Giáo trình thủy nông - Chương 8 pptx

Tác dụng của lớp phủ thực vật : che phủ mặt đất không cho giọt mưa tác dụng trực tiếp vào đất, các rễ cây bò lan, làm giảm tốc độ dòng chảy mặt, tạo điều kiện làm tăng lượng nước ngầm, d

CHƯƠNG 8 : CHỐNG XÓI MÒN VÀ BIỆN PHÁP THỦY LỢI MIỀN NÚI

Hiện nay ở các vùng miền núi, trung du và các tỉnh Tây Nguyên, hiện tượng xói mòn đất xãy ra rất mạnh mẽ, làm nghèo kiệt nguồn dinh dưỡng và thu hẹp dần diện tích đất canh tác và gây nên tình trạng lũ lụt, lỡ đất về mùa mưa và thiếu nước về mùa khô, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến nền kinh tế xã hội nước ta

Vì vậy cần phải có các biện pháp thủy lợi vùng đồi núi để chống xói mòn, kết hợp với các ngành khác như lâm nghiệp để vừa khôi phục lại đất canh tác, vừa cung cấp nước tưới cho cây trồng, giảm nhẹ hậu quả lũ lụt hàng năm

8.1 KHÁI NIỆM VỀ XÓI MÒN ĐẤT

Xói mòn là sự bào mòn mặt đất do mưa và các yếu tố khí hậu khác (Gió) làm cho lớp đất maöu trên mặt bị mỏng dần, đất ngày càng xấu đi, làm cho sản lượng cây trồng càng giảm diện tích đất canh tác ngày càng bị thu hẹp Theo như nghiên cứu để tạo được lớp đất mùn có chiều dày 3 đến 5

cm trong điều kiện tự nhiên thì cần mất hàng chục năm Do đó chúng ta cần ý thức và giảm đến mức tối thiểu của việc xói mòn đất

I/ Nhân tố ảnh hưởng đến xói mòn :

1/ Nhân tố tự nhiên:

a/ Địa hình:

* Diện tích canh tác vùng đồi núi là những nơi có độ dốc lớn nên tốc độ dòng chảy mặt lớn,

do đó xói mòn xảy ra râtú nghiêm trọng ( Độ dốc càng lớn lượng xói mòn càng nhiều) Theo 1 tài liệu thực nghiệm trong cùng một vùng (lượng mưa năm và các yếu tố khí hậu khác giống nhau, nếu độ dốc mặt đất thay đổi thì lượng xói mòn cũng thay đổi )

* Dốc càng dài thì lượng xói mòn càng nhiều Trong một vùng nếu chiều dài dốc lớn thì lượng xói mòn sẽ tăng

'

31 26°

12 ÷ 25

25 ÷ 50

50 ÷ 75

152

217

286

1 1,42 1,86

b/ Khí tượng :

Mưa : Ảnh hưởng đến xói mòn nhiều nhất : (Lượng mưa, cường độ mưa, phân bố mưa) đều ảnh hưởng đến lượng xói mòn Lượng mưa từ tháng 7 ÷ 11 chiếm 80% lượng mưa toàn năm thì lượng xói mòn từ tháng 7 ÷ 11 chiếm 97% lượng xói mòn toàn năm

c/ Thổ nhưỡng : Do kết cấu của đất, nếu thành phần của đất có nhiều hạt nhẹ, hệ số rổng lớn thì lượng xói mòn sẽ lớn

0,05

0,15

0,30

6

105

228

1 18,4

38

0,18 34,2 141,9

1

185

790

d/ Lớp phủ thực vật : Lớp phủ thực vật là một yếu tố cơ bản để chống xói mòn Tác dụng của lớp phủ thực vật : che phủ mặt đất không cho giọt mưa tác dụng trực tiếp vào đất, các rễ cây bò lan, làm giảm tốc độ dòng chảy mặt, tạo điều kiện làm tăng lượng nước ngầm, do đó hạn chế được xói mòn, các rễ cây còn làm cho kết cấu đất thêm chặt Hiện nay do tốc độ phát triễn đô thị hoá và chặt phá rừng bừa bãi đã làm giảm đi rất nhiều diện tích che phủ bề mặt

2/ Nhân tố xã hội:

-Hiện nay phá rừng lấy gổ diễn ra trên phạm vi cả nước và tập rung ở các khu rừng già, rừng nguyên sinh, hàng năm có đến hàng ngàn hecta rừng bị chặt phá

-Người dân đốt rừng làm rẫy vẫn còn là một tập tục khó bị xoá bỏ, cùng theo đó là sự bùng nổ và mất cân đối do sự di dân tự do ở vùng tây nguyên dẫn đến thiếu đất canh tác dẫn đến chặt đốt phá rừng làm rẫy

b/ Không có phương pháp khai thác rừng hợp lý:

-Diện tích rừng khai thác chưa cân bằng với diện tích rừng trồng tái sinh

-Khai thác rừng làm mất cân bằng sinh thái của hệ rừng

c/ Không có phương thức canh tác hợp lý, canh tác không đúng kỹ thuật:

-Phương pháp và kỹ thuật canh tác trên đất dốc vẫn còn hạn chế

-Người dân còn quen với canh tác lúa rẫy

II Tác hại của xói mòn

- Xói mòn làm mất diện tích trồng trọt

- Phá hoại độ phì của đất làm sản lượng cây trồng bị giảm xuống một cách rõ rệt

- Sinh ra lũ lụt hạn hán ( Không giữ được nước ở đầu nguồn)

- Làm cho các công trình thủy lợi bị hư hỏng ( do xói mòn lượng phù sa trong các sông mới tăng, bồi lấp các công trình thủy lợi làm giảm hay mất tác dụng của các công trình đó)

- Các công trình giao thông bị hư hỏng

8.2 CHỐNG XÓI MÒN ĐẤT BẰNG BIỆN PHÁP CÔNG TRÌNH THỦY LỢI

Công trình thủy lợi có tác dụng giữ nước và giữ đất, bởi thế dùng biện pháp công trình thủy lợi để chống xói mòn là việc rất cần thiết

I/ Công trình trữ nước

1/ Ao núi : Là công trình tập trung nước, không cho dòng chảy tự do gây xói lở mặt đất, làm giảm sức nước góp phần ngăn chặn lũ đồng thời trữ nước để chống hạn

Ao núi gồm ba bộ phận chính : Lòng ao, đập ngăn nước và cửa ra vào

Ao núi nên bố trí ở nơi thấp nhưng cao hơn mặt ruộng để có thể tưới tự chảy được Ao núi gồm: a) Ao núi bên đường : Để bảo vệ đường giao thông khỏi bị nước phá và làm ngập

b) Ao núi đầu khe : Ở gần đầu khe núi để ngăn nước núi bảo vệ đầu nguồn

c) Ao núi bên sườn dốc : Ở sườn dốc tuy đã có biện pháp giữ nước nhưng vì khả năng giữ nước nhỏ, nên không thể ngăn trữ hết dòng chảy, do đó cần làm thêm ao núi để chứa nước

Ao núi

2/ Hệ thống thủy lợi liên hồ : Là hệ thống có đường kênh vòng quanh núi nối liền các ao hồ lại với nhau, kênh có tác dụng ngăn dòng hứng nước, làm yếu dòng chảy đồng thời dẫn nước từ ao hồ thừa sang ao hồ thiếu nước để sử dụng khi cần thiết, tránh được hiện tượng xói mòn và tiết kiệm nước tưới

Kênh tưới

Kênh ngăn dòng

II Công trình ngăn nước :

- Đập đất : Thường được làm ở cửa các khe núi, khe suối hay sườn núi thưa cây đã bị xói lở thành khe rãnh Đập có tác dụng ngăn nước mưa, cát, phòng xói lở, ổn định khe rãnh , tạo điều kiện

+ Đập đá xây khan : thường xây ở lòng khe bằng đất

+ Đập rọ đá : thường làm ở khe đất bùn, phù sa tương đối nhiều, khó dọn móng

ĐẬP ĐÁ XÂY

- Đập đất bó cây : thường làm ở các suối khe có độ đốc nhỏ, lượng nước lũ kém

- Đập bổi: Đập được làm bằng bê tông hoặc bê tông cốt thép, thường dùng để kết hợp lấy nước tưới hoặc cấp nước sinh hoạt

III Công trình bảo vệ đầu khe

Bảo vệ đầu khe là ngăn dòng nước không cho chảy tập trung xuống khe, làm đầu khe ổn

định, tránh tình trạng xói lở nghiêm trọng Có ba hình thức sau đây:

*Rãnh ngăn dòng : trường hợp nước chảy xuống khe không nhiều

*Tường ngăn dòng : đắp tường ngăn dòng cắt ngang dòng chảy, không cho khe tiếp tục lở *Rãnh tiêu nước : Khi lượng nước chảy về đầu khe quá lớn, không có khả năng trữ hết nước và không có yêu cầu dùng nước Đắp đất thành bờ ngăn dòng ở trên bờ khe, bảo vệ khe, dẫn nước đến địa điểm tập trung rồi tháo đi bằng rãnh tiêu

H

(2-3)H Rãnh ngăn dòng

IV Công trình chống sạt lở :

Hiện tượng sạt lở xảy ra ở những bờ khe, sườn núi có độ dốc lớn, do tác dụng xâm thực của

nước phá vỡ điều kiện cân bằng của đất

Để bảo vệ chân núi và sườn núi, dùng cácbiện pháp :

-Tường chống xói lở : Ở các chân núi bị sạt lở cần xây những tường chắn để giữ bùn cát lại làm cho chân núi dần dần được bồi, dốc núi trở nên ổn định Thường áp dụng cho mái Taluy dương ở tuyến đường Hồ Chí Minh

-Đào rãnh ngăn dòng: Để giảm bớt dòng chảy trên vách núi, đào rãnh phía trên dốc để ngăn dòng chảy, dùng đất sét bịt kín các khe nứt, không cho nước chảy ngầm xuống làm lở vách núi -Rãnh ngăn dòng nước ngầm: mực nước ngầm của sườn dốc cao , đặt ống ngầm để hạ thấp nước ngầm, tăng ổn định cho sườn dốc tránh được sạt lở

V Ruộng bậc thang :

1/ Tác dụng ruộng bậc thang :

Cải tạo sườn dốc thành ruộng bậc thang là biện pháp công trình quan trọng để cải tạo địa hình, có tác dụng chống xói mòn tốt tăng thêm diện tích trồng trọt.Khi trời mưa ruộng bậc thang có tác dụng làm chậm dòng chảy, giữ được đất, giữ được màu do đó làm tăng sản lượng cây trồng Kích thước ruộng bậc thang chủ yếu phụ thuộc vào độ dốc và chiều dày của tầng đất trồng trọt

2/ Phương pháp làm ruộng bậc thang :

* Sườn dốc tương đối thoải (< 7°) : Đắp bờ dọc theo đường đồng mức để cải tạo những thửa ruộng nghiêng, đất ở phía cao thửa ruộng sẽ trôi dần về phía thấp làm cho mặt ruộng bằng dần

* Nếu đất tương đối nặng, vùng mưa lớn thì phải đắp bờ chéo với đường đồng mức thành một góc nhất định để hình thành phía dưới thấp của ruộng thành một rãnh tiêu nước nối với mương tiêu *Nếu độ dốc tương đối lớn và ít nhân lực thì có thể làm dần hàng năm Bờ ruộng đắp dọc theo đường đồng mức, bờ phải đủ cao để chứa được lượng dòng chảy của một lần mưa lớn nhất trong một năm và lượng xói mòn lớn nhất trong phạm vi của ruộng Lượng bùn cát do xói mòn từ trên cao xuống bồi dần ở chỗ thấp làm cho mặt ruộng bằng dần Sau một năm bồi, tôn cao mặt ruộng để tiếp tục bồi, năm sau cứ như thế dần dần hình thành ruộng bậc thang

8.3 : CHỐNG XÓI MÒN BẰNG BIỆN PHÁP NÔNG NGHIỆP VÀ LÂM NGHIỆP

I/ Chống xói mòn bằng biện pháp nông nghiệp:

1/ Trồng dày một cách hợp lý:

Trồng dày để có thể tăng thêm lớp che phủ thực vật, giảm bớt lực xung kích của hạt mưa, giữ được độ ẩm của đất, nâng cao năng suất cây trồng Thí nghiệp trồng ngô trên đất có độ dốc 10°

10° 9700

8350

6950

139

152

166

17,5 19,2 22,8 2/ Canh tác theo chiều ngang:

Tức cấy bừa, đánh luống trồng trọt theo đường đồng mức, có tác dụng ngăn dòng chảy, giảm xói lở mặt đất, giữ được màu và độ ẩm cho đất

3/ Caöy sâu :

Tăng diện tích thoát nước, giảm dòng chảy mặt

4/ Trồng xen băng:

Xen các cây trồng dày với các cây trồng thưa hay cây có tán với cây bò lan

5/Xen canh gối vụ:

Xen canh : Trồng xen kẽ với nhau

Gối vụ : Trồng các cây có thời vụ khác nhau, có thời gian thu hoạch khác nhau trên cùng một diện tích

Như trồng ngô : Trước khi ngô sắp thu hoạch trồng đậu để đất luôn luôn được che phủ chống được xung kích của hạt mưa giảm xói mòn mặt đất

6/ Luân canh hợp lý :

Giữa cây rễ nông và cây rễ sâu, giữa cây phàm ăn và cây không phàm ăn để tận dụng được chất dinh dưỡng cho nhau, khôi phục lại độ phì của đất làm cho đất được tơi xốp, chống được xói mòn

7/ Trồng cỏ :

Vừa có thể giữ được đất, giữ được nước chống xói mòn tốt, làm ổn định mái đất chống xạc lở, có khả năng khôi phục lại độ phì của đất làm thức ăn cho gia súc

II Biện pháp lâm nghiệp:

Trồng và bảo vệ rừng là biện pháp tích cực chống xói mòn Theo các số liệu thực nghiệm khoảng 13 ÷ 14% lượng nước mưa đọng lại trên cây rừng, có thể 50% lượng mưa thấm vào đất do đó trồng rừng giảm được một lượng đáng kể của dòng chảy mặt và giảm được lượng xói mòn

1.Trồng rừng và bảo vệ rừng ở chóp đồi

2.Trồng rừng và bảo vệ rừng trên sườn dốc

4.Trồng rừng và bảo vệ rừng ở đầu nguồn

5.Trồng rừng ở trên đồi trọc để khôi phục lại lớp phủ thực vật

6.Trồng rừng và bảo vệ rừng ở lưu vực hồ chứa để giảm bớt lượng phù sa vào hồ, làm chậm tốc độ bồi lắng phù sa, kéo dài tuổi thọ công trình

7.Trồng rừng ven sông, dọc bờ sông, ven đường

8.Trồng rừng để chống cát

8.4 KHÁI NIỆM VỀ HỆ THỐNG THỦY LỢI MIỀN NÚI ( HỆ THỐNG LIÊN HỒ ) I/ Đặc điểm vùng núi:

-Lượng nước phân phối không đồng đều trong không gian : nơi rất nhiều, nơi rất ít

-Lượng nước phân phối không đồng đều theo thời gian : lưu lượng về mùa lũ và mùa kiệt chênh lệch nhau rất lớn

-Địa hình phức tạp, khó bố trí công trình thủy lợi

-Độ dốc cao nên bố trí các công trình tiêu nước có những thuận lợi nhưng nếu không có qui hoạch các công trình tiêu nước một cách hoàn chỉnh thì sẽ dẫn đến xói mòn đất nghiêm trọng

Các nguồn nước miền núi :

- Các sông hồ lớn ở đầu nguồn

- Các khe suối hay các hồ chứa nhỏ trên các khe suối đó

- Các ao núi trong vùng

- Ngoài ra còn có thể lợi dụng nước ngầm rỉ ra từ chân núi hoặc các giếng

II/ Khái niệm về hệ thống thủy lợi :

Hệ thống thủy lợi thường dùng là hệ thống thủy lợi liên hồ bằng cách đào kênh mương nối liền với tất cả các nguồn nước lớn nhỏ trong vùng lại để điều tiết bổ sung, hỗ trợ nhau trong hệ thống liên hồ

- Hồ chứa có nhiệm vụ :

- Đường kênh có nhiệm vụ:

III/ Đặc điểm hệ thống liên hồ :

b Có khả năng đưa nước lên cao để mở rộng diện tích trồng trọt, phục vụ sinh hoạt

c Nâng cao hiệu quả các công trình trữ nước vì thông qua việc chuyển nước từ nơi này sang nơi khác, các công trình trữ nước có thể trữ nưóc nhiều lần

d Nguồn nước địa phương được dùng vào các thời gian dùng nước khẩn trương nên viếc sử dụng nước sẽ hợp lý, thời gian chuyển nước của kênh sẽ kéo dài, nưóc không tập trung nên tiết diện kênh nhỏ Ngoài ra hệ thống kếnh mương thường đi theo sườn dốc có tác dụng chống xói mòn như mương quanh đồi

IV/ Cấu tạo hệ thống liên hồ : Gồm các thành phần

Hồ chứa 1

Ao hồ địa phương

Hồ chứa 3

Hồ chứa 2

- Hệ thống tưới : Là phạm vi phục vụ của hệ thống liên hồ

- Công trình đầu mối của hệ thống :

+ Hồ chưá chính : Xây dựng ở đầu nguồn cung cấp nước tưới thường xuyên cho hệ thống + Cống và kênh chính

-Hồ chứa phụ :Tùy theo địa hình, xây dựng trên tuyến kênh chính bổ sung nước

-Vùng tưới (Khu tưới) : là phạm vi phục vụ của kênh nhánh

- Các công trình của vùng tưới:

+ Ao địa phương : cung cấp nước cho khu tưới trong thời kỳ dùng nước khẩn trương

+ Kênh nhánh

+ Các công trình trên kênh

8.5 TÍNH TOÁN THỦY LƠI HỆ THỐNG LIÊN HỒ

Mục đích : Dựa trên cơ sở tận dụng mọi nguồn nước địa phương (ao, hồ ) xác định vị trí và

qui mô kích thước của các công trình trữ nước và dẫn nước

Nội dung : Nội dung chủ yếu của tính toán thủy lợi hệ thống liên hồ là tính toán điều tiết

dòng chảy, xác định tham số của các công trình : Vhồ chưa chính ,Vhồ phụ , Vhồ địa phương

(Tính toán điều tiết dòng chảy là xác định tổng dung tích cần điều tiết để tưới gồm dung tích của hồ chứa đầu hệ thống và các hồ chứa nhỏ khác trong khu tưới, thường chỉ là tính toán điều tiết mùa)

I/ Tính toán dung tích hồ địa phương :

Ao hồ địa phương nằm trong phạm vi kênh nhánh phụ trách, dung tích của các ao hồ phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, địa chất, thủy văn, địa hình nên tính toán phức tạp, nếu không có đủ tài liệu ta có thể xác định theo phương pháp đơn giản sau:

1/ Tính toán dung tích ao hồ điạ phương :

Tổng lượng nước đến trong khu vực được xác định theo công thức sau :

Trong đó :

P : Tổng lượng mưa thiết kế (mm)

F : Tổng diện tích lưu vực của các ao hồ địa phương

α : Hệ số dòng chảy

η : Hệ số cung cấp nước của ao hồ

Thực tế trong khu tưới có rất nhiều ao hồ, do đó việc xác định đầy đủ tổng diện tích tập trung nước của tất cả các ao hồ khó khăn nên thường tìm một khu vực điển hình trong khu tưới tiến hành điều tra đo đạc, tính toán khu đó rồi dùng phương pháp suy rộng để xác đình tổng diện tích hứng nước F = F0.ω

F0 : Diện tích hứng nước bình quân của ao hồ đã có hoặc đã có trong quy hoạch(m3/ha)

ω : Diện tích trồng trọt của toàn bộ khu tưới

2/ Tính tổng lượng nước đến theo dung tích ao hồ đã có hoặc sẽ có trong quy hoạch:

Hay W = n.V0.ω (m3)

trồng trọt (m3/ha)

3/ Tính tổng lượng nước đến theo khả năng tưới của ao hồ : W = ω.m.t

t : Số ngày tưới bình quân của tất cả ao hồ trong vùng (ngày)

m : Mức tưới cho môt ha trong một ngày (m3/ha-ngày)

II/ Xác định dung tích hồ chứa chính và phụ trong hệ thống :

1/ Nguyên tắc khai thác và điều phối nước :

a/ Trên cơ sở điều trữ và lợi dụng hết dòng chảy địa phương, tiến hành điều dẫn nước ở các lưu vực khai thác tới để mở rộng diện tích tưới

b/ Khi tính toán cần thỏa mãn các yêu cầu lợi dụng tổng hợp và việc phân phối điều dẫn nước cần tuân theo 1 số nguyên tắc nhất định sau :

với thời kỳ dùng nước căng thẳng nhất Nếu không đủ mới điều dẫn lượng nước của các ao hồ vừa và

* Thời kỳ dùng nước không căng thẳng thì dùng lượng của các hồ lớn và vừa Lượng nước dẫn đến có thể dùng để tưới ngay hay dùng để trữ vào các hồ địa phương để dùng cho các thời kỳ sau

2/ Các bước tính toán :

Trên cơ sở các nguyên tắc đã nêu trên, tiến hành tính toán theo các bước cũ thể như sau : a/ Căn cứ vào địa hình và phương án cung cấp nước tiến hành phân khu tưới, thống kê diện tích tưới, lượng nước dùng, dung tích các ao hồ hiện có Đồng thời cần có dự kiến rõ về sự phân công phụ trách cung cấp nước của các hồ chứa vừa và lớn đối với các phân khu đó

b/ Vẽ đường nước dùng của các phân khu (Trong thời kỳ dùng nước căng thẳng đã trữ đi lượng nước do các ao hồ địa phương cung cấp) từ đó xác đình lượng nước thiếu trong vùng do kênh nhánh phụ trách)

c/ Trên cơ sở địa hình ta xác định dung tích giới hạn của các hồ chứa vừa và lớn

d/ Tính toán điều tiết để xác định dung tích hồ :

Vcần > Vgiới hạn : Điều tiết theo Vgiới hạn , phần thiếu để nơi khác cung cấp

Vcần < Vgiới hạn : Điều tiết theo Vcần

Trong trường hợp cần thỏa mãn các yêu cầu lợi dụng tổng hợp (tưới, phát điện, cung cấp nước cho công nghiệp, dân sinh ) cần có biện pháp điều hòa các yêu cầu dùng nước của các ngành trong tính toán điều phối nước