Nghiên cứu đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả cấp nước của hệ thống thuỷ lợi nà sản tỉnh sơn la trong điều kiện phát triển kinh tế xã hội và biến đổi khí hậu

LỜI CAM ĐOAN Tôi Thanongsack PHAYSAVATH học viên lớp 26Q21, chuyên ngành Kỹ thuật tài nguyên nước Tôi xin cam đoan: Luận văn tác giả làm; Những kết nghiên cứu thuyết minh hoàn toàn trung thực Trong q trình hồn thành luận văn, tác giả tham khảo tài liệu liên quan nhằm khẳng định thêm tin cậy cấp thiết đề tài Các tài liệu trích dẫn rõ nguồn gốc tài liệu tham khảo thống kê chi tiết Những nội dung kết trình bày Luận văn trung thực, vi phạm xin hoàn toàn chịu trách nhiệm Tác giả Thanongsack PHAYSAVATH i LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập, nghiên cứu, giảng dạy, giúp đỡ thầy, cô giáo Trường Đại học Thủy lợi với cố gắng nỗ lực thân, đến đề tài luận văn: “Nghiên cứu đề xuất giải pháp nâng cao hiệu cấp nước hệ thống thủy lợi Nà Sản tỉnh Sơn La điều kiện phát triển kinh tế, xã hội biến đổi khí hậu” hoàn thành Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy, giáo, gia đình, bạn bè, đồng nghiệp tạo điều kiện cho tác giả suốt trình học tập thực luận văn Đặc biệt, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy giáo TS Trần Tuấn Thạch TS Nguyễn Quang Phi, giảng viên Bộ môn Kỹ thuật tài nguyên nước, Khoa Kỹ thuật tài nguyên nước, Trường Đại học Thủy lợi, tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tác giả suốt trình thực luận văn Do thời gian kiến thức có hạn, khơng tránh khỏi sai sót, tác giả mong nhận ý kiến đóng góp q thầy giáo, nhà khoa học đồng nghiệp lĩnh vực nghiên cứu để luận văn hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn! Tác giả Thanongsack PHAYSAVATH ii MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU VÀ VÙNG NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu 1.1.1 Tổng quan tác động biến đổi khí hậu phát triển kinh tế, xã hội đến nhu cầu nước khả cấp nước 1.1.2 Tổng quan nghiên cứu liên quan đến biện pháp cấp nước hiệu tác động BĐKH phát triển kinh tế, xã hội .14 1.2 Tổng quan vùng nghiên cứu 17 1.2.1 Điều kiện tự nhiên 17 1.2.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 24 1.2.3 Hiện trạng hệ thống thủy lợi trạng cấp nước .29 1.2.4 Ảnh hưởng BĐKH đến phát triển nông nghiệp vùng 35 CHƯƠNG LỰA CHỌN KỊCH BẢN VÀ TÍNH TỐN XÁC ĐỊNH KHẢ NĂNG NGUỒN NƯỚC, NHU CẦU NƯỚC CỦA HỆ THỐNG 38 2.1 Lựa chọn kịch BĐKH kịch phát triển kinh tế, xã hội .38 2.1.1 Lựa chọn kịch BĐKH 38 2.1.2 Lựa chọn kịch phát triển kinh tế, xã hội 41 2.2 Xác định đặc trưng khí tượng, thủy văn .43 2.2.1 Xác định đặc trưng khí tượng .43 2.2.2 Xác định đặc trưng thủy văn 48 2.3 Xác định nhu cầu nước hệ thống 66 2.3.1 Nhu cầu nước hệ thống điều kiện 66 2.3.2 Nhu cầu nước hệ thống điều kiện biến đổi khí hậu phát triển kinh tế, xã hội 84 2.4 Nhận xét, đánh giá 102 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ CÂP NƯỚC CHO HỆ THỐNG TRONG ĐIỀU KIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ PHÁT TRIỂN KINH TẾ, XÃ HỘI 104 iii 3.1 Đánh giá ảnh hưởng biến đổi khí hậu phát triển kinh tế, xã hội đến khả cấp nước hệ thống 104 3.1.1 Tính tốn cân nước hệ thống 104 3.1.2 Đánh giá mực độ ảnh hưởng đến hiệu cấp nước 119 3.2 Đề suất giải pháp nâng cao hiệu cấp nước cho hệ thống điều kiện biến đổi khí hậu phát triển kinh tế, xã hội 120 3.2.1 Giải pháp cơng trình 120 3.2.2 Giải pháp phi cơng trình 121 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 124 TÀI LIỆU THAM KHẢO 127 PHỤ LỤC 129 iv DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Quỹ đạo bão Tây Bắc Thái Bình Dương .6 Hình 1.2: Vị trí huyện Mai Sơn tỉnh Sơn La .18 Hình 1.3: Bản đồ hệ thống thủy lợi Nà Sản 30 Hình 2.1: Mơ hình phân phối dịng chảy năm thiết kế .58 Hình 2.2: Mơ hình phân phối dịng chảy năm thiết kế .59 Hình 2.3: Sơ đồ vận hành cấp nước hệ thống thủy lợi Nà Sản 82 Hình 3.1: Đường đặc tính lòng hồ Chiềng Dong 108 v DANH MỤC BẢNG BIÊU Bảng 1.1: Các đặc trưng nhiệt độ khơng khí 21 Bảng 1.2: Bảng lượng mưa trung bình tháng nhiều năm hệ thống 22 Bảng 1.3: Tốc độ gió tháng năm trạm Sơn La 22 Bảng 1.4: Lượng bốc trung bình tháng, năm 22 Bảng 1.5: Dố nắng tổng cộng trung bình tháng, năm 23 Bảng 1.6: Độ ẩm trung bình tháng nhiều năm 23 Bảng 1.7: Dân số phân theo khu vực dự án 25 Bảng 1.8: Cấp cơng trình tiêu thiết kế 31 Bảng 1.9: Thông số kỹ thuật dự án 31 Bảng 2.1: Mức tăng nhiệt độ trung bình (°C) so với thời kỳ 1986-2005 vùng khí hậu theo kịch RCP4.5 40 Bảng 2.2: Mức thay đổi lượng mưa trung bình (%) so với thời kỳ 1986 – 2005 vùng khí hậu theo kịch RCP4.5 40 Bảng 2.3: Dự báo tăng dân số thời kỳ tính tốn 41 Bảng 2.4: Dự báo biến đổi diện tích đất nơng nghiệp 42 Bảng 2.5: Dự báo phát triển ngành chăn nuôi 43 Bảng 2.6: Bảng tổng hợp mưa tưới thiết kế theo tháng ứng với tần suất P = 85% thời kỳ sở 1986 - 2005 45 Bảng 2.7: Bảng tổng hợp mưa tưới thiết kế theo tháng ứng với tần suất P = 85% thời kỳ 2006 - 2019 45 Bảng 2.8: Lượng mưa trung bình tháng tương lai theo kịch RCP4.5 46 Bảng 2.9: Nhiệt độ trạm Sơn La năm tương lai theo kịch RCP4.5 47 Bảng 2.10: Bảng tổng hợp tiêu chuẩn dòng chảy năm lưu vực hồ Chiềng Dong 53 Bảng 2.11: Phân phối dòng chảy mùa lũ, mùa giới hạn, mùa chuyển tiếp 57 Bảng 2.12: Tổng hợp thơng số dịng chảy năm lưu vực suối Nậm Mua 58 Bảng 2.13: Phân phối dòng chảy năm suối Nậm Mua 58 Bảng 2.14: Tổng hợp thơng số dịng chảy năm lưu vực hồ Chiềng Dong 61 Bảng 2.15: Phân phối dòng chảy đến hồ Chiềng Dong thời kỳ 2016-2035 theo kịch RCP4.5 61 Bảng 2.16: Tổng hợp thơng số dịng chảy năm lưu vực suối Nậm Mua 62 vi Bảng 2.17: Phân phối dòng chảy đến suối Nậm Mua thời kỳ 2016-2035 theo kịch RCP4.5 62 Bảng 2.18: Tổng hợp thơng số dịng chảy năm lưu vực hồ Chiềng Dong 63 Bảng 2.19: Phân phối dòng chảy đến hồ Chiềng Dong thời kỳ 2050 theo kịch RCP4.5 64 Bảng 2.20: Tổng hợp thơng số dịng chảy năm lưu vực suối Nậm Mua 65 Bảng 2.21: Phân phối dòng chảy đến suối Nậm Mua thời kỳ 2050 theo kịch RCP4.5 65 Bảng 2.22: Các tiêu lý đất 69 Bảng 2.23: Thời vụ diện tích gieo trồng 69 Bảng 2.24: Thời vụ công thức tưới cho lúa 70 Bảng 2.25: Thời vụ công thức tưới cho lạc vụ đông 70 Bảng 2.26: Thời vụ công thức tưới cho cà phê 71 Bảng 2.27: Số liệu khí tượng 71 Bảng 2.28: Kết tính tốn chế độ tưới cho loại trồng 72 Bảng 2.29: Tổng hợp nhu cầu nước cho nông nghiệp thời kỳ 73 Bảng 2.30: Bảng kết yêu cầu nước cho sinh hoạt thời kỳ 75 Bảng 2.31: Bảng kết tính tốn u cầu nước cho thủy sản 77 Bảng 2.32: Chỉ tiêu dùng nước cho chăn nuôi 78 Bảng 2.33: Quy mô đàn gia súc, gia cầm địa bàn thời điểm .78 Bảng 2.34: Tổng hợp nhu cầu nước cho chăn nuôi .79 Bảng 2.35: Bảng kết tổng hợp yêu cầu dùng nước mặt ruộng hệ thống tưới (Đập Ban) thời kỳ 80 Bảng 2.36: Bảng kết tổng hợp yêu cầu dùng nước công trình đầu mối tồn hệ thống tưới (Đập Ban) thời kỳ 81 Bảng 2.37: Kết tính tốn lượng nước hồ Chiềng Dong cần phải cấp bổ sung cho hệ thống thời kỳ 83 Bảng 2.38: Kết tính tốn chế độ tưới cho loại trồng cho thời kỳ 2016-2035 85 Bảng 2.39: Cơ cấu sử dụng đất thời kỳ 2016-2035 .86 Bảng 2.40: Tổng hợp nhu cầu nước cho nông nghiệp thời kỳ 2016-2035 86 vii Bảng 2.41: Kết yêu cầu nước cho sinh hoạt thời kỳ 2016-2035 87 Bảng 2.42: Kết tính tốn cầu nước cho thủy sản thời kỳ 2016-2035 88 Bảng 2.43: Quy mô đàn gia súc, gia cầm thời kỳ 2016-2035 89 Bảng 2.44: Tổng hợp nhu cầu nước cho chăn nuôi thời kỳ 2016-2035 89 Bảng 2.45: Bảng kết tổng hợp nhu cầu dùng nước toàn hệ thống (Đập Ban) thời kỳ 2016-2035 90 Bảng 2.46: Bảng kết tổng hợp nhu cầu dùng nước cơng trình đầu mối toàn hệ thống (Đập Ban) thời kỳ 2016-2035 91 Bảng 2.48: Kết tính tốn lượng nước hồ Chiềng Dong cần phải cấp bổ sung cho hệ thống thời kỳ 2016-2035 92 Bảng 2.49: Kết tính tốn chế độ tưới cho loại trồng thời kỳ 2050 93 Bảng 2.50: Cơ cấu sử dụng đất thời kỳ 2050 94 Bảng 2.51: Tổng nhu cầu nước cho nông nghiệp thời kỳ 2050 94 Bảng 2.52: Kết yêu cầu nước cho sinh hoạt thời kỳ 2050 96 Bảng 2.53: Kết tính tốn cầu nước cho thủy sản thời kỳ 2050 96 Bảng 2.54: Quy mô đàn gia súc, gia cầm thời kỳ 2050 97 Bảng 2.55: Tổng hợp nhu cầu nước cho chăn nuôi thời kỳ 2050 98 Bảng 2.56: Bảng kết tổng hợp nhu cầu dùng nước toàn hệ thống (Đập Ban) thời kỳ 2050 99 Bảng 2.57: Bảng kết tổng hợp nhu cầu dùng nước cơng trình đầu mối tồn hệ thống (Đập Ban) thời kỳ 2050 100 Bảng 2.59: Kết tính tốn lượng nước hồ Chiềng Dong cần phải cấp bổ sung cho hệ thống thời kỳ 2050 101 Bảng 2.60: Tổng hợp dự báo nhu cầu nước 102 Bảng 3.1: Kết tính tốn cân nước sơ hệ thống – hồ Chiềng Dong thời kỳ chưa kể đến tổn thất 105 Bảng 3.2: Quan hệ cao trình diện tích dung tích hồ 106 Bảng 3.3: Lượng bốc ống Piche trung bình tháng trạm Sơn La 109 Bảng 3.4: Phân phối bốc chênh lệch 111 Bảng 3.5: Xác định tổn thất thấm bốc 111 viii Bảng 3.6: Kết tính tốn cân nước sơ hệ thống – hồ Chiềng Dong thời kỳ kể đến tổn thất 113 Bảng 3.7: Kết tính tốn cân nước sơ hệ thống – hồ Chiềng Dong chưa kể đến tổn thất thời kỳ 2016-2035 .114 Bảng 3.8: Kết tính tốn cân nước sơ hệ thống – hồ Chiềng Dong kể đến tổn thất thời kỳ 2016-2035 .115 Bảng 3.9: Kết tính tốn cân nước sơ hệ thống – hồ Chiềng Dong chưa kể đến tổn thất thời kỳ 2050 117 Bảng 3.10: Kết tính tốn cân nước sơ hệ thống – hồ Chiềng Dong kể đến tổn thất thời kỳ 2050 118 Bảng 3.11: Sự biến đổi nhu cầu nước cho nông nghiệp năm kịch so với 119 Bảng 3.12: Biến đổi nhu cầu nước đối tượng dùng nước so với .120 ix Thứ tự Tần suất P(%) X mm Thời gian lặp lại (năm) 10 5.00 141.10 20 11 10.00 115.61 10 12 20.00 88.94 13 25.00 79.94 14 30.00 72.37 3.333 15 40.00 59.88 2.5 16 50.00 49.51 17 60.00 40.31 1.667 18 70.00 31.68 1.429 19 75.00 27.41 1.333 20 80.00 23.06 1.25 21 85.00 18.51 1.176 22 90.00 13.52 1.111 23 95.00 7.53 1.053 24 97.00 4.44 1.031 25 99.00 0.11 1.01 26 99.90 -3.74 1.001 27 99.99 -3.81 135 Hình PL 1.4: Đường tần suất mưa vụ chiêm thời 2006 – 2019 Hình PL 1.5: Đường tần suất mưa vụ mùa thời kỳ 2006 – 2019 136 Hình PL 1.6: Đường tần suất mưa vụ đơng thời kỳ 2006 – 2019 Bảng PL 1.4: Kết tính tốn tần suất lý luận vụ chiêm thời kỳ 2006-2019 Thứ tự Tần suất P(%) X mm Thời gian lặp lại (năm) 0.01 997.52 10000 0.10 907.96 1000 0.20 878.67 500 0.33 856.63 303.03 0.50 837.69 200 1.00 804.56 100 1.50 784.13 66.667 2.00 769.07 50 137 Thứ tự Tần suất P(%) X mm Thời gian lặp lại (năm) 3.00 746.92 33.333 10 5.00 717.18 20 11 10.00 672.41 10 12 20.00 619.88 13 25.00 600.40 14 30.00 583.13 3.333 15 40.00 552.49 2.5 16 50.00 524.50 17 60.00 497.09 1.667 18 70.00 468.35 1.429 19 75.00 452.71 1.333 20 80.00 435.52 1.25 21 85.00 415.79 1.176 22 90.00 391.44 1.111 23 95.00 356.31 1.053 24 97.00 334.09 1.031 25 99.00 293.41 1.01 26 99.90 227.44 1.001 27 99.99 176.60 138 Bảng PL 1.5: Kết tính tốn tần suất lý luận vụ mùa thời kỳ 2006-2019 Thứ tự Tần suất P(%) X mm Thời gian lặp lại (năm) 0.01 2195.61 10000 0.10 1812.37 1000 0.20 1696.67 500 0.33 1612.81 303.03 0.50 1542.97 200 1.00 1425.73 100 1.50 1356.57 66.667 2.00 1307.15 50 3.00 1236.90 33.333 10 5.00 1147.09 20 11 10.00 1021.82 10 12 20.00 890.07 13 25.00 845.43 14 30.00 807.77 3.333 15 40.00 745.36 2.5 16 50.00 693.30 17 60.00 646.88 1.667 18 70.00 603.00 1.429 19 75.00 581.17 1.333 139 Thứ tự Tần suất P(%) X mm Thời gian lặp lại (năm) 20 80.00 558.83 1.25 21 85.00 535.30 1.176 22 90.00 509.32 1.111 23 95.00 477.64 1.053 24 97.00 461.04 1.031 25 99.00 437.17 1.01 26 99.90 414.51 1.001 27 99.99 411.29 Bảng PL 1.6: Kết tính tốn tần suất lý luận vụ đông thời kỳ 2006-2019 Thứ tự Tần suất P(%) X mm Thời gian lặp lại (năm) 0.01 630.66 10000 0.10 495.77 1000 0.20 455.03 500 0.33 425.49 303.03 0.50 400.89 200 1.00 359.57 100 1.50 335.19 66.667 2.00 317.76 50 3.00 292.99 33.333 140 Thứ tự Tần suất P(%) X mm Thời gian lặp lại (năm) 10 5.00 261.30 20 11 10.00 217.07 10 12 20.00 170.52 13 25.00 154.73 14 30.00 141.41 3.333 15 40.00 119.32 2.5 16 50.00 100.87 17 60.00 84.41 1.667 18 70.00 68.83 1.429 19 75.00 61.07 1.333 20 80.00 53.13 1.25 21 85.00 44.75 1.176 22 90.00 35.49 1.111 23 95.00 24.17 1.053 24 97.00 18.22 1.031 25 99.00 9.63 1.01 26 99.90 1.40 1.001 27 99.99 0.06 141 PHỤ LỤC 2: KẾT QUẢ TÍNH TỐN NHU CẦU NƯỚC CHO CÂY TRỒNG Bảng PL 2.1: Bảng kết tính tốn nhu cầu nước cho lúa chiêm thời kỳ Bảng PL 2.2: Bảng kết tính tốn nhu cầu nước cho lúa mùa thời kỳ 142 Bảng PL 2.3: Bảng kết tính tốn nhu cầu nước cho lạc vụ đơng thời kỳ Bảng PL 2.4: Bảng kết tính toán nhu cầu nước cho cà phê thời kỳ 143 Bảng PL 2.5: Bảng kết tính toán nhu cầu nước cho lúa chiêm thời kỳ 2016-2035 144 Bảng PL 2.6: Bảng kết tính tốn nhu cầu nước cho lúa mùa thời kỳ 2016-2035 Bảng PL 2.7: Bảng kết tính tốn nhu cầu nước cho lạc vụ đông thời kỳ 2016-2035 145 Bảng PL 2.8: Bảng kết tính tốn nhu cầu nước cho cà phê thời kỳ 2016-2035 146 Bảng PL 2.9: Bảng kết tính tốn nhu cầu nước cho lúa chiêm thời kỳ 2050 Bảng PL 2.10: Bảng kết tính toán nhu cầu nước cho lúa mùa thời kỳ 2050 147 Bảng PL 2.11: Bảng kết tính tốn nhu cầu nước cho lạc vụ đông thời kỳ 2050 Bảng PL 2.12: Bảng kết tính tốn nhu cầu nước cho cà phê thời kỳ 2050 148 149