Luận văn: Thiết kế hệ thống tự động hóa tưới phun theo đa năng

Chia sẻ: Lê Hữu Cường | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:36

Thêm vào BST

Báo xấu

630
lượt xem 164
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giới thiệu về các công trình nghiên cứu về hệ thống tưới phun hiện nay. Kỹ thuật tưới phun là một trong những phương pháp tưới sử dụng nước hợp lý, tiết kiệm nước và năng lượng, giúp nâng cao hiệu quả kinh tế, tăng năng suất lao động và tăng năng suất cây trồng.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn: Thiết kế hệ thống tự động hóa tưới phun theo đa năng

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ KHÓA LUẬN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA TƯỚI PHUN THEO ĐA NĂNG 1.1. Giới thiệu về các công trình nghiên cứu về hệ thống tưới phun hiện nay. Kỹ thuật tưới phun là một trong những phương pháp tưới sử dụng nước hợp lý, tiết kiệm nước và năng lượng, giúp nâng cao hiệu quả kinh tế, tăng năng suất lao động và tăng năng suất cây trồng. Tưới phun là phương pháp tưới cung cấp nước cho cây trồng dưới dạng các hạt mưa hoặc hạt sương rơi trên một diện tích nhỏ xung quanh gốc cây trồng bằng thiết bị gọi là máy phun mưa. Nguyên tắc chính của phương pháp này là đưa lượng nước rất hạn chế tập trung vào vùng r ễ cây thông qua hệ thống máy bơm, ống dẫn nước và đầu phun để tạo thành mưa cục bộ tưới cho các loại cây trông. ̀ Cac phương phap tưới phun hiện nay: ́ ́ - Tưới phun mưa – phun sương: Sử dụng máy bơm nước cột áp cao kèm theo ống dẫn và mũi phun tạo mưa. Đây là phương pháp tưới hiện đại có tác dụng nhiều mặt cả về tạo độ ẩm cho đất và làm mát cho cây, kích thích sinh trưởng cho cây và đặc biệt có thể tiết kiệm được 30-50% khối lượng nước so với phương pháp tưới tràn theo rãnh. - Tưới phun rôi xoay: ́ ́ Dòng phun rối xoáy được tạo ra do ứng dụng chuyển động xoắn, ngoài các hiện tượng phức tạp xuất hiện trong dòng rối, còn them vào quá trình xoáy làm phân tán, lắng đọng và cuốn theo của các hạt (giọt lỏng, bọt khí). Trong kỹ thuật, dòng phun rối xoáy được hình thành bằng ba phương pháp cơ bản: +) Nhờ rãnh dẫn hướng (rãnh tạo xoáy hay cánh tạo xoáy) trong đầu phun. +) Tạo ống dẫn trực tiếp đi vào đầu phun theo phương chiều trục và phương tiếp tuyến. +) Đầu phun quay trực tiếp để tạo xoáy.
1.2. Các phương pháp tưới thủ công và bán thủ công. - Phương pháp tưới rãnh Là phương pháp tưới để nước chảy theo các rãnh được thiết kế giữa các hàng cây. Nước được thấm dần vào đất và cung cấp cho cây trồng. Cách tưới này tiết kiệm và chủ động được nước tưới cho vườn cây, lớp đất mặt vẫn tơi xốp, không bị gí chặt, kết cấu đất vẫn giữ vững, đất không bị bào mòn, chất dinh dưỡng không bị rửa trôi. Đây là phương pháp tưới thông dụng thường được bà con tưới cho nhiều vườn cây ăn quả trong cả nước. Nhưng chỉ áp dụng được với nơi có địa hình tương đối bằng phẳng (độ dốc
đất ở một chiều sâu khoảng 40 – 50 cm và cách nhau một khoảng cách nhất đ ịnh để cung cấp nước cho cây trồng. - Biện pháp thứ hai là xây dựng cống điều tiết trên mương tiêu lộ thiên để điều tiết mực nước trong mương dâng cao cho thông qua các ống ngầm hoặc trực tiếp ngấm vào tầng đất giữa 2 mương để cung cấp cho cây trồng. - Phương phap tưới ngâp ́ ̣ Tưới ngập là phương pháp cho nước vào vườn cây một lớp nước nhất định, trong một thời gian xác định để cung cấp nước cho cây. Phương pháp này kết hợp được việc tưới nước với tiêu diệt một số loài sâu hại cư trú trong lòng đ ất (d ế cắn rễ cây, nhộng, các loài ruồi, sâu đục hạt). Phương pháp tưới này tốn nhiều nước, chỉ áp dụng được với nơi có địa hình tương đối bằng phẳng, thoát nước tốt. Phương pháp này có nhược điểm là đất bị gí chặt, dinh dưỡng bị rửa trôi theo dòng nước tiêu, kết cấu đất bị phá vỡ. Tưới ngập là tạo nên trên mặt đất một lớp nước nhất định và dần dần thấm vào đất. Phương pháp này áp dụng cho các cây trồng ưa nước như lúa, cói, một số cây thức ăn gia súc hoặc áp dụng trong trường hợp rữa mặn. 1.3. Phương pháp tưới phun mưa. Kỹ thuật tưới phun mưa là kỹ thuật đưa nước tới cây trồng vào mặt ruộng dưới dạng mưa nhân tạo nhờ các thiết bị tạo dòng phun mưa (tia mưa) thích hợp. Phương pháp này ngày càng được phổ biến và áp dụng rộng rãi, nhất là tại các nước có nền công nghiệp phát triển. Tưới phun mưa là phương pháp sử dụng máy bơm nước cột, áp cao kèm theo ống dẫn và mũi phun tạo mưa. Đây là phương pháp tưới hiện đại có tác dụng nhiều mặt cả về tạo độ ẩm cho đất và làm mát cho cây, kích thích sinh trưởng cho cây và đặc biệt có thể tiết kiệm được 30-50% khối lượng nước so với phương pháp tưới tràn theo rãnh. * Ưu điểm : - Hiệu quả sử dụng rất cao vì hạn chế cao độ tổn thất nước do bốc hơi vì tia phun ngắn, cường độ phun mưa - diện tích - khoảng không gian làm ướt có thể
được điều chỉnh cho phù hợp sự tăng trưởng của cây trồng, không tạo nên dòng chảy mặt đất, không phá vỡ cấu tượng đất do hạt mưa nhỏ. - Do toàn bộ hệ thống đường ống đặt ngầm nên tiết kiệm đất, thuận tiện việc chăm sóc, canh tác trên đồng ruộng. Mặt khác cũng dễ dàng tự động hóa từng phần hoặc toàn phần hệ thống tưới, như cơ khí hoá và tự động hóa phần thiết bị điều khiển, thiết bị tưới mặt ruộng hoặc điều khiển toàn bộ hệ thống từ xa theo chương trình lập sẵn nên tiết kiệm sức lao động và nâng cao năng suất tưới. - Nâng cao năng suất tưới và năng suất các khâu canh tác nông nghiệp khác. - Sử dụng áp lực làm việc loại trung bình và thấp, lưu lượng yêu cầu nhỏ nên tiết kiệm năng lượng và nguồn nước. - Có tác dụng cải tạo vi khí hậu khu tưới. - Hạn chế sâu bệnh, cỏ dại phát triển. - Kết hợp được tưới nước với phun thuốc trừ sâu, bón phân hóa học. - Rất phù hợp với các cây trồng mềm yếu (vườn hoa, vườn ươm, cây đang ra hoa, thụ phấn) và các cây trồng cao cấp trong nhà kính...vv. *Nhược điểm : - Vòi phun dễ bị tắc nghẽn (khi nước tưới có nhiều tạp chất), nhất là đ ối với các vòi phun sương mù có các lỗ phun mưa rất nhỏ. - Yêu cầu trình độ nhất định trong thiết kế xây dựng và quản lý. - Vốn đầu tư ban đầu cao hơn so với các kỹ thuật tưới cổ điển. - Các đường ống và thiết bị hay hư hỏng, dễ bị mất mát, phá hoại do con người và côn trùng tại mặt ruộng (điều này rất dễ xảy ra ở Việt Nam). 1.4. Phương pháp tưới nhỏ giọt [3]. Tưới nhỏ giọt là một dạng cơ bản của kỹ thuật tưới tiết kiệm nước. Đây là hình thức đưa nước trực tiếp trên mặt đất đến vùng gốc cây trồng một cách liên tục dưới dạng từng giọt nhờ các thiết bị đặc trưng là các vòi tạo giọt (đ ược cấp nước bởi hệ thống đường ống dẫn cấp nước áp lực). Đây là phương pháp tưới
hiện đại, thường được áp dụng đối với những vườn cây ăn trái đặc sản có hiệu quả kinh tế cao ở những vùng thiếu nước tưới. Cách tưới này tiết kiệm lượng nước tưới tối đa đất không bị gí chặt, giữ nguyên hiện trạng kết cấu đất, đất không bị bào mòn, phân bón không bị rửa trôi. Nhưng đây là phương pháp yêu cầu đầu tư lớn nhất, khó áp dụng trong sản xuất đại trà. * Các ưu điểm : - Tưới nhỏ giọt đảm bảo phân bố độ ẩm đều trong tầng đất canh tác (phần có bộ rễ cây trồng) tạo nên điều kiện thuận lợi về chế độ không khí, nhiệt độ, độ ẩm, chế độ tiêu hóa thức ăn và quang hợp cho cây trồng. - Cung cấp nước một cách đều đặn và tránh được hiện tượng tập trung muối trong nước và trong đất, khắc phục được hiện tượng bạc màu, rửa trôi đ ất trên đồng ruộng. - Tưới nhỏ giọt tiết kiệm nước đến mức tối đa (hơn cả ở tưới phun mưa) vì nó tránh triệt tiêu đến mức tối thiểu các loại tổn thất nước (do thấm và b ốc hơi), ở hệ thống tưới nhỏ giọt đất tưới cũng được tiết kiệm tối đa. - Không gây ra xói mòn đất, không tạo nên váng đất đọng trên bề mặt và không phá vỡ cấu tượng đất do tưới nhỏ giọt được thực hiện một cách liên t ục với mức tưới rất nhỏ dưới dạng từng giọt. - Đảm bảo năng suất tưới, năng suất lao động được nâng cao không ngừng vì có khả năng cơ khí hóa, tự động hóa cao độ khâu nước tưới. Tạo điều kiện cơ giới, tự động hóa thực hiện tốt một số khâu khác như: phun thuốc trừ sâu, bón phân hóa học kết hợp tưới nước. - Việc thực hiện tưới nhỏ giọt thực tế đã rất ít phụ thuộc vào các yếu tố thiên nhiên: độ dốc địa hình, thành phần và cấu trúc đất tưới, mực nước ngầm ở nông hay sâu, điều kiện nhiệt độ và không bị chi phối bởi ảnh hưởng của gió như là tưới phun mưa và có thể thực hiện tưới liên tục suốt ngày đêm. - Kỹ thuật tưới nhỏ giọt sử dụng cột nước áp lực làm việc thấp và lưu lượng nhỏ nên tiết kiệm năng lượng giảm chi phí quản lý vận hành. Nói chung áp l ực
tưới nhỏ giọt chỉ bằng 10% - 15% ở tưới phun mưa và lượng nước bơm lại ít hơn 70% - 80%. - Tưới nhỏ giọt đã góp phần ngăn chặn được sự phát triển của cỏ dại quanh gốc cây và sâu bệnh, vì nước tưới chỉ làm ẩm quanh gốc cây. - Kỹ thuật tưới tiết kiệm nước cho phép cung cấp nước trực tiếp đến tận rễ cây và khống chế phân bố độ ẩm vùng hoạt động của bộ rễ cây nên rất tiết kiệm nước tưới. Thực tế kỹ thuật tưới này dùng nước ít hao từ 20 - 30% so với t ưới phun mưa toàn bộ, thậm chí có thể tiết kiệm từ 50 đến 80% so với kỹ thuật tưới thông thường. - Cung cấp nước thường xuyên, tạo ra môi trường ẩm trong đất gần độ ẩm tối đa đồng ruộng. Lượng nước tưới có thể được khống chế và điều khiển dễ dàng để bảo đảm nước tưới được phân bố đều trong vùng đất có bộ rễ hoạt động, duy trì chế độ ẩm thích hợp theo nhu cầu sinh trưởng và phát triển của cây trồng. Nhờ khả năng cung cấp nước và chất dinh dưỡng trực tiếp tới rễ cây nên cây trồng sinh trưởng, phát triển nhanh, đạt năng suất cao. * Các nhược điểm: - Nhược điểm chủ yếu là dễ gây ra sự tắc bí (nước khó thoát) tại các vòi tạo giọt và ống nhỏ giọt, các đường ống dẫn trong các thiết bị tạo giọt dễ bị tắc do bùn cát, rong tảo, tạp chất hữu cơ, các chất dinh dưỡng không hòa tan, các ch ất keo và cacbonnatcanxi kết tủa. Sự tắc bí này đã gây tốn công sức xử lý khắc phục và yêu cầu phải xử lý nước trong sạch (qua hệ thống lọc). - Khác với kỹ thuật tưới phun mưa, ở tưới nhỏ giọt không có khả năng làm mát cây, cải tạo vi khí hậu, không có khả năng rửa lá cây. Tác dụng c ải tạo ti ểu khí hậu đồng ruộng bị hạn chế. Vốn đầu tư trong xây dựng tương đối cao và đòi hỏi phải có trình độ trong xây dựng và quản lý. - Trong một số trường hợp, sự phân bố độ ẩm tưới bị thiếu và không đồng đều ở khối đất canh tác chứa bộ rễ cây.
- Nếu việc tưới nhỏ giọt bị gián đoạn, chững lại thì cây trồng sẽ xấu đi nhiều hơn so với phương pháp tưới thông thường. 1.5. So sánh các phương pháp tưới khác nhau. Từ các phân tích của các mục trên, chúng ta đưa ra các so sánh và đánh giá nh ư sau: Phương Thủ công và ban ́ Tưới phun mưa Tưới nhỏ giọt phaṕ thủ công Ưu điêm - Không cần yêu - Hiệu quả sự dụng cao ̉ - Cung cấp nước một cách cầu trình độ kỹ vì hạn chế tổn thất nước, đều đặn nhưng tránh được thuật. có thể điều chỉnh cho phù hiện tượng rửa trôi, bạc màu. - Vốn đầu tư hợp với sự tang trưởng - Đảm bảo phân bố đều độ nhỏ. của cây trồng, không tạo ẩm cho đất, không gây xói - Đơn giảm mọi nên dòng chảy mặt, mòn, không phá vỡ cấu tượng khâu tưới, phân không phá vỡ cấu tượng đất. bố cây trồng. đất. - Nâng cao năng suất lao - Có thể kết hợp với bón động, đảm bảo năng suất phân, thuốc trừ sâu, cải tưới. tạo vi khí hậu môi trường - Ưu điểm lớn nhất của xung quanh. phương pháp này là không - Tiết kiệm đất, dễ chăm phụ thuộc vào yếu tố tự sóc canh tác. nhiên. - Nâng cao năng suất tưới - Tiết kiệm nước, tiết kiệm và năng suất các khâu năng lượng tối đa. canh tác. - Kết hợp với bón phân, thuốc - Tiết kiệm năng lượng trừ sâu…
nguồn tưới, hạn chế sâu - Cấp nước thường xuyên, bệnh, cỏ dại. tạo ra môi trường ẩm trong - Phù hợp với các loại đất. cây trồng thân mềm yếu - Cung cấp nước trực tiếp và các cây trong nhà kính. đến cây và khống chế độ ẩm vùng hoạt động của rễ cây. Nhược - Cần rất nhiều - Vòi phun dễ bị tắc - Các vòi phun thường bị tắ c ̉ điêm nhân công cho nghẽn do tạp chất trong bí do bùn cát, rong tảo, tạp việc tưới và nước tưới và các vòi chất hữu cơ… nên gây tốn chăm sóc cây. phun co cấu tạo nhỏ. công xử lý. - Không thê áp - Yêu cầu trình độ nhất - Không có khả năng làm mát dụng tự động định trong thiết kế xây cây, cải tạo môi trường vi khí hóa. dựng và quản lý. hậu hạn chế. - Lãng phí nước - Vốn đầu tư ban đầu cao - Sự phân bố độ ẩm trong tưới, gây xói so với phương pháp tưới một số trường hợp thường mòn đất, phá vỡ cổ điển. thiếu và không đồng bộ ở bộ cấu tượng đất. - Các đường ống thường rễ cây. bị hư hỏng nên quá trình - Nếu việc tưới nhỏ giọt bị bảo quản vận hành khó chững lại thì ảnh hưởng tới khan hơn. quá trình phát triển của cây trồng. 1.6. Tổng kết chương 1. Nhìn chung các phương pháp tưới đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng nhưng đều mang lại một lợi ích nhất định cho người trồng cây. Tùy vào từng điều kiện của từng vùng trồng trọt và điều kiện kinh tế để áp dụng phương pháp t ưới tiêu hiệu quả nhất và mang lại năng suất cao nhất. Trong đó phương pháp tưới
phun là phương pháp tưới thích hợp nhất cho các vườn cây tr ồng thân mếm, các loại hoa.. 2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phát triển của cây trồng. 2.1.1. Yếu tố nhiệt độ môi trường. Nhiêt độ có anh hưởng rât lớn đên quá trinh sinh trưởng cua cây trông. Cây có ̣ ̉ ́ ́ ̀ ̉ ̀ thể sinh trưởng và phat triên trong môt khoang nhiêt độ khá rông vì vây môi loai cây ́ ̉ ̣ ̉ ̣ ̣ ̣ ̃ ̣ trông khac nhau thì tôn tai ở những khoang nhiêt độ tôi thâp và tôi cao khac nhau. ̀ ́ ̀ ̣ ̉ ̣ ́ ́ ́ ́ Trong giới han sinh trưởng cua cây thì có nhiêt độ tôi thich cho sự sinh trưởng, ở ̣ ̉ ̣ ́ ́ nhiêt độ đó sự sinh trưởng cua cây xay ra thuân lợi nhât, trên dưới khoang nhiêt độ ̣ ̉ ̉ ̣ ́ ̉ ̣ tôi thich thi tôc độ sinh trưởng sẽ giam. Ban ngày nhi ệt độ cao thuận lợi cho cây ́ ́ ́ ̉ quang hợp và tích lũy chất hữu cơ, ban đêm nhiệt đ ộ h ạ thấp sẽ hạn chế hô hấp và tiêu phí chất hữu cơ, giảm sự thoát hơi n ước n ên sinh trưở ng nhanh hơn. Sự chênh lệch nhiệt độ giữa ngày và đêm t ạo đi ều ki ện thu ận l ợi cho s ự tích lũy tinh bột trong các cơ quan sinh s ản và dự trữ như củ khoai lang, khoai tây, củ sắn, hạt hòa thảo..., do đó làm tăng năng su ất m ùa màng. Nhưng nó lại làm ảnh hưởng đến các loại cây trồng khác do sự chênh lệch nhiêt độ làm ảnh hưởng đến quá trình phát triển, ra hoa…. 2.1.2. Yếu tố độ ẩm môi trường Sau nhân tố nhiệt độ, độ ẩm (nước) là một nhân tố sinh thái vô cùng quan trọng. Nước chứa trong cơ thể sinh vật một hàm lượng rất cao, từ 50 - 90% khối l ượng cơ thể sinh vật là nước, có trường hợp nước chiếm tỷ lệ cao hơn, tới 98% như ở một số cây mọng nước, ở ruột khoang (ví dụ: thủy tức). Nước là nguyên liệu cho cây trong quá trình quang hợp tạo ra các chất hữu cơ. Nước là môi tr ường hoà tan chất vô cơ và phương tiện vận chuyển chất vô cơ và hữu cơ trong cây, vận chuyển máu và các chất dinh dưỡng ở động vật. Nước tham gia vào quá trình trao đổi năng lượng và điều hòa nhiệt độ cơ thể thực vật. 2.1.3. Yếu tố về ánh sáng.
Ánh sáng là nguồn năng lượng cơ bản cho mọi hoạt động sống của sinh vật, có vai trò chi phối đến các yếu tố khí hậu khác, nhưng phân bố không đề trong không gian và thời gian. Mỗi nhóm sinh vật thích nghi với điều kiện chiếu sáng khác nhau. + Nhóm cây ưa sáng mọc ở nơi trống trải có lá dày, màu xanh nhạt. + Nhóm cây ưa bóng nhận ánh sáng khuyếch tán có lá mỏng màu xanh đậm + Cây chịu bóng phát triển được ở những nơi giàu ánh sáng và nơi ít ánh sáng. 2.1.4. Yếu tố về gió. Gió có ảnh hưởng rõ rệt đến nhiệt độ, độ ẩm của môi trường dẫn đến sự thay đổi thời tiết, ảnh hưởng đến sự thoát hơi nước của thực vật. Gió ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng của cây: quá trình ra hoa, thụ phấn, hấp thụ chất dinh dưỡng. 2.1.5. Phân bón. Phân bón có ý nghĩa rất quan trọng trong đời sống của thực vật. Nó không những có tác dụng làm cho cây sinh trưởng nhanh mà còn là nhân tố ảnh hưởng rất lớn đến sự hình thành và phát triển cơ thể thực vật. Theo nhiều tài liệu trên thế giới, chỉ sử dụng phân bón chiếm 30%. Việc kết hợp cân đối các nguồn phân, khả năng cung cấp của đất, thế thống canh tác, giống cây trồng, điều kiện thời tiết thích hợp sẽ nâng cao hiệu quả sư dụng phân bón, giảm chi phí, nâng cao hiệu quả sản xuất, bảo vệ môi trường sinh thái bền vững. Phân bón là các chất hữu cơ hoặc vô cơ chứa các nguyên tố dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng đươc bón trực tiếp vào đất hoặc hoà lẫn vào nước phun, xử lý hạt giống, rễ và cây con. Cây trồng cần cung cấp các chất dinh dưỡng để sinh trưởng và phát triển. Các chất dinh dưỡng này bao gồm các nguyên tố đa lượng, trung lượng, vi lượng và các nguyên tố khoáng cần thiết cho cây, chúng đều có trong đất và được cây tròng hấp thụ qua hệ thống rễ. Tuy nhiên số lượng các nguyên tố này đất không có khả năng cung cấp
đủ cho cây trồng trong quá trình sinh trưởng, do đó phải bón phân bổ sung. Viêc bón phân cho cây trồng phải tiến hành thường xuyên và được chú trọng để tạo điều kiện cho cây sinh trưởng tốt và nâng cao sức sống cho cây tr ồng. Bón phân cũng như những biện pháp kỹ thuật canh tác khác nhau, thường không chỉ gây ra một tác động trực tiếp dẫn đến một kết quả nào đó mà thường có nhiều tác động lên các thành tố trong hệ sinh thái và có thể dẫn đến những kết quả khác nhau. Do đặc điểm của quá trình phản ứng dây chuyền và quá trình tiếp nhận các tác động từ bên ngoài vào các hệ sinh thái mà có thể có những tác động rất mạnh nhưng không gây ra hiệu quả gì đáng kể, trong khi đó, có những tác đ ộng nhẹ nhàng, nhưng được nhân lên trong phản ứng dây chuyền và tạo nên những hiệu quả rất lớn. Bón phân hợp lý có thể không cần sử dụng những lượng phân bón mà có thể đạt được hiệu quả rất cao. 2.2. Tính toán thiết kế, bố trí hệ thống ống dẫn nước, vòi phun. 2.2.1. Tính toán áp lực nước. Bảng áp lực và tầm phun Áp lực thấp tầm Áp lực vừa, tầm Áp lực cao,tầm Các đại lượng phun gần phun vừa phun xa Áp lực làm việc 1¸3 3¸5 >6,0 Lưu lượng (m3/h) 0,3¸11 11¸40 >40,0 Bán kính tầm phun 5¸20 20¸40 >40,0 (m) 2.2.2. Tính toán bán kính phun của vòi. a, Phân loại vòi phun + Theo nguyên lý làm việc, vòi phun mưa được chia thành hai loại chính sau: - Vòi phun ly tâm: sử dụng cho máy phun mưa áp lực thấp và tầm phun gần; - Vòi phun tia: sử dụng cho máy phun mưa áp lực lớn và tầm phun xa.
+ Theo áp lực nước cho phép ở đầu vòi phun và bán kính tầm phun, vòi phun mưa được chia thành ba loại nêu trong bảng 1: Bảng 1 - Thông số kỹ thuật chính của các loại vòi phun mưa thường đ ược sử dụng để tưới cho cây trồng cạn Vòi phun áp lực Vòi phun áp lực Thông số kỹ thuật Vòi phun áp lực vừa thấp cao 1. Áp lực làm việc,MPa Từ 0,1 đến 0,3 Từ 0,3 đến 0,5 > 0,5 Từ 0,3 đến 2. Lưu lượng phun, m3/h Từ 11 đến 40 > 40 11,0 3. Bán kính tầm phun, m Từ 5 đến 20 Từ 20 đến 40 > 40 b, Lựa chọn vòi phun Căn cứ vào điều kiện thực tế tại vùng tưới và đặc điểm sinh học của loại cây trồng cần tưới mà lựa chọn loại vòi phun mưa phù hợp. Bảng 2 quy định trị số H/d thích hợp đối với các loại cây trồng, trong đó H là áp lực nước đầu vòi phun và d là đường kính miệng vòi. Đơn vị của H và d tính bằng mét (m).
Bảng 2 - Trị số H/d thích hợp đối với các loại cây trồng Loại cây trồng Trị số H/d 1. Các loại rau ≥ 4 000 2. Cây lương thực và cây công nghiệp ≥ 3 000 3. Cây ăn quả ≥ 2 500 4. Cỏ chăn nuôi ≥ 2 000 + Xác định cường độ phun mưa Cường độ phun mưa ký hiệu là p, đơn vị là mm/h, được xác định như sau: -Xác định theo lý thuyết: p = 1 000 .β trong đó: R là bán kính tầm phun mưa, m; q là lưu lượng phun, m3/h, phụ thuộc vào loại vòi phun; β là hệ số phụ thuộc vào sơ đồ bố trí vòi phun. Sơ đồ bố trí hình vuông β = 1,57 Sơ đồ bố trí hình chữ nhật β = 1,81 Sơ đồ bố trí hình tam giác β = 1,20 - Xác định theo số liệu thực đo ngoài hiện trường:
Cường độ phun tại điểm phun thứ i: p= trong đó: ∆hi là độ sâu lớp nước đo được tại điểm i trên diện tích phun, mm; t là thời gian phun, h; Cường độ phun trung bình toàn khu tưới, ký hiệu là , mm/h: = trong đó là độ sâu lớp nước bình quân đo được trên diện tích được tưới phun mưa, mm. Cường độ phun mưa xác định theo không lớn hơn hệ số ngấm của đất được tưới trong thời gian phun mưa và không vượt quá cường độ phun mưa cho phép. Cường độ phun mưa cho phép phụ thuộc vào đặc điểm của loại đất canh tác và độ dốc địa hình khu canh tác, lấy theo quy định sau: Với khu tưới có độ dốc mặt đất dưới 5 %: Đất cát 20 mm/h Đất thịt pha cát 15 mm/h Đất cát pha 12 mm/h Đất thịt 10 mm/h Đất sét 8 mm/h Khi độ dốc địa hình khu tưới từ 5 % trở lên, cường độ phun mưa phải giảm tương ứng với tỷ lệ giảm tốc độ thấm của đất, lấy theo bảng 3: Bảng 3 - Mức độ giảm tốc độ thấm theo độ dốc bề mặt khu tưới Độ dốc mặt đất % Mức độ giảm tốc độ thấm %
20 75 Độ đồng đều của tưới phun mưa Đánh giá mức độ đồng đều của tưới phun mưa theo công thức Cu = trong đó: Cu là hệ số đồng đều, %. Hệ số Cu trung bình cho cả khu tưới không nhỏ hơn 75 % và cho từng hàng phun không không nhỏ hơn 85 % là độ sâu lớp nước phun tại các điểm đo, mm, xác định theo công thức (38): = là chênh lệch bình quân ở các điểm đo, mm: = n là số điểm đo. c, Sơ đồ bố trí vòi phun Tuỳ thuộc điều kiện cụ thể của khu tưới mà lựa chọn một trong các sơ đồ bố trí như hình 1: Tốc độ gió dưới 1,5 m/s Áp dụng sơ đồ a (kiểu tam giác)
Tốc độ gió từ 1,5 m/s đến 3,5 m/s Áp dụng sơ đồ b (kiểu hình vuông) Tốc độ gió từ 3,5 m/s đến dưới Áp dụng sơ đồ c hoặc sơ đồ d 5,0 m/s Tốc độ gió từ 5,0 m/s trở lên Ngừng tưới. a a R R b b a) Sơ đồ bố trí kiểu tam giác b) Sơ đồ bố trí kiểu hình vuông a a R R b b c) Sơ đồ bố trí kiểu hình chữ nhật d) Sơ đồ bố trí kiểu hình bình hành CHÚ DẪN: a Khoảng cách giữa hai vòi phun; b Khoảng cách giữa hai hàng phun (ống tưới). R Bán kính tầm phun mưa
Hình 1 - Các sơ đồ bố trí vòi phun mưa d, Số vòi phun cần thiết để tưới và thời gian tưới của một lần tưới - Số vòi phun cần thiết để tưới (ký hiệu là N) xác định theo công thức: N = trong đó: q là lưu lượng của một vòi phun, m3/h; Q là lưu lượng cần tưới, m3/h: Q = 10.p.F p là cường độ phun mưa, mm/h; F là diện tích khu tưới được tưới đồng thời, ha. - Thời gian phun mưa t của mỗi lần tưới xác định theo công thức: t = I/p : trong đó I là mức tưới mỗi lần, mm . Khoảng cách giữa các vòi phun Khoảng cách a giữa các vòi phun phụ thuộc vào sơ đồ bố trí vòi phun và bán kính tầm phun mưa của vòi phun, xác định như sau: - Bố trí kiểu hình vuông: a = b=.R - Bố trí kiểu hình tam giác: a = 1,73 R - Bố trí kiểu hình chữ nhật và hình bình hành: a=R
trong đó R là bán kính tầm phun mưa của vòi phun, m. e, Bố trí đường ống - Các đường ống chính nên bố trí dọc theo đường giao thông nội bộ khu tưới, cách mép đường một khoảng bằng bán kính tầm phun mưa của vòi phun và nằm sâu dưới mặt đất từ 60 cm đến 70 cm. - Các đường ống nhánh và đường ống tưới bố trí theo diện tích khu tưới (thường vuông góc với đường ống chính), đặt sâu dưới mặt đất từ 50 cm đ ến 60 cm. - Các đường ống chờ nên bố trí cao hơn so với mặt đất. Chiều cao của đ ường ống chờ phụ thuộc vào chiều cao lớn nhất của loại cây trồng được tưới. Khoảng cách giữa các đường ống chờ phụ thuộc vào sơ đồ bố trí vòi phun và bán kính tầm phun mưa của vòi phun, xác định theo 5.8. Đường ống chờ phải được định vị cố định để chống rung lắc trong quá trình phun f, Tính toán thủy lực đường ống - Sơ đồ bố trí mạng lưới đường ống phụ thuộc vào điều kiện địa hình và quy mô của khu tưới, hệ thống đường giao thông của vùng tưới, đường sản xuất bố trí trong khu tưới và cảnh quan môi trường khu vực vùng tưới. - Tính thủy lực đường ống phải đảm bảo các khu vực trong vùng t ưới đ ược tưới đồng đều, tổn thất giữa điểm đầu và điểm cuối đường ống không vượt quá phạm vi cho phép, áp lực nước tại các đầu vòi phun không được chênh l ệch nhau quá 10 %. - Căn cứ vào hình dạng và diện tích khu tưới để tính toán xác định chiều dài, đường kính các loại đường ống cấp nước. - Căn cứ vào điều kiện địa hình khu tưới và phân bố cây trồng trong vùng tưới để lựa chọn biện pháp tưới luôn phiên hay tưới đồng thời, xác định quy mô diện
tích được tưới và thời gian tưới của mỗi lần tưới. Lưu lượng tưới thi ết kế c ủa vùng tưới được tính theo số lượng vòi phun hoạt động đồng thời. - Tổng tổn thất cột nước trong đoạn đường ống tính toán được xác đ ịnh theo công thức : Htt = Hd+Hc+ Hdh trong đó: Htt là tổng tổn thất cột nước trong đường ống tính toán, m; Hd là tổn thất dọc đường, m, xác định theo công thức (47): Hd = S x L S là hệ số tổn thất, m/km, tính theo công thức tính của Unicef như sau: S= Q là lưu lượng của đoạn ống, l/s; D là đường kính ống, mm; f là hệ số ma sát phụ thuộc vào vật liệu chế tạo ống, lấy theo bảng 4; L là chiều dài đoạn ống tính toán, km; Hc là tổn thất cục bộ, xác định theo công thức (49): Hc=. ξ. ξ là hệ số tổn thất cục bộ, xác định bằng phương pháp tra bảng tính toán thủy lực; V là vận tốc dòng chảy của đoạn ống tính toán, m/s; g là gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2 ;
Hđh là chênh lệch về độ cao địa hình tại vị trí tim cửa vào (điểm đầu) và tim cửa ra (điểm cuối) của đoạn đường ống tính toán, m: Hdh= Hcc-Hcd trong đó: Hcd là độ cao địa hình tại vị trí tim cửa vào của đường ống, m; Hcc là độ cao địa hình tại vị trí tim cửa ra của đường ống, m. 2.3. Tính toán chọn bơm nước. 2.4. Giới thiệu vi điều khiển Atmega 16. 2.4.1 Giới thiệu về họ AVR AVR là họ vi điều khiển 8 bit theo công nghệ mới, với những tính năng rất mạnh được tích hợp trong chip của hãng Atmel theo công nghệ RISC, nó mạnh ngang hàng với các họ vi điều khiển 8 bit khác như PIC, Pisoc.Do ra đời muộn hơn nên họ vi điều khiển AVR có nhiều tính năng mới đáp ứng tối đa nhu cầu của người sử dụng, so với họ 8051 89xx sẽ có độ ổn định, khả năng tích hợp, sự mềm dẻo trong việc lập trình và rất tiện lợi. * Tính năng mới của họ AVR: - Giao diện SPI đồng bộ. - Các đường dẫn vào/ra (I/O) lập trình được. - Giao tiếp I2C. - Bộ biến đổi ADC 10 bit. - Các kênh băm xung PWM. - Các chế độ tiết kiệm năng lượng như sleep, stand by..vv.