Bài giảng Quy hoạch cơ sở hạ tầng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
BỘ MÔN KỸ THUẬT HẠ TẦNG

BÀI GIẢNG MÔN HỌC
QUY HOẠCH CƠ SỞ HẠ TẦNG

Hà Nội, 10-2021


QUY HOẠCH
HỆ THỐNG THỦY LỢI


CHƯƠNG 1
KHÁI QUÁT CHUNG VỀ QHHTTL
1. Khái niệm về hệ thống thủy lợi
2. Khái niệm về quy hoạch hệ thống thủy lợi
3. Nhiệm vụ, nội dung cơ bản của QHHTTL


Khái niệm về hệ thống thủy lợi
Hệ thống thuỷ lợi là hệ thống cơng trình hạ tầng kỹ thuật
thủy lợi bao gồm: Đập, hồ chứa nước, cống, trạm bơm, hệ
thống dẫn chuyển nước, kè, bờ bao thủy lợi và công trình
khác phục vụ quản lý khai thác thủy lợi.


Bản đồ vị trí một số HTTL ở Miền Bắc


Khái niệm về QHHTTL

Quy hoạch hệ thống Thuỷ lợi là nghiên cứu quy luật thay
đổi của nguồn nước cũng như yêu cầu về nước trong một
vùng lớn cũng như tại một khu vực từ đó đề ra những ý đồ
chiến lược và biện pháp cơng trình để điều tiết và sử
dụng nguồn nước một cách hiệu quả nhất đáp ứng yêu
cầu của các ngành kinh tế, xã hội, đồng thời hạn chế đến
mức tối thiểu những tác hại của nước gây ra.
Nói một cách khác, QHHTTL là nghiên cứu các biện pháp
phát triển nguồn nước một cách bền vững nhằm đáp ứng
yêu cầu phát triển kinh tế xã hội của khu vực.


Nhiệm vụ của QHHTTL
Nước trong thiên nhiên phân bố không đều theo không
gian và thời gian, thường không phù hợp với yêu cầu dùng
nước của các ngành kinh tế trong đó có nơng nghiệp là một
ngành có u cầu sử dụng nước chiếm một tỷ trọng rất lớn.


Nhiệm vụ của QHHTTL

???
Nước cho
sinh hoạt?

???
Nước cho
nông nghiệp?

Nước cho

thủy điện?
Nước cho
công nghiệp?
Nước cho
thủy sản?

1. Nghiên cứu
các yêu cầu về
nước của khu vực,
đề xuất những ý
đồ chiến lược và
các biện pháp cần
thiết nhằm điều
tiết dịng chảy
theo khơng gian
và thời gian để
đáp ứng các yêu
cầu đó.


Nhiệm vụ của QHHTTL
2. Bố trí và
tính tốn thiết kế
hệ thống cơng
trình cấp, thốt
nước nhằm thoả
mãn các u cầu
về nước của khu
vực, phát triển
nguồn nước một

cách bền vững.


Nội dung cơ bản của QHHTTL
Để giải quyết được những nhiệm vụ trên, nội dung chính của
QHHTTL bao gồm:
- Nghiên cứu các quy luật vận chuyển của nước và nguyên lý cơ bản
của việc điều tiết nước.
- Nghiên cứu nhu cầu cấp nước và thoát nước của các ngành, đặc biệt
là nơng nghiệp, thơng qua đó xác định chế độ cung cấp nước và tháo
nước thích hợp.
- Thiết kế Quy hoạch và tính tốn thiết kế hệ thống cơng trình nhằm
bảo đảm chế độ cung cấp nước và tháo nước thích hợp đạt hiệu quả kinh
tế cao tại các vùng khác nhau.
- Nghiên cứu phân tích kinh tế trong dự án.


Tóm lại:
Thơng qua nội dung của QHHTTL, chúng ta sẽ được
trang bị một khối lượng kiến thức để có khả năng:
-Thu thập và phân tích những tài liệu cơ bản;
-Tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật phục vụ cho quy

hoạch và thiết kế;

-Đề xuất các phương án quy hoạch hệ thống

thủy lợi cho khu vực;

CHƯƠNG 2
YÊU CẦU TƯỚI VÀ CHẾ ĐỘ TƯỚI CHO CÁC LOẠI CÂY TRỒNG


CHƯƠNG 2
YÊU CẦU TƯỚI VÀ CHẾ ĐỘ TƯỚI CHO CÁC LOẠI CÂY TRỒNG

2.1. Khái quát chung
2.2. Bốc hơi mặt ruộng
2.3. Tính tốn chế độ tưới cho lúa
2.4. Tính tốn chế độ tưới cho cây trồng cạn


2.1. Khái quát chung
2.1.1. Quan hệ Đất – Nước – Cây trồng

Quan hệ Đất – Nước – Cây trồng có quan hệ khăng khít, có đất –
nước thì cây trồng phát triển, cây trồng phát triển có tác dụng làm cho
đất mầu mỡ thêm vì khơng những bổ sung từ các nguồn thân, lá cây
mục mà rễ cây cịn góp phần vào q trình phong hóa tạo ra đất trồng
trọt. Nếu cây tốt hạn chế xói mịn, tăng khả năng giữ nước, thậm chí làm
độ phì nhiêu của đất tăng lên.
-

Nước có ảnh hưởng đến khả năng hút nước
của cây trồng
Nước có ảnh hưởng đến chế độ thống khí
của đất trồng
Nước có ảnh hưởng đến chế độ nhiệt của đất
Nước có ảnh hưởng đến chế độ thức ăn của

cây trồng
Nước có ảnh hưởng đến độ phì nhiêu của đất


2.1. Khái quát chung
2.1.1. Quan hệ Đất – Nước – Cây trồng

Trong phương diện lý học, quan hệ đất – nước thường dùng chỉ tiêu về độ
ẩm trong đất (), có thể tính theo phần trăm (%) độ rỗng đất (A) hoặc theo
phần trăm (%) trọng lượng đất khô (k).

Để đặc trưng cho quan hệ đất – nước có các chỉ tiêu sau:

min (ch): Độ ẩm nhỏ nhất (độ ẩm cây héo), nếu  < ch thì cây khơng hút
được nước
max (đr): Độ ẩm lớn nhất trong
đất (độ ẩm tối đa đồng ruộng) đây là
khả năng giữ nước tối đa của đất, nếu 
> đr thì sinh ra nước trọng lực
0: Độ ẩm sẵn có trong đất (độ ẩm
trước khi tính tốn cân bằng nước, chế
độ tưới…)
bh: Độ ẩm bão hòa trong đất (độ
ẩm ứng với trường hợp nước chiếm toàn
bộ lỗ rỗng của đất)


2.1. Khái qt chung
2.1.2. Ý nghĩa, nội dung tính tốn, các yếu tố ảnh hưởng:

Nhu cầu nước cho nông nghiệp chính là nhu cầu nước của các
loại cây trồng bao gồm lúa và các loại cây trồng cạn. Tính tốn nhu
cầu nước cho nông nghiệp là đi xác định chế độ tưới cho lúa và các
loại cây trồng cạn.
Tưới là việc cung cấp
nước cho cây trồng để
thỏa mãn yêu cầu về nước
cho quá trình sinh trưởng
và phát triển của cây. Đây
là một công tác điều tiết
nhằm tạo ra chế độ nước
thích hợp trên tầng đất
cũng như trong tầng đất
ni cây đối với một loại
cây trồng nào đó.


2.1. Khái qt chung
2.1.2. Ý nghĩa, nội dung tính tốn, các yếu tố ảnh hưởng:

Chế độ tưới là yêu cầu
cung cấp nước cho cây
trồng trong suốt quá trình
sinh trưởng và phát triển
của cây trồng với một điều
kiện tự nhiên nhất định (khí
hậu, đất đai, địa chất, địa chất
thuỷ văn..).

2.1. Khái qt chung
2.1.2. Ý nghĩa, nội dung tính tốn, các yếu tố ảnh hưởng:
Chế độ tưới bao gồm:
1. Thời điểm tưới (ngày tưới chính);
2. Mức tưới mỗi lần: m1, m2. m3, ..., mn (là
lượng nước cần cung cấp cho một đơn vị diện
tích cây trồng, có thứ ngun là m3/ha hoặc mm
(1 mm = 10 m3/ha));
3. Số lần tưới (n) trong thời gian sinh trưởng;
4. Thời gian tưới mỗi lần: t1, t2, t3, ..., tn (thời gian cần thiết để thực hiện mức tưới
mi);
5. Mức tưới toàn vụ: M (Mức tưới toàn vụ là mức tưới tổng cộng cho một đơn vị diện
tích trong suốt thời gian sinh trưởng của cây trồng (m3/ha)); M = mi
6. Hệ số tưới: q (là lưu lượng cần cung cấp cho một đơn vị diện tích cây trồng (l/s-ha)).
Nếu một lần tưới nào đó có mức tưới mi (m3/ha) và thời gian tưới là ti (ngày) thì hệ số
tưới của lần đó sẽ là qi (l/s-ha); qi = mi/(86,4ti)
Từ chế độ tưới ta tính ra: Lưu lượng tưới, thời gian tưới... chúng có ý nghĩa
trong việc quy hoạch, thiết kế các hệ thống tưới, lập kế hoạch dùng nước
trong quá trình quản lý khai thác các hệ thống đó.


2.1. Khái qt chung
2.1.2. Ý nghĩa, nội dung tính tốn, các yếu tố ảnh hưởng:

Nhu cầu nước cho nông nghiệp phụ thuộc vào:
1.
2.

Các yếu tố khí hậu: Mưa, nhiệt độ, độ ẩm...
Các yếu tố phi khí hậu: Chất đất, địa chất thủy văn, loại cây

trồng, thời gian sinh trưởng của cây trồng...
Các yếu tố này luôn luôn
thay đổi và thường không
phù hợp với yêu cầu nước
của cây trồng  Cần điều
tiết nhằm tạo ra một
chế độ nước thích hợp
trên tầng đất cũng như
trong tầng đất nuôi cây.


2.2. Bốc hơi mặt ruộng
2.2.1. Bốc hơi mặt ruộng và phương pháp xác định

ETc = Kc.ETo
ETo Lượng bốc hơi cây trồng tham khảo (mm),
tính theo các cơng thức thực nghiệm
ETc Lượng bốc hơi mặt ruộng thực tế (mm)
Kc Hệ số cây trồng, phụ thuộc vào loại cây
trồng và giai đoạn sinh trưởng, xác định
qua thực nghiệm.


2.2.1. Bốc hơi mặt ruộng và phương pháp xác định
Phương pháp Thornthwait:
 10T 
ETo  16

 I 

a

(mm)

T Nhiệt độ trung bình tháng (oC);
I
i

12

Chỉ số nhiệt năm của khu vực; I   i
Chỉ số nhiệt tháng của khu vực;

a Số mũ;

1

1,514

T
i 
5

a = 67.510-8 I3 - 77.110-6 I2 + 0.0179 I + 0.492


2.2.1. Bốc hơi mặt ruộng và phương pháp xác định
Phương pháp bốc hơi chậu:
ETo = Kpan x Epan
Epan Lượng bốc hơi chậu (mm/ngày);

Kpan Hệ số chậu, phụ thuộc: Loại chậu, mơi trường
đặt chậu, khí hậu (độ ẩm và tốc độ gió). Đối
với chậu bốc hơi kiểu A (hình trịn), hệ số
Kpan = 0.35 – 0.85, trung bình 0.70; đối với
chậu bốc hơi Sunken Colorado (hình vng),
Kpan = 0.45 – 1.10, trung bình 0.80
Hệ số Kpan cao nếu:

Hệ số Kpan thấp nếu:

- Chậu đặt ở nơi không - Chậu đặt ở nơi đã có
có cây trồng
cây trồng
- Độ ẩm khơng khí cao - Độ ẩm khơng khí thấp
(ẩm ướt)
(khơ, hanh)
- Tốc độ gió nhỏ

- Tốc độ gió lớn


2.2.1. Bốc hơi mặt ruộng và phương pháp xác định
Ví dụ tính tốn ETo theo phương pháp bốc hơi chậu:
Ví dụ 1
Số liệu:

Ví dụ 2
Số liệu:

1.Độ sâu lớp nước trong chậu ở ngày 1. Độ sâu lớp nước trong chậu ở

thứ nhất = 150 mm
ngày thứ nhất = 411 mm
2.Độ sâu lớp nước trong chậu ở ngày 2. Độ sâu lớp nước trong chậu ở
thứ 2 = 144 mm (sau 24 giờ)
ngày thứ 2 = 409 mm (sau 24 giờ)
3.Lượng mưa (trong 24 giờ) = 0 mm

3. Lượng mưa (trong 24 giờ) = 7 mm

4.Hệ số Kpan = 0.75

4. Hệ số Kpan = 0.90

5.Cơng thức: ETo = Kpan × Epan

5. Cơng thức: ETo = Kpan × Epan

Tính tốn:

Tính tốn:

Epan = 150 - 144 = 6 mm/ngày

Epan = 411 - 409 + 7 = 9 mm/ngày

ETo = 0.75 × 6 =4.5 mm/ngày

ETo = 0.90 × 9 = 8.1 mm/ngày

2.2.1. Bốc hơi mặt ruộng và phương pháp xác định
Phương pháp Blaney – Criddle:
Tmean
p

ETo = p(0.46Tmean + 8)
Nhiệt độ bình quân ngày (oC);
Số phần trăm giờ chiếu sáng ban ngày so với
giờ chiếu sáng trong năm, phụ thuộc vĩ độ và
tháng trong năm (%)

Bảng tra hệ số p trong công thức Blaney - Criddle
Latitude North
South
60°
55
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0

Jan
July

.15
.17
.19
.20
.22
.23
.24
.24
.25
.26
.26
.27
.27

Feb
Aug
.20
.21
.23
.23
.24
.25
.25
.26
.26
.26
.27
.27
.27

Mar
Sept
.26
.26
.27
.27
.27
.27
.27
.27
.27
.27
.27
.27
.27

Apr May June
Oct Nov Dec
.32 .38 .41
.32 .36 .39
.31 .34 .36
.30 .34 .35
.30 .32 .34
.29 .31 .32
.29 .31 .32
.29 .30 .31
.28 .29 .30
.28 .29 .29
.28 .28 .29
.28 .28 .28

.27 .27 .27

July
Jan
.40
.38
.35
.34
.33
.32
.31
.31
.30
.29
.29
.28
.27

Aug
Feb
.34
.33
.32
.32
.31
.30
.30
.29
.29
.28

.28
.28
.27

Sept
Mar
.28
.28
.28
.28
.28
.28
.28
.28
.28
.28
.28
.28
.27

Oct Nov Dec
Apr May June
.22 .17 .13
.23 .18 .16
.24 .20 .18
.24 .21 .20
.25 .22 .21
.25 .23 .22
.26 .24 .23
.26 .25 .24

.26 .25 .25
.27 .26 .25
.27 .26 .26
.27 .27 .27
.27 .27 .27


2.2.1. Bốc hơi mặt ruộng và phương pháp xác định
Ví dụ tính tốn ETo theo phương pháp Blaney - Criddle:
Số liệu, yêu cầu

Kết quả

Số liệu:

Kết quả:

1.Vĩ độ: 350 Bắc

Theo công thức Blaney - Criddle:
ETo = p (0.46 T mean + 8)
Bước 1: Xác định T mean:
Tmean = (29.5 + 19.4)/2 = 24.50C
Bước 2: Xác định p:
Vĩ độ: 350 Bắc, tháng 4  tra bảng được
p = 0.29
Bước 3: Tính ETo:
ETo = 0.29 (0.46 × 24.5 + 8) = 5.6
mm/ngày

2.Nhiệt độ trung bình lớn nhất
trong tháng 4 là 29.50C
3.Nhiệt độ trung bình nhỏ nhất
trong tháng 4 là 19.40C
Yêu cầu:
Xác định lượng bốc hơi cây trồng
tham khảo ETo bình quân ngày
của tháng 4 bằng mm/ngày theo
phương pháp Blaney – Criddle