PGS.TSKH NGUYỄN XUÂN HẢI Nưoc TRONG ĐẤT NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI MỤC LỤC CHƯƠNG VAI TRỊ CỦA N ước 1.1 Vai trò nước trình hình thành đất 11 1.2 Vai trò nước đởi sống thực vật 18 1.3 Đánh giá chất lượng nước tưới 18 1.3.1 Nước tưới 18 1.3.2 Đánh giá chất lượng nước tưới 21 CHƯƠNG NƯỚC TRONG ĐẤT 2.1 Khả bốc đất thoát thực vật 25 2.1.1 Sự bốc nước từ đất trán 25 2.1.2 Bốc sinh họ c 26 2.1.3 Bốchơi tổng số 27 2.1.4 Các phương pháp đo bóc nước từ đ ấ t 27 2.2 Những dạng nước đất 29 2.2.1 Nước liên kết hoá học hay nước cấu tạ o 29 2.2.2 Nước kết tin h 30 2.2.3 Nước hấp phụ 30 2.2.4 Nước mao quản 32 2.2.5 Nước trọng lực nước tự d o 33 2.2.6 Nước rắn ! 34 2.2.7 Hơi nước 34 2.2.8 Nước bên tế bào 34 2.2.8 Nước nặng 35 2.3 Các số nước 35 2.4 Độ ẩm đất nhu cẩu nước thực v ậ t 36 2.4.1 Độ ẩm đất 36 2.4.2 Các dạng nước ý nghĩa đỗi với thực v ậ t 36 2.5 Trữ lưựng nước đất 39 2.5.1 Khái niêm 39 Nước TRON G ĐÁT 2.5.2 Cách tính trữlượng nước hữu táng đất 40 2.5.3 Phạm vi nước hữu hiệu 40 2.5.4 Đánh giá trữ lượng nước hữu hiệu 41 2.6 Cân nước 42 2.7 Hệ số độ khô Ivanov 43 CHƯƠNG Sự CHUYẾN VẬN CỦA Nước TRONG ĐẤT 3.1 Tính thấm đất 45 3.1.1 Quá trinh thấm ướt (thấm h ú t) 45 3.1.2 Quá trình thấm lọ c 47 3.1.3 Phương trình Darcy 48 3.2 Phương pháp xác định tính thấm 51 3.3 Khả dâng leo nước đất 52 3.4 Lực giữ nước đất 67 CHƯƠNG HỆ THỐNG TƯỚI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TƯỚI 4.1 Hệ thống tưới .73 4.2 Các thành phấn hệ thống tưới 76 4.2.1 Nguỗn nước tưới 77 4.2.2 cỏng trình đầu mối hệ thống tưới 77 4.2.3 Kênh .78 4.2.4 Kênh phân phối 78 4.2.5 Mạng lưới mương dẫn tạm thời 79 4.3 Các phương pháp tưới 79 4.3.1 Tưới m ặt 81 4.3.2 Tưới phun mưa nhân tạo 88 4.3.3 Tưới ngám 95 4.3.4 Tưới nhỏ g iọ t 98 CHƯƠNG CHÊ Độ TƯỚI 5.1 Mức tưới Nếu lượng tưới 99 5.1.1 Khái niệm chung 99 5.1.2 Tính mức nước tưới tồn vụ liều lượng tưới 100 5.2 Chế đô tưới 105 Mục lục 5.3 Hệ số tưới giản hệ số tưới 107 5.3.1 Hê số tư i 107 5.3.2 Giản đỗ sổ tưới 108 CHƯƠNG TIÊU THOÁT NƯỚC 6.1 Khái quát vế hệ thống tiêu nước 111 6.1.1 Các hình thức tiêu 112 6.1.2 Lợi ích tiêu nước 112 6.2 Cấu tạo hệ thống tiê u 113 6.2.1 Thành phán hệ thống tiê u 113 6.2.2 Nguyên tắc bố trí kênh tiê u 113 6.2.3 Xác định lưu lượng tiêu 114 6.3 Sơ đồ bơ trí kênh tiêu mặt ruộng 115 6.3.1 Trường hợp địa hình dốc phía 115 6.3.2 Trường hợp địa hình phẳng 116 6.4 Mương tiêu cải tạo đất mặn 116 TÀI LIÈUTHAM KHẢO 119 DANH MỤC BẢNG ♦ Bảng 1.1 Thành phẩn nước số sòng miền Bắc Việt N am 20 Bảng 1.2 Mức độ khống hóa nước 22 Bảng 1.3 Tương quan độ độc muổi khác 24 Bảng 2.1 Hệ số thoát số trổng khác 26 Bảng 2.2 Độ ẩm héo tắng đất khác n h au 38 Bảng 2.3 Nhu cáu nước số câỵ trồ n g 38 Bảng 2.4 Những số nước loại đất Việt N am 40 Bảng 2.5 Trữ lượng nước đất (mm) thảm thực vật khác 42 Bàng 3.1 Đại lượng số Vqvà a đốí với số loại đất (tầng m ặt) 46 Bảng 3.2 Hệ số thấm đổi với đất khác 51 Bảng 3.3 Độ ẩm tương đối khơng khí số dung dịch muối bão hoà 72 Bảng 4.1 Phân loại độ dốc 81 Bảng 4.2 Quan hệ chiều dài (m) với độ dổc khả thấm nước .83 Bảng Cường độ tưới phun mưa ảnh hưởng đến cấu trúc đất 89 Bảng 4.4 Ảnh hường đường kính hạt mưa đến đồn lạp đ ấ t 90 Bảng 5.1 Hệ số sử dụng nước mưa trung bình sổ địa phương khác n h a u 101 Bảng 5.2 Tắng đất tính tốn sổ loại trổng theo kỳ sinh trưởng 104 Bảng 5.3 Tính tốn hệ số tưới cho loại trổng khác n h a u 108 Bảng 6.1 Mức giảm nàng suất lúa bị ngập (% ) 111 Bảng 6.2 Hệ số tiẻu cho lúa sổ tỉnh vùng đồng Bắc B ộ 115 Bảng 6.3 Nồng độ muối chất độc nước mương tiêu trước sau tháo cạn 10 ngày (m g/l) 117 Bảng 6.4 Tác dụng mương tiêu đến khả thoát muổi hạ nước n g ẩm 117 Bảng 6.5 Tỷ lệ chiếm đất suất mương tiêu có độ sâu 1,2 -1,3 m .118 DANH MỤC HlNH Hình 1.1 Các vòng tuần hồn chu trình n c 17 Hình 1.2 Tính độc m uối 23 Hình 2.1 Độ ẩm khơng k h í 30 Hình 2.2 Độ ẩm khòng khí cực đ i .30 Hình 2.3 Sự chuyển động nước m àn g 31 Hình 2.4 Nước góc 33 Hình 2.5 Mối liên kết dạng nước với thể rắn đ ấ t 34 Hình 3.1 Đồ thị xác định giá trị a 47 Hình 3.2 Các trường hợp thấm khác n hau 49 Hình 3.3 Sơ đồ hình thành mặt nước n g ẩm 55 Hình 3.4 Cấu tạo vùng "viển mao quản" mặt nước n g ầ m 57 Hình Tác động tương hổ phân tử nước lớp bể mặt (a) bên (b ) 59 Hình 3.6 Áp suất phân tử sức cảng bể mặt chất lò n g 59 Hinh 3.7 Sức cáng lực phân tử màng bề mặt chất lỏng phụ thuộc vào vị trí chúng sức hút phân tử 60 Hinh 3.8 Những góc tác động tương hồ khác chất lòng với thể rắ n 63 Hình 3.9 Chiều cao dâng chất lỏng mao quản dính ướt bể mặt thể rắn 66 Hình 3.10 Bộ phận nghiệm lạn h 69 Hình 4.1 Hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải 74 Hinh 4.2 Hệ thổng thủy lợi Hà Đòng - Hà N am 75 Hình 4.3 Sơ đổ thành phẩn hệ thống tư i 76 Hình 4.4 Sơ đồ đập ngăn sơng phục vụ lấy nước vào kênh 78 Hinh 4.5 Kênh phân phối kiên cổ hóa 79 Hinh 4.6 Kênh tạm thời dọc 82 Hình 4.7 Kênh tạm thời n gang .83 Hình 4.8 Phạm vi thấm ướt luống 86 Hình Tưới phun mưa tiết kiệm n c 88 12 _N Ư Ớ C TRON G ĐÀT Hình 4.10 Sơ đổ bổ trí thiết bị phun g ẩ n 91 Hình 4.11 Vòi phun thiết bị phun g ẫ n .91 Hình 4.12 Máỵ phun cao áp (phun xa) 92 Hình 4.13 Máỵ phun mưa nhân tạo kiểu haicánh tay treo 93 Hình 4.14 Sơ đổ tưới ngẩm có áp lự c 96 Hình 4.15 Sơ đổ h ệth ổ n g tưới ngầm không áp(tướingẩm hấp p h ụ ) 97 Hình 5.1 Chế độ tưới cho đ ấ t 106 Hình 5.2 Giản đổ hệ số tưới chưa hiệu c h ỉn h 108 Hình 5.3 Giản đổ hệ số tưới đà hiệu ch ỉn h 109 Hình 6.1 Bố trí kênh tiêu nằm kể kénh tư i 115 Hình 6.2 Bố trí kênh tưới tiêu phía địa hình p h ẳng .116 LỜI NÓI ĐẨU Đê sinh trưởng, phát triên cho suất cao, trồng đòi hỏi lượng nước lớn Nước chi tiêu định độ phì nhiêu đất Người dân có câu; Nhất nước - Nhì phân - Tam cần - Tứ giống, cho thấy nước yếu tố hàng đầu (thiếu phải tưới, thừa phải tiêu), sau đến yếu tố phân bón (dinh dưỡng độ phì nhiêu), đến yếu tố cần (lao động, chăm sóc) cuối yếu tố giống trồng Trong thực vật, nước chiếm 70% trọng lượng Thực vật lấy nước chủ yếu từ đất để sinh trưởng phát triến, nước giúp cân chế độ nhiệt khơng khí đất Thực vật muốn tạo g chất khô cần phải hút tới 800-1000 g nước Nước đất dung mơi hòa tan chất dinh dưỡng cho thực vật hút thu Dự trũ' nước dễ ticu đất bị suy giảm dẫn đến hạn hán (hạn đất) Giáo trình Nước đất cung cấp kiến thức tính chất nước đất như: dạng nước đất, khả giữ nước cúa đất, sức chứa ấm, phạm vi nước hữu hiệu đất trinh di chuyên nước đât Giáo trình giới thiệu phương pháp hệ thống tưới ticu, Iihĩmg tính tốn độ ấm, trữ lượng nước đất giúp giải toán lan truyền chất ô nhiễm môi trường đất Đối tượng sử dụng giáo trình Nước đất sinh viên, học viên ngành Khoa học đất, Môi trường đất Khoa học mơi trường Ngồi ra, giáo trinh dùng làm tài liệu tham khảo cho sinh viên, học viên ngành nông lâm nghiệp, thủy lợi Trong tài liệu có tham khảo, sử dụng trích dẫn kết nghiên cứu công bố viện nghiên cứu, nhà khoa học nước, tác giả xin tỏ lòng biết ơn Dù có cố gắng định song chắn điều cần bố sung, giải thích thêm, tác giả mong nhận ý kiến đóng góp đề giáo trình hoàn thiện T ác giả Chưongl VAI TRÒ CÙA Nước Đất gồm thể: Rắn, lỏng khí Nước tiêu độ phì đất, nước có ảnh hưỏng lớn đến q trình phong hố đá hình thành nên loại đất khác Nước chứa tế bào sống chất chuyển dời chất dinh dưỡng hệ thống đất - Khi nghiên cứu ảnh hưởng cùa nước đất lên phát triến thực vật, Wiliams nhấn mạnh rằng: Hiệu lực lớn nhân tố có trường hợp đảm bảo đầy đủ cho thực vật nhân tố cần thiết cho tồn thực vật Trong quản lý dinh dường, cân bàng họp lý nước đất khơng khí đất quan trọng nước khơng khí cần thiết cho hầu hết trình giải phóng chất dinh dưỡng vào đất Do vậy, nước đất đặc biệt quan trọng quản lý dinh dưỡng Ngồi ra, đế trì sống trái đất, nước đất bồn chứa chất dinh dường hòa tan sẵn sàng cung cấp cho hấp thu thực vật Do đó, điều quan trọng trì mức độ thích hợp độ ấm đất Nước đất quan trọng ba lý đặc biệt: Sự diện nước điều cần thiết cho tất cá sống Trái Đất, bao gồm sống thực vật sinh vật đất Nước cần thiết cho phong hố đất Những khu vực có lượng mưa cao thường có mức độ phong hố mạnh Đất khác mức độ phong hóa, bị tác động lượng nước khác 16 N Ư Ớ C TRO N G ĐÂT • trone đất m ôi trường đê tất chất dinh dường cho thực vật đồng hỏa Nước đất, gọi dung dịch đất, chứa chất hoà tan hữu vô vận chuyên chất dinh dưỡntỉ hòa tan, nitơ, phốtpho, kali canxi, N ước đế rề hấp thụ Lượng nước trone đất phụ thuộc vào hai yếu tố: • Đầu tiên, nước đất liên quan mật thiết với khí hậu, đặc trưng lượng mưa cua khu vực Thứ hai, lượng nước đất phụ thuộc vào khả giữ nước cua đất Con đường cua nước thâm nhập vào đất thơng qua vòng đại tuần hồn địa chất (hình 1.1) Nước biển đại dương bốc phần thâm nhập vào mặt lục địa Đến bề mặt đất, nước lại chồ, chảy xuống chỗ thấp, thấm vào đất tùy thuộc vào cường độ mưa tính chất đất v ề ý nghĩa, nước có vai trò đặc biệt, vùng khô hạn Như biết, chi có nước đầy đủ phân khống loại phân hữu có hiệu lực Nước hoà tan chất dinh dưỡng, khới đầu cho phát triến thực vật khởi nguồn cho trình hình thành đất Chương 1: Vai trò nước Dòng đẻn bửc xạ só n g ngắn 1 Ị Mưa 1 1 1 [ (g 17 Dòng xa són g dài 41 Ạ1 1 ( V 1 f 1 ( B a y hơl Nâng lượng mât trởi N âng lương đia chất C h u y ể n vận nưởc ^ Dòng nâng lượng í> D ó ng vậ\ chẫt o Giới hạn c ủ a vòrvg