Đồ án quy hoạch thủy lợi

ĐỀ TÀI QUY HOẠCH THỦY LỢI KHU BÌNH MINH A. TÀI LIỆU TÍNH TOÁN. I. Tình hình chung. 1. Điều kiện tự nhiên. a) Vị trí địa lý. Khu vực Bình Minh là một vùng thuộc trung du Bắc Bộ Phía Bắc và Tây Bắc giáp dãy núi Chư Pây Phía Đông giáp quốc lộ số 3 Phía Nam và Tây Nam giáp sông Bình Lương b) Địa hình khu vực. Căn cứ vào bản đồ địa hình khu vực đã cho sinh viên phân tich các mặt như:cao độ lớn nhất, cao độ nhỏ nhất, cao độ trung bình về hướng dốc, về tính chất địa hình… c) Tình hình khí hậu . + Nhiệt độ: Khu vực Bình minh thuộc vùng khí hậu tương đối ấm áp, theo tài liệu quan trắc nhiều năm: Nhiệt độ trung bình nhiều năm: 240 C Nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất: 280 C Nhiệt độ trung bình tháng lạnh nhât: 210 C

ĐỀ TÀI QUY HOẠCH THỦY LỢI KHU BÌNH MINH

A TÀI LIỆU TÍNH TOÁN.

I Tình hình chung.

1 Điều kiện tự nhiên.

a) Vị trí địa lý

- Khu vực Bình Minh là một vùng thuộc trung du Bắc Bộ

- Phía Bắc và Tây Bắc giáp dãy núi Chư Pây

- Phía Đông giáp quốc lộ số 3

- Phía Nam và Tây Nam giáp sông Bình Lương

b) Địa hình khu vực.

Căn cứ vào bản đồ địa hình khu vực đã cho sinh viên phân tich các mặtnhư:cao độ lớn nhất, cao độ nhỏ nhất, cao độ trung bình về hướng dốc, về tínhchất địa hình…

+ Mưa

Khu vực Bình Minh mang tính chất mưa của vùng đồng bằng và trung duBắc Bộ, lượng mưa hàng năm tương đối lớn nhưng phân bố không đều theo cáctháng trong năm

Lượng mưa trung bình nhiều năm là: 1.700mm lượng mưa tập ttrung từtháng 6 đến tháng 10 chiếm khoảng 80% lượng mưa cả năm, từ tháng 11 đếntháng 5 mưa rất ít nên thường gây ra hạn hán nghiêm trọng trong thời gian này

+ Gió, bão

Khu vực Bình Minh chịu ảnh hưởng của gió mùa, gió Đông Nam về mùa

hạ thường gây ra mưa nhiều, gió Đông Bắc về mùa đông mang theo khí lạnhnên có ảnh hưởng phần nào đến sự sinh trưởng của cây trồng

Bão thường xuất hiện từ tháng 6 đến tháng 9 ,cấp gió có khi tới cấp 9,cấp

10 gây ra nhiều thiệt hại về mùa màng và các mặt khác của nền kinh tế trongkhu vực

+ Ánh sáng

Khu vực Bình Minh nằm vào vùng Chí tuyến Bắc cho nên độ dài ban ngày

so với độ dài ban đêm chia ra làm hai mùa rõ rệt

Mùa hè độ dài ban ngày dài hơn độ dài ban đêm, số giờ chiếu sáng trungbình từ 5 đến 6 giờ

Mùa đông độ dài ban ngày ngắn hơn độ dài ban đêm, số giờ chiếu sángtrung bình ngày từ 4 đến 5 giờ

Tổng số giờ chiếu sáng trung bình nhiều năm của khu vực là 1.600 giờ

+ Độ ẩm tương đối

Độ ẩm trung bình nhiều năm trong khu vực là 80% Độ ẩm lớn nhấtthường tập trung vào các tháng 8,9,10.Độ ẩm trung bình tháng có thể lên tới86%.Độ ẩm thấp nhất vào tháng 11, 12, 1, độ ẩm trung bình tháng có xuống tới78%

d) Tình hình thủy văn sông ngòi

Sông Bình Lương chạy từ Tây sang Đông ở phía Nam khu vực có lưulượng dồi dào nhưng mực nước sông về mùa lũ cũng như mùa kiệt đều thấp hơncao trình mặt ruộng trong khu vực

Chất lượng nước sông tố, có lượng phù sa đáng kể (0,8kg/m3) và độ thôthủy lực trung bình w=1,4mm/s

Ngoài sông Bình Lương ở phía Nam ,trong khu vực còn có hai con suối bắtnguồn từ dãy núi Chư Pây (Suối Thanh Lê và Suối Ngoc Sa) đổ vào sông BìnhLương Các suối này mùa kiệt có lưu lượng không đáng kể nên không dùng nólàm nguồn nước tưới trong khu vực được

e) Tình hình thổ nhưỡng, địa chất thủy văn.

+ Tình hình thổ nhưỡng.

Đất đai trong khu vực thuộc loại đất thịt nhẹ, độ dày lớp đấtcanh táckhoảng 30cm ,độ pH khoảng từ 6.5-7.0

+ Tình hình địa chất thủy văn.

Chất lượng nước ngầm tương đối tốt,độ khoáng hóa tương đối thấp.Chiềusâu mực nước ngầm

+ Bình quân diện tích canh tác: ha/1 người

+ Bình quân diện tích canh tác: ha/1 lao động

Khu vực Bình Minh gồm 6 xã: Bình Tân, Bình Hải, Bình Sơn, Bình Dương,Bình Đại và Bình Hà Hiện nay các xã trong khu vực đã thành lập 6 hợp tác xãvới quy mô toàn xã.

- Phương hướng phát triển sản xuất năm tới: đưa sản xuất nông nghiệp tiếnlên một cách vững chắc để cải thiện đời sống nhân dân Một năm sẻ đưa toàn bộdiện tích có khả năng canh tác trong vùng lên gieo cấy hai vụ lúa với năng suấtcao

- Để có thể đảm bảo được phương hướng sản suất cho khu vực như đã đề ranên công tác trọng tâm trước mắt của khu vực là phải tiến hành quy hoạch thuỷlợi cho khu vực trên cơ sở đã vạch ra xây dựng hoàn chỉnh các hệ thống thuỷnông đảm bảo nhu câu tưới ,tiêu cho cây trồng

II Những tài liệu cho trước phục vụ tính toán

+ Tài liệu về khí hậu

1 Tài liệu về bốc hơi Bảng 1

2 Tài liệu về mưa

- Phân phối về mưa vụ thiết kế P=75% (bảng 2)

- Lượng mưa 7 ngày max với P =10%(bảng 3)

3 Tài liệu nhiệt độ không khí tháng trung bình nhiều năm :Bảng 4

4 Số giờ nắng tổng cộng trung bình tháng nhiều năm :Bảng 5

5 Tốc độ gió bình quân tháng,năm: Bảng 6

6 Số giờ nắng tổng cộng trung bình tháng nhiều năm: Bảng 7

+ Tài liệu về địa hình.

Bản đồ về địa hình khu vự tỷ lệ 1/25.000 khu vực Bình Minh

+ Tài liệu về thổ nhưỡng, địa chất thuỷ văn.

1 Tài liệu về thổ nhưỡng

a thành phần cơ giớ đất canh tác trong khu vực thuộc loại đất thịt nhẹ

b Chiều dày của lớp đát màu :30cm

c Độ pH =6.5 – 7.0

d Các chỉ tiêu cơ lý (bảng 9)

2 Tài liệu về địa chất thuỷ văn.

a Chiều sâu mực nước ngầm

- vụ chiêm :H = 80 cm

- vụ mùa : H = 60 cm

b Chất lượng nước ngầm : Tốt không gây tác hại cho cây

Bảng 1: Lượng bốc hơi ngày thiết kế đơn vị (mm)

1 4.4 3.7 4.6 1.5 2.4 6.4 5.0 3.1 4.2 1.2 3.5 3.5

Bảng 3: Lượng mưa 7 ngày max ứng với tần suất thiết kế P = 10%

+ Vĩ độ vùng tưới : 21°45

Bảng 9: Các chỉ tiêu cơ lý của đất

IV Tài liệu về thủy văn.

1 Tài liệu về mực nước sông Bình Lương

Về mùa lũ cũng như về mùa kiệt cao trình mực nước sông đều thấp hơn cao trình của đất đai trong khu vực canh tác nên có thể giải quyết vấn đề tiêu tự chảy cho khu vực được

2 Tài liệu về lưu lượng và chất lượng nước.

- Về mùa kiệt lưu lượng sông Bình Lương vẫn phong phú có thể đáp ứng nhu cầu về nước tưới cho khu vực

- Hàm lượng phù sa trung bình nhiều năm của sông Bình Lương = 0.8kg/

m 3

- Độ thô thủy lực trung bình của bùn cát w = 1,4mm/s

Bảng 10: Quan hệ mưa và hệ số dòng chảy

V Tài liệu về nông nghiệp.

1 Tỷ lệ diện tích các loại cây trồng.

Bảng 11: Thống kê tỷ lệ diện tích các loại cây trồngLoại cây trồng Lúa mùa Lúa chiêm Ngô (vụ chiêm)

2 Các tài liệu về lúa chiêm.

a Hình thức canh tác: Làm ải, gieo cấy tuần tự Thời gian ngâm ruộng Tn =

3 ngày, Thời gian gieo cấy Tg = 29 ngày.

b Thời vụ và công thức lúa chiêm

Thời đoạn sinh trưởng Từ

ngày

Đến ngày

Số ngày Công thức tưới

Hệ số Kc

3 Các tài liệu về lúa vụ mùa.

c Hình thức canh tác: Làm dầm và gieo cấy đồng thời

Bảng 14: Thời vụ - Công thức tưới vụ mùa.

Thời đoạn sinh trưởng ngàyTừ Đến ngày ngàySố Công thức tưới Hệ sốKc

I Xác định hệ số tưới cho toàn hệ thống.

1 Tính toán chế độ tưới cho các loại cây trồng.

a) Đặc điểm canh tác

Chế độ canh tác của lúa vụ mùa là chế độ làm dầm (không có thời đoạnhao nước do ngấm bảo hòa mà chỉ có quá trình hao nước do ngấm ổn định vàhao nước do bốc hơi mặt ruộng ),hình thức gieo cấy đồng thời

b) Phương pháp tính toán

Đáng tin cậy để Cơ sở truyền thống và xác định chế độ tưới cho cây trồng

là phương trình cân bằng nước mặt ruộng khoa học:

∆V + ∆W = (P + N + G + A) – (E + S + R)

Trong đó:

∆V - chênh lệch nước mặt trong thời gian nghiên cứu

∆W -chênh lệch nước dưới đất trong thời gian nghiên cứu

P - lượng mưa trong thời gian nghiên cứu

N - lượng nước mặt chảy trên vùng nghiên cứu từ vùng lân cận

G - lượng nước ngầm bổ sung vào vùng trên mực nước ngầm

A - lượng ngậm nước trong đất

E - lượng bốc hơi trong thời gian nghiên cứu

S - lượng nước mặt chảy ra khỏi vùng nghiên cứu

R - lượng nước chảy xuống tầng sâu bổ sung vào mực nước ngầm

Gọi m là mức tưới mỗi lần, ta có:

m = (E + ∆V + ∆W + S + R) – (P + N + G + A)

Từ phương trình này ta thấy: Lượng nước tiêu hao chính là lượng bốc hơi mặtruộng E, bao gồm lượng bốc hơi nước qua thân, lá cây, do bộ rễ hút lên và bốchơi nước khoảng trống giữa cây trồng Để tính chế độ tưới cho lúa và cây trồngcạn, lượng bốc hơi mặt ruộng là thành phần có ảnh hưởng lớn đến mức tưới Do

đó trước hết ta đi xác định thành phần này

+ Xác định lượng bốc hơi mặt ruộng ET c

- Lượng bốc hơi mặt ruộng bao gồm:

+ Lượng hơi khoảng trống

+ Lượng nước do cây trồng hút lên

- Lượng bốc hơi mặt ruộng thực tế đối với cây trồng được xác định theo công thức tổng quát : ETc= ET0.Kc

Trong đó :

ETc : Lượng bốc hơi mặt ruộng thực tế theo thời gian tính toán (mm)

ET0 : Lượng bốc hơi tiềm năng (bốc hơi chuẩn ) (mm)

Kc : Hệ số cây trồng hay hệ số sinh lý của cây trồng

+ Tính ET 0 theo phương phápPenman như sau:

- hệ số phản xạ bề mặt diện tích trồng trọt,theo FAO thì =0,25;

t – nhiệt độ bình quân ngày;

f(ed) – hàm hiệu chỉnh về áp suất khí quyển :

Hr – độ ẩm tương đối trung bình của không khí (%);

C – hệ số hiệu chỉnh về sự bù trừ của tốc độ gió ban ngày và ban đêm cũng như

sự biến đổi của bức xạ mặt trời và độ ẩm tương đối lớn nhất của không khí, tratheo bảng 3.6

f(v) – hàm hiệu chỉnh về tốc độ gió:

f(v) = 0,35(1+0,54v2)

v2 – tốc độ gió ở độ cao 2 m, khi độ cao khác 2m phải hiệu chỉnh Do đó khi

tính toán sử dụng hệ thức v2 = vh

vh – tốc độ gió ở độ cao h (m/s);Chọn độ cao khu tưới là 885 m

Với các tài liệu khí tượng đầu bài đã cho, lập bảng tính ET0 theo công thức

Penman ta được kết quả như trong bảng sau

TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ TƯỚI, CHẾ ĐỘ TIÊU CHO CÁC LOẠI CÂY

Bảng tính toán Eto lượng bốc hơi mặt ruộng.

A) Tính toán chế độ tưới cho lúa.

+ Tinh toán chế độ tưới cho lúa mùa theo phương pháp gieo cấy tuần tự.

a Đặc điểm canh tác.

Đặc điểm canh tác của lúa vụ mùa là chế độ làm dầm (không có thời đoạn

hao nước do ngấm bão hòa mà chỉ có thời đoạn hao nước do ngấm ổn định và

hao nước do bốc hơi mặt ruộng ),hình thức gieo cấy đồng thời

hci : lớp nước mặt ruộng cuối thời đoạn tính toán(mm)

h0i: lớp nước mặt ruộng đầu thời đoạn tính toán thường tính theo

ngày(mm)

∑mi : Lượng nước tưới trong thời đoạn tính toán (mm)

∑Poi : Lượng nước mưa trong thời đoạn tính toán (mm)

∑Ki Lượng nước ngấm xuống đất trong thời đoạn tính toán(mm/ngày)

∑ETci : Lượng bốc hơi mặt ruộng trong thời đoạn tính toán(mm/ngày)

∑Ci : Lượng nước tháo đi trong thời đoạn tính toán.Khi lớp nước mặtruộng lớn hơn độ sâu lớp nước cho phép phải tháo đi,do đó ∑Ci =hi - amaxi

Điều kiện ràng buộc của phương trình (2.2):

amini ≤ hci ≤amaxi

Để giải đúng dần phương trình (2.2) , ta dùng phương pháp lập bảng

Với các đại lượng đã biết ta giả thiết một giá trị mức tưới m sau đó sử dụngphương trình cân bằng nước tính được lớp nước mặt ruộng cuối thời đoạn.Sosánh lớp nước này với công thức tưới(điều kiện ràng buộc của phươngtrình),nếu thỏa mãn điều kiện thì m giả thiết là phù hợp,nếu không phải giả thiếtlại,cụ thể như sau

-Nếu với m giả thiết tính ra được hc< amin thì giả thiết lại bằng cách tăng mlên và xác định lại hc cho đến khi thỏa mãn amini ≤ hci ≤amaxi

-Nếu với m giả thiết tính ra được hc> amax thì giả thiết lại bằng cách giảm mxuống và xác định lại hc cho đến khi thỏa mãn amini ≤ hci ≤amaxi

Trong trường hợp nếu mưa quá lớn, không phải tưới (m=0) thì phải tháobớt lượng nước mưa đi ,chỉ để lại trên ruộng một lớp nước đúng bằng amax ,lượng nước tháo đi bằng lượng nước tính được khi chưa tháo trừ đi lượng nướclớn nhất cho phép amax

Cứ làm như vậy cho đến hết thời gian sinh trưởng của lúa,ta sẽ tính được

số lần tưới cho lúa,mức tưới mỗi lần, tổng mức tưới của toàn vụ , tổng lượng

nước hao do ngấm và bốc hơi mặt ruộng, tổng lượng mưa và tổng lượng nước

tháo đi trong suốt cả vụ

Bảng A: Kết quả tính toán chế độ tưới dưỡng cho lúa vụ mùa theo quan

điểm gieo cấy đồng thời.

Tháng Ngày Giai đoạn

sinh trưởng

Công thức tưới

Lượng nước hao (mm)

Lượng mưa (mm)

Mức tưới (mm)

Sự thay đổi lớp nước mặt ruộng (mm)

Lớp nước tháo đi (mm)

Kiểm tra kết quả tính toán:

+ Dùng phương trình cân bằng nước để kiểm tra:

Hd + ∑P – ∑(e +K ) - ∑C + ∑m = hc

Theo kết quả tính toán bảng trên ta có:

+ Lớp nước đầu vụ : Hđ = 0 mm

+ Tổng lượng mưa trong thời kì tháo dưỡng: ∑P = 528 mm

+ Tổng lượng nước hao trong cả vụ: ∑(e +K ) = 720,30 mm

+ Tổng mức tưới trong thời kỳ dưỡng lúa: ∑m = 502 mm

+ Tổng lượng nước tháo đi : ∑C = 233.52 mm

Thay vào phương trình cân bằng lớp nước mặt ruộng :

Hc = 0 + 528 – 720,30 – 233.52 + 502 = 76.19Theo kết quả tính hc = 76.18 mm

Vậy kết quả tính toán đáng tin cậy, sai số 0.01%

B) Tính toán chế độ tưới cho lúa chiêm

a Đặc điểm canh tác.

-Đặc điểm của chế độ tưới cho lúa Chiêm theo hình thức gieo cấy tuần tự: thờigian làm ải và thời gian tưới dưỡng trên cánh đồng là xen kẽ nhau Thửa cấytrước chín trước, thửa cấy sau chín sau nên thời vụ trên cánh đồng là khôngđồng đều.Trên cánh đồng có nhiều chế độ tưới khác nhau Chế độ tưới thiết kếphải là chế độ tưới tổng hợp từ các chế độ tưới khác nhau đó

b Phương pháp tính toán.

Phương trình cơ bản xác định chế độ tưới cho lúa vụ chiêm giống nhưphương trình cân bằng nước xác định cho lúa vụ mùa:

hci=hoi+ ∑mi+ ∑Poi− ∑ Ki− ∑ ETci− ∑Ci

Trong đó:

hci –lớp nước mặt ruộng cuối thời đoạn tính toán (mm)

h0i – lớp nước mặt ruộng đầu thời đoạn tính toán (mm)

∑mi - Tổng lượng nước tưới trong thời đoạn tính toán (mm)

∑Poi - Tổng lượng nước mưa sử dụng được trong thời đoạn tính toán (mm)

∑KI - Tổng lượng nước ngấm xuống đất trong thời đoạn tính toán(mm/ngày)

∑ETci - Tổng lượng nước bốc hơi mặt ruộng trong thời đoạn tính toán (mm/ngày)

∑Ci - Tổng lượng nước tháo đi trong thời đoạn tính toán Khi lớp nước mặtruộng lớn hơn độ sâu lớp nước cho phép phải tháo đi, do đó:

1) Tính cường độ hao nước mặt ruộng

- Cường độ ngấm bão hòa:

Trong đó:

Ko = 1−α K 1 = 1−0.524 = 48 mm/ngày.

Kbh = AH (1− βoo) t b = 0.46 ×800 ×(1−0.53)13 = 13.3 mm/ngày.

- Cường độ hao nước bình quân trong thời gian gieo cấy (tg):

Ebq = ∑ ∑EiTi Ti = Kbh×Tbh+ Amin+ Kôđ × (Tg−Tbh)+ETo × Tn+ ETc ×(Tg−Tn) Tg

= 13.3× 13+0+1.3 ×(29−13)+2.23 ×3+2.23 ×1.02 ×(29−3)29 = 8.95 mm/ngày

- Cường độ nước hao trong thời gian gieo cấy (từ đầu đến hết thời gian tg)

Ei = ebhi + Ki

Bảng: Kết quả tính toán cường độ hao nước thời gian gieo cấy.

Cường độ hao nước trong time gieo cấy

Thời kì này αti = 1 và Kôđ = 1.3 mm/ngày.

Ebhi – bốc hơi mặt ruộng theo kết quả tính toán ETo và hệ số Kc ở trên

Cường độ nước hao thời kỳ giữa vụ

Trỗ cở - phơi màu 20/4 - 29/4 10 1.25 5.45

- Cường độ nước hao từ cuối ngày (tn + ∑Tst ) đến cuối ngày (tn + ∑Tst +Tn)

Ehi = αti.ei với αti = Tg TiKết quả tính toán được thể hiện bảng dưới đây:

2) Tính toán lượng mưa sử dụng được

- Thời kì đầu vụ có mưa

- Thời kì giữa vụ: Psdi = αi.Pi với αi = 1

Lượng mưa sử dụng thời kỳ đầu vụ

- Thời kì cuối vụ: Psdi = αi.Pi với αi = 1 - Tg T

Lượng mưa sử dụng thời kỳ cuối vụ

Hoi = a0t +α’

t×a’ 0t = 0 + 30291 = 1.03 mm4) Công thức tưới tăng sản:

(hmin ÷ hmax) = αi ([hmin] ÷ [hmax])

Với [hmin] ÷ [hmax] = 0 ÷ 50

- Thời kì đầu vụ: αi = Tg T

- Thời kì giữa vụ: αi = 1

- Thời kì cuối vụ: αi = 1 - Tg T

Bảng lớp nước khống chế cho phép thời kì đầu vụ

5) Lượng nước tháo cạn cuối vụ.

Lượng nước tháo được xác định theo hệ thức:

Ci = ai ( 1 - Tg T ), ( mm)

Ci – Lượng nước tháo đi khi lớp nước mặt ruộng vượt quá công thức tưới tăng

sản tương ứng với ngày cần tháo (mm)

Bảng B: Kết quả tính toán chế độ tưới cho vụ chiêm theo quan điểm gieo

cấy tuần tự.

Tháng Ngày Giai đoạn

sinh trưởng

Công thức tưới

Lượng nước hao (mm)

Lượng mưa (mm)

Mức tưới (mm)

Sự thay đổi lớp nước mặt ruộng (mm)

Lớp nước tháo đi (mm)

Kiểm tra kết quả tính toán:

Theo phương trình cân bằng cho toàn vụ:

+ Lớp nước đầu vụ : Hđ = 1.03

+ Tổng lượng mưa trong thời kì tháo dưỡng: ∑P = 167.93 mm

+ Tổng lượng nước hao trong cả vụ: ∑(e +K ) = 684.85 mm

+ Tổng mức tưới trong thời kỳ dưỡng lúa: ∑m =540 mm

+ Tổng lượng nước tháo đi : ∑C = 24.09 mm

Do đó:

Hc = 1.03 + 540 + 167.93 – 684.85 – 24.09 = 0.02 mm

Hc trong bảng là 0 mm Sai số 1% vậy kết quả tính toán là chính xác

I Tính toán hệ số tưới cho toàn hệ thống.

+ Hệ số tưới và giản đồ hệ số tưới sơ bộ.

a Hệ số tưới sơ bộ.