Modelarea fizico-matematică a fenomenului de curgere la suprafață

1. CAPITOLUL 1. INTRODUCERE

1.1. NIVELUL DE CUNOAȘTERE AL FENOMENULUI

Extinderea irigațiilor la începutul secolului XX, a condus la nevoia de a găsi unele soluții tehnice utile în concepția, proiectarea și exploatarea sisteme1or. Aceasta, a condus ca irigațiile sa se contureze ca o disciplina inginereasca de sine stătătoare, bazată pe împletirea armonioasa a științelor agri¬cole cu ce1e tehnice.

In 1938 se înregistrează un salt calitativ în evo1utia investigațiilor, prin elaborarea ecuației genera1e a fenomenului de scurgere la supra¬față de către Lewis și Milne. După stabilirea ecuației genera1e, majoritatea 1ucrărilor au prezentat soluții analitice de rezolvare a ecuației, ce au fost perfecționate și îmbunătățite continuu, până în prezent.

In 1964, Philip și Farrell publică una din cele mai com¬plete soluții ale ecuației Lewis și Milne, găsind în transformata Laplace un procedeu matematic de mare rigurozitate.

Astfel, cu toate eforturile depuse timp de peste o jumătate de secol, exprimarea fenomenului de scurgere la suprafața printr-o relație care sa dea satisfacție practica nu a fost realizata decât parțial.

Deși s-a apelat la cele mai noi realizări în do¬meniul hidraulic și matematic nu s-au putut găsi soluții pentru rezolvarea integrala a problemei. Putem aminti însă soluțiile lui Wilke (1969), Cheng-lung Chen (1970), Smith(1972), Bassett (1972), Strelkoff și Katopodes (1977) ș.a.

Cercetările în România s-au desfășurat cu precădere in condiții de câmp, în stațiunile Mărculești și Brăila, urmărindu-se în special elementele tehnice de aplicare a udărilor pe brazde lungi și mai puțin pe fâșii. In acest sens se menționează lucrările elaborate de către Botzan (1953), Unci¬anschi și Renea (1959), Ionescu, Abagiu și Dumi¬trescu (1963), Pricop (1965), Cioroianu (1966), Nico¬laescu (1968), Pleșa (1974) ș.a.

În 1963, V1adimirescu a publicat o soluție a ecuației de scur¬gere la suprafața prin brazde, demonstrând astfel că extrapolarea și generalizarea rezultatelor din câmp nu se poate face fără o fundamen¬tare teoretică. Astfel, paralel cu dezvoltarea cercetărilor in câmp, s-au depus eforturi și pe linia dezvoltării teoretice prin modelare hidra¬ulica și matematica. (Nguyen, 1972; Nico1aescu 1973, 1980).

2. CAPITOLUL 2 FACTORII CARE INFLUENȚEAZĂ FENOMENUL DE SCURGERE LA SUPRAFAȚĂ

Irigația prin scurgere la suprafață se aplică prin mai multe metode, care au în majoritatea lor un element comun, acela al scurgerii dirijate. Indiferent de modul în care apa ajunge la plantă, prin revărsare (pe fâșii) sau prin scurgere concentrată (prin brazde), fenomenul nu se desfășoară întâmplător — ca în cazul ploilor naturale sau artificiale — ci în mod dirijat.

Practica irigației a arătat că pe același amplasament cultivat, fenomenul scurgerii apei poate diferi substanțial nu numai de la an la an, ci chiar pe durata unui sezon de irigații, de la o udare la alta. Să constatam prin studii și cercetări de teren variația fenomenului nu este suficient, trebuie dezvoltat aprofundat și perfecționat continuu latura teoretică a fenomenului de scurgere, pentru a se putea ajunge la generalizare. În acest scop, prima treaptă de abordare este cunoașterea factorilor ce-1 guvernează.

Hansen (1958) evidențiază următorii factori:

- debitul de alimentare;

- viteza de infiltrație pe durata scurgerii apei;

- panta terenului pe direcția scurgerii;

- forțele de frecare ce au loc pe durata scur¬gerii;

- forma și mărimea secțiunii de curgere;

- durata de timp consi¬derată din momentul alimentării (udării) etc.

Din analiza individuală a acestor factori se înțelege că fenomenul de scurgere este guvernat de o mulțime de variabile, ce ii conferă. un pronunțat caracter de complexitate.