14TCN60:1988

Tiêu chuẩn ngành 14TCN 60:1988 về hệ số tiêu cho ruộng lúa TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ 14TCN 60-88 HỆ SỐ TIÊU CHO RUỘNG LÚA Tiêu chuẩn này quy định những nguyên tắc, phương pháp cần được tuân thủ trong tính toán hệ số tiêu nước mặt do mưa đối với vùng trồng lúa là chủ yếu. Khi sử dụng các hệ số quy định trong tiêu chuẩn này cần phân tích lựa chọn cho phù hợp với tình hình cụ thể của từng vùng, từng địa phương. 1. CÁC NGUYÊN TẮC CƠ BẢN TRONG TÍNH TOÁN TIÊU NƯỚC 1.1. Hệ số tiêu là lưu lượng cần làm thoát đi từ một đơn vị diện tích nhằm đảm bảo một chế độ chịu ngập nhất định. Hệ số tiêu được ký hiệu là q và có đơn vị thường dùng là 1/S - ha. Độ sâu tiêu là lớp nước mặt ruộng cần làm thoát đi trong thời gian một ngày đêm nhằm đảm bảo một chế độ chịu ngập nhất định. Độ sâu tiêu được ký hiệu là q 0 đơn vị là mm/ngày q = trong đó: q tính bằng 1/S - ha q 0 tính bằng mm/ngày Hệ số tiêu phụ thuộc vào các yếu tố cơ bản sau: - Lượng mưa, mô hình mưa, tính chất đất đai địa hình và cây trồng. - Mức độ chống úng, kết cấu và tình trạng của hệ thống tiêu nước. Hệ số tiêu được phân thành hệ số tiêu mặt ruộng và hệ số tiêu tại công trình đầu mối. 1.2. Tiêu nước mặt do mưa trong hệ thống thủy nông cần được thực hiện theo nguyên tắc "Phân tán nước và tiêu nước có điều tiết". Phân tán nước là thực hiện nguyên tắc cao tiêu cao, thấp tiêu thấp, nước ở đâu tiêu ở đấy, tránh việc dồn nước vào vùng thấp rồi mới tiêu đi. Tiêu nước có điều tiết là nguyên tắc bảo đảm cho đường quá trình hệ số tiêu có dạng hợp lý nhất. Nội dung chủ yếu của nguyên tắc này là lợi dụng các diện tích có khả năng trữ nước như ruộng lúa hồ ao, khu trũng nuôi cá để trữ bớt một phần lượng mưa của những ngày mưa lớn rồi tiêu dần vào những thời gian sau khi mưa hoặc mưa nhỏ. 1.3. Để đảm bảo việc thực hiện đầy đủ các nguyên tắc tiêu nước hệ thống thủy nông phải là một hệ thống hoàn chỉnh, hệ thống điều tiết nước mặt ruộng phải đầy đủ bờ vùng, bờ thửa, bờ khoảnh và công trình tháo nước mặt ruộng. 2. CÁC TÀI LIỆU CƠ BẢN 2.1. Để xác định hệ số tiêu nước mặt ruộng cần chuẩn bị các tài liệu cơ bản sau: 1. Sơ đồ kiến thiết đồng ruộng; 2. Loại công trình tháo nước mặt ruộng được ứng dụng; 3. Tình hình tập trung nước ngoại lai vào ruộng lúa trong quá trình tiêu nước; 4. Lượng mưa, tính toán; 5. Lượng nước tiêu hao trên ruộng lúa trong quá trình tiêu nước. 2.2. Khả năng điều tiết nước trên ruộng lúa. 2.2.1. Khả năng điều tiết nước trên ruộng lúa phụ thuộc chủ yếu vào khả năng chịu ngập của cây lúa. Khả năng chịu ngập được đánh giá bằng thời gian ngập và mức độ ngập. Ở dạng tổng quát, mức độ ngập được đánh giá bằng hệ số: K = trong đó: H: Độ sâu lớp nước mặt ruộng H 1 : Chiều cao của cây lúa Khả năng chịu ngập cho phép là mức độ ngập và thời gian ngập không gây ra mức giảm sản lớn hơn mức giảm sản quy định. Vượt quá thời gian giới hạn đó lúa được gọi là ngập úng. 2.2.2. Khả năng chịu ngập của lúa thay đổi phụ thuộc vào thời kỳ ngập, nhiệt độ, độ đục của nước cũng như tốc độ nước chảy trong ruộng. Khả năng chịu ngập của cây lúa ứng với mức giảm sản nhỏ hơn 10% như sau: a) Giai đoạn cấy - bén chân - Ngập 1/2 chiều cao cây lúa trong 7 ngày - Ngập 3/4 chiều cao cây lúa không quá 3 ngày - Không được để ngập 100% chiều cao cây lúa. b) Giai đoạn đẻ rộ, làm đòng - Ngập 1/2 chiều cao cây trong 5 ngày - Không được để ngập quá 3/4 chiều cao cây lúa. 2.3. Mưa. 2.3.1. Mưa là một thành phần quan trọng trong tính toán hệ số tiêu ở ruộng lúa. Mưa tiêu được đặc trưng bằng 2 yếu tố cơ bản là lượng mưa và mô hình mưa. Tần suất tính toán mưa tiêu lấy theo quy định của Tiêu chuẩn Nhà nước "Quy phạm chung về thiết kế công trình thủy lợi" QPVN-08-76. Lượng mưa được sử dụng trong tính toán trong hệ số tiêu là lượng mưa của các trận mưa rào 1 ngày max, 3 ngày max, 5 ngày max, 7 ngày max. 2.3.2. Để lựa chọn loại mưa rào đưa vào tính toán hệ số cần nghiên cứu mưa rào qua các mặt cơ bản sau đây: a) Tính chất bao của các nhóm ngày mưa lớn nhất (tính chất trận mưa 1 ngày max nằm trong trận mưa 3 ngày max, trận mưa 3 ngày max nằm trong trận mưa 5 ngày max, trận mưa 5 ngày max nằm trong trận mưa 7 ngày max). Nếu tính chất này là phổ biến thì các trận mưa dài ngày sẽ nguy hiểm hơn các trận mưa ngắn ngày. b) Số ngày mưa có hiệu quả trong các trận mưa. (Lượng mưa có hiệu quả có lượng lớn hơn lượng bốc hơi và ngấm nên sẽ tạo nên dòng chảy mặt). Đối với mỗi loại mưa rào, số ngày mưa có hiệu quả xác định theo công thức: N = trong đó: Bn tổng số các ngày mưa có hiệu quả trong n trận mưa rào đưa ra xem xét. Khi trận mưa ngắn ngày nằm trong trận mưa dài ngày và có cùng xấp xỉ số ngày mưa có hiệu quả thì trận mưa ngắn ngày sẽ nguy hiểm hơn trận mưa dài ngày. c) Thời gian ngừng mưa sau các trận mưa lớn nhất. Nghiên cứu thời gian ngừng mưa sau các trận mưa lớn nhất nhằm quyết định thời gian tiêu của các trận mưa đó. 2.3.3. Thời gian tiêu nước T được xác định theo công thức: T = t + Δt ≤ [T] trong đó t: thời gian mưa (ngày); Δt: thời gian ngừng mưa sau các trận mưa (ngày) [T]: Thời gian chịu ngập tối đa cho phép của lúa ở một mức ngập nhất định (ngày) Đối với vùng Bắc bộ và Trung bộ có thể lấy Δt = 2 ngày. Đối với vùng Nam bộ, ứng với các trận mưa dài ngày, thời gian tiêu có thể lấy bằng thời gian mưa, tức Δt = 0. 2.3.4. Mô hình mưa tiêu là sự phân bố lượng mưa theo các ngày của trận mưa, trong đó, vị trí của ngày mưa lớn nhất có ảnh hưởng quyết định tới chất lượng và hiệu quả của công tác điều tiết nước tại ruộng. Trong tính toán mô hình mưa được lựa chọn là mô hình mưa đại biểu hoặc mô hình mưa bất lợi. Mô hình mưa bất lợi là mô hình mưa có vị trí ngày mưa lớn nhất ở phía cuối. 2.4. Lượng mưa tiêu hao trên ruộng lúa trong quá trình tiêu nước bao gồm lượng bốc hơi mặt ruộng (bốc hơi qua lá và bốc hơi khoảng trống) và lượng nước ngấm từ ruộng và thường được ký hiệu là h 0 (mm/ngày) các đại lượng ngày được xác định bằng thực nghiệm hoặc lấy ở các kết quả nghiên cứu về chế độ tưới. Ở vùng đồng bằng Bắc bộ và Trung bộ, trên các loại đất đã trồng lúa lâu ngày, trị số h 0 thường từ 5-6 mm/ngày. 2.5. Hệ thống công trình tháo nước mặt ruộng bao gồm hệ thống bờ ruộng và công trình tháo nước từ ruộng ra kênh. Tác dụng điều tiết của các loại công trình này được thể hiện qua hệ số đồng đều λ = trong đó: : Trị số trung bình của đường quá trình hệ số tiêu. q max­ : Trị số lớn nhất của hệ số tiêu trong đường quá trình hệ số tiêu. Hiện nay sử dụng hai loại công trình sau đây làm công trình tháo nước mặt ruộng. - Đập tràn tháo nước; - Ống tháo nước đặt sát hoặc thấp hơn mặt ruộng. Trị số λ thay đổi từ 0,5 - 0,9 trong đó đập tràn có giá trị thấp nhất. 3. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HỆ SỐ TIÊU 3.1. Tính toán hệ số tiêu nước mặt ruộng lúa tức tìm cách xác lập đường quá trình hệ số tiêu từ ruộng ra kênh tiêu tương ứng với một mô hình mưa đã biết, một loại công trình tháo nước mặt ruộng đã biết và một chế độ chịu ngập đã biết. Quy mô kích thước của công trình tháo nước mặt ruộng được gọi là thích hợp với công trình đó, 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. 4.2. Nội dung chủ yếu của phương pháp tính toán hệ số tiêu là giải đồng thời phương trình cân bằng nước trên mặt ruộng và phương trình động lực qua công trình tháo nước. Tùy theo thể loại công trình tháo nước mặt ruộng và trạng thái chảy qua công trình mà phương trình này có biến đổi đi ít nhiều. 4.2.1. Trong trường hợp công trình tháo nước mặt ruộng là đập tràn, chế độ chảy là tự do, thời đoạn tính toán là 1 ngày đêm, khu tiêu có diện tích 1 ha, hệ phương trình tính toán như sau: W i - 2 … (1a) (1) q oi = 0,274Mb 0 3/2 … (1b) (H i + H i-1 )/2 … (1c) Trong đó: : Thủy đầu tiêu bình quân trong thời đoạn tính toán (mm) H i­ : Thủy đầu tiêu cuối thời đoạn tính toán (mm) H i-1: Thủy đầu tiêu đầu thời đoạn tính toán. q oi : Độ sâu tiêu trong thời đoạn tính toán (mm/ngày) b 0 : Chiều rộng của đập tràn tiêu cho 1 ha (m/ha) M = m trong đó: m: hệ số lưu lượng của đập tràn; W i = (1+β)P i - h oi + 2H i-1 trong đó: P 1 : lượng mưa rơi xuống trong thời đoạn tính toán (mm/ngày) h oi : Độ sâu tổn thất nước trong thời đoạn tính toán (mm/ngày) β: Hệ số hiệu chỉnh độ sâu lớp nước cần tiêu trên ruộng β = β 1 + β 2 + β 3 trong đó: β 1 - Hệ số hiệu chỉnh ảnh hưởng choáng chỗ của cây lúa làm cho mực nước ruộng tăng hơn so với mức bình thường; Trị số β 1 thay đổi từ 0,05 - 0,20 tùy theo giống lúa và giai đoạn sinh trưởng. β 2 - Hệ số hiệu chỉnh ảnh hưởng của sự tập trung bắt buộc lượng mưa rơi xuống trên bờ ruộng bờ mương xuống ruộng lúa. Trị số β 2 = 0,03 - 0,05 (theo kết quả đo đạc ở một số nơi đã tiến hành kiến thiết đồng ruộng). β 3 - Hệ số hiệu chỉnh ảnh hưởng của sự tập trung bắt buộc các lượng mưa rơi xuống trên các diện tích không thể chứa nước hoặc ruộng màu lân cận vào ruộng lúa rồi mới tiêu đi. Trị số β 3 thay đổi theo từng trường hợp cụ thể và cho biết mức độ hạn chế của việc thực hiện nguyên tắc tiêu nước. Trị số β 3 được xác định theo công thức: β 3 = trong đó: C: Hệ số dòng chảy lấy từ 0,8 - 0,9 Ω f : Diện tích không thể chứa nước tập trung nước mưa vào khu ruộng lúa có diện tích là Ω l Ω l : Diện tích ruộng lúa. Trị số b 0 được giả thiết trong hệ phương trình (1) sẽ được coi là hợp lý nếu với trị số đó khả năng chịu ngập của lúa được tận dụng tới mức tối đa và đường q 0 ~ t có trị số cao. 4.2.2. Trong trường hợp công trình tháo nước là đập tràn, chế độ chảy là chảy ngập (hình 2), khu tiêu có diện tích 1 ha, thời đoạn tính toán là 1 ngày đêm, hệ phương trình tính toán hệ số tiêu sẽ là: W i - 2 = q oi …(2a) q oi = 0,274M σ b 0 3/2 …(2b) (2) = …(2c) Hình 2 Trong phương trình (2) σ là hệ số ngập, còn các ký hiệu khác như đã nêu trên. Trị số σ có thể xác định theo các kết quả nghiên cứu của N.N Pavlopxki hay của Bêrôzinxki. Trên thực tế ở ruộng lúa trị số H và hn (hình 2) biến đổi không lớn nên σ biến đổi ít và cho phép sử dụng một trị số hệ số ngập σ trong tính toán. Trị số này do người thiết kế quyết định và được coi như một chỉ tiêu cần thỏa mãn khi thiết kế hệ thống tiêu nước. 4.2.3. Trong trường hợp công trình tháo nước là ống tháo đặt sát hoặc thấp hơn mặt ruộng (hình 3) chế độ chảy tự do, khu tiêu có diện tích 1 ha, thời đoạn tính toán là 1 ngày đêm, hệ phương trình tính toán hệ số tiêu trở thành: q oi = W i - 2 (3a) (3) q oi = 0,274M Ω ( -d/2) 1/2 (3b) = (H­ i + H i-1 )/2 (3c) Hình 3 trong đó: Ω: Tiết diện ống tiêu (cm 2 ) d: Chiều cao ống tiêu trong trường hợp ống hình chữ nhật hoặc đường kính nếu là ống tròn. : Độ sâu lớp nước mặt ruộng bình quân trong thời đoạn tính toán (mm) H i , H i-1 : Độ sâu lớp nước mặt ruộng cuối và đầu thời đoạn tính toán (mm) 4.2.4. Trong trường hợp công trình tháo nước mặt ruộng là ống tháo đặt sát hoặc thấp hơn mặt ruộng (hình 3) chế độ chảy là chảy ngập, khu tiêu có diện tích là 1 ha, thời đoạn tính toán là 1 ngày đêm, hệ phương trình tính toán hệ số tiêu trở thành: q oi = W i - 2 (4) q oi = 0,274M Ω (1- x ) 1/2 1/2 = (H­ i + H i-1 )/2 trong đó: x = ( / ) được gọi là mức độ ngập x > 0,75 - 0,80 : Độ sâu trung bình lớp nước ở hạ lưu cống tiêu trong thời đoạn tính toán. Các ký hiệu khác như trên: Trên thực tế trị số x biến đổi không lớn và có thể dùng công trình điều tiết đầu kênh cấp IV khống chế nên cho phép coi x = const. Trị số này do người thiết kế quyết định và coi là một chỉ tiêu cần thỏa mãn khi thiết kệ hệ thống tiêu nước. Hình 4 5. HỆ SỐ TIÊU LƯU VỰC 5.1. Hệ số tiêu lưu vực phản ảnh nhu cầu tiêu nước tại mặt ruộng, khả năng điều tiết nước dọc đường chuyển nước, tính chất tập trung dòng chảy trong hệ thống kênh tiêu và những ảnh hưởng của công trình đầu mối và nguồn nước tới hệ số tiêu. Để xác lập đường quá trình hệ số tiêu của lưu vực cần giải quyết hai vấn đề sau: a) Tính toán xác định khả năng điều tiết nước trên các diện tích có khả năng trữ nước khác ngoài ruộng lúa. b) Sơ đồ hóa hệ thống tiêu và tính thủy lực cho hệ thống. 5.2. Trong khu tiêu ngoài ruộng lúa các diện tích có khả năng trữ nước khác là hồ ao khu trũng bỏ hóa, khu nuôi cá, kênh mương v.v… Tổng khả năng trữ nước đơn vị hay tổng hệ số tiêu có thể giảm nhỏ theo nguyên tắc trữ nước (1/s-ha) xác định theo công thức: ΣΔq trữ = trong đó: q trữ : Tổng hệ số tiêu có thể giảm nhỏ (1/s-ha) H tk : Chiều sâu trữ nước thiết kế (mm) α t : Tỷ lệ diện tích trữ nước so với tổng diện tích tiêu. H tk ­ = H - Σ (P - h 0 ) trong đó: H: Chiều sâu trữ nước thực tế (mm) P: Tổng lượng mưa rơi xuống (mm) trong thời gian tính toán h 0 : Tổng lượng tổn thất do ngấm và bốc hơi trong thời gian tính toán (mm) Chiều sâu H cần xác định cho việc trữ nước và tháo lượng nước đã trữ được ưu tiên tiến hành bằng tự chảy. Tổng nhu cầu tháo từ khu trữ xác định theo công thức. ΣΔq tháo = …(1/s-ha) Với hai đại lượng ΣΔq trữ và ΣΔq tháo tiến hành việc điều chỉnh giản đồ hệ số tiêu tại mặt cắt kênh có tiến hành việc trữ và tháo nước. 5.3. Việc lựa chọn phương pháp tổng quát thiết kế hệ thống tiêu nước mặt do mưa phụ thuộc vào các điều kiện quan trọng như mưa, tình hình diễn biến mực nước nơi nhận nước tiêu, điều kiện địa hình của khu tiêu, kết cấu của hệ thống tiêu và loại công trình đầu mối. Khi tình hình mực nước ở nơi nhận nước tiêu biến động không nhiều mực nước trong hệ thống kênh tiêu ít thay đổi và có thể khống chế một cách độc lập không lệ thuộc với tình hình nguồn nước, việc thiết kế hệ thống tiêu được tiến hành theo hai bước. Bước 1: Tính toán hệ số tiêu mặt ruộng, tính toán xác định các khả năng trữ nước khi tiêu dọc đường chuyển nước. Bước 2: Tính toán thủy lực hệ thống kênh mương nhằm xác định quy mô kích thước của kênh mương công trình đồng thời rút ra giản đồ hệ số tiêu tại công trình đầu mối hoặc giản đồ hệ số tiêu của lưu vực. Ở các vùng thấp ven biển, nguồn nước chịu ảnh hưởng của thủy triều, sự diễn biến của mực nước triều ở nguồn nước có ảnh hưởng tới điều kiện thoát nước từ ruộng ra kênh tiêu và phạm vi ảnh hưởng này có thể khá xa. Trong trường hợp này, việc ứng dụng phương pháp tính toán theo hai bước tách rời như đã trình bày là không phù hợp mà cần tiến hành đồng thời cả hai bước đã nói. Cụ thể là đường quá trình hệ số tiêu mặt ruộng và đường quá trình hệ số tiêu lưu vực sẽ được xác định đồng thời với việc xác định quy mô kích thước của hệ thống tiêu theo quy luật của dòng chảy không ổn định trong kênh hở. PHỤ LỤC SỐ 1 KHẢ NĂNG CHỊU NGẬP CỦA LÚA Bảng 1 Giống lúa Giai đoạn sinh trưởng Chiều cao cây (cm) Hệ số K Mức giảm sản % so với đối chứng 3 ngày 4 ngày 5 ngày 6 ngày 7 ngày 8 ngày Nông nghiệp 22 Cấy bén chân 15-30 0,50 0,75 1,00 1,3 2,5 16,0 1,3 14,6 50,7 2,5 20 81,5 Đẻ nhánh 40 0,50 0,75 1,00 0 0 7,5 8,5 8,5 20 8,7 14,6 38,3 Cuối dòng 72 1,00 36,4 46,7 78,4 Mộc tuyền Cấy bén chân 35 0,50 0,75 1,00 0 1,8 25 0 10,5 28,5 1,5 28,5 35,5 Đẻ nhánh 63 0,50 0,75 1,00 0 22 27,5 3,5 27,5 43 3,5 27,5 60,5 Cuối dòng 97 1,00 50,1 63,7 73,8 Bảng 2 Tình hình ngập của giống lúa ngắn ngày theo các tài liệu của Hà Lan Độ sâu ngập quá mức bình thường (5 - 7 cm) Mức độ giảm sản % Số ngày với mức nước ngầm cao 1 - 2 3 - 4 5 - 6 5 - 15 cm 15 - 25 cm 25 - 30 cm 30 - 45 cm 5 7 9 12 10 15 25 35 15 25 40 50 Bảng 3 Mức giảm sản của lúa (%) khi bị ngập hoàn toàn trong nước theo các tài liệu của Triều Tiên Số ngày ngập Giai đoạn sinh trưởng 1 3 5 7 Bén rễ Chắc xanh Đẻ nhánh Làm đòng Ngậm sữa Chín 25 15 25 15 5 5 55 45 95 50 5 20 100 90 100 50 10 20 100 95 100 50 10 30 BẢNG 4 Sản lượng lúa khi bị ngập trong khoảng thời gian 0 - 40 ngày sau khi cấy (% so với điều kiện bình thường) theo các tài liệu của Nhật Bản Thời gian ngập (ngày) Độ sâu ngập (mm) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 80 - 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 375 400 425 450 475 500 525 550 575 600 100 99,8 99,2 98,3 97,5 97,0 96,5 96,0 95,5 95,0 94,5 94,0 93,6 93,3 92,9 92,5 92,1 91,8 91,5 91,2 91,0 99,9 99,6 98,2 96,0 94,8 94,4 93,5 91,4 88,4 86,0 84,3 82,6 81,3 80,0 79,0 78,0 77,0 76,3 75,5 75,0 74,5 99,9 99,4 96,7 93,5 91,7 90,5 88,5 85,7 81,5 78,0 75,0 72,5 70,8 68,6 67,0 65,5 64,3 63,0 62,1 61,2 60,3 99,8 99,2 95,6 91,8 89,6 88,0 86,1 82,7 77,5 72,8 69,0 65,9 63,4 61,1 59,0 57,3 55,7 54,0 52,8 51,6 50,5 99,8 99,0 94,4 90,0 87,4 85,5 83,5 79,7 73,4 67,5 62,9 59,2 56,8 53,5 51,0 49,0 47,0 45,0 43,5 42,0 40,5 99,7 98,8 94,2 89,4 86,5 84,3 81,8 77,7 71,0 65,0 60,5 56,9 53,6 50,8 48,0 45,7 43,4 43,0 39,4 37,5 35,8 99,7 98,6 94,0 88,7 85,5 83,0 80,1 75,7 68,0 62,5 58,1 54,5 51,0 48,0 45,0 42,3 39,7 37,5 35,3 33,0 36,8 99,6 98,3 93,9 88,8 84,9 81,8 79,3 74,5 66,9 60,9 56,6 53,0 49,4 46,3 43,2 40,3 37,6 39,3 32,7 30,2 37,3 99,6 98,0 93,9 87,9 84,2 88,7 78,6 73,4 65,1 59,3 55,1 51,5 47,8 44,5 41,3 38,3 35,4 32,7 30,0 27,3 24,9 99,5 99,7 93,8 87,5 83,5 79,5 77,8 72,2 63,4 57,7 53,6 50,0 46,2 42,8 39,5 36,3 33,3 30,3 27,4 24,5 21,5 BẢNG 5 Sản lượng lúa khi bị ngập trong khoảng thời gian 40 - 60 ngày sau khi cấy (% so với điều kiện bình thường) theo các tài liệu của Nhật Bản Thời gian ngập (ngày) Độ sâu ngập (mm) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 100-125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 375 400 425 450 475 500 525 550 575 600 100 99,8 99,2 98,7 98,3 97,7 97,0 96,2 95,8 95,2 94,5 93,8 93,1 92,3 91,4 90,4 89,4 88,3 87,0 85,5 100 99,5 98,5 97,8 97,0 96,0 95,0 94,3 93,2 92,0 90,7 89,5 88,1 86,5 84,9 83,0 81,1 87,7 76,2 73,5 100 99,1 98,0 96,8 95,7 94,5 93,3 91,9 90,4 88,8 87,1 85,3 83,3 81,0 78,7 76,1 73,3 70,2 66,5 62,0 100 98,8 97,3 95,7 94,3 92,8 91,1 89,4 87,5 85,5 83,4 81,2 78,8 76,0 73,3 70,3 66,9 63,1 58,7 53,3 100 98,5 96,5 94,7 92,9 91,0 88,9 86,8 84,5 82,2 79,6 77,9 74,2 71,0 67,8 64,4 60,5 56,0 50,9 44,6 100 98,4 96,1 94,2 91,8 89,5 87,2 84,8 82,3 79,6 76,8 73,9 70,7 67,3 63,3 59,4 55,6 50,7 45,0 37,7 100 98,3 95,5 93,6 90,6 88,0 85,5 82,7 80,0 77,0 73,9 70,7 67,2 63,5 59,7 55,3 50,6 45,3 39,0 30,7 100 98,2 95,3 93,1 90,0 87,1 84,5 81,6 78,7 75,5 72,3 68,9 65,2 61,4 57,3 52,7 47,8 42,2 35,5 26,6 100 98,1 95,2 92,5 89,4 86,3 83,3 80,6 77,3 74,1 70,6 67,0 63,3 59,2 54,9 50,1 45,0 39,1 32,1 22,6 100 98,0 95,0 92,0 88,8 85,5 82,5 79,5 76,0 72,6 69,0 65,2 61,3 57,0 52,5 47,5 42,2 36,0 38,6 18,5 BẢNG 6 Sản lượng lúa khi bị ngập trong khoảng thời gian từ 65 - 95 ngày sau khi cấy (% so với trường bình thường) theo các tài liệu của Nhật Bản Thời gian ngập (ngày) Độ sâu ngập (mm) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 100 - 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 375 400 425 450 475 500 525 550 575 600 100 99,8 99,2 98,7 98,3 97,7 97,0 96,2 95,8 95,2 94,5 93,8 93,3 92,9 92,5 92,1 91,8 91,5 91,2 91,0 100 99,5 98,5 97,8 97,0 96,0 95,3 94,3 93,2 92,0 90,7 89,5 88,1 86,5 84,9 83,0 81,0 78,7 76,2 74,5 100 99,1 98,0 96,8 85,7 94,5 93,3 91,9 90,4 88,8 87,1 85,3 83,3 81,0 78,7 76,1 73,3 70,2 66,5 62,0 100 98,8 97,3 95,7 94,3 92,8 91,1 89,4 87,5 85,5 83,4 81,2 78,8 76,0 73,3 70,3 66,9 63,1 58,7 53,3 100 98,5 96,6 94,7 92,9 91,0 88,9 86,8 84,5 82,2 79,6 77,0 74,2 71,0 67,8 64,4 60,5 56,0 50,9 44,6 100 98,4 96,1 94,2 91,8 89,5 87,2 84,8 82,3 79,6 76,8 73,9 70,7 67,3 63,3 59,9 55,6 50,7 45,0 37,7 100 98,3 95,5 93,6 90,6 88,0 85,5 82,7 80,0 77,0 73,9 70,7 67,2 63,5 59,7 55,3 50,6 45,3 39,0 31,1 100 98,2 95,3 93,2 90,0 87,1 84,5 81,6 78,7 75,5 72,3 68,9 65,2 61,4 57,3 52,7 47,8 42,2 35,5 27,9 100 98,1 95,2 92,5 89,4 86,3 83,5 80,6 77,3 74,1 70,6 67,0 63,3 59,2 54,9 50,1 45,0 39,1 32,1 24,7 100 98,0 95,0 92,0 88,8 85,5 82,5 79,5 76,0 72,6 69,0 65,2 61,3 57,0 52,5 47,5 42,2 36,0 28,6 21,5 Bảng 7 Tài liệu ngập đã được sử dụng khi tính toán tiêu cho đồng bằng Koba ở Ghi nê. - Ngập toàn bộ cây lúa không được quá 4 ngày. - Sau đó phải hạ thấp mực nước xuống để lúa vươn cao trên mặt nước 15 cm. Thời gian hạ thấp này không được quá 5 ngày và thời gian duy trì mực nước này ít nhất là 5 ngày và tiếp đó có thể để lúa ngập lại lần thứ 2. Hình 1 PHỤ LỤC SỐ 2 CÁC TRỊ SỐ Bảng 8 Trị số β theo các kết quả nghiên cứu của Viện NCKH thủy lợi Giống lúa Giai đoạn sinh trưởng Cấy bén chân Đẻ nhánh Làm đòng Giống lúa cũ 0,07 0,10 0,13 Giống lúa mới 0,09 0,16 0,19 PHỤ LỤC 3 MỘT SỐ THÍ DỤ VỀ TÍNH TOÁN HỆ SỐ TIÊU. Thí dụ số 1: Cho các tài liệu sau: a. Mô hình mưa 3 ngày max như bảng 9 Bảng 9 Ngày Thứ 1 Thứ 2 Thứ 3 Lượng mưa (mm) 161,8 31,8 20,9 b. Công trình tiêu nước là một cửa tràn có chiều rộng đơn vị b 0 = 0,1 m/ha đỉnh tràn đặt cách mặt ruộng 0,1 m hệ số lưu lượng của đập tràn m = 0,4. c. Lượng nước tiêu hao do ngấm và bốc hơi hàng ngày càng là 5mm/ngày. d. Chế độ chịu ngập được quy định như sau: - Thời gian ngập tối đa là 5 ngày. - Thời gian ngập quá 250mm không được quá 1 ngày. - Thời gian ngập quá 200mm không được quá 3 ngày. Lớp nước mặt ruộng trước khi tiêu ở ngang đỉnh đập tràn. g. Trị số β = 0,10. Hãy tính toán đường quá trình hệ số tiêu trong trường hợp trên và cho nhận xét về kết quả tính toán. Lời giải a. Ta xem mực nước ở kênh tiêu cấp cuối cùng luôn luôn thấp hơn đỉnh đập tràn, chế độ chảy là chảy tự do (hình 2) nên có hệ phương trình tính toán như sau: q oi = w i - 2 … (a) q oi = 0,274 Mb 0 3/2 … (b) = (H i + H i-1 )/2… (c) Hình 2 b. Hệ phương trình trên sẽ được giải bằng đồ thị. Muốn vậy xây dựng quan hệ (b) q oi = 0,274Mb 0 3/2 với b 0 = 0,1m; m = 0,4 q oi = 0,274.0,4 .0,1 3/2 hay q oi = 0,049 3/2 … (1) Kết quả tính toán được thể hiện ở bảng 10 và đồ thị 3. Bảng 10 H (mm) 10 40 80 120 200 300 q 0 (mm/ngày) 1,55 12,38 35,06 64,40 138,59 254,6 Đồ thị 3 Tính q 0 và H cho ngày tiêu thứ nhất theo đầu bài mực nước trước khi tiêu ở ngang đỉnh đập tràn, có nghĩa là H 0 = 0 tính cho ngày thứ 1. W­ 1 = (1 + β) P 1 - h 0 + 2H 0 W 1 = 1,1.161,8 - 5 + 2,0 = 173 Vẽ quan hệ q oi = 173 - 2H i … (2) lên cùng đồ thị. Giao điểm của hai đường quan hệ (1) và (2) (điểm A) cho q oi = 30mm/ngày, H i ­ = 71 mm. Với trị số thủy đầu tiêu bình quân ngày thứ nhất H = 71 mm tính được thủy đầu tiêu cuối ngày H i = (H i + H i-1 )/2 hay H i­ = 2 - H 0 . Từ đó: H i = 2,71 = 142 mm. Lớp nước mặt ruộng bình quân ngày thứ nhất và lớp nước mặt ruộng cuối ngày sẽ là: = 71 + 100 = 171 mm a 1 = 142 + 100 = 242 mm Trị số H 1 = 142 mm sẽ là thủy đầu tiêu đầu ngày tiêu thứ 2 Vậy: W 2 = 1,1 . 31,8 - 5 + 2.142 W 2 = 314 mm Với trị số W 2 ta sẽ tiếp tục tính toán cho ngày tiêu thứ 2 và tính toán tiếp tục cho đến khi thủy đầu tiêu cuối ngày trở về giá trị ban đầu H 0 = 0. Kết quả tính toán như trên được đưa vào bảng… Bảng 11 P mm/ngày mm/ngày (mm) q oi­ mm/ngày H i (mm) a i (mm) 161,8 31,8 20,9 173 314 225 151 91 59 35 71 123 91 63 40 26 15 30 67 42 25 12 8 3 142 104 78 48 32 20 10 174 223 191 163 140 126 115 c. Tiếp theo ta kiểm tra kết quả tính toán bằng đồ thị ở bảng 11 theo phương trình cân bằng nước. Ta có: Σ(1 + β)p i - Σ(h oi + q oi ) = H i - H i-1 Vế trái của phương trình trên sẽ là: 1,1(161,8 + 31,8 + 20,9) - (7.5 + 30 + 7 + 42 + 25 + 12 + 3) = 14mm Vế phải sẽ là: 10 - 0 = 10mm Chênh lệch: 14 - 10 = 4 mm Sai số: (4/187)100 = 2% Vậy kết quả tính toán đảm bảo độ chính xác cho phép. Việc kiểm tra kết quả tính toán như trên cũng cần được tiến hành cho mỗi thời đoạn tính toán (từng ngày một). d. Xác định hệ số đồng đều theo công thức: λ = q 0 /q 0max Ta có: = (30 + 67 + 42 + 25 + 12 + 8 + 3)/7 = 187/7 = 26,71 mm/ngày Như vậy: λ = 187/67 = 0,4 c. Nhận xét về kết quả tính toán: Qua kết quả tính toán ở bảng 11 ta thấy: lớp nước mặt ruộng còn thấp hơn chiều sâu chịu ngập cho phép nhưng thời gian tiêu quá kéo dài. Theo quy định về thời gian tiêu chỉ là 5 ngày, nhưng ở đây tuy đã tiêu 7 ngày nhưng lớp nước mặt ruộng chưa trở về vị trí ban đầu (H 0 = 0 và a = 100 mm) Hệ số đồng đều λ = 0,4 là thấp, do vậy còn thay đổi kích thước b 0 hoặc thay đổi loại công trình mặt ruộng. Thí dụ số 2: Hãy tính toán đường quá trình hệ số tiêu mặt ruộng, hệ số đồng đều và chọ nhận xét về kết quả tính toán với các số liệu đã cho như trong ví dụ 1 những công trình tiêu nước mặt ruộng là một ống tiêu có d = 0,1m đặt sát đáy mặt ruộng. Lời giải: Hệ phương trình tính toán trong trường hợp này là: q oi = W i -2H i q oi = 0,274MΩ ( - d/2) 2 = (H i + H i-1 )/2 Với m = 0,6 ta có: q oi = 0,274.0,6 .7,85(H i - d/2) 1/2 hay: q oi = 5,76(H i - d/2) 1/2 … (3) Để vẽ đường quan hệ (3) ở trên ta lập bảng 12. Bảng 12 H (mm) 100 150 200 250 300 350 400 q 0 (mm/ngày) 40,6 57,6 70 81 91,4 100 108,5 Bằng cách giải đồ thị (đồ thị 4) như đã trình bày ở trên ta có kết quả tính toán hệ số tiêu ở bảng 13. Đồ thị 4 Bảng 13 P (mm/ngày) H i (mm) q oi (mm/ngày) H i ­ (mm) a (mm) 161,8 31,8 20,9 373 458 369 267 157 195 156 118 58 68 57 31 114 176 136 100 157 195 156 118 Hệ số đồng đều λ = /q 0max q 0 = (58 + 68 +57 + 31)/4 = 53,5 = 53,5/68 = 0,78 Qua kết quả tính toán ở bảng 13 ta thấy với kích thước ống d = 0,1m ta có được hệ số λ cao nhưng chưa tận dụng được khả năng chịu ngập lớp nước mặt ruộng thấp và thời gian tiêu ngắn hơn quy định. Từ đó cần rút nhỏ kích thước công trình tháo nước mặt ruộng hơn nữa. Thí dụ số 3: Tại mặt cắt A của một hệ thống kênh tiêu ta có giản đồ hệ số tiêu như bảng 14… Bảng 14 P (mm/ngày) 53 122 79 18 72 q(1/s-ha) 0,92 3,70 5,25 5,13 5,05 4,62 2,66 0,92 0,23 Sau mặt cắt A ta có một dung tích trữ nước với tỷ lệ diện tích trữ α t = 0,08 chiều sâu trữ H = 0,7m lượng tổn thất h 0 = 5mm/ngày. Hãy tính toán điều chỉnh giản đồ hệ số tiêu trên cơ sở tận dụng dung tích trữ nước đó. Lời giải: Xác định tổng dung tích trữ theo công thức: ΣΔq trữ = (H tk /8,64) α t H tk = H - Σ(P - h 0 ) Thay số vào ta có: ΣΔq trữ = (700 - (344 - 5.5))/8,64.0,08 = 3,5 1/s - ha Xác định tổng dung tích tháo theo công thức: ΣΔq tháo = (H - h 0 )/8,64. α t ΣΔq tháo = (700 - 9,5)/8,64 . 0,08 = 6,10 1/s - ha Với 2 đại lượng ΣΔq trữ và ΣΔq tháo đó, ta tiến hành điều chỉnh giản đồ hệ số tiêu như bảng 15. Bảng 15 Hệ số tiêu trước khi điều chỉnh (1/s - ha) Quy trình điều tiết Hệ số tiêu sau khi đã điều chỉnh (1/s - ha) Trữ (1/s - ha) Tháo (1/s - ha) 0,92 3,70 5,25 5,13 5,05 4,62 2,66 0,92 0,23 1,0 1,0 1,0 0,5 0,7 2,4 3,0 0,92 3,70 4,25 4,13 4,05 4,12 3,36 3,32 3,23 ΣΔq trữ = 3,5 1/s - ha ΣΔq tháo = 6,10 1/s - ha