UNIVERSITÀ DI PISA
DIPARTIMENTO DI AGRONOMIA E GESTIONE DELL’AGROECOSISTEMA
Sezione Idraulica agraria ed ingegneria del territorio
Laboratorio
Nazionale
dell’Irrigazione
P. Celestre
www.lni.unipi.it
CORSO DI IDRAULICA AGRARIA
RICHIAMI DI IDROLOGIA
DELL’IRRIGAZIONE
Prof. Ing. Pier Gino Megale
aa. 2008 - 2009
PRECIPITAZIONE EFFICACE
Quota di pioggia che raggiunge e permane nello strato utile del terreno
FIUMI - LAGHI
DEFLUSSI SUPERFICIALI
MARE
STRATO
SUPERFICIALE
FALDE
DEFLUSSI SOTTERRANEI
FORMULA DEL SOIL CONSERVATION SERVICE U.S.D.A.
Peff  fc 1,253 P
0,824
 2,935  10
0, 001ETo
fc,
fattore correttivo dipendente dalla riserva utile del terreno ed assume il valore
1 per la condizione pedologica standard, caratterizzata da una riserva
utilizzabile di 150 mm per metro di suolo. Per una profondità radicale di 50
cm equivale pertanto ad una 60riserva utile di 75 mm (750 m3·ha-1);
P,
precipitazione totale mensile in mm;
ETo, evapotraspirazione mensile di 50
riferimento
VALUTAZIONE SPEDITIVA
Peff  P  n p
Peff [mm]
40
30
USDA
3,0 mm
20
10
P,
n,
p,
precipitazione totale mensile in mm;
0
numero dei giorni piovosi del mese;apr
mag
giu
lug
ago
set
perdita in mm per evaporazione ed intercettazione, che si verifica per ciascun
evento meteorico. In pratica da 2 a 4 mm.
FORMULA DEL SOIL CONSERVATION SERVICE U.S.D.A.
Peff  fc 1,253 P
0,824
 2,935  10
0, 001ETo
VALUTAZIONE SPEDITIVA
Peff  P  n p
60
- fabbisogno idrico Widr
50
Peff [mm]
40
- fabbisogno irriguo Wirr
USDA
30
3,0 mm
Widr  Peff
Wirr 
Ei
20
10
Ei, l’efficienza irrigua.
0
apr
mag
giu
lug
ago
set
IDROLOGIA DEL TERRENO
Costanti idrologiche
- Capacità di campo
CC
- Punto di appassimento
PA
- Punto di intervento
PI
 CC  PA
acqua utilizzabile
 CC  PI 
acqua facilmente utilizzabile
IDROLOGIA DEL TERRENO
Volume specifico di adacquamento
Volume specifico netto di adacquamento
WA N  0,1CC  U P  ts Hr
- WAN
- CC
- UP
-  ts
- Hr
m³.ha-1;
% del peso apparente del terreno secco;
% del peso apparente del terreno secco;
kg.m-3;
m variabile con lo sviluppo della coltura.
 

WA N  0,1 1 
 CC  PA ts Hr
 100 
-
% dell’acqua utilizzabile
Volume specifico lordo di adacquamento
WAL 
WA N
Ea
Hr
IDROLOGIA DEL TERRENO
Piastra di Richards
PP
-CC, l’umidità nel terreno corrispondente alla tensione matriciale
- PP = 0,3 bar
-PA, l’umidità nel terreno corrispondente alla tensione matriciale
-PP = 15 bar
IDROLOGIA DEL TERRENO
Velocità d’infiltrazione
I m  Vf
IDROLOGIA DEL TERRENO
Allegoria dell’irrigazione
EVAPOTRASPIRAZIONE
ET: quantità d'acqua che in un determinato periodo di tempo passa dal terreno
all'aria in forma di vapore per effetto congiunto della traspirazione delle
piante e dell'evaporazione dal suolo.
L’evapotraspirazione, quindi, misura il consumo idrico delle colture, intese
come il complesso della vegetazione e del terreno su cui insiste.
Fattori legati alla coltura:
tipo di pianta;
fase di sviluppo.
densità della coltura;
tecnica colturale.
Fattori climatici:
radiazione solare;
temperatura;
vento;
umidità relativa dell’aria
Fattori legati al suolo:
contenuto idrico;
arieggiamento
EVAPOTRASPIRAZIONE DI RIFERIMENTO ETo
Fattori legati alla coltura:
tipo di pianta;
fase di sviluppo.
densità della coltura;
tecnica colturale.
ETP
Fattori climatici:
radiazione solare;
temperatura;
vento;
umidità relativa dell’aria
Fattori legati al suolo:
contenuto idrico;
arieggiamento
EVAPOTRASPIRAZIONE DI RIFERIMENTO ETo
1998
METODO DI
FAO Quaderno 56
Penman-Monteith
900
0,408  Rn  G   
u 2 es  ea 
T  273
ETo 
   1  0,34 u 2 
Rn
Ra
G
T
u2
es
ea


radiazione netta alla superficie della coltura
radiazione extraterrestre
flusso di calore del terreno
temperatura media dell’aria
velocità del vento a 2 m di altezza
tensione di vapore saturo dell’aria
tensione di vapore dell’aria
pendenza della curva di tensione di vapore
costante psicrometrica
ETP
ETo
EVAPOTRASPIRAZIONE DI RIFERIMENTO ETo
Stima in tempo reale
- Formula di Penman-Monteith
- Evaporimetro classe A
EVAPOTRASPIRAZIONE DI RIFERIMENTO ETo
Stima in fase di progetto
Blaney-Criddle
ETo  c p 0,46T  8
p = media giornaliera delle ore di sole del periodo in percentuale del totale annuo
Hargreaves-Samani
ETo  C Ra T 17,8 TM  Tm
Parametri astronomici legati
alla latitudine
ETo
[mm.die-1]
C
= 0,0023;
Ra = radiazione extra atmosferica giornaliera al 15 di ogni mese in mm.die-1;
T
TM
Tm
= temperatura media del giorno in °C;
= temperatura massima del giorno in °C;
= temperatura minima del giorno in °C.
EVAPOTRASPIRAZIONE DI RIFERIMENTO ETo
Stima in fase di progetto
47
Hargreaves-Samani43°43’ N
ETo  C Ra T 17,8 TM  Tm
Mag.
35°43’
Giu.
Lug.
Ago
Sett
Ott.
Ra
16,1
17,1
16,6
14,7
11,7
8,4
TM
22
26
30
29
26
21
Tm
11
14
18
17
14
11
ETo
4,2
5,2
5,5
4,8
3,5
2,1
EVAPOTRASPIRAZIONE EFFETTIVA ETE
ETE  Kc ETo
EVAPOTRASPIRAZIONE POTENZIALE ETP
a
ETP evapotraspirazione potenziale:
 10T 
evapotraspirazione senza limitazioni
di K
rifornimento

 idrico;
ETP  16
la massima possibile.
 I 
Thornthwaite
ETP = ETE
Pisa 43°43’
-
-
-1
ETP, evapotraspirazioneMag.
potenziale
Giu. media
Lug.mensile
Ago in mm·mese
Sett
Ott.;
N d
14,7
15,5
15,1
13,9 dove:
12,5
11
N
K   , coefficiente
di irraggiamento
del mese,
12 30
22
26
30
29
26
21
TM
• N, numero massimo di ore di sole al giorno in funzione della latitudine;
11
14
18
17
14
11
T
• d, numero dim giorni del mese;
2,7
3,8
4,9in °C;4,2
3,1
1,9
ETP giornaliera
T , temperatura media
del mese
1, 514
-
4,2
5,2
5,5
4,8
3,5
2,1
 T  ETo
, indice di calore annuo, somma degli indici di calore mensile i;
I   i   
5
a  675  10 9 I 3  771  10 7 I 2  1972  10 5 I  0,49239
EVAPOTRASPIRAZIONE REALE ETR
Metodo di Thornthwaite- Mather
180
160
140
100
RU  RI
Precipitazione
P
e RI
ETP
80
60
160
140
40
120
100
20
Dic
Nov
Ott
Set
Ago
Lug
Giu
Mag
Apr
Mar
Feb
0
Gen
mm
120
80
y = 150e-0,6667x
60
R2 = 1
40
20
0
0
1
2
3
4
5
6
EVAPOTRASPIRAZIONE REALE ETR
Metodo di Thornthwaite- Mather
Calcolo dell’ETR media mensile col metodo di Thornthwaite-Mather per la zona di Pisa – RI = 150 mm
Gen
Feb
Mar
Apr
Mag
Giu
Lug
Ago
Set
Temperatura media
T
°C
8,8
8,9
11,5
13,6
18,2
21,5
24,6
Precipitazione
P
mm
56,8
49,0
39,5
79,1
59,1
53,0
6,5
Evapotrasp. potenziale
ETP
P
mm
17,5
18,0
34,4
49,8
90,9 121,8 153,5 150,6
RI
RU

RI
e
Perdita cumulata
P
P= P-ETP mm
39,3
31,0
5,1
29,3
mm
0
0
0
0
Riserva utile nel suolo
RU
mm
Variazione riserva idrica
RU
mm
0
0
0
0
Perdita riserva idrica
RU
mm
0
0
0
Evapotraspirazione reale
ETR
mm
17,5
18,0
Deficit idrico
DI
mm
0
mm
39,3
Pioggia netta o Perdita
Eccedenza idrica
-31,8
25,4
Dic
12,4
8,9
42,0 136,2 162,5
166,7
72,7
60,6
30,9
16,9
39,5 101,9
135,8
55,8
0
0
-68,8 -147,0 -108,6
21,2
Nov
16,9
-31,8 -100,6 -247,6 -356,1
150,0 150,0 150,0 150,0 121,4
Ott
96,7
0
0
76,7
28,8
14,0
53,4 150,0
150,0 150,0
-28,6
-44,7
-47,9
-14,8
39,5
96,6
0
0
0
-28,6
-73,3 -121,2 -136,0
-96,6
0
0
0
34,4
49,8
87,7
97,7
54,4
56,8
96,7
60,6
30,9
16,9
0
0
0
3,2
24,1
99,1
93,8
0
0
0
0
31,0
5,1
29,3
0
0
0
0
0
5,3
135,8
55,8
EVAPOTRASPIRAZIONE REALE ETR
180
170
160
150
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
20
40
80
100
mm
60
120
140
160
Precipitazione
ETP
ETR
Riserva utile nel suolo
Dic
Nov
Ott
Set
Ago
Lug
Giu
Mag
Apr
Mar
Feb
180
Gen
mm
Risorse
idriche
potenzialiMather
e disponibili
Metodo di
Thornthwaite-
Eccedenza idrica
PRATICA IRRIGUA
25
Turno
Umidità %
20
T
CC
PI
15
PA
U
WAN
ETE
Orario
WAL
O
Ia
10
5
0
6
12
18
Giorni
24
30