II.1.Sơ đồ tính cân bằng nước ngồi đồng (hình 5.1). M T I
E
TL Md MNN
Hình 5.1: Sơ đồ cân bằng nước ngồi đồng.
II.2. Phương trình tổng quát (hệ thống khép kín):
Wv – Wr = dW (1)
Trong đĩ:
Wv: lượng nước chảy vào hệ thống. Wr: lượng nước chảy ra khỏi hệ thống.
dW: sự thay đổi (tăng hoặc giảm) lượng nước chứa trong hệ thống. * Các thành phần của dW:
a. Đối với Lúa: đĩ là sự thay đổi lớp nước mặt ruộng.
b. Đối với cây trồng cạn: Đĩ là sự thay đổi độ ẩm trong đất ở đầu và cuối thời kỳ tính tốn.
II.3.Các thành phần của Wv, Wr, dW.
* Các thành phần của Wv (mm):
Wv = Mhh + I + Tv + Nv + Md (2)
Trong đĩ:
Mhh: Lượng nước mưa hữu hiệu (mm) (*) I: Lượng nước tưới (mm) (*)
Tv: Lượng nước tràn vào (từ ruộng bên cạnh) (mm). Nv: Lượng nướcngấm vào (từ ruộng bên cạnh)(mm) .
Md: Lượng nước mao dẫn (tùy thuộc vào mực nước ngầm cao hay thấp, loại đất, bốc thốt hơi nhiều hay ít) (mm).
Ghi chú: Lượng nước mưa hữu hiệu là lượng nước tối đa cịn giữ lại trong đất và trên ruộng sau cơn mưa (xem bài đọc thêm).
* Các thành phần của Wr (mm):
Wr = ETc + Tr + Nr + Ti + TL (3)
Trong đĩ:
ETc: tổng lượng nước bốc thốt hơi (mm) (*)
Nr: Lượng nước ngấm ra ngồi (ruộng kế bên) (mm) . Ti: Lượng nước tiêu ra ngồi (mm) (*)
TL: Lượng nước thấm lậu xuống sâu ra khỏi vùng rễ (mm) (*) Tuy nhiên trong nhiều trường hợp thì:
Tv = Tr = 0; Nv = Nr = 0; Md = 0. Thay vào phương trình cân bằng, ta cĩ:
Mhh + I - (ETc + Ti + TL) = dW (4)
- Trong mùa nắng (Mhh = 0; Ti = 0, TL = 0) => I – ETc = dW.
Nếu khơng cĩ sự thay đổi độ ẩm đầu và cuối giai đoạn tính tốn thì dW = 0. Như
vậy, I = Etc (5)
điều này cĩ nghĩa là lớp nước tưới dùng để thỏa mãn nhu cầu nước của cây. - Tương tự, Trong mùa mưa => I = Etc – Mhh. (6) III/ Tính tốn chế độ tưới cho cây trồng cạn:
III.1. Dựa vào nguyên tắc tính tốn:
a. Lớp nước cần tưới mỗi lần (I): Để duy trì năng suất, ta sẽ phải tưới khi độ ẩm xuống đến (ĐA)min và mang lên độ ẩm cao nhất là (ĐA)dr.
I = [(ĐA)dr – (ĐA)min)/100] * ρb * D (7)
Trong đĩ:
D: chiều sâu lớp đất hữu hiệu của rễ (cm) ρb: dung trọng (g/cm3)
(ĐA)dr, (ĐA)min : độ ẩm đồng ruộng, độ ẩm min của đất trồng cây (% trọng lượng)
Thí dụ: Đất cĩ dung trọng ρb = 1,5 g/cm3; (ĐA)dr = 25% và (ĐA) hc = 11 %. Chiều sâu hữu hiệu của rễ D = 0,4 m. Tính lớp nuớc cần tưới mỗi lần.
Trước hết ta tính (ĐA)min:
(ĐA)min = [(ĐA)dr + (ĐA)hc)]/2 = (25 + 11)/2 = 18 %. Thay vào cơng thức I = [(Đ(A)dr – (ĐA)min)] * ρb * D
Ta cĩ I = ((25-18)/100) * 1,5 * 0,4 * 1000 = 42 mm.
Ghi chú: Trị số (ĐA)min cĩ thể tính theo phương pháp tra bảng theo hệ số thiếu hụt độ ẩm p.
b. Ngày tưới, chu kỳ tưới và thời gian tưới:
• Ngày tưới: là ngày mà độ ẩm xuống đến (ĐA)min. • Chu kỳ tưới (n) là số ngày ở giữa 2 lần tưới:
n = (I+Mhh)/Etc (8)
Như vậy, chu kỳ này tùy thuộc vào lượng bốc thốt hơi của cây trồng, khí hậu, loại cây, thời kỳ sinh trưởng của cây, lớp nước tưới (đặc tính của đất).
• Thời gian tưới (Tt): là số ngày cần để tưới đủ lớp nước I cho 1 diện tích cây trồng trong giai đoạn cần nước nhất, và Tt < n. Khi chọn Tt cần chú ý đến
kế hoạch sản xuất nơng nghiệp (sử dụng động cơ cho việc khác, cần thời gian bảo quản sửa chữa động cơ và thời gian nghỉ cho người vận hành động cơ v.v… Nếu Tt càng gần với n thì lưu lượng thiết kế càng nhỏ.
c. Số lần tưới trong thời gian tăng trưởng của cây (m):
m = TGST/n (9)
Trong đĩ TGST: thời gian sinh trưởng của cây (ngày). d. Tổng lớp nước cần tưới trong thời gian trồng cây(It):
It = I1 + I2 + …+ Im = Σ Ii (10)
Trong đĩ : Ii : là mức tưới ở lần thứ I e. Lớp nước cần dẫn thủy mỗi lần tưới: (I’):
Ii’ = Ii/η (11)
η: hiệu suất của hệ thống tưới (xem phụ lục 1 đính kèm). f. Tổng lớp nước cần dẫn thủy :
Được tính cho TỒN BỘ THỜI GIAN TĂNG TRƯỞNG: (It’): It’ = Σ Ii’ (12)
g. Lượng nước cần tưới (W):
W= (I1+…+Im)*S (13)
h. Lượng nước cần dẫn thủy (W'): W' = W/η (14)
Hoặc W' = I'1+ …I'2+ …+ I'm (15)
k. Hệ số tưới:
7 - Hệ số tưới cho 1 loại cây trồng (qct) (l/s/ha): là lưu lượng bình quân trên mộtđơn vị thời gian cần tưới liên tục cho 1 ha cây trồng (ứng với giai đoạn cần đơn vị thời gian cần tưới liên tục cho 1 ha cây trồng (ứng với giai đoạn cần nhiều nước nhất) trong thời gian Tlv:
8 qct = [10 * ETc * 103] / (3600 * Tlv) (16)9 [m3/ha][mm/ngày] [l] / [s].[số giờ/ngày] 9 [m3/ha][mm/ngày] [l] / [s].[số giờ/ngày]
Trong đĩ:
Tlv: Thời gian để đáp ứng hệ số tưới cho cây trồng trên mặt ruộng. (thường là số giờ làm việc trong một ngày) (giờ)
ETc là bốc thĩat hơi cây trồng (mm/ngày)
Thí dụ: Bắp cĩ hệ số hoa màu Kcmax = 0,9; ETo = 8 mm/ngày. Nếu hệ thống làm việc trong Tlv = 24 giờ/ngày. Tính qct.
qct = (10 * 0,9 * 8 * 103) / (3600 * 24) = 0,83 l/s/ha.