Phương pháp giải tích tính hệ số tưới cho lúa theo quan điểm tưới tuần tự

KHOA HỌC CÔNG NG HỆ<br /> <br /> PHƯƠNG PHÁP GIẢI TÍC H TÍNH HỆ SỐ TƯỚI<br /> CHO LÚA THEO QUAN Đ IỂM TƯỚI TUẦN TỰ<br /> <br /> TS. Bùi Nam Sách<br /> Viện Quy hoạch Thủ y lợi<br /> <br /> Tóm tắt: Theo quan điểm tưới tuần tự, nghĩa là chuẩn bị gieo cấy đến đâu th ì đưa nước vào đến<br /> đấy. Sau khi đưa nước vào ruộng quá trình hao nước trên ruộng diễn ra gồm bốc hơi mặt nước<br /> tự do, ngấm bão hòa tầng đất m ặt ruộng, ngấm ổn định, bốc thoát hơi mặt ruộng, quá trình nâng<br /> cao, hạ thấp mực nước trên ruộng.<br /> Phân tích tính toán quá trình nước hao bằng cách tính lượng nước hao từng ngày cho từng thửa<br /> ruộng. Cộng tương ứng cùng th ời gian lượng nước hao các thửa ruộng sẽ xác định được lượng<br /> nước hao tổng công toàn khu tưới của loại nước hao này… Trên cơ sở lượng nước hao toàn khu<br /> tưới, kết hợp với mực nước cho phép trên ruộng, lượng n ước đến bằng cách tính thử dần tìm ra<br /> lượng nước tưới m i. và tính ra hệ số tưới.<br /> Phương pháp tính trên g iúp tính toán hệ số tưới theo quan điểm tưới tuần tự nhanh chóng, d ễ<br /> dàng và thuận tiện hơn.<br /> Từ khóa: Hệ số tưới; Lúa; Phương pháp Giải tích; Tưới tuầ n tự.<br /> <br /> Summ ary: In view of rota tion irrigation, th is means wa ter is supplied when ever so wing<br /> prepa ration happen s. After water is supplied to fields, water loss occurs including free<br /> evaporation, permeation to satura tion level, stable perm eation, evapotran spiration, and water<br /> level raising and lowering on fields.<br /> Analysis is done for each process of water loss by estimating the amount of daily water loss throughout<br /> the whole process for each plot. Adding up water loss of each plot in the sam e period makes the total<br /> water loss in each irrigation district. Therefore, the formula of water loss for each period is established<br /> based on analysis of total water loss of each irrigation district. The form ula of other water loss<br /> processes is established in a sim ilar method. Finally, the summation of constituent water loss line<br /> makes the general water loss line of the irrigation district. Taking into account the general water loss<br /> of the irrigation district, the required water level on fields, and inflow, the trial and error method is<br /> applied to find out the irrigation amount m i and then estim ate the irrigation coefficient<br /> For rotation irrigation, this calcula tion method helps estim ating irrigation coefficien t in a faster,<br /> easier, and m ore con venient manner.<br /> Keyword s: Irriga tio n coefficient; Rice; Ana lytic m ethod; Rotation irriga tio n m ode.<br /> <br /> *<br /> I. MỞ ĐẦU tưới tuần tự phù hợp với kỹ thuât canh tác và<br /> Hiện nay có hai quan điểm tính hệ số tưới: như phươn g thức quản lý hiện nay. Phươn g<br /> quan điểm tưới đồn g thời và quan điểm tưới pháp này đã được đưa vào tiêu ch uẩn thiết kế<br /> tuần tự. Trên thực tế, tính tưới theo quan điểm hệ số tưới cho lúa 14T CN 61-92 năm 1992.<br /> Tuy nhiên tiêu chuẩn này chưa được sử dụn g<br /> trong thực tế do nh ững nguyên nhân:<br /> Người phản bi ện: PGS.TS Nguyễn Th ế Quản g - Cách tính của phươn g pháp này bằn g đồ giải<br /> Ngày nhận bài : 02/ 4/2045<br /> Ngày t hông qua phả n bi ện:06/ 5/2015 nên phải vẽ các đường nước hao thành phần v à<br /> Ngày duyệt đăn g: 05/ 6/2015 tính đường n ước hao tổng cộn g nên tốn nhiều<br /> <br /> TẠP C HÍ KHOA HỌC VÀ CÔ NG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 27 - 2015 1<br />  KHOA HỌC CÔNG NG HỆ<br /> <br /> thời gian; - Lượng nước bố c hơi m ặt nước tự do ;<br /> - Tiêu ch uẩn này ch ỉ tính riêng cho lúa. Trong - Lượng nước ngấm bão hòa tầng đất mặt ruộng;<br /> thực tế trong tính toán cho một vùng tưới - Lượng nước n gấm ổn định ;<br /> không chỉ có tưới cho lúa m à còn các loại cây<br /> trông khác, nên v iệc tính hệ số tưới cho các - Lượng nước bố c thoát hơi mặt ruộng .<br /> cây trồng khác vẫn phụ th uộc vào h iểu biết của Quá trình các đườn g nước hao trên ruộng xem<br /> m ỗi người tính; Hình 1<br /> - Trong thời gian tiêu chuẩn n ày ra đời thì 2.2. Xác định đường quá trình nước hao bố c<br /> phần mềm Crop wat được đưa vào Việt Nam. thoát hơi m ặt ruộng<br /> Phần mềm này tính lượng nước tưới cho lúa và Để x ác định công thức tính lượn g bốc thoát<br /> các cây trồng khác, việc tính toán rất nhanh hơi mặt ruộng theo quan điểm tưới tuần tự<br /> chóng nên được sử dụng ở h ầu hết các dự án; chún g ta tính lượn g bố c thoát hơi m ặt ruộng<br /> Tuy vậy phần m ềm Cropwat cũng có một số cho một khu tưới có diện tích canh tác là 1<br /> nhược điểm sau: (ha) và thời gian cấy xong khu tưới là t g<br /> - Cách tính lượn g n ước tưới tron g Cr op wat (ngày). Nh ư vậy m ỗi n gày có 1/t g (ha) được<br /> theo quan điểm tưới đồng thời, do đó, kh i gieo cấy ta tính lượn g bốc thoát hơi của t g thửa<br /> tính tưới cho kh u tưới lớn n gười ta ph ải chia ruộn g này trong suốt quá trình sinh trưởng t s<br /> diện tích kh u tưới thành 3 đến 4 phần, tính (ngày). Để đơn giản ta lấy t g=5 (n gày).<br /> lượng nước tưới cho từn g ph ần, m ỗi một Nhìn ch ung các côn g thức tính lượng bốc thoát<br /> phần được gieo cấy ở thời gian khác nh au hơi m ặt ruộn g có dạng:<br /> sau đó cộng lại được lượn g nước tưới ch ung<br /> cho toàn khu tưới; ETci = EToi x Kci (mm /ngày) (1.1)<br /> <br /> - Crop wat tính ra lượng nước tưới trun g bình - ETci: Lượng bố c thoát hơi m ặt ruôn g tại<br /> trong 10 n gày nên việc tính hệ số tưới được ngày thứ i<br /> tính bằng lượng n ước tưới trong 10 ngày chia - EToi: Lượn g bốc h ơi tham chiếu ở n gày thứ i<br /> cho số ngày tưới; (mm ). Tùy theo côn g thức tính toán mà EToi<br /> - Crop wat hiện nay chỉ tính cho một lớp nước có cách tính khác nhau<br /> trên ruộn g nhất định chưa thấy h ướn g dẫn tính - Kci: Hệ số sinh lý cây trồng ở ngày thứ i.<br /> cho lớp n ước trên ruộng thay đổ i. Tùy theo côn g thức tính EToi mà Kci có giá trị<br /> Tính hệ số tưới theo quan điểm tưới tuần tự là khác nhau.<br /> phù hợp với thực tế sản xuất nên chún g tôi đã<br /> nghiên cứu tính toán hệ số tưới theo quan điển<br /> tưới tuần tự bằn g giải tích để việc toán thuận<br /> tiện hơn.<br /> II. XÁC ĐỊNH C ÁC ĐƯỜ NG Q UÁ TRÌNH<br /> NƯỚ C H AO MẶT RUỘ NG<br /> 2.1. Xác định các đường quá trình nước hao<br /> m ặt ruộng<br /> Khi đưa nước vào r uộn g sẽ diễn r a các quá<br /> trình hao nước bao gồm: Hình 1. Quá trình các đường nước hao<br /> trên ruộng<br /> - Lượn g n ước tạo thành lớp n ước m ặt ruộn g;<br /> Dùn g công thức trên ta tính ETci cho từng<br /> <br /> 2 TẠP C HÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 27 - 2015<br />  KHOA HỌC CÔNG NG HỆ<br /> <br /> ngày ở từng thửa r uộn g trong suốt quá trình lượn g bốc thoát hơi tươn g ứng của 5 thửa<br /> sinh trưởn g. Lượn g bốc thoát hơi ở thửa r uộng ruộn g Kết quả tính toán ghi ở cột 7 Bảng 1.<br /> thứ nhất ghi ở cột 2 Bản g 1. Tươn g tự ta tính Từ quá trình bốc thoát hơi mặt ruộng khu tưới<br /> được lượn g bốc thoát hơi của các thửa r uộng ở cột 7 trên Bảng 1 ta thấy hình thành 3 giai<br /> thứ 2, 3, 4, 5. Kết quả tính được ghi các cột đoạn. Giai đoạn thứ nh ất từ n gày từ nhất đến<br /> theo thứ tự 3, 4, 5, 6 trong bảng 1. Lượng ngày thứ tg, giai đoạn thứ 2 từ ngày t g+1 đến t<br /> nước hao trên toàn bộ kh u tưới bằn g tổng và giai đoạn thứ 3 từ ngày t s+1 đến ts+t g.<br /> <br /> <br /> Bảng 1. Lư ợng bốc thoát hơi ở từng thửa ruộng và toàn khu tưới<br /> <br /> Tổ ng L ượ ng bố c thoá t h ơ i to à n<br /> N g ày Th ử a 1 T hử a 2 Th ử a3 Th ử a4 Th ửa 5<br /> bộ c án h đ ồng<br /> (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)<br /> 1 E To 1 . Kc 1 /tg E To1 .K c1/ tg<br /> 2 E To 2 . K c2 /tg E To 2 . K c1 /tg E To2 .(K c1 +K c2) /tg<br /> 3 E To 3 . K c3 /tg E To 3 . K c2 /tg E T o 3 .K c 1 /tg E To3 ) / tg<br /> 4 E To 4 . Kc 4 /tg E To 4 . K c3 /tg E T o 4. K c 2 /tg ET o 4 .K c 1 /tg E To4( / tg<br /> 5 ( tg ) E To 5 . K c5 /tg E To 5 . K c4 /tg E T o 5 .K c 3 /tg ET o 5 . Kc 2 /tg ET o 5 . Kc 1 /0 tg E To5 ( /tg<br /> 6 E To 6 . K c6 /tg E To 6 . K c5 /tg E T o 6 .K c 4 /tg ET o 6 . Kc 3 /tg ET o 6 . Kc 2 /tg<br /> <br /> E To6 ( )/tg<br /> 7 E To 7 . K c7 /tg E To 7 . K c6 /tg E T o 7 .K c 5 /tg ET o 7 . Kc 4 /tg ET o 7 . Kc 3 /tg<br /> <br /> E To7( )/ tg<br /> 8 E To 8 . K c8 /tg E To 8 . K c7 /tg E T o 8 .K c 6 /tg ET o 8 . Kc 5 /tg ET o 8 . Kc 4 /tg<br /> <br /> E To8( )/ tg<br /> … … … … … … …<br /> ts- 1 E To ( ts- 1) K c ( ts- 1) /tg E To(ts-1) Kc( ts- 2) /tg E T o (ts -1 ) Kc ( ts -3 )/tg ET o ( ts-1 ) K c( ts -4 ) /tg ET o ( ts-1 ) K c (ts -4 ) /tg<br /> <br /> E To (t s-1)( )/ tg<br /> ts E To ( ts) .K c ( ts )/tg E To ( ts) . Kc ( ts -1) /tg E T o ( ts) . K c (ts -2 )) /tg ET o ( ts) . K c( ts -3 ) /tg ET o ( ts)K c ( ts-4) /tg<br /> <br /> E To ( )/tg<br /> ts +1 E To ( ts +1) K c ( ts) /tg E To (ts+1). K c( ts -1)) t/ g ETo ( ts+1) . K c(ts-2) /tg ET o ( ts +1 ). K c( ts- 3) /tg<br /> <br /> E To (t s+1) ( )/tg<br /> ts +2 E T o A( ts +2 )K c( ts )/tg ETo (ts+2) . Kc(ts- 1)/tg ET o ( ts +2 ) K c(ts -2 ) /tg E To( ts +2)(<br /> <br /> <br /> ts +3 ET o ( ts+ 3) . Kc ( ts) /tg ET o ( ts +3 ) K c(ts -1 ) /tg E To<br /> <br /> (ts+3)( / tg<br /> ts +4 ET o ( ts +4 ) K c(ts ) /tg E To (t s+4) . Kc( t s) /tg<br /> <br /> <br /> <br /> * Giai đoạn thứ nhấ t từ ngà y 1 đến tg: thoát hơi mặt ruộng kh u tưới có dạng sau:<br /> Trong cột 7 Bản g 1 ở thời đo ạn từ n gày thứ ETci = EToi( /t g<br /> nhất đến ngày t g công thức tính lượng bốc (1.1.1a)<br /> <br /> <br /> TẠP C HÍ KHOA HỌC VÀ CÔ NG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 27 - 2015 3<br />  KHOA HỌC CÔNG NG HỆ<br /> <br /> Nếu Kci là m ột hàm xác định f(Kc) thì ta có Như vậy để tính toán được ETci ta cần phải<br /> thể tính ETci theo dạn g tích phân sau: tính được các ci từ Kci trong suốt quá trình<br /> ETci = EToi )/t g 1.1.1b) sinh trưởng v à lượn g bố c hơi tham chiếu EToi.<br /> Dùn g công thức tính bốc thoát hơi m ặt ruộn g<br /> nào thì ta dùng Kci và công thức tính lượn g<br /> (1.1.1c) bốc h ơi tham chiếu của công thức ấy. Trong<br /> Viết dưới dạn g tích phân ta có: hội thảo từ ngày 28-31 tháng 5 năm 1990,<br /> FAO đã xem xét lại 20 công thức đã được<br /> dùn g tính bố c thoát hơi mặt ruộng. Sau khi tính<br /> ) (1.1.1d) lượn g bốc hơi tháng cho các vùng ẩm ướt, vùn g<br /> bình thường và đánh giá các sai số và đã r út ra<br /> Gọi là hệ số sinh lý cây trồng trung<br /> kết luận: công thức thức tính bốc hơi của<br /> bình toàn khu tưới ở giai đoạn thứ nhất ta có:<br /> Penm an-Monteith cho kết quả phù hợp nhất.<br /> ETci = EToi x (1.1.1e) FAO đã đưa phần mềm tính lượng bốc h ơi<br /> tham chiếu của côn g thức này bằng excel để<br /> Tương tự như giai đo ạn thứ nh ất ta có các giai<br /> m ọi người tiện sử dụn g. Do đó, chún g tôi sử<br /> đoạn khác như sau:<br /> dun g côn g thức này để tính lượng bốc thoát hơi<br /> * Giai đoạn thứ hai từ ngày tg+1 đến ngày ts m ặt ruộng.<br /> C ông thức tính lượn g bố c thoát hơi mặt ruộng * Tính h ệ số sinh lý câ y trồng trung bìn h<br /> khu tưới ở giai đoạn n ày có dạn g: khu tưới<br /> ETci = EToi x (1.1.2a) Tính hệ số tưới th eo quan điểm tưới tuần tự<br /> cho lúa vụ xuân. Thời gian sinh trưởn g của<br /> - là hệ số sinh lý cây trồng trun g bình cây trồn g là ts =100 n gày , với độ dài các giai<br /> toàn khu tưới ở giai đoạn 2 đoạn sinh trưởn g của lúa: giai đoạn bắt đầu<br /> T bđ = 20 n gày , giai đo ạn phát tr iển Tpt = 25<br /> ngày, giai đoạn giữa T gđ g = 35 n gày , giai<br /> Trong đó (1.1.2b)<br /> đoạn cuối T gđc = 2 0 n gày. Thời gian n gâm<br /> ruộn g là tn = 3 ngày, thời gian gieo cấy tg =<br /> 10 n gày . Ngày đưa n ước vào r uộng ngày 1<br /> (1.1.2c)<br /> thán g 2, ngày gieo cấy 4 thán g 2. Lớp n ước<br /> * Giai đoạn thứ 3 từ ts+1 đến ts+tg trên r uộ n g amin = 30 m m, am ax = 50 mm , a gh<br /> C ông thức tính lượn g bố c thoát hơi mặt ruộng =90 mm . Cườn g độ ngấm h út K1 = 11 ,5<br /> khu tưới ở giai đoạn n ày có dạn g: m m/ngày, thời gian n gấm bão hòa t bh = 3<br /> ngày chỉ số ngấm của đất α = 0. 45. Cườn g<br /> ETci = EToi x (1.1.3a) độ bốc h ơi mặt nước tự do tron g thán g hai<br /> - : hệ số sinh lý cây trồng trun g bình eo =2.03 mm /n gày.<br /> toàn khu tưới ở giai đoạn 3 Tron g khu t ưới có trạm khí t ượn g HN ở v ĩ<br /> o<br /> độ 21 . 01’ , cao độ trạm 5 m. Dùn g côn g<br /> thức tín h lượn g bốc hơi tham chiếu ETo i<br /> Trong đó (1.1.3b)<br /> của Penman – Mont eith ta tính được ETo i<br /> ở các thán g tr on g năm. Các tài liệu kh í<br /> Hoặc (1.1.3c) tượn g dùng trong tín h to án h ệ số t ưới xem<br /> tron g Bảng 2.<br /> <br /> <br /> 4 TẠP C HÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 27 - 2015<br />  KHOA HỌC CÔNG NG HỆ<br /> <br /> Bảng 2. C ác thông số khí tượng của trạm Hà Nội<br /> <br /> Tháng Tmax Tmin RHtb N Vtb EToi RHmin eo<br /> o o<br /> ( C) ( C) (%) (h) (m /s) (m m) (%) (m m)<br /> 1 19.3 13.7 79.7 2.34 1.9 1.97 65.65 2.23<br /> 2 19.9 15.0 82.8 1.76 2.0 1.98 70.09 2.03<br /> 3 22.8 18.1 85.1 1.52 1.9 2.21 72.85 1.85<br /> 4 27.0 21.4 85.2 3.00 2.0 2.96 71.03 2.18<br /> 5 31.5 24.3 80.8 5.70 2.1 4.25 64.09 1.85<br /> 6 32.6 25.8 80.4 5.66 1.9 4.42 64.82 3.28<br /> 7 32.9 26.1 81.0 6.10 2.0 4.59 65.34 3.16<br /> 8 31.9 25.7 83.3 5.40 1.5 4.11 68.51 2.65<br /> 9 30.9 24.7 81.4 5.66 1.5 3.91 66.84 2.88<br /> 10 28.6 21.9 79.1 5.10 1.5 3.30 63.55 3.09<br /> 11 22.2 18.5 77.4 4.62 1.6 2.57 68.60 2.93<br /> 12 21.8 15.3 77.1 3.81 1.6 2.18 61.62 2.62<br /> <br /> Dựa vào loại cây trồng và tra Bảng 22 của Thay giá trị U2 và RHm in các tháng tươn g ứn g<br /> FAO 56 ta có được hệ số Kc theo các giai vào côn g thức (1.1.4a) ta tính được giá trị Kcg<br /> đoạn sinh trưởng: giai đoạn bắt đầu Kcđ =1,0, tháng 3 ký hiệu là Kcg(3), Kcg tháng 4 ký<br /> giai đoạn giữa Kcg = 1,2. Ở giai đo ạn cuối tại hiệu Kcg(4) v à Kcc ở tháng 5 ký hiệu là<br /> điểm cuố i có giá trị Kcc =0.9. Kcc(5) như sau:<br /> Giá trị Kc trong Bản g 22 – FAO 56 ứng với - Kcg(3) = 1,2 + (0,04(1,92-2)-0,004(72.85-<br /> 0.3<br /> vận tốc gió là 2m /s và độ ẩm Rhmin =45% kh í 45))(1/3) = 1,12<br /> độ ẩm và vận tốc gió khác v ới các giá trị trên - Kcg(4) = 1,2 + (0,04(2-2)-0,004(71.03-<br /> thì phải hiệu chỉnh lại giá trị Kci. 0.3<br /> 45))(1/3) = 1,13<br /> Đối với lúa ở giai đo ạn đầu Kcđ được tra trong - Kcc(5) = 0.9 + (0,04(2,1-2)-0,004(64,09-<br /> Bảng 14 của FAO 56 ứn g với tháng 2 có vận 0.3<br /> 45))(1/3) = 0.85<br /> tốc gió là 2m /s và độ ẩm RHm in = 70% ta có<br /> Kcđ=1,1. Khác với cách xác định Kc ở nhữn g công thức<br /> trước, người ta thường cho mỗi m ột giai đoạn<br /> Giá trị giai đoạn giữa và giai đoạn cuối được sinh trưởng có một giá trị Kc. Trong FAO 56<br /> hiệu chỉnh theo công thức sau: chỉ cho giá trị Kc ở giai đoạn bắt đầu v à giai<br /> Kc = Kc (bg 22) +(0,04x( U2 -2) - đoạn giữa là hằn g số, còn giai đoạn phát triển<br /> 0,004x(RHmin-45))x(h/3)0,3 (1.1.4a) phải tính từ giá trị giá trị Kc bắt đầu v à Kc<br /> Trong đó Kc (Bản g 22 – FAO 56) giá trị khi tính giữa và giá tri Kc ở giai đoạn cuố i tính từ giá<br /> cho giai đoạn giữa lấy Kc=1,2, khi tính cho điểm trị Kc giữa và Kc ở điểm cuối. Giá trị Kci ở<br /> cuối của giai đoạn cuối Kc=0.9. Giá trị U2 và từng ngày trong thời gian sinh trưởng được<br /> RHmin lấy ở bảng 2. Chiều cao cây lúa h=1m xác định như sau:<br /> <br /> TẠP C HÍ KHOA HỌC VÀ CÔ NG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 27 - 2015 5<br />  KHOA HỌC CÔNG NG HỆ<br /> <br /> Giai đoạn đầu Kci = Kcđ (1.1.4b) 2.3. Lượng nước bốc h ơi mặt nước tự do:<br /> Giai đoạn phát triển Kci = Kcđ + (i - Đườn g quá trình nước hao bôc hơi m ặt nước<br /> T bđ)(Kcg - Kcđ)/ T pt (1.1.4c) tự do (W etd ) có 3 thời đoạn:<br /> Giai đoạn giữa Kci = Kcg (1.1.4d) - Từ 1 đến tn ngày Weoi = eoi i/t g<br /> Giai đoạn cuối Kci = Kcg + ((i – (Tbđ (mm /ha) (1.3a)<br /> +T pt+T gđg ))( Kcc - Kcg)/T gđc (1.1.4đ) - Từ ngày thứ t n+1 đếnthứ t g W eoi = eo i tn/t g<br /> Trong đó i : Khoản g thời gian tính toán kể từ (mm /ha) (1.3b)<br /> lúc bắt đầu cấy đến thời điểm tính - Từ tg+1 đến tg+t h Weoi = eoi (t n + tg - i)/t g<br /> Dùng nh ững côn g thức trên ta xác định được (mm /ha) (1.3c)<br /> giá trị Kci từn g ngày trong suốt quá trình sinh Dùn g các côn g thức trên ta tính được Weoi<br /> trưởng của cây trồng. Cộng dồn h ệ số Kci từ từng ngày khi biết cườn g độ n ước hao eoi từn g<br /> ngày thứ nhất đến ngày t s. Dùng các côn g thức ngày. Trong kh u tưới đã cho t n = 3 ngày, t g<br /> sau tính giá trị ci cho từng n gày trong quá =10 ngày, lượn g bốc hơi m ặt tự do trung bình<br /> trình sinh trưởng toàn kh u tưới: tháng hai e o =2,03 m m thay các giá trị vào<br /> công thức trên cho kết quả tính đường nước<br /> Từ ngày thứ nhất đến ngày thứ tg là :<br /> hao mặt nước tự do xem đườn g c Hình 1.<br /> ci = /t g (1.1.4e) 2 .4 . Lư ợn g n ước bã o h oà tần g đất m ặ t<br /> Từ ngày t g +1 đến ngày t s: ruộn g<br /> Khi đưa nước vào r uộn g m ột phần lượng nước<br /> ci = ( - )/t g (1.1.4g)<br /> được ngấm vào tầng đất canh tác làm bão hòa<br /> Từ ngày ts+1 đến ts+tg: ci = ( - tầng đất mặt ruộng thời gian bão hòa tần g đất<br /> )/t g (1.1.4h) m ặt ruộng tùy thuộc vào loại đất, độ ẩm ban<br /> đầu, chiều dầy tầng đất canh tác, thông thườn g<br /> * Tính lượng bốc thoá t hơi m ặt ruộng toàn<br /> thời gian bão hòa tầng đất mặt ruộng từ 3 đến<br /> khu tưới<br /> 5 ngày, nhỏ hơn thời gian gieo cấy.<br /> Lượn g bố c thoát hơi mặt ruộng toàn kh u tưới<br /> Cũn g làm tươn g tự như tính lượn g nước bố c<br /> cho lúa được xác định theo công thức<br /> thoát hơi m ặt ruộng và từ quá trình nước bão<br /> ETci = ci x EToi (m m) (1.1.5 ) hòa tầng đất m ặt ruộng toàn khu tưới ta xác<br /> định được công thức tính lượn g bão hòa tần g<br /> Với giá trị EToi ở Bảng 2, dùng côn g thức<br /> đất m ặt ruộn g ở ba giai đo ạn như sau:<br /> (1.1.5) ta tính được ETci cho từng ngày trong<br /> thời gian sinh trưởn g kết quả xem ở đườn g e - Giai đoạn từ n gày thứ nhất đến n gày t bh:<br /> Hình 1.<br /> 2.2. Lượng nước hao tạo thành lớp nước Wbh(i) (mm /ngày) (1.4.1)<br /> m ặt ruộng - Giai đoạn từ n gày từ t bh +1 đến t g:<br /> Thời gian tạo thành lớp nước m ặt ruộn g t h =1<br /> ngày, thời gian gieo cấy t g =10 (ngày), lớp<br /> Wbh(i) (m m/ngày) (1.4.2)<br /> nước amin = 30mm .<br /> - Giai đoạn từ t g +1 đến tg +t bh :<br /> Đườn g nước hao tạo thành lớp n ước mặt ruộng<br /> W amin i = amin/t g = 30/10 =3 (mm /ngày).<br /> Quátrình đường nướchaoWamin xem đường a Hình1. Wbh(i) (mm /ngày) (1.4.3)<br /> <br /> 6 TẠP C HÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 27 - 2015<br />  KHOA HỌC CÔNG NG HỆ<br /> <br /> Khi biết cườn g độ n gấm bão hòa tầng đất mặt của cây lúa. Tuy nh iên, trên thực tế cườn g độ<br /> ruộng theo từng ngày và thời gian bão hòa ngấm ổn định thường thay đổi do quá trình<br /> tầng đất mặt ruộng t bh, thời gian áp dụn g công biến đổi m ực n ước trên r uộn g khi áp dụn g<br /> thức trên, xác định được lượn g n ước hao n gấm phương pháp tưới tiết kiệm có giai đo ạn tháo<br /> bão hò a toàn khu tưới. cạn r uộn g do đó ta cần phải xác định các côn g<br /> Viện sỹ Cốt-chia- cốp đã đưa ra côn g thức tính thức tính lượng nước hao do n gấm ổn định cho<br /> cường độ ngấm h út trong giai đoạn ngấm bão từng giai đoạn kh i cường độ ngấm thay đổ i.<br /> hòa tầng đất m ặt ruộn g như sau: Tương tự như phần tính lượn g bốc thoát hơi<br /> α<br /> m ặt ruộng ta tính lượng ngấm ổn định cho<br /> Kbh(t) = K1/ t ( mm /h) ( 1.4.4) từng thửa r uộn g trong suốt quá trình diễn r a<br /> Trong đó : quá trình hao n ước. Sau đó cộn g tương ứn g<br /> - Kbh(i): cườn g độ ngấm hút ở tại thời gian t cùng thời gian và ta được đường lượng nước<br /> hao do n gấm ổn định trên toàn kh u tưới.<br /> - K1: cường độ ngấm hút ở đơn vị thời gian<br /> thứ nhất - Từ tbh+1 đến t bh + tg :<br /> <br /> - t : thời gian ( giờ, hoặc n gày)<br /> Wôđ (i) (m m/ha) (1.5.1)<br /> - α : chỉ số ngấm của đất<br /> - Từ t bh+t g+1 đến t bh+ t s: Wôđ (i)<br /> Tích phân côn g thức (1.4.4) ở trên ta tìm<br /> được côn g thức tính lượng nước bão hòa trên<br /> khu tưới như sau: (mm /ha) (1.5.2)<br /> Giai đoạn từ n gày thứ nhất đến t bh: - Từ t bh +ts+1 đến tbh+ t s + tg: Wôđ(i)<br /> <br /> <br /> (mm /ngày) (1.4.5) (mm/ha) (1.5.3)<br /> <br /> Giai đoạn từ n gày tbh+1 đến t g: Cách tính W ôđ (i) cũng tươn g tự nh ư cách tính<br /> ci đã giới thiệu ở phần trên. Tuy nhiên với<br /> Kôđ (i) là hằng số ta có quá trình trình ngấm ổn<br /> (m m/ngày) (1.4.6) định ở ba giai đoạn như sau:<br /> Giai đoạn từ t g+1 đến tg + tbh: - Từ tbh+1 đến t bh +t g : Wôđ(i) = (i-tbh) x Kôđ (i)<br /> /t g (mm /ha) (1.5.4)<br /> - Từ t bh +t g+1 đến t bh + ts: Wôđ i = Kôđ (i)<br /> (m m/ngày) (1.4.7) (mm /ha) (1.5.5)<br /> Biết cườn g độ n gấm hút giai đoạn bão hòa - Từ tbh +t s+1 đến t bh +t s+t g : Wôđ i = Kôđ (i) x<br /> tầng đất mặt ruộng K1 = 11,5 mm /ngày, α = (t bh+ ts+t g-i)/t g (mm/ha) (1.5.6)<br /> 0.45, t bh = 3 ngày, t g= 10 ngày. Dựa vào các<br /> Với Kôđ (i) = 1,5 mm/ngày t g=10 n gày, t bh= 3<br /> công thức trên ta tính được giá trị của ngày, ts = 100 ngày, thời gian tháo nước<br /> kết quả xem đườn g b Hình 1. trước khi thu hoạch là 10 ngày ta thay ts=100-<br /> 2.5. Lượng nước hao do ngấm ổn định: 10 =90 ngày v ào các côn g thức trên để tinh<br /> lượn g n ước hao do ngấm ổn định kết quả tính<br /> Tiếp sau quá trình ngấm bão hoà tầng đất mặt<br /> toán xem đường d Hình 1.<br /> ruộng là quá trình n gấm ổn định. Cường độ<br /> ngấm ổn định hiện nay thường được lấy bằng 2.6. Tính lượng nước hao tổng cộng toàn<br /> hằng số cho tất cả các quá trình sinh trưởng khu tưới<br /> <br /> TẠP C HÍ KHOA HỌC VÀ CÔ NG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 27 - 2015 7<br />  KHOA HỌC CÔNG NG HỆ<br /> <br /> Đườn g nước hao tổng cộn g bằn g tổn g tương a mini = 30 - ( i-90) x 3 (m m)<br /> ứn g cùng thời gian các đườn g n ước hao thành amaxi = 50 - ( i-90) x 5 (m m)<br /> phần như đường nước hao tạo thành lớp nước<br /> m ặt ruộng, n gấm bão hòa tầng đất mặt ruộng, aghi = 90 - ( i-90) x 9 (m m)<br /> ngấm ổn định, bốc hơi mặt nước tự do, bốc Kết quả tính toán am ini, amaxi, aghi xem hình 2.<br /> thoát hơi mặt ruộng. Kết quả tính toán lượng Lượn g nước tưới m i được xác định phối hợp<br /> nước h ao tổng cộn g xem đường f Hình 1. với lớp n ước trên ruộn g am in, amax, agh và theo<br /> 2.7. Tính toán lượng mưa công thức sau:<br /> Lượn g nước mưa tính toán là lượng nước m ưa Hri= Hr(i-1) + P tti -Whaoi + mi -P xả (mm/ngày) (1.8.1)<br /> rơi trên các thửa ruộng diễn ra quá trình hao Trong đó :<br /> nước được xác định như sau:<br /> - Hri: lớp nước trên ruộng ở ngày thứ i<br /> Thời gian từ n gày thứ nhất đến n gày tg: (mm /ngày)<br /> Ptt i = i x P i /t g (m m/ngày) (1.7.1) - Hr(i-1) : lớp nước trên ruộn g ở n gày i -1 (n gày)<br /> Thời gian từ t g+1 đến đến tn+ ts : - mi: lượng n ước tưới ở ngày thứ i (mm/ngày)<br /> Ptt i = Pi (mm/ngày) (1.7.2) - Pxa : lượng nước xả (m m/ngày)<br /> Thời gian từ t n+t s+1 đến t n+t s+t g : Khi mực nước trên ruộng vượt quá lớp nước<br /> Ptt i = P i(t n+t s+tg – i)/t g (mm/ngày) (1.7.3) agh thì ta xả nước đưa m ực nước trên ruộn g về<br /> agh (mm /ngày)<br /> Trong đó :<br /> Hệ số tưới được xác định theo côn g thức:<br /> - Ptti: lượngm ưa tính toán ở ngày thứ i (mm/ngày)<br /> qi = mi/8,64 (l/s.h a) (1.8.2)<br /> - Pi: lượng mưa ở ngày thứ i (mm/ngày)<br /> Trong đó :<br /> - i: thời gian (ngày). Từ ngày đầu tiên đưa<br /> nước v ào ruộn g đến n gày xảy ra trận mưa. - qi : hệ số tưới (l/s.h a)<br /> <br /> Từ tài liệu khí tượng của trạm ta có lượngm ưa Pi. - mi: mức tưới m ỗi ngày (m m/ngày)<br /> <br /> Dựa vào các côn g thức trên tính được Ptt i kết Cần chú ý rằng ngày đầu tiên nếu ta tưới bằn g<br /> quả x em ở Hình 2. Whao1 thì m ực nước trên r uộng bằn g m ực nước<br /> amini vì lượng nước h ao này đã tính lượn g<br /> 2.8. Tính toán hệ số tưới nước tạo thành lớp nước mặt ruộng. Để tiện<br /> Để tính hệ số tưới ta cần tính giới hạn m ực tính toán ta lấy Hr(0) = am in/t g .<br /> nước amin, am ax, agh Dùn g công thức (1.8.1) giả thiết mi để tính ra<br /> Các đườn g giới hạn mực nước trên r uộn g ở Hri. So sánh Hri với mực nước trên ruộng am in,<br /> từng giai đoạn nh ư sau: amax, agh Mực nước trên ruộng Hri không được<br /> thấp hơn am ini .<br /> - Giai đoạn từ ngày 1 đến n gày 10:<br /> Khi Hri < am ini thì phải tưới để mực nước trên<br /> a m ini = i x 3 (mm ), amaxi = i x 5 (mm), aghi = i<br /> ruộn g lớn hơn am ini, khi tưới khôn g nên để mực<br /> x 9 (m m)<br /> nước trên ruộn g Hri vượt quá am axi. Khi gặp<br /> - Giai đoạn từ ngày 11 đến n gày 90: m ưa lớn m ực n ước trên r uộn g lớn hơn lớp<br /> amini = 30 (mm) , amaxi = 50 (mm), aghi = 90 (mm) nước aghi thì xả về bằn g aghi. Tron g trườn g hợp<br /> cần tháo cạn thì ta phải tháo nước trở về mực<br /> - Giai đoạn từ ngày 81 đến n gày 100:<br /> nước cho phép. Kết quả tính toán m i và mực<br /> <br /> <br /> 8 TẠP C HÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 27 - 2015<br />  KHOA HỌC CÔNG NG HỆ<br /> <br /> nước Hri, diễn biến m ực nước trên r uộn g và hệ số tưới x em Hình 2.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 2. Diễn b iến dường mực nước trên ruộng và biểu đồ hệ số tưới<br /> <br /> III. KẾT LUẬN Qua hình vẽ lượng nước h ao bốc thoát hơi mặt<br /> Các công thức tính hệ số sinh lý cây trồng ruộn g thấy lượn g nước hao này gần như bằn g<br /> trung bình kh u tưới giúp cho việc tính toán nhau trong một tháng do ta tính lượn g bốc hơi<br /> lượng bốc thoát hơi mặt ruộng nh anh chóng. tham chiếu trun g bình thán g. Muốn phản ánh<br /> Các công thức trên được tính với thời gian là đún g được các đợt nắn g nóng hay gió Lào ở<br /> ngày nên có thể ứng dụn g tính với bất kỳ công m iền Trung cần phải tính lượn g bốc hơi tham<br /> thức tính lượng bốc thoát hơi mặt ruộng nào chiếu theo n gày.<br /> chỉ cần xác định được giá trị Kci trong quá Qua những tài liệu tính tưới của các dự án hiện<br /> trình sinh trưởng. nay thường không có tài liệu thí nghiệm về cơ<br /> Các công thức tính lượng n ước hao được x ây lý của đất, độ ẩm đồn g ruộng trước lúc tưới,<br /> dựng trên quan điểm tưới t uần tự, thời g ian cườn g độ n gấm bão hòa, thời gian bão hòa<br /> tính toán là n gày nên đáp ứn g được các trường tầng đất mặt ruộng của v ùng nghiên cứu m à<br /> hợp x ảy r a trong thực tế. thường lấy theo hướng dẫn trong tính toán của<br /> Crop wat. Nên kết quả tính ít phù hợp với thực<br /> Phương pháp giải tích tính hệ số tưới cho lúa đã tế. Theo ch úng tôi cần x ây dựn g lại quy chuẩn<br /> nhanh chóng hơn so với phương pháp đồ giải tính toán hệ số tưới cho cây trồng (cho lúa v à<br /> nhưng muốn được sử dụn g rộng rãi cần xây dựng cây trồng cạn) và có nh ữn g quy định cụ thể v ề<br /> m ột phần mền tính toán hệ số tưới cho các loại tài liệu dùn g trong tính toán hệ số tưới.<br /> cây trồng phù hợp với các hình thức tưới.<br /> <br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> <br /> [1] Fao irr igation and drainage paper No33<br /> [2] FAO Irrigation an d drain age paper No56 Crop ev apotranspir ation- Guidelines for<br /> com puting crop water requir ements.<br /> [3] CROPW AT8.0 Example.pdf. ( Example of the use cropwat 8.0)<br /> [4] Giáo trình quy hoạch và thiết kế hệ thống thủy lợi tập 1 (Hà Nội – 2006)<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> TẠP C HÍ KHOA HỌC VÀ CÔ NG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 27 - 2015 9<br />