đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện 10 làm việc với lãnh đạo đại hội quốc gia Hà Nội đã đề xuất việc nghiên cứu chuyển giao kỹ thuật thuỷ canh vào nớc ta . Tháng 6-1995, kỹ thuật trồng cây trong dung dịch bắt đầu đợc triển khai ở Việt Nam và cơ quan đợc giao tiến hành thử nghiệm là Đại học Nông nghiệp I- Hà Nội. Đến nay nớc ta đã hoàn thành một mạng lới đồng bộ các cơ sở nghiên cứu và triển khai rộng. Trong vài năm gần đây, tại trung tâm sinh học và Bộ môn Sinh lý thực vật của tởng Đại học Nông nghiệp I- Hà Nội đang trồng thử nghiệm một số loại rau ăn lá và ăn quả bằng các dung dịch dinh dỡng tự pha chế thay thế dần cho nguyên liệu pha chế dung dịch nhập từ Đài Loan . Theo các tác giả Vũ Quang Sáng, Nguyễn Thị Lý Anh, Nguyễn Xuân Trờng thì có thể hoàn toàn chủ động pha chế dung dịch để trồng mà không phải điều chỉnh pH và bổ sung dinh dỡng mà năng suất rau vẫn đạt 70-90% so với cùng loại rau trồng bằng dung dịch nhập nội của AVRDC, chất lợng rau tơng đơng, hàm lơng kim loại nặng và Nitrat dới ngỡng cho phép, giá dung dịch lại rẻ hơn nhiều so với dung dịch của AVRDC . Hiện nay, xí nghiệp dinh dỡng cây trông Thăng Long-Từ Liêm, Hà Nội đang thực hiện " Chơng trình rau sạch- Thuỷ canh", đa vào sản xuất phục vụ đời sống. Từ năm 2003 đến nay tại trờng Đại học Nông nghiệp I- Hà Nội, nhóm các nhà khoa học của trờng đang nghiên cứu và thử nghiệm phơng pháp trồng không dùng đất trên đối tợng cà chua, da chuột, xà lách, sup lơ xanh với dung dịch dinh dỡng do các nhà khoa học tự pha chế. Công trình nghiên cứu này đã và đang đợc nhiều tầng lớp xã hôi hởng ứng. Trồng không dùng đất là kỹ thuật rất có triển vọng ở Việt Nam. Vì vậy cần đẩy mạnh nghiên cứu và ứng dụng ra sản xuất phục vụ đời sống. 1.2. Các phơng pháp tới đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện 11 Phơng pháp và kỹ thuật tới là một trong những biện pháp chủ yếu để sử dụng nớc hợp lý, thích hợp với từng loại đất đai, theo nhu cầu sinh lý về nớc của các loại cây trồng, nhằm tăng năng suất lao động và tăng năng suất cây trồng. Hiện nay ở nớc ta và trên thế giới, đang áp dụng các phơng pháp chủ yếu: tới ngập, tới rãnh, tới dải và tới phun ma. Ngoài ra phơng pháp tới nhỏ giọt và tới ngầm cũng đang đợc nghiên cứu ứng dụng ở một số nớc. 1.2.1. Phơng pháp tới ngập nớc Tới ngập là phơng pháp tới lâu đời nhất, chủ yếu dùng để tới cho lúa nớc trong suốt thời kỳ sinh trởng. Cũng có thể tới ngập cho một số cây trồng khác trong từng giai đoạn nhất định ngô, cói đay và một số cây thức ăn chăn nuôi. cũng có thể dùng tới ngập để cải tạo đất nh thau chua rửa mặn, hoặc giữ ẩm cho đất trong thời kỳ khô hạn cha canh tác. Phơng pháp này có những u điểm nh: Tới ngập thích hợp khi mặt ruộng bằng phẳng độ dốc không lớn hơn 0,001, tính thấm nớc của đất yếu và mức tới lớn. Vì vậy năng suất lao động của ngời tới cao ; một ngời có thể t ới cho 30-40 ha. Hệ số sử dụng ruộng đất cao, vì có thể xây dựng hệ thông tới tiêu cho những thửa có diện tích lớn. Lớp nớc trên ruộng tạo điều kiện cho bộ rễ của lúa phát triển tốt, hấp thụ các loại phân bón đợc thuận lợi, hạn chế đợc nhiều loại cỏ dại. Lớp nớc trên ruộng, con làm chế độ nhiệt của ruộng lúa tốt hơn, nhất là ở những vùng có độ chênh nhiệt độ giữa ban ngày và ban đêm lớn. Tuy nhiên, tới ngập có nhợc điểm và hạn chế sau: tới ngập không ứng dụng đợc để tới cho các loại cây trồng cạn, nhu cầu về nớc ít, hoặc ở các đất có độ dốc lớn. Tới ngập làm cho độ thoáng khí trong đất kém quá trình phân giải các chất hữu cơ bị hạn chê. Nếu chế độ tới không thích hợp, đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện 12 việc tổ chức quản lý tới kém sẽ làm ảnh hởng sấu đến phát triển của cây trồng, gây lãng phí nớc, làm xói mòn đất và rửa trôi phân bón. Vì vậy khi áp dụng phơng pháp tới ngập cần đảm bảo các khâu kỹ thuật sau: Qui hoạch xây dựng đồng ruộng, xác định hệ thống kênh tới tiêu. Đây là khâu đầu tiên và ảnh hởng đến toàn bộ quá trình sản xuất lúa. Có hai phơng pháp tới tiêu riêng biệt và tới tiêu kết hợp: Tới tiêu riêng biệt là ở môi khoảnh ruộng có kênh tới và kênh tiêu riêng. Mỗi kênh tới bên hoặc hai bên, tùy hình, và cách bố trí kênh tiêu cũng có thể tiêu một bên hoặc hai bên. Dùng phơng pháp tới tiêu riêng biệt, ta chu động tới tiêu, áp dụng đợc tới tiêu khoa học, đáp ứng đúng yêu cầu sinh lý của lúa và có thể dùng biện pháp tới tiêu để cải tạo đất nhất là ở những vùng chua mặn, tăng đợc năng suất cây trồng và tạo điều kiện thuận lợi cho cơ khí hóa các khâu canh tác. Nhợc điểm là tốn nhiều đất và nhiều công trình, hệ số sử dụng đất thấp. Phơng pháp tới tiêu kết hợp là có một hệ thống kênh vừa làm nhiệm vụ tới nớc vừa tiêu nớc. Ưu điểm là diện tích chiếm đất của hệ thống kênh ít và khối lợng công trình nhỏ. Nhợc điểm là không chủ động tới tiêu cho từng khoảnh từng thửa đợc, để thực hiện các biện pháp cải tạo đất, thâm canh tăng năng suất cây trồng. 1.2.2. Phơng pháp tới rãnh Phơng pháp t ới rãnh đợc phổ biến nhất để tới cho hầu hết các loại cây trồng nh bông, nho, mía, các loại cây có củ, quả nh khoai sắn, củ đậu, cà chua và các loại rau, nh bắp cải, su hào Khi tới rãnh nớc không chảy vào khắp mặt ruộng mà chỉ vào trong rãnh tới giữa các hàng cây trồng. Yêu cầu của tới rãnh là xác định đúng đắn các yếu tố kỹ thuật tới chủ yếu, nh lu lợng nớc trong rãnh tới, chiều dài rãnh tới đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện 13 và thời gian tới để đảm bảo tiêu chuẩn tới định trớc theo yêu cầu sinh lý của cây trồng, phù hợp với các điều kiện đất đai, địa hình và thời tiết khí hậu. Tùy theo cách tới nớc vào rãnh và cho thấm vào đất mà chia ra hai loại rãnh tới: rãnh thoát và rãnh ngập. Rãnh thoát là loại rãnh, nớc vừa từ kênh tới chảy vào rãnh, vừa thấm hai bên rãnh làm ẩm đất. Tùy theo điều kiện địa hình, đất đai mà lu lợng nớc chảy trong rãnh từ 0,05-2 l/s và chiều dài rãnh từ 50-500m, thời gian tới từ 1-2 giờ đến 2-3 ngày. Khi tới rãnh thoát, nớc vừa chảy trong rãnh vừa ngấm hai bên rãnh, làm ẩm đất, nên thớng có lợng nớc chảy đi ở cuối rãnh khoảng từ 20-60% lợng nớc tới. Để giảm lợng nớc chảy đi đó, thì khi nớc đã chảy đến cuối rãnh ngời ta giảm lu lợng nớc vào rãnh từ 1,5-3 lần. Nh thế, vận tốc nớc chảy trong rãnh đã thấm ớt đợc giảm xuống, không làm xói mòn rãnh, đất vẫn đợc làm ẩm đều, mà ít có nớc thừa chảy đi ở cuối rãnh. Rãnh ngập là loại rãnh tới làm ẩm đất hai bên rãnh chủ yếu bằng lợng nớc trữ trong rãnh sau khi thôi dẫn nớc vào rãnh. Loại rãnh ngập đ ợc ứng dụng chủ yếu trên ruộng phẳng hay có độ dốc rất nhỏ (nhỏ hơn 0,002). Rãnh ngập sâu 20-25cm chiều rộng trên mặt 50-60cm và chiều dài rãnh 40-80m. Để làm ẩm đất đều, chiều dài rãnh làm sao để khi ở đầu rãnh nớc ngập 1/3 độ sâu rãnh thì ở cuối rãnh nớc không ngập quá ắ rãnh. Ưu điểm của tới rãnh là xây dựng đồng ruộng dễ dàng thích ứng với từng điều kiện cụ thể về đất đai, khí hậu và cây trồng. Đảm bảo đất đợc tơi xốp, không phá vỡ lớp kết cấu trên mặt ruộng, vẫn giữ đợc thoáng khí làm cho cây trồng phát triển thuận lợi. Đảm bảo đúng lợng nớc theo nhu cầu của cây trồng. Tiết kiệm nớc, ít hao phí do bốc hơi và ngấm xuống sâu. 1.2.3. Phơng pháp tới dải đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện 14 Tới dải dùng để tới cho các loại cây trồng gieo dầy hoặc hàng hẹp nh đay, vừng, lạc, đỗ, các thức ăn cho chăn nuôi. Cũng dùng để tới cho ngô và các vờn cây. ở vùng khô hạn, có thể tới làm ẩm đất trớc khi gieo. Những yếu tố kỹ thuật tới dải là chiều dài và chiều rộng dải, lu lợng riêng của nớc chảy ở đầu dải tính bằng lit/s/m, thời gian tới và chiều cao giới hạn của bờ dải. Những yếu tố kỹ thuật của tới dải cũng phụ thuộc vào những điều kiện nh tới rãnh nhng chủ yếu vào độ dốc ngang của mặt ruộng. Tới dải thích hợp nhất với độ dốc mặt ruộng từ 0,002-0,008. Nếu độ dốc lớn hơn 0,02 thì không tới dải đợc vì tốc độ chảy trên mặt ruộng lớn, nớc không kịp ngấm làm ẩm đất lợng nớc chảy đi sẽ nhiều, lãng phí nớc và gây bào mòn lớp đất trên mặt ruộng. Có hai cách tới dải: tới từ đầu dải và tới từ bên cạnh dải. Nếu tới từ đầu dải thì chia ruộng ra từng dải theo hớng dốc nhất. Nếu hệ thống kênh tới bố trí theo sơ đồ dọc thì phải đào các mơng dẫn nớc theo chiều ngang dải. Nếu hệ thống kênh tới bố trí theo sơ đồ ngang thì lấy nớc trực tiếp từ kênh tới tạm thời. Tới từ bên cạnh dải đợc áp dụng trong các trờng hợp địa hình trên ruộng phức tạp gồ ghề và dốc theo hớng ngang dải. Khác với tới đầu dải là ở giữa các dải không có bờ giữ nớc, mà các rãnh tới sâu từ 25-30cm. Chiều rộng dải khi tới bên thờng là 8-12m tùy theo chiều rộng làm việc của các loại máy gieo và máy thu hoạch. Nớc từ kênh tới chảy vào rãnh tới. ở rãnh tới khoảng 10-15m có một chỗ lấy nớc vào dải. Nên chọn chỗ lấy nớc ở vị trí cao của dải. nớc từ rãnh tới chay vào một dải (tới một bên) hay tới cho cả hai dải bên rãnh tới (tới hai bên) tuy theo địa hình và cách bố trí rãnh. Nhợc điểm của phơng tới nay là làm ẩm đất không đều và tốn nớc đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện 15 do ngấm sâu xuống rãnh tới. Mặc dù vậy tùy thuộc vào điều kiện địa hình, phơng pháp canh tác và cây trồng ngời ta vấn dùng phơng pháp tới này. 1.2.4. Phơng pháp tới phun ma Phơng pháp tới phun ma là phơng pháp tới mới đợc phát triển rộng rãi trong vòng 40 năm nay. Nguyên tắc chính của phơng pháp này là dùng hệ thống máy bơm, ống dẫn nớc và vòi phun để tạo thành ma tới nớc cho các loại cây trồng. Ưu điểm nổi bật của phơng pháp tới phun ma là có thể tới trong những điều kiện sau: - Khi tiêu chuẩn tới nhỏ, có thể điều chỉnh trong phạm vi lớn (30- 900m 3 /ha). - Tới trên đất xốp nh đất cát và cát pha, có độ thấm nớc lớn. - Tới trên mọi địa hình phức tạp: nh dốc không, không bằng phẳng và tiết kiệm nớc tới (đối với vùng nguồn nớc tới hạn chế). Tới phun ma là nâng cao hệ số sử dụng hữu ích của hệ thống tới và sử dụng nớc trên đồng ruộng. ở Mỹ hệ số sử dụng hữu ích khi tới phun ma là 0,67, còn phơng pháp tới khác là 0,56; ở Nhật là 0,75-0,80 còn các phơng pháp tới khác là 0,65-0,7. Tới phun ma thuận tiện cho việc phòng trừ sâu bệnh và chống cỏ dại. Có thể hòa lẫn các loại thuốc cùng với nớc tới cho cây trồng. Tới phun ma còn làm tăng năng suất các loại sản phẩm các loại cây trồng. ở Italia khi tới phun ma cho nho, ngời ta đã nhận thấy chất lợng nho tốt hơn, hàm lợng đờng trong nho tăng 2%. ở Việt Nam, qua thí nghiệm tới phun ma tại đồi chè 66- Hợp tác xã Tiên Phú- Phù Ninh- Vĩnh Phúc cho thấy năng suất chè tăng đợc 50% so với đối chứng không tới. Tuy nhiên, tới phun ma không thích hợp ở vùng có gió mạnh. Việc đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện 16 phục vụ kỹ thuật và tổ chức phục vụ các hệ thống máy phun ma phức tạp, cân có đội ngũ công nhân có trình độ kỹ thuật. Các thiết bị phun ma do công nghiệp chế tạo hiện nay có năng suất cha cao, cha đáp ứng đầy đủ các yêu cầu trong sản xuất, cha phù hợp với điều kiện sinh lý trong từng giai đoạn phát triển của cây trồng và thích ứng với các loại đất đai địa hình khác nhau. Nhìn chung giá thành tới trên một đơn vị sản phẩm còn cao. Tuy có những nhợc điểm trên, nh do những u điểm của tới phun ma nên phơng pháp tới này đang đợc áp dụng rộng rãi ở nhiều nớc và phát triển với tốc độ cao. Theo tài liệu của Tritrexốp năm 1970 ở Tiệp Khắc 97% tới bằng phơng pháp phun ma; ở Đức 79%; ở itsaren 90%; Anh 80%; Hungari 72% ở Việt Nam hiện nay đang đợc áp dụng rất phổ biến phơng pháp tới phun ma cho các vùng chuyên canh rau ở Hà Nội, Hải Phòng, Đà lạt các vùng trồng cây công nghiệp nh Cà phê, chè, cao su ở Tây Nguyên, Lâm Đồng đã mang lại hiệu quả kinh tế đáng khích lệ. 1.2.5. Tới nhỏ giọt Tới nhỏ giọt là một phơng pháp mới đang đợc ứng dụng nhiều ở Itsaren, Mỹ, úc và một số nớc khác có khí hậu khô cằn, nguồn nớc ít, dùng để tới cho các loại cây ăn quả, rau. Nguyên tắc của tới nhỏ giọt là dùng một hệ thống ống dẫn bằng cao su hoặc chất dẻo có đờng kính từ 1,5 2cm, để dẫn nớc từ đ ờng ống có áp, do trạm bơm cung cấp chạy dọc theo các hàng cây. ở các gốc cây có lắp các vòi có thể điều chỉnh đợc lợng nớc chảy ra. Nớc do cấu tạo của vòi sẽ nhỏ giọt xuống gốc cây làm ẩm đất. u điểm của phơng pháp này là tiết kiểm đợc nhiều nớc tới so với tới rãnh và tới phun ma vì ít tiêu hao lợng nớc do bốc hơi và thấm xuống sâu. Hiệu suất sử dụng nớc tới đợc tăng lên và đảm bảo đúng chế độ đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện 17 nớc của đất theo nhu cầu của từng cây trồng. Phạm vi tới nớc trên mặt đất nhỏ nên trên mặt đất phần lớn vẫn giữ đợc khô, các loại cỏ dại không đủ độ ẩm để phát triển và vẫn giữ đợc thoáng khí. 1.2.6. Tới ngầm Phơng pháp tới này đợc nghiên cứu ứng dụng ở Liên Xô cũ từ năm 1935. Nguyên tắc là dùng hệ thống đờng ống đẫn nớc trong đất và nớc sẽ thấm làm ẩm đất. u điểm của phơng pháp này là đảm bảo độ ẩm cần thiết trong suốt thời gian sinh trởng của cây trồng, làm tăng năng suất cây trồng so với các phơng pháp tới khác. Lớp đất trên mặt vẫn giữ đợc khô hoặc ẩm ít do đó giữ đợc thoáng làm cho vi sinh vật hoạt động tốt, làm tăng độ phì của đất. Cho phép dụng phân hóa học hòa lẫn với nớc tới, trực tiếp bón vào hệ thống rễ cây trồng, làm tăng thêm hiệu quả của phân bón. Hệ thống tới không làm trở ngại các khâu sản xuất băng cơ khí trên đồng ruộng, thuận tiện cho việc tự động hóa việc tới nớc và tăng năng suất lao động tới. Tuy nhiên, việc mở rộng tới ngầm trong sản xuất còn hạn chế, cha phát triển rộng rãi vì xây dựng hệ thống tới phức tạp, giá thành đầu t trang thiết bị và xây dựng cơ bản cao. 1.3. ứng dụng tự động hoá vào thiết kế hệ thống tới nhỏ giọt 1.3.1. Khái quát về lịch sử phát triển của ngành tự động hoá Không chỉ ngày nay con ngời mới phát minh ra các loại máy móc tự động sản xuất làm việc thay thế con ngời mà ngay từ khi xã hội còn cha phát triển, công cụ lao động còn thô sơ con ngời đã mong muốn điều đó nên ngay từ trớc công nguyên các máy tự động cơ học và đồng hồ nớc có phao đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện 18 điều chỉnh đã xuất hiện ở Ai cập cổ đại và Hy lạp. Bớc sang thời kỳ trung cổ albert đã chế tạo ra máy tự động cơ khí thực hiện chức năng của ngời gác cổng. Tuy nhiên các loại máy móc thời kỳ này không có ảnh hởng gì đến các quá trình sản xuất thời đó. Tự động hoá chỉ thực sự đợc ứng dụng vào sản xuất khi một thợ cơ khí martop ngời Nga đã chế tạo thành công máy tiện chép hình để tiện các chi tiết định hình vào năm 1712 và đến năm 1765, pônzulôp ngời Nga đã chế tạo đợc hệ diều chỉnh mức đầu tiên, nó đợc ứng dụng để giữ cố định mức nớc trong nồi hơi không phụ thuộc vào lợng tiêu hao hơi nớc. Năm 1784, james watt ngời Anh đã sử dụng bộ điều tốc ly tâm trong máy hơi nớc, dùng để điều chỉnh tốc độ của máy hơi nớc. Từ đó, tự động hoá đã trở thành một lĩnh vực quan trọng trong quá trình nghiên cứu phát triển sản xuất. Bớc sang đầu thế kỷ XIX nhiều công trình có mục đích hoàn thiện các cơ cấu điều chỉnh tự động của máy hơi nớc đã đợc thực hiện. Cho đến cuối thế kỷ này đã xuất hiện thêm các cơ cấu điều chỉnh tự động cho tuabin hơi nớc. Năm 1873, Spender đã chế tạo đợc máy tiện tự động có ổ cấp phôi mang các cam. Năm 1880 nhiều hãng trên thế giới nh Pittler Luding Lower của Đức, hãng RSK của Anh đã chế tạo đợc máy tiện dùng phôi thép thanh. Năm 1887, Đ.G Stôleôp đã chế tạo đợc phần tử cảm quang đầu tiên, một trong những phần tử hiện đại quan trong nhất trong kỹ thuật tự động hoá. Cũng trong thời gian này các cơ sở lý thuyết điều khiển và điều chỉnh tự động bắt đầu đợc nghiên cứu và phát triển mạnh mẽ. Năm 1876 - 1877, I.A Vsnhegratxki đã cho đăng tải các công trình " lý thuyết cơ sở của các cơ cấu điều chỉnh" và "Các cơ cấu điều chỉnh tác động trực tiếp". Các phơng pháp đánh giá ổn định và chất lợng của quá trình quá độ do ông đề xuất vẫn đợc dùng cho đến ngày nay. . một thợ cơ khí martop ngời Nga đã chế tạo thành công máy tiện chép hình để tiện các chi tiết định hình vào năm 1712 và đến năm 1765, pônzulôp ngời Nga đã chế tạo đợc hệ diều chỉnh mức đầu. còn hạn chế, cha phát triển rộng rãi vì xây dựng hệ thống tới phức tạp, giá thành đầu t trang thiết bị và xây dựng cơ bản cao. 1.3. ứng dụng tự động hoá vào thiết kế hệ thống tới nhỏ giọt 1.3.1 cao su ở Tây Nguyên, Lâm Đồng đã mang lại hiệu quả kinh tế đáng khích lệ. 1.2.5. Tới nhỏ giọt Tới nhỏ giọt là một phơng pháp mới đang đợc ứng dụng nhiều ở Itsaren, Mỹ, úc và một số nớc khác