Επιφανειακή άρδευση

Στις μεθόδους επιφανειακής άρδευσης και κυρίως στη μέθοδο των λωρίδων και στη μέθοδο των αυλακιών, το νερό διοχετεύεται και προχωρεί πάνω στην ξηρή επιφάνεια του εδάφους αφήνοντας ταυτόχρονα ένα ποσοστό του όγκου του να διηθηθεί. Ο χρόνος που απαιτείται για να διαβρέξει το νερό όλη την ξηρή επιφάνεια λέγεται χρόνος προέλασης. Η διοχέτευση νερού στη λωρίδα συνεχίζεται για χρόνο περισσότερο του χρόνου προέλασης ώστε να διηθηθεί κατά μέσο όρο η απαιτούμενη ποσότητα νερού. Η φάση αυτή είναι γνωστή ως φάση αποθήκευσης στο τέλος της οποίας διακόπτεται η παροχή στη λωρίδα. Ο χρόνος που μεσολαβεί από τη στιγμή που διακόπτεται η παροχή μέχρι την απόσυρση του νερού από το ανάντη άκρο της λωρίδας χαρακτηρίζεται ως χρόνος επιβράδυνσης. Τέλος, η φάση απόσυρσης είναι το χρονικό διάστημα από την έναρξη της απόσυρσης στο ανάντη άκρο της λωρίδας μέχρι την απομάκρυνση του νερού από όλη την επιφάνεια της λωρίδας. Ο χρόνος που το νερό διατίθεται για διήθηση, ονομάζεται χρόνος ευκαιρίας και βρίσκεται ως η διαφορά του συνολικού χρόνου μέχρι την απόσυρση του νερού στο σημείο μείον το χρόνο προέλασης στο σημείο.

Τα παραπάνω οδηγούν στο συμπέρασμα ότι για να γίνει σωστός σχεδιασμός μιας επιφανειακής μεθόδου άρδευσης πρέπει να γίνει ποσοτική εκτίμηση ορισμένων παραμέτρων, αρχής γενομένης από το βάθος άρδευσης που είναι το νερό που πρέπει να εφαρμόζεται με κάθε άρδευση. Επειδή η άρδευση με επιφανειακές μεθόδους συνεπάγεται κίνηση του νερού στην επιφάνεια του χωραφιού, είναι απαραίτητη η γνώση της ταχύτητας κίνησης του νερού που εξαρτάται από την κλίση της επιφάνειας, την τραχύτητά της και την παροχή άρδευσης. Η παροχή αυτή δεν πρέπει να υπερβαίνει κάποιο όριο, που εξαρτάται από την υφή και τη δομή του εδάφους ώστε να αποφεύγεται η διάβρωση. Έτσι, χρειάζεται ο προσδιορισμός της μέγιστης αντιδιαβρωτικής παροχής. Κάποιες άλλες παράμετροι που έχουν σχέση με την καταλληλότητα του χωραφιού να δεχτεί επιφανειακή άρδευση είναι το σχήμα και οι διαστάσεις του χωραφιού, το ανάγλυφο της επιφάνειάς του, το βάθος του εδάφους, η ύπαρξη προβλήματος υποστράγγισης κ.λπ.

Ένα σηµαντικό µειονέκτηµα των επιφανειακών συστηµάτων άρδευσης αποτελεί, η µικρή αποτελεσµατικότητά τους κατά την εφαρµογή που σαν συνέπεια αυτού είναι η άσκοπη χρήση αρδευτικού νερού, άρα η σπατάλη του. Ένα επιπλέον µειονέκτηµα είναι ο σύνθετος τρόπος διαχείρισης του νερού κατά την εφαρµογή του. Αυτό κυρίως οφείλεται στις δυσκολίες που προκύπτουν κατά τον προσδιορισµό των υδραυλικών ιδιοτήτων του εδάφους του αγρού, καθώς πρέπει να ληφθεί υπ’ όψη ότι στα επιφανειακά συστήµατα το έδαφος χρησιµοποιείται παράλληλα και για την µεταφορά του νερού αλλά και την διήθησή του σ’ αυτό. Τα προαναφερθέντα µειονεκτήµατα των επιφανειακών συστηµάτων άρδευσης σε συνδυασµό µε τη µείωση των αποθεµάτων επιφανειακών και υπόγειων νερών στον Ελλαδικό χώρο, έχουν οδηγήσει τα τελευταία χρόνια στην σταδιακή αντικατάσταση των επιφανειακών συστηµάτων µε αυτών υπό πίεση. Με τη µέθοδο της επιφανειακής άρδευσης, ποτίζονται σχεδόν όλες οι σκαλιστικές καλλιέργειες όπως το βαµβάκι, ο αραβόσιτος, τα λαχανικά και άλλες. ∆ιακρίνονται κυρίως τρεις τύποι επιφανειακής άρδευσης : α) άρδευση με λεκάνες (κατάκλυση) β) άρδευση με λωρίδες (περιορισμένη διάχυση) και γ) άρδευση με αυλάκια.

Άρδευση με λεκάνες

Η άρδευση με λεκάνες (κατάκλυση) αποτελεί τον πιο απλό τρόπο επιφανειακής άρδευσης. Στη μέθοδο αυτή το χωράφι χωρίζεται με χωμάτινα αναχώματα σε σχεδόν οριζόντιες λεκάνες, στις οποίες παροχετεύεται νερό, σε ένα ή περισσότερα σημεία, μέχρι να φτάσει σε βάθος ίσο με το ολικό βάθος άρδευσης, οπότε διακόπτεται η παροχή και το νερό αφήνεται να διηθηθεί. Με τη μέθοδο αυτή μπορούν να αρδευτούν πολλές καλλιέργειες και ιδιαίτερα καλλιέργειες σε πυκνή σπορά όπως είναι η μηδική, διάφορες άλλες χορτοδοτικές καλλιέργειες και το ρύζι. Η μέθοδος προσαρμόζεται καλύτερα σε εδάφη με μέτρια μέχρι μικρή διηθητικότητα. Μπορεί να εφαρμοστεί και σε πολύ διαπερατά εδάφη όμως, στην περίπτωση αυτή, οι λεκάνες πρέπει να είναι πολύ μικρές.

Οι λεκάνες συνήθως κατασκευάζονται οριζόντιες αλλά, πολλές φορές ενδείκνυται να κατασκευάζονται με μικρή κλίση προς τη διεύθυνση της ροής. Στην περίπτωση αυτή, η υψομετρική διαφορά μεταξύ των άκρων της λεκάνης δεν πρέπει να υπερβαίνει το μισό του καθαρού βάθους άρδευσης. Τα αναχώματα διαχωρισμού των λεκανών είναι είτε προσωρινά είτε μόνιμα. Τα προσωρινά αναχώματα κατασκευάζονται για μια άρδευση ή το πολύ, για μια αρδευτική περίοδο. Για την κατασκευή τους χρησιμοποιείται το διπλανό χώμα, έτσι που σχηματίζονται μικρές τάφροι δανείων χωμάτων κατά μήκος τους. Μόνιμα αναχώματα κατασκευάζονται για πολυετή χρήση και για την κατασκευή τους παίρνεται χώμα από όλη την επιφάνεια της λεκάνης.

Οι λεκάνες διακρίνονται σε ορθογωνικές και σε λεκάνες κατά τις ισοϋψείς. Σε διαπερατά εδάφη οι λεκάνες επιβάλλεται να είναι μικρές και να γεμίζουν γρήγορα με νερό. Αυτό σημαίνει πολύπλοκο και δαπανηρό σύστημα διανομής του νερού και συνεχή απασχόληση προσωπικού. Μεγάλες λεκάνες μπορούν να κατασκευαστούν όταν η επιφάνεια του αγρού είναι σχεδόν οριζόντια και το έδαφος έχει μικρή διαπερατότητα. Οι λεκάνες κατά τις ισοϋψείς σχηματίζονται με αναχώματα που ακολουθούν τις ισοϋψείς του εδάφους, σε απόσταση μεταξύ τους τέτοια που η υψομετρική διαφορά στη λεκάνη να μην υπερβαίνει το μισό του καθαρού βάθους άρδευσης και χωρίζονται μεταξύ τους με εγκάρσια αναχώματα ώστε να αποκτήσουν το επιθυμητό μέγεθος. Κατά το σχεδιασμό των λεκανών κατάκλυσης, πρέπει να λαμβάνεται μέριμνα για την απομάκρυνση του υπερβολικού νερού που μπορεί να προέλθει από υπεράρδευση ή έντονη βροχόπτωση. Έτσι, κάποιο δίκτυο επιφανειακής απομάκρυνσης του νερού πρέπει απαραίτητα να κατασκευάζεται, ιδίως σε εδάφη με χαμηλή διηθητικότητα.

Αν η μέθοδος εφαρμοστεί σωστά, μπορούν να επιτευχθούν ικανοποιητικές αρδευτικές αποδοτικότητες, με απουσία επιφανειακής απορροής, περιορισμένη βαθιά διήθηση και αποτελεσματική χρήση του νερού. Μεγάλη αποδοτικότητα μπορεί να επιτευχθεί αν ο χρόνος που χρειάζεται να κατακλυστεί όλη η λεκάνη με νερό είναι μικρότερος από το 60% του χρόνου που χρειάζεται για να διηθηθεί στο έδαφος το καθαρό βάθος άρδευσης. Η υψηλή αποδοτικότητα άρδευσης είναι απαραίτητη σε περιοχές όπου η διαθεσιμότητα νερού είναι περιορισμένη, όπου υπάρχει έντονο πρόβλημα υποστράγγισης και όπου η παρατεταμένη παραμονή του νερού στην επιφάνεια μπορεί να προκαλέσει ζημία στις καλλιέργειες. Στις περιπτώσεις αυτές, η αποδοτικότητα της άρδευσης πρέπει να πλησιάζει το 90%. Θεωρείται ακατάλληλο για δενδρώδεις καλλιέργειες γιατί δημιουργεί γύρω από το λαιμό του δέντρου, ευνοϊκές συνθήκες για την ανάπτυξη μύκητα.

Άρδευση με λωρίδες

Στη μέθοδο της περιορισμένης διάχυσης το χωράφι χωρίζεται σε λωρίδες με την κατασκευή παράλληλων αναχωμάτων κατά τη φορά της μέγιστης κλίσης. Η εγκάρσια κλίση είναι συνήθως μηδενική. Το κάτω άκρο των λωρίδων τυπικά παραμένει ανοικτό. Το νερό παροχετεύεται στο πάνω άκρο των λωρίδων και κινείται προς τα κάτω. Όταν ο απαιτούμενος όγκος νερού έχει παροχετευτεί στη λωρίδα, η παροχή νερού διακόπτεται. Το νερό που δεν μπόρεσε στο διάστημα αυτό να διηθηθεί παραμένει προσωρινά στην επιφάνεια της λωρίδας και κινείται προς τα κάτω μέχρι να συμπληρωθεί η άρδευση. Η επιφανειακή απορροή μπορεί να αποφευχθεί με την κατασκευή αναχώματος στο κάτω άκρο της λωρίδας.

Με τη μέθοδο της περιορισμένης διάχυσης μπορεί να αρδευτούν καλλιέργειες που φυτεύονται σε πυκνή σπορά, εκτός από το ρύζι και όποιες άλλες καλλιέργειες αναπτύσσονται σε λιμνάζοντα νερά. Πιο συνηθισμένες καλλιέργειες που αρδεύονται με τον τρόπο αυτό είναι η μηδική και γενικά όλες οι χορτοδοτικές και τα δημητριακά. Επίσης μπορούν να αρδευτούν οπωρώνες και αμπελώνες. Η μέθοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί στα περισσότερα εδάφη αλλά καλύτερα προσαρμόζεται σε εδάφη που έχουν μέση διηθητικότητα. Σπανίως χρησιμοποιείται σε αμμώδη εδάφη που έχουν μεγάλη διηθητικότητα γιατί παρατηρείται μεγάλη, βαθιά διήθηση, εκτός αν το μήκος των λωρίδων είναι πολύ μικρό. Επίσης δεν είναι κατάλληλη για εδάφη με πολύ μικρή διηθητικότητα αφού, για να εξασφαλιστεί ο απαιτούμενος χρόνος παραμονής χωρίς να υπάρξει σημαντική απορροή, η παροχή πρέπει να είναι πολύ μικρή με αποτέλεσμα να μη μπορεί να καλυφθεί με νερό όλη η επιφάνεια της λωρίδας. Τα αναχώματα των λωρίδων κατασκευάζονται είτε προσωρινά, είτε μόνιμα όπως και στη μέθοδο της κατάκλυσης.

Για να επιτευχθούν μεγάλες αρδευτικές αποδοτικότητες πρέπει να αποφεύγεται, κατά το δυνατό, η επιφανειακή απορροή και το λίμνασμα του νερού σε ορισμένες θέσεις της λωρίδας. Αυτό επιτυγχάνεται με την κατάλληλη επιλογή της παροχής άρδευσης και του μήκους της λωρίδας σε σχέση με την κλίση της επιφάνειας της λωρίδας, τη διηθητικότητα του εδάφους και τα χαρακτηριστικά της καλλιέργειας. Επίσης, κοινή πρακτική αποτελεί η παροχή του νερού να διακόπτεται πριν αυτό φτάσει στο κάτω άκρο της λωρίδας ή στο άκρο αυτό να κατασκευάζεται κάποιο ανάχωμα.

Άρδευση με αυλάκια

Στη μέθοδο αυτή, που εφαρμόζεται κυρίως για την άρδευση γραμμικών καλλιεργειών, το χωράφι διαμορφώνεται σε αυλάκια συνήθως με κατεύθυνση προς τη μέγιστη κλίση, στο πάνω μέρος των οποίων παροχετεύεται νερό με μικρή, σχετικά, παροχή. Το νερό αυτό κινείται κατά μήκος των αυλακιών, αρδεύοντας τα φυτά που βρίσκονται στις ράχες που σχηματίζονται μεταξύ των αυλακιών. Με τον τρόπο αυτό μέρος μόνο της επιφάνειας του χωραφιού σκεπάζεται με νερό. Η διήθηση του νερού από τα αυλάκια είναι κατακόρυφη και πλευρική. Η πλευρική διήθηση που εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά του εδάφους, είναι πολύ σημαντική γιατί, κυρίως με αυτή, εφοδιάζονται με νερό τα φυτά που καλλιεργούνται στις ράχες και επηρεάζει την κατανομή των διαλυτών αλάτων και των λιπασμάτων που δεν δεσμεύονται από το έδαφος.

Η παροχή που εφαρμόζεται στα αυλάκια είναι συνάρτηση των διαστάσεων και της διαβρωτικότητάς τους. Γενικά, η διάβρωση του εδάφους των χωραφιών που αρδεύονται με αυλάκια είναι μεγαλύτερη από ότι όταν αυτά αρδεύονται με περιορισμένη διάχυση ή κατάκλυση, γιατί στα αυλάκια το νερό βρίσκεται σε άμεση επαφή με το έδαφος ενώ στις άλλες δύο μεθόδους η επιφάνεια του εδάφους προστατεύεται ήδη από την καλλιέργεια. Η διαβρωτικότητα εξαρτάται από το έδαφος (τα αμμώδη διαβρώνονται ευκολότερα από τα αργιλώδη) και την ταχύτητα που κινείται το νερό στα αυλάκια (που εξαρτάται από την παροχή του νερού και την κλίση του αυλακιού)

Οι μικρές σχετικά διαστάσεις των αυλακιών και ο κίνδυνος διάβρωσης του εδάφους επιβάλλουν συνήθως την εφαρμογή μικρής παροχής άρδευσης που έχει ως συνέπεια βραδεία προς τα κατάντη κίνηση του νερού. Ακόμη, μετά τη διακοπή της άρδευσης, λόγω των μικρών διαστάσεων των αυλακιών, το νερό που παραμένει σ’ αυτά είναι περιορισμένο και αποχωρεί πολύ γρήγορα. Για τους λόγους αυτούς, άρδευση με σταθερή παροχή έχει σαν συνέπεια ανομοιόμορφη κατανομή του νερού και μεγάλη επιφανειακή απορροή. Βελτίωση της ομοιομορφίας κατανομής και περιορισμός της επιφανειακής απορροής μπορεί να επιτευχθεί αν εφαρμοστεί μεταβαλλόμενη παροχή.

Τυπικά, τα αυλάκια είναι παράλληλα μεταξύ τους, με ισαποχή που καθορίζεται από την απόσταση μεταξύ των γραμμών των φυτών και συνήθως κυμαίνεται μεταξύ 0.8-1.0m. Το βάθος τους είναι 15-18cm. Το μήκος τους κυμαίνεται ανάλογα με τα χαρακτηριστικά του εδάφους από 80-600m. Για μέσες συνθήκες το μήκος αυτό είναι γύρω στα 300m. Αυλάκια όμως μπορεί να χρησιμοποιηθούν και σε επικλινή και τοπογραφικά ανομοιόμορφα εδάφη. Εδώ τα αυλάκια ακολουθούν ισοκλινείς με μικρή κλίση, έχουν ακανόνιστη διεύθυνση, μήκος από 60-120 m και διαστάσεις που επιτρέπουν μεγάλη σχετικά παροχή.