5. Nội dung nghiờn cứu 3.
3.3.2.2.Thiết kế hệ thống tưới nhỏ giọt 77.
1. Lựa chọn, bố trớ đường ống tưới nhỏ giọt
- Chọn đường ống tưới nhỏ giọt:
Chọn đường ống nhỏ giọt Uniram của hóng Netafim với vũi nhỏ giọt cú khả năng tự bự ỏp. Cỏc thụng số kỹ thuật chớnh của vũi nhỏ giọt và đường ống ở bảng 3.13 và bảng 3.14
Bảng 3.21: Cỏc thụng số kỹ thuật của đầu nhỏ giọt
Lưu lượng vũi phun (l/h)
Áp lực làm việc (bar)
Kớch thước miệng vũi rộng x cao x dài (mm)
Chỉ số hỡnh thỏi chảy X
1,0 0,5-4,0 0,83x0,74x40 0
Bảng 3.22: Cỏc thụng số kỹ thuật của đường ống nhỏ giọt
Model Đường kớnh trong (mm) Độ dày thành ống (mm) Đường kớnh ngoài (mm) Áp lực làm việc lớn nhất (bar) Khoảng cỏch giữa cỏc vũi nhỏ giọt (m) 16009 14,2 1,0 16,2 3,5 0,2-1,0
Hỡnh 3.9: Đầu nhỏ giọt Uniram
- Lựa chọn sơ đồ bố trớ đường ống tưới nhỏ giọt trờn hệ thống
Căn cứ vào kỹ thuật trồng của cỏc loại cõy:
+ Với cõy cà chua: Bố trớ mỗi đường ống tưới phụ trỏch tưới cho một hàng, mỗi đầu tưới phụ trỏch tưới cho một cõy, khoảng cỏch giữa cỏc đường ống tưới bằng khoảng cỏch giữa cỏc hàng cõy là 70cm, khoảng cỏch giữa cỏc đầu nhỏ giọt bằng khoảng cỏch giữa cỏc cõy là 40cm.
+ Với cõy khoai tõy: Bố trớ mỗi đường ống tưới phụ trỏch tưới cho một hàng, mỗi đầu tưới phụ trỏch tưới cho một cõy, khoảng cỏch giữa cỏc đường ống tưới bằng khoảng cỏch giữa cỏc hàng cõy là 40cm, khoảng cỏch giữa cỏc đầu nhỏ giọt bằng khoảng cỏch giữa cỏc cõy là 30cm.
Sơ đồ bố trớ đường ống tưới nhỏ giọt cho cõy cà chua và cõy khoai tõy ở hỡnh 3.5 và hỡnh 3.6
Hỡnh 3.10: Sơ đồ bố trớ đường ống tưới nhỏ giọt cho cõy cà chua
Đường ống tưới Đầu tạo giọt
0,7m
Hỡnh 3.11: Sơ đồ bố trớ đường ống tưới nhỏ giọt cho cõy khoai tõy
2. Bố trớ sơ đồ hệ thống tưới nhỏ giọt và cỏc thiết bị, phụ tựng trờn đường ống
Hỡnh 3.12: Sơ đồ hệ thống tưới nhỏ giọt
b. Bố trớ hệ thống đường ống và van cỏc loại
Đường ống tưới Đầu tạo giọt
0,4m
- Đường ống chớnh: Đường ống chớnh bố trớ chạy dọc theo đường biờn của khu tưới (phần giỏp với đường liờn thụn Vừng Ngoại – Bảo Lộc), đầu đường ống cú van điều chỉnh, chiều dài ống chớnh là 170m.
- Đường ống nhỏnh cấp 1: bố trớ về một phớa của ống chớnh và thẳng gúc với ống chớnh. Ống nhỏnh N2 phụ trỏch tưới cho 3,416ha cà chua, cú chiều dài 162,4 m; ống nhỏnh N1 phụ trỏch tưới cho 3,416 ha khoai tõy, cú chiều dài 208,8m. Khoảng cỏch giữa 2 ống nhỏnh cấp 1 là 146m. Ở đầu mỗi đường ống nhỏnh cú cỏc van khúa nước.
- Đường ống nhỏnh cấp 2: ống nhỏnh bố cấp 2 trớ về một phớa của ống nhỏnh cấp 1 và thẳng gúc với ống chớnh. Cỏc ống nhỏnh N2.1, N2.2 và N2.3 mỗi ống nhỏnh phụ trỏch tưới cho 1,139ha cà chua (116 hàng), chiều dài mỗi ống là 80,5m. Cỏc ống nhỏnh N1.1, N1.2, N1.3, N1.4, N1.5, N1.6, N1.7, mỗi ống nhỏnh phụ trỏch tưới cho 0,488ha khoai tõy (87 hàng), chiều dài mỗi ống là 34,4 m. Ở đầu mỗi đường ống nhỏnh cú cỏc van khúa nước.
- Đường ống tưới (đường ống nhỏnh cấp cuối cựng): là tưới Uniram, ống tưới bố trớ về một phớa của ống nhỏnh và thẳng gúc với ống nhỏnh cấp 2. Thụng thường đối với sản phầm của Netafim, đường kớnh ống 16mm, lưu lượng đầu nhỏ giọt 1(l/h), khoảng cỏch lỗ nhỏ giọt 0,2m sẽ chạy dài được trung bỡnh 100m, khoảng cỏch đầu nhỏ giọt 0,3m chạy dài được trung bỡnh 160m, mà vẫn đảm bảo được độ đồng đều 93% theo chuẩn của dõy nhỏ giọt. Vỡ vậy, ở đõy chọn chiều dài mỗi đường ống tưới là 140m. Mỗi đường ống tưới cho cà chua cú 350 đầu nhỏ giọt khoảng cỏch giữa cỏc đầu nhỏ giọt là 0,4m, mỗi đường ống tưới cho khoai tõy cú 466 đầu nhỏ giọt khoảng cỏch giữa cỏc đầu nhỏ giọt là 0,3m.
c. Bố trớ cỏc thiết bị, phụ tựng trờn hệ thống (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Cỏc thiết bị, phụ tựng đường ống nhỏ giọt gồm cỏc van nước, cỏc cỳt nối ống, cỏc giỏ đỡ đường ống …
Sơ đồ hệ thống tưới nhỏ giọt ở hỡnh 3.8
3.Tớnh toỏn chế độ tưới phun mưa a. Mức tưới thiết kế
Căn cứ vào kết quả tớnh toỏn chế độ tưới chọn mức tưới thiết kế cho cõy cà chua là mtk = 5,5mm, mức tưới thiết kế cho cõy khoai tõy là mtk = 4,8 mm.
b. Chu kỳ tưới thiết kế
- Áp dụng cụng thức (3.1), trong đú
Cường độ hao nước bỡnh quõn ngày lớn nhất của cõy cà chua trong thời gian tưới là e = 2,56 mm/ngày; cường độ hao nước bỡnh quõn ngày lớn nhất của cõy khoai tõy trong thời gian tưới là e = 2,2 mm/ngày. Thay số ta được:
- Chu kỳ tưới của cà chua T = 5, 5 = 2,15
2, 56 (ngày), lấy trũn T = 2 ngày
- Chu kỳ tưới của khoai tõy T = 4,8 = 2,18
2, 2 (ngày), lấy trũn T = 2 ngày
c. Thời gian tưới tại mỗi lần
- Áp dụng cụng thức:
r t m.S .S t =
q (3.13)
Trong đú: t là thời gian tưới mỗi lần (h) m là mức tưới mỗi lần (mm) Srlà khoảng cỏch giữa cỏc cõy (m) Stlà khoảng cỏch giữa cỏc hàng cõy (m) q là lưu lượng của đầu nhỏ giọt (l/h) Thay số ta được:
- Thời gian tưới mỗi lần của cà chua: t =5, 5.0, 4.0, 7 1, 6 1 = (h),
- Thời gian tưới mỗi lần của khoai tõy: t = 4,8.0, 3.0, 4 0, 6
1 = (h)
4. Xỏc định chế độ hoạt động của hệ thống tưới phun mưa a. Phõn tổ tưới luõn phiờn
Chia khu tưới thành 10 tổ tưới luõn phiờn trong đú:
Số tổ tưới luõn phiờn cho cà chua là 3 tổ, mỗi tổ cú diện tớch 1,139ha, diện tớch của mỗi tổ là diện tớch phụ trỏch của mỗi ống nhỏnh cấp 2.
Số tổ tưới luõn phiờn cho khoai tõy là 7 tổ, mỗi tổ cú diện tớch 0,488ha, diện tớch của mỗi tổ là diện tớch phụ trỏch của mỗi ống nhỏnh cấp 2.
c. Số lần di chuyển một ống tưới trong diện tớch cần tưới
- Đối với hệ thống tưới bỏn di động, số tổ tưới luõn phiờn cần thỏa món điều kiện: d c.T N n .t ≤ (3.14) Suy ra: nd c.T N.t ≤ (3.15) Trong đú:
c là số giờ vận hành trong ngày, bố trớ một ngày làm 1,5 ca, c = 12(h) t là thời gian tưới mỗi lần (h)
ndlà số lần di chuyển một ống cấp cuối cựng trong diện tớch tưới phụ trỏch T là chu kỳ tưới (ngày).
- Vỡ chu kỳ tưới của cà chua và khoai tõy đều là 2 ngày nờn phải đảm bảo trong 2 ngày phải tưới hết cho toàn bộ diện tớch trồng cà chua và khoai tõy. Nếu mỗi ngày tưới cho toàn bộ diện tớch của một loại cõy thỡ:
+ Số lần di chuyển một ống tưới cho cà chua trong một ngày là
t d c.T 12.1 n 2, 5 N.t 3.1, 6 ≤ = = vị trớ, chọn nd = 2 vị trớ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Số lần di chuyển một ống tưới cho khoai tõy trong một ngày là
t d c.T 12.1 n 2,8 N.t 7.0, 6 ≤ = = vị trớ, chọn nd= 2 vị trớ
5. Tớnh toỏn thủy lực hệ thống đường ống
a. Tớnh toỏn lưu lượng ống chớnh, ống nhỏnh, ống tưới
- Xỏc định lưu lượng đầu vào ống tưới:
Qt = nv.qv (3.16)
Trong đú: Qtlà lưu lượng lấy vào đầu ống tưới (m3 /h ) nvlà số đầu nhỏ giọt trờn ống tưới.
qvlà lưu lượng đầu nhỏ giọt (m3/h ) Thay số ta được:
+ Với đường ống tưới cho cà chua Qt = 350.1 = 350 (l/h) = 0,35 (m3/h) + Với đường ống tưới cho khoai tõy Qt = 466.1 = 466 (l/h) = 0,466 (m3/h)
- Xỏc định lưu lượng đầu vào ống nhỏnh cấp 2:
Qnc2 = nt. Qt (3.17)
Trong đú: Qnc2là lưu lượng lấy vào đầu ống nhỏnh cấp 2(m3 /h ) ntlà số đường ống tưới hoạt động đồng thời
Vỡ cỏc đường ống nhỏnh phụ trỏch diện tớch tưới như nhau nờn lưu lượng đầu vào cỏc ống là như nhau.
+ Với cỏc ống nhỏnh cấp 2 tưới cho cà chua:
QN2.1 = QN2.2 = QN2.3 = 116.0,35 = 40,6 (m3/h) + Với cỏc ống nhỏnh cấp 2 tưới cho khoai tõy:
QN1.1 = QN1.2 = QN1.3 = QN1.4 = QN1.5 = QN1.6 = QN1.7 = 87.0,466 = 40,542 (m3/h) Ta thấy chờnh lệch lưu lượng đầu vào ống nhỏnh cấp 2 tưới cho khoai tõy và cà chua chờnh lệch nhau rất nhỏ, ΔQ = 0,058 (m3/h).
- Xỏc định lưu lượng đầu vào ống nhỏnh cấp 1:
+ Xỏc định lưu đượng đầu vào ống nhỏnh N2: Chia khu tưới cho cà chua thành 3 tổ tưới luõn phiờn, diện tớch mỗi tổ là diện tớch phụ trỏch tưới của cỏc đường ống cấp 2, do đú QN2 = QN2.1 = QN2.2 = QN2.3 = 40,6 (m3/h)
+ Xỏc định lưu đượng đầu vào ống nhỏnh N1: Chia khu tưới cho khoai tõy thành 7 tổ tưới luõn phiờn, diện tớch mỗi tổ là diện tớch phụ trỏch tưới của cỏc đường ống cấp 2, do đú:
QN1 = QN1.1 = QN1.2 = QN1.3 = QN1.4 = QN1.5 = QN1.6 = QN1.7 = 87.0,466 = 40,542(m3/h)
- Xỏc định lưu lượng đầu vào ống chớnh:
Do tưới luõn phiờn từng đường ống nhỏnh cấp 1 nờn lưu lượng đầu vào ống chớnh bằng lưu lượng ống nhỏnh Qc = QN2 = 40,6 (m3/h)
b. Tớnh đường kớnh ống chớnh, ống nhỏnh
Áp dụng cụng thức (3.6)
- Đường kớnh ống chớnh:
Trờn thị trường cú ống PVC cú D = 125 mm nờn ta chọn mua ống cú đường kớnh là: Dc = 125 mm - Đường kớnh ống nhỏnh cấp 1: + Với đường ống nhỏnh N2: do Qc = QN2 nờn DN2 = 125 mm + Với đường ống nhỏnh N1: DN1 = 0,8. (40,542/3600)0,42 = 0,121(m) = 121 (mm)
Trờn thị trường cú ống PVC cú D =125 mm nờn ta chọn mua ống cú đường kớnh là: DN1 = 125 mm - Đường kớnh ống nhỏnh cấp 2: + Với cỏc đường ống nhỏnh N1.1, N1.2, N1.3, N1.4, N1.5, N1.6, N1.7, vỡ QN1 = QN1.1 = QN1.2 = QN1.3 = QN1.4 = QN1.5 = QN1.6 = QN1.7 nờn DN1 = DN1.1 = DN1.2 = DN1.3 = DN1.4 = DN1.5 = DN1.6 = DN1.7 = 125 mm + Với cỏc đường ống nhỏnh N2.1, N2.2, N2.3 vỡ QN2 = QN2.2 = QN2.3 = nờn DN2= DN2.1 = DN2.2 = DN2.3 = 125 mm
c. Tớnh toỏn tổng tổn thất cột nước của ống chớnh, ống nhỏnh, ống tưới
Chọn tuyến ống bất lợi nhất từ điểm nhỏ giọt đến trạm bơm. Theo phõn tớch so sỏnh, điểm bất lợi nhất trờn ống nhỏnh N1 là điểm nhỏ giọt cuối cựng của đường ống N1.7 nờn chọn để tớnh tổn thất cột nước ống chớnh, ống nhỏnh và ống tưới của nhỏnh N1. Điểm bất lợi nhất trờn ống nhỏnh N2 là điểm nhỏ giọt cuối cựng của đường ống N2.3 nờn chọn để tớnh tổn thất cột nước ống chớnh, ống nhỏnh và ống tưới của nhỏnh N2
- Tổng tổn thất cột nước của ống nhỏnh cỏc cấp được xỏc định theo cỏc cụng thức (3.7a), (3.7b) (3.7c) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Tổng tổn thất cột nước của đường ống nhỏ giọt tưới cho cà chua:
Ta cú: dt = 14,2 (mm); Lt = 140 (m); Qt = 0,35 (m3/h); với loại ống chất dẻo f = 0,948.105, m = 1,77, b = 4,77; với m = 1,77 và x = 1 tra bảng lập sẵn được F = 0,406 [14]; thay vào cụng thức ta tớnh được:
5 1,77 t 4,77 0, 948.10 .0, 35 .140 ΔH = 1,15.0,406. = 3,081(m) 14, 2
+ Tổng tổn thất cột nước của đường ống nhỏ giọt tưới cho khoai tõy: Ta cú: dt = 14,2 (mm); Lt = 140 (m); Qt = 0,466 (m3/h); thay vào cụng thức ta tớnh được: 5 1,77 t 4,77 0, 948.10 .0, 466 .140 ΔH = 1,15.0,406. = 5,114(m) 14, 2 + Tổng tổn thất cột nước của ống nhỏnh N2.1, N2.2, N2.3 Ta cú: dN2.1 = dN2.2 = dN2.3 = 125-6 =119 (mm), LN2.1 = LN2.2 = LN2.3 = 80,5 (m),
QN2.1 = QN2.2 = QN2.3 = 40,6 (m3/h) thay vào cụng thức ta tớnh được:
5 1,77 N2.1 N2.2 N2.3 4,77 0, 948.10 .40, 6 .80, 5 ΔH = ΔH ΔH = 1,15.0,406. = 0,315(m) 119 = + Tổng tổn thất cột nước của ống nhỏnh N1.1, N1.2, N1.3, N1.4, N1.5, N1.6, N1.7 Ta cú: dN1.1 = dN1.2 = dN1.3 = dN1.4 = dN1.5 = dN1.6 = dN1.7 = 119 (mm); QN1.1 = QN1.2 = QN1.3 = QN1.4 = QN1.5 = QN1.6 = QN1.7 = 40,542 (m3/h), LN1.1 = LN1.2 = LN1.3 = LN1.4 =
LN1.5 = LN1.6 = LN1.7 = 34,4 (m) thay vào cụng thức ta tớnh được:
5 1,77 N1.i 4,77 0, 948.10 .40, 542 .34, 4 ΔH = 1,15.0,406. = 0,134(m) (i = 1,7) 119 + Tổng tổn thất cột nước của ống nhỏnh N2 Ta cú: dN2 = 119 mm, QN2 = 40,6 m3/h, LN2 = 162,4m thay vào cụng thức ta tớnh được: N2 5 4,771,77 0, 948.10 .40, 6 .162, 4 ΔH = 1,15.0,406. = 0,636(m) 119 + Tổng tổn thất cột nước của ống nhỏnh N1 Ta cú: dN1 = 119 mm, QN1 = 40,542 m3/h, LN1 = 208,8m thay vào cụng thức ta tớnh được: 5 1,77 N1 4,77 0, 948.10 .40, 542 .208,8 ΔH = 1,15.0,406. = 0,815(m) 119
- Tổng tổn thất cột nước của ống chớnh được xỏc định theo cụng thức (3.8) + Tổng tổn thất cột nước của ống chớnh theo tuyến N1
Ta cú: dc = 119 (mm); Lc = 24(m); Qc = 40,542 (m3/h); thay vào cụng thức ta tớnh được:
5 1,77
N1 4,77
0, 948.10 .40, 542 .24
ΔH = 1,15. = 0,231(m)
119
+ Tổng tổn thất cột nước của ống chớnh theo tuyến N2
Ta cú: dc = 119 (mm); Lc = 170(m); Qc = 40,6 (m3/h); thay vào cụng thức ta tớnh được: 5 1,77 N2 4,77 0, 948.10 .40, 6 .170 ΔH = 1,15. = 1,639(m) 119
d. Tớnh toỏn tổng cột nước của hệ thống tưới nhỏ giọt
H = Zđ – Zs + Hv+ ΔHt+ ΔHnc2+ ΔHnc1 + ΔHc+ ΔH (3.18) Trong đú:
H là tổng cột nước thiết kế của hệ thống tưới phun mưa (cột nước bơm) (m) Zđ là cao trỡnh mặt đất tại đầu nhỏ giọt điển hỡnh (m).
Zs là cao trỡnh mặt nước, nguồn nước (mặt nước bề hỳt trạm bơm). Zs = 8,8 (m)
Hvlà cột nước đầu nhỏ giọt (m). Hv = 10 (m)
ΔHt ; ΔHnc1 ; ΔHnc2; ΔHc lần lượt là tổng tổn thất cột nước trờn đường ống chớnh, ống nhỏnh cấp 1, ống nhỏnh cấp 2, ống nhỏ giọt tớnh từ đầu đường ống chớnh đến vị trớ đầu nhỏ giọt điển hỡnh (m)
ΔH là tổn thất cột nước từ van đỏy ống hỳt đến đầu vào của ống chớnh bao gồm: tổn thất qua van đỏy ống hỳt, tổn thất dọc đường trờn ống hỳt, tổn thất dọc đường từ mỏy bơm đến đầu vào ống chớnh, tổn thất qua thiết bị chõm phõn bún, tổn thất qua đồng hồ đo ỏp lực, đồng hồ đo lưu lượng, thiết bị lọc nước, van... Sơ bộ chọn ΔH = 7 (m)
- Theo tuyến ống nhỏnh N1
H = 9,40 - 8,8 + 10,0 + 5,114 + 0,134 + 0,815 + 0,231 + 7,0 = 23,894 (m)
- Theo tuyến ống nhỏnh N2
H = 9,33 - 8,8 + 10,0 + 3,081 + 0,315 + 0,636 + 1,639 + 7,0 = 23,201 (m) Vậy tổng cột nước của hệ thống là 23,894 m
6. Tớnh toỏn thủy lực bằng phần mềm HydroCalc của Netafim a. Tớnh thủy lực đường ống tưới cho khoai tõy và cà chua
- Số liệu đầu vào ở bảng 3.23 và bảng 3.24 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bảng 3.23: Số liệu tớnh đường ống tưới nhỏ giọt và đầu nhỏ giọt cho khoai tõy
Loại đầu tạo giọt Khoảng cỏch đầu tạo giọt (m)
Lưu lượng đầu nhỏ giọt (l/h) Chiều dài ống tưới (m) Áp lực cuối đường ống (m) Uniram16009 0,3 1,0 140 10
Bảng 3.24: Số liệu tớnh đường ống tưới nhỏ giọt và đầu nhỏ giọt cho cà chua
Loại đầu tạo giọt Khoảng cỏch đầu tạo giọt (m)
Lưu lượng đầu nhỏ giọt (l/h) Chiều dài ống tưới (m) Áp lực cuối đường ống (m) Uniram16009 0,4 1,0 140 10 - Kết quả tớnh ở bảng 3.25 và bảng 3.26
Bảng 3.25: Kết quả tớnh thủy lực đường ống nhỏ giọt cho khoai tõy
Tổng số đầu tạo giọt
Chiều dài đường ống tưới (m) Tổng tổn thất cột nước (m) Cột nước đầu đường ống tưới (m) Tốc độ nước chảy (m/s) 466 140 10,51 20,51 0,82
Bảng 3.26: Kết quả tớnh thủy lực đường ống nhỏ giọt cho cà chua
Tổng số đầu tạo giọt Chiều dài đường ống tưới (m) Tổng tổn thất cột nước (m) Cột nước đầu đường ống tưới (m) Tốc độ nước chảy (m/s) 350 140 5,11 15,11 0,61 b. Tớnh thủy lực đường ống nhỏnh cấp 2
Số liệu đầu vào ở bảng 3.27 và bảng 3.28
Bảng 3.27: Số liệu yờu cầu tớnh đường ống nhỏnh cấp 2 tưới cho khoai tõy
Sơ đồ Lưu lượng đầu đường ống (m3/h) Đường kớnh ngoài ống PVC (mm) Đường kớnh trong ống PVC (mm) Chiều dài đường ống (m) Áp lực đầu đường ống (m) Số đường ống tưới Hỡnh chữ nhật 40,542 125 119 34,4 20,634 87