Cấu tạo của mô hình • Nạp số liệu vào mô hình: bao gồm số liệu khí tượng, lượng nước cần ETo, thời vụ gieo trồng, hệ thống cây trồng, tính chất đất đai • Danh mục các chương trình tiêu
Trang 1Chương IX
ứng dụng tin học trong quản lý nước
9.1 Sự cần thiết xây dựng kế hoạch sử dụng nước
Nhìn chung, các hệ thống thuỷ nông phục vụ tưới tiêu trong sử dụng đất nông nghiệp ở nước ta hiện nay là kênh hở bằng đất, việc quản lý khai thác nước thường kém hiệu quả Hệ thống kênh mương và các công trình trên kênh đã xuống cấp, năng lực phục vụ tưới của các công trình giảm so với thiết kế Để nâng cao năng lực làm việc của
hệ thống và ứng dụng tiến bộ kỹ thuật mới vào sản xuất, việc xây dựng kế hoạch sử dụng tưới nước cho hệ thống bằng tin học là cần thiết nhằm:
- Giúp hệ thống tưới tưới hết được diện tích đất thiết kế ban đầu
- Phân phối nước đúng thời gian, đủ lượng nước theo yêu cầu của chế độ tưới đặt ra
- Có cơ sở đúng để thu thuỷ lợi phí, tránh tình trạng tranh chấp về tài chính khi thanh quyết toán giữa bên cung cấp nước và bên sử dụng nước
- Giúp các công ty thuỷ nông biết trước được lượng điện tiêu thụ trong một chu kỳ sản xuất, biết trước được tài chính cần chi trả, từ đó có cơ sở thu chi hợp lý để hoạt động của công ty ngày càng hiệu quả
- Thông báo trước cho các hộ sử dụng nước biết được năng lực phục vụ tưới của công ty, cũng như tài chính mà họ phải đóng góp, từ đó tạo cơ sở thuận lợi cho các hộ dùng nước sử dụng nước tưới tiết kiệm, hạ giá thành sản phẩm và giúp người sử dụng nước làm quen dần với kỹ thuật tưới tiên tiến, để từng bước áp dụng kỹ thuật này vào quản lý và điều hành hệ thống tưới ngày một hiệu quả hơn
9.2 Cấu tạo của mô hình quản lý và điều hành hệ thống tưới
9.2.1 Các thông số để tính lượng nước cần (ETc)
Việc xác định lượng nước cần cho cây trồng có thể dựa vào các thông số ETo, ETc
và ETc adj, các thông số này được thể hiện ở hình 1 và hình 1a
Trang 2+ Lượng nước bay
hơi tiêu chuẩn: ETo, giá
trị này được xác định từ
thông số khí tượng
+ Lượng nước bay
hơi nhân với hệ số cây
trồng Kc: ETc=EToìKc
+ Lượng nước bay
hơi nhân thêm với hệ số
hiệu chỉnh Ks:
ETc adj = EToìKcìKs
hoặc = ETcìKc
Hình 1 Các thông số tính ET
Trạm khí tượng tự động
Thông số khí tượng: nhiệt độ
tối cao (oC), nhiệt độ tối thấp (oC),
độ ẩm không khí (%), bức xạ mặt
trời (KPa/m2/ngày), được cập nhật
từ trạm khí tượng tự động, tốc độ
gió ở độ cao 2 m (m/giây)
Hình 1a Cách tính ETo, ETc và ETc adj
9.2.2 Các công thức để chạy mô hình
• Công thức Penman Monteith
Trang 3Ký hiệu: ETo- Lượng nước cần tính toán (mm/ngày)
Rn- Bức xạ từ bề mặt cây trồng (MJ/m2/ngày) G- Bức xạ mặt đất (MJ/m2/ngày) T- Nhiệt độ không khí trung bình ngày ở độ cao 2 m (oC)
U2- Tốc độ gió ở độ cao 2 m (m/giây)
es- áp suất hơi nước bão hoà ở độ cao 2 m (KPa)
ea- áp suất hơi nước thực (KPa)
∆- Đường cong áp suất hơi nước bão hoà (KPa/ o C) 900- Hệ số chuyển đổi
• Công thức tính lượng mưa hữu hiệu
Công thức 1:
Tổng lượng mưa ngày
nhỏ hơn 250 mm
Công thức 2:
Tổng lượng mưa ngày
lớn hơn 250 mm
Chú thích:
Peff: Lượng mưa hữu
hiệu (mm)
Ptot: Tổng lượng mưa
ngày (mm/ngày)
- Đường cong liền áp
dụng cho công thức 1
- Đường cong gạch áp
dụng cho công thức 2
9.2.3 Cấu tạo của mô hình
• Nạp số liệu vào mô hình: bao gồm số liệu khí tượng, lượng nước cần ETo, thời vụ gieo trồng, hệ thống cây trồng, tính chất đất đai
• Danh mục các chương trình tiêu chuẩn
• Các bảng biểu số liệu
• Các đồ thị liên quan
• Các lựa chọn để biểu diễn kết quả
Trang 49.3 Các bước chạy mô hình Cropwat
9.3.1 Giới thiệu chung
• Cài đặt: Đối với Windows 95 hoặc với máy có cấu hình cao hơn, sau khi đưa đĩa
vào ổ A và kích đúp vào File SETUP.EXE trên màn hình sẽ xuất hiện cửa sổ (hình 2),
đưa chuột vào OK, chương trình bắt đầu chạy, sau khi quá trình trên hoàn tất, trên màn hình tiếp tục xuất hiện cửa sổ tiếp theo (hình 3):
Hình 2 Cài đặt chương trình Hình 3 Biểu tượng của mô hình
Tiếp tục kích đúp chuột vào biểu tượng CropWat 4 Windows, cửa sổ số 3 xuất hiện (hình 4), trên màn hình xuất hiện các thư mục cần thiết để nạp số liệu vào mô hình, các thư mục này nằm ở phía trên của màn hình
Hình 4 Thư mục chính ở phía trên màn hình
• Thanh công cụ
Để nạp số liệu vào trong máy tính cần sử dụng các biểu tượng ở thanh công cụ nằm
ở phía trên cửa sổ màn hình
Hình 5 Thanh công cụ
Hình 5 diễn giải các biểu tượng ở phía trên màn hình: Input data (nhập số liệu), Scheduling (lập các biểu), Tables (các bảng sau khi tính toán), Graphs (các đồ thị), Option (các lựa chọn)
Trang 5Hình 6 Diễn giải các biểu tượng trên màn hình
9.3.2 Các tài liệu cần thiết để tính
9.3.2.1 Tính yêu cầu nước (Crop Water Requirement_CWR)
• Các tài liệu cần thiết nhập vào máy tính qua bàn phím hoặc lấy số liệu từ file cũ lưu trong máy tính, phần này sẽ sử dụng phần Inputdata
• Sử dụng công thức Penman-Monteith để tính ETo sau khi nạp xong số liệu khí tượng trung bình tháng (nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng mặt trời, tốc độ gió )
• Số liệu sử dụng vào từ bàn phím dùng Inputdata, Climate, Enter/Modify hoặc file sử dụng Inputdata, Climate, Retrieve
• Cơ cấu cây trồng Cropping Pattern, một hoặc nhiều tên file cây trồng và ngày bắt đầu gieo trồng có sẵn trong máy tính
• Số liệu mưa tháng Monthly rainfall
9.3.2.2 Lập biểu kế hoạch tưới
9.3.2.3 Các kết quả tính toán
9.3.3 Các lựa chọn chính The CropWat for Windows main menu options
Hình 7 Các file chính
File, Retrieve và File, Save cho phép lấy số liệu hoặc lưu số liệu sau khi tính toán
Trang 69.3.4 Các thực đơn chính vào số liệu_The Input data menu
Hình 8 Các thực đơn chính
9.3.5 Thực đơn biểu bảng chính_The Schedule menu
Hình 9 Thực đơn biểu bảng chính
9.3.6 Các bảng và đồ thị_The tables and Graphs menu
Bảng_Tables menu_Ví dụ vào số liệu và kết quả
Hình 10 Các bảng
Đồ thị_Graphs menu_Biểu thị ví dụ vào kết quả bằng đồ thị
Hình 11 Các đồ thị
Bảng và đồ thị nhìn thấy trên biểu t−ợng ở thanh công cụ phía trên của màn hình Biểu t−ợng cho bảng khí hậu, CWR
Biểu t−ợng cho đồ thị của chỉ tiêu khí hậu, m−a, thời vụ
Trang 79.3.7 Nạp số liệu vào mô hình
• Số liệu khí tượng
Đưa chuột vào Climate data trên màn hình sẽ xuất hiện cửa sổ (hình 12)
Hình 12 Tài liệu khí tượng trung bình tháng
Trên hình 12 có đầy đủ các thông số cần thiết: Tên nước (Country), độ cao của trạm khí tượng, tên trạm, kinh độ, vĩ độ
Số liệu khí tượng có thể vào trực tiếp từ bàn phím (Nhiệt độ tối cao, tối thấp trung bình tháng, ẩm độ không khí, tốc độ gió ở độ cao 2 m, số giờ chiếu sáng, sau khi vào số liệu tháng 1 đã kết thúc, đưa chuột vào (Next) sau đó tiếp tục vào số liệu của tháng 2, lần lượt làm đến hết tháng 12 Hoặc có thể rút số liệu từ bảng số liệu khí tượng có sẵn trong máy tính: đưa chuột vào Retrieve số liệu cũng sẽ lấp đầy bảng trên
Sau khi hoàn tất quá trình trên, đưa chuột vào OK, trên màn hình sẽ xuất hiện cửa
sổ tiếp theo (hình 13)
Hình 13 Cửa sổ màn hình sau khi tính toán
Trên hình 13 cho thấy ETo đã được tính cho tháng 1 theo công thức Penman-Monteith, ví dụ tháng 1, ETo sẽ bằng 1,64 mm/ngày
Trang 8• Tính ETo cho cả năm
Đưa chuột lên thanh công cụ có biểu tượng mặt trời và mây, màn hình sẽ xuất hiện ETo Data và kích chuột, trên màn hình sẽ xuất hiện của sổ tính ETo trung bình ngày cho cả măn từ tháng 1 đến tháng 12 Kết quả thể hiện ở hình 14 Nếu muốn huỷ bỏ kết quả tính toán sử dụng lệnh Clear All, hoặc muốn lưu kết quả trên sử dụng lệnh Save
Hình 14 Kết quả tính lượng bốc hơi trung bình ngày theo tháng
• Vào số liệu mưa
Đưa chuột nên thanh công cụ tại chỗ có biểu tượng mưa, đồng thời trên màn hình xuất hiện chữ Rainffall Data và kích chuột Màn hình máy tính xuất hiện cửa sổ tiếp theo với tên lượng mưa tháng Monthly Rainffall Data Số liệu nạp có thể theo 2 cách: Một là sử dụng bàn phím hoặc lấy số liệu từ ổ cứng của máy tính thì sử dụng lệnh Retrieve sau đó sử dụng lệnh OK trên màn hình cửa số có hai cột: Tổng lượng mưa tháng và lượng mưa hữu hiệu của tháng xuất hiện (hình 15) và đồ thị_Total and effective rainfall graph (hình 16)
Hình 15 Tổng lượng mưa tháng và lượng mưa hữu hiệu
Trang 9Hình 16 Đồ thị mưa và mưa hữu hiệu
Kết quả sau khi nhập số liệu có được bảng gồm các chỉ tiêu khí hậu và lượng nước cần_hình 17_ Climate dats Table
Hình 17 Bảng số liệu khí tượng
Một số ví dụ về đồ thị khí hậu (nhiệt độ tối cao, tối thấp, lượng nước cần) cho ở hình 18, 19
Trang 10Hình 18 Đồ thị các chỉ tiêu khí hậu (nhiệt độ tối cao, tối thấp)
Hình 19 Đồ thị lượng nước cần (ETo)
Bảng tính ETo, diện tích gieo trồng, hệ số cần nước Kc và yêu cầu tưới (hình 20) và
đồ thị về yêu cầu tưới (hình 21)
Trang 11H×nh 20 B¶ng yªu cÇu t−íi
H×nh 21 §å thÞ vÒ yªu cÇu t−íi
Chó dÉn h×nh 21:
1- L−îng n−íc cÇn ETo
2- Yªu cÇu n−íc cña c©y trång 3- Yªu cÇu t−íi
Trang 12Hình 22 Thời gian tưới
Hình 23 Đồ thị thời gian tưới
Bảng thời gian tưới, lượng nước tưới (hình 22), bảng này cho biết lượng nước cần tưới cho từng ngày Ví dụ từ ngày 8/8 đến ngày 13/8 khoảng thời gian tưới là 5 ngày, lượng nước tưới là 13,1 mm và đồ thị về thời gian cần tưới với cây cải bắp thể hiện ở hình 23
