Tưới phun mưa cĩ thể sử dụng cho hầu hết các loại đất, các loại địa hình (ở những nơi mà phương pháp tưới trên mặt đất khơng thể sử dụng được hay sử dụng khơng cĩ hiệu qủa. Một hệ thống tưới phun mưa cĩ thể tự động hồn tồn, bán tự động hay bằng tay (thủ cơng). Tuy nhiên bài này chỉ đề cập đến các phương pháp tưới phun mưa thơng thường.
V.1. Các dụng cụ dùng trong hệ thống tưới phun mưa:
1. Máy bơm: thường là bơm ly tâm (để cung cấp nước tưới cĩ áp lực cao). 2. Ống dẫn nước chính: dẫn nước từ nguồn nước đến bơm và từ bơm đi đến
các ống phụ. Ống dẫn nước chính cĩ đường kính lớn nhất di động hay cố định.
3. Ống dẫn nước phụ: nhận nước từ ống dẫn nước chính. Oáng dẫn nước phụ cũng cĩ thể bố trí di động hay cố định và đường kính nhỏ hơn ống dẫn chính.
4. Cánh phun: nhận nước từ ống dẫn nước phụ, tùy theo đặc điểm của từng loại cây trồng mà chọn các loại vịi phun phù hợp. Chiều cao cánh cánh phun phụ thuộc độ cao cây trồng tại khu vực bố trí.
5. Vịi phun: phân phối nước dưới dạng hạt mưa cho cây trồng. Đĩ là bộ phận quan trọng nhất nêu lên đặc tính của hệ thống tưới phun mưa.
V.2. Phân loại hệ thống tưới phun mưa.1. Hệ thống cố định (hình 7.4). 1. Hệ thống cố định (hình 7.4).
2. Loại nhiều vịi phun: (lưu động , bán lưu động và cố định) (hình 7.5). 3. Một vịi phun (lưu động và bán lưu động) (hình 7.6).
4. Hệ thống xoay trịn (hình 7.7)
V.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến việc chọn lựa hệ thống tưới phun:1. Các loại vịi phun và các đặc tính kỹ thuật: 1. Các loại vịi phun và các đặc tính kỹ thuật:
Các thơng số kỹ thuật thường gồm cĩ: áp suất hoạt động, lưu lượng phun và tầm phun. (Bảng 7.7)
Áp suất họat động của mỗi một vịi phun cĩ 1 khoảng áp suất làm việc tối ưu (tùy theo nhà sản xuất). Áp suất thực tế làm việc khơng nên để vượt qúa xa (lớn hơn hoặc nhỏ hơn) áp suất hoạt động tối ưu này (sẽ kém đều).
Lưu lượng phun phụ thuộc vào áp suất của vịi. Thường thì áp suất tăng thì lưu lượng tăng. Các dữ kiện về lưu lượng là các dữ kiện cơ bản để chọn vịi phun và thiết kế hệ thống phun.
Tầm phun (D): là đường kính tưới của vịi phun ứng với áp suất thiết kế. Đây là những thơng số kỹ thuật rất quan trọng trong việc thiết kế hệ thống tưới phun. Các thơng số này sẽ được các nhà sản xuất cung cấp (phụ lục 1.).
Bảng 7.7: Các loại vịi phun và đặc tính kỹ thuật:
Loại vịi phun Áp suất làm việc
(m nước) Lưu(lít/phút) lượng Tầm phun D(m)
Áp lực thấp < 20 <10 5 – 10
Áp lực trung bình 30 – 60 20 – 100 15 – 30
Áp lực cao 50 –1 00 # 1000 80
2. Cường độ tưới phun (bảng 7.8) : là chiều cao lớp nước hứng được trong 1 đơn vị thời gian, thường được tính bằng mm/phút hay mm/giờ. Cường độ tưới phun khơng được lớn hơn tốc độ ngấm hút của đất ( tránh chảy tràn làm xĩi mịn đất và lãng phí nước, hoặc làm đất bị đĩng váng).
Bảng 7.8: Cường độ tưới phun trên đất bằng phẳng
Loại đất Cường độ tối đa (a)
(mm/giờ)
Cường độ phun tối đa (b)
(mm/giờ)
Cát 24 – 42 12 – 20
Thịt 18 – 24 6 – 12
Sét 6 – 12 3 – 6
Ghi chú: (a): theo Sprinkler Irrigation handbook. (b): theo Planning for Farmland Irrigation.
Ngồi ra, trên đất cĩ thảo mộc che phủ thích hợp, cĩ thể tăng thêm cường độ phun. Trái lại trên đất cĩ độ dốc thì phải giảm cường độ tưới phun theo bảng 7.9 như sau: Bảng 7.9: Tỉ lệ giảm cường độ tưới phun theo độ dốc
Độ dốc (%) 0 – 5 6 – 8 9 – 12 13 – 20 >20
Tỉ lệ giảm (%) 0 20 40 60 75
3. Mức độ đồng đều tưới phun (Uniformity coefficient) theo Christiansen: là chỉ tiêu để đo sự đồng đều của tưới phun. Mức độ đồng đều tười phun được đo bằng hệ số K như sau: K = (Io – dIo) / Io.
Trong đĩ: Io: cường độ tưới phun bình quân trên 1 diện tích tưới phun (mm/phút hoặc mm/giờ).
dIo = (ΣI – Io) / n, với I là cường độ phun thực tế tại điểm quan trắc, và n là số điểm quan trắc tưới.
Trị số K càng gần bằng 1 thì mức độ càng đồng đều (xem Thí dụ 1).
Thí dụ 1: Với những trị số đo đạc I như sau, xác định độ đồng đều của 1 hệ thống tưới phun mưa đĩ:
80 70 68 74
78 66 68 70
52 56 54 64
74 60 56 72
82 70 64 86
Giải: Trị số đo đạc Trung bình Sai biệt 86 68,2 17.8 82 - 13,8 80 - 11,8 78 - 9,8 74 - 5,8 74 - 5,8 72 - 3,8 70 - 1,8 70 - 1,8 70 - 1,8 68 - 0,2 68 - 0,2 66 - 2,2 64 - 4,2 64 - 4,2 60 - 8,2 56 - 12,2 56 - 12,2 54 - 14,2 52 - 16,2 _________ _____ 1364 148 (1364/20) = 68,2 (148/20) = 7,4 Vậy K = (68,2 – 7,4) / 68,2 = 0,89 hay K = 89%.
V.4. Thiết kế hệ thống tưới phun mưa:1. Nguyên tắc chung: 1. Nguyên tắc chung:
Mục tiêu của việc thiết kế 1 hệ thống tưới phun mưa là làm sao cĩ 1 hệ thống tưới được lượng nước cần thiết với 1 mức độ đồng đều lớn nhất, kinh tế nhất (xét về vốn đầu tư ban đầu, chi phí vận hành, nhân cơng..).
Việc lựa chọn các phương án hệ thống tưới phun thích hợp nhất cần dựa trên các điểm sau đây:
• Vốn đầu tư thấp.
• Sự khác biệt áp suất trong ống nên < 20% => lưu lượng thay đổi < 10%.
• Nếu đất dốc thì ống chính nên chạy theo độ dốc, ống phụ gần song song với đường đồng cao độ (hay hơi dốc xuống) => giảm thay đổi áp suất nhiều trên dường ống phụ
• Dễ vận hành và ít phụ thuộc cũng như ảnh hưởng đến các cơng tác khác (cày bừa cơ giới, làm đất).
• Số lượng vịi phun sử dụng mỗi lần khơng nên thay đổi nhiều. 2. Trình tự thiết kế hệ thống tưới phun mưa:
a. Xác định diện tích, địa hình, địa thế, bốc thốt hơi, độ ngấm hút của đất, chiều sâu hữu dụng của rễ.
c. Xác định cường độ phun lớn nhất Imax.
d. Xác định số giờ làm việc trong ngày (thời gian tưới trong ngày) Tlv.
e. Chọn lựa vịi phun, bố trí khoảng cách giữa các vịi phun, cánh phun (theo điều kiện gío) để thỏa mãn yêu cầu về độ đồng đều.
f. Lập sơ đồ bố trí hệ thống tưới: xác định số vịi phun trên cánh phun, số cánh phun, chiều và hướng di chuyển của các cánh phun.
g. Từ điều kiện địa hình và lưu lượng, xác định tổn thất trong ống và từ đĩ xác định máy bơm cần cung cấp cho hệ thống (Q,H). trong đĩ: H = h + hf + ho. Trong đĩ:
h: cột nước (áp suất) cần cho vịi phun hoạt động được. hf: cột nước tổn thất trong ống.
ho: cột nước địa hình (xuống dốc => ho <0). và hf + ho < 20 % để bảo đảm độ đồng đều.