Luận án tiến sĩ Quy hoạch và quản lý tài nguyên nước: Nghiên cứu xây dựng mô hình bơm tưới hợp lý vùng đồng bằng sông Cửu Long

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNTTRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGUYEN TIEN THÁI

NGHIÊN CỨU XÂY DUNG MÔ HÌNH BOM TƯỚI HỢP LYVÙNG ĐÔNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

LUẬN ÁN TIEN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI, NĂM 2016

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNTTRUONG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGUYÊN TIỀN THÁI.

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH BOM TƯỚI HỢP LYVUNG BONG BANG SÔNG CỬU LONG

“Chuyên ngành: Quy hoạch và quản lý tải nguyên nước

Mã số: 62-62-30-01

Người hướng din khoa học: GS.TS Lê Chi NguyệnPGS.TS Nguyễn Tuấn Anh

HÀ NỘI, NĂM 2016

LỜI CAM DOAN

“Tác giả xin cam đoạn diy là công tinh nghiên cấu của bản thân tc gia Các số lig,kết quả trình bay trong luận án là trung thực, một phần đã được công bố trên các tạp.chi khoa học chuyên ngành, phần côn Ii chưa được công bổ trong ất kỳ công trìnhnghiên cứu nào khác Việc tham khảo các nguồn ti liệu đã được thực hiện trích dẫn và

ghỉ nguồn tả liệu tham khảo đúng quy định

Thái

LỜI CÁM ƠN

“ác giá xin bầy 16 ông biết om sâu sắc nhất tối

GS.TS Lê Chí Nguyện

PGS.TS Nguyễn Tuấn Anh

Những người thiy đã tận tỉnh hưởng dẫn và giúp đỡ tie giả rong suỗt quá tình thực

hiển luận án này,

Tic giá xin rin tong cảm ơn những ý kiến trao đổi khoa học của các nhà khoa học

ham đự buốt bội thảo mổ rộng v luận ân tên sĩ cs te ga

“Tắc giả xi trin trọng cảm ơn những nhận xét bd ich của các thành viên trong Hội

ding bảo vệ cấp cư sở luận dn tiến sĩ của tác giá

“Tác giả xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Thủy lợi, Phòng Đàotạo đại học và Sau đại học, Khoa Kỹ thuật tài nguyên nước, Bộ môn Kỹ thuật hạ

tng và Phát triển nông thôn, đã tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong quá trình

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH viiiDANH MỤC CAC BANG BIEU, x

MO ĐÀU 1

1 Tính cấp thiết của dé tải - = ° 1

2 Mục dich nghiên cứu 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Nội dung nghiên cứu 2

5 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 36 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn - - ° 4

7 Những đồng góp mới của luận án 48 BS cục của luận án 4

'CHƯƠNG I: TONG QUAN 6

1-1 Tổng quan về bài toán quy hoạch, thiết kế ti trụ 6

TL Ngoài nước : : soos 61.1.2 Trong nước 101.2 Tổng quan về tỉnh hình sir dụng máy bom và xây đụng tram bơm ở PBSCL 121.2.1 VỀ xây dụng trạm bơm 21.22 Vé loại máy bom 14

1.2.3 Hình thức lắt câu nhà tram 16

1.2.4 Quản by vận hành - ~ ° 181.3 Tổng quan về điều kiện tự nhiên vũng ĐBSCL, 191.3.1 Quá tình hình thành ĐBSCL, 191.32 Dia hình 21.3.3 Mang lưới sông rạch 23

1.3.3.1 Hệ thống sông rạch thiên nhiên ° ° 23

1.3.3.2 Hệ thẳng Kênh dio 2134, Dia chất 2s1.3.5 ĐẮT dai - Thổ nhưỡng, 26

iii

1.3.6 Đặc điễn mưa.1.3.7 Đặc điểm thủy trần

1.4 Một số kết luận rút ra từ phan tổng quan

CHUONG 2: NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH MÔ HÌNH.

2.1 Cơ sở lý thuyết phân tích hệ thông ứng dung trong nghiền cứu xây dụng mô

hình bơm tưới hợp lý

2.12 Nguyên ý tấp cân hệ thẳng

21.3 Phương pháp mô phỏng và phương pháp tối wu hỏa trong phân tích hệ

2.2.2 Những đặc trưng cần phản ảnh khi xây dựng mô hình mô phông mô hình:

bơm mới

2.2.3 Thi lập mổ hình mỗ phông mô hình bom trời

2.3 Bai toán tối uu về mô hình bơm tưới

2.3.1 Bài tân tim cực tễu và cực đại2.3.2 Một số khái niệm

2.3.2 Biến (hay biến chính)

2.3.2.2 Ring buộc thay điều kg rằng buộc)2.3.24 Him mục tiêu

2.3.3 Đặt bài toắn

2.34, Lựa chọn phương pháp giải bài toán tố vu

2.3.4.1 Phương pháp quet khỉ có một bign điều khiển2.34.2 Phương pháp quet hi có nhiễu biến đu khiển

2.4, Thiết lập các bước nghiên cửu xây dựng mô hình bơm tưới hợp lý2.5 Lựa chọn him mục tiêu

2.5.1 Cúc chỉ tiêu tốt vu để xây đựng hàm mục tiêu

3.3.1.1 Chỉ tiêu tối wu vẻ chỉ phí tĩnh

2.5.1.2 Chỉtiêu tối ưu về chi phí động

449

2.5.1.3 Chỉ iu it về lợi nhuận 49

2.5.4 Chỉ iu ỗi tụ về giá tị thuận hiện ta s0

3.3.2 Lựa chọn chỉ tiêu tôi tru làm hàm mục tiêu - - 50

2.5.3 Điễu kiện rằng buộc của hàm mục tiêu

2.5.4.1 Nhâm biến số không điu khiển dip eT

2.5.4.2 Nhâm biến số điều khiển được st2.6, Cách xe định các thành phần trong him mục te 33

2.6.1 Tổng chỉ phi xây dựng đơn vị

rạm b0ïN 5s 332.6.1.1 Chi phí xây dựng công trình đâu me

2.6.1.2 Chỉ phí xây dụng hệ thing kênh mương, 5

2.6.2 Ch phi quản lý hằng nam bình quân đơn vi 5s2.6.2.1 Chi phí năng lượng, 562.6.2.2 Chi phí lương 61

(2.6.2.3 Chi phí sửa chữa thường xuyên ceeeeeersorrererroee 61

2.6.24 Chỉ phi quản lý doanh nghiệp -62.7 Thuật toi và các bước giải bài toán tối ưu mô hình bơm tưới “

2.7.1 Tình tự thực hiện tính toán ở sơ đẳ khát tường hợp 1 (hành 23) 682.7.21 Trình tự thực hiện tỉnh toán ở sơ đô khối trường hợp 2 (hình 2.9) 63'

2.8 Lập chương trình tính toán -. .sssiceeerrrserrrrorsirsoie saesessoe.Đ,

2.8.1 Ci đặt phẫn mém OPM -662.8.2 Chay phần mém OPM 662.9 Kétlujn chương 2 693.1 Mô phỏng các thông số của mô hình bơm tổi 10

3.1.1 Cột nước bơm tưới

3.1.L1 Cột nước địa hình3.1.1.2 Cột nước bơm th

4.1.2, Loại may bơm và loại hình nhà trạm bơm 1w

4.1.3 lam lượng thết kế trạm bơm 19

3.1.4 Diện tích trạm bơm phụ trách

3.1.5, Hình dang khu tưới 813.2 Mô phòng quan hệ giữa chi phí xây dựng trạm bơm với số tổ may bơm 82

3.2.1, Thiết kể tram bơm

3.2.1.1 Chọn tuyển công trình trạm bơm.

3.2.1.2 Thết ké kỹ thuật các hưng mục công trình tram bơm „844.2.2 Lập chỉ phí xây dung theo s tổ máybơm _.

3.3 Mô phỏng quan hệ giữa chỉ phí xây dựng kênh mương với lưu lượng trạm bom

3.3:4.1.Phân tích tương quan giữa chi phí xây dựng kênh mương với lưu lượng

"5.11 93.3.4.2 Xây dụng hàm quan hệ giữa chi phí xây dung kênh mương với lưu lượng

3.4.3 SỐ liệu để tinh chi phí sửa chữa thường xuyên

3.4.4 Số liệu để tính chỉ phí quản lý doanh nghiệp

3.5.13 Khu ngọt dia hình cao ngập sâm 100

3.5.2 Khu chua nội địa Đông Tháp Mười lol

3.5.3 Khu chưa Tứ Giúc Lang Xuyên 101

3.3.4 Khu mặn bán đảo Cà Mau - so - 101

3.5.4.1 Khu mặn có khả năng tiép nước ngot từ sông Hậu lôi3.54.2 Khu mặn không có khả năng tiép nước ngọt từ sông Hậu 1023.6 Áp dụng chương trình tính toán cho một vùng tưới có quy mô xác định (trường,

hợp 2) 102

3.6.1 Mô tả khái quất vùng tỉnh toán 103ảo của vùng tỉnh toán " 1033.6.2 Các thông số

3.6.3 KẾ quả tình tản lút

3 Kếtluận chương 3

KÉT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ, DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BÓ

TÀI LIỆU THAM KHẢO : on _.

vii

DANH MỤC CÁC HÌNH ANH.

Hình 1 1, Đầu bơm được sử dụng ở các trạm bơm điện Tiên Giang 4Hình 1 2, Đầu bơm tự chế - Máy bơm nước ( Mộc hóa ~ Long An) 15

Hình 1 3 TỔ máy bom - Trạm bơm Văn Giáo 15

Hình 1 4, Tram bom tự xây của người đân huyện © Môn ~ Thành phố Cần Thơ l6

Hình 1 6, Tram bơm tăng ấp 3-2 -An Giang 7

Hình 1 7, Các cửa sông của sông Tiền và sông Hậu 20

Hình 1 8, Hình ảnh vùng biển cỗ ĐBSCL cách đây $000 đến 6000 năm 21

Hình 1 9 Bản đồ ving ĐBSCL ngày nay " 21

Hình 1, 10, Ban 2

Hình 1 11 Hệ thé 24Hình 1, 12 Hệ thống sông, kênh rạch ĐBSCL PyHình 1 13 Điện phân bổ trim tích amQ,”” ở ĐBSCL 25

Hình 1, 14 Bản đổ đắt vùng DBSCL : : 26

Hình 1, 15 Bản d ding trị mưa năm ĐBSCL 27

Hình 1 l6 Đường quá trình mực nước triều tiêu biểu DSCL 28Hình 2 1 Sơ đồ khối của phương pháp quét a

Hình 2 2, Quét với bước quét trở lại thay đổi 4

Hình 2 3, Quét trong không gian hai chiều với bước không đổi “

Hình 2 4, Quét không gian hai chiều với bước thay đổi ¬.

Hình 2 5 Sơ đồ các bước nghiên cứu xây dựng mô hình bơm tưới hợp lý 46

Hình 2 6 Sơ đồ khỏi tinh bình quân gia quyền năng lượng tiêu thụ cho trường hợp |39

Hình 2 7 So dé khối tinh bình quân gia quyển năng lượng tiêu thy cho trường hợp 2

Hình 2,Hình 2,Hình 2,

Hình 3,

Hình 3,Hình 3,Hình 3,Hình 3,

Hình 3,

Hình 3Hình 3,Hình 3,Hình 3,Hình 3

11 Giao diện nhập số liệu

12 Giao điện thay đổi hệ 5 trong công thức tỉnh chỉ phí kênh muong13 Giao điện kết quả tính toán.

1 Sơ đỗ khối xây dựng bản đồ cột nước địa hình bơm tướiSơ đồ thiy lực mùa kiệt DBSCL.

Bin đồ cột nước địa hình bơm tưới khu ngọt ven sông Tién, sông HậuBan dé cột nước địa hình bơm tưới khu chua nội địa DTM,

5 Ban đồ oft nue đị hình bơm tưới Khu chua TGLX.

6 Ban đồ cột nước địa hình bơm tưới khu mặn bán đảo Cà Mau,T Bản đồ cột nước địa hình bơm tưới vùng ĐBSCL.

8 Hình dạng khu tới

9, Quan hệ giữa chỉ phí xây dựng kênh mương với lu lượng tram bơm:

10 Bản đồ vị tí tram bơm điện Ong Cha

11 Hình dang khu tưới tram bơm điện Ông Cha

106

Bảng 3

Bảng 3Bảng 3Bảng 3Bảng 3

Bảng 3

Bảng 3Bảng 3Bảng 3Bảng 3Bảng 3Bảng 3Bảng 3

DANH MỤC CAC BANG BIEU

1Mt nước bơm thiết kế của các khu thuộc ĐBSCL.

tưới thiết kế cho lúa của các khu thuộc ĐBSCL,

2, Hệ số

Các loại máy bơm được sử dung để tìm phương án tối ưu“Chỉ phí xây dựng và thiết bị phương án máy bam 200HH200.Chi phí xây dựng và thiết bị phương án máy bơm HL400-53

6 Chi phi xây dựng va thiết bị phương án máy bơm 300HH260,

7 Chỉ phí xây dựng và thiết bị phương án may bơm HL1200-3.

8 Chi phí xây dựng và thiết bị phương án may bơm HTĐ800-3.9 Chi phí xây dựng và thiết bị phương án may bơm 10HTD80

10 Chi phí xây dung và thiết bị phương án máy bơm12HTĐI 1511 Chỉ phí xây dựng và thiết bị phương án mây bơm ITĐI200-3

12 Chi phi xây đựng và thế bị phương án máy bom 1TTD1500-5 13 Chi phí xây dựng kênh mương ứng với khu tưới dạng hình vuông,

Bảng 3 14 Chi phí xây dựng kênh mương ứng với khu tưới dang hình chữ nhật cócanh đài song song với tuyến công trình trạm bom93Bảng 3 15 Chi phí xây dựng kênh muong ứng với khu tưới dang hình chữ nhật có

cạnh dài vuông góc với tuyến công trình trạm bom,

Bảng 3Bảng 3Bảng 3Bảng 3Bảng 3Bảng 3

Bảng 3Bảng 3

Bảng 3

Bảng 3Bảng 3Bảng 3

16, Các tram khi tượng thủy văn đại điện,11 Cao trình mặt ruộng đại điện khu tưới

18 Bảng lượng bốc thoát hơi chuẩn và hệ s cây trồng cho lúa

19, Công thức tưới tăng sản cho lúa.

20 Kết quả m6 hình bơm tưới tối ưu khu ngọt cao không nưập úng

21 Kết qua mô hình bơm tưới tôi ưu khu ngọt dia hình trung bình ngập nông,33 Kết qui mô hình bơm tưới tối ưu khu ngọt địa hình cao

33 Kết quả mô hình bơm tưới tối a khu chua nội địa BTM.24 Kết quả mô hình bơm tưới tôi ưu khu chua TGLX

25, Kết qu mô hình bơm tưới tối26, Kết quả mô hình bơm tưới tối

27 Kết quả m6 hình bơm tối ru cho trạm bơm Ông Cha

102102104

MỞ DAU

1 Tính cấp thiết cin đề tài

Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) có diện tích tự nhiên khoảng 3,9 trigu ha [1], đt

đai ở đây có tim năng to lớn về độ phì nhiều tự nhiền, ại có những thuận lợi cơ bản

về khí hậu như sự giẫu có vé nhiệt lượng, độ âm và ảnh sing là những nguồn năng

lượng tiềm ting của thiên nhiên mà chúng ta có thể khai thức Vùng đt này rắt xứng

dang được wu tiên đầu tư để phát triển sản xuất nông nghiệp.

Ngày nay ĐBSCL, chiếm một vị trí đặc biệt quan trong trong phát triển kinh 18 xã hội

46 Việt Nam Sản lượng nông nghiệp chiếm 50% cả nước, riêng lương thực xuất khẩu

'90% [2] Các thành quả phát triển kinh tế xã hội ở ĐBSCL trong những thập niền vừa

«qua đều có vai tr to lớn của hệ thống thủy lợi trong đồ có hệ thống tram bơm tướiHệ thống trạm bơm tưới có vá trồ quan trong trong việc cải tgo môi trường nói chúng,đặc biệt la rong lĩnh vực cải tạo đắc Thực tiễn cho thấy hiệu quả các các tram bơmtưới ở ĐBSCL những năm qua là rất to lớn, đóng vai trỏ quyết định trong việc khai

thác ải nguyên nước để phát triển nông nghiệp, làm ngọt hỏa hàng trim ngàn ha, đã

biển những vùng đắt phền mận thiếu nguồn nước ngọt hoang hỏa thành những cánh

đồng hai vụ, bộ mặt nông thôn đang được đổi thay từng ngày.

“Tuy nhiên, hiện nay các hệ thống tram bơm ở ĐBSCL còn nhỏ lẻ, manh min, chưa cócquy hoạch cụ thé Hơn nữa, với một vùng đồng bằng rộng lớn như DBSCL có các

ving sinh thấ khác nhau (ngot, ngọt hóa, mặn ly, mặn), với cơ cấu mia vụ khác nhau,

tập quần canh tác của người din ĐBSCL cùng với điều kiện địa hình và nguồn nướclà một van dé cần được xác định.

khác nhau thi việc xác định mô hình bơm tưới hợp lý

trên cơ sở khoa học, đảm bảo các yêu cầu về kinhthực tế của ĐBSCL.

kỹ thuật và phủ hợp với tình hình

Vi vay đề ti "Nghiên cửu xây dựng mô hình bơm trái hợp lý vùng DBSCL” là đềtải có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.

h nghĩa về mô hình bom tui hợp là tổ hợp các thông số tối ưu về quy mô.

diện tích trạm bơm phụ trách (o), lưu lượng thiết ké trạm bơm (Qa), cột nước bơmthiết kế (Hạ), loại máy bơm, số máy bơm trong một trạm (n), hiệu suất bơm (), công.suất bom lớn nhất(N) và loại hình nhà my bom

2 Mye đích nghiên cứu

“Thiết lập được bai toán mô hình bơm tưới hợp lý, nhằm xác định được các thông số tốitru của mô hình vé quy mô điện ích trạm bơm phụ trích, lưu lượng thiết kế tram bơm,

cột nước bơm thiết kể, số máy bơm trong một trạm, loại máy bơm, hiệu suất bơm,

sông suất bơm lớn nhất vi loại hình nhà máy bơm Nhằm ứng dung trong công tắc quy

hoạch và thiết kế hệ hồng tram bơm đảm bảo cung cắp nước tưới cho phát triển nôngnghiệp, nông thôn hiện vẫn được coi là vấn dé then chốt, quyết định sự thành công của.quá trình phát triển kinh tế - xã hội nói chung và công cuộc công nghiệp hỏa hiện đạihóa nói riêng của nhiều quốc gia trong đó có Việt Nam Đặc biệt với vùng ĐBSCL, lấy,sản xuất nông nghiệp làm nền ting cho sự phát triển bén vũng vé kinh tế, xã hội văn

hóa và mỗi tường

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

~ Đối tượng nghiên cứu: Mô hình bơm tưới hợp lý bao gồm các thông số về quy mô

điện tích phụ trách, lưu lượng thiết kế trạm bơm, cột nước bom thiết kế, số máy bơmtrong một trạm, loại máy bơm, hiệu suất bơm lớn nhất và loại hình nhà máy bơm.- Phạm vi nghiên cứu; Vùng DBSCL, không xét đến biển đổi khi hậu mực nước biểndang Sử dụng các loại máy bom trong nước đang được dùng phổ biến ở ĐBSCL

4 Nội dung nghiên cứu

Để đạt được mục tiêu nghiên cứu đã để ra, luận ấn tập trung giải quyết những vấn để

~ Nghiên cứu tổng quan về điều kiện tự nhiên, tỉnh hình sử dụng máy bơm và xây dựng

trạm bơm tưới tiêu vùng ĐBSCL Tình hình nghiên cứu trong nước và ngoài nước về

các bài toán tối ưu trong quy hoạch, thiết ké, quản lý, vận hành hệ thống tưới, cấp

thoát nước,

+ Đưa ra những luận cử lý thuyết trong phân tích hệ thống và toán tối ưu liên quan đến

nghiên cứu mô hình bơm tưới hợp lý, Tử đó làm cơ sở để thiết lập và lựa chọn phương,

pháp xây dung mô hình bơm tưới phủ hợp.

~ Lựa chọn him mục tiêu của bài toán tối ưu đựa trên chỉ iêu đánh giá hiệu quả kính tế

“của dự án Mục tiêu và điều kiện rằng buộc, một mặt phản ánh đúng thực té hoạt động

của các hệ thống trạm bơm, mặt khác đáp ứng yêu cầu trong công tắc nghiên cứu và

xây dựng hệ thống trạm bơm.

- Đề xuất phương pháp và kỹ thuật xử lý min xác định điều kiện rằng buộc của him

mục tiêu vi tải liệu đầu vào của mô hình Phương pháp va kỹ thuật xử lý phải phan

ánh đáng bản chất ật lý và mắt ign hệ giữa các yễu tổ khí bu, hủy Ive, thủy văn,

cota hệ thống

~ Ap đụng mồ hình và phương pháp giải cho các vùng của ĐBSCL và một thí dụ tram

bơm cụ thể nhằm chứng minh khả năng áp dụng của mô hinh cũng như phương pháp

giải vào lĩnh vực quy hoạch, thiết kế trạm bơm điện.

Các vẫn đề phát tiễn khi nghiên cứu đề tài: kinh tế, xã hội, môi trường sinh thi.

+ Kế thừa các công trình nghiên cứu đã có,

+ Phối hợp các nghiên cứu đang tiền hành,

+ Sử dụng thành tựu khoa học công nghệ hiện đại vào nghiên cứu,

9) Phương pháp nghiên cứu

= Phương pháp đi tra khảo sit thu thập tng hợp tả liên

Đóng góp cho khoa học chuyên ngành về phương pháp luận giải bải toán xác định mô.

hình bom tưới hợp lý nồi chung và ĐBSCL nồi riêng.

by Ý nghĩa thực tiễn

~ Củng cắp cơ sở khoa học để quy hoạch, thiết kế các tram bơm điện vùng ĐBSCL= Cũng cắp phần mém tính toán để giải quyết bài toán tìm các thông số tủ trong

công tác tư vẫn thiết kế và quy hoạch các trạm bơm tưới.

7 Những đồng góp mới của luận án

~ Xây dựng được phương pháp luận, thiết kip và giải bài toán xác định mô hình bomtới hợp lý trên cơ sở lý thuyết phân tích hg thống va thuật toán tôi ưu

~ Để xuất được mô hình bơm hợp lý dựa trên chỉ tiêu chi phí động đơn vị nhỏ nhất cho

các vùng đặc trưng của ĐBSCL.

~ Xây đựng được phần mềm tính toán "Chương trình xá định mô hình bơm hợp lý”

phục vụ cho công tác quy hoạch, thiết kế hệ thông trạm bơm tưới.

Chương HH Ap dụng phương pháp để xây dựng môĐBSCL

inh bơm tưới hợp lý vùng

Kết luận và kiến nghị

Danh mục các tả liệu khoa học đã công bổ.

Danh mục các tả liệu tham khảo.Phụ lục

1-1 Tổng quan về bài toán quy hoạch, thiết kế tối ru

LL Ngoài nước

Nỗi dén toán tối ưu, chúng ta phải ké đến Newton, Largrange và Cauchy là những

người đã đặt nền móng cho lĩnh vực này Newton và Leibnitz khám phá ra phép tinh vitích phân, trong khi Bemouli, Euler, Largrange và Weirstrass đã xây đựng nền ting

cho phương pháp tinh toán ai số, độ biển động và giải quyết vin đề cực tễu của hàmsố Largrange đi đầu trong việc giải quyết phương pháp tính của bài toán tối ưu córing buộc với những số nhân phát sinh Cauchy là người đầu tiên công bé nghiên cứuđứng dụng phương pháp độ giảm dốc nhất để giải quyết các bai toán cực tiểu khôngrăng buộc Mặc di những ding gop trên đây có tr rất sớm, nhưng cho đến giữa he kỳ30 với sự ty giáp đắc lực của máy tính số, thì ton tối tu mới thự sự phát in với

nhiều kỹ thuật và phương pháp giải mới được áp dụng rộng rãi trong thực tế [3]

Vào những năm 1960, phương pháp số giải bai toán ï ưu không rằng buộc mới được

phát triển ở Anh Còn phương pháp Đơn hình được Dantzig xây dựng trong năm 1947

để giải bãi toán quy hoạch tuyển tinh Năm 1975, Bellman công bổ nguyên tắc tối ưunhằm giải quyết các bài toán quy hoạch động Đây chính là kim chỉ nam cho việc xây

dung thuật toán giải các bai toán tối ưu có rằng buộc Năm 1951 Kuhn và Tucker đã

dura ra những điều kiện cần và đủ để có nghiệm tối ưu của bài toán tối ưu trong bãitoán quy hoạch cũng như làm cơ sở dé giải quyết các bài toán Quy hoạch phí tuyển sau

này Đồng góp của Zoutendijk va Rosen trong những năm 1960 cho bai toán Quy

hoạch phí tuyến là rit có ý nghĩa, mặc dù chưa có được một phương pháp độc lập đểgiải mọi bài toán quy hoạch phi tuyến, nhưng những nghiên cứu của Carroll, Fiacco và

MeComnick đã cho phép vấn để khó khăn của loại bai toán này thôngải quyết nhị«qua những kỹ thuật giải đã biết của toán tôi ưu không rồng buộc Cũng trong hồi giamnày Duffin, Zener và Peterson xây dung thuật toán Quy hoạch rằng buộc hình học.

Còn Gomory đi tiên phong trong toán Quy hoạch nguyên, một trong những lĩnh vực.

được quan tâm và phát iển nhanh nhất trong ton tối do như cầu thực tiễn đối với

lĩnh vực nảy Dantzig, Charnes và Cooper đã xây dựng kỹ thuật Quy hoạch xác suất và

về các thông số phụ thuộc và phân bổ tần suắt [34]

Trong những năm gan đây da phát triển thêm một số dạng mới về thuật toán quy hoạch

như: Thuật toán di truyén, thuật toán tôi ủ mô phỏng và phương pháp hệ thin kinh cơsở Thuật t in di truyền là phương pháp tim kiếm dựa trên nguyễn lý cơ học của quáchọn lọc tự nhiên va di truyén trong sinh học Thuật toán tôi ủ mô phóng lại dựa

theo quá trinh tôi ủ của các chất rắn Còn phương pháp hệ thin kinh cơ sở thì giải

cquyết vấn đề dựa trên năng lượng tiêu hao hiệu quả của hoạt động hệ thần kinh rung

tâm [3.5]

Vai thập niên trở lại đây, trên thé giới, có rất nhiều ứng dụng lý thuyết tối ưu rộng rãi

và hiệu quả trong khoa học kỹ thuậ, kin t và đời sống Trong đó có lĩnh vực thế

quy hoạch và quan ý hệ thing tưới, cp nước sạch, điển hình nhưuy hoạch myễn tính:

~ Vedula S vi Rogers P.P (1981) phân tích phương án quy hoạch hệ thống tưới cho

một lưu vực ở An Độ với hai mục tiêu mâu thuẫn là: Lợi ích kinh tế rồng (NPV) lớn

nhất và diện tích trồng trọt được đảm bảo tưới lớn nhất

Tác giả đã sử dụng mô hình quy hoạch tuyển tính để xác định nghiệm tối wu cho mỗi

mục tiriêng biệt Sau đó áp dụng kỹ thuật phân tích si khắc thông qua đường cong

sai khác dé tìm ra nghiệm hài hòa nhất thỏa mãn cả hai mục tiêu trên [6] Ở đây tác giảsử dung chỉ tiêu động NPV lim hàm mục tiêu Tác giả đã sử lý đưa hàm mục tiêu từ

dang phi tuyén v8 dạng tuyến tinh với mục đích để đễ xác định các biến trong hàm

mục tiêu.

- Tyagi N.K (1986) sử dụng mô hình quy hoạch tuyển tinh để tính toán mức độ cải

thiện về năng suất cây trồng và quy tỉnh tưới nhằm khống chế vẫn đề xâm nhập mặn.

Mặc tiêu ưu*n của mô hình là tổng chi phí nhỏ nhất Kết quá của mô hình từ myetiêu thứ nhất được đưa vào mô hình phục vụ mục tiêu thứ bai là lợi nhuận ròng (NPV)

lớn nhất Như vậy tác giả đã vận dụng phương pháp giải theo day mục tiêu được sip

xếp [6].

- Lakshminarayan V và Rajagopalan SP (1997) xây dựng mô hình quy hoạch tuyển

tính nhằm xác đỉnh cơ edu cây trồng tối ưu và quy trình cấp nước tối ưu từ hệ thôngkênh tưới kết hợp với các giếng bơm nước ngằm trong năm nhằm thu được tổng lợinhuận lớn nhất trong năm Phân tích độ nhạy của mô hình được tiến hành đối với côngsuất các giếng ngằm, điện tích trồng trọt, chỉ phí hủy lợi, chỉ phí nông nghiệp đổi vớimỗi lại cây trồng [6]

~ Walkerr W.R và cộng sự (1979) đã xây dựng mô hình quy hoạch tuyển tinh để xácđịnh hệ thông kinh nghiệm quản lý tốt nhất nhằm giảm mức độ xim nhập mặn tạiGrand Valley (Colorado), Bài toán quy hoạch tuyển tính tổng chỉ phí nhỏ nhất được áp<dung và lồi giải cho phép giảm độ mặn trong đất qua dé cải thiện năng lực tưổi của hệthống [6]

~ Loucks D.P và cộng sự (1981) sử dụng mô hình quy hoạch tuyển tinh trong quá trìnhra quyết dịnh lựa chọn cơ edu cây trồng và quản lý các phương dn sử dụng nguồn nước

tưới trong khu vực Mô hình đã phân tích và đẻ ra thứ tự ưu tiên khi sử dụng nguồn.

nước tưổi là nước mặt hay nước ngằm, nước ngằm ting nông hay ting sâu Him mục

tiêu của mô hình là lợi nhuận ròng (NPV) lớn nhất [6]

~ Raman H, và Vasudevan S (1991) 1 tính nhằm tốilập mô hình quy hoạch tuyda lợi nhuận rong (NPV) tir cây trồng trong nông nghiệp khi cơ cấu cây trồng, điện

tích trồng trọt và lượng nước tưới điểu tiết từ một hồ chứa đã xác định Mô hình đã

chạy thir khi thay đổi nhiều loại ring buộc dé tìm ra một số quy luật có liên quan khi

so sánh các kết qua tương ứng [6].

~ Inmaculada Pulido-Calvo và Juan Carlos Gutiérrez-Estrada (2006) xây dựng mô hình.

quy hoạch tuyển tính để lưa chọn loại máy bơm, công suất bơm và số máy bơm vận

hình đắp ứng yêu cầu nước cho nuôi rồng tủy sản, xo cho tổng chỉ phí là nhỏ nhất

Mô hình này được thành lập đựa trên số liệu thực tế của trạm bơm cấp nước nuôi trang

thủy sản ở miền Nam Tây Ba Nha [7]

= Jacek Blaszezyk và cộng sự Ö012) sử dụng mô hình quy hoạch tuyển tính để tối ưu

hóa lập kế hoạch chạy máy bơm cho hệ thống cắp nước sạch được ng dụng ở Torontophía Bắc nước Mỹ Tác giá đã tối ưu héa vận hành cắp nước liên tục, cung cấp lịch

8

cho 153 mấy bơm đáp ứng yêu cầu về cung cấp nước hệ thống Him mục tiêu là

chỉ phí điện năng nhỏ nhất [8] Tuy nhiên mô hình này còn có hạn chế do bỏ qua tổn

thất thủy lực trên hệ thông đường ng khi tinh chỉ phi điện năng.

Quy hoạch phi tuyển:

~ Zhenyu Yang và Hakon Borsting (2010) lập kế hoạch và điều khiển tối ưu cho hệthống đa máy bơm, xuất phát từ quan điểm hiệu quả năng lượng Tác giả sử dụng môhình quy hoạch phi tuyến nguyên để giải bài toán với mục tiêu chỉ phí năng lượng lànhỏ nhất Một giải pháp tối ưu liên quan đến có bao nhiêu may bơm có sẵn được đưavào hoạt động khi yêu cầu cột nước bơm của hệ thống thay đổi hoặc sự thay đổi điều.kiện vận hành hệ thống Cơ chế điều khiển phản hồi được đưa vào xem xét đễ nông

cao hiệu suất hệ thống Lập trình phi tuyến được thực hiện ở một cơ sở thục nghiệm.

Các kết quả thực nghiệm cho thấy rõ ring và tiềm năng lớn để nâng cao hiệu quả hệ

thống da máy bơm [9]

Quy hoạch động:

~ Dudley N (1998) sử đụng bãi ton quy hoạch động - mô phông, nim xá định sản

lượng thu hoạch tối da từ cây bông được tưới và cây lúa không được tưới, tương ứng,với các mức độ cẤp nude từ hỗ chứa trong hệ thống Bài toán sử dụng hai mục tiêutương đương nhau [6]

~ Windssorr J và Chow V.T (1971) đã sử dung mô hình toán học hai cấp, trong đó mô.

hình quy hoạch động được sử dựng để tinh toán nhu cầu nước tưới, yêu cầu về lượng

lao động hiệu quả, trong khi ở cấp độ khác mô hình quy hoạch tuyến tính được áp

‘dung để tinh lợi nhuận rồng (NPV) lớn nhất, quy trình tưới tôi ưu vàkế tối mm hệ

thống tưới Như vậy đầu ra của mô hình quy hoạch động sau khi xử lý đã trở thành đầuén tinh [6

vào của mô hình quy hoạch t

Thuật thần di muyễn:

~ Aristotelis Mantoglou và Maria Papantoniou (2008) đã sử dụng phương pháp thiết kếtối tu hệ thống công trình tram bơm ở vùng nước ngằm ven biển dựa trên thuật toni truyền và giải pháp số phương trình vi phân, phân phối dòng chảy nước ngọt, mô

9

phông phương tình ding chiy nước ngot thu được từ giao diện ắc nét Mục iê là

tim ra các vị tri tốt ở mỗi thể hệ thuật toán di truyền cùng với các điều kiện rang buộc

"bảo vệ tng nước ngim không bị xâm mặn với chỉ phi là nhỏ nhắt [0]

1.1.2, Trong nước

Việt Nam là một trong số các nước nghèo nhưng đã ứng đụng các phương pháp

sớm nhất Những năm 60 đã có thời ngành khoa học này được phỏ biển khá rộng rãi ởMiễn Bắc, khiến các từ tối ưu, hệ thống đã di vào ngôn ngữ hàng ngày của người dân

lúc bấy giờ Sau đó những năm 70, vượt qua nhiều khó khăn trở ngại, các phương.

pháp tối ưu bắt đầu được nghiên cứu vận dung vào kế hoạch hỏa và quản lý kinh tế vĩmô Song, rit tiếc chưa thu được kết quả cụ thể thi đã không thé tiếp tục duy trì màngày cing sút kém qua cuộc khủng hoàng kinh tế xã hội của đắt nước và gần như tanxã khi chuyển sang kinh tế thị trường [11] Hơn ba thập ky qua khoa học phát tién,máy tính phổ biển, các phần mềm được ứng dụng, lý thuyết phân tích hệ thống và t

‘uu hóa đã trở thành công cụ cơ bản của các lĩnh vực khoa học, kỹ thuật, công nghệ,

thiết kế và quản lý Trong lĩnh vực Thủy lợi, điển hình là hệ thống thủy nông nhữngnăm gần diy nhiều để tải đã ứng dụng lý thuyết phân tích hệ thông và tối ưu hóa đểgiải quyết những vẫn đề xảy ra trong thực tế nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất, cụ thé

như sau

- Hoàng Lâm Viện (1978) dya trên cơ sở phân tích hệ thông về tỉnh hình nguồn nước,

địa hình, quy mô sử dụng đất nông nghiệp của đồng bằng sông Hồng và ĐBSCL Tác

giả đã đưa ra được phạm vi cột nước bơm , lâm cơ sở cho việc xây dựng quy mô tram

bơm và loại hình máy bơm cho các vùng thuộc hai đồng bằng nói trê [12] Tuy nhiên,kết quả nay đến nay không sử dụng được vi các điều kiện biên của bai toán không cònphù hợp Khắc phục nhược điểm này, Lê Chí Nguyện (2009) sử dụng phương phápphân tích hệ thông và lý thuyết tối ưu bóa nhằm xác định quy mô và loại hình máy

bơm thích hợp cho tưới vùng ĐBSCL Him mục tiêu là tổng chỉ phí quan lý vận hank

hing năm đơn vị theo tắn mớt cột nước (Cy ~>min) [13] Kết quả mới nêu lên một số

định hướng và sơ bộ quy mô tram bơm tưới ở ĐBSCLL Hơn nữa, chỉ tiêu kinh tế được

sử dung trong hàm mục tiêu là chỉ tiêu nh Hiện nay, đối với các dự án Thủy lợi khỉ

10

dưa vào mô hình tối ưu nhằm xác định các giá của biển quyết định để thỏa man các

rằng buộc và đạt được mục tiêu người ta sử dụng các chỉ tiêu kinh t động,

- Bai Văn Hite (1993) đã đưa ra phương pháp nghiên cứu về hiện tượng và bản chất‘vat lý của các quá trình lưu lượng bom nước và quá trình mực nước sông, nghiên cứu

vé sự tương tác hai quá trình ấy và đưa ra các tham số đặc mg cho sự tương tác đó,‘Tir đó tác giả thiết lập quan hệ him số giữa năng lượng bơm nước với mực nước sôngthiết kế thông qua đặc tính của các máy bơm và hình thức công trình của từng trạm.

bơm tưới và tiêu nước [14].

~ Dương Thanh Lượng (1997) đã áp dụng toán tối tru để xác định hệ sé tiêu thiết kế tốitu cho hệ thông tiêu tram bơm Nhâm Tring, Hà Nam Chiêu tôi ưu được sử dụng để

làm hàm mục ti là chỉ tiêu NPV (lợi nhuận rồng) Tác giả đãsử dụng thuật toán quết

ham mục NPV tim giá trị NPV max Giá trị hệ số tiêu thima th đồ là giá tị hệ số i

kế nào ứng với giá trị NPVthiết kế tối u của tạm bom [I5] Kết quả này chỉ ứngdung được cho các tram bơm tiêu ving Dang bằng Bắc Bộ.

= Phạm Thị Hoải (2001) sử dụng phương pháp mô hình mô phỏng và tối ưu hóa,

nghiên cứu bai toán phân ving tối ưu hệ thống thủy nông Văn Giang với chỉ tiêu tốiuu là lợi nhuận ròng lớn nhất (NPV — max) Tác giả đã đưa ra nhiễu phương án khác.nhau về biên giới bơm tưới giữa tram bơm Văn Giang đã được xây dựng và trạm bơm

mới cần được xây dựng, ứng với từng phương án tính được chỉ phí xây dựng ban đầu,

chỉ phí quản lý hàng năm và hiệu ich đem lại của công trình Từ đó tinh được giá trị

NPV, phương án về biên giới bơm tưới nào cho giá tri NPV lớn nhất thì đó là phươngán tối un nhất [I6] Kết quà này tác giả mới chỉ tìm quy mô điện tích trạm bơm phụtrích tối ưu, chưa nghiền cứu loại mấy tối ưu và số máy bơm tối ưu dt rong tram,~ Nguyễn Tuần Anh (2003) dựa trên lý thuyết phân tích hệ thí

hình mô phỏng và tối wu hóa dé phân khu tưới hợp lý cho các hệ thé

„ phương pháp mô

g tưới cây trồngcạn bằng động lực trên vùng dat đốc với mục tiêu tổng chi phí là nhỏ nhất Kết quả

nghiên cứu cho thấy nghiệm của bài toán phụ thuộc vào nhiều yéu tổ như: Đặc điểm

địa hình của khu tưới, chế độ tưới của cây trồng, nguồn nước, loi may bom, các chỉtiêu kinh tẾ về đầu tư và quản lý công tinh [17] Tuy nhỉ „ kết quả này mới chỉ là

in

bước đầu, còn một số vấn đ chưa được nghiên cứu như: Ảnh hưởng của việc bổ tí hệthống công trình mặt ruộng đến nghiệm của bài toán, xây đụng các công thức thực

nghiệm cũng như đưa ra những kiến nghị cụ thé v hình thức phân khu tưới và ranh.giới hân khu tưới cho các vùng có điều kiện khác nhau.

~ Nguyễn Tiên Thai và cộng sự (2012) sử dụng lý thuyết phân ích hệ hổng, phân íchcác yêu tổ lên quan như: Địa hình, địa

ời dân ving DBS

Ất, nguồn nước và tập quấn canh tắc củaOL dé đề xuất một số kiểu trạm bơm lắp ghép dùng cho ĐBSCL.

[18] Đây mới chỉ là một thông số tối wu trong bài toán xây dựng mô hình bơm tưới

hợp lý, các thông số khác chưa được tác giả nghiên cứu như: Dạng khu tưới, quy môđiện tích tram bơm phụ trích, lưu lượng tram bơm, số máy bơm, loại máy bơm trong

một ram, cật nước bơm và hiệu sắt bơm,

12 Tổng quan về tình hình sử đụng máy bơm và xây đựng trạm bơm ở ĐBSCLNước là yếu tổ cơ bản không thể thiểu trong sản xuất nông nghiệp Ngày xưa, con"người đã bit chế tạo và sử dung các công cụ thô sơ như gâu sing, gầu dai, xe nước,48 đưa nước vào đồng mộng dim bảo đủ nước cho cây trồng phát iển Ngày nay, với

nền khoa học phát trién, mày bơm nước phổ biến, con người đã xây dựng các hệ thông

tram bơm, nhằm chủ động nước trong sin xuất nông nghiệp Chính vi lề đó, hệ thôngtram bơm đồng vai tr then chốt trong phát iển kinh té nông nghiệp, Đặc biệt là vùng

ĐBSCL coi phát triển nông nghiệp là nhiệm vụ quan trong, được Đảng và Nhà nước

‘quan tâm hàng đầu Tuy nhiên không phải bắt cứ hệ thông trạm bơm nào khi xây dựng

cũng phát huy được hết nhiệm vụ đặt ra Vita hải phân tích đảnh giá hiện trạng

sắc hệ thống trạm bơm để làm cơ sở cho vige xây dựng mô hình bơm tưới hợp lý vùng

1.2.1, VỀ xây dựng trạm bom

Sau giải phóng miễn Nam các trạm bơm có quy mô lớn được xây dựng theo kinh

nghiệm đã làm ở miền Bắc Tuy nhiên, khi đi vào vận hảnh nhận thấy các trạm bơm.này không mang lại hiệu quả theo mục tiêu đề ra và đến năm 1990 đã bị phá bỏ [19]C6 thể nêu một số nguyên nhân chính như sau:

+ Xây dựng hệ thị1g kênh dẫn nước không đồng bộ, thường chỉ xây dựng kênh chính

và kênh cắp J, còn kênh cấp dưới không có hoặc không đạt yêu cầu kỹ thuật, các cổngđiều tiết đầu kênh cũng vậy Hon nữa, hệ thông kênh dn là kênh bằng đất nên tên thấtlưu lượng doc đường rit cao và rit khó duy tr các chỉ số thiết kế ban đầu như độ dốcđáy kênh (i), độ nhám lòng kênh (n), dẫn đến tinh trạng khi máy bơm hoạt động nước

không được đưa đến các ruộng xa, trong khi các ruộng gin trạm bơm bị ngập.

+ Các thiết bị cơ điện của trạm bơm được đầu tư chất lượng không cao, hiệu suất thấp,

dẫn đến chỉ phí duy tu hang năm lớn, trong khi đó sản phẩm nông nghiệp chưa trở.

thành bằng ha và thé mạnh của địa phương nếu so với thời điểm biện nay

+ Do hiệu quả hoạt động của các tram bơm không cao, cũng như do thay đổi cơ cấusản xuất và đồ thị hóa nông thôn làm diện tích đất trồng lúa ngày cảng thu hep, thay

thé vào đó là khu dân cư, khu công nghiệp hoặc là cây trồng khác có nhu cẩu nước.

khác với cây lúa Thêm vào đó việc duy tu, sửa chữa những trạm bơm đã cũ và hư

hỏng nhiều không mang lại hiệu quả kinh tế nên dần dẫn thay thé các trạm bơm bingsắc cổng lấy nước, người dân tự sử dụng bơm nhỏ để tưới la

+ Diện tích phụ trích của nhiều trạm bơm quá lớn, chỉ phủ hợp với co cấu sản xuấtnông nghiệp tại thời điểm xây dựng nhưng không phi hợp với thời điểm hiện nay khi

mà cơ cầu sin xuất thay đồi, canh tác dang nông hộ đang chiếm tỷ trọng lớn trong sản

xuất nông nghi„ bao cấp điện năng đã bị xóa bỏ và khoa học kỹ thuật trong nông

nghiệp đã phát triển vượt bậc

+ Mặt khác hình thức sản xuất, quản lý tập thé không phù hợp với đặc điểm kinh tế xã

hội của ĐBSCL cũng như đáp ứng yêu cầu của từng hộ nông dân

Sản xuất nông nghiệp ở ĐBSCL không thể thiếu máy bơm và trạm bơm Xuất phát từ

thực té y, từ năm 2000 đến nay, các tram bơm vừa, nhỏ và các máy bơm lưu độngkhông ngimg được xây dụng, phát triển VỀ cơ bản các trạm bơm nay đáp ứng đượcmục tiêu để ra, Tuy nhiên các trạm bơm được xây dựng vẫn còn nhỏ, lẻ, phân tần, chủyou là tự phát the kinh tế hộ cá thể và tổ hợp tác xã Theo kết quả điều tra ở phụ lục

1 [19], các tram bơm đơn lẻ có quy mô từ 10 ha đến dưới 500 ha chiếm tỷ trọng từ 35lên 40%,

1

1.2.2 Về | máy bơm

“Theo kết quả điều tra ở phụ lục I [19] cho thấy

ĐBSCL chủ yếu sử dụng 2 hình thức là bơm điện (I pha và 3 pha) và bơm dẫu, Trongđồ bơm dẫu đang được sử dụng phổ biễn Diện tích canh tác được tưới, tiêu bằng bomdầu hiện chiếm từ 60% đến 75% Nguyên nhân do máy bơm dầu cơ động, thích hep

cho khu bơm nhỏ lẻ, ngoài nhiệm vụ bơm nước còn có nhiệm vụ chạy ghe, xay sit.

Đối với máy bơm điện sử dung loại ly tâm true ngang và trục đứng có các thông sốphổ biến là P =15-5SKW, Qb = 300-2500 m3/h, Hb = 1.0 - 5.0 m Các loại máy bom

này có cả trong và ngoài nước sản xuất Hiện tại ở ĐBSCL dùng phổ biến loại máy

bơm ly tâm của Trung Quốc, nguyên nhân do loại máy bơm nảy có giá thành rẻ nhưng,

hiệu suất thắp, Cin máy bom tự chế của người dân có dạng trục xién kiểu lùa, sửdạng các động co đầu và xăng (P =

"Nhật Bản.

-12KW) có xuất xứ từ Trung Quốc, Đài Loan,

`Việc lựa chọn, tip rip, sử dụng may bơm chủ yếu dựa vào kinh nghiệm thực tế, chưatiến hành tinh toán, lựa chọn máy bơm theo đúng yêu edu kỹ thuật dẫn tới tốn haonăng lượng rất lớn, Mặt khác, các may bơm sử dung loại vừa và nhỏ da phần là tự chế,không có thông số rõ ràng và hiệu suất thấp.

“Nguôn: Lé Chi Nguyện (2009)Hình 1.1 May bom tự chế được sử dung ở các trạm bom TiỀn Giang

14

Neguéin: Lê Chi Nguyện (2009)

Hình 1.2 Máy bơm nước tự chế ở Mộc hóa Long An

1s

Ngoài ra còn có hình thức khá phổ biển là máy bơm đặt thời vụ, không cổ định Khi

không cin bơm thi có tÌlùng động cơ vào mục đích khác như chạy ghe, xay xát

Naan: Lê Chỉ Nguyện (2009)4, Trạm bơm cia người din tự xây huyện Ô Môn - Thành phố Thơ

+ Trạm bom kiến cổ: Có nhà trạm nhà quản lý, hệ théng kênh mương hoàn chỉnhnhưng hiện nay đang xuống cắp nghiêm trọng theo thời gian khai thác và không được.đầu tư tu bỏ thường xuyên Các trạm bơm này tập trung ở các vùng cao ở An Giang

(Tịnh Biên, Tri Tôn ), Long An ( Tân Hung, Vinh Hung), Kiên Giang( Tân Hiệy

Ging Riễng), Trong những năm gần đây tinh An giang đã xây dựng nhiều các tram

bơm có quy mô vừa và nhỏ ví dụ như trạm bơm xã Tiết (hinh 1.5), trạm bơm tăng áp

342 tình 1.6), các ram bơm này đều sử dụng 04 tổ máy bơm ly tâm trục ngang

16

Nein: Lé Chi Nguyện (2009)

Hình 1 5 Tram bom xã Tiết - An Giang

Nguồn: Lê Chi Nguyện (2009)

Hình 1 6 Trạm bơm tăng áp 3-2 -An Giang

17

1.24 Quản lý vận hành.

Mô hình tổ chức quản lý vận hành và khi thắc các hệ théng công trình trạm bơm hiện

nay ở ĐBSCL chủ yếu là hình thức quản lý vận hành bởi các hợp tác xã nông nghiệp,

tổ hợp tác dùng nước, tổ liên kết sản xuất, hộ gia đình Các hình thức này chủ yếu do

người dân tự lập ra, hoạt động theo nguyên tắc * tự thủ, tự chỉ theo quy định của nhà

nước và thỏa thuận giữa các đối tượng” Hau hết các nhân viên quản lý chưa được đảo.tạo chuyên môn, không đảm bảo về tài chỉnh hoạt động hiệu quả thấp Hình thức này

hoạt động có hiệu quả đối với những trạm bơm có quy mô nhỏ vải chục ha, điền hình.

ở cic tinh An Giang, Đồng Tháp, Kiên Gian Tuy nhiên đổi với một trạm bơm có

cdiện tích phục vụ lớn hơn, tải rộng qua nhiều xã, việc quản lý sẽ khá phức tạp và mô

hình quản lý cần sớm được nghiên cứu, thir nghiệm để bảo đảm đáp ứng tốt nhất yêu

cầu sản xuất [19,20].

Hình thức quản lý công ich do nhà nước chỉ trả chi phí có mô hình quản lý khai thác.

như Công ty trách nhiệm hữu hạn Nhà nước một thành viên, trạm (hủy nông các

huyền Hình thức này không phổ biến, hiện tại được áp dụng một vai hệ thông trạm

bom lớn ở các tinh như An Giang, Long An, Hậu Giang [19,20]

Hiện nay mô hình hợp tác công tr rung đầu tr, quản ý khai thác trạm bơm điện ở

ĐBSCL đang được Nhà nước khuyến khích phát tiễn, din hình như tính An Giang

Các mô hình theo hình thie này đồ là 6) Mô hình Hợp tác xã (TTX)/Tổ hợp tác

(THT), (ii) Mô hình Doanh nghiệp tư nhân va (iii) Mô hình Cá nhân/Cá thể Chúng có.

đặc điểm chung là phí dịch vụ thủy lợi nội đồng (dich vụ bơm nước) xác định thôngqua "Hiệp thương” với nông dân, thời gian thu hồi vốn từ 3-5 năm hoặc lâu hơn,nhưng thưởng không quá 10 năm [20] Mỗi mô bình đều có tu nhược diém riêng, có

thé di nh giá sơ bộ như sau

+ Uu điểm; Các mô hình hợp tác công tư đều cổ tư cách pháp nhân, thuận tiện tronggiao dich và nhận các khoản hỗ trợ từ cơ quan cấp rên VỀ vốn, được vay vốn tại cácngân hàng, tổ chức tin dụng Trong đó, mô hình doanh nghiệp thường có nguồn von

lớn và chủ động hơn trong đầu t, quan lý Với mô hình HTX thường được tụ tiên sử

dung các nguồn vốn vay ưu đãi phục vụ phát triển nông nghiệp va cộng đồng Về hoạt

động, mô hình doanh nghiệp có thuận lợi hơn vé hoạt động chuyên môn và quản lý do18

có đội ngũ cần bộ có nh độ Còn mô bình HTX có tính chất hoại động vữa mang tính

dịch vụ vữa mang tính phục vụ do đó giá dịch vụ thủy lợi nội đồng thấp hơn các mô

hình khác, ứ din đóng phí địch vụ cao hơn Với mô hình THT, cả nhân th tủ tục

thành lập, hoạt động đơn giản hơn và it kiệm hơn về chỉ phí quân lý VỀ quan hệ vớichính quyển và cơ quan chuyên môn, các mô hình này đều nhận được sự quan tâmitp đỡ, hỗ tr ho hoạt động Đối với HTX thường xuyên được dự các lp tp hỗn,

chuyển giao khoa học kỳ thuật

+ Nhược điểm: Các HTX phải đăng ký kinh doanh và nộp các loi thu, bộ máy rim,

rủ vì phải có đủ các thành phin, là gánh nặng về tai chính và khó khăn bổ trí nhân sự.Mô hình HHTX, cả nhân thường thiểu kin thức chuyên môn, gặp nhiều khỏ khăn trongcông tắc quản lý, vận hành Cơ chế đầu tr trạm bơm điện còn nhiều bắt cập về trách

nhiệm và nghĩa vụ của các bên tham gia đầu tư, quản lý, Với mô hình doanh nghiệp,

còn gặp khó khẩn về chi phí bồi hoàn cho các chủ sở hữu công trình thủy lợi nhỏ tronghệ thống Việc hiệp thương phi thủy lợi nội đồng khó khăn, do doanh nghiệp chủ yết

‘quan tâm lợi nhuận, do đó mức phí thường cao hơn mô hình HTX, cả nhân.

1.3 Tổng quan về điều kiện tự nhiên vùng ĐBSCL,

“Châu thổ Cứu Long (Mekong delta) bất đầu từ Kratie và Nam Vang (Phnom Penh) của

“Campuchia và tôn cùng là biển Đông và bin Tây, có hình tem giác (am giác châu

-delta), do phù sa của Sông Cứu Long bồi dip, với điện tich tổng cộng Khoảng 55,000

km*, ĐBSCL của Việt Nam (ĐBCLVN) chiếm 39,734 km? (72.2%) Sở di người Việt

gửi khi đến biển Dây

biển theo 9 cửa, nhánh sông Tié

từu Long”hai nhánh chỉnh của sông trước 1970 chảy ra

có 6 cửa ((1)eửa Tie

én và (6)cửa Cung Hu) và nhánh sông Hậu có 3u, Qeita Đại, (3)cửa Ba Lai,(A)eita Ham Luông, (5)của Cổ CỊ

cửa ((2)cửa Dinh An, (&)eửa Ba Thắc và (9)cửa Tranh DỀ), nhưng cửa Ba Thắc đã bị<4 bdi lấp từ khoảng thập niên 1970 nên nay chỉ còn 8 cửa [21] Các cửa này được thể

hiện ở hình 1.7.

1.3.1 Quá trình hình thành ĐBSCL.

“Cách đây 6000 năm ĐBSCL còn là một vùng biển nông, rừng ngập mặn bị chôn vùi

bởi phù sa tạo thành lớp than bin ở độ sâu 1-2 m như thấy hiện nay Đồng thoi cácgiồng duyên hai được thành lập dọc bờ biển từ Bạc Liêu, Sóc Trăng, Trả Vinh, Bến

19

“re, cho tối thành phổ Hỗ Chi Minh hiện nay Can ving bên trong la các vùng tringhơn, 46 là vùng Đồng Tháp Mười (BTM), U Minh, và ving Tứ Giác Long Xuyên

Ving đồng bằng phát trién đầy đủ phin lớn diện tích, được hình thành cách đây 2500

năm, người Mclanesien (Nam A Hai Đảo) đến định cư ở ĐBSCL, Hai cảng trù phú

'Ốe-eo của quốc gia Phù Nam (thé kỷ 1 - 7), nay là vũng dit iễn thuộc xã Vọng The,

huyện Thoại Sơn, tinh An Giang, trong vùng Tứ Giác Long Xuyên Còn vùng đất mũi.

(Ca Mau là vũng trẻ nhất được hình thành cách đây 1000 năm [21.22]

20

"Pras Map ofp bong Da showing ae centr of

Gt doen te mans fama an 520609D2105)

Nguin: Touch Seang TanaHình 1.8 Hình ảnh vàng biển cổ ĐBSCL cách diy 5000 đến 6000 năm

Nguôn: Ủy ban sông Mê Kông Việt Nam

Hình 1 9 Bản đồ vùng ĐBSCL ngày nay

21

1.3.2 Địa hình

'ĐBSCL có địa hình bằng phẳng, pl

một số đổi núi cao ở phía Bắc đồng bing thuộc tỉnh An Giang, dọc theo biên giới

“Campuchia có địa hình cao hơn cá, cao trình từ 2.0-4L0 m, sau 46 thấp dẫn vào đến

lớn có cao độ trung bình từ 0.7-l.2 m, ngoại trừ

trung tâm đồng bằng ở cao trình 1.0-1.5 m, và chỉ còn 0.3-0.7 m ở khu vực giáp triều,

ven biển [1]

Ving ta sông Tiền do phủ sa sông Tiền bồi đắp đã hình thanh nên địa hình dang lòng

máng trũng có hướng dốc từ Tây-Bắc xuống Déng-Nam Vùng giữa hai sông

Tiền-Hân, phủ sa sông cũng bồi dip hình thành nên hai dy bar sông cao ven sông rồi thắpdin vào nội đồng tạo thành lòng máng tring ở giữa Vùng hữu sông Hậu, nhìn chungcó hướng đốc Dông-Tây, từ phía sông Hậu thấp dần về phía biển Tây [1].

Neu: Bộ Tai nguyên và Moi trường (2009)Hình 1.10 Ban đồ địa hình ĐBSCL.

'ĐBSCLL có thé sử dụng các loại nhà máy bơm có cột nước.

"không cao, quy mô về lưu lượng cũng như điện ích phụ trách của trạm bơm nằm trongphạm vi từ nhỏ đến lớn, Mặt khác với điều kiện địa hình này rất thuận lợi cho công tác

2

khảo sit, thiết kế bổ tí mặt bằng, tỉ công các công nh trong hệ thống trạm bơm

(công trình lấy nước, trạm bơm, kênh mương và các công trình trên kênh )

1.3.3 Mạng lưới sông rach

ĐBSCL có hệ thống sông ngôi, kênh rạch khả phong phú, bao gdm hệ thống sông

thiên nhiên và kênh đào.

1.3.3.1 Hệ thẳng sông rạch thiên nhiên

“Các hệ thống sông rạch thiên nhiên ở ĐBSCL có thể phân làm 2 loại* Sông có nguồn

Sông Tién(1) và sông Hau(2): là hai đồng sông chính chi phổi mạnh mẽ sự phát triển

của ĐBSCL Sông.đông vai trở khá quan trọng, ngay sau khi phân lưu từ dòng,chính Mekong tại Phnom Penh, nhờ lỏng sông rộng hon nên chuyển tải một lượng

nước lớn hơn sông Hậu (86%/14%) Sau khing Tiền chia bát nước sang sông Hậu‘qua Vim Nao, hai sông mới tạo lập được thé cân bằng (499/519) [1]

~ Hệ thông sông Vm Cỏ: là một dong sông thuộc hệ thống sông Đồng Nai, bắt nguồntừ Campuchia, chiy qua vàng phia Đông DBSCL, đến Cầu Nỗi thi nhập lại để cũngchy ra hạ lưu sông Đồng Nai (sông Nhà Bè) trước khi ra biển qua của Cần Giờ NếuVam Cỏ Đông(3) cổ nguồn sinh thủy độc lập gin với Miễn Đông Nam Bộ qua hệthống thủy lợi Dầu Tiếng.Phước Hòa, thi Vim Có Tay(4) gin gũi với ĐBSCL hơn quavùng Đồng Tháp Mười (DTM) khi nhận nước từ sông Tiền sang về mùa lũ [1].

* Sông rach nội địa: được hinh thành trong phạm vi đồng bằng, với nhiệm vụ tiêuthoát nước cục bộ, gồm có: Sông Mỹ Thạnh(5), sông Gành Hào(6), sông Bach'Ngưu(7) thoát nước ra biển Đông Sông Bảy Hip(®), sông Cửa Lớn(9), sông DimCang(10), sông Cái Tàu(11), sông Trem(12), sông Ông Đỗc(13), sông Cái Lớn(14),sông Cái Bé(15) thoát nước ra vịnh Kiên Giang Ngoài ra còn một số rạch nhỏ khác

[1] Hệ thing sông rạch ĐBSCL được thể hiện 1.11

1.3.3.2 Hệ thing kênh đảo

Hệ thống kênh đào ở ĐBSCL được phát triển chủ yếu trong vòng hơn 1 thé ky nay,với mục đích chính là phát tiển nông nghiệp và giao thông thủy Đến nay, hệ thông

23

kênh dio đã được dan dày ở củ 3 cắp, d6 là kênh cấp 1 (kênh chính, kênh cấp 2 vàkênh cấp 3 (kênh nội đồng) Các cắp kênh này hợp thành một hệ thống kênh mương.khó diy, nên mọi tác động vào bắt kỳ vị trí nào trong hg thống kênh đều cổ thé lantruyền ảnh hưởng đến các vùng lân cận [1,22

“Nguễn: Trần Đăng Hồng (2009)Hình 1 11 Hệ thống sông ở ĐBSCL.

An: Nguyễn Sinh Hay và công sự (2004)

Hình 1.12, Hệ thống sông, kênh rạch ĐBSCL,

4

Từ những mô ả rên, nhận thấy ĐBSCL có hệ thống sông kênh rạch lớn nhỏ dan xennhau, nên khả năng cung cắp nước ngọt quanh năm rit thuận lợi Đẳng thời hệ thống,

sông kênh này hình thành các bờ bao phân chia cánh đồng của vùng thảnh các khu.tưới độc lập nhau Sự phân chia kiểu tự nhiên này sẽ ảnh hưởng lớn đến các thông sốhình dang khu tưới, lưu lượng và điện tích trạm bơm phụ trích cẩn tìm trong mô hìnhbơm trới hợp lý:

1.3.4 Địa chất

Theo Ngô Quang Toản và Nguyễn Thị Nụ (2013), trim tích Holocen trung-thượng.(amQk) phân bổ ở ĐBSCL, phổ biển là bản sét và bùn sét pha, mỗi được thành tạ,điện phân bổ hầu như khắp DBSCL (điện phân bổ thể hiện ở hình 1.13), với b& diytrung bình khoảng 10m, có nơi trên 20m Dat có thành phần khoáng vật sét chủ yếu là.kaolinit, ilit, sau đó là chlorit và montmorillonit, thuộc dang nhiễm muối và nhiễm.

Ngõ Quang Toàn và công sự (2013)

Hình 1 13 Diện phân bố trim tích amQu`` ở ĐBSCL,

25

1.3 Bit đai « Thổ nhường

“Theo Viện Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp (1978), đất phủ sa chiếm 30,4% diện

tích tự nhiên (DTTN), đất mặn chiếm 19,1% DTTN, đất phèn chiếm 41,1% DTTN,

các loại đất khác (đất cát, đất lấy và than bin, đất xm, đất đỏ ving, đất xói môn)

chiếm 9,4% DTTN [24] (diện phân bố thể hiện ở hình 1.14) Trong các loại đất này

ngoại trừ dat lay và than bùn, dat đỏ vàng va dat xói mòn chủ yếu sử dụng trồng rừng,‘con lại đều có thể trằng lúa va các loại cây trồng khác với từng mức độ thích nghĩ khác

'Thực tế cho thấy, cũng một loại cây trồng, trồng trên các loại đắt khác nhau, hệ số tưới

sẽ khác nhau, Như đất mặn (đất phù sa bị nhiễm mặn) hay đất phèn khác với đất phù

sa ngoài nhu cầu nước của cây trồng còn cần lượng nước tưới để rửa mặn và ém pha."Như vậy hệ số tưới của các vùng ĐBSCL sẽ khác nhau, nó ảnh hưởng đến lưu lượngtrạm bơm phụ trích, đây là thông số cần tim trong mô hình bơm tưới

26

1.3.6 Đặc điễm mun

ĐBSCL có lượng mưa trung bình khoảng 1800 mm, song phân phối không đều cả theo

không gian và thời gian Vùng phía Tây có lượng mưa lớn nhất với lượng mưa năm từ2000:2400 mm, vùng phía Đông có lượng mưa từ 1600-1800 mm Gi

đồng bằng kéo dai từ Châu Dốc-Long Xuyén-Cin Thơ-Cao Lãnh đến Trả Vinh-Gò

trung tâm

'Công là vùng mưa nhỏ nhất, với lượng mưa bình quân từ 1200-1600 mm VỀ thời gianmưa, phân bố rit không đều tong năm Khoảng 90% lượng mưa nim lập trung trongcác tháng mùa mưa Lượng mưa trong mùa khô chỉ chiếm 10%, trong đó các tháng I,1, HH bầu như không mưa, thường gây nên hạn hin nghiềm trong [L25] Như vậylượng nước cần tưới cho các loại cây trồng chủ yêu là về mùa khô và hệ số tưới củavùng trung tâm đồng bằng dọc hai bên sông Tin sông Hậu là lớn nhất, ngược lại vùngphía Tây có hệ số tưới nhỏ nhất

AN DO ĐĂNG THỊ MUA NAN

Done wane Sone CƯỜ LONE

Nguén: Viện Khoa học khí tượng thủy văn (2010)Hình 1.15, Bản đồ đẳng trị mưa nấm ĐBSCL,

14.7 Đặc diễm thấy tiền

ĐBSCL chịu tác tác động của hai hệ thống thủy tiểu khác nhau xuất phát từ biểnĐông và biển Tây Do đó, chế độ thủy triều dai ven bờ biển từ Vũng Tâu đến Mũi Cả

27

Mau là bán nhật tiểu không đều, rong khỉ đó, chế độ thủy tiểu dij ven be biển từmũi Cả Mau đến Hà Tiên là nhật iều không đều Mũi Cả Mau là khu vực chuyển tiếp

Nuễn: Viện Kỹ tuật Bid (2015)Hình 1 16, Đường quá trình mực nước triều tiêu biểu BSCL

"Độ lớn của triều vùng ven én Đông đạt khoảng 3.0-4.0m (lớn nhất Việt Nam), trong

khi đồ độ lớn triều vùng ven bid Tay đạt khoảng 0.8-1.2m Trong toàn khu vực ven

"bờ biển, mực nước triều cao nhất năm thường xuất hiện vào các tháng X, XI, còn các

thing VI và Vil, mye nước triều thấp nhất năm [26.27] Như vậy các ving củaĐBSCL bị ảnh hưởng triều, thời gian lấy nước tưới trong một ngày giảm dẫn đến hệ số.tới tăng so với các vùng không bị ảnh hưởng thủy tiểu

1.4 Một số kết luận rút ra từ phần tổng quan

Dựa trên những vẫn để nghiên cứu có liên quan đến nội dung của luận án, thực tế xây.mg hệ thing cắc tram bơm và đặc điểm tr nhign ving ĐBSCL đã trình bảy ở trẻ

“Tác giả rút ra một số nhận xét như sau:

1 VỀ đổi tượng nghiên cứu: Mặc dù tương đối đa dạng trong lĩnh vực thiết kế, quyhoạch, quản lý hệ thống tưới và cấp nước sạch Tuy nhiên, ứng dụng phương pháp

28