Đánh giá hiệu quả ứng dụng trạm bơm điện cột nước cao để tưới cho cây trồng có giá trị kinh tế vùng khan hiếm nước ở vùng trung du miền núi phía Bắc

Hiện nay các loại bơm cột nước cao đã được phổ biến trên thị trường với nhiều công suất khác nhau, đáp ứng yêu cầu đa dạng về cột nước và lưu lượng. Các loại bơm này được áp dụng rộng rãi trong lĩnh vực cấp nước sinh hoạt và trong công nghiệp. Bài viết này sẽ đánh giá khả năng áp dụng bơm cột nước cao để cấp nước cho sản xuất nông nghiệp, phục vụ chuyển đổ cơ cấu cây trồng và xây dựng nông thôn mới ở vùng trung du và miền núi phía Bắc.

KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ ỨNG DỤNG TRẠM BƠM ĐIỆN CỘT NƯỚC CAO ĐỂ TƯỚI CHO CÂY TRỒNG CÓ GIÁ TRỊ KI NH TẾ VÙNG KHAN HI ẾM NƯỚC Ở VÙNG TRUNG DU MI ỀN NÚI PHÍA BẮC Nguyễn Thị Kim Dung, Đào Kim Lưu Viện Nước, Tưới tiêu Mơi trường Tóm tắt: Hiện loại bơm cột nước cao phổ biến thị trường với nhiều công suất khác nhau, đáp ứng yêu cầu đa dạng cột nước lưu lượng Các loại bơm áp dụng rộng rãi lĩnh vực cấp nước sinh hoạt công nghiệp Bài viết đánh giá khả áp dụng bơm cột nước cao để cấp nước cho sản xuất nông nghiệp, phục vụ chuyển đổ cấu trồng xây dựng nông thôn vùng trung du miền núi phía Bắc Từ khóa: bơm cột nước cao, tưới tiết kiệm nước, khan nước, nông thôn Summary: At present the high head pumps are popular in the market with many different capacities to meet varied requirements of water column and flow These pumps are widely applied in the field of water supply and in industry This article will evaluate the possibility of applying high head pumps to supply water for agricultural production in crop restructuring and new rural programs in midland and northern mountainous region Key words: high head pump, water-saving irrigation, water scarcity, new ru ral program ĐẶT VẤN ĐỀ * Vùng trung du miền núi phía Bắc phong phú loại đất, quỹ đất chưa sử dụng nhiều, đa dạng tiểu vùng khí hậu điều kiện thuận lợi để phát triển sản xuất nơng nghiệp theo hướng chuyên canh với nhiều loại trồng khác lương thực, công nghiệp ngắn ngày, rau hoa, dược liệu, ăn Tuy nhiên, địa hình chia cắt mạnh, lượng mưa phân bố không đều, khả điều tiết lưu vực ảnh hưởng lớn đến cấp nước phục vụ sản xuất nông nghiệp sinh hoạt Trong năm qua, nhiều cơng trình thuỷ lợi xây dựng góp phần quan trọng vào phát triển nơng nghiệp vùng Những cơng trình thuỷ lợi nhỏ đầu tư xây dựng chủ yếu đập dâng, hồ chứa kênh mương, phục vụ chủ yếu tưới cho lúa khai thác cho vùng đất tập trung, cơng Ngày nhận bài: 28/4/2016 Ngày thơng qua phản biện: 20/5/2016 Ngày duyệt đăng: 20/6/2016 trình phục vụ cho diện tích đất dốc phân tán với loại cơng nghiệp ăn có giá trị kinh tế cao Bơm thủy luân bơm va ứng dụng để cấp nước tưới cho vùng đất dốc tổng diện tích tưới cịn nhỏ Dưới tác động biến đổi khí hậu, suy giảm diện tích rừng làm suy giảm lượng nước sơng suối, nhiều cơng trình có lưu vực nhỏ khơng có nước mùa khơ Hiện loại bơm cột nước cao phổ biến thị trường với nhiều công suất khác nhau, đáp ứng yêu cầu đa dạng cột nước lưu lượng, sử dụng nhiều lĩnh vực cấp nước sinh hoạt công nghiệp Bài viết đánh giá khả áp dụng bơm cột nước cao phục vụ sản xuất nông nghiệp cho vùng trung du miền núi THIẾT KẾ GIẢI PHÁP 2.1 Giải pháp chung Hiện loại bơm cột nước cao đạt đến hàng trăm mét cột nước bơm lưu lượng đạt đến vài nghìn m /h M áy bơm đặt cạn đặt chìm nước Cơng suất TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 33 - 2016 KHOA HỌC CƠNG NGHỆ máy bơm đáp ứng u cầu sử dụng nước quy mô trang trại hộ gia đình đến khu tưới tập trung Tuy nhiên, máy bơm cột nước cao tiêu tốn điện cao, công tác quản lý vận hành tương đối phức tạp yêu cầu phải có hệ thống cung cấp điện [1] [2] Hình 1: Khả hoạt động số máy bơm ly tâm trục ngang (trái) ly tâm trục đứng (phải) Sơ đồ bố trí: Nước bơm để tưới trực tiếp trữ vào bể sau cấp vào hệ thống đường ống tưới tiết kiệm nước Hình 2: Sơ đồ bố trí máy bơm hệ thống tưới - Nguồn nước: Sử dụng nước từ suối ao hồ tự nhiên Sử dụng nguồn nước suối cần tính tốn khả dịng chảy suối để có giải pháp khai thác phù hợp - Bể chứa: Sử dụng vật liệu chống thấm để giảm lượng tổn thất thấm Dung tích bể cần đảm bảo đủ nước chăm sóc trồng thời kỳ không vận hành máy bơm - Hệ thống tưới tiết kiệm nước: Tưới phun mưa tưới nhỏ giọt Hạn chế áp dụng hình thức tưới tràn yêu cầu lượng nước lớn 2.2 Mơ hình thí điểm cấp nước cho cánh đồng Thơm Bó xã Bình Văn Bình Văn xã vùng cao huyện Chợ M ới, tỉnh Bắc Kạn Địa hình chủ yếu đồi núi cao, dốc chia cắt phức tạp Tổng diện tích tự nhiên tồn xã 2815ha, diện tích trồng lúa nước 115ha chiếm 4% tổng diện tích tự nhiên[3] Nền kinh tế xã chủ yếu phụ thuộc vào nông-lâm nghiệp Lúa chủ yếu trồng vào vụ mùa chủ yếu, vụ Xuân trồng thuốc Cây thuốc cho thu nhập cao trồng lúa từ 3-4 lần Hiện nay, thuốc chưa tưới chủ yếu nhờ vào nước mưa nên chất lượng suất không ổn định Thời kỳ thuốc trồng năm mưa, người dân phải tốn nhiều công để vận chuyển nước từ hồ để tưới Khu mơ hình thí điểm thuộc cánh đồng thơn Thơm Bó với diện tích 35,0 Đồng ruộng khu tưới dạng bậc thang, chênh lệch ruộng cao TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 33 - 2016 KHOA HỌC thấp khoảng 40m Các đập dâng có nước mùa mưa, mùa khô cạn nước Hồ Thôm Bó có khả cấp nguồn CƠNG NGHỆ vị trí thấp khu tưới Cơ cấu mùa vụ vụ trồng lúa vụ trồng thuốc không trồng vụ đông khơng có nước Hình 3: Địa hình khu tưới (trái) đập dâng + dây cấp nước sinh hoạt mùa khô [4] Giải pháp cấp nước : - Sử dụng bơm cột nước cao bơm nước từ hồ Thơm Bó, dẫn nước hệ thống đường ống HDPE cấp vào ống nhánh tưới trực tiếp kết hợp trữ nước vào bể chứa HDPE; - Lượng nước từ bể HDPE sử dụng để chăm sóc tưới cho trồng thời gian khơng bơm tưới Nước bể sử dụng cấp nước sinh hoạt chăn nuôi mùa khô Bể HDPE đặt vị trí cấp nước tự chảy đường ống tưới, người nơng dân lấy nước họng chờ; - Bố trí đường ống tưới khu tưới, ống bố trí họng chờ có gắn van Các họng làm nhiệm vụ cấp nước trực tiếp thời gian bơm cấp nước từ bể thời gian ngưng bơm - Hệ thống đường ống cấp nước chôn chìm nên khơng chiếm đất ảnh hưởng đến sản xuất Hình 4: Sơ đồ bố trí tuyến ống khu tưới 1/ Các thông số thiết kế khu mô hình Nhiệm vụ: Đảm bảo chủ động cấp nước tưới cho 35ha thuốc vụ xuân hỗ trợ tưới 35ha lúa vào vụ mùa; Cấp cơng trình: Cấp V; Tần suất thiết kế mức bảo đảm tưới: P=85%; Nguồn nước cấp: Hồ Thơm Bó TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 33 - 2016 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ Trạm bơm: Xây dựng trạm bơm gồm máy bơm ly tâm trục ngang 200x100 CNJA hãng Ebara với công suất động 55kw (1 máy dự phòng) Cột nước thiết kế H=60m, lưu lượng thiết kế máy Q=330m3/h Đường ống chính: Tổng chiều dài 1116m, vật liệu HDPE PN10, đường kính 250mm, ống chôn sâu 0,8m so với mặt đất Đường ống nhánh: Tổng chiều dài 420m, vật liệu HDPE PN10, đường kính 110mm, ống chơn sâu 0,8m so với mặt đất Đường ống tưới: Tổng chiều dài 950m, vật liệu HDPE PN6, đường kính 90mm, ống chơn sâu 0,8m so với mặt đất Trên tuyến ống bố trí cách 50m bố trí họng chờ Cơng trình tuyến ống: Bố trí đầy đủ van cấp nước, van xả khí, van xả cặn Bể chứa: Gồm 03 bể lót HDPE có dung tích bể 1200m Vận hành tưới cần có 2-3 người có thiết bị thông tin để phối hợp vận hành N gười vận hành phải đào tạo tập huấn vận hành máy bơm, an toàn điện, vận hành đường ống… Mức tưới tính tốn 1500m /ha, số lần tưới toàn vụ lần với 16 bơm/lần Trong thời gian bơm cấp nước trực tiếp vào ruộng cần cấp nước vào bể trữ để phục vụ chăm sóc thời gian hai đợt bơm tưới Hiệu kinh tế Sau có dự án chủ động cấp nước tưới cho 35ha thuốc vào vụ xuân hỗ trợ cấp nước vào vụ mùa trường hợp hạn hán Năng suất thuốc trung bình chưa tưới 1,7 tấn/ha, sau tưới 2,3 tấn/ha Thu nhập sau có dự án tăng thêm: 24 triệu đồng/ha Chi phí đầu tư: 4200 triệu đồng Diện tích chiếm đất: Tổng diện tích chiếm đất 2 3157m Trong đó, trạm bơm chiếm 257m , 03 bể chứa chiếm 2900m2 Tổng chi phí hàng năm: 137,87 triệu đồng/năm Trong chi phí điện 10,56 triệu đồng, chi phí lương 43,31 triệu đồng, chi sửa chữa tường xuyên 84 triệu đồng Suất đầu tư: 120 triệu/ha Chi phí sửa chữa lớn: 420 triệu đồng/10 năm 2/ Quản lý vận hành Hiệu kinh tế Đời sống dự án 25 năm Kết phân tích kinh tế dự án cho thấy dự án khả thi mặt kinh tế Quản lý vận hành Bảng 1: Kết phân tích hiệu kinh tế ứng với hệ số chiết khấu r=12% Trường hợp Trường hợp Trường hợp Trường hợp Trường hợp tăng 10% sở chi phí tăng 10% lợi ích giảm 10% lợi ích giảm 10% chi phí 3/ Đánh giá khả áp dụng NPV (triệu đồng) 970 875 387 IRR (%) 15,80 15,40 13,50 291 13,20 B/C 1,20 1,18 1,07 1,06 Ưu điểm: thuận lợi cho công tác xây dựng quản lý vận hành; - Khu mô hình thí điểm thuận lợi nguồn nước, đường giao thông, hệ thống cấp điện, - Cấp nước đường ống giảm lượng nước thất diện tích chiếm đất; TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 33 - 2016 KHOA HỌC - Hệ thống bể chứa đường ống tưới tạo thuận lợi cho việc chủ động tưới chăm sóc trồng; - Suất đầu tư khu mơ hình khoảng 120 triệu/ha mức trung bình so với cơng trình miền núi khác Nhược điểm: - Mức tiêu thụ điện trạm bơm cột nước cao lớn so với trạm bơm tưới thông thường nên không hiệu cấp nước tưới cho lúa loại trồng có giá trị kinh tế thấp Với quy định hành, cấp bù thủy lợi phí cơng nghiệp ngắn ngày 40% mức thủy lợi phí đất trồng lúa Như tổng kinh phí cấp bù vụ 25,35 triệu đồng Với mức cấp bù khơng đủ để chi phí tiền điện lương cán vận hành tháng - Yêu cầu kỹ thuật quản lý vận hành cao Khả nhân rộng: Như thấy cơng trình có tính khả thi mặt kỹ thuật, suất đầu tư hiệu kinh tế để áp dụng nhân rộng cần có sách cấp bù thủy lợi CƠNG NGHỆ phí phù hợp, sách ưu tiên phát triển hệ thống tưới tiết kiệm nước phải đào tạo nguồn nhân lực quản lý vận hành cho địa phương KẾT LUẬN Các xã vùng miền núi phía Bắc có kinh tế chủ yếu phụ thuộc vào nông-lâm nghiệp Sản xuất nông nghiệp đóng vai trị quan trọng ổn định đời sống nâng cao thu nhập người dân Cơ sở hạ tầng đường giao thông, điện xã ngày hoàn thiện Việc áp dụng giải pháp cấp nước máy bơm cột nước cao khả thi Chủ động nguồn nước tưới tạo thuận lợi cho phát triển chuyển đổi cấu trồng sang loại trồng có giá trị kinh tế cao, áp dụng tiến khoa học vào sản xuất, nâng cao thu nhập cho người dân góp phần tích cực vào phong trào xây dựng nơng thơn Để phát triển loại hình cơng trình cần có sách ưu tiên đầu tư thủy lợi phí cấp bù phù hợp với sách ưu tiên phát triển hệ thống tưới tiết kiệm nước TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] EBARA Horizontal Split Casing Pump – M oel CSA/CNA [2] GRONDFOS Complete Submersible Pump System [3] Ủy ban nhân dân xã Bình Văn, 2013 Thuyết minh Quy hoạch xây dựng nông thôn xã Bình Văn [4] Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam Kết nghiên cứu thuộc đề tài “Nghiên cứu đề xuất giải pháp công nghệ sở hạ tầng (thủy lợi cấp nước sinh hoạt) phục vụ xây dựng nông thôn vùng trung du, miền núi phía Bắc” TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 33 - 2016 ... Nhược điểm: - Mức tiêu thụ điện trạm bơm cột nước cao lớn so với trạm bơm tưới thông thường nên không hiệu cấp nước tưới cho lúa loại trồng có giá trị kinh tế thấp Với quy định hành, cấp bù thủy... - Lượng nước từ bể HDPE sử dụng để chăm sóc tưới cho trồng thời gian khơng bơm tưới Nước bể sử dụng cấp nước sinh hoạt chăn nuôi mùa khơ Bể HDPE đặt vị trí cấp nước tự chảy đường ống tưới, người...KHOA HỌC CƠNG NGHỆ máy bơm đáp ứng yêu cầu sử dụng nước quy mô trang trại hộ gia đình đến khu tưới tập trung Tuy nhiên, máy bơm cột nước cao tiêu tốn điện cao, công tác quản lý vận hành tương