THIẾT kế hệ THỐNG tưới sản XUẤT RAU AN TOÀN tập TRUNG xã MINH CHÂU, HUYỆN BA vì, hà nội

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CÁC YẾU TỐ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂNMục đích: Xác định mô hình mưa tưới thiết kế ứng với tần suất thiết kế mưa tưới, từ đó đánh giá khả năng của nguồn nước đến so sánh với c

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGUYỄN DUY MẠNH

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ HỆ THỐNG TƯỚI SẢN XUẤT RAU AN TOÀN TẬP

TRUNG XÃ MINH CHÂU, HUYỆN BA VÌ, HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

HÀ NỘI, NĂM 2016

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGUYỄN DUY MẠNH

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ HỆ THỐNG TƯỚI SẢN XUẤT RAU AN TOÀN TẬP

TRUNG XÃ MINH CHÂU, HUYỆN BA VÌ, HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

Ngành (chuyên ngành) : Kỹ thuật và quản lý tưới hiện đại

Mã số:

HÀ NỘI, NĂM 2016

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả xin cam đoan đây là Đồ án tốt nghiệp của bản thân tác giả Các kết quả trong

Đồ án tốt nghiệp này là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dướibất kỳ hình thức nào.Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã được thực hiệntrích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định

Tác giả ĐATN

Chữ ký

Nguyễn Duy Mạnh

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

MỞ ĐẦU 6

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VÙNG DỰ ÁN 8

1.1 Đặc điểm tự nhiên của hệ thống 8

1.1.1 Vị trí địa lý 8

1.1.2 Đặc điểm địa hình,địa mạo 9

1.1.3 Đặc điểm khí hậu, khí tuợng 9

1.1.4 Tình hình địa chất và thổ nhưỡng 10

1.1.5 Đặc điểm thủy văn 11

1.2 Tình hình dân sinh, kinh tế, xã hội và các yêu cầu phát triển của khu vực 11

1.2.1 Tình hình dân sinh 11

1.2.2 Tình hình phát triển kinh tế xã hội 12

1.2.3 Sự cần thiết phải đầu tư 13

1.3 Hiện trạng khu tưới 14

1.3.1 Hiện trạng sử dụng đất ( đất nông nghiệp) 14

1.3.2 Hiện trạng tưới 15

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CÁC YẾU TỐ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN 16

2.1 Tính toán các đặc trưng khí tượng, thủy văn thiết kế 16

2.1.1 Chọn trạm, tần suất thiết kế và thời đoạn tính toán 16

2.1.2 Phương pháp và kết quả tính các đặc trưng khí tượng 16

2.2 Tính toán chế độ tưới cho các loại cây trồng 30

2.2.1 Phương pháp tính chế độ tưới cho các loại cây trồng 30

2.2.2 Tính toán lượng bốc hơi mặt ruộng 30

2.2.3 Tính toán chế độ tưới cho các loại cây trồng cạn 35

Chương 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TƯỚI PHUN MƯA 40

3.1 Mục đích, ý nghĩa và nội dung nghiên cứu 40

3.1.1 Ưu điểm nổi bật của tưới phun mưa 40

3.1.2 Nhược điểm của tưới phun mưa 40

3.2 Tài liệu thiết kế 41

3.3 Nghiên cứu đề xuất phương án bố trí công trình 41

3.3.1 Nguồn nước tưới 41

3.3.2 Các hạng mục công trình chủ yếu 41

3.4Tính toán chọn vòi phun, tính toán thủy lực và thiết kế mạng lưới đường ống 42

3.4.1.Lựa chọn vòi phun 42

3.4.2 Bố trí vòi phun 44

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 47

4.1 Thiết kế mạng lưới đường ống 47

4.2 Tính toán thủy lực và thiết kế mạng lưới đường ống 48

4.3 Cao trình đạt đường ống và diện tích đào đắp của ống chính 63

4.4 Thiết kế công trình đầu mối, các thiết bị trên hệ thống 64

4.4.1 Chọn loại máy bơm 64

4.4.2 Thiết kế nhà máy bơm 65

CHƯƠNG 5: XÁC ĐỊNH HIỆU QUẢ KINH TẾ DỰ ÁN 71

5.1.Mục đích, ý nghĩa, nội dung tính toán 71

5.1.1 Mục đích và ý nghĩa 71

5.1.2 Nội dung tính toán 71

5.2 Nguyên lý và phương pháp tính toán 71

5.2.1 Nguyên lý tính toán 71

5.2.2 Phương pháp tính toán 71

5.3 Xác định tổng chi phí của dự án thủy lợi (C) 74

5.3.1 Xác định vốn đầu tư của dự án (K) (tổng mức đầu tư) 74

5.3.2 Xác định tổng lợi ích của dự án thủy lợi (B) 78

5.3.3 Hiệu quả kinh tế của dự án 79

5.3.4 Phân tích độ nhạy của dự án 81

MỞ ĐẦU

Phát triển nông nghiệp Thủ đô theo hướng Nông nghiệp đô thị - Sinh thái là mộtnhiệm vụ quan trọng trong phương hướng nhiệm vụ phát triển Đô thị Hà Nội thời kỳ2001-2010 Theo tinh thần nội dung Nghị quyết 15/NQ-TW ngày 15/12/2000 của Bộchính trị

Trong nhiều năm gần đây, cùng với sự phát triển của nền kinh tế thị trường, do

sự phát triển nhanh về tốc độ công nghiệp hoá, đô thị hoá đã làm cho diện tích đấtnông nghiệp ngày càng bị thu hẹp (trung bình mỗi năm ở Hà Nội giảm khoảng 1000ha) Để đảm bảo nhanh chóng chuyển dịch cơ cấu kinh tế hợp lý theo hướng dịch vụ -công nghiệp - nông nghiệp đạt mức tăng trưởng kinh tế cao, bền vững phát huy thếmạnh của Thủ đô làm động lực cho vùng kinh tế trọng điểm ở phía Bắc và cả nước thìcao cấp hoá các sản phẩm nông nghiệp theo hướng Nông nghiệp - Đô thị - Sinh thái dulịch hình thành các vùng sản xuất hàng hoá đặc sản như RAT, rau sạch, hoa, cây cảnh,cây ăn quả v.v đáp ứng nhu cầu công ăn việc làm, nâng cao thu nhập cải thiện đờisống nhân dân, nâng cao hiệu suất hiệu quả canh tác, đáp ứng nhu cầu đòi hỏi ngàycàng cao của cuộc sống đô thị về thực phẩm; môi trường sống, phục vụ sự phát triểntoàn diện của con người, tạo môi trường bền vững trong lành mọi mặt cho thủ đô HàNội đã và đang là nhiệm vụ cấp thiết và quan trọng trong hàng đầu của Đảng bộ,chính quyền Hội đồng Nhân dân các cấp trong việc lãnh đạo phát triển nông nghiệp

Thủ đô theo định hướng mới “Chủ trương chuyển dịch cơ cấu kinh tế, cây trồng vật

nuôi trong nông nghiệp”.

Trước thềm hội nhập WTO thì sản xuất theo hướng an toàn GAP (GoodAgricultural Practice) là yếu tố rất cần thiết cho sự phát triển nông nghiệp Việt Nam.Sản xuất rau an toàn theo hướng GAP có thể được hiểu là sản phẩm khi đưa ra phảiđảm bảo 3 yêu cầu:

+ An toàn cho môi trường

+ An toàn cho người sản xuất

+ An toàn cho người tiêu dùng

Đối với Việt Nam khi sản xuất rau an toàn theo hướng GAP có yêu cầu cao hơn

so với trồng rau an toàn trước đây tức là bên cạnh việc đảm bảo sản phẩm rau được an

nghiêm ngặt, có sổ sách ghi chép và các lô hàng xuất bán ra ngoài cũng phải có đóngdấu để có thể truy nguyên lại nguồn gốc Các loại thuốc bảo vệ thực vật được sử dụngcũng phải tuân thủ theo quy định, đảm bảo an toàn cho môi trường, sức khỏe củangười sản xuất và người tiêu dùng.

Hiện nay nhu cầu rau xanh đảm bảo về chất lượng vệ sinh an toàn thực phẩmđang trở nên cần thiết và bức xúc với người tiêu dùng trên địa bàn huyện Ba Vì nóiriêng và trên toàn quốc nói chung Tuy nhiên, thực tế cho thấy một số nông dân vẫnchưa thực hiện đúng quy trình sản xuất RAT, do đó chất lượng rau chưa đảm bảo, đặcbiệt về dư lượng thuốc bảo vệ thực vật

Bên cạnh đó, mạng lưới kinh doanh tiêu thụ RAT hiện tại chưa quản lý tốt nênchưa đáp ứng được nhu cầu của nhân dân địa phương Để từng bước khắc phục nhữngtồn tại, hạn chế, tạo động lực thúc đẩy phát triển sản xuất và tiêu thụ RAT trongnhững năm tới, đưa công tác quản lý sản xuất và tiêu thụ RAT của xã Minh Châu dần

đi và nề nếp, đáp ứng nhu cầu về sản xuất RAT cho nhân dân huyện Ba Vì Vì vậy,việc xây dựng đề án sản xuất và tiêu thụ RAT xã Minh Châu huyện Ba Vì giai đoạn2009-2015 là rất cần thiết

- Phía Bắc và Đông Bắc giáp huyện Vĩnh Tường - Vĩnh Phúc

- Phía Nam giáp xã: Đông Quang và Cam Thượng

- Phía Tây giáp xã Chu Minh

1.1.2 Đặc điểm địa hình,địa mạo.

Địa hình vùng dự án tương đối bằng phẳng, cao độ trung bình là từ +11,0 m đến+13,0 m Nhìn chung địa hình khu vực có thủy thế thấp dần từ Bắc xuống Nam, từ 2phía Đông và Tây thấp về giữa Cuộc sống người dân Minh Châu còn khó khăn do địahình ngăn sông cách đò Mỗi năm xã bị cô lập hẳn với bên ngoài chừng ba, bốn tháng

do nước dâng cao Đất phù sa màu mỡ, người dân xã Minh Châu biết tận dụng để pháttriển nông nghiệp, trồng hoa màu Tuy nhiên, năm nào Minh Châu cũng mất 2-3 thángkhông trồng trọt được vì nước ngập ruộng, đi lại khó khăn

1.1.3 Đặc điểm khí hậu, khí tuợng.

Minh Châu nằm trong vùng đồng bằng sông Hồng nên cũng chịu ảnh huởng của khíhậu nhiệt đới gió mùa Mỗi năm có 2 mùa rõ rệt: Mùa mưa từ tháng 4 đến tháng 9, thờitiết nóng Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, thời tiết giá lạnh do chịu ảnhhưởng của gió mùa Đông Bắc

+ Về nhiệt độ: Nhiệt độ không khí thay đổi theo mùa Nhiệt độ trung bình lớn nhất củakhu vực tập trung vào tháng 7 và tháng 8 Nhiệt độ trung bình thấp nhất tập trung vàotháng 1 và tháng 2 với biên độ dao động:

+ Bốc hơi: Theo tài liệu bốc hơi vùng quy hoạch hệ thống ta nhận thấy:

Lượng bốc hơi trung bình tháng lớn nhất của khu vực là tháng 10 đạt 94,5 mmchiếm 11,2% tổng lượng bốc hơi cả năm Lượng bốc hơi trung bình nhỏ nhất là vàotháng 4 đạt 52,9 mm chiếm 6,26% tổng lượng bốc hơi cả năm

Qua phân tích tài liệu bốc hơi ta thấy mô hình bốc hơi ở khu vực chênh lệch nhaukhông nhiều, tháng có lượng bốc hơi lớn nhất và tháng có lượng bốc hơi nhỏ nhấttrung bình nhiều năm chênh lệch nhau 1,79 lần và được thống kê như sau :

- Lượng bốc hơi bình quân năm : 743,9 mm

- Lượng bốc hơi tháng cao nhất : 84,5 mm

- Lượng bốc hơi tháng thấp nhất : 42,9 mm

Lượng bốc hơi mặt nước bình quân là 1300mm lượng bốc hơi lớn nhất 1361mm vànhỏ nhất là 1170mm Theo số liệu đo bằng ống piches thì lượng bốc hơi cao nhất vàotháng 6-7( 105mm), thấp nhất vào tháng 1-2( 55-57 mm), bốc hơi bình quân tháng từ70-75mm Vào các tháng mùa nóng lượng bốc hơi sẽ mạnh hơn các tháng mùa lạnh.+ Lượng mưa: Do khu vực xung quanh đều là sông nên lượng mưa hàng năm là tươngđối lớn Lượng mưa trung bình nhiều năm dao động từ 1300mm đến 1500 mm và đượcphân bố theo mùa Mùa mưa từ tháng 4 đến tháng 9 với lượng mưa chiếm 60% tổnglượng mưa cả năm Thời kỳ tập trung mưa là cuối tháng 7, có năm lượng mưa trongtháng 7 chiếm 40% tổng lượng mưa cả năm Vào mùa khô mưa ít, mực nước trên sôngthấp gây khó khăn về nguồn nước tưới cho cây trồng

+ Gió: Tốc độ gió trung bình từ 1,0 – 1,5 m/s Mùa đông gió tập trung 2hướng Đông Bắc trôi nửa mùa và Đông Nam trôi từ tháng 2 trở đi, mùa hè gió chủyếu là Tây Nam sau đó chuyển sang hướng Đông Nam Đông Nam, tốc độ gió trungbình trên 3 m/s

Vùng dự án nằm gần sông nên thường xuyên chịu ảnh hưởng của mưa gió,bão lụt Vào mùa mưa xã thường bị cô lập, người dân thường xuyên phải sốngchung với lũ

1.1.4 Tình hình địa chất và thổ nhưỡng.

a Tình hình thổ nhưỡng

Thổ nhưỡng đất đai của Minh Châu chủ yếu là đất phù sa ven sông Hồng, được bồiđắp hàng năm nên rất màu mỡ Vào mùa lũ, mực nước sông dâng cao nên diện tích đấtven sông này bị ngập nước không thể dùng trong sản xuất nông nghiệp Đất trongvùng được chia làm 2 loại:

+ Đất phù sa ven sông Hồng và bãi sông Hồng, loại đất này được bồi đắp hàng nămnên rất màu mỡ

+ Đất phù sa cổ không được bồi, đây là diện tích đất đồng bằng phía trong đê sôngHồng

b Địa chất

Điều kiện địa chất khu vực rất thuận lợi cho việc xây dựng hệ thống công trình, nhất làkiên cố hoá kênh mương do địa chất chủ yếu có cấu tạo thành những lớp như sau :

- Thường lớp trên cùng là tầng đất phong hoá hỗn hợp vói đất sét và đất thịt từ

1 ÷ 5 m có lẫn các loại cuội, dăm, sỏi với kích cỡ nhỏ

- Lớp tiếp theo là lớp đất sét và đất trung bình màu vàng xám kết cấu chặt trạngthái từ dẻo cứng tới dẻo mềm với bề dày khoảng gần 1 m

- Lớp thứ ba là hỗn hợp cát, cuội sỏi tròn cạnh chiếm từ 25 ÷ 30% là đất sét cókết cấu rời rạc và thấm nước mạnh, chiều day của lớp này khoảng 6 m

- Lớp cuối cùng là lớp đất sét nhẹ, mềm yếu, chảy nhão

1.1.5 Đặc điểm thủy văn.

Theo tài liệu đo đạc thủy văn nhiều năm nhìn chung tình hình thủy văn của hệ thốngsông trong vùng như sau:

+ Lưu lượng về mùa lũ tương đối phong phú, hoàn toàn thỏa mãn nhu cầu dùng nướccủa khu vực

+ Vào mùa kiệt, mực nước trong sông xuống thấp, dao động từ +5,0 m đến +6,0 m.+ Chất lượng nước sông tương đối tốt có thể dùng để tưới cho các loại cây trồng trongkhu vực

1.2 Tình hình dân sinh, kinh tế, xã hội và các yêu cầu phát triển của khu vực.

1.2.1 Tình hình dân sinh.

Xã Minh Châu chỉ gồm 2 thôn, tổng dân số của xã tính đến năm 2008 là 6735người, với mật độ dân số khoảng 1196 người/km2 Vài năm nay tỉ suất sinh thô và sinhcon thứ 3 của người dân tăng lên đáng kể Với diện tích và dân số tương đối nhỏ, cùngvới điều kiện sinh hoạt khó khăn nên nhiều người trong độ tuổi lao động là bố mẹ củacác em ở xã đảo này phải đi làm thuê ở xa, buộc phải nhờ người thân trông nom giúp.Theo kết quả điều tra hộ nghèo năm 2007, xã Minh Châu hiện vẫn còn 351/1134 hộnghèo chiếm 31% So với con số trung bình của toàn huyện là 15,4% thì hiện MinhChâu là một trong những xã có tỉ lệ cao nhất của huyện Ba Vì Do vậy cần nhiều sựquan tâm đầu tư của các cấp để nâng cao mức thu nhập cho người dân, cải thiện chấtlượng cuộc sống của nhân dân trong xã

1.2.2 Tình hình phát triển kinh tế xã hội.

Cùng với quá trình phát triển kinh tế của thành phố, huyện trong thời kỳ đổimới, kinh tế của xã đã có sự gia tăng đáng kể, đặc biệt là sản xuất nông nghiệp vàchuyển dịch cơ cấu cây trồng

Đến năm 2000 thì nhân dân trong xã đã có nguồn điện sáng đầu tiên.Cuộc sốngcủa người dân Minh Châu hiện nay vẫn gạo chợ, nước sông ăn đến đâu, mua đến đấy.Người dân thường xuyên phải sống chung với lũ, thế nhưng Minh Châu lại không nằmtrong vùng được hưởng sự đầu tư chống lũ Minh Châu hiện vẫn là một trong những

xã khó khăn nhất của Hà Nội Hệ thống thủy lợi chưa phát triển, mùa màng tưới tiêuđều nhờ vào tự nhiên Các chương trình xã hội như giáo dục, y tế theo chính sách ưutiên của vùng lũ, cũng chưa được duyệt, nên mưa xuống, cả bãi ngập úng mà bệnh xáchỉ là nhà cấp 4; trang thiết bị đầu tư cho khám chữa bệnh còn thiếu

Thực trạng sản xuất nông nghiệp trên địa bàn xã.

*Về trồng trọt:

Tổng diện tích đất gieo trồng 711 ha, hệ số sử dụng đất 2,81 lần

Cây ngô bằng 330 ha, năng suất 53 tạ/ha = 1775,9 tấn đạt 7364 triệu đồng.Cây đậu tương 20 ha, năng suất đạt 19,4 tạ/ha = 38,8 tấn, đạt 465 triệu đồng.Cây đậu đen xen 70 ha, năng suất đạt 9,7 tạ/ha = 67,9 tấn đạt 1358 triệu đồngĐậu xanh xen 70 ha, năng suất đạt 8,3 tạ/ha = 58,1 tấn đạt 929 triệu đồng.Rau xen ớt + cà chua + ghém 45 ha, giá trị đạt 55 triệu/ha, đạt 2475 triệu đồng.Cây rau các loại 31 ha, đạt 2 tỷ đồng

Cà chua 30 ha, đạt 1440 triệu đồng

Cây ớt 30 ha, đạt 1040 triệu đồng

Nhìn chung chất lượng con giống ngày càng được nhân dân quan tâm Công tác

tổ chức tiêm phòng dịch đã vận động nhân dân làm tốt công tác vệ sinh môi trường,chuồng trại chăn nuôi, phun thuốc khử trùng tieu độc bằng hoá chất sinh học và vôibột để phòng, dập nguy cơ bùng phát dịch trong toàn xã

*Tóm lại:

Việc thực hiện mục tiêu phát triển kinh tế, xã hội, ở địa phương đã thu được nhiềukết qủa đáng khích lệ Hoạt động của các ban nghành, chuyên môn đã có nhiều cốgắng hoàn thành cơ bản các mục tiêu đề ra Đạt được những kết quả trên là có sự lãnhđạo của Đảng uỷ, HĐND xã, có sự phối hợp của các ngành , đoàn thể trong toàn xã đãchú trọng đến công tác tuyên truyền giáo dục, thuyết phục vận động quần chúng nhândân chấp hành các chủ trương chính sách của Đảng và pháp luật của nhà nước

Bên cạnh những kết quả đạt được vẫn còn bộc lộ những tồn tại cần khắc phục:Chưa phát huy hết khả năng của những cánh đồng rau đã thu hoạch Trong sảnxuất còn một số hộ đưa các loại cây trồng giá trị thu nhập chưa cao

Trong sản xuất chưa chấp hành lịch gieo cấy, có khu vực nhân dân còn tuỳ tiệngieo dẫn đến công tác bảo vệ và duy trì lịch thu hoạch gặp khó khăn

Công tác giao thông còn những điểm tồn tại chưa được khắc phục kịp thời kể cảđường dân sinh trong làng và ngoài đồng bãi

Tổ chức thu các loại nghĩa vụ và thu nợ tồn đọng cũ đạt tỷ lệ thấp

Nguyên nhân chủ yếu của những tồn tại trên là do các đồng chí trực tiếp phụ tráchcác khối, ngành chưa tập trung chỉ đạo, chưa nghiên cứu xây dựng chương trình côngtác cụ thể, lập kế hoạch chưa sát với thực tế Có kiểm tra đôn đốc song chưa có biệnpháp kiên quyết dưt điểm trong chỉ đạo điều hành Chưa phối kết hợp chặt chẽ với cácngành, đoàn thể, các tổ chức chính trị xã hội dẫn đến kết quả hoàn thành nhiệm vụcông tác chưa cao

1.2.3 Sự cần thiết phải đầu tư.

Đất khu vực dự án Minh Châu chuyên trồng rau màu cho nên việc trồng các loạicây rau màu đối với Minh Châu nhân dân đã làm từ nhiều năm nay, các vùng sản xuấtđều được quy hoạch thuận tiện cho việc chăm sóc, vận chuyển Về chủng loại rau ở xã

Minh Châu gồm có: Cải bắp,cà rốt,dưa chuột, su hào, củ cải, mướp đắng, cây ới, càchua, cà ghém,hành lá, rau bí và các loại rau khác.

Thực hiện chính sách hỗ trợ phát triển sản xuất nông nghiệp, sử dụng vốn ngân sách đểđầu tư xây dựng cơ sở hạ tầng, cụ thể là xây dựng trạm bơm - hệ thống tưới cho khusản xuất rau vùng bãi đảm bảo đủ nhu cầu cấp nước, cả về lưu lượng và chất lượng,tạo điều kiện, nền tảng đề các hộ dân các tổ chức chuyển đổi cơ cấu cây trồng, vùngbãi thành khu sản xuất rau với quy mô 57,10 ha

- Tạo điều kiện để chuyển đổi cơ cấu cây trọng vùng bãi theo hướng sản xuất hànghoá hình thành các vùng sản xuất hàng hoá đặc sản như: rau, rau sạch, hoa cây cảnh v

v phục vụ nhu cầu tiêu dùng của huyện Thanh Trì, thủ đô Hà Nội và các vùng lâncận - góp phần thúc đẩy chuyển dich vụ cơ cấu kinh tế chung theo hướng dịch vụ -công nghiệp, nông nghiệp

- Nâng cao năng suất hiệu quả kinh tế sử dụng đất canh tác nông nghiệp (đất đã ổnđịnh theo quy hoạch chung)

- Tạo công ăn việc làm, nâng cao đời sống và thu nhập của nhân dân

- Giảm các thao tác và tăng hiệu quả lao động trong sản xuất nông nghiệp

- Tạo cảnh quan đẹp và cải thiện môi trường sinh thái

- Đáp ứng nhu cầu đòi hỏi ngày càng cao của đời sống đô thị, nhu cầu về thựcphẩm an toàn nói chung và về rau nói riêng

- Tạo ra cơ sở vật chất tiền đề để có điều kiện thực dhiện các bước tiếp theo trong

đề án phát triển nông nghiệp theo hướng Nông nghiệp - Đô thị - Sinh thái

- Từng bước nhân rộng, mở rộng, mô hình sản xuất RAT đến toàn xã, các vùng lâncận, đến từng hộ gia đình

1.3 Hiện trạng khu tưới.

1.3.1 Hiện trạng sử dụng đất ( đất nông nghiệp).

Tổng diện tích đất thực của vùng dự án: 44ha, trong đó:

- 2 ha nhà lưới làm nơi sản xuất mẫu, quảng bá sản phẩm

- 38,5 ha chuyên canh trồng RAT

- Diện tích dành cho xây dựng cơ sở hạ tầng: 3,5ha, bao gồm các hệ thống trạm bơm ,kênh tiêu, đường giao thông…

1.3.2 Hiện trạng tưới.

Nước được lấy từ sông Hồng qua các kênh dẫn, đi vào các khu tưới, và được ngườidân áp dụng phương pháp tưới thủ công truyền thống, tốn kém và mất thời gian

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CÁC YẾU TỐ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN

Mục đích: Xác định mô hình mưa tưới thiết kế ứng với tần suất thiết kế mưa tưới, từ

đó đánh giá khả năng của nguồn nước đến so sánh với các yêu cầu dùng nước thực tếcủa hệ thống, tính toán tưới cho cây trồng trong các giai đoạn sinh trưởng khác nhau,đồng thời tìm biện pháp công trình và lập các phương án về nguồn nước và khu nhậnnước tưới, đảm bảo cấp nước theo yêu cầu sinh hoạt và sản xuất

2.1 Tính toán các đặc trưng khí tượng, thủy văn thiết kế

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

*Chọn trạm:

Chọn trạm tính toán phải thỏa mãn những điều kiện sau:

- Mẫu phải có tính đại biểu

- Mẫu mang tính độc lập

- Mẫu phải mang tính đồng nhất

- Chuỗi số liệu hải đủ dài

- Mẫu phải gần với thời điểm thiết kế nhất

*Tần suất thiết kế:

Tần suất thiết kế biểu hiện khoảng thời gian mà công trình hoạt động bình thường,đảm bảo hoạt động theo năng lực thiết kế trên tổng số thời gian công trình hoạt độngtính theo năm Tần suất thiết kế phụ thuộc vào loại công trình, quy mô nhiệm vụ vàtầm quan trọng của công trình Theo QCVN 04-05: 2012/BNNPTNT với công trìnhcấp IV ta chọn tần suất thiết kế Ptk = 75% để tính toán

*Thời đoạn tính toán:

Thời đoạn tính toán là khoảng thời gian dự kiến để tính toán mưa tưới

Tính toán mưa tưới theo ngày (đầu ngày, cuối ngày) Tính toán phụ thuộc vào từngloại cây trồng, thời đoạn sinh trưởng của cây trồng, chế độ mưa trong vùng và nhiệm

vụ của công trình trong quy hoạch tương lai Vì vậy chọn thời đoạn tính toán cần căn

cứ vào mục đích của công trình

2.1.2 Phương pháp và kết quả tính các đặc trưng khí tượng.

Bước 1: Xác định công thức tính tần suất kinh nghiệm.

Công thức tổng quát:

P(X≥ xi) = Trong đó: m: là số lần xuất hiện biến cố (X ≥ xi)

n: là tổng số liệu thống kê (số lần đo đạc chính là dung lượng củamẫu)

b: là hằng số

Dưới đây là một số công thức thường dùng trong thủy văn hiện nay:

1 Công thức trung bình của Ha-zen, có hằng số b = 0,5:

2 Công thức số giữa của Che-gô-đa-ép có b = 0,3:

3 Công thức vọng số của Weibull và Kritsky-Menken, có b=0:

Trong đồ án này, em lựa chọn công thức của Weibull và Kritsky-Menken để tínhtoán tần suất kinh nghiệm đường lượng mưa của khu vực

Bước 2: Vẽ đường tần suất kinh nghiệm.

Đường tần suất kinh nghiệm là đường cong biểu thị quan hệ giữa tần suất P với giátrị xi tương ứng, trong đó P= P(X ≥ xi) được tính theo công thức của Weibull vàKritsky-Menken.(Sử dụng phần mềm FFC 2008.)

Bước 3: Vẽ đường tần suất lý luận.

Đường tần suất kinh nghiệm chỉ phản ảnh được quy luật phân bố xác suất của hiệntượng thủy văn trong phạm vi các giá trị thực nghiệm (trong khoảng từ xmin đến xmax

của số liệu mẫu) Đối với các hiện tượng tự nhiên, trong đó có hiện tượng thủy vănthường có số liệu 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 đị lượng ngẫu nhiên không thể thực hiện.Những giá trị này chỉ có thể xác định bằng cách kéo dài (ngoại suy) đường tần suấtkinh nghiệm Các giá trị cần ngoại suy rất cần thiết trong thiết kế và quy hoạch cáccông trình thủy lợi Vì vậy, để có cơ sở ngoại suy đường tần suất, người ta phải sử

dụng hàm phân bố xác suất lý thuyết Đồ thị của hàm phân bố xác suất lý thuyết gọi làđường tần suất lý luận.

*Phương pháp vẽ đường tần suất thường dùng trong thủy văn

Phương pháp đường thích hợp dần:

Phương pháp thích hợp dần là phương pháp vẽ đường tần suất theo các tham sốthống kê được tính bằng phương pháp mô men Sau đó căn cứ vào sự phân tích ảnhhưởng của các tham số thống kê đến dạng đường tần suất để hiệu chỉnh các đặc trưng

đó sao cho đường tần suất lý luận phù hợp với các điểm tần suất kinh nghiệm Phươngpháp thích hợp dần cho ta khái niệm trực quan, dễ dàng nhận xét và xử lý điểm độtxuất xong việc đánh giá tính phù hợp giữa đường tần suất lý luận và kinh nghiệm vàkinh nghiệm phụ thuộc vào chủ quan người vẽ

Phương pháp 3 điểm của A-lếch-xây-ép:

Phương pháp 3 điểm cũng là phương pháp thử dần nhưng không cần tính các tham

số thống kê bằng công thức mô men Việc xác định các tham số thống kê cần và vẽđường tấn suất lý luận được thực hiện đồng thời Cũng tương tự như phương phápthích hợp, phương pháp 3 điểm cũng lấy sự phù hợp giữa đường tần suất được vẽ vớicác điểm kinh nghiệm là chuẩn mực để quyết định phương án thử dần Phương pháp

ba điểm có ưu điểm là tính toán nhanh, đơn giản nhưng cũng phụ thuộc vào chủ quanngười vẽ

Qua những phân tích ở trên và áp dụng với điều kiện hiện tại của số liệu, em lựachọn đường tần suất lý luận sử dụng đường tần suất lý luận Piếc-sơn III, phương pháp

vẽ đường tần suất lý luận là phương pháp thích hợp dần

S d ng ph n m m FFC 2008 và áp d ng các công th c và ph ng pháp trênử ụ ầ ề ụ ứ ươ

ta đ c k t qu đ ng t n su t kinh nghi m và đ ng t n su t lý lu n đ cượ ế ả ườ ầ ấ ệ ườ ầ ấ ậ ượ

th hi n d i đây.ể ệ ướ

Hình 2.1 Đường tần suất lượng mưa vụ chiêm năm 1985-2015

Hình 2.2 Đường tần suất lượng mưa vụ mùa năm 1985-2015

Hình 2.3 Đường tần suất lượng mưa vụ đông năm 1985-2015

Bước 4: Ứng dụng xác định mô hình mưa thiết kế cho các vụ.

* Mô hình mưa tưới thiết kế vụ chiêm:

Dùng công thức vọng số của Weibull và Kritsky-Menken để tính tần suất kinhnghiệm, ứng dụng loại phân bố Piếc-sơn III để tính tần suất lý luận và áp dụngphương pháp thích hợp dần để vẽ đường tần suất lý luận Sử dụng phần mềm vẽ đườngtần suất thủy văn FFC2008 và áp dụng các công thức và phương pháp trên ta vẽ đượcđường tần suất lượng mưa vụ xuân thể hiện ở hình 2.1

Để xác định phân phối lượng mưa vụ xuân thiết kế có thể sử dụng phương phápnăm điển hình: Theo phương pháp này ta chọn ra một năm điển hình có phân phối bấtlợi để thu phóng thành phân phối lượng mưa vụ thiết kế Việc thu phóng phân phốilượng mưa vụ điển hình thành phân phối lượng mưa vụ thiết kế được tiến hành theophương pháp cùng tỷ số

Lựa chọn năm 2006 làm năm điển hình (năm có lượng mưa xấp xỉ lượng mưa thiếtkế) Tính hệ số thu phóng theo công thức:

kp =

Trong đó:

Xp: Lượng mưa vụ ứng với tần suất thiết kế P = 75%, XP = 339mm

Xdh: Lượng mưa vụ năm điển hình, Xdh = 229.2 mm

kp: Hệ số thu phóng

Thay vào công thức trên ta được: kp = 1,4791

Công thức xác định phân phối lượng mưa vụ xuân thiết kế:

Xip=kp.Xidh

Trong đó:

Xip: Lượng mưa ngày thứ i của tháng thuộc năm thiết kế

Xidh: Lượng mưa ngày thứ i của tháng thuộc năm điển hình

Dựa vào công thức trên tính toán được phân phối mưa vụ xuân ngày thiết kế thể hiện ởbảng

Bảng 2.1 Phân phối lượng mưa vụ xuân ngày thiết kế.(mm)

Mô hình mưa vụ đông xuân

*Mô hình mưa tưới thiết kế vụ mùa

Tra đường tần suất trên ứng với tần suất thiết kế P = 75% ta được lượng mưa thiết

kế là 910 mm

Lựa chọn năm điển hình là năm 2014 với lượng mưa là 680.4 mm

Hệ số thu phóng: kp =

Trong đó: Xp: Lượng mưa vụ ứng với tần suất thiết kế P = 75%, XP = 910 mm

Xdh: Lượng mưa vụ năm điển hình, Xdh = 680.4 mm

kp: Hệ số thu phóng

Thay vào công thức trên ta được: kp = 1,3374

Công thức xác định phân phối lượng mưa vụ mùa thiết kế:

Xip=kp.Xidh

Trong đó: Xip: Lượng mưa ngày thứ i của tháng thuộc năm thiết kế

Xidh: Lượng mưa ngày thứ i của tháng thuộc năm điển hình

Dựa vào công thức trên tính toán được phân phối mưa vụ mùa ngày thiết kế thểhiện ở bảng 2.2

Bảng 2.2Phân phối lượng mưa vụ mùa thiết kế (Đơn vị : mm)

 Mô hình mưa vụ mùa

*Mô hình mưa tưới thiết kế vụ đông.

Tra đường tần suất trên ứng với tần suất thiết kế P = 75% ta được lượng mưa thiết

kế là 150 mm

Lựa chọn năm điển hình là năm 2012 lượng mưa toàn vụ là 97 mm

Hệ số thu phóng: kp =

Trong đó: Xp: Lượng mưa vụ ứng với tần suất thiết kế P = 75%, XP = 150 mm

Xdh: Lượng mưa vụ năm điển hình, Xdh = 97 mm

kp: Hệ số thu phóng

Thay vào công thức trên ta được: kp = 1,5464

Công thức xác định phân phối lượng mưa vụ đông thiết kế:

Xip=kp.Xidh

Trong đó: Xip: Lượng mưa ngày thứ i của tháng thuộc năm thiết kế

Xidh: Lượng mưa ngày thứ i của tháng thuộc năm điển hình

Dựa vào công thức trên tính toán được phân phối mưa vụ đông ngày thiết kế thểhiện ở bảng 2.3

Bảng 2.3Phân phối lượng mưa vụ đôngthiết kế (Đơn vị: mm)

Mô hình mưa vụ đông

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

2.2.1 Phương pháp tính chế độ tưới cho các loại cây trồng.

*Mục đích

Cấp nước tưới cho cây trồng là một trong những vấn đề quan trọng của sản xuấtnông nghiệp Thừa nước thì cây trồng phát triển kém, thiếu nước cây trồng cũng khôngthể sẽ chết nên vấn đề cấp nước tưới được sự quan tâm hang đầu

*Ý nghĩa

Việc tính toán chế độ tưới cho vùng nhằm xác định quy mô kích thước hợp lý của công trình cấp nước tưới, đảm bảo yêu cầu kinh tế và kỹ thuật

*Nội dung tính toán

Để xác định được chế độ tưới cho toàn hệ thống chúng ta cần thực hiện những nội dung sau :

- Hệ số tưới cho các loại cây trồng:

+ Thời gian cần tưới (ngày tưới chính);

+Mức tưới mỗi lần (m): là lượng nước tưới mỗi lần cho một đơn vị diệntích cây trồng (đơn vị: m3/ha);

+Số lần tưới trong suốt quá trình sinh trưởng của cây;

+ Thời gian tưới mỗi lần (t): là thời gian thực hiện tưới hết mức tưới mỗilần (ngày);

+Mức tưới tổng cộng (M): bằng tổng các mức tưới mỗi lần;

+Hệ số tưới (q): là lưu lượng tưới cho một đơn vị diện tích;

(l/s-ha) Trong đó: m: Mức tưới mỗi lần (m3/ha);

t: Thời gian thực hiện tưới (ngày)

-Hệ số tưới cho từng hệ thống

2.2.2 Tính toán lượng bốc hơi mặt ruộng.

Lượng nước bốc hới mặt ruộng bao gồm:

- Lương bốc hơi khoảng trống

- Lượng bốc hơi qua bề mặt lá cây thân cây

Lượng bốc hơi mặt ruộng đối với cây trồng nào được xác định theo công thức:

ETc = Kc ET0

Trong đó:

ETC - Lượng bốc hơi mặt ruộng thựcc tế theo tính toán

ET0 - Lượng bốc hơi tham khảo (bốc hơi chuẩn)

Kc - Hệ số cây trồng, phụ thuộc vào cây trồng và giai đoạn sinh trưởng củacây trồng được xác định qua thực nghiệm

Một số phương pháp để xác định ETo :

- Phương pháp Thủy tiêu kế (Lysimeter)

- Phương pháp Penman – Monteith

- Phương pháp Penman

-Phương pháp Blaney – Crriddle

Trong đồ án này, em sử dụng tính bốc hơi theo công thức của Penman sửa đổi

Lượng bốc hơi mặt ruộng ET0 theo công thức Penman sửa đổi

Trong đó:

ET 0 = ET tham khảo tương ứng với cây trồng được tưới tốt (mm/ngày),

 = độ dốc của đường cong áp suất hơi nước bão hòa (kPa/°C),

R n = Lượng bức xạ mặt trời thực tế đến bề mặt cây trồng (MJ/m2/ngày),

G = mật độ thông lượng nhiệt vào đất (MJ/m2/ngày) G thường nhỏ nếu so sánh với R n trong trường hợp bước thời gian là 1 ngày nên thường được

bỏ qua,

 = hằng số đo ẩm (kPa/°C),

T = nhiệt độ trung bình ngày đo tại độ cao khoảng từ 1,5 đến 2,5 m (°C),

u 2 = tốc độ gió trung bình ngày đo tại độ cao 2 m so với mặt đất (m/s),

e a= áp suất hơi nước bão hòa trung bình đo ở độ cao từ 1,5 đến 2,5 m (kPa),

e d = áp suất hơi nước thực tế trung bình đo ở độ cao từ 1,5 đến 2,5 m (kPa),

C n = hằng số tử số, thay đổi với cây trồng tham khảo,

C d = hằng số mẫu số, thay đổi với cây trồng tham khảo,

Các giá trị C n và C d :

Lượng bức xạ thực có thể tính từ sự tương quan quỹ tích với lượng bức xạ mặt

trời (Jensen và nnk, 1990) hoặc được tính bởi

R n =R ns − R nl=(1 − α)R s − R nl

trong đó R ns= lượng bức xạ thực hay bức xạ sóng ngắn (MJ/m2/ngày),

R nl = lượng bức xạ sóng dài rời khỏi bề mặt trái đất (MJ/m2/ngày),

 = 0,23: hệ số phản xạ bức xạ hay hằng số anbeđô,

R s = lượng bức xạ tính toán hay thực đo, hoặc lượng bức xạ sóng ngắn nhận

được trên bề mặt trái đất (MJ/m2/ngày)

Bức xạ mặt trời thường được đo tại các trạm đo khí tượng Lượng bức xạ sóng dài thực tế được xác định bởi

R nl = σ[ (Tmax+ 273)4+ (Tmin+ 273)4

2 ]×[0,34 − 0,14(e a)0,5] (1,35 R R s

so − 0,35)trong đó  = hằng số Stefan-Boltzman = 4,903 ×10-9 (MJ/K4/ngày),

T max = nhiệt độ lớn nhất trong giai đoạn 24 giờ (°C),

T min = nhiệt độ nhỏ nhất trong giai đoạn 24 giờ (°C),

R so = lượng bức xạ tính toán trong điều kiện trời không có mây (MJ/m2/ngày)

Tỷ số R s /R so trong Phương trình phải nhỏ hơn 1,0 Lượng bức xạ trong điều kiệntrời không có mây được tính bởi

R so=(0,75 + 2 × 10−5z)R a

trong đó z là cao độ so với mực nước biển (m) và R a là lượng bức xạ ngoài khí quyển (MJ/m2/ngày) được xác định bởi

= độ lệch của mặt trời (rađian).

Bình phương nghịch đảo của khoảng cách tương đối từ trái đất đến mặt trời d r

Góc mặt trời lặn được tính bởi

ω = arccos[− tan(ϕ) tan(δ)]

Hằng số đo ẩm sử dụng  = 2,45 MJ/kg là

 = 0,000665P

trong đó P là áp suất khí quyển trung bình (kPa) tại trạm khí tượng với độ cao z (m) so

với mực nước biển

Áp suất P (kPa) được tính bởi

P = 101,3(293 − 0,0065z

Nếu tốc độ gió u z được đo tại độ cao z khác với 2 m so với mặt đất, tốc độ gió u 2

ở độ cao 2 m trên mặt cỏ có thể được tính như sau:

u2= u z 4,87

ln(67,8 z ω − 5,42)

trong đó z là độ cao so với mặt đất (m) tại đó tốc độ gió được đo đạc và u zlà tốc độ

gió (m/s) tại độ cao z Nếu tốc độ gió được đo ở độ cao khác với độ cao 2 m trên bề

mặt có thảm phủ cao hơn cỏ, như cỏ linh lăng, hoặc loại thảm phủ khác cao khoảng

0,5 m, và phù hợp với phương trình ET chuẩn, phương trình sau được sử dụng để

chuyển đổi tốc độ gió sang tốc độ tại độ cao 2 m trên mặt đất:

Giá trị của các hằng số C n và C dtham khảo dùng cho các tính toán hàng ngày

Giá trị của C n thay đổi cùng với độ nhám khí động lực của cây trồng Giá trị của

C dthay 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).

Với các tài liệu khí tượng đầu bài đã cho, lập bảng tính tính ET0 theo công thứcPenman sửa đổi Với việc sử dụng phương pháp này sẽ có những ưu điểm như: tậndụng được hết số liệu để bài cho và các yếu tố trong công thức có thể tính được trựctiếp theo hệ thức mà không phải qua bảng tra, em sử dụng bảng tính excel để tính toán

và được kết quả.(Phụ lục A-Lượng bốc hơi mặt ruộng các tháng)

2.2.3 Tính toán chế độ tưới cho các loại cây trồng cạn.

Cây trồng cạn là cây trồng phát triển trên môi trường đất ẩm Độ ẩm trong môitrường canh tác sẽ được duy trì theo phương trình cân bằng nước mặt ruộng Độ ẩmthích hợp có thể tính theo % độ rỗng đất A, dung trọng khô của đất ɣk, mà theo dungtrọng khô thì lấy độ ẩm tối đa đồng ruộng làm chuẩn

Vụ Loại cây trồng

Vụ xuân Cây cà chua

Bảng 2.5 : Loại cây trồng theo các vụ

+ Ir : Lượng nước tưới

+ Gw: Lượng nước ngầm bổ sung

+ ETc: Lượng bốc thoát hơi nước của cây trồng

+ Pp: Lượng nước ngấm sâu (chỉ xảy ra khi đất được bão hòa)

+ RO: Dòng chày mặt đến mặt ruộng

+ ∆S = Sei – Sbi : Lượng nước thay đổi trong đất đầu và cuối thời đoạitính toán.

Sei: Lượng nước trong đất cuối thời đoạn thứ i

Sbi : Lượng nước trong đất đầu thời đoạn thứ i

 Đối với những vùng bị nhiễm mặn theo thời gian muối bị tích tụ trong đất gây ảnh hưởng đến năng suất cây trồng

 Khi đó, phương trình cân bằng nước sẽ là:

Pei + Iri – ETci = ∆Si = Sei – Sbi

Sei = Sbi + Pei + Iri – ETci

+ i: Ngày tính toán + Sbi: Lượng nước đầu thời đoạn tính toán thứ i = lượng nướccuối thời đoạn tính toán thứ i-1

+ Simin ≤ Sei ≤ Simax

Simin, Simax: lượng nước trong đất nhỏ nhất và lớn nhất trong ngày tính toán thứi

- Thời đoạn tính toán: Ngày trong suốt quá trình sinh trưởng của cây trồng

*Mục tiêu và nội dung tính toán

- Mục tiêu: Xác định quy mô của hệ thống tưới

- Mưa.

- Bốc thoát hơi nước

- Loại đất, thông số vật lý của đất

- Loại cây trồng

- Các chỉ tiêu sinh lý của cây trồng

- Thời gian mùa vụ

b) Tính toán lượng nước trong đất

- Lượng nước trong đất = Độ ẩm đất theo thể tích * Độ sâu bộ rễ

= θ.Zr = W d d

- Lượng nước có sẵn trong đất TAW = (FC – PWP) * Zr

- Độ ẩm theo khối lượng = (FC – PWP) Ga Zr

- Lượng nước cây trồng có thể sử dụng được:

RAW = (FC – PWP) MAD Zr = Smax - Smin

βmax = FC

βmin = FC – (FC – PWP).MAD

Smax – Smin = βmax Zr – βmin.Zr = (βmax - βmin) Zr

Đối với từng thời đoạn i:

RAWi = (FC – PWP) MAD Zri (Zrmin ≤ Zri ≤ Zrmax)

*Lượng nước trong đất:

- Lượng nước trong đất cuối thời đoạn: Sei = Sbi + Pei + Iri - ETci

- Lượng nước trong đất đầu thời đoạn: Sbi = Sei-1 + Lượng nước trong đất trong phạm vi chiều dài rễ cây thay đổi (Zri – Zri-1)

+ Giả thiết : Trong tầng đất bộ rễ cây dài ra, độ ẩm đầu thời đoạn i, βbi bằng độ ẩm cuối thời đoạn i-1, βei-1

βei-1 = S ei−1

Z ri−1 = βbi

Lượng nước trong đất đầu thời đoạn i, Sbi:

Sbi = Sei-1 + βbi(Zri – Zri-1) = Sei-1 + Z S ei−1

ri−1 (Zri – Zri-1) = Sei-1(1+ Z ri−Z ri−1