Bài giảng - Phương pháp tưới tiêu - chương 3 pdf

Khái niệm chung Khi tưới nước cho cây trồng phải đảm bảo đưa vào ruộng đúng lượng nước của chế độ tưới đã quy định, phân phối đều trong khu tưới, điều hoà được các yếu tố dinh dưỡng ở t

BÀI 3 CÁC PHƯƠNG PHÁP VÀ KỸ THUẬT TƯỚI

3.1 Khái niệm chung

Khi tưới nước cho cây trồng phải đảm bảo đưa vào ruộng đúng lượng nước của chế

độ tưới đã quy định, phân phối đều trong khu tưới, điều hoà được các yếu tố dinh dưỡng ở trong đất để thoả mãn không những nhu cầu nước mà cả những điều kiện sinh sống khác cho cây trồng Vì vậy, sử dụng bất cứ phương pháp và kỹ thuật tưới nào cũng phhải đáp ứng được các yêu cầu sau:

- Phân phối lượng nước đã quy định thấm đều trong ruộng, không gây nên tình trạng chổ quá thừa, chổ quá thiếu độ ẩm

- Có hệ số sử dụng nước hữu ích cao, ít tiêu hao vì rò rĩ, thẩm lậu và bốc hơi

- Có thể kết hợp được với các biện pháp canh tác khác trên đồng ruộng để phát huy hơn nữa hiệu lực của phân bón, làm cỏ, xới xáo và từng bước phát triển lên cơ giới hoá,

3.2 Các phương pháp và kỹ thuật tưới

3.2.1 Tưới ngập

Tưới ngập là tạo nên trên mặt đất một lớp nước nhất định và dần dần thấm vào đất

Phương pháp này áp dụng cho các cây trồng ưa nước như lúa, cói, một số cây thức ăn gia súc hoặc áp dụng trong trường hợp rữa mặn

Phương pháp này có những ưu nhược điểm sau:

- Ưu điểm:

+ Điều hoà được nhiệt độ trong ruộng có lợi cho sự sinh trưởng của cây trồng nhất là những lúc thời tiết nống hoặc lạnh quá

+ Kìm hãm được sự sinh trưởng của cỏ dại

+ Giảm bớt nồng độ các chất có hại trong tầng đất canh tác nhất là trong vùng mặn hoặc chua mặn

- Nhược điểm:

+ Độ thoáng khí kém

+ Hoạt động của vi sinh vật trong đất không điều hoà

Do vậy cần có chế độ tưới thích hợp cho từng loại cây trồng và kỹ thuật tưới tốt, hạn chế được những tác hại do chúng gây ra Khi tưới ngập cần đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật sau:

- Luôn luôn giữ cho ruộng có một lớp nước theo yêu cầu của chế độ tưới đã quy định

- Đảm bảo chất dinh dưỡng phân bón không bị rữa trôi và đất đai không bị xói mòn

- Đảm bảo đất không phát triển theo con đường lầy hoá, tái mặn

- Nâng cao hiệu suất tưới và hệ số sử dụng nước hữu ích

số sử dụng đất cao Thuận lợi cho cơ giới hoá

- Mức chênh lệch mặt ruộng cho phép là 5 cm

Trong quá trình san phẳng mặt ruộng cần chú ý các yêu cầu sau:

- Đảm bảo cho mặt ruộng có một độ dốc nhất định, thích hợp với yêu cầu của kỹ thuật tưới, khoảng 0,0005

- Đảm bảo mặt ruộng sau khi san bằng có độ phì nhiêu đồng đều và màu mỡ không

bị giảm

- Khối lượng công tác san bằng ít nhất, cự ly di chuyển từ chổ đào đến chổ đắp là ngắn nhất

Có hai cách san bằng mặt ruộng: san cơ bản và san thường xuyên hàng năm:

- San cơ bản là san cho mặt ruộng có độ dốc thích hợp, khối lượng san thường khá lớn, thường thực hiện khi thiết kế đồng ruộng

- San thường xuyên: sau khi san cơ bản, trong quá trình sản xuất, khi áp dụng kỹ thuật tưới thấy chưa hợp lý Vì vậy, hàng năm trước mỗi vụ, cần sửa sang hoặc san bằng lại mặt ruộng Khối lượng san nhỏ, thường kết hợp cùng với cày bừa

b Xây dựng đủ công trình tưới tiêu trên ruộng

Khi tưới ngập đồng ruộng phải chia thành từng thửa có bờ dọc, bờ ngang bao quanh Tuỳ theo địa hình dôc nhiều hay dôc ít và mức độ san phẳng thiết kế thửa ruộng to hay nhỏ

Vấn đề có ý nghĩa trong tưới ngập là chất lượng bờ ruộng Bờ bao quanh mỗi thửa phải đảm bảo giữ được lớp nước ngập trên ruộng, không để nước rò rĩ và thẩm lậu, vì vậy

bờ phải được xây dựng ổn định, chắc chắn, phải bảo quản bờ tốt

Trên đồng ruộng phải xây dựng đủ công trình lấy nước,tháo nước, có mạng lưới mương rãnh đảm bảo tưới tiêu nước đên từng thửa ruộng Tránh tình trạng tràn từ ruộng này sang ruộng khác, bào mòn, rữa trôi phân bón và đất đai

- Những vùng hay bị úng cần hoàn chỉnh công trình và hệ thống tiêu nứơc

- Những vùng mặn và chua mặn công trình và hệ thống tiêu cần làm được cả nhiệm

vụ thau chua, rữa mặn

- Những thung lũng ở trung du, miền núi thường có nước ngầm cao nên các công trình tưới tiêu giữa ruộng phải có tác dụng ngăn ngừa nguồn nước ngầm chảy từ núi ra, xâm nhập vào đồng ruộng Hạ mức nước ngầm để ngăn chặn đất phát triển theo con đường lầy hoá

c Khống chế lượng nước tưới, tiêu chuẩn tưới thích hợp

Ở những vùng khác nhau, đối với từng loại cây trồng cần xác định đúng đắn chế độ tưới, lượng nước tưới và tiêu chuẩn tưới Trong tưới ngập vấn đề này càng có ý nghĩa lớn Tiêu chuẩn tưới tăng lên vượt quá yêu cầu gây lãng phí nước, rữa trôi chất dinh dưỡng trong đất, đất thiếu thoáng khí, mức nước ngầm dâng cao, làm mỏng tầng đất bộ rễ hoạt động, đất có thể bị lầy hoá, tái mặn

Tiêu chuẩn tưới càng tăng, hệ số sử dụng nước hữu ích càng giảm, tổng lượng nước tưới vượt quá mức quy định gây khó khăn cho kế hoạch phân phối nước

Khống chế lượng nước tưới và tiêu chuẩn tưới thích hợp sẽ góp phần hạn chế được nhược điểm của phương pháp tưới ngập Cần bố trí những thiết bị đo nước ở các công trình lấy nước, ở từng thửa ruộng

Trong quá trình tưới, cần bố trí tưới ở ruộng cao trước, ruộng thấp sau để lợi dụng lượng nước thừa trong mương tưới cũng là phương pháp sử dụng nước tiết kiệm

3.2.2 Tưới rãnh

Tưới rãnh thích hợp với cây trồng hàng rộng như ngô, bông, mía , khoai lang Khi tưới nước từ rãnh thấm vào đất nhờ tác dụng của lực mao dẫn trong đất và chỉ một phần ít thấm xuống đáy rãnh theo trọng lực Tưới rãnh lớp đất mặt vẫn tơi xốp, kết cấu đất ít bị

phá vỡ, đất ít bị bào mòn, chất dinh dưỡng không bị rữa trôi

a Quá trình thấm nước vào rãnh

Khi tưới rãnh, nước thấm vào đất theo những vòng ẩm hình bầu dục, nếu ta bỏ qua

sự cắt nhau giữa chúng, tiêu chuẩn tưới lớn, thời gian tưới lâu thì vòng ẩm càng lan rộng dần và đất đạt đến độ ẩm tối đa

Hình 2: Quá trình nước thấm vào đất khi tưới rãnh

- Trong kỹ thuật để nước thấm đều, khoảng cách giữa 2 rãnh tưới cần phải

bé hơn chiều rộng của vòng ẩm Khoảng cách giữa 2 rãnh tưới bằng 0,8 - 0,9b Trong thực

tế, ở đất thịt nhẹ khoảng cách này là 0,5 - 0,6m; đất thịt trung bình 0,6 - 0,7m; đất nặng thịt nặng 0,7 - 0,9m

Hình 3: Khoảng cách giữa các rãnh tưới

a) Đất thịt nhẹ b) Đất thịt nặng

Nước tưới thấm vào đất trong tưới rãnh tiết kiệm hơn so với tưới ngập

- Trong tưới ngập để làm tăng độ ẩm tầng đất h từ độ ẩm  0 lên max

Ẩm 0 lên  max cần lượng nước:

l: chiều dãi rãnh tưới (m)

S: diện tích giữa hai rãnh

B: khoảng cách giữa hai rãnh tưới (m)

 b h s 4B

b Các hình thức tưới rãnh:

Có hai hình thức tưới rãnh: Tưới rãnh hở và tưới rãnh kín

- Tưới rãnh hở: là hình thức tưới mà nước không được giữ lại trong rãnh sau khi ngưng tưới Nước trong rãnh lưu thông từ rãnh này qua rãnh khác, từ rãnh ở luống trên có

thể chảy xuống rãnh của luống dưới Hình thức này thích hợp với vùng đất có độ dốc 0,02

+ Rãnh kín không chứa nước là loại rãnh tưới mà sau khi kết thúc tưới một thời gian ngắn, toàn bộ lượng nước tưới được thấm vào đất Nước thấm vào đất theo mao quản nên kết cấu đất không bị phá hoại

c Kỹ thuật tưới:

Trong kỹ thuật tưới rãnh cần phải xác định các yếu tố kỹ thuật như: chiều dài rãnh (l), chiều dài lấy nước trên rãnh (x), lưư lượng lấy nước vào rãnh (q) và thời gian lấy nước đầu rãnh trong điều kiện có liên quan đến chất lượng tưới

* Kỹ thuật tưới rãnh hở:

Tưới rãnh hở được áp dụng ở những vùng đất có độ dốc 0,02 - 0,05 và thấm nước yếu Phải tưới theo hình thức này vì nếu giữ nước trong rãnh thì cuối rãnh ngập nước, chất lượng tưới kém và trở thành tưới ngập Vì vậy, phải kéo dài thời gian chảy trong rãnh để tăng khả năng thấm nước vào đất, đảm bảo đúng tiêu chuẩn

- Dòng chảy ở rãnh trên có thể dồn trực tiếp xuống rãnh dưới, rồi lại tiếp tục phân phối vào rãnh ở dưới thấp

- Lưu lượng tưới trong rãnh phải bé để thấm đều và không gây xói lở rãnh, bào mòn đất Thông thường khoảng 0,2 - 0,5 l/s

- Rãnh sâu khoảng 8 - 10 cm, rộng 20 - 25cm, chiều dài rãnh 80 - 150 m Đất thịt nhẹ rãnh ngắn, đất thịt nặng rãnh dài hơn

- Tốc độ nước chảy trong rãnh khoảng 0,1 - 0,2 m/s

+ Chiều dài rãnh phải tuỳ theo độ dốc mặt ruộng mà quyết định để đảm bảo nước ở đầu và cuối rãnh tưới không chênh lệch nhau quá 5cm, phù hợp với công thức

L = (m)

L: Chiều dài rãnh tưới

h1,h2: Chiều sâu lớp nước đầu và cuối rãnh (m)

i: Độ dốc chiều dọc rãnh (m)

h2 - h1 < 5cm và h1 > 5cm

+ Lưu lượng nước trong rãnh phụ thuộc vào tính chất đất Đất thịt nhẹ thấm nước tốt, lưu lượng lớn và ngược lại thì lưu lượng bé Thường thay đổi 0,4 - 1,2 l/s

Lưu lượng nước trong rãnh phải đảm bảo sao cho vận tốc nước chảy không gây xói

lở hai bên rãnh Vận tốc nước trong rãnh khoảng 0,1 - 0,2 m/s

+ Thời gian lấy nước vào rãnh phải thoả mãn điều kiện sau khi ngưng tưới, nước trữ trong rãnh không tràn lên mặt ruộng Thời gian tưới được tính theo công thức:

t =

m: Tiêu chuẩn tưới theo chiều sâu lớp nước (m)

a: Khoảng cách giữa hai rãnh tưới

b0: Chiều rộng trung bình của rãnh (m)

h: Độ sâu trữ nước của rãnh

kt: Tốc độ thấm nước trung bình trong thời gian tưới (m/s)

t: Thời gian tưới (g)

P0: chu vi ướt

P0 = b + 2 h 1 + m02b: Chiều rộng đáy rãnh (m)

m0: Độ nghiêng của mái rãnh

 : Hệ số đo tác dụng mao dẫn của đất: 1,5 - 2,5

- Rãnh kín không chứa nước

+ Thời gian tưới cho một rãnh phải tương đương với thời gian thấm hết tiêu chuẩn tưới vào rãnh, được xác định bằng công thức:

t = ( ) 1/(1 - ) (h)

K0: Tốc độ thấm nước trung bình trong thời gian tưới (m/s)

: Chỉ số giảm dần của tốc độ thấm nước, thay đổi từ 0,3 - 0,8

+ Lưu lượng tưới;

q = (m/h)

m: tiêu chuẩn tưới (m)

a: khoảng cách giữa 2 rãnh tưới (m)

l: Chiều dài rãnh tưới (m)

t: Thời gian tưới (h)

+ Vận tốc nước chảy trong rãnh tưới phải đảm bảo không gây xói mòn đất, nằm trong giới hạn 0,1 - 0,2 m/s

Có thể tính heo công thức:

V = C h (m/s) C: Hệ số lưu tốc thay đổi 20 i - 50 i

i: độ dốc rãnh

h: Độ sâu lớp nước đầu rãnh

 : Hệ số phụ thuộc vào kích thước rãnh

+ m0

 =

+ 2 1 + m02m0: Độ dốc mái rãnh

b Cách lấy nước vào dải

Tuỳ theo độ dốc dải tưới mà phân chia làm 3 cách dẫn nước tưới vào dải tưới với vị trí tháo nước khác nhau để đảm bảo nước phân phối đều trên dải tưới

- Nước được đưa vào đầu dải tưới, khi độ dốc theo chiều dọc của dải 0,002 - 0,005, nước sẽ vừa chảy vừa thấm vào đất từ đầu đến cuối dải

Hình 4: Sơ đồ tưới dải 1; - Mương tưới; 2 - Bờ;

3 - Rãnh dẫn nước; 4 - Rãnh tưới

- Khi độ dốc theo chiều dọc bé, mặt đất trên dải tưới kém bằng phẳng và có dốc theo chiều ngang dải, nước được tưới vào phía cao của chiều rộng dải theo một rãnh tưới

bố trí dọc theo dải và bờ ngăn nước

- Trên địa hình độ dốc không đáng kể, nước chảy khó khăn, để tránh tình trạng biến thành tưới ngập khi nước phải di chuyển trên dải tưới dài, thì dọc hai bên dải tưới đều có hai rãnh tưới với các cửa tháo nước vào cả hai phía

c Kỹ thuật tưới dải

Trong kỹ thuật tưới dải cần chú ý đến kích thước dải

- Chiều rộng dải phải phù hợp với chiều rộng làm việc của máy kéo và máy nông nghiệp trên đồng ruộng Mặt khác phải phù hợp với địa hình để làm sao cho độ sâu lớp nước trên chiều rộng dải không chênh lệch quá 2 - 3cm

- Chiều dài dải thay đổi tuỳ theo độ dốc của địa hình, tính thấm nước và tình trạng

bề mặt của đất; có thể từ 40 - 150m

- Vận tốc nước chảy trên phải không vượt quá 0,2m/s và lưu lượng cho 1 m chiều rộng dải tưới thay đổi từ 3 - 6 l/s

Trong điều kiện cụ thể, có thể tính toán sơ bộ các yếu tố kỹ thuật tước như sau:

- Thời gian tưới được tính theo công thức:

t = ( ) 1/ 1 - 

m: Tiêu chuẩn tưới biểu thị bằng lớp nước (m)

k0: Tốc độ thấm nước trung bình trong thời gian đầu (m/h)

: Chỉ số biểu thị sự giảm dần tốc độ thấm nước của đất

Sau khi ngừng tưới, nước còn lại trên dải tưới phải chảy xuống cuối dài thì vừa thấm hết tiêu chuẩn tưới Muốn như vậy trong thời gian tưới t, nước phải chảy một đoạn x phù hợp với phương trình sau:

m

k0

(l - x) m = U hx - (1 - x) hx (l - x) m: lượng nước phải thấm xuống đoạn (l - x) sau khi ngừng tưới đúng theo tiêu chuẩn tưới đã định

Uhx - lượng nước trữ trên đoạn x sau khi ngừng tưới với chiều sâu lớp nước ở đầu dải h (m) cuối đoạn

x = 0 và hệ số điều chỉnh U =

(1 - x) hx: lượng nước trữ trên đoạn x sau khi ngừng tưới và tiếp tục chảy xuống đoạn (l - x) Từ đó ta có giá trị của x:

x = Chiều sâu lớp nước ở đầu dải tưới được tính theo công thức:

h = (m)

q: Lượng nước chảy vào đầu dải tưới (m3/s)

c: Hệ số lưu tốc phụ thuộc vào độ dốc dải i và mức độ bằng phẳng của dải thay đổi

từ 15 i - 40 i

- Vận tốc nước chảy trên dải tưới:

V = c h (m/s)

3.2.4 Tưới phun mưa

a Khái niệm chung

Tưới phun mưa thực hiện được bằng cách dùng các thiết bị máy bơm và máy phun hút nước từ kênh mương, hồ ao phun lên thành những hạt nước giống như hạt mưa rơi xuống đất

Tưới phun mưa đạt được những ưu điểm sau:

- Có thể tưới được ở những ruộng có độ dốc tương đối lớn mà không cần san phẳng đất, hiệu suất lao động trong công tác tưới cao

- Có tác dụng tốt đối với sinh lí cây trồng vì rửa sạch bụi, hạ thấp nhiệt độ mặt lá, làm tăng cường quá trình đồng hoá của cây

- Làm ẩm đất đồng đều nhưng tiết kiệm được một nửa lượng nước tưới so với phương pháp tưới trên mặt đất

- Có thể dùng tiêu chuẩn tưới nhỏ để tưới mat trong những ngày nóng bức, làm giảm nhiệt độ và làm tăng độ ẩm không khí gần mặt đất dẫn đến giảm bớt bốc hơi bề mặt đất, tạo điều kiện thuận lợi cho sự sinh trưởng của cây trồng

- Giảm bớt diện tích xây dựng mương tưới, có thể dùng ống dẫn nước di động thay thế cho việc xây dựng hệ thống tưới trên đồng ruộng, không gây trở ngại cho cơ giới hoá trên đồng ruộng

Tưới phun mưa chỉ đạt được những ưu điểm trên khi kỹ thuật phun mưa tốt, chủ yếu là cường độ gây mưa (độ sâu lớp nước mưa rơi trong 1 đơn vị thời gian, mm/ph) và đường kính hạt mưa

- Cường độ mưa thích hợp trên đất nặng thấm nước kém là 0,1 - 0,2 mm/ph, đất thịt trung bình 0,2 - 0,3 mm/ph, đất thịt nhẹ là 0,5 - 0,8 mm/ph Cường độ mưa lớn thì độ sâu thấm nước càng giảm và sớm xuất hiện dòng chảy trên mặt đất Định mức tưới càng lớn thì cường độ mưa phải nhỏ

- Đường kính hạt mưa có ảnh hưởng đến chất lượng gây mưa Đường kính hạt mưa không nên lớn hơn 1mm và trọng lượng không quá 0,5 mg Đường kính hạt mưa lớn làm tổn thương các bộ phân non của cây, làm đất bị phân tán, rửa trôi và xuất hiện dòng chảy trên mặt đất dẫn đến tiêu chuẩn tưới phải bé, thời gian tưới phải rút ngắn lại

b Các loại máy phun và yêu cầu kỹ thuật

- Hệ thống máy phun mưa áp lực thấp (phun gần)

Máy phun mưa áp lực thấp còn gọi là máy phun gần Bộ phận chính của máy phun mưa này là một ống phun, còn gọi là cánh phun Trên cánh phun có đục lỗ để lắp các vòi

phun Có 2 kiểu vòi phun, vòi phun ly tâm và vòi phun tia

Nươc từ lỗ phun ra vòi với một áp lực nhất định, đập vào đỉnh hình chóp và bật trở lại thành những giọt mưa phân bố trên một diện tích tưới hình tròn

+ Khi dùng vòi phun ly tâm để tưới thì vòi phun bô trí cách nhau 4 - 12m trên cánh phun Vòi phun ly tâm do Liên Xô cũ sản xuất thường có lưu lượng từ 0,4 - 2 l/s với cột nước 6 - 20m, bán kính phun 5 - 10m Trong khi tưới cánh phun được lắp cố định trên ống phân phối nước Diện tích có thể tưới là một hình chữ nhật bao quanh các diện tích tưới hình tròn của các vòi phun

Thời gian t cần thiết để tưới xong tiêu chuẩn tưới ở mỗi vị trí phun mưa được xác định theo công thức

m: Tiêu chuẩn tưới biểu thị bằng lớp nước (m)

L: Chiều dài cánh gây mưa (m)

b: Chiều rộng diện tích tưới (m)

: Hệ số tiêu hao và bay hơi trong lúc mưa lấy khoảng 5 - 15% tiêu chuẩn tưới q: lưu lượng máy (1/s)

103: Hệ số quy đổi m3 l

+ Khi dùng vòi phun tia để tưới, vòi phun được bố trí tương đối dầy trên cánh phun, cách nhau từ 0,4 - 1m Đường kính của lỗ vòi phun tia 1 - 2,5 mm, phun được lưu lượng là 0,016 - 0,04 l/s Trong khi tưới cánh phun có thể quay được sang phải và trái theo một góc nhất định chung quanh trục của cánh phun Nước sẽ được tưới sang hai bên và diện tích được tưới là một hình chữ nhật dọc hai bên cánh phun Khi tưới xong vị trí này thì chuyển sang vị trí khác

Các loại máy phun mưa của Liên Xô (cũ) theo hình thức trên mang nhãn hiệu KDY Các loại máy KDY có nhược điểm là tốn nhiều công tháo lắp để di chuyển các ống dẫn nước, phân phối nước, cách phun trong khi tưới, nên năng suất tưới thấp Để khắc phục nhược điểm này, Viện nghiên cứu thuỷ lợi Matxcơva đã cải tiến thành hệ thống công

- xôn gần lưu động Vòi phun được gắn trên một dàn công - xôn, đặt trên máy kéo cùng với

103 m (1 + ) L b

q