de Dorembos şi Pruitt [4] permite estimarea evapotranspiraţiei maximă, în baza evapotranspiraţiei medii din luna de vârf.

Necesarul de apă pentru irigaţie (net) se calculează pe baza bilanţului hidric al solului, după metodologia arătată anterior (vezi cap.3), considerând după caz şi aportul freatic (dacă există), ca şi precipitaţiile efective.

Necesarul brut de apă de irigaţie ţine seama de randamentul udărilor localizate. Valorile lui sunt de: 0,90 pentru sol nisipos, 0,95 pentru sol lutos şi 1

pentru sol argilos.

10.4.1. Regimul de irigaţieNorma de udare la irigaţia prin picurare se determină, după Drăgănescu [5], cu relaţia:

[m3/ha] (10.5)în care:

DA - densitatea aparentă a solului (t/m3);p - fracţiunea de suprafaţă udată;CC - capacitatea de apă în câmp (% din greutate);Wi - umiditatea solului la începerea udării (% din greutate);H - adâncimea maximă de udare (m);a - raportul între volumul de apă distribuit în bulbul care se umezeşte (V a) şi volumul

înmagazinat în cilindrul ipotetic (cilindru cu diametrul D egal cu diametrul bulbului şi înălţimea egală cu H).

Ca mărime, norma de udare variază între 100-400 m3/ha.Intervalul de timp între udări depinde de textura solului şi de condiţiile climatice (tab.10.1).

Fig.10.5. Determinarea ETc maximă în funcţie de ETc medie lunară şi de capacitatea de reţinere a solului

1. Climat arid şi semiarid cu nebulozitate mică în perioada când ETc este maximă; 2. Climat continental, cu nebulozitate medie în perioada când ETc este maximă; 3 şi 4. Climat continental, cu

nebulozitate variabilă şi cu ETc medie de 5 şi respectiv 10 mm/zi

Tabel 10.1.Intevalul de timp între udări (zile) [12]

Climat Textura soluluinisipoase Lutoase şi argiloase

Arid, cu temperaturi ridicate şi evapotranspiraţie mare

1-2 2-3

Moderat 2-3 3-4Rece, cu precipitaţii reduse 3-4

(de două ori pe săptămână)6-8

(o dată pe săptămână)

Pe solurile grosiere, scheletice pot fi administrate mai multe udări pe zi.În practică, acest interval de timp variază între 1÷(4 -5) zile.

Exemplu de calculSă se calculeze consumul de apă şi elementele regimului de irigaţie prin picurare pentru proiectare în

următoarele condiţii:- plantaţie pomicolă (de meri), cu distanţa între rânduri d = 4 m;- distanţa pe rând d1 = 2 m;- raportul între suprafaţa umbrită şi suprafaţa totală este p = 0,5;- solul are textură lutoasă: DA = 1,3 t/m3, CC = 29%, CO = 13% (din greutatea solului uscat);- adâncimea de udare este 0,6 m.

În urma calculului bilanţului lunar al apei în sol pe un şir de ani a rezultat norma de irigaţie lunară cu asigurarea de 20% egală cu 1200 m3/ha . zi şi este în luna iunie.

CalculeAceastă normă lunară se reduce datorită irigării unei fracţiuni p de suprafaţă, astfel:- conform relaţiei lui Decroix sau fig.10.4.

- conform relaţiei lui Keller sau fig.10.4.

- după Drăgănescu, considerând p1 = p şi intervalul de timp între udări t = 4 zile

Se va adopta valoarea maximă rezultată, adică 720 m3/ha lună.Norma de udare are mărimea:

Numărul de udări în luna de vârf:

Perioada de revenire cu o normă de udare:

Dacă se adoptă consumul ETip = 487 m3/ha, atunci se determină mu considerând şi factorul a = 0,3

În acest caz, numărul de udări:

10.4.2. Dispunerea dispozitivelor şi conductelor de udare

10.4.2.1. Distanţa dintre picurătoare (pe conducta de udare)La plantaţii pomicole, cu distanţe mari între pomi, distanţa între picurătoare este egală cu

distanţa între plante. La plantaţiile intensive şi superintensive, ca şi la cele de viţă-de-vie şi la culturi de legume, distanţa între picurătoare este egală cu diametrul bulbului umezit de un picurător.

Forma şi dimensiunile bulbului de sol umezit depind de însuşirile fizice şi stratificaţia solului, de debitul picurătorului şi panta terenului. La irigaţia localizată, infiltraţia de la sursa punctiformă are o componentă verticală şi alta în suprafaţă. Forma zonei umezite este apropiată de o sferă sau de un elipsoid cu axa verticală.

La un sol cu un profil dat, forma şi dimensiunile bulbului depind de volumul de apă distribuit şi de debitul picurătorului.

În ultimele 3-4 decenii au fost intreprinse multe studii asupra distribuţiei apei în sol la irigaţia prin picurare, folosind modele matematice şi metode de calcul şi simulare (ex. metoda diferenţelor finite, soluţii analitice etc.). Estimările necesare pentru proiectare se pot face fie cu astfel de metode, fie folosind date existente sau prin determinări practice în teren. În lipsa măsurătorilor in situ pot fi folosite datele din tabelul 10.2. referitoare la dimensiunile orientative ale diametrului şi adâncimii bulbului de sol umezit.

Tabel 10.2.Diametrul (D) şi adâncimea (H) a bulbului de sol umezit

Volumul de apă distribuit de picurător

(l)

Texturanisipos nisipo-lutos lutos luto-argilos

D (m) H (m) D (m) H (m) D (m) H (m) D (m) H (m)10 0,29 0,26 0,42 0,23 0,66 0,17 1,1 0,1450 0,37 0,70 0,70 0,55 1,20 0,33 2,0 0,23100 0,42 1,10 0,80 0,68 1,55 0,52 2,5 0,28

10.4.2.2. Distanţa între conductele de udareEste un element important de care depinde calitatea irigaţiei, ca şi mărimea investiţiei

pentru amenajare, care se adoptă funcţie de cerinţele tehnologiei agricole. La plantaţiile pomicole şi viticole, se dispune câte o conductă sau două conducte la fiecare rând. La culturi de legume şi culturi de câmp, distanţa este egală cu distanţa între rândurile de plante, dacă aceasta din urmă este minim 0,60 m.

Dacă cultura este în benzi (la legume) se aşează o conductă de udare pe mijlocul fiecărei benzi, distanţa între conducte fiind egală cu lăţimea benzii plus lăţimea intervalului între benzi. În acest caz este de dorit ca lăţimea benzii să fie egală cu diametrul bulbului umezit de picurător. Numărul de rânduri într-o bandă, distanţa între rânduri şi lăţimea intervalelor se stabilesc funcţie de specificul culturii, densitatea, producţia propusă ş.a.

Câteva scheme de dispunere a conductelor la plantaţii pomicole şi la culturi de legume în benzi sunt prezentate în fig.10.6.

A)

B)

Fig.10.6.Dispunerea conductelor de udare în cazul :

A) plantaţiilor pomicole (1,2 – o singură conductă de udare la rând; 3 – două conducte de udare la rând; 4 – conductă de udare cu racord lateral,

distanţat de tulpina plantei):B) culturilor de legume (1,2 – o conductă de udare la două rânduri de plante; 3 – pentru culturi de legume în benzi)

La stabilirea elementelor funcţionale, tipul de picurătoare, schemele de aşezare se vor respecta o serie de limitări, arătate în cele ce urmează:1. Adâncimea de udare (a bulbului umezit) să nu depăşească zona radiculară cu mai mult de 10-20% (condiţie necesară pentru a avea un randament bun al udării). Această limită se va depăşi numai dacă este nevoie de spălarea sărurilor concentrate în profilul solului.2. Diametrul bulbului umezit şi volumul de apă ce va fi distribuit de un picurător la o udare (Vp) se stabileşte prin experimentări practice în teren, astfel ca să respecte şi condiţia de adâncime a udării. Dacă în câmp s-au efectuat măsurători ale diametrului bulbului şi adâncimii de umezire pentru mai multe volume de apă aplicate de picurător, atunci se stabileşte raportul D/H al bulbului, specific texturii solului şi apoi, pentru H impus se determină D. Menţionăm însă că, raportul D/H se menţine aproximativ constant, indiferent de volumul de apă aplicat numai în cazul solurilor profunde şi omogene; pentru alte soluri, trebuie stabilit raportul D/H pentru diferite mărimi ale volumelor distribuite, după care, funcţie de H impus, rezultă D şi Vp.

Numărul minim de picurătoare pentru o plantă va fi:

(10.6)

unde:Spl - suprafaţa efectiv de udare pentru o plantă; (10.7)S - suprafaţa teoretică ce revine unei plante (d x d1);d – distanţa între plante pe rând;d1 –distanţa între rândurile de plante;p - fracţiunea de suprafaţă udată;

Sp - suprafaţa udată de un picurător; (10.8)

Desigur că numărul de picurătoare pentru o plantă influenţează costul amenajării: dacă el este de 1-3, se consideră că. în condiţiile de climă, sol şi cultură date, este pretabilă irigarea prin picurare; dacă este de 4-5, pretabilitatea este medie, iar dacă este de 7-10, se va propune microaspersiune în loc de picurare. Număr mare de picurătoare rezultă la plantaţii pomicole clasice situate pe soluri nisipoase sau scheletice, în zone aride şi semiaride.

3. Funcţie de volumul Vp şi numărul de picurătoare la o plantă np (impus), din relaţia

(10.9)în care:

etzi - intensitatea maximă a consumului prin evapotranspiraţie, în (consumul la hectar, corectat funcţie de suprafaţa efectiv irigată (înmulţit cu p) şi împărţit la numărul de plante la hectar);

t - perioada de revenire cu o nouă udare, în perioada de consum maxim.

rezultă

(10.10)

Perioada t trebuie să fie în limitele arătate în tabelul 10.1. şi corelată şi cu valorile rezultate din calculul elementelor regimului de irigaţie.

Dacă t<tmin, pentru a mări t se măreşte Vp, mărindu-se astfel şi H, dar reducându-se randamentul udărilor. În cazul când se măreşte şi Vp şi np, înseamnă că se măreşte fracţiunea de suprafaţă udată p, deci potenţialul instalaţiei.

10.4.3. Uniformitatea udărilor localizateDepinde de un număr mare de factori, printre care: calitatea dispozitivelor de udare

(coeficientul de variaţie tehnologică ş.a.), diferenţele de presiune din reţeaua de distribuţiei a apei (create de pierderile de sarcină şi de diferenţele de cotă ale terenului, de numărul de picurătoare care alimentează o plantă, de modificarea caracteristicilor picurătoarelor în perioada de exploatare, de efectul de înfundare.

Uniformitatea este apreciată, ca şi în cazul celorlalte metode de irigaţie, în raport cu valoarea coeficientului de uniformitate (CU). Relaţia (9.5) propusă de Christiansen este recomandată şi pentru irigaţia localizată iar o relaţie special pentru picurare, propusă de Keller şi Karmeli [10] este:

(10.11)

în care:CVT - coeficientul de variaţie tehnologică pentru dipozitivele de udare;np - numărul de picurătoare care alimentează o plantă;Qmin - debitul picurătorului corespunzător presiunii minime din instalaţie;

debitul mediu al picurătoarelor.

Expresia (10.11) are în vedere două cauze principale ce determină neuniformitatea udării şi anume: variaţia tehnologică (expresia din paranteză) şi variaţiile presiunii în reţea (raportul Qmin/

).Bralts [2] a demonstrat că, variaţia debitului datorită variaţiilor de presiune, exprimată

printr-un coeficient CVh şi variaţia datorită calităţii picurătoarelor, exprimată prin CVT pot fi considerate independente şi combinate într-un coeficient CV cu expresia:

şi (10.12)

Hill şi Keller au realizat un program de calcul pentru evaluarea CU, în cadrul căruia au ţinut seama de: legăturile între uniformitatea udărilor şi o serie de factori cum sunt: răspunsul culturii (curba apă-producţie), costul apei de irigaţie, costul energiei, costul mâinii de lucru,

costul fertilizărilor ce se aplică odată cu udările, costul instalaţiei de udare. Rezultatele analizelor şi recomandările lor privind valorile optime ale CU sunt prezentate în tabelul 10.3.:

Tabel 10.3.Valori recomandate pentru CU

Tipul picurătorului Condiţiile topo CU pentru condiţii unde aportul precipitaţiilor este redus (sere, solarii, zone aride)

Picurătoare distanţate la peste 4 m, la culturi permanente

- teren uniform, I≤2%- teren în pantă sau ondulat, I>2%

90-95 %85-90 %

Picurătoare la distanţe sub 2,5 m la culturi permanente sau semipermanente

- teren uniform- în pantă sau ondulat

85-90 %80-90 %

Picurătoare la culturi anuale horticole sau de seră

- teren uniform- în pantă sau ondulat

80-90 %70-85 %

Valorile de mai sus se reduc cu 10 % dacă se referă la zone umede.Înfundarea picurătoarelor determină modificarea uniformităţii udărilor, care poate scădea

simţitor chiar şi în timpul unui sezon. Nakayama şi Bucks [13] au calculat coeficientul de variaţie (statistic) funcţie de procentajul de picurătoare înfundate şi de coeficientul de variaţie tehnologică CVT, câteva valori fiind prezentate în continuare (tab.10.4.):

Tabel 10.4.Coeficientul de variaţie a debitului (CV) funcţie de calitatea picurătoarelor

şi de % de picurătoare înfundate

% de picurătoare înfundate Coeficientul de variaţie CV pentru valori ale CVT deCVT = 0,05 CVT = 0,1

0 0,05 0,101 0,11 0,155 0,24 0,2510 0,34 0,35

De aici se poate observa că şi cu un procent redus de înfundare, se reduce simţitor uniformitatea udărilor şi că, dacă procentul de picurătoare înfundate este de peste 5%, practic se obţin aceeaşi coeficienţi de variaţie şi de uniformitate a udării, chiar dacă valorile CVT sunt mult diferite.

În cazul microaspersiunii localizate, şi utilizării ei la plantaţii pomicole, distanţele de aşezare ale dispozitivelor pe conducta de udare sunt funcţie de tipul de plantaţie (clasică, intensivă, superintensivă), de distanţele între pomi pe rând, de extinderea zonei de dezvoltare a rădăcinilor (lăţimea fâşiei care trebuie udată) [3]. La plantaţiile clasice, la fiecare pom se dispun 2 microaspersoare statice udând în sector de 2700 (lăsând neudată zona din imediata apropiere a tulpinii şi zona neumbrită). La plantaţiile superintensive, microaspersoarele se dispun la distanţe egale şi udă în cerc, astfel că, pe rândul de pomi se udă o fâşie de lăţime aproximativ egală cu zona umbrită.

10.4.4. Determinarea capacităţii de transport a conductelor de distribuţieSe face în mai multe etape:1. În prealabil, funcţie de condiţiile de ordin agricol se stabilesc, aşa cum s-a arătat

anterior, elementele regimului de irigaţie în luna de vârf, apoi suprafaţa ce revine unei plante,

numărul de picurătoare pentru o plantă, volumul de apă distribuit de un picurător Vp; se impune debitul picurătorului Qp, rezultând durata zilnică a udării tu.zi=Vp/Qp. De asemenea, se impune durata maximă zilnică de udare (tu max zi), luând ca limită maximă 20 ore/zi şi rezervând 4 ore pentru întreţinere şi alte operaţii.

2. Se determină numărul de unităţi operaţionale de irigaţie:

(10.13)

în care: tu zi - durata zilnică de aplicare a udării.3. Se recalculează

(10.14)

4. Se determină debitul mediu al picurătoarelor

(10.15)

unde:mp - norma (cerinţe) de udare brută zilnică pentru o plantă (l/zi);np - numărul de picurătoare care corespund pentru o plantă.

5. Se compară cu debitul propus anterior. Dacă diferenţa se acceptă

ajustarea în loc de Qp şi se trece la etapa a 6-a.

Dacă se poate opta pentru una din posibilităţile următoare:

- a lua un nou Qp egal cu şi a recalcula restul parametrilor;- a schimba N şi a relua etapele de calcul de la punctul 3;- a modifica tu max zi, menţinând N şi . Calculele se reiau de la punctul 3;- a modifica 2 sau 3 factori deodată.

6. Se calculează debitul la intrarea în sistem:

(m3/oră) (10.16)

în care:S este suprafaţa irigabilă (ha);Qp se introduce în l/oră, d şi d1 în m.

10.4.5. Toleranţa la variaţiile de presiuneValoarea CU se impune de obicei în raport cu condiţiile arătate anterior şi funcţie de ea,

rezultă ce variaţii de debit vor fi tolerate într-o subunitate de irigaţie.Presiunile într-o subunitate de irigaţie variază atât pe conductele de udare cât şi pe terţiare

(considerând că există regulatoare de presiune la intrarea în conductele terţiare (fig.10.7.).Din relaţia coeficientului de uniformitate rezultă:

(10.17)

Utilizând ecuaţia (10.1) se calculează:

şi (10.18)

unde (Hmin)S - presiunea minimă în subunitatea de udare.

Diferenţa maximă de presiune admisă în subunitatea de irigaţie (ΔH), compatibilă cu CU adoptat, va fi proporţională cu diferenţa între presiunea medie şi cea minimă din subunitatea respectivă.

(10.19)M fiind raportul între diferenţa de la presiunea maximă la cea minimă.

Valorile pentru M depind de caracteristicile topografice ale terenului şi de numărul de diametre utilizate pentru aceeaşi conductă, fie de udare, fie terţiară. În general, variază între 2 şi 4,5 , recomandându-se valoarea 2,5.

După ce a fost calculat ΔH, această valoare este repartizată între conductele de udare şi cele terţiare. Pe teren orizontal sau cu pantă mică, diferenţa de presiune tolerată pe

conductele de udare se ia egală cu diferenţa tolerată pe conductele terţiare, fiecare din acestea fiind ΔH/2. Dacă însă terenul are pantă favorabilă pe direcţia conductelor de udare, se va mări partea din ΔH ce revine conductelor de udare, şi se va micşora ceea ce revine conductelor terţiare.

10.4.6. Dimensionarea conductelor de udareAceste conducte sunt confecţionate din tuburi de materiale plastice (PVC sau PE), cu

diametre mici (12, 16, 20, 25 mm) şi constante pe toată lungimea.Debitul unei conducte de udare variază aproape liniar de la valoarea maximă în capătul

amonte la zero în aval, în acelaşi mod variind viteza apei şi numărul Reynolds. Mişcarea apei este turbulentă în sectorul din amonte, în regim de tranziţie pe sectorul de mijloc şi laminară în sectorul aval.

Pierderile de sarcină în conductele cu debit uniform diastribuit, cum sunt cele de udare, ca şi cele terţiare, pot fi calculate cu relaţia:

(10.20)

în care:J' este gradientul pierderilor de sarcină liniare şi locale de pe conductă. Cele locale se produc

în locurile unde sunt picurătoarele.

(m/100 m) (10.21)

lp - distanţa între picurătoare (m);

Fig.10.7. Distribuţia presiunilor într-o subunitate de irigaţie, în condiţii de teren orizontal

lechiv - lungimea echivalentă a pierderilor locale în dreptul picurătoarelor. Depinde de tipul de conexiune a picurătorului ("in line", "on-line" sau integrat) şi se determină experimental în laborator. În fig.10.8. sunt date valorile lechiv pentru conexiunea "on-line" [11].

J - gradientul pierderilor de sarcină liniare, calculat pentru debitul din capătul amonte, în ipoteza că acesta este constant de-a lungul conductei;

În cazul în care 3000 < Re < 105, conform relaţiei lui Blasius (10.22)Înlocuind relaţia (10.22) în formula Darcy-Weisbach, pentru υ = 106, se obţine:

(m/100 m) (10.23)

Fig.10.8. Pierderile de sarcină locale (exprimate în lungimi de conductă echivalentă) la

conexiunea „on-line” a picurătorului cu conducta de udare

(mare, a = 5 mm, b = 7,5 mm;standard ,a = 5 mm, b = 5 mm;mică, a = 5 mm, b = 3,5 mm)

F - coeficientul de reducere a pierderilor (coeficientul lui Christiansen), cu valori funcţie de numărul de picurătoare, de exponentul debitului şi de distanţa la care este amplasat primul picurător faţă de capătul amonte al conductei (tabel 10.5.).

În cazul când primul dispozitiv de udare este la capătul amonte al conductei de udare, F se determină cu relaţia:

(10.24)

Dacă primul dispozitiv de udare este situat faţă de intrarea în conductă la jumătate din distanţa de aşezare a picurătoarelor se foloseşte relaţia

(10.25)

m - exponentul vitezei (m = 1,852);N - numărul de orificii (dispozitive de udare).

Tabel 10.5.Valorile coeficientului de reducere a pierderilor, F, pentru m = 1,9

Numărul de dispozitive de udare F cu (10.24) F cu (10.25)1 1 12 0,634 0,5123 0,528 0,4344 0,480 0,4055 0,451 0,3906 0,433 0,3818 0,410 0,37010 0,396 0,36515 0,379 0,36320 0,370 0,35440 0,357 0,349100 0,356 0,347

Pierderea de sarcină pe o astfel de conductă, pe o distanţă x, considerată din capătul aval, poate fi scrisă sub forma:

(10.26)

în care Jx este exprimat în m/100m.Înlocuind J cu expresia dată mai înainte (10.23) se obţine:

(10.27)

De aici rezultă expresia:

(10.28)

sau, sub altă formă:

(10.29)

Aceasta este expresia adimensională a curbei pierderilor de sarcină sau a curbei piezometrice. Ea este stabilită în ipoteza unei distribuţii uniforme a debitului de-a lungul conductei (debitele picurătoarelor sunt egale) şi F = constant, ambele ipoteze fiind aproximative. Aproximaţia calculelor cu această relaţie este totuşi admisibilă.

Cu ajutorul (10.29) se poate determina uşor pierderea de sarcină pe o distanţă x, cunoscând sau determinând în prealabil pierderea hf pe toată conducta.

Relaţia între presiunile în capetele conductei de udare, pierderile de sarcină prin frecare şi panta terenului este:

sau (10.30)unde:

Hn - presiunea la intrarea în conductă;H0 - presiunea la capătul aval;hf - pierderea de sarcină prin frecare;l - lungimea conductei;I - panta terenului (plus pentru pantă coborâtoare şi minus pentru pantă urcătoare).

Pentru calculul hidraulic al conductelor de udare există metode analitice şi grafo-analitice [1, 9, 10, 11, 11, 12].

Problemele de dimensionare pot fi de două tipuri:1. când se impune diametrul şi se cere lungimea conductei;2. când se impune lungimea şi se cere diametrul.

Cazul 1 Folosind fig.10.9., funcţie de CU care este propus (conf. tabel 10.3.), se stabileşte raportul dintre debitul maxim şi minim în lungul conductei (variaţia permisă a debitului).

Se calculează apoi, pe rând:

Fig.10.9. Grafic de stabilire a variaţiei maxime admisibile a debitului în lungul conductei de udare

funcţie de coeficientul de uniformitate (10.34)

(10.33)

(10.31)

(10.32)

Din relaţia (10.30) se deduce:

(10.35)

În aceste relaţii s-au folosit notaţiile:P0 şi H0 - presiunea şi respectiv înălţimea de presiune la capătul aval al conductei;Pn şi Hn - presiunea şi respectiv înălţimea de presiune la intrarea în conductă;P0

şi Pn se exprimă îm kPa, iar H0 şi Hn în metri.γ - greutatea specifică a apei (9,81 kN/m3);hf - pierderea de sarcină prin frecare (m);Q0 - debitul picurătorului de la capătul aval;Qn - debitul picurătorului de la intrare;d - distanţa între picurătoare (m);C - coeficientul de rugozitate din formula lui Hazen-Williams;I - panta conductei (m/m);l - lungimea conductei (m);D - diametrul conductei (mm);Qr - debitul tuturor picurătoarelor care udă o plantă;Ke - coeficientul din relaţia debit-presiune pentru toate picurătoarele care udă o plantă (nr. de

picurătoare înmulţit cu k, k fiind coeficientul din relaţia debit-presiune a picurătorului ales).

Cazul 2 De obicei, lungimea este impusă de dimensiunile parcelelor de irigaţie şi pe teren plan se recomandă a se limita la 200 m.

Din ecuaţia (10.35) se determină D, rezultând ecuaţia:

(10.36)

Pentru verificarea uniformităţii distribuţiei apei din conductele de udare pot fi folosite nomogramele propuse de Wu [16], diferenţiate pentru pantă coborâtoare (fig.10.10.a) şi urcătoare (fig.10.10.b).

Fig.10.10. Nomogramele pentru dimensionarea conductelor de udare în situaţiile:a) pantă coborâtoare; b) pantă urcătoare

A – zonă cu variaţii ale presiunii < 20%; B – zonă cu variaţii ale presiunii de 20-40%; C – zona neacceptată(L – lungimea conductei, în m; H – presiunea nominală de funcţionare a picurătoarelor, în mca; ΔH – pierderea de

sarcină prin frecare, în mca; I – panta conductei, în %; ΔH/L în %)

Exemplu de calcul

a) b)

Să se determine lungimea unei conducte de udare din PE de joasă densitate, având diametrul interior de 12 mm. Conducta are câte 4 picurătoare dispuse pe bucle distanţate la 6 m, cu debitul nominal de 4 l/oră şi cu ecuaţia

debit-presiune . Panta terenului este +2%. Se impune să se asigure CU = 95%.

Bucla de udare a unui pom se consideră echivalentă cu un picurător cu ecuaţia cu

debitul Q = 16 l/oră.

RezolvareDin fig.10.9. pentru CU = 95% rezultă sau

de aici, prin încercări se obţine .

10.4.7. Dimensionarea conductelor terţiareEste similară cu dimensionarea conductelor de udare (fiind tot elemente cu debit uniform

distribuit), conductele terţiare distribuind apa conductelor de udare. Pe terenuri deosebit de accidentate, fiecare conductă de udare necesită un regulator de presiune (altfel nu poate fi realizată uniformitatea debitelor de alimentare a conductelor de udare) şi, în acest caz, conducta terţiară nu mai trebuie să aibă o distribuţie uniformă a debitelor şi va fi dimensionată ca să rezulte un cost minim al conductei şi energiei pentru acoperirea pierderilor de presiune.

În situaţia unui teren plan, când se cere o distribuţie uniformă în conductele de udare, pierderea de energie pe conducta terţiară se recomandă a fi egală cu cea admisă pe conducta de udare. Dacă sunt diferenţe de nivel, se recomandă ca pe conducta de udare pierderea de energie să fie 55% iar pe cea terţiară 45% din pierderea de energie totală admisă.

Conductele terţiare se realizează din polietilenă sau PVC. La intrare se aşează un filtru (secundar) cu sită pentru protecţia picurătoarelor în cazul când filtrul principal este inutilizabil. În capătul aval trebuie prevăzute robinete de spălare, cu acţionare manuală sau automată, iar pentru a preveni formarea vacuumului când se întrerupe irigaţia şi intrarea particulelor de sol în picurătoare, trebuie prevăzută şi o instalaţie de aerisire-dezaerisire.

Amplasarea conductei terţiare, în cazul unui teren în pantă se face, deobicei pe linia de cea mai mare pantă, iar conductele de udare se dispun de-a lungul curbelor de nivel. Dacă conducta terţiară se aşează de-a lungul curbelor de nivel şi are distribuţie bilaterală, conductele de udare aşezate în partea de sus vor fi mai scurte decât cele aşezate în partea de jos.

Exemplu de calculSă se dimensioneze o conductă terţiară care alimentează 20 conducte de udare aşezate la distanţa de 4 m;

lungimea conductei este de 4 . (20 – 1) =76 m, debitul conductei de udare este de 200 l/oră, presiunea la intrare este

120 kPa. Legătura cu conducta de udare se face cu teu. Filtrul secundar de la intrarea în conducta terţiară are pierderea maximă de energie de 4 m (în stare colmatată, înainte de spălare). Panta terenului pe traseul conductei terţiare este +5%.

CalculePierderea de energie va fi aproximativ egală cu cea din conducta de udare adică cca. 10-15% din presiunea la

intrarea în conducta de udare, deci .

Calculăm lungimea pentru mai multe diametre posibile cu relaţia folosită anterior şi pentru dimensionarea conductelor de udare, folosind valorile C = 140, Qr = 200 l/oră, d = 4 m.

Pentru D = 21 mm , l = 51 mD = 27 mm , l = 89 mD = 35 mm , l = 163 m.

Având în vedere că lungimea conductei este 76 m, se poate folosi D = 27 mm, cu conducta terţiară dispusă pe întreaga lungime, pe pantă coborâtoare. O altă posibilitate este de a împărţi conducta în două ramificaţii opuse: una situată pe pantă coborâtoare cu D = 21 mm şi l = 51 m şi alta, pe pantă urcătoare având, l = 76-51 = 25 m.

Diametrul necesar pentru ramificaţia de 25 m se va stabili cu ecuaţia:

Se poate adopta D = 21 mm, ca şi pentru cealaltă ramificaţie.

10.5. Echipamente de filtrarea apei

Tipul de echipamente se alege funcţie de natura particolelor solide din apa de irigaţie, astfel:- pentru apă conţinând nisip (din foraje): separator de nisip + filtru cu sită (eventual şi

sedimentare);- pentru apă conţinând praf şi argilă: filtru cu pietriş + filtru cu sită (eventual sedimentare şi

floculare);- pentru apă având particole de natură organică: filtru cu pietriş + filtru cu sită (eventual şi

tratamente chimice).Uneori este necesară o prefiltrare, care să reducă concentraţia şi mărimea particulelor ce

ajung la filtrele propriu-zise. În acest scop se folosesc:- grătare, cu ochiuri şi secţiuni de trecere late de 3-10 mm pentru curăţire fină, 10-25 mm

pentru curăţare medie şi 50-100 mm pentru curăţire grosieră. Uneori se instalează mai multe grătare, cu ochiuri având dimensiuni în scădere în sensul scurgerii apei;

- bazine de decantare, folosite pentru cazuri când apa are concentraţii mari de aluviuni în suspensie sau dacă apa este din sursă subterană şi conţine mult fier (în ultimul caz, în bazine se produce aerarea şi oxidarea fierului, flocularea, precipitarea şi depunerea lui ca nămol). Dimensionarea decantoarelor, respectiv calcularea lungimii, lăţimii şi adâncimii lor, se face considerând viteza de sedimentare (formula lui Stokes) pentru molecula cea mai mică care se prevede a se reţine şi debitul maxim necesar sistemului de irigaţie;

- separatoare de nisip (hidrocicloane), folosite în cazul apei cu concentraţie mare de nisip; reţin paticulele peste 100 μm în proporţie de cca. 98%.

10.5.1. Filtre cu materiale granulareSe amplasează înaintea filtrelor cu sită.Materialul filtrant se aşează în rezervorul metalic sau din material plastic în mai multe

straturi, fiecare cu o anumită grosime şi granulometrie.Materialele folosite pentru stratul de filtrare sunt nisipul cuarţos cu diametrul efectiv între

0,27-0,86 mm şi granitul concasat cu diametrul efectiv 0,78-1,5 mm, iar pentru stratul suport, pietrişul de 3,5-25 mm.

Grosimea, structurile şi granulometria câtorva filtre sunt redate în tabelul 10.6.

Tabel 10.6.Tipodimensiunile unor filtre cu nisip şi pietriş [5]

Tipuri constructive

Granulometria (diametrul efectiv - mm) pentru stratul

Grosimea stratului (cm)

de filtrare suport de filtrare suportsuperior inferior superior inferior

Tip 11-2

369

369

301055

5510

Tip 23-8 6-10

6-1012-25

50 151515

Tip 3 1-3 - 3-5 40 - 55

La dimensionarea filtrelor se stabilesc următoarele elemente:- suprafaţa de filtrare

(m2) (10.37)

în care: Q este debitul de filtrat (m3/oră); vf - viteza de filtrare (m/oră).Viteza de filtrare se adoptă pentru situaţia filtrului colmatat, înainte de spălare, respectiv

vf=10-12 m/oră pentru granulometria de 0,8-1,5 mm. Pentru granule din polistiren expandat vf=0,6-1 m/oră. Se recomandă să nu se depăşească debitul specific de 70 m3/oră . m2 de suprafaţă filtrantă. De asemenea, suprafaţa unui filtru S să nu depăşească 1-2 m2, încât, pentru debite mai mari, se folosesc mai multe filtre.

Înălţimea filtrului este suma înălţimilor stratului de filtrare, a stratului suport şi a înălţimii destinată înfoierii la spălare a materialului filtrant.

Stratul filtrant poate fi conceput fie cu granulometrie mică şi omogenă pe toată grosimea, fie mai multe staturi suprapuse având granulometrie descrescândă de sus în jos (sensul de filtrare fiind de sus în jos). Normal se utilizează două straturi: unul superior dintr-un material uşor (antracit, granule din material plastic) cu diametrul efectiv de 2-3 ori mai mare decât al stratului inferior care este din nisip.

Înălţimea de înfoiere va fi 18-25% din grosimea stratului de filtrare. Se recomandă să fie peste 0,4 m.

- pierderea de sarcină prin stratul filtrant se calculează pentru faza iniţială (filtru necolmatat) h0 şi faza finală hf cu relaţiile:

(mca) (10.38)şi

(mca) (10.39)în care:

S0 este rezistenţa specifică;L - grosimea stratului filtrant (m);K - coeficient care se determină experimental, cu valori funcţie de cantitatea particulelor

solide din apă.

Dacă în a doua relaţie se înlocuieşte h0 cu expresia din prima, se deduce durata ciclului de funcţionare între două spălări succesive:

(10.40)

în care hf este pierderea de sarcină maximă admisibilă în starea de colmatare a filtrului (mca).

Se observă că tc creşte proporţional cu dimensiunea granulelor şi scade odată cu mărirea vitezei de filtrare şi a cantităţii particulelor solide în suspensie din apă.

Construcţia acestor filtre trebuie să prevadă captarea apei filtrate într-o conductă acoperită cu o sită fină, aşezată la partea inferioară a recipientului. Spălarea filtrului colmatat se face prin inversarea sensului de curgere, cu debite şi viteze de spălare care să nu conducă la antrenarea nisipului (ex. pentru filtrul cu de = 0,35 mm, debitul specific de spălare să fie 25-35 , pentru de=0,55 mm, debitul 40-50 , pentru de = 0,75 mm, debitul 55-70 şi pentru de = 0,95 mm, debitul 70-90 ).

Amplasarea filtrelor se face în serie sau în derivaţie (fig.10.11.)

10.5.2. Filtre cu sităSe amplasează în aval de filtrele cu materiale granulare şi de instalaţiile de fertirigaţie.

Deasemenea, pe lângă filtrul principal, la intrarea în reţea pot fi amplasate filtre la intrarea în subunităţile de udare.

Constau dintr-un recipient în care se amplasează o carcasă acoperită cu sită (fig.10.12.).Sitele au ochiuri între 50-200 mesh, cu aria efectivă de

curgere 34% din aria totală şi sunt metalice sau din nylon.Elementul filtrului pe care se aşează sita are formă

cilindrică.Debitul care trece prin filtru este:

(10.41)unde:

vf – viteza de filtrare (0,4-0,6 m/s);Ane – aria netă efectivă a filtrului

(10.42)

Fig.10.12. Filtru cu sită [6]

Fig.10.11. Amplasarea filtrelor cu nisip

D - diametrul cartuşului filtrant;H – înălţimea cartuşului filtrant;a – coeficientul suprafeţei utile a sitei (funcţie de golurile din suprafaţa totală (0,3-0,5));a' – coeficient de reducere funcţie de secţiunea afectată de suportul sitei.

Din relaţia de continuitate (10.41) rezultă secţiunea de filtrare, iar din relaţia (10.42), dacă se impune D, se obţine H.

Pierderile de sarcină depind de desimea sitei şi de stadiul de colmatare:

(mca) (10.43)

unde:vm este viteza medie a apei prin sită (m/s);k - indice hidraulic de colmatare a sitei (pentru sită curată k = 0);ξ – coeficientul pierderilor de sarcină locale;ρ – densitatea apei (ρ=1000 kg/m3, la temperatura de 40C).

Fiecare filtru se caracterizează prin debitul nominal, diametrul carcasei filtrului, diametrele secţiunilor racordurilor de intrare şi de ieşire a apei, suprafaţa filtrantă, tipul de sită şi material.

10.6. Echipamente de fertirigaţie

Distribuţia îngrăşămintelor odată cu irigaţia, numită şi fertirigaţie, oferă avantaje în privinţa reducerii forţei de muncă, consumurilor de energie şi costurilor echipamentelor de distribuţie, comparativ cu fertilizarea cu mijloace mecanice. Mai mult, fertilizarea poate fi făcută în ritm cu cerinţele plantelor, iar afară de îngrăşăminte, pot fi distribuite ierbicide, insecticide, fungicide în scopuri agricole, ca şi algicide cu scopul prevenirii colmatării picurătoarelor cu diverse alge.

Injecţia substanţelor chimice în sistemul de irigaţie se poate face prin trei metode:a) injecţie realizată prin presiune diferenţială (fig.10.13.a). Rezervorul cu îngrăşăminte

lichide sau solide este amplasat pe derivaţie, iar pe conducta de irigaţie, între racordurile spre şi de la rezervor se interpune un robinet, cu care se reglează debitul care intră în derivaţie;

b) injecţie realizată cu ajutorul unui tub Venturi, care este amplasat pe derivaţie (fig.10.13.b). În zona îngustată a tubului (unde este depresiune), este racordată conducta de aspiraţie a soluţiei de îngrăşământ, care este preluată dintr-un rezervor deschis (bazin). Debitul care trece prin tubul Venturi (de care depinde mărimea depresiunii şi debitul soluţiei aspirate), se reglează cu robinetul amplasat pe conducta de irigaţie între cele două racorduri ale tubului Venturi;

c) injecţie cu pompă cu membrană sau cu piston (fig.10.13.c). Aceasta aspiră soluţia chimică dintr-un rezervor deschis şi o introduce sub presiune în conducta de irigaţie (presiunea de injecţie trebuie să depăşească presiunea din conductă). Frecvent, pompa de injecţie este acţionată tot de presiunea hidraulică din conducta de irigaţie.

a) b) c)

Fig.10.13. Metode de injecţie a îngrăşămintelor în apa de irigaţie [7]a) prin presiune diferenţială; b) cu tub Venturi; c) cu pompă

Instalaţiile de fertigaţie se amplasează în amonte de instalaţia de filtrare (pentru a fi reţinute îngrăşămintele nedizolvate), iar în amonte de ele este nevoie de un clapet de reţinere care previne scurgerea soluţiei chimice şi poluarea sursei de apă.

Debitul lichid de soluţie fertilizantă injectată în conducta de irigaţie se calculează cu relaţia:

(l/h) (10.44)

în care: ming este cantitatea de îngrăşăminte prevăzută la ha, pentru udarea respectivă (kg/ha), A – suprafaţa irigată (ha), c – concentraţia elementelor nutritive din îngrăşământul lichid (kg/l), r – raportul dintre durata fertilizării şi durata udării (de obicei se r = 0,8, pentru a rămâne timp şi pentru curăţirea reţelei cu apă fără îngrăşăminte) şi Tu – durata udării (ore).

Concentraţia îngrăşământului în apa de irigaţie, care asigură ming este dată de relaţia:

(Kg/m3) (10.45)

unde: m este norma de udare brută (m3/ha).Capacitatea rezervorului de îngrăşăminte pentru cazurile: injecţiei cu presiune diferenţială

(a) şi cu tub Venturi (b) este dată de relaţia:

(l) (10.46)

10.7. Întreţinerea sistemelor de irigaţie prin picurare

Comportă operaţiuni de spălare a filtrelor (dacă acest proces nu are loc automat), spălarea periodică a reţelei pentru eliminarea depunerilor de pe pereţii conductelor, inclusiv a dispozitivelor de udare. Dacă pe conducte sau în picurătoare colmatarea este produsă de depozite calcaroase, este necesară o spălare chimică. Aceasta constă în injectarea în reţea – folosind echipamentul de fertirigaţie – a unei soluţii de acid azotic sau clorhidric, a cărei concentraţie în acid pur să fie între 2-5‰ în volum (2-5 l/m3 de apă).

Bibliografie

[1] Abreu J.M., Perez Rigaldo, Rodrigo Lopez J.F– El riego localizado – curso internacional Tenerife (Espana), Madrid, 1987.

[2] Bralts, D., Wu, I.P., Gitlin, H.M.– Manufacturing variation and drip irrigation uniformity. Trans of the ASAE, vol.24, no.1, 1981.

[3] Cismaru C., Gabor, V. – Studii privind elementele tehnice ale utilizării irigaţiei la plantaţii pomicole, În „Lucrări ştiinţifice”, seria Horticultură, Ed. "Ion Ionescu dela Brad", anul XXXXV – vol. 1(45), Iaşi, 2002,.

[4] Doorembos, J., Pruit, W.O. – Les besoin en eau des cultures. Bull. FAO, Rome, 1976.[5] Drăgănescu, Ov.– Contribuţii la fundamentarea şi aplicarea metodei de udare prin picurare.

Teză de doctorat, Univ. de Construcţii, Bucureşti, 1996.[6] Grumeza, N., Drăgănescu, Ov.– Irigaţia prin picurare. Ed. CERES, Bucureşti, 1983.

[7] James, G.L. – Priciples of farm irrigation Systems Design. Ed. John Willey&Sons, 1988.[8] Jensen, M.E. – Design and operation of farm irrigation system. ASAE, 1980.[9] Kang, Y, Nishiyama, S. – A simplified method for design of microirrigation laterals.

Trans.ASAE, vol.39, no.5, 1996.[10] Keller, J., Karmeli, D.– Trickle irrigation design parameters. California Rain Bird Sprinkler

Manif. Corp., Glendora, Calif., 1975.[11] Keller, J., Bliesner, R.D.– Sprinkler and trickle irrigation. Chapman&Hall, USA, 1990.[12] Luca, M.– Contribuţii la optimizarea tehnicii de irigat prin picurare şi rampe perforate.

Teză de doctorat, IPI., 1989.[13] Nakayama, F.S., Bucks, D.A. – Emitter clogging effects on trickle irrigation uniformity.

Trans. of the ASAE, 1981.[14] Nicolaescu, C. – Tehnologia de irigare localizată cu instalaţia de udare cu tuburi perforate

IUTP-1. Ed. Tehnica agricolă, Buc., 1992.[15] Vermeiren, I.– L’irrigation localisee. Bull. FAO, d’irrigation et de drainage, no.36., 1983.[16] Wu, I.P., Gitlin, H.– Drip irrigation design on neuniform slopes. Journal of Irrigation and

Drainage, 2, 1989.[17] Wu, I.P., Yue, R.– Drip lateral design using energy gradient line aproach. Trans.ASAE

Papers, no.36(2), 1993.

11. TEHNICA IRIGAŢIEI SUBTERANE ŞI SUBIRIGAŢIEI

11.1. Elemente caracteristice

Irigaţia subterană şi subirigaţia sunt folosite pe scară redusă, însă se efectuează cercetări şi există perspective de utilizare a lor în anumite condiţii specifice.

Irigaţia subterană este metoda de distribuţie a apei prin conducte de udare îngropate în sol la o anumită adâncime, prevăzute cu diferite dispozitive de udare (picurătoare, fante, orificii etc.), sau prin conducte poroase sau prin drenuri din diferite materiale sau drenuri cârtiţă. Această metodă de irigaţie se poate aplica pe solurile cu profil A bine dezvoltat, cu proprietăţi capilare bune, cu un orizont B care să reducă pierderea apei în adâncime. De asemenea, necesită terenuri nivelate, cu pante până la 3-5%. Nu se recomandă în condiţii de soluri cu textură nisipoasă sau argiloasă, şi nici pe soluri sărăturate sau cu potenţial de salinizare secundară.

Avantajele irigaţiei subterane constau în: reducerea normelor de irigaţie (comparativ cu tehnicile de irigaţie clasice), datorită reducerii evaporaţiei de la suprafaţa solului; reducerea consumului de energie în exploatare, datorită presiunilor mici din conductele de udare; economie de forţă de muncă pentru udări; se reduce tasarea solului, se conservă structura solului; poate folosi apele reziduale cu un risc diminuat de poluare a mediului.

Dezavantajele metodei de irigaţie subterană se referă la: consum mare de materiale şi investiţie relativ mare pentru amenajare (datorită desimii conductelor de udare), pericolul de blocare a dispozitivelor de udare cu particule de sol şi de afectare a uniformităţii udării; în condiţiile climatului arid se poate produce sărăturarea solului, umezirea insuficientă a stratului de sol de la suprafaţă şi afectarea creşterii plantelor în primele faze de dezvoltare; de asemenea, în condiţiile solurilor uşoare pot avea loc pierderi mari de apă prin percolare.

Subirigaţia este metoda de udare prin care se alimentează cu apă stratul freatic (prin intermediul drenurilor orizontale), astfel încât nivelul acestuia să fie menţinut la adâncimea optimă de aprovizionare cu apă a sistemului radicular al plantelor. În anumite situaţii ea poate să prezinte avantaje şi eficienţă superioară faţă de celelalte tehnici de distribuţie a apei. În special pe terenurile deja amenajate cu sisteme de drenaj, dacă sunt îndeplinite şi alte condiţii, cu amenajări suplimentare reduse, subirigaţia poate fi efectuată cu bune rezultate agricole (producţiile nu sunt mai mici decât cele obţinute cu celelalte metode de irigaţie).

Subirigaţia se foloseşte pe terenurile cu strat freatic la mică adâncime (în timpul verii adâncimea stratului freatic să nu depăşească 2 - 2,5 m), cu mineralizare redusă şi amplitudine mică a variaţiilor de nivel. Solul trebuie să fie profund, să aibă o textură uniformă şi permeabilitate bună. În condiţii când există resurse de apă şi alimentarea se face gravitaţional, se poate practica subirigaţia şi acolo unde stratul freatic este mai adânc, de aici survenind unele avantaje pentru protecţia mediului: se asigură şi reîncărcarea stratului freatic şi “diluarea” substanţelor poluante, ca şi faptul că, deoarece nu se udă suprafaţa terenului, este mai dificilă difuzia pesticidelor şi îngrăşămintelor chimice în freatic sau în reţeaua de scurgere. O altă cerinţă este ca terenul să fie plan şi uniform astfel ca panta canalelor şi drenurilor cu funcţie reversibilă să fie nulă sau foarte mică.

Apa de irigaţie provenind fie din stocul acumulat în reţeaua de desecare în perioada ploioasă, fie preluată dintr-o altă sursă este introdusă în drenuri de unde se infiltrează în sol, asigurând alimentarea stratului freatic şi reglarea lui, menţinându-l la adâncimi ce permit satisfacerea nevoilor de apă ale plantelor. În unele situaţii, adică în condiţiile existenţei unui strat puţin permeabil situat imediat sub drenuri, prin subirigare se poate realiza un strat suprafreatic suspendat în imediata apropiere a aparatului radicular al plantelor.

Este nevoie ca apa pentru subirigaţie să aibă concentraţie redusă de săruri, să fie ieftină şi în cantitate suficientă. În cazul climatului cu surplus de precipitaţii anuale faţă de evapotranspiraţie, se poate admite o apă de irigaţie având mineralizare mică-medie.

În ţara noastră, preocupările de folosire a subirigaţiei există de multă vreme. Primele sistematizări ale rezultatelor ştiinţifice fiind făcute de V. Blidaru [2]. În ultimele trei decenii au fost realizate mai multe câmpuri experimentale, localizate în special în Lunca Dunării, unde s-au efectuat cercetări privind viabilitatea economică şi hidroameliorativă a acestei metode [4, 5, 7].

Experimentări privind utilizarea subirigaţiei se efectuează în partea nordică a Italiei [6], în Canada, Rusia şi alte ţări unde există întinse amenajări de drenaj.

Avantajele subirigaţiei sunt: reducerea însemnată a investiţiei comparativ cu situaţia când s-ar construi sisteme separate de irigaţie şi de drenaj; reducerea cheltuielilor de exploatare; reducerea normelor de irigaţie faţă de aspersiune în raport 1/2 - 1/4; reducerea suprafeţelor ocupate de lucrări; o persoană poate conduce irigaţia pe zeci de hectare, adică o productivitate ridicată a udărilor.

Acolo unde stratul freatic nu este folosit şi pentru alimentări cu apă potabilă, subirigaţia poate folosi şi apa uzată, preluată după treapta de epurare primară, fără produşi chimici nocivi şi germeni patogeni (< 20 coli / 100 ml).

11.2. Tipuri de amenajare pentru irigaţia subterană

11.2.1. Irigaţie subterană punctiformăAmenajarea (brevet de invenţie – titular ISPIF Bucureşti) constă din conducte de udare din

PVC de tip uşor (U), cu Dn 15-20 mm, amplasate la adâncimea de 0,4-0,6 m şi cu lungimi de 50-200 m, pe care sunt dispuse dispozitive speciale de udare. Distanţa între conductele de udare este de 3-5 m, variabilă în raport cu condiţiile de deplasare a apei în sol (în special, în direcţie orizontală) şi de adâncimea de îngropare a conductelor. Apa este preluată dintr-un canal în rambleu sau dintr-o conductă sub presiune. Conductele de udare pot fi amplasate orizontal, sau cu o pantă redusă în sensul de curgere a apei. Aşezarea dispozitivelor se face în triunghi.

Dispozitivul de udare (fig.11.1.) este format dintr-un vas de ceramică cu un suport, un tub interior, închis la partea inferioară şi cu capac la partea superioară. În partea superioară a tubului sunt prevăzute orificii de ieşire a apei, protejate cu sită sau geotextil. Tubul este amplasat pe conducta de udare. Vasul de ceramică este umplut parţial cu nisip şi pământ.

Această metodă de amenajare a fost experimentată cu bune rezultate la o plantaţie viticolă de la Staţiunea Odobeşti – Vrancea [3].

11.2.2. Irigaţia subterană prin picurareConductele de udare sunt amplasate în sol la adâncimea de cca. 40 cm, cu picurătoare

dispuse la distanţe ce respectă aceleaşi criterii ca în cazul dispunerii supraterane a conductelor de udare. Condiţiile de infiltraţie a apei în sol sunt mai bune, deoarece bulbul de umezire este alimentat din interiorul lui, ceea ce dă posibilitatea unei mai bune uniformităţi a udării. Faţă de irigaţia prin picurare cu conducte de udare supraterane, scade necesarul de apă datorită reducerii

Fig.11.1. Dispozitiv de udare pentru irigaţia subterană punctiformă

evaporaţiei de la suprafaţa solului iar îngroparea conductelor de udare prelungeşte durata lor de utilizare.

11.3. Sisteme de subirigaţie

11.3.1 Sisteme cu alimentarea drenurilor prin capătul amonte (sisteme mixte)Într-o variantă, racordarea capetelor amonte ale drenurilor se face la o conductă (din PVC)

alimentată dintr-un rezervor supraînălţat, încât asigură o presiune de 1-4 mca în drenuri.Într-o altă variantă, alimentarea drenurilor se asigură direct dintr-un canal de irigaţie, cu o

presiune mai mică în drenuri. Evacuarea drenurilor (în faza de drenaj) se face într-un colector închis prevăzut cu robinet în capătul aval (robinet care în faza de irigaţie este închis).

Prima variantă asigură un debit exfiltrat mai mare decât a doua, mărindu-se astfel viteza de ridicare a nivelului freatic iar intervenţiile (udările) sunt mai operative. În experienţe efectuate în Câmpia Padului – Italia [8], folosind drenuri din tuburi corugate de PVC cu Dn 65 mm, aşezate la adâncimea de 0,95 m şi la distanţa de 8 m, în condiţii de sol luto-argilos cu permeabilitatea în stratul superior de 30-40 mm/h şi de 3-4 mm/h la adâncimea de 1,5 m, cu nivelul freatic în luna iunie la 150-160 cm adâncime, s-a asigurat prin udări cu norme de la 1100-1900 m 3/ha şi debite specifice corespunzătoare de 3-7 l/s ha, ca viteza de ridicare a stratului freatic să fie de 19-30 cm/zi, iar durata udărilor de 72-105 ore. Raportul între norma de udare (în mm) şi ridicarea stratului freatic a fost în medie 1:8.

Mărirea debitului drenurilor, prin creşterea presiunii în reţeaua de alimentare, conduce la reducerea duratei udărilor. Dezavantajele constau în posibilitatea apariţiei grifoanelor deasupra drenurilor, în special în partea amonte a lor, şi reducerea debitului exfiltrat spre capătul aval al drenurilor.

O conductă alimentează un sector de 3-5 ha, lungimea drenurilor fiind de maxim 200-250m.

11.3.2. Sisteme cu alimentarea drenurilor din aval (sisteme reversibile)Aducţiunea apei de irigaţie se face prin reţeaua de desecare, până în capătul aval al

drenurilor. Nivelul ridicat al apei în colector în perioada udării (până aproape de suprafaţa terenului) asigură alimentarea drenurilor cu o sarcină relativ mică încât şi debitul exfiltrat din ele este mai redus (decât în cazul sistemului cu alimentarea drenurilor prin capătul amonte, din rezervor supraînălţat). Uniformitatea udării în acest caz poate să fie redusă, mai ales acolo unde drenurile au pantă de 1-3 ‰ (necesară pentru autospălare în faza de drenaj). Pentru a îmbunătăţi uniformitatea, drenurile trebuie să fie scurte (max. 100-150m).

Reglarea nivelurilor freatice astfel încât să asigure condiţiile de alimentare a plantelor, fără a menţine excesul de apă în sol, este problema principală a exploatării acestor sisteme. În zonele şi perioadele cu regim climatic variabil, cu treceri rapide de la ploi importante la perioade uscate, este nevoie de monitoringul atent şi reglarea rapidă a stăvilarelor sau a vanelor din aceste sisteme. Pentru controlul în timp real al sistemelor de subirigaţie-drenaj, respectiv pentru managementul nivelurilor freatice încep să fie folosite simulări matematice (ex. DRAINMOD, reţele neurale artificiale etc.)

Bibliografie

[1] Bâra, C. – Irigaţia subterană punctiformă. Metodă şi dispozitiv de udare. Rev. Hidrotehnica, nr.31, Buc., 1986.

[2] Blidaru, V. – Irigaţii şi desecări. E.D.P., Buc., 1969.[3] Cismaru, C., Chirilă, Al., Leibu, H. – Recherches concernant le comportament dans

l’exploatation d’un amenagement d’irrigation pointiforme sou terrain a une plantation viticole situee dans la zone Odobesti - Vrancea. Bul.IPI, fasc.1-4, Hidrotehnica, 1991.

[4] Cojocaru, I. şi colab. – Cercetări asupra unor parametri hidraulico-funcţionali ai amenajărilor reversibile de reglare bilaterală a umidităţii solurilor. Rev. Hidrotehnica, nr.5, Buc., 1994.

[5] Cojocaru, I, Vişinescu, I., Zamfir, M. – Insula Mare a Brăilei. Reabilitare hidroameliorativă. EditDAN, Iaşi, 2001.

[6] Evans, R., Skaggs, W., Sneed, R.E. – Economics of Controlled drainage and subirrigation systems. Publ.no. AG397, Canada, iunie, 1996.

[7] Grosu, M. – Contribuţii la retehnologizarea unor amenajări de irigaţii şi drenaje, prin valorificarea concepţiei reversibilităţii şi funcţionării mixte. Teză de doctorat, Iaşi, 1995.

[8] Taglioli, G. – Esperienze di subirrigazione freatica tubolare (Prove sperimentali 1990). Irrigazione e drenaggio, 4, 1993.

12. REABILITAREA ŞI MODERNIZAREA SISTEMELOR DE IRIGAŢII

12.1. Necesitatea lucrărilor şi indicatori de performanţă care fundamentează proiectele de reabilitare şi modernizare

Lucrările de reabilitare şi modernizare a sistemelor de irigaţii prezintă un interes din ce în ce mai mare, odată cu creşterea suprafeţelor amenajate şi a uzurii morale şi fizice a amenajărilor. Reducerea eficienţei amenajărilor se poate datora atât factorilor tehnici, cât şi celor de ordin economic, social şi instituţional.

Comisia internaţională de irigaţii şi drenaje face distincţie între reabilitare şi modernizare. Reabilitarea se referă la lucrările care asigură readucerea amenajării la parametrii iniţiali, iar modernizarea reprezintă îmbunătăţirea unei amenajări, pentru a îndeplini criterii şi parametri superiori celor anteriori. Măsurile de reabilitare şi modernizare se adoptă în urma unor aprofundate studii, analize şi măsurători, care se efectuează cu scopul de a evidenţia performanţele actuale, disfuncţionalităţile şi cauzele acestora.

Obiectivele activităţilor de reabilitare şi modernizare se înscriu pe trei direcţii: tehnică (referitoare la utilizarea intensivă şi eficientă a resurselor de sol şi apă), economico-financiară (rentabilitatea amenajărilor) şi socială (dezvoltarea locală şi regională).

În vederea fundamentării proiectelor de reabilitare şi modernizare, în prima etapa se efectuează studii şi analize în teren destinate diagnosticării stării componentelor amenajărilor şi rezultatelor în exploatare. În acest cadru se efectuează vizite în teren, au loc interviuri cu agricultorii şi personalul unităţilor de exploatare, din care rezultă disfuncţionalităţile amenajării şi consecinţele acestora. Studiile, analizele şi cercetările se referă la mai mulţi indicatori, care în totalitate exprimă starea şi efectul amenajării în ansamblu şi al componentelor acestuia în plan agricol, economic şi al protecţiei mediului.

12.1.1. Indicatorii agricoliSe referă la mărimea producţiilor agricole obţinute, suprafaţa efectiv irigată, intensitatea de

cultivare a terenurilor amenajate, schimbări în folosinţa terenului şi în structura de culturi irigate ş.a.

Un aspect important al studiilor este stabilirea potenţialului de producţie al solurilor din perimetrul irigat. Acesta diferă funcţie de condiţiile agroecologice. Productivitatea actuală depinde de tipul de management, adică de exploataţia agricolă (exploataţii familiale, gospodării ţărăneşti, ferme, asociaţii, societăţii comerciale etc.). Prin studii trebuie să fie puse în evidenţă şi tendinţele de viitor în privinţa structurii culturilor, în ţara noastră întrevăzându-se că în perimetrele irigate va avea loc o creştere a suprafeţelor ocupate de porumb în detrimentul celor destinate grâului şi celorlalte cereale păioase.

12.1.2. Indicatorii hidrauliciSe referă la randamentul reţelei de aducţiune şi distribuţie, randamentul udărilor, normele

de irigaţie asigurate pe sezoane şi beneficiari, volume de apă pompate, pierderi de apă din canale (raportate la un hectar irigat sau pe instalaţie de irigaţie).

Cel mai bun indicator al condiţiei în care se găsesc canalele îl reprezintă pierderile de apă şi randamentul acestora. Pierderile de apă din canalele neîmbrăcate au valori mari, iar studiile trebuie să stabilească care este mărimea acestor pierderi şi efectele pe care le produc asupra bilanţului apei în sistem, asupra consumurilor energetice şi costurilor pentru irigaţii.

Nicolaescu [5] stabileşte expresiile randamentelor potenţiale ale folosirii apei, funcţie de debitele specifice de irigaţie şi de debitele specifice corespunzătoare pierderilor de apă. Pierderile de apă în sistemele de irigaţie se manifestă: a) în reţeaua hidrotehnică de transport (pierderi prin infiltraţie, evaporaţie şi datorită regimului de exploatare), VKe; în amenajările interioare de distribuţie (reţele din conducte îngropate sau reţele din canale, până la echipamentele de udare), V2, şi c) în câmp, la aplicarea udărilor, V1.

Volumul net (sarcina utilă) care trebuie să ajungă la plante este:

(m3/sezon) (12.1)

iar volumul brut (la priza sistemului):(12.2)

În aceste relaţii:s’ – suprafaţa ocupată de cultura i în sistem, care a fost efectiv irigată;M0 – norma netă lunară a culturii i;i = 1 ... N

Randamentul global al sistemului (12.3)

Randamentele potenţiale ale folosirii apei se calculează cu relaţiile:- randamentul de aplicare a udărilor

(12.4)

- randamentul de folosire a apei în amenajări interioare

(12.5)

- randamentul de transport în reţeaua amenajării interioare

(12.5’)

- randamentul de transport al apei în reţeaua hidrotehnică a sistemului

(12.6)

Randamentul folosirii apei în tot sistemul:

(12.7)

Altă expresie pentru ηs care cuprinde randamentele parţiale este:

(12.8)

Se observă că:(12.9)

şi(12.10)

Se consideră că ηu şi ηr sunt constante pe durata unui sezon de vegetaţie, iar variabile sunt VKe şi V0

r.Pentru sistemele în care reţelele interioare de distribuţie sunt realizate din canale se

exprimă randamentul ηs şi randamentele parţiale în raport de ηu, care se consideră constant, şi V2, VKe şi V0

r, care sunt variabile în timpul sezonului.

(12.11)

În continuare, în relaţiile (12.4), (12.5) şi (12.5’), volumele V0r, V1, V2 se transformă în

debite specifice, cu relaţia:

(l/s . ha) (12.12)

V fiind volumul de apă (m3); S – suprafaţa efectiv irigată a sistemului (ha); T – durata irigaţiei (zile).

Se obţin relaţiile de legătură între debitele specifice şi randamentele hidraulice, care pentru amenajările interioare au expresiile:

(12.13)

(12.14)

(12.15)

iar pentru reţeaua hidrotehnică de transport:

(12.16)

în aceste relaţii, q0r este debitul specific net necesar pentru irigaţie; q1 – debitul specific

corespunzător pierderilor de apă în câmp; q2 – debitul specific corespunzător pierderilor de apă în reţeaua amenajării interioare şi qKe – debitul specific corespunzător pierderilor din reţeaua hidrotehnică de transport.

Din relaţia randamentul global, ηS, rezultă că măsurile de creştere a lui constau în principal din:

a) micşorarea debitului pierderilor din reţeaua de transport, qKe;b) mărirea debitului specific, q0

r (care se poate realiza prin creşterea gradului de utilizare a capacităţii sistemelor);

c) mărirea randamentului de folosire a apei în reţelele interioare, prin căptuşirea canalelor sau reabilitarea celor existente sau înlocuirea lor cu conducte îngropate sub presiune.

12.1.3. Indicatorii energeticiSe referă la randamentul energetic al staţiilor de pompare şi al agregatelor componente, la

consumurile specifice de energie (care se diferenţiază pe staţii de pompare şi trepte de pompare), la randamentul energetic al instalaţiilor de udare etc.

Pomparea apei necesită consum ridicat de energie, cu variaţii mari în timp. Posibilităţile de reducere a consumurilor de energie se analizează pentru fiecare staţie şi treaptă de pompare în parte.

Puterea electrică necesară unei staţii (de alimentare, de bază, de repompare sau de punere sub presiune) se determină cu relaţia:

(kW) (12.17)

în care: (12.18)

M – norma de irigaţie medie ponderată (pentru toate culturile irigate) în luna considerată;T – durata de irigare efectivă (zile);tf – durata de funcţionare zilnică a staţiei (ore/zi);S – suprafaţa deservită de o instalaţie (ha);H – sarcina hidraulică dezvoltată de staţie (m);ηp – randamentul staţiei;ηH – randamentul total de folosire a apei pe suprafaţa deservită de staţie (ex. pentru SPB

este ηs)

Consumul specific de energie electrică (kWh/1000 m3 apă pompată) la nivelul unei staţii de pompare este:

(12.19)

iar consumul specific de energie la plantă (kWh/1000 m3 apă pompată efectiv intrată în sol)

(12.20)

La nivelul întregului sistem, consumul specific de energie, ess:

(kWh/1000 m3 apă pompată) (12.21)

unde: S0 – suprafaţa netă a sistemului de irigaţie; i = 1...N – numărul de staţii de pompare; e s – randamentul global al sistemului.

Analizând această relaţie, ess se observă că se poate micşora prin mărirea ηp, ηH şi tf, ca şi

prin micşorarea sarcinii H (prin reducerea pierderilor de sarcină la nivelul staţiei, micşorarea presiunii de serviciu la hidranţi).

Performanţele agregatelor de pompare depind de calitatea echipamentelor, vechimea şi numărul de ore de utilizare, de standardele de întreţinere şi factori specifici locali, ca: calitatea apei, condiţiile de exploatare etc.

12.1.4. Indicatorii economiciSe referă la: costuri de investiţie, costuri de exploatare şi întreţinere, costuri pentru

efectuarea udărilor şi costuri pentru pomparea apei. De asemenea, se referă la costul real al apei de irigaţie pe 1000 de m3 de apă, cât şi raportul dintre tarifele care sunt percepute de unitatea de exploatare şi costurile reale ale apei de irigaţie.

12.1.5. Indicatori privind volumul şi calitatea serviciilorde transport şi distribuţie a apei

Se referă la oferta şi cererea de apă, la gradul de utilizare al sistemului de irigaţie, ca şi la calitatea funcţionării reţelelor de distribuţie (ploturilor) şi a schemei hidrotehnice de transport.

Captarea unor volume insuficiente de apă din sursă poate fi cauzată de reducerea debitului în sursă, disfuncţionalităţi în funcţionarea staţiilor de pompare, schimbarea morfologiei albiei (colmatări, eroziuni) în zona prizei, blocaje sau deteriorări ale construcţiilor din cadrul prizei. Depăşiri în privinţă normelor de irigaţie brute la priza sistemului faţă de cele din proiect (caz

foarte rar), pot fi determinate de o slabă gestiune a apei în câmp sau un control deficitar al apei în reţeaua de aducţiune şi distribuţie.

Gradul de utilizare, după Nicolaescu şi Manole [4], reprezintă raportul între sarcina utilă reală (volumul de apă de irigaţie care a ajuns efectiv la plante) într-o perioadă de timp (de obicei un sezon de vegetaţie) şi sarcina de referinţă (volumul mediu multianual de apă).

(12.22)

în care: V0r este volumul net (sarcina utilă reală) (m3);

V050% - sarcina de referinţă (m3);

si’ – suprafaţa efectiv irigată a culturii i, în sezonul considerat (ha); Mi – norma netă de irigaţie asigurată culturii i (m3/ha); Si – suprafaţa culturii i prevăzută în proiectul amenajării (ha); M0

50%i – norma de irigaţie netă medie multianuală a culturii i (m3/ha).

G variază între Gmin = 0 şi (12.23)

Gradul de utilizare influenţează rentabilitatea sistemului de irigaţie şi de aceea un interes evident stabilirea pragului minim al acestuia în condiţiile concrete ale fiecărui sistem de irigaţie. O metodologie de analiză propun Nicolaescu şi Manole [4].

Înlocuind V0r din (12.22) în (12.11) se obţine:

(12.24)

în care: T este durata de funcţionare continuă a sistemului în timpul unui an (luni); VKe – pierderile de apă din reţeaua hidrotehnică (m3/lună).

Se observă că ηs variază în acelaşi sens cu G.Pentru o funcţionare profitabilă, gradul de utilizare trebuie să fie peste un anumit prag,

care poate fi stabilit punând condiţia ca raportul:

(12.25)

unde: B este venitul brut, obţinut din vinderea sporului de producţie obţinut prin irigaţie, iar C este suma cheltuielilor la hectar, aferente sporurilor de producţie.

(12.26)Δp – sporul de producţie la ha; pc – preţul de vânzare pe kg.

Sporul de producţie Δp se estimează, pentru fiecare cultură, din relaţia de legătură cu norma de irigaţie.

(12.27)

în care α şi β sunt parametri cu valori stabilite experimental, funcţie de cultură (tab.12.1.)

Tabel 12.1.Valorile parametrilor α şi β

Cultura α β

Porumb 81 0,55Porumb siloz 234 0,65Sfecla de zahăr 90 0,72Soia 29 0,53Floarea soarelui 298 0,20Grâu 47 0,54Cartofi 55 0,74Lucernă 93 0,72

C – suma cheltuielilor la hectar, aferente sporului de producţie Δp(12.28)

Ca – cheltuieli agrotehnice pentru producţia suplimentară;Ci – cheltuieli de exploatare şi întreţinere a sistemului de irigaţii (exclusiv cheltuielile

energetice de pompare);CE – costul energiei electrice.

(12.29)

Înlocuind ηs di această relaţie cu expresia din relaţia (12.32), rezultă:

(12.30)

unde: pe – preţul energiei electrice.

Condiţia de eficienţă a sistemului (rel.12.25) se poate scrie sub forma:

(12.31)

din care rezultă gradul minim de utilizare eficientă:

(12.32)

sau

(12.33)

Aplicând acest model pentru sistemul de irigaţii M.Kogălniceanu, jud, Constanţa, Manole [3] a obţinut că este necesar ca Gp ≥ 45-50%.

Calitatea serviciilor de distribuţie a apei din reţele de conducte sub presiune se analizează şi se apreciază funcţie de dependabilitatea, echitatea şi fiabilitatea serviciilor prestate.

Dependabilitatea reţelei de conducte cuantifică uniformitatea temporală a cantităţilor de apă livrate, raportat la cantităţile de apă solicitate, într-o perioadă de timp T.Cantitativ, această mărime se evaluează utilizând relaţia

(12.34)

unde:PD – dependabilitatea reţelei de distribuţie;R – numărul de puncte de alimentare a beneficiarilor (bornă de irigaţie sau hidrant, în cazul reţelelor de distribuţie din conducte îngropate);CVT(QD/Qn) – coeficientul variaţiei temporale a cantităţii relative de apă, livrată în perioada T.

(12.35)

(12.36)

în care:QD – debitul livrat efectiv;Qn – debitul nominal (proiectat).

– media temporală a cantităţii relative de apă livrate la o bornă de irigaţie

Echitatea (uniformitatea), reprezintă uniformitatea distribuţiei spaţiale a cantităţii relative de apă livrată şi se evaluează cu relaţia:

(12.37)

unde:PE – echitatea medie;T – perioada de timp analizată, în ore.CVR(QD/Qn) – coeficientul de variaţie spaţială a cantităţii relative de apă livrată prin borna R;

(12.38)

(12.39)

unde: – media spaţială a cantităţii relative de apă livrată într-o perioadă de timp T.

Fiabilitatea reţelei este definită ca disponibilitatea acesteia de a livra cantităţile de apă solicitate la toate punctele de alimentare pentru irigaţii (hidranţi, borne).Pentru estimarea cantitativă a acestei mărimi, se defineşte probabilitatea pA [0,1], astfel:

(12.40)unde: QD – debitul livrat;Qn – debitul nominal (proiectat).

Fiabilitatea reţelei reprezintă media spaţială şi temporală a cantităţii relative de apă livrată:

(12.41)

unde:PA – fiabilitatea reţelei de conducte;T – timpul, corespunzător tuturor regimurilor de funcţionare din perioada de analiză (ore);R – numărul de borne deschise pentru fiecare oră de funcţionare a reţelei.

Pentru clasificarea performanţelor reţelelor de conducte sub presiune, prin utilizarea indicilor definiţi anterior, se foloseşte tabelul 12.2.

Tabelul 12.2.Clasificarea standard a performanţelor

IndiceClase de performanţă

bună medie slabă

PA 0,90-1,00 0,80-0,90 < 0,80PE 1,00-0,90 0,75-0,89 < 0,75PD 1,00-0,90 0,80-0,90 < 0,80

Calitatea funcţionării schemei hidrotehnice de transport a apei, considerând că se poate descrie printr-un proces stochastic staţionar, poate fi caracterizată prin trei indicatori, şi anume:

a) Fiabilitatea care reprezintă frecvenţa căderilor sistemului, respectiv frecvenţa situaţiilor în care sistemul nu îşi îndeplineşte obiectivele;

b) Rezilienţa care caracterizează intervalul de timp necesar sistemului pentru a reintra în parametrii normali de funcţionare, atunci când a suferit o “cădere”;

c) Vulnerabilitatea respectiv impactul negativ estimat al “căderilor” sistemului.

12.1.6. Indicatorii privind impactul asupra mediuluiSe referă la: evoluţia suprafeţelor cu soluri degradate (înmlăştinate, salinizate, erodate),

evoluţia calităţii apelor subterane şi a apelor de suprafaţă, ca şi a celor evacuate din sistemul de irigaţii.

12.2. Soluţii şi măsuri tehnice, organizatorice, instituţionale pentru reabilitarea şi modernizarea amenajărilor (pentru condiţiile amenajărilor din ţara noastră)

12.2.1. Măsuri tehniceStudiile de reabilitare şi modernizare a sistemelor de irigaţii din ţara noastră [1, 2] au

evidenţiat o serie de măsuri specifice de ordin tehnic, organizatoric şi instituţional care corespund situaţiei componentelor amenajărilor din perioada efectuării analizelor.

La staţiile de pompare de bază şi staţiile de repompare este nevoie de efectuarea lucrărilor privind: reînnoirea tablourilor de distribuţie, noi echipamente de comandă, baterii de condensatoare, introducerea aparaturii de control automat şi de securitate, înlocuirea treptată a pompelor şi motoarelor electrice la staţiile de pompare plutitoare, înlocuirea motoarelor sincrone, de joasă şi medie tensiune cu motoare asincrone de joasă tensiune la staţiile de pompare de putere medie şi mică.

La staţiile de punere sub presiune este nevoie de lucrări ca: instalarea unor agregate cu debit mic pentru reglare manometrică, instalarea de debitmetre pentru reglarea automată şi contorizare, înlocuirea grupurilor de pompare cu altele având randamente superioare.

În cazul canalelor mari, de aducţiune şi distribuţie sunt necesare lucrări de reabilitare a îmbrăcăminţilor, constând în: refacerea rosturilor sau un strat nou de îmbrăcăminte (în funcţie de existenţă şi starea căptuşelii vechi); reabilitarea stăvilarelor (servomotoare, mecanisme de manevră, în special) şi a vanelor automate, repararea părţilor de beton la construcţiile hidrotehnice mai vechi, realizarea instalaţiilor şi echipamentelor de telemetrie pentru controlul automat al canalelor. Lucrările de reabilitare a canalelor urmăresc reducerea pierderilor de apă din canalele de aducţiune şi distribuţie şi mărirea randamentului hidraulic al acestora, şi implicit reducerea consumului de energie electrică pentru pomparea apei şi pentru udări, îmbunătăţirea

distribuţiei apei şi deservirea mai sigură şi operativă a beneficiarilor, îmbunătăţirea calităţii apelor de suprafaţă şi subterane din perimetrele irigate ş.a.

Reţelele de distribuţie din conducte sub presiune necesită reabilitări şi modernizări, constând în: amplasarea contoarelor de apă în punctele de alimentare a beneficiarilor, modificarea reţelelor pentru a permite tuturor beneficiarilor să irige, propunându-se câteva modificări pentru realizarea acestui scop, şi anume: îndesirea antenelor la 200-400m distanţă, înlocuirea hidranţilor actuali având Dn100, cu alţii cu Dn150 şi hidranţi suplimentari pe conductele secundare şi principale, „buclarea” a câte două antene, crearea în ferme a unor bazine de acumulare şi regularizare. Măsurile urmăresc creşterea performanţelor reţelelor (dependabilitate, echitate şi fiabilitate), reducerea pierderilor de presiune şi a consumului de energie la SPP-uri. O problemă nerezolvată în ploturile actuale este lipsa de independenţă hidraulică a fiecărui beneficiar, impunându-se ca, prin modificări adecvate ale reţelelor de distribuţie, să se realizeze alimentarea, în principal a exploataţiilor agricole cu suprafeţe mari, printr-un singur punct de alimentare care să fie prevăzut cu contor de apă.

Reţelele de distribuţie cu schemă monofilară (la aceste scheme, distribuitoarele de sector sunt realizate din conducte sub presiune şi sunt alimentate din canale, prin staţii de pompare mobile sau staţionare având motoare termice sau electrice) au două alternative de reabilitare şi modernizare:

- menţinerea canalelor existente şi reînnoirea echipamentelor de pompare (în cazul schemelor monofilare);

- înlocuirea schemelor monofilare cu reţele de conducte îngropate, formate din SPP şi 4, 6 sau 8 antene (menţinându-se antenele schemelor actuale);

În cazul reţelelor actuale care sunt în totalitate cu canale deschise, se propune betonarea canalelor şi echiparea cu instalaţii de irigaţie prin aspersiune cu deplasare frontală.

Acţiunile de reabilitare a reţelelor urmăresc îmbunătăţirea performanţelor acestora (în principal mărirea randamentul hidraulic), a stării hidroameliorative a terenurilor irigate (prin evitarea proceselor de înmlăştinare şi salinizare, mai ales în zonele de luncă) şi a fiabilităţii sistemelor.

În privinţa echipamentelor de udare existente la ora actuală, se constată că dotările corespund unui procent redus din suprafaţa irigabilă. De asemenea, se constată o imposibilitate de adaptare a acestora la suprafeţele relativ mici ale multor proprietari agricoli. De aceea se propune completarea echipamentelor de udare cu echipamente diversificate, atât pentru irigaţia prin aspersiune, cât şi pentru irigaţia prin scurgere la suprafaţă. Înlocuirea echipamentelor trebuie să aibă în vedere şi asigurarea accesului la hidranţi (cu conducte de legătură adecvate) a beneficiarilor care nu au acces direct la hidranţi în condiţiile actuale, ştiindu-se că în unele locuri, acest lucru nu s-a realizat prin aplicarea Legii fondului funciar.

Cu privire la echipamentele de telecontrol se propune implementarea în fiecare amenajare mare de irigaţii a unui sistem general de telecontrol, cu scop de urmărire în timp real a stării de funcţionare a amenajării, pentru gestiunea statistică a informaţiilor şi transmisia de informaţii de gestiune administrativă, financiară şi a resurselor umane. De asemenea, sunt necesare echipamente informatice în toate amenajările mari de irigaţii.

12.2.2. Măsuri organizatoriceÎn principal, propunerile se referă la: organizarea unităţilor de exploatare pe bazine hidrografice şi nu pe unităţi

administrative (similar cu unităţile de gospodărirea apelor); flexibilitate operaţională (să fie introdusă posibilitatea ca unele operaţii de exploatare

să fie contractate şi executate de agenţi privaţi); prevederea resurselor de gestiune în procesul de exploatare a amenajărilor, pentru ca

serviciile de distribuţie a apei să se realizeze la cel mai redus cost posibil, ş.a.

Din relaţia (12.32) rezultă că soluţiile de mărirea randamentului de folosire a apei în sistem (fără lucrări de investiţii) cuprind: mărirea volumului de apă preluat de beneficiari (V0

r) prin constituirea de asociaţii de utilizatori de apă, creşterea gradului de utilizare, G, a sistemului de irigaţii. De asemenea, se vor lua măsuri de reducere a pierderilor din amenajările interioare, V2, prin participarea utilizatorilor de apă la lucrările de întreţinere şi reparaţii ale reţelelor interioare şi mărirea ηu prin instruirea udătorilor şi acordarea de asistenţă tehnică din partea specialiştilor.

12.2.3. Măsuri de dezvoltare instituţionalăCele mai importante constau în:- Constituirea Asociaţiilor utilizatorilor de apă, care au rolul de a asigura gestiunea

amenajărilor şi echipamentelor (staţii de punere sub presiune, reţele de distribuţie, echipamente de udare ş.a) din perimetrul asociaţiei, organizarea udărilor.

- Crearea unei structuri instituţionale clar definite şi cu competenţe la fiecare nivel. Acest proces va fi sprijinit prin introducerea sistemelor informatice de gestiune, constituirea AUAI, prin organizarea activităţii de consiliere şi implementare a progresului tehnic în irigaţii, programe de pregătire profesională a personalului de exploatare ş.a.

12.3. Opţiuni (variante) de lucrări de reabilitare-modernizare [1, 2]

După 1989, schimbările economice şi sociale din ţara noastră au condus la reducerea accentuată a gradului de utilizare a sistemelor şi la necesitatea implementării unui program de redresare a acestui sector. În primul rând este nevoie ca să fie realizate studii privind oportunitatea şi eficienţa lucrărilor de reabilitare şi modernizare, bazate pe starea tehnică a acestora, pe condiţiile de rentabilitate pe care le oferă irigaţia în sistemul agriculturii actuale şi în perspectivă. Studiile realizate până în prezent de firme de consultanţă din străinătate, cum ar fi Binnie&Partners în asociere cu Hunting Technical Services Ltd. Din Marea Britanie şi în colaborare cu ISPIF SA Bucureşti [1], care au analizat 104 sisteme de irigaţii, de BRL-GERSAR, din Franţa [2], care a analizat reabilitarea amenajărilor din trei perimetre, Pietroiu-Ştefan cel Mare, Gălăţui – Călăraşi şi Carasu s.a., prezintă interes atât în privinţa soluţiilor tehnice propuse, dar şi a metodologiei şi rezultatelor analizei economice.

În studiul [1], s-au analizat trei opţiuni de analiză: a) fără reabilitare; b) reabilitare parţială; c) reabilitare totală.

Opţiunea a) constituie varianta de referinţă de analiză pentru evaluarea beneficiilor celorlalte opţiuni de reabilitare. Opţiunea presupune că nu s-ar realiza nici o investiţie de capital pentru reabilitarea sau modernizarea componentelor sistemelor. Rezultatul ar fi că o proporţie din ce în ce mai mică din suprafaţa amenajată va putea fi utilizată. Posibilităţile de asigurare ale cererii de apă în perspectivă depind de starea actuală a infrastructurii şi de rata degradării diferitelor componente ale sistemului, care la rândul său este diferenţiată în raport cu durata de viaţă a componentelor, astfel:

- pentru echipamente de udare 1/8/an, considerând durata medie de viaţă de 8 ani, după perioada normată de utilizare;

- pompe, motoare electrice şi termice, rata de 1/18/an;- pentru prize şi canale, rata de 1/120/an.Conform acestor ritmuri s-a stabilit evoluţia stării echipamentelor de udare componentelor,

prizelor şi canalelor, un exemplu fiind arătat în fig. 12.1.a

Obiectivul de bază al opţiunii b) este de a asigura echipamente de udare pentru toată suprafaţa , fără a face reabilitări ale altor componente. În acest fel se va realiza creşterea suprafeţei irigate până la o limită ce va fi impusă de starea canalelor şi staţiilor de pompare (care se degradează conform ratelor menţionate mai sus). Evoluţia în timp a capacităţilor impuse de echipament şi a cererii de irigaţii în această opţiune pentru aceeaşi amenajare (Terasa Brăilei) este ilustrată în fig. 12.1.b

În cazul că reabilitarea completă (opţiunea c) ar fi incertă în privinţa rezultatului, opţiunea B ar asigura cea mai bună opţiune pe o perioadă de câţiva ani, până ce cererea de apă de irigaţie va creşte şi cerinţele de modernizare vor putea fi mai bine stabilite. De asemenea, o condiţie este ca echipamentele de udare propuse să poată fi cumpărate şi exploatate de beneficiarii agricoli (fiind necesare măsuri din partea statului pentru a sprijini această acţiune).

Opţiunea c) reabilitare totală este ipoteza care consideră că vor fi reabilitate şi modernizate toate componentele principale (echipamente de udare, prize şi canale, staţii de pompare, automatizare, informatizare, alte lucrări de îmbunătăţiri funciare necesare). La sfârşitul perioadei în care se realizează lucrările, se prevede să crească posibilităţile de irigare la nivel de 62-90% din suprafaţa totală amenajată. Evoluţia suprafeţei irigate şi a capacităţilor impuse de componentelor amenajării, pentru această opţiune, este arătată în

fig.12.1.c.Execuţia lucrărilor în variantele b) şi c) este eşalonată pe o durată de 10 ani.

În studiul [2] pentru cele trei perimetre analizate, s-a prevăzut diferenţierea în două faze a lucrărilor de reabilitare (în afară de lucrările noi, de modernizare), în funcţie de prioritate: faza I cuprinde lucrările de reabilitare a staţiilor de pompare, de priză şi repompare, de reabilitare a îmbrăcăminţilor canalelor mari şi a instalaţiilor de reglare automată, şi a celorlalte construcţii de

Fig.12.1. Evoluţia cererii de irigaţie şi a disponibilităţilor asigurate de prize, canale, staţii de pompare şi echipamentele

de udare, în variantele:a) fără reabilitare; b) reabilitare parţială; c) reabilitare totală

(sistemul de irigaţie Terasa Brăilei) [1]

pe canale mari, contorizarea ploturilor, reabilitarea reţelelor amenajărilor interioare realizate din canale deschise, prin înlocuirea cu ploturi optimizate din conducte îngropate, de aproximativ 800 ha; faza a II-a prevede înlocuirea motoarelor electrice sincrone, de joasă şi medie tensiune cu motoare asincrone de joasă tensiune la staţiile de pompare de putere medie şi mică, înlocuirea grupurilor de pompare cu randamente scăzute de la SPP-uri ş.a.

Lucrările de modernizare cuprind: echipamente de udare noi, pentru cca. 70% din suprafaţă, echipamente de telecontrol şi echipamente informatice.

Pentru analiza economică, toate lucrările au fot grupate în 5 tranşe de reabilitare-modernizare, criteriul fiind mărimea şi întârzierea în timp a efectului economic pe care-l oferă fiecare categorie de lucrări. Tranşele nu sunt succesive, ci concomitente, în funcţie de mijloacele financiare disponibile pentru realizarea lor, iar analizele economice au fost efectuate pe variante de complexitate crescândă a lucrărilor, respectiv, V1 – tranşa I, V2 – tranşele I+II ş.a.m.d., ultima variantă cuprinzând lucrările de reabilitare şi modernizare propuse în toate tranşele.

12.4. Analiza eficienţei economice a lucrărilor

12.4.1. Indicatori de eficienţă economicăReprezintă o etapă de mare importanţă a studiilor şi proiectelor, care are scopul de a stabili

eficienţa economică a soluţiilor tehnice şi variantelor de amenajare, reabilitare sau modernizare.Criteriile de eficienţă funcţie de care se apreciază viabilitatea unei amenajări sau a unei

reabilitări a unei amenajări existente sunt: raportul beneficii/costuri (RBC), rata internă de rentabilitate (RIR) şi durata de recuperare a capitalului investit (DRC).

Raportul beneficii / costuri este raportul între valoarea actualizată a fluxului de venituri şi valoarea actualizată a fluxului de cheltuieli. Valoarea lui trebuie să fie supraunitară.

Beneficiile la lucrări de amenajare şi reabilitare-modernizare reies din creşterea veniturilor nete actualizate (VNA) în urma executării investiţiei faţă de situaţia anterioară (varianta de referinţă). La fel se calculează creşterea costurilor totale legate de irigaţii (CTA).

Dacă se efectuează analize economice la lucrări noi de amenajare, se poate calcula VNA şi CTA pentru fiecare variantă de amenajare considerând pentru referinţă situaţia înainte de amenajare, când exploatarea agricolă s-a făcut în regim neirigat.

(12.44)

şi (12.45)

în care:VNA(n) – creşterea venitului net actualizat în varianta de amenajare ni toată perioada de

analiză D;CTA(n) – costurile totale actualizate în varianta (n);VNI(n),t – venitul net al irigaţiei în varianta de amenajare (n) şi anul t;

Sirig – suprafaţa ce se irigă în anul t;VNIha – venitul net al irigaţiei la hectar;

P – producţia agricolă la hectar (kg);p – preţul de vânzare (lei/kg);Cagr – cheltuielile lucrărilor agricole;

i – rata de actualizare;D – durata de analiză;CTI(n),t – costurile totale pentru irigaţii în amonte de amenajarea (n) şi anul t;

Cinv – costurile pentru investiţii;Cinloc – costurile pentru înlocuire;Cea – costurile pentru energie;Cexpl – costurile pentru exploatare;Cintr – costurile pentru întreţinere şi reparaţii.

Pentru lucrările de reabilitare-modernizare se efectuează calculul VNA şi CTA determinat de o variantă de reabilitare VRM(n) faţă de o variantă de referinţă Vref, cu relaţiile:

(12.46)

şi (12.47)

în care:VNIVRM(n),t – venitul net al irigaţiei în anul t, pentru varianta de reabilitare (n);VNIvref, t – venitul net al irigaţiei în anul t, pentru varianta de referinţă;CTIVRM(n), t – costurile totale pentru irigaţii în anul t, pentru varianta de reabilitare (n);CTIvref, t – costurile totale pentru irigaţie în anul t, pentru varianta de referinţă;

Rata internă de rentabilitate (RIR) reprezintă rata de actualizare care, prin calcule, conduce la VNA al fluxului de numerar egal cu zero.

Pentru stabilirea lui se efectuează calculul VNA considerând diferite valori ale ratei de actualizare. Valorile ratei de actualizare pentru care VNA are valori apropiate de zero, negative (imax) şi pozitive (imin) alături de valori corespunzătoare pentru VNA servesc la calculul RIR, care se efectuează cu relaţia:

(12.48)

Durata de recuperare a capitalului investit (DRC) este numărul de ani în care venitul net egalizează valoarea investiţiei.

(12.49)

unde:It – costurile pentru investiţiile efectuate în perioada t = 1,2 … d;VNT – venitul net obţinut în fiecare an al perioadei de funcţionare (t = 1,2 … T);T – durata până la care veniturile nete însumate sunt egale cu valoarea investiţiei;

12.4.2. Costurile pentru irigaţiiEvaluarea costurilor pentru irigaţii reprezintă o parte importantă a proiectelor de

amenajare, reabilitare şi modernizare.Ele sunt formate din costuri fixe şi costuri de exploatare, întreţinere şi reparaţii.

Costurile fixe (sunt denumite astfel deoarece nivelul lor nu depinde de gradul de utilizare al sistemului de irigaţii) sunt formate din costuri de capital privind investiţia iniţială de amenajare sau reabilitare şi costuri de înlocuire, care privesc echipamentele cu frecvenţă de înlocuire mai mare (echipamente de udare, pompe, motoare electrice, ş.a.). Costurile de capital se repartizează în timp, conform graficului de eşalonare a execuţiei. Dacă volumul lucrărilor este mare, execuţia se programează în 2-3 ani.

Durata de utilizare şi frecvenţa de înlocuire a diferitelor componente ale sistemelor este arătată în tab.12.3. (valorile din tabel au în vedere o medie de 2000 de ore de utilizare pe an). Costurile fixe includ şi dobânzile creditelor pentru realizarea lucrărilor, precum şi taxele şi asigurările care au cote anuale de 1,5-2,5% din investiţia iniţială.

Tab.12.3.Durata de utilizare şi cheltuielile anuale de reparaţii şi întreţinere ale componentelor sistemelor de irigaţie

Componente Perioada de utilizare

(ani)

Deprecierea(ore)

Reparaţii şi întreţinere anuale(% din costul iniţial de investiţii)

Foraje 20-30 0,5-1,5Staţii de pompare (partea de construcţii) 20-40 0,5-1,5Pompe centrifugale 16-25 32000-50000 3,0-5,0Motoare electrice 25-35 50000-70000 1,5-2,5Motoare Diesel 14 28000 5,0-8,0Canale mari 40-100 1,0-2,0Canale mici (permanente) 20-25 1,0-2,0Construcţii de beton (staţii de pompare, construcţii hidrotehnice, îmbrăcăminţile canalelor etc.)

20-40 0,5-1,0

Conducte de azbociment şi PVC 40 0,25-0,75Conducte de aluminiu pentru irigaţia prin aspersiune şi scurgere la suprafaţă

10-12 1,5-2,5

Conducte din oţel sudate 40 0,25-0,5Conducte din oţel vopsite, instalate la suprafaţă

10-12 1,5-2,5

Conducte din oţel galvanizate, instalate la suprafaţă

15 1,0-2,0

Conducte din oţel vopsite şi izolate în interior, instalate la suprafaţă

20-25 1,0-2,0

Conducte din material plastic pentru irigaţia prin picurare şi scurgere la suprafaţă

10 1,5-2,5

Aspersoare 8 5,0-8,0Picurătoare 8 5,0-8,0Filtre pentru picurare 12-15 6,0-9,0Lacuri de acumulare 2Instalaţii cu tambur şi furtun 12-16 5,0-8,0Instalaţii de aspersiune cu deplasare continuă

10-15 5,0-8,0

Costurile fixe pentru exploatare şi întreţinere, ca şi valoarea producţiei, se calculează, de obicei, ca valori medii anuale pe perioada de analiză.

Costurile pentru pompare sau energetice (se mai numesc şi costuri variabile) pentru că variază funcţie de cantitatea de apă pompată anual. De asemenea, variază mult de la o amenajare la alta în funcţie de înălţimea totală de pompare. În cadrul acestor costuri, trebuie inclusă atât energia necesară pentru pompare, cât şi energia necesară pentru udare şi deplasarea instalaţiilor de udare (dacă instalaţiile de udare aspiră apa din canale cu agregate de pompare proprii sau sunt autodeplasabile, folosind motoare electrice).

Relaţiile de calcul a energiei pentru pomparea apei au fost date anterior (rel.2.11). De asemenea, am arătat că, acolo unde sunt amenajări cu mai multe trepte, aceste costuri se

calculează pentru fiecare treaptă de pompare.Costurile pentru exploatare (exclusiv cele pentru pompare) sunt destinate funcţionării

sistemului, respectiv pentru distribuţia apei, pentru efectuarea udărilor şi programarea lor, şi cuprind, în principal cheltuieli pentru personal şi pentru efectuarea udărilor. Nivelul acestor cheltuieli depind de o serie de factori, ca: tipul de amenajare, gradul de automatizare, frecvenţa şi numărul udărilor, natura terenului ş.a. Aceste cheltuieli se estimează pe baza unor analize aprofundate ale operaţiilor pentru exploatarea corectă a amenajărilor, folosind şi date de la sisteme care funcţionează în condiţii similare.

Costurile de exploatare (costurile energetice), cât şi cele de întreţinere variază în perioada de implementare a lucrărilor de modernizare şi de reabilitare, până când suprafaţa irigată atinge maximul, în pas cu fenomenul de concentrare treptată a suprafeţei irigate în jurul sursei de apă. Acest fenomen este inevitabil în opţiunea a) şi parţial în opţiunea b), datorită costurilor mari de exploatare şi întreţinere în situaţia irigării suprafeţelor dispersate în tot sistemul.

Având în vedere această ipoteză, în studiul [1], costurile de exploatare la ha s-au calculat cu relaţia:

(12.50)în care: O reprezintă costurile de exploatare în anul n (USD/ha); 20 USD reprezintă costurile de

exploatare calculate la ha, în condiţiile când 100% din suprafaţa amenajată este irigată; A r - factor de reducere a suprafeţei, funcţie de procentul (pI) din suprafaţa amenajată care poate fi irigată efectiv în anul n;

(12.51)

Co – factor care consideră concentrarea terenurilor irigate în jurul prizei sistemului de irigaţii, în anul „n”; n – numărul anului în perioada de realizare a lucrărilor de reabilitare şi modernizare (n=1....10)

(12.52)

Costurile anuale de întreţinere şi reparaţii sunt influenţate de numărul de ore de funcţionare anuală a sistemului, de condiţiile de funcţionare, de calitatea lucrărilor de întreţinere etc. Ele se estimează ori de câte ori este posibil, folosind date regionale (de la sistemele din zonă), dar în lipsa acestor posibilităţi, pot fi aproximate ca un procent din costul iniţial al componentelor sistemului. (tab.12.2.). Costul total anual al lucrărilor de întreţinere şi exploatare reprezintă suma costurilor corespunzătoare componentelor sistemului.

Costurile de întreţinere au fost calculate în studiu [1], cu o relaţie asemănătoare relaţiei, pentru costurile de exploatare:

(12.53)în care:

M - costurile specifice de întreţinere;Km - cost specific de întreţinere a sistemului în cazul utilizării maxime a acestuia (în calcule

se consideră un cost de 2% din valoarea specifică a investiţiei); (USD/ha) (12.54)

pD – procentul din suprafaţa amenajată care este drenată.Cm - coeficient de concentrare a suprafeţei, exprimând probabilistic, în funcţie de gradul de

utilizare a sistemului, concentrarea lucrărilor de întreţinere pe obiecte grupate, şi având valoarea:

(12.55)

12.4.3. Metodologia de calcul a analizei eficienţei economiceÎn cazul amenajărilor noi, beneficiile irigaţiei rezultă din creşterile de producţie fizică, şi

eventual ale preţurilor unitare de vânzare, majorate ca urmare a unei calităţi superioare a produselor, comparativ cu situaţia înainte de amenajare.

Pentru proiectele de reabilitare – modernizare, beneficiile irigaţiei reies din comparaţia situaţiei după aplicarea proiectului cu situaţia înaintea realizării lucrărilor, ţinând cont de îmbunătăţirile pe care le aduce proiectul în privinţa mărimii producţiilor agricole, creşterii gradului de utilizare a sistemului de irigaţie, reducerii costurilor de pompare, exploatare şi întreţinere-reparaţii etc.

Beneficiile irigaţiei – indiferent că este lucrare de reabilitare sau amenajare nouă – se analizează pe trei nivele, şi anume: pentru fiecare cultură (cu diferenţieri impuse de tipul de exploataţie agricolă, şi deci performanţele managementului agricol), la nivel de exploataţie agricolă şi la nivel de perimetru irigat. Diferenţierea metodologiei de analiză a eficienţei economice pentru lucrări de reabilitare/modernizare faţă de amenajări noi, intervine la analiza de nivel de perimetru irigat.

12.4.3.1. Venitul net al irigaţiei pentru fiecare cultură.La fiecare cultură se efectuează bugetul acesteia la unitatea de suprafaţă în regim irigat şi

neirigat. În acest buget sunt evidenţiate producţiile la hectar şi preţul de vânzare, pe de o parte, şi costurile de producţie, pe de altă parte (pregătirea terenului, sămânţă, îngrăşăminte şi aplicarea lor, ierbicide/pesticide şi aplicarea lor, recoltare, transport recoltă, forţă de muncă, credite etc.). Diferenţa între venitul brut (producţia înmulţită cu preţul de vânzare) şi costurile de producţie reprezintă venitul net al culturii. În regim irigat, la costuri se iau în consideraţie şi tarifele pentru apă, în raport cu norma de irigaţie corespunzătoare producţiei prevăzute.

Aceste elemente servesc la calcul beneficiul irigaţiei la nivel de exploataţie.Culturile cu eficienţă superioară în regim irigat sunt: legumele, plantaţiile pomicole,

urmate de porumb. De obicei porumbul ocupă 30-40% din suprafaţa irigată iar sporurile de producţie variază, funcţie de zona agroecologică, de la 1,1 la 5,5 t/ha. Rezultatele studiilor de reabilitare-modernizare menţionate anterior [1] arată că viabilitatea proiectelor este incertă dacă sporul de producţie adus de irigaţie este sub 3 t/ha.

12.4.3.2 Venitul net al irigaţiei la nivel de exploataţie agricolă.Veniturile nete însumate ale culturilor din exploataţie reprezintă venitul net al exploataţiei,

care se calculează pentru situaţia înainte de amenajare (cu distribuţia culturilor specifică acestei etape) şi pentru situaţia după amenajare (cu structura de culturi propusă pentru regim irigat). Diferenţa dintre venitul net al exploataţiei în regim irigat şi venitul net în regim neirigat reprezintă beneficiul sau venitul net al irigaţiei la nivel de exploataţie agricolă. Acest beneficiu se raportează şi la unitatea de suprafaţă. De asemenea, la fel ca şi bugetul culturilor, beneficiul irigaţiei trebuie diferenţiat pe tipuri de exploataţii agricole (familiale, ferme, întreprinderi agricole etc.).

12.4.3.3. Beneficiul lucrărilor de amenajare sau reabilitare-modernizare, la nivel de perimetru irigat exprimat prin indicatori de eficienţă economică

După metodologia folosită în studiul [1], beneficiile irigaţiei, se analizează ţinând seama, pe de o parte, de veniturile nete ale irigaţiei în exploataţiile agricole din perimetrul amenajat, din care se scad costurile de amenajare sau reabilitare şi de funcţionare a amenajării. Ele se calculează anual, pe perioada de analiză.

Pentru estimarea beneficiilor irigaţiei la acest nivel este nevoie de a stabili în prealabil anumite ipoteze de dezvoltare agricolă, şi anume că după terminarea execuţiei lucrărilor de

amenajare sau reabilitare-modernizare se prevede o dinamică de creştere a gradului de utilizare al sistemului de irigaţie şi a producţiilor agricole.

Calculele se fac în etape:

a) Se calculează venitul net (beneficiul) al irigaţiei la nivel de amenajare de irigaţie. Calculul se efectuează pentru fiecare variantă de amenajare sau de reabilitare, cât şi pentru varianta de referinţă, reprezentată de situaţia dinainte de aplicarea proiectului. În toate variantele, calculele se efectuează anual. Pentru varianta de referinţă, în situaţia că este o amenajare nouă, beneficiul se calculează în funcţie de venitul net al exploataţiilor în regim neirigat, în timp ce, în cazul variantei pentru lucrări de reabilitare, venitul net se calculează ţinând seama de dinamica scăderii gradului de utilizare, datorat ieşirii din funcţiune a echipamentelor de udare (v.fig.12.1.a). În calculul beneficiului irigaţiei, după realizarea lucrărilor de reabilitare se va considera evoluţia în timp a mărimii suprafeţei irigate (gradul de utilizare) – v.fig.12.1. b şi c - şi distribuţia procentuală a acestor suprafeţe pe tip de exploataţie (se respectă ipoteza propusă aprioric privind evoluţia în timp a suprafeţei posibile de irigat). Calculul are în vedere valorile beneficiului irigaţiei diferenţiat pe tip de exploataţie şi repartiţia procentuală a tipurilor de exploataţie în cadrul perimetrului amenajabil.

În cazul amenajărilor noi, beneficiul irigaţiei după amenajare se stabileşte considerând că la începutul perioadei de analiză, în primii 1-2 ani, are loc execuţia lucrărilor (interval în care producţia se menţine la nivel neirigat), apoi urmează o perioadă de 3-4 ani de atingere a gradului maxim de utilizare şi de creştere progresivă a producţiilor agricole la nivelul maxim prevăzut).

b) Se efectuează calculul costurilor totale legate de irigaţii (pe total amenajare şi la hectar), prin însumarea costurilor de capital şi de înlocuire, a costurilor pentru energie, întreţinere şi exploatare. Calculul se efectuează la fiecare variantă pentru şirul de ani din perioada de analiză. Varianta de referinţă pentru proiectele de amenajări noi nu necesită calculul acestor costuri. În cazul variantei de referinţă pentru proiectele de reabilitare/modernizare la calculul costurilor se ţine seama că nu intervin cheltuieli de capital şi costuri de înlocuire a echipamentelor, însă există costuri energetice de exploatare şi întreţinere (pentru ultimele două pot fi folosite relaţiile de tipul (12.46) şi (12.49)).

c) Se analizează creşterea veniturilor nete anuale în urma implementării proiectelor fiecărei variante de amenajare sau reabilitare, raportate la varianta de referinţă. Pentru aceasta, în fiecare an se face diferenţa între venitul net al variantei considerate şi venitul net al variantei de referinţă. De asemenea, se calculează creşterea costurilor anuale şi creşterea cash-flow-ului anual.

d) Se determină VNA, reprezentând creşterea venitului net actualizat pe perioada de analiză pentru fiecare variantă de amenajare sau reabilitare faţă de varianta de referinţă; pentru lucrări de amenajare noi, cu relaţia (12.44) iar pentru lucrări de reabilitare-modernizare, cu relaţia (12.46).

De asemenea, se determină CTA (costurile totale actualizate pentru fiecare variantă de lucrări noi), cu relaţia (12.45); pentru lucrări de reabilitare-modernizare se calculează creşterea costurilor totale actualizate cu relaţia (12.47).

e) Din şirul anual de valori ale creşterii cash-flow-lui (în varianta de reabilitare considerat faţă de varianta de referinţă) se calculează rata internă de rentabilitate (RIR), şi eventual durata de recuperare a investiţiei.

f) Se calculează RIR-ul şi în ipoteze care reprezintă riscuri în ceea ce priveşte eficienţa amenajării, şi anume în condiţiile: 1) scăderii beneficiului irigaţiei cu 20%, 2) creşterii costurilor

cu 20% şi 3) scăderii beneficiului irigaţiei cu 20% şi creşterii costurilor cu 20%.În final se compară variantele de reabilitare / modernizare sau de amenajare, în funcţie de

indicatorii economici de eficienţă (RBC şi RIR) cât şi de nivelul de risc care a rezultat din analiza economică.

12.5. Calculul costurilor de irigaţie în cazul amenajărilor private

Proprietarii exploataţiilor agricole cu sisteme de irigaţie proprii au nevoie ca pentru a efectua bilanţul financiar să cunoască costurile cerute de irigaţii. acestea sunt reprezentate de costuri anuale de depreciere şi pentru dobânzi, pe de o parte, şi de costuri normale pentru funcţionare (pentru energie, manoperă pentru efectuarea udărilor, întreţinere şi reparaţii).

Costurile anuale de depreciere şi pentru dobânzi (cota anuală de amortizare) se stabilesc cu relaţia:

(12.56)

în care:Can.j – cota anuală de amortizare pentru componenta j (j = 1 ... Nc);Nc – numărul componentelor sistemului de irigaţie;FRC – factorul de recuperare al capitalului;

(12.57)

Vj – valoarea care se investeşte la începutul perioadei de analiză pentru a acoperi costurile pentru execuţia componentei respective, plus dobânzile până la sfârşitul perioadei de analiză;

i – rata dobânzii (sub formă zecimală);n – perioada de analiză (ani) care pentru sisteme mici este de 20-25 de ani.

Vj se calculează cu relaţii care iau în consideraţie rata dobânzii (i), rata anuală prognozată de creştere a preţurilor (r), perioada de analiză (n) şi perioada de utilizare a componentei respective (nu).

Dacă n = nu (ambele exprimate în ani),

(12.58)

în care: Ci – costul iniţial al componentei j; Vr – valoarea de recuperare a componentei respective, la finele perioadei de utilizare.

Atunci când n < nu, componenta mai are o valoare nedepreciată, la sfârşitul perioadei de analiză, şi deci, în acest moment are valoarea de recuperare:

(12.59)

Vj se calculează cu relaţia (12.55) în care Vr se înlocuieşte cu Vf.

Dacă n>nu, componenta respectivă trebuie înlocuită o dată sau de mai multe ori în timpul perioadei de analiză, iar relaţia de calcul pentru Vj este:

(12.60)

în care: N reprezintă numărul întreg rezultat din raportul (n-1)/nu

(12.61)

Cel de-al doilea şi al treilea termen al relaţiei (12.60) reprezintă costurile de înlocuire a componentei şi, respectiv valoarea de recuperare (inclusiv valoarea nedepreciată).

Costurile anuale pentru energie, exploatare, întreţinere şi reparaţii cuprind: tarife pentru captarea apei din sursă, costurile pentru pompare, costurile pentru distribuţia apei, costurile pentru întreţinere şi reparaţii şi costul manoperei pentru udări (ultimele incluzând şi cheltuielile pentru programarea udărilor şi asistenţă tehnică pentru irigaţii).

Efectul creşterii preţurilor materialelor şi energiei sunt luate în consideraţie prin înmulţirea costurilor anuale de exploatare corespunzătoare primului an de exploatare a amenajării cu un factor de cost anual echivalent (FCAE).

(12.62)

Costurile pentru captarea apei se calculează conform tarifelor percepute de unitatea care gestionează resursele de apă.

Bibliografie

[1] Binnie & Parteners Ltd. In association with Hunting Tech. Services Ltd. U.K. and ISPIF – SA Bucuresti – Study of Irrigation and Drainage in Romania. Report on technical, economic and finacial viability, 1994.

[2] Coite, C. – Rehabilitation des trois perimetres de Pietroiu Ştefan cel Mare, Gălătui-Călăraşi et Carasu. In vol. Deuxieme Symposium Francophone de l’eau, Iaşi, Ed.PAIDEIA, Buc., 1993.

[3] Manole, E.S.. – Contribuţii privind stabilirea soluţiilor de reabilitare-modernizare şi a gradului minim de utilizare rentabilă a sistemului de irigaţie Mihail Kogălniceanu - Constanţa. Teză de doctorat, 2002.

[4] Nicolaescu, I., Manole, E. – Minimum level of water demand for a profitable irrigation of a irrigation scheme. In vol. 1-st Inter-Regional Conference on Enviroment-Water: Innovative issues in irrigation and drainage, Lisabona, 16-18 sept. 1998.

[5] Nicolaescu, I. – Bazele modernizării sistemelor de riigaţie în România. Rev. Hidrotehnica, nr.1-3, 1992 şi nr.10, 1993.

[6] Parker, G.L. – Rehabilitating irrigation systems from the 20th Century for the 21st Century. Proc. of the Irrigation and Drainage Session at Water Forum’92.

[7] Plusquellec, H., Burt, C.M. – Irrigation project modernisation. Proc. of the Irrigation and Drainage Session at Water Forum’92.

Bibliografie generală

[1] Blidaru, V., Wehry, A., Pricop, Gh. – Amenajări de irigaţii şi drenaje. Ed. Interprint, Bucureşti, 1997.

[2] Blidaru, V., Wehry. A., Pricop, Gh. –Irigaţii şi drenaje. E.D.P., Buc., 1981.[3] Blidaru, V., Dobre, V. – Raţionalizări în irigaţii şi drenaje. Ed. Ceres, Buc., vol., 1990 şi

vol.II 1991.[4] Cazacu E., Dobre, V. Mihnea, I., Pricop, Gh., Roşca, M., Sârbu, E., Stanciu, I., Wehry, A. –

Irigaţii. Ed. Ceres, Buc., 1989.[5] Georgescu, I, Barbu, E., cazacu, E., Dorobanţu, M. – Amenajări de irigaţii. Ed. Ceres, 1980.[6] Gheorghiu, I.M. – Îmbunătăţiri funciare. EDP, Buc., 1964.

[7] James, G.L. – Principles of farm irrigation systems. Ed. John Willey&Sons, 1988.[8] Jensen, M.E. (Ed) – Design and operation of farm irrigation systems, ASAE Monograph., 3,

1980.[9] Keller, J., Bliesner, D.R. – Sprinkle and trikle irrigation. Ed. Chapman and Hall, USA, 1990.