Công nghệ tin học và thiết bị trong việc quản lý vận hành các hệ thống công trình thủy lợi ở Việt nam

Công nghệ tin học và thiết bị trong việc quản lý vận hành các hệ thống công trình thủy lợi ở Việt nam

www.vncold.vn1CÔNG NGH TIN HC VÀ THIT B TRONG VICQUN LÝ VN HÀNH CÁC H THNG CÔNG TRÌNH THY LI  VIT NAM PGS.TS. Võ Khc Trí Vin Khoa hc Thy li min Nam TÓM T"TCác h thng thy li hin nay ang óng góp rt nhiu trong vic phát trin các sn phm nông nghip, thy hi sn và ngành công nghip ch"bi"n $ Vit Nam. Tuy nhiên ngu*n n+,c h-u nh+ không phát trin trong khi ó nhu c-u v l+/ng th0c ngày càng gia t1ng do s0 phát trin dân s d4n "n vic gia t1ng din tích canh tác nông nghip có t+,i. 67c bit là nh8ng vùng khan hi"m n+,c nh+ $ khu v0c Nam Trung B; và Tây Nguyên ca Vit Nam. Ngoài ra l+ng n+,c còn phi chia s= cho nhiu ngành kinh t" trong n+,cvà cho c các quc gia khác n"u là l+u v0c sông quc t" nh+ sông Mêkông $ 6BSCL. Chính vì vCy Dng dEng gii pháp công ngh tin hFc và thi"t bG trong vic qun lý vCn hành các h thng công trình thy li có th xem nh+ m;t ch+/ng trình cp thi"t nhKm nâng cp và khai thác hiuqu n1ng l0c hoLt ;ng ca h thng  có th áp Dng nhu c-u v dGch vE cp n+,c cho hin tLivà trong t+/ng lai. Vn  7t ra là làm cách nào  ci ti"n, tMng b+,c hin Li hóa công tác qun lý và phân phi n+,c m;t cách hiu qu, ti"t kim n+,c và gim giá thành -u t+ ang là m;t thách thDc cho nghiên cDu khoa hFc phEc vE sn xut. I. T$NG QUAN V% HIN &'I HÓA TRONG CÁC H THNG T()I  VITNAM Công nghip hóa, hin Li hóa nông nghip, nông thôn là m;t trong nh8ng nhim vEhàng -u ca t n+,c hin nay. S0 t1ng tr+$ng nhanh chóng ca nông nghip ã có s0óng góp rt l,n ca công tác thy li vì vCy yêu c-u hin Li hóa cho công tác qun lý vCn hành h thng thy li là rt c-n thi"t nh+ng vic nghiên cDu và Dng dEng $ VitNam v4n còn ang $ b+,c ban -u. M;t s các h thng t+,i min BOc, min Trung ã+c xây d0ng khá lâu. M7c dù ã +c Nhà n+,c quan tâm -u t+ xây d0ng và th+Png xuyên tu bQ nâng cp nh+ng do kinh phí hLn ch" nên nhiu vn  t*n tLi trong qun lý vCn hành v4n ch+a +c gii quy"t. Còn i v,i các h thng thy li $ phía Nam nh+6BSCL và D-u Ti"ng, Ph+,c Hòa $ min 6ông Nam B; (M6NB) +c xây d0ng ãóng góp rt nhiu cho vic phát trin nông nghip và l+/ng th0c trong c n+,c nh+ng công tác qun lý vCn hành sau khi xây d0ng công trình, 7c bit là qui trình vCn hành và các công trình kim soát ngu*n n+,c v4n ch+a +c quan tâm -u t+ úng mDc. Ngay ccác h thng l,n vMa m,i xây d0ng nh+ h thng Ba Lai hay Bo 6Gnh thì vic xây d0ng qui trình vCn hành h thng hay lOp 7t các công trình o n+,c v4n ch+a +c th0c hin. Do vic thi"u thông tin ho7c thông tin v,i ; chính xác kém, không kGp thPi và c-nxY lý cùng m;t lúc trên din r;ng nên ã gây rt nhiu khó kh1n cho các nhà qun lý trong vic iu hành h thng làm tQn tht n+,c và gim các dGch vE cp n+,c. Chính vì vCy  phEc vE tt công tác qun lý vCn hành c-n phi -u t+ cho các h thng thu thCp www.vncold.vn2thông tin, các công cE o Lc chính xác cZng nh+ các ph-n mm qun lý và iu khincho các nhà qun lý. Tr+,c ây cZng có m;t s các h thng thy li ã +c -u t+ thY nghim v,i mLng SCADA nh+ min BOc có h thng thy li sông Chu và h thng thy li BOc H+ng Hi, min Trung có h thng thy li BOc Ngh An và h thng thy li sông Quao, 6*ng Cam, tuy nhiên các h thng này cho "n nay ã không còn hoLt ;ng +c. Nguyên nhân canh8ng t*n tLi này c-n +c tQng k"t ánh giá lLi, úc k"t kinh nghim  có th  xut ra nh8ng gii pháp phEc h*i. Nh8ng n1m g-n ây Vin Khoa hFc Thy li cZng ã Dng dEng công ngh SCADA cho m;t s h thng thy nông và trLm b/m tM n1m 2001 – 2004 ã hp tác v,i nhà khoa hFc trong n+,c b+,c -u sn xut RTU (Remote Terminal Unit) bKng vi xY lý nhKm ch;ng công ngh  thay th" PLC trong t+/ng lai và xây d0ng ph-n mm H iu hành hthng thy nông trên giao din ti"ng Vit, /n gin và thuCn tin cho ng+Pi dùng. Tr+Png 6Li hFc Thy li cZng ã Dng dEng mLng SCADA không dây cho h thng thy nông phù sa S/n Tây v,i thi"t bG và ph-n mm ca n+,c ngoài. Riêng i v,i các h thng thy li phía Nam, Vin Khoa hFc Thy li min Nam (KHTLMN) ã Dng dEng công ngh tin hFc và t0 ;ng hóa trong vic kim soát và d0báo ngu*n n+,c, xây d0ng các ch+/ng trình qun lý tài sn và thy l0c, qui trình qun lý vCn hành cho các h thng t+,i $ Nam M1ng Thít, 6BSCL và H thng kênh 6ông CChi, D-u Ti"ng. Ngoài ra Vin còn nghiên cDu  Dng dEng các công ngh tiên ti"n cath" gi,i nh+ cYa flumegate ca Úc $ các h thng t+,i t0 chy bKng h* chDa. II. CÁC V*N &+ T,N T'I TRONG CÁC H THNG THY LI HIN NAY Nh8ng vn  còn t*n tLi trong các h thng thy li tCp trung m;t s vn  chy"u nh+ sau: II.1. Ho/t 12ng c6a các công trình - Hiu sut hoLt ;ng thp ca các công trình trLm b/m, cng -u mi, kênh m+/ng, cng iu ti"t ch+a Lt "n công sut thi"t k".- Không kGp thay Qi ho7c cCp nhCt các thông s ki thuCt ca công trình sau m;t thPigian vCn hành nh+ bG xói mòn, b*i lOng hay h+ hjng d4n "n vic gim hiu sut công trình. - H thng công trình -u t+ ch+a *ng b;, 7c bit là các kênh, cng cp 2 và kênh n;i *ng. M;t s h thng ã +a vào hoLt ;ng nhiu n1m nh+ng v4n ch+a hoàn chknh. II.2. Phát tri@n nguBn nCDc- BG tác ;ng b$i nhiu ngu*n nh+ ngCp lZ hay triu c+Png, ô nhilm chua phèn hay xâm nhCp m7n. - BG ô nhilm tM n+,c thi sinh hoLt và tM cht thi nông nghip nh+ phân bón, thuctrM sâu và các cht thi rOn. - Nh8ng xung ;t v sY dEng n+,c do chuyn Qi c/ cu canh tác và nuôi tr*ng thyhi sn. II.3. VFn hành bIo trì www.vncold.vn3- Thi"u qui trình vCn hành h thng và h+,ng d4n bo trì cho h-u h"t các h thng t+,i hin nay ngoài m;t s n/i có qui trình vCn hành tong các công trình riêng l=.- Thi"u trang bG các h thng quan trOc m0c n+,c, l+u l+ng hay cht l+ng n+,c tLicác công trình -u mi ho7c n"u có thì rt thô s/ lLc hCu ; chính xác không cao. - Ng+Pi qun lý không +c ào tLo hay không  quyn hành  gii quy"t nh8ng xung ;t gi8a ng+Pi sY dEng n+,c, i v,i các công trình liên tknh thì càng khó kh1n h/nrt nhiu. - Nhiu n/i chuyn dGch c/ cu m;t cách t0 phát không theo qui hoLch ã gây khó kh1n rt nhiu cho công tác vCn hành và bo trì b$i vì ch+a có Ban qun lý công trình liên tknh. II.4. Chính sách quIn lý nCDc- Giá thu thy li phí vn còn khá thp và nhiu n i !ã b$ thu phí, do !ó các Công ty Qu-n lý Thy nông không ! trang tr-i cho các chi phí v0n hành và b-o trì h2th3ng. Ph4n l5n !u ph-i trông ch6 vào s8 tr giúp t: ngân sách !<a ph= ng hay trung = ng. Vi2c !<nh m?c tr cp c@ng phA thuBc rt nhiu t: mCi !<a ph= ng !ang qu-n lý công trình trong !<a gi5i ca mình mà không t: ! sut tính toán cA thE caCông ty Qu-n lý t=5i. - 6i v,i nông dân là khách hàng ca các Công ty Thy nông thì v4n ch+a tQ chDcthành H;i  tham gia vào c/ cu vCn hành, cZng ch+a có khung pháp lý  ng+Pi nông dân có th t0 qun lý và vCn hành các /n vG thy li c/ s$ tM h kênh cp 3 hay n;i *ng. III. GII PHÁP THQC HIN6 gii quy"t các vn  trên, phLm vi hin Li hóa các h thng thy li tCp trung vào các i t+ng nh+ sau: III.1. HiRn 1/i hóa m/ng lCDi thông tin 1o 1/cVic nOm bOt thông tin chính xác v yêu c-u t+,i, khi l+ng và cht l+ng ngu*nn+,c hin có  các nhà qun lý h thng có th cho ra nh8ng quy"t Gnh kGp thPi và chính xác trong vic iu phi ngu*n n+,c là m;t yêu c-u h"t sDc c-n thi"t không ththi"u trong vic vCn hành h thng thy li. Hin nay m;t s công ngh v thông tin +csY dEng nhiu $ các n+,c phát trin bao g*m: a. Mô hình iu khin mLng l+,i o Lc t0 ;ng SCADA (hình 1) hin v4n là m;t giipháp công ngh m,i v,i m;t h thng kim tra bao g*m m;t trLm trung tâm (Master Terminal Unit = MTU) và m;t hay nhiu trLm kim soát và thu thCp s liu hin tr+Png hay trLm iu khin tM xa (Remote Telemetry Unit = RTU) và ph-n mm dùng  thu nhCn các thông tin tr0c ti"p và liên tEc $ bt kp vG trí nào trong h thng. 6+Png truyn ca h thng có th qua mLng LAN, mLng in thoLi, mLng không dây, internet hay v tinh. Công nghnày /n gin, thích hp, chính xác và hoàn toàn t0 ;ng. MLng l+,i này có nhiu thuCn livì có th cho bi"t vG trí mt n+,c trên các oLn kênh, iu ti"t l+u l+ng n+,c qua công trình hay iu phi ngu*n n+,c tM nhánh kênh này qua các nhánh kênh khác. Nó cZng cho bi"t cht l+ng ngu*n n+,c ang sY dEng hay nhu c-u n+,c th0c s0 ca cây tr*ng phEthu;c vào các thi"t bG +c lOp 7t tLi các trLm kim soát. www.vncold.vn4b. Mụ hỡnh Qun lý ti sn (hỡnh 2) hay cũn gFi l Ch+/ng trỡnh ATLAS vỡ i v,icỏc h thng thy li th+Png cú giỏ trG -u t+ l,n v,i nhiu hLng mEc cụng trỡnh trờn úc-n +c qun lý vCn hnh v bo d+qng Gnh kp. Ng+Pi qun lý th+Png rt khú nh,h"t tờn cụng trỡnh, vG trớ v cỏc thụng tin khỏc nh+ thụng s ki thuCt, thPi gian vCn hnh, ó duy tu sYa ch8a bao nhiờu l-n ra cỏc gii phỏp -u t+ m,i. Do ú cụng ngh GIS ó +c Dng dEng m;t cỏch r;ng rói trong vic qun lý ti sn trong cỏc h thng t+,i. Vic Dng dEng cụng ngh ny st giỳp cho cỏc nh qun lý cú th phõn tớch v ỏnh giỏ +c: - Phõn tớch loLi hỡnh dGch vE t+,i tiờu trong h thng. - 6ỏnh giỏ cỏc iu kin hoLt ;ng hin thPi ca cỏc cụng trỡnh. - 6ỏnh giỏ mDc ; -u t+ trong t+/ng lai. - 6ỏnh giỏ cỏc chi phớ bo trỡ. - Phõn tớch cỏc ngu*n ti chớnh phEc vE yờu c-u sYa chYa ho7c xõy m,i trong t+/ng lai, +,c tớnh chi phớ thay th" sYa ch8a v niờn hLn sY dEng d0a vo tuQi thF cũn lLica cụng trỡnh. - 6ỏnh giỏ cỏc ngu*n phớ thu +c tM dGch vE cp n+,c nh+ thy li phớ cho nụng nghip, ch1n nuụi, cụng nghip hay sinh hoLt. - 6ỏnh giỏ kh n1ng hoLt ;ng v mDc ; h+ hjng v +,c tớnh tuQi thF ca cụng trỡnh. Trung tõm 1iVuhnh (Master) TrLm 1TrLm 2TrLm 3MAẽNG ẹIEN THOAẽI M'NG SCADA Hỡnh 1: Mng SCADA c truyn qua cỏp in thoi www.vncold.vn5Xem thông tin v công trình Tìm kim thông tin Xem lGch vCn hành cng TLo lGch vCn hành công trình Qun lý thu phí qua cng Thu thy li phí Hình nh v công trình Xem m0c n+,c, l+u l+ng - Liên k"t v,i ch+/ng trình SCADA và ch+/ng trình tính cht l+ng và khi l+ng n+,c. c. Mô hình tính toán khi l+ng và cht l+ng n+,c trong các h thng thy li. N25K34N31AHình 3: Mô hình thy l)c tính cho m+t h th,ng t -iHình 2: H th,ng thông tin qua GIS www.vncold.vn6Hin nay có th sY dEng nhiu ch+/ng trình và ph-n mm trong và ngoài n+,c nh+SAL2000, VRSAP, KOD hay MIKE 11, ISIS, DUFLOW… cho vic tính toán thy l0cvùng triu. Các ch+/ng trình nh+ IMSOP, IQQM, MIKE BASIN… cho vic tính toán các h thng t+,i bKng h* chDa hay trLm b/m. Tuy nhiên m;t trong nh8ng y"u t quan trFng là các ch+/ng trình này c-n +c liên k"t v,i nhau  h| tr cho các nhà qun lý trong vic iu hành h thng sao cho hiu qunht (hình 4). Hình 4: S2 3 liên k6t ca 3 mô hình trong hat +ng Qu8n lý v;n hành III.2. HiRn 1/i hóa công trình 1iVu ti`tTr+,c ây  ánh giá m;t h thng t+,i th+Png d0a vào mDc ; qui mô ca công trình nh+ cng, Cp, t+Png d4n dòng, kênh chính hay trung tâm iu hành qun lý. Các hthng này th+Png +c mô t qua tQng l+ng n+,c cp, din tích khu t+,i, s l+ng nhân công, tQng chiu dài kênh và sn l+ng nông nghip. Vic ánh giá qua các 7c tr+ng vCt lý k trên là h8u ích nh+ng chk có ý ngh}a v i t+ng +c phEc vE. Trong khi ó vn  quan trFng nht là n1ng l0c ca h thng có áp Dng +c mFi yêu c-u v vCn hành hay không. Do vCy các thi"t k" phi áp Dng cho mFi i t+ng và các yêu c-u vCn hành trong t+/ng lai. Các loLi công trình trong h thng c-n +c hin Li hóa bao g*m: a. Công trình d4n n+,c: kênh, c-u máng, xi phông, ng d4n, bCc n+,c . Hiu qu+c ánh giá qua hiu sut dòng chy. b. Công trình iu ti"t: cng -u kênh, cng iu ti"t, ng+qng tràn . MÔ HÌNH QUN LÝ H THNG GIS • Cung cp các thông tin và cCp nhCt v công trình trong h thng. • Liên k"t v,i mô hình SCADA tLi vG trí các im kim soát khi l+ng và cht l+ng n+,c. • Liên k"t mô hình thy l0c v lGch vCn hành các công trình. • LCp lGch vCn hành, tính toán thy li phí, phí giao thông… MÔ HÌNH THY LQC• Ti"p nhCn các thông tin tM mô hình qun lý vCn hành và mô hình SCADA • XY lý thông tin và  xut các quy"tGnh vCn hành h thng, • Cung cp thông tin cho mô hình qunlý vCn hành  lCp k" hoLch vCn hành và mô hình SCADA  quy"t Gnh óng m$công trình. MÔ HÌNH &I+U KHI%N SCADA • Truyn các thông tin v khi l+ng và chtl+ng n+,c, s cYa hoLt ;ng cho mô hình thyl0c và d0 báo. • Cung cp d8 liu cho mô hình qun lý hthng tLi các im kim soát. • Ti"p nhCn các thông tin v yêu c-u vCnhành h thng óng m$. www.vncold.vn7c. Công trình o n+,c: th+Png k"t hp v,i công trình d4n n+,c và công trình iuti"t  xác Gnh m0c n+,c và l+u l+ng dòng chy qua công trình nh+: Cp tràn thành mjng ch8 nhCt, hình thang, hình V, Cp vai dài, ng venturi, th+,c n+,c, phao o n+,c, thi"t bG o l+u tc, cm bi"n o m0c n+,c . d. Hin nay công trình iu ti"t dòng chy RUBICON (sn xut tLi Úc) +c k"t hpv,i ch+/ng trình qun lý vCn hành  t0 ;ng iu ti"t l+u l+ng m0c n+,c trong hthng thông qua mLng vô tuy"n. III.3. HiRn 1/i hóa hR thbng quIn lý a. 6 xut các gii pháp Qi m,i chính sách và th ch" qun lý theo d+,ng tMng b+,cti"n t,i xã h;i hóa trong vic qui hoLch, -u t+ cZng nh+ cung cp dGch vE t+,i tt h/n và có s0 tham gia ca nông dân. b. 6Qi m,i ph+/ng pháp qun lý, ào tLo và nâng cp trình ; cán b; qun lý. c. TMng b+,c nâng cp, hin Li hóa trE s$, ph+/ng tin, trang thi"t bG qun lý. d. 6ào tLo nâng cao n1ng l0c cán b; qun lý vCn hành . IV. KT LUN- Nhu c-u sY dEng n+,c ngày càng t1ng cao cùng v,i s0 chuyn Qi nhanh chóng c/ cu cây tr*ng vCt nuôi hin nay ang diln ra $ nhiu n/i. Ngoài ra vic sn xut nông nghip gOn lin v,i công nghip phEc vE cho nông nghip, công nghip ch" bi"n và các ngành ngh khác ngày càng phát trin… thì vic hin Li hóa công tác qun lý và vCnhành h thng  áp Dng yêu c-u sY dEng ngu*n n+,c là m;t vic làm c-n thi"t. - TM nh8ng k"t qu trên cho thy Dng dEng công ngh và thi"t bG ã h| tr rtnhiu cho các nhà qun lý và các ki s+ vCn hành h thng công trình thy li 7c bit là cho các h thng thy li phEc vE a mEc tiêu nh+ hin nay. Các công cE mô hình này không nh8ng cung cp nh8ng thông tin cE th v công trình trên h thng mà giúp các Hình 5: M+t dng công trình iu ti6t t) +ng flumegate ca RUBICON www.vncold.vn8nhà qun lý có th +a ra nh8ng k" hoLch khai thác, duy tu và bo d+qng công trình m;tcách có hiu qu  m bo $ mDc chi phí thp nht. - Các công cE này còn giúp cho ng+Pi qun lý liên k"t thông tin v,i mLng giám sát và ch+/ng trình thy l0c  +a ra nh8ng quy"t Gnh cho vic d0 báo và vCn hành óng m$ công trình theo ch" ; tDc thPi ho7c theo các kGch bn Gnh s~n. 67c bit cho nh8ng vùng khan hi"m n+,c thì vic phân phi ngu*n n+,c hp lý là h"t sDc c-n thi"t. TÀI LIU THAM KHO1. B.A. George, H. M. Malano, V.K. Tri và Hugh Turral. Using modelling to improve operation performance in the Cu Chi irrigation system, Vietnam. Willey InterScience Journal, 2004. 2. TS. Võ Khfc Trí, Th S. Ph/m &gc Nghha. Nghiên cHu 8nh h Ing ca xâm nh;p mLn6n vic v;n hành các h th,ng t -i tiêu I M3ng bOng sông CPu Long. M+t tr Rng hp nghiên cHu iSn hình I h th,ng ngt hóa Gò Công. Tuyn tCp Khoa hFc Công ngh, 2004. 3. Võ Khfc Trí. Nghiên cHu áp dVng khoa hc công ngh tiên ti6n, tWng b -c hin ihóa công tác Qu8n lý H th,ng thy li Gò Công, Tin Giang. Báo cáo TQng k"t  tài, 2005. 4. TS. Võ Khfc Trí, KS. Nguyjn Thái Hòa. Nghiên cHu các gi8i pháp Qu8n lý v;n hành các h th,ng thy li l-n S b8o t3n và khai thác hiu qu8 tài nguyên n -c X MBSCL. Tuyn tCpKhoa hFc Công ngh, 2005. 5. Some experiences on modernization in irrigation system rehabilitation in Sri lanka. Dr G.G.A. Godaliyadda, K.R.P.M. Mullegamgoda, A.M.U.B. Alahakoon, 1998. 6. Võ Khfc Trí. Báo cáo Xây d)ng Qui trình Qu8n lý v;n hành cho h th,ng Nam M[ng Thít. . nông nghip và l+/ng th0c trong c n+,c nh+ng công tác qun lý vCn hành sau khi xây d0ng công trình, 7c bit là qui trình vCn hành và các công trình kim. www.vncold.vn1CÔNG NGH TIN HC VÀ THIT B TRONG VICQUN LÝ VN HÀNH CÁC H THNG CÔNG TRÌNH THY LI  VIT NAM PGS.TS. Võ Khc Trí Vin Khoa hc Thy li min Nam