Đang tải... (xem toàn văn)
Hiện nay, ở nước ta việc phổ cập Tin học ngày càng phát triển ở mức độ khá cao. Khó có thể tìm thấy một Công ty KTCTTL, một Xí nghiệp QLTN hoặc một Xí nghiệp KSTK và XD Thủy lợi địa phương nào m
NCKH– Cơ sở Đại học Thủy Lợi Ứng dụng IDPro 3.0 tính Tưới khu TaPao ỨNG DỰNG IDPro 3.0 TRONG TÍNH TƯỚI KHU VỰC TÀ PAO – BÌNH THUẬN SV: Nguyễn Đức Việt Cơ sở – Đại học Thủy Lợi Chương trình : IDPro 3.0 for VWRAP Ứng dụng : Tính tưới khu vực Tà Pao – Bình Thuận GVHD SVTH Lớp : Ks Triệu Ánh Ngọc : Nguyễn Đức Việt : S6 - 45N SVTH: Nguyễn Đức Việt - Lớp S6.45N www.tainguyennuoc.vn NCKH– Cơ sở Đại học Thủy Lợi Ứng dụng IDPro 3.0 tính Tưới khu TaPao Phần I: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM IDPro 3.0 Chương 1: LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay, nước ta việc phổ cập Tin học ngày phát triển mức độ cao Khó tìm thấy Cơng ty KTCTTL, Xí nghiệp QLTN Xí nghiệp KSTK XD Thủy lợi địa phương mà khơng sử dụng máy tính Máy tính ngày đáp ứng nhu cầu tính tốn thiết kế, quản lý lưu trữ liệu thực tiễn sản xuất Vì vậy, việc địi hỏi áp dụng phần mềm cơng tác KSTK, tính tốn, xây dựng vẽ thiết kế, thi công quản lý hệ thống cấp thiết Việc xây dựng phần mềm thuộc lĩnh vực Thuỷ lợi vài năm trở lại bước đầu đáp ứng kịp thời chủ trương Bộ nhà nước Một số phần mềm thuộc lĩnh vực thủy lợi tính tốn kết cấu, tính tốn thủy lực, tính tốn ổn định tính dự tốn cơng trình, thử nghiệm áp dụng phạm vi nước đội ngũ lập trình thuộc quan Bộ bước trưởng thành để bắt kịp tiến khoa học giới, hội nhập chung với nước khu vực giới tương lai không xa Tuy nhiên, phần mềm nước viết tính tốn thủy nơng cơng trình (như tính tốn hệ số tưới, hệ số tiêu cho loại trồng, xác định lưu lượng cao trình khống chế tưới tự chảy cho hệ thống kênh, ) hậu chưa có Giao diện Chương trình IDPro 3.0 for VWRAP SVTH: Nguyễn Đức Việt - Lớp S6.45N www.tainguyennuoc.vn NCKH– Cơ sở Đại học Thủy Lợi Ứng dụng IDPro 3.0 tính Tưới khu TaPao Xuất phát từ vấn đề nêu trên, phần mềm tính tốn hệ thống thủy nơng IDPro 3.0 Đề tài NCKH cấp Bộ, chuyên gia hàng đầu thuộc Bộ NN&PTNT xem xét, thử nghiệm đánh giá cách nghiêm túc, khách quan thành viên Hội đồng KH Bộ đánh giá xuất sắc Phần mềm IDPro 3.0 bám sát quy trình, quy phạm Việt Nam, đồng thời tham khảo nhiều phần mềm có liên quan lĩnh vực thủy nơng nước ngồi để xây dựng chương trình tính tốn thủy nơng cách hệ thống Chương trình viết ngơn ngữ VB Windows 98, Windows 2000 Win XP Hệ thống khu tưới tưới Tà Pao thuộc tả ngạn sông La Ngà, gồm huyện Tánh Linh, Đức Linh tỉnh Bình Thuận Vùng dự án thuộc xã: Đồng Kho, Huy Khiêm, Bắc Ruộng, Măng Tố, Đức Tân Nghị Đức thuộc huyện Tánh Linh Dân cư chủ yếu dân vùng kinh tế mới, dân di cư tự vùng đồng bào dân tộc người sống xen ghép xã, phân bố dân cư tập trung Để phục vụ mục đích cho công việc nghiên cứu khoa học sở - Đại học Thủy Lợi phát động sinh viên chọn thông số khu tưới Tà Pao sử dụng cho phần mềm IDPro 3.0 để đưa kết sơ tính tưới SVTH: Nguyễn Đức Việt - Lớp S6.45N www.tainguyennuoc.vn NCKH– Cơ sở Đại học Thủy Lợi Ứng dụng IDPro 3.0 tính Tưới khu TaPao Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT I- PHƯƠNG PHÁP TÍNH LƯỢNG NƯỚC THẤM CHO VÙNG ĐẤT TƯỚI Để tính tốn thấm giai đoạn thấm hút, nhập thống số ban đầu vào bảng phía trái form Khi gặp khó khăn việc nhập thơng số ban đầu, bạn nhấn vào nút Help để tìm trợ giúp cần thiết Sự thấm nước mưa nước tưới vào đất nguồn cung cấp chủ yếu nước ruộng lúa ruộng màu Sau nước ngấm vào đất, độ ẩm phẫu diện lớp đất tưới thay đổi phân bố lài theo qui luật định Vấn đề có ý nghĩa quan trọng việc lựa chọn biện pháp điều tiết nước ruộng, lãm cho phù hợp với yêu cầu nước trồng đạt nàng suất thu hoạch cao Chúng ta nghiên cứu trường hợp tổng quát: mực nước ngầm nằm sâu, mặt ruộng có nước với độ sâu bé, trình ngấm nghiên cứu sau: H a Hình l.1 Phẫu diện đất tưới Trong trường hợp thấm thẳng đứng, phương trình biểu thị vận động nước đất là: ∂θ = ∂t ∂θ ] ∂z − ∂K (θ ) * ∂θ ∂z ∂θ ∂z ∂[ D (θ ) (1 − 1) Trong đó: θ - hàm lượng nước đất độ ẩm đất trình nghiên cứu; D(θ) - hệ số khuếch tán ẩm, biểu thị lưu lượng nước khuếch tán đất qua đơn vị diện tích, có quan hệ với độ ấm: D (θ ) = K (θ ) ∂H ∂θ K (θ) - hệ số thấm có quan hệ với độ ẩm, H áp lực nước đất; z : biểu thị độ sâu lớp đất nghiên cứu t : biểu thị thời gian SVTH: Nguyễn Đức Việt - Lớp S6.45N www.tainguyennuoc.vn NCKH– Cơ sở Đại học Thủy Lợi Ứng dụng IDPro 3.0 tính Tưới khu TaPao Phương trình (1-1) nói rõ thay đổi theo chiều sâu thời gian độ ẩm đất trình ngấm nước tưới từ mãt đất Để giải phương trình (1-1) ta cần xác định điều kiện ban dầu điều kiện biên - Điều kiên ban đầu : trước mưa tưới, độ ẩm ban đầu lớp đất tưới θ, ta có : θ(z,0) = θo - Điều kiện biên : lớp dất mặt có lớp nước mỏng mặt đất, độ ẩm lớp dất gần mặt đất độ ẩm bão hòa, z tương đối lớn, độ ẩm đất không thay đổi, θ = 0o' diều kiện biên : θ(0, t) = θs θ(∞, t) = θs θs : độ ẩm bão hịa nước đất Phương trình (1- 1) phương trình đạo hàm riêng phi tuyến, giải phương pháp gần (phương pháp số) Ngoài dể đơn giản tính tốn, ta biến đổi đưa phương trình (1-1) phương trình tuyến tính để giải giải tích : K (θs ) − K (θo ) dK = θ s − θ o dθ Đặt N = D(θ) giá trị trung bình (Dtb) phương trình (l-l) trở thành: ∂2θ ∂θ ∂θ = Dtb − N ∂z ∂t ∂z (1− 2) Dùng phương pháp biến đổi Laplace, nghiệm phương trình (1-2) : θ ( z , t ) = θo − θs − θo ⎡ z − Nt +e ⎢erfe ( Dtb t ⎣ Nz Dtb erfe ( z + Nt ⎤ )⎥ Dtb.t ⎦ (1 − 3) Trong : erfe = ∞ ∫ Π z e −u du , Dtb = 5/ (θs − θ ) / θo ∫θ s D(θ )(θ − θo) / dθ Với hệ thức (1-3) ta tìm phân bố độ ẩm sẵn có đất sau tưới Ngoài việc nghiên cứu vấn đề truyền ẩm phân bố ẩm lớp đất tưới, việc tính tốn lượng nước thấm giai đoạn vơ quan trọng , Tính tốn thấm giai đoạn thấm hút ta thường sử dụng công thức sau : SVTH: Nguyễn Đức Việt - Lớp S6.45N www.tainguyennuoc.vn NCKH– Cơ sở Đại học Thủy Lợi Ứng dụng IDPro 3.0 tính Tưới khu TaPao Công thức Koctiakov: Kt= K1 tα (cm/ h) (1−4) Kt : Tốc độ ngấm thời gian t, (cm/h) K1: Tốc độ ngấm cuối đơn vị thời gian thứ nhất, (cm/h) α : Chỉ số kinh nghiệm, có quan hệ với loại đất độ ẩm ban đầu, thường chọn α = 0,3 ÷ 0,8 t : Thời gian ngấm, thường tính Từ cơng thức (1- 4) ta tính lượng nước ngấm thời gian t theo hệ thức : Wt = K1 1−α t 1−α (1− 5) (cm) tốc độ ngấm bình quân giai đoạn ngấm hút tính theo cơng thức: Ktbq = K1 −α t 1− α (cm) (1− 6) thông số K1 α xác định thực nghiệm II- PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH LƯỢNG NƯỚC HAO MẶT RUỘNG : Ở nước ta trước thường sử dụng ba công thức : 1- Công thức Thornthwaite ( 1948) Công thức quan hệ với yếu tố nhiệt độ Tài liệu dễ dàng tìm thấy phù hợp vùng ẩm Cơng thức có dạng: 10 T a ET = 16 ( ) I (mm/tháng) (II-5) Trong : t : nhiệt độ bình qn tháng (oC) I : số nhiệt năm khu vực tính theo cơng thức I = 12 ∑ i i : số nhiệt tháng: SVTH: Nguyễn Đức Việt - Lớp S6.45N www.tainguyennuoc.vn NCKH– Cơ sở Đại học Thủy Lợi Trong : t a Ứng dụng IDPro 3.0 tính Tưới khu TaPao t i = ( ) 1, 514 : nhiệt độ bình quân tháng (oC) : hệ số kinh nghiệm, xác định theo công thức sau : a= 1,6 I + 0,5 108 a = x3 − x + 2x + 0,5 khi I < 80 I > 80 , x = 8,8 I 1000 Kết tính theo cơng thức có xu hướng thiên bé phù hợp vùng ẩm Công thức Blaney-Criddle Công thức quan hệ với hai yếu tố: nhiệt độ độ chiếu sáng Công thức hai tác giả người Mỹ nghiên cứu từ năm 1931 đến năm 1945 công bố năm 1945, Công thức sử dụng cho vùng hạn bán khô hạn Cơng thức có dạng: ET = 0,458p.C(t + 17,8) (mm/tháng) (II-6) Trong : p : tỷ số chiếu sánh bình quân ngày tháng so với tổng số chiếu sáng năm, tính theo %, thay đổi theo vĩ độ bắc tháng, tra theo Bảng (II-8) t : nhiệt độ bình quân tháng (oC) C : hệ số điều chỉnh, có quan hệ với độ ẩm khơng khí, độ dài chiếu sáng ban ngày tốc độ gió C = 0,5 ÷ 0,8 vùng ẩm C = l ÷ 1,4 vùng khô hạn Công thức Penman : Công thức Penman đề nghị từ năm 1948, cơng thức tổng hợp với nhiều yếu tố khí hậu Công thức thiết lập sở cân lượng xạ nhiệt mặt trời qui luật chuyển động khơng khí Việc tính tốn theo phương pháp có khó khăn so với phương pháp kể độ nhạy tương đối cao, cơng thức sử dụng nhiều giới Việt nam bắt đầu sử dụng ngày nhiều Công thức có dạng: (II-8) ET = C[WRn + (1 - W)f(ϕ)(ea – ed) ] (mm/ngày) Trong : SVTH: Nguyễn Đức Việt - Lớp S6.45N www.tainguyennuoc.vn NCKH– Cơ sở Đại học Thủy Lợi Với Ứng dụng IDPro 3.0 tính Tưới khu TaPao W : có ý nghĩa công thức (II-7) Rn : chênh lệch xạ tăng giảm, , với Rns = (l - α)Rs (Theo FAO α = 0,25) Rn = Rns - Rnl : xạ mặt trời giữ lại sau phản xạ mặt ruộng; Rn : xạ mặt trời; Rs Rs = (0,25 + 0,5.n/N)Ra Ra : giải thích cơng thức (II-7), Rnl : xạ tỏa năng.lượng hút ban đầu Rnl = f(t).f(ed).f(n/N); f(t) : hàm hiệu chỉnh hiệu nhiệt độ xạ sóng dài f(t) = τ.Tk4/L = 118(273 + t)4.l09/L L = 59,7 - 0,055t τ : số Stéfan, τ = l,19.l0-7 cal/cm2/ngày Tk : nhiệt độ Kelvin , oK = oC + 273,l Giá trị f(t) tra theo bảng tính sẵn; f(n/N) : hàm hiệu chỉnh hiệu chiếu sánh mặt trời thực tế với chiếu sáng mặt trời max xạ sóng dài, N tra theo bảng (II-6) f(n/N) = 0,l + 0,9.n/N , tra theo bảng tính sẵn f(ed) : hàm hiệu chỉnh hiệu áp suất thực tế xạ sóng dài, f (ed ) =0,34− 0,044 ed f(v) , tra theo bảng tính sẵn : hàm quan hệ với tốc độ gió: f(v) = 0,35(l + 0,54v) v : tốc độ gió trung bình độ cao 2m (m/s); C : hệ số hiệu chỉnh bù trừ tốc độ gió ban ngày ban đêm thay đổi xạ mặt trời, tra theo bảng (II-7) Hệ số C khơng có tài liệu xác chọn (ea - ed) : chênh lệch áp suất bão hịa nhiệt độ trung bình khơng khí áp suất thực tế đo ea : hàm số quan hệ với nhiệt độ, tra bảng (II-l0); ed : xác định theo hệ thức: ed = ea H r 100 : độ ẩm tương đối trung bình khơng khí (%) Hr Thường tốc độ lấy trạm khí tượng thường đo cao độ >2m, tính tốn cần phải hiệu chỉnh đưa 2m SVTH: Nguyễn Đức Việt - Lớp S6.45N www.tainguyennuoc.vn NCKH– Cơ sở Đại học Thủy Lợi Ứng dụng IDPro 3.0 tính Tưới khu TaPao V2 = KVh (m/s) Trong : V2 VH : tốc độ gió độ cao 2m : tốc độ gió độ cao Hm Ngồi cơng thức giới thiệu cịn nhiều cơng thức khác sử dụng nên không đề cập đến Việc tính tốn theo cơng thức Penman tương đối phức tạp, đòi hỏi phải thu thập tra cứu thơng số ban đầu cách cẩn thận xác III- PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN CHẾ ĐỘ TƯỚI CHO LÚA : a) Lúa vụ chiêm : Mức tưới cho giai đoạn xác định sau : M = M1 + M2 (m3/ha) Trong đó: : Mức tưới cho giai đoạn làm đất M1 M2 : Mức tưới cho giai đoạn tưới dưỡng M1 = W1+W2+W3+W4-10Po (m3/ha) Trong đó: W1 : Lượng nước cần thiết làm bão hịa tầng đất canh tác, tính theo cơng thức: W1 = 10H.A(1-βo) (m3/ha) H : Độ sâu tầng đất canh tác (mm) A : Độ rỗng đất theo thể tích (%) βo : Độ ẩm ban đầu đất (%A) W2 : Lượng nước cần thiết để tạo thành lớp nước mặt ruộng, tính theo cơng thức: W2 = 10.a (m3/ha) a : Độ sâu lớp nước mặt ruộng (mm) W3 công thức: : Lượng nước ngấm ổn định thời kì làm đất, tính theo W3 = 10K K ta tb W4 H +a (t a − t b ) H (m /ha) : Hệ số ngấm ổn định (mm/ngày) : Thời gian làm đất (ngày) : Thời gian ngấm bão hoà tầng đất canh tác (ngày) : Lượng nước bốc mặt nước tự thời kì làm đất, tính theo cơng thức SVTH: Nguyễn Đức Việt - Lớp S6.45N www.tainguyennuoc.vn NCKH– Cơ sở Đại học Thủy Lợi Quốc: e P0 Ứng dụng IDPro 3.0 tính Tưới khu TaPao W4= 10.e.ta (m3/ha) : Cường độ bốc ngày thời kì làm đất (mm/ngày) : Lượng mưa hữu ích sử dụng (mm), theo tài liệu Trung Khi P50mm α=0,7 ÷ 0,8 I Tính tốn mức tưới dưỡng M2: M2 = Wd+Wh+Wth+Wt-10Po (m3/ha) Trong đó: Wd : Lượng nước sẵn có đầu thời đoạn tưới dưỡng : Lượng nước hao thời kì tưới dưỡng, tính theo công thức Wh sau : (m3/ha) Wh=10e.t : Lượng nước thấm ổn định Wth : Lượng nước cần tăng thêm lớp nước mặt ruộng, tính theo cơng WT thức : WT = 10(a2-a1) (m3/ha) Trong đó: a1 a2 Po : Lớp nước tưới đầu thời đoạn (mm) : Lớp nước tưới tăng thêm cuối thời đoạn (mm) : Lượng nước mưa hữu ích sử dụng Có thể viết phương trình cân nước theo độ sâu( giai đoạn tưới dưỡng) sau : hc = hd + ∑P - ∑C + ∑m - ∑(e + k) (mm) Trong : hd : độ sâu lớp nước mặt ruộng đầu thời đoạn tính tốn (mm) hc : độ sâu lớp nước mặt ruộng cuối thời đoạn tính tốn (mm) ∑P : tổng lượng nước mưa rơi xuống ruộng thời đoạn tính (mm) ∑C : tổng lượng nước tháo thời đoạn tính (mm) ∑m : tổng lượng nước tưới thời đoạn tính (mm)l ∑(e + k) : tổng lượng nước tiêu hao( gồm bốc mặt ruộng ngấm) thời đoạn tính (mm) b) Lúa vụ mùa : Phương trình cân nước cho lúa mùa giống phương trình cân nước cho giai đoạn tưới dưỡng lúa chiêm SVTH: Nguyễn Đức Việt - Lớp S6.45N 10 www.tainguyennuoc.vn NCKH– Cơ sở Đại học Thủy Lợi Ứng dụng IDPro 3.0 tính Tưới khu TaPao BƯỚC • Để tính tiếp, bạn nhấn vào biểu tượng nước hao mặt ruộng (hình 4) để chuyển sang phần tính lượng Hình 4: Giao diện tính Lượng Nước Hao • Nhập trực tiếp tay thơng số khí hậu o Số nắng bình quân tháng thực tế o Nhiệt độ bình quân tháng o Lượng mưa tháng o Tốc độ gió o Độ ẩm bình qn tháng o Diện tích gieo trồng Chú ý: Khi bạn rê chuột tới biểu tượng (hình 4), bạn đọc thơng báo nội dung thực nút đó, bạn chạy chương trình cách hiệu • Khi bạn nhấn vào nút mầu vàng có hình mũi tên, máy tự động tính tốn tra tự động thơng số tính tốn cần thiết Điều làm tăng tốc độ tính tốn độ xác chương trình (hình 5) SVTH: Nguyễn Đức Việt - Lớp S6.45N 15 www.tainguyennuoc.vn NCKH– Cơ sở Đại học Thủy Lợi Ứng dụng IDPro 3.0 tính Tưới khu TaPao Hình 5: Giao diện tính Lượng Nước Bốc Hơi Mặt Ruộng BƯỚC Để tính tưới cho lúa ta chọn nút mầu vàng (hình 5) có hình mũi tên để tới giao diện chương trình tính (hình 6) Hình 6: Giao diện tính Chế Độ Tưới cho Lúa • Chọn số thời đoạn tưới cho lúa thời gian làm ải dự kiến sau nhắp chuột vào nút Thời vụ để hiển thị Form bảng tính Nhập thời gian cho thời đoạn SVTH: Nguyễn Đức Việt - Lớp S6.45N 16 www.tainguyennuoc.vn NCKH– Cơ sở Đại học Thủy Lợi Ứng dụng IDPro 3.0 tính Tưới khu TaPao tay theo Form cho trước nhắp chuột vào biểu tượng để chương trình tính qtưới cho thời đoạn (hình 7) Hình 7: Giao diện kết tính Chế Độ Tưới cho Lúa • Nhắp chuột vào biểu tượng biểu đồ để xem giản đồ hệ số tưới (hình 8) Hình 8: Giao diện Giản Đồ hệ số tưới lúa Để tính cho hoa màu nhắp chuột vào biểu tượng diện bảng tính cho hoa màu (hình 9) SVTH: Nguyễn Đức Việt - Lớp S6.45N (hình 5) xuất giao 17 www.tainguyennuoc.vn NCKH– Cơ sở Đại học Thủy Lợi Ứng dụng IDPro 3.0 tính Tưới khu TaPao Hình 9: Giao diện tính tưới cho Hoa Màu • Chọn số thời đoạn tưới cho Hoa Màu thời gian làm ải dự kiến sau nhắp chuột vào nút Thời vụ để hiển thị Form bảng tính Nhập thời gian cho thời đoạn tay theo Form cho trước nhắp chuột vào biểu tượng để chương trình tính qtưới cho thời đoạn (hình 10) Hình 10: Giao diện Kết cho Hoa Màu SVTH: Nguyễn Đức Việt - Lớp S6.45N 18 www.tainguyennuoc.vn NCKH– Cơ sở Đại học Thủy Lợi Ứng dụng IDPro 3.0 tính Tưới khu TaPao • Nhắp chuột vào biểu tượng biểu đồ để xem giản đồ hệ số tưới (hình 11) Hình 11: Giao diện Giản Đồ hệ số tưới Hoa Màu BƯỚC • Để đưa kết bảng tính Lưu Lượng hệ thống thiết kế kênh tưới (hình 12): (hình 10) chương trình tự chọn hệ số tưới QTK ta nhắp chuột vào nút mang tính hợp lí sử dụng tính tốn • Nhập số liệu chiều dài kênh (Lkc), kênh nhánh (Lkn), diện tích, số lượng kênh nhánh Hình 12: Giao diện Bảng tính Lưu Lượng hệ thống thiết kế kênh tưới SVTH: Nguyễn Đức Việt - Lớp S6.45N 19 www.tainguyennuoc.vn NCKH– Cơ sở Đại học Thủy Lợi • Nhắp chuột vào biểu tượng Ứng dụng IDPro 3.0 tính Tưới khu TaPao (hình 12) để chương trình tính QTK (hình 13) Hình 13: Giao diện Bảng tính Lưu Lượng hệ thống thiết kế kênh tưới • Nhắp chuột vào biểu tượng trồng (hình 14) (hình 13) đưa sơ đồ sơ hệ thống kênh tưới Hình 14: Sơ đồ hệ thống kênh tưới SVTH: Nguyễn Đức Việt - Lớp S6.45N 20 www.tainguyennuoc.vn ... số khu tưới Tà Pao sử dụng cho phần mềm IDPro 3.0 để đưa kết sơ tính tưới SVTH: Nguyễn Đức Việt - Lớp S6.45N www.tainguyennuoc.vn NCKH– Cơ sở Đại học Thủy Lợi Ứng dụng IDPro 3.0 tính Tưới. .. Thủy Lợi Ứng dụng IDPro 3.0 tính Tưới khu TaPao PHẦN II: NHẬP SỐ LIỆU, SỬ DỤNG CHƯƠNG TRÌNH I- CÁC TÀI LIỆU CẦN THIẾT CHO CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TƯỚI - Tài liệu địa chất vùng đất tưới - Tài liệu... đoạn tưới dưỡng lúa chiêm SVTH: Nguyễn Đức Việt - Lớp S6.45N 10 www.tainguyennuoc.vn NCKH– Cơ sở Đại học Thủy Lợi Ứng dụng IDPro 3.0 tính Tưới khu TaPao IV- PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN CHẾ ĐỘ TƯỚI