Đề tài Thiết kế sơ bộ trạm bơm tưới Đan Hoài – Hà Tây

MỞ ĐẦU Nước là cơ sở, yếu tố quyết định sự sinh tồn của mọi sinh vật trên trái đất. Trong lĩnh vực nông nghiệp nước giữ một vai trò quan trọng đối với sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng. Nhân dân ta cú cõu: “ Nhất nước, nhỡ phõn, tam cần, tứ giống ” quả thực là không sai. Nhiều nước quá thì sinh ra lũ lụt, ít nước quá thì gây ra hạn hán làm giảm năng suất cây trồng, thậm chí cũn gõy mất mùa ảnh hưởng lớn đến đời sống kinh tế - xã hội. Nhiệm vụ của ngành thuỷ lợi là điều hoà nước một cách hợp lý để tăng năng suất cây trồng, góp phần tích cực vào việc cải tạo đất, bảo vệ môi trường sinh thái. Nước ta nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa. Thiên nhiên khá ưu đãi với các sinh vật và thực thể. Tuy nhiên do đặc trưng của khí hậu nhiệt đới gió mùa là nóng ẩm, lượng mưa phân bố không đều theo từng vùng, từng mùa riêng biệt. Miền Bắc nước ta mùa khô thường bắt đầu từ tháng 11 năm trước đến tháng 4 năm sau. Trong khoảng thời gian này lượng mưa rất ít không đáng kể cho nên ảnh hưởng rất nhiều đến các ngành sản xuất kinh tế nhất là nông nghiệp, hiện tượng này gây hậu quả xấu đến sự sinh trưởng, phát triển và năng suất cây trồng. Huyện Hoài Đức – Đan Phượng nằm ở đồng bằng Bắc Bộ, do vậy chịu ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa. Lượng mưa trong năm phân phối không đều nhất là mùa khô, nạn hạn hán kéo dài và xảy ra thường xuyên không đủ nước cung cấp cho cây trồng. Do đó nhiệm vụ đặt ra cho vùng này là phải nâng cấp hoàn chỉnh hệ thống công trình Thuỷ Lợi để đảm bảo nạn hạn hán không xảy ra, ảnh hưởng xấu tới đời sống dân sinh kinh tế. Được sự nhất trí của Trường Đại Học Thuỷ Lợi, Khoa Tại Chức, Khoa Kỹ Thuật Tài Nguyên Nước, Bộ môn Trạm Bơm cùng thầy giáo - thạc sỹ Lưu Văn Quân, em được nhận đề tài: “ Thiết kế sơ bộ trạm bơm tưới Đan Hoài – Hà Tây ”. Trạm bơm này đảm nhận tưới cho cỏc xó thuộc hai huyện Hoài Đức – Đan Phượng và một phần của huyện Từ Liêm – Hà Nội. MỤC LỤC. PHẦN I TÌNH HÌNH CHUNG CỦA HỆ THỐNG --------- š› -------- I.1. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN CỦA HỆ THỐNG I.1.1. Vị trí địa lý Hệ thống thủy nông Đan Hoài là hệ thống tưới và tiêu phục vụ sản xuất nông nghiệp của hai huyện Đan Phượng - Hoài Đức và hai xã thuộc huyện Từ Liêm - Hà Nội. I.1.1.1. Hệ thống tọa độ - Vĩ độ Bắc: Từ 200 57' 30" đến 210 08' 30" - Kinh độ Đông: Từ 1050 37' 30" đến 1050 45' 00" I.1.1.2. Giới hạn của hệ thống - Phía Bắc: Giỏp sụng Hồng (Địa giới tỉnh Vĩnh phúc) - Phớa Nam: Giáp sông đào La Khê (Địa giới thành phố Hà Đông) - Phía Đông: Giáp đường 70 (Địa giới huyện Từ Liêm thành phố Hà Nội) - Phía Tây: Giỏp sụng Đáy (Địa giới huyện Phúc Thọ tỉnh Hà Tây) I.1.1.3. Diện tích của hệ thống Bảng: 1-1: Bảng thống kê phân bố diện tích của hai huyện Chỉ tiêu Tổng diện tích ( ha ) Đan phượng ( ha ) Hoài đức ( ha ) Ghi chú Diện tích tự nhiên 15.967 7.718 8.249 Trừ xã Dương Nội DT tự nhiên trong hệ thống 14.012 6.712 7.300 QH HT 1995 DT canh tác trong hệ thống 5.982 2.410 3.482 Từ Liêm 90 ha DT canh tác năm 2005 9.335,57 3.900,46 5.435,11 Thống kê huyện DT canh tác năm 2006 8.914,31 3814,31 5.100,00 Thống kê huyện Theo thiết kế quy hoạch năm 1972 diện tích canh tác là 9.200 và hiện tại là 7.500 ha (số liệu hợp đồng tưới của công ty KTCTTL Đan hoài với các hộ dùng nước). I.1.1.4. Vị trí công trình đầu mối - Trạm bơm tưới Đan Hoài, trên sông Hồng, thuộc địa phận xó Liờn Hà huyện Đan Phượng, xây dựng năm 1961. - Cống lấy nước phù sa Bá Giang, trên sông Hồng, thuộc địa phận xã Hồng Hà huyện Đan Phượng, xây dựng năm 1992. - Công trình đầu mối tiêu: Bao gồm cống Cầu Đìa (huyện Từ Liêm), cống Cầu Sa (huyện Hoài Đức), cống Hà Đông trên sông Nhuệ, cống Thống nhất, cống Lại Dụ và cống Yên Nghĩa trờn đờ Tả Đáy. I.1.2. Đặc điểm địa hình Hệ thống thủy nông Đan Hoài nằm trong phạm vi khép kín của 4 con sông là sông Hồng, sụng Đỏy, sụng Nhuệ và kênh đào La Khê. Cỏc đờ sụng Hồng và sụng Đỏy phân chia địa hình làm hai phần: I.1.2.1 Phần đất từ đê ra sông là vựng bói - Vùng bói sụng Hồng là bãi cát già ít canh tác, không thuộc phạm vi hệ thống - Vùng bói sụng Đáy là đất canh tác màu và lúa Địa hình bằng phẳng, thấp dần theo hướng Bắc - Nam có cao độ từ +10,80 (m) đến +7,80 (m). I.1.2.2. Phần đất từ sông vào trong đồng Là vùng chủ yếu trồng lúa, độ dốc từ đờ sụng Hồng, sụng Đỏy về phía sông Nhuệ, sông La Khê. Hướng dốc chính theo hướng Tây Bắc - Đông Nam. Bảng 1-2: Phân bố cao độ trong khu vực TT Bậc cao độ Diện tích tự nhiên (ha) Tỷ lệ (%) 1 Từ +10 đến +12 1.078 7,69 2 Từ +9 đến +10 634 4,53 3 Từ +8 đến +9 1.000 7,14 4 Từ +7 đến +8 1.300 9,28 5 Từ +6 đến +7 3.500 24,97 6 Từ +5 đến +6 4.000 28,54 7 Từ +4 đến +5 1.000 7,14 8 đến +4 1.500 10,7 Tổng cộng 14.012 100 I.1.3. Đất đai thổ nhưỡng Hệ thống thủy nông Đan Hoài được bồi đắp do phù sa sông Hồng, đã khai phá lâu năm, đất đai chủ yếu là đất thịt nhẹ, thịt pha cát, thịt pha sét và cát non. Vùng quy hoạch có hai miền đất rõ rệt: + Phần ngoài đê: là bói sụng, chất đất là bồi tớch cỏt pha thịt nhẹ. Đặc điểm: độ thấm mất nước lớn, pH = 5,5 - 6,5. Đất canh tác chủ yếu là trồng rau, ngô, khoai, mía.... và một số ít trồng lúa. + Phần trong đồng: là đất phù sa đã được canh tác lâu đời, đại bộ phận là đất thịt, thịt pha cát, thịt pha cát vừa. + Đồng cao, đồng vàn pH = 6 - 7. + Đồng trũng pH £ 6. Hiện nay vùng đất này chủ yếu trồng lúa hai vụ và trồng cây vụ đông, còn lại một số ít diện tích chuyên màu. I.1.4. Điều kiện khí tượng - Trạm khí tượng: Trạm Hà Nội, Trạm Hà Đông, Trạm Sơn Tây và Trạm Thạch Thất… - Nhiệt độ không khí: Theo tài liệu quan trắc nhiều năm thì nhiệt độ trung bình nhiều năm khu vực Đan Hoài là 23,30C. Mùa Đông nhiệt độ trung bình 200C, thấp nhất khoảng 4,50C. Mùa Hè nhiệt độ trung bình 280C, cao nhất 410C. Bảng 1-3: Nhiệt độ trung bình tháng, năm: Đơn vị: (0C) Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm TB 15,9 17,1 20,1 23,7 27,1 28,6 28,8 28,2 27,1 24,6 21,1 17,6 23,3 - Độ ẩm không khí: Độ ẩm tương đối trung bình nhiều năm 84%. Những tháng mùa Xuân là thời kỳ ẩm ướt nhất trong năm, độ ẩm trung bình tháng đạt 85%. Cỏc thỏng cuối mùa Thu và đầu mùa Đông là thời kỳ khô hanh, độ ẩm trung bình xuống dưới 80%, thấp nhất 60%. Bảng 1-4: Độ ẩm tương đối trung bình tháng, năm: Đơn vị: (%) Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm TB 83 85 87 87 84 83 85 83 85 83 81 81 84 - Bốc hơi: Lượng bốc hơi bình quân nhiều năm là 816,1 (mm). Các tháng đầu mùa mưa (từ tháng V đến tháng VII) là cỏc thỏng cú lượng bốc hơi lớn, tháng lớn nhất 87,6 (mm). Các tháng mùa Xuân là cỏc thỏng cú lượng bốc hơi nhỏ, tháng nhỏ nhất 50,9 (mm). Bảng 1-5: Lượng bốc hơi trung bình tháng, năm: Đơn vị: (%) Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm TB 57,1 50,9 55,2 60,9 84,8 83,6 87,5 68,5 65,4 72,0 66,3 63,9 816,1 - Nắng: Số giờ nắng trung bình nhiều năm 1617 giờ. Cỏc thỏng mùa Hè từ tháng V đến tháng X là cỏc tháng nắng nhất trong năm (khoảng 160 ¸ 200 giờ). Tháng II, III là cỏc thỏng ớt nắng (khoảng 50 giờ). Bảng 1-6: Số giờ nắng trung bình tháng, năm: Đơn vị: (h) Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm TB 74,6 50,5 55 93,9 188,6 169,7 200 179,3 183,2 167,6 136,7 118,9 1617 - Gió bão: Trong khu vực có hai hướng gió thịnh hành: + Mùa Hè (từ tháng V đến tháng X) là gió Đông Nam. Trong đó cỏc tháng VI ,VII, VIII thường có mưa bão. Tốc độ gió lớn nhất đạt 34 (m/s). + Mùa Đông (từ tháng XI đến tháng IV) thường có gió Đông Bắc. Mạnh nhất vào cỏc thỏng XI, XII, kéo dài từng đợt 3 đến 7 ngày, trời hanh khô. Tốc độ gió trung bình là 1,8 (m). Bảng 1-7: Tốc độ gió trung bình tháng, năm: Đơn vị: (m/s) Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm TB 1,8 2,1 2,2 2,2 2,0 1,8 1,9 1,6 1,6 1,5 1,5 1,6 1,8 Hệ thống nằm sâu trong vùng đồng bằng Bắc Bộ, ảnh hưởng của các cơn bão không có sức gió mạnh, mà chủ yếu chịu ảnh hưởng mưa lớn, gõy ỳng lụt. - Mưa: Trong vùng lượng mưa trung bình từ 16001700 (mm) và biến đổi tương đối đều. Theo số liệu thống kê lượng mưa trung bình nhiều năm của các trạm trong vùng như sau: Tại trạm Sơn Tây mưa trung bình nhiều năm là 1762,6 (mm). Tại trạm Thạch Thất là 1696,6 (mm). Số ngày mưa trong năm khoảng 130 140 ngày. Từ tháng VI đến tháng IX là những thỏng cú lượng mưa lớn nhất trong năm. Lượng mưa một ngày lớn nhất tại Sơn Tây là 508 (mm) (14/VII/1971) Bảng 1-8: Lượng mưa trung bình tháng, năm: Đơn vị: (mm) Trạm I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm Sơn Tây 22,4 22,5 42,4 97,2 209,2 266,8 315,4 282,7 225,1 160,6 61 17,4 1762,6 Thạch Thất 16,1 18 37,2 101,9 199,3 283 291,5 275 233,4 166,2 60,3 14,2 1696 I.1.5. Điều kiện thủy văn Vùng quy hoạch có đặc điểm khí tượng thủy văn là khí hậu nhiệt đới gió mùa chung của vùng đồng bằng Bắc Bộ và riêng khu vực Hà nội. Vị trí hệ thống nằm giữa phạm vi ba trạm quan trắc Hà Nội, Hà Đông và Sơn Tây. Qua nhiều năm theo dõi đối chiếu thực đo tại hệ thống, phù hợp nhất là tài liệu của trạm Hà Nội. I.1.5.1. Đặc điểm khí hậu Đặc điểm khí hậu thủy văn vùng quy hoạch chia làm hai mựa khỏ rõ rệt: - Mùa khô: Từ 25/11 đến 25/4. Nhiệt độ từ 100C đến 250C. Nắng ít, lượng mưa ít, chủ yếu mưa do gió mùa Đông Bắc. - Mùa mưa: Từ 25/4 đến 25/11. Nhiệt độ từ 200C đến 340C. Nắng nhiều, mưa nhiều, chủ yếu là mưa rào, mưa lớn, đồng thời với giai đoạn mưa nhiều ở thượng nguồn cỏc sụng và vùng đồng bằng Bắc Bộ. - Các trạm thuỷ văn: Trạm Hà Nội, Trạm Sơn Tây. I.1.5.2. Mạng lưới sông ngòi Do nằm trọn trong phạm vi của 4 con sông, nên hệ thống thủy nông Đan Hoài chịu sự ảnh hưởng trực tiếp và có mối quan hệ mật thiết đến chế độ thủy văn của 4 con sông là: sông Hồng, sụng Đỏy, sụng Nhuệ, kênh đào La Khê. Sông Hồng: Là con sông lớn nhất miền Bắc, sông có nhiều phù sa, lưu lượng bình quân tháng trung bình nhiều năm tại Sơn Tây đạt khoảng 3.500 (m3/s), tại Hà nội đạt 2.710 (m3/s), và là nguồn cung cấp nước chính của hệ thống. Đặc điểm thủy văn chia làm hai mùa rõ rệt: - Mùa lũ bắt đầu từ tháng V đến tháng X. Đỉnh lũ hàng năm xuất hiện vào cỏc thỏng VII, VIII. Lưu lượng trung bình cỏc thỏng mùa lũ đạt tới 8.000 (m3/s) đến 10.000 (m3/s). - Mùa kiệt từ tháng XI đến tháng IV năm sau. Mực nước sông trong cỏc thỏng II, III thường xuyên xuống đến mức thấp nhất, và từ sau khi có hồ chứa nước nhà máy thủy điện Hòa Bình, có chịu ảnh hưởng của điều tiết nước hồ. Lưu lượng trung bình mùa kiệt từ 800 ¸ 900 (m3/s). Năm 2005 được đánh giá là năm hạn nhất thì mực nước thấp nhất tại trạm thủy văn Hà Nội ngày 13/02/2005 là +1,75 (m), ngày 8/03/2005 là +1,58 (m) tương đương với mực nước tại Cống số 1 Trạm bơm Đan Hoài là +2,90 (m), tại bể hút là +2,70 (m). Đặc biệt ngày 23/02/2007 mực nước tại cống số 1 xuống đến +2,30 (m), trạm bơm Đan Hoài chỉ bơm được 1 máy (tương đương 20% công suất). Với cao độ ruộng đất của hệ thống từ +4,50 (m) +10,80 (m), ở giới hạn mực nước nhất định nguồn khai thác nước tưới từ sông Hồng trừ mùa lũ có khả năng lấy nước tự chảy, còn chủ yếu phải là tưới bằng động lực. Do vậy trong nhiệm vụ thiết kế năm 1961, xây dựng trạm bơm Đan Hoài là công trình đầu mối tưới và sau đó năm 1992 mới bổ sung làm cống tự chảy phù sa Bá Giang. Bảng 1-9: Mực nước sông Hồng tại cống số 1 (Sau khi có hồ Hòa Bình) TT Năm MN min (m) MN max (m) MN báo động cao nhất Ngày tháng Mực nước Ngày tháng Mực nước 1 1990 30/1 4,15 31/7 13,10 III 2 1991 04/5 3,90 16/8 12,67 III 3 1992 07/5 4,00 27/7 12,80 III 4 1993 3-4/1 4,30 26/8 10,95 III 5 1994 16/4 4,40 19/7 11,95 III 6 1995 04/2 4,75 19/8 12,95 III 7 1996 22/2 3,80 21/8 13,70 III 8 1997 11/2 4,20 24/7 12,38 III 9 1998 31/1 3,80 13/7 12,25 III 10 1999 4-5/1 3,50 04/9 12,35 III 11 2000 27/2 4,20 26/7 12,59 III 12 2001 30/1&19/2 3,80 04/8 12,50 III 13 2002 18-21/2 4,00 18/8 13,20 III 14 2003 03/2 3,70 29/7 10,40 III 15 2004 31/3-2/4 3,20 24/7 12,05 III 16 2005 08/3 2,90 14/8 10,65 III 17 2006 3&4/2 2,60 21/7 11,15 III 18 2007 23/2 2,30 - - Bơm 1-2 máy Từ tài liệu đo mực nước hơn 30 năm trên sông Hồng tại vị trí trạm bơm Đan Hoài ta thấy mực nước thấp nhất ngoài sông vẫn thoả mãn yêu cầu làm việc của trạm bơm theo điều kiện thiết kế tại bể hút là +3,05 (m). Riêng năm 2005 là năm kiệt nhất cho thấy mực nước ngày 8 tháng 3 tại bể hút trạm bơm là 2,7 (m) thấp hơn mực nước thiết kế 35 (cm). Bảng 1-10: Mực nước báo động trên sông Hồng Vị trí Báo động I (m) Báo động II ( m ) Báo động III ( m ) Ứng với NM tại Hà Nội (13,4m) Sơn Tây 12,40 13,40 14,40 15,97 Đan Hoài 10,70 11,70 12,70 14,46 Hà Nội 9,50 10,50 11,50 13,4 Sụng Đáy: Đối với hệ thống thủy nông Đan Hoài, sụng Đỏy chủ yếu làm nhiệm vụ tiêu. Tổng diện tích lưu vực tiêu của hệ thống ra sụng Đỏy là 2.792 (ha). Ngoài ra có cung cấp nước tưới cho một số trạm bơm cục bộ nhỏ như Trạm bơm Yên Sở, Trạm bơm Đắc Sở, Trạm bơm Tiền Yên, Trạm bơm Võn Cụn, Trạm bơm Lại Dụ. Diện tích tưới 366,3 (ha). Trường hợp bình thường mực nước tại cống Yên Nghĩa cuối hệ thống việc tiêu tự chảy tương đối thuận lợi, chỉ có khoảng 60 (ha) thuộc xó Yờn Sở và xã An Thượng huyện Hoài Đức thường tiêu chậm gây ngập úng cục bộ. + Mực nước thấp nhất mùa kiệt: +1,35 (m) (năm 1998) + Mực nước thấp nhất mùa lũ: +2,78 (m) (năm 1997) Mực nước thiết kế tiêu tại hạ lưu cống Yên Nghĩa là: + Mực nước thiết kế ứng với tần suất P = 10% là +5,78 (m) + Mực nước kiểm tra ứng với tần suất P = 5% là +6,05 (m) Trường hợp phân lũ đập Đỏy thỡ không tiêu được mà phải tiêu bằng động lực Kênh đào La Khê: Là kênh đào nối sông Nhuệ với sụng Đỏy. Phần nối với sông Nhuệ không có cống điều tiết, phần nối với sụng Đỏy cú cống điều tiết Yên nghĩa. Kênh đào La khê chủ yếu để tiêu, mực nước kênh đào La Khê phụ thuộc vào sông Nhuệ. Sông Nhuệ Là sông đào lớn, lấy nước từ sông Hồng để tưới cho khu vực Hà Nội đến Hà Nam, đồng thời là trục tiêu từ lưu vực Đan Hoài, Hà Nội, Thanh Oai, Phỳ Xuyờn - Hà Tây đến Hà Nam ra sụng Đỏy tại Phủ Lý. Mực nước thiết kế tiêu tại thượng lưu cống điều tiết Hà Đông trên sông Nhuệ theo kết quả tính toán rà soát và bổ sung quy hoạch hệ thống năm 1996 đã được Bộ NN&PTNT phê duyệt, áp dụng theo thông báo số 2138 CV/TN ngày 15/10/1988 của Bộ NN&PTNT là: + Mực nước thiết kế ứng với tần suất thiết kế P = 10% là +5,80 (m) + Mực nước kiểm tra ứng với tần suất kiểm tra P = 5% là +6,05 (m) I.1.6. Địa chất, địa chất thủy văn Nguồn nước cung cấp chính cho hệ thống thủy nông Đan Hoài ngoài nước mưa bao gồm nước mặt và nước ngầm, còn lại chủ yếu là do trạm bơm Đan Hoài và cống lấy nước tự chảy Bá Giang cung cấp. Trữ lượng nước ngầm trung bình, chất lượng tốt. Hiện tại nước ngầm chỉ được nông dân sử dụng cho sinh hoạt. * Khu vực trạm bơm: Qua tài liệu khảo sát địa chất, đặc điểm địa chất công trình khu vực đầu mối trạm bơm như sau: - Lớp 1: Đất đắp là ỏ sét nặng mầu xỏm nõu, xỏm vàng, trạng thái dẻo mềm đến dẻo cứng, kết cấu chặt vừa đến chặt. Lớp đất này từ cao trình +12 (m) +5 (m), và có chiều dày thay đổi từ 1,3 (m) (ở hố khoan KM 9) 7 (m) (ở hố khoan KM4) phân bố dọc hai bên bờ kênh dẫn. - Lớp 2: Đất ỏ sét nhẹ - trung, xen kẹp ỏ cỏt mầu xỏm nõu, xỏm đen, trạng thái dẻo mềm đến dẻo chảy, kết cấu kém chặt. Lớp đất này từ cao trình +6 (m) -2 (m), và có chiều dày thay đổi từ 2,1 (m) (hố khoan KM9) 8 (m) (ở hố khoan KM4). Đây là lớp đất có khả năng kém chịu lực, phân bố ở khu vực đầu mối và dọc theo bờ kênh hữu. - Lớp 3a: Đất hữu cơ phân huỷ hoàn toàn thành sét hạt bụi màu xám đen, đen, xốp, kém chặt. Đây là lớp đất yếu cú cỏc chỉ số về vật lý và cơ học thấp, chiều dày không lớn khoảng 2 (m) thay đổi từ +4 (m) +2 (m) (ở hố khoan KM ) và từ -2 (m) -4 (m) (ở hố khoan KM3), lớp đất này phân bố ở khu vực sát bờ kờnh bờn tả. - Lớp 3b: Á sét nặng – sét hữu cơ đó phõn huỷ hoàn toàn mầu xỏm nõu, xỏm đen. Trạng thái dẻo mềm đến dẻo cứng, kết cấu chặt vừa. Lớp đất này phân bố trên toàn bộ khu vực đầu mối, từ +1 (m) -4 (m), có chiều dày biến đổi lớn từ 5 (m) (ở hố khoan KM1) 13 (m) (ở hố khoan KM9). Đây là lớp đất cú cỏc chỉ tiêu vật lý và cơ học trung bình, có khả năng chịu lực. - Lớp 4: Đất cát – ỏ cỏt, ỏ sét mầu xám xanh, xỏm nõu lẫn hữu cơ phân huỷ hoàn toàn, trạng thái dẻo mềm, kết cấu chặt vừa đến kém chặt. Lớp đất được phân bố trên toàn bộ khu vực đầu mối từ -4 -22 (m), có chiều dày biến đổi lớn từ 5 (m) (ở hố khoan KM9 – khu vực phía bờ kờnh bờn tả) 18 (m) (ở hố khoan KM1 – khu vực phía bờ kờnh bờn hữu). - Lớp 5: Á sét trung mầu xỏm nõu, xỏm đen chứa hữu cơ phân huỷ hoàn toàn trạng thái dẻo chảy, kết cấu kém chặt. Lớp đất này phân bố nửa phớa bên trái từ cao trình -15 -20 (m) trở xuống. Chiều dày chưa xác định do chưa khoan đủ chiều sâu, trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật thi công cần xác định để tính toán lỳn công trỡnh. Các chỉ tiêu cơ lý chủ yếu trong bảng 1-11. * Tuyến kênh tưới: Tuyến kênh đi trên bờ kênh dẫn phía phải, địa chất nền kênh chủ yếu là lớp đất đắp lớp 1, có chiều dày thay đổi từ 2 (m) 8 (m). Phía giáp khu đầu mối từ cao trình +9,5 (m) trở xuống là lớp đất yếu - lớp 2. Vì vậy đoạn kênh đi qua đoạn này cần được xem xét kỹ để sử lý nền trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật thi công. Bảng 1-11: Bảng các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất TT Tên các chỉ tiêu cơ lý Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3a Lớp 3b Lớp 4 Lớp 5 1 Thành phần hạt (%) - Sét: (%) 27,7 16,7 34 31,1 9,9 20,4 - Bụi: (%) 32,6 29,8 39 36,4 16,7 34,8 - Cát: (%) 38,8 53,3 27 32,1 73,4 41,2 - Sỏi: (%) 0,9 0,2 0,2 2 Độ ẩm tự nhiên (%) 31,75 28,18 56,93 35,38 20,72 35,62 3 Dung trọng ướt: γTN (g/cm3) 1,85 1,87 1,59 1,81 1,84 1,83 4 Dung trọng khô: γTN (g/cm3) 1,4 1,46 1,01 1,34 1,52 1,35 5 Tỷ trọng: ∆ 2,71 2,68 2,58 2,7 2,68 2,68 6 Tỷ lệ khe hở: 0,93 0,837 1,547 1,019 0,758 0,986 7 Độ lỗ hổng: n (%) 48,19 45,56 60,73 50,48 43,13 49,65 8 Độ bão hoà: G (%) 92,52 90,23 94,99 93,7 73,23 96,8 9 Giới hạn chảy: WT(%) 41,72 30,97 60,85 45,23 23,2 37,42 10 Giới hạn dẻo: WP(%) 26,73 20,5 40,6 29,067 16,14 24,98 11 Độ sệt: B 0,335 0,734 0,807 0,39 0,649 0,855 12 Lực dính kết: C (kg/cm2) 0,26 0,13 0,13 0,24 0,09 0,12 13 Góc ma sát trong: (độ) 1306’ 14048’ 7033’ 11032’ 18045’ 9059’ 14 Hệ số thấm: K (cm/s) 5,1.10-6 3,9.10-5 7,1.10-6 3,8.10-6 1,3.10-4 3.10-5 I.1.7. Nguồn vật liệu xây dựng Hệ thống thủy nông Đan Hoài nằm trong vùng đồng bằng, tiếp giáp gần với miền trung du và gần biển, các nguồn vật liệu như cát, sỏi, đá vôi, gỗ, than, sắt thép, xi măng v.v..... được cung ứng dồi dào, thuận tiện bằng đường thủy và đường bộ. Vật liệu khai thác tại chỗ chỉ gồm đất và cát đen khai thác tại sông Hồng khu vực huyện Đan phượng. Phía Tây Nam thuộc huyện Hoài Đức giáp huyện Chương Mỹ có núi đá vôi, điều kiện khai thác vật liệu đá rất tốt. I.1.8. Tình hình giao thông Trong hệ thống cú cỏc đường giao thông chính là: Quốc lộ 32 Hà Nội đi Sơn Tây hiện tại đang nâng cấp cải tạo, Đường cao tốc Láng - Hòa Lạc đang được mở rộng, các tỉnh lộ 70, 79 và các trục đường liên huyện, liên xã hầu hết đã được trải nhựa hoặc bê tông, hướng chủ yếu từ phớa sụng Hồng ra quốc lộ 32. Dọc theo hệ thống kênh chính tưới có bờ rộng trên 2 (m). Trong nội đồng các bờ vùng, bờ thửa có điều kiện vận chuyển bằng xe công nông và xe thô sơ nên rất thuận lợi cho việc vận chuyển vật liệu xây dựng tới chân công trình. Trong hệ thống cũng có 6 (km) đường xe lửa chạy qua, tuy nhiên không có ga và không khai thác vận chuyển. Khu vực được quy hoạch để xây dựng công trình trong địa bàn giao thông tương đối thuận lợi cả về đường bộ lẫn đường thuỷ: Đường thuỷ (sông Hồng) rất thuận tiện cho nguồn cung cấp nguyên vật liệu Đường cao tốc Láng – Hoà Lạc cắt ngang qua khu vực phía Nam của hệ thống theo chiều Tây sang Đông với chiều dài 7 (km) qua địa phận xã An Thượng, Song Phương, An Khỏnh, Võn Cụn của huyện Hoài Đức. Quốc lộ 32 Hà Nội – Sơn Tây cắt qua hệ thống theo hướng Đông – Tây và gần song song với biên giới hai huyện Đan Phượng và Hoài Đức. Tỉnh lộ 70 Hà Đông - Nhổn - Dốc Kẻ đi sát gianh giới của hệ thống Đan Hoài với huyện Từ Liêm – Hà Nội. Tỉnh lộ 72 Hà Đông - Quốc Oai cắt qua phần phía Nam của hệ thống. Ngoài ra cũn cỏc trục đường giao thông liên xã, đê hữu sông Hồng, đê tả Đỏy, đờ La Trạch. Đường xe lửa: Đường xe lửa Bắc – Nam: Thăng Long – Giỏp Bỏt đi qua gần cuối phía Nam của hệ thống. Đường giao thông thuỷ: Trên sông Hồng từ xã Thọ An đến Liên Trung. Nhìn chung hệ thống giao thông trong vùng tương đối tốt, thuận lợi cho việc vận chuyển vật liệu phục vụ thi công công trình. I.2. TÌNH HÌNH DÂN SINH KINH TẾ Vùng quy hoạch bao gồm huyện Đan phượng, Hoài đức và một phần huyện Từ liêm là nơi sản xuất lúa chủ yếu của tỉnh Hà Tõy, cú diện tích lớn và năng suất cao. Ngoài ra ở đây còn là vùng trồng hoa màu và rau xanh, cung cấp thực phẩm ở ngoại thành Hà Nội. Theo số liệu thống kê của hai huyện có được: I.2.1. Đặc điểm dân số Bảng 1-12: Bảng thống kê chỉ tiêu dân số của hai huyện năm 2006 Chỉ tiêu Đơn vị Tổng Tỷ lệ % Đan phượng Hoài đức Dân số Người 315.397 139.462 175.935 - Nam Người 152.547 48,3 67.393 85.154 - Nữ Người 162.827 51,7 72.046 90.781 Tỷ lệ tăng dân số % 1,2 1,2 1,2 Trong độ tuổi LĐ Người 158.997 50 66.216 92.781 LĐ nông nghiệp Người 84.938 27 40.611 44.328 LĐ công nghiệp Người 22.402 7,0 8.485 13.917 - Mật độ dân số: Bảng 1-13: Bảng chỉ tiêu đánh giá dân số, lao động Chỉ tiêu Đơn vị Đan Phượng Hoài Đức Trung bình Mật độ dân số người/km2 1.810 2.132 1971 BQ diện tích canh tác ha/người 0,028 0,028 0,028 BQ diện tích canh tác ha/ 1 L.đ 0,058 0,054 0,056 BQ diện tích canh tác ha/1L.đ NN 0,096 0,114 0,105 I.2.2. Tình hình sản xuất nông nghiệp, phân bố các loại cây trồng và thời vụ I.2.2.1. Cơ cấu đất đai: Theo thống kê của hai huyện Đan Phượng và Hoài Đức Bảng 1-14: Bảng thống kê cơ cấu đất đai chủ yếu năm 2005 TT Cơ cấu Đv Đan phượng Hoài đức Tổng cộng 1 Diện tích tự nhiên ha 7.718 8.249 15.967 2 Diện tích thổ cư (đất ở) ha 839,5 1.312,1 2151,56 3 Diện tích chuyên dùng ha 900,36 1551,06 2451,42 - Diện tích công nghiệp ha 95,4 106,3 201,7 - Diện tích SX kinh doanh ha 106,52 107,51 214,03 4 Diện tích canh tác ha 3.900,46 5.065,77 8966,23 - Diện tích trồng lúa ha 2.360,96 3456,34 5817,3 - Diện tích chuyên màu ha 992,93 987,76 1980,69 - Diện tích trang trại ha 332,83 416,15 748,98 - Diện tích ao, đầm ha 208,29 127,04 335,33 5 Diện tích đất chưa sử dụng ha 919,74 62,62 982,36 I.2.2.2.Diện tích gieo trồng & diện tích canh tác Bảng 1-15: Diện tích gieo trồng trong hệ thống thủy nông Năm Đ.vị Tổng diện tích Vụ xuân Vụ mùa Vụ đông Lúa Màu Lúa Màu mạ Màu mạ 1986 ha 15453 6580 404 7023 37 370 1039 37 1987 ha 15669 6407 563 6912 16 479 975 317 1988 ha 16106 6414 400 6859 13 396 1771 253 1989 ha 15954 6445 246 6660 4 347 1910 342 1990 ha 15644 6232 155 6517 25 313 2087 315 1991 ha 17236 6123 222 6472 14 330 3756 319 1992 ha 16621 6151 187 6128 0 337 3485 333 2002 ha 16467 6025 425 6138 373 327 2885 294 2003 ha 16232 5960 454 6056 423 324 2736 279 2004 ha 15903 5832 465 5943 429 316 2620 298 2005 ha 15030 5597 350 5560 425 283 2552 263 2006 ha 14396 5339 465 5316 432 256 2343 245 BQ ha 15893 6092 361 6299 183 340 2347 275 Hệ số quay vòng n 2,42 1 1,02 0.39 I.2.2.3. Năng suất cây trồng Bảng : 1-16: Năng suất cây trồng bình quân theo từng thời kỳ Năm Huyện Đan Phượng Huyện Hoài Đức Lúa xuân (tấn) Lúa mùa (tấn) Lúa xuân (tấn) Lúa mùa (tấn) Từ 1954 - 1962 2,38 2,0 2,22 2,00 Từ 1963 - 1975 2,95 2,60 2,9 2,45 Từ 1976 - 1985 4,50 3,87 3,72 3,14 Từ 1986 - 1992 5,01 4,47 4,28 3,68 Riêng năm 2006 5,86 5,01 6,01 4,08 I.2.3. Các ngành sản xuất khác Theo kế hoạch sản xuất của hai huyện, dự kiến chỉ tiêu diện tích đến năm 2010 là: Bảng 1-17: Kế hoạch sử dụng đất đai vùng quy hoạch (đến năm 2010) TT Huyện DT tự nhiên (ha) Đất nông nghiệp (ha) Đất phi nông nghiệp (ha) Đất chưa sử dụng ( ha ) Đất ở Đất chuyên dùng SX CN Khác 1 Đ.Phượng 7.718 2.927,1 1.226,82 314,32 135,6 2429,56 684,6 2 H.Đức 8.249 3058,62 2159,29 378,47 471,85 2138,16 42,61 Cộng 15.967 5.986 3.386 693 607 4.568 727 I.2.4. Phương hướng phát triển kinh tế của khu vực: Hà Tây là tỉnh giáp với thủ đô Hà Nội, trung tâm văn hóa chính trị của nước ta, hiện tại và trong tương lai Hà Tây là vùng kinh tế trọng điểm của miền Bắc. Vì vậy phương hướng phát triển của cả tỉnh là tập trung thu hút đầu tư cho công nghiệp, dịch vụ, du lịch và sản xuất nông nghiệp đảm bảo an ninh lương thực. Tháng 10/2006 Thị xã Hà Đụng đó được chuyển thành Thành Phố Hà Đông, mở ra một hướng phát triển mới cho tỉnh Hà Tây. Vùng quy hoạch của hai huyện Đan Phượng và Hoài Đức cũng đã được định hướng khá rõ rệt: Trong chiến lược phát triển chung của đất nước và của tỉnh Hà Tây, ở hệ thống thuỷ nông Đan Hoài tình hình sản xuất nông, công nghiệp, dịch vụ có sự chuyển dịch: I.2.4.1. Về sản xuất nông nghiệp Diện tích đất nông nghiệp giảm dần từ năm 2000 trở lại đây do sự phát triển của các khu công nghiệp, khu sản xuất kinh doanh dịch vụ. (diện tích đất công nghiệp, đất sản xuất kinh doanh theo thống kê hiện tại là 415,73 (ha)). Trong đó: Đan Phượng 201,92 (ha), Hoài Đức 213,81 (ha). I.2.4.2. Về lao động Lao động nông nghiệp có xu hướng giảm mạnh, hiện tại chỉ có 84.938 lao động, chiếm 27% dân số. Các khu công nghiệp đang phát triển mạnh. Huyện Đan Phượng có cụm công nghiệp Phùng, cụm công nghiệp Tân Lập, Làng nghề Tân Hội... huyện Hoài Đức có Khu công nghiệp An Khánh, Lại Yên... thu hút 22.402 lao động, chiếm 7% dân số. Các ngành nghề thủ công và tiểu thủ công nghiệp và làng nghề đang được chú trọng phát triển, trong đó: - Huyện Đan Phượng có xu hướng phát triển các ngành chế biến gỗ và vật liệu xây dựng. Gồm cỏc xó Liờn Hà, Liên Hồng, Liên Trung, Tân Hội, Tân Lập, Đan Phượng. Ngoài ra lao động còn tập trung cung cấp thực phẩm thiết yếu cho thành phố Hà Nội nên kinh tế phát triển khỏ, cỏc xó còn lại lao động thuần nụng nờn kinh tế phát triển kém hơn. - Huyện Hoài Đức có xu hướng phát triển các làng nghề chế biến nông sản thực phẩm và may mặc. Gồm cỏc xó Dương Liễu, Minh Khai, Vân Canh, La Phù, An Khánh. Đặc biệt là Xã Dương Liễu đầu mối các sản phẩm mì, miến và xã La Phù đầu mối các sản phẩm thực phẩm và may mặc cung cấp cho cả miền Bắc. Ngoài ra lao động còn tập trung cung cấp thực phẩm, thiết yếu cho thành phố Hà Đông, kinh tế phát triển rất mạnh, cỏc xó còn lại lao động thuần nụng nờn kinh tế phát triển kém hơn. ----------œ&--------- PHẦN II HIỆN TRẠNG THUỶ LỢI VÀ BIỆN PHÁP CÔNG TRÌNH --------- š› -------- II.1. HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG THUỶ LỢI II.1.1. Lịch sử hệ thống Trước năm 1960, chưa có hệ thống thủy nông Đan Hoài, ruộng đất chỉ được cấy 1 vụ tưới nhờ mưa. Năm 1961 hệ thống thủy nông Đan Hoài được hoàn thành cơ bản và đưa vào sử dụng năm 1962. Trải qua trên 40 năm hoạt động, cho đến nay hệ thống đã 4 lần được cải tạo nâng cấp: - 1972: Kiến thiết đồng ruộng. Từ năm 1973 - 1975 tiến hành rà soát toàn bộ quy hoạch tưới tiêu, hoàn chỉnh hệ thống kênh mương, quy hoạch lại lưu vực tưới tiêu. - Từ năm 1990 - 1993, nghiên cứu bổ sung, hoàn chỉnh hệ thống bao gồm: Bổ sung cống lấy nước tự chảy Bá Giang, nghiên cứu phương án nâng cấp xõy lỏt và bê tông hóa kờnh tưới. - Từ năm 1995 - 1998, xây dựng đề án nghiên cứu bổ sung hoàn chỉnh hệ thống tưới tiêu, bao gồm bê tông hóa toàn bộ kênh chính, bổ sung các trạm bơm tiêu cục bộ, nâng cao quản lý vận hành hệ thống theo hướng hiện đại. - Từ năm 1998 - 2002, tiến hành hoàn chỉnh hệ thống tưới bao gồm kiên cố hóa hệ thống kênh tưới nội đồng cho hai huyện đồng thời nâng cấp một số kênh cấp 2. II.1.2. Hiện trạng hệ thống tưới II.1.2.1. Các công trình chủ yếu a. Trạm bơm Đan Hoài Trạm bơm Đan Hoài được xây dựng năm 1961, nằm trờn đờ sụng Hồng thuộc địa phận xó Liờn Hà huyện Đan Phượng. Quy mô công trình gồm 5 tổ máy với tổng lưu lượng 7.700 m3/h, diện tích tưới thiết kế 9.200 (ha). Phạm vi hoạt động phụ thuộc Cống số 1 giới hạn chỉ được mở khi mức nước sông Hồng dưới báo động 1 là +10,70 (m). Bảng 2-1: Các thông số kỹ thuật của trạm bơm Đan Hoài Chỉ tiêu Thiết kế Cao nhất Thấp nhất Cao trình đáy bể hút +1,00 (m) Cao trình đáy bể xả +6,00 (m) Cao trình miệng ống xả +6,80 (m) Mực nước TK bể hút +3,05 (m) +10,5 (m) Mực nước TK bể xả +9,20 (m) Loại trạm bơm Giếng đứng Máy đặt tầng khô Loại máy bơm DU750 trục đứng Sx tại Rumani Số máy bơm 5 máy Lưu lượng định mức 7.700 (mm3/h/máy) ; Qtr = 10,69 (m3/s) Hiệu suất h = 0,85 Cột nước toàn phần H = 6 (m) Khả năng tưới (1962) q = 0,65 (l/s/ha) F = 9200 (ha) (2007) q = 1,10 (l/s/ha) F =7500 (ha) Chế độ làm việc 24h/24h Ngừng làm việc khi Mực nước tại bể hút ³ +10,7 (m) Thực tế MN ³ +9,0 (m) mở cống Bá Giang b. Cống lấy nước tự chảy Bá Giang Được xây dựng năm 1993, nằm trờn đờ sụng Hồng thuộc địa phận xã Hồng Hà huyện Đan Phượng. Quy mô gồm 2 cửa (b x h = 2 x 2,5 (m)), cống có nhiệm vụ lấy nước tự chảy cấp cho hệ thống khi MN sông Hồng từ +9,00 (m) +12,0 (m), nhằm thay thế nhiệm vụ tưới khi trạm bơm Đan Hoài phải ngừng hoạt động, đồng thời lấy nước tự chảy có nhiều phù sa trong mùa lũ, đảm bảo tưới đủ lưu lượng thiết kế và góp phần tiết kiệm điện năng. Bảng 2-2: Thông số kỹ thuật của cống Bá Giang Cao trình đáy +7,00 (m) Kích thước cửa Rộng 2,00 (m) Cao 2,50 (m) (m) Số cửa 2 Chiều dài cống L = 46 (m) Mực nước TK thượng lưu +12,7 (m) Cao nhất +15,0 (m) Mực nước TK hạ lưu +8,90 (m) Cao nhất +9,30 (m) Lưu lượng thiết kế 11,0 (m3/s) Chế độ làm việc lấy nước tự chảy Khi Hs > +9,00 (m) Cụm công trình đầu mối bao gồm: Cống số 1 Þ Kênh dẫn Þ Nhà máy Þ Bể xả Þ Cống số 2Þ KC Đan Hoài c. Cống số 1 Công trình cấp 1, cống ngầm lấy nước qua đê gồm 2 đoạn Công trình cấp 1, cống ngầm lấy nước qua đê gồm 2 đoạn: - Đoạn 1: Dài 42 (m) gồm 3 cửa kích thước: 3 x (1,7 x 2,2) (m), cao trỡnh đỏy cống +1,40 (m); cao trình đỉnh cống +3,90 (m), đóng mở bằng vít me V5, cao trỡnh chõn dàn van +6,00 (m), cao trình đỉnh dàn van +8,00 (m). - Đoạn 2: Nằm dưới đê sau tháp cống, dài 35 m gồm hai khoang, kích thước mỗi khoang B x H = 2 x (2,8 x 2,2) (m), cao trỡnh đỏy cống +1,40 (m). d. Kênh dẫn Tuyến kênh dẫn dài L = 600 (m), cao trỡnh đỏy +1,4 (m) +1,2 (m), hệ số mái m = 2,5 (m), hai cơ ở cao trình +5,40 (m) và +8,00 (m). e. Cống số 2 Cống dẫn nước dưới đê bao sông Hồng nối tiếp từ bể xả trạm bơm với kênh chính: gồm 2 cửa, kích thước 2 x (2,2 x 2,8) (m). f. Kênh chính Đan Hoài Kênh chính Đan Hoài được bố trí theo chiều dốc của địa hình khu vực, chiều dài kênh 23,5 (km), hiện tại đã được bê tông hoá toàn bộ. Dọc tuyến kờnh cú 19 kờnh nhỏnh cấp 2, trong đó có một số kênh lớn như N1, N4, N8.... có 3 điều tiết (ĐT Minh Khai, ĐT Song Phương, ĐT Gốc Gạo), hình thức cửa van phẳng, được vận hành bằng tay ngoài ra cũn cú cỏc cống vượt cấp có diện tích tưới dưới 50 (ha) cũng lấy nước trực tiếp từ kênh chính. Theo số liệu điều tra thực tế, diện tích tương lai tưới trực tiếp từ kênh chính Đan Hoài thống kê ở bảng sau: Bảng 2-3: Bảng thống kê chỉ tiêu cỏc kờnh cấp 2 lấy nước trực tiếp. TT Tên kênh Vị trí Chiều dài (m) Khẩu độ DT tưới tương lai ( ha ) DT CN tương lai ( ha ) KCH (m) 1 N1(A,B) K0+277 5840 f60 300 17,5 1080 2 V2 K0+400 150 f20 5 0 150 3 V1 K0+505 800 f40 34 0 800 4 V4 K0+510 600 f30 14 0 600 5 N3 K1+250 1250 f40 54,2 0 265 6 N2 K1+802 1860 f60 100 21,5 1860 7 V3 K2+410 550 f40 25,4 0 550 8 TT K2+650 9970 B=6 m 672 96,5 8000 9 N4 K2+650 2785 B=2,4m 83,4 0 2785 10 V5 K2+790 450 f30 30 0 450 11 V8 K2+900 400 f30 12 0 400 12 N5 K3+060 2860 f60 135,3 0 2370 13 N7 K3+720 4090 f60 196 0 Kênh đất 14 V10 K3+808 500 f30 12 0 Kênh đất 15 V12 K4+760 650 f30 12 0 Kênh đất 16 N9a K4+765 2950 f60 132 0 Kênh đất 17 Đ. Khê K5+125 2300 f40 132 0 700 18 V14 K5+225 400 f30 36 0 400 19 N9b K5+418 1100 f40 35 0 1100 20 V7 K5+913 600 f30 30,1 0 600 21 V16 K6+315 400 f30 19,4 0 400 22 N11 K6+625 12940 2x1x1,9 821 167,5 2300 23 V9 K7+945 820 f30 36,6 0 820 24 V18 K7+945 1200 f30 40,6 0 1200 25 N6(MK) K8+483 220 80x100 372,8 0 1750/3972 26 V11 K8+669 1650 f30 39 0 1650 27 V13 K9+864 1150 f30 56,4 0 1150 28 V15 K10+604 1125 f30 30 0 1125 29 V15a K10+615 1100 f30 17 0 1100 30 V15b K10+650 1050 f30 24 0 1050 31 V17 K10+695 1250 f40 93 0 1250 32 N13 K11+400 3769 f60 230 70 1000 33 V24 K12+163 300 f30 10 0 300 34 V26 K13+163 750 f30 12 0 750 35 V19 K13+138 1500 f30 41,2 0 1500 36 V26a,b K14+000 800 f30 18 0 Kênh đất 37 V19a,b K14+200 1600 f30 23,6 0 Kênh đất 38 V28 K14+315 600 f30 9 0 Kênh đất 39 V28a K14+320 600 f40 28,8 0 Kênh đất 40 N15 K14+312 3465 f40 76 40 1400 41 N8(PB) K14+830 270 1x1,50 380 0 K.đất 6963 42 N17 K15+257 764 f40 10 73 Kênh đất 43 V19c,d,e,f K16+000 3000 f30 0 19,6 Kênh đất 45 ĐT S.P K16+700 0 2x1x1m 683 354 Tưới hỗ trợ Tổng 8.1318 5.122 860 39.105 g. Kênh N4 Bá giang - Kênh N4 bắt nguồn từ cống lấy nước tự chảy Bá giang nối với kênh chính Đan Hoài, chiều dài kênh 2,785 (km), hiện tại đã được bê tông hoá toàn bộ. Kờnh cú nhiệm vụ chuyển nước tự chảy về mùa lũ từ cống Bá Giang cho hệ thống và cấp nước tưới về mùa kiệt từ trạm bơm Đan Hoài tưới cho 825,9 (ha) trạm bơm Tiờn Tõn và một số vùng ven kênh. Bảng 2-4: Chỉ tiêu thiết kế Kênh N4 Chỉ tiêu Q (m3/s) b(m) h(m) m n i v (m/s) Thiết kế 11 5,6 2,30 1,25 0,017 0,000055 0,56 Lớn nhất 13,2 2,50 0,59 Nhỏ nhất 4,44 1,37 0,44 h. Trạm bơm tưới cục bộ (cấp 2) - Các trạm bơm cấp 2 nằm trong hệ thống có nhiệm vụ chuyển nước từ kênh chính qua đờ sụng Đỏy và cấp nước cho vựng bói ngoài đờ sụng Đỏy. Tổng diện tích thiết kế là 2.594 (ha), diện tích thực tưới là 1.320 (ha). - Nguồn tưới bổ sung là các trạm bơm tiêu nội đồng kết hợp tưới: + Bổ sung lờn kờnh tưới các trạm bơm: Đào Nguyên, Đồng La, Thượng Mỗ, Đồng Nghể. + Bơm bằng kênh tưới riêng của trạm bơm như: Đồng Quan, Đìa Sỏo... Bảng 2-5: Thống kê các trạm bơm cấp 2 (năm 2004) TT Tên trạm MN bể hút ( m ) MN bể xả (m) Qtk (m3/s) Công suất bơm (m3/h) Số máy bơm DT tưới tk ( ha ) DT thực tưới ( ha ) Năm xây dựng 1 Tiên Tân 7,50 12,5 1,61 960 7 1090 815 1973 2 Minh Khai 5,90 10,9 0,69 960 3 422 230 1973 3 Phương Bảng 5,60 10,6 1,15 960 5 950 375 1973 4 Đoài Khê 4,60 9,60 0,46 960 1 157,1 132 1974 540 1 Cộng 3,91 17 II.1.2.2. Đánh giá hiện trạng tưới Khi thiết kế trạm bơm Đan Hoài và những năm đầu khai thác (từ 1962 - 1972), lưu lượng thiết kế Qtk = 10,69 (m3/s), hệ số tưới vùng đồng 0,65 9l/s/ha), vựng bói 0,4 (l/s/ha) ứng với diện tích tưới thiết kế 9.200 (ha). Giai đoạn từ năm 1962 - 1972 hệ thống mới xây dựng các hạng mục công trình chủ yếu, phần kênh mương chưa được hoàn chỉnh, toàn bộ hệ thống là kênh đất, điện cung cấp chưa ổn định vì vậy khó tưới được những vùng xa, vùng cao cục bộ. Giai đoạn từ năm 1972 - 1982 hệ thống được bổ sung các trạm bơm tưới cục bộ, do vậy giữ nguyên được diện tích tưới sau khi kiến thiết đồng ruộng. Tuy nhiên trong giai đoạn này kênh mương đã bị xuống cấp, lưu lượng giảm và mực nước thấp, khả năng cung cấp nước trong phạm vi hệ thống bị hạn chế. Theo thống kê trong dự án hoàn chỉnh hệ thống thủy nông Đan Hoài năm 1993, diện tích thực tưới giảm so với thiết kế, đến năm 1976 còn 8.967 (ha). Giai đoạn từ năm 1982 - 1992, một số diện tích đất canh tác chuyển sang đất chuyên dùng và một số diện tích lỳa khú tưới (chủ yếu là vựng bói) chuyển sang cây trồng khác, do vậy diện tích tưới giảm xuống còn 8.600 (ha). Khó khăn lớn nhất là về mùa lũ, mực nước sông Hồng lên trờn báo động 1 (m) là +10,7 (m) khi đó trạm bơm Đan Hoài ngừng hoạt động, không tưới được nờn khụng đáp ứng yêu cầu tưới. Năm 1993 cống Bá giang được xây dựng và đưa vào sử dụng, lấy nước tự chảy khi mực nước sông Hồng ³ +9,00 (m) (chủ yếu cấp cho vụ mùa). Do vậy nguồn nước đảm bảo liên tục, chi phí điện năng giảm. Bảng 2-6: Bảng thống kê điện năng tiêu thụ hàng năm Năm Điện năng tiêu thụ (KWh) KWh Ghi chú 1990 3.025.953 1991 3.253.150 1992 3.511.098 1993 2.716.693 Sử dụng cống Bá giang 1994 2.904.928 1995 2.592.187 1996 2.890.394 1997 3.131.678 1998 3.298.193 1999 2.813.866 2000 3.215.060 2001 3.443.631 2002 2.927.171 2003 3.887.048 Tuy nhiên chi phí điện năng chỉ giảm sau những năm đầu cống Bá giang đưa vào hoạt động. Một vài năm trở lại đây khi hồ Hòa Bình điều tiết, ít xuất hiện lũ có mực nước sông hồng đạt trên +9,0 (m). Do vậy công trình không phát huy nhiều hiệu quả, chi phí điện năng có xu thế tăng. Cũng từ năm 1992 đến nay, đã được thực hiện dự án nâng cấp hệ thống và kiên cố hóa kênh mương bằng nguồn vốn ODA do Bộ Thủy lợi phê duyệt và chương trình kiên cố hóa kênh mương của tỉnh Hà Tây. Trong đó: - Kênh chính Đan hoài đã kiên cố hoá toàn bộ 23,5 (km) - Các kênh cấp 2 đạt 32,7% - Kênh cấp 3 nội đồng đạt 40% Nhờ vậy mực nước tưới được nâng cao hơn, lưu lượng tưới đảm bảo hơn, quy trình tưới chung cho hệ thống được ổn định hơn. (Thường tưới dưỡng 4 ngày, 5 đêm và nghỉ từ 3 đến 5 ngày) và đáp ứng yêu cầu tưới đủ cho 3 vụ sản xuất. Tuy nhiên, các kênh mương và vùng tưới không được kiên cố hóa đồng bộ và dứt điểm. Kênh chính đã kiên cố hóa 100 %; Kênh cấp nội đồng vùng Đan Phượng xong gần hết, vùng Hoài Đức thì lỗ mỗ được một số tuyến, xó. Kờnh cấp 2 thỡ cú kờnh xong toàn tuyến, còn nhiều kênh c Nhờ vậy mực nước tưới được nâng cao hơn, lưu lượng tưới đảm bảo hơn, quy trình tưới chung cho hệ thống được ổn định hơn. (Thường tưới dưỡng 4 ngày, 5 đêm và nghỉ từ 3 đến 5 ngày) và đáp ứng yêu cầu tưới đủ cho 3 vụ sản xuất. Tuy nhiên, các kênh mương và vùng tưới không được kiên cố hóa đồng bộ và dứt điểm. Kênh chính đã kiên cố hóa 100 %; Kênh cấp nội đồng vùng Đan Phượng xong gần hết, vùng Hoài Đức thì lỗ mỗ được một số tuyến, xã. Kênh cấp 2 thì có kênh xong toàn tuyến, còn nhiều kênh chỉ được từng đoạn, hoặc chưa kiên cố hoá, do vậy về lý thuyết tính toán các hệ số lợi dụng kênh mương, chế độ tưới và quy trình tưới cho từng vùng là bất cập chưa đảm bảo được. Đây là một trong những khó khăn tồn tại rất cần được giải quyết. Trong thực tế sản xuất để tăng năng suất và sản lượng, các hộ dùng nước đã thay đổi cơ cấu cây trồng, cải tiến quy trình sản xuất do vậy yêu cầu về hệ số tưới cao hơn, quy trình tưới chặt chẽ hơn. Mặt khác quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa phát triển mạnh. Trong những năm gần đây, diện tích đất canh tác giảm dần do hình thành các khu công nghiệp, cụm công nghiệp, đô thị hóa, làng nghề, trang trại chăn nuôi, mở rộng các trục đường giao thông v.v...với quy mô tương đối lớn. Trạm bơm đầu mối Đan Hoài với cỏc mỏy sản xuất tại Rumani đã vận hành trên 40 năm, mặc dù được công ty thực hiện quy trình trung, đại tu nghiêm ngặt, có đội ngũ công nhân lành nghề vận hành tốt nhưng không có khả năng kéo dài mãi được nữa. Đã đến lúc phải thay thế máy mới. Tuy nhiên dự án sửa chữa nâng cấp trạm bơm Đan Hoài chưa được thông qua do chưa có kinh phí. Các trạm bơm cục bộ cấp 2, máy móc, thiết bị xuống cấp, các thiết bị chỉ được thay thế từng phần nên không đồng bộ, hiệu suất giảm, điện năng tiêu thụ có xu thế tăng. Trong 5 năm gần đây, Công ty đã thay thế dần được 7/17 máy bơm tưới các trạm bơm cấp 2, loại máy 1200 (m3/h) như trạm bơm Tiờn Tõn, Đoài Khê, Phương Bảng.....nhưng tỷ lệ chung còn rất thấp. Một số quan trắc kiểm tra cho thấy hiệu suất của Trạm bơm Đan Hoài đạt sấp sỉ 85%, các trạm bơm cấp 2 đạt từ 80 - 85%. Bảng 2-7 : Bảng thống kê điên năng tiêu thụ của các trạm bơm cấp 2 (KWh) Năm T.Bơm 2000 2001 2002 2003 2004 Minh Khai 88.240 72.487 84.480 79.980 87.120 Tiên Tân 194.280 199.320 392.160 399.480 392.160 Đoài Khê 47.144 46.560 48.920 52.600 47.960 Đồng nghể 120.800 164.640 103.520 122.720 74.240 Đồng Quan 19.320 21.120 32.280 57.920 52.920 Đìa Sáo 71.760 110.880 52.320 79.680 66.240 Phương Bảng 187.000 157.400 193.600 208.200 199.700 Đồng La 117.600 158.000 118.000 143.200 145.600 Hệ thống kênh tưới được kiên cố hóa từng phần, phân tán, thiếu đồng bộ, các của cống phân phối trờn kờnh chưa đầy đủ gây tổn thất nước do vậy hệ số lợi dụng kênh mương không được cải thiện nâng cao nhiều, ảnh hưởng trực tiếp đến quy trình tưới chung của hệ thống. Vùng tưới đang dần bị thu hẹp và ảnh hưởng bởi các dự án công nghiệp, giao thông xen kẽ trong từng vùng tưới nên vấn đề quản lý điều hành tưới phức tạp và khó khăn hơn. Khó khăn về nguồn nước hiện nay là sau khi có hồ Hòa bình, về mùa vụ Đụng Xuõn, mực nước sông thường thấp hơn cùng kỳ những năm trước. Thậm chí thấp hơn mực nước thiết kế của Trạm bơm Đan Hoài. Điển hình thấp nhất vào ngày 23/ 02/2007, mực nước tại cống số 1 xuống đến +2,30 (m), số máy bơm hoạt động chỉ được 1 máy (bằng 20 % công suất thiết kế). Hệ thống kờnh tiờu bị xuống cấp, hiện chưa có kinh phí đầu tư nâng cấp cải tạo; hệ thống cống tiêu chưa hoàn chỉnh, các cửa tiêu còn thiếu hệ thống cánh cửa điều tiết; việc quản lý, vận hành các cống tiêu chủ yếu giao cho các đội thủy lợi địa phương quản lý. Do vậy còn khá nhiều bất cập trong việc phối hợp điều hành tưới và tiêu, dẫn đến thất thoát lượng nước và giảm thấp mực nước tưới. II.2. TÌNH HÌNH ÚNG HẠN CỦA KHU VỰC VÀ NGUYÊN NHÂN. Bảng 2-8: Bảng thống kê diện tích hạn Năm DT hạn (ha) Năm DT hạn (ha) Năm DT hạn (ha) Năm DT hạn (ha) 1963 1125 1974 0 1985 0 1996 0 64 2878 75 0 86 1707 97 470 65 868 76 0 87 1626 98 0 66 2353 77 0 88 3600 99 250 67 3840 78 2166 89 3200 2000 150 68 180 79 0 90 1316 01 0 69 521 80 4145 91 1000 02 0 70 343 81 3642 92 800 03 220 71 252 82 0 93 0 04 0 72 1320 83 5041 94 0 05 500 73 0 84 0 95 550 06 200 Diện tích úng xuất hiện không đều trong các năm. Thiệt hại do ngập úng gây ra còn tương đối lớn (Thường mất trắng sản lượng hoặc giảm sản lượng từ 30% - 50% năng suất). Bảng 2-9: Thống kê diện tích úng ngập Năm DT úng (ha) Năm DT úng (ha) Năm DT úng (ha) Năm DT úng (ha) 1963 0 1974 0 1985 2102 1996 753 64 782 75 1418 86 0 97 2690 65 868 76 0 87 435 98 450 66 758 77 0 88 0 99 738 67 0 78 3605 89 1350 2000 0 68 1628 79 0 90 914 01 3500 69 820 80 1770 91 304 02 350 70 0 81 0 92 2300 03 176 71 1618 82 1618 93 970 04 30 72 2200 83 238 94 2390 05 0 73 0 84 2950 95 805 06 1500 II.3. BIỆN PHÁP CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI VÀ NHIỆM VỤ CỦA TRẠM BƠM ĐẦU MỐI II.3.1. Biện pháp công trình thuỷ lợi Trạm bơm đầu mối đặt quá xa so với cửa sông Hồng, kênh dẫn là kênh đất, dài 600 (m), rộng trung bình 40 (m). Hàng năm Công ty KTCTTL Đan Hoài phải tiến hành nạo vét bằng thủ công và tàu cuốc, khối lượng trung bình 15.000 (m3). Ngoài ra, do sự biến đổi của dòng chảy sông Hồng, ở phía cửa sông, có những năm bị bồi lắng tạo thành những bãi bồi cao trên mức đỏy kờnh thiết kế, Công ty phải sử dụng tàu cuốc và các phương tiện khác nạo vét mở luồng lạch để lấy nước, khối lượng khá lớn. Định hướng phát triển thủy lợi của hệ thống dựa vào kế hoạch sử dụng đất đai của hai huyện Đan phượng - Hoài Đức và hai xã của huyện Từ Liờm – Hà Nội. Trong quy hoạch này xác định rõ nhiệm vụ sản xuất nông nghiệp là chủ yếu, các nhiệm vụ khác theo yêu cầu lợi dụng tổng hợp cũng được xem xét để đưa ra giải pháp hợp lý. II.3.2. Nhiệm vụ trạm bơm đầu mối Trong thực tế khu vực đã xây dựng một số trạm bơm tưới với quy mô nhỏ và hệ thống kênh mương tưới tiêu phục vụ sản xuất nông nghiệp. Song do cụng trỡnh đã sử dụng với thời gian dài, công suất nhỏ, đồng thời được thiết kế và thi công cũng như quản lý trong thời điểm mà trình độ khoa học kỹ thuật chưa phát triển như hiện nay, nên công trình không phát huy được khả năng phục vụ cho công việc sản xuất nông nghiệp của người dân trong khu vực. Để khắc phục tình trạng trên cần phải xây dựng trạm bơm Đan Hoài, xây dựng mới kênh tưới chính, cải tạo nâng cấp hệ thống cũ sao cho có đủ công suất để phục vụ tưới cho kịp thời vụ. Đáp ứng được nhu cầu dùng nước từng giai đoạn của các loại cây trồng nhằm tăng năng suất, tăng số vòng quay của diện tích trên. ----------œ&---------- KẾT LUẬN Qua điều tra nghiên cứu ta thấy nhân dân hai huyện Hoài Đức – Đan Phượng chủ yếu sinh sống bằng nghề sản xuất nông nghiệp là chính. Tuy về mặt thiên nhiên ở vùng Đan Hoài có nhiều thuận lợi hơn, nhưng sản xuất nông nghiệp còn gặp nhiều khó khăn vất vả, nguyên nhân chủ yếu là chưa có biện pháp thuỷ lợi thích hợp thỡ cỏc điều kiện đó chưa phát huy được khả năng phục vụ cho sản xuất nông nghiệp phát triển nâng cao đời sống nhân dân. Xuất phát từ tình hình đó, nhiệm vụ bức thiết được đặt ra là phải có 1 hệ thống thuỷ lợi để điều phối nguồn nước phục vụ cho sản xuất nông nghiệp và các ngành kinh tế khác. Từ những đặc điểm trong vùng ta thấy khu vực Đan Hoài cần phải xây dựng một hệ thống công trình thuỷ lợi để phục vụ dân sinh kinh tế. Qua nhiều phương án đặt ra như xây dựng đập dâng nước, trạm bơm. Ta thấy phương án xây dựng trạm bơm điện để tưới là hợp lý và hiệu quả kinh tế hơn cả. Do vậy việc ra đời trạm bơm Đan Hoài là điều tất yếu khách quan và rất cần thiết cho dân cư trong vùng. Dưới sự chỉ đạo của Đảng, chính quyền hai huyện Hoài Đức – Đan Phượng mà nhân dân đã nhận thức được việc xây dựng hệ thống trạm bơm Đan Hoài là quan trọng và bức thiết. Nó đáp ứng được yêu cầu tưới trong vùng hoàn toàn phù hợp với điều kiện tự nhiên, địa hình, giao thông vận tải, mang lại lợi ích kinh tế rất to lớn cho sản xuất nông nghiệp trong vùng, góp phần thúc đẩy nền kinh tế đang trên đà tiến lên cụng nghiờp hoỏ, hiện đại hoá nông nghiệp. PHẦN III TÍNH TOÁN THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM BƠM --------- š› -------- III.1. XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ TRẠM BƠM VÀ BỐ TRÍ TỔNG THỂ CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI III.1.1. Xác định tuyến công trình Để xác định tuyến công trình ta phải dựa vào các điều kiện: Hướng lấy nước thuận Ổn định về mặt xói lở, bồi lắng Khống chế diện tích tưới lớn nhất và khối lượng đào đắp ít nhất Tận dụng được các công trình đó cú Điều kiện ổn định công trình, điều kiện thi công và hiệu quả kinh tế của công trình trước mắt cũng như lâu dài. III.1.2. Xác định vị trí trạm bơm Vị trí đặt trạm bơm phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: mục đích sử dụng trạm bơm, nguồn nước, tài liệu địa chất, mặt bằng khu vực, đường giao thông ra vào nhà máy, nguồn điện, đảm bảo chống lũ cho động cơ…Ngoài ra vị trí đặt trạm bơm còn phụ thuộc vào nơi cung cấp năng lượng, điều kiện kinh tế, vận chuyển các máy móc thiết bị và yêu cầu an toàn cho các thiết bị điện. Với đồ án này mục đích của trạm bơm được xây dựng để tưới cho 7500 (ha). Nên vị trí đặt trạm bơm ở nơi tương đối thấp, khối lượng đào đắp kênh tưới nhiều. Vị trí đặt trạm bơm nơi sông thẳng, nước chảy tương đối thuận và đảm bảo cao trình chống lũ cho động cơ trong mùa mưa lũ. III.1.2.1. Các phương án bố trí bạm bơm Phương án 1: trạm bơm đặt ngoài đê: phương pháp này lấy nguồn nước trực tiờp từ sông Hồng để tưới cho khu tưới và có những ưu điểm, nhược điểm sau: - Ưu điểm: + Kênh dẫn ngắn, khối lượng đào đắp kờnh ớt và chi phí nạo vét hàng năm nhỏ. + Khối lượng thi công cống qua đê nhỏ, kết cấu đơn giản vì cao trỡnh đỏy cống đặt cao, thiết bị đóng mở nhỏ, vận hành đơn giản trong mùa lũ. + Nguồn nước phục vụ dồi dào. Nhược điểm: + Trạm bơm đặt ngoài đê, chịu sự dao động lớn của mực nước sụng nờn kết cấu và thi công phức tạp. + Khó khăn cho việc bố trí mặt bằng thi công, vận chuyển vật liệu, thiết bị + Xử lý nền móng tốn kém, cấu tạo nhà máy cao phức tạp nên công tác vận hành sửa chữa gặp khó khăn và không an toàn trong mùa mưa lũ. + Do đặt ở ngoài đờ nờn trạm phải đảm bảo an toàn công tác phòng lũ, khối lượng nhà máy lớn, không thuận lợi cho vận hành sửa chữa. , khối lượng nhà máy lớn, không thuận lợi cho vận hành sửa chữa. Phương án 2: Trạm bơm đặt trong đê – phía đồng (So sánh với phương án 1) Ưu điểm: + Mặt bằng bố trí trạm bơm và thi công rộng rãi thuận tiện cho việc thi công và lắp đặt các thiết bị. + Nhà máy đặt trong đờ nờn an toàn về mùa lũ + Việc bố trí trạm biến áp thuận lợi hơn + Việc tính toán thiết kế nhà trạm, bể hút, bể tháo sẽ đơn giản hơn + Việc quản lý và vận hành nhà máy thuận lợi hơn + Nguồn nước đảm bảo phục vụ cho cây trồng cả về mùa lũ + Địa chất công trinh tốt hơn, nhà máy xây dựng được cả trong mùa lũ. Nhược điểm: + Phải xây dựng kênh dẫn dài + Khối lượng thi công cống qua đê lớn, kết cấu phức tạp, thiết bị đóng mở lớn. + Khối lượng nạo vét kênh dẫn hàng năm nhiều, phức tạp, khó khăn III.1.2.2. So sánh và lựa chọn phương án Qua việc phân tích ưu nhược điểm của 2 phương án ta thấy cả 2 vị trí xây dựng đều có khả năng đáp ứng yêu cầu dùng nước như nhau, điều kiện địa chất, khả năng phục vụ của hai phương án là tương tự nhau tuy nhiên phương án 2 có nhiều ưu điểm hơn vì: Mùa lũ nhà máy vận hành an toàn đảm bảo đủ nhu cầu của các hộ dùng nước, thi công quản lý vận hành thuận lợi, với quy mô, kích thước công trình lớn. Vì vậy ta chọn phương án 2 để thiết kế trạm bơm Đan Hoài. Vì phải xây dựng trạm bơm trên vị trí mới nên yêu cầu chính quyền địa phương có giải pháp đền bù đất cho nhân dân để tạo mặt bằng thi công. 1 7 2 3 4 5 6 1 7 2 3 4 5 6 Sơ đồ bố trí tổng thể trạmbơm Ph­¬ng ¸n 1 Ph­¬ng ¸n 2 8 Ghi chú: Sụng 5. Bể tháo Kênh dẫn6. Kênh thỏo 6. Kênh tháo Bể hút 7. Cống qua đê Nhà máy III.2. XÁC ĐỊNH CẤP CÔNG TRÌNH VÀ TẦN SUẤT THIẾT KẾ III.2.1. Xác định cấp công trình Theo TCXDVN 285 - 2002 của bộ xây dựng quy định: công trình thuỷ lợi có diện tích được tưới từ 2.000 ữ 10.000 (ha) thuộc công trình cấp III. Trạm bơm cần thiết kế phụ trách diện tích tưới là 7.500 (ha) nên nó thuộc công trình cấp III. III.2.2. Tần suất thiết kế Theo TCXDVN 285 - 2002 của bộ xây dựng: đối với công trình thuỷ lợi cấp III thỡ cỏc tần suất thiết kế là: PTK = 75%. Pmin TK = 95%. Pphòng lũ = 0.2%. III.3. TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH CÁC YẾU TỐ THUỶ VĂN KHÍ TƯỢNG III.3.1. Mục đích và ý nghĩa - Tính toán thuỷ văn là nhằm mục đích xác định các loại mực nước sông tại vị trí xây dựng trạm bơm. Đó là các mực nước thiết kế, mực nước kiểm tra, mực nước phòng lũ. Trên cơ sở xác định ra các loại mực nước bể hút, bể xả và căn cứ vào đú tớnh cỏc loại cột nước để chọn máy bơm và tính cao trình nhà máy, các cao trình ngoài nhà máy. - Theo quy hoạch tổng thể khu vực trạm bơm xây dựng có nhiệm vụ tưới cho 7500 (ha). - Xác định các mực nước thiết kế của sông Hồng tại vị trí xây dựng trạm bơm ứng với các tần suất thiết kế để tính toán ra các cao trình của nhà máy. -Xác định lượng mưa trong thời vụ tính toán ứng với tần suất thiết kế từ đó dựa vào yêu cầu nước của cây trồng để tính toán hệ số tưới cho công trình và chế độ tưới phù hợp cho cây trồng đạt năng suất và chất lượng cao. III.3.2. Chọn trạm đo thuỷ văn khí tượng và thời vụ tính toán Trạm đo thuỷ văn khí tượng phải nằm trong khu vực tính toán hoặc lân cận khu vực tính toán. Trạm đo được chọn phải có liệt tài liệu thuỷ văn đủ dài, liên tục, số liệu đã được chỉnh biên và xử lý. Từ 2 nguyên tắc trên kiểm tra với điều kiện thực tế thấy ở khu lân cận trạm bơm Đan Hoài có rất nhiều trạm đo thuỷ văn khí tượng: trạm Láng - Hà Nội, trạm Sơn Tây, trạm Ba Vì, trạm Hà Đông. Song trạm Láng - Hà Nội thoả mãn được các nguyên tắc trên. Do vậy em chọn trạm Láng - Hà Nội để tính toán thiết kế nhà máy Căn cứ vào tài liệu nông nghiệp hai huyện Đan Phượng và Hoài Đức thì vụ chiêm (gồm vụ đông + xuõn) bắt đầu từ tháng XII đến tháng V năm sau. Còn vụ mùa từ tháng VI đến tháng XI. III.3.3. Các phương pháp tính toán III.3.3.1. Phương pháp mô men Cơ sở của phương pháp này cho rằng các đặc trưng thống kê , Cv, Cs được tính từ chuỗi số liệu thực đo X1, X2, X3, …, Xn bằng các đặc trưng thống kê tương ứng của tổng thể. Sau đó ta giả thiết một mô hình xác suất thường dùng nào đấy kiểm tra sự phù hợp giữa mô hình xác suất giả thiết với chuỗi số liệu thực đo, theo phương pháp thống kê nếu đạt yêu cầu ta có thể sử dụng mô hình đó để tính giá trị thiết kế. Phương pháp mô men cho kết quả tính toán khách quan xong gặp trường hợp có điểm đột xuất không xử lý được và thường cho kờt quả thiên nhỏ khi tớnh cỏc đặc trưng thống kê. III.3.3.2. Phương pháp thích hợp Khác với phương pháp mô men, phương pháp thích hợp cho rằng có thể thay đổi các số đặc trưng thống kê nhưng thống kê trong chừng mực nhất định sao cho mô hình xác suất giả thiết (đường tần suất lý luận) thích hợp nhất với chuỗi số liệu thực đo. Phương pháp thích hợp cho ta khái niệm trực quan, dễ dàng nhận xét và xử lý điểm đột xuất. Xong việc đánh giá tính phù hợp giữa đường tần suất lý luận và đường tần suất kinh nghiệm còn phụ thuộc vào chủ quan người vẽ. III.3.3.3. Phương pháp 3 điểm Giống như phương pháp thích hợp, phương pháp 3 điểm cũng lấy sự phù hợp giữa đường tần suất lý luận với điểm tần suất kinh nghiệm làm chuẩn mực. Song khác ở chỗ các thông số , Cv, Cs tính được theo 3 điểm cho trước. Phương pháp này có ưu điểm là tính toán nhanh hơn, đơn giản nhưng cũng phụ thuộc chủ quan người vẽ. III.3.4. Lựa chọn phương pháp tính toán Với 3 phương pháp đã trình bày ở trên em thấy phương pháp 3 điểm có nhiều ưu điểm hơn 2 phương pháp còn lại. Vì vậy em chọn phương pháp 3 điểm để vẽ đường tần suõt lý luận. III.3.5. Các bước vẽ đường tần suất lý luận theo phương pháp 3 điểm Cơ sở: coi đường tần suất lý luận đã phù hợp với đường tần suất kinh nghiệm. Chọn bộ 3 điểm theo một quy tắc nhất định tớnh cỏc tham số thống kê. Nếu các tham số tớnh đú cho ta đường tần suất lý luận phù hợp thì bài toán được giải, ngược lại chọn lại bộ 3 điểm. Bước 1: Vẽ đường tần suất kinh nghiệm Đường tần suất kinh nghiệm được xây dựng từ mẫu tài liệu thực đo. Trình tự vẽ như sau: Xét chuỗi số liệu thực đo X1 ;X2;…;Xn. Sắp xếp chuỗi số liệu thực đo Xi theo 1 trật tự từ lớn đến nhỏ. Tinh tần suất kinh nghiệm theo chuỗi số liệu thực đo. Trong thuỷ văn thường tính tần suất kinh nghiệm theo công thức: Công thức kỳ vọng: Pi% Pi% = Công thức số giữa:Pi% Pi% = Trong đó: m: là số thứ tự của các trị số trong liệt số đã sắp xếp N: là tổng trị số của liệt tài liệu Công thức kỳ vọng thường cho kết quả an toàn hơn được sử dụng tính cho dòng chảy lũ, mưa lũ. Công thức số giữa thường tính cho dòng chảy năm, mưa năm. Tiến hành xây dựng quan hệ giữa những trị số của chuỗi số liệu với xác suất xuất hiện của chúng rồi chấm các điểm lên giấy tần suất. Qua trung tâm nhóm điểm ta vẽ đường cong trơn được đường tần suất kinh nghiệm. Bước 2: Chọn bộ 3 điểm nằm trên đường tần suất vừa vẽ: A ( P = 5%; X5% ); B ( P = 50%; X50% ); C ( P = 95%; X95% ) Bước 3: Tính hệ số lệch S theo công thức: . Có S tra ra Cs theo (phụ lục 1) Giáo trình TVCT Có Cs tra ra F5%; F50%; F95% theo (phụ lục 1) Giáo trình TVCT Bước 4: Tính s , và Cv: Khoảng lệch quân phương s được tính theo công thức: Kiểm tra lại theo điều kiện;; với . Trong đó: : Trị bình quân toán học của đại lượng cần tính toán : Trị bình quân toán học tính lại theo phương pháp xác suất Xi : Giá trị của đại lượng thống kê năm thứ i n : Số năm của chuỗi số liệu, n = 20 năm Cv: Hệ số phân tán của đại lượng ngẫu nhiên Cs: Hệ số lệch của đại lượng ngẫu nhiên Bước 5: Xây dựng đường tần suất lý luận Với bộ 3 thông số , Cv, Cs đã tính được, sử dụng công thức phân phối xác suất để tính toạ độ các điểm đường tần suất lý luận bằng cách: từ tần suất P tra (phụ lục 3 - 1) – Giáo trình TVCT được Kp => Xp = Kp x . Sau đó chấm các điểm. (P; Xp) lên giấy tần suất được đường tần suất lý luận Bước 6: Kiểm tra sự phù hợp giữa đường tần suất lý luận và đường tần suất kinh nghiệm: So sánh 2 đường: đường tần suất kinh nghiệm vẽ ở bước 1 và đường tần suất lý luận vừa vẽ được ở bước 5 thấy không khác xa nhau nhiều thì coi các thông số , Cv, Cs vừa tính được là đúng và coi đó là các thông số thống kê của tổng thể cần tìm và tổng thể đó được thể hiện bởi đường tần suất lý luận. Sau khi đã có được các đường tần suất lý luận cần tìm ta tiến hành tra trên đường tần suất lý luận để tỡm cỏc giá trị thiết kế và kiểm tra. III.3.6. Vẽ đường tần suất lý luận lượng mưa vụ kiệt (vụ chiêm) và phân phối mưa vụ kiệt thiết kế Sử dụng phần mền tính toán thuỷ văn - 2002 vẽ được đường tần suất lý luận theo phương pháp 3 điểm và hàm phân phối xác suất PEASON III . Tra trên đường tần suất lý luận vừa vẽ xác định được tổng lượng mưa vụ kiệt ứng với tần suất 75% là: = 3058,27 (mm). Dùng phương pháp năm đại biểu để xác định phân phối mưa vụ thiết kế. Năm đại biểu được chọn theo các tiêu chuẩn sau: Đã xảy ra trong thực tế và đo đạc tính toán được Tổng lượng mưa vụ kiệt xấp xỉ bằng tổng lượng mưa vụ kiệt thiết kế Có phân phối bất lợi Từ các tiêu chuẩn trên ta chọn năm điển hình là năm 1987 có: . Vì tổng lượng mưa vụ kiệt thiết kế và năm 1987 có sự sai khác nên phải tiến hành thu phóng theo tỉ lệ: (Kết quả vẽ đường tần suất lý luận và phân phối lượng mưa vụ kiệt được ghi trong phụ lục 3 - 1). III.4. TÍNH TOÁN LƯU LƯỢNG TRẠM BƠM III.4.1. Tính toán giản đồ hệ số tưới III.4.2. Tính toán giản đồ lưu lượng tưới * Đặc điểm canh tác Vụ chiêm được tính từ tháng 11 năm trước đến tháng 5 năm sau, thời gian này là mùa khô do vậy lượng mưa rất ít, không đáng kể, chế độ canh tác là chế độ làm ải với hình thức gieo cấy đồng thời. Lượng nước cung cấp cho gieo cấy giai đoạn này gồm. + Lượng nước cung cấp để phục vụ công việc làm đất tức là lượng nước dùng vào việc làm bão hoà tầng đất canh tác (làm ải). + Lượng nước đáp ứng yêu cầu sinh trưởng của cây lúa (tưới dưỡng) Do vậy tính toán chế độ tưới để xác định mức tưới cho vụ chiêm ta cần tính toán mức tưới ải và tưới dưỡng. - Phương pháp tính toán Có 2 phương pháp để tính toán chế độ tưới cho lúa chiêm đó là: * Phương pháp đồ giải Phương pháp này dùng đồ thị để xác định ra được các đại lượng trong phương trình cân bằng nước. Ưu điểm chính của phương pháp này đó là tính trực quan trên đồ thị từ đó ta có thể dễ dàng xác định được các giá trị cần thiết, nhược điểm chính của phương pháp đó là khối lượng tính toán lớn và đòi hỏi độ chính xác cao khi vẽ phối hợp. * Phương pháp giải tích Nội dung đó là áp dụng phương trình cân bằng nước cho từng giai đoạn sinh trưởng khác nhau của cây lúa để xác định các đại lượng trong phương trình cân bằng nước. + Ưu điểm chính của phương pháp đó là khống chế lớp nước mặt ruộng đồng đều, kết quả đáng tin cậy. + Nhược điểm của phương pháp đó là kết quả tính toán không trực quan. Qua kết quả phân tích những ưu điểm, nhược điểm của 2 phương pháp trên ta thấy phương pháp giải tích có nhiều ưu điểm hơn. Do đó ta chọn phương pháp giải tích làm cơ sở tính toán chế độ tưới cho lúa chiêm. * Các tài liệu cơ bản dùng để tính toán chế độ tưới cho lúa chiêm - Tính toán lượng bốc hơi mặt ruộng Để tính toán được chế độ tưới cho các loại cây trồng, trước hết ta cần xác định được lượng bốc hơi mặt ruộng để xác định lượng nước hao trong phương trình cân bằng nước. Do vậy ở đây em trình bày các phương pháp tính toán cụ thể để xác định lượng bốc hơi ngày (so sánh ưu điểm, nhược điểm của từng phương pháp) để chọn ra phương pháp tính bốc hơi phù hợp nhất cho khu vực cần tính toán. Lượng bốc hơi mặt ruộng bao gồm: - Lượng bốc hơi khoảng trống - Lượng bốc hơi qua lá Lượng bốc hơi nước mặt ruộng có thể xác định theo các công thức sau: *Công thức Kốpchiacốp Nội dung chính của phương pháp này đó là coi nhân tố khí hậu là nhân tố cơ bản dùng để tính toán lượng bốc hơi mặt ruộng. Lượng bốc hơi mặt ruộng có quan hệ chặt chẽ với năng suất cây trồng theo công thức: E = K x Y E = C x K = C x Trong đó: K: Hệ số cần nước, là lượng nước để tạo ra 1 đơn vị sản lượng cây trồng (m3/T). Y: Năng suất cây trồng (T/ha) C, n: Hệ số xác định bằng thí nghiệm + Ưu điểm: đơn giản, nêu lên sự tương quan giữa nước và sản lượng cây trồng. + Nhược điểm: hệ số biến động giữa cỏc vựng rất lớn, do vậy độ chính xác chưa cao. * Công thức Kapốp Phương pháp Kapốp thể hiện mối quan hệ giữa lượng bốc hơi mặt nước tự do và lượng bốc hơi mặt ruộng quan hệ đó được thể hiện như sau: E = x E0 Trong đó: E0 : Lượng bốc hơi mặt nước tự do : Hệ số tỷ lệ giữa lượng bốc hơi mặt ruộng và lượng bốc hơi mặt nước tự do, còn gọi là hệ số Kapụp: = E: Lượng bốc hơi mặt ruộng phụ thuộc vào các điều kiện khí hậu và phi khí hậu. + Ưu điểm: công thức này đơn giản, dễ xác định + Nhược điểm: độ chính xác chưa cao vì coi hệ số không phụ thuộc vào điều kiện khí hậu là không hợp lý. * Công thức Thornthwaite (1948) Nội dung của phương pháp này thể hiện quan hệ giữa bốc hơi và nhiệt độ Công thức có dạng: ET0 = 16 x (mm/thỏng) Trong đó: I: Chỉ số nhiệt năm của khu vực tính toán I = với i = t: Nhiệt độ bình quân tháng (00C) a: Hệ số thực nghiệm được xác định theo: = khi I < 80 = x3 – x2 + 2x + 0,5 khi I > 80 Với x = + Ưu điểm: tính toán đơn giản, nhanh chóng và ít thông số do vậy không cần nhiều tài liệu. + Nhược điểm: do không đề cập được hết các thông số khí tượng. Do vậy công thức này đạt độ chính xác không cao, chỉ áp dụng được trong khu vực nhỏ. * Công thức của Blaney – Critddle Phương pháp này biểu thị quan hệ giữa lượng bốc hơi mặt ruộng với độ ẩm, tốc độ gió, bức xạ. Công thức có dạng: ET0 = 0,458 x C x P x (t + 17,8) (mm/thỏng) Trong đó: T: Nhiệt độ bình quân ngày của thời đoạn tính toán (0C) C: Hệ số hiệu chỉnh có quan hệ với độ ẩm không khí, độ dài chiếu sáng ban ngày và tốc độ gió. Cụ thể như sau: + Đối với vùng đất ẩm ướt, hệ số này thay đổi từ 1,02 1,8 + Đối với vùng đất khô, hệ số này vào khoảng 1,0 1,4 P: Tỷ số giờ chiếu sáng bình quân ngày của cỏc thỏng so với tổng số giờ chiếu sáng của năm. Công thức này đề cập đến một số yếu tố khí hậu, xong còn nhiều yếu tố khí hậu khác cũng bị ảnh hưởng tới sự bốc hơi nước chưa đề cập đến, nên độ nhạy chưa cao, kết quả còn sai lệch với thực tế. * Công thức bức xạ Biểu thị quan hệ giữa lượng bốc hơi tiềm năng với bức xạ mặt trời, nhiệt độ và độ cao của vùng tưới: ET0 = C x W x Rs (mm/ngày) Trong đó: C: Hệ số hiệu chỉnh có quan hệ với độ ẩm tương đối bình quân, tốc độ gió ban ngày. W: Hệ số quan hệ với độ cao khu tưới và nhiệt độ tra (bảng II-5) BTTN. Tác giả GS.TS. Tống Đức Khang. Rs: Bức xạ mặt trời (mm/ngày) Rs = Ra : tra (bảng II – 9) – BTTN – quan hệ vĩ độ và tháng n: Số giờ chiếu sáng thực tế N: Số giờ chiếu sáng lớn nhất có thể phụ thuộc vĩ độ, tháng tra (bảng II – 6) giáo trình BTTN tác giả GS.TS. Tống Đức Khang. * Công thức Penmam Công thức này có đề cập đến nhiều các nhân tố khí hậu. Do vậy kết quả tính toán phù hợp với thực tế hơn. Công thức Penman được thực hiện ở công thức có dạng như sau: ET0 = C x { W x Rn + (1 – W) x f(V) x (ea – ed) } (mm/ngày) Trong đó: W: hệ số có quan hệ với nhiệt độ và độ cao khu tưới Rn: chênh lệch giữa bức xạ tăng và bức xạ giảm Rn = Rns - Rnl Rns = (1 – a) x Rs . Theo Fao Rs = ( 0,025 + 0,5 x ) x Ra Rns: Bức xạ sóng ngắn Rnl : Bức xạ sóng dài Rnl = f(t) x f(ed) x f() f(t): Hàm hiệu chỉnh về hiệu quả của nhiệt độ với bức xạ sóng dài: f(t) = L = 59,7 – 0,055 x t : Hằng số Stefan, = 1,19 x 10-7 (cal/cm2/ngày) f(ed): Hiệu chỉnh về áp suất hơi thực tế đối với bức xạ sóng dài f(ed) = 0,34 – 0,044 x hoặc theo bảng tính sẵn f(: Hàm hiệu chỉnh về hiệu quả của giờ chiếu sáng của mặt trời thực tế với giờ chiếu sáng mặt trời max đối với bức xạ sóng dài. f(= 0,1 + 0,9 x f(v): Hàm quan hệ với tốc độ gió: f(v) = 0,35 x (1 + 0,54 v) v: Tốc độ gió ở độ cao trung bình từ 2 (m/s) ec: Áp suất hơi nước bão hoà (phụ thuộc vào nhiệt độ không khí) ed: Áp suất hơi nước thực tế: ed = ed x Hr: Độ ẩm tương đối trung bình của không khí (%) c: Hệ số hiệu chỉnh (phụ thuộc vào yếu tố đánh giá tỷ số giữa tốc độ gió ban ngày và ban đêm, độ cao khu tưới, bức xạ mặt trời ...). Các trạm khí tượng thường đo được tốc độ gió ở độ cao > 2 (m). Vì vậy khi tính toán cần phải hiệu chỉnh khi đưa về 2 (m) theo công thức. V2 = K x VH (m/s). Với K lấy theo bảng sau: Bảng 3-1: Hiệu chỉnh tốc độ gió H (m) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 K 1,8 2,1 2,2 2,2 2,0 1,8 1,9 1,6 1,6 1,5 1,5 1,6 Trong đó: V2 : Tốc độ gió ở độ cao > 2 (m). VH : Tốc độ gió ở độ cao Hm.. Công thức này được đề cập đến nhiều yếu tố khí hậu trong phương trình, do đó khi tính toán sẽ cho kết quả chính xác hơn. Tuy nhiên công thức này có nhược điểm là thu thập tài liệu khó khăn và tính toán khá phức tạp. Chế độ tưới cho cây màu. Qua so sánh ưu nhược điểm của từng phương pháp với nhau và căn cứ vào các số liệu thu thập được em chọn phương pháp dùng công thức của Blaney-Critddle để tính toán bốc hơi cho khu vực. *Các tài liệu và số liệu cần thiết dùng cho công thức: ET0 x 0,458 x C x P x (t = 1,8) (mm/thỏng) + Vị trí địa lý của khu vực tưới nằm vào khoảng 2003 đến 20045 vĩ độ Bắc và từ 106025 kinh độ Đông . + Nhiệt độ trung bình các thánh trong vùng như sau: Bảng 3-2: Nhiệt độ trung bình (T) Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 T0c 15.9 17.1 20.1 23.7 27.1 28.6 28.8 28.2 27.1 24.6 21.1 17.6 Từ vị trí địa lý của khu vực tra (bảng 3 – 10) (Giáo trình QHTKHTTL) ta tìm được giá trị P (tỷ số giờ chiếu sáng bình quân của cỏc thỏng so với tổng số giờ chiếu sáng của cả năm, tính theo%). Bảng 3-3: Thời gian chiếu sáng của từng tháng trong năm (P%)-vĩ độ bắc T 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 P% 7.75 7.28 8.37 8.40  8.68 9.00  9.30  8.99  8.40  8.06  7.50 7.75  Thay các đại lượng vào công thức ET0 = 0,458 x C x P x (t + 17,8) (mm/thỏng) ta tính được giá trị ETo. Chọn C = 1,05 * Nội dung và kết quả tính toán - Các phương thức gieo cấy: Trong thực tế canh tác hiện nay tuỳ theo điều kiện về nguồn nước, nhân lực, mà có những phương thức gieo cấy khác nhau trong đó là: + Phương thức gieo cấy đồng thời + Phương thức gieo cấy tuần tự - Phương pháp tính chế độ tưới: Trong phần này để đơn giản trong tính toán mà vẫn đảm bảo chính xác ta chọn phương pháp lập bảng để tính và xem hình thức gieo cấy đồng thời cho vụ chiêm. Trình tự tính toán như sau: * Tính toán chế độ tưới cho lúa khi gieo cấy đồng thời Với lúa chiêm chế độ tưới được xác định theo những thời kỳ sau, đầu thời gian làm ải cho nước từ từ vào các thửa ruộng đã được cấy và phơi ải, bừa ruộng và ngâm ruộng trong một thời gian dài cho đến ngày cuối cùng của thời gian làm ải ta. Sau đó cấy xong toàn bộ diện tích cánh đồng trong một ngày, sang hôm sau toàn bộ cánh đồng bước vào thời kỳ sinh trưởng do đó mà toàn bộ cánh đồng chịu tác động của một mẫu thời tiết. Vì vậy mà chế độ tưới của một thửa ruộng nào đó cũng tương tự chế độ tưới cho cả cánh đồng. Với giả thiết này thời kỳ làm đất và thời kỳ sinh trưởng của lúa tách rời nhau để tính toán. + Thời kỳ làm ải: Là thời gian đưa nước vào ruộng, ngâm ruộng và cấy đồng loạt trong ngày cuối cùng. + Thời kỳ tưới dưỡng: Là thời gian sau khi cấy xong toàn bộ cánh đồng bước vào thời kỳ sinh trưởng phát triển. Mức tưới tổng hợp của một vụ gieo cấy được xác định: M = M1 M 2 Trong đó: M1: Mức tưới thời kỳ làm đất (m3/ha) M2: Mức tưới thời kỳ tưới dưỡng (m3/ha) * Trình tự tính toán chế độ tưới cho lúa chiêm. + Xác định mức tưới trong thời kỳ làm đất: Mức tưới này được xác định theo phương trình: M1 = W1 + W2 + W3 + W4 + 10 x C x P (m3/ha) Trong đó: W1: Lượng nước cần để tạo thành lớp nước mặt ruộng: W1 = 10 x a (m3/ha) a: Độ sâu của lớp nước mặt ruộng để cấy (mm) theo công thức tưới tăng sản cho lúa chiêm ta có: a = 50 (mm). W1 = 10 x 50 = 500 (m3/ha). W2: Lượng nước cần thiết để làm bão hoà tầng đất canh tác, xác định theo công thức: W2 = 10 x A x H x ( 1 - 0 ) (m3/ha). A: Độ rỗng của đất theo thể tích (% thể tích đất): A = 45 % = 0,45 H: Độ sâu tầng đất canh tác (mm): H = 450 (mm) 0: Là độ ẩm ban đầu của đất, tính theo A%: 0 = 38 % = 0,38 Vậy: W2 = 10 x 0,45 x 450 x (1 - 0,38) = 1255,5 (m3/ha) W3: Lượng nước ngấm ổn định thời kỳ làm ải, được xác định theo công thức: W3 = 10 x Kođ x x ( ta - tb ) (A) Kođ: Hệ số ngấm ổn định của đất (mm/ngày): Kođ = 2 (mm/ngày) H: Độ sâu tầng đất canh tác (mm): H = 450 (mm) a: Lớp nước mặt ruộng: a = 50 (mm) ta:Thời gian làm đất (ngày), lấy ta = 13 (ngày) tb : Thời gian bão hoà tầng đất canh tác (ngày) tb = () với K0 = K1 : Hệ số ngấm ban đầu: K1 = 43 (mm/ngày) : Chỉ số ngấm bình quân của đất: = 0,45 K0 = = = 78,18 (mm/ngày). Vậy: tb = () = = 2,58 3 (ngày). Thay vào (A) ta có: W3 = 10 x Kođ x x ( ta-tb ) = 10 x 2 x x ( 13-3 ) = 222,2 (m3/ngày). W4: Lượng bốc hơi mặt nước tự do trong thời kỳ làm đất được xác định theo: W4 = 10 x e x ta : Cường độ bốc hơi mặt nước tự do, thời gian làm đất ứng với tháng 1 ta có: = 2,45 (mm/ngày) ta: Thời gian làm đất (ngày) lấy ta = 13 ngày Vậy ta có: W4 = 10 x 2,45 x 13 = 318,5 (m3/ha) 10 x C x P: Lượng nước mưa sử dụng được trong thời kỳ làm đất C: Hệ số sử dụng nước mưa C = 1 P: Lượng mưa thực tế tính đến ngày cấy P = 0 (mm) Vậy: 10 x C x P = 0 (m3/ha) Như vậy ta có tổng mức tưới trong thời gian làm ải sẽ là: M1 = W1 + W2 + W3 + W4 + 10 x C x P = 500 + 1255,5 + 222,2 + 318,5 = 2296,2 (m3/ha) * Xác định chế độ tưới dưỡng cho lúa chiêm Nội dung chủ yếu của phương pháp giải tích là dựa vào phương trình cân bằng nước. Để xác định được mức tưới trong thời kỳ tưới dưỡng ta chia thời gian sinh trưởng của cây lúa ra các thời kỳ khác nhau sau đó áp dụng phương trớnh cân bằng nước cho các thời đoạn đó. Phương trình cân bằng nước áp dụng cho từng thời đoạn có dạng như sau: hci = hdi + Trong đó: +hci: Là lớp nước mặt ruộng cuối thời đoạn tính toán thứ i (cũng là lớp nước đầu thời đoạn tính toán thứ i+1 (mm)). +hdi: Là lớp nước mặt ruộng đầu thời đoạn tính toán thứ i, ở đây thời đoạn thứ nhất ta lấy bằng lớp nước amin = 50 (mm). +: Là tổng lượng mưa rơi xuống trong thời đoạn tính toán tính bằng (mm). +: Là tổng mức tưới trong thời đoạn thứ i (mm) + : Là tổng lượng nước tháo đi trong thời đoạn tính toán thứ i +: Là tổng lượng nước tiêu hao (bao gồm ngấm và bốc hơi) trong thời đoạn tính toán thứ i. Để tính toán được mức tưới giai đoạn đầu ta giả thiết mức tưới m (mm) sau đó xác định được hci và kiểm tra sự phù hợp theo công thức tưới tăng sản đó là: amin < hci < amax hay áp dụng cho các thời đoạn tính toán như sau: 50 < hci < 100 (mm) cho các giai đoạn Áp dụng cho từng thời đoạn ta tính được các giá trị trong phương trình cân bằng nước. *Xác định lượng mưa thiết kế trong chế độ tưới cho lúa chiêm Lượng mưa thiết kế là lượng mưa rơi trên diện tích đang xảy ra trong quá trình hao nước. Lượng mưa hữu ích sử dụng được xác định theo công thức: Poti = 10 x Pti x (m3/ha/ngày) Trong đó: +Poti : Là lượng mưa hữu ích ngày thứ i +Pti : Là lượng mua rơi xuống ngày thứ i + = 1: là hệ số sử dụng nước mưa. Với tài liệu mưa đã tính được ở phần trên ta tính được lượng mưa theo (phụ lục 3-6) Kiểm tra kết quả tính toán cho phương pháp tính toán chế độ tưới của cây lúa vụ chiêm ta có: + Hd = 50 (mm) +Tổng mức tưới: = 500 (mm) + Tổng lượng nước hao: = 647,72 (mm) + Tổng lượng nước mưa sử dụng được: = 154,2 (mm) + Tổng lượng nước tháo: 20,58 (mm) Như vậy ta có: hc = 50 + 154,2 + 500 – 647,72 – 20,58 = 35,9 (mm) M = M1 + M2 = 2296,2 + 5000 = 7296,2 (m3/ha) III.4.2.1. Tính toán hệ số tưới cho lúa chiêm *Mục đích tính toán hệ số tưới cho hệ thống: Hệ số tưới của một hệ thống thuỷ nông nào đó có ý nghĩa rất lớn về kinh tế kỹ thuật, nó quyết định quy mô kích thước của một hệ thống tưới nào đó, do vậy vừa định được hệ số tưới hợp lý, vừa đảm bảo được yêu cầu nước của cây trồng vừa đạt được hiệu quả kinh tế của công trình tưới. Việc xác định được hệ số tưới hợp lý là điều không đơn giản vì hệ số tưới phụ thuộc vào nhiều yếu tố từ khí hậu, quá trình sinh trưởng của cây trồng, các loại cây trồng khác nhau cũng đòi hỏi hệ số tưới khác nhau. Một hệ thống tưới gồm có nhiều loại cây trồng khác nhau, hệ số tưới của hệ thống không những phải đáp ứng được yêu cầu nước của từng loại cây trồng mà phải giúp cho công tác quản lý nước được dễ dàng. Việc quy hoạch một hệ thống thuỷ nông mới hay việc cải tạo một hệ thống đã có không ngoài nhằm mục đích làm cho công tác quản lý nước được tốt hơn tức là tìm ra được hệ số tưới tối ưu hơn, giúp đáp ứng yêu cầu nước của cây trồng ngay cả khi ít nước. Với những mục đích trên đây, việc tìm ra được hệ số tưới hợp lý có vai trò rất quan trọng. * Tính toán chế độ tưới Chế độ tưới của một khu vực được xác định dựa trên 2 nhân tố chính: + Hệ số tưới q (l/s/ha) + Giản đồ hệ số tưới * Hệ số tưới + Hệ số tưới có đơn vị là (l/s/ha) Hệ số tưới là lượng nước cần cung cấp cho một đơn vị diện tích cây trồng trong một đơn vị thời gian. + Công thức để xác định hệ số tưới của một hệ thống nào đó như sau: qi = (l/s/ha) Trong đó: mji: là mức tưới của lần thứ i trong quá trình sinh trưởng của cây trồng trong khu tưới. n: số giờ tưới trong ngày ti: số ngày tưới trong đợt tưới : tỷ lệ diện tích của cây trồng được tưới so với tổng diện tích canh tác. Hệ số đối với các vụ như sau: Vụ chiêm = 1 Với n = 24 giờ công thức trên được viết lại như sau: qi = (l/s/ha) Bảng 3-4: Hệ số tưới sơ bộ của hệ thống Thứ tự lần tưới Mức tướimi Từ ngày Đến ngày Ngày tưới chính Số ngày tưới Hệ số tưới qi(l/s.ha) 1 2296.2 7/1 19/1 liên tục 13 2.04 2 500 20/1 27/1 20/1 8 0.72 3 500 28/1 6/2 31/1 10 0.58 4 500 7/2 15/2 14/2 9 0.64 5 500 16/2 27/2 26/2 12 0.48 6 500 28/2 8/3 7/3 9 0.64 7 500 9/3 19/3 18/3 11 0.53 8 500 20/3 31/3 29/3 12 0.48 9 500 ¼ 10/4 8/4 10 0.58 10 500 11/4 18/4 17/4 8 0.72 11 500 19/4 24/4 23/4 6 0.96 Bảng 3-5: Hiệu chỉnh hệ số tưới của hệ thống STT Mức tướimi Từ ngày Đến ngày Số ngày tưới Hệ số tưới qi(l/s/ha) 1 2296.2 4/1 19/1 16 1.66 2 500 20/1 23/1 4 1.45 3 500 30/1 4/2 4 1.45 4 500 10/2 17/2 8 0.72 5 500 24/2 28/2 5 1.16 6 500 5/3 9/3 5 1.16 7 500 17/3 21/3 5 1.16 8 500 28/3 1/4 5 1.16 9 500 6/4 10/4 5 1.16 10 500 16/4 19/4 4 1.45 11 500 21/4 24/4 4 1.45 III.4.2.2. Giản đồ hệ số tưới Vì trong một khu vực canh tác thường người ta không chỉ sử dụng 1 loại cây trồng mà là nhiều loại khác nhau. Nhưng trong phạm vi đồ án này, ta tính hệ số tưới cho vụ chiêm. Mà vụ chiêm có yêu cầu sử dụng nước cao nhất năm nên chỉ tính hệ số tưới cho lúa vụ chiêm. Giản đồ hệ số tưới được hiểu nó là tập hợp các hệ số tưới của các thời đoạn khác nhau trong vụ chiêm. III.4.3. Xác định QTK, Qmax, Qmin cho trạm bơm Với số liệu (Bảng 3 – 5) cho thấy ứng với từng thời kỳ tưới cú cỏc hệ số tưới khác nhau. Việc chọn hệ số tưới thiết kế là một vấn đề quan trọng vì hệ số tưới có ảnh hưởng trực tiếp đến chế độ làm việc của kênh mương, quy mô công trình và giá thành của hệ thống cũng như hiệu ích kinh tế lớn nhất và thời gian làm việc nhiều nhất của trạm bơm. * Tính toán lưu lượng thiết kế: Áp dụng công thức QTK = Trong đó: = 0,7 => QTK = = 12,43 (m3/s) * Tính lưu lượng max (Qmax): Qmax = K1 x Qtk Trong đó K1: hệ số phụ thuộc vào Qtk (Chọn K1 = 1,1) Qmax = 1,10 x 12,43 = 13,67 (m3/s) * Tính lưu lượng min (Qmin): Qmin = 7,71 (m3/s) Trong đó: QTK: Lưu lượng thiết kế của trạm Qmax: Lưu lượng lớn nhất của trạm Qmin: Lưu lượng nhỏ nhất của trạm K: Hệ số phụ thuộc QTK (vì QTK = 12,43 (m3/s) >10 (m3/s) Þ chọn K = 1,10). K = 1,20 ¸ 1,30 khi QTK < 1 (m3/s) K = 1,15 ¸ 1,20 khi QTK = 1 ¸ 10 (m3/s) K = 1,10 ¸ 1,15 khi QTK > 10 (m3/s) Tóm tắt các lưu lượng tưới của trạm : Qmin = 7,71 (m3/s) Qtk = 12,43 (m3/s) Qmax = 13,67 (m3/s) III.5. THIẾT KẾ KấNH DẪN KấNH THÁO III.5.1. Thiết kế kờnh thỏo Kờnh thỏo cú nhiệm vụ dẫn nước từ bể tháo tới mặt ruộng. Kênh phải đảm bảo dẫn đủ nước, ổn định không bị bồi lắng xói lở. Thông qua tính toán thuỷ lực để xác định kích thước mặt cắt kênh. Dựa vào lưu lượng thiết kế, tình hình địa chất nơi tuyến kênh đi qua mà chọn các yếu tố thuỷ lực m, n, i cho phù hợp. Ở phần tính toán lưu lượng cho trạm bơm ta đó cú cỏc lưu lượng: QTK = 12,43 (m3/s) Qmax = 13,67 (m3/s) Qmin = 7,71 (m3/s) Đối với địa hình đồng bằng ven sông Hồng tương đối bằng phẳng ta chọn độ dốc đỏy kờnh theo kinh nghiệm itk = 1,7 x 10-4. Ta có 1 m3/s < QTK = 12,43 (m3/s) < 25 (m3/s) và theo tài liệu khảo sát thỡ vựng dự án là loại đất sét pha cát, tra trong giáo trình thuỷ nông trang 427 (bảng 8 – 8) được hệ số nhỏm lũng kờnh là n = 0,025. Hệ số mỏi kờnh chọn theo (bảng 8 – 9) trang 427 giáo trình thuỷ nông tập 1 với đất sét pha cát ta có: m = 1,5. III.5.1.1 Xác định kích thước mặt cắt kờnh thỏo Trong thiết kế sơ bộ ta có thể tính độ sâu hk theo công thức kinh nghiệm, công thức (8 – 32) trang 432 giáo trình thuỷ nông tập 1 như sau: Trong đó : A: là hệ số thường lấy từ 0,7ữ1,0. Chọn A = 0,85 (m) Tính: Với m = 1,5 tra (phụ lục 8 – 1) bảng tra thuỷ lực có 4 x m0 = 8,424 Mặt khác từ n = 0,025; f(Rln) = 0,00708 tra (phụ lục 8 – 1) bảng tra thuỷ lực ta có Rln = 1,473 (m). Lập tỉ số: Với m = 1,5 tra (phụ lục 8 – 3) bảng tra thuỷ lực được : (m) Để việc thi công được dễ dàng hơn ta chọn b = 7 (m) và tính lại h Lập tỉ số: Với m = 1,5 tra (phụ lục 8 – 3) bảng tra thuỷ lực được: (m). w = (b + m x h) h = (7 + 1,5 x 1,956) x 1,956 = 19,431 (m2) (m/s) Kiểm tra điều kiện khụng xúi Kờnh tháo không bị xói lở khi thoả mãn điều kiện: Vmax ~ (Qgc) < [Vkx] Vmax: Lưu tốc dòng chảy trong kênh lớn nhất ứng với Qgc [Vkx]: Tốc độ khụng xúi cho phép Tính hmax: Tra (phụ lục 8–1) bảng tra thuỷ lực với n = 0,025; ta có Rln = 1,521 Lập tỉ số : Tra (phụ lục 8 – 3) bảng tra thuỷ lực với m = 1,5; ta có (m) wmax = (b + m x h) x h = (7 + 1,5 x 2,035) x 2,035 = 20,457 (m2) (m/s) Theo công thức Ghiếc kan: [vkx] = K x Q0.1 Trong đó: +Q: là lưu lượng gia cường (m3/s) +K: là hệ số phụ thuộc vào chất đất nơi tuyến kênh đi qua Đối với đất thịt pha cát tra bảng (4–1) giáo trình đồ án môn học máy bơm và trạm bơm được hệ số K = 0,53. [VKX] = 0,53 x 13,67 0.1 = 0,688 (m/s) Vậy Vmax < [VKX] ® kênh không bị xói lở Kiểm tra điều kiện không lắng Vmin ~ (Qmin) > [ VKL] Vmin: lưu tốc nhỏ nhất của dòng chảy trong kênh ứng với Qmin = 7,71 (m3/s) [ VKL] Tốc độ không lắng cho phép Tính hmin: Tra (phụ lục 8 – 1) bảng tra thuỷ lực với n = 0,025; ta có Rln = 1,234 Lập tỉ số : Tra (phụ lục 8 – 3) bảng tra thuỷ lực với m = 1,5; ta có (m) wmin = (b + m x h) x h = (7 + 1,5 x 1,493) x 1,493 = 13,794 (m2) (m/s) - Sử dụng công thức trong giáo trình thuỷ nông tập 1(theo quy phạm của Liờn Xụ). Ta tính [VKL] và kiểm tra điều kiện không lắng. [vKL] = A x Q0.2min Trong đó: + Qmin: Là lưu lượng nhỏ nhất (m3/s) + A: Hệ số phụ thuộc tốc độ chìm lắng của bùn cát Nếu: W < 1,5 (mm/s) ® A = 0,33 W = (1,5 ~ 3,5) (mm/s) ® A = 0,44 W > 3,5 (mm/s) ® A = 0,55 Như vậy dựa vào tốc độ chìm lắng của bùn cát ta chọn A = 0,33 [VKL] = 0,33 x 7,71 0.2 = 0,497 (m/s) - Vậy Vmin > [VKL] nên kênh không bị lắng - Điều kiện không xói lở và không lắng thoả món nờn mặt cắt kênh thiết kế như trên là hợp lý. Vậy htk = 2 (m); btk = 7 (m) III.5.1.2. Xác định cao trỡnh đỏy kờnh và bờ kờnh thỏo Cao trỡnh đỏy kờnh tháo: Zđk = Zyc - htk Trong đó: Zyc : Cao trình mực nước yêu cầu đầu kênh tưới Zyc = A0 + h0 + Sli x ii + Shc A0: Cao trình mặt ruộng khống chế tưới đại biểu, chọn A0 = 9,28 (m) h0: Độ sâu tưới tăng sản, chọn h0 = 0,1 (m) Sli.ii: Tổng tổn thất dọc đường trờn kờnh tính từ mặt ruộng cao nhất và xa nhất đến bể xả. Li, ii: Chiều dài và độ dốc kênh thứ i Sli.ii = 2500 x 1,7 x 10-4 + 2000 x 2 x 10-4 + 1500 x 3 x 10-4 Sli.ii = 1,275 (m) Shc: Tổng tổn thất cục bộ của các công trình trờn kờnh Shc = 0,2 x n + 0,1 x m Shc = 0,2 x 1 + 0,1 x 2 = 0,4 (m) Trong đó: n, m lần lượt là số cống lớn và nhỏ trên đoạn kênh tính toán Þ Zyc = 9,28 + 0,1 + 1,275 + 0,4 = + 11,055 (m) htk: Độ sâu dòng chảy trong kênh dẫn khi lưu lượng thiết kế Zđk = 11,055 – 2 = 9,055 (m) Zđk = + 9,055 (m) Cao trình bờ kờnh thỏo: Zbk = Zđk + hgc + a Trong đó: Zđk: Cao trình mực nước đỏy kờnh tưới hgc: Độ sâu dòng chảy trong kênh dẫn khi Qgc a: Chiều cao an toàn của đỉnh bờ kênh lấy theo (bảng 4 – 2) bài tập và đồ án môn học Trạm Bơm) - Cao trình bờ kênh xả: Zbờ kênh xả = Zđ. kênh xả + hxả max + a = 9,055 + 2,035 + 0,5 = 11,59 (m) Với Qgc = 13,67 m3/s, ta chọn a = 0,5 (m) - Cao trình mực nước bể xả lớn nhất: Zbxmax = Zđkênh xả + hxả max = 9,055 + 2,035 = 11,09 (m) h xảmax: Độ sâu dòng chảy trong kênh dẫn khi lưu lượng lớn nhất - Cao trình mực nước bể xả min: Zbxmin = Zđ.kờnh xả + hxmin = 9,055 + 1,493 = 10,548 (m) hxảmin: Độ sâu dòng chảy trong kênh dẫn khi lưu lượng nhỏ nhất - Ta chọn mặt cắt kờnh thỏo như sau: Bk = 7 (m) m = 1,5 htk = 2 (m) n = 0,025 i = 1,7*10-4 Bờ kênh: b = 2 (m) III.5.2. Thiết kế kênh dẫn Kênh dẫn làm nhiệm vụ dẫn nước từ nguồn nước vào bể hút của trạm bơm. Nếu lưu lượng chảy trong kênh dẫn bằng lưu lượng chảy trong kờnh tháo (đối với trạm bơm chỉ có 1 kờnh thỏo) thỡ có thể lấy mặt cắt ướt của kênh dẫn bằng mặt cắt ướt của kờnh thỏo và chỉ khác nhau về cao trình. Tuy vậy nếu phân tích kỹ về đặc điểm, điều kiện làm việc thỡ kờnh dẫn và kờnh thỏo cú những điểm khác nhau sau: Kênh dẫn thường phải đào sâu, kờnh thỏo vừa đào vừa đắp, nờn mỏi kờnh dẫn thường lấy dốc hơn. Khi chiều sâu đào của kênh lớn hơn 5 (m) thì cứ cách 5 (m) (theo chiều cao) phải làm một cơ có chiều rộng lớn hơn 1(m). Khi kênh dẫn không có công trình điều tiết ở đầu kờnh thỡ mực nước trong kênh hoàn toàn phụ thuộc vào mực nước sụng, nờn mặt cắt ướt của kênh rất lớn, tốc độ dòng chảy trong kênh rất nhỏ nên việc bồi lắng không thể tránh khỏi do đó phải đề ra các biện pháp xử lý nạo vét hàng năm. Do kênh dẫn chuyển nước với lưu lượng như kờnh thỏo nờn ta chọn mặt cắt kênh dẫn như sau: + Chiều sâu mực nước trong kờnh: htk = 2 (m) + Chiều rộng đỏy kênh: B Bk = 7 (m) + Độ dốc mái kênh: m = 1,5 + Độ dốc đáy kênh: i = 1,7 x 10-4 + Bờ kênh: b = 2 (m) Xác định cao trỡnh đỏy kờnh dẫn. Zđk = Zbh min - htk Zbh min: Cao trình mực nước thấp nhất ở bể hút ứng với P = 95% Zbhmin = Zs min – htt Zs min : Cao trình mực nước thấp nhất ngoài sông ứng với P = 95% Zsmin = Zs (95%) = 1,6 (m) htt: Cột nước tổn thất từ sông tới bể hút: htt = hdđ + hcb Trong đó: hdđ: là tổn thất dọc đường của kênh dẫn: hdđ = ik x Lk Kờnh dẫn chọn sơ bộ Lk = 350 (m) => hdđ = 1,7 x 10-4 x 350 = 0,0595 (m) hcb: là tổn thất cục bộ qua cống điều tiết, chọn sơ bộ lấy hcb = 0,2 (m) => htt = 0,0595 + 0,2 = 0,2595 (m) Zbhmin = 1,6 – 0,2595 = 0,7405 (m) Zđk = 0,7405 – 2 = (-1,2595) (m) Xác định cao trình bờ kênh dẫn Trạm bơm được xây dựng trong đờ nờn cao trình mặt đất so với cao trình mực nước sông về mùa lũ có sự chênh lệch tương đối lớn, lớn hơn rất nhiều cao trình mực nước yêu cầu đầu kênh tưới. Vì thế vào mùa lũ, mực nước ngoài sông lớn ta phải dùng cửa cống để khống chế mực nước lấy vào trong kênh dẫn. Ta chọn Zbhmax = 8 (m) Trong những thỏng cú Zs > Zyc đầu kênh tưới ứng trong các thời đoạn khi đó ta sẽ đóng hoàn toàn cửa cống, trạm bơm ngưng làm việc (hbh = 0) và thực hiện cung cấp nước bằng tự chảy qua công trình khác. Xác định cao trình bờ kênh dẫn. Zbk = Zbh max + a. a: Chiều cao an toàn của đỉnh bờ kênh (Phụ thuộc vào lưu lượng nước kênh vận chuyển lấy theo (bảng 4 – 2) giáo trình BT và ĐAMH máy bơm và trạm bơm) ta chọn a = 0,5 (m). Zbk = 8,0 + 0,5 = 8,5 ( m ) Tuy nhiên do đặc điểm địa hình ở đây và kênh dẫn dài nờn kờnh chủ yếu là đào. Vì vậy khi thi công và trong quá trình sử dụng, cần chú ý nhiều đến mặt cắt thiết kế của kênh và ổn định mỏi kờnh. III.6. TÍNH TOÁN CÁC MỰC NƯỚC: (Thầy giáo cung cấp) Bảng 3-6: Tài liệu mực nước Tháng Tuần thuỷ văn Số ngày Mực nước XI Thượng tuần 10 3.21 Trung tuần 10 3.66 Hạ tuần 10 3.48 XII Thượng tuần 10 3.28 Trung tuần 10 3.09 Hạ tuần 11 3.23 I Thượng tuần 10 2.94 Trung tuần 10 2.74 Hạ tuần 11 2.58 II Thượng tuần 10 2.52 Trung tuần 10 2.28 Hạ tuần 8 2.40 III Thượng tuần 10 2.62 Trung tuần 10 2.94 Hạ tuần 11 3.12 IV Thượng tuần 10 3.29 Trung tuần 10 3.01 Hạ tuần 10 3.34 V Thượng tuần 10 3.43 Trung tuần 10 3.13 Hạ tuần 11 3.26 Mực nước sông trung bình vụ: Zbqvụ 75% = 3,03 Mực nước sông 1 ngày min : Z1ngày min95% = 1,6 Mực nước sông 1 ngày max : Z1ngày maxPL% = 13,4 Mực nước trong đồng max : Zđồng-max = 8 III.7. TÍNH TOÁN CÁC CỘT NƯỚC CỦA TRẠM BƠM Muốn chọn được máy bơm để thiết kế trạm bơm phải xác định được cột nước và lưu lượng cho từng máy bơm, cột nước của từng máy bơm cũng chính là cột nước của trạm bơm. III.7.1. Tính cột nước thiết kế Cột nước thiết kế của máy bơm xác định bằng tổng của cột nước địa hình bình quân với tổng tổn thất cột nước của dòng chảy từ bể hỳt lờn bể tháo. Cột nước thiết kế của trạm bơm cũng như cột nước thiết kế của máy bơm được tính theo công thức: Htk = hđhbq + (m) Trong đó : +) hđhbq: Cột nước địa hỡnh bình quân tính theo công thức hđhbq = (m) * Qi: là lưu lượng của trạm bơm trong thời gian ti * hi: Cột nước địa hình tương ứng với Qi và ti * ti: Thời gian bơm nước trong thời kỳ có Qi = const +) : Cột nước tổn thất trong đường ống hút và ống đẩy của máy bơm. Vì chưa chọn được máy bơm, chưa thiết kế đường ống nên lấy theo kinh nghiệm = 1ữ1,5 (m) đối với máy bơm cột nước thấp; Với cột nước cao sơ bộ có thể lấy = 10% hđh. Trong đồ án này ta chọn = 1,26 (m) Để dễ dàng xác định cột nước địa hình hi và thời gian ti ta vẽ cùng một đồ thị các đường quan hệ Zbt ~ t và đường quan hệ Zbh ~ t sau đó lập bảng thống kê và tính toán cột nước thiết kế. Từ kết quả ở phụ lục (3 - 10) ta có: Þ HTK = 8,24 + 1,26 = 9,5 (m) Vậy cột nước thiết kế là: HTK = 9,5 (m) III.7.2. Cột nước thiết kế lớn nhất () Áp dụng công thức: HTKmax = hđhmax + Shms Với hđhmax: là giá trị lớn nhất ở (phụ lục 3 - 10) Þ hđhmax = 8,59 (m) Shms = 1,26 (m) Þ HTKmax = 8,65 + 1,23 = 9,85 (m) III.7.3. Cột nước thiết kế nhỏ nhất () Áp dụng công thức: HTKmin = hđhmin + Shms Với hđhmin: là giá trị nhỏ nhất ở (phụ lục 3 - 10) Þ hđhmin = 7,7 (m) Shms = 1,26 (m) Þ HTKmin = 7,7 + 1,23 = 8.96 (m) III.7.4. Trường hợp kiểm tra III.7.4.1. Cột nước lớn nhất Áp dụng công thức: Trong đó: = Zbt gc – Zbh min( P = 95% ) Mặt khác Zbt gc = Zđk tháo + hgc = 9,055 + 2,035 = 11,09 (m) Z Zbh min( P = 95% ) = 1,6 (m) Þ = 11,09 – 1,6 = 9,49 (m) Shms = 1,26 (m) Þ HmaxKT = 9,49 + 1,26 = 10,75 (m) III.7.4.2. Cột nước nhỏ nhất Áp dụng công thức: Trong đó: = Zbt min – Zbh max Mặt khác Zbt min = Zđk tháo + hmin = 9,055 + 1,493 = 10,548 (m) Zbh max = 8 (m) Þ = 10,548 – 8 = 2,548 (m) Shms = 1,26 (m) HminKT = 2,548 + 1,26 = 3,808 (m) Bảng 3-7: Các cột nước của trạm bơm Cột nước thiết kế (m) Cột nước kiểm tra (m) HTK HTKmax HTKmin HKTmax HKTmin 9,5 9,85 8,96 10,75 3,808 III.8. CHỌN MÁY BƠM, ĐỘNG CƠ III.8.1. Chọn máy bơm Số lượng máy bơm n của một trạm bơm là một chỉ tiêu có ý nghĩa rất lớn về mặt kinh tế và kỹ thuật. Nó quyết định đến quy mô và hạng mục của công trình đầu mối. Ảnh hưởng trực tiếp đến giá thành xây dựng công trình và việc quản lý vận hành sau này. Số lượng máy bơm nhiều dễ đảm bảo chạy mỏy sỏt theo yêu cầu cấp nước nhưng vốn đầu tư sẽ tăng lên và việc quản lý sẽ phức tạp hơn. Trong trường hợp số máy bơm nhỏ, khối lượng công trình bao che nhỏ hơn nhưng mức độ an toàn cấp nước sẽ thấp hơn. Yêu cầu của việc lựa chọn số lượng máy bơm và lưu lượng của một máy là phải thoả mãn đảm bảo cung cấp đủ nước theo yêu cầu của biểu đồ lưu lượng cần một cách chính xác và hiệu quả nhất. Muốn vậy ta phải đưa ra nhiều phương án chọn số máy bơm, mỗi phương án chọn sẽ cho ta loại máy bơm khác nhau. Để chọn máy bơm một cách tốt nhất ta căn cứ vào những nguyên tắc sau: Đảm bảo cung cấp đúng theo lưu lượng thiết kế và cột nước thiết kế (điểm công tác nằm trên đường đặc tính Q~H). Làm việc ở khu vực có hiệu suất cao nhất Đảm bảo lưu lượng cần tưới trong các thời kỳ tưới khác nhau Các thiết bị máy móc được chế tạo hàng loạt, giá thành hạ, khả năng cung cấp máy bơm của thị trường phải nhiều và thuận lợi. Máy bơm có số vòng quay lớn, trọng lượng và kích thước giảm, máy bơm làm việc an toàn, đảm bảo chống được khí thực tốt nhất. Vốn đầu tư xây dựng công trình là nhỏ nhất Để chọn được máy bơm ta dựa vào bảng lưu lượng yêu cầu tưới của từng thời kỳ sau đó sắp xếp theo thứ tự từ lớn đến nhỏ. Bảng 3-8: Bảng lưu lượng yêu cầu từng thời kỳ tưới (m3/s) (Lưu lượng sắp xếp từ lớn đến nhỏ) TT Thời gian tưới Số ngày Lưu Lượng Từ ngày Đến ngày 1 4/1 19/1 16 16,6 2 20/1 23/1 4 14,5 3 30/1 4/2 4 14,5 4 16/4 19/4 4 14,5 5 21/4 24/4 4 14,5 6 24/2 28/2 5 11,6 7 5/3 9/3 5 11,6 8 17/3 21/3 5 11,6 9 28/3 1/4 5 11,6 10 6/4 10/4 5 11,6 11 10/2 17/2 8 7,2 III.8.1.1. Các phương án chọn số máy bơm Để chọn máy bơm vừa đạt hiệu ích kinh tế vừa đạt tiêu chuẩn kỹ thuật là công việc vô cùng quan trọng, cho nên ta phải đề ra các phương án rồi so sánh và lựa chọn lấy phương án tối ưu nhất. Theo kinh nghiệm thực tế người ta chọn số máy bơm nằm trong phạm vi 3 ¸ 8 máy, tốt nhất là chọn từ 4 ¸ 6 máy, số mỏy nờn chọn lẻ (kể cả máy dự trữ). Số máy n được chọn là hợp lý khi các cấp lưu lượng trong biểu đồ đều được đáp ứng bằng một số máy chạy nào đó, tức là lượng thừa, thiếu (±DQ) ở các cấp lưu lượng nhỏ nhất. III.8.1.2. Chọn loại máy bơm Sau khi cú cỏc phương án chọn số máy bơm của trạm ta sẽ tính được lưu lượng thiết kế của 1 máy và từ cột nước bơm thiết kế ta tiến hành xác định loại máy bơm ứng với mỗi phương án. Máy bơm được chọn phải thoả mãn yêu cầu sau: Đảm bảo cung cấp đúng lưu lượng thiết kế và cột nước thiết kế (điểm công tác nằm trên đường đặc tính Q~H). Làm việc với hiệu suất cao Làm việc an toàn, chống khí thực tốt nhất Thuận lợi cho việc lắp đặt và quản lý Được chế tạo hàng loạt Có nhiều cách chọn máy bơm, ở đây ta sử dụng sổ tra cứu máy bơm. Từ 2 phương án đặt ra tra biểu đồ sản phẩm các loại máy bơm hướng trục ta được: Phương án 1 Lưu lượng thiết kế của 1 máy bơm xác định theo công thức sau: Với Qtk 1máy = 3,107 (m3/s), Htk = 9,5 (m) từ biểu đồ sản phẩm máy bơm (trang 2) ta chọn được loại máy bơm OPB5 – 87 có số vòng quay n = 585 vũng/phỳt. Căn cứ vào đường đặc tính (trang 28) với Htk = 9,5 (m) ta chọn q = 0o thì h = 85%, Q1 máy =3,107 (m3/s), độ dự trữ khí thực cho phép [Dh] = 10 (m). Þ Số máy bơm là: 4 (máy) Þ Qtrạm = 4 x 3,107 = 12,428 (m3/s) Nhận xét: (hợp lý) Bảng 3-9: Các thông số công tác của máy bơm Loại máy bơm Q (m3/s ) H (m) n (v/ph) h (%) [Dh] (m) Gbơm (Kg) OPB5 - 87 3,107 9,5 585 85 10 4530 Phương án 2 Lưu lượng thiết kế của 1 máy bơm xác định theo công thức sau: Với Qtk 1máy = 6,21 (m3/s), Htk = 9,5 (m) từ biểu đồ sản phẩm máy bơm (trang 2) ta chọn được loại máy bơm OPB5 – 110 có số vòng quay n = 485 vũng/phỳt. Căn cứ vào đường đặc tính (trang 30) với Htk = 9,5 (m) ta chọn q = 2o30 thì h = 84%, Q1 máy = 6,21 (m3/s), độ dự trữ khí thực cho phép [Dh] = 11 (m). Þ Số máy bơm (máy) Þ Qtrạm = 2 x 6,21 = 12,42 (m3/s) Nhận xét: (hợp lý) Bảng 3-10: Các thông số công tác của máy bơm Loại máy bơm Q (m3/s ) H (m) n (v/ph) h (%) [Dh] (m) Gbơm (Kg) OPB5 - 110 6,21 9,5 485 85 11 7325 III.8.2. Chọn động cơ điện III.8.2.1. Phương án 1 Thông thường mỗi loại máy bơm đều có động cơ đi kèm, với loại máy bơm OPB5 - 87 với số vòng quay n = 585 (v/ph) do Nga chế tạo có động cơ BAH – 110 – 41 - 10Y3 đi kèm với các thông số kỹ thuật sau: Bảng 3-11: Số liệu kỹ thuật của động cơ Loại động cơ điện N (KW) U (v) n (v/ph) h (%) cosj Gđộng cơ ( Kg) BAH – 110 – 41 - 10Y3 630 6000 585 93,5 0,91 5800 * Kiểm tra theo công suất Công suất thực tế lớn nhất mà động cơ sẽ phải làm việc trong mọi trường hợp phải nhỏ hơn công suất định mức của động cơ. Nmax < NH Trong đó: NH : Công suất định mức của động cơ (NH = 630 KW). Nmax: Công suất thực tế lớn nhất mà động cơ sẽ phải làm việc, xác định theo công thức: Nmax = Trong đó: k: Hệ số dự trữ về độ thiếu chính xác của đường đặc tính máy bơm có tính đến tổn thất bất thường, lấy theo kinh nghiệm sau: * Khi N * Khi NH < 100 (KW) thì k = 1,15 ¸ 1,1 * Khi N * Khi NH > 100 (KW) thì k = 1,05 hb, Qb: Hiệu suất, lưu lượng của máy bơm tra trên đường đặc tính của máy bơm ứng với Hb. Hb: Cột nước của máy bơm cho công suất lớn nhất. Với máy bơm hướng trục công suất lớn nhất xuất hiện khi máy bơm làm việc với cột nước lớn nhất là: Hbmax = HKTmax = 10,75 (m) htr: Hiệu suất truyền động, khi nối trực tiếp trục động cơ với trục máy bơm thì htr = 1. Khi đó: N Nmax = (KW) Vậy: Nmax công suất của động cơ luôn đảm bảo an toàn trong quá trình chạy máy. III.8.2.2. Phương án 2 Với loại máy bơm OPB5 - 110, với số vòng quay n = 485 (v/ph) do Nga chế tạo có động cơ B16 – 31 - 12YXΠ4 với các thông số kỹ thuật sau: Bảng 3-12: Số liệu kỹ thuật của động cơ Loại động cơ điện N (KW) U (v) n (v/ph) h (%) cosj Gđộng cơ ( Kg) AB16 – 31 - 12YXΠ4 800 6000 485 92 0,88 10100 * Kiểm tra theo công suất Công suất thực tế lớn nhất mà động cơ sẽ phải làm việc trong mọi trường hợp phải nhỏ hơn công suất định mức của động cơ. Nmax < NH Trong đó: NH : Công suất định mức của động cơ (NH = 800 KW) Nmax: Công suất thực tế lớn nhất mà động cơ sẽ phải làm việc, xác định theo công thức: Nmax = Nmax = (KW) Các thông số k, Qb, Hb, hb, htr xác định theo cách như phương án 1 Vậy: Nmax công suất của động cơ luôn đảm bảo an toàn trong quá trình chạy máy. III.8.3. So sánh lựa chọn phương án III.8.3.1. Xác định cao trình đặt máy Trong thiết kế trạm bơm, việc chọn cao trình đặt mỏy cú một ý nghĩa quan trọng về kinh tế và kỹ thuật. Nếu cao trình đặt máy thấp, khả năng chống khí thực tốt, tăng tuổi thọ máy bơm nhưng kinh phí xây dựng sẽ tăng lên. Trường hợp ngược lại, cao trình đặt máy cao, kinh phí xây dựng thường giảm nhưng dễ phát sinh hiện tượng khí thực làm hư hỏng máy bơm hoặc bơm không được nước. Vì vậy cần phải chọn một cao trình đặt máy hợp lý. Với loại máy bơm hướng trục trục đứng nên cao trình đặt máy phải xác định theo 2 điều kiện: Điều kiện 1: Đảm bảo cho máy bơm khi làm việc không phát sinh hiện tượng khí thực. Áp dụng công thức: Zđm1 = Zbhmin + [hs] Trong đó: Zbhmin: là cao trình mực nước bể hút thấp nhất (Zbhmin = 0,7405 (m)) [hs]: là độ cao hút nước địa hình cho phép tính từ mực nước bể hút nhỏ nhất đến trung tâm bánh xe công tác để máy bơm không sinh ra hiện tượng khí thực. [hs] = Ha – Hbh – hmsoh - [Dh] Trong đó: Ha = (m) Hbh: Áp lực bốc hơi. Theo tài liệu thuỷ văn nhiệt độ trung bình của nước sông khoảng 250, tra (phụ lục 2) sách bài tập và đồ án môn học trạm bơm ta được: Hbh = 0,335 (m) hmsoh: cột nước tổn thất trong ống hút, sơ bộ lấy hmsoh = 0,6 (m) [Dh]: độ dự trữ khí thực cho phép Phương án 1: [hs] = 10,33 – 0,335 – 0,6 – 9 = 0,395 (m) Zđm1 = 0,7405 + 0,395 = 1,136 (m) Phương án 2: [hs] = 10,33 – 0,335 – 0,6 – 12 = (-2,605) (m) Zđm1 = 0,7405 + (-2,605) = (-1,86) (m) Điều kiện 2: Đảm bảo yêu cầu về độ ngập bánh xe công tác do nhà máy chế tạo quy định. Ta có: Zđm2 = Zbhmin + hyc Phương án 1: Đối với máy bơm OPB5 – 87 thì hyc = (-1) (m) Zđm2 = 0,7405 + (-1) = (-0,26) (m) Phương án 2: Đối với máy bơm OPB5–110 thì hyc = (-2) (m) Zđm2 = 0,7405 + (-2) = 1,26 (m) Vậy cao trình đặt máy cho cả 2 phương án là: Phương án 1: Zđm = (-0,26) (m) Phương án 2: Zđm = (-1,86) (m) III.8.3.2. Kiểm tra cao trình đặt máy Để máy bơm làm việc không sinh ra hiện tượng khí thực ta tiến hành kiểm tra đối với các trường hợp làm việc bất thường. Trường hợp máy bơm làm việc với cột nước kiểm tra lớn nhất HKTmax = 10,75 (m) Z’đm = Zbhmin + [h’s] [h’s] = Ha – Hbh – hmsoh - [Dh’] Ta coi Ha, Hbh, hmsoh không đổi [Dh’]: là độ dự trữ khí thực cho phép ứng với trường hợp HKTmax = 10,75 (m) tra trên đường đặc tính của máy bơm. Phương án 1: [Dh’] = 10 (m) Þ [h’s] = 10,33 – 0,335 – 0,6 – 10 = (-0,605) (m) Þ Zđm = 0,7405 + (-0,605) = 0,136 (m) > Zđmtk = (-0,26) (m) nên máy bơm không sinh ra hiện tượng khí thực. Phương án 2: [Dh’] = 13 (m). Þ [h’s] = 10,33 – 0,335 – 0,6 – 13 = (-3,605) (m) Þ Zđm = 0,7405 + (-3,605) = 4,35 (m) > Zđmtk = (-1,86) (m) nên máy bơm không sinh ra hiện tượng khí thực. Trường hợp máy bơm làm việc với cột nước kiểm tra nhỏ nhất HKTmin = 3,808 (m) Z’đm = Zbhmin + [h’s] [h’s] = Ha – Hbh – hmsoh - [Dh’] Ta coi Ha, Hbh, hmsoh không đổi [Dh’]: là độ dự trữ khí thực cho phép ứng với trường hợp HKTmin = 3,808 (m) tra trên đường đặc tính của máy bơm. Phương án 1: [Dh’] = 11 (m) Þ [h’s] = 10,33 – 0,335 – 0,6 – 11 = (-1,605) (m) Þ Zđm = 0,7405 + (-1,605) = (-0,865) (m) < Zđmtk = (-0,26) (m) nên máy bơm sinh ra hiện tượng khí thực Phương án 2: [Dh’] = 14 (m) Þ [h’s] = 10,33 – 0,335 – 0,6 – 14 = (- 4,605) (m) Þ Zđm = 0,7405 + (- 4,605) = (-3,865) (m) < Zđmtk = (-1,86) (m) nên máy bơm sinh ra hiện tượng khí thực Vậy cao trình đặt máy của cả 2 phương án là: Phương án 1: Zđm = (-0,26) (m) Phương án 2: Zđm = (-3,865) (m) III.8.3.3. Phân tích và lựa chọn phương án Từ biểu đồ quan hệ (Q~t) Hai phương án có DQ với các cấp lưu lượng đều nhỏ và chênh lệch không nhiều tuy nhiên phương án 1 cú ớt mỏy hơn nên kích thước nhà trạm nhỏ hơn, việc quản lý sau này dễ hơn. Bảng các thông số kỹ thuật Để tiện so sánh các thông số kỹ thuật của các phương án chọn máy bơm ta lập thành bảng tổng hợp (bảng 3 – 23) (Trang 79). So sánh 2 phương án ở trên ta thấy phương án 1 tốt hơn vì: Về hãng sản xuất: Nga là bạn hàng đã từ lâu với nước ta, chất lượng máy tốt điều này đã được kiểm nghiệm qua các công trình đã xây dựng, khả năng chống khí thực cao. Có nhiều loại máy bơm cỡ lớn, thiết bị đồng bộ, khi cần bơm với lưu lượng lớn thì chỉ cần số máy bơm ít, khối lượng công trình đầu mối sẽ giảm, thoả mãn yêu cầu về kinh tế. Trạm bơm Đan Hoài là một trạm bơm lớn vì thế ta nên chọn máy bơm của Nga sản xuất. Phương án 1 có số máy nhiều hơn nhưng máy bơm cấu tạo gọn nhẹ và tính năng kỹ thuật đạt cao hơn, do vậy kết cấu nhà máy đỡ phức tạp, vận hành quản lý được thuận tiện, đơn giản hơn so với phương án 2. Phương án 1 có máy bơm và động cơ được sản xuất đồng bộ nên làm việc sẽ an toàn và hiệu quả hơn, hiệu suất làm việc của máy bơm và động cơ đều lớn hơn phương án 2. Cao trình đặt máy của cả 2 phương án đều thoả mãn điều kiện chống khí thực tuy nhiên cao trình đặt máy của phương án 2 quá thấp và nhỏ hơn nhiều phương án 1 vì thế kinh phí xây dựng sẽ tăng lên, thi công khó khăn hơn. Bảng 3-13: Bảng tổng hợp so sánh phương án TT Mục so sánh Đơn vị Phương án 1 Phương án 2 1 Loại máy bơm OPB5-87 OPB5-110 2 Nơi sản xuất Nga Nga 3 HTK m 9,5 9.5 4 Hktmax m 10,75 10,75 5 Hktmin m 3,808 3,808 6 Q1máy m3/s 3,1 6,21 7 Số máy chính máy 4 2 8 Qtrạm m3/s 12,43 12,43 9 n máy bơm v/ph 585 485 10 h máy bơm % 85 85 11 [Dh] m 9 12 12 Zđm m -0,26 -3,865 13 Loại động cơ BAH110 – 41 - 10Y3 AB16 – 31 - 12YXΠ4 14 Công suất động cơ KW 630 800 15 U V 6000 6000 16 n động cơ v/ph 585 485 17 h động cơ % 93,5 92 18 Cosj 0,91 0,88 19 Quy mô nhà trạm Số máy nhiều nhưng gọn nhẹ, nhà trạm dài hơn, kết cấu đơn giản, có lợi về mặt kinh tế. Số máy ít, nhà trạm nhỏ, máy bơm lớn, nên kết cấu phức tạp. Qua việc phân tích ưu nhược điểm của 2 phương án trên ta thấy phương án 1 tối ưu hơn. Vì vậy chọn phương án 1 làm phương án thiết kế, gồm 4 máy bơm chính và 1 máy dự trữ loại OPB5 - 87 có số vòng quay n =