Thời gian tiờu cho phộp được xỏc định theo: [T] = t + 2 (4.1)
Trong đú: T – Thời gian tiờu cho phộp (ngày)
t - Thời gian mưa theo mụ hỡnh tớnh toỏn (ngày) Phương trỡnh cõn bằng nước mặt ruộng :
PRiR – (hR0iR + qR0iR) = ±ΔHRiR (4.2)
Trong đú :
PRiR: Lượng mưa rơi xuống trong một ngày trờn ruộng lỳa (mm). qR0iR: Độ sõu tiờu (lớp nước tiờu) trong ngày (mm).
hR0iR: Lượng tổn thất do ngấm và bốc hơi trờn ruộng lỳa trong một ngày (mm), lượng nước này lấy theo tiờu chuẩn thiết kế “Hệ số tiờu cho ruộng lỳa 14TCN-60- 88” đối với đồng bằng Bắc Bộ thường lấy khoảng 5ữ6 mm/ngày. Trong đồ ỏn này ta chọn hR0R = 5 mm
Thỏng
Chiều cao cõy
(mm)
1 ngày 2 ngày 3 ngày 4 ngày 5 ngày 6 ngày 7 ngày 8 ngày
7 300 246 186 159 144 132 114 105 93
8 350 287 217 186 168 154 133 122 108
9 450 369 279 238 216 198 171 158 140
ΔHRiR: Sự thay đổi (tăng hoặc giảm) lớp nước mặt ruộng trong ngày (mm). ∆Η=Ηi −Ηi−1 (4.3)
HRi-1R : là cột nước trờn đỉnh đập tràn đầu ngày tớnh toỏn cũng chớnh là cột nước trờn đỉnh đập tràn cuối ngày i-1 (mm)
HRiR: là cột nước cuối thứ i ngày trờn đỉnh đập tràn (mm)
Với hệ thống tiờu hoàn chỉnh, phương phỏp tớnh phụ thuộc vào loại cụng trỡnh và trạng thỏi chảy. Ở đõy sử dụng phương phỏp tiờu nước bằng đập tràn .
Phương trỡnh lưu lượng qua tràn là:
2 3 i o oi 0,274.m.b . 2g(H ) q = (4.4) Trong đú: 0,274 là hệ số đổi đơn vị
m : là hệ số lưu lượng, giả thiết đập là loại đập tràn đỉnh rộng, theo kinh nghiệm lấy m = 0,35
bR0R : là chiều rộng đập tràn để tiờu cho một đơn vị diện tớch là 1 ha (m/ha)
i
H : là độ cao cột nước bỡnh quõn trong ngày thứ i trờn đỉnh đập tràn (mm)
2 1 i i i H H H + = − (4.5)
Từ (4.1), (4.2) ta cú hệ phương trỡnh cơ bản để tớnh toỏn hệ số tiờu cho lỳa
với cụng trỡnh tiờu nước là đập tràn ,giả thiết chế độ chảy qua tràn là chảy tự do :
= ∆ ± = + − 2 3 ) ( 2 . . . 274 , 0 ) ( i o oi i oi oi i H g b m q H q h P (4.6)
Hệ phương trỡnh trờn cú 3 ẩn số là bR0R, qRoiR, và H i nờn ta phải giải bằng phương phỏp thử dần. Trong bảng tớnh ,cỏc giỏ trị PRiR, hRoiR, aRi-1R, hRmaxRđó biết ,ta sẽ giả
thiết 1 trị số bRoR. Sau đú ta giả thiết 1 giỏ trị độ sõu tiờu gt oi
q . Ta tớnh được ∆HRiR theo cụng thức (4.2). Biết ∆HRi Rta tớnh được HRiR = HRi-1R + ∆HRiR . Biết được HRiR và HRi-1R ta tớnh được H = i
2 H Hi + i−1
. Với giỏ trị H i vừa tớnh ta thay vào cụng thức (4.4) tớnh được tt oi q . Nếu gt oi tt oi q q = thỡ gt oi
q là đỳng. Rồi từ kết quả tớnh toỏn chế độ tiờu cho lỳa ta dựa vào đường quỏ trỡnh a~t để chọn giỏ trị bR0R cho phự hợp với khả năng chịu ngập của cõy lỳa và quy mụ cụng trỡnh.
Tớnh toỏn hệ số tiờu cho màu, ao hồ, thổ cư đường xỏ
Cỏc loại diện tớch này cú đặc điểm là khả năng chịu ngập kộm và khụng cho phộp duy trỡ lớp nước trờn mặt sau khi mưa tạnh, nờn yờu cầu tiờu nước phải khẩn trương, mưa ngày nào tiờu ngày ấy.
Hệ số tiờu này được xỏc định theo cụng thức:
qRiR= 64 , 8 Pi i σ (l/s – ha) (4.7) Trong đú:
qRiR – hệ số tiờu của cỏc loại đất màu , ao hồ, đụ thị và nụng thụn… (l/s – ha) PRiR – Lượng mưa tớnh toỏn trong ngày (mm)
σRi R– hệ số dũng chảy với cỏc vựng tiờu nước trờn.
Dựa vào tài liệu “Nghiờn cứu điển hỡnh Quy hoạch hệ thống thuỷ lợi – ĐHTL –NXB Xõy dựng”, hệ số dũng chảy σRiRcú thể sử dụng như sau đối với cỏc vựng tiờu nước :
σRao hồR = 0 – 1 trong quỏ trỡnh tiờu ; σRmàuR = 0,5 ; σRtcđx R= 0,7 ; σRNTTSR = 1
Tớnh toỏn hệ số tiờu sơ bộ của hệ thống
Hệ số tiờu sơ bộ của hệ thống được xỏc định như sau:
q = ∑ = = n i i iq 1 α αRlRqRlR+ αRmRqRmR+ αRahRqRahR+ αRtcđxRqRtcđx R+ αRđtRqRđt R+ αRNTTSRqRNTTS R(4.8) Trong đú:
qRl R: hệ số tiờu mặt ruộng của ruộng lỳa.
qRmR : hệ số tiờu của hoa màu. qRahR : hệ số tiờu của ao hồ. qRđtR : hệ số tiờu của đụ thị .
qRtcđxR : hệ số tiờu của đất đai thổ cư đường xỏ . qRNTTSR: hệ số tiờu của ao hồ nuụi trồng thuỷ sản .
αRl , RαRmR, αRahR, αRđtR, αRtcđx R, αRNTTSR : lần lượt là tỷ lệ diện tớch của cỏc loại
diện tớch lỳa, màu, ao hồ, đụ thị, thổ cư đường xỏ ,nuụi trồng thuỷ sản so với tổng diện tớch cần tiờu. HT i i ω ω α =
Với ωi diện tớch loại i ; ωHT là diện tớch cần tiờu của hệ thống
Hiệu chỉnh hệ số tiờu sơ bộ của hệ thống
- Giản đồ hệ số tiờu sơ bộ cho thấy hệ số tiờu là khụng đồng đều trong cỏc ngày tiờu, nhất là trong những ngày tiờu cuối. Hệ số tiờu lớn nhất và nhỏ nhất chờnh lệch rất lớn. Vỡ vậy cần hiệu chỉnh giản đồ hệ số tiờu để đảm bảo vừa tiờu hết lượng nước theo yờu cầu, vừa giảm nhỏ hệ số tiờu nhằm giảm quy mụ kớch thước của cụng trỡnh tiờu.
- Để khắc phục vấn đề trờn cần lợi dụng khả năng trữ nước của diện tớch ao hồ khu trũng, khu nuụi cỏ, kờnh mương… ta trữ nước vào những ngày tiờu nước căng thẳng và tiến hành tiờu đi vào những ngày sau đú bằng cỏch :
+ Tiờu nước đệm : tiờu nước trước trong cỏc ao hồ để đún trận mưa sẽ xảy ra.
+ Cải tạo nõng cấp cỏc ao hồ nuụi trồng thủy sản để đỏp ứng được nhu cầu chuyển tải nước của hệ thống như: đào sõu, tụn cao bờ, xõy dựng cụng trỡnh chuyển nước và điều tiết từ nơi cú nhu cầu tiờu vào nơi trữ, từ nơi trữ ra kờnh tiờu.
- Tại cỏc khu trữ này sẽ phải đỏp ứng được điều kiện sau:
+ Mực nước thấp nhất của cỏc khu trữ trước khi trữ phải cao hơn mực nước cao nhất trong kờnh tiờu.
+ Mực nước lớn nhất tại cỏc khu trữ thỡ phải thấp hơn mực nước từ cỏc cụng trỡnh chuyển nước vào khu trữ.
- Khả năng trữ nước đơn vị (hay tổng hệ số tiờu cú thể giảm nhỏ) sau i (ngày) mưa theo nguyờn tắc trữ nước xỏc định theo cụng thức:
t TK TR 64 . 8 H q = α ∆ ∑ (l/s-ha) (4.9) Trong đú:
∑∆qTR là tổng hệ số tiờu cú thể giảm nhỏ (l/s-ha) αRtRlà tỷ lệ diện tớch trữ nước so với tổng diện tớch tiờu. HRtkRlà chiều sõu trữ nước thiết kế (mm)
HRtkR = H - ∑ (1-σ)P + ∑ hRoTr R (4.10)
Trong đú:
H là chiều sõu trữ nước thực tế (mm)
∑ (1-σ)P là tổng lượng mưa rơi xuống được trữ lại trong thời gian tớnh (mm) ∑hRoTrRlà tổng lượng bốc hơi và thấm trong khu trữ trong thời gian trữ nước (mm)
σ là hệ số dũng chảy
- Nhu cầu thỏo nước từ khu trữ sau thời gian i (ngày) tiờu xỏc định theo cụng thức: t oTh Th 64 . 8 h H q = − α ∆ ∑ ∑ (l/s-ha) (4.11) Trong đú:
∑hRoThRlà tổng lượng bốc hơi và thấm từ khu trữ trong thời gian thỏo (mm) Với hai đại lượng ∑∆qTR , ∑∆qTh tiến hành điều chỉnh giản đồ hệ số tiờu tại mặt cắt kờnh cú tiến hành trữ và thỏo nước.
4.2. SỐ LIỆU SỬ DỤNG TRONG TÍNH TỐN 4.2.1. Tài liệu địa hỡnh
Tài liệu địa hỡnh được sử dụng trong quỏ trỡnh tớnh toỏn là tài liệu thực đo trong cỏc năm từ 1998 – 2000 do Viện Quy hoạch Thủy lợi và Đoàn Khảo sỏt Sụng Hồng đo đạc. Bộ tài liệu bao gồm 792 mặt cắt của 25 sụng chớnh thuộc hệ thống sụng Hồng – Thỏi Bỡnh đó được nhiều cơ quan khoa học sử dụng như bộ tài liệu chuẩn cho mụ phỏng thủy lực. Trong đú cú bổ xung cập nhật một số số liệu địa hỡnh đo đạc mới như sau:
Số liệu 15 mặt cắt sụng Lụ đo thỏng 1 và thỏng 2 năm 2008
Số liệu 94 mặt cắt đoạn sụng Hồng qua Hà Nội đo năm 2006
Số liệu mới đo đạc thuộc dự ỏn nạo vột sụng Đỏy do trường Đại học Thủy lợi thực hiện năm 2009, 2010
Số liệu đo đạc trờn cỏc sụng thuộc địa bàn tỉnh Nam Định thực hiện vào thỏng 4/2011
Số liệu đo đạc trờn sụng Đỏy năm 2008, 2011
Đõy là bộ số liệu khỏ hoàn chỉnh và đồng bộ, khoảng cỏch đo đạc giữa cỏc mặt cắt ngang biến đổi trong phạm vi từ 2 – 4km. Tất cả cỏc mặt cắt được kiểm tra về mốc cao độ và kiểm tra về vị trớ.
- Tài liệu về cỏc hồ chứa trờn lưu vực
4.2.2.Tài liệu thủy văn
Biờn trờn theo trận lũ 1996, cỏc cống, trạm bơm tiờu đồng thời hoạt động theo cụng suất thiết kế.
Biờn dưới là mực nước tại 9 cửa sụng theo trận lũ 1996
Tần suất tớnh toỏn với mưa nội đồng 10%. Dựng mụ hỡnh MIKE NAM tớnh toỏn lượng dũng chảy gia nhập khu giữa với mưa 10%.
Cỏc thụng số mụ hỡnh lấy theo kết quả kiểm định mụ hỡnh.
Thời gian mụ phỏng tiờu: theo cỏc thời kỳ làm đất, cấy và bộn rễ, lỳa đẻ nhỏnh cõy cao.
Trỡnh tự tiờu: vựng thấp, vựng xa và vựng khú tiờu, ưu tiờn tiờu trước; vựng cao, vựng vàn và vựng dễ tiờu, tiờu sau, thực hiện tốt phương chõm: chụn, rải, thỏo nước. Nếu gặp thời kỳ chõn triều cao, khụng thể tiờu tự chảy được thỡ phải tiờu ỳng cục bộ.
Để tớnh toỏn tiờu ỳng cho hệ thống thủy nụng Nam Định, luận văn sử dụng bộ số liệu lũ năm 1996 và số liệu mưa với tần suất tớnh toỏn 10% làm cỏc biờn vào tớnh toỏn của mụ hỡnh.