đồ án thiết kế hệ thống tưới

Đồ án Thiết kế hệ thống tưới GVHD PGS TS Nguyễn Chí Công Đồ án Thiết kế hệ thống tưới GVHD PGS TS Nguyễn Chí Công 1 SVTH Nguyễn Văn Vỹ 18X2 MỤC LỤC CHƯƠNG 1 THÔNG TIN CHUNG VỀ DỰ ÁN 2 1 1 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN 2 1 1 1 Vị trí địa lý 2 1 1 2 Đặc điểm địa hình 2 1 2 TÌNH HÌNH KINH TẾ XÃ HỘI 4 1 2 1 Tình hình dân sinh kinh tế xã hội 4 1 3 HIỆN TRẠNG THỦY LỢI 6 CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN NHU CẦU DÙNG NƯỚC CỦA HỆ THỐNG 14 2 3 XÁC ĐỊNH LƯỢNG MƯA HIỆU QUẢ 17 2 4 TÍNH TOÁN MỨC TƯỚI 19 2 5 TÍNH HỆ SỐ TƯỚI THIẾT KẾ 29.

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: THÔNG TIN CHUNG VỀ DỰ ÁN 2

1.1 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN 2

1.1.1.Vị trí địa lý 2

1.1.2 Đặc điểm địa hình 2

1.2 TÌNH HÌNH KINH TẾ XÃ HỘI 4

1.2.1 Tình hình dân sinh kinh tế- xã hội 4

1.3 HIỆN TRẠNG THỦY LỢI 6

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN NHU CẦU DÙNG NƯỚC CỦA HỆ THỐNG 14

2.3 XÁC ĐỊNH LƯỢNG MƯA HIỆU QUẢ 17

2.4 TÍNH TOÁN MỨC TƯỚI 19

2.5 TÍNH HỆ SỐ TƯỚI THIẾT KẾ 29

2.5.1 hệ số tưới cây trồng 29

2.5.2 Hiệu chỉnh hệ số tưới 31

2.5.3 Xác định hệ số tưới thiết kế 33

CHƯƠNG 3:THIẾT KẾ HỆ THỐNG TƯỚI 34

3.1 SƠ ĐỒ HÓA HỆ THỐNG 34

3.2 TÍNH TOÁN LƯU LƯỢNG THIẾT KẾ 34

3.2.1 Nguyên tắc tính toán lưu lượng thiết kế 34

3.2.2 Trình tự tính toán 35

3.3 THIẾT KẾ KÊNH TƯỚI 37

3.3.1 Đảm bảo điều kiện khống chế tưới tự chảy: 38

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG ĐÀO ĐẮP 44

5.1 TÍNH KHỐI LƯỢNG ĐÀO ĐẮP 44

5.2 KẾT QUẢ TÍNH TOÁN 44

CHƯƠNG 1: THÔNG TIN CHUNG VỀ DỰ ÁN 1.1 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN

sông Ly Ly Địa hình khu vực bị chia cắt mạnh bởi các sông suối trong khu vực như suối Tiên, và các suối nhỏ khác

+Khu vực lòng hồ

Căn cứ vào bản đồ UTM tỉ lệ 1/25.000 và bản đồ địa hình lòng hồ 1/2.000

đã khảo sát, cho thấy lưu vực hồ chứa nước Lộc Đại nằm trong thung lũng của núi Động Mông, cách tuyến tỉnh lộ ĐT611 khoảng 5km về phía Nam Địa hình lưu vực hồ chứa có dạng hình rẽ quạt được hình thành từ những tụ thuỷ lớn.Lưu vực hồ tính đến tuyến công trình là 5,6km2 độ dốc sườn lưu vực khá lớn, nhất là bên rìa trái của núi Hòn Tàu

Hướng dốc địa hình tuỳ theo hướng các tụ thuỷ chảy ra suối chính Lộc Đại nhưng nhìn chung theo hướng chính là từ Tây sang Đông Với điều kiện này sự tập trung dòng chảy mùa mưa lũ nhanh và có tốc độ dòng chảy lớn sẽ gây ra sự bào mòn mạnh ở mặt sườn lưu vực cũng như bồi lắng lớn ở kho nước

Trên mặt lưu vực hồ hiện nay không có dân sinh sống nhưng có khoảng 5 ha đất canh tác lúa nước, còn lại rừng cây trồng theo các chương trình phủ xanh đất trống, đồi trọc cũng góp phần hạn chế xói mòn bề mặt lưu vực đáng kể

Các đặc trưng chính của lưu vực

- Diện tích lưu vực : F = 5,6km2

- Chiều dài suối chính : L = 4,8km

- Chiều dài suối nhánh : Ln = 1,6km

- Bề rộng lưu vực trung bình : B =1,0km

- Mật độ lưới song : D =1,1Km/Km2

- Hệ số hình dạng lưu vực : Kd =0,41

- Độ dốc lòng suối chính : Js =115%o

- Độ dốc sườn lưu vực : Jd = 419%o

+ Khu vực hưởng lợi :

Khu vực hưởng lợi của dự án hiện nay đã được khai thác từ lâu đời để thâm canh lúa nước, sắn, mía và các loại cây màu khác như lạc, đậu Đây là khu vực mang tính chất địa hình vùng núi với các chân ruộng bậc thang, độ dốc địa hình lớn chuyển tiếp từ khu vực hồ xuống các sông suối như sông Ly Ly, suối Lộc Đại, suối Tiên Hướng dốc chủ yếu theo hướng từ Tây sang Đông với cao độ trung bình từ +48.00m đến +22.00m

1.2 TÌNH HÌNH KINH TẾ XÃ HỘI

1.2.1 Tình hình dân sinh kinh tế- xã hội

Vùng dự án có tổng số dân khoảng 11.771 người, đa số sống bằng nghề nông, trong vùng đã phủ điện thắp sáng, giao thông trong vùng cũng đã bê tông hóa giao thông nông thôn nên thuận tiện đi lại trong mùa mưa lũ Tình hình sản xuất nông nghiệp trong khu vực còn khó khăn do chưa chủ động nước tưới nên năng suất thấp, đời sống nhân dân trong vùng còn hạn chế về nhiều mặt, thu nhập đầu người bình quân quy thóc là 200kg/người năm, tỉ lệ hộ đói nghèo chiếm 30%, đời sống văn hoá tinh thần chưa cao

Bảng : Một số chỉ tiêu kinh tế - xã hội của các xã vùng dự án

- Lương thực bình quân người /năm Kg

3 Văn hoá thông tin – TB xã hội

Trong đó :

Tình hình sử dụng đất tại vùng hưởng lợi của dự án như sau

Bảng : Tình hình sử dụng đất tại vùng hưởng lợi của dự án

Loại đất

Diện tích Tỉ lệ % Diện tích Tỉ lệ % Tổng diện tích đất nông nghiệp

1.Đất sản xuất nông nghiệp

-Đất ruộng lúa , màu

-Đất trồng cây lâu năm

I 2 Đất lâm nghiệp

3 Đất khác

3.506,73 462,13 455,06 17,06 3.044,60

-

100 13,18 12,98 0,49 86,82

-

1.472,14 672,04 605,52 66,53 800,10

-

100 45,65 41,13 4,52 54,35

-

1.2.2 Giao thông và vận tải

Vùng dự án thuộc 02 xã Quế Hiệp và Quế Thuận và trong vùng có đường tỉnh

lộ ĐT611 chạy ngang qua xa Quế Thuận, nối từ QL1A tại thị trấn Đông Phú và đường Hồ Chí Minh, tuyến đường này có thể đến được các huyện vùng Tây của tỉnh Quảng Nam Nên đóng một vai trò quan trọng trong mạng lưới giao thông của tỉnh Còn lại hệ thống giao thông liên xã, liên thôn trong khu vực không nhiều, ngoài một số đường đã được đầu tư kiên cố theo chương trình bê tông hoá giao thông nông thôn theo chủ trương của Tỉnh Quảng Nam, còn lại một số ít là đường đất đã xuống cấp nên giao thông đi lại nội vùng còn khó khăn.

1.3 HIỆN TRẠNG THỦY LỢI

1.3.1 Tình hình thiên tai trong khu vực và vùng dự án

Hạn hán là mối đe doạ thường xuyên xảy ra ở vùng dự án do trong vùng

chưa có công trình thuỷ lợi tương đối lớn để đảm bảo cung cấp đủ nước tưới

cho cả khu vực Hiện nay nguồn nước chính vẫn là nước tự nhiên, vì thế hạn hán đã gây thiệt hại mùa màng ngay cả đối với cây trồng dùng ít nước như sắn, mía có năm tại địa phương bị hạn nặng đã làm thiệt hại tới 60 - 70% diện tích trồng trọt vụ Hè Thu, các năm khác tuy không bị hạn nặng nhưng năng suất cũng bấp bênh do không chủ động nguồn nước tưới Đây là nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng đói nghèo trong vùng còn cao so với các địa phương khác trong tỉnh

1.3.2 Hiện trạng khu tưới

Tưới của công trình hồ chứa nước Lộc Đại thuộc hai xã Quế Hiệp và Quế Thuận, huyện Quế Sơn, tỉnh Quảng Nam, có cao trình từ +22m đến +48m, là vùng còn khó khăn về nguồn nước tưới

Đa số nhân dân trong vùng sống về nghề nông nhưng đất đai canh tác chủ yếu là nước trồi nên năng suất bấp bênh Số dân trong vùng khoảng 11.771 người trong đó có 6.069 là nữ

Tổng diện tích tự nhiên của hai xã là 58,4 km2 Trong đó diện tích nằm ở cao trình trên +50.0m là đất chỉ có thể trồng bạch đàn và đất cho lâm nghiệp là 3.930 ha Đất thổ cư, đất xây dựng cơ bản như trường học, bệnh viện và các công trình phúc lợi công cộng chiếm, đất khác bao gồm sông suối, đường sá chiếm 861 ha Đất nông nghiệp nằm trong hệ thống tưới của hồ chứa nước suối Tiên và Hồ chứa nước Cây Thông là 400 ha

Như vậy diện tích đất còn lại của khu tưới hồ chứa nước Lộc Đại là khoảng

500 ha Với 500 ha đất nông nghiệp hiện nay hàng năm chỉ gieo trồng được 100

ha lúa một vụ, 200 ha sắn, còn lại là gieo trồng các loại cây hoa màu ngắn ngày

do không có đủ nguồn nước tưới

1.3.3 Hiện trạng thủy lợi

Vùng dự án đến nay vẫn chưa được đầu tư thích đáng về thuỷ lợi, đa số sử dụng nước trời là chính, ngoại trừ 200 ha do hồ suối Tiên cung cấp Trong khu vực hiện nay chỉ có các đập dâng tạm lấy nước suối Lộc Đại để tưới cho khoảng

30 ha ruộng thấp của thôn Lộc Đại xã Quế Hiệp, nhưng mùa khô cũng thường thiếu nước do chỉ tận dụng lưu lượng cơ bản là chính

1.Hồ chứa nước suối Tiên nằm ở phía Bắc dự án, có vị trí công trình đầu mối tại thôn Nghi Thượng xã Quế Hiệp, được xây dựng vào năm 2006 để tưới cho

200 ha Tuy nhiên kênh mương phải cắt qua nhiều sông suối trong khu vực như suối Tiên, suối Lộc Đại, do đó lượng tổn thất nước lớn, sản xuất nông nghiệp bị bấp bênh vì thường xuyên thiếu nước nhất là vào vụ Hè Thu Những năm hạn hán nguồn nước khô kiệt nên nguồn tưới và sinh hoạt đều thiếu trầmtrọng

2.Hồ chứa nước Cây Thông trên suối nhỏ nằm ở phía Đông dự án, hiện tại nguồn nước chỉ đảm bảo tưới cho diện tích theo thiết kế khoảng 150ha vùng phía đông, không đủ nước cung cấp khu vực cuối khutưới

3.Đập dâng Lộc Đại được xã đầu tư xây dựng nằm trong lòng hồ Lộc Đại

để khai thác lưu lượng mùa kiệt lấy nước tưới và sinh hoạt Hiện nay, đập này

có thể tưới cho30hađất ruộng thấp thuộc đất canh tác của thôn Lộc Đại xã Quế Hiệp, nhưng do đập có tính thời vụ, tạm thời, sử dụng lưu lượng cơ bản của dòng chảy suối Lộc Đại là chính nên mùa khô thường xuyên thiếu nước

Căn cứ theo yêu cầu dùng nước trong khu vực dự án thì hồ chứa nước Lộc Đại nếu được đầu tư xây dựng sẽ đảm nhận tưới hầu hết phần diện tích đất canh tác từ hạ lưu hồ Lộc Đại đến giáp sông Ly Ly với diện tích 500 ha Đây là khu vực canh tác hiện nay đang thiếu nước trầm trọng

1.3.4 Sự cần thiết phải đầu tư vàb nhiệm vụ dự án

Vùng dự án thuộc hai xã Quế Hiệp và Quế Thuận diện tích đất tự nhiên khoảng 5.840ha trong đó có khoảng 500 ha đất canh tác nông nghiệp chưa có nước tưới Dân cư trong vùng khoảng 11.771 người, chủ yếu sinh sống bằng nghề nông, nhưng năng suất bấp bênh vì đa số dựa vào nguồn nước trời là

chính Bình quân thu nhập đầu người quy ra thóc là 200kg/năm, đời sống nhân dân trong vùng còn nhiều khókhăn

Hiện nay lân cận khu vực trên địa bàn hai xã đã được đầu tư xây dựng 2 công trình thuỷ lợi nhưng chỉ đảm bảo tưới cho khoảng 350ha diện tích canh tác của thôn Nghi Thượng xã Quế Hiệp và thôn 1 xã Quế Thuận, còn lại một số diện tích đất nông nghiệp không có nước tưới nên năng xuất, sản lượng bấp bênh và không ổn định

Thực trạng tưới ở xã Quế Hiệp cũng khó khăn không ít vì hiện nay tuy có hồ suối Tiên đã được xây dựng năm 2006 với năng lực tưới 200ha nhưng cũng chỉ giải quyết nước chủ yếu cho thôn Nghi Thượng xã Quế Hiệp

Trong khu vực lòng hồ, hiện nay có đập Lộc Đại, đây là đập tạm lấy nước tại suối Lộc Đại để tưới cho khoảng 30 ha ruộng thấp của thôn Lộc Đại, nhưng với hình thức đập dâng tận dụng dòng chảy cơ bản do đó cũng rất bị động, nhất

là gặp những năm hạn hán như những năm gần đây thường xảy ra tình trạng thiếu nước trầm trọng

Vì vậy, việc đầu tư xây dựng hồ chứa nước Lộc Đại nhằm phục vụ tưới chủ động cho khoảng 500 ha diện tích đất nông nghiệp, góp phần vào việc giải

quyết được vấn đề thiếu lương thực, để từng bước ổn định và nâng cao đời sống nhân dân trong vùng, cải tạo môi trường sinh thái và giao thông nội vùng, tạo

điệu kiện để phát triển kinh tế xã hội địa phương là hết sức cần thiết, phù hợp

với nguyện vọng của nhân dân trong vùng

1.3.5 Nhiệm vụ thiết kế hệ thống tưới

Nhiệm vụ thiết kế của hệ thống tưới là khống chế diện tích tưới mỗi vụ

Đông Xuân và Hè Thu đạt 450 ha

Cơ cấu diện tích trồng trọt của các loại cây trồng như sau:

- Vụ Đông Xuân : 400 ha lúa và 50 ha câyđậu

- Vụ HèThu : 350 ha lúa và 100 ha câyđậu

PHẦN 2: SỐ LIỆU PHỤC VỤ TÍNH TOÁN 2.1 TÀI LIỆU VỀ KHÍ HẬU

2.1.1 Tài liệu mưa

Tài liệu mưa tính toán lấy từ trạm mưa đo Vĩnh Trinh nằm gần khu tưới, với

số liệu đo mưa từ năm 1981 đến năm 2013

Bảng 1 1: Số liệu đo mưa từ năm 1981 đếnnăm 2013 (Đơn vị: mm)

2.1.2 Tài liệu nhiệt độ không khí tháng trung bình nhiều năm

Tài liệu khí tượng được lấy từ trạm khí tượng Tam Kỳ

Bảng 2 Nhiệt độ không khí tháng trung bình nhiều năm ( ℃)

A 21.2 22.5 24.3 26.5 28 28.6 28.6 28.4 27.1 24 23.7 21.4 25.4

2.1.3 Tài liệu độ ẩm không khí tháng trung bình nhiều năm

Bảng 3 Độ ẩm không khí tháng trung bình nhiều năm (%)

2.1.4 Tài liệu về tốc độ gió bình quân tháng, năm

Bảng 4 Tốc độ gió bình quân tháng, năm (km/day)

C 135 145 220 210 265 220 257 219 206 175 120 95 188.9

2.1.5 Tài liệu về số giờ nắng tổng cộng trung bình tháng nhiều năm

Bảng 5 Số giờ nắng tổng cộng trong ngày, trung bình theo tháng (h)

Mặt cắt dọc tuyến kênh chính: Tỷ lệ đứng : 1/100, tỷ lệ ngang: 1/2000

Mặt cắt ngang tuyến kênh chính: Tỷ lệ : 1/200

2.3 TÀI LIỆU VỀ THỔ NHƯỠNG

Bảng 7 Tốc độ thấm nước mưa lớn nhất (maximum rain infiltration rate)

(mm/day)

Số hiệu đề tài B

2.4 TÀI LIỆU VỀ NÔNG NGHIỆP

Bảng 8 Thời gian gieo xạ của các loại cây trồng

Bảng 9 Lớp nước mặt ruộng a (mm) – maximum water depth

Bảng 10 Giai đoạn sinh trưởng và hệ số sinh lý Kc của cây lúa

Giai đoạn sinh trưởng Thời gian (ngày) Kc

Bảng 11 Giai đoạn sinh trưởng và hệ số sinh lý Kc của cây hoa màu

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN NHU CẦU DÙNG NƯỚC CỦA HỆ THỐNG 2.1 PHƯƠNG PHÁP TÍNH

2.1.1 Phương trình cân bằng nước đối với tưới ngập

(IR i + C i *P i ) – ( ET C,i + W 1,i + W 2,i ) = 0

IRi : Là mức nước tưới cung cấp tại thời đoan thứ i

Pi : Là lượng mưa ứng với tần suất tại thời đoạn thứ i

Ci : Hệ số lượng mưa hiệu quả

ETC,i : Lượng bốc hơi bề mặt tại thời đoạn thứ i

W1,i :Lượng nước thấm thoát tại thời đoạn thứ i

W2,i :Lượng nước duy trì trên bề mặt thoáng tại thời đoạn thứ i

WC,i :Lượng ẩm, bảo hòa tại thời đoạn thứ i

2.1.2 Phương trình cân bằng nước đối với tưới ẩm

(IR i + C i *P i ) – (ET C,I + W C,i ) = 0

Trong đó :

IRi : Là mức nước tưới cung cấp tại thời đoan thứ i

Pi : Là lượng mưa ứng với tần suất tại thời đoạn thứ i

Ci : Hệ số lượng mưa hiệu quả

ETC,i :Lượng bốc hơi bề mặt tại thời đoạn thứ i

WC,i : Lượng ẩm, bảo hòa tại thời đoạn thứ i

2.2 TÍNH MƯA THIẾT KẾ

2.2.1 Đường tần suất mưa năm tạm Tam Kỳ

Lượng mưa năm trạm TAM KỲ Đặc trưng thống kê Giá trị Đơn vị

Phân bố Pearson loại III

Đặc trưng thống kê Giá trị Đơn vị

HÌNH 66,00 33,00 33,00 52,00 100,00 36,00 238,00 87,00 383,00 321,00 146,00 280,00 1775,00 NĂM TK 85% 65,15 32,57 32,57 51,33 98,71 35,53 234,92 85,88 378,05 316,85 144,11 276,38 1752,05

2.3 XÁC ĐỊNH LƯỢNG MƯA HIỆU QUẢ

Lượng mưa hiệu quả là lượng mưa rơi xuống diện tích canh tác trong thời

gian sinh trưởng của cây trồng, ngấm vào tấng đất có sự hoạt động của bộ rể cây

trồng và được cây trồng hấp thụ Do vậy tỷ lệ phần trăm sử dụng nước mưa của

cây trồng thường nhỏ hơn 80%, tùy thuộc vào: cường độ mưa (mm/thời gian);

điều kiện khí tượng; tính thấm hút của đất (đất sét, đất thịt, đất cát); độ dốc mặt

đất

Ci: hệ số lượng mưa hiệu quả (thường Ci< 0,8)

Pi:là lượng mưa thiết kế ứng với thời đoạn thứ i, thông thường là xác định

lượng mưa tháng ứng với tần suất thiết kế theo quy phạm thiết kế hiện hành (từ

tháng 1 đến tháng 12)

Theo QCVN 04-05:2012, quy định tần suất đảm bảo tưới thiết kế 85% Do

vậy lượng mưa thiết kế sẽ được tính theo lượng mưa ứng với tần suất thiếtkế

85% Để tính toán mưa thiết kế cần thu thập tài liệu đo mưa của các trạm khí

tượng, trạm đo mưa gần khu cach tác, tiến hành phân tích tần suất lượng mưa năm, ước tính lượng mưa ứng với tần suất 85%, chọm năm điển hình và phân phối lượng mưa tháng ứng với tần suất thiết kế

Lượng mưa hiệu quả được xác định theo các công thức kinh nghiệm sau:

 Theo công thức của hiệp hội bảo tồn đất của Mỹ USDA:

o (Ci*Pi)= (Pi*(125 –0.2*Pi)) / 125 với Pi≤250 mm

o (Ci*Pi)= 125 + 0.1*Pivới Pi> 250 mm

2.4 TÍNH TOÁN MỨC TƯỚI.

Bảng kết quả lượng bốc hơi ET0

Biểu đồ ET 0

- Đối với tưới ngập cho lúa thì áp dụng phương trình tổng quát sau:

Rij = (ETC,ij + W1,ij + W2,ij) - (Cij *Pij) (mm), với IRi ≥ 0

- Đối với tưới ẩm thì áp dụng phương trình tổng quát sau:

IRij = (ETC,ij + WC,ij) – (Cij *Pij) (mm), với IRi ≥ 0

Trong đó:

i: là thời đoạn trong tháng thứ j (i=1,2,3), thời đoạn tính thường là 10 ngày

j: là số tháng trong năm thiết kế (j=1, … ,12)

Mỗi thời đoạn các tham biến của phương trình được cập nhật và tính toán được lượng nước cần tưới IRij (mm)

* Cây đậu Đông Xuân ( 5/2 – 5/5)

Bảng mức tưới cho cây đậu vụ Đông xuân

(ngày)

Mức tưới ( m3/ha/thời đoạn)

Tổng lượng nước tưới (m3/ha/tháng)

Tổng lượng nước tưới mùa vụ (m3/tháng)

* Cây đậu Hè Thu( 5/6 – 2/9)

Bảng mức tưới cho cây đậu vụ Hè Thu

(ngày)

Mức tưới ( m3/ha/thời đoạn)

Tổng lượng nước tưới (m3/ha/tháng)

Tổng lượng nước tưới mùa vụ (m3/tháng)

* Cây lúa Đông Xuân ( 20/11 – 24/03)