Tải bản đầy đủ

đồ án mô hình hóa MT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
KHOA MÔI TRƯỜNG
*****

ĐỒ ÁN MÔ HÌNH HÓA MÔI TRƯỜNG
Đề tài: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH CROPWAT ĐỂ TÍNH TOÁN NHU CẦU
NƯỚC CỦA CÂY LÚA CHO TỪNG GIAI ĐOẠN SINH TRƯỞNG VÀ
ĐƯA RA CÁC ĐỀ XUẤT HƯỚNG QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN NƯỚC
VÀ CƠ CẤU CÂY TRỒNG TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI BIẾN KHÍ
HẬU.

Giáo viên hướng dẫn
Lớp
Nhóm
Sinh viên thực hiện

: TS. NGUYỄN VĂN THIẾT
: ĐH5QM7
:3
: ĐINH THỊ HẰNG


HÀ NỘI, 2017


LỜI CẢM ƠN
Được sự đồng ý của TS. Nguyễn Văn Thiết, giảng viên dạy bộ môn Mô hình
hóa môi trường, chúng tôi đã chọn đề tài nghiên cứu của mình là ”Ứng dụng mô
hình Cropwat để tính nhu cầu nước của cây lúa cho từng giai đoạn sinh trưởng và

tổng lượng nước cần sử dụng đối với 1ha lúa để từ đó đề xuất hướng quản lý
tài nguyên nước và cơ cấu cây trồng cho phù hợp trong bối cảnh biến đổi khí
hậu (BĐKH). Giả sử rằng năm 2030 lượng mưa của toàn miền bắc sẽ bị giảm
10% so với hiện tại. ”
Để hoàn thành bài đồ án này trước hết chúng tôi xin gửi lời cảm ơn chân
thành đến các thầy, cô giáo trong khoa Quản lý môi trường trường Đại học Tài
nguyên và Môi trường Hà Nội đã tận tình giúp đỡ, truyền thụ, trao đổi kiến thức
chuyên môn cùng tôi trong thời gian qua. Đặc biệt, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc
nhất đến TS. Nguyễn Văn Thiết đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ chúng tôi thực hiện
bài đồ án này.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng để thực hiện đề tài một cách hoàn chỉnh nhất.
Xong do mới đầu làm quen với công tác nghiên cứu khoa học cũng như hạn chế về
kiến thức và kinh nghiệm nên không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định mà
bản thân chưa thấy được. Tôi rất mong được sự đóng góp của các thầy cô để bài đồ
án được hoàn chỉnh hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!

1


MỤC LỤC
MỤC LỤC................................................................................................................ 2
MỞ ĐẦU..................................................................................................................4
1. Tính cấp thiết của đề tài..................................................................................4
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài.......................................................................5
2.1 Mục tiêu chung............................................................................................5
2.2 Mục tiêu cụ thể.............................................................................................5
3. Nội dung nghiên cứu của đề tài......................................................................5
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU.........................................................6
1.1 Cơ sở lý luận của đề tài.................................................................................6
1.2 Cơ sở tính toán ..............................................................................................6
1.3 Các phương pháp tính nhu cầu dùng nước…………............................................6


1.4. Lựa chọn kịch bản BĐKH………………………………………………………..7

CHƯƠNG II: ĐỊA ĐIỂM, THỜI GIAN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
................................................................................................................................. 16
2.1 Địa điểm và thời gian nghiên cứu.................................................................9
2.1.1 Địa điểm nghiên cứu.................................................................................9
2.1.2 Thời gian nghiên cứu..............................................................................12
2.2 Đối tượng nghiên cứu..................................................................................12
2.3 Phương pháp nghiên cứu............................................................................12
2.3.1 Phương pháp luận...................................................................................12
2.3.2 Phương pháp thu thập dữ liệu, thông tin.................................................12
2.3.3 Phương pháp xử lý và phân tích số liệu, dữ liệu, thông tin.....................13
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ ..................................................................................16
CHƯƠNG IV: ĐÁNH GIÁ...............................................................................23
1. Kết luận..........................................................................................................23
2. Giải pháp........................................................................................................23
TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................................25

2


DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT
1. BĐKH- Biến đổi khí hậu
2. FAO- Tổ chức lương thực thế giới
3. Cropwat – chương trình tính toán tưới cho các loại cây trồng đã được áp dụng phổ
biến trên toàn thế giới, được tổ chức Lương thực và Nông nghiệp của Liên hiệp
quốc FAO công nhận.

3


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong những năm gần đây, do sự biến đổi khí hậu(BĐKH) toàn cầu, sự
nóng lên của khí quyển đã gây nên sự tác động đối với sản xuất nông nghiệp,
đặc biệt là đối với năng suất và sản lượng cây trồng, vật nuôi. Sự gia tăng
nhiệt độ, biến động lượng mưa bất thường và các yếu tố khác có thể làm tăng
bốc thoát hơi, tăng nhu cầu nước của cây trồng , giảm độ ẩm đất( Yoshino,
1991). Đối với cây lúa, sự biến động của năng suất và sản lượng có sự tham
gia lớn của các yếu tố khí tượng thủy văn ( Nguyễn Văn Viết et al., 2002) .
Ảnh hưởng chủ yếu của BĐKH đến năng suất trong nông nghiệp là do tác
động của sự thay đổi nhiệt độ, lượng mưa và ảnh hưởng bổ sung của CO 2
trong không khí đến cây trồng( Rahmstorf và Hans, 2008).
Tỉnh Nam Định là một trong số những địa phương chịu ảnh hưởng
nặng nề của BĐKH và nước biển dâng. Trong những năm qua, sản xuất nông
nghiệp chịu nhiều tác động bất thường của BĐKH nên giảm năng suất, chất
lượng sản phẩm và thu nhập người dân. Theo thống kê của Trạm khí tượngThủy Văn tỉnh Nam Định , trong 22 năm qua ( từ 1991-2013) nhiệt độ trung
bình ở Nam Định tăng 0,7
; độ ẩm giảm trung bình 2,01 %; nhiệt độ tăng
0,031 /năm; độ ẩm giảm 0,091%/năm; mỗi năm tỉnh phải gánh chịu từ 4-6
cơn bảo, cường độ mạnh hơn, nhiều hơn và muộn hơn những năm trước. Viện
địa chất và Địa chất Vật lý biển Việt Nam cho biết, từ 2007-2012, các xã ven
biển của 3 huyện Nghĩa Hưng, Giao Thủy và Hải Hậu mực nước biển đã dâng
lên 10cm, bình quân mỗi năm tăng xấp xỉ 2mm; triều cường tăng 30-40cm
(đạt mức 4m). Tình trạng xâm nhập mặn tăng, độ muối 1‰vào sâu trong đất
liền gần 25km. Các hiện tượng thời tiết cực đoan xuất hiện ngày càng nhiều
như:nóng nắng hạn; mưa rét kéo dài, lượng mưa ít nhưng cường độ lớn, bất
thường; bão nhiều; triều cường thay đổi đột ngột… Theo dự báo, mực nước
biển dâng giai đoạn 2020-2100 sẽ tăng từ 12-74cm so với giai đoạn 19801999, làm gần 62km2 bị ngập, trong đó 3 huyện ven biển ngập nhiều nhất .
Trong đó, nông nghiệp là ngành chịu tác động trực tiếp.
Để ước tính sự ảnh hưởng của các yếu tố khí tượng thủy văn lên năng
suất cây trồng nói chung và cây lúa ở đây nói riêng, Tổ chức Lương thực Thế
giới ( FAO) đã phát triển mô hình CROPWAT năm 1990, dựa trên những điều
kiện nhiệt độ , lượng mưa, số giờ nắng, độ ẩm hay tốc độ gió. Đề tài nghiên
cứu được thực hiện nhằm đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố khí tượng thủy
văn lên nhu cầu nước của cây lúa cho từng giai đoạn sinh trưởng thông qua
chương trình Cropwat, từ đó đề xuất hướng quản lý tài nguyên nước và cơ
cấu cây trồng cho phù hợp trong bối cảnh BĐKH.
4


2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
2.1 Mục tiêu chung
Ứng dụng mô hình cropwat để nghiên cứu tác động của yếu tố khí
tượng thủy văn đến nhu cầu nước của cây trồng tại tỉnh Nam Định trong vòng
20 năm.

2.2 Mục tiêu cụ thể
Xây dựng mô hình tính toán và ứng dụng mô hình đó để nghiên cứu
nhu cầu nước của cây lúa cho từng giai đoạn sinh trưởng và phát triển.
Từ kết quả đó đề xuất hướng quản lý tài nguyên nước và cơ cấu cây
trồng cho phù hợp trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

3. Nội dung nghiên cứu của đề tài
Để hoàn thành được mục tiêu nghiên cứu của bài đồ án là “ Ứng dụng mô
hình cropwat để nghiên cứu nhu cầu nước của cây lúa cho từng giai đoạn sinh
trưởng và phát triển trong bối cảnh BĐKH của tỉnh Nam Định” cần nắm được đặc
điểm của khu vực nghiên cứu, thu thập được các số liệu cần thiết để chạy mô hình
Cropwat. Từ đó đánh giá, đề xuất hướng quản lý tài nguyên nước và cơ cấu cây
trồng cho phù hợp trong bối cảnh BĐKH.

5


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
1.1

Cơ sở lý luận của đề tài

Lượng bốc hơi mặt ruộng bao gồm lượng bốc hơi khoảng trống và
lượng nước do cây trồng hút lên ( gồm có lượng nước tạo thành thân lá và
lượng bốc hơi mặt lá).
Trong đó lượng bốc hơi mặt lá chiếm phần lớn còn lượng nước để tạo
thành thân và lá thì chỉ chiếm 0,2% lượng nước mà cây hút lên. Trong
thực tế, rất khó tách hai đại lượng trên ra riêng biệt vì bản chất của hai
hiện tượng có khác nhau, một bên mang bản chất vật lý còn một bên mang
bản chất sinh lý. Do đó trong thực tế người ta gộp hai đại lượng trên
thành một.
Lượng bốc hơi khoảng trống chiếm 1 tỷ lên lớn trong lượng bốc hơi
lượng bốc hơi mặt ruộng và có liên quan chặt chẽ với lượng bốc hơi mặt
lá.

1.2

Cơ sở tính toán

Lượng bốc hơi thoát nước tiêu chuẩn, theo định nghĩa của FAO.
Phương pháp của FAO là dựa vào ETo để tính toán nhu cầu nước cho các
loại cây trồng khác nhau bằng cahcs nhan ET 0 với một hệ số cây trồng K c
cho từng loại cây cụ thể.
Dựa vào các điều kiện khí hậu, như nhệt độ không khí, độ ẩm không
khí; số giờ nắng, kinh độ , vĩ độ và độ cao của trạm khí tượng, tốc độ
giá… để tính toán bốc hơi thoát bốc thoát hơi nước tiêu chuẩn gọi tắt tắt là
ET0 ( reference crop evapotranspiration).

1.3

Các phương pháp tính nhu cầu dùng nước

Các chỉ tiêu định mức:
Hệ thống chỉ tiêu định mức dùng nước được Nhà nước Việt Nam
ban hành:
Tiêu chuẩn Việt Nam về chỉ tiêu dùng nước và chất lượng nước
(TCVN – 1995); Tiêu chuẩn định mức dùng nước trong nông nghiệp và
công nghiệp thực phẩm năm 1990; Tiêu chuẩn dùng nước của Viện quy
hoạch thủy lợi JNN – 2002.
Hệ số tưới của hệ thống lấy ứng với tần suất mưa 75% (vùng núi)
và 85% (đồng bằng và trung du). Dòng chảy đến hàng năm cũng lấy
theo các tần suất này. Hệ số tiêu trong hệ thống lấy ứng với suất đảm
bảo từ 10% -20%. Đối với sinh hoạt lấy mức đảm bảo là 95%. Sản xuất
năng lượng điện là 85%. Đối với các công trình phòng lũ lấy tần suất
đảm bảo 5%. Nước giao thông vận tải đảm bảo môi trường sinh thái và
đẩy mặn hạ du lấy tươnng đương 95% nước mùa kiệt.
6


Nước cho nuôi trồng thủy sản tính từ 8000 – 12000m 3 /ha/năm
cho diện tích nuôi trồng. Trên lưu vực tồn tại hai hình thức nuôi trồng
thủy sản nước mặn và thủy sản nước ngọt. Công trình này tính toán cho
nuôi trồng thủy sản nước mặn. Nguyên lý và thời vụ nuôi trồng như
sau:
Thời gian vệ sinh ban đầu (chuẩn bị vùng nuôi tôm) duy trì lớp
nước từ 0,8- 1,0 m với độ mặn 7‰ trong thời gian 10 ngày.

- Từ ngày thứ 11- 20 thay 2/3 lớp nước cũ với độ mặn từ
8-9 ‰
- Từ ngày 21 -40 thay lớp nước và tăng độ sâu lên 1,2 m với độ
mặn 12‰
- Từ ngày thứ 41- 70 cứ 10 ngày thay 1/3 lớp nước, duy trì độ
mặn 15‰
- Từ ngày thứ 71 – 90 thay nứoc 2 lần với độ mặn 18‰
- Từ ngày thứ 91 – 130 thay nước 15 ngày 1 lần, duy trì độ sâu
1,2-1,5 m; độ mặn 22‰
Từ ngày thứ 130 – 145 thay nƣớc 1 lần với độ mặn 22‰, độ sâu
duy trì từ 1,5 -1,7 m đến khi thu hoạch.
Khi không có tài liệu chi tiết có thể ước tính cho 1 m2 diện tích
mặt nước sử dụng khoảng 8000 – 12000m3 /hàng năm. Các chỉ tiêu sử
dụng nước sinh hoạt chăn nuôi

Bảng 1: Định mức nước sinh hoạt
STT

Khu vực

Chỉ tiêu nước sinh hoạt
2005

2010

2020

1

Nông thôn

60

80

80

2

Thị trấn

70

80

100

3

Thị trấn

80

100

120

4

Thành phố

100

120

200

7


Bảng 2: định mức nước nông nghiệp
TT
1
2
3
4
5

1.4

Cây trồng

Lượng nước cần

Lúa chiêm xuân
Lúa mùa, hè-thu
Màu( ngô, khoai)
Sắn , đỗ, lạc, rau
Cây lâu năm

3500-4000
5000-5500
2100
2000
3500-4000

Hệ số tưới lớn
nhất(1/s/ha)
1,16
1,16
0,46
0,35
-

Lựa chọn kịch bản BĐKH

Dựa trên kịch bản BĐKH, nước biển dâng cho Việt Nam được cập nhật
và công bố gần đây (2011), thời kỳ nền dùng để đánh giá ảnh hưởng của
BĐKH là giai đoạn 1980-1999, thời lỳ tương lai được chọn ở đây là tại
các mốc: 2020, 2050, 2070 và 2100, kịch bản được chọn để đánh giá kịch
bản B2 ( kịch bản phát thải trung bình).

8


CHƯƠNG II: ĐỊA ĐIỂM, THỜI GIAN VÀ PHƯƠNG
PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
2.1.1 Địa điểm nghiên cứu
a)

Vị trí địa lý

Hình 2.1 Khu vực nghiên cứu, Nam Định
(Nguồn: https://earth.google.com )

Nam Định là một tỉnh lớn với 2 triệu dân nằm ở phía Nam đồng bằng
Bắc Bộ. Theo quy định năm 2008 thì Nam Định thuộc vùng duyên hải Bắc
Bộ.
Vĩ độ: 19°54′B - 20°40′B, Kinh độ: 105°55′Đ - 106°45′Đ. Nam Định
tiếp giáp với tỉnh Thái Bình ở phía đông bắc, tỉnh Ninh Bình ở phía tây,
tỉnh Hà Nam ở phía tây bắc, giáp biển (vịnh Bắc Bộ) ở phía đông nam.
Diện tích: 1.652,6 km²
Nam Định có bờ biển dài 72 km có điều kiện thuận lợi cho chăn nuôi
và đánh bắt hải sản. Ở đây có khu bảo tồn thiên nhiên quốc gia Xuân
Thủy (huyện Giao Thủy) và có 4 cửa sông lớn: cửa Ba Lạt sông Hồng, cửa
Đáy sông Đáy, cửa Lạch Giang sông Ninh Cơ và cửa Hà Lạn sông Sò.
Ngành trồng trọt giữ vai trò chủ chốt trong sản xuất nông nghiệp của tỉnh.
9


b)



Trong ngành trồng trọt, sản xuất lương thực chiếm ưu thế (đặc
biệt là trồng lúa) với diện tích bằng khoảng 88% tổng diện tích
cây trồng. Diện tích trồng cây lương thực những năm qua hầu
như không thay đổi, thậm chí còn giảm chút ít (năm 1995 là
181,9 nghìn ha, năm 1998 là 179,0 nghìn ha). Nhờ năng suất tăng
nhanh (đặc biệt tăng năng suất lúa) nên sản lượng lương thực
không ngừng tăng lên



Bình quân lương thực đầu người của Nam Định đã đạt trên 500
kg/người/năm, cao hơn bình quân của cả nước là 18,8% và cao
hơn hình quân của vùng Đồng bằng sông Hồng là 25,7%. Nông
nghiệp của tỉnh đa đạt được chỉ tiêu an toàn về lương thực.

Đặc điểm địa hình
Địa hình Nam Định có thể chia thành 3 vùng:
 Vùng đồng bằng thấp trũng: gồm các huyện Vụ Bản, Ý Yên, Mỹ
Lộc, Nam Trực, Trực Ninh, Xuân Trường. Đây là vùng có nhiều
khả năng thâm canh phát triển nông nghiệp, công nghiệp dệt,
công nghiệp chế biến, công nghiệp cơ khí và các ngành nghề
truyền thống.

c)



Vùng đồng bằng ven biển: gồm các huyện Giao Thủy, Hải
Hậu và Nghĩa Hưng; có bờ biển dài 72 km, đất đai phì nhiêu, có
nhiều tiềm năng phát triển kinh tế tổng hợp ven biển.



Vùng trung tâm công nghiệp – dịch vụ thành phố Nam Định: có
các ngành công nghiệp dệt may, công nghiệp cơ khí, công nghiệp
chế biến, các ngành nghề truyền thống, các phố nghề… cùng với
các ngành dịch vụ tổng hợp, dịch vụ chuyên ngành hình thành và
phát triển từ lâu. Thành phố Nam Định là một trong những trung
tâm công nghiệp dệt, công nghiệp nhẹ của cả nước và trung tâm
thương mại - dịch vụ phía Nam của đồng bằng sông Hồng. TP
Nam Định là đô thị lớn thứ ba trên toàn miền Bắc chỉ sau Hà Nội
và Hải Phòng từ xưa đến nay.

Đặc điểm khí hậu

Khí hậu Nam Định mang tính chất chung của Khí hậu đồng bằng Bắc
Bộ, là khí hậu chí tuyến gió mùa ẩm có mùa đông lạnh khô do đồng bằng chịu
tác động mạnh nhất của gió mùa đông bắc, so với dải đồng bằng miền Trung
và đồng bằng Nam Bộ. Mặt khác, khí hậu Nam Định cũng có những sắc thái
10


riêng do vị trí đông nam và giáp biển của tỉnh Nam Định trong khu đồng bằng
Bắc Bộ.
Nhiệt độ trung bình năm tại Nam Định 23o7C (Văn Lý 23o5C) ứng với
tổng nhiệt độ 8650oC. Tháng lạnh nhất là các tháng 12 và 1, với nhiệt độ trung
bình từ 16 – 17 °C. Tháng 7 nóng nhất, nhiệt độ khoảng trên 29 °C.
Lượng mưa trung bình trong năm từ 1,750 – 1,800 mm, chia làm 2 mùa
rõ rệt: mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10, mùa ít mưa từ tháng 11 đến tháng 2
năm sau. Vượt lượng bốc hơi (836mm tại Nam Định và 974mm tại Văn Lý).
Như vậy là đạt tiêu chuẩn chí tuyến ẩm. Lượng mưa mùa đông do không khí
lạnh gây nên cũng do tác động bức chắn của dải đồi núi này mà tăng lên tại
vùng Đông Nam đồng bằng Bắc Bộ trong đó có Nam Định, khiến cho một số
tháng khô cũng giảm (tại Bắc Ninh - Bắc Giang là 4 tháng, tại Hà Nội là 3
tháng) tại Nam Định là 2 tháng. Đồng thời tính chất lạnh cũng giảm bớt, tại
Nam Định chỉ còn hai tháng lạnh với nhiệt độ dưới 18 oC so với 3 tháng lạnh
như thế tại các tỉnh ở phần phía Bắc đồng bằng Bắc Bộ. Vì vậy vụ đông xuân
ở Nam Định có chế độ nhiệt ẩm thuận lợi, nhất là cho lúa. Ngoài ra, do vị trí
giáp biển, chịu tác động của Vịnh Bắc Bộ, khiến cho khí hậu Nam Định còn
có sự phân hóa giữa phần nằm ngay tại bờ biển và phần ở sâu một chút trong
đất liền, như phần phía hữu ngạn sông Nam Định. Phần bờ biển có tốc độ gió
lớn hơn quanh năm (tốc độ gió trung bình năm tại Văn Lý 3,8 m/s so với 2,3
m/s tại Nam Định và 2,0 m/s tại Phủ Lý), dẫn đến sự gia tăng bốc hơi, giảm
độ ẩm tương đối, tăng giờ nắng, khiến cho sản xuất muối tại Văn Lý là một
thế mạnh của tỉnh.
Mặt khác, do nằm trong vùng vịnh Bắc Bộ nên hàng năm Nam Định
thường chịu ảnh hưởng của bão hoặc áp thấp nhiệt đới, bình quân từ 4 – 6
cơn/năm. Thuỷ triều tại vùng biển Nam Định thuộc loại nhật triều, biên độ
triều trung bình từ 1,6 – 1,7 m; lớn nhất là 3,31 m và nhỏ nhất là 0,11 m.
Số giờ nắng trong năm: 1,650 – 1,700 giờ. Độ ẩm tương đối trung bình: 80 –
85%.
d) Cơ cấu kinh tế

 Trong những năm qua, PCI của Nam Định liên tục được cải thiện: Năm
2011 đứng thứ 48/63; năm 2012 đứng thứ 56/63; năm 2013 đứng thứ
42/63; năm 2014 đứng thứ 33/63; đặc biệt năm 2015 Nam Định vươn
lên đứng thứ 17/63 tỉnh, thành trong cả nước. Để có được kết quả như
trên là thành quả của quá trình dài nỗ lực của Đảng bộ, chính quyền,
nhân dân và cộng đồng doanh nghiệp trong việc khắc phục khó khăn,
đồng hành, tạo thuận lợi để doanh nghiệp hoạt động, phát triển theo
pháp luật.
 PCI được cải thiện đồng thời bức tranh thu hút đầu tư cũng có nhiều
gam màu sáng. Giai đoạn 2011 – 2015, Nam Định đã có 188 dự án đầu
11


tư (trong đó 38 dự án FDI) với tổng số vốn đăng ký đạt gần 16.000 tỷ
đồng và trên 450 triệu USD.
 Phát huy kết quả đạt được, giai đoạn 2016 – 2020, tỉnh Nam Định tiếp
tục quan tâm cải thiện chỉ số PCI, tạo động lực cho thu hút đầu tư, phát
triển doanh nghiệp, phát triển kinh tế - xã hội. Xác định được tầm quan
trọng, Ban chấp hành Đảng bộ tỉnh đã ban hành Nghị quyết, Uỷ ban
nhân dân tỉnh ban hành kế hoạch “Đẩy mạnh cải cách hành chính, nâng
cao năng lực cạnh tranh, xúc tiến và thu hút đầu tư giai đoạn 20162020“; coi đây là nhân tố quan trọng, quyết định đến việc phát triển
kinh tế - xã hội, tạo đột phá về kinh tế. Theo đó, Nam Định quyết tâm
nâng cao năng lực cạnh tranh của tỉnh, phấn đấu đứng trong tốp đầu
hạng khá trở lên trên bảng xếp hạng chỉ số PCI các tỉnh, thành phố
trong cả nước và tiến tới nằm trong các tỉnh có chỉ số PCI xếp loại tốt.
Giai đoạn 2016 - 2020, phấn đấu thu hút đầu tư trực tiếp nước ngoài
trên địa bàn tỉnh đạt trên 3 tỷ USD, đầu tư từ các nguồn vốn trong nước
đạt trên 30.000 tỷ đồng.

2.1.2 Thời gian nghiên cứu
Đề tài nghiên cứu được thực hiện trong 5 ngày từ ngày 3/8/2017 đến
6/8/2017

2.2 Đối tượng nghiên cứu
Nhu cầu nước của cây lúa trong các giai đoạn sinh trưởng.

2.3 Phương pháp nghiên cứu
2.3.1 Phương pháp luận
Xuất phát từ vấn đề muốn nghiên cứu, tác giả đã thu thập thông tin,
nghiên cứu về nhu cầu sử dụng nước của cây lúa và các vấn đề liên quan đến
vấn đề nghiên cứu để đưa ra mục tiêu, đề xuất nội dung và phương pháp
nghiên cứu.

2.3.2 Phương pháp thu thập dữ liệu, thông tin
Số liệu thứ cấp: Đó là các số liệu được thu thập trên các sách báo,
Internet, luận văn, báo cáo tốt nghiệp,… liên quan đến đề tài nghiên cứu.
Số liệu sơ cấp: Được thu thập thông qua điều tra tại các trạm quan tắc tại
địa phương, khu vực nghiên cứu, điều tra người dân địa phương theo phương
pháp phỏng vấn trực tiếp với mẫu điều tra đã được chuẩn bị sẵn.
12


Từ kết quả thu thập được là những tài liệu, số liệu để tính toán và xây
dựng các hình vẽ, ảnh chụp, mô tả các thông số thủy văn, để đánh giá nhu cầu
nước cho cây trồng.

2.3.3 Phương pháp xử lý và phân tích số liệu, dữ liệu, thông tin
a)

Kế thừa, phân tích các tài liệu từ các nguồn hiện có
Kế thừa các khóa luận cử nhân, luận văn thạc sĩ, luận án tiến sĩ, các công
trình NCKH của sinh viên đạt giải cao, các đề tài NCKH cấp viện, cấp trường
và cấp bộ có liên quan đến đề tài. Đọc các tài liệu này để học cách làm của
những người đi trước, đồng thời xem đề tài đã được nghiên cứu đến mức nào,
những nội dung nào cần giải quyết tiếp.
Kế thừa các mô hình đã được xây dựng trước đó.
b) Phương pháp mô hình hóa
Sử dụng mô hình cropwat để đánh giá nhu cầu sử dụng nước của cây
trồng.
c) Giới thiệu về mô hình cropwat
Chương trình CROPWAT ra đời vào năm 1992, được Tổ chức Lương
thực thế giới (FAO) xây dựng để tính toán nhu cầu nƣớc cho cây trồng
và lập kế hoạch dựa trên dữ liệu đựoc cung cấp bởi người sử dụng.
Những dữ liệu này có thể được nhập trực tiếp vào CROPWAT hoặc nhập
vào từ các chƣơng trình khác. Để tính toán nhu cầu nước cho cây trồng
(CWR), CROPWAT cần dữ liệu về sự bốc thoát hơi nước ETo.
CROPWAT chấp nhận người sử dụng hoặc nhập các giá trị ETo được đo
đạc, hoặc nhập các giá trị về nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió và số giờ nắng
để CROPWAT tính ETo từ công thức Penman-Monteith. Dữ liệu mưa
cũng cần thiết như một dữ liệu đầu vào để CROPWAT lên kế hoạch tính
toán CWR. Cuối cùng là dữ liệu cây trồng và dữ liệu về đất (đối với lúa
nước).
Các môđun dữ liệu đầu vào của CROPWAT:
1. Climate (khí hậu)/ETo: cho các số liệu ETo đo đạc được hoặc các dữ
liệu khí hậu để tính toán ETo theo Penman-Monteith.
2. Rain: số liệu đầu vào về lượng mưa và tính toán ảnh hưởng của mưa.
3. Crop (cây trồng cạn hay lúa nước): cho dữ liệu đầu vào về cây trồng
và ngày gieo trồng.
4. Soil: cho số liệu đầu vào về đất.
5. Crop pattern (kiểu cây trồng): dữ liệu đầu vào về kiểu cây trồng để
tính toán nguồn cung cấp tổng hợp.
13


Thực tế môdun Climate/ETo và Rain không chỉ dành cho dữ liệu đầu vào
mà còn là số liệu tính toán, thường có tên là Radiation/ETo và Effective
rainfall.
Các môđun tính toán:
1. CWR: để tính toán nhu cầu nước cho cây trồng (crop water
requirements).
2. Schedules: lập kế hoạch tưới.
3. Scheme: tính toán cho nguồn cung cấp tổng hợp dựa trên mô hình các
giống cây trồng
Cơ sở tính toán
Để tính toán lượng nước cần (IRR) cho cây trồng ta dựa vào phương
trình cân bằng nước có dạng tổng quát như sau:
IRR = (ETc + LPrep + Prep) - Peff
(mm/ngày) (1)
Trong đó:
IRR: lượng nước cần tưới cho cây trồng trong thời đoạn tính toán
(mm/ngày)
ETC: lượng bốc hơi mặt ruộng trong thời đoạn tính toán (mm);
Peff: lượng mưa hiệu quả cây trồng sử dụng được trong thời đoạn
tính toán (mm);
Prep: lượng nước ngấm ổn định trong đất trong thời đoạn tính toán
(mm/ngày);
LPrep: lượng nước làm đất (mm).
Xác định lượng bốc hơi mặt ruộng (ETc):
Lượng bốc hơi mặt ruộng được tính theo công thức:
ETc= Kc x ET0 (mm/ngày) (2)
Trong đó:
KC: hệ số cây trồng, phụ thuộc vào vùng canh tác, giai đoạn sinh
trưởng của cây trồng ;
ET0: lượng bốc hơi mặt nước tự do tính toán theo công thức của
Penman-Monteith.
ET0= C x [W x Rn + (1-W) x f(u) x (ea-ed)] (mm/ngày) (3)
Trong đó :
C: hệ số hiệu chỉnh về sự bù trừ đối với tốc độ gió cũng như
sự thay đổi của bức xạ mặt trời;
W: hệ số có quan hệ với nhiệt độ và cao độ khu tưới;
Rn: lượng bức xạ thực tế được xác định từ số giờ chiếu
sáng, nhiệt độ và độ ẩm;
f(u): Hàm quan hệ với tốc độ gió;
(ea-ed): chênh lệch giữa áp suất hơi bão hoà ở nhiệt độ trung
bình của không khí và áp suất hơi thực tế đo được;
14


Kc: hệ số phụ thuộc vào từng loại cây trồng và thời đoạn
sinh trưởng của cây đó.
Tính toán mưa hiệu quả (Peff):
Tính mưa hiệu quả theo phương pháp tỷ lệ cố định:
Peff = 0,6 x Pmưa - 10 khi Pmưa < 70 mm (4)
Peff = 0,8 x Pmưa - 24 khi Pmưa > 70 mm (5)
Trong đó:
Peff : lượng mưa hiệu quả trong thời đoạn tính toán (mm);
Pmưa: lượng mưa thực tế trong thời đoạn tính toán theo mô
hình mưa tháng thiết kế (mm).
Lượng nước ngấm ổn định (Prep)
Prep= K x t (mm) (6)
Trong đó:
K: hệ số ngấm ổn định của đất (mm/ngày);
t: thời gian tính toán (ngày).
Lượng nước làm đất (LPrep)
Lượng nước làm bão hòa tầng đất canh tác (S):
S= (1-Sm/100)*d*P/100 (mm) (7)
Trong đó:
d: độ sâu lớp đất bão hòa nước (mm);
Sm: độ sâu có sẵn đầu thời đoạn tính toán (%);
P: độ rỗng đất (% thể tích đất).
Lượng nước tạo thành và duy trì lớp nước trên mặt ruộng trong thời
gian làm đất (LĐ).
LĐ= (L/T + S + P + E) - Peff (mm/ngày) (8)
Trong đó:
L: tổng lượng nước cần cung cấp trong thời gian làm đất (mm);
T: thời gian làm đất (ngày);
P, S: lượng nước thấm đứng và ngang (mm/ngày);
E: lượng bốc hơi mặt ruộng (mm/ngày);
Peff: lượng mưa hiệu quả (mm);
Đối với cây trồng cạn phương trình có dạng:
IRR = ETC – Peff

15


CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ
THẢO LUẬN
3.1. Nhập dữ liệu đầu vào
 Nhập dữ liệu về khí tượng
Nhấn vào biểu tượng phía trái màn hình

Màn hình window hiện lên bảng nhập dữ liệu: Gồm các thông số cần
nhập

Sau khi nhập xong dữ liệu cần Save lại đuôi .pem Dữ liệu nhập thành
công thì phần phía góc trái cuối màn hình hiện lên tên file đã save .

Để nguyên bảng dữ liệu thu nhỏ màn hình lại, không đóng dữ liệu.
16


 Nhập dữ liệu về lượng mưa

Khi nhập lượng mưa trung bình tháng nhiều năm thì phần mềm sẽ tự
tính ra mưa hiệu quả theo công thức đã chọn ở phần options.

Nhập xong dữ liệu save file lại đuôi . crm Để nguyên bảng dữ liệu thu
nhỏ màn hình lại, không đóng dữ liệu.



Nhập dữ liệu về cây trồng
Khi nhập dữ liệu của cây trồng, nếu như ta có đủ tài liệu của các thông
số như trong bảng yêu cầu thì nhập (Chú thích các thông số tại bảng cuối bài
báo). Nếu như không có đủ ta có thể mượn thông số từ kho dữ liệu của phần
mềm bằng cách chọn File <hình windows sẽ hiện lên bảng dữ liệu của cây trồng.

17


Ta có thể thay đổi một vài thông số cho phù hợp với tài liệu ta thu thập
được. Làm các thao tác tương tự như trên save file, thu nhở cửa sổ. Chú
ý khi save file ta chọn tên mới để file dữ liệu trong kho không bị
repalce.

18


- Nhập dữ liệu về đất đai canh tác

Khi nhập các dữ liệu về đất đai, cũng tương tự như nhập dữ liệu
về cây trồng, ta có thể sử dụng kho dữ liệu của cropwat để nhập.

19


-

Nhập dữ liệu về tỉ lệ % diện tích loại cây trồng

Tỉ lệ % của loại cây đã nhập các thông số về cây trồng ở trên so với toàn bộ
diện tích canh tác.

3.2. Đọc kết quả
Sau khi nhập xong dữ liệu. Nhấn vào biểu tượng:

Màn hình window sẽ hiện ra kết quả là bảng nhu cầu dùng nước của cây
trồng. Kết quả mà ta sử dụng trong tính toán thuỷ nông là kết quả ở cột:
20


Đây là lượng nước cây trồng cần tưới trong 1 tuần (chú ý 1 tuần ở đây là tuần
thuỷ văn tính là 10 ngày, 1 tháng bao gồm: thượng tuần, trung tuần, hạ tuần).

Theo kết quả tính toán được cho cây lúa ở trên thì lượng nước cần sử dụng
trong suốt quá trình sinh trưởng là 274,2 mm/ha.
Nhu cầu nước của cây lúa trong từng giai đoạn sinh trưởng:
 Giai đoạn gieo mạ: Không cần nước
 Giai đoạn cày bừa: Tổng lượng nước cần sử dụng cho cả giai đoạn
là 186,2 mm/ha
 Giai đoạn cấy lúa: Tổng lượng nước cần sử dụng cho cả giai đoạn
là 79,7 mm/ha
 Giai đoạn phát triển của cây lúa: Tổng lượng nước cần sử dụng
cho cả giai đoạn là 7,9 mm/ha
21


 Giai đoạn trổ bông: Tổng lượng nước cần sử dụng cho cả giai
đoạn là 0,4 mm/ha
 Giai đoạn thu hoạch: Không cần nước

22


CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ GIẢI PHÁP
1. Kết

luận

Sau một thời gian nghiên cứu và triển khai luận văn với đề tài : ” Nghiên
cứu nhu cầu nước của cây lúa cho từng giai đoạn sinh trưởng và phát triển .
Một số kết quả cơ bản mà đồ án đã đạt được:
Tổng quan về đặc điểm khu vực nghiên cứu.
Đề tài đã tính toán được nhu cầu nước cho cây trồng, cụ thể là cây trồng
cạn( cây ngô) và cây lúa cho vùng Nam Định với số liệu đảm bảo độ tin cậy.
Từ số liệu đó phản ánh được lượng nước thực tế của cây trồng, cho phép tính
toán chế độ tưới cho các loại cây trồng được hợp lý tối ưu.
Đề tài đã sử dụng chương trình tính toán chế độ tưới cho cây lúa cho
từng giai đoạn sinh trưởng và phát triển bằng phần mềm Cropwat 8.0 của
FAO. Đây là phần mềm được tổ chức lương thực thế giới kiểm nghiệm và làm
tiêu chuẩn trong tính toán nhu cầu dùng nước của cây trồng.

2. Giải pháp
Sử dụng các kết quả nghiên cứu nhu cầu nước, hệ số Kc để xác định
nhu cầu nước cho cây trồng vùng nghiên cứu. Sử dụng chương trình phần
mềm cropwat làm công cụ tính toán nhu cầu nước cho lúa nước qua các mùa
vụ trong năm sẽ có kết quả phù hợp so với các chương trình đã có.
Các kết quả của luận án là cơ sở khoa học để áp dụng tính toán chế độ
nước tưới cho lúa làm cơ sở quy hoạch, thiết kế, xây dựng và quản lý các hệ
thống tưới của vùng.

23


Từ bảng kết quả trên , dựa vào độ thiếu hụt lượng nước mưa là rất lớn
so với nhu cầu sinh trưởng và phát triển của cây lúa vào các tháng 5, 6 thì
chúng ta nên tránh gieo trồng vào thời điểm này. Hoặc là chúng ta nên nghiên
cứu tạo ra các giống lúa mới có khả năng chịu hạn cao.
Áp dụng phương án gieo trồng muộn là hợp lý, tận dụng lượng nước
mưa nhiều hơn, giảm lượng nước tưới cho cây trồng.
Phân bổ sử dụng hợp lý nước tưới tiêu hợp lý cho từng tháng cụ thể.
Thay đổi cơ cấu cây trồng , nên trồng các cây có nhu cầu sử dụng
lượng nước ít hơn vào những tháng có độ thiếu hụt độ lượng nước mưa lớn,
để xen canh mùa vụ, sử dụng tài nguyên nước sao cho hiệu quả nhất.

24


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×