Giới thiệu dự án

Hệ thống thủy lợi (HTTL) giữ vai trò then chốt trong việc bảo đảm an ninh nguồn nước, phục vụ tưới tiêu nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản, cung cấp nước sinh hoạt và công nghiệp. Tại Việt Nam, hệ thống thủy lợi cả nước hiện phục vụ tưới trực tiếp cho 3,45 triệu ha đất canh tác, cấp nước cho 1,13 triệu ha, tiêu thoát 1,4 triệu ha, ngăn mặn 0,87 triệu ha và cải tạo chua phèn cho 1,6 triệu ha. Thành phố Hải Phòng có 6 hệ thống thủy lợi độc lập bị chia cắt bởi các nhánh sông thuộc hệ thống sông Thái Bình, với tổng chiều dài kênh trục chính 260,2 km, 135 kênh cấp I (526,6 km), 702 trạm bơm điện và cung cấp hơn 90 triệu m³ nước thô mỗi năm.

Huyện Tiên Lãng nằm ở phía Tây Nam thành phố Hải Phòng, được bao bọc bởi 4 mặt sông và biển (sông Văn Úc, sông Thái Bình, sông Mía và Vịnh Bắc Bộ), diện tích tự nhiên 19.571,04 ha với dân số 160.669 người (60% làm nông nghiệp). Địa bàn chia cắt thành hai tiểu vùng độc lập: Bắc Sông Mới và Nam Sông Mới. Mặc dù đóng vai trò trọng điểm về trồng trọt, chăn nuôi và thủy sản lớn nhất thành phố, HTTL Tiên Lãng đang đối mặt với nhiều thách thức:

  • Xâm nhập mặn cực đoan: Mùa khô độ mặn tại các cống đầu mối đạt 3,0 – 4,0‰ (vượt ngưỡng cho phép đối với cây trồng nông nghiệp và sinh hoạt), hạn chế thời gian lấy nước ngọt tự chảy.
  • Hạ tầng xuống cấp và thiếu đồng bộ: Toàn hệ thống có 92.436 m kênh cấp I và cấp II nhưng mới kiên cố hóa được 8.500 m (tỷ lệ 9,2%), 90,8% là kênh đất bị bồi lắng, sạt lở. Tỷ lệ cống xuống cấp trên kênh chính là 19,6% (11/56 cống), trên kênh cấp I là 41,3% (19/46 cống), và kênh cấp II là 35,5% (22/62 cống).
  • Vận hành thủ công: 85 trạm bơm điện (107 tổ máy) và hệ thống cống điều tiết chưa tích hợp hệ thống SCADA/IoT giám sát tự động, quy trình điều tiết phụ thuộc hoàn toàn vào kinh nghiệm thực tế.
  • Ô nhiễm nguồn nước nội đồng: Các chỉ tiêu Amoni ($NH_4^+$), Coliform, BOD, COD tại hạ lưu vượt từ 1 đến 8 lần so với QCVN 08-MT:2015/BTNMT (Cột A1).
+-------------------------------------------------------------------------+
|                       HTTL TIÊN LÃNG (19.571,04 ha)                     |
+------------------------------------+------------------------------------+
|         BẮC SÔNG MỚI               |          NAM SÔNG MỚI              |
|  - 3 xã (Tiên Cường, Tự Cường,     |  - 20 xã / thị trấn                |
|    Đại Thắng)                      |  - Đầu mối: Cống Rỗ cũ, Rỗ mới     |
|  - Cống Giang Khẩu (B=6m)          |    (B=24m, Q=48m3/s), Cống Trọi    |
|  - Trạm bơm: Cẩm La, Giang Khẩu,   |  - Trạm bơm Gò Công (Q=5,56m3/s)   |
|    Sinh Đan (5-7 máy x 2500 m3/h)  |  - Kênh trục 1 (21,9 km), Trục 2   |
+------------------------------------+------------------------------------+

Mục tiêu dự án

  1. Đánh giá định lượng hiện trạng hạ tầng: Khảo sát chi tiết 60 cống dưới đê, 85 trạm bơm điện nội đồng, 21,91 km kênh trục I, 7,21 km kênh trục II và 19 tuyến kênh cấp I.
  2. Tính toán cân bằng nước chính xác: Sử dụng mô hình toán FAO Penman-Monteith tích hợp phần mềm CropWat 8.0 và FFC2008 để xác định nhu cầu nước tưới ứng với tần suất thiết kế $P = 85%$.
  3. Xác lập giải pháp công trình và phi công trình: Thiết kế lộ trình kiên cố hóa kênh mương, nâng cấp thiết bị đóng mở tự động, xây dựng hệ thống đo mặn và mực nước trực tuyến, chuyển đổi số quy trình quản trị tài nguyên nước.

Phạm vi và giới hạn nghiên cứu

  • Không gian: Toàn bộ phạm vi ranh giới huyện Tiên Lãng, bao gồm tiểu vùng Bắc Sông Mới (3 xã) và Nam Sông Mới (20 xã/thị trấn).
  • Thời gian & dữ liệu: Chuỗi số liệu khí tượng trạm Phù Liễn giai đoạn 1986–2022, chuỗi thủy văn trạm Trung Trang và Đông Xuyên giai đoạn 1980–2023.
  • Đối tượng cấp nước: 9.125 ha đất nông nghiệp, 128 ha lâm nghiệp, 2.205 ha nuôi trồng thủy sản, 4,238 triệu m³ nước sinh hoạt, 0,164 triệu m³ nước công nghiệp và 9,766 triệu m³ nước môi trường.

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Tiêu chí Quản lý truyền thống tại HTTL Tiên Lãng Mô hình hiện đại hóa đề xuất
Công nghệ giám sát Thủ công, cử nhân viên đo đạc tại hiện trường Cảm biến IoT (mực nước, độ mặn) truyền dữ liệu qua 4G/LoRaWAN
Quy trình đóng mở cống Tời quay tay, van cơ khí thủ công, thiếu đồng bộ Cửa van xilanh thủy lực kết hợp PLC/SCADA tự động hóa
Truyền dẫn nước Kênh đất hở (tổn thất thấm/bốc hơi 30–35%) Kênh bê tông cốt thép đúc sẵn, mặt cắt Parshall (tổn thất < 12%)
Điều tiết mặn Đo thủ công, trễ nhịp triều cường, nguy cơ nhiễm mặn Đóng mở tự động theo ngưỡng mặn thời gian thực ($S \le 1,0‰$)

Yêu cầu người dùng theo khung MoSCoW

  • Must have (Bắt buộc): Bảo đảm cấp đủ nước cho 9.125 ha canh tác vụ Đông Xuân ($P=85%$); tích hợp cảm biến đo độ mặn tự ngắt tại cống Rỗ Mới và Giang Khẩu; kiên cố hóa 100% các đoạn kênh xung yếu.
  • Should have (Nên có): Phần mềm hỗ trợ ra quyết định phân phối nước dựa trên dự báo khí tượng thủy văn; thay thế máy bơm trục ngang cũ bằng bơm chìm hiệu suất cao.
  • Could have (Có thể có): Lắp đặt camera AI giám sát xả thải trộm vào hệ thống kênh trục cấp I; chuẩn hóa SCADA tập trung về Trung tâm Quản trị Công ty.
  • Won't have (Chưa thực hiện đợt này): Tự động hóa 100% kênh nội đồng cấp III và tưới nhỏ giọt diện rộng toàn bộ diện tích lúa.
+--------------------+      +--------------------+      +--------------------+
| Hiện trạng (2024)  | ---> |   Khoảng trống     | ---> |   Mục tiêu 2030    |
| - Kênh kiên cố 9,2%|      | - Thất thoát nước  |      | - Kênh kiên cố 65% |
| - Vận hành cơ thủ  |      | - Nhiễm mặn 3-4‰   |      | - SCADA tự động    |
| - Ô nhiễm Amoni/Col|      | - Thiếu quan trắc  |      | - Kiểm soát QCVN 08|
+--------------------+      +--------------------+      +--------------------+

Thiết kế hệ thống

Kiến trúc giải pháp hiện đại hóa HTTL Tiên Lãng kết hợp giữa công trình thủy lợi truyền thống và hạ tầng công nghệ thông tin – tự động hóa:

Ngăn xếp công nghệ và tiêu chuẩn kỹ thuật

  • Phần mềm tính toán thủy văn/thủy lực: CropWat 8.0 (FAO), FFC2008 (Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam), ArcGIS 10.8 (Phân tích mạng lưới kênh).
  • Phần cứng SCADA/IoT: PLC Siemens S7-1200 / Schneider Modicon M241, Cảm biến đo mặn quang điện trở công nghiệp (Độ phân giải 0,01‰, chuẩn truyền thông RS485 Modbus RTU), Xi lanh thủy lực đôi áp lực 160 bar điều khiển cánh van cống Rỗ Mới và cống Tiên Cựu.
  • Tiêu chuẩn áp dụng: TCVN 8641:2011 (Công trình thủy lợi – Yêu cầu thiết kế hệ thống tưới tiêu), QCVN 08-MT:2015/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt), QCVN 01-1:2018/BYT (Chất lượng nước sạch dùng cho mục đích sinh hoạt).

Phương pháp nghiên cứu

Dự án áp dụng phương pháp tiếp cận tích hợp kỹ thuật công trình và mô hình hóa toán học theo các giai đoạn:

[Khảo sát & Đo đạc] -> [Xử lý Dữ liệu Chuỗi] -> [Mô hình hóa CropWat] -> [Thiết kế SCADA] -> [Nghiệm thu & Đánh giá]

Ma trận đánh giá rủi ro và giải pháp giảm thiểu

Rủi ro kỹ thuật / môi trường Mức độ Khả năng Giải pháp giảm thiểu
Xâm nhập mặn kéo dài quá 15 ngày Cao Cao Thiết lập kịch bản vận hành liên hoàn cống Rỗ Mới – Trạm bơm Gò Công; nạo vét tích trữ nước trước kỳ triều cường
Bồi lắng bùn cát tại cửa cống lấy nước Trung bình Rất cao Định kỳ nạo vét đầu cống bằng xáng thổi; thiết kế gờ ngăn cát đáy tại ngưỡng cống $Z = -1,50$ m
Nhiễu tín hiệu truyền thông mùa bão Thấp Trung bình Sử dụng kênh truyền kép (Dual-SIM 4G + Radio LoRa công nghiệp dải tần 433 MHz); lưu trữ log tại biên (Edge Logging)
Xung đột dùng nước giữa Thủy sản - Lúa Cao Cao Phân vùng kênh cấp - thoát riêng biệt; ban hành lịch tưới - xả luân phiên điện tử theo tuần

Implementation và kết quả

Quy trình tính toán và thuật toán cốt lõi

Quy trình tính toán nhu cầu nước cho các loại cây trồng (Lúa Đông Xuân, Lúa Mùa, Ngô vụ đông, rau màu) dựa trên chuỗi quan trắc khí tượng trạm Phù Liễn giai đoạn 1986–2022 ứng với tần suất thiết kế $P = 85%$.

1. Phương trình cân bằng nước tổng quát

$$R_q = ET_{crop} + Perc + L_{prep}$$

Trong đó:

  • $R_q$: Nhu cầu nước tổng cộng của mặt ruộng (mm/ngày).
  • $Perc$: Lượng thấm của đất qua tầng đáy ruộng (mm/ngày).
  • $L_{prep}$: Lượng nước làm đất và bão hòa mặt ruộng trước khi gieo cấy (mm/đợt).
  • $ET_{crop}$: Lượng bốc thoát hơi nước của cây trồng (mm/ngày).

2. Tính toán bốc thoát hơi nước tiềm năng (FAO-56 Penman-Monteith)

$$ET_{crop} = K_c \times ET_o$$

$$ET_o = \frac{0.408 \Delta (R_n - G) + \gamma \frac{900}{T + 273} u_2 (e_s - e_a)}{\Delta + \gamma (1 + 0.34 u_2)}$$

Trong đó: $R_n$ là bức xạ thuần tại bề mặt cây trồng ($MJ/m^2/day$), $G$ là mật độ thông lượng nhiệt trong đất ($MJ/m^2/day$), $T$ là nhiệt độ không khí trung bình ở độ cao 2m ($23,2^\circ C$), $u_2$ là tốc độ gió ở độ cao 2m ($2,7 m/s$), $e_s - e_a$ là độ hụt áp suất hơi nước bão hòa ($kPa$), $\Delta$ là độ dốc của đường cong áp suất hơi bão hòa, $\gamma$ là hằng số tâm lý ẩm.

3. Lượng mưa hiệu quả ($P_{eff}$) theo tiêu chuẩn USDA Soil Conservation Service

$$P_{eff} = \begin{cases} \frac{P \times (125 - 0.2 \times P)}{125} & \text{với } P \le \frac{250}{3}\text{ mm} \ 125/3 + 0.1 \times P & \text{với } P > \frac{250}{3}\text{ mm} \end{cases}$$

Nhu cầu tưới thực tế cần cung cấp tại mặt ruộng ($IR_{req}$): $$IR_{req} = R_q - P_{eff}$$

import numpy as np

def calculate_irrigation_demand(eto, kc, perc, l_prep, rainfall):
    """
    Tính toán nhu cầu nước tưới thực tế tại đầu mối (IR_head)
    eto: Bốc thoát hơi nước chuẩn (mm/day)
    kc: Hệ số cây trồng theo giai đoạn sinh trưởng
    perc: Mức thấm (mm/day)
    l_prep: Nước làm đất (mm/day)
    rainfall: Lượng mưa quan trắc P (mm/month)
    """
    # 1. Tính lượng bốc thoát hơi nước cây trồng
    et_crop = kc * eto
    rq = et_crop + perc + l_prep
    
    # 2. Tính lượng mưa hiệu quả theo USDA
    if rainfall <= (250.0 / 3.0):
        p_eff = rainfall * (125.0 - 0.2 * rainfall) / 125.0
    else:
        p_eff = (125.0 / 3.0) + (0.1 * rainfall)
    p_eff = max(0.0, p_eff)
    
    # 3. Nhu cầu tưới thuần tại mặt ruộng
    ir_net = max(0.0, rq - (p_eff / 30.0))  # quy đổi về mm/ngày
    
    # 4. Hiệu suất hệ thống kênh (kênh đất hiện trạng eta = 0.65, kiên cố eta = 0.88)
    eta_current = 0.65
    eta_upgraded = 0.88
    
    ir_head_current = ir_net / eta_current
    ir_head_upgraded = ir_net / eta_upgraded
    
    return {
        "ET_crop": round(et_crop, 2),
        "P_eff": round(p_eff, 2),
        "IR_net": round(ir_net, 2),
        "IR_head_current": round(ir_head_current, 2),
        "IR_head_upgraded": round(ir_head_upgraded, 2),
        "Water_Saved_Percent": round((1 - ir_head_upgraded / ir_head_current) * 100, 2)
    }

# Thử nghiệm với số liệu vụ Đông Xuân tháng II tại trạm Phù Liễn
sample_result = calculate_irrigation_demand(eto=2.8, kc=1.05, perc=2.0, l_prep=0.0, rainfall=69.2)
print("Kết quả tính toán thủy lực:", sample_result)

# Thuật toán logic điều khiển tự động cống lấy nước ngăn mặn đầu mối
def automated_sluice_control(salinity_ppt, river_level_m, canal_level_m, threshold_salinity=1.0):
    """
    Quy tắc đóng mở cống Rỗ Mới dựa trên tín hiệu SCADA
    """
    if salinity_ppt > threshold_salinity:
        return "COMMAND: DONG_CONG (Cảnh báo: Nhiễm mặn vượt ngưỡng > 1.0 ppt)"
    elif river_level_m <= canal_level_m:
        return "COMMAND: DONG_CONG (Chờ triều: Mực nước sông thấp hơn mực nước nội đồng)"
    elif river_level_m > canal_level_m and salinity_ppt <= threshold_salinity:
        gate_opening_percent = min(100, (river_level_m - canal_level_m) * 50)
        return f"COMMAND: MO_CONG_{gate_opening_percent}% (Lấy ngọt tự chảy an toàn)"
    return "COMMAND: GIU_NGUYEN_TRANG_THAI"

Thử nghiệm và kiểm chuẩn kết quả tính toán

Sử dụng chuỗi số liệu mưa trạm Phù Liễn thiết lập mô hình mưa ứng với $P = 85%$ (năm điển hình 1999) đạt tổng lượng mưa thiết kế 1.340,3 mm/năm:

Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Cả năm
Mưa thiết kế $P=85%$ (mm) 16,9 69,2 52,1 22,5 155,1 235,1 108,4 310,9 50,0 269,5 1,0 0,5 1.340,3
Bốc hơi $ET_o$ (mm/ngày) 1,8 2,1 2,4 3,2 4,1 4,5 4,3 3,9 3,5 3,1 2,5 2,0 3,12 (TB)
Hệ số cây trồng $K_c$ (Lúa ĐX) 1,05 1,10 1,20 1,15 0,95 - - - - - - - -
Lượng mưa hiệu quả $P_{eff}$ (mm) 15,2 52,4 41,8 19,8 98,5 132,4 76,8 156,1 40,2 145,2 1,0 0,5 779,9

Cân bằng cung – cầu nước tổng hợp tại đầu mối HTTL Tiên Lãng

Thành phần nhu cầu nước Vụ Đông Xuân (triệu m³) Vụ Mùa (triệu m³) Vụ Đông (triệu m³) Tổng cả năm (triệu m³) Tỷ trọng (%)
1. Nông nghiệp (Lúa, hoa màu) 48,25 32,10 12,40 92,75 71,6%
2. Nuôi trồng thủy sản 6,50 8,20 4,10 18,80 14,5%
3. Sinh hoạt nông thôn & đô thị 1,41 1,41 1,42 4,24 3,3%
4. Công nghiệp tập trung 0,05 0,05 0,06 0,16 0,1%
5. Thau chua, rửa mặn, môi trường 4,80 2,10 2,87 9,77 7,5%
Tổng nhu cầu thực tế tại đầu mối 61,01 43,86 20,85 125,72 100,0%
Khả năng cấp nước tự chảy + động lực 68,50 92,40 45,20 206,10 -
Hệ số an toàn nguồn nước ($K_{at}$) 1,12 2,11 2,17 1,64 Đạt an toàn

Đổi mới và đóng góp

Điểm mới khoa học và công nghệ

  1. Chuyển đổi số công tác thủy văn nội đồng: Thay thế phương pháp ước tính kinh nghiệm bằng việc số hóa chuỗi số liệu 36 năm khí tượng trạm Phù Liễn, mô hình hóa lượng nước làm đất ($L_{prep}$) và lượng thấm ($Perc$) theo cấu trúc thổ nhưỡng địa phương trên phần mềm CropWat 8.0.
  2. Cơ chế vận hành đa mục tiêu thích ứng mặn: Tích hợp logic tự động kiểm soát mặn kép: Quan trắc mặn tự động đầu nguồn (sông Văn Úc, sông Thái Bình) kết hợp đóng mở điều tiết cống tự chảy Rỗ Mới ($Q = 48 m^3/s$) nhằm bảo vệ nguồn nước thô cho 213 trạm cấp nước sạch.
+-----------------------------------------------------------------------------------+
|               SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN QUẢN LÝ CẤP NƯỚC THỦY LỢI                    |
+----------------------+--------------------+--------------------+------------------+
| Tiêu chí             | Mô hình cũ         | HTTL Nam Nam Định  | Mô hình đề xuất  |
|                      | (Tiên Lãng 1960)   | (Tham chiếu 2021)  | (Tiên Lãng 2024) |
+----------------------+--------------------+--------------------+------------------+
| Tỷ lệ kiên cố hóa    | 9,2%               | 42,5%              | Lộ trình 65,0%   |
| Tổn thất truyền dẫn  | 35,0%              | 22,0%              | 12,0%            |
| Cảnh báo xâm nhập mặn| Thủ công, trễ 12h  | Trạm đo định kỳ    | Real-time SCADA  |
| Điện năng trạm bơm   | 100% định mức cũ   | Giảm 8%            | Giảm 26,1%       |
+----------------------+--------------------+--------------------+------------------+

Đóng góp thực tiễn cho ngành

  • Hiệu quả tài nguyên: Giảm thiểu 23,2 triệu m³ nước thất thoát hàng năm nhờ kiên cố hóa kênh cấp I, tiết kiệm xấp xỉ 2,4 tỷ đồng chi phí điện năng vận hành 78 trạm bơm điện.
  • Giá trị môi trường: Thiết lập quy trình duy trì dòng chảy môi trường 9,766 triệu m³/năm, pha loãng nồng độ Amoni hạ lưu kênh trục từ $1,073 mg/l$ xuống dưới mức $0,3 mg/l$ (đạt tiêu chuẩn nguồn cấp nước sinh hoạt).

Ứng dụng thực tế và triển khai

Kịch bản vận hành thực tế

+-------------------------------------------------------------------------+
|                  KỊCH BẢN VẬN HÀNH THEO MÙA ĐẶC THÙ                     |
+------------------------------------+------------------------------------+
|  VỤ ĐÔNG XUÂN (MÙA KHÔ / XÂM MẶN)  |     VỤ MÙA (MÙA LŨ / TIÊU ÚNG)     |
|  - Trọng tâm: Tích nước ngọt tối đa|  - Trọng tâm: Tiêu úng cưỡng bức  |
|  - Đóng cống Rỗ Mới khi S > 1.0 ppt|  - Mở 60 cống tiêu khi triều kiệt |
|  - Kích hoạt 75 trạm bơm nắn dòng  |  - Vận hành 85 trạm bơm chống ngập |
|  - Ưu tiên: Nước sinh hoạt & làm ải|  - Ưu tiên: An toàn bờ bao & lúa   |
+------------------------------------+------------------------------------+

Phân tích chi phí – lợi ích (Cost-Benefit Analysis)

        TỔNG VỐN ĐẦU TƯ GIAI ĐOẠN 2024-2030: 145,0 TỶ ĐỒNG
        LỢI ÍCH KINH TẾ DỰ KIẾN: 31,6 TỶ ĐỒNG/NĂM
        - Tăng năng suất lúa & thủy sản:   21,5 tỷ/năm
        - Tiết kiệm điện bơm & vận hành:    2,4 tỷ/năm
        - Giảm thiệt hại do mặn/ngập úng:   7,7 tỷ/năm
        -------------------------------------------------------------
        THỜI GIAN HOÀN VỐN ĐẦU TƯ (ROI): 4,6 NĂM

Lộ trình triển khai (Roadmap)

  • Giai đoạn 1 (2024 – 2025): Nạo vét 10 tuyến kênh cấp I xung yếu (tổng chiều dài 48 km); lắp đặt 6 trạm đo mặn và mực nước tự động tại cống Rỗ Mới, cống Sông Mới, cống Trọi, cống Giang Khẩu.
  • Giai đoạn 2 (2026 – 2028): Kiên cố hóa bằng bê tông cốt thép 40 km kênh cấp I và cấp II; tự động hóa hệ thống máy đóng mở thủy lực tại 10 cống phân phối trục chính.
  • Giai đoạn 3 (2029 – 2030): Hoàn thiện trung tâm điều hành SCADA tập trung tại Công ty TNHH MTV KTCTTL Tiên Lãng, kết nối toàn diện 85 trạm bơm và hệ thống quan trắc chất lượng nước thời gian thực.

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật hiện tại

  • Dữ liệu quan trắc nội đồng còn phân tán: Tần suất quan trắc chất lượng nước mặt mới đạt 2 lần/năm tại 3 điểm, chưa phản ánh đầy đủ biến động ô nhiễm theo chu kỳ tuần hoàn xả thải sinh hoạt và chăn nuôi.
  • Nguồn lực đầu tư hạ tầng lớn: Tỷ lệ kiên cố hóa kênh mương mới đạt 9,2%, việc huy động vốn cho 90,8% chiều dài kênh đất còn lại đòi hỏi phân kỳ đầu tư dài hạn.

Hướng phát triển tiếp theo

  • Ứng dụng Trí tuệ nhân tạo (AI/Machine Learning): Xây dựng mạng nơ-ron hồi quy (LSTM) dự báo độ mặn trước 72 giờ tại cửa sông Thái Bình và Văn Úc dựa trên dữ liệu xả của các hồ thủy điện thượng nguồn và thủy triều vịnh Bắc Bộ.
  • Mô hình hóa chất lượng nước 2D (Delft3D/MIKE 11): Mô phỏng lan truyền ô nhiễm Amoni, Coliform trên toàn bộ trục kênh chính để tối ưu hóa chu kỳ xả rửa nội đồng.

Đối tượng hưởng lợi

+-----------------------------------------------------------------------------+
|                      ĐỐI TƯỢNG HƯỞNG LỢI & GIÁ TRỊ                          |
+------------------------+----------------------------------------------------+
| Sinh viên & Học viên   | Nguồn tài liệu thực chứng về tính toán thủy văn,   |
|                        | ứng dụng CropWat 8.0 và FFC2008 cho ĐATN.          |
+------------------------+----------------------------------------------------+
| Kỹ sư & Nhà phát triển | Kiến trúc hệ thống SCADA/IoT quan trắc mặn,        |
|                        | thuật toán tự động hóa điều tiết cống thủy lực.    |
+------------------------+----------------------------------------------------+
| Doanh nghiệp KTCTTL    | Bộ công cụ tối ưu hóa chi phí bơm, phân phối nước  |
|                        | công bằng, tiết kiệm 2,4 tỷ đồng điện năng/năm.    |
+------------------------+----------------------------------------------------+
| Nông dân & HTX         | Chủ động nguồn nước ngọt tưới tiêu cho 9.125 ha lúa|
|                        | và 2.205 ha thủy sản, phòng ngừa rủi ro mất mùa.   |
+------------------------+----------------------------------------------------+

Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu kỹ thuật cốt lõi để triển khai hệ thống đo mặn và đóng mở cống tự động là gì?

Hệ thống đòi hỏi: (1) Cảm biến độ dẫn điện/độ mặn công nghiệp đạt chuẩn chống ăn mòn nước mặn IP68, tích hợp giao tiếp RS485 Modbus RTU; (2) Trạm RTU/PLC điều khiển tại chỗ có pin năng lượng mặt trời dự phòng 72 giờ; (3) Hệ thống xilanh thủy lực đóng mở cửa van đạt áp lực danh định $\ge 160\text{ bar}$ với cảm biến hành trình góc mở chính xác đến từng centimet.

2. Giới hạn chịu mặn của các đối tượng dùng nước trong HTTL Tiên Lãng được phân bổ như thế nào?

  • Lúa thuần nông nghiệp (vụ Đông Xuân, vụ Mùa): Ngưỡng mặn cho phép lấy nước vào ruộng $S \le 1,0‰$. Khi $S > 1,5‰$, lúa bị ngộ độc mặn, giảm năng suất từ 25–50%.
  • Cấp nước sinh hoạt (213 nhà máy nước sạch nông thôn): Ngưỡng cho phép $S \le 0,25‰$ (theo QCVN 08-MT:2015/BTNMT cột A1).
  • Nuôi trồng thủy sản nước lợ (tôm sú, tôm thẻ): Ngưỡng thích nghi dao động $5,0‰ – 15,0‰$, cần nguồn cấp mặn độc lập không qua kênh tưới lúa.

3. Phương án xử lý khi độ mặn tại cống Rỗ Mới vượt quá 4‰ trong nhiều ngày liên tiếp?

Công ty vận hành theo quy trình khẩn cấp: (1) Đóng hoàn toàn cống Rỗ Mới và cống Sông Mới; (2) Khai thác nguồn nước ngọt hồi quy qua cống Giang Khẩu từ sông Thái Bình vào thời điểm chân triều; (3) Kích hoạt trạm bơm tiếp nguồn Gò Công và trạm bơm Xi Phông với lưu lượng $5,56\text{ m}^3\text{/s}$ để dẫn nước ngọt từ vùng không bị nhiễm mặn về bổ cứu cho vùng Nam Sông Mới.

4. Chi phí bảo trì, bảo dưỡng hệ thống kiên cố và thiết bị tự động hàng năm là bao nhiêu?

Kinh phí vận hành và bảo dưỡng (O&M) ước tính chiếm khoảng $1,5 - 2,0%$ tổng mức đầu tư hạ tầng kỹ thuật (tương đương 2,1 – 2,9 tỷ đồng/năm), được bù đắp hoàn toàn từ nguồn thu tiền dịch vụ sử dụng sản phẩm dịch vụ công ích thủy lợi và giá trị tiết kiệm điện năng của hệ thống trạm bơm.

5. Khả năng tích hợp dữ liệu của hệ thống vào Trung tâm Điều hành Đô thị Thông minh (IOC) Hải Phòng?

Toàn bộ dữ liệu mực nước, độ mặn, trạng thái cống và lưu lượng bơm được thiết kế mở theo chuẩn RESTful API, định dạng dữ liệu chuẩn JSON/GeoJSON, sẵn sàng kết nối truyền dữ liệu an toàn qua mạng truyền số liệu chuyên dùng về Trung tâm IOC thành phố và Sở Nông nghiệp & Phát triển Nông thôn Hải Phòng.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp "Đánh giá hiện trạng cấp nước và đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả cấp nước của hệ thống thuỷ lợi Tiên Lãng, thành phố Hải Phòng" đã thực hiện đánh giá toàn diện, khoa học về hệ thống hạ tầng và cân bằng tài nguyên nước vùng ven biển.

Tóm tắt các kết quả chính

  • Lượng hóa chi tiết hiện trạng: Xác định chính xác tỷ lệ kênh kiên cố hóa chỉ đạt $9,2%$ (8.500 m / 92.436 m), chỉ ra 52 vị trí cống điều tiết xuống cấp cần ưu tiên xử lý.
  • Xác lập dữ liệu cân bằng nước chuẩn xác: Ứng dụng mô hình FAO-56 và CropWat 8.0 tính toán tổng nhu cầu nước tại đầu mối cả năm là $125,72\text{ triệu m}^3$, chứng minh hệ thống có hệ số an toàn $K_{at} = 1,64$ đáp ứng tốt nhu cầu phát triển kinh tế – xã hội khi được điều tiết hợp lý.
  • Đề xuất hệ giải pháp đồng bộ: Kết hợp lộ trình kiên cố hóa công trình trị giá 145 tỷ đồng với hệ thống tự động hóa SCADA/IoT kiểm soát xâm nhập mặn thời gian thực.

Dự án cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn vững chắc cho Công ty TNHH MTV Khai thác công trình thủy lợi Tiên Lãng và Sở Nông nghiệp & PTNT Hải Phòng trong công tác quy hoạch, hiện đại hóa hạ tầng nông nghiệp bền vững thích ứng với biến đổi khí hậu giai đoạn 2024–2030.