Ch−¬ng 4 - ChÕ ®é tiªu vµ yªu cÇu tiªu 107
Ch−¬ng 4
ChÕ ®é tiªu vμ Yªu cÇu tiªu
Tiªu tho¸t n−íc cho n«ng nghiÖp lµ vÊn ®Ò quan träng nh− t−íi n−íc. ThiÕu n−íc th×
c©y trång kh«ng ph¸t triÓn ®−îc, ng−îc l¹i thõa n−íc c©y trång còng suy yÕu. Do ®ã hai
vÊn ®Ò nµy ph¶i gi¶i quyÕt song song trong quy ho¹ch thiÕt kÕ hÖ thèng thñy lîi.
Trong mét hÖ thèng thñy lîi th−êng bao gåm nhiÒu ®èi t−îng cÇn tiªu nh− ®Êt cÊy lóa,
®Êt trång c©y trång c¹n, ®Êt ao hå, ®Êt thæ c−, ®−êng s¸. Do vËy ®Ó x¸c ®Þnh ®−îc hÖ sè tiªu
tæng hîp cho khu vùc cÇn ph¶i tÝnh ®−îc hÖ sè tiªu thµnh phÇn, v× mçi lo¹i ®Êt tiªu cã ®Æc
®iÓm kh¸c nhau.
4.1. TÝnh hÖ sè tiªu cho vïng trång lóa
Lóa lµ c©y trång ph¸t triÓn trªn m«i tr−êng ngËp n−íc, nã cã kh¶ n¨ng chÞu ngËp tèt.
Do vËy cã thÓ lîi dông ®Æc tÝnh nµy ®Ó tr÷ n−íc trªn ruéng khi cã m−a lín, kÐo dµi thêi
gian tiªu, v× vËy sÏ gi¶m ®−îc hÖ sè tiªu cÇn thiÕt.
4.1.1. C¸c tµi liÖu cÇn thiÕt
- M« h×nh m−a tiªu lín nhÊt thêi ®o¹n ng¾n 1, 3, 5, 7 ngµy theo tÇn suÊt thiÕt kÕ,
th−êng P = 10%.
- Giai ®o¹n sinh tr−ëng cña c©y lóa vµ chiÒu cao c©y theo tõng giai ®o¹n.
- §Æc tr−ng thÊm cña ®Êt (hÖ sè thÊm æn ®Þnh).
- L−îng bèc h¬i mÆt ruéng trong thêi gian tÝnh to¸n (theo kÕt qu¶ tÝnh to¸n bèc h¬i
thùc tÕ mÆt ruéng víi bèc h¬i tiÒm n¨ng tÝnh tõ c«ng thøc Penman).
- Kh¶ n¨ng chÞu ngËp cña lóa theo tµi liÖu thÝ nghiÖm, th−êng ®−îc x¸c ®Þnh theo
chiÒu cao cña c©y lóa.
- Thêi gian tiªu cho phÐp, th−êng x¸c ®Þnh theo:
[T] = t + 2
[T] - thêi gian tiªu cho phÐp (ngµy);
t - thêi gian m−a theo m« h×nh tÝnh to¸n (ngµy).
B¶ng 4.1 - ChiÒu cao c©y lóa hÌ thu øng víi tõng giai ®o¹n sinh tr−ëng
(theo tµi liÖu ñy ban NNTW, gièng lóa CR203)
Th¸ng VI VII VIII IX
ChiÒu cao c©y lóa (cm) 25 ÷ 30 30 ÷ 35 40 ÷ 50 50 ÷ 55
Quy ho¹ch vµ thiÕt kÕ hÖ thèng thñy lîi
108
B¶ng 4.2 - ChiÒu s©u ngËp so víi chiÒu cao c©y vµ thêi gian chÞu ngËp cho phÐp
cña lóa CR203 ®Ó n¨ng suÊt gi¶m kh«ng qu¸ 10%
Thêi gian chÞu ngËp 1 ngµy 2 ngµy 3 ngµy 4 ngµy 5 ngµy 6 ngµy 7 ngµy 8 ngµy
N¨ng suÊt gi¶m 10% 0,82 0,62 0,53 0,48 0,44 0,38 0,35 0,31
B¶ng 4.3 - Kh¶ n¨ng chÞu ngËp theo chiÒu cao c©y lóa
Th¸ng ChiÒu cao c©y
(mm) 1 ngµy 2 ngµy 3 ngµy 4 ngµy 5 ngµy 6 ngµy 7 ngµy 8 ngµy
7
8
9
300
350
450
246
287
369
186
217
279
159
186
238
144
168
216
132
154
198
114
133
171
105
122
158
93
108
140
HÖ sè dßng ch¶y σ cã thÓ sö dông nh− sau ®èi víi c¸c vïng tiªu n−íc:
+ σlóa = 1,0; + σao hå = 1,0
+ σmµu = 0,6; + σlo¹i kh¸c = 0,5
C−êng ®é ngÊm æn ®Þnh cña ®Êt trång lóa phô thuéc vµo lo¹i ®Êt. Lóa th−êng ®−îc
gieo trång trªn ®Êt thÞt, hÖ sè ngÊm æn ®Þnh Ýt biÕn ®æi, th−êng lÊy K = 2 mm/ngµy.
4.1.2. Ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n
Ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n dùa trªn c¬ së c©n b»ng n−íc mÆt ruéng vµ t×nh h×nh c«ng
tr×nh. ë ®©y ®−îc tÝnh khi hÖ thèng tiªu hoµn chØnh, c¸c « ruéng ®Òu cã c«ng tr×nh tiªu tù
ch¶y ra kªnh tiªu. Do vËy ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n phô thuéc vµo lo¹i c«ng tr×nh tiªu vµ tr¹ng
th¸i ch¶y qua c«ng tr×nh. C«ng tr×nh trªn mÆt ruéng cã thÓ lµ ®Ëp trµn hoÆc èng tiªu.
1. C«ng tr×nh tiªu n−íc mÆt ruéng lµ ®Ëp trµn
a) Tr−êng hîp ch¶y tù do
Tr−êng hîp nµy dùa vµo hÖ hai ph−¬ng tr×nh:
- Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng n−íc mÆt ruéng.
- Ph−¬ng tr×nh n¨ng l−îng (dßng ch¶y qua c«ng tr×nh).
• HÖ ph−¬ng tr×nh c¬ b¶n ®Ó tÝnh to¸n hÖ sè tiªu:
i
0i i
3
2
0i 0i i
(a) q W 2H
(b) q 0,273mb 2g.H
⎫
=−
⎪
⎬
⎪
=⎭
, (mm/ngµy) (4.1)
trong ®ã:
Wi = Pi − h0i + 2Hi - 1;
Pi - l−îng m−a tÝnh to¸n trong ngµy (mm);
Ch−¬ng 4 - ChÕ ®é tiªu vµ yªu cÇu tiªu 109
0,273 - hÖ sè ®æi ®¬n vÞ tõ m3/s sang mm/ngµy;
b0i - chiÒu réng ®Ëp trµn ®Ó tiªu cho mét ®¬n vÞ diÖn tÝch lµ 1 ha (m/ha);
i
H - ®é cao cét n−íc b×nh qu©n trong ngµy trªn ®Ønh ®Ëp trµn (mm):
i
i1 i
HH
H2
−+
=
Hi - 1 - cét n−íc trªn ®Ønh ®Ëp trµn ®Çu ngµy tÝnh to¸n;
Hi - cét n−íc cuèi ngµy (mm);
h0i = ei + Ki - tæn thÊt do bèc h¬i vµ ngÊm (mm/ngµy)
ei - l−îng bèc h¬i mÆt ruéng trong ngµy (mm/ngµy);
Ki - l−îng n−íc thÊm trªn ruéng trong ngµy (mm/ngµy).
ThÊm æn ®Þnh th−êng lÊy K = 2mm/ngµy
• Ph−¬ng ph¸p gi¶i hÖ ph−¬ng tr×nh (4.1):
+ Ph−¬ng ph¸p gi¶i tÝch
- §ång hãa hai ph−¬ng tr×nh ta cã:
32
ii 0i i
W2H 0,273mb 2g.H−=
hoÆc: 32
ii 0i i
W2H 0,273mb 2g.H 0−− =
Thay Wi = Pi - h0i + 2Hi - 1 vµo ph−¬ng tr×nh trªn ta cã:
i
32
i
i0i i1 0i
P h 2H 2H 0,273mb 2
g
.H 0
−
−
+−− =
(4.2)
Trong mçi thêi ®o¹n tÝnh to¸n (1 ngµy) víi b0i lµ th«ng sè gi¶ ®Þnh cho tr−íc cßn l¹i Èn
sè lµ i
H. §©y lµ ph−¬ng tr×nh ph¶i gi¶i b»ng ®óng dÇn, gi¶ thiÕt i
H vµ tÝnh thö ®Ó tæng gi¸
trÞ b»ng 0 sÏ lµ nghiÖm cña ph−¬ng tr×nh.
- Cã gi¸ trÞ i
H thay vµo ph−¬ng tr×nh (4.1b) ta sÏ tÝnh ®−îc q0i
- TÝnh Hi = 2 i
H - Hi - 1
- §−a tÊt c¶ gi¸ trÞ vµo b¶ng thèng kª kÕt qu¶ tÝnh to¸n.
B¶ng 4.4 - Thèng kª kÕt qu¶ tÝnh to¸n hÖ sè tiªu
Ngµy Pi
(mm)
h0i
(mm)
P0i
(mm)
Wi
(mm)
i
H
(mm)
q0i
(mm/ngµy)
Hi - 1
(mm)
Hi
(mm)
i
a
(mm)
qi
(l/s-ha)
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11)
Quy ho¹ch vµ thiÕt kÕ hÖ thèng thñy lîi
110
Qu¸ tr×nh tÝnh to¸n sÏ thùc hiÖn tõ ngµy ®Çu cña trËn m−a thiÕt kÕ cho ®Õn khi kÕt thóc
m−a vµ mùc n−íc trªn ruéng trë l¹i mùc n−íc ban ®Çu th× sÏ kÕt thóc qu¸ tr×nh tÝnh, sau ®ã
sÏ kiÓm tra ®iÒu kiÖn rµng buéc vÒ thêi gian tiªu cho phÐp vµ kh¶ n¨ng chÞu ngËp. NÕu tháa
m·n qu¸ tr×nh tÝnh to¸n sÏ kÕt thóc, nÕu kh«ng ph¶i gi¶ ®Þnh l¹i b0i vµ tÝnh to¸n lÆp l¹i
t−¬ng tù nh− trªn.
P - ®é cao ®Ëp trµn, x¸c ®Þnh theo yªu cÇu
chÞu ngËp th−êng xuyªn cña lóa;
H×nh 4.1: Ch¶y tù do
ii HPa +=
64,8
q
qi0
i=(l/s-ha)
HÖ sè l−u l−îng m
m = 0,42 ®èi víi ®Ëp trµn thµnh máng;
m = 0,45 ®èi víi ®Ëp trµn thùc dông;
m = 0,35 ®èi víi ®Ëp trµn ®Ønh réng.
+ Ph−¬ng ph¸p ®å thÞ
HÖ ph−¬ng tr×nh (4.1) cã thÓ gi¶i b»ng ®å thÞ nh− sau:
- X©y dùng ®−êng quan hÖ
(
)
i
i0 H~q theo ph−¬ng tr×nh (4.1b) lµ quan hÖ ®−êng cong.
- X©y dùng ®−êng quan hÖ
(
)
i
i0 H~q theo ph−¬ng tr×nh (4.1a) lµ quan hÖ ®−êng th¼ng.
- Giao ®iÓm cña hai ®−êng nµy chÝnh lµ cÆp nghiÖm cña hÖ 2 ph−¬ng tr×nh.
Cø tiÕp tôc tÝnh to¸n nh− vËy cho qu¸ tr×nh m−a vµ sÏ kÕt thóc nh− tr−êng hîp tÝnh
theo gi¶i tÝch cho tíi khi tr¹ng th¸i n−íc ruéng trë l¹i ban ®Çu.
H×nh 4.2: §å thÞ x¸c ®Þnh i
H
vµ q0i
Ch−¬ng 4 - ChÕ ®é tiªu vµ yªu cÇu tiªu 111
HiÖn nay v× m¸y vi tÝnh ph¸t triÓn nªn th−êng dïng ph−¬ng ph¸p gi¶i tÝch.
b) Tr−êng hîp ch¶y ngËp
Khi mùc n−íc h¹ l−u ®Ëp trµn cao h¬n so víi
®Ønh trµn, l−u l−îng ch¶y qua ®Ëp trµn sÏ bÞ ¶nh
h−ëng cña mùc n−íc h¹ l−u.
H×nh 4.3: Tr¹ng th¸i ch¶y ngËp
HÖ ph−¬ng tr×nh lóc nµy sÏ lµ:
⎪
⎭
⎪
⎬
⎫
σ=
−=
2
3
i
i0ni0
i
ii0
H.g2bm273,0q
H2Wq
(4.3)
Ph−¬ng tr×nh thø 2 thªm hÖ sè ngËp σn :
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=σ H
h
fn
n
HÖ sè ngËp x¸c ®Þnh theo tµi liÖu thÝ nghiÖm, cã thÓ tra theo b¶ng 4.5, tïy vµo mùc
n−íc trªn ruéng vµ mùc n−íc kªnh tiªu.
B¶ng 4.5 - Quan hÖ gi÷a tû sè H
hn vµ hÖ sè σn
H
h
Kn
= σnH
h
Kn
= σnH
h
Kn
=σnH
h
Kn
= σn
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
0,16
0,18
0,20
0,22
0,24
0,28
0,996
0,992
0,988
0,984
0,980
0,976
0,972
0,968
0,963
0,958
0,952
0,30
0,32
0,34
0,36
0,38
0,40
0,42
0,44
0,46
0,48
0,50
0,939
0,932
0,925
0,917
0,909
0,901
0,892
0,884
0,875
0,865
0,855
0,52
0,54
0,56
0,58
0,60
0,62
0,64
0,66
0,68
0,70
0,72
0,845
0,834
0,823
0,812
0,800
0,787
0,774
0,760
0,746
0,730
0,714
0,74
0,76
0,78
0,80
0,82
0,84
0,86
0,88
0,90
0,698
0,682
0,662
0,642
0,621
0,599
0,576
0,550
0,520
Ph−¬ng ph¸p gi¶i tÝch ®Ó gi¶i hÖ ph−¬ng tr×nh (4.3) còng gièng tr−êng hîp trªn chØ
kh¸c lµ ph¶i xÐt ®Õn hÖ sè ngËp σn.
ThÝ dô ¸p dông: TÝnh hÖ sè tiªu cho lóa víi m« h×nh m−a 5 ngµy, tiªu hÕt trong 7
ngµy. KÕt qu¶ tÝnh to¸n xem b¶ng 4.6, víi chiÒu cao ®Ëp trµn P = 100mm.