I. Tính cấp thiết của nghiên cứu
Nước đã từng được xem là nguồn tài nguyên vô tận. Tuy nhiên, với sự gia tăng dân số và phát triển kinh tế, tình trạng thiếu nước đã trở thành mối lo ngại lớn. Việc tối ưu hóa nước tưới trong nông nghiệp là một chiến lược quan trọng, đặc biệt ở các vùng khô hạn. Biến đổi khí hậu đã làm gia tăng tình trạng hạn hán, gây ra thách thức lớn cho sản xuất nông nghiệp. Giải pháp tích trữ nước mùa mưa để sử dụng cho mùa khô đã được chứng minh là hiệu quả. Nghiên cứu này nhằm xây dựng quy trình vận hành trữ nước hiệu quả, giúp giảm thiểu ảnh hưởng của hạn hán đến sản xuất nông nghiệp.
1.1. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chính của nghiên cứu là xác định nhu cầu và khả năng cấp nước của hệ thống tưới trong mùa kiệt. Nghiên cứu sẽ đề xuất giải pháp thu trữ nước hợp lý, ứng dụng bài toán tối ưu để xây dựng kế hoạch vận hành theo thời gian thực. Điều này nhằm đảm bảo cung cấp đủ nước tưới trong mùa kiệt, đồng thời tiết kiệm chi phí vận hành hệ thống.
1.2. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu
Nghiên cứu tập trung vào giải pháp thu trữ nước và xây dựng thuật toán vận hành tối ưu cho vùng 9 xã thuộc kênh Lê Xuân Đào, hệ thống thủy lợi Nam Nghệ An. Đây là một trong những vùng bị hạn hán nặng nhất, do đó việc nghiên cứu và áp dụng các biện pháp quản lý nước là rất cần thiết.
II. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu áp dụng nhiều phương pháp khác nhau để thu thập và phân tích dữ liệu. Phương pháp khảo sát và thu thập số liệu giúp xác định hiện trạng hệ thống tưới tiêu và tình hình hạn hán. Phương pháp kế thừa các tài liệu và kết quả nghiên cứu trước đó cũng được sử dụng để làm cơ sở cho nghiên cứu. Phương pháp thống kê và mô hình toán được áp dụng để tính toán nhu cầu nước cho cây trồng và xác định lượng nước thiếu hụt. Cuối cùng, phương pháp tối ưu hóa trong quản lý vận hành hệ thống sẽ giúp xây dựng hàm vận hành tối ưu cho hệ thống.
2.1. Cách tiếp cận nghiên cứu
Nghiên cứu tiếp cận từ thực tiễn, hệ thống và từ dưới lên. Cách tiếp cận từ thực tiễn giúp xác định nguyên nhân và mức độ hạn hán, từ đó đề xuất giải pháp. Cách tiếp cận hệ thống xem xét mối quan hệ giữa các yếu tố tự nhiên và hoạt động của con người. Cách tiếp cận từ dưới lên giúp xác định nhu cầu dịch vụ tưới tiêu và mong muốn của người dân.
2.2. Phương pháp phân tích dữ liệu
Phương pháp khảo sát và thu thập số liệu giúp xác định hiện trạng hệ thống tưới tiêu. Phương pháp thống kê xử lý các tài liệu về khí tượng, thủy văn. Phương pháp mô hình toán sử dụng phần mềm để tính toán nhu cầu nước cho cây trồng và xác định chế độ dòng chảy trong hệ thống tưới. Tất cả các phương pháp này đều hướng đến việc quản lý nước hiệu quả hơn.
III. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Nghiên cứu này có ý nghĩa khoa học và thực tiễn lớn. Về mặt khoa học, nghiên cứu xây dựng phương pháp luận và thuật toán tối ưu cho vận hành hệ thống tưới trong mùa kiệt. Về mặt thực tiễn, nghiên cứu đề xuất giải pháp và kế hoạch vận hành tối ưu cho hệ thống kênh phục vụ tưới cho mùa khô. Giải pháp này có thể được áp dụng cho các vùng khác có điều kiện tự nhiên tương tự, góp phần bảo vệ nguồn nước và giảm thiểu ảnh hưởng của hạn hán đến sản xuất nông nghiệp.
3.1. Đóng góp mới của nghiên cứu
Nghiên cứu đã xây dựng bài toán tối ưu hỗ trợ ra quyết định vận hành trữ nước tưới để giảm thiểu ảnh hưởng của hạn hán. Kết quả nghiên cứu có thể tham khảo và áp dụng cho các hệ thống tương tự, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp trong bối cảnh biến đổi khí hậu.
3.2. Ứng dụng thực tiễn
Giải pháp và kế hoạch vận hành tối ưu được đề xuất có thể ứng dụng cho các vùng khác, giúp cải thiện tình hình hạn hán trong nông nghiệp. Việc áp dụng các kỹ thuật tưới tiết kiệm nước và quản lý nước hiệu quả sẽ góp phần nâng cao năng suất cây trồng và bảo vệ môi trường.
