Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật tài nguyên nước: Ứng dụng hệ thống SCADA trong quản lý vận hành hệ thống thủy lợi Kẻ Gỗ

Vi vậy, với đ tài "Ứng dụng hệ thống SCADA trong quản lý vận hành hệ thống thủy lợi Kẻ Gỗ” em sẽ đưa ra phương án bố tí, phân bố và vận hành hệ thống SCADA trong quản lý vận hành cổng lấ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGUYEN THỊ HUYEN NGÂN

UNG DỤNG HE THONG SCADA TRONG QUAN LÝ VẬN

HANH HE THONG THUY LOI KE GO

LUAN VAN THAC SI

HA NỘI, NAM 2018

BO GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRUONG ĐẠI HỌC THỦY LỢI.

NGUYEN THỊ HUYEN NGAN

UNG DUNG HE THONG SCADA TRONG QUAN LY VAN

HANH HE THONG THỦY LỢI KE GO

Chuyên ngành: Kỹ thuật tai nguyên nước

Mã số: 8-58-02-12

NGƯỜI HƯỚNG DAN KHOA HỌC PGS.TS PHAM VIỆT HOA

HA NỘI, NAM 2018

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tie giả Các kết quả

"nghiên cứu và các kế luận trong luận văn là trung thực, không sao chép tử bắt kỳ một nguồn nào và đưới bắt kỳ hình thức nào Việc tham khảo các nguồn ti iệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định,

“Tác gid luận van

Nguyễn Thị Huyền Ngân

LỜI CÁM ƠN

Đầu tiên, Tác giả xin gửi lời cám ơn tới Trường Đại học Thủy lợi, khoa Kỹ thuật tảinguyên nước, phòng Đảo tạo đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong thời giannghiên cứu và hoàn thành luận văn thạc sĩ

Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, tác giả xin trân trọng gửi tới người thầy hướng dẫn

nghiên cứu khoa học PGS.TS Phạm Việt Hòa đã luôn dành thời gian quý báu của

mình dé lắng nghệ, định hướng và tận tinh giáp đỡ tác giả tong suốt quá rình làm

iận văn

Tác giả xin gii lồi cám đến các thầy cô trong Hội đồng đánh giá luận văn vì đã dànhthời gian và tâm huyết để đọc vi sửa chữa luận văn Tác giả cũng vô cũng biết ơn các

thầy cô giáo trong và ngoài Trường Dai học Thủy lợi đã có những đóng gốp quý báu

giúp tác giả hoàn thiện luận văn.

Tác giá cũng xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến Viện Kinh tế và Quản lý Thùy lợi đ tạo mọi điều kiện cho tá giả wong suốt quá trình nghiên cứu Tác giả xin cảm ơn

các bạn bi, đồng nghiệp đã có những chia sẻ, động viên, giúp đỡ và luôn sit cánh bêntic giá

Cuối cùng, ti giả xin được gửi tối những người thân trong gia định của mình lồi biết

om sâu sắc vi sự yêu thương và ủng hộ, dành thôi gian và điều kiện tốt nhất để giúp tác

giá hoàn thành luận văn nay

Xin trân trọng cắm on!

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH v

DANH MỤC BANG BIEU vị

DANH MỤC CÁC TỪ VIET TAT vii

MỠ DAU 1 CHUONG | TONG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU VA VUNG NGHIÊN

CỨU 4 1-1 _ Tổng quan về ứng dụng công nghệ tin học trong quản lý vận hành bg thống thủy lợi cứu, 4

LLL Trin thé gigi 4

112 GVigt Nam

12 Tổng quan về vũng nghiên cửu "12.1 Đặc điểm tự nhiên vùng nghiên cứu „

1.2.2 Tình hình dan sinh kinh tế 2

123 Hiện trang thay lợi 251.24 Nhu edu sử dung nước của hệ hông xn

'CHƯƠNG 2 PHAN TÍCH, DANH GIA TINH HÌNH HIEN TRANG THỦY LỢI,

NHU CAU NUGC CUA HE THONG, UNG DUNG HE THONG SCADA TRONG

QUAN LÝ VAN HANH HE THONG 3

2.1 Cơsỡkhoa học và thực tiễn để ứng dụng hệ thống SCADA vào QLVH hệ

thông thủy lợi Kế Gỗ 292.1.1 Thực trạng công trình 292.1.2 Tỉnhhình quan lý vận hành hệ thông 30

22 Lip ké hogeh sử dụng nước của hệ thông 36

22.1 Tính toánkhítượng 36

2.22 Tính toán xác định chế độ tưới cho các loi cây trồng mr

22:3 Tĩnh toán yêu cầu nước của hệ thong 42

2.3 Lựa chọn va ứng dung hé thing SCADA trong việc ning cao hiệu qua quản

32 _ Phương én vận hành hệ thống SCADA.

3.2.1 Cơ chế làm việc của hệ thing SCADA Kẻ Gỗ

3⁄22.- Tính toán lập kế hoạch vận hành công Kẻ Gỗ 3.2.3 Các bước vận hành cho hệ thing SCADA Kẻ Gỗ.

3.3 Đánh giá hiệu quả QLVH hệ thống thủy lợi Kẻ Gỗ KẾT LUẬN VA KIÊN NGHỊ

1.KẾT LUẬN

2, KIÊN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHAO

PHỤ LUC

DANH MỤC CÁC HÌNH ANH inh 3.1 Bản đồ bổ tí hệ thông SCADA HTTL Kẻ Gỗ 35

Hình 3.8 So đồ bổ tr thi bi tại TLV6 63

Hình 39 Sơ đồ tính toán 1 70

Hình 3.11 Quan hệ Q ~ a 75

DANH MỤC BANG BIEU

Bảng 1.1 Nhiệt độ trung bình khu vực

Bảng 1.2 Độ ẩm tương đối trung bình (%)

Bảng 1.3 Lượng bốc hơi trang bình tháng (mm)

Bảng 14 Lượng mưa trung bình tháng (mm)

Bing 1.5 Tốc độ gió (mis) cao độ âm

Bảng 1.6 Số giờ nắng

Bảng 1.7 Các chỉ igu ơ lý của đất

Bảng 1.8 Tình hình dân số ác huyện vùng dự án

Bảng 9 Phân đoạn kênh chính

Bảng 1.10 Các kênh cắp Il, hệ thống tưới Kẻ Gỗ

Bảng 1.11 Nhu cầu nước cho tưới các loại cây tồi

Bing 1.12 Bảng tổng hop nhủ cầu ding nước toàn hệ thống

Bảng 21 Cơ cấu cây trồng

Bảng 22 Lịch thời vụ

Bảng 23: Thai vụ và công thức tưới tăng sản cho lúa chiêm

Bảng 2.4 Thời kỹ sinh trưởng và công thức tưới tng sản của khoa lang

Bing 25 Thời vụ vị

Bảng 2.6 Thời vụ và công thức tưới tăng sản cho lúa mùa

ing thức tưới tăng sản cho lúa hè thu,

Bing 2.7 Lượng bốc hơi ETo vụ chiêm,

Bảng 2.8 Hệ số tưới đã hiệu chỉnh của hệ thống

Bang 2.9 Tinh lưu lượng tại đầu các kênh cắp 2

Bảng 2.10 Tính toán lưu lượng tai đầu hệ thống.

Bảng 2.11 Quá trình lưu lượng ở đầu hệ thống.

Bảng 2.12 Bảng tổng hợp nhu cầu ding nước cho Thủy sin

Bang 2.13 Bang tổng hợp nhủ cầu dùng nước của hệ thông

Bảng 3.1: Trạm làm việc và các hông số đo đạc tương ứng của hệ thống SCADA

Bang 3.2 Kết quả tính toán chiều sâu nước trong kênh hạ lưu

Bang 3.3 Tính toán xác định quan hệ (Q ~ a)

Bảng 3.4 Kế hoạch vận hành cổng lấy nước

19

9

1920

20

DANH MỤC CÁC TU VIET TAT

“Công trình thủy lợi

Tổ chức lương thực và nông nghiệp của Liên hợp quốc

Giám sát và điều khiển

Hệ thống tưới

Hệ thống thủy lợi

“Công ty quan lý khai thác công trình thủy lợi

[Nong nghiệp phát triển nông thônQuan lý vận hành

“Giám sắt điều khiển và thu thập dữ liệu

‘Tram làm việc

“Trung tâm điều khiển

1 Tính cấp thiết cña ĐỀ tài

Véi mục tiêu dy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa đắt nước, xây dụng nền kinh tế

độc lập, đưa nước ta trở thành nước công nghiệp theo hưởng hiện đại vào năm 2020,trước hết nông nghiệp phải phát triển lên một trình độ mới Để đáp ứng mye tiêu đó,

công tác thủy lợi phục vụ sản xuất nông nghiệp là rất quan trọng Việc quản lý vận

"hành khai thác các hệ thị ng tưới sao cho hợp lý, hiệu quả và đáp ứng yêu cầu nước đặt

ra còn quan trong hơn Tuy nhiên, theo đánh giá thuc trạng hiện nay các công trình

thủy lợi phục vụ nông nghiệp của Việt Nam còn km phát triển chưa khai thắc được

hết năng lực thiết kế của công trình Vậy có sự khác nhau lớn giữa năng lự thiết kế và

năng lực thực tế khi di vio vận hành của hệ thing là do đầu? Trước tên là do chất lượng công trình, sau một thời gian dài sử dụng lại không được thường xuyên đầu tư sửa chữa, công trình bị xuống cấp, làm suy giảm năng lực tưới tiêu Chính vì nguyên nhân này mà rit nhiễu nơi chủ yếu chỉ quan tim đến chất lượng công trình tức là chỉ tập trung xây dựng, tu bổ công trình Nhưng có một nguyên nhân rất quan trọng mà nhiều nơi chưa nhận thức ding và diy dis đồ là tim quan trong của công tác quản lý

‘van hành hệ thông thủy lợi

Điều đó đặt ra cho chúng ta những vin đễ cấp thế là làm thể nào để nâng cao hiệu

‘qua quản lý vận hành hệ thống thủy lợi?

Hiện nay, nhìn vé tổng thé thì chất lượng quản lý vận hành các hệ thống thủy lợi ở.

Việt Nam vẫn còn hạn chế chưa đi sâu về ứng dụng công nghệ, khoa học kỹ thuật mà

chủ yếu dựa vào kinh nghiệm, thủ tục hành chính, việc đổi mới diễn ra còn chậm và chưa được xem trong Hệ thống thủy lợi Kẻ Gỗ là hệ thống được năng cấp hiện đại

hóa theo những tiến bộ khoa học kỹ thuật mới và được tải ty bởi WB để hiện đại hóa

hệ thống Công ty quản lý hệ thống thủy loi Kẻ Gỗ luôn cổ gắng hoàn thành tốt công tác quản lý nước và công tình công tác phòng chống lụt bão, đảm bảo tuyệt đối an toàn cho các công trình hệ thống thủy lợi phục vụ kịp thời tưới tiêu cho sản xuất nông

nghiệp và dân sinh kinh tế trên địa bàn Tuy vậy, chất lượng, hiệu quả quản lý vận

hành hệ thống thủy lợi Kẻ Gỗ cũng như nhiều bệ thống thủy lợi ở Việt Nam chưa cao.

Vi vậy, với đ tài "Ứng dụng hệ thống SCADA trong quản lý vận hành hệ thống thủy lợi Kẻ Gỗ” em sẽ đưa ra phương án bố tí, phân bố và vận hành hệ thống SCADA trong quản lý vận hành cổng lấy nước và hd chứa của hệ thống thủy lợi Kỳ

Gỗ dua trên các cơ sở khoa học tin cây, chính xác nhằm mục dich nâng cao hiệu quả quản lý vận hành hệ thống,

2 Mục đích của Đề tài

Phân tích, đánh giá hiện trạng thủy lợi cũng như như cầu nước và ĐỀ xuất phương án

bố trí, phân bố, vận hành hệ thống SCADA trong công tác quản ly vận hảnh hệ thống.

thủy lợi Ke Gỗ

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.

Đổi tượng nghiên cứu: hệ thống thủy lợi Kẻ Gỗ.

Pham vi nghiên cứu: xác định được hiện trạng thủy lợi, nhu edu sử dụng nước trên hệ

thống thủy lợi Kẻ Gỗ.

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

4.1 Cách tp cận

Tiếp cận tong hợp và liên ngành;

Tiếp cận k thừa có chọn lọc và bổ sung:

Tiếp cận các phương pháp, công cụ hiện đại trong nghiên cứu

4.2, Phương pháp nghiên cứu

Luận văn sử đụng các phương pháp nghiên cứu sau diy

- Phương pháp kế thừa, áp dụng có chọn lọc sản phẩm khoa học và công nghệ:

~ Phương pháp điều tra, thu thập;

- Phương pháp phân tích thing ké các số liệu đã có;

5 Các kết quả dự kiến đạt được

Luận văn sẽ đạt được các kết quả chính sau:

- Đánh giá hiện trạng thủy lợi, nhu cầu sử dụng nước của hệ thống cũng như thực tế

việc quản lý vận hành, khai thác của hệ thông thủy lợi Kẻ Gi

- Đảnh giá những lợi ich trong vige nâng cao hiệu quả quản lý vận hành HTTL Kẻ Gỗ

hi ứng dung hệ thống SCADA,

= Để xuất phương án bổ trí, phân bổ và vận hành hệ thống SCADA trong công tác

quản lý vận hành HTL Kẻ Gỗ.

CHƯƠNG 1 TONG QUAN VE LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU VÀ VUNG NGHIÊN COU

1.1 Tổng quan về ứng dụng công nghệ tin học trong quản lý vận hành hệ thống

thủy lợi

LLL Trên thế giới

Hiện nay, các công trình nghiên cứu về mô hình giám sát và điều khiển tự động từ xa

du di sâu nghiên cứu xây đựng các thuật toán, phần mềm tinh toán quản lý vận hành

và ứng dung các công nghệ tiên tiễn, hiện đại trong việc giám sát, điều khiển tự động

các CTTL tử trung tim điều hành Dưới diy sẽ trình bảy tổng quan về đặc tinh, chức

năng của một số mô hình SCADA tiêu biểu đã được công bổ thông qua các công trình

nghiên cứu trên thể giới

4 Quin lý ding chảy và chất lượng nước (FQM — Flow and Quality Management)

Tir những năm 1980, với các kết quả nghiên cứu về quản lý dòng chảy và chất lượng

nước, Công ty Rubicon Systems của Australia đã xây dựng va phát triển mô hìnhFQM Mô hình đó gồm 3 module chính

- Lập kế hoạch tưới (Irrigation Planning Module);

~ Mô phỏng (Simulation) hệ thống tưới;

~ Giám sit (Surveillance) và điều khiển tự động các công trình thủy lợi từ xa[1]

Module lập kế hoạch tưới có chức năng hàng ngày cập nhật yêu cầu dùng nước do các

hộ dùng nước đặt hàng thông qua mạng điện thoại chuyên dùng có lắp đặt hệ thống IVR kết nối với cơ sở dữ liệu lưu trữ trong máy chủ ở trung tâm điều khiển Trên cơ sở

đó, module này sẽ lập kế hoạch vận hành hệ thông tưới (HTT) Vi vậy, hoạt động của

hệ thống SCADA đạt hiệu quả cao, thường xuyên dap ứng được các yêu cầu dùng

b Quản lý vận hành với sự trợ giúp của máy tính (EAO - Exploitation Assistée parOrdinateur)

Với công trình nghiên cứu nay Hiệp hội quản lý kênh Provence của Pháp đã xây dựng.

và phát triển mô hình EA, Mô hình này được áp dụng khá thành công và hiệu quảtrong việc quản ý điều hành HTTL Provence cung cắp nước cho cả một vũng rộng lớn

thuộc miễn Bắc nước Pháp.

EAO cho phép giám sát vi điều khiển các công trình thủy lợi tự động từ một trung tâm GS&DK (CGTC - Centre Général de Télécontréle) và từ một số trạm lẻ Việc vận

hành các công trình phân phối, điều tiết nước trên hệ thống tưới được thực hiện theo

nguyên tắc điều kid i ưu” những thông số kim việc

¢ Hệ thông đo đạc và điều khiển từ xa (TC/TM - Tele-Control/Tele-Metering

“Trong công trình ng!

'TC/TM để trợ giúp cho việc quản lý điều hành tự động hệ 1

'Quốc Mô hình được đưa vào sử dụng từ cudi năm 1997 với 3 hệ thống thành phi

- Hệ thống tha thập thông tn, truyéa thông theo phương thúc diện thoại qua modem (thiết bị định tuyển trên mạng Internet) và quản lý thông tin;

- Hệ thống trợ giáp cho vic lập kế hoạch tr

~ Hệ thống trợ giúp ra quyết định QLVH (sử dụng kỹ thuật cuỗn trình đơn - menu)

.4 Ma hình sim sit và đi khi Klamath (Klamath SCADA)

Mô hình Klamath SCADA đo Trung tâm đào tạo và nghiên cứu tưới thuộc Trường đại

học Bách khoa California (Hoa Kỳ) xây dựng và phát triển từ năm 2001 Thiết bị

khiễn bao gém cả các RTU và PLC Phin mém SCADA dược viết bằng ng ngữ lập

trình LookOut, Thiết bị truyền thông được sử dụng là các bộ thu phát vô tuyến trải phd

SM (sir đụng pin năng lượng mặt trồi)J2]

Klamath SCADA có chức năng tính toán bốc thoát hơi nước của cây trồng và lập kế hoạch tới nên các thông số điều khiển công trình khả sắt với yêu cầu thực tế

6 Giảm sắt nước - cấy tng và hệ thẳng thông tin quản lÿ (CWMIS - Crop-Water

Monitoring and Information System)

Voi các kết quả nghiên cứu về hệ thing giảm sit nước và cây tring, Trung tâm nghiên

cứu tài nguyên nước thuộc Trường Đại học Utah (Hoa Kỳ) đã xây dụng và phát triển

một mô hình mới là CWMIS Nó cho phép theo dõi diễn biến lớp nước mặt ruộng và

độ ẩm trong đắt thông qua vệ tính

Can bộ quản lý hệ thông tưới và người nông dan có thể tính được thời gian cùng lượng.

nước cần tưới trong vòng 16 ngày tếp theo [3][4]

'CWMIS được thực hiện hoàn toàn trên mạng Internet và sử dụng công nghệ Google

Maps nên nó rit thuận iện và dễ ding cho người sử dụng, Có thể sử dựng mô hình

thông qua điện thoại di động

Mô hình kết nổi đồng ruộng (FarmConnect Model)

Mô hình FarmConnect mới được Công ty Rubicon xây dụng và phát iển gần

của FarmConneet được thiết k Các module phin cứng và phần m iy dựng đồng

bộ (ích hop) và thực hiện thông qua mạng Intemet, Mô hình này cho phép giám sit

tình trang cây trồng và quan lý hệ thống tưới tự động từ xa nhờ những cảm biến độ âm, mực nước và thiết bị điều khiển tự động các cia lấy nước {5116]

+ Ui điểm

- Hau hết các mô hình SCADA đều có chức năng giám sát những số liệu quan trắc

định kỳ Gử vải giây, 10 phút, 15 pht hoặc âu hon) v các yếu tổ khí tượng, lớp nước

mit mộng, độ im tong ting đắt nui cây và mực nước ti các công tinh, vị tí cẫn thiếu Do đố, kết quả lập và hiệu chính kể hoạch tưới, kế hoạch vận hn hệ thông khá

chính xác, đáp ứng tốt các dich vụ cung cắp nước, hiệu quả QLVH cao;

- Phin mềm SCADA thường được thiết kế và xây dựng đồng bộ với phần mềm quản

lý vận hành HITT nên các mô hình khá linh hoat xử ý thông tn nhanh chống, đáp ứng

lu GS&DK tức thời

- Phin mém tính ton SCADA hẳu như hoàn toàn độc lập với phần mém QLVH nên

khó có thể đáp ứng kịp thời QLVH khi nhủ cầu ding nước và khả năng cung cấp của

nguồn nước thay đổi:

- Hiện nay, hầu hết các mô hình công nghệ SCADA chỉ chủ yếu thực hiện các chức

duy nhất

năng "tự nhiên của chúng là giám sát và điều khiển HTT theo một mục.

sao cho cung cấp đủ nước mà chưa chú trọng đến mục tiêu hiệu qua tổng thể của HTT;

~ Kinh phí đầu tư và duy tì, bảo đường các hệ thống SCADA lớn;

- Những trang thiết bị truyền thông, GS&DK trong các mô hình SCADA ở nước ngoài đều là nhập ngoại, đắt tiền từ các hang nổi tiếng như Allen Bradley, National

Intruments, Siemens, Motorla Hon nữa, nhiều trang thiết bị đó phải đi kèm với dich vụ kỹ thuật tron gói như mô hình CWMIS, FannConneet và các phần mềm đất tiền dùng cho lập trình SCADA, Internet từ những hãng nỗi tiếng như Wonderware

(InTouch), National Intruments (LookOut), Interlution,

> Nhận xét và đánh giá

Vi những kết quả nghiên cứu tổng quan vi phân tích wu, nhược điểm trên đây của các

mô hình giám sắt và điều khiển tự động từ xa, có\hễ rút ra các nhận xé, đánh giá sau

đây

- Trên thể giới, mỗi một mô hình SCADA được xây dựng thường chi là để áp dạngcho

một HTT cụ thể có những điều kiện riêng biệt Chưa có mô hình SCADA thích hợp.

nio có thé ứng dụng trực tiếp trong điều kiện Việt Nam;

~ Ở nước ta, quá trình và tốc độ ứng dụng các công nghệ mới, hiện đại nói chung và.

ứng dụng công nghệ SCADA nói riêng thường rt chậm Vi vậy, muốn phát huy những

tính năng ưu việt của công nghệ SCADA trong quản lý vận hành các HTT cin phảiđịnh hướng nghiên cứu sao cho với những HTT được quan tắc, vận hành thủ công;

rồi cà những HTT được quan te, vận hành bán tư động vẫn có thể được hỗ tợ và

giám sit, điều khiến nhờ các chức năng có thé của hệ thông SCADA

- Phần mém SCADA cả in được nghiên cứu thiết kế và xây đựng đồng bộ với phần mềm

quân lý vận hành HTT mới có thể đáp ứng được những yêu cầu lưu trữ, truy cập xử lý

thông tin nhanh chóng và GS&DK tức thời dựa trên các số lig quan trắc:

- Hiện nay, các mô hình công nghệ SCADA chỉ chủ yéu thực hiện các chức năng "tự

nhiên" của chúng là giám sát và điều khiển HTT sao cho cung p đủ nước mà chưa

chú trọng đến mục iêu hiệu quả toàn điệ của HTT Do đồ, ở nước ta cần nghiền cứuxây dựng mô hình hiện đại hóa theo định hướng công nghệ SCADA tin cậy, linh hoại;

- Cần nghiên cứu phát triển các mô hình SCADA theo xu hướng khai thác triệt 48 tính

wu việt về truyền thông của mang Internet cũng như mạng thông tin di động toàn cầu.

Từ các nhận xét, đánh giá trên đây cho thấy: việc nghiên cứu xây dựng mô hình hiện

đại hóa quản lý vận hành HTT ở Việt Nam cin theo định hướng công nghệ SCADA

‘in cậy, khả thị, tiện lợi, nội địa hóa và giá thành thấp.

12 OVigt Nam

1.1.2.1M6 hình SCADA/MAC

Sản phẩm của để tai NCKH trọng điểm cắp Bộ: “Nghién cứu áp dụng khoa học công

nghệ iên tiến từng bude hiện dai hoá công tác quản lý điều hành hệ thống (huỷ nông

Phủ Sa, Hà Tay” là mô hình SCADA/MAC được hoàn thiện và dp dụng lần đầu tiên

tại HTTN Phù Sa vào năm 2002 Mô hình và phần mễm SCADA/MAC đã được Bộ

Khoa học và Công nghệ, Uy ban Nhân dân Thanh phổ Hà Ni

Thành phổ Hồ Chi Minh cắp giấy Chứng nhận Công nghệ va tặng Huy chương vàng

“Hội chợ Công nghệ và Thiết bị Việt Nam - TechMart 2003" theo Quyết định số

1969/QD-BKHEN ngây 14/10/2003 Tác giá của luận én này là chủ nhiệm để tải nói

tiến và cũng chính là tác giả của mổ hình SCADA/MAC Mô hình SCADA/MAC gốm

6 5 thành phần chính7]

và Uy ban Nhân dân

~ Thành phần thứ nhất: “Lập kế hoạch quản lý khai thác tai nguyên (Dat — Nước ~ Cây

trang) cho phép thiết lập mô hình hóa va giải bài toán quy hoạch đa mục tiêu sử dung

"tối ưu" tải nguyên: đắt, nước, cây trồng trên HT;

- Thành phin thứ ai: "Lập kế hoạch quản lý tưới" là công cụ tỉnh toán nhu cầu nước của các loại cây trồng và ập kế hoạch dùng nước;

- Thành phần thứ ba: "Lập kế hoạch quản lý vận hành HITT” có chức năng tính toán

sắc thông số vận hành các công trình thủy lợi và GS&DK tự động tại chỗ:

~ Thành phan thứ 4: "Giám sát và điều khiển tự động từ xa (SCADA)” cho phép thiết

đất

lập hệ thống SCADA quan tắc, theo đối lớp nước mặt ruộng, độ âm trong ting nuôi cây, các yếu 16 khí tượng chính, mực nước tại những vị tri cẳn thiết; trạng thái đồng, mỡ và độ mở của cổng: trang thái bit, tit các máy bơm cũng với chức năng

điều khiển các cửa cổng và máy bơm

- Think phần thứ 5: "ánh giá gu quá quản lý vận hành HITT” bằng phin mém trực tuyển OIBS chạy trên mang Internet, cho phép tính toán ra 4 nhóm chỉ số về: vận hành, kinh tế, tai chính và môi trường

a Ui điểm

Mô hình SCADA/MAC được xây dựng, phát triển dựa trên các mô hình và hệ thống

giảm sit, điều khiểm: FOM, Goulbum Mumay SCADA của Australia; Klamath

SCADA của Hoa Kỷ, Mekoroh SCADA của Israel Vì vậy, về cơ bản

SCADA/MAC có các wu điểm như của mô hình FQM và Clamath SCADA đã đượcnêu trong phần 1.1.1, Ngoài ra, nó còn có những wu điểm khác được liệt kê dưới đây:

Mô hình sử dụng ngôn ngữ lập trình Microsoft Visual Basie và hệ quản trị cơ sở dữ

liệu Microsoft SQL Server dé lập trình SCADA nên giá thành rẻ và hoàn toàn chủ

“động phát triển;

- Phả 1am thiết bị giảm sit và điều khiển (cảm biến và PLC) cổ thể mua của các hãng

nỗi tiếng như Omron (Nhật Ban), Istee (Hàn Quốc) với chất lượng tin cậy và giá ẻ

hợp lý (chi bằng khoảng 1/3 + 1⁄4 so với mua của các hing châu Âu, châu Mỹ):

= Giao diện phần mém SCADA có thể được hiển tị giám sit và điều khié từ xã qua mạng Internet nhờ phần mém PCAnywhere Do đó, các cán bộ lãnh đạo công ty và

phòng kỹ thuật có thé sử dung những thông tin GS&DK tức thời, phục vụ kịp thời choviệc ra quyết định khí cằn thiết,

Năm 2010 hệ thống SCADA/MAC được ứng dụng thử nghiệm ở HTTN Phước Thiện

(Ninh Thuận), khi đó sử đụng hệ thống truyền thông vô tuyến qua các modem trải phổ

(SM)

5, Nhược điển

Kinh phí đầu tư và duy trì hệ thống GS&DK khá lớn, nhất là khi sử dụng hệ thing truyền thông của hãng Motorola bao gồm CPM-M MOSCAD, MOSCAD RTUs, GM

300, GM 332, các thiết bị chống sét và phí thuê bao tần số.

Pham vi và Khả năng ứng dung

Có thể áp dụng tốt cho các HTT tương tự như HTT Phủ Sa và có tính wu việt khi xây

dựng lip dat hệ thống GS&DK ở các vùng không có mạng điện thoại công cộng và

Internet

1.1.2.2 Mô hình VKHTLMB SCADA

Cong tình nghiền cứu này do Viện khoa học thủy lợi miễn Bắc (ruse đây) thực hiện

VKHTLMB SCADA được nghiên cứu xây dựng và phát triển

chủ yếu dựa trên các mô bình - hệ thống SCADA của các nước châu Âu và được ứng dụng lần đầu tại HTTN Ap Bắc - Nam Hồng (Đông Anh, Hà Nội)

Sản phẩm là mô

Mé hình VKHTLMB SCADA gồm có 3 thành phần chính [8]

- Trang tâm GS&ĐK;

- Hệ thống truyền thông ti hữu tuyển thông qua các máy điện thoại quay số của Việt

Nam, Các giao diện GS&DK chỉ được hiễn thị tại trung tâm GS&DK Gần diy, mô

hình GS&ĐK này được củi ti và chuyển dẫn sang dùng hệ thống truyền thông vôtuyển

- Các thết bị đầu coỗi (RTU, PLC và cảm biển) Một số thiết bị vi xử lý được cải tn

và do Viện khoa học thủy lợi miễn Bắc (trước day) tự chế to.

10

a Uw điểm

~ Kinh phí đầu tư và duy tì hệ thống GS&BK không nhiễu, thiết bị dễ kiểm và dễ thay

thể, Chỉ phí quản lý, uy tu ảo dưỡng hoàn toàn do phía bưu điện đảm nhiệm;

+ Các trang thếtbị có th tự sản xuất vớ giá thành tương đối thấp

b Nhược điểm

- Phin mềm SCADA độc lập với phần mm QLVH HITT nên mô hình này kém linh

hoạt, xử lý thông tin chậm chap không đáp ứng được yêu cầu GS&DK tức thời;

~ Các thông in giám sit vỀ mục nước, độ mử công, trang thi âm vic của mây bơm

và lệnh điều khiển được truyỄn qua mạng điện thoại nên mắt thời gian quay s6, tốc độ

truyền chậm, chu kỹ quết thường không được ign tục do hiện tượng t

phải quay số lại, Các tín hiệu truyền qua mạng điện thoại có chất lượng không ổn định

tin hiệu và

và dé bị anh hưởng của các nhiễu do thời tiết và các yếu tố bắt thường;

~ Cần bộ lãnh đạo công ty không được cung cắp, cập nhật cic thông tin GS&ĐK một

cách tức thời, các cơ sở dữ liệu được lưu trữ thường thưa/gián đoạn, khó phục vụ kịp

thời cho người quân lý ra quyết định khi khẩn

~ Không chủ động được các trang thiết bị truyền thông tin;

+ Thường các thiết bị GS&DK có chất lượng và tuổi thọ không cao

c Phạm vỉ và khả năng ứng dựng

C6 thể áp dụng tốt cho các HTT có quy mô nhỏ và địa hình không phức tạp Khong

wn ip dung cho các vùng không có mạng điện thoại công cộng va Internet

“Trong những năm vừa qua, mô hình GS&ĐK này đã thường xuyên được cải tién và áp

dụng ở một số hệ thống thủy lợi khác như Cẩm Sơn ~ Cầu Sơn, HTTN Hồng Vân.

HTTN Đồng Cam,

in

1.1.2.3 Mô hình VKHTLMN SCADA

Mô hình VKHTLMN SCADA được nghiên cứu và phat triển chủ yếu dựa trên các môi

hình - hệ thống SCADA của các nước châu A và châu Âu.

Mô hình này được ứng dụng lần dầu tại HTTL Gò Công (Tiền Giang) Mô hình

VKHTLMN SCADA gốm có 5 thành phần chính|8]

- Trung tâm GS&DK;

~ Mạng diện rộng (VAN);

~ Hệ thống truyền thông ban đầu thông qua các máy điện thoại quay số, sau đó là nhờ.

mạng WAN Các giao dig giám át và điều khiển chỉ được hiển thị tại trung tâm

GS&DK và khi cin được truyền về đài truyền hình địa phương

- Các thiết bi điều khiểm dùng cả RTU, PLC:

- Các thiết bị đầu cub (cảm biển)

a Uw điểm

~ Kinh phi đầu tư và duy tì hệ thing GS&DK không nhiều, phin lớn các thiết bị dB

kiếm và đễ thay thé Chỉ phí quân lý, duy tụ bảo dưỡng cũng không nhiễu lắm;

= Một số trang thiết bị có thể tự sản xuất hoặc mua ở rong nước với gi thành thắp:

~ Tương đối chủ động được các trang thiết bị truyền thông tin.

6, Nhược điểm

thông tin giám sắt về mực nước, độ mỡ cổng, trạng thi làm việc của may bơm,

và điều khiển được truyén qua mang điện thoại và mạng WAN nên tốc độ truyền dữ liệu không nhanh, chu kỳ quết thường chậm và thưa Các tín hiệu truyén qua mạng WAN có chất lượng không én định và dé bị anh hưởng của các nhiễu do thời tiết;

- Phin mềm SCADA độc lập với phin mm quản lý vận hảnh HTT nên mô hình 'VKHTLMN SCADA kém linh hoạt, xử lý thông tin chậm chap không đáp img được

yêu cầu GS&DK tức tồi:

- Cân bộ lãnh đạo công ty không được cung cấp, cập nhật các thông tin GS&DK mit

ích tức thời, các cơ sở dữ liệu được lưu trữ thường thua/gién đoạn, khó phục vụ kip

thời cho người quản ý ra quyết định điều khiển

c Phạm vỉ và khả năng ứng dựng

“Có thé áp dụng phù hợp cho các HTT quy mô nhỏ và địa hình không phức tạp Không

thé áp dung cho các vũng không có mạng điện thoại công cộng và Internet

1.1.2.4 Mô hình BCE OMI SCADA

Mô inh BCEOMI SCADA là một trong 4 mô hình SCADA do Dự án VWRAPnghiên cứu và ứng dụng tại HTTL Yên Lập 9]

- Sit đụng hệ thông truyền thông vô tuyến UHE: ức thi, linh hoạt và chủ động:

~ Thiết bị SCADA có chất lượng cao và ben;

+ Chỉ phí duy ti, bảo dưỡng nhỏ,

b, Nhược điểm

~ Kinh phí đầu tư lớn;

- Trang thiết bi SCADA phải nhập ngoại:

~ Phin mềm SCADA độc lập với phần mềm quản lý vận hành HTT nên mô hình này kém lĩnh hoạt, xử lý thông tin chậm không đáp ứng được yêu cầu GS&DK tức thời

~ Không điều khiển tự động từ xa hoàn toàn, chỉ hỗ trợ QLVH đơn giản;

~ Truyền thông để bị nl độ tin cây chưa cao;

- Có truy cập Intemet nhưng chỉ dé cập nhật dữ liệu phần mềm chống virus

c Phạm vi và khá năng dp dung

‘C6 thể áp dụng khá phù hợp cho các HTT có quy mô nhỏ và địa hình không phức tap

lắm nhưng vẫn có nhiều nhược điểm, hạn ché đã nêu trên.

B

1.1.2.5 Mô hình BCEOM2 SCADA

Mô hình BCEOM2 SCADA do Công ty tư vin BCEOM nghiên cứu, thiết kế và ứng

dụng tại HTTL Cầu Sơn - Cấm Sơn.[10|[11]

a Un điểm

~ Kinh phí duy tr, bao dưỡng không nhiều;

~ Các tid bị truygn thong có th mua ở trong nước vối giá thành không cao; để kiểm,

để thay thế

b Nhược điền

- Chỉ hỗ trợ QLVH đơn giản;

= Phin mềm SCADA độc lập với phần mém QLVH nên mô hình BCEOM2 SCADA

kém linh hoạt, xử lý thông tin chậm không đáp ứng được yêu cầu GS&DK tức thời:

ir dụng mạng điện thoại công cộng nên tốc độ chậm, thường bị trễ tín hiệu, dễ bị

nhiễu, không chủ động;

~ Không hỗ trợ GS&ÐK qua mạng Internet

Phạm vi và khó năng áp dụng

Có thé chỉ áp dung được cho các HTT quy mô nhỏ, địa hình không phúc tap và có sẵn

‘mang điện thoại công công nhưng vẫn có nhiều nhược điểm, hạn chế như đã nêu trên.

1.1.2.6 Mô hình HASKONING SCADA

Mô hình HASKONING SCADA là một trong 4 mô hình SCADA do Dự án VWRAP

nghiên cứu và ứng dụng tại HTTL Phú Ninh (Công ty tư vấn HASKONING nghiên

cửu sây dụng)

a Ui điễn

- Truyền thông qua mang GMS: tin cậy, nh hoạt va chủ động;

+ Các thiết bị vi xử lý RTU có thể mua ở trong nước; dễ kiếm, dễ thay thé

4

- Hỗ trợ GS&DK cục bộ qua Internet

+b Nhược điểm

~ Chỉ hỗ tro QLVH đơn giản;

- Phần mềm SCADA độc lập với phần mằm quản lý vận hành HTT nên mô hình HASKONING SCADA kém linh hoạt, xứ lý thông tin chậm chap không đáp ứng được.

yêu cầu GS&DK tức thời:

~ Kinh phí đầu tư và duy tì, bảo đường lớn.

Phạm ví và khả năng áp dung:

C6 thể áp dụng tương đối thích hợp chỉ với các HITT có quy mô nhỏ và vừa, địa hình

phức tạp và có sẵn mạng thông tin di động toàn cầu Tuy vậy, khó cổ thể khắc phục

dđược những nhược điểm, hạn chế đã nêu trên

1.1.2.7Hệ thống SCADA cho kênh chính Dau Tiếng và hệ thong tưới Củ Chi (Mô hình

BRLI SCADA)

Mô hình BRLI SCADA cũng là một trong 4 mô hình SCADA do Dy án VWRAP

nghiên cứu và ứng dụng tại HTTL Dầu Tiếng (Công ty tư vấn BRLI nghiên cứu xây

dựng) {12]

at điền

+ Sử đụng hệ hông truyn thông võ tuyền UHF: túc thời, linh hoạt và chủ động:

- Thiết bị SCADA có chit lượng cao và bền:

~ Chỉ phí duy tri, bảo dưỡng nhỏ;

b Nhược điển

~ Kinh phí đầu tư kha lớn;

- Trang thiết bị SCADA phải nhập ngoi

Is

- Phin mềm SCADA độc lập với phần mềm quản lý vận hành HTT nên mô hình này

kém linh hoạt, xử lý thông tin chậm chap không đáp ứng được yêu cầu GS&ĐK tức

„ độ tin cậy chưa cao.

e: Phạm vi và khả năng áp dung ở Việt Nam:

Có thể chỉ áp dụng được cho các HTT có quy mô lớn, địa hình không phúc tạp, như:

khó khắc phục được những nhược điểm, hạn chế đã nêu trên

>_ Nhận xét và đánh giá:

khá nhiễu mô hi

Hiện nay, trên oàn quốc mặc dù đã GS&DK các HTT nhưng

co bản các mô hình đó đều là những ứng dụng được phát tin trên co sở Ï trong 7 mô hình công nghệ SCADA đã được trình bảy ở trên Hau hết các mô hình SCADA hiện nay chưa hoàn toàn phủ hợp với điều kiện thực t và khó có thể được áp dụng rộng ri

với lý do chính là vốn đầu tư khá lớn, trang thiết bị phải nhập ngoại đắt tiên, SCADA độc lập với tinh toán quản lý vận hin, không hỗ tro GS&ĐK qua mạng Intemet

Trên cơ sở phân tích các ưu, nhược điểm và xem xét khả năng ứng dung của 7 mô hình

SCADA tiêu biểu trên diy cho thấy tu điểm chung của một số mô hình có triển vọng

ứng dung rộng rãi nhất như sau:

; một số

- Trang thiết bị GS&ĐK có độ tin cậy và chính xác cao, dé mua, không đi

thiết bị đơn giản có thể tự chế tạo được;

- Thiết bị truyền thông tin được tích hợp cả chức năng vi xử lý GS&DK;

- Tận dung được các cơ sở hạ ting về truyễn thông sẵn có, GS&DK thông qua mạng

Internet và mạng viễn thông di động toàn cầu 3G/4G

~ Phần SCADA được lồng ghép với phần mềm QLVH;

hi phí đầu tr ban đầu vừa phải.

Mô hình SCADA/MAC và HASKONING SCADA có được phần lớn các tu điểm nêu

trên Chúng luôn chủ động được các khâu giám sát, điều khiển một cách linh hoạt, tin cây mà nhất là mô hình SCADA/MAC về cơ bản đã ling ghép phần mém SCADA, vdiphin mém QLVH, hỗ tg và thực hiện GS&DK qua mạng Internet Mô hình hiện cđại hóa quản lý vận hành trong tương lai cần phải phát huy triệt để những ưu điểm nêu

trên

Phin lớn các mô hình SCADA đã và đang được ứng dụng ở Việt Nam vẫn còn khá

nhiều nhược điểm như của thé hệ SCADA thứ 2 và thứ 3, cụ thể là:

~ Vẫn sử dụng hệ thống truyền thông chậm tr, kém tin cây (mang điện thoại côngcông);

- Phin mềm SCADA độc lập với phần mém QLVH;

~ Không hỗ trợ ĐK qua mạng Internet;

- Nhiễu lo thết bị GS&DK phải nhập ngoại đắt tiễn

Muốn khắc phục những hạn chế, nhược điểm trên day, edn đi sâu nghiên cứu tim ra

các giải pháp hiệu quả nhị

~ Truyén thông tốc độ cao và tin cột

~ Phát rn công nghệ SCADA trên adn ting mạng Internet và mạng UMTS 3G/4G;

~ Công nghệ lập tỉnh mạng khai thác tính wu việt của mạng Internet

~ Thiết bị truyền thông tích hợp chức năng vi xử lý GS&DK va sử dung các thiết bị

'GS&ĐK theo giao thức Internet (TCP/IP), MODBUS RTU

1.2 Tổng quan về vùng nghiên cứu

1.2.1 Đặc diém tự nhiên vùng nghiên cứu

12/11 Vị tí địa lý

Hệ thống thủy lợi Kẻ Gỗ với cụm công tình đầu mỗi được xây dựng trên sông Rio

“Cải thuộc địa phận huyện Cẩm Xuyên tỉnh Hà Tĩnh, cách thành phố Hà Tĩnh 20km về

7

phía Tay, diện tích tự nhiên: 35.159 ha, di

lợi từ hệ thông thủy lợi Kẻ Gỗ gồm: huyện Thạch Hà, huyện Cảm Xuyên và thành phổ

tích canh tác: 21.387 ha Khu vực hưởng

Hà Tĩnh Khu vực tưới của hệ hổng thủy lợi Kẻ Gỗ có toa độ địa lý như sau:

-Viđộ Bắc sti 18°19" đến 18937":

~ Kinh độ Đông : từ 105°45° đến 106° 05°,

Địa giới hành chính:

~ Phía Bắc giáp với song Cầu Giang,

= Phía Nam giáp với sông Rae;

= Phía Tây giáp với dãy Tra Sơn;

= Phía Đông giấp với biển Đông

1.2.12 Đặc điễn địa hình

Khu vục hệ thống chạy đọc theo bờ biển từ cửa Sort cửa Nhượng

Dia hình ở khu vục hệ thống trơng đối bằng phẳng và nghiêng dẫn từ Tây sang Đông

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

Đất dai trong vùng khá phi nhiều và màu mỡ, nhưng lại chịu tác động trực tiếp và

mãnh liệt của điều kiện tự nhiên: mia mưa nước tập trung nhanh gây lũ lụt ở diện

rộng, mia khô hạn hán do rừng đầu nguồn bị cạn kiệt cộng với sự biến đổi khí hậu toàn cầu và sự xâm nhập của thủy triều từ biển gây tinh trang hạn hin nhiễm mặn và thiểu nước ở những vùng cuỗi hộ thống kênh Kẻ Gỗ diễn ra gay gắt

1.2.1.3 Tình hình khí hậu thời tiết

Hệ thống nim trong ving khí hậu Đắc Trung Bộ thuộc chế độ khi hậu nhiệt đói gió

mùa Hằng năm chịu ảnh hưởng của gió mia Đông Bắc Đặc trưng khí hậu trong ving

ñ mùa đông lạnh kèm theo mưa phiin gió rét và mùa hè khô nóng Gió mùa Đông

Bắc hoạt động từ tháng X, XI đến thing IV năm kế tip Ving phía sườn Đông day

“Trà Sơn Ít chịu ảnh hưởng của gió mùa Tây Nam.

“Theo ti hiệu quan trắc ti tạm khí tượng Hà Tĩnh từ năm 1958 đến nay, cc đặc tag

cơ bản về khí tượng trong vùng được thông kê như sau,

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

Bảng 1.1 Nhiệt độ trung bình khu vục

1rÌmn|m ow) v |vi|vn|vm| ox | x | xt) xm |NămTB_|173 | 18.0 | 20,7 243 278 | 29.1 | 29.3 | 28.5 | 26.5 | 24.2 | 21.2 | 18,9 | 23.8

Max _|31.5 | 35,8 | 38.1 39,1 392 | 40.1| 39.5 | 397 | 37.5 | 352 | 32.7 | 30.1 | 40.1

Min | 73 | 82 | 105 134/173 | 19.5 |220| 223 |170| 152] 11.3 | 68 | 68

b Độ Am tương đối của không khí

Độ

ẩm bình quản cao nhất xuất hiện vào tháng 2, 3 ( các tháng có mưa phùn ), thấp nhất

không khí trong vũng biến động theo chế độ nhiệt và lượng mưa Trong năm độ

vio thing 6, 7 (các thing mia khô ) Đặc trưng độ âm tương đối của không khí được

Lượng bốc hơi trong vùng tương đổi lớn, lượng bốc hơi cả năm lên đến 783,7mm.

Phân phối bốc hơi trong ving cũng không đều, cao nhất vào các thing mis khô vả

thấp nhất vào các tháng mùa mưa Số liệu bốc hơi bình quân tháng được tổng hợp

trong bảng sau:

Bảng 1.3 Lượng bốc hơi trung bình thing (mm)Thág | 1 | om fm) wv |V | v1 | ve jvm] x) x | xt | XUZ4mm) | 35.0 | 265 | 342) 5L9 | 932 | H28 | 1334 | 971 | 61.1 | 53.0] 467 | 446

d Mua

Lượng mưa cả năm trên hệ thông là 2655,9 mm.

19

Lượng mưa bình quân thing được tổng hop như bảng đưới:

Bang 1.4 Lượng mưa trùng bình tháng (mm)Tháng| tof om || V | VI VI vm) ox | x | XI |XU

rp | 1116 718 685 |757| 100.1 | 1279, 1697 243.4] 5674| 607.6 | 282.7 | 148.0

© Gi6

Tỉnh Hà Tinh hing năm chịu ảnh hưởng của hai hướng gid chủ yếu VỀ mia đông hướng gió thịnh hành trong ving là hướng Bắc và Đông Bắc; hưởng gió thịnh hành trong mùa hè là hướng gió Tây và Tây Nam Tốc độ gió trung bình năm là 1,5 mis.

Bảng 1.5 Tốc độ gió (avs) cao độ 3m

Chế độ thủy văn trong vùng chịu ảnh hưởng và chỉ phối bởi lượng mưa trong năm,

dòng chảy trong năm phân thành hai mùa chính - mùa lũ và mùa kiệt: Mùa lũ từ tháng.

1X đến thing XI và mùa kiệt bắt đu từ thắng XII đến đầu thing VIII năm kẻ tgp, đặc biệt vùng Hà Tĩnh nói chung và vùng hệ thống nói riêng xuất hiện mưa lũ vào thing

IV và thing V Đặc điểm ding chảy trong vũng phân phối không đồng đều trong năm, chủ yếu tập trung vào các thắng mùa lũ, chiếm trên 70% lượng đồng chảy cả năm, mùa

kiệt kéo đãi 9 tháng nhưng chi tập trong khoảng 30% lượng dòng chảy cả năm, chính

đặc điểm này rt bất lợi cho vie khai thác và sử dụng nguồn nước trong ving.

20

1.2.1.5 Tình hình đất đai

‘Theo ti liệu khảo sắt hệ thống kénh chủ yếu di qua các lớp đất đã sau:

Lớp 1: Dit đắp, á sét, mau xám vàng, nâu sắm Trạng thái dẻo cứng đến nửa cúng Kết cấu chặt vừa;

Lớp 2: Dit dip, hỗn hop dam sạn và đất á sét, mau nâu vàng Trạng thái dẻo cứng kết

Lớp 6: Bata sế lẫn cát sạn, trạng thái do chảy, kết ci kém chặt

Lớp 7: Bit á sét mà vàng, gi, loang 1, nâu đỏ Trang thái cứng, kt cấu chặt vừa; Lớp 8: Đá cát kết, sét kết, phong hóa mạnh, mẫu xám vàng, xm nâu, nâu ving.

Bảng L7 Các chỉ tiéu cơ ý của đất

Tr Các chỉ tiêu cơ lý Ký hiệu Giá trị

6 Độ ẩm tối đa đông ruộng Ba (%A) 90

7 Độ sâu ting dat canh tác H (mm) 500

2

>_ Nhận xét về đặc điểm tự nhiên

Kẻ Gỗ là một hồ chứa nước nhân tạo tại huyện Cẩm Xuyên tỉnh Hà Tĩnh Hiện là hd

nước lớn nhất tinh Hà Tình

Hồ Kẻ Gỗ mang tinh chất phục vụ thuỷ lợi là chính, hồ được xây dụng trén lưu lực của

xông Rao Cái, Khởi công từ năm 1976 tới năm 1980 thì hoàn thành các hạng mục

chính, đến năm 1983 thi toàn bộ hệ thống được đưa vào sử dụng Hỗ nằm giữa các sườn đồi, núi thuộc huyện Cảm Xuyên tinh Hà Tĩnh, cách thành phố Vinh 70 km về phía nam Hồ dai gin 30 km, gồm 1 đập chính và 2 dip phụ với sức chứa 360 triệu m?

nue,

Khí hậu ving HTTL Kẻ Gỗ chia thành 2 mùa: Mùa mưa lũ thường xuất hiện muộn, từ thing 8 đến thing thing 9, những trận lũ tiéu man thường xuất hiện trong vòng thing 5 hoặc tháng 6 Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 5 năm sau, hạn hán thường xuyên xảy ra

Nông nghiệp là hoạt động kinh tế chủ yếu trong vùng tưới, có điện tích là 25.610 ha, chiếm khoảng 30,5% tổng số dit dai của các huyện trong ving tới Cơ cấu cây trồng

‘ma nông dân áp dụng phần lớn phụ thuộc vào khả năng nguồn nước cung cấp

1.2.2 Tình hình dan sinh kinh tế

1.2.2.2 Phương hướng phát triển nông nghiệp

Phat triển nông nghiệp theo hướng sản xuất tập trung, hàng hoá, có kỹ thuật, năng suất sao gin với bảo về môi trường sinh thi ChuyỂn dịch cơ cấu kinh té nội ngành nông

nghiệp, tăng tỷ trong chăn nuôi, thuỷ sản và dich vụ

Gin quy hoạch phát triển nông nghiệp, nông thon với quy hoạch phát tiển công

nghiệp, dich vụ và quy hoạch phát triển các khu đô thị

Quy hoạch và hình thành các vùng chuyên canh về cây trồng, vật nuôi gắn với đầu tư

xây dựng kết cfu hạ tng phủ hợp với từng ving nhằm xây dựng các vũng sản xuất

hang hoá, nguyên liệu tập trung Day mạnh thâm canh sản xuất lúa và nhân các giống.

Ta chất lượng tốt, cỏ khả năng cạnh tranh trên th trường; phát triển một số loại cây ăn

qua, cây công nghiệp có năng suất, chất lượng cao như: bưởi Phúc Trạch, cam bù

Hương Sơn, cây cao su

Khuyến khích, hỗ trợ phát triển chăn nuôi theo bướng công nghiệp, bán công nghiệp,

trang trai, gia trai; chuyển địch cơ cầu phù hợp với lợi thể từng vùng Quy hoạch,

các cơ ở sin xuất giống, chế biến thức ăn gia súc theo hướng hiện đại; ấp

tư nâng có

én, an toàn sinh học Tăng cường năng lực hệ

dụng các chương trình chăn nuôi tiên.

thống th, chủ động phòng chống các loại dich bệnh

Khai thác tim năng, lợi thể về rừng, đt rùng, gắn phát tiễn kinh tế với bảo vệ rừng, đặc biệt là rững đầu nguồn, rừng phòng hộ, các khu bảo tổn, rừng chăn sóng chin cất ven biển tập trung khảo sit, nghiên cứu để trồng các loại giống cây trồng phù hợp

và phát triển du lịch nhằm kết hợp có hiệu quả giữa rừng phòng hộ với rừng sản xus

2B

Phát tid thuỷ sản theo hướng chủ trọng cả về chất lượng và gi tỉ, mở rộng điện tích

môi trồng, năng lực đánh bit, Nhân rộng các mô hình nuôi trồng và đánh bắt thuỷ sân

bin vũng, bảo vệ mỗi trường bio vệ nguồn lợi thuỷ sản Ci tao nâng cấp cơ sở hạ

ting vũng muối, đầu tư thâm canh các ving sản xuất, chế biến muối sạch, nâng cao

năng suất, chất lượng hạ giá thành muối, cải thiện điều kiện sản xuất và sinh hoạt của

bà con dân

Tiếp tục day mạnh ứng dụng các tiên bộ khoa học công nghệ vio sản xuất chế biển

bảo quản nhằm nâng cao giá tị sản phẩm và gắn với thị trường tiều thụ Tạo sự liên

kết có hiệu quả giữa “4 nha” trong sản xuất, chế biển và tiêu thụ sản phẩm Mở rộng

nông cao năng lực các cơ sở cung cấp giống nông nghiệp lâm nghiệp, (huỷ sản; cổ cơ chế chính sách hỗ trợ nông din vé công nghệ bảo quân chế biển sau tha hoạch và thi

trường tiêu thụ sản phẩm

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

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

thôn theo quy hoạch nông thôn mới; chú trọng phát triển sản xuất dịch vụ và các hìnhthức tổ chức sản xuất hiệu qua, đẩy nhanh chuyển đổi cơ cấu cây trồng vật nuôi, pháttriển kinh tế trang tri, gia trại Phát in công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp ngành,

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

Có corel sách để khuyến khích và tạo đi kiện đưa cơ giới hoá vào sin xuất

‘Tang cường năng lực dự báo phòng chống giảm nhẹ thiên tai, bảo vệ môi trưởng, Đây,

nhanh tiến độ xây dựng các công trình thuỷ lợi; tiếp tục đầu tu nâng cấp các công trình thuỷ lợi hiện có Cũng cổ năng cấp hệ thống đê sông đê biển và rừng phông hộ ven

biển đủ khả năng phòng chống, giảm nhẹ thiên tai, Xây dựng va thực hiện cơ chế duy

tu bảo dưỡng hệ thống thuỷ lợi Quan tâm cùng of phát triển quan hệ săn xuất trong

nông nghiệp

24

12⁄3 Hiện trạng thủy lợi

1.2.3.1 Công trình đầu méi

~ Hồ chứa Kẻ Gỗ: Hỗ Kẻ Gỗ là hồ chứa nước lớn nhất Hà Tĩnh, hd có dung tích hữu ích 360 triệu mỶ, diện tích lưu vực đến vị tri đầu mỗi khoảng 223km Cao trình mực.

nước chết = 14,7m; cao trình MNDBT = 32,5m; cao trình MNDGC = 35m

~ Cống lấy nước: Công lay nước kiểu công hộp bằng BTCT M200, kích thước BxH = 3xầm Cao trình diy +10,50m Qtk = 30m"s Phần đuôi cổng chia ra lim 6 ống

ø1.600mm, 3 ống dẫn vào nhà máy thủy điện (hiện không còn sử dụng), 3 ống còn lại

cdẫn nước ra kênh tưới

~ Đập chính và 2 đập phụ:

+ Đập chính và 2 đập phụ đều là đập đất đồng chi

chính di 004m, ao 37 ám có tưởng chắn sông bằng bé tong ở cao tinh +36,4Öm

cao trình đinh đập +35,40m, đập,

+ Hai dip phụ có tổng chiều dài 2220m mái thượng lưu gia cổ bằng các tim bé tông

kí thước Ixlx02m, mái hạ ưu gia cổ bằng đá lt khan, Tht bị thoát nước nằmtrong thân dip;

~ Tran xa

+ Trin chính: Đập trần có dạng mặt cắt thực dụng, tiêu nding bằng mũi phun

+ Tran phy: Tran có dang mặt cắt thực dụng, kết cấu BTCT M200, cao trình ngưỡng,

+26,5m Trân có 2 cửa, chigu rộng mỗi của B=3m, Qua TK = 322m3/s

1.2.3.2 Hệ thing kênh mong

a, Kênh chính

Kênh chính: dai 16.910 m, đã được thiết Ê tu sửa và gia cổ như sau

Bang 1.9 Phân đoạn kênh chính.

5 TKH560 |KHIS | 10 298 | Lit tim BT MISO, Tot vai dia kj that

6 K4+7l5 |K5+500 8 15,5 | Lat tắm BT M150, lót vai địa kỹ thuật

7 K§S+500 | K9+750 7 Lat tam BT M150, lót vai địa kỹ thuật

Š Ko4750_[ K11+600 | 7 Látẫm BT M150, lốtvãi địa kỹ thật

9 K11+600 | K13+260 | 6 108 | Lit tim BT MISO, Tot va da ky thuậtT0 TKI34260|KIS775| 3) 10.6 | Lat im BT MISO, Tot vai dia ky thật

11 K13+775 | K16+903 | 4 | 73 | Litem BT MISO, 16t vai dia ky thuật

b Các kênh nhánh (cấp 2)

Bang 1.10 Các kênh cấp II, hệ thông tưới Kẻ Gỗ

TT nhơh | ham | PEuới| Chẩudh | Sữ cấp II chính (ha) (km) (m3/s) Ghi chú.

trong điều kign canh tác và các giống cây tring mỗi (do ting thêm diện tích, ting

hệ số tưới nước cho Tha cây trồng, loại giống cây trồng mới có yêu cầu lượng nước cao, thời vụ ngắn, việc da dạng hỏa thâm canh và nhất là mức gia tang về hệ số

tưới do ảnh hưởng của biến đổi khi hậu ww )

~ Các công trình tiêu ngang kênh như cống tiêu dưới kênh, tràn vào, tran ra chưa được

anh giá dé sửa chữa, cải tạo lại sau hơn 40 năm khai thác, nên luôn de dọa dén nguy

‘co mat an toàn cho các tuyến kênh.

1.2.3.4 Hệ thẳng điều tiết nước mặt ruộng

Phin lớn các kênh nội đồng Ké Gỗ đã được gia ổ, được bỖ tí rên từng mặt ruộng, mật độ kênh tưới khá cao trên một đơn vị canh tác và có thể áp dụng các hoạt động đổi

với các kênh đã gia cổ,

1.2.4 Như cầu sử dụng nước của hệ thẳng,

“Theo văn bin số 13 TB/SNN-DAKG ngày 03/01/2008 của Sở Nông nghiệp và PTNT

Hà Tinh, thống nhất diện tích tư thủy sản của hệ thống như sau:

~ Diện tích đắt canh tác (lúa và cây khác): 19,897 ha

- Diện tích nuôi trồng thủy sin: L.000 ha

a Nhu edu nước cho tưới:

Bảng 1.11 Nhu cầu nước cho tưới các loi cây trồng

Loại cây | Thời vụ [Mie tưới theo Diện tích sin] Hệ sölợi [ Nhu cầu trồng | (tháng) | Cropwat | xuất(ha) | dụng kênh | nước lấy

(n'a) mương | (riệu m)

lLúaDX |TI2-TS| 6456 15917 065 15805iia HT | 15-78 | 7919 15917 065 193.90

Nước để phục vụ môi trồng thủy sin chủ yéu cần vào mia lúệt từ thắng 1 đến thing 7

hàng năm, Định mức cắp cho thủy sản lấy bình quân 2.200 m ha Như vay để cắp cho

1000 ba, cần lượng nước khoảng 22 triệu mim,

e- Tổng hợp nha cầu ding nước toàn hệ thống

28

'CHƯƠNG 2 HIỆN TRẠNG HỆ THONG THỦY LỢI, NHU CẢU NƯỚC

CUA HE THONG, UNG DỤNG HE THONG SCADA TRONG QUAN LY

VAN HANH HE THONG

2.1 Cơ sở thực tiễn dé ứng dụng hệ thống SCADA vào QLVH hệ thống thủy lợi

Kế Gỗ

21.1 Thực trạng công trình

Hệ thống tưới Kê Gỗ với nguồn nước chính là hồ chứa Kẻ Gỗ có dung tích khoảng

360 triệu mỲ (báo cáo NCKT) với khoảng 17km kênh chính sau khi được hiện đại hóa.

sẽ phục vụ tưới cho hơn 21000ha,

“Các công trình đầu mỗi bao gồm:

Hign nay hệ thống chưa được đầu tư hoàn chỉnh và đồng bộ, phần nhiễu thiếu các kênh cấp dưới (vẫn còn 12km kênh cấp 2 và 91km kênh cắp 3 cho tuyến nội đồng chưa được th công do thiếu vốn) Chính vi vige xây đựng kéo dai đã gây khó khăn cho việc

quan lý phân phối nước làm giảm hiệu quả quản lý khai thác

Hệ thông tưới được thiết k theo kiễu kiểm soát lưu lượng bằng cổng điều tết ngang với chế độ chủy đưới cánh cổng vận hành bằng thủ công Như vậy người vận hành không có khả năng điều chỉnh thường xuyên để đáp ứng những thay đổi đột ngột về nhu cầu nước.

3.1.2 Tình hình quản lý vận hành hệ thống.

a Tinh hình lập và thực hiện kế hoạch tưới tiêu, kế hoạch vận hành các công trình

= Cơ cầu cây trồng

Co cấu cây tring được tôm tắt rong bằng sau:

Bang 2.1 Cơ cấu cây trồng.

sua Điện tích (ha)

TM “Cây trong Hiện tại Năm 2010

1 Lúa Đông - Xuân 13.800 18.750

2 La Hè - Thụ 11.400 12.500

3 Ta Mùa 3200 3.200

4 Khoai lạng 72.800 390

5 Lac 2.900 400

“Thời vụ và thu hoạch

Theo tai iệu về sử dụng đất và cơ cấu cây trồng do Sở nông nghiệp và phát triển nông

thôn tinh Hi tin cấp thì lịch thời vụ trong khu vực dự án được tom tắt rong bằng sau:

Bang 2.2 Lịch thời vụ

“Thời gần nh trường

TT CivưỜ [Gf tlg] Thuhaạh |Sốngy

1 |HãaĐông-Xum | l0IB | 190 | TRÔ

2 [ia He Thụ Tons | asi | 150

3 [Lia Ma 2007 | HH | 180

4 [Khoa lang 2M | 090 | Hồ

B Lạc: 01/01 01/05 120

Bang 2.3: Thời vụ và công thức tưới tăng sản cho lúa chiêm

‘Thai gian Công

ngày | ngày | ngày TS

3 |[€ấy- Bánrễ Tawi | 1002| 30 | 105 [30:80

4 | Cuối đẻ - Làm dong 18/03 | 26/04 40 1.10 | 30260.

5 | Trỗ cờ - Chắc xanh 21/04 | 2105 | 25 095 | 30:80

31