Bài giảng đồ án kỹ thuật tưới hiện đại

Tài liệu mùa vụ và cây trồng: Loại rau, Thời gian mùa vụ, Thời gian sinhtrưởng của cây, Hệ số cây trồng, chiều cao cây lớn nhất, độ sâu bộ rễ nhỏnhất và lớn nhất của cây Bảng 1;7.. Hệ số

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT TƯỚI HIỆN ĐẠI

(PROJECT OF MODERN IRRIGATION ENGINEERING)

TS Nguyễn Quang Phi Email: quangphi_nguyen@tlu.edu.vn Điện thoại: 0913050625

TS Nguyễn Quang Phi

Bộ môn Kỹ thuật và Quản lý tướiKhoa Kỹ thuật tài nguyên nước, Trường Đại học Thuỷ lợi

TS Nguyễn Quang Phi

Mobile: 0913 050 625 Email: quangphi_nguyen@tlu.edu.vn1

2

vực xã Yên Mỹ, huyện Thanh

Trì cách trung tâm Hà Nội

khoảng 9 km về phía Đông

Nam

▪ Phía Bắc giáp xã Yên Sở

▪ Phía Tây xã Tứ Hiệp, Ngũ

Hiệp

▪ Phía Nam giáp xã Duyên Hà

▪ Phía Đông giáp sông Hồng

2 Tài liệu khí tượng

Tài liệu liên quan đến

các đặc trưng khí

tượng như mưa, gió,

bốc thoát hơi nước

3 Tài liệu nguồn nước

Nguồn nước cấp sử dụng để tưới cho cây trồng là nguồn nước ngầm Giả

thiết rằng trữ lượng và chất lượng nước ngầm đảm bảo yêu cầu tưới cho

vùng canh tác rau;

4 Tài liệu địa hình

Xem bình đồ địa hình khu vực dự án

5 Tài liệu đất đai

Loại đất và các thông số vật lý đất tương ứng của loại đất (bảng 1)

6 Tài liệu mùa vụ và cây trồng: Loại rau, Thời gian mùa vụ, Thời gian sinh

trưởng của cây, Hệ số cây trồng, chiều cao cây lớn nhất, độ sâu bộ rễ nhỏ

nhất và lớn nhất của cây (Bảng 1);

8 Hệ số thiết hụt nước trong quản lý tưới (Bảng 1)

9 Chênh lệch cao độ giữa sàn động cơ máy bơm (Bảng 1)

10 Lưu lượng phun mưa lớn nhất (Bảng 1)

1 Xác định diện tích gieo trồng dựa vào bình đồ khu tưới;

2 Tính toán nhu cầu nước cho rau trong thời gian mùa vụ;

3 Quy hoạch bố trí các hạng mục của hệ thống tưới (khu đầu mối, hệ

thống đường ống phân phối nước,…) trên bình đồ: Dựa vào hướng

dốc địa hình, hướng gió, nguồn nước;

4 Lựa chọn vòi tưới phun mưa;

5 Xác định chu kỳ và số lần tưới hàng ngày;

6 Xác định số ống nhánh lớn nhất hoạt động đồng thời;

7 Tính toán chỉ tiêu thiết kế của hệ thống ống nhánh;

8 Tính toán chỉ tiêu thiết kế của hệ thống ống chính;

9 Tính toán, lựa chọn máy bơm tưới;

10 Sơ bộ tính toán khối lượng xây lắp của hệ thống tưới

TRÌNH TỰ NỘI DUNG QUY HOẠCH, THIẾT KẾ

HỆ THỐNG TƯỚI PHUN MƯA

5

6

I Phương pháp tính toán:

Dựa vào phương trình cân bằng nước mặt ruộng

II Mục tiêu và nội dung tính toán

+ Xác định mức tưới

+ Số lần tưới

+ Chu kỳ tưới

+ Tổng lượng nước tưới toàn vụ

III Tài liệu tính toán

+ Tài khí tượng: Mưa, Bốc thoát hơi nước

+ Tài liệu về cây trồng: Loại rau, thời gian mùa vụ, giai đoạn sinh

trưởng, hệ số cây trồng, độ sâu của bộ rễ

+ Tính chất đất đai (loại đất, thông số vật lý của đất)

2 – TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ TƯỚI

Lini Ldev Lmidi LlateNgày

gieo trồng

Ngày thu hoạch

IV Trình tự và kết quả tính toán

K ci Hệ số cây trồng

7

Khối lượng nước trong đất (g)Khối lượng đất khô (g)Thể tích nước trong đất (m3)Thể tích khối đất (m3)

IV Trình tự và kết quả tính toán

2 – TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ TƯỚI

9

10

IV Trình tự và kết quả tính toán

IV Trình tự và kết quả tính toán

2 Xác định độ ẩm, lượng nước

d) Lượng nước thực cần

NWR = (FC - WP)  MAD  DRZ (mm)

NWR Lượng nước thực cần của cây trồng (lượng nước cây trồng

có thể sử dụng mà không ảnh hưởng đến năng suất), (mm)MAD Độ thiếu hụt nước cho phép

Tính toán chế độ tưới với thời đoạn

ngày, phương trình cân bằng nước để

tính toán chế độ tưới trong ngày thứ

(i) trong thời gian sinh trưởng của cây

IV Trình tự và kết quả tính toán

3 Tính toán chế độ tưới

Xác định lượng nước trong đất:

Simin= [FC – (FC – WP) MAD]  DRZi =min DRZi

Simax=max DRZi= FC DRZi

Simin Sei Simax

Sbi= Sei-1+ Lượng nước trong đất ở vùng rễ cây dài ra giữa thời

điểm i – 1 và i, tứcei-1(DRZi– DRZi-1)

ei-1là độ ẩm trong đất đầu thời đoạn ở vùng rễ cây dài ra (độ ẩm

trong đất cuối thời đoạn trước),ei-1= Sei-1/DRZi-1

Lượng nước trong đất ở vùng rễ cây dài ra là:

ei-1(DRZi– DRZi-1) = (Sei-1/DRZi-1) (DRZi– DRZi-1)

IV Trình tự và kết quả tính toán

3 Tính toán chế độ tưới

Xác định Sbikhi độ sâu bộ rễ thay đổi:

Sbi = Sei-1+ (Sei-1/DRZi-1) (DRZi– DRZi-1)

= Sei-1[1 + (DRZi– DRZi-1)/DRZi-1]Xác định Sbikhi độ sâu bộ rễ không thay đổi: Sbi= Sei-1

4 Xác định lượng mưa hiệu quả : P ei

Pei= Pi– Dpi– ROi

Pei Lượng mưa hiệu quả cây trồng sử dụng được (mm);

Pi Lượng mưa rơi xuống (mm);

Dpi Lượng nước thấm sâu xuống lòng đất cây không sử dụng được;

ROiLượng nước chảy trên bề mặt;

2 – TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ TƯỚI

15

IV Trình tự và kết quả tính toán

4 Xác định lượng mưa hiệu quả: P ei

Xác định Pei:

TH1: Sbi= Simax

+ Pei = ETci với điều kiện : Pi ≥ ETci

+ Pei = Pi với điều kiện : Pi < ETci

TH2: Simin≤ Sbi≤ Sbimax

+ Pei = Simax - Sbi + ETci với điều kiện: Pi ≥ Simax - Sbi + ETci

+ Pei = Pi với điều kiện: Pi < Simax - Sbi + ETci

IV Trình tự và kết quả tính toán

5 Xác định mức tưới Ir i

Giả thiết Iri= 0 suy ra Seitheo phương trình cân bằng nước

+ Nếu Simin < Sei  Simaxsuy ra Iri = 0

+ Nếu Sei  Simin suy ra tưới với lượng nước Iri sao cho Sei = Simax

- Mức tưới thiết kế tại mặt ruộng:

Ngày

thứ Ngày/ Tháng

Độ sâu bộ

rễ DRZ (mm)

Hệ số cây trồng

K c

ET o (mm) (mm)ETc (mm)Smin (mm)Smax (mm)Sb (mm)P (mm)Pe (mm)Ir (mm)Se

- Đáp ứng lượng nước tưới, chu

kỳ tưới (khoảng cách giữa các

Q (m 3 /h)

Đường kính làm ướt (m)

3 – THIẾT KẾ HỆ THỐNG TƯỚI

I Vòi phun và khoảng cách trên hệ thống

a) Lựa chọn vòi tưới

Ví dụ:

- Kích thước lỗ phun là : 3,5 mm;

- Áp lực cột nước của vòi phun là:

hs= 350 Kpa = 350/9.81 = 35,67 m

- Lưu lượng vòi phun : qs = 0,89 m3/h

- Đường kính làm ướt của vòi phun: 28,35 m

21

22

I Vòi phun và khoảng cách trên hệ thống

Giá trị Klvà Ksđối với kiểu bố trí hình tam giác, hình chữ nhật và hình vuông

0 - 1.3 1.8 – 3.1 3.6 – 5.4

0 – 3

4 – 7

8 - 12

a a a

0.60 0.55 0.50

0.55 0.50 0.45

0.55 0.50 0.45

0.60 0.60 0.60

0.55 0.50 0.45

a Hệ số Kl= 0.86Ks b Giả thiết các ống tưới vuông góc với hướng gió chính

I Vòi phun và khoảng cách trên hệ thống

I Vòi phun và khoảng cách trên hệ thống

Ví dụ:

- Tốc độ gió trung bình: 1,5 m/s = 5,4 (Km/h) < 10 Km/h

- Tra bảng => Ta bố trí vòi phun theo hình chữ nhật;

- Khoảng cách giữa các vòi phun mưa:

và điều kiện phẫu diện

Tốc độ phun mưa tối đa cho phép (mm/h)

Che phủ Trọc Che phủ Trọc Che phủ Trọc Che phủ Trọc

Đất cát phẫu diện đồng nhất với độ sâu

Đất cát pha nhẹ, phẫu diện đồng nhất

Đất thịt, phẫu diện đồng nhất ở độ sâu

I Vòi phun và khoảng cách trên hệ thống

c) Xác định tốc độ vòi phun

Ví dụ:

- Đất thịt pha bụi, có che phủ, độ dốc địa hình là 0 - 5%

→ Tốc độ phun mưa tối đa cho phép: [I] = 25 (mm/h)

- Tốc độ tưới phun:

- So sánh: I = 4,5 (mm/h) < [I] = 25 (mm/h)

→ Vậy vòi chọn là phù hợp

h mm h

m S

S

q I

m l

s

/ 5 , 4 / 0045 , 0 18 11

89 , 0

II Xác định số ống tưới làm việc đồng thời

Bước 1: Xác định chu kỳ tưới, thời gian tưới

Bước 2: Tính tổng số ống tưới trên cánh đồng

Bước 3: Xác định mức tưới tổng cộng (bao gồm cả tổn thất)

Bước 4: Xác định khoảng thời gian tưới của 1 ống tưới

Bước 5: Xác định số lần tưới trong 1 ngày

Bước 6: Xác định số ống tưới hoạt động trong 1 ngày

Bước 7: Xác định số ống tưới hoạt động đồng thời

3 – THIẾT KẾ HỆ THỐNG TƯỚI

27

II Xác định số ống tưới làm việc đồng thời

được xác định theo 2 trường hợp

- Chu kỳ tưới=

→ Chu kỳ tưới = 6 (ngày)(làm tròn xuống)

Irf = 29,97 (mm)

ETcimax:Giá trịETcilớn nhấttrong bảng lượng bốc thoát hơi nước

ETcimax= 4,49 (mm/ngày)

→Thời gian tướicủa một lần tưới chọn t = 5 (ngày)(1 ngày để dự trữ)

II Xác định số ống tưới làm việc đồng thời

TH2 : Dựa vào bảng tính toán chế độ tưới:

phải tưới

 Chu kỳ tưới từbảng tính toán chế

II Xác định số ống tưới làm việc đồng thời

- Nếu chu kỳ tưới theo bảng tính toán chế độ tưới t >20 ngày => tính

II Xác định số ống nhánh làm việc đồng thời

GWR = NWR/Ea

Thời gian tưới của 1 ống tưới = GWR/I

I Cường độ tưới phun mưa (mm/h)

Số lần tưới trong ngày =

= (Thời gian tưới trong ngày)/thời gian tưới của 1 ống tưới)

3 – THIẾT KẾ HỆ THỐNG TƯỚI

31

II Xác định số ống nhánh làm việc đồng thời

Số ống tưới hoạt động trong ngày =

= (Tổng số ống tưới trên cánh đồng)/(Chu kỳ tưới thiết kế)

Số ống tưới hoạt động đồng thời =

= (Số ống tưới hoat động trong ngày)/(Số lần tưới trong ngày)

III.Xác định thông số kỹ thuật của đường ống tưới

a) Thông số chính

✓ Đường kính ống:d

✓ Cột nước áp lực đầu vào của đường ống:hu

✓ Cột nước áp lực cuối đường ống:hd

✓ Lưu lượng đầu đường ống:Qu

✓ Chiều dài đường ống tưới là:Ll(m)

✓ Khoảng cách từ đường ống nhánh đến vị trí vòi phun đầu tiên trên

III.Xác định thông số kỹ thuật của đường ống tưới

b) Quy tắc xác định thông số của đường ống tưới

✓ Giá trị chênh lệch cột nước áp lực dọc theo đường ống (max – min):

hu= hs + ¾hf+ rs  Z/2 [Dốc lên (+), dốc xuống (-)]

hd= hu– hf= hs– 1/4 hf+ rs Z/2[Dốc lên (-), xuống (+)]

III.Xác định thông số kỹ thuật của đường ống tưới

Cách 1:

K Hệ số ma sát dọc đường

l Chiều dài đường ống tưới (m)

Q Lưu lượng đầu ống tưới (m3/h)

D Đường kính ống tưới (m)

r Chỉ số lưu lượng

p Chỉ số đường kính ống

F Hệ số triết giảm tổn thất cột nước áp lực trong trường hợp

có các vòi tưới hoạt động

p r f

D

Q l K

3 – THIẾT KẾ HỆ THỐNG TƯỚI

35

III.Xác định thông số kỹ thuật của đường ống tưới

f

s J

s J

Hệ số F đối với ống nhựa và ống nhôm

n Ống tưới bằng nhựa với r = 1,760 Ống tưới bằng nhôm với r = 1,852

(a) F1được sử dụng khi khoảng cách từ cửa lấy nước vào ống tưới đến cửa xả đầu tiên là sl(m);

(b) F2được sử dụng khi cửa xả đầu tiên gần với cửa lấy nước của ống tưới;

(c) F3được sử dụng khi khoảng cách từ cửa lấy nước ống tưới tới cửa xả đầu tiên là sl/2 (m).

IV Lựa chọn máy bơm

- Lưu lượng thiết kế đầu hệ thống (Qp)

- Cột nước bơm thiết kế (Hp)

Sử dụng sổ tay máy bơm của Lê Dung để tra

3 – THIẾT KẾ HỆ THỐNG TƯỚI

41

42