BERMAD > Trung Tâm Kiến Thức > Nghiên cứu điển hình > Hiện đại hóa cơ sở hạ tầng tưới tiêu tại Aragón, Tây Ban Nha – Liên hiệp tưới tiêu CCRR Callén

Nghiên cứu điển hình

Hiện đại hóa cơ sở hạ tầng tưới tiêu tại Aragón, Tây Ban Nha – Liên hiệp tưới tiêu CCRR Callén

Roger Molist

Water Engineer

Nền tảng Từ tưới tiêu kênh hở sang mạng lưới áp suất

Việc chuyển đổi một liên danh tưới tiêu diện tích 1.872 hecta từ kênh hở sang hệ thống hoàn toàn áp lực

CCRR Callén là một hiệp hội tưới tiêu nằm ở tỉnh Huesca, vùng Aragón, phía đông bắc Tây Ban Nha, thuộc lưu vực sông Ebro. Khu vực này có khí hậu Địa Trung Hải bán khô hạn, nơi tưới tiêu đóng vai trò thiết yếu để duy trì sản xuất nông nghiệp ổn định, đặc biệt đối với các loại cây trồng như ngũ cốc và cây thức ăn gia súc.

Giống như nhiều cộng đồng tưới tiêu ở Aragón đã hiện đại hóa trong những năm gần đây, CCRR Callén hoạt động trong điều kiện mà hiệu quả sử dụng nước và độ tin cậy của hệ thống thủy lực là yếu tố then chốt do sự biến động của khí hậu và nhu cầu cao điểm theo mùa.

Việc chuyển đổi một liên danh tưới tiêu diện tích 1.872 hecta từ kênh hở sang hệ thống hoàn toàn áp lực

Liên danh phục vụ 1.872 hecta và bao gồm 70 nông dân trồng ngô, lúa mạch, lúa mì và cỏ linh lăng. Trước khi hiện đại hóa, việc tưới tiêu dựa trên các kênh hở và vận hành mương thủ công. Mặc dù đơn giản, hệ thống này kém hiệu quả, tốn nhiều lao động và không phù hợp với các phương pháp tưới áp lực hiện đại như hệ thống phun mưa.

Trong giai đoạn 2014 đến 2015, liên danh đã triển khai một dự án hiện đại hóa toàn diện với tổng vốn đầu tư khoảng 9,5 triệu euro, trong đó 65% được tài trợ công thông qua các chương trình của Tây Ban Nha và châu Âu. Mục tiêu là chuyển đổi từ phân phối qua kênh hở sang hạ tầng tưới tiêu hoàn toàn bằng áp lực, có khả năng cung cấp nước một cách tin cậy và hiệu quả trên toàn bộ diện tích tưới.

Hệ thống nâng cấp bao gồm:

Một hồ điều hòa cao 8 mét với sức chứa 160.000 m³, lấy nước từ kênh hở Cinca
Mạng lưới phân phối bằng bơm được chia thành hai khu vực áp suất
Khu vực A vận hành ở áp suất 7,0 bar và lưu lượng 613 l/s
Khu vực B vận hành ở áp suất 4,5 bar và lưu lượng 968 l/s
Các tuyến bơm được trang bị năm máy bơm mỗi tuyến, mỗi máy đều có bộ điều khiển tần số biến đổi

Sự chuyển đổi này đã làm tăng đáng kể độ phức tạp thủy lực so với hệ thống dựa trên trọng lực trước đây và đòi hỏi các cơ chế điều khiển và bảo vệ tiên tiến trên toàn mạng lưới.

Thách thức Đảm bảo sự ổn định thủy lực trong hệ thống tưới tiêu hiện đại

Giải quyết hiện tượng búa nước, kiểm soát không khí và điều kiện lưu lượng thay đổi trên 70 trang trại

Việc chuyển đổi sang hệ thống tưới tiêu bằng bơm áp lực đã đặt ra nhiều thách thức về thủy lực.

Quản lý khu vực hai áp suất

Hệ thống được thiết kế với hai vùng áp suất vận hành riêng biệt nhằm tối ưu hóa hiệu quả bơm. Tuy nhiên, điều này đòi hỏi phải kiểm soát áp suất nghiêm ngặt và giảm thiểu dao động áp suất khi khởi động, dừng bơm cũng như khi nhu cầu thay đổi động trong hai vùng áp suất.

Nguy cơ tăng áp trong vận hành bằng bơm

Khác với hệ thống kênh hở trước đây, cấu hình mới phải đối mặt với nguy cơ búa nước. Việc dừng bơm đột ngột, đặc biệt trong trường hợp mất điện, có thể gây ra các xung áp suất nguy hiểm.

Một phân tích chuyên biệt về tăng áp đã được thực hiện để xác định kích thước và vị trí lắp đặt phù hợp cho các van dự đoán tăng áp và van xả khí trên toàn mạng lưới.

Trong quá trình chạy thử, đã xác nhận rằng áp suất hệ thống có thể giảm xuống dưới mức cài đặt của pilot trong một số tình huống vận hành nhất định. Điều này yêu cầu nâng cấp các van bảo vệ tăng áp sang phiên bản điều khiển bằng solenoid áp suất thấp, giúp ngăn van mở không cần thiết và đảm bảo vận hành ổn định trong điều kiện áp suất giảm.

Quản lý không khí dưới áp suất thấp

Do sự chênh lệch cao độ giữa hồ điều tiết và trạm bơm có giới hạn, một số van xả khí cần phải kín hoàn toàn ngay cả ở áp suất rất thấp, chỉ khoảng 1 mét cột nước. Việc xả khí đúng cách và bảo vệ chống chân không là rất quan trọng để ngăn ngừa tích tụ khí, khuếch đại sóng áp suất và gây căng thẳng cho đường ống.

Điều kiện lưu lượng thay đổi và rất thấp

Mỗi khu tưới tiêu đều cần giảm áp suất và giới hạn lưu lượng độc lập. Trong một số lượt tưới, có thể xuất hiện điều kiện lưu lượng rất thấp, đặc biệt khi các khu nhỏ được cấp nước cùng lúc. Nếu không được quản lý đúng cách, những điều kiện này có thể gây mất ổn định thủy lực.

Do đó, sơ đồ thủy lực đã được thiết kế để đảm bảo vận hành ổn định ngay cả khi nhu cầu lưu lượng thấp.

Chuyển đổi sang điều khiển tưới tiêu từ xa

Hệ thống cũ dựa trên kênh mương yêu cầu vận hành thủ công. Hạ tầng mới đòi hỏi phải điều khiển tưới tiêu từ xa một cách đồng bộ, kết hợp với hoạt động của trạm bơm và các ràng buộc thủy lực trên toàn mạng lưới.

Giải pháp Tích hợp kiểm soát dâng trào & thủy lực

Điều khiển thủy lực tích hợp & Bảo vệ chống tăng áp

BERMAD đã cung cấp một giải pháp kiểm soát thủy lực toàn diện được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu cụ thể của CCRR Callén.

Bảo vệ chống tăng áp

Hai van 735-M Surge Anticipating Valve DN150 đã được lắp đặt trên mỗi nhánh của mạng lưới.

Các van điều khiển bằng pilot này được cấu hình với hai pilot và nâng cấp thêm chức năng dự phòng điều khiển bằng solenoid áp suất thấp để đảm bảo hoạt động chính xác ngay cả khi áp suất hệ thống giảm xuống dưới mức cài đặt tiêu chuẩn của pilot. Cấu hình cuối cùng được xác định dựa trên phân tích tăng áp của hệ thống nhằm đảm bảo bảo vệ tối ưu trước các sự kiện quá độ.

Tối ưu hóa lưu lượng khí

Tổng cộng 159 van C70 Combination Air Valve với kích thước từ 2” đến 6” đã được lắp đặt trên toàn mạng lưới.

Các van khí này cung cấp:

Bảo vệ chống hình thành chân không
Thoát khí hiệu quả trong quá trình làm đầy
Ngăn ngừa tích tụ túi khí
Giảm khuếch đại tăng áp suất

Đặc biệt chú trọng đến các vị trí cần đảm bảo độ kín ở áp suất động cực thấp.

Kiểm soát lưu lượng và áp suất tại từng lô

185 thiết bị IR-972 Hydrometer đã được lắp đặt trên toàn bộ liên danh.

Mỗi thiết bị thực hiện ba chức năng:

Giảm áp suất hệ thống xuống còn 4 bar tại từng lô
Giới hạn lưu lượng tối đa cấp cho từng nông hộ
Đo lượng nước tiêu thụ

Liên danh điều khiển từ xa từng thiết bị hydrometer và tổ chức luân phiên tưới tiêu theo lịch trình đã lên kế hoạch.

Ngoài ra, 88 thiết bị xả khí kết hợp (ARC) đã được lắp đặt, tăng cường quản lý khí tại từng lô và góp phần bảo vệ chống lại tình trạng chân không cũng như tích tụ khí. Các van dòng 400 được lựa chọn cho phép nông dân mở và đóng nguồn cấp nước tại chỗ để đáp ứng nhu cầu vận hành cụ thể. Cấu trúc này cho phép lập lịch tập trung nhưng vẫn linh hoạt tại từng lô và kiểm soát lượng tiêu thụ một cách chính xác.

Kết quả – Hiệu suất tưới tiêu đáng tin cậy và hiệu quả

Dự án hiện đại hóa đã chuyển đổi CCRR Callén từ một hệ thống kênh hở vận hành thủ công thành một hạ tầng tưới tiêu hoàn toàn áp lực, ổn định thủy lực và điều khiển từ xa.

Hệ thống được nâng cấp:

Đảm bảo cung cấp nước liên tục và tin cậy cho 1.872 hecta
Cho phép áp dụng các kỹ thuật tưới tiên tiến
Ngăn ngừa cung cấp dư thừa và giảm lãng phí nước
Bảo vệ mạng lưới khỏi hư hại do tăng áp hoặc chân không
Tối ưu hóa hiệu suất bơm thông qua quản lý áp suất theo khu vực
Cho phép giám sát và điều khiển vận hành 24/7

Theo Sarit Hatzbany, Kỹ sư Ứng dụng tại BERMAD,

“Sau khi hoàn thành dự án hiện đại hóa, mỗi nông dân đều nhận được nước đúng thời điểm, chất lượng và áp suất yêu cầu, không lãng phí hay dư thừa. Chiến lược bơm tối ưu cũng giúp giảm tiêu thụ năng lượng, nâng cao hiệu quả kinh tế và môi trường của hợp tác xã.”

CCRR Callén là một ví dụ điển hình về hiện đại hóa tưới tiêu tại Aragón, cho thấy cách kiểm soát thủy lực tiên tiến, bảo vệ chống tăng áp và quản lý không khí giúp chuyển đổi thành công từ hệ thống kênh hở truyền thống sang hạ tầng tưới tiêu áp lực bền vững và hiệu quả.

See the irrigation infrastructure introduction document