Đang tải... (xem toàn văn)
Chương 4 BỐC HƠI KHOẢNG TRỐNG VÀ BỐC HƠI TỔNG SỐ Hai giai đoạn của tuần hoàn thủy văn thường được quan tâm nhiều nhất trong sản xuất nông nghiệp là các quá trình bốc hơi khoảng trống và bốc tổng số. Khoảng ba phần tư tổng lượng giáng thủy nhận được trên diện tích bề mặt đất của thế giới quay trực tiếp trở lại khí quyển do bốc hơi khoảng trống và bốc thoát hơi nước tổng số. Phần còn lại trở về đại dương thông qua dòng chảy bề mặt và dòng chảy ngầm.
Chương BỐC HƠI KHOẢNG TRỐNG VÀ BỐC HƠI TỔNG SỐ Hai giai đoạn tuần hoàn thủy văn thường quan tâm nhiều sản xuất nông nghiệp trình bốc khoảng trống bốc tổng số Khoảng ba phần tư tổng lượng giáng thủy nhận diện tích bề mặt đất giới quay trực tiếp trở lại khí bốc khoảng trống bốc thoát nước tổng số Phần lại trở đại dương thông qua dòng chảy bề mặt dòng chảy ngầm Bốc chuyển đổi từ dạng lỏng nước bề mặt sang dạng nước khí Các phần tử nước, nước không khí, chuyển động nhanh Bốc xảy số phần tử nước tách khỏi lớp nước bề mặt thoát vào không khí dạng nước nhiều số phần tử trở lại lớp nước bề mặt từ không khí Bốc xảy bề mặt nước, từ bề mặt lá, từ nước bề mặt đất, thành phần quan trọng quản lý bảo vệ tài nguyên nước Áp suất nước phần áp suất gây phần tử nước thể Ví dụ, nước dạng lỏng đưa vào hộp kín, nước bốc từ bề mặt có cân hay thăng phần tử thoát khỏi bề mặt nước phần tử xâm nhập trở lại bề mặt nước Một thiết bị đo áp suất gắn vào hộp cho biết gia tăng áp suất Lượng gia tăng áp suất nước Áp suất nước bão hòa liên quan đến nhiệt độ xác định công thức: 17,27T eS (T ) = 0,6108 exp T + 237,3 4.1 eS áp suất nước bão hòa (kPa) T nhiệt độ (oC) Gió làm tăng cường độ bốc hơi, đặc biệt làm phân tán lớp nước bề mặt nước bốc làm giảm khả ngưng đọng trở lại Do xáo trộn này, đặc điểm của khí phía bề mặt cần quan tâm Bốc xảy giảm nồng độ phần tử nước làm giảm áp suất nước lớp không khí Tốc độ bốc giảm nhẹ hàm lượng muối nước tăng lên Thoát nước trình nước chuyển vào khí thông qua mô thực vật Lượng nước chuyển qua trồng cung cấp cho trình thoát nước thường phần quan trọng tổng lượng nước sử dụng giai đoạn sinh trưởng Thoát nước chịu ảnh hưởng nguồn lượng cung cấp cho trình bốc hơi, thoát nước chịu ảnh hưởng tổng diện tích đóng mở khí khổng Lượng thoát nước thay đổi từ gần khoảng 2.000 mm/năm, phụ thuộc lớn vào lượng nước sẵn có, loại trồng, mật độ trồng, lượng ánh sáng, mức độ khô hạn khí hậu, cấu trúc tình trạng màu mỡ đất Trên thực tế có lượng nhỏ 1% lượng nước hấp thụ trồng giữ lại Cường độ bốc khoảng trống hay bốc thoát nước tổng số tăng lên nhiệt độ bề mặt tăng dẫn tới gia tăng áp suất bão hòa bề mặt Ở khu vực có trồng, nước bốc vào khí bốc từ mặt đất trống thoát nước từ trồng Do trình bốc thoát nước 25 khó tách rời, chúng thường xem xét gọi chung bốc thoát nước tổng số Đánh giá lượng bốc thoát nước tổng số cần thiết để xác định nhu cầu tưới cho trồng lượng nước cần phải chứa ao, hồ Lượng bốc thoát nước cao từ loại trồng cỏ có ích việc loại bỏ bớt nước đất Các phương pháp xác định bốc khoảng trống hay bốc thoát nước tổng số chia thành ba loại Các phương pháp kết hợp ba loại này: Chuyển động khối: Phương pháp dựa nguyên tắc lượng bốc thoát nước tổng số phụ thuộc vào chuyển động khuyêch tán khí chênh lệch áp suất nước Đây phương pháp Thornthwaite Holzman (1942) đề xuất dựa nguyên lý chuyển đổi khối lượng thường kết hợp với phương pháp khác Cân lượng: Năng lượng cần cho bốc nước, thay đổi nhiệt độ nước lượng xạ mặt trời thực tế lượng nhiệt cung cấp ảnh hưởng đến lượng bốc Hầu hết phương pháp bao gồm thành phần lượng Các phương pháp kinh nghiệm: Một vài phương pháp kiểu này, phát triển từ thí nghiệm nghiên cứu trường, dựa giả định lượng dành cho bốc hay bốc thoát nước tỷ lệ với nhiệt độ Blaney Criddle (1950), Thornthwaite (1948), nhiều nghiên cứu khác đề xuất công thức kiểu 4.1 Bốc từ mặt nước Định luật Dalton: Định luật Dalton bốc từ mặt nước tự là: E = C(es - ea) 4.2 E = tốc độ bốc (mm/ngày), C = số (mm/ngày/kPa), es = áp suất bão hòa (kPa) nhiệt dộ bề mặt nước, ea = áp suất (kPa) thực tế không khí (es không khí nhân với độ ẩm bão hòa) Rohwer (1931) xác định số C (mm/ngày, theo đơn vị SI – hệ đo lường quốc tế) Phương trình 4.2 sau : C = (3,30 + 1,973U0,15)(1,465 – 0,00548P) 4.3 U0,15 = vận tốc gió trung bình (m/s) đo độ cao 0,15 m phía bề mặt nước, P = áp suất không khí (kPa) Dựa lượng bốc đo từ diện tích mặt nước lớn nhỏ, Rohwer (1931) xác định lượng bốc từ diện tích bề mặt lớn xác định cách lấy lượng bốc từ diện tích mặt nước nhỏ nhân với 0,77 Tốc độ gió độ cao mong muốn tính từ tốc độ gió đo độ cao biết Phương trình 4.20 4.21 25 Hình 4.1 Lượng bốc trung bình năm từ hồ nước nông vùng bị tổn thất bốc (USDA, 1981) Meyer (1942) xác định số C cho lòng chảo ao chứa nước nông (mm/tháng, đơn vị SI): C = 112,5 + 25,1U7,6 4.4 cho hồ chứa nhỏ: C = 82,6 + 18,5U7,6 4.5 U7,6 = vận tốc gió trung bình giai đoạn tính toán đo m/s độ cao 7,6 m Khi áp dụng Phương trình 4.4 4.5, áp suất nước ea cần đo độ cao 7,6 m nhiệt độ không khí giá trị trung bình giá trị cao thấp đo hàng ngày Sự phân bố theo địa lý lượng bốc trung bình hàng năm từ hồ nước nông trình bày Hình 4.1 Cần ý lượng bốc từ diện tích mặt nước nhỏ cao vùng có diện tích mặt nước lớn hiệu ứng “ốc đảo” Hiệu ứng “ốc đảo” mô tả điều kiện nơi mà diện tích mặt nước nhỏ bao quanh không khí khô thường có lượng bốc cao Các phân tích chi tiết bốc từ mặt nước tự tham khảo từ nghiên cứu Jones (1992) Ví dụ 4.1: Tính lượng bốc tháng hồ nước nông có nhiệt độ nước bề mặt 15 oC, tốc độ gió đo độ cao 7,6 m 1,4 m/s, nhiệt độ không khí trung bình Tair độ ẩm tương đối RH độ cao 7,6 m 22 oC 40% Lời giải: Thay nhiệt độ 15 oC 20 oC vào Phương trình 4.1, ta có áp suất nước bão hòa: 25 17,27 × 15 es (15) = 0,6108 exp = 1,70 kPa 15 + 273,3 17,27 × 22 es (22) = 0,6108 exp = 2,64 kPa 22 + 273,3 Thay vào Phương trình 4.2 4.4 (phương trình Meyer) với ea không khí tính es(Tair) × RH/100: E = (112,5 + 25,1 × 1,4)(1,70 – 2,64 × 40/100) = 95 mm/tháng Lượng bốc thùng đo: Lượng bốc mặt nước tự thường đo thùng đo bốc Thùng loại A theo tiêu chuẩn Cục Khí tượng Mỹ có đường kính 1,21 m chiều sâu 250 mm Mực nước thùng cần giữ thấp miệng thùng khoảng từ 50 đến 75 mm Thùng đặt độ cao 150 mm mặt đất không khí lưu thông phía dưới, vật liệu màu sắc thùng quy định rõ ràng Thùng đo loại sử dụng rộng rãi giới Mô tả loại thùng khác hệ số hiệu chỉnh để chuyển đổi số liệu bốc thùng đo sang loại khác tham khảo nghiên cứu Allen nnk (1998) Do mức độ bốc đo thùng đo cao so với đo mặt thoáng nước rộng lớn, hệ số khoảng 0,7 sử dụng để chuyển đổi lượng bốc đo thùng sang giá trị thực tế diện tích bề mặt rộng lớn (Meyer, 1942; USGS, 1952) Khu vực đặt thùng đo nên có hàng rào bảo vệ để ngăn loài động vật uống nước thùng Trong trường hợp gặp vấn đề với chim muông, nên đặt thùng đo gần nguồn nước Có thể đậy lưới lên thùng, làm giảm khoảng 10% lượng bốc (Allen nnk, 1998) 4.2 Bốc mặt đất Do khác cấu trúc đất chuyển động nước đất, khó để nói cách tổng quát lượng bốc từ bề mặt đất Đối với đất bão hòa, bốc xảy tương tự mặt nước Do mặt nước ngầm nằm mặt đất, lượng bốc giảm nhiều Lượng bốc gia tăng mặt đất thường nhỏ độ ẩm nhỏ khả giữ nước đất, chuyển động nước đất thường chậm bề mặt đất tương đối khô Lớp che phủ bảo vệ rễ (đối với trồng) làm giảm lượng bốc thông qua việc hạn chế chuyển động không khí, trì áp suất nước cao không khí gần mặt đất, che chắn đất khỏi tác động lượng mặt trời Sự đóng băng mặt đất trống gây tích tụ băng bề mặt đất thông qua ngưng tụ nước từ lớp đất phía làm tăng mạnh lượng bốc sau tuyết tan Bốc thoát nước Để cho tiện lợi, lượng bốc mặt thoáng lượng thoát qua kết hợp thành lượng bốc thoát nước tổng số ET quy vào thành phần nước hao Có nhiều phương pháp xác định lượng bốc thoát nước tổng số bao gồm: (1) thí nghiệm sử dụng bể nước thẩm kế; (2) khu thí nghiệm trường nơi lượng nước 25 cấp kiểm soát để không xảy tổn thất thấm sâu dòng chảy bề mặt đo đạc; (3) nghiên cứu nước đất với số lượng lớn mẫu lấy nhiều độ sâu khác tầng rễ cây; (4) phân tích số liệu khí hậu; (5) phương pháp tổng hợp mặt nước mặt đất nhóm lại thành vùng thống nhất; (6) phương pháp cân nước vùng rộng lớn sở xác định yếu tố dòng chảy đến, lượng giáng thủy, dòng chảy hàng năm thay đổi mực nước ngầm Có nhiều ứng dụng thực tế việc tính toán lượng bốc thoát nước tổng số, chủ yếu sử dụng để dự báo lượng thiếu hụt nước đất phục vụ tính toán chế độ tưới Phân tích số liệu quan trắc khí tượng tính toán lượng bốc thoát nước, tần suất hạn, giai đoạn thừa nước, nhu cầu tưới tiêu nước Các nghiên cứu tương tự để xác định ngày làm đất hay thu hoạch thích hợp, trợ giúp cho việc chọn lựa kích cỡ tối ưu công cụ nông nghiệp Lượng bốc thoát nước trung bình ngày năm đo thẩm kế Coshocton, bang Ohio Mỹ, trình bày Hình 4.2 Lượng nước đất nhiều đầu vụ làm chậm việc gieo hạt gây bệnh cho trồng Sự thiếu hụt nước vụ giảm trình sinh trưởng suất ET bị suy giảm lượng nước thừa đất vào thời điểm cuối mùa hè làm chậm trình chín ngô hoạt động thu hoạch hay làm đất Một vài phép tính gần áp dụng để phát triển phương pháp tính toán lượng bốc thoát nước Hình 4.2 Lượng mưa bốc thoát nước tổng số trung bình từ ruộng ngô Coshocton, Ohio (Mỹ), mô tả lượng thiếu hụt thừa nước 25 4.3 Tỷ số thoát nước Hiệu lượng nước sử dụng trồng việc tạo chất khô thường coi tỷ số thoát nước Đây tỷ số lượng nước thoát lượng chất khô cây, tỷ số thay đổi tùy thuộc vào bốc thoát nước tổng số Các tỷ số thoát nước số trồng phổ biến lúa miến (kê) 304, ngô 350, lúa mì 557, 568, khoai tây 575, lúa nước 682, cỏ linh lăng 844 (Howell nnk, 1990) Tỷ số quan trọng, lượng nước tưới bị hạn chế 4.4 Các định nghĩa bốc thoát nước Bốc thoát nước tổng số tiềm năng: ETp theo xác định Jensen nnk (1990) “Cường độ bốc tối đa mà nước bị bốc từ bề mặt đất ướt bề mặt trồng, đo tỷ lệ đơn vị lượng nhiệt dùng để bốc đơn vị nước đơn vị diện tích λETp lớp nước bị bốc đơn vị thời gian” Lượng bốc thoát nước tiềm khó trì đo đạc cần phải trì bề mặt bão hòa nên lượng bốc thoát nước ET liên quan đến trồng tham khảo sử dụng số khí tượng tiêu chuẩn bốc thoát nước Bốc thoát nước tổng số tiêu chuẩn: ETref theo xác định Jensen nnk (1990) “Cường độ bốc tối đa từ khỏi bề mặt đất trồng đo tỷ lệ đơn vị lượng nhiệt dùng để bốc đơn vị nước đơn vị diện tích λETp lớp nước bị bốc đơn vị thời gian tương ứng với loại trồng tiêu chuẩn Bề mặt trồng tham khảo thường không ướt” Cỏ linh lăng phủ kín bãi cỏ cắt cụt mùa lạnh sử dụng trồng tham khảo Cả hai loại phải phủ kín mặt đất có khả thoát nước tối đa (tức không thiếu nước) Cỏ linh lăng trồng tham khảo tốt chế khí động lực tương đồng với nhiều loại trồng khác cỏ, cỏ linh lăng có rễ sâu nên có khả bị thiếu nước, mức bốc thoát nước ET cao tương tự nông nghiệp Khả chịu đựng cỏ linh lăng khuyếch tán nước thấp Cỏ trở thành trồng tham khảo chuẩn sử dụng trạm đo khí tượng tự động chiều cao dễ dàng trì gần không đổi Những trạm đo khí tượng tự động có khả đo đạc liệu khí tượng cho hầu hết phương pháp phức tạp dự báo ET liên quan đến trồng Nếu sử dụng lượng bốc thoát nước “tiêu chuẩn” ETr cho cỏ linh lăng không cần thiết phải trồng cỏ linh lăng việc đo đạc khí tượng cỏ sử dụng để tính ETr liên quan đến cỏ linh lăng (Jensen nnk, 1990; Allen nnk, 1998) Rất nhiều bang Mỹ lắp đặt mạng lưới trạm đo khí tượng tự động để đo đạc liệu cần cho tính toán ET tham khảo ET trồng Các giá trị ET phổ biến thông qua mục đích sử dụng khác người dùng nước Các phương pháp xác định lượng bốc thoát nước 4.5 Phương pháp thùng đo bốc Số liệu bốc thùng đo Epan sử dụng để tính toán ET tham khảo ETc trồng với hệ số thích hợp Chuyển đổi sang ET tham khảo, 25 phương trình đây, cho phép sử dụng hệ số trồng cho nhiều loại trồng sau hiệu chỉnh ETo = K pan E pan 4.6 ETo = lượng bốc thoát nước tổng số tiêu chuẩn (L/T), Kpan = hệ số chuyển đổi từ bốc thùng đo sang ETo Epan = lượng bốc thùng đo (L/T) L = đơn vị đo chiều dài (mm, m…) T = đơn vị đo thời gian (ngày, giờ, phút…) Bảng 4.1 Các hệ số Kpan thùng loại A với điều kiện khác vị trí thùng, môi trường, độ ẩm tương đối trung bình tốc độ gió trung bình Trường hợp A: Có xanh cắt ngắn Trường hợp B: Mặt đất khô, bỏ hoang Độ ẩm tương đối (%) Thấp 8) T bình 40 ÷ 70 Độ ẩm tương đối (%) Cao >70 Khoảng cácha (m) Thấp 70 Khoảng cáchb (m) 0,55 0,65 0,75 0,7 0,8 0,85 10 0,65 0,75 0,85 10 0,6 0,7 0,38 100 0,7 0,8 0,85 100 0,55 0,65 0,75 1.000 0,75 0,85 0,85 1.000 0,5 0,6 0,7 0,5 0,6 0,65 0,65 0,75 0,8 10 0,6 0,7 0,75 10 0,55 0,65 0,7 100 0,65 0,75 0,8 100 0,5 0,6 0,65 1.000 0,7 0,8 0,8 1.000 0,45 0,55 0,6 0,45 0,5 0,6 0,6 0,65 0,7 10 0,55 0,6 0,65 10 0,5 0,55 0,65 100 0,6 0,65 0,7 100 0,45 0,5 0,6 1.000 0,65 0,7 0,75 1.000 0,4 0,45 0,55 0,4 0,45 0,5 0,5 0,6 0,65 10 0,45 0,55 0,6 10 0,45 0,5 0,55 100 0,5 0,6 0,65 100 0,4 0,45 0,5 1.000 0,55 0,6 0,65 1.000 0,35 0,4 0,45 a Chiều dài diện tích xanh tính theo chiều gió từ thùng đo b Chiều dài diện tích khô, bỏ hoang tính theo chiều gió từ thùng đo 25 Nguồn: Doorenbos Pruitt (1977) Hình 4.3 Hai trường hợp khác vị trí thùng đo bốc điều kiện môi trường (Allen nnk, 1998) Kpan có giá trị tốt hiệu chỉnh theo vùng địa phương Số liệu Bảng 4.1 sử dụng cho thùng loại A giá trị Kpan vị trí tính toán Giá trị Kpan thay đổi theo độ ẩm tương đối, tốc độ gió chiều dài theo chiều hoạt động gió trường hợp A – có xanh, hay trường hợp B – (Hình 4.3) Trong điều kiện sa mạc hay bán sa mạc, nơi đất trống sản xuất nông nghiệp, Kpan cần phải giảm khoảng 20% để đảm bảo độ xác Nếu thùng đo đặt cao, Kpan cần phải tăng lên khoảng 30% (Allen nnk, 1998) Ví dụ 4.2: Tính lượng bốc thoát tổng số tiêu chuẩn ETo với lượng bốc thùng đo ngày 10 11/7 16 mm Tốc độ gió m/s, độ ẩm tương đối 50 %, thùng đo có đà gió mặt cỏ 10 m Lời giải: Từ Bảng 4.1 với trường hợp A tìm số Kpan = 0,7, thay vào Phương trình 4.6: ETo = K pan × E pan = 16 × 0,7 = 11,2 mm (hay 5,6 mm/ngày) 4.6 Phương pháp tổ hợp Penman-Monteith Penman (1948, 1956) ban đầu tìm thấy phương trình tổ hợp cách kết hợp thành phần lượng cần thiết để trì bốc thiết bị loại bỏ nước Phương trình tổ hợp Penman kết hợp với thành phần khí động học sức cản bề mặt gọi phương trình Penman-Monteith (Jensen nnk, 1990) Phương trình Penman-Monteith theo tiêu chuẩn ASCE (2005) cho bước thời gian ngày là: 25 ETref = Cn (es − ea ) u2 T + 273 ∆ + γ (1 + Cd u2 ) 0,408 ∆ ( Rn − G ) + γ 4.7 Bảng 4.2 Các giá trị Cn Cd Phương trình 4.7 với bước thời gian ngày Cn Cd Loại thấp (cỏ) 900 0,34 Loại cao (cỏ linh lăng) 1600 0,38 Nguồn: Itenfisu nnk (2003) ETref = ET tham khảo tương ứng với trồng tưới tốt (mm/ngày), ∆ = độ dốc đường cong áp suất nước bão hòa (kPa/°C), Rn = Lượng xạ mặt trời thực tế đến bề mặt trồng (MJ/m2/ngày), G = mật độ thông lượng nhiệt vào đất (MJ/m 2/ngày) G thường nhỏ so sánh với Rn trường hợp bước thời gian ngày nên thường bỏ qua, γ = số đo ẩm (kPa/°C), T = nhiệt độ trung bình ngày đo độ cao khoảng từ 1,5 đến 2,5 m (°C), u2 = tốc độ gió trung bình ngày đo độ cao m so với mặt đất (m/s), es = áp suất nước bão hòa trung bình đo độ cao từ 1,5 đến 2,5 m (kPa), ea = áp suất nước thực tế trung bình đo độ cao từ 1,5 đến 2,5 m (kPa), Cn = số tử số, thay đổi với trồng tham khảo, Cd = số mẫu số, thay đổi với trồng tham khảo, giá trị Cn Cd tham khảo Bảng 4.2 Các phương trình giải sau (Allen nnk, 1998; ASCE, 2005) giả định phương trình Penman-Monteith áp dụng cho ngày Các hàm số khác thời đoạn khác Bốc nhiệt biên λ thay đổi nhỏ tính số nghịch đảo 0,408 với nhiệt độ T = 20 oC, hay 2,45 MJ/kg Độ dốc đường cong nhiệt độ áp suất nước bão hòa nhiệt độ cho trước tính theo phương trình sau đây: 17,27T 2504 exp T + 237,3 ∆= ( T + 237,3) 4.8 ∆ tính kPa/oC T nhiệt độ trung bình ngày không khí (oC) tính giá trị trung bình nhiệt độ lớn nhỏ 25 Lượng xạ thực tính từ tương quan quỹ tích với lượng xạ mặt trời (Jensen nnk, 1990) tính Rn = Rns − Rnl = (1 − α ) Rs − Rnl 4.9 Rns = lượng xạ thực hay xạ sóng ngắn (MJ/m2/ngày), Rnl = lượng xạ sóng dài rời khỏi bề mặt trái đất (MJ/m2/ngày), α = 0,23: hệ số phản xạ xạ hay số anbeđô, Rs = lượng xạ tính toán hay thực đo, lượng xạ sóng ngắn nhận bề mặt trái đất (MJ/m2/ngày) Bức xạ mặt trời thường đo trạm đo khí tượng Lượng xạ sóng dài thực tế xác định ( ) T + 273) + (T + 273 0,5 Rnl = σ max × 0,34 − 0,14( ea ) [ ] 1,35 RR s so − 0,35 4.10 σ = số Stefan-Boltzman = 4,903 ×10-9 (MJ/K4/ngày), Tmax = nhiệt độ lớn giai đoạn 24 (°C), Tmin = nhiệt độ nhỏ giai đoạn 24 (°C), Rso = lượng xạ tính toán điều kiện trời mây (MJ/m2/ngày) Tỷ số Rs/Rso Phương trình 4.10 phải nhỏ 1,0 Lượng xạ điều kiện trời mây tính ( ) Rso = 0,75 + ×10−5 z Ra 4.11 z cao độ so với mực nước biển (m) Ra lượng xạ khí (MJ/m2/ngày) xác định Ra = 24 Gsc d r [ω s sin ( ϕ ) sin ( δ ) + cos( ϕ ) cos( δ ) sin ( ωs ) ] π 4.12 Gsc = số mặt trời = 4,92 (MJ/m2/giờ), dr = bình phương nghịch đảo khoảng cách tương đối từ trái đất đến mặt trời, ωs = góc mặt trời lúc lặn (rađian), ϕ = vĩ độ (rađian), δ= độ lệch mặt trời (rađian) Bình phương nghịch đảo khoảng cách tương đối từ trái đất đến mặt trời dr tính 25 17,27 × 30 2504 exp 30 + 237,3 = 0,243 kPa/oC ∆= ( 30 + 237,3) (2) Tính áp suất nước bão hòa nhiệt độ không khí cao Phương trình 4.1: 17,27 × 38 = 6,625 kPa es ( 38) = 0,6108 exp 38 + 237,3 (3) Tính áp suất nước bão hòa nhiệt độ không khí thấp Phương trình 4.1: 17,27 × 22 = 2,644 kPa es ( 22 ) = 0,6108 exp 22 + 237,3 (4) Tính áp suất nước bão hòa trung bình Phương trình 4.22: es = 6,625 + 2,644 = 4,634 kPa (5) Tính áp suất nước thực tế Phương trình 4.24: ea = 2,644 60 25 + 6,625 100 100 = 1,62 kPa (6) Tính áp suất khí trung bình trạm đo Phương trình 4.19: 293 − 0,0065× 50 P = 101,3 293 5, 26 = 100,7 kPa (7) Tính số đo ẩm từ Phương trình 4.18: γ = 0,000665 × 100,7 = 0,067 kPa/oC (8) Xác định ngày năm Phương trình 4.14: Mod ( 2002, ) 275× + Int J = 20 − 32 + Int − + 0,975 + Int 100 + 1 = 171 (9) Xác định vĩ độ tính rađian từ Phương trình 4.15: ϕ= π × 35 = 0,611 rađian 180 (10) Tính toán độ lệch mặt trời từ Phương trình 4.16: 2π δ = 0,409 sin 171 − 1,39 = 0,409 365 (11) Tính góc mặt trời lặn từ Phương trình 4.17: ωs = arccos[ − tan ( 0,611) tan ( 0,409) ] = 1,879 25 (12) Tính bình phương nghịch đảo khoảng cách tương đối từ trái đất đến mặt trời từ Phương trình 4.13: 2π d r = + 0,003 cos 171 = 0,968 365 (13) Tính lượng xạ khí từ Phương trình 4.12: Ra = 24 4,92 × 0,968 [1,879 sin ( 0,611) sin ( 0,409 ) + cos(0,611) cos(0,409) sin(1,879)] π = 41,65 MJ/m2/ngày (14) Tính lượng xạ trời quang từ Phương trình 4.11: Rso = (0,75 + ×10 −5 × 50) 41,56 = 31,28 MJ/m2/ngày (15) Tính lượng xạ sóng dài thực từ Phương trình 4.10: ( 38 + 273) + ( 22 + 273) 26 0,5 Rnl = 4,903 × 10 −9 − 0,35 0,34 − 0,14 (1,62 ) × 1,35 31,72 [ ] = 5,185 MJ/m2/ngày (16) Tính lượng xạ thực từ Phương trình 4.9: Rn = (1 − 0,23) 26 − 5,185 = 14,83 MJ/m2/ngày (17) Tìm giá trị Cn Cd từ Bảng 4.2 cỏ: Cn = 900, Cd = 0,34 (18) Thay giá trị vào Phương trình 4.7 để có ETo: ETo = 900 ( 4,634 − 1,62) 1,5 30 + 273 0,243 + (1 + 0,34) × 1,5 0,408 × 0,243 (14,83 − ) + 0,067 = 6,89 mm/ngày Do lượng bốc thoát nước cỏ ETo 6,89 mm/ngày, làm tròn 6,9 mm/ngày 4.7 Các phương pháp dựa nhiệt độ Các nhà khoa học lĩnh vực quản lý nước (Thornthwaite, 1948; Blaney & Criddle, 1950) phát triển số phương pháp dựa nhiệt độ để ước tính lượng tiêu hao, hay ET Các phương pháp dễ sử dụng hoạt động tốt mà chúng phát triển hiệu chỉnh Phương pháp Blaney-Criddle phổ biến vùng bán khô hạn miền Tây nước Mỹ dựa hệ số tiêu hao, nhiệt độ trung bình không khí, phần trăm số nắng hàng năm xảy thời đoạn tính toán Phương pháp tính toán lượng sử dụng nước theo tháng theo mùa vụ Việc tính toán lượng bốc thoát nước với độ xác cao cần thiết, phương pháp Blaney-Criddle sửa đổi SCS (1970) FAO-24 (Doorenbos & Pruitt, 1977) Phương pháp SCS Blaney-Criddle bổ sung thêm hệ số nhiệt độ vào hệ số tiêu hao sau thay phương pháp 25 FAO-24 thực thay đổi phương pháp Blaney-Criddle cách thêm vào yếu tố liên quan đến độ ẩm tương đối, tỷ lệ số nắng thực tế so với số nắng xảy ra, tốc độ gió Việc điều chỉnh làm tăng đáng kể lượng số liệu phương pháp sửa đổi FAO-24 xếp vào dạng phương pháp tổng hợp Cần lưu ý phương pháp hiệu chỉnh mang tính cục bộ, chúng sử dụng cách đáng tin cậy cho giai đoạn tháng dài 4.8 Các phương pháp xạ Các phương pháp xạ dựa kinh nghiệm dùng cho tính toán lượng ET tiềm phát triển cho bao gồm thành phần lượng cách bổ sung biến số xạ mặt trời Phương pháp xạ Jensen-Haise dùng cỏ linh lăng làm tham khảo (Jensen & Haise, 1963; Jensen, 1966) sử dụng nhiều số phương pháp Các biến số nhiệt độ trung bình không khí, xạ mặt trời, hai số Các số dựa cao độ vị trí tính toán áp suất bão hòa tương ứng với nhiệt độ trung bình lớn nhỏ tháng nóng năm Phương pháp xạ liên quan đến cỏ Hargreaves (Hargreaves & Samani, 1982; 1985) dựa xạ mặt trời nhiệt độ trung bình không khí Hargreaves & Samani (1982; 1985) giới thiệu việc tính toán lượng xạ mặt trời từ lượng xạ khí chênh lệch nhiệt độ tháng trung bình lớn nhỏ (Phương trình 4.28) Trong trường hợp này, phương pháp Hargreaves trở thành phương pháp dựa nhiệt độ (Jensen nnk, 1990) Các phương pháp xạ chứng minh đáng tin cậy việc dự báo ET hiệu chỉnh với điều kiện mang tính địa phương, 4.9 Tính toán số liệu khí tượng thiếu Phương trình Penman-Monteith chuẩn hóa theo ASCE yêu cầu số liệu nhiệt độ không khí, áp suất nước hay độ ẩm tương đối, xạ, tốc độ gió Thông thường số liệu đo đạc khu vực cần xác định lượng bốc thoát nước ET Chất lượng số liệu thời tiết ảnh hưởng đến chất lượng giá trị ET Theo ASCE (2005), số lượng số liệu cần thiết bị thiếu đại diện xác cho vùng/khu tưới, không xác, ta ước tính số liệu để sử dụng vào phương trình tính lượng bốc thoát nước ET Nếu việc ước tính số liệu thiếu, không xác, có độ tin cậy chấp nhận việc tính toán lượng bốc thoát nước ET từ phương trình chuẩn hóa ASCE cho đáng tin cậy phương pháp kinh nghiệm (ASCE, 2005; Allen nnk, 1998) Khi sử dụng số liệu ước tính thay số liệu thực đo để tính lượng bốc thoát nước ET, số liệu cần đánh dấu thông số để ước lượng cần phải ý Các phương pháp dùng để ước lượng số liệu thiếu bị nghi ngờ giới thiệu phần sau 25 Áp suất nước: Nếu số liệu độ ẩm điểm sương bị thiếu bị nghi ngờ, áp suất nước thực tế vị trí tính toán ước tính cách giả sử nhiệt độ điểm sương gần với nhiệt độ thấp ngày: Tdew = Tmin − K o 4.25 Ko khoảng đến oC vùng khí hậu khô hạn bán khô hạn, khoảng oC vùng khí hậu ẩm bán ẩm (ASCE, 2005) Các thảo luận khác giả định xem nghiên cứu Allen nnk (1998) Giá trị Ko tính toán ước lượng từ việc phân tích số liệu trạm khí tượng vùng lân cận Bức xạ mặt trời: Nếu số liệu xạ mặt trời không đo đạc, ước lượng từ số nắng xạ khí công thức Angstrom (ASCE, 2005): n Rs = as + bs Rd N 4.26 n = số nắng thực tế (giờ), N = số nắng lớn xảy (giờ), as = phần xạ khí chạm tới bề mặt trái đất ngày nhiều mây (n = 0), bs = phần bổ sung thêm xạ khí chạm tới bề mặt trái đất ngày mây, as + bs = phần xạ khí chạm tới bề mặt trái đất ngày mây (n = N) Lượng xạ Phương trình 4.26 đo MJ/m 2/ngày Giá trị as bs thay đổi theo điều kiện khí (bụi, ẩm) góc lệch mặt trời (vĩ độ, tháng) Nếu số liệu xạ thực tế hay số liệu hiệu chỉnh chọn giá trị as = 0,25 bs = 0,50 (Allen nnk, 1998) Số nắng tiềm N tính N= 24 ωs π 4.27 Số liệu từ trạm khí tượng lân cận sử dụng tượng thiên nhiên khí hậu gần giống Việc tính toán lượng bốc thoát nước ET sử dụng số liệu xạ ước tính cho kết tốt tính toán cho giai đoạn nhiều ngày Lượng xạ mặt trời tính từ chênh lệch nhiệt độ cao thấp nhiệt độ bị ảnh hưởng độ che phủ mây Hargreaves Samani (1982) phát triển công thức kinh nghiệm cho mối quan hệ sau: Rs = k Rs ( Tmax − Tmin ) 0,5 Ra 4.28 25 k R (oC-0,5) hệ số điều chỉnh thay đổi theo vùng bờ biển lục địa Đối với khu vực gần bờ biển nơi khối không khí bị tác động khối nước gần đó, k R ≈ 0,19 Đối với vùng sâu lục địa nơi bề mặt đất chiếm ưu khối không khí không bị ảnh hưởng khối nước gần k R ≈ 0,16 (theo ASCE, 2005) s s s Tốc độ gió: Khi số liệu đo đạc, tốc độ gió ngoại suy từ trạm khí tượng gần luồng không khí tương đối đồng Tốc độ gió thay đổi ngày, nhiên xét giá trị trung bình ngày lâu khác biệt hai vị trí nhỏ Nếu có số liệu không đầy đủ, hiệu chỉnh hai vị trí cải thiện độ xác tốc độ gió ước tính Nếu số liệu, tốc độ gió chọn từ Bảng 4.3 sử dụng giá trị toàn cầu m/s để ước tính tạm thời Bảng 4.3 Tốc độ gió trung bình tháng đề xuất cho mức độ khác Phân loại Tốc độ gió trung bình tháng độ cao m Nhẹ < m/s Từ nhẹ đến trung bình ÷ m/s Từ trung bình đến mạnh ÷ m/s Mạnh > m/s Nguồn: Allen nnk (1998) Tốc độ gió sân bay Mỹ thường đo độ cao 10 m Tại vùng khô hạn bán khô hạn, thiết bị đo gió thường bao quanh thảm thực vật thấp Tốc độ gió điều chỉnh thành giá trị đo độ cao m thường vượt tốc độ đo khu vực tưới khác biệt lớn độ nhám thảm thực vật ảnh hưởng đến độ ẩm nóng giảm nước bốc (ASCE, 2005) Hệ số trồng xanh 4.10 Hệ số trồng Các ví dụ lượng bốc thoát nước từ loại trồng trình bày Hình 15.1 Bốc mặt thoáng bốc qua nông nghiệp khác với loại tiêu chuẩn, thường cỏ, khác biệt độ che phủ bề mặt, đặc điểm tán lá, sức cản khí động học Những khác tổng hợp vào hệ số trồng Kc bao gồm ảnh hưởng lượng bốc qua trồng bốc mặt thoáng Lượng bốc qua từ loại trồng ETc tính từ ET tham khảo hệ số trồng Kc thích hợp ETc = K c × ETref 4.29 Một ý quan trọng hệ số trồng tiêu chuẩn cỏ linh lăng cỏ thường khác thay cho Đối với loại tiêu 25 chuẩn hệ số trồng khác nhau, phụ thuộc vào vị trí phương pháp sử dụng để xác định lượng ET tiêu chuẩn Hệ số trồng thay đổi theo loại trồng, điều kiện khí hậu điều kiện bốc mặt thoáng Với loại trồng định, hệ số thay đổi theo giai đoạn phát triển (xem Hình 4.4) Đối với hàng năm, hệ số trồng thấp nhấp giai đoạn gieo hạt, tăng với phát triển cây, đạt giá trị lớn tán bao phủ mặt đất Do trồng chín vào cuối vụ, hệ số trồng giảm xuống Ngoài ra, phụ thuộc vào thời gian, hệ số trồng biểu diễn hàm số số ngày Để đơn giản hóa, đường cong hệ số trồng chia thành bốn đoạn đường thẳng tương ứng với bốn giai đoạn phát triển gồm ban đầu, phát triển, vụ cuối vụ (xem Hình 4.4 4.5) Các thời đoạn xác định ba hệ số Kc ini, Kc mid, Kc end, số ngày giai đoạn (Hình 4.5) Các ví dụ hệ số trồng gần cho tiêu chuẩn cỏ vài loại khác trình bày Bảng 4.4 Giá trị Kc ini Bảng 4.4 dùng điều kiện đất có độ ẩm ướt trung bình Độ dài tương ứng giai đoạn trình bày Bảng 4.5 Hệ số trồng nên chọn theo khu vực, tham khảo từ kết nghiên cứu Allen nnk (1998), Jensen nnk (1990), Doorenbos & Paiitt (1977), Pruitt nnk (1987) Hình 4.4 Hệ số trồng đo thẩm kế cho đậu cạn Kimberly, Idaho, minh họa bốn đoạn thẳng Lượng giáng thủy tưới ký hiệu P I (Allen nnk, 1998) 25 Hình 4.5 Hệ số trồng minh họa bốn đoạn đường thẳng cho bốn giai đoạn sinh trưởng chủ yếu (Allen nnk, 1998) Bảng 4.4 Hệ số trồng gần cho cỏ độ cao trung bình cao trồng vùng ẩm điều kiện trồng phát triển bình thường quản lý tốt Cây trồng Cà rốt Rau diếp Cà chua Dưa đỏ Khoai tây Củ cải đường Đậu tương Bông Lúa mì nhỏ Ngô Cỏ linh lăng Nho Vườn thời kỳ rụng Cam, quýt (không có thảm phủ mặt đất, tán đạt 50%) Cỏ mặt đất mùa lạnha Cỏ mặt đất mùa nóngb Kc ini 0,7 0,7 0,6 0,5 0,5 0,35 0,4 0,35 0,3 0,3 0,4 0,3 0,5 0,65 Kc mid 1,05 1,00 1,15 0,85 1,05 1,2 1,15 1,2 1,15 1,2 0,95 0,85 1,0 0,6 Kc end 0,95 0,7 0,8 0,6 0,95 0,7 0,5 0,7 0,4 0,5 0,9 0,45 0,7 0,65 Chiều cao tối đa (m) 0,3 0,3 0,6 0,3 0,4 0,5 1,0 1,5 0,7 0,90 0,80 0,95 0,85 0,95 0,85 a 0,10 a Các mùa lạnh bao gồm tồn dày đặc cỏ xanh, cỏ hoang cỏ đuôi trâu Giá trị 0,95 cỏ mùa lạnh tương ứng với chiều cao cắt từ 0,06 đến 0,08 m b Các mùa ấm bao gồm cỏ Bermuda cỏ St.Augustine Nguồn: Allen nnk (1998) Bảng 4.5 Độ dài phổ biến (ngày) bốn giai đoạn sinh trưởng trồng Cây trồng Ban đầu (Lini) Phát triển (Ldev) Giữa vụ (Lmid) Cuối vụ (Llate) 25 Cà rốt Rau diếp Cà chua Dưa đỏ Khoai tây Củ cải đường Đậu tương Bông Lúa mì nhỏ Ngô Cỏ linh lăng Nho Vườn thời kỳ rụng Cam, quýt 30 30 30 20 30 40 20 30 25 20 20 20 60 40 40 40 50 30 50 30 50 35 40 15 50 70 90 60 30 60 30 50 90 60 55 60 50 10 80 120 120 25 10 30 20 30 40 25 45 30 30 10 60 60 95 Nguồn: Allen nnk (1998) Ví dụ 4.4: Tính lượng bốc từ vào ngày 20/6/2002 gần Bakersfield, California Giả sử ngày gieo trồng 1/4/2002 Lời giải: Theo kết tình toán Ví dụ 4.3, lượng bốc thoát nước tiềm ETo Bakersfield vào ngày 20/6 6,9 mm/ngày Ngày 20/6 ngày thứ 81 sau gieo Từ Bảng 4.5 xác định thời điểm vụ giá trị Kc mid tra từ Bảng 4.4 1,2 Thay vào Phương trình 4.4 được: ETc = 1,2 × 6,9 mm/ngày = 8,3 mm/ngày Do hệ số Kc ini đại diện cho mặt đất gần trống thay đổi lớn tùy theo độ ẩm ướt mặt đất, giá trị Kc ini Bảng 4.4 gần nên dùng cho nghiên cứu lập kế hoạch sơ (Allen nnk, 1998) Các giá trị xác đạt cách điều chỉnh Kc ini phụ thuộc vào xuất mưa tưới độ sâu nước thấm trường hợp độ sâu thấm ≤ 10 mm Bảng 4.6 Hình 4.7 biểu diễn đường cong tương tự cho độ sâu thấm ≥ 40 mm (1) đất có kết cấu thô (2) đất có kết cấu mịn trung bình Các đường cong cho biết giá trị cao Kc ini ứng với độ ẩm ướt cao độ sâu thấm lớn hơn, lượng bốc mặt đất thành phần Kc ini Trong trường hợp ẩm ướt với độ sâu thấm trung bình 20 40 mm, giá trị Kc ini tính sau: K c ini = K c ini ( Hình 4.6 ) + [ I − 10 K c ini ( Hình 4.7 ) − K c ini ( Hình 4.6 ) 40 − 10 ] 4.30 Kc ini (Hình 4.6) = giá trị Kc ini Hình 4.6, Kc ini (Hình 4.7) = giá trị Kc ini Hình 4.7, I = chiều sâu thấm trung bình (mm) 25 Hình 4.6 Giá trị trung bình Kc ini liên quan đến ETo , khác lượng tưới lượng mưa khoảng đến 10 mm giai đoạn phát triển ban đầu tất loại đất (Allen nnk, 1998) 25 Hình 4.7 Giá trị trung bình Kc ini liên quan đến ETo chênh lệch lượng tưới ≥ 40 mm khu ẩm ướt giai đoạn sinh trưởng ban đầu (a) đất có kết cấu thô (b) đất có kết cấu mịn trung bình (Allen nnk, 1998) Ví dụ 4.5: Xác định Kc ini độ sâu thấm trung bình điều kiện ẩm ướt 25 mm lượng nước bổ sung ngày lần vào đất có thành phần trung bình Lượng ETo tính mm/ngày Lời giải: Tra từ Bảng 4.6 giá trị Kc ini = 0,28 từ Bảng 4.7 giá trị Kc ini = 0,67 Thay vào Phương trình 4.30: K c ini = 0,28 + 25 − 10 [ 0,67 − 0,28] = 0,48 40 − 10 Các hệ số trồng kép, có Kc tổng hệ số trồng hệ số bốc mặt đất, dùng để tính toán lượng tăng lên bốc từ bề mặt đất ướt sau có tưới mưa, giảm lượng bốc thoát nước lượng nước đất bị giới hạn Việc tính toán phức tạp nên dùng cần phải tính toán xác giá trị Kc ET (Allen nnk, 1998) 4.11 Hệ số cảnh Lượng nước cần cho cảnh đô thị hay phong cảnh xử lý khác với hệ số trồng khác chúng phát triển tối đa Yêu cầu trường hợp cung cấp lượng nước hợp lý cho để trì, đảm bảo sức khỏe phát triển hợp lý, lượng nước cần thường nhỏ so với trồng nông nghiệp (Costello & Jones, 2000) Bên cạnh có khác biệt khác xanh đô thị thường bao gồm nhiều loài tưới theo đơn vị nhóm vùng Mật độ thảm thực vật thay đổi từ riêng lẻ đến nhóm để tạo thảm phủ Ngoài ra, lớn số thiết kế đô thị có tán rộng tiêu thụ nước nhiều nhóm nhỏ khu vực nghiên cứu 25 Lượng nước sử dụng cho xanh tính theo Costello & Jones (2000) ETL = K L × ETo 4.31 ETL lượng bốc thoát nước tính toán nhu cầu nước cho xanh KL hệ số gieo trồng xanh Hệ số xanh tính theo Costello & Jone (2000) K L = k s × k d × k mc 4.32 KL = hệ số xanh, ks = hệ số liên quan đến loài cây, kd = hệ số mật độ cối, kmc = hệ số vi khí hậu Các giá trị hệ số loài cây, mật độ cây, vi khí hậu trình bày Bảng 4.6, áp dụng cho vùng California (Costello & Jones, 2000) Khi giá trị cụ thể cho vùng tính toán, hệ số vị trí khác ước tính cách điều chỉnh số liệu Bảng 4.6 dựa điều kiện giả định Bảng 4.6 Giá trị tính toán hệ số xanh Rất thấp Thấp Trung bình Cao < 0,1 0,1 đến 0,3 0,4 đến 0,6 0,7 đến 0,9 Hệ số mật độ (kd) 0,5 đến 0,9 1,0 1,1 đến 1,3 Hệ số vi khí hậu (kmc) 0,5 đến 0,9 1,0 1,1 đến 1,4 Hệ số loài (ks) Nguồn: Costello Jones (2000) Các hệ số loài chia thành bốn hạng mục tùy theo mức sử dụng nước tương đối loài Tùy theo loại cây, giá trị thay đổi từ 0,1 đến 0,9 Costello & Jones (2000) phân hạng cho 1.800 loài dựa đo đạc quan trắc lượng nước yêu cầu cho trồng Các hệ số mật độ trồng chia thành ba hạng mục thay đổi từ 0,5 đến 1,3 Các vùng trồng non thưa thớt đưa vào hạng thấp chúng sử dụng nước thấp trưởng thành có tán đầy đủ Các phát triển tán đầy đủ xếp vào hạng trung bình Các khu vực hỗn hợp gồm cối, bụi rậm, thảm phủ bề mặt sử dụng nhiều nước xếp vào hạng cao Các hệ số vi khí hậu chia thành ba hạng thay đổi từ 0,5 đến 1,4 Hạng trung bình tương tự điều kiện đồng ruộng mở, khác thường nguồn gió nhiệt Ví dụ, hầu hết công viên có thảm phủ xanh tốt không bị ảnh hưởng gió lớn xếp vào hạng trung bình vi khí hậu Hạng cao bao gồm trồng gần khu vực đường xá, công trình xây dựng, bề mặt phản xạ, vị trí có gió lớn Cây cối vùng ánh sáng, có độ dốc hướng Bắc, bên phần nhô tòa nhà… rơi vào hạng thấp 25 Ví dụ 4.6: Tính lượng nước cần cho cam vùng đất trống California Đây trưởng thành với đường kính tán 10 m, tưới ngày lần Lượng bốc thoát nước tiềm ETo mm/ngày Lời giải: Từ Bảng 4.6 tính giá trị: ks = 0,6 trường hợp sử dụng nước trung bình, kd = 0,8 với tán rộng mật độ thấp, kmc = 1,4 trường hợp đất trống Xác định KL từ Phương trình 4.32: K L = 0,6 × 0,8 ×1,4 = 0,62 Tính ETL từ Phương trình 4.31: ETL = 0,62 × = 4,3 mm/ngày Lượng nước ước tính V dùng cho tưới tính sau: V= 4,3 mm / ngày × ngày × π ( 5m ) × 1000 L / m3 = 1.013 lít 1000 mm / m Do hệ thống tưới phải đảm bảo cung cấp khoảng 1.000 lít nước thời đoạn ngày Bài tập thực hành: 4.1 Tính lượng bốc ngày từ mặt nước trường hợp tốc độ gió đo độ cao 0,15 m m/s, nhiệt độ trung bình nước không khí 25 oC, độ ẩm tương đối không khí 50%, áp suất khí 100 kPa So sánh giá trị tính với lượng bốc từ bề mặt đất khô lượng bốc đo thùng đo loại A Cục Khí tượng Mỹ? 4.2 Tính lượng bốc tổng số ETo cho ngày 1/6 Lượng bốc đo thùng đo loại A 11 mm Tốc độ gió 2,5 m/s, độ ẩm tương đối trung bình nhỏ 75% Thùng đo bao quanh 100 m đất trống 4.3 Sử dụng công thức Penman-Monteith tiêu chuẩn tính lượng ETo cho ngày 10/7/2002 vĩ độ 40° Bắc, số liệu đo đạc cỏ, nhiệt độ trung bình nhỏ lớn 16 °C 29 °C; độ ẩm tương đối nhỏ lớn 40% 70%; lượng xạ mặt trời đo 27 MJ/m 2/ngày; tốc độ gió đo độ cao m 1,7 m/s; cao độ vị trí tính toán 300 m; bỏ qua lượng nhiệt hấp thụ vào đất 25 4.4 Tính lượng bốc tiêu chuẩn cho cỏ linh lăng ETr sử dụng số liệu Bài tập 4.3 4.5 Giả sử số liệu khí tượng Bài tập 4.3 có nhiệt độ lớn nhỏ Tính lượng ETo thiếu số liệu, sử dụng công thức Mục 4.9 4.6 Sử dụng Bảng 4.4 4.5, tính hệ số Kc vào ngày 15/5, 4/6, 20/7 2/9 cho đậu tương Xác định Kc ini Phương trình 4.30 với độ sâu thấm 20 mm 10 ngày liên tục; đất thịt pha sét; ngày gieo trồng 1/5 Lượng ETo cho ngày nói mm/ngày, mm/ngày, mm/ngày, mm/ngày 4.7 Tính nhu cầu nước cho đám bụi nhỏ bao quanh cỏ Thung lũng Trung tâm California vào tháng Biết lượng bốc thoát tiềm ETo 10 mm/ngày, thời tiết nóng khô với gió nhẹ; hệ số loài trồng 0,5 Các website tra cứu thông tin: Các trang web tham khảo chung thiết bị thông tin: http://www.clemson.edu Từ khóa tìm kiếm: irrigation http://vw/w.irrigation-mart.com http://www.irrigation.org http://www.wcc.nrcs.usda.gov/nrcsirrig/ Nguồn số liệu xạ mặt trời: http://rredc.nrel.gov/solar/ http://wrdc-mgo.nrel.gov/ Các ví dụ số liệu bốc thoát nước: http://www.usbr.gov/pn/agrimet/ETtotals.html http://wvsrw.cimis.water.ca.gov http://cropwatch.unl.edu/ Từ khóa tìm kiếm: evapotranspiration http://ag.arizona.edu/AZMET http://water.dnr.state.sc.us Từ khóa tìm kiếm: evaporation Sử dụng nước đô thị cảnh quan, ấn phẩm California DWR: http://www.publicaffairs.watenca.gov/informadon/pubs.cfm Tài liệu tham khảo Allen, R G., L S Pereira, D Raes, & M Smith (1998) Crop Evapotranspiration— Guidelines for Computing Crop Water Reqinrements FAO irrigation and Drainage Paper No 56 Rome: Food and Agriculture Organization ASCE Standardization of Reference Evapotranspiration Task Committee (ASCE) (2005) The ASCE Standardized Reference Evapotranspiration Equation Report of Task Committee 25 Blaney, H F, & W D Criddle (1950) Determining Water Requirements in Irrigated Areas from Climatological and Irrigation Data (Litho) Washington, DC: USDA SCDS-TP96 Costello, L R., and K S Jones (2000) A Guide to Estimating the Irrigation Water Requirements of Landscape Plantings in California Sacramento: California Department of Water Resources Doorenbos, I., & W O Pruitt (1977) Guidelines for Predicting Crop Water Requirements FAO Irrigation and Drainage Paper No 24, 2nd ed Rome: Food and Agriculture Organization Hargreaves, G H., & Z A Samani (1982) Estimating potential evapotranspiration Tech Note Journal of Irrigation and Drainage Engineering, ASCE, 108(3), 225-230 Hargreaves, G H., & Z A Samani (1985) Reference crop evapotranspiration Applied Engineering in Agriculture, ASAE, 1(2), 92-96 St Joseph MI Howell, T A., R H Cuenca, & K H Solomon (1990) Crop yield response In Hoffman, G J., T A Howell, & K H Solomon, eds Management of Farm Irrigation Systems ASAE Monograph St Joseph, MI Itenfisu, D., R L Elliott, R G Allen, & I A Walter (2003) Comparison of reference evapotranspiration calculations as part of the ASCE standardization effort Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 129(6), 440-448 Jensen, M E (1966, December) Empirical methods of estimating or predicting evapotranspiration using radiation In ASAE Conference Proceedings, Evapotranspiration and Its Role in Water Resources Management, ASAE, 64, 49-53 St Joseph MI Jensen, M E., R D Burman, & R G Allen, eds (1990) Evapotranspiration and Irrigation Water Requirements New York: ASCE Jensen, M E., & H R Haise (1963) Estimating evapotranspiration from solar radiation Proceeding of Irrigation and Drainage Division, ASCE, 89(IR4), 15-41 Jones, F E (1992) Evaporation of Water: With Emphasis on Applications and Measurements Chelsea, MI: Lewis Publishers Meyer, A F (1942) Evaporation from Lakes and Reservoirs St Paul: Minnesota Resources Commission Penman, H L (1948) Natural evapotranspiration from open water bare soil, and grass Proceedings of Royal Society of London, 193, 120-145 - - - (1956) Estimating evapotranspiration Transactions of the American Geophysical Union, 37, 43-46 Pruitt, W O., E Fereres, K Kaita, & R L Snyder (1987) Reference Evapotranspiration (ETo for California Agriculture Experiment Station Bulletin, 1922, University of California Rohwer, C (1931) Evaporation from free water surfaces USDA Technical Bulletin 271 Washington, DC: US Government Printing Office Thornthwaite, C W (1948) An approach toward a rational classification of climate Geographical Review, 38, 55-94 Thornthwaite, C W., & B Holzman (1942) Measurement of Evaporation from Land and Water Surfaces USDA Technical Bulletin 817 Washington, DC: U.S Government Printing Office 25 U.S Department of Agriculture (USDA) (1981) Soil and Water Resources Conservation Act, 1980 Appraisal Part I: Soil, Water and Related Resources in the United States: Status, Condition and Trends Washington, DC: USDA U.S Geological Survey (USGS) (1952) Water-Loss Investigations: Lake Hefner Studies, Technical Report Geological Survey Professional Paper 269 Washington, DC: U.S Government Printing Office U.S Soil Conservation Service (SCS) (1970) Irrigation Water Requirements Tech Release No 21 (rev.) Washington, DC: USDA – SCS 25 [...]... khác nhau giữa lượng tưới và lượng mưa khoảng 3 đến 10 mm trong giai đoạn phát triển ban đầu đối với tất cả các loại đất (Allen và nnk, 1998) 25 Hình 4.7 Giá trị trung bình của Kc ini liên quan đến ETo và chênh lệch giữa lượng tưới ≥ 40 mm trên một khu ẩm ướt trong giai đoạn sinh trưởng ban đầu đối với (a) đất có kết cấu thô và (b) đất có kết cấu mịn và trung bình (Allen và nnk, 1998) Ví dụ 4.5: Xác... hơi mặt đất, dùng để tính toán lượng tăng lên của bốc hơi từ bề mặt đất ướt sau khi có tưới hoặc mưa, hoặc sự giảm đi của lượng bốc hơi và thoát hơi nước do lượng nước trong đất bị giới hạn Việc tính toán này khá phức tạp và chỉ nên dùng khi cần phải tính toán chính xác giá trị của Kc và ET (Allen và nnk, 1998) 4.11 Hệ số cây cảnh Lượng nước cần cho cây cảnh trong đô thị hay phong cảnh được xử lý khác... kiện ẩm ướt là 25 mm và lượng nước được bổ sung 7 ngày 1 lần vào đất có thành phần trung bình Lượng ETo tính được là 5 mm/ngày Lời giải: Tra từ Bảng 4.6 giá trị của Kc ini = 0,28 và từ Bảng 4.7 giá trị Kc ini = 0,67 Thay vào Phương trình 4.30: K c ini = 0,28 + 25 − 10 [ 0,67 − 0,28] = 0,48 40 − 10 Các hệ số cây trồng kép, có Kc là tổng của hệ số cây trồng cơ bản và hệ số bốc hơi mặt đất, dùng để tính... hiện của mưa hoặc tưới và độ sâu của nước thấm khi đó trong trường hợp độ sâu thấm ≤ 10 mm như trong Bảng 4.6 Hình 4.7 biểu diễn các đường cong tương tự cho các độ sâu thấm ≥ 40 mm đối với (1) đất có kết cấu thô và (2) đất có kết cấu mịn và trung bình Các đường cong này cho biết các giá trị cao hơn của Kc ini ứng với độ ẩm ướt cao và độ sâu thấm lớn hơn, do lượng bốc hơi mặt đất là thành phần chính... vùng được trồng cây non hoặc thưa thớt được đưa vào hạng thấp vì chúng sử dụng nước thấp hơn các cây trưởng thành hoặc có tán lá đầy đủ Các cây đã phát triển tán lá đầy đủ được xếp vào hạng trung bình Các khu vực hỗn hợp gồm cây cối, bụi rậm, và thảm phủ bề mặt sẽ sử dụng nhiều nước nhất và được xếp vào hạng cao Các hệ số vi khí hậu được chia thành ba hạng và thay đổi từ 0,5 đến 1,4 Hạng trung bình tương... 4.4 là 1,2 Thay vào Phương trình 4.4 được: ETc = 1,2 × 6,9 mm/ngày = 8,3 mm/ngày Do hệ số Kc ini đại diện cho mặt đất gần như trống và thay đổi rất lớn tùy theo độ ẩm ướt của mặt đất, các giá trị Kc ini trong Bảng 4.4 chỉ là gần đúng và chỉ nên dùng cho các nghiên cứu lập kế hoạch sơ bộ (Allen và nnk, 1998) Các giá trị chính xác hơn có thể đạt được bằng cách điều chỉnh Kc ini phụ thuộc vào sự xuất hiện... của Allen và nnk (1998), Jensen và nnk (1990), Doorenbos & Paiitt (1977), hoặc Pruitt và nnk (1987) Hình 4.4 Hệ số cây trồng đo bằng thẩm kế cho cây đậu cạn ở Kimberly, Idaho, được minh họa bằng bốn đoạn thẳng Lượng giáng thủy và tưới được ký hiệu lần lượt là P và I (Allen và nnk, 1998) 25 Hình 4.5 Hệ số cây trồng minh họa bằng bốn đoạn đường thẳng cho bốn giai đoạn sinh trưởng chủ yếu (Allen và nnk,... hằng số Cn và Cd trong Bảng 4.2 dùng cho các tính toán hàng ngày Giá trị của Cn thay đổi cùng với độ nhám khí động lực của cây trồng Giá trị của Cd thay đổi với sức cản bề mặt “khối” và độ nhám khí động học của bề mặt Cả hai giá trị đều được tính toán bằng sự đơn giản hóa các thành phần và làm tròn kết quả (Allen và nnk, 1998; ASCE, 2005) Ví dụ 4.3: Tính lượng bốc thoát hơi nước ETo cho cỏ vào ngày 20/6/2002... vực quản lý nước (Thornthwaite, 1948; Blaney & Criddle, 1950) đã phát triển một số phương pháp dựa trên nhiệt độ để ước tính lượng tiêu hao, hay ET Các phương pháp này dễ sử dụng và hoạt động khá tốt khi mà chúng được phát triển và hiệu chỉnh Phương pháp Blaney-Criddle được phổ biến nhất ở những vùng bán khô hạn miền Tây nước Mỹ và dựa trên hệ số tiêu hao, nhiệt độ trung bình của không khí, và phần trăm... khi nước bốc hơi (ASCE, 2005) Hệ số cây trồng và cây xanh 4.10 Hệ số cây trồng Các ví dụ về lượng bốc thoát hơi nước từ các loại cây trồng này được trình bày trong Hình 15.1 Bốc hơi mặt thoáng và bốc hơi qua lá ở các cây nông nghiệp khác với các loại cây tiêu chuẩn, thường là cỏ, do sự khác biệt trong độ che phủ bề mặt, đặc điểm tán lá, và sức cản khí động học Những sự khác nhau này được tổng hợp vào