Đánh giá hiệu quả ứng dụng trạm bơm điện cột nước cao để tưới cho cây trồng có giá trị kinh tế vùng khan hiếm nước ở vùng trung du miền núi phía Bắc

KHOA HỌC CÔNG NGHỆ<br /> <br /> ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ ỨNG DỤNG TRẠM BƠM ĐIỆN CỘT NƯỚC CAO<br /> ĐỂ TƯỚI CHO CÂY TRỒNG CÓ GIÁ TRỊ KI NH TẾ VÙNG KHAN HI ẾM<br /> NƯỚC Ở VÙNG TRUNG DU MI ỀN NÚI PHÍA BẮC<br /> <br /> Nguyễn Thị Kim Dung, Đào Kim Lưu<br /> Viện Nước, Tưới tiêu và Môi trường<br /> <br /> Tóm tắt: Hiện nay các loại bơm cột nước cao đã được phổ biến trên thị trường với nhiều công<br /> suất khác nhau, đáp ứng yêu cầu đa dạng về cột nước và lưu lượng. Các loại bơm này được áp<br /> dụng rộng rãi trong lĩnh vực cấp nước sinh hoạt và trong công nghiệp. Bài viết này sẽ đánh giá<br /> khả năng áp dụng bơm cột nước cao để cấp nước cho sản xuất nông nghiệp, phục vụ chuyển đổ<br /> cơ cấu cây trồng và xây dựng nông thôn mới ở vùng trung du và miền núi phía Bắc.<br /> Từ khóa: bơm cột nước cao, tưới tiết kiệm nước, khan hiếm nước, nông thôn mới<br /> <br /> Summary: At present the high head pumps are popular in the market with many different<br /> capacities to meet varied requirements of water column and flow. These pumps are widely<br /> applied in the field of water supply and in industry. This article will evaluate the possibility of<br /> applying high head pumps to supply water for agricultural production in crop restructuring and<br /> new rural programs in midland and northern mountainous region.<br /> Key words: high head pump, water-saving irrigation, water scarcity, new ru ral program<br /> <br /> 1. ĐẶT VẤN ĐỀ * trình phục vụ cho diện tích đất dốc và phân tán<br /> Vùng trung du miền núi phía Bắc phong phú về với các loại cây công nghiệp và cây ăn quả có<br /> loại đất, quỹ đất chưa sử dụng còn nhiều, đa dạng giá trị kinh tế cao. Bơm thủy luân và bơm va<br /> về tiểu vùng khí hậu là điều kiện thuận lợi để có đã được ứng dụng để cấp nước tưới cho vùng<br /> thể phát triển sản xuất nông nghiệp theo hướng đất dốc nhưng tổng diện tích được tưới còn rất<br /> chuyên canh với nhiều loại cây trồng khác nhau nhỏ. Dưới tác động của biến đổi khí hậu, suy<br /> như cây lương thực, cây công nghiệp ngắn ngày, giảm diện tích rừng đã làm suy giảm lượng<br /> cây rau hoa, cây dược liệu, cây ăn quả... Tuy nước trên các sông suối, nhiều công trình có<br /> nhiên, do địa hình chia cắt mạnh, lượng mưa phân lưu vực nhỏ không có nước về mùa khô.<br /> bố không đều, khả năng điều tiết của lưu vực kém Hiện nay các loại bơm cột nước cao đã được phổ<br /> đã ảnh hưởng rất lớn đến cấp nước phục vụ sản biến trên thị trường với nhiều công suất khác nhau,<br /> xuất nông nghiệp và sinh hoạt. đáp ứng yêu cầu đa dạng về cột nước và lưu lượng,<br /> Trong những năm qua, nhiều công trình thuỷ được sử dụng nhiều trong lĩnh vực cấp nước sinh<br /> lợi đã được xây dựng góp phần quan trọng vào hoạt và trong công nghiệp. Bài viết này sẽ đánh giá<br /> sự phát triển nông nghiệp trong vùng. Những khả năng áp dụng bơm cột nước cao phục vụ sản<br /> công trình thuỷ lợi nhỏ đã được đầu tư xây xuất nông nghiệp cho vùng trung du và miền núi.<br /> dựng nhưng chủ yếu là đập dâng, hồ chứa và 2. THIẾT KẾ GIẢI PHÁP<br /> kênh mương, phục vụ chủ yếu tưới cho cây lúa 2.1. Giải pháp chung<br /> và khai thác cho vùng đất tập trung, ít công<br /> Hiện nay các loại bơm cột nước cao có thể đạt<br /> Ngày nhận bài: 28/4/2016<br /> đến hàng trăm mét cột nước bơm và lưu lượng<br /> 3<br /> Ngày thông qua phản biện: 20/5/2016 đạt đến vài nghìn m /h. M áy bơm có thể đặt<br /> Ngày duyệt đăng: 20/6/2016 trên cạn hoặc đặt chìm dưới nước. Công suất<br /> <br /> TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 33 - 2016 1<br />  KHOA HỌC CÔNG NGHỆ<br /> <br /> của máy bơm có thể đáp ứng yêu cầu sử dụng nước cao tiêu tốn điện năng cao, công tác quản<br /> nước quy mô trang trại hộ gia đình đến các lý vận hành tương đối phức tạp và yêu cầu<br /> khu tưới tập trung. Tuy nhiên, máy bơm cột phải có hệ thống cung cấp điện.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [1] [2]<br /> <br /> <br /> Hình 1: Khả năng hoạt động của một số máy bơm ly tâm trục ngang (trái) và ly tâm trục đứng (phải)<br /> <br /> Sơ đồ bố trí: Nước được bơm để tưới trực tiếp hoặc trữ vào các bể sau đó cấp vào hệ thống<br /> đường ống tưới tiết kiệm nước.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 2: Sơ đồ bố trí máy bơm và hệ thống tưới<br /> <br /> - Nguồn nước: Sử dụng nước từ suối hoặc các dốc và chia cắt phức tạp. Tổng diện tích tự<br /> ao hồ tự nhiên. Sử dụng nguồn nước suối cần nhiên toàn xã là 2815ha, diện tích trồng lúa<br /> tính toán khả năng dòng chảy của suối để có nước là 115ha chiếm 4% tổng diện tích tự<br /> giải pháp khai thác phù hợp. nhiên[3]. Nền kinh tế của xã chủ yếu phụ thuộc<br /> - Bể chứa: Sử dụng các vật liệu chống thấm để vào nông-lâm nghiệp. Lúa chủ yếu trồng vào<br /> giảm lượng tổn thất do thấm. Dung tích bể cần vụ mùa là chủ yếu, vụ Xuân hiện nay đã trồng<br /> đảm bảo đủ nước chăm sóc cây trồng trong cây thuốc lá. Cây thuốc lá cho thu nhập cao<br /> thời kỳ không vận hành máy bơm. hơn trồng lúa từ 3-4 lần. Hiện nay, cây thuốc<br /> lá chưa được tưới và chủ yếu nhờ vào nước<br /> - Hệ thống tưới tiết kiệm nước: Tưới phun mưa nên chất lượng và năng suất không ổn<br /> mưa hoặc tưới nhỏ giọt. Hạn chế áp dụng hình định. Thời kỳ cây thuốc lá mới được trồng và<br /> thức tưới tràn vì yêu cầu lượng nước lớn. các năm ít mưa, người dân phải tốn nhiều công<br /> 2.2. Mô hình thí điểm cấp nước cho cánh để vận chuyển nước từ hồ để tưới.<br /> đồng Thôm Bó xã Bình Văn Khu mô hình thí điểm thuộc cánh đồng thôn<br /> Bình Văn là xã vùng cao của huyện Chợ M ới, Thôm Bó với diện tích 35,0 ha. Đồng ruộng<br /> tỉnh Bắc Kạn. Địa hình chủ yếu là đồi núi cao, khu tưới dạng bậc thang, chênh lệch ruộng cao<br /> <br /> <br /> 2 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 33 - 2016<br />  KHOA HỌC CÔNG NGHỆ<br /> <br /> nhất và thấp nhất khoảng 40m. Các đập dâng vị trí thấp hơn khu tưới. Cơ cấu mùa vụ hiện<br /> chỉ có nước về mùa mưa, về mùa khô cạn nước. nay là 1 vụ trồng lúa và 1 vụ trồng cây thuốc lá<br /> Hồ Thôm Bó có khả năng cấp nguồn nhưng ở và không trồng cây vụ đông do không có nước.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 3: Địa hình khu tưới (trái) và đập dâng + dây cấp nước sinh hoạt về mùa khô<br /> [4]<br /> Giải pháp cấp nước : cấp nước tự chảy bằng đường ống tưới, người<br /> - Sử dụng bơm cột nước cao bơm nước từ hồ nông dân có thể lấy nước tại các họng chờ;<br /> Thôm Bó, dẫn nước bằng hệ thống đường ống - Bố trí đường ống tưới ở giữa khu tưới, trên<br /> HDPE và cấp vào các ống nhánh tưới trực tiếp ống bố trí các họng chờ có gắn van. Các họng<br /> kết hợp trữ nước vào các bể chứa HDPE; làm nhiệm vụ cấp nước trực tiếp trong thời<br /> - Lượng nước từ các bể HDPE được sử dụng gian bơm và cấp nước từ các bể trong thời gian<br /> để chăm sóc hoặc tưới cho cây trồng trong thời ngưng bơm.<br /> gian không bơm tưới. Nước trong bể có thể sử - Hệ thống đường ống cấp nước được chôn<br /> dụng cấp nước sinh hoạt hoặc chăn nuôi trong chìm nên không chiếm đất và ảnh hưởng đến<br /> mùa khô. Bể HDPE được đặt tại vị trí có thể sản xuất.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 4: Sơ đồ bố trí tuyến ống trong khu tưới<br /> <br /> 1/ Các thông số thiết kế khu mô hình Cấp công trình: Cấp V; Tần suất thiết kế mức<br /> Nhiệm vụ: Đảm bảo chủ động cấp nước tưới bảo đảm tưới: P=85%;<br /> cho 35ha cây thuốc lá vụ xuân và hỗ trợ tưới Nguồn nước cấp: Hồ Thôm Bó.<br /> 35ha lúa vào vụ mùa;<br /> <br /> TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 33 - 2016 3<br />  KHOA HỌC CÔNG NGHỆ<br /> <br /> Trạm bơm: Xây dựng mới trạm bơm gồm 2 máy Vận hành tưới cần có 2-3 người có thiết bị<br /> bơm ly tâm trục ngang 200x100 CNJA của hãng thông tin để phối hợp khi vận hành. N gười vận<br /> Ebara với công suất mỗi động cơ 55kw (1 máy hành phải được đào tạo tập huấn về vận hành<br /> dự phòng). Cột nước thiết kế H=60m, lưu lượng máy bơm, an toàn điện, vận hành đường ống…<br /> thiết kế mỗi máy Q=330m3/h. 3<br /> Mức tưới tính toán là 1500m /ha, số lần tưới<br /> Đường ống chính: Tổng chiều dài 1116m, vật toàn vụ là 8 lần với 16 giờ bơm/lần. Trong thời<br /> liệu HDPE PN10, đường kính 250mm, ống gian bơm ngoài cấp nước trực tiếp vào ruộng<br /> được chôn sâu 0,8m so với mặt đất. cần cấp nước vào các bể trữ để phục vụ chăm<br /> Đường ống nhánh: Tổng chiều dài 420m, vật sóc cây trong thời gian giữa hai đợt bơm tưới.<br /> liệu HDPE PN10, đường kính 110mm, ống Hiệu quả kinh tế<br /> được chôn sâu 0,8m so với mặt đất. Sau khi có dự án sẽ chủ động cấp nước tưới<br /> Đường ống tưới: Tổng chiều dài 950m, vật cho 35ha thuốc lá vào vụ xuân và hỗ trợ cấp<br /> liệu HDPE PN6, đường kính 90mm, ống được nước vào vụ mùa trong trường hợp hạn hán.<br /> chôn sâu 0,8m so với mặt đất. Trên tuyến ống Năng suất thuốc lá trung bình khi chưa được<br /> bố trí cách 50m bố trí một họng chờ. tưới là 1,7 tấn/ha, sau khi được tưới là 2,3<br /> Công trình trên tuyến ống: Bố trí đầy đủ van tấn/ha. Thu nhập thuần trên 1 ha sau khi có dự<br /> cấp nước, van xả khí, van xả cặn. án tăng thêm: 24 triệu đồng/ha.<br /> Bể chứa: Gồm 03 bể lót tấm HDPE có dung Chi phí đầu tư: 4200 triệu đồng<br /> 3<br /> tích mỗi bể 1200m . Tổng chi phí hàng năm: 137,87 triệu<br /> Diện tích chiếm đất: Tổng diện tích chiếm đất đồng/năm. Trong đó chi phí điện năng 10,56<br /> 2 2<br /> là 3157m . Trong đó, trạm bơm chiếm 257m , triệu đồng, chi phí lương 43,31 triệu đồng, chi<br /> 03 bể chứa chiếm 2900m2. sửa chữa tường xuyên 84 triệu đồng<br /> Suất đầu tư: 120 triệu/ha. Chi phí sửa chữa lớn: 420 triệu đồng/10 năm<br /> 2/ Quản lý vận hành và Hiệu quả kinh tế Đời sống dự án là 25 năm. Kết quả phân tích<br /> Quản lý vận hành kinh tế dự án cho thấy dự án khả thi về mặt<br /> kinh tế.<br /> <br /> Bảng 1: Kết quả phân tích hiệu quả kinh tế ứng với hệ số chiết khấu r=12%<br /> NPV IRR<br /> Trường hợp B/C<br /> (triệu đồng) (%)<br /> Trường hợp cơ sở 970 15,80 1,20<br /> Trường hợp chi phí tăng 10% 875 15,40 1,18<br /> Trường hợp lợi ích giảm 10% 387 13,50 1,07<br /> Trường hợp lợi ích giảm 10% và chi phí<br /> tăng 10% 291 13,20 1,06<br /> <br /> 3/ Đánh giá khả năng áp dụng thuận lợi cho công tác xây dựng và quản lý<br /> Ưu điểm: vận hành;<br /> <br /> - Khu mô hình thí điểm thuận lợi về nguồn - Cấp nước bằng đường ống giảm được lượng<br /> nước, đường giao thông, hệ thống cấp điện, nước thất thoát và diện tích chiếm đất;<br /> <br /> <br /> 4 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 33 - 2016<br />  KHOA HỌC CÔNG NGHỆ<br /> <br /> - Hệ thống bể chứa và đường ống tưới tạo phí phù hợp, chính sách ưu tiên trong phát<br /> thuận lợi cho việc chủ động tưới và chăm sóc triển hệ thống tưới tiết kiệm nước và phải đào<br /> cây trồng; tạo nguồn nhân lực quản lý vận hành cho các<br /> - Suất đầu tư của khu mô hình khoảng 120 địa phương.<br /> triệu/ha ở mức trung bình so với các công trình 3. KẾT LUẬN<br /> miền núi khác. Các xã vùng miền núi phía Bắc có nền kinh tế<br /> Nhược điểm: chủ yếu phụ thuộc vào nông-lâm nghiệp. Sản<br /> - Mức tiêu thụ điện của trạm bơm cột nước cao xuất nông nghiệp đóng vai trò quan trọng<br /> lớn hơn so với các trạm bơm tưới thông thường trong ổn định đời sống và nâng cao thu nhập<br /> nên không hiệu quả khi cấp nước tưới cho lúa của người dân. Cơ sở hạ tầng như đường giao<br /> hoặc các loại cây trồng có giá trị kinh tế thấp. thông, điện ở các xã ngày càng được hoàn<br /> Với quy định hiện hành, cấp bù thủy lợi phí đối thiện. Việc áp dụng giải pháp cấp nước bằng<br /> với cây công nghiệp ngắn ngày bằng 40% mức máy bơm cột nước cao là khả thi. Chủ động<br /> thủy lợi phí đối với đất trồng lúa. Như vậy tổng nguồn nước tưới sẽ tạo thuận lợi cho phát triển<br /> kinh phí cấp bù 1 vụ là 25,35 triệu đồng. Với và chuyển đổi cơ cấu cây trồng sang các loại<br /> mức cấp bù này không đủ để chi phí tiền điện và cây trồng có giá trị kinh tế cao, áp dụng tiến bộ<br /> lương của 3 cán bộ vận hành trong 5 tháng. khoa học vào sản xuất, nâng cao thu nhập cho<br /> người dân và góp phần tích cực vào phong trào<br /> - Yêu cầu kỹ thuật quản lý vận hành cao. xây dựng nông thôn mới. Để phát triển loại<br /> Khả năng nhân rộng: Như vậy có thể thấy hình công trình này cần có chính sách về ưu<br /> công trình có tính khả thi về mặt kỹ thuật, suất tiên đầu tư và thủy lợi phí cấp bù phù hợp<br /> đầu tư và hiệu quả kinh tế nhưng để áp dụng cùng với các chính sách ưu tiên trong phát<br /> và nhân rộng cần có chính sách cấp bù thủy lợi triển hệ thống tưới tiết kiệm nước.<br /> <br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> <br /> [1]. EBARA. Horizontal Split Casing Pump – M oel CSA/CNA.<br /> [2]. GRONDFOS. Complete Submersible Pump System.<br /> [3]. Ủy ban nhân dân xã Bình Văn, 2013. Thuyết minh Quy hoạch xây dựng nông thôn mới xã<br /> Bình Văn.<br /> [4]. Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam. Kết quả nghiên cứu thuộc đề tài “Nghiên cứu đề xuất<br /> các giải pháp công nghệ về cơ sở hạ tầng (thủy lợi và cấp nước sinh hoạt) phục vụ xây<br /> dựng nông thôn mới vùng trung du, miền núi phía Bắc”.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 33 - 2016 5<br />