Czynniki kształtujące warunki wodne

• intensywność zasilania przez wody powierzchniowe i podziemne

• warunki geomorfologiczne

• typy gleb i jej właściwości wodne

• warunki hydrogeologiczne

• rodzaj użytkowania

• infrastruktura techniczna

• retencja - zdolność do zatrzymywania

Rodzaje bilansów

• naturalne

• wód powierzchniowych

• profilu glebowego, pola, zlewni, dorzecza, kraju

• różnych okresów (rok sezon wegetacji)

Metody określenia parowania terenowego

• Metody empiryczne (ewoparometry, lizymetry)

• Metody bilansowe (bilans wodny, bilans cieplny)

• Wzory do obliczenia parowania i ewapotranspiracji (wzór Ostromenckiego, wzór Penomana)

• Matematyczno - fizyczne modele procesów parowania i ewapotranspiracji (na polach uprawnych)

• Wzór ostromęckiego: Etr = β Σd

β -wigrometryczny wsp. Parowania zalezy od : gleby, rodzaju roslin, wielkości plonu

Σd - dobowy niedosyt wilgotności powietrza

Wzór Penomana (bazuje na bilansie energii)

Etv = K* Etp

Etp - ewotranspiracja potencjalna

1mm -> 10 m³/ha

przykład : Etv 4mm/d -> 40 m³/ha*d

Cele regulacji bilansów wodnych

• gospodarcze, ekologiczne, społeczne

Ruch wody w glebie

• infiltracja (wsiąkanie),

• podsiąk akpilarny

• przepływ wody - ównanie Darcy

Źródła zasilania siedlisk w wodę według położenia zlewni (głębokie położ. wód gruntowych)

• opady

• wody spływajace z sąsiedniego obszaru

Obszary dolinowe: (płytkie wody gruntowe)

• opady

• wody spływajace z sąsiedniego obszaru

• wody gruntowe

• wody powodziowe

Sytuacje krytyczne

• stały lub okresowy nadmiar lub niedobór wody

• proces zwiększania zasobów wodnych (zabagnienie)

• proces zmniejszenia zasobów wodnych (wysychanie)

Przyczyny niewłaściwego uwilgotnienia gleby

Naturalne:

• długie okresy z opadami większymi od przeciętnych

• długie okresy suszy - z opadami miejscowymi od przeciętnych

• złe wykorzystanie siedliska

Przyczyny antropogeniczne

• zbyt intensywne odwodnienie terenu

• podtopienia gruntów przez zbiorniki wodne

• długotrwałe wylewy rzek

• zakłócenia w naturalnym obiegu wód

• zanieczyszczenia wód gruntowych

Podział metod regulacji stosunków wodnych

Metody mechaniczne:

• zabiegi fitomelioracyjne(zadrzewienie, zakrzewiena)

• zabiegi agromelioracyjne (gładka orka, wgłębne nawożenie, naparowanie)

Cele regulacji stosunków wodnych gleb

• zmiana użytkowania (pozyskanie nowych terenów rolniczych)

• zwiększenie produkcji roślinnej

• ułatwienie komunikacyjne, wykonanie prac agrotechnicznych

Metody techniczne:

• odwodnienia (kształtowanie powierzchni terenu, bruzdy rowy)

• odpływ regulowany

• nawodnienia

1. grawitacyjne (zalewowe, stokowe, bruzdowe)

2. ciśnieniowe (deszczowanie, mikrodeszczowanie, kroplowe, wgłębne)

Pozytywne skutki regulacji stosunków wodnych

• ilościowy i jakościowy wzrost plonów

• zwiększenie powierzchni rolnej

• poprawa warunków agrotechnicznych

• rozwój gospodarczy i społeczny

Negatywne skutki regulacji stosunków wodnych

• wpływ na czas obiegu wody i materii

• wpływ na ilość zasobów wodnych

• wpływ na jakość zasobów wodnych

• wpływ na środowisko naturalne

Objawy uszkodzenia sieci drenarskich

• nierównomierne i powolne wysychanie gleby

• powstawanie wymoklisk z roślinnością wodolubiącą

• ciemniejszy kolor uprawnych roslin na początkurozwoju

• utrudniony wjazd maszyn i wejście zwierząt

Przyczyny uszkodzenia sieci drenarskich

• wadliwy projekt

• wadliwe wykonanie

• niewłaściwe materiały

• brak należytej konserwacji

Konserwacja urządzeń odwadniających

Konserwacja rowów:

- usuwanie roślinności ze skarp i rowów

- usuwanie namułów z dna rowu

- poprawa dna, skarp, umocnień na rowie

Konserwacja urządzeń drenarskich

- stan rowów odpływowych

• stan wylotów

• zamulenie studzienek

• uszkodzenie sieci drenarskiej

Konserwacja budowli

• elementy metalowe (malowanie)

• elementy drewniane ( malowanie, impregnowanie)

• elementy betonowe (uzupełnianie ubytków, malowanie emulsjami, zywicami)

Negatywne skutki odwodnień

Zasoby wodne

• zmniejszenie zasobów wodnych

• przyspieszenie obiegu wody wywołującej m.in. zwiększenie wezbrań powodziowych

• obniżenie zwierciadła wody

• drenujące oddziaływanie na obszary sasiadujące

Gleby

• przesuszenie gleb

• murszenie gleb organicznych

Środowisko

• transfer zanieczyszczeń wskutek uruchomienia lub przyspieszenia wymycia związków nawozowych

1. w głąb profilu glebowego

2. do wód gruntowych

3. do wód powierzchniowych

• przeobrażenie w siedliskach naturalnych m.in. zanik mokradeł

Metody określania rozstaw

1. teoretyczna

1. obliczenia analityczne

2. metody numeryczne

• metoda różnic skończonych

• metoda elementów skończonych

2. eksperymentalne

1. badania modelowe

• modele gruntowe

• modele analogowe (AEHD, modele lepkościowe)

• badania polowe

Filtracje przy swobodnym zwierciadle wody gruntowej




Funkcje terenów dolinowych

1. Funkcja gospodarcza

• produkcja roślinna (pasze, uprawy polowe, uprawy specjalne)

• produkcja zwierzęca

2. hydrologiczna

• retencja zasobów wodnych (powierzchniowe i gruntowe)

• kształtowanie klimatu (m.in. generowanie opadów)

• glebotwórcza

• przyrost masy organicznej

• sedymentacja materiału glebowego (powodzie i procesy erozyjne)

• ochrona

• ochrona wód przed zanieczyszczeniem

• ochrona gleb przed erozją

• przyrodnicza

• kształtowanie bioróżnorodnością biocenozy

• krajobrazowa

• turystyka i rekreacja

Dawka okresowa - jest to ilość wody którą należy dostarczyć do gleby w rozplanowanym okresie, aby zrealizować założony cel nawodnień.

Zn = Dn = Efr - P_ef - RU

Zn - zapotrzebowanie wody do urządzeń netto, bez uwzględnienia strat

Dn - dawka czasow netto

Efr - ewapotranspiracja rzeczywista

Pef - opad efektywny

RU - retencja użyteczna

Czynniki wpływające na wielkość uwilgotnienia gleb

1. niezależne

• warunki klimatyczne (opad, temp. wiatr, nasłonecznienie)

• warunki glebowe (retencja użyteczna)

• hydrogeologiczne (dopływ wody gruntowej)

1. zależne

• użytkowanie

• system nawodnie

• sposoby eksploatacji

Warunki stosowania nawodnień podsiąkowych

Po wykonaniu rozpoznania warunków przyrodniczych i technicznych określa się potrzeby melioracyjne obiektu i dokonuje się wyboru systemu melioracyjnego. Nawodnienie podsiąkowe stosuje się gdy spełnione są wymogi:

1. źródło wody zapewnia jej pobór w ilości niezbędnej do realizacji planowanej odmiany nawodnienia ,przy czym pobierana woda nie może zawierać dużej ilości zawiesin, gdyż zamulają dreny, co zmniejsza przepływ wody z drenów i poprzez skarpy rowów w kierunku środka łanu.

2. Na pow terenu nie ma dużych deniwelacji ,a spadki terenu nie przekraczają 5‰

3. Przepuszczalność gleb na obiekcie jest większa od 0,5 m/dobę

4. Realizacja systemu melioracyjnego nie spowoduje nadmiernych zmian stosunków wodnych na terenie przyległym. Ważne to jest gdy w sąsiedztwie obiektu znajdują się ekosystemy o walorach wymagających szczególnej ochrony(parki, rezerwaty, pomniki przyrody)

5. Realizacja nie wymaga likwidacji zbyt wielu zadrzewień stanowiących ostoje zwierząt i ptaków

6. Celowość wykonania melioracji jest uzasadniona pod względem ekonomicznym lub społecznym

Poldery - 1. jest to obszar chroniony wałami przed zatopieniem, mający własną sieć wodną, z którego nadmiar wody jest usuwany mechanicznie za pomocą stacji pomp. 2. są to osuszone pomorskie tereny oraz inne nisko położone obszary zagrożone zalewami przyległych rzek, jezior, i zbiorników. Nadmiar wód z polderów odprowadza się w całości lub częściowo mechanicznie poprzez wypompowanie.

Okres ochrony przed zalewem:

Poldery letnie - ochrona w okresie wiosenno-letnim. Tereny niezabudowane, użytkowane jako użytki zielone. Wysokość wałów niższa od wałów na polderach zimowych, projektowana dla p=10%. Oprócz pompowni posiadają budowle przelewowe i upustowe

Poldery zimowe - (ochrona całoroczna). Tereny częściowo zabudowane. Użytkowane różne grunty orne, użytki zielone i inne uprawy. Wały projektowane na wody zdarzające się na 100-200 lat (p=1,0 -1,5%) lub tez na 500 - 1000 lat (p=0,25 - 0,1%)

Urządzenia wodno - melioracyjne na polderach

1. tamy i wały

2. przepompownie

3. zbiorniki wyrównawcze

4. kanały i rowy

5. sieć drenarska

6. budowle wodne: jazy, zasuwy

Rozmiar osiadania powierzchni torfowiska

Wzór Panadiadiego - Ostromęckieg : h = A³


1. wsp. Zależny od stanu zagłębienia torfu

H - miąszośc odwodnionego torfu

h - rozmiar osiadania,

t - głębokość torfu [m]

Od czego zależy osiadanie torfu

• rodzaju torfu

• głębokości obniżenia zwierciadła wody

• czasu

• użytkowania

Kryteria eksploatacji systemu nawadniającego

• maksymalizacja plonu (na jednostkę powierzchni)

• maksymalizacja plonu (na jednostkę użytej wody)

• maksymalizacja przychodów (finansowych)

• minimalizacja użytej energii

Cele ochrony przyrody

• utrzymanie procesów ekologicznych i stabilności ekosystemów

• zachowanie różnorodności biologicznej

• zachowanie dziedzictwa geologicznego

• kształtowanie własnych postaw człowieka wobec przyrody

formy ochrony (np. park narodowy, itp)

konwencja na obszarach wodno-błotnych

program ochrony dolin rzecznych w Polsce

Role nawadniania:

1. produkcja roślinna

• nawodnienia zwilżające

• nawodnienia nawożące

1. ochrona gleb i wód

• ochrona gleb przed zasoleniem

• ochrona gleb torfowych przed murszeniem

• oczyszczanie wód ściekowych

1. kształtowanie mikroklimatu

• ochrona przed przymrozkami

• zwiększenie wilgotności powierzchni

1. Inne zastosowania

• ochrona przed pyleniem

• nawodnienie zieleni miejskich i obiektów sportowo-rekreacyjnych

• nawodnienia ozdobne

Fizyczne oddziaływanie na glebę

1. zmiany struktury gleby, zwiększenie wilgotności gleby poprawia strukturę gleby, co zwiększa porowatość, przy nadmiernym nawodnieniu gleb ciężkich, ich związłość maleje.

2. zmiana właściwości mechanicznych (łatwiejsza uprawa gleby, zbiór roślin)

3. procesy glebotwórcze (w wyniku procesu glebotwórczego powstają mineralne gleby hydrogeniczen, np. mady)

4. zjawisa negatywne

• erozja powierzchniowa gleby (zbyt duża intensywność deszczowania) niszczy strukturę powierzchniowej warstwy gleby

• zabagnienie terenów nawodnionych

• erozje

Szczegółowe aspekty stosowania nawodnień

1. kształtowanie składu florystycznego roślin na użytkach zielonych

2. zmniejszenie jednostkowego zużycia wody przez rośliny

3. umożliwienie prawidłowego przebiegu procesów fizjologicznych roślin

4. zmniejszenie rozwoju systemu korzeniowego

5. poprawa jakości planu

6. kształtowanie wybranych cech planu

7. stabilizacja poziomu planu w poszczególnych latach

Zadania urządzeń technicznych systemów nawadniających

1. magazynowanie wody

2. ujęcie wody

3. doprowadzenie wody na obiekt

4. rozprowadzenie wody na obiekcie

Lokalizacja zbiorników wody do nawodnień

• zbiornik w dolinie rzeki

• zbiornik i piętrzenie wody w korycie cieku

• zbiornik poza doliną cieku (np. w sąsiedniej zlewni)

• zbiornik poza doliną zasilany dodatkowo z sąsiedniej zlewni

Ujęcie wód do nawodnień

• pobór wody z rzeki

• ujęcie grawitacyjne

• ujęcie z mechanicznym podnoszeniem wody

• pobór wody ze zbiorników

• pobór wód gruntowych

Projektowanie doprowadzalników

1. określenie przepływu niezbędnego netto Q_netto= 0,116 *
Q_netto= Q_netto=+Q_strat

2. wybór trasy

1. projekt profilu poprzecznego

2. określenie strat wody z doprowadzalnika

1. filtracja

2. inne (parowanie)

5. określenie przepływu niezbędnego brutto

6. wybór konstrukcji doprowadzalnika

7. projekt profilu poprzecznego

8. dobór budowli

9. ocena ekonomiczna budowy doprowadzalnika (w ujęciu wariantowym)

10. ocena wpływu inwestycji na środowisko

11. podjęcie decyzji o wyborze wariantu projektu

Podział nawodnień

1. Nawodnienia powierzchniowe

• nawodnienia zalewowe

• nawodnienia stokowe

• nawodnienia bruzdowe

• nawodnienia deszczowniane

• mikronawodnienia

1. Nawodnienia podpowierzchniowe (podsiąk kapilarny)

• nawodnienia podsiąkowe

• nawodnienia wgłębne

Systemy nawadniające

1. Nawodnienia zalewowe

• naturalne

• kierowane

• regulowane

2. nawodnienia stokowe

• jednospadowe

• system grzbietowy

• system rowów nawadniających

• system smug

3. nawodnienia bruzdowe

• z otwartą siecią rozlewczą

• z zamkniętą siecią rozlewczą

• zasilanych z maszyn samobieżnych

4. nawodnienia deszczowane

• stałe

• półstałe

• ruchome

5. mikronawodnienia

• nawodnienia kroplowe

• mikrodeszczowne

• nawodnienia wgłębne

6. nawodnienia podsiąkowe

• odpływ regulowany

• ze stałym zwierciadłem wody gruntowej

• ze zmiennym zwierciadłem gruntowym

Szczegółowa sieć nawadniająca

1. sieć rozdzielcza - zasila mniejsze jednostki nawadniające (kwatery działy) wodą pobraną z sieci doprowadzającej

2. sieć rozprowadzająca - rozprowadza wodę równomiernie na kwaterze lub dziale:

1. nawodnienia: zlewcze, stokowe deszczowniane - na całej powierzchni

2. nawodnienia: bruzdowe, kroplowe, mikrodeszczowniane - na części powierzchni

3. nawodnienia :podsiąkowe, wgłębne - w warstwie korzeniowej

Kryteria podziału zraszaczy

• konstrukcja

• intensywność deszczowania

• równomierność deszczowania

• ciśnienie wody w dyszy

• zasięg strugi

• kształt powierzchni zraszanej

Podział zraszaczy

• jednostrumieniowe (obrotowe)

• wielostrumieniowe

• niskie ciśnienie robocze <3,5 atm

• średnie ciśnienie robocze 3,3-6 atm

• wysokie ciśnienie robocze >6 atm

• małe natężenie deszczowania <6mm/h

• średnie natężenie deszczowania 6-16mm/h

• duże natężenie deszczowania >16mm/h

• bliski zasięg strugi R<20m

• średni zasięg strugi 20<R<30m

• średnio daleki zasięg strugi 30<R<40m

• daleki zasięg strugi R>40m

Układ zraszaczy w planie

• układ kwadratowy

• trójkątny

• prostokątny

• pośredni

Zespól urządzeń dozujących i kontrolnych

• wodomierze

• manometry

• pompy

• dozownik nawozowy

• urządzenia do automatycznego nawadniania

• tensjometry - czasowe lub z pomiarem wilgotności gleby

---