Trong một hệ thống tưới chúng ta có thể dễ dàng tính được lưu lượng thực cần tại mặt ruộng của hệ thống Qnet = qω (l/s). Nhưng thực tế tính toán ta lại cần phải biết lưu lượng tại các mặt cắt nhất định trên các cấp kênh mương nhằm: Thiết kế mặt cắt các cấp kênh, thiết kế các công trình thuộc cấp kênh đó. Trong quản lý cũng phải biết lưu lượng yêu cầu tại
đầu các cấp kênh để có kế hoạch phân phối nước. Vì vậy, chúng ta phải tính toán lưu lượng cần trên các cấp kênh.
Hiện nay, tùy vào khả năng nguồn n−ớc và cách tổ chức sản xuất, canh tác trên cánh
đồng mà có hai hình thức áp dụng:
- Tưới đồng thời: Đồng thời cho nước vào tất cả các cấp kênh để tưới toàn bộ cánh
đồng.
- Tưới luân phiên: Tập trung nước tưới lần lượt cho từng khu trên cánh đồng. Các kênh chuyển nước không đồng thời. Lần lượt kênh chuyển nước đủ yêu cầu cho cánh đồng phụ trách mới chuyển n−ớc sang kênh khác.
Với hai hình thức tưới như vậy cách tính lưu lượng cũng khác nhau.
1. Tính l−u l−ợng th−ờng xuyên (QTX) a) Trường hợp tưới đồng thời
6 5 4 3 2 1
CR3 CR2 CR1
Hình 9.6: Sơ đồ tính lưu lượng tưới đồng thời Nguyên tắc tính toán là tính dồn từ
mặt ruộng lên đầu mối công trình với công thức cơ bản:
Qbr = Qnet + Qtt = Qnet + SL trong đó:
S - tổn thất trên một đơn vị chiều dài kênh (l/s-km);
L - chiều dài kênh m−ơng (km).
Giả sử tính lưu lượng hệ thống kênh m−ơng A:
Tính cho m−ơng chân rết:
CR TK TK
CR q
Q = ω
trong đó:
TK
QCR - lưu lượng thiết kế cho mương chân rết;
ωCR - diện tích m−ơng chân rết phụ trách;
qTK - hệ số t−ới thiết kế.
Ch−ơng 9 - thiết kế kênh 305 qTK là chỉ tiêu cơ sở để tính QTK. Vì qTK là một chỉ tiêu khá quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến quy mô kích thước công trình nên nó mang một ý nghĩa kinh tế và kỹ thuật rất lớn.
Thông thường qTK phải có trị số lớn nhất hay tương đối lớn trong giản đồ hệ số tưới đã
hiệu chỉnh và có thời gian xuất hiện tương đối dài T ≥ 20 ngày. Có như vậy kênh mương và công trình thiết kế với chỉ tiêu này mới có khả năng dẫn với mọi cấp lưu lượng trong giản
đồ hệ số tưới và hiệu ích làm việc của kênh mương và công trình mới cao.
Vì vậy, khi chọn qTK trong giản đồ hệ số tưới cần phải tiến hành so sánh nghiên cứu kỹ càng để qTK có điều kiện kinh tế tốt nhất.
CR net CR
TK tt TK
netCR 1
TK 1
CR Q Q Q q 0,75 Q L
Q = = + = ω + σ
Q2 = Q1
3 2 m 1 2 2
3 2 2 3 2 tt 2 TK
3 Q Q Q SL Q 10AQ L
Q = + − = + − = + − −
TK 2 CR TK 3 TK
4 Q Q
Q = +
5 4 m 1 4 4
5 4 4 5 4 tt 4 TK
5 Q Q Q SL Q 10AQ L
Q = + − = + − = + − −
TK 3 CR TK 5 TK
6 Q Q
Q = +
TK 2 CR TK
2 CR , Q
Q tính t−ơng tự nh− QTKCR1
Với cách tính tương tự như vậy ta tính dồn lên đầu hệ thống và như vậy ta sẽ tính lưu l−ợng tại mặt cắt bất kỳ nào trên các cấp kênh m−ơng.
Mặt khác chúng ta cũng có thể tính đ−ợc hệ số sử dụng n−ớc của một đoạn kênh, một cấp kênh bất kỳ bằng công thức:
br net
Q
=Q η
Với cách tính toán nh− vậy nếu hệ thống càng lớn, nhiều đ−ờng kênh thì khối l−ợng tính toán càng lớn. Vì vậy, trong thực tế để giảm bớt khối l−ợng tính toán, ở mỗi cấp kênh người ta thường chọn ra một kênh đại diện tìm ra η đại diện. Dùng η đại diện để tính lưu l−ợng cho các kênh khác có điều kiện t−ơng tự:
- Về diện tích t−ới;
- Có chiều dài xấp xỉ nhau;
- Phụ trách những loại cây trồng t−ơng tự.
b) Tr−ờng hợp t−ới luân phiên
Tưới luân phiên thường được áp dụng cho các cấp kênh nhỏ mà ít áp dụng đối với kênh lớn, nhất là kênh cấp I.
Khi tưới luân phiên thì lưu lượng sẽ tăng lên rất nhiều tùy theo số lượng tổ tưới luân phiên vì vậy quy mô kích th−ớc kênh m−ơng cũng sẽ phải tăng lên.
Tuy nhiên, ở những hệ thống mà nguồn n−ớc thiếu và do cách tổ chức sản xuất, canh tác người ta vẫn phải tưới luân phiên ở cấp kênh dưới để tăng hệ số sử dụng nước và phù hợp với kế hoạch sản xuất.
Giả sử ta tưới luân phiên cho các mương chân rết như sơ đồ hình 9.7.
- Chia làm 3 tổ t−ới luân phiên - Mỗi tổ gồm 2 m−ơng chân rết
( )
2 ...
QnetCR qTK ω1 +ω2 + +ω6
=
2 QnetCR qTKωmc
=
Công thức tổng quát:
n QnetCR qTKωmc
= trong đó:
QnetCR - lưu lượng thực cần của mỗi chân rÕt;
CR1 ω1
CR2 ω2
CR3 ω3
CR4 ω4
CR5 ω5
CR6 ω6
Hình 9.7: Sơ đồ tính lưu lượng tưới luân phiên ωmc - diện tích m−ơng con phụ trách;
n - số m−ơng chân rết trong mỗi tổ.
2. Tính l−u l−ợng nhỏ nhất Qmin
Cũng có thể tính như đối với QTK: Từ qmin trong giản đồ hệ số tưới rồi tính dồn từ dưới lên. Nhưng thường để nhanh chóng ta có thể dùng công thức :
min min min
Q q
η
= ω víi
1 m 1
m
min +α −
η
= α η
TK min
q
=q α
η - hệ số sử dụng n−ớc ứng với qTK. 3. Tính l−u l−ợng lớn nhất Qbt
Theo kinh nghiệm, lưu lượng bất thường tính bằng công thức:
Ch−ơng 9 - thiết kế kênh 307 Qbt = KQTK
với K : hệ số phụ thuộc vào QTK.
Khi QTK < 1 m3/s th× K = 1,20 ÷ 1,30 QTK = 1 ÷ 10 m3/s K = 1,15 ÷ 1,20 QTK > 10 m3/s K = 1,10 ÷ 1,15.
9.4. Thiết kế kênh t−ới
Mục đích của việc thiết kế mặt cắt dọc ngang kênh tưới là xác định các kích thước cơ
bản của kênh bao gồm: Chiều rộng đáy kênh b, mái dốc bờ kênh m, độ dốc đáy kênh i, cao trình đáy kênh, cao trình bờ kênh, chiều rộng mặt bờ kênh nhằm bảo đảm kênh đủ khả
năng dẫn nước tưới về mặt ruộng, kênh làm việc tốt và lâu dài. Từ đó cũng tính được khối l−ợng xây dựng hệ thống kênh.
Đồng thời qua việc thiết kế kênh xác định đ−ợc các vị trí và hình thức công trình, các tài liệu cơ bản để thiết kế công trình trên hệ thống
Thiết kế mặt cắt kênh là bước quan trọng. Nó có tính chất quyết định khả năng phục vụ của hệ thống, đến điều kiện thi công và quản lý hệ thống, có tính chất quyết định đến hiệu ích của hệ thống t−ới.
Để hệ thống kênh đạt đ−ợc những yêu cầu đề ra, khi thiết kế mặt cắt kênh cần phải thỏa mãn những điều kiện cơ bản nhất định. Sau đây chúng ta nghiên cứu những điều kiện cơ bản mà khi thiết kế kênh cần phải thỏa mãn.