Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Kỹ thuật tài nguyên nước: Nghiên cứu lập kế hoạch tưới tối ưu và ứng dụng công nghệ trực tuyến hỗ trợ phòng chống hạn cho hệ thống thủy lợi Kẻ Gỗ

Mục tiêu nghiên cứu "Mục tiêu nghiên cứu tổng quát của đề tài luận văn “Nghiên cứ lập kế hoạch tưới tốisau và ứng dụng công nghệ trực uyễn hỗ trợ phòng chống hạn cho HTL Ké Gỗ" lànhằm sử

LỜI CAM ĐOAN

“Tác giả luận văn xin cam đoạn đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả Các

kết qua nghiên cứu và những kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ

kỳ một nguồ nào, đưới bắt ky hình thức nào và chưa từng được ai công rong

bat cứ công trình nào khác Việc tham khảo, ich din các nguồn ti liệu đã được ghi rdnguồn tai liệu tham khảo đúng quy định

Tác giả luận văn

Nouy SIVILAYVONG

LỜI CẢM ON

Luận văn Thạc si kỳ thuật với đề tài: “Nghiên cứu lập ké hoạch tưới ti wu và ứngdung công nghệ trực myễn hỗ tro phòng chống han cho HTTL Kẻ G8" được hoànthành tại Trường Dai học Thủy lợi, Hà Nội với sự iúp đỡ, chỉ bảo, hướng dẫn nhiệttinh của các thay giáo, cô giáo và các đồng nghiệp, bạn bẻ

lời

người hưởng dẫn khoa học đã rất tận tinh hướng

iu tiên túc giả xin by t lòng biết ơn sâu sắc ti thiy giáo TS, Ngô Dang Hải

te giả hoàn thành luận vẫn này, Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học Thủy lợi, Phòng Đào tạo Đại học và Sau Đại học, Khoa Kỹ thuật tải nguyên nước, Bộ môn Kỹ thuật tài nguyên nước đã tạo điều kig thuận lợi, nhiệt tỉnh giúp đỡ va đóng góp ý kiế quý báu cho luận vấn này.

Tác giả cũng xin chân thành cảm ơn các cơ quan, công ty, đặc biệt là Công ty TNHH

MTV Thủy lợi Nam Kẻ Gỗ đã cung cấp các ti liệu liên quan, thảo luận và tạo điều

kiện dé tác giả cập nhật những thông tin, dữ liệu thực tế đáp ứng các yêu cầu nghiên

Cuối cùng, xin cảm tạ tim lòng chân thành của những người thân trong gia đỉnh, đồngnghiệp, bạn bẽ đã tn trởng động viên và giúp đỡ tác giả trong suốt quả tinh học ập.nghiên cứu và hoàn thành luận văn này.

Do luận văn giải quyết vẫn để chuyên sâu mới m

thập được chưa thực sự đầy đủ,

sót, tắc giả rat mong nhận được sự thông cảm, góp ý chân tinh của các thy cô và đồng.nghiệp quan tâm tới dé tài luận văn

cũng như thời gian và tải liệu thuluận văn chắc chắn không thể tránh khỏi những thiểu

Xin chân thinh cảm ơn!

Hà Nội, tháng năm 2019

Tác gia

'Nouy SIVILAYVONG

MỤC LỤC

MỤC LỤC iiDANH MỤC CÁC HÌNH VE, ĐỎ THỊ vDANH MỤC CÁC BANG BIEU vDANH MỤC CÁC TỪ VIET TAT vii

MỞ DAU 1

1 Tính cắp thiết của đề tài luận van 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Béi tượng và phạm vi nghiên cứu, 3

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 3CHUONG 1 TONG QUAN VE VAN DE NGHIÊN COU 41.1 Tổng quan về các nghiên cứu liên quan 4 1.2 Tổng quan về các nghiên cứu liên quan ở Việt Nam 71.3 Tổng quan về khu vục nghiên cứu - hệ thống thủy lợi Kẻ Gỗ 81.3.1 Đặc điểm tự nhiên 8 1.3.2 Tinh hình dân sinh và kính tế la

1.3.3 Hiện trạng hệ thông thủy lợi Kế Gỗ 19

Kết luận chương 1 2CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỀN LẬP KE

HOẠCH TƯỚI TÔI ƯU 28

2.1 Cơ sở khoa học cho việc lập kế hoạch tưới tối ưu 282.1.1 Cơ sở khoa học về tinh kinh tế của tưới hạn chế 283.1.2 Cơ sở khoa học khi lập kế hoạch tưới tối ưu a4

2.2 Cơ sử thực tiễn lập kế hoạch tưới tối ru 38 2.2.1 Cơ sở thực tin lập kế hoạch tưới tối ưu cho hệ thống thủy lợi Kẻ Gỗ, 382.3 Nghiên cứu xác định mức tưới tối ưu cho các loại cây trồng Ao2.3.1 Nghiên cứu xác định mức tưới tối ưu cho cây lúa sỉ 2.3.2 Nghiên cứu xác định mức tus tối ưu cho cây lạc 56

2 ý thủy lợi Kế Gỗ @

2.4.1 Nguyên tắc lập kế hoạch tưới tối ưu 62Kết luận chương 2 63HUONG 3 NGHIÊN CUU UNG DỰNG CÔNG NGHỆ TRỰC TUYẾN HO TRỢPHONG CHONG HAN VÀ LẬP KE HOẠCH TƯỚI TOL UU 65

hồ chứa Kẻ G8 303.34 Lập kế hoạch tưới tối uu cho lúa vụ Đông - Xuân năm 2018 - 2019 23.3.5 Lập kế hoạch tui tối trụ cho lạc vụ Đông - Xuân năm 2018 - 2019 44 3.4 Nghiên cứu ứng dụng công nghệ trực tuyến để cập nhật các tham số cin thết cholập và thực hiện kế hoạch tưới tối u ở HTTL Kẻ Gỗ S8Kết luận chương 3 89KET LUẬN VA KIÊN NGHỊ sọ

1 Kế luận s

2 Kiến nghĩ 90TÀI LIỆU THAM KHAO oOPHY LUC 93Phy lục 1: Quy trình vận hảnh điều tiết hd chứa nước Kẻ Gỗ, tinh Hà Tinh 9Phụ lục 2: ĐỀ án chống hạn năm 2015 108Phy lục 3: Tổng hợp tỉnh hình mở nước phục vụ sản xuất cho vụ Đông ~ Xuân 1201

DANH MỤC CÁC HÌNH VE, DO THỊ

Bản đồ hệ thing thủy lợi Kẻ Gỗ 9Phin bổ diện ích tưới, Q thiết kể kênh chính va các kênh cắp I 26

Hình 2.2: Nhu cầu nước của cây lúa theo các giai đoạn sinh trưởng 36Hình 2.3: Him năng suất lúa Y(H) theo lớp nước tưới toàn vụ H 52Hình 24: Hàm chi phí nước tưới cho lứa C¢H) theo lớp nước tưới toàn vụ HL 53inh 2.5: Hàm số năng suất lạc Y(H theo lớp nước tưới toàn vụ H sẽHình 2.6: Hàm chỉ phí nước tưới cho cây lạc C(H) theo lớp nước tưới toàn vụ H 59inh 3.1: Giao diện giám sắt và điều khiển TTL phòng chẳng hon 65Hình 32: Công nghệ trực tuyến phòng chống hạn dựa trên nền ting website'wfp//onlinedronghteontol com và công nghệ SCADA (IP Modem - RTU) 66

Hình 3.3: Giao diện trình đơn Công nghệ trực tuyển hỗ trợ phòng chống hạn 67

Hình 34: Giao diện Đăng nhập hệ thông 68 Hình 3.5: Trinh đơn Đăng ký ải khoản Công nghệ trực ty 6Hình 3.6: Giao diện Thiét lap cfu inh hệ thống 69

‘Hinh 3.7: Giao diện nhập các thông tin để thiết lập cơ sở dữ liệu hệ thông 70Hình 3.8: Lưu trữ các tham số giám sắt vã điều khiển trên cơ sỡ dữ liệu hg thống 7IHình 39: Ví dụ về kết quả hỗ trợ kỹ thuật của Bạn quản trị websie

tp//onlinedronghteontol cơm 1 Hình 3.10: Chức năng thay đổi lao diện hệ thống ứng dụng và triển khai, thực hiện

“Công nghệ trực tuyển phòng chống hạn cho 1 HTTL mới TaHình 3.11: Màn hình giao diện Công nghệ trực tuyển hỗ trợ phòng chẳng hạn 74Tình 3.12: Giao diện Thời vụ gieo trồng "tối ưu' 1Hình 3.13: Giao điện nhập xong các thông tin cơ bản 15

Hình 3.14: Giao diện kết quả xác định thời vw ngày bit đầu gieo trồng "tối ưu” 75

h 3.15: Màn hình giao diện Công nghệ trực tuyển hỗ trợ phòng chống hạn 77

Hình 3.16: Giao điện Lập kế hoạch quản lý khai thác "tối ưu” 18Hình 3.17: Giao diện kết quả Chế độ tưới theo nhu cầu của cây lứa T8

Hinh 3.18: Giao điện kết quả Chế độ tưới theo như cầu cia cây lạc

Mình 3.19: Giao diện nhập dữ liệu mục nước bồ chứa Kẻ Gỗ,

Hinh 3.20: Giao điện kết quả xác định Mức dim bảo tưới của hỗ chứa Kẻ Gỗ

79 81 82

DANH MỤC CAC BANG BIEU

Bang 1.1 Nhiệt độ trong bình khu vue HTTL Kẻ Gỗ 10

Bảng L2 D9 âm tương đối trùng bình (%) "Bảng 1.3 Lượng bốc hoi rng bình thing (mm),

Bảng 1.4 Lượng mưa trung bình thing (mm) "

Bang 1.6 Số giờ nắng "2Bang 1.7 Tình hình dân số các huyện trong hệ thông 13Bảng 1.8 Diện tích và năng suất trung bình các loại cay trồng 14Bang 1.9 Số lượng và sản lượng chăn nuôi l5Bảng 1.10: Chỉ tiêu phát triển nông nghiệp đến năm 2020 "Bảng 1.11: Thời vụ, cơ edu cây trồng và diện tích canh tác ở HITTL Kẻ GB 19Bảng 1.12: Các thong số ky thuật của cụm công trình đầu mối HITTL Ke 20Bảng 1.13 Hiện rạng các đoạn kênh chính Ké Gỗ 2Bang 1.14 Các kênh cắp II của hệ thông tưới Kẻ Gỗ 24Bảng 2.1 Cơ cấu cây trồng ở hệ thống tưới Kẻ Gỗ 39

Bang 2.2 Lich thời vụ canh tác, 39 Bảng 2.3: Thời vụ và công thức tưới tang sin cho lúa Đông ~ Xuân 40

Bang 24: Chế độ tưới thực tễ vụ Đông — Xuân 2011 - 2012 sỉBảng 2.5: Tương quan giữa năng suit lúa (Y) với mức tưới thực t toàn vụ (M) 52Bảng 2.6: Số liệu thing ké năng suất lúa Đông - Xuân và mức tưới toàn vụMM 54Bảng 2.4: Chế độ tưới thực tẾ vụ Đông ~ Xuân 2011 - 2012 37Bang 2.7: Tương quan giữa năng suit lạc (Y) với mức tưới thực tẾ toàn vụ (M) 57Bảng 2.8: Số liệu thống ké năng suất lạc Đông ~ Xuân (Y) và mức tưới toàn vụ (M).60Bảng 3.1: Kết quả ứng dụng công nghệ trực tuyến xác định thoi vụ "ối ưu" và mứctưới toàn vụ theo nhủ edu nước của cây rồng, 16Bang 3.2: Ché độ tdi theo nhủ cầu nước của lúa Đông = Xuân 2018 ~ 2019 00.79Bảng 3.3: Chế độ tưới theo nhu cầu nước của lạc Đông ~ Xuân 2018 - 2019 80

Bảng 34: Chế độ tưới không hạn chế tối cho lúa Đông ~ Xuân 2018 2019

Bảng 3.5: Ké hoạch tưới hạn chế tối tu cho lúa Đông — Xuân 2018 - 2019

Băng 36: Thời vụ và công thức tưới ting sản cho lạc vụ Đông ~ Xuân

Bảng 37: Kế hoạch thời vụ gieo trồng lạc vụ Đông ~ Xuân 2018 -2019

Bang 3.8: Chế độ tưới không hạn chế tối ưu cho lạc Đông - Xuân 2018 - 2019

Bing 39: Kế hoạch tưới hạn chế tối tr cho lạc Đông ~ Xuân 2018 - 2019

4

85 85 86 87

DANH MỤC CÁC TU VIET TAT

‘The Asian Development Bank (Ngân hàng phát triển châu A)

"Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn

‘Nha xuất bản

(Quan lý và điều hành

Supervisory Control And Data Acquisition (Giám sắt điều khiến

và thu thập dữ liệu) Trách nhiệm hữu hạn Một thành viên

‘Vietnam Water Resources Assistance Project,

‘The World Bank (Ngân hang Thể giới)

MỞ DAU

1 Tính cấp thiết của đề tài luận văn

ống thủy lợi Kẻ lược xây dựng hoàn thành và chính thức đưa vào khai thác

từ năm 1983, cung cấp nước cho 2 huyện: Cẩm Xuyên, Thạch Hà và thành phố Hà Tĩnh

Sau khi thực hiện dự án hiện đại hóa hệ thống (VWRAP) [1], HTTL hỗ Kẻ Gỗ phải

đảm nhiệm các nhiệm vụ sau (2)

~ Cung cấp nước (phục vụ sản xuất nông nghiệp): tưới cho 19.897 ha các loại cây.trồng, phục vụ cho nuôi trồng thủy sản: 1.000 ha (theo sổ liệu thing ké của Công ty

(TNHH MTV) Thủy lợi Nam Kẻ Gỗ) vả các nhucầu dùng nước khác, Mức bảo đảm cấp nước là 75%

trách nhiệm hữu hạn Một thành vi

= Đảm bảo an toàn cho các côt

tra P=0,1#.

trình khi gặp lũ thiết ké P = 0,5% và gặp lũ kiểm

Véi đặc điểm địa lý, điều kiện tự nhiên và nhân tổ ảnh hưởng đã tạo cho khu vựcHTTL Kẻ Gỗ vừa có đặc điểm của chế độ khí hậu miễn Bắc lại vừa có đặc điểm của.khí hậu Đông Trường Sơn Trong năm, khí hậu được chia làm 2 mùa rõ rộ Mùa khô

tử thắng XII đến tháng VIIT năm sau: tổng lượng mưa các tháng II, II và IV chỉ bằng

Khoảng 1 - 2% so với lượng mưa cả năm Vi vậy, hạn hin thường xuyên xây ra rongmùa khô và nghiêm trọng nhất là vào các thing II + V hằng năm do lượng mưa ít,đồng chày sông suối cạn kiệt vi năng lực cấp nước của hồ chứa Kẻ Gỗ không đáp ứngcác nhu cầu dùng nước Ngoài ra, đo ảnh hưởng của biển đổi khi hậu và nước biểndâng làm cho sự xâm nhập của thủy triều vào sâu rong nội địa gây nôn tỉnh trạng hạnhắn, nhiễm mặn và thiếu nước ở những vùng cuối hệ thống kênh Kẻ Gỗ rằm trọng

hơn

Hiện nay, việc lập và thục hiện kế hoạch dùng nước (KHDN), kế hoạch quản lý vận.hành HTTL Kẻ Gỗ trong những năm hạn vẫn tính toán dựa trên các chế độ tới thôngthường (tưới dy đủ) như những năm có nguồn nước dy đủ Vì vậy, khi thực hiện kếhoạch dùng nước thường không cung cấp đủ các mức tưới theo yêu cầu trong những

thời kỹ không có đủ nguồn nước Do đó, năng suất và sản lượng cây trồng bị giảm sútthậm chí có năm còn mắt trắng Nói chung, công tác lập kế hoạch dùng nước và quản

ý vận hành (QLVH) hệ thống thuỷ lợi Kẻ Gỗ vẫn chủ yếu làm theo kinh nghiệm, it linh hoạt; hiệu quả sử dụng nước chưa cao, chỉ phí quản lý vận hành hàng năm lớn,năng suất và sin lượng cây trồng trên hệ thống bắp bênh, không ổn định Nhữngnăm gần đây, trên thé giới đã có nhiều nơi lập kế hoạch tưới tối tụ khỉ nguồn nước

khan hiểm, hạn chế dé nâng cao hiệu quả dùng nước, tăng diện tích được tưới

Năm 2012, hệ thống thuỷ lợi Kẻ Gỗ đã được nang cấp và hiện đại hóa nhờ Dự án hỗtro thủy lợi Việt Nam (VWRAP), Các trang thiết bị công nghệ thông tin và tryỄnthông đã được nâng cắp và hiện đại hóa khá hoàn chỉnh, có thể kết nối mang Internet

dễ ding phục vụ cho hệ thing giám sit và điều khiển (SCADA) Tuy vậy, Công tyTNHH MTV Nam Kẻ Gỗ vẫn chưa khai thác sử dụng hiệu qua cơ sở hạ ting công

nghệ thông tin va truyền thông đó Ở Việt Nam, tuy đã có khá nhiều dé tải, công trìnhnghiên cứu để xuất các biện pháp phòng chống và giảm thiểu tác hại của hạn hinnhưng hầu như chưa có công trình nào di sâu nghiên cứu ứng dụng các công nghệ trực.tuyến trong kiém soát và phông chẳng hạn hin theo hướng hiện đại hóa (HĐFD,

'Với những lý do nêu trên, đề tài “Nghiên cứu lập kế hoạch tưới tất tu và ứng dungcông nghệ trực tuyén hỗ trợ phỏng chẳng han cho HTTL Ké GỖ” tart

bách

2 Mục tiêu nghiên cứu

"Mục tiêu nghiên cứu tổng quát của đề tài luận văn “Nghiên cứ lập kế hoạch tưới tốisau và ứng dụng công nghệ trực uyễn hỗ trợ phòng chống hạn cho HTL Ké Gỗ" lànhằm sử dụng "tối ưu” nguồn nước để phòng chống hạn, nâng cao hiệu quả kinh tế,năng suất, sản lượng cây trồng, giảm thiểu mức giảm năng suất cây trồng do hạn hán

sây ra và giảm chỉ phi quản lý vận hành, Đẳng thời, những kết quả nghiên cứu của đề

tài sẽ cổ thé áp dụng cho các HTTL (Lak 6, Parkayung, Thangon, ) thường xây ra hạn hán ở CHDCND Lio.

Mục tiêu nghiên cứu cụ thể: xác định các mức tưới toàn vụ tối ưu, mức tưới toàn vụhạn chế tối ưu và lập kế hoạch tưới hạn chế tối tu cho lúa và lạc vụ Đông — Xuân 2018-2019 ở hệ thống thủy lợi Kẻ Gỗ.

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

“Đổi tượng nghiên cửu trong luận văn là các loại cây trồng trên hệ thông thủy lợi Kẻ

“Gỗ, nguồn cung cắp nước và các công winh của HTTL Kẻ Gỗ,

Pham ví nghiên cứu của để là toàn bộ khu vực canh tác của hệ thắng thủy lợi Ke

“Gỗ: mồi quan hệ giữa nhu cầu nước, mức tưới toàn vụ với năng s trồng và chỉphi sử dung nước tưới, chế độ tưới và kế hoạch tưới cho các loại cây trồng (BE tải không đi sâu nghiên cứu về kế hoạch tưới cho toàn hệ thống)

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

Cách tip cận trong nghiên cứ là:

+ Tiếp cận thực t: thu thập, nghiên cứu phân tích va tổng hợp các sé liệu về điều

xã hội, hiện trạng HTL và tỉnh hình họn bán, tình hình lập kểhoạch tưới ở khu vực HTTL Kẻ Gỗ.

kiện tự nhiên, kinh té

- Tiếp cận kế thừa có bồ sung

- Tiếp cận hệ thống và đấp ứng nhu cầu.

- Tiếp cận công nghệ:

Cc phương pháp nghiên cứa đã được sử dụng bao gồm:

= Phương pháp kế thừa

+ Phương pháp điều tra thực địa, tha thập số iệu và dink giá

~ Phương pháp thống kê, phân tích và tổng hợp.

- Phương pháp chuyên gia

- Phương pháp mô hình hoá

- Phương pháp lập trình.

CHUONG 1 TONG QUAN VE VAN ĐÈ NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan về các nghiên cứu liên quan trên thé giới

Những năm gin đây, trên thé giới da có nhiều công tình nghiên cửu về phòng chốnghạn hán theo hướng hiện đại hóa [4], IS] (6| Phin lớn các công trình 46 đều tậptrung nghiên cứu việc giám sit độ âm đất và điễu khiển các công trinh thuỷ lợi đểphòng chống hạn, chẳng hạn như công tình nghiên cứu [S: “Design of Soil Moisture Monitoring and Drought System of Arid and Semi-arid Regions of Farmland” vả [7]:

“Drought prevention using computer based automation in the complex irrigationsystem campia buzaului, Romania”, Mặc dù vậy nhưng hầu hết các ng tìnhnghiên cứu dé lại không đề cập đến hiệu quả kinh tẾ của lượng nước tưới, mức tướitoàn vụ tối ưu và năng suất cây trồng khi nguồn nước không đủ cung cấp với các mức

độ thiểu nước khác nhau

Đến nay, đã có nhiều công trình nghiền cứu cả ý thuyết và thực nghiệm về mỗi quan

hệ giữa mức tưới hạn ché toàn vụ tối ưu [Mi] với năng suất cây trồng Y ở những vùng.hạn han, nguồn nước khan hiểm không đủ cung cắp theo đồng như cầu nước của câytring Điển hình như công tinh nghiên cứu gần day: “Mathematical solutions for food-water system: case study of optimal irrigation scheduling for maize in Serbia” [8] của tác giả Ilya loylovich va Raphael Linker đã xác định được các chế độ/ kế hoạch tưới tối wu cho cây ngô ở vùng Serbia dựa trên những kết quả nghiên cứu thực nghiệm

về mỗi quan hệ giữa năng suất cây trì

han,

1g và tổng mức tưới (Y ~ M) trong các năm hạn

Một số công tình nghiên cứu gin đây nhất ở Trung Quốc |9], [IH] đã tiền hình cácthí nghiệm, thực nghiệm để xác định kế hoạch tưới hạn chế tối ưu ứng với các mứctưới và số lần tưới khác nhau Cụ thể, công tình nghiên cứu [9]: “Optimization ofimigadon schedule based on the response relationship of water consumption and yield for winter whe: in North China Plain” của 4 tác giả: Zhigong Peng, Baozhong Zhang,

Di Xu, Jiabing Cai đã tién hành thực nghiệm với 109 chế độ tưới khác nhau cho câylúa mì ở vùng đồng bằng miền bắc Trung Quốc - nơi nguồn nước đến thường xuyênkhông di cho tưới Mức tưới mỗi Lin trong những chế độ tưới thực nghiệm đó được

đặt ra là 30, 40, S0, 6, 70, $0, 90, 100 và 110 mm không có liên quan gi đến mức độcong cắp thiểu của nguồn nước đến Các kế hoạch tưới hạn chế tối ưu được xác định

d trên 2 him mục iu: hiệu suất sử dung nước tưới (WP) và hiệu suất tiêu hao nước (WP) Hai hàm mục tiêu này là các him số của tổng mức tưới (M) Như vậy,những kế hoạch tưới hạn chế tối ưu được đề xuất bởi 4 tác giả nói trên đã xem xét mối

‘quan hệ giữa hiệu suất sử dụng nước tưới (IWP) với tổng mức tưới và năng suất câytrồng nhưng cũng vẫn chưa đề cập đến hiệu quả kinh tế hay lợi nhuận kinh tế củalượng nước tưới (M) và mỗi liên hệ giữa mức tưới toàn vụ tối tu với các mức độ thiểunước khác nhau của nguồn nước cung cấp.

Môi công tình nị cửu thực nghiệm gin đây ở ving Ogallil thuộc cao nguyênmiễn Trung của Hoa Kỷ: "Evaluating Optimum Limited Iigation Management Strategies for Com Production in the Ogallala Aquifer Region” [11] không chỉ xácđịnh kế hoạch tưới hạn chế tối su cho cây ngô mà còn kién nghị cin phải "phân tíchlợi nhuận kinh tẾ" của tưới hạn chế tối ưu Cũng như những công trình nghiên cứuthực nghiệm khác, các tổng mức tới hạn chế tối ưu (toàn vụ): [XI] ở công trìnhnghiên cứu [H] đều không được biểu thị thông qua tổng những chỉ phí sản xuất và ccung cấp nước tưới CCM),

“Từ những năm 70 và 80 của thể kỹ trước, ắt nhiều tc gi đã đi sâu nghiên cứu về tướihạn chế (Deficit irrigation) ở những vùng hạn hán, nguồn nước tưới khan hiểm hoặc &những nơi đòi hỏi phải năng cao hiệu sut sử dụng nước hay cần nâng cao lợi nhuận

kinh tế Ba nhà khoa học: Glenn J Hoffman Terry A Howell, Kenneth H Solomon thuộc Hiệp hội Ky sư nông nghiệp Hoa Kỷ (The Ame can Society of AgriculturalEngineers) da ting hợp nhiều kết quả nghiên cứu quan trọng của những năm 70 và 80

đó về tưới hạn chế trong cuốn sách: “Management of Farm Irrigation Systems” [12]

“Trong đó, các him tổng chi phí (C) và tổng lợi ích (B) được biểu thi qua tổng (chiềucao) lớp nước tưới H (trong [12] được ký hiệu là w) Tổng lớp nước tưới tối ưu He và(Hong [I2] được ký hiệu là w và we) tong ứng với khi nguồn nước không bị hạnchế và khi nguồn nước bị hạn chế có thể xác định từ các phương trình đạo him riêng

của năng suất Y và chỉ phí C

y0) _ ecw) »AT aw ) P.3(09)<e0w)— 2)=P y(w)—c60)

Các tác giả: Glenn J Hoffman, Terry A Howell và Kenneth H Solomon [12] cũng đã.khuyến cáo là: khi khả năng nguồn nước thiểu, cin phải giảm yêu cầu cấp nước so vớinhu cầu nước bình thường của cây trồng và kế hoạch tưới chi cin bảo đảm được chomột số giai đoạn nhạy cảm với nước của cây trồng cổ ảnh hưởng nghiêm trọng đếnnăng suit như giai đoạn: âm đồng, trổ bông của cây lúa hay giai đoạn ra hoa, tạo củ, chắc hạt của cây lạc; còn các giai đoạn sinh trường khá ê giảm bớt mức tưới.

17 năm sau kể từ khi cuốn sách: “Management of Farm Irrigation Systems” [12] đượcxuất bản, trong hội nghị quốc tế về Quản lý nước cho nông nghiệp (Agricultural Water

năm 2007 GS TS John Letey, Trưởng Đại học California đã trình bảy công trình khoa học: “Optimizing Irrigation for Agricultural Water Management) tại Tuni

nhật về tối ưu hóa

kinh tế

‘Management: Scientific Principles” [13] với những thông tin

tưới nước cho nông nghiệp và nhấn mạnh về năng cao “hig quả tưới

(Economic irrigation efficiency)” để dat được lợi nhuận tồi đa trên cơ sở phân tích mỗi

liên hệ giữa 2 đường biểu diễn (phụ thuộc mức tưới tổng cộng): tổng li ich (TB) và

tông chi phí (TC)

* Nhận xét và đánh giá

về kế hoạch tưới hạn chế tối ưuCác công trình nghiên cứu liên quan trên thể

phòng chống hạn của nước ngoài thường gắn với những yêu cầu riêng biệt, với trình

độ quan lý cao, phương thức quan lý và điều kiện thực tế khác nhiều so với Việt Nam.Hơn nữa, phần lớn những kết quả nghiên cứu xác định kế hoạch tuới hạn chế tối ưu

dua trên các thi nghiệm, thực nghiệm được tiền hành trong thời gian it nhất 3 + 4 năm đôi hỏi nguồn kinh phí lớn Vi thé, ở Việt Nam cũng như ở CHDCND Lào không thể ứng dụng trực ip các kết quả nghiên cứu của nước ngoài và nói chung cũng chưa đủđiều kiện về tài chính dé tiến hành các thực nghiệm xác định chế đội kế hoạch tưới hạnchế Si ưu ở những HTTL thường xuyên xảy ra hạn hán

at nhiều công trình nghiên cứu trê thể giới đã đi sâu nghiên cửu về tính kin

tưới hạn chế tối ưu nhưng các kết quả nghiên cứu ứng dụng và thực hành vẻ lập kếhoạch tưới hạn chế tối wu vẫn chưa có nhiều Bé ning cao hiệu quả kinh tế của nướctưới và giảm thiểu các thiệt hại do hạn hán gây ra, nói chung cin có những nghiên cứutheo hướng thực hành lập kế hoạch tưới tối ưu và đặc biệt là lập kế hoạch tưới hạn chếtối ưu cho các HTTL thường xuyên xây ra hạn bắn.

1.2 Tổng quan vé các nghiên cứu liên quan ở Việt Nam

6 Việt Nam, đã có khá nhiều dé tải, công trình nghiên cứu về phòng chống và giảmthiểu tác hại của han hán [14], [15], [16] Những công trình nghiên cứu hiện có và

các dự án đã, đang thực hiện ở Việt Nam chỉ mới chú trọng đến đề xuất các giải pháp

và biện pháp công trình, phi công trình đẻ phòng chồng, giảm nhẹ tác hại của hạn hán;xây dựng hệ thống giám sit hạn và cải tiến, nâng cấp các công trình chuyển nước, điềutiết nude Tuy vậy, như vẫn chưa có công trình nào đi sâu nghiên cứu về lập vàthực hiện kế hoạch tưới hạn chế tối ưu trong kiểm soát, phòng chống hạn hin theo

hướng hiện đại hóa Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn (NN&PTNT) đang triển khai thực hiện Dự án: “Water Effi

[17] do Ngân hàng Phát triển châu A (ADB) tải trợ, thực hiện ở 5 tỉnh: Bình Thuận,

ency Improvement in Drought Affected Provinces

‘Ninh Thuận, Khánh Hòa, Đắc Lắc, Đắc Nông Nhưng dự án này cũng chi mới tậptrùng cho việc hiện đại héa các hệ thống tưới bằng đường ống áp lực; công trình diềutiết, tiết kiệm nước và giám sát, điều khiến (SCADA) đơn giản

Một trong vài công trinh nghiên cứu gần diy có lin quan nhiều nhất đến lập và thựchiện kế hoạch tưới hạn chế tối ưu là "M6 hình hệ thống kiểm soát và quan lý điều hành.phòng chống hạn cho hệ thống thủy lợi Kẻ Gỗ" [1ð] Tác giả công tình nghiễn cứunày đã đi sâu nghiên cứu xác định tổng mức tưới hạn chế ối ưu [MA] cho 4 loại câytrồng: lúa, ngô, lạc và khoai lang Ding thời, tác giả còn ứng dụng mô hình lập kếhoạch quản lý khai thác “tối ưu” [19] để sắc định các mức tưới toàn vụ tối ưu choHTTL Kẻ Gỗ Do nghiên cứu tập trung vào việc xây dựng bệ thống kiếm soát và quản.

lý điều hành phòng c

cho HTTL Kẻ Gỗ.

han nên chỉ dé cp khái quát

Chương 3 "Quản lý hệ thống thủy nông khi hạn chế nguồn nước” trong Giáo trìnhQuan lý khai thác hệ thống thủy nông (Nông cao) [20] tuy không phải là một côngtrình nghiên cứu khoa học nhưng đã hệ thing hóa lại những kién thức cơ bản vỀ tướihạn chế được tình bày trong cuốn sich: “Management of Farm Inigation Systems”[12] có kết hợp với thực tiễn tưới hạn chế ở Việt Nam.

1.3 Tổng quan vé khu vực nghiên cứu - hệ thống thủy lợi Kẻ Gỗ

1.3.1 Đặc điểm tự nhiên

Vị trí địa

Hệ thống thủy lợi Kẻ Gỗ được xây dựng hoàn thành và chính thức đưa vào khai thác

từ năm 1983, cung cấp nước cho 2 huyện: Cẩm Xuyên, Thạch Ha va thành phố HàTĩnh Công trinh đầu mỗi chính của hệ thống thủy lợi Ké Gỗ là bồ chứa nước và cổnglấy nước Kẻ Gỗ được xây dựng trên sông Rio Cái thuộc xã Cẩm Mỹ, huyện Cẩm.

„tỉnh Hà Tĩnh, cách thành phổ Hà Tinh khoảng 20 km về phía Tây Hỗ Kẻ Gỗchứa nước lớn nhất ở Hà Tĩnh có điện tích lưu vực tính đến v tí các công tinh

"Hình 1.1: Bản dé hệ thống thủy lợi Kẻ Gỗ.

"Địa giới hành chính:

- Phia Bắc giáp với sông Cầu giảng

Phía Nam giáp với sông Rác

~ Phía Tây giáp với diy Trả Sơn

- Phia Đông giáp với biển Đông

Điện tích tự nhiên: 35.159 ha,

Di canh tác: 21.387 ha.

"Đặc điễm dja hình:

Khu vực hệ thống chạy dọc theo bở biển từ cửa Sót tới cửa Nhượng.

‘Dia hình ở khu vực hệ thống tương đối bằng phẳng và nghiêng din tir Tay sang Đông

“Cao độ cao nhất là +10,00m, cao độ thấp nhất là +2,50m, cao độ bình quân là +4,00m

‘Dat dai trong khu vực hệ thống bao gồm 3 nhóm chính: đất đồng bing ven biển, đấtvùng thung ling và đất ving cao Dit dai trong ving khả phi nhiều và màu mỡ, nhưng,lại chịu tác đông trực tiếp và mãnh liệt của điều kiện tự nh mùa mưa nước tập,

trung nhanh gây lũ ạt ở điện rộng, mia khô hạn hin do rừng đầu nguồn bị cạn kiệtcông với sự biển đổi khí hậu toàn cầu vả sự xâm nhập của thủy triều từ biển gây tìnhtrang hạn hin nhiễm mặn và thiểu nước ở những ving cối hệ thống kênh Kẻ Gỗ diễn

Tạ gay gắt

Tình hình khí hậu, thời tiết:

Hệ thống thủy lợi Kẻ Gỗ nằm trong vàng khí hậu Bắc Trung Bộ thuộc chế độ khí hậunhiệt đới gió mùa Hằng năm chịu ảnh hưởng của gid mùa Đông Bắc

XVới đặc diém dia lý, điều kiện tự nhiên và nhân tổ ảnh hưởng đã tạo cho khu vựcHTTL Kẻ Gỗ vừa có đặc điểm của chế độ khi hậu miễn Bắc lại vừa có đặc điểm của

khi hậu Đông Trường Sơn Trong năm, khí hậu được chia làm 2 mùa rõ rệt

- Mùa mưa, tập trung từ tháng IX đến tháng XI: mưa lớn, lượng dòng chảy cáctháng mùa lũ hàng năm chiém từ 60 - 65% lượng dòng chảy năm

~ Mita khô từ thing XII đến thing VIII năm su: lượng mưa ít, ổng lượng mưacác tháng II, III va IV chi bằng khoảng 1 - 2% so với lượng mưa cả năm Vào đầu mùa

hạ thắng V tháng VD), thường có mưa tiểu man gây ra lũ tiểu mãn trên lưu vực.

Đặc trưng khí hậu trong vùng là có mùa đông lạnh kém theo mưa phủn gió rét và mùa

hè khô nóng Gid mia Đông Bắc hoạt động từ thing X, XI n tháng IV năm kế tiếp.

‘Ving phía sườn Đông day Trà Sơn ít chịu ảnh hưởng của gió mùa Tây Nam.

‘Theo tài hiệu quan trắc tai trạm khí tượng Hà Tinh từ năm 1958 đến nay, các đặc trưng

cơ bản về khí tượng trong vùng được thống kê như sau.

a Nhiệt độ không khí

"Nhiệt độ trung bình năm dao động trong khoảng 23.8°C

Bảng 1.1 Nhiệt độ trung bình khu vực HTTL Kẻ G3

Thing)1 | H THỊ W [V [VI ïVH[VH]TX[ X | XT] XW [Năm

TB |I7|180 207 | 243 [27,8 [29,1 293 |285|265|242|212 | 189/238 Max [315/358 381 |39,1|392|401 395) 39,7 | 375] 352 | 327/301 | 40 Min |73 | 8.2 105/134] 17.3) 195 220|233 | 170 |152| 113] 68 | 68

b Độ dim tương đối của không khí

"Độ âm không khí trong vùng biến động theo chế độ nhiệt và lượng mưa Trong năm độ

ấm bình quân cao nhit xuất hiện vào thing 2, 3 ( các thắng có mưa phim ), thấp nhấtvào thang 6, 7 ( các tháng mùa khô ) Đặc trưng độ ẩm tương đối của không khí được

Bảng 1.3 Lượng bốc hơi trùng bình thing (mm)Tháng | I | H |IH| IV | V | VI | VI |VH|IX|X XI XU

Z4mm) | 350 | 265 | 342 | 51.9 | 932 | 1128 | 1334 | 971 | 61.1 | 530467, 446

d Mưa

Lượng mưa cả năm trên hệ thống là 2655,9,

Lượng mưa bình quân tháng được tổng hợp như bảng dưới

Bang 1.4 Lượng mưa trung bình tháng (mm)

thing 1 | H ¡HH IV V |VI|VH|VH|IX| x | xt XU

TB | 111.6] 71.8 685 T57 110.1 | 127.9 | 169.7 | 243.4 | 567.4 | 607.6 | 2827 1480

e Gi6,

Tĩnh Hà Tình hing năm chịu ảnh hưởng của hai hướng gi chủ yếu, VỀ mia đông,hướng gió thịnh hành trong vũng là hướng Bắc và Đông Bắc; hưởng gió thịnh hành trong mùa hè là hướng gió Tây và Tay Nam Tốc độ gi trung bình năm li L.5 mức

Bảng 1.5 Tốc độ gió (má) ở cao độ 3mTháng | I1 H |IH| IV |V | VI VH|VIH|IX|X XI XI

TR | LS 14 | l3 | 13 | 14 | l4, L6 |14|14 | 19 18 17

£ Số giờ nắng

Số giờ nắng trung bình năm là 4.6 giờ.

#ng 1.6 Số giờ nắngTháng | 1H | mt | wv |v |VI VH|VHIIXI|X XI XI

me |23 18 |25 | 45 |71 | 67 75 |61 | 54 | 44 4027

Tình hình thuỷ vẫn:

Chế độ thủy văn trong ving chịu ảnh bưởng và chỉ phối bởi lượng mua trong năm,

dling chảy trong năm phân thành hai mùa chính ~ mia lũ và mia kiệt: Mùa lũ thing

1X đến tháng XI và mùa kiệt bắt đầu từ tháng XI đến đầu tháng VIII năm kế tiếp, đặcbigt vũng Hà Tỉnh nói chung và vùng hệ thống nói riêng xuất hiện mưa lũ vào thing

IV và tháng V Đặc điểm dòng chảy trong vùng phân phối không đồng đều tong năm,chủ yếu tập trung vào các tháng mùa lũ, chiếm trên 70% lượng dng chảy cả năm, mùa kiệt kéo di 9 thing nhưng chỉ tập trung khoảng 30%lugng dòng chảy cả năm, chínhđặc điểm này rất bắt lợi cho việc khai thác vả sử dụng nguồn nước trong vùng,

*Nhận xét về đặc điểm tự nhiên

Hồ Ké Gỗ phục vụ thuỷ lợi à chính, hỗ được xây đụng trén lưu lực của sông Rào Cái,

Xhởi công từ năm 1976 tối năm 1980 thi hoàn thành các hạng mục chính, đến năm

1983 thì toàn bộ hệ théng được đơn vào sử dụng Hồ nằm giữa các sườn đồi, núi thuộc

huyện Cim Xuyên tỉnh Hà Tĩnh, cách thành phố Vinh 70 km về phi nam Hồ dài gin

30 km, gồm 1 đập chính và 10 đập phụ với sức chứa 300 triệu m° nước.

Ha Tinh nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, nắng lắm, mưa nhiều với lượngmưa trung bình khoảng 2300-3000 mm, mủa mưa chủ yếu từ tháng 8 đến tháng 11,

chiếm tới 70% lượng mưa cả năm Vi vậy, hing năm lũ lụt tập trung xảy ra từ tháng 9

1.3.2 Tình hình dân sinh và kinh tế

Tình hình dân sinh:

thing 10 và hạn hán căng thẳng từ tháng 2 dén thing 6

Hệ thống thủy lợi Kẻ Gỗ nằm trên địa bàn 52 xã của 3 huyện thị

~ _ Tổng số dân hig nay khoảng 363,673 người

Bảng L7 Tinh hình dân số các huyện trong hệ thống

Bang 1.8 Diện ích và năng suất rung bình các loại cây trồng

Các huyện ly

Tr Hạng mục Cộng

Kỹ Anh |Thạch Hà Cảm Xuyên TP Hà Tin

1 Diện tích lúa thay TUIÔI | 15,093} 17,086) 292| 46042

2 [Năng suất (Ta/ha) 44,92 48,35 49,51 | 46,22

3 PPién sich Kin Deng 6425 ‘7,574 8,759 1401| 24/159jxudin(Ha)

4 Diện tích lúa Hè thu (Ha) 4257 7433 8,297 1,391 | 21,378

5 [Diện tích lúa Mùa (Ha) 419 86 505

6 Diện tich ngô (Ha) 20| 209 36 65] 330

7 Nang suất (Ta/ha) 2000| 35.31) 2389) 1169

3 |Diệntihkhoailang (Ha) | L959| 981) 1,037 16 | 4123

9 (Năng suất (Ta/ha) 3448| 70.16} 79.74) 4)ái

10 |Diện tích sản (Ha) 2,147 344 361 2542

11 Nang suất (Tạha) 7373| 69.12) 180,14

12 |Diện tích mia ( Ha) 7 2 9

13 |Sản lượng (Tan) 104 65 169

14 |Diện tích lạc ( Ha) 3,030 1,805, 1,233 497 6.565

15 Sản lượng (Tin) soar] 4176| 2511) 1000| 13638

17 [Sin lượng (Tan) 196 8 89 9} siz

5 _ Sản lượng thịt trâu (Tan) 850 355 527 61 1,266,

6 (Sinlượng thị bộ (Tin) | 762) 57L su} 295 | 1,628

7 _|San lượng thjt lon (Tan) 4228 | 6,965 8,601 954 | 12,147

"Phương hướng phát triển nông nghiệp:

Phat triển nông nghiệp theo hướng sản xuất tập trung, hing hoá, có kỹ thuật, năng suắtcao gắn với bào vệ môi trường sinh thấi ChuyỂn dich cơ cầu kinh té nội ngành nôngnghiệp, tăng tỷ trong chan nuôi, thuỷ sản và dich vụ.

Gin quy hoạch phát triển nông nghiệp, nông thôn với quy hoạch phát Hiển côngnghiệp, dich vụ và quy hoạch phát triển các khu đồ thi,

Quy hoạch và

xây dựng kết cấu hạ ting phủ hợp với từng vùng nhằm xây dựng các vùng sản xuất

thành các ving chuyên canh vé cây trồng, vật nuôi gắn với đầu tư.

hàng hoá, nguyên liệu tập trung Day mạnh thâm canh sản xuất lúa và nhân các gi lẽ

lúa chất lượng tt, có khả năng cạnh tranh trên thị trường: phát tiễn một số loại cây ăn

i, chất lượng cao như: bưởi Phúc Trạch, cam bù

qui, cây công nghiệp có năng st

Huong Sơn, cây cao su.

Tiếp tục đẩy mạnh ứng dụng các tiên bộ khoa học công nghệ vào sản xuất chế biểnbảo quản nhằm nâng cao giá t sản phẩm và gắn với tị trường tiêu thụ Tạo sự liênkết có hiệu qua giữa *4 nha trong sin xuất, chế biển và tiêu thụ sin phẩm, Mé rộngning cao năng lực các cơ sở cung cấp giống nông nghiệp, lâm nghiệp thuỷ sản; có cơchế chính sich hỗ trợ nông din vỀ công nghệ bảo quản chế biển sau thu hoạch và thị

trường tiêu thụ sàn phẩm.

“Tập trung xây dựng nông thôn mới, wu tiên cho công tác quy hoạch xây dựng nông,

thôn mới Ưu tiên đầu tư phát triển nhanh đồng bộ kết cầu he ting kinh tế xã hội nông

thôn theo quy hoạch nông thôn mới; chú trọng phát triển sản xuất địch vụ và các hìnhthức tổ chức sản xuất hiệu quả, đẫy nhanh chuyển đổi cơ cầu cây trằng vật nuôi, phát

triển kinh tế trang trại, gia trai, Phát triển công nghiệp, tiêu thủ công nghiệp ngành

nghề và dịch vụ nông thôn gắn với các loại hình doanh nghiệp, hợp tác xã, tổ hợp tác

“Có cơ chế, chính sách để khuyến khích và tạo điều kiện đưa cơ giới bod vào sản xuất

‘Tang cường năng lực dr báo phòng chống giảm nhẹ thiên ti, bảo vệ mỗi trường Đây

nhanh tiến độ xây dựng các công trình thuỷ lợi tiếp tue đầu tư nâng cấp các công trình

thuỷ lợi hiện có, Cũng cổ nâng cấp hệ thống để sông đê biển và rừng phàng hộ ven bid đủ khả nang phòng chống, giảm nhẹ thiên tai Xây dựng và thực hiện cơ chế duy

tu bảo durdng hệ thống thuỷ lợi Quan tâm củng cổ phát triển quan hệ sẵn xuất trong nông nghiệp.

Bảng 1.10: Chỉ tiêu phát triển nông nghiệp đến năm 2020

"Thành phần Đơnvj | Kéhogch dén 2020Tổng điện tích we nhiễn 1000 ha 600

Phan bỏ diện tích (% điện tích tự nhiên): 1000 ha

- Đắt rằng cây ăn quả, Đắt Trồng màu 560

"Nẵng suất cây trồng chủ lực: Tắnha

Lia "

= Cây Công nghiệp cây có gid tị kinh tế cao 4

Co cấu diện tích dat Lâm nghiệp (%): 1000 ha

‘Thu nhập bình quân nông đân/năm USD/người 760

Điện tích tưới, tiêu chủ động:

Thai vụ, cơ cầu cây trồng và diện tích canh tác ở HTL Ké Gỗ [3] (theo Văn bản số

13 TB/SNN-DAKG ngày 03/01/2008 của Sở Nông nghiệp và PTNT Hà Tĩnh) như trong bang 1.11

Bảng 1.11: Thời vụ, cơ cấu cây trồng và diện tích canh tác ở HTTL Kẻ Gỗ

Loại cây Diện ích canh

trồn tức

TT Vụeahie | "8 Thời vụ Ghi chú

thủ, [Vu Đông - Xuân Lúa ĐôngThángl2 đến tháng 5 15917 lùa khô từ

l Luân him sau ing

¿ lến tháng S|Lạc Thing! dén things | 3980 |”

2 NwHe-Thu — Lúa Hè -Tháng5đổntháng§ | 15917

Thu

Mùa mua từ, : thing 9 đến

3 Vụ Đông Khoai lang Thing 9 đến tháng l 3980 | nể N

iw cầu nước cho nuôi trồng thủy sản chủ yéu cin vio mia kiệt, thường từ thing 1đến thing 7 hàng năm Dinh mức sp nước củothiy sân lấy bình ph quần 2200 mồha.Nhu vậy

1.3.3 Hiện trạng hệ thắng thủy lợi Kẻ

Công trình đầu mỗi

- Cổng lấy nước: Công lấy nước kiểu cổng hộp bằng BTCT M200, kích thước Bxi1=3x3m Cao trình đáy +10,50m Phần đuôi cổng chia ra làm 6 ống ø1.600mm, 3 ống.dẫn vào nhà may thủy điện (hiện không còn sử dụng), 3 ống còn lại dn nước ra kênh

tưới,

~ Đập chinh và 3 đập phụ:

Đập chính và 3 dập phụ đều là đập đắt đồng chit, cao tình định đập +35,40m, đậpchính đài 1,004m, cao 37,4m có tường chắn sóng bằng bê tong ở cao trình +36,40m

Ba đập phụ có ng chiều dài 2220m mãi thượng lưu gia cổ bằng cic tim bê tong kíchthước IxIx02m, mái hạ ưu gi cổ bằng đã lit khan, Thiết bị toát nước nằm trong than

đập

= Tran xa i

‘Tran chính: Đập tran có dang mặt cắt thực dụng, tiêu năng bằng mũi phun

“Trân phụ: Trin có dạng mặt cất thực dụng, kết edu BTCT M200, cao trình ngưỡng426,5m, Trin có 2 cửa, chiều rộng mỗi cửa B=3m, Qxả TK = 322m3/s,

Sau khi thực hiện dự án hiện đại hoa hệ thông (VWRAP 2007), HTTL hồ Kẻ Gỗ phảiđảm nhiệm các nhiệm vụ sau [2]

~ Đảm bảo an toàn cho các công trình khi gặp lũ thiết kế P = 0,5% và gặp lồ kiểmtraP=0/1%,

~ Cung cấp nước (phục vụ sản xuất nông nghiệp): tưới cho 19.897 ha các loại câytrồng, phục vụ cho nuôi tring thủy sản: 1.000 ha (theo số liệu thống kê của Công tyTNHH MTV Thủy lợi Nam Kẻ Gỗ) và các nhu cầu dùng nước khác, Mức bảo dim cấp.nước là 75%.

Các thông số kỹ thuật của cụm công trình đầu môi HTTL Kẻ Gỗ như trong bang 1.12.Bảng 1.12: Các thông số ky thuật của cụm công trình đầu mối HTTL Kẻ Gỗ

TT “Thông số kỹ thuật trish | Donvi

1 Hé chira

1 Diệntích tru vực 233 km

2 Cap công trình "

3 in suất đảm bảo tới 5

4 fin suet shige ké 05 4

5 fran suit 1 kiém tra ou |

20

TT “Thông số kỹ thuật Triế | Đơnv|

6 [rin suit i khẩn cấp PMH “4

7 |Loại điều tt hỗ chứa INhiễu nam

10 Mực nước chết +147| m

11 Myc nước ding bình thường 4525 m

12 Mue nước ding gia cường (không trên sự cổ) 435, m

13 [Diện tích mặt hồ ứng với mực nước chết 7,35) km?

14 Diện tích mặt hỗ ứng với MNDBT 28.1 km?

15 [Dung tic hỗ ứng với mực nước chết "`

16 [Dung tích hỗ ứng với mực nước dâng bình thường 34: 102mŸ

IL |Các công trình đầu mắt (sau hiện đại hóa)

TT “Thông số kỹ thuật trish | Đơnv|

~ Kênh chính: kẻ từ sau công lay nước đầu mối dài 16.910 m

= Các công trình trên kênh chính: Gồm 64 công trình các loại

~ Các kênh cáp II: Tổng cộng có 9 kênh cắp II lấy nước từ kênh chính và một

Bảng 1.13 Hiện trạng các đoạn kênh chính Kẻ Gỗ

2 |K0+850 KI+200 10 29,8 | Không gia có

Lat tắm BT M150, lot vải

Bảng 1.14 Các kênh cép Il của bệ thông tưới Ke Gỗ

Tên kênh Tại Km Qtk đầu

DT tưới Chiều dàiTT| nhánh | kênh kênh Ghỉchú

(ha) (km)efp | chính "

hệ số tưới nước cho tha cây trồng, một số loại giống cây tring mới có yêu cầu lượngnước cao, thời vụ ngắn, việc đa dạng hóa thâm canh và nhất là mức gia tăng về hệ sốtưới do ảnh hưởng của biễn đổi khi hậu wv )

2

- Các công trình tiêu ngang kênh như ng tiêu đưới kênh, trần vio, trần ra chưa đượccđánh giá dé sửa chữa, cải tạo lại sau hơn 40 năm khai thác, nôn luôn de dọa đến nguy

cơ mất an toàn cho các tuyển kênh,

Sơ đồ phân b » lbổ diện ích tưới, lưu lượng thiết kỄ tiến kênh chính và các kênh cắp H như ở hình 1.2

TC Tnlmg One

oe sa

Th T= 0 % TT

ca :

iro ir 7s t— 1 asst 00m)

"Hệ thing điều Hỗ nước mặt mông

Phin lớn các kênh nội đồng Kẻ Gỗ đã được gia cổ, được bổ trí trên từng mặt ruộng

mật độ kênh tưới kha cao trên một đơn vị canh tác và có thể áp dụng các hoạt động đi với các kênh đã gia cổ.

Kết luận chương 1

‘Tir những kết quả nghiên cứu tổng quan về lập và thực hiện kế hoạch tưới hạn chế tối

ưu cho thấy khó có thể ứng dung trụ tiếp cc kết quả nghiên cứu của nước ngoài vàođiều kiện thực tế ở Việt Nam cũng khó có thể đầu tư ngay cho việc ién hành các thi nghiệm, thực nghiệm xác định chế đội kế hoạch tưới hạn chế tối wu ở những HTTL thường xuyên xây ra hạn hán,

Hiện nay, theo chủ trương của Chính phủ, Bộ NN&PTNT đã có Chỉ thị số BNN-KHCN ngày 7/8/2017 về việc tăng cường năng lực tiếp cận cuộc Cách mangcông nghiệp Lin thứ tư (4.0) “với sự đột phá của Internet vạn vật” Do đó, định hướngnghiên cứu của dỀ ti luận văn là i sôu nghiễn cứu nie định các tổng mức tưới hạnchế tối ưu kết hợp với ứng dụng Công nghệ trực tuyén sẵn có ở HTTL Kẻ Gỗ để lậpcác kế hoạch tưới hạn chế tối ưu dip ứng những yêu cầu phòng chống han cho hệthống theo hướng hiện đại hóa

6524/CT-Ba nội dung chính được nghiên cứu trong luận văn la:

1, Nghiên cứu xác định các tổng mức tưới hạn chế tối ưu hay còn gọi là mức tưới toàn vụ hạn chế tối ưu.

2 Nghiên cửu ứng dụng Công nghệ trực tuyển hỗ trợ phòng chống hạn dé tínhtoán xác định thời vụ “tối ưu”, chế độ tưới theo nhu cầu nước của cây trồng,mức đảm bảo tưới của hỗ chứa Kẻ Gỗ, làm cơ sở cho vi lập kế hoạch tưới hạn chế tối ưu.

3 Nghiên cứu lập kế hoạch tưới hạn chế tối ưu đáp ứng các yêu cầu phòng chống

hạn cho hệ thống thủy lợi Ké Gỗ.

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIEN

LẬP KE HOẠCH TƯỚI TÔI UU

2.1 Cơ sở khoa học cho việc lập kế hoạch tưới tối ru

Qua phân tích, tổng hợp và đánh giá những kết quả nghiên cứu về lập kế hoạch tướihạn chế tối ưu ở chương 1 cho thấy: mức tưới toàn vụ tối ưu M; (hay còn gọi là mức.tưới toàn vụ kinh tế nhất) và mức tưới toàn vụ hạn chế tối ưu [Mi] tương ứng với khinguồn nước không bị hạn chế và khi nguồn nước bị hạn chế là cơ sở khoa học ban đầucho việc lập kế hoạch tưới hạn chế tối wu M, và [M\] có thể được tính toán xác định từcác phương trình đạo hàm riêng của năng suất cây trồng Y và tổng chỉ phí C Vì vay, trong những tường hợp tưới hạn chế cin phải biểu thị tổng lợi ích (B) do nước tưới

mang lại va tổng chi phi (C) thông qua mức tưới toàn vụ (M) hoặc tổng (chiều cao) lớp nước tưới (H) Trong phần này sẽ tinh bây cụ thé v8 các cơ sở khoa học cho việc xác định M,, [MM] và lập kế hoạch tưới hạn chế tối

2.1.1 Cơ sở khoa học về tính kinh tế của tưới hạn chế

"tưới hạn chế là giải pháp tối ưu để giúp cây trồng giảm một phần thiệt hại do thiểunước làm giảm năng suất Có rit nhiều tên gọi khác nhau cho loi hình tưới hạn chếnhư: Tưới một phần tưới không đầy đủ theo qui định, tưới không đầy đã theo bốcthoát hơi nước, tưới giới hạn Tưới hạn chế đã được phổ bi ở vũng phía NamOgallalla, lưu vục Columbia, nhiều ving của nước Mỹ, Châu Phi,

số nước Châu Âu, Ấn Độ, Trung Quốc, Pháp, Tây Ban Nha và nhiều khu vực thiếunước khác trên thể giới

à Trung Đông; một

"Mục đích của tưới hạn chế là nhằm tăng hiệu qua sử dụng nước tưới bằng cách giảm tỷ

lệ tưới đầy đủ hoặc loại bỏ cách tưới kém hiệu quả Khi nguồn nước cấp bị giới hạn

8 kinh tế tưới hoặc giá thành cao, mức độ tối ưu phần nào giảm đi những yêu cầu

là đạt năng suất tôi da, Thêm vào đó, khi bị hạn chế về vốn, năng lượng, lao động hoặccác nguồn cần thiết khác, hoặc khi chi phí của bắt ky nguồn lực nào trong số nhữngnguồn 46 khá cao, tưới hạn chế sẽ được sử dụng như một chiến lược dé tăng lợi nhuận

từ cây trồng được tưới

Việc quản Lý tưới hạn ch về cơ bản rất khác với tưới theo kiểu tuyển thống, Tưới hạnchế không chỉ giáp giảm thiểu lượng nước thiểu ong mùa vụ, mã người quân lý tớihan chế phải định ra được cúc cắp độ tưới han chế cho phép và phải nhận biết được khỉ

2

nào cấp độ dy được đạt tới Người quản lý có thể cho phép thiểu nước ở vai thời điểm.nhất định đã lựa chọn và cổ thể sử dụng nước ở mức độ đầy đủ thi hơn để đạt được,hiệu quả cao hơn và giảm chỉ phí về tưới nước.

Lợi ích của tưới hạn chế được xác định dựa vào ba yéu tố: sự giảm của chỉ phí sản

xuất, tăng hiệu quả của việc sử dụng nước tưới và chỉ phí cơ hội của nước sử dụng.Muốn áp dụng phương thức tưới hạn chế một cách hiệu quả nhất cin phải hiểu tườngtận về những yếu tổ kể trên

é hoạch tưới hạn chế tối ưu nhằm tăng hiệu quả sir dụng nước và giảm thiểumức giảm năng suất cây trằng

trồng Tuy nhiên, gin mức tư

Nổi chung, tưới hạn chế sẽ làm giảm năng suất cây

da, mức giảm năng suất cây trồng thường có tỷ lệgiảm it hom so với mức độ giảm của lượng nước sử dụng cho tưới với những lý do sau đây

= Năng suất cây trồng phụ thuộc vào thời điểm và thời gian thiểu nước, đặc biết

là đối với loại cây lấy hat và cây ấn quả

~ _ Việ giảm lượng nước sử dụng cho tới só thể tạo ra một số ảnh hưởng có lợi cho cây tring như: giảm bệnh cho cây, tăng quả trình ích luỹ, giảm rồ rỉ chấtdinh dưỡng tir vùng rỄ cây va tăng độ thoáng khí trong đắt

= Vi những cây trồng có giá tỉ kính & rit cao hoặc rất "sợ" thiểu nước thì không

nên áp dụng phương thức tưới hạn chế Ví dụ, khoai tây sẽ giảm chất lượngnhiều nếu thiểu nước ở đầu mùa vụ

“Tổng doanh th

Toi nhuin Gis te tbng cộng Năng le

shiek

4 mw

ng lớp ước tời (H) - —m,

Hình 2.1: Cơ sở khoa học của tưới hạn chế

Đường cong trên hình 2.1 thé hiện tống doanh thu (B) có được tir năng suất và giá của.sản phẩm Bởi vậy, đường lợi tức này phi có cũng dạng với đường năng su Còn

đường thẳng là đường tổng chỉ phí sản xuất (C),

“Trên hình 2.1 có ba đặc trưng quan trọng:

- Đặc trưng thứ nhất là giao điểm của C với trục tung: thể hiện tổng chỉ phí tắt yếu choquá trình sản xuất mà ở đây tương đương chỉ phi hang năm cho hệ thống tưới

- Đặc trưng thứ hai là độ dốc của đường thẳng C: biễu diễn các chỉ phí khác nhau của sản phẩm,

[Nhung chỉ phí kể trên biển thiên theo năng suất cây trồng và năng suit cây trồng lạiphụ thuộc vào tổng lớp nước tưới Người nông dân có thể điều chính biện pháp canhtác cho phù hợp với sản phẩm thu được,

Cac nhân tổ kể trên đều đã được thể hiện thông qua độ dốc của đường tổng chỉ phí C.

thí phí thụ hoạch có thể ty lệ với năng suất

Đặc trưng thứ ba là giới hạn trên của đường tổng chỉ phí C, được biễu thị bằng điểmgiới hạn thiết kế tên đồ thị 2.1 nồi lên khả năng vận chuyển nước lớn nhất của hệing (Mặc dù hàm chỉ phí được biểu thị bằng đường thẳng, nhưng thực té nó cũng cóthể được biểu thị bằng đường cong một cách tổng quát hơn)

30

Loi nhuận của một đơn vị đắt canh tác được bigu thị bằng độ chênh lệch giữa đường

tổng chi phí C và đường doanh thu B.

Điểm Hạ biểu thị mức tưới tổng cộng cho năng suất lớn nhất Nếu tăng thêm lượngnước tưới, lợi nhuận sẽ giảm vì đường chỉ phí và doanh thu có xu hướng gần nhauhơn Ngược lại, nếu giảm lượng nước tưới đưới mức Hạ, năng suất thu được sẽ giảm,nhưng sẽ cho lợi nhuận ting hơn vi đường chỉ phí giảm nhanh hơn đường lợi nhuận

Hiệu quả lớn nhất về mặt kinh tế đạt được khi chỉ phí của một đơn vị nước tăng thêm

tương ứng với giá trị của tiền lãi thu được do tưới

“Trường hợp tối ưu xảy ra khi hệ số độ dốc của đường lợi nhuận và chỉ phí là bằngnhau, điểm Hi trong hình 2.1 là điểm thỏa man điều kiện đó, Điểm này luôn nằm phíatrái điểm cho năng sất lớn nhất

Ép tục giảm lượng nước tưới tới điểm [HỊ - điểm có lợi nhuận dỏng thu được bằngvới lợi nhuận dng thu được khi tưới ở mức tưới cho năng suit cao nhất Hạ,

Trong khoảng từ [HỊ tới Hạ, tưới bạn chế sẽ kinh tế hơn so với tưới nước đầy du.

Nếu toàn bộ chỉ phi cổ định cia sin xuất bằng 0, Hsẽ thing với Hạ Tuy nhiền, trườnghợp đó là rất lý trởng, khổ có thé xây ra trong thực tẾ như sẽ được phân tích ở phầndưới đây,

lập luận rên, nước được xem như là chưa bị hạn chế, côn đất là nguồn tải nguyênhữu hạn va mục dich cần đạt là tối đa lợi nhuận thu được cho dat Bởi vậy, điểm H, làmức tối ưu của nước được sử dụng cho tưới khi đất canh tác bị giới hạn Khi tinguyên nước khan hiểm, phần nước tiết kiệm được nhờ tưới hạn chế có thể được sử.cdụng để tưới cho các diện tích canh tác khác Thu nhập từ canh tác tiém năng tăng sẽ tạo thêm một chỉ phí cơ hội của nước, Khi thiểu nước, chỉ phí cơ hội của nước có thểsẵn được coi trong nhất trong quản ý trới Trong tinh hung trên, ợi nhuận thu vềđược tối da khi giảm lượng nước sử dụng cho một dom vị đt canh tác và tăng điện tíchđất được tưới cho tới khi lợi nhuận được lớn nhất Tại lúc đó, lợi nhuận thu được làlớn nhất