Ứng dụng công nghệ đo mưa tự động thời gian thực trong vận hành tưới cho hệ thống thủy lơi bắc hưng hải

LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành Kỹ thuật tài nguyên nước với đề tài “ Ứng d ụng công nghệ đo mưa tự động trong thời gian thực vận hành tưới cho hệ thống th ủy nông Bắ

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả xin cam đoan đề tài luận văn là do tôi làm và được sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Lê Văn Chín.Trong quá trình làm tôi có tham khảo các tài liệu liên quan nhằm

khẳng định thêm sự tin cậy và cấp thiết của đề tài Các tài liệu trích dẫn rõ nguồn gốc

và các tài liệu tham khảo được thống kê chi tiết Những nội dung và kết quả trình bày trong Luận văn là trung thực, khách quan và phù hợp với thực tiễn của công trình Nếu

vi phạm tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Hà N ội, ngày 5 tháng 11năm 2017

TÁC GI Ả

Nguy ễn Quốc Việt

LỜI CẢM ƠN

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành Kỹ thuật tài nguyên nước với đề tài “ Ứng

d ụng công nghệ đo mưa tự động trong thời gian thực vận hành tưới cho hệ thống

th ủy nông Bắc Hưng Hải” là quá trình nghiên cứu, cố gắng không ngừng của bản

thân và được sự giúp đỡ, động viên khích lệ của các thầy, cô, bạn bè đồng nghiệp và người thân Qua trang viết này tác giả xin gửi lời cảm ơn tới những người đã giúp đỡ tôi trong thời gian học tập, nghiên cứu khoa học vừa qua

Đặc biệt, xin chân thànhbày tỏ lời cảm ơn trân trọng đến PGS.TS Lê Văn Chín đã tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện tốt nhất cho tôi hoàn thành làm luận văn Xin chân thành

cảm ơn toàn thể quý thầy, cô trong Bộ môn Kỹ thuật và Quản lý tưới, khoa Kỹ thuật tài nguyên nước, Trường Đại học Thuỷ lợi đã tận tình truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm quý báu trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn

Xin chân thành cảm ơn Công ty TNHH MTV KTCTTL Bắc Hưng Hải; Các đơn vị liên quan đã giúp đỡ tôi rất nhiều từ quá trình khảo sát, xây dựng bài toán đến góp ý

hiệu chỉnh hệ thống; đặc biệt là đã phối hợp kiểm tra, thử nghiệm, sử dụng đánh giá

kết quả nghiên cứu cho tôi trong quá trình làm luận văn

Cuối cùngtôi xin chân thành cảm ơn gia đình, đơn vị công tác và các đồng nghiệp đã

hỗ trợ tôitrong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn

Hà N ội, ngày 5 tháng 11năm 2017

TÁC GI Ả

Nguy ễn Quốc Việt

M ỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỞ ĐẦU 1

1 Sự cần thiết của đề tài 1

1.1 Sơ lược hệ thống Bắc Hưng Hải 1

1.2 Sự cần thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Phạm vi nghiên cứu 3

4 Phương pháp nghiên cứu 3

4.1 Cách tiếp cận 3

4.2 Phương pháp nghiên cứu 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 4

1.1 Tổng quan hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải 4

1.1.1 Đặc điểm tự nhiên 4

1.1.2 Đặc điểm địa hình 4

1.1.3 Đặc điểm đất đai, thổ nhưỡng 5

1.1.4 Đặc điểm khí hậu 5

1.1.5 Hệ thống kênh chính 8

1.1.6 Hệ thống các công trình chính 9

1.2 Tổng quan các nghiên cứu đo mưa và giải pháp đo mưa trên thế giới 11

1.3 Tổng quan về các nghiên cứu và giải pháp đo mưa trong ngành thủy lợi Việt Nam 14

1.4 Tổng quan về giải pháp đo mưa thực tế trong hệ thống Bắc Hưng Hải 17

1.4.1 Sơ lược về thiết bị đo mưa thủ công đang sử dụng trong Bắc Hưng Hải (vũ lượng kế) 17

1.4.2 Cách lắp đặt và hướng dẫn sử dụng 18

CHƯƠNG 2: ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VẬN HÀNH TƯỚI CỦA HỆ THỐNG BẮC HƯNG HẢI 21

2.1 Cách vận hành cấp nước trong mùa khô 21

2.1.1 Nguyên tắc chung cấp nước: 21

2.1.2 Đánh giá về cách vận hành: 21

2.2 Cách vận hành hệ thống trong mùa mưa: 25

2.2.1 Nguyên tắc chung: 25

2.2.2 Đánh giá về cách vận hành: 25

2.3 Đánh giá những tồn tại trong quá trình vận hành hiện nay của hệ thống khi có mưa: 31

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ĐO MƯA TỰ ĐỘNG THỜI GIAN THỰC TRONG VẬN HÀNH TƯỚI CHO HỆ THỐNG 33

3.1 Giới thiệu công nghệ đo mưa tự động do công ty Bắc Hưng Hải sản xuất 33

3.1.1 Thiết bị cơ khí 34

3.1.2 Thiết bị điện tử 40

3.1.3 Nguyên lý làm việc 45

3.2 Bố trí lắp đặt các thiết bị đo mưa tự động trong hệ thống 47

3.2.1 Hiện trạng các trạm khí tượng thủy văn trong khu vực 47

3.2.2 Chế độ mưa trên lưu vực 47

3.2.3 Kiểm định lại các điểm lắp đặt tại các trạm của Công ty 54

3.3 Xây dựng quan hệ giữ lượng mưa và mực nước cho các điểm chốt trong thời gian có mưa 57

3.3.1 Sơ lược về phân vùng tiêu của hệ thống 57

3.3.2 Sơ lược về quan hệ lượng mưa và mực nước tại các điểm đại diện 59

3.3.3 Xây dựng quan hệ giữa lượng mưa và mực nước tại mặt ruộng 62

3.4 Đề xuất những giải pháp vận hành tưới cho vùng Hải Dương thời gian có mưa 65

3.4.1 Hướng dẫn cài đặt 66

3.4.2 Hướng dẫn sử dụng 67

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 69

1 Kết luận 69

2 Kiến nghị 69

TÀI LIỆU THAM KHẢO 71

PHỤ LỤC 1: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN 72

PHỤ LỤC 2 CHƯƠNG TRÌNH PHẦN MỀM CHO THIẾT BỊ ĐO MƯA TỰ ĐỘNG 85

DANH M ỤC BẢNG

Bảng 1.1 Nhiệt độ trung bình tháng, nhiều năm tại khu vực Bắc Hưng Hải 6

Bảng 1.2 Độ ẩm tương đối trung bình tháng trong nhiều năm lưu vực Bắc Hưng Hải 6 Bảng 1.3 Số giờ nắng trung bình tháng, năm tại khu vực Bắc Hưng Hải 7

Bảng 1.4 Tốc độ gió trung bình tháng, năm tại khu vực Bắc Hưng Hải 7

Bảng 2.1.Bảng thống kê mực nước trung bình, max, min các điểm chốt trong thời đoạn cấp nước tưới trước năm 2004 21

Bảng 2.2.Bảng thống kê mực nước trung bình, max, min các điểm chốt trong thời đoạn cấp nước tưới sau năm 2004 23

Bảng 2.3.Bảng thống kê mực nước và lượng mưa tại thời điểm đổ ải năm 2007 24

Bảng 2.4.Bảng thống kê mực nước trung bình thượng lưu tại các điểm chốt trong hệ thống từ ngày 1/3 đến ngày 3/5/2007 24

Bảng 2.5.Bảng thống kê mực nước max, min, và TB nhiều năm tại các điểm chốt của hệ thống vào mùa mưa trước năm 2004 25

Bảng 2.6.Bảng thống kê mực nước TB tại thượng lưu các điểm chốt trong hệ thống thời đoạn từ ngày 18/7 đến ngày 20/7/2004 26

Bảng 2.7.Bảng thống kê lượng mưa, mực nước max, min, và TB nhiều năm tại các điểm chốt của hệ thống vào mùa mưa trước năm 2004 27

Bảng 2.8.Bảng thống kê mực nước Max, Min và TB nhiều năm tại các điểm chốt của hệ thống vào mùa mưa sau năm 2004 28

Bảng 2.9.Bảng thống kê mực nước từ ngày 2/8/2016 đến ngày 6/8/2016 29

Bảng 2.10.Bảng thống kê lượng mưa từ ngày 03/8/2016 đến ngày 06/8/2016 30

Bảng 2.11.Bảng thống kê hoạt động của cống 30

Bảng 3.1 Các trạm khí tượng trông khu vực Bắc Hưng Hải 47

Bảng 3.2 Lượng mưa ngày lớn nhất thực đo tại một số trạm trên lưu vực 51

Bảng 3.3 Mật độ lưới trạm nhỏ nhất cần phải có trên lưu vực (theo WMO) 54

(Minimum density of precipitation stations (WMO) 54

Bảng 3.4 Kết quả tính toán chiều sâu mực nước tại mặt ruộng tương ứng với lượng

mưa thiết kế trạm Hải Dương trong vụ chiêm 63

Bảng 3.5 Kết quả tính toán chiều sâu mực nước tại mặt ruộng tương ứng với lượng mưa thiết kế trạm Hải Dương trong vụ mùa 63

DANH M ỤC HÌNH

Hình 1.1 Thiết bị đo cường độ mưa 11

Hình 1.2 Thiết bị đo mưa kiểu khối lượng 12

Hình 1.3 Thiết bị đo mưa kiểu tự ghi 12

Hình 1.4 Thiết bị đo mưa thủ công của người nông dân trong ruộng 13

Hình 1.5 Thiết bị đo mưa bánh xe 13

Hình 1.6 Thiết bị đo mưa quang học có 1 ống khói 13

Hình 1.7 Thiết bị đo mưa không dây 14

Hình 1.8 Thiết bị đo mưa hiện đại 14

Hình 1.9 Thùng đo mưa thủ công 15

Hình 1.10 Thiết bị đo mưa bằng Laser 16

Hình 1.1 Thiết bị đo mưa bằng thủ công 17

Hình 1.2 Thiết bị đo mưa được lắp đặt ngoài thực tế 19

Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý vi điều khiển AVR 42

Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý khối nguồn điện 42

Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý khối đo tín hiệu vào 1 43

Hình 3.4 Sơ đồ nguyên lý khối đo tín hiệu vào 2 43

Hình 3.5 Sơ đồ nguyên lý khối truyền tin SIM800A (sms hoặc gprs) 44

Hình 3.6 Bảng điện tử hoàn thành 44

Hình 3.7 Lượng mưa các tháng trung bình nhiều năm tại Gia Lâm - TP.Hà Nội 48

Hình 3.8 Lượng mưa các tháng trung bình nhiều năm tại TP Hưng Yên 48

Hình 3.9 Lượng mưa các tháng trung bình nhiều năm tại Ân Thi- Hưng Yên 49

Hình 3.10 Lượng mưa các tháng trung bình nhiều năm tại Cẩm Giàng - Hải Dương 49 Hình 3.11 Lượng mưa các tháng trung bình nhiều năm tại TP Hải Dương 50

Hình 3.12 Lượng mưa các tháng trung bình nhiều năm tại Lương Tài - Bắc Ninh 50

Hình 3.13 Bản đồ bố đẳng trị mưa năm2004 52

Hình 3.14 Bản đồ bố đẳng trị mưa trung bình nhiều năm 53

Hình 3.15 Bản đồ bố trí trạm đo mưa trong lưu vực 56

Hình 3.16 Quan hệ lượng mưa Xuân Quan và mực nước thượng lưu Kênh Cầu 59

tháng 1 năm 2004 đến tháng 5 năm 2004 59

Hình 3.17 Quan hệ lượng mưa Xuân Quan và mực nước thượng lưu Kênh Cầu 60

năm 2004 60

Hình 3.18 Quan hệ lượng mưa Cầu Xe và mực nước thượng lưu Cầu Xe 60

(từ ngày 30/8/2013 đến 6/9/2013) 60

Hình 3.19 Quan hệ lượng mưa Cầu Xe và mực nước thượng lưu Cầu Xe 61

năm 2013 61

Hình 3.20 Biểu đồ quan hệ giữa chiều sâu mực nước tại mặt ruộng và lượng mưa trạm Hải Dương vào vụ chiêm 64

Hình 3.21 Biểu đồ quan hệ giữa chiều sâu mực nước tại mặt ruộng và lượng mưa trạm Hải Dương vào mùa 64

Hình 3.22 Sơ đồ tính toán vận hành cống theo lượng mưa 65

Hình 3.23 Sơ đồ khối tính toán vận hành đóng mở cống 66

Hình 3.23 Hình ảnh bảng nhập số liệu đầu vào cho bảng tính toán chế độ tưới 66

Hình 3.24 Nhập số liệu thời gian 67

Hình 3.25 Sơ đồ vận hành tưới tự động trong tương lai 70

MỞ ĐẦU

1 Sự cần thiết của đề tài

1.1 Sơ lược hệ thống Bắc Hưng Hải

Hệ thống thuỷ lợi Bắc Hưng Hải nằm ở trung tâm đồng bằng Bắc Bộ, được bao bọc

bởi 4 con sông lớn: Sông Đuống, Sông Luộc, Sông Thái Bình, Sông Hồng Bao gồm địa giới hành chính của 4 tỉnh: toàn bộ tỉnh Hưng Yên, 7 huyện thành phố thuộc tỉnh

Hải Dương, 3 huyện thuộc tỉnh Bắc Ninh và quận Long Biên và huyện Gia Lâm thuộc thành phố Hà Nội

Diện tích tự nhiên là 192.045ha, đất nông nghiệp là 146.756ha; dân số khoảng 3 triệu người

Hệ thống được khởi công xây dựng tháng 10/1959 đến nay đó qua 59 năm vận hành khai thác và xây dựng bổ sung, hệ thống đã tương đối hoàn chỉnh Các công trình chính trong hệ thống:

- Cụm công trình đầu mối cống Xuân Quan, cống Báo Đáp;

- 235km kênh trục chính;

- 13 công trình điều tiết trên kênh chính, âu thuyền và cống đầu kênh;

- Trên 300 trạm bơm lớn, nhỏ (và khoảng 300 trạm bơm do dân tự làm);

- Trên 800 cống tưới tiêu cho phạm vi ≥ 250hecta;

- Hàng ngàn km kênh các loại và hàng ngàn cống nhỏ

1.2 Sự cần thiết của đề tài

Bắc Hưng Hải là hệ thống lớn tưới tiêu kết hợp, việc vận hành hệ thống dựa trên cơ sở quy trình vận hành, xong do quy trình vận hành mang tính tổng quát và phù hợp với

thời đoạn dài.Với các thời đoạn ngắn điều kiện khí tượng thủy văn diễn biến phức tạp,

việc vận hành không đạt được hiệu quả cao nhất do thiếu nhiều thông tin và chủ yếu

dựa vào kinh nghiệm của bộ phận điều hành

Qua đánh giá tổng kết công tác điều hành hệ thống Bắc Hưng Hải nhiều năm qua, việc điều hành hệ thống gặp rất nhiều khó khăn vừa đảm bảo nhiệm vụ tưới lại chủ động phòng úng hiệu quả:

- Rất nhiều trường hợp trong vụ mùa, thời tiết đang nắng nóng hệ thống tập trung lấy nước căng thẳng, khi có thông tin dự báo có mưa lớn, việc lấy nước phải dừng lại và

tiến hành gạn tháo hạ thấp mực nước trong hệ thống xuống mức thấp nhất phòng úng, thì sau đó lại không có mưa và dẫn đến hệ thống cạn kiệt hạn thiếu nước, phải lấy nước với cường độ cao để chống hạn, làm ảnh hưởng lớn đến công trình cũng như sản

xuất;

- Ngoài ra còn khó đối phó và dễ gây ra ngập úng thiệt hại hơn là các trận mưa bắt đầu

nhỏ và lớn dần thành trận mưa lớn, ngoài sông mực nước triều đang lên như năm

2004, 2008;

- Việc thiếu thông tin lượng mưa liên tục, người điều hành không nắm được diễn biến

xu thế mưa để đưa ra phương án điều hành kịp thời (theo quy định hiện tại, hàng ngày lượng mưa được báo về trung tâm 2 lần vào 7h và 19h) dẫn đến việc tiêu nước chưa được phù hợp, hiệu quả điều hành thấp

Từ thực tế trên yêu cầu thông tin, đặc biệt là lượng mưa phục vụ công tác điều hành các hệ thống thủy lợi nói chung, hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải nói riêng rất cần thiết Có được thông tin lượng mưa liên tục tức thời sẽ là đầu vào cho việc diễn toán

mô hình mưa dòng chảy, hoặc hỗ trợ tích cực cho việc nhận định dự báo diễn biến

thủy văn trong hệ thống các giờ tiếp theo, trợ giúp đưa ra các phương án điều hành được kịp thời và như vậy mới phát huy tốt năng lực của hệ thống, nâng cao hiệu quả

điều hành tưới tiêu Chính vì vậy việc “ Ứng dụng công nghệ đo mưa tự động thời gian th ực trong vận hành tưới cho hệ thống thủy lơi Bắc Hưng Hải” giải quyết

vấn đề rất thực tế và cần thiết trợ giúp cho công tác điều hành tại hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Đánh giá hiện trạng vận hành và những tồn tại trong vận hành tưới của hệ thống thủy

lợi Bắc Hưng Hải;

- Xây dựng được mối quan hệ giữa lượng mưa và mực nước trong hệ thống khi lắp các thiết bị đo lượng mưa tự động thời gian 1h/lần;

- Ứng dụng công nghệ đo mưa tự động thời gian thực trong vận hành tưới cho hệ

thống

3 P hạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: các công trình lấy nước, tháo nước và điều tiết nước chính của

hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải;

Phạm vi nghiên cứu: Hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải

4 P hương pháp nghiên cứu

4 1 Cách tiếp cận

- Tiếp cận thực tế: Khảo sát, phân tích các tài liệu, số liệu, quy trình vận hành, quy

hoạch hệ thống;

- Tiếp cận các thiết bị đã lắp đặt trong hệ thống và các đơn vị thủy lợi khác;

- Tiếp cận hệ thống: Coi các công trình lấy nước, tháo nước, hệ thống kênh dẫn và các công trình điều tiết trong hệ thống là một hệ thống các công trình có liên kết và quan

hệ với nhau trong quá trình vận hành

4 2 Phương pháp nghiên cứu

- Kế thừa;

- Phương pháp điều tra, phân tích nguyên nhân hình thành;

- Phương pháp thống kê toán học và thống kê thực nghiệm;

Phương pháp phân tích tương tự và phân tích tổng hợp

- Sông Đuống ở phía Bắc với độ dài phần chảy qua hệ thống là 67km;

- Sông Luộc ở phía Nam với độ dài phần chảy qua hệ thống là 72km;

- Sông Thái Bình ở phía Đông với độ dài phần chảy qua hệ thống là 73km;

- Sông Hồng ở phía Tây với độ dài phần chảy qua hệ thống là 57km

Toàn khu vực rộng: 214.932ha, diện tích phần trong đê là 192.045ha, ngoài đê

22.887ha (Quy ho ạch 2009) bao gồm đất đai của toàn bộ tỉnh Hưng Yên (10 huyện), 7

huyện thị của Hải Dương, 3 huyện của tỉnh Bắc Ninh và 2 quận, huyện của thành phố

nằm sâu

Vùng trung tâm với cao độ +2,0 đến +2,5;

Vùng ven sông Luộc, sông Thái Bình, cao độ phổ biến + 1,0 đến +1,5 Nơi thấp nhất

+0,5, đất chua, nước ngầm nằm cao

1.1.3 Đặc điểm đất đai, thổ nhưỡng

Đất đai được hình thành do phù sa sông Hồng - Thái Bình, thành phần cơ giới của đất

từ thịt nhẹ đến thịt pha nhiễm chua và nghèo lân, chia ra thành các loại sau:

1 - Loại đất phù sa sông Hồng không được bồi màu nâu thẫm trung tính, ít chua, đây là

loại đất tốt rất thích hợp cho trồng màu và lúa cao sản

2 - Loại đất phù sa sông Hồng không được bồi lắng trung tính ít chua glây trung bình,

loại đất này có tầng phù sa dày, thành phần cơ giới đất thịt trung bình đến thịt nặng,

loại đất này thích hợp cho cấy lúa 2 vụ

3 - Loại đất phù sa sông Hồng có tầng loang lổ không được bồi lắng, màu đất nâu nhạt,

tầng phù sa mỏng, thành phần cơ giới từ trung bình đến nặng, bị sét hoá mạnh, chất

hữu cơ phân huỷ chậm thường bị chua, cần được cải tạo

Trong đó, chủ yếu là đất phù sa Glây của hệ thống sông Hồng (Phg) chiếm tỷ lệ diện tích lớn nhất

1.1.4 Đặc điểm khí hậu

Lưu vực Bắc Hưng Hải nằm trong vùng đồng bằng Bắc Bộ, tuy không giáp với biển nhưng vẫn chịu ảnh hưởng của khí hậu miền duyên hải, hàng năm chia hai mùa rõ rệt: mùa nóng từ tháng 4 đến tháng 10, thời tiết nóng ẩm mưa nhiều Mùa đông lạnh, ít mưa từ tháng 11 đến tháng 3

1.1.4.1 Mưa năm

Lượng mưa năm trung bình nhiều năm trong vùng nghiên cứu đạt 1.400 - 1.600 mm Vùng mưa lớn thường xuất hiện ở khu vực phía Nam và Đông Nam của hệ thống với lượng mưa trung bình năm đạt 1.548 mm tại Ninh Giang, 1.648 mm tại Hưng Yên, 1.523 mm tại Hải Dương, 1423,4mm tại Thuận Thành

1.1.4 2 Nhiệt độ

- Nhiệt độ trung bình năm 23,3 0

C và phân bố khá đồng nhất;

- Nhiệt độ thấp nhất: 7,10 oC năm 1996;

- Nhiệt độ cao nhất: 32,60 oC năm 1980;

- Mùa hè nền nhiệt độ trung bình nhiều năm 27,3o

C;

- Mùa đông nền nhiệt độ trung bình nhiều năm 19,1oC;

- Tổng nhiệt trung bình năm 8.400 - 8.500 o

C;

- Tổng nhiệt trung bình mùa nóng 4.800 - 5.000 oC;

- Tổng nhiệt trung bình mùa lạnh 3.300 - 3.500 o

- Độ ẩm cao nhất trong năm xuất hiện vào tháng 2

- Độ ẩm nhỏ nhất trong năm xuất hiện vào tháng 11 và tháng 12

B ảng 1.2 Độ ẩm tương đối trung bình tháng trong nhiều năm lưu vực Bắc Hưng Hải

Đơn vị: %

1.1.4.4 Bốc hơi

Lượng bốc hơi trong toàn năm ở trong vùng từ 700 ÷ 800mm Lớn nhất là tháng 10 và

11 và nhỏ nhất là tháng 3

Tổng lượng bốc hơi theo trung bình nhiều năm là 8730mm, lớn nhất tuyệt đối 144,9

mm (tháng 7 năm 1961), nhỏ nhất tuyệt đối 20,8 mm (tháng 2 năm 1988)

- Gió đông nam chiếm ưu thế trong năm, sau đó là gió Đông Bắc Các hướng khác

xuất hiện đan xen nhau với tần xuất thấp không thành hệ thống;

- Tốc độ gió cực đại là 40m/s, hướng thổi Tây Nam

B ảng 1.4 Tốc độ gió trung bình tháng, năm tại khu vực Bắc Hưng Hải

Đơn vị: m/s

Tháng

H ải Dương 2,33 2,43 2,30 2,40 2,47 2,35 2,38 1,96 1,99 2,09 2,05 2,70 Hưng Yên 3,10 2,60 2,30 2,40 2,50 2,40 2,50 2,00 2,00 2,30 2,30 2,30 Bắc Ninh 2,2 2,2 2,1 2,1 2,2 2,1 2,2 1,9 1,9 2,0 2,0 2,1

1.1.4.7 Bão và áp thấp nhiệt đới

Mưa to do ảnh hưởng của bão gây ngập lụt khá nghiêm trọng, lượng mưa do bão chiếm tỷ trọng lớn tới 15 ÷ 20% tổng lượng mưa cả năm, tháng 8 lượng mưa do bão chiếm tới 30 ÷ 50% tổng lượng mưa tháng

- Kênh Điện Biên từ Lực Điền đến Bằng Ngang dài 15km thuộc tỉnh Hưng Yên;

- Kênh Tây Kẻ Sặt Sặt từ cống Tranh đến ngã ba Tòng Hóa dài 20,4km; ranh giới giữa

tỉnh Hải Dương và Hưng Yên;

- Kênh Đình Đào từ Bá Thuỷ đến ngã ba Cự Lộc dài 44,7km; thuộc địa phận tỉnh Hải Dương;

- Kênh Đình Dù từ ngã ba Tăng Bảo đến TB Như Quỳnh dài 2,3km; thuộc tỉnh Hưng Yên;

- Kênh Tràng Kỹ từ ngã ba Phúc Cầu đến cầu Guột dài 12,7km thuộc tỉnh Hải Dương;

- Kênh Cái từ Cự Lộc đến Lộng khê dài 2,3km thuộc địa phận tỉnh Hải Dương;

- Kênh Lộng Khê Cầu Xe từ ngã ba Lộng Khê đến sông Thái Bình dài 7,4km thuộc địa

phận tỉnh Hải Dương;

- Lộng Khê An Thổ từ ngã ba Lộng Khê đến sông Luộc dài 4,7km thuộc địa phận tỉnh

Hải Dương;

- Kênh Nam Kẻ Sặt từ ngã 3 Pháo Đài đến cống Vàng Hai dài 8,8km là ranh giới giữa

2 tỉnh Hải Dương và Hưng Yên;

- Kênh Lạc Cầu từ Kênh Cầu đến cống Lạc Cầu dài 1,65km thuộc địa phận tỉnh Hưng Yên;

- Kênh Đồng Than từ Kênh Cầu đến cống Đồng Than dài 0,85km thuộc địa phận tỉnh Hưng Yên;

- Tổng chiều dài bờ kênh Bắc Hưng Hải: 471,4km; Hải Dương: 314,8km; Hưng Yên:156,2km

1.1.6 Hệ thống các công trình chính

1.1.6.1 Cụm công trình đầu mối

(1).C ống Xuân Quan (cống ngầm qua đê sông Hồng)

Cống Xuân Quan hoàn thành tháng 5 năm 1959 Có 4 cửa bxh = 3,5 x 4m và một âu thuyền bxh = 5 x 8,5m Cao trình đáy cống Zđc = - 1,00m Là công trình lấy nước chính của hệ thống Bắc Hưng Hải

(2).C ống Báo Đáp

Cống gồm 4 cửa lấy nước; kích thước bxh = 5mx 4m và 1 cửa thông thuyền 9m, cao

độ đấy cống -1,0 Cống Báo Đáp mới được xây dựng lại năm 2013 nhiệm vụ chủ yếu

là dâng mực nước hạ lưu Xuân Quan về mùa lũ đảm bảo an toàn cho cống Xuân Quan (giảm độ chênh mực nước sông Hồng với mực nước hạ lưu cống Xuân Quan)

1.1.6.2 Cụm công trình tiêu

(1).C ống Cầu Xe

Cống Cầu Xe xây dựng năm (1966-1969) làm nhiệm vụ ngăn triều tiêu úng cho hệ

thống Bắc Hưng Hải với diện tích tiêu thiết kế 151.600ha kết hợp giao thống thủy

Cống dài 12,5m, rộng 56m gồm 6 cửa tiêu và một cửa âu thuyền chiều rộng mỗi cửa là 8m, âu thuyền có kích thước 8 x 5,8m

8m x 6m, và một âu thông thuyền có kích thước b = 8m

1.1.6.3 Các công trình điều tiết trên kênh

(3).C ống Neo

Xây dựng năm 1962, gồm 5 cửa có kích thước bxh= 8m x 4,5m và 1 cửa âu tách riêng kích thước b x h = 5m x 6m, cao trình đáy cống -2,0, cánh cống bằng thép kiểu hình cung Là cống điều tiết 1 chỉ khống chế thượng lưu

1.1.6.4 Cống phân vùng tưới tiêu

(1).C ống âu thuyền Lực Điền:

Xây dựng năm 1971 ; qui mô 1 cửa b x h = 5m x 5m; âu thuyền Lực Điền hiện tại làm

việc như một cống phân vùng tưới tiêu

(2).C ống Tranh cũ:

Xây dựng năm 1960 qui mô 1 cửa chính bxh=3,0x4,5m và 2 cửa bên bxh= 2x 3,15m;

(3).C ống Tranh mới:

Xây dựng năm 1964; qui mô 1 cửa bxh = 5,0 x 5,0m

Cống Lực Điền và cống Tranh làm nhiệm vụ phân vùng thường hoạt động ở chế độ

mở thông hoặc đóng kín

1.2 Tổng quan các nghiên cứu đo mưa và giải pháp đo mưa trên thế giới

Theo hồ sơ, việc ghi chép về lượng mưa đầu tiên được làngười Hy Lạp cổ đại, khoảng năm 500 TCN, còn những người sống ở Ấn Độ bắt đầu ghi lại lượng mưa vào khoảng năm 400 TCN

Năm 1441, dưới triều vua Sejong Đại Đế của triều đại Joseon của Triều Tiên thước đo mưa chuẩn hóa là thước đo mưa đầu tiên

Bộ đo mưa tiêu chuẩn, được phát triển vào đầu thế kỷ 20, bao gồm một phễu đổ vào

một ống xi-lanh, bán kính 2 cm, nằm trong một thùng lớn hơn có đường kính 20 cm và cao 50 cm Nếu nước mưa tràn vào xi lanh bên trong, thùng chứa bên ngoài lớn hơn sẽ

bắt được nó Khi đo được thực hiện, chiều cao của nước trong xi lanh nhỏ được đo, và tràn quá mức trong bình chứa lớn được cẩn thận đổ vào một xi-lanh khác và đo đếm

Nó sử dụng nguyên tắc thông tin phản

hồi Nước đi đẩy phao lên trên, làm cho

"kim conic kim điều chỉnh" thấp hơn để vượt qua cùng một lượng nước đi vào trong bình chứa, theo cách này kim ghi trên trống số lượng lượng nước chảy qua

nó ở mỗi thời điểm -trong mm lượng mưa trên mét vuông

Hình 1.1 Thiết bị đo cường độ mưa

Sau đó trải qua rất nhiều nghiên cứu đã đưa ra đươc các thiết kế về thiết bị đo mưa: + Kiểu khối lượng: Một máy đo lượng mưa kết hợp bao gồm một thùng chứa, được

cân để ghi lại khối lượng Một số mô hình đo khối lượng sử dụng một cây bút trên một

trống quay, hoặc bằng cách sử dụng một dây rung gắn liền với một người ghi dữ liệu

Thi ết bị đo mưa kiểu khối lượng

+Funnel and out cover: Phễu thu + Collecting bucket: Xô đựng + Balance linkage mechanism: Thanh cân bằng

+ Pen arm: bút vẽ + Rotating chart: giấy vẽ biểu đồ + Extension spring: Lo xo

Hình 1.2 Thiết bị đo mưa kiểu khối lượng

+ Kiểu đo nước tự ghi:

Hình 1.3 Thiết bị đo mưa kiểu tự ghi

Trải qua rất nhiều thời kỳ nghiên cứu các thiết bi đo mưa đến nay các nước trên thế

giới đã hoàn thành các sản phẩm đo mưa công nghệ cao, hiện đại như chao lật, đo khối lượng, nhỏ giọt tự ghi … các thiết bị đo mưa này ngày càng đơn giản, gọn nhẻ, dễ sử

dụng, giá thành hợp lý

Sau đây là một số hình ành các thiết bị đo mưa đã chế tạo trên thế giới:

Thiết bị đo lượng mưa thủ công

của nông dân trong ruộng

Hình 1.4 Thiết bị đo mưa thủ công của người nông dân trong ruộng

Thi ết bị đo mưa bánh xe

Sử dụng 100 hộp bánh CD / DVD

+ Plastic funnel: Phễu thu nước + Vessel to collect rain water: Bộ

phận thu nước mưa + Measuring cylinder: Xi lanh đo

Hình 1.5 Thiết bị đo mưa bánh xe

Bộ đo quang học có một ống khói ở trên cùng của một photodiode hoặc một diode laser Lượng mưa được đo bằng cách phát hiện những bất thường quang

học Kênh hướng dẫn các giọt ở chùm tia sáng, sau đó bằng cách đo cường độ

của ánh sáng nhấp nháy, nó có thể xác định điện tử tốc độ lượng mưa

Hình 1.6 Thiết bị đo mưa quang học có 1 ống khói

AcuRite 00899 Dụng cụ đo mưa không dây

Bộ đo mưa không dây của AcuRite 00899 sẽ truyền dữ

liệu mỗi 16 giây với tín hiệu

433 MHz nâng cao

Hình 1.7 Thiết bị đo mưa không dây

Thiết bị đo mưa hiện đại (rain gauge)

Độ chính xác: ± 0,2mm

Hình 1.8 Thiết bị đo mưa hiện đại

1.3 Tổng quan về các nghiên cứu và giải pháp đo mưa trong ngành thủy lợi Việt Nam

Trong ngành thủy lợi Việt Nam chỉ có duy nhất một đơn vị Viện khoa học thủy lợi

Việt Nam, trung tâm công nghệ phần mềm nghiên cứu và lắp đặt các thiết bị đo tự động, trong đó có cả thiết bị đo mưa tự động Tuy nhiên các thiết bị này chỉ chủ yếu là các thiết bị nhập khẩu từ nước ngoài, đến nay các thiết bị chưa được nhân rộng vì các nguyên nhân:

- Các thiết bị chủ yếu là nhập ngoại, nên giá thành cho một trạm đo tương đối cao (khoảng từ 150 triệu đến 300 triệu tuỳ thuộc vào dải đo trên hệ thống kênh hay đầu

mối hồ chứa) Nếu một hệ thống thuỷ nông có 20 điểm cần đo thì kinh phí mất khoảng

3 tỷ đồng Đây là một vấn đề lớn rất khó giải quyết về bài toán kinh tế;

- Các thiết bị khi bị hỏng không có kỹ thuật hoặc CBCNV nào có thể sửa chữa được (chưa làm chủ được công nghệ) Đây sẽ là gánh nặng rất lớn cho các công ty KTCTTL trong quá trình sử dụng khai thác;

- Các hệ thống được đầu tư trước đây như hệ thống Bắc Hưng Hải, Bắc Nghệ An, Sông Chu đã không chú ý đến vấn đề chống sét lan truyền qua đường điện thoại, đường điện và tín hiệu từ đầu đo mà chỉ quan tâm đến chống sét trực tiếp Vì vậy các

hệ thống chỉ hoạt động trong thời gian ngắn là hỏng không hoạt động được Việc này

đã làm cho lãnh đạo Bộ, ngân hàng ADB cho rằng việc đầu tư công nghệ SCADA trên các hệ thống thuỷ nông là không hiệu quả

Các thiết bị đo mưa hiện tại được dùng trong ngành thủy lợi:

Thùng đo mưa thủ công

Hình 1.9 Thùng đo mưa thủ công

Thiết bị đo mưa bằng Laser precipitation monit

Laser Distrometer được thiết kế đặc biệt trong nhiều ứng dụng và đặc tính của lượng mưa

Một lợi thế chính của Distrometer là để

đo các hạt xuống đường kính 0,16 mm Nguyên lý đo: Tia laser 785nm

Diện tích đo mưa: 46 cm² (23 x 2,0 cm) Kích thước hạt mưa: 0,16 đến > 8 mm

Vận tốc hạt: 0,2 đến 20 m / s Phân biệt cho loại mưa phùn, mưa, mưa

đá, tuyết: > 97% trong so sánh, synopt

và quan sát Cường độ mưa tối thiểu: 5mm/h mưa phùn

Cường độ mưa tối đa: 250mm/h

Tầm nhìn trong mưa: MOR 0 99,999

m

Độ phản xạ radar: Z = -9,9 99,9 DBZ

Hình 1.10 Thiết bị đo mưa bằng Laser

Các thiết bị đo mưa do đơn vị này sử dụng để lắp đặt chủ yếu là các thiết bị chao lật

hiện đại nhập khẩu từ Mỹ, sau thời gian lắp đặt các thiết bị cũng bị lãng quên

Ngoài ra trên cả nước các Công ty KTCTTL không có đơn vị nào nghiên cứu và chế

tạo, vì các nguyên nhân:

- Các công ty KTCTTL và các hộ dùng nước chưa có khái niệm cấp nước theo m3

Hiện tại các công ty KTCTTL và các hộ dùng nước ký hợp đồng cấp nước theo ha, các

hộ dùng nước yêu cầu tưới là công ty KTCTTL phải đáp ứng

- Các đơn vị thủy nông chưa có nhân sự thực sự cho mảng công nghệ;

- Nhà nước chưa có chính sách khuyến khích rõ ràng để các công ty KTCTTL nâng cao hiệu quả công tác quản lý điều hành tưới, tiêu;

Như vậy trong ngành thủy lợi Việt Nam chưa thực sự trú trọng đến công tác nghiên

cứu các sản phẩm, để làm chủ được công nghệ nên hầu hết các thiết bị đo mưa trong

ngành thủy lợi hầu hết là đo bằng thủ công

1.4 Tổng quan về giải pháp đo mưa thực tế trong hệ thống Bắc Hưng Hải

Hệ thống Bắc Hưng Hải trải qua gần 60 năm quản lý vận hành,đã có rất nhiều dự án Scada được xây dựng lắp đặt trong đó có kể đến thiết bị đo mưa: Như dự án của Hàn

Quốc; dự án của cổ phần viễn thông Viettel Tuy nhiên các thiết bị này chỉ hoạt động được 1 thời gian sau đó không hoạt động được nữa nguyên nhân do:

- Các thiết bị này chủ yếunhập khẩu, nên không làm chủ được công nghệ;

- Công nhân vận hành chưa được đào tạo về công nghệ, do đó chưa đảm nhận được công việc sửa chữa;

- Các dự án như của Viettel cũng chỉ mới dừng lại là thí nghiệm;

Chính vì những khó khăn trên, trong hệ thống Bắc Hưng Hải vẫn dùng thiết bị đo mưa

bằng thủ công Năm 2013 với sự phát động phong trào đẩy mạnh việc đưa công nghệ vào công tác quản lý vận hành hệ thống Tác giả đã nghiên cứu, sản xuất thiết bị đo mưa tự động

1.4 1 Sơ lược về thiết bị đo mưa thủ công đang sử dụng trong Bắc Hưng Hải (vũ lượng kế)

Hình 1.1 Thiết bị đo mưa bằng thủ công

Thiết bị đo mưa thủ công gồm có 3 phần chính: (i) bộ phận hứng mưa; (ii) bộ phận giá

đỡ để hứng mưa; (iii) cốc đo mưa thủ công

1.4 1.1 Bộ phận hứng mưa

Được chế tạo bằng inox (hoặc sắt, tôn ), trong thùng có 1 phễu chứa chỗ cho nước mưa chảy xuống thùng chứa, đồng thời ngăn bớt việc bốc hơi nước, ngoài ra còn có 1 vòi để chắt nước Có hình dáng kiểu hình trụ diện tích mặt hứng nước 200cm2, chiều cao 40cm

1.4 1.2 Bộ phận giá đỡ

Được thiết kế bằng thép không rỉ, hoặc inox gồm có 3 phần: một phần được thiết kế liên kết đứng vững là đế giá; một phần được thiết kế để giữ thùng đo mưa; 2 bộ phận này liên kết bằng 1 ống kẽm hoặc inox đường kính D76mm, chiều dài của ống được thiết kế sao cho khi đặt thùng đo mưa lên giá mà khoảng cách từ mặt đất lên mặt của thùng là 1,5m

Hình 1.2 Thiết bị đo mưa được lắp đặt ngoài thực tế

Giá đỡ thùng hứng mưa được định vị đứng thẳng so với mặt đất, và được lắp đặt ở nơi khô ráo:

Những ngày trời nắng, để tránh sự bốc hơi, nên đo ngay sau khi tạnh mưa Với Công

ty việc đo mưa được thực hiện một ngày 2 lần vào lúc 7h sáng và 19h chiều:

- Nếu lượng mưa < 10mm chỉ đo 1 lần, nếu > 10mm thì phải đo nhiều lần (vì mỗi cốc

đo P200 chỉ đo được 10mm nước mưa) Khi đo mở nắp thùng, nghiêng thùng đổ nước vào cốc đo mưa và đọc chính xác đến 0,1mm

- Khi đọc, phải đưa mực nước trong cốc đo ngang tầm mắt của quan trắc viên

- Ghi lượng mưa quan trắc được vào sổ đo mưa

- Với môi trường Việt Nam không khí có nhiều bụi, vì vậy sau mỗi lần đo mưa chúng

ta phải súc xạc đảm bảo thùng luôn được sạch sẽ, bộ phận hứng mưa xuống thùng

chứa mưa không bị tắc

Nh ận xét:

Việc quan trắc khí tượng thủy văn để có thông tin là rất quan trọng trong đó thông tin

về mưa, giúp cho công tác sản xuất nông nghiệp nói chung và các ngành sản xuất khác nói riêng đạt được năng xuất cao hơn Tại các nước phát triển việc đưa các thiết bị đo mưa tự động vào công tác điều hành giúp cảnh báo sớm tránh các hiểm họa do mưa đã

có từ rất sớm, đến nay họ đã làm chủ được công nghệ, nên các thông tin về mưa của

họ thu được rất chính xác, giảm được 1 phần do thiên tai và gọn nhẹ về công quản lý Trong nước đối ngành thủy lợi việc áp đưa khoa học công nghệ vào công tác điều hành cũng được rất quan tâm, thông qua các trung tâm công nghệ ngành thủy lợi đã lắp đặt

rất nhiều thiết bị tự động (qua các dự án như dự án như Scadal).Tuy nhiên các thiết bị

này chỉ sử dụng được một thời gian do rất nhiều nguyên nhân như các đơn vị thủy lợi trên toàn quốc và các đơn vị nghiên cứu mới dừng lại ở việc mua các thiết bị có sẵn về tích hợp rồi chuyển giao, chứ chưa tự mình nghiên cứu ra sản phẩm, chưa có sự đầu tư đúng mức cho mảng công nghệ, thiếu nhân lực về tự động hóa Trải qua rất nhiều dự

án, như tại Bắc Hưng Hải hiện nay thiết bị đo mưa tự động cũng vẫn là thủ công

Để nâng cao chất lượng cung cấp dịch vụ của các hệ thống công trình thủy lợi, đảm bảo sử dụng tưới tiết kiệm, phục vụ sản xuất nông nghiệp đa dạng và hiện đại, đồng thời giữ an toàn công trình, chủ động ứng phó với biến đổi khí hậu.Từ thực tiễn trên, tác giả đã nghiên cứu chế tạo thiết bị đo mưa tự động với tiêu chí bền bỉ, độ chính xác

và giá thành rẻ, dễ thi công, lựa chọn công nghệ truyền dẫn để có thể đo ở những nơi ở vùng sâu vùng xa

CHƯƠNG 2: ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VẬN HÀNH TƯỚI CỦA HỆ THỐNG BẮC HƯNG HẢI

2.1 Cách vận hành cấp nước trong mùa khô

2.1.1 Nguyên tắc chung cấp nước:

1 Rút nước để thau rửa hệ thống thường rút 2 lần vào đầu giai đoạn trước 15/11 và

cuối giai đoạn sau 20/12: Tùy điều kiện thực tế quyết định số lần rút nước, song không quá 4 lần

2 Từ ngày 01/01 đến ngày 20/01: Lấy nước đệm, trữ nước tối đa vào hệ thống Các địa phương chủ động mở cống dưới đê các sông ngoài để lấy nước trữ vào hệ thống

3 Từ ngày 21/01 đến ngày 28/02: Đổ ải, cấy lúa vụ Chiêm Xuân, tưới nước cho hoa màu

4 Từ ngày 01/3 đến ngày 03/5: Thời kỳ tưới dưỡng lúa vụ Chiêm Xuân, hoa màu,

B ảng 2.1.Bảng thống kê mực nước trung bình, max, min các điểm chốt trong thời đoạn

c ấp nước tưới trước năm 2004

TT Thời đoạn HL XQ TL KC TL BT TL N TL CX TL AT

1 1/1-20/1

2000-2004

TB 290,5 245,5 200,5 187,75 119,25 115,25 Max 399,5 298,25 230,25 215,5 195 194,25 Min 208 183,5 143,75 131,25 31,25 19,25

2 21/1-28/2

2000-2004

Max 338,5 321,75 235,75 218,5 206,25 205,25 Min 205,25 179,25 142 132,75 -5,25 -13,25

3 01/3-03/5

2000-2004

Max 399 354,25 223,25 214,25 186,5 185 Min 214 166,75 125,5 127 -10,25 -18,75

* Theo qui trình v ận hành cấp nước tưới:

- Cống Xuân Quan, Báo Đáp, Kênh Cầu: Mở thông;

- Cống Bá Thủy: Nước chảy xuôi thì đóng kín, nước chảy ngược thì mở, trữ nước thượng lưu không vượt quá +2,20;

- Cống Neo: Nước chảy xuôi thì đóng kín, nước chảy ngược thì mở, trữ nước thượng lưu không vượt quá +2,00;

- Cầu Xe, An Thổ khống chế mực nước từ 0,8-1,00m

* Theo qui trình v ận hành cấp nước tưới khi có mưa:

- Xuân Quan đóng kín

- Kênh Cầu, Bá Thủy, Neo mở thông

- Cầu Xe, An Thổ gạn tháo

Với qui trình như vậy, khi có mưa xuống cũng rất ít ảnh hưởng đến việc vận hành tưới

của hệ thống, ngay cả vào năm 2004 là năm mưa nhiều nhất tính từ năm 2000 trở lại, lượng mưa cao nhất tính được vào tháng 4 là 115ly, tháng 5 là 185ly, nhưng với thời đoạn kéo dài, vận hành hệ thống đảm bảo theo qui trình

B ảng 2.2.Bảng thống kê mực nước trung bình, max, min các điểm chốt trong thời đoạn

c ấp nước tưới sau năm 2004

TT Thời đoạn HL XQ TL KC TL BT TL N TL CX TL AT

1 1/1-20/1

2005-2016

TB 135,5 120,2 114,5 110,5 111,3 109,8 Max 192,6 155,3 141,3 139,3 165,1 164,4 Min 84,8 75,2 68,3 61,5 55,8 53,5

2 21/1-28/2

2005-2016

TB 154,8 140,1 131,3 124,5 113,3 112,4 Max 212,8 184,7 172,2 165,8 163,0 163,9 Min 72,9 86,2 76,3 68,4 29,3 30,8

3 01/3-03/5

2005-2016

TB 139,2 133,2 126,2 121,4 96,0 93,9 Max 204,3 188,5 170,8 163,9 153,4 156,2 Min 73,3 90,4 83,7 69,8 -5,3 -12,3

* Theo qui trình v ận hành tưới chung:

- Cống Xuân Quan: Chảy vào mở, chảy ra đóng;

- Cống Kênh Cầu: Mở thông hoặc khống chế thượng lưu;

- Cống Neo, Bá Thủy: Trữ nước thượng lưu;

- Cống Cầu Xe, An Thổ: Lấy nước ngược;

- Âu thuyền Cầu Cất: Lấy nước ngược và phục vụ giao thông thủy

* Theo qui trình v ận hành tại thời điểm này khi có mưa:

- Xuân Quan đóng kín

- Kênh Cầu, Bá Thủy, Neo mở thông

- Cầu Xe, An Thổ gạn tháo

Với qui trình này, hệ thống nhiều năm đã không đảm bảo được mực nước tưới cho hệ

thống Vào năm 2007, theo dự báo khí tượng thủy văn trong hệ thống sẽ xuất hiện lượng mưa lớn vào thời điểm ngày 25,26 tháng 2 năm 2007

B ảng 2.3.Bảng thống kê mực nước và lượng mưa tại thời điểm đổ ải năm 2007

thấp hơn 6cm.Với mực nước và lượng mưa được dự báo như vậy hệ thống đã không đảm bảo cấp nước tưới trong giai đoạn tưới dưỡng cho lúa bắt đầu từ 1/3/2007 đến ngày 5/3/2007

B ảng 2.4.Bảng thống kê mực nước trung bình thượng lưu tại các điểm chốt trong hệ

th ống từ ngày 1/3 đến ngày 3/5/2007

TT Thời gian XQ TL BĐ TL KC TL CT TL TL BT TL N CX TL TL AT

1

1/3/2007-3/5/2007 135 132 131 130 132 132 114 112

* Theo qui trình v ận hành tại thời điểm này việc lấy nước tưới giữ cho hệ thống:

- Điều tiết, giữ mực nước hạ lưu cống Xuân Quan: từ +1,80 đến +2,40;

- Điều tiết, giữ mực nước thượng lưu cống Kênh Cầu: từ +1,60 đến +2,20;

- Điều tiết, giữ mực nước thượng lưu cống Bá Thủy: từ +1,30 đến +1,70;

- Điều tiết, giữ mực nước thượng lưu cống Neo: từ +1,20 đến +1,60;

- Cống Cầu Xe, An Thổ: Điều tiết, giữ mực nước thượng lưu cống từ +0,80 đến +1,00

hoặc lấy nước ngược;

- Âu thuyền Cầu Cất: Phục vụ giao thông thủy;

Trong thời gian từ ngày 1/3/2007 đến ngày 3/5/2007 việc lấy nước vào hệ thống rất căng thẳng, việc vận hành lấy nước ngược qua cống Cầu Xe, An Thổ là giải pháp tối

ưu nhất, và Công ty TNHH MTV KTCTTL Bắc Hưng Hải đã phải đề xuất và báo cáo

Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông chỉ đạo việc điều hành hệ thống

Ngoài ra trong những năm gần đây, mực nước tại các sông xuống thấp, mực nước sông

đo được tại hạ lưu Âu thuyền Cất đã bị ảnh hưởng của thủy triều, chính vì vậy qui trình vận hành hệ thống cũng đã có phần thay đổi, việc tận dụng nguồn nước lấy ngược vào hệ thống ngoài cống Cầu Xe, An Thổ còn lấy ngược qua âu Cầu Cất để đảm bảo đủ nước tưới cho hệ thống Theo thống kê lượng nước lấy ngược vào hệ

thống qua các cống Cầu Xe, An Thổ, Cầu Cất chiếm khoảng 30%÷40% toàn hệ thống,

đủ nước tưới cho toàn bộ lưu vực Hải Dương và 1 phần cho lưu vực Hưng Yên

2.2 Cách vận hành hệ thống trong mùa mưa:

2.2.1 Nguyên tắc chung:

1 Từ ngày 04/5 đến ngày 31/5: Thời kỳ cuối và thu hoạch lúa vụ Chiêm Xuân

2 Từ ngày 01/6 đến ngày 10/7: Thời kỳ cấp nước làm đất, gieo mạ vụ Mùa:

3 Từ ngày 11/7 đến ngày 28/10: Cấp nước tưới dưỡng vũ Mùa

2.2.2 Đánh giá về cách vận hành:

2.2.2.2 Vận hành hệ thống trước năm 2004

Theo số liệu thu được, trước năm 2004 mực nước trung bình tại cửa vào cống Xuân Quan là 653cm, nên hệ thống vận hành tưới nhưng chủ yếu là phòng lũ cho hệ thống là chính Khi mực nước thượng lưu cống Xuân Quan > +6,00 và thấp hơn mực nước báo động 1 (+8,67m - cao trình thủy lợi) có thể lấy nước tự chảy kết hợp lấy phù sa Từ 15/7 đến 05/10 chỉ lấy nước cao trên phạm vi thượng lưu cống Kênh Cầu, theo nguyên

tắc lấy nhanh, tiêu nhanh, dứt điểm từng vùng, không tràn lan trên diện rộng

B ảng 2.5.Bảng thống kê mực nước max, min, và TB nhiều năm tại các điểm chốt của

h ệ thống vào mùa mưa trước năm 2004

* Theo qui trình v ận hành cấp nước tưới tại thời điểm này:

- Cống Xuân Quan: Mở, đảm bảo điều tiết, giữ mực nước thượng lưu cống Báo Đáp từ +5,50m đến +6,00m;

- Khống chế mực nước thượng lưu cống Kênh Cầu: từ +2,80 đến +3,20;

- Khống chế mực nước thượng lưu cống Bá Thủy: từ + 1,80 đến +2,00;

- Khống chế mực nước thượng lưu cống Neo: từ +1,60 đến +1,80;

- Cống Cầu Xe, An Thổ: Gạn tháo

- Lấy nước tự chảy, kết hợp lấy phù sa khi có yêu cầu của các địa phương

Trong trường hợp mực nước thượng lưu cống Xuân Quan trên báo động 1 (+8,67) đồng thời trong hệ thống nắng nóng kéo dài, gây hạn Cống Xuân Quan chỉ mở khi được phép của Ban chỉ huy Phòng chống thiên tai và Tìm kiếm cứu nạn tỉnh Hưng Yên Các cống lấy nước dưới đê khác chỉ mở khi được phép của Ban chỉ huy Phòng

chống thiên tai và Tìm kiếm cứu nạn các Tỉnh quản lý

Trường hợp đặc biệt hệ thống được điều hành trực tiếp dưới sự chỉ đạo của Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn (Tổng Cục Thủy lợi)

Với đặc điểm vận hành tại thời điểm mùa mưa,hệ thống Bắc Hưng Hải như một hệ

thống kênh kín, mực nước trong hệ thống không phụ thuộc nhiều vào mực nước sông

Hồng, chính vì vậy khi có dự báo mưa xuống như năm 2004 hệ thống vận hành rất khó khăn

B ảng 2.6.Bảng thống kê mực nước TB tại thượng lưu các điểm chốt trong hệ thống

th ời đoạn từ ngày 18/7 đến ngày 20/7/2004

B ảng 2.7.Bảng thống kê lượng mưa, mực nước max, min, và TB nhiều năm tại các

điểm chốt của hệ thống vào mùa mưa trước năm 2004

TB tại thượng lưu Xuân Quan lên 872cm; mực nước TB tại Cầu xe 214cm; mực nước

TB tại An Thổ 213cm; mực nước lên quá nhanh, lên cao đã gây ra úng ngập, ảnh hưởng đến sự ổn định của bờ kênh.Nguyên nhân chủ yếu:

- Do trước khi mưa mực nước trong hệ thống đảm bảo theo qui trình vận hành;

- Theo dự báo mưa trong hệ thống vẫn đảm bảo đủ thời gian để vận hành tiêu giữ cho

hệ thống không bị ngập úng Tuy nhiên lượng mưa diễn ra với cường độ lớn, kết hợp

với thông tin về lượng mưa không được tức thời;

- Mực nước sông ngoài do mưa lớn dồn về cũng lên cao, và nhanh;

Với diễn biến thời tiết như vậy mà thông tin về số liệu lượng mưa không được tức

thời, việc vận hành gạn tháo qua 2 cống không đúng thời điểm làm cho hệ thốngkhông

thể tiêu tự chẩy qua cống Cầu Xe & An Thổ được, trong thời gian này hệ thống phải tiêu bằng động lực qua các trạm bơm như Mị Động, Cổ Ngựa

Theo thống kê, hệ thống năm 2004 hệ thống đã ngập úng với điện tích: 62.062ha bằng

một nửa diện tích gieo cấy trên toàn bộ lưu vực;

2.2.2.2 Vận hành hệ thống sau năm 2004

Theo thống kê sau năm 2004 mực nước tại sông ngoài có xu hướng xuống thấp, mực nước tại trung bình tại thượng lưu cống Xuân Quan

B ảng 2.8.Bảng thống kê mực nước Max, Min và TB nhiều năm tại các điểm chốt của

h ệ thống vào mùa mưa sau năm 2004

TT Thời đoạn MN HLXQ TLKC TLBT TLN TLCX TLAT

của các năm sau năm 2004 là 360cm <640cm; mực nước max 706cm < 1148cm; mực nước Min 132cm<312cm Như vậy mực nước trung bình thượng lưu cống Xuân Quan

đã giảm rất nhanh và chỉ bằng một nửa so với các năm trước 2004

* Theo qui trình v ận hành cấp nước tưới tại thời điểm này:

- Cống Xuân Quan: Chảy vào mở, chảy ra đóng;

- Cống Kênh Cầu: Mở thông hoặc khống chế thượng lưu;

- Cống Neo, Bá Thủy: Trữ nước thượng lưu;

- Cống Cầu Xe, An Thổ: Lấy nước ngược;

- Âu thuyền Cầu Cất: Lấy nước ngược và phục vụ giao thông thủy

B ảng 2.9.Bảng thống kê mực nước từ ngày 2/8/2016 đến ngày 6/8/2016

NGAY

TH GIO XQ_T XQ_H BD_T BD_H KC_T KC_H LD_T LD_H CT_T CT_H BT_T BT_H N_T N_H CC_T CC_H CX_T CX_H AT_T AT_H

2/8/2016 1 300 102 102 102 094 091 087 088 088 086 077 075 068 067 080 087 041 038 040 039 2/8/2016 7 300 104 104 104 092 089 084 085 081 079 064 062 058 056 072 080 055 054 054 053 2/8/2016 13 303 104 104 104 089 086 087 088 078 076 074 072 074 073 080 122 083 096 083 096 2/8/2016 19 309 096 096 096 090 087 083 082 093 092 094 092 087 088 092 127 092 087 089 087 3/8/2016 1 317 100 100 100 095 094 090 089 092 091 085 083 069 068 080 096 047 027 048 045 3/8/2016 7 310 093 093 093 087 086 083 082 082 081 066 064 053 052 076 070 040 032 037 034 3/8/2016 13 312 083 083 083 074 073 071 070 068 067 067 065 072 071 065 140 082 118 077 117 3/8/2016 19 332 080 080 080 077 076 073 072 084 083 089 090 094 095 090 132 106 102 100 098 4/8/2016 1 336 148 148 148 135 128 116 114 117 109 108 107 076 075 115 105 062 050 058 056 4/8/2016 7 338 149 149 148 141 134 125 119 117 116 109 105 069 068 109 090 050 036 041 039 4/8/2016 13 335 152 150 150 143 138 128 122 120 119 118 117 098 097 118 107 080 076 079 075 4/8/2016 19 351 160 158 158 150 145 145 145 148 148 125 120 123 119 125 112 085 080 084 084 5/8/2016 1 360 162 160 159 156 150 147 146 149 148 125 120 123 119 125 112 085 080 084 084 5/8/2016 7 361 168 165 165 164 158 154 151 160 160 157 130 125 112 152 140 066 085 058 087 5/8/2016 13 374 178 177 177 175 173 162 161 170 170 157 147 128 118 155 143 97 86 94 89 5/8/2016 19 374 184 183 183 179 176 165 162 175 175 157 150 139 132 156 170 102 94 96 91 6/8/2016 1 378 197 197 197 193 187 180 177 176 165 163 161 136 134 164 189 105 98 104 99 6/8/2016 7 373 191 191 191 189 183 179 177 172 163 154 152 117 115 158 145 72 65 75 62 6/8/2016 13 374 211 211 211 204 199 187 184 176 165 149 147 120 118 155 170 124 130 123 130 6/8/2016 19 374 203 203 203 198 190 180 177 177 166 157 155 150 149 167 215 160 160 154 156

B ảng 2.10.Bảng thống kê lượng mưa từ ngày 03/8/2016 đến ngày 06/8/2016

B ảng 2.11.Bảng thống kê hoạt động của cống

Theo số liệu trong bảng, khi có dự báo trên lưu vực của hệ thống là có mưa người điều hành đã thực hiện điều hành vận hành hệ thống theo qui trình vận hành:

- Xuân Quan đóng kín

- Kênh Cầu, Bá Thủy, Neo, Cống Tranh, Lực Điền mở thông

- Cầu Xe, An Thổ gạn tháo

Trên thực tế lượng mưa rơi xuống lưu vực hệ thống là rất nhỏ, làm cho hệ thống bắt đầu trở lên thiếu hụt về nước tưới Tuy nhiên trong giai đoạn này lượng nước trên sông ngoài là lớn tại thượng lưu cống Xuân Quan > 1,85cm thuận tiện cho việc cấp nước tưới

So với trường hợp năm 2007 thì trường hợp năm 2016 không thiếu nước trầm trọng Nhưng sau khi rút nước cả 2 trường hợp trên cũng đều lại tranh thủ lấy nước vào hệ

thống, ảnh hưởng đến các công trình trong hệ thống như xói hạ lưu, hoặc thượng lưu các cửa cống

2.3 Đánh giá những tồn tại trong quá trình vận hành hiện nay của hệ thống khi

bảo cho sản xuất là rất khó khăn (phải lợi dụng triều thấp):

- Việc vận hành hệ thống phụ thuộc rất nhiều vào dự báo chính xác của các trung tâm khí tượng thủy văn;

- Việc vận hành tưới còn phụ thuộc vào cộng đồng: Khi trong hệ thống có mưa nhiều đơn vị đã dừng lấy nước để chờ mưa, nhưng sau đó lượng mưa xuống lại nhỏ các đơn

vị bắt đầu tập trung lấy nước căng gây ra thiếu nước trên diện rộng; phân vùng để gieo

trồng cũng không đồng đều, nước dẫn vào kênh không đúng thời điểm gây lãng phí Như vậy, việc vận hành hệ thống trong thời điểm có mưa còn phụ thuộc vào rất nhiều

yếu tố mà qui trình vận hành hệ thốngchỉ mang tính thời đoạn, còn xử lý điều hành theo thời điểm phụ thuộc chủ yếu vào kinh nghiệm của người điều hành

Nh ận xét:

Trong khi diễn biến khí tượng thủy văn phức tạp, làm cho hệ thống còn xảy ra:

- Hạn (thiếu nước) sau khi điều hành tiêu nước cho hệ thống;

- Bị úng do dự báo chưa chính xác về thông tin, hệ thống không kịp tiêu ra sông ngoài Như vậy việc dự báo thông tin khí tượng thủy văn trong hệ thống phải chính xác và

tức thời đảm bảo cho công tác điều hành cũng được tức thời

Với mực nước tại các sông ngày càng xuống thấp, kết hợp với sự biến đổi của khí hậu

việc điều hành hệ thống càng phức tạp, tác giả cảnh báo trong những năm tới việc điều hành của vụ mùa dần chuyển sang giống vụ chiêm, vì vậy việc lắp các thiết bị tự động

để đo tức thời giúp việc giữ nước tưới trong hệ thống luôn đảm bảo là cần thiết