NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG BÀI TOÁN TỐI ƯU VẬN HÀNH TRỮ NƯỚC TƯỚI ĐỂ GIẢM THIỂU ẢNH HƯỞNG CỦA HẠN HÁN TỚI SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP VÙNG HẠ DU SÔNG CẢ - NGHIÊN CỨU ĐIỂN HÌNH TẠI HỆ THỐNG THỦY LỢI LÊ XUÂN ĐÀO
KỸ THUẬT TÀI NGUYÊN NƯỚC (Mã số: 9 58 02 12)
Luận án "Nghiên cứu xây dựng bài toán tối ưu vận hành trữ nước tưới để giảm thiểu ảnh hưởng của hạn hán tới sản xuất nông nghiệp vùng hạ du sông Cả - Nghiên cứu điển hình tại hệ thống thủy lợi Lê Xuân Đào" được thực hiện trong bối cảnh nước đang trở thành nguồn tài nguyên hữu hạn và tình trạng thiếu hụt nước là mối lo ngại hàng đầu, đòi hỏi các giải pháp sử dụng hiệu quả tài nguyên nước. Các nghiên cứu trước đây chưa tập trung sâu vào vấn đề thu trữ nước mùa mưa và cung cấp tối ưu cho mùa khô trong nông nghiệp.
Mục tiêu chính của luận án là xác định nhu cầu và khả năng cấp nước của hệ thống tưới trong mùa kiệt, từ đó đề xuất giải pháp thu trữ nước hợp lý phục vụ sản xuất nông nghiệp. Đồng thời, luận án ứng dụng bài toán tối ưu để xây dựng kế hoạch vận hành theo thời gian thực, nhằm đảm bảo cung cấp đủ nước tưới trong mùa kiệt và tiết kiệm chi phí vận hành hệ thống. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào giải pháp thu trữ nước và xây dựng thuật toán vận hành tối ưu điều tiết nước theo thời gian thực cho vùng 9 xã thuộc kênh Lê Xuân Đào, hệ thống thủy lợi Nam Nghệ An – một trong những vùng chịu hạn hán nặng nề.
Về ý nghĩa khoa học và thực tiễn, luận án đã xây dựng được phương pháp luận và các thuật toán tối ưu để vận hành hệ thống tưới trong mùa kiệt thông qua biện pháp thu trữ nước. Thuật toán tìm kiếm giải pháp tối ưu được phát triển dựa trên thuật toán di truyền sắp xếp các nghiệm không trội NSGA II (Deb 2000), nhằm tối ưu hóa hai chỉ tiêu mâu thuẫn trong thực tế: tổng lượng tiêu và lượng nước thiếu hụt. Những đóng góp mới bao gồm việc xây dựng bài toán tối ưu hỗ trợ ra quyết định vận hành trữ nước tưới để giảm thiểu ảnh hưởng của hạn hán và đề xuất giải pháp cùng kế hoạch vận hành tối ưu cho hệ thống thủy lợi Lê Xuân Đào trong mùa kiệt.
Kết quả mô phỏng trên chuỗi số liệu 50 năm bằng thuật toán NSGA II đã thành công trong việc tìm ra mặt Pareto gồm các nghiệm tối ưu không trội, thể hiện mối quan hệ giữa tổng lượng tiêu và lượng nước thiếu hụt. Các giải pháp tối ưu này, khi được kiểm tra cho năm điển hình 2014, cho thấy tính vượt trội rõ rệt trong việc giảm lượng tiêu và thiếu hụt nước, cung cấp cơ sở vững chắc cho việc lựa chọn và triển khai giải pháp vận hành phù hợp trong thực tế.