CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG CỦA YẾU TỐ THỜI GIAN VÀ ĐỊA HÌNH LÊN SỰ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA HIỆU ỨNG MẶT ĐẤT
4.2 Ảnh hưởng của hiệu ứng mặt đất lên cây lúa
Trong địa lý học, vùng đồng bằng hay bình nguyên là một vùng đất đai rộng lớn với địa hình tương đối thấp - nghĩa là nó tương đối bằng phẳng, với độ cao so với mực nước biển không quá 500 m và độ dốc không quá 5°. Khi độ cao nhỏ hơn 200 m, người ta gọi nó là đồng bằng thấp, còn khi độ cao từ 200 m tới 500 m, gọi là đồng bằng cao. Các vùng đồng bằng đóng vai trò rất quan trọng cho phát triển nông nghiệp, do đất đai được bồi đắp liên tục bởi các con sông lớn nên có độ màu mỡ cao, thêm vào đó đặc điểm bằng phẳng thuận lợi cho quá trình cơ giới hóa sản xuất.
Hình 4.6: Trực thăng Rmax phun thuốc trên đồng lúa
Nước ta có hơn tổng diện tích là đồng bằng, trong đó lớn nhất là đồng bằng châu thổ sông Hồng, sông Cửu Long và các đồng bằng nhỏ vùng duyên hải.
Chính nhờ điều kiện thuận lợi như vậy, Việt Nam trong nhiều năm liền đã trở thành một trong những nước xuất khẩu gạo lớn trên thế giới và cây lúa cũng trở thành biểu tượng cho sự phát triển nông nghiệp ở nước ta, nó cũng được coi là loại cây đặc trưng cho vùng đồng bằng. Trong quá trình canh tác lúa, có rất nhiều loại sâu hại ảnh hưởng đến sự phát triển của chúng, đặt ra nhu cầu cấp thiết trong việc phun thuốc trừ sâu. Lúa là một loại cây có thân tương đối mềm, khi trực thăng bay thấp, lớp đệm khí và dòng dưới chong chóng mang sẽ tạo một áp lực không nhỏ lên thân cây lúa, gây rủi do làm đổ thân cây, áp lực này chủ yếu theo phương thẳng đứng, cùng chiều trọng lực. Để đánh giá ảnh hưởng của áp lực do
36 đệm khí tác động lên cây lúa có làm hư hại thân cây hay không, ta cần phải so sánh với thực nghiệm.
4.2.2 Phương pháp nghiên cứu Các mô phỏng trên có mặt phẳng quay chong chóng mang song song với mặt đất nên đồng thời đã thể hiện được các hiện tượng của trực thăng khi bay treo trên địa hình đồng bằng. Hơn nữa, ta có thể coi ngọn cây lúa cao bằng nhau và có thể tận dụng được các kết quả mô phỏng ở phần trước, với độ cao bay được tính từ ngọn cây lúa.
Theo kết quả phần bố áp suất trên mặt đất (Hình 3.13 và Hình 4.4), ta thấy vùng chịu ảnh hưởng chủ yếu là hình
chiếu của mặt phẳng quay lên mặt đất, có dạng hình tròn. Gọi vùng chịu ảnh hưởng là C, có dạng hình tròn với đường kính DC = 1.1D = 3.85m, vậy diện tích C là SC = 11.64m2. Trong CFD-Post của mô phỏng steady, xuất kết quả tổng lực tác dụng theo phương Y lên C, ta có cũng có áp suất trung bình trên C tương ứng theo bảng sau:
Bảng 4.1: Áp suất trung bình trên mặt C
H (m) 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
FC (N) 593.49 547.89 507.70 490.43 465.35 454.22 435.81 PC (Pa) 50.99 47.07 43.62 42.13 39.98 39.02 37.44
Phương pháp thực nghiệm:
Môi trường thực nghiệm là một đồng lúa và thời điểm đã ra bông (tháng 5/2020). Vì trọng lực cùng phương với áp lực trên C, nên ta có thể tiến hành thực nghiệm với mô hình sử dụng trọng lực thay thế áp lực dòng khí dưới cánh.
Hình 4.8: Chuẩn bị dụng cụ thí nghiệm
Hình 4.7: Tạo mặt C để tính áp lực
Trọng tâm
37 Bảng 4.2: Thông số dụng cụ thí nghiệm
Dụng cụ Khối lượng Kích thước
Tấm xốp 0.8kg 1m x 2m
Chậu nhựa 0.8kg -
Cốc nhựa 0.05kg -
Cân đồng hồ 2kg - -
Sử dụng một mặt D hình chữ nhật với kích thước 1m x 2m bằng xốp cứng, với khối lượng tấm xốp là 0.8kg. Đặt tấm xốp lên trên lớp lúa, đặt cân bằng chậu nhựa trên tấm xốp, sau đó tăng trọng lượng bằng cách đặt cách đổ lượng nước tương ứng vào chậu, tấm xốp cứng sẽ đảm bảo việc phân bổ đều áp lực lên toàn bộ diện tích lúa bên dưới (Hình 4.9). Với áp suất trung bình trên C (Bảng 4.1) và diện tích của tấm D, lấy hệ số an toàn 1.2, ta có thể tính khối lượng nước cần thêm trong mỗi trường hợp (Bảng 4.3).
a) B1: Đặt tấm xốp b) B2: Đặt chậu nhựa cân bằng
c) B3: Đổ nước vào chậu d) B4: Quan sát và đánh giá hiện tượng Hình 4.9: Các bước thí nghiệm
Bảng 4.3: Khối lượng nước cần thêm trong mỗi trường hợp
H (m) 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
FD (N) 101.98 94.14 87.24 84.26 79.96 78.04 74.88
mD (kg) 10.89 9.93 9.08 8.72 8.19 7.96 7.57
Cây lúa bị đổ
38 Với mỗi trường hợp độ cao, ta tiến hành thử nghiệm với 3 khu vực lúa khác nhau. Để đánh giá hiện tượng, nếu phát hiện bất kỳ cây lúa nào bị đổ thì cả trường hợp đó đều không thỏa mãn hay độ cao bay tương ứng của trực thăng trong trường hợp đó sẽ không thích hợp để phun thuốc cho cây lúa.
4.2.3 Đánh giá kết quả thực nghiệm
Bảng 4.4: Kết quả thực nghiệm: OK là trường hợp không có cây lúa bị đổ, NG là trường hợp xuất hiện cây lúa bị đổ
H (m) 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
Mẫu 1 NG NG NG OK OK OK OK
Mẫu 2 NG NG NG NG OK OK OK
Mẫu 3 NG OK NG NG OK OK OK
Hình 4.10: Cây lúa bị đổ hàng loạt tại trường hợp H = 0.5m
Dựa vào kết quả thực nghiệm, ta thấy độ cao bay thỏa mãn để không làm hỏng cây lúa là H > 2.5m. Trên thực tế khi sử dụng trực thăng phun thuốc cũng phải phun đúng đợt. Vậy, cần làm thực nghiệm đúng thời điểm phun thuốc của cây lúa (Ví dụ: Phun rầy hại vào tháng 4 hàng năm) vì thân cây phát triển trong mỗi thời kỳ là khác nhau và sức chịu áp lực, gió cũng khác nhau. Lúa phát triển không đồng đều tại mỗi khu vực khác nhau dẫn đến sức chịu tải của các mẫu lúa là không giống nhau. Để thử nghiệm khả năng chịu áp lực một cách chính xác nhất, ta cần hoàn thiện việc chế tạo mẫu trực thăng này và cho thử nghiệm bay trực tiếp trên đồng lúa để đánh giá.