Nghiên cứu cơ sở khoa học lựa chọn sơ đồ bố trí và thông số thiết kế tối ưu của trạm bơm tưới cho vùng đất dốc khu vực Trung du, miền núi phía Bắc

Nghiên cứu cơ sở khoa học lựa chọn sơ đồ bố trí và thông số thiết kế tối ưu của trạm bơm tưới cho vùng đất dốc khu vực Trung du, miền núi phía Bắc.Nghiên cứu cơ sở khoa học lựa chọn sơ đồ bố trí và thông số thiết kế tối ưu của trạm bơm tưới cho vùng đất dốc khu vực Trung du, miền núi phía Bắc.Nghiên cứu cơ sở khoa học lựa chọn sơ đồ bố trí và thông số thiết kế tối ưu của trạm bơm tưới cho vùng đất dốc khu vực Trung du, miền núi phía Bắc.Nghiên cứu cơ sở khoa học lựa chọn sơ đồ bố trí và thông số thiết kế tối ưu của trạm bơm tưới cho vùng đất dốc khu vực Trung du, miền núi phía Bắc.Nghiên cứu cơ sở khoa học lựa chọn sơ đồ bố trí và thông số thiết kế tối ưu của trạm bơm tưới cho vùng đất dốc khu vực Trung du, miền núi phía Bắc.Nghiên cứu cơ sở khoa học lựa chọn sơ đồ bố trí và thông số thiết kế tối ưu của trạm bơm tưới cho vùng đất dốc khu vực Trung du, miền núi phía Bắc.Nghiên cứu cơ sở khoa học lựa chọn sơ đồ bố trí và thông số thiết kế tối ưu của trạm bơm tưới cho vùng đất dốc khu vực Trung du, miền núi phía Bắc.Nghiên cứu cơ sở khoa học lựa chọn sơ đồ bố trí và thông số thiết kế tối ưu của trạm bơm tưới cho vùng đất dốc khu vực Trung du, miền núi phía Bắc.Nghiên cứu cơ sở khoa học lựa chọn sơ đồ bố trí và thông số thiết kế tối ưu của trạm bơm tưới cho vùng đất dốc khu vực Trung du, miền núi phía Bắc.Nghiên cứu cơ sở khoa học lựa chọn sơ đồ bố trí và thông số thiết kế tối ưu của trạm bơm tưới cho vùng đất dốc khu vực Trung du, miền núi phía Bắc.Nghiên cứu cơ sở khoa học lựa chọn sơ đồ bố trí và thông số thiết kế tối ưu của trạm bơm tưới cho vùng đất dốc khu vực Trung du, miền núi phía Bắc.Nghiên cứu cơ sở khoa học lựa chọn sơ đồ bố trí và thông số thiết kế tối ưu của trạm bơm tưới cho vùng đất dốc khu vực Trung du, miền núi phía Bắc.Nghiên cứu cơ sở khoa học lựa chọn sơ đồ bố trí và thông số thiết kế tối ưu của trạm bơm tưới cho vùng đất dốc khu vực Trung du, miền núi phía Bắc.Nghiên cứu cơ sở khoa học lựa chọn sơ đồ bố trí và thông số thiết kế tối ưu của trạm bơm tưới cho vùng đất dốc khu vực Trung du, miền núi phía Bắc.Nghiên cứu cơ sở khoa học lựa chọn sơ đồ bố trí và thông số thiết kế tối ưu của trạm bơm tưới cho vùng đất dốc khu vực Trung du, miền núi phía Bắc.Nghiên cứu cơ sở khoa học lựa chọn sơ đồ bố trí và thông số thiết kế tối ưu của trạm bơm tưới cho vùng đất dốc khu vực Trung du, miền núi phía Bắc.Nghiên cứu cơ sở khoa học lựa chọn sơ đồ bố trí và thông số thiết kế tối ưu của trạm bơm tưới cho vùng đất dốc khu vực Trung du, miền núi phía Bắc.Nghiên cứu cơ sở khoa học lựa chọn sơ đồ bố trí và thông số thiết kế tối ưu của trạm bơm tưới cho vùng đất dốc khu vực Trung du, miền núi phía Bắc.Nghiên cứu cơ sở khoa học lựa chọn sơ đồ bố trí và thông số thiết kế tối ưu của trạm bơm tưới cho vùng đất dốc khu vực Trung du, miền núi phía Bắc.Nghiên cứu cơ sở khoa học lựa chọn sơ đồ bố trí và thông số thiết kế tối ưu của trạm bơm tưới cho vùng đất dốc khu vực Trung du, miền núi phía Bắc.Nghiên cứu cơ sở khoa học lựa chọn sơ đồ bố trí và thông số thiết kế tối ưu của trạm bơm tưới cho vùng đất dốc khu vực Trung du, miền núi phía Bắc.Nghiên cứu cơ sở khoa học lựa chọn sơ đồ bố trí và thông số thiết kế tối ưu của trạm bơm tưới cho vùng đất dốc khu vực Trung du, miền núi phía Bắc.Nghiên cứu cơ sở khoa học lựa chọn sơ đồ bố trí và thông số thiết kế tối ưu của trạm bơm tưới cho vùng đất dốc khu vực Trung du, miền núi phía Bắc.Nghiên cứu cơ sở khoa học lựa chọn sơ đồ bố trí và thông số thiết kế tối ưu của trạm bơm tưới cho vùng đất dốc khu vực Trung du, miền núi phía Bắc.Nghiên cứu cơ sở khoa học lựa chọn sơ đồ bố trí và thông số thiết kế tối ưu của trạm bơm tưới cho vùng đất dốc khu vực Trung du, miền núi phía Bắc.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI VŨ THỊ DOAN NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC LỰA CHỌN SƠ ĐỒ BỐ TRÍ VÀ THƠNG SỐ THIẾT KẾ TỐI ƯU CỦA TRẠM BƠM TƯỚI CHO VÙNG ĐẤT DỐC KHU VỰC TRUNG DU, MIỀN NÚI PHÍA BẮC LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, NĂM 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI VŨ THỊ DOAN NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC LỰA CHỌN SƠ ĐỒ BỐ TRÍ VÀ THƠNG SỐ THIẾT KẾ TỐI ƯU CỦA TRẠM BƠM TƯỚI CHO VÙNG ĐẤT DỐC KHU VỰC TRUNG DU, MIỀN NÚI PHÍA BẮC Ngành: Kỹ thuật tài nguyên nước Mã số: 9580212 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN TUẤN ANH LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân tác giả Các kết nghiên cứu kết luận luận án trung thực, không chép từ nguồn hình thức nào.Việc tham khảo nguồn tài liệu (nếu có) thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Tác giả luận án Vũ Thị Doan i LỜI CẢM ƠN Lời tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc trân trọng tới thầy hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Tuấn Anh tận tình, tận tâm hướng dẫn, đóng góp ý kiến để tác giả hồn thành luận án Tác giả xin trân trọng cảm ơn Viện Quy hoạch Thủy lợi, Sở Nơng nghiệp Phát triển nơng thơn tỉnh Hịa Bình, Cục Thống kê tỉnh Hịa Bình, Cơng ty cổ phần chế tạo bơm Hải Dương, Công ty trách nhiệm hữu hạn Grundfos Việt Nam, cung cấp số liệu, giúp đỡ để tác giả hồn thành luận án Tác giả xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Thủy lợi, Phòng Đào tạo, Khoa Kỹ thuật tài nguyên nước, Bộ môn Kỹ thuật hạ tầng giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi, đóng góp ý kiến để tác giả hồn thành luận án Tác giả xin trân trọng cảm ơn nhà khoa học buổi hội thảo mở rộng giúp đỡ, đóng góp ý kiến quý báu để tác giả chỉnh sửa hoàn thiện luận án Tác giả xin trân trọng cảm ơn nhà khoa học buổi bảo vệ luận án tiến sĩ kỹ thuật cấp sở giúp đỡ, đóng góp ý kiến quý báu để tác giả chỉnh sửa hoàn thiện luận án Tác giả xin cảm ơn gia đình bạn bè tin tưởng, động viên tác giả suốt trình thực luận án MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết luận án Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu .2 3.1 Đối tượng nghiên cứu 3.2 Phạm vi nghiên cứu .2 Nội dung nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu .3 Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án 6.1 Ý nghĩa khoa học 6.2 Ý nghĩa thực tiễn Cấu trúc luận án CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Khái niệm đất dốc 1.2 Sơ lược điều kiện tự nhiên vùng TDMNPB 1.2.1 Vị trí địa lý 1.2.2 Đặc điểm địa hình 1.2.3 Đặc điểm khí hậu .10 1.2.4 Đất đai, đặc điểm thổ nhưỡng 10 1.2.5 Mạng lưới sơng ngịi 11 1.2.6 Quy mô, trạng sản xuất trồng cạn vùng 11 1.2.7 Các mơ hình hệ thống tưới cho trồng cạn 13 1.3 Đánh giá hiệu sử dụng nước tưới cho trồng cạn 16 1.3.1 Về nguồn nước 16 1.3.2 Về cơng trình .16 1.3.3 Về mơ hình tưới, hình thức tưới 16 1.3.4 Về công nghệ tưới 17 1.3.5 Về phía người dân, người trực tiếp sản xuất 17 1.3.6 Về cấu trồng 17 1.4 Các nghiên cứu ngồi nước có liên quan đến luận án 17 1.4.1 Các nghiên cứu nước 17 1.4.2 Các nghiên cứu nước 20 Kết luận chương .22 CHƯƠNG CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24 2.1 Xây dựng toán 24 2.2 Lựa chọn phương pháp giải toán 25 2.2.1 Cơ sở lý thuyết phân tích hệ thống ứng dụng nghiên cứu lựa chọn sơ đồ bố trí thơng số thiết kế tối ưu trạm bơm tưới .25 2.2.2 Hệ thống quan điểm nguyên lý tiếp cận hệ thống 26 2.2.3 Phương pháp mô phương pháp tối ưu hóa phân tích hệ thống 27 2.3 Phương pháp giải toán 35 2.3.1 Thiết lập phương án bố trí trạm bơm 37 2.3.2 Đề xuất thiết kế phương án .38 2.3.3 Lựa chọn hàm mục tiêu, điều kiện ràng buộc 53 2.3.4 Giải toán tối ưu 58 Kết luận chương .64 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 65 3.1 Lựa chọn khu vực điển hình để áp dụng phương pháp xây dựng 65 3.2 Sơ lược điều kiện tự nhiên xã hội tỉnh Hịa Bình 65 3.2.1 Vị trí địa lý 65 3.2.2 Đặc điểm khí hậu .66 3.2.3 Đặc điểm địa hình 67 3.2.4 Hiện trạng sử dụng đất .69 3.2.5 Hiện trạng canh tác trồng 70 3.2.6 Mạng lưới trạm thủy văn 73 3.2.7 Mạng lưới sông suối 73 3.2.8 Hiện trạng công trình tưới 75 3.3 Hiện trạng cấp nước tưới cho trồng cạn tỉnh Hịa Bình .77 3.3.1 Tưới tự chảy 78 3.3.2 Tưới động lực 79 3.4 Lựa chọn vùng tưới điển hình tỉnh Hịa Bình 80 3.5 Xác định quy mô trạm bơm, chi phí thiết bị chi phí xây dựng theo loại máy bơm…… 82 3.5.1 Xác định cột nước bơm tưới 82 3.5.2 Xác định lưu lượng thiết kế lưu lượng yêu cầu tưới hàng năm .82 3.5.3 Các loại máy bơm sử dụng để tìm phương án tối ưu 86 3.6 Xác định quan hệ đường kính ống, lưu lượng, chi phí đường ống hệ số sức cản đơn vị 90 3.7 Ứng dụng phần mềm PVBTU để xác định phương án tối ưu 90 3.7.1 Ứng dụng phần mềm PVBTU để xác định phương án tối ưu cho vùng điển hình huyện Cao Phong 90 3.7.2 Kiểm tra chương trình tính tốn 97 3.7.3 Thiết lập thông số để phân vùng tưới hợp lý cho vùng đất dốc 98 3.7.4 Xây dựng bảng tra thông số thiết kế trạm bơm 104 Kết luận chương .105 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 107 Những kết đạt 107 Những đóng góp luận án 108 Tồn hướng phát triển 109 Kiến nghị 109 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 110 TÀI LIỆU THAM KHẢO 111 PHỤ LỤC 117 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Lược đồ tự nhiên vùng TDMNPB [3] Hình 1.2 Bản đồ vùng TDMNPB [4] Hình 1.3 Tỷ lệ phân bố diện tích trồng cạn vùng TDMNPB .13 Hình 2.1 Sơ đồ bố trí trạm bơm cấp 24 Hình 2.2 Sơ đồ bố trí trạm bơm lên nhiều bể tháo 24 Hình 2.3 Bố trí nhiều trạm bơm riêng biệt 25 Hình 2.4 Sơ đồ bố trí trạm bơm nhiều cấp 25 Hình 2.5 Sơ đồ khối phương pháp quét [55] .32 Hình 2.6 Quét với bước quét trở lại thay đổi [55] 33 Hình 2.7 Qt khơng gian hai chiều với bước khơng đổi [55] 34 Hình 2.8 Quét không gian hai chiều với bước thay đổi [55] .35 Hình 2.9 Sơ đồ khối bước giải toán .36 Hình 2.10 Bố trí trạm bơm cấp 37 Hình 2.11 Một trạm bơm bơm lên 02 bể tháo - Hình 2.12 Một trạm bơm bơm lên 03 bể tháo 38 Hình 2.13 Trạm bơm hai cấp nối tiếp - Hình 2.14 Trạm bơm ba cấp nối tiếp 38 Hình 2.15 TB lấy nước từ sơng, suối - Hình 2.16 TB lấy nước từ hồ chứa .39 Hình 2.17 Sơ họa hệ thống ghép ống nối đường ống đẩy làm việc chung 41 Hình 2.18 Một trạm bơm bơm lên nhiều bể tháo có cao trình mực nước u cầu khác 44 Hình 2.19 Hình minh họa phương án khác ứng với cao trình bể tháo khác trường hợp trạm bơm bơm lên nhiều bể tháo 48 Hình 2.20 Sơ họa hai trạm bơm nối tiếp 50 Hình 2.21 Hình minh họa phương án khác ứng với cao trình bể tháo khác trường hợp trạm bơm nhiều cấp 50 Hình 2.22 Sơ đồ khối tổng qt trình tự giải tốn tối ưu 59 Hình 2.23 Sơ đồ khối chọn máy bơm cho trạm bơm phương án j .61 Hình 3.1 Bản đồ hành tỉnh Hịa Bình [60] .66 Hình 3.2 Bản đồ địa hình tỉnh Hịa Bình [61] .68 Hình 3.3 Bản đồ đất tỉnh Hịa Bình [60] 70 Hình 3.4 Vùng trồng cam Cao Phong 72 Hình 3.5 Bản đồ mạng lưới trạm thủy văn tỉnh Hịa Bình [64] 73 Hình 3.6 Bình đồ khu tưới (Nguồn: Sở NN&PTNT tỉnh Hịa Bình) .91 Hình 3.7 Biểu đồ quan hệ tổng chi phí theo phương án .92 Hình 3.8 Bản đồ trạng vùng tưới [60] .93 Hình 3.9 Biểu đồ quan hệ tổng chi phí theo phương án .94 Hình 3.10 Bản đồ trạng khu tưới vùng [60] 95 Hình 3.11 Biểu đồ quan hệ tổng chi phí theo phương án .96 Hình 3.12 Quan hệ chi phí xây dựng trạm bơm diện tích vùng tưới với độ dốc i=10% cột nước địa hình dao động từ 25-65 m 102 Hình 3.13 Quan hệ chi phí xây dựng trạm bơm diện tích vùng tưới với độ dốc i=20% cột nước địa hình dao động từ 25-65 m .103 Hình 3.14 Quan hệ chi phí xây dựng trạm bơm diện tích vùng tưới với độ dốc i=30% cột nước địa hình dao động từ 25-65 m .103 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Quan hệ đường kính ống với lưu lượng giới hạn .42 Bảng 3.1 Bảng trạng sử dụng đất .69 Bảng 3.2 Diện tích tỷ lệ phân bố diện tích trồng cạn 71 Bảng 3.3 Các trạm bơm điện địa bàn tỉnh Hịa Bình 75 Bảng 3.4 Mức tưới hệ số tưới theo thời đoạn tưới 83 Bảng 3.5 Hệ số tưới theo thời đoạn tưới 30 năm từ năm 2024 ÷2053 84 Bảng 3.6 Các loại máy bơm sử dụng để tìm phương án tối ưu 86 Bảng 3.7 Loại máy bơm sử dụng để tìm phương án tối ưu .87 Bảng 3.8 Chi phí xây dựng thiết bị phương án sử dụng máy bơm nước (máy bơm Hải Dương) 88 Bảng 3.9 Chi phí xây dựng thiết bị phương án sử dụng máy bơm nước (máy bơm Grundfos) 89 Bảng 3.10 Quan hệ đường kính ống, lưu lượng, chi phí đường ống hệ số sức cản đơn vị 90 Bảng 3.11 Quan hệ cao độ mực nước bể tháo diện tích tương ứng vùng 91 Bảng 3.12 Quan hệ cao độ mực nước bể tháo diện tích tương ứng vùng 93 Bảng 3.13 Quan hệ cao độ mực nước bể tháo diện tích tương ứng vùng 95 Bảng 3.14 Kết phương án tối ưu cho vùng tưới điển hình 96 Bảng 3.15 Bảng kết thiết kế phương án tối ưu chạy phần mềm PVBTU tính tốn excel tính cho vùng tưới huyện Cao Phong 97