ĐỒ ÁN QUY HOẠCH THỦY LỢI

QUY HOẠCH THỦY LỢI KHU BÌNH MINH

CHƯƠNG 1: TÌNH HÌNH CHUNG KHU VỰC

A – TÌNH HÌNH CHUNG

I – Tình hình tự nhiên

1. Vị trí địa lý

. - Nhiệt độ trung bình nhiều năm:23,7 0C

- Nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất:16,3 0C

B – TÀI LIỆU TÍNH TOÁN

I – Tài liệu về khí hậu

1. Tài liệu bốc hơi: bảng 1B

2. Tài liệu mưa:

Phân phối mưa vụ thiết kế: P= 85% như bảng 2B

3. Tài liệu nhiệt độ không khí tháng trung bình nhiều năm:Bảng 3B

4. Tài liệu độ ẩm không khí tháng trung bình nhiều năm:Bảng 4B

5.Tốc độ gió bình quân tháng, năm:Bảng 5C

6. Số giờ nắng tổng cộng trung bình tháng nhiều năm:Bảng 6C

- Tài liệu về địa hình

Bản đồ địa hình tỷ lệ 1/25.000 khu vực Bình Minh.

III - Tài liệu về thổ nhưỡng, địa chất thủy văn

1. Tài liệu thổ nhưỡng

- Thành phần cơ giới đất canh tác trong khu vực thuộc loại đất thịt pha sét

- Chiều dày của lớp đất màu: 30 cm

- Các chỉ tiêu cơ lý của đất: Bảng 8C

2. Tài liệu địa chất thủy văn

- Chiều sâu mực nước ngầm:

+ Vụ đông xuân : H =80 cm

+ Vụ mùa: H = 60 cm

Bảng 1B: Phân phối bốc hơi vụ thiết kế (mm)

Tháng

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

B

13.6

17.4

20.6

24.0

27.6

28.8

29.2

28.5

27.5

25

21.6

18

Tháng

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

B

80

82

84

80

81

84

82

80

79

78

Bảng 5.C : Tốc độ gió trung bình tháng (m/s)

Tháng

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

C

Bảng 6.C: Số giờ chiếu sáng bình quân tháng

Tháng

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

C

Bảng 7.C: Vĩ độ vùng tưới

Số hiệu tài liệu

C

Vĩ độ

20o20’

Bảng 8.C: Chỉ tiêu cơ lý của đất

Chỉ tiêu

Chỉ số ngấm

Độ rỗng A (% V đất)

Hệ số ngấm ban đầu K1 (mm/ngày)

Hệ số ngấm ổn định Ke (mm/ngày)

Độ ẩm sẵn có trong đất (% A)

Độ ẩm lớn nhất max (% A)

97

Bảng 10D.: Tỷ lệ diện tích gieo trồng (%)

Loại cây trồng

Lúa mùa

Lúa chiêm

Ngô ( vụ chiêm)

Bảng 11.D: Thời gian gieo cấy

Số hiệu tài liệu

d

tg (ngày)

18

Bảng 12.D : Giai đoạn sinh trưởng lúa đông xuân

Thời gian sinh trưởng

Hệ số Kc

Số ngày

Ngâm ruộng

Cấy – bén rễ

Lúa đẻ

Cuối đẻ

Đứng cái – làm đòng

Làm đòng – ngậm sữa

Ngâm sữa - chắc xanh

Ngày bắt đầu đưa nước vào ruộng: 14/01

Thời đoạn sinh trưởng

Công thức tưới (mm)

D

Ngâm ruộng

10 - 40

Cấy – bén rễ

10 - 40

Lúa đẻ

10 - 40

Cuối đẻ

0 - 50

30 - 60

Bảng 14.E : Giai đoạn sinh trưởng lúa mùa

Thời gian sinh trưởng

Hệ số Kc

Số ngày

Cấy – bén rễ

1.02

Lúa đẻ

1.15

Cuối đẻ

1.2

1.38

1.3

1.25

Ngày bắt đầu cấy: 20/06

Bảng 15.E : Công thức tưới lúa mùa

Công thức tưới (mm)

E

Cấy – bén rễ

20-40

Lúa đẻ

20-40

Cuối đẻ

0-0

40-70

Bảng 16.E : Giai đoạn sinh trưởng ngô chiêm

Hệ số Kc

Số ngày

Gieo- mọc mầm

0.32

Mọc mầm – ba lá

0.42

Ba lá - trổ cờ

1.12

Trổ cờ - phơi màu

1.14

Phơi màu - chín sữa

1.40

Chín sữa – thu hoạch

1.00

Nước ngầm cung cấp (cm)

Độ sâu tầng đất nuôi cây (cm)

Gieo- mọc mầm

0

4.5

Ba lá- trổ cờ

18

4.5

Phơi màu- chín sữa

6.7

Bảng 18.F : Công thức tưới ngô chiêm

Công thức tưới ( %A)

F

Gieo- mọc mầm

60- 70

66- 84

Ba lá- trổ cờ

62 -73

70-81

Phơi màu- chín sữa

70-85

75-90

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ TƯỚI CHO CÂY TRỒNG

Phương trình cân bằng nước tại ruộng:

(Wi - W0) + (Vi - V0) = (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

Wi: 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

Vi: 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 nước 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 ngầm thoát đi

Gọi m là mức nước tưới mỗi lần ta có:

m = (E + Vi + Wi+ S + R) - (P + N + G + A + W0 + V0)

I - Xác định lượng bốc hơi nước mặt ruộng

Lượng bốc thoát hơi nước mặt ruộng thực tế đối với cây trồng được xác định theo công thức tổng quát:

ETc = KcET0

Trong đó:

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

ET0: Lượng bốc thoát hơi nước tiềm năng (của cây trồng tham khảo), tính theo các công thức kinh nghiệm (mm)

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

* Tính lượng bốc hơi mặt ruộng ET0 theo cônh thức Penman

ET0 = C.[W.Rn + (1-W).f(v).(ea – ed)] (mm/ngày)

Trong đó:

+ W: yếu tố hiệu chỉnh hiệu quả của bức xạ đối với bốc hơi do nhiệt độ và độ cao khu tưới, W có thể tra bảng 3.4 (SGT-60).

+ Rn : chênh lệch giữa bức xạ tăng và bức xạ giảm của sóng ngắn và sóng dài (mm/ngày):

Rn = Rns - RnL với Rns = (1 - ).Rs

Rns: bức xạ của mặt trời được giữ lại sau khi đã phản xạ đối với mặt đất trồng trọt (mm/ngày).

 : hệ số phản xạ bề mặt diện tích trồng trọt.Theo FAO thì  = 0,25.

Rs : bức xạ mặt trời (mm/ngày):

Rs = (0,25 + 0,5.n/N).Ra

Ra: bức xạ ở lớp biên của lớp khí quyển (mm/ngày), Ra=f(vĩ độ, tháng) và Ratra bảng 3.8 (SGT- 63).

RnL: bức xạ toả ra bởi năng lượng hút được ban đầu(mm/ngày):

Rn = f(t).f(ed).f(n/N)

f(t): hàm hiệu chỉnh về nhiệt độ

với L = 59,7 – 0,055t

t:nhiệt độ bình quân ngày;

f(ed) : hàm hiệu về áp suất khí quyển:

f(ed) = 0,34 – 0,044

+ ed: suất hơi nước thực tế ở nhiệt độ không khí trung bình(mbar) :

ed =

f(n/N) = 0,1 + 0,9.(n/N)

+ ea: áp suất hơi nước bão hoà, có quan hệ với nhiệt độ không khí, tra bảng 3.7 (SGT-62).

Hr: độ ẩm tương đối trung bình của không khí (%).

C: hệ số hiệu chỉnh về sự bù trừ của tốc độ gió ban ngày và ban đêm tra bảng 3.6 (SGT-61).

+ f(v): hàm hiệu chỉnh về tốc độ gió:

f(v) = 0,35.(1 + 0,54.v2)

v2: tốc độ gió ở độ cao 2m, khi 2m phải hiệu chỉnh: v2= k.vh

vh tốc độ gió ở độ cao h mét ( m/s);

k hệ số hiệu chỉnh <1, tra bảng 3.1 (SGT- 56).

13.6

17.4

20.6

24.0

27.6

28.8

29.2

28.5

27.5

25

21.6

18

80

82

84

80

81

84

82

80

79

78

Công thức tưới tăng sản trong chế độ tưới lúa làm ải được xác định theo công thức sau:

(hmin ÷ hmax) = αi.( [hmin] ÷ [hmax])

Và α cũng được xác định theo 3 giai đoạn của vụ như sau :

- Thời kỳ đầu vụ : αi =

- Thời kỳ giữa vụ : αi = 1.

- Thời kỳ cuối vụ : αi = 1-

Vậy, với các thời gian gieo cấy, thời gian sinh trưởng và các công thức tính a theo các giai đoạn, lượng mưa thiết kế ứng với tần suất 75% ta tính được lượng mưa rơi trên các diện tích xảy ra hao nước như ở bảng 2.4

- Chế độ canh tác của lúa mùa là chế độ làm dầm (không có thời đoạn hao nước do ngấm bão hòa mà chỉ có quá trình hao nước do ngấm ổn định và hao nước do bốc hơi mặt ruộng), hình thức gieo cấy đồng thời.

- Phương trình cơ bản để xác định chế độ tưới cho lúa mùa giống như phương trình cân bằng nước xác định cho lúa Chiêm.

hci = hoi + ∑mi + ∑Poi - ∑Ki - ∑ETci - ∑Ci

Cũng với nguyên lý tính toán đối với lúa Chiêm, ta giải phương trình cân bằng nước này sẽ xác định được chế độ tưới cho lúa Mùa.

độ tưới cho lúa Mùa

- Tính toán chế độ tưới cho ngô

Cây trồng cạn là cây trồng phát triển trên môi trường đất ẩm. Độ ẩm trong tầng đất canh tác sẽ được duy trì theo công thức tưới tăng sản.

Cơ sở để tính toán chế độ tưới cho cây trồng cạn dựa trên phương trình cân bằng nước ruộng, cụ thể hóa trong tầng đất ẩm nuôi cây (tầng canh tác).

Phương trình có dạng:

∑mi = (Whi + Wci) – (Woi + ∑P0i + ∆Wi)

Trong đó:

∑mi – tổng lượng nước cần tưới trong thời đoạn tính toán (m3/ha);

Whi– lượng nước hao trong thời đoạn tính toán (m3/ha);

Whi = 10ETc.ti

ETc– cường độ bốc hơi mặt ruộng (mm/ngày);

ti– thời gian hao nước (ngày);

Wci – lượng nước cần trữ trong tầng đất canh tác ở cuối thời đoạn tính toán (m3/ha), Wci tính toán như sau:

Wci = 10.βci.A.Hi (m3/ha)

A – độ rỗng của đất theo % thể tích đất;

βci – độ ẩm của đất ở cuối thời đoạn, tính theo % dung trọng khô của đất.

Lượng nước chứa trong tầng đất cuối thời đoạn Wci phải được khống chế theo điều kiện:

Wβ min i ≤ Wci ≤ Wβ max i

Với: Wβmaxi = 10.βmaxi.A.Hi (m3/ha)

Wβmini = 10.βmini.A.Hi (m3/ha)

Woi – lượng nước sẵn có trong đất đầu thời đoạn tính toán, xác định theo:

Woi=10βoiγkHoi (m3/ha)

Hoặc: Woi=10βoiAHoi (m3/ha)

∑Poi – lượng nước mà cây trồng sử dụng được trong thời đoạn tính toán:

∑Poi = 10.∑αi.Ci.Pi

Pi – lượng mưa rơi thực tế theo tần suất thiết kế (mm);

Ci – hệ số biểu thị phần nước mưa có thể ngấm xuống đất, xác định theo thực nghiệm : Ci = 1 – σi ;

σi – hệ số dòng chảy, xác định theo thực nghiệm;

αi– hệ số sử dụng nước mưa;

∆Wi – lượng nước mà cây trồng sử dụng thêm được trong thời đoạn tính toán:

∆Wi = WHi + Wmi

ΔWHi : Lượng nước mà cây trồng sử dụng được do sự gia tăng chiều sâu tầng đất canh tác vì rễ cây ngày càng phát triển.

ΔWHi = 10.A.βoi.(Hi - Hi-1) (m3/ha)

Wmi: lượng nước ngầm dưới đất mà cây trồng có thể sử dụng được do tác dụng mao quản leo làm cho cây trồng hút được lượng nước này. Lượng nước này phụ thuộc vào chiểu sâu mực nước ngầm và loại đất vùng trồng trọt.

Theo phương pháp bảng cũng tính toán đối với lúa, ta cũng chia thời gian sinh trưởng của ngô thành nhiều thời đoạn nhỏ, trong mỗi thời đoạn nhỏ sẽ giả thiết mức tưới, dựa vào phương trình cân bằng nước ta tính Wc, kiểm tra Wc theo điều kiện ràng buộc, nếu thỏa mãn thì tính tiếp cho giai đoạn tiếp theo cho tới khi kết thúc thời gian sinh trưởng. Khi lượng nước trong đất vượt quá giới hạn trên ta sẽ tháo đi và chỉ giữ ở mức Wβmaxi. Như vậy ta sẽ xác định được lượng nước tháo nếu có.

Theo cách tính như thế ta có bảng chế độ tưới cho cây ngô như sau:

Từ kết quả tính ở bảng 2.6 ta có:

Tổng lượng nước hao trong toàn vụ: ∑(ETC+Ke) = 768.54 mm

Tổng lượng mưa rơi xuống trong toàn vụ: ∑P = 586.6 mm.

Tổng mức tưới cần phải cung cấp trong toàn vụ: ∑m = 490 mm.

Tổng lượng nước phải tháo đi trong toàn vụ: ∑C = 285.29 mm.

Lớp nước mặt ruộng đầu vụ: hđ = 40 mm.

Lớp nước mặt ruộng cuối vụ : hc = 62.77 mm.

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

hc = 40 + 490 + 586.6 – 768.54 – 285.29 = 62.77 mm

Ngoài việc tính toán chế độ tưới cho mỗi loại cây trồng, trong khi thiết kế, xây dựng hệ thống thuỷ nông mới hoặc trong công tác quản lý, khai thác một hệ thống thuỷ nông đã có cần phải xây dựng một chế độ tưới cho cả khu tưới bao gồm: Ngày tưới, thời gian tưới và lưu lượng yêu cầu mỗi lần tưới...

Chế độ nước đó phải thỏa mãn các điều kiện sau:

- Đảm bảo cung cấp đủ và kịp thời nước vào ruộng theo đúng yêu cầu của chế độ tưới cho các loại cây trồng, thoả mãn các nhu cầu dùng nước khác trong khu tưới.

- Phù hợp với điều kiện kinh tế khi thiết kế một hệ thống mới và tạo điều kiện tốt cho việc quản lý khai thác.

- Phù hợp với kế hoạch sản xuất nông nghiệp và tổ chức lao động trong khu tưới.

Để biểu thị chế độ tưới nước của toàn hệ thống ta dùng hai đại lượng là: Hệ số tưới và giản đồ hệ số tưới.

1. Hệ số tưới

Hệ số tưới là lưu lượng cần cung cấp cho một đơn vị diện tích yêu cầu tưới, hệ số tưới ký hiệu q (l/s-ha).

Hệ số tưới của một lần tưới cho cây trồng nào đó trong khu tưới bao gồm nhiều loại cây trồng được xác định theo:

- Trường hợp tưới tự chảy:

(l/s-ha)

qij: Hệ số tưới của cây trồng i ở lần tưới thứ j (l/s-ha)

mij: Mức tưới của cây trồng thứ i ở lần tưới thứ j (m3/ha)

Tij: Thời gian tưới của cây trồng thứ i ở lần tưới thứ j (ngày)

ai: Tỷ lệ diện tích của cây trồng thứ i so với diện tích của toàn khu tưới,

wi: Diện tích cần tưới của cây trồng thứ i (ha)

W: Tổng diện tích tưới của toàn hệ thống, bao gồm nhiều loại cây trồng (ha)

- Trường hợp tưới bằng động lực:

(l/s-ha)

n: Số giờ tưới trong mỗi ngày (giờ)

Dựa vào công thức trên ta sẽ tìm được hệ số tưới của các lần tưới cho các loại cây trồng khác nhau trong khu tưới. Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng 2.8

2.Giản đồ hệ số tưới

Để xác định sự thay đổi chế độ nước của khu tưới phải tổng hợp được hệ số tưới của các lần tưới cho các loại cây trồng theo thời gian. Người ta biểu thị quá trình hệ số tưới bằng một đồ thị và gọi là giản đồ hệ số tưới.

Từ kết quả tính toán quá trình hệ số tưới theo thời gian (q ~ t) đã được tính toán ở Bảng 2.8, ta đi xây dựng giản đồ hệ số tưới như hình 1 và được gọi là giản đồ hệ số tưới sơ bộ.

- Nhìn vào giản đồ hệ số tưới ta thấy:

Hệ số tưới nhỏ nhất qmin=0.17 l/s-ha, hệ số tưới lớn nhất qmax=1.16 l/s-ha và chênh lệch giữa qmin và qmax không thõa mãn điều kiện đồng đều (qmin 0,4.qmax).

Do trong hệ thống có nhiều loại cây trồng khác nhau, thời gian sinh trưởng khác nhau và chế độ tưới của mỗi loại cây trồng khác nhau, khi tổ hợp 1 cách ngẫu nhiên giữa chúng với nhau tạo thành giản đồ tưới hệ thống, giản đồ tưới sơ bộ này thường có những đặc điểm:

- Mức độ đồng đều rất kém, còn nhiều chỗ bất hợp lý như có lúc các loại cây trồng đều tưới trong cùng một thời gian do vụ lúa chiêm và ngô chiêm có khoảng thời gian từ tháng 1 đến tháng 4 trùng nhau nên nhu cầu nước trong thời kỳ đó lớn làm cho hệ số tưới tăng, song có lúc hệ số tưới lại nhỏ hoặc nghỉ trong thời gian ngắn. Như vậy sẽ gây nên rất nhiều khó khăn cho việc thiết kế và quản lý đường kênh.

- Việc phân bố các lần tưới chưa hợp lý.

Điều đó gây nhiều khó khăn cho việc chọn trị số qtk hợp lý để thiết kế công trình và kênh mương đảm bảo được tính kinh tế, kỹ thuật. Ngoài ra còn rất khó khăn cho công tác tổ chức tưới và điều kiện làm việc của kênh mương cũng không tốt.

Do đó giản đồ hệ số tưới sơ bộ cần phải được hiệu chỉnh để có thể giảm bớt những hiện tượng bất hợp lý nói trên.

Nguyên tắc hiệu chỉnh giản đồ hệ số tưới:

+ Thay đổi thời gian tưới trong phạm vi cho phép của kỹ thuật nông nghiệp, có thể kéo dài hoặc rút ngắn thời gian tưới.

+ Di chuyển ngày tưới chính của các lần tưới, nên di chuyển ngày tưới về phía trước, số ngày di chuyển phải đảm bảo vẫn nằm trong giới hạn của công thức tưới tăng sản.

+ Không nên thay đổi mức tưới ,trường hợp cần thiết thay đổi thì không nên quá 5÷10%

Dựa trên nguyên tắc hiệu chỉnh này, hiệu chỉnh giản đồ hệ số tưới sơ bộ để đảm bảo mức độ đồng đều về trị số và thời gian tưới cũng như thời gian nghỉ giữa hai lần tưới, hệ số tưới hợp lý hơn, kết quả hiệu chỉnh như bảng 2.9 và hình 2.

Sau khi tiến hành hiệu chỉnh giản đồ hệ số tưới theo nguyên tắc đã hiệu chỉnh ở trên ta sử dụng kết quả đó để chọn ra hệ số tưới qtk. Hệ số tưới thiết kế qtk là chỉ tiêu, cơ sở để tính lưu lượng thiết kế Qtk. Vì vậy, nó là một chỉ tiêu khá quan trọng. Hệ số tưới thiết kế qtk ảnh hưởng trực tiếp đến quy mô kích thước công trình nên nó mang một ý nghĩa kinh tế và kỹ thuật rất lớn. Thông thường qtk phải có trị số lớn nhất hay tương đối lớn trong giản đồ hệ số tưới đã hiệu chỉnh và có thời gian xuất hiện tương đối dài ∑t ≥ 20 ngày. Có như vậy kênh mương và công trình thiết kế với chỉ tiêu này mới có khả năng dẫn với mọi cấp lưu lượng trong giản đồ hệ số tưới và hiệu ích làm việc của kênh mương và công trình mới cao. Với bảng kết quả hệ số tưới đã hiệu chỉnh của hệ thống như trên, ta nhận thấy hệ số tưới q = 1,16 l/s-ha xuất hiện trong nhiều lần tưới, tổng thời gian tưới dài và có trị số lớn nhất trong các giá trị hệ số tưới. Do đó chọn q =1,16 l/s-ha làm hệ số tưới thiết kế.

Từ giản đồ hệ số tưới đã hiệu chỉnh ta cũng có hệ số tưới nhỏ nhất:

qmin = 0,58 l/s-ha

CHƯƠNG 3: BỐ TRÍ HỆ THỐNG CÔNG TRÌNH

CHƯƠNG 4:THIẾT KẾ KÊNH TƯỚI