Bài giảng Thiết kế hệ thống tưới tiêu

Trang 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢIKHOA KỸ THUẬT TÀI NGUYấN NƯỚC-BỘ MễN KỸ THUẬT TÀI NGUYấN NƯỚCMễN HỌC: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TƯỚI TIấUGiảng viờn: Trần Tuấn ThạchEmail: thachtt@tlu.edu.vn Tran

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

KHOA KỸ THUẬT TÀI NGUYÊN

NƯỚC-BỘ MÔN KỸ THUẬT TÀI NGUYÊN NƯỚC

MÔN HỌC:

THIẾT KẾ HỆ THỐNG TƯỚI TIÊU

Giảng viên: Trần Tuấn Thạch Email: thachtt@tlu.edu.vn

ĐT: 098 883 8618

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

Bộ môn Kỹ Thuật Tài Nguyên Nước

THIẾT KẾ HỆ THỐNG TƯỚI TIÊU

TS Trần Tuấn Thạch

Hà Nội, Sep, 07, 2020

THIẾT KẾ HỆ THỐNG TƯỚI TIÊU

MỞ ĐẦU

 Tên môn học: Thiết kế hệ thống tưới, tiêu

 Thời lượng: 45tiết

 Tính toán và thiết kế hệ thống tưới, tiêu nước mặt;

 Tính toán tiêu nước cho hệ thống;

 Các biện pháp cần thiết nhằm điều tiết dòng chảy theo không gian và thời gian;

 Tính toán và lựa chọn phương án tiêu.

5

 Yêu cầu của môn học (Yêu cầu về kiến thức nền):

 Tài liệu tham khảo:

 Giáo trình quy hoạch hệ thống thuỷ lợi tập 1 + 2

 Giáo trình Thủy văn công trình – GS.TS Hà Văn Khối – 2008;

 Giáo trình Thủy lực T1 + T2 – Đại học thủy lợi;

 Giáo trình quản lý hệ thống thủy lợi.

https://www.researchgate.net/publication/339089370_Giao

_trinh_Thiet_ke_He_thong_tuoi_tieu

 Mục tiêu của môn học

Khi hoàn thành môn học này sinh viên sẽ có thể:

 Tình hình đặc điểm tự nhiên và yêu cầu tiêu nước ở nước ta;

 Xác định khoảng cách giữa hai kênh tiêu nước mặt và nước ngầm;

 Đánh giá được nguyên nhân và biện pháp cải tạo đất vùng ngập úng;

 Tính toán và thiết kế hệ thống tưới tiêu mặt ruộng;

 Tính toán tiêu nước cho hệ thống;

 Các biện pháp cần thiết nhằm điều tiết dòng chảy theo không gian

và thời gian;

 Tính toán và lựa chọn phương án tiêu.

 Điểm quá trình

 Trọng số điểm quá trình: 30%

 Chuyên cần: 40%

 Bài kiểm tra và bài tập: 50%

 Ý thức học tập, tinh thần tham gia xây dựng bài: 10%

 Sinh viên nghỉ quá 20% số tiết trên lớp => điểm quá trình = 0

 Hình thức thi:

Thi viết: lý thuyết + bài tập, thang điểm 10

CHƯƠNG 1 TÌNH HÌNH, ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN VÀ YÊU

CẦU TIÊU NƯỚC Ở VIỆT NAM

1.1 Một số đặc điểm về tài nguyên đất, nước và địa

hình các vùng nông nghiệp

1.2 Tình hình hạn hán và yêu cầu tưới của các vùng

nông nghiệp

1.3 Tình hình ngập úng và lũ lụt các vùng nông nghiệp 1.4 Phương hướng chung quy hoạch tưới, tiêu nước

sa của hệ thống sông Cửu long là

902.500 ha, còn 1.456.000 ha la đất Phù sa của các hệ thống sông khác (chiếm 4,4%).

-Đất Phù sa thuộc hệ thống sông Hồng là loại đất có độ phì nhiêu tương đối cao và bền

vững Các tính chất lý, hoá, sinh học của đất tương đối cân bằng và khá lý tưởng đối với sản xuất nông nghiệp Đất có thành phần cơ giới chủ yếu là đất thịt, và thay đổi từ cát pha đến thịt trung bình.

-Đất Phù sa hệ thống sông Cửu long hàng năm được bổ sung một lượng trầm tích phù sa

cũng như các chất hữu cơ rất lớn trong mùa mưa lũ, do địa hình vùng đồng bằng này thấp trũng và khá bằng phẳng, hơn nữa tốc độ dòng chảy lại tương đối chậm do có sự điều tiết lưu lương của Biển Hồ (Cămpuchia) trước khi đổ vào đồng bằng sông Cửu long.

- Đất Phù sa các hệ thống sông khác như hệ thống sông Thái Bình, sông Mã, sông Cả,….

Tính chất lý, hoá, sinh của loại đất này khác nhau ít nhiều tuỳ theo từng lưu vực các sông, nhưng nhìn chung độ phì nhiêu tự nhiên thấp hơn đất phù sa của hệ thống sông Hồng và sông Cửu long Nhóm đất này thường chua hơn, các chất dinh dưỡng Đạm, Lân, Kali thường thấp hơn.

Source: Sổ tay “ Điều tra, phân loại, lập bản đồ đất và đánh giá đất đai”

 Vùng ven biển:

– Vùng bãi triều thấp;

– Vùng bãi triều lầy cao.

– Hệ sinh thái vùng bãi bồi ven biển:

• Hệ sinh thái rừng ngập mặn;

• Tạo tán che phủ chống xói mòn;

• Hạn chế bốc hơi;

 Vùng đồng bằng ven biển miền Trung:

– Dải đất cao, hẹp;

– Đất phù sa chua & đất cát ven biển;

1 Một số đặc điểm về tài nguyờn đất, nước và địa hỡnh 1.1 Tài nguyờn đất

1 Một số đặc điểm về tài nguyên đất, nước và địa hình

1.1 Tài nguyên đất Tổng diện tích đất Cát biển là 462.700 ha,

chiếm tỷ lệ 1,40% diện tích đất cả Vùngduyên hải Nam Trung bộ chiếm hơn 49%

diện tích, duyên hải Bắc Trung bộ chiếm35% diên tích, còn lại là vùng ven biển Bắc

bộ và vùng đồng bằng sông Cửu long Đất

có hàm lượng chất hữu cơ rất thấp, thườngdưới 1% Đất Cát biển thường chua đếntrung tính Là loại đất nghèo các chất dinhdưõng: Đạm, Lân, Kali tổng số và dễ tiêuđều nghèo nên năng suất các loại cây trồngnói chung thấp

o Được phân bố trên đất bazan ở Tây Nguyên, Đông Nam Bộ…

o Thích hợp trồng cây công nghiệp

Nhóm đất mùn núi cao

o Hình thành dưới thảm rừng nhiệt đới hoặc ôn đới vùng núi cao, 11%

o Phân bố chủ yếu là đất rừng đầu nguồn

o Thích hợp trồng rừng phòng hộ đầu nguôn

1.1 Một số đặc điểm về tài nguyên đất, nước và địa hình

Diện tích các loại đất ở các vùng lãnh thổ của Việt Nam

1.1 Một số đặc điểm về tài nguyên đất, nước và địa hình

1.1.2 Tài nguyên nước

1.1 Một số đặc điểm về tài nguyên đất, nước và địa hình

o Việt Nam có mạng lưới sông ngòi vô

cùng phong phú và đầy tiềm năng, với

tổng chiều dài hơn 41.900km, Dọc bờ

biển, khoảng 23 km có một cửa sông và

theo thống kê có 112 cửa sông ra biển

o Các sông lớn ở Việt Nam thường bắt

nguồn từ bên ngoài, phần trung du và hạ

du chảy trên đất Việt Nam Hầu hết các

sông ở việt nam chảy theo hướng Tây

Bắc-Đông Nam và đổ ra biển đông Ngoại

lệ có sông kỳ cùng và bằng giang Chảy

theo hướng đông nam-tây bắc

Việt Nam là một nước có nguồn Tài nguyên nước vào loại trung bình trên thế giới có nhiều yếu tố không bền vững:

Nước ta có khoảng 830 tỷ m3 nước mặt trong đó chỉ có 310 tỷ m3:

Do mưa rơi trong lãnh thổ Việt Nam chiếm 37% còn 63% do lượng mưa ngoài lãnh thổ chảy vào.

Tổng trữ lượng tiềm tàng khả năng khai thác nước dưới đất chưa kể phần hải đảo ước tính khoảng 60 tỷ m3/năm Trữ lượng nước ở giai đoạn tìm kiếm thăm dò sơ bộ mới đạt khoảng 8 tỷ m3/năm (khoảng 13% tổng trữ lượng).

1.1.2 Tài nguyên nước

1.1 Một số đặc điểm về tài nguyên đất, nước và địa hình

o Nếu kể cả nước mặt và nước dưới đất trên phạm vi lãnh thổ thì bình quân đầu người đạt 4400 (m3/người/năm)

o Thế giới 7400 (m3/người/năm) Theo chỉ tiêu đánh giá của Hội Tài nguyên nước Quốc tế IWRA thì quốc gia nào dưới 4000 (m3/người/năm) là quốc gia thiếu nước.

o Như vậy, nước ta là một trong những nước đang và sẽ thiếu nước trong một tương lai rất gần

o Thực tế nếu kể cả lượng nước từ các lãnh thổ nước ngoài chảy vào thì Việt Nam trung bình đạt khoảng 10.600 (m3/người/năm).

1.1.2 Tài nguyên nước

1.1 Một số đặc điểm về tài nguyên đất, nước và địa hình

Các yếu tố không bền vững của Tài nguyên nước Việt Nam.

1) Lượng nước sản sinh từ ngoài lãnh thổ chiếm xấp xỉ 2/3 tổng

lượng nước có được : khó chủ động, thậm chí không sử dụng được.

2) Sự phân bố của cả nước mặt lẫn nước dưới đất rất không

đều: Theo không gian, nơi có lượng mưa nhất là Bạch Mã 8.000 (mm/năm), Bắc Quang, Bà Nà đạt khoảng 5000 (mm/năm), trong khi Cửa Phan Rí chỉ đạt xấp xỉ 400 (mm/năm).

1.1.2 Tài nguyên nước

1.1 Một số đặc điểm về tài nguyên đất, nước và địa hình

Các yếu tố không bền vững của Tài nguyên nước Việt Nam.

Sự phân bố của cả nước mặt lẫn nước dưới đất rất không đều (tiếp):

o Mùa lũ chỉ kéo dài từ 3 - 5 tháng nhưng chiếm tới 70 - 85% lượng nước cả năm lượng mưa một ngày lớn nhất đạt trên 1.500 (mm/ngày)

o Mùa cạn tồn tại nhiều tháng ít mưa Mưa, lũ đạt kỷ lục trong vùng Đông Nam Á là ven biển Miền Trung Hạn hán xảy ra nghiêm trọng Điều đó cần phải tích nước trong mùa lũ để điều tiết bổ sung mùa cạn là giải pháp tích cực nhất, quan trọng nhất.

1.1.2 Tài nguyên nước

1.1 Một số đặc điểm về tài nguyên đất, nước và địa hình

Hàm lượng bùn cát

o 90% bùn cát tập trung vào mùa lũ,

o Độ đục lớn nhất trên sông Hồng tại La Kay là = 2.844 (g/m3), lớn nhất max = 21.000 (g/m3) và tại Yên Bái = 1.576 g/m3), max = 14.900 (g/m3)

o Tổng lượng bùn cát tại sông Hồng lớn nhất trên Sơn Tây là 118,3 triệu (tấn/năm)

o Tổng lượng bùn cát trên sông Cửu Long tại Tân Châu và Châu Đốc là 104 triệu (tấn/năm)

1.1.2 Tài nguyên nước

1.1 Một số đặc điểm về tài nguyên đất, nước và địa hình

TB-ĐN, T-Đ đổ vào

biển Đông Đê biểnII

Hệ thống sông Tây Giang (Kỳ Cùng – Bằng Giang)

2 mùa (lũ, cạn)

Đ-T, ĐN-TB đổ vào biển Trung Hoa. Không đêIII

S.Hồng, S.Thái Bình,

S Mã, S.Cả (chuyển tiếp)

2 mùa (lũ, cạn)

3 mùa (lũ, cạn, tiểu mãn)

ĐT, TB-ĐN đổ vào

biển Đông

Không đê ở Tây Nguyên;

Đê biển ở Nam Bộ

1.1.2 Tài nguyên nước

1.1 Một số đặc điểm về tài nguyên đất, nước và địa hình

1.1.2 Tài nguyên nước

1.1 Một số đặc điểm về tài nguyên đất, nước và địa hình

Dãy núi Hoàng Liên Sơn

1.1.3 Địa hình

1.1 Một số đặc điểm về tài nguyên đất, nước và địa hình

Đồi núi: Đồi núi chiếm ¾ diện tích lãnh thổ, nhưng chủ yếu là đồi

Đồng bằng: do bồi tích bằng phẳng, độ

dốc mặt đất nhỏ

o Đất phù sa cổ ven biên giới Việt

Nam – Campuchia cao độ từ 2 – 5 m

o Vùng gò cao tự nhiên, sông Tiền và

sông Hậu có cao độ từ 1 – 3 m

o Vùng rồng cát ven biển có cao độ từ

5% Từ 4 m - 5 m 3% Từ 5 m - 6 m 3.50% Từ 6 m - 7 m 1.50% Từ 7 m - 8 m 1.50% Từ 8 m - 9 m

1.1.3 Địa hình

1.1 Một số đặc điểm về tài nguyên đất, nước và địa hình

 Mối quan hệ giữa i s và i đ ở trên có ảnh hưởng tới việc chọn thể loại công trình, điều kiện dẫn nước từ sông vào đồng ruộng cũng như giá

NÚI ĐỒI

THỀM LỤC ĐỊA ĐỒNG BẰNG

1.1.3 Địa hình

1.1 Một số đặc điểm về tài nguyên đất, nước và địa hình

1.2.1 Định nghĩa hạn hán Là hiện tượng lượng mưa thiếu hụt nghiêm trọng kéo dài, làm giảm hàm lượng ẩm trong không khí và hàm lượng nước trong đất, suy kiệt dòng chảy sông suối, hạ thấp mực nước ao hồ, mực nước trong các tầng chứa nước dưới đất gây ảnh hưởng xấu đến sự sinh trưởng của cây trồng, làm môi trường suy thoái gây đói nghèo dịch bệnh

1.2.2 Những nguyên nhân gây ra hạn hán

1.2 Tình hình hạn hán ở Việt Nam

Nguyên nhân khách quan: Do khí hậu

thời tiết bất thường gây nên lượng mưa

thiếu hụt thường xuyên kéo dài hoặc nhất

thời thiếu hụt

Nguyên nhân chủ quan: Phá rừng, trồng cây không phù hợp

Biến đổi các đặc trưng khí hậu

Thiếu hụt giáng thủy (lượng, cường độ, thời gian)

Nhiệt độ cao, gió lớn, độ ẩm tương đối thấp, nắng nhiều, ít mây

Làm giảm thấm, dòng chảy và lượng nước trao đổi bề mặt Tăng sự bốc thoát hơi nước

Thiếu hụt lượng nước trong đất

Cây trồng thiếu nước, giảm năng suất

Giảm dòng chảy vào ao, hồ, đầm

lầy, nguồn nước và làm giảm môi

trường sống của động vật hoang

1.2.3 Đánh giá hạn hán

1.2 Tình hình hạn hán ở Việt Nam

 Khô hạn kéo dài và tình trạng hạn hán trong mùa khô diễn ra ở nhiều nơi.

o Ở miền Bắc, tại các thung lũng khuất gió như Yên Châu, Sông

Mã (Sơn La), Lục Ngạn (Bắc Giang) mùa khô kéo dài 3-4 tháng.

o Ở miền Nam, mùa khô khắc nghiệt hơn: thời kì khô hạn kéo dài đến 4-5 tháng ở đồng bằng Nam Bộ và vùng thấp Tây Nguyên, 6- 7 tháng ở vùng ven biển cực Nam Trung Bộ.

 Hằng năm, hạn hán và cháy rừng gây thiệt hại cho hàng vạn ha cây trồng và thiêu hủy hàng nghìn ha rừng, ảnh hưởng lớn đến sinh hoạt và đời sống nhân dân Nếu tổ chức phòng chống tốt có thể hạn chế bớt thiệt hại do hạn hán gây ra Để phòng chống khô hạn lâu dài phải giải quyết bằng xây dựng những công trình thủy lợi hợp lí.

1.2 Tình hình hạn hán ở Việt Nam

Năm 2019: Khu vực Bắc Trung Bộ có

65.500ha lúa và cây hàng năm khu vực

này bị hạn hán, thiếu nước Dòng chảy

sông, suối phổ biến thấp hơn trung bình

nhiều năm cùng kỳ từ 35-60%, một số

sông thiếu hụt trên 70%, như sông Mã

(Thanh Hóa), sông Cả (Nghệ An)

Khu vự Tây Nguyên: Hạn hán, thiếu

nước ảnh hưởng khoảng 30.000ha (gồm

26.000ha cây lâu năm và 4.000ha lúa,

màu)

1.2 Tình hình hạn hán ở Việt Nam

THU THẬP DỮ LIỆU KHÍ

TƯỢNG (MƯA, NHIỆT ĐỘ )

THU THẬP DỮ LIỆU HẠN HÁN: CƯỜNG

ĐỘ, PHÂN BỐ

1 ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG HẠN CỦA VÙNG

Kết quả: cơ sở dữ liệu về khí tượng, thủy văn, bản đồ hiện trạng vùng hạn

Kết quả: Xây dựng công nghệ, phần mềm, bản

đồ dự báo và các cảnh báo hạn, sổ tay hướng dẫn đánh giá hạn

1.2 Tình hình hạn hán ở Việt Nam

 Xây dựng quy hoạch tổng hợp về tài nguyên nước lưu vực sông, vùngtrọng điểm.

 Quy hoạch phát triển nguồn nước, bao gồm các biện pháp công trình vàphi công trình; gắn với việc bảo vệ, phát triển rừng và khả năng tái tạonguồn nước

 Lập kế hoạch điều hoà, phân phối tài nguyên nước cho từng lưu vựcsông trên cơ sở cân đối khả năng nguồn nước và nhu cầu khai thác, sửdụng theo lưu vực sông

 Xây dựng chính sách, cơ chế quản lý, vận hành, điều hoà phân phốinguồn nước các hồ chứa lớn đa mục tiêu

 Xây dựng chính sách quy định thứ tự ưu tiên chia sẻ nguồn nước theođối tượng

 Thực hiện nghiêm chỉnh các văn bản quy phạm pháp luật về tài nguyênnước

1.2 Tình hình hạn hán ở Việt Nam

 Chuyển đổi cơ cấu kinh tế cho phù hợp với khả năng nguồn nước ở mỗivùng mỗi lưu vực sông, điều kiện tự nhiên.

 Điều tra, tìm kiếm nguồn nước dưới đất cho các vùng có nguy cơ hạnhán thiếu nước ở mức cao

 Nghiên cứu giải pháp bổ sung nhân tạo nguồn nước dưới đất và gâymưa nhân tạo trong những vùng hạn hán thường xuyên;

 Khuyến khích các kỹ thuật và công nghệ thúc đẩy việc dùng nước tiếtkiệm, sử dụng tuần hoàn

 Xây dựng cơ chế, bộ máy làm công tác quản lý hạn hán thiếu nước nóiriêng và quản lý thiên tai nói chung

1.2 Tình hình hạn hán ở Việt Nam

1.2 Tình hình hạn hán ở Việt Nam

1.3.1 Các vùng ngập úng:

1.3 Tình hình ngập úng, lũ lụt

 Đồng bằng Bắc Bộ;

 Vùng núi, trung du;

 Khu vực miền Trung;

 Đồng bằng Nam bộ và Tây Nam bộ.

Ngập úng ở các thành phố

TP Cần Thơ

Tp Vĩnh Long

TP Hồ Chí Minh 1.3.1 Các vùng ngập úng:

1.3 Tình hình ngập úng, lũ lụt

Vỡ đê (tỉnh An Giang 2011) 1.3.1 Các vùng ngập úng:

1.3 Tình hình ngập úng, lũ lụt

Tác động từ thường nguồn- Biển

1.3.2 Nguyên nhân gây úng:

 Chưa có QH hoàn chỉnh cho vùng úng;

 Công trình đầu mối tiêu chưa đủ năng lực;

 Hệ thống CT chưa hoàn chỉnh & đồng bộ;

 Vùng tiêu chưa rõ ràng;

 Trình độ quản lý tưới tiêu chưa tốt.

1.3 Tình hình ngập úng, lũ lụt

 Thái Bình 9/9/2003: 508 mm/ngày ), 07-14/9: 1.078 (mm);

(mm/ngày).

1.3 Tình hình ngập úng, lũ lụt

Thống kê lượng mưa 3 ngày lớn nhất của trạm Láng Hà Nội và

trạm Hà Đông, Hà Nam và Hưng Yên (năm 2008) 1.3.3 Một số tồn tại ở vùng úng:

1.3 Tình hình ngập úng, lũ lụt

1.3.3 Một số tồn tại ở vùng úng:

1.3 Tình hình ngập úng, lũ lụt

04 03

02 01

1.3.3 Một số tồn tại ở vùng úng:

1.3 Tình hình ngập úng, lũ lụt

08 07

06 05

1.3.3 Một số tồn tại ở vùng úng:

1.3 Tình hình ngập úng, lũ lụt

1 Lưu vực sông Bằng Giang - Kỳ cùng

2 Lưu vực sông Hồng – Thái Bình

3 Lưu vực sông Mã – Chu

4 Lưu vực sông Cả

5 Lưu vực sông Hương

6 Lưu vực sông Vũ Gia – Thu Bồn

7 Lưu vực sông Ba

8 Lưu vực sông Sê San – Sre Pôk

9 Lưu vực sông Đồng Nai – Sài Gòn

và Vàm Cỏ10.Lưu vực sông Cửu Long (Mê Công)

10 09

1.3 Tình hình ngập úng, lũ lụt

Đồng bằng ven biển và ảnh hưởng của thủy triều, địa hình.

 Đặc điểm thủy văn

 Nguyên nhân khác

1.3 Tình hình ngập úng, lũ lụt

VD: Tác động từ thượng lưu

Dòng chính: 19 hồ (8TQ+11 Laos và Combodia)

Nhánh sông: 125 hồ

1.3 Tình hình ngập úng, lũ lụt

Hệ thống Thủy lợi Liễn Sơn – Vĩnh Phúc

Một số công trình thủy lợi xây dựng trước năm 1945

1.3 Tình hình ngập úng, lũ lụt

Hệ thống Thủy lợi Cầu Sơn – Bắc Giang

Một số công trình thủy lợi xây dựng trước năm 1945

1.3 Tình hình ngập úng, lũ lụt

Hệ thống Thủy lợi Đô Lương – Nghệ An

Một số công trình thủy lợi xây dựng trước năm 1945

1.3 Tình hình ngập úng, lũ lụt

Vùng núi và vùng trung du

1.4 Phương hướng chung quy hoạch vùng tiêu úng

Hồ chứa phòng lũ

Kênh tiêu nước tự chảy

Kênh chắn nước sườn dốc

• Tr÷ nứíc vµo mét sè khu tròng;

• X©y dùng c¸c bê vïng ng¨n nưíc gi÷a c¸c khu cao

vµ thÊp;

• X©y dùng hÖ thèng kªnh tiªu hoµn chØnh;

• X©y dùng c¸c c«ng tr×nh tiªu nưíc ®Çu mèi;

Vùng đồng bằng

1.4 Phương hướng chung quy hoạch vùng tiêu úng