B GIÁO D C VÀ ÀO T O

TR

B NÔNG NGHI P VÀ PHÁT TRI N NÔNG THÔN

NG

I H C THU L I

MINH THU

NGHIÊN C U XÁC

NH M C N

C B THÁO NH

H P LÝ CHO CÁC TR M B M TIÊU N

C RA SÔNG

Chuyên ngành: Qui ho ch và Qu n lý Tài nguyên n
Mã s : 60 – 62 - 30

LU N V N TH C S K THU T
Ng

ih

ng d n khoa h c:

........
23. Võ Th Kim Hu (2000). Nghiên c u chu n đoán và đi u tr b nh ...., Lu n án
Ti n s Y khoa, Tr

ng

i h c Y Hà N i, Hà N i.

Ti ng Anh
28. Anderson J. E. (1985). The Relative Inefficiency of Quota, The Cheese Case.
American Economic Review, 75(1), pp. 178-90.
29. Borkakati R. P., Virmani S. S. (1997). Genetics of thermosensitive genic male
sterility in Rice. Euphytica 88, pp. 1-7.
30. Burton G. W. (1988). Cytoplasmic male-sterility in pearl millet (pennisetum
glaucum L.). Agronomic Journal 50, pp. 230-231.
32. Central Statistical Oraganisation (1995). Statistical Year Book, Beijing.
33. Institute of Economics (1988). Analysis of Expenditure Pattern of Urban
Households in Vietnam. Department of Economics, Economic Research
Report, Hà N i.
.........


-1PH N M

U

1. Tính c p thi t c a đ tài
i v i các tr m b m tiêu n

c m a ra sông mà m c n

c b m lên b tháo cao, qua c ng x và ch y xu ng qua b c hay

d c tiêu n ng đ n i ti p v i dòng ch y trong kênh tháo ngoài đê (khi m c
n
Ng

c ngoài sông th p), đi u này cho th y vi c lãng phí n ng l

ng b m.

min

c l i, n u ch n cao trình đáy c ng x qua đê hay ( Zbt ) th p thì d n đ n

cao trình đáy b tháo th p t c chi u cao b tháo l n và c ng x ph i đ t sâu,
do đó s làm t ng chi phí xây d ng. V n đ đ t ra là c n xác đ nh m t giá tr

Zmin
bt t i u đ cho t ng chi phí xây d ng và qu n lý là nh nh t.
v n th c s “Nghiên c u xác đ nh m c n
các tr m b m tiêu n

c ra sông” đ

tài lu n

c b tháo nh nh t h p lý cho

c th c hi n nh m góp ph n gi i quy t


M cn

c sông (n i nh n n

4. Cách ti p c n và ph

c tiêu) dao đ ng l n.

ng pháp nghiên c u

- Cách ti p c n:
+ Ti p c n m t cách t ng th đ n chi ti t.
+ Ti p c n k th a k t qu đã có.
- Lu n v n này s d ng nh ng ph

ng pháp nghiên c u sau:

+ Ph

ng pháp phân tích h th ng.

+ Ph

ng pháp t i u hoá.

+ Ph

ng pháp mô hình toán.

+ Ph



-3CH

NG 1

T NG QUAN
1.1. Gi i thi u v ph

ng pháp thi t k b tháo tr m b m tiêu n

c hi n

nay
1.1.1.Nhi m v c a b tháo
B tháo là công trình quan tr ng c a tr m b m.
tháo n i ti p ng đ y v i ch ch a n
n

c nh d c n

c, b c n

tr m b m tiêu, b

c tiêu (sông) ho c công trình chuy n

c…d n đ n ch ch a n

c tiêu.

- T o đi u ki n thu n l i cho qu n lý, thi công và s a ch a.
1.1.2.Phân lo i b tháo và đi u ki n áp d ng
D a vào kinh nghi m xây d ng, nghiên c u c ng nh qu n lý các tr m
b m ng

i ta đã t ng k t và phân lo i b tháo nh sau:

- Theo cách n i ti p v i kênh, b tháo có lo i th ng dòng hay phân
dòng xem hình (1.1). B tháo th ng dòng n i v i kênh d n có tr c c a kênh
trùng v i tr c b tháo. B tháo phân dòng n i ti p v i nhi u kênh d n n
th
t

ng g p khi tr m b m ph trách nhi u khu t

i v i nhau hay tr m b m

i tiêu k t h p.

Lu n v n th c s k thu t

c,

Minh Thu –CH 16Q


-4-

Hình 1.1- Phân lo i b tháo theo đi u ki n n i ti p v i kênh
- Theo v trí và cách n i ti p v i nhà máy b m có th chia ra hai lo i b

đóng đ

P

ng th ng đ ng đ n p

c kín mi ng.

Khi đ

ng kính ng đ y t 0,7÷1,2m đ gi m l c va đ p c a n p ng

đ y, đ ng th i đ n p nâng lên nh nhàng c n b trí đ i tr ng ho c t t h n
n a làm ki u n p hình cánh b

m có b n l l ch tâm

B tháo dùng thi t b ng n n
vi c đ m b o, nh ng nh
Lu n v n th c s k thu t

mi ng ra.

c b ng ng đ y ti n l i, đ n gi n, làm

c đi m duy nh t là t n th t th y l c

mi ng ra l n.

Minh Thu –CH 16Q

kênh v n đ y, đ ng th i ph i ki m tra t ng khoang khi c n s a ch a khoang
đó lúc tr m b m làm vi c.
Chi u dài gia c b kênh ph i đ m b o không gây xói l . T t c các
kích th

c c a b tháo (chi u r ng, chi u dài, chi u sâu) ph i đ

trên c s tính toán th y l c, khi c n ph i thí nghi m mô hình.
th a mãn các yêu c u l p ráp, s a ch a thi t b và qu n lý đ

c xác đ nh
ng th i ph i

c thu n l i.

B tháo có 2 ph n: Gi ng tiêu n ng sát mi ng ra ng đ y và đo n
chuy n ti p v i kênh d n đ m b o n

c ch y vào kênh v i t c đ đ u. Hình

d ng ph n chuy n ti p ph thu c vào b r ng c a b và c a kênh ph n
chuy n ti p.
V trí b tháo nên đ t
đào, n a đ p, b tháo s đ

ch đ t nguyên, th
c n đ nh h n c .

ng chi u sâu b tháo n a



c th m ra t gi ng tiêu n ng.

- Xác đ nh chi u dài đo n b o v mái và đáy kênh tháo.
- Xác đ nh các kích th

c b tháo h p lý.

Hình 1.2- B tháo th ng dòng có thi t b n p ng đ y
Tính đ
đ y, đ

ng kính mi ng ra ng đ y đ gi m t c đ n

ng kính mi ng ra ng đ y l y theo kinh nghi m

c khi ra kh i ng
công th c (1.1)

D o = (1,1÷1,2)D (m)
R

D o –đ

ng kính mi ng ra, (m)

D–đ

ng kính ng đ y, (m)



4.Q
π .D 02

(1.2)

(m/s)

ng tính toán c a m t máy b m khi m c n

c b x là

nh nh t.
ng p sâu nh nh t c a mép trên mi ng ra ng đ y đ b o đ m dòng
ch y ra ng p l ng đ

c xác đ nh theo công th c (1.3).

h ngmin = (3÷4).
R

R

Vra2
; v i đi u ki n h ngmin ≥ 0,1 (m)
2.g
R

(1.3)


R

R

R

R

R

(m)

c tính theo công th c (1.5):

R

R

h kmin – Chi u sâu nh nh t trong kênh tháo tr
R

R

(1.5)

ng h p có kênh tháo

ngay sau b tháo.
sâu l n nh t c a gi ng tiêu n ng tính theo công th c (1.6):
H gi.max = h t + h k.max

R

R

(1.7)

công th c (1.8):

h ngmax = H gi.max – D o – p
R

R

c b x l n nh t.

ng p sâu l n nh t c a mép trên mi ng ra ng x
R

(1.6)

R

R

Chi u cao d tr t m c n

R

(1.8)



0,5

≥ 0,6

P

P

Chi u cao phía trong t

ng b tháo là:

H b = H gimax + a
R

R

R

(1.9)

R

Chi u dài gi ng tiêu n ng tính theo công th c sau:
L gi = K.h ng.max
R

R


1,6
1
0,85
0,85

trên và tính toán xác đ nh chi u dài gi ng tiêu

n ng ng v i mi ng ra hình tròn, khi mi ng ra hình ch nh t thì ŕt b t 20%.
Chi u dài đo n kênh tháo c n b o v mái và đáy theo công th c (1.11).
L bv = (4÷5) h kmax
R

R

R

R

R

(m)

R

(1.11)

Chi u r ng phía trong b tháo v i đ

ng kính ng đ y b ng nhau là:


có d ng hình thang, có đáy nh là chi u r ng đáy kênh tháo, đáy l n là chi u
r ng phía trong b tháo, chi u dài c a b tháo (chi u cao c a hình thang)
đ

c xác đ nh theo công th c (1.13):
L th =
1:

V i:

Bbt - bkt
.cotg 1
2
2

(1.13)

Góc thu h p t b tháo vào kênh tháo.

1.1.5. Xác đ nh m c n

c b tháo nh nh t
đ tính toán c t n
c b tháo nh nh t Z min
bt

Xác đ nh m c n

cb m



ình (Hà N i), Tr m b m H

D c (Hà N i).

Lu n v n th c s k thu t

Minh Thu –CH 16Q


- 10 -

Hình 1.3. Tr m b m H u B II (Nam Hà)

Hình 1.4. Tr m b m ông M (Thanh Trì -Hà N i)

Lu n v n th c s k thu t

Minh Thu –CH 16Q


- 11 -

Hkmin

Hc

Mô t hình th c b tháo cách xa c ng x qua đê xem hình v (1.5)

Hình 1.5- S đ b tháo cách xa c ng x qua đê


+ h tt
R

R

(1.16)

V i:
+

10%
Z 5ngaymax

:M cn

c sông bình quân 5 ngày max ng v i t n

su t thi t k p= 10%
+ h tt : T n th t c t n
R

Tr

R

c qua c ng x

ng h p b tháo cách xa c ng x qua đê thì:
Z min


Hcmin

Hc

- 12 -

Hình 1.6. S đ b tháo xây li n c ng x qua đê
Tr

ng h p b tháo xây li n c ng x thì:

Z min
bt = Z đc + H cmin
R

R

R

(1.18)

R

Trong đó:
Z đc : Cao trình đáy c ng x
R

R


(1.7) thì nhi u khi n
b cn

c hay d c tiêu n ng đ n i ti p v i dòng ch y trong kênh tháo ngoài

đê (khi m c n
l

c b m lên b tháo cao, qua c ng x và ch y t do qua

c ngoài sông th p), đi u này cho th y vi c lãng phí n ng

ng b m.
Ng

min

c l i, n u ch n cao trình đáy c ng x qua đê hay ( Zbt ) th p xem

hình (1.8) thì d n đ n cao trình đáy b tháo th p t c chi u cao b tháo l n và
c ng x ph i đ t sâu, do đó s làm t ng chi phí xây d ng b x và c ng x .
Lu n v n th c s k thu t

Minh Thu –CH 16Q


δ

- 13 -



- 14 tài “ H s tiêu thi t k t i u c a tr m b m cho các vùng tr ng
lúa đ ng b ng B c B - Vi t Nam” (1997) c a TS. D
Tác gi đã áp d ng ph

ng Thanh L

ng pháp mô hình mô ph ng và ph

ng.

ng pháp t i u

hoá cho bài toán thi t k h th ng tiêu b ng tr m b m vùng tr ng lúa v i ch
tiêu t i u là ch s NPV (Giá tr thu nh p ròng quy v th i đi m hi n t i).
Gía tr h s tiêu thi t k nào t

ng ng v i giá tr NPV max thì đó là giá tr

h s tiêu thi t k t i u c a tr m b m.
tài “Xác đ nh m c n
b mt

i tiêu n

c” (1993) c a TS Bùi V n H c. Tác gi đã đ a ra ph

pháp nghiên c u v hi n t
b mn


tài “Phân vùng t

i t i

u h th ng thu nông V n Giang”

(2001) c a Th.S Ph m Th Hoài. B ng ph

ng pháp mô hình, mô ph ng và

t i u hoá, tác gi đã nghiên c u bài toán phân vùng t i u h th ng thu
nông V n Giang v i ch tiêu t i u NPV → max ho c C bđ + C ql → min, tác
R

gi đã đ a ra nhi u ph
b m V n Giang đã đ
v i t ng ph

R

R

ng án khác nhau v biên gi i b m t
c xây d ng và tr m b m m i c n đ

ng án tính đ

i gi a tr m

c xây d ng, ng

ra ph

ng án đ

H ng Quân. B ng ph

ng pháp t i u hoá, tác gi đã tìm

ng kính ng t i u cho h th ng t

ng ng v i ch tiêu t i

u: IRRmax.
tài “Nghiên c u xác đ nh ph
tr m b m t
ph

ng án b trí và quy mô h p lý c a

i vùng cao” (2003) c a Th.S Nguy n Tu n Anh. S

d ng

ng pháp mô hình, mô ph ng và t i u hoá, tác gi đã thi t l p đ

c bài

toán tìm ph

ng án thi t k t i u tr m b m t


c áp d ng đ xây

c b tháo nh nh t h p lý cho các tr m b m

c ra sông.

Lu n v n th c s k thu t

Minh Thu –CH 16Q


- 16 CH
C

S

KHOA H C

NG 2
XÂY D NG MÔ HÌNH

2.1. Lý thuy t phân tích h th ng ng d ng trong nghiên c u h th ng
t

i tiêu b ng đ ng l c

2.1.1. M đ u
Ph



đ

ng pháp h th ng cho phép t i u trong vi c

c th c thi. Vi c áp d ng ph

quy ho ch s d ng ngu n n
n

c cho nông nghi p s

c trong thi t k và qu n lý các h th ng tiêu

c chính là các bài toán hay đ t ra cho ng

i nghiên c u khoa h c.

2.1.2.H th ng và các đ c tr ng c a h th ng
2.1.2.1. nh ngh a
H th ng là m t t p h p các ph n t đ
đó, có m i tác đ ng t

c s p x p theo m t trình t nào

ng tác l n nhau t o thành m t t p h p đ y đ .

Khái ni m v t p h p đ y đ đ

c hi u theo hai ngh a sau đây:

tiêu t ch y c a h th ng ph thu c vào kh n ng g p g c a vô s các t h p
gi a m a và m c n

c ngoài sông. N u ta ch n mô hình tr ng thái mà m a

trong đ ng và m c n

c ngoài sông có cùng t n su t thi t k , khi đó t n su t

thi t k đ m b o tiêu s nh h n nhi u so v i tiêu chu n thi t k . Thông s
công tác c a tr m b m tiêu có th thiên l n, trong qu n lý sau này x y ra tình
tr ng là th i gian s d ng công su t c a tr m b m r t nh , gây lãng phí. Vì
v y n u xem xét m i quan h t

ng tác gi a m a đ ng và m c n

c sông, thì

các thông s công tác c a tr m b m s khác h n và h p lý h n.
Nói tóm l i, c n ph i có quan đi m h th ng trong phân tích và nghiên
c u các h th ng ph c t p. S phân tích h th ng trong m i quan h t

ng tác

gi a các thành ph n c u thành h th ng.
2.1.2.2.Các đ c tr ng c a h th ng
C u tŕc h th ng: Là s s p x p c a các ph n t trong h th ng theo
m t tr t t nào đó cùng v i các tác đ ng t
th ng đ


ng nào đó có th coi là các bi n và g i là bi n vào và ra. Các bi n vào c a

h th ng bao g m c bi n đi u khi n đ

c và bi n không đi u khi n đ

c. Ví

d khi v n hành tr m b m tiêu, quá trình m a, b c h i là các bi n vào không
đi u khi n đ
đ

c, l u l

ng b m qua tr m b m tiêu là các bi n vào đi u khi n

c. Bi n ra c a h th ng có th là quá trình n ng l

ng tiêu hao cho tr m

b m tiêu là hàm c a các bi n vào, c ng có th là s bi n đ i m c n

c trong

khu tiêu.
Tr ng thái c a h th ng và bi n c a tr ng thái: Là m t đ c tr ng quan
tr ng c a bài toán đi u khi n h th ng. V i các tác đ ng t bên ngoài h
th ng s chuy n đ ng theo m t qu đ o bi n đ i theo th i gian. Qu đ o
chuy n đ ng c a h th ng t i th i đi m b t k ph thu c vào tr ng thái c a
nó

thêm bi n tr ng thái gíp ng
vào h th ng đ đ t đ

i nghiên c u đ nh h

ng đ

c các tác đ ng

c m c tiêu mong mu n.

Lu n v n th c s k thu t

Minh Thu –CH 16Q


- 19 H t nh và h đ ng: h t nh là h mà các không gian bi n không ph i là
hàm c a th i gian; H đ ng là h có ch a bi n tr ng thái và các bi n vào và ra
đ u là hàm c a th i gian.
H có đi u khi n và h không có đi u khi n: h th ng không có đi u
khi n là h mà các thông tin vào không ch a các bi n đi u khi n, ng

c l i là

h có đi u khi n.
H t t đ nh và h ng u nhiên: h t t đ nh là h mà các bi n vào, bi n ra,
các ràng bu c và các m i quan h gi a các ph n t trong h th ng là các hàm
t t đ nh. Khi m t trong nh ng bi n trên là ng u nhiên ta có h ng u nhiên.
H th ng trong đó bao g m các h th ng con. M t h th ng có th phân
thành h th ng con. S phân chia h th ng l n thành h con tu thu c vào

nhà tr m t i u.
N ng l

ng tiêu hao bé nh t, hi u su t máy b m cao nh t.

Lu n v n th c s k thu t

Minh Thu –CH 16Q


- 20 Các đ i l
đ

ng trên s là m c tiêu c a bài toán. Các m c tiêu này s đ t

c nh th nào ph thu c vào các y u t
M t h th ng ch u nh h

nh h

ng c a nhi u y u t .

toán h c nh t thi t ph i nh t thi t ph i tìm đ
đ nh b n ch t c a hi n t
gi n hóa h th ng.

ng.
l p nên mô hình

c nh ng y u t ch y u quy t


ng lai kéo dài trong nhi u n m.

- H th ng ch tiêu đánh giá đ

cl

ng hoá theo d ng khác nhau, có

th khái quát m t s d ng c b n nh sau:
+ H th ng ch tiêu đánh giá đ

c mô t b ng m t ho c m t s h u h n

các đ ng th c ho c b t đ ng th c. Các bi u th c đó đ

c vi t đ i v i hàm ra

c a h th ng Y(t). D ng t ng quát c a lo i h th ng ch tiêu:
Fj(Y) ≤ bj v i j=1, m.

(2.1)

Trong đó F là hàm bi u di n qua hàm ra c a h th ng v i m là s ch
tiêu trong h th ng ch tiêu đánh giá.
+ H th ng ch tiêu đánh giá là m t ho c m t s h u h n các hàm s
mà nó c n đ

c đ a v c c tr , có d ng (2.2):


M c đích phân tích h th ng là xác đ nh l i gi i t i u ho c h p lý khi
thi t k và đi u khi n h th ng. Phân tích h th ng bao g m h th ng các
quan đi m, các nguyên lý, k thu t phân tích h th ng. K thu t phân tích h
th ng bao g m ph

ng pháp hình th c và ph

ng pháp đa hình th c c th

nh sau:
Ph

ng pháp t i u hoá: ph

mô ph ng đ

hoá là ph

ng pháp

c s d ng song song trong quá trình tìm l i gi i t i u khi thi t

k và đi u khi n h th ng. Ph
u, còn ph

ng pháp này k t h p v i ph

ng pháp t i u là ph

ng pháp cho l i gi i t i

Ph

ng pháp mô ph ng là ph

ng pháp s d ng d ng mô hình mô

ph ng đ phân tích hi u qu c a t ng ph

Lu n v n th c s k thu t

ng án qui ho ch t đó tìm ph

ng

Minh Thu –CH 16Q


- 22 án có l i nh t.
nh n đ

u đi m c a ph

ng pháp này là tìm các giá tr t t nh t ch p

c đ i v i hàm m c tiêu.

H th ng các quan đi m và nguyên lý ti p c n h th ng bao g m:
+ H th ng các quan đi m: Khi nghiên c u m t h th ng c n xem xét
các qui lu t c a h th ng trong m i quan h t