Xác định phương án bố trí và quy mô hợp lý của trạm bơm tưới cho cây trồng cạn trên vùng đất dốcXác định phương án bố trí và quy mô hợp lý của trạm bơm tưới cho cây trồng cạn trên vùng đất dốcXác định phương án bố trí và quy mô hợp lý của trạm bơm tưới cho cây trồng cạn trên vùng đất dốcXác định phương án bố trí và quy mô hợp lý của trạm bơm tưới cho cây trồng cạn trên vùng đất dốcXác định phương án bố trí và quy mô hợp lý của trạm bơm tưới cho cây trồng cạn trên vùng đất dốcXác định phương án bố trí và quy mô hợp lý của trạm bơm tưới cho cây trồng cạn trên vùng đất dốc
Xác định phương án bố trí quy mô hợp lý trạm bơm tưới cho trồng cạn vùng đất dốc Ths Nguyễn Tuấn Anh PGS.TS Lê Chí Nguyện Đại học Thuỷ lợi tóm tắt Bài viết trình bày phương pháp xác định phương án bố trí quy mô hợp lý trạm bơm tưới cho trồng cạn vùng đất dốc có điều kiện địa hình khu tưới liên tục cao dần, sử dụng nguồn nước mặt chân dốc (sông, suối, hồ chứa), máy bơm cánh quạt Phương pháp dựa lý thuyết phân tích hệ thống, phân tích đầy đủ thông số ảnh hưởng, đưa mô hình toán chương trình máy tính giải toán thiết kế tối ưu Chương trình cho phép tìm kết cách nhanh chóng với mức độ tin cậy cao ứng dụng tốt cho công tác tư vấn thiết kế I- Đặt vấn đề Nước ta có diện tích đất đồi núi lớn canh tác trồng cạn gồm ăn quả, công nghiệp, lương thực Theo số liệu điều tra Cục quản lý nước CTTL, diện tích gieo trồng trồng cạn năm 2000 số khu vực sau: Miền núi Trung du Bắc Bộ Bắc Trung Bộ: 1.310.576 ha; Nam Trung Bộ: 425.264 ha; Đông Nam Bộ: 849.701 ha; Tây Nguyên: 1.020.432 Và theo quy hoạch đến năm 2010 lên tới: Vùng núi Trung du Bắc Bộ: 340.000 ha; vùng Bắc Trung Bộ: 1.162.730 ha; vùng Duyên hải Nam Trung Bộ: 787.543 ha; vùng Đông Nam Bộ: 1.100.429 ha; vùng Tây Nguyên: 1.120.000 Việc tưới nước cho trồng cạn vùng đồi núi, việc tận dụng nước mưa, lại chủ yếu tưới động lực (chiếm khoảng 90%), hình thức bơm động lực kể đến là: bơm giếng sâu, bơm tia, bơm nước va, bơm thuỷ luân, bơm cánh quạt ly tâm, lấy nước ngầm, nước từ hồ sông suối Trong tương đối phổ biến hình thức dùng trạm bơm ly tâm lấy nước từ sông, suối, hồ chứa tưới cho dải đất canh tác ven bờ sông, suối sườn dốc Đặc điểm trạm bơm tưới là: cột nước yêu cầu lớn, lưu lượng yêu cầu nhỏ địa hình khu tưới phân cấp bậc thang Vấn đề đặt công tác thiết kế trạm bơm cho khu tưới có dạng cần xác định phương án bố trí quy mô hợp lý cho trạm bơm phương án phân cấp trạm bơm phân khu tưới cho đảm bảo yêu cầu tưới với chi phí đầu tư xây dựng quản lý nhỏ Bài toán đặt từ lâu có nhiều lời giải khác nhau, đa số đơn giản, chưa đề cập đến đầy đủ yếu tố ảnh hưởng, nên lời giải mang tính sơ Mặt khác thực tế lập Dự án thiết kế trạm bơm trên, khối lượng tính toán lớn nên người ta thường đưa vài phương án bố trí theo định tính, phương án chọn chưa tối ưu mục tiêu nghiên cứu dựa sở lý thuyết phân tích hệ thống, phân tích đầy đủ thông số ảnh hưởng, đưa thuật toán giải toán tối ưu, tìm lời giải với mức độ tin cậy cao phần mềm tính toán, cho phép tìm kết cách nhanh chóng II- Nội dung phương pháp nghiên cứu 2.1 Nguyên lý chung ứng dụng lý thuyết phân tích hệ thống cho toán thiết kế tối ưu, sử dụng phương pháp so sánh giải toán theo bước sau: - Trên sở tài liệu địa hình, địa chất tài liệu quy hoạch khu tưới, tiến hành phân tích lựa chọn số tuyến đặt trạm bơm đảm bảo điều kiện kỹ thuật (hướng lấy nước thuận, ổn định mặt xói lở bồi lắng, khống chế diện tích tưới lớn nhất, khối lượng đào đắp nhất, điều kiện địa chất công trình tốt ) - Đối với phương án tuyến xét nhiều loại hình thức bố trí khác trạm bơm tưới vùng cao như: cấp bơm, cấp bơm nối tiếp - trạm bơm vừa tưới vừa cấp nước cho trạm bơm cấp trên, cấp bơm nối tiếp - trạm bơm vừa tưới vừa cấp nước cho trạm bơm cấp trên, trạm bơm cấp tưới cho khu có cao trình khống chế khác (trong thực tế thường bố trí tối đa 23 cấp bơm-xem hình 15), với hình thức bố trí lại xét nhiều phương án khác diện tích phụ trách trạm bơm, tổ hợp hình thức bố trí quy mô trạm bơm khác có nhiều phương án thiết kế khác - Với phương án thiết kế, tính toán thông số thiết kế trạm bơm, từ chọn số máy bơm loại máy bơm - Qua thiết kế định hình xác định vốn đầu tư xây dựng trạm bơm Từ tài liệu nhu cầu dùng nước, nguồn nước, trạm bơm, xác định chế độ chạy máy bơm thời kỳ, từ xác định chi phí điện chi phí quản lý khai thác hàng năm Cuối xác định loại chi phí vốn đầu tư phương án - So sánh kinh tế phương án tiêu tối ưu xác định phương án tối ưu 2.2 Hàm mục tiêu Có nhiều tiêu để xác định phương án tối ưu, toán sử dụng tiêu: Tổng chi phí vốn đầu tư quy năm đầu nhỏ i T Cmin = K j Cbqj T i i j = n Trong đó: Kj: Vốn đầu tư ban đầu tương ứng với phương án j Cbqj: Chi phí quản lý khai thác bình quân hàng năm tương ứng phương án j i: Lãi suất tính toán T: Thời gian hoạt động dự án (năm) n: Số phương án đưa để so sánh Điều kiện ràng buộc: - Các phương án phải đảm bảo tưới cho diện tích toàn khu vực cho trước: [j] = (j = n) - Các phương án phải đảm bảo tổng lượng nước tưới cho toàn khu vực xác định trước: W[j] = W (j = n) 2.3 Trình tự tính toán xác định phương án tối ưu Trình tự giải toán thể sơ đồ khối tổng quát sau: Begin Zs ~t; qi~t, , Zbt~ Catalog máy bơm, đường đặc tính H~Q, ~Q Nhập số liệu Dự toán thiết kế điển hình, đơn giá máy bơm, đường ống Tổ hợp, xác định số phương án (Npa) tính toán thông số thiết kế cho phương án j=1 Chọn máy bơm cho phương án j Tính toán xác định vốn đầu tư Kj cho phương án j Tính toán chi phí điện chi phí hàng năm Cbq cho phương án j Tính giá trị hàm mục tiêu Cj P.án j Đ j:= j+1 j ... bơm tưới vùng cao như: cấp bơm, cấp bơm nối tiếp - trạm bơm vừa tưới vừa cấp nước cho trạm bơm cấp trên, cấp bơm nối tiếp - trạm bơm vừa tưới vừa cấp nước cho trạm bơm cấp trên, trạm bơm cấp tưới. .. máy bơm, đường ống Tổ hợp, xác định số phương án (Npa) tính toán thông số thiết kế cho phương án j=1 Chọn máy bơm cho phương án j Tính toán xác định vốn đầu tư Kj cho phương án j Tính toán chi... thức bố trí quy mô trạm bơm khác có nhiều phương án thiết kế khác - Với phương án thiết kế, tính toán thông số thiết kế trạm bơm, từ chọn số máy bơm loại máy bơm - Qua thiết kế định hình xác định