Mô hình tưới phun mưa cho trang trại

Smart Garden sẽ giúp bà con nông dân xây dựng mô hình tưới phun mưa tự động phù hợp nhất với trang trại. Để có thể tiết kiệm chi phí, chọn và lắp đặt chính xác hệ thống tưới phun mưa tự động, mọi người sẽ cần tuân theo các bước kiểm tra và tính toán sau.

1. Chọn hệ thống lọc cho nguồn nước

Trước khi nghĩ đến một mô hình hệ thống tưới phun mưa chuẩn, hãy lưu ý chất lượng nước đầu tiên.

Nguồn nước sẽ luôn là mối quan tâm hàng đầu, hãy kiểm tra xem nguồn nước ở gần đó có ô nhiễm hay không, nồng độ khoáng cao hay thấp. Nguồn nước đảm bảo sẽ giúp hệ thống tưới phun mưa tự động hoạt động trơn tru, tuổi thọ của đường ống cũng sẽ lâu hơn.

Nếu chất lượng nguồn nước không được như ý, bà con có thể phải đầu tư hệ thống lọc nước phức tạp để có thể bảo vệ cây trồng và hệ thống. Trên thị trường có 5 loại hệ thống lọc được sử dụng nhiều nhất và được sắp sếp theo thứ tự từ đơn giản đến phức tạp, từ chi phí thấp cho đến cao trong bảng sau:
 

Hãy kiểm nghiệm thành phần tạp chất trong nguồn nước mà bạn có thể kết hợp nhiều mô hình hệ thống lọc nếu thấy cần thiết. Trong thực tế, lọc phương tiện và lọc ly tâm thường được kết hợp nhiều nhất. Một số trang trại kết hợp 3 loại lọc lưới, màng và đĩa để tiết kiệm chi phí. Theo kinh nghiêm của Smart Garden tổng hợp được thì cách lựa chọn bộ lọc cho nguồn nước như sau:

Chất lượng đất cũng phải được lưu ý. Đất trồng được cấu tạo bởi cát, bùn và đất sét và tỉ lệ của chúng sẽ ảnh hưởng tới khả năng giữ nước của đất. Tỉ lệ đất sét cao, đất sẽ giữ nước tốt và cần ít nước tưới mỗi ngày hơn. Tỉ lệ cát cao sẽ cần nhiều nước tưới hơn.

Sau bước đầu tiên, ta có thể lựa chọn hệ thống lọc phù hợp nhất cho mô hình tưới phun mưa.

2. Bán kính hoạt động đầu tưới 

Thông số này luôn được nhà sản xuất cung cấp đầy đủ thông tin. Bán kính hoạt động của đa số các đầu tưới phun mưa hiện nay là từ 2m đến 15m với mức áp làm việc khuyến nghị từ 1.5 bar đến 3.2 bar. Các đầu tưới có bán kính phun lớn thì công suất ( lưu lượng/giờ) cũng sẽ lớn và giá thành cũng sẽ đắt hơn. Tuy nhiên, khi lắp đặt loại bán kính lớn sẽ giảm chi phí rất nhiều do số lượng vật tư phụ kiện giảm, tiêu hao ít năng lượng hơn và ít công sức bảo trì hơn.

Trong một số trường hợp cần thay đổi bán kính phun. Ta chỉ cần điều chỉnh mức áp chênh lệch trong khoảng +/- 50% mức áp khuyến nghị của nhà sản xuất. Ta có thể có bán kính phun ưng ý sau điều chỉnh nhưng công suất của đầu tưới cũng sẽ thay đổi khác đi với thông số của nhà sản xuất đưa ra. 

Ngoài ra, điều chỉnh áp lực vượt quá ngưỡng 50% có thể gây hại cho hệ thống và tưới kém hiệu quả.

Vậy cho nên hãy xác định loại đầu tưới có bán kính tưới phù hợp nhất ngay từ đầu để ta không phải mất công sức thay đổi và tính toán lại công suất đầu tưới sau này.

Điều chỉnh bán kính phun hiệu quả nhất khi kết hợp hệ thống với bộ điều áp (*)

(*) Bộ điều áp trong hệ thống có chức năng giới hạn áp nước trong ngưỡng làm việc của hệ thống nếu áp đầu vào quá cao so với mức áp làm việc. Bộ điều áp còn có thể giúp tăng giảm bán kính phun khi thay đổi mức áp làm việc chung cho cả hệ thống.

3.  Xác định chỉ số Pr (mm/h) của đầu tưới phun mưa

Chỉ số liên quan mật thiết với khả năng cung cấp nước tưới cho cây trồng và vị trí của các cọc tưới phun mưa. Để xác định hệ thống tưới phun mưa có tưới đủ nước cho cánh đồng rộng nhiều luống cây như mía, hoa mầu và rau, căn cứ vào công suất tưới sẽ không chính xác bằng Pr. 

Hiểu đơn giản là chiều cao cột nước tưới trên một khoảng diện tích đạt được trong 1 giờ. Bà con phải xác định chỉ số Pr của đầu tưới để thiết kế mô hình tưới phun mưa thích hợp. Để tính chỉ số này cho khu vườn hãy dựa vào công thức sau:

Chỉ số Pr của các đầu tưới phụ thuộc vào cả 2 yếu tố bán kính phun và công suất. Ta có thể thấy với một đầu tưới cao cấp, đắt tiền, phun bán kính xa với lưu lượng lớn, chỉ số Pr của nó cũng có thể tương đương với loại đầu tưới đơn giản với công suất và bán kính phun bé hơn.

Chỉ số Pr cao sẽ cắt giảm thời gian hoạt động của hệ thống tưới. Hãy dựa vào chỉ số Pr để lựa chọn đầu tưới phun mưa phù hợp nhất cho cây trồng trong trang trại. 

4. Vị trí cọc và đầu tưới

Các đầu tưới phun mưa sẽ tưới theo bán kính nên khu vực tưới được bao quát theo hình tròn. Nhưng hầu hết bà con chúng ta lại quy hoạch theo thửa vuông. Vậy làm sao để xác định vị trí cọc tưới thích hợp nhất? Smart Garden sẽ giải đáp thắc mắc cho bà con ngay bây giờ.

Vấn đề chính của chúng ta sẽ là nếu bao quát khu vực tưới theo hình tròn trong khi ruộng vườn quy hoạch theo thửa vuông thì sẽ có khu vực không được tưới. Nếu tăng số lượng cọc tưới và đầu tưới để cố bao phủ thì khả năng sẽ có khu vực bị tưới thừa nước. Nói ngắn gọn, đó vấn đề là tưới nước không đều. Vậy ta nên bố trí các cọc tưới như thế nào.

Có một sự thật không phải ai cũng biết, ngay cả nhà phân phối vật tư tưới cho các hãng cũng chưa chắc biết đó là "các đầu tưới luôn phải được bố trí để khu vực tưới chồng lên nhau". Điều này sẽ được mô tả rõ hơn trong hình dưới đây.

Hình A cho thấy sự khác biệt rõ ràng, các điểm ở xa đầu tưới nhận được ít nước hơn các điểm ở gần đầu tưới (*).  Vậy ta nên bố trí khoảng cách giữa các cọc tưới chính bằng bán kính tưới của đầu tưới theo hình C (nguyên tắc này được gọi là L=R). 

(*)Giải thích: Nếu tia nước phun ra không chuyển động theo vòng tròn thì lượng nước phân bổ trên một đường thẳng sẽ khá đều. Nhưng khi quay vòng tròn sẽ khác, giống như cùng một thùng sơn dàn đều trên 2 bức tường diện tích khác nhau thì bức tường rộng hơn sẽ phủ lớp sơn mỏng hơn. Mật độ nước thực tế (chính là chỉ số Pr) sẽ giảm dần từ đầu tưới ra phía bên ngoài do diện tích tưới tăng lên.

Vậy nếu bố trí các cọc tưới theo nguyên tắc L=R cho thửa vuông thì sẽ như thế nào, mọi người có thể tham khảo hình dưới:

Tại mọi vị trí trong khoảnh vuông viền đỏ mô tả trong hình trên, nước sẽ được bù bởi các đầu tưới và chỉ số Pr tại các vị trí đó sẽ = Pr lý thuyết của 1 đầu tưới x 2. Với nguyên lý L=R thì việc căn chỉnh lượng nước tưới và bố trí cọc tưới trở nên dễ dàng hơn bao giờ hết cho các thửa ruộng vuông.

Nếu cảm thấy quá lãng phí nước ở khu vực bên ngoài viền đỏ như trong hình. Smart Garden luôn có những đầu tưới có thể tùy chỉnh góc xoay của tia phun thành 90 độ và 180 độ với công suất chỉ bằng 1/2 và 1/4 các đầu tưới nằm bên trong. Rất thích hợp cho việc lắp đặt tại các vị trí ngoài cùng của thửa ruộng. Tuy nhiên việc này sẽ làm hệ thống tưới của bà con phức tạp thêm, sẽ cần tới trợ giúp của các kỹ thuật viên.

Phân bổ nước đều	Phân bổ nước không đều

Áp dụng nguyên tắc L=R để bố trí cọc tưới và tính số lượng đầu tưới cho trang trại.

5. Chọn máy bơm và đường ống phù hợp

Sau khi đã lựa chọn được loại đầu tưới thích hợp và số lượng đầu tưới, bà con cũng phải lựa chọn máy bơm và đường ống phù hợp cho mô hình tưới phun mưa. Để lựa chọn hợp lý thì ta cần phải biết 3 thông số quan trọng của hệ thống tưới là lưu lượng tổng, áp đẩy và áp hút

Lưu lượng tổng - căn cứ vào tổng công suất của các đầu tưới trong cùng một hệ thống. Vd: bà con ước lượng tổng số đầu tưới cần sử dụng là 25 cái với công suất 475 lít/h. Lưu lượng tổng cần đạt của máy bơm sẽ là 25 x 475 = 11.875 lít /h tương đương 12 m3 nước/h. Bà con nên chọn máy bơm có lưu lượng tổng cao hơn mức tính toán để máy bơm hoạt động bền bỉ.

Áp hút - thường sẽ đong đếm bằng chiều dài cột nước, máy bơm dân dụng hiện nay đa số đều hút được nước ở độ cao 9m. Hãy lưu ý điều này nếu bà con có ý định sử dụng nguồn nước giếng hoặc nguồn nước thấp hơn địa thế trang trại.

Áp đẩy - cột nước đẩy cao của máy bơm chính là áp đầu ra của máy bơm đó. Vd: máy bơm đẩy cao được 30 m thì áp làm việc của máy bơm đó sẽ rơi vào khoảng 3 bar - 45 PSI. Thế nhưng thông số đẩy cao của máy bơm sẽ không thể hiện chính xác áp đẩy của máy bơm đó do tính toán của nhà sản xuất đã khấu hao áp thất thoát do trọng lực. Việc căn cứ vào khả năng đẩy cao của bơm mà suy ra áp đẩy chỉ mang tính tương đối. Đối với mô hình tưới phun mưa, áp làm việc của đầu tưới chính là áp đầu ra cần đạt được của máy bơm.

Ví dụ minh họa: đầu tưới công suất 475 lít/h với mức áp làm việc là 2.5 bar. Ta có 2 trường hợp:

TH1: Bà con sẽ lựa chọn máy bơm có khả năng đẩy cao lớn hơn hoặc bằng 25 m tương đương với 2.5 bar áp làm việc của đầu tưới. Không có chênh lệch về địa thế giữa vị trí máy bơm và trang trại (không có hao hụt áp do trọng lực), áp đẩy thực tế của máy bơm sẽ lớn hơn 2.5 bar khiến các tính toán về lưu lượng và bán kính tưới không còn được chính xác. Bà con nên sử dụng van điều áp cố định áp đầu ra tại mức 2.5 bar.

TH2: Vị trí máy bơm thấp hơn 8 m so với địa thế của trang trại. Nếu dùng bơm đẩy cao 25m thì áp đầu ra tại trang trại sẽ chỉ còn 1.7 bar - không phải mức làm việc của đầu tưới. Vậy bà con sẽ phải lựa chọn máy bơm đẩy được 35m hoặc cao hơn. Trong mọi trường hợp van điều áp sẽ luôn cần thiết.

Khi chọn được máy bơm thì bà con cũng đã chọn được kích cỡ đường ống cho hệ thống tưới của mình. Lưu lượng tổng của máy bơm sẽ quyết định kích cỡ ren nối ống của máy bơm đó. Các kích cỡ ren thường thấy ở máy bơm đẩy cao là 1/2' và 3/4' tương đương với ống 20mm và 25mm. Đó là đường ống chính đóng vai trò xương sống của hệ thống tưới.

Đường ống bé hơn được đấu nối qua thân đường ống xương sống là đường ống cấp nước cho các đầu tưới - ta gọi là đường ống mạng sườn. Kích cỡ đường ống mạng sườn chính là kích cỡ ren nối ống của đầu tưới - thường có kích cỡ 1/2' hoặc bé hơn.

Chất liệu ống tưới rất đa dạng bà con có thể lựa chọn dạng ống nhiệt PPR bền nhưng giá đắt hơn. Lựa chọn kinh tế hơn cho mô hình tưới phun mưa là ống PE và PVC vẫn rất được nhiều người ưa chuộng. 

Tham khảo cách chọn bơm cho hệ thống tưới phun mưa diện tích lớn.

6. Áp suất hao hụt do chiều dài đường ống và độ cao cọc phun

Dòng chảy sẽ luôn bị hao hụt khi độ dài đường ống tăng lên cùng với số lượng cọc phun mưa. Cho mỗi 10% tốc độ dòng chảy bị hao hụt khi nước chảy qua từng cọc phun, áp suất tại mỗi đầu tưới phun mưa sẽ chênh lệch tới 20%. Điều này ảnh hưởng không nhỏ tới khả năng tưới đều của hệ thống.

Để khắc phục sự thiếu hụt này, một số nhà sản xuất cho ra đời các đầu tưới phun mưa tự bù áp. Giá thành của loại đầu tưới này cũng cao hơn các loại đầu tưới thông thường. Đầu tưới phun mưa bù áp đảm bảo không có độ chênh lệch áp giữa các đầu tưới, giúp lưu lượng tại mỗi vị trí đầu tưới là như nhau. Ngoài ra sử dụng đầu tưới công suất lớn và bán kính xa hơn để cắt giảm số lượng vật tư cũng là một phương án giảm thiểu mức độ hao hụt áp giữa các đầu tưới.

7. Lượng nước hóa hơi thất thoát khi tưới phun mưa hoạt động

Đầu phun mưa có xác xuất làm tăng độ tơi của hạt mưa và do đó một lượng nước sẽ hóa hơi. Đặc biệt khi thời tiết oi bức sẽ làm tỉ lệ này gia tăng đáng kể. Ngoài ra những yếu tố như gió, áp lực nước trong đường ống, độ ẩm không khí và tiết diện đầu tưới cũng sẽ ảnh hưởng tới mức độ hóa hơi. Tất cả yếu tố trên có mức độ tác động được mô tả chung theo bảng sau.

Đây là yếu tố chỉ mang tính tham khảo. Trên thị trường sẽ có những đầu tưới phun những hạt mưa tơi hơn các đầu tưới khác với mục đích tăng độ ẩm không khí bên canh mục đích tưới. Bà con cần hỏi rõ nhà cung cấp về loại đầu tưới mình cần và mức độ phù hợp với trang trại của mình.

8. Lắp đặt bộ hút phân bón trong mô hình tưới phun mưa

Để có thể vừa tưới nước và bón phân, bà con đừng quên kết hợp mô hình tưới phun mưa với bộ châm phân. Bộ châm phân đơn giản sẽ cắt giảm hiệu quả sức lao động trên cánh đồng.

Ống châm phân Venturi	Bộ châm phân

Bộ châm phân gồm bộ phận chính là ống venturi và ống hút kèm theo van khóa. Bộ châm phân hoạt động dựa theo hiện tượng vật lý venturi, qua đó hút chất lỏng từ vật chứa mà không cần tiêu tốn điện năng. Ống venturi có ren ngoài đa dạng về kích cỡ nên bà con có thể chọn được bộ châm phân hợp lý cho mô hình tưới phun mưa cho trang trại. Một số cách lắp ống venturi thường gặp:

Bà con có thể tham khảo chi tiết thêm kích cỡ ren và công suất của ống Venturi bằng liên kết sau:

https://tuoithongminh.com/ong-cham-phan-venturi-pr116

Cách chọn ống venturi cho hệ thống cũng rất đơn giản. Hãy căn cứ vào lượng phân lỏng cần bón trong bể chứa và thời gian tưới của hệ thống.

VD: hệ thống tưới làm việc trong 30' và lượng phân cần bón là 1m3. Vậy công suất của ống venturi cần đạt là

1m3 x (60'/30') =  2m3/h

Vậy bộ châm phân thích hợp sẽ có ống venturi kích cỡ ren 3/4' với công suất trong khoảng 0.65 đến 2.42 m3/h

Một số mô hình tưới phun mưa hay dùng:

Mọi chi tiết về hệ thống tưới phun mưa tự động nông nghiệp, xin trực tiếp liên hệ với tổng đài Smart Garden để chúng tôi giải đáp thắc mắc cho quý vị.Để có thể xây dựng một hệ thống tưới phun mưa tự động có thể không phải là điều dễ dàng với tất cả mọi người. Tuy nhiên việc này có thể trông cậy hoàn toàn vào các kỹ thuật viên của Smart Garden. Nếu khách hàng cần tư vấn nâng cấp khu vườn với hệ thông tưới hiện đại, chúng tôi sẽ luôn có mặt để giải đáp những vấn đề làm khách hàng băn khoăn.