Toàn văn luận án Nghiên cứu xây dựng mô hình bơm tưới hợp lý cho vùng đồng bằng sông Cửu Long

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGUYỄN TIẾN THÁI

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH BƠM TƯỚI HỢP LÝ
VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI, NĂM 2016


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGUYỄN TIẾN THÁI

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH BƠM TƯỚI HỢP LÝ
VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

Chuyên ngành: Quy hoạch và quản lý tài nguyên nước
Mã số: 62-62-30-01

Người hướng dẫn khoa học:

GS.TS. Lê Chí Nguyện
PGS.TS. Nguyễn Tuấn Anh

HÀ NỘI, NĂM 2016


LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các số liệu,
kết quả trình bày trong luận án là trung thực, một phần đã được công bố trên các tạp
chí khoa học chuyên ngành, phần còn lại chưa được công bố trong bất kỳ công trình
nghiên cứu nào khác.Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và
ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.
Tác giả luận án

Nguyễn Tiến Thái

i


LỜI CÁM ƠN
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới:
GS.TS. Lê Chí Nguyện
PGS.TS. Nguyễn Tuấn Anh
Những người thầy đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình thực
hiện luận án này.
Tác giả xin trân trọng cảm ơn những ý kiến trao đổi khoa học của các nhà khoa học
tham dự buổi hội thảo mở rộng về luận án tiến sĩ của tác giả.
Tác giả xin trân trọng cảm ơn những nhận xét bổ ích của các thành viên trong Hội
đồng bảo vệ cấp cơ sở luận án tiến sĩ của tác giả.

Tác giả xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Thủy lợi, Phòng Đào
tạo đại học và Sau đại học, Khoa Kỹ thuật tài nguyên nước, Bộ môn Kỹ thuật hạ
tầng và Phát triển nông thôn, đã tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong quá trình
nghiên cứu.
Tác giả xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã động viên tác giả trong suốt quá tình thực
hiện luận án.
Một lần nữa, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới tất cả sự giúp đỡ quý báu
trên.
Tác giả luận án

Nguyễn Tiến Thái

ii


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH.................................................................................. viii 
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU....................................................................................x 
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1 
1. Tính cấp thiết của đề tài...........................................................................................1 
2. Mục đích 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..............................................................3 
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn .................................................................................4 
7. Những đóng góp mới của luận án ...........................................................................4 
8. Bố cục của luận án ...................................................................................................4 
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ...........................................................................................6 
1.1. Tổng quan về bài toán quy hoạch, thiết kế tối ưu ................................................6 
1.1.1. Ngoài nước ....................................................................................................6 

1.1.2. Trong nước ..................................................................................................10 
1.2. Tổng quan về tình hình sử dụng máy bơm và xây dựng trạm bơm ở ĐBSCL ..12 
1.2.1. Về xây dựng trạm bơm.................................................................................12 
1.2.2. Về loại máy bơm ..........................................................................................14 
1.2.3. Hình thức kết cấu nhà trạm .........................................................................16 
1.2.4. Quản lý vận hành.........................................................................................18 
1.3. Tổng quan về điều kiện tự nhiên vùng ĐBSCL .................................................19 
1.3.1. Quá trình hình thành ĐBSCL ......................................................................19 
1.3.2. Địa hình ......................................................................................................22 
1.3.3. Mạng lưới sông rạch ...................................................................................23 
1.3.3.1. Hệ thống sông rạch thiên nhiên ...............................................................23 
1.3.3.2. Hệ thống kênh đào ...................................................................................23 
1.3.4. Địa chất .......................................................................................................25 
1.3.5. Đất đai - Thổ nhưỡng ..................................................................................26 
iii


1.3.6. Đặc điểm mưa..............................................................................................27 
1.3.7. Đặc điểm thủy triều .....................................................................................27 
1.4. Một số kết luận rút ra từ phần tổng quan .......................................................28 
CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH MÔ HÌNH
BƠM TƯỚI HỢP LÝ ....................................................................................................31 
2.1. Cơ sở lý thuyết phân tích hệ thống ứng dụng trong nghiên cứu xây dựng mô
hình bơm tưới hợp lý .................................................................................................31 
2.1.2. Nguyên lý tiếp cận hệ thống ........................................................................32 
2.1.3. Phương pháp mô phỏng và phương pháp tối ưu hóa trong phân tích hệ
thống ......................................................................................................................33 
2.1.4. Hệ thống chỉ tiêu đánh giá .........................................................................34 
2.2. Mô hình mô phỏng .............................................................................................35 
2.2.1. Khái niệm về mô phỏng ...............................................................................35 

2.2.2. Những đặc trưng cần phản ánh khi xây dựng mô hình mô phỏng mô hình
bơm tưới.................................................................................................................36 
2.2.3. Thiết lập mô hình mô phỏng mô hình bơm tưới ..........................................36 
2.3. Bài toán tối ưu về mô hình bơm tưới .................................................................37 
2.3.1. Bài toán tìm cực tiểu và cực đại ..................................................................37 
2.3.2. Một số khái niệm .........................................................................................37 
2.3.2.1. Biến (hay biến chính) ...............................................................................38 
2.3.2.2. Ràng buộc (hay điều kiện ràng buộc) ......................................................38 
2.3.2.4. Hàm mục tiêu ...........................................................................................38 
2.3.3. Đặt bài toán .................................................................................................40 
2.3.4. Lựa chọn phương pháp giải bài toán tối ưu................................................40 
2.3.4.1. Phương pháp quét khi có một biến điều khiển.........................................41 
2.3.4.2. Phương pháp quét khi có nhiều biến điều khiển ......................................43 
2.4. Thiết lập các bước nghiên cứu xây dựng mô hình bơm tưới hợp lý ..................45 
2.5. Lựa chọn hàm mục tiêu ......................................................................................46 
2.5.1. Các chỉ tiêu tối ưu để xây dựng hàm mục tiêu ............................................46 
2.5.1.1. Chỉ tiêu tối ưu về chi phí tĩnh ..................................................................47 
2.5.1.2. Chỉ tiêu tối ưu về chi phí động .................................................................49 
iv


2.5.1.3. Chỉ tiêu tối ưu về lợi nhuận .....................................................................50 
2.5.1.4. Chỉ tiêu tối ưu về giá trị thuần hiện tại....................................................50 
2.5.2. Lựa chọn chỉ tiêu tối ưu làm hàm mục tiêu .................................................50 
2.5.3. Điều kiện ràng buộc của hàm mục tiêu .......................................................50 
2.5.4. Các biến số của hàm mục tiêu .....................................................................51 
2.5.4.1. Nhóm biến số không điều khiển được ......................................................51 
2.5.4.2. Nhóm biến số điều khiển được .................................................................52 
2.6. Cách xác định các thành phần trong hàm mục tiêu ............................................53 
2.6.1. Tổng chi phí xây dựngđơn vị .......................................................................53 

2.6.1.1. Chi phí xây dựng công trình đầu mối trạm bơm......................................53 
2.6.1.2. Chi phí xây dựng hệ thống kênh mương ..................................................54 
2.6.2. Chi phí quản lý hàng năm bình quân đơn vị ...............................................55 
2.6.2.1. Chi phí năng lượng ..................................................................................56 
2.6.2.2. Chi phí lương ...........................................................................................61 
2.6.2.3. Chi phí sửa chữa thường xuyên ...............................................................61 
2.6.2.4. Chi phí quản lý doanh nghiệp ..................................................................62 
2.7. Thuật toán và các bước giải bài toán tối ưu mô hình bơm tưới .........................62 
2.7.1. Trình tự thực hiện tính toán ở sơ đồ khối trường hợp 1 (hình 2.8) .............62 
2.7.21. Trình tự thực hiện tính toán ở sơ đồ khối trường hợp 2 (hình 2.9) ...........63 
2.8. Lập chương trình tính toán .................................................................................66 
2.9. Kết luận chương 2 ..............................................................................................66 
CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐỂ XÂY DỰNG MÔ HÌNH BƠM TƯỚI
HỢP LÝ VÙNG ĐBSCL ..............................................................................................69 
3.1. Mô phỏng các thông số của mô hình bơm tưới ..................................................69 
3.1.1. Cột nước bơm tưới .......................................................................................69 
3.1.1.1. Cột nước địa hình ....................................................................................69 
3.1.1.2. Cột nước bơm tưới ...................................................................................75 
3.1.2. Loại máy bơm và loại hình nhà trạm bơm ..................................................76 
3.1.3. Lưu lượng trạm bơm ....................................................................................77 
3.1.4. Diện tích trạm bơm phụ trách .....................................................................79 
v


3.1.5. Hình dạng khu tưới ......................................................................................80 
3.2. Mô phỏng quan hệ giữa chi phí xây dựng trạm bơm với số tổ máy bơm ..........80 
3.2.1. Thiết kế trạm bơm ........................................................................................82 
3.2.2. Lập chi phí xây dựng theo số tổ máy bơm ...................................................82 
3.3. Mô phỏng quan hệ giữa chi phí xây dựng kênh mương với lưu lượng trạm bơm
...................................................................................................................................86 

3.3.1. Bố trí hệ thống kênh mương ........................................................................86 
3.3.2. Thiết kế hệ thống kênh mương.....................................................................87 
3.3.3. Lập chi phí xây dựng ...................................................................................87 
3.3.4. Tìm mối quan hệ giữa chi phí xây dựng kênh mương với lưu lượng trạm
bơm ........................................................................................................................88 
3.3.4.1.Phân tích tương quan giữa chi phí xây dựng kênh mương với lưu lượng
trạm bơm ...............................................................................................................88 
3.3.4.2. Xây dựng hàm quan hệ giữa chi phí xây dựng kênh mương với lưu lượng
trạm bơm ...............................................................................................................88 
3.4. Các số liệu đầu vào của mô hình ........................................................................91 
3.4.1. Số liệu để tính chi phí năng lượng...............................................................91 
3.4.2. Số liệu để tính chi phí lương .......................................................................93 
3.4.3. Số liệu để tính chi phí sửa chữa thường xuyên ...........................................93 
3.4.4. Số liệu để tính chi phí quản lý doanh nghiệp ..............................................94 
3.4.5. Các số liệu khác...........................................................................................94 
3.5. Kết quả mô hình bơm tưới hợp lý cho ĐBSCL (trường hợp 1) .........................94 
3.5.1. Khu ngọt ven sông Tiền sông Hậu...............................................................94 
3.5.1.1. Khu ngọt cao không ngập úng .................................................................94 
3.5.1.2. Khu ngọt địa hình trung bình ngập nông.................................................95 
3.5.1.3. Khu ngọt địa hình cao ngập sâu ..............................................................95 
3.5.2. Khu chua nội địa Đồng Tháp Mười ............................................................96 
3.5.3. Khu chua Tứ Giác Long Xuyên ...................................................................96 
3.5.4. Khu mặn bán đảo Cà Mau ..........................................................................96 
3.5.4.1. Khu mặn có khả năng tiếp nước ngọt từ sông Hậu .................................96 
3.5.4.2. Khu mặn không có khả năng tiếp nước ngọt từ sông Hậu ......................97 
vi


3.6. Áp dụng chương trình tính toán cho một vùng tưới có quy mô xác định (trường
hợp 2) ......................................................................................................................... 97 

3.6.1. Mô tả khái quát vùng tính toán ...................................................................97 
3.6.2. Các thông số đầu vào của vùng tính toán ...................................................97 
3.6.3. Kết quả tính toán .........................................................................................98 
3.7. Kết luận chương 3 ............................................................................................101 
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................103 
DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ ............................................................105 
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................106 

vii


DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 1. 1. Đầu bơm được sử dụng ở các trạm bơm điện Tiền Giang ...........................14 
Hình 1. 2. Đầu bơm tự chế - Máy bơm nước ( Mộc hóa – Long An) ...........................15 
Hình 1. 3. Tổ máy bơm - Trạm bơm Văn Giáo .............................................................15 
Hình 1. 4. Trạm bơm tự xây của người dân huyện Ô Môn – Thành phố Cần Thơ .......16 
Hình 1. 5. Trạm bơm xã Tiết - An Giang ......................................................................17 
Hình 1. 6. Trạm bơm tăng áp 3-2 -An Giang ................................................................17 
Hình 1. 7. Các cửa sông của sông Tiền và sông Hậu ....................................................20 
Hình 1. 8. Hình ảnh vùng biển cổ ĐBSCL cách đây 5000 đến 6000 năm ....................21 
Hình 1. 9. Bản đồ vùng ĐBSCL ngày nay ....................................................................21 
Hình 1. 10. Ban đồ địa hình ĐBSCL .............................................................................22 
Hình 1. 11. Hệ thống sông ở ĐBSCL ............................................................................24 
Hình 1. 12. Hệ thống sông, kênh rạch ĐBSCL .............................................................24 
Hình 1. 13. Diện phân bố trầm tích amQII2-3 ở ĐBSCL ................................................25 
Hình 1. 14. Bản đồ đất vùng ĐBSCL ............................................................................26 
Hình 1. 15. Bản đồ đẳng trị mưa năm ĐBSCL .............................................................27 
Hình 1. 16. Đường quá trình mực nước triều tiêu biểu ĐSCL ......................................28 
Hình 2. 1. Sơ đồ khối của phương pháp quét ................................................................42
Hình 2. 2. Quét với bước quét trở lại thay đổi...............................................................43 

Hình 2. 3. Quét trong không gian hai chiều với bước không đổi ..................................44 
Hình 2. 4. Quét không gian hai chiều với bước thay đổi ..............................................45 
Hình 2. 5. Sơ đồ các bước nghiên cứu xây dựng mô hình bơm tưới hợp lý .................47 
Hình 2. 6. Sơ đồ khối tính bình quân gia quyền năng lượng tiêu thụ cho trường hợp 1
.......................................................................................................................................59 
Hình 2. 7. Sơ đồ khối tính bình quân gia quyền năng lượng tiêu thụ cho trường hợp 2
.......................................................................................................................................60 
Hình 2. 8. Sơ đồ của thuật toán quét hàm mục tiêu C*p = C*p(f,n,h,p) ..........................64 
Hình 2. 9. Sơ đồ khối của thuật toán quét hàm mục tiêu C*p = C*p(p) ..........................65 
Hình 2. 10. Giao diện khởi động chương trình..............................................................67 
viii


Hình 2. 11. Giao diện nhập số liệu ................................................................................67 
Hình 2. 12. Giao diện thay đổi hệ số trong công thức tính chi phí kênh mương ..........68 
Hình 2. 13. Giao diện kết quả tính toán.........................................................................68 
Hình 3. 1. Sơ đồ khối xây dựng bản đồ cột nước địa hình bơm tưới ............................70
Hình 3. 2. Sơ đồ thủy lực mùa kiệt ĐBSCL ..................................................................71 
Hình 3. 3. Bản đồ cột nước địa hình bơm tưới khu ngọt ven sông Tiền, sông Hậu ......72 
Hình 3. 4. Bản đồ cột nước địa hình bơm tưới khu chua nội địa ĐTM ........................73 
Hình 3. 5. Bản đồ cột nước địa hình bơm tưới khu chua TGLX...................................74 
Hình 3. 6. Bản đồ cột nước địa hình bơm tưới khu mặn bán đảo Cà Mau....................74 
Hình 3. 7. Bản đồ cột nước địa hình bơm tưới vùng ĐBSCL .......................................75 
Hình 3. 8. Hình dạng khu tưới .......................................................................................80 
Hình 3. 9. Quan hệ giữa chi phí xây dựng kênh mương với lưu lượng trạm bơm ........90 
Hình 3. 10. Bản đồ vị trí trạm bơm điện Ông Cha ........................................................99 
Hình 3. 11. Hình dạng khu tưới trạm bơm điện Ông Cha ...........................................100 

ix

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 3. 1. Cột nước bơm của các khu thuộc ĐBSCL ...................................................76 
Bảng 3. 2. Hệ số tưới của các khu thuộc ĐBSCL .........................................................79 
Bảng 3. 3. Các loại máy bơm được sử dụng để tìm phương án tối ưu ..........................81 
Bảng 3. 4. Chi phí xây dựng và thiết bị phương án máy bơm 200HH200 ....................83 
Bảng 3. 5. Chi phí xây dựng và thiết bị phương án máy bơm HL400-5 .......................83 
Bảng 3. 6. Chi phí xây dựng và thiết bị phương án máy bơm 300HH260 ....................84 
Bảng 3. 7. Chi phí xây dựng và thiết bị phương án máy bơm HL1200-3 .....................84 
Bảng 3. 8. Chi phí xây dựng và thiết bị phương án máy bơm HTĐ800-3 ....................84 
Bảng 3. 9. Chi phí xây dựng và thiết bị phương án máy bơm 10HTĐ80 .....................85 
Bảng 3. 10. Chi phí xây dựng và thiết bị phương án máy bơm12HTĐ115 ..................85 
Bảng 3. 11. Chi phí xây dựng và thiết bị phương án máy bơm HTĐ1200-3 ................85 
Bảng 3. 12. Chi phí xây dựng và thiết bị phương án máy bơm HTĐ1500-5 ................86 
Bảng 3. 13. Chi phí xây dựng kênh mương ứng với khu tưới dạng hình vuông ...........88 
Bảng 3. 14. Chi phí xây dựng kênh mương ứng với khu tưới dạng hình chữ nhật có
cạnh dài song song với tuyến công trình trạm bơm ......................................................89 
Bảng 3. 15. Chi phí xây dựng kênh mương ứng với khu tưới dạng hình chữ nhật có
cạnh dài vuông góc với tuyến công trình trạm bơm ......................................................89 
Bảng 3. 16. Các trạm khí tượng thủy văn đại diện ........................................................91 
Bảng 3. 17. Cao trình mặt ruộng đại diện khu tưới .......................................................92 
Bảng 3. 18. Bảng lượng bốc thoát hơi chuẩn và hệ số cây trồng cho lúa .....................93 
Bảng 3. 19. Công thức tưới tăng sản cho lúa ................................................................94 
Bảng 3. 20. Kết quả mô hình bơm tưới tối ưu khu ngọt cao không ngập úng ..............95 
Bảng 3. 21. Kết quả mô hình bơm tưới tối ưu khu ngọt địa hình trung bình ngập nông
.......................................................................................................................................95 
Bảng 3. 22. Kết quả mô hình bơm tưới tối ưu khu ngọt địa hình cao ngập sâu ............95 
Bảng 3. 23. Kết quả mô hình bơm tưới tối ưu khu chua nội địa ĐTM .........................96 
Bảng 3. 24. Kết quả mô hình bơm tưới tối ưu khu chua TGLX ...................................96 
Bảng 3. 25. Kết quả mô hình bơm tưới tối ....................................................................96 

Bảng 3. 26. Kết quả mô hình bơm tưới tối ưu ...............................................................97 
Bảng 3. 27. Kết quả mô hình bơm tối ưu cho trạm bơm Ông Cha ...............................98 
x


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) có diện tích tự nhiên khoảng 3,9 triệu ha [1], đất
đai ở đây có tiềm năng to lớn về độ phì nhiêu tự nhiên, lại có những thuận lợi cơ bản
về khí hậu như sự giầu có về nhiệt lượng, độ ẩm và ánh sáng là những nguồn năng
lượng tiềm tàng của thiên nhiên mà chúng ta có thể khai thác. Vùng đất này rất xứng
đáng được ưu tiên đầu tư để phát triển sản xuất nông nghiệp.
Ngày nay ĐBSCL, chiếm một vị trí đặc biệt quan trọng trong phát triển kinh tế xã hội
ở 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 niên vừa
qua đều có vai trò to lớn của hệ thống thủy lợi trong đó có hệ thống trạm bơm tưới.
Hệ thống trạm bơm tưới có vai trò quan trọng trong việc cải tạo môi trường nói chung,
đặc biệt là trong lĩnh vực cải tạo đất. Thực tiễn cho thấy hiệu quả các các trạm bơm
tưới ở ĐBSCL những năm qua là rất to lớn, đóng vai trò quyết định trong việc khai
thác tài nguyên nước để phát triển nông nghiệp, làm ngọt hóa hàng trăm ngàn ha, đã
biến những vùng đất phèn mặn thiếu nguồn nước ngọt hoang hóa thành những cánh
đồng hai vụ, bộ mặt nông thôn đang được đổi thay từng ngày.
Tuy nhiên, hiện nay các hệ thống trạm bơm ở ĐBSCL còn nhỏ lẻ, manh mún, chưa có
quy hoạch cụ thể. Hơn nữa, với một vùng đồng bằng rộng lớn như ĐBSCL có các
vùng sinh thái khác nhau (ngọt, ngọt hóa, mặn lợ, mặn), với cơ cấu mùa vụ khác nhau,
tập quán canh tác của người dân ĐBSCL cùng với điều kiện địa hình và nguồn nước
khác nhau thì việc xác định mô hình bơm tưới hợp lý là một vấn đề cần được xác định
trên cơ sở khoa học, đảm bảo các yêu cầu về kinh tế, kỹ thuật và phù hợp với tình hình
thực tế của ĐBSCL.
Vì vậy đề tài “Nghiên cứu xây dựng mô hình bơm tưới hợp lý vùng ĐBSCL” là đề

tài có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.

1


Định nghĩa về mô hình bơm tưới hợp lý: là tổ hợp các thông số tối ưu về quy mô
diện tích, lưu lượng trạm bơm phụ trách, cột nước bơm, loại máy bơm, số máy bơm
trong một trạm, hiệu suất bơm, công suất bơm và loại hình nhà máy bơm.
2. Mục đích nghiên cứu
Thiết lập được bài toán mô hình bơm tưới hợp lý, nhằm xác định được các thông số tối
ưu của mô hình về quy mô diện tích, lưu lượng trạm bơm phụ trách, số máy bơm trong
một trạm, loại máy bơm, cột nước bơm, hiệu suất bơm và loại hình nhà máy bơm.
Nhằm ứng dụng trong công tác quy hoạch và thiết kế hệ thống trạm bơm đảm bảo
cung cấp nước tưới cho phát triển nông nghiệp, nông thôn hiện vẫn được coi là vấn đề
then chốt, quyết định sự thành công của quá trình phát triển kinh tế - xã hội nói chung
và công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa nói riêng của nhiều quốc gia trong đó có
Việt Nam. Đặc biệt với vùng ĐBSCL, lấy sản xuất nông nghiệp làm nền tảng cho sự
phát triển bền vững về kinh tế, xã hội văn hóa và môi trường.
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
diện tích, lưu lượng trạm bơm phụ trách, số máy bơm trong một trạm, loại máy bơm,
cột nước bơm, hiệu suất bơm và loại hình nhà máy bơm
- Phạm vị nghiên cứu: Vùng ĐBSCL, không xét đến biến đổi khí hậu mực nước biển
dâng. Sử dụng các loại máy bơm trong nước đang được dùng phổ biến ở ĐBSCL.
4. Nội dung nghiên cứu
Để đạt được mục tiêu nghiên cứu đã đề ra, luận án tập trung giải quyết những vấn đề
sau:
- Nghiên cứu tổng quan về điều kiện tự nhiên, tình 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 kế, quản lý, vận hành hệ thống tưới, cấp

thoát nước.
- Đưa ra những luận cứ lý thuyết trong phân tích hệ thống và toán tối ưu liên quan đến
nghiên cứu mô hình bơm tưới hợp lý. Từ đó làm cơ sở để thiết lập và lựa chọn phương
2


pháp xây dưng mô hình bơm tưới phù hợp.
- Lựa chọn hàm mục tiêu của bài toán tối ưu dựa trên chỉ tiêu đánh giá hiệu quả kinh tế
của dự án. Mục tiêu và điều kiện ràng buộc, một mặt phản ánh đúng thực tế hoạt động
của các hệ thống trạm bơm, mặt khác đáp ứng yêu cầu trong công tác nghiên cứu và
xây dựng hệ thống trạm bơm.
- Đề xuất phương pháp và kỹ thuật xử lý miền xác định, điều kiện ràng buộc của hàm
mục tiêu và tài liệu đầu vào của mô hình. Phương pháp và kỹ thuật xử lý phải phản
ánh đúng bản chất vật lý và mối liên hệ giữa các yếu tố khí hậu, thủy lực, thủy văn,
…của hệ thống.
- Áp dụng mô hình và phương pháp giải cho các vùng của ĐBSCL và một thí dụ trạm
bơm cụ thể nhằm chứng minh khẳ năng áp dụng của mô hình cũng như phương pháp
giải vào lĩnh vực quy hoạch, thiết kế trạm bơm điện.
5. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
a) Cách tiếp cận
+ Cách tiếp cận hệ thống:
- Các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước có liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu
- Tổng thể điều kiện tự nhiên ĐBSCL
- Tổng thể hiện trạng sử dụng máy bơm và xây dựng các hệ thống trạm bơm tưới
ĐBSCL
- Các vấn đề phát triển khi nghiên cứu đề tài: kinh tế, xã hội, môi trường, sinh thái.
+ Kế thừa các công trình nghiên cứu đã có.
+ Phối hợp các nghiên cứu đang tiến hành.
+ Sử dụng thành tựu khoa học công nghệ hiện đại vào nghiên cứu.
b) Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp điều tra khảo sát, thu thập tổng hợp tài liệu.
3


- Phương pháp mô hình hóa
- Phương pháp phân tích hệ thống và tối ưu hóa.
- Phương pháp phân tích, tổng hợp.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
a) Ý nghĩa khoa học
Đóng góp cho khoa học chuyên ngành về phương pháp luận giải bài toán xác định mô
hình bơm tưới hợp lý nói chung và ĐBSCL nói riêng.
b) Ý nghĩa thực tiễn
- Cung cấp cở sở khoa học để quy hoạch, thiết kế các trạm bơm điện vùng ĐBSCL.
- Cung cấp phần mềm tính toán để giải quyết bài toán tìm các thông số tối ưu trong
công tác tư vấn thiết kế và quy hoạch các trạm bơm tưới.
7. Những đóng góp mới của luận án
- Xây dựng được phương pháp luận, thiết lập và giải bài toán xác định mô hình bơm
tưới hợp lý trên cơ sở lý thuyết phân tích hệ thống và thuật toán tối ưu.
- Đề 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 dựng được phần mềm tính toán “Chương trình xác định mô hình bơm hợp lý”
phục vụ cho công tác quy hoạch, thiết kế hệ thống trạm bơm tưới.
8. Bố cục của luận án
Lời cảm ơn
Mở đầu
Chương I. Tổng quan
Chương II. Nghiên cứu xây dựng phương pháp xác định mô hình bơm tưới hợp lý
Chương III. Áp dụng phương pháp để xây dựng mô hình bơm tưới hợp lý vùng
ĐBSCL
4

Kết luận và kiến nghị
Danh mục các tài liệu khoa học đã công bố
Danh mục các tài liệu tham khảo

5


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về bài toán quy hoạch, thiết kế tối ưu
1.1.1. Ngoài nước
Nói đến toán tối ưu, chúng ta phải kể đến Newton, Largrange và Cauchy là những
người đã đặt nền móng cho lĩnh vực này. Newton và Leibnitz khám phá ra phép tính vi
tích phân, trong khi Bernoulli, Euler, Largrange và Weirstrass đã xây dựng nền tảng
cho phương pháp tính toán sai số, độ biến động và giải quyết vấn đề cực tiểu của hàm
số. Largrange đi đầu trong việc giải quyết phương pháp tính của bài toán tối ưu có
ràng buộc với những số nhân phát sinh. Cauchy là người đầu tiên công bố nghiên cứu
ứng dụng phương pháp độ giảm dốc nhất để giải quyết các bài toán cực tiểu không
ràng buộc. Mặc dù những đóng góp trên đây có từ rất sớm, nhưng cho đến giữa thế kỷ
20 với sự trợ giúp đắc lực của máy tính số, thì toán tối ưu mới thực sự phát triển 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 bài toán tối ưu không ràng buộc mới được
phát triển ở Anh. Còn phương pháp Đơn hình được Dantzig xây dựng trong năm 1947
để giải bài toán quy hoạch tuyến tính. Năm 1975, Bellman công bố nguyên tắc tối ưu
nhằm giải quyết các bài toán quy hoạch động. Đây chính là kim chỉ nam cho việc xây
dựng thuật toán giải các bài toán tối ưu có ràng buộc. Năm 1951 Kuhn và Tucker đã
đưa ra những điều kiện cần và đủ để có nghiệm tối ưu của bài toán tối ưu trong bài
toán quy hoạch cũng như làm cơ sở để giải quyết các bài toán Quy hoạch phi tuyến sau
này. Đóng góp của Zoutendijk và Rosen trong những năm 1960 cho bài toán Quy

hoạch phi tuyến là rất có ý nghĩa, mặc dù chưa có được một phương pháp độc lập để
giải mọi bài toán quy hoạch phi tuyến, nhưng những nghiên cứu của Carroll, Fiacco và
McCormick đã cho phép giải quyết nhiều vấn đề khó khăn của loại bài toán này thông
qua những kỹ thuật giải đã biết của toán tối ưu không ràng buộc. Cũng trong thời gian
này Duffin, Zener và Peterson xây dựng thuật toán Quy hoạch ràng buộc hình học.
Còn Gomory đi tiên phong trong toán Quy hoạch nguyên, một trong những lĩnh vực
được quan tâm và phát triển nhanh nhất trong toán tối ưu do nhu cầu thực tiễn đối với
lĩnh vực này. Dantzig, Charnes và Cooper đã xây dựng kỹ thuật Quy hoạch xác suất và
6


giải bài toán với giả thiết về các thông số phụ thuộc và phân bố tần suất. [3,4]
Trong những năm gần đây đã phát triển thêm một số dạng mới về thuật toán quy hoạch
như: Thuật toán di truyền, thuật toán tôi ủ mô phỏng và phương pháp hệ thần kinh cơ
sở. Thuật toán di truyền là phương pháp tìm kiếm dựa trên nguyên lý cơ học của quá
trình chọn lọc tự nhiên và di truyền trong sinh học. Thuật toán tôi ủ mô phỏng lại dựa
theo quá trình tôi ủ của các chất rắn. Còn phương pháp hệ thần kinh cơ sở thì giải
quyết vấn đề dựa trên năng lượng tiêu hao hiệu quả của hoạt động hệ thần kinh trung
tâm [3,5]
Vài thâp niên trở lại đây, trên thế giới, có rất nhiều ứng dụng lý thuyết tối ưu rộng rãi
và hiệu quả trong khoa học kỹ thuật, kinh tế và đời sống. Trong đó có lĩnh vực thiết kế
quy hoạch và quản lý hệ thống tưới, cấp nước sạch, điển hình như:
Quy hoạch tuyến tính:
- Vedula S. và Rogers P.P. (1981) phân tích phương án quy hoạch hệ thống tưới cho
một lưu vực ở Ấn Độ với hai mục tiêu mâu thuẫn là: Lợi ích kinh tế ròng (NPV) lớn
nhất và diện tích trồng trọt được đảm bảo tưới lớn nhất
Tác giả đã sử dụng mô hình quy hoạch tuyến tính để xác định nghiệm tối ưu cho mỗi
mục tiêu riêng biệt. Sau đó áp dụng kỹ thuật phân tích sai khác thông qua đường cong
sai khác để tìm ra nghiệm hài hòa nhất thỏa mãn cả hai mục tiêu trên [6]. Ở đây tác giả
sử dụng chỉ tiêu động NPV làm hàm mục tiêu. Tác giả đã sử lý đưa hàm mục tiêu từ

dạng phi tuyến về dạng tuyến tính với mục đích để dễ xác định các biến trong hàm
mục tiêu.
- Tyagi N.K. (1986) sử dụng mô hình quy hoạch tuyến tính để tính toán mức độ cải
thiện về năng suất cây trồng và quy trình tưới nhằm khống chế vấn đề xâm nhập mặn.
Mục tiêu ưu tiên của mô hình là tổng chi phí nhỏ nhất. Kết quả của mô hình từ mục
tiêu thứ nhất được đưa vào mô hình phục vụ mục tiêu thứ hai là lợi nhuận ròng (NPV)
lớn nhất. Như vậy tác giả đã vận dụng phương pháp giải theo dãy mục tiêu được sắp
xếp [6].

7


- Lakshminarayan V. và Rajagopalan S.P. (1997) xây dựng mô hình quy hoạch tuyến
tính nhằm xác đinh cơ cấu cây trồng tối ưu và quy trình cấp nước tối ưu từ hệ thống
kênh tưới kết hợp với các giếng bơm nước ngầm trong năm nhằm thu được tổng lợi
nhuận lớn nhất trong năm. Phân tích độ nhạy của mô hình được tiến hành đối với công
suất các giếng ngầm, diện tích trồng trọt, chi phí thủy lợi, chi phí nông nghiệp đối với
mỗi loại cây trồng [6].
- Walkerr W.R. và cộng sự (1979) đã xây dựng mô hình quy hoạch tuyến tính để xác
định hệ thống kinh nghiệm quản lý tốt nhất nhằm giảm mức độ xâm nhập mặn tại
Grand Valley (Colorado). Bài toán quy hoạch tuyến tính tổng chi phí nhỏ nhất được áp
dụng và lời giải cho phép giảm độ mặn trong đất qua đó cải thiện năng lực tưới của hệ
thống [6].
- Loucks D.P. và cộng sự (1981) sử dụng mô hình quy hoạch tuyến tính trong quá trình
ra quyết định lựa chọn cơ cấu cây trồng và quản lý các phương án sử dụng nguồn nước
tưới trong khu vực. Mô hình đã phân tích và đề ra thứ tự ưu tiên khi sử dụng nguồn
nước tưới là nước mặt hay nước ngầm, nước ngầm tầng nông hay tầng sâu. Hàm mục
tiêu của mô hình là lợi nhuận ròng (NPV) lớn nhất [6].
- Raman H. và Vasudevan S. (1991) thiết lập mô hình quy hoạch tuyến tính nhằm tối
đa lợi nhuận ròng (NPV) từ cây trồng trong nông nghiệp khi cơ cấu cây trồng, diện

tích trồng trọt và lượng nước tưới điều tiết từ một hồ chứa đã xác định. Mô hình đã
chạy thử khi thay đổi nhiều loại ràng buộc để tìm ra một số quy luật có liên quan khi
so sánh các kết quả tương ứng [6].
- Inmaculada Pulido-Calvo và Juan Carlos Gutiérrez-Estrada (2006) xây dựng mô hình
quy hoạch tuyến tính để lựa chọn loại máy bơm, công suất bơm và số máy bơm vận
hành đáp ứng yêu cầu nước cho nuôi trồng thủy sản, sao cho tổng chi phí là nhỏ nhất.
Mô hình này được thành lập dựa trên số liệu thực tế của trạm bơm cấp nước nuôi trồng
thủy sản ở miền Nam Tây Ba Nha [7].
- Jacek Błaszczyk và cộng sự (2012) sử dụng mô hình quy hoạch tuyến tính để tối ưu
hóa lập kế hoạch chạy máy bơm cho hệ thống cấp nước sạch được ứng dụng ở Toronto
phía Bắc nước Mỹ. Tác giả đã tối ưu hóa vận hành cấp nước liên tục, cung cấp lịch
8


trình cho 153 máy bơm đáp ứng yêu cầu về cung cấp nước hệ thống. Hàm mục tiêu là
chi phí điện năng nhỏ nhất [8]. Tuy nhiên mô hình này còn có hạn chế do bỏ qua tổn
thất thủy lực trên hệ thống đường ống khi tính chi phí điện năng.
Quy hoạch phi tuyến:
- Zhenyu Yang và Hakon Borsting (2010) lập kế hoạch và điều khiển tối ưu cho hệ
thống đa máy bơm, xuất phát từ quan điểm hiệu quả năng lượng. Tác giả sử dụng mô
hình quy hoạch phi tuyến nguyên để giải bài toán với mục tiêu chi phí năng lượng là
nhỏ nhất. Một giải pháp tối ưu liên quan đến có bao nhiêu máy bơm có sẵn được đưa
vào 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 để nâng
cao hiệu suất hệ thống. Lập trình phi tuyến được thực hiện ở một cơ sở thực nghiệm.
Các kết quả thực nghiệm cho thấy rõ ràng và tiềm năng lớn để nâng cao hiệu quả hệ
thống đa máy bơm [9].
Quy hoạch động:
- Dudley N.J (1998) sử dụng bài toán quy hoạch động - mô phỏng, nhằm xác định sản
lượng thu hoạch tối đa từ cây bông được tưới và cây lúa không được tưới, tương ứng

với các mức độ cấp nước từ hồ chứa trong hệ thống. Bài toán sử dụng hai mục tiêu
tương đương nhau [6].
- Windssorr J. và Chow V.T. (1971) đã sử dụng mô hình toán học hai cấp, trong đó mô
hình quy hoạch động được sử dụng để tính 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
dụng để tính lợi nhuận ròng (NPV) lớn nhất, quy trình tưới tối ưu và thiết kế tối ưu hệ
thống tưới. Như vậy đầu ra của mô hình quy hoạch động sau khi xử lý đã trở thành đầu
vào của mô hình quy hoạch tuyến tính [6].
Thuật toán di truyền:
- Aristotelis Mantoglou và Maria Papantoniou (2008) đã sử dụng phương pháp thiết kế
tối ưu hệ thống công trình trạm bơm ở vùng nước ngầm ven biển dựa trên thuật toán
di truyền và giải pháp số phương trình vi phân, phân phối dòng chảy nước ngọt, mô
9


phỏng phương trình dòng chảy nước ngọt thu được từ giao diện sắc nét. Mục tiêu là
tìm ra các vị trí tốt ở mỗi thế hệ thuật toán di truyền cùng với các điều kiện ràng buộc
bảo vệ tầng nước ngầm không bị xâm mặn với chi phí là nhỏ nhất [10].
1.1.2. Trong nước
Việt Nam là một trong số các nước nghèo nhưng đã ứng dụng các phương pháp tối ưu
sớm nhất. Những năm 60 đã có thời ngành khoa học này được phổ biến khá rộng rãi ở
Miền Bắc, khiến các từ tối ưu, hệ thống đã đi 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 dụng vào kế hoạch hóa và quản lý kinh tế vĩ
mô. Song, rất tiếc chưa thu được kết quả cụ thể thì đã không thể tiếp tục duy trì mà
ngày càng sút kém qua cuộc khủng hoảng kinh tế xã hội của đất nước và gần như tan
rã khi chuyển sang kinh tế thị trường [11]. Hơn ba thập kỷ qua khoa học phát triển,
máy tính phổ biến, các phần mềm được ứng dụng, lý thuyết phân tích hệ thống và tối
ưu 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, những

năm gần đây nhiều đề tài đã ứng dụng lý thuyết phân tích hệ thống và tối ưu hóa để
giải quyết những vấn đề xảy ra trong thực tế nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất, cụ thể
như sau:
- Hoàng Lâm Viện (1978) dựa trên cơ sở phân tích hệ thống về tình 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 , làm cơ sở cho việc xây dựng quy mô trạm
bơm và loại hình máy bơm cho các vùng thuộc hai đồng bằng nói trên [12]. Tuy nhiên,
kết quả này đến nay không sử dụng được vì các điều kiện biên của bài toán không còn
phù hợp. Khắc phục nhược điểm này, Lê Chí Nguyện (2009) sử dụng phương pháp
phân tích hệ thống và lý thuyết tối ưu hóa nhằm xác định quy mô và loại hình máy
bơm thích hợp cho tưới vùng ĐBSCL. Hàm mục tiêu là tổng chi phí quản lý vận hành
hàng năm đơn vị theo tấn mét cột nước (CE →min) [13]. Kết quả mới nêu lên một số
định hướng và sơ bộ quy mô trạm bơm tưới ở ĐBSCL. Hơn nữa, chỉ tiêu kinh tế được
sử dụng trong hàm mục tiêu là chỉ tiêu tĩnh. Hiện nay, đối với các dự án Thủy lợi khi

10


đưa vào mô hình tối ưu nhằm xác định các giá trị của biến quyết định để thỏa mãn các
ràng buộc và đạt được mục tiêu người ta sử dụng các chỉ tiêu kinh tế động.
- Bùi Văn Hức (1993) đã đưa ra phương pháp nghiên cứu về hiện tượng và bản chất
vật lý của các quá trình lưu lượng bơm nước và quá trình mực nước sông, nghiên cứu
về sự tương tác hai quá trình ấy và đưa ra các tham số đặc trưng cho sự tương tác đó.
Từ đó tác giả thiết lập quan hệ hàm số giữa năng lượng bơm nước với mực nước sông
thiết 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 ưu để xác định hệ số tiêu thiết kế tối
ưu cho hệ thống tiêu trạm bơm Nhâm Tràng, Hà Nam. Chỉ tiêu tối ưu được sử dụng để
làm hàm mục tiêu là chỉ tiêu NPV (lợi nhuận ròng). Tác giả đã sử dụng thuật toán quét
hàm mục NPV tìm giá trị NPV max. Giá trị hệ số tiêu thiết kế nào ứng với giá trị NPV

max thì đó là giá trị hệ số tiêu thiết kế tối ưu của trạm bơm [15]. Kết quả này chỉ ứng
dụng được cho các trạm bơm tiêu vùng Đồng bằng Bắc Bộ.
- Phạm Thị Hoài (2001) sử dụng phương pháp mô hình mô phỏng và tối ưu hóa,
nghiên cứu bài toán phân vùng tối ưu hệ thống thủy nông Văn Giang với chỉ tiêu tối
ưu là lợi nhuận ròng lớn nhất (NPV → max). Tác giả đã đưa ra nhiều phương án khác
nhau về biên giới bơm tưới giữa trạm bơm Văn Giang đã được xây dựng và trạm bơm
mới cần được xây dựng, ứng với từng phương án tính được chi phí xây dựng ban đầu,
chi phí quản lý hàng năm và hiệu ích đem lại của công trình. Từ đó tính được giá trị
NPV, phương án về biên giới bơm tưới nào cho giá trị NPV lớn nhất thì đó là phương
án tối ưu nhất [16]. Kết quả này tác giả mới chỉ tìm quy mô diện tích trạm bơm phụ
trách tối ưu, chưa nghiên cứu loại máy tối ưu và số máy bơm tối ưu đặt trong trạm.
- Nguyễn Tuấn Anh (2003) dựa trên lý thuyết phân tích hệ thống, phương pháp mô
hình mô phỏng và tối ưu hóa để phân khu tưới hợp lý cho các hệ thống tưới cây trồng
cạn bằng động lực trên vùng đất dốc với mục tiêu tổng chi phí là nhỏ nhất. Kết quả
nghiên cứu cho thấy nghiệm của bài toán phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: Đặc điểm
địa hình của khu tưới, chế độ tưới của cây trồng, nguồn nước, loại máy bơm, các chỉ
tiêu kinh tế về đầu tư và quản lý công trình [17]. Tuy nhiên, kết quả này mới chỉ là
11


bước đầu, còn một số vấn đề chưa được nghiên cứu như: Ảnh hưởng của việc bố trí hệ
thống công trình mặt ruộng đến nghiệm của bài toán, xây dựng các công thức thực
nghiệm cũng như đưa ra những kiến nghị cụ thể về hình thức phân khu tưới và ranh
giới phân khu tưới cho các vùng có điều kiện khác nhau.
- Nguyễn Tiến Thái và cộng sự (2012) sử dụng lý thuyết phân tích hệ thống, phân tích
các yếu tố liên quan như: Địa hình, địa chất, nguồn nước và tập quán canh tác của
người dân vùng ĐBSCL để đề xuất một số kiểu trạm bơm lắp ghép dùng cho ĐBSCL
[18]. Đây mới chỉ là một thông số tối ưu 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 mô
diện tích trạm bơm phụ trách, lưu lượng trạm bơm, số máy bơm, loại máy bơm trong

một trạm, cột nước bơm và hiệu suất bơm.
1.2. Tổng quan về tình hình sử dụng máy bơm và xây dựng trạm bơm ở ĐBSCL
Nước là yếu tố cơ bản không thể thiếu trong sản xuất nông nghiệp. Ngày xưa, con
người đã biết chế tạo và sử dụng các công cụ thô sơ như gàu sòng, gàu dai, xe nước....
để đưa nước vào đồng ruộng đảm bảo đủ nước cho cây trồng phát triển. Ngày nay, với
nền khoa học phát triển, máy bơm nước phổ biến, con người đã xây dựng các hệ thống
trạm bơm, nhằm chủ động nước trong sản xuất nông nghiệp. Chính vì lẽ đó, hệ thống
trạm bơm đóng vai trò then chốt trong phát triển kinh tế nông nghiệp. Đặc biệt là vùng
ĐBSCL coi phát triển nông nghiệp là nhiệm vụ quan trọng, được Đảng và Nhà nước
quan tâm hàng đầu. Tuy nhiên không phải bất cứ hệ thống trạm bơm nào khi xây dựng
cũng phát huy được hết nhiệm vụ đặt ra. Vì vậy, ta phải phân tích đánh giá hiện trạng
các hệ thống trạm bơm để làm cơ sở cho việc xây dựng mô hình bơm tưới hợp lý vùng
ĐBSCL.
1.2.1. Về xây dựng trạm bơm
Sau giải phóng miền 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 hành 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].
Có thể nêu một số nguyên nhân chính như sau:

12


+ Xây dựng hệ thống kênh dẫn nước không đồng bộ, thường chỉ xây dựng kênh chính
và kênh cấp I, còn kênh cấp dưới không có hoặc không đạt yêu cầu kỹ thuật, các cống
điều tiết đầu kênh cũng vậy. Hơn nữa, hệ thống kênh dẫn là kênh bằng đất nên tổn thất
lưu lượng dọc đường rất cao và rất khó duy trì các chỉ số thiết kế ban đầu như độ dốc
đáy kênh (i), độ nhám lòng kênh (n), dẫn đến tình trạng khi máy bơm hoạt động nước
không được đưa đến các ruộng xa, trong khi các ruộng gần trạm bơm bị ngập.
+ Các thiết bị cơ điện của trạm bơm được đầu tư chất lượng không cao, hiệu suất thấp,
dẫn đến chi phí duy tu hàng năm lớn, trong khi đó sản phẩm nông nghiệp chưa trở

thành hàng hóa và thế mạnh của địa phương nếu so với thời điểm hiện nay
+ Do hiệu quả hoạt động của các trạm bơm không cao, cũng như do thay đổi cơ cấu
sản xuất và đô thị hóa nông thôn làm diện tích đất trồng lúa ngày càng thu hẹp, thay
thế vào đó là khu dân cư, khu công nghiệp hoặc là cây trồng khác có nhu cầu 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 dần thay thế các trạm bơm bằng
các cống lấy nước, người dân tự sử dụng bơm nhỏ để tưới lúa
+ Diện tích phụ trách của nhiều trạm bơm quá lớn, chỉ phù hợp với cơ cấu sản xuất
nông nghiệp tại thời điểm xây dựng nhưng không phù hợp với thời điểm hiện nay khi
mà cơ cấu sản xuất thay đổi, canh tác dạng nông hộ đang chiếm tỷ trọng lớn trong sản
xuất nông nghiệp, 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 thể 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 tế ấy, từ năm 2000 đến nay, các trạm bơm vừa, nhỏ và các máy bơm lưu động
không ngừng được xây dựng, phát triển. Về cơ bản các trạm bơm nay đáp ứng được
mục tiêu đề ra. Tuy nhiên các trạm bơm được xây dựng vẫn còn nhỏ, lẻ, phân tán, chủ
yếu là tự phát, theo kinh tế hộ cá thể và tổ hợp tác xã. Theo kết quả điều tra ở phụ lục1
[19], các trạm bơm đơn lẻ có quy mô từ 10 ha đến dưới 500 ha chiếm tỷ trọng từ 35
đến 40%.
13