Kỹ thuật tưới hiện đại modern irrigation engineering

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Khoa Kỹ thuật tài nguyên nước Bộ môn Kỹ thuật tài nguyên nước KỸ THUẬT TƯỚI HIỆN ĐẠI (MORDERN IRRIGATION ENGINEERING) TS Nguyễn Quang Phi Email: quangphi_nguyen@tlu.edu.vn Điện thoại: 0913050625 TS Nguyễn Quang Phi Bộ môn Kỹ thuật tài nguyên nước Khoa Kỹ thuật tài nguyên nước, Trường Đại học Thuỷ lợi KỸ THUẬT TƯỚI HIỆN ĐẠI (MORDERN IRRIGATION ENGINEERING) TS Nguyễn Quang Phi Mobile: 0913 050 625 Email: quangphi_nguyen@tlu.edu.vn NỘI DUNG Chƣơng 1: Nhu cầu nước khoảng thời gian tưới Chƣơng 2: Tưới phun mưa Chƣơng 3: Tưới nhỏ giọt Trọng số điểm quá trình: 20% Bổ sung cho mơn học có tín Đồ án Kỹ thuật tƣới hiện đại TÀI LIỆU [1] Bộ môn Kỹ thuật tài nguyên nước Bài giảng Kỹ thuật tưới đại [2] A.Benami, A Open Irrigation Engineering Irrigation Engineering Scientific Publications 1984 [3] TCVN 9170 : 2012 - Hệ thống tưới tiêu - Yêu cầu kỹ thuật tưới phương pháp phun mưa [4] Tiêu chuẩn quốc gia: TCVN 9169:2012 - Cơng trình thủy lợi - Hệ thống tưới tiêu - Quy trình tưới nhỏ giọt Phƣơng pháp tƣới, kỹ thuật tƣới Tưới trình cung cấp nước vào đất, chủ yếu để đáp ứng nhu cầu nước trồng Nước từ sông, hồ chứa tầng ngậm nước bơm chảy trọng lực thông qua đường ống, kênh mương suối tự nhiên Theo phương thức dẫn nước và phân phối nước chia thành các phương pháp tưới sau: + Phương pháp tưới mặt đất: Tưới ngập, tưới rãnh, tưới dải + Phương pháp tưới ngầm; + Phương pháp tưới phun mưa; + Phương pháp tưới nhỏ giọt Phƣơng pháp tƣới, kỹ thuật tƣới Phƣơng pháp tƣới, kỹ thuật tƣới Kỹ thuật tưới ướt, khô xen kẽ (theo IRRI) Phƣơng pháp tƣới, kỹ thuật tƣới Phƣơng pháp tƣới, kỹ thuật tƣới Phƣơng pháp tƣới, kỹ thuật tƣới 3.7 Thiết kế thuỷ lực Phân tích kinh tế phƣơng án thích hợp Ba nhân tố ảnh hƣởng tới quyết định cuối cùng, là: (1)Áp lực có sẵn yêu cầu cho máy bơm trung tâm điều khiển (độ dài độ dốc ống phân phối, với lưu lượng phía đầu quan trọng cần xem xét kỹ lưỡng) (2)Các chi phí bổ sung cần thiết cho việc mua sắm lắp đặt máy điều chỉnh (3)Việc tiết kiệm chi phí ống tưới việc giảm đường kính (khoảng cách ống tưới quan trọng ảnh hưởng đến tổng chiều dài ống yêu cầu lưu lượng ống phân phối) 3.7 Thiết kế thuỷ lực - Trong ví dụ trên, sử dụng vịi nhỏ giọt có lắp phận điều chỉnh áp lực, để giảm đường kính ống tưới (phương án III) Trong trường hợp này, cần phân tích kinh tế chi phí tăng thêm tổn thất cột áp cao vòi nhỏ giọt - Lưu ý ảnh hưởng số n tới đường kính ống tưới: + Sử dụng vịi nhỏ giọt tiêu chuẩn với n = 0,75, tổng tổn thất cột áp cho phép theo lựa chọn I 1,5 m Giả sử nửa tổn thất cột áp cho phép (0,8 m) xảy ống tưới, sử dụng kết hợp ống 25 mm (khoảng 1/3 chiều dài ống tưới) ống 20 mm (khoảng 2/3 chiều dài ống tưới) + Với n = 0,5 yêu cầu ống tưới đường kính 20 mm Để bù lại chi phí cao ống tưới, nên dùng vịi nhỏ giọt chi phí thấp xảy tắc 3.8 Thiết kế cho ruộng Trên mặt ruộng, 100 m  60 m (hình 3.10), có trưởng thành với khoảng cách hàng m khoảng cách 3,2 m Đất trồng đất có kết cấu nhẹ Lượng nước tưới yêu cầu vào thời điểm cao 18 mm (180 m3/ha) Khoảng thời gian tưới thiết kế ngày Lượng nước u cầu thấm rửa khơng xem xét ví dụ Hình 3.10 – Bố trí khu tưới nhỏ giọt 3.8 Thiết kế cho ruộng Giải: - Một vịi nhỏ giọt “trên ống”, có lưu lượng l/h áp lực 10 m lựa chọn sử dụng - Dòng chảy vòi nhỏ giọt dòng chảy rối Vòi nhỏ giọt đặt cách khoảng 0,8 m dọc theo ống nhánh tưới - Mỗi ống tưới đặt cách khoảng m (một ống tưới cho hàng cây) - Tốc độ tưới (cường độ tưới) = 4/(0,8 x 3) = 1,7 mm/h - Thời gian tưới = 18/1,7 ≈ 10½  tưới lần ngày Thửa ruộng chia làm nhỏ giống A B, tưới 21 ngày (giả sử có ruộng tưới đồng thời, tưới hoàn thành ngày yêu cầu) 3.8 Thiết kế cho ruộng Trong ruộng nhỏ có ống phân phối chạy qua trung tâm, với ống tưới đặt hai bên - Trên ruộng nhỏ, độ thay đổi cột áp bị giới hạn 20% (2 m) Ống tƣới (PE mềm) n = 50/0,8 = 63; l = 50 m; F = 0,367; Qu = (63  4)/1000 = 0,25 m3/h Với ống 16 mm: J = 4,3% Cho phép thêm 15% tổn thất nhỏ giọt: 50 - h f  1,15  4,3  100  0,367  0,9 m Tổn thất khoảng nửa cho phép, ống tưới đường kính 16 mm thỏa mãn 3.8 Thiết kế cho ruộng Từ ta có: hu  10   0,9  10,7 m hd  10   0,9  9,8 m 4 hu Cột áp điểm đầu ống tưới, m; hd Cột áp điểm cuối ống tưới, m Giá trị hu, hd hs (cột áp chọn = 10 m) đánh dấu dọc theo ống tưới, ống tưới vận hành với cột áp trung bình ruộng (hình 3.11) Ống tưới nằm khoảng dọc Hình 3.11 - Phân bố cột áp tiểu khu 3.8 Thiết kế cho ruộng Ống phân phối (PE cứng): N = (30/3)  = 20; l = 30 m; F = 0,384; Qu = 20  0,25 = m3/h Với ống 40 mm: J = 6,4% Thêm 20% tổn thất cột áp cục ống phân phối: 30 h f ( A  D  A  C )  1,2  6,4   0,384  0,9 m 100 Từ ta có (hình 3.11): hC  10,7   0,9  11,4 m; hA  10,7   0,9  10,5 m; 4 10,5 hA'   9,8  9,6 m Cuối 10,7 hC – hA‟ = 11,4 – 9,6 = 1,8 m < 2,0 m 3.8 Thiết kế cho ruộng Ống (P.E cứng): l = 50 m; Q = m3/h; D = 40 mm; J = 6,4%; h f  6,4  50  3,2 m 100 Giả sử tổng tổn thất cột áp cục trung tâm điều khiển 3,5m, cột áp yêu cầu đầu ống là: 11,4 + 3,2 + 3,5 = 18 m - Hình 3.11 phần nhỏ cánh đồng lượng nước tưới mức yêu cầu Thực tế, lượng nước tưới nhỏ thấp 2% so với lượng nước thiết kế: - 9,6 / 10  0,98 Lượng nước yêu cầu tưới thiết kế áp dụng điểm cột áp nhỏ (điểm A‟, hình 3.11), cần thêm vào 2% lượng nước yêu cầu Dẫn đến kéo dài thêm thời gian tưới 12 phút Tuy nhiên, van đo tự động sử dụng độ chắn khó đạt 2% 3.8 Thiết kế cho ruộng Theo Karrmeli Keller, dịng chảy khu vực nước (điểm A‟; hình 3.11) bị giảm xác q trình sản xuất vòi nhỏ giọt Dẫn đến tỉ số tốc độ dòng chảy nhỏ với tốc độ dòng chảy trung bình bị giảm Trong ví dụ trên, tỉ số 0,98 Tỉ số điều chỉnh tính tốn từ: V   ,  , 27     0,98 c  V c Hệ số thay đổi cho vòi nhỏ giọt sử dụng (tỉ số độ lệch chuẩn tốc độ dòng chảy trung bình từ vịi nhỏ giọt thử nghiệm) Số vòi tưới nhỏ giọt Trong ví dụ này c = Giả sử V = 0,06 Vì vậy, ta có: Lượng nước tưới yêu cầu thiết kế , 06   1,0  1,27    0,98  0,94 nên tăng thêm 6% (1/0,94 = 1,06)  Tương ứng, thời gian tưới (10½h)  tăng lên khoảng 40 phút 3.9 Một số điểm đáng lƣu ý - Ưu điểm tưới nhỏ giọt tăng sản lượng tiết kiệm nước Điều thường đúng khơng hồn tồn Tưới nhỏ giọt có thời gian đem kết sản lượng đáng kể, nhiên thời điểm khác không làm tăng suất - Hai yếu tố quan trọng ủng hộ tưới nhỏ giọt là: Cột nước áp lực thấp lưu lượng yêu cầu đơn vị diện tích thấp Cột nước áp lực tưới nhỏ giọt thường thay đổi từ - 15 m, so với phạm vi tưới phun mưa 25 m - 35 m (50 m lớn áp dụng cho phun mưa dạng súng) 3.9 Một số điểm đáng lƣu ý - Tưới nhỏ giọt có thể xem tưới luân phiên theo ngày tưới phun mưa cho vùng có gió, chí suất tưới khơng cần phải cao Đây nguyên nhân tưới phun mưa điều kiện có gió thường khoảng cách ống tưới phải gần - Tắc đóng cặn vịi nhỏ giọt có thời gian dài hạn chế phát triển tưới nhỏ giọt Hiện nay, vấn đề giải không triệt để nhờ ống lọc kỹ thuật lọc tốt 3.9 Một số điểm đáng lƣu ý Một vài điều cần phải ý là: - Tưới nhỏ giọt giữ cho tán khô nên ngăn bệnh cho cháy mà gặp tưới phun mưa - Khi tưới cho ăn quả, đồn điền vườn nho, diện tích dải đất ướt giữ khô Điều tạo thuận lợi cho cho máy móc cơng cụ làm nông nghiệp di chuyển tưới - Tưới nhỏ giọt phù hợp với đất nông đất “nặng”, đặc biệt tốc độ thấm thấp, đối với đất tưới phun mưa tạo thành lớp vàng bề mặt Phương pháp sử dụng thành cơng đối với trồng có ni lơng che phủ bề mặt đất nhà kính 3.9 Một số điểm đáng lƣu ý Một vài điều cần phải ý là: - - Tưới phân có thể mang lại hiệu tiến hành tưới nhỏ giọt Phân bón cấp trực tiếp lên hình nón thấm mà đó vùng rễ phát triển Tưới nhỏ giọt (giống tưới phun mưa, không giống tưới rãnh) không yêu cầu chuẩn bị bề mặt đất đặc biệt Khi mưa đầy đủ, muối thường không tăng lên tới mức nguy hiểm đất tưới nhỏ giọt Tuy nhiên, phụ thuộc vào khối lượng mức độ phân bố mưa, có thể cần phải tiến hành rửa định kỳ Trong thời kỳ hanh khô kéo dài, vấn đề tích lũy muối đất có thể trở nên trầm trọng đòi hỏi phải rửa nhiều lần 3.9 Một số điểm đáng lƣu ý Một vài điều cần phải ý là: - - Tưới nhỏ giọt không sử dụng để chống băng giá hay làm mát thời kì thời tiết nắng nóng Vì vậy, hệ thống vịi tưới nhỏ giọt không phù hợp để cung cấp lượng nước tưới cho khu vực rộng Trong vùng khơ có gió, tưới nhỏ giọt cho non đất “nhẹ” dễ gây xói mịn khu vực đất ẩm Để đạt kết tốt tưới nhỏ giọt, lượng nước yêu cầu, thời gian tưới, khoảng cách vòi nhỏ giọt phân bón sử dụng nên xác định cụ thể từ thí nghiệm đồng ruộng địa phương ...TS Nguyễn Quang Phi Bộ môn Kỹ thuật tài nguyên nước Khoa Kỹ thuật tài nguyên nước, Trường Đại học Thuỷ lợi KỸ THUẬT TƯỚI HIỆN ĐẠI (MORDERN IRRIGATION ENGINEERING) TS Nguyễn Quang Phi... thuật tƣới hiện đại TÀI LIỆU [1] Bộ môn Kỹ thuật tài nguyên nước Bài giảng Kỹ thuật tưới đại [2] A.Benami, A Open Irrigation Engineering Irrigation Engineering Scientific Publications 1984... pháp tưới nhỏ giọt Phƣơng pháp tƣới, kỹ thuật tƣới Phƣơng pháp tƣới, kỹ thuật tƣới Kỹ thuật tưới ướt, khô xen kẽ (theo IRRI) Phƣơng pháp tƣới, kỹ thuật tƣới Phƣơng pháp tƣới, kỹ