Nghiên cứu quy trình phối hợp hồ cấm sơn và đập dâng cầu sơn để nâng cao hiệu quả phục vụ hệ thống

LỜI CẢM ƠN Trong trình thực luận văn thạc sỹ với đề tài “Nghiên cứu quy trình phối hợp hồ Cấm Sơn đập dâng Cầu Sơn để nâng cao hiệu phục vụ hệ thống”, tác giả nhận nhiều giúp đỡ, bảo, động viên thầy giáo, gia đình đồng nghiệp Tác giả xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Phạm Ngọc Hải trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ bảo tận tình suốt trình làm luận văn tốt nghiệp Bên cạnh đó, tác giả xin gửi lời cảm ơn tới thầy cô giáo khoa Kỹ thuật Tài nguyên nước, trường Đại học Thủy lợi bạn học viên lớp cao học 18Q giúp đỡ, chia sẻ khó khăn tạo điều kiện cho tác giả q trình học tập lẫn thời gian hồn thành luận văn Cảm ơn Viện bơm & Thiết bị Thủy lợi – Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam cán nơi tác giả công tác, tạo điều kiện thời gian công việc để tác giả hồn thành khóa học Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình, bạn bè động viên chia sẻ suốt q trình học tập hồn thành luận văn Xin trân trọng cảm ơn! Hà nội, ngày 25 tháng 11 năm 2012 Tác giả Nguyễn Trung Anh BẢN CAM KẾT VỀ ĐỀ TÀI LUẬN VĂN Kính gửi: Ban giám hiệu trường Đại học Thuỷ lợi Khoa Kỹ thuật Tài nguyên nước, khoa Đào tạo Đại học sau Đại học trường Đại học Thuỷ lợi Tên là: Nguyễn Trung Anh Ngày tháng năm sinh: 02/05/1985 Học viên cao học lớp: CH18Q, niên khoá: 2010- 2011, trường Đại học Thuỷ lợi Tôi viết cam kết xin cam kết đề tài luận văn “Nghiên cứu quy trình phối hợp hồ Cấm Sơn đập dâng Cầu Sơn để nâng cao hiệu phục vụ hệ thống” cơng trình nghiên cứu cá nhân Tôi nghiêm túc đầu tư thời gian công sức hướng dẫn PGS.TS Phạm Ngọc Hải để hoàn thành đề tài theo quy định nhà trường Nếu điều cam kết tơi có điểm khơng đúng, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm cam kết chịu hình thức kỷ luật nhà trường Hà Nội, ngày 23 tháng 11 năm 2012 Cá nhân cam kết Nguyễn Trung Anh MỤC LỤC MỞ ĐẦU T T TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI T T MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI .2 T T ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU T T CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .2 T T 4.1 Cách tiếp cận T T 4.2 Phương pháp nghiên cứu T T CHƯƠNG I CÁC NGHIÊN CỨU CÓ LIÊN QUAN ĐẾN TỐI ƯU HĨA QUY T TRÌNH VẬN HÀNH HỆ THỐNG HỒ CHỨA T 1.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI T T 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU Ở VIỆT NAM .11 T T CHƯƠNG II TÌNH HÌNH CHUNG KHU VỰC NGHIÊN CỨU .15 T T 2.1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 15 T T 2.1.1 Vị trí địa lý 15 T T 2.1.4 Đặc điểm khí hậu, thủy văn 17 T T 2.1.4.1 Đặc điểm khí hậu 17 T T 2.1.4.2 Đặc điểm sơng ngịi 21 T T 2.1.4.3 Đặc điểm thủy văn dòng chảy 22 T T 2.2 TÌNH HÌNH DÂN SINH, KINH TẾ, XÃ HỘI VÙNG NGHIÊN CỨU 24 T T 2.2.1 Dân sinh .24 T T 2.2.2 Nông nghiệp .25 T T 2.2.3 Hiện trạng ngành kinh tế khác .26 T T 2.2.3.1 Hiện trạng công nghiệp .26 T T 2.2.3.2 Hiện trạng giao thông .27 T T 2.2.4 Tình hình Văn hóa – Xã hội khu vực nghiên cứu 28 T T 2.2.5 Phương hướng phát triển kinh tế xã hội vùng nghiên cứu 28 T T 2.2.5.1 Phương hướng phát triển nông nghiệp .28 T T 2.2.5.2 Phương hướng phát triển lâm nghiệp .29 T T 2.2.5.3 Phương hướng phát triển ngành công nghiệp- xây dựng 29 T T 2.2.5.4 Phương hướng phát triển ngành dịch vụ 30 T T 2.3 HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG THỦY NÔNG CẦU SƠN – CẤM SƠN 31 T T 2.3.1 Hiện trạng hệ thống cơng trình đầu mối 31 T T 2.3.1.1 Đầu mối hồ chứa nước Cấm Sơn 31 T T 2.3.1.2 Đập Cầu Sơn .33 T T 2.3.1.3 Cụm đầu mối Quang Hiển 33 T T 2.3.1.4 Trạm bơm Bảo Sơn 34 T T 2.3.1.5 Hồ Suối Nứa .34 T T 2.3.1.6 Hồ Cây Đa 34 T T 2.3.2 Hệ thống kênh mương cơng trình kênh 34 T T 2.3.3 Hiện trạng tổ chức quản lý vận hành 39 T T 2.3.3.1 Mơ hình tổ chức cơng ty KTCTTL Cầu Sơn-Cấm Sơn .39 T T 2.3.3.2 Mô hình tổ chức quản lý thủy nơng mặt ruộng 41 T T 2.4 NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 43 T T 2.4.1 Điều kiện tự nhiên .43 T T 2.4.2 Dân sinh, kinh tế, xã hội 43 T T 2.4.3 Hệ thống thủy nông Cầu Sơn – Cấm Sơn 44 T T CHƯƠNG III CƠ SỞ KHOA HỌC CHO VIỆC LẬP QUY TRÌNH VẬN T HÀNH HỆ THỐNG TỐI ƯU .45 T 3.1 XÁC ĐỊNH NHIỆM VỤ CỦA HỆ THỐNG 45 T T 3.2 CƠ SỞ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH VẬN HÀNH TỐI ƯU 45 T T 3.2.1 Cấu tạo hoạt động hệ thống 45 T T 3.2.2 Các yêu cầu nước hệ thống 47 T T 3.2.3 Thực trạng cơng trình cơng tác quản lý 48 T T 3.3 TÍNH TỐN NHU CẦU NƯỚC CHO CÁC NGÀNH DÙNG NƯỚC 48 T T 3.3.1 Xác định nhu cầu nước 48 T T 3.3.1.1 Nhu cầu nước cho nông nghiệp 48 T T 3.3.1.2 Nhu cầu nước cho công nghiệp 55 T T 3.3.1.3 Nhu cầu nước cho sinh hoạt .55 T T 3.3.1.4 Nhu cầu nước cho chăn nuôi 55 T T 3.3.1.5 Nhu cầu nước cho thủy sản .56 T T 3.3.1.6 Nhu cầu nước cho môi trường 56 T T 3.3.2 Kết tính tốn nhu cầu dùng nước 56 T T 3.4 PHƯƠNG PHÁP VÀ NGUN TẮC TÍNH TỐN CÂN BẰNG NƯỚC T CHO TOÀN HỆ THỐNG 57 T 3.4.1 Phương pháp tính tốn cân nước 57 T T 3.4.2 Xác định lượng nước đến ứng với tần suất thiết kế đập Cầu Sơn 58 T T 3.4.3 Ngun tắc tính tốn cân nước đập dâng Cầu Sơn 59 T T 3.4.4 Ngun tắc tính tốn điều tiết cân nước hồ chứa Cấm Sơn 59 T T CHƯƠNG IV NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH PHỐI HỢP HIỆU QUẢ 61 T T 4.1 MỤC ĐÍCH VÀ NỘI DUNG TÍNH TỐN 61 T T 4.2 PHƯƠNG HƯỚNG GIẢI QUYẾT 61 T T 4.3 LẬP PHẦN MỀM TÍNH TỐN ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA CẤM SƠN CHO T TỪNG KỊCH BẢN SỬ DỤNG NƯỚC KHÁC NHAU 63 T 4.3.1 Sơ đồ khối phần mềm “Tính tốn điều tiết hệ thống Cầu Sơn - Cấm Sơn” 63 T T 4.3.2 Số liệu đầu vào, đầu điều kiện ràng buộc .67 T T 4.3.3 Giao diện nhập liệu phần mềm .68 T T 4.4 CHẠY PHẦN MỀM VỚI CÁC KỊCH BẢN SỬ DỤNG NƯỚC .68 T T 4.2.1 Kịch thay đổi diện tích canh tác, giữ nguyên cấu trồng 69 T T 4.2.2 Kịch thay đổi cấu trồng, giữ nguyên diện tích canh tác .70 T T 4.2.3 Nhận xét đánh giá kết tính toán đề giải pháp sử dụng nguồn T nước hiệu 71 T KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 74 T T TÀI LIỆU THAM KHẢO T T DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1 Vị trí địa lý hệ thống thủy lợi Cầu Sơn – Cấm Sơn 15 T T Hình 2.2 Bản đồ trạng hệ thống thủy lợi Cầu Sơn 35 T T Hình 2.3 Kênh Giữa – Đoạn cuối (K30+925) 36 T T Hình 2.4 Kênh Yên Lại 36 T T xi phông Tổ Rồng (K0+253) 36 T T Hình 2.5 Kênh Tây 37 T T Hình 2.6 Kênh Bảo Sơn 38 T T (Sau điều tiết Đồng Thủy – K6+200) 38 T T Hình 2.7 Sơ đồ cấu phịng ban cơng ty KTCTTL Cầu Sơn 39 T T Hình 2.8 Sơ đồ mơ hình tổ chức quản lý sở (mơ hình đại diện) 42 T T Hình 3.1 Sơ đồ cấu tạo hệ thống thủy lợi Cầu Sơn – Cấm Sơn .46 T T Hình 3.2 Biểu đồ nhu cầu dùng nước ngành theo tháng (106m3) 57 T P P P P T Hình 4.1 Sơ đồ bước tính tốn phần mềm .64 T T Hình 4.2 Sơ đồ khối bước 1: tính tốn nhu cầu nước hệ thống .64 T T Hình 4.3 Sơ đồ khối bước 2: cân nước đập dâng Cầu Sơn 65 T T Hình 4.4 Sơ đồ khối bước 3: điều tiết hồ chứa Cấm Sơn 66 T T Hình 4.5 Giao diện nhập liệu phần mềm “Tính tốn điều tiết hệ thống Cầu Sơn T - Cấm Sơn” 68 T DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Nhiệt độ khơng khí trung bình tháng, tối cao tối thấp thời kỳ T quan trắc số điểm đo .18 T Bảng 2.2 Tổng số nắng trung bình tháng, năm số điểm đo .19 T T Bảng 2.3 Độ ẩm tương đối khơng khí trung bình nhiều năm số điểm đo 19 T T Bảng 2.4 Tổng lượng bốc đo theo ống Piche trung bình tháng năm số T điểm đo 20 T Bảng 2.5 Lượng mưa trung bình tháng năm số điểm đo 20 T T Bảng 2.6 Mơ hình mưa tưới tính theo tần suất P=75% 21 T T Bảng 2.7 Lưu lượng nước trung bình nhiều năm theo tài liệu thực đo 23 T T Bảng 2.8 Lưu lượng lớn theo tháng mùa lũ .23 T T Bảng 2.9 Lưu lượng nhỏ tháng mùa kiệt 24 T T Bảng 2.10 Năng suất số trồng chủ yếu sau 26 T T Bảng 2.11 Hiện trạng phương hướng phát triển chăn nuôi (con) .26 T T Bảng 2.12 Thống kê kênh hệ thống thuỷ nông Cầu Sơn 35 T T Bảng 3.1.Tài liệu khí hậu - Trạm khí tượng Bắc Giang 51 T T Bảng 3.2.Hệ số trồng số loại trồng .52 T T Bảng 3.3 Lịch thời vụ trồng lúa vùng .52 T T Bảng 3.4 Lịch thời vụ trồng cạn đại diện vùng (cây ngô) 53 T T Bảng 3.5 Mức tưới theo tháng mặt ruộng loại trồng (Tần suất T P=75%) 53 T Bảng 3.6 Cơ cấu trồng hệ số tỷ lệ diện tích α với loại trồng 54 T T Bảng 3.7 Mức tưới cho đơn vị diện tích theo tháng (m3/ha) 54 T P P T Bảng 3.8 Nhu cầu nước cho trồng đầu hệ thống (106 m3/ha) .54 T P P P P T Bảng 3.9 Tiêu chuẩn dung nước cho chăn nuôi (l/con/ngày) .55 T T Bảng 3.10 Hiện trạng phương hướng phát triển nuôi trồng thủy sản (ha) .56 T T Bảng 3.11 Bảng tổng hợp nhu cầu nước cho ngành (106m3) 57 T P P P P T Bảng 3.12 Lưu lượng nước đến ứng với tần suất P=75% (m3/s) .59 T P P T Bảng 4.1 Các kịch thay đổi tổng diện tích trồng 62 T T Bảng 4.2 Các kịch thay đổi cấu trồng 62 T T Bảng 4.3 Kịch thay đổi tổng diện tích cho vụ Xn vụ Đơng 69 T T Bảng 4.4 Kịch thay đổi cấu trồng cho vụ xuân 70 T T Bảng 4.5 Quá trình vận hành hồ chứa Cấm Sơn với giải pháp kiến nghị (α lúa T R chiêm R = 60%) .73 T MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Ngày nay, nhu cầu nước cho sản xuất sinh hoạt ngày căng thẳng áp lực gia tăng dân số, phát triển ngành công, nông nhiệp ô nhiễm môi trường tác động tiêu cực biến đổi khí hậu tồn cầu Ngồi ra, tình trạng thiếu nước phần hiệu quản lý, vận hành sách phân phối nước hệ thống thủy lợi Sự hiệu nhà khoa học nước nghiên cứu (Đặng Thế Phong 2007, Bùi Hiếu 2008) Như vậy, song song với việc đại hóa cơng trình thủy lợi, xu hướng đại hóa cơng tác quản lý, vận hành ngày trọng Đối với nước ta nay, tổng giá trị đầu tư cho hệ thống cơng trình thủy lợi chiếm tỷ trọng cao kinh tế quốc dân Do đặc thù nước nông nghiệp, nên việc đầu tư vào hệ thống thủy lợi quan tâm ưu tiên so với hệ thống sở hạ tầng khác Vì vậy, để nâng cao hiệu hoạt động hệ thống thủy lợi vấn đề cấp bách, cần giải kịp thời Hệ thống Cầu Sơn – Cấm Sơn thệ thống thủy nông liên tỉnh nằm địa bàn tỉnh Bắc Giang Lạng Sơn, phục vụ tưới cho huyện thị thành phố Đây hệ thống liên hoàn khai thác bậc thang dọc theo sơng Thương Phía thượng lưu hồ chứa nước Cấm Sơn điều tiết nhiều năm, xả lưu lượng xuống hạ lưu, đưa đập dâng Cầu Sơn, phục vụ tưới tự chảy cung cấp nước cho trạm bơm Đây vùng có diện tích nơng nghiệp tập trung có tiềm phát triển lúa, hoa màu công nghiệp với khả mở rộng diện tích, mức độ thâm canh đa dạng hóa sản xuất coi gần sát với tối đa Tuy nhiên lượng mưa phân bố không năm, cao thấp so với nhu cầu nước trồng gây tình trạng hiệu việc sử dụng nước Tuy hệ thống Cầu Sơn – Cấm sơn đầu tư đầy đủ cơng trình đầu mối hệ thống kênh (Dự án VWRAP), tồn hệ thống chưa đáp ứng nhu cầu dùng 66 Bắt đầu Giả định: Zhồ = Zchết Phân phối dòng chảy năm lưu vực hồ - Wđến Lượng nước cần bổ sung cho đập dâng Cầu Sơn – Wbổ sung Tháng Thừa Cân nước Tháng thứ i Tích nước cho hồ Thiếu Kiểm tra: Zhồ>ZMNDBT Cấp nước cho hạ lưu Kiểm tra Zhồ> Zchết Đúng Sai Xả mực nước dâng bình thường Đúng Sai Phân phối hết 12 tháng Không cung cấp đủ nước cho hạ lưu Đúng Lượng nước dư Wdư = Whồ - W chết Kết thúc Hình 4.4.Sơ đồ khối bước 3: điều tiết hồ chứa Cấm Sơn 67 4.3.2 Số liệu đầu vào, đầu điều kiện ràng buộc Phần mềm “Tính tốn điều tiết hệ thống Cầu Sơn - Cấm Sơn” có số liệu đầu vào thơng số đặc trưng hệ thống thủy lợi Cầu Sơn – Cấm Sơn Thông số đặc trưng hệ thống chia làm hai loại thông số cố định thông số thay đổi Thơng số thay đổi thơng số mà thay đổi theo kịch khác nhau, bao gồm: tổng diện canh tác nông nghiệp theo vụ năm; cấu trồng vụ Mỗi thông số thay đổi đại diện cho kịch sử dụng nước khác Thông số cố định thơng số phục vụ cho việc tính tốn khơng thay đổi kịch thay đổi, bao gồm: mức tưới trồng, nhu cầu dùng nước cho ngành khác không bao gồm nông nghiệp, hiệu tưới hệ thống, phân phối dòng chảy năm khu hồ chứa thông số hồ chứa Thông số cố định đại diện cho trạng hệ thống thủy lợi Cầu Sơn – Cấm Sơn Từ số liệu đầu vào, phần mềm “Tính tốn điều tiết hệ thống Cầu Sơn - Cấm Sơn” lập trình xử lý theo trình tự sơ đồ khối nêu Kết tính tốn phần mềm trình điều tiết hồ chứa Cấm Sơn lượng nước dư thừa hồ kịch Các điều kiện ràng buộc hệ thống bao gồm điều kiện sau: - Quá trình điều tiết hồ phải đáp ứng đủ nhu cầu dùng nước, không đáp ứng đủ nhu cầu có nghĩa phương án kịch khơng khả thi - Phải ln vận hành hồ chứa điều kiện an tồn, khơng hạ mực nước hồ xuống mực nước chết không tích nước hồ cao mực nước dâng bình thường Trường hợp mực nước hồ cao mực nước dâng bình thường phải xả nước hồ mực nước dang bình thường Trong trình cấp nước cho phía hạ lưu mà lượng nước hồ bị thấp mực nước chết, điều có nghĩa kịch đưa khơng cung cấp đủ nhu cầu dùng nước 68 - Do đập dâng Cầu Sơn khơng có khả điều tiết nên lượng nước thừa khu không giữ lại Thông thường lượng dư thừa xảy vụ Hè từ tháng đến tháng 4.3.3 Giao diện nhập liệu phần mềm Phần mềm “Tính tốn điều tiết hệ thống Cầu Sơn - Cấm Sơn” có giao diện tương đối đơn giản, dễ hiểu dễ sử dụng Các liệu cần nhập vào kịch thơng số về: tổng diện tích canh tác theo vụ năm (đơn vị ha) cấu trồng α cho vụ (đơn vị %) Mỗi thông số đại diện cho kịch sử dụng nước khác Hình 4.5.Giao diện nhập liệu phần mềm “Tính tốn điều tiết hệ thống Cầu Sơn - Cấm Sơn” 4.4 CHẠY PHẦN MỀM VỚI CÁC KỊCH BẢN SỬ DỤNG NƯỚC Nhận thấy, lượng nước đến từ khu vào tháng 6,7,8 lớn, hoàn toàn đáp ứng nhu cầu nước canh tác cho vụ hè, chí cịn thừa nhiều 69 nước Do thời gian này, hồ chứa Cấm Sơn hồn tồn khơng phải bổ sung, điều tiết nước Các hoạt động canh tác vụ hè hồn tồn khơng ảnh hưởng tới q trình tích nước điều tiết hồ Để đơn giản cho việc chạy kịch sử dụng nước, luận văn không thay đổi cấu canh tác diện tích canh tác vụ hè, mà tập trung sâu nghiên cứu trình phân phối nước cho tháng thiếu nước, tức hai vụ xn đơng 4.2.1 Kịch thay đổi diện tích canh tác, giữ nguyên cấu trồng Dựa phần mềm “Tính tốn điều tiết hệ thống Cầu Sơn - Cấm Sơn” giới thiệu trên, tác giả đưa số kịch thay đổi diện tích canh tác Diện tích canh tác vụ xuân thay đổi 18000, 19000, 20000, 20250, 21000, 21500, 22000 23000ha, 20250ha diện tích trạng vụ xuân canh tác hệ thống Diện tích canh tác vụ đơng thay đổi tương ứng 10000, 11000, 12000, 12500,13000,13000,14000 15000ha, 12500ha diện tích vụ đơng sử dụng canh tác Kết chạy kịch xem Bảng 4.1, Wdư lượng nước dư lại hồ Cấm Sơn sau R R điều tiết, phối hợp cung cấp cho yêu cầu nước hệ thống Bảng 4.3.Kịch thay đổi tổng diện tích cho vụ Xuân vụ Đông Stt Vụ Xuân Vụ Đông (ha) (ha) 18000 10000 19000 11000 20000 12000 20250 12500 21000 13000 21500 13000 22000 14000 23000 15000 Tổng diện tích ω (ha) 28000 30000 32000 32750 34000 34500 36000 38000 W dư (106m3 ) 45,67 34,74 23,82 19,88 9,95 R P P 0,50 - P K= ω/W dư R P 613,11 863,46 1343,47 1647,17 3415,49 69000,0 Ghi Hiện trạng Không đủ nước Không đủ nước Trong bảng kết này, kịch thứ 6, diện tích vụ xn vụ đơng lớn 21500ha 13000ha Các kịch số số khơng tìm kết mong muốn, với diện tích đưa hai kịch khơng 70 đưa phương thức vận hành phù hợp, hay nói cách khác hồ chứa không đủ khả cấp nước cho khu vực diện tích canh tác tăng lên mức q lớn Kết tính tốn chi tiết q trình điều tiết hồ chứa Cấm Sơn ứng với kịch thay đổi diện tích xem Phụ lục 4.1 4.2.2 Kịch thay đổi cấu trồng, giữ ngun diện tích canh tác Hồn tồn tương tự, sử dụng phần mềm “Tính tốn điều tiết hệ thống Cầu Sơn - Cấm Sơn” chạy kịch thay đổi cấu trồng cho vụ xuân, giữ nguyên tổng diện tích canh tác Tỷ lệ diện tích gieo trồng lúa chiêm α lúa chiêm tăng dần lần R R lượt 50; 55; 60; 65; 69,14; 70; 75; 76,3; 80 85%, 69,14% tỷ lệ diện tích gieo trồng lúa chiêm Kết chạy kịch xem Bảng 4.2, Wdư lượng nước dư lại hồ Cấm Sơn sau điều tiết, phối R R hợp cung cấp cho yêu cầu nước tương ứng với kịch Bảng 4.4.Kịch thay đổi cấu trồng cho vụ xuân α lúa chiêm Stt R (%) 50 55 60 65 69,14 70 75 76,3 80 85 10 W dư (106m3 ) 55,55 46,35 37,06 27,77 19,87 18,14 8,06 5,44 R P P P K= α/W dư R Ghi P 0,90 1,19 1,62 2,34 3,48 3,86 9,30 14,02 Hiện trạng Không đủ nước Không đủ nước Từ bảng kết trên, dễ dàng nhận tỷ lệ diện tích gieo trồng lúa chiêm tỷ lệ nghịch với lượng nước dư thừa hồ chứa Cấm Sơn Với tỷ lệ diện tích lúa chiêm 69,14% (kịch số 5) lượng nước dư thừa tương ứng 19,87 triệu m3 P P Kịch số 8, 10 cho thấy hệ thống đảm bảo cung cấp nước cho hệ thống tỷ lệ diện tích lúa chiêm 76,3% 71 Ở kịch số cho thấy rằng, tỷ lệ diện tích lúa chiêm giảm từ 69,14% xuống cịn 60% lượng nước giữ lại hồ lớn xấp xỉ hai lần trước đó, 37,06 triệu m3 so với 19,87 triệu m3 P P P P Kết tính tốn chi tiết q trình điều tiết hồ chứa Cấm Sơn ứng với kịch thay đổi cấu trồng xem Phụ lục 4.2 4.2.3 Nhận xét đánh giá kết tính tốn đề giải pháp sử dụng nguồn nước hiệu Từ kết tính tốn cho thấy với tổng diện tích canh tác cấu trồng hệ thống thủy lợi Cầu Sơn – Cấm Sơn đảm bảo khả cung cấp nước cho ngành dùng nước khu vực Ngoài ra, hồ chứa Cấm Sơn dư thừa khoảng 19,88 triệu m3 nước sau năm Từ ta đề số giải P P pháp khai thác nước hiệu cách sử dụng lượng nước thừa Giải pháp 1: Thay đổi diện tích canh tác nông nghiệp khu vực Theo kết Bảng 4.1 Kịch thay đổi tổng diện tích cho vụ xuân vụ đơng, diện tích canh tác vụ xn vụ đơng khu vực thay đổi theo nhiều hướng khác Đối với kịch 1,2,3 Bảng 4.1 diện tích canh tác vụ xn vụ đông thu hẹp lại, nhu cầu nước từ giảm dần theo, dẫn đến lượng nước dư hồ tăng dần Lượng nước dư tăng tới 45,67 triệu m3 diện P P tích vụ xn vụ đơng giảm xuống lại 18000ha 10000ha Như diện tích giảm khoảng 15% lượng nước dư tăng lên tới 136% Đối với kịch 6, diện tích hai vụ xn vụ đơng tăng lên, nhu cầu nước phục vụ tăng theo, dẫn đến lưu lượng nước dư hồ giảm dần Và theo kết chạy phần mềm cho thấy, việc mở rộng diện tích canh tác tối đa diễn theo kịch số Trong kịch này, diện tích canh tác vụ xn tăng từ 20250ha lên thành 21500ha, tăng 6,2%, cấu trồng giữ ngun Ngồi đồng thời tăng diện tích vụ đơng từ 12500ha lên thành 72 13000ha, tăng 4% Hơn nữa, vụ mùa, lượng nước mưa bổ sung từ khu lớn nên tăng diện tích gieo trồng vụ mùa lên diện tích tối đa đất canh tác nơng nghiệp khu vực, từ 21000ha lên 23000ha, tăng 9,5% Riêng hai kịch 8, diện tích canh tác mở rộng lớn, kéo theo nhu cầu nước cho phần diện tích tăng cao, dẫn đến hồ chứa không đủ khả cung cấp nước cho khu vực Vậy với giải pháp thay đổi diện tích canh tác nông nghiệp khu vực, tác giả đề xuất tăng diện tích canh tác vụ xuân từ 20250ha lên 21500ha vụ đông từ 12500ha lên 13000ha Giải pháp 2: Thay đổi cấu trồng Từ kết Bảng 4.2 Kịch thay đổi cấu trồng cho vụ Xuân, cho thấy lượng nước dư hồ Cấm Sơn tỷ lệ nghịch với tỷ lệ diện tích lúa chiêm Khi tỷ lệ diện tích gieo trồng lúa chiêm cao lượng nước dư hồ thấp Với tổng diện tích gieo trồng hồ chứa cung cấp đủ nước tỷ lệ diện tích lúa chiêm tăng tối đa từ 69,1% lên 76,3% Tuy nhiên, ta sử dụng phương án giảm tỷ lệ diện tích lúa chiêm xuống nhằm tăng lượng nước dư hồ chứa Cấm Sơn, ví dụ giảm α lúa chiêm từ 69,1% R R xuống 55%, lượng nước dư tăng gấp hai lần, từ 19,87 triệu m3 lên P P thành 46,35 triệu m3 Lượng nước dư sử dụng vào mục đích khác P P Với giải pháp thay đổi cấu trồng, tác giả kiến nghị giảm cấu trồng theo hướng giảm tỷ lệ diện tích lúa chiêm xuống từ 69,1% cịn 60%, lượng nước dư hồ Cấm Sơn tăng lên từ 19,87 triệu m3 đến 37,06 triệu m3 P P P P Giải pháp 3: Sử dụng lượng nước dư vào mục đích khác Với trạng sử dụng nước nay, lượng nước dư hồ Cấm Sơn năm tương đối lớn 19,87 triệu m3, lượng nước tăng thêm P P giảm tỷ lệ diện tích trồng lúa xuống, thu hẹp tổng diện tích canh tác 73 Lượng nước dư sử dụng vào mục đích khác có hiệu kinh tế phù hợp với định hướng phát triển khu vực Ví dụ, lượng nước dư sử dụng vào mục đích phát điện nhằm đảm bảo an ninh lượng cho khu vực, đưa khu vực khỏi tình trạng khủng hoảng thiếu điện Nhận xét kiến nghị giải pháp thực hiện: Trong giải pháp khai thác sử dụng nước trên, luận văn đưa nhiều phương hướng giải khác cho khu vực Mỗi giải pháp có ưu nhược điểm riêng, nhiên sở cho nhà quản lý đánh giá, phân tích lựa chọn giải pháp phù hợp cho hệ thống, phù hợp với định hướng phát triển tổng thể khu vực Căn vào định hướng phát triển nơng nghiệp vùng là: chuyển dịch cấu trồng, mở rộng diện tích vụ Đơng, tăng cường trồng rau cảnh; vào tình hình khủng hoảng an ninh lượng khu vực nói riêng nước nói chung; tác giả kiến nghị áp dụng hai giải pháp thay đổi cấu trồng sử dụng lượng nước dư vào mục đích phát điện nhằm áp dụng thực vào hệ thống Tức là, giảm tỷ lệ diện tích canh tác lúa chiêm từ 69,14% xuống 60% hay tăng diện tích trồng màu lên từ 30,86% tới 40%, lượng nước dư hồ chứa Cấm Sơn tăng lên từ 19,87 triệu m3 tới 37,06 triệu m3 Toàn lượng nước P P P P dư sử dụng vào mục đích phát điện, đảm bảo cho yêu cầu lượng ngày cao khu vực Với việc áp dụng giải pháp thay đổi cấu trồng có ưu điểm khơng phải quy hoạch lại diện tích canh tác nơng nghiệp giải pháp thay đổi diện tích canh tác Như vậy, ứng với giải pháp kiến nghị nêu trên, trình điều tiết hồ chứa Cấm Sơn thể rõ Bảng 4.5 Bảng 4.5 Quá trình vận hành hồ chứa Cấm Sơn với giải pháp kiến nghị (α lúa chiêm = 60%) R R Đơn vị: 106 m3 P Tháng Xả nước 0,0 0,0 0,0 0,0 10 0,0 11 12 0,6 11,2 36,4 44,4 37,6 3,7 0,0 P Tổng 134,0 P 74 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I NHỮNG KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC Sau thời gian thực hiện, luận văn đạt số kết sau: Nêu lên nét đặc trưng hệ thống đặc điểm tự nhiên, trạng cơng trình lẫn cấu tổ chức quản lý vận hành hệ thống thủy lợi Cầu Sơn – Cấm Sơn Đồng thời đưa thông số bản, đặc trưng cho hệ thống thủy lợi Đưa 18 kịch sử dụng nước khác nhau, kịch thay đổi tổng diện tích trồng, 10 kịch thay đổi cấu trồng Lập phần mềm“Tính tốn điều tiết hệ thống Cầu Sơn – Cấm Sơn” nhằm đưa quy trình phối hợp hiệu hệ thống kịch sử dụng nước khác Chạy phần mềm với kịch sử dụng nước đề đưa kết đáng tin cậy cho kịch Đề xuất giải pháp sử dụng nguồn nước hiệu cho hệ thống II NHỮNG TỒN TẠI Song song với kết đạt được, luận văn tồn số vấn đề sau: Do trình tìm kiếm tài liệu hệ thống cịn gặp nhiều khó khăn, số số liệu chưa cập nhập xác thời điểm hệ thống, nên việc tính tốn xác định vài thơng số đầu vào hệ thống có độ xác tương đối Một vài số liệu phải lấy theo kết tính tốn dự án thực khác Tuy nhiên thông số đáng tin cậy không làm ảnh hưởng nhiều tới kết tính tốn Phần mềm lập cịn nhiều hạn chế, giao diện sử dụng tảng phát triển cần phải nâng cấp bổ sung thêm Hệ thống trợ giúp cho việc sử dụng phần mềm chưa xây dựng 75 Phần mềm áp dụng cho hệ thống Cầu Sơn – Cấm Sơn, không áp dụng cho hệ thống khác Dẫn đến khơng có tính mở, hạn chế đến phát triển tồn phần mềm sau Các kịch chạy phần mềm hạn chế, chuỗi kịch tương đối rời rạc cách xa nhau, đó, theo lý thuyết tối ưu kết tính tốn chưa tiệm cận gần đến giá trị tối ưu cần đạt Các giải pháp nâng cao hiệu hệ thống cịn chưa nhiều mang tính phương hướng, chưa cụ thể xác III MỘT SỐ KIẾN NGHỊ VỀ PHƯƠNG HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Từ kết đạt hạn chế nêu trên, tác giả luận văn xin đưa số kiến nghị phương hướng nghiên cứu sau: Xây dựng lại phần mềm cách khoa học tổng quát hơn, áp dụng cho nhiều hệ thống thủy lợi khác Xây dựng nhiều kịch sử dụng nước nâng cấp phần mềm có chức tự động xây dựng chạy kịch Đưa giải pháp nâng cao hiệu hệ thống cách chi tiết cụ thể Thuận tiện cho nhà quản lý việc áp dụng giải pháp Tác giả kiến nghị ban quản lý hệ thống cơng trình thủy lợi Cầu Sơn – Cấm sơn cần tăng cường giải pháp giám sát, điều tra nguồn sử dụng nước để có số liệu xác phục vụ cho cơng tác nghiên cứu, thuận lợi cho công tác quản lý định hướng phát triển hệ thống sau TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT Phó Đức Anh, Đặng Hữu Đạo (2007), Phân tích tối ưu hóa hệ thống, NXB Nông nghiệp Nguyễn Tuấn Anh, Tống Đức Khang (2004), Các phương pháp tính tốn quy hoạch hệ thống, NXB Nông nghiệp Bộ Nông nghiệp Phát triển Nơng thơn (2007), Quy trình vận hành hệ thống thủy lợi Cầu Sơn – Cấm Sơn Công ty Khai thác Cơng trình Thủy lợi Cầu Sơn (2007), Quản lý tưới có tham gia cộng đồng Phạm Ngọc Hải, Tống Đức Khang, Bùi Hiếu, Phạm Việt Hịa (2006), Giáo trình quy hoạch thiết kế Hệ thống thủy lợi, NXB Nông nghiệp Vũ Thế Hải (2007), Nghiên cứu đề xuất sở khoa học phục vụ cho công tác quản lý vận hành hệ thống thủy nơng năm nước HEC & BCEOM, Hiện đại hóa tiểu dự án Cầu Sơn – Cấm Sơn HEC & BCEOM (2009), Sổ tay vận hành bảo dưỡng hệ thống tưới Cầu Sơn – Cấm Sơn Bùi Hiếu, Nâng cao hiệu quản lý hệ thống thủy nông 10 Nguyễn Hải Thanh (2006), Tối ưu hóa, NXB Bách Khoa Hà Nội 11 Trung tâm tư vấn PIM (2007), Báo cáo kết điều tra sơ tình hình quản lý thủy nông hệ thống thủy nông Cầu Sơn – Cấm Sơn TÀI LIỆU TIẾNG ANH 12 Burt C.M & Plusquellec H.L (1990), Water delivery control, Management of farm irrigation system, American Society of Agricultural Engineers 13 Daniel Renault, Thierry Facon, Ribina Wahaj, Modernizing irrigation management – the Masscote approach, FAO Irrigation and Drainage, Rome 2007 14 Faye R.M, Mora-Camino F (1998), An intelligent decision support system for irrigation system management, 1998 IEEE 15 ITIS (1996), Scheduling of Water Deliveries in Irrigation Systems, Proceedubgs of the Third International ITIS Network Meeting, Alor Setarm, Malaysia 16 Keith W.H (1992), Multiple objective decision making in water resources, Water Resources Bulletin 17 Malano H.M (1998), Surface irrigation management in real time in southeastern Australia: Irrigation scheduling and field application, IEE International conference on system Man and Cybernetics, San Diego 18 Pahalwan D.K, Tripathi R.S (1984), Irrigation scheduling based on Evaporation and Crop Water requirement for Summer Peanuts 19 Richard G.Allen, Luis S.Pereira, Dirk Raes, Martin Smith, Crop Evapotranspiration – guidelines for computing crop water requirements, FAO Irrigation and Drainage PHỤ LỤC Phụ lục 1.2 Tổng hợp trạm bơm thuộc hệ thống Cầu Sơn TT Tên trạm bơm Diện tích Diện tích thực thiết kế (ha) tế (ha) Tiêu Tưới TB Bảo Sơn Xuân Hương Xuân Hương Nghĩa Hoà Dương Đức 913 Tân Tiến 240 Bến Thánh Thanh Cảm Văn Sơn 4700 Số máy Lưu lượng Kết bơm Tiêu Tưới hợp Lúa Màu 976,6 125,9 1100 15 170 104,9 10 1000 10 180 93,5 22,9 1000 249 179,6 6,5 1000 0 1000 0 170 169,2 1000 0 100 188,4 17,9 1000 200 70 69,8 1000 1960 72 35 1000 32 0 1000 0 140 10 1000 0 1000 20 0 1250 10 Thái Sơn 175 11 Thái Sơn 210 12 Thái Sơn 940 13 Lãng Sơn 1784 449 526,4 26,1 1000 30 0 14 Xuân Đám 310 120 63 1000 4 15 Lạc Giản 313 244 200,6 1000 16 Nghè La 400 266 33,7 1000 17 Chợ Xa 250 195,3 1000 18 Cẩm Lý 1016 199,5 139,3 1000 197,4 1000 20 19 Khám Lạng Cộng 884 120 75 55,5 9179 8385 3605,2 447,8 19100 152 36 Phụ lục 4.1 Kết trình xả nước hồ chứa Cấm Sơn ứng với phương án thay đổi tổng diện tích trồng Đơn vị: 106 m3 P Phương án 8 10 Tháng 11 12 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 7,2 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,6 1,5 1,5 3,2 4,9 8,8 10,4 11,2 12,0 12,0 13,6 15,2 35,7 44,0 36,0 38,0 40,4 41,0 42,7 43,9 45,1 47,4 46,6 49,3 50,0 52,0 53,3 54,6 57,3 38,3 40,6 41,1 42,8 44,0 45,1 47,4 P P Tổng 2,5 0,0 125,4 4,6 6,6 7,1 8,6 9,7 10,7 12,7 0,0 0,0 0,2 1,5 2,3 3,2 4,9 136,3 147,2 151,2 161,1 166,6 175,4 189,8 Phụ lục 4.2 Kết trình xả nước hồ chứa Cấm Sơn ứng với phương án thay đổi cấu trồng Đơn vị: 106 m3 P Phương án 10 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 10 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Tháng 11 12 0,6 11,2 0,6 11,2 0,6 11,2 0,6 11,2 0,6 11,2 0,6 11,2 0,6 11,2 0,6 11,2 0,6 11,2 0,6 11,2 31,5 34,0 36,4 38,9 41,0 41,4 43,9 44,5 46,4 48,8 38,4 41,4 44,4 47,5 50,0 50,5 53,5 54,3 56,5 59,6 33,8 35,7 37,6 39,6 41,1 41,5 43,4 43,9 45,3 47,2 0,0 1,8 3,7 5,6 7,1 7,4 9,3 9,8 11,2 13,1 0,0 0,0 0,0 0,0 0,2 0,3 1,1 1,3 1,9 2,7 P P Tổng 115,5 124,7 134,0 143,3 151,2 152,9 163,0 165,6 173,1 183,1 ... ? ?Nghiên cứu quy trình phối hợp hồ Cấm Sơn đập Cầu Sơn để nâng cao hiệu phục vụ hệ thống? ?? làm luận văn thạc sỹ MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI Nghiên cứu quy trình vận hành phân phối nước hiệu cho hệ thống. .. viết cam kết xin cam kết đề tài luận văn ? ?Nghiên cứu quy trình phối hợp hồ Cấm Sơn đập dâng Cầu Sơn để nâng cao hiệu phục vụ hệ thống? ?? cơng trình nghiên cứu cá nhân Tôi nghiêm túc đầu tư thời gian... nông Cầu Sơn – Cấm Sơn, nhằm nâng cao khả phục vụ cho đơn vị dùng nước hệ thống ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu đề tài hệ thống thủy nông Cầu Sơn – Cấm Sơn bao gồm hệ thống