Nghiên Cứu Các Giải Pháp Cấp Nước Phục Vụ Phát Triển Kinh Tế - Xã Hội Trên Lưu Vực Sông Bưởi.pdf

1 LỜI CẢM ƠN Sau thời gian dài thực hiện, luận văn Thạc sĩ chuyên ngành Quy hoạch Quản lý Tài nguyên nước với đề tài: “Nghiên cứu giải pháp cấp nước phục vụ phát triển kinh tế - xã hội lưu vực sông Bưởi” hoàn thành Ngoài nỗ lực thân, tác giả cịn bảo, hướng dẫn tận tình thầy cô giáo đồng nghiệp, bạn bè Đầu tiên, tác giả xin bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc tới thầy hướng dẫn khoa học PGS.TS Phạm Việt Hòa - Trường Đại học Thủy lợi trực tiếp tận tình hướng dẫn, giúp đỡ cung cấp tài liệu, thông tin cần thiết cho tác giả hoàn thành Luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Thủy lợi, thầy giáo, cô giáo Khoa Kỹ thuật Tài nguyên nước, thầy giáo, cô giáo môn truyền đạt kiến thức chuyên môn trình học tập Tác giả xin chân thành cảm ơn giúp đỡ đồng nghiệp, bạn bè giúp đỡ, cung cấp tài liệu cần thiết đóng góp ý kiến cho tác giả hồn thành luận văn Tuy nhiên thời gian có hạn, khối lượng tính tốn lớn nên thiếu sót luận văn tránh khỏi Tác giả mong tiếp tục nhận bảo giúp đỡ thầy cô giáo ý kiến đóng góp bạn bè đồng nghiệp Cuối cùng, tác giả xin chân thành cảm ơn lòng người thân gia đình, bạn bè động viên giúp đỡ khích lệ tác giả suốt q trình học tập hồn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn./ Hà Nội, ngày tháng Tác giả Nguyễn Khắc năm 2015 BẢN CAM KẾT Tên tác giả: Nguyễn Khắc Học viên cao học: Lớp CH20Q21 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Việt Hòa Tên đề tài luận văn “Nghiên cứu giải pháp cấp nước phục vụ phát triển kinh tế - xã hội lưu vực sông Bưởi” Tác giả xin cam đoan đề tài luận văn làm dựa số liệu, tư liệu thu thập từ nguồn thực tế, công bố báo cáo quan Nhà nước, đăng tải tạp chí chuyên ngành, sách, báo… để làm sở nghiên cứu Tác giả không chép luận văn đề tài nghiên cứu trước Hà Nội, ngày tháng Tác giả Nguyễn Khắc năm 2015 MỤC LỤC MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết Đề tài II Mục tiêu nghiên cứu III Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu 10 CHƯƠNG I 12 TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU VÀ VÙNG NGHIÊN CỨU 12 1.1 Tổng quan giải pháp cấp nước lưu vực sông 12 1.1.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 12 1.1.2 Tình hình nghiên cứu nước 14 1.2 Tổng quan vùng nghiên cứu 19 1.2.1 Đặc điểm tự nhiên 19 1.2.2 Đặc điểm Kinh tế – Xã hội vùng nghiên cứu 32 1.2.3 Hiện trạng cơng trình thủy lợi lưu vực 34 CHƯƠNG II 41 CƠ SỞ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẤP NƯỚC 41 2.1 PHÂN VÙNG TƯỚI 41 2.1.1 Vùng I: Vùng thượng nguồn sông Bưởi 41 2.1.2 Vùng II: Khu hưởng lợi nước sông Bưởi 42 2.1.3 Vùng III: Vùng trung sông Bưởi .42 2.1.4 Vùng IV: Vùng hạ sông Bưởi 42 2.2 TỔNG NHU CẦU NƯỚC CHO CÁC VÙNG 42 2.2.1 Tính tốn nhu cầu nước nơng nghiệp .42 2.2.2 Chỉ tiêu dùng nước cho ngành khác 50 2.2.3 Nhu cầu nước ngành 53 2.3 PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KHAI THÁC NGUỒN NƯỚC PHỤC VỤ PHÁT TRIỂN KINH TẾ XÃ HỘI TRÊN LƯU VỰC 58 2.3.1 Tài liệu dùng tính tốn 58 2.3.2 Tính tốn cân nước 59 2.4 PHÂN TÍCH CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG KHAI THÁC NGUỒN NƯỚC TRÊN LƯU VỰC 65 CHƯƠNG III 69 ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẤP NƯỚC PHỤC VỤ PHÁT TRIỂN KINH TẾ - XÃ HỘI TRÊN LƯU VỰC SÔNG BƯỞI 69 3.1 ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP CẤP NƯỚC 69 3.1.1 Phân tích, đánh giá tiềm khai thác dịng sơng Bưởi 69 3.1.2 Đề xuất giải pháp cấp nước 71 3.2 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 71 3.2.1 Phạm vi nghiên cứu mơ hình thủy lực .71 3.2.2 Xác định thông số kiểm nghiệm mơ hình .77 3.2.3 Kết tính tốn mực nước lưu lượng theo phương án tính tốn dịng 82 3.3 GIẢI PHÁP CƠNG TRÌNH THEO PHƯƠNG ÁN CHỌN 86 3.4 GIẢI PHÁP PHI CƠNG TRÌNH 100 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 104 I KẾT LUẬN 104 II KIẾN NGHỊ 106 TÀI LIỆU THAM KHẢO 107 PHỤ LỤC 108 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Sự gia tăng tổng lượng nước sử dụng hàng năm tổng lượng nước sử dụng hàng năm cho lĩnh vực dùng nước……………………………………… 14 Hình 1.2: Bản đồ lưu vực sơng Bưởi …………………………………………….20 Hình 3.1: Sơ đồ tính tốn thủy lực mùa kiệt mạng sơng Mã ………………….…73 Hình 3.2: Đường q trình MN tính tốn mơ thực đo Quang Lộc sông Lèn (vị trí 26490)…………………………………………………………… 78 Hình 3.3: Đường q trình MN tính tốn mơ thực đo Phà Thắm sơng Lèn (vị trí 32575)…………………………………………………………… 79 Hình 3.4: Đường q trình MN tính tốn mơ thực đo Hàm Rồng sơng Mã (vị trí 71952) ……………………………………………………………79 Hình 3.5: Đường q trình MN tính tốn mơ thực đo Nguyệt Viên sơng Mã (vị trí 82570)….………………………………………………………… 80 Hình 3.6: Đường q trình MN tính tốn mô thực đo Cự Đà sông Lạch Trường (vị trí 2379) ……………………………………………………… 80 Hình 3.7: Đường q trình MN tính tốn mơ thực đo Hoằng Hà sơng Lạch Trường (vị trí 19500) …………………………………………………81 Hình 3.8: Đường q trình MN tính tốn mơ thực đo Kim Tân sông Bưởi (vị trí 46800)………… ……………………………………………… 81 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Tình hình sử dụng nước vùng đồng sông Hồng theo KC-12…… 15 Bảng 1.2: % sử dụng nước đồng sông so với tổng lượng nước sử dụng qua năm ………………………………………………………………………… 15 Bảng 1.3: Mức độ gia tăng lượng nước cho nông nghiệp (lần) so với năm 1990 15 Bảng 1.4: Mạng lưới trạm mưa trạm khí tượng 21 Bảng 1.5: Mạng lưới trạm thủy văn lưu vực sông Bưởi 22 Bảng 1.6: Nhiệt độ khơng khí đo trạm 22 Bảng 1.7: Lượng mưa tháng năm trung bình nhiều năm 24 Bảng 1.8: Tần suất lượng mưa năm 24 Bảng 1.9: Độ ẩm tương đối trạm Lạc Sơn Yên Định 25 Bảng 1.10: Bốc bình quân tháng trạm Lạc Sơn Yên Định 25 Bảng 1.11: Số nắng qua tháng trạm Lạc Sơn Yên Định 25 Bảng 1.12: Tốc độ gió trung bình tháng, năm trạm Lạc Sơn Yên Định 28 Bảng 1.13: Đặc trưng hình thái sông lưu vực sông Bưởi 28 Bảng 1.14: Đặc trưng dòng chảy năm lưu vực sông Bưởi Vụ Bản 29 Bảng 1.15: Một số đặc trưng dòng chảy năm trạm Vụ Bản……………… 29 Bảng 1.16: Lưu lượng tháng mùa kiệt ứng với tần suất thiết kế trạm Vụ Bản ……………… ……………………………………………………………………30 Bảng 1.17: Phân bố diện tích đất theo vùng 34 Bảng 1.18: Tổng hợp cơng trình tưới địa bàn vùng nghiên cứu… ………… 39 Bảng 2.1: Phân vùng thuỷ lợi lưu vực sông Bưởi 42 Bảng 2.2: Kết tính lượng mưa vụ theo tần suất P = 85% 43 Bảng 2.3: Nhiệt độ khơng khí trung bình tháng năm trạm…… ………… 44 Bảng 2.5: Lượng bốc đo ống Picher trung bình tháng trạm 44 Bảng 2.6: Tốc độ gió trung bình tháng trạm 44 Bảng 2.7: Số nắng trung bình tháng trạm 44 Bảng 2.8: Thời vụ gieo trồng 46 Biểu 2.9: Thời vụ gieo trồng…………………………………………………… 46 Biểu 2.10: Hệ số sinh lý trồng theo giai đoạn phát triển (Kc)……… …… 46 Bảng 2.11: Mức tưới loại trồng vùng nghiên cứu - P = 85% 50 Bảng 2.12: Chỉ tiêu cấp nước cho sinh hoạt …………………………………… 50 Bảng 2.13: Thống kê dân số năm 2012 năm 2020 …………………………… 51 Bảng 2.14: Thống kê gia súc, gia cầm trạng năm 2012, năm 2020.………… 51 Bảng 2.15: Thống kê khu công nghiệp vùng nghiên cứu năm 2012.………… 52 Bảng 2.16: Thống kê khu công nghiệp vùng nghiên cứu đến năm 2020 …… 55 Bảng 2.17: Diện tích ni trồng thủy sản 2012 tương lai 2020 …… 53 Bảng 2.18: Nhu cầu nước tưới cho trồng trạng – P = 85% 53 Bảng 2.19: Nhu cầu nước tưới cho trồng năm 2020 – P = 85% 53 Bảng 2.20: Nhu cầu nước cho chăn nuôi trạng …………………………… 53 Bảng 2.21: Nhu cầu nước cho chăn nuôi năm 2020 …………………………… 54 Bảng 2.22: Nhu cầu nước cho dân sinh năm 2012 ……………………………… 54 Bảng 2.23: Nhu cầu nước cho dân sinh năm 2020 ……………………………… 54 Bảng 2.24: Nhu cầu nước cho công nghiệp trạng ………………………… 55 Bảng 2.25: Nhu cầu nước cho công nghiệp năm 2020 ………………………… 55 Bảng 2.26: Nhu cầu nước cho thủy sản trạng ……………………………… 55 Bảng 2.27: Nhu cầu nước cho thủy sản năm 2020 ……………………………… 56 Bảng 2.28: Lượng nước tái tạo môi trường hạ du………………………………… 56 Bảng 2.29: Tổng nhu cầu nước cho ngành – P = 85% ………………56 Bảng 2.30: Tổng nhu cầu nước cho ngành giai đoạn 2020 – P = 85% 57 Bảng 2.31: Tổng lượng dòng chảy đến ứng với tần suất P = 85% ………………58 Bảng 2.32: Cân nước theo lưu lượng giai đoạn tại, P=85% ………… 60 Bảng 2.33: Cân nước theo tổng lượng giai đoạn tại, P=85% 61 Bảng 2.34: Cân lưu lượng giai đoạn 2020 - tần suất 85% …………………62 Bảng 2.35: Cân tổng lượng giai đoạn 2020 - tần suất 85% ………… ……62 Bảng 2.36: Tổng hợp lượng nước thừa, thiếu vùng - giai đoạn …… 63 Bảng 2.37: Tổng hợp lượng nước thừa, thiếu vùng - giai đoạn 2020………… 63 Bảng 2.38: Trách nhiệm quản lý tài nguyên nước chức cung cấp dịch vụ 67 Bảng 2.39: Diễn biến mực nước số cơng trình thuỷ lợitrên lưu vực sơng Bưởi……………………………………………………………………………… 68 Bảng 3.1: Tính tốn cân nguồn nước dịng suối Bin tương lai ……………………………………………………………………………………69 Bảng 3.2: Chỉ tiêu biên gia nhập khu sông Mã …………… 74 Bảng 3.3: Chỉ tiêu vị trí lấy nước dọc sơng …………………… 74 Bảng 3.4: Địa hình lịng dẫn mạng sơng Mã …………………………………… 76 Bảng 3.5: Thông số cơng trình lợi dụng tổng hợp sơng Mã 76 Bảng 3.6: Kết mực nước thực đo tính tốn mơ phỏng…………………… 78 Bảng 3.7: Kết tính tốn mực nước kiệt sông Bưởi P = 85% 82 Bảng 3.8: Kết tính tốn lưu lượng kiệt sông Bưởi P = 85% 83 Bảng 3.9: Lưu lượng trung bình số vị trí sơng Bưởi ……………….85 Bảng 3.10: Một số tiêu thiết kế theo quy mô công trình hồ Cánh Tạng……… 88 Bảng 3.11: Sơ quy mơ cơng trình cấp nước cho xã phụ cận s Bưởi……… 89 Bảng 3.12: Một số tiêu thiết kế cơng trình đập dâng ChịmMo……………… 89 Bảng 3.13: Tổng hợp phương án bố trí tưới cho vùng…………….………… 95 Bảng 3.14: Ước tính kinh phí vốn đầu tư cho công nghiệp - tiểu thủ công nghiệp …………………………………………………………………………….……… 97 Bảng 3.15: Quy mô dân số khu đô thị lưu vực sơng Bưởi……….……… 98 Bảng 3.16: Ước tính kinh phí cấp nước cho khu thị tập trung…… …… 99 Bảng 3.17: Phương án, kinh phí cấp nước sinh hoạt nông thôn vùng lưu vực sông Bưởi…………………………………………………………………………… 100 Bảng 3.18: Hiện trạng hạn hán địa bàn vùng nghiên cứu………………… 102 MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết Đề tài Lưu vực sơng Bưởi phụ lưu cấp I sông Mã bao gồm đất đai huyện: Tân Lạc, Lạc Sơn, Yên Thuỷ tỉnh Hồ Bình huyện Thạch Thành, Vĩnh Lộc tỉnh Thanh Hố Tổng diện tích tự nhiên tồn vùng nghiên cứu 1.731 km2 với dân số tính đến năm 2010 409.756 người Tiềm phát triển kinh tế lưu vực sông Bưởi đa dạng: Nông nghiệp, lâm nghiệp, công nghiệp, du lịch, thuỷ sản khai khống… u cầu đáp ứng nguồn nước phong phú có đặc thù khác ngành Về cấp nước phục vụ sản xuất nơng nghiệp, tồn vùng xây dựng 584 cơng trình thủy lợi đáp ứng 50% diện tích cần tưới Đánh giá cơng tác phát triển cơng trình tưới lưu vực sơng Bưởi có tồn sau: - Do yêu cầu khai thác nguồn nước lưu vực ngày lớn, hạ du dịng sơng Bưởi mùa kiệt thường xảy thiếu nước nghiêm trọng, nhiều trạm bơm không lấy nước phải sử dụng biện pháp tạm thời đắp đập tạm hay nối dài ống hút không bơm theo công suất thiết kế - Một số cơng trình dự kiến quy hoạch thuỷ lợi lưu vực sơng Bưởi trước khơng cịn phù hợp - Ngồi vùng phụ cận sơng Bưởi gồm xã Đa Phúc, Bảo Hiệu, Phú Lai, Yên Trị, Yên Lạc thị trấn Hàng Trạm huyện Yên Thuỷ hàng năm có tới 2.706 (trong tổng số 3.525 ha) sản xuất nông nghiệp bị hạn hán Mặt khác, theo định hướng phát triển kinh tế xã hội vùng hạ du sông Bưởi, việc mở rộng vùng nguyên liệu mía phục vụ nhà máy đường Việt Đài xây dựng hàng loạt khu công nghiệp như: KCN Thạch Quảng huyện Thạch Thành (200ha); KCN Vĩnh Minh, Vĩnh Hòa, Vĩnh Quang huyện Vĩnh Lộc (85ha)… dẫn đến nhu cầu sử dụng nước tương lai ngày tăng cao Từ lý cho thấy việc lập Đề tài: “Nghiên cứu giải pháp cấp nước phục vụ phát triển kinh tế xã hội lưu vực sông Bưởi” cần thiết cấp bách để phục vụ yêu cầu phát triển kinh tế xã hội lưu vực II Mục tiêu nghiên cứu Đề xuất giải pháp cấp nước, khai thác hiệu diện tích đất nơng nghiệp cấp nước cho nghành khác phục vụ kịp thời yêu cầu phát triển kinh tế - xã hội lưu vực sông 10 III Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu a) Cách tiếp cận Việc suy giảm dòng chảy kiệt năm gần đáng báo động Phân tích đánh giá đặc điểm tự nhiên, tình hình khai thác sử dụng nguồn nước cho hoạt động kinh tế - xã hội vùng hạ du sông Bưởi, đề tài chọn hướng tiếp cận sau: • Tiếp cận kế thừa Trên lưu vực sơng Bưởi tồn hệ thống sơng Mã có số dự án quy hoạch, đề tài nghiên cứu nguồn nước, vấn đề khai thác, sử dụng quản lý tài nguyên nước Việc kế thừa có chọn lọc kết nghiên cứu giúp đề tài có định hướng giải vấn đề cách khoa học • Tiếp cận thực tiễn Tiến hành khảo sát thực địa, tổng hợp số liệu nhằm nắm rõ chi tiết trạng định hướng phát triển kinh tế - xã hội địa phương, trạng khai thác sử dụng nguồn nước, quy hoạch vùng, sách phát triển ngành kinh tế, tình hình mực nước lưu lượng hệ thống sông Bưởi thời gian khác nhau, đánh giá tình hình thiệt hại, suy giảm nguồn lợi kinh tế vùng hạ du không đáp ứng đủ nhu cầu dùng nước Các số liệu thực tiễn giúp đánh giá cách tổng quan điều kiện tự nhiên, trạng khai thác sử dụng nước lưu vực sông Bưởi, nhu cầu dùng nước ngành kinh tế - xã hội tương lai, xu biến động yếu tố khí tượng, thủy văn làm sở đánh giá khả cấp nước dịng sơng Bưởi, từ có sở đề xuất giải pháp khắc phục • Tiếp cận phương pháp, cơng cụ đại nghiên cứu: Đề tài ứng dụng, khai thác phần mềm, mơ hình đại mơ hình tính tốn thủy động lực học (MIKE 11), phần mềm tính tốn hệ số tưới cho loại trồng (CROPWAT), công nghệ GIS phục vụ lập đồ Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp kế thừa: Kế thừa tài liệu, kết tính tốn dự án quy hoạch, đề tài nghiên cứu khoa học, điều tra thực địa bàn vùng nghiên cứu, dự án “Quy hoạch thuỷ lợi lưu vực sông Bưởi” Bộ Thuỷ lợi lập năm 1979, dự án “Cập nhật quy hoạch thuỷ lợi lưu vực sông Bưởi” Bộ Nông nghiệp & PTNT tiến hành năm 2004