TCVN10406:2015

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10406:2015 về Công trình thủy lợi - Tính toán hệ số tiêu thiết kế TCVN 10406:2015 CÔNG TRÌNH THỦY LỢI - TÍNH TOÁN HỆ SỐ TIÊU THIẾT KẾ Hydraulic structures - Calculation of design drainage coefficient Mục lục Trang Lời nói đầu................................................................... 1 Phạm vi áp dụng............................................................ 2 Tài liệu viện dẫn............................................................. 3 Thuật ngữ và định nghĩa....................................................... 4 Yêu cầu tài liệu tính toán..................................................... 4.1 Tài liệu về mưa tiêu......................................................... 4.2 Cơ cấu sử dụng đất trong vùng tiêu............................................ 4.3 Các tài liệu tính toán khác.................................................... 5 Yêu cầu chung.............................................................. 6 Tính toán hệ số tiêu cho từng loại đối tượng cần tiêu nước.......................... 6.1 Tính toán hệ số tiêu cho ruộng lúa............................................. 6.2 Tính toán hệ số tiêu cho các đối tượng không phải là ruộng lúa....................... 7 Tính toán hệ số tiêu cho khu vực có nhiều loại đối tượng tiêu nước.................... 7.1 Tính toán hệ số tiêu sơ bộ................................................... 7.2 Hiệu chỉnh giản đồ hệ số tiêu................................................. 7.3 Hệ số tiêu thiết kế của vùng tiêu............................................... 7.4 Tính toán hệ số tiêu thiết kế cho các vùng tiêu tự chảy chịu ảnh hưởng của thủy triều..... 7.5 Tính toán hệ số tiêu thiết kế cho các vùng tiêu có diện tích đất đô thị và khu công nghiệp chiếm tỷ lệ lớn................................................................ Phụ lục A (Quy định) Khả năng chịu ngập của cây lúa trong thời kỳ phát triển.............. Phụ lục B (Quy định) Hệ số dòng chảy C của một số loại đối tượng tiêu nước áp dụng trong tiêu chuẩn.................................................................... Phụ lục C (Tham khảo) Ví dụ tính toán hệ số tiêu cho ruộng lúa.......................... Phụ lục D (Tham khảo) Phương pháp tính toán hệ số tiêu thiết kế của vùng tiêu áp dụng cho một số trường hợp đặc biệt sau khi đã sử dụng các khu trữ nước để điều tiết lượng nước cần tiêu......................................................................... Phụ lục E (Tham khảo) Ví dụ tính toán hệ số tiêu thiết kế áp dụng cho các vùng tiêu có nhiều đối tượng tiêu nước............................................................ Phụ lục F (Tham khảo) Ví dụ tính toán hệ số tiêu thiết kế cho vùng tiêu có diện tích đất đô thị chiếm tỷ lệ lớn................................................................ Thư mục tài liệu tham khảo...................................................... Lời nói đầu TCVN 10406: 2015 do Trung tâm Khoa học và Triển khai kỹ thuật Thủy lợi thuộc Trường Đại học Thủy lợi 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 tại Quyết định số 3981/QĐ-BKHCN ngày 31 tháng 12 năm 2015. CÔNG TRÌNH THỦY LỢI - TÍNH TOÁN HỆ SỐ TIÊU THIẾT KẾ Hydraulic structures - Calculation of design drainage coefficient 1 Phạm vi áp dụng 1.1 Tiêu chuẩn này quy định phương pháp tính toán hệ số tiêu thiết kế cho các hệ thống thủy lợi (hoặc vùng tiêu) có nhiều đối tượng tiêu nước khác nhau. 1.2 Tiêu chuẩn này dùng trong thiết kế quy hoạch, đầu tư xây dựng bao gồm các xây dựng mới, cải tạo nâng cấp công trình, hệ thống các công trình tiêu nước đã có và quản lý khai thác công trình tiêu nước. 2 Tài liệu viện dẫn Các tài liệu viện dẫn sau đây rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có): TCVN 7957: 2008 Thoát nước - Mạng lưới và công trình bên ngoài - Tiêu chuẩn thiết kế. 3 Thuật ngữ và định nghĩa Trong tiêu chuẩn này sử dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau: 3.1 Hệ số tiêu ( Drainage coefficient) Lượng nước cần thiết phải đưa ra khỏi một đơn vị diện tích trong một đơn vị thời gian để đảm bảo yêu cầu về nước của các đối tượng phục vụ có mặt trên diện tích đó. Hệ số tiêu được ký hiệu là q, đơn vị là l/(s.ha). Hệ số tiêu được phân thành hệ số tiêu mặt ruộng và hệ số tiêu tại công trình đầu mối. 3.2 Độ sâu tiêu (Drainage depth) Độ sâu lớp nước mặt ruộng cần tiêu thoát trong thời gian tính toán để đảm bảo một chế độ chịu ngập nhất định của đối tượng tiêu nước. 3.3 Chế độ tiêu (Drainage regime) Bao gồm thời điểm tiêu nước, thời gian tiêu (số ngày tiêu), độ sâu lớp nước cần tiêu và đường quá trình hệ số tiêu. 3.4 Đường quá trình hệ số tiêu (Drainage coefficient hydrograph) Quá trình thay đổi hệ số tiêu theo thời gian được thể hiện bằng biểu đồ hoặc bảng. Đường quá trình hệ số tiêu còn được gọi là giản đồ hệ số tiêu. 3.5 Giản đồ hệ số tiêu của vùng (Histogram of drainage coefficient for drainage area) Kết quả tổ hợp các đường quá trình hệ số tiêu của từng đối tượng tiêu riêng biệt có mặt trong vùng tiêu thành một đường quá trình hệ số tiêu chung của vùng. 3.6 Hiệu chỉnh giản đồ hệ số tiêu (Adjustment of drainage coefficient histogram) Sử dụng các biện pháp kỹ thuật và quản lý để giữ lại một phần lượng nước cần tiêu của vùng tiêu trong những ngày có yêu cầu tiêu căng thẳng (những ngày có mưa lớn) và tiêu hết vào những ngày tiếp theo có yêu cầu tiêu không căng thẳng (những ngày có mưa nhỏ hoặc không mưa) trong đợt tiêu, giúp cho đường quá trình hệ số tiêu của vùng được điều hòa hơn và hệ số tiêu thiết kế hợp lý hơn. 3.7 Vùng tiêu (Drainage area) Diện tích đất được khoanh vùng để tiêu nước cho cây trồng và các đối tượng cần tiêu nước. 3.8 Mô hình trận mưa tiêu thiết kế (Pattern of the design drainage rainfall) Trận mưa có thể xuất hiện trong vùng tiêu tương ứng với tần suất thiết kế. Mô hình trận mưa tiêu thiết kế bao gồm: số ngày mưa của trận mưa, tổng lượng mưa của cả trận mưa tương ứng với tần suất thiết kế và phân phối lượng mưa theo thời gian của trận mưa. Theo yêu cầu tính toán, mô hình trận mưa tiêu thiết kế được chia thành các loại cơ bản sau: a) Mô hình mưa ngày: Mô hình trận mưa có lượng mưa phân phối theo ngày; b) Mô hình mưa giờ: Mô hình trận mưa có lượng mưa phân phối theo giờ. c) Mô hình mưa bất lợi: Mô hình trận mưa tiêu có ngày mưa lớn nhất nằm ở những ngày cuối. 3.9 Mô hình trận mưa tiêu điển hình (Pattern of the typical drainage rainfall) Trận mưa đã xảy ra trong thực tế tại vùng tiêu có tổng lượng mưa xấp xỉ bằng tổng lượng mưa thiết kế, có dạng phân phối lượng mưa là phổ biến và thiên về bất lợi. 3.10 Mưa gây úng (Rainfall causing waterlogging) Trận mưa có lượng mưa trung bình một ngày (24 h) từ 51 mm trở lên. 3.11 Ngập úng (Waterlogging) Độ sâu lớp nước duy trì trong ruộng vượt quá khả năng chịu ngập cho phép của cây trồng. 3.12 Khả năng chịu ngập cho phép của cây trồng (Allowance submergence ability of plants) Mức độ ngập (độ sâu ngập) và thời gian ngập lớn nhất mà cây trồng có thể chịu đựng được và không gây ra mức giảm sản lượng vượt quá 10 % so với sản lượng bình quân vụ mùa của 3 năm liên tiếp. 3.13 Đối tượng cần tiêu nước (Drainage beneficiary) Loại diện tích đất đại diện cho một nhóm đất trong hệ thống thủy lợi có yêu cầu tiêu nước tương tự nhau được lựa chọn để tính toán hệ số tiêu. Đối tượng cần tiêu nước còn gọi là hộ cần tiêu nước. Trong tiêu chuẩn này chia ra các loại đối tượng cần tiêu nước sau đây: a) Đất nông nghiệp: - Đất trồng lúa nước; - Đất trồng hoa màu và cây công nghiệp ngắn ngày; - Đất trồng cây ăn quả, cây lâu năm; b) Đất ở (đất thổ cư): - Đất ở nông thôn; - Đất ở đô thị; c) Đất khu công nghiệp và làng nghề; d) Đất chuyên dùng trong các khu đô thị đã được cứng hóa phần lớn bề mặt; e) Đất công viên cây xanh; f) Đất sông suối; g) Đất ao, hồ (gọi chung là đất hồ): - Hồ tự nhiên chưa được cải tạo (còn gọi là hồ thông thường); - Hồ đã được cải tạo để chuyên nuôi trồng thủy sản (gọi chung là hồ nuôi thủy sản); - Hồ điều hòa; h) Các loại đất khác. 3.14 Hồ điều hòa (Detention reservoir) Hồ có chức năng chính là tiếp nhận và trữ bớt một phần lượng nước cần tiêu trên lưu vực, điều tiết chủ động lượng nước xả từ hồ vào hệ thống tiêu, giúp cho đường quá trình hệ số tiêu của công trình đầu mối tiêu được điều hòa hơn. 3.15 Hệ số dòng chảy (Runoff coefficient) Tỷ số giữa lượng dòng chảy mặt do nước mưa sinh ra và tổng lượng mưa rơi xuống bề mặt hứng nước. Hệ số dòng chảy ký hiệu là C (C £ 1) phụ thuộc vào đặc điểm bề mặt lưu vực hứng nước, thời điểm mưa, lượng mưa và cường độ mưa của trận mưa. 3.16 Thời gian tiêu nước (Drainage period) Còn gọi là đợt tiêu nước, là thời gian tính từ lúc bắt đầu xuất hiện trận mưa thiết kế đến khi tiêu hết lượng nước cần tiêu. 4 Yêu cầu tài liệu tính toán 4.1 Tài liệu về mưa tiêu 4.1.1 Trận mưa sử dụng trong tính toán hệ số tiêu thiết kế là trận mưa gây úng có thể xuất hiện trong vùng tiêu tương ứng với tần suất thiết kế. Tuỳ thuộc vào đặc điểm xuất hiện của các trận mưa gây úng và yêu cầu tiêu nước trong vùng, trận mưa dùng để tính toán hệ số tiêu thiết kế có thể là trận mưa gây úng một ngày (X 1 d ), hai ngày (X 2 d ), ba ngày (X 3 d ), năm ngày (X 5 d ) hoặc bảy ngày (X 7 d ). 4.1.2 Phân tích kỹ số liệu thống kê các trận mưa gây úng đã xuất hiện trong vùng tiêu thông qua các đặc tính cơ bản sau đây của trận mưa để lựa chọn dạng mô hình trận mưa tiêu thiết kế và thời gian tiêu nước phù hợp. Nếu gặp phải trường hợp có một số dạng mô hình trận mưa gây úng có số lần xuất hiện xấp xỉ nhau (về số ngày mưa và dạng phối lượng mưa) thì chọn dạng bất lợi hơn: a) Tính chất bao của các trận mưa gây úng (số trận mưa gây úng một ngày nằm trong trận mưa gây úng ba ngày, số trận mưa gây úng ba ngày nằm trong trận mưa gây úng năm ngày, số trận mưa gây úng năm ngày nằm trong trận mưa gây úng bẩy ngày trong tổng số các trận mưa gây úng đã thống kê được). Nếu tính chất bao này là phổ biến (có số lần xuất hiện lớn hơn 50 %) thì trận mưa gây úng dài ngày sẽ nguy hiểm hơn các trận mưa ngắn ngày; b) Số ngày mưa phổ biến của các trận mưa gây úng (xem 3.10) và dạng phân phối thường gặp của mô hình trận mưa gây úng (có số lần xuất hiện nhiều nhất); c) Thời kỳ tiêu nước (một tháng hoặc một số tháng liên tục trong mùa mưa) có số lần xuất hiện trận mưa gây úng nhiều nhất năm. Thời kỳ có số trận mưa gây úng xuất hiện chiếm từ 90 % số trận mưa gây úng của năm trở lên là thời kỳ tiêu nước ; d) Thời gian ngừng mưa sau các trận mưa gây úng (còn gọi là khoảng thời gian ngừng mưa giữa hai trận mưa gây úng liên tiếp xuất hiện). 4.1.3 Mô hình trận mưa thiết kế để tính toán hệ số tiêu cho vùng tiêu có nhiều đối tượng tiêu nước khác nhau hoặc tính hệ số tiêu cho từng loại đối tượng tiêu nước cùng có mặt trong vùng tiêu là mô hình trận mưa ngày gây úng (có số ngày mưa là 3 d, 5 d hoặc 7 d) tương ứng với tần suất thiết kế. 4.1.4 Đối với các khu đô thị từ loại đặc biệt đến đến loại III và các khu công nghiệp tập trung, hoặc trong trường hợp cần tính toán hệ số tiêu để thiết kế các công trình tiêu riêng cho khu vực này thì dùng mô hình mưa giờ của hai ngày mưa gây úng (48 h) tương ứng với tần suất thiết kế. 4.1.5 Tính toán hệ số tiêu thiết kế theo kịch bản phát triển kinh tế - xã hội cho toàn vùng với mốc thời gian dự báo từ 10 năm trở lên thì mô hình mưa tiêu thiết kế phải xét đến tác động của biến đổi khí hậu toàn cầu. Căn cứ vào các kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng cho Việt Nam, tư vấn thiết kế đề xuất mức độ tác động của biến đổi khí hậu làm thay đổi về tổng lượng trận mưa tiêu và thay đổi về phân phối mô hình mưa tiêu thiết kế cho phù hợp. 4.2 Cơ cấu sử dụng đất trong vùng tiêu 4.2.1 Cần thu thập các số liệu về cơ cấu sử dụng đất trên vùng tiêu bao gồm bản đồ hiện trạng sử dụng đất và bản đồ quy hoạch sử dụng đất, diện tích và tỷ lệ diện tích của từng loại đất theo hiện trạng sử dụng đất và theo quy hoạch sử dụng đất đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế - xã hội. 4.2.2 Tài liệu về các loại đất trong vùng tiêu phải được phân tích và nhóm lại thành từng loại đối tượng tiêu nước theo 3.13. 4.2.3 Nếu vùng tiêu chưa có quy hoạch sử dụng đất phù hợp với mốc thời gian tính toán hệ số tiêu trong tương lai thì phải căn cứ vào quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội của địa phương, mức độ biến động về cơ cấu sử dụng đất trong những năm gần đây cũng như các điều kiện cụ thể của vùng tiêu để dự báo hoặc xây dựng kịch bản về tỷ lệ diện tích các loại đối tượng tiêu nước cho phù hợp. 4.3 Các tài liệu tính toán khác 4.3.1 Lượng nước tổn thất trên cánh đồng trồng lúa nước hoặc trồng cây chịu ngập trong thời gian tiêu gồm lượng bốc hơi mặt ruộng (bốc hơi qua lá và bốc hơi khoảng trống) và lượng nước ngấm ổn định. Các đại lượng này được xác định bằng số liệu thực nghiệm ngoài hiện trường hoặc lấy ở kết quả tính toán chế độ tưới. 4.3.2 Khả năng chịu ngập của cây trồng trong thời gian tiêu nước và trong giai đoạn sinh trưởng có yêu cầu tiêu căng thẳng nhất. 5 Yêu cầu chung 5.1 Hệ số tiêu thiết kế phải đáp ứng được yêu cầu chịu ngập cho phép của các đối tượng tiêu nước có mặt trong vùng tiêu. 5.2 Khi tính toán hệ số tiêu phải chia thời gian tiêu nước T thành nhiều thời đoạn nhỏ D T để tính toán hệ số tiêu cho từng thời đoạn. Tuỳ từng trường hợp cụ thể của vùng tiêu mà thời đoạn tính toán D T có thể chia theo ngày hoặc theo giờ. Trong từng thời đoạn tiêu nước D T đã chia, hệ số tiêu tính cho một diện tích đơn vị (có diện tích 01 ha), được xác định trên cơ sở giải bài toán cân bằng nước giữa đại lượng đầu vào và đại lượng đầu ra để tìm ra độ sâu lớp nước cần tiêu thoả mãn yêu cầu về tiêu của các đối tượng trên lưu vực nghiên cứu: a) Đại lượng đầu vào bao gồm lượng nước đến (lượng nước mưa) trong thời đoạn tính toán và lượng nước có sẵn đầu thời đoạn tính toán; b) Lượng nước đầu ra bao gồm lượng nước tiêu đi, lượng nước tổn thất trong thời đoạn tính toán và lượng nước còn lại cuối thời đoạn tính toán. 5.3 Tính toán chế độ tiêu nước mưa cho vùng tiêu phải tuân thủ nguyên tắc: “chôn nước, rải nước (phân tán nước) và tháo nước có kế hoạch”. Vùng tính toán hệ số tiêu phải có hệ thống các công trình tiêu nước và điều tiết nước (bao gồm bờ ruộng, kênh mương, cống tiêu và các công trình trên kênh tiêu) hoàn chỉnh từ đầu mối đến mặt ruộng. 5.4 Tuỳ thuộc vào yêu cầu tiêu nước của từng loại đối tượng có mặt trong vùng tiêu cũng như dạng mô hình mưa tiêu thiết kế là mưa ngày hay mưa giờ mà hệ số tiêu tính toán cho từng đối tượng tiêu nước là hệ số tiêu trung bình của từng ngày, trung bình của từng giờ hoặc trung bình của một số giờ mưa trong thời gian tiêu. Hệ số tiêu thiết kế của vùng có nhiều đối tượng tiêu nước khác nhau là hệ số tiêu trung bình ngày có trị số lớn nhất. 5.5 Trước khi đề xuất giải pháp hiệu chỉnh giản đồ hệ số tiêu của vùng nêu tại 7.2, phải điều tra khảo sát và nghiên cứu kỹ ngoài thực địa cũng như điều kiện thực tế của vùng tiêu để lựa chọn giải pháp phù hợp. Khi lựa chọn giải pháp lợi dụng khả năng chịu ngập của cây lúa để trữ thêm một lớp nước cần tiêu trên ruộng lúa hoặc chọn giải pháp làm hồ điều hòa để điều tiết hệ số tiêu, cần xác định sơ bộ vị trí và diện tích của từng loại đất có thể thực hiện nhiệm vụ này cũng như độ sâu có khả năng trữ nước và điều tiết nước của từng khu trữ. 5.6 Trong lưu vực của một công trình đầu mối tiêu có thể bố trí nhiều hồ điều hòa, mỗi hồ phụ trách một lưu vực độc lập (một tiểu vùng) bố trí ở khu vực cuối kênh chuyển nước từ tiểu vùng ra nơi nhận nước tiêu. Nếu chỉ bố trí một hồ điều hòa thì hồ bố trí càng gần vị trí công trình đầu mối thì hiệu quả điều tiết nước và giảm nhẹ hệ số tiêu cho lưu vực của công trình tiêu càng lớn. 6 Tính toán hệ số tiêu cho từng loại đối tượng cần tiêu nước 6.1 Tính toán hệ số tiêu cho ruộng lúa 6.1.1 Điều kiện ràng buộc 6.1.1.1 Hệ số tiêu cho ruộng lúa phụ thuộc vào giai đoạn sinh trưởng của cây lúa và kỹ thuật canh tác trên đồng ruộng. Kết quả tính toán hệ số tiêu cho ruộng lúa phải đáp ứng được yêu cầu sau đây: a) Thời kỳ từ lúc gieo mạ đến thời điểm cây lúa phát triển được 4 lá thật (gọi chung là giai đoạn cây mạ): tiêu nước đảm bảo độ ẩm đất không vượt quá 100 % độ ẩm tối đa đồng ruộng, không cho phép xuất hiện lớp nước trên mặt ruộng; b) Thời kỳ lúa phát triển (từ giai đoạn cấy - bén rễ đến thu hoạch đối với lúa cấy và từ giai đoạn lúa phát triển được 4 lá thật đến lúc thu hoạch đối với lúa gieo sạ): tiêu nước đảm bảo duy trì độ sâu lớp nước mặt ruộng từ 0 cm đến 10 cm. Cụ thể cho từng giai đoạn như sau: - Giai đoạn từ 4 lá thật (hoặc từ giai đoạn cấy - bén rễ) đến đẻ nhánh: độ sâu lớp nước mặt ruộng không quá 5 cm; - Giai đoạn từ đẻ nhánh đến trổ bông: độ sâu lớp nước mặt ruộng không quá 8 cm; - Giai đoạn từ trổ bông đến chín: độ sâu lớp nước mặt ruộng không quá 10 cm; - Giai đoạn từ chín đến thu hoạch: tiêu cạn nước. 6.1.1.2 Phương pháp tính toán hệ số tiêu cho lúa trong giai đoạn cây mạ tương tự như tính toán hệ số tiêu cho cây trồng cạn (xem 6.2.2). 6.1.1.3 Phương pháp tính toán hệ số tiêu cho thời kỳ lúa phát triển nêu tại 6.1.2. 6.1.2 Tính toán hệ số tiêu cho thời kỳ lúa phát triển 6.1.2.1 Phải xác lập được đường quá trình hệ số tiêu từ ruộng lúa ra kênh tiêu tương ứng với một mô hình mưa tiêu thiết kế đã biết, một loại công trình tiêu nước mặt ruộng đã biết và một tiêu chuẩn chịu ngập đã biết. Công trình tiêu nước mặt ruộng có thể là đường tràn hoặc ống tiêu. Đường tràn tiêu nước có cao trình ngưỡng tràn cao hơn mặt ruộng còn ống tiêu nước có thể đặt cao hơn mặt ruộng, hoặc đặt sát mặt ruộng, thậm chí đặt thấp hơn mặt ruộng. Tuỳ thuộc vào biện pháp tiêu và điều kiện cụ thể của vùng tiêu mà lựa chọn loại công trình tiêu nước và chế độ dòng chảy qua công trình tiêu nước mặt ruộng phù hợp. Quy mô kích thước của công trình tiêu nước mặt ruộng được coi là thích hợp với vùng tiêu khi nó tận dụng được tối đa khả năng chịu ngập của lúa để điều tiết nước đồng thời đường quá trình hệ số tiêu có hệ số đồng đều cao nhất. 6.1.2.2 Hệ thống công trình tiêu nước mặt ruộng gồm bờ vùng, bờ thửa (gọi chung là bờ ruộng) và các công trình tiêu nước từ ruộng lúa ra kênh tiêu. Tác dụng điều tiết của công trình tiêu nước mặt ruộng thể hiện qua hệ số đồng đều của hệ số tiêu, ký hiệu là l . Trị số l thay đổi từ 0,4 đến 0,9, phụ thuộc vào loại công trình tiêu nước và trạng thái chảy qua công trình tiêu nước mặt ruộng: l = (1) trong đó: q tb là trị số trung bình của đường quá trình hệ số tiêu, l/(s.ha); q max là trị số lớn nhất trong đường quá trình hệ số tiêu, l/(s.ha). CHÚ THÍCH: 1) Có thể áp dụng nguyên tắc sau đây để chọn loại công trình tiêu nước mặt ruộng: - Vùng tiêu động lực có hệ thống bờ vùng bờ thửa, kênh mương cùng hệ thống các công trình điều tiết nước được xây dựng hoàn chỉnh từ đầu mối đến mặt ruộng, các cống tiêu nước đầu kênh có cửa van đảm bảo điều tiết nước tiêu chủ động: nên chọn công trình tiêu nước mặt ruộng là ống tiêu; - Vùng tiêu động lực tuy có hệ thống bờ vùng bờ thửa cùng kênh mương và hệ thống công trình trên kênh tiêu được xây dựng hoàn chỉnh từ đầu mối đến mặt ruộng nhưng các cống đầu kênh không có khả năng điều tiết nước tiêu chủ động; vùng tiêu tự chảy và bán tự chảy hoặc vùng tiêu có ảnh hưởng của thủy triều: nên chọn công trình tiêu nước mặt ruộng là đường tràn; 2) Khi chọn công trình tiêu là đường tràn, cao trình đỉnh ngưỡng tràn bằng cao trình mực nước mặt ruộng thích hợp nhất cho sự sinh trưởng của cây lúa. Mực nước trong ruộng lúa trước khi xuất hiện trận mưa thiết kế bằng cao trình ngưỡng của đường tràn. Khi nước mưa rơi xuống thì mực nước trong ruộng tăng lên tự động chảy qua đường tràn và đổ trực tiếp xuống kênh tiêu; 3) Chọn chế độ dòng chảy qua công trình tiêu nước mặt ruộng khi tính toán hệ số tiêu như sau: - Vùng tiêu có độ dốc tự nhiên lớn hơn 0,1 %: chọn chế độ chảy tự do; - Vùng tiêu bằng phẳng (độ dốc tự nhiên từ 0,1 % trở xuống): chọn chế độ chảy ngập; - Áp dụng giải pháp trữ thêm nước trên ruộng lúa để hiệu chỉnh giản đồ hệ số tiêu: chọn chế độ chảy ngập. 6.1.2.3 Độ sâu lớp nước trong ruộng lúa trước khi tiêu lấy bằng độ sâu nước lớn nhất nêu tại 6.1.1.1. 6.1.2.4 Thời gian tiêu nước trên ruộng lúa của một đợt tiêu (gọi chung là đợt tiêu nước) gồm nhiều thời đoạn tiêu nước. Thời đoạn tính toán tiêu nước tính theo ngày. Sau một đợt tiêu, độ sâu lớp nước mặt ruộng phải trở lại độ sâu ban đầu trước khi tiêu. Một đợt tiêu nước được xác định theo công thức sau: T = t + D t (2) trong đó: T là thời gian tiêu nước, ngày (d); t là thời gian mưa của trận mưa tiêu thiết kế, d; D t là thời gian tiêu nước sau khi kết thúc trận mưa gây úng, được xác định thông qua phân tích tài liệu mưa gây úng trong vùng tiêu. Trong giai đoạn quy hoạch hoặc tính toán sơ bộ, tùy từng trường hợp cụ thể của vùng tiêu, có thể chọn D t như sau: - Đối với các trận mưa 3 ngày và 5 ngày: D t lấy bằng 2 ngày; - Đối với các trận mưa 7 ngày: D t lấy bằng 3 ngày. 6.1.2.5 Công thức tổng quát để tính toán hệ số tiêu cho một đơn vị diện tích ruộng lúa (01 ha) trong thời đoạn tính toán D T thứ i (gọi chung là thời đoạn tính toán thứ i) như sau: P i - (h oi + q oi ) = ± D H i (3) trong đó: P i là lượng mưa rơi xuống ruộng lúa trong thời đoạn tính toán thứ i, mm; h oi là lớp nước tổn thất do ngấm và bốc hơi trong thời đoạn tính toán thứ i, mm; q oi là độ sâu lớp nước tiêu được trong thời đoạn tính toán thứ i, mm; D H i là sự thay đổi tăng hoặc giảm lớp nước mặt ruộng trong thời đoạn tính toán thứ i, mm: D H i = h ci - h đi (4) h ci là chiều sâu lớp nước mặt ruộng ở cuối thời đoạn tính toán thứ i, mm; h đi là chiều sâu lớp nước mặt ruộng ở đầu thời đoạn tính toán thứ i, mm. 6.1.2.6 Nếu công trình tiêu nước mặt ruộng là đường tràn, theo công thức tổng quát (3), thời đoạn tính toán là một ngày đêm (01 d), quá trình hệ số tiêu nước mặt ruộng của ngày thứ i được xác định trên cơ sở giải hệ 3 phương trình cơ bản gồm số (5), số (6) và một trong hai phương trình xác định độ sâu tiêu qua đường tràn là số (7) hoặc số (8) sau đây: Wi - 2.H tbi = q oi (5) H tbi = (H i + H i-1 )/2 (6) q oi = 0,273.m.b 0 . .H tbi 3/2 (7) q oi = 0,273.m.b 0 . s . .H tbi 3/2 (8) trong đó: b 0 là chiều rộng đường tràn đơn vị, m/ha; H i là độ sâu lớp nước ruộng trên đỉnh đường tràn (còn gọi là cột nước tiêu qua đường tràn) ở cuối thời đoạn tính toán thứ i, mm; H i-1 là cột nước tiêu qua đường tràn ở cuối thời đoạn tính toán trước (thời đoạn thứ i-1) hay đầu thời đoạn tính toán thứ i, mm; H tbi là cột nước tiêu qua đường tràn bình quân trong thời đoạn tính toán thứ i, mm; m là hệ số độ sâu tiêu nước qua đường tràn: m lấy từ 0,34 đến 0,36 ; q oi là độ sâu tiêu trong thời đoạn tính toán thứ i, mm; s là hệ số ngập, được sử dụng trong trường hợp chế độ dòng chảy qua đường tràn là chảy ngập, xem sơ đồ hình 2: s lấy từ 0,90 đến 0,96 (trị số s lấy tương ứng với trị số của m); g là gia tốc trọng trường: g = 9,81 m/s 2 ; W i được xác định theo công thức: W i = (1+ b ).P i - h oi +2.H i-1 (9) P i là lượng nước mưa rơi xuống trong thời đoạn tính toán thứ i, mm; h 0i là độ sâu tổn thất nước trên ruộng lúa trong thời đoạn tính toán thứ i, mm: h 0i = K i + e i (10) K i là lượng nước ngấm ổn định trên ruộng lúa trong thời đoạn tính toán thứ i, mm. Trị số K i phụ thuộc đặc tính thấm nước của đất trồng lúa, được xác định thông qua thí nghiệm thấm hiện trường. Nếu không có tài liệu thí nghiệm, tuỳ từng trường hợp cụ thể của vùng tiêu có thể lấy K i trung bình ngày từ 1,5 mm đến 2,0 mm; e i là lượng bốc thoát hơi nước trên ruộng lúa trong thời đoạn tính toán thứ i, mm; b là hệ số hiệu chỉnh độ sâu lớp nước cần tiêu trên ruộng: b = b 1 + b 2 (11) b 1 là hệ số hiệu chỉnh do ảnh hưởng choán chỗ của cây lúa làm cho mực nước trong ruộng tăng hơn so với mức bình thường: b 1 lấy từ 0,05 đến 0,20 tuỳ theo giống lúa gieo trồng phổ biến trên vùng tiêu và giai đoạn sinh trưởng của nó; b 2 là hệ số hiệu chỉnh ảnh hưởng của sự tập trung bắt buộc các phần nước mưa rơi trên bờ ruộng chảy xuống ruộng lúa: b 2 lấy từ 0,03 đến 0,05 tuỳ thuộc vào mức độ kiến thiết đồng ruộng. Hình 1 - Sơ đồ tiêu nước qua đường tràn có chế độ chảy tự do Hình 2 - Sơ đồ tiêu nước qua đường tràn có chế độ chảy ngập 6.1.2.7 Nếu công trình tiêu nước mặt ruộng kiểu ống (ống tiêu): đặt cao hơn mặt ruộng (xem hình 3), đặt sát mặt ruộng (xem hình 4 a), hoặc đặt thấp hơn mặt ruộng (xem hình 4 b) , theo công thức tổng quát (3), thời đoạn tính toán một ngày đêm, quá trình hệ số tiêu nước của ngày thứ i được xác định trên cơ sở giải hệ 3 phương trình cơ bản gồm phương trình số (5), phương trình số (6) và một trong hai phương trình sau đây xác định độ sâu tiêu qua ống, tuỳ thuộc vào trạng thái chảy của ống tiêu: Hình 3 - Sơ đồ chế độ dòng chảy qua ống tiêu là tự do a) Trường hợp chế độ dòng chảy qua ống tiêu là tự do, xem sơ đồ hình 3: q oi = 0,273. m . W . . (12) b) Trường hợp chế độ dòng chảy qua ống tiêu là chảy ngập, xem sơ đồ hình 4: q oi = 0,273. m . W . .(1 - x ) 1/2 .H tbi 1/2 (13) trong đó: d là đường kính trong của ống tròn hoặc chiều cao của ống mặt cắt hình chữ nhật, mm; W là diện tích mặt cắt ngang thoát nước của ống tiêu, cm 2 , xác định như sau: - Ống tiêu có mặt cắt hình chữ nhật rộng b mm và cao d mm: W = 0,01. b x d, cm 2 ; - Ống tiêu có mặt cắt hình tròn đường kính là d mm: W = 0,0025. p .d 2 , cm 2 ; g là gia tốc trọng trường: g = 9,81 m/s 2 ; m là hệ số độ sâu tiêu nước qua ống: m lấy từ 0,60 đến 0,61; x là hệ số ngập hay mức độ ngập, xem sơ đồ hình 4: x = h tbi /H tbi và 0,75 < x £ 0,80; h tbi là độ sâu trung bình lớp nước phía hạ lưu ống tiêu trong thời đoạn tính toán thứ i, mm; H tbi là độ sâu trung bình lớp nước phía thượng lưu ống tiêu trong thời đoạn tính toán thứ i, mm. a) Ống tháo đặt sát mặt ruộng b) Ống tháo đặt thấp hơn mặt ruộng Hình 4 - Sơ đồ chế độ dòng chảy qua ống tiêu là chảy ngập 6.1.2.8 Nguyên lý chung để giải hệ 3 phương trình nêu tại 6.1.2.6 và 6.1.2.7 là tính thử dần với các phương án khác nhau về bề rộng đường tràn đơn vị b 0 (hoặc diện tích mặt cắt ngang ống tiêu W ), mỗi phương án sẽ xác định một đường quá trình tiêu nước tương ứng. Phân tích các đường quá trình tiêu nước này để lựa chọn một đường quá trình tiêu nước phù hợp nhất. Cụ thể như sau: a) Giả thiết một giá trị b 0 (hoặc W ) để xác định được 3 ẩn số còn lại; b) Giải hệ 3 phương trình trên cho từng thời đoạn; c) Lấy kết quả tính toán của thời đoạn đầu làm điều kiện biên cho thời đoạn sau; d) Tiếp tục tính toán cho đến khi mực nước trong ruộng trở về H 0 (độ sâu lớp nước mặt ruộng trước khi tiêu). Kết quả tính toán cho đường quá trình độ sâu tiêu theo thời gian (q oi ~ t) và đường quá trình lớp nước mặt ruộng theo thời gian (h ri ~ t), trong đó: h ri = H 0 + H tbi (14) e) So sánh đường quá trình lớp nước mặt ruộng h ri ~ t với tiêu chuẩn chịu ngập của lúa quy định trong phụ lục A, nếu không bảo đảm yêu cầu chịu ngập, hoặc độ sâu lớp nước duy trì trong ruộng lúa luôn thấp hơn khả năng chịu ngập cho phép từ 30 % trở lên phải giả thiết lại b 0 (hoặc W ) và tính lại từ đầu. 6.1.2.9 Với thời đoạn tính toán một ngày và cột nước tiêu qua ngưỡng của đường tràn ở đầu thời đoạn (H i-1 ) đã biết, dùng bảng tính Excel để giải hệ phương trình: hoặc (5), (6), (7); hoặc (5), (6), (8); hoặc (5), (6), (12); hoặc (5), (6), (13) theo trình tự sau: a) Giả định một trị số b 0 hoặc W và tính thử dần các trị số H tbi cho đến khi vế trái của phương trình (15) bằng 0 (hoặc xấp xỉ bằng 0): (1+ b ).P i - h oi +2.H i-1 - 2.H tbi - q 0i = 0 (15) trong đó q 0i lấy theo công thức (7), (8), (12) hoặc (13) tuỳ thuộc vào hình thức công trình tiêu nước mặt ruộng được áp dụng và chế độ dòng chảy qua công trình tiêu nước; b) Lấy giá trị H tbi vừa tính được thay vào công thức (9) để xác định giá trị q 0i ; c) Hệ số tiêu trung bình của ngày tiêu thứ i, ký hiệu là q i , đơn vị là l/s/ha, xác định theo công thức sau: q i = (16) d) Tính cột nước tiêu qua ngưỡng đường tràn ở cuối thời đoạn (H i ) theo công thức: H i = 2.H tbi - H i-1 (17) e) Độ sâu lớp nước trong ruộng trung bình của thời đoạn tính toán thứ i xác định theo công thức (14). CHÚ THÍCH: 1) Các thông số có mặt trong các công thức nêu tại 6.1.2.9 và đơn vị của nó đã được giải thích tại 6.1.2.6; 2) Trình tự và phương pháp tính toán chế độ tiêu cho ruộng lúa bằng bảng tính Excel có thể tham khảo phụ lục C; 3) Theo các nguyên lý chung nêu tại 6.1.2.8 có thể lập thành các phần mềm tính toán hoặc sử dụng mô hình toán đã được áp dụng trong thực tế để xác định đường quá trình tiêu nước mặt ruộng. 6.2 Tính toán hệ số tiêu cho các đối tượng không phải là ruộng lúa 6.2.1 Công thức chung Hệ số tiêu của đối tượng thứ j có mặt trong vùng tiêu tại thời đoạn tiêu nước thứ i được xác định theo công thức chung sau đây: q ji = C j . (18) trong đó: q ji là hệ số tiêu của đối tượng tiêu thứ j trong thời đoạn tính toán thứ i, l/s/ha; C j là hệ số dòng chảy của đối tượng tiêu nước thứ j, phụ thuộc vào tính chất mặt đệm của đối tượng tiêu nước cụ thể. Trong tiêu chuẩn này hệ số C j lấy theo phụ lục B; P i là tổng lượng mưa rơi xuống trong thời đoạn tính toán thứ i, mm; h là số giờ tiêu trong thời đoạn tính toán thứ i. Nếu thời đoạn tiêu nước là một ngày ( h = 24) thì công thức (18) viết lại như sau: q ji = C j . (19) 6.2.2 Cây trồng cạn và cây lúa trong giai đoạn mạ Mô hình mưa tiêu áp dụng cho cây trồng cạn và cho cây lúa trong giai đoạn mạ là mô hình mưa ngày. Hệ số tiêu q ji của đối tượng tiêu nước này tại ngày tiêu thứ i được xác định theo công thức (19). 6.2.3 Khu công nghiệp và đô thị 6.2.3.1 Khi thiết kế xây dựng hệ thống cống thoát nước mưa cho các khu đô thị, khu dân cư tập trung và khu công nghiệp: hệ số tiêu thiết kế và lưu lượng thoát nước thiết kế của các tuyến cống xây dựng trong khu vực này xác định theo TCVN 7957:2008 . 6.2.3.2 Khi lập quy hoạch tiêu hoặc thiết kế xây dựng công trình đầu mối tiêu cho vùng có nhiều đối tượng tiêu, hệ số tiêu thiết kế của đối tượng tiêu nước là khu công nghiệp và đô thị xác định như sau: a) Trường hợp đối tượng tiêu nước này chiếm tỷ lệ diện tích lớn (từ 50 % tổng diện tích cần tiêu của vùng trở lên) và tập trung thành một tiểu vùng độc lập trong vùng tiêu, có biện pháp tiêu nước tương đối độc lập với biện pháp tiêu nước chung của vùng tiêu, hệ số tiêu được chọn là trị số lớn nhất trong số các kết quả tính toán theo hai phương pháp sau đây: 1) Phương pháp 1: Xác định đường quá trình lưu lượng nước từ các cửa ra của tiểu vùng này đổ trực tiếp vào trục tiêu chung của vùng theo TCVN 7957:2008 sau đó quy đổi ra đường quá trình hệ số tiêu và hệ số tiêu thiết kế; 2) Phương pháp 2: Sử dụng mô hình mưa 48 h lớn nhất thiết kế và lựa chọn phương pháp tính toán phù hợp với yêu cầu tiêu nước. Nếu yêu cầu phải đảm bảo mưa giờ nào tiêu hết giờ đó thì trong công thức (18), tổng lượng mưa P i tính bằng mm cho từng giờ tiêu và hệ số tiêu q ji của giờ tiêu nước thứ i, đơn vị là l/s/ha, được tính theo công thức sau: q ji = (20) Nếu không có tài liệu mưa giờ, có thể sử dụng mô hình mưa tiêu cho nông nghiệp (mô hình mưa ngày) và áp dụng công thức sau: q ji = K m . (21) trong đó: K m là hệ số điều chỉnh số giờ mưa hiệu quả trong một ngày: K m = (22) P i là tổng lượng mưa rơi xuống từng ngày trong mô hình trận mưa tiêu thiết kế, mm; T hq là số giờ mưa hiệu quả trung bình trong một ngày mưa của trận mưa tiêu thiết kế, phụ thuộc vào đặc điểm phân bố cường độ mưa trong từng giờ của trận mưa gây úng. Căn cứ vào điều kiện cụ thể của vùng tiêu và đặc điểm phân bố cường độ mưa trong mô hình trận mưa gây úng, tư vấn thiết kế đề xuất và lựa chọn T hq phù hợp ; b) Trường hợp các khu công nghiệp và đô thị tuy là một đối tượng tiêu nước của vùng tiêu nhưng chiếm tỷ lệ diện tích không lớn (tổng diện tích của các đối tượng tiêu nước này chiếm dưới 10 % diện tích cần tiêu của vùng), tiêu nước trực tiếp vào hệ thống tiêu chung của vùng, có thể sử dụng mô hình mưa tiêu cho nông nghiệp và áp dụng công thức (19) để tính toán xác định hệ số tiêu q ji ; c) Trường hợp đối tượng tiêu nước là các khu công nghiệp và đô thị chiếm tỷ lệ diện tích từ 10 % đến dưới 50 % tổng diện tích cần tiêu của vùng, tuỳ từng trường hợp cụ thể, tư vấn xem xét lựa chọn áp dụng phương pháp nêu tại mục a hoặc phương pháp nêu tại mục b của điều này để tính toán hệ số tiêu thiết kế. 6.2.4 Hồ điều hòa Khi chưa làm nhiệm vụ điều tiết hệ số tiêu, hồ điều hòa cũng là một loại đối tượng tiêu nước của vùng tiêu. Phương pháp xác định hệ số tiêu của hồ điều hòa (q dh ) như sau: a) Trường hợp thời gian tiêu nước lớn hơn thời gian mưa của trận mưa thiết kế (xem 6.1.2.4) : - Trong thời gian mưa: q dh = 0,00 l/s/ha; - Các ngày cuối cùng của đợt tiêu: q dh = (23) b) Trường hợp thời gian tiêu nước bằng thời gian mưa của trận mưa thiết kế ( D t = 0 d), hồ điều hòa tiêu vào những ngày cuối cùng của trận mưa và hệ số tiêu q dh xác định theo công thức sau: q dh = (24) trong đó: D t là thời gian tiếp tục tiêu nước sau khi trận mưa gây úng kết thúc, ngày (d); m là thời gian tiêu nước của hồ khi chưa làm nhiệm vụ điều tiết hệ số tiêu, m phụ thuộc vào thời gian mưa của mô hình trận mưa tiêu thiết kế: - Đối với mô hình mưa 3 ngày: m = 1,0; - Đối với mô hình mưa từ 5 ngày trở lên: m = 2,0. 6.2.5 Các loại đối tượng tiêu nước khác Ngoài các nhóm đối tượng tiêu nước chính đã nêu, trên vùng tiêu có thể còn có nhiều loại đối tượng tiêu nước đặc thù khác. Tuỳ thuộc yêu cầu tiêu nước của từng loại đối tượng cụ thể, có thể áp dụng mô hình mưa thiết kế tiêu cho nông nghiệp (tiêu cho lúa nước hoặc tiêu cho cây trồng cạn), hoặc áp dụng mô hình mưa thiết kế tiêu cho khu đô thị và khu công nghiệp mà lựa chọn phương pháp tính và công thức tính toán cho phù hợp. 7 Tính toán hệ số tiêu cho khu vực có nhiều loại đối tượng tiêu nước 7.1 Tính toán hệ số tiêu sơ bộ 7.1.1 Các hệ thống tiêu hoặc vùng tiêu đều có nhiều đối tượng tiêu nước có yêu cầu và quy mô tiêu khác nhau. Quy mô của đối tượng tiêu nước thứ j có mặt trong vùng tiêu là tỷ lệ diện tích mặt bằng hứng nước của nó, được ký hiệu bằng chỉ số a j : a j = (25) trong đó: a j là tỷ lệ diện tích của đối tượng tiêu nước thứ j so với diện tích của vùng tiêu, %; w j là diện tích mặt bằng hứng nước của đối tượng tiêu nước thứ j trong vùng tiêu, ha; w là tổng diện tích cần tiêu của vùng tiêu, ha. 7.1.2 Hệ số tiêu sơ bộ của vùng tiêu có n đối tượng tiêu nước được xác định theo các công thức tổng quát sau đây: a) Trường hợp vùng tiêu có đối tượng tiêu nước là lúa: q i = a j .q ji (26) hoặc: q i = a l .q li + a kl .q kli (27) b) Trường hợp vùng tiêu không có diện tích trồng lúa: q i = C lv . (28) trong đó: q i là hệ số tiêu bình quân của vùng tại ngày tiêu thứ i, l/s/ha. Đường quá trình hệ số tiêu (hay giản đồ hệ số tiêu) của vùng theo thời gian (q i ~ t) xác định theo công thức (26), (27) hoặc (28) gọi là đường quá trình hệ số tiêu sơ bộ; q ji là hệ số tiêu của đối tượng thứ j trong vùng tiêu tại ngày tiêu thứ i, l/s/ha; q li là hệ số tiêu của lúa tại ngày tiêu nước thứ i, l/s/ha; q kli là hệ số tiêu trung bình của các đối tượng không phải là lúa có mặt trong vùng tiêu tại ngày tiêu nước thứ i, l/s/ha, xác định theo công thức sau: q kli = C kl . (29) n là số đối tượng tiêu nước có mặt trong vùng tiêu; C j là hệ số dòng chảy của đối tượng tiêu nước thứ j trong vùng tiêu, lấy theo phụ lục B; C kl là hệ số dòng chảy bình quân của tất cả các loại đối tượng tiêu nước không phải là lúa có mặt trong vùng tiêu: C kl = (30) Đối với vùng tiêu không có diện tích trồng lúa, hệ số dòng chảy bình quân của tất cả các đối tượng trong vùng tiêu xác định theo công thức sau: C lv = a j .C j (31) C lv là hệ số dòng chảy bình quân của toàn vùng; a l là tỷ lệ diện tích đất trồng lúa nước trên vùng tiêu, %; a kl là tỷ lệ diện tích của tất cả các loại đối tượng tiêu nước (trừ lúa) có mặt trên vùng tiêu, %; P i là tổng lượng mưa rơi xuống trong ngày tiêu nước thứ i, mm; Các thông số a j, w j và w đã giải thích trong công thức (26). 7.1.3 Hệ số tiêu của vùng tính toán theo mô hình mưa giờ, áp dụng công thức sau: q i = C lv . (32) trong đó: q i là hệ số tiêu trung bình của vùng tại thời đoạn tính toán thứ i, l/s/ha; t là số giờ của thời đoạn tính toán, h; P i là tổng lượng mưa rơi xuống trong thời đoạn tính toán thứ i, mm; C lv là hệ số dòng chảy bình quân của tất cả các loại đối tượng tiêu có mặt trong vùng. 7.2 Hiệu chỉnh giản đồ hệ số tiêu 7.2.1 Hiệu chỉnh giản đồ hệ số tiêu là sử dụng các biện pháp kỹ thuật và quản lý để có thể trữ lại được một phần lượng nước cần tiêu của vùng trong những ngày có yêu cầu tiêu cao (thường là những ngày có mưa lớn) và tiêu hết vào những ngày tiếp theo có yêu cầu tiêu không căng thẳng (những ngày có lượng mưa nhỏ hoặc không mưa), giúp cho đường quá trình hệ số tiêu q i ~ t của công trình đầu mối tiêu được điều hòa hơn và hệ số tiêu thiết kế là hợp lý. Tuỳ từng trường hợp cụ thể của vùng tiêu mà lựa chọn một trong các phương pháp sau đây để hiệu chỉnh giản đồ hệ số tiêu: a) Chuyển đổi cơ cấu sử dụng đất (cải tạo các khu đất trũng hoặc đất trồng lúa thường xuyên bị úng ngập hoặc các ao, hồ tự nhiên trong lưu vực thành hồ điều hòa kết hợp nuôi trồng thủy sản và cải tạo môi trường); b) Lợi dụng khả năng chịu ngập của lúa để tăng thêm lượng nước trữ lại trên ruộng lúa sau đó sẽ tháo dần ra kênh tiêu phù hợp với khả năng chịu ngập của lúa. Giải pháp này chỉ được sử dụng khi vùng tiêu có hệ thống các công trình điều tiết nước trên các cấp kênh là hoàn chỉnh và việc điều tiết tăng (giảm) lớp nước trên ruộng lúa hoàn toàn chủ động ; c) Chuyển đổi cơ cấu cây trồng (trồng loại cây vừa có khả năng chịu úng ngập vừa có giá trị cao về mặt kinh tế), chuyển dịch thời vụ gieo trồng sao cho cây trồng vẫn sinh trưởng và phát triển bình thường ít có biến động về năng suất và sản lượng nhưng đến thời kỳ thường xuyên xảy ra mưa úng trùng với giai đoạn cây trồng có khả năng chịu ngập cao nhất; d) Phân vùng tiêu hợp lý để thuận lợi cho công tác quản lý hệ thống tiêu, rút ngắn thời gian tiêu và tăng hiệu quả tiêu (biện pháp rải nước); e) Tiêu nước đệm: trước khi xuất hiện trận mưa tiêu thiết kế (theo dự báo) có thể tổ chức tiêu nước đệm để hạ thấp mực nước trong tất cả các kênh tiêu (kể cả hồ điều hòa) có trong vùng tiêu tới mực nước thấp nhất thiết kế. Trong trường hợp này hệ thống kênh mương trong vùng vận hành tương tự như hồ điều hòa; f) Xây dựng quy trình quản lý vận hành các công trình tiêu nước trong hệ thống tiêu hợp lý. 7.2.2 Giải pháp thường đề xuất để hiệu chỉnh giản đồ hệ số tiêu trong các dự án thiết kế quy hoạch thủy lợi hoặc lập dự án đầu tư xây dựng công trình là cải tạo một số ao, hồ (gọi chung là hồ) đã có hoặc chuyển đổi một số diện tích đất nông nghiệp sản xuất kém hiệu quả hoặc một số loại đất khác thành hồ điều hòa. Các hồ được chọn để điều tiết lượng nước cần tiêu và giảm nhẹ hệ số tiêu của vùng tiêu phải thoả mãn điều kiện sau: a) Mực nước lớn nhất trữ trong hồ phải thấp hơn mực nước trong kênh chuyển nước vào hồ; b) Mực nước thấp nhất trong hồ phải cao hơn mực nước trong kênh chuyển nước từ hồ ra công trình đầu mối tiêu trong thời gian tiêu; c) Có các công trình chuyển nước vào hồ và đưa nước từ hồ ra công trình đầu mối tiêu nước vận hành chủ động. 7.2.3 Mức độ giảm nhỏ hệ số tiêu của vùng tiêu sau khi đã trữ bớt một phần lượng nước cần tiêu trên ruộng lúa, trong các khu đất trũng hoặc trong các hồ điều hòa (gọi chung là khu trữ), được xác định theo công thức sau: D q tru = (33) trong đó: D q tru là tổng hệ số tiêu của vùng tiêu có thể giảm nhỏ, l/s/ha; ti là tỷ lệ diện tích mặt nước của khu trữ nước thứ i so với tổng diện tích vùng tiêu, %: a ti = (34) w ti là diện tích khu trữ nước thứ i, ha; w là tổng diện tích vùng tiêu, ha; H TKi là chiều sâu trữ nước thiết kế của khu trữ nước thứ i, mm, xác định như sau: - Đối với khu trữ là ruộng lúa, H TKi phụ thuộc vào độ sâu lớp nước lớn nhất trên ruộng trong quá trình tính toán hệ số tiêu, khả năng chịu ngập cho phép của cây lúa và khả năng điều phối nước của các công trình điều tiết nước trên vùng tiêu: H TKi < [ h n ] - h rmax (35) - Đối với khu trữ là hồ điều hòa: H TKi = H trữi + å h o (36) [ h n ] là độ sâu ngập cho phép trên ruộng lúa trong thời gian tiêu, mm; h rmax là chiều sâu lớp nước mặt ruộng lớn nhất đạt được trong quá trình tính toán hệ số tiêu cho ruộng lúa; H trữi là chiều sâu trữ nước của hồ trữ thứ i trong vùng tiêu, mm, xác định theo sơ đồ hình 5; å h o là tổng tổn thất do ngấm qua lòng hồ và bốc hơi mặt nước trong thời gian hồ trữ nước và tiêu nước, mm. Nếu không có tài liệu thí nghiệm hiện trường, tuỳ từng trường hợp cụ thể của vùng tiêu có thể lấy å h o từ 5,0 mm đến 10,0 mm. 7.2.4 Hình 5 giới thiệu một sơ đồ mực nước trong hồ điều hòa khi làm nhiệm vụ điều tiết nước tiêu và giảm nhỏ hệ số tiêu cho vùng. Quá trình biến đổi mực nước của hồ tuân theo quy định sau: a) Độ sâu công tác hay dung tích điều tiết của hồ dao động từ mực nước lớn nhất (MN max ) đến mực nước thấp nhất (MN min ); b) Trước khi xuất hiện trận mưa thiết kế, mực nước trong hồ được giữ ở mức thấp nhất (MN min ); c) Trong những ngày mưa, toàn bộ lượng nước mưa ( S P i ) của trận mưa thiết kế được trữ lại trong hồ và sẽ được tiêu ra ngoài vào các ngày cuối cùng của đợt tiêu có lượng mưa nhỏ hoặc không mưa. Hệ số dòng chảy của hồ điều hòa trong những ngày mưa và không tiêu bằng không (C = 0,0); d) Những ngày tiêu căng thẳng, hồ điều hòa sẽ đảm nhận nhận trữ lại một phần lượng nước cần tiêu của vùng tiêu để giảm nhẹ hệ số tiêu của lưu vực. Phần dung tích W trữ tương ứng với độ sâu H trữ trong sơ đồ hình 5 dùng để trữ lượng nước tiêu nói trên . Toàn bộ lượng nước này sẽ được tiêu hết vào những ngày có yêu cầu tiêu không căng thẳng và những ngày cuối cùng của đợt tiêu. Hệ số dòng chảy C của hồ trong những ngày tiêu nước từ hồ ra hệ thống tiêu bằng 1,0 (C = 1,0); e) Hệ số tiêu của đối tượng tiêu nước là hồ điều hòa trong giản đồ hệ số tiêu sơ bộ được xác định theo 6.2.4, xem công thức (23) hoặc (24). Hình 5 - Sơ đồ các loại mực nước trong hồ điều hòa 7.3 Hệ sô tiêu thiết kế của vùng tiêu 7.3.1 Hệ số tiêu thiết kế của vùng tiêu, ký hiệu là q tk là hệ số tiêu trung bình ngày lớn nhất tại mặt ruộng tính bình quân chung cho toàn vùng tiêu được chọn để xác định lưu lượng thiết kế hệ thống kênh dẫn nước về công trình đầu mối tiêu và lưu lượng thiết kế công trình đầu mối tiêu. Phương pháp chung xác định hệ số tiêu thiết kế của vùng như sau: a) Trường hợp vùng tiêu không có các khu trữ để điều tiết nước cần tiêu, hệ số tiêu thiết kế của vùng lấy bằng trị số lớn nhất trong số các trị số q i xác định theo công thức (26), (27) hoặc (28); b) Hệ số tiêu thiết kế của vùng tiêu sau khi đã sử dụng các khu trữ nước để điều tiết lượng nước cần tiêu, được xác định theo công thức tổng quát sau đây: q tk = (37) trong đó: q tk là hệ số tiêu thiết kế của vùng tiêu, l/s/ha; q j là hệ số tiêu của vùng tiêu tại ngày mưa lớn thứ j (ngày phải trữ nước vào khu trữ), l/s/ha; n là số ngày có mưa lớn phải trữ nước vào khu trữ; D q tru là tổng hệ số tiêu của vùng tiêu có thể giảm nhỏ, l/s/ha. CHÚ THÍCH: 1) Tổng hệ số tiêu của vùng tiêu được tiêu thêm vào những ngày có yêu cầu tiêu không căng thẳng bằng tổng hệ số tiêu của vùng được trữ lại trong các khu trữ; 2) Lượng nước tháo ra khỏi khu trữ không lớn hơn lượng nước trữ lại trong khu trữ ; 3) Hệ số tiêu của vùng tiêu tại những ngày tiêu nước từ khu trữ ra hệ thống tiêu trong giản đồ hệ số tiêu không lớn hơn hệ số tiêu thiết kế đã xác định theo công thức (37). 7.3.2 Có thể tham khảo phụ lục D để tính toán hệ số tiêu thiết kế cho một số trường hợp đặc biệt sau khi đã sử dụng các khu trữ nước để điều tiết lượng nước cần tiêu và tham khảo ví dụ nêu tại phụ lục E để tính toán hệ số tiêu thiết kế cho các vùng tiêu có nhiều đối tượng tiêu nước. 7.4 Tính toán hệ số tiêu thiết kế cho các vùng tiêu tự chảy chịu ảnh hưởng của thủy triều 7.4.1 Quy định chung 7.4.1.1 Biện pháp tiêu của các vùng ảnh hưởng thủy triều thường là tiêu bán tự chảy hoặc hỗn hợp giữa tiêu bán tự chảy và tiêu động lực. Hệ số tiêu của vùng ảnh hưởng triều phụ thuộc vào biện pháp tiêu của từng khu vực trong vùng tiêu và biện pháp tiêu của cả vùng tiêu, chế độ mực nước tại nơi nhận nước tiêu, thời gian có thể tiêu tự chảy trong ngày của công trình đầu mối tiêu. 7.4.1.2 Thời gian tiêu tự chảy của cống tiêu có đủ năng lực tiêu đảm bảo mực nước trong đồng không bị ngập quá mức cho phép xác định như sau: a) Vẽ đường quá trình mực nước thiết kế ngoài sông tại vị trí cửa ra của cống tiêu (tương ứng với thời gian tiêu nước, xem 3.16); b) Vẽ đường mực nước cao nhất và đường mực nước thấp nhất ở phía đồng cần duy trì tại vị trí cửa vào của cống tiêu đảm bảo vùng tiêu không bị ngập quá mức cho phép; c) Trong một chu kỳ triều (khoảng thời gian giữa hai đỉnh triều hoặc hai chân triều xuất hiện liên tiếp), quá trình tiêu tự chảy diễn biến theo quy luật sau: khi mực nước tại nơi nhận nước tiêu bắt đầu rút xuống đến cao độ thấp hơn mực nước lớn nhất cho phép duy trì ở trong đồng thì quá trình tiêu tự chảy bắt đầu. Lưu lượng tiêu qua cống (Q tiêu ) bắt đầu từ giá trị bằng 0 tăng dần tương ứng với mức độ hạ thấp của mực nước triều và đạt giá trị cực đại trong khoảng thời gian xuất hiện chân triều. Sau thời gian này lưu lượng tiêu qua cống bắt đầu giảm dần cùng với mức độ dâng cao của mực nước triều và kết thúc khi mực nước tại nơi nhận nước tiêu dâng lên đến cao độ bằng mực nước thấp nhất cho phép duy trì ở trong đồng (Q tiêu = 0). Khoảng thời gian tính từ thời điểm cống bắt đầu quá trình tiêu tự chảy đến khi kết thúc quá trình tiêu tự chảy là thời gian tiêu tự chảy. 7.4.1.3 Đối với vùng tiêu tuy chịu ảnh hưởng của thủy triều nhưng có biện pháp tiêu hoàn toàn bằng động lực, hệ số tiêu thiết kế của vùng được xác định tương tự như đối với vùng tiêu không ảnh hưởng của thủy triều. CHÚ THÍCH: 1) Đường quá trình mực nước thiết kế tại nơi nhận nước tiêu trong thời gian tiêu tự chảy (hay đợt tiêu) xác định theo tiêu chuẩn tính toán các đặc trưng thủy văn thiết kế; 2) Mực nước lớn nhất và mực nước thấp nhất cho phép duy trì ở phía đồng trong thời gian tiêu phụ thuộc vào yêu cầu của các đối tượng tiêu nước có mặt trong vùng tiêu. Nếu công trình tiêu nước được thiết kế đảm bảo diện tích trồng lúa trong vùng nghiên cứu không bị ngập quá mức cho phép thì cũng đảm bảo các đối tượng tiêu khác có mặt trong vùng tiêu không bị ngập; 3) Có thể sử dụng phương pháp đang được giảng dạy trong các trường đại học có liên quan đến kỹ thuật tài nguyên nước, trong các giáo trình hoặc tài liệu hướng dẫn kỹ thuật tài nguyên nước hiện hành để tính toán xác định mực nước lớn nhất và mực nước thấp nhất cho phép duy trì ở phía đồng trong thời gian tiêu. 7.4.2 Tính toán hệ số tiêu cho vùng tiêu tự chảy với công trình đầu mối là cống tiêu tự chảy 7.4.2.1 Đối với vùng tiêu tự chảy thuộc loại công trình cấp III và cấp IV, sử dụng phương pháp sau đây để tính toán hệ số tiêu thiết kế: a) Xác định thời gian có thể tiêu tự chảy của từng ngày trong thời gian tiêu nước theo 7.4.1.2; b) Tính toán xác định đường quá trình hệ số tiêu và xác định hệ số tiêu thiết kế của vùng tiêu trong trường hợp chưa xét đến thời gian có thể tiêu tự chảy theo phương pháp nêu tại 7.1; c) Sử dụng công thức (38) để xác định đường quá trình hệ số tiêu tự chảy của vùng tiêu chịu ảnh hưởng của thủy triều. Hệ số tiêu thiết kế là trị số lớn nhất trong đường quá trình hệ số tiêu xác định theo công thức nói trên: q TCi = q i x (38) trong đó: q TCi là hệ số tiêu tự chảy trung bình của vùng tại ngày tiêu thứ i, l/s/ha; q i là hệ số tiêu trung bình ngày thứ i trong giản đồ hệ số tiêu của vùng trong trường hợp thiết kế và chưa xét đến thời gian không thể tiêu tự chảy do mực nước tại nơi nhận nước tiêu cao hơn mực nước ở trong đồng, l/s/ha; T TCi là số giờ trong ngày tiêu thứ i có thể tiêu tự chảy qua cống, h. d) Nếu trong thời gian tiêu nước mà thời gian tiêu tự chảy trong các ngày sai khác không nhiều, hoặc trong tính toán sơ bộ, có thể xác định hệ số tiêu thiết kế của vùng tiêu tự chảy theo công thức sau đây: q TC = K TC x q tk (39) trong đó: q TC là hệ số tiêu thiết kế của vùng tiêu tự chảy, l/s/ha; q tk là hệ số tiêu thiết kế của lưu vực tiêu chưa xét đến thời gian không thể tiêu tự chảy do mực nước tại nơi nhận nước tiêu cao hơn mực nước ở trong đồng, l/s/ha; K TC là hệ số tiêu tự chảy, xác định theo công thức sau: K TC = (40) T TC là số giờ có thể tiêu tự chảy trung bình trong một ngày. 7.4.2.2 Đối với vùng tiêu tự chảy thuộc loại công trình cấp I và cấp II, áp dụng nguyên tắc sau đây để tính toán hệ số tiêu thiết kế: a) Chia toàn bộ vùng tiêu thành nhiều vùng nhỏ (tiểu vùng). Các tiểu vùng đều có khu trữ nước vận hành như một hồ chứa, chứa toàn bộ lượng nước cần tiêu của tiểu vùng và chuyển dần lượng nước cần tiêu vào hệ thống kênh của vùng qua cống tiêu. Tổng lượng nước tiêu được qua cống và thời gian tiêu tự chảy qua cống của tiểu vùng phụ thuộc vào kích thước của khẩu diện cống (hay diện tích mặt cắt ướt), chế độ thủy lực qua cống, đường quá trình mực nước của kênh tại vị trí tiếp nhận nước tiêu và mực nước cho phép duy trì trong tiểu vùng. Trong thời đoạn tính toán thứ i, lượng nước từ tiểu vùng j chảy vào hệ thống kênh tiêu của vùng xác định theo công thức sau: W rj = W đji + D W ji (41) trong đó: W rj là thể tích nước trong tiểu vùng j chảy qua cống tiêu vào hệ thống kênh tiếp nhận nước tiêu của vùng trong thời đoạn tính toán thứ i, m 3 ; W đji là tổng thể tích nước mưa rơi xuống tiểu vùng j trong thời đoạn tính toán thứ i, m 3 , xác định theo công thức (42): W đji = 10 x P i x w j (42) P i là tổng lượng mưa rơi xuống trong thời đoạn tính toán thứ i, mm; w j là diện tích mặt bằng hứng nước của tiểu vùng tiêu j, ha; D W ji là tổng thể tích nước trữ lại trong tiểu vùng j đến thời đoạn tính toán thứ i, m 3 ; b) Hệ thống kênh mương sau khi tiếp nhận lượng nước cần tiêu từ các tiểu vùng tiếp tục chuyển về nơi nhận nước tiêu qua cống đầu mối tiêu tự chảy. Tổng hợp các đường quá trình chuyển nước từ tiểu vùng qua hệ thống kênh, qua các công trình trên kênh và cuối cùng là đến công trình đầu mối tiêu tự chảy trong thời gian tiêu nước sẽ được đường quá trình tổng lượng nước cần tiêu của toàn vùng theo thời gian; c) Căn cứ vào đường quá trình tổng lượng nước cần tiêu theo thời gian, đường quá trình mực nước thiết kế ngoài sông tại vị trí cửa ra của cống đầu mối tiêu, đường mực nước yêu cầu cần duy trì tại vị trí cửa vào của cống tiêu đảm bảo vùng tiêu không bị ngập quá mức cho phép và thời gian có thể tiêu tự chảy, tính toán xác định được diện tích mặt cắt ướt thiết kế của cống tiêu đầu mối và đường quá trình lưu lượng nước cần tiêu ra ngoài khu vực qua công trình đầu mối (đường quá trình Q i ~ t). Hệ số tiêu thiết kế của vùng được xác định theo công thức (44). CHÚ THÍCH: 1) Khu trữ nước của các tiểu vùng có thể là cánh đồng trồng lúa nước, ao, hồ hoặc các khu đất trũng thấp cho phép ngập nước v.v... Độ sâu trữ nước của khu trữ phụ thuộc vào khả năng chịu ngập của cây lúa, khả năng trữ nước của khu trữ và điều kiện cụ thể của từng tiểu vùng; 2) Trong thời gian tiêu nước, quá trình vận hành tiêu nước của các cống tiêu tự chảy được nêu tại 7.4.1.2; 3) Đối với tiểu vùng có khu trữ là cánh đồng trồng lúa nước, đường quá trình độ sâu ngập trung bình trên cánh đồng trồng lúa nước được xác định theo công thức sau: H ri = (43) trong đó: H ri là độ sâu ngập trên cánh đồng trồng lúa nước tại thời đoạn tính toán thứ i, m; D W i là tổng thể tích nước trữ lại trong cánh đồng đến thời đoạn tính toán thứ i, m 3 ; w l là tổng diện tích trồng lúa nước có trong tiểu vùng tính toán, ha; 4) Áp dụng phương pháp tính thử dần các phương án về quy mô công trình tiêu (cống tiêu của tiểu vùng, cống tiêu đầu mối...) để xác định đường quá trình lưu lượng tiêu (hoặc đường quá trình tổng thể tích nước tiêu) của từng tiểu vùng tại vị trí nhập vào kênh tiếp nhận nước tiêu, tại các vị trí điển hình (hoặc điểm nút) trên hệ thống kênh chuyển nước và tại công trình đầu mối tiêu. Phương án có trên 90 % diện tích trồng lúa nước không bị ngập quá mức cho phép được chọn làm phương án thiết kế; 5) Theo các nguyên tắc tính toán nêu tại 7.4.2.2 có thể lập thành các phần mềm tính toán hoặc sử dụng các mô hình toán - thủy văn - thủy lực có sẵn (gọi chung là mô hình toán) để tính toán tiêu nước cho vùng tự chảy chịu ảnh hưởng của thủy triều. Các mô hình toán hoặc phần mềm sử dụng để tính toán phải được kiểm nghiệm và áp dụng rộng rãi trong thực tế; 6) Trong giai đoạn thiết kế quy hoạch, hoặc trong trường hợp không có điều kiện thiết lập hoặc sử dụng các mô hình toán để tính toán tiêu nước cho vùng ảnh hưởng của thủy triều, có thể sử dụng phương pháp nêu tại 7.4.2.1 để tính toán hệ số tiêu thiết kế. 7.5 Tính toán hệ số tiêu thiết kế cho các vùng tiêu có diện tích đất đô thị và khu công nghiệp chiếm tỷ lệ lớn 7.5.1 Thông thường thời đoạn để tính toán hệ số tiêu thiết kế của vùng theo ngày (24 h). Đối với vùng tiêu có tốc độ đô thị hóa và công nghiệp hóa cao (vùng tiêu có đối tượng tiêu nước là đất đô thị và khu công nghiệp chiếm tỷ lệ diện tích từ 50 % tổng diện tích vùng tiêu trở lên, diện tích đất trồng lúa không còn hoặc chỉ chiếm tỷ lệ diện tích rất nhỏ so với các loại đối tượng tiêu nước khác), thời đoạn để tính toán hệ số tiêu gồm một ngày mưa lớn nhất (24 h), một giờ mưa lớn nhất hoặc một số giờ mưa liên tục có tổng lượng mưa lớn nhất trong trận mưa. Tuỳ thuộc vào yêu cầu tiêu nước và dạng phân phối mô hình mưa giờ của khu vực nghiên cứu mà lựa chọn số giờ mưa có tổng lượng mưa lớn nhất để tính toán hệ số tiêu thiết kế các công trình tiêu cục bộ bên trong vùng tiêu đảm bảo không bị úng ngập khi xuất hiện trận mưa thiết kế. 7.5.2 Sử dụng phương pháp tính toán nêu từ 7.1 đến 7.3, trong đó hệ số tiêu của đối tượng tiêu nước là khu công nghiệp và đô thị tập trung xác định theo 6.2.3 để tính toán hệ số tiêu thiết kế cho các vùng tiêu cụ thể. Có thể tham khảo ví dụ về phương pháp tính toán nêu ở phụ lục F. CHÚ THÍCH: 1) Mô hình mưa ngày (24 h) dùng để tính toán hệ số tiêu trung bình ngày của vùng tiêu; 2) Mô hình mưa giờ dùng để tính toán hệ số tiêu trung bình một giờ hoặc trung bình của một số giờ có lượng mưa lớn nhất trong trận mưa (gọi chung là hệ số tiêu trung bình giờ lớn nhất); 3) Hệ số tiêu trung bình ngày lớn nhất trong giản đồ hệ số tiêu được chọn là hệ số tiêu thiết kế và được dùng để tính toán thiết kế công trình đầu mối tiêu; 4) Hệ số tiêu trung bình giờ lớn nhất (hoặc trung bình một số giờ lớn nhất) dùng để thiết kế các công trình tiêu nước cục bộ trong vùng đưa nước ra công trình đầu mối tiêu; 5) Hồ điều hòa chỉ có tác dụng trữ nước để điều hòa và làm giảm nhỏ hệ số tiêu trung bình ngày của những ngày mưa lớn nhất trên toàn vùng, không làm giảm nhỏ hệ số tiêu tính theo các giờ mưa lớn nhất. 7.5.3 Có thể sử dụng các mô hình toán - thủy lực như họ mô hình MIKE, mô hình SWMM, KOD, VRSAP, hoặc các phần mềm tiên tiến khác đã được kiểm nghiệm trong thực tế để tính toán tiêu nước. Phần lớn các mô hình toán - thủy lực đều cho đường quá trình lưu lượng cần tiêu ra ngoài khu vực, không cho kết quả trực tiếp hệ số tiêu thiết kế. Muốn xác định được hệ số tiêu thiết kế của vùng tiêu bắt buộc phải chuyển đổi từ lưu lượng yêu cầu tiêu của công trình đầu mối cùng các thông số kỹ thuật khác có liên quan theo công thức tổng quát sau: q tk = 10 3 . (44) trong đó: q tk là hệ số tiêu thiết kế của vùng tiêu, l/s/ha; å Q i là tổng lưu lượng lớn nhất cần phải tiêu qua các công trình đầu mối để đảm bảo yêu cầu tiêu nước cho vùng, m 3 /s; w là tổng diện tích vùng tiêu, ha. Phụ lục A (Quy định) Khả năng chịu ngập của cây lúa trong thời kỳ phát triển A.1 Khả năng chịu ngập cho phép của cây lúa trong thời kỳ phát triển (từ giai đoạn cấy - bén rễ đến thu hoạch đối với lúa cấy và từ giai đoạn lúa phát triển được 4 lá thật đến lúc thu hoạch đối với lúa gieo sạ) là mức độ ngập (hay độ sâu ngập) và thời gian ngập mà cây lúa có thể chịu đựng được, không gây ra mức giảm sản lượng lớn hơn mức giảm sản lượng theo quy định. Nếu vượt quá giới hạn đó gọi là ngập úng. Khả năng chịu ngập của cây lúa phụ thuộc vào giai đoạn sinh trưởng, thời kỳ ngập, nhiệt độ của môi trường, độ đục của nước cũng như tốc độ nước chảy trong ruộng. A.2 Khả năng chịu ngập cho phép của lúa xét theo chiều cao cây lúa như sau: a) Trong giai đoạn cấy - bén rễ (hoặc khi cây lúa đã phát triển được 4 lá thật): - Ngập 1/2 chiều cao cây lúa không quá bảy ngày ( £ 7 d); - Ngập 3/4 chiều cao cây lúa không quá ba ngày ( £ 3 d); - Không được để nuớc ngập 100 % chiều cao cây lúa; b) Trong giai đoạn đẻ nhánh, đứng cái: - Ngập 1/2 chiều cao cây lúa không quá năm ngày ( £ 05 d); - Không được để nước ngập quá 3/4 chiều cao cây lúa; c) Trong giai đoạn làm đòng: Không được để nước ngập quá 1/2 chiều cao cây lúa. A.3 Trong giai đoạn thiết kế quy hoạch thủy lợi có thể áp dụng tiêu chuẩn chịu ngập sau đây: - Ngập trên 250 mm không quá một ngày ( £ 01 d); - Ngập trên 225 mm không quá hai ngày ( £ 02 d); - Ngập trên 200 mm không quá ba ngày ( £ 03 d); - Ngập trên 175 mm không quá bốn ngày ( £ 04 d); - Ngập trên 150 mm không quá năm ngày ( £ 05 d). Phụ lục B (Quy định) Hệ số dòng chảy C của một số loại đối tượng tiêu nước áp dụng trong tiêu chuẩn Bảng B.1 - Hệ số dòng chảy C của một số loại đối tượng tiêu nước chính có mặt trong các hệ thống thủy lợi Đối tượng tiêu nước Hệ số dòng chảy C 1. Đất trồng hoa, màu, cây công nghiệp ngắn ngày... 0,60 2. Đất vườn, đất trồng cây ăn quả, cây lâu năm... 0,50 3. Công viên cây xanh có hồ nước... 0,50 4. Đất ở: - Đất ở đô thị 0,95 - Đất ở nông thôn 0,65 5. Đất chuyên dùng trong khu đô thị đã được cứng hóa phần lớn bề mặt 0,95 6. Đất khu công nghiệp và làng nghề 0,95 7. Đất ao hồ, sông suối: - Sông suối nội vùng và các loại đầm trũng, ao hồ tự nhiên... 0,20 - Ao hồ chuyên nuôi thủy sản 1,00 - Hồ điều hòa 0,00 8. Đất đang gieo mạ và đất trồng lúa theo phương pháp gieo sạ trong giai đoạn mạ 1,00 9. Các loại đất khác 0,60 Phụ lục C (Tham khảo) Ví dụ tính toán hệ số tiêu cho ruộng lúa C.1 Công trình tiêu nước mặt ruộng là đường tràn C.1.1 Tài liệu tính toán Tính toán xác định hệ số tiêu cho lúa theo các số liệu sau đây: a) Mô hình mưa tiêu thiết kế 3 ngày: - Ngày 1: 161,8 mm - Ngày 2: 31,8 mm - Ngày 3: 20,9 mm b) Công trình tiêu nước mặt ruộng là đường tràn, đỉnh tràn cách mặt ruộng 0,1 m. Mực nước ở kênh tiêu cấp cuối cùng luôn thấp hơn đỉnh ngưỡng tràn, chế độ dòng chảy qua tràn là tự do. Hệ số độ sâu tiêu qua đường tràn m = 0,4; c) Lượng nước tiêu hao do ngấm và bốc hơi hàng ngày là 5 mm/d (h 0 = 5 mm/d); d) Chế độ chịu ngập của lúa như sau: - Thời gian ngập tối đa là 5 ngày (mưa 3 ngày tiêu 5 ngày); - Thời gian ngập trên 250 mm không quá 1 ngày; - Thời gian ngập trên 200 mm không quá 3 ngày; e) Lớp nước mặt ruộng trước khi tiêu ở ngang đỉnh ngưỡng tràn; f) Trị số b = 0,10. C.1.2 Phương pháp tính toán C.1.2.1 Lập bảng C.1 để giải hệ ba phương trình cơ bản (5), (6) và (7) nêu tại 6.1.2.6. Thời đoạn tính toán tính bằng ngày (01 d). Cách sử dụng bảng C.1 để tính toán như sau: - Cột (1) ghi thứ tự ngày tiêu; - Cột (2) ghi tổng lượng nước mưa rơi xuống trong từng ngày tiêu (P i ). Trong ví dụ này lượng mưa rơi xuống từ ngày tiêu đầu tiên đến ngày tiêu thứ ba nêu tại khoản a của C.1.1; - Cột (3) ghi độ sâu tổn thất nước trên ruộng lúa do ngấm và bốc hơi trong từng ngày tiêu. Trong ví dụ này h oi = 5 mm/d; - Cột (4) ghi trị số W i được tính toán theo công thức (9): W i = (1+ b ).P i - h oi +2.H i-1 , trong đó H i-1 là cột nước tiêu qua đường tràn ở cuối thời đoạn tính toán trước. Trong ví dụ này, H i-1 của ngày tiêu đầu tiên bằng không (H i-1 = 0); - Cột (5) ghi trị số cột nước tiêu qua đường tràn trung bình trong thời đoạn tính toán (H tbi ), được xác định theo công thức (6): H tbi = (H i + H i-1 )/2. Do giá trị của H i ở cột (8) chưa biết nên phải tính thử dần các trị số H tbi theo phương pháp sau: 1) Lập công thức: D q 0i = W i - 2.H tbi - 1,21.m.b 0 .H tbi 3/2 (C.1) 2) Thử dần các trị số H tbi thay vào công thức (C.1). Trị số nào cho D q 0i = 0 hoặc D q 0i » 0 sẽ là trị số H tbi cần tìm; - Cột (6) ghi kết quả tính toán độ sâu tiêu trong ngày q oi theo công thức (5): q 0i = W i - 2.H tbi ; - Cột (7) ghi cột nước tiêu qua đường tràn ở đầu thời đoạn tính toán (H i-1 ). Trị số H i-1 của ngày tiêu đầu tiên bằng không (H i-1 = 0), của ngày tiêu thứ hai bằng trị số H i của ngày tiêu thứ nhất; - Cột (8) ghi kết quả tính toán H i theo công thức: H i = 2 x H tbi - H i-1 (C.2) - Cột (9) ghi kết quả tính toán độ sâu lớp nước mặt ruộng trung bình của ngày tiêu thứ i, xác định theo công thức (14): h ri = H 0 + H tbi . Trong ví dụ này h ri = 100 mm + H tbi ; - Cột (10) ghi kết quả tính toán hệ số tiêu trung bình của ngày tiêu, xác định theo công thức (16). Bảng C.1 - Mẫu bảng tính toán hệ số tiêu nước cho ruộng lúa, công trình tiêu nước mặt ruộng là đường tràn tương ứng với một trị số b 0 đã biết Ngày tiêu P i mm h 0i mm W i mm H tbi mm q 0i mm/d H i-1 mm H i mm h ri mm q i l/s/ha (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) 1 ... ... ... ... ... 0 ... ... ... 2 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... n ... ... ... ... ... ... ... ... ... C.1.2.2 Các công việc sau đây cần phải làm sau khi tính toán xong bảng C.1: a) Đối chiếu đường quá trình h ri ~ t với độ sâu chịu ngập cho phép của lúa, nếu không đáp ứng được bắt buộc phải chọn trị số b 0 lớn hơn và tính toán lại từ đầu; b) Xem xét chiều cao cột nước tiêu qua đường tràn H i ở thời điểm cuối cùng trong thời gian tiêu. Nếu trị số H i thoả mãn điều kiện 0 mm £ H i £ 5 mm thì kết quả tính toán hệ số tiêu tương ứng với trị số b 0 đã chọn là phù hợp. Nếu không đáp ứng được bắt buộc phải chọn lại trị số b 0 phù hợp và tính toán lại từ đầu theo trình tự nêu trên: - Nếu H i > 5 mm: chọn b 0 lớn hơn ; - Nếu H i < 0 mm: chọn b 0 nhỏ hơn. c) Xem xét hệ số đồng đều l = q tb /q max cho các phương án có chiều cao cột nước tiêu qua đường tràn H i ở thời điểm cuối cùng trong thời gian tiêu thoả mãn điều kiện 0 mm £ H i £ 5 mm. Phương án nào cho trị số l lớn hơn được chọn làm phương án thiết kế. C.1.3 Kết quả tính toán C.1.3.1 Giả thiết một số giá trị b 01 để tính toán hệ số tiêu cho ruộng lúa theo trình tự và phương pháp tính toán nêu tại C.1.2. Kết quả tính toán được nêu trong các bảng từ C.2 đến C.4. Bảng C.2 - Bảng tính toán hệ số tiêu nước cho ruộng lúa với phương án b 0 = 0,1 m/ha Ngày tiêu P i mm h 0i mm W i mm H tbi mm q 0i mm/d H i-1 mm H i mm h ri mm q i l/s/ha 1 161,8 5,0 173,0 71,8 29,4 100,0 143,6 171,8 3,10 2 31,8 5,0 317,1 124,8 67,5 143,6 106,0 224,8 7,10 3 20,9 5,0 230,1 93,3 43,6 106,0 80,5 193,3 4,59 4 - 5,0 155,9 65,2 25,5 80,5 50,0 165,2 2,68 5 - 5,0 94,9 41,1 12,8 50,0 32,2 141,1 1,34 6 - 5,0 59,4 26,4 6,6 32,2 20,7 126,4 0,69 7 - 5,0 36,3 16,5 3,3 20,7 12,4 116,5 0,34 8 - 5,0 19,8 9,2 1,4 12,4 6,1 109,2 0,14 9 - 5,0 7,1 3,4 0,3 6,1 0,8 103,4 0,03 q max = 7,10 l/s/ha; q tb = 2,22 l/s/ha; l = q tb /q max = 0,31 Bảng C.3 - Bảng tính toán hệ số tiêu nước cho ruộng lúa với phương án b 0 = 0,2 m/ha Ngày tiêu P i mm h 0i mm W i mm H tbi mm q 0i mm/d H i-1 mm H i mm h ri mm q i l/s/ha 1 161,8 5,0 173,0 62,5 47,9 100,0 125,1 162,5 5,04 2 31,8 5,0 280,2 95,2 89,9 125,1 65,2 195,2 9,45 3 20,9 5,0 148,4 54,7 39,1 65,2 44,1 154,7 4,12 4 - 5,0 83,2 32,6 18,0 44,1 21,1 132,6 1,89 5 - 5,0 37,2 15,6 6,0 21,1 10,1 115,6 0,63 q max = 9,45 l/s/ha; q tb = 4,23 l/s/ha; l = q tb /q max = 0,45 Bảng C.4 - Bảng tính toán hệ số tiêu nước cho ruộng lúa với phương án b 0 = 0,3 m/ha Ngày tiêu P i mm h 0i mm W i mm H tbi mm q 0i mm/d H i-1 mm H i mm h ri mm q i l/s/ha 1 161,8 5,0 173,0 56,0 60,9 100,0 112,1 156,0 6,41 2 31,8 5,0 254,1 77,5 99,1 112,1 43,0 177,5 10,43 3 20,9 5,0 103,9 36,2 31,6 43,0 29,4 136,2 3,32 4 - 5,0 53,7 20,3 13,2 29,4 11,1 120,3 1,39 5 - 5,0 17,3 7,2 2,8 11,1 3,3 107,2 0,30 q max = 10,43 l/s/ha; q tb = 4,37 l/s/ha; l = q tb /q max = 0,42 C.1.3.2 Kết quả tính toán cho thấy: - Với trường hợp bề rộng đường tràn đơn vị b 0 = 0,1 m/ha, chiều sâu lớp nước mặt ruộng h ri tuy thấp hơn chiều cao chịu ngập cho phép của cây lúa nhưng thời gian tiêu kéo quá dài. Theo quy định, với trận mưa 3 ngày thì thời gian tiêu không quá 5 ngày nhưng ở trường hợp này thời gian tiêu kéo dài tới 9 ngày lớp nước mặt ruộng mới trở về trạng thái ban đầu (h r0 = 10,3 cm hay H 0 » 0 cm). - Với phương án bề rộng đường tràn đơn vị b 0 = 0,2 m/ha và b 0 = 0,3 m/ha đều thoả mãn yêu cầu chịu ngập của cây lúa nhưng phương án b 0 = 0,3 m/ha cho kết quả tiêu nước tốt hơn (độ sâu lớp nước tiêu qua đường tràn ở cuối ngày tiêu thứ năm chỉ có 3,3 mm là rất nhỏ). Đường quá trình hệ số tiêu nước cho lúa với phương án bề rộng đường tràn đơn vị b 0 = 0,3 m/ha được chọn làm phương án thiết kế. C.2 Công trình tiêu nước mặt ruộng là ống tiêu C.2.1 Tài liệu tính toán Tính toán xác định hệ số tiêu cho lúa theo các số liệu sau đây: a) Mô hình mưa tiêu thiết kế 3 ngày lấy theo C.1.1; b) Công trình tiêu nước mặt ruộng là ống tiêu đặt sát mặt ruộng có đường kính d = 0,1 m/ha, độ sâu lớp nước mặt ruộng trước khi tiêu là 100 mm, chế độ dòng chảy qua ống tiêu là tự do. Hệ số độ sâu tiêu qua ống tiêu m = 0,60; c) Lượng nước tiêu hao do ngấm và bốc hơi, khả năng chịu ngập của lúa, hệ số hiệu chỉnh b lấy theo C.1.1. C.2.2 Tính toán hệ số tiêu theo phương pháp lập bảng Excel C.2.1.1 Sử dụng 3 phương trình cơ bản (5), (6) và (12) được nêu trong tiêu chuẩn như sau: a) Phương trình cơ bản (5): W i - 2.H tbi = q oi (C.3) b) Phương trình cơ bản (6): H tbi = (H i + H i-1 )/2 (C.4) c) Phương trình cơ bản (12): q oi = 0,121. m . W .(H tbi - d/2) 0,5 (C.5) trong đó đơn vị của q 0i là mm, của d là mm, của W là cm 2 , của H i và H i-1 là mm. C.2.1.2 Lập bảng Excel để giải hệ ba phương trình cơ bản nêu trên như sau: a) Phương pháp sử dụng bảng tính Excel để tính toán và trình tự tính toán theo C.1.2.1, trong đó: - Công thức (C.1) được viết lại như sau: D q 0i = W i - 2.H tbi - 0,121. m . W .(H tbi - d/2) 0,5 (C.6) - Do ống tiêu đặt sát mặt ruộng (H 0 = 0 mm) nên công thức (14) xác định đường quá trình độ sâu lớp nước mặt ruộng viết lại như sau: h ri = h tbi (C.7) b) Với số liệu đầu vào đã cho ở C.2.1, kết quả tính toán hệ số tiêu nước cho ruộng lúa được nêu tóm tắt trong bảng C.5: Bảng C.5 - Bảng tính toán hệ số tiêu nước cho ruộng lúa phương án đường kính ống d = 0,1 m/ha Ngày tiêu P i mm h 0i mm W i mm H tbi mm q 0i mm/d H i-1 mm H i mm h ri mm q i l/s/ha 1 161,8 5,0 373,0 157,0 59,0 100,0 214,0 157,0 6,20 2 31,8 5,0 458,0 194,7 68,6 214,0 175,4 194,7 7,21 3 20,9 5,0 368,9 155,2 58,5 175,4 135,0 155,2 6,15 4 0,0 5,0 265,0 110,3 44,3 135,0 85,7 110,3 4,66 q max = 7,21 l/s/ha; q tb = 6,06 l/s/ha; l = q tb /q max = 0,84. c) Kết quả tính toán nêu ở bảng C.5 cho thấy với công trình tiêu nước mặt ruộng là ống tiêu có đường kính d = 0,1 m/ha cho hệ số đồng đều của hệ số tiêu khá lớn ( l = 0,84), tuy đảm bảo yêu cầu tiêu nước nhưng lại không tận dụng được khả năng chịu ngập của lúa do thời gian tiêu nước chỉ có 4 ngày (thời gian tiêu cho phép là 5 ngày) và độ sâu lớp nước duy trì trong ruộng lúa luôn thấp hơn khả năng chịu ngập cho phép. Do vậy cần thay đổi kích thước ống tiêu theo hướng giảm nhỏ hơn nữa đường kính ống tiêu. C.2.1.3 Bảng C.6 giới thiệu kết quả tính toán hệ số tiêu nước ruộng lúa với phương án đường kính ống tiêu d = 8 cm/ha. Kết quả tính toán cho thấy phương án này thoả mãn yêu cầu chịu ngập của cây lúa, có hệ số đồng đều cao ( l = 0,85), thời gian tiêu nước 5 ngày (phù hợp với thời gian tiêu nước cho phép), độ sâu lớp nước trên ruộng lúa tại thời điểm cuối ngày tiêu thứ năm đạt 101,7 cm xấp xỉ độ sâu lớp nước mặt ruộng trước khi tiêu (100 cm). Như vậy đường quá trình hệ số tiêu nước cho lúa với phương án đường kính ống tiêu d = 8 cm/ha được chọn làm phương án thiết kế: Bảng C.6 - Bảng tính toán hệ số tiêu nước cho ruộng lúa phương án đường kính ống d = 8 cm/ha Ngày tiêu P i mm h 0i mm W i mm H tbi mm q 0i mm/d H i-1 mm H i mm h ri mm q i l/s/ha 1 161,8 5,0 373,0 166,0 41,0 100,0 232,0 166,0 4,31 2 31,8 5,0 494,1 222,4 49,3 232,0 212,8 222,4 5,18 3 20,9 5,0 443,5 198,8 46,0 212,8 184,8 198,8 4,84 4 0,0 5,0 364,6 162,1 40,3 184,8 139,5 162,1 4,24 5 0,0 5,0 274,0 120,6 32,8 139,5 101,7 120,6 3,45 q max = 5,18 l/s/ha; q tb = 4,40 l/s/ha; l = q tb /q max = 0,85. C.3 Nhận xét về hai loại công trình tiêu nước mặt ruộng Kết quả tính toán ở các bảng từ C.2 đến C.6 cho thấy: a) Công trình tiêu nước mặt ruộng bằng đường tràn phù hợp với thực tế quản lý thủy nông của nước ta hiện nay nhưng có nhược điểm là hệ số tiêu thiết kế tương đối lớn và hệ số đồng đều thấp do không tận dụng được khả năng chịu ngập của cây lúa; b) Công trình tiêu nước mặt ruộng là là ống tiêu cho đường quá trình q i ~ t đồng đều hơn, hệ số tiêu thiết kế nhỏ do tận dụng được khả năng chịu ngập của cây lúa nhưng có nhược điểm là dễ bị rác rưởi cũng như các sản phẩm sau thu hoạch còn sót lại trên ruộng lúa làm tắc ống và công tác quản lý thường gặp nhiều khó khăn hơn. Phụ lục D (Tham khảo) Phương pháp tính toán hệ số tiêu thiết kế của vùng tiêu áp dụng cho một số trường hợp đặc biệt sau khi đã sử dụng các khu trữ nước để điều tiết lượng nước cần tiêu D.1 Quy định chung D.1.1 Mức độ giảm nhỏ hệ số tiêu của vùng sau khi đã trữ bớt một phần lượng nước cần tiêu trong các khu trữ, được xác định theo công thức sau: D q tru = (D.1) trong đó: D q tru là hệ số tiêu của vùng tiêu có thể giảm nhỏ, l/s/ha; ti là tỷ lệ diện tích mặt nước của khu trữ nước thứ i so với tổng diện tích vùng tiêu, %: a ti = (D.2) w ti là diện tích khu trữ nước thứ i, ha; w là tổng diện tích vùng tiêu, ha; H TKi là chiều sâu trữ nước thiết kế của khu trữ nước thứ i, mm. D.1.2 Hệ số tiêu thiết kế của vùng tiêu sau khi đã sử dụng các khu trữ nước để điều tiết lượng nước cần tiêu, được xác định theo công thức tổng quát sau: q tk = (D.3) trong đó: q tk là hệ số tiêu thiết kế của vùng tiêu, l/s/ha; q j là hệ số tiêu của vùng tiêu tại ngày mưa lớn thứ j (ngày phải trữ nước vào khu trữ), l/(s.ha); n là số ngày có mưa lớn phải trữ nước vào khu trữ; D q tru là tổng hệ số tiêu của vùng tiêu có thể giảm nhỏ, l/s/ha. D.2 Phương pháp tính toán riêng cho một số trường hợp D.2.1 Nếu biểu đồ đường quá trình hệ số tiêu sơ bộ chỉ xuất hiện một ngày có hệ số tiêu lớn nhất (q max ) với lượng nước cần tiêu rất lớn so với các ngày tiêu còn lại, xem sơ đồ a của hình D.1. Công thức (D.3) được viết lại như sau: q tk = q max - q tru (D.4) D.2.2 Nếu biểu đồ đường quá trình hệ số tiêu sơ bộ có hai ngày (02 d) liên tiếp xuất hiện hệ số tiêu lớn nhất, tổng lượng nước cần tiêu của hai ngày này chiếm phần lớn lượng nước cần tiêu của cả đợt. Xét hiệu số: D q = q max - D q tru (D.5) So sánh trị số D q với trị số q j (là hệ số tiêu sơ bộ của vùng tiêu tại ngày tiêu thứ j, l/s/ha, có giá trị lớn thứ hai chỉ sau q max ): a) Nếu D q ³ q j (xem sơ đồ a của hình D.1): q tk = D q (D.6) b) Nếu D q < q j (xem sơ đồ b của hình D.1): q tk = (q max + q j - D q tru ) (D.7) c) Nếu D q < q j và q j = q max (xem sơ đồ b của hình D.1): q tk = q max - D q tru (D.8) D.2.3 Nếu biểu đồ đường quá trình hệ số tiêu sơ bộ có hai ngày không liên tiếp có hệ số tiêu lớn nhất (hệ số tiêu của ngày xen giữa nhỏ hơn). Tổng lượng nước cần tiêu của hai ngày này chiếm phần lớn lượng nước cần tiêu của cả đợt. Gọi q 2 , q 3 và q 4 lần lượt là hệ số tiêu trung bình của ngày tiêu thứ 2, thứ 3 và thứ 4 trong giản đồ hệ số tiêu sơ bộ. Nếu một trong hai trị số của q 2 và q 4 có giá trị lớn nhất (q max ) thì xét hiệu số D q theo công thức (D.5) với q j . Nếu D q ³ q j thì q tk = D q. Nếu D q < q j thì xét tỷ số: k 1 = (q 2 + q 4 - D q tru ) (D.9) a) Trường hợp k 1 ³ q 3 (xem sơ đồ d và e của hình D.1): q tk = k 1 = (q 2 + q 4 - D q tru ) (D.10) Nếu q 2 = q 4 = q max : q tk = q max - D q tru (D.11) b) Trường hợp k 1 < q 3 (xem sơ đồ f và g của hình D.1): q tk = (q 2 + q 4 + q 3 - D q tru ) (D.12) Nếu q 2 = q 3 = q 4 = q max : q tk = q max - D q tru (D.13) CHÚ THÍCH : 1) Các trường hợp nêu trong phụ lục này áp dụng cho mô hình mưa tiêu thiết kế 5 ngày lớn nhất. Khi tính toán hệ số tiêu thiết kế cho hệ thống tiêu với mô hình mưa tiêu thiết kế không phải là mưa 5 ngày, cần vận dụng phương pháp tính toán nêu trên cho phù hợp; 2) Các ký hiệu có mặt trong các công thức từ (D.4) đến (D.13) đã giải thích trong các công thức (D.1), (D.2) và (D.3). a) b) c) d) e) f) CHÚ DẪN: Phần hệ số tiêu của vùng được trữ vào các khu trữ trong những ngày tiêu căng thẳng. Phần hệ số tiêu được điều tiết xả ra khỏi khu trữ trong những ngày tiêu không căng thẳng. g) Hình D.1 - Sơ đồ biểu diễn đường quá trình hệ số tiêu sơ bộ và đường quá trình hệ số tiêu đã hiệu chỉnh cho một số trường hợp cụ thể Phụ lục E (Tham khảo) Ví dụ tính toán hệ số tiêu thiết kế áp dụng cho các vùng tiêu có nhiều đối tượng tiêu nước E.1 Tài liệu tính toán Tính toán hệ số tiêu thiết kế cho một vùng tiêu theo các số liệu cho trước như sau: a) Tài liệu mưa thiết kế lấy theo bảng E.1: Bảng E.1 - Mô hình mưa tiêu 5 ngày lớn nhất tần suất xuất hiện 10 % Ngày mưa 1 2 3 4 5 Tổng cộng Lượng mưa, mm 77,7 173,0 40,9 108,8 20,4 420,8 b) Tài liệu về các loại đối tượng tiêu nước lấy theo bảng E.2: Bảng E.2 - Cơ cấu sử dụng đất và tỷ lệ diện tích các loại đất trên vùng tiêu Loại đất Trồng lúa Hoa màu Thủy sản Ao hồ tự nhiên Đất nông thôn Đất đô thị Công nghiệp Đất khác Tổng số Diện tích, ha 3 512 368 332 105 945 153 230 831 6 476 Tỷ lệ, % 54,23 5,68 5,13 1,62 14,59 2,36 3,55 12,83 100,00 c) Hệ số dòng chảy của các đối tượng tiêu nước lấy theo bảng B.1 phụ lục B; d) Công trình tiêu nước ruộng lúa là đường tràn có hệ số độ sâu tiêu m = 0,36, chế độ dòng chảy qua đường tràn là tự do, đỉnh tràn cách mặt ruộng 0,1 m. Lớp nước mặt ruộng trước khi tiêu ở ngang đỉnh tràn. Tổn thất nước do ngấm và bốc hơi trung bình trong thời gian tiêu h 0 = 5,0 mm/d. Trị số b = 0,10. Khả năng chịu ngập của lúa theo A.3 phụ lục A. E.2 Kết quả tính toán E.2.1 Kết quả tính toán hệ số tiêu cho từng loại đối tượng tiêu nước như sau: a) Đối tượng tiêu nước là đất trồng lúa: Diện tích trồng lúa có 3 512 ha, chiếm tỷ lệ 54,23 % diện tích tiêu của lưu vực. Áp dụng phương pháp lập bảng tính Excel nêu tại 6.1.2.9 để tính toán đường quá trình hệ số tiêu cho ruộng lúa (q li ~ t). Tính toán với một số phương án bề rộng đường tràn đơn vị cho thấy phương án bề rộng tràn b 0 = 0,35 m/ha cho chiều cao lớp nước tiêu qua đường tràn ở cuối ngày tiêu thứ 7 chỉ còn 3,57 mm (< 5,0 mm), đáp ứng được yêu cầu tiêu và được chọn làm phương án thiết kế, xem bảng E.3; Bảng E.3 - Kết quả tính toán hệ số tiêu nước trên ruộng lúa với b 0 = 0,35 m/ha Ngày tiêu P i mm h 0i mm W i mm H tbi mm q 0i mm/d H i-1 mm H i mm h ri mm q li l/s/ha 1 77,7 5,0 80,5 28,6 23,3 0,0 57,2 128,6 2,45 2 173,0 5,0 299,6 87,5 124,7 57,2 117,8 187,5 13,12 3 40,9 5,0 275,5 81,6 112,3 117,8 45,4 181,6 11,82 4 108,8 5,0 205,5 63,9 77,8 45,4 82,3 163,9 8,18 5 20,4 5,0 182,0 57,7 66,7 82,3 33,0 157,7 7,02 6 - 5,0 61,0 22,4 16,2 33,0 11,8 122,4 1,70 7 - 5,0 18,7 7,7 3,3 11,8 3,6 107,7 0,34 q max = 13,12 l/s/ha; q tb = 6,38 l/s/ha; l = q tb /q max = 0,49. b) Đối tượng tiêu nước không phải là lúa: Không kể diện tích trồng lúa, các đối tượng tiêu nước còn lại trên vùng tiêu là 2 964 ha, chiếm tỷ lệ 45,77 % diện tích của vùng. Hệ số dòng chảy C j lấy theo bảng B.1 phụ lục B. Các loại đối tượng tiêu nước này có thể gọi chung là đối tượng tiêu nước tổng hợp và áp dụng công thức (30) để xác định hệ số dòng chảy chung C kl của nó trên vùng tiêu. Kết quả tính toán cho C kl bằng 0,692. Đường quá trình hệ số tiêu của đối tượng tiêu nước tổng hợp trên vùng tiêu (q kli ~ t) xác định theo công thức sau: q kli = C kl .P i (E.1) q kli = 0,0801 P i (E.2) E.2.2 Đường quá trình hệ số tiêu sơ bộ của vùng tiêu (q i ~ t) xác định theo công thức (27). Kết quả tính toán được ghi tóm tắt trong bảng E.4: q i = a l .q li + a kl .q kli (E.3) trong đó: a l là tỷ lệ diện tích trồng lúa nước trên vùng tiêu: a l = 54,23 % ; a kl là tỷ lệ diện tích của đối tượng tiêu nước tổng hợp trên vùng tiêu: a kl = 45,77 %; q li là hệ số tiêu cho ruộng lúa tại thời đoạn tính toán thứ i, l/s/ha, q li lấy theo bảng E.3; q kli là hệ số tiêu bình quân của đối tượng tiêu nước tổng hợp trên vùng tiêu tại thời đoạn tiêu nước thứ i, l/s/ha. Bảng E.4 - Tổng hợp kết quả tính toán đường quá trình hệ số tiêu sơ bộ của hệ thống Ngày tiêu 1 2 3 4 5 6 7 a l .q li , l/s/ha 1,33 7,12 6,41 4,44 3,81 0,92 0,19 a kl .q kli , l/s/ha 2,85 6,34 1,50 3,99 0,75 0,00 0,00 q i , l/s/ha 4,18 13,46 7,91 8,43 4,56 0,92 0,19 q max = 13,46 l/s/ha; q tb = 5,66 l/s/ha; l = q tb /q max = 0,42. E.2.3 Bảng E.4 cho thấy với cơ cấu sử dụng đất như tài liệu đã cho thì hệ số tiêu thiết kế của cả vùng đạt 13,46 l/s/ha là khá lớn, hệ số tiêu trung bình từng ngày trong giản đồ hệ số tiêu có sự biến động lớn, hệ số đồng đều l của cả hệ thống tiêu chỉ đạt 0,42. E.2.4 Lựa chọn giải pháp xây dựng một số hồ điều hòa để điều tiết và giảm nhẹ hệ số tiêu thiết kế. Khảo sát tổng thể vùng tiêu cho thấy có thể cải tạo 105 ha đất ao hồ tự nhiên và chuyển 57 ha đất khác thành hồ điều hòa với độ sâu điều tiết nước trung bình 1 000 mm. Tổng diện tích mặt nước của các hồ điều hòa là 162 ha, chiếm tỷ lệ 2,5 % diện tích vùng tiêu. E.2.5 Mặc dù tỷ lệ diện tích của đối tượng tiêu nước tổng hợp không thay đổi (chiếm tỷ lệ 45,77 % diện tích của vùng) nhưng cơ cấu sử dụng đất và tỷ lệ diện tích của một số loại đối tượng tiêu nước có thay đổi theo (không còn diện tích ao hồ tự nhiên, thêm diện tích hồ điều hòa, giảm diện tích đất khác). Do vậy cần xác định lại hệ số dòng chảy tổng hợp C kl trong 5 ngày mưa theo công thức (30) và tính toán lại đường quá trình hệ số tiêu sơ bộ của vùng tiêu trước khi hiệu chỉnh giản đồ hệ số tiêu. Kết quả tính toán cho C kl = 0,673. E.2.6 Đường quá trình hệ số tiêu của đối tượng tiêu nước tổng hợp (q kli ~ t) trong 5 ngày mưa xác định theo công thức (E.3). Hai ngày tiêu cuối cùng (không mưa) chỉ có hồ điều hòa là tiêu hết lượng nước mưa trữ lại trong hồ với hệ số tiêu xác định theo công thức (23). Đường quá trình hệ số tiêu sơ bộ của vùng tiêu được nêu trong bảng E.5. E.2.7 Lấy tổng tổn thất do ngấm và bốc hơi mặt nước trong thời gian hồ trữ và tiêu nước là 10 mm. Thay các thông số H trữ = 1 000 mm và å h o = 10 mm vào công thức (36) xác định được H tk = 1 010 mm. Thay các thông số H tk và a t đã biết vào công thức (33) xác định được tổng hệ số tiêu có thể được giảm nhỏ nhờ tác dụng trữ và điều tiết của các hồ điều hòa là å D q tru = 2,92 l/s/ha. E.2.8 Kết quả tính toán hiệu chỉnh giản đồ hệ số tiêu và đường quá trình hệ số tiêu của vùng tiêu được nêu trong bảng E.5. Hệ số tiêu thiết kế của vùng dùng để thiết kế hệ thống kênh tiêu chính, công trình trên kênh tiêu chính và công trình đầu mối tiêu là 10,36 l/s/ha. Bảng E.5 - Tổng hợp kết quả tính toán đường quá trình hệ số tiêu sơ bộ, kết quả hiệu chỉnh giản đồ hệ số tiêu và xác định hệ số tiêu thiết kế Ngày tiêu 1 2 3 4 5 6 7 a l .q li , l/s/ha 1,33 7,12 6,41 4,44 3,81 0,92 0,19 a kl .q kli , l/s/ha 2,77 6,17 1,46 3,88 0,73 0,61 0,61 q i sơ bộ, l/s/ha 4,10 13,29 7,87 8,32 4,54 1,53 0,80 q i hiệu chỉnh, l/s/ha ( å D q tru = 2,92 l/s/ha) 4,10 10,36 10,36 8,75 4,54 1,53 0,80 CHÚ THÍCH: a) Tổng hệ số tiêu trong 3 ngày tiêu căng thẳng (từ ngày tiêu thứ hai đến ngày tiêu thứ tư) trước khi hiệu chỉnh và sau khi hiệu chỉnh là không thay đổi; b) Tổng hệ số tiêu của vùng tiêu được trữ lại trong hồ điều hòa ở ngày tiêu thứ hai là 2,92 l/s/ha. Từ ngày tiêu thứ ba, hồ điều hòa bắt đầu điều tiết xả lượng nước trữ này ra hệ thống tiêu: ngày tiêu thứ ba điều tiết xả thêm 2,49 l/s/ha, ngày tiêu thứ tư điều tiết xả thêm 0,43 l/s/ha; c) Hệ số tiêu dùng để thiết kế hệ thống kênh tiêu, công trình trên kênh và công trình đầu mối là 10,36 l/s/ha. Phụ lục F (Tham khảo) Ví dụ tính toán hệ số tiêu thiết kế cho vùng tiêu có diện tích đất đô thị chiếm tỷ lệ lớn F.1 Tài liệu cho trước Tính toán hệ số tiêu thiết kế cho một vùng có diện tích cần tiêu 19 438 ha đã được quy hoạch thành một khu đô thị lớn theo các tài liệu cho trước sau đây: 1) Mô hình mưa tiêu thiết kế cho ở bảng F.1; Bảng F.1 - Mô hình mưa 24 h lớn nhất tương ứng với tần suất 10 % Đơn vị tính là millimeter (mm) Giờ mưa Ngày mưa Giờ mưa Ngày mưa 1 2 1 2 0 - 1 15,64 0,59 12 - 13 19,16 2,79 1 - 2 18,88 1,13 13 - 14 4,93 0,95 2 - 3 17,75 1,66 14 - 15 5,35 2,26 3 - 4 20,57 0,95 15 - 16 0,14 1,60 4 - 5 12,82 5,88 16 - 17 0,14 0,36 5 - 6 3,80 22,52 17 - 18 1,27 0,00 6 - 7 2,54 42,71 18 - 19 1,41 0,00 7 - 8 1,27 12,89 19 - 20 2,11 0,00 8 - 9 2,82 3,80 20 - 21 2,39 0,00 9 - 10 2,82 1,66 21 - 22 3,80 0,12 10 - 11 37,75 2,79 22 - 23 1,55 0,00 11 - 12 40,57 3,56 23 - 24 0,99 0,00 Tổng ngày: 220,5 108,2 2) Cơ cấu sử dụng đất theo quy hoạch: - Đất trồng cây lâu năm và công viên cây xanh: 1 900 ha; - Đất trồng hoa và cây cảnh: 627 ha; - Đất khu công nghiệp và cụm công nghiệp: 1 475 ha; - Đất làm hồ điều hòa: 389 ha; - Đất ở đô thị, đất chuyên dùng trong khu đô thị: 14 558 ha; - Các loại đất khác: 489 ha. 3) Hệ số dòng chảy của các đối tượng tiêu nước lấy theo bảng B.1 phụ lục B; 4) Độ sâu trữ và điều tiết nước trung bình của các hồ điều hòa là 1,0 m. Tổng tổn thất do ngấm qua lòng hồ và bốc hơi mặt nước trong thời gian hồ điều hòa điều tiết nước là 10 mm. F.2 Kết quả tính toán F.2.1 Phân tích mô hình trận mưa thiết kế ghi ở bảng F.1 cho thấy cường độ mưa lớn nhất trong một giờ và trong một số giờ trên lưu vực tiêu như sau: 01 h mưa lớn nhất: 42,71 mm (giờ thứ 6 - 7 của ngày mưa thứ 2) 02 h mưa lớn nhất: 78,32 mm (giờ thứ 10 - 12 của ngày mưa thứ 1) 03 h mưa lớn nhất: 97,48 mm (giờ thứ 10 - 13 của ngày mưa thứ 1) 04 h mưa lớn nhất: 102,41 mm (giờ thứ 10 - 14 của ngày mưa thứ 1) 05 h mưa lớn nhất: 107,76 mm (giờ thứ 10 - 15 của ngày mưa thứ 1) 06 h mưa lớn nhất: 110,58 mm (giờ thứ 9 - 15 của ngày mưa thứ 1) 24 h mưa lớn nhất: 220,50 mm (ngày mưa thứ 1). F.2.2 Dựa vào số liệu trong bảng B.1 phụ lục B và công thức (31) tính được hệ số dòng chảy trung bình của các đối tượng tiêu nước trên toàn bộ lưu vực tiêu là C lv = 0,867. F.2.3 Áp dụng công thức (32) để tính toán hệ số tiêu cho các thời đoạn tiêu nước căng thẳng nhất (thời đoạn tiêu nước có cường độ mưa lớn nhất). Kết quả tính toán được thống kê trong bảng F.2. F.2.4 Số liệu ở bảng F.2 cho thấy hệ số tiêu lớn nhất trung bình ngày trên toàn bộ vùng tính toán là 19,79 l/s/ha. Hệ số tiêu này chỉ dùng để tính toán lưu lượng thiết kế công trình đầu mối trạm bơm tiêu và tính toán thiết kế các kênh tiêu chuyển nước về hồ điều hòa và đưa nước về trạm bơm, không dùng để thiết kế các công trình tiêu cục bộ nằm trong khu vực nội thành. F.2.5 Để đảm bảo các khu vực nội thành không bị ngập trong khoảng thời gian cho phép từ 01 h đến trên 05 h thậm chí 24 h khi xuất hiện trận mưa thiết kế có cường độ mưa được nêu trong bảng F.1, tuỳ thuộc vào yêu cầu tiêu nước của cả vùng, khi tính toán thiết kế xây dựng công trình tiêu cục bộ đưa nước từ các khu đô thị hoặc từ các tiểu lưu vực vào mạng lưới tiêu chung của thành phố để ra trạm bơm đầu mối tiêu phải dẫn được hệ số tiêu lớn nhất của lưu vực do hạng mục công trình đó phụ trách (còn gọi là hệ số tiêu cục bộ) không thấp hơn các trị số quy định cho từng trường hợp tính toán đã nêu trong bảng F.2: Bảng F.2 - Kết quả tính toán hệ số tiêu của toàn vùng tương ứng với các thời đoạn tiêu nước căng thẳng nhất Cường độ mưa lớn nhất tương ứng với thời gian mưa mm Thời gian mưa tính toán h Hệ số tiêu thiết kế tương ứng với thời gian mưa l/s/ha Chưa xét đến hồ điều hòa Đã xét đến hồ điều hòa 220,50 24 22,13 19,79 110,58 6 44,38 - 107,76 5 51,90 - 102,41 4 61,65 - 97,48 3 78,25 - 78,32 2 94,30 - 42,71 1 102,85 - CHÚ THÍCH: 1) Hệ số tiêu trung bình ngày của vùng tiêu được giảm nhỏ nhờ tác dụng trữ và điều tiết nước của các hồ điều hòa tính theo công thức (33) là 2,34 l/s/ha; 2) Hồ điều hòa chỉ có tác dụng trữ nước để điều hòa và làm giảm nhỏ hệ số tiêu trung bình của những ngày mưa lớn nhất trên toàn vùng, không làm giảm nhỏ hệ số tiêu tính theo các giờ mưa lớn nhất. Thư mục tài liệu tham khảo [ 1 ] TCVN 8641:2011 Công trình thủy lợi - Kỹ thuật tưới tiêu nước cho cây lương thực và cây thực phẩm; [ 2 ] 14TCN 60-88 Hệ số tiêu cho ruộng lúa - Tiêu chuẩn thiết kế. Trong thời kỳ tiêu nước, hệ số tiêu cho lúa nước được tính toán tương ứng với giai đoạn sinh trưởng có khả năng chịu ngập kém nhất. Công thức (7) được sử dụng trong trường hợp chế độ dòng chảy qua đường tràn là chảy tự do (xem sơ đồ hình 1). Trong quá trình tiêu nước, mực nước ở kênh tiêu cấp thấp nhất luôn thấp hơn mực nước cần duy trì trong ruộng lúa đáp ứng yêu cầu tưới; Công thức (8) được sử dụng trong trường hợp chế độ chảy qua đường tràn là chảy ngập (xem sơ đồ hình 2). Trường hợp hình thức công trình tiêu nước mặt ruộng là đường tràn kiểu thực dụng lấy m từ 0,44 đến 0,45, kiểu thành mỏng lấy m từ 0,41 đến 0,42. Ống tháo nước đặt sát mặt ruộng hoặc thấp hơn mặt ruộng chỉ được áp dụng trong trường hợp các cống tiêu nước ở đầu kênh cấp cuối cùng có cửa van đảm bảo điều tiết tiêu nước chủ động. Khi xuất hiện trận mưa tiêu thiết kế, thời gian mưa hiệu quả T hq thường nằm trong khoảng từ 10 h đến 16 h, nhưng phổ biến từ 15 h đến 16 h; Nếu mô hình trận mưa tiêu thiết kế có đỉnh mưa rơi vào ngày cuối cùng của trận mưa thì thời gian tiêu nước T phải lớn hơn thời gian mưa (T > t) và trị số D t lấy bằng 01 ngày với trận mưa 03 ngày, 02 ngày với trận mưa 5 ngày, 03 ngày với trận mưa từ 7 ngày trở lên. Khi áp dụng giải pháp trữ và điều tiết nước trên ruộng lúa để hiệu chỉnh giản đồ hệ số tiêu, trong tính toán hệ số tiêu cho lúa phải chọn chế độ dòng chảy qua công trình tiêu nước mặt ruộng là chảy ngập. Các loại mực nước trong hồ điều hoà giới thiệu khái quát trong sơ đồ hình 5 chưa kể đến lượng nước tổn thất do ngấm và bốc hơi trong thời gian tiêu.