Đang tải... (xem toàn văn)
Đây là đồ án môn học thiết kế hệ thống tưới đi cùng học phần song hành là Thiết Kế Hệ Thống Tưới của 1 sinh viên học tại đại học bách khoa đà nẵng khoa xây dựng thuỷ lợi thuỷ điện . Đồ án thiết kế này chạy số liệu tìm mức tưới (m) dựa trên phần mềm cropwat5.7 chạy trên nền dosbox .
Thuyết Minh Đồ Án Quy Hoạch Hệ Thống Thuỷ Lợi Học kỳ : (2018 – 2019) Sinh Viên : Nguyễn Thành Lâm Số SV : 1111 500 89 Số đề : 25 Lớp : 15X2 Khoa : XD Thủy lợi - Thủy điện Số tín : TC I Tài liệu khí hậu Khu tưới hồ chứa nước Trà Ngâm thuộc xã Hòa Liên, huyện Hòa Vang, thành phố Đà Nẵng có diện tích canh tác ha, thổ nhưỡng khu tưới có tính thấm vừa, năm canh tác vụ lúa: vu Đông Xuân Hè Thu Tâm khu tưới có tọa độ địa lý trung bình 16007’ vĩ độ Bắc, 108006’ kinh độ Đơng, cao độ trung bình m Theo tài liệu trạm khí tượng Đà Nẵng yếu tố khí hậu khu tưới Trà Ngâm sau: 1/ Nhiệt độ khơng khí Bảng Nhiệt độ khơng khí trung bình hàng năm Tháng t (C) 21.3 22.2 23.9 10 11 12 Năm 26.1 28.1 29.0 29.1 28.8 27.3 25.8 23.9 21.8 25.6 2/ Độ ẩm khơng khí Bảng Độ ẩm khơng khí trung bình hàng năm Tháng a (%) 85 84 84 83 79 77 76 78 82 10 84 11 84 12 Năm 85 82 3/ Tốc độ gió Bảng Tốc độ gió trung bình hàng năm Tháng v (m/s) 1.8 1.9 1.9 1.8 1.8 1.5 1.5 1.7 1.8 10 1.9 11 2.0 12 1.8 Năm 1.78 4/ Số nắng Bảng Số nắng trung bình ngày tháng Tháng p(giờ) 4.7 5.3 6.4 7.3 8.5 8.0 8.3 7.4 6.3 10 5.0 11 12 Năm 3.9 3.4 6.2 5/ Lượng mưa thiết kế Bảng Lượng mưa thiết kế Tháng P 71 (mm) 28 20 31 95 101 80 10 11 12 Năm 103 342 646 468 200 2185 II Tài liệu dùng tính tốn chế độ tưới 1/ Tài liệu thổ nhưỡng Bảng Hệ số ngấm ổn định Ke (mm/ngày) Số hiệu Vụ Đông Xuân Vụ Hè Thu a 1.8 2.2 b 2.0 2.4 c 2.2 2.6 d 2.4 2.8 e 2.6 3.0 2/ Thời vụ thời gian sinh trưởng Bảng Thời gian gieo sạ sinh trưởng lúa Số hiệu Lúa Đông Xuân Lúa Hè Thu a 20/11 20/04 b 25/11 25/04 c 1/12 1/05 d 5/12 5/05 3/ Lớp nước mặt ruộng Bảng Lớp nước mặt ruộng a (mm) Số hiệu a b c Lúa Đông Xuân 140 150 160 Lúa Hè Thu 120 130 140 e 10/12 10/05 d 170 150 Tst (ngày) 130 130 e 180 160 4/ Số liệu lúa Bảng Giai đoạn sinh trưởng hệ số sinh lý Kc lúa Giai đoạn sinh trưởng Làm đất Ban đầu A Phát triển B Giữa vụ C Cuối vụ D Thời gian (ngày) 25 35 40 30 Hệ số Kc 1.00 1.06 1.34 1.10 III Tài liệu địa hình thiết kế kênh tưới 1/ Bình đồ khu tưới tỷ lệ 1/10.000 2/ Mặt cắt dọc tuyến kênh chính: Tỷ lệ đứng : 1/100, tỷ lệ ngang: 1/2000 3/ Mặt cắt ngang tuyến kênh chính: Tỷ lệ : 1/200 IV Yêu cầu Đồ án môn học Thiết kế hệ thống tưới với đề tài: Thiết kế hệ thống kênh tưới hồ chứa nước Trà Ngâm gồm phần A Thuyết minh Thuyết minh phải thể đầy đủ phần sau Phần 1: 1/ Tính lớp nước tưới lúa Đơng Xn Hè Thu chương trình CROPWAT FAO 2/ Lập giản đồ hệ số tưới (q~t) sơ hiệu chỉnh lúa Đông Xuân Hè Thu 3/ Xác định hệ số tưới thiết kế cho khu tưới Trà Ngâm Phần 2: Bố trí hệ thống kênh tưới với diện tích tưới khống chế khoảng cơng trình kênh bình đồ khu tưới Trà Ngâm Phần 3: Tính tốn lưu lượng kênh chính, thiết kế mặt cắt dọc, mặt cắt ngang tính toán khối lượng đất đào, đất bốc đất đắp kênh hồ Trà Ngâm B Bản vẽ 1/ Bố trí hệ thống kênh tưới cơng trình kênh bình đồ khu tưới hồ chứa nước Trà Ngâm 2/ Bản vẽ thiết kế mặt cắt dọc kênh tưới hồ Trà Ngâm 3/ Bản vẽ thiết kế mặt cắt ngang kênh tưới hồ Trà Ngâm V Số liệu đề Số Đề 25 Bảng b Bảng d Bảng b Phần Tính Tốn *Thống kê số liệu đề 25 : Hệ số ngấm ổn định Ke ( mm/ngày ) Số Hiệu Vụ Đông Xuân Vụ Hè Thu Thời gian gieo sạ sinh trưởng lúa b 2.0 2.4 Số Hiệu Lúa Đông Xuân Lúa Hè Thu Lớp nước mặt ruộng a (mm) d 5/12 5/05 Số Hiệu Lúa Đông Xuân Lúa Hè Thu b 150 130 *Phần : Tính lớp nước tưới lúa vụ Đơng Xuân Hè Thu - Mục đích: Xác định chế độ tưới cho lúa vụ Đông Xuân Hè Thu 1.1 Chế độ tưới : vấn đề cơng tác điều tiết nước mặt ruộng , nhằm thỗ mãn yêu cầu nước trình sinh trưởng trồng Trong điều kiện tự nhiên định thời tiết , khí hậu , thổ nhưỡng , địa chất thuỷ văn có yêu cầu cung cấp nước theo chế độ định * Các đặc trưng chế độ tưới : a Số lần tưới n (lần) b Mức tưới lần mi : mức tưới lần lượng nước tưới lần cho đơn vị diện tích trồng Mức tưới thường biểu thị : + Lượng nước ký hiệu mi (m3/ha) + Lớp nước tưới ký hiệu (mm) Giữa mức tưới mi lớp nước mặt ruộng có mối quan hệ sau : mi=10ai ( tính mm ) c Thời gian tưới lần ti (ngày) : thời gian tưới hết mức tưới lần d Mức tưới tổng cộng hay gọi mức tưới tồn vụ M (m3/ha) : lượng nước cần tưới cho trồng cho đơn vị diện tích suốt thời gian sinh trưởng trồng Mức tưới tổng cộng mức tưới lần 𝑴 = ∑𝒏𝒊=𝟏 𝒎i = m1 +m2 +m3 + +mn e Hệ số tưới q(l/s-ha) : lưu lượng cần tưới cho đơn vị diện tích trồng trọt qi = 𝒎𝒊 𝒕𝒊 Mức tưới mi (m3/ha) thời gian tưới ti (ngày) hệ số tưới tính : qi = 𝒎𝒊 𝟖𝟔.𝟒𝒕𝒊 (l/s-ha) + = 104 m2 + ngày = 24h = 86400s + m(m3/ha) , ai(mm) + 1m3 = 1000 lít = 1000 dm3 1.2 Cơ sở phương pháp * Dựa vào phương trình cân nước ruộng lúa , để xác định mức tưới mi ta cần giải phương trình sau : mi +10CiPi = W1i + W2i + W3i +W4i + W5i (m3/ha) Với mi : Mức tưới thời đoạn ∆ti (m3/ha) Ci : Hệ số sử dụng nước mưa Ci ≤ Pi : Lượng mưa thiết kế (m3/ha) Tần suất mưa thiết kế tưới theo quy phạm hành (TCVN 04-05/2012 : P = 85% theo cấp hệ thống tưới ) ( Theo Đ.Án : lấy P=80% ) mi +10CiPi : Lượng nước đến (m3/ha) W1i =10.ET (m3/ha) : Lượng nước bốc mặt ruộng Với ET lượng nước cần trồng xác định theo công thức thiệu ( Blaney-Criddle cải tiến, Radiation, Penman) W2i : Lượng nước ngấm ruộng (m3/ha) Giai đoạn ngấm hút diễn trình làm đất, bắt đầu cho nước vào ruộng : W’2i =10.Ktb 𝒕𝟏−𝜶 (m3/ha) 𝒃 Giai đoạn ngấm ổn định diễn suốt thời gian lại : W’’2i = 10.Ke.ti (m3/ha) Với tb : thời gian bão hòa tầng đất mặt ruộng ( thí nghiệm ) Ke : hệ số ngấm ổn định K0 : hệ số ngấm hút đơn vị thời gian thứ W3i = 10.ai (m3/ha) : Lượng nước tạo thành lớp nước mặt ruộng Với : lớp nước mặt ruộng bình quân thời điểm tính tốn (mm) W4i = 10 ∆ai (m3/ha) : Lượng nước nâng cao giảm lớp nước mặt ruộng tưới tăng sản Với ∆ai lớp nước mặt ruộng tang giảm ∆ai = – ai-1 (mm) 𝒕 −𝒕𝟐 𝒕𝟐 −𝒕𝟑 W5i =10a 𝟏 (m3/ha) : Lượng nước thay để điều tiết nhiệt độ, độ khoáng nước ruộng (trong tính tốn lượng nước xét đến) W1i +W2i + W3i +W4i +W5i : Lượng nước hay gọi lượng nước hao (m3/ha) Phương trình chứa ẩn số mi Ci Muốn giải phương trình ta có phương pháp phương pháp đồ giải phương pháp giải tích Phương pháp giải tích : Đặt : Wpi =10Pitk Whao = W1i + W2i Wai = W3i + W4i + W5i Ta thực việc so sánh Wpi Whao +Wai để xác định mi , Ci - Wpi = Whao +Wai => mi = , Ci = - Wpi >Whao + Wai => mi = , Ci ≤ - Wpi < Whao +Wai => mi = (Whao + Wai) - Wpi , Ci = Tổ chức lương thực giới FAO đưa chương trình CROPWAT để tính tốn chế độ tưới cho loại trồng Đồ án sử dụng Cropwat 5.7 chạy DOSBox/MS-Dos xác định chế độ tưới cho Lúa Số liệu đầu vào để tính tốn bao gồm : +Tài liệu khí hậu ( lấy từ trạm khí tượng khu vực gần ) : nhiệt độ khơng khí , độ ẩm khơng khí , tốc độ gió , số nắng lượng mưa thiết kế +Tài liệu dùng tính tốn chế độ tưới Lúa : tài liệu thổ nhưỡng ( hệ số ngấm ổn định Ke ) , thời vụ thời gian sinh trưởng ( thời gian gieo sạ sinh trưởng ) , lớp nước mặt ruộng số liệu lúa Bảng kết giá trị xuất từ Cropwat 5.7 : Bảng 1: Bảng tính ETo Bảng 2: Bảng tính lượng mưa hiệu Bảng 3: Thời đoạn sinh trưởng, hệ số Kc, lớp nước mặt ruộng a hệ số ngấm ổn định Ke lúa Đông Xuân Bảng 4: Thời vụ lúa Đông Xuân Các bảng tính QBr kênh : A=1.9 , Ƞsơ.bộ=0.85 , m=0.4 , qtk=1.2(l/sha) 4.1 Kênh N3-20-i * Sơ đồ tính : * Bảng tính : * Với Qbr(IK) = Qbr(N3-20) = 69,02 (l/s) ∑Ѡi = 45,02 (ha) Ƞ(N3-20)=𝑞𝑡𝑘 ∑Ѡi 𝑄br(IK) = (1,2.45,02)/69,02 = 0.7827 ≈ 0.783 4.2 Kênh N3 * Sơ đồ tính : * Bảng tính : * Với Qbr(QY) = Qbr(N3) = 223,337 (l/s) ∑Ѡi = 150.06 (ha) Ƞ(N3)=𝑞𝑡𝑘 ∑Ѡi 𝑄br(QY) = (1,2.150,06)/223,337 = 0,806 4.3 Kênh N5 * Sơ đồ tính : * Bảng Tính : * Với Qbr(BC)=Qbr(N5)=14,93 (l/s) ∑Ѡi = 9,98 (ha) Ƞ(N5)=𝑞𝑡𝑘 ∑Ѡi 𝑄br(BC) = (1,2.9,98)/14,93 = 0,802 4.4 Kênh N1 * Sơ đồ tính : * Bảng tính : * Với Qbr(N1)=Qbr(HI)=79,74 (l/s) ∑Ѡi = 54,98 (ha) Ƞ(N1)=𝑞𝑡𝑘 4.5 Kênh * Sơ đồ tính : ∑Ѡi 𝑄br(HI) = (1,2.54,98)/79,74 = 0,827 * Bảng tính : * Với Qbr(BC) = 329,45 (l/s) ∑Ѡi = 215,02 (ha) ȠK.C=𝑞𝑡𝑘 ∑Ѡi 𝑄br(BC) = (1,2.215.02)/329,45 = 0,783 * Mặt khác Với kênh (K.C) , ta cần : + Xác định Qtk kênh (K.C) + K.C chia đoạn AB BC Đặt : ΔQ= 𝑄𝑏𝑟 (𝐵𝐶 )−𝑄𝑏𝑟(𝐴𝐵) 𝑄𝑏𝑟(𝐵𝐶) 100 (%) với Qbr(BC)=329,45 (l/s) , Qbr(AB)=245,74 (l/s) => ΔQ=25,41% > [20%] Lúc : Kênh (K.C) chia làm phần -> Phần : Đoạn AB tính tốn với QTK=Qbr(AB) -> Phần : Đoạn BC tính tốn với QTK=Qbr(BC) *Phần : Thiết kế kênh tưới 1.QTK kênh *Sơ đồ mô tả : + Với Qbr(BC)=329,45 (l/s) , Qbr(AB)=245,74 (l/s) tính tốn ΔQ=25,41% > [20%] + Lúc : Kênh chia làm phần -> Phần : Đoạn AB tính tốn với QTK=Qbr(AB) = 245,74 (l/s) -> Phần : Đoạn BC tính tốn với QTK=Qbr(BC) = 329,45 (l/s) Thiết kế mặt cắt dọc , mặt cắt ngang kênh + Tuyến kênh xác định bình đồ khu tưới Trà Ngâm + Độ dốc kênh : -> K.c : i ≈ 0,001 -> Kênh nhánh Ni : i ≈ 0,005 -> Mương Ni-j : i ≈ 0,008 + Hệ số nhám n lấy từ 0,02 đến 0,025 + Mái kênh m , chọn m=1 * Minh hoạ mặt cắt ngang kênh : m m1 h b * Các lưu lượng tính tốn cho kênh : -> Qmax = k.QTK : lưu lượng lớn kênh k : ứng với QTK < (m3/s) lấy k từ (1,2 đến 1,3) : ta chọn k=1,2 -> Qmin = 0,4.QTK : lưu lượng bé kênh * Các tiêu thiết kế mặt cắt kênh : a/ Điều kiện khống chế tưới tự chảy : Hyc cao trình khống chế tưới tự chảy đầu kênh cấp xác định sau Hyc = Ao + h + ∑li + ∑ᴪi (m) Với : Ao (m) cao trình mặt ruộng cần khống chế tưới tự chảy h (m) lớp nước mặt ruộng , h= max(hĐX,hHT) = 0,15m ∑li (m) tốn thất cột nước theo chiều dài chuyển nước đến điểm Ao ∑ᴪi (m) tổng tổn thất cục cơng trình chuyển nước đến Ao ( Tra bảng ) b/ Kênh có mặt cắt thuỷ lực lợi ( Áp dụng cho Đồ Án với kênh Hình Thang ) + Có Ѡ=const , ik=const ta tìm Qmax + Có giá trị Q = const ta tìm Ѡmin(mặt cắt ướt) Vmax + Nên gọi βln=h/b = 2.((m2+1)0.5 – m ) c/ Kênh khơng gây xói lỡ bồi lắng Điều Kiện: Vmax ≤ | Vk.x | Vmin ≥ | Vk.l | + Tránh cỏ mọc lòng kênh Vmin ≥ 0,3 (m/s) + Trong : -> |Vk.x | = K.Q0.1 K phụ thuộc tính chất đất làm kênh , lấy K=0,62 Q tính tốn QTK -> |Vk.l| = A.Q0.2 A phụ thuộc vào độ thô thuỷ lực kênh ( tốc độ bồi lắng hạt bùn cát lúc nước tĩnh ) Với W < 1,5 (mm/s) , ta chọn A=0,33 Q tính tốn Qmin d/ Điều kiện ổn định lòng kênh * Ta có : h = A.Q1/3 ứng với QTK β = b/h = 3.Q0.25-m ứng với QTK A phụ thuộc tính chất đất làm kênh lấy từ (0,7 đến 1) A = f(QTK) : QTK tăng A giảm , ngược lại QTK giảm A tăng ( Đồ Án : lấy ABC = , AAB = 0.9 ) e/ Tổn thất nước kênh * Chu vi ướt lớn tổn thất ngấm nhiều Chọn mặt cắt kênh tổn thất nước * Khi σ=f(β) với β=b/h=2.(φ(1+m2)0.5 – m) φ hệ số chỉnh ngấm chéo lấy từ (1,1 đến 1,4) f/ Kênh có khối lượng đào đắp * Khối lượng đào đắp khối lượng đào khối lượng đắp , có nghĩa : Vđào = Vđắp Điều kiện xảy ra: + Iđịa hình ≈ Ikênh + Chọn β để khối lượng đào đắp -> Nếu Iđịa hình > Ikênh : khối lượng đất đào lớn -> Nếu Iđịa hình < Ikênh : khối lượng đất đắp lớn -> Nếu Iđịa hình = Ikênh : Với β ta có đường đáy kênh chọn trị số β Vđào = Vđắp Các kết tính tốn *Tính tốn giá trị iđịa hình *Chọn kích thước bk sơ *Bảng tính tốn thuỷ lực kênh Từ bảng tính thuỷ lực kênh , ta thấy : - Trên đoạn AB : Vmax = 0,435 < Vk.x = 0,539 Vmin = 0,324 > Vk.l = 0,2075 Vmin = 0,324 > 0,3 - Trên đoạn BC : Vmax = 0.470 < Vk.x = 0.555 Vmin = 0,352 < Vk.l = 0,220 Vmin = 0,352 > 0,3 Vậy từ bảng tính tốn với ik= 0,0005 kết so sánh điều kiện thoã mãn Lúc việc lựa chọn b h sơ ổn định *Tính Hyc’ Hyc ứng với Ao kênh nhánh Với : Hyc’ = Hyc + φn * Tính tốn cao trình mặt cắt dọc kênh : Điều kiện: Đường mực nước thiết kế kênh cấp phải nằm cao trình khống chế tưới tự chảy kênh nhánh cấp -> Cao trình mực nước thiết kế : ▼MNTK = H’y.c (max) + (hTK – hMin) -> Cao trình đáy kênh : ▼Đáy = ▼MNTK – hTK -> Cao trình mực nước lớn : ▼MN max = ▼Đáy + hMax -> Cao trình mực nước nhỏ : ▼MN = ▼Đáy + hMin -> Cao trình bờ kênh : ▼Bờ = ▼MN max + a Với a (m) độ cao an toàn ứng với lưu lượng kênh , ta tra bảng tiêu chuẩn ( Đồ Án : lấy a = 0,2 m ) Bảng Kết Quả Mặt Cắt * Tính tốn khối lượng đào đắp kênh Để tính tốn khối lượng đào đắp ta thực phương pháp mặt cắt trung bình + Tính diện tích đào Siđào diện tích đắp Siđắp mặt cắt + Tính diện tích đào đắp trung bình mặt cắt gần Stbđào = 0.5(Sđàoi + Sđàoi+1) Stbđắp = 0.5(Sđắpi + Sđàoi+1) + Tính thể tích đào Vđào thể tích đắp Vđắp mặt cắt Vđàoi,i+1 = Stbđào Li,i+1 Vđắpi,i+1 = Stbđắp Li,i+1 Bảng Kết Quả Bốc Tách Nhận Xét : Đối với cơng trình coi khối lượng đào đắp Vđào = Vđắp Bảng kết cho ta biết khối lượng đào đắp lớn Vđắp > Vđào Như , khối lượng đắp ( Vđắp ) lớn ta nên lấy đất từ khu khác đến để đảm bảo khối lượng tính tốn ... gian hệ thống - Thông qua giản đồ hệ số tưới để xác định đặc trưng làm tiêu chuẩn thiết kế như: hệ số tưới thiết kế, hệ số tưới lớn nhất, hệ số tưới nhỏ * Hiệu chỉnh giản đồ (q~t) từ giản đồ sơ... lần tưới t - Thay đổi mức tưới lần không ±5% mức tưới - Hiệu chỉnh lại ngày tưới 2.3 Giản đồ hệ số tưới (q~t) cho khu vực Trà Ngâm Hệ số tưới thiết kế: 3.1 Giản đồ hệ số tưới: - Giản đồ hệ số tưới. .. (l/s-ha) 3.3 Chọn hệ số tưới thiết kế *Hệ số tưới thiết kế hệ số tưới mà kênh mương loại cơng trình hệ thống tưới có khả làm việc thường xuyên đảm bảo yêu cầu cấp nước hệ thống *Hệ số tưới qmin bảng