Nghiên cứu xác định lượng mưa hiệu quả trong tính toán chế độ tưới cho lúa tỉnh hà tĩnh

LỜI CẢM ƠN Qua thời gian nghiên cứu thực hiện, đến luận văn thạc sỹ đề tài “Nghiên cứu xác định lượng mưa hiệu tính tốn chế độ tưới cho lúa tỉnh Hà Tĩnh” hồn thành Tác giả xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Văn Tỉnh; PGS.TS Trần Viết Ổn tận tình hướng dẫn tác giả suốt trình nghiên cứu thực luận văn Qua luận văn này, tác giả xin gửi lời cảm ơn tới quan: Sở Nông nghiệp Phát triển nông thơn Hà Tĩnh; Phịng Nơng nghiệp huyện Hương Sơn; Trung tâm khí tượng thủy văn Bắc Trung Bộ tạo điều kiện giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn Cuối tác giả xin chân thành cảm ơn bạn bè đồng nghiệp, gia đình ln động viên, khích lệ tinh thần giúp tác giả hồn thành tốt luận văn Hà Nội, tháng năm 2011 TÁC GIẢ Nguyễn Thành Lê MỤC LỤC MỞ ĐẦU…………………………… .1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI………………… …………… ….………1 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI…………………………………… …………… PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU……………… ………………… ………1 PHẠM VI NGHIÊN CỨU ………………………………………… ………2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ……………………………… ……………… CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁCH XÁC ĐỊNH LƯỢNG MƯA HIỆU QUẢ TRONG TÍNH TỐN CHẾ ĐỘ TƯỚI CHO LÚA…………… …………………3 1.1 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MƯA HIỆU QUẢ 1.1.1 Tình hình nghiên cứu xác định lượng mưa hiệu giới .3 1.1.2 Tình hình nghiên cứu xác định lượng mưa hiệu Việt Nam 1.1.3 Các nhận xét đánh giá 1.2 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ TƯỚI CHO LÚA .7 1.2.1 Ý nghĩa việc xác định chế độ tưới……… ……………….…… 1.2.2 Nội dung tính toán chế độ tưới……………… ……………… 1.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến chế độ tưới 1.3 VÀI NÉT VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.3.1 Vị trí địa lý 1.3.2 Đặc điểm địa hình 10 1.3.3 Đặc điểm sơng ngịi 10 1.3.4 Đặc điểm đất đai 11 1.3.5 Đánh giá chung điều kiện tự nhiên tỉnh Hà Tĩnh 13 1.3.6 Đặc điểm dân sinh - kinh tế .14 1.3.7 Giới thiệu số hệ thống thủy nông đặc trưng địa bàn nghiên cứu……………… ……………………………………… ……….………17 CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU QUY LUẬT PHÂN BỐ MƯA CỦA MỘT SỐ VÙNG THUỘC TỈNH HÀ TĨNH………………… …… ……….……………………… 20 2.1 VÀI NÉT KHÁI QUÁT VỀ KHÍ HẬU VIỆT NAM………… …………20 2.2 VÀI NÉT VỀ KHÍ HẬU TỈNH HÀ TĨNH…………………………… 21 2.3 QUY LUẬT PHÂN BỐ MƯA TRẬN THEO KHÔNG GIAN… ……….22 2.4 QUY LUẬT PHÂN BỐ MƯA TRẬN THEO THỜI GIAN.… ……… 22 2.4.1 Phân mùa mưa…………………………………… ………… …….22 2.4.2 Thời kỳ mưa lớn nhất………………………………………… ……23 2.4.3 Thời kỳ mưa nhỏ nhất…………………………………………… 24 2.4.4 Phân phối mưa năm…………………………………………… … 24 2.5 CÁC NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ……………………………………………29 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA LƯỢNG MƯA HIỆU QUẢ VÀ LƯỢNG MƯA THỰC TẾ CHO CÁC VÙNG THUỘC TỈNH HÀ TĨNH…………………………………………………………………………… 30 3.1 NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA MỐI QUAN HỆ ẢNH HƯỞNG GIỮA LƯỢNG MƯA HIỆU QUẢ VÀ LƯỢNG MƯA THỰC TẾ … …… 30 3.2 NGHIÊN CỨU PHÂN VÙNG XÁC ĐỊNH LƯỢNG MƯA HIỆU QUẢ ……32 3.2.1 Cơ sở phân vùng xác định lượng mưa hiệu ………………… 32 3.2.2 Nghiên cứu phân vùng mưa hiệu quả…………………………… 32 3.3 NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN LƯỢNG MƯA HIỆU QUẢ………………………………………………………………………… … 38 3.3.1 Tài liệu dùng tính tốn……………………………… … … 38 3.3.2 Phương pháp tính tốn lượng mưa hiệu 40 3.4 NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG ĐƯỜNG QUAN HỆ GIỮA LƯỢNG MƯA HIỆU QUẢ VÀ LƯỢNG MƯA THỰC TẾ……………………………… ……44 3.4.1 Mối quan hệ lượng mưa hiệu lượng mưa thực tế theo mưa trận………… ……………………….…………………………………… 44 3.4.2 Mối quan hệ lượng mưa hiệu lượng mưa thực tế theo mưa tháng .57 3.4.3 Mối quan hệ lượng mưa hiệu lượng mưa thực tế theo mưa vụ 82 3.4.4 Nhận xét .88 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ…… ………………… … ……………….89 KẾT LUẬN…………………………………… …………….…………….89 KIÊN NGHỊ……………………………… ……………….……………90 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………… ……… 91 PHỤ LỤC………………………………………………….… ………………… 93 MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Hà Tĩnh tỉnh thuộc vùng Duyên hải Bắc Trung Bộ Phía Bắc giáp tỉnh Nghệ An, phía Nam giáp tỉnh Quảng Bình, phía Đơng giáp biển Đơng, phía Tây giáp với nước Cộng hồ dân chủ nhân dân Lào Diện tích đất tự nhiên 6.025 km2, đất nơng nghiệp 103.720 chiếm 17,13%, dân số 1.265.411 người (năm 2008) Hiện nay, chế độ tưới phục vụ sản xuất nông nghiệp tỉnh phụ thuộc chủ yếu vào chế độ khai thác vận hành hệ thống thủy nông lấy nước từ hệ thống sơng, hồ Tuy nhiên, chế độ khí hậu, thuỷ văn lưu vực sông khác nhau, hàng năm thường xuyên xảy thiên tai úng, hạn, lũ, bão, xâm nhập mặn nghiêm trọng cần có nhiều cơng sức tiền giải nguồn vốn đầu tư lại hạn chế Để giải vấn đề công tác thủy lợi đóng vai trị quan trọng Một nhiệm vụ quan trọng khâu quy hoạch, thiết kế quản lý vận hành hiệu hệ thống thủy nông việc xác định lượng mưa hiệu tính tốn chế độ tưới lúa Việc xác định xác lượng mưa hiệu phù hợp với chế độ tưới chế độ mưa vùng phục vụ cho việc tính tốn chế độ tưới cho lúa có ý nghĩa thực tiễn công tác quy hoạch, thiết kế quản lý vận hành hiệu cơng trình hệ thống thủy nơng địa bàn nước nói chung tỉnh Hà Tĩnh nói riêng MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Đề xuất phương pháp xác định lượng mưa hiệu sở tài liệu mưa thực tế, chế độ nước mặt ruộng lượng nước tưới thực tế vùng thuộc tỉnh Hà Tĩnh PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Đề tài sử dụng phương pháp nghiên cứu sau đây: - Phương pháp kế thừa: sở kết nghiên cứu có, dự kiến ứng dụng kết nhằm đạt mục tiêu đề tài - Phương pháp hồi quy tuyến tính để xác định quan hệ lượng mưa thực tế lượng mưa hiệu vùng nghiên cứu PHẠM VI NGHIÊN CỨU Nghiên cứu tiến hành phạm vi lý luận chung mối quan hệ ảnh hưởng dạng phân bố mưa lượng mưa hiệu Thời gian nghiên cứu phạm vi 20 năm trở lại Phạm vi nghiên cứu vùng thuộc địa bàn tỉnh Hà Tĩnh NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1) Nghiên cứu tổng quan cách xác định lượng mưa hiệu tính toán chế độ tưới cho lúa 2) Nghiên cứu quy luật phân bố mưa số vùng thuộc tỉnh Hà Tĩnh 3) Nghiên cứu mối quan hệ lượng mưa hiệu lượng mưa thực tế - Nghiên cứu sở khoa học mối quan hệ ảnh hưởng lượng mưa hiệu lượng mưa thực tế - Nghiên cứu phân vùng xác định lượng mưa hiệu - Nghiên cứu xây dựng đường quan hệ lượng mưa hiệu lượng mưa thực tế cho vùng thuộc địa bàn tỉnh Hà Tĩnh CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁCH XÁC ĐỊNH LƯỢNG MƯA HIỆU QUẢ TRONG TÍNH TỐN CHẾ ĐỘ TƯỚI CHO LÚA 1.1 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MƯA HIỆU QUẢ 1.1.1 Tình hình nghiên cứu xác định lượng mưa hiệu giới Lượng mưa hiệu phụ thuộc chặt chẽ vào yếu tố chế độ mưa vùng miền (bao gồm lượng mưa phân bố mưa) chế độ nước ruộng lúa (bao gồm công thức tưới chế độ tưới) Việc xác định lượng mưa hiệu nhằm ứng dụng phần mềm tin học giải toán chế độ tưới cho loại trồng Nhận thức tầm quan trọng việc xác định lượng mưa hiệu quả, giới có nhiều cơng trình nghiên cứu công bố 1) Tổ chức bảo vệ đất Mỹ (US Soil Conservation Association), sở tài liệu thực đo mối quan hệ lượng mưa tháng lượng mưa hiệu ruộng lúa đề xuất áp dụng cho vùng California sau: Po = P(125-0,2P)/125, P250mm (1-2) Trong đó: Po: Lượng mưa hiệu P: Lượng mưa thực tế 2) Các nhà khoa học Nga dựa sở tài liệu thực nghiệm vùng trồng lúa khu vực miền Nam đề xuất công thức thực nghiệm xác định lượng mưa hiệu quả: Khi P ≤ E + (W dr – W o ) lấy α = R R R R Khi P > E + (W dr – W o ) lấy α = [E+(W dr – W o )]P R R R R Trong đó: P: Lượng mưa thực tế E: Lượng bốc thực tế W dr : Lớp nước mặt ruộng cuối thời đoạn R R W o : Lớp nước mặt ruộng đầu thời đoạn R R R R R R R R α: Hệ số sử dụng nước mưa 3) Các nhà khoa học Trung Quốc sở tài liệu thực nghiệm vùng trồng lúa tỉnh phía Nam đề xuất cơng thức tính lượng mưa hiệu áp dụng cho vùng Khi P < 5mm, lấy α = Khi 5mm < P < 50mm, lấy α = 0,8 ÷ Khi P > 50mm, lấy 0,7 ÷ 0,8 Trên sở nghiên cứu mối quan hệ phụ thuộc lượng mưa hiệu yếu tố ảnh hưởng đến lượng mưa hiệu quả, nhà lập trình CROPWAT đề xuất giải pháp xác định lượng mưa hiệu theo phương án mở Phương án 1: Cố định phần trăm lượng mưa hiệu Theo phương án này, lượng mưa hiệu lấy cố định theo tỷ lệ lượng mưa P hq = %P R R (1-3) Đây phương án kiên cưỡng phân tích phần trên, tỷ lệ lượng mưa thực tế lượng mưa hiệu phụ thuộc chặt chẽ vào yêu tố quản lý lớp nước mặt ruộng chế độ mưa Nghĩa để xác định tỷ lệ hợp lý phải thí nghiệm đo đạc xác định Phương án 2: Phụ thuộc lượng mưa Theo phương án này, công thức kinh nghiệm tổ chức FAO xây dựng dựa sở vùng khô hạn bán khô hạn, sau: P hq = 0,6P – 10 (khi P < 70mm) (1-4) P hq = 0,8P – 24 (khi P> 70mm) (1-5) R R R R Phương án cho thấy công thức kinh nghiệm xây dựng sở vùng khô hạn bán khô hạn không thích hợp với chế độ mưa tỉnh duyên hải miền Trung nói riêng nước Việt Nam nói chung Phương án 3: Xây dựng cơng thức kinh nghiệm Về nguyên tắc có nguyên lý tương tự phương án Tuy nhiên điểm khác biệt tham số phương trình hồi quy người sử dụng tự xác định dựa sở xây dựng quan hệ hồi quy tuyến tính Phương trình có dạng: P hq = a*P – b (khi P< z mm) (1-6) P hq = c*P – d (khi P> z mm) (1-7) R R R R Các hệ số a, b, c, d z người sử dụng tự xác định Phương án 4: Phương pháp quan bảo vệ đất Hoa Kỳ Cơ quan bảo vệ đất Hoa Kỳ xây dựng công thức kinh nghiệm xác định lượng mưa hiệu sở chế độ mưa chế độ quản lý nước vùng trồng lúa California P hq = P/125(125-0,2P), P< 250mm (1-8) P hq = 125 + 0,1P, P > 250mm (1-9) R R R R Rõ ràng công thức kinh nghiệm Do vậy, công thức cho vùng có chế độ mưa chế độ quản lý nước mặt ruộng phù hợp với vùng nghiên cứu mà thơi 1.1.2 Tình hình nghiên cứu xác định lượng mưa hiệu Việt Nam Ỏ Việt Nam, việc nghiên cứu xác định lượng mưa hiệu số nhà khoa học tiến hành nghiên cứu Trong đáng ý cơng trình nghiên cứu sau: Vũ Ngọc Châu sở tài liệu thí nghiệm vùng Tuy Phước – Bình Định niên vụ 1998 ÷ 2000 cho thấy hệ số sử dụng nước mưa: - Vụ hè Đơng Xn: C đạt từ 0,65 ÷ 0,7 - Vụ Hè Thu : C đạt từ 0,57 ÷ 0,61 - Vụ mùa: C đạt từ 0,58 ÷ 0,60 Theo luận án tiến sỹ Nguyễn Đức Châu : “Hệ số sử dụng nước mưa vụ năm khu vực Duyên hải Nam miền Trung” biến đổi từ 33% đến 90% biến đổi theo khu vực, thống kê bảng (1-1) Bảng 1-1 : Hệ số sử dụng nước mưa vụ Đông Xuân, Hè Thu vụ Mùa TT Đông Xuân Trên trạm Hè Thu Vụ Mùa PA1 PA2 PA1 PA2 PA1 PA2 Đà Nẵng 0,70 0,85 0,58 0,59 0,36 0,37 Tam Kỳ 0,57 0,69 0,60 0,61 0,33 0,35 Quảng Ngãi 0,61 0,70 0,55 0,63 0,34 0,35 Quy Nhơn 0,79 0,80 0,65 0,70 0,38 0,39 Tuy Hòa 0,80 0,85 0,71 0,72 0,33 0,34 Nha Trang 0,80 0,81 0,78 0,79 0,52 0,55 Phan Thiết 0,88 0,90 0,64 0,65 0,49 0,51 1.1.3 Các nhận xét đánh giá Qua kết nghiên cứu lượng mưa hiệu ngồi nước, đến số nhận xét sau : - Nhìn chung kết nghiên cứu cho thấy lượng mưa hiệu phụ thuộc chặt chẽ vào vùng nghiên cứu, cụ thể phụ thuộc chặt chẽ vào chế độ mưa chế độ nước mặt ruộng vùng nghiên cứu - Các kết nghiên cứu bắt nguồn từ số liệu thực đo lấy từ quan hệ hồi quy cho vùng để xác định mối quan hệ lượng mưa hiệu lượng mưa thực tế tương ứng với thời đoạn lượng mưa khác - Các kết nghiên cứu nước có số kết bước đầu tương đối chi tiết, nhìn chung hầu hết dừng lại dạng thô chưa qua chế biến Các nghiên cứu chưa đưa cách xác định lượng mưa hiệu từ mưa thực tế Việc áp dụng kết hạn chế Cần thiết phải xây dựng mối quan hệ lượng mưa hiệu lượng mưa thực tế sở chế độ tưới chế độ mưa cho vùng cụ thể ... VỀ CÁCH XÁC ĐỊNH LƯỢNG MƯA HIỆU QUẢ TRONG TÍNH TỐN CHẾ ĐỘ TƯỚI CHO LÚA…………… …………………3 1.1 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MƯA HIỆU QUẢ 1.1.1 Tình hình nghiên cứu xác định lượng mưa hiệu giới... kế quản lý vận hành hiệu hệ thống thủy nông việc xác định lượng mưa hiệu tính tốn chế độ tưới lúa Việc xác định xác lượng mưa hiệu phù hợp với chế độ tưới chế độ mưa vùng phục vụ cho việc tính. .. xác định đồng lượng mưa hiệu có chế độ quản lý nước mặt ruộng - Vùng xác định đồng lượng mưa hiệu có chế độ mưa tháng chế độ mưa ngày, mưa trận vụ - Vùng xác định đồng lượng mưa hiệu có chế độ