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

Header
Page 1 of 148.
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 chuyên ngành: 62-62-30-01

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Footer Page 1 of 148.

HÀ NỘI, NĂM 2016


Header Page 2 of 148.
Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Thủy lợi

Người hướng dẫn khoa học 1: GS.TS. Lê Chí Nguyện
Người hướng dẫn khoa học 2: PGS.TS. Nguyễn Tuấn Anh

Phản biện 1: TS. Lê Viết Sơn, Viện Quy hoạch Thủy lợi
Phản biện 2: PGS.TS. Nguyễn Quang Trung, Viện Khoa học Thủy lợi

Phản biện 3: GS.TS. Dương Thanh Lượng, Trường Đại học Thủy lợi

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án họp tại
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
vào lúc
giờ
ngày
tháng năm

Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:
- Thư viện Quốc gia
- Thư viện Trường Đại học Thủy lợi

Footer Page 2 of 148.


Header Page 3 of 148.

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,
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%. 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
Footer
Page
3 of 148.cứu xây dựng mô hình bơm tưới hợp lý vùng ĐBSCL”
1


Header
Page
4 of khoa
148. học và thực tiễn.

là
đề tài có
ý nghĩa
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 vùng ĐBSCL.
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 sản xuất.
4. Nội dung nghiên cứu
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 lĩnh vực nghiên cứu; Thiết lập và lựa chọn phương pháp xây
dựng mô hình bơm tưới phù hợp dựa trên cơ sở khoa học và thực tiễn; Lựa
chọn hàm mục tiêu của bài toán tối ưu dựa trên chỉ tiêu đánh giá hiệu quả kinh
tế của dự án; 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; Áp dụng mô hình
và phương pháp giải cho các vùng của ĐBSCL và một trạm bơm cụ thể.
5. Phương pháp nghiên cứu

Footer Page 4 of 148.
2


Header pháp
Page điều
5 of tra
148.khảo sát, thu thập tổng hợp tài liệu; Phương pháp mô
Phương
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 cơ sở 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 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 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
Gồm phần mở đầu, 03 chương chính và kết luận. Ngoài ra còn có phần: các tài
liệu khoa học tác giả luận án đã công bố; tài liệu tham khảo; phụ lục.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về bài toán quy hoạch, thiết kế tối ưu
1.1.1. Ngoài nước
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

Footer Page 5 of 148.
3


Header
Pagekế6 quy
of 148.
lĩnh
vực thiết
hoạch và quản lý hệ thống tưới, cấp nước sạch. Cụ thể là:
Quy hoạch tuyến tính được ứng dụng giải quyết các vấn đề như: Phân tích
phương án quy hoạch hệ thống tưới cho một lưu vực ở Ấn Độ; Tính toán mức
độ cải thiện về năng suất cây trồng và quy trình tưới nhằm khống chế vấn đề
xâm nhập mặn; 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; Xác
định hệ thống kinh nghiệm quản lý tốt nhất nhằm giảm mức độ xâm nhập mặn
tại Grand Valley (Colorado); Lựa chọn cơ cấu cây trồng và quản lý các phương
án sử dụng nguồn nước tưới; 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; Lựa chọn loại máy bơm, công suất bơm và số
máy bơm vận hành đáp ứng yêu cầu nước cho nuôi trồng thủy sản; Tối ưu hóa
lập kế hoạch chạy máy bơm cho hệ thống cấp nước sạch được ứng dụng ở
Toronto phía Bắc nước Mỹ
Trong khi đó quy hoạch phi tuyến được áp dụng để lập kế hoạch và điều khiển

tối ưu cho hệ thống đa máy bơm, xuất phát từ quan điểm hiệu quả năng lượng
với mục tiêu chi phí năng lượng là nhỏ nhất.
Còn quy hoạch động được sử dụng: 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; Tính toán nhu cầu nước tưới và yêu cầu về
lượng lao động hiệu quả.
Ngoài ra thuật toán di truyền đã được ứng dụng để thiết kế tối ưu hệ thống công
trình trạm bơm ở vùng nước ngầm ven biển.
1.1.2. Trong nước
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, điển
hình như một số đề tài: Xây dựng quy mô trạm bơm và loại hình máy bơm cho
các
vùngPage
của đồng
bằng sông Hồng và ĐBSCL, tác giả Hoàng Lâm Viện; Xác
Footer
6 of 148.
4


Header
7 of
định
quyPage
mô và
loại148.
hình máy bơm thích hợp cho tưới vùng ĐBSCL với chỉ
tiêu tối ưu là chỉ tiêu tĩnh, tác giả Lê Chí Nguyện; 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, tác
giả Bùi Văn Hức; Xác định hệ số tiêu thiết kế tối ưu cho hệ thống tiêu trạm
bơm Nhâm Tràng, Hà Nam, tác giả Dương Thanh Lượng; Phân vùng tối ưu hệ
thống thủy nông Văn Giang, tác giả Phạm Thị Hoài; Phân khu tưới hợp lý cho
các hệ thống tưới cây trồng cạn bằng động lực trên vùng đất dốc, tác giả
Nguyễn Tuấn Anh; Đề xuất một số kiểu trạm bơm lắp ghép dùng cho ĐBSCL,
tác giả Nguyễn Tiến Thái.
1.2. Tổng quan về tình hình sử dụng máy bơm và xây dựng trạm bơm ở
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. Do 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. 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.
1.2.2. Về loại máy bơm
ĐBSCL chủ yếu sử dụng 2 hình thức là bơm điện (1 pha và 3 pha) và bơm dầu.
Trong đó bơm dầu đang được sử dụng phổ biến. Diện tích canh tác được tưới,
tiêu bằng bơm dầu hiện chiếm từ 60% đến 75%. Nguyên nhân do máy bơm dầu
cơ động, thích hợp cho khu bơm nhỏ lẻ, ngoài nhiệm vụ bơm nước còn có
nhiệm vụ chạy ghe, xay sát.
1.2.3. Hình thức kết cấu nhà trạm
Kết cấu nhà trạm của các trạm bơm ở ĐBSCL có 2 loại kiên cố và bán kiên cố.

Footer Page 7 of 148.
5

Header
8 ofcố
148.
Trong
đóPage
bán kiên
chiếm chủ yếu.
1.2.4. Quản lý vận hành
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 thu, tự
chi theo quy định của nhà nước và thỏa thuận giữa các đối tượng”. Trong các
mô hình này, mô hình hộ gia đình đang chiếm tỷ trọng lớn ở ĐBSCL. Ngoài ra
mô hình quản lý khai thác như Công ty trách nhiệm hữu hạn Nhà nước một
thành viên, trạm thủy nông các huyện chỉ được áp dụng một vài hệ thống trạm
bơm lớn.
1.3. Tổng quan về điều kiện tự nhiên vùng ĐBSCL
1.3.1. Quá trình hình thành ĐBSCL
ĐBSCL được hình thành và phát triển đầy đủ cách đây khoảng 2500 năm.
Trong đó vùng đất mũi Cà Mau là vùng trẻ nhất được hình thành cách đây 1000
năm.
1.3.2. Địa hình
ĐBSCL có địa hình bằng phẳng, phần lớn có cao độ trung bình từ 0.7-1.2 m.
Với đặc điểm này có thể sử dụng các loại nhà máy bơm có cột nước không cao,
quy mô về lưu lượng cũng như diện tích phụ trách của trạm bơm nằm trong
phạm vi từ nhỏ đến lớn. Ngoài ra rất thuận lợi cho công tác khảo sát, thiết kế
bố trí mặt bằng, thi công các công trình trong hệ thống trạm bơm.
1.3.3. Mạng lưới sông rạch

ĐBSCL có hệ thống sông ngòi, kênh rạch khá phong phú như: Hệ thống sông
thiên nhiên bao gồm sông có nguồn (sông Tiền, sông Hậu và hệ thống sông
Vàm Cỏ) và sông rạch nội địa (Mỹ Thạnh, Gành Hào, Bạch Ngưu, Bảy Háp,
Cửa Lớn, Đầm Cùng, Cái Tàu, Trẹm, Ông Đốc, Cái Lớn, Cái Bé). Còn hệ
thống kênh đào được đan dày cả 3 cấp, nên mọi tác động vào bất kỳ vị trí nào
trong hệ thống kênh đều có thể lan truyền ảnh hưởng đến các vùng lân cận. Như
vậy
nguồn
nước
Footer
Page
8 ofngọt
148.ĐBSCL rất dồi dào, hệ thống sông kênh hình thành các
6


Header
Pagechia
9 of
148.
bờ
bao phân
cánh
đồng của vùng thành các khu tưới độc lập nhau. Sự phân
chia kiểu tự nhiên này sẽ ảnh hưởng lớn đến các thông số hình dạng khu tưới,
lưu lượng và diện tích trạm bơm phụ trách cần tìm trong mô hình bơm tưới hợp
lý.
1.3.4. Địa chất
Địa chất ĐBSCL phổ biến là bùn sét và bùn sét pha, mới được thành tạo. Đất
hầu như chưa được nén chặt, độ lỗ rỗng lớn, tính nén lún cao và sức kháng cắt

nhỏ. Các yếu tố này không thuận lợi cho việc xây dựng công trình. Vì vậy loại
nhà máy bơm có kết cấu nhẹ sẽ phù hợp với vùng ĐBSCL, đi kèm với loại nhà
máy này là các loaị máy bơm có công suất vừa và nhỏ.
1.3.5. Đất đai - Thổ nhưỡng
ĐBSCL có đất phù 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 chiếm 9,4%
DTTN. Trong các loại đất này ngoại trừ đất lầy và than bùn, đất đỏ vàng và đất
xói mòn chủ yếu sử dụng trồng rừng, còn lại đều có thể trồng lúa và các loại
cây trồng khác với từng mức độ thích nghi khác nhau. Thực tế cho thấy, cùng
một loại cây trồng, trồng trên các loại đất khác nhau, hệ số tưới sẽ khác nhau.
Nó ảnh hưởng đến lưu lượng trạm bơm phụ trách, đây là thông số cần tìm trong
mô hình bơm tưới.
1.3.6. Đặc điểm mưa
Vùng phía Tây ĐBSCL có lượng mưa năm lớn nhất (2.000-2.400 mm), vùng
phía Đông có lượng mưa trung bình (1.600-1.800 mm), còn vùng trung tâm
đồng bằng có lượng mưa nhỏ nhất (1.200-1.600 mm). Lượng mưa năm tập
trung vào các tháng mùa mưa. Như vậy lượng nước cần tưới cho các loại cây
trồng chủ yếu là về mùa khô và hệ số tưới của vùng trung tâm đồng bằng dọc
hai bên sông Tiền sông Hậu là lớn nhất, ngược lại vùng phía Tây có hệ số tưới
nhỏ nhất.
1.3.7. Đặc điểm thủy triều
ĐBSCL
chịu tác
tác148.
động của triều biển Đông và biển Tây. Độ lớn của triều
Footer Page
9 of
7

Header
of đạt
148.khoảng 3.0-4.0m (lớn nhất Việt Nam), trong khi đó độ
vùng
venPage
biển 10
Đông
lớn triều vùng ven biển Tây đạt khoảng 0.8-1.2m. Mực nước triều cao nhất năm
thường xuất hiện vào các tháng X, XI, còn các tháng VI và VII, mực nước triều
thấp nhất năm. Như vậy các vùng của ĐBSCL bị ảnh hưởng triều, thời gian lấy
nước tưới trong một ngày giảm dẫn đến hệ số tưới tăng so với các vùng không
bị ảnh hưởng thủy triều.
1.4. Một số kết luận rút ra từ phần tổng quan
1. Về đối tượng nghiên cứu: Lê Chí Nguyện (2009) đã sử dụng lý thuyết phân
tích hệ thống và tối ưu hóa để xác định quy mô trạm bơm tưới phù hợp cho
ĐBSCL. Nhưng chỉ tiêu tối ưu về kinh tế được sử dụng là chỉ tiêu tĩnh, chỉ tiêu
này không phản ánh đúng về hiệu quả kinh tế, chỉ có chỉ tiêu tối ưu động mới
thể hiện đúng bản chất vấn đề này.
2. Về phương pháp giải và thuật toán: Các tác giả thường sử dụng quy hoạch
tuyến tính, quy hoạch động, ít tác giả áp dụng quy hoạch phi tuyến trong mô
hình nghiên cứu bởi tính phức tạp khi xử lý bài toán quy hoạch phi tuyến.
3. Về sử dụng máy bơm ở ĐBSCL, phân tán với số lượng lớn, các loại máy
bơm nhỏ tự chế, hiệu suất thấp do các hộ gia đình quản lý, chưa đáp ứng được
nhu cầu tưới cho vùng ĐBSCL rộng lớn.
4. Về xây dựng trạm bơm ở ĐBSCL, vẫn còn mang tính tự phát, nhỏ lẻ, manh
mún, chưa có sự can thiệp, điều phối, chỉ đạo của Nhà nước.
5. Về quản lý vận hành, mô hình 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.
Đối với những mô hình này các cá nhân đều thiếu kiến thức chuyên môn trong
quản lý vận hành.

6. Về đặc điểm tự nhiên vùng ĐBSCL: Có địa hình bằng phẳng, hệ thống sông
rạch chằng chịt đan xen nhau hình thành các bờ bao chia ĐBSCL thành các khu
tưới độc lập có quy mô diện tích dưới 500ha, địa chất của vùng lại mềm yếu.
Hơn nữa ĐBSCL chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của thủy triều biển Đông và biên

Footer Page 10 of 148.
8


Header
11vềofmùa
148.cạn, dòng chảy thượng nguồn sông Mekong về nhỏ,
Tây,
đặcPage
biệt là
xuất hiện dòng chảy ngược từ biển vào sông, xâm nhập mặn, thời gian lấy nước
của các trạm bơm tưới trong một ngày giảm. Do vậy, cần phải nghiên cứu lựa
chọn các thông số tối ưu trong mô hình bơm tưới phù hợp với đặc điểm tự
nhiên của vùng ĐBSCL.
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP XÂY
DỰNG MÔ HÌNH BƠM TƯỚI HỢP LÝ
2.1. Lý thuyết phân tích hệ thống ứng dụng trong nghiên cứu xây dựng mô
hình bơm tưới hợp lý
2.1.1. Hệ thống các quan điểm
Lý thuyết phân tích hệ thống coi trọng tính tổng thể, đây chính là quan điểm hệ
thống, thể hiện tính biện chứng trong nghiên cứu hệ thống. Quan điểm đó phải
được lượng hóa bằng các mô hình toán học mô tả các quá trình của hệ thống.
Lý thuyết phân tích hệ thống thừa nhận tính bất định của hệ thống, tôn trọng và
thừa nhận tính liên ngành. Kết hợp giữa phương pháp hình thức và phương
pháp phi hình thức, kết hợp giữa phân tích toán học và kinh nghiệm.

2.1.2. Nguyên lý tiếp cận hệ thống
Nguyên lý cơ bản khi tiếp cận lý thuyết phân tích hệ thống, đó là tiếp cận từng
bước và liên tiếp làm rõ mục tiêu của bài toán. Mô hình mô phỏng đóng vai trò
đặc biệt quan trọng trong quá trình tiếp cận hệ thống.
2.1.3. Phương pháp mô phỏng và phương pháp tối ưu hóa trong phân tích hệ
thống
Phân tích hệ thống, đặc biệt là hệ thống nguồn nước sử dụng hai công cụ chính
là phương pháp tối ưu hóa và phương pháp mô phỏng. Phương pháp mô phỏng
không giải bài toán tối ưu mà chỉ tìm các giá trị khả dĩ chấp nhận được với hàm
mục tiêu. Vì phương pháp tối ưu có những hạn chế về phương pháp nhận
nghiệm, cho nên có thể có sự giản hóa trong mô phỏng đối với các quá trình
của hệ thống, trong khi đó các mô phỏng đó được mô tả chi tiết hơn khi sử

Footer Page 11 of 148.
9


Header
Page pháp
12 ofmô
148.
dụng
phương
phỏng. Do vậy trong luận án sử dụng cả hai phương
pháp này để giải bài toán mô hình bơm tưới hợp lý.
2.1.4. Hệ thống chỉ tiêu đánh giá
Khi thiết kế hệ thống phải tuân theo hệ thống chỉ tiêu về kinh tế hoặc kỹ thuật.
Đối với hệ thống thủy lợi nói chung đặc biệt là hệ thống trạm bơm người ta
thường dùng chỉ tiêu kinh tế để đánh giá. Hệ thống chỉ tiêu đánh giá có thể
được mô tả bằng các đẳng thức hay bất đẳng thức, hoặc có thể được đưa về cực

trị (max(min)), hoặc có thể có dạng hỗn hợp (cả hai trường hợp trên).
2.2. Mô hình mô phỏng
2.2.1. Khái niệm về mô phỏng
Mô phỏng hệ thống là phương thức mô tả hệ thống thực bằng một hệ thống
không thực do người nghiên cứu tạo ra. Có nhiều cách mô phỏng, bao gồm: Mô
hình vật lý, mô hình toán học,…. Khi nghiên cứu các hệ thống kỹ thuật và hệ
thống nguồn nước, người ta sử dụng mô phỏng toán học.
2.2.2. Những đặc trưng cần phản ánh khi xây dựng mô hình mô phỏng hệ
thống thông số của mô hình bơm tưới
Điều kiện địa hình, chế độ thủy văn, mạng lưới sông kênh sẽ được nghiên cứu
trong mô hình mô phỏng cột nước bơm tưới. Ảnh hưởng của địa hình, địa chất,
mạng lưới sông suối, tập quán của ngưới dân ĐBSCL đến loại máy bơm, số
máy bơm, loại nhà máy bơm và quy mô diện tích trạm bơm phụ trách. Mạng
lưới sông kênh liên quan đến hình dạng khu tưới, trong đó hình thức bố trí hệ
thống kênh mương phụ thuộc vào hình dạng và địa hình khu tưới. Mối tương
quan giữa giá thành xây dựng trạm với loại máy bơm và số máy bơm đặt trong
trạm; giữa giá thành xây dựng kênh mương với lưu lương hoặc diện tích trạm
bơm phụ trách.
2.2.3. Thiết lập mô hình mô phỏng mô hình bơm tưới
Việc thiết lập mô hình mô phỏng được tiến hành theo những bước sau: (1) Thu
thâp thông tin, xác định mục tiêu; (2) Xác lập cấu trúc hệ thống; (3) Thiết lập

Footer Page 12 of 148.
10


Header
148.các biểu thức logic; (4) Kiểm tra sự hợp lý của mô
các
biểu Page

thức 13
toánofhọc,
phỏng.
2.3. Bài toán tối ưu về mô hình bơm tưới
2.3.1. Bài toán tìm cực tiểu và cực đại
Mục tiêu tìm kiếm bài toán tối ưu trong thực tế thường là: tối thiểu (minimum)
nguồn lực hay chi phí, hoặc tối đa (maximum) lợi nhuận hay lợi ích có thể.
2.3.2. Một số khái niệm
- Biến (hay biến chính): là các biến số mà bài toán tối ưu phải tìm nhằm đạt
được mục tiêu đặt ra và thỏa mãn các điều kiện ràng buộc kèm theo.
- Ràng buộc (hay điều kiện ràng buộc): Trong bài toán tối ưu, biến chính không
thể nhận giá trị bất kỳ mà chúng bị giới hạn và buộc phải thỏa mãn các điều
kiện hay yêu cầu nào đó, người ta gọi chung là điều kiện ràng buộc.
- Hàm mục tiêu: Nhiệm vụ của bài toán tối ưu là so sánh, lựa chọn phương án
tốt nhất trong các phương án có thể. Muốn vậy phải có một tiêu chí hay chỉ tiêu
để so sánh. Thông thường tiêu chí này được thể hiện dưới dạng hàm số của các
biến chính và được định nghĩa là hàm mục tiêu.
2.3.3. Đặt bài toán
Bài toán tối ưu ở đây được lập với hai trường hợp:
- Trường hợp 1: chưa biết diện tích và lưu lượng của trạm bơm. Yêu cầu tìm
các thông số tối ưu về hình dạng khu tưới (f), diện tích trạm bơm phụ trách (ω),
lưu lượng trạm bơm (Qtb), loại máy (p), cột nước bơm (h), hiệu suất bơm (ηb),
công suất bơm (N), số tổ máy bơm trong một trạm (n), loại nhà máy.
- Trường hợp 2: diện tích và lưu lượng của trạm bơm đã biết. yêu cầu tìm các
thông số tối ưu (p, ηb, N, n, loại nhà máy bơm).
2.3.4. Lựa chọn phương pháp giải bài toán tối ưu
Bài toán đã lựa chọn trong luận án, hàm mục tiêu và ràng buộc đa số là hàm phi
tuyến của các biến thông số trong mô hình bơm tưới. Do vậy dạng bài toán tối

Footer Page 13 of 148.

11


Header
14hoạch
of 148.
ưu
ở đâyPage
là quy
phi tuyến. Trong quy hoạch phi tuyến được chia thành
hai loại chính, tối ưu phi tuyến không ràng buộc và tối ưu phi tuyến ràng buộc.
Về tổng quát có hai phương pháp giải bài toán tối ưu phi tuyến đó là phương
pháp không đạo hàm và phương pháp dùng đạo hàm. Phương pháp đạo hàm chỉ
phù hợp với những bài toán có thể hàm hóa được. Ngoài ra cần chứng minh sự
tồn tại nghiệm và các đạo hàm tương ứng. Trong các bài toán kỹ thuật những
điều kiện này rất khó thỏa mãn. Bởi vậy trong luận án này sử dụng phương
pháp không đạo hàm, phương pháp quét tìm các thông số tối ưu. Phương pháp
này áp dụng cho cả bài toán ràng buộc và không ràng buộc.
2.3.4.1.Phương pháp quét khi có một biến điều khiển
Trong phương pháp quét đối với hàm mục tiêu một chiều có phương pháp quét
như quét với bước không đổi, quét với bước thay đổi và quét với bước thay đổi
trở lại. Đối với phương pháp quét với bước không đổi có ưu điểm dễ dàng lập
thuật toán,với bước quét nhỏ thì cho khả năng tìm được cực trị toàn cục. Tuy
nhiên nhược điểm của phương pháp này là khối lượng tính toán cần thiết là rất
lớn. Còn phương pháp quét với bước biến đổi cần khối lượng tính toán hàm
mục tiêu ít hơn, nhưng đối với các hàm mục tiêu đa cực trị, có xác suất bỏ qua
cực trị toàn cục. Trong khi đó phương pháp quét với bước quét trở lại thay đổi
chỉ có thể đảm bảo tìm được cực trị trong trường hợp hàm mục tiêu có một cực
trị. Căn cứ vào những ưu nhược điểm của các phương pháp, chọn phương pháp
quét với bước không đổi để tìm thông số tối ưu đối với bài toán mô hình bơm

tưới (trường hợp 2) có một thông số điều khiển.
2.3.4.2.Phương pháp quét khi có nhiều biến điều khiển
Về bản chất, khi có nhiều thông số điều khiển thì việc quét hàm mục tiêu cũng
được thực hiện như đối với trường hợp có một thông số điều khiển với sự thay
đổi bước của các thông số còn lại trong miền xác định. Tuy nhiên cũng giống
như phương pháp quét có một biến điều khiển, trong luận án này chọn phương
pháp quét có bước không đổi để tìm các thông số tối ưu trong bài toán mô hình
bơm tưới (trường hợp 1) có 04 thông số điều khiển. Mặc dù phương pháp này

Footer Page 14 of 148.
12


Header
Page 15
148.nhiều, nhưng cho kết quả chính xác hơn phương pháp
có
khối lượng
tínhoftoán
quét với bước thay đổi.
2.4. Thiết lập các bước nghiên cứu xây dựng mô hình bơm tưới hợp lý
Các bước này được thiết lập dựa trên nguyên lý tiếp cận từng bước, liên tiếp
làm rõ mục tiêu của bài toán. Trình tự theo sơ đồ hình 2.5

Hình 2. 5. Sơ đồ các bước xây dựng mô hình bơm tưới hợp lý
2.5. Lựa chọn hàm mục tiêu
2.5.1. Các chỉ tiêu tối ưu để xây dựng hàm mục tiêu
Chỉ tiêu tối ưu để xây dựng hàm mục tiêu cho hệ thống tưới động lực cần bao
gồm các vấn đề kinh tế, khả năng phát triển của hệ thống và độ tin cậy của sự
làm việc của các phần tử trong đó, đồng thời chỉ tiêu tối ưu cũng phản ánh được

tính chất xác suất của quá trình. Do đó các chỉ tiêu tối ưu để xây dựng hàm mục
tiêu bao gồm chỉ tiêu tối ưu tĩnh (chi phí tĩnh, lợi nhuận) và chỉ tiêu tối ưu động
(chi phí, giá trị thuần hiện tại NPV).

Footer Page 15 of 148.
13


2.5.2.
Lựa
chọn
Header
Page
16chỉ
of tiêu
148.tối ưu làm hàm mục tiêu
Ngày nay khi đánh giá hiệu quả kinh tế của dự án người ta thường dùng các chỉ
tiêu tối ưu động, ít dùng các chỉ tiêu tối ưu tĩnh, vì chỉ tiêu tĩnh không xét đến
yếu tố thời gian nên không phản ánh đúng thực tế hiệu quả đầu tư của một dự
án. Đối với các chỉ tối ưu động, thì chỉ tiêu NPV thường áp dụng cho những bài
toán xác định phương án tối ưu khi chi phí và hiệu ích thay đổi theo các phương
án khác nhau. Bài toán nghiên cứu trong luận án này giả thiết lợi ích của
phương án là không đổi, chỉ có sự khác nhau về chi phí xây dựng và quản lý
vận hành. Do vậy, chỉ tiêu tối ưu về chi phí động được lựa chọn để làm hàm
mục tiêu.
(2.14)

Trong đó: Kj =   m j - Tổng chi phí xây dựng đơn vị toàn hệ thống ứng với
phương án đầu tưmj

M[Bj] - Bình quân gia quyền (kỳ vọng toán học) của chi phí hàng năm đơn vị
cho hệ thống ứng với phương án đầu tư j
R - Tỷ lệ chiết khấu (%), quy đổi giá trị đồng tiền ở tương lai về hiện tại
2.5.3. Điều kiện ràng buộc của hàm mục tiêu
Số tổ máy bơm lắp đặt trong trạm; Hiệu suất bơm; Cột nước bơm; Loại máy
bơm; Loại nhà máy bơm; Chi phí xây dựng trạm bơm; Chi phí xây dựng kênh
mương. Các giá trị này sẽ được xác định cụ thể cho vùng ĐBSCL ở chương 3
2.5.4. Các biến số của hàm mục tiêu
- Nhóm biến số không điều khiển được: Mưa, bốc hơi, độ ẩm, tốc độ gió, mực
nước ngoài sông, địa hình; Hệ số sử dụng kênh mương (ht); Hệ số tưới thiết kế
(qtk); Thời gian hoạt động của dự án (T); Hệ số chiết khấu (R); .... Các biến số
này coi như đã biết trước, vì vậy coi chúng là các tham số trong tối ưu hóa mô
hình bơm tưới.
- Nhóm biến số điều khiển được: Vì diện tích trạm bơm phụ trách (ω), lưu
lượng
bơm
), hiệu suất bơm (ηb), công suất bơm (N) và loại nhà máy
Footertrạm
Page
16 (Q
oftb148.
14


Header
ofloại
148.máy bơm (p), cột nước bơm (Hb) và số máy bơm (n).
bơm
phụPage
thuộc17

vào
Do vậy, trường hợp 1, C*p là hàm của bốn biến (C*p = C*p(f, n, h, p)). Còn
trường hợp 2, khi đã biết lưu lượng và cột nước trạm bơm thì hiệu suất bơm
(ηb), công suất bơm (N), số máy bơm (n) và loại nhà máy lại phụ thuộc vào loại
máy bơm (p) cho nên C*p là hàm của 01 biến (C*p = C*p(p)).
2.6. Cách xác định các thành phần trong hàm mục tiêu
2.6.1. Tổng chi phí xây dựng đơn vị
K = (KĐM + KKM)/ω

(2.19)

Trong đó:
K: Tổng chi phí xây dựng đơn vị của toàn hệ thống
KĐM: Chi phí xây dựng công trình đầu mối trạm bơm. Trong luận án này sử
dụng phương pháp tính trực tiếp để mô phỏng chi phí xây dựng công trình đầu
mối trạm bơm theo các phương án số tổ máy bơm khác nhau tương ứng với các
phương án loại máy bơm khác nhau.
KKM: Chi phí xây dựng hệ thống kênh mương. Trong luận án này tác giả sử
dụng phương pháp hồi quy tương quan để mô phỏng toán học mối quan hệ giữa
chi phí xây dựng kênh mương với lưu lượng trạm bơm tương ứng với các hình
dạng khu tưới xác định.
2.6.2. Chi phí quản lý hàng năm bình quân đơn vị
M[B] = (M[Le] + Bcl + Bcsctx + Bcdn)/ω

(2.22)

Trong đó:
- M[B]: Bình quân gia quyền của chi phí quản lý hàng năm đơn vị cho hệ thống
- M[Le]: Bình quân gia quyền của chi phí năng lượng hàng năm

 

n

 L e j  a  Wi , j . p wi

(2.25)

i 1

Trong công thức thức (2.25): a - Đơn giá năng lượng bơm (đ/KWh); Wi,j - Điện
năng tiêu thụ trong năm thứ i với phương án loại máy và số máy bơm đặt trong

Footer Page 17 of 148.
15


Header
18 ofP148.
trạm
bơmPage
j (KWh);
wi - Xác suất xuất hiện Wi,j.
- Bcl: Bình quân chi phí tiền lương của công nhân vận hành và cán bộ quản lý
hệ thống hàng năm:

Bcl =Scn .Kl.Ltt.St

(2.26)

Trong công thức (2.26): Scn: Số công nhân làm việc trong trạm; Kl: Hệ số lương
cơ bản; Ltt: Mức lương tối thiểu; St: Số tháng trong một năm
- Bcsctx: Bình quân chi phí sửa chữa thường xuyên hệ thống hàng năm
Bcsctx = Ksctx% (K + Bctb)

(2.27)

Trong công thức (2.27): Ksctx - Hệ số phụ thuộc vào vùng nghiên cứu; K - Tổng
chi phí xây dựng; Bctb - Chi phí thiết bị
- Bcdn: Bình quân chi phí quản lý doanh nghiệp trong quá trình hoạt động của
hệ thống hàng năm:

Bcdn = Kdn%M[B]

(2.28)

Trong công thức (2.28): Kdn - Hệ số phụ thuộc vào vùng nghiên cứu
2.7. Thuật toán và các bước giải bài toán tối ưu mô hình bơm tưới
Sơ đồ thuật toán giải cho trường hợp 1 hình 2.8, trường hợp 2 hình 2.9.
2.8. Lập chương trình tính toán
Chương trình được lập bằng ngôn ngữ C# (đọc là Csharp) trong bộ công cụ
.NET. Đây là ngôn ngữ lập trình có tính ưu việt cao.
2.9. Kết luận chương 2
Từ những luận cứ lý thuyết trong phân tích hệ thống và toán tối ưu, đã phân
tích đánh giá lựa chọn được phương pháp xây dựng mô hình bơm tưới hợp lý
dựa trên những quan điểm, nguyên lý và phương pháp để tìm lời giải tối ưu
hoặc hợp lý. Trên cơ sở nguyên lý tiếp cận từng bước, các bước xây dựng mô
hình bơm tưới hợp lý được thiết lập. Trong đó có ứng dụng mô hình mô phỏng
đánh giá phản ứng của hệ thống theo các phương án có thể để xác định phương
án có thể chấp nhận được. Lập hàm mục tiêu ứng trường hợp áp dụng trong

công tác quy hoạch các trạm bơm tưới và trường hợp phục vụ công tác thiết kế
trạm
bơm
tưới.18Phân
tích mối quan hệ biện chứng giữa các biến thông số trong
Footer
Page
of 148.
16


Header
19 đưa
of 148.
hàm
mụcPage
tiêu, để
hàm mục tiêu về dạng rút gọn có dạng phi tuyến. Phương
pháp quét với bước không đổi được sử dụng để giải bài toán tối ưu đơn mục
tiêu phi tuyến, với chỉ tiêu tối ưu là chi phí động cho một đơn vị diện tích,
nhằm tìm các thông số tối ưu trong các phương án được chấp nhận.

Hình 2. 8. Sơ đồ khối của thuật toán quét hàm mục tiêu C*p = C*p(f,n,h,p)

Footer Page 19 of 148.
17


Header Page 20 of 148.

Hình 2.9. Sơ đồ khối của thuật toán quét hàm mục tiêu C*p = C*p(p)
CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐỂ XÂY DỰNG MÔ HÌNH
BƠM TƯỚI HỢP LÝ VÙNG ĐBSCL
3.1. Mô phỏng các thông số của mô hình bơm tưới
- Cột nước bơm tưới: Dựa vào kết quả mô phỏng bản đồ cột nước địa hình
ĐBSCL đã được đăng trên tạp chí Khoa học kỹ thuật Thủy lợi và môi trường số
31, 12-2010, trang 107 – 109. Tác giả đã xác định được cột nước bơm tưới
vùng ĐBSCL nằm trong khoảng (Hb = 2-4,5m).
- Loại máy bơm và loại hình nhà máy bơm: Do ĐBSCL có địa chất mềm yếu,

Footer Page 20 of 148.
18


Header
Page
of 148.
mạng
lưới
sông21rạch
dày đặc đan xen nhau hình thành các bờ bao chia ĐBSCL
thành các khu tưới độc lập có quy mô diện tích phổ biến nhỏ hơn 500ha. Hơn
nữa với tập quán quản lý của người dân ĐBSCL theo mô hình hợp tác xã nông
nghiệp, tổ hợp tác dùng nước, tổ liên kết sản xuất, hộ gia đình. Loại máy bơm
phù hợp với ĐBSCL là loại máy bơm vừa và nhỏ có cột nước bơm từ 2-4.5m,
có hiệu suất làm việc η ≥ 65%, loại hình nhà trạm đi kèm kiểu buồng hoặc kiểu
móng tách rời.
- Lưu lượng trạm bơm: được mô phỏng theo công thức 3.3 và 3.4
Qtrạm = n.Q1m

(3.3)

Qtram 

(3.4)

q 

 ht

Trong đó: n - Số tổ máy bơm; Q1m - Lưu lượng của một máy bơm; ω - Diện tích
tưới; ht - Hệ số lợi dụng của hệ thống kênh mương; q - Hệ số tưới, được lấy
trong cuốn Thủy nông ĐBSCL của tác giả Lê Sâm.
- Diện tích trạm bơm phụ trách:



Qtram  ht

(3.5)

q

- Hình dạng khu tưới: qua điều tra thực tế của tác giả và căn cứ vào bản đồ hệ

TuyÕn c«ng tr×nh tr¹ m b¬m

a

S« n g , k ª n h

TuyÕn c«ng tr×nh
tr¹ m b¬m

S« n g , k ª n h

S« n g , k ª n h

thống sông kênh. Các hình dạng khu tưới được mô phỏng như hình 3.8.

b

Hình 3. 8. Hình dạng khu tưới
Trong đó tỷ lệ giữa cạnh dài trên cạnh ngắn của hình chữ nhật bằng 3.

Footer Page 21 of 148.
19

TuyÕn c«ng tr×nh
tr¹ m b¬m

c


3.2.
Mô phỏng
quan
hệ giữa chi phí xây dựng trạm bơm với số tổ máy bơm
Header
Page 22

of 148.
Quá trình mô phỏng được tiến hành theo trình tự: Căn cứ vào các quy trình quy
phạm, tác giả thiết kế nhà máy bơm cho 09 loại

máy bơm điển hình

(200HH200, 300HH260, HL400-5, HL1200-3, HTĐ800-3, HTĐ1200-3,
HTĐ1500-5, 10HTĐ80, 12HTĐ115) tương ứng với số tổ máy bơm từ 02 đến
08 tổ máy. Sau đó bóc tách tính toán khối lượng và căn cứ vào các Thông tư,
Nghị định, đơn giá, báo giá của thành phố Cần Thơ, lập dự toán chi phí xây
dựng cho các phương án thiết kế. Do quy định của Bộ Giáo dục tóm tắt luận án
tiến sĩ không được quá 24 trang, vì vậy tác giả chỉ đưa kết quả mô phỏng quan
hệ giữa chi phí xây dựng trạm bơm với số tổ máy bơm của loại máy bơm
HL1200-3 làm mẫu, kết quả được thể hiện ở bảng 3.7.
Bảng 3. 7. Chi phí xây dựng và thiết bị phương án máy bơm HL1200-3
Phương án số máy

Chi phí xây dựng

Chi phí thiết bị

2

638,383,000

122,858,000

3

800,414,000

184,287,000

4

866,074,000

245,716,000

5

1,027,120,000

307,145,000

6

1,240,483,000

368,574,000

7

1,405,400,000

430,003,000

8

1,569,355,000

491,432,000

3.3. Mô phỏng quan hệ giữa chi phí xây dựng kênh mương với lưu lượng
trạm bơm
Để có kết quả mô phỏng, trước tiên tác giả đi bố trí hệ thống kênh mương cho
03 dạng khu tưới tương ứng với các cấp diện tích và lưu lượng khác nhau. Tiếp
theo căn cứ vào các quy trình, quy phạm, thiết kế hệ thống kênh mương (kênh ở
đây được thiết kế là kênh đất nửa đào nửa đắp). Tính toán khối lượng và căn cứ
vào các Thông tự, Nghị định, đơn giá, báo giá của thành phố Cần Thơ, lập dự
toán
chi Page
phí xây
kênh mương ứng với các cấp lưu lượng khác nhau. Cuối
Footer
22 dựng
of 148.
20


Header
of quan
148. hệ giữa chi phí xây dựng kênh mương với lưu lượng
cùng,
xâyPage
dựng23
mối
trạm bơm, kết quả được thể hiện ở hình 3.9.
3.4. Các số liệu đầu vào của mô hình
Mưa, mực nước (từ năm 1997 đến năm 2001); Địa hình; Lượng bốc thoát hơi

chuẩn; Hệ số cây trồng; Độ dốc đáy kênh, hệ số nhám và hệ số mái dốc kênh;
Phân bố mùa vụ; Công thức tưới tăng sản đối với cây lúa; Hệ số tưới thiết kế;
Hệ số sử dụng kênh mương; Số công nhân làm việc trong trạm; Hệ số lương cơ
bản; Mức lương tối thiểu;Số tháng trong một năm; Ksctx = 1,1; Kdn = 4,06; Tỷ lệ
chiết khấu R =10%; Thời gian hoạt động của dự án T = 20 năm; Đối với trường
hợp 2 còn phải nhập cụ thể cột nước bơm và diện tích trạm bơm phụ trách.

Hình 3. 9. Quan hệ chi phí xây dựng kênh mương với lưu lượng trạm bơm
3.5. Kết quả mô hình bơm tưới hợp lý cho ĐBSCL (trường hợp 1)
3.5.1. Khu ngọt ven sông Tiền sông Hậu

Footer Page 23 of 148.
21


Page
of 148.
-Header
Khu ngọt
cao24
không
ngập úng: ω=358.5ha, Q=0.63m3/s, loại máy (10HTĐ80)
n=3, Hb=2.3m, η=67%, Nb=7.07KW, nhà máy bơm kiều buồng ướt, khu tưới
hình vuông.
- Khu ngọt địa hình trung bình ngập nông: ω=392ha, Q=0.644m3/s, loại máy
(HL1200-3), n=2, Hb=3.4m, η=80.08%, Nb=13.29KW, nhà máy bơm kiều kiều
móng tách rời, khu tưới hình vuông.
- Khu ngọt địa hình cao ngập sâu: ω=267.3ha, Q=0.45m3/s, loại máy (HL400 5), n=3, Hb=4m, η=78.3%, Nb=7.52KW, nhà máy bơm kiều kiều móng tách rời,
khu tưới hình vuông.
3.5.2. Khu chua nội địa Đồng Tháp Mười

ω=331.6ha, Q=0.63m3/s, loại máy (10HTĐ80), n=3, Hb=2.3m, η=67%,
Nb=7.07KW, nhà máy bơm kiều buồng ướt, khu tưới hình vuông.
3.5.3. Khu chuaTứ Giác Long Xuyên
ω=308ha, Q=0.44m3/s, loại máy (200HH200), n=4, Hb=2.2m, η=71%,
Nb=3.34KW, nhà máy bơm kiều móng tách rời, khu tưới hình vuông.
3.5.4. Khu mặn bán đảo Cà Mau
- Khu có khả năng tiếp nước ngọt từ sông Hậu: ω=412.1ha, Q=0.63m3/s, loại
máy (10HTĐ80), n=3, Hb=2.3m, η=67%, Nb=7.07KW, nhà máy bơm kiều
buồng ướt, khu tưới hình vuông.
- Khu không có khả năng tiếp nước ngọt từ sông Hậu: ω=334.8ha, Q=0.44m3/s,
loại máy (200HH200), n=4, Hb=2.2m, η=71%, Nb=3.34KW, nhà máy bơm kiều
móng tách rời, khu tưới hình vuông.

3.6. Áp dụng chương trình tính toán cho một vùng tưới có quy mô
xác định (trường hợp 2)
Chọn hệ thống trạm bơm Ông Cha, huyện Chợ Mới, tỉnh An Giang để tính toán
- Các thông số đầu vào: ω = 355ha; mực nước trạm thủy văn Vàm Nao; Cao
trình mặt ruộng đại diện A0 = 2.1m; cột nước thiết kế Htk=4.36m; khu tưới hình

Footer Page 24 of 148.

22


Header
25dài
of 148.
chữ
nhật Page
có cạnh

vuông góc với tuyến công trình trạm bơm; ngoài ra còn có
các tài liệu về khí tượng, hệ số tưới, …
- Kết quả tính toán: Q=0.695m3/s, loại máy (HL400-5), n=5, Hb=4.36m,
η=80,3%, Nb=7.4KW, nhà máy bơm kiều móng tách rời, khu tưới hình vuông.
3.7. Kết luận chương 3
1. Đã mô phỏng được giới hạn của các thông số đầu vào của mô hình phù hợp
với bối cảnh thực tế của ĐBSCL về điều kiện địa hình, địa chất, mạng lưới sông
kênh, điều kiện kinh tế của người dân và quản lý vận hành hệ thống trạm bơm.
2. Kết quả mô phỏng tìm được điều kiện ràng buộc của các biến trong hàm mục
tiêu phi tuyến đơn mục tiêu, miền xác định của mỗi biến nhận các giá trị theo
từng miền con. Như vậy bài toán có thể được gọi là tối ưu rời rạc.
3. Về kết quả của mô hình
Loại máy bơm tối ưu có công suất động cơ (Nđc ≤ 22KW). Số tổ máy bơm tối
ưu trong một trạm nằm trong khoảng từ 02 đến 04 máy, phổ biến là 03. Kết quả
này phù hợp với thực tế ở ĐBSCL .
Diện tích trạm bơm phụ trách của các vùng nằm trong khoảng từ 276.3ha đến
412.1ha. Như vậy kết quả này phù hợp với thực tế ở ĐBSCL có quy mô tưới
phổ biến từ 50ha đến 500ha.
Do vùng chua nội địa Đồng Tháp Mười có hệ số tưới lớn nhất (qtk = 1.33l/s.ha),
trong khi đó vùng bán đảo Cà Mau có hệ số tưới nhỏ nhất (qtk = 0.92l/s.ha).
Điều này dẫn đến vùng mặn bán đảo Cà Mau không có khả năng tiếp nước từ
sông Hậu có tổng chi phí đơn vị nhỏ nhất ngược lại vùng chua nội địa Đồng
Tháp Mười có chi phí đơn vị lớn nhất.
KẾT LUẬN
Với hướng nghiên cứu đã chọn, trong luận án đã giải quyết được một số vấn đề
về phương pháp luận và mô hình toán, về xác lập bài toán, áp dụng mô hình
vào một thí dụ thực tiễn, giải bài toán và phân tích kết quả. Từ kết quả nghiên
cứu của luận án, có thể rút ra một số kết luận dưới đây:

Footer Page 25 of 148.

23