Hướng dẫn sử dụng phần mềm Cropwat

Sử dụng phần mềm CROPWAT để tính toán xác định nhu cầu nước, chế độ tưới và kế hoạch thực hiện tưới cho các loại cây trồng tại mặt ruộng trong các điều kiện khác nhau. Đây là chương trình tính toán tưới cho các loại cây trồng đã được áp dụng phổ biến trên toàn thế giới, được tổ chức Lương thực Nông nghiệp của Liên hiệp quốc FAO công nhận.

HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG PHẦN MỀM CROPWAT 8.0

KS Đỗ Thuỳ Dương

Sử dụng phần mềm CROPWAT để tính toán xác định nhu cầu nước, chế độ tưới và kế hoạch thực hiện tưới cho các loại cây trồng tại mặt ruộng trong các điều kiện khác nhau Đây là chương trình tính toán tưới cho các loại cây trồng đã được

áp dụng phổ biến trên toàn thế giới, được tổ chức Lương thực - Nông nghiệp của Liên hiệp quốc FAO công nhận

1 TÀI LIỆU TÍNH NHU CẦU NƯỚC TƯỚI CHO CÂY TRỒNG

Tài liệu về khí tượng thuỷ văn

- Nhiệt độ trung bình các tháng

- Độ ẩm trung bình không khí trong khu vực

- Lượng bốc hơi trung bình nhiều năm

- Tốc độ gió trung bình tháng nhiều năm

- Lượng mưa bình quân tháng nhiều năm

- Số giờ nắng trung bình tháng nhiều năm

Tài liệu về nông nghiệp

- Thời vụ gieo cấy và diện tích của các loại cây trồng trong khu vực cần tính nhu cầu nước dung

- Giai đoạn sinh trưởng của các loại cây trồng

- Các chỉ tiêu cơ lý của đất canh tác

2 NỘI DUNG TÍNH TOÁN – NGUYÊN LÝ CÂN BẰNG NƯỚC

Để tính toán lượng nước cần (IRR) cho cây trồng ta dựa vào phương trình cân bằng nước Phương trình cân bằng nước tổng quát có dạng như sau:

IRR = (ETc + LPrep + Prep) - Peff (mm/ngày)

Trong đó:

IRR: Lượng nước cần tưới cho cây trồng trong thời đoạn tính toán (mm/ngày)

ETC: Lượng bốc hơi mặt ruộng trong thời đoạn tính toán (mm)

Peff: lượng mưa hiệu quả cây trồng sử dụng được trong thời đoạn tính toán (mm)

Prep: lượng nước ngấm ổn định trong đất trong thời đoạn tính toán (mm/ngày)

LPrep: lượng nước làm đất (mm)

Xác định lượng bốc hơi mặt ruộng (ET c ):

Lượng bốc hơi mặt ruộng được trính theo công thức:

ETc= Kc x ET0 (mm/ngày) (1)

Trong công thức (1):

KC: Hệ số cây trồng, phụ thuộc vào vùng canh tác, giai đoạn sinh trưởng của cây trồng

ET0: lượng bốc hơi mặt nước tự do tính toán theo công thức của Penman-Monteith

ET0= C [W x Rn + (1-W) x f(u) x (ea-ed)] (mm/ngày) (2)

Trong công thức (2):

C: Hệ số hiệu chỉnh về sự bù trừ đối với tốc độ gió cũng như sự thay đổi của bức xạ mặt trời

W: Hệ số có quan hệ với nhiệt độ và cao độ khu tưới

Rn: Lượng bức xạ thực tế được xác định từ số giờ chiếu sáng, nhiệt độ và độ ẩm

f(u): Hàm quan hệ với tốc độ gió :

(ea-ed): chênh lệch giữa áp suất hơi bão hoà ở nhiệt độ trung bình của không khí và áp suất hơi thực tế đo được

Kc: phụ thuộc từng loại cây trồng và thời đoạn sinh trưởng của cây đó Việc xác định Kc của từng loại cây trồng đã được trình bày ở phần trên

Tính toán mưa hiệu quả (P eff ):

Tính mưa hiệu quả theo phương pháp tỷ lệ cố định:

Peff = C x Pmưa (mm) (3)

Trong công thức (3):

Peff : lượng mưa hiệu quả trong thời đoạn tính toán (mm)

Pmưa : lượng mưa thực tế trong thời đoạn tính toán theo mô hình MTTK (mm)

C: % lượng mưa sử dụng được trong thời thời đoạn tính toán

Tính mưa hiệu quả phụ thuộc theo cường độ mưa:

Peff = 0.6*Pmưa - 10 khi Pmưa < 70 mm

Peff = 0.8*Pmưa - 24 khi Pmưa > 70 mm

c Lượng nước ngấm ổn định (P rep )

Prep= K x t (mm) (4)

Trong công thức (4):

K: hệ số ngấm ổn định của đất (mm/ngày)

t: thời gian tính toán (ngày)

d Lượng nước làm đất (LP rep )

Lượng nước làm bão hòa tầng đất canh tác (S):

S= (1-Sm/100)*d*P/100 (mm) (5)

Trong công thức (5):

d: Độ sâu lớp đất bão hòa nước (mm)

Sm: độ sâu có sẵn đầu thời đoạn tính toán (%)

P: Độ rỗng đất (% thể tích đất)

Lượng nước tạo thành và duy trì lớp nước trên mặt ruộng trong thời gian làm đất (LĐ)

LĐ= (L/T + S + P + E) - Peff (mm/ngày) (6)

Trong công thức (6):

L: tổng lượng nước cần cung cấp trong thời gian làm đất (mm)

T: thời gian làm đất (ngày)

P, S: lượng nước thấm đứng và ngang (mm/ngày)

E: lượng bốc hơi mặt ruộng (mm/ngày)

Peff: lượng mưa hiệu quả (mm)

Đối với cây trồng cạn phương trình có dạng:

IRR = ETc - Peff Các đại lượng trong phương trình như đã nêu ở trên

3 CÁCH SỬ DỤNG PHẦN MỀM CROWAT 8.0 TRONG TÍNH IRR

Nhập dữ liệu đầu vào

Để thay đổi mặc định đơn vị của dữ liệu đầu vào, phương pháp tính mưa hiệu quả, thời biểu tưới, hiệu quả phương pháp tưới vào phần settings <<options để thay đổi

- Nhập dữ liệu về khí tượng

Nhấn vào biểu tượng phía trái màn hình

Màn hình window hiện lên bảng nhập dữ liệu

Gồm các thông số cần nhập (chú thích các thông số ở cuối bài báo)

Sau khi nhập xong dữ liệu cần Save lại đuôi pem

Dữ liệu nhập thành công thì phần phía góc trái cuối màn hình hiện lên tên file đã save

Để nguyên bảng dữ liệu thu nhỏ màn hình lại, không đóng dữ liệu

- Nhập dữ liệu về lượng mưa

Khi nhập lượng mưa trung bình tháng nhiều năm thì phần mềm sẽ tự tính ra mưa hiệu quả theo công thức đã chọn ở phần options

Nhập xong dữ liệu save file lại đuôi crm

Để nguyên bảng dữ liệu thu nhỏ màn hình lại, không đóng dữ liệu

- Nhập dữ liệu về cây trồng

Khi nhập dữ liệu của cây trồng, nếu như ta có đủ tài liệu của các thông số như trong bảng yêu cầu thì nhập (Chú thích các thông số tại bảng cuối bài báo)

Nếu như không có đủ ta có thể mượn thông số từ kho dữ liệu của phần mềm bằng cách chọn File <<open << <<crop để chọn loại cây trồng

Màn hình windows sẽ hiện lên bảng dữ liệu của cây trồng

Ta có thể thay đổi một vài thông số cho phù hợp với tài liệu ta thu thập được

Làm các thao tác tương tự như trên save file, thu nhở cửa sổ Chú ý khi save file ta chọn tên mới để file dữ liệu trong kho không bị repalce

- Nhập dữ liệu về đất đai canh tác

Khi nhập các dữ liệu về đất đai, cũng tương tự như nhập dữ liệu về cây trồng, ta có thể sử dụng kho dữ liệu của cropwat để nhập

- Nhập dữ liệu về tỉ lệ % diện tích loại cây trồng

Tỉ lệ % của loại cây đã nhập các thông số về cây trồng ở trên so với toàn bộ diện tích canh tác

Đọc kết quả

Sau khi nhập xong dữ liệu Nhấn vào biểu tượng:

Màn hình window sẽ hiện ra kết quả là bảng nhu cầu dùng nước của cây trồng Kết quả mà ta sử dụng trong tính toán thuỷ nông là kết quả ở cột

Đây là lượng nước cây trồng cần tưới trong 1 tuần (chú ý 1 tuần ở đây là tuần thuỷ văn tính là 10 ngày, 1 tháng bao gồm: thượng tuần, trung tuần, hạ tuần)

Kết quả này dùng để tính toán thuỷ nông, về cách thức tính toán thuỷ nông

để ra yêu cầu dùng nước của các loại cây trồng, để dùng kết quả đó tính toán cân bằng nước tôi sẽ đề cập đến trong một bài báo khác

Chú thích một số thuật ngữ tiếng anh trong các bảng

tính toán nhu cầu nước

(Chữ trong dấu ngoặc đơn là chữ viết tắt)

 Altitude

 Area

Average temperature (Avg,Temp)

 Climate

 Climate station

 Coefficient (Coeff)

 Country

 Crop

 Crop coefficient

 Crop evapotranspiration

 Coordinates

 Date

 Date of transplant

 Decade (Dec.)

 Depletion level

 Development (Deve)

 Effective rainfall (Eff.Rain)

 E,L

 Evapotranspiration

 Cao độ

 Diện tích

 Nhiệt độ trung bình

 Khí hậu

 Trạm khí hậu

 Hệ số

 Đất nước, quốc gia

 Cây trồng

 Hệ số cây trồng

 Lượng bốc - thoát hơi của cây trồng

 Toạ độ

 Ngày

 Ngày cấy

 Tuần 10 ngày

 Mức sụt giảm

 (Giai đoạn) phát triển

 Lượng mưa hữu hiệu

 Kinh độ Đông

 Lượng bốc - thoát hơi

 ET crop

 ETo PenMon

 Factor (F)

 February (Feb,)

 Fraction (Fract)

 Growth stage

 Hours

 Humidity

 Init

 Irrigation requirement (IrReq)

 Land preparation (Lprep LP)

 Late

 Length stage

 Meteo station

 Meter

 Middle (Mid)

 Month

 mm/day

 mm/dec

 N,L

 November (Nov,)

 Nursery (Nur)

 Nursery area

 Percolation (Perc)

 Percolation rate

 Phase

 Planting date

 Radiation (MJ/m2/day)

 Reference evapotranspiration ETo

according Penman – Monteih

 Lượng bốc - thoát hơi của cây trồng

 Lượng bốc - thoát hơi chuẩn tính theo Penman - Monteith

 Hệ số

 Tháng hai

 Hệ số

 Giai đoạn sinh trưởng

 Giờ

 Độ ẩm

 (Giai đoạn) đầu

 Nhu cầu tưới

 Làm đất

 (Giai đoạn) cuối

 Số ngày của mỗi giai đoạn (sinh trưởng)

 Trạm khí tượng

 Mét

 (Giai đoạn) giưã

 Tháng

 mm/ngày

 mm/tuần (10 ngày)

 Vĩ độ Bắc

 Tháng mười một

 Mạ

 Diện tích mạ

 Thấm sâu

 Tốc độ thấm

 Pha, giai đoạn

 Ngày tháng trồng

 Bức xạ mặt trời (MJ/m2/day) Lượng bốc - thoát hơi chuẩn ETo theo phương pháp Penman - Monteith

 Rice evapotranspiration

 Rice Requirement (Rice Rq)

 Lượng bốc thoát hơi của lúa

 Nhu cầu nước của lúa

 Rice-DXD

 Rice-HT

 Rice-XH

 Rooting depth

 September (Sep)

 Stage

 Station

 Sunshine

 Totals

 Transplant

 Windspeed

 Year

 Year total

 Yield - Response F

 Lúa Đông Xuân

 Lúa Hè Thu

 Lúa Xuân Hè

 Chiều sâu rễ

 Tháng chín

 Giai đoạn

 Trạm

 Nắng

 Tổng cộng

 Cấy

 Tốc độ gió

 Năm

 Cộng cả năm

 Hệ số ảnh hưởng của sự thiếu nước đối với năng suất cây trồng