Đề cương môn Công trình nuôi thủy sản

ĐỀ CƯƠNG MÔN HỌCCÔNG TRÌNH NUÔI THỦY SẢN (Aquaculture engineering)Số tiết: 30 (25LT+5seminar)Tóm tắt môn họcMôn học nhằm cung cấp cho sinh viên những kiến thức về phương pháp thiết kế, nguyên lý và vận hành các hệ thống trong nuôi trồng thủy sản như kênh mương, đê đập, cống, ao đất, lồng bè, thiết bị tuần hoàn và xử lý nước, trại sản xuất giống thủy sản, v.v. để tiến hành nuôi trồng thủy sản.Mục tiêu môn họcGiúp sinh viên có khả năng thiết kế các công trình cơ bản về nuôi trồng thủy sản, Đồng thời nắm vững những nguyên lý hoạt động và quản lý các hệ thống nuôi trồng thủy sản về mặt công trình. Tạo tầm nhìn bao quát về ngành thủy sản bao gồm tiềm năng, hiện trạng, khuynh hướng phát triển và những ứng dụng công nghệ nhằm công nghiệp hóa của ngành thủy sản Việt Nam trong bối cảnh phát triển thủy sản thế giới. ĐỀ CƯƠNG MÔN HỌCCác môn học và kiến thức liên quanMôn công trình nuôi thủy sản cần thiết có sự hỗ trợ các kiến thức liên quan đến các môn học như Kỹ thuật nuôi thủy sản, Kỹ thuật sản xuất giống thủy sản, Thủy hóa, Quản lý chất lượng nước v.v ĐỀ CƯƠNG MÔN HỌCNội dung môn họcBài 1: Một số khái niệm cơ bản trong công trình nuôi thủy sảnMột số khái niệm trong trắc địaTính chất vật liệu trong xây dựng công trình nuôi thủy sảnBài 2: Giới thiệu các hệ thống công trình trong nuôi trồng thủy sảnĐê đập và kênh mươngCông trình cống cấp tiêu nướcĐỀ CƯƠNG MÔN HỌCBài 3: Thiết kế trại nuôi trồng thủy sản Tiêu chuẩn chọn lựa vị trí xây dựng trại nuôi thương phẩm thủy sản; kết cấu và thiết kế trại nuôi thủy sản: giới thiệu các loại hình nuôi. Bài 4: Thiết kế hệ thống tái sử dụng nướcCác hình thức xử lý nước; nguyên lý và tính toán thiết kế hệ thống tuần hoàn tái sử dụng nước.Bài 5: Giới thiệu các thiết bị sử dụng trong nuôi trồng thủy sảnTrong nuôi thương phẩmTrong trại giốngĐỀ CƯƠNG MÔN HỌCTài liệu tham khảoAvault, J.W., 1996. Fundamentals of Aquaculture: A Step-by-Step Guide to the Commercial Aquaculture. AVA Publishing Company Inc., Louisiana: 889 pp.Chang K. Lin. 2001. Aquatic Ecosystems and Water Quality Management. Aquaculture and Aquatic Resource Management. Asia Institute of Technology. Lecturenote.Granvil D. Treece, Joe M. Fox. 1993. Design, Operation and Training manual for an Intensive Culture Shrimp Hatchery. Texas A&M University Sea Grant College Program. 187pp.John E. Huguenin, John Colt, 1989. Design And Operating Guide For Aquaculture Seawater Systems. Developments in Aquaculture and Fisheries Science, 20. 264 pp.Jhingran, V.G and R.S.V. Pullin, 1988. A Hatchery Manual for the Common Chinese and Indian Major Carps. Asia Development Bank, International Center for Living Aquatic Resources Management: 191 pp.Michael B. Timmons, 1994. Aquaculture Water Reuse Systems: Engineering Disign and management. Developments in Aquaculture and Fisheries Science, 27. 329 pp.Pillay, T.V.R., 1996. Aquaculture: Principles and Practices. Fishing New Books: 575p.Richard W. Soderberg, 1995. Flowing water fish culture. Lewis publishers. Fisheries Program Mansfield University Mansfield, Pennsylvania. 147pp.Thmas B. Lawson, 1995. Fundamentals of Aquaculture Engineering. Department of Biological Engineering Louisiana Satate University. 354 pp.T. Laughlin, 1985. Soil And Freshwater Fish Culture. Simple Methods for Aquaculture. FAO Training Series. 6. 174 pp.Woynarovich E. and L. Horváth, 1980. The Artificial Propagation of Warm Water Finefish – A Manual for Extension. Rome: FAO.Tài liệu tham khảoBài 1MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN TRONG CÔNG TRÌNH NUÔI THỦY SẢNCác Khái Niệm Cơ Bản Trong Trắc ĐịaMặt thủy chuẩn (mặt nước gốc) Mặt thủy chuẩn quả đất là mặt nước biển trung bình yên lặng, không sóng gió, cắt ngang các lục địa và các hải đảo làm thành một mặt cong khép kín. Mặt thủy chuẩn quả đất có pháp tuyến trùng với phương của dây dọi tại mọi đểm của quả đất Mặt thủy chuẩn qui ước là MTC không trùng với MTC quả đất, do người đo đạc qui ước, có đặc điểm giống như MTC quả đất.Mặt thủy chuẩn quả đấtMặt thủy chuẩn qui ước10 m5 m15 mĐộ cao tương đốiĐộ cao tuyệt đốiDây dọiQuả đấtĐộ cao và vị trí của một điểmĐộ cao tuyệt đối của một điểm là khoảng cách theo đường dây dọi từ điểm đó đến MTC quả đấtĐộ cao tương đối của một điểm là khoảng cách theo đường dây dọi từ điểm đó đến MTC qui ướcHiệu độ cao của hai điểm là khoảng cách theo đường dây dọi giữa 2 MTC qui ước đi qua hai điểm đóVị trí của một điểm: Vị trí của một điểm được xác định bởi + Tọa độ địa lý (kinh độ và vĩ độ) + Độ caoBản đồBản đồ là một hình ảnh biểu thị sự thu nhỏ trên giấy của các khu vực lớn của bề mặt quả đất có tính đến độ cong của quả đất. Bản đồ địa vật trên đó có biểu thị nhà cửa, đường xá, sông ngòiBản đồ địa hình trên đó có biểu thị địa vật và dáng đấtĐường đồng mứcĐường đồng mức là một đường cong khép kín nối liền các điểm có cùng độ cao của mặt đất so với mặt nước biển hoặc MTC qui ước nào đóHiệu độ cao h giữa hai đường đồng mức kề nhau được gọi là khoảng cao đềuNhững điểm nằm trên cùng 1 đường đồng mức có cùng một độ caoToàn bộ các đường đồng mức phải là những đường liên tụcCác đường đồng mức không cắt nhauHướng vuông góc với đường đồng mức là hướng dốc nhấtCác Dụng Cụ Trắc ĐịaThước Dùng đo khoảng cách bằng phương pháp đo trực tiếpThước vải: dài 30-50m, độ chính xác thấpThước thép thông thường: dài từ 20-50m, độ chính xác caoThước thép chính xác: có độ chính xác 1:20.000Dây dọi: Dùng xác định đường thẳng đứng đi qua một điểmLa bàn: Dùng đo góc phương vị của một đoạn thẳng trên thực địa Dùng xác định hướng của một đoạn thẳng trên thực địa Dùng định hướng bản đồ trên thực địaMia đứng: Dùng để đo độ cao với các máy đo cao khi cần độ chính xác caoCác Dụng Cụ Trắc ĐịaMáy kinh vĩ: Bộ phận ngắm (ống kính) - Chức năng của ống kính là để nhìn thấy vật quan sát dưới dạng phóng đại và cho phép ngắm chính xác đến điểm cần ngắm trên vật đó - Cấu tạo gồm vật kính, thị kính, vạch chữ thập và ốc điều chỉnh ảnh Bộ phận đọc số - Cho phép đọc giá trị các góc đứng và góc bằng Bộ phận cân máy - Giúp điều chỉnh trục ngắm nằm song song với MTCCác Dụng Cụ Trắc ĐịaMáy thăng bằng (bình chuẩn):Cấu tạo giống máy kinh vĩDùng để đo độ cao hình họcMáy kinh vĩ quang học:Có ưu điểm là nhẹ và đọc số nhanh nhờ bộ phận trắc vi quang họcỨng dụng Các Dụng Cụ Trắc ĐịaĐo góc bằngĐo góc đứngĐo khoảng cáchĐo chiều caoLấy mặt phẳngThiết lập các mốc cao trìnhMiad = k.nd: Khoảng cách đok: hệ số của máy (100; 200; )n: khoảng cách đọc trên miaĐo khoảng cáchαH = (d x tgα)+ hh: chiều cao đặt máyĐo chiều caoHhdTÍNH CHẤT VẬT LIỆU TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NUÔI THỦY SẢNTính Chất Vật Lý Cơ BảnTrọng lượng riêng: TLR là trọng lượng của một đơn vị thể tích ở trạng thái hoàn toàn đặc và khô (trạng thái chuẩn)a(g/cm3) = G: trọng lượng mẫu vật liệu ở trạng thái đặt và khôVa: thể tích đặt của khối vật liệu (đvị: cm3)Dung trọngDT là trọng lượng của đơn vị thể tích ở trạng thái tự nhiêno (g/cm3) = V0: thể tích của khối vật liệu ở trạng thái tự nhiênDT dùng để xác định cường độ, độ ổn định của kết cấu xây dựng, trọng lượng vật liệuTÍNH CHẤT VẬT LIỆU TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NUÔI THỦY SẢNĐộ rổngĐR là % thể tích khoảng trống chứa trong vật liệu ở trạng thái tự nhiênr (%) = hay: r (%) = ĐR ảnh hưởng đến tính chất các vật liệu như cường độ, trọng lượng, tính thấm nước, TÍNH CHẤT VẬT LIỆU TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NUÔI THỦY SẢNTính chất cơ họcTính biến hìnhBiến hình đàn hồi: là tính chất thay đổi hình dáng và thể tích của vật liệu dưới tác dụng một ngoại lực, nhưng nếu bỏ ngoại lực đó đi thì vật liệu trở lại trạng thái ban đầu.Biến hình dẻo: là tính chất thay đổi hình dáng và thể tích của vật liệu dưới tác dụng một ngoại lực, nhưng nếu bỏ ngoại lực đó đi thì vật liệu không trở lại trạng thái ban đầu.TÍNH CHẤT VẬT LIỆU TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NUÔI THỦY SẢNVật liệu dẻo: là vật liệu trước khi bị hủy hoại có hiện tượng biến hìnhVí dụï: kim loại dẻo, nhựa dẻo, Vật liệu dòn: không xảy ra hiện tượng biến hình trước khi bị hủy hoạiVí dụ: đá, gạch, thủy tinh, Cường độ vật liệuLà khả năng vật liệu chống lại sự biến hình và phá hoại hay còn gọi là sức chịu đựng của vật liệu. Ký hiệu là R (gọi là Mác)CĐVL được biểu thị bằng lực tác dụng tại điểm bị phá hoạiTÍNH CHẤT VẬT LIỆU TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NUÔI THỦY SẢNCường độ chịu nén (kéo, cắt) R(kg/cm2) = P: tải trọng phá hoại (kg)F: diện tích mặt cắt (cm2)Cường độ chịu uốn - P: trọng lực cho tác dụng (kg) - l: khoảng cách giữa hai gối đỡ (cm) R (kg/cm2) = - h: chiều cao mẫu thử (cm) - b: bể rộng mẫu thử (cm) - k: hệ số tay đòn của máy TÍNH CHẤT VẬT LIỆU TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NUÔI THỦY SẢN20 cm20 cmP20 cmbhklPHệ số phẩm chấtVật liệu có phẩm chất tốt khi cường độ cao và dung trọng nhỏ - k: hệ số phẩm chất k = - R: cường độ - o: dung trọng Tính chịu mài mòn và va mòn Tính năng vật liệu chịu cả 2 tác dụng mài mòn và xung kích trong cùng một thời gianTÍNH CHẤT VẬT LIỆU TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NUÔI THỦY SẢNTính năng vật liệu thủy côngTính hút nước: Tính hút nước là khả năng hút và giữ nước của vật liệu dưới áp lực không khíHp = G: khối lượng mẫu thử đã sấy khô đến trọng lượng không đổihay Hv = G1: khối lượng mẫu thử ngấm đầy nướcV0: thể tích tự nhiên của vật liệu Tính hút ẩm: Tính hút ẩm biểu thị khả năng hút nước để đạt tới trạng thái cân bằng với độ ẩm không khí, là tỉ lệ nước có thật trong vật liệu. Hp = (G2: khối lượng mẫu thử ở trạng thái tự nhiên)Tính thấm nước: Tính năng vật liệu bị nước thấm qua, nó có liên quan đến độ rỗng của vật liệuTính chống nước: Tính năng vật liệu không bị phá hoại khi bão hòa nước và cường độ không bị giảm đi nhiều khi thải nướcTính năng vật liệu thủy côngVật liệu đấtĐất là một nhóm nham thạch bị phân hủy, chuyển dời và trầm tích. Đối với công trình thủy sản, đất chiếm đến 80% công trình xây dựng, vừa là vật liệu cấu tạo nên công trình, vừa là nền móng của công trìnhPhân loại đất: Trong công trình, chủ yếu phân loại theo thành phần cơ giớiNhóm đất cát- Khi có trên 70% cát (tính theo trọng lượng)Tính chất:dễ thấm nước, dễ thoát nước, giữ nước kém, dễ bị xói mòn, khả năng chống lún và chống căùt caoNhóm đất sét- Khi có trên 30% sét- Tính chất: hạt nhỏ, nhiều chất keo nên khó thấm nước, giữ nước tốt, kém thoáng khí, dễ bị nứt khi khôNhóm đất thịt Trung gian giữa nhóm đất cát và nhóm đất sét nên cũng có đặc tính trung gian: ít thấm nước và cũng không rời rạc như cátCác đặc trưng cơ lý của đấtTrong xây dựng đê đập cần chú ý: tỉ trọng, độ rỗng, tính thấm nước, hệ số thấm, cường độ chống cắtNền móng công trình cần chú ý: độ rỗng, tính thấm nước, hệ số thấm, tính lún Vật liệu đấtBảng phân loại đất theo thành phần cơ giới (cấp hạt đất) Loaïi ñaátCaáp haït (% troïng löôïng)Teân goïiCaùt0,05250 thì Rx/ Rb = 1,5Cát: thường dùng cát sông; yêu cầu phải khô sạch, nhiều góc cạnh, kích thước vừa phảiĐá: tốt nhất là đá xanh; yêu cầu phải khô sạch, nhiều góc cạnh, kích thước vừa phảiTheo qui định kích thước 5Cốt thép: thường dùng thép tròn, thép trơn dùng định hình và thép gai dùng nhiều trong bêtông cốt thépBêtôngVửa cátHỗn hợp của chất kết dính (ximăng, vôi), cát và nước bao gồm vữa xây và vữa trát. Yêu cầu kỹ thuật của vữa là chống xâm thực, chống thấm, chống bào mòn. Tùy theo yêu cầu của công trình có thể có vữa ximăng, vữa vôi, vữa hỗn hợpYêu cầu của vật liệu giống như phần bêtôngBảng cấp phối vật liệu cho m3 vửa bêtôngThaønh phaànÑôn vòMac beâtoâng (Rb)tính100150200250300Ximaêng P400Caùt soângÑaù 1x2cmkgm3m3225,20,4320,878268,10,4170,863325,20,4120,857368,80,4050,832410,10,3890,822Ximaêng P400Caùt soângÑaù 4x6cmkgm3m3201,00,4900,921244,40,4820,907294,90,4750,880351,50,4700,870363,60,4590,857Thaønh phaànÑôn vòMac beâtoâng (Rb)tính150200250300400Ximaêng P500Caùt soângÑaù 1x2cmkgm3m3213,40,4310,868238,80,4210,860327,20,4120,857373,10,4080,850424,20,4030,846Ximaêng P500Caùt soângÑaù 4x6cmkgm3m3215,10,4900,912266,60,4810,948307,00,4750,887338,40,4580,878Bảng tỉ lệ phối hợp cho vửaSoá hieäu ximaêng (Maùc)Mac vöõa (Rv)100755025106005004003002502001501:4,51:41:3----1:61:51:41:3-----1:61:4,51:31:2,5-----1:61:51:3,5------1:6Gỗ là vật liệu dùng tương đối rộng rãi trong các công trình: nhà cửa, cống cấp thoát nước, cửa cống, Ưu điểm: cường độ tương đối cao, nhẹ; nhược điểm: cấu tạo không đồng đều, dể mục, dể bị sâu mọt, dể cháyĐộ ngậm nước: gỗ tươi, 35% TL; gỗ ngấm nước, 40%TL; gỗ sấy khô, 8 -13% TLPhân loại gỗ theo cường độ, màu sắc, có 8 nhóm - Nhóm 1 (gỗ quí): chắc, màu sắc đẹp như cẩm lai, ván hương, gụ - Nhóm 2: chắc, chống sâu mọt, nấm như gỗ lim, căm xe - Nhóm 3: tương đối chắc, màu sắc đẹp, dể gia công như chò, tếch - Nhóm 4, 5, 6, 7 - Nhóm 8: gỗ tạp thường dùng đóng cốp phaTrong thủy sản thường dũng gỗ nhóm 2, 3 để làm cống cấp tiêu nướcVật liệu GỗĐá thiên nhiênVật liệu được khai thác thông qua nổ mìn, cưa xẻ,..; có tính chất giống đá mẹPhân loại: - Loại nhẹ: o 1,8 tấn/m3Các sản phẩm đá:- Đá hộc: kích thước và hình dáng không đều; thường dùng làm móng, tường chắn- Đá xẻ: được gia công bằng cưa xẻ, dùng xây tường, ốp, lát- Đá dăm: được nghiền từ đá hộc (1x2, 2x3, 4x6, 6x8), dùng làm cốt liệu bêtôngVật liệu khácGạch đất nungĐược chế tạo từ đất sét, chất phụ gia rồi định hình và nungCường độ khá cao nhưng dòn, dể vở, o 1,7-1,9 tấn/m3Các sản phẩm gồm gạch ống, gạch thẻ, gạch đinh, gạch lót nền, ngói các loại; gạch được dùng để xây tườngGốmLà những sản phẩm đất nung như ống sành (đường kính: 10-30cm, dài 1m)Giá thành thấp, chịu lực kém, dể vở nhưng khả năng chống xói mòn tốt hơn bêtông Hết bài 1