Thiết kế hệ thống nam sông đuống’

Các sông trục nội địa của hệ thống Hệ thống có sông trục nội địa dày đặc, nối với nhau thành hệ liên hoàn, vừa cấpnước cho trạm bơm tưới nội đồng và dẫn nước tiêu cho bơm ra sông lớn..

LỜI MỞ ĐẦU

Hệ thống nam sông Đuống là hệ thống nhỏ của hệ thống đại thủy nông Bắc Hưng

Hải, được bố trí nhiều kênh lớn nhỏ với tổng diện tích tưới lên đến 28000ha Với

lợi thế về mặt địa hình và khí hậu đã giúp hệ thống sông Đuống đi vào hoạt độngmột cách dễ dàng, tuy nhiên do quá trình xây dựng lâu năm thì hệ thống có xuốngcấp và ảnh hưởng đến nông nghiệp, vì thế đây là lí do làm nền tảng cơ sở để emnguyên cứu và đề xuất giải pháp sơ bộ cho hiện trạng hiện nay của khu vực,

Sau thời gian tìm tòi với sự hướng dẫn của thầy giáo em đã hoàn thành xong đồ

án với đề tài ‘ Thiết kế hệ thống Nam sông Đuống’

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặc điểm tự nhiên của hệ thống 3

1.1.1 Vị trí địa lí của hệ thống 3

1.1.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo 3

1.1.3 Đặc điểm thổ nhưỡng, địa chất, thủy văn 4

1.1.4 Đặc điểm khí tượng 9

1.2 Tình hình dân sinh - kinh tế - xã hội và các yêu cầu phát triển xã hội 12

1.2.1 Tình hình dân sinh 12

1.2.2 Tình hình kinh tế 12

1.2.3 Các yêu cầu phát triển kinh tế 14

CHƯƠNG 2: HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG THỦY LỢI 14

2.1 Hiện trạng công trình đầu mối 14

2.2 Hiện trạng công trình trên kênh 18

2.3 Hiện trạng các công trình trên hệ thống 19

2.4 Hiện trạng sử dụng đất 19

2.5 Nhận xét và đánh giá chung về hệ thống 20

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÁC YẾU TỐ KHÍ TƯỢNG 21

3.1 Mục đích, ý nghĩa và nội dung tính toán 21

3.1.1 Mục đích 21

3.1.2 Ý nghĩa 21

3.1.3 Nội dung tính toán 22

3.2 Chọn trạm, tần suất thiết kế và thời đoạn tính toán 22

3.2.1 Chọn trạm, tần suất thiết kế 22

3.2.2 Thời đoạn tính toán 23

3.3 Tính toán các đặc trưng khí tượng thiết kế 23

3.3.1 Phương pháp tính toán 23

3.3.2 Phương pháp xác định mô hình mưa thiết kế 23

3.3.3 Kết quả xác định mô hình mưa vụ thiết kế 27

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN NHU CẦU NƯỚC CHO HỆ THỐNG 29

4.1Mục đích, ý nghĩa và nội dung tính toán 29

4.1.1Mục đích, ý nghĩa 29

4.1.2Nội dung tính toán 29

4.2Tính toán lượng bốc hơi mặt ruộng 29

4.3 Tính toán chế độ tưới cho các loại cây trồng 34

4.3.1Tính toán chế độ tưới cho lúa chiêm 36

4.3.2Tính toán chế độ tưới cho lúa mùa 44

4.3.4Hệ số tưới – Giản đồ hệ số tưới 47

4.3.5Hệ số tưới 48

4.4 Tính toán yêu cầu nước của hệ thống 50

4.4.1 Mục đích, ý nghĩa tính toán 50

4.4.2 Phương pháp và kết quả tính toán 50

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TƯỚI NAM ĐUỐNG 53

5.1 Mục đích, ý nghĩa và nội dung nghiên cứu 53

5.2 Nguyên cứu đề xuất phương án bố trí công trình 53

5.3 Lựa chọn phương án quy hoạch cải tạo, nâng cấp hệ thống 54

5.4 Thiết kế kênh mương 54

5.4.1 Nội dung tính toán 54

5.4.2 Tính toán lưu lượng đoạn kênh trạm bơm Như Quỳnh 55

5.4.3 Tính toán các chỉ tiêu thiết kế 56

CHƯƠNG VI 61

TÍNH TOÁN HIỆU QUẢ KINH TẾ DỰ ÁN 61

6.1 Khối lượng xây lắp dự án: 61

6.1.1 Khối lượng đào đắp 62

6.1.2 Khối lượng xây lắp 62

6.2 Tính toán chi phí dự án 62

6.3 Tính toán các chỉ số kinh tế: IRR, NPV, B/C 62

6.3.1 Mục đích, ý nghĩa, nội dung tính toán 63

6.3.2 Các khái niệm cơ bản và phương pháp tính toán 63

6.3.3 Tính toán các chỉ tiêu kinh tế 66

LỜI CẢM ƠN 68

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VÙNG DỰ ÁN

1.1 Đặc điểm tự nhiên của hệ thống

1.1.1 Vị trí địa lí của hệ thống

Hệ thống thuỷ nông Nam Đuống- Bắc Ninh là một tiểu khu của hệ thống đại thuỷ nông Bắc Hưng Hải, nằm trong lưu vực đồng bằng châu thổ Sông Hồng Với tổng diện tích tự nhiên 33137,39 ha, trong đó có 21808 ha đất canh tác với nhiệm

vụ đảm bảo tưới tiêu cho toàn bộ diện tích canh tác thuộc ba huyện trong tỉnh: Thuận Thành, Lương Tài, Gia Bình và một phần diện tích của huyện Gia Lâm (Hà Nội),Văn Lâm, Văn Giang (Hưng Yên), Cẩm Giàng (Hải Dương)

+ Phía Bắc giáp sông Đuống

+ Phía Nam giáp đường sắt Hà Nội - Hải Phòng và sông Bùi

+ Phía Đông giáp sông Thái Bình

+ Phía Tây giáp huyện Gia Lâm Hà Nội

- Toạ độ địa lý của khu vực tưới:

+ Từ 19000’ đến 21004’ vĩ độ Bắc

+ Từ 106008’ đến 106018’ kinh độ Đông

1.1.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo

Hệ thống thuỷ nông Nam Đuống có hướng dốc chính Tây Bắc - Đông Nam, cao nhất là vùng Gia Lâm - Thuận Thành (+6,50 đến +4,50) Thấp nhất là vùng xã Mỹ Hương - Lương Tài giáp đê sông Thái Bình (+0,5 đến +1,00) Địa hình cao thấp xen

kẽ nhau Từng vùng có xu thế thấp dần xuống ven sông nội địa (Tây là sông Lang Tài, giữa là sông Ngụ, Nam là sông Bùi)

Địa hình của toàn khu có 2 hướng dốc chính:

- Phía Tây Bắc: Thuận Thành, Gia Lâm, Vạn Lâm dốc theo trục sông Dâu,Đình Dù về sông Lang Tài xuôi theo trục Tràng Kỷ thoát ra Cầu Xe - An Thổ.

- Phía Đông Nam: Vùng Gia Bình dốc theo sông Ngụ, sông Bùi về ven sôngThái Bình

Trong đó riêng diện tích ven sông Thái Bình (Lương Tài, Gia Bình) có cao độ(+0,5÷ +1,5) chiếm tới 5.500 ha, là một khu vực trũng nhất trong hệ thống nhưng lại

có mật độ tập trung dân cư cao

Đặc điểm địa hình của tiểu khu Nam Đuống là có hướng dốc Tây Bắc - ĐôngNam, tuy vậy sự xen kẹp về độ cao, thấp phức tạp và có chênh lệch (chỗ cao nhất là+6,50 m tập trung ở Thuận Thành, thấp nhất là +0,50 m tập trung ở Lương Tài vàGia Bình) Đặc điểm này gây khó khăn cho việc tưới tiêu tự chảy của hệ thống Một

số nơi do có địa hình cao, kênh dẫn lại chưa được nạo vét thường xuyên nên nướctưới thường không tới nơi được, đặc biệt rất khó khăn trong việc tưới phù sa vào vụmùa (toàn bộ diện tích canh tác ở đầu kênh chính Như Quỳnh hiện nay vẫn chưatưới phù sa được) Mặt khác, trong khu vực còn nhiều nơi có địa hình lòng chảotrũng rất dễ ngập úng trong mùa lũ Đây là một trong những yếu tố hạn chế năng lựchoạt động của hệ thống

Tuy nhiên sự chênh lệch về địa hình là không quá lớn và lại có một hệ thống thủylợi được quy hoạch tương đối hoàn thiện và khoa học nên hệ thống phục vụ tướitiêu tương đối tốt nên nông nghiệp vẫn được chú trọng phát triển

1.1.3 Đặc điểm thổ nhưỡng, địa chất, thủy văn

a, Đặc điểm thổ nhưỡng

Tỉnh Bắc Ninh nói chung và các huyện thuộc hệ thống thuỷ nông Nam Đuốngnói riêng thuộc vùng đồng bằng châu thổ sông Hồng, nên hệ thống có địa chất thuộcphức hệ sông Hồng, bề dày trầm tích đệ tứ chịu ảnh hưởng rõ rệt của cấu trúc mỏng

Bề dày các thành tạo đệ tứ biến đổi theo quy luật trầm tích từ Bắc xuống Nam, càngxuống phía Nam cấu trúc địa chất càng dày hơn phía Bắc Đất đai mầu mỡ, có điềukiện thuận lợi để phát triển sản xuất nông nghiệp

b, Đặc điểm địa chất

Đất đai, thổ nhưỡng của vùng thuộc loại đất bồi tích, chiều dày lớp canh tác lớn,

độ pH từ 4,1 – 6,0 Diện tích đất canh tác là vùng đất bãi phù sa màu mỡ bao gồmcác vùng lân cận sông Đuống, sông Thái Bình

c, Đặc điểm thủy văn

Nam Đuống có hệ thống sông ngòi phong phú (bao gồm nhiều sông lớn và sôngtrục nội địa trong hệ thống) Đây là nguồn nước tưới chính của hệ thống đặc biệtvào mùa khô, và là nơi nhận nước tiêu vào mùa lũ Cụ thể hệ thống sông ngòi củakhu vực:

1 Các con sông lớn:

a Sông Hồng

Ở phía Tây Nam, sông Hồng là nguồn nước chính cấp cho toàn hệ thống đại thuỷnông Bắc Hưng Hải với diện tích là 185.540 ha trong đó có tiểu khu Nam Đuống18.587 ha

Nguồn nước lấy qua cống Xuân Quan, theo tài liệu đo đạc của trạm quản lý cốngXuân Quan, mực nước thượng lưu mùa kiệt dao động 1,74 m - 2,48 m, vào thời kỳtưới ải tháng 1 mực nước từ (1,97 - 3,25) m Sau khi có Hồ Hoà Bình điều tiết, mựcnước về mùa kiệt được nâng lên từ (14 - 45) cm với tần xuất P = 85%, bước đầu cócải thiện về nguồn nước cho các trạm bơm trong hệ thống

- Về mùa kiệt lưu lượng bình quân (tháng 2-3) Qtb = 133 m3/s, lưu lượng lớnnhất Qmax = 231m3/s, lưu lượng nhỏ nhất Qmin = 69 m3/s

- Về mùa lũ lưu lượng bình quân (tháng 6-7-8-9) Qtb = 4800 m3/s, lưu lượnglớn nhất Qmax = 6080 m3/s, lưu lượng nhỏ nhất Qmin = 3460 m3/s

Việc tận dụng nước tưới cho khu vực còn bị hạn chế: Có trạm bơm Môn Quảnglấy Q = 4,5m3/s tiếp cho đuôi kênh bắc Như Quỳnh về vụ chiêm xuân, trạm bơmSong Giang lấy Q = 1,62m3/s tưới bãi Song Giang - Giang Sơn huyện Gia Bình.Ngoài ra hàng năm có khai thác được từ 25 ngày đến 30 ngày lấy xa qua hai cốngPhú Mỹ, Môn Quảng với lưu lượng khoảng 12m3/s

Theo số liệu thu thập được tại trạm Bến Hồ, mực nước trung bình tháng và mựcnước bão động lũ của sông Đuống được thể hiện ở bảng sau:

Bảng 1.1: Mực nước trung bình tháng sông Đuống tại trạm Bến Hồ (Đvt: cm)

+ Trạm bơm Kênh Vàng II với Qtiêu = 44 m3/s

+ Trạm bơm Văn Thai A với Qtiêu = 21 m3/s

Theo số liệu thu thập được, mực nước trung bình tháng và mực nước báo động lũcủa sông Thái Bình tại Phả Lại được thể hiện ở bảng sau

Bảng 1.2: Mực nước trung bình tháng sông Thái Bình tại trạm Phả Lại (Đvt:

Báo động I(m) Báo động II(m) Báo động III(m)

2 Các sông trục nội địa của hệ thống

Hệ thống có sông trục nội địa dày đặc, nối với nhau thành hệ liên hoàn, vừa cấpnước cho trạm bơm tưới nội đồng và dẫn nước tiêu cho bơm ra sông lớn Nhữngtrục sông chính là:

a Sông Dâu – Lang Tài:

Bắt đầu từ Đại Trạch tới Liễu Khê (sông Dâu) hợp lưu với sông Đình Dù (từ NhưQuỳnh tới Liễu Khê) thành sông Lang Tài chảy qua Văn Lâm về Cẩm Giàng, dài 22

km tiếp vào sông Tràng Kỷ Đây là trục tiêu tự chảy lớn nhất của hệ thống (ThuậnThành, Gia Lâm, Văn Lâm, Mỹ Hào)

Trục tiêu này mới được nạo vét phía đuôi từ Cẩm Giàng tới Thu Đôi, còn lại đoạnđầu từ sông Dâu trở lên bị bồi lắng, mặt cắt chưa đủ tiêu cũng như chưa đủ sâu đểdẫn nước cấp cho các bơm tưới nội đồng Do chưa nạo vét phần trên nên hạn chế tớitiêu úng cho toàn bộ diện tích phía Tây Bắc của hệ thống

b Sông Đình Dù:

Là sông dẫn nước cấp cho trạm bơm Văn Lâm và Như Quỳnh Đoạn từ cầu NhưQuỳnh tới trạm bơm Như Quỳnh mặt cắt thu hẹp nhưng vẫn còn khả năng cấp nướccho trạm bơm Như Quỳnh (trừ năm quá kiệt) Đoạn sau Như Quỳnh thì mặt cắt quánhỏ, do đó việc tiêu qua sông Đình Dù của Thuận Thành, Gia Lâm về sông KimSơn theo trục chính Bắc Hưng Hải bị hạn chế

c Sông Đông Côi – Đại Quảng Bình:

Nối với sông Dâu từ Đại Trạch, chạy giữa khu vực, dài 23,8 km, cửa ngõ ra tạiCẩm Giàng Đoạn đầu chảy qua Thuận Thành gọi là sông Đông Côi, hẹp và nông.Đoạn giữa và cuối chảy qua huyện Gia Bình-Lương Tài, gọi là sông Đại QuảngBình Đây là trục tiêu của trạm bơm Đại Đồng Thành và trạm bơm Nghĩa Đạo Vàtiêu tự chảy cho khu vực khi mực nước Ngọc Quan thấp

d Sông Ngụ

Bắt đầu từ Đại Bái tới Kênh Vàng, dài 13,4 km chạy giữa hai huyện Lương Tài vàGia Bình, đoạn sông này có mặt cắt rộng và nông là trục tiêu chính của trạm bơm KênhVàng II Phân lưu cao, thấp huyện Lương Tài, Gia Bình bằng đập Ngụ và kênh đàoĐồng Khởi nối sông Ngụ với Sông Bùi, để làm hai nhiệm vụ tiêu tự chảy khi mựcnước ở hạ lưu cống Ngọc Quan thấp và lấy nước tưới vào hệ thống

e Sông Tuần La-Chợ Đò

Sông này bắt đầu từ Kênh Vàng tới sông Bùi dài 9km, chạy theo biên phía Đôngcủa huyện Lương Tài Sông có mặt cắt rộng và nông, nó là trục tiêu chính cho trạmbơm Kênh Vàng Kết hợp lấy nước vào hệ thống và tiêu tự chảy khi mực nướcNgọc Quan thấp

f Sông Bùi

Là biên phía Đông Nam của hệ thống từ cống Văn Thai tới Ngọc Quan, dài 14

km (Ngọc Quan - Cẩm Giàng là hợp lưu của các sông nội địa: sông Lang Tài, sôngBùi, Đông Côi - Đại Quảng Bình, sông Ngụ cùng chảy qua Cẩm Giàng về TràngKỷ)

Sông Bùi có nhiều đoạn bị hẹp do đắp bờ vùng lấn bãi chưa được nạo vét Sôngvừa là trục dẫn cấp nước cho các trạm bơm tưới Ngọc Quan, Kênh Vàng và cáctrạm bơm cục bộ nội đồng huyện Lương Tài – Gia Bình bằng nguồn nước XuânQuan, sông cũng đồng thời là trục tiêu tự chảy khi mực nước hạ lưu Ngọc Quanthấp

Ngoài các sông trên còn có các chi lưu dẫn nước và tiêu nước, nối liền các sôngvới nhau thành hệ thống liên hoàn

1.1.4 Đặc điểm khí tượng

Khu vực Nam Đuống - Bắc Ninh thuộc vùng đồng bằng Bắc Bộ nên vùng mangđặc trưng điển hình của khí hậu đồng bằng Bắc Bộ Đó là kiểu khí hậu nhiệt đới giómùa Mùa đông từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau, nhiệt độ trung bình 180C, thấpnhất 30C, ít mưa, thời tiết hanh khô

Mùa hè từ tháng 4 đến tháng 10, nhiệt độ trung bình 310C, cao nhất 39,40C Trongmùa này thường có mưa lớn và có bão kèm theo

- Tài liệu về nhiệt độ: Nhiệt độ bình quân nhiều năm 23,20C, nhiệt độ cao nhất39,40C, nhiệt độ thấp nhất 30C

Cũng như đại khu Bắc Hưng Hải và nhiều nơi khác, tiểu khu Nam Đuống mangđặc trưng khí hậu á nhiệt đới gió mùa Đặc trưng khí hậu này đã làm ảnh hưởngnghiêm trọng đến sự sinh trưởng phát triển của cây trồng và gây khó khăn căngthẳng cho hệ thống trong quá trình vận hành.

Nhiệt độ trung bình các tháng nhiều năm thể hiện ở bảng sau:

Bảng 1.4: Nhiệt độ tháng bình quân nhiều năm (Đvt: 0C)

Độ ẩm trung bình tháng nhiều năm thể hiện ở bảng sau:

Bảng 1.5: Độ ẩm tháng bình quân nhiều năm (Đvt: %)

Độ ẩm 78,2 81,6 85,2 86 82,5 82,4 82,2 84,6 82,5 80,4 77,2 76,2

- Tài liệu về bốc hơi:

Khu vực không có điểm đo bốc hơi, theo tài liệu của trạm lân cận Phả Lại lượngbốc hơi trung bình tháng là 84mm, lượng bốc hơi trung bình nhiều năm là 1015

mm Riêng tháng 6, 7 lượng bốc hơi thường lớn hơn lượng mưa nên lượng nước cấp

để tưới rất căng thẳng và hoàn toàn phải lầy nước từ sông Lượng bốc hơi trungbình các tháng trong những năm gần đây do tại Bắc Ninh thể hiện ở bảng sau:

Bảng1.6: Lượng bốc hơi trung bình các tháng trong năm (Đvt : mm)

Thán

Bình

- Tài liệu về giờ nắng: Số giờ nắng tổng cộng tháng trong những năm gần đây củakhu vực được thống kê ở bảng sau:

Bảng 1.7: Số giờ nắng tổng cộng tháng trung bình nhiều năm (Đvt: giờ)

- Tài liệu về mưa:

Khu vực Nam Đuống nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, thời tiết được chia làmhai mùa rõ rệt: mùa mưa và mùa khô

Nói chung lượng mưa hàng năm trên toàn khu vực Nam Đuống tương đối lớn và

ít có sự biến động lớn giữa các năm Mưa ở đây chủ yếu tập trung vào thời gianngắn, đặc biệt vào tháng 6, tháng 7, tháng 8 trên địa bàn thường có lượng mưa lớn.Ngược lại, vào mùa khô lượng mưa lại rất ít

Mùa mưa trùng với mùa hạ từ tháng 5 đến tháng 10, mùa khô trùng với mùa lạnhbắt đầu từ tháng 11 đến tháng 4 Vào mùa khô lượng mưa tháng biến động từ (2,4 –32,9) mm, còn vào mùa mưa thì lượng mưa tháng biến động từ 106,6mm (tháng 10)đến 614,4mm (tháng 6) Lượng mưa trong các tháng mùa mưa chiếm 93,18% tổnglượng mưa cả năm

- Tài liệu về gió:

Hướng gió thịnh hành trong mùa hè là gió nam và đông nam, mùa đông là gió bắc vàđông bắc Tốc độ gió trung bình 2-3m/s, từ tháng 7 - 10 tốc độ gió có thể lên tới cấp 7,cấp 8 làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến sinh trưởng, phát triển của cây trồng

Đặc điểm về gió trong khu vực nghiên cứu, theo số liệu nhiều năm được tổng hợp

ở bảng sau:

Bảng 1.8: Đặc trưng về gió các tháng theo số liệu nhiều năm

Đặc trưng Vận tốc gió các tháng trong năm (m/s)

Dân số và lao động của khu vực Nam Đuống chủ yếu tập trung ở ba huyện thuộc

tỉnh Bắc Ninh: Thuận Thành, Lương Tài, Gia Bình Đây là vùng đất chật ngườiđông của tỉnh Bắc Ninh Theo niên giám của tỉnh Bắc Ninh đến năm 2013 thì dân

số của ba huyện là: 357.186 người với mật độ dân số của từng huyện Thuận Thành:

1237 người/km2; Lương Tài: 1024 người/km2; Gia Bình: 945 người/km2

Bảng 1.9: Tốc độ tăng dân số ở ba huyện thuộc tỉnh Bắc Ninh (Đvt : người)

Do có sự quan tâm của các cấp, các ngành và do áp dụng tiến bộ khoa học kỹthuật mới vào sản xuất đã làm cho năng suất cây trồng, vật nuôi tăng lên, do sự dịchchuyển cơ cấu đất trũng kém hiệu quả, và một phần diện tích đất chuyên dùng, đấtchưa sử dụng thành ao nuôi thả cá và đất vườn trồng các loại cây ăn quả cho giá trịkinh tế cao Tình hình sản xuất nông nghiệp (bao gồm cả trồng trọt và chăn nuôi) cụthể trên địa bàn nghiên cứu ba huyện: Thuận Thành, Lương Tài, Gia Bình

Với sản lượng được thể hiện trong bảng sau:

Bảng 1.10: Sản lượng lương thực quy thóc

Năm Đơn vị tính Toàn tỉnh

* Các ngành kinh tế khác trên địa bàn:

Bên cạnh ngành nông nghiệp, thì ngành tiểu thủ công nghiệp – xây dựng cơ bản

và dịch vụ đã phát triển mạnh mẽ Nếu như trước đây tỷ trọng ngành nông nghiệptrong tổng giá trị sản xuất đóng vai trò chủ yếu, còn tỷ trọng ngành công nghiệp,dịch vụ, xây dựng cơ bản chỉ là thứ yếu trong những năm gần đây cùng với côngcuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa của đất nước, tỷ trọng ngành công nghiệp, dịch

vụ, xây dựng cơ bản trong tổng giá trị sản xuất trên địa bàn đang có xu hướngngang hàng với tỷ trọng ngành nông nghiệp

Theo thống kê năm 2013, tỷ trọng trung bình của ngành nông – lâm thủy sản trênđịa bản giảm xuống còn còn 51,48%, tỷ trọng các ngành công nghiệp dịch vụ vàxây dựng cơ bản đã tăng lên đến 48,52%

Trong vùng có các khu công nghiệp như:

- Khu công nghiệp Thuận Thành 2

- Khu công nghiệp Khai Sơn – Thuận Thành 3

- Khu công nghiệp Gia Bình

Và một số tiểu khu công nghiệp khác nhưng các khu công nghiệp này sử dụnglượng nước của hệ thống là không đáng kể

1.2.3 Các yêu cầu phát triển kinh tế

- Tập trung phát triển nông nghiệp ứng dụng khoa học kĩ thuật tiên tiến vào nôngnghiệp, đem lại năng suất cao và lợi nhuận cho người dân

- Xây dựng các cụm, điểm công nghiệp kết hợp song phương giữa kiến thức kĩthuật lẫn khoa học máy móc vào phát triển nền kinh tế của vùng, đem lại nguồn laođộng dồi dào và sản phẩm sản xuất không thể thiếu cho các thị trường trong nước

km 0 đến Lai Hạ dài 44,585km, tuyến giữa từ K5+600 đến Văn Dương dài29,075km, quá trình phát triển đã tạo ra nhiều trạm bơm tưới (hoặc vừa tưới vừatiêu) nhưng cũng đều nhận 2 tuyến này làm kênh chính nên cục diện tưới tiêu đượccải thiện mà không hề thay đổi nhiệm vụ của hệ thống.

Theo quy hoạch hoàn chỉnh duyệt 1974 Trạm bơm Như Quỳnh tưới cho 14500ha,nhưng do nhu cầu tưới ngày càng tăng nên trạm bơm Kênh Vàng 1 là một trạm bơmtiêu với 54 máy loại 1000m3/s, cũng tham gia tưới 987 ha (theo luận chứng, thựctưới hiện tại 1372ha, trạm bơm này cắt ngang đoạn Kênh Bắc, đoạn tưới xuôi gọi làkênh Nam Kênh Vàng dài 3km đoạn tưới ngược là kênh Bắc Kênh Vàng dài4,44km)

Năm 1975 trạm bơm tưới tiêu kết hợp Ngọc Quan ra đời Trạm bơm này đảmnhận tưới cho đuôi Kênh Vàng từ Tuyên Bá đến Văn Dương với diện tích quyhoạch 3200ha (nhưng hiện nay thực tưới 1916 ha) Trạm bơm có 5 máy loại4.000m3/ha có Qlm = 5,5m3/s Đồng thời với Ngọc Quan trạm bơm Xuân Lai với 6máy loại 1000m3/s, cũng được xây dựng trạm bơm này lấy nước từ sông Ngụ bổsung nước vào đuôi Kênh Bắc

Năm 1986 trạm bơm Nghĩa Đạo (trạm bơm chuyên tiêu) cũng được cải tạo đểtưới hỗ trợ cho đuôi kênh giữa đoạn từ điều tiết Nghĩa Đạo đến Tuyên Bá

Năm 1991 trạm bơm Môn Quảng với 18 tổ máy loại 850m3/s ra đời Trạm bơm

có Q1m = 4,25m3/s qua thí nghiệm trạm bơm này đã độc lập tưới cho đuôi kênh Bắc(đoạn từ Ngăm Lương đến Vạn Ninh) với diện tích 3000ha

Nhưng thực tế thì những trạm bơm trên đã có thời gian phục vụ khá dài nên hiệusuất chỉ còn khoảng 60% đến 70% Nói về hệ tưới còn kể đến một số trạm bơm nữacác trạm bơm này tưới đợt 2 đã lấy nước từ trục niên hỗ trợ cho các kênh cấp 2 dài

Diện tích tưới (ha) Hỗ trợ cho tuyến kênh

4 Đại Tự 1000m3/h 2 73 Tưới đợt 2 (Kênh Giữa)

b Công trình tiêu:

Hệ tiêu Nam Đuống là một hệ tiêu liên hợp giữa tự chảy và động lực Hệ thốngtiêu động lực của Nam Đuống được chia làm 2 loại, loại tiêu trực tiếp ra sông vàtiêu về Bắc - Hưng - Hải

* Các Trạm bơm tiêu trực tiếp ra sông:

- Kênh Vàng 2: Về quy mô gồm 20 tổ máy loại 8000m3/h, diện tích tiêu lưu vực10.660ha Q= 44,45m3/s hệ số tiêu q = 4l/s/ha, mực nước bể hút Min + 0,5, mựcnước bể xả Max + 6,40

- Văn Thai A: Có 6 tổ máy loại 12.600m3/s, QLM = 21m3/s hệ số tiêu q= 4,5 l/s/ha,mực nước bể hút Min + 0,5, mực nước bể xả Max: +6,40, Ftiêu = 4.700ha

- Trạm bơm Đại Đồng Thành có 30 tổ máy loại 850m3/s (kéo bằng động cơ 30km)QLM = 7m3/s qtiêu = 4,5l/s/ha, diện tích tiêu 1.500ha

Như vậy toàn hệ thống đã tiêu triệt để ra sông Đuống và sông Thái Bình bằng 3trạm bơm với diện tích tiêu lưu vực 16.860ha

Trạm bơm sông Giang tiêu bãi (độc lập ra sông Đuống) 850ha

Tổng = 17.710ha

* Các trạm bơm tiêu về Bắc - Hưng - Hải và tiêu đợt 2:

Các trạm bơm tiêu về Bắc - Hưng - Hải được thể hiện trong bảng sau:

Bảng 2.2: Trạm bơm tiêu ST

T

Tên trạm

bơm

Loại máy

Số máy

Diện tích tiêu

2 Cầu Sài 2500 5 950 Tiêu về Bắc - Hưng - Hải

Với một số vùng trũng cục bộ thuộc lưu vực Văn Thai A - Kênh Vàng được bố trí

6 trạm bơm tiêu đợt 2

* Diện tích tiêu tự chảy thuộc hệ thống Nam Đuống:

- Diện tích tiêu tự chảy hệ thống Nam Đuống:

Tổng diện tích tiêu động lưu Nam Đuống = 22.660ha

Tiêu Trực tiếp ra sông 17.710ha

Tiêu quá Bắc - Hưng - Hải 4.950ha

- Diện tích tiêu tự chảy 32.500 - 22.660 = 9.840ha

Phân cho các tuyến như sau:

- Sông Lương Tài 5361ha

- Sông Dâu Đình 2200ha

- Tiêu qua kênh chung (Như Quỳnh) 1200ha

- Tiêu ra Đại Quản Bình 1079ha

* Hệ thống sông tiêu: Trục tiêu chính của tất cả các trạm bơm lớn trong hệ thốngnam Đuống đều lợi dụng sông Thiên Nhiên

- Kênh Vàng: Lấy sông ngụ làm trục chính

- Văn Thai A: Lấy sông Bùi (đoạn từ Văn Thai đến Thọ Ninh).

- Ngọc Quan: Dựa vào hệ thống ao Hồ nối tiếp nhau và kênh B5 làm trục

- Nghĩa Đạo: lấy sông Bùi (thuận thành) và sông Nội Trung làm trục tiêu,

- Nghi Khúc: Lấy sông Gao làm trục tiêu

- Sông Khoai: Lấy sông khoai làm trục tiêu,

Hệ thống sông tiêu này cùng với 4 sông tiêu tự chảy Tuy độc lập song cũng có thểnội tiết với nhau nên ngăn cách chúng phải có điều tiết phân lưu vực

2.2 Hiện trạng công trình trên kênh

* Kênh tưới:

- Kênh chính: gồm các tuyến

+ Kênh Bắc Như Quỳnh : 43,7km

+ Kênh Giữa Như Quỳnh: 19,3km

- Kênh cấp 2: 239 tuyến

Hệ kênh dẫn của Nam Đuống về kênh chính chủ yếu là kênh đất là kênh đất Chỉ

có 4700m kênh trên trạm bơm Như Quỳnh và 4030m kênh chính của trạm bơmNgọc Quan là được cứng hóa bằng bê tông lát mái

Thông lệ, do bồi lắng nên định kỳ 3 - 4 năm cần nạo vét và tôn tạo bờ để đảm bảocác thông số kỹ thuật kênh Nhưng đến nay hàng chục năm không được nạo vét nênmặt cắt bị co hẹp, nhiều đoạn sạt lở gây cản trở giảm đầu nước, xét đơn thuần vềkênh cũng đã không tải đủ lưu lượng và tổn thất đầu nước, bên cạnh đó là các hiệntượng sau:

- Việc xây cầu giao thông qua kênh phát sinh nhiều dẫn đến giảm đầu nước chuyểntải, lúc ra đời 1962 dọc tuyến Bắc có 14 cầu đến nay là 42 cầu, dọc tuyến giữa có 9cầu đến nay là 25 cầu

- Việc gia tăng số kênh cấp 2 năm 1962 toàn hệ thống có 97 kênh cấp 2 đến nay là

239 kênh cấp 2, tăng gấp 2,46 lần Các cống này đều đặt ngưỡng thấp khẩu độ lớn

so với diện tích phục vụ tạo ra sự so le, kênh chính hệ số q nhỏ, kênh nhánh q lớnlàm phá vỡ đường mặt nước và phương trình cân bằng nước

- Việc vi phạm lấn chiếm kênh cũng đang là tệ nạn với ngành thuỷ nông, bờ kênh,máI ngoài kênh bị lấn chiếm dẫn đến không có khả năng nạo vét kênh (vì không có

chỗ đổ đất, mặt kênh, bờ kênh bị các phương tiện cày xới nên tràn sạt và có nguy cơ

2.3 Hiện trạng các công trình trên hệ thống

Các cống đầu kênh cấp 2 và các cấp dưới không đảm bảo khống chế được lượngnước và mực nước làm cho việc quản lý vận hành rất khó khăn gây mất nước vàkhó khống chế mực nước để chủ động điều hành tưới cho các vùng Mặt khác,nhiều cống bị hư hỏng không còn tác dụng, một số cống dưới đê không được nângcấp đồng thời việc nâng cấp mặt cắt đê dẫn đến thân cống bị ngắn, cửa cốngthượng, hạ lưu thường bị bồi lấp

Các cống lấy nước ở các trạm bơm hiện nay gần như chưa được nâng cấp, do vậtliệu xây đựng đã xuống cấp, nhiều cống bị bồi lắng xói lở, không đảm bảo việc lấynước phục vụ sản xuất nông nghiệp

Cơ cấu DT loại đất so với tổng DTTN (%)

TT Mục đích sử dụng đất Mã đất

Tổng DT các loại đất trong địa giới hành

Cơ cấu DT loại đất so với tổng DTTN (%)

* Nguồn: Phòng Tài nguyên và Môi trường

Phần lớn diện tích đất được sử dụng với mục đích mang lại hiệu quả kinh tế, xãhội cao, môi trường cơ bản không bị ôi nhiễm nhiều Tuy nhiên bên cạnh đó vẫncòn một số tồn tại như: chưa có khu tập trung rác thải nên người dân còn vứt bừabãi làm cho một số nơi diện tích đất ôi nhiễm , một số ao tù không mang lại hiệuquả kinh tế

2.5 Nhận xét và đánh giá chung về hệ thống

- Hệ thống tưới: Hệ thống thủy nông Nam Đuống có 3 đầu mối tưới: Trạm bơmNhư Quỳnh, trạm bơm Kênh Vàng I và trạm bơm Ngọc Quan (hệ thống Như Quỳnhcòn được các trạm bơm tưới bổ trợ là Môn Quảng, Xuân Lai, Nghĩa Đạo) Ngoài ravới vùng khó khăn tưới còn có các trạm bơm cục bộ lấy nước từ sông tiêu là: NhânThắng, Văn Dương, Minh Tân, Song Liễu, Ngu Thái, Nguyệt Đức, Ngọc Xuyên,

Ấp Dừa

+ Tổng số máy bơm tưới từ 1.000m3/h đến 7.000m3/h là 82 tổ máy với tổnglưu lượng là 148.000m3/h như vậy toàn hệ thống đã được bố trí hệ thống tưới khépkín Đối với những vùng cao còn có trạm bơm tưới đợt 2 như Hương Vinh, MaoĐiền, Đại Tự tươi hỗ trợ.

+ Với hệ thống trạm bơm tưới này, vùng tưới của Nam Đuống sẽ đủ khả năngphục vụ tốt với điều kiện hệ thống kênh mương và đầu mối lam việc đúng thiết kế

có đủ nguồn nước bơm và cấp điện kịp thời

+ Trong thời gian qua 3 yếu tố trên chưa được đảm bảo: Công trình đầu mối vàkênh mương xuống cấp nghiêm trọng,một số năm nước kiệt, hệ thống sông tiêu,kênh tiêu nội đồng không đủ khả năng dẫn nước cho các trạm bơm tưới do bị bồilắng nhiều chưa được cải tạo lạo vét Các công trình đầu mối trạm bơm: NhưQuỳnh, Môn Quảng, Kênh Vàng I, Ngọc Quan, Nghĩa Đạo, Song Giang, Đai ĐồngThành đã có dự án đầu tư mới thực hiện chưa hoàn chỉnh nên chưa phát huy hiệuquả nên việc tưới cua hệ thống gặp nhiều khó khăn

- Hệ thống tiêu: Toàn hệ thống có 3 trạm bơm tiêu trực tiếp ra sông (Văn Thai A,Kênh Vàng II, Đại Đồng Thành), với 56 tổ máy từ 1.000m3/h đến 12.600m3/h Có

5 trạm bơm tiêu đổ nước ra trục tiêu Bắc Hưng Hải ( Ngọc Quan, Nghĩa Đạo,NghiKhúc, Sông Khoai, Cầu Sải), với 24 tổ máy từ 2.500m3/h đến 4.000m3/h Ngoài racòn có 8 trạn bơm cục bộ tưới tiêu kết hợp với 39 tổ máy bơm loại 1.000m3/h, tiêutheo hình thức khoanh vùng khép kín bơm ra sông tiêu nội đồng Tổng lưu lươngtiêu là 385.600m3/h tiêu cho lưu vực 23.400ha

+ Trong lưu vưc còn gần 9.000ha tiêu bằng trọng lực qua các trục sông, Sông Dâu –Đình Dù, Dâu – Lang Tài, Đại Quảng Bình, sông Bùi với thực trạng hệ thống công trìnhmáy móc thiết bị xuống cấp, kênh mương bồi lắng nhiều, công suất thiết kế

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÁC YẾU TỐ KHÍ TƯỢNG

3.1 Mục đích, ý nghĩa và nội dung tính toán

3.1.1 Mục đích

Xác định tần suất thiết kế và xác định mô hình phân phối của các đặc trưng khítượng ứng với tần suất thiết kế Xác định yêu cầu của hệ thống cũng như khả năngcung cấp của nguồn

3.1.2 Ý nghĩa

Các đặc trưng khí tượng thiết kế là cơ sở để xác định chế độ tưới phù hợp với yêu

cầu nước của hệ thống đồng thời tiết kiệm nước tưới, đảm bảo cây trồng sinh trưởng

và phát triển một cách tốt nhất

Xác định được chính xác quy mô, kích thước của công trình, đồng thời còn giúpcho công tác quy hoạch, thiết kế, cũng như vận hành các công trình một cách hiệuquả sản xuất cao

3.1.3 Nội dung tính toán

- Chọn trạm đo khí tượng, xác định tần suất thiết kế ứng và mô hình mưa đại diện

- Tính toán các đặc trưng khí tượng theo tần suất thiết kế và mô hình mưa đại diệnđó

3.2 Chọn trạm, tần suất thiết kế và thời đoạn tính toán

3.2.1 Chọn trạm, tần suất thiết kế

Việc chọn trạm khí tượng có ảnh hưởng rất lớn đến việc lựa chọn phương pháptính, tính chính xác của việc tính toán và tần suất thiết kế, chọn mô hình khí tượngthiết kế mang lại ý nghĩa quan trọng về kinh tế và kỹ thuật

• Nguyên tắc chọn trạm

+ Trạm khí tượng phải nằm trong hoặc gần khu vực tính toán, thể hiện được tínhchính xác các đặc trưng của hệ thống công trình

+ Trạm khí tượng phải đủ tài liệu về khí tượng và có thời gian tương đối dài (ít nhất

20 năm) và phải có tính khái quát chung về khí tượng khu vực tính toán đó

+ Tài liệu của trạm phải được chỉnh biên xử lý và có tính chính xác cao

Căn cứ vào các nguyên tắc trên ta có các trạm do như trạm Chí Linh, và dựa vàođiều kiện thực tế và gần nhất với khu vực tính toán nên chọn trạm Chí Linh

• Nguyên tắc chọn tần suất thiết kế

+ Mục đích thiết kế, nhiệm vụ công trình

+ Quy mô công trình

+ Tiềm năng kinh tế của mỗi khu vực

Đối với Nam Đuống khu vực hầu như hệ thống công trình tưới cho nông nghiệpvới điện tích tưới 21808 ha và nền kinh tế chưa cho phép nên chọn tần suất thiết kếxác định theo quy chuẩn Việt Nam QCVN 04-05 – 2012/BNNPTNT – Công trìnhthủy lợi – các quy định chủ yếu về thiết kế Mức đảm bảo thiết kế của công trìnhthủy lợi, chọn tần suất thiết kế cho tưới là P= 85%

3.2.2 Thời đoạn tính toán

Việc chọn thời vụ tính toán là căn cứ vào kế hoạch canh tác (lịch gieo trồng) củahuyện Nên chia thời đoạn theo kế hoạch như sau:

- Vụ chiêm từ tháng 1 đến tháng 5 (cây trồng chính là cây lúa nước)

- Vụ mùa từ tháng 6 đến tháng 10 (cây trồng chính là cây lúa nước)

- Vụ đông từ tháng 10 đến tháng 12 (cây trồng là ngô, khoai lang )

3.3 Tính toán các đặc trưng khí tượng thiết kế

3.3.1 Phương pháp tính toán

Có nhiều phương pháp nghiên cứu trong tính toán thủy văn bao gồm: Phươngpháp phân tích nguyên nhân hình thành, phương pháp thống kê xác xuất và phươngpháp mô hình

• Phương pháp phân tích nguyên nhân hình thành

Phương pháp phân tích nguyên nhân hình thành được xây dựng dựa vào tính chấttất định của các hiện tượng thủy văn, tính toán các đặc trưng thủy văn bằng phươngtrình cân bằng nước hoặc các mô hình, các công thức kinh nghiệm

• Phương pháp thống kê xác suất

Phương pháp thống kê xác suất dựa vào lý thuyết thống kê xác suất, vì hiện tượngthủy văn là hiện tượng ngẫu nhiên, vẽ đường tần suất và xác định được trị số củacác đặc trưng khí tượng ứng với một tần suất thiết kế đã chọn

Với trường hợp tính toán mưa thiết kế, do mưa là một đại lượng ngẫu nhiên và sốliệu mưa được lấy từ trạm Chí Linh có tài liệu mưa ngày khá dài: Từ năm 1976 đến

2013 với tổng là 38 năm, vậy nên đồ án này chọn phương pháp tính toán là phươngpháp thống kê xác suất để xác định mô hình mưa tưới

3.3.2 Phương pháp xác định mô hình mưa thiết kế

a, Vẽ đường tần suất kinh nghiệm mưa vụ:

Đường tần suất kinh nghiệm là đường cong biểu thị mối quan hệ giữa tần suất vàgiá trị mưa tương ứng, là đường tần suất được xây dựng từ tài liệu đo

- Trình tự vẽ đường tần suất kinh nghiệm:

+ Thống kê các tài liệu thực đo của mẫu Sắp xếp số liệu theo thứ tự từ lớn đến nhỏ

và đánh số thứ tự kèm theo

+ Tính tần suất theo 3 công thức:

Công thức trung bình của Ha – Zen

P: Tần suất kinh nghiệm ứng với giá trị Xvụ

n: số năm có tài liệu

m: số thứ tự của liệt quan trắc Xvụ đã được sắp xếp theo thứ tự giảm dần

Với cùng một số liệu thì tính toán với các công thức trên sẽ cho ra kết quả khácnhau

Ta nhận thấy :

- Khi thiết kế các công trình chống lũ, giá trị thiết kế (mực nước, lưu tốc ) lớnứng với tần suất thiết kế nhỏ Khi tần suất (P < 50%) thì cùng một giá trị tầnsuất, công thức kỳ vọng cho trị số của các đại lượng thủy văn là lớn nhất, do đóthiên về an toàn

- Khi thiết kế các công trình dùng nước, giá trị thiết kế nhỏ tương ứng với tần suấtthiết kế lớn Khi tần suất P >50% thì cùng một trị số tần suất, công thức kỳ vọngcho trị số đại lượng thủy văn là lớn nhất, do đó cũng thiên về an toàn

Như vậy công thức kỳ vọng cho kết quả luôn thiên về an toàn, do đó ta chọn côngthức kỳ vọng để tính toán tần suất kinh nghiệm

+ Chấm các điểm quan hệ giữa tần suất và đại lượng mưa lên giấy tần suất Vẽđường cong đi qua trung tâm các điểm kinh nghiệm đó

Ta có bảng tính kết quả tính tần suất kinh nghiệm của 3 thời vụ như bảng 3.1, 3.2,3.3 (phụ lục)

b, Vẽ đường tần suất lý luận

Đường tần suất kinh nghiệm chỉ phản ánh được quy luật phân bố xác suất củahiện tượng thủy văn trong phạm vi các giá trị thực nghiệm (trong khoảng Xmin đến

Xmax của số liệu mẫu) Đối với các hiện tượng tự nhiên, trong đó có hiện tượng thủyvăn thường có số liệu mẫu không lớn nên việc xác định tần suất xuất hiện các giá trị

ở khu vực có giá trị lớn và khu vực có giá trị nhỏ của đại lượng ngẫu nhiên khôngthể thực hiện Những giá trị này chỉ có giá trị xác định bằng cách kéo dài (ngoạisuy) đường tần suất kinh nghiệm Các giá trị ngoại suy lại rất cần thiết trong thiết kế

và quy hoạch các công trình thủy lợi Vì vậy, để có cơ sở ngoại suy đường tần suất,người ta phải sử dụng hàm phân bố xác xuất lý thuyết

Đường tần suất lí luận là đường tần suất biểu thị hàm phân bố xác suất lý thuyết,được tích lũy dần theo hướng giảm của giá trị xi

Các phương pháp vẽ đường tần suất lý luận:

+Phương pháp mô men:

Cơ sở của phương pháp mô men cho rằng các đặc trưng thống kê Xbq, Cv, Cs đượctính từ chuỗi số liệu thực đo X1, X2,X3 Xn bằng các đặc trưng thống kê tương ứngcủa tổng thể Sau đó giả thiết một mô hình xác suất thường dùng nào đấy để kiểmtra sự phù hợp giữa mô hình xác suất giả thiết với chuỗi số liệu thực đo theophương pháp thống kê Phương pháp mô men tính toán nhanh, phản ánh được đúngquy luật thống kê của thủy văn thì kết quả tính toán sẽ phù hợp với thực tế cho kếtquả tính toán khách quan Tuy nhiên, khi gặp trường hợp đặc biệt xuất hiện không

xử lý được và thường cho kết quả thiên nhỏ khi tính các đặc trưng thống kê

+ Phương pháp thích hợp

Cơ sở của phương pháp này là dùng thực tế để kiểm nghiệm lý luận, xây dựngđường tần suất sau đó thử và so sánh với đường thực nghiệm để được đường thíchhợp, dùng đường đó để làm đường tần suất tính toán Đối với phương pháp này thìtính toán đơn giản, thuận tiện, kết quả tính toán đáng tin cậy Tuy nhiên, phụ thuộcquá nhiều vào chủ quan của người vẽ

+ Phương pháp ba điểm

Cơ sở của phương pháp này là coi như đường lí luận đã trùng với đường thựcnghiệm, khi đó ba điểm bất kì trên đường thực nghiệm cũng sẽ nằm trên đường lí

luận Dựa vào ba điểm này để xác định các tham số thống kê của mô hình xác suất

lí luận Phương pháp này cho sai số chủ quan lớn

Trong 3 phương pháp vẽ đường tần suất lí luận trên, phương pháp thích hợp dần

có nhiều ưu điểm hơn cả là có thể thay đổi dạng đường tần suất thông qua các đặctrưng thống kê Xbq, Cv, Cscho phù hợp với các điểm kinh nghiệm Vì vậy, trong đồ

án này chọn phương pháp thích hợp để tính toán và vẽ đường tần suất

Các bước tính theo phương pháp thích hợp:

+ Sắp xếp chuỗi số liệu theo thứ tự từ lớn đến nhỏ, tính tần suất kinh nghiệm rồichấm điểm kinh nghiệm lên giấy tần suất

+ Tính các tham số thống kê , Cv, Cs theo công thức momen có xét tới sai số tínhtoán

+ Với các giá trị , Cv, Cs đã xác định, dùng bảng tra tần suất theo dạng đường lựachọn, vẽ đường tần suất lí luận

Trong đồ án này sử dụng phần mềm vẽ đường tần suất (FFC 2008) để xác địnhtham số thống kê theo phương pháp thích hợp

Ta vẽ được 3 đường tần suất lí luận như hình 4.1, hình 4.2, hình 4.3 (phụ lục)

c, Xác định giá trị mưa vụ ứng với tần suất thiết kế

Từ 3 hình vẽ đường tần suất lí luận ta xác định được Xvụ tk ứng với P=85%

d, Chọn mô hình mưa vụ điển hình

Để chọn mô hình mưa vụ điển hình, dựa trên một số nguyên tắc cơ bản sau:

- Mô hình mưa vụ được chọn là mô hình có giá trị Xvụ bằng hoặc gần bằng lượngmưa vụ ứng với tần suất thiết kế

- Mô hình mưa vụ được chọn là mô hình đã xảy ra trong thực tế, gần nhất với giátrị Xvụ tk

- Mô hình được chọn phải là tài liệu mưa ngày

Ta chọn mô hình mưa theo năm bất lợi Bất lợi về giá trị lượng mưa thực tế quánhiều hoặc quá ít so với lượng nước cần Phân bố lượng mưa lớn nhưng lại tậptrung trong một thời gian ngắn Chọn năm bất lợi, công trình đảm bảo được sự antoàn do đó công trình có vốn đầu tư lớn, hoạt động hiệu quả không cao

e, Thu phóng mô hình mưa vụ điển hình thành mô hình mưu vụ thiết kế

Thu phóng mô hình mưa vụ để tạo mô hình mưa đại diện cho quá trình tính toánnhu cầu nước Thuận tiện cho việc cung cấp và quản lý tài nguyên nước.

Xvu tk – tổng lượng mưa vụ của năm thiết kế ứng với tần suất thiết kế P

Xvu dh – tổng lượng mưa vụ năm điển hình được chọn

 Xác định mô hình mưa vụ năm thiết kế :

Xtk i = K Xdh i

Trong đó :

Xtk i – là lượng mưa ngày thứ i của mô hình mưa vụ thiết kế

Xdh i – lượng mưa ngày thứ i của mô hình mưa vụ điển hình

3.3.3 Kết quả xác định mô hình mưa vụ thiết kế

Từ tài liệu mưa ngày, xác định được lượng mưa vụ của khu vực nghiên cứu, tiếnhành tính toán vẽ đường tần suất theo phương pháp thích hợp đã nêu được

Các đặc trưng thống kê như sau:

Bảng 3.4 Các giá trị đặc trưng đường tần suất

số thu phóng Kp như bảng sau

Bảng 3.5 Giá trị thu phóng mô hình mưa

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN NHU CẦU NƯỚC CHO HỆ THỐNG

4.1 Mục đích, ý nghĩa và nội dung tính toán.

4.1.1 Mục đích, ý nghĩa.

a,Mục đích.

Nhằm xác định quá trình cung cấp nước cho quá trình sinh trưởng và phát triểncho từng đối tượng cây trồng của khu vực Đem lại năng suất cao, ổn định cho sựphát triển kinh tế của vùng đó

4.1.2 Nội dung tính toán.

- Tính toán chế độ tưới cho các loại cây trồng theo 3 thời vụ: vụ chiêm, vụ mùa,

vụ đông

-Tính lượng nước thừa thiếu trong từng công trình đầu mối của từng vùng

4.2 Tính toán lượng bốc hơi mặt ruộng.

Bốc hơi mặt ruộng là quá trình hao nước do bốc hơi trong không gian

Lượng bốc hơi mặt ruộng bao gồm :

- Lượng bốc hơi khoảng trống

- Lượng bốc hơi qua lá cây và thân cây để giúp cho quá trình trao đổi chất, lượngnước được cây hấp thụ từ trong tầng đất canh tác

Yếu tố ảnh hưởng đến lượng bốc hơi mặt ruộng :

- Đặc điểm khí hậu : Nhiệt độ, độ ẩm, nắng, gió

Loại cây trồng và giai đoạn sinh trưởng : Với mỗi loại cây trồng, mỗi loại sinhtrưởng sẽ có cơ cấu mặt lá khác nhau, do đó độ che phủ mặt ruộng khác nhau vàlượng bốc hơi mặt ruộng sẽ thay đổi

- Biện pháp kĩ thuật nông nghiệp : Hình thức canh tác, chế độ phân bón, mật độgieo cấy vì nó ảnh hưởng đến chế độ nhiệt, không khí và độ che phủ mặt ruộng

- Phương pháp tưới và chế độ tưới : Lượng nước cung cấp cho cây trồng khácnhau Phương pháp tưới mặt sẽ yêu cầu nước tưới lớn hơn nước ngầm, tưới ẩm

sẽ cần ít nước hơn tưới ngập

- Thổ nhưỡng và địa chất thủy văn : Loại đất ảnh hưởng đến việc trữ nước củađất, việc vận chuyển nước của đất, điều kiện cung cấp nước cho cây trồng, cơcấu cây trồng vì thế ảnh hưởng tới lượng bốc hơi khoảng trống và bốc hơi mặtlá.

Lượng bốc hơi mặt ruộng thực tế đối với cây trồng được xác định theo côngthức tổng quát:

ETc = Kc.ETo (4.2)Trong đó:

ETc: Lượng bốc hơi mặt ruộng thực tế theo thời gian tính toán (mm/ngày);

ETo: Lượng bốc hơi cây trồng tham khảo, tính theo các công thức kinh nghiệm(mm/ngày);

Kc: Hệ số cây trồng, phụ thuộc vào loại cây trồng và giai đoạn sinh trưởng, xácđịnh qua thực nghiệm;

Do đó để xác định lượng bốc hơi mặt ruộng ETc ta chỉ cần đi xác định lượng bốchơi cây trồng tham khảo ETo Hiện nay có rất nhiều phương pháp xác định ETo nhưcác phương pháp: Hệ số α, hệ số K, Charov, Blaney-Criddle, Penman, Bức xạ…Cácphương pháp đều có ưu điểm là dễ dàng tính toán, tài liệu tính toán dễ thu thập, tuynhiên nếu không điều chỉnh hợp lý thì sai số tương đối lớn Trong đó, phương phápPenman có cơ sở lý luận đáng tin cậy, độ chính xác tính toán cao,có thể định lượngbốc hơi tham khảo từ 1 ngày đến 1 tháng Nhưng do phải dùng nhiều bảng tra dẫnđến việc khó khăn trong tính toán Vì vậy trong đồ án này em sử dụng phương phápPenman -Monteith để tính toán ETo

Phương trình FAO Penman – Monteith có dạng:

)0.34uγ(1

Δ

)e(eu273T

900γ

GR

0.408ΔET

2

a s 2 n

o

++

−+

+

−

Trong đó:

ETo – lượng bốc thoát hơi nước tham khảo (mm/ngày);

T – nhiệt độ không khí trung bình ngày ở độ cao 2 m (oC);

2

T T

T= max + min

Tmax – nhiệt độ không khí lớn nhất (oC);

Tmin – nhiệt độ không khí lớn nhất (oC);

365

2cos033.01

Rnl – bức xạ sóng dài thực (MJ/m2/ngày);

16 273 T

16 273 T

10 903 4

4 min

4 max

9 nl

G – mật độ thông lượng nhiệt của đất (MJ/m2/ngày);

G = 0.14(Ti – Ti-1)

Ti – nhiệt độ không khí trung bình của tháng thứ i (oC);

Ti - 1 – nhiệt độ không khí trung bình của tháng thứ i – 1 (oC);

u2 – tốc độ gió ở độ cao 2 m (m/s);

(67 h 5.42)ln

87.4u

u2 h

−

=

uh – tốc độ gió đo được tại độ cao h so với mặt đất (m/s);

h – độ cao của vị trí đo so với mặt đất (m);

es – áp suất hơi nước bão hòa (kPa);

2

)T(e)T(e

o max o s

=

3.237T

T27.17exp6108.0)T(

=

3 237 T

T 27 17 exp 6108 0 ) T ( e

max

max max

=

3 237 T

T 27 17 exp 6108 0 ) T ( e

min

min min

e 100

RH T

e e

min max

o max min

TeTe100

RH

s min

o max

o mean

( )2

3.237T

3.237T

T27.17exp6108.04098

293

z0065.02933.101

z – cao độ so với mực nước biển (m);

λ – nhiệt lượng bay hơi tiềm năng (MJ/kg)

λ = 2.501 – 0.002361 T

T – nhiệt độ không khí trung bình (oC)

Trong đồ án này phương pháp Penman sửa đổi để tính lượng bốc hơi mặt ruộngkhu vực

Ta có bảng kết quả tính toán

Bảng 4.1 kết quả tính toán bốc hơi mặt ruộng

16.03

19.94

25.19

29.97

32.66

33.15

32.56

29.97

25.03

19.45

15.51

14.84

15.66

16.49

16.84

16.92

16.73

16.49

15.89

15.10

14.37

20 f(ed) 0.17 0.16 0.14 0.12 0.10 0.09 0.09 0.09 0.10 0.12 0.15 0.17

21 Rnl 0.74 0.53 0.45 0.59 0.86 0.74 0.80 0.75 0.93 1.03 1.13 1.04

22 Rn 2.24 2.47 2.90 3.72 5.08 5.08 5.31 4.90 4.69 3.84 2.96 2.36

23 ETo 2.44 2.54 2.77 3.53 4.96 5.07 5.34 4.66 4.53 3.87 3.19 2.69

4.3 Tính toán chế độ tưới cho các loại cây trồng.

Chế độ tưới là yêu cầu về cung cấp nước theo một chế độ nhất định trong suốt quátrình sinh trưởng của cây trồng

Các yếu tố ảnh hưởng đến chế độ tưới:

- Yếu tố khí hậu : Mưa gió, nhiệt độ, độ ẩm

- Yếu tố phi khí hậu : Bao gồm loại cây trồng, hình thức canh tác gieo cấy, địachất thủy văn

Chế độ tưới được xác định dựa vào phương trình cân bằng nước, viết cho một khuvực trong một thời đoạn nào đó.

Nguyên lý tính toán : Dựa vào nguyên lý điều tiết nước trên cơ sở cân bằng nướctrên một khu vực nào đó

Lúa là loại cây trồng chịu ngập, do đó chế độ tưới là chế độ tưới ngập Trong quátrình sinh trưởng của lúa trên mặt ruộng sẽ duy trì một lớp nước thích hợp theo côngthức tăng sản

• Nội dung tính toán

+ Thời gian cần tưới (ngày tưới chính)

+ Số lần tưới trong suốt quá trình sinh trưởng của cây trồng, ký hiệu n (lần)

+ Thời gian tưới mỗi lần:

Thời gian thực hiện tưới hết mức tưới mỗi lần, thường ký hiệu là t (ngày)

+ Mức tưới tổng cộng:

Mức tưới tổng cộng là lượng nước tưới tổng cộng cho một đơn vị diện tích câytrồng trong suốt thời gian sinh trưởng của cây trồng đó, thường được gọi là mứctưới toàn vụ, ký hiệu là M ( m3/ha ).Mức tưới tổng cộng bằng tổng các mức tướimỗi lần:

4.3.1 Tính toán chế độ tưới cho lúa chiêm

4.3.1.1 Chế độ canh tác

Đối với chế độ canh tác là làm ải, tùy theo mỗi hình thức làm ải mà có quan điểmxác định chế độ tưới khác nhau Có hai hình thức gieo cấy với lúa làm ải là :

• Hình thức I, hình thức gieo cấy đồng thời

Trong thời kỳ làm ải do sau khi phơi ải cho nước vào toàn bộ cánh đồng nên việccung cấp nước quá căng thẳng, lượng nước cần cung cấp rất lớn Lượng nước hao

vô ích do ngấm và bốc hơi quá lớn mặt khác đòi hỏi nhiều nhân lực trong gieo cấy

và đưa nước vào ruộng Diện tích gieo cấy lớn cần lượng nước nhiều, do đó côngtrình tưới lớn cần nguồn nước lớn, ảnh hưởng đến kinh tế Tuy nhiên sẽ giúp choviệc quản lí dễ, đồng bộ hóa, cơ giới hóa

• Hình thức II, hình thức gieo cấy tuần tự

Việc gieo cấy tuần tự tiến hành trong thời gian tg bằng cách mỗi ngày gieo cấy mộtphần diện tích Chuẩn bị gieo cấy đến đâu cho nước vào đến đấy, không cho nướctràn lan vào toàn bộ cánh đồng Tạo cho việc cung cấp nước không quá căng thẳng,tránh được tổn thất nước do ngấm và bốc hơi một cách vô ích ở các thửa ruộng chưacấy Tuy nhiên, việc đưa nước vào từng thửa sẽ mất nhiều thời gian

Trong tính toán đồ án này ta chọn làm theo hình thức gieo cấy tuần tự

Đặc điểm của chế độ tưới cho lúa vụ chiêm theo hình thức gieo cấy tuần tự : Thờigian làm ải và thời gian tưới dưỡng trên cánh đồng là xem kẽ nhau Thửa cấy trướcchín trước, thửa cấy sau chín sau nên thời vụ trên cánh đồng không đồng đều Trêncánh đồng có nhiều chế độ tưới khác nhau không thuận tiện cho việc quản lý vậnhành Chế độ tưới thiết kế phải tổng hợp từ các chế độ tưới khác nhau

4.3.1.2 Các tài liệu cần thiết cho tính toán

Bảng 4.2 Thời vụ và giai đoạn sinh trưởng của lúa chiêm

TT Giai đoạn sinh trưởng Thời gian sinh trưởng Số ngày Hệ số

Kc

Công thức tưới

+ Thời gian gieo cấy: tg = 10 ngày

+ Các chỉ tiêu cơ lý của đất lúa:

- Phương pháp đồ giải : Sử dụng đồ thị để xác định mức tưới và thời gian tưới

- Phương pháp giải tích : Dựa vào thời kỳ sinh trưởng và phát triển của cây trồng lập bảng giả thiết mức tưới để tìm ra chế độ tưới phù hợp

Phương pháp giải tích tính toán đơn giản và có tính chính xác cao Vì vậy trong

đồ án này sử dụng phương pháp giải tích để tính toán chế độ tưới cho vụ chiêm

4.3.1.3 Tính toán lượng mưa hao trong gieo cấy tuần tự

Lượng nước hao trên ruộng lúa gồm hai thành phần:

- Lượng nước hao do ngấm: Lượng nước ngấm trên rộng lúa chủ yếu phụthuộc vào đất đai, thổ nhưỡng, mực nước ngầm Lượng nước này bao gồmngấm bão hòa trong suốt thời gian đầu đưa vào ruộng và ngấm ổn định trongsuốt thời gian sinh trưởng của lúa