Progettazione e gestione degli impianti di irrigazione
A.A. 2023/2024
Obiettivi formativi
L'obiettivo del corso è quello di formare studenti che conoscano i sistemi irrigui collettivi e aziendali, con particolare riferimento agli impianti irrigui aziendali ad elevata efficienza (aspersione e microirrigazione). In particolare, verranno trattati: le diverse componenti degli impianti irrigui aziendali e la loro manutenzione e gestione, i criteri di scelta del metodo irriguo e dell'impianto nelle diverse condizioni aziendali, la progettazione di massima e idraulica degli impianti irrigui aziendali e la verifica della loro efficienza irrigua.
Risultati apprendimento attesi
Lo studente acquisirà la capacità di eseguire la progettazione di massima e idraulica di impianti irrigui aziendali, anche utilizzando strumenti di calcolo e GIS/CAD, acquisirà competenze per la valutazione delle implicazioni tecniche ed economiche della realizzazione del progetto, sarà in grado di consultare materiale tecnico e scientifico relativo al settore dell'irrigazione e di discuterne con padronanza di linguaggio di settore.
Periodo: Secondo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento può essere seguito come corso singolo.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Secondo semestre
Programma
UD1: RISORSE IDRICHE IN AGRICOLTURA
3 CFU (Lezioni frontali) - Il ciclo idrologico e i processi idrologici fondamentali quali la precipitazione, l'intercettazione, l'evapotraspirazione, l'infiltrazione e la percolazione. I sistemi irrigui (opere di presa; reti di adduzione e di distribuzione; metodi irrigui; reti di drenaggio; il servizio irriguo). Sistemi irrigui e food-water-energy nexus. Le acque nel suolo e nel sottosuolo e le leggi che governano il moto nella zona insatura e satura. La zona insatura: contenuto e potenziale dell'acqua nel suolo, curve di ritenzione e di conducibilità idraulica insatura, funzioni di pedo-trasferimento, legge di continuità, legge di Darcy e sua estensione ai mezzi porosi non saturi, equazione di Richards per i mezzi porosi insaturi, modifica dell'equazione di Richards in caso di presenza di vegetazione, evapotraspirazione e leggi che la governano, bilancio energetico di superficie in aree vegetate. La zona satura: accenno alle leggi che governano il moto dell'acqua nella zona satura. Strumenti e tecniche per il monitoraggio delle grandezze idrologiche. Modellazione agro-idrologica alla scala di appezzamento agrario e aziendale. Il processo di costruzione, calibrazione e validazione di un modello agro-idrologico. Esempi di modelli agro-idrologici a supporto alla gestione irrigua.
1 CFU (Esercitazione in aula informatica) - Calcolo del fabbisogno idrico delle colture con il metodo del Quaderno FAO-56 e programmazione degli interventi irrigui; stima dell'andamento nel tempo della fornitura irrigua per l'irrigazione di un'azienda con più colture e suoli (8 ore). Simulazione dei processi agro-idrologici alla scala di appezzamento agrario con un modello basato sulla risoluzione dell'equazione di Richards e sua applicazione per la gestione irrigua ottimizzata di un appezzamento a mais (8 ore).
UD2: PROGETTAZIONE E GESTIONE DEGLI IMPIANTI DI IRRIGAZIONE
3 CFU (Lezioni frontali) - I metodi irrigui gravitazionali (scorrimento, sommersione, infiltrazione laterale). I metodi irrigui in pressione e gli impianti irrigui (aspersione con impianti statici e meccanizzati). Gli irrigatori. Pregi e limiti dei metodi irrigui gravitazionali e ad aspersione. I metodi irrigui in pressione e gli impianti irrigui (microirrigazione). Efficienze teoriche dei metodi e degli impianti irrigui. Caratteristiche idrauliche e tecnologiche degli erogatori. Qualità dell'impianto: uniformità di distribuzione. Le componenti principali di un impianto in pressione: gruppo di sollevamento, la qualità delle acque e i filtri, regolatori di pressione, pezzi speciali, automazione, impianti di fertirrigazione. Cenni alla pianificazione dell'irrigazione: l'evapotraspirazione, il bilancio idrologico nel suolo agrario e il fabbisogno irriguo delle colture. Programmazione degli interventi irrigui: turno e volume d'adacquamento. Progettazione preliminare degli impianti in pressione. Progettazione idraulica degli impianti in pressione.
1 CFU (Esercitazione in aula informatica) - Esempi di calcolo relativi ai diversi passaggi della progettazione preliminare e idraulica degli impianti in pressione (8 ore). Progettazione di un impianto irriguo per microirrigazione per un'azienda maidicola, con il supporto di software GIS e di un foglio elettronico con l'implementazione delle procedure di calcolo (8 ore).
3 CFU (Lezioni frontali) - Il ciclo idrologico e i processi idrologici fondamentali quali la precipitazione, l'intercettazione, l'evapotraspirazione, l'infiltrazione e la percolazione. I sistemi irrigui (opere di presa; reti di adduzione e di distribuzione; metodi irrigui; reti di drenaggio; il servizio irriguo). Sistemi irrigui e food-water-energy nexus. Le acque nel suolo e nel sottosuolo e le leggi che governano il moto nella zona insatura e satura. La zona insatura: contenuto e potenziale dell'acqua nel suolo, curve di ritenzione e di conducibilità idraulica insatura, funzioni di pedo-trasferimento, legge di continuità, legge di Darcy e sua estensione ai mezzi porosi non saturi, equazione di Richards per i mezzi porosi insaturi, modifica dell'equazione di Richards in caso di presenza di vegetazione, evapotraspirazione e leggi che la governano, bilancio energetico di superficie in aree vegetate. La zona satura: accenno alle leggi che governano il moto dell'acqua nella zona satura. Strumenti e tecniche per il monitoraggio delle grandezze idrologiche. Modellazione agro-idrologica alla scala di appezzamento agrario e aziendale. Il processo di costruzione, calibrazione e validazione di un modello agro-idrologico. Esempi di modelli agro-idrologici a supporto alla gestione irrigua.
1 CFU (Esercitazione in aula informatica) - Calcolo del fabbisogno idrico delle colture con il metodo del Quaderno FAO-56 e programmazione degli interventi irrigui; stima dell'andamento nel tempo della fornitura irrigua per l'irrigazione di un'azienda con più colture e suoli (8 ore). Simulazione dei processi agro-idrologici alla scala di appezzamento agrario con un modello basato sulla risoluzione dell'equazione di Richards e sua applicazione per la gestione irrigua ottimizzata di un appezzamento a mais (8 ore).
UD2: PROGETTAZIONE E GESTIONE DEGLI IMPIANTI DI IRRIGAZIONE
3 CFU (Lezioni frontali) - I metodi irrigui gravitazionali (scorrimento, sommersione, infiltrazione laterale). I metodi irrigui in pressione e gli impianti irrigui (aspersione con impianti statici e meccanizzati). Gli irrigatori. Pregi e limiti dei metodi irrigui gravitazionali e ad aspersione. I metodi irrigui in pressione e gli impianti irrigui (microirrigazione). Efficienze teoriche dei metodi e degli impianti irrigui. Caratteristiche idrauliche e tecnologiche degli erogatori. Qualità dell'impianto: uniformità di distribuzione. Le componenti principali di un impianto in pressione: gruppo di sollevamento, la qualità delle acque e i filtri, regolatori di pressione, pezzi speciali, automazione, impianti di fertirrigazione. Cenni alla pianificazione dell'irrigazione: l'evapotraspirazione, il bilancio idrologico nel suolo agrario e il fabbisogno irriguo delle colture. Programmazione degli interventi irrigui: turno e volume d'adacquamento. Progettazione preliminare degli impianti in pressione. Progettazione idraulica degli impianti in pressione.
1 CFU (Esercitazione in aula informatica) - Esempi di calcolo relativi ai diversi passaggi della progettazione preliminare e idraulica degli impianti in pressione (8 ore). Progettazione di un impianto irriguo per microirrigazione per un'azienda maidicola, con il supporto di software GIS e di un foglio elettronico con l'implementazione delle procedure di calcolo (8 ore).
Prerequisiti
Per poter seguire proficuamente l'insegnamento, gli studenti devono possedere i seguenti requisiti: (a) buone basi di idraulica; (b) una discreta familiarità con il calcolatore (ambiente Windows, programmi di videoscrittura e calcolo).
Metodi didattici
Entrambe le UD sono articolate in 3 CFU di lezioni frontali (24 ore) e 1 CFU di esercitazioni in laboratorio informatico (16 ore). I principali software utilizzati durante l'esercitazione sono i seguenti: Excel (fogli elettronici con implementate procedure di calcolo), QGIS, modelli agro-idrologici di differente complessità. La presenza alle lezioni e alle esercitazioni è fortemente raccomandata. Le lezioni non seguite potranno essere recuperate tramite studio individuale utilizzando il materiale di riferimento indicato dal docente.
Materiale di riferimento
Il materiale di riferimento per le UD1 e UD2 è costituito principalmente dagli appunti che gli studenti prendono a lezione e dal materiale reso disponibile dalla docente nel portale ARIEL, in particolare: (a) diapositive presentate a lezione; (b) materiale integrativo: indicazioni relative a capitoli di libri, testi di leggi, articoli e documenti scientifici e tecnici, siti web.
UD1: RISORSE IDRICHE IN AGRICOLTURA
Molti dei contenuti dell'UD1 sono trattati nel testo: ELEMENTI DI IDRAULICA E IDROLOGIA PER LE SCIENZE AGRARIE ED AMBIENTALI. Vito Ferro. Mc Graw Hill, Ferro V., 2006.
UD2: PROGETTAZIONE E GESTIONE DEGLI IMPIANTI DI IRRIGAZIONE
Il libro di testo di riferimento per l'UD2 è: PROGETTAZIONE E GESTIONE DEGLI IMPIANTI DI IRRIGAZIONE - Criteri di impiego e valorizzazione delle acque per uso irriguo. Antonina Capra e Baldassarre Scicolone. Edagricole Editore, 2016.
UD1: RISORSE IDRICHE IN AGRICOLTURA
Molti dei contenuti dell'UD1 sono trattati nel testo: ELEMENTI DI IDRAULICA E IDROLOGIA PER LE SCIENZE AGRARIE ED AMBIENTALI. Vito Ferro. Mc Graw Hill, Ferro V., 2006.
UD2: PROGETTAZIONE E GESTIONE DEGLI IMPIANTI DI IRRIGAZIONE
Il libro di testo di riferimento per l'UD2 è: PROGETTAZIONE E GESTIONE DEGLI IMPIANTI DI IRRIGAZIONE - Criteri di impiego e valorizzazione delle acque per uso irriguo. Antonina Capra e Baldassarre Scicolone. Edagricole Editore, 2016.
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
UD1: RISORSE IDRICHE IN AGRICOLTURA
L'esame consiste in una breve prova scritta (15 min) con domande a risposta multipla, il cui superamento dà accesso alla prova orale. Quest'ultima verte principalmente sulla discussione di una relazione sui compiti assegnati durante le esercitazioni in laboratorio informatico; la relazione deve essere redatta individualmente o in coppia e consegnata entro il termine per l'iscrizione all'esame. La valutazione finale sarà la somma delle valutazioni della prova scritta (max 5 punti), della relazione (max 10 punti) e della prova orale (max 15 punti). L'esito della prova scritta, comunicato immediatamente dopo la sua conclusione, ha validità solo per l'appello in cui viene sostenuta.
UD2: PROGETTAZIONE E GESTIONE DEGLI IMPIANTI DI IRRIGAZIONE
L'esame si compone di una prova scritta e di una prova orale, che si svolgeranno separatamente. L'esame è più precisamente articolato come segue: (a) prova scritta con 2 esercizi da scegliere su 3 assegnati (2 ore); (b) relazione sull'esercitazione svolta nel laboratorio informatico (progetto dell'impianto irriguo a goccia), da consegnarsi entro il termine per l'iscrizione all'esame; (c) qualora lo studente superi la prova scritta, orale finalizzato alla discussione dei due punti precedenti e all'esposizione delle parti teoriche dell'insegnamento non coperte dagli esercizi o dalla relazione. I tre punti comporranno rispettivamente 1/3, 1/3 e 1/3 del voto finale. L'esito della prova scritta verrà comunicato caricando nel sito ARIEL dell'insegnamento un documento che riporta i numeri di matricola dei candidati e il voto numerico assegnato.
Per entrambe le UD non sono previste prove intermedie. Durante le prove scritte non sarà consentita la consultazione di materiali a supporto (diapositive, appunti, libri di testo, ecc.). Durante l'esame orale lo studente potrà consultare gli scritti e le proprie relazioni.
Nel corso degli esami di entrambe le UD verranno valutati i seguenti aspetti: conoscenze acquisite, livello di comprensione, capacità di ragionamento e collegamento, capacità di comunicazione utilizzando una terminologia di settore adeguata, capacità di organizzare un documento tecnico dettagliato ed efficace.
Il voto finale assegnato verrà ottenuto effettuando una media di quelli conseguiti nelle due UD.
L'esame consiste in una breve prova scritta (15 min) con domande a risposta multipla, il cui superamento dà accesso alla prova orale. Quest'ultima verte principalmente sulla discussione di una relazione sui compiti assegnati durante le esercitazioni in laboratorio informatico; la relazione deve essere redatta individualmente o in coppia e consegnata entro il termine per l'iscrizione all'esame. La valutazione finale sarà la somma delle valutazioni della prova scritta (max 5 punti), della relazione (max 10 punti) e della prova orale (max 15 punti). L'esito della prova scritta, comunicato immediatamente dopo la sua conclusione, ha validità solo per l'appello in cui viene sostenuta.
UD2: PROGETTAZIONE E GESTIONE DEGLI IMPIANTI DI IRRIGAZIONE
L'esame si compone di una prova scritta e di una prova orale, che si svolgeranno separatamente. L'esame è più precisamente articolato come segue: (a) prova scritta con 2 esercizi da scegliere su 3 assegnati (2 ore); (b) relazione sull'esercitazione svolta nel laboratorio informatico (progetto dell'impianto irriguo a goccia), da consegnarsi entro il termine per l'iscrizione all'esame; (c) qualora lo studente superi la prova scritta, orale finalizzato alla discussione dei due punti precedenti e all'esposizione delle parti teoriche dell'insegnamento non coperte dagli esercizi o dalla relazione. I tre punti comporranno rispettivamente 1/3, 1/3 e 1/3 del voto finale. L'esito della prova scritta verrà comunicato caricando nel sito ARIEL dell'insegnamento un documento che riporta i numeri di matricola dei candidati e il voto numerico assegnato.
Per entrambe le UD non sono previste prove intermedie. Durante le prove scritte non sarà consentita la consultazione di materiali a supporto (diapositive, appunti, libri di testo, ecc.). Durante l'esame orale lo studente potrà consultare gli scritti e le proprie relazioni.
Nel corso degli esami di entrambe le UD verranno valutati i seguenti aspetti: conoscenze acquisite, livello di comprensione, capacità di ragionamento e collegamento, capacità di comunicazione utilizzando una terminologia di settore adeguata, capacità di organizzare un documento tecnico dettagliato ed efficace.
Il voto finale assegnato verrà ottenuto effettuando una media di quelli conseguiti nelle due UD.
AGR/08 - IDRAULICA AGRARIA E SISTEMAZIONI IDRAULICO-FORESTALI - CFU: 4
Esercitazioni in aula informatica: 16 ore
Lezioni: 24 ore
Lezioni: 24 ore
Docente:
Facchi Arianna
Docente/i