CHƯƠNG 2 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA CÁC GIẢI PHÁP CẢI TẠO, NÂNG CẤP HỆ THỐNG TIÊU DẬU DƯƠNG
2.2.2.Phương pháp xác định hệ số tiêu
Hệ số tiêu là lượng nước cần phải đưa ra khỏi một đơn vị diện tích trong một đơn vị thời gian để đảm bảo yêu cầu về nước trên diện tích đó của các đối tượng phục vụ.
Về nguyên tắc, hệ số tiêu được xác định dựa trên cơ sở tính toán cân bằng nước giữa hai đại lượng nước đến và lượng nước đi để tìm ra độ sâu lớp nước cần tiêu thoả mãn được yêu cầu về tiêu nước của các đối tượng trên khu vực nghiên cứu.
a. Lượng nước đến (lượng nước mưa, nước thải, nước từ nơi khác chuyển vào vùng tiêu) trong thời đoạn tính toán và lượng nước có sẵn trong vùng khi bắt đầu
tính toán hệ số tiêu;
b. Lượng nước đi: gồm lượng nước tiêu khỏi vùng, lượng nước tổn thất trong thời đoạn tính toán và lượng nước còn lại cuối thời đoạn tính toán. Công thức tổng quát để tính hệ số tiêu như sau:
2.2.2.1. Tiêu cho các đối tượng không phải là lúa nước
t [ ]T P C q i i i = + . (2.10) Trong đó:
- qi là hệ số tiêu trong thời gian tính toán thứ i ;
- C là hệ số dòng chảy, được xác định bằng thực nghiệm: C ≤ 1,0 ; - Pi là tổng lượng mưa rơi xuống trong thời gian tính toán ti;
- [T] là thời gian chịu ngập cho phép của đối tượng tiêu ;
- tilà thời gian mưa được lượng mưa Pi .
Tuỳ từng trường hợp cụ thể của đối tượng tiêu tiêu nước mà ti và [T] có thể được tính bằng đơn vị ngàyhoặc đơn vị giờ nhưng khi tính toán hệ số tiêu đều phải quy đổi ra số giây.
Đối với cây trồng cạn, Pi là tổng lượng mưa rơi xuống trong 1 ngày đo bằng
mm, ti là thời gian của ngày tiêu thứ i tính bằng giây. Nếu yêu cầu mưa ngày nào phải tiêu hết ngày đó thì [T] = 0 và hệ số tiêu qi của ngày thứ i xác đinh theo công thức sau: 64 , 8 . i i P C q = (l/s.ha) (2.11)
Đối với các khu vực công nghiệp và đô thị hoặc một số đối tượng tiêu nước
khác có yêu cầu tiêu nước rất cao: mưa giờ nào phải tiêu hết giờ đó nên [T] = 0. Trong trường hợp này Pi là tổng lượng mưa rơi xuống tính bằng mm của từng giờ tiêu thứ i còn ti là giờ tiêu thứ i tính bằng giây và hệ số tiêu qi của giờ tiêu thứ i xác định theo công thức sau:
36 , 0 . i i P C q = (l/s.ha) (2.12)
2.2.2.2. Tiêu cho lúa nước
Đặc điểm cơ bản của cây lúa là có khả năng chịu ngập. Khả năng chịu ngập này phụ thuộc vào từng giai đoạn phát triển của cây lúa và được dặc trưng bởi hai yếu tố là độ sâu chịu ngập Amax và thời gian chịu ngập (thời gian tiêu cho phép) [T].
Thời gian tiêu cho phép được xác định theo: [T] = t +2 Trong đó:
t: thời gian mưa theo mô hình tính toán (ngày) Phương trình cân bằng nước mặt ruộng:
Pi - (hoi + qoi) = ±∆Hi (2.13)
Trong đó:
- Pi là lượng mưa rơi xuống ruộng lúa trong thời gian ∆t (mm);
- hoi là lượng nước tổn thất do ngấm và bốc hơi trong thời đoạn ∆t (mm),
lượng nước này lấy theo tiêu chuẩn thiết kế hệ số tiêu cho ruộng lúa 14TCN-60-88
đối với đồng bằng Bắc Bộ thường lấy khoảng 5-6 mm/ngày. Trong luận văn này ta
chọn ho = 5 mm
- qoi là độ sâu lớp nước tiêu được trong thời đoạn tính toán (mm);
- ∆Hi là sự thay đổi tăng hoặc giảm lớp nước mặt ruộng trong thời đoạn tính
toán ∆t (mm): (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
∆Hi = Hci – Hđi (2.14)
- Hci và Hđi là chiều sâu lớp nước mặt ruộng ở cuối thời đoạn và đầu thời đoạn tính toán.
Thời đoạn tính toán trong tính toán tiêu nước cho ruộng lúa thường lấy đơn vị là ngày. Hệ số tiêu cho ruộng lúa phụ thuộc vào quá trình lượng nước mưa rơi xuống, hình dạng và kích thước công trình tiêu nước mặt ruộng. Công trình tiêu nước ruộng lúa có thể là đập tràn, cống tiêu, ống dẫn hoặc xi phông. Thực tế quản lý nước trong các hệ thống thủy lợi cho thấy đập tràn vẫn là loại công trình tiêu nước mặt ruộng được áp dụng phổ biến trong các vùng chuyên canh lúa ở nước ta.
Khi công trình tiêu nước mặt ruộng là đập tràn thì đỉnh tràn có cao trình bằng cao trình mực nước mặt ruộng theo chế độ tưới thích hợp nhất. Trong tính toán tiêu nước, coi mực nước mặt ruộng trước khi xuất hiện mưa tiêu bằng cao trình ngưỡng tràn. Khi nước mưa rơi xuống thì mực nước trong ruộng tăng lên tự động chảy qua tràn và đổ trực tiếp xuống kênh tiêu. Trong trường hợp này, tính toán xác định hệ số tiêu nước cho ruộng lúa như sau:
a) Nếu chế độ dòng chảy qua tràn là tự do, thời đoạn tính toán 1 ngày đêm, diện tích khu tiêu 1 ha, hệ số tiêu mặt ruộng xác định theo hệ phương trình sau:
Wi - 2Hi = qoi (2.15)
qoi = 0,274 M.b0. Hi 3/2 (2.16) i H = 2 ) (Hi +Hi−1 (2.17)
Hình 2.2: Sơ đồ tính toán tiêu nước mặt ruộng bằng đập tràn, chế độ chảy tự do
Trong đó:
- b0 : Chiều rộng đường tràn (m/ha);
- Hi : Cột nước tràn bình quân trong thời đoạn tính toán (mm) ;
- Hi : Cột nước tiêu cuối thời đoạn tính toán (mm);
- Hi-1: Cột nước tiêu đầu thời đoạn tính toán (mm);
- qoi : Độ sâu tiêu trong thời đoạn tính toán (mm);
- M = m. 2.g , với m là hệ số lưu lượng của đập tràn;
- Wi được xác định theo công thức: Wi = (1+β ).Pi - hoi +2.Hi-1 - Pi : Lượng mưa rơi xuống trong thời đoạn tính toán (mm/ngày);
- hoi : Độ sâu tổn thất nước trong thời đoạn tính toán (mm/ngày);
-β : Hệ số hiệu chỉnh độ sâu lớp nước cần tiêu trên ruộng, được xác định theo quy phạm.
b) Nếu chế độ dòng chảy qua tràn là chảy ngập: Thời đoạn tính toán là 1 ngày đêm, diện tích khu tiêu 1 ha, hệ số tiêu mặt ruộng được xác định theo hệ phương
trình sau:
Wi - 2Hi = qoi (2.18)
qoi = 0,274 M.σ.b0. Hi 3/2 (2.19) i H = 2 ) (Hi +Hi−1 (2.20)
Trong đó: σ là hệ số chảy ngập, tra theo quy phạm còn các ký hiệu khác như đã giới thiệu ở trên.
H hn
Hình 2.3: Sơ đồ tính toán tiêu nước mặt ruộng bằng đập tràn, chế độ chảy ngập
2.2.2.3. Tính toán hệ số tiêu sơ bộ cho hệ thống thủy lợi
Các hệ thống thủy lợi đều tồn tại trong nó rất nhiều đối tượng có nhu cầu tiêu nước với quy mô tiêu nước khác nhau. Quy mô tiêu nước của một đối tượng tiêu nước i có mặt trong hệ thống là diện tích mặt bằng hứng nước của nó và được khái
quát hoá bằng hệ số αi: ω α i i F = (2.21) Trong đó:
- αi : Tỷ lệ diện tích của đối tượng tiêu nước thứ i so với diện tích tiêu của cả hệ thống thủy lợi;
- ω : Diện tích tiêu của hệ thống thủy lợi. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Fi : Diện tích mặt bằng hứng nước của đối tượng tiêu nước i trong hệ thống thủy lợi;
Hệ số tiêu chung của cả hệ thống thủy lợi có n đối tượng cần tiêu được xác định theo công thức tổng quát sau:
i n i i j q q . 1 ∑ = = α (2.22) Trong đó:
- qj : Hệ số tiêu chung của toàn hệ thống tại ngày tiêu thứ j;
- qi : Hệ số tiêu của đối tượng tiêu nước thứ i.