I. MỤC TIÊU CỦA DỰ ÁN
- Về mặt kinh tế: Đáp ứng nhu cầu chủ động nguồn nước tưới cho khoảng 2198,19 ha các loại cây trồng (bao gồm: Cà phê, màu và lúa), kết hợp cấp nước sinh hoạt cho khoảng 4950 người dân và 5818 gia súc các loại, nhằm góp phần phát triển kinh tế nhanh và bền vững cho địa phương, xố đói giảm nghèo nâng cao đời sống cho người dân trong khu vực dự án ưu tiên khu vực tập trung đông đồng bào dân tộc thiểu số.
- Về mặt xã hội: Trên cơ sở phát triển kinh tế, tạo thêm việc làm từ việc thâm canh tăng vụ, ổn định đời sống kinh tế cho nhân dân sẽ hạn chế các tệ nạn xã hội, nâng cao chất lượng cuộc sống cho nhân dân, trên cơ sở đó giữ vững an ninh chính trị, quốc phịng khu vực.
- Đồng thời sau khi triển khai dự án sẽ góp phần cải tạo cảnh quan mơi trường, khí hậu, nâng cao ý thức bảo vệ tài nguyên rừng, khai thác tổng hợp tài nguyên trong khu vực.
II. NHIỆM VỤ CỦA DỰ ÁN
Đề xuất chủ trương đầu tư được Hội đồng nhân dân tỉnh Đắk Lắk tại Nghị quyết số 08/NQ-HĐND ngày 19/3/2021, dự kiến Quy mô đầu tư như sau: Để đảm bảo nhiệm vụ cấp nước ổn định cho 2198,2 ha cây trồng các loại, của các cánh đồng thôn Sơn Thọ, Buôn Dur 1, Buôn Dur 2, Buôn Kmăl, Buôn Krang và một phần cánh đồng Buôn Krông: - Căn cứ thực trạng sản xuất thực tế trên địa bàn và kế hoạch sử dụng đất của xã Dur Kmăl đến năm 2025; (1) Hiện trạng khu tưới chính bao gồm 80 ha lúa hai vụ, 74,5 ha lúa một vụ, 37,7 ha cây rau màu (chủ yếu là ngô) trồng phân tán và phần lớn diện tích đất nằm trên các khu vực cao trồng các loại cây lâu năm như cà phê, tiêu, điều... (chủ yếu cà cây cà phê thời kỳ kinh doanh); (2) Hiện trạng khu tưới phụ khoảng 200 ha lúa hai vụ (lấy nước tưới từ trạm bơm nhỏ có sẵn, sau khi có dự án sẽ bỏ trạm bơm này). Như vậy, để đảm bảo mục tiêu dự án kiến nghị nhiệm vụ của dự án là: Đảm bảo nguồn cung ổn định cho 2198,19 ha các loại cây trồng trong đó: 370 ha lúa 2 vụ, 40 ha cây ràu màu (chủ
yếu là cây ngô) và 1790 ha các loại cây trồng lâu năm giá trị cao như cà phê, tiêu, điều (các diện tích này trồng xen nhưng chiếm phần lớn diện tích là cây cà phê).
- Tạo nguồn cung cấp nước sinh hoạt cho khoảng hơn 4950 dân và nước cho khoảng hơn 5818 gia súc các loại (theo đề xuất của huyện Krông Ana).
CHƯƠNG IV: TÍNH TỐN CÂN BẰNG NƯỚC
Việc tính tốn thuỷ nơng và tính tốn cân bằng nước nhằm xác định lượng nước đến của lưu vực tính tốn có đáp ứng đủ nhu cầu nước tưới cho nhiệm vụ đã đề ra tuân thủ theo các tiêu chuẩn hiện hành. Lượng nước đến này ngồi đảm bảo cho dự án cịn phải tính đến mức độ sử dụng nước của các cơng trình hiện có và các cơng trình đã quy hoạch.
I. TÍNH TỐN CHẾ ĐỘ TƯỚI CHO CÂY TRỒNG 1. Tài liệu tính tốn 1. Tài liệu tính tốn
1.1. Tính tốn mưa tưới
Dựa trên vị trí của cơng trình và tính tốn mức độ ảnh hưởng của các trạm với vùng tưới của cơng trình, chọn trạm khí tượng và mưa để tính tốn mưa tưới hiệu quả tại các vùng tiểu dự án. Các số liệu đầu vào cho tính tốn mưa tưới dựa trên các yếu tố sau: (1) Số liệu mưa thực đo tại các trạm đo mưa trong vùng, các số liệu này đã được thống kê trong mục 3 của chương II; (2) Số liệu lịch thời vụ của các loại cây trồng và tần suất đảm bảo cấp nước cho các loại cây trồng (75% hoặc 85%).
Dựa vào vị trí cơng trình chọn trạm Krơng Búk để tính tốn mưa tưới cho khu tưới của cơng trình, lượng mưa khu tưới được xác định ứng với tần suất 75% và 85%:
- Để xác định mưa tưới cho cây cà phê: tính tốn mưa cả năm.
- Để xác định mưa tưới cho cây lúa và màu, xác định mưa tưới vụ cho 2 vụ đơng xn và hè thu về thời đoạn tính tốn theo u cầu mùa vụ của khu tưới quy định:
+ Lúa Đơng Xn: Từ tháng 12÷4
+ Màu Đơng Xn (lấy cây ngơ để tính): Từ tháng 12÷3 + Lúa Mùa: Từ tháng 5÷9
+ Màu Mùa: Từ tháng 5÷8
Bảng 4.1. Mưa tưới thiết kế
Trạm I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Tổng 85% Krông
Buk 6 3,8 22 61,6 150,7 123,2 113,9 154,8 184,1 165,6 148 51 1.184,7
1.2. Tài liệu cây trồng
- Lịch thời vụ: Lịch thời vụ cho các loại cây trồng do Chi cục Trồng trọt tỉnh Đắk Lắk cung cấp.
Bảng 4.2. Đặc điểm sinh trưởng các loại cây trồng vùng dự án
TT Loại cây trồng, mùa vụ
Lịch thời vụ Hệ số Kc (Theo FAO) Bắt đầu xuống giống Thu hoạch Số ngày sinh trưởng Giai đoạn đầu vụ Giai đoạn phát triển Giai đoạn giữa vụ Giai đoạn thu hoạch
1 Lúa vụ Đông Xuân 20/12 13/04 115 1,1 1,3 1,1 0,95
2 Lúa vụ Hè Thu 01/06 11/09 115 1,15 1,3 1,1 0,95
3 Màu Đông Xuân (Lấy đại diện cây
ngô Đông Xuân) 15/12 19/03 95 0,3 0,75 1,05 1
4 Màu Hè Thu (Lấy đại diện cây ngô Hè
Thu) 01/06 03/09 95 0,3 0,75 1,05 1
8 Cây cà phê Cả năm 0,65 0,65 0,85 0,75
- Chiều sâu lớp nước trên ruộng lúa theo công thức tưới tăng sản: thường lấy trung bình amax = 60mm, amin=40mm.
2. Nội dung tính tốn
2.1. Phương pháp chung
Chế độ tưới cho các loại cây trồng phụ thuộc vào nhiều yếu tố phức tạp như: Các yếu tố khí hậu, thổ nhưỡng đất đai, loại cây trồng, thời gian sinh trưởng của cây trồng, quy mô của hệ thống tưới… Các yếu tố này lại luôn luôn thay đổi theo khơng gian và thời gian rất khó ổn định. Do vậy để tính tốn chế độ tưới cho các loại cây trồng ta dựa vào yếu tố chính, những yếu tố có ảnh hưởng lớn đến cây trồng.
Cơ sở khoa học truyền thống và đáng tin cậy để xác định chế độ tưới cho các cây trồng là cân bằng nước ruộng và 3 quan hệ đất - nước – cây trồng – khí hậu.
Nội dung tính tốn chế độ tưới cho các loại cây trồng là nhằm tìm ra chế độ tưới hợp lý cho các loại cây trồng (m~t), đảm bảo cung cấp nước cho cây trồng một cách tốt nhất và tiết kiệm nhất.
Các đại lượng cần phải xác định được trong q trình tính tốn là: - Thời gian tưới mỗi lần t(ngày).
- Mức tưới mỗi lần “m” và mức tưới tổng cộng “M” cho một đơn vị diện tích gieo trồng (m3/ha).
- Số lần tưới “n” trong q trình sinh trưởng và phát triển của cây trồng (lần). - Hệ số tưới q (l/s/ha).
Phương thức và biện pháp canh tác. Lúa là loại cây trồng chịu ngập, do đó chế độ tưới là chế độ tưới ngập. Đối với vùng quy hoạch trong nghiên cứu này, lúa một năm được trồng 2 vụ là vụ Đông Xuân và vụ Mùa. Vụ Đông Xuân được gieo trồng từ tháng 12 đến tháng 4, thời gian này có lượng mưa ít cịn vụ Mùa được giưo trồng từ tháng 5 đến tháng 9.
2.2. Tính tốn nhu cầu nước
Hiện nay có nhiều phương pháp tính tốn xác định nhu cầu nước của cây trồng. Tổ chức lương thực và nông nghiệp của Liên hợp quốc (FAO) đã đề xướng 4 phương pháp tính tuỳ thuộc vào khí hậu, tình hình tài liệu thực đo để áp dụng cho nhiều vùng khác nhau trên thế giới. Đó là :
- Phương pháp Blaney – criddle : chỉ xét đến một yếu tố khí hậu duy nhất là nhiệt độ.
- Phương pháp bức xạ : xét đến 2 yếu tố khí hậu là nhiệt độ và số giờ nắng.
- Phương pháp Penman : xét đến 4 yếu tố khí hậu chủ yếu là nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió và số giờ nắng.
- Phương pháp bốc hơi chậu: nội suy từ đại lượng bốc hơi, đo đạc bằng các loại chậu bốc hơi.
Căn cứ vào tiêu chuẩn TCVN 9168-2012, phương pháp Penman được chọn dùng để tính tốn trong báo cáo này. Việc tính tốn dựa vào chương trình CROPWAT 8.0 của FAO, trong đó cơng thức Penman đã được cải tiến đôi chút để phù hợp với sự khác nhau về điều kiện khí tượng giữa ban ngày và ban đêm, gọi lá công thức Penman – Monteith.
Phương trình cân bằng nước tổng qt có dạng như sau :
IRR = ( ETc + LPrep + Prep) – Peff (mm/ngày). Trong đó :
IRR : Lượng nước cần tưới cho cây trồng trong thời đoạn tính tốn (mm/ngày). ETc : Lượng bốc hơi mặt ruộng trong thời đoạn tính tốn (mm).
Peff : Lượng mưa hiệu quả cây trồng sử dụng được trong thời đoạn tính tốn (mm). Prep: Lượng nước ngấm ổn định trong đất trong thời đoạn tính tốn (mm/ngày). LPrep: Lượng nước làm đất (mm).
a. Xác định lượng bốc hơi mặt ruộng (ETc):
Lượng bốc hơi mặt ruộng được tính theo cơng thức :
ETc = Kc x ETo (mm/ngày). (1)
Trong đó cơng thức (1):
- Kc : Hệ số cây trồng, phụ thuộc vào vùng canh tác, giai đoạn sinh trưởng của cây trồng.
- ETo: Lượng bốc hơi mặt nước tự do tính tốn theo cơng thức của penman – Monteith.
- ETo = C [ W x Rn + (1- W ) x f(u) x (ea – ed ) ] (mm/ngày). (2) Trong công thức (2):
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 hồ ở nhiệt độ trung bình của khơng khí và áp suất hơi thực tế đo được .
- Kc : Hệ số cây trồng ,tuỳ thuộc vào loại cây trồng, giai đoạn sinh trưởng và đặc điểm khí hậu của vùng.ở đây, hệ số kc của lúa , mía được chọn theo tài liệu của FAO áp dụng cho vùng Châu á nhiệt đới gió mùa ẩm ướt.
Sử dung phần mềm CROPWAT để tính tốn ETo
b. Tính tốn mưa hiệu quả (Peff) :
Theo (FAO/ AGL W formala) mưa hiệu quả được tính theo cơng thức sau : Peff = 0,6 * Pmưa – 10 khi Pmưatháng <= 70 mm .
Peff = 0,8 * Pmưa - 24 khi Pmưatháng > 70 mm . - Peff : lượng mưa hiệu quả trong thời đoạn tính tốn (mm).
- Pmưa : lượng mưa thực tế trong thời đoạn tinh tốn theo mơ hình MTTK (mm) - C : % Lượng mưa sử dụng được trong thời đoạn tính tốn .
Để có được mưa vụ dùng trong tính tốn này. Ta tính tốn, tổng hợp mưa vụ từ mưa ngày với tần suất thiết kế hiện nay P = 85% .
c. Lượng nước ngấm ổn định (Prep)
Prep = K x t (mm) (3) Trong công thức (4):
- k : hệ số ngấm ổn định của đất (mm/ngày) . - t : thời gian tính tốn (ngày) .
d. Lượng nước làm đất (LPrep) :
Lượng nước làm bão hoà tầng đất canh tác (s) :
S = ( 1 –Sm /100) * d * p/100 (mm). (4) Trong công thức (5) :
d : Độ sâu lớp đất bão hoà nước (mm) .
Sm : Độ sâu có sẵn đầu thời đoạn tính tốn (%) P : Độ rỗng đất (% thể tích đất )
Lượng nước tạo thành và duy trì lớp nước trên mặt ruộng trong thời gian làm đất (LĐ).
LĐ = ( L/T + S + P + E ) – Peff (mm/ngày). (5) Trong công thức (5):
L : Tổng lượng nước cần cung cấp trog thời đoạn làm đất (mm) . T : Thời gian làm đất (ngày) .
P, S : Lượng nước thấm đứng và ngang (mm/ngày) . E : Lượng bốc hơi mặt ruộng (mm/ngày) .
Peff : Lượng mưa hiệu quả (mm) .
Đối với cây trồng cạn phương trình có dạng : IRR = ETc – Peff
Các đại lượng trong phương trình như đã nêu ở trên.
2.2. Xây dựng giản đồ hệ số tưới và tính tốn hệ số tưới
a. Phương pháp xây dựng giản đồ hệ số tưới và tính tốn hệ số tưới
Ngồi việc tính tốn chế độ tưới cho mỗi loại cây trồng, trong khi thiết kế, xây dựng hệ thống thuỷ nông mới hoặc trong công tác quản lý, khai thác một hệ thống thuỷ nơng đã có cần phải xay dựng một chế độ tưới cho cả khu tưới bao gồm : Ngày tưới , thời gian tưới và lưu lượng yêu cầu…
Chế độ tưới đó phải thoả mãn các điều kiện sau :
- Đảm bảo cung cấp đủ và kịp thời nước vào ruộng theo đúng yêu cầu của chế độ tưới cho các loại cây trồng , thoả mãn các yêu cầu dùng nước khác trong khu tưới .
- Phù hợp với điều kiện kinh tế khi thiết kế một hệ thống và tạo điều kiện tốt cho việc quản lý khai thác.
- Phù hợp với kế hoạch sản xuất nông nghiệp và tổ chức lao động trong khu tưới . Để biểu thị chế độ tưới nước của toàn hệ thống ta dùng hai đại lượng là: Hệ số tưới và giản đồ hệ số tưới.
Hệ số tưới
Hệ số tưới là lưu lượng cần cung cấp cho một đơn vị diện tích yêu cầu tưới.Để tính hệ số tưới ta cần tính tốn xác định được lượng nước cần cho từng giai đoạn sinh trưởng, phát triển của các loại cây trồng. Từ đó xác định được hệ số tưới của từng loại cây trồng theo công thức:
q1 = 86mi,4.Ti ( l/s/ha) . Trong đó :
- qi : Hệ số tưới của cây trồng thứ i ( l/s/ha) . - mi : Mức tưới của đợt tưới thứ i ( m3/ha) . - Ti : Thời gian thực hiện mức tưới mi (ngày).
Giản đồ hệ số tưới
Để xác định sự thay đổi chế độ nước 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 băng một đồ thị và đồ thị đó gọi là giản đồ hệ số tưới .
b. Kết quả xây dựng giản đồ hệ số tưới và tính tốn hệ số tưới
Từ kết quả tính tốn hệ số tưới theo thời gian (q ~ t) đã tính tốn bằng phần mềm CROPWAT 8.0, ta đi xây dựng giản đồ hệ số tưới sơ bộ như bảng 4.4 và bảng 4.5 cho hai vụ lúa Đơng xn và Hè Thu.
- Nhìn vào giản đồ hệ số tưới sơ bộ trước khi hiệu chỉnh ta thấy : + Hệ số tưới trong vụ đông xuân :
qmax = 1,3 (l/s/ha) qmin = 0,5 (l/s/ha)
Như vậy hệ số tưới không đồng đều, chênh lệch giữa qmax và qmin khá lớn + Hệ số tưới trong vụ Hè Thu :
qmax = 1.2 (l/s/ha) qmin = 0,5 (l/s/ha)
Như vậy hệ số tưới không đồng đều , chênh lệch giữa qmax và qmin khá lớn
Do giản đồ hệ số tưới chưa hiệu chỉnh nên có nhiều vấn đề chưa hợp lý khi có thời đoạn u cầu tưới q lớn, khi thì u cầu tưới quá nhỏ, thời gian yêu cầu tưới khó áp dụng vào quản lý vận hành của hệ thống,dẫn đến khơng đạt hiệu quả cao trong kinh tế.
Do đó cần qua bước hiệu chỉnh giản đồ hệ số tưới cho phù hợp với điều kiện vận hành để đạt hiệu quả cao .
Nguyên tắc điều chỉnh giản đồ hệ số tưới phải tuân theo những yêu cầu sau: - Đảm bao đủ lượng nước yêu cầu tưới .
- Không ảnh hưởng đến sự phát triển bình thường của cây trồng .
- Đảm bảo yêu cầu khai thác và vận hành của cơng trình (theo 14 TCN 61 – 92 của Bộ Thuỷ Lợi ):
- qmin/qmax o,4 .
+ Thay đổi thời gian tưới trong phạm vi cho phép của kỹ thuật nơng nghiệp, có thể kéo dài hoặc rút ngắn thời gian tưới .
+ Di chuyển ngày tưới chính của các lần tưới, nên di chuyển ngày tưới về phía trước.
+ Khơng nên thay đổi mức tưới, trường hợp cần thiết thay đổi thì khơng nên quá 5 %
10
Dựa trên nguyên tắc hiệu chỉnh này, hiệu chỉnh giản đồ hệ số tưới sơ bộ để đảm bảo mức độ đồng đều về trị số và thời gian tưới cũng như thời gian tưới giữa hai lần tưới, số lần tưới hợp lý hơn, kết quả bảng tưới như bảng 4.6 và bảng 4.7.
Sau khi tiến hành hiệu chỉnh giản đồ hệ số tưới theo nguyên tắc đã hiệu chỉnh ở trên