Máy đo lưu lượng radar thủy văn trong hệ thống thủy lợi nông nghiệp Philippines

Tóm tắt
Nghiên cứu trường hợp này khám phá cách Philippines giải quyết những thách thức cốt lõi trong quản lý tài nguyên nước nông nghiệp bằng cách triển khai các thiết bị đo lưu lượng radar thủy văn không tiếp xúc. Trước những biến động cực đoan về lượng nước do khí hậu gió mùa, các phương pháp đo lường truyền thống kém hiệu quả và độ chính xác dữ liệu không đủ, Cục Quản lý Thủy lợi Quốc gia (NIA) của Philippines, phối hợp với chính quyền địa phương, đã đưa công nghệ giám sát lưu lượng radar tiên tiến vào hệ thống kênh tưới tiêu của các vùng sản xuất lúa chính. Thực tiễn đã chứng minh rằng công nghệ này cải thiện đáng kể hiệu quả, độ chính xác và tính công bằng trong phân bổ tài nguyên nước, cung cấp dữ liệu hỗ trợ quan trọng cho an ninh lương thực và nền nông nghiệp thích ứng với biến đổi khí hậu của đất nước.

I. Bối cảnh dự án: Thách thức và cơ hội
Nông nghiệp Philippines, đặc biệt là trồng lúa, phụ thuộc rất nhiều vào hệ thống thủy lợi. Tuy nhiên, công tác quản lý tài nguyên nước của quốc gia này từ lâu đã phải đối mặt với những thách thức nghiêm trọng:
Đặc điểm khí hậu: Mùa mưa (Habagat) và mùa khô (Amihan) rõ rệt gây ra sự biến động mạnh về lưu lượng nước sông và kênh rạch trong suốt cả năm, khiến việc giám sát liên tục và chính xác bằng các thiết bị đo lưu lượng truyền thống trở nên khó khăn.
Hạn chế về cơ sở hạ tầng: Nhiều kênh tưới tiêu được làm bằng đất hoặc chỉ được lót bằng vật liệu chống thấm. Việc lắp đặt các cảm biến tiếp xúc (như đồng hồ đo lưu lượng siêu âm hoặc Doppler) đòi hỏi phải có những thay đổi về kỹ thuật, dễ bị ảnh hưởng bởi sự lắng đọng phù sa, sự phát triển của thực vật thủy sinh và thiệt hại do lũ lụt, đồng thời kéo theo chi phí bảo trì cao.
Nhu cầu dữ liệu: Để đạt được mục tiêu tưới tiêu chính xác và phân phối nước công bằng, người quản lý thủy lợi cần dữ liệu về khối lượng nước đáng tin cậy, theo thời gian thực và từ xa để đưa ra quyết định nhanh chóng, giảm thiểu lãng phí và tranh chấp giữa nông dân.
Nguồn nhân lực và những hạn chế: Việc đo lường thủ công tốn thời gian, tốn nhiều công sức, dễ xảy ra sai sót do con người và khó thực hiện ở các vùng xa xôi.
Để giải quyết những vấn đề này, chính phủ Philippines đã ưu tiên ứng dụng các thiết bị giám sát thủy văn công nghệ cao trong “Chương trình hiện đại hóa thủy lợi quốc gia”.

II. Giải pháp kỹ thuật: Đồng hồ đo lưu lượng bằng radar thủy văn
Máy đo lưu lượng bằng radar thủy văn nổi lên như một giải pháp lý tưởng. Chúng hoạt động bằng cách phát sóng radar về phía mặt nước và thu tín hiệu phản hồi. Sử dụng hiệu ứng Doppler để đo vận tốc dòng chảy bề mặt và nguyên lý đo khoảng cách bằng radar để đo mực nước chính xác, chúng tự động tính toán lưu lượng theo thời gian thực dựa trên hình dạng mặt cắt ngang đã biết của kênh.
Những ưu điểm cốt lõi bao gồm:
Phương pháp đo không tiếp xúc: Được lắp đặt trên cầu hoặc các công trình phía trên kênh, không tiếp xúc với nước, hoàn toàn tránh được các vấn đề như bồi lắng, va đập mảnh vụn và ăn mòn — rất phù hợp với điều kiện thủy lợi của Philippines.
Độ chính xác và độ tin cậy cao: Không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, chất lượng hoặc hàm lượng cặn của nước, cung cấp dữ liệu liên tục và ổn định.
Ít cần bảo trì và tuổi thọ cao: Không có bộ phận ngâm trong nước, hầu như không cần bảo trì và có tuổi thọ sử dụng lâu dài.
Tích hợp và truyền dẫn từ xa: Dễ dàng tích hợp với các hệ thống năng lượng mặt trời và các mô-đun truyền dẫn không dây (ví dụ: 4G/5G hoặc LoRaWAN) để gửi dữ liệu theo thời gian thực đến nền tảng quản lý dựa trên đám mây.

III. Triển khai và thực hiện
Địa điểm thực hiện dự án: Khu vực Trung Luzon và Thung lũng Cagayan trên đảo Luzon (các “vựa lúa” chính của Philippines).
Các cơ quan thực hiện: Các văn phòng địa phương của Cục Quản lý Thủy lợi Quốc gia Philippines (NIA) phối hợp với các nhà cung cấp công nghệ.
Quy trình triển khai:
Khảo sát hiện trường: Lựa chọn các điểm nút quan trọng trong hệ thống thủy lợi, chẳng hạn như các điểm lấy nước từ kênh chính và các cửa vào kênh nhánh chính.
Lắp đặt: Gắn cảm biến lưu lượng kế radar lên một cấu trúc ổn định phía trên kênh, đảm bảo cảm biến hướng thẳng đứng xuống mặt nước. (Lắp đặt kèm theo các tấm pin mặt trời, ắc quy và bộ truyền dữ liệu (RTU)).

Hiệu chuẩn: Nhập các thông số hình học chính xác của mặt cắt ngang kênh (chiều rộng, độ dốc, v.v.). Thuật toán tích hợp sẵn trong thiết bị sẽ tự động hoàn tất quá trình hiệu chuẩn mô hình tính toán.

Tích hợp nền tảng: Dữ liệu được truyền đến nền tảng quản lý tài nguyên nước trung tâm của NIA và các màn hình giám sát tại các văn phòng khu vực, được hiển thị dưới dạng biểu đồ và bản đồ trực quan.

IV. Kết quả và giá trị ứng dụng
Việc đưa vào sử dụng đồng hồ đo lưu lượng bằng radar đã mang lại những kết quả đáng kể:
Hiệu quả sử dụng nước được cải thiện:
Các nhà quản lý có thể kiểm soát chính xác việc mở cửa van dựa trên dữ liệu lưu lượng thời gian thực, phân bổ nước đến các khu vực khác nhau theo yêu cầu, giảm thiểu lãng phí do ước tính không chính xác. Dữ liệu sơ bộ cho thấy hiệu quả sử dụng nước tưới tăng khoảng 15-20% ở các khu vực thí điểm.
Ra quyết định dựa trên khoa học và tự động:
Trong mùa khô, hệ thống này cho phép giám sát và phân bổ chính xác nguồn nước hạn chế.

Máy đo lưu lượng radar thủy văn trong hệ thống thủy lợi nông nghiệp Philippines
Ưu tiên các khu vực trọng yếu. Vào mùa mưa, dữ liệu thời gian thực giúp cảnh báo về nguy cơ tràn kênh, cho phép quản lý nguồn nước chủ động hơn.
Giảm thiểu tranh chấp và tăng cường công bằng:
Áp dụng phương pháp “để dữ liệu lên tiếng” đã giúp việc phân phối nước giữa nông dân thượng nguồn và hạ nguồn trở nên minh bạch và công bằng hơn, giảm đáng kể các tranh chấp về nước trong quá khứ. Nông dân có thể tiếp cận thông tin phân bổ nước thông qua ứng dụng di động hoặc bản tin của thị trấn, từ đó tăng cường lòng tin cộng đồng.
Giảm chi phí vận hành và bảo trì:
Việc loại bỏ các bước kiểm tra và đo lường thủ công thường xuyên cho phép các nhà quản lý tập trung vào việc ra quyết định cốt lõi. Độ bền của thiết bị cũng giúp giảm đáng kể chi phí bảo trì dài hạn và thời gian ngừng hoạt động.
Lập kế hoạch cơ sở hạ tầng dựa trên dữ liệu:
Dữ liệu lưu lượng dòng chảy tích lũy trong thời gian dài cung cấp cơ sở khoa học quý giá cho việc nâng cấp, mở rộng và cải tạo hệ thống thủy lợi trong tương lai.

V. Thách thức và triển vọng tương lai
Mặc dù dự án đã thành công, việc triển khai vẫn gặp phải những thách thức như chi phí đầu tư thiết bị ban đầu cao và vùng phủ sóng mạng không ổn định ở các khu vực hẻo lánh. Các hướng phát triển trong tương lai bao gồm:
Mở rộng phạm vi áp dụng: Nhân rộng mô hình thành công này sang nhiều hệ thống thủy lợi khác trên khắp Philippines.
Tích hợp dữ liệu khí tượng: Kết hợp dữ liệu lưu lượng với dự báo thời tiết để xây dựng hệ thống lập kế hoạch tưới tiêu “dự đoán” thông minh hơn.
Phân tích bằng AI: Sử dụng thuật toán AI để phân tích dữ liệu lịch sử, tối ưu hóa mô hình phân phối nước và lập lịch trình hoàn toàn tự động.
Phần kết luận
Bằng cách ứng dụng máy đo lưu lượng radar thủy văn, Philippines đã thành công trong việc đưa quản lý thủy lợi nông nghiệp truyền thống của mình vào kỷ nguyên số. Trường hợp này chứng minh rằng đầu tư vào công nghệ giám sát thủy văn tiên tiến, đáng tin cậy và có khả năng thích ứng là một bước quan trọng để nâng cao khả năng phục hồi và năng suất nông nghiệp trước những thách thức về khí hậu và áp lực an ninh lương thực. Nó cung cấp một con đường có thể nhân rộng để hiện đại hóa quản lý tài nguyên nước không chỉ cho Philippines mà còn cho các quốc gia đang phát triển khác có điều kiện tương tự.

Trọn bộ máy chủ và mô-đun phần mềm không dây, hỗ trợ RS485 GPRS /4G/WIFI/LORA/LORAWAN.

Để biết thêm thông tin về cảm biến radar,

Vui lòng liên hệ Công ty TNHH Công nghệ Honde.

Email: info@hondetech.com

Trang web công ty:www.hondetechco.com

Điện thoại: +86-15210548582