mở đầu một thời kỳ phát triển các nghiên cứu về công nghệ tưới tiết kiệm nước. Nhưng phải đến năm 1959, nhờ công sức của hai cha con Simcha Blass và Yeshayahu người Israel, phương pháp này mới được hoàn thiện. Nghiên cứu về công nghệ tưới tiên tiến được nhiều nước quan tâm từ những thập niên 60 của thế kỷ trước, các công nghệ tưới không ngừng được cải tiến nhằm nâng cao khả năng áp dụng và tính hiệu quả trong sử dụng nước. Công nghệ tưới phun mưa và tưới nhỏ giọt chính là một trong những thành tựu lớn nhất và là những lựa chọn hàng đầu không chỉ cho việc nâng cao hiệu quả sử dụng nước tưới và giá trị sản xuất mà còn là công cụ thích ứng giải quyết được nhiều khó khăn trong nền nông nghiệp hiện đại, đặc biệt là ở các vùng chịu tác động của biến đổi khí hậu.
Những năm gần đây, nền nông nghiệp thế giới đã luôn phải hướng ánh nhìn về Israel - vùng đất tưởng chừng như nhỏ bé nhưng lại là cái nôi sáng tạo ra nhiều công trình khoa học, một trong số đó chính là công nghệ tưới phun mưa - phát minh tiêu biểu cho nền nông nghiệp toàn thế giới. Israel vốn không phải là một quốc gia có nhiều lợi thế tự nhiên để phát triển nông nghiệp. Với diện tích lãnh thổ nhỏ hẹp, diện tích đất trồng trọt lại càng ít và không phải là giống đất phì nhiêu, màu mỡ để trồng trọt. Nhìn nhận một cách toàn diện thì Israel hoàn toàn không có thuận lợi về điều kiện tự nhiên để phát triển nông nghiệp.
Thế nhưng, trên thực tế, họ lại là quốc gia hàng đầu trong phát triển ngành nông nghiệp khi không chỉ đủ cung cấp cho đất nước mà doanh thu từ xuất khẩu nông sản còn đứng đầu thế giới. Yếu tố lớn nhất tạo nên những thành tựu đáng kinh ngạc đó chính là công nghệ tưới phun mưa công nghệ Israel. Tổng quan các nghiên cứu tại Việt Nam 1. Tổng quan về tưới tiết kiệm tại Việt Nam Thủy lợi có vai trò và vị trí quan trọng trong sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá, xây dựng và bảo vệ Tổ quốc, là cơ sở hạ tầng thiết yếu phục vụ phát triển bền vững nông nghiệp, nông thôn, kinh tế - xã hội ở Việt Nam.
Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đã xây dựng một chiến lược phát triển KHCN cho nông nghiệp và nông thôn, đến năm 2020 các thành tựu KHCN sẽ đóng góp từ 40 50% GDP nông nghiệp, trong đó sản phẩm nông nghiệp công nghệ cao chiếm 30% giá trị sản xuất của các sản phẩm chủ yếu. Theo Đề án “Phát triển ngành trồng trọt đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030” của Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, tổng diện tích cây trồng cạn chủ lực, có thị trường (cà phê, chè, hồ tiêu, điều, mía, cây ăn quả, .000ha; trong đó, diện tích cây ăn quả 910.000ha, cao su 800.000ha, cà phê 500. Một trong những mục tiêu của đề án “Tái cơ cấu ngành Thủy lợi” là phát triển một nền nông nghiệp chủ động tưới, tiêu theo hướng hiện đại, đẩy mạnh trên diện rộng các giải pháp tưới tiên tiến, tiết kiệm nước cho các cây trồng cạn chủ lực: cà phê, hồ tiêu, chè, cây điều, cây mía, cây ăn quả, rau, hoa.000ha cây trồng cạn chủ lực được tưới tiên tiến, tiết kiệm nước. Công nghệ tưới tiên tiến, tiết kiệm nước cho cây trồng là việc áp dụng quy trình kỹ thuật và thiết bị tiên tiến để tưới theo phương pháp nhỏ giọt, phun mưa, tưới ngầm, bảo đảm cấp nước theo nhu cầu của cây trồng cạn hoặc tưới ướt - khô xen kẽ cho cây lúa phù hợp từng giai đoạn sinh trưởng kết hợp với các biện pháp canh tác tiên tiến trong nông nghiệp.
Trong vài năm gần đây, việc áp dụng công nghệ tưới tiên tiến và tiết kiệm nước cho cây trồng cạn đã chứng minh đây là một giải pháp mang tính đột phá. Hiện đã xuất hiện không ít mô hình tiêu biểu về áp dụng công nghệ tưới tiên tiến, tiết kiệm nước cho cây trồng cạn như các mô hình tưới chuối trên đất dốc ở Lào Cai; tưới cà phê, hồ tiêu ở Tây Nguyên; tưới rau, hoa ở Lâm Đồng; tưới cây ăn quả ở Bình Dương; mô hình khu nông nghiệp công nghệ cao Unifarm ở Bình Dương. 5 Thực tế qua áp dụng các mô hình công nghệ tưới tiên tiến và tiết kiệm nước, hiệu quả mang lại là khá khả quan, được biểu hiện trên các mặt: Quản lý dinh dưỡng cây trồng, tiết kiệm nước, tiết kiệm phân bón, tăng năng suất, tăng chất lượng, giảm phòng trừ cỏ dại, giảm nấm bệnh, giảm ô nhiễm môi trường, cơ giới hóa, sản xuất hàng hóa quy mô lớn. Đồng thời công nghệ tưới tiên tiến và tiết kiệm nước đã làm thay đổi cơ bản tư duy nhận thức của người canh tác nông nghiệp, mang lại hiệu quả kinh tế cao, tạo cơ hội cho nông dân tiếp cận và ứng dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật vào sản xuất.
Mặc dù có nhiều ưu điểm nổi trội so với tưới truyền thống, việc áp dụng công nghệ tưới tiên tiến, tiết kiệm nước trong nông nghiệp nước ta vẫn còn rất hạn chế. Theo thống kê sơ bộ, tính đến thời điểm hiện tại, diện tích cây trồng cạn hiện đang áp dụng tưới tiên tiến, tiết kiệm nước trên cả nước đạt khoảng 276. Hầu hết các tỉnh, thành phố đã áp dụng tưới tiết kiệm nước cho cây trồng cạn. Trong đó, các vùng phát triển tưới tiên tiến, tiết kiệm nước mạnh mẽ nhất là Đông Nam bộ (117.000ha), Tây Nguyên (78.000ha), đồng bằng sông Cửu Long (46.000ha), Bắc Trung bộ và duyên hải Nam Trung bộ (24.
Nguyên nhân áp dụng tưới tiết kiệm còn hạn chế chủ yếu là do chi phí đầu tư, nhất là đầu tư ban đầu, đối với công nghệ tưới tiên tiến, tiết kiệm nước còn cao so với thu nhập của người dân và đòi hỏi có một kiến thức, trình độ nhất định khi sử dụng, trong khi động lực của người sản xuất chưa đủ lớn (chưa thấy hết được lợi ích, nhất là lợi ích kinh tế của việc áp dụng công nghệ này so với kỹ thuật tưới truyền thống) nên chưa mạnh dạn áp dụng công nghệ tưới tiết kiệm nước. Ngoài ra, cơ chế, chính sách hỗ trợ cho người nông dân, tổ chức kinh tế, xã hội để thúc đẩy ứng dụng công nghệ, kỹ thuật tưới tiết kiệm cho cây trồng chủ lực còn chưa hoàn thiện, đồng bộ, chưa tạo động lực cho việc áp dụng công nghệ tưới tiên tiến, tiết kiệm nước trong sản xuất nông nghiệp. Một số mô hình cụ thể như: - Mô hình tưới phun mưa tự động cho cây hành tím tại huyện Vĩnh Châu, tỉnh Sóc Trăng. - Mô hình tưới phun mưa tự động cho các loại cây: hoa, rau màu ở một số vùng ven đô như An Lạc phường Đông Giang, … tỉnh Quảng Trị.
6 - Mô hình tưới phun mưa tự động cho cây mãng cầu ở xã Sông Xoài, Châu Đức, Bà Rịa Vũng Tàu. Tổng quan nghiên cứu xác định Dống * Phương pháp xác định theo nguyên lý chi phí quản lý nhỏ nhất. Để xác định được đường kính kinh tế của đường ống có thể sử dụng cách so sánh phương án với các đường kính khác nhau theo nguyên lý chi phí quản lý nhỏ nhất. Theo Giáo trình máy bơm và Trạm bơm của GS.
Hoàng Lâm Viện và những người khác. Ta xác định chi phí quản lý xác định theo công thức: C = aE + bK Trong đó: a - Giá thành 1kWh điện; E - Tổng năng lượng hao tổn hàng năm trên 1m dài đường ống; K - Vốn đầu tư cho 1 mét đường ống; b - Tỷ lệ khấu hao hoàn vốn và sửa chữa tính theo % tiền vốn đầu tư K. Tổng năng lượng E được tính theo công thức sau: T T 9,81htt 9,81 E= Qdt = Q 3 dt 0 tb K tb 0 Q - Lưu lượng đường ống từng thời gian; Q2 htt - Tổn thất cột nước trên 1 mét ống đẩy htt = K T - Thời gian làm việc của ống đẩy trong năm; Để tính toán cho thuận lợi với các biểu đồ dùng nước bậc thang, biểu thức dưới dấu tích phân: T Q dt = q T 3 3 tb 0 7 n (Q .t ) i 3 i Đưa về dạng sai phân: q tb = 3 i =1 n t i =1 i 9,81q tb3 T E= K tb Các cách tính toán theo chi phí quản lý nhỏ nhất: Cmin = (aE + bK)min lập với các đường kính khác nhau theo 2 phương trình sau: aE = f1(D) bK = f2(D) tính với nhiều giá trị của D ta được 2 đường biểu diễn bằng phương pháp cộng đồ thị tìm được điểm có Cmin Sơ đồ chọn đường kính tối ưu Nhận xét: Phương pháp xác định đường kính tối ưu theo nguyên lý chi phí quản lý min đã coi vốn đầu tư và các chi phí ở trạng thái tĩnh tức là không kể đến lãi suất. Tổng quan các nghiên cứu về bài toán thiết kế tối ưu Trong những năm gần đây, lý thuyết phân tích hệ thống và lý thuyết tối ưu hoá được áp dụng nhiều trong các bài toán về quy hoạch, thiết kế, quản lý, vận hành tối ưu các hệ thống nói chung và hệ thống thuỷ lợi nói riêng.
Trong đó, bài toán thiết kế tối ưu 8 các công trình trong hệ thống cấp, thoát nước, tưới, tiêu, đã được một số tác giả trong nước nghiên cứu, điển hình như: Đề tài “Hệ số tiêu thiết kế tối ưu của trạm bơm cho các vùng trồng lúa đồng bằng Bắc Bộ, Việt Nam” (1997) của TS. Dương Thanh Lượng. Tác giả áp dụng phương pháp mô hình mô phỏng và phương pháp tối ưu hoá cho bài toán thiết kế hệ thống tiêu bằng trạm bơm vùng trồng lúa với chỉ tiêu tối ưu là NPV (Giá trị thu nhập ròng quy về thời điểm hiện tại). Giá trị hệ số tiêu thiết kế tương ứng với giá trị NPV max là giá trị hệ số tiêu thiết kế tối ưu của trạm bơm.
Đề tài “Nghiên cứu xác định quy mô đường ống tối ưu cho hệ thống tưới Trung tâm nghiên cứu và sản xuất giống ngô Sông Bôi, Hoà Bình” (2002) của ThS. Sử dụng phương pháp tối ưu hoá, tác giả đã tìm ra phương án đường kính ống tối ưu cho hệ thống ứng với chỉ tiêu tối ưu: IRRmax. Đề tài “Nghiên cứu xác định phương án bố trí và quy mô hợp lý của trạm bơm tưới vùng cao” (2003) của ThS. Nguyễn Tuấn Anh.