Thạc Sĩ Nghiên cứu giải pháp điều tiết nguồn nước trên dòng chính sông Bưởi trong mùa kiệt, trong điều kiện

LUẬN VĂN THẠC SỸ
NĂM 2014





MỤC LỤC

26T MỞ ĐẦU 26T . 3
26T CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ LƯU VỰC SÔNG BƯỞI, CÁC VẤN ĐỀ
NGHIÊN CỨU CÓ LIÊN QUAN 26T 7
26T 1.1. TỔNG QUAN VỀ LƯU VỰC SÔNG BƯỞI 26T . 7
26T 1.1.1. Phạm vi vùng nghiên cứu 26T . 7
26T 1.1.2. Đặc điểm tự nhiên 26T 8
26T 1.1.3. Hiện trạng và định hướng phát triển kinh tế xã hội 26T 11
26T 1.1.4. Hiện trạng thủy lợi 26T 15
26T 1.2. CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC CÓ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI 26T 17
26T 1.2.1. Các nghiên cứu ngoài nước có liên quan đến đề tài 26T . 17
26T 1.2.2. Các nghiên cứu trong nước có liên quan đến đề tài 26T . 20
26T 1.3. NHỮNG KHÓ KHĂN VÀ TỒN TẠI TRONG KHAI THÁC DÒNG CHÍNH
SÔNG BƯỞI 26T . 24
26T CHƯƠNG II. PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ TÌNH HÌNH SUY GIẢM NGUỒN
NƯỚC TRÊN DÒNG CHÍNH SÔNG BƯỞI 26T 25
26T 2.1. ĐÁNH GIÁ TÌNH HÌNH NGUỒN NƯỚC TRÊN DÒNG CHÍNH SÔNG BƯỞI
NHỮNG NĂM GẦN ĐÂY 26T . 25
26T 2.2. TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU TỚI ĐIỀU KIỆN KHÍ TƯỢNG
THUỶ VĂN TRÊN LƯU VỰC 26T 26 89
26T 2.2.1. Kịch bản biến đổi khí hậu - nước biển dâng 26T 26
26T 2.2.2. Dự báo sự thay đổi các yếu tố KTTV đến 2050 26T . 27
26T 2.3. PHÂN TÍCH, XÁC ĐỊNH NGUYÊN NHÂN GÂY RA HIỆN TƯỢNG SUY
GIẢM DÒNG CHẢY MÙA KIỆT 26T 28
26T 2.3.1. Về thảm phủ 26T . 28
26T 2.3.2. Tác động của các công trình thượng nguồn 26T . 29
26T 2.3.3. Về quản lý lưu vực 26T . 29
26T 2.3.4. Nhu cầu sử dụng nước trên lưu vực 26T . 30
26T 2.3.5. Về yếu tố khí tượng 26T 35
26T CHƯƠNG III. ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA SUY GIẢM DÒNG CHẢY MÙA
KIỆT TỚI CÁC HOẠT ĐỘNG KINH TẾ VÙNG HẠ DU SÔNG BƯỞI 26T . 37
26T 3.1. DIỄN TOÁN CHẾ ĐỘ DÒNG CHẢY MÙA KIỆT TRÊN LƯU VỰC SÔNG
BƯỞI 26T 37
26T 3.1.1. Phạm vi nghiên cứu của mô hình thủy lực 26T . 37
26T 3.1.2. Phương pháp tính toán 26T 40
26T 3.1.3. Cơ sở tính toán thủy lực dòng chảy 26T 42
26T 3.1.4. Tính toán thủy lực kiệt 26T . 44
26T 3.2. ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA SUY GIẢM DÒNG CHẢY KIỆT ĐẾN CÁC
HOẠT ĐỘNG PHÁT TRIỂN KINH TẾ 26T . 57
26T 3.2.1. Đối với vùng phụ cận sông Bưởi 26T 57
26T 3.2.2. Đối với khu vực tưới bằng bơm thuộc trung lưu sông Bưởi 26T 58
26T CHƯƠNG IV. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ĐIỀU TIẾT NGUỒN NƯỚC TRÊN
DÒNG CHÍNH SÔNG BƯỞI TRONG MÙA KIỆT 26T 60
26T 4.1. GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH 26T 60
26T 4.1.1. Đánh giá chung về tình hình khai thác nguồn nước trên dòng chính sông Bưởi 26T 60
26T 4.1.2. Giải pháp công trình điều tiết nguồn nước trên dòng chính sông Bưởi trong
mùa kiệt 61
26T 4.2. GIẢI PHÁP PHI CÔNG TRÌNH 26T 70
26T 4.2.1. Trồng rừng và bảo vệ rừng 26T . 70
26T 4.2.2. Xây dựng mô hình quản lý lưu vực sông 26T . 70
90
26T 4.2.3. Tuyên truyền giáo dục cộng đồng 26T 71
26T 4.2.4. Xây dựng chương trình tưới tiết kiệm nước 26T . 71
26T KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 26T . 72
26T TÀI LIỆU THAM KHẢO 26T . 74
26T PHỤ LỤC 26T 75








DANH MỤC BẢNG BIỂU

26TU Bảng 1: Diễn biến mực nước tại một số công trình thuỷ lợi trên lưu vực sông Bưởi U26T 3
26TU Bảng 1.1: Đặc trưng hình thái các sông trên lưu vực sông Bưởi U26T . 9
26TU Bảng 1.2: Đặc trưng dòng chảy năm lưu vực sông Bưởi tại trạm Vụ Bản U26T 10
26TU Bảng 1.3: Lưu lượng các tháng mùa kiệt ứng với tần suất thiết kế tại trạm Vụ Bản U26T . 11
26TU Bảng 1.4: Cơ cấu kinh tế trên địa bàn vùng nghiên cứu U26T 12
26TU Bảng 1.5: Cơ cấu kinh tế và chuyển dịch cơ cấu kinh tế U26T . 14
26TU Bảng 1.6: Tổng số công trình cấp nước hộ gia đình trên địa bàn vùng nghiên cứu U26T 15
26TU Bảng 1.7: Tổng hợp công trình tưới trên địa bàn vùng nghiên cứu U26T . 16
26TU Bảng 2.1: Mạng lưới trạm thủy văn trên lưu vực sông Bưởi U26T . 25
26TU Bảng 2.2: Mực nước nhỏ nhất tháng, năm tại trạm Kim Tân U26T 25
26TU Bảng 2.3: Mức tăng nhiệt độ trung bình (oC) so với thời kỳ 1980 – 1999 U26T 27
26TU ở vùng nghiên cứu theo kịch bản phát thải trung bình (B2) U26T 27
26TU Bảng 2.4: Mức thay đổi lượng mưa (%) so với thời kỳ 1980 – 1999 U26T 27
26TU ở vùng nghiên cứu theo kịch bản phát thải trung bình (B2) U26T 27
26TU Bảng 2.5: Mực nước biển dâng (cm) so với thời kỳ 1980 - 1999 U26T 27
91
26TU Bảng 2.6: Dự báo sự thay đổi các yếu tố KTTV LV s.Bưởi và phụ cận đến 2050 U26T . 28
26TU Bảng 2.7: Trách nhiệm quản lý tài nguyên nước và chức năng cung cấp dịch vụ U26T 29
26TU Bảng 2.8: Dân số trên lưu vực sông Bưởi qua các giai đoạn U26T . 30
26TU Bảng 2.9: Chăn nuôi trên lưu vực sông Bưởi qua các các giai đoạn U26T . 30
26TU Bảng 2.10: Diện tích các loại cây trồng trong vùng năm 2005 U26T 31
26TU Bảng 2.11: Diện tích các loại cây trồng trong vùng năm 2010 U26T 31
26TU Bảng 2.12: Diện tích gieo trồng các vùng dự kiến đến năm 2020 U26T . 31
26TU Bảng 2.13: Diện tích nuôi trồng thủy sản trên lưu vực sông Bưởi qua các giai đoạn U26T . 32
26TU Bảng 2.14: Quy mô các KCN trên địa bàn qua các giai đoạn và dự kiến đến 2020 U26T 32
26TU Bảng 2.15: Chỉ tiêu cấp nước cho nông thôn, thành thị U26T . 33
26TU Bảng 2.16: Chỉ tiêu cấp nước cho chăn nuôi U26T . 33
26TU Bảng 2.17: Mức tưới của các loại cây trồng chính vùng nghiên cứu - P=85% U26T . 33
26TU Bảng 2.18: Tổng nhu cầu nước năm 2005 - tại đầu mối tần suất 85% U26T 34
26TU Bảng 2.19: Tổng nhu cầu nước năm 2010 - tại đầu mối tần suất 85% U26T 34
26TU Bảng 2.20: Tổng nhu cầu nước giai đoạn 2020 - tại đầu mối tần suất 85% U26T 35
26TU Bảng 2.21: Diễn biến mực nước tại một số công trình thuỷ lợi U26T . 36
26TU trên lưu vực sông Bưởi U26T . 36
26TU Bảng 3.1: Chỉ tiêu cơ bản của các biên gia nhập khu giữa sông Mã U26T . 39
26TU Bảng 3.2: Chỉ tiêu cơ bản của các vị trí lấy nước dọc sông U26T . 39
26TU Bảng 3.3: Phân tích, so sánh các mô hình U26T 41
26TU Bảng 3.4: Địa hình lòng dẫn mạng sông Mã U26T . 43
26TU Bảng 3.5: Thông số cơ bản của các công trình lợi dụng tổng hợp trên sông Mã U26T 43
26TU Bảng 3.6: Kết quả mực nước thực đo và tính toán mô phỏng U26T . 44
26TU Bảng 3.7: Kết quả tính toán mực nước kiệt sông Bưởi P = 85% các phương án U26T 52
26TU Bảng 3.8: Kết quả tính toán lưu lượng kiệt sông Bưởi P = 85% các phương án U26T . 54
26TU Bảng 3.9: Lưu lượng trung bình tại một số vị trí trên sông Bưởi U26T 56
26TU Bảng 3.10: Cân bằng tổng lượng vùng phụ cận sông Bưởi P=85% U26T . 57
26TU Bảng 3.11: Tính toán cân bằng nước vùng bơm - từ Thạch Lâm đến Kim Tân U26T 58
26TU Bảng 4.1: Tính toán cân bằng nguồn nước trên dòng chính suối Bin trong tương lai U26T . 60
26TU Bảng 4.2: Mức độ ngập lụt lòng hồ Cánh Tạng theo các phương án U26T 62
92
26TU Bảng 4.3: Một số chỉ tiêu thiết kế theo quy mô công trình hồ Cánh Tạng U26T 65
26TU Bảng 4.4: Mức độ ngập lụt lòng hồ theo quy mô công trình hồ Cánh Tạng U26T . 66
26TU Bảng 4.5: Sơ bộ quy mô công trình cấp nước cho 6 xã phụ cận s. Bưởi U26T . 68
26TU Bảng 4.6: Một số chỉ tiêu thiết kế công trình đập dâng Chòm Mo U26T 68
26TU Bảng 4.7: Tổng hợp kinh phí đầu tư công trình khai thác dòng chính U26T 26TU theo phương án
chọn U26T 69









DANH MỤC HÌNH VẼ

26TU Hình 1.1: Lưu vực sông Bưởi trên bản đồ vệ tinh U26T . 7
26TU Hình 2.1: Xu thế biến đổi mực nước tại trạm thủy văn Kim Tân U26T 26
26TU Hình 3.1: Sơ đồ tính toán thủy lực mùa kiệt mạng sông Mã U26T . 38
26TU Hình 3.2: Đường quá trình MN tính toán mô phỏng và thực đo tại Quang Lộc trên sông
Lèn (vị trí 26490) U26T . 45
26TU Hình 3.3: Đường quá trình MN tính toán mô phỏng và thực đo tại Phà Thắm trên sông Lèn
(vị trí 32575) U26T 45
26TU Hình 3.4: Đường quá trình MN tính toán mô phỏng và thực đo tại Hàm Rồng trên sông Mã
(vị trí 71952 U26T . 46
26TU Hình 3.5: Đường quá trình MN tính toán mô phỏng và thực đo tại Nguyệt Viên trên sông
Mã (vị trí 82570) U26T 46
26TU Hình 3.6: Đường quá trình MN tính toán mô phỏng và thực đo tại Cự Đà U26T . 47
26TU trên sông Lạch Trường (vị trí 2379) U26T 47
93
26TU Hình 3.7: Đường quá trình MN tính toán mô phỏng và thực đo tại Hoằng Hà trên sông
Lạch Trường (vị trí 19500) U26T 47
26TU Hình 3.8: Đường quá trình MN tính toán mô phỏng và thực đo tại Kim Tân trên sông Bưởi
(vị trí 46800) U26T 48
26TU Hình 4.1: Vị trí hồ Cánh Tạng dự kiến xây dựng theo các phương án U26T 62
26TU Hình 4.2: Vị trí dự kiến XD đập Chòm Mo U26T . 69
26TU Hình 4.3: Mô hình đập Chòm Mo dự kiến U26T 69
26TU Hình 4.4: Mực nước trên dòng chính sông Bưởi trước và sau khi có đập Chòm Mo U26T . 69


MỞ ĐẦU

1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Sông Bưởi là phụ lưu cấp I của sông Mã, với diện tích 1.633 km P
2
P , lưu vực sông
nằm trải rộng trên địa bàn 3 huyện Tân Lạc, Lạc Sơn, Yên Thủy của tỉnh Hòa Bình và 2
huyện Thạch Thành, Vĩnh Lộc của tỉnh Thanh Hoá. Dân số trên lưu vực tính đến năm
2010 là 409.756 người.
Tiềm năng phát triển kinh tế trên lưu vực sông Bưởi rất phong phú: Nông
nghiệp, lâm nghiệp, công nghiệp, du lịch, thuỷ sản và khai khoáng chính vì vậy
yêu cầu đáp ứng về nguồn nước cũng rất đa dạng và có những đặc thù khác nhau
giữa các ngành.
Trong công tác phát triển thủy lợi, hiện nay toàn vùng đã xây dựng được gần
500 công trình cấp nước nhưng mới đáp ứng được trên 50% diện tích cần tưới. Trong
đó đáng chú là các công trình đập dâng, trạm bơm khai thác trên dòng chính khu vực
trung và hạ du sông Bưởi với diện tích phục vụ tưới cho khoảng 4.800 ha canh tác
nông nghiệp hàng năm trong thời kỳ mùa kiệt thường bị thiếu nguồn không đáp ứng
được yêu cầu cần tưới.
Đánh giá về tình hình hạn hán trong những năm gần đây của Sở Nông nghiệp
và PTNT Thanh Hóa cho thấy:
- Năm 2009 do ảnh hưởng của thời tiết bất thường, mùa mưa năm 2009 kết
thúc sớm và chỉ đạt (70-85)% so với lượng mưa trung bình nhiều năm. Mực nước
trên sông Bưởi xuống thấp dưới mức lịch sử: Tại trạm thuỷ văn Kim Tân mực nước
giao động ở 1,68m, thấp hơn so với cùng kỳ trung bình nhiều năm là 0,12m.
- Sang năm 2010 diễn biến khí tượng, thuỷ văn càng gia tăng những bất lợi.
Kết quả điều tra của Chi cục Thuỷ lợi Thanh Hoá về diễn biến mực nước tại một số
công trình trên địa bàn tỉnh ngày 25/05/2010 cho thấy các công trình đều có mực
nước thấp hơn so với cùng kỳ năm 2009.
Bảng 1: Diễn biến mực nước tại một số công trình thuỷ lợi trên lưu vực sông Bưởi
TT Tên hồ
MN
thiết
kế (m)
MN
chết
(m)
MN năm
2010 (m)
MN cùng
kỳ 2009
(m)
Chênh lệch
so với thiết
kế (m)
Chênh lệch
so với MN
chết (m)
Chênh lệch
so với cùng
kỳ (m)
1 Đồng Ngư 31,80 19,50 25,23 27,87 -6,57 5,73 -2,64
2 Xuân Lũng 39,90 26,00 30,70 35,80 -9,20 4,70 -5,10
3 Đồng Múc 71,50 58,00 63,48 71,35 -8,02 5,48 -7,87
4 Tây Trác 29,50 23,40 28,00 29,56 -1,50 4,60 -1,56
5 Bỉnh Công 32,00 24,40 28,62 32,09 -3,38 4,22 -3,47
Nguồn: Chi Cục Thủy lợi Thanh Hóa 4
Trước tình hình đó, những năm gần đây, để lấy nước phục vụ sản xuất các
trạm bơm khai thác trên dòng chính thuộc khu vực trung và hạ du sông Bưởi đều
phải nối dài ống hút, hạ thấp bể hút, nạo vét cửa vào hay đắp các đập tạm trên sông
để dâng đầu nước cho các trạm bơm hoạt động. Tuy nhiên đây chỉ là các biện pháp
tạm thời, về lâu về dài không phải là giải pháp phù hợp.
Mặt khác, theo định hướng phát triển kinh tế xã hội vùng hạ du sông Bưởi có
nhu cầu dùng nước ngày càng tăng cao do việc mở rộng vùng nguyên liệu mía phục vụ
nhà máy đường Việt Đài và xây dựng hàng loạt các khu công nghiệp như: KCN Thạch
Quảng huyện Thạch Thành (200ha); KCN Vĩnh Minh, Vĩnh Hòa, Vĩnh Quang huyện
Vĩnh Lộc (85ha) Nguồn nước để phục vụ các hoạt động kinh tế này sẽ chủ yếu lấy
từ dòng chính sông Bưởi. Điều đó cho thấy vấn đề khai thác nước trên dòng chính
sông Bưởi sẽ ngày càng khó khăn hơn nếu không có giải pháp điều tiết dòng chảy.
Từ những phân tích trên cho thấy cần phải có một nghiên cứu để chỉ ra những
nguyên nhân gây suy giảm nguồn nước trên dòng chính sông Bưởi; Từ đó đề xuất
các giải pháp điều tiết nguồn nước để phục vụ kịp thời yêu cầu phát triển kinh tế xã
hội vùng hạ du lưu vực sông Bưởi.
2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI
Đề xuất được giải pháp điều tiết nguồn nước trên dòng chính sông Bưởi phục
vụ chống hạn, phát triển kinh tế xã hội vùng hạ du lưu vực sông trong điều kiện biến
đổi khí hậu.
3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
- Đối tượng nghiên cứu: Diễn biến dòng chảy mùa kiệt vùng hạ du sông Bưởi;
Tác động của suy giảm dòng chảy kiệt đến các hoạt động phát triển kinh tế; Đề xuất
giải pháp điều tiết dòng chảy hạ du sông Bưởi trong mùa kiệt.
- Phạm vi nghiên cứu: Lưu vực sông Bưởi, trên địa bàn các huyện Lạc Sơn, Tân
Lạc, Yên Thủy của tỉnh Hòa Bình và huyện Thạch Thành, Vĩnh Lộc tỉnh Thanh Hóa.
4. NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ CÁCH TIẾP CẬN
4.1. Nội dụng nghiên cứu
- Đánh giá tình hình suy giảm nguồn nước ở hạ du sông Bưởi mùa kiệt trong
điều kiện biến đổi khí hậu.
- Phân tích xác định nguyên nhân gây ra hiện tượng suy giảm dòng chảy kiệt. 5
- Đánh giá tác động của suy giảm dòng chảy kiệt vùng hạ du sông Bưởi đến các
hoạt động phát triển kinh tế xã hội của vùng.
- Đề xuất các giải pháp công trình và phi công trình nhằm điều tiết dòng chảy
hạ du sông Bưởi trong mùa kiệt.
4.2. Cách tiếp cận
Diễn biễn trong những năm gần đây cho thấy mức độ ảnh hưởng của việc suy
giảm dòng chảy mùa kiệt đối với sự phát triển của kinh tế-xã hội và vấn đề môi
trường vùng hạ du sông Bưởi là rất đáng báo động. Phân tích đánh giá các đặc điểm
tự nhiên, tình hình khai thác và sử dụng nguồn nước, những tác động của việc hạ
thấp mực nước tới các hoạt động kinh tế vùng hạ du sông Bưởi, đề tài chọn hướng
tiếp cận như sau:
ã Tiếp cận tổng hợp và liên ngành:
Lưu vực sông Bưởi nằm trên địa bàn 2 tỉnh Hòa Bình và Thanh Hóa. Vì vậy
việc quản lý, khai thác và sử dụng tài nguyên nước gặp những khó khăn nhất định.
Hiện nay mỗi ngành, mỗi địa phương dường như đang tự đặt cho mình các mục tiêu
về khai thác, sử dụng và quản lý tài nguyên nước theo cách riêng. Trong một số
trường hợp, sự phát triển của một địa phương hay một ngành nào đó đã làm ảnh
hưởng đến tài nguyên, môi trường của một hay nhiều địa phương khác dẫn đến
những mâu thuẫn và tranh chấp nhấp định. Vì vậy để giải quyết vấn đề suy giảm
nguồn nước trên sông Bưởi cần có phương pháp tiếp cận tổng hợp và liên ngành,
xem xét nhiều yếu tố, những mối tác động qua lại lẫn nhau để xây dựng cơ cấu
ngành kinh tế hợp lý, sử dụng hiệu quả nguồn nước và đảm bảo môi trường.
ã Tiếp cận kế thừa:
Trên lưu vực sông Bưởi cũng như toàn hệ thống sông Mã đã có một số các dự
án quy hoạch, các đề tài nghiên cứu về nguồn nước, vấn đề khai thác, sử dụng và
quản lý tài nguyên nước. Việc kế thừa có chọn lọc các kết quả nghiên cứu này sẽ
giúp đề tài có định hướng giải quyết vấn đề một cách khoa học hơn.
ã Tiếp cận thực tiễn:
Tiến hành khảo sát thực địa, tổng hợp số liệu nhằm nắm rõ chi tiết hiện trạng
và định hướng phát triển kinh tế - xã hội của từng địa phương, hiện trạng khai thác
và sử dụng nguồn nước, các quy hoạch vùng, các chính sách phát triển các ngành 6
kinh tế, tình hình về mực nước và lưu lượng trên hệ thống sông Bưởi tại các thời
gian khác nhau, các đánh giá về tình hình thiệt hại, suy giảm nguồn lợi kinh tế vùng
hạ du do mực nước bị hạ thấp.
Các số liệu thực tiễn giúp đánh giá một cách tổng quan về điều kiện tự nhiên,
hiện trạng khai thác và sử dụng nước trên lưu vực sông Bưởi, nhu cầu dùng nước các
ngành kinh tế - xã hội hiện nay và trong tương lai, xu thế biến động các yếu tố khí
tượng, thủy văn làm cơ sở đánh giá ảnh hưởng và xác định nguyên nhân gây ra hiện
tượng suy giảm nguồn nước trên dòng chính sông Bưởi, từ đó có cơ sở đề xuất giải
pháp khắc phục.
ã Tiếp cận các phương pháp, công cụ hiện đại trong nghiên cứu:
Đề tài này ứng dụng, khai thác các phần mềm, mô hình hiện đại như mô hình
tính toán thủy động lực học (MIKE 11), phần mềm tính toán hệ số tưới cho các loại
cây trồng (CROPWAT), công nghệ GIS phục vụ lập bản đồ.
4.3. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp kế thừa: Kế thừa các tài liệu, kết quả tính toán của các dự án
quy hoạch, các đề tài nghiên cứu khoa học, điều tra cơ bản thực hiện trên lưu vực
sông Bưởi.
- Phương pháp phân tích, thống kê.
- Phương pháp ứng dụng các mô hình hiện đại: Ứng dụng các mô hình, công
cụ tiên tiến phục vụ tính toán bao gồm phần mềm Mapinfo xây dựng bản đồ; Phần
mềm CROPWAT tính toán hệ số tưới cho các loại cây trồng phục bài toán cân bằng
nước; Mô hình MIKE 11 tính toán biến động dòng chảy kiệt vùng hạ du sông Bưởi.