X¸c ®Þnh ph¬ng ¸n bè trÝ vµ quy m« hîp lý cña tr¹m
b¬m tíi cho c©y trång c¹n trªn vïng ®Êt dèc
Ths. NguyÔn TuÊn Anh
PGS.TS. Lª ChÝ NguyÖn
§¹i häc Thuû lîi
tãm t¾t
Bµi viÕt nµy tr×nh bµy mét ph¬ng ph¸p x¸c ®Þnh ph¬ng ¸n bè trÝ vµ quy m« hîp
lý cña tr¹m b¬m tíi cho c©y trång c¹n trªn vïng ®Êt dèc cã ®iÒu kiÖn ®Þa h×nh khu
tíi liªn tôc vµ cao dÇn, sö dông nguån níc mÆt ë ch©n dèc (s«ng, suèi, hå chøa),
m¸y b¬m c¸nh qu¹t. Ph¬ng ph¸p dùa trªn lý thuyÕt ph©n tÝch hÖ thèng, ph©n tÝch
®Çy ®ñ c¸c th«ng sè ¶nh hëng, ®a ra ®îc m« h×nh to¸n vµ ch¬ng tr×nh m¸y tÝnh
gi¶i bµi to¸n thiÕt kÕ tèi u. Ch¬ng tr×nh nµy cho phÐp t×m ra ®îc kÕt qu¶ mét c¸ch
nhanh chãng víi møc ®é tin cËy cao vµ cã thÓ øng dông tèt cho c«ng t¸c t vÊn thiÕt
kÕ.
I- §Æt vÊn ®Ò
Níc ta cã diÖn tÝch ®Êt ®åi nói kh¸ lín cã thÓ canh t¸c c©y trång c¹n gåm c¸c c©y ¨n
qu¶, c©y c«ng nghiÖp, c©y l¬ng thùc...Theo sè liÖu ®iÒu tra cña Côc qu¶n lý níc vµ CTTL,
diÖn tÝch gieo trång c©y trång c¹n n¨m 2000 ë mét sè khu vùc nh sau: MiÒn nói Trung du
B¾c Bé vµ B¾c Trung Bé: 1.310.576 ha; Nam Trung Bé: 425.264 ha; §«ng Nam Bé:
849.701 ha; T©y Nguyªn: 1.020.432 ha. Vµ theo quy ho¹ch ®Õn n¨m 2010 cã thÓ lªn tíi:
Vïng nói Trung du B¾c Bé: 340.000 ha; vïng B¾c Trung Bé: 1.162.730 ha; vïng Duyªn h¶i
Nam Trung Bé: 787.543 ha; vïng §«ng Nam Bé: 1.100.429 ha; vïng T©y Nguyªn:
1.120.000 ha.
ViÖc tíi níc cho c©y trång c¹n vïng ®åi nói, ngoµi viÖc tËn dông níc ma, cßn l¹i
chñ yÕu tíi b»ng ®éng lùc (chiÕm kho¶ng 90%), c¸c h×nh thøc b¬m ®éng lùc cã thÓ kÓ ®Õn
lµ: b¬m giÕng s©u, b¬m tia, b¬m níc va, b¬m thuû lu©n, b¬m c¸nh qu¹t ly t©m, lÊy níc
ngÇm, níc tõ hå vµ s«ng suèi....Trong ®ã t¬ng ®èi phæ biÕn lµ h×nh thøc dïng tr¹m b¬m ly
t©m lÊy níc tõ s«ng, suèi, hå chøa tíi cho c¸c d¶i ®Êt canh t¸c ven bê s«ng, suèi trªn sên
dèc. §Æc ®iÓm c¬ b¶n cña c¸c tr¹m b¬m tíi nµy lµ: cét níc yªu cÇu lín, lu lîng yªu cÇu
nhá vµ ®Þa h×nh khu tíi ph©n cÊp bËc thang.
VÊn ®Ò ®Æt ra trong c«ng t¸c thiÕt kÕ c¸c tr¹m b¬m cho c¸c khu tíi cã d¹ng trªn lµ cÇn
x¸c ®Þnh ph¬ng ¸n bè trÝ vµ quy m« hîp lý cho c¸c tr¹m b¬m trong c¸c ph¬ng ¸n ph©n cÊp
tr¹m b¬m vµ ph©n khu tíi sao cho ®¶m b¶o yªu cÇu tíi vµ víi chi phÝ ®Çu t x©y dùng vµ
qu¶n lý lµ nhá nhÊt.
Bµi to¸n nµy ®· ®îc ®Æt ra tõ l©u vµ ®· cã nhiÒu lêi gi¶i kh¸c nhau, tuy vËy ®a sè cßn
®¬n gi¶n, cha ®Ò cËp ®Õn ®Çy ®ñ c¸c yÕu tè ¶nh hëng, nªn lêi gi¶i chØ mang tÝnh s¬ bé.
MÆt kh¸c trong thùc tÕ hiÖn nay khi lËp Dù ¸n thiÕt kÕ c¸c tr¹m b¬m trªn, do khèi lîng tÝnh
to¸n lín nªn ngêi ta thêng chØ ®a ra mét vµi ph¬ng ¸n bè trÝ theo ®Þnh tÝnh, v× vËy
ph¬ng ¸n ®îc chän cha ®îc tèi u.
ë ®©y môc tiªu nghiªn cøu lµ dùa trªn c¬ së cña lý thuyÕt ph©n tÝch hÖ thèng, ph©n tÝch
®Çy ®ñ c¸c th«ng sè ¶nh hëng, ®a ra thuËt to¸n gi¶i bµi to¸n tèi u, t×m ra ®îc lêi gi¶i víi
møc ®é tin cËy cao b»ng phÇn mÒm tÝnh to¸n, cho phÐp t×m kÕt qu¶ mét c¸ch nhanh chãng.
II- Néi dung vµ ph¬ng ph¸p nghiªn cøu
2.1. Nguyªn lý chung
øng dông lý thuyÕt ph©n tÝch hÖ thèng cho bµi to¸n thiÕt kÕ tèi u, sö dông ph¬ng
ph¸p so s¸nh gi¶i bµi to¸n theo c¸c bíc sau:
- Trªn c¬ së tµi liÖu ®Þa h×nh, ®Þa chÊt vµ tµi liÖu quy ho¹ch cña khu tíi, tiÕn hµnh ph©n
tÝch vµ lùa chän mét sè tuyÕn ®Æt tr¹m b¬m ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn kü thuËt (híng lÊy níc
1
thuËn, æn ®Þnh vÒ mÆt xãi lë vµ båi l¾ng, khèng chÕ diÖn tÝch tíi lín nhÊt, khèi lîng ®µo
®¾p Ýt nhÊt, ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt c«ng tr×nh tèt...).
- §èi víi mçi ph¬ng ¸n vÒ tuyÕn xÐt nhiÒu lo¹i h×nh thøc bè trÝ kh¸c nhau cña tr¹m
b¬m tíi vïng cao nh: 1 cÊp b¬m, 2 cÊp b¬m nèi tiÕp nhau - c¸c tr¹m b¬m võa tíi võa cÊp
níc cho tr¹m b¬m cÊp trªn, 3 cÊp b¬m nèi tiÕp nhau - c¸c tr¹m b¬m võa tíi võa cÊp níc
cho tr¹m b¬m cÊp trªn, 2 vµ 3 tr¹m b¬m cïng cÊp nhng tíi cho c¸c khu cã cao tr×nh
khèng chÕ kh¸c nhau (trong thùc tÕ thêng bè trÝ tèi ®a lµ 23 cÊp b¬m-xem h×nh 15), víi
mçi h×nh thøc bè trÝ l¹i xÐt nhiÒu ph¬ng ¸n kh¸c nhau vÒ diÖn tÝch phô tr¸ch cña c¸c tr¹m
b¬m, tæ hîp c¸c h×nh thøc bè trÝ vµ quy m« tr¹m b¬m kh¸c nhau cã ®îc nhiÒu ph¬ng ¸n
thiÕt kÕ kh¸c nhau.
- Víi mçi ph¬ng ¸n thiÕt kÕ, tÝnh to¸n ®îc c¸c th«ng sè thiÕt kÕ cña c¸c tr¹m b¬m, tõ
®ã chän ®îc sè m¸y b¬m vµ lo¹i m¸y b¬m.
- Qua thiÕt kÕ ®Þnh h×nh x¸c ®Þnh ®îc vèn ®Çu t x©y dùng cña c¸c tr¹m b¬m. Tõ tµi
liÖu vÒ nhu cÇu dïng níc, vÒ nguån níc, vÒ tr¹m b¬m, x¸c ®Þnh ®îc chÕ ®é ch¹y m¸y
b¬m trong tõng thêi kú, tõ ®ã x¸c ®Þnh ®îc chi phÝ ®iÖn n¨ng vµ chi phÝ qu¶n lý khai th¸c
hµng n¨m. Cuèi cïng x¸c ®Þnh ®îc c¸c lo¹i chi phÝ vµ vèn ®Çu t cña c¸c ph¬ng ¸n.
- So s¸nh kinh tÕ gi÷a c¸c ph¬ng ¸n b»ng mét chØ tiªu tèi u sÏ x¸c ®Þnh ®îc ph¬ng
¸n tèi u.
2.2. Hµm môc tiªu
Cã nhiÒu chØ tiªu ®Ó x¸c ®Þnh ph¬ng ¸n tèi u, trong bµi to¸n nµy sö dông chØ tiªu:
Tæng chi phÝ vµ vèn ®Çu t quy vÒ n¨m ®Çu nhá nhÊt.
1 i T 1
Cmin = min K j Cbqj
T
i 1 i
j = 1 n
2
Trong ®ã:
Kj: Vèn ®Çu t ban ®Çu t¬ng øng víi ph¬ng ¸n j
Cbqj: Chi phÝ qu¶n lý khai th¸c b×nh qu©n hµng n¨m t¬ng øng ph¬ng ¸n j
i: L·i suÊt tÝnh to¸n
T: Thêi gian ho¹t ®éng cña dù ¸n (n¨m)
n: Sè ph¬ng ¸n ®a ra ®Ó so s¸nh
§iÒu kiÖn rµng buéc:
- C¸c ph¬ng ¸n ®Òu ph¶i ®¶m b¶o tíi cho diÖn tÝch cña toµn khu vùc lµ cho tríc:
[j] =
(j = 1 n)
- C¸c ph¬ng ¸n ®Òu ph¶i ®¶m b¶o tæng lîng níc tíi cho toµn khu vùc ®îc x¸c ®Þnh
tríc: W[j] = W
(j = 1 n)
2.3. Tr×nh tù tÝnh to¸n x¸c ®Þnh ph¬ng ¸n tèi u
Tr×nh tù gi¶i bµi to¸n ®îc thÓ hiÖn trong s¬ ®å khèi tæng qu¸t sau:
Begin
Zs ~t; qi~t, , Zbt~
Catalog m¸y b¬m, ®êng ®Æc
tÝnh H~Q, ~Q
NhËp sè liÖu
Dù to¸n thiÕt kÕ ®iÓn h×nh, ®¬n gi¸
m¸y b¬m, ®êng èng...
Tæ hîp, x¸c ®Þnh sè ph¬ng ¸n
(Npa) vµ tÝnh to¸n c¸c th«ng sè
thiÕt kÕ cho c¸c ph¬ng ¸n
j=1
Chän m¸y b¬m cho ph¬ng
¸n j
TÝnh to¸n x¸c ®Þnh vèn ®Çu
t Kj cho ph¬ng ¸n j
TÝnh to¸n chi phÝ ®iÖn vµ chi phÝ
hµng n¨m Cbq cho ph¬ng ¸n j
TÝnh gi¸ trÞ hµm môc
tiªu Cj cña P.¸n j
§
j:= j+1
j
- Xem thêm -