Giáo trình mô đun: Sửa chữa bơm nước li tâm

vậy, căn cứ vào đặc tính của vòi tưới (có nhiệm vụ lấy nước áp lực cấp cuối cùng để cung cấp trực tiếp cho cây trồng), người ta phân loại các hệ thống vi tưới thành ba loại: - Hệ thống tưới nhỏ giọt. - Hệ thống tưới phun mưa. - Hệ thống tưới ngầm cục bộ. 1. Tƣới nhỏ giọt 1.1. Khái quát Tưới nhỏ giọt là một dạng cơ bản của kỹ thuật tưới hiện đại tiết kiệm nước (hay vi tưới). Tưới nhỏ giọt là hình thức đưa nước trực tiếp trên mặt đất đến vùng gốc cây trồng một cách liên tục dưới dạng từng giọt nhờ các thiết bị đặc trưng là các vòi tạo giọt (được cấp nước bởi hệ thống đường ống dẫn cấp nước áp lực). a) Các ưu điểm: - Tưới nhỏ giọt đảm bảo phân bố độ ẩm đều trong tầng đất canh tác (phần có bộ rễ cây trồng) tạo nên điều kiện thuận lợi về chế độ không khí, nhiệt độ, độ ẩm, chế độ tiêu hoá thức ăn và quang hợp cho cây trồng. 51 - Tưới nhỏ giọt tiết kiệm nước đến mức tối đa (hơn ở cả tưới phun mưa) vì nó tránh triệt tiêu đến mức tối thiểu các loại tổn thất nước (do thấm và bốc hơi). ở hệ thống tưới nhỏ giọt đất tưới cũng được tiết kiệm tối đa. - Không gây ra xói mòn đất, không tạo nên váng đất đọng trên mặt và không phá vỡ cấu tượng đất do tưới nhỏ giọt được thực hiện một cách liên tục với mức tưới rất nhỏ dưới dạng từng giọt. Đảm bảo năng suất tưới, năng suất lao động được nâng cao không ngừng vì có khả năng cơ khí hoá, tự động hoá cao độ khâu nước tưới. Mặt khác hệ thống tưới nhỏ giọt còn đảm bảo cho các máy móc nông nghiệp hoạt động trên cánh đồng tưới đạt được năng suất cao do nó không ngăn cản gì tới hoạt động cơ giới hoá mà còn tạo điều kiện cơ giới, tự động hoá thực hiện tốt một số khâu: phun thuốc trừ sâu, bón phân hoá học kết hợp tưới nước. - Việc thực hiện tưới nhỏ giọt thực tế đã rất ít phụ thuộc vào các yếu tố thiên nhiên: độ dốc địa hình, thành phần và cấu trúc đất tưới, mức nước ngầm ở nông hay sâu, điều kiện nhiệt độ và nhất là không bị chi phối bởi ảnh hưởng của gió như là tưới phun mưa và có thể thực hiện tưới liện tục suốt ngày đêm. - Tưới nhỏ giọt cho phép sử dụng với nước và đất bị nhiễm chua, nhiễm mặn ở mức độ thấp, khi đảm bảo thường xuyên có biện pháp rửa trôi bằng mưa thiên nhiên hay bằng rửa nhân tạo. - Hệ thống yêu cầu cột nước áp lực làm việc nhỏ, lưu lượng tưới nhỏ. Nói chung, áp lực tưới nhỏ giọt chỉ bằng 10% - 15% ở tưới phun mưa và lượng nước bơm lại ít hơn 70% - 80%. - Tưới nhỏ giọt đã góp phần ngăn chặn được sự phát triển của cỏ dại quanh gốc cây và sâu bệnh, vì nước tưới chỉ làm ẩm quanh gốc cây. b) Các nhược điểm: Kỹ thuật tưới nhỏ giọt có một số nhược điểm sau: 52 - Nhược điểm chủ yếu là dễ gây ra sự tắc bí (nước khó thoát) tại các vòi tạo giọt và ống nhỏ giọt. Sự tắc bí này đã gây tốn công sức xử lý khắc phục và yêu cầu phải xử lý nước trong sạch. - Khác với kỹ thuật tưới phun mưa, ở tưới nhỏ giọt không có khả năng làm mát cây, cải tạo vi khí hậu, không có khả năng rửa lá cây. - Vốn đầu tư trong xây dựng tương đối cao và đòi hỏi phải có trình độ trong xây dựng và quản lý. - Trong một số trường hợp, sự phân bố độ ẩm tưới bị thiếu và không đồng đều ở khối đất canh tác chứa bộ rễ cây. - Nếu việc tưới nhỏ giọt bị gián đoạn, chững lại thì cây trồng sẽ xấu đi nhiều hơn so với tưới thông thường. Xuất phát từ những ưu nhược điểm của mình mà kỹ thuật tưới nhỏ giọt được áp dụng có hiệu quả trong các điều kiện được nêu ở mục sau. c) Phạm vi áp dụng tưới nhỏ giọt: - Tại các nơi khô hạn, khan hiếm nguồn nước lại khó khai thác như vùng sử dụng nước ngầm hay nguồn nước phải được xử lý gây tốn kém. - Tại các nơi có địa hình phức tạp, khó thực hiện tưới phun mưa do gió thổi mạnh và thường xuyên. - Với các loại cây trồng yêu cầu phải tưới liên tục thường xuyên với mức tưới nhỏ như các loại rau, hoa, đậu tây, nho, tưới trong nhà kính và với các loại cây ăn quả lâu năm, cây công nghiệp còn nhỏ mà trồng với mật độ thưa như cam, quýt, táo, cà phê, chè. - Nên ưu tiên áp dụng cho các loại cây trồng cạn có giá trị kinh tế cao. 1.2. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống tƣới nhỏ giọt a) Cấu tạo chung: 53 Tưới nhỏ giọt là một dạng cơ bản của kỹ thuật tưới tiết kiệm nước. Về cấu tạo và nguyên lý hoạt động tưới nhỏ giọt cũng giống như ở hệ thống vi tưới đã được trình bày. Vòi tạo giọt là thiết bị đặc trưng nhất và phức tạp của hệ thống tạo giọt. Vật liệu chế tạo các vòi tưới nhỏ giọt thường là chất dẻo, nhựa PVC, Peb, Peh và PP được dùng phổ biến nhất là PVC, Peb, Peh. b) Vòi tạo giọt: Vòi tạo giọt có nhiệm vụ lấy nước áp lực từ ống tưới đưa tới gốc cây trồng dưới dạng từng giọt. Vòi tạo giọt gắn với ống tải nước hay dưới dạng một lỗ nhỏ ở ống tải nước. Mục đích của vòi tưới là cho nước nhỏ giọt, chảy ra hay toả ra một lưu lượng nhỏ và không đổi. Các chỉ tiêu thuỷ lực của các vòi tưới gồm áp lực khi vận hành, khoảng biến thiên áp lực khi vận hành tại lối vào và tốc độ chảy rất chậm trong điều kiện bình thường (nhiệt độ của nước 25oC và đầu nước là 10m, trừ khi ở chỗ có đầu nước khác được ghi nhận). Vòi tưới là bộ phận nhỏ nhưng rất quan trọng, phải được chế tạo với độ chính xác cao, nếu không chế tạo cẩn thận thì các đặc trưng lưu lượng của nó sẽ biến đổi và điều này ảnh hưởng đến tính đồng đều của việc tưới nước. áp lực vận hành khi thiết kế nên vào khoảng 7-10m cột nước ở nơi mà khó có thể khắc phục được nhiều loại áp lực khác nhau hay giảm đến khoảng 4m đối vơí những hệ thống đơn giản. Trong thực tế, lưu lượng của vòi tưới nằm trong khoảng 2 lít/h - 50 lít/h. Có nhiều loại vòi khác nhau có bán sẵn trên thị trường nhưng về cơ bản thì có thể phân chúng thành hai loại chính: - Loại lỗ. - Loại tuyến dài. c) Các loại vòi tạo giọt và cấu tạo: Có nhiều loại vòi tạo giọt, phụ thuộc vào mục đích sử dụng và các điều kiện kinh tế - kỹ thuật liên quan đến chúng, thường có các loại cơ bản thông dụng sau: 54 - Vòi tưới kiểu tuyến dài. - ống con. Loại vòi tưới đơn giản, rẻ và được dùng rất sớm là ống con. Đó là một ống nhỏ Potyethylene màu đen, đường kính trong khoảng 0,5 - 1mm, có khoét lỗ rỉ. Lưu lượng trong ống biến thiên tuỳ theo áp lực vận hành, đường kính trong và chiều dài. Những ống con được dùng rất phổ biến và thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật ở nhiều nước. Chúng đặc biệt thích hợp khi mặt đất mấp mô hay ở miền đồi nơi mà áp lực biến thiên theo độ cao. Chuột, bọ hay phá hoại ống con và chim chóc coi ống con là nơi rất thuận tiện để làm tổ. Tuy nhiên, có thể khắc phục bằng cách: chỉ cho ống con rất ngắn ló ra ngoài ống tưới. ống tưới được dùng hiệu quả nhất cho cây trồng trong chậu ở các nhà kính. d) Các vòi tưới ghép theo tuyến dài của dòng chảy: ống con có nhược điểm dễ bị hư hại khi di chuyển hay xếp đặt lộn xộn. Để khắc phục nhược điểm này, người ta làm các vòi tưới ghép, có những loại vòi tưới ghép dọc tuyến ống bên, lúc này thân vòi tưới hoạt động như một phần của ống bên. Những loại vòi tưới khác thì gắn vào một phần của ống bên. Chúng thường bao gồm ống hay vòi có rãnh xoắn bên ngoài hoặc bên trong để tiêu hao bớt năng lượng. - Vòi ống được làm bằng chất dẻo cứng PP và được gắn thành vòng ôm sát ống bên với một đầu chèn khít vào lỗ ở ống bên, nó vận hành cho kết quả giống như ống con thường có cùng chiều dài và đường kính. - Vòi tưới có rãnh xoắn bên trong: Những vòi tưới này chủ yếu dựa trên nguyên lý dọc tuyến dài trừ khi nó không ôm ống mao dẫn hay ống con. Chúng được làm bằng chất dẻo có ống xoắn dài và hẹp để giữ lưu lượng ở mức thấp. Rãnh có chiều dài tương đối với ống con. Ưu điểm nổi bật của loại vòi tưới có ống xoắn là rất gọn, chúng biến thành một phần của ống dẫn và hoàn toàn không có phần nào nhô ra. 55 ống tưới bên cạnh có thể có nhiều lỗ thoát nước rất lợi khi tưới cho đất nhẹ là loại đất mà ta khó làm toả nước hướng lên. - Vòi tưới bù: Một số nhà chế tạo đã phát triển loại ống tưới "tự làm sạch" nhằm khắc phục xu hướng làm tắc các vòi rỉ nước rất nhỏ. Những ống tưới này chảy qua một chu kỳ tích đầy ắp nước vào lúc đầu và cuối lượt tưới. Chúng thường thuộc loại có "kích thước hình học thay đổi" khi áp lực thấp, dòng chảy tự do, tràn đầy vòi rỉ rồi áp lực tăng dần, một lá tròn nhỏ hoặc một viên bi con hay ruột lò so từng lúc ép sát vào vòi rỉ. Một số ống tưới ngập đầy nước cũng chi lưu tốc như nhau. Chúng được gọi chung là "vòi tưới bù". 1.3. Thiết bị tạo giọt kiểu vòi a) Vòi vách đơn khoét lỗ: Hệ thống tưới rỉ đơn giản nhất và rẻ nhất là ống khoét lỗ đơn (cả ống bên cũng có thể cấu tạo như vậy). Tuy nhiên, hầu như không thể đạt được sự đồng đều về nước tưới dọc theo ống vì rất khó khoan hay dùi hàng loạt lỗ thật chính xác và đều nhau dọc theo tuyến. Hơn nữa, áp lực xê dịch trong ống bởi tổn thất đầu nước do ma sát không đảm bảo cho việc dùng ống dài hơn 60m. Để khắc phục nhược điểm này, người ta dùng vòi vách kép có những đặc trưng khác biệt. b) Vòi điều chỉnh: Có những dụng cụ khác để giữ vững mức đồng đều của nước tưới ở ống có lỗ khoét, chẳng hạn ống tưới có tác dụng điều chỉnh được ghép chèn vào vách ống. Khi nước rỉ qua ống tưới, năng lượng nước chuyển hoá thành động năng. Nước phụt dưới dạng tia lại bị chắn lại bởi một màng và nhỏ giọt qua vòi. Lưu tốc được xác định theo áp lực vận hành, đường kính và hình dạng vòi. c) Vòi tưới kiểu buồng xoắn: Cơ cấu buồng xoắn khá đơn giản và có thể tạo sức kháng đối với dòng chảy. Nước vào theo hướng tiếp tuyến buồng hình trụ và bị hút vào chuyển động xoắn rất mạnh gây ra tổn thất đầu nước lớn sau đó nước chảy với tốc độ cao qua vòi 56 thứ hai trong trục của buồng "tia" nước bị vỡ trong buồng thứ hai. Ưu điểm của nước tưới buồng xoắn là đường kính của nó (với điều kiện cùng lưu lượng và áp lực vận hành) lớn xấp xỉ 1,7 lần so với ống kiểu vòi đơn giản. Tuy nhiên rất khó đạt được lưu lượng thấp (2 - 4 l/h với áp lực 10m cột nước). d) Các loại vòi tưới khác: Vòi tưới vách kép Các nhà chế tạo đã cải tiến ống tưới vách đơn có lỗ khoét thành ống tưới vách kép. Sử dụng loại này sự cố tắc lỗ giảm hẳn và đồng đều của nước tưới tốt hơn hẳn theo suốt dọc tuyến dài. Hệ thống bao gồm: một ống trong (hay còn gọi là buồng cấp nước) để tải nước và một ống ngoài (hay còn gọi là buồng toả nước) để phân bố nước. Buồng tải nước có lỗ khoét khá rộng (0,5 - 0,7mm) kế tiếp nhau cách nhau 0,5 - 3,6m tuỳ lưu lượng ra hệ thống có vách kép, do đó kết hợp được các ưu điểm của hai loại vòi. Vòi có áp lực cao nhưng đặt các vòi có áp lực thấp và đặt gần nhau. Sự kết hợp này giảm đến mức tối thiểu những sai lệch về dòng chảy do các nguyên nhân: tổn thất do ma sát và biến đổi độ cao mặt đất, đồng thời cho lưu lượng thấp và đỡ bị tắc. Vòi vách kép có ưu điểm hơn hẳn các loại ống tưới rỉ nước khác. ống vách kép tương đối rẻ, có thể được thiết kế cho lưu lượng nhỏ dễ lắp đặt và đỡ bị tắc. Chúng được phổ biến cho cây trồng thành luống theo thời vụ như rau, mía vì chúng rất rẻ nên có thể thanh lý ngay cuối vụ, tuy nhiên, có thể gặp phải vấn đề môi trường nếu không được dọn sạch cẩn thận. Nhược điểm của loại ống tưới này là lưu lượng không đều khi áp lực thấp và được đặt trên bề mặt đất dốc. e) ống tia con: Khi dùng các ống tưới thông thường, đôi khi ta gặp khó khăn nếu muốn toả đủ nước đi theo phương ngang ở vùng ướt trên đất cát mà không phải dùng quá nhiều ống tưới. 57 Có thể vượt qua khó khăn này bằng cách dùng vòi phun hay hoa sen nhỏ, chẳng hạn loại "dòng tia con" và "dòng phụt", những thiết bị này có thể gắn ngay vào ống tưới hay nối với ống tưới nhờ một ống PVC nhỏ và mềm được chèn vào lỗ khoét ở ống tưới. Các thiết bị ấy chủ yếu được dùng cho vườn ươm, vườn quả và vườn nho… áp lực vận hành có thể thay đổi từ 5m - 50m cột nước với lưu lượng đối xê dịch trong khoảng từ 27 l/h - 130 l/h. Các loại thiết bị đề cập đến trong mục này đều không có hiện tượng tắc. f) ống dẫn nước: Vật liệu làm các đường ống: Phần lớn ống chất dẻo dùng trong hệ thống tưới cục bộ được chế tạo từ hợp chất của 4 loại vật liệu sau: – Polyvinyl chlorit (PVC). – Polyethylen mật độ thấp (PEb) và mật độ cao (PEh). – Polyethylen (PP). – Acryloritrile-Butadien-Styren (ABS). Trong 4 loại đó PVC, PEb, PEh được dùng phổ biến nhất vì có khả năng chịu được ứng suất thiết kế cao PVC sẽ kinh tế hơn hẳn đối với cỡ ống lớn, có loại PE (ứng suất thiết kế thấp hơn) được dùng chủ yếu cho ống đường kính nhỏ có đủ độ bền cần thiết để làm ống bên đôi khi làm ống nhánh. Polyethylen mật độ thấp (PEb) khá mềm và vật dụng điển hình mà ta thường thấy là vỏ bọc ngoài của ống hút ở máy hút bụi khô, còn PEh tương đối cứng như vỏ chai sữa, có nhiều phương pháp để định cỡ và phân loại ống chất dẻo nhưng tiêu chuẩn các nước rất khác nhau. Người thiết kế có thể tham khảo các tiêu chuẩn ASTM (Mỹ), DIN hay DVGW (Đức, áo), BS (Anh), JIS (Nhật), Afnor (Pháp). Khi thiết kế hệ thống tưới cục bộ, các yếu tố chính cần phải kể đến lúc chọn ống chất dẻo như sau: - áp lực an toàn (PR) là áp lực lớn nhất mà ống có thể chịu được liên tục với độ tin cậy cao. 58 - áp lực vận hành tối đa (MOP) là áp lực tối đa cho phép với một hệ số an toàn nhất định (cao hơn trị số để xác định PR). Hai giá trị đặc trưng ấy trực tiếp liên quan đến kích thước ống, đường kính và bề dày ống. g) Đường ống tưới: Phần lớn ống tưới là ống Polyethylen đen mật độ thấp (PEb). Loại vật liệu này mềm và không quá nhạy cảm với ánh nắng mặt trời là yếu tố quan trọng vì các ống tưới nằm trên mặt đất, kích thước từ 5 - 25mm và thường được chọn bằng 10 - 12,5mm hay 15mm, bề dày ống xê dịch trong khoảng 3 - 4mm tuỳ theo giá trị áp lực. - ống nhánh Các đường ống nhánh được làm bằng Polyethylen hay PVC và có đường kính từ 20 - 80mm, hay dùng nhất là từ 20 - 50mm. Việc chọn cỡ ống nhánh phụ thuộc một phần vào tính toán thuỷ lực và một phần vào cách ghép nối ống bên/ống nhánh. Đôi khi ống nhánh được chọn lớn hơn yêu cầu cần thiết về thuỷ lực, nhất là khi dùng ống ghép nối ống bên/ ống nhánh ghép khít đơn giản. Khi ghép ống kiểu đó nên dùng các cỡ sau: ống bên 10mm ống nhánh tối thiểu 32mm ống bên 12,5mm ống nhánh tối thiểu 38mm ống bên 15mm ống nhánh tối thiểu 50mm Nếu dùng ống nhánh PVC thì nên vùi nó dưới đất vì nó sẽ bị huỷ hoại rất nhanh dưới tác dụng của các tia cực tím. - ống chính ống chính trong hệ thống tưới cục bộ tương tự như ống chính trong hệ thống tưới phun mưa nhưng bé hơn vì lưu lượng và áp lực đều bé hơn. Đối với các hệ thống nhỏ có thể dùng những ống PE nhưng thường dùng nhất là những ống fibro ximăng hay PVC làm ống chính. 59 Đối với ống PVC có đường kính 50mm hoặc lớn hơn phải dùng vòng gioăng cao su, vì kinh nghiệm cho thấy là mối nối hàn với dung môi ở ống lớn dễ bị trục trặc. 2. Công nghệ tƣới phun mƣa 2.1. Đặc tính chung Tưới phun mưa là hình thức đưa nước tới cây trồng và mặt ruộng dưới dạng mưa nhân tạo nhờ các thiết bị máy móc thích hợp. Tưới phun mưa là biện pháp kỹ thuật được dùng từ lâu trong tưới rau xanh, cây ăn quả, đồng cỏ, cây công nghiệp và ngày càng được áp dụng rộng rãi trong canh tác quy mô lớn, nhất là ở các nước có nền công nông nghiệp phát triển. ở Pháp tưới phun mưa với quy mô công nghiệp được dùng từ những năm 1950 ở các điền trang diện tích là 15.000ha và phát triển với nhịp độ nhanh. Tại nhiều nước châu Âu (ý, Thụy Sĩ, áo), tưới phun mưa được sử dụng từ lâu phát triển mạnh và chiếm tỷ lệ cao so với các biện pháp tưới khác. Tưới phun mưa được mệnh danh là “phương pháp tưới của tương lai” và phát triển rộng rãi, nhanh chóng với quy mô rất lớn ở Mỹ (đạt 85% diện tích canh tác). Trong tưới phun mưa nước rơi tự do giống như mưa tự nhiên rất có ích đối với sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng, cho nên phương pháp này ngày càng được hoàn thiện, hiện đại hoá và có triển vọng phát triển rất lớn bởi nhiều ưu điểm nổi bật: - Năng suất lao động rất cao do quá trình tưới được cơ khí hoá, tự động hoá cao, có thể tăng năng suất lao động gấp chục lần so với tưới rãnh. - Tưới phun gây ra hiện tượng ôxy hoá rất mạnh trong nước khi phun thành mưa, vì vậy có thể dùng nước axit và một số nước thải (của các nhà máy sữa, mì chính) mà các phương pháp tưới khác không dám sử dụng. Tưới phun còn cho phép dùng phân hoá học, các loại chất bám khác hoặc các chất khử trùng đã hoà tan trong nước, rải trên mặt ruộng một cách đều hơn và hiệu quả hơn. 60 - Tưới phun tiết kiệm nước rất nhiều so với các phương pháp tưới khác. Với tưới phun, tổn thất khi vận chuyển trong ống không đáng kể mà chỉ có tổn thất ít khi bốc hơi. Hệ số sử dụng nước đạt từ 90  95% (tưới rãnh chỉ đạt 50  55%). Tài liệu thực nghiệm cho thấy tưới phun tiết kiệm được 40  50% lượng nước so với tưới rãnh, tưới rải. Tưới phun càng có ý nghĩa lớn đối với vùng hiếm nước hay lấy nước khó khăn nhất là các địa phương phải sử dụng nước ngầm, nước thải để tưới ruộng. Tưới phun có thể cho phép tưới chính xác diện tích cần tưới, với đúng lưu lượng yêu cầu và đảm bảo tính hiệu quả của lượng nước tưới. - Tưới phun mưa thoả mãn nhu cầu sinh lý của cây trồng về nước. Cả lớp đất có bộ rễ cây hoạt động và bề mặt lá cây đều được tưới và lau sạch bụi bám trên lá (khi tưới cho cây cà phê ở vùng Tây Nguyên vấn đề làm sạch bụi bám là rất hữu ích cho sinh trưởng của cà phê). Tưới phun có tác dụng điều hoà tiểu khí hậu (chống nóng, lạnh, sương muối cho cây trồng). Thực hiện được tưới nhỏ nhiều lần với cường độ phun mưa, thích hợp với từng loại cây trồng, từng loại địa hình, đất đai, không phá vỡ cấu tượng đất, không gây xói mòn, trôi đất màu đều có tác dụng tốt cho cây trồng phát triển, tăng năng suất, nhất là đối với rau màu và cây công nghiệp. - Tưới phun mưa có thể thực hiện được trên vùng đất có địa hình dốc, phức tạp mà không mất công xử lý mặt ruộng. - Tưới phun mưa cho phép tiết kiệm diện tích đất phục vụ cho kênh mương và công trình tưới. Diện tích chiếm đất của tưới rãnh tới 10  12% còn đối với tưới phun mưa thì không đáng kể vì hệ thống ống đặt ngầm dưới đất. - Tưới phun mưa không phụ thuộc vào chất đất của ruộng dù là đất rất thấm nước, trong khi đó các phương pháp tưới khác (tưới rãnh, tưới ngầm) áp dụng sẽ kém hiệu quả đối với các loại đất thấm nhiều nước (đất cát). - Tưới phun mưa rất linh hoạt, có thể tưới cho cây trồng trên diện tích của tập thể hay của tư nhân mà không ảnh hưởng đến đơn vị khác, cá nhân khác khi sử dụng. Ưu điểm này rất phù hợp cho cơ chế sản xuất hiện nay ở nước ta. 61 Tuy nhiên, tưới phun mưa cũng có một số nhược điểm: - Nhược điểm lớn nhất của tưới phun mưa là chi phí đầu tư ban đầu cho xây dựng hệ thống tưới tương đối lớn hơn so với tưới rãnh (chi phí cho thiết bị), nhân lực và chi phí năng lượng (điện, dầu) cho vận hành sử dụng cũng lớn hơn. Trên thực tế thì chi phí xây dựng cơ bản của tưới phun không đắt hơn bất kỳ phương pháp tưới nào khác. Chi phí cho thiết bị và lắp đặt cao hơn sẽ được bù lại do không phải san mặt ruộng, đào đắp kênh mương, nạo vét mương định kỳ khi sử dụng. Chi phí khai thác được bù lại do rút ngắn thời hạn kỳ tưới do có thể tưới vào ban đêm không cần theo dõi và tiền điện rẻ hơn năng lượng khác và còn do tiết kiệm rất lớn lượng nước cần tưới. - Kỹ thuật tưới hiện đại, phức tạp đòi hỏi phải có kiến thức về kỹ thuật tưới. - Chất lượng tưới phun mưa (sự phân bố hạt trên diện tích tưới) bị phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết (vận tốc và hướng gió). Với vận tốc gió V > 5,6m/s phải ngừng tưới để tránh sự phân bố không đều khi phun mưa. - Tưới phun mưa tạo điều kiện bốc hơi nước. Sự bốc hơi càng nhiều nếu hạt mưa càng nhỏ và không khí càng khô hanh. Tuy vậy, nước đọng trên lá cây bốc hơi nhanh rất có ích đối với sinh trưởng của cây nhất là đối với một số loại cấy cần đến sự lau sạch lá. Ngoài ra, nếu tưới phun vào ban đêm thì chi phí tiền điện rẻ lại tránh bốc hơi nước nhiều do nhiệt độ thấp. - Tưới phun làm cỏ dại mọc nhanh. - Tưới phun mưa đòi hỏi phải chọn thời gian tưới phù hợp với sự sinh trưởng của cây. Tưới phun có thể làm trôi phấn hoa trong mùa hoa nở và kết quả, làm quả chín chậm, giảm chất lượng sản phẩm và có thể làm lá phát triển nhiều so với hạt và quả. - Tưới phun làm chặt đất. Tưới phun có thể làm chặt lớp đất mặt, khác với tưới ngập làm đất bị nén ở tầng sâu. Tưới rãnh làm chặt đất không đáng kể. Tuy 62 nhiên, nếu kỹ thuật tưới thích hợp có thể hạn chế nhiều hiện tượng nén chặt và xói đất. Tóm lại, nhược điểm của tưới phun mưa không đáng kể. Trái lại, những ưu điểm của tưới phun mưa cho phép phương pháp này được sử dụng ngày càng rộng rãi và phát triển nhanh chóng, đặc biệt trong canh tác cây công nghiệp, cây ăn quả ở vùng đất bãi, đất đồi dốc. 2.2. Cấu tạo và phân loại kỹ thuật tƣới phun Một hệ thống tưới phun gồm các bộ phận cơ bản sau: a.Tổ máy bơm và động cơ có nhiệm vụ lấy nước từ nguồn nước cấp cho hệ thống phun mưa dưới dạng áp lực. b.Hệ thống ống dẫn chịu áp lực các cỡ khác nhau: đường ống chính, ống nhánh và đường ống phun (lắp với vòi phun mưa). c.Vòi phun mưa. d. Các thiết bị phụ khác: giá đỡ, các gioăng cao su chống rò nước, các chạc ba. Trong thực tế, hiện nay sử dụng các thiết bị máy móc và hệ thống phun mưa khác nhau tưới cho hoa màu và cây công nghiệp. Hình 4.1. Sơ đồ cấu tạo chung của hệ thống tưới phun mưa 1. Máy bơm và động cơ; 2. Đường ống chính; 3. Đường ống nhánh; 4. Đường ống phun; 5. Vòi phun mưa; 6. Chạc ba nối ống e. Tưới phun bằng thiết bị thô sơ: Người dân thường dùng thùng gánh nước có lắp hương sen (ôdoa) tạo mưa tưới cho rau với dung tích mỗi thùng khoảng 30 63 đến 40 lít. Mức tưới một lần là 300m3/ha tương đương với 700 gánh nước. Người lao động rất vất vả, năng suất tưới rất thấp. Hệ thống phun mưa bằng ống cao su (thay vòi phun) lắp trực tiếp vào cửa xả máy bơm. Kiểu phun này được dùng rộng rãi cho các gia đình trồng hoa màu và cây ăn quả với diện tích nhỏ. Các hệ thống phun mưa hiện đại chia làm 3 loại cơ bản: + Hệ thống phun mưa di động Tất cả các thành phần của hệ thống bao gồm máy bơm, đường ống và các vòi phun đều có thể tháo lắp và vận chuyển từ vị trí này đến vị trí khác. Các hệ thống phun mưa di động có ưu điểm gọn, nhẹ, cơ động, không yêu cầu khu tưới lớn, vốn đầu tư ít. Hệ thống kiểu này được sử dụng rộng rãi nhất ở nước ta tuy năng suất tưới chưa cao, đôi khi phải có kênh dẫn nước làm nguồn cho bơm hoạt động. + Hệ thống phun mưa bán di động (nửa cố định) Trạm bơm đặt cố định, đường ống chính thường đặt ngầm cố định dưới đất, chỉ có đường ống nhánh, đường ống tưới và các vòi phun là được tháo lắp để vận chuyển từ vị trí này đến vị trí khác. Hệ thống này có ưu điểm là năng suất tưới cao hơn, khai thác vận hành dễ dàng hơn (so với hệ thống tưới phun di động), không cần làm kênh tưới dẫn nước cho trạm bơm, có thể tự động hoá khâu tưới và bảo vệ mạng lưới ống dẫn do sự cố hay chống mất cắp tốt hơn do đặt ngầm dưới đất. + Hệ thống phun mưa cố định Mọi thành phần của hệ thống từ trạm bơm tới các vòi phun đều cố định. Các đường ống đều đặt ngầm dưới đất tránh phá hoại, mất mát và không cản trở máy móc cơ giới hoạt động trên mặt ruộng. Đây là hệ thống hiện đại nhất của kỹ thuật tưới phun mưa, đặc biệt khi lắp các vòi phun tự động lên xuống khỏi mặt đất nhờ áp lực trong đường ống thay đổi (áp dụng tưới cả cho các sân gôn, sân 64 bóng đá. Hệ thống tưới phun cố định thường được điều khiển tự động. Ưu điểm nổi bật của hệ thống tưới này là năng suất lao động cao, tiết kiệm nhiều nhất đất đai cho lắp đặt thiết bị và tiết kiệm nước tưới. Nhược điểm lớn nhất là kinh phí đầu tư xây dựng cao do cần nhiều thiết bị và sử dụng vận hành phức tạp đòi hỏi người quản lý phải có trình độ cao hơn. Có thể phân loại kỹ thuật phun mưa theo sơ đồ ở hình 6.36. Hình 4.2. Phân loại kỹ thuật phun mưa 2.3. Phân loại và cấu tạo của vòi phun Thiết bị phun hay “vòi phun” là thành phần quan trọng nhất trong hệ thống tưới phun vì chính vòi phun quyết định hiệu quả và hiệu suất của toàn hệ thống. Vòi phun lắp trong hệ dẫn phun có nhiệm vụ phân phối nước cho cây. Sự phân phối nước của vòi cần đảm bảo đồng đều trên toàn bộ mặt ruộng và cho phép đất hút hết nước không để lại lượng nước dư thừa chảy trên mặt đất. Điều đó rất khó thực hiện, đặc biệt là đối với loại vòi phun hoạt động theo nguyên tắc Kỹ thuật tƣới phun mƣa Hệ thống tƣới phun bán di động TiÕn bé C á c m á y p h u n m -a d i ® Ờ n g k h i t- íi H Ö t h èn g ® -ê n g è n g v µ v ò i p h u n m ƣ a d i đ ộ n g C á c m á y p h u n m ƣ a l à m v iÖ c k iÓ u b ¸n d i ® én g H ệ th ố n g đ ƣ ờ n g ố n g v à c ố đ ịn h v ò i p h u n m ƣ a H ệ th ố n g c ố ® Þ n h k h ô n g t ự đ ộ n g H ệ th ố n g c ố đ ịn h t ự đ ộ n g đ iề u k h iể n TiÕn bé Hệ thống tƣới phun di động Hệ thống tƣới phun cố định 65 quay tròn. Kinh nghiệm thực tế cho thấy phải thiết kế vòi cũng như công nghệ chế tạo vòi và công nghệ tưới phun hợp lý và khoa học sẽ khắc phục được nhược điểm trên. Theo cấu tạo, có thể chia vòi phun thành hai loại: - Vòi phun ly tâm: Nước từ lỗ phun ra với một áp lực nhất định đập vào đỉnh chóp và đập trở lại thành các giọt mưa phân bố đều trên một diện tích hình tròn. Đây là loại vòi phun dùng áp lực thấp và tầm phun gần (R  5m) phục vụ tốt cho tưới hoa, rau ở quy mô nhỏ - Vòi phun tia: Thiết bị vòi phun có áp lực vừa và cao có tầm phun xa hơn. Nguyên lý làm việc của vòi phun tia ống phun là sự tác dụng tương hỗ giữa dòng nước và lực cản không khí làm phân tán thành các hạt mưa nhỏ. Để dòng nước phun đi xa trong vòi phun (ống phun) thường lắp thiết bị chỉnh dòng. Đối với các máy phun cao áp thường lắp 2 loại vòi phun xa và vòi phun gần (loại lỗ nhỏ hơn Theo áp lực hay tầm phun có thể phân chia vòi phun thành 3 loại: - Vòi phun áp lực thấp (vòi phun tầm gần) với áp suất phía đầu vòi vào p1 = 0,2  2kG/cm2 và bán kính tầm phun R  5m. - Vòi phun áp lực vừa (tầm phun trung bình) với áp suất p2 = 2  4kG/cm 2 và bán kính tầm phun R2 = 6  30m. - Vòi phun áp lực cao (tầm phun trung bình) với áp suất p3 > 4kG/cm 2 và bán kính tầm phun R3 = 30  80m. Hình 4.3- Các loại vòi phun 66 Theo cấu tạo vòi phun (thực chất là theo đặc tính quá trình tạo hạt mưa của thiết bị) mà phân chia thiết bị phun thành vòi phun hình nan quạt với dạng vòi có tấm lỗ và thiết bị tạo dòng (hình 6.38a). Kiểu vòi này được dùng rộng rãi cho các máy phun mưa công xôn hai nhánh và các máy có lắp ống tháo rời được. Để tưới cho diện tích một phía cần sử dụng vòi có lỗ nhỏ bố trí lệch về một phía (hình 6.38b). Loại vòi này có thể sử dụng cho trường hợp tưới trên diện tích rộng nếu chế tạo vòi theo kiểu phân nhánh (hai hoặc ba nhánh) và quay đều quanh một trục đỡ. Vòi phun theo nguyên lý sử dụng thành phần vận tốc quay ở miệng ra của vòi sẽ tạo thành các hạt mưa bụi dùng cho tưới hoa, rau sẽ không làm dập nát búp non (hình 6.38c). Vòi phun tia bao gồm vỏ cố định 2 lắp chặt với trụ đỡ 1 theo lỗ trụ đó nước chảy từ ống dẫn vào vòi phun. Hình 4.4- Các vòi phun hình nan quạt Nước từ thân vòi 3 chảy theo phần ống thẳng 8 tạo thành tia đối xứng ra khỏi vòi đập vào tấm nêm chặn 7. Tác dụng vào bề mặt nêm chặn, dòng tia làm chân vịt lái 4 tấm đệm trên thân vòi làm quay vòi. Tiếp đó, dòng tia làm quay chân vịt và quá trình chậm lại. Nghĩa là, trong thời gian thiết bị làm việc thì thân vòi quay tương đối quanh trục nhờ đó mà nước được tưới theo hình tròn có bán kính bằng tầm phun của tia nước. 67 Hình 4.5-. Vòi phun tia tầm trung bình Để tưới đạt hiệu quả cao hơn và đều hơn thường lắp thêm vòi phun có tầm phun gần theo chiều ngược với tia phun vòi chính. Thực tế sản xuất đang sử dụng các thiết bị phun theo dạng dàn phun, đòn phun quay hay các vòi phun với áp lực và tầm phun khác nhau. Dàn phun cấu tạo bởi các đoạn ống thép mạ kẽm, ống đồng hay ống nhôm chiều dài l1 = 6  8m, đường kính d1 = 25  40mm, nối với nhau bằng các khoá nối nhanh. Các đoạn ống được đục nhiều lỗ nhỏ, theo đó nước có áp lực sẽ phun ra tạo thành tia hoặc các dải. Dàn phun đặt trên giá hoặc chân đỡ di động cao 0,6  2m trên mặt đất đảm bảo phun ổn định. Thông thường, dàn có thể xoay quanh trục dọc, cho phép tia phun ra có thể di chuyển trên dải đất rộng 6  9m tuỳ trị số áp lực. Các lỗ trên ống có thể ở dạng thủy đơn sơ, tiết lưu hay khuyếch tán lắc. a. Dàn phun có thể đặt trên sàn xe làm cách nhau từng đoạn 8  10m cho phép di chuyển dàn mà không gián đoạn quá trình tưới (hình 4.6). Có thể tạo dàn phun với các ống nhựa hay chất dẻo để giảm giá thành. b. Đòn phun quay là thiết bị đơn giản cho hiệu quả cao. Loại này đang được dùng rất rộng rãi trong tưới rau, cỏ và cây công nghiệp với quy mô lớn. Tầm tưới của đòn phun quay chạy trên đường ray cho phép khoảng 12m 68 c. Thiết bị vòi phun tia phân theo áp lực hoặc tầm phun cho phép phun đạt mật độ 3  10mm/h và đôi khi đạt tới 20mm/h Hình 4.6. Dàn phun mưa 2.4. Những chỉ tiêu cơ bản trong công nghệ tƣới phun mƣa Tưới phun mưa là công nghệ tưới phức tạp đòi hỏi phải nắm vững các chỉ tiêu cơ bản khi tưới để đảm bảo cho hiệu quả cao khi sử dụng. a) Cường độ hay mật độ phun mưa: Cường độ phun mưa (  ) là lượng mưa rơi xuống một đơn vị diện tích trong đơn vị thời gian và có giá trị: t h  (mm/ph hay mm/h) h - lớp nước phun được trong thời gian 1 phút hay giờ trên một đơn vị diện tích (mm). 69 Cường độ phun mưa (giá trị trung bình) là một thông số cơ bản để chọn loại vòi phun, máy phun và cách bố trí chúng trong điều kiện nhất định về cây trồng, đất đai, khí hậu và địa hình khu tưới. Yêu cầu quan trọng khi tưới phun mưa là không để xảy ra hiện tượng dòng chảy mặt dẫn đến lãng phí nước, không phá vỡ cấu tượng đất đai, nghĩa là cường độ tưới không lớn hơn khả năng thấm hút của đất. Từng loại đất cho phép cường độ phun mưa như trong bảng 6.8. Bảng: Quan hệ giữa cường độ tưới phun mưa và loại đất Cường độ tưới phun Loại đất Tối thiểu (mm/h) Tối đa (mm/ph) Đất nặng 0,6 0,1 Đất trung bình 6 - 12 0,2 Đất nhẹ 12 - 30 0,5 Mỗi loại cây trồng và mỗi giai đoạn phát triển của từng loại cây đều yêu cầu cường độ tưới phun mưa thích hợp. Do tính đa dạng về chủng loại cây và qua nhiều giai đoạn sinh trưởng khác nhau nên phải chú ý tạo nên cường độ tưới với các trị số cường độ phun khác nhau, nghĩa là phải trang bị nhiều loại vòi phun khác nhau. b) Độ thô hạt mưa: Đường kính hạt mưa ảnh hưởng rất lớn đến cây trồng và đất canh tác. Các mầm lá non rất nhạy cảm với tác động cơ học của các hạt mưa. Nếu hạt mưa lớn, động năng hạt mưa khi rơi xuống sẽ phá hoại cấu tượng đất gây đóng váng làm chặt đất, gây xói mòn trôi đất màu, làm rụng hoa, giập lá cây (động năng của giọt mưa đường kính 5 mm lớn gấp 20 lần của hạt mưa đường kính 2 mm). Hạt mưa quá nhỏ dễ bị gió thổi bay gây ra hiện tượng tưới không đều. 70 Đường kính lỗ vòi càng nhỏ hay áp lực ở đầu vòi càng lớn thì đường kính hạt mưa càng nhỏ, nghĩa là đường kính hạt mưa tỷ lệ thuận với đường kính lỗ và tỷ lệ nghịch với áp lực ở đầu vòi phun. 2.5. Công nghệ tƣới phun mƣa Hệ thống tưới phun mưa yêu cầu công nghệ tưới đảm bảo đúng kỹ thuật với các đòi hỏi khắt khe. Độ đồng đều khi tưới và cách bố trí vòi phun đóng vai trò rất quan trọng và quyết định hiệu quả của công nghệ tưới phun. a) Độ đồng đều khi tưới: Độ đồng đều phân bố nước trên diện tích phun mưa là chỉ tiêu quan trọng đánh giá chất lượng và hiệu quả của tưới phun. Độ đồng đều phun mưa chịu ảnh hưởng của các yếu tố: kiểu, loại vòi phun áp lực và đường kính vòi phun. Sơ đồ và cách bố trí vòi phun, độ cao và hướng đặt vòi phun, điều kiện khí hậu thời tiết, đặc biệt là điều kiện gió ảnh hưởng rất lớn đến sự phân bố hạt mưa. Diện tích tưới thường có hình tròn, vì vậy các vòng tròn phun của các vòi phải chờm lên nhau để đảm bảo sự phân bố đều khi tưới (hình 4.7). Với cách bố trí này các hộp ở xa không nhận đủ lượng nước cần. Cần chú ý xác định diện tích chờm tối ưu (thông thường bán kính hình tròn tưới được lấy bằng 9/10 tầm xa của tia phun, trong đó đã xét cả ảnh hưởng của gió). Các hộp ở xa nhận đủ nước nếu vòng tròn gối lên nhau. 71 Hình 4.7- Tưới chườm b) Bố trí vòi phun mưa: Trong thực tế thường sử dụng ba cách bố trí các vòi phun: tại các đỉnh hình vuông (bố trí hình vuông), tại các đỉnh hình chữ nhật (bố trí hình chữ nhật) và tại các đỉnh hình tam giác (bố trí hình tam giác) (hình 4.8). a. b. c. Hình 4.8- Sơ đồ bố trí vòi phun mưa Trong sơ đồ hình vuông, 50% diện tích được tưới hai lần, còn sơ đồ tam giác chỉ mất 21% và phụ thuộc quy mô diện tích tưới. R- bán kính phun mưa của các vòi; a - khoảng cách giữa hai vòi phun trên một hệ đường ống; b- khoảng cách giữa hai đường ống nhánh. Với sơ đồ tam giác thì diện tích được tưới một lần là 65,5%, hai lần là 34,5%; số lần di chuyển vòi phun ít, năng suất tưới cao nhưng chịu ảnh hưởng của gió rất lớn, do vậy cách bố trí này chỉ sử dụng với vận tốc gió Vgió I < 1,5m/s. Sơ đồ hình vuông có thể áp dụng cho trường hợp hướng gió bất kỳ với vận tốc lớn hơn Vgio II = 1,5  3,5 m/s. Bố trí vòi theo kiểu này sẽ cho diện tích chồng chéo khoảng 35% nên năng suất tưới giảm hơn. 72 Sơ đồ hình chữ nhật chỉ áp dụng khi gió có chiều hướng nhất định với vận tốc gió Vgió III > 3,5m/s. Hiệu suất tưới theo cách bố trí này thấp nhất do diện tích chồng cheo lớn hơn. Tuy nhiên đối với vùng thường có gió lớn vẫn phải sử dụng cách bố trí theo hình chữ nhật để đảm bảo độ đồng đều. Bình thường diện tích tưới của mỗi vòi có dạng hình tròn. Khi tưới có gió to hay thay đổi hướng sẽ làm biến dạng đường bao này thành hình elíp hay hình "trứng". Điều đó dẫn đến sự điều hoà phân bố mưa không đều làm giảm đáng kể chất lượng quy trình của công nghệ tưới phun. Nghĩa là, vận tốc gió lớn Vgió > 5m/s thì phải dừng phun. Để khắc phục ảnh hưởng của gió có thể thực hiện các giải pháp sau: - Giảm khoảng cách bố trí các vòi theo nguyên tắc nhân thêm hệ số lực ảnh hưởng của gió g < 1, tức là ag = a'. g, bg = b.g' (bảng 6.9). - Sử dụng các vòi phun tầm gần với áp lực thấp có tia phun ngắn. Hiệu chỉnh khoảng cách giữa các vòi phun mưa khi có gió theo hệ số kinh nghiệm trong bảng 6.10. Bảng: Quan hệ giữa vận tốc gió và cách bố trí vòi C¸ch bè trÝ vßi phun VËn tèc giã (m/s) Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c vßi % ®-êng kÝnh phun H×nh vu«ng vµ h×nh ch÷ nhËt kh«ng giã 65 2,0 60 3,5 50 > 3,5 30 Tam gi¸c kh«ng giã 75 2,0 70 73 3,5 60 > 3,5 35 Bảng: Hiệu chỉnh khoảng cách giữa các vòi phun mưa khi có gió Vận tốc gió (m/s) Khoảng cách đặt vòi Ghi chú Với sơ đồ hình chữ nhật Với sơ đồ hình tam giác Lặng gió a = b = 2 1/2 .R a = 1,75.R b = 1,5.R R – bán kính phun mưa của vòi 1,0 – 2,0 1,3 R 1,5 R Chiều dài ống tưới phun mưa có thể là l = 4 hoặc 6m 2,0 1,2 R 1,4 R 2,5 – 3,5 1,0 R 1,2 R 3,5 – 5,0 0,6 R 0,7 R Kinh nghiệm thực tế chỉ rõ là bố trí kiểu tam giác sẽ làm tăng hiệu quả diện tích được tưới lên tới khoảng 20  30% so với cách bố trí khác. Theo bố trí kiểu tam giác, diện tích tưới có hiệu quả F = 2,6R2, kiểu hình vuông : F2 = 2,0R 2 , kiểu hình chữ nhật : F3 = 1,73 R 2 với R là bán kính phun có hiệu quả. 2.6. Hệ thống máy tƣới phun mƣa với các đƣờng ống và vòi phun a. Đường ống dẫn nước của hệ thống máy tưới phun mưa bao gồm: đường ống dẫn chính, và đường ống dẫn phụ cấp I và cấp II. Nói chung, các đường ống đi theo máy phun đều đã được tính toán kỹ lưỡng và hợp lý khi sản xuất. Chỉ cần kiểm tra chất lượng ống (không bẹp, không nứt...) và kiểm tra chất lượng của các vòi lắp 74 theo ống. Để phục vụ tưới rau và cây hoa màu, nên chọn vòi có đường kính sao cho phù hợp với áp lực nhỏ hay trung bình đảm bảo cường độ phun mưa  TB = 0,5 2 mm/ph. b. Cần đặt máy bơm gần nguồn nước và nằm ở vị trí tương đối cao trong toàn bộ diện tích tưới để khống chế phân bố áp lực (với khả năng cho phép) tự chảy trong hệ thống đường ống. Trạm bơm cần gần nguồn điện năng (trạm biến áp), gần đường giao thông thuận lợi cho vận chuyển, đi lại chăm sóc bảo quản và cố gắng ở gần vùng trung tâm của diện tích tưới. c. Đường ống chính xuất phát từ trạm bơm và nằm dọc theo hướng dốc địa hình để mực nước trong ống được phân bố thuận tiện theo hướng dốc thoải dần. Đường ống chính nên là trục đối xứng của diện tích tưới mà hệ thống phụ trách. d. Đường ống phụ có hướng vuông góc với đường ống chính kèm theo van điều chỉnh ở vị trí nối hai ống với nhau. e. Đường ống cấp II cho máy phum mưa là hệ thống cuối cùng có lắp theo các vòi phum mưa. ống này có thể lắp nối trực tiếp với đường ống chính nếu diện tích tưới không lớn hoặc nối với đường ống phụ cấp I. Trên các đường ống này trước khi đến vòi phải lắp van điều chỉnh nước phun. Khi đặt các ống nên có độ dốc thoải dần về phía cuối đường ống theo khả năng cho phép (i >0). Khi thiết kế ống dẫn phải chú ý là chiều dài cho phép của ống dẫn phải đảm bảo sao cho sự chênh lệch lưu lượng nước vào ở đầu ống và ở cuối ống không quá 10% và chênh lệch về áp lực không quá 10  15%: f. Khoảng cách giữa các đường ống phun (cấp II) và khoảng cách giữa các vòi phun trên ống là các kích thước a và b. Khi bố trí các vòi phun cần đặc biệt chú ý: - Hệ thống ống phải ngắn nhất, ít đoạn rẽ và ít cút cong nhất, ít phải di chuyển phức tạp nhằm giảm tổn thất áp lực nước và tiết kiệm đường ống dẫn. 75 - Cần bố trí xen kẽ sao cho có nhánh ống làm việc và nhánh khác chuẩn bị theo nguyên tắc làm việc luân phiên để tăng năng suất tưới. - Bố trí đường ống theo bố trí loại cây trồng sao cho mỗi ống phụ trách tưới diện tích một loại cây nào đó để dễ xác định các thông số kỹ thuật tưới để đạt hiệu quả cao. Phải bố trí ống chạy dọc theo tuyến đường, các rãnh luống để đỡ làm gãy nát cây. - Bố trí hệ thống ống sao cho không ảnh hưởng đến các khâu canh tác khác (cày, bừa, chăm sóc, ...). 3. Kỹ thuật tƣới ngầm Kỹ thuật tưới ngầm được đặc trưng bởi cách đưa nước vào bộ rễ cây trồng (ở lớp đất canh tác - phần dưới mặt đất) nhờ hệ thống đường ống dẫn cấp nước áp lực và các thiết bị được đặt ngầm dưới mặt đất. 3.1. Khái quát a) Các ưu điểm của tưới ngầm: - Tiết kiệm đất đai đến mức tối đa vì các đường ống, thiết bị tưới đều đặt ngầm dưới đất. Tiết kiệm nước tới cao độ vì nước được cấp trực tiếp đến bộ rễ cây trồng, loại trừ được nước do bốc hơi. - Nâng cao năng suất lao động tưới nước, lại không gây cản trở các hoạt động canh tác khác trên mặt ruộng. - Tiết kiệm năng lượng chạy máy bơm tưới vì hệ thống làm việc với áp lực thấp. - Hạn chế được cỏ dại và sâu bệnh phát triển. - Có khả năng giữ được độ ẩm đều trong tầng đất canh tác. - Có thể kết hợp bón phân hoá học, thuốc trừ sâu cùng với tưới nước. - Có thể sử dụng kết hợp tiêu nước thừa trong đất. b) Nhược điểm và hạn chế: - Phức tạp trong vận hành, quản lý và bảo dưỡng phải tốn nhiều công sức thông các đường ống khi tắc. - Vốn đầu tư xây dựng còn khá cao. 76 - Không có khả năng cải tạo vi khí hậu. - Không thích hợp áp dụng ở các vùng đất nhẹ (pha cát nhiều) và đất mặn, chua. - Vẫn còn tổn thất nước tưới do ngấm quá mức vào đất và còn phân bố độ ẩm không đều trong một số trường hợp, lớp đất ở trên cũng ít khi được làm đủ ẩm. - Có khả năng đưa chuyển muối lên trên mặt đất. - Các rễ cây phát triển sẽ cuốn vào, đâm vào các thiết bị tưới nhất là hay đâm vào các lỗ thoát nước trên ống ngầm. - Có thể gặp khó khăn trong bảo dưỡng, sửa chữa vì mọi loại đường ống và thiết bị đều nằm sâu dưới đất. c) Phạm vi áp dụng của kỹ thuật tưới ngầm: Để phát huy các ưu điểm và hạn chế nhược điểm, kỹ thuật tưới ngầm nên được áp dụng trong các điều kiện sau: - Nguồn nước quý hiếm, khó khai thác. - Điều kiện khí hậu khô hạn, lại thường xuyên có gió lớn. - Đất tưới cần có khả năng mao dẫn tốt, đất thịt, thịt pha cát, kết cấu đất vào loai trung bình. - áp dụng cho quy mô tưới nhỏ. 3.2. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động a) Cấu tạo chung: Hệ thống tưới ngầm cũng bao gồm các bộ phận, thành phần cơ bản như ở tưới nhỏ giọt và tưới cục bộ. Đặc trưng cho kỹ thuật tưới ngầm là toàn bộ các đường ống đều được chôn - đặt dưới mặt đất sâu ít nhất 40cm. Các đường ống có thể là kim loại, nhựa, ống sành Trên các đường ống còn được trang bị thêm các chỗ - bộ phận thông khí, thông bùn cát lắng đọng. Nước tưới đến bộ rễ cây trồng thông qua các đường ống tưới ngầm (đường ống cấp cuối cùng) khoảng cách đặt ống từ 1 - 2m. Tuỳ theo đất có kết cấu nhẹ, 77 nặng, các ống được đặt sâu 0,4 - 0,5m, nguồn nước áp lực (thấp) được tưới thấm vào đất qua ống tưới ngầm. - Tưới ngầm cục bộ (tưới nhỏ giọt ngầm dưới đất) đó là dạng cải thiện hoàn toàn của kỹ thuật tưới ngầm. Hệ thống tưới này làm việc theo nguyên lý như hệ thống tưới nhỏ giọt nên cấu tạo giống như hệ thống tưới nhỏ giọt, chỉ có khác là các đường ống và thiết bị đều được chôn chặt dưới đất, chỉ có vòi tạo giọt là có thể nhô lên khỏi mặt đất hay ở sâu dưới mặt đất (khi ống tưới được đục lỗ nhỏ hay được gắn các vòi tạo giọt trực tiếp ngay sát mặt đất). b) Thiết bị vòi - lỗ tưới ngầm: Là thiết bị đặc trưng ở tưới ngầm có nhiệm vụ lấy nước áp lực từ đường ống tưới ngầm để cung cấp cho bộ rễ cây trồng phần dưới mặt đất. Thường có hai dạng cơ bản: Các lỗ tưới được đục, khoan ngay trên thành ống tưới ngầm, độ lớn (đường kính lỗ) và mật độ, khoảng cách giữa chúng phụ thuộc vào cây trồng, đất đai, các chỉ tiêu thuỷ lực của đường ống tưới. Các vòi tưới nhỏ được gắn trên thành ống gồm: - Loại vòi không nhô lên mặt đất mà được chôn như kiểu ống vòi - vách xốp (ống vách xốp thường được chế tạo bằng chất dẻo PVC, PE hay vật liệu Styren Butan Amililonitrit - ABS). Nước tưới được ngấm qua các vách, thành ống đến tới bộ rễ cây trồng, các lỗ thấm nước trên ống vách xốp rất nhỏ nên ngăn chặn được các rễ cây mọc đâm chọc vào gây tắc nghẽn các lỗ thoát nước - ngấm nước. - Loại vòi tạo giọt được kéo nhô lên khỏi mặt đất và không được nhô ra khỏi mặt đất. Loại vòi tưới nhô lên khỏi mặt đất có ưu điểm là dễ xử lý khi nó bị tắc nghẽn, nhưng tổn thất nước do bốc hơi lại lớn hơn. Hệ thống tưới ngầm thuộc loại công nghệ tưới tiết kiệm nước đang ở giai đoạn nghiên cứu hoàn chỉnh dần nên chưa được phổ biến áp dụng rộng rãi (như kỹ thuật tưới nhỏ giọt hay phun mưa). Một số nhược điểm của tưới ngầm khó khắc 78 phục như vấn đề tắc nghẽn đường ống tưới và thiết bị, khó kiểm soát và điều chỉnh phân bố ẩm đều ở tầng đất canh tác. Trong kỹ thuật tưới tiết kiệm nước nêu trên thì tưới nhỏ giọt và tưới phun mưa được áp dụng, phổ biến rộng rãi hơn vì các ưu điểm của chúng ngày càng phát huy, các nhược điểm bị hạn chế dần. Các kỹ thuật tưới tiết kiệm nước vẫn được tiếp tục quan tâm nghiên cứu hoàn thiện cả về công nghệ tưới và cải tiến các thiết bị tưới phù hợp các nhu cầu sản xuất. HƢỚNG DẪN GIẢNG DẠY MÔ ĐUN/MÔN HỌC I.Vị trí, tính chất của mô đun : - Vị trí: Mô đun ”Sửa chữ máy bơm nước” là một mô đun chuyên môn nghề trong chương trình dạy nghề trình độ sơ cấp của nghề Sửa chữa máy nông nghiệp; được giảng dạy sau mô đun ”Sửa chữa máy làm đất” và trước mô đun ”Sửa chữa máy phun thuốc”. Mô đun Sửa chữ máy bơm nước cũng có thể giảng dạy độc lập theo yêu cầu của người học. - Tính chất: Là mô đun chính trong trương trình đào tạo, mô đun hình thành kỹ năng sửa chữa các bộ phận làm việc của máy bơm nước. Mô đun thực hiện tại xưởng cơ khí và ngoài địa bàn thực tập. II. Mục tiêu: Sau khi học xong mô đun này người học có khả năng: - Trình bày được sơ đồ cấu tạo, nguyên lý làm việc của các máy bơm nước - Trình bày được trình tự các bước sửa chữa máy bơm nước li tâm - Sửa chữa được các hư hỏng thông thường trên máy bơm nước - Lắp đặt, vận hành được cụm bơm nước đảm bảo yêu cầu kỹ thuật. - Có tinh thần trách nhiệm trong sửa chữa bảo quản máy móc. . III. Nội dung chính của mô đun: Mã bài Tên bài Loại bài dạy Địa điểm Thời gian Tổng số Lý thuyết Thực hành Kiểm tra* MĐ 6.1 Bài 1: Kiểm Tích Xưởng 16 4 11 1 79 Mã bài Tên bài Loại bài dạy Địa điểm Thời gian Tổng số Lý thuyết Thực hành Kiểm tra* tra máy bơm nước hợp MĐ 6.2 Bài 2: Sửa chữa máy bơm nước Tích hợp Xưởng 20 2 16 2 MĐ 6.3 Bài 3: Lắp đặt vận hành bơm nước Tích hợp Xưởng 20 3 16 1 Kiểm tra hết mô đun 4 4 Cộng 60 9 47 8 IV. Hƣớng dẫn thực hiện bài tập, bài thực hành 1. Nguồn lực cần thiết: - Phải chuẩn bị xưởng cơ khí có bố trí phòng chuyên môn trang bị máy tính, máy chiếu, tài liệu Giáo trình. - Chuẩn bị học liệu cần thiết như + Máy bơm nước và nguồn nước + Dụng cụ kiểm tra: Thước dây, thước lá ..... + Dụng cụ tháo lắp: Hộp dụng cụ gồm (Cà lê miệng, cà lê hoa dâu, tuýp, tuốc lơ vít, kìm, búa ), máy hàn điện + Nguyên vật liệu: Dầu Diezel, mỡ, giẻ lau, 2- Cách tổ chức thực hiện - Tập trung cả lớp + Hướng dẫn lý thuyết: GV trình bày kiến thức. HS lắng nghe tiếp thu + Hướng dẫn kỹ năng: GV Làm mẫu. HS quan sát tiếp thu - Phân nhóm luyện tập theo nhóm GV kèm cặp uốn lắn. 80 HS thực hiện 3- Thời gian - Hướng dẫn lý thuyết : 6 giờ - Thực tập: 50 giờ - Kiểm tra: 4 giờ 4- Số lượng: 20- 25 hs/1 lớp 5- Tiêu chuẩn sản phẩm: - Kết thúc mô đun học viên phải hoàn thành 1 sảm phẩm như sản phẩm mẫu GV đề ra V. Yêu cầu về đánh giá kết quả học tập 5.1. Bài 1: Kiểm tra máy đập lúa Tiêu chí đánh giá Cách thức đánh giá 1. Chăm sóc bảo dưỡng - Chăm sóc bảo dưỡng máy động lực - Chăm sóc bảo dưỡng máy bơm nước - HS thực hiện trên động cơ D-20 - HS thực hiện trên máy bơm nước LT 10-25 2- Kiểm tra tình trạng máy đập lúa - Kiểm tra bộ phận đập và phân ly - Kiểm tra bộ phận truyền động - HS thực hiện trên máy bơm nước LT 10-25 - HS thực hiện trên máy bơm nước LT 10-25 5.2. Bài 2: Sửa chữa máy bơm nƣớc Tiêu chí đánh giá Cách thức đánh giá 1.Sửa chữa bánh công tác, đường ống - Sửa chữa bánh công tác - Sửa chữa lưỡi gà đường ống - HS thực hiện trên máy bơm nước LT 10-25 - HS thực hiện trên máy bơm nước LT 10-25 1.Sửa chữa bộ phận đập truyền động - HS thực hiện trên máy bơm nước LT 10-25 81 Tiêu chí đánh giá Cách thức đánh giá - Sửa chữa buly - Sửa chữa thay thế dây đai - Sửa chữa khớp nối truyền động - HS thực hiện trên máy bơm nước LT 10-25 - HS thực hiện trên máy bơm nước LT 10-25 5.3. Bài 3: Lắp đặt vận hành máy bơm nƣớc Tiêu chí đánh giá Cách thức đánh giá 1. Chuẩn bị - Chuẩn bị máy bơm nước - Chuẩn bị địa bàn đặt máy - HS thực hiện trên máy bơm nước LT 10-25 2. Lắp đặt và vận hành máy bơm nước - Lắp đặt - Vận hành máy - HS thực hiện trên máy bơm nước LT 10-25 - HS thực hiện trên máy bơm nước LT 10-25 3. Khắc phục các lỗi khi vận hành - Không lên nước - Lưu lượng nước bị giảm - Máy quá tải khi khởi động - Bơm bị rung động mạnh - Động cơ quá nóng - HS khắc phục trên máy bơm nước LT 10-25 - HS khắc phục trên máy bơm nước LT 10-25 - HS khắc phục trên máy bơm nước LT 10-25 VI. Tài liệu tham khảo 1. Nguyễn Văn An Bảo dưỡng ôtô máy kéo - Trường CĐ nghề CKNN 2. Tạ Hanh Giáo trình máy nông nghiệp – Trường CĐ nghề CKNN 3. Hội cơ khí Việt Nam Sổ tay cơ điện nông nghiệp bảo quản và chế biến nông lâm sản – Nhà xuất bản NN 4. Máy kéo KUBOTA – Công ty TNHH KUBOTA Việt Nam 5. Hội cơ khí Việt Nam Máy nông nghiệp dùng trong trang trai – Nhà xuất bản NN 6. Nguyễn Văn Muốn. Máy canh tác nông nghiệp. NXB Giáo dục, 1999. 82 7. Hồ Đông Lĩnh, Nguyễn Văn Vinh. Hệ thống các tiêu chuẩn khảo nghiệm, giám định chất lượng máy kéo, máy canh tác dùng trong sản xuất nông lâm nghiệp. NXB Nông nghiệp, 1997. 8. Cù Ngọc Bắc. Giáo trình cơ khí nông nghiệp. NXB Nông nghiệp, 2008. 9. Lloyd J.Phipps, Car L.reynolds. Machanics in agriculture. NXB Interstate Publishers, 1990. 10. Trần Đức Dũng. Giáo trình máy và thiết bị nông nghiệp - Tập 2: Máy nông nghiệp. NXB Hà Nội, 2005. 11. www.maynongnghiep.org DANH SÁCH BAN CHỦ NHIỆM XÂY DỰNG CHƢƠNG TRÌNH, BIÊN SOẠN GIÁO TRÌNH DẠY NGHỀ TRÌNH ĐỘ SƠ CẤP (Theo Quyết định số 1415/QĐ-BNN-TCCB, ngày 27 tháng 6 năm 2011 của Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn) 1. Chủ nhiệm: Ông Nguyễn Văn An - Hiệu trưởng Trường Cao đẳng nghề Cơ khí Nông nghiệp 2. Phó chủ nhiệm: Ông Hoàng Ngọc Thịnh - Chuyên viên chính Vụ Tổ chức cán bộ, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn 3. Thƣ ký: Ông Phạm Văn Úc - Trưởng khoa Trường Cao đẳng nghề Cơ khí Nông nghiệp 4. Các ủy viên: - Ông Phạm Tố Như, Phó hiệu trưởng Trường Cao đẳng nghề Cơ khí Nông nghiệp - Ông Vũ Quang Huy, Giáo viên Trường Cao đẳng nghề Cơ khí Nông nghiệp - Ông Phạm Ngọc Tuấn, Trưởng phòng Trường Cao đẳng Cơ điện và Nông nghiệp Nam Bộ - Ông Nguyễn Đình Thanh, Giám đốc Công ty cổ phần Cơ điện nông nghiệp Hải Dương./. 83 DANH SÁCH HỘI ĐỒNG NGHIỆM THU CHƢƠNG TRÌNH, GIÁO TRÌNH DẠY NGHỀ TRÌNH ĐỘ SƠ CẤP (Theo Quyết định số 1785/QĐ-BNN-TCCB ngày 05 tháng 8 năm 2011 của Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn) 1. Chủ tịch: Ông Lê Thái Dương, Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Cơ điện và Nông nghiệp Nam Bộ 2. Thƣ ký: Ông Lâm Quang Dụ, Phó trưởng phòng Vụ Tổ chức cán bộ, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn 3. Các ủy viên: - Ông Trần Văn Điền, Phó trưởng khoa Trường Cao đẳng Cơ điện và Nông nghiệp Nam Bộ - Ông Nguyễn Quang Hoè, Trưởng khoa Trường Cao đẳng nghề Cơ điện Tây Bắc - Ông Vương Văn Hồng, Phó giám đốc Công ty cổ phần Cơ điện nông nghiệp Hải Dương./.