Chương 1: Tổng quan về vấn để nghiên cứu “Chương 2: Nội dung và phương pháp nghiên cứu. “Chương 3: Kắt quả nghiên cứu và thảo luận CHUONG1 TÔNG QUAN VE VAN ĐÈ NGHIÊN CUU 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu trên thé giới Cho đến cuối thập niên 70 của thé ky trước, việc tính toán quản lý vận hành các hệ thông tưới vẫn còn dựa trên những gia thiết đơn giản hỏa, xem xét các bài toán QLVH, một cách độc kp riêng rẻ, không chủ ý đến tính hệ thông vốn có của các HTT. Công tác vận hình và quản lý các HTT chủ yếu dựa vào kính nghiệm và những kế hoạch dùng nước (KHDN) đã được lập sỉ trước ứng với một mức bảo đảm tưới hay tần suất mưa, t su lưu lượng dòng chảy nào đó; rồi hiệu chính lại kế hoạch và các thông số. ‘vin hành trong quá trình thực hiện KHDN [13].
Bang | (PL1) trong phụ lục 1 có thống kê những mô hình QLVH tiêu biểu. Có thé sơ bộ phân loại những mô hình QLVH đó thành 3 nhóm khác nhau dựa trên các tinh năng cơ bản của chúng: Nhóm 1: Các mé hình lập ké hoạch tưới. Đây là nhóm các mô hình chỉ có chức năng, tinh toán lập kế hoạch phân phối nước tưới nhằm trợ giúp cho QLVH tha công Nhóm 2: Cúc mé hình lập kế hoạch quản lý vận hành và giảm sắt, điều khiển bán tự. Đỏ là những mô hình không những có chức năng lập kế hoạch tưới như nhóm 1 mà còn cho phép tính toán xác định thông số vận hành các công trình thủy lợi (CTTL) và giảm sit, điễu khiển bán tự động tại chỗ một số CTL, Nhóm 3: Các m6 hình giám sát và điều khiển tự động từ xa (SCADA).
Nhóm mô hình này thường có đầy đủ các chức năng lập kế hoạch tưới sế hoạch vận hành các CTTL, đồng thời cho phép theo dõi, thu thập số liệu và vận hành các CTTL tự động từ trung tâm giám st và điều khiển “Trong phan nghiên cứu tổng quan này chỉ tập trung đi sâu nghiên cứu những mô hình 'QLVH thuộc nhóm 2 và nhóm 3. Đó là các mô hình QLVH theo hướng hiện đại hóa tưới (hay có thé viết gon hơn là: các mô hình hiện đại hóa QLVH). Khải niệm hiện đại hóa tưới ở đây được hiểu theo định nghĩa mi các nhà khoa học và các chuyên gia trí thể giới đã thống nhất như sau (1), 2 dại hod tưới là một quá tình ning cắp cả về kỹ thuật và quản lý (chứ Khong phải chi là sự cải iénledi tạo dom thuẫn) các hệ thông tưới với mục tiêu là nâng cao hiệu quả sửdung các nguồn lực (lao động, nguồn nước, kinh tế, mỗi trường) và địch vw cung cắp nước cho cúc đối tương dùng nước' 'Các mô hình - phần mềm hiện đại hóa QLVH điễn bình được thống kệ, phân loại dựa trên những tính năng cơ bản của chúng như trong bảng 1.1 Sau đây là những kết quả nghiên cứu tổng quan về các công trình nghiên cứu có liên ‘quan đến việc xây dựng và phát triển các mô hình hiện đại hóa quản lý vận hành HTT: tiêu biểu đã được it ké trong bảng 1.1 Các công trình nghiên cứu về mô hình lập kế hoạch quản lý vận hành và giám si, diều khiên bản tự động LLL Khải quất chúng Cá sông trinh nghiên cứu vé mô hình lập kể hoạch quản lý vận hành và giám sit, điều khiễn bán tự động nói chung đều xây dụng thuật toán, phn mềm lập kế hoạch tưới, tinh toán xác định thông số vận hành các công trình thủy lợi và thiết lập một số thống giám sát, điều khiển bán tự động tại chỗ các CTTL chủ chốt. Những mô hình như thể thường được ứng dụng ở những HTT có quy mô lớn hoặc chưa có điều kiện HDH toàn bộ hệ thống.
Trong mục này sẽ trình bày tổng quan về đặc tinh, chức năng. cla một số m6 hình tiêu biểu đã được công bé thông qua các công tình nghiên cứu của các tổ chức và các nhà khoa học trên th giới 1. Phân tích và điều khiển hệ thing tưới (INCA - Irrigation Network Control and Analysis) “Trong công trình nghiên cứu này, Công ty HR Wallingford (Vương quốc Anh) đã xây dmg và phát triển mô hình INCA (từ năm 1980). Các chức ning chỉnh của INCA [8] bao gồm: - Lập và hiệu chỉnh kế hoạch tưới, kế hoạch vận hành công tỉnh đầu mỗi và và các sông trình phân phối, điều tiết nướctrên kênh, ~ Tính yêu cầu nước của các kênh cấp 3 ứng với những cơ cầu cây trồng khác nhau.
= Có thể theo đỡi lớp nước mặt ruộng, độ âm đất và mực nước tại các công trình đầu mỗi, công trình phân phối nước. ~ Giám sát và điều khiển bán tự động công trình đầu mi. ~ Đánh giá hiệu quả của hệ thong tưới.1: Phân loại và những tinh năng cơ bản của các mô hình hiện đại hóa quản lý vn hành HTT được áp dụng phổ biển trên thé giới (Cie tinh năng (có liên quan) của các mô hình, Lập kế hoạch sử dụng hiệu quả | Lap ké | Lập kế | Giám | Quản | Quản TT Mô hình. ‘ede nguồn tài nguyễn.
hoạch | hoạch | sat va lý jlýkinh | Ghi tưới |QLVH điều | công chú Tả | Tỉ | T | gần | và | Miến | th en | ngện | nguyên | phối |GSDK | te Se | nước | cây | aude) | MmAV | động tring động | exe o @ offs | 6 |0 |8 |ø |au Lan I. Các mô hình lập ké hoạch quản lý vận hành và giảm sát, diéu khién bản tự động. 1 [inca x ]z o 2 | sor vote + oPpst zl 2 4 | Canavan ve 5 MS vote | swar ở |. 1 Ìnusne ⁄x[v Le |« “ ows ý | v fe o 3 leo ø Ý | v fe 2.
Che mô hình giám rà đu kHỂuự động exe ¡ [ro 4 v [v][z 2 | BAO y tele 3 ÌTENMSsem y fei 1 | Riana SCADA y fei 5 | ewnis ytvle © | FurmConnet y fv * Ghi chú: (7) là ky hiệu biểu thi mô hình không có đầy đủ tính năng được nêu ở tiêu đề cột đó, 10 2. Van lành hệ thing tưới IMSOP - Irrigation Main System Operation) Cong tình nghi cứu này đã xây dựng và phát triển mô hình IMSOP (từ năm 1987) nhằm mô phỏng việc vận hinh các hệ thống kênh phân phi nước tưới và hỗ trợ cho sông tic QLVH các HTT [8]. Cau trúc của mô hình bao gém 3 thành phin (modules): ~ Module bốc thoát hơi nước (ETM): tính toán bốc thoát hơi nước tiềm năng (ETo) và bốc thoát hơi nước của cây trồng (ETe) dựa trên các số liệu khí tượng ~ Module yêu cầu tưới (IRM): tinh toán yêu cầu tưới của từng kênh cấp 3 theo từng tun dựa vào cường độ bốc thoát hơi nước, lượng mưa hiệu quả, tổn ất nước do thắm trên kênh và ở mặt ung ~ Module vận hành hệ thống (SOM): tính din yêu cầu tưới của các kênh cấp 3 ti những cửa lấy nước và tính toán lưu lượng yêu cầu tai các mặt cit cần thiết trên hệ thống kênh. Từ đó tính toán xác định độ mở các cửa công lấy nước.
Dong thời, một chương trình con cho phép lập kế hoạch lấy nước từ hd chứa và tinh toán mực nước: trong hỗ chứa. Mé lành lập kế hoạch phân phổi nước và vận hành (OPDM ~ Operation Planning Distribution Model) Mô hình OPDM do Bộ môn Kỹ thuật sinh học và tưới “Trường Đại học Utah, Hoa Kỳ thiết lập và phát triển từ năm 1996. Mô hình này có chức năng tinh toán vận hảnh, phân tích và mô phỏng các HTT cho phép tính toán xác định độ mở cửa lấy nước của các loại cống có hình dạng khác nhau. 'OPDM có thể ước tinh mức giảm năng suất cây trồng do mức độ thiểu hụt nước trong vũng rễ cây, do nước và đất bị nhiễm mãn, do ngập úng,.
Điều này cho phép tinh toán, đánh giá về hiệu quả quản lý vận hành HTT. Quản lý vận hành kênh tưới (CanalMan ~ Canal Management) “Trong công trình nghiên cứu này, Bộ môn Kỹ thuật sinh học và tưới tiêu (Trường Đại học Utah, Hoa Kỷ) đã thiết lập và phát triển mô hình CanalMan, Mô hình này cho phép mô phóng thủy lực dòng chay không én định trong hệ thống kênh hở phân nhánh. “Các chức năng chính của nó bao gồm [l6] ~ Lập kế hoạch tưới và kế hoạch vận hành các công ình thủy lợi bằng thủ công ~ Tính toán các thông số vận hành tự động hóa các công trình tại chỗ ~ Thiết lập sơ đỏ và tinh toán, quan lý các công trình tự động điều tiết. in 'Về thực chất, mô hình CanalMan chính là phiên bản cải tiền, phát triển từ các mô hình.
3 Lập kể hoạch quân lý tới (IMS Irigation Management Scheduling) Với công trinh nghiên cứu này, Bộ môn quản lý nước, Trường Đại học Cranfield của Anh quốc đã xây dụng và phát triển mô bình lập kế hoạch tưới hàng ngày. Mô hình này có các chức năng chuyên biệt ~ Quan trắc các số liệu về thời ti hàng ngày. ~ Cho phép xác định thời gian bắt đầu phải tưới trong lần tưới sắp tới và phương thức hiệu chính kể hoạch tưới khỉ có mua IMS chỉ được thiết lập cho việc quản lý HTT canh tác trồng cây trồng cạn 4. Mô hình dinh giả nước và đắt (SWAT - Soil and Water Assessment Too!) SWAT là một trong số 20 mô hình (rên tổng số 123 mô hình và phần mềm được giới thiệu tại Hội nghị Quốc tế về ứng dụng máy tinh trong nông nghiệp tổ chức vào thing 10 năm 1998 ở Hoa Kỳ) có chỗ trọng nhiễu đến QLVH các HTT kênh hở “Cấu trúc của mô hình bao gồm các module thành phần về thuỷ văn, khí tượng, cây trồng, tưới và chuyển nước, chất lượng nước (ph sa, nhiệt độ nước), nước mgm [20] 2.
Tinh toản tới cho hệ thống ding nước mặt và nước hỗ chữa (RUSTIC ~ The Runoft, Storage Irigation Calculator) Mô hình RUSTIC được phat triển hoàn chỉnh vào năm 1994, Nó là công cụ hỗ trợ khá. hiệu quả cho cả thiết kế và lập kể hoạch quản lý các HITT. Ban di, RUSTIC được x ‘ung chỉ với mục đích tinh toán tưới cho các HITT nhỏ ở Australia nhưng chỉ vài năm sau nó đã được bỗ sung thêm các chức năng khác như - Tỉnh toán lựa chọn thời vụ, cơ cầu cây trồng hợp lý ~ Đánh giá hiệu qua quán lý vận hành các HTT. Quản ý vận hành hệ thông tưới (OMIS - Operational Management of Irrigation Systems) ‘Tir năm 1992 - 1993 Viện Thay lực Delft đã nghiên cứu xây dựng và phát triển mô hình OMIS.