Nghiên cứu, thiết kế hệ thống tưới linh hoạt cho vùng trồng ớt xuất khẩu huyện Yên Định

Khi được thiết kế và quản lý thích hợp, kỹ thuật tưới tiết kiệm nước sẽ đạt được hiệu quả rất to lớn về phương diện cấp nước, phân phối nước và rất lý tưởng trong việc kết hợp cung cấp c

i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam kết đề tài luận văn Thạc sỹ “Nghiên cứu, thiết kế hệ thống tưới linh hoạt

cho vùng trồng ớt xuất khẩu huyện Yên Định, tỉnh Thanh Hóa” là đề tài do cá nhân

tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của TS Nguyễn Thị Hằng Nga và PGS.TS Nguyễn Trọng Hà

Các số liệu sử dụng để tính toán là trung thực, những kết quả nghiên cứu trong đề tài luận văn chưa từng được công bố dưới bất kỳ hình thức nào

Tôi xin chịu trách nhiệm về đề tài luận văn của mình./

Tác giả luận văn

Nguyễn Ngọc Thế

ii

LỜI CẢM ƠN

Luận văn được hoàn thành với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo trường Đại học Thủy lợi, gia đình, bạn bè và sự nỗ lực của bản thân trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn

Trước hết tác giả xin chân thành cảm ơn tới Ban giám hiệu nhà trường, các thầy cô giáo Khoa kỹ thuật Tài nguyên nước đã tận tình truyền đạt kiến thức, giúp đỡ tác giả trong quá trình làm luận văn

Đặc biệt tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Thị Hằng Nga và PGS.TS Nguyễn Trọng Hà đã tận tình chỉ dẫn, giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn này Cuối cùng, tác giả xin cảm ơn tới bạn bè và người thân đã tin tưởng, giúp đỡ, động viên, khích lệ tác giả trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn

Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 24 tháng 05 năm 2017

Tác giả luận văn

Nguyễn Ngọc Thế

iii

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC BẢNG BIỂU v

DANH MỤC HÌNH VẼ vi

DANH MỤC PHỤ LỤC vii

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục đích của đề tài 2

3 Đối tượng nghiên cứu 2

4 Phạm vi nghiên cứu 2

5 Nội dung nghiên cứu 2

6 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 4

Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu 4

1.1 1.1.1 Trên thế giới 4

1.1.2 Tại Việt Nam 5

1.1.3 Hệ thống tưới linh hoạt 8

Tổng quan về vùng nghiên cứu 9

1.2 1.2.1 Đặc điểm tự nhiên của vùng nghiên cứu 9

1.2.2 Hiện trạng cơ cấu cây trồng và sản xuất 14

1.2.3 Hiện trạng hệ thống tưới tiêu, cơ sở hạ tầng nội đồng 16

Yêu cầu kỹ thuật về quy trình trồng ớt 19

1.3 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN NHU CẦU NƯỚC 22

Tính toán các đặc trưng khí tượng thủy văn 22

2.1 2.1.1 Mục đích, ý nghĩa và nội dung tính toán 22

2.1.2 Chọn trạm, tần suất thiết kế và thời đoạn thiết kế 23

2.1.3 Tính toán các đặc trưng khí tượng thiết kế 24

2.1.4 Nghiên cứu mưa thiết kế 27

Tính toán nhu cầu nước cho cây ớt 29

2.2 2.2.1 Cơ sở tính toán chế độ tưới cho cây trồng cạn 29

2.2.2 Tính toán lượng bốc hơi mặt ruộng 30

2.2.3 Tính toán nhu cầu nước cho cây ớt 32

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TƯỚI 36

Lựa chọn phương pháp tưới 36 3.1

iv

3.1.1 Các phương pháp tưới thông dụng 36

3.1.2 Lựa chọn phương pháp tưới 41

Thiết kế hệ thống tưới tiết kiệm nước 43

3.2 3.2.1 Bố trí hệ thống 43

3.2.2 Tính toán chế độ tưới 46

3.2.3 Tính toán lưu lượng trong đường ống 47

3.2.4 Tính toán thủy lực ống chính, ống nhánh, ống cấp cuối cùng 49

3.2.5 Chọn máy bơm 57

Thiết kế hệ thống tưới linh hoạt 59

3.3 3.3.1 Cơ sở tính toán, thiết kế hệ thống tưới linh hoạt 59

3.3.2 Tính toán chế độ tưới linh hoạt 62

3.3.3 Tính toán lưu lượng đường ống 63

3.3.4 Tính toán thủy lực ống chính, ống nhánh, ống cấp cuối cùng 65

3.3.5 Chọn máy bơm 71

3.3.6 Tính toán bể chứa nước 72

Phân tích hiệu quả kinh tế 73

3.4 Quản lý, vận hành và bảo trì hệ thống tưới nhỏ giọt 79

3.5 3.5.1 Kiểm tra trước khi vận hành 79

3.5.2 Kiểm tra trong quá trình vận hành 80

3.5.3 Quy trình vận hành 81

3.5.4 Duy tu bảo dưỡng hệ thống tưới nhỏ giọt 83

KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 85

I Kết luận 85

II Kiến nghị 86

TÀI LIỆU THAM KHẢO 87

PHỤ LỤC 88

v

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Hiệu quả kinh tế của việc áp dụng công nghệ tưới tiết kiệm nước cho một số

loại cây trồng ở Việt Nam 6

Bảng 1.2 Lượng bốc hơi các tháng trong năm trạm Yên Định 13

Bảng 1.3 Tốc độ gió lớn nhất và trung bình tháng trạm Yên Định (m/s) 13

Bảng 1.4 Hiện trạng cây trồng và mùa vụ khu vực nghiên cứu 15

Bảng 1.5 Thông số của hệ thống thủy lợi và giao thông nội đồng 18

Bảng 2.1 Thời gian sinh trưởng của cây ớt 32

Bảng 2.2 Tính chất đất đai vùng dự án 33

Bảng 2.3 Kết quả tính toán mức tưới cho cây ớt 35

Bảng 3.1 Hiệu quả của việc áp dụng kỹ thuật tưới nhỏ giọt cho một số loại cây trồng 40

Bảng 3.2 Phân bổ thời gian tưới trong một chu kỳ tưới 47

Bảng 3.3 Kết quả tính toán lưu lượng trong đường ống 48

Bảng 3.4 Kết quả tính toán thủy lực cho ống cấp cuối cùng 51

Bảng 3.5 Kết quả tính toán thủy lực cho ống nhánh cấp 2 53

Bảng 3.6 Kết quả tính toán thủy lực cho ống nhánh cấp 1 54

Bảng 3.7 Kết quả tính toán thủy lực cho ống chính 56

Bảng 3.8 Tổng hợp kết quả tính toán và bố trí hệ thống tưới 57

Bảng 3.9 Thông số thiết kế của trạm bơm 58

Bảng 3.10 Kết quả tính toán mức tại mặt ruộng 62

Bảng 3.11 Kết quả tính toán lưu lượng đường ống tronghệ thống 64

Bảng 3.12 Kết quả tính toán thủy lực cho ống cấp cuối cùng 66

Bảng 3.13 Kết quả tính toán thủy lực cho ống nhánh cấp 2 67

Bảng 3.14 Kết quả tính toán thủy lực cho ống nhánh cấp 1 69

Bảng 3.15 Thông số thiết kế của trạm bơm 72

Bảng 3.16 Dự toán chi phí đầu tư hệ thống tưới nhỏ giọt cho cây ớt 73

Bảng 3.17 Dự toán chi phí đầu tư hệ thống tưới linh hoạt 75

Bảng 3.18 So sánh hiệu quả tài chính trên 1ha trồng ớt khi tưới rãnh và tưới nhỏ giọt76 Bảng 3.19 Phân tích tài chính khi đầu tư hệ thống tưới nhỏ giọt cho cây ớt 78

Bảng 3.20 Phân tích tài chính khi đầu tư hệ thống tưới linh hoạt 78

Bảng 3.21 Thời gian đóng van 82

vi

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Diễn biến lượng mưa trong năm 10

Hình 1.2 Diễn biến số giờ nắng trong năm 11

Hình 1.3 Nhiệt độ trung bình, cao nhất và thấp nhất (trạm Yên Định) 11

Hình 1.4 Độ ẩm tương đối và độ ẩm tuyệt đối tại trạm Yên Định 12

Hình 1.5 Hiện trạng các công trình nội đồng 17

Hình 1.6 Sơ đồ hiện trạng hệ thống tưới tiêu và giao thông nội đồng 19

Hình 2.1 Đường tần suất lượng mưa thời đoạn tính toán - Trạm Yên Định 1984-2015 28

Hình 3.1 Sơ đồ bố trí đường ống chính, ống nhánh 45

Hình 3.2 Sơ đồ bố trí dây tưới nhỏ giọt 52

Hình 3.3 Sơ đồ tính thủy lực ống nhánh cấp 2 52

Hình 3.4 Sơ đồ tính thủy lực ống nhánh cấp 1 54

Hình 3.5 Sơ đồ tính thủy lực đường ống chính 55

Hình 3.6 Mặt bằng bố trí hệ thống tưới nhỏ giọt 56

Hình 3.7 Đường đặc tính các máy bơm Pentax CM 65-160 58

Hình 3.8 Mặt bằng thiết kế nhà trạm 59

Hình 3.9 Mặt bằng bố trí hệ thống tưới linh hoạt 70

Hình 3.10 Đường đặc tính máy bơm Pentax CM 100-160 71

Hình 3.11 Kích thước bể chứa và vị nhà trạm 73

vii

DANH MỤC PHỤ LỤC

Phụ lục 1 Số liệu mưa năm điển hình 2015 89

Phụ lục 2 Số liệu mưa năm thiết kế 90

Phụ lục 3 Lượng bốc hơi tiềm năng ETo theo công thức Penman sửa đổi 91

Phụ lục 4 Bảng tính toán mức tưới cho cây ớt 92

Phụ lục 5 Bảng tính toán mức tưới cho hệ thống tưới linh hoạt 96

1

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Các phương pháp tưới truyền thống như tưới rãnh, tưới ngập, tưới dải… thường dẫn đến lãng phí nước, gây đóng váng, xói mòn đất do tưới một lúc quá nhiều nước, hoặc

là nước ngấm không kịp tạo thành dòng chảy mặt, hoặc là đất ngấm quá lớn, đưa nước

và chất hữu cơ xuống sâu khỏi tầng rễ cây, gây lãng phí nước tưới và dinh dưỡng đất

Để nâng cao hiệu quả kinh tế tưới nước cho các loại cây trồng, đặc biệt là cây hoa màu, việc lựa chọn và áp dụng phương pháp, kỹ thuật tưới tiết kiệm nước là phù hợp nhờ kết cấu đơn giản và vận hành tiện lợi Ở đây, kỹ thuật tưới tiết kiệm nước, hay còn gọi là tưới cục bộ hoặc hệ thống tưới ít nước được đặc trưng bởi sự cung cấp thường xuyên của một khối lượng nước hạn chế được kiểm soát để tưới cho một bộ phận đất canh tác, nhằm sử dụng tối ưu lượng nước tưới [1] Khi được thiết kế và quản lý thích hợp, kỹ thuật tưới tiết kiệm nước sẽ đạt được hiệu quả rất to lớn về phương diện cấp nước, phân phối nước và rất lý tưởng trong việc kết hợp cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng cũng như việc cơ giới hóa, tự động hóa các khâu tưới nước và chăm sóc Hiện nay, khi những cây trồng truyền thống như lạc, ngô, khoai, đậu… không mang lại nhiều lợi ích kinh tế, người dân luôn mong muốn có những bước đột phá mới, đưa giống cây trồng mới với hình thức sản xuất tiên tiến hơn, nhằm nâng cao lợi nhuận kinh tế, cải thiện đời sống của người dân [1] Huyện Yên Định (Thanh Hóa) trong những năm gần đây đã tiến hành chuyển đổi một số diện tích cây trồng kém hiệu quả sang trồng ớt xuất khẩu Theo thống kê, trên địa bàn huyện Yên Định có khoảng 345

ha diện tích trồng ớt Tuy nhiên, hầu hết diện tích trồng ớt hiện nay đều đang sử dụng phương pháp tưới truyền thống, chủ yếu là tưới rãnh, dẫn đến tình trạng khó kiểm soát

và lãng phí nguồn nước tưới Do đó, cần có những biện pháp tưới tiết kiệm nhằm sử dụng hiệu quả nguồn nước, tăng năng suất cây trồng Trong bối cảnh các khu vực Thanh Hóa, Nghệ An, Quảng Bình, Quảng Trị… được dự báo sắp tới cũng có thể hạn hán bởi El Nino đang kéo dài trong nhiều năm, cực kỳ nghiêm trọng, vấn đề tưới tiết kiệm càng trở nên cấp thiết

Bên cạnh vấn đề tưới tiết kiệm nước, khi thiết kế hệ các thống tưới cần quan tâm đến

2

tính linh hoạt của hệ thống Hệ thống phải đáp ứng tốt hơn các yêu cầu cấp nước, linh hoạt hơn trong quản lý vận hành, khả năng phục vụ của hệ thống ổn định và không phải thường xuyên nâng cấp hệ thống khi việc sử dụng nước thay đổi do thay đổi cơ cấu cây trồng trong tương lai

Đề tài nghiên cứu: “Nghiên cứu, thiết kế hệ thống tưới linh hoạt cho vùng trồng ớt

xuất khẩu huyện Yên Định, tỉnh Thanh Hóa” nhằm góp phần thực hiện nhiệm vụ

chuyển đổi cơ cấu cây trồng theo hướng hàng hóa, nâng cao hiệu quả kinh tế, cải thiện đời cho người dân

2 Mục đích của đề tài

Thiết kế hệ thống tưới nhỏ giọt cho vùng trồng ớt xuất khẩu huyện Yên Định, tỉnh Thanh Hóa, theo quan điểm dịch vụ, linh hoạt, nhằm góp phần chuyển đổi cơ cấu cây trồng,

sử dụng hợp lý nguồn nước ngày càng khan hiếm, nâng cao thu nhập cho người dân

3 Đối tượng nghiên cứu

Nghiên cứu áp dụng công nghệ tưới nhỏ giọt cho vùng trồng ớt xuất khẩu xã Yên Phong, huyện Yên Định, tỉnh Thanh Hóa

4 Phạm vi nghiên cứu

Vùng chuyên canh ớt xuất khẩu xã Yên Phong, huyện Yên Định, tỉnh Thanh Hóa

5 Nội dung nghiên cứu

- Tổng quan về lĩnh vực tưới tiết kiệm nước cho cây ớt;

- Nghiên cứu đánh giá những điều kiện thuận lợi và khó khăn của vùng trồng ớt xuất khẩu;

- Tính toán nhu cầu nước của vùng chuyên canh ớt;

- Các phương án bố trí thiết kế hệ thống tưới nhỏ giọt cho vùng chuyên canh ớt;

- Nghiên cứu đánh giá sơ bộ về hiệu quả kinh tế, quản lý vận hành, đề xuất lựa chọn phương án bố trí thiết kế

4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu

1.1

1.1.1 Trên thế giới

Việc nghiên cứu và áp dụng các công nghệ tưới tiết kiệm nước là xu hướng chung của quốc tế nhằm thay thế cho các phương pháp, kỹ thuật tưới thông thường Công nghệ tưới phun mưa, nhỏ giọt chính là một trong số những lựa chọn hàng đầu trong việc thúc đẩy phát triển thuỷ lợi của nhiều nước tiên tiến trên thế giới Theo ước tính của FAO (2004), hiện nay, hầu như các quốc gia trên thế giới ít nhiều đều áp dụng công nghệ tưới tiết kiệm nước [2]

Công nghệ, kỹ thuật tưới tiết kiệm nước lần đầu tiên được sử dụng trong các nhà kính

ở nước Anh vào cuối năm 1940 Trong những năm của thập kỷ 50, nhiều hệ thống tưới tiết kiệm nước đã được áp dụng rộng rãi trên các cánh đồng ở Israel Tiếp theo, cùng với công cuộc nghiên cứu phát triển kỹ thuật tưới nhỏ giọt ở Mỹ và Israel trong những năm 60 là một quá trình phát triển ứng dụng và thay thế các kỹ thuật truyền thống bằng các kỹ thuật công nghệ tưới hiện đại, tiết kiệm nước Việc nghiên cứu ứng dụng thành công các đường ống và thiết bị tưới bằng nhựa của Israel đã mở ra một giai đoạn mới cho công nghệ tưới tiết kiệm nước trên toàn cầu Diện tích canh tác được tưới bằng kỹ thuật, công nghệ tưới tiết kiệm nước trên thế giới không ngừng tăng lên[3] Sau năm 1968 đến 2009 đã có nhiều nước nghiên cứu áp dụng tưới nhỏ giọt như: Israel, Úc, Trung Quốc, Nam Phi, Nga, Hàn Quốc, Anh, Canada và Ukraine Từ năm 2000 đến năm 2015, đã có 26 quốc gia trên thế giới áp dụng tưới nhỏ giọt trong lĩnh vực trồng trọt [4]

Israel là một trong những quốc gia thành công nhất trong nghiên cứu và ứng dụng hệ thống tưới nhỏ giọt Công nghệ tưới tiết kiệm nước Israel hiện không chỉ tập trung tại những khu vực ít nguồn nước tự nhiên của các nước phát triển mà đang được mở rộng trên phạm vi toàn cầu [4] Israel nổi tiếng trong việc nghiên cứu, áp dụng thành công và có nhiều đóng góp quan trọng trong việc phát triển kỹ thuật tưới nhỏ giọt

5

Mặc dù vốn đầu tư cho hệ thống tưới nhỏ giọt khá cao nhưng sự hiệu quả trong việc tiết kiệm nước và tăng năng suất cây trồng đã làm cho công nghệ này khá phổ biến ở Israel Hiện có khoảng 24.000 ha cây bông tại Israel (chiếm 40% diện tích trồng bông)

đã được tưới bằng kỹ thuật tưới nhỏ giọt [5] Nhiều trang trại ở Israel đã sử dụng các thiết bị thí nghiệm tại đồng ruộng để điều hành hệ thống tưới nhỏ giọt rất có hiệu quả Một trong những thành công của việc sử dụng nước mặn để tưới cho bông, lúa mì, lúa mạch … của Israel đã đi đến thành công Hiện nay Israel là quốc gia đứng đầu trên thế giới trong việc nghiên cứu chế tạo, áp dụng và xuất khẩu công nghệ tưới tiết kiệm nước, đặc biệt là tưới nhỏ giọt

Tại châu Á, việc áp dụng hệ thống này đang trong giai đoạn phát triển, đặc biệt là Trung Quốc và Ấn Độ Tại Ấn Độ, trung tâm phát triển nông nghiệp nước này đã khai mạc chương trình tập huấn về tưới nhỏ giọt với mục đích hướng dẫn nông dân bang Gurdaspur áp dụng công nghệ tưới tiêu tiết kiệm sau khi phương pháp này đã đem lại thành công tại nhiều khu vực khác Hiện Ấn Độ đang phải đối diện với thực trạng nguồn nước ngầm suy giảm ngày càng nghiêm trọng [4]

Các nước Đức, Anh, Hà Lan, Bỉ, Pháp, Tây Ban Nha, Nam Phi, Liên Xô (cũ)…đều phát triển nhanh và có nhiều kinh nghiệm, thành tựu trong nghiên cứu ứng dụng và phát triển kỹ thuật tưới hiện đại và tiết kiệm nước, nhất là kỹ thuật tưới nhỏ giọt

1.1.2 Tại Việt Nam

Tưới tiết kiệm nước cho các loại cây trồng đã trở nên phổ biến trong điều kiện mới về kinh tế và xã hội ở Việt Nam

Đối với Việt Nam, công nghệ tưới tiết kiệm nước được bắt đầu từ năm 1993 và chủ yếu là thực nghiệm tại các cơ sở sản xuất Hệ thống tưới tiết kiệm nước ở mức thấp, đơn giản hơn là tưới trực tiếp vào tận gốc cây trồng (nhờ đường ống dẫn áp lực thấp - vòi nước mềm do công nhân điều khiển), đã được Trường Đại học Thủy lợi thiết kế, xây dựng áp dụng thử nghiệm trên quy mô khá rộng (hơn 200 ha) vào các năm 1993 đến năm 1995 tại khu dự án khoa học công nghệ “phát triển hệ sinh thái nông nghiệp Phủ Quỳ- Nghệ An” trên đồi núi canh tác cây ăn quả (cam, quýt) rất khó khăn về nguồn nước, đất đai thoái hóa ứng dụng và phát triển kết quả từ hệ thống tưới gốc dự

6

án Phủ Quỳ - Nghệ An, một số cơ sở và nghiên cứu khác đã xây dựng tiếp hệ thống tưới loại này để tưới cho các cây ăn quả, cây công nghiệp như Trung tâm nghiên cứu cây ăn quả Phủ Quỳ - Nghệ An, một số nông trại canh tác cà phê ở Đăk lăk, Lâm Đồng, Sơn La, và một số tưới gốc cho các vườn ươm cây rừng ở Vĩnh Phú, Lâm Đồng, Đăk Lăk, Gia Lai, hệ thống có hạn chế là độ bền, tuổi thọ chưa cao do thiết

bị đường ống không được sản xuất chuyên dùng [3]

Trong những năm gần đây, một số dự án nghiên cứu ứng dụng công nghệ tưới nhỏ giọt cho các loại cây trồng đã được triển khai ở nước ta như nghiên cứu tưới nhỏ giọt cho 1.5 ha rau quả sạch ở Trường cao đẳng kỹ thuật Hà Tây, 65 ha chè ở thị xã Tuyên Quang, 1 ha cây ăn quả ở Núi Cốc, Bắc Thái, 1 ha rau quả của Viện nghiên cứu cây ăn quả ở Gia Lâm, Hà Nội, 3.8 ha trồng cây nho ở Ninh Thuận, 2 ha trồng cây thanh long

ở tỉnh Bình Thuận, nghiên cứu tưới nhỏ giọt tại Trung tâm cây giống Phú Hộ - Phú Thọ và 2 ha trồng cây mía ở huyện An Khê tỉnh Gia Lai [5] Hiệu quả kinh tế của việc

áp dụng công nghệ tưới tiết kiệm nước ở các nghiên cứu cho các loại cây trồng ở một

số địa phương được trình bầy ở Bảng 1.1 Lợi nhuận cao chứng tỏ hiệu quả kinh tế của các nghiên cứu ứng dụng công nghệ tưới tiết kiệm nước cho các loại cây trồng có giá trị kinh tế cao

Bảng 1.1 Hiệu quả kinh tế của việc áp dụng công nghệ tưới tiết kiệm nước cho một

số loại cây trồng ở Việt Nam

TT Công ngh ệ

tưới Lo ại cây trồng Địa phương Năm áp d ụng

L ợi nhuận cho 1 ha (đồng)

1 Tưới nhỏ giọt Cây Nho Tỉnh Ninh

Thuận 2007 - 2008 91.900.000

3 Tưới nhỏ giọt Cây Mía Tỉnh Gia Lai 2006 - 2007 27.101.500

2 Tưới dí Cây Dứa Tỉnh Hòa Bình 2006 - 2007 58.090.000

4 Tưới phun

mưa Cây Bưởi Năm roi

Tỉnh Vĩnh Long 2007 - 2008 190.000.000

Nguồn: Tạp chí Khoa học kỹ thuật Thủy lợi và Môi trường số 28

Các nghiên cứu, tính toán xác định nhu cầu nước của cây trồng nhằm xây dựng các

7

phương án cấp nước thiết yếu cho mỗi loại cây trồng, nhằm đem lại năng suất, sử dụng nguồn nước hiệu quả tiết kiệm

Một số nghiên cứu, dự án hiện đã triển khai tại Việt Nam như :

• Lắp đặt súng tưới Ducar Jet50T tại trại bò Kỳ Sơn, Kỳ Anh, Hà Tĩnh; thiết bị sử dụng: Súng tưới cây bán kính lớn Ducar Jet50T – Thổ Nhĩ Kỳ; đối tượng cây trồng: Cỏ chăn nuôi bò; địa hình: dốc 30 độ; lưu lượng vòi phun: >45m3

/h; Bán kính phun: 40 (m); máy bơm 30HP, mỗi lần tưới 1 súng; diện tích: 20ha

• Tưới béc LF2400 cho cỏ voi chăn nuôi ở Long An; thiết bị sử dụng: Béc tưới cây LF2400 - Rainbird – USA; đối tượng cây trồng: Cỏ chăn nuôi VA06; quy cách lắp đặt: 12x13 (m); lưu lượng vòi phun: 1.5m3

/h; bán kính phun: 13-15.7m; máy bơm

30 Hp, sử dụng biến tần chuyển từ 1 pharse lên 3 pharse Mỗi giờ lần tưới được:

100 - 150 béc; diện tích: 15 ha

• Tưới phun mưa tự động cho cây rau màu xã Nhân Khang, Lý Nhân, Hà Nam; thiết

bị sử dụng: Spray Hose Sprinklers; đối tượng cây trồng: Cây rau màu các loại; quy cách lắp đặt: 4x4 (m); lưu lượng vòi phun: 7.5m3/h; bán kính phun: 2 - 3m; máy bơm 50 Hp, mỗi lần tưới 2ha; diện tích: 22 ha

Kết quả nghiên cứu và thực tế áp dụng công nghệ tưới tiết kiệm nước cho một số cây như cà phê, hồ tiêu, thanh long, mía, cỏ chăn nuôi ở Việt Nam đã cho thấy rằng, áp dụng công nghệ này kết hợp với tưới phân có thể gia tăng năng suất từ 10% - 40%, giảm chi phí công chăm sóc, tăng thu nhập của hộ gia đình từ 20% - 50% và tiết kiệm nước so với tưới truyền thống từ 20% - 40%

Mặc dù có nhiều ưu điểm nổi trội so với các kỹ thuật tưới truyền thống nhưng công nghệ tưới tiết kiệm nước ở nước ta vẫn chưa được áp dụng rộng rãi Theo thống kê sơ

bộ, tính đến thời điểm hiện tại, diện tích cây trồng cạn được áp dụng tưới tiên tiến, tiết kiệm nước khoảng 28.447 ha, trong đó, tưới nhỏ giọt 21.207 ha và tưới phun mưa cục

bộ 7.240 ha [6]

Công nghệ tưới tiết kiệm nước chưa được áp dụng rộng rãi ở nước ta, nguyên nhân chủ yếu là do chi phí đầu tư lớn, đòi hỏi có một trình độ kiến thức nhất định khi sử dụng, trong khi động lực của người sản xuất chưa đủ lớn, chưa thấy hết được lợi ích, nhất là lợi ích kinh tế của việc áp dụng công nghệ này so với phương pháp tưới truyền

8

thống Ngoài ra, cơ chế, chính sách hỗ trợ cho người nông dân, tổ chức kinh tế, xã hội

để thúc đẩy ứng dụng công nghệ, kỹ thuật tưới tiết kiệm cho cây trồng chủ lực còn chưa hoàn thiện, đồng bộ, chưa tạo động lực cho việc áp dụng công nghệ tưới tiết kiệm nước trong sản xuất nông nghiệp

1.1.3 Hệ thống tưới linh hoạt

Hiện nay, các hệ thống tưới tiết kiệm nước thường được thiết kế theo nhiệm vụ cụ thể đối với cây trồng, thời vụ đã được chỉ rõ ở hiện tại và tương lai Tuy nhiên, cơ cấu cấy cây trồng, thời vụ trong tương lai có thể có những thay đổi do nhu cầu thị trường, người dân sẽ chọn những cây trồng mang lại lợi ích kinh tế nhất Và nếu nhu cầu nước tăng lên thì hệ thống tưới được thiết kế cho nhiệm vụ cũ không đáp ứng được với nhiệm vụ mới

Bên cạnh đó, các hệ thống tưới thông thường được vận hành theo kế hoạch tưới cụ thể

đã được chỉ ra từ trước Như vậy người nông dân phải lấy nước vào thời gian quy định của mình, có thể là vào giữa đêm hoặc vào lúc nắng nóng, không phân biệt là vào lúc

đó cây trồng có thực sự cần nước hay không

Trên thế giới đã hình thành Hệ thống tưới linh hoạt cung cấp nước theo dịch vụ [7], là những hệ thống tưới tiết kiệm nước nhưng được tính toán thiết kế nhằm:

- Nâng cao năng lực phục vụ của hệ thống: Hệ thống vẫn đảm bảo đáp ứng được yêu cầu cấp nước khi cơ cấu cây trồng trong khu vực nghiên cứu có sự thay đổi làm nhu cầu nước tưới tăng lên Hệ thống tưới thông thường được thiết kế cho một đối tượng cây trồng cụ thể nên không cho phép thay đổi cơ cấu cây trồng, nếu có

sẽ mất nhiều chi phí cho việc nâng cấp, cải tạo hệ thống

- Linh hoạt hơn trong quản lý vận hành: Hệ thống tưới linh hoạt cho phép hệ thống vận hành một cách linh hoạt hơn, có thể chủ động được thời gian tưới cho cây trồng Và trong trường hợp tất cả cây trồng trong khu vực nghiên cứ đều cần nước thì hệ thống vẫn đảm bảo cung cấp nước đồng thời cho cả khu vực

Tuy nhiên, hệ thống tưới linh hoạt có nhược điểm là chi phí đầu tư ban đầu rất lớn Vì vậy, tùy vào từng khu vực, đối tượng cụ thể và tính toán hiệu quả kinh tế để có phương

án đầu tư phù hợp

- Phía Bắc là huyện Vĩnh Lộc, ngăn cách bởi sông Mã;

- Phía Nam giáp xã Yên Ninh;

- Phía Đông giáp xã Yên Thái;

- Phía Tây giáp xã Yên Trường;

- Phía Tây Nam giáp xã Yên Hùng

b Đặc điểm địa hình

Khu vực lựa chọn nghiên cứu có độ cao biến đổi từ + 8,2m đến +8,7m so với mực nước biển Nhìn chung địa hình khu vực lựa chọn nghiên cứu tương đối bằng phẳng, thuận lợi cho việc tưới tiêu và áp dụng cơ giới hóa vào sản xuất

c Đặc điểm khí tượng thủy văn:

Đặc điểm khí tượng khu vực xây dựng nghiên cứu tại xã Yên Phong được phân tích dựa vào số liệu quan trắc tại trạm khí tượng Yên Định đặt tại xã Định Tường, huyện Yên Định, tỉnh Thanh Hóa

- Mưa:

Diễn biến của mưa theo thời gian được chia làm 2 mùa rõ rệt: mùa khô và mùa mưa Mùa khô từ tháng 5 đến tháng 10, mùa mưa từ tháng 11 đến tháng 4 Lượng mưa từ tháng 11-12 giảm nhanh, chỉ có những trận mưa nhỏ với lượng mưa <10mm, từ tháng

1 đến tháng 3 thường gặp mưa phùn hay mưa nhỏ, từ tháng 4 đã xuất hiện những trận mưa dông với lượng mưa khá lớn Từ tháng 5, mưa tiểu mãn bắt đầu, từ tháng này áp thấp nhệt đới có thể đổ bộ vào Thanh Hoá gây ra mưa lớn mùa mưa, lượng mưa của mùa mưa chiếm khoảng 80% tổng tổng lượng mưa năm

Đặc trưng lượng mưa trạm Yên Định:

+ Lượng mưa bình quân nhiều năm: Xn=1.492,3 mm

+ Lượng mưa năm lớn nhất: 2.455,1 mm

+ Lượng mưa ngày lớn nhất đạt tới: 298,6 mm(năm 1968)

+ Lượng mưa thay đổi rất nhiều qua các năm, lượng mưa năm lớn nhất có thể lớn

gấp 2 đến 3 lần lượng mưa năm nhỏ nhất

Tình trạng hạn hán và úng lụt xảy ra thường xuyên do sự phân bố mưa năm nhất là mưa tháng khá bất thường tập trung vào thời gian ngắn.Số lượng ngày mưa cũng thay đổi nhiều qua các năm Lượng mưa bình quân tháng tại trạm Yên Định được thể hiện trong Hình 1.1

Hình 1.1 Diễn biến lượng mưa trong năm

- Nắng

Nắng là một yếu tố khí hậu có quan hệ chăt chặt chẽ với bức xạ mặt trời và bị chi phối bởi lượng mây trên khu vực Ở Yên Định, số giờ nắng trong năm trung bình nhiều năm đạt 1.658,4 giờ Tháng 8 là tháng nắng nhiều nhất (211-245 giờ), thứ đến tháng 5 (193-

213 giờ), tháng 6, tháng 8 và tháng 10; tháng ít nắng nhất là tháng 2 và tháng 3 Theo

số liệu quan trắc được trong mấy chục năm qua, số giờ nắng cực đại, cực tiểu và trung bình của các tháng được thể hiện ở Hình 1.2

Hình 1.3 Nhiệt độ trung bình, cao nhất và thấp nhất (trạm Yên Định).

Mùa nóng là thời kỳ nhiệt độ không khí trung bình ngày ổn định trên 25oC thì ở Yên Định ngày bắt đầu mùa nóng có thể xảy ra vào tháng 3 và kết thúc vào giữa tháng 11.Nhiệt độ không khí trung bình năm của vùng Yên Định trung bình trong nhiều năm là

23.4oC Các tháng nóng nhất trong mùa hè (6, 7, 8) có nhiệt độ không khí trung bình tháng trên 28oC và nhiệt độ không khí lớn nhất tại Yên Định đo được tới 41,10C (tháng

5/1966) Nhiệt độ không khí thấp nhất đo được 4,10C (ngày 30-12-1975)

Biến trình nhiệt độ năm theo dạng 1 đỉnh Tháng có nhiệt độ trung bình cao nhất là tháng 7, đạt 28,90C Trong 3 tháng mùa lạnh thì tháng có nhiệt độ trung bình thấp nhất

là tháng 1 Thể hiện ở Hình 1.4

- Độ ẩm

Chênh lệch độ ẩm giữa các tháng trong năm ở Yên Định là không lớn Tháng có độ ẩm trung bình lớn nhất là tháng II và tháng III là 89% đây là tháng có số giờ nắng trong ngày thấp Tháng có độ ẩm trung bình nhỏ nhất là tháng XI và tháng XII, đạt 83%, chênh nhau chỉ 6%

Hình 1.4cho thấy sự thay đổi độ ẩm tuyệt đối trung bình tháng và độ ẩm tương đối thấp nhất trung bình tháng (số liệu nhiều năm, trạm Yên Định)

Hình 1.4 Độ ẩm tương đối và độ ẩm tuyệt đối tại trạm Yên Định

- Lượng bốc hơi

Hiện nay các trạm khí tượng đo bốc hơi chủ yếu bằng ống Pitcher, lượng bốc hơi trung bình hàng năm trạm Yên Định = 853,9(mm)

Tốc độ gió trung bình nhiều năm trạm Yên Định Vbq = 22,2(m/s), tốc độ gió mạnh nhất phần lớn là do bão gây nên, tốc độ gió mạnh nhất ở TP Thanh Hoá 40(m/s), ở Yên Định 37(m/s)

Bảng 1.3 Tốc độ gió lớn nhất và trung bình tháng trạm Yên Định (m/s)

Đặc trưng gió 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Năm

(Nguồn: Trung tâm KTTV tỉnh Thanh Hóa, 2015)

Hướng gió thay đổi theo mùa, mùa đông hướng gió thịnh hành là Đông Bắc, mùa hè chủ yếu là hướng Đông Nam, có khi là gió Tây Nam, tốc độ gió trung bình đạt 1,8 đến 2,0m/s

Bão ảnh hưởng đến Thanh Hoá bắt đầu từ đầu tháng 6 đến hết tháng 11, hầu hết các trận bão đổ bộ vào đất liền thường mang theo một lượng mưa lớn (200÷500mm) kéo dài và diện rộng, làm đảo lộn qui luật thời tiết thông thường: lượng mưa trong mùa bão chiếm 40-50% lượng mưa toàn năm và tập trung từ tháng 8 đến tháng 10 Trung bình mỗi mùa bão có khoảng 1,3-1,4 cơn Trong các tháng cao điểm, cứ khoảng 2 năm có 1 lần bão, còn các tháng khác 3-10 năm mới có 1 lần Phân bố mưa cũng góp phần gây

ra sự chuyển dịch rõ rệt của mùa mưa dọc theo ven biển

14

- Đặc điểm thủy văn

Sông Cầu Chày bắt nguồn từ phía Tây huyện Ngọc Lặc, chảy qua các huyện Yên Định, Thọ Xuân, Thiệu Hoá rồi nhập vào sông Mã Sông dài 87,5 km, diện tích lưu vực 551,0km2 Lòng sông chính của sông Cầu Chày hầu như chảy ở vùng đồng bằng Cao độ đáy tại Xuân Vinh +0,5m tại cửa ra nhập với sông Mã (-4,2m) ÷ (-4,5m), phần

hạ lưu uốn khúc lớn, lòng sông hẹp từ 40 – 60m (mùa kiệt); 200 – 250m (mùa lũ), độ dốc lòng sông nhỏ nên ảnh hưởng ứ vật của sông Mã khá mạnh

- Đặc điểm địa chất thủy văn

Trong khu vực nghiên cứu tồn tại nước mặt và nước dưới đất: Nguồn nước mặt chủ yếu là nước trong các sông Chu, sông Mã; các sông tiêu, các kênh sông Chu … Nước sông Chu và sông Mã về mùa khô màu xanh nhạt, trong suốt; mùa mưa nước đục Nước sông Mã chịu ảnh hưởng của thủy triều Nước mặt có quan hệ mật thiết với nước ngầm Mùa mưa nước mặt là nguồn cung cấp chủ yếu cho nước ngầm, mùa khô thì ngược lại, nước ngầm cung cấp cho nước mặt Mực nước và thành phần hóa học của nước mặt thay đổi theo mùa

Nước ngầm trong khu vực nghiên cứu chủ yếu là nước chứa trong khe nứt của đá gốc phong hóa và các lớp bở rời hệ Đệ tứ chứa trong lớp cát và á cát Theo khảo sát, mực nước ngầm nằm tương đối sâu Mực nước và thành phần hóa học của nước ngầm thay đổi theo mùa

d Đặc điểm thổ nhưỡng và độ phì nhiêu của đất

Vùng thực hiện nghiên cứu trên vùng đất phù sa glây (Pg) là đất phù sa cổ của sông Cầu Chày,có đặc tính glây do trải qua quá trình canh tác lúa nước lâu dài

1.2.2 Hiện trạng cơ cấu cây trồng và sản xuất

- Cơ cấu cây trồng:

Trên diện tích lựa chọn làm nghiên cứu nông dân canh tác các cây trồng chính gồm:

Ớt, Lúa mùa, Ngô, Rau đậu các loại với cơ cấu mùa vụ như sau:

15

Bảng 1.4 Hiện trạng cây trồng và mùa vụ khu vực nghiên cứu

Tháng

T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 T12 Cây trồng

LX-LM

LX-LM- cây

+ Năng suất ớt bình quân đạt 20 tấn/ha; giá bán bình quân 17000đ/kg

+ Năng suất lúa (khô) đạt 7 tấn/ha; giá bán bình quân 6000đ/kg

- Các biện pháp canh tác chủ yếu, thu hoạch, bảo quản sau thu hoạch và xử lý phụ phẩm v…v…

+ Biện pháp canh tác: Đối với các cây trồng nêu trên, nông dân canh tác (từ làm đất, bón phân, chăm sóc chủ yếu theo kinh nghiệm truyền thống có kết hợp với khuyến cáo của khuyến nông cơ sở)

+ Thu hoạch: Thu hoạch sản phẩm bằng phương pháp thủ công

+ Bảo quản sản phẩm sau thu hoạch:Đối với ớt thu hoạch đến đâu bán ngay đến đó; Đối với lúa và ngô thu hoạch xong, phơi khô và cất giữ theo phương pháp truyền thống; Đối với rau màu dùng để sinh hoạt trong gia đình và để bán tươi

+ Xử lý phụ phẩm: Thân cây (ớt, rơm rạ, thân cây ngô ) một phần được thu gom về nhà làm chất đốt, thức ăn cho trâu bò (đối với rơm) nhưng phần lớn được phơi khô, đốt tại ruộng

- Tình hình KT-XH các hộ nông dân đang sản xuất trên địa bàn: Thu nhập bình quân đầu người của xã Yên Phong là 32 triệu đồng/người.năm; tỉ lệ hộ nghèo là 3.6%; diện tích canh tác nông nghiệp là 1.12 sào/người

16

- Tình hình phân công lao động/vấn đề bình đẳng giới trong các khâu sản xuất trồng trọt: Số người trong độ tuổi lao động của xã Yên Phong chiếm 54,5%, số lao động nông nghiệp chiếm 27%; có 15,4% dân số tốt nghiệp tiểu học, 24% tốt nghiệp trung học cơ sở, 32,9% tốt nghiệp trung học phổ thông, 27,7% tốt nghiệp trung học chuyên nghiệp; số lao động là nữ chiếm 48,9 %

- Hoạt động của các HTX/Tổ chức dùng nước: Hợp tác xã dịch vụ nông nghiệp Yên Phong đảm nhiệm việc tưới tiêu cho các hộ sản xuất nông nghiệp trên địa bàn xã

- Hiện trạng thị trường và tiêu thụ sản phẩm: ớt quả được thương lái thu mua và mang đi tiêu thụ nơi khác, giá cả thu mua theo thỏa thuận từng thời điểm, tùy thuộc vào thị trường

- Những khó khăn và thuận lợi về SX và tiêu thụ sản phẩm: Khó khăn lớn nhất hiện nay là xây dựng mối liên kết trong tổ chức sản xuất (từ sản xuất, chế biến đến tiêu thụ sẩn phẩm) trong đó đầu ra của sản phẩm được người dân cho là khó khăn số 1

1.2.3 Hiện trạng hệ thống tưới tiêu, cơ sở hạ tầng nội đồng

Hiện tại, nước tưới cho khu vực nghiên cứu được lấy từ kênh Thống Nhất Sau khi hệ thống kênh chính của hợp phần 2 hoàn thành thì kênh Thống Nhất luôn luôn có nước Nước từ kênh Thống Nhất được dẫn vào các kênh tưới I1, I2, I3, I4 và I5 để tưới cho toàn bộ diện tích 10 ha của lô tưới theo phương pháp tưới rãnh (Hình 1.5) Thông số của các kênh cấp được thể hiện ở Bảng 1.6 Khi hệ thống tưới nhỏ giọt được đầu tư xây dựng, thì các kênh cấp I1, I2, I3, I4 và I5 không cần thiết nữa Việc quản lý tưới cho khu vực được thực hiện bởi Hợp tác xã dịch vụ nông nghiệp Yên Phong

Hệ thống kênh tiêu của khu vực nghiên cứugồm kênh D1, D2,D3 và D4 Các kênh tiêu

là kênh đất, mặt cắt không rõ ràng, có nhiều cỏ và nhiều vị trí bị đất bồi lấp Toàn bộ nước tiêu của khu vực nghiên cứu được tập trung về cống tiêu luồn K1 Sau khi qua cống tiêu luồn K1, nước sẽ được đưa đi ra kênh tiêu của hệ thống tiêu úng Cầu Khải Các thông số của kênh tiêu được thể hiện ở Bảng 1.5

Trong khu vực nghiên cứu có một đường giao thông nội đồng, chiều rộng của đường

là 3m Hiện tại, mặt đường bằng đất còn tốt, đủ để thực hiện canh tác cơ giới và vận chuyển sản phẩm khi thu hoạch Đường giao thông nội đồng của khu vựcnghiên cứu

b (m)

h (m) m

1 D1 4, 83 388 0, 5 0, 3 0 0, 06 Kênh đất, bồi lấp, cỏ dại

19

Hình 1.6 Sơ đồ hiện trạng hệ thống tưới tiêu và giao thông nội đồng

Yêu cầu kỹ thuật về quy trình trồng ớt

1.3

a Giống ớt lựa chọn tại khu vực nghiên cứu

Giống ớt chọn đưa vào trồng tại khu vực nghiên cứu là Một số giống ớt phổ biến: Ớt hiểm lai F1 207, giống số 20, 22, 24, A20…

b Thời vụ

Thời vụ gieo hạt từ 15/8/2016; Trồng từ 20/9-5/10/2016; Thu hoạch bắt đầu từ tháng 1 đến tháng 4/2017

c Làm đất

Luống rộng: 90 - 100 cm (hàng đôi), rãnh 35 – 40 cm Mật độ trồng tuỳ giống nhưng

đa số trồng với mật độ như sau: Giống có khả năng phân cành mạnh trồng: cây cách cây 40 - 45 cm; hàng cách hàng 60 - 80 cm, mỗi sào trồng khoảng 900 – 1.000 cây

20

+ Lân Supe: 500 kg/ha

+ Phân Urê: 300 kg/ha

+ Kali: 240 kg/ha Chú ý nhu cầu kali cho cây ớt không thể thiếu đặc biệt là ớt cay Cách bón:

- Bón lót: toàn bộ phân chuồng + supe lân + 1/3 lượng ure lót sâu theo rạch (nếu thời tiết có mưa thì không lót đạm hoà loãng lượng đạm đó ra tưới nhử khi cây bắt đầu hồi xanh)

Lưu ý: Trong quá trình làm đất, bón lót, đồng thời xây dựng hệ thống tưới nhỏ giọt, phủ ni lon bề mặt luống để hạn chế bốc thoát hơi nước, hạn chế cỏ dại và sâu bệnh

- Bón thúc:

+ Lần 1: khi cây bắt đầu phân cành bón 1/3 lượng Ure 1/2 lượng phân kali

+ Lần 2: Khi cây có hoa rộ, quả non bón 1/3 lượng Ure 1/2 lượng phân kali (số lượng còn lại)

Chú ý: Bón thúc lần 1 và lần hai có thể kết hợp với tưới nước bằng cách pha phân bón

vào lượng nước cần tưới

e Tưới nước và bón phân

- Dung dịch dinh dưỡng và nước tưới được cung cấp đồng thời thông qua hệ thống tưới nhỏ giọt Dựa vào nhu cầu dinh dưỡng và từng giai đoạn sinh trưởng của cây để xác định nồng độ dung dịch tưới phù hợp Ngoài ra tùy theo tình trạng của cây có thể

bổ sung thêm các chất dinh dưỡng qua lá kết hợp với thuốc bảo vệ thực vật

Yêu cầu tưới nước vào bầu cây luôn luôn phải dư nước 10% (không được hạn chế bằng số lít/hốc) Tất cả các đợt gieo trồng đều phải theo dõi lượng nước và dinh dưỡng bằng cách: hứng dung dịch tưới vào chai (từ ống nhỏ giọt) để biết tổng lượng dung dịch; hứng nước dư (từ 5 bịch trồng cây) để biết tỉ lệ nước dư khi đối chiếu với tổng lượng nước tưới

21

• Lượng dung dịch tưới (bắt buộc phải thực hiện):

Giai đoạn tưới/ngày Số lần Thời gian tưới

(phút)

Lượng nước dự kiến(lít)/bầu/ngày

(Nguồn: Thời báo kinh tế Sài Gòn)

Yêu cầu phân tích hàm lượng NPK của dung dịch tưới đầu vào (3 lần/vụ) và dung dịch tưới dư thải ra Thực hiện đo pH của dung dịch qua mỗi lần pha phân bón để điều chỉnh pH của dung dịch dinh dưỡng, nếu pH xuống thấp hơn khoảng khuyến cáo thì dùng KOH để tăng pH lên Đồng thời, đo EC dung dịch đầu vào để kiểm tra nồng độ dung dịch theo giai đoạn của cây (EC là để quản lý nồng độ dung dịch phù hợp cho từng loại cây trồng và từng giai đoạn sinh trưởng)

Trong quá trình chăm sóc cần theo dõi sinh trưởng của cây trồng mà có sự điều chỉnh thành phần phân bón hợp lý hơn Ngoài ra có thể bổ sung các loại phân bón lá như: Terrasort4, Growmore 10-30-10, Growmore 6-30-30 theo từng giai đoạn của cây

f Thu hoạch và bảo quản sau thu hoạch

Thu hoạch ớt khi trái bắt đầu chuyển màu Ngắt nhẹ nhàng cả cuống trái mà không làm gãy nhánh Ớt cay cho thu hoạch 35 - 40 ngày sau khi trổ hoa, ở các lứa rộ thu hoạch ớt mỗi ngày, bình thường cách 1 - 2 ngày thu 1 lần, nếu chăm sóc tốt năng suất trái đạt 20 - 30 tấn/ha [8]

Ngoài ra việc tính toán các đặc trưng thuỷ văn còn có vai trò quan trọng trong việc thiết kế phục vụ cho quy hoạch và thiết kế hệ thống nguồn nước

Ý nghĩa

2.1.1.2

Nghiên cứu mưa tưới thiết kế là tài liệu quan trọng để xác định hệ số tưới nước mặt ruộng của hệ thống phù hợp với một khả năng chịu hạn nhất định và hệ số cấp nước cho các diện tích phi nông nghiệp khác Đó là cơ sở để xác định hình thức, quy mô, kích thước của công trình cấp nước, đảm bảo công trình hoạt động an toàn, không gây gián đoạn trong việc cấp nước, mang lại hiệu quả về kinh tế và kỹ thuật

Nội dung tính toán

2.1.1.3

Xác định nghiên cứu mưa tưới thiết kế qua các bước sau:

- Chọn trận mưa tính toán, xác định tài liệu, thống kê tài liệu mưa ứng với những trận mưa có lợi cho việc cấp nước

- Vẽ đường tần suất kinh nghiệm và đường tần suất lý luận, xác định các tham số thống kê: X, Cv, Cs của đường tần suất và xác định mưa tưới thiết kế XP%

- Chọn nghiên cứu mưa tưới điển hình

- Thu phóng, xác định nghiên cứu mưa tưới thiết kế

23

2.1.2 Chọn trạm, tần suất thiết kế và thời đoạn thiết kế

Chọn trạm

2.1.2.1

Chọn trạm tính toán phải thỏa mãn những điều kiện sau:

- Mẫu phải có tính đại biểu

- Mẫu phải có tính độc lập

- Mẫu phải có tính đồng nhất

Từ lý thuyết đã nêu ở trên, khi chọn trạm tính toán cần tuân thủ những nguyên tắc sau:

- Trạm tính toán phải nằm gần, tốt nhất là nằm trong vùng tính toán Trong trường hợp khu vực tính toán không có trạm đo thì ta có thể chọn trạm khí tượng lân cận khu vực tính toán để tính

- Trạm tính toán phải có số liệu đủ dài (tối thiểu là 20 năm) và bao gồm những năm gần thời điểm tính toán

- Số liệu các năm là độc lập, không phụ thuộc vào các năm liền kề

Từ các nguyên tắc trên và căn cứ vào tình hình thực tế của khu vực tính toán, chọn trạm khí tượng Yên Định để tính toán, số liệu từ năm 1984 ÷ 2015 (số liệu tương đối dài và liên tục)

Tần suất thiết kế

2.1.2.2

Tần suất thiết kế biểu hiện khoảng thời gian mà công trình hoạt động bình thường, đảm bảo hoạt động theo năng lực thiết kế trên tổng số thời gian công trình hoạt động tính theo năm Tần suất thiết kế phụ thuộc vào loại công trình, quy mô nhiệm vụ và tầm quan trọng của công trình Theo qui chuẩn Việt Nam QCVN 04-05:2012/BNNPTNT, quy định về tần suất mưa thiết kế cho các công trình thủy lợi cấp IV (diện tích phục

vụ của công trình < 2000 ha) là từ 75%-85% [9] Lựa chọn tần suất nghiên cứu mưa tưới thiết kế để tính toán xác định nhu cầu cấp nước đảm bảo cho hệ thống tưới là 85%, vậy Ptk = 85%

Thời đoạn thiết kế

2.1.2.3

Thời đoạn tính toán là khoảng thời gian dự kiến để tính toán mưa tưới Thời đoạn tính toán mưa tưới phụ thuộc vào từng loại cây trồng, thời đoạn sinh trưởng của cây trồng,

24

chế độ mưa trong vùng và nhiệm vụ của công trình trong quy hoạch tương lai Vì vậy chọn thời đoạn tính toán cần căn cứ vào mục đích của việc quy hoạch và nhiệm vụ của công trình Do công trình phục vụ cấp nước cho nông nghiệp là chủ yếu nên xuất phát

từ nhu cầu cấp nước trong nông nghiệp để chọn thời đoạn tính toán Đối với cây ớt tại Yên Định, thời đoạn tính toán là từ ngày 25/08 đến hết ngày 23/11

2.1.3 Tính toán các đặc trưng khí tượng thiết kế

Các công thức thường dùng trong tính toán tần suất kinh nghiệm

- Công thức trung bình của Ha-zen

m+

- Công thức số giữa của Che-gô-đa-ép

P = 100%

4.0n

3.0m+

−

Trong đó:

m - số thứ tự của năm trong liệt tài liệu đã sắp xếp

n - số phần tử của liệt tài liệu (số năm quan trắc)

Cơ sở của phương pháp này cho rằng các đặc trưng thống kê: X , Cv, Cs tính từ chuỗi

số liệu thực đo X1, , Xn bằng các đặc trưng thống kê tương ứng của tổng thể Sau đó

ta giả thiết nghiên cứu xác suất nào đó, kiểm tra sự phù hợp giữa nghiên cứu xác suất giả thiết với chuỗi số liệu thực đo, theo phương pháp thống kê Nếu đạt yêu cầu ta có thể sử dụng nghiên cứu để tính XP%

)1k(1

n

)XX(X

1C

2 i

2 i

n

1

3 i s

C)

3n(

)1K(C

đủ số liệu

∗ Phương pháp thích hợp

Khác với phương pháp Moment, phương pháp thích hợp cho rằng có thể thay đổi các

n

)XX(X

1C

2 i 2

n 1

3 i s

C)

3n(

)1K(C

−

−

= ∑

Nhận xét phương pháp thích hợp: Phương pháp thích hợp cho ta khái niệm trực quan,

dễ dàng nhận xét và xử lý điểm đột xuất Song việc đánh giá tính phù hợp giữa đường tần suất lý luận và đường tần suất kinh nghiệm còn phụ thuộc vào chủ quan người vẽ

∗ Phương pháp ba điểm

Giống như phương pháp thích hợp, phương pháp ba điểm cũng lấy sự phù hợp giữa đường tần suất lý luận với đường tần suất kinh nghiệm làm chuẩn mực Song khác ở chỗ các thông số X , Cv, Cs tính được theo 3 điểm chọn trước, trong đó có P2 = 50% còn 2 điểm P1 và P3 đối xứng qua P2

Nhận xét phương pháp ba điểm: Phương pháp ba điểm có ưu điểm là tính toán nhanh, đơn giản nhưng cũng có nhược điểm là phụ thuộc vào chủ quan người vẽ, phụ thuộc vào cách chọn 3 điểm

Qua những phân tích ở trên và áp dụng với điều kiện hiện tại của số liệu, lựa chọn đường tần suất lý luận sử dụng đường tần suất lý luận Pearon III, phương pháp vẽ

27

đường tần suất lý luận là phương pháp thích hợp dần Sử dụng phương pháp thích hợp Person III với phần mềm vẽ đường tần suất FFC-2008 để vẽ đường tần suất lý luận

2.1.4 Nghiên cứu mưa thiết kế

Nguyên tắc chọn nghiên cứu mưa thiết kế

- Nghiên cứu thường xuyên xuất hiện: Khi chọn theo nghiên cứu này thì công trình thường xuyên làm việc hết công suất thiết kế, công trình có hiệu quả cao Tuy nhiên với năm ít mưa sẽ gây thiếu nước

Thu phóng nghiên cứu mưa

28

Chọn phương pháp thu phóng cùng tỉ số (các trận mưa điển hình được quy dẫn về trận mưa thiết kế) Căn cứ vào trị số X85% và Xđh đã chọn ở trên, dựa vào tài liệu đã có ta tiến hành thu phóng tài liệu mưa theo các bước sau:

- Hệ số thu phóng Kp:

%

P p dh

X K X

=

- Tính lượng mưa ngày của vụ thiết kế:

p idh

Trong đó:

Xitk - lượng mưa ngày i thiết kế

Xiđh - lượng mưa ngày i điển hình

Hình 2.1 Đường tần suất lượng mưa thời đoạn tính toán - Trạm Yên Định 1984-2015

Từ tần suất thiết kế P = 85% tra đường tần suất lý luận và bảng kết quả tính toán tần suất lý luậnlượng mưa năm (đường cong trơn đi qua băng điểm trên hình vẽ) xác định được lượng mưa thiết kế ứng với P = 85% làmm, hệ số Cv = 0,53, hệ số Cs = 0,86 Lựa chọn năm 2015 làm năm điển hình Tính hệ số thu phóng theo công thức:

%

P p dh

X K X

=

29

Trong đó: Xp: Lượng mưa vụ ứng với tần suất thiết kế P = 85%, XP = 294,3mm

Xdh: Lượng mưa vụ năm điển hình, Xdh = 293,8 mm

Kp: Hệ số thu phóng

Thay vào công thức trên ta được: Kp =294,3/293,8= 0,998 ≈ 1

Công thức xác định phân phối lượng mưa thiết kế:

Xip=Kp.XidhTrong đó: Xip: Lượng mưa tháng thứ i thuộc năm thiết kế

Xidh: Lượng mưa tháng thứ i thuộc năm điển hình

Số liệu mưa năm điển hình và kết quả thu phóng cho năm thiết kế xem ở Phụ lục 1 và Phụ lục 2

Tính toán nhu c ầu nước cho cây ớt

2.2

2.2.1 Cơ sở tính toán chế độ tưới cho cây trồng cạn

- Theo giáo trình Quy hoạch và thiết kế hệ thống thủy lợi [10] và hướng dẫn của Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9170 : 2012 [11], cây trồng cạn như (khoai, ngô, lạc, đậu, rau màu ) có đặc điểm khác hẳn với cây lúa là sinh trưởng và phát triển tốt trong ruộng không có lớp nước mặt ruộng, chỉ cần tưới đủ độ ẩm trong đất từ khi gieo trồng đến khi thu hoạch theo yêu cầu của cây trồng là đủ nhưng cần phải có biện pháp, kỹ thuật tưới tốt để không làm đất bão hoà nước và sẽ không có lượng nước ngấm lãng phí xuống tầng sâu

- Là cây trồng phát triển trên môi trường đất ẩm Độ ẩm trong tầng đất canh tác sẽ duy trì theo công thức tưới tăng sản

- Chế độ tưới cho cây trồng cạn cũng như lúa là dựa trên phương trình cân bằng nước mặt ruộng, cụ thể hoá trong tầng đất ẩm nuôi cây [10]:

Σmi = (Whi + Wci) - (W0i + ∑P0i + ΔWi) Σmi - tổng lượng nước cần tưới trong thời đoạn (m3

/ha)

Whi - lượng nước hao trong thời đoạn tính toán (m3/ha)

Wci - lượng nước cần trữ trong tầng đất canh tác ở cuối thời đoạn tính toán (m3

/ha)

∑P0i - lượng nước mà cây trồng sử dụng được trong thời đoạn tính toán

ΔWi - lượng nước mà cây trồng sử dụng thêm được trong thời đoạn tính toán

30

2.2.2 Tính toán lượng bốc hơi mặt ruộng

* Công thức tổng quát xác định lượng bốc hơi mặt ruộng

ETc = Kc.ET0 (mm) Trong đó:

- ETc – Lượng bốc hơi mặt ruộng thực tế theo thời gian tình toán (mm)

- ET0 – Lượng bốc hơi mặt ruộng tiềm năng (mm)

- Kc – Hệ số cây trồng

* Hệ số cây trồng Kc

Hệ số cây trồng Kc là hề số biểu thị tỉ số giữa nhu cầu dùng nước của cây trồng ETc và lượng bốc hơi tiềm năng trong từng thời kỳ sinh trưởng ET0, hay là chỉ mức độ yêu

cầu nước của cây trồng ở các giai đoạn phát triển khác nhau

Hệ số Kc phụ thuộc vào loại cây trồng, giai đoạn phát triển của cây trồng, điều kiện khí hậu và đất đai và điều kiện canh tác, Kcđược xác định thông qua công thức thực nghiệm

* Công thức tính lượng bốc hơi mặt ruộng theo phương pháp bán kinh nghiệm

Tính lượng bốc hơi mặt ruộng ET0 theo công thức Penman sửa đổi:

ETo=0,75∆(Rn-G)+1,84γ 900

273+tU2(ea-ed)

∆+γ(1+034U2)

(mm/ngày) Trong đó :

- 𝑒𝑎 – Áp suất hơi nước bão hòa (kPa)

𝑒𝑎 = 0,611exp �17,27t

t + 273�

- J: Số thứ tự theo ngày tính toán

- RnL: Bức xạ toả ra bởi năng lượng hút được ban đầu (MJ/m2

- G: Thông lượng nhiệt của đất (MJ/m2

-ngày), nếu tính G theo nhiệt độ bình quân của tháng thì:

G = 0,14(tm - tm - 1)

- tm, tm -1: Nhiệt độ bình quân của tháng thứ m và m - 1 (0C)

- γ: Hằng số biểu nhiệt độ

32

γ= 0,00163 Pγ

P = 101,3 �293−0,0065𝑧293 �5,26

𝜆 = 2,501 – 2,361.10-3.T

- z: Cao độ so với mực nước biển (m)

- U2: Tốc độ gió ở độ cao 2 mét (m/s), giá trị U2 có thể tính theo công thức:

U2 = Uh 4,87

ln (67,8ℎ−5,42)

- Uh: Tốc độ gió đo ở độ cao h mét so với mặt đất (m/s)

- h: Chiều cao cột đo tốc độ gió (m)

Với các tài liệu về khí tượng đã có, lập bảng tính ET0 theo công thức Penman sửa đổi

Sử dụng phương pháp này có những ưu điểm sau: kết quả tính toán chính xác, công thức tính toán tổng hợp xem xét đến nhiều yếu tố khí hậu, các yếu tố trông công thức

có thể tính được trực tiếp theo hệ thức mà không cần phải qua bảng tra

Nhược điểm của phương pháp này là tính toán phức tạp, phương pháp đòi hỏi nhiều số liệu dẫn đến khó khăn trong việc thu thập tài liệu

Kết quả tính toán lượng bốc hơi mặt ruộng xem ở Phụ lục 3

2.2.3 Tính toán nhu cầu nước cho cây ớt

Tài liệu tính toán

2.2.3.1

a) Thời gian mùa vụ:

Đối với cây ớt, thời gian sinh trưởng kéo dài từ 7 – 8 tháng, thời gian sinh trưởng của ớt:

Bảng 2.1 Thời gian sinh trưởng của cây ớt

Giai đoạn gieo – nảy mầm 25/8 – 3/9 10

Giai đoạn hồi xanh 30/9 – 4/10 5

Giai đoạn phân cành 5/10 – 19/10 15

Giai đoạn ra hoa 20/10 – 3/11 15

Giai đoạn ra hoa – quả chín 4/11 – 23/11 20

Giai đoạn thu hoạch 24/11 –15/2 83

(Nguồn: Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tỉnh Thanh Hóa)