5. Nội dung nghiờn cứu 3.
3.3. Xõy dựng mụ hỡnh tưới thớch hợp cho vựng sản xuất rau an toàn 60.
3.3.1. Quy hoạch bố trớ hệ thống tưới phun mưa và tưới nhỏ giọt 3.3.1.1. Xỏc định vị trớ và quy mụ khu sản xuất
- Lựa chọn khu sản xuất cú diện tớch khoảng 16,048 ha trờn tổng số 70 ha đất trồng rau an toàn của xó Vừng Xuyờn, được phõn làm hai phõn khu. Vị trớ vựng sản xuất RAT và hai phõn khu thể hiện trờn hỡnh 3.1.
+ Phõn khu 1 cú diện tớch 9,216 ha bố trớ hệ thống tưới phun mưa cho cõy cải bắp, cú kớch thước 384x240m.
+ Phõn khu 2 cú diện tớch 6,832 ha bố trớ hệ thống tưới nhỏ giọt cho cõy cà chua và khoai tõy. Trong đú diện tớch tưới cho mỗi loại cõy là 3,416 ha, kớch thước 140x244m.
+ Cú diện tớch canh tỏc tập trung thuộc một đơn vị hành chớnh thống nhất. Địa hỡnh, vị trớ thuận lợi, tưới tiờu chủ động, giao thụng, năng lượng cú nhiều ưu thế: địa hỡnh bằng phẳng, tiờu thoỏt nước thuận lợi, gần cỏc trục đường như đường 418, đường liờn thụn, liờn xó, gần đường điện hạ thế.
+ Vựng canh tỏc rau nằm trong vựng sản xuất nụng nghiệp ổn định, thuộc vựng quy hoạch phỏt triển rau an toàn của thành phố. Khụng bị ụ nhiễm bởi cỏc nguồn thải.
+ Đất đai thổ nhưỡng cú lý húa tớnh chất phự hợp với sự phỏt triển của cõy rau, thường xuyờn được bún phõn, độ phỡ của đất được duy trỡ, khụng bị thoỏi hoỏ. Đồng ruộng khụng bị ụ nhiễm bởi nguồn nước và cỏc chất thải.
+ Đủ nguồn nước tưới. Khi nguồn nước được khai thỏc phự hợp sẽ đảm bảo tiờu chuẩn an toàn, khụng bị ụ nhiễm do sản xuất hay bởi cỏc nguyờn nhõn khỏch quan.
Hỡnh 3.1: Vị trớ vựng sản xuất RAT và khu vực bố trớ hệ thống tưới phun mưa và hệ thống tưới nhỏ giọt
Hiện tại nguồn nước cấp cho khu tưới là nguồn nước mặt của hồ Vừng Ngoại, cụng trỡnh đầu mối cấp nước là trạm bơm Vừng Xuyờn, nước được cấp cho khu tưới bằng hệ thống kờnh hở. Hồ Vừng Ngoại được tiếp nước từ sụng Hồng qua kờnh N1 của hệ thống tưới Phự Sa. Việc tiếp nước từ sụng Hồng vào đó thực hiện nhưng về mựa kiệt cao trỡnh mức nước thấp (dưới +3,5m) lại ở rất xa vựng sản xuất vỡ thế việc lấy nước là rất bất cập hơn nữa kờnh dẫn nước là kờnh hở nờn nước tưới khụng bảo đảm cả về lượng cũng như về chất do dễ bị ụ nhiễm trờn đường dẫn vào. Mặt khỏc trạm Phự Sa là trạm bơm tưới cho lỳa, cụng suất lớn (mỗi mỏy 1.080m3
/h), lịch cấp nước theo thời vụ, ngắt quóng. Cỏc nguồn nước mặt khỏc đều cú chất lượng kộm do ảnh hưởng ụ nhiễm bởi sinh hoạt và sản xuất khụng thớch hợp cho việc sản xuất rau an toàn. Nhỡn chung nguồn cấp nước qua hệ thống kờnh mương hở khụng thớch hợp cho vựng rau an toàn do kờnh chiếm quỏ nhiều diện tớch lại phải tưới thủ cụng hoặc bơm chuyền 2 cấp hơn nữa kờnh hở dễ bị hoà trộn với cỏc nguồn nước thải chưa kiểm soỏtđược nờn chất lượng hạn chế. Dự nguồn nước mặt nào được sử dụng cũng cần cú trạm bơm để hoạt động.
Nước ngầm trong khu vực cú trữ lượng dồi dào, chất lượng tốt, chỉ cần xử lý lắng là cú thể sử dụng được. Khai thỏc nước ngầm để tưới sẽ đảm bảo kiểm soỏt được chất lượng và chủ động trong cung cấp nước. Nguồn nước chủ động, chất lượng được kiểm soỏt tốt là điều kiện quan trọng để sản xuất rau an toàn quy mụ lớn, theo phương thức hàng húa.
Trờn cơ sở phõn tớch trờn chọn nguồn nước cung cấp cho vựng sản xuất là nước ngầm và cụng trỡnh đầu mối lấy nước là trạm bơm nước ngầm.
3.3.1.3. Bố trớ cụm cụng trỡnh và thiết bị đầu mối
Sơ đồ bố trớ cụm cụng trỡnh và thiết bị đầu mối ở hỡnh 3.2
1. Bố trớ mỏy bơm và động cơ
Bao gồm 01 mỏy bơm chỡm, bơm nước từ giếng khai thỏc nước ngầm lờn bể lọc; 01 mỏy bơm đẩy, bơm nước từ bể chứa cung cấp nước tưới cho phõn khu 1; 01 mỏy bơm đẩy, bơm nước từ bể chứa cung cấp nước tưới cho phõn khu 2.
Vị trớ mỏy bơm được đặt gần trạm biến ỏp, tiện giao thụng dễ sửa chữa, thỏo lắp.
Hỡnh 3.2: Sơ đồ bố trớ cụm cụng trỡnh và thiết bị đầu mối
2. Bố trớ bể lọc nước và bể chứa nước sau lọc
Để đảm bảo chất lượng nước tưới cần phải làm bể lọc để lọc nước, bể lọc được bố trớ vị trớ mỏy bơm nước ngầm.
1. Bơm chỡm 5. Trạm bơm đẩy
2. Bể lọc 6. Thiết bị đầu mối
3. Đường ống dẫn nước 7. Đường ống chớnh tưới nhỏ giọt từ bể lọc sang bể chứa 8. Đường ống chớnh tưới phun mưa 4. Bể chứa
Để cú thể chủ động trong việc cung cấp nước, ta xõy dựng một bể chứa nước lọc cung cấp nước chung cho cả hai phõn khu. Căn cứ vào mức tưới thiết kế và diện tớch tưới thiết kế của cỏc loại cõy trồng để xỏc định dung tớch bể chứa.
3. Bộ phận hoà phõn hoỏ học và thuốc trừ sõu
Thường được chế tạo sẵn, dựng để gắn vào hệ thống đường ống phục vụ việc bún phõn và thuốc trừ sõu.
4. Đồng hồ đo ỏp lực 5. Đồng hồ đo nước 6. Van tổng
3.3.1.4. Bố trớ hệ thống đường ống
Hệ thống đường ống của hai phõn khu gồm 4 cấp:
- Đường ống chớnh: là ống nhựa PVC, vỡ đường ống này cố định nờn ta đặt sõu xuống dưới mặt đất từ 30 ữ 50 cm, đầu đường ống cú van điều chỉnh. Đường ống chớnh dẫn nước từ trạm bơm để phõn phối nước một phớa cho cỏc ống nhỏnh, ống chớnh bố trớ chạy dọc theo đường biờn phớa Bắc khu tưới (giỏp với đường liờn thụn Vừng Ngoại – Bảo Lộc).
- Đường ống nhỏnh cấp 1: là ống nhựa PVC, đặt sõu xuống dưới mặt đất từ 30
ữ50 cm, đầu đường ống cú van điều chỉnh.
- Đường ống nhỏnh cấp 2: là ống nhựa PVC, đặt sõu xuống dưới mặt đất từ 30
ữ50 cm, đầu đường ống cú van điều chỉnh.
- Đường ống tưới (đường ống nhỏnh cấp cuối cựng): Đối với hệ thống tưới phun mưa thỡ đường ống tưới là ống nhựa PVC, đối với hệ thống tưới nhỏ giọt thỡ đường ống tưới là dõy tưới nhỏ giọt, ống tưới bố trớ về một phớa của ống nhỏnh cấp 2 và thẳng gúc với ống nhỏnh cấp 2.
3.3.2. Thiết kế hệ thống tưới phun mưa và tưới nhỏ giọt 3.3.2.1. Thiết kế hệ thống tưới phun mưa 3.3.2.1. Thiết kế hệ thống tưới phun mưa
1. Lựa chọn, bố trớ vũi tưới phun mưa
Chọn vũi phun mưa ỏp lực thấp cú hỡnh thức phun hỡnh trũn. Loại vũi chọn là Gyronet Tubo của hóng Netafim, là vũi phun mưa hạt nhỏ ỏp suất thấp, đầu vũi phun bằng nhựa kỹ thuật cú khả năng chống bức xạ mặt trời và cỏc húa chất nụng nghiệp nờn cú độ bền cao, cỏc thụng số kỹ thuật chớnh của vũi ở bảng 3.12
Bảng 3.12: Cỏc thụng số kỹ thuật của vũi Gyronet Tubo
Model Lưu lượng vũi phun (l/h) Kớch thước miệng vũi (mm) Áp lực làm việc (bar) Đường kớnh phun trung bỡnh (m) Chỉ số hỡnh thỏi chảy X 300 287 2,31 2,0 11,5 0,5
Hỡnh 3.3: Vũi phun Gyronet Tubo - Lựa chọn sơ đồ bố trớ vũi phun trờn hệ thống:
Khu tưới cú tốc độ giú trung bỡnh vào thời gian tưới là từ 1,6 ữ 1,8m/s và giú thổi hay thay đổi hướng do đú ta lựa chọn sơ đồ bố trớ vũi kiểu hỡnh vuụng (hỡnh 3.2). Bố trớ theo kiểu này cũn thuận lợi cho việc thi cụng lắp đặt và vận hành tưới nước.
Vỡ giú cú tốc độ thay đổi đỏng kể thỡ nhõn kớch thước a và b với một hệ số điều chỉnh ζ. Khi đú a = a.ζ và b = b.ζ.
a : Khoảng cỏch giữa hai vũi phun b : Khoảng cỏch giữa hai ống phun
ζ: Hệ số điều chỉnh ảnh hưởng của giú. ζ = f (Vgiú) ≤ 1
Căn cứ cỏc thụng số kỹ thuật của vũi phun ta xỏc định được kớch thước a và b như sau:[41]
a = b = 1,3.R = 1,3 . 5,75 = 7,475 m
Do mỗi đoạn ống tưới phun thường cú chiều dài tiờu chuẩn là 6 m nờn giỏ trị khoảng cỏch a và b thường là bội số của 6. Vỡ vậy, ta chọn a = b = 6 m.
Hỡnh 3.4: Sơ đồ bố trớ vũi phun mưa kiểu hỡnh vuụng
2. Bố trớ sơ đồ hệ thống tưới phun mưa và cỏc thiết bị, phụ tựng trờn đường ống
Sơ đồ hệ thống tưới phun mưa ở hỡnh 3.5
a. Chọn loại hệ thống tưới phun mưa
Hiện nay hệ thống tưới phun mưa được sử dụng khỏ nhiều, thiết bị phong phỳ với giỏ thành hợp lý. Vỡ vậy để đảm bảo yờu cầu nước cho cõy trồng và tạo để điều kiện thuận lợi cho cụng tỏc quản lý vận hành sau này chọn hệ thống phun mưa cố định. Tất cả cỏc bộ phận cấu thành hệ thống đều cố định, riờng vũi phun mưa cú thể thỏo lắp để sử dụng luõn lưu trong cỏc diện tớch tưới luõn phiờn. Trong đú, ống chớnh, ống nhỏnh chụn dưới đất, vũi phun được lắp đặt trờn ống đứng cố định nối với ống nhỏnh cấp cuối cựng.[15]
R=5,75m
6 m
Hỡnh 3.5: Sơ đồ hệ thống tưới phun mưa
b. Bố trớ hệ thống đường ống và van cỏc loại
- Đường ống chớnh: Đường ống chớnh bố trớ chạy dọc theo đường biờn phớa Bắc khu tưới (giỏp với đường liờn thụn Vừng Ngoại – Bảo Lộc), chiều dài ống chớnh là 315m, đầu đường ống cú van điều chỉnh.
- Đường ống nhỏnh cấp 1: bố trớ về một phớa của ống chớnh và thẳng gúc với ống chớnh, cú 4 đường ống nhỏnh cấp 1, mỗi ống nhỏnh phụ trỏch tưới cho 2,304 ha, khoảng cỏch giữa cỏc ống nhỏnh là 96 m, chiều dài ống nhỏnh cấp 1 là 121 m. Ở đầu mỗi đường ống nhỏnh cú cỏc van khúa nước.
- Đường ống nhỏnh cấp 2: bố trớ về một phớa của ống nhỏnh cấp 1và thẳng gúc với ống chớnh, mỗi ống nhỏnh cấp 1 cung cấp nước cho 2 ống nhỏnh cấp 2, mỗi ống nhỏnh cấp 2 phụ trỏch tưới cho 1,152 ha, chiều dài ống nhỏnh cấp 2 là 114 m. Ở đầu mỗi đường ống nhỏnh cú cỏc van khúa nước.
- Đường ống tưới (đường ống nhỏnh cấp cuối cựng): bố trớ về một phớa của ống nhỏnh cấp 2 và thẳng gúc với ống nhỏnh cấp 2, khoảng cỏch giữa cỏc ống tưới là
6m, chiều dài mỗi đường ống tưới là 90m. Mỗi ống nhỏnh cấp 2 cung cấp nước đồng thời cho 20 ống tưới. Cỏc vũi phun mưa được lắp đặt trực tiếp trờn ống tưới, khoảng cỏch giữa cỏc vũi là 6m, mỗi ống tưới cung cấp nước cho 16 vũi tưới, nối tiếp vũi phun mưa với ống tưới bằng ống đứng cú chiều cao 1m.
c. Bố trớ cỏc thiết bị, phụ tựng trờn hệ thống
Cỏc thiết bị, phụ tựng đường ống phun mưa gồm cỏc van nước, cỏc cỳt nối ống, cỏc giỏ đỡ đường ống, đoạn giỏ đỡ vũi phun…
3.Tớnh toỏn chế độ tưới phun mưa a. Mức tưới thiết kế
Căn cứ vào kết quả tớnh toỏn chế độ tưới cho cõy cải bắp, chọn mức tưới thiết kế của cõy cải bắp là m = 27,1 (mm).
b. Chu kỳ tưới thiết kế
T = m
e (3.1)
Trong đú: T là chu kỳ tưới thiết kế (ngày)
m là mức tưới mỗi lần, m = 27,1 mm
e là cường độ hao nước bỡnh quõn ngày lớn nhất của cõy cải bắp trong thời gian tưới, e = 2,45 mm/ngày
Thay số: T =m = 27,1= 11
e 2, 45 (ngày)
Chọn chu kỳ tưới là 8 ngày
c. Thời gian tưới phun tại mỗi vị trớ
t = a.b.m
1000.q (3.2)
Trong đú: t là thời gian tưới tại một vị trớ (h) m là mức tưới, m = 27,1 (mm ).
q là lưu lượng của một vũi phun, q = 0,287 (m3 /h) a : Khoảng cỏch giữa hai vũi phun, a = 6 (m) b : Khoảng cỏch giữa hai ống phun, b = 6 (m)
Thay số: t = 6.6.27,1 = 3, 4(h) 1000.0, 287
4. Xỏc định chế độ hoạt động của hệ thống tưới phun mưa a. Phõn tổ tưới luõn phiờn
Chia khu tưới thành 8 tổ tưới luõn phiờn, diện tớch mỗi tổ là 1,152 ha, diện tớch tưới của mỗi tổ tưới luõn phiờn là diện tớch phụ trỏch của một ống nhỏnh cấp 2.
b. Số vị trớ di chuyển trong mỗi ngày của vũi tưới
n
d t n =
t + t (3.3)
Trong đú: tnlà thời gian tưới mỗi ngày (h). Bố trớ một ngày làm 1,5 ca, tn = 12h td là thời gian cần thiết cho mỗi lần thỏo lắp, di chuyển vũi tưới (h). Giả thiết td = 5h
Thay số ta được: n = 12 = 1, 43
3, 4 + 5 vị trớ; chọn n = 1 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 (3.4)
Trong đú: Qtlà lưu lượng lấy vào đầu ống tưới (m3 /h ) nvlà số vũi trờn ống tưới, nv = 16 (vũi)
qvlà lưu lượng vũi phun, qv = 287 (l/h) = 0,287( m3/h) Thay số: Qt = 0,287.16 = 4,592 (m3/h)
- Xỏc định lưu lượng đầu vào ống nhỏnh cấp 2:
Qnc2 = nt. Qt (3.5)
Trong đú: Qnc2là lưu lượng lấy vào đầu ống nhỏnh cấp 2 (m3/h ) ntlà số ống tưới hoạt động đồng thời
Trờn mỗi đường ống nhỏnh cấp 2 bố trớ 20 ống tưới tưới làm việc đồng thời nờn lưu lượng ống nhỏnh là:
Qnc1 = 20.4,592 = 91,84 (m3 /h)
Trờn mỗi đường ống nhỏnh cấp 1 chỉ thực hiện tưới cho một đường ống nhỏnh cấp 2 nờn: Qnc1 = Qnc2 = 91,84 (m3 /h)
- Xỏc định lưu lượng đầu vào ống chớnh:
Do ống chớnh chỉ tưới luõn phiờn một đường ống nhỏnh cấp 1 nờn: Qc = Qnc1 = 91,84 (m3/h)
b. Tớnh đường kớnh ống chớnh, ống nhỏnh, ống tưới
Sử dụng cụng thức của Lụbasep để tớnh đường ống kinh tế, tức là cụng thức này sẽ cho kết quả ứng với kinh phớ xõy dựng đường ống là nhỏ nhất.
Cụng thức cú dạng: D = X.Q0,42 (3.6)
Trong đú: D là đường kớnh ống (m) X là hệ số; X = 0,8 ữ 1,2
Q là lưu lượng đường ống (m3/s)
- Đường kớnh ống chớnh:
DC = 0,8. (91,84/3600)0,42 = 0,171 (m) = 171(mm)
Trờn thị trường cú ống nhựa PVC cú D = 180mm nờn ta chọn ống cú đường kớnh là: Dc = 180 (mm)
- Đường kớnh ống nhỏnh:
Do chỉ thực hiện tưới trờn từng ống nhỏnh nờn lưu lượng của ống nhỏnh bằng lưu lượng của ống chớnh và đường kớnh của ống nhỏnh là: Dnc1 = Dnc2 = 180 (mm)
- Đường kớnh ống tưới:
Dt = 0,8. (4,592/3600)0,42 = 0,049 (m) = 49 (mm)
Trờn thị trường cú ống PVC cú D = 48 mm nờn ta chọn ống cú đường kớnh là: Dt = 48 (mm)
c. Tớnh toỏn tổng tổn thất cột nước của ống chớnh, ống nhỏnh, ống tưới
Chọn tuyến ống dài nhất từ điểm phun cuối cựng theo ống dẫn tưới, ống dẫn nhỏnh, ống dẫn chớnh đến trạm bơm. Theo phõn tớch so sỏnh, ống nhỏnh xa trạm bơm nhất (ống nhỏnh thứ 4 từ trạm bơm) và tổ tưới luõn phiờn thứ 2 (từ đầu ống nhỏnh cấp 1) là tổ xa nhất nờn được chọn để tớnh tổn thất cột nước ống chớnh, ống nhỏnh và ống tưới.
- Tổng tổn thất cột nước của ống nhỏnh cỏc cấp được xỏc định theo cụng thức: ' f ΔH = K.h (3.7a) ' f f h = F.h (3.7b) b m f d L fQ h = (3.7c) Trong đú: ΔH là tổng tổn thất cột nước của ống nhỏnh (m) K là hệ số xột đến tổn thất cột nước cục bộ của ống nhỏnh, chọn K = 1,15 h’f là tổn thất đường dài của ống nhỏnh cú nhiều lỗ thoỏt nước ra (m)
hf là tổn thất đường dài của ống nhỏnh khụng xột ảnh hưởng của cỏc lỗ thoỏt nước ra làm giảm lưu lượng theo chiều dài ống (m)
Q là lưu lượng vào đầu ống nhỏnh (m3/h) L là chiều dài ống nhỏnh (m)
d là đường kớnh trong của ống (mm) f là hệ số ma sỏt đường dài
m, b Lần lượt là chỉ số lưu lượng và chỉ số đường kớnh F là hệ số suy giảm,
+ Tổng tổn thất cột nước của ống tưới:
Ta cú: dt = 48-2,4 = 45,6 (mm); Lt = 90 (m); Qt = 4,592 (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