ĐỒ ÁN QUY HOẠCH HỆ THỐNG THỦY LỢI

PHẦN I: TÌNH HÌNH CHUNG CỦA KHU VỰC BẮC HẢI1. Điều kiện tự nhiên1.1. Vị trí địa lý Khu vực Bắc nằm ở tả ngạn sông Đuống.Tọa độ địa lý vùng tưới như sau: Vĩ độ vùng tưới: 20o25. Phía Bắc giáp An Hòa. Phía Tây giáp Hoà Nguyên và được giới hạn đường quốc lộ 1. Phía Đông và phía Nam giáp sông Đuống.1.2. Địa hình khu vực:Căn cứ vào bản đồ địa hình khu vực đã cho: Cao độ lớn nhất là 8.0. Cao độ nhỏ nhất là 2.5. Cao độ trung bình là 5.25. Hướng dốc: tâybắc; đôngnam1.3. Tình hình khí hậua) Nhiệt độKhu vực Bắc Hải thuộc vùng khí hậu tương đối ấm áp, theo tài liệu quan trắc nhiều năm: Nhiệt độ trung bình nhiều năm: 24oC Nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất:29oCb) Bốc hơiTheo tài liệu quan trắc ở khu vực: Lượng bốc hơi trung bình nhiều năm là 950 mm. Nhưng sự diễn biến bốc hơi của các tháng trong năm không đều. Từ tháng 6 đến tháng 12 lượng bốc hơi lớn, lượng bốc hơi trung bình tháng trong thời gian này là 95 mm. Từ tháng 1 đến tháng 5 lượng bốc hơi có giảm hơn, lượng bốc hơi trung bình tháng trong thời gian này là 65 mm.c) MưaLượng mưa trong khu vực tương đối phong phú nhưng phân bố không đều thao các tháng trong năm.Lượng mưa trung bình nhiều năm là 1.600 mm. Lượng mưa tập trung từ tháng 6 đến tháng 10 chiếm khoảng 80% lượng mưa cả năm, từ tháng 12 đến tháng 4 mưa rất ít nên thường gây ra hạn hán nghiêm trọng.d) Gió, bãoKhu vực Bắc Hải nằm trong khu vực chịu ảnh hưởng của gió mùa. Từ tháng 5 đến tháng 10 gió Đông Nam thổi từ biển vào mang theo nhiều hơi nước và gây ra mưa lớn. Từ tháng 11 đến tháng 4 khu vực chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc khô lạnh ảnh hưởng xấu đến sự phát triển của cây trồng.Bão trong khu vực thường xuất hiện từ tháng 6 đến tháng 9 gây nhiều tác hại đến mùa màng.e) Ánh sángKhu vực Bắc Hải nằm vào vùng Chí tuyến Bắc cho nên độ dài ban ngày so với độ dài ban đêm chi ra làm hai mùa rõ rệt: Mùa hè độ dài ban ngày dài hơn độ dài ban đêm, số giờ chiếu sáng trung bình từ 5 đến 6 giờ. Mùa đông độ dài ban ngày ngắn hơn độ dài ban đêm, số giờ chiếu sáng trung bình ngày từ 4 đến 5 giờ. Tổng số giờ chiếu sáng trung bình nhiều năm của khu vực là 1.600 giờ.f) Độ ẩm tương đốiĐộ ẩm trung bình nhiều năm trong khu vực là 82%. Độ ẩm lớn nhất thường tập trung vào các tháng 8,9,10. Độ ẩm trung bình tháng có thể lên tới 87%. Độ ẩm thấp nhất vào các tháng 11,12,1, độ ẩm trung bình tháng có xuống tới 79%.1.4. Tình hình thuỷ văn sông ngòi Vùng Bắc Hải thuộc tả ngạn sông Đuống. Sông Đuống nối liền với c và sông H, hai sông này chịu ảnh hưởng của thuỷ triều biển Đông cho nên chế độ mực nước và lưu lượng của sông Đuống khá phức tạp.

ĐỀ TÀI: QUY HOẠCH THỦY LỢI KHU VỰC BẮC HẢI

MỞ ĐẦU

Khu vực Bắc Hải có tổng số dân khoảng 15.000 người và tổng điện tích khu vực quyhoạch thủy lợi (không kể điện tích bãi đê sông Đuống) là 13.643 ha.Trong đó điện tích cókhả năng canh tác là 8.780 ha.Bắc Hải là một vùng chuyên sản xuất nông nghiệp Trongnông nghiệp chủ yếu là trồng các loại cây lương thực như như lúa, ngô và chănnuôi.Trong khu vực từ trước cho đến nay chưa xây dựng hệ thống thủy lợi cho nên sảnxuất nông nghiệp còn phụ thuộc vào thiên nhiên, mùa màng bấp bênh, năng suất cây trồngthấp, đời sống của nhân dân gặp nhiều khó khăn

Dựa vào tình hình hiện trạng của khu vực ta phải tìm ra phương hướng phát triển sảnxuất nên tôi đã làm đồ án về đề tài quy hoạch thủy lợi khu Bắc Hải nhằm để vạch ra dự ánxây dựng hoàn chỉnh các hệ thống thủy lợi đảm bảo nhu cầu tưới, tiêu cho các loại câytrồng

PHẦN I: TÌNH HÌNH CHUNG CỦA KHU VỰC BẮC HẢI

1 Điều kiện tự nhiên

1.1 Vị trí địa lý

- Khu vực Bắc nằm ở tả ngạn sông Đuống

Tọa độ địa lý vùng tưới như sau:

- Vĩ độ vùng tưới: 20o25

- Phía Bắc giáp An Hòa

- Phía Tây giáp Hoà Nguyên và được giới hạn đường quốc lộ 1

- Phía Đông và phía Nam giáp sông Đuống

1 đến tháng 5 lượng bốc hơi có giảm hơn, lượng bốc hơi trung bình tháng trong thời giannày là 65 mm

tháng 11 đến tháng 4 khu vực chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc khô lạnh ảnh hưởngxấu đến sự phát triển của cây trồng.

Bão trong khu vực thường xuất hiện từ tháng 6 đến tháng 9 gây nhiều tác hại đếnmùa màng

1.4 Tình hình thuỷ văn sông ngòi

- Vùng Bắc Hải thuộc tả ngạn sông Đuống Sông Đuống nối liền với c và sông H,hai sông này chịu ảnh hưởng của thuỷ triều biển Đông cho nên chế độ mực nước và lưulượng của sông Đuống khá phức tạp

- Về chế độ mực nước trên đoạn sông Đuống trong khu vực như sau:

Về vụ chiêm: Mực nước bình quân ứng với các tần suất

- Vào những tháng mùa mưa: Tháng 7,8,9 mực sông lên cao có thể lên tới cao trình12,0 m Cho nên ven sông Đuống có hệ thống đê bảo vệ Vì vậy vấn đề tiêu trong khu vựcphải tiến hành tiêu bằng động lực

- Lưu lượng sông Đuống chênh lệch rất nhiều giữa mùa lũ và mùa kiệt Theo tài liệuquan trắc lưu lượng của sông Đuống như sau:

Q lũ max = 3960 m3/s; Q kiệt

- Về mùa mưa, sông Thiên Đức có tập trung nước tiêu trong khu vực chảy ra sôngĐuống trong những thời kỳ mực nước sông Đuống còn thấp nhưng khi mực nước sôngĐuống lên cao cống xã Trung Hà phải đóng lại gây tình hình ngập lụt nghiêm trọng chovùng Bắc Hải.

1.5 Tình hình thổ nhưỡng, địa chất thuỷ văn

a) Tình hình thổ nhưỡng

Đất đai vùng Bắc Hải tương đối phì nhiêu, đại bộ phận đất đai là đất thịt pha sét nhẹ,chiều dày tầng đất màu 35 cm, độ pH từ 5,5-7,0

b) Tình hình địa chất thuỷ văn

Chiều sâu mực nước ngầm bình quân trong các vụ như sau:

- Tổng dân số trong khu vực khoảng 15.000 người trong đó có khoảng 6.000 người

ở lưa tuổi lao động

- Tổng diện tích khu vực quy hoạch thuỷ lợi (không kể diện tích bãi đê sôngĐuống) là: 11565 ha

+ Trong đó diện tích có khả năng canh tác là: 11049 ha

+ Mật độ dân số: 130 người/km2

.

+ Bình quân diện tích canh tác: 0,74 ha/người

+ Bình quân diện tích canh tác: 1,84 ha/lao động

(Các tài liệu về diện tích sẽ được đo bằng máy đo diện tích trên bản đồ khu vực quyhoạch đã cho)

- Khu vực Bắc Hải gồm có 6 xã : Yên Xuân, Đinh Văn, Ninh Xá, Phù Đổng, Dương

Đà và Trung Hà Hiện nay các xã trong khu vực đã thành lập 6 hợp tác xã

2.2 Tình hình kinh tế

- Bắc Hải là một khu vực với nền sản xuất nông nghiệp Trong nông nghiệp chủ yếu

là trồng các loại cây lương thực là chủ yếu như lúa, ngô và chăn nuôi

- Trong khu vực từ trước cho đến nay chưa xây dựng hệ thống thuỷ lợi cho nên sảnxuất nông nghiệp cón phụ thuộc vào thiên nhiên, mùa màng bấp bênh, năng suất cây trồngthấp, đời sống của nhân dân gặp nhiều khó khăn

- Phương hướng phát triển sản xuất năm tới: Toàn bộ diện tích canh tác của khu vực

sẽ được gieo cấy hai vụ với năng suất cây trồng cao để không ngừng cải thiện đời sốngnhân dân, đưa chăn nuôi lên thành một ngành sản xuất chính cân đối với trồng trọt bảođảm hai đầu lợn/ha gieo trồng

- Để có thể bảo đảm được phương hướng sản xuất của khu vực như đã đề ra nêncông tác trọng tâm trước mắt của khu vực là phải tiến hành quy hoạch thuỷ lợi cho khuvực trên cơ sở quy hoạch đã vạch ra xây dựng hoàn chỉnh các hệ thống thuỷ nông đảmbảo nhu cầu tưới, tiêu cho các loại cây trồng.

- Nhiệm vụ quy hoạch thủy lợi :

+ Cung cấp đủ nước tưới cho vùng diện tích canh tác

+ Đưa canh tác từ 2 vụ lên 3 vụ

+ Tăng năng suất cây trồng

3 Những tài liệu cơ bản cho trước phục vụ cho tính toán từng phần cho đồ án

3.1 Tài liệu về khí hậu

3.1.1 Tài liệu về bốc hơi (bảng 1)

3.1.2 Tài liệu về mưa

a) Phân phối về mưa vụ thiết kế P = 75% (bảng 2)

b) Lượng mưa 7 ngày max với P = 10% (bảng 3)

3.1.3 Tài liệu nhiệt độ không khí tháng trung bình nhiều năm: Bảng 4

3.1.4 Tài liệu độ ẩm không khí tháng trung bình nhiều năm: Bảng 5

3.1.5 Tốc độ gió bình quân tháng, năm: Bảng 6

3.1.6 Số giờ nắng tổng cộng trung bình tháng nhiều năm: Bảng 7

3.2 Tài liệu về địa hình

Bản dồ về địa hình khu vực tỷ lệ 1/25.000

3.3 Tài liệu về thổ nhưỡng, địa chất thuỷ văn

3.3.1 Tài liệu về thổ nhưỡng

a) Thành phần cơ giới đất canh tác trong khu vực thuộc đất thịt pha sét

b) Chiều dày của lớp đất màu: 35 cm

c) Độ pH = 5,5  7,0

d) Các chỉ tiêu cơ lý của đất (bảng 9)

3.3.2 Tài liệu về địa chất thuỷ văn

a) Chiều sâu mực nước ngầm

Bảng 3: Lượng mưa 7 ngày max ứng với tần suất thiết kế P = 10% (mm).

Chỉ tiêu

Số hiệu tài liệu c

3.4 Tài liệu về thuỷ văn

3.4.1 Tài liệu về mực nước sông Đuống

- Về mùa kiệt: Mực nuớc sông thấp hơn cao trình mặt ruộng cho nên không thể lấynước tưới tự chảy được.

- Về mùa mưa: Khi có mưa trong đồn cần tiêu thì mực nước sông Đuống lại lên caohơn cao trình mặt ruộng cho nên không thể giải quyết tiêu tự chảy nước mặt được

3.4.2 Tài liệu về lưu lượng và chất lượng nước

- Lưu lượng sông Đuống phong phú về mùa kiệt có thể đáp ứng được nhu cầu dùngnước của khu vực

- Chất lượng nước của sông tốt, hàm lượng phù sa trung bình nhiều năm = 0,8kg/m3

- Độ thô thuỷ lực của bùn cát w = 1,4 mm/s

Bảng 10: Quan hệ mưa và hệ số dòng chảy.

Lượng mưa P

3.5 Tài liệu về nông nghiệp

3.5.1 Tỷ lệ diện tích của các loại cây trồng

Với giả thiết rằng tỷ lệ diện tích các loại cây trồng trên các cấp kênh là như nhau

Bảng 11: Thống kê tỷ lệ diện tích các loại cây trồng.

Loại cây trồng

Số hiệu tài liệu A

Ngô (vụ chiêm) 30

3.5.2 Các tài liệu về lúa chiêm

a) Hình thức canh tác: Làm ải, gieo cấy tuần tự; thời gian ngâm ruộng: tn = 3 ngày;thời gian gieo cấy: tg (bảng 12)

Bảng 12: Thời gian gieo cấy lúa chiêm.

Số hiệu tài

tg (ngày) 26b) Thời vụ và công thức tưới của lúa chiêm

Bảng 13: Thời vụ và công thức tưới lúa vụ chiêm.

Thời đoạn sinh trưởng Ngày Từ Ngày Đến Ngày Số

Công thức tưới (mm)

Hệ số Kc c

3.5.3 Các tài liệu về lúa vụ mùa

a) Hình thức canh tác: Làm dầm và gieo cấy đồng thời

b) Thời vụ: Công thức tưới (bảng 14)

Bảng 14: Thời vụ - Công thức tưới lúa vụ mùa.

Thời đoạn sinh trưởng ngày Từ ngày Đến Ngày Số

Công thức tưới (mm)

Hệ số Kc

3.5.4 Các tài liệu về ngô vụ chiêm

Bảng 15: Thời vụ và công thức tưới tăng sản cho ngô.

Thời đoạn sinh

trưởng ngày Từ Ngày Đến ngày Số

Độ sâu tầng đất nuôi cây (cm)

Nước ngầm cung cấp (mm)

Hệ số Kc

Công thức tưới c

3.5.5 Tài liệu về khả năng chịu ngập của lúa

- Ngập từ 250 - 300 mm không quá 1 ngày

- Từ 200 mm trở lên không quá 3 ngày

- Từ 150 mm trở lên không quá 5 ngày

PHẦN II TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ TƯỚI CHO TỪNG LOẠI CÂY TRỒNG

1 Tính toán độ tưới cho cây trồng

Chế độ tưới là yêu cầu cung cấp nước cho các loại cây trồng trong quá trình sinhtrưởng với một điều kiện tự nhiên nhất đinh (khí hậu, đất đai, địa chất thủy văn )

Chế độ tưới là chỉ tiêu kỹ thuật trong quy hoạch, tài liệu quan trọng để tính toánlưu lượng dung trọng thiết kế kênh, công trình trên kênh, đồng thời là tài liệu quan trọng

để lập KHDN trong quá trình quản lý, khai thác

Nội dung chế độ tưới:

- Mức tưới m: là lượng nước tưới mỗi lần cho một đơn vị diện tích cây trồng(m3/ha)

- Thời gian cần tưới t (ngày tưới chính )

- 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 mỗi lần (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

q = 86,4 t m (l/s-ha)

Trong đó:

m: mức tưới mỗi lần (m3/ha)

t: thời gian thực hiện tưới (ngày)

1.1 Phương pháp xác định tưới cho cây trồng

Chế độ tưới cho các loại cây trồng phụ thuộc vào nhiều yếu tố phức tạp như: cácyếu tố khí hậu, thổ nhưỡng, đất đai, loại cây trồng, thời gian sinh trưởng của cây trồng Các yếu tố này lại luôn thay đổi theo không gian và thời gian rất khó ổn định

Cơ sở khoa học truyền thống và đáng tin cậy để xác định chế độ tưới cho các loạicây trồng là cân bằng nước ruộng và quan hệ đất-nước-cây trồng-khí hậu

Phương trình cân bằng nước tại mặt ruộng:

(W y – W 0 ) + (V y – V 0 ) = (P + N + G +A) – (E + S + R)

(Lượng nước tăng, giảm) = (Lượng nước đến) – (Lượng nước đi)

Trong đó:

W0: lượng nước trong tầng đất canh tác đầu thời đoạn tính toán

Wy: lượng nước trong tầng đất canh tác ở cuối thời đoạn tính toán

V0: lượng nước hay lớp nước mặt ruộng ở đầu thời đoạn tính toán

Vy:lượng nước hay lớp nước mặt ruộng ở cuối thời đoạn tính toán

P: lượng mưa rơi trên mặt ruộng sử dụng được

N: lượng nước mặt ở ngoài chảy tới thửa ruộng

G: lượng nước trong tầng đất cung cấp cho cây trồng sử dụng

A: lượng nước do hơi nước trong tầng đất ngưng tụ (có thể bỏ qua).

E: lượng bốc hơi mặt ruộng (lượng nươc cần của cây trồng) chiếm tỷ trọng lớn nhất,

nó bao gồm lượng bốc hơi mặt lá, bốc hơi mặt thoáng hay bốc hơi khoảng trống

S: lượng nước mặt thoát ra khỏi mặt ruộng

R: lượng nước ngấm xuống tầng sâu của đất, xuống dòng thấm thoát đi

Gọi m là mức tưới mỗi lần ta có:

m = (E + V y + W y + S + R) – (P + N + G + A + W 0 + V 0 )

Từ phương trình cân bằng này ta thấy:

- Lượng nước thoát ra khỏi mặt ruộng tương đối nhỏ so với lượng bốc hơi mặtruộng, hơn nữa có thể hạn chế bằng cách đắp bờ nước hoặc quản lý chặt chẽ chế độ nướctrên mặt ruộng Tuy nhiên lượng nước nay cũng đáng kể trong tính toán cân bằng nước

- Lượng nước tiêu hao lớn chính là lượng bốc thoát hơi mặt ruộng E, bao gồm lượngbốc hơi nước qua thân, lá cây do bộ rễ cây hút lên và bốc hơi khoảng trống giữa câytrồng, do vậy người ta còn gọi nó là lượng nước cần cho cây trồng

Trong các phương trình cân bằng nước, để tính chế độ tưới cho lúa và cho câytrồng cạn, lượng bốc hơi bề mặt ruộng là thành phần có ảnh hưởng lớn đến mức tưới Do

đó, trước hết ta đi xác định thành phần này

1.2 xác định lượng bốc hơi mặt ruộng ET c

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

ET c = K c ET 0

Trong đó:

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

ET0: lượng bốc hơi tiềm năng hay bốc hơi chuẩn (mm)

Kc: hệ số cây trồng

Tính ET 0 theo phương pháp FAO Penman - Monteith sửa đổi như sau:

ET 0 =0.408 ∆¿¿¿ (mm/ngày)

Trong đó:

T: nhiệt độ bình quân ngày tính toán (0C);

∆: độ nghiêng của đường quan hệ của nhiệt độ với áp suất hơi bão hòa tại nhiệt độ T(kPa.0C-1), ∆ được xác định theo công thức:

∆=(T +237,3) 4098e a 2

ea: áp suất hơi nước bão hòa (kPa):

e a = 0.6108exp(T +237,3 17,27 T ¿

Rn: chênh lệch giữa bức xạ sóng ngắn và khúc xạ sóng dài (MJ/m2 - ngày):

J: số thứ tự theo ngày tính toán;

RnL: bức xạ tỏa ra bởi năng lượng hút được ban đầu:

N: số giờ nắng cực đại

N = 7,64Ws(h)G: thông lượng nhiệt của đất (MJ/m2 - ngày);

Nếu G tính theo ngày thì: G = 0,38(ti – ti-1)

ti, ti-1: nhiệt độ không khí ngày i và i-1, (C)

Nếu G tính theo nhiệt độ bình quân của tháng thì: G = 0,14(tm –tm-1)

tm, tm-1: nhiệt độ bình quân của tháng thứ m và m – 1 (C)

Bảng 16: Tính toán lượng bốc hơi ET 0 theo FAO Penman - Monteith

1.3 Chế độ tưới cho lúa chiêm

Lúa là loại cây trồng chịu ngập, do đó chế độ tưới cho lúa là chế độ tưới ngập Trongquá trình sinh trưởng của lúa trên mặt ruộng sẽ duy trì một lớp nước thích hợp theo côngthức tăng sản Việc tính toán chế độ tưới cho lúa là dựa trên phương trình cân bằng nướcmặt ruộng Gải phương trình cân bằng nước mặt ruộng, kết hợp với điều kiện rằng buộc ta

nắm sau, thời gian này lượng mưa ít còn vụ mùa được gieo trồng từ tháng 6 đến tháng 9

và vào thời kỳ này mưa nhiều nên hình thức gieo cấy của 2 vụ này có sự khác biệt Vụchiêm chế độ canh tác là làm ải, tức là sau khi gặt mùa xong thì cày ruộng, bừa ngâmruộng rồi gieo cấy Vụ mùa do đặc điểm mưa nhiều nên khó làm ải, hình thức gieo cấy làlàm dầm tức là sau khi gặt vụ trước xong người ta giữ trong ruộng một lớp nước nhất định

để cày bừa và gieo cấy

Do đặc điểm gieo cấy của 2 vụ là khác nhau nên phương pháp tính toán xác định chế

độ tưới cho hai vụ là khác nhau, ta phải đi tính cho từng vụ

1.3.1 Cơ sở tính toán

Xác định theo phương trình cân bằng nước mặt ruộng(tầng đất ẩm cho cây)

hci = h0i + mi + Psdi – (Ki + ei) - C (*)

hci: lớp nước mặt ruộng cuối thời đoạn tính toán (mm)

h0i: lớp nước mặt ruộng đầu thời đoạn tính toán (mm)

mi: lượng nước tưới trong thời đoạn tính toán (mm)

Psdi: lượng mưa thiết kế trong thời đoạn tính toán (mm)

Ki: lượng nước ngấm kế trong thời đoạn tính toán (mm/ngày)

ei: lượng bốc hơi mặt ruộng kế trong thời đoạn tính toán (mm/ngày)

C: lượng nước tháo đi trong thời đoạn tính toán

Khi hmặt ruộng >[ h] thì phải tháo đi, do đó C = hi - amaxi

Điều kiện rằng buộc của phương trình:

[h min ] i≤ h ci≤[h max ] i

Để giải đúng dần phương trình (*) ta dùng phương pháp lập bảng với các đại lượng

đã biết ta giả thiết một giá trị mức tưới m sau đó sử dụng phương trình cân bằng nước tínhđược lớp nước mặt ruộng cuối thời đoạn So sánh lớp nước này với công thức tưới (điềukiện rằng buộc của phương trình), nếu thỏa mãn điều kiện thì m giả thiết là phù hợp, nếukhông giả thiết lại cụ thể như sau:

- Nếu m giả thiết tính ra được hc < hmin thì giả thiết lại bằng cách tăng m lên và xácđịnh lại hc cho đến khi thỏa mãn:

Cứ làm như vậy cho đến hết thời sinh trưởng của lúa, ta sẽ tính được số lần tưới cholúa, mức tưới mỗi lần, tổng mức tưới của toàn vụ, tổng lượng nước hao do ngấm và bốchơi mặt ruộng, tổng lượng mưa và tổng lượng nước tháo đi trong toàn vụ

1.3.2 Chế độ canh tác

Phương pháp tính toán chế độ tưới với hình thức gieo cấy tuần tự Phương pháp gieocấy tuần tự có đặc điểm là: việc gieo cấy tuần tự được tiến hành trong thời gian tg bằngcách mỗi ngày gieo cấy một phần diện tích Chuẩn bị gieo cấy đến đâu cho nước vào đếnđấy, không cho nước tràn lan vào toàn bộ cánh đồng Như vậy, việc cung cấp nước khôngquá căng thẳng, tránh được tổn thất do ngấm và bốc hơi một cách vô ích ở các thửa ruộngchưa cấy

Đặc điểm của chế độ tưới cho lúa Chiêm theo hình thức gieo cấy tuần tự: thời gianlàm ải và thời gian tưới dưỡng trên cánh đồng là xen kẽ nhau Thửa cấy trước chín trước,thửa cấy sau chín sau nên thời vụ trên cánh đồng không đồng đều Trên cánh đồng cónhiều chế độ tưới khác nhau Chế độ tưới thiết kế phải là chế độ tưới tổng hợp từ các chế

độ tưới khác nhau đó

1.3.3 Xác định lượng nước hao trong gieo cấy tuần tự

a Lượng nước hao trên ruộng lúa gồm hai thành phần:

- Lượng nước hao do ngấm: Lượng nước ngấm trên ruộng lúa chủ yếu phụ thuộc

vào đất đai, thổ nhưỡng, mực nước ngầm Lượng nước này bao gồm ngấm bão hòa trongthời gian đầu đưa nước vào ruộng và ngấm ổn định trong suốt thời gian sinh trưởng củalúa

- Lượng nước hao do bốc hơi mặt ruộng: Lượng bốc hơi do mặt ruộng chủ yếu phụthuộc vào điều kiện khí hậu và cây trồng

Với đặc điểm của phương pháp gieo cấy tuần tự thì các thành phần trong lượng nướchao sẽ thay đổi theo một quá trình nào đó Các dạng đường quá trình này thay đổi tùythuộc vào thời gian gieo cấy tg, thời gian xảy ra quá trình hao nước trên khu ruộng đượccấy xong trong một ngày, cường độ hao nước eh, diện tích gieo cấy trong một ngày 0 Cócác dạng đường hao nước sau:

+ Khi tg > th ta có dạng đường quá trình hao nước loại I:

* Tính lượng tổn thất do ngấm bão hòa

Sự ngấm hút trên ruộng lúa thường xảy ra khi mới bắt đầu cho nước vào ruộng saukhi đã cày và phơi ruộng xong Đây là giai đoạn nước ngấm vào đất làm cho tầng đất trênnước ngầm đạt đến trạng thái bão hòa nước Quá trình này được đặc trưng bởi hai đạilượng

- Tốc độ ngấm hút Vt hay hệ số ngấm hút Kt.

- Thời gian ngấm hút hay thời gian làm bão hòa tầng đất mặt ruộng tb.

Thời gian ngấm bão hòa được xác định theo công thức sau:

Trong đó:

A: độ rỗng đất, được xác định bằng % thể tích đất

H: độ sâu tầng đất trên mực nước ngầm (mm)

: độ ẩm trong tầng đất trước khi đưa nước vào ruộng, tính bằng % độ rỗng A.α: chỉ số ngấm của đất

K0: hệ số ngấm hút bình quân trong đơn vị thời gian thứ nhất, K0 =

K1: cường độ ngấm hút ở cuối đơn vị thời gian thứ nhất (mm/ngày)

Với các tài liệu đã cho ta có dựa vào bảng 9 về các chỉ tiêu cơ lý của đất :

A=44,0 (%), α=0,5, βo = 57,0 (%), H=600 (mm),

K1 =28, Ko = 56(mm/ ngày)

Thay vào công thức ta tính được: t bh =0,44.600 (1−0.57)56 ¿¿ 1−0.51 =4,109( ngày)

Trong trường hợp này thời gian ngấm hút t bh=4 ngày < t g= 26 ngày nên dạng củađường quá trình ngấm hút là đường loại I:

Hình 1: Đường quá trình hao nước do ngấm bão hòa.

Cường độ ngấm hút bình quân trong thời gian hao nước tbh là:

e h

Lượng nước ngầm để làm bão hòa 1 đơn vị diện tích 1 ha trong thời gian tbh là:

W max = 10.e h.tb tg =10 28,38 264 =43,66 (m 3 / ha-ngày)= 4,366( mm/ngày)

b Lượng nước hao do bốc hơi ngấm ổn định

Giai đoạn ngấm ổn định trên ruộng lúa xảy ra sau quá trình ngấm bão hòa Lúc nàylượng nước mặt ruộng ngấm xuống đất chủ yếu do tác dụng của trọng lực

Thời gian ngấm ổn định được xác định theo công thức:

t nôđ = t n +∑t st –t bh

Trong đó:

tn: thời gian ngâm ruộng , tn= 3 ngày

∑tst: tổng thời gian sinh trưởng của lúa( ngày)

∑t st = 27+37+4+12+25+10=115( ngày)

t bh: thời gian bão hòa tầng đất mặt ruộng ,t bh =4 ngày

Thay vào công thức trên ta có tnôđ = 3 +115 - 4= 114 ngày

Do tnôđ =114 ngày > tg = 26 ngày nên đường quá trình hao nước của giai đoạn ngấm

Hình 2: Đường quá trình hao nước do ngấm ổn định.

Với dạng đường quá trình hao nước trên thì:

W max =e h= 10K eH+a

H (m 3 / ha_ ngày)

Trong đó:

ke: hệ số ngấm ổn định của đất trồng lúa (mm/ngày)

Dựa vào bảng 9 ta có Ke = 1,2 (mm/ ngày).

H: chiều dày tầng đất canh tác (mm) ; H= 350 mm

W max = e h= 10.1,2 600+65600 =13,3 (m 3 / ha_ ngày) = 1,33 (mm/ngày)

* Tính lượng nước hao do bốc hơi

Do thời kỳ sinh trưởng của lúa được chia thành nhiều thời đoạn và mỗi thời đoạn cócường độ bốc hơi mặt ruộng là khác nhau do ảnh hưởng của các điều kiện ngoại cảnh, độche phủ mặt ruộng…

Vì vậy, ta phải tính quá trình hao nước cho từng thời đoạn, tùy thuộc vào thời giancủa mỗi thời đoạn hao nước mà ta có các dạng đường quá trình hao nước tương ứng.Bốc hơi mặt ruộng được đặc trưng bởi các đại lượng sau:

- Thời gian xảy ra quá trình hao nước trên diện tích gieo cấy t h=3 ngày

- Thời gian hao nước trờn toàn bộ khu tưới T h=t h +t g= 3+26 = 29 ngày

Trong đó:

Kc: hệ số cây trồng

E0: lượng bốc hơi thiết kế (mm)

Khi: t h<t g ta có dạng đường quá trình hao nước loại 1:

Wmax = 10 .t t h g (m 3 /ha_ ngày)

Khi:t h>t g ta có dạng đường quá trình hao nước loại 2:

Wmax = 10 (m 3 /ha_ ngày)

Khi:t h=t g ta có dạng đường quá trình hao nước loại 3:

Wmax =10.(m 3 /ha_ ngày)

* Tính lượng nước hao do bốc hơi mặt nước tự do trong các thời kỳ

- Thời kỳ ngâm ruộng: Từ ngày 2/1 đến 4/1, th = 3 ngày

th = 3 ngày < tg = 26 ngày Đường hao nước loại 1:

T h =t h +t g= 3+26 = 29 ngày ( tức ngày 30/1)

Quá trình bốc hơi trong thời gian ngâm ruộng bắt đầu từ ngày cho nước vào ruộng

từ (2/1) và kết thúc vào sau 29 ngày ( tức ngày 30/1)

+ Trị số cường độ bốc hơi bình quân trong thời gian này được tính theo CT:

Hình3: Đường quá trình bốc hơi mặt ruộng thời kỳ ngâm ruộng.

- Thời kỳ cấy- bén rễ: Từ ngày 5/1 và kết thúc ngày 31/1, th2=27 ngày

tg = 26 ngày < th2 = 27 ngày Đường hao nước loại 2:

Vì tg = 26 ngày < th2 = 27 ngày, nên ta có:

W max2 = 10 = 10.3,12 = 31,2 (m 3 /ha-ngày) = 3,12 (mm/ngày)

Hình 4: Đường quá trình bốc hơi mặt ruộng thời kỳ cấy-đẻ nhánh.

- Thời kì lúa đẻ: Từ ngày 1/2 đến 9/3, th3 = 37 ngày

tg = 26 ngày < th3 = 37 ngày Đường hao nước loại 2:

tg = 26 ngày < th3 = 63 ngày, nên ta có:

W max = 10e h = 10.3,188 = 31,88(m 3 /ha-ngày) = 3,188(mm/ngày)

Hình 5: Đường quá trình bốc hơi mặt ruộng thời kỳ lúa đẻ.

- Thời kỳ cuối đẻ: Từ ngày 10/3 đến 13/3, th4 = 4 ngày

tg = 26 ngày > th4 = 4 ngày Đường hao nước loại 1:

Vì tg = 26 ngày > th4 = 4 ngày, nên ta có:

W max4 =10 e h t h4 t g = 10.4,087.264 = 6,287(m 3 /ha –ngày)=0,6287(mm/ngày)

Hình 6: Đường quá trình bốc hơi mặt ruộng thời kỳ cuối đẻ.

- Thời kỳ đứng cái – làm đòng: Từ 14/3 đến 25/3, th5 = 12 ngày

tg = 26 ngày > th5 = 12 ngày Đường hao nước loại 1:

Vì tg = 26 ngày > th5 = 12 ngày, nên ta có:

W max5 = 10e h t h5 t g = 10.4,882.1226 = 22,53 (m 3 /ha-ngày) = 2,253(mm/ngày)

W(m3/ha/ ngày)

tg=26

th5=12 th5=12

Wmax=22.53

Hình 7: Đường quá trình bốc hơi mặt ruộng thời kỳ đứng cái – làm đòng.

Thời gian Trổ cờ - phơi màu: Từ ngày 26/3 đến 19/4, th6 = 25 ngày

tg = 26 ngày > th6 = 25 ngày Đường hao nước là loại 1:

Hình 8: Đường quá trình bốc hơi mặt ruộng thời kỳ trổ cờ phơi màu.

Thời kỳ ngậm sữa – chắc xanh: từ ngày 20/4 đến 29/4, th7 = 10 ngày

tg = 26 ngày > th7 = 10 ngày Đường quá trình hao nước loại 1:

T h7 = t g + t h7 = 26+10 = 36 ngày

Qúa trình bốc hơi nước bắt đầu từ 20/4 kết thúc sau 36 ngày, tức ngày 25/5:

Bảng 18 Kết quả tính toán lượng nước hao vụ Chiêm.

STT Ngày

Lượng nước hao do ngấm bão hòa

Lượn g nước hao do ngấm ổn định

Lượng nước hao do bốc hơi mặt ruộng

Tổng lượng nước hao

Ngâm ruộng

Cấy – bén rễ

Lúa

Đứn

g cái – làm đòng

Trỗ

cờ phơi màu

-Ngậ m sữa- chắc xanh

STT Ngày

Lượng nước hao do ngấm bão hòa

Lượn g nước hao do ngấm ổn

Lượng nước hao do bốc hơi mặt ruộng

Tổng lượng nước hao

Ngâm ruộng

Cấy – bén rễ

Lúa

Đứn

g cái – làm đòng

Trỗ

cờ phơi màu

-Ngậ m sữa- chắc xanh

STT Ngày

Lượng nước hao do ngấm bão hòa

Lượn g nước hao do ngấm ổn

Lượng nước hao do bốc hơi mặt ruộng

Tổng lượng nước hao

Ngâm ruộng

Cấy – bén rễ

Lúa

Đứn

g cái – làm đòng

Trỗ

cờ phơi màu

-Ngậ m sữa- chắc xanh

STT Ngày

Lượng nước hao do ngấm bão hòa

Lượn g nước hao do ngấm ổn

Lượng nước hao do bốc hơi mặt ruộng

Tổng lượng nước hao

Ngâm ruộng

Cấy – bén rễ

Lúa

Đứn

g cái – làm đòng

Trỗ

cờ phơi màu

-Ngậ m sữa- chắc xanh

STT Ngày

Lượng nước hao do ngấm bão hòa

Lượn g nước hao do ngấm ổn

Lượng nước hao do bốc hơi mặt ruộng

Tổng lượng nước hao

Ngâm ruộng

Cấy – bén rễ

Lúa

Đứn

g cái – làm đòng

Trỗ

cờ phơi màu

-Ngậ m sữa- chắc xanh

STT Ngày

Lượng nước hao do ngấm bão hòa

Lượn g nước hao do ngấm ổn

Lượng nước hao do bốc hơi mặt ruộng

Tổng lượng nước hao

Ngâm ruộng

Cấy – bén rễ

Lúa

Đứn

g cái – làm đòng

Trỗ

cờ phơi màu

-Ngậ m sữa- chắc xanh

P sdi = P i αi

Trong đó:

Pi: lượng mưa thiết kế với tần suất 75% , lấy ở Bảng 2

αi: được xác định theo 3 giai đoạn, phụ thuộc vào diện tích hao nước Cụ thể nhưsau:

- Thời kỳ đầu vụ: Từ ngày đưa nước vào ruộng cho đến ngày tg , thời kì này diệntích hao nước tăng lên, do đó: α i=t1

tg

Với t1 là thời gian tính từ lúc bắt đầu cho nước vào ruộng đến ngày có mưa

tg là thời gian gieo cấy

- Thời kỳ giữa vụ: Tính từ ngày tg +1= 26 + 1 = 27 đến ngày tn + ∑tst = 3+115=118thời kì này diện tích hao nước ổn định có αi = 1

- Thời kỳ cuối vụ: Được tính từ ngày tn + ∑tst + 1=3+115+1=119 đến kết thúc toàn

bộ quá trình sinh trưởng của lúa tn + ∑tst + tg=3+115+26=144

α i=1−t3

tg

t3 là thời gian từ ngày thứ th = tn + ∑tst đến ngày có mưa Pi

Vậy với các thời gian gieo cấy, thời gian sinh trưởng và các công thức tính α theocác giai đoạn, lượng mưa thiết kế ứng với tần suất 75% ta tính được lượng mưa rơi trêncác diện tích xảy ra hao nước

Bảng 19: Lượng mưa sử dụng vụ chiêm

Ngày

e) Độ sâu lớp nước ban đầu

Độ sâu lớp nước ban đầu được xác định theo hệ thức:

hoi = aot + αt’ aot’

Trong đó:

aot – lớp nước mặt ruộng đã có đầu thời đoạn tính toán trên các diện tích đã gieo cấy, tínhbình quân cho 1 ha đại diện (mm) Lấy bằng 0mm

aot’ – lớp nước sẵn có trên diện tích sẽ gieo cấy trong thời đoạn ∆t (mm);

αt’ – tỷ lệ diện tích gieo cấy trong thời đoạn ∆t so với tổng diện tích

f)Công thức tưới tăng sản

Công thức tưới tăng sản trong chế độ tưới lúa làm ải được xác định theo công thức:(hmin ÷ hmax) = αi.( [hmin] ÷ [hmax])

Với : [hmin] ÷ [hmax] = 50 ÷ 80 mm

Và α cũng được xác định theo 3 giai đoạn của vụ như đối với xác định lượng mưa

Kết quả tính toán được thể hiện qua các bảng tính chế độ tưới cho lúa Chiêm

g) Xác định chế độ tưới

Vì đặc điểm của phương pháp gieo cấy tuần tự là trên cánh đồng có nhiều chế độ tướikhác nhau, chế độ tưới ải và tưới dưỡng xen kẽ nhau Song cơ sở của việc xác định mứctưới của các thời kỳ đó vẫn dựa trên phương trình cân bằng nước mặt ruộng

Phương trình cân bằng nước mặt ruộng đối với vụ lúa chiêm:

h ci = h oi +m i +P 0i −K i −ET ci −C i

Trong đó:

h ci– lớp nước mặt ruộng cuối thời đoạn tính toán (mm);

h oi – lớp nước mặt ruộng đầu thời đoạn tính toán (mm);

m i : tổng lượng nước tưới trong thời đoạn tính toán (mm);

P oi: tổng lượng nước mưa sử dụng được trong thời đoạn tính toán (mm);

K i –tổng lượng nước ngấm xuống đất trong thời đoạn tính toán (mm/ngày);

ET ci–tổng lượng bốc hơi mặt ruộng trong thời đoạn tính toán (mm/ngày);

C i – tổng lượng nước tháo đi trong thời đoạn tính toán Khi lớp nước mặt ruộng lớn hơn

độ sâu lớp nước cho phép phải tháo đi, do đó Ci = hci – [hmax]i

Điều kiện ràng buộc của phương trình:

được lớp nước mặt ruộng cuối thời đoạn So sánh lớp nước này với công thức tưới (điều

kiện ràng buộc của phương trình), nếu thỏa mãn điều kiện thì m giả thiết là phù hợp,nếu

không phải giả thiết lại, cụ thể như sau:

- Nếu với m giả thiết tính ra được hc< hmin thì giả thiết lại bằng cách tăng m lên và

xác định lại hc cho đến khi thỏa mãn:

([hmin] ≤ hc ≤ [hmax])

- Nếu với m giả thiết tính ra được hc> amax thì giả thiết lại bằng cách giảm m xuống

và xác định lại hc cho đến khi thỏa mãn:

([hmin] ≤ hc ≤ [hmax])

Trong trường hợp nếu mưa quá lớn, không phải tưới (m=0) thì phải tháo bớt lượng nước

mưa đi, chỉ để lại trên ruộng một lớp nước đúng bằng amax, lượng nước tháo đi bằng lượng

nước tính được khi chưa tháo trừ đi lượng nước lớn nhất cho phép theo công thức tưới

tăng sản [hmax]

Cứ làm như vậy cho đến hết thời gian sinh trưởng của lúa, ta sẽ tính được số lần tưới cho

lúa, mức tưới mỗi lần, tổng mức tưới của toàn vụ, tổng lượng nước hao do ngấm và bốc

hơi mặt ruộng, tổng lượng mưa và tổng lượng nước tháo đi trong suốt cả vụ

Bảng 20: Chế độ cho lúa vụ Chiêm

Giai đoạn sinh trưởng

Công thức tưới

Lượng nước hao (mm)

Lượng mưa (mm)

Mức tưới (mm)

Sự thay đổi lớp nước mặt ruộng (mm)

Lớp nước tháo đi (mm)

Tổng lượng nước hao trong toàn vụ : ∑(ET c+k c) =754,53 (mm)

Tổng lượng mưa rơi xuống trong toàn vụ : ∑P= 70,46 (mm)

Tổng mức tưới cần phải cung cấp trong toàn vụ : ∑m =704 (mm)

Tổng lượng nước phải tháo đi toàn vụ ∑C= 19,93 (mm)

Lớp nước mặt ruộng đầu vụ h đ=0 (mm)

Lớp nước mặt ruộng cuối vụ là h c= 0 (mm)

Ta dùng phương trình cân bằng nước cho toàn vụ để kiểm tra kết quả tính toan:

h c= 0 + 704 + 70,46 - 754,53–19,93= 0 mm

Kết quả tính hc ở trong bảng tính là hc = 0 mm, như vậy ta thấy kết quả tính toán là chính

xác

Trong vụ chiêm tổng mức tưới cần cung cấp cho lúa là 704 mm = 7040 m3/ha và số lần

tưới, ngày tưới cũng như mức tưới mỗi lần được ghi trong bảng sau

Bảng 21 Thống kê kết quả tính toán chế độ tưới cho lúa vụ Chiêm