NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỰC NƯỚC BỀ THÁO NHỎ NHẤT HỢP LÝ CHO CÁC TRẠM BƠM TIÊU NƯỚC RA SÔNG

B GIÁO D C VÀ ÀO T O

TR

B NÔNG NGHI P VÀ PHÁT TRI N NÔNG THÔN

NG

I H C THU L I

MINH THU

NGHIÊN C U XÁC

NH M C N

C B THÁO NH

H P LÝ CHO CÁC TR M B M TIÊU N

C RA SÔNG

Chuyên ngành: Qui ho ch và Qu n lý Tài nguyên n
Mã s : 60 – 62 - 30

LU N V N TH C S K THU T
Ng

ih

ng d n khoa h c:

1.TS.NGUY N TU N ANH
2.PGS.TS. INH V THANH

Hà N i – 2010

NH T

c



Ph l c 2: M u s p x p tài li u tham kh o
TÀI LI U THAM KH O
Ti ng Vi t
1. Quách Ng c Ân (1992). "Nhìn l i hai n m phát tri n ĺa lai". Di truy n h c ng
d ng, 98(1), trang 10-16.
2. B Nông nghi p & PTNT (1996). Báo cáo t ng k t 5 n m (1992-1996) phát tri n
lúa lai, Hà N i.
3. Nguy n H u

ng,

ào Thanh B ng, Lâm Quang D , Phan

c Tr c (1997).

t bi n - C s lý lu n và ng d ng. Nhà xu t b n Nông nghi p, Hà N i.
4. Nguy n Th G m (1996). Phát hi n và đánh giá m t s dòng b t d c đ c c m
ng nhi t đ . Lu n v n th c s khoa h c Nông nghi p, Vi n Khoa h c k thu t
Nông nghi p Vi t Nam, Hà N i.

........
23. Võ Th Kim Hu (2000). Nghiên c u chu n đoán và đi u tr b nh ...., Lu n án
Ti n s Y khoa, Tr

ng

i h c Y Hà N i, Hà N i.

Ti ng Anh
28. Anderson J. E. (1985). The Relative Inefficiency of Quota, The Cheese Case.
American Economic Review, 75(1), pp. 178-90.
29. Borkakati R. P., Virmani S. S. (1997). Genetics of thermosensitive genic male
sterility in Rice. Euphytica 88, pp. 1-7.
30. Burton G. W. (1988). Cytoplasmic male-sterility in pearl millet (pennisetum
glaucum L.). Agronomic Journal 50, pp. 230-231.
32. Central Statistical Oraganisation (1995). Statistical Year Book, Beijing.
33. Institute of Economics (1988). Analysis of Expenditure Pattern of Urban
Households in Vietnam. Department of Economics, Economic Research
Report, Hà N i.
.........


-1PH N M

U

1. Tính c p thi t c a đ tài
i v i các tr m b m tiêu n

c m a ra sông mà m c n

c sông dao

đ ng l n trong mùa m a ho c l ngoài sông không trùng t n su t xu t hi n
v i m a trong đ ng thì nhi u khi m a l n trong khu tiêu nh ng m c n

c

ngoài sông v n còn th p.
Hi n nay, khi thi t k các tr m b m tiêu n

c ra sông mà b tháo b trí

li n c ng x qua đê thì vi c xác đ nh cao trình đáy c ng x qua đê c ng nh
vi c xác đ nh m c n

min
c b tháo nh nh t Zbt còn theo ý ch quan c a ng

thi t k vì đ n nay v n ch a có m t quy đ nh hay h

i

ng d n c th nào v

min
v n đ này. N u ch n cao trình đáy c ng x qua đê cao hay ( Zbt ) cao thì

nhi u khi n

c b m lên b tháo cao, qua c ng x và ch y xu ng qua b c hay

d c tiêu n ng đ n i ti p v i dòng ch y trong kênh tháo ngoài đê (khi m c
n
Ng

c ngoài sông th p), đi u này cho th y vi c lãng phí n ng l

ng b m.

min

c l i, n u ch n cao trình đáy c ng x qua đê hay ( Zbt ) th p thì d n đ n

cao trình đáy b tháo th p t c chi u cao b tháo l n và c ng x ph i đ t sâu,
do đó s làm t ng chi phí xây d ng. V n đ đ t ra là c n xác đ nh m t giá tr

Zmin
bt t i u đ cho t ng chi phí xây d ng và qu n lý là nh nh t.
v n th c s “Nghiên c u xác đ nh m c n
các tr m b m tiêu n

c ra sông” đ

tài lu n

c b tháo nh nh t h p lý cho

c th c hi n nh m góp ph n gi i quy t

v n đ trên.
2. M c đích c a đ tài
- Nghiên c u xây d ng m t mô hình toán xác đ nh m c n

c b tháo

min
nh nh t Zbt t i u.

Lu n v n th c s k thu t

Minh Thu –CH 16Q


-2-

min
ng d ng mô hình đ xác đ nh Zbt cho m t tr m b m c th (Tr m

b m ông M - Hà N i).
3.

it

ng và ph m vi nghiên c u

Trong lu n v n này h c viên t p trung nghiên c u các tr m b m tiêu
n

c m a có b x li n c ng x qua đê ho c đo n kênh x trong đê r t ng n.

M cn

c sông (n i nh n n

4. Cách ti p c n và ph

c tiêu) dao đ ng l n.

ng pháp nghiên c u

- Cách ti p c n:
+ Ti p c n m t cách t ng th đ n chi ti t.
+ Ti p c n k th a k t qu đã có.
- Lu n v n này s d ng nh ng ph

ng pháp nghiên c u sau:

+ Ph

ng pháp phân tích h th ng.

+ Ph

ng pháp t i u hoá.

+ Ph

ng pháp mô hình toán.

+ Ph

ng pháp ng d ng các lý thuy t v th y l c, máy b m, kinh t

xây d ng...
5. B c c lu n v n
Ph n m đ u.
Ch

ng 1: T ng quan.

Ch

ng 2: C s khoa h c đ xây d ng mô hình.

Ch

ng 3: Xây d ng mô hình tính toán.

Ch

ng 4:

ng d ng mô hình đã thi t l p cho TB ông M - Hà N i.

Ph n k t lu n và ki n ngh .
Tài li u tham kh o.
Ph n ph l c.
Lu n v n th c s k thu t

Minh Thu –CH 16Q

-3CH

NG 1

T NG QUAN
1.1. Gi i thi u v ph

ng pháp thi t k b tháo tr m b m tiêu n

c hi n

nay
1.1.1.Nhi m v c a b tháo
B tháo là công trình quan tr ng c a tr m b m.
tháo n i ti p ng đ y v i ch ch a n
n

c nh d c n

c, b c n

tr m b m tiêu, b

c tiêu (sông) ho c công trình chuy n

c…d n đ n ch ch a n

c tiêu.

B tháo có nh ng nhi m v sau:
- B o đ m dòng ch y vào kênh ho c n i l y n

c thu n dòng, t n th t ít;

- Phân ph i và kh ng ch m c n

c, b o đ m yêu c u cho các kênh t

- Ng n đ

cv

c dòng n

c ch y ng

i;

ng đ y khi đ t nhiên d ng máy.

Mu n th c hi n các nhi m v trên khi thi t k b tháo c n ph i đ m
b o các yêu c u:
- K t c u b tháo ph i b n v ng và n đ nh.
- Kích th

c và hình d ng b tháo ph i đ m b o cho dòng ch y thu n l i

v m t th y l c và h p lý v m t kinh t .

- T o đi u ki n thu n l i cho qu n lý, thi công và s a ch a.
1.1.2.Phân lo i b tháo và đi u ki n áp d ng
D a vào kinh nghi m xây d ng, nghiên c u c ng nh qu n lý các tr m
b m ng

i ta đã t ng k t và phân lo i b tháo nh sau:

- Theo cách n i ti p v i kênh, b tháo có lo i th ng dòng hay phân
dòng xem hình (1.1). B tháo th ng dòng n i v i kênh d n có tr c c a kênh
trùng v i tr c b tháo. B tháo phân dòng n i ti p v i nhi u kênh d n n
th
t

ng g p khi tr m b m ph trách nhi u khu t

i v i nhau hay tr m b m

i tiêu k t h p.

Lu n v n th c s k thu t

c,

Minh Thu –CH 16Q


-4-

Hình 1.1- Phân lo i b tháo theo đi u ki n n i ti p v i kênh
- Theo v trí và cách n i ti p v i nhà máy b m có th chia ra hai lo i b

tháo: b tháo xây tách xa nhà máy và b tháo xây li n (k t h p) v i nhà máy.
Lo i b tháo k t h p đ
dao đ ng m c n

c dùng v i tr m có c t n

c th p , b m tr c đ ng và

c ngu n th p h n mi ng ra ng đ y . Hình th c này ph i

tính n n móng c n th n đ b o đ m ĺn đ u và n đ nh khi thi công xong và
ch́ ý đ n ch ng th m ch ti p giáp gi a b tháo v i t
- Theo ph

ng nhà máy.

ng pháp ng t dòng ch y tr l i ng đ y có các lo i:

+ B tháo có n p ng đ y đóng m t đ ng;
+ B tháo có n p ng đ y d ng xi phông;
i v i các tr m b m có ng đ y đ

ng kính d

i 0,6m nên dùng lo i

n p ng đ y không có đ i tr ng, làm b ng kim lo i ho c g t t. Mi ng ra ng
đ y nên làm nghiêng m t góc β=15 ÷20o so v i đ
P

đóng đ

P

ng th ng đ ng đ n p

c kín mi ng.

Khi đ

ng kính ng đ y t 0,7÷1,2m đ gi m l c va đ p c a n p ng

đ y, đ ng th i đ n p nâng lên nh nhàng c n b trí đ i tr ng ho c t t h n
n a làm ki u n p hình cánh b

m có b n l l ch tâm

B tháo dùng thi t b ng n n
vi c đ m b o, nh ng nh
Lu n v n th c s k thu t

mi ng ra.

c b ng ng đ y ti n l i, đ n gi n, làm

c đi m duy nh t là t n th t th y l c

mi ng ra l n.

Minh Thu –CH 16Q

-5i v i nh ng ng đ y có đ

ng kính l n h n 2m nên dùng lo i van

ph ng kéo lên h xu ng t đ ng b ng t i đi n thay cho n p ng đ y.
1.1.3.Các đi u ki n k thu t khi thi t k b tháo
K t c u toàn b hay t ng b ph n riêng c a b tháo ph i b n v ng và
n đ nh. Vì v y v i m i b ph n ph i tính toán t nh h c theo các qui ph m k
thu t đã ban hành.
Hình d ng m t trong c a b ph i đ m b o đi u ki n th y l c cho dòng
ch y vào b thu n l i, không sinh ra xoáy, dâng, sóng ph n h i trong b .
Ph i ki m tra chi u dài đ
b h́t, c n đ t t ng l c ng

ng th m và áp l c n

c th m t b tháo v

c đ tránh xói ng m đùn đ t trên đ

ng th m.

C n tính toán ki m tra b khi tháo c n đ s a ch a ĺc n

c

ngoài

kênh v n đ y, đ ng th i ph i ki m tra t ng khoang khi c n s a ch a khoang
đó lúc tr m b m làm vi c.
Chi u dài gia c b kênh ph i đ m b o không gây xói l . T t c các
kích th

c c a b tháo (chi u r ng, chi u dài, chi u sâu) ph i đ

trên c s tính toán th y l c, khi c n ph i thí nghi m mô hình.
th a mãn các yêu c u l p ráp, s a ch a thi t b và qu n lý đ

c xác đ nh
ng th i ph i

c thu n l i.

B tháo có 2 ph n: Gi ng tiêu n ng sát mi ng ra ng đ y và đo n
chuy n ti p v i kênh d n đ m b o n

c ch y vào kênh v i t c đ đ u. Hình

d ng ph n chuy n ti p ph thu c vào b r ng c a b và c a kênh ph n
chuy n ti p.
V trí b tháo nên đ t
đào, n a đ p, b tháo s đ

ch đ t nguyên, th
c n đ nh h n c .

ng chi u sâu b tháo n a

ng đ y n i v i b tháo ph i

có m i n i ch ng ĺn và ch ng th m, n u dùng ng thép ph i đ t kh p n i
ch ng co dãn vì nhi t tr
t

c khi n i v i b tháo đ tránh vi c truy n l c vào

ng b tháo do nhi t đ thay đ i gây ra.

Lu n v n th c s k thu t

Minh Thu –CH 16Q


-61.1.4. Tính toán th y l c b tháo th ng dòng có thi t b n p ng đ y
Nhi m v tính toán th y l c b tháo là:
- Xác đ nh đ sâu ng p c a mi ng ra ng đ y d

im cn

c th p nh t

trong b .
- B o đ m dòng ch y ra kh i ng đ y

tr ng thái ng p l ng.

- Xác đ nh chi u dài gi ng tiêu n ng c a b tháo.
- Xác đ nh hình d ng kích th

c th m ra t gi ng tiêu n ng.

- Xác đ nh chi u dài đo n b o v mái và đáy kênh tháo.
- Xác đ nh các kích th

c b tháo h p lý.

Hình 1.2- B tháo th ng dòng có thi t b n p ng đ y
Tính đ
đ y, đ

ng kính mi ng ra ng đ y đ gi m t c đ n

ng kính mi ng ra ng đ y l y theo kinh nghi m

c khi ra kh i ng
công th c (1.1)

D o = (1,1÷1,2)D (m)
R

D o –đ

ng kính mi ng ra, (m)

D–đ

ng kính ng đ y, (m)

R

R

Tính t c đ n
m cn

c nh nh t

(1.1)

R

c ch y ra kh i mi ng ng đ y theo l u l

ng ng v i

b tháo, công th c (1.2).

Lu n v n th c s k thu t

Minh Thu –CH 16Q


-7V ra =
R

V i Q: L u l

R

4.Q
π .D 02

(1.2)

(m/s)

ng tính toán c a m t máy b m khi m c n

c b x là

nh nh t.
ng p sâu nh nh t c a mép trên mi ng ra ng đ y đ b o đ m dòng
ch y ra ng p l ng đ

c xác đ nh theo công th c (1.3).

h ngmin = (3÷4).
R

R

Vra2
; v i đi u ki n h ngmin ≥ 0,1 (m)
2.g
R

(1.3)

R

Chi u sâu nh nh t trong gi ng tiêu n ng c a b tháo công th c (1.4).
H gi.min = D 0 + h ng.min + p
R

R

R

R

R

(m)

R

đây p là kho ng cách t mép d

(1.4)

i mi ng ra ng đ y đ n đáy b tháo.

Tùy theo c u t o n p ng đ y c a b tháo khi có v t đ m ch ng rò thì l y p=
0,2÷0,3m.
Chi u cao th m ra c a gi ng tiêu n ng đ
h t = H gi.min − h kmin
R

R

R

R

R

R

(m)

c tính theo công th c (1.5):

R

R

h kmin – Chi u sâu nh nh t trong kênh tháo tr
R

R

(1.5)

ng h p có kênh tháo

ngay sau b tháo.
sâu l n nh t c a gi ng tiêu n ng tính theo công th c (1.6):
H gi.max = h t + h k.max

R

R

R

R

R

R

(m)

R

R

h kmax – Chi u sâu l n nh t trong kênh: h kmax = Z max
bt - Z đk
R

R

R

:m cn
Z max
bt

R

R

(1.7)

công th c (1.8):

h ngmax = H gi.max – D o – p
R

R

c b x l n nh t.

ng p sâu l n nh t c a mép trên mi ng ra ng x
R

(1.6)

R

R

Chi u cao d tr t m c n

R

(1.8)

R

c l n nh t trong b đ n mép trên t

ng b

tháo, n u không có đi u ki n gì đ c bi t thì l y theo b ng (1.1)
Lu n v n th c s k thu t

Minh Thu –CH 16Q


-8B ng 1.1.Xác đ nh chi u cao d tr a
L ul

ng c a tr m Q (m3/s)

1,0

1÷10

10 ÷ 30

>30

a (m)

0,3

0,4

0,5

≥ 0,6

P

P

Chi u cao phía trong t

ng b tháo là:

H b = H gimax + a
R

R

R

(1.9)

R

Chi u dài gi ng tiêu n ng tính theo công th c sau:
L gi = K.h ng.max
R

R

R

(1.10)

R

V i K là h s ph thu c vào d ng c a th m ra kh i gi ng tiêu n ng ,
hình d ng ti t di n mi ng ra ng đ y , hình d ng và chi u cao c a th m , l y
theo b ng (1.2).
B ng 1.2. Xác đ nh h s K
H s K

KD

Th m nghiêng
6,5
5,8
-

R

0,5
1
1,5
2
2,5
Các k t qu tra h s K

Th m đ ng
4

1,6
1
0,85
0,85

trên và tính toán xác đ nh chi u dài gi ng tiêu

n ng ng v i mi ng ra hình tròn, khi mi ng ra hình ch nh t thì ŕt b t 20%.
Chi u dài đo n kênh tháo c n b o v mái và đáy theo công th c (1.11).
L bv = (4÷5) h kmax
R

R

R

R

R

(m)

R

(1.11)

Chi u r ng phía trong b tháo v i đ

ng kính ng đ y b ng nhau là:

Bb= (n-1)B + D o + 2b
R

Lu n v n th c s k thu t

R

(m)

(1.12)
Minh Thu –CH 16Q


-9Trong đó : b - kho ng cách t mép ng đ y đ n tr pin, l y nh sau:
lo i van t đóng nhanh b = 0;
lo i van n p cánh b

m b = 0,5 m;

lo i n p ng đ y có ch t b n l phía trên b = 0,3 ÷0,4 m.
d - chi u dày tr pin
n-s l

ng đ

b tháo l y t 0,6 ÷ 0,8 m;

ng ng đ y n i v i b tháo.

Chi u dài đo n thu h p là đo n chuy n ti p t b tháo vào kênh tháo,

có d ng hình thang, có đáy nh là chi u r ng đáy kênh tháo, đáy l n là chi u
r ng phía trong b tháo, chi u dài c a b tháo (chi u cao c a hình thang)
đ

c xác đ nh theo công th c (1.13):
L th =
1:

V i:

Bbt - bkt
.cotg 1
2
2

(1.13)

Góc thu h p t b tháo vào kênh tháo.

1.1.5. Xác đ nh m c n

c b tháo nh nh t
đ tính toán c t n
c b tháo nh nh t Z min
bt

Xác đ nh m c n

cb m

nh nh t và xác đ nh cao trình đáy b tháo theo công th c (1.14).
Z đáy b
R

min

tháo = Z bt
R

- h ngmin - D o – p
R

R

R

R

(1.14)

Cách xác đ nh Z min
bt
a).Tr

ng h p b tháo cách xa c ng x qua đê
M t s tr m b m áp d ng ph

ng án này nh : Tr m b m H u B

II(Nam Hà) xem hình (1.3), Tr m b m Vân

ình (Hà N i), Tr m b m H

D c (Hà N i).

Lu n v n th c s k thu t

Minh Thu –CH 16Q


- 10 -

Hình 1.3. Tr m b m H u B II (Nam Hà)

Hình 1.4. Tr m b m ông M (Thanh Trì -Hà N i)

Lu n v n th c s k thu t

Minh Thu –CH 16Q


- 11 -

Hkmin

Hc

Mô t hình th c b tháo cách xa c ng x qua đê xem hình v (1.5)

Hình 1.5- S đ b tháo cách xa c ng x qua đê

xác đ nh cao trình đáy kênh ta d a vào công th c (1.15)
Z đk = ZTK
bt - h TK
R

R

R

(1.15)

R

Trong đó:
Z

TK
bt

M cn

c b tháo thi t k : Z

TK
bt

10%
Z 5ngaymax

=

+ h tt
R

R

(1.16)

V i:
+

10%
Z 5ngaymax

:M cn

c sông bình quân 5 ngày max ng v i t n

su t thi t k p= 10%
+ h tt : T n th t c t n
R

Tr

R

c qua c ng x

ng h p b tháo cách xa c ng x qua đê thì:
Z min

bt = Z đk + h K.min
R

R

R

(1.17)

R

ng h p b tháo xây li n c ng x qua đê.

b).Tr
Ph

ng án này đ

c m t s tr m b m s d ng nh : Tr m b m ông M

Thanh Trì -Hà N i xem hình (1.4), Tr m b m Th c Qu

( ông Anh - Hà

N i)…
Mô t hình th c b tháo cách xa c ng x qua đê b i hình v (1.6)
Lu n v n th c s k thu t

Minh Thu –CH 16Q

Hcmin

Hc

- 12 -

Hình 1.6. S đ b tháo xây li n c ng x qua đê
Tr

ng h p b tháo xây li n c ng x thì:

Z min
bt = Z đc + H cmin
R

R

R

(1.18)

R

Trong đó:
Z đc : Cao trình đáy c ng x
R

R

H cmin : C t n
R

R

c tr

c c ng nh nh t ng v i l u l

Khi thi t k các tr m b m tiêu n

ng nh nh t Q min
R

c ra sông mà b tháo b trí li n c ng

x qua đê thì vi c xác đ nh cao trình đáy c ng x qua đê c ng nh xác đ nh
m cn

min
c b tháo nh nh t Zbt còn theo ý ch quan c a ng

đ n nay v n ch a có m t quy đ nh hay h

i thi t k vì

ng d n c th nào v v n đ này.
min

N u ch n cao trình đáy c ng x qua đê cao hay ( Zbt ) cao xem hình

(1.7) thì nhi u khi n
b cn

c hay d c tiêu n ng đ n i ti p v i dòng ch y trong kênh tháo ngoài

đê (khi m c n
l

c b m lên b tháo cao, qua c ng x và ch y t do qua

c ngoài sông th p), đi u này cho th y vi c lãng phí n ng

ng b m.
Ng

min

c l i, n u ch n cao trình đáy c ng x qua đê hay ( Zbt ) th p xem

hình (1.8) thì d n đ n cao trình đáy b tháo th p t c chi u cao b tháo l n và
c ng x ph i đ t sâu, do đó s làm t ng chi phí xây d ng b x và c ng x .
Lu n v n th c s k thu t

Minh Thu –CH 16Q


δ

- 13 -

Hình 1.7. S đ cao trình đáy c ng x qua đê cao

Hình 1.8.S đ cao trình đáy c ng x qua đê th p
min
V n đ đ t ra là c n xác đ nh m t giá tr Zbt t i u đ cho t ng chi phí

xây d ng và qu n lý là nh nh t.
1.2. T ng quan vi c ng d ng lý thuy t t i u hóa vào bài toán thi t k
các công trình th y l i
Trong nh ng n m g n đây, lý thuy t phân tích h th ng và lý thuy t t i
u hoá đã đ

c áp d ng nhi u trong các bài toán v quy ho ch, thi t k , qu n

lý, v n hành t i u các h th ng nói chung và h th ng thu l i nói riêng.
Trong đó, bài toán thi t k t i u các công trình trong h th ng t
thoát n

c đã đ

c m t s tác gi trong n

Lu n v n th c s k thu t

i, tiêu, c p,

c nghiên c u, đi n hình nh :

Minh Thu –CH 16Q

- 14 tài “ H s tiêu thi t k t i u c a tr m b m cho các vùng tr ng
lúa đ ng b ng B c B - Vi t Nam” (1997) c a TS. D
Tác gi đã áp d ng ph

ng Thanh L

ng pháp mô hình mô ph ng và ph

ng.

ng pháp t i u

hoá cho bài toán thi t k h th ng tiêu b ng tr m b m vùng tr ng lúa v i ch
tiêu t i u là ch s NPV (Giá tr thu nh p ròng quy v th i đi m hi n t i).
Gía tr h s tiêu thi t k nào t

ng ng v i giá tr NPV max thì đó là giá tr

h s tiêu thi t k t i u c a tr m b m.
tài “Xác đ nh m c n
b mt

i tiêu n

c” (1993) c a TS Bùi V n H c. Tác gi đã đ a ra ph

pháp nghiên c u v hi n t
b mn

c sông thi t k h p lý đ xây d ng tr m

ng và b n ch t v t lý c a các quá trình l u l

c và quá trình m c n

c sông, nghiên c u v s t

trình y và đ a ra các tham s đ c tr ng cho s t
thi t l p quan h hàm s gi a n ng l

ng b m n

ng
ng

ng tác 2 quá

ng tác đó. T đó tác gi
cv im cn

c sông thi t

k thông qua đ c tính c a các máy b m và hình th c công trình c a t ng tr m
b mt

i và tiêu n

c.

tài “Phân vùng t

i t i

u h th ng thu nông V n Giang”

(2001) c a Th.S Ph m Th Hoài. B ng ph

ng pháp mô hình, mô ph ng và

t i u hoá, tác gi đã nghiên c u bài toán phân vùng t i u h th ng thu
nông V n Giang v i ch tiêu t i u NPV → max ho c C bđ + C ql → min, tác
R

gi đã đ a ra nhi u ph
b m V n Giang đã đ
v i t ng ph

R

R

ng án khác nhau v biên gi i b m t
c xây d ng và tr m b m m i c n đ

ng án tính đ

i gi a tr m

c xây d ng, ng

c: chi phí xây d ng ban đ u, chi phí qu n lý hàng

n m và hi u ích đem l i c a công trình, t đó tính đ
án v biên gi i b m t

R

c giá tr NPV, ph

i nào cho giá tr NPV max thì đó là ph

ng

ng án t i u

nh t.
tài “Nghiên c u xác đ nh quy mô đ
t

ng ng t i u cho h th ng

i Trung tâm nghiên c u và s n xu t gi ng ngô Sông Bôi – Hoà Bình”

Lu n v n th c s k thu t

Minh Thu –CH 16Q


- 15 (2002) c a Th.S

ra ph

ng án đ

H ng Quân. B ng ph

ng pháp t i u hoá, tác gi đã tìm

ng kính ng t i u cho h th ng t

ng ng v i ch tiêu t i

u: IRRmax.
tài “Nghiên c u xác đ nh ph
tr m b m t
ph

ng án b trí và quy mô h p lý c a

i vùng cao” (2003) c a Th.S Nguy n Tu n Anh. S

d ng

ng pháp mô hình, mô ph ng và t i u hoá, tác gi đã thi t l p đ

c bài

toán tìm ph

ng án thi t k t i u tr m b m t

i vùng cao qua ch tiêu t i u

là t ng chi phí quy v n m đ u nh nh t.
tài “Nghiên c u xác đ nh đ
c pn

c b ng b m” (2010) c a Th.S

pháp t i u hoá s đ

Chí Công. Tác gi s d ng ph

c áp d ng đ xây d ng bài toán xác đ nh đ

t i u trong h th ng c p n

ng

ng kính

c b ng b m.

Trong lu n v n này, ph
d ng bài toán xác đ nh m c n
tiêu n

ng kính ng t i u trong h th ng

ng pháp t i u hoá s đ

c áp d ng đ xây

c b tháo nh nh t h p lý cho các tr m b m

c ra sông.

Lu n v n th c s k thu t

Minh Thu –CH 16Q


- 16 CH
C

S

KHOA H C

NG 2
XÂY D NG MÔ HÌNH

2.1. Lý thuy t phân tích h th ng ng d ng trong nghiên c u h th ng
t

i tiêu b ng đ ng l c

2.1.1. M đ u
Ph

ng pháp phân tích h th ng đ

c áp d ng vào công trình th y l i

t n m 1950, đ u tiên là v n đ qu n lý và phân ph i ngu n n

c.

th p k 70 khi có s phát tri n r ng rãi c a máy vi tính, ph

ng pháp phân

tích h th ng đ

c s d ng r ng rãi trong qui ho ch thi t k và t đ ng hóa

trong qu n lý các h th ng t
n

c bi t t

i tiêu.

c ta, nhi u công trình tr m b m đ

c xây d ng và trong nh ng

n m t i nhi u d án v tiêu n

c cho đô th , tiêu n

đ

ng pháp h th ng cho phép t i u trong vi c

c th c thi. Vi c áp d ng ph

quy ho ch s d ng ngu n n
n

c cho nông nghi p s

c trong thi t k và qu n lý các h th ng tiêu

c chính là các bài toán hay đ t ra cho ng

i nghiên c u khoa h c.

2.1.2.H th ng và các đ c tr ng c a h th ng
2.1.2.1. nh ngh a
H th ng là m t t p h p các ph n t đ
đó, có m i tác đ ng t

c s p x p theo m t trình t nào

ng tác l n nhau t o thành m t t p h p đ y đ .

Khái ni m v t p h p đ y đ đ

c hi u theo hai ngh a sau đây:

M t là, khi nghiên c u m t h th ng, các ph n t c a nó đ
trong m i quan h t
c a nó v i môi tr

c xem xét

ng tác v i các ph n t khác trong h th ng và quan h

ng mà nó ho t đ ng.

Hai là, các tính ch t c a t ng th không trùng v i các tính ch t c a cá
th .
và ng

i u đó có ngh a là không th suy t t ng th ra các tính ch t c a cá th
c l i.

Lu n v n th c s k thu t

Minh Thu –CH 16Q


- 17 Nh v y không nên quan ni m m t h th ng l n là phép c ng đ n gi n
c a các h th ng con v i nhau. Vì các h th ng con khi k t h p v i nhau t o
thành h th ng l n s phát sinh tính ch t m i mà t ng h th ng con không có.
Xem xét nh ng k t h p đó s phát hi n nh ng tính “tr i” có l i hay có h i khi
khai thác h th ng. Do đó phát hi n tính tr i c a h th ng là c n thi t quy t
đ nh nh ng tác đ ng hi u qu nh t trong thi t k và đi u khi n h th ng.
L y ví d đ n gi n, khi thi t k h th ng tiêu ́ng t ch y, kh n ng

tiêu t ch y c a h th ng ph thu c vào kh n ng g p g c a vô s các t h p
gi a m a và m c n

c ngoài sông. N u ta ch n mô hình tr ng thái mà m a

trong đ ng và m c n

c ngoài sông có cùng t n su t thi t k , khi đó t n su t

thi t k đ m b o tiêu s nh h n nhi u so v i tiêu chu n thi t k . Thông s
công tác c a tr m b m tiêu có th thiên l n, trong qu n lý sau này x y ra tình
tr ng là th i gian s d ng công su t c a tr m b m r t nh , gây lãng phí. Vì
v y n u xem xét m i quan h t

ng tác gi a m a đ ng và m c n

c sông, thì

các thông s công tác c a tr m b m s khác h n và h p lý h n.
Nói tóm l i, c n ph i có quan đi m h th ng trong phân tích và nghiên
c u các h th ng ph c t p. S phân tích h th ng trong m i quan h t

ng tác

gi a các thành ph n c u thành h th ng.
2.1.2.2.Các đ c tr ng c a h th ng
C u tŕc h th ng: Là s s p x p c a các ph n t trong h th ng theo
m t tr t t nào đó cùng v i các tác đ ng t
th ng đ

ng tác gi a ch́ng. C u tŕc h

c mô t tu thu c vào m c đích nghiên c u c a h th ng. M t h

th ng th c, nh ng m c đích nghiên c u khác nhau s có s mô t c u tŕc
khác nhau.
Thông tin vào ra c a h th ng: Là t p h p t t c các tác đ ng vào h
th ng đ nh n đ

c các thông tin ra c a h th ng. Thông tin ra c a h th ng

Lu n v n th c s k thu t

Minh Thu –CH 16Q


- 18 là t p h p t t c nh ng đ c tr ng mà ng
đ ng t

ng ng

i nghiên c u quan tâm khi có tác

đ u vào. Nh v y l a ch n thông tin vào ra c ng ph thu c

vào m c tiêu nghiên c u. Các thông tin vào và ra đ
l

c đ c tr ng b i m t đ i

ng nào đó có th coi là các bi n và g i là bi n vào và ra. Các bi n vào c a

h th ng bao g m c bi n đi u khi n đ

c và bi n không đi u khi n đ

c. Ví

d khi v n hành tr m b m tiêu, quá trình m a, b c h i là các bi n vào không
đi u khi n đ
đ

c, l u l

ng b m qua tr m b m tiêu là các bi n vào đi u khi n

c. Bi n ra c a h th ng có th là quá trình n ng l

ng tiêu hao cho tr m

b m tiêu là hàm c a các bi n vào, c ng có th là s bi n đ i m c n

c trong

khu tiêu.
Tr ng thái c a h th ng và bi n c a tr ng thái: Là m t đ c tr ng quan
tr ng c a bài toán đi u khi n h th ng. V i các tác đ ng t bên ngoài h
th ng s chuy n đ ng theo m t qu đ o bi n đ i theo th i gian. Qu đ o
chuy n đ ng c a h th ng t i th i đi m b t k ph thu c vào tr ng thái c a
nó

th i đi m tr

c đó và nh ng tác đ ng bên ngoài

chính th i đi m đó.

H th ng mà tr ng thái c a nó còn ph thu c vào th i đi m tr
th ng có nh .

i v i h th ng có nh ng

c nó g i là h

i ta đ a vào m t lo i bi n đ c

tr ng g i là bi n tr ng thái, bi n này là m t hàm c a th i gian.
2.1.2.3. Phân lo i h th ng
Ph thu c vào đ c đi m c a h th ng, m c đích nghiên c u mà có cách
phân lo i khác nhau. D

i đây là m t s lo i h th ng đ c tr ng.

H th ng v i mô hình vào – ra (h p đen). Lo i này không cho bi t c u
tŕc bên trong c a h th ng mà ch cho bi t quan h t

ng tác gi a bi n vào

và bi n ra.
H th ng có mô t c u tŕc bên trong (h p tr ng). H th ng này có

thêm bi n tr ng thái gíp ng
vào h th ng đ đ t đ

i nghiên c u đ nh h

ng đ

c các tác đ ng

c m c tiêu mong mu n.

Lu n v n th c s k thu t

Minh Thu –CH 16Q


- 19 H t nh và h đ ng: h t nh là h mà các không gian bi n không ph i là
hàm c a th i gian; H đ ng là h có ch a bi n tr ng thái và các bi n vào và ra
đ u là hàm c a th i gian.
H có đi u khi n và h không có đi u khi n: h th ng không có đi u
khi n là h mà các thông tin vào không ch a các bi n đi u khi n, ng

c l i là

h có đi u khi n.
H t t đ nh và h ng u nhiên: h t t đ nh là h mà các bi n vào, bi n ra,
các ràng bu c và các m i quan h gi a các ph n t trong h th ng là các hàm
t t đ nh. Khi m t trong nh ng bi n trên là ng u nhiên ta có h ng u nhiên.
H th ng trong đó bao g m các h th ng con. M t h th ng có th phân
thành h th ng con. S phân chia h th ng l n thành h con tu thu c vào

kích c đ c thù c a h th ng và các ph

ng pháp phân tích đ

c áp d ng v i

h th ng đó. H th ng công trình tiêu đ ng l c phân thành các lo i sau đây:
+ H th ng đ n: Bao g m m t công trình đ u m i tr m b m tiêu và
m t m ng kênh ho c đ

ng ng d n n

c.

+ H th ng ph c t p: Bao g m nhi u công trình đ u m i tr m b m ho t
đ ng trên m t h th ng m ng d n. Ví d h th ng tiêu B c Nam Hà.
+ H th ng h n h p. Công trình đ u m i bao g m các tr m b m, c ng,
h ch a…ho t đ ng trên cùng m t m ng d n.
+ H th ng nhi u c p: H th ng tr m b m tiêu nhi u c p tr m b m nh
h th ng tiêu B c u ng…
V i các h th ng tiêu b ng đ ng l c thì các đ i l

ng t i u s là:

Qui mô công trình t i u nh kích th

ng, ng d n, qui mô

c kênh m

nhà tr m t i u.
N ng l

ng tiêu hao bé nh t, hi u su t máy b m cao nh t.

Lu n v n th c s k thu t

Minh Thu –CH 16Q


- 20 Các đ i l
đ

ng trên s là m c tiêu c a bài toán. Các m c tiêu này s đ t

c nh th nào ph thu c vào các y u t
M t h th ng ch u nh h

nh h

ng c a nhi u y u t .

toán h c nh t thi t ph i nh t thi t ph i tìm đ
đ nh b n ch t c a hi n t
gi n hóa h th ng.

ng.
l p nên mô hình

c nh ng y u t ch y u quy t

ng và các y u t th y u t đó ti n hành vi c đ n

đ n gi n hóa h th ng có th l

m t s y u t th y u nh ng nh t thi t ph i tìm đ
quy t đ nh b n ch t c a hi n t

c b ho c h p nh t

c nh ng y u t ch y u

ng.

2.1.2.4. Các bài toán c b n v h th ng và các ch tiêu đánh giá
- Các bài toán c b n v h th ng
+ Thi t k h th ng theo h th ng ch tiêu nào đó: ch tiêu k thu t,
kinh t .
+ i u khi n h th ng đ đ t đ

c yêu c u khai thác đã xác đ nh.

+ Phát tri n h th ng, là chi n l

c phát tri n h th ng trong t

ng lai.

Bài toán phát tri n h th ng là bài toán b t bu c ph i gi i quy t vi c hình
thành h th ng trong t

ng lai kéo dài trong nhi u n m.

- H th ng ch tiêu đánh giá đ

cl

ng hoá theo d ng khác nhau, có

th khái quát m t s d ng c b n nh sau:
+ H th ng ch tiêu đánh giá đ

c mô t b ng m t ho c m t s h u h n

các đ ng th c ho c b t đ ng th c. Các bi u th c đó đ

c vi t đ i v i hàm ra

c a h th ng Y(t). D ng t ng quát c a lo i h th ng ch tiêu:
Fj(Y) ≤ bj v i j=1, m.

(2.1)

Trong đó F là hàm bi u di n qua hàm ra c a h th ng v i m là s ch
tiêu trong h th ng ch tiêu đánh giá.
+ H th ng ch tiêu đánh giá là m t ho c m t s h u h n các hàm s
mà nó c n đ

c đ a v c c tr , có d ng (2.2):

Lu n v n th c s k thu t

Minh Thu –CH 16Q


- 21 Fj(Y) → max(min) v i j = 1, ho c v i j = 1,m.
Các hàm Fj(Y) trong tr

ng h p này đ

(2.2)

c g i là hàm m c tiêu.

H th ng ch tiêu đánh giá có d ng h n h p, t c là m t s ch tiêu đánh
giá đ

c mô t b ng hàm m c tiêu trên, s còn l i đ

c mô t nh m t ràng

bu c c a h th ng v m c tiêu, có d ng sau:
Fj(Y) → max(min)
Fj(Y) ≤ Sj v i j= 1,m
2.1.2.5.H th ng ph

(2.3)

ng pháp lu n trong phân tích h th ng

M c đích phân tích h th ng là xác đ nh l i gi i t i u ho c h p lý khi
thi t k và đi u khi n h th ng. Phân tích h th ng bao g m h th ng các
quan đi m, các nguyên lý, k thu t phân tích h th ng. K thu t phân tích h
th ng bao g m ph

ng pháp hình th c và ph

ng pháp đa hình th c c th

nh sau:
Ph

ng pháp t i u hoá: ph

mô ph ng đ

hoá là ph

ng pháp

c s d ng song song trong quá trình tìm l i gi i t i u khi thi t

k và đi u khi n h th ng. Ph
u, còn ph

ng pháp này k t h p v i ph

ng pháp t i u là ph

ng pháp cho l i gi i t i

ng pháp mô ph ng cho l i gi i g n t i u. Ph

ng pháp t i u

ng pháp xác đ nh l i gi i c a h th ng theo m c tiêu khai thác h

th ng b ng cách l

ng hoá ch́ng thành các hàm m c tiêu.

Do h n ch c a ph

ng pháp t i u nh ch tìm đ

c nghi m t i u

c c b do h n ch c a ph

ng pháp toán h c v.v nên có th b sót các

ph

i ta s d ng ph

ng án t t h n vì v y ng

ng pháp mô ph ng phân tích

l a ch n bài toán.

Ph

ng pháp mô ph ng là ph

ng pháp s d ng d ng mô hình mô

ph ng đ phân tích hi u qu c a t ng ph

Lu n v n th c s k thu t

ng án qui ho ch t đó tìm ph

ng

Minh Thu –CH 16Q


- 22 án có l i nh t.
nh n đ

u đi m c a ph

ng pháp này là tìm các giá tr t t nh t ch p

c đ i v i hàm m c tiêu.

H th ng các quan đi m và nguyên lý ti p c n h th ng bao g m:
+ H th ng các quan đi m: Khi nghiên c u m t h th ng c n xem xét
các qui lu t c a h th ng trong m i quan h t

ng tác gi a các thành ph n

c u thành h th ng và quan h c a h th ng v i môi tr
+ Nguyên lý ti p c n h th ng:

ng tác đ ng lên nó.

i v i nh ng h th ng ph c t p do có

s t n t i các y u t b t đ nh trong h th ng, ng

i nghiên c u không th

ngay m t ĺc phát hi n nh ng tính ch t c a h th ng, c ng không th d báo
ngay đ

c xu th phát tri n c a h th ng. Do đó, các m c tiêu khai thác h

th ng c ng ch hình thành rõ nét sau khi th ph n ng c a h th ng b ng các
k thu t phân tích h p lý đ

Lu n v n th c s k thu t

c mô t hình (2.1):

Minh Thu –CH 16Q