Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật tài nguyên nước: Nghiên cứu xác định cao trình hợp lý của đáy cống xả trạm bơm tiêu nước ra sông Đuống: Nghiên cứu điển hình cho trạm bơm Phù Đổng - Hà Nội
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (6.51 MB, 164 trang )
<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">
LỜI CAM ĐOAN
Học viên xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của bản thân học viên. Các
kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất
kỳ một nguồn nao và dưới bat kỳ hình thức nào.Việc tham khảo các nguồn tài liệu
(nếu có) đã được thực hiện trích dẫn và ghi ngn tài liệu tham khảo đúng quy định.
Tác giả luận văn
Chữ ký
Trịnh Thị Hương
</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">LỜI CẢM ON
Sau thời gian họ tập và nghiên cứu cũng với sự giáp đỡ nhiệt tinh của thầy cô,
bạn bẻ và đồng nghiệp. Luận văn Thạc sỹ chuyên ngành Quy hoạch và quản lý tải
nguyên nước với đề tài “Nghiên cứu xác định cao trình hop I của đáp cổng xã tram
bom tiêu nước ra sông Duong: Nghiên cứu điển hình cho trạm bơm Phù Đồng - Hà
Xới" đã được hoàn thành
"Để hoàn thành được luận văn này tác giá đã nhận được rất nhiễu sự động viên,giúp đỡ của bạn bể, thấy cô và cơ quan nơi công tác
Trước hắt tác giả xin bảy tô lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS. Nguyễn Tuấn
Anh đã hướng
“Tác giả cũng xin bi
tận tình tác giả thực hiện nghiên cứu của mình.
y 16 long biết ơn chân thành đến các thiy cô giáo, người đãđem lại cho tác giả những kiến trúc bé trợ vơ cùng có ich trong những năm học vừa.
Trong quá trình thực hiện luận văn, tác giả đã cổ gắng và nỗ lực để hoàn thànhluận văn một cách tốt nhất nhưng do những hạn chế về kiến thức, thời gian, kinh
nghiệm và tả liệu tham khảo nên luận văn cơn nhiều thiểu sót. Tc gia rt mong nhận
được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy cô va đồng nghiệp,
Xin trân trọng cảm ơn !
“Tác giả luận van
Trịnh Thị Hương.
</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">MỤC LUC
CHƯƠNG 1: TONG QUAN
1.1. Giới thiệu về phương pháp xác định cao trình đáy cổng xả và mực nước bE
thio nhỏ nhất 3
11.1, Nhiệm vụ của cổng xà 3
1.12. Phân loại đống xả 3
1.1.3... Các điều kiện kỹ thuật khi thiết kế cốt 4
114, Phương phip xác định cao trình day cống xã 4
1.1.5. Xác định các thơng số thiết kế của bể háo 5
bằng động lực. la211. Mở đầu 122.12. Hệ thống va các đặc trưng của hệ thống. 13
ác Dinhnghia 5
b. Cie de rung a he thing ụ© Phan loại hệ thơng. 14đ Các bài tốn cơ bản về hệ thong va hệ thông chỉ tiêu đánh giá. 16
Hệ thống phương phip luận trong phn ich hệ hơng 0
22. Lý thay ti a hố ứng dạng wong nghiên cứ hộ thông ti iêu bằng động
lực 20
2.2.1... Phân loại tơng qt các mơ hình ti wu. 20
a Bai toán quy hoạch tuyén tỉnh 20b Bai toán quy hoạch phi tuyển. 2
6 Boi ton cuc ti phiém him 2
2.2.2. Thiết lip mơ bình tính tốn trong phân tích hệ thơng cơng trình thuỷ lợi...21a "Mơ hình hố hệ thống. 21
bó Hồmsơmuetiêu n© Digukign ring bube ”
</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">2.5. Him mục tiêu và điều kiện rằng buộc. ”
25.1, Các chỉiêu tôi ưu 24
2. Chiu i uu vé gi tr thu nhập dong quy về thời điểm hiện 83 NPV..:...24b. Chiu i uu về hg dổnội hồnkinh :IRRmax 24
©. Chiêu i uu về tng chi ph vi vấn đu tư quy về năm đầu Con 252.5.2. Lựa chọn chí tiêu tối uu - hảm mục ti 252.5.3. Điều kiện rằng buộc 26
26. _ Xác định các thành phin trong hàm mục tiêu 2626.1, Xác định chi phi xây đựng Co 26
2.6.2. Xác định chi phi quản lý hàng năm bình qn. 26
a “Xúc định chi phí điện trong 1 năm. Hàb,——- Aácdịnhchỉphi lương 2& Xe dinh chi phi sia chữu tường xuyên: Cụ +d. “Xác định chi phi khác Cyyse 29
3⁄1. Mô t hệ thống tiêu và trạm bom 30
3.1.1, Điều kiện tự nhiên của hệ thống 30
ác Vitridia, ign ich x0Bac diém da hink 30
© Bit dai thé nhuing 304. Bigukign kh ewong 30le. Điều hig thy văn sông ngồi u
Bich, địa chất thụy văn 2
&—_ Nguễn năng lượng 35h. Nguũnvậtiệuxây dựng 35i, Thhhìnhgiao thơng 363.1.2. Tình hình dân sinh, kinh 16ác —— XãPhù Đẳng 36Xa Trang Mẫn 37© XaNinh thiép 33.14, Hiện trang thủy lợi của khu vực. 38a Nhiquin') 39Cie hating ác 40
Ging xi qua dé 40
4H thẳng Kênh và cơng tình trên kenh 40
Biện pháp thủy lợi 41
3.2. Xác định các thông số thiết kế cơ bản của tram bơm Phù Đồng 4
321... Xác định mực nước b tháo thế kể và kiểm ra 2
3.2.2. Xác định các mực nước đặc trưng tại bể hút ZI, 46
3/23. - Xác định các cột nước của tạm bơm 4
</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">3.24. Chon
3.2.5. Kích thước cơ ban của tram bơm.3.3. Thiết kế bể tháo và cổng xa qua đề3.3.1. Xác định kích thước bể tháo,
3.4.1... Chỉ phí xây dựng nhà trạm, kênh dẫn, kênh tháo.
3.4.2. Chỉ phí xây dựng bể tháo và cơng xả.
3⁄5. Xác định chi phi quản ý hing năm bình quân3.5.1. Xác định chỉ phí điện năng của trạm bom
& Xie dinh aku ota eu oneb. Xie inh chi phi điện ning
3.52. Xác định chi phi lương35.3. Xác định ch pl
3.5.4. Chi phi quản iy bình qn hàng năm
3.6. Kết quả tính của các phương án.TÀI LIỆU THAM KHẢO.
sửa chữa thường xuyên, chi phí khác,
</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">DANH MỤC CÁC HÌNH VEHình 1.1- Sơ đồ cổng xa qua đ xây liền bổ tháo.
inh 1.2- Sơ đồ cổng xã qua dé cách xa
Tình 1.4. Sơ đỗ cao trình đáy cơng xi qua để caoHình 1.5. Sơ đỗ cao trình day cống xả qua đê thắp
Hình 2.1.Sơ đồ nguyên lý tiếp cận hệ thẳng
Hình 2.2, Sơ đỗ tram bơm tiêu
Hình 2.3.Sơ đồ lựa chọn phương pháp tối ưu.
nh 3.1. Dưỡng tin suất mực nước sông Dudng 5 ngày max trạm Thượng Cátnh 3.2. Đường tin suit mực nước sông Đuỗng I ngày max trạm Thượng Cát
Hình 3.3. Đường đạc tỉnh của máy bơm AFLX 1203 50 HzHình 3.4: Kích thước cơ bản của bể tháo
Hình 3.5 Sơ đồ chọn phương án Z7" tối ưu
69
</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">ĐANH MỤC CÁC BANG BIEU
Bảng 1.1.Xée định chiều cao dự trừ a 1
Bang 1.2. Xác định hệ số K 7Bing 3.1, Sb liu mực nước sông Dung, tram Thượng Cát
Bảng 3.2, Giá tị trùng bình các chỉ iu co lý ea lip 2 32Bảng 3.3. Git rung bình ác chỉ itu cơ lý của lớp 3 3Bảng 3.4, Giá trung bình các chỉ iu co lý ea lap 4 “Bảng 3.5, Giá tị trung bình các chỉ tiêu cơ lý của lớp 5 35Bảng 3.6. Bảng thống kê mực nước Z1 ngiy max, Zbq 5 ngày max, ZI ngày min ...42
Bang 3.7. Tinh mực nước bể hút thiết kế 4
Bảng 3.8. Kích thước cổng xã st
Bang 3.9: Tinh toán thủy lực cổng xả sĩ
Bảng 3.10. Các phương án về Z¿, và ZN" Ziyi %
Bảng 3.11: Chi phi xây dung cổng xi và bê xã 54
Bảng 3.12. Kết quả tinh tốn chỉ phí xây dựng 54
Bảng 3.13.Dign tích các vùng đặc trung do trạm bơm quản lý 55
Bảng 3. Láa: Điện năng tiêu thụ PAL=PAS. 59Bing 3.14b: Điện năng tiêu thụ PA6+PA10 ó0Băng 3.lác; Điện năng tiêu thụ PÀ11=PA 1S 6Bảng 3.14d: Điện năng tiêu thụ PA16:PA20 “Bảng 3.15a. Chi phi điện năng PAI+PA5 6Bảng 3.15b, Chỉ phí điện năng PA6=PA10 6
Bang 3.15c. Chi phí điện năng PAI 1+PA15 65
Bảng 3.15d, Chỉ phi điện năng PA16-PA20 66
Bảng 3.16, Bang tổng bop kết qua chỉ phi tổng của 20 phương án 6
</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">DANH MỤC PHY LUC
Phụ lục 1. Chi phí xây dựng cổng xa và bể xa của từng PA. : 75
Phy lục 2: Chi phí quản lý bình quân của từng phương án... H6
</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">PHAN MO DAU
1, Tính cap thiết của đề t
Tram bơm Phù Đông nằm trên địa phận xã Phù Đồng thuộc huyện Gia Lâm,
phụ trich tiêu ding cho các xã: Trung Màu, Ninh Hiệp và Phủ Déng. Tổng diện ích
tiêu cho toàn lưu vực là 690ha (bao gồm đắt nông nghiệp và dân cư). Trạm bơm Phi
Đông va các cơng trình nỗi tiếp được xây dựng năm 1974. Hiện nay, trạm bơm Phù
‘Déng và các cơng trình nỗi tiếp đã xuống cắp toàn bộ và đã được thành phố Ha Nội
cho đầu tư xây dựng trạm bom gồm 4 máy loại AFLX 1203 SOHz, một số cơng trìnhnỗi tiếp và nắng cấp cổng xa qua để, đ đảm bảo tiêu nước cho khu vực
ước đây, trạm bơm Phi Đồng và các tram bơm tiêu tiêu nước ra sông mà bổ
trí bé thảo liên với cơng xả qua dé thi việc xác định Z4. còn theo ý kiến chủ quan của.
người thiết kế. Vì đến này chưa có quy chuẩn, tiều chuẩn, hay hướng dẫn cu thể nàonói về vẫn đề. Nếu chon cao trình day cống xả qua để cao thì khi bơm nước lên bểtháo cao, qua cơng xã và chảy xuống qua đốc tiêu năng để nỗi tiếp với đồng chảy rongkênh tháo ngoài đ (khi mục nước ngồi sơng thấp), điều này cho thấy lăng phi nănglượng bơm. Nếu chọn cao trinh đáy cổng xa thấp thi dẫn đến cao tình đáy bể tháo
thấp tức chiều cao bể tháo lớn, cống xả phải đặt sâu, do d6 sẽ làm tăng chỉ phí xây
dựng. Vi vậy, van đề được đặt ra là ean xác định cao trình hợp lý của đáy công xả qua.
để để đảm bảo hiệu quả kinh 8
Vi vậy cần thiết có một nghiên cứu để xác định cao trình hợp lý của đáy cống.xà qua đề của các trạm bơm tiều nước ra sơng Dung ~ phạm vi Hà Nội
Đã có một số các nghiên cứu về xác định mực nước bể thio và cao trình diysống xã qua dé nb:
= _ Đề tài nghiên cứu của TS Bồi Văn Hite "Xác định mực nước sông thiết kế hợp lýđể xây dựng trạm bơm tưới tiêu nước” — vùng sông Hong.
~ Lun văn thạc sĩ Đỗ Minh Thu *Nghiễn cứu xác định cao tình đấy cổng xa của
trạm bơm tiêu” — áp dụng cho tram bơm Đông Mỹ (vùng sông Hồng).
= Đề tải "Đánh bước đầu về phương pháp xác định mục nước thiết kế bỂ xã của cáctrạm bơm tiêu Tạp chi số 43 ~ (12/2013) Tác giả: Nguyễn Tuần Anh, La Đức Ding
</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">2. Mục đích của đề tài
sao trình hợp lý của đấy cổng xa qua để của trạm bom Phù Đồng
cứu, ứng dung lý thuyết phân tích hệ thống và tối ưu hỏa để xác định
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.
“rong luận văn này học viên tập trung nghiên cứu các tram bơm tiêu nước mưacó bể tháo liễn cống xả qua để hoặc đoạn kênh tháo trong đề rit ngắn
Mực nước sông (nơi nhận nước tiêu) dao động lớn.
4, Phương pháp nghiên cứu.
= Phuong pháp phân tích hệ thơng;
~ Phuong pháp tối vu héa;
~_ Phương pháp mơ hình tốn;
~ Ứng dụng lý thuyết thủy lực, máy bơm và trạm bơm, thủy văn công nh, kinh tế
xây dựng.
5. Bố cục luận văn.
Phin mở đầu
“Chương 1: Tổng quan
Chương 2: Cơ sở khoa học và phương pháp nghiên cứu.
“Chương 3: Ứng dụng mơ hình tinh tốn xác định cao trình day cổng xã qua để
cho tram bơm Phù Đồng ~ Hà Nội.
Phan kết luận và kiến nghị.
ai liệu tham khảo.
Phần phụ lục
</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">CHUONG 1: TONG QUAN
1.1. Giới thiệu về phương pháp xác định cao trình đáy cống xả và mựcnước bể tháo nhỏ nhất
LAL. Nhiệm vụ của cổng
wf xả qua dé là công trình quan trọng của trạm bơm. Ở tram bơm tiêu, be
ếp với công xả đưa nước tiêu tới chỗ chứa nước tiêu (sơng) hoặc cơng trình.bậc nước... dẫn đến chỗ chứa nước tiêu.
1.1.2. Phâm loại cong xả
Dựa vào kinh nghiệm xây dựng, nghiên cứu cũng như quản lý các trạm bơm có
kết ni với cổng xã qua đệ, người ta thấy
ing bể tháo của trạm bơm được thithuộc rit lớn vào cổng xả qua dé. Công xã được chia làm 2 loạiông xà liền với bể tháo
<small>" =</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">+ Cổng xa cách xa bể thio
J Ta
Hình 12 - Sơ đồ cổng xa qua đê cách xa bể tháo
kiện kỹ thuật khi thiết
Két cấu toàn bộ hay từng bộ phận riêng của công xã phải
rap, sửa chữa thiHE
bị và quản lý được thuận lợi.
Phương pháp xác định cao trình đáy cống xãCao trình day cống xã hợp lý rằng buộc bởi điều kiện
Tie ety < Ti
+ Cao trình đầy cơng có phương án đặt eng xà cao Zi"
“. ap
8: Khoảng cách từ trần cổng lên Z,” dé ạo điều kiện chảy cổ áp qua cỗ
ZAC : Mực nước bé tháo thiết kế
H,: Chiều cao cổng xi
+ Cao tình đầy cổng có phương dn đặt cổng xã thấp Z2
</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">Zio = maxtZy,Z2)
* Xúc định Zp
“Trong đó;
Hoo ứng với lưu lượng Quin. Lấy Que 5 Q, Co cống như dip trần đình rộng chảy
Zivosmin "°Ẽ : Mực nước bình quân 1 ngây min ứng với tin suất thiết kế 90%,
* Xác định Z;
la. d3)
Trong đó
sa: Độ cao an toàn tuy thuộc vào lưu lượng.
HTM ¿ Chiều cao bể tháo lớn nhấtth, : Chiều cao thêm
Can cứ vào kết quả của Z¡, Z; trên ta chọn Zc"
ĐỂ sắc định được cao tinh day cống xi hợp lý, chia Z, thành nhiều phương ân cóZS", Z4,” 1. Tay thuộc vào các phương án ta tính được chỉ phí tổng = chi phí
xây dựng và chi phí quản lý, và so sánh các chi phí tổng giữa các phương án ta tìm ra.
được Za. hợp lý
LAS. Xác định các thơng số thất kế của b tháo
Nhiệm vụ tỉnh tốn thủy lực bể tho li
~ Xác định độ sâu ngập của miệng ra ống đây dưới mực nước thắp nhất trong bổ.
= Bảo dim dong chay ra khỏi ông dy ở trạng thái ngập lãng
<small>- Xác định chiề dai giếng tiêu năng của bể tháo.</small>
~ Xác định hình dạng kích thước thêm ra từ giếng tiêu năng.
~ Xác định chiều đãi đoạn bảo về mái và đây kênh thio
</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">Hình 1.3. Bé tháo thing ding có thiết bị nắp ông diy
‘Tinh đường kinh miệng ra ống diy để giảm tốc độ nước khi ra khỏi ông day,đường kính miệng ra ống diy lấy theo kinh nghiệm ở cơng thức (1.4)
D,=(1,I+12)D (m) (14)D, -đường kính miệng ra, (m)
(Q Linu lượng tính tốn của một mấy bơm khi mực nước bể xã là nhỏ nhất.
Độ ngập sâu nhỏ nhất của mép trên miệng ra ống diy để bảo đảm ding chảy ra ngập,
lặng được xác định theo công thức (1.6).
: với điều kiện h„„.. 2041 (m) as)
huy» =
Chiễu sâu nhỏ nit trong giếng ti
năng của bể tháo công thức (1.7)+hụyø+p — (m) anday p là khoảng cách từ mép dưới miệng ra dng đẩy đến đáy bể tháo, Tay theo cầu.
1g dy của bê thio khi có vật đệm chống rô
CChiều cao thém ra của ging tiêu năng được tinh theo công thức (1.8):
y= Hi — Bins () (8)
‘hein ~ Chiều sâu nhỏ nhất rong kênh thảo trường hợp có kênh tháo ngay sau bé tháo."Độ sâu lớn nhất của giếng tiêu năng tính theo cơng thức (1.9):
6
</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">Hạ uy = by + bya (tM) ay)
Prax ~ Chiều sâu lớn nhất rong kênh: họ, (10)
Zp: mực nước bểxi lớn nhất
"Độ ngập sâu lớn nhất của mép trên miệng ra Ống xã ở công thức (1.11)
Chiều cao dự rỡ ừ mục nước lớn nhất ong bé đến mếp trên trồng bé tháo, nếu
khơng có điều kiện gi đặc bigt hi ly theo bảng (1.1)
Bảng I.1.Xác định chiều cao dự trữ a
Với K là hệ số phụ thuộc vào da tg năng, hình dạng tiết
1g của thêm ra khỏi gitình dạng và chiều cao của thêm, lay theo bảng (1.2).Bảng L2. Xác định hệ số K
<dign miệng ra ông đổ)
(Cae kết quả tra hệ số K ở trên vi tinh toin xác định chiều đầ giếng tiêu năng
ứng với miệng ra hình trịn, khi miệng ra hình chữ nhật thi rút bớt 20%CChigu dài đoạn kênh thio cin bảo vệ mái và đây
Là (425) huạ, (m) a)
“Chiểu rộng phía trong bể thảo với đường kính ống day bằng nhau là:
</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">Trong đồ
b khoảng cích từ mép ông diy đến trụ pin, lấy như sau:
+ Loại van tự đóng nhanh b = 0;
+ Loại van nip cánh bướm b = 0,5 m:
+ Loại nip ống day có chit bin lễ phi rên b= 0,3 204 mdd: Chiều đây tr pin ở b tháo lấy từ 0,6 + 08 mĩ
n: Số lượng đường ống day nỗi với bé tháo.
tháo, có dạng
Chiễu dit đoạn thu hẹp là đoạn chuyển tip từ bể tháo vào
hình thang, có đấy nhỏ là chiều rộng đấy kênh tháo, đây lớn là chiều rộng phía trong
bé tháo, chiều dai của bể tháo (chiều cao của hình thang) được xác định như sau
soy (116)
‘Voi: “1: Góc thu hẹp từ bé tháo vào kênh tháo.
1.1.6, Xác định mực nước bễ thio nhỏ nhất
Xe định mực nước bể théo nhỏ nhất Z7" để tinh toán cột nước bơm nhỏ nhất
Và xác định cao trình đầy bễ tháo theo công thức (1-17)
Lay v6 thio= Zp” ~ Bagmin ~ Dạ — P (11)
Cách xác định ZZ"
+ Trường hợp bé thảo cách xa cổng xà qua để
“Xác định cao trình đầy kênh.
+ “Sexemas: Mực nước sơng bình qn 5 ngày max ứng với tin suất t 10%
+ hq: Tôn thất cột nước qua
“Trường hợp bể tháo cách xa cổng xã qua để thi
+ Trường hợp bể thảo xây liên cổng xả qua đề.“Trường hợp bể tháo xây liễn cổng xa th
</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">apTrong đó:
Za: Cao trình diy công xã
.„„: Cột nước trước cổng nhỏ nhất ng với lưu lượng nhỏ nhất Quis
Khi thi k cúc ram bơm,
để thì việc xác định cao trình đáy cổng xả qua dé cũng như xác định mực nước bé tháo.nước ra sơng mà bé thảo bổ trí iễn cổng xả qua
nhỏ nhất Z4," còn theo ý chủ quan của người thiết kế vì đến nay vẫn chưa có một quy.
định hay hướng din cụ thể nào về vấn đề này.
"Ngoài ra , khi xác định cao trình đáy cổng và mực nước bể xã nhỏ nhất cần chú.ý đến cao trình miệng ống diy. Nếu cao tỉnh mục nước bể xã thấp hơn miệng ốngđầy, ẽ tiêu tốn năng lượng hơn. Cao trình tâm ming Ống đây
“miệng ứng diy = Zaiy h táo + P+ Dy
Nếu chọn (Z4. ) cao trinh đây cổng xã qua để cao hay (Zp eno xem hình(1.4) thi nhiều khi nước bơm lên bổ thảo cao, qua cổng xã và chảy tự do qua bậc nướchay đốc tiêu năng dé nổi tiếp với đồng chảy trong kênh tháo ngồi đề (khỉ mực nước"ngồi sơng thấp). điều này cho thấy việc lãng phí năng lượng bơm,
Ngược lai, nếu chọn (Za: ) cao trình diy cống xả qua để hay (Ze) thấp xem
Hình 1.4. Sơ đỗ cao trình đáy cơng xả qua để can
</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">Hình 1.5. Sơ đồ cao trình đầy cống xa qua đề thấp
‘Vin đề đặt ra là cần xác định một giá trị (Z4.) hợp lý bay ZR để cho tổng chỉ phí xây
dựng và quan lý là nhỏ nhất
1⁄2. Tổng quan việc ứng dụng lý thuyết tối ưu hóa vào bài tốn thiết kế
các cơng trình thủy lợi
Hiện nay, khi thiết kế
cống xã qua đê thi việc xác định cao trình đáy cổng xả qua để cũng như việc xác địnhổ trí bể tháo
trạm bơm tiêu nước ra sơng ma
mực nước bể tháo nhỏ nhất Zi còn theo ÿ chủ quan của người thiết kế vì đến nayvẫn chưa có một quy định, tiêu chuỗn hay hướng dẫn cụ thể nào về vẫn đề nay. Vi vay,đầy cổng xi qua để có thể được thiết kế đặt ở cao tình chưa hợp lý, dẫn đến chỉ phixây đựng và chỉ phi quản lý cao, gây lăng phí ngân sách nhà nước. Vi th, trong nhữngnăm gần đây, lý thuyết phân tích hệ thống và lý thuyết tơi ưu hố đã được áp dụng
nhiều trong các bãi ton về quy hoạch, thết kế, quản ý, vận hành tối ưu các hệ thống
nói chung và hệ thống thuỷ lợi nói riêng. Trong đó, bài tốn thiết kế tơi ưu cá
ơngình trong hệ thống tưới, iều, cấp, thoát nước đã được một số tác gi trong nước
nghiên edu, điển hình như:di
bằng Bắc Bộ
-tdi un của trạm bom cho các ving tring la đồng
lật Nam” (1997) của TS. Dương Thanh Lượng. Tác giả đã áp dụng
phương pháp mơ hình mơ phỏng và phương pháp tối ưu hoá cho bai toán thi
thống tiêu bằng tram bom vùng trồng lia với chi tiêu tối uu là chỉ số NPV (Giá tr thunhập rong quy về thời điểm hiện tại). Gia trị hệ số tiêu thiết kế nào tương ứng với giá
trị NPV max thì đó là giả trị hệ số tiêu thiết kể tối wu của trạm bơm.
</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">Để tải *Xúc định mức nước sông thiẫt kế hợp lý dé xây dựng tram bơm tưới
điêu medic" (1993) của TS Bùi Van Hic. Tắc giả thiết lập quan hệ hàm số giữa năng
lượng bơm nước với mức nước sông thiết kế thông qua đặc tính của các máy bơm và.
hình thức cơng trình của từng tram bơm tưới và tiêu nước.
Để tài “Đánh đấu bước đầu về phương pháp xác định mực nước thiết kể bể3 = (12/2013) Tác giả: Nguyễn Tuấn Anh, La
xã của các trạm bơm tiết Tap al
Đức Dũng
DE ti “Phân vàng tưới ối eu hệ thống thuỷ nông Văn Giang” (2001) của“ThS Phạm Thị Hoài. Bằng phương pháp mơ hình, mơ phỏng và tối ưu hố, tác giả đã
đưa ra nhiều phương an khác nhau về biên giới bơm tưới giữa trạm bơm Văn Giang đã
được xây dựng và tram bơm mới cần được xây dựng, ứng với từng phương an tính
được: chỉ phí xây dựng ban đầu, chỉ phí quản lý hàng năm và hiệu ích đem lại củasơng tình, từ đơ tính được gi tỉ NPV, phương án về biên iới bơm tới nào cho giá
Luận văn thạc si
Minh Thu “Nghién cứu xác định cao trình đáy cống xả
của trạm bơm tiêu” ~ áp dụng cho tram bơm Đông Mỹ (vùng sông Hồng). Bằng
phương pháp tối ưu hỏa, tác giả đã xác định mực nước bẻ thảo nhỏ nhất của trạm bơm.
nối tiếp với cống xã qua đề.
ĐỀ lai “Nghiên cứu xác định quy mô đường ống thi wu cho hệ thẳng tướiTrung tâm nghiên cứu và sin xuất giống ngơ Sơng Bai ~ Hồ Binh” (2002) củaThS Đỗ Hồng Quin, Bằng phương phíp tối mu ho, tác giả đã tim ra phương ánđường kính ông tối ưu cho hệ thông tương ứng với chỉ tiêu tối ưu: IRRmax.
ĐỂ tài “Nghi
‘bom tưới vàng cao” (2003) của Th.S New
cứu xác định phương án bé trí và quy mô hợp lý của trạm
én Tuấn Anh. Sử dụng phương pháp mơ.hình, mơ phỏng và tối au hod, tác giá đã thiết lập được bai toán tim phương án thiết kế
tỐi ưu trạm bom tưới ving cao qua chỉ tiê tối ưu là tng chỉ phi quy về năm đầu nhỏ
“Trong luận văn này, phương pháp ti uu ho sẽ được áp dung để xây dụng bãi
toán xác định cao trình đáy cơng xa hợp lý và mực nước bể tháo nhỏ nhất cho các trạmbơm tiêu nước ra sơng Đuồng
</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">XÂY DUNG MƠ HÌNH TÍNH TỐN CAO TRÌNH DAY CONG XA HỢP LY2.1. Ly thuyết phân tích hệ thống ứng dụng trong nghiên cứu hệ thống
tưới tiêu bằng động lực211. Mớđầu
“Trong công cuộc đổi mới nền kinh tẾ của nước ta, việc hiện đại hóa cá
trình tưới iêu là một yêu cầu cắp thiết nhằm nâng cao hiệu ích
Sự phát triển nhanh chóng của khoa học hệ thong vả kỹ thuật thông tin ở nước.
ta, hiện nay đã tạo nên cơ sở vững vàng cho việc phát triển kỹ thuật tự động hóa thiếtkế và quản lý cơng tinh thủy lợi, trong đó có trạm bơm:
Cơng trình trạm bơm là cơng trình thủy lợi rit phổ biến. Tuy nhiên nó là cơngtrình sử dụng nhiều năng lượng. Vì vay, việc tối ưu hóa các thơng số thiết kế và điều
thẳm giảm nhỏ năng lượng tiêu hao.
kiến vận hành sẽ có một ý nghĩa đáng kí
'Việc giảm nhỏ năng lượng tiêu hao trên không phải chỉ thực hiện ở khâu vận hành
quan lý, mà nó cỏn được tạo tiền dé có tính chất quyết định ngay từ bước quy hoạch
thiết kế
Vi vậy, để vận hành và quản lý trạm bơm có hiệu ich tốt nhất thi ta phải vận
dụng ý thuyết về phân tích hệ thống
Phương pháp phân tích hệ thống được ấp dụng vào cơng trình thủy lợi từ năm,
1950, đầu tiên là vấn đề quản lý và phân phối nguồn nước. Đặc biệt từ thập kỷ 70 khi
có sự phát triển rộng rai của máy vi tính, phương pháp phân tích hệ thơng được sử
dụng rộng rãi trong qui boạch thiết kế và tự động hóa trong quản lý các hệ thống tưới
Nhằm mục đích tưới tiêu và cung cắp nước cho sinh hoạt và công nghiệp, đếnnay chúng ta đã xây dựng nhiều trạm bơm lớn, nhỏ.
‘Tit cả các tram bơm trên ado cần bộ kỹ thuật nước ta thết kế, xây đựng
quan lý vận hành và đã phát huy hiệu quả tưới tiêu đảm bảo an tồn sản xuất nơng.
nghiệp nâng cao ning suất và sản lượng cây trồng.
Nhiều cơng trình trạm bơm được xây dựng và trong những năm tới nhiều dự ánvề tiêu nước cho đô thị, tiêu nước cho nông nghiệp sẽ được thực thi. Việc áp dụngphương pháp hệ thống cho phép tối ưu trong việc quy hoạch sử dụng nguồn nước.
</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">ống tiêu nước chính là các bài tốn hay đặt ra cho2.1.2, Hệ thắng và các đặc trưng của hệ thống
Ly ví dụ đơn giản, khi thất kể hệ thông ti ông tự chảy, khả năng tiêu tự chấycủa hệ thống phụ thuộc vào khả năng gặp gỡ của vô số các tổ hợp giữa mưa và mựcnước ngồi sơng. Néu ta chọn mơ bình tang théi mà mưa rong đồng và mực nước
ngồi sơng có cùng tin sult thiết kế, khi 6 tn suất thi kế dim bảo tiêu sẽ nhỏ hơnnhiều so với tiêu chuẩn thiết kế, Thông số công tác của tram bơm tiêu có thể thiên lớn,
trong quan lý sau này xảy ra tỉnh trạng I thôi gia sử dụng cơng suất của tram bơm rắt
nhỏ, gây lăng phí. Vì vậy nếu xem xét mỗi quan hệ tương tác giữa mưa đồng và mựcnước sông, thi các thông số công tác của trạm bơm sẽ khác hin va hop lý hơn
Nồi ơm lạ, cần phải có quan điểm bệ thống trong phân ích và nghiên cứu các
hệ thống phức tạp. Sự phân tích hệ thống trong mỗi quan hệ tương tác giữa các thành.ống.
đặc trưng của hệ thông
phần cấu thành hệbó G
Cá
trúc hệ thơng: La sự sắp xếp của các phần tử trong hệ thông theo một trậtty nào đó cùng với các ác động tương tác giữa chúng. Mỗi thành phần tham gia vàocấu trúc của hệ thống được đặc trưng bởi tham số nào đồ gọi là ham số cấu trúc. Nhưvây, nói đến cấu trúc có nghĩa là đã kể đến những tham số đặc trưng cho cấu trúc mamỗi quan hệ qua lại giữa các thành phan của cấu trúc ấy.
“Thông tin vio của một hệ thống là tập hợp tắt cả các tác động vào hệ thống đểnhận đực các thông tin ra của hệ thống,
“Thông tin ra của hệ thống là tập hợp tắt cả những đặc trưng ma người nghiêncứu quan tâm khi có tác động tương ứng ở đầu vào.
</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">Các thông tin vào và ra được đặc trưng. bởi một dai lượng ao đó có thể coi là
các biển gọi là biển vào, biến ra. Nếu các đại lượng này là các đại lượng phụ thuộc vào.thời gian gọi là các qué tình vào, ra hoặc là các hàm vào, ra của hệ thống
Các biến vào của hệ thống bao gồm cả các biến diễu kiễn được vả các biển
không điều kiển được, Vi dụ, khi vận hành một trạm bơm tiêu, quá trình mưa, bốc hơi
la các biến vào không điều kiển được, lưu lượng bơm qua trạm bơm tiêu là biễn là biếnvào điều kiễn được. Biển ra của hệ thống có thể là quá trình năng lượng tiêu hao cho
trạm bơm tiêu là hàm của các
én vào, cũng có thé là sự biển đổi mục nước trong khu
êu quan trọng nhất của người làm hệ thống là phải xác định được đâu là biển
vào, biển ra và đặc trưng nao là biến trang thị bài ra, cũng phải mơ phỏng được
q trình trao đổi thông tin giữa các thành phin trong hệ thống, quan hệ giữa biến vio,
biển m và biến trang thái
e- Phin loại hệ thing
Phu thuộc vào đặc điểm của hệ thống. mục đích nghiên cứu mà có cách phânloại khác nhau. Dưới đây là một số loại hệ th
Hệ thống với mơ hình vào — ra (hộp đen). Loại này không cho bitrong của hệ thống ma chỉ cho biết quan hệ tương ác giữa bién vào và biến rõ
ng đặc trưng.
u trúc bên
Hệ tĩnh và hệ động: hệ tĩnh là hệ mà các không gian biển của bệ thông không.
phải là him của thời gian. Hệ động là hệ coschứa biến trạng thi và các biến vio, biến
ra đề là him của thỏi gian. Hệ tinh là trường hợp riêng của hệ động khi các him thời
gian được lay bình qn trong một khoảng thời gian nào đó.
1g thống có mơ ta cấu trúc bên trong ( hộp tring): Khác với hộp den, các hệthống loại hộp trắng có thêm các biến trạng thái. Việc đưa vào khơng gian biển trạng.thái giúp ta phân ích được quỹ đạo chuyển động của hộ thống hoặc đoán biết đc xu
</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">hướng phát triển của hệ thống trong tương lai. Do đó người nghiễn cứu định hướngđược các ác động vào hệ thống để đạt được mục tiều mong muốn.
Hệ thống khơng có điều kiển là hệ ma các thông tin vào không chứa các biểnđiều kiển được, ngược lại là hệ có điều kiển. Nói chung biến diễu kin và biển trạngthái là ác biển độc lập với nhau, nhưng trong một số trường hợp, biển trang thi cũnglà biến điều kiển
Hệ thông điều kiễn bán tự động là hệ thống mà khi xử lý thông tin và điều kiếncược thực hiện bởi người điều kiễn. Sauk hi phân ch. so sánh người điều kể trực
tiếp đưa ra quyết định và điều hành hệ thống điều
Hệ thống điều kién tự động là một hệ thống mà quá trình điều kién hồn tồn.
được tự động hóa
Hệ tắt định va hệ ngẫu nhiên: hệ tắt định là hệ mà các biến vào, biển ra, cácrăng buộc và mỗi quan hệ giữa các phần tử trong hệ thống là những him tắt định, Mộttrong những biển trên là hàm ngẫu nhiên ta gọi là hệ ngẫu nhiên
Hi 6 bắt định của hg thống: hệ thông bắt định la hệ
thống chứa các yếu tổ bat định, tức là các yếu tổ cấu thành hệ thống không được xác
ống bắt định và các yết
định hoặc khơng có đủ thơng tin để xác định nó. Các yếu tổ bat định của hệ thống bao
zim các thông tn vào ra, mục tiêu khai thie, cấu trú hệ thống
Hệ thống trong đó bao gồm các hệ thống con: một hệ thơng có thể phân chia
thành các hệ thống con. Sự phân chia các hệ thống lớn thành các hệ théng con tùythuộc vio kích cỡ, đặc thủ của hệ thống và các phương pháp phân tích được áp dụng
với hệ thơng đó.
Hệ thống cơng trình tiêu động lực phân thành ác loại sau dy:
+ Hệ thống đơn: Bao gồm một cơng trình đầu mối tram bơm tiêu và một mạng kênh.hoặc đường ống dẫn nước.
+ Hệ thống phúc tap: Bao gồm nhiều công trinh đầu mỗi trạm bơm hoạt động trên một
hệ thống mang dẫn. Vi dụ hệ thông tiêu Bắc Nam Hà
+ Hệ thống hỗn hợp. Công tỉnh đầu mối bao gdm các trạm bơm, cổng, hỗ chứa...hoạtđộng trên cùng một mạng dẫn.
+ Hệ thông nhiều cấp: Hệ thống tram bơm tiêu nhiễu cắp trạm bơm như hệ thống tiêu
</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24">Voi các hệ thơng ti labằng động lực thì các đại lượng tối ưu
+ Qui mơ cơng tình ti ưu như kích thước kênh mương, ống dẫn, qui mơ nhà tram tối
+ Năng lượng tiêu hao bé nhất, hiệu suất máy bơm cao nhất
Các đại lượng trên sẽ là mục tiêu của bai toán. Các mục tiêu nảy sẽ đạt đượcnhư thể nào phụ thuộc vào các yếu tổ ảnh hướng.
Một hệ thông chịu ảnh hường của nhiều yếu tổ. Để lập nên mơ hình tốn họcđịnh bản chất củaất tiết phải nhất thiết phải im được những yếu tổ chủ yếu quyết
hiện tượng và các yếu tổ thứ Su từ đó tiến hành việc đơn giản hóa hệ thống. Để đơn
gián hóa hệ thống có thé lược bỏ hoặc hợp nhất một số yếu tổ thứ yêu nhưng nhất thiết
phải tìm được những yếu tổ chủ yếu quyết định bản chất của hiện tượng
d. Các bài toán cơ bản về hệ thông và hệ thông chi tiêu đánh giá
kh nghiên cứu hệ thơng, thưởng có ba bài tn cơ bản sau:
10 đó: chỉ tiêu kỹ thuật, kinh tếtệ thống theo hệ thống chỉ tiêu
éu khiển hệ thống để đạt được yêu cầu khai thác đã xác định.
++ Phát tiển hệ thống, là chiến lược phát triển hệ thống trong tương lai, Bài toán phát
triển hệ thống là bai toán bit buộc phải giải quyết việc hình thành hệ thống trongtương lại kéo dài trong nhiều năm
<small>= Hệ thống chỉ tiêu đánh giá được mơ tả và lượng hố theo dang khác nhau, có</small>
thể khái quất một số dang cơ bản như sau:
+ Hệ thống chỉ tiêu đánh gd được mô tả bằng một hoặc một
hoặc bắt đẳng thức. Các biểu thức đó được viết đối với hàm ra của hệ thống Y(t).Dang tổng quát củ loại hệ thống chỉ iu:
Ej(Y) > max(min) với j
| hoje với j~ Lm. G2
CCác ham Ej(Y) trong trường hợp này được gọi là him mục tiêu
</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">Hệ thông chỉ tiêu đánh giá có dạng hỗn hợp, tức là một số chỉ tiêu đánh gi
được mô tả bằng ham mục tiêu trên, số cịn lại đươc mơ tả như một ring buộc của hệ
thống về mục tiL,có dạng sau:
Ej(Y) > max(min)
Ej(V) < Sjvớij= Lm 23)-__ Hệ thẳng phương pháp luôn trong phân tích hệ thống
Phương pháp tối ưu là phương phip xác định lời giải của hệ thing theo mục
tiêu bằng cách đưa chúng v8 các bài tốn tối
Phương pháp mơ phỏng là phương pháp sử dụng các mơ hình mơ phỏng để
ảnh giá chất lượng của hệ thống khi thiết kế và điều kiễn nó. Sự phân tích chất lượng
của hệ thông được tiễn hành bing cách đưa ra tắt cả các tinh huống hoặc phương án có.
thể và phân tích tất cả các phân ứng của hệ thông mã ta quan tâm tương ứng với cáctỉnh huống đặt ra, Theo sự phân tích đồ người nghiên cứu lựa chọn nghiệm của bài
toán trong số các ỉnh huồng đã được đặt ra. Nhu vậy, phương pháp mo phỏng chỉ tìmnghiệm trong tập hợp hữu hạn các tinh hudng, bởi vậy nghiệm của bai tốn có thékhơng trùng với nghiệm tối wu,
Phương pháp tối tụ hoá: phương pháp này kết hợp với phương pháp mơ phịng
duge sử dụng song song trong q trình tìm lời giải tối wu khi thiết ké và điều khiễn hệthống. Phương pháp tối ưu là phương pháp cho lồi giải tối ưu, cịn phương pháp mơphịng cho lời gii gần tối ưu. Phương pháp tối ưu hoá là phương pháp xác định lồi
giải của hệ thông theo mục tiêu khai thác hệ thơng bằng cách lượng hố chúng thành.
các hâm mục tiêu.
Do hạn chế của phương pháp tối ưu như chỉ tìm được nghiệm tối ưu cục bộ dohạn chế của phương phip toán học v.v nên có thể bổ sốt các phương ấn tốt hơn vĩ vậy
người ta sử dụng phương pháp mơ phỏng phân ích lựa chọn bài toán
Hệ thống các quan điểm và nguyên lý iẾp cân hệ thống bao gồm:
+ Hệ thống các quan điểm: Khi nghiên cứu một hệ thống cần xem xét các qui luật của
hệ thông trong mỗi quan hệ tương tác giữa các thảnh phần cấu thành hệ thống và quan.hệ của hệ thống với môi trường tic động lên nó. Quan điểm đồ phải được lượng hóabing các mơ hình tốn học mơ tả các q tình của hệ thống. Động thái và xu thể pháttriển của hệ thống được xác định nhờ các mơ phóng, và qua đó có thể phát hiện các tác
</div><span class="text_page_counter">Trang 26</span><div class="page_container" data-page="26">động hợp lý lên hệ thống. Sự phân tích hệ thống trong mỗi quan hệ tương tác
quá tình tong hệ thống sẽ phát hiện tính "rồi", mà nó khơng nhận biết được nếu chỉ
phân tích các q tình riêng ré của hệ thống
+ Lý thuyết phân ích hệ thống thừa nhận tính bắt định của hệ thống. bao gồm bit địnhtiêu, bắt định về sự trao đổi thông tin trong hệ thống, sự hiểu biết không đầy đủcủa người nghiên cứu về hệ thông và bất động do sự tác động ngẫu nhiên từ bên ngoài'Với các hệ thống lớn, tồn tại nhiễu mỗi quan hệ phức tạp liên quan đến nhiều lĩnh vựcvem
khác nhau. Bởi vậy, LTPTHT tôn trong và thừa nhận tính liên ngành. Khi nghiên cứucác hệ thống phức tạp như vậy, cha thit có sự tham gia của nhiều ngành khơa học.
“rong quá tình nhận nghiệm phải xem xết dén quyền lợi của những đổi tượng khác
nhau và quan hệ qua lại giữa chúng tong hệ thống. Nếu các quyết định chỉ vì quyền
lợi cục bộ tì trong quá tình phát triển của hệ thẳng, các quy luật được thế lập đổivới hệ thống sẽ bị phá vỡ.
“Thừa nhận tính bắt định, LTPTHT chi trọng sự kết hợp giữa phương pháp hình thứcvà phương pháp phi hình thức, kết hợp giữa phân tích tốn học và kinh nghiệm và tơn
trong vai rị của tập thể trong nghiên cứu
+Nguyên lý tiếp cận hệ thống: Đối với những hệ thống phức tạp do cổ sự tổn ti các
yéu tổ bit định trong hệ thống, người nghiên cứu không thể ngay một lúc phát hiện
những tính chất của hệ thông, cũng không thé dự báo ngay được xu thé phát triển củahệ thống. Do đó, các mục tiêu kha thác hệ thống cũng chỉ hình thành rỡ nét sau khỉ
thử phan ứng của hệ thống bằng các kỹ thuật phân tích hợp lý được mơ tả hình (2.1):
</div><span class="text_page_counter">Trang 27</span><div class="page_container" data-page="27">‘Thu thập các thông tinliên quan đến hệ thống
(Qua trình tiếp cận hệ thống theo sơ đồ này là quá tình tìm lời giải của hệ thốngtrên cơ sở liên tiếp là rd mục tiêu của khai thác hệ thống, và xem xét sự cần thiết bổ
sung thông tin về hệ thống.
Nguyên lý tiếp cận từng bước trong phân tích hệ thơng phức tạp được coi nhưlà một nguyên ắc đối với người nghiên cấu hệ hổng,
</div><span class="text_page_counter">Trang 28</span><div class="page_container" data-page="28">2.2. Lý thuyết tối ưu hoá ứng dụng trong nghiên cứu hệ thống tưới tiêubằng động lực
2.2.1. Phân loại tổng quát các mổ hình tối wu
Hiện nay tồn tại khá nhiễu phương pháp tối ưu hố có phạm vi ứng đụng khácnhau. Trong bài toán kỹ thuật người ta cổ gắng đưa các bài oán tối wu về dạng chun
tốc đã có và có thể giải được.
Bai tốn tối ưu tổng quất có thé mỗ tả như sau
Cần tim cực tị hàm mye tiêu có dang
F(X) min(max) 44)Với các hệ thức rang buộc:
GIO) < bị, với am. 25)St dưới dang đầy đủ:
Hệ 2 phương trình trên có thể
B (8, Xap Nive Xu) > mn max) G6)Voi các rằng buộc:
B08 Bae)82815 Xa
BI, Xó,..Xoss. Mad ISB)
ale Xác. Xi. hy) ISBVoi các biển của him số véc tơ có dan:
X=(xi.x; x) G8)
"Nghiệm tối ưu của bài toán tối ưu là véc tơ nghiệm
X*=(xi*, 12% a") G9)
a Bài toán quy hoạch nyễn tin
Bài toán (2.4) và (2.5) gọi là tuyến tinh, nếu him mục tiêu và các rằng buộc đều làhàm tuyển tính đối với các biển số của véc tơ X=( xạ, xa.... Xụ), tức là:
FOO= 6% > minimax) 2.10)
Với tàng buSex, <b, với m; G10
20
</div><span class="text_page_counter">Trang 29</span><div class="page_container" data-page="29">vax, > 0 với cội can:
“rong đó: a, là các hệ số của phương tình rằng bude; , là hệ số của phương
trình him mục tiêu.
b.—— Bài tốn quy hoach phi nyễn
Bài toin phi tuyển chiara lim ha lại: qui hoạch lỗ và qui hoạch lõm. Bài toén
«qui hoạch phi tuyến lỗ là bài toán mà hàm mục tiêu là hàm lồi, còn ác rằng buộc tạo
thành một tập hop lồi. Bai tốn tơi ưu cỏ rằng buộc được gọi là tối ant có điều kiện,
hay cịn gọi là bài tốn cực trị vướng,
6 Bài toán cực trị phiém hàm
Bãi toán tối ưu mà him mục tiêu có dạng dưới đây được gợi là bài toán cục trị phiém
hàm: J(Z)= f F(Z,Z.x)dv G12)
Rover ZIT" (2113)2.2.2, Thiết lập mơ hình tính tốn trong phân tích hệ thẳng cơng trình thuỷ lợi
Với Z là véc tơ cột Z = [Zi(%)
Mo hình hod hệ thing
Mơ hình là một lại biểu đạt hệ thống thực tổ. Nó là cơ sở để phan tich hệthống
“C6 nhiều loại mơ hình nhưng mơ hình tốn học cho phép nghiên cứu phân ích
hệ thơng dé dàng hơn và kinh tế hơn.Mơ hình tốn học bao gồm một số biển đặc trưng.đình lượng cho các yéu tổ chỉnh tham gia vào các qua trnh được xét và một hay nhiều
phương trình rằng buộc các biến đó với nhau, nhằm mơ tả những mỗi lien hệ va tương.
tác giữa các yếu tổ nói trên. Mơ hình tốn có tt
u đạt dưới dang chung:Ham số mục tiêu có thé max(min) F=A(X,Y)Điều kiện ràng buộc g(X,Y)=0
Trong đó: X= (Xị... Xo) Xo, Xụ là giới hạn trên, dưới của X
</div><span class="text_page_counter">Trang 30</span><div class="page_container" data-page="30">+ Xây dụng sơ đồ khái quất hệ thông
+ Phân ich sắc inh các biến lượng, ác hing số và các tham số có quan hệ
+ Lap hàm số mục tiêu
+ Thành lập các công thúc số học của điều kiện ring buộc.
+ Giải bai tốn và hiệu chỉnh mồ hình
bì Hams mục tiêu
Để phân tích một hệ thống phải xác định rõ rằng mye tiêu cần đạt được. Các hệthống cơng tinh thuỷ lợi có thể có một mục tiêu hoặc nhiễu mục tiều. Mục tiêu cổ thé
được biểu thị bằng các đại lượng kính
Khi qui hoạch và thiết kế hệ thống cơng trình tưới tiêu nói chung, việc tim raphương dn tối ưu dựa vào mơ hình tốn mà him số mục tiêu là hiệu quả tha được lớnnhất: maxZ(x)=B(x)-K(x)-CŒœ).
X= (ị,... Xa) biển lượng biểu thị các phương án (dung tích hồ chứa, qui mơ trạm
bơm, qui mơ cổng...)
B: Lượng tăng sản bình quân năm (đồng)
K: Đầu tư chiết tinh hang năm của cơng trình đầu mối, kênh mương và các cơng trình
trên kênh
Nếu hiệu quả kinh tẾ được xác định thì hàm số mục tiêu là phí tổn chiết tinh
hang năm minZ(x) là bé nhất
ĐỂ luận chứng phương án điều hành ối ưu các trạm bơm tới tiêu, người t có
thể dùng ham mục tiêu là chi phí bom nước nhỏ nhất. Ví dụ có n trạm bơm tiêu cho m.
khu vực, him mục tiêu sẽ là
Cụ: Chỉ phí cho đơn vị lượng nước tưới hoặc
X,: Lượng nước tưới hoặc tiêu của tram bơm i bơm cho khu vực j (mÌ)©. Điều kiện rang buộc
Điều kiện ring buộc thường biểu thị dưới dang hàm sổ, phương trình phản ánh
qui luật hoạt động của hệ thống, là sự quan bệ tương hỗ giữa các yếu tổ tính năng của
cơng trình
</div><span class="text_page_counter">Trang 31</span><div class="page_container" data-page="31">"Đối với các cơng trình thuỷ lợi nói chung và các tram bơm nói riêng điều kiệnring buộc là các phương trình biểu thị:
+ Trang thái hoặc tinh năng của hệ thơng như: các phương trình cân bằng của hệ thống.
trạm bơm hay các quan hệ biểu thị tính năng thuỷ lực của cơng trình như tính năng,
kênh, tính năng cống, tinh năng tram bơm,
+ Các giá tị giới hạn của các yêu tổ như lưu lượng giới hạn lớn nhất, nhỏ nhất, áp lực,mực nước, cơng suất.
2.3... Xây dựng mơ hình tính tốn
tốn được đặt ra như sau:
“Các thông số thiết của trạm bơm được xác định trước;
+ Linu lượng yêu cầu: Qnc, Qu.a, Quy
+ Các số liệu về máy bơm: số máy, loại máy, đường đặc tinh máy bơm+ Số liệu về mực nước bể hút, bễ tháo: ZI, ZR, Z0”, 22, Ze+ Các tải liệu khác có liên quan.
Yêu cầu đặt ra là: Xác định mực nước bể thio nhỏ nhất Z2.” và cao trình đầy
cổng Za. hợp lý để tính tốn thiết kế cổng xa qua dé nối tiếp với tram bơm tiêu nước.
a song thoa man mục tiêu cho trước,
ih 2.2. Sơ đồ trạm bơm tiêu
2.4. Phương pháp giải bài toán
Ap dung lý thuyết tơi ưu hố vào bai tốn xác định cao trình day cống xả qua dé
hợp cho các trạm bơm tiêu nước ra sông và sử dụng phương pháp so sánh trực tiếp,
</div><span class="text_page_counter">Trang 32</span><div class="page_container" data-page="32">- Với lưu lượng cho trước, đưa ra nhiều phương án khác về cao trình đầy cổng xã quađề và cao trình mục nước bổ thio nhỏ nhất (cao tinh đáy bể tháo phụ thuộc vào cao
trình mực nước bể tháo nhỏ nh
~ Với mỗi phương án thiết kể, xác định được các chỉ tiêu kinh tế (him mục tiêu). Sosánh kinh tế giữa các phương án bằng hảm mục tiêu sẽ lựa chọn ra được một phươngán tối wu về kinh tế, Các bước tính tốn thể hiện trong sơ đồ hình (2.3).
DE xuất cúc phương in về cao trình
day cổng xã hoặc Zi”
“Tính tốn xác định các chỉ tiêu kinh tế
(him mục tiêu) cho từng phương án
So sánh các phương án qua sử dụng ham
mục tiêu để tim phương án tơi ưu
"Hình 2.3.Sơ đỗ lựa chọn phương pháp tối ưu2.5, Hàm mục tiêu và điều kiện ràng buộc
</div><span class="text_page_counter">Trang 33</span><div class="page_container" data-page="33">IR + wae 16)
Phương én chấp nhận được kh: IRR > (i
Chi tien tdi eu về tổng chi phi và vẫn đầu quy vệ năm đầu Cyn
B¿: Thu nhập năm thứ t tương ứng phương án j
lầu tư xây dựng ban đầu tương ứng với phương án j
Ce Chỉ phí năm thứ t tương ứng phương án j
i: Lãi suit tink tốn
+: Biến chạy: t= 1+T
T: Tuổi thọ cơng trình (năm)
'Buu; Thu nhập tính bình qn nhiều nim
Cyg Chi phí quản ý bình qn hing năm tương ứng phương án jIRR Hệ
iy: Lai suất cho NPV, > 0
tội hoàn kinh tế tương ứng với phương án j
in: Lãi suất cho NPV, <0 [i]: Lãi suất cho phép.Cụ: Tổng vốn đầu tư và chỉ phí hàng năm quy về năm đầu trơng ứng với phương én j
2.5.2. Lisa chọn chỉiềutỗi uu - hàm mục tiên
Trong 3 chỉ tiêu tối ưu trên, chỉ tiêu tối ưu về NPV và IRR thường được áp
cdụng cho những bai toán xác định phương án tối ưu khi chỉ phí và hiệu ích là thay dồi
theo các phương ân khác nhau
Trong luận văn này, xét bài toin xác định phương án tối ưu khi hiệu ích do
sơng trình dem lạ là khơng thay đổi theo các phương án khắc nhau vi các phương ẩn
</div><span class="text_page_counter">Trang 34</span><div class="page_container" data-page="34">cao trình diy cổng. khắc nhau đều phải dim bảo dẫn lưu lượng Q và tổng lượng W
như nhau, nghĩa là: Bj= const, cho nên phương án có NPV,„.. cũng chính là phương án
có Cains Vì vậy để cho việc tính tốn nhanh hơn, ở đây chọn chí tiêu tối ưu là chỉ phí
Coun = Chỉ phí xây dựng bé tháo;
Cciges - Chi phí xây dựng cổng xả:
Coss sum - Chi phí xây đựng nhà trạm, bể hit, kênh dẫn, kênh tháo;
Couto - Chỉ phí thiết bị;
“Trong các loại chỉ phí trên coi chi phi xây dựng nhà trạm và chỉ phí thiết bị Ia
khơng thay đổi theo các phương án, Chi phí xây dựng cổng xa và chỉ phí xây dựng bễtháo được xắc định trên cơ sở bản vẽ thi kỂ, lập dự tốn tính khối lượng xây dựngtheo các phương án khác nhau,
2.62. Xác định chi phí quản lý hàng năm bình qn
Đổi với từng phương dn, chi phí quản lý hing năm bình qn được xác định như sau:
Càng = Cage + Cơn + Cục + Chae 2.20)
26
</div><span class="text_page_counter">Trang 35</span><div class="page_container" data-page="35">“Trong đó:
‘Cyan y-Chi phí quản lý hàng năm bình qn (4);
Can : Chỉ phí điện trong | năm của trạm bơm tính bình qn nhiều năm (4):
‘Chang : Chi phí lương cơng nhân vận hành Ì năm của trạm bơm (a)
Cu
Curse : Chi phí khác trong | năm (4) ;
phí sửa chữa duy tu bảo dưỡng trong 1 năm;
a. Xác định chỉ phi điện trong 1 năm
hạ: Cột nước tổn thất trên dng hút, ông day máy bơm.
S: Sie cân đường ống mây bơmnia? Hiệu suất của trạm bom
Trp =o Me * Nae * Phượng (2.22)
+ Mon: Hiệu suất của máy bơm tra theo đường đặc tính (Q~n)
+ My: Hiệu suất truyền động từ động cơ sang máy bơm ny<sub>0</sub>+ Nac: Hiệu suất của động cơ, sơ bộ lấy nạ, = 0,85
+ Nome: Hiệu suất của mạng điện tinh từ động cơ đến đồng hồ công tơ điện, sơ bộ lấy
09<small>Nee</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 36</span><div class="page_container" data-page="36">6. —— Xúc định chi phí lương
Chỉ phí tiễn lương là khoản ền chỉ trả cho công sức lực lượng lao động thamgia vio qui tỉnh sin xuất của doanh nghiệp (gồm cả lao động ngắn hạn, hợp đồng dảihan) bao gồm: quỹ lương cơ bản, bảo hiểm xã hội, bảo hiểm lao động, khen thưởng và.các khoản phụ cấp khác.
Chi phí tiền lương được tính tốn dựa vào chế độ tiền lương hiện hành do nhanước quy định và số cán bộ nhân viên của doanh nghiệp,
í tiền lương như sau
Chọn, = CN, # Thay 2.23)“Cách xác định chỉ
“Trong đó:
Nyy: Số cơng nhân viên bình qn làm việc trong năm của doanh nghiệp (người).
= TLạ,: Mức lương bình quân của mí(đing/năm).
ing nhân viên trong 1 năm của doanh nghiệp.
= CN: Phụ thuộc vio những yu ổ cơ bản sau
4+ Tình hình tự nh
n (địa hình, thổ nhưỡng, khí hậu) khu vực do hệ thống phụ trách,+ Đặc điểm sản xuất và yêu cầu dùng nước trong khu vực.
+ Dạng loại, quy mô và nhiệm vụ của hệ thẳng
+Số lượng và thành phần, chủng loại của các công trình trong hệ thống.
+ Mức độ tập trung hay phân bé các cơng trình trong hệ thống.++ Mức độ trang bị kỹ thuật của hệ thống (ự động, cơ kh, thơng tin)
-+Tinh hình quản lý, tổ chức sản xuất, bổ tí cán bộ và điều hinh nhân lực của đơn vị.
e-_——_ Xe dink chi phí sửa chữa thường xuyên: Cự
CChỉ phí sửa chữa thường xuyên là số tiền mà doanh nghiệp phải bỏ ra hing nim
để thực hiện tu bỗ kênh mương sửa chữa nhỏ cơng trình, bảo dường máy móc thiết bị,nhằm bảo đảm cho cơng trình hoạt động bình thường; Cạc phụ thuộc vào loại hình
cơng trình, mức độ phân tán.
O đây xác định Csc theo phương pháp kinh nghiệm:
Cọc =S, ® Cáp 629Trong đó
xp: Vốn đầu tư xây dựng cơng trình:
S¿¿: Hệ số sửa chữa thường xun, được tính bằng %
28
</div><span class="text_page_counter">Trang 37</span><div class="page_container" data-page="37">So với vốn đầu tư xây dựng ban đầu, thì S được lấy như sau
ng trình: lẤy bằng (1+2)%. (so với vốn đầu tư cơng trình)
+ Thiết bị: lẤy bằng (3+5)% với thie bị nội (0.5+l)% đối với thiết bị ngoại.
4. Xácđịnh chỉphiKhác Cis
“Thành phần chỉ phi này phục vụ cho công tác quản lý hành chỉnh và điều hànhdoanh nghiệp, khó xác định trước, theo kỉnh nghiệm có thé lấy:
Chay = (8 = 12)% Coin (2.25)
GO đây chọn: Cynic = 10% Cyam = 10% Cry
Canc = 10% ( Care + Chương + Cs) (2.26)
II
* Viết lại công thức Cụu = Cạp + ( Cup + Chung + Cc + Che) * {urs Ì
Fe San TPO
© counts = Cagn + Chane + Co Che
</div><span class="text_page_counter">Trang 38</span><div class="page_container" data-page="38">y giáp xã Ninh l và xã Dương Hà.
P Bắc giáp xã Phủ Chin, thị xã Từ Son, tinh Bắc Ninh
“Tổng điện tích lưu vực tiêu là: 690 ha, tồn bộ diện tích tú
thành đất đơ thị đến năm 2030.
đã được quy hoạch
b. Baie điểm địa hình
Cao độ trong lưu vực dao động từ +4,50 đến +6,50; cao độ phổ biến trong lưu
vue tử +5,0 đến +5,50, Khu dân cư có cao độ lồn hơn +6.0; Diện tích canh tác nơngnghiệp hiện tại có cao độ thấp thường nhỏ hơn +6,)
Hướng đốc địa hình từ Tây sang Đông, từ Bắc xuống Nam
e— Bt dai thd nhurong
Các xã trong khu vục tiêu của tram bơm đều nằm trên nền phủ sa của sông Budng
Đây là loại đất trồng trot tốt với đặc tính ít chua đến trung tính, độ PH từ 6+7, hàmlượng chất dinh dưỡng khá phong phú, thành phần cơ giỏi thích hợp với nhiễu loại cây
</div><span class="text_page_counter">Trang 39</span><div class="page_container" data-page="39">- Độ Âm khơng khí trung bình nhiễu năm là 84%, cao nhất vào thing 8 khoảng 88 —90%, thấp nhất vào tháng 1 là 80%,
Mùa hè cũng là mùa là, bão xuất hiện nh
„ thường tập trung vào các thing 7 và 8‘Trung bình mỗi năm từ 3 đến 5 cơn bão ảnh hưởng tới đồng bằng và trung du Bắc Bộ.
* Mưa và phân bố mưa
“Tổng lượng mưa bình quân năm 1.680mm, tập rung vào các tháng 6 ~ 9 chiếm
80-9
% lượng mưa cả năm.Lượng mưa năm cao nhất: 2.625 mm.tgây mưa trùng bình năm là 126 ngày.
Dik
kiện thúy van, sông ngôing Đuống chảy qua khu vực là nơi nhận nước tiêu của vùng.
Sông Đuồng là một con sông đài 68 km, nối sơng Hồng với sơng Thái BìnhĐiểm đầu từ ngã ba Dâu (xã Xuân Canh, huyện Đông Anh, thành phố Hà Nội ti địa
giới giữa 2 đơn vĩ hành chính là huyện Đơng Anh và quận Long Biên của thành phố
Ha Nội). Diém cuối là ngã ba Mỹ Lộc (xã Trung Kênh, huyện Lương Tài, tinh Bắc
Vé tổng thé sông Đuỗng chảy theo hưởng Tây-Đông, Từ năm 1958, cửa sôngđược mở rộng để trở thành một phân lưu quan trọng giảm sức uy hiễp của lũ sôngHồng đối với Hà Nội.
So với lượng li của sing Hồng tại Sơn Tây thì sơng Đuống tiêu được 20-30
Tai Thượng Cit, lưu lượng nước trung bình nhiều năm $80 ms. Lưu lượng đình lũ
lớn nhất 9.000 ms (ngày 22 thing năm 1971). Doan chảy qua Bắc Ninh dài 42 km.Xe nước cao nhất tai bắn Hỗ vào thắng 8 năm 1945 là 9,64 m, cao hơn so với mặtruộng ld 3~4 m. Sơng Đuống có him lượng phủ sa cao, vảo mùa mưa trung bình cứ 1
m nước có 2,8 kg phù sa
</div><span class="text_page_counter">Trang 40</span><div class="page_container" data-page="40">Theo số iệu quản lý vận hành hệ thống tiêu Phủ Đồng, mực nước là của sơng
Đuống tại vị trí tram bơm vào khoảng 5 ~ 1.5m.
fia chất địa chất thủy văn
ya vào kết quả khoan khảo sit ngoài hiện trường và kết quả phân tích các mẫu,đất rong phịng thi khu vực khảo sát có thé chiara. các lớp đất sau
+ — Lớp 1: Bin hữu cơ miu đen
+ Lop 2: Sét pha xám ghi, xám vàng. Trang thái chảy:
« Lớp 3: Cát hat nhỏ xám, xám den, xám vàng. Kết cấu chat vita
+ — Lớp 4; Sét xim vàng, xim xanh loang Id. Trang thái đềo cứng
+ Lép 5: Cat hạt nhỏ - vừa xim xanh, xám vàng. Kết cầu chặt vừaDưới đây là đặc điểm địa chất
+ Lip 1(Ký hiệu lip 1 trên hình trụ hỗ khoan).
La lớp bủn đáy mương, lớp có b dày khoảng 0,5-0,6 m.+ Lip 2( ks hiệu lip 2 trên hình trụ hồ khoan).
Nim ngay bên dưới lớp bùn. Thành phần chủ yếu là sét pha, đôi chỗ gặp sét kẹpng trình của từng lớp đất:
cắt miu xm ghi, xâm vàng: trạng thải chảy đổi chỗ do chay. B diy thay đổi từ 2#mm đại HK4) đến 5,5m (tại HK2), Đây là lớp đắt có sức chịu tải kém và biến dạng lớnKết quả phân tích các mẫu đắt thể hiện cụ thể trong bảng sau:
"Băng 3.1. Giả trị trung bình các chỉ tg cơ lở của lốp 2
STT Cie chỉ tiêu cơ lệ Kyhigu | Đơnv| ' Gid tr] TB
Khối lượng thé tích TN ọ giem` 1842
4 Khơi lượng thể tích khơ. Pe g/em* 1.364
32
</div>
