Pytania egzaminacyjne

1.Cele i zadania nawodnień

Cele melioracji nawadniających: stworzenie trwałych i jak najkorzystniejszych dla produkcji rolniczej warunków wilgotnościowych, powietrznych, cieplnych i pokarmowych.

Nawodnienia te nie ograniczają się jednak tylko do uzupełnienia zapasów wody, ale mają na celu również usuwanie innych przyczyn niedostatecznego potencjału produkcyjnego siedliska.

2.Podział nawodnień ze względu na cel nawadniania

Ze względu na cel i sposób działania rozróżnia się nawodnienia:

• zwilżające, których celem jest uzupełnienie zapasów wilgoci w glebie, niezbędnej dla optymalnego rozwoju roślin

• użyźniające, dostarczające wraz z wodą składniki pokarmowe rozpuszczone w wodzie w celu polepszenia fizycznych i chemicznych właściwości gleby, bądź też wytworzenia nowej warstwy gleby na mało przydatnym podłożu ( tzw. kolmatacja )

• oczyszczające, ich głównym celem jest oczyszczenie środowiska glebowego z zanieczyszczeń i skarzeń

• przemywające, w celu usunięcia szkodliwych związków np. soli lub związków żelaza.

• ochronne, regulujące stosunki termiczne gleby ( ocieplające, ochraniające przed przymrozkami, ochładzające powietrze, bądź zwalczające niepożądane rośliny lub faunę)

Klasyfikacja techniczna nawodnień opierać się może na różnych kryteriach. Najczęściej jako podstawę przyjmuje się sposób dostarczenia wody do czynnej warstwy gleby i jej rozprowadzeniu w profilu glebowym. Na tej podstawie można wyróżnić nawodnienia:

• napowierzchniowe, w których gleba zaopatrywana jest w wodę z góry ku dołowi zstępującym prądem, głównie przy udziale siły ciężkości

• podpowierzchniowe, w których gleba zasilana jest wstępującym prądem z dołu ku górze, przy udziale sił kapilarnych.

Nawodnienia napowierzczchniowe mogą być:

• zalewowe, dzielące się na systemy zalewów naturalnych, kierowanych i sztucznych

• nasiąkowe, obejmujące systemy stokowe( stoki jednospadowe, grzbietowe, rowy rozlewowe, smużne) i bruzdowe.

• deszczowniane ( system deszczowni stałych, półstałych i przenośnych)

• kroplowe, z rozbiorem wody z przewodu zamkniętego punktowo lub ciągle

Nawodnienia podpowierzchniowe mogą być:

• przesiąkowe ( inaczej wgłębne) dzielące się na ciśnieniowe, bezciśnieniowe i próżniowe

• podsiąkowe, ze stałym podsiąkiem ( ze stałym poziomem wody gruntowej) i okresowe ( ze zmiennym poziomem wody gruntowej)

O wyborze sposobu nawodnienia decyduje ukształtowanie terenu, rodzaj i wykorzystanie gleby oraz ilościowe i jakościowe zasoby wodne.

3.Potrzeby wodne roślin uprawnych

Rozmaite gatunki, a nawet poszczególne odmiany roślin uprawnych wykazują różne zapotrzebowanie na wodę i różną reakcję na jej brak lub nadmiar. Różnią się one zawartością wody w poszczególnych organach, wykazują różną dynamikę pobierania i gromadzenia wody w okresie rozwoju oraz różne stężenie soku komórkowego, ciśnienie ssące komórek i potencjał kapilarny systemu korzeniowego.

Potrzeby wodne roślin zależą głównie od właściwości genetycznych danego ich rodzaju, gatunku i odmiany. Od genotypu zależą bowiem morfologia roślin, długość okresu wegetacji, rozwój fazowy, procesy fizjologiczne, możliwości produkcyjne i reakcja na zmiany w środowisku przyrodniczym.

Potrzeby wodne roślin zwiększają się przeważnie z wydłużeniem okresu wegetacji, w miarę zwiększenia się nasłonecznienia, temperatury, opadów, wilgotności gleby i natężenia wiatru. Zależą też od fazy rozwoju roślin oraz od stosowanego nawożenia i agrotechniki.

4.Ogólna charakterystyka systemów nawodnień.

Nawodnienia podsiąkowe- polegają na regulowaniu położenia zwg. w dostosowaniu do potrzeb danej rośliny. Mogą być realizowane w dwóch systemach:

-ze zmiennym podsiąkłem,

-okresowym podsiąkiem.

Każda z tych odmian może być zrealizowana z regulowanym odpływem jako zależny (wspólna sieć nawad.-odwad.) i niezależny.

Najpowszechniejszą formą było nawodnienie podsiąkowe z sieci rowów. Obecnie coraz częściej są stosowane nawodnienia za pomocą sieci kombinowanej ( rowy + dreny). Takie rozwiązanie eliminuje gęstą sieć rowów i ułatwia eksploatację, zmniejszają się również nakłady na bieżącą konserwację sieci rowów a równocześnie zyskuje się znaczne powierzchnie gleb zajmowane przez rowy. Zwiększa to produkcję rolniczą na terenach nawadnianych. Nawodnienia te powinny być stosowane na płaskich, wyrównanych powierzchniach gruntów, w których wody gruntowe nie obniżają się głębiej niż około 1,5m poniżej pow. Terenu.

Rys. 3. Schemat hydrauliczny nawadniania podsiąkowego

Nawodnienia zalewowe. Polega na zalaniu terenu wodą, skąd przenika ona do profilu glebowego i nasyca go od góry do pełnej pojemności wodnej. Po zakończeniu nawodnienia sieć odwadniająca odprowadza nadmiar wody. W czasie nawodnienia grubość warstwy wody nie powinna przekraczać 25-30cm. Niezbędny jest, więc płaski i wyrównany teren o spadkach nieprzekraczających 3-4 %_o . Dzięki licznym odmianom i formom nawodnienia zalewowe mogą być stosowane jako użyźniające, oczyszczające, przemywające itp. W zależności od rozwiązań technicznych rozróżniamy nawodnienia zalewowe naturalne( nie kontrolowane), kierowane i regulowane (sztuczne) Obecnie zalewy niekontrolowane nie są stosowane. Najczęściej występują kierowane i regulowane w układzie zależnym bądź niezależnym.

Rys. 5. Schemat hydrauliczny nawadniania zalewowego

Nawodnienia nasiąkowe. Dzielą się na stokowe i bruzdowe. Nawodnienia stokowe mogą być realizowane jako stoki jednospadowe, rowy rozlewowe, smugi oraz nawodnienia grzbietowe. Stoki mogą być naturalne lub sztucznie formowane. Sieć rozdzielczą stanowią tu rowy otwarte lub rurociągi rozlewowe. Mogą być również układy bez sieci rozdzielczej oraz bez sieci odwadniającej. Poszczególne rozwiązania mogą uwzględniać tylko jednokrotne zużycie wody lub wielokrotne wykorzystanie zrzutów.

System rowów rozlewowych ma liczne odmiany. Woda może być rozlewana jednostronnie lub dwustronnie. W nawodnieniach bruzdowych woda może być dostarczana do bruzd z otwartej sieci rowów lub z rurociągów, ale także przy pomocy samobieżnych urządzeń nawadniających

Rys. 6. Schemat hydrauliczny nawadniania nasiąkowego

5. Charakterystyka nawodnień podsiąkowych(pyt.4)

6.Charakterystyka nawodnień zalewowych(pyt.4)

7.Charakterystyka nawodnień stokowych.

Naw. stokowe mogą być realizowane jako stoki jednospadowe, rowy rozlewowe, smugi oraz nawod. grzbietowe. Zasada ogólna nawodnień stokowych polega na wyprowadzeniu strugi wody z elementu sieci rozprowadzającej (rowek lub rurociąg) na powierzchnię terenu, po którym woda spływa wzdłuż spadku cienką warstwą (2-5 cm) wsiąkając na trasie w głąb profilu. Systemy stokowe nadają się do nawodnień pozawegetacyjnych lub wegetacyjnych, zwilżających, użyźniających zarówno na łąkach, jak i na gruntach ornych. Dużą zaletę systemów stokowych stanowi ruchliwość wody (natlenianie, szybkość nawadniania) oraz możliwość realizowania częstych i małych dawek - gleba nie bywa okresowo tak przeciążona wilgocią, jak po zalewie. Do stron ujemnych należy zaliczyć stosunkowo małe powierzchnie kwater (utrudnienie mechanizacji upraw), wynikające z istoty samego sposobu rozprowadzania wody, tj. za pomocą gęstej sieci szczegółowych urządzeń nawadniających, dostosowanych do ukształtowania terenu

Stoki jednospadowe mogą być naturalne lub sztucznie formowane. Sieć rozdzielczą mogą tu stanowić rowy otwarte lub rurociągi rozlewowe. Mogą być układy bez sieci rozdzielczej oraz bez sieci odwadniającej.

Rowy rozlewowe mogą być stosowane na stokach naturalnych niewyrównanych lub na stokach wyrównanych a nawet sztucznie formowanych. Woda z rowów może być rozlewana jednostronnie lub obustronnie, a kwatery krótkie lub wydłużone.

Nawodnienia grzbietowe w systemie tym rowki rozlewowe, rozprowadzające wodę po powierzchni, biegną po grzbietach naturalnych lub sztucznych, wzdłuż głównych spadków terenu. Doprowadzalniki (względnie rowy rozdzielcze) prowadzone są z niewielkim spadkiem prawie równolegle do warstwic. W terenach o małych spadkach, lecz przy dość urozmaiconej rzeźbie możliwe jest wykorzystanie grzbietów naturalnych. Do starszych systemów o znaczeniu raczej historycznym należą również grzbiety sztucznie formowane (rys.13.4b), które umożliwiały nawadnianie terenów o zbyt małych spadkach, nieodpowiednich dla innego sposobu nawodnienia stokowego.

8.Podaj zasady projektowania przekroju poprzecznego i podłużnego doprowadzalnika.

Mając ustaloną trasę doprowadzalnika i niezbędne położenia wysokościowe zwierciadła wody w profilu podłużnym, można przystąpić do projektowania przekroju poprzecznego. Przepływy miarodajne do obliczania wymiarów doprowadzalnika na poszczególnych jego odcinkach, wyznacza się na podstawie uprzednio opracowanych harmonogramów nawodnień, uwzględniając potrzeby wodne o określonym prawdopodobieństwie występowania.

Poprawnie zaprojektowany przekrój doprowadzalnika powinien zapewnić:

• minimum strat na przesiąki,

• maksimum przepustowości przy minimum powierzchni przekroju,

• stabilność dna i skarp, tj. nie przekroczenie dopuszczalnych prędkości maksymalnych i minimalnych.

Należy podkreślić, że dobranie przekroju gwarantującego jednoczesne i całkowite spełnienie wszystkich warunków, częściowo się wykluczających, byłoby bardzo trudne, a niekiedy wręcz niemożliwe. Dlatego też zależnie od: jakości wody, celu i systemu nawodnień, rodzaju gruntu, przewidywanych umocnień itd. wysuwamy na pierwszy plan jeden lub dwa główne postulaty, które będą zasadniczymi kryteriami przy wyborze optymalnych wymiarów przekroju.

Podobnie jak w rowach odwadniających, tak i w doprowadzalnikach prędkość wody charakteryzujemy zazwyczaj jednym wskaźnikiem - prędkością średnią:

V = Q/F,

która nie powinna przekraczać pewnych wartości krytycznych zależnych od:

• właściwości gruntu i rodzaju umocnień,

• kształtu koryta (promień hydrauliczny, napełnienie),

• ilości i rodzaju zawiesin w wodzie.

Prędkości dopuszczalne podawane w literaturze, odnoszą się przede wszystkim do sieci odwadniającej i są przez analogię stosowane w doprowadzalnikach.

W doprowadzalnikach powinny być również wytworzone warunki nie zagrażające zamuleniu. W celu ochrony doprowadzalnika przed zamuleniem prędkość wody (średnia w przekroju) nie może być mniejsza od dopuszczalnej prędkości minimalnej.

Obliczenia hydrauliczne doprowadzalników wykonuje się w sposób analogiczny do obliczania kanałów odwadniających. Są one oparte są na założeniu ustalonego ruchu równomiernego. Przepływ i parametry kanału obliczamy z następujących zależności:

gdzie:

Q - objętość przepływu (m³⋅s^-1),

F - powierzchnia przekroju poprzecznego (m²),

R - promień hydrauliczny (m),

J - spadek hydrauliczny przyjęty jako równy spadkowi dna,

V - średnia prędkość w przekroju (m. s^-1),

C - współczynnik zależny od szorstkości, spadku i promienia hydraulicznego.

Tok obliczeń jest tu jednak bardziej skomplikowany, gdyż przy projektowaniu doprowadzalnika, wskutek rozbiorów wody na trasie przepływy w miarę odległości od ujęcia maleją i dlatego przekroje poprzeczne na poszczególnych odcinkach będą różne. Można by przyjąć jedną z następujących zasad, jako wytyczną do obliczeń:

• utrzymać na całej długości stałą prędkość V, dobierając różne spadki J i powierzchnie przekroju F,

• utrzymać stałą powierzchnię przekroju F zmieniając J i V,

• utrzymać stały spadek przy zmiennych V i F.

Na wybór rozwiązania wpływają warunki miejscowe i eksploatacyjne, ale warto podkreślić, że ze względu na zamulenie, spadki i prędkości nie powinny w żadnym przypadku wykazywać wzdłuż kanału tendencji malejącej.

Projektując przekrój poprzeczny doprowadzalnika należy uwzględnić funkcję spełnianą przez dany odcinek w całokształcie sieci doprowadzającej. Doprowadzalnik główny usytuowany poza obiektem nawadnianym i biegnący w wykopie (rys. 29) powinien mieć przekrój zwarty - przeważa tu postulat maksymalnego przepływu przy minimum kubatury robót ziemnych.

Rys. 29. Przekrój poprzeczny doprowadzalnika biegnącego w wykopie

Sieć doprowadzalników drugiego rzędu, położoną z reguły wewnątrz obszaru nawadnianego, najdogodniej jest wykonać w półwykopie-półnasypie (rys. 30). W tym przypadku również profil zwarty byłby korzystniejszy, zwłaszcza jeśli udałoby się zrównoważyć objętości mas ziemnych tylko w ramach transportu poprzecznego.

Rys. 30. Przekrój poprzeczny doprowadzalnika biegnącego w półwykopie-półnasypie

Doprowadzalnik idący całkowicie w nasypie może być przy niektórych systemach nawodnień pożądany, a nawet konieczny, ze względu na utrzymanie odpowiedniego położenia zwierciadła wody w stosunku do powierzchni terenu (rys. 31). Na ogół jednak rozwiązanie takie jest kosztowne i trudne w eksploatacji.

Rys. 31. Przekrój poprzeczny doprowadzalnika biegnącego całkowicie w nasypie

Na utrzymanie stałości przekroju poprzecznego doprowadzalników nie umocnionych w sposób zasadniczy wpływa nachylenie skarp. Zależnie od właściwości gruntu, roli i wielkości doprowadzalnika stosowane są nachylenia w granicach 1:0,5 (sieć szczegółowa) do 1:3 (sieć podstawowa).

Najczęściej nachylenia skarp darniowanych lub obsianych są następujące:

• torfy słaborozłożone 1:0,5 1:1

• torfy średnio i silnie rozłożone 1:1 1:1,5

• gliny mocne 1:1 1:1,25

• gliny średnie, piaski gruboziarniste 1:1,5

• piaski drobnoziarniste 1:2

• grunty pyłowe 1:3

Oczywiście w przypadku umocnienia dna i skarp, np. okładziną betonową przekrój doprowadzalnika staje się bardziej zwarty, zbliżony do przekroju hydraulicznie najkorzystniejszego

System smug nazywany też nawodnieniem pasmowym nadaje się przede wszystkim do nawadniania płaskich gruntów ornych (spadki 0,5-20%), chociaż jego zastosowanie możliwe jest i na łąkach. Zasada tego systemu polega na rozplanowaniu sieci doprowadzającej wzdłuż spadków terenu a sieci rozdzielczej wzdłuż warstwic. Sieć rozdzielczą stanowią rowy wykonane częściowo w nasypie tak, aby zwierciadło wody górowało 5-10 cm nad terenem. Zamiast sieci otwartej mogą być stosowane rurociągi stałe lub przenośne o niskim ciśnieniu. Pobór wody z sieci otwartej odbywa się przez wpusty rurowe, woda dzięki ograniczającym grobelkom może spływać równomiernie po długiej smudze. Niezbędne dopływy kształtują się w granicach 3-7 l/s i 1 m szerokości smugi. System smug nie utrudnia upraw pielęgnacyjnych i zbiorów, może więc być używany nie tylko do nawodnień pozawegetacyjnych, ale i do nawodnień wegetacyjnych takich roślin jak zbożowe. W naszych warunkach smugi mogą znaleźć zastosowanie przy rolniczym wykorzystaniu ścieków.

9. Nawodnienia deszczowniane- ogó1nacharakterystyka.

Nawodnienia deszczowniane zalicza się do nawodnień napowierzchniowych. Wyróżnia się tu trzy podstawowe systemy:

-deszczownie ruchome (przenośne, przewożone, przetaczane,samobieżne), są najtańsze, wymagają jednak większych nakładów eksploatacyjnych, są mniej trwałe i mogą działać na niewielkiej powierzchni;

-deszczownie stałe są bardzo drogie. Nie wymagają jednak dużych nakładów eksploatacyjnych. Utrudniają jednak mechanizację upraw. Są stosowane w zasadzie w uprawach ogrodowych i na obiektach sportowych.

-deszczownie półstałe -najbardziej rozpowszechnione, ze względu na powierzchnię nawadnianą deszczownie dzielimy na:

a)Małoobszarowe F<50ha Q<25l/s

b)Średnioobszarowe F 50- 300 ha Q25-150 l/s

c)Wielkoobszarowe F>300 ha Q>150 l/s

Rys. 7. Schemat hydrauliczny nawadniania deszczownianego

10.Powierzchniowe urządzenia i maszyny deszczujące.

Są to ruchome rurociągi wyposażone w zraszacze. Obecnie stosuje się następujące urządzenia:

- przenośne rurociągi deszczujące, przenoszone ręcznie. Składają się z lekkich rurociągów wyposażonych w szybkozłącza i układane są na powierzchni pola. ( rury o śr. 75-90mm) Do podłączania tych rurociągów służą typowe łuki hydrantowe. Do wyposażenia tych rurociągów należą także podstawki ( stabilizatory ) pod zraszacze. Średnica dysz zraszaczy wynosi ok. 12-14mm.

- przeciągane rur. deszczujące. Prezentują pierwszy sposób mechanizacji przemieszczenia rurociągów. Początkowo buły to zwykłe przenośne rurociągi ustawione na płozach lub wózkach. Oprócz nich stosuje się także nierozbieralne przeciągane rurociągi przystosowane do zmiany kierunku. Są wykonane z elastycznych rur z tworzyw sztucznych z elastycznymi łącznikami.

- przetłaczane rur. deszczujące. Są wyposażone we własny napęd do przemieszczania ich w kierunku prostopadłym do ich osi. Przewód stanowi jak gdyby oś kół, na których się opiera. Koła mają średnicę 1,2-2.5 w rostawie 9-12m. Średnice rur 110, 125, 130mm. Długość robocza waha się od 150 do 400m.( u nas 250m) Koła są wykonane cienkiej blachy i są bardzo lekkie. Napędzane są silnikami benzynowymi. Wadą tych urządzeń jest niemożliwość deszczowania wysokich roślin, oraz ich krzywienie się podczas eksploatacji. Poza tym są one jednymi z najlepszych tego typu urządzeń.

- Frontalne rur. deszczujące. Różnią się tym od przetaczanych że przewód nie stanowi osi kół tylko jest zamontowany na wózkach, z których każdy ma dwa koła. W Polsce praktycznie nie spotykane. Mają większą masę i wysokość rurociągu nad terenem wynosi 1,2-2,2m

-Obrotowe rur. deszczujące. Przesuwają się w sposób ciągły przez obrót ruchem wskazówki zegara wokół studni lub centralnego hydrantu. Są to duże urządzenia o wysokościach rur. nad terenem 2,1 -2.5m . Stosowane są na dużych obszarach w USA i np. w Egipcie i Libii gdzie nawadniają pustynie. Jeden obrót może trać nawet kilkadziesiąt godzin.

- Nawijane rur deszczujące. Są nowoczesnymi urządzeniami przeznaczonymi do szybkich nawodnień interwencyjnych w klimacie umiarkowanym. Składają się z elastycznego przewodu z polietylenu nawijanego na specjalny metalowy bęben. Długość przewodu wynosi od 250m do 300m Na końcu przewodu znajduje się lekki wózek trójkołowy na którym znajduje się zraszacz. Ciągnik rolniczy rozwija ten wózek na koniec pola i pozostawia go. Następnie podłącza się urządzenie do hydrantu i następuje deszczowanie z jednoczesnym zwijaniem rurociągu.

- Wleczone węże deszczujące rozwijane z bębna. Zraszacz jest przyciągany do kołowrotu albo do turbiny wodnej ( USA)

- Mieszane instalacje deszczujące Są uzupełnieniem poprzednich systemów dodatkowo o boczne zraszacze ustawione na płozach. Zwiększa to zasięg boczny urządzeń deszczujących.

• Okresowo stałe instalacje deszczujące.

• Samobieżne deszczownie. Mają własne pompy i pobierają wodę z rowów lub podziemnych rurociągów.( były ZSSR)

11.Nawodnienia kroplowe - ogólna charakterystyka.

To metoda punktowego umiejscowionego nawilżania gleby przefiltrowaną wodą, podawaną na nawadnianą powierzchnię w postaci pojedynczych kropel lub pojedynczych stróżek. Podczas nawodnień kroplowych wodę zamiast na całą powierzchnię- jak w większości innych metod nawadniania- podaje się punktowo poszczególnym roślinom lub grupom roślin, używając do tego celu gęstej sieci elastycznych przewodów o małych średnicach wyposażonych w tzw. zwilżacze lub kroplomierz- nie służą one do mierzenia ani liczby, ani wielkości kropel lecz do ich wytwarzania. Przewody z zwilżaczem kropel układa się najczęściej na powierzchni gleby lub na pniach drzew, specjalnych rusztowaniach. Niekiedy przewody te układa się pod powierzchnią gleby. System nawodnień. kroplowych składa się z :

-ujęcia wody,

- urządzeń pompowych, kontrolnych i sterujących,

-dozownika nawozów mineralnych,

-filtra,

-podziemnych rurociągów doprowadzających i rozdzielczych,

- elastycznych przewodów nawadniających wyposażonych w kroplomierz (zwilżacz).

Nawodnienia kroplowe pozwalają w większym stopniu niż inne met. naw. dostosowywać zaopatrywanie roślin w wodę do wielkości rzeczywistego ich zapotrzebowania na wodę, do wieku roślin oraz zasięgu (bocznego i wgłębnego) systemu korzeniowego roślin.

12.Jakość wody do nawodnień oraz wody dyspozycyjne.

Zależy przede wszystkim od rodzaju upraw lub użytków jakie zamierza się nawadniać. Najwyższe wymagania co do jakości mają rośliny warzywne, i owocowe przeznaczone do spożycia na surowo. Zanieczyszczenia bada się pod kątem ich szkodliwości dla ludzi, zwierząt oraz roślin. Ścisłe kryteria jakości wody zawarte są w rozporządzeniach MOŚZNiL. Są tam zawarte wartości dopuszczalne różnych pierwiastków bądź związków chemicznych w zależności od rodzaju roślinności uprawianej. Do najczęściej spotykanych zanieczyszczeń należą NaCl, Na₂Co₃, Na₂SO₄, związki azotu i fosforany oraz detergenty. Zawartość mikroelementów jest pożądana jednak i one nie mogą przekroczyć dopuszczalnych stężeń. Temperatura wody nie powinna przekraczać 30⁰C i nie powinna być niższa od 12⁰C. Unoszone w wodzie takie zanieczyszczenia jak wodorosty , fauna wodna, drobne części roślin powodują zatykanie koszy ssawnych a nawet niszczą wirniki pomp. Dlatego koniecznie jest stosowanie krat lub sit przed dopłynięciem wody do pompy albo należy stosować zbiorniki osadowe lub stosować filtry żwirowe.

Wody dyspozycyjne. Należy zawsze zachować w cieku przepływ nienaruszalny, który może być przepływem biologicznym albo być uzależniony od potrzeb wodnych innych ważniejszych konsumentów wody. Wody dyspozycyjne to takie wody , których możemy użyć zachowując jednocześnie przepływ nienaruszalny.

13.Opisz poszczególne fazy trwania nawodnień podsiąkowych.

Czas trwania nawodnień podsiąkowych dzieli się na dwie fazy:

-faza pierwsza- czas dobiegania strugi wody i zrównoważenia strat ,

T
= μml
/ 2nK(H
+H
),

gdzie:

a) μ- współczynnik zmiany retencji w profilu gleby spowodowany podnoszeniem się zwg, wynoszący dla:

piasku lużnego- 0,35

piasku gliniastego i gliny lekkiej- 0,30

gliny ciężkiej- 0,25

torfu niskiego o niewielkim stopniu zmurszenia- 0,25

torfu niskiego o silnym stopniu zmurszenia- 0,35

b) m- współczynnik zależny od kształtu i parametrów krzywej depresji

-faza druga- czas podnoszenia zwg z poziomu H
do H

T
= [μ(1-m)l
/ 2nKH
]*ln[(H
+H
)/ (H
- H
) *(H
- H
)/ (H
+ H
)],

Ogólny czas trwania podnoszenia zwg T = T
+ T
, a także czas podtrzymywania nawodnienia T
i czas obniżenia zwg T
uwarunkowane są zazwyczaj względami eksploatacyjnymi. W praktyce przyjmuje się, że nawodnienie przebiega z pozytywnym skutkiem, jeżeli fazy dobiegania i podnoszenia nie przekraczają 10-14 dni. Czas podtrzymywania nawodnienia T
zależy od wielkości niedoborów wody, które mają być pokryte w wyniku nawodnienia oraz wielkości rozchodów wody na parowanie w okresie trwania nawodnienia. Czas obniżenia zwierciadła wody gruntowej T
wynosi przeważnie połowę czasu T
.

14.Dopływy jednostkowe w różnych systemach nawadniających. ?

15.Warunki stosowania i schematy rozwiązań dla trwałych użytków zielonych.

Ze względu na położenie użytków zielonych i dyspozycyjne ilości wód jakie mogą być użyte do nawodnień, realizuje się na tych użytkach głównie nawodnienia systemem podsiąkowym. Na gruntach ornych i użytkach zielonych pozadolinowych stosuje się głównie nawodnienia za pomocą deszczowni.

16.Podaj i scharakteryzuj systemy nawadniające dla gruntów ornych.

18.Opisz systemy nawadniające stosowane w uprawach warzyw.

Pyt.15,16,18 Przy podejmowaniu decyzji o celowości przyrodniczej i możliwościach technicznych stosowania różnych systemów nawodnień, należy uwzględnić następujące warunki terenowe i rodzaj użytkowania terenu:

1. Ukształtowanie powierzchni

1. Przepuszczalność gleb

1. Podatność na erozję

1. Położenie wód gruntowych

1. Łąki

1. Pastwiska

1. Mieszanki traw w uprawie polowej

1. Uprawy polowe

1. Warzywa

1. Sady

Celowość przyrodnicza i możliwości techniczne stosowania różnych systemów nawodnień

Tabela 14.1

Lp	Zalewowe
1.	Teren równy, płaski
2.	Średnia lub mała
3.	Mała
4.	Niezbyt głębokie, jeżeli nie występuje nieprzepuszczalne podłoże
5.	Odpowiednie w gospodarstwach ekstensywnych, jako nawodnienia nawożące; kosztowne
6.	Niewskazane ze względu na trudności eksploatacyjne
7.	Na ogół nieodpowiednie z wyjątkiem rolniczego wykorzystania ścieków; kosztowne
8.	W ograniczonej formie pozawegetacyjnych nawodnień użyźniających przy rolniczym wykorzystaniu ścieków; kosztowne
9.	Nieodpowiednie
10.	Niektóre formy mogą się nadawać

Lp	Stokowe
1.	Teren równy, wyraźne jednokierunkowe spadki
2.	Średnia lub mała
3.	Mała
4.	Głębokie
5.	Niektóre formy odpowiednie nawet w gospodarstwach intensywnych, zwłaszcza jako nawodnienia użyźniające; kosztowne
6.	Niewskazane ze względu na trudności eksploatacyjne
7.	Odpowiednie
8.	W formie nawodnień wegetacyjnych nadają się tylko w ograniczonym stopniu i dla niektórych roślin; są trudności eksploatacyjne; kosztowne
9.	Nieodpowiednie z wyjątkiem nawodnień pozawegetacyjnych, użyźniających
	Niektóre formy mogą się nadawać

	Bruzdowe
	Teren średnio równy, małe spadki jednokierunkowe
	Średnia lub mała
	Mała
	Głębokie
	Nieodpowiednie
	Nieodpowiednie
	Nieodpowiednie
	Stosowane w wielu krajach jako nawodnienia zwilżające wegetacyjne i pozawegetacyjne. W naszych warunkach ograniczone do obszarów rolniczego wykorzystania ścieków
	Odpowiednie
	Odpowiednie

Lp	Deszczowniane
1.	Z wyjątkiem bardzo stromych zboczy nie ma ograniczeń
2.	Nie ma ograniczeń
3.	Z wyjątkiem b. podatnych na erozję nie ma ograniczeń
4.	Głębokie
5.	Odpowiednie, ale w naszych warunkach mało opłacalne
6.	Odpowiednie, mogą być opłacalne
7.	Odpowiednie, mało opłacalne
8.	Odpowiednie, opłacalne tylko dla niektórych roślin (przemysłowe, okopowe) i przy wysokim poziomie produkcji
9.	Odpowiednie, opłacalne
10.	Odpowiednie, ale brak ściślejszych danych co do opłacalności

L.p.	Przesiąkowe
	Z wyjątkiem bardzo urozmaiconej rzeźby terenu, nie ma ograniczeń
	Z wyjątkiem gleb przepuszczalnych o małej pojemności wodnej nie ma ograniczeń
	Nie ma ograniczeń
	Głębokie
	Teoretycznie odpowiednie ale nie wypróbowane w praktyce. Urządzenia precyzyjne, wymagające bardzo starannej eksploatacji; kosztowne
	jak wyżej
	jak wyżej
	jak wyżej
	Odpowiednie, opłacalność nie wyjaśniona
	Nieodpowiednie obawy zarastania przewodów

Lp	Podsiąkowe
1.	Teren równy, płaski
2.	Duża lub średnia
3.	Nie ma ograniczeń
4.	Blisko powierzchni
5.	Odpowiednie, powszechnie stosowane, zwłaszcza na torfach. Niezbędne przy odwadnianiu użytków zielonych
6.	Odpowiednie po dobraniu parametrów zapewniających elastyczność gospodarowania wodą
7.	Odpowiednie
8.	Odpowiednie na glebach torfowych po dobraniu parametrów zapewniających elastyczność gospodarowania wodą
9.	Odpowiednie z ograniczeniami dla niektórych gatunków
10.	Niewskazane

19.Wpływ nawodnień na plonowanie roślin.

Nawodnienia wywierają znaczny, bezpośredni lub następczy wpływ na roślinność i całe siedlisko. Przy dostatecznym zaopatrzeniu roślin w wodę zwiększa się ich tortur i obniża ciśnienie osmotyczne płynu komórkowego. W wyniku tego aparaty szparkowe mogą być dłużej otwarte w ciągu dnia, co umożliwia intensywniejszą asymilację CO
, a zatem i wzrost plonów. Nawodnienia pozwalają również na wyrównanie plonów, co jest szczególnie ważne na pastwiskach, gdyż umożliwia równomierne żywienie bydła, zwłaszcza w okresach zmniejszenia się przyrostów masy zielonej na terenach nienawadnianych.

Nawodnienia zwłaszcza na użytkach zielonych, powodują zmiany gatunkowe w zespołach roślinnych. Można, więc do pewnego stopnia za pomocą nawodnień regulować skład florystyczny tych zespołów.

20.Opisz technologie i techniki nawodnień deszczownianych. (pyt. 9)

21.Opisz budowle na sieci nawodnień grawitacyjnych.

Sieć podstawowa w nawodnieniach grawitacyjnych składa się z:

- budowli piętrzących wodę w rzece ( jazy, zapory)

• doprowadzalników głównych, pobierających wodę z rzeki bądź zbiornika

• sieci rowów rozprowadzających wodę na poszczególne kwatery

Sieć szczegółowa

• siec rowów osuszaczająco - nawadniających, przy nawodnieniach podsiąkowych

• grobli i rowów osuszających w nawodnieniach zalewowych

• budowli na sieci ( upusty, zastawki, przelewy, koryta kalibrowane, odstojniki, syfony, kładki, itp.)

Budowle piętrzące - jazy, zapory

Doprowadzalniki wyposażone są w:

Zamknięcia, zastawki, odstojniki, przepusty, syfony

Na każdym doprowadzalniku muszą być zamontowane urządzenia do pomiaru objętości przepływu. Służą do tego: przelewy, upusty, koryta kalibrowane, zwężki.

Szczegóły rozwiązań technicznych można znaleźć w literaturze specjalistycznej.

W nawodnieniach zalewowych stosowane są mnichy spustowe, i wpustowe.

Do komunikacji służą kładki, drogi, mosty.

22.Scharakteryzuj współczynniki wykorzystania wody w różnych systemach nawadniających.

Nawodnienia podsiąkowe-współczynnik wykorzystania wody jest przy podsiąku stałym bardzo wysoki, praktycznie biorąc dochodzić może do jedności. Ponieważ w pełni użytkuje się wody własne, zazwyczaj wystarcza niewielki dopływ z zewnątrz. Orientacyjnie już przy średnim dopływie wegetacyjnym - 0,15 l s^-1 ha^-1, można zapewnić zrównoważenie niedoborów na użytkach zielonych, a przy dopływie 0,25 - 0,50 l s^-1 ha^-1 jest gwarancja pokrycia zapotrzebowania, nawet w krótszych okresach wzmożonego parowania.

Współczynniki wykorzystania wody w nawodnieniach zalewowych zwłaszcza zwilżających, na ogół bardzo niskie i dla pojedynczej kwatery kształtują się w przedziale 0,2-0,3. W razie wykorzystania zrzutów można współczynniki te w obrębie obiektu lub kompleksu znacznie podwyższyć.

Nawodnienia stokowe współczynnik wykorzystania wody na kwaterze równa się stosunkowi objętości projektowanej dawki polewowej netto do objętości wody doprowadzonej w czasie nawodnienia, a więc w przypadku nawodnienia stokowego dwufazowego:

η =

23.Źródła wody do nawodnień i sprawność systemów nawadniających.

A. Do deszczowania można wykorzystywać wodę powierzchniową z rzek i strumieni, jezior, stawów oraz sztucznych zbiorników, wodę podziemną ze studni wierconych i kopanych a także wodę z naturalnych źródlisk. Wodę ze studni można stosować, jeżeli głębokość studni nie przekracza 30m. Głębsze wody są zarezerwowane dla celów gospodarczych i pitnych. W przeciętnych warunkach wydajność takich studni jest niewielka, co powoduje, że ze studni głębinowych można nawadniać tylko niewielkie obszary. Podobnie jest ze źródliskami. Podstawowym źródłem wody dla deszczowań są ujęcia wody powierzchniowej z cieków oraz ze stawów i innych zbiorników.

B. Prawidłowy rozrząd wody uwarunkowany jest dobrym stanem i pełną sprawnością urządzeń nawadniających. Dlatego w prawidłowej eksploatacji bardzo dużą rolę odgrywa systematyczna konserwacja. Na terenach dolinowych prace konserwacyjne obejmują głównie budowle ziemne, hydrotechniczne, komunikacyjne. Do najczęściej wykonywanych prac należą:

• usuwanie roślin wodnych z dna oraz roślinności na skarpach rowów ( koszenie)

• likwidacja wszelkich uszkodzeń brzegów oraz zamuleń

• likwidowanie nor zwierzęcych i innych szkód powodowanych przez zwierzęta

• remonty urządzeń rozrządzających, pomiarowych, regulacyjnych, przejazdowych

• płukanie rurociągów

• przeglądy bieżące pomp i armatury na systemach deszczujących.

Prace konserwacyjne w zależności od rozmiarów mogą być wykonywane ręcznie lub mechanicznie.

24.Scharakteryzuj potrzeby nawodnień w warunkach klimatyczno-glebowych Wielkopolski.

Do kryteriów przyrodniczych decydujących o celowości i potrzebie wprowadzenia nawodnień w rolnictwie na terenach pozadolinowych zalicza się przede wszystkim kryteria klimatyczne i glebowe. Czynniki te to:

- średnia z wielolecia suma rocznych opadów

- potencjalna wskaźnikowa ewapotranspiracja w okresie wegetacyjnym

- różnica pomiędzy potencjalną ewapotranspiracją w okresie wegetacyjnym a sumą opadów atmosferycznych dla tego okresu równą lub większą od 150mm

- stosunek ewapotranspiracji potencjalnej ETp do sumy opadów okresu wegetacyjnego Pweg (większy od 1,4).

Wielkopolska znajduje się w I strefie klimatycznej zróżnicowanej celowości nawodnień deszczowni. Jest to strefa o największej celowości lokalizacji deszczowni, gdyż największe efekty uzyskuje się w wyniku deszczowania gleb III i IV klasy botanitacyjnej oraz sprawnych gleb klasy V. Nawadnianie gleb klasy V daje bardzo wysokie efekty przyrostów plonów. Jednak ze względu na małe zdolności magazynowania wody i słaby kompleks sorpcyjny tych gleb niezbędne jest ich częste deszczowanie małymi dawkami.

25.Podaj zasady ustalania wielkości dawki polewowej i częstotliwości nawodnień

deszczownianych.

Zasad ustalania wielkości dawek polewowych.

a)metoda glebowo-korzeniowa
[mm];

W_d - zapas wody łatwo dostępnej,

h - głębokość celowego zwilżenia

dawka netto - ilość wody, którą rośliny wykorzystują do swojego wzrostu

dawka brutto - ilość wody pobierana z ujęcia

b) d₂ = T
T - czas między nawodnieniami [doby];
- dobowy niedobór wody w okresie największego jej zapotrzebowania [mm/dobę]

(2,7 - 3,0).Z d₁ i d₂ ustalamy końcową wartość

c) D_br - dawka brutto D_br­=
- współczynnik efektywności technicznej dla danego systemu.

Optymalne okresy nawodnień:

Zbyt wcześnie rozpoczęte nawodnienia mogą spowodować:

• niepożądane obniżenie temperatury

• spłycenie i ograniczenie systemu korzeniowego

• przyspieszenie agresji chwastów

• zaskorupienie gleby

Zbyt późne nawodnienia zmniejsza efekty produkcyjne, jakie mogły być osiągnięte. Deszczowanie nie powinno być wykonywane poniżej pewnych progów termicznych. Na wiosnę nie zaleca się deszczować dopóki średnia dobowa temperatura powietrza nie przekroczy 10⁰ C a, latem 16⁰C. Najbardziej właściwe terminy nawodnień pokrywają się z fazami wzmożenia pobierania przez roślinę skład. pokarmowych. Występuje to w okresach znacznego przyrostu masy rośliny ( burak, ziemniaki) lub w okresie tworzenia owoców i nasion. Zalecenia optymalnych okresów deszczownianych są zestawione tablicach. Np. warzywa można deszczować od środka 2 dekady kwietnia do końca okresu wegetacyjnego, a zboża ozime od 3 dekady kwietnia do końca czerwca. Dla roślin niewymienionych w tablicach należy kierować się fazami ich rozwoju, stanu pogody, wilgotności gleby oraz względami technicznymi. Rośliny na glebach lekkich muszą być wcześniej nawadniane niż rośliny na glebach zwięźlejszych.

Wielkość maksymalnych dawek polewowych netto waha się w granicach 20 - 36mm dla gleb lekkich do 30 -40mm na glebach cięższych.

Częstotliwość nawodnień można wyznaczyć ze wzoru

T= d/γe_p [ doby]

d- dawka polewowa netto [mm]

γe_p - przewidywane dobowe zużycie wody na ewapotranspirację [mm/d]

Z podanego wzoru wynika, że przy danych wartościach γe_p częstotliwość zwiększa się, gdy stosujemy mniejsze dawki i na odwrót.

W praktyce częstotliwość nawodnień wynosi 8-15 dni.

26. Scharakteryzuj warunki stosowania nawodnień deszczownianych. (pyt.4)

A) terenowe-bierze się pod uwagę rzeźbę terenu oraz kształt pól i całego nawadnianego obszaru w planie. Duży problem stanowią elementy technicznej infrastruktury np. linie energetyczne, drogi bite i żelazne, rowy oraz zabudowania,

B) glebowe-wszystkie rodzaje gleb rolniczo użytkowanych mogą być deszczowane. Konieczne jest dostosowanie natężenia deszczowania do rodzaju gleb z uwzględnieniem spadku powierzchni pól oraz rodzaju i stanu roślinności,

C)roślinne-najłatwiej jest deszczować użytki zielone, najtrudniej sady i chmielniki. Deszczowanie roślin ogrodniczych, których plony są konsumowane przez ludzi w stanie surowym wymaga stosowania wody o odpow. jakości.

27.Podstawowe zasady eksploatacji systemów nawadniających. (pyt.23-sprawność systemów nawadniających).

Nawodnienia powinny stwarzać optymalne warunki powietrzno- wodne w glebie, zwłaszcza w okresach szczególnego zapotrzebowania roślin na wodę. Należy jednak pamiętać, że o wysokości plonów decyduje cały kompleks zabiegów rolniczo technicznych. Woda w glebie dostępna dla roślin stanowi tylko jeden składnik tego kompleksu. Efektywność nawodnienia jest tym większa im wyższy jest poziom gospodarowania rolniczego na terenach nawadnianych. Stąd też nawodnienia należy stosować dopiero wtedy, kiedy zapewnione będą wszystkie inne zabiegi agrotechniczne.

Jednym z podst. zadań na terenach nawadnianych jest optymalne zharmonizowanie pracy głównych doprowadzalników wody z rozkładem i wielkością zapotrzebowania wody w obrębie szczegółowej sieci rozdzielczej. Służy temu plan gospodarki wodnej uwzględniający wielkość i rozkład w czasie, dawek nawodnieniowych na poszczególnych częściach nawadnianej pow.

W zależności od celu i systemów nawodnień, a także warunków glebowych, klimatycznych, rodzaju uprawianych roślin oraz stanu organizacyjnego i poziomu stosowanej agrotechniki rozrząd wody może być dokonany w różny sposób:

• pobór wody odbywa się planowo wd. harmonogramu

• pobór wody odbywa się dowolnie. Zależnie od aktualnych potrzeb wodnych.

Rozrząd wody na obiekcie zaopatrywanym planowo może być realizowany następującymi metodami:

- metoda stałego dopływu, polega na dostarczeniu każdemu użytkownikowi stałego dopływu o małym wydatku ustalonym na podstawie sekundowego zapotrzebowania w całym okresie nawodnienia. Metoda stosowana przy małej intensyfikacji produkcji rolnej.

- metoda stałej rotacji. Każdy użytkownik otrzymuje w określonym punkcie poboru i w ustalonym terminie i kolejności odpowiednią ilość wody. Stosowana przy sprawnej sieci doprowadzającej i wystarczających zasobach wodnych

- metoda zmiennej rotacji. Każdy użytkownik otrzymuję wodę planowo, według harmonogramu. Harmonogram taki powstaje w wyniku analizy aktualnych zasobów wody i potrzeb wodnych na obiekcie. Stosowana przy intensywnych systemach.

Rozrząd wody na obiekcie przy dowolnym poborze polega na tym, że użytkownik ( dział nawadniany) pobiera wodę w dowolnym czasie i w określonej ilości. Warunkiem takiego systemu jest ujęcie wody o stałym wydatku.

Jeżeli zasoby wodne są niewystarczające to poszczególne działy muszą być nawadniane kolejno. Oprócz zróżnicowanego zapotrzebowania na wodę przez rośliny występują też różnice w dawkach w zależności od rodzaju gleby.

27. Prognozowanie i sterowanie nawodnieniami deszczownianymi.

Do podstawowych metod sterowania nawodnieniami należą:

• metody bazujące na bezpośrednich pomiarach wilgotności i siły ssącej gleby

• metody bilansowe oparte na pomiarach danych klimatycznych ( opad, parowanie, temperatura powietrza, niedosyt wilgotności)

• metody informacyjno bilansowe, polegające na modelowaniu matematycznym.

Dane o tych metodach znajdują się w literaturze ( Drupka 1980)

Okres zwrotu nakładów oblicza się ze wzoru:

n=I/(P-K)

n - liczba lat

I - koszt inwestycji zł/ha

P -wartość przyrostu plonów zł/ ha

K - suma rocznych kosztów utrzymania systemu zł/ha

---