Luận văn thạc sĩ nghiên cứu xác định mực nước thiết kế bể tháo hợp lý cho trạm bơm tiêu lê tính huyện lâm thao tỉnh phú thọ

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu nghiên cứu xác định mực nước thiết kế bể tháo hợp lý cho trạm bơm tiêu lê tính huyện lâm thao tỉnh, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân, đề xuất

• Tác giả: Nguyễn Hồng Sơn
• Đề tài: Nghiên cứu xác định mực nước thiết kế bể tháo hợp lý cho trạm bơm tiêu Lê Tính, Lâm Thao, Phú Thọ
• Loại tài liệu: luận văn thạc sỹ
• Năm xuất bản: 21Q21

Mục lục chi tiết

• PHẦN MỞ ĐẦU
• I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
• II. MỤC ĐÍCH VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
• III. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tình hình chung việc xác định mực nước bể tháo các trạm bơm tiêu trong cả nước
• 1.2. Tài nguyên thiên nhiên
• 1.3. Tình hình kinh tế xã hội

Tóm tắt

I. Tính cấp thiết của đề tài

Việc xác định mực nước thiết kế cho các trạm bơm tiêu là một vấn đề quan trọng trong quản lý và vận hành hệ thống thủy lợi. Hiện nay, nước ta có trên 10.000 trạm bơm phục vụ cho tưới tiêu, đóng vai trò thiết yếu trong nông nghiệp và đời sống. Tuy nhiên, nhiều trạm bơm gặp phải vấn đề về thiết kế và hiệu quả sử dụng. Đặc biệt, các trạm bơm tiêu nước mưa ra sông thường gặp khó khăn khi mực nước sông dao động lớn trong mùa mưa. Việc xác định mực nước thiết kế bể tháo không hợp lý dẫn đến hiệu suất thấp và lãng phí năng lượng. Nghiên cứu này nhằm đề xuất lựa chọn mực nước bể tháo hợp lý cho trạm bơm Lê Tính, từ đó nâng cao hiệu suất làm việc và tiết kiệm năng lượng.

II. Mục đích và phạm vi nghiên cứu

Mục đích chính của nghiên cứu là đề xuất lựa chọn mực nước bể tháo thiết kế hợp lý cho trạm bơm Lê Tính nhằm đạt hiệu suất cao trong quá trình làm việc. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào trạm bơm Lê Tính, huyện Lâm Thao, tỉnh Phú Thọ. Nghiên cứu sẽ phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến mực nước thiết kế, từ đó đưa ra các giải pháp kỹ thuật phù hợp. Việc xác định mực nước thiết kế không chỉ giúp nâng cao hiệu quả sử dụng máy bơm mà còn góp phần vào việc quản lý nước hiệu quả hơn trong nông nghiệp.

III. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp tiếp cận hệ thống, từ tổng thể đến chi tiết, nhằm phân tích các yếu tố liên quan đến mực nước thiết kế bể tháo. Phương pháp nghiên cứu bao gồm điều tra, khảo sát thực địa, kế thừa các đề tài nghiên cứu trước đó, phân tích và thống kê dữ liệu. Đặc biệt, phương pháp mô hình mô phỏng sẽ được áp dụng để đánh giá hiệu quả của các phương án thiết kế khác nhau. Qua đó, nghiên cứu sẽ đưa ra các giải pháp kỹ thuật nhằm tối ưu hóa mực nước thiết kế cho trạm bơm Lê Tính.

IV. Tình hình chung việc xác định mực nước bể tháo

Trong gần 20 năm qua, việc sử dụng máy bơm và trạm bơm tiêu nước đã phát triển mạnh mẽ, tuy nhiên vẫn còn nhiều vấn đề chưa được giải quyết. Một trong những vấn đề quan trọng là xác định cột nước địa hình thiết kế. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc xác định mực nước bể tháo thiết kế hiện nay thường cao hơn thực tế, dẫn đến lãng phí năng lượng. Các tác giả đã đề xuất các phương pháp xác định mực nước thiết kế dựa trên lý thuyết phân tích hệ thống và tối ưu hóa, nhằm giảm thiểu chi phí và nâng cao hiệu quả sử dụng máy bơm.

V. Tình hình hoạt động thực tế tại trạm bơm Lê Tính

Trạm bơm Lê Tính nằm trên địa bàn huyện Lâm Thao, tỉnh Phú Thọ, có vai trò quan trọng trong hệ thống thủy nông. Điều kiện tự nhiên tại đây ảnh hưởng lớn đến hoạt động của trạm bơm. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng mực nước và chất lượng nước sông Thao tại vị trí công trình đều đạt tiêu chuẩn cho tưới tiêu. Tuy nhiên, việc xác định mực nước bể tháo thiết kế vẫn cần được xem xét lại để đảm bảo hiệu suất làm việc của máy bơm. Các yếu tố như mưa, độ ẩm và nhiệt độ cũng cần được phân tích để đưa ra các giải pháp tối ưu cho trạm bơm.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Việt Nam hiện có hơn 10.000 trạm bơm phục vụ công tác tưới tiêu, đóng vai trò quan trọng trong phát triển nông nghiệp và kinh tế vùng. Tuy nhiên, nhiều trạm bơm, đặc biệt là các trạm bơm tiêu nước mưa ra sông, đang gặp phải các vấn đề về thiết kế, quản lý vận hành và hiệu quả sử dụng. Một trong những thách thức lớn là việc xác định mực nước bể tháo thiết kế chưa hợp lý, dẫn đến máy bơm vận hành với hiệu suất thấp và tiêu hao năng lượng lớn. Luận văn tập trung nghiên cứu lựa chọn mực nước bể tháo thiết kế hợp lý cho trạm bơm Lê Tính, huyện Lâm Thao, tỉnh Phú Thọ, nhằm nâng cao hiệu suất làm việc và tiết kiệm năng lượng.

Phạm vi nghiên cứu bao gồm phân tích số liệu mực nước và mưa tại trạm bơm Lê Tính trong giai đoạn 2010-2014, kết hợp với dữ liệu thủy văn từ các trạm đo lân cận như Trung Hà, Việt Trì. Mục tiêu cụ thể là đề xuất mực nước bể tháo thiết kế phù hợp với đặc điểm thủy văn vùng đồng bằng sông Hồng, giúp máy bơm vận hành trong vùng hiệu suất cao phần lớn thời gian. Nghiên cứu có ý nghĩa lớn trong việc giảm tổn thất năng lượng, nâng cao hiệu quả kinh tế và góp phần phát triển bền vững hệ thống thủy lợi tại khu vực.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Lý thuyết xác suất và thống kê thủy văn: Phân tích tần suất xuất hiện của mưa lớn và mực nước sông, sử dụng phân bố Pearson loại III để mô hình hóa dữ liệu thủy văn.
• Mô hình đặc tính máy bơm: Đường đặc tính máy bơm thể hiện mối quan hệ giữa cột nước, lưu lượng và hiệu suất, làm cơ sở đánh giá hiệu quả vận hành.
• Nguyên tắc tiết kiệm năng lượng trong thiết kế thủy lợi: Xác định mực nước bể tháo thiết kế sao cho máy bơm hoạt động trong vùng hiệu suất cao, giảm tổn thất năng lượng.
• Khái niệm mực nước bể tháo thiết kế: Mực nước được chọn dựa trên tần suất xuất hiện phù hợp với đặc điểm mưa lũ trong vùng, tránh lấy mực nước quá cao gây lãng phí năng lượng.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Số liệu mưa và mực nước thu thập từ các trạm khí tượng thủy văn Việt Trì, Trung Hà, Phú Thọ trong khoảng 21 năm (1994-2014). Dữ liệu vận hành trạm bơm Lê Tính giai đoạn 2010-2014.
• Phương pháp phân tích: Sử dụng phương pháp thống kê toán học, phân tích tần suất xuất hiện mưa lớn 1, 3, 5, 7 ngày max; phân tích tần suất mực nước 1 và 5 ngày max tại các trạm đo. Áp dụng phân bố Pearson loại III để mô hình hóa và dự báo.
• Phương pháp khảo sát thực địa: Đo đạc, khảo sát mực nước bể tháo và bể hút tại trạm bơm Lê Tính trong các đợt vận hành.
• Phương pháp mô hình mô phỏng: So sánh hiệu suất máy bơm thực tế với đường đặc tính máy bơm thiết kế, đánh giá tổn thất năng lượng do mực nước bể tháo không phù hợp.
• Timeline nghiên cứu: Thu thập và phân tích dữ liệu từ 1994-2014, khảo sát thực địa và đánh giá vận hành trạm bơm từ 2010-2014, đề xuất giải pháp và kiểm chứng trong giai đoạn 2015-2016.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Mực nước bể tháo thực tế thấp hơn thiết kế nhiều: Số liệu vận hành trạm bơm Lê Tính giai đoạn 2010-2014 cho thấy mực nước bể tháo trung bình khoảng 12,47 m, thấp hơn mực nước thiết kế 16,8 m đến 17,2 m. Hiệu suất máy bơm thực tế dao động trung bình 65,7%, thấp hơn nhiều so với hiệu suất thiết kế 76-81,3%.

2. Tần suất xuất hiện mưa lớn 3 ngày max chiếm ưu thế: Trong 21 năm dữ liệu mưa tại Việt Trì, có 9 trận mưa gây úng, trong đó 77,78% là mưa 3 ngày max, cho thấy mô hình mưa 3 ngày tần suất 10% là phù hợp để thiết kế mực nước bể tháo.

3. Mực nước sông tại trạm Trung Hà có biến động lớn: Mực nước 1 ngày max trung bình 1551 mm, với hệ số phân tán CV=0,1 và hệ số thiên lệch CS=-0,97, cho thấy sự ổn định tương đối nhưng có những đỉnh cao bất thường cần lưu ý khi thiết kế.

4. Tổn thất năng lượng tăng theo mức chênh lệch mực nước thiết kế: Nếu mực nước thiết kế cao hơn mực nước trung bình thường xuất hiện 20%, năng lượng tiêu hao tăng thêm 5-15%; cao hơn 40% thì tăng 13-38%; cao hơn 60% thì tăng 23-64%. Điều này chứng minh việc chọn mực nước bể tháo quá cao gây lãng phí năng lượng đáng kể.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của hiệu suất máy bơm thấp là do mực nước bể tháo thiết kế quá cao so với thực tế mực nước nguồn nhận nước tiêu tại trạm bơm Lê Tính. Việc này khiến máy bơm vận hành ngoài vùng hiệu suất tối ưu, dẫn đến tiêu hao năng lượng lớn và giảm tuổi thọ thiết bị. So sánh với các nghiên cứu trước đây tại các trạm bơm khác trong vùng đồng bằng sông Hồng cũng cho kết quả tương tự, khẳng định tính phổ biến của vấn đề.

Dữ liệu mưa và mực nước phân tích cho thấy sự không đồng bộ giữa mực nước lũ ngoài sông và mưa trong đồng, do đó việc lấy mực nước bể tháo thiết kế dựa trên tần suất mưa lớn trong đồng không phản ánh đúng điều kiện thực tế. Việc áp dụng mô hình mưa 3 ngày max với tần suất 10% giúp xác định mực nước bể tháo hợp lý hơn, phù hợp với đặc điểm thủy văn vùng nghiên cứu.

Biểu đồ đường đặc tính máy bơm so sánh hiệu suất thiết kế và thực tế vận hành minh họa rõ sự giảm hiệu suất khi mực nước bể tháo không phù hợp. Bảng số liệu vận hành chi tiết trong 5 năm cũng cho thấy hiệu suất trung bình chỉ đạt khoảng 65,7%, thấp hơn đáng kể so với thiết kế.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Điều chỉnh mực nước bể tháo thiết kế theo tần suất mưa 3 ngày max 10%: Áp dụng mô hình mưa tiêu chuẩn phù hợp với đặc điểm thủy văn vùng Lê Tính để xác định mực nước bể tháo thiết kế, giúp máy bơm vận hành trong vùng hiệu suất cao, giảm tổn thất năng lượng. Thời gian thực hiện: 1 năm, chủ thể: Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tỉnh Phú Thọ.

2. Cải tạo, nâng cấp hệ thống trạm bơm và kênh tiêu: Tối ưu hóa thiết kế bể tháo, giảm chiều sâu bể tháo không cần thiết để giảm chi phí xây dựng và tăng hiệu quả vận hành. Thời gian: 2 năm, chủ thể: Ban Quản lý dự án thủy lợi địa phương.

3. Áp dụng công nghệ giám sát và điều khiển tự động: Lắp đặt cảm biến mực nước, hệ thống điều khiển tự động để điều chỉnh vận hành máy bơm theo mực nước thực tế, nâng cao hiệu suất và tiết kiệm năng lượng. Thời gian: 1-2 năm, chủ thể: Trung tâm Thủy lợi và Công nghệ thông tin.

4. Đào tạo và nâng cao năng lực quản lý vận hành: Tổ chức các khóa đào tạo cho cán bộ vận hành trạm bơm về kỹ thuật vận hành, bảo trì và quản lý năng lượng, đảm bảo vận hành hiệu quả theo tiêu chuẩn mới. Thời gian: liên tục, chủ thể: Sở Nông nghiệp, các trường đại học kỹ thuật.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà quản lý thủy lợi và chính quyền địa phương: Giúp hiểu rõ về vấn đề thiết kế mực nước bể tháo, từ đó đưa ra các quyết định đầu tư, cải tạo hệ thống thủy lợi phù hợp với điều kiện thực tế.

2. Kỹ sư thiết kế và vận hành trạm bơm: Cung cấp cơ sở khoa học để lựa chọn mực nước bể tháo thiết kế, tối ưu hóa hiệu suất máy bơm, giảm tổn thất năng lượng trong vận hành.

3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành thủy lợi, môi trường: Là tài liệu tham khảo về phương pháp phân tích thủy văn, mô hình mưa, mực nước và ứng dụng trong thiết kế công trình thủy lợi.

4. Các tổ chức tài trợ và phát triển nông nghiệp: Hỗ trợ đánh giá hiệu quả đầu tư, đề xuất các giải pháp kỹ thuật nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn vốn trong lĩnh vực thủy lợi.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao cần điều chỉnh mực nước bể tháo thiết kế?
   Mực nước bể tháo thiết kế hiện tại thường lấy theo tần suất mưa và mực nước lũ cao, không phản ánh đúng thực tế vận hành, dẫn đến máy bơm làm việc ngoài vùng hiệu suất cao, gây lãng phí năng lượng và tăng chi phí vận hành.

2. Mô hình mưa 3 ngày max có ưu điểm gì?
   Mô hình mưa 3 ngày max chiếm tỷ lệ cao nhất trong các trận mưa gây úng tại vùng nghiên cứu (77,78%), phản ánh đặc điểm mưa phổ biến và bất lợi, giúp xác định mực nước bể tháo thiết kế phù hợp hơn.

3. Hiệu suất máy bơm giảm ảnh hưởng thế nào đến kinh tế?
   Hiệu suất giảm đồng nghĩa với việc tiêu hao điện năng tăng lên, làm tăng chi phí vận hành, giảm tuổi thọ máy bơm và ảnh hưởng đến khả năng tiêu úng, gây thiệt hại cho sản xuất nông nghiệp.

4. Làm thế nào để giảm tổn thất năng lượng tại trạm bơm?
   Điều chỉnh mực nước bể tháo thiết kế hợp lý, cải tạo hệ thống thủy lợi, áp dụng công nghệ giám sát tự động và nâng cao năng lực vận hành là các giải pháp hiệu quả để giảm tổn thất năng lượng.

5. Phạm vi áp dụng kết quả nghiên cứu có giới hạn không?
   Nghiên cứu tập trung vào trạm bơm Lê Tính và vùng đồng bằng sông Hồng, tuy nhiên phương pháp và kết quả có thể tham khảo và áp dụng cho các trạm bơm tiêu nước mưa ra sông có đặc điểm thủy văn tương tự trên cả nước.

Kết luận

• Mực nước bể tháo thiết kế hiện tại tại trạm bơm Lê Tính cao hơn nhiều so với mực nước thực tế, làm giảm hiệu suất máy bơm trung bình xuống còn khoảng 65,7%.
• Mưa 3 ngày max với tần suất 10% là mô hình phù hợp nhất để xác định mực nước bể tháo thiết kế, phản ánh đặc điểm thủy văn vùng nghiên cứu.
• Việc điều chỉnh mực nước bể tháo thiết kế giúp giảm tổn thất năng lượng từ 5% đến hơn 60% tùy mức chênh lệch, nâng cao hiệu quả vận hành trạm bơm.
• Cần kết hợp cải tạo công trình, áp dụng công nghệ giám sát và đào tạo vận hành để tối ưu hóa hiệu quả hệ thống thủy lợi.
• Giai đoạn tiếp theo nên triển khai thực hiện các đề xuất, đồng thời mở rộng nghiên cứu áp dụng cho các trạm bơm khác trong vùng đồng bằng sông Hồng và các khu vực tương tự.

Hành động ngay hôm nay: Các cơ quan quản lý và kỹ sư vận hành nên xem xét điều chỉnh mực nước bể tháo thiết kế dựa trên kết quả nghiên cứu để nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng và phát triển bền vững hệ thống thủy lợi.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.Tình hình chung việc xác định mực nước bể tháo các trạm bơm tiêu trong cả nước. Trong gần 20 năm trở lại đây, khi việc sử dụng các máy bơm và trạm bơm để tiêu nước được phát triển ở đồng bằng Bắc Bộ, nhiều vấn đề thuộc về các khâu thiết kế công trình, chọn sử dụng máy bơm đã được giải quyết. Tuy nhiên cũng còn một số vấn đề khá cơ bản chưa được giải quyết thích đáng. Một trong những vấn đề trên là xác định cột nước địa hình thiết kế, trong đó yếu tố cần đề cập trước tiên là mức nước bể tháo thiết kế.

Bài báo “Một phương pháp xác định cao trình đáy cống xả của trạm bơm tiêu” tại tạp chí số 38- (3/2012) của tác giả Nguyễn Tuấn Anh, Đỗ Minh Thu “. Nội dung bài báo này giới thiệu một phương pháp xác định cao trình đáy cống xả của trạm bơm tiêu dựa trên lý thuyết phân tích hệ thống và tối ưu hóa. Trong phương pháp này, hàm mục tiêu được chọn là tổng chi phí xây dựng và quản lý quy về năm đầu nhỏ nhất. Phương pháp đã được áp dụng cho một trạm bơm cụ thể trong thực tế và cho kết quả đáng tin cậy.

Phương pháp tính toán này nên được áp dụng trong công tác thiết kế các trạm bơm tiêu nước mưa ra sông, đặc biệt là các trạm bơm mà ở đó lũ ngoài sông không trùng tần suất xuất hiện với mưa trong đồng. Tác giả La Đức Dũng và Nguyễn Tuấn Anh tạp chí số 43-tháng 12/2013 có bài viết “Đánh giá bước đầu về phương pháp xác định mực nước thiết kế bể xả của các trạm bơm tiêu”. Nội dung Bài báo giới thiệu kết quả đánh giá bước đầu về phương pháp xác định mực nước thiết kế bể xả của các trạm bơm tiêu hiện nay dựa trên liệt tài liệu quan trắc thực tế của trạm bơm Nhân Hòa, Hà Nam. Qua so sánh mực nước bể tháo và mực nước sông trong thời gian từ năm 2004 đến năm 2011, bài báo đã đánh giá sơ bộ được mức độ Luận văn thạc sỹ Nguyễn Hồng Sơn – 21Q21 -4– lãng phí cột nước bơm dẫn đến điện năng bơm tăng thêm của trạm bơm do đáy kênh tháo được thiết kế thiên cao.

Tạp chí số 47-tháng 12/2014, hai tác giả La Đức Dũng và Nguyễn Tuấn Anh cũng có bài viết: “Đề xuất cách xác định cao trình thiết kế đáy kênh tháo của các trạm bơm tiêu” dựa trên nguyên tắc tiết kiệm năng lượng bơm. Qua xem xét so sánh tổng điện năng tiêu thụ của trạm bơm tương ứng với các trường hợp cao trình đáy kênh tháo được xác định ứng với mực nước bể tháo thiết kế tần suất 10%, 30%, 40%, 50% và 60% của hai trạm bơm tiêu thuộc hệ thống Bắc Nam Hà, bài báo kiến nghị để lựa chọn cao trình thiết kế đáy kênh tháo hợp lý nên xem xét một số tần suất thiết kế của mực nước bể tháo thay vì 10% như hiện nay. Điển hình nhất tại hội nghị khoa học năm 1984 - Đại học Thủy lợi GS.TS Hoàng Lâm Viện đã có bài báo nói về “Vấn đề kinh tế xác định mực nước trạm bơm tiêu vùng Đồng bằng Bắc Bộ”. Vấn đề xác định mực nước bể tháo thiết kế chưa phù hợp, liên quan đến vấn đề thiết kế trạm bơm, chọn sử dụng máy bơm và vấn đề quy hoạch của trạm bơm phù hợp cho tiêu nước vùng đồng bằng Bắc Bộ.

Hiện nay mực nước bể tháo thiết kế được lấy bằng mực nước bình quân ngắn ngày (1,3,5,7 ngày) cao nhất ứng với tần suất thiết kế tiêu 10% hoặc 20%. Điều này thừa nhận rằng mưa lũ trong đồng và mực nước ngoài sông trùng tần suất. Phương pháp này không suất phát từ một cơ sở đúng đắn và cho kết quả không phù hợp với yêu cầu về kỹ thuật và nhất là về kinh tế. Tiến hành phân tích nghiến cứu sự tương quan giữa mưa trong đồng và mực nước lũ ngoài sông.

Tài liệu được dùng để phân tích là tài liệu mực nước từ tháng 6 đến tháng 10 của các trạm đo mực nước trên các triền sông Luận văn thạc sỹ Nguyễn Hồng Sơn – 21Q21 -5– Hồng, Lô, Thái Bình và tài liệu mưa của các trạm đo mưa thuộc phạm vi miền đồng bằng: Hà Nội,Việt Trì, Sơn Tây. Bằng phương pháp phân tích tương quan, các tác giả đã đưa ra những kết quả sau: + Sự tương quan giữa mưa trong đồng và mực nước ngoài sông của hệ thống sông Hồng và sông Thái Bình là không xảy ra. Sự gặp gỡ mực nước bình quân ngắn ngày (1,3,5,7 ngày) lớn nhất ứng với tần suất p=10% ở ngoài sông với các trận mưa bình quân ngắn ngày (1,3,5 ngày) lớn nhất ứng với tần suất 10% trong đồng hầu như không xuất hiện. + Sự gặp gỡ giữa các trận mưa lớn nhất trong các năm thống kê và mực nước bình quân tháng lớn nhất ứng với tần suất 25% là 26% -:- 42% và ứng với tần suất 50% là 41%-:- 58% tổng số các trận mưa xảy ra.

Sự gặp gỡ giữa các trận mưa lớn trong các năm thống kê và mực nước bình quân vụ ứng với tần suất 25% là 32% -:- 58% và ứng với tần suất 50% là 47% -:- 78% các trận mưa lớn trong năm. Để giải quyết vấn đề đó các tác giả tiến hành nghiên cứu đặc tính của nguồn nhận nước tiêu ở vùng đồng bằng sông Hồng và sông Thái Bình. Đặc tính nguồn nhận nước tiêu ảnh hưởng đến tính năng công tác của máy bơm Nguồn nhận nước tiêu gồm: nguồn nhận nước tiêu là ao hồ, sông nội địa và nguồn nhận nước tiêu là sông thiên nhiên. Thực tế ở vùng đồng bằng Bắc Bộ nguồn nhận nước tiêu là ao hồ và sông nội địa (sông Bắc Hưng Hải, sông sông Nhuệ…) có tính chất hạn chế và chịu ảnh hưởng của mực nước các sông thiên nhiên.

Vì vậy số lượng trạm bơm tiêu đề ra nguồn nhận nước tiêu trên không nhiều và thường nhỏ. Nguồn nhận nước tiêu chủ yếu là hệ thống sông Hồng và sông Thái Bình. Để phân tích đặc tính các sông có ảnh hưởng đến tính năng công tác Luận văn thạc sỹ Nguyễn Hồng Sơn – 21Q21 -6– của máy bơm và trạm bơm, các tác giả dùng phương pháp phân tích xác suất cho từng trạm đo mực nước ở các sông. Số lần xuất hiện của 1 cấp Xác suất xuất hiện P% = Tổng số lần xuất hiện các cấp mực nước Với mỗi con sông, tùy theo nó dài hay ngắn mà chọn từ 2 -:- 6 trạm đo để tính toán.

Tài liệu mực nước từ tháng 6 đến tháng 10 của 33 trạm được chọn để tính toán được thu thập tại Cục kỹ thuật điều tra cơ bản thuộc Tổng cục khí tượng thủy văn. Các tài liệu đều đã được chỉnh biên và có liệt kê từ 17 năm trở lên (có 2 trạm 13 năm: Thắng Cương- sông Cầu, Cầu Sơn -Sông Thương) Những kết quả tính toán đã cho thấy: a/ Chênh lệch mực nước giữa biên cao thấp z của phạm vi mực nước thường xuất hiện ở các vùng giáp trung du khoảng 490 cm, ở các vùng giữa vào khoảng từ 100 -:- 400 cm và các vùng dọc theo bờ biển từ 25 -:- 100 cm. b/ Nếu lấy sông Hồng và sông Thái Bình làm trục chính (sông Đáy làm trục phụ) thì càng về hạ lưu, đường qua hệ mực nước z = f (P%) càng ổn định, xác suất xuất hiện lớn nhất ở vùng giáp trung du khoảng Pmax = 4,4 - 5,8 % và ở ven biển Pmax = 36,5 - 39,2 % (ứng với lũy tích xác suất P=50%). c/ Căn cứ vào đường lũy tích xác suất mực nước của sông, 80% mực nước xuất hiện từ các mực nước z = (0,6-1,7) Ztb - Với sông Hồng và sông Ninh Cơ từ mực nước z = ( 0,8 - 1,5) Ztb ; - Với sông Đáy và sông Thái Bình từ mực nước z = ( 0,7 - 1,7) Ztb ; - Với sông Cầu, sông Thương từ mực nước z = ( 0,6 - 1,7) Ztb ; Luận văn thạc sỹ Nguyễn Hồng Sơn – 21Q21 -7– - Với sông Đào Nam Định, sông Luộc từ mực nước z = ( 0,7 - 1,6) Ztb ; Sông Trà Lý từ mực nước z = (0,6 – 1,6) Ztb Những kết luận trên đã cho thấy rằng: +/ Nếu sử dụng mực nước bình quân ngắn ngày lớn nhất ứng với tần suất 10% làm mực nước bể tháo thiết kế như trước đây thì phần lớn thời gian trạm bơm tiêu sẽ làm việc với các mực nước bể tháo cao hơn nhiều so với mực nước nguồn nhận nước tiêu.

Điều này gây ra một tổn hao năng lượng đáng kể. +/ Để có thể bao trùm được phạm vi thường xuất hiện của mực nước nguồn nhận nước tiêu, các máy bơm được dùng đã tiêu nước cho các vùng ở đồng bằng sông Hồng, sông Thái Bình cần phải có phạm vi sử dụng với hiệu suất lớn ứng với sự thay đổi cột nước từ 2 -:- 4 m, lớn nhất là 5 m. Quan hệ giữa năng lượng tiêu hao với các mực nước bể tháo khác nhau. Phương pháp xác định là so sánh tổng năng lượng tiêu nước hàng năm của trạm bơm có mực nước bể tháo thiết kế lấy bằng mực nước có xác suất xuất hiện lớn nhất làm mực nước bể tháo thiết kế EPmax%.

Tính toán được thực hiện với năm có mực nước xuất hiện trung bình trong những năm thống kê, tức là nếu biểu thị t1 là thời gian cần tiêu nước trong năm ứng với mực nước bể tháo Zt1 và T là tổng thời gian cần tiêu trong năm. Ứng dụng quan hệ trên để tính toán cho các trạm bơm Vĩnh Trị, Nhâm Tràng và Vân Đình trên sông Đáy, trạm bơm Cốc Thành, sông Chanh trên sông Đào Nam Định, trạm bơm Hữu Bị, Như Trác và trạm bơm Hà Nội trên Luận văn thạc sỹ Nguyễn Hồng Sơn – 21Q21 -8– sông Hồng, trạm bơm Kim Bôi, Hiền Lương trên sông Cầu, trạm bơm Cống Sao trên sông Luộc. Kết quả tính toán cho thấy rằng nếu mực nước thiết kế Ztk xác định cao hơn mực nước trung bình thường xuất hiện ZPmax 20% thì năng lượng tổn hao thêm 5 -:- 15 %, nếu cao hơn 40% thì năng lượng tổn hao thêm 13 -:- 38 % và nếu cao hơn 60% thì năng lượng tổn hao thêm 23 -:- 64 %. Sự tăng giảm của vốn đầu tư xây dựng khi mực nước bể tháo thiết kế thay đổi Mực nước bể tháo càng thấp thì bể tháo càng đặt sâu, công trình càng đặt sâu, do đó vốn xây dựng càng tăng lên.