Tài liệu Nghiên cứu giải pháp điều khiển chế độ làm việc của hệ thống trạm bơm tưới đảm bảo cung cấp đủ nước và tiết kiệm năng lượng tiêu thụ. áp dụng cho trạm bơm lưu khê

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI Nguyễn Ngọc Chanh NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG TRẠM BƠM TƯỚI ĐẢM BẢO CUNG CẤP ĐỦ NƯỚC VÀ TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG TIÊU THỤ . ÁP DỤNG CHO TRẠM BƠM LƯU KHÊ LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà nội–Năm 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI Nguyễn Ngọc Chanh NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG TRẠM BƠM TƯỚI ĐẢM BẢO CUNG CẤP ĐỦ NƯỚC VÀ TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG TIÊU THỤ . ÁP DỤNG CHO TRẠM BƠM LƯU KHÊ LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật Tài nguyên nước Mã số: 60580212 Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. Lê Chí Nguyện Hà nội–Năm 2015 LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian dài thực hiện, tác giả đã hoàn thành Luận văn Thạc sĩ, chuyên ngành Tài nguyên nước với đề tài: “Nghiên cứu giải pháp điểu khiển chế độ làm việc của hệ thống trạm bơm tưới đảm bảo cung cấp đủ nước và tiết kiệm năng lượng tiêu thụ. Áp dụng cho trạm bơm Lưu Khê”. Bên cạnh sự nỗ lực của bản thân, tác giả còn được sự chỉ bảo, hướng dẫn tận tình của các thầy, cô giáo cùng các đồng nghiệp và bạn bè. Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tác giả xin gửi lời cảm ơn tới GS. TS. Lê Chí Nguyện (Trưởng Bộ môn Kỹ thuật hạ tầng và PTNT, Phó trưởng khoa Kỹ thuật Tài nguyên nước) đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và cung cấp tài liệu, thông tin cần thiết cho tác giả trong suốt quá trình tìm hiểu, nghiên cứu và hoàn thiện luận văn. Tác giả xin trân trọng cảm ơn Trường Đại học Thủy lợi, các thầy giáo, cô giáo trong khoa Kỹ thuật Tài nguyên nước, các Thầy giáo, Cô giáo thuộc các bộ môn đã truyền đạt những kiến thức chuyên môn trong quá trình học tập. Tuy nhiên do thời gian có hạn, kinh nghiệm của bản thân còn hạn chế nên những thiếu sót của luận văn là không thể tránh khỏi. Tác giả rất mong tiếp tục nhận được sự chỉ bảo, hướng dẫn và giúp đỡ của các Thầy, Cô giáo cũng như những ý kiến đóng góp của bạn bè và đồng nghiệp. Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 15 tháng 3 năm 2015 Tác giả Nguyễn Ngọc Chanh BẢN CAM KẾT Tên tác giả : Nguyễn Ngọc Chanh Người hướng dẫn khoa học: GS. TS Lê Chí Nguyện Tên đề tài Luận văn “Nghiên cứu giải pháp điểu khiển chế độ làm việc của hệ thống trạm bơm tưới đảm bảo cung cấp đủ nước và tiết kiệm năng lượng tiêu thụ. Áp dụng cho trạm bơm Lưu Khê”. Tác giả xin cam đoan Luận văn được hoàn thành dựa trên các số liệu được thu thập từ nguồn thực tế, các tư liệu được công bố trên báo cáo của các cơ quan Nhà nước, được đăng tải trên các tạp chí chuyên ngành, sách, báo... Tác giả không sao chép bất kỳ một Luận văn hoặc một đề tài nghiên cứu nào trước đó. Hà Nội, ngày 15 tháng 3 năm 2015 Tác giả Nguyễn Ngọc Chanh MỤC LỤC MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ........................................................................... 3 I. Tổng quan hệ thống các trạm bơm tưới trong cả nước và hệ thống thủy lợi sông Nhuệ.................................................................................................... 3 1.1. Tổng quan hệ thống các trạm bơm tưới trong cả nước........................ 3 1.2. Tổng quan về hệ thống thủy lợi sông Nhuệ. .......................................... 6 1.2.1. Vị trí địa lý............................................................................................... 6 1.2.2.Hiện trạng kinh tế xã hội của hệ thống .................................................... 7 1.2.3. Hiện trạng các trạm bơm tưới nằm trên hệ thống .................................. 8 1.2.4. Các trạm bơm lấy nước tưới từ sông Hồng. ........................................... 9 1.2.5. Các trạm bơm lấy nước tưới từ sông Đáy............................................. 10 1.2.6.Vùng tưới lấy nước sông Hồng qua cống Liên Mạc .............................. 10 1.2.7. Về hiện trạng trạm bơm, máy bơm........................................................ 20 1.2.8. Hiện trạng nguồn nước tưới của trạm bơm .......................................... 23 CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG . 24 2.1. Các phương pháp điều khiển vòng quay của bơm và lựa chọn phương pháp điều khiển số vòng quay của bơm bằng biến tần để thay đổi vòng quay của động cơ kéo máy bơm ......................................................... 24 2.2. Bài toán điều khiển trạm bơm: ............................................................. 25 2.2.1. Hệ thống trạm bơm ............................................................................... 25 2.2.2. Phân tích trạm bơm Lưu Khê ................................................................ 26 2.3. Chỉ tiêu đánh giá .................................................................................... 34 2.4. Bài toán và thuật toán giải. ................................................................... 35 CHƯƠNG 3. PHÂN TÍCH KẾT QUẢ TÍNH TOÁN TẠI TRẠM BƠM 38 3.1. Tính toán yêu cầu nước của trạm bơm trong năm tính toán có tần suất thực tế Ptt từ đó tính yêu cầu nước cần cung cấp đầu hệ thống ..... 38 3.1.1. Tổng quan về trạm bơm Lưu Khê ......................................................... 38 3.1.2. Tính toán các yếu tố khí tượng ứng với tần suất Ptt= 60% .................. 41 3.1.3. Tính toán xác định lượng nước dùng .................................................... 46 3.2. Tính toán mực nước của trạm bơm trong năm tính toán có tần suất thực tế Ptt ....................................................................................................... 57 3.3. Lập kế hoạch chạy máy khi không có điều khiển chế độ làm việc của bơm. ................................................................................................................ 60 3.4. Lập kế hoạch chạy máy khi có điều khiển chế độ làm việc của bơm. ......................................................................................................................... 66 3.5. So sánh hiệu quả ..................................................................................... 70 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 75 PHỤ LỤC ....................................................................................................... 77 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Kết quả kiểm tra trạm bơm điển hình trong nước............................ 5 Bảng 1. 2: Thông kê các trạm bơm tưới lấy nước trực tiếp từ sông Hồng ....... 9 Bảng 1.3: Thống kê các trạm bơm lấy nước từ sông Đáy ............................. 10 Bảng 1.4: Hiện trạng vùng lấy nước sông Hồng qua cống Liên Mạc ........... 11 Bảng 2. 1: Nhiệt độ trung bình tháng trong nhiều năm trạm Hà Đông ......... 28 Bảng 2. 2: Đặc trưng số giờ nắng trung bình trạm Hà Đông ....................... 29 Bảng 2. 3- Lượng mưa trung bình tháng nhiều năm trạm Hà Đông năm 1986- 2010....................................................................................................... 29 Bảng 2. 4: Đặc trưng độ ẩm tương đối trung bình trạm Hà Đông................ 30 Bảng 2. 5: Tốc độ gió trung bình nhiều năm tại trạm Hà Đông ................... 30 Bảng 2. 6- Lượng bốc hơi nhiều năm tại trạm Hà Đông ................................ 31 Bảng 2. 7:Thời vụ cây trồng ........................................................................... 32 Bảng 2.8: Giai đoạn sinh trưởng lúa chiêm xuân và lúa mùa ........................ 32 Bảng 2. 9 - Các chỉ tiêu cơ lý của đất ............................................................. 33 Bảng 3.1: Các thông số thống kê lượng mưa từng vụ .................................... 42 Bảng 3.2: Hệ số thu phóng mưa theo từng vụ ................................................ 44 Bảng 3. 3: Mô hình thu phóng lượng mưa thời khoảng ngày theo năm đại biểu vụ chiêm xuân 2003 ứng với tần suất P=60% ...................................... 44 Bảng 3. 4: Mô hình thu phóng lượng mưa thời khoảng ngày theo năm đại biểu vụ mùa 2008 ứng với tần suất P=60%................................................... 45 Bảng 3. 5: Hệ số tưới của cây lúa vụ chiêm .................................................. 53 Bảng 3.6: Hệ số tưới của cây lúa vụ mùa ....................................................... 54 Bảng 3.7: Lượng nước yêu cầu của cây lúa vụ chiêm ................................... 56 Bảng 3.8: Lượng nước yêu cầu của cây lúa vụ mùa ....................................... 56 Bảng 3.9: Mực nước bể hút ngày tại cống Vân Đình năm tính toán .............. 58 Bảng 3.10: Chiều sâu dòng chảy trong kênh và mực nước bể tháo ............... 63 Bảng 3.11: Lich vận hành trạm bơm Lưu Khê vụ chiêm khi chưa điều khiển 64 Bảng 3.12: Kết quả tính toán sự chênh lệch lưu lượng vụ chiêm .................. 65 Bảng 3.13: Lịch vận hành trạm bơm Lưu Khê vụ mùa khi chưa điều khiển .. 65 Bảng 3.14: Kết quả tính toán sự chênh lệch lưu lượng vụ mùa ..................... 66 Bảng 3.15: Tính toán số vòng quay cần điều khiển trong vụ chiêm ............... 68 Bảng 3.16: Tính toán số vòng quay cần điều khiển trong vụ mùa ................. 69 Bảng 3.17: Kết quả tính toán lưu lượng bơm và năng lượng khi chưa điều khiển và khi có điều khiển ............................................................................... 71 Bảng 3.18: Bảng so sánh năng lượng điện trước và sau khi điều khiển ........ 73 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1: Điểm công tác của máy bơm........................................................... 24 Hình 2.2: Đường đặc tính máy bơm tương ứng với số vòng quay khác nhau 36 Hình 3.1: Trạm bơm Lưu Khê ......................................................................... 38 Hình 3.2: Hình ảnh máy bơm hứng trục đứng loại 4000-6 ............................ 39 Hình 3.3: Tính toán giá trị bốc hơi (ETo)...................................................... 47 Hình 3.4: Tính toán giá trị lượng mưa hiệu quả .......................................... 48 Hình 3.5: Số liệu mùa vụ và cây trồng .......................................................... 50 Hình 3.6: Dữ liệu đất ..................................................................................... 51 Hình 3.7: Kết quả tính nhu cầu sử dụng nước vụ chiêm xuân....................... 52 Hình 3.8: Kết quả tính nhu cầu lượng nước dùng vụ mùa ............................ 52 Hinh 3.9: Giản đồ hệ số tưới vụ chiêm ........................................................... 54 Hinh 3.10: Giản đồ hệ số tưới vụ mùa ............................................................ 55 Hinh 3.11: Đường đặc tính máy bơm HTĐ 4000- 6 ...................................... 61 1 MỞ ĐẦU I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI. Hiện nay nước ta có 75 hệ thống thủy lợi vừa và lớn, nhiều hệ thống thủy lợi nhỏ, trong đó có 2000 trạm bơm điện lớn và vừa có công suất lắp máy 250MW cho tưới và 300MW cho tiêu, cùng với hơn 750000 máy bơm vừa và nhỏ do hợp tác xã và nông dân mua sắm. Các hệ thống này quan trọng trong sản xuất nông nghiệp,phục vụ đời sống nhân dân mặt khác các hệ thống thủy lợi cũng góp phần bảo vệ và phát triển rừng cải tạo đất đai, kết hợp thoát nước cho phát triển thủy điện ,công nghiệp ,dịch vụ. Tuy thế hệ thống các công trình trạm bơm chưa được xây dựng đồng bộ và hoàn chỉnh, các thiết bị đóng mở của công trình chủ yếu vận hành bằng thủ công ,cửa van bị rò rỉ nước nhiều. Hệ thống kênh dẫn trên các hệ thống tưới chủ yếu bằng đất. Sau một số năm bị sạt lở không được khôi phục kịp thời làm giảm khả năng dẫn nước và giảm khả năng bảo đảm tự chảy. Dẫn đến lãng phí nước qua các công trình rất lớn. Việc tổn thất nước tưới lớn do kế hoạch điều phối nước trong các vụ tưới không tốt, kỹ thuật tưới lạc hậu gây ra lãng phí nước nhiều .Đa phần các hệ thống chỉ đạt khoảng 60% năng lực thiết kế Chất lượng quản lý khai thác và hiệu quả đạt được còn thấp chưa đi sâu về mặt khoa học như chưa theo dõi đánh giá hiệu quả tưới thường xuyên qua các năm khai thác. Các công trình điều tiết nước trên hệ thống kênh không được trang bị hoàn chỉnh các thiết bị điều khiển tiên tiến. Không thực hiện thường xuyên việc kiểm tra theo dõi, đo đạc các thông số cần thiết. Hiệu suất các máy bơm nước và thiết bị thấp không được thay thế dẫn đến việc tiêu hao năng lượng điện lớn Việc nghiên cứu và chuyển giao tiến bộ khoa học kỹ thuật trong quản lý, vận hàng công trình trạm bơm tưới chưa được quan tâm đúng mực, chưa đáp ứng yêu cầu làm việc của hệ thống công trình 2 Vì vậy cần thiết phải có đề tài : “Nghiên cứu giải pháp điểu khiển chế độ làm việc của hệ thống trạm bơm tưới đảm bảo cung cấp đủ nước và tiết kiệm năng lượng tiêu thụ. Áp dụng cho trạm bơm Lưu Khê ” II. MỤC ĐÍCH VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1. Mục đích nghiên cứu: Đề xuất các giải pháp khoa học công nghệ nhằm điều khiển chế độ làm việc của bơm đảm bảo luôn cung cấp đủ nước và máy bơm làm việc ở vùng có hiệu suất cao để tiết kiệm năng lương tiêu thụ . 2. Phạm vi nghiên cứu: Trạm bơm Lưu Khê – Xã Liên Bạt- Huyện Ứng Hòa – TP. Hà Nội III. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. 3.1. Cách tiếp cận: - Thực tiễn quản lý hệ thống các trạm bơm Lưu Khê - Tiếp cận hệ thống: Tiếp cận, tìm hiểu, phân tích hệ thống từ tổng thể đến chi tiết, đầy đủ và hệ thống; - Sử dụng tiến bộ khoa học công nghệ. 3.2. Phương pháp nghiên cứu: - Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa, tìm hiểu về biến tần sử dụng, lựa chọn biến tần hợp lý - Phương pháp kế thừa: Chọn lọc các đề tài nghiên cứu khác đã có về các mặt liên quan tới mục tiêu của đề tài này để nghiên cứu thêm chính xác tránh trùng lặp. - Phương pháp phân tích, thống kê - Phương pháp mô hình mô phỏng IV. NỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN 3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN I. Tổng quan hệ thống các trạm bơm tưới trong cả nước và hệ thống thủy lợi sông Nhuệ. 1.1. Tổng quan hệ thống các trạm bơm tưới trong cả nước Việt Nam là một nước nông nghiệp mà thủy lợi đóng vai trò quan trọng hàng đầu. Năm mươi bốn năm qua kể từ năm 1960, ngành thủy lợi đã xây dựng được rất nhiều trạm bơm. Tuy vậy, cho đến nay do đa số các trạm bơm được lắp đặt, sử dụng quá lâu, thiết bị đa dạng ,không đồng bộ, công nghệ chế tạo từ những năm còn lạc hậu, nên ngoài việc sủ dụng lãng phí về năng lượng, phức tạp và tốn kém trong vận hành, bảo dưỡng hiệu quả tưới tiêu không còn được như dự kiến thiết kế ban đầu. Các tỉnh sản xuất nông nghiệp của miền Bắc nước ta, lại có địa hình phức tạp và khí hậu khắc nghiệt , thường xuyên úng ,hạn , rất khó khăn cho sản xuất. Vì vậy, ở đây công tác thủy lợi đặc biệt được chú ý , trong đó các trạm bơm điện thực sự được quan tâm và là biện pháp công trình chủ yếu trong việc tưới tiêu nước cho cây trồng. Nhiều tỉnh gần như 100% dùng bơm để tạo nguồn và đưa nước vào mặt ruộng: Ví dụ như hệ thống thủy lợi Bắc Nam Hà năng lực thiết kế tưới là 63.000ha,trong đó tưới bằng động lực là 58.288ha ; Hệ thống thủy nông Bắc Đuống năng lực thiết kế tưới là 50.348 ha ,và toàn bộ diện tích tưới bằng máy bơm. Sản xuất nông nghiệp phát triển, số trạm bơm , máy bơm được xây dựng và đưa vào sử dụng hàng năm đều tăng lên . Cho tới nay tổng số máy bơm có khoảng 10.000 trạm bơm điện phục vụ tưới cho nông nghiệp. Hệ thống các trạm bơm này đã góp phần quan trọng trong sản xuất nông nghiệp, ổn định đời sống nhân dân. Các máy bơm hiện đang sử dụng rất đa dạng về chủng loại , hình thức kết cấu và công suất thiết kế. Sau khi xây dựng và đưa vào hoạt động 6 trạm bơm 4 điện lớn : Cổ Đam, Cốc Thành, Vĩnh Trị , Hữu Bị, Nhâm Tràng, Như Trác cùng các trạm bơm điện khác, đã đưa diện tích gieo trồng tăng lên đáng kể . Trong số đó có 4964 trạm bơm của 16 tỉnh và thành phố thuộc đồng bằng Sông Hồng và Bắc Khu 4 cũ có thể chia làm hai loại: - Loại trạm bơm trục đứng, lưu lượng từ 11.000 đến 24.000 m3/h, sử dụng hai loại đồng cơ: động bộ và không đồng bộ, công suất từ 300 đến 500 kW điện áp sử dụng là 6kV. Các bơm này nhập ở Liên Xô cũ có ở các trạm bơm : Cổ đam, Cốc Thành, Vĩnh Trị, Hữu Bị, Như Trác - Loại trạm bơm trục đứng ,trục ngang ,trục xiên, có lưu lượng thiết kết từ 8000m3/h trở xuống ,động cơ không đồng bộ từ 28 kW đến 240kW – điện áp đầu động cơ là 0,4kV - Trong số những máy bơm đang sử dụng có: +4 trạm, tổng số 32 máy , loại 32.000m3/h , nhãn hiệu O6-145 +8 trạm ,tổng số 45 máy, loại 11.000m3/h, nhãn hiệu O6-87, O4-87 + 28 trạm, tổng số 220 máy loại 8.000m3/h, nhãn hiệu DU-750, CsV1000 . 30HTD-90, - Bơm sản xuất trong nước ,loại trục đứng 8000m3/h, nhãn hiệu 30 HTD- 90 , loại bơm này hiện có ở các trạm Vân Đình, Ngoại Độ, Lạc Tràng, Gia Viễn. Nhìn chung các trạm lắp máy 30 HTD- 90 có nhiều nhược điểm: Bơm không ổn định, số máy chạy bị rung nhiều, các chi tiết của bơm chế tạo chưa có độ chính xác cao, nên việc lắp đặt rất khó. Các trạm bơm Vân Đình, Ngoại Độ, ngay sau khi đưa vào sử dụng đã phải sửa chữa ,thay thế nhiều chi tiết như bánh xe công tác, ổ bị ,bạc trục. Các phụ tùng đầy đủ nhưng chất lương chưa cao nên những hư hỏng thường xẩy ra dẫn đến hiệu suất bơm thấp dưới 60%. 5 Qua việc khảo sát , kiểm tra 17 trạm bơm điển hình của các tỉnh: Hà Tây (cũ), Hà Nam, Hưng Yên, Hải Dương, Nam Định , Bắc Ninh, Nghệ An, Hà Tĩnh ta thấy phần lớn máy bơm đều đạt hiệu suất thấp. Bảng 1.1: Kết quả kiểm tra trạm bơm điển hình trong nước TT Tên trạm Loại Máy Số Hiệu suất trung bình Lượng máy bơm % 1 Ngoại độ 30HTD-90 15 68,23-70,38 2 Cống Thần 15HT-70 30 59,72-61,26 3 Bạch tuyết 12LTX-40 29 70,66-73,80 4 Quế ( cũ) 12LTX-40 26 50,62-51,50 5 Quang Trung HT45-D 19 55,86-56,63 6 Hưng Long HT45-D 10 57,72-58,61 7 Đò Hàn 24HT-90 10 56,81-57,18 8 Tam Đô 24HT-90 22 58,05-61,15 9 Văn Giang CsV-1000 7 60,48-62,56 10 Triều Dương A CsV-1000 3 56,98-57,76 11 Nhâm Tràng O6-87 6 74,38-74,44 12 Như Trác O6-87 6 77,05-77,22 13 Quy Đô 24HTD-90 12 56,37-57,21 14 Hồng Vân DU-750 5 62,10-63,15 15 Trạm bơm I 20pB-60 2 38,51-56,23 16 Hiền Lương KP1-87 9 61,12-63,35 17 Linh Cảm O4-87 6 57,13-60,22 Do đã nhiều năm sử dụng ,sửa chữa nhiều lần ,bơm và các thiết bị phụ trợ đã bị dơ ,cũ ,hư hỏng nhiều. Đến nay, các trạm duy trì được các máy hoạt động là do sửa chữa chắp vá ,không có kế hoạch bảo dưỡng, sữa chữa thường xuyên, hỏng đâu sửa đó. Nói chung vào những năm 80 cho đến nay, do chúng ta thiếu các loại bơm cũng như việc lựa chon máy bơm đảm bảo hiệu suất làm việc cao cũng chưa được quan tâm đúng mức, dẫn đến hầu hết các trạm có hiệu quả tưới kém, gây lãng phí năng lượng nhiều , hầu hết các máy có hiệu suất dưới 60%. Chất 6 lượng thủy lực của cùng một loại máy không đồng đều. Vì vậy cần phải áp dụng khoa học công nghệ để nâng cao hiệu quả sử dụng nước, tiết kiệm điện năng như nghiên cứu ứng dụng công nghệ giảm thấm trên kênh, công nghệ các thiết bị đo nước, hệ thống điều khiển phân phối nước… nhằm phục vụ tưới tiết kiệm nước và thuận lợi trong quản lý ,vận hành. Ngoài ra giải pháp khoa học công nghê nhằm phát huy năng lực các trạm bơm tiết kiệm điện năng là điều chỉnh chế độ làm việc của các trạm bơm để nâng cao hiệu quả khai thác bằng việc điều chỉnh tăng khả năng bơm để đáp ứng lượng nước khi thời gian bơm bị giảm do điều kiện thực tế không cho phép hoặc điều chỉnh điểm công tác của bơm bằng việc thay đổi số vòng quay bơm 1.2. Tổng quan về hệ thống thủy lợi sông Nhuệ. Hệ thống thủy lợi sông Nhuệ là hệ thống liên tỉnh: Hà Nội, Hà Nam và Hà Tây cũ nay thuộc là Hà Nội, được hình thành và bắt nguồn từ những sông, ngòi, trên khu vực tam giác châu thổ sông Hồng. Quá trình hình thành, cải tạo phát triển và hoàn thành là quá trình chinh phục thiên nhiên từ những năm 1932 đến nay. 1.2.1. Vị trí địa lý Sông Nhuệ nối với sông Hồng qua cống Liên Mạc, và đổ ra sông Đáy qua cống Phủ Lý . Lưu vực sông Nhuệ có toạ độ điạ lý từ 20030’40” đến 21009’ vĩ độ Bắc, 105037’30” đến 106002’ kinh độ Đông.Được giới hạn bởi: Phía Bắc và Đông giáp sông Hồng. Phía Tây giáp sông Đáy Phía Nam giáp sông Châu. Hệ thống thủy lợi sông Nhuệ bao gồm toàn bộ lãnh thổ phía Nam của thành phố Hà Nội và một phần lãnh thổ của hai tỉnh Hà Tây cũnay là Hà Nội và Hà Nam. + TP. Hà Nội có 9 quận, 1 huyện: Q. Ba Đình, Q. Hoàn Kiếm, Q. Tây Hồ, 7 Q. Cầu Giấy, Q. Đống Đa, Q. Hai Bà Trưng, Q. Hoàng Mai, Q. Thanh Xuân Q. Bắc Từ Liêm,và H. Thanh Trì. + Tỉnh Hà Tây cũ có TP. Hà Đông và 6 huyện: H. Đan Phượng, H. Hoài Đức, H. Thanh Oai, H. Thường Tín, H. Phú Xuyên, H. Ứng Hoà. + Tỉnh Hà Nam có TP. Phủ Lý: 1 phường, 2 xã thuộc huyện: H. Duy Tiên, H. Kim Bảng 1.2.2.Hiện trạng kinh tế xã hội của hệ thống Hệ thống sông Nhuệ bao gồm 22 quận, huyện, thị xã với 341 xã, phường, thị trấn thuộc 2 tỉnh Hà Nội và Hà Nàm. Cơ cấu phát triển kinh tế của 2 tỉnh Hà Nội, Hà Nam đạt tốc độ tăng trưởng cao hơn nhiều so với tốc độ tăng trưởng bình quân của cả nước. Trong đó kinh tế Hà Nội đã đạt được tốc độ tăng trưởng cao nhất GDP là 10%/năm cao hơn cả nước là 7,5%/năm. Toàn lưu vực sông Nhuệ có tổng diện tích tự nhiên là 130030,35ha. Trong đó đất nông nghiệp là 71513,17ha chiếm 55% so với diện tích đất tự nhiên. Đất lâm nghiệp rất ít chỉ có 340,32ha, đất phi nông nghiệp 49239ha chiếm 38%. Đất canh tác là 68329,55ha và đang có xu hướng giảm dần do phát triển các khu đô thị, công nghiệp, làng nghề... Đất lâm nghiệp toàn lưu vực sông Nhuệ rất nhỏ, chỉ có diện tích 340,32ha thuộc H. Kim Bảng (tỉnh Hà Nam) Diện tích đất nuôi trồng thuỷ sản là 6.429ha, sản lượng thủy sản năm 2005 của lưu vực sông Nhuệ là 15.396 tấn, giá trị 225.793 triệu đồng. Công nghiệp trong những năm gần đây có sự phát triển nhanh, đóng góp lớn vào phát triển kinh tế- xã hội của tỉnh, ngành công nghiệp duy trì được tốc độ tăng trưởng GDP cao và khá ổn định. Lưu vực sông Nhuệ được cung cấp nguồn điện từ hệ thống điện miền Bắc. Nguồn cung cấp điện cho lưu vực gồm chủ yếu 2 nhà máy thủy điện Hoà 8 Bình với công suất 1920MW và nhà máy nhiệt điện Phả Lại với công suất 440MW. Nhìn chung các ngành kinh tế - xã hội nhất là đô thị, công nghiệp, giao thông đang phát triển mạnh. Cơ cấu kinh tế và các thành phần kinh tế có chuyển dịch và chuyển biến rất nhanh làm cho nhiều phương hướng quy hoạch ngành cần phải điều chỉnh. Nền kinh tế trong hệ thống đã và đang phát triển theo cơ cấu: công nghiệp - xây dựng - du lịch - dịch vụ - nông lâm ngư nghiệp. Vị trí địa lý của hệ thống thuận lợi vì gần các thị trường tiêu thụ lớn, nguồn lao động dồi dào, có văn hoá, khoa học kỹ thuật, có hạ tầng cơ sở các ngành đang được tập trung đầu tư phát triển. Đất đai tốt thuận lợi cho đa dạng hoá sản phẩm, nhiều sản phẩm có tiếng trong và ngoài vùng cũng như quốc tế. Công nghiệp, xây dựng, du lịch - dịch vụ đã trở thành ngành chính đóng góp rất lớn vào tổng thu nhập của các tỉnh, thành phố cũng như tính theo địa bàn hệ thống. Tuy nhiên sự phát triển các ngành chưa đồng bộ, còn phân tán, vẫn còn chịu tác động biến đổi của tự nhiên. Nhiều hạ tầng cơ sở nhất là thủy lợi mới chỉ đáp ứng được mức độ nhất định cần kịp thời bổ sung và tập trung đầu tư để làm nền tảng cho sự phát triển của các ngành kinh tế. Chưa có sự phối hợp chặt chẽ và hài hoà giữa các ngành làm cho quá trình phát triển hạn chế lẫn nhau, ảnh hưởng lẫn nhau và kém bền vững. 1.2.3. Hiện trạng các trạm bơm tưới nằm trên hệ thống Hệ thống thuỷ lợi sông Nhuệ thuộc địa phận của các tỉnh : Hà Nội, Hà Nam, có trên 300 trạm bơm điện, bao gồm khoảng 1.600 máy bơm các loại, cùng với các công trình tự chảy đảm bảo tưới, ổn định cho 81.000 ha đất canh tác trong hệ thống và tiêu (bằng động lực) là 67.273 ha, trên tổng số diện tích phải tiêu là 107.530 ha . Bản đồ hệ thống sông Nhuệ như ở phụ lục 9 1.2.4. Các trạm bơm lấy nước tưới từ sông Hồng. Các trạm bơm lấy nước tưới từ sông Hồng gồm có một số khu tưới sau: diện tích quận Bắc Từ Liêm huyện Thanh Trì, , Đan Phượng, Hoài Đức với diện tích khoảng 14.636 ha. Bảng 1. 2: Thông kê các trạm bơm tưới lấy nước trực tiếp từ sông Hồng TT Tên công trình 1 TB. Đan Hoài 2 TB. Hồng Vân 3 4 Năm XD Quy mô Diện tích (ha) Số máy Csuất Fcần tưới Fthực tế 1962 5 8000 8716 8716 1964 5 8000 4900 4900 Trần Phú 3 1000 220 220 Thuỵ Phú 2 3000 800 800 Khu tưới của trạm bơm Đan Hoài bao gồm diện tích của các huyện Đan Phượng, Hoài Đức (Hà Tây cũ ) và BắcTừ Liêm (Hà Nội). Trạm bơm Đan Hoài được xây dựng từ năm 1962 lắp 5 tổ máy 8000m3/h. Theo thiết kế trạm bơm Đan Hoài có F = 9.300 ha đất canh tác của các huyện Đan Phượng, Hoài Đức (Hà Tây cũ ) và Bắc Từ Liêm (Hà Nội) nhưng thực tế chỉ đảm bảo tưới từ 8.716 ha. Hiện nay diện tích tưới của trạm bơm Đan Hoài bị thu hẹp do chuyển đổi mục đích sử dụng đất sang các khu công nghiệp, các khu tưới xen kẹp các khu công nghiệp. Trạm bơm Hồng Vân được xây dựng và đưa vào khai thác từ năm 1964 lắp 5 tổ máy loại 8000 m3/h, có nhiệm vụ tưới trên 5.459 ha đất canh tác của các huyện Thanh Trì (Hà Nội), Thường Tín và Phú Xuyên của Hà Tây cũ nhưng hiện nay mới chỉ đảm bảo tưới ổn định 4.900 ha. Ngoài trạm bơm Hồng Vân, trên tiểu vùng còn có một số trạm bơm nhỏ khác lấy nước sông Nhuệ và sông Hồng để tưới cho các khu vực cao và nằm cuối kênh Hồng 10 Vân. 1.2.5. Các trạm bơm lấy nước tưới từ sông Đáy Vùng tưới lấy nước trực tiếp sông Đáy bao gồm 17 trạm bơm với 55 tổ máy, diện tích cần tưới là 2.017ha, thực tế tưới được 1.760 đạt 87% so với yêu cầu tưới. Bảng 1.3: Thống kê các trạm bơm lấy nước từ sông Đáy TT Tên công trình Năm xây dựng Tổng các TB 1 Phương Tuy 2 Quy mô Số máy Công suất Diện tích (ha) F cần tưới F thực tế 2017 1760 55 1966 1 1000 20 20 Cao Xuân Dương 4 1000 0 0 3 Bãi Thị Nguyên 1 1000 0 0 4 Phương Trung 1 6 1000 0 0 5 Hồng quan 1978 4 1000 128 122 6 Hòa Phú 1991 3 1000 106 106 7 Viên Nội 1989 4 1000 267 240 8 Ba Thá 1985 7 1000 217 217 9 Đoàng Xá 1975 3 1000 122 50 10 Thành Vật 1977 1 1000 0 30 11 Hoàng Dương 1973 2 1000 160 40 12 Đường Tây- Đồng Vật 2 1000 50 50 13 Tân Sơn 2 2500 250 250 14 Đanh Xuyên 3 2500 210 210 15 Quế II 7 8000 100 100 16 Dã chiến Quế 3 1000 200 200 17 Phù đạm I 2 2500 187 125 1.2.6.Vùng tưới lấy nước sông Hồng qua cống Liên Mạc Được chia làm 4 khu tưới: Liên Mạc - Hà Đông, Hà Đông - Đồng 11 Quan, Đồng Quan - Lương Cổ và Duy Tiên - sông Châu. Với khoảng hơn 200 trạm bơm, đó là chưa kể hết trạm bơm dã chiến và trạm bơm hợp tác xã. Đa phần đều là những trạm bơm tưới tiêu kết hợp. Diện tích cần tưới là 55527ha và diện tích thực tưới là 50.451ha. Khu vực tưới tự chảy tập trung ở khu Đồng Quan - Lương Cổ khoảng 10.000ha, song diện tích này đang giảm đi nhanh do đầu nước trên các kênh trục không đảm bảo mà phải có sự hỗ trợ của các trạm bơm kể cả dã chiến và hợp tác xã. Phần ngoài bãi sông Hồng và sông Châu cũng được các trạm bơm lấy nước từ các kênh trục trong hệ thống cung cấp đủ. Bảng 1.4: Hiện trạng vùng lấy nước sông Hồng qua cống Liên Mạc TT III.1 Tên công trình Năm xây dựng Quy mô TỔNG TOÀN VÙNG 55527 F thực tế 50451 Động lực 45099 40468 Tự chảy 10428 9983 6667.6 6151.7 Liên Mạc- Hà Đông Số máy Công suất Diện tích (ha) 140 F cần tưới 1 TB. Thuỵ Phương 4 12000 304 304 2 TB. Liên Mạc 8 9600 560.3 560.3 3 Mỹ Đình 2 2400 4 Cầu Diễn 5 Đại Mỗ 5 6 Cầu Đôi 7 Trung Văn 8 Phú Đô 9 Đồng Chanh 10 Trung Hòa 11 Cầu Ngà 2 12 Cầu Sắt 250 400.3 400.3 6800 420 420 1 1200 40 40 5 6000 150 150 110 1 1200 15 153 2003 3 1120 100 100 490 490