TIÊu chuẩn quốc gia tcvn 9168 : 2012



tải về 1.03 Mb.
trang1/7
Chuyển đổi dữ liệu25.07.2016
Kích1.03 Mb.
  1   2   3   4   5   6   7
TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 9168 : 2012

CÔNG TRÌNH THỦY LỢI - HỆ THỐNG TƯỚI TIÊU - PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HỆ SỐ TƯỚI LÚA



Hydraulic structure - Irrigation and drainage system - Method of irrigation coefficient determination for rice crop

Lời nói đầu

TCVN 9168 : 2012 được chuyển đổi từ 14TCVN 61-92 theo quy định tại khoản 1 Điều 69 của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật và điểm a khoản 1 Điều 7 Nghị định số 127/2007/NĐ-CP ngày 1/8/2007 của Chính phủ quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật.

TCVN 9168 : 2012 do Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam biên soạn, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.
CÔNG TRÌNH THỦY LỢI - HỆ THỐNG TƯỚI TIÊU - PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HỆ SỐ TƯỚI LÚA

Hydraulic structure - Irrigation and drainage system - Method of irrigation coefficient determination for rice crop

1. Phạm vi áp dụng

1.1. Tiêu chuẩn này quy định yêu cầu kỹ thuật cơ bản trong tính toán xác định hệ số tưới và chế độ tưới cho ruộng lúa, áp dụng cho hệ thống tưới có quy mô từ cấp III trở lên.

1.2. Đối với các hệ thống tưới có quy mô cấp IV có thể vận dụng tiêu chuẩn này để tính toán chế độ tưới và hệ số tưới lúa, hoặc xác định theo TCVN 8641 : 2011.

1.3. Khi sử dụng các hệ số trong tiêu chuẩn này, cần phân tích lựa chọn các thông số đầu vào phù hợp với tình hình cụ thể của từng vùng, từng địa phương.

2. Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau đây là rất cần thiết khi áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các bản sửa đổi, bổ sung (nếu có).

TCVN 8641 : 2011, Công trình thủy lợi - Kỹ thuật tưới tiêu nước cho cây lương thực và thực phẩm.

3. Thuật ngữ và định nghĩa

Trong tiêu chuẩn này sử dụng các thuật ngữ, định nghĩa sau.



3.1. Lượng bốc hơi mặt ruộng ETc (Evapotransporation of crop)

Lượng thoát hơi nước qua lá trong quá trình phát triển của cây trồng cộng với lượng bốc hơi nước qua mặt thoáng trong thời kỳ đó.



3.2. Lượng bốc hơi tiềm năng ETo (Potential evaptransporation)

Lượng bốc thoát nước qua một thảm thực vật được duy trì độ ẩm đầy đủ trong suốt thời gian sinh trưởng.



3.3. Hệ số tưới (Coefficient of irrigation)

Lưu lượng nước cần thiết phải cung cấp cho một đơn vị diện tích canh tác trong một đơn vị thời gian để đáp ứng yêu cầu sinh trưởng và phát triển của cây trồng có mặt trên diện tích đó, ký hiệu l/s.ha.

Hệ số tưới được phân thành: Hệ số tưới tại mặt ruộng, hệ số tưới tại công trình đầu mối hoặc hệ số tưới của toàn thể hệ thống tính theo công thức:

trong đó


qht là hệ số tưới của toàn hệ thống;

qmr là hệ số tưới mặt ruộng;

η là hệ số sử dụng nước của toàn hệ thống tưới, phương pháp xác định đã được quy định trong tiêu chuẩn thiết kế kênh tưới.

4. Các tài liệu cơ bản cần thiết cho việc tính toán hệ số tưới

4.1. Tài liệu về cây trồng: Thời vụ, thời kỳ sinh trưởng, chế độ canh tác gieo cấy (làm ải, làm dầm, gieo cấy đồng thời, tuần tự).

4.2. Tài liệu về đất đai, địa chất thủy văn như thành phần cơ giới, độ rỗng của đất, độ ẩm ban đầu, độ ẩm tối đa đồng ruộng, hệ số ngấm bão hòa, hệ số ngấm ổn định, vị trí của mực nước ngầm trước khi tưới, vị trí của tầng đế cày.

4.3. Các tài liệu về khí tượng thủy văn như mưa, bốc hơi, nhiệt độ, độ ẩm không khí, gió, bức xạ, số giờ nắng trong ngày. Liệt các tài liệu đo đạc này phải đủ dài (trên 12 năm) để đảm bảo độ chính xác trong tính toán.

4.4. Tần suất mô hình mưa tưới thiết kế để tính toán xác định nhu cầu cấp nước đảm bảo cho hệ thống tưới được quy định là 85% cho tất cả các cấp công trình.

4.5. Tài liệu mô hình mưa tưới thiết kế bao gồm:

- Tổng lượng mưa năm tương ứng với tần suất thiết kế và phân phối lượng mưa theo từng ngày trong năm;

- Chọn mô hình mưa thiết kế được xác định thông qua mô hình mưa điển hình. Mô hình mưa điển hình là mô hình đã xảy ra trong thực tế, có tổng lượng mưa xấp xỉ với tổng lượng mưa thiết kế, có dạng phân phối là phổ biến và thiên về bất lợi.

5. Phương pháp xác định hệ số tưới mặt ruộng lúa

5.1. Theo nguyên tắc là phương pháp giải phương trình cân bằng nước đến và lượng nước hao cho năng suất cao của cây trồng

Wmin ≤ Wc ≤ Wmax

trong đó

Wmin, Wmax là lượng nước tương ứng với lớp nước mặt ruộng nhỏ nhất và lớn nhất theo công thức tưới tăng sản;

Wmax - Wmin là dung tích điều tiết nước trên ruộng lúa.

5.2. Phương trình cân bằng nước

Trong một thời gian tính Δt nào đấy, hệ số tưới mặt ruộng lúa cho 1 ha đại diện được xác định thông qua việc giải phương trình cân bằng nước mặt ruộng như sau:

Wo + m + 10CP = Wng + Wbh + Wth + Wc (1)

trong đó


Wo là lượng nước mặt ruộng có đầu thời đoạn tính toán, tính bằng m3/ha;

m là mức tưới trong thời hạn tính toán, tính bằng m3/ha;

10CP là lượng mưa được sử dụng trong thời đoạn tính toán, tính bằng m3/ha;

P là lượng mưa rơi xuống trong thời đoạn tính toán, tính bằng mm;

C là hệ số sử dụng nước mưa (C ≤ 1);

Wng là lượng nước ngấm trên ruộng trong thời đoạn tính toán, tính bằng m3/ha;

Wbh là lượng nước bốc hơi mặt ruộng trong thời đoạn tính toán, tính bằng m3/ha;

Wth là lượng nước phải thay đi trong thời đoạn tính toán, tính bằng m3/ha;

Wc là lượng nước mặt ruộng còn lại cuối thời đoạn tính toán, tính bằng m3/ha;

Trong công thức (1) mức nước tưới m có thể thay bằng:

m = 3,6n.t.q (2)

trong đó


n là số giờ tưới trong 1 ngày;

q là hệ số tưới (l/s - ha);

t là số ngày duy trì hệ số tưới q

5.3. Hệ phương trình (1), (2), cho suốt thời vụ của lúa sẽ xác định đường quá trình hệ số tưới, thời gian duy trì hệ số tưới t và hệ số sử dụng nước mưa C.

Do (1) là một bất phương trình nên sẽ có lời giải về q, t và C. Lời giải thích hợp nhất là lời giải có tổng mức tưới là nhỏ nhất, đồng thời thỏa mãn các điều kiện quản lý khai thác hệ thống tưới, hoạt động có lợi nhất của các công trình tưới, theo yêu cầu cho năng suất cao của cây trồng.



5.4. Trị số Δt xác định tùy theo tính chất hoạt động và cấp công trình, thời kỳ sinh trưởng, tài liệu cơ bản có được và mức độ chính xác của tài liệu. Trị số Δt có thể là ngày, tuần, tháng hoặc cả vụ. Trong trường hợp làm ải, gieo cấy tuần tự, trị số Δt phải là ngày.

Việc triệt để sử dụng dung tích điều tiết trên ruộng lúa là rất cần thiết khi cần khắc phục tình hình không ổn định về mực nước và chất lượng nước tại các vùng ven biển chịu ảnh hưởng của triều mặn.



5.5. Đại lượng Wo trong phương trình (1) được xác định theo công thức:

Wo,t = 10.ao,t + 10.a'o,t.α't (m3/ha-ngày) (3)

trong đó

ao,t là lớp nước mặt ruộng đã có đầu thời đoạn tính toán trên các diện tích đã gieo cấy tính bình quân cho 1 ha đại diện, tính bằng mm;

a'o,t là lớp nước sẵn có trên các diện tích sẽ gieo cấy trong thời đoạn Δt, tính bằng mm;

α't là tỷ lệ diện tích sẽ gieo cấy trong thời đoạn Δt so với tổng diện tích.

Khi thời đoạn tính toán là 1 ngày đêm việc gieo cấy là tuần tự và diện tích gieo cấy hàng ngày là không đổi thì trị số α't được xác định theo công thức:

(4)

trong đó


tg là số thời đoạn gieo cấy.

5.6. Tùy theo thời đoạn tính toán sử dụng khi tính cân bằng nước theo phương trình (1) mà lượng mưa P trong đại lượng 10 CP sẽ là lượng mưa ngày hoặc lượng mưa tuần 10 ngày của vụ tính toán.

Hệ số sử dụng nước mưa ở ngày thứ t trong một thời đoạn tính toán nào đấy xác định theo công thức:

Ct = γtt (5)

trong đó


αt là tỷ lệ diện tích hao nước ở thời đoạn tính toán Δt so với tổng diện tích.

γt là hệ số điều tiết nước mưa tại ruộng ở ngày thứ t;



trong đó


Pt là lượng mưa rơi xuống ở ngày thứ t;

Po,t là lượng mưa được trữ lại trên ruộng lúa.

Trị số γt được xác định trong quá trình giải phương trình cân bằng nước (1).

Khi việc gieo cấy là tuần tự, thời đoạn tính toán là 1 ngày đêm, diện tích gieo cấy hàng ngày là không đổi và trên đồng ruộng xảy ra quá trình tịnh tiến thời vụ, trị số αt được xác định phụ thuộc vào các đại lượng trong Hình 1



CHÚ DẪN:


tn Thời gian ngâm ruộng trước khi cấy lúa (ngày);

Σtst Tổng thời gian sinh trưởng của lúa (ngày);

tg Thời gian gieo cấy (ngày);

T Thời gian hao nước đồng ruộng (ngày).



Hình 1 - Biểu đồ xác định hệ số αt

5.7. Các đại lượng hao trong vế phải của phương trình cân bằng (1) biến đổi theo một quá trình nhất định. Dạng đường quá trình phụ thuộc với hình thức gieo cấy, thời gian gieo cấy (tg), cường độ hao nước (eh) và thời gian hao nước trên ruộng (th).

Khi hình thức gieo cấy là tuần tự, diện tích gieo cấy hàng ngày không đổi, cường độ hao nước không đổi đối với từng loại nước hao cơ bản như Hình 2.





Hình 2 - Ba dạng đường nước hao cơ bản

Khi gieo cấy đồng thời tg = 1 ngày và như vậy th luôn luôn lớn hơn tg.



5.8. Lượng nước ngấm (Wngấm) trong phương trình cân bằng (1) bao gồm lượng nước ngấm bão hòa và ngấm ổn định.

Ngấm bão hòa xảy ra khi độ ẩm trong đất còn thấp hơn độ ẩm bão hòa, tức trong giai đoạn đầu tiên khi cho nước vào ruộng đã được phơi ải.

Cường độ ngấm bão hòa được xác định theo công thức:

mm/ngày (6)

trong đó


H là chiều sâu tầng bão hòa, tính bằng mm. Trên thực tế, chiều sâu tầng bão hòa tùy theo trường hợp cụ thể, có thể là chiều sâu của tầng đế cầy, hoặc chiều sâu tầng đất trên mực nước ngầm;

A là độ rỗng của đất (% thể tích của đất);

βo là độ ẩm ban đầu (% của A);

tb là thời gian hao nước do ngấm bão hòa trên ruộng, tính bằng ngày.

Các đại lượng A, H, βo, tb xác định theo các thí nghiệm trên đồng ruộng ứng với năm khô hạn.

Cường độ ngấm ổn định trên ruộng lúa được lấy bằng hệ số ngấm ổn định Kôd, công thức:

eh,ôd = Kôd (mm/ngày) (7)

Hệ số Kôd xác định theo các thí nghiệm trên đồng ruộng. Trên thực tế Kôd biến đổi ít và trung bình có thể lấy bằng 2 mm/ngày.

Thời gian hao nước do ngấm ổn định xác định theo công thức:

Th,od = tn + tst - tb … (ngày) (8)



5.9. Lượng bốc hơi mặt ruộng Wbh

Lượng bốc hơi mặt ruộng bao gồm chủ yếu lượng bốc hơi qua lá và bốc hơi khoảng trống trong từng thời đoạn sinh trưởng của cây trồng.

Đối với lúa phân thành 5 thời đoạn sinh trưởng sau: cấy đến đẻ nhánh; đẻ nhánh đến phân hóa đòng; phân hóa đòng đến trổ; trổ đến chín. Tùy theo mức độ đảm bảo các tài liệu cơ bản và tài liệu nghiên cứu ở các vùng mà lựa chọn một trong hai công thức sau đây làm công thức tính toán cường độ hao nước do bốc hơi mặt ruộng.

a) Công thức Penman

Công thức có dạng:

ETo = C.((WRn + (1 - W))f(v)(ea - ed)) (mm/ngày) (9)

trong đó


W là yếu tố hiệu chỉnh hiệu quả của bức xạ đối với bốc hơi do nhiệt độ và độ cao khu tưới

W = f(nhiệt độ, độ cao khu tưới), W có thể tra Bảng C.10, Phụ lục C.

Chênh lệch giữa bức xạ tăng và bức xạ giảm của sóng ngắn và sóng dài (MJ/m2ngày)

Rn = Rns - RnL

trong đó

Rns là bức xạ của mặt trời được giữ lại sau khi đã phản xạ đối với mặt đất trồng trọt, tính bằng MJ/m2ngày

Rns = (1 - α)Rs

trong đó


α là hệ số phản xạ bề mặt diện tích trồng trọt. Theo FAO thì α = 0,25

Rs là bức xạ mặt trời, tính bằng MJ/m2ngày,



Ra là bức xạ ở lớp biên của lớp khí quyển, tính bằng MJ/m2 ngày.

Ra = f(vĩ độ, tháng) tra Bảng C.14.

RnL là bức xạ tỏa ra bởi năng lượng hút được ban đầu, tính bằng MJ/m2 ngày



f(t): Hàm hiệu chỉnh về nhiệt độ,

trong đó L = 59,7 - 0,055t

t là nhiệt độ bình quân ngày;



là hàm hiệu chỉnh về áp suất khí quyển.

ed là áp suất hơi nước thực tế ở nhiệt độ không khí trung bình, tính bằng mbar

f(v) là hàm hiệu chỉnh về tốc độ gió. f(v) = 0,35.(1 + 0,54V2)

V2 là tốc độ gió ở độ cao 2 m. Khi độ cao ≠ 2 m phải hiệu chỉnh. Do đó, khi tính toán sử dụng hệ thức

V2 = K.Vh

Vh là tốc độ gió ở độ cao h mét, tính bằng m/s;

K là hệ số hiệu chỉnh < 1, tra Bảng 1.

Bảng 1 - Hệ số hiệu chỉnh tốc độ gió

H đo (m)

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

K

0,93

0,88

0,85

0,83

0,81

0,79

0,78

0,77

0,76

0,75

0,74

ed được xác định:

ea là áp suất hơi nước bão hòa, có quan hệ với nhiệt độ không khí, tra theo bảng C.13, Phụ lục C;

Hr là độ ẩm tương đối trung bình của không khí, tính bằng %;

C là hệ số hiệu chỉnh về sự bù trừ của tốc độ gió ban ngày và ban đêm cũng như sự biến đổi của bức xạ mặt trời và độ ẩm tương đối lớn nhất của không khí, tra theo Bảng C.11 và Bảng C.12, Phụ lục C.

b) Công thức Penman sửa đổi

Để tiện tính toán không sử dụng bảng tra, năm 1992 FAO đã đưa ra công thức Penman ở dạng khác. Công thức này tiện sử dụng tính toán trên máy vi tính.

Công thức có dạng:

(mm/ngày) (10)

trong đó


t là nhiệt độ bình quân ngày tính toán, tính bằng oC;

Δ là độ nghiêng của đường quan hệ của nhiệt độ với áp suất hơi bão hòa tại nhiệt độ t, tính bằng K.Pa. oC-1;

Δ được xác định theo hệ thức:

ea là áp suất hơi nước bão hòa (K.Pa):

Rn Giống ý nghĩa như công thức (9) Rn­ = Rns - RnL

trong đó


Ra = 37,6dr(Ws.sinψ.sinδ + cosψ.sinWs)

Ws = arccos(-tanψtanδ) (rad)

ψ: Góc vĩ độ địa lý (rad)

δ: Góc lệch theo ngày (rad)

δ = 0,409.sin(0,0172J - 1,39)

dr: Khoảng cách tương đối theo ngày

dr = 1 + 0,033.cos(0,0172J)

J: Số thứ tự theo ngày tính toán

RnL: theo công thức:

N: Số giờ nắng cực đại: N = 7,64 Ws (h)

G: Thông lượng nhiệt của đất (MJ/m2ngày)

Nếu tính G theo ngày thì: G = 0,38(ti - ti-1)

ti, t­i-1: Nhiệt độ không khí ngày i và i - 1 (oC)

Nếu tính G theo nhiệt độ bình quân của tháng thì:

G = 0,14(tm - tm-1)

tm, tm-1: Nhiệt độ bình quân của tháng thứ m và m - 1 (oC)

γ: Hằng số biểu nhiệt độ,



z: Cao độ so với mực nước biển (m)

λ = 2,501 - 2,361.10 - 3t

V2: Tốc độ gió ở cao độ 2 mét (m/s)

Ưu điểm của công thức cải tiến là các yếu tố trong công thức có thể tính trực tiếp theo hệ thức không qua bảng tra nhưng việc tính toán phức tạp hơn so với công thức cũ.

Thí dụ tính toán theo công thức này xem các Bảng C.8 và C.9.



c) Công thức Blaney - Griddle

eh,mr = Kc.ETo (11)

trong đó

Kc là hệ số cây trồng;

ETo là lượng bốc hơi mặt ruộng chuẩn, tức lượng bốc hơi mặt ruộng cho một diện tích trồng cỏ rộng lớn, cỏ có chiều cao 8 cm đến 15 cm, mọc tốt, phủ kín hết mặt đất và luôn luôn đủ nước, tính bằng mm/ngày.

Hệ số cây trồng Kc phụ thuộc với loại thời đoạn sinh trưởng của cây trồng.

Đối với lúa, theo các thí nghiệm của FAO quy định việc tính toán trị số Kc cho vùng Việt Nam Bảng C.2.

Trị số ETo xác định theo quan hệ



(mm/ngày) (12)

trong đó


f là nhân tố tiêu hao nước xác định theo công thức:

f = Ρ.(0,46t + 8,13) (mm/ngày) (13)

P là tỷ số độ dài ngày trung bình trên tổng số độ dài ngày cả năm, tính bằng %. Trị số P phụ thuộc với thời gian trong năm và vĩ độ địa lý;

t là trị số nhiệt độ trung bình ngày giữa nhiệt độ tối đa và tối thiểu, tính bằng oC;



(14)

Trong tính toán khí hậu được phân thành 2 cấp:

Nóng khi t > 30 oC

Mát khi t < 15 oC

HRmin Độ ẩm tương đối tối thiểu và trong tính toán được chia thành 3 cấp:

Thấp khi HRmin < 20 %

Trung bình khi HRmin = 20 % đến 50 %

Cao khi HRmin > 50 %



Tham số phản ánh tình hình bức xạ mặt trời

n là số giờ nắng thực tế hàng ngày;

N là số giờ nắng thiên văn lớn nhất hàng ngày.

Trong tính toán tính hình bức xạ mặt trời được phân thành 3 cấp:

Yếu khi < 0,6

Trung bình khi = 0,6 ÷ 0,8

Cao khi > 0,8

U2 - Tốc độ gió ban ngày ở chiều cao 2 m và được phân thành 4 cấp trong tính toán.

Nhẹ khi U2 = 2 m/s hay 175 km/ngày

Điều hòa khi U2 = 2 m/s đến 5 m/s hay 175 km/ngày đến 425 km/ngày

Mạnh khi U2 = 5 m/s đến 6 m/s hay 425 km/ngày đến 700 km/ngày

Rất mạnh khi U2 = 8 m/s hay 700 km/ngày



5.10. Cường độ thay nước để điều hòa nhiệt độ trong ruộng xác định theo công thức:

(mm/ngày) (15)

trong đó


at là lớp nước trước khi thay, tính bằng mm;

C1, C2, C3 lần lượt là nhiệt độ nước trước khi thay, sau khi thay và nhiệt độ nước thay, tính bằng oC;

tthay là thời gian tiến hành thay nước, tính bằng ngày.

Việc thay nước tiến hành theo quy trình:

Hạ thấp lớp nước mặt ruộng từ at đến ao nào đấy. Cho lượng nước thay với nhiệt độ là C3 vào, lớp nước mặt ruộng đạt lại vị trí số at như cũ, nhưng nhiệt độ nước lúc này là C2.

Như vậy, khi tháo hết nước cũ, thay nước mới vào (C2 = C3) ta sẽ có:



(mm/ngày) (16)

Cũng tương tự, trong trường hợp thay nước để điều hòa chất lượng nước, cường độ thay nước xác định theo công thức:



(mm/ngày) (17)

trong đó


S1, S2, S3 lần lượt là nồng độ muối của nước ruộng trước khi thay, sau khi thay và nồng độ muối của nước thay.

5.11. Khi thiếu các tài liệu thực đo về H, A, βo, tb trị số eh,bh xác định gần đúng theo tình hình đất đai và mức độ phơi ải như sau:

- Trên đất cát pha: eh,bh = 12 mm/ngày đến 18 mm/ngày

- Trên đất thịt: eh,bh = 7 mm/ngày đến 12 mm/ngày

5.12. Tổng mức tưới trong thời gian làm đất có phơi ải và gieo cấy được coi là mức tưới ải.

Ma là thời gian làm đất này thường từ 20 ngày đến 30 ngày.

Trong tính toán sơ bộ cho phép tính mức tưới ải ở các vùng không phèn mặn và không làm bèo dâu theo công thức:

(m3/ha) (18)

trong đó


a là lớp nước mặt ruộng khi làm ải, cấy, lấy từ 30 mm đến 50 mm;

là cường độ hao nước trung bình trong thời gian tg. Trị số thay đổi từ 8 mm/ngày đến 16 mm/ngày. Khi tg thời gian càng lớn, ải càng thầm càng nhỏ và ngược lại.



  1   2   3   4   5   6   7


Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©hocday.com 2019
được sử dụng cho việc quản lý

    Quê hương