Các tháng trong năm
Sự thay đổi lượng mưa với các năm trong tương lai
(%) Xpcơsở(85%)
Lượng mưa trung bình trong tương lai (mm)
RCP 8.5 RCP 8.5 I 14,5 2,94 3,37 II 14,5 11,97 13,71 III 14,5 32,57 37,29 IV 17,9 53,77 63,40 V 17,9 139,50 164,48 VI 17,9 304,38 358,86 VII 8,9 193,30 210,50 VIII 8,9 74,49 81,12 IX 8,9 102,26 111,36 X -19,6 23,60 18,98 XI -19,6 27,69 22,27 XII -19,6 41,33 33,23
2.3.2 Tính toán nhu cầu nước hiện tại
2.3.2.1 Phân vùng tưới
Do vụ chiêm là vụ lấy nhiều nước nhất nên ta chỉ tính nhu cầu nước cho Vụ Chiêm. Dựa vào các đặc điểm về nhu cầu dùng nước ta chia vùng tưới của cống Cầu Xe và cống An Thổ làm 13 tiểu vùng nhỏ dựa trên các cơ sở và nguyên tắc sau:
- Cơ sở phân vùng tưới
+ Đặc điểm của đối tượng phục vụ, + Đặc điểm về địa hình địa mạo, + Đặc điểm về khí tượng, thuỷ văn,
+ Điều kiện nguồn nước, thủy thế của khu vực, + Đặc điểm về điều kiện phát triển kinh tế, xã hội,
- Nguyên tắc phân vùng tưới:
Vùng tưới là giới hạn của một khu vực được phân chia khác biệt với các vùng khác bởi mục đích sử dụng, mục đích quy hoạch phát triển, bởi tình hình thuỷ thế, nguồn nước.
Việc phân vùng tưới tuân theo một số nguyên tắc sau đây:
+ Đảm bảo cấp nước chủ động, kịp thời, hiệu quả;
+ Việc phân vùng thuỷ lợi không bị ràng buộc bởi ranh giới hành chính mà theo hệ
thống cơng trình thủy lợi;
+ Phân vùng căn cứ vào mục đích sử dụng của các cơng trình trong hệ thống,
- Kết quả phân vùng tưới trong hệ thống thuỷ lợi
Dựa trên bản đồ phân vùng tưới của hệ thống, địa giới hành chính, sơng trục chính, sơng nhánh và cao độ mặt ruộng tại các vùng tưới, Tiến hành phân vùng tưới, tính tốn lưu lượng u cầu trong mơ hình thủy lực. Kết quả phân vùng tưới như hình 2.1, và bảng 2.22 dưới đây.
Hình 2.1 Bản đồ phân vùng tưới (lưu vực) vùng cấp nước của cống Cầu Xe và cống An Thổ
Bảng 2.22 Chỉ tiêu cơ bản của các lưu vực cấp nước của cống Cầu Xe và cống An Thổ
STT Tiểu Vùng Diện tích (Km2) 1 Tiểu vùng 1 12,94 2 Tiểu vùng 2 7,48 3 Tiểu vùng 3 4,60 4 Tiểu vùng 4 14,56 5 Tiểu vùng 5 8,21 6 Tiểu vùng 6 12,18
STT Tiểu Vùng Diện tích (Km2) 8 Tiểu vùng 8 4,24 9 Tiểu vùng 9 17,75 10 Tiểu vùng 10 5,15 11 Tiểu vùng 11 5,15 12 Tiểu vùng 12 19,19 13 Tiểu vùng 13 37,84 Tổng vùng 158,02
2.3.2.2 Chế độ tưới của các loại cây trồng
Ngun lý tính tốn chế độ tưới dựa vào phương trình cân bằng nước:
Sự thay đổi lớp nước/lượng nước mặt ruộng = Lượng nước đến – Lượng nước đi Trong tính tốn chế độ tưới cho các loại cây trồng, phải lần lượt xác định từng thành phần trong phương trình cân bằng nước đó. Trong đó, vấn đề xác định thành phần nước hao là vô cùng quan trọng vì nó ảnh hưởng lớn đến lượng nước cần tưới. Lượng nước tiêu hao lớn nhất chính là lượng bốc hơi mặt ruộng. Do đó trước hết, tác giả sẽ đi xác định thành phần này.
a) Tính tốn xác định lượng bốc thoát 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 = Kc . ET0 (2-6)
Trong đó:
+ ETc: Lượng bốc thốt hơi nước của cây trồng theo thời gian tính tốn (mm);
+ ET0: Lượng bốc thoát hơi nước tiềm năng, tính theo các cơng 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.
Do đó, để xác định lượng bốc hơi mặt ruộng ETc cần phải xác định lượng bốc thoát hơi nước tiềm năng ET0. Lượng bốc thoát hơi nước tiềm năng ET0 được tổ chức FAO
khuyến nghị áp dụng phương pháp Penman - Monteith sửa đổi. Vì phương pháp này có độ chính xác cao, có thể tính chính xác ET0 trong phạm vi thay đổi nhiều ở các vùng khí hậu khác nhau.
Bảng tính lượng bốc hơi ETo vụ chiêm xem ở Bảng 1.2 Phụ Lục 1 b) Tính tốn chế độ tưới cho lúa vụ chiêm
Tính tốn chế độ tưới cho lúa vụ chiêm - Chế độ canh tác: Làm ải và gieo cấy tuần tự
- Các tài liệu cần thiết cho tính tốn: Tài liệu về thời vụ và giai đoạn sinh trưởng của lúa. Thời gian gieo cấy tg = 20 ngày.
- Các chỉ tiêu cơ lý của đất: Chiều sâu tầng đất trên mực nước ngầm : H= 0.6 m
Cụ thể tính toán như sau:
* Tính tốn lượng nước hao trong gieo cấy tuần tự
Phương pháp gieo cấy tuần tự có đặc điểm các thành phần trong lượng nước hao sẽ thay đổi theo một q trình nào đó. Các dạng đường quá trình này thay đổi tuỳ thuộc vào thời gian gieo cấy tg, thời gian xảy ra quá trình hao nước trên khu ruộng được cấy xong trong 1 ngày, cường độ hao nước eh, diện tích gieo cấy trong một ngày o. ● Lượng nước hao do ngấm:
- Lượng nước hao do ngấm bão hòa
Thời gian ngấm bão hồ được xác định theo cơng thức sau:
1 1 0 0 b K ) - AH(1 t Trong đó: A: Độ rỗng đất, được tính bằng % thể tích đất
0: Độ ẩm trong tầng đất trước khi đưa nước vào ruộng, tính bằng % độ rỗng : Chỉ số ngấm của đất
Ko: Hệ số ngấm hút bình quân trong đơn vị thời gian thứ nhất,
1 K K 1 0
K1: Cường độ ngấm hút ở cuối đơn vị thời gian thứ nhất (mm/ngày)
Tính lượng tổn thất do ngấm ổn định
Giai đoạn ngấm ổn định trên mặt ruộng lúa xảy ra sau quá trình ngấm bão hịa. Lúc này lượng nước mặt ruộng ngấm xuống đất chủ yếu do tác động của trọng lực.
Thời gian ngấm ổn định được xác định theo công thức: tôđ = tn + tst - tb
Với tn: thời gian ngâm ruộng tst: thời gian sinh trưởng
tb: thời gian bão hòa tầng đất mặt ruộng
● Lượng nước hao do bốc hơi mặt ruộng:
Do thời kì sinh trưởng của lúa được chia thành nhiều thời đoạn và mỗi thời đoạn có cường độ bốc hơi là khác nhau do ảnh hưởng của các điều kiện ngoại cảnh,độ che phủ…
Vì vậy phải tính q trình hao nước cho từng thời đoạn, tùy thuộc vào thời gian của mỗi thời đoạn hao nước mà có các dạng đường hao nước khác nhau :
Bốc hơi mặt ruộng được đặc trưng bởi các đại lượng : -Thời gian xảy ra hao nước trên diện tích gieo cấy : th (ngày) -Thời gian hao nước trên toàn bộ khu tưới : Th = th + tg
ETc = ēh = ebh = Kc .ETo Trong đó : Kc là hệ số cây trồng.
ET0 là lượng bốc thoát hơi nước tiềm năng.
Kết quả tính tốn bốc hơi mặt ruộng qua các thời kỳ sinh trưởng của lúa chiêm xem
Bảng 1.6, Phụ lục 1
* Xác định lượng mưa thiết kế trong tính tốn chế độ tưới cho lúa chiêm
Lượng mưa thiết kế tính tốn được là lượng mưa rơi xuống trên các diện tích xảy ra q trình hao nước. Diện tích hao nước thì thay đổi trong thời kỳ gieo cấy.
Lượng mưa rơi trên các diện tích xảy ra quá trình hao nước được xác định theo cơng thức: PTK = iPi (mm)
- Pi - lượng mưa thiết kế với tần suất P = 85% ở ngày thứ i rơi trên diện tích xảy ra q trình hao nước.
- i - hệ số phụ thuộc vào diện tích hao nước, được xác định theo 3 giai đoạn đầu vụ, giữa vụ và cuối vụ
Mơ hình phân phối mưa vụ chiêm thiết kế xem Bảng 1.7 tại Phụ lục 1
*Độ sâu lớp nước ban đầu
Độ sâu lớp nước ban đầu được xác định theo hệ thức sau: hoi = aot + t’ . aot’ (mm)
Trong đó: aot - lớp nước mặt ruộng đã có ở đầu thời đoạn tính tốn trên các diện tích đã gieo cấy, tính bình qn cho 1 ha đại diện (mm).
aot’- Lớp nước sẵn có trên diện tích đã gieo cấy trong thời đoạn t (mm)
Trong phạm vi đồ án này, đầu tiên trên ruộng chưa có nước nên
aot =0(mm) và coi ngày đầu tiên đưa 1 lượng nước vào ruộng là aot’= htb = 45 mm Khi đó: hoi = 0 + 45.
20 1
= 2.25 (mm).
*Cơng thức tưới tăng sản
(hmin ÷ hmax) = αi.( [hmin] ÷ [hmax]).
Với [hmin] ÷ [hmax] tương ứng với từng thời đoạn sinh trưởng của cây trồng. Trong đó:
- Thời kỳ đầu vụ: αi =
g
t t1
;
- Thời kỳ giữa vụ: αi = 1; - Thời kỳ cuối vụ: αi =1 -
g
t t3
. Trong đó:
t1: thời gian từ lúc cho nước vào ruộng đến ngày tính tốn
t3: thời gian tính từ ngày tn + ∑tst + 1 đến ngày kết thúc quá trình sinh trưởng của lúa * Phương trình tính tốn chế độ tưới cho lúa chiêm dựa trên phương trình cân bằng nước viết cho từng ngày:
hci = hoi + mi + Poi - Ki - ETci - Ci. (2.2) Trong đó:
hci - lớp nước mặt ruộng cuối ngày tính tốn (mm) hoi - lớp nước mặt ruộng đầu ngày tính tốn (mm) mi - lượng nước tưới trong đợt tưới tính tốn (mm)
Poi - lượng nước mưa sử dụng được trong ngày tính tốn (mm). Ki - lượng nước ngấm xuống đất trong ngày tính tốn (mm/ngày). ETci - lượng bốc hơi mặt ruộng trong ngày tính tốn (mm/ngày). Ci - lượng nước tháo đi trong ngày tính tốn (mm)
Điều kiện ràng buộc của phương trình (2.2) trên là cơng thức tưới tăng sản: [ hmin ]i ≤ hci ≤ [ hmax ]i
Q trình tính tốn chế độ tưới cho lúa vụ chiêm xem bảng 1.8 tại phụ lục 1
Trong vụ chiêm, tổng mức tưới cần cung cấp cho lúa là 632 mm = 6320 m3/ha, số lần tưới là 38.
c) Tính tốn chế độ tưới cho cây trồng cạn vụ chiêm
Cây trồng cạn là cây trồng phát triển trên môi trường ẩm. Độ ẩm trong tầng đất canh tác sẽ được duy trì theo cơng thức tưới tăng sản.
Cơ sở tính tốn cho cây trồng cạn dựa trên phương trình cân bằng nước mặt ruộng viết cho từng ngày, cụ thể hóa trong tầng đất ẩm ni cây. Phương trình có dạng:
mi = (Whi + Wci ) – (Woi + Poi + ΔWHi + Wni ) (2-7) Trong đó:
+ m: Tổng lượng nước cần tưới trong đợt tưới tính tốn (m3/ha)
+ Whi: Lượng nước hao trong ngày tính tốn (m3/ha)
Whi= 10ETci.ti (2-8)
+ ETci: cường độ bốc hơi mặt ruộng (mm/ngày)
+ ti: thời gian hao nước (vì tính cho từng ngày nên t = 1)
Wci=10βciAHi (m3/ha) (2-9)
+ A: độ rỗng của đất theo % thể tích đất + βci: độ ẩm của đất ở cuối thời đoạn
Lượng nước chứa trong tầng đất cuối thời đoạn Wci phải đựoc khống chế theo điều kiện:
Wβmini ≤ Wci ≤ Wβmaxi (2-10)
Trong đó:
+ Wβmaxi= 10βmaxiAHi
+ Wβmini= 10βminiAHi
+ βmax = 80%; βmin= 60% (dựa theo công thức tưới tăng sản)
Woi: lượng nước có sẵn trong đất đầu thời đoạn tính tốn, xác định theo: Woi= 10βoiAHoi =10*0,41*0,56*250= 574 (m3/ha) Poi: lượng nước mà cây trồng sử dụng được trong thời đoạn tính tốn
Poi= ΣαiCiPi
+ Pi: lượng mưa thực tế rơi xuống ruộng(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, thơng qua tính tốn xác định
+ 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:
+ Wni: 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 (Wn ≈ 0)
Khảo sát thực tế cho thấy, người dân địa phương có kinh nghiệm trồng ngơ nhiều năm, khi thu hoạch cho năng suất và giá bán cao. Vụ Chiêm Xuân, diện tích canh tác ngơ chiếm đa số, cịn lại một phần rất nhỏ là các cây trồng khác như đỗ, lạc,... do đó, trong luận văn này, tác giả lựa chọn tính nhu cầu nước sử dụng để tưới cho ngô.
Theo phương pháp lập bảng như lúa ta chia thời gian sinh trưởng của ngơ thành nhiều thời đoạn tính toán nhỏ, trong mỗi thời đoạn 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 vượt quá giới hạn trên ta sẽ tháo đi và giữ mức Wmax.
Kết quả tính tốn xem ở Bảng 1.12 Phụ Lục 1: Trong vụ mùa, tổng mức tưới cần
cung cấp cho cây ngô là 370 mm = 3700 m3/ha và số lần tưới là 12 d) Hệ số tưới và giản đồ hệ số tưới của hệ thống
Hệ số tưới là lưu lượng cần cung cấp cho một đơn vị diện tích yêu cầu tưới, ký hiệu là q (l/s-ha),
Hệ số tưới của một lần tưới cho cây trồng trong khu tưới bao gồm nhiều loại cây trồng được xác định theo: qij= ij ij i T m . 4 , 86 (l/s-ha) (2-11)
qij- hệ số tưới của cây trồng i ở lần tưới thứ j (l/s-ha) mij-mức tưới của cây trồng i ở lần tưới thứ j (m3/ha) Tij-thời gian tưới của cây trồng i ở lần tưới thứ j (ngày)
i
- tỷ lệ diện tích của cây trồng thứ i so với diện tích của tồn khu tưới i= i - diện tích cần tưới của cây trồng thứ i (ha)
Dựa vào cơng thức trên sẽ tìm được hệ số tưới sơ bộ của các lần tưới cho các loại cây trồng khác nhau trong khu tưới (đã tính ở mục 2,2). Tổng hợp các kết quả trên ta được hệ số tưới sơ bộ của hệ thống.
Bảng hệ số tưới của hệ thống xem ở Bảng 1.14, Phụ Lục 1
Giản đồ hệ số tưới: Để xác định sự thay đổi chế độ tưới 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.
2.3.2.3 Nhu cầu sử dụng nước cho trồng trọt giai đoạn hiện tại
Tính tốn được lượng nước cần cấp cho trồng trọt theo từng tháng được tính tốn theo cơng thức sau:
NCNtrồng trọt = ∑ (Si × mi) (m3) (2-5) Trong đó:
+ Si : Diện tích loại cây trồng i (ha)
+ mi: Mức tưới loại cây trồng i tại mặt ruộng (phân theo các tháng) (m3/ha)
Bảng 2.23 Kết quả tính tốn tổng lượng nước cho trồng trọt giai đoạn hiện tại Đơn vị: 106m3 TT Tiểu vùng 1 2 3 4 5 Tổng 1 Vùng 1 1,40 1,49 0,72 1,51 0,62 5,73 2 Vùng 2 0,81 0,86 0,41 0,87 0,36 3,31 3 Vùng 3 0,50 0,53 0,25 0,54 0,22 2,04 4 Vùng 4 1,51 1,60 0,77 1,62 0,66 6,16 5 Vùng 5 0,85 0,90 0,43 0,91 0,37 3,47 6 Vùng 6 1,26 1,34 0,64 1,35 0,55 5,15 7 Vùng 7 0,90 0,96 0,46 0,97 0,40 3,69 8 Vùng 8 0,44 0,46 0,22 0,47 0,19 1,79 9 Vùng 9 1,31 1,39 0,67 1,41 0,58 5,36 10 Vùng 10 0,38 0,40 0,19 0,41 0,17 1,56 11 Vùng 11 0,38 0,40 0,19 0,41 0,17 1,56 12 Vùng 12 1,42 1,50 0,72 1,52 0,62 5,79 13 Vùng 13 2,65 2,81 1,35 2,85 1,16 10,82 Tổng 13,81 14,64 7,06 14,84 6,06 56,41
2.3.2.4 Nhu cầu sử dụng nước cho chăn nuôi
Theo phụ lục C.1, tiêu chuẩn Việt Nam 4454_2012 tiêu chuẩn cấp nước cho các trạm, trại chăn nuôi gia súc, gia cầm như sau:
- Trâu, bò : 70,0 l/con- ngày, - Lợn: 15,0 l/ con - ngày, - Gia cầm : 2,0 l/ con - ngày,
Tính tốn được lượng nước cần cấp cho chăn ni theo công thức:
NCNchăn nuôi =∑ (Số con gia súc/gia cầm × Nhu cầu nước một ngày × t × 10-3) (m3) Trong đó: t là tổng số ngày trong tháng
Bảng 2.24 Kết quả tính tốn tổng lượng nước u cầu cho chăn nuôi giai đoạn hiện tại Đơn vị: 106m3 TT Tiểu vùng 1 2 3 4 5 Tổng 1 Vùng 1 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,41 2 Vùng 2 0,05 0,04 0,05 0,05 0,05 0,23