Đồ án Thiết kế hệ thống tưới nhỏ giọt tự động phục vụ sản xuất rau an toàn

đồ án tốt nghiệp sv. L−ơng văn kiên Tr−ờng dhnni – hà nội điện 45a – khoa cơ điện 1 Mở đầu 1. đặt vấn đề Từ xa x−a con ng−ời chỉ sinh sống với dụng cụ rất thô sơ nh− rìu, búa bằng đá, dùng các dụng cụ tự nhiên, nh−ng khi đó là dân số con ng−ời còn thấp, tài nguyên thiên nhiên còn dồi dào. Nh−ng khi xã hội phát triển thì nhu cầu sống của con ng−ời ngày càng tăng, nh−ng tài nguyên thiên nhiên thì ngày càng cạn kiệt, chính điều đó thúc đẩy con ng−ời phải lao động để tạo ra của cải vật chất phục vụ đời sống. Thế nh−ng ngày nay thế giới đã b−ớc vào thế kỷ XXI tài nguyên thiên nhiên đang dần cạn kiệt môi tr−ờng ô nhiễm khắp nơi, nh−ng nhu cầu sống và h−ởng thụ của con ng−ời lại ngày càng cao, dân số thế giới vẫn tăng vọt, làm cho thế giới sẽ không đủ các sản phẩm để cung cấp cho mọi ng−ời nếu hoạt động lao động chỉ là thủ công. Để giải quyết vấn đề đó chỉ có con đ−ờng duy nhất là ứng dụng tự động hoá vào sản xuất . Các n−ớc trên thế giới đã sớm nhận biết điều này và đã ứng dụng tự động hoá vào sản xuất từ rất sớm, kết quả là họ sớm có một nền sản suất đại công nghiệp đ−a ra thị tr−ờng hàng loạt sản phẩm số l−ợng lớn, chất l−ợng cao tăng thu nhập cho quốc gia, nh− Anh, Pháp, Mỹ…. chính công nghệ tự động hoá cao ứng dụng vào sản xuất đã đ−a các quốc gia này trở thành các c−ờng quốc giàu mạnh có vị thế cao trên tr−ờng quốc tế. N−ớc ta thuộc nhóm các n−ớc đang phát triển với một nền kinh tế nông nghiệp truyền thống, qua nhiều thập niên trở lại đây nền nông nghiệp của việt nam ngày càng phát triển vững mạnh, và đến nay nền kinh tế thế giới đang chuyển mạnh sang các ngành công nghiệp và dịch vụ đặc biệt là công nghệ thông tin, với việt Nam nông nghiệp vẫn là một ngành có đóng góp đáng kể vào tổng thu nhập quốc dân. Chính vì vậy mà nền nông nghiệp n−ớc ta luôn đ−ợc sự quan tâm của đảng và của nhà n−ớc , nhờ đó mà ngành nông nghiệp đã có nhiều b−ớc phát triển v−ợt bậc, sản l−ợng thu hoạch đ−ợc từ các loại nông sản qua các mùa vụ ngày càng đ−ợc nâng cao. đồ án tốt nghiệp sv. L−ơng văn kiên Tr−ờng dhnni – hà nội điện 45a – khoa cơ điện 2 Tuy nhiên ngày nay nhu cầu về sản phẩm nông nghiệp không chỉ đơn giản là số l−ợng mà phải đảm bảo cả về số l−ợng và chất l−ợng, nhất là khi môi tr−ờng ô nhiễm trầm trọng, việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật bừa bãi làm ô nhiễm vào các loại sản phẩm nông nghiệp, đây là vấn đề bức xúc của toàn thể xã hội. Để giả quyết vấn trên con đ−ờng lựa chọn tôi −u là ứng dụng công nghệ cao vào sản xuất nông nghiệp trong đó tự động hoá đóng vai trò vô cùng quan trọng về mặt kỹ thuật phục vụ sản xuất nông nghiệp chất l−ợng cao, t−ới tiêu, thu hoạch và bảo quản ….Nhất là hiện nay Đảng và nhà n−ớc ta đang đẩy nhanh công cuộc công nghiệp hoá hiện đại hoá nông nghiệp nông thôn. Do đó chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài "Thiết kế hệ thống t−ới nhỏ giọt tự động phục vụ sản xuất rau an toàn" Trong quả trình thực hiện đề tài chúng tôi đã tiến hành khảo sát mô hình thực tế, nghiên cứu một số phần mềm trên cơ sở lý thuyết rồi từ đó xây dựng mô hình thực nghiệm với phần mềm điều khiển simatic S7-200. Qua nhiều lần thí nghiệm và trên cơ sở tính toán lý thuyết chùng tôi khẳng định mô hình chúng tôi xây dựng đảm bảo tinh thực tế và có thể ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp công nghệ cao ngày nay. 2. mục đích của đề tài - Nghiên cứu mô hình t−ới n−ớc tự động sản xuất rau an toàn trong thực tiễn từ đó thiết kế mô hình thực nghiệm trên cơ sở sử dụng các thiết bị có sẵn ở trong n−ớc. - Nghiên cứu cơ sở lý thuyết để xây dựng mô hình dựa trên phần mềm lập trình simatic S7-200 - ứng dụng phần mềm simatic S7-200 để xây dựng ch−ơng trình điều khiển hệ thống. đồ án tốt nghiệp sv. L−ơng văn kiên Tr−ờng dhnni – hà nội điện 45a – khoa cơ điện 3 3. Nội dung đề tài. - Tổng quan đề tài. - Xây dựng thuật toán điều khiển mô hình. - Chọn thiết bị điều khiển, thiết bị nhập xuất. Xây dựng mô hình thực nghiệm và lập trình điều khiển hệ thống t−ới tự động phục vụ sản xuất rau an toàn. 4. Ph−ơng pháp nghiên cứu Để thực hiện đ−ợc nội dung đề tài nghiên cứu, chúng tôi tiến hành ph−ơng pháp nghiên cứu sau: * Các kết quả nghiên cứu kế thừa: - Kế thừa các công trình nghiên cứu của thế hệ tr−ớc về cơ sở lý thuyết của các phần mềm lập trình, cụ thể là phần mềm lập trình simatic S7-200. - Kế thừa các mô hình sản xuất đã có trong thực tiễn. * Định h−ớng nghiên cứu. - Nghiên cứu phần mềm lập trình trên máy tính. - Thay đổi ph−ơng pháp lập trình để tìm ra ph−ơng pháp đơn giản, dễ sử dụng và hiệu quả nhất. - Xây dựng ch−ơng trình điều khiển. * Ph−ơng pháp thực nghiệp kiểm chứng: - Chạy thử mô hình nhiều lần, kiểm tra phát hiện lỗi của mô hình và lỗi của ch−ơng trình điều khiển, rồi từ đó hoàn thiện hệ thống. * Thiết bị thí nghiệm: - Máy tính PC - Bộ điều khiển S7 - 200 cpu - Bộ mô phỏng, hệ thống cáp, dây nối… đồ án tốt nghiệp sv. L−ơng văn kiên Tr−ờng dhnni – hà nội điện 45a – khoa cơ điện 4 Phần I Tổng quan 1.1.Thực trạng về sản xuất rau ở Việt Nam 1.1.1. Thực trạng Nông nghiệp n−ớc ta chiếm một vị trí quan trọng trong nền kinh tế Quốc dân và đã đạt đ−ợc những thành tựu vô cùng to lớn, từ chỗ thiếu l−ơng thực tới nay đã trở thành một trong những n−ớc xuất khẩu gạo đứng hàng đấu thế giới. Hàng loạt các cây trồng mới có năng suất cao, ngắn ngày đã thay thế những giống cổ truyền, năng suất thấp. Các vùng chuyên canh rau và cây công nghiệp ngắn ngày đã đ−ợc hình thành thay thế cho công thức đa canh, xen canh. Tất cả các thay đổi đó tạo điều kiện cho nhiều loại sâu, bệnh phát triển và có thể bùng phát thành dịch. Để đề phòng sâu hại, nâng cao năng suất, chất l−ợng sản phẩm, con ng−ời đã nghiên cứu và đ−a vào ứng dụng nhiều công thức trồng cây mà đặc biệt là công nghệ sản suất rau an toàn không dùng đất trong nhà l−ới.Với sự phát triến của nền kinh tế n−ớc ta đời sống nhân dân ngày càng đ−ợc cải thiện nhu câu dinh d−ỡng ngày càng cao, trong các bữa ăn hằng ngày rau chiếm một vị trí quan trọng vì trong rau có chứa các hợp chất nh−: protein, lipit, axit hữu cơ, chất khoáng, vitamin..Con ng−ời yêu cầu về rau ngày càng cao thì chủng loại rau ngày càng phong phú, đa dạng, đủ về số l−ợng, tốt về chất l−ợng và nhất là phải an toàn vệ sinh thực phẩm. Trong (Đề án phát triển rau, quả và hoa cây cảnh thời kỳ 1999 - 2010) của Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn đ−ợc thủ t−ớng chính phủ phê duyệt ngày 03/09/1999. Có xác định mục tiêu cho ngành sản xuất rau hoa quả là:’’Đáp ứng nhu cầu rau có chất l−ợng cao cho nhu cầu tiêu dùng trong n−ớc, nhất là các khu dân c− tập chung(đô thị, khu công nghiệp) và suất khẩu. Phấn đồ án tốt nghiệp sv. L−ơng văn kiên Tr−ờng dhnni – hà nội điện 45a – khoa cơ điện 5 đấu đến năm 2010 đạt mức tiêu thụ bình quân đầu ng−ời 85kg rau/năm, giá trị kim ngạch suất khẩu đạt 690 triệu USD”. Trong những năm gần đây sản suất nông nghiệp đ−ợc Đảng và nhà n−ớc quan tâm nên đã giải quyết đ−ợc vần đề an ninh l−ơng thực, thực phẩm. Trong sự phát triển chung của ngành Nông nghiệp, ngành sản xuất rau cũng đ−ợc quan tâm và phát triển mạnh, theo thống kê diện tích trồng rau năm 2000 là 450.000 ha tăng 70% so với năm 1990. Trong đó các tỉnh phía Bắc có 249.000 ha, chiếm 56% diện tích cả n−ớc, các tỉnh phía Nam có 196.000 ha chiếm 44% diện tích canh tác. Sản l−ợng rau trên đất nông nghiệp đ−ợc hình thành từ hai vùng sản xuất chính. Vùng sản xuất rau chuyên canh ven thành phố và khu công nghiệp chiếm 38 - 40% diện tích và 45 - 50% sản l−ợng. Tại đây phục vụ cho tiêu dùng của dân c− tập trung là chủ yếu, chủng loại rau vùng này rất đa dạng phong phú và năng suất cao. Vùng sản xuất luân canh với cây trồng khác chủ yếu trong vụ Đông - xuân tại các tỉnh phía Bắc, miền Đông Nam Bộ. Đây là vùng sản xuất rau lớn cung cấp nguyên liệu cho công nghiệp chế biến và xuất khẩu. * Hiện nay rau đang bị ô nhiễm nghiêm trọng do nhiều nguyên nhân khác nhau trong đó có: - Ô nhiễm do hoá chất bảo vệ thực vật. Theo Viện Bảo Vệ Thực Vật (1998) hiện nay ở Việt Nam đã và đang sử dụng 270 loại thuốc trừ bệnh, 160 loại thuốc trừ cỏ, 12 loại thuốc diệt chuột, 26 loại thuốc kích thích sinh tr−ởng với số l−ợng ngày càng tăng. Tuy chủng loại nhiều song do thói quen hoặc sợ rủi do cùng với ít hiểu biết mức độ độc hại của hoá chất bảo vệ thực vật nên đa số hộ nông dân hay dùng một số loại thuốc quen có độc tố cao, thậm chí bị cấm nh−: monitor, wofatox, DDT.Dẫn tới ngày càng làm cho sản phẩm rau ngày càng ô nhiễm nặng. đồ án tốt nghiệp sv. L−ơng văn kiên Tr−ờng dhnni – hà nội điện 45a – khoa cơ điện 6 - Hàm l−ợng (NO3 -) trong rau quá cao. Theo fao/who thì hàm l−ợng (NO3 -) ở liều l−ợng 4g/ngày gây ngộ độc còn 8g/ngày thì có thể gây chết ng−ời. ở n−ớc ta việc sử dụng phân hoá học không cao so với các n−ớc trong khu vực nh−ng ảnh h−ởng của phân hoá học tới sự tích luỹ (NO3 -) trong rau là nguyên nhân làm rau không sạch. N−ớc ta quy định hàm l−ợng (NO3 -) trong rau nh− sau: cải bắp 500mg/kg, cà chua 150mg/kg, d−a chuột 150mg/kg. - Tồn d− kim loại nặng trong sản phẩm rau. Do sự lạm dụng hoá chất bảo vệ thực vật cùng với phân bón các loại đã làm một l−ợng N, P, K, và hoá chất bảo vệ thực vật rửa trôi xâm nhập vào mạch n−ớc làm ô nhiễm mạch n−ớc ngầm. Theo Phạm Bình Quân (1994) thì hàm l−ợng kim loại nặng, đặc biệt là asen (as) ở Mai Dịch trong các m−ơng t−ới cao hơn hẳn so với ruộng lúa n−ớc các kim loại nặng tiềm ẩn trong đất hoặc từ các nguồn n−ớc ô nhiễm qua n−ớc t−ới đ−ợc rau hấp thụ. - Vi sinh vật gây hại trong rau do sử dụng n−ớc t−ới có vi sinh vật gây hại ( ecoli, salmonella, trứng giun.) tuy ch−a đ−ợc thống kê, song tác hại của nó là rất lớn. - Do rau là nguồn thực phẩm quan trọng đối với đời sống con ng−ời nên giải pháp duy nhất đối với ngành trồng rau là nhanh chóng đ−a tiến bộ vào sản suất. Đặc điểm chung của các cây rau là yêu cầu độ ẩm rất cao th−ờng từ 85- 95%, nếu thiếu n−ớc cây rau sẽ không sinh tr−ởng và phát triển đ−ợc và chúng cần một nhiệt độ ổn định, do vậy đ−a cây rau vào sản xuất thuỷ canh không dùng đất là rất phù hợp. Ph−ơng pháp này sẽ nâng cao một cách đáng kể về năng xuất và cải thiện t−ơng đối về mặt ô nhiễm. Để thực hiện đ−ợc ph−ơng pháp thuỷ canh này thì khâu quan trọng là cung cấp dung dịch cho cây, nên việc áp dụng tự động hoá, cụ thể là hệ thống t−ới tự động sẽ tạo một b−ớc đột phá mới cho ngành sản xuất rau an toan ở n−ớc ta hiện nay. đồ án tốt nghiệp sv. L−ơng văn kiên Tr−ờng dhnni – hà nội điện 45a – khoa cơ điện 7 1.1.2. Trồng cây không dùng đất ở Việt Nam và trên thế giới – ph−ơng pháp thủy canh. * Lịch sử trồng không dùng đất. Thuỷ canh (Hydroponics) là hình thức canh tác không dùng đất. Cây đ−ợc trồng trong dung dịch dinh d−ỡng hoặc trên các giá thể trơ (cát sỏi, than bùn...) đ−ợc t−ới dinh d−ỡng cần thiết. Van Helmont (1577-1644), là ng−ời đầu tiên tiên tiến hành thí nghiệm về dinh d−ỡng thực vật. Ông cân cành liễu và đất để trồng cành liễu đó tr−ớc thí nghiệm, sau thí nghiệm ông cân lại và thấy khối l−ợng đất hầu nh− không đổi, ông kết luận: thực vật lớn lên nhờ n−ớc. Năm 1699 John Woodward trồng cây trong n−ớc có độ tinh khiết khác nhau, kết quả là cây trồng trong dung dịch đất tốt nhất, thứ đến là n−ớc tự nhiên và cuối cùng là n−ớc cất, ông kết luận: cây lớn lên nhờ lấy các chất trong đất . Năm 1804, Desaussure đề xuất rằng: cây hấp thụ các nguyên tố hoá học từ đất, n−ớc và không khí. Sau đó Boussin gault (1851) đã làm thay đổi nhận định trên bằng các thí nghiệm trồng trên cát, thạch anh, than củi đ−ợc t−ới dinh d−ỡng đã biết. Ông kết luận: n−ớc là yếu tố cần thiết cho sinh tr−ởng và cung cấp hyđro. Cây sử dụng hyđro, oxy, nitơ của không khí và một số nguyên tố khoáng khác . Những năm 60 của thế kỷ XIX, hai nhà khoa học Đức là Shachs (1860) và Knop (1861) đã đề xuất ph−ơng pháp trồng cây trong dung dịch và Knop đã sản xuất ra dung dịch nuôi cây đầu tiên . Đầu năm 1930, WF Georicke ở tr−ờng đại học Canifornia (Mỹ) trồng cây trong dung dịch có thành phần và tỷ lệ khoáng mà cây cần. Thuật ngữ " Hyđroponic" ra đời từ đây . * Các hệ thống trồng cây không dùng đất trên thế giới. - Hệ thống Gricke: trồng cây trong n−ớc sâu, rễ cây toàn phần hoặc một phần đ−ợc nhúng vào dung dịch dinh d−ỡng. đồ án tốt nghiệp sv. L−ơng văn kiên Tr−ờng dhnni – hà nội điện 45a – khoa cơ điện 8 - Hệ thống thuỷ canh nổi: cây trồng trên các bè vật liệu chất dẻo nhẹ nằm trên mặt dinh d−ỡng chảy tuần hoàn và đ−ợc sục khí. -Hệ thống trồng cây trong n−ớc sâu tuần hoàn: rễ cây hoàn toàn chìm sâu trong dung dịch dinh d−ỡng l−u chuyển đ−ợc thông khí liên tục. - Kỹ thuật màng mỏng dinh d−ỡng NFT: rễ cây tạo thành lớp nệm mỏng trên đáy máng và chỉ dùng một dòng dung dịch rất nông chảy qua. -Màn s−ơng dinh d−ỡng: rễ cây đ−ợc đặt trong môi tr−ờng bão hoà với các giọt dinh d−ỡng liên tục hay gián đoạn d−ới dạng s−ơng mù. -Hệ thống thuỷ canh phổ biến: vật đựng dung dịch là hộp xốp, chậu nhựa, thùng gỗ... giá thể là chấu cát, than đá... - Hệ thống thuỷ canh của AVRDC: vật chứa dung dịch là hộp xốp, giá thể chấu hun đ−ợc đựng trong các rọ nhựa. * Ưu nh−ợc điểm của ph−ơng pháp trồng không dùng đất. - Ưu điểm: + Không phải làm đất, không có cỏ dại. + Trồng d−ợc nhiều vụ trong năm, có thể trồng trái vụ. + Không phải sử dụng thuốc trừ sâu bệnh, thuốc trừ cỏ. + Năng suất cao hơn từ 25-50%. + Sản phẩm hoàn toàn sạch và đồng nhất. + Ng−ời già yếu, trẻ em có thể tham gia có hiệu quả. + Không tích luỹ chất độc, không gây ô nhiễm môi tr−ờng. - Nh−ợc điểm: + Đầu t− ban đầu lớn. +Yêu cầu kỹ thuật phức tạp. * ứng dụng thuỷ canh trên Thế giới. Kỹ thuật trồng không dùng đất đã và đang đ−ợc áp dụng trên thế giới đặc biệt là các n−ớc phát triển. đồ án tốt nghiệp sv. L−ơng văn kiên Tr−ờng dhnni – hà nội điện 45a – khoa cơ điện 9 Sau chiến tranh Thế giới thứ II, quân đội Mỹ đã ứng dụng kỹ thuật thuỷ canh trồng 22ha Chofu ( Nhật Bản). Trong 10 năm đã sản xuất đ−ợc 31800 tấn rau quả . ở Pháp, từ 1975 đến nay trồng không dùng đất đ−ợc phát triển mạnh. Hiện nay diện tích trồng không dùng đất tối thiểu là 300 ha . Tại Nhật Bản, kỹ thuật thuỷ canh chủ yếu để trồng rau. Cà chua đạt 130- 140 tấn/ha/năm, d−a leo 250 tấn/ha/năm . Tại Anh, xây dựng hệ thống NFT sử dụng nhiệt thừa của nhà máy điện để trồng cà chua với diện tích 8,1 ha . Tại Đài Loan, sử dụng hệ thống thuỷ canh không tuần hoàn của AVRDC để trồng rau và các loại d−a . Tại Singapore, ứng dụng kỹ thuật màn s−ơng dinh d−ỡng để trồng một số loại rau ôn đới mà tr−ớc đây sản xuất khó khăn nh−: rau diếp, bắp cải, cà chua, su hào.... Theo Lê Đình L−ơng: Hà Lan có tới 3000 ha, Nam Phi có 400 ha, Pháp, Anh, ý, Đài Loan, mỗi n−ớc có hàng trăm ha cây trồng trong dung dịch . ở Nam Phi, trên mỗi khoang trồng 18m2 thu hoạch đ−ợc 450 kg cà chua ( t−ơng đ−ơng với 250 tấn/ha), 378 kg khoai tây (ứng với 210 tấn/ha) . ở Châu Âu, kỹ thuật này cũng đang đ−ợc áp dụng mạnh, riêng Bắc Âu đã có tới 400 ha . Các quốc gia khác cũng đang sử dụng hệ thống thuỷ canh nh−: Australia, Newzealand, Bahamasisland, Trung và Đông Phi, Kuwait, Brazil, Ba Lan, Malaysia, Iran . * ứng dụng thuỷ canh ở Việt Nam. ở Việt Nam kỹ thuật này còn mới mẻ, đang ở giai đoạn nghiên cứu thử nghiệm. Đầu năm 1993, ông Grahan Warburtop- giám đốc R and D Hồng Kông đồ án tốt nghiệp sv. L−ơng văn kiên Tr−ờng dhnni – hà nội điện 45a – khoa cơ điện 10 làm việc với lãnh đạo đại hội quốc gia Hà Nội đã đề xuất việc nghiên cứu chuyển giao kỹ thuật thuỷ canh vào n−ớc ta . Tháng 6-1995, kỹ thuật trồng cây trong dung dịch bắt đầu đ−ợc triển khai ở Việt Nam và cơ quan đ−ợc giao tiến hành thử nghiệm là Đại học Nông nghiệp I- Hà Nội. Đến nay n−ớc ta đã hoàn thành một mạng l−ới đồng bộ các cơ sở nghiên cứu và triển khai rộng. Trong vài năm gần đây, tại trung tâm sinh học và Bộ môn Sinh lý thực vật của t−ởng Đại học Nông nghiệp I- Hà Nội đang trồng thử nghiệm một số loại rau ăn lá và ăn quả bằng các dung dịch dinh d−ỡng tự pha chế thay thế dần cho nguyên liệu pha chế dung dịch nhập từ Đài Loan . Theo các tác giả Vũ Quang Sáng, Nguyễn Thị Lý Anh, Nguyễn Xuân Tr−ờng thì có thể hoàn toàn chủ động pha chế dung dịch để trồng mà không phải điều chỉnh pH và bổ sung dinh d−ỡng mà năng suất rau vẫn đạt 70-90% so với cùng loại rau trồng bằng dung dịch nhập nội của AVRDC, chất l−ợng rau t−ơng đ−ơng, hàm l−ơng kim loại nặng và Nitrat d−ới ng−ỡng cho phép, giá dung dịch lại rẻ hơn nhiều so với dung dịch của AVRDC . Hiện nay, xí nghiệp dinh d−ỡng cây trông Thăng Long-Từ Liêm, Hà Nội đang thực hiện " Ch−ơng trình rau sạch- Thuỷ canh", đ−a vào sản xuất phục vụ đời sống. Từ năm 2003 đến nay tại tr−ờng Đại học Nông nghiệp I- Hà Nội, nhóm các nhà khoa học của tr−ờng đang nghiên cứu và thử nghiệm ph−ơng pháp trồng không dùng đất trên đối t−ợng cà chua, d−a chuột, xà lách, sup lơ xanh với dung dịch dinh d−ỡng do các nhà khoa học tự pha chế. Công trình nghiên cứu này đã và đang đ−ợc nhiều tầng lớp xã hôi h−ởng ứng. Trồng không dùng đất là kỹ thuật rất có triển vọng ở Việt Nam. Vì vậy cần đẩy mạnh nghiên cứu và ứng dụng ra sản xuất phục vụ đời sống. 1.2. Các ph−ơng pháp t−ới đồ án tốt nghiệp sv. L−ơng văn kiên Tr−ờng dhnni – hà nội điện 45a – khoa cơ điện 11 Ph−ơng pháp và kỹ thuật t−ới là một trong những biện pháp chủ yếu để sử dụng n−ớc hợp lý, thích hợp với từng loại đất đai, theo nhu cầu sinh lý về n−ớc của các loại cây trồng, nhằm tăng năng suất lao động và tăng năng suất cây trồng. Hiện nay ở n−ớc ta và trên thế giới, đang áp dụng các ph−ơng pháp chủ yếu: t−ới ngập, t−ới rãnh, t−ới dải và t−ới phun m−a. Ngoài ra ph−ơng pháp t−ới nhỏ giọt và t−ới ngầm cũng đang đ−ợc nghiên cứu ứng dụng ở một số n−ớc. 1.2.1. Ph−ơng pháp t−ới ngập n−ớc T−ới ngập là ph−ơng pháp t−ới lâu đời nhất, chủ yếu dùng để t−ới cho lúa n−ớc trong suốt thời kỳ sinh tr−ởng. Cũng có thể t−ới ngập cho một số cây trồng khác trong từng giai đoạn nhất định ngô, cói đay và một số cây thức ăn chăn nuôi. cũng có thể dùng t−ới ngập để cải tạo đất nh− thau chua rửa mặn, hoặc giữ ẩm cho đất trong thời kỳ khô hạn ch−a canh tác. Ph−ơng pháp này có những −u điểm nh−: T−ới ngập thích hợp khi mặt ruộng bằng phẳng độ dốc không lớn hơn 0,001, tính thấm n−ớc của đất yếu và mức t−ới lớn. Vì vậy năng suất lao động của ng−ời t−ới cao ; một ng−ời có thể t−ới cho 30-40 ha. Hệ số sử dụng ruộng đất cao, vì có thể xây dựng hệ thông t−ới tiêu cho những thửa có diện tích lớn. Lớp n−ớc trên ruộng tạo điều kiện cho bộ rễ của lúa phát triển tốt, hấp thụ các loại phân bón đ−ợc thuận lợi, hạn chế đ−ợc nhiều loại cỏ dại. Lớp n−ớc trên ruộng, con làm chế độ nhiệt của ruộng lúa tốt hơn, nhất là ở những vùng có độ chênh nhiệt độ giữa ban ngày và ban đêm lớn. Tuy nhiên, t−ới ngập có nh−ợc điểm và hạn chế sau: t−ới ngập không ứng dụng đ−ợc để t−ới cho các loại cây trồng cạn, nhu cầu về n−ớc ít, hoặc ở các đất có độ dốc lớn. T−ới ngập làm cho độ thoáng khí trong đất kém quá trình phân giải các chất hữu cơ bị hạn chê. Nếu chế độ t−ới không thích hợp, đồ án tốt nghiệp sv. L−ơng văn kiên Tr−ờng dhnni – hà nội điện 45a – khoa cơ điện 12 việc tổ chức quản lý t−ới kém sẽ làm ảnh h−ởng sấu đến phát triển của cây trồng, gây lãng phí n−ớc, làm xói mòn đất và rửa trôi phân bón. Vì vậy khi áp dụng ph−ơng pháp t−ới ngập cần đảm bảo các khâu kỹ thuật sau: Qui hoạch xây dựng đồng ruộng, xác định hệ thống kênh t−ới tiêu. Đây là khâu đầu tiên và ảnh h−ởng đến toàn bộ quá trình sản xuất lúa. Có hai ph−ơng pháp t−ới tiêu riêng biệt và t−ới tiêu kết hợp: T−ới tiêu riêng biệt là ở môi khoảnh ruộng có kênh t−ới và kênh tiêu riêng. Mỗi kênh t−ới bên hoặc hai bên, tùy hình, và cách bố trí kênh tiêu cũng có thể tiêu một bên hoặc hai bên. Dùng ph−ơng pháp t−ới tiêu riêng biệt, ta chu động t−ới tiêu, áp dụng đ−ợc t−ới tiêu khoa học, đáp ứng đúng yêu cầu sinh lý của lúa và có thể dùng biện pháp t−ới tiêu để cải tạo đất nhất là ở những vùng chua mặn, tăng đ−ợc năng suất cây trồng và tạo điều kiện thuận lợi cho cơ khí hóa các khâu canh tác. Nh−ợc điểm là tốn nhiều đất và nhiều công trình, hệ số sử dụng đất thấp. Ph−ơng pháp t−ới tiêu kết hợp là có một hệ thống kênh vừa làm nhiệm vụ t−ới n−ớc vừa tiêu n−ớc. Ưu điểm là diện tích chiếm đất của hệ thống kênh ít và khối l−ợng công trình nhỏ. Nh−ợc điểm là không chủ động t−ới tiêu cho từng khoảnh từng thửa đ−ợc, để thực hiện các biện pháp cải tạo đất, thâm canh tăng năng suất cây trồng. 1.2.2. Ph−ơng pháp t−ới rãnh Ph−ơng pháp t−ới rãnh đ−ợc phổ biến nhất để t−ới cho hầu hết các loại cây trồng nh− bông, nho, mía, các loại cây có củ, quả nh− khoai sắn, củ đậu, cà chua và các loại rau, nh− bắp cải, su hào… Khi t−ới rãnh n−ớc không chảy vào khắp mặt ruộng mà chỉ vào trong rãnh t−ới giữa các hàng cây trồng. Yêu cầu của t−ới rãnh là xác định đúng đắn các yếu tố kỹ thuật t−ới chủ yếu, nh− l−u l−ợng n−ớc trong rãnh t−ới, chiều dài rãnh t−ới đồ án tốt nghiệp sv. L−ơng văn kiên Tr−ờng dhnni – hà nội điện 45a – khoa cơ điện 13 và thời gian t−ới để đảm bảo tiêu chuẩn t−ới định tr−ớc theo yêu cầu sinh lý của cây trồng, phù hợp với các điều kiện đất đai, địa hình và thời tiết khí hậu. Tùy theo cách t−ới n−ớc vào rãnh và cho thấm vào đất mà chia ra hai loại rãnh t−ới: rãnh thoát và rãnh ngập. Rãnh thoát là loại rãnh, n−ớc vừa từ kênh t−ới chảy vào rãnh, vừa thấm hai bên rãnh làm ẩm đất. Tùy theo điều kiện địa hình, đất đai mà l−u l−ợng n−ớc chảy trong rãnh từ 0,05-2 l/s và chiều dài rãnh từ 50-500m, thời gian t−ới từ 1-2 giờ đến 2-3 ngày. Khi t−ới rãnh thoát, n−ớc vừa chảy trong rãnh vừa ngấm hai bên rãnh, làm ẩm đất, nên th−ớng có l−ợng n−ớc chảy đi ở cuối rãnh khoảng từ 20-60% l−ợng n−ớc t−ới. Để giảm l−ợng n−ớc chảy đi đó, thì khi n−ớc đã chảy đến cuối rãnh ng−ời ta giảm l−u l−ợng n−ớc vào rãnh từ 1,5-3 lần. Nh− thế, vận tốc n−ớc chảy trong rãnh đã thấm −ớt đ−ợc giảm xuống, không làm xói mòn rãnh, đất vẫn đ−ợc làm ẩm đều, mà ít có n−ớc thừa chảy đi ở cuối rãnh. Rãnh ngập là loại rãnh t−ới làm ẩm đất hai bên rãnh chủ yếu bằng l−ợng n−ớc trữ trong rãnh sau khi thôi dẫn n−ớc vào rãnh. Loại rãnh ngập đ−ợc ứng dụng chủ yếu trên ruộng phẳng hay có độ dốc rất nhỏ (nhỏ hơn 0,002). Rãnh ngập sâu 20-25cm chiều rộng trên mặt 50-60cm và chiều dài rãnh 40-80m. Để làm ẩm đất đều, chiều dài rãnh làm sao để khi ở đầu rãnh n−ớc ngập 1/3 độ sâu rãnh thì ở cuối rãnh n−ớc không ngập quá ắ rãnh. Ưu điểm của t−ới rãnh là xây dựng đồng ruộng dễ dàng thích ứng với từng điều kiện cụ thể về đất đai, khí hậu và cây trồng. Đảm bảo đất đ−ợc tơi xốp, không phá vỡ lớp kết cấu trên mặt ruộng, vẫn giữ đ−ợc thoáng khí làm cho cây trồng phát triển thuận lợi. Đảm bảo đúng l−ợng n−ớc theo nhu cầu của cây trồng. Tiết kiệm n−ớc, ít hao phí do bốc hơi và ngấm xuống sâu. 1.2.3. Ph−ơng pháp t−ới dải đồ án tốt nghiệp sv. L−ơng văn kiên Tr−ờng dhnni – hà nội điện 45a – khoa cơ điện 14 T−ới dải dùng để t−ới cho các loại cây trồng gieo dầy hoặc hàng hẹp nh− đay, vừng, lạc, đỗ, các thức ăn cho chăn nuôi. Cũng dùng để t−ới cho ngô và các v−ờn cây. ở vùng khô hạn, có thể t−ới làm ẩm đất tr−ớc khi gieo. Những yếu tố kỹ thuật t−ới dải là chiều dài và chiều rộng dải, l−u l−ợng riêng của n−ớc chảy ở đầu dải tính bằng lit/s/m, thời gian t−ới và chiều cao giới hạn của bờ dải. Những yếu tố kỹ thuật của t−ới dải cũng phụ thuộc vào những điều kiện nh− t−ới rãnh nh−ng chủ yếu vào độ dốc ngang của mặt ruộng. T−ới dải thích hợp nhất với độ dốc mặt ruộng từ 0,002-0,008. Nếu độ dốc lớn hơn 0,02 thì không t−ới dải đ−ợc vì tốc độ chảy trên mặt ruộng lớn, n−ớc không kịp ngấm làm ẩm đất l−ợng n−ớc chảy đi sẽ nhiều, lãng phí n−ớc và gây bào mòn lớp đất trên mặt ruộng. Có hai cách t−ới dải: t−ới từ đầu dải và t−ới từ bên cạnh dải. Nếu t−ới từ đầu dải thì chia ruộng ra từng dải theo h−ớng dốc nhất. Nếu hệ thống kênh t−ới bố trí theo sơ đồ dọc thì phải đào các m−ơng dẫn n−ớc theo chiều ngang dải. Nếu hệ thống kênh t−ới bố trí theo sơ đồ ngang thì lấy n−ớc trực tiếp từ kênh t−ới tạm thời. T−ới từ bên cạnh dải đ−ợc áp dụng trong các tr−ờng hợp địa hình trên ruộng phức tạp gồ ghề và dốc theo h−ớng ngang dải. Khác với t−ới đầu dải là ở giữa các dải không có bờ giữ n−ớc, mà các rãnh t−ới sâu từ 25-30cm. Chiều rộng dải khi t−ới bên th−ờng là 8-12m tùy theo chiều rộng làm việc của các loại máy gieo và máy thu hoạch. N−ớc từ kênh t−ới chảy vào rãnh t−ới. ở rãnh t−ới khoảng 10-15m có một chỗ lấy n−ớc vào dải. Nên chọn chỗ lấy n−ớc ở vị trí cao của dải. n−ớc từ rãnh t−ới chay vào một dải (t−ới một bên) hay t−ới cho cả hai dải bên rãnh t−ới (t−ới hai bên) tuy theo địa hình và cách bố trí rãnh. Nh−ợc điểm của ph−ơng t−ới nay là làm ẩm đất không đều và tốn n−ớc đồ án tốt nghiệp sv. L−ơng văn k