4. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
3.2.1 Cơ sở khoa học tính toán nhu cầu tưới
Tính toán nhu cầu tưới cho cây trồng dựa vàophương trình cân bằng nướcnhư sau: IRR = (ETc + LPrep + Prep) - Peff (mm/ngày) (3.1
Cống đầu kênh N20 Điều tiết 1 cửa
Trong đó:
IRR: Lượng nước cần tưới cho cây trồng trong thời đoạn tính toán (mm/ngày).
ETC: Lượng bốc hơi mặt ruộng trong thời đoạn tính toán (mm).
Peff: lượng mưa hiệu quả cây trồng sử dụng được trong thời đoạn tính toán (mm)
Prep: lượng nước ngấm ổn định trong đất trong thời đoạn tính toán (mm/ngày)
LPrep: lượng nước làm đất (mm)
Xác định lượng bốc hơi mặt ruộng (ETc):
ETc = ET0.Kc (3.2)
Trong đó:
Kc là hệ số cây trồng.
ETo là lượng bốc thoát hơi nước tiêu chuẩn theo định nghĩa của FAO, là lượng bốc thoát hơi của loại cỏ có chiều cao 15cm ÷ 20cm, được cung cấp nước hợp lý theo yêu cầu sinh trưởng. Việc tính toán ET0 nhằm xác định lượng bốc hơi mặt ruộng ETc thông qua công thức sau:
Có nhiều phương pháp tính ET0, nhưng phương pháp Penman-Monteith được sử dụng phổ biến và được đánh giá là cho kết quả đáng tin cậy nhất. Phương pháp này dựa vào nhiều điều kiện khí hậu như nhiệt độ, độ ẩm không khí, số giờ nắng, kinh độ, vĩ độ, cao độ của trạm khí tượng, tốc độ gió để tính toán lượng bốc thoát hơi nước tiêu chuẩn để tính ET0. Căn cứ ưu điểm của phương pháp, trong nghiên cứu của đề tài này nhóm nghiên cứu đã sử dụng phương pháp Penman-Monteith để tính toán ET0. Phương pháp Penman-Monteith tính ET0 như sau:
[W .Rn (1-W).f(u).(e -e )]
C
ETo= + a d (3.3)
Trong đó:
C – Hệ số hiệu chỉnh tốc độ gió ngày và đêm W – Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ và độ cao
ed – Áp suất hơi nước thực tế Rn – Bức xạ mặt trời hữu ích f(u) – Hàm số ảnh hưởng của gió • Mưa thiết kế và mưa hữu ích
Lượng mưa hữu ích là lượng mưa có thể giữ lại được trong đất sau khi mưa để cây trồng có thể sử dụng trong quá trình bốc thoát hơi nước. Đây là một yếu tố rất khó xác định vì nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: tính thấm của đất, địa hình, thảm thực vật, cường độ mưa. Tuy nhiên, nhiều nhà nghiên cứu trên thế giới đã đưa ra một số công thức thực nghiệm để giới thiệu áp dụng, trong đó có 4 công thức đang được áp dụng rộng rãi hiện nay:
-Tính theo phần trăm lượng mưa thiết kế (Fixed percentage):
Lượng mưa hiệu quả Phi tính theo:
Phi =a.Ptk (3.4)
Ptk-Lượng mưa thiết kế được tính theo tính toán thuỷ văn a-Hệ số, a = 0,7÷0,9
-Lượng mưa phụ thuộc (Dependable Rain):
Phi = 0,6,Ptk – 10 khi Ptk< 70 mm; Phi= 0,8,Ptk – 24 khi Ptk > 70 mm;
-Công thức kinh nghiệm (Empirical Formula): Dựa trên tài liệu thực nghiệm để xác định công thức kinh nghiệm cho các vùng,
-Công thức của tổ chức Bảo vệ đất của Mĩ (USDA Soil Conservation Service Method): Phi=Pts(125-0,2pts)/125 nếu pts<250 mm/tháng (3.5) Phi= 125 + 0,1Pts nếu pts>250 mm/tháng (3.6) Trong đó: Phi – Mưa hữu ích (mm/tháng); Pts – Mưa tổng số (mm/tháng);
Trong nghiên cứu này, công thức được chọn để tính toán lượng mưa hiệu quả theo mô hình mưa thiết kế là công thức của tổ chức Bảo vệ đất của Mĩ. Công thức này đã được FAO kiểm nghiệm và khuyến cáo áp dụng vì công thức chú trọng đến
cường độ mưa, tức là đề cập đến lượng nước mưa bị thất thoát do tạo thành dòng chảy mặt khi mưa với lượng lớn.
Với phương pháp tính toán như đã nêu trên, kết quả tính toán lượng mưa hữu ích từ mô hình mưa thiết kế được sử dụng để làm lượng mưa tính toán nhu cầu nước của cây lúa nước. Kết quả tính toán lượng mưa hữu ích từ mô hình mưa thiết kế theo công thức của Hội bảo vệ đất của Mĩ.
Lượng bốc hơi mặt ruộng được trính theo công thức:
ETc= Kc x ET0 (mm/ngày) (3.7)
Trong công thức (1):
KC: Hệ số cây trồng, phụ thuộc vào vùng canh tác, giai đoạn sinh trưởng của cây trồng.
ET0: lượng bốc hơi mặt nước tự do tính toán theo công thức của Penman- Monteith.
ET0= C [W x Rn + (1-W) x f(u) x (ea-ed)] (mm/ngày) (3.8)
Trong đó :
C: Hệ số hiệu chỉnh về sự bù trừ đối với tốc độ gió cũng như sự thay đổi của bức xạ mặt trời.
W: Hệ số có quan hệ với nhiệt độ và cao độ khu tưới.
Rn: Lượng bức xạ thực tế được xác định từ số giờ chiếu sáng, nhiệt độ và độ ẩm.
f(u): Hàm quan hệ với tốc độ gió :
(ea-ed): chênh lệch giữa áp suất hơi bão hoà ở nhiệt độ trung bình của không khí và áp suất hơi thực tế đo được.
Kc: phụ thuộc từng loại cây trồng và thời đoạn sinh trưởng của cây đó. Việc xác định Kc của từng loại cây trồng đã được trình bày ở phần trên.
Tính toán mưa hiệu quả (Peff):
Tính mưa hiệu quả theo phương pháp tỷ lệ cố định:
Peff = C x Pmưa. (mm) (3.9)
Peff : lượng mưa hiệu quả trong thời đoạn tính toán (mm)
Pmưa : lượng mưa thực tế trong thời đoạn tính toán theo mô hình MTTK (mm)
C: % lượng mưa sử dụng được trong thời thời đoạn tính toán Tính mưa hiệu quả phụ thuộc theo cường độ mưa:
Peff = 0.6*Pmưa - 10 khi Pmưa < 70 mm (3.10) Peff = 0.8*Pmưa - 24 khi Pmưa > 70 mm (3.11)
Lượng nước ngấm ổn định (Prep)
Prep= K x t (mm) (3.12)
Trong đó:
K: hệ số ngấm ổn định của đất (mm/ngày) t: Thời gian tính toán (ngày)