Đề tài sáng tạo khoa học kỹ thuật môn Vật lý chế tạo dành cho trung học cơ sở và trung học phổ thông đã đạt giải cấp tỉnh năm học 20162017.Đây là đề tài rất hay áp dụng thực tiễn trong sản xuất phù hợp với lứa tuổi học sinh, đơn giản dễ làm nhưng mang lại hiệu quả cao trong thực tiễn đời sống.
Trang 1PHÒNG GD & ĐT KRÔNG BÔNG
TRƯỜNG THCS ÊA TRUL
CUỘC THI KHOA HỌC KỸ THUẬT CẤP TỈNH
DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC
NĂM HỌC 2016 – 2017
ĐỀ TÀI: ‘‘SỬ DỤNG SỨC GIÓ ĐỂ BƠM NƯỚC TƯỚI CÀ PHÊ, TIÊU VÀ CÁC LOẠI CÂY TRỒNG KHÁC BẰNG PHƯƠNG PHÁP TƯỚI NHỎ GIỌT’’ LĨNH VỰC: NĂNG LƯỢNG VẬT LÝ
Đơn vị dự thi: TRƯỜNG THCS ÊA TRUL
Nhóm tác giả: Nguyễn Thanh Danh Nguyễn Trần Minh Anh
Trang 2‘‘SỬ DỤNG SỨC GIÓ ĐỂ BƠM NƯỚC TƯỚI CÀ PHÊ, TIÊU VÀ CÁC LOẠI
CÂY TRỒNG KHÁC BẰNG PHƯƠNG PHÁP TƯỚI NHỎ GIỌT’’
A/ Lý do chọn đề tài:
Vùng Tây Nguyên được trời phú cho một dải đất đỏ bazan rất thích hợp với trồng cây công nghiệp Qua năm tháng hàng ngàn héc ta cây công nghiệp như cao su, điều, cà phê, ca cao, tiêu … đã mọc lên góp phàn tăng thu nhập, cải thiện đời sống cho nhân dân ở Tây Nguyên Cùng với việc diện tích trồng cây công nghiệp tăng lên
là hàng loạt cánh rừng bị phá, làm tổn hại cực kì nghiêm trọng đến nguồn nước tưới vào mùa khô Sự khô hạn ngày càng trầm trọng qua các năm, đỉnh điểm là mùa khô năm 2015 và 2016 có hơn 60% diện tích cây công nghiệp thiếu nước tưới trong đó gần 30% là thiếu hụt trầm trọng
Bên cạnh đó giá dầu diezen bấp bênh, giá điện tăng cao và thiếu hụt thường xuyên làm ảnh hưởng lớn đến việc tưới tiêu của bà con nông dân cũng như ảnh hưởng đến nguồn năng lượng dự trữ cũng như ảnh hưởng đến an ninh năng lượng quốc gia
Ngoài ra các phương pháp tưới nước hiện nay như tưới thẳng vào gốc, tưới phun mưa (tưới bằng béc) đều làm lãng phí một lượng lón nước tưới (lãng phí 15% khi tưới thẳng vào gốc và 40% khi tưới bằng Béc)
B/ Ý nghĩa thực tiễn:
Việc sử dụng nguồn năng lượng tự nhiên (năng lượng gió) để bơm nước ngầm lên kết hợp với phương pháp tưới nhỏ giọt là một giải pháp cực kỳ hữu hiệu để giải quyết vấn đề khô hạn trong những năm gần đây vì những lý do sau đây:
+ Việc sử dụng nguồn năng lượng gió sẽ góp phần tiết kiệm nguồn năng lượng
để bơm nước tưới (dầu Diezen, điện) đồng thời cũng góp phần bảo vệ môi trường (giảm lượng khí CO2 khi nổ máy)
+ Xây dựng hệ thống tưới bằng phương pháp nhỏ giọt sẽ tiết kiệm được khoảng 25% lượng nước tưới, tiết kiệm được 5 công lao động đối với mỗi lần tưới 1ha (khoảng 1triệu đồng)
Phương pháp tưới nhỏ giọt dựa vào bể chứa giúp cho người trồng dễ dàng hơn trong viêc bón phân (hòa tan vào bể chứa) và giúp cây hấp thụ tốt hơn từ đó tiết kiệm nhân công, tiết kiệm phân bón
C/ Bảng tóm tắt dự án:
1 Tiến trình:
1.1 Chuẩn bị thiết bị:
Để xây dựng các hạng mục phục vụ cho việc tưới 1 ha cây công nghiệp của đề tài cần chuẩn bị các loại vật liệu sau:
* Bảng giá xây dựng bể và máy bơm nước:
Stt Tên vật liệu Số Đơn vị Giá thành Thành tiền
Trang 3lượng tính (đồng) (đồng)
1 Gạch 4 lỗ xây bể chứa 2000 Viên 750 1.500.000
5 Hệ thống cánh quạt,
truyền động, giá đỡ 1 Bộ 6.000.000 6.000.000
6 Giếng khoan 1 Cái 4.000.000 4.000.000
7 Máy bơm nước cơ 1 Cái 1.500.000 1.500.000
* Bảng giá lắp đặt hệ thống ống nước tưới nhỏ giọt (cho 1 ha)
Stt Tên vật liệu lượng Số Đơn vị tính Giá thành
(đồng)
Thành tiền (đồng)
1 Ống nước phi 60 300 m 22.000 6.600.000
2 Ống nước phi 48 300 m 17.000 5.100.000
3 Ống nước phi 34 (mềm) 1500 m 10.000 15.000.000
4 Ống nước phi 10 (mềm) 1500 m 5.000 7.500.000
5 Nối chữ T 60 – 60 10 cái 16.000 160.000
6 Nối chữ T 60 – 48 10 Cái 14.000 140.000
7 Nối chữ T 48 – 34 100 Cái 8.000 800.000
8 Đầu nhỏ giọt 1000 Cái 2.000 2.000.000
9 Khóa thẳng 60 10 Cái 60.000 600.000
10 Khóa thẳng 48 20 cái 40.000 800.000
12 Các vật dụng khác 1 Bộ 1.000.000 1.000.000
* Tổng chi phí dự án (áp dụng để tưới 1 ha) : 55.300.000 đồng
1.2 Lắp đặt thiết bị:
Ta xây dựng 2 bể chứa liên hoàn thông nhau, mỗi bể dung tích 12m3 (kích thước 2m x 3m x 2m), tổng dung tích chứa tối đa là 24m3
Khoan giếng, lắp đặt máy bơm cơ, hệ thống quạt gió, hệ thống truyền động để bơm nước lên bể chứa để tưới (chú ý hướng gió, vật cản…)
Lắp đặt hệ thống tưới nhỏ giọt bằng cách chia khu vực, lắp đặt ống phi 60, phi 48,
Trang 41.3 Nguyên lí hoạt động:
Khi trời có gió sẽ làm quay hệ thống cánh quạt, khi đó bộ biến đổi truyền động
sẽ biến đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến, chuyển động tịnh tiến làm cho máy bơm nước hoạt động bơm nước nguồn lên bể chứa
Sau đó nước được hệ thống ống nước dẫn tới từng cây theo phương pháp tưới nhỏ giọt, ta có thể điểu chỉnh lượng nước tưới cho tùng khu vực, từng gốc cây bằng van khóa
1.4 Rủi ro và an toàn:
+ Rủi ro: Hệ thống cánh quạt muốn đạt tốc độ bơm tốt để phục vụ cho việc tưới 1
ha cây công nghiệp cần phải đạt được kích thước tương đối (cánh quạt có đường kính khoảng 4m với việc dùng cánh quạt gió, cầu quay đường kính 2,5m, cao 2m nếu dùng cầu quay) Do đó khi lắp đặt cần phải có hệ thống giá đỡ chắc chắn trong mọi thời tiết và đảm bảo không gây cản trở đến truyền động của các bộ phận khác
Hệ thống cánh quạt phải tháo lắp dễ dàng vì chúng ta không sử dụng hệ thống bơm nước trong mùa mưa gió
+ An toàn: Nếu ta sử dụng cầu quay thì hiệu quả bơm nước sẽ tốt hơn và độ an toàn cũng được đảm bảo hơn
Hệ thống tưới nhỏ giọt giúp cây trồng phát triển tốt hơn, đảm bảo lượng nước
2 Kết luận:
Qua đề tài chúng em nhận thấy việc lắp đặt mô hình này vào áp dụng trong thực
tế là rất khả quan, mô hình của chúng em có thể áp dụng tốt nhất với những vùng có mực nước ngầm sâu không quá 20m (ở nước ta có khoảng 45% diện tích trồng đáp ứng được điều kiện này) Với việc áp dụng mô hình này không chỉ tiết kiệm năng lượng cho quốc gia mà còn tiết kiệm được một lượng lớn nước tưới vào mùa khô ngoài ra phương pháp tưới nhỏ giọt là một phương pháp tưới tiên tiến nhất hiện nay trên thế giới
Với phương pháp tưới nhỏ giọt, liên tục sẽ giúp cây trồng luôn luôn có nước để điều hòa thân nhiệt, duy trì tốt số lượng lá, giúp hoa và quả phát triển tốt hơn từ đó tăng năng suất cây trồng, giúp tăng thu nhập cho bà con nông dân
Tuy mức chi phí cho việc lắp đặt hệ thống tưới tiến bộ như trên là hơi cao so với các phương pháp thông thường nhưng chúng em nhận thấy chỉ cần qua 2 năm là bà con nông dân có thể lấy lại nguồn đầu tư trên
Ngoài ra mô hình trên còn có thể được áp dụng cho việc tưới rau và các cây trồng ngắn ngày khác
Người thực hiện
Nguyễn Thanh Danh Nguyễn Trần Minh Anh
PHÒNG GD & ĐT KRÔNG BÔNG
Trang 5TRƯỜNG THCS ÊA TRUL
CUỘC THI KHOA HỌC KỸ THUẬT CẤP TỈNH DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC
NĂM HỌC 2016 – 2017
ĐỀ TÀI: ‘‘SỬ DỤNG SỨC GIÓ ĐỂ BƠM NƯỚC TƯỚI CÀ PHÊ, TIÊU VÀ CÁC LOẠI CÂY TRỒNG KHÁC BẰNG PHƯƠNG PHÁP TƯỚI NHỎ GIỌT’’ LĨNH VỰC: NĂNG LƯỢNG VẬT LÝ
Đơn vị dự thi: TRƯỜNG THCS ÊA TRUL
Nhóm tác giả: Nguyễn Thanh Danh
Nguyễn Trần Minh Anh
LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên với lòng biết ơn sâu sắc chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn đến Thầy
Lý Lâm Long – giáo viên bộ môn Vật Lý đã dành nhiều thời gian và công thức để
Trang 6truyền tải nhiều kiến thức vật lý cho tụi em cũng như đưa ra được nhiều ý tưởng khoa học và giúp đỡ chúng em nhiều trong vấn đề khảo sát, thực nghiệm
Chúng em xin gửi lời cảm ơn đến BGH cùng toàn thể các thầy cô, bạn bè trường THCS Êa Trul, Krông Bông, Đăk Lăk đã tạo điều kiện cũng như động viên giúp đỡ tụi em trong quá trình thực hiện đề tài
Xin bày tỏ lòng cám ơn chân thành đến công tyTNHH SUPER Tây Nguyên (supertaynguyen@gmail.com) tại TP BMT, Đăk Lăk đã giúp đỡ chúng em trong việc nghiên cứu, tư vấn và lắp đặt mô hình hệ thống bơm nước nhỏ giọt
Cảm ơn ông Nguyễn Văn Vượng (TT Liên Sơn, Lăk, Đăk Lăk) đã cho chúng
em khảo sát, quan sát thực địa và tiến hành thí nghiệm để thu kết quả thí nghiệm trên một số cây cà phê của mình Ngoài ra với kinh nghiệm của mình ông đã giúp đỡ chúng em rất nhiều trong việc tiếp cận kiến thức về việc tưới cà phê
Xin cảm ơn Bố, Mẹ đã không quản khó khăn, gian khổ luôn luôn động viên để chúng con mạnh dạn hơn với việc thực hiện đề tài của mình
Một lần nữa chúng em xin gửi lời cảm ơn đến tất cả mọi người, chúc mọi người sức khỏe và hạnh phúc
Êa Trul, ngày 15 tháng 11 năm 2016
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT
Trang 7TNHH Trách nhiệm hữu hạn
Phi 60 Đường kính ống 60mm
NN&PTNT Nông nghiệp và Phát triển nông thôn
MỤC LỤC
Trang 81.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 5
PHẦN II: GIỚI THIỆU VÀ TỔNG QUAN 6
2.3 ĐỀ ÁN VÀ HƯỚNG GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA ĐỀ
PHẦN III: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
PHẦN IV: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 10
PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ ÁN 14
PHẦN I: MỞ ĐẦU 1.1.LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Trang 9Vùng Tây Nguyên được trời phú cho một dải đất đỏ bazan rất thích hợp với trồng cây công nghiệp Qua năm tháng hàng ngàn héc ta cây công nghiệp như cao su, điều, cà phê, ca cao, tiêu … đã mọc lên góp phàn tăng thu nhập, cải thiện đời sống cho nhân dân ở Tây Nguyên Cùng với việc diện tích trồng cây công nghiệp tăng lên
là hàng loạt cánh rừng bị phá, làm tổn hại cực kì nghiêm trọng đến nguồn nước tưới vào mùa khô Sự khô hạn ngày càng trầm trọng qua các năm, đỉnh điểm là mùa khô năm 2016 có hơn 60% diện tích cây công nghiệp thiếu nước tưới trong đó gần 30% là thiếu hụt trầm trọng
Bên cạnh đó giá dầu diezen bấp bênh, giá điện tăng cao và thiếu hụt thường xuyên làm ảnh hưởng lớn đến việc tưới tiêu của bà con nông dân cũng như ảnh hưởng đến nguồn năng lượng dự trữ cũng như ảnh hưởng đến an ninh năng lượng quốc gia
Ngoài ra các phương pháp tưới nước hiện nay như tưới thẳng vào gốc, tưới phun mưa (tưới bằng béc) đều làm lãng phí một lượng lón nước tưới (lãng phí 15% khi tưới thẳng vào gốc và 40% khi tưới bằng Béc)
Vì những lý do trên nên chúng em kết hợp và đưa ra một hình thức tưới mới vừa tiết kiệm năng lượng, vừa tiết kiệm nước tưới, tiết kiệm công sức lao động mà vẫn đảm bảo năng suất cây trồng, thậm chí là năng suất cao hơn
1.2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Qua việc nắm bắt thông tin và tìm hiểu các vấn đề hiện tại của đề tài mà mình nghiên cứu chúng em muốn đạt được những mục đích sau:
- Dùng sức gió để bơm nước lên bể dự trữ để tưới cà phê qua đó tiết kiệm một phần lớn nhiên liệu dầu Diezen, nguồn điện năng phục vụ cho việc bơm nước tưới
- Áp dụng phương pháp tưới nhỏ giọt để tiết kiệm nguồn nước tưới, giúp cây trồng luôn tươi tốt nhờ được tưới liên tục
- Tiết kiệm được nguồn nhân công lao động để phục vụ cho việc tưới
- Tiến hành bón phân và bơm thuốc trừ sâu ở bộ rễ một cách hiệu quả, giúp cây trồng hấp thụ tốt và tránh thất thoát do thời tiết
1.3 ĐỐI TƯỢNG PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Hệ thống máy bơm nước bằng sức gió: Dựa vào sức gió chúng em lắp đặt hệ thống cánh quạt gió và giếng khoan để bơm nước ngầm từ giếng khoan lên bể chứa Qua thử nghiệm cho thấy hệ thống cánh quạt đường kính 1,4m có thể bơm nước từ giếng khoan có độ sâu 8m lên bể chứa
Hệ thống tưới nước bằng phương pháp tưới nhỏ giọt: Phương pháp tưới nhỏ giọt là phương pháp tưới tiên tiến bậc nhất hiện nay trên thế giới, nó rất phù hợp với việc tưới cho nhiều loại cây trồng khác nhau như: cà phê, tiêu, điều, ca cao, cây ăn quả và các loại cây trồng khác Qua lắp đặt mô hình thí nghiệm chúng em đã kiểm chứng được tính hiệu quả của phương pháp tưới này
1.4 CÁCH TIẾP CẬN, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Trang 10Qua nhiều năm học tập trên nhà trường, qua việc tiếp thu kiến thức hàng ngày dựa vào chương trình thời sự, sách báo, thầy cô, cha mẹ, bạn bè và nhiều nguồn khác chúng em nhận thấy trong vài năm trở lại đây vấn đề an ninh năng lượng và nguồn nước tưới vào mùa khô cho cây trồng là một vấn đề cực kỳ quan trọng và cấp bách nhất hiện nay
Vì vậy chúng em cũng mạnh dạn nghiên cứu những đề tài làm sao có thể giúp tiết kiệm năng lượng, tiết kiệm nguồn nước tưới vào mùa khô để từ đó có thể góp một phần nhỏ công sức của mình giúp giải quyết vấn đề trên
Qua tìm hiểu chúng em nhận thấy vào mùa khô ở Tây Nguyên đặc khô hạn Mực nước ở sông suối, ao hồ đều thiếu hụt trầm trọng kéo theo đó là thiếu hụt nguồn nước tưới, thiếu hụt Điện năng phục vụ cho việc tưới tiêu Từ đó chúng em suy nghĩ tìm cách gì có thể vừa tiết kiệm nước tưới, vừa tiết kiệm năng lượng khi tưới Đây
chính là khởi nguồn suy nghĩ để chúng em đưa ra đề tài “sử dụng sức gió để bơm nước tưới cà phê, tiêu và các loại cây trồng khác bằng phương pháp tưới nhỏ giọt”
Vườn cà phê bị chết khô do thiếu nước tưới
PHẦN II: GIỚI THIỆU VÀ TỔNG QUAN 2.1 TÌNH HÌNH TỔNG HỢP THỰC TẾ
Trong những năm gần đây và đặc biệt là hai mùa khô liên tiếp năm 2015 và
2016 tình trạng hạn hán xảy ra trên cả nước và đặc biệt tình trạng hạn hán của các tỉnh Tây Nguyên và khu vực Nam Trung Bộ là cực kỳ nghiêm trọng, số liệu cụ thể
mà chúng em thu thập được như sau:
* Mùa khô năm 2015:
Theo thống kê của Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn (NN&PTNT) Đắk Lắk, tính đến cuối mùa khô năm 2015 toàn tỉnh có tổng diện tích cây trồng bị khô hạn
là 50.138 ha (trong đó, cà phê: 39.403ha, lúa nước: 9.436 ha còn lại là các cây trồng khác) Ngoài ra, có khoảng 20.000 hộ dân của nhiều huyện cũng bị thiếu nước Thiệt hại do hạn hán gây ra ước tính lên tới 1.616 tỷ đồng (http://khampha.vn/tin-nhanh) Ông Trần Quang Thành - Giám đốc Sở NN&PTNT tỉnh Đắk Lắk cho biết, do nắng nóng kéo dài nên hầu hết các sông suối nhỏ đã khô cạn, các hồ chứa nhỏ đều
Trang 11dưới mực nước chết hoặc cạn trơ đáy; mực nước ngầm suy giảm nghiêm trọng.Toàn tỉnh đã có 200 công trình thủy lợi không còn khả năng hoạt động, trong đó 176 hồ chứa khô cạn, 21 đập dâng không còn dòng chảy và 3 trạm bơm không còn nguồn nước để hoạt động Lượng nước tại các hồ chứa vừa và lớn hiện còn rất hạn chế từ 10
- 20% dung tích (http://khampha.vn/tin-nhanh)
* Mùa khô năm 2016:
Theo báo cáo của Ban chỉ huy phòng chống lụt bão và tìm kiếm cứu nạn tỉnh Đắk Lắk, đến giữa tháng 5-2016, địa phương đã có 58.655ha cây trồng bị hạn hán nặng Trong đó, lúa nước 6.236ha (mất trắng 1.878ha); cà phê 45.610ha (mất trắng 4.984ha); hồ tiêu 3.492ha và một số diện tích cây trồng khác Ước tính thiệt hại do hạn hán gây ra là 2.146 tỷ đồng ( http://cand.com.vn/doi-song/dak-Lak-Thiet-hai-do-han-han-hon-2000-ty-dong/)
2.2 PHƯƠNG PHÁP VÀ NHỮNG BẤT CẬP CỦA NHỮNG CÁCH TƯỚI HIỆN TẠI
* Phương pháp tưới gốc: có lợi điểm là trang thiết bị rẻ tiền, tổn thất nước vừa
phải, ít tốn nhiên liệu hơn tưới phun mưa, chi phí tưới tương đối tốn kém Đây là kỹ thuật đang được áp dụng phổ biến nhất trong sản xuất cà phê ở Việt Nam
- Nhược điểm: Áp dụng kỹ thuật này có nhược điểm là: cần vét sửa tạo bồn chung
quanh gốc hàng năm để thuận tiện tưới, thất thoát nước do bốc hơi nhiều, tốn công lao động và vận hành nặng nhọc ( http://giongcaytrongeakmat.com/ky-thuat-tuoi-nuoc-cho-cay-ca-phe/)
Phương pháp tưới trực tiếp vào gốc
* Phương pháp tưới phun mưa (tưới béc): có ưu điểm là tạo đước điều kiện tiểu
khí hậu mát mẻ trong vườn cây phù hợp với yêu cầu sinh lý của cây cà phê, thao tác vận hành dễ dàng, ít tốn công lao động
- Nhược điểm: Trở ngại của kỹ thuật này là trang thiết bị đắt tiền, tổn thất nước
khá lớn nhất là đối với các lô cà phê kiến thiết cơ bản và khi có gió lớn, tiêu tốn nhiên liệu lớn do đòi hỏi vòi phun phải có áp suất đủ mạnh để phun
Trang 12(http://giongcaytrongeakmat.com/ky-thuat-tuoi-nuoc-cho-cay-ca-phe/)
Phương pháp tưới phun mưa (tưới béc)
2.3 ĐỀ ÁN VÀ HƯỚNG GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA DỰ ÁN
Qua nghiên cứu chúng em nhận thấy rằng cho dù người nông dân áp dụng phương pháp tưới nào đi chăng nữa thì lượng nước hao phí là nhất định Trong những ngày đầu mới tưới cây dư thừa nước để sử dụng nhưng sau khoảng 1 tuần lượng nước tưới đã không còn do cây sử dụng và bốc hơi kể từ đó cây trồng bắt đầu thiếu nước
Việc sử dụng nguồn năng lượng tự nhiên (năng lượng gió) để bơm nước ngầm lên kết hợp với phương pháp tưới nhỏ giọt là một giải pháp cực kỳ hữu hiệu để giải quyết vấn đề khô hạn trong những năm gần đây vì những lý do sau đây:
+ Việc sử dụng nguồn năng lượng gió sẽ góp phần tiết kiệm nguồn năng lượng
để bơm nước tưới (dầu Diezen, điện) đồng thời cũng góp phần bảo vệ môi trường (giảm lượng khí CO2 khi nổ máy)
+ Xây dựng hệ thống tưới bằng phương pháp nhỏ giọt sẽ tiết kiệm được khoảng 25% lượng nước tưới, tiết kiệm được 5 công lao động đối với mỗi lần tưới 1ha (khoảng 1triệu đồng)
+ Phương pháp tưới nhỏ giọt dựa vào bể chứa giúp cho người trồng dễ dàng hơn trong viêc bón phân (hòa tan vào bể chứa) và giúp cây hấp thụ tốt hơn từ đó tiết kiệm nhân công, tiết kiệm phân bón
2.4 Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ ÁN