Giáo trình QHTKHTTL chuong 2 - ĐHBKĐN- nhu cầu nước của hệ thống thủy lợi

giáo trình QH &TK hệ thống thủy lợi - Chương 2- ĐH BKĐN Nhu cầu nước của hệ thống thủy lợi

Chương 2 NHU CẦU NƯỚC CỦA HỆ THỐNG THUỶ LỢI

2.1 LƯỢNG NƯỚC CẦN VÀ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH LƯỢNG NƯỚC CẦN CHO CÁC NGÀNH DÙNG NƯỚC

2.1.1 Lượng nước cần cho nông nghiệp

Một trong những tài liệu cơ bản để quy hoạch thuỷ lợi là lượng nước cần cung cấp nước cho các ngành kinh tế, xã hội Trong nông nghiệp lượng nước cần cung cấp cho cây trồng rất lớn và rất quan trọng nhằm đáp ứng đầy đủ yêu cầu về nước để cho cây trồng phát triển tốt và cho năng suất cao Để xác định được yêu cầu dùng nước cần phải nghiên cứu, tính toán yêu cầu nước của từng loại cây trồng trong những điều kiện

cụ thể, nhằm tìm ra một chế độ cung cấp nước thích hợp trong suốt quá trình sinh trưởng của cây trồng: đó chính là chế độ tưới cho cây trồng

2.1.1.1 Chế độ tưới

Tưới là một vấn đề quan trọng trong công tác điều tiết nước mặt ruộng, nhằm thỏa mãn yêu cầu nước trong quá trình sinh trưởng của cây trồng Trong điều kiện tự nhiên nhất định như thời tiết, khí hậu, thổ nhưỡng, địa chất thuỷ văn, đối với một số loại cây trồng nhất định sẽ có một yêu cầu về cấp nước theo một chế độ nhất định gọi

là chế độ tưới

Chế độ tưới là một tài liệu quan trọng trong việc quy hoạch, thiết kế, quản lý và khai thác các hệ thống công trình tưới

Chế độ tưới bao gồm các yếu tố sau:

1 Số lần tưới n (lần): Số lần cần phải cấp nước (tưới) trong suốt thời gian sinh trưởng của cây trồng

2 Mức tưới mỗi lần mi: Lượng nước tưới mỗi lần cho đơn vị diện tích cây trồng nào đó

Mức tưới thường được biểu thị bằng:

- Lượng nước ký hiệu m (m3/ha)

- Lớp nước tưới ký hiệu ai (mm)

Giữa mức tưới mi (m3/ha) và lớp nước trên mặt ruộng ai (mm) có mối liên hệ như sau:

Mức tưới tổng cộng bằng tổnig các mức tưới mỗi lần

M =∑

=

n 1 i i

m

q = (2-3) Nếu mức tưới mi(m3/ha), thời gian tưới ti(ngày) thì hệ số tưới được tính theo công thức:

i

i i

2.1.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến chế độ tưới:

Gồm hai yếu tố :

- Yếu tố khí hậu: mưa, gió, bốc hơi, nhiệt độ, độ ẩm, bức xạ ánh sáng, bốc hơi mặt thoáng

- Yếu tố phi khí hậu: Bao gồm

+ Loại cây trồng và giai đoạn sinh trưởng

Với mỗi loại cây trồng, trong mỗi thời kỳ sinh trưởng sẽ có cơ cấu mặt lá khác nhau, do đó độ che phủ mặt ruộng khác nhau và lượng bốc hơi mặt ruộng sẽ thay đổi

theo Chính vì vậy hệ số cây trồng Kc thay đổi theo loại cây trồng và theo giai đoạn sinh trưởng

+ Bi ện pháp kỹ thuật nông nghiệp

Các biện pháp kỹ thuật nông nghiệp như hình thức canh tác, chế độ phân bón, mật độ gieo cấy đều có ảnh hưởng đến lượng bốc hơi mặt ruộng, vì nó ảnh hưởng đến chế độ nhiệt, không khí và độ che phủ mặt ruộng

+ Ph ương pháp tưới và kỹ thuật tưới

Các phương pháp và kỹ thuật tưới đều ảnh hưởng đến lượng bốc hơi mặt ruộng,

vì lượng nước cung cấp cho cây trồng có sự khác nhau Phước pháp tưới mặt sẽ yêu cầu nước lớn tưới ngầm, phương pháp tưới ẩm cần nước ít hơn các phương pháp tưới khác Kỹ thuật tưới ẩm lượng bốc hơi và ngấm ít hơn kỹ thuật tưới ngập

+ Thổ nhưỡng và địa chất thủy văn

Loại đất nặng hoặc đất nhẹ, mực nước ngầm nằm nông hoặc sâu đều có ảnh hưởng đến lượng bốc hơi mặt ruộng Vì các yếu tố này có ảnh hưởng đến việc trữ nước của đất, sự vận chuyển nước trong đất, điều kiện cung cấp nước của cây trồng, cơ cấu cây trồng vì thế ảnh hưởng tới lượng bốc hơi khoảng trống và bốc hơi mặt lá

2.1.1.2 Phương pháp tưới

Phương pháp tưới là cơ sở quan trọng cho việc xác định chế độ tưới Phương pháp tưới chính là phương thức đưa nước và phân phối nước tới tận mặt ruộng cung cấp cho cây trồng

• Phương pháp tưới cần thoả mãn các yêu cầu sau:

- Bảo đảm cung cấp nước theo đúng chế độ tưới quy định phân bố đồng đều trên diện tích tưới

- Có hệ số sử dụng nước cao

- Tạo điều kiện thực hiện và phối hợp với các biện pháp canh tác khác

- Nâng cao năng suất tưới trên đồng ruộng

- Có tác dụng cải tạo đất, không gây ra xói mòn, mặn hoá khu đất tưới

- Công trình và các thiết bị tưới phải đơn giản, dễ quản lý, diện tích chiếm đất ít, chi phí đầu tư và quản lý khai thác thấp và không gây ảnh hưởng xấu đến môi trường

• Dựa vào phương thức dẫn nước và phân phối nước, người ta chia ra các phương pháp tưới sau:

- Phương pháp tưới mặt đất: Có các kỹ thuật tưới như tưới ngập, tưới dải

và tưới rãnh

- Phương pháp tưới phun mưa

- Phương pháp tưới ngầm

- Phương pháp tưới nhỏ giọt

• Sự lựa chọn các phương pháp tưới phụ thuộc vào các yếu tố sau:

- Loại cây trồng và kỹ thuật canh tác;

- Địa hình, khí hậu, tính chất đất đai khu tưới;

- Khả năng cung cấp và chất lượng của nguồn nước;

- Trình độ cơ giới hoá và công nghiệp hoá;

- Điều kiện cung cấp năng lượng, thiết bị;

- Trình độ khoa học, kỹ thuật của cán bộ, công nhân quản lý tưới

a) Phương pháp tưới mặt đất

Tưới mặt đất là phương pháp đưa nước tưới từ các kênh dẫn hay đương ống vào mặt ruộng rồi ngấm xuống biến thành nước trong đất, nước tưới được phân phối đến cây trồng ở các dạng tưới ngập, tưới theo rãnh và tưới theo dải

Tưới ngập

Là hình thức cung cấp nước để luôn luôn giữ một lớp nước trên mặt ruộng theo yêu cầu sinh trưởng phát triển của các cây trồng, chủ yếu là lúa nước

• Ưu điểm:

- Điều hoà được nhiệt độ trong ruộng lúa;

- Kìm hãm sự phát triển của cỏ dại;

- Giảm được nồng độ các chất có hại

• Nhược điểm

- Độ thoáng khí của đất kém;

- Làm giảm độ phì của đất;

- Dễ gây ra trôi đất;

- Tốn nhiều nước, gây trở ngại cho cơ giới hoá

• Yêu cầu của phương pháp tưới ngập

- Duy trì lớp nước thích hợp trên ruộng lúa theo công thức tưới tăng sản;

- Bảo đảm được các chất dinh dưỡng và phân bón không bị rửa trôi, đất không bị xói mòn, nhiễm chua mặn;

- Bảo đảm lớp nước được phân bố đều, không tưới tràn lan;

- Hệ số sử dụng ruộng đất cao, tiết kiệm nước tưới, giá thành xây dựng và quản lý rẻ;

- Mặt ruộng tưới phải tương đối bằng phẳng để độ sâu mực nước tương đối đồng đều trên khắp thửa ruộng;

- Phải bố trí đầy đủ các công trình điều tiết nước mặt ruộng

• Hình thức bố trí và kích thước ô ruộng tưới ngập

• Hình dạng và kích thước

+ Hình dạng: Ô ruộng có hình chữ nhật là tốt nhất

+Kích thước: Thường là 0,25 ÷ 0,30 ha(100 x 25 m hoặc 100 x 30m)

Chiều dài ô ruộng theo khoảng cách giữa kênh tưới và kênh tiêu cố định cấp nhỏ nhất trên hệ thống

Chiều rộng phụ thuộc điều kiện địa hình và điều kiện cơ giới hóa

Độ dốc i thường bằng 0,001 ÷ 0,005

Chiều rộng a được xác định theo:

i

0,5h i

h h

a = 2− 1 ≈ 0 (2-5)

Hình 2.2: Hình th ức bố trí thửa ruộng a) B ố trí thông nhau; b) Bố trí cửa độc lập

Hình 2.3: M ặt cắt A-A

(h K t)t

ω

Q = 0+ t (m3/ha) (2-6) Trong đó:

ω - diện tích ô ruộng (m2)

t

K - tốc độ ngấm bình quân (m/h)

t - thời gian lấy nước (h)

Tưới theo dải

+ M ục đích và điều kiện áp dụng

Tưới dải là hình thức phân phối nước cho cây trồng theo dòng chảy tràn trên dải tưới Mặt ruộng được chia thành từng ô nhỏ ngăn cách bởi các bờ dải, nước chảy tràn trên mặt ruộng từ đầu dải đến cuối dải Quá trình chảy, nước sẽ ngấm xuống tầng rễ cây và cung cấp nước cho cây trồng Tưới dải được áp dụng đối với cây trồng không theo hàng như cỏ, lúa mì, mạ… Thuận lợi đối với vùng có độ dốc mặt đất trung bình (0,005÷0,02) và điều kiện là nguồn nước ngầm cung cấp phong phú

+ S ơ đồ cấu tạo

+ Ph ương pháp tính toán các kỹ thuật tưới dải theo dòng ổn định

Mục đích tính toán là xác định các thông số của kỹ thuật tưới nhằm thỏa mãn các yêu cầu tưới Các thông số đó là lưu lượng lấy vào đầu dải, thời gian tưới, chiều dài dải tưới và chiều dài dòng chảy trên dải khi mở nước tưới

Trong thời gian nước chảy từ đầu giải xuống cuối dải, đồng thời nước cũng ngấm xuống tầng đất Khi ngấm đến cuối dải thì nước trên dải cũng vừa hết Vì vậy trong tưới dải phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật sau:

- Trong thời gian tưới quy định nước phải ngấm hết xuống đất

- Độ ẩm ở đầu dải và cuối dải phải xấp xỉ bằng nhau

- Có tốc độ nước chảy trong dải thích hợp không làm xói lở mặt dải đồng thời phải có trị số thích hợp so với tốc độ ngấm hút của đất để tránh lãng phí nước

- Độ ẩm trong tầng đất nuôi cây phải đạt độ ẩm thích hợp

- Lượng nước ngấm trong thời gian tính toán phải bằng lượng nước yêu cầu trong thời gain đó

Để có thể đảm bảo những yêu cầu trên, ngoài điều kiện về độ dốc phải thỏa mãn i

= 0,0005 ÷ 0,02 chúng ta phải xác định được những trị số thích hợp của những yếu tố

kỹ thuật trong tưới dải như:

1 Chiều dài của dải l;

Hình 2.4: S ơ đồ cấu tạo

3 Lưu lượng lấy vào đầu dải qo;

4 Tốc độ nước chảy trong dải V;

5 Thời gian lấy nước trong dải t

Trong thực tế để xác định được các trị số thích hợp từ các điều kiện ban đầu như: Mức tưới, điều kiện địa hình, địa chất… Chúng ta phải thông qua thí nghiệm hoặc tổng kết tài liệu nhiều năm từ các khu đã thực hiện tưới dải

+ Sơ đồ và các giả thiết tính toán

Cắt mặt cắt theo chiều dài của dải và xét với 1m chiều rộng của dải ta có sơ đồ như hình 2.4 với các giả thiết:

- Dòng chảy trong dải là ổn đinh;

- Lớp nước mặt ruộng rất nhỏ so với chiều dài dải l

Dựa vào sơ đồ trên, chúng ta sẽ nghiên cứu các yếu tố dòng chảy trên dải để từ đó rút

ra các đại lượng cần xác định

+ Tính toán cụ thể

 Xác định phương trình đường mặt nước trên dải

Xét mặt cắt đầu giải một đoạn x nào đấy, tốc độ dòng chảy tại mặt cắt này có thể xác định theo dòng chảy đều:

Vx = C1 RJ (2-7) Trong đó:

C1 – hệ số tốc độ (hệ số Sêzi);

R- bán kính thủy lực;

Hình 2.4: S ơ đồ tính

J – độ dốc thủy lực

Trên mặt đất, hệ số C1 có thể xác định theo công thức của Bazanh:

R γ

R 87

C1+

= (2-8) Trong đó:

γ - độ gồ ghề của mặt đất, γ thay đổi theo mức độ kênh tác và loại cây trồng Theo kinh nghiệm γ = 1,5 ÷ 4,0;

R – bán kính thủy lực:

2y b

by χ

ω R

y 87 R γ

R 87

C1

+

= +

=

Mặt khác do y rất nhỏ so với γ nên

y

y 87 y γ

y 87

y 87

Vx = = (2-9)

Đặt

γ

J 87

C = , và C gọi là đặc trưng cho trạng thái đất tưới Do đó:

Vx = Cy (2-10) Lưu lượng chảy qua một đơn vị chiều rộng dải tại mặt cắt x sẽ là:

qx = Vxy = Cy2 (2-11) Tính toán tương tự đối với mặt cắt x +dx ta có:

qx+dx = C(y - dy)2 (2-12)

Sự biến thiên lưu lượng từ mặt cắt x đến x +dx là:

qx+dx – qx = Cy2 – 2Cydy +C(dy)2 - Cy2

Do dy nhỏ nên (dy)2 ≈ 0

Lượng nước thay đổi giữa mặt cắt x và x+dx chính bằng lượng nước ngấm xuống đất trên đoạn dx:

-2Cydy = Wngấm (2-13) Hai vế của phương trình có dấu ngược nhau là vì x và y thay đổi ngược chiều nhau, khi x tăng thì y giảm

Mặt khác, lượng nước ngấm Wngấm có thể xác định được theo công thức:

Wngấm = dx

t

nK α

0 (2-14)

Trong đó:

K0 - tốc độ ngấm hút bình quân của đất trong đơn vị thời gian thứ nhất;

t - thời gian, tính từ khi bắt đầu lấy nước vào dải;

α - số mũ, phụ thuộc vào tính chất của đất và độ ẩm trong đất;

n – hệ số hiệu chỉnh ảnh hưởng của nước ngập trên mặt đất đối với tốc độ ngấm hút của đất, do nước ngập, một phần cấu tượng của đất bị phá vỡ nên tốc độ ngấm hút

có lớn lên một ít n > 1

Do vậy: dx

t

nK2Cydy= α0

−Tích phân hai vế của phương trình trên ta có:

' α

0

t

nK+

2 α

0

t

nK+

−

=

Cy

xtCh

nK1hxCt

nKhC

t

xnKCht

α 0 2 α

0 2 α

Mà Ch2 = q0 nên ta có phương trình đường mặt nước trên dải:

x t Ch

nK 1 h

y = − 20α (2-15)

 Chiều dài lấy nước trên dải

Để tiết kiệm nước người ta thường đóng cống ngừng lấy nước trước khi nước cuối dải, tại mặt cắt cách đầu dải một đoạn X, lớp nước y = 0 Do đó:

0 X t Ch

nK 1 h

y = − 20α =

α

0

0 α

0

nK

q X 0 X t q

nK X

nK X

q

nK t

0

1 0

 Xác định chiều dài dải l

Sau thời điểm t, trên dải còn một lớp nước, lớp nước này sẽ chảy tiếp xuống cuối dải để tưới thêm cho một đoạn dải nào đó Bây giờ chúng ta phải xác định chiều dài của dải thích hợp để triệt để lợi dụng vừa hết lượng nước đó

Gọi lượng nước còn lại trên dải là µhX;

µ - hệ số hình dạng đường mặt nước, thường ;

5

4 3

2

µ= ÷

h - chiều sâu lớp nước đầu dải;

X - chiều dài lấy nước

Một phần lượng nước đó sẽ ngấm xuống đoạn X và có thể tính bằng:

2

X t t

nK

x α 1

= (2-19)

α) (1 q

X nK

X nK Ch

X t

nK 2

X t t

nK

0 1

2 1 2

α 1 '

x α

α)X (1 Ch W

µhX - (1 - α)hX = hX(µ - 1 + α) Lượng nước này phải đảm bảo đủ lượng nước tưới cho đoạn (1 – X)theo quy định:

2 hX X)m (1Chia cả hai vế cho X ta được :

1 (

1 3

1 α m

h X

=

3

1 α mh 1 X

l (2-21)

 Xác định thời gian lấy nước vào dải l

Thời gian lấy nước t theo nguyên lý cân bằng nước đảm bảo lượng nước tưới cho

dải có chiều dài l

0 0

q

m t t q

ml= ⇒ = l (2-22)

Mặt khác thời gian lấy nước t cũng phải bảo đảm sao cho lượng nước ngấm ở một đơn vị diện tích ở đầu dải không vượt quá mức tưới m:

α 1 1

1

α 1 α

1

K

α) m(1 t

1.1 t t 1

 Xác định lưu lượng lấy vào đầu dải q0

- Theo yêu cầu bảo đảm không xói lở ở đầu dải:

[ ]V q [ ]V h h

q

V= 0 ≤ kx ⇒ 0 = kx (2-24) [V]kx – tốc độ cho phép không xói trên dải, [V]kx = 0,1 ÷ 0,2 m/s

- Theo yêu cầu đảm bảo năng suất tưới cao, lượng nước công nhân tưới mỗi ca:

3600t

mΩ 3600t

W q mΩ

nK 1 h

y = − 20α

α

0

0 t nK

=

3

1 α mh 1 X l

0 q

m

1

1 K

α) m(1

Tưới theo rãnh

+ Đặc điểm và điều kiện áp dụng

Nước được phân phối từ mương dẫn nước vào các rãnh, cho nước ngấm đều vào đất theo chiều ngang để cung cấp nước cho cây trồng

Tưới rãnh là kỹ thuật tưới ẩm cho các loại cây trồng cạn, trồng rộng hàng và theo luống như ngô, khoai, mía, bông, rau đậu…

• Ưu điểm

- Kinh phí xây dựng ít vì không yêu cầu thiết bị nhiều

- Đất canh tác thích hợp hoạt động cho mọi thời gian

- Đất không bị nén, không bị kết váng, không bị xói mòn

- Lá cây không bị ẩm ướt khi tưới, do vậy không gây bệnh đối với cây

- Thích hợp đối với địa hình có độ dốc tối ưu: 0,002 ≤ i ≤ 0,007

Độ dốc thích hợp: 0,02÷0,05

Dựa văo độ dốc vă đặc tính thấm của đất, người ta thường dùng hai hình thức tưới:

- Tưới rênh hở: Rênh hở lă rênh không bị đắp kín ở cuối rênh, thường

dùng khi độ dốc lớn, vă tính thấm của đất lớn Khi dòng chảy gần đến cuối rênh

lă vừa ngấm hết

- Tưới rênh kín: Cuối rênh thường bị bịt kín để dòng nước cần lưu lại

trong rênh một thời gian sau đó mới ngấm hết Thường được sử dụng khi độ dốc

bĩ vă tính ngấm nước của đất bĩ Có như vậy mới bảo đảm được tính ngấm đồng đều dọc theo chiều dăi của rênh

+ Ph ương phâp tính toân câc kỹ thuật tưới rênh theo dòng ổn định

 Trường hợp rênh hở

Cũng như trong tưới dải, xâc định yếu tố kỹ thuật tưới rênh bao gồm:

1 Chiều dăi lấy nước X;

2. Chiều dăi của dải l;

3 Lưu lượng lấy văo đầu dải qo;

4 Thời gian lấy nước trong dải t

Rảnh tưới ở đất

Mặt cắt A-A

Cùng với giải thiết dòng chảy trong rãnh là ổn định, chúng ta có sơ đồ tính và phương pháp luận như sau:

 Phương trình đường mặt nước trong rãnh

Mặt cắt của rãnh có thể là hình thang hoặc hình tam giác

Xét trường hợp mặt cắt hình thang, lưu tốc dòng chảy được xác định theo hệ thức của dòng chảy đều:

Tốc độ dòng chảy tại mặt cắt x nào đó

RJC

Vx = 1Trong đó:

R 87

C1+

C1 =Trong đó:

γ - độ gồ ghề lòng rãnh, thường γ = 1,75 ÷ 4,50;

Do vậy: V = 50R J ÷ 20R J = (50 ÷ 20)R J

Nếu đặt: C = (50 ÷ 20) J (2-26) Thì Vx = CR

Lưu lượng qua mặt cắt x là qx:

Như vậy:

P

CF F P

F C q

y 1

y b C

y λ

C

Vx =Tương tự , lưu lượng qua mặt cắt x + dx là qx+dx:

Sự biến thiên lưu lượng giữa mặt cắt x và x + dx chính bằng lưu lượng ngấm vào thân luống và đáy rãnh trên đoạn dx:

x dx

λ

b C q q

dx λ b t

nK 2ydy λ

b C -

∆q = = α0 0 (*)

Với (2γ 1 m m)

b

y 1

nK 2ydy

b λ

C

0 α 0

−

= (**) Tích phân hai vế phương trình (*) ta được:

∫

t

nK 2ydy

λ

b C

0 α 0

' 0 α 0

2 b λ x C t

nK y

λ

b C

+

−

=

⇔Khi x = 0 thì y = h ( chiều sâu mực nước ở đầu rãnh) Do đó:

'

2 C h λ

b C

=Vậy phương trình đường mặt nước của rãnh:

t

nK λ

b C

0 α 0 2

C

0 α 0 2

2 − = −

 Chiều dài lấy nước

Khi ngừng lấy nước vào rãnh (đóng cống) thì tại mặt cắt x có x = X và y = 0:

0 0

α 2 0

α 0 2

nK λλ

t Ch X X λ t

nK h λ

C

=

⇒

=

 Chiều dài rãnh

Khi ngừng lấy nước vào rãnh thì trên đoạn X còn một lượng nước là µ b hX (µ là

hệ số hình dạng đường mặt nước trên rãnh) Một phần lượng nước này sẽ ngấm trên đoạn X, phần còn lại chảy xuống phía dưới đoạn X Để triệt để lợi dụng lượng nước

này, chiều dài của rãnh l cần phải dài hơn chiều dài lấy nước X một đoạn (l - X) nhất

định sao cho lượng nước chảy xuống ngấm hết vào đoạn (l - X) và đủ cung cấp nước cho đoạn đó theo mức tưới đã quy định

Nếu goi khoảng cách giữa hai rãnh là a thì lượng nước cần cung cấ p cho rãnh sẽ

là alm và lượng nước cần cung cấp cho đoạn cuối (l - X) là (l - X)am

Lượng nước cần cho đoạn (l - X) này sẽ phải bằng lượng nước còn lại trong rãnh

khi đóng cống sau khi đã ngấm xuống đoạn X

Tương tự như tưới dải ta có:

(l− X)am =(µ − 1 + α)b hX

(µ 1 α)

a

b m

h 1

l

 Thời gian lấy nước vào rãnh

Thời gian lấy nước vào rãnh t được xác định sao cho trong thời gian t đó với lưu lượng q đã định, có thể lấy đủ lượng nước cần thiết vào rãnh để tưới đủ cho diện tích luống giữa hai rãnh nhằm đảm bảo mức tưới m đã quy định:

q

a m t qt a

Mặt khác thời gian lấy nước t cũng cần được khống chế để đảm bảo không vượt quá mức tưới ở đầu rãnh:

α 1 1

0

0 K λ

Đối với rãnh kín, sau khi cho nước vào rãnh, trong quá trình ngấm xuống đất, sau khi ngừng lấy nước, một bộ phận nước sẽ trữ lại và dần dần ngấm hết

Quan hệ giữa các yếu tố cần phải thỏa mãn điều kiện sau:

- Cân bằng giữa lượng nước tưới và lượng nước ngấm:

m = + 0 t (2-27) Trong đó:

α 0

t K t

K = − và

α 1

với thời gian tưới t:

t

0 K χ

h ma

h1, h2 – độ sâu đầu và cuối rãnh khi ngừng nước

Để đất ngấm đồng đều thì h2 – h1 không nên vượt quá 0,06 ÷ 0,07m, độ dốc bé nhất nên lấy i = 0,002 và chiều dài rãnh nên là 30 ÷ 35m

- Nếu như biết lưu lượng và chiều dài rãnh tưới thì thời gian tưới t là:

3,6Q

m.a

t = l (2-31) trong đó: Q(l/s) và t(h)

Khi độ dốc mặt đất tương đối lớn, tính thấm nước bé, thực tế người ta dùng hình thức rãnh dòng chảy kiểu dải tức sử dụng kiểu rãnh nông thôn và thông số tưới như sau:

- Thường lưu lượng Q = 0,1 ÷ 0,3 l/s;

- Một kênh dẫn thường đảm bảo từ 20 ÷ 40 rãnh, rãnh tưới mặt cắt tam giác Rãnh nông thường sâu từ 8 ÷ 15cm, chiều rộng thường từ 25 ÷ 40cm, tỷ số chiều sâu nước trong so với chiều sâu rãnh tưới là

3

2 3

- Dùng hệ thống ống ngầm

- Dùng hệ thống kênh lộ thiên để tưới ngầm

Đây là kỹ thuật tưới hiện đại với nhiều ưu điểm Hệ thống ống có lổ đục được chôn trong vùng rễ cây, khi tưới máy bơm hoạt động, nước sẽ thấm qua các lỗ để vào thẳng vùng rễ, phục vụ nhu cầu nước của cây trồng

• Ưu điểm

- Đảm bảo chất lượng tưới tốt vì có khả năng giữ ẩm cho đất ở tầng nuôi cây;

- Kết cấu đất không bị phá vỡ, không bị kết váng, không gây ra xói mòn đất;

- Bốc hơi mặt đất bé, khả năng dự trữ nước trong đất tốt;

- Tưới ngầm có khả năng dữ và duy trì độ sâu nước tối ưu cho cây trồng phát

triển ở các giai đoạn khác nhau;

- Không gây cản trở đến công tác cơ giới;

- Không yêu cầu việc san bằng mặt ruộng;

- Tiết kiệm đất tưới đến mức tối đa

• Nhược điểm

- Vốn đầu tư xây dựng và chi phí quản lý khai thác lớn;

- Tưới ngầm không thích hợp cho vùng đất mặn đặc biệt với vùng đang được rửa

mặn vì muối sẽ theo nước tưới làm nhiễm mặn tầng đất mặn;

- Quản lý vận hành và bảo dưỡng hệ thống tưới ngầm tương đối phức tạp, tốn

kém vì toàn bộ hệ thống đường ống và thiết bị được đặt ngầm dưới đất Dó đó

mà tưới ngầm ít được phổ biến rộng rãi

• Lưu lượng cấp trong tưới ngầm

Gọi q là là lưu lượng nước thấm trên 1m dài ống (q:l/s/m) thì q phụ thuộc vào số

lổ, đường lổ, áp lực bơm, loại đất thấm… cho nên cần qua thực nghiệm hoặc theo Catologe của nhà sản xuất ống ngầm, hoặc có thể tính theo công thức:

86,4t

m.b

q = (2-32) Trong đó:

m – mức tưới (mm) từ chế độ tưới;

b – khoảng cách giữa các ống ngầm;

t – thời gian tưới của tưới(từ chế độ tưới)

Với chiều dài L thì lưu lượng cấp là:

Q = L.q (2-33)

c) Phương pháp tưới phun mưa

Phương pháp tưới phun mưa là phương pháp đưa nước tới cây trồng vào mặt ruộng dưới dạng mưa nhân tạo nhờ các thiết bị thích hợp Phương pháp này ngày càng được phổ biến và áp dụng rộng rãi Nhất là các nước có nền nông nghiệp phát triển

• Ưu điểm

- Tiết kiệm nước do chỉ bốc hơi trong quá trình phun, nước tổn thất do vận

chuyển không đáng kể, hệ số sử dụng nước cao tới 85%÷90%

- Tưới phun mưa thỏa mãn được nhu cầu sinh lý của cây trồng Cả lớp đất và

bộ rễ hoạt động và bề mặt lá cây đều được tưới, nên có tác dụng điều hòa khí hậu

- Tưới phun mưa thích ứng với mọi điều kiện địa hình, không gây xói mòn

trôi màu, không phá vỡ cấu tượng của đất, không làm dập nát cây trồng

- Tưới phun mưa cho năng suất lao động tưới cao

- Giảm được diện tích chiếm đất của kênh mương và công trình tưới

• Nhược điểm

- Giá thành đầu tư và khai thác hệ thống tưới phun mưa tương đối cao so với

tưới mặt ruộng vì cần nhiều các thiết bị kim loại và năng lượng trong khi vận hành

- Kỹ thuật tưới hơi phức tạp đòi hỏi phải có trình độ nhất định để sử dụng

- Chất lượng tưới phun mưa bị hạn chế bởi điều kiện thời tiết

- Những vùng có địa hình đặc biệt

- Những vùng có điều kiện thuận lợi về cung cấp năng lượng và thiết bị

• Tính toán các thông số kỹ thuật cho tưới phun mưa

Khi tính toán kỹ thuật tưới phun, người ta quan tâm tới một số đặc trưng như :

Đường kính hạt mưa

Đường kính hạt mưa d (mm) tùy thuộc loại cây trồng để chọn, ngoài ra yếu tố áp suất và kích cỡ miệng phun cũng ảnh hưởng đến đường kính hạt mưa Đảm bảo cho tưới hiệu quả và không gây thất thoát và phá hoại đất, cỡ hạt phù hợp nhất có đường kính d = 0,5 ÷ 2 mm

W- lượng mưa rơi vào thùng đo mưa (m3) ;

ω - diện tích thùng đo (m2) ;

t - thời gian đo (phút) ;

Cường độ tưới trung bình ptb :

t

h

tb = (2-35) Trong đó :

h0 – mức tưới (mm) Tính từ chế độ tưới cho cây trồng ;

t – thời gian tưới (phút)

Lượng nước tưới (V- m3)

V = q.t ; (m3) (2-36) Nếu có N đầu phun thì :

V = N.q.t ; (m3) (2-37)

Diện tích tưới phun theo lưu lượng bơm có thể tính :

γ

γm

βQt 86,4

F = ; (ha) (2-38) Trong đó :

Q- lưu lượng bơm nguồn (l/s), Q = n.Q0 ;

Q0 – lưu lượng một đầu phun ;

N- số đầu phun làm việc đồng thời ;

β - hệ số sử dụng thời gian của thiết bị tưới là tỷ số giữa số giờ làm việc thực tế trong ngày so với thời gian 24h của ngày ;

t – thời gian tưới quy định trong giản đồ tưới cho cây trồng có tỷ lệ diện tích là

m – mức tưới của loại cây trồng đó (m3/ha)

L ưu lượng tưới của một vòi phun tầm xa bằng :

6µ

pn πR Q

2

0 = ; (2-39) Trong đó :

R – độ phun xa của tia nước hay bán kính phun (m) ;

p – cường độ mưa (mm/phút) ;

n – số vòng quay của vòi phun trong 1 phút ;

µ - hệ số lấy bằng 1,5 nếu bố trí vòi theo hình vuông và bằng 1,2 nếu theo sơ đồ hình tam giác

H ệ số đồng đều phân bố mưa K

% n m

∆m 1

n – số điểm đo mưa trên diện tích tưới ;

∑∆m – cường độ phun mưa tại từng điểm đo so với giá trị trung bình m Yêu cầu đối với độ đồng đều tưới phun K ≥ 70 ÷ 80 %

d) Phương pháp tưới nhỏ giọt

Tưới nhỏ giọt sử dụng các

đường ống mềm dẻo chạy trên

mặt đất xung quanh cây, nước

được dẫn trong ống tới đầu nhỏ

giọt với lưu lượng 2 ÷ 20 l/h thấm

vào vùng rễ cây trồng Khác với

phương thức tưới khác, tưới nhỏ

giọt có chu kỳ dài hơn ( 1÷ 3)

Máy bơm lấy nước từ nguồn nước và cung cấp cho hệ thống đường ống dẫn

Thi ết bị điều khiển đầu

Bao gồm các thiết bị điều chỉnh lưu và áp suất cho toàn bộ hệ thống Trong thiết

bị điều khiển đặt các lớp lọc, tránh làm tắc đầu nhỏ giọt Ngoài ra còn có thể đặt thêm các bình chứa chất dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng, chất dinh dưỡng được hòa tan

trong nước, dẫn qua hệ thống và cung cấp cho cây trồng Đây là một điểm khác biệt so với các phương thức tưới khác

M ạng lưới đường ống dẫn và đường ống phụ

Mạng lưới đường ống dẫn và đường ống phụ nhận nước từ thiết bị điều khiển đầu mạng lưới và dẫn nước cho cả hệ thống Vật liệu làm đường ống thường bằng loại ống chất dẻo tổng hợp hoặc ống PVC

Đường ống phụ

Đường ống nhận nước từ đường ống chính và chuyển nước tới đầu phun Đường ống phụ thường làm bằng hợp kim nhôm, ống PVC Tuy nhiên, cần có hình thức bảo quản đường ống tránh sự hư hỏng do con người và tự nhiên ( do bức xạ mặt trời)

Đầu nhỏ giọt

Khoảng cách các đầu nhỏ giọt thường đặt lớn hơn 1m với 1 hoặc nhiều đầu nhỏ giọt được thiết kế sao cho cung cấp lưu lượng cố định và không bị thay đổi nhiều khi

áp suất thay đổi

Khả năng làm ẩm một vùng đất của tưới nhỏ giọt thấp hơn khoảng 30% so với các phương thức tưới khác Một số các yếu tố như loại đất, lưu lượng tưới cũng ảnh hưởng vùng đất được tưới ẩm

2) Loại cây trồng và giai đoạn sinh trưởng

Cây lúa : tưới ngập

Hoa màu và cây công nghiệp :tưới ẩm

+ Ph ương pháp tưới cho lúa :

Hiện nay phương pháp tưới phổ biến cho lúa vẫn là tưới ngập, phương pháp tưới này luôn luôn tạo trên mặt ruộng một lớp nước nhất định và lớp nước này thay đổi tùy theo từng thời kỳ sinh trưởng của cây lúa (Cây lúa có 6 thời kỳ sinh trưởng, với giống lúa có thời gian sinh trưởng tst =105 ngày thì các thời kỳ sinh trưởng như sau :

Cấy – bén rễ : 10 ngày

Bén rễ - đẻ nhánh : 25 ngày