đồ án tưới hiện đai mẫu

Đồ án Tưới Hiện Đại

Trang

Đồ án môn học Kỹ thuật tưới hiện đại
Chương I: Tổng quan về dự án
1.1.

Điều kiện tự nhiên

Xã Yên Mỹ nằm ở phía đông bắc huyện Thanh Trì. Ranh giới hành chính
như sau:
 Phía đông giáp xã Văn Đức, huyện Gia Lâm (ranh giới tự nhiên là sông
Hồng)
 Phía nam giáp xã Duyên Hà, huyện Thanh Trì.
 Phía tây nam giáp xã Ngũ Hiệp, huyện Thanh Trì.
 Phía tây giáp xã Tứ Hiệp, huyện Thanh Trì.
 Phía bắc giáp phường Yên Sở, quận Hoàng Mai.
1.2.

Điều kiện dân sinh, kinh tế

Ngày nay, làng Yên Mỹ khá trù phú với việc trồng các loại rau, hoa cung cấp
cho nội thành và xuất khẩu.
1.3.
1.4.

Phương hướng phát triển
Sự cần thiết của dự án

Đồ án Tưới Hiện Đại

Trang

Chương II: Tính toán nhu cầu nước đầu hệ thống
2.1.

Nguyên lý tính toán

Nguyên lý tính toán chế độ tƣới cho cây trồng cạn cũng như lúa là dựa trên
phương trình cân bằng nước mặt ruộng, tuy nhiên có một số điểm khác biệt cần chú
ý sau đây:
Chế độ tưới cho hoa màu và cây công nghiệp là tưới ẩm, do đó công thức
tưới tăng sản là sự thay đổi độ ẩm theo thời gian
Phương trình cân bằng nước có dạng:
∑m = (Whi + Wci) - (W0i + ∑P0i + ∆WHi + Wni)

(m3/ha)

(I)

Trong đó:
∑m: Tổng lượng nước cần tưới trong thời đoạn (m3/ha)
Whi: Lượng nước hao trong thời đoạn tính toán (m3/ha)
Whi = 10ETc.ti
ETc: Cường độ bốc hơi mặt ruộng (hoặc cường độ nước hao: mm/ngày)
ti: Thời gian hao nước (số ngày)
Wci: Lượng nước cần trữ trong tầng đất canh tác ở cuối thời đoạn tính toán (m 3/ha)
Wci có thể tính toán như sau:
• Wci = 10βciγkHi (m3/ha)

(*)
3
• Wci = 10βciAHi (m /ha)
(**)
Trong đó:
γk: Dung trọng khô của đất (T/m3)
A: Độ rỗng của đất theo % thể tích đất.
βci: Độ ẩm của đất ở cuối thời đoạn, có thể tính theo(%) dung trọng khô với công
thức (*) hoặc tính theo (%) độ rỗng với công thức (**).

Theo quy trình Tƣới - QT-TL-NN-9-78 thì chỉ dẫn xác định theo dung trọng khô vì
phân tích độ ẩm tối đa đồng ruộng theo dung trọng khô dễ dàng hơn là theo thể tích
rỗng. Lượng nước chứa trong tầng đất cuối thời đoạn Wci phải được khống chế theo
điều kiện:
Wβmini < Wci < Wβmaxi
3
Wβmaxi = 10βmaxiγkHi (m /ha)
Hoặc: Wβmaxi = 10βmaxiAHi (m3/ha)
Wβmini = 10βminiγkHi (m3/ha)
Hoặc: Wβmini = 10βminiAHi (m3/ha)
Woi: Lượng nước sẵn có trong đất đầu thời đoạn tính toán, xác định theo:
Woi = 10β0iγkHi
(m3/ha)
Hoặc: Woi = 10β0iAHi
(m3/ha)


Đồ án Tưới Hiện Đại

Trang

∑P0i: Lượng nước mà cây trồng sử dụng được trong thời đoạn tính toán
∑P0i = ∑αiCiPi
Pi: Lượng mưa thực tế rơi xuống ruộng (mm)
Ci: Hệ số biểu thị phần nước mưa có thể ngấm xuống đất, xác định theo thực
nghiệm:
Ci = 1 - σ i
σi: Hệ số dòng chảy, xác định theo thực nghiệm
αi: Hệ số sử dụng nước mưa, thông qua tính toán xác định. Chú ý khi tính toán cần
nhân với 10 để đổi ra m3/ha.
∆WHi: Lượng nước mà cây trồng sử dụng được do sự gia tăng chiều sâu tầng đất
canh tác vì rễ cây ngày càng phát triển
∆WHi = 10β0iγk(Hi – Hi-1)
(m3/ha)
Hoặc: ∆WHi =10β0iA(Hi – Hi-1)
(m3/ha)
Wni: Lượng nước ngầm dưới đất mà cây trồng có thể sử dụng được do tác dụng mao
quản leo làm cho cây trồng hút được lượng nước này. Lượng nước này phụ thuộc
vào chiều sâu mực nước ngầm và loại đất vùng trồng trọt. Khi thiếu tài liệu thực
nghiệm có thể xác định theo hệ thức:
Wni = KniETc
Trong đó Kni là hệ số sử dụng nước ngầm phụ thuộc độ sâu mực nước ngầm và loại
đất và được xác định theo thực nghiệm.
Kiểm tra kết quả tính toán Wci theo công thức ( I )
- Nếu Wci thoả mãn điều kiện ràng buộc: tiếp tục tính cho các thời đoạn sinh
trưởng tiếp theo cho tới khi kết thúc giai đoạn sinh trưởng;
- Nếu không thoả mãn điều kiện ràng buộc: giả thiết lại mức tưới mi và tiếp tục
tính toán theo trình tự nêu trên.
CHÚ THÍCH: Trong từng thời đoạn tính toán, khi lượng nước trong đất vượt
quá giới hạn quy định trong công thức ( I ) bắt buộc phải tháo đi một lượng W tháo và

chỉ giữ ở mức Wβmaxi.
2.2.

Các tài liệu cần thiết để tính toán

Yêu cầu tài liệu khí tượng thủy văn của khu vực cần cấp nước tưới cho cây trồng
cạn như sau:
- Nhiệt độ trung bình tháng.
- Độ ẩm trung bình không khí.
- Lượng bốc hơi trung bình tháng.
- Tốc độ gió trung bình tháng.
- Lượng mưa bình quân tháng.
- Số giờ nắng trung bình tháng.


Đồ án Tưới Hiện Đại

Trang

Chương III: Bố trí và thiết kế hệ thống tưới phun mưa
3.1. Các hạng mục công trình của hệ thống tưới phun mưa
-

-

-

Hệ thống tưới phun mưa cung cấp nước cho một khu vực gieo trồng gồm các
hạng mục công trình chính và các thiết bị chính sau đây:
Nguồn nước cấp: có thể là nước mặt lấy từ sông, hồ, kênh hoặc nước ngầm

khai thác ở gần xung quanh khu tưới. Chất lượng nước phải phù hợp với yêu
cầu sinh trưởng của cây trồng cũng như yêu cầu tưới phun mưa;
Máy bơm và động cơ (gọi chung là máy bơm) để tạo áp lực: Tuỳ thuộc vào
vị trí của nguồn nước cấp và đặc điểm địa hình của vùng tưới, máy bơm có
thể đặt cố định hoặc có thể di chuyển được trong khu tưới. Nếu máy bơm đặt
cố định trong nhà thì vị trí đặt trạm bơm phải đảm bảo chủ động lấy được
nước từ nguồn cấp, thuận tiện cho công tác quản lý vận hành và khoảng cách
từ trạm bơm đến khu tưới là gần nhất;
Hệ thống đường ống nhận nước từ máy bơm đưa nước đến khu vực cần tưới,
bao gồm các đường ống chính, đường ống nhánh và đường ống chờ;
Các vòi phun cấp nước tưới trực tiếp cho cây trồng dưới dạng nước mưa.

3.2. Các bước thiết kế và bố trí hệ thống
Dựa vào tính cân bằng nước
- Lựa chọn loại hệ thống tưới phun mưa
- Lựa chọn đầu tưới phun mưa và hình thức bố trí kết hợp đầu tưới
- Bố trí ống tưới chính,nhánh và đầu tưới
- Kiểm tra điều kiện khống chế
- Tính toán chế độ tưới (mức tưới m,chu kỳ tưới T,số đầu tưới Nđ…)
- Tính thủy lực đường ống
- Vẽ thiết kế
- Tổ chức tưới cho hệ thống tưới phun mưa
Gọi thời gian tưới mỗi làn của một khu tưới là ta co:
Trong đó:
q là lưu lượng của ột đầu tưới (l/s-ha)
a là khoản cách giữa hai dãy tưới (m)
b là khoảng cách giữa hai đầu tưới (m)
m là mức tưới mỗi lần (mm)
Số đầu tưới Nđ và số dãy tưới Nd hoạt động đồng thời là:
Trong đó:

A là diện tích khu tưới (ha)
C là thời gian tưới thực trong một ngày (h)
Trong đó: nđ là số đầu tưới trong 1 dãy tưới
Nđ là số đầu tưới dồng thời làm việc


Đồ án Tưới Hiện Đại

Trang

3.3. Tính toán, lựa chọn và bố trí vòi phun
Từ giản đồ hệ số tưới ta chọn: qtk = 0.84 (l/s-ha)  mức tưới m = 100 mm
Ta có: Tck = 3 ngày,thời gian tưới mỗi ngày t=20h,

3.3.1. Các loại vòi phun mưa
Phân loại vòi tưới phun mưa
- Phân theo áp lực làm việc
Vòi phun áp thấp, áp trung bình, và áp cao cột nước 100-800 kP
- Phân theo đặc trưng làm ẩm,hình tròn toàn phần hoặc cánh cung
Các thông số thiết kế của vòi phun mưa
- Đường kính đầu vào: giữa dây tưới và vòi phun là khả năng chuyển nước qua
lỗ
trong điều kiện làm việc áp lực theo thiết kế nhất định,kích thước đường kính
tỷ lệ thuận với lượng nước phun và tầm phun.
- Áp lực làm việc
- Lượng nước phun Q=3600
- Trong đó:
- A là diện tích vòi phun
- R: bán kính tầm phun (m)
- : hệ số lưu lượng

- : áp lực làm việc
Lựa chọn đầu tưới phun mưa
Chọn vòi phun G35B Hunter R=5.5 m – 15.2 m
Dễ dàng điều chỉnh và duy trì, sân G35B Hunter và rotor sân lớn cũng là sự lựa
chọn lý tưởng cho các khách hàng trên một ngân sách. Các rotor B Series cung cấp
tất cả các tính năng tiêu chuẩn mà bạn muốn cho vùng phủ sóng ngắn và trung bình
khoảng cách bao gồm một ổ bánh thời gian thử nghiệm, thuận tiện phục vụ, và
chống va đập cơ thể bích mạnh mẽ.
Thông số kỹ thuật
+ Bán kính R=5,5-15,2 m
+ Lưu lượng: 0,43-2,91 m3 / giờ; 7,2-48,5 lít / phút
+ Điều hành phạm vi áp: 2,8-4,5 bar; 275-450 kPa
=> ta chọn: q=0.5 m3/h, bán kính R=12m

3.3.2. Xác định cường độ phun mưa
Cường độ tưới phun mưa là lượng nước phun trên một đơn vị thời gian
Công thức xác định cường độ tưới phun mưa:
trong đó:
- R bán kính tầm phun mưa (m)
- Q là lưu lượng phun (m3/h) phụ thuộc vào vòi phun
- hệ số phụ thuộc vào sơ đồ bố trí vòi phun
- Với: hình vuông , hình tam giác , hình chữ nhật
Cường độ tưới phun mưa là:
=2.5 mm
với
 thỏa mãn điều kiện cho phép


Đồ án Tưới Hiện Đại

Trang

3.3.3. Độ đồng đều của tưới phun mưa






-

-

Mức độ đồng đều và phân bố lượng nước của vòi phun
Chọn vời phun, hình thức bố trí, khoảng cách giữa các vòi phun
Các yếu tố ảnh hưởng đến độ đồng đều của tưới phun mưa Cu:
Góc nghiêng ống đứng ,góc vòi tưới
Tốc độ xoay của vòi phun
Cột áp thay đổi
Tốc độ gió,tốc độ gió trung bình
Thời gian vận hành tưới
Độ dốc địa hình
Cách tính:
Cường độ tác dụng của giọt nước
Là động năng của giọt nước tác dụng lên cây trồng và đất trên diện tích tưới
phun mưa
Thể hiện thông qua hai yếu tố: đường kính giọt nước và chỉ số sương mù hóa
(là tỷ lệ giữa áp lực làm việc H và đường kính của đầu tưới là d)
ường kính giọt nước quá to ảnh hưởng đến cây trồng ,đến bề mặt đất
Đường kính quá nhỏ gây tổn thất nước do bốc hơi

Cường độ tác dụng của giọt nước là:
Trong đó: H=20m, d=4.5 mm, [Pd]=4000-5000
Pd < [Pd]  thỏa mãn điều kiện

3.3.4. Sơ đồ bố trí vòi phun
Điều kiện lựa chọn sơ đồ bố trí vòi phun
- Tốc độ gió dưới 1.5 m/s đối với sơ đồ hình tam giác
- Tốc độ gió 1.5 3.5 m/s đối với sơ đồ hình vuông
- Tốc độ gió 3.5 5 m/s đối với hình chữ nhật hoặc hình bình hành
- Tốc độ gió > 5 m/s thì ngưng tưới
- Điều kiện thỏa mãn: cường độ tưới phun mưa không được lớn hơn hệ số
ngấm của đất được tưới trong thời gian phun mưa và không vượt quá
cường độ phun mưa cho phép P < [Pd]
- , Cu > 80 , Pd = H/d
Nguyên tắc bố trí đầu tưới
- Mật độ và khoảng cách đều,thỏa mãn yêu cầu tưới đồng đều
- Điều kiện không có gió,gió nhẹ,nước không được bắn tung tóe ra ngoài
- Ảnh hưởng của gió: khoảng cách giữa đầu tưới,ống tưới
- Ảnh hưởng tốt hay xấu đến những vùng xung quanh
Trình tự bố trí vòi phun
- Tại các vị trí biên có thay đổi về hướng sẽ bố trí vòi phun
- Sau đó tại các điểm chuyển hướng trên dựa vào khoảng cách đều giữa các
đầu phun


Đồ án Tưới Hiện Đại
-

Trang

Sau đó tại vùng giữa của khu tưới bố trí đầu phun, đảm bảo tối đa mật độ
đầu phun đều trên toàn khu tưới.

Các hình thức bố trí đầu tưới
- Tam giác: L=1.3R , B=1.5R , S=2.6R2
- Hình vuông: L=B=1.42R , S=2R2
- Hình chữ nhật: L=R , B=1.73R , S=1.73R2
- Hình bình hành: L=R , B=1.87R , S=1.865R2
Tính số đầu tưới:
- Tính thời gian tưới mỗi lần của một khu tưới Ttưới
Vậy 1 tổ tưới cần 6h để tưới, 1 ngày có 20h để tưới vậy 1 ngày tưới được 3 tổ tưới
- Tính số đầu tưới đầu tưới Nđ
(chọn 69 đầu tưới)
Có 3 khu tưới => tổng số đầu tưới 69*3*3= 621 (đầu tưới Thiết kế)

3.3.5. Khoảng cách giữa các vòi phun
Ta chọn sơ đồ bố trí vời phun là hình chữ nhật với bán kính vòi phun R=12 m vậy
khoảng cách giữa hai vòi phun với nhau là L= = 16.97 m

3.4. Bố trí và thiết kế đường ống
3.4.1. Nguyên tắc bố trí đường ống tưới
 Bố trí đường ống
- Các đường ống chính nên bố trí dọc theo đường giao thông nội bộ khu tưới,

-

-

cách mép đường một khoảng bằng bán kính tầm phun mưa của vòi phun và

nằm sâu dưới mặt đất từ 60 cm đến 70 cm.
Các đường ống nhánh và đường ống tưới bố trí theo diện tích khu tưới
(thường vuông góc với đường ống chính), đặt sâu dưới mặt đất từ 50 cm đến
60 cm.
Các đường ống chờ nên bố trí cao hơn so với mặt đất. Chiều cao của đường
ống chờ phụ thuộc vào chiều cao lớn nhất của loại cây trồng được tưới.
Khoảng cách giữa các đường ống chờ phụ thuộc vào sơ đồ bố trí vòi phun và
bán kính tầm phun mưa của vòi phun. Đường ống chờ phải được định vị cố
định để chống rung lắc trong quá trình phun.

3.4.2. Tính toán thủy lực đường ống.
Sơ đồ bố trí mạng lưới đường ống phụ thuộc vào điều kiện địa hình và quy
mô của khu tưới, hệ thống đường giao thông của vùng tưới, đường sản xuất
bố trí trong khu tưới và cảnh quan môi trường khu vực vùng tưới.
 Tính thủy lực đường ống phải đảm bảo các khu vực trong vùng tưới được
tưới đồng đều, tổn thất giữa điểm đầu và điểm cuối đường ống không vượt
quá phạm vi cho phép, áp lực nước tại các đầu vòi phun không được chênh
lệch nhau quá 10 %.



Đồ án Tưới Hiện Đại

Trang

Căn cứ vào hình dạng và diện tích khu tưới để tính toán xác định chiều dài,
đường kính các loại đường ống cấp nước.
 Căn cứ vào điều kiện địa hình khu tưới và phân bố cây trồng trong vùng tưới
để lựa chọn biện pháp tưới luôn phiên hay tưới đồng thời, xác định quy mô
diện tích được tưới và thời gian tưới của mỗi lần tưới. Lưu lượng tưới thiết

kế của vùng tưới được tính theo số lượng vòi phun hoạt động đồng thời.
Tổng tổn thất cột nước trong đoạn đường ống tính toán được xác định theo công
thức dưới:


Htt = Hd+Hc+ Hdh
Trong đó:
Htt là tổng tổn thất cột nước trong đường ống tính toán, (m)
Hd là tổn thất dọc đường, m, xác định theo công thức:

Hd = S x L
S là hệ số tổn thất, m/km, tính theo công thức tính của Unicef như sau:
Q là lưu lượng của đoạn ống, (l/s)
D là đường kính ống, (mm)
f là hệ số ma sát phụ thuộc vào vật liệu chế tạo ống, tra bảng
L là chiều dài đoạn ống tính toán, (km)
Hc là tổn thất cục bộ, xác định theo công thức

Hc= ξ.
ξ là hệ số tổn thất cục bộ, xác định bằng phương pháp tra bảng tính toán thủy lực.
V là vận tốc dòng chảy của đoạn ống tính toán, (m/s)
g là gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s2)
Hđh là chênh lệch về độ cao địa hình tại vị trí tim cửa vào (điểm đầu) và tim cửa ra
(điểm cuối) của đoạn đường ống tính toán, m:

Hdh= Hcc-Hcd
Trong đó:
- Hcd là độ cao địa hình tại vị trí tim cửa vào của đường ống, (m)
- Hcc là độ cao địa hình tại vị trí tim cửa ra của đường ống, (m)
Xác định lưu lượng thiết kế và cột nước thiết kế để chọn máy bơm và động cơ

 Lưu lượng thiết kế
Lưu lượng thiết kế của máy bơm xác định theo công thức
Qtk = A x q
Trong đó:
- Qtk là lưu lượng thiết kế của máy bơm, (m3/h)
- A là số vòi phun của trạm bơm cùng hoạt động đồng thời;
- q là lưu lượng phun của một vòi, (m3/h).
 Cột nước thiết kế
Công thức tổng quát xác định cột nước thiết kế của máy bơm như sau:
Htk = Δ + hvòi + ∑hdd + ∑hcb
Trong đó:
Htk là cột nước thiết kế của máy bơm phun mưa, (m)


Đồ án Tưới Hiện Đại
-

-

Trang

Δ là chênh lệch cao độ giữa đầu vòi phun điển hình với cao độ mặt nước thiết
kế của nguồn nước cấp (m). Thông thường đầu vòi phun điển hình là vòi
phun ở vị trí tương đối cao và cách xa trạm bơm nhất.
∑hdd là tổng tổn thất dọc đường tính từ cửa vào của máy bơm đến vòi phun
điển hình, (m)
∑hcb là tổng tổn thất cục bộ tính từ cửa vào của máy bơm đến vị trí vòi phun
điển hình, (m)
hvòi là cột nước áp lực yêu cầu tại miệng vòi phun, (m).

Tổn thất dọc đường của từng đoạn đường ống tính theo công thức phía trên hoặc
theo công thức sau:
Trong đó:
- hddi là tổn thất dọc đường của đoạn đường ống thứ i.
- Qi là lưu lượng của đường ống thứ i (m3/h)
- li là chiều dài đoạn đường ống thứ i (m)
- di là đường kính của đường ống thứ i (mm)
- fi là hệ số ma sát dọc đường, fi phụ thuộc vào loại đường ống
- m là chỉ số lưu lượng, m phụ thuộc vào tổn thất ma sát
- b là chỉ số đường kính ống, b phụ thuộc vào tổn thất ma sát.
Tổn thất dọc đường trên đường ống nhánh lắp vòi phun được hiệu chỉnh theo
công thức sau:

h = hddi x K
Trong đó :
- hddi là tổn thất dọc đường trên đường ống tính theo công thức trên
- K là hệ số hiệu chỉnh tính theo công thức sau:

-

n là số vòi phun trên đường ống tính toán.

m là chỉ số lưu lượng lấy theo bảng tra
x là tỷ số khoảng cách giữa ống chính và vòi phun thứ nhất với khoảng cách
giữa hai vòi phun.

Quan hệ giữa vật liệu làm đường ống với các giá trị f, m, b trong các công thức
Vật liệu ống

f

m

b

1. Ống bê tông và bê tông cốt thép

1,783 x 106

2,00

5,33

2. Ống gang, thép cũ

6,250 x 106

1,9

5,1

3. Ống fibro - ciment

1,455 x 105

1,85

4,89

4. Ống chất dẻo

0,946 x 105

1,77

4,77

5. Ống hợp kim

0,861 x 105

1,74

4,74


Đồ án Tưới Hiện Đại

Trang

Chương I: Tổng quan về dự án………………………………………………..1
1
Điều kiện tự nhiên……………………………………………………...1
2
Điều kiện dân sinh, kinh tế……………………………………………..1
3
Phương hướng phát triển ………………………………………………1
4
Sự cần thiết của dự án …………………………………………………1
Chương II: Tính toán nhu cầu nước đầu hệ thống……………………………2

1
Nguyên lý tính toán ……………………………………………………2
2
Các tài liệu cần thiết để tính toán ……………………………………...3
Chương III: Bố trí và thiết kế hệ thống tưới phun mưa ………………………4
3.1. Các hạng mục công trình của hệ thống tưới phun mưa ………….………4
3.2. Các bước thiết kế và bố trí hệ thống ……………………………………..4
3.3. Tính toán, lựa chọn và bố trí vòi phun …………………………………..5
3.3.1. Các loại vòi phun mưa …………………………………………………5
3.3.2. Xác định cường độ phun mưa …………………………………………5
3.3.3. Độ đồng đều của tưới phun mưa ………………………………………6
3.3.4. Sơ đồ bố trí vòi phun …………………………………………………..6
3.3.5. Khoảng cách giữa các vòi phun ………………………………………..7
3.4. Bố trí và thiết kế đường ống ……………………………………………..7
3.4.1. Nguyên tắc bố trí đường ống tưới ……………………………………...7
3.4.2. Tính toán thủy lực đường ống …………………………………………8
Chương IV: Các Thông số tính toán trong quá trình làm đồ án………………


Đồ án Tưới Hiện Đại

Trang

Lời cảm ơn
Qua đồ án và trong quá trình học môn Kỹ thuật Tưới Hiện Đại em đã
hiểu rõ và biết thêm nhiều kiến thức về môn này. Em đã hiểu được làm thế
nào để có thể tưới và chọn phương pháp tưới hiệu quả nhất cho từng loại cây
trồng. Những kiến thức cô truyền tải là hành trang ra đời cho em, mong đến
một lúc nào đó em lại có thể áp dụng những kiến thức cô dạy áp dụng một
cách hiệu quả nhất vào công việc. Cảm ơn cô đã nhiệt tình hướng dẫn trong

lúc em làm đồ án, những thắc mắc mà chúng em còn chưa thông suốt. Trong
quá trình làm đồ án không thể tránh khỏi sai sót, mong cô chỉ điểm để em rút
kinh nghiệm. Em chân thành cảm ơn.

Người thực hiện