tieu nuoc mat chuong 2
Chương 2 :
YÊU CẦU TIÊU NƯỚC VÀ CHẾ ĐỘ TIÊU NƯỚC MẶT
Tiêu và thoát nước cho nông nghiệp là vấn đề quan trọng như tưới nước. Thiếu nước thì cây trồng không phát triển được, ngược lại thừa nước cây trồng cũng suy yếu. Do đó hai vấn đề này phải giải quyết song song trong quy hoạch thiết kế hệ thống thủy lợi.
Trong một hệ thống thủy lợi thường bao gồm nhiều đối tượng cần tiêu như đất cấy lúa, đất trồng cây trồng cạn, đất ao hồ, đất thổ cư, đường xá. Do vậy để xác định được hệ số tiêu tổng hợp cho khu vực cần phải tính được hệ số tiêu thành phần, vì mỗi loại đất tiêu có đặc điểm khác nhau.
2.1. Tính hệ số tiêu cho vùng trồng lúa
Lúa là cây trồng phát triển trên môi trường ngập nước, nó có khả năng chịu ngập tốt. Do vậy có thể lợi dụng đặc tính này để trữ nước trên ruộng khi có mưa lớn, kéo dài thời gian tiêu, vì vậy sẽ giảm được hệ số tiêu cần thiết
2.1.1. Các tài liệu cần thiết
- Mô hình mưa tiêu lớn nhất thời đoạn ngắn 1, 3, 5, 7 ngày theo tần suất thiết kế, thường P = 10%.
- Giai đoạn sinh trưởng của cây lúa và chiều cao cây theo từng giai đoạn.
- Đặc trưng thấm của đất (hệ số thấm ổn định).
- Lượng bốc hơi mặt ruộng trong thời gian tính toán (theo kết quả tính toán bốc hơi thực tế mặt ruộng với bốc hơi tiềm năng tính từ công thức Penman).
- Khả năng chịu ngập của lúa theo tài liệu thí nghiệm, thường được xác định theo chiều cao của cây lúa.
- Thời gian tiêu cho phép, thường xác định theo: [T] = t + 2
[T]: Thời gian tiêu cho phép (ngày)
t: Thời gian mưa theo mô hình tính toán (ngày)
Bảng 2.1. Khả năng chịu ngập và thời gian chịu ngập cho phép của lúa CR203 để năng suất giảm không qua 10% (Tỷ số với chiều cao cây lúa)
Thời gian chịu ngập1 ngày2 ngày3 ngày4 ngày5 ngày6 ngày7 ngày8 ngày
Năng suất giảm 10%0,820,620,530,480,440,380,350,31
Bảng 2.2. Khả năng chịu ngập theo chiều cao cây lúa
ThángChiều cao cây (mm)1 ngày2 ngày3 ngày4 ngày5 ngày6 ngày7 ngày8 ngày
7
8
9300
350
450246
287
369186
217
279159
186
238144
168
216132
154
198114
133
171105
122
15893
108
140
Hệ số dòng chảy C có thể sử dụng như sau đối với các vùng tiêu nước
+ Clúa = 1,0+ Cao hồ = 1,0
+ Cmàu = 0,6+ Cloại khác = 0,5
Cường độ ngấm ổn định của đất trồng lúa phụ thuộc vào loại đất. Lúa thường được gieo trồng trên đất thịt, hệ số ngấm ổn định ít biến đổi, thường lấy K = 2 mm/ngày.
2.1.2. Phương pháp tính toán
1. Công trình tiêu nước mặt ruộng là đập tràn
a) Trường hợp chảy tự do
Trường hợp này dựa vào hệ hai phương trình:
- Phương trình cân bằng nước mặt ruộng
- Phương trình năng lượng (dòng chảy qua công trình)
+ Hệ phương trình cơ bản để tính toán hệ số tiêu :
(2.1)
Trong đó:
Wi = (Pi - h0i) + 2Hi - 1
Pi: Lượng mưa tính toán trong ngày (mm)
0,273: Hệ số đổi đơn vị từ m3/s sang mm/ngày-ha
b0i: Chiều rộng đập tràn để tiêu cho một đơn vị diện tích là 1ha
: Độ cao cột nước bình quân trong ngày trên đỉnh đập tràn (mm)
Hi - 1: Cột nước trên đỉnh đập tràn đầu ngày tính toán
Hi: Cột nước cuối ngày (mm)
h0i = ei + Ki
ei: Lượng bốc hơi mặt ruộng trong ngày (mm)
Ki: Lượng nước thấm trên ruộng trong ngày (mm/ngày)
Thấm ổn định thường lấy K = 2mm/ngày
+ Phương pháp giải hệ phương trình (3.1)
ãPhương pháp giải tích
- Đồng hóa hai phương trình ta có
hoặc
Thay Wi = (Pi - h0i) + 2Hi - 1 vào phương trình trên ta có:
(2.2)
Với 1 ngày cụ thể, với b0i là thông số giả định cho trước còn lại ẩn số là . Đây là phương trình phải giải bằng đúng dần, giả thiết và tính, tính thử để tổng giá trị bằng 0 sẽ là nghiệm của phương trình.
- Có giá trị thay vào phương trình (3.1b) ta sẽ tính được q0i
- Tính Hi = 2 - Hi - 1
- Đưa tất cả giá trị vào bảng thống kê kết quả tính toán.
Bảng 2..3. Thống kê kết quả tính toán hệ số tiêu
NgàyPi
(mm)h0i
(mm)P0i
(mm)Wi
(mm)
(mm)q0i
(mm/ngày)Hi - 1
(mm)Hi
(mm)
(mm)qi
(l/s-ha)
(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)
Qua trình tính toán sẽ thực hiện từ ngày đầu của trận mưa thiết kế vài ngày cho đến khi kết thúc mưa và mực nước trên ruộng trở lại mực nước ban đầu thì sẽ kết thúc quá trình tính, sau đó sẽ kiểm tra điều kiện ràng buộc về thời gian tiêu cho phép và khả năng chịu ngập. Nếu thỏa mãn quá trình tính toán sẽ kết thúc, nếu không phải giả định lại b0i và tính toán lập lại tương tự như trên.
P: Độ cao đập tràn, xác định theo công thức tưới tăng sản P = amax
(l/s-ha)
Hệ số lưu lượng m
m = 0,42 đối với đập tràn thành mỏng
m = 0,45 đối với đập tràn thực dụng
m = 0,35 đối với đập tràn đỉnh rộng
ãPhương pháp đồ thị
Hệ phương trình (3.1) có thể giải bằng đồ thị như sau:
- Xây dựng đường quan hệ theo phương trình (2.1b) là quan hệ đường cong.
- Xây dựng đường quan hệ theo phương trình (2.1a) là quan hệ đường thẳng.
- Giao điểm của hai đường này chính là cặp nghiệm của hệ 2 phương trình.
Cứ tiếp tính toán như vậy cho quá trình mưa và sẽ kết thúc như trường hợp tính theo giải tích cho tới khi trạng thái nước ruộng trở lại ban đầu.
Hình 2.2. Đồ thị xác định và q0i
Hiện nay vì máy vi tính phát triển nên thường dùng phương pháp giải tích.
b) Trường hợp chảy ngập
Khi mực nước hạ lưu đập tràn cao hơn so với đỉnh tràn, lưu lượng chảy qua đập tràn sẽ bị ảnh hưởng của mực nước hạ lưu.
Hệ phương trình lúc này sẽ là:
(2.3)
Phương trình thứ 2 thêm hệ số ngập n
Hệ số ngập xác định theo tài liệu thí nghiệm, có thể tra theo bảng 2.4.
Bảng 2.4. Quan hệ giữa tỷ số và hệ số n
nnnn
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
0,16
0,18
0,20
0,22
0,24
0,280,996
0,992
0,988
0,984
0,980
0,976
0,972
0,968
0,963
0,958
0,9520,30
0,32
0,34
0,36
0,38
0,40
0,42
0,44
0,46
0,48
0,500,939
0,932
0,925
0,917
0,909
0,901
0,892
0,884
0,875
0,865
0,8550,52
0,54
0,56
0,58
0,60
0,62
0,64
0,66
0,68
0,70
0,720,845
0,834
0,823
0,812
0,800
0,787
0,774
0,760
0,746
0,730
0,7140,74
0,76
0,78
0,80
0,82
0,84
0,86
0,88
0,900,698
0,682
0,662
0,642
0,621
0,599
0,576
0,550
0,520
Căn cứ vào tình hình mực nước kênh tiêu để xác định. Phương pháp giải tích để giải hệ phương trình (2.3) cũng giống trường hợp trên chỉ khác là phải xét đến hệ số ngập n.
2. Công trình tiêu nước mặt ruộng là ống tiêu
Ống tiêu là công trình tiêu nước đơn giản, dễ bảo vệ vì đặt dưới bờ ruộng, bảo đảm lưu lượng tương đối ổn định khi chảy qua ống.
Hình 2.4 - Chảy tự do qua ống
a) Trường hợp chảy tự do
Hệ phương trình tính toán
(2.4)
Trong đó:
: Diện tích mặt cắt ngang ống tiêu có thể = b.d hoặc
: Hệ số lưu lượng, thường = 0,60 0,62
Các giá trị khác ý nghĩa giống như trên và cách giải hệ phương trình (2.4) cũng tương tự như trường hợp đập tràn.
b) Trường hợp chảy ngập
Khi mực nước sau ống tiêu cao hơn đáy ống tiêu, khi đó hệ phương trình sẽ là:
(2.5)
Z: Chênh lệch mực nước thượng hạ lưu (mm)
Cách giải hệ phương trình này cũng giống các trường hợp trên.
2.2. Tính toán tiêu cho cây trồng cạn
Đặc điểm của cây trồng cạn là khả năng chịu ngập kém, nên cần tiêu khẩn trương, mưa đến đâu là tiêu đến đấy, thường tính theo mưa ngày. Do đó hệ số tiêu thường lớn so với lúa.
2.2.1. Các tài liệu cần thiết
- Mưa ngày lớn nhất ứng với tần suất 10%.
- Thời gian tập trung dòng chảy của lưu vực ()
- Hệ số dòng chảy của lưu vực. Khi thiếu tài liệu thí nghiệm có thể tra bảng. hệ số này phụ thuộc vào loại đất, đọ dốc mặt đất.
- Thời gian kéo dài của trận mưa (t).
2.2.2. Cách xác định thời gian tập trung dòng chảy ()
Thời gian tập trung dòng chảy là cơ sở để xác định công thức tính toán hệ số max. Do vậy trước tiên phải xác định giá trị này.
Giá trị này thường được tính theo công thức kinh nghiệm:
1. Công thức Pasini
(h)(2.6)
Trong đó:
: Thời gian tập trung dòng chảy, tính theo giờ (h)
S: Diện tích lưu vực tiêu (Km2)
L: Chiều dài sườn dốc chính (Km)
I: Độ dốc lưu vực
: Hệ số kinh nghiệm, thường lấy bằng 0,102 0,108
2. Công thức Angaro
(2.7)
Công thức này áp dụng cho vùng bằng phẳng, lưu vực nhỏ. Giá trị S, L có ý nghĩa và thứ nguyên như công thức (2.6), chỉ khác là tính bằng ngày.
3. Công thức Kirpich
(2.8)
L cũng có thứ nguyên giống công thức trên.
Công thức này được Công ty Zaika của Nhật Bản áp dụng tính tiêu cho khu vực nam Hà Nội.
4. Công thức Giadotti
(h)(2.9)
H là chênh lệch mực nước giữa cao độ trung bình của lưu vực và điểm ra (m). Giá trị H xác định khó chính xác.
2.2.3. Tính toán hệ số tiêu lớn nhất cho cây trồng cạn
Hệ số tiêu lớn nhất được xác định trên cơ sở hình thành dòng chảy trên lưu vực.
Chia làm ba trường hợp nghiên cứu:
1. Khi thời gian mưa (t) lớn hơn thời gian tập trung dòng chảy (Tc), t > Tc
Hình 2.5 - Đường quá trình Q ~ t khi tm > Tc
- Tại thời gian t = 0 bắt đầu mưa Q = 0
- Tại thời gian t = ti: Diện tích tập trung nước mưa về cửa tiêu chỉ chiếm một phần diện tích gạch chéo của lưu vực, lưu lượng dòng chảy chỉ là Qi với Qi < Qmax
Hình 2.6 - Đường đẳng thời với t = ti tại thời điểm t = ti
- Đến thời điểm t = Tc, toàn bộ diện tích nước mưa trên lưu vực đã chảy qua cửa tiêu, lưu lượng dòng chảy tại cửa ra của khu tiêu đã đạt trị số Qmax. Giá trị này được duy trì từ t = Tc đến t = tm.
Tại t = TcĐến t = tm
Hình 2.7. Đường đẳng thời với t = ti tại thời điểm t = Tc và t = tm
- Tính toán lưu lượng lớn nhất và hệ số tiêu lớn nhất
(m3/s)(2.10)
và(l/s-ha)(2.11)
Trong đó:
: Hệ số dòng chảy, tra theo bảng tra của tài liệu thực nghiệm
P: Lượng mưa thiết kế trong thời gian mưa (mm)
Tùy theo thí nghiệm của lượng mưa và thời gian mưa mà ta sẽ có hệ số đổi đơn vị trong hai công thức trên để thứ nguyên của Qmax và qmax sẽ đạt được thứ nguyên như trên.
t: Thời gian mưa
Đến thời gian t = tj sau khi ngừng mưa, phần chảy của nước mưa qua cửa tiêu chỉ còn lại phần diện tích gạch ở phía thượng lưu của lưu vực tiêu (Sj) và Qj < Qmax
Hình 2.8 - Tại t = tj sau khi ngừng mưa
Hệ số tiêu cũng có thể xác định theo quan hệ giữa q max với qTB (hệ số tiêu trung bình)
qmax = K.qTB(2.12)
Trong đó:
K: Hệ số lũ, thường K 2
(2.13)
Vì tmưa < Tc nên 1 < K < 2
2. Khi thời gian mưa (t) bé hơn thời gian tập trung dòng chảy (Tc), t < Tc
Hình 2.9 - Đường quá trình Q ~ t khi tmưa < Tc
- Tại thời gian t = ti, diện tích dòng chảy của mưa chỉ đạt một phần diện tích tiêu của lưu vực nên lưu lượng nước mưa chảy qua cửa tiêu lúc đó là Qi với Qi < Qmax.
Hình 2.10 - Tại thời điểm t = ti đến t = tm
- Đến thời điểm t = tm kết thúc mưa nhưng diện tích dòng chảy của mưa trên lưu vực không phải toàn bộ mà chỉ là một phần diện tích (có gạch chéo) chảy qua cửa tiêu, lưu lượng dòng chảy đạt giá trị Qmax. Giá trị này được duy trì từ t = tm đến t = Tc, do bảo tồn sự cân bằng dòng chảy.
Lưu lượng lớn nhất được tính
(2.14)
hoặc(2.15)
- Tại thời điểm t = tk với tm < tk < Tc
Diện tích dòng chảy của nước mưa trên lưu vực gồm phần diện tích nằm giữa phần dưới và phần trên lưu vực tiêu, diện tích vẫn giữ không đổi và lưu lượng vẫn đạt giá trị Qmax.
- Tại thời điểm t = Tc: Diện tích tập trung dòng chảy qua cửa tiêu gồm phần phí thượng lưu và vẫn giữ không đổi với Q = Qmax
Tại thời điểm t = tKTại thời điểm t = Tc
Hình 2.11
- Đến thời điểm t = tj, sau thời điểm Tc lúc này diện tích tập trung dòng chảy chỉ còn phần phía thượng lưu của lưu vực tiêu (phần gạch chéo) chảy qua cửa tiêu.
Hình 2.12 - Tại thời điểm t = tj (sau Tc)
Lưu lượng dòng chảy nước mưa qua cửa tiêu Qj với Qj < Qmax
Hệ số tiêu lớn nhất cũng có thể xác định theo quan hệ:
qmax = KqTB(2.16)
Vì tm < Tc nên 1 < K < 2
3. Khi thời gian mưa (tm) bằng thời gian tập trung dòng chảy (Tc), tm = Tc
Hình 2.13 - Đường quá trình Q ~ t khi tmưa = Tc
- Tại thời gian t = ti, diện tích tập trung dòng chảy của nước mưa chỉ một phần diện tích, lưu lượng dòng chảy Qi < Qmax.
- Tại thời điểm t = tm = Tc diện tích dòng chảy của nước mưa trên toàn lưu vực đều chảy qua cửa tiêu, lưu lượng dòng chảy của mưa đạt giá trị lớn nhất Q = Qmax sau đó giảm dần cho đến khi Q = 0.
Lưu lượng lớn nhất và hệ số tiêu lớn nhất tính giống trường hợp 1.
và qmax = KqTB với K = 2
2.2.4. Cách tính hệ số tiêu lớn nhất cho cây trồng cạn theo phương pháp cường độ mưa giới hạn
Theo tài liệu thống kê của các vùng, cường độ mưa giới hạn có thể xác định theo các hệ thức:
Hình 2.14. Phân tích quá trình tập trung dòng chảy
Trong đó:
i: Cường độ mưa giới hạn, thường đơn vị là mm/phút
t: Thời gian mưa tính toán
A, b, n: Hệ số thực nghiệm theo từng vùng khí hậu
Hệ số tiêu lớn nhất xác định cường độ mưa giới hạn.
Xuất phát từ cường độ mưa được tính theo:
P = Atn
(2.17)
Xem q là hàm của thời gian mưa (t), vì thế giá trị qmax sẽ có khi
Lấy đạo hàm bậc nhất của hệ thức (2.17) và cho bằng không ta sẽ rút ra:
(2.18)
Thay (2.18) vào (2.17) ta sẽ có:
(2.19)
Xác định qmax theo 3 trường hợp. Ta sẽ xác định hệ số K trong công thức trên
1. Khi t > Tc
Hệ số K khi khi đó sẽ có
Thay vào (2.19) sẽ có:(2.20)
2. Khi t < Tc
và(2.21)
3. Khi t = Tc
K = 2 và(2.22)
Hệ số có thể tra theo bảng 2.5:
Bảng 2.5. Quan hệ giữa hệ số với các yếu tố
Loại đất sử dụngĐộ dốc mặt đấtLoại đất
Đất pha cátĐất pha sétĐất sét
Đất trồng trọt0 5
5 10
10 300,30
0,40
0,520,50
0,60
0,720,60
0,70
0,82
2.3. Tính tiêu cho các khu dân cư đô thị
2.3.1. Tính theo quy phạm
Đối với các khu dân cư, đô thị sẽ tính toán theo tiêu chuẩn của Bộ Xây dựng.
1. Đối với địa phương có đủ tài liệu thủy văn
(2.23)
Trong đó:
q: Cường độ mưa (l/s-ha)
P: Chu kỳ lặp lại của trận mưa tính toán (năm)
A1, C, m, n: Các hằng số địa phương
b: Thông số xác định theo b = b0Pm
b0: Giá trị thông số khi P = 1 năm
tH: Thời gian mưa tính toán
2. Đối với vùng thiếu tài liệu đo mưa tự ghi
(2.24)
Các giá trị giống công thức (2.23), chỉ có khác là q20 (q20: Cường độ mưa 20 phút với P = 1 năm).
tH = tm + tr + t0
tm: Thời gian tập trung nước mưa từ điểm xa nhất trên lưu vực đến rãnh thoát nước đường phố. Đối với các khu không có mạng lưới thoát nước cần xác định cho từng trường hợp cụ thể nhưng tm 10 phút (đối với khu dân cư), với tiểu khu có mạng lưới thoát nước thì tm = 5 phút.
tr: Thời gian nước mưa chảy trong rãnh đến giếng thu nhận nước mưa (phút)
lr: Chiều dài rãnh (m)
vr: Lưu tốc nước chảy cuối rãnh (m/s)
t0: Thời gian nước chảy trong ống, cống đến tiết diện tính toán (phút)
l0: Chiều dài đoạn ống, cống thoát (m)
v0: Vận tốc dòng chảy trong ống, cống (m/s)
Hệ số M có quan hệ với độ dốc mặt nước S0
Khi S0 < 0,01M = 2,0
Khi S0 = 0,01 0,03M = 1,5
Khi S0 > 0,03M = 1,2
Hệ số dòng chảy trong lưu vực tính toán được xác định theo:
= ZTBq0,2l0,1
l: Chiều dài lưu vực
ZTB: Hệ số phủ trung bình của toàn lưu vực, có thể xem Tiêu chuẩn 20TCN-51-84.
Bảng 2.6. Hệ sô ZTB và
Dạng và bề mặtHệ sốHệ số ZTB
-Mái nhà và mặt đường bê tông
-Mặt đường đá đẽo và đường nhựa
-Mặt đường đá hộc
-Mặt đường đá dăm không có chất kết dính
-Đường trong vườn bằng sỏi
-Mặt đất
-Bãi cỏ0,95
0,60
0,45
0,40
0,35
0,30
0,150,240
0,224
0,145
0,125
0,090
0,064
0,038
Thí dụ: Tính cường độ mưa thiết kế cho Thành phố Việt Trì
Cho biết:b = 20,04C = 0,248
n = 0,9076q20 = 306,6 l/s-ha
P = 10 nămt = 6 phút
Cường độ mưa tính theo Viện Khí tượng Thủy văn
l/s-ha
Cường độ mưa tiêu rất lớn, do đó lưu lượng tiêu cho Thành phố sẽ lớn, phải dùng hồ điều tiết để giảm nhỏ hệ số tiêu.
2.3.2. Tính hệ số tiêu cho đô thị theo mô hình
Để tính toán tiêu cho các Thành phố lớn, thương người ta tính theo mô hình. Thường có nhiều loại mô hình nhưng mô hình được tính toán tiêu cho các Thành phố ở là mô hình Transfert.
1. Cơ sở của mô hình
Cơ sở của mô hình là dựa vào phương trình vi phân thoát nước trong thời gian mưa.
(2.25)
Trong đó:
Q(t): Cường độ tháo (mm/phút)
i(t): Cường độ mưa rơi xuống tại thời điểm t (mm/phút)
K: Tham số mô hình, sẽ được xác định theo công thức kinh nghiệm ở dưới
Nghiệm của phương trình (2.25) dưới dạng sai phân:
với(2.26)
K: Hệ số bình quân theo trận mưa thiết kế tính toán (phút)
F: Diện tích lưu vực tính (ha)
P: Độ dốc trung bình lưu vực (%)
IMP: % diện tích không thấm nước của lưu vực
TE: Độ dài trận mưa (phút)
L: Độ dài đường tập trung nước của lưu vực (m)
HPE: Độ cao của mưa nette (mm)
Thí dụ tính hệ số tiêu cho Thành phố Hà Nội
Khu vực Hà Nội được phân chia theo 4 sông: sông Tô Lịch, sông Sét, sông Lừ và sông Kim Ngưu.
1. Diện tích toàn nội thành và diện tích từng lưu vực sông
Toàn nội thànhDiện tích các lưu vực (ha)
Sông Tô LịchSông LừSông SétSông kim Ngưu
378414545605901180
Hệ số0,3840,1480,1560,312
2. Hệ số tiêu nội thành
3. Kết quả tính toán thời gian tập trung dòng chảy
Theo công thức Pasani
Lưu vựcS (Km2)L (Km)i (m/Km)Tc (giờ)
Sông Tô Lịch
Sông Lừ
Sông Sét
Sông Kim Ngưu14,54
5,60
5,90
11,807,3
6,2
6,0
5,90,50
0,40
0,48
0,337
5,4
4,9
7,5
Tổng37,8425,4
4. Trận mưa thiết kế: 8 giờ, tổng lượng mưa 187,9mm với tần suất 10%
Hệ số tiêu được xác định theo:
(l/s-ha)
Qi: Cường độ tháo tính theo mm/phút
5. Kết quả tính toán hệ số tiêu thiết kế cho khu vực nội thành Hà Nội
Lưu vựcA (ha)IMP (%)P (%)L (m)Qmax (mm/phút)qmax (l/s-ha)(phút)
Sông Tô Lịch
Sông Lừ
Sông Sét
Sông Kim Ngưu1454
560
590
118072
70
65
870,050
0,040
0,048
0,0337300
6200
6000
59000,313
0,338
0,339
0,33452,24
56,29
56,50
55,64395
360
358
365
Tổng378454,56
Lưu lượng tiêu lớn nhất của nội thành Hà Nội
Qmax = qn.n = 54,46.10-3.3784 = 206,03 m3/s (khi chưa điều tiết)
Bảng 2.7. Hệ số dòng chảy
Loại đất sử dụngĐộ dốc mặt đấtLoại đất
Đất thịt pha cátĐất thịt vừa và thịt pha sétĐất sét
Rừng đồi0 5
5 10
10 300,10
0,25
0,300,30
0,35
0,500,40
0,50
0,60
Đồng cỏ0 5
5 10
10 300,10
0,16
0,220,30
0,36
0,420,40
0,55
0,60
Đất trồng trọt0 5
5 10
10 300,30
0,40
0,520,50
0,60
0,720,60
0,70
0,82
2.4. Tính hệ số tiêu cho hệ thống
2.4.1. Trường hợp không kể thời gian chậm tới
Hệ số tiêu lớn nhất của hệ thống bằng hợp các hệ số tiêu thành phần. Hệ số tiêu lớn nhất tại cửa tập trung nước là tổng các hệ số tiêu lớn nhất trên các phần đất tiêu.
(2.27)
Trong đó:
ql, qm, qah, qtcdx: Hệ số tiêu của các loại đất lúa, màu, ao hồ, thổ cư đường xá
l, m, ah, tcdx: Tỷ lệ diện tích của các loại đất trên so với tổng diện tích phải tiêu
2.4.2. Trường hợp kể đến thời gian chậm tới của các nút ra đến cửa tiêu
Khi đó phải xét đến thời gian chậm tới từ các nút ra cửa từng tiểu vùng đến cửa ra của hệ thống. Khi đó lưu lượng lớn nhất của hệ thống và tiểu vùng không xuất hiện cùng thời điểm theo đường quá trình hệ số tiêu.
Thí dụ áp dụng
Tính hệ số tiêu cho hệ thống CB theo mô hình mưa thiết kế 5 ngày max với tần suất 10% (bảng 2.9).
Bảng 2.8. Tổng diện tích của hệ thống và diện tích các loại
Tổng diện tích (ha)
2696Diện tích các loại (ha)
l = 1600m = 204ah = 270tcdx = 622
Hệ số tỷ lệ0,600,070,100,23
Bảng 2.9. Kết quả tính toán hệ số tiêu cho hệ thống
Ngàyql
(l/s-ha)qll (l/s-ha)qm
(l/s-ha)qmm (l/s-ha)qtc
(l/s-ha)qtctc (l/s-ha)qah
(l/s-ha)qahah (l/s-ha)q (l/s-ha)
19/7
20/7
21/7
22/7
23/7
24/7
25/71,2
0,6
2,2
8,9
8,7
2,8
0,50,7
0,4
1,3
5,3
5,2
1,7
0,33,8
0,1
5,1
9,0
2,7
0
00,3
0
0,4
0,6
0,2
0
03,2
0,1
4,3
7,5
2,2
0
00,7
0
1,0
1,7
0,5
0
06,4
1,4
8,5
15,0
4,5
0
00,6
0,1
0,9
1,5
0,5
0
02,3
0,5
3,6
9,1
6,4
1,7
0,3
Các đất khác tính theo công thức:(l/s-ha) (2.28)
Trong đó:m = 0,6
ah = 1
tcdx = 0,5
2.5. chế độ Tiêu nước ngầm cho vùng quy hoạch
2.5.1. Khái quát chung
Dòng nước ngầm trong các hệ thống tưới sinh ra do nhiều nguyên nhân, có thể do dòng ngầm từ các tângf sâu dưới đất sinh ra, có thể do dòng ngầm từ các vùng lân cận chảy tới, có thể do thấm của nước tưới, rửa mặn, từ hệ thống kênh tưới ngấm xuống tạo nên, có thể do thấm từ nước mưa .v.v. Cac nguyên nhân là đa dạng, phải điều tra phân tích đánh giá đối với từng vùng.
Từ dòng chảy ngầm tạo nên chế độ nước ngầm trong khu vực. Chế độ nước ngầm phần lớn mang tính chất không ổn định vì phụ thuộc vào nhiều yếu tố phức tạp. Các yếu tố này luôn biến động theo khôn gian và thời gian khó đạt ở thế ổn định.
Nước ngầm cũng có mặt lợi nhưng cũng có mặt hại không nhỏ. Về mặt lợi là nguồn nước hỗ trợ cung cấp nước cho cây trồng trong thời kỳ thiếu nước như mùa khô hạn. Ngược lại nước ngầm cũng gây thoái hóa đất khi mực nước khá cao, điều kiện thoát nước kém hoặc làm cho đất tái nhiễm mặn.
Nghiên cứu chế độ nước ngầm là để xác định các thông số cần thiết cho việc nghiên cứu quy hoạch hệ thống tiêu thoát nước ngầm
2.5.2. Dòng chảy của nước ngầm từ vùng tưới sang vùng không tưới.
1. Phương pháp dòng ổn định
Hình 2.15. Sơ đồ dòng chảy của dòng ngầm qua vùng không tưới
Theo Averianop xem diện tích tưới là diện tích vòng tròn tương đương có bán kính là R , do vậy lưu lượng của toàn bộ nước ngầm :
Qo = i..R2 = i.S. ( 2.29 )
i : Cường độ của nước tưới cung cấp cho nước ngầm
S : Diện tích khu tưới
R : Bán kinh tương đương của khu tưới
Khi lượng dòng ngầm đạt đến ổn định, lưu lượng chảy ra ngoài khu tưới
Qr = .Qo (2.30)
: Phần nước ngầm chảy ra ngoài khu tưới:
= 2Ki(YR)*Ii(YR)
Tra bảng tính sẵn Ki(YR) và Ii(YR) hàm lăng trụ phụ thuộc vào tham số YR
Với (2.31)
K: Hệ số thấm, m/ngày ;
T : chiều dày tầng ngậm nước , m
ho : Độ sâu giới hạn của mực nước ngầm , ho = 170 + 8.to , cm (2.32)
to : Nhiệt độ bình quân năm
qo : Cường độ bốc hơi lớn nhất của mặt nước ngầm , m/ngày
Bảng 2.10. Quan hệ giữa YR và
YR0,10,20,30,40,50,60,8
0,9870,9600,9270,8910,8540,8180,746
YR1,01,52,03,04,05,0
0,6800,5450,4450,3180,2440,197
2. Phương pháp dòng không ổn định
Trong trường hợp này xem mặt nước ngầm thay đổi theo thời gian, do vậy lượng nước ngầm chảy đI cũng thay đổi theo thời gian. Ta xét quá trình hạ mực nước ngầm.
Theo Polnbarinown-Kocina độ cao dòng ngầm ở thời gian t tại vị trí x xác định theo
(2.33 )
Hình 2.16. Sơ đồ dòng chảy của dòng ngầm qua vùng không tưới
Trong đó :
t: Thời gian hạ mực nước ngầm
: Thời gian ổn đinh
: Hàm Kram pa hoặc tích phân Laplace hoặc hàm phân bố xác suất
: Hệ số thoát nước.
Sự hạ của mực nước ngầm tại trung tâm : (2.34)
Lượng nước ngầm ban đầu : Wo = A.L.Ho
Lượng nước ngầm chảy ra biên giới của khu tưới theo thời gian xác định :
; (2.35)
(2.36)
Khi Hc = T hãy tìm giá trị theo hệ thức 6.8 sau đó lấy tích phân ta sẽ có :
W = .Wo
Với : (2.37)
Các hàm , phụ thuộc vào xác định theo bảng tra :
Bảng 2.11. Quan hệ giữa thời gian tương đối giữa hàm và
0,00,10,20,30,40,50,60,70,8
0,0000,0250,1140,1970,2620,3170,3600,3970,428
0,0000,1780,2530,3080,3530,3910,4220,4500,474
0,9001,0001,5002,0002,5003,0003,5004,000
0,4550,4800,5630,6170,6540,6830,7060,7241,000
0,4950,5140,5840,6300,6660,6900,7120,7291,000
2.5.3. Sự cung cấp nước ngầm từ nước thấm của kênh tưới
1. Phương pháp đơn giản
Lượng thấm từ kênh tưới cung cấp cho nướn ngầm được xác định theo:
K; K ; K : Tổn thất nước qua thấm của các kênh trong hệ thống
1; 2; 3; Phần tổn thất nước them cung cấp cho nước ngầm
Có thể xác định theo hệ thức :
1 K = 1.Q1(1-1) (2.38)
2 K = 2.Q2(1-2)
3 K = 3.Q3(1-3)
Qi : Lưu lượng cung cấp nước tưới cho vùng
1 , 2 , 3 Hệ số lợi dụng của các cấp kênh
: hệ số sử dụng nước của hệ thống = 123
Đặt Ni = Qi. thì 5.40 viết thành :
(2.39)
Sơ bộ chọn :
1 = 0,2-0,3
2 = 0,3-0,5
3 = 0,8-0,9
2. Phương pháp lý thuyết
Xác định lượng nước thấm qua vùng biên từ kênh tưới
Lưu lượng dòng ngầm ở khoảng cách x
Hình 2.17. Sơ đồ cung cấp nước ngầm từ nước thấm của kênh tưới
(2.40)
Cường độ bốc hơI của mặt nước ngầm được xác định theo :
(2.41)
eo : Cường độ bốc hơI của nước ngầm lớn nhất của mặt nước ngầm
Lấy đạo hầm phương trình 6.12 ta có :
(2.42)
Vì sự thay đổi của lưu lượng dòng thấm chính là cường độ bốc hơi của mặt nước ngầm
GiảI phương trình ? ta có :
(2.43)
Với :
Đạo hàm 6.15 ta có : (2.44)
Do vậy : (2.45 )
Lưu lượng thấm từ hai phía của kênh tại x=0 thì :
(2.46)
Lưu lượng dòng thấm chảy ra vùng biên , tức là x=l sẽ là :
(2.47)
Tỷ số lưu lượng chảy ra vùng biên so với lưu lượng toàn bộ Qt sẽ là :
(2.48)
Thí dụ : 2l = 80 m; K=0,5 m/ngày ; T=10m; o = 3 m; eo = 10 mm/ngày
Giả :
Như vậy có 36% nước thấm chảy sang vùng biên
2.5.4. Xác định hệ số tiêu của nước ngầm
Hệ số tiêu ngầm được xác định
(2.49)
Trong đó :
-qni : Hệ số tiêu ngầm của vùng ; l/s-ha
-q0i : Cường độ cung cấp của dòng ngầm ở tầng sâu
-qti : Cường độ cung cấp của dòng thấm từ kênh
-qri : Cường độ cung cấp của nước rửa mặn
-qbi : Cường độ bốc hơi của mặt nước ngầm
-qKi : Cường độ khuếch tán của dòng ngầm
-Ri : Sự thay đổi của lượng chứa nước trong đất trong thời đoạn tính
Bạn đang đọc truyện trên: Truyen2U.Pro