Bài giảng đồ án quy hoạch hệ thống thủy lợi

Tình hình thổ nhưỡng địa chất thủy vănCHƯƠNG ITÌNH HÌNH CHUNG1.2- Tình hình kinh tế-xã hội1.2.1 Tình hình xã hội1.2.2 Tình hình kinh tếYêu cầu phát triển kinh tế trong vùng: Yêu cầu nước

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Khoa Kỹ thuật tài nguyên nước

Bộ môn Kỹ thuật tài nguyên nước

ĐỒ ÁN QUY HOẠCH HỆ THỐNG THỦY LỢI

(PROJECT OF WATER RESOURCES SYSTEM PLANNING)

TS Trần Tuấn Thạch Email: thachtt@tlu.edu.vn Điện thoại: 0988838618

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG

CHƯƠNG II: XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ TƯỚI CHO HỆ THỐNG

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ TIÊU CHO LÚA MÙA

CHƯƠNG IV: BỐ TRÍ HỆ THỐNG THỦY LỢI

NỘI DUNG

1

Trang 2

CHƯƠNG I TÌNH HÌNH CHUNG1.1 –Điều kiện tự nhiên

1.2.1 Tình hình xã hội

1.2.2 Tình hình kinh tế

Yêu cầu phát triển kinh tế trong vùng: Yêu cầu nước

phục vụ cho phát triển sản xuất

3

4

Trang 3

CHƯƠNG II XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ TƯỚI CHO HỆ

THỐNG

2.1.1 Tính toán chế độ tưới cho lúa Chiêm (vụ đông xuân)

Đặc điểm:

❑ Thời gian làm ải và tưới dưỡng xen kẽ nhau

❑ Thời gian gieo cấy kéo dài trong một thời gian nhất định tg

❑ Thời đoạn sinh trưởng trên các thửa ruộng khác nhau do thời điểm gieo

cấy khác nhác→ mỗi ô ruộng có chế độ tưới khác nhau

❑ Chế độ tưới trên cánh đồng là tổ hợp chế độ tưới của mỗi thửa ruộng có

xét đến yếu tố thời gian

Trang 4

2.1.1 2.1.1 Tính toán chế độ tưới cho lúa Chiêm (vụ đông xuân)

Nguyên lý tính toán

❑ Dựa vào phương trình cân bằng nước

❑ Chia toàn bộ thời kỳ sinh trưởng của lúa thành các thời đoạn nhỏ

❑ Xác định các thành phần nước hao (ngấm + bốc)

❑ Tổng hợp các loại nước hao thành phần theo thời gian

❑ Kết hợp với lượng nước đến (nước mưa) để tìm ra mức tưới

2.1 TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ TƯỚI CHO LÚA

2.1.1 2.1.1 Tính toán chế độ tưới cho lúa Chiêm (vụ đông xuân)

mi + Pi - Ki - ETci - Ci= hci - hoi

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

❑ hoi: Lớp nước mặt ruộng đầu thời đoạn tính toán (mm)

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

❑Poi: Lượng nước mưa sử dụng 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 (mm)

❑ Xác định lượng nước hao do ngấm Ki

Điều kiện ràng buộc

hmin  hci  h𝐦𝐚𝐱7

8

Trang 5

1 Xác định các thành phần nước hao Ki (gồm 2 thành phần)

❑ Nước hao do ngấm Ki

❑ Bốc hao do bốc hơi ETci

❖ Nguyên lý chung xác định lượng nước hao thành phần

Xét khu ruộng có khu ruộng có dt là 

+ tg:Thời gian gieo cấy

+ : Tổng diện tích thửa ruộng

+ o:Diện tích gieo cấy từng ngày(o = const)

Ω0= Ω/tg+ th: Thời gian hao nước trên thửa ruộng gieo cấy

Trang 6

Khi thửa ruộng bắt đầu vào

thời điểm gieo cấy của ngày

đầu tiên

thngày

th= 1 ngày

TH1

Nguyên lý xác định lượng nước hao thành phần

Khi thửa ruộng kết thúc

ngày gieo cấy thứ th

Trang 7

Khi thửa ruộng kết thúc ngày

gieo cấy thứ th+ 1

TH1

1

ngày gieo cấy thứ tg

TH1

13

Trang 8

ngày gieo cấy thứ tg+ th

Trang 9

Wmax = 10 eh (m3/ngày)+ eh : Cường độ hao nước(mm/ngày)

th TH2

17

Trang 10

1 Xác định các thành phần nước hao do ngấm Ki

▪ Ngấm bão hòa trong thời gian đầu đưa nước vào mặt ruộng (Kbh)

▪ Ngấm ổn định trong suốt thời gian sinh trưởng của lúa (Kođ)

A-Xác định lượng nước hao do ngấm bão hòa

➢ Thời gian ngấm bão hòa

A : Độ rỗng của đất ( %)=0,42

H : Độ sâu tầng đất trên mực nước ngầm (mm)=600

o : Độ ẩm trong tầng đất trước khi đưa nước ruộng=0,58 ( % độ rỗng

(

K

A H bh t

19

20

Trang 11

A-Xác định lượng nước hao do ngấm bão hòa

➢ Thời gian ngấm bão hòa (th=tbh (thường 3-5 ngày) <tg=20ngay)

➢ Đường quá trình hao nước loại I

= 580.0,5.(1-0,5)/6=8,38mm/ngay

Lượng nước hao ngày 7/1

=Wmax.1/th=8,38 (1/6)=1,46 (mm/ngày)

Trang 12

B-Xác định lượng nước hao do ngấm ổn định

▪ Lượng ngấm ổn định xảy ra sau quá trình ngấm bão hào Lượng nước

ngấm xuống đất chủ yếu là do trọng lực

▪ Thời gian ngấm ổn định được xác định theo công thức:

tnôđ = tn+ tst– tb ( ngày )

➢ tn- thời gian ngâm ruộng

➢ tst - thời gian sinh trưởng

➢ tb - thời gian ngấm bão hào tầng đất mặt ruộng

▪ Lượng nước ngấm ổn định

➢ Ke: hệ số ngấm ổn định của đất trồng (mm/ngày)

➢ a : lớp nước mặt ruộng bình quân trong thời đoạn tính toán

➢ H : Chiều dày tầng canh tác (mm)

H

a H K

Wmax = 2,2 ((580+a)/580) 2,2 (mm/ngày)

Trang 13

2 Xác định thành phần nước hao do bốc hơi mặt ruộng ETc

thời gian sinh trưởng

Từ ngày Đến ngày Ngâm Ruộng 20/12 22/12 3 1.1 2.98 0.6

bông-2.1.1 Tính toán chế độ tưới cho lúa Chiêm (vụ đông xuân)

2 Xác định lượng nước hao do bốc hơi mặt ruộng ETc

25

Trang 14

Phương pháp Penman

27

28

Trang 15

29

Trang 16

31

32

Trang 17

Ngâm ruộng Cấy-đẻ nhánh Đẻ nhánh-làm đòng Làm đòng-trổ bông

Trổ Chín

bông-2.1.1 Tính toán chế độ tưới cho lúa Chiêm (vụ đông xuân)

Số ngày Hệ số Kc e h

1 Xác định các thành phần nước hao

A-Xác định lượng bốc hơi ETc

Bốc hơi mặt nước tự do (Giai đoạn ngâm ruộng)

+ Thời gian ngâm ruộng th=tng (2-3ngày) <tg đường quá trình hao nước loại I

Cường độ hao nước bình quân (eh)

Th= tng+ tg

e0: Cường độ bốc hơi mặt nước tự do (mm/ngày)

Wmax = 10.eh.(th/tg)

33

Trang 18

0.11 0.22 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.22 0.11 0.00

Bốc hơi mặt ruộng

+ Xảy ra khi đã gieo cấy

+Dựa vào quan hệ giữa thvà tg ta có 3 TH

Trang 19

=1.32.(21.2,2+23.2,65)/44=3,2 mm/ngày Wmax=10 eh=10.3,2=24 m3/ha=3,2 mm/ngày

𝑒ℎ =Kc

0.16 0.32 0.48 0.64 0.80 0.96 1.12 1.28 1.44 1.60 1.76 1.92 2.08 2.24 2.40 2.56 2.72 2.88 3.04 3.20 3.20

3 Xác định tổng lượng nước hao (Ki+Etc)

37

Trang 20

4 Tính toán lượng mưa thiết kế

tst+tnh

❖ Giai đoạn đầu vụ :

❖ Giai đoạn giữa vụ :

❖Giai đoạn cuối vụ:

40

Trang 21

5 Tính toán độ sâu lớp nước ban đầu

• aot: Lớp nước mặt ruộng đã có đầu thời đoạn tính toán trên các diện

tích đã gieo cấy, tính bình quân cho một ha đại diện (mm)

• ’ot:Lớp nước sẵn có trên diện tích sẽ gieo cấy trong thời đoạn Δt

(mm)

• t: Tỷ lệ diện tích gieo cấy trong thời đoạn Δt so với tổng diện tích

t t

a

0 0

0 = +

g t

a

0 0

0 = + =0+30.(1/15)2,0mm

Ví dụ

6 Công thức tưới tăng sản

ℎmin  hci  hm𝐚𝐱

ℎmin hm𝐚𝐱 = 𝒊 ( 𝒉𝒎𝒊𝒏  𝒉𝒎𝒂𝒙 )

𝒉𝒎𝒊𝒏  𝒉𝒎𝒂𝒙 Công thức tưới tang sản (ví dụ 30-80mm)

41

Trang 23

2.1.2 TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ TƯỚI CHO LÚA MÙA

❖ Chế độ canh tác của lúa mùa là chế độ làm dầm (không có thời đoạn

hao nước do ngấm bão hòa mà chỉ có quá trình hao nước do ngấm ổn

định và hao nước do bốc hơi mặt ruộng)

❖ Hình thức gieo cấy đồng thời

❖ Phương trình cân bằng nước

mi + Pi - Ki - ETci - Ci= hci – hoi (1.2)

hmin i ≤ hci ≤ hmax i

Điều kiện

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

❑ hoi: Lớp nước mặt ruộng đầu thời đoạn tính toán (mm)

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

❑ Poi: Lượng nước mưa sử dụng trong thời đoạn tính toán (mm/ngày)

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

Wmax=

❑ Xác định lượng nước hao do ngấm Ki ( chỉ có ngấm ổn định)

❑ Ci : Lượng nước tháo đi trong thời đoạn tính toán (mm)

❑ Lập bảng tính xác định chế độ tưới cho lúa mùa

.P α

Th

ET K e ET

Th

1 0 c h c



=

2.1.2 TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ TƯỚI CHO LÚA MÙA

mi + Pi - Ki - ETci - Ci= hci – hoi (1.2)

45

Trang 24

- Là cây trồng phát triển trên môi trường ẩm.

- Phương pháp tưới: tạo cho tầng đất nuôi cây một độ ẩm thích hợp nằm giữa độ ẩm

max và min thích hợp.

- Quá trình nước ngấm trọng lực không xẩy ra

- Phải căn cứ vào chiều sâu tập trung của bộ rễ, tình hình hoạt động của vi sinh vật ở

trong đất để xác định tầng đất ẩm.

- Tầng đất ẩm nuôi cây thay đổi theo thời kỳ sinh trưởng (sự phát triển cảu bộ rễ).

Hmax < max của đất

Hmin > min của đất

Hmax: Độ ẩm tối đa thích hợp của cây trồng

Hmin : Độ ẩm tối thiểu thích hợp của cây trồng

max: Độ ẩm đạt được khi nước được giữ trong kẽ rỗng của đất dưới dạng mao quản

Trang 25

Cơ sở và phương pháp tính toán

Cơ sở để tính toán : Phương trình cân bằng nước Mặt ruộng:

mi= (Whi+ Wci) - (Woi+ Poi+ WHi+ Wni)Điều kiện Wmini Wci Wmaxi

Trong đó:

❑ mi:Tổng lượng nước cần tưới trong thời đoạn tính toán (m3/ha)

❑ Whi:Lượng nước bốc hơi trong thời đoạn tính toán (m3/ha)

❑ Whi= 10ETc.ti

- ETc:Cường độ bốc hơi mặt ruộng (mm/ngày)

- ti: Thời gian hao nước (số ngày)

2.2 TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ TƯỚI CHO CÂY TRỒNG CẠN

❑Wh i = 10ET c t i = Kc ETo.1

49

Trang 26

k:Dung trọng khô của đất (T/m3)

A:Độ rỗng của đất theo % thể tích đất

Hi:Chiều dầy tầng đất canh tác tại thời đoạn tính toán thứ i

ci:Độ ẩm của đất ở cuối thời đoạn tính toán thứ i (tính theo % của

khoặc A)

Wmini= 10.k.mini.Hi (m3/ha)

Woi: Lượng nước sẵn có trong đất đầu thời đoạn tính toán:

Woi=10.k.0i.H0i (m3/ha) hoặc W0i=10.A.0i.H0i (m3/ha)

P0i: Lượng nước cây trồng sử dụng được trong thời đoạn tính:

P0i= 10.iCiPi (m3/ha)

Pi: Lượng mưa thực tế rơi xuống ruộng (mm)

Ci: Hệ số biểu thị phần nước mưa có thể ngấm xuống đất,

xác định theo thực nghiệm: Ci= 1 - i

i: Hệ số dòng chảy, xác định theo thực nghiệm.

i: Hệ số sử dụng nước mưa, thông qua tính toán xác định.

51

52

Trang 27

Wmini= 10.A.mini.Hi=10.0,5.0,7.600=

Wmaxi= 10.A.maxi.Hi=10.0,5.0,9.600=

P0i= 10.iCiPi=10.1.(1- i).Pi

i tra quan hệ mưa và hệ số dòng chảy

mi= (Whi+ Wci) - (Woi+ Poi+ WHi+ Wni)

•WHi:Lượng nước mà cây trồng SD được do sự gia tăng chiều sâu tầng đất

canh tác vì rễ cây ngày càng phát triển

WHi= 10k0i(Hi- Hi-1) (m3/ha)

➢ Wni:Lượng nước ngầm dưới đất mà cây trồng có thể sử dụng được

do tác dụng mao quản leo làm cho cây trồng hút được

Khi thiếu tài liệu thực nghiệm có thể xác định theo hệ thức:

Wni= KniETc

Trong đó Knilà hệ số sử dụng nước ngầm, phụ thuộc độ sâu mực nước ngầm

53

Trang 28

W Hi = 10 A0i (H i - H i-1 )= 10 0,5 0,5 ((340-300)/10)

m = (Whi+ Wci) - (W0i+ P0i+ WHi+ Wni)Điều kiện Wmini Wci Wmaxi

PT có hai ẩn: m và Wci Giả thiết m, Tính Wci

Có thể giải bằng hai cách: giải tích (lập bảng tính), đồ thị

2.2.TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ TƯỚI CHO CÂY TRỒNG CẠN

55

56

Trang 29

2.3 TÍNH TOÁN HỆ SỐ TƯỚI CHO TOÀN HỆ THỐNG

▪ qij : Hệ số tưới của cây trồng i ở lần tưới thứ j (l/s/ha)

▪ mij : Mức tưới của cây trồng thứ i ở lần tưới thứ j (m3/ha)

▪ tij : Thời gian tưới của cây trồng thứ i ở lần tưới thứ j (ngày)

▪i: Tỷ lệ diện tích của cây trồng thứ i so với diện tích của toàn khu

tưới

▪i=( i/)

▪i : diện tích cần tưới của cây trồng thứ i (ha)

▪ : Tổng diện tích cần tưới của toàn hệ thống, bao gồm nhiều loại

2.3.1 Lập bảng xác định hệ số tưới sơ bộ

ij

ij i ij

8.64.t

m α

86,4

57

Trang 30

m α

Trang 31

2.3.2 Xây dựng giản đồ hệ số tưới sơ bộ

- Vẽ giản đồ hệ số tưới sơ bộ

2.3.2 Hiệu chỉnh giản đồ hệ số tưới và xác định hệ số tưới thiết kế

Nguyên tắc hiệu chỉnh

➢ Thay đổi thời gian tưới trong phạm vi cho phép của kỹ thuật nông

nghiệp (3-8)

➢ Di chuyển ngày tưới chính của các lần tưới, nên di chuyển ngày tưới

về phía trước, số ngày di chuyển phải đảm bảo nằm trong giới hạn của

công thức tưới tăng sản

➢ Không nên thay đổi mức tưới, trường hợp cần thiết thay đổi thì không

Trang 32

2.3.1 Xây dựng giản đồ hệ số tưới sơ bộ

- Lập bảng xác định hệ số tưới sơ bộ

- Vẽ giản đồ hệ số tưới sơ bộ

2.3.2 Hiệu chỉnh giản đồ hệ số tưới và xác định hệ số tưới thiết kế

Chọn hệ số tưới thiết kế qtk (l/s/ha)

➢ Chọn qtk có giá trị lớn nhất hoặc tương đối lớn (t≥20 ngày)

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ TIÊU CHO LÚA (MÙA)

Tài liệu tính toán (Bảng số 3)

Bảng 3: Lượng mưa 7 ngày max ứng với tần

Thời gian tính mưa tiêu

Mưa 7 ngày max → Thời gian tính toán hệ số tiêu 10 ngày

63

64

Trang 33

CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ TIÊU CHO LÚA (MÙA)

3.1 Phương pháp xác định hệ số tiêu cho lúa

3.2 Kết quả tính toán

Dựa vào phương trình cân bằng nước để xác định hệ số tiêu

Pi- (hoi+ qoi) =  Hi (3.1)

Trong đó:

+ Pilà lượng mưa rơi xuống ruộng lúa trong thời gian t (mm).

+ hoilà lượng nước tổn thất do ngấm và bốc hơi trong thời đoạn t

(mm) (Tính toán chế độ tưới cho lúa mùa)

h0i=ei+Ki

ei: Lượng nước bốc hơi mặt ruộng trong ngày (mm/ngày)

Ki: Lượng nước ngấm + qoilà độ sâu lớp nước tiêu được trong thời đoạn tính toán (mm).

+ Hi là sự thay đổi tăng hoặc giảm lớp nước mặt ruộng trong thời

Trang 34

Hình 3.1: Sơ đồ tính toán tiêu nước mặt ruộng bằng đập tràn, chế độ chảy tự do

Ruộng lúa

Kênh tiêu

Hệ phương trình tính hệ số tiêu mặt ruộng

Đối với công trình tiêu nước là đập tràn, chế độ chảy tự do

P boi

67

68

Trang 35

Hệ phương trình tính hệ số tiêu mặt ruộng (qi)

Trong đó:

+ b0i : Chiều rộng đường tràn (m/ha);

: Cột nước tràn bình quân trong thời đoạn tính toán (mm).

+ Hi : Cột nước tiêu cuối thời đoạn tính toán (mm).

+ Hi-1: Cột nước tiêu đầu thời đoạn tính toán (mm).

+ m: Hệ số lưu lượng của đập tràn

+ qoi : Độ sâu tiêu trong thời đoạn tính toán (mm).

+ Hệ số tiêu qiđược tính theo công thức

Cách giải

 Bước 1: Giả thiết giá trị b0i (0,1-0,3) m

 Bước 2: Ứng với mỗi giá trị b0i

Giả thiết → Tính q0itừ phương trình 3-4

 Bước 4: Tính q0itừ phương trình 3-3

 Bước 3: Tính Hi=2 2 - Hi-1

Wi=P0i+2Hi-1

P0i= Pi- hoi

Pi Lượng mưa ngày ứng với tần suất tình toán (Bảng 3)

h là lượng nước tổn thất do ngấm và bốc hơi trong thời đoạn t

69

Trang 36

Cách giải

 Bước 7: So sánh lớp nước tại mặt ruộng với khả năng chịu ngập của cây lúa

Nếu lớp nước mặt ruộng thỏa mãn khả năng chịu ngập thì giả thiết boi là đúng

Nếu không thỏa mãn, giả thiết lại boi

 Bước 8: Tính hệ số tiêu của cây lúa

 Bước 6: Tính lớp nước mặt ruộng ai

ai= Hi +P P: chiều cao của đập tràn

P=100mm (0,1m)

 Bước 5: Nếu giá trị q0itừ phương trình 3-3 và 3-4 là như nhau

thì giả thiết là đúng Nếu sai thì giả thiết lại

Trang 37

Tính toán hệ số tiêu cho các trường hợp (b0i)

Ví dụ

Chọn trường hợp tính toán hợp lý boi

 Đã bảo tính kỹ thuât: Thỏa mãn khả năng chịu ngập

 Tính kinh tế : Giá trị boi là nhỏ

 Vẽ giản đồ hệ số tiêu sơ bộ từ giá qi

VD: Tính tiêu cho lúa mùa 7 ngày max→ Tính hệ số tiêu 10 ngày

0 1 2 3 4 5 6 7

Tiêu đề	Đồ Án Quy Hoạch Hệ Thống Thủy Lợi
Tác giả	TS. Trần Tuấn Thạch
Trường học	Trường Đại Học Thủy Lợi
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Tài Nguyên Nước
Thể loại	Đồ Án
Năm xuất bản	2022

Định dạng
Số trang	55
Dung lượng	2,85 MB