3
Chương 1:
NHỮNG KHÁI NIỆM MỞ ĐẦU VỀ MÔN HỌC
1.1. Nhiệm vụ nội dung cơ bản môn học
Mặt lợi :
- Nước là một yếu tố không thể thiếu được đối với sự sống nói chung, đối với đời sống
của con người nói riêng, thực tế đã chứng tỏ rằng ở đâu có nước là ở đó có sự sống.
- Nước phục vụ cho phát triển nông nghiệp sản xuất ra lương thực thực phẩm, cho
sự phát triển công nghiệp, giao thông vận tải.
- Dòng chảy trên các sông suối còn tiềm tàng một nguồn năng lượng vô tận chiếm
một vị trí quan trọng trong các nguồn năng lượng tự nhiên trên hành tinh của
chúng ta.
Rõ ràng nước là một trong những yếu tố đảm bảo sinh tồn và phát triển của mọi sinh
vật trên trái đất, là màu xanh của cây cỏ, là sự phồn vinh của xã hội, là một trong
những yếu tố quyết định bảo đảm tốc độ phát triển của xã hội loài người.
Tác hại :
- Tác hại cho đời sống con người như gây úng ngập, lũ lụt, xói mòn rửa trôi đất, sạt
đất.
- Nước còn gây nạn xói mòn, làm thoái hoá những vùng đất màu mỡ, nước nhiều
quá gây lầy thụt, úng ngập không những ảnh hưởng tới sản xuất nông nghiệp
mà còn ảnh hưởng rất lớn đến đời sống sinh hoạt của nhân dân .
Chính vì vậy mà nhiều nước trên thế giới, vấn đề phát triển nguồn nước được đưa
lên vị trí hàng đầu, được đưa thành quốc sách. Nhiều nước ở Châu Phi do thiếu nước
mà nạn đói luôn hoành hành và nền kinh tế trở nên nghèo nàn lạc hậu. Một số nước
vùng Nam Á chiến tranh xẩy ra liên miên, một trong những nguyên nhân là vấn đề
tranh chấp nguồn nước. Nước có một vai trò quan trọng như vậy, đòi hỏi chúng ta
phải đi sâu nghiên cứu về chúng, phát huy những mặt lợi, hạn chế đến mức thấp nhất
những mặt hại do nước gây ra, nhằm phát huy hơn nữa vai trò của nước đối với sự
phát triển kinh tế xã hội và đời sống con người. Đây là một nhiệm vụ hết sức to lớn và
nặng nề mà xã hội đã giao phó cho chúng ta.

Ngoài ra, để giữ nước người ta còn dùng các biện pháp phi công trình khác như
biện pháp lâm nghiệp, biện pháp nông nghiệp
+ Dẫn nước: Là biện pháp tiếp theo nhằm đưa nước từ nguồn nước phân phối về
các nơi yêu cầu, đưa nước trừ vùng nọ đến vùng kia để điều hoà nguồn nước một cách
hiệu quả và kịp thời nhất.
Để dẫn nước, thường dùng hệ thống công trình gồm những công trình lấy nước đầu
mối như cống lấy nước, trạm bơm và hệ thống kênh mương, đường ống chuyển
nước và các công trình trên hệ thống.
+ Tháo nước: Đây cũng là một biện pháp tích cực nhằm tháo một cách chủ động
có kế hoạch lượng nước thừa nhằm giảm nhỏ tai hại do việc nước quá thừa gây nên
như úng ngập. Tháo nước có kế hoạch còn hạn chế được nạn xói mòn rửa trôi làm
thoái hóa đất.
1.1.3. Nội dung cơ bản của môn học
Để giải quyết được những nhiệm vụ trên nội dung chính của môn học bao gồm:
- Nghiên cứu các quy luật vận chuyển của nước và nguyên lý cơ bản của việc điều
tiết nước
- Nghiên cứu nhu cầu dùng nước và thoát nước của các ngành, đặc biệt là nông
nghiệp, thông qua đó xác định chế độ cung cấp nước và tháo nước thích hợp.
- Nghiên cứu các công nghệ cấp nước và tháo nước theo yêu cầu của các ngành
nhằm phát triển kinh tế xã hội của khu vực.
5
- Thiết kế Quy hoạch và tính toán thiết kế hệ thống công trình nhằm bảo đảm chế
độ cung cấp nước và tháo nước thích hợp đạt hiệu quả kinh tế cao tại các vùng khác
nhau.
- Nghiên cứu các biện pháp thuỷ lợi cho những vùng đặc thù như vùng đồi núi,
vùng ven biển, vùng trũng, vùng ngoại ô thành phố…
- Nghiên cứu phân tích kinh tế trong dự án
Nói tóm lại, thông qua nội dung của môn học, chúng ta sẽ được trang bị một khối
lượng kiến thức để có khả năng thu thập và phân tích những tài liệu cơ bản, tính toán
các chỉ tiêu kỹ thuật phục vụ cho quy hoạch và thiết kế, đề xuất các phương án quy

Trong những năm gần đây nhiều tổ chức quốc tế như: Tổ chức Nông nghiệp và Lương
6
thực thế giới (FAO), tổ chức Tưới tiêu Quốc tế (ICID), Viện Quản lý Nước Quốc tế
(IWMI), các viện Nghiên cứu, trường Đại học của các quốc gia… đã tập trung nhiều
nhà khoa học nổi tiếng tiến hành nghiên cứu lý thuyết cũng như thực nghiệm nhằm
hoàn chỉnh dần về mặt lý luận những vấn đề liên quan tới tính toán quy hoạch, thiết kế
hệ thống thuỷ lợi.
Ở Việt Nam:
Từ thời mới dựng nước, trên vùng châu thổ sông Hồng, các vua Hùng cùng nhân dân
đã dựa vào nguồn nước của sông Hồng để sinh sống và phát triển kinh tế xã hội nhưng
đồng thời cũng phải chống trả quyết liệt với những thiên tai như lũ lụt úng ngập do
sông Hồng gây ra để xây dựng nên nền văn minh sông Hồng chói lọi.
- Trong lĩnh vực khảo cổ, nhiều bằng chứng trong các cuộc khai quật gần đây cho
thấy tổ tiên ta đã để lại nhiều vết tích của các hệ thống công trình tưới tiêu như hệ
thống giếng xây bằng đá để tưới cho ruộng bậc thang ở huyện Gio Linh, Quảng Trị.
Hệ thống sông đào Ninh Thuận (Nha Trinh, Ninh Chu). Đặc biệt là thời kỳ chúng ta
thoát khỏi ách thống trị của phong kiến phương Bắc. Các công trình Thủy lợi đã được
xây dựng liên tiếp để phát triển kinh tế và củng cố quốc phòng giữ vững nền độc lập tự
chủ của đất nước.
- Năm 983 Lê Hoàn cho đào sông Đồng Cỏ - Bà Hoà ở Thanh Hoá
- Năm 1029 Lý Thái Tông đào sông Đan Nãi (Thanh Hoá)
- Năm 1091 Lý Thánh Tông cho đào sông Lãnh Kênh ở Thái Nguyên
- Năm 1108 nhân dân ta đã khởi công đắp đê đầu tiên ở phường Cơ Xá (Phúc Xá
ngày nay).
- Năm 1343 Trần Thái Tông lại ra sắc chỉ đắp đê từ đầu nguồn tới tận hạ du các
triền sông trong vùng đồng bằng sông Hồng để chống lũ lụt.
- Năm 1390 nhà Trần quyết định đào sông Thiên Đức (sông Đuống) để lấy nước
tưới và phân lũ cho sông Hồng. Không biết rõ vị Đại thần nào đã cố vấn cho vua Trần
và đặt bút vạch đầu tiên trên bản thiết kế đó. Nhưng đến nay đã qua hơn 600 năm sông
Đuống còn giữ nguyên giá trị về kinh tế, xã hội rất lớn.

thống tưới Nha Trinh (Ninh Thuận), công trình tiêu nước phòng lũ Đập Đáy (Hà
Tây)
Từ ngày hoà bình lập lại, dưới sự lãnh đạo của Đảng, nhân dân ta đã ra sức xây
dựng các công trình thủy lợi và đã có những thành tựu lớn. Các công trình này đã phục
vụ một cách đắc lực cho sản xuất nông nghiệp với phương châm: Những công trình
loại nhỏ do nhân dân làm, những công trình loại vừa và loại lớn do Nhà nước đầu tư
vốn. Cho tới nay chúng ta đã xây dựng tới 720 hồ chứa loại vừa, loại lớn và hàng
nghìn hồ chứa loại nhỏ để phục vụ tưới phòng lũ, phát điện, điều tiết dòng chảy, thay
đổi cảnh quan môi trường như:
- Hồ chứa Đại Lải ở Vĩnh Phúc
- Hồ chứa Suối Hai, Đồng Mô - Ngải Sơn (Sơn Tây - Hà Tây)
- Hồ chứa Núi Cốc ở Thái Nguyên
- Hồ chứa Kẻ Gỗ (Hà Tĩnh)
- Hồ chứa Phú Ninh (Quảng Nam)
- Hồ chứa Dầu Tiếng (Tây Ninh)
- Hồ chứa Sông Quao (Bình Thuận)
- Hồ chứa Trị An, Thác Bà, Hoà Bình là những hồ chứa phát điện vào loại lớn ở
Đông Nam Á
Hơn 2000 trạm bơm tưới, tiêu lớn như Trịnh Xá, Bạch Hạc, Hồng Vân, Đan Hoài,
La Khê, Vân Đình - Ngoại Độ, Cổ Đam, Hữu Bị, Như Trác, Cốc Thành và hàng loạt
cống lấy nước, đập dâng và cống tiêu tự chảy hình thành các hệ thống Thuỷ lợi lớn
như hệ thống Bắc Hưng Hải, Nam Thạch Hãn, Nha Trinh - Lâm Cấm, Quản Lộ -
Phụng Hiệp, Nam Măng Thít, Đồng Tháp Mười, Tứ giác Long Xuyên, Kênh thoát lũ
8
miền tây… Đến nay đã tưới được hơn 6 triệu ha và tiêu hơn 2 triệu ha một cách hoàn
toàn chủ động. Những thành tựu đó đã góp phần rất lớn vào việc giảm nhỏ diện tích
úng hạn, góp phần đắc lực vào việc nâng cao năng suất và sản lượng nông nghiệp của
nước ta.
Về lực lượng cán bộ khoa học kỹ thuật của ngành cũng không ngừng lớn mạnh cả
về số lượng lẫn chất lượng: Hàng vạn cán bộ có trình độ Đại học và cán bộ trung cấp

+
ϕ
−
−Ψ
=
n
1i
riPi
XiiPi
RR
gZ
U
(2.1)
Trong đó:
U: Năng lực hút nước của rễ, thường biểu thị bằng áp lực hoặc độ cao cột
nước
Ψ
Pi
: Thế năng dẫn của lớp i (bao gồm cả khả năng thẩm thấu)
ϕ
Xi
: Thế năng của nước trong rễ
R
Pi
: Sức cản của đất ở lớp i
R
ri
: Sức cản của rễ, sức cản này được xác định theo hệ thức

∑

H
a
: Lực hút, khi đất ở trạng thái khô thì xuất hiện lực này. Áp suất giữ nước có thể
đạt hàng chục, hàng trăm bar tùy thuộc vào trạng thái khô của đất
Ψ: Lực mao quản, xuất hiện ở trạng thái nước mao quản. Lực này bé hơn lực hút
(lực dính kết)
gZ: Lực trọng trường, lực này xuất hiện ở trạng thái nước tự do, biến đổi theo sức
hút của trái đất và vị trí thế
P
γ
: Lực thủy tĩnh, lực này xuất hiện khi nước trong đất đã bão hòa, lực sinh ra do
sự chèn ép của các phần tử nước
Tổng thể giữ nước của đất φ thay đổi theo trạng thái ẩm của đất, đất càng khô kiệt,
giá trị φ càng lớn và ngược lại. Ở một trạng thái ẩm của đất, chỉ tồn tại một thành phần
chiếm ưu thế của các thể thành phần. Ví dụ ở trạng thái nước liên kết (đất rất khô) thì
giá trị H
a
chiếm ưu thế, còn các thành phần khác bỏ qua.
Trong 4 thành phần trên, lực hút và lực mao quản là quan trọng nhất.
Có thể nói rằng:
- Đất bão hòa nước, để tách nước khỏi đất thì cần năng lượng bé, vì nước được giữ
với áp lực nhỏ.
- Đất càng khô thì yêu cầu ngược lại
- Ở mặt nước tự do (mức nước tĩnh) thì áp lực và sức căng bằng không.
- Ở mặt nước thủy tĩnh (vùng viền mao quản) áp lực là âm, bé hơn áp lực khí
quyển.
- Ở dưới mặt nước tự do áp lực là dương, tức là lớn hơn áp lực atmosfer (áp lực
khí quyển).
Cả hai loại áp lực âm và dương ta gọi là khoảng thế áp lực.
Đất cát, có sức giữ nước bé hơn sức giữ nước ở đất sét nếu cùng một độ ẩm

26

22

18

14

10

6

2
Đất sét
Đ
ộ
ẩm
(
% tr
ọ
n
g
lư
ợ
n
g)
Đất thịt

β
ch
= 1,5β
h

Hoặc β
ch
= 0,05 + 0,35A
A: Lượng chứa sét trong đất (%)
c) Độ ẩm tố đa đồng ruộng
β
đr

Độ ẩm này tương ứng với lượng nước nhận được ở trong đất sau khi phần lớn
nước trọng lực đã được thoát đi.
Giá trị này thường thay đổi theo cấu trúc và kết cấu tạo thành đất.
Phương pháp xác định theo cấu trúc đất tự nhiên, chọn diện tích 1/1 hoặc 4/4mm, xung
quanh đóng ván cừ ở độ sâu 0,5m. Tưới nước đến khi bão hoà rồi để nước thoát đi.
Sau 1 ÷ 3 ngày đối với đất nhẹ
Sau 4 ÷ 6 ngày đối với đất nặng
Đất khô hoàn toàn

Không
hích hợp với
cây trồng
Nước hút
(
liên
k
ết

Nước
t
r
ọn
g
lực

Đ
Hình 2.4 - Sơ đồ quan hệ về các hệ số vật lý với trạng thái nước
Sau 1 ÷ 2 ngày thì bắt đầu lấy mẫu phân tích ẩm, mỗi ngày 2 lần, xác định 2 ÷ 3
lần liên tục ở cùng độ sâu, sẽ nhận được độ ẩm sấp sỉ nhau, đó chính là độ ẩm tối đa
đồng ruộng.
4. Về độ ẩm thích hợp và độ ẩm thích hợp bé nhất đối với cây trồng cạn
Độ ẩm thích hợp bé nhất trong đất là độ ẩm cần duy trì tối thiểu, không được phép
giảm dưới nó trên chiều sâu phát triển của bộ rễ cây chính để đảm bảo cây phát triển
tối ưu và cho năng suất lớn nhất trên 1ha
Có ba quan điểm xác định độ ẩm này:
a) Quan điểm thứ nhất: Theo quan điểm của Veihmeyer và Hendrickson
Các tác giả này cho rằng độ ẩm thích hợp đối với cây trồng là bằng hiệu số giữ độ
ẩm tối đa đồng ruộng β
đr
và hệ số héo β
ch
: (β
đr
- β
ch
)
Bằng một loạt thực nghiệm trên các vườn cây ăn quả, người ta đã phản đối quan
điểm này.


Theo quan điểm này để bảo đảm nồng độ ẩm trong đất luôn luôn đạt được giá trị
cao thì phải tưới rất dày và với lượng nước nhỏ. Lý thuyết này không đúng đắn hoàn
toàn.
c) Quan điểm thứ ba: Đa số nhà nghiên cứu đều cho rằng lượng nước thích hợp có
quan hệ với áp lực giữ nước trong đất (cấu trúc loại) và thay đổi theo dạng đường
cong.
Hình 2.7 - Quan hệ giữa năng suất đạt được và lượng nước thích hợp
Từ những lý do trên đi đến xác định độ ẩm thích hợp bé nhất trong đất cần duy trì
là không phải chỉ có quan hệ với độ ẩm tối đa đồng ruộng (β
đr
) mà còn có quan hệ với
100 (β
đ
r
) 75 50 25 0
Lượng nước thích hợp Hệ số héo

Năng suất đạt được
75

50

25

0
Hình 2.6 - Quan hệ giữa năng suất và lượng nước thích hợp
100 (β
đ
r

Áp lực giữ ẩm thích hợp (atm)
Độ ẩm tối đa đồng ruộng
75% thích hợp
Đất sét
50% thích hợp Đất thịt
25% thích hợp
Đ
ất cát
(
)
β
ch
cấu trúc đất – loại đất.
Hình 2.8 - Quan hệ giữa độ ẩm thích hợp và áp lực giữ ẩm của đất
Từ biểu đồ trên ta thấy:
Ở 75% lượng nước chứa nước thích hợp thì: - Đất sét là 2 atm
- Đất thịt là 1 atm
- Đất cát là 0,5 atm
Ở 50% lượng nước chứa nước thích hợp thì: - Đất sét là 4,5 atm
- Đất thịt là 2 atm
- Đất cát là 0,7 atm
Ở 25% lượng nước chứa nước thích hợp thì: - Đất sét là 9 atm
- Đất thịt là 6 atm
- Đất cát là 2 atm
Từ đó người ta xác định độ ẩm thích hợp đối với cây trồng là tương ứng với áp lực
giữ nước của đất là 2 atm. Do đó đi đến xác định độ ẩm bé nhất thích hợp có thể xác
định theo các hệ thức sau:

- Đất sét trung bình và sét nhẹ: β
cr
= (0,75 ÷ 0,75)β
đr

- Đất sét pha và sét: β
cr
= (0,75 ÷ 0,85)β
đr

2.1.2. Ảnh hưởng của nước trong đất đối với chế độ thoáng khí của đất trồng
Trong khe rỗng của đất có nước và không khí, nước nhiều thì không khí ít và
ngược lại.
- Để bảo đảm cây có thể hô hấp thuận lợi, ở ruộng trồng cây trồng cạn, thể tích
không khí phải bảo đảm lớn hơn 10% thể tích khe rỗng. Nếu nước quá nhiều thì rễ cây
sẽ hô hấp khó khăn và khi đó rễ cây tiết ra chất độc. Nếu tình trạng thiếu không khí
kéo dài thì sự hô hấp sẽ kém đi và cuối cùng sẽ ngừng hẳn. Vì vậy đối với cây trồng
cạn mà để nước ngập quá 1 ÷ 2 ngày thì ảnh hưởng đến sự sinh trưởng bình thường
của cây trồng. Nếu ngập lâu thì cây trồng sẽ chết.
- Đối với cây lúa do cấu tạo thân cây có thể sống dưới nước được, vì cây lúa có
thể lấy không khí từ trên thông qua ống rỗng của lá và thân để cung cấp cho bộ rễ hô
hấp. Tuy vậy nếu ngập quá sâu, thiếu ánh sáng lúa không hút được thức ăn sẽ đẻ kém
làm đòng muộn và chín chậm, sản lượng sẽ giảm thấp. Nếu để ngập quá sâu, để bảo

đảm sự hô hấp, cây sẽ vươn cao, ống thông hơi sẽ mở rộng, ống cây lớn lên và tế bào
mỏng, thân cây mềm yếu sẽ dễ bị đổ.
Mặt khác, do thiếu không khí, bộ rễ sẽ kém phát triển và sẽ không cắm sâu vào đất
và không giữ được cây vững chắc. Độ ngập của lúa theo giai đoạn sinh trưởng, độ
ngập thường tăng theo giai đoạn phát triển của lúa.
2.1.3. Ảnh hưởng của nước trong đất đến chế độ nhiệt của đất

302
240
148
385
357
223
510
532
525
592
648
676
717
823
902
2.1.4. Ảnh hưởng của nước trong đất đến chế độ thức ăn của cây trồng
Vi sinh vật cần một lượng không khí và nhiệt độ để phân giải chất hữu cơ thành
khoáng chất mà cây trồng có thể hút được.
-Nước ít, không khí nhiều, sự hoạt động của vi sinh vật háo khí sẽ mạnh, khoáng
chất được phân giải từ chất hữu cơ sẽ nhiều. Nhưng nếu nước ít, cây không thể lợi
dụng được thức ăn đó, khi gặp mưa sẽ bị trôi đi.
- Nếu nước trong đất nhiều, sự hoạt động của vi sinh vật yếm khí sẽ mạnh và sự
hoạt động của vi sinh vật háo khí bị hạn chế. Vì vậy, các chất hữu cơ không được phân
giải và sẽ tiết ra chất a xít làm cho đất bị chua.
Vì vậy, phải bảo đảm một độ ẩm thích hợp trong đất để tạo được chế độ thức ăn
thích hợp.
- Đối với cây lương thực, thể tích không khí cần bảo đảm khoảng 20 ÷ 30% độ rỗng
của đất,
23,18
14,78
41,05
46,61
50,32
27,52
30,22
34,90

Bảng 2.4 - Ảnh hưởng của tưới đến dung trọng và độ rỗng (Theo Ghienko)
Không tưới Có tưới
Đất trồng
Độ sâu lớp
đất (cm)
Dung trọng
Độ rỗng
(%)
Dung trọng
Độ rỗng
(%)
Cà chua
Tưới 4 lần
2 ÷ 7
10 ÷ 15
20 ÷ 25
1,17
1,20
1,27
59,7
55,5

nhạy cảm đối với thực vật.
Tỷ lệ giữa ba dạng nước này là phụ thuộc vào cấu tạo đất, cấu trúc, hàm lượng
mùn và nhiệt độ của nước trong đất.
Về quan điểm nhạy cảm đối với thực vật, người ta chia làm nước nhạy cảm và
không nhạy cảm.
Nước nhạy cảm biểu thị sự chênh lệch giữa độ ẩm tối đa và hệ số héo. Nước
không nhạy cảm bao gồm giữa nước liên kết và một phần nhỏ nước mao quản, tương
ứng giữa hệ số héo và hệ số hút nước.
Ngoài những khái niệm này Lebedev có xét loại nước màng là phần nước giữ
được do lực phân tử, nó chiếm vị trí trung gian giữa nước liên kết và nước mao quản
về mặt nhạy cảm và lưu động.
2.3. Chuyển động của nước trong đất
Sự chuyển động của nước trong đất là một hiện tượng phức tạp, nó có thể có trong
các hướng khác nhau và có thể do nhiều nguyên nhân khác nhau.
Người ta thường chia ba dạng chuyển động chính của nước trong đất:
- Sự chuyển động của nước dưới dạng hơi
- Sự chuyển động ở dạng mao quản
- Sự chuyển động trọng lực
2.3.1. Sự chuyển động của nước trong dạng hơi
Nước ở dạng này chuyển động được là nhờ chênh lệch áp lực hơi giữa hai vùng.
Nước sẽ bốc hơi qua sự làm nóng, còn hơi sẽ khuyếch tán trong lỗ đất đầy không khí
sát bề mặt của nó. Một phần hơi sẽ được ngưng tụ, còn một phần sẽ bay vào khí
quyển.
Hơi sẽ chuyển động theo quy luật của khí động lực học.
2.3.2. Chuyển động của nước mao quản
Chuyển động của nước mao quản trong đất là nhờ tác dụng của lực hút và lực dính
tức là dưới tác dụng của thế mao quản.
Chuyển động mao quản của nước trong đất là nhờ chuyển động đặc trưng của đất
không bão hòa.
Ở đất chưa bão hòa nước, sự chuyển động mao quản của nước là chậm hơn ở đất

.ρ.g (2.5)
→
g.
p
H
c
ρ
=

Thay (2.3) vào (2.5) thì:
g.
1
.
dV
dS
H
c
ρ
σ=

Hoặc
a
c
2
c
c
r
2
g.
1

Thịt nặng và hoàng thổ
Đất sét
0,5 ÷ 1,0
1,0 ÷ 1,5
1,5 ÷ 2,0
2,0 ÷ 3,0
3,0 ÷ 4,0
4,0 ÷ 5
2.3.3. Sự chuyển động của nước trọng lực
Dưới tác dụng của trọng lực, nước sẽ lưu chuyển từ cao xuống thấp, từ điểm có thế
trọng lực cao xuống điểm có thế trọng lực thấp.
Có thể chia ra hai trường hợp nghiên cứu quá trình thấm trên đất tưới:
- Thấm trong trường hợp đất chưa bão hòa nước
- Thấm ở trường hợp đất đã bão hòa nước hoặc gần bão hòa nước
1. Trường hợp thấm khi đất chưa bão hòa nước
Trường hợp này được gọi thấm hút, thường xuất hiện trên đất tưới cho cây trồng
cạn hoặc trên đất lúa giai đoạn làm đất mùa khô.
a) Hệ thức Côtchiacôp
Hệ thức được xây dựng trên cơ sở thí nghiệm tưới nước và nước được thấm từ
trên mặt đất xuống lớp đất bên dưới theo hướng thẳng đứng.
Hệ thức có dạng:

α
=
t
K
K
1
t
(cm/h) (2.7)

(2.8)
và
α−
α−
= t
1
K
K
1
t
(2.9)
b) Hệ thức Horton
Trong trường hợp này cũng có thể tính toán theo hệ thức Horton:
(2.10)
()
St
0t
eKKKK
−
−+=
K
0
: Tốc độ thấm ở thời điểm ban đầu

S: Chỉ số ngấm có ý nghĩa như chỉ số α trong hệ thức (2.7)
K: Hệ số ngấm ổn định của đất
Về mặt toán học, hệ thức này biểu thị ý nghĩa vật lý rõ hơn.
Từ (2.10) ta cũng xác định được lượng nước thấm:

()

KK
KK
−
−
−
+=
(2.12)
c) Nghiên cứu mô hình thấm trong giai đoạn ngấm hút
Sự vận động của nước thấm trong giai đoạn này có thể biểu thị bằng phương trình
cơ bản:

()
(
)
z
.
K
z
D
zt ∂
θ∂
θ∂
θ∂
−
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛

hưởng trực tiếp đến sự vận động của nước trong đất. Động thái của nước ngầm ở đất
trồng trọt có thể gặp một số tình huống:
1. Mực nước ngầm tăng lên khi ảnh hưởng của mưa hoặc tưới
2. Mực nước hạ dưới ảnh hưởng của bốc thoát hơi
3. Mực nước ngầm hạ do ảnh hưởng của biện pháp thủy lợi (tiêu nước mặt hoặc tiêu
nước ngầm)
4. Mực nước ngầm được khống chế ở độ sâu nhất định sau khi mưa hoặc tưới
Phương trình cơ bản về sự vận động của nước ngầm được viết dưới dạng:

()
()
()
z
hK
z
z
h
hK
t
h
hC
∂
∂
−
∂
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣

(cm) (2.22)
K: Hệ số ngấm (cm/h)
a: Độ sâu lớp nước trên mặt ruộng
h: Độ sâu lớp nước ngấm vào trong đất, trước đây thường xem h là hằng số,
do đó việc tính toán đơn giản
t: Thời gian cần thiết để làm bão hòa đất trên mực nước ngầm, có thể xác định
theo công thức của Verdernikov:

⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+
−
δ
=
a
ha
lnah
K
t
(2.23)

1
t
2
K
W
2
2
t
(2.24)
2.4. Điều tiết nước ruộng
Đễ xác định biện pháp tưới tiêu đối với vùng đất nông nghiệp ta cần nghiên cứu
nguyên lý điều tiết nước ruộng.
2.4.1. Nguyên lý điều tiết nước ruộng
Nguyên lý điều tiết nước ruộng dựa trên cơ sở cân bằng nước trên mặt ruộng.
Ta chia làm hai trường hợp:
1. Cân bằng trong điều kiện tự nhiên
Trường hợp này là cân bằng theo trạng thái tự do, chưa có tác động bên ngoài.
Hình 2.12 - Sơ đồ nghiên cứu cân bằng nước
P
N E S
Mặt đất

G R H
c

, W
gh
: Lượng nước mặt và lượng nước ngầm giới hạn do điều kiện sử dụng
V
0
, W
0
: Lượng nước mặt và lượng nước ngầm sẵn có trong vùng nghiên cứu
ở thời điểm ban đầu
Dựa vào giá trị Δ ta sẽ phán đoán được tình trạng nước trong vùng trong thời đoạn
nghiên cứu.
Δ < 0: Nói rõ tình trạng thiếu nước, phải có biện pháp công trình tưới
Δ > 0: Nói rõ tình trạng dư nước, cần có giải pháp tiêu nước
2.4.2. Chất lượng nước tưới
Đất với nước tưới cho cây trồng ngoài khối lượng nước cần thiết còn phải bảo
đảm chất lượng nước. Chất lượng nước thường được đánh giá qua các chỉ tiêu: Nhiệt
độ, chất lơ lửng và độ khoáng hóa (nồng độ muối).
1. Nhiệt độ nước tưới
Nhiệt độ của nước thấp hay cao đều có ảnh hưởng đến tốc độ phát triển của cây
trồng. Nhiệt độ nước quá thấp sẽ làm chậm sự phát triển của cây. Theo kinh nghiệm
nếu nhiệt độ nước ở 30
0
C thì sản lượng bông sẽ tăng từ 9 ÷ 10%, nhưng không được
vượt qua 35
0
C.
Do vậy việc thay đổi nước để điều tiết nước trong ruộng lúa là cần thiết. Đối với
những vùng dùng nước ngầm để tưới thì cần phải kiểm tra lại nhiệt độ nước trước khi
tưới, vì có những giếng nước bơm lên có nhiệt độ cao, vượt quá nhiệt độ cho phép.
Khi nước quá lạnh đạt từ 10 ÷ 12

khoáng hóa
Chất nước
< 205
250 ÷ 750
750 ÷ 2250 2250 ÷ 4000

4000 ÷ 6000

> 6000
C
1

C
2

C
3
C
4C
5


(Theo Priklonski 1949)
Giá trị
của hệ số khoáng hóa
K
i

Chất nước Điều kiện sử dụng nước
> 8
18 ÷ 6

5,9 ÷ 1,2

Tốt
Thỏa mãn

Không thỏa
mãn
Có thể sử dụng tưới không cần biện pháp
gì
Cần những biện pháp ngăn ngừa trữ muối
trong đất, trừ đất thoát tự nhiên tốt
Chỉ có thể sử dụng trên đất thoát mạnh
< 1,2
Yếu
hoặc thoát nhân tạo
Không sử dụng tưới
−
=
Cl5
228

Cl5
228
K
i

−+
+
=
Cl4Na
228
K
i

−−−+
−−
=
4
i
SO9Cl5Na10
228
K

−+
<
ClN
a
: Biểu thị nước tưới Clorua – Natri

(
)


S
2S
3S
4
Yếu
Trung
bình

Mạnh

Rất mạnh
Tốt đối với tưới trên các loại đất
Thích hợp đối với tưới của đất thoát tốt
giầu chất hữu cơ và không nhiều sét
Được sử dụng tốt đối với điều kiện bảo
đảm thoát đầy đủ, rửa nhanh
Không thích hợp tưới trên các loại đất
Bảng 2.10 - Nếu theo nồng độ muối hòa tan
Loại nước Nồng độ (g/l)
Nước ngọt
Hơi mặn
Mặn nhẹ
Mặn

4. Mức tưới toàn bộ trong một vụ hoặc trong một chu kỳ sinh trưởng: M = Σm
i

(m
3
/ha)
Chế độ tưới phụ thuộc rất nhiều yếu tố phức tạp như loại cây trồng, giai đoạn sinh
trưởng, các yếu tố khí hậu, đặc trưng đất trồng trọt, phương thức canh tác nông nghiệp
và đặc trưng nguồn nước Các yếu tố này lại luôn luôn thay đổi theo không gian và
thời gian rất khó ổn định. Thực tế nghiên cứu tính toán ta phải dựa vào yếu tố chính
những yếu tố có ảnh hưởng lớn đến chế độ tưới thì mới xác định quy luật ảnh hưởng.
Phương pháp xác định chế độ tưới :
- Phương pháp thí nghiệm trực tiếp trên đồng ruộng hoặc
- Phương pháp tính toán lý thuyết trên
cơ sở sử dụng các số liệu điều tra thí
nghiệm trên đồng ruộng,
Vì là môn khoa học thực nghiệm không phải là lý thuyết toán học đơn thuần như
các môn học khoa học cơ bản.
3.1. Bốc hơi mặt ruộng
và phương pháp xác định
Để xác định chế độ tưới cho cây trồng theo lý thuyết ta phải giải phương trình cân
bằng nước mặt ruộng cho loại cây trồng cụ thể. Bốc hơi mặt ruộng là thành phần quan
trọng trong phương trình cân bằng nước. Do đó đầu tiên ta phải nghiên cứu lượng bốc
hơi mặt ruộng.
Lượng bốc hơi mặt ruộng gồm hai thành phần chủ yếu:
-
Bốc hơi khoảng trống. Đó là hiện tượng vật lý.
- Bốc hơi mặt lá. Đó là hiện tượng sinh lý của cây trồng.
Trước đây người ta thường tách riêng hai thành phần để xác định nhưng xu thế
hiện nay người ta nghiên cứu tổng hợp hai thành phần này trong đo đạc thực nghiệm

3.1.1. Công thức lấy bốc hơi mặt nước tự do làm hệ số tham khảo cần nước (gọi là
phương ph
áp hệ số
α
, phương pháp bốc hơi chậu)
Các tài liệu thí nghiệm tưới đều đã chứng minh các yếu tố khí tượng có quan hệ
mật thiết với lượng bốc hơi mặt thoáng, mà bốc hơi mặt thoáng lại có quan hệ tương
quan nhất định với yêu cầu nước của cây trồng. Vì vậy, có thể coi dùng lượng bốc hơi
mặt thoáng để phán đoán sự biến đổi của lượng nước cần.
Công
thức có dạng:
⎭
⎬
⎫
+=
α=
baEET hoÆc
EET
0c
0c
(3.2)
Trong đó:
ET
0
: Lượng bốc hơi mặt thoáng trong thời đoạn tính toán (mm), giá trị này có
thể lấy ở trạm thí nghiệm tưới qua đo đạc hoặc ở trạm khí tượng trong vùng tính toán
(mm)
α: Hệ số cần nước hoặc là hệ số bốc hơi, là tỷ số của lượng nước cần với
lượng bốc hơi mặt thoáng.
a, b: Hệ số kinh nghiệm