Nghiên cứu cơ sở khoa học và giải pháp công nghệ để phát triển bền vững lưu vực sông hồng - Chương trình máy tính RRB GAMS

Trên sông Lô Trong quy hoạch thủy lợi lưu vực sông lô cũng như quy hoạch bậc thang thủy điện sông Lô đã nghiên cứu khá đầy đủ các sơ đồ khai thác dòng chính sông Lô để phục vụ phát điện

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN

VIỆN QUI HOẠCH THỦY LỢI

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KH&CN CẤP BỘ:

“NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC

VÀ GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ ĐỂ PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG

Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn

Viện Quy hoạch Thuỷ lợi

BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ

CƠ SỞ VẬN HÀNH HỒ CHỨA

TRÊN CƠ SỞ GAMS

ThS Thái Gia Khánh

Hà Nội, 2006

MỤC LỤC

I GIỚI THIỆU CHUNG 3

I.1 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU I.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU II NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 3

II.1 GIỚI HẠN, VỊ TRÍ ĐỊA LÝ VÙNG NGHIÊN CỨU II.2 HIỆN TRẠNG CÁC HỒ CHỨA SÔNG ĐÀ 44

SÔNG GÂM 77

TRÊN SÔNG LÔ 111

TRÊN SÔNG CHẢY 14

II.3 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA III KẾT LUẬN 222

I GIỚI THIỆU CHUNG

Hồ chứa là một trong các công trình thủy lợi quan trọng nhằm phục vụ công tác phòng chống lũ, lụt cho hạ du cũng như cung cấp nước cho các ngành dân sinh kinh tế Việc tính toán điều tiết tối ưu hồ chứa bằng công nghệ GAMS cũng đã được tiến hành ở nhiều nước trên thế giới Như hệ thống hồ COLORADO của Mỹ

Ở Việt Nam việc tính toán điều tiết hệ thống các hồ chứa trên sông Đồng Nai cũng

đã được áp dụng bằng công nghệ GAMS và đã thu được các kết quả khả quan

I.1 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Chuyên đề mô phỏng nước quá trình điều tiết các hồ chứa phục vụ công tác cấp nước cho các khu công nghiệp, nông nghiệp, sinh hoạt nhằm đưa ra được phương pháp cũng như có kết luận chung về tính toán điều tiết hồ chứa và áp dụng cho tính toán các hồ chứa lưu vực sông Hồng

I.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Trong giới hạn nghiên cứu của chuyên đề này, phương pháp nghiên cứu là thu thập thông số kỹ thuật của các hồ chứa trong vùng nghiên cứu, phân tích các tài liệu, những nghiên cứu trong và ngoài nước đã có về công nghệ GAMS Qua

đó có kết luận và kiến nghị về tính toán mô phỏng quả trình điều tiết hồ chứa cho vùng nghiên cứu

II.1 GIỚI HẠN, VỊ TRÍ ĐỊA LÝ VÙNG NGHIÊN CỨU

25030’ vĩ độ Bắc và từ 1000 đến 107010’ kinh độ Đông

+ Phía Bắc giáp lưu vực sông Trường Giang và sông Châu Giang của Trung Quốc

+ Phía Tây giáp lưu vực sông Mêkông

+ Phía Nam giáp lưu vực sông Mã

+ Phía Đông giáp vịnh Bắc Bộ

Phần lưu vực sông Hồng - sông Thái Bình trên lãnh thổ Việt Nam

có vị trí địa lý từ: 20023’ đến 23022’ vĩ độ Bắc và từ 102010’ đến 107010’ kinh độ Tây

Lưu vực bao gồm đất đai của 26 tỉnh thành ở Việt Nam nằm trong lưu vực sông Hồng - sông Thái Bình là các tỉnh thành: Lai Châu, Điện Biên, Sơn La, Hoà Bình, Hà Giang, Tuyên Quang, Lào Cai, Yên Bái, Phú Thọ, Vĩnh Phúc, Thái Nguyên, Bắc Cạn, Bắc Ninh, Bắc Giang, Hải Dương, Hải Phòng, Hưng yên, Hà Nội, Hà Tây, Hà Nam, Nam Định, Ninh

Bình, Thái Bình và một phần đất đai của 3 tỉnh Quảng Ninh, Lạng Sơn, Cao Bằng

Tổng số huyện thị: 196 huyện

Dân số tính đến năm 2003: 25.731.639 người

Với tổng diện tích đất tự nhiên: 86.680 km2

Trong đó: Đất nông nghiệp: 1.946.197 ha chiếm 22,5% diện tích tự nhiên

Trên lưu vực sông Đà hiện nay đã xây dựng hồ chứa thủy điện Hoà Bình, đang

xây dựng công trình thủy điện Sơn La, Bản Chát, Huổi Quảng, Nậm Chiến

Theo quy hoạch khai thác công trình thủy điện sông Đà Còn công trình thủy

điện Lai Châu xây dựng tiếp theo và các công trình thủy điện nhỏ khác trên các

sông nhánh

Bảng 4 THỐNG KÊ CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA CÁC CÔNG

TRÌNH THỦY ĐIỆN TRÊN DÒNG CHÍNH SÔNG ĐÀ

TT Thông số Đơn vị Lai Châu Sơn La Hoà Bình

Bảng 6 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH THUỶ ĐIỆN CÓ CÔNG

SUẤT LẮP MÁY DƯỚI 5MW LƯU VỰC SÔNG ĐÀ

TT Tên công trình Tỉnh

Lưu vực sông

F lưu

Vốn đầu

Quế 3 theo phương thức sử dụng cột nước địa hình là chính và khai thác dòng

chảy tự tiên

Bảng 7 THỐNG KÊ CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA CÁC CÔNG

TRÌNH THỦY ĐIỆN TRÊN DÒNG CHÍNH SÔNG GÂM

TT Thông số Đơn vị Tuyên Quang Bảo Lạc

Bảng 8 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH THUỶ ĐIỆN CÓ CÔNG

SUẤT LẮP MÁY DƯỚI 5MW LƯU VỰC SÔNG GÂM

TT Tên công trình Tỉnh

Lưu vực sông

F lưu

Vốn đầu

Bảng 9: CÁC CÔNG TRÌNH TRÊN DÒNG NHÁNH SÔNG GÂM

TT Tên công

Lưu vực sông

Nhánh F lưu

Vốn đầu tư

Trên sông Lô

Trong quy hoạch thủy lợi lưu vực sông lô cũng như quy hoạch bậc thang thủy điện sông Lô đã nghiên cứu khá đầy đủ các sơ đồ khai thác dòng chính sông Lô để phục vụ phát điện kết hợp chống lũ và cấp nước cho hạ du đều đi đến kết luận sông Lô không có khả năng khai thác thủy điện một cách kinh tế vì

độ dốc của sông rất nhỏ, sông Chảy qua vùng đất bằng từ Tuyên Quang đến Hà Giang Các nghiên cứu cho thấy các công trình dự kiến xây dựng trên sông Lô như Bắc Quang, Thác Cái, Bắc Mục, tuyên Quang đều không có khả năng làm

hồ chứa do ngập lụt nhiều mà hiệu quả năng lượng lại ít Do vậy trên lưu vực chỉ

có khả năng xây dựng một số trạm thủy điện nhỏ trên dòng nhánh

Bảng 10 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH THUỶ ĐIỆN CÓ CÔNG

SUẤT LẮP MÁY DƯỚI 5MW LƯU VỰC SÔNG LÔ

Lưu vực sông

F lưu

Vốn đầu

tư

đồng

3 Tiên

Bảng 11: THỐNG KÊ CÁC CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN NHỎ DỰ KIẾN XÂY DỰNG TRÊN LƯU VỰC SÔNG LÔ

TT Tên công trình Tỉnh

Lưu vực sông

Nhánh F lưu vực Qo H Ztl Zhl Nlm Nđb Eo đầu tư Vốn

Lô Thanh Thuý

Trên sông Chảy

Trên sông Chảy hiện tại có nhà máy thủy điện Thác Bà và đang xây dựng

nhà máy thủy điện Nale Ngoài ra còn có khả năng xây dựng một số trạm thủy

điện nhỏ trên lưu vực sông

Bảng 12 CÔNG TRÌNH TRÊN DÒNG CHÍNH SÔNG CHẢY

Bảng 13 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH THUỶ ĐIỆN CÓ CÔNG

SUẤT LẮP MÁY DƯỚI 5MW LƯU VỰC SÔNG LÔ

TT Tên công trình Tỉnh

Lưu vực sông

F lưu vực (km2)

Qo(m3/s) (m) H (KW) Nlm

E0

106kwh

Vốn đầu

tư (109đ)

52 Nấm Dẩn

(Chế Là)

Hà Giang

53 Ngàn

Nhánh F lưu

Vốn đầu tư

đồng

1 Nậm Khánh Lào Cai Chảy Nậm Phàng 99,2 5,52 180 650 469 12000 3150 56,80 184,16

2 Bắc Nà (*) Lào Cai Chảy Nậm Phàng 79,3 4,41 340 790 449 19000 4740 86,80 328,40

3 Nậm Phàng (*) Lào Cai Chảy Nậm

Phàng/sông Chảy

203 11,29 230 430 183 32000 8230 149,00 620,54

III.2 HỆ THỐNG HỒ CHỨA LƯU VỰC SÔNG THÁI BÌNH

Lưu vực sông Hồng phân làm 9 vùng tưới với hàng trăm hồ chứa lớn nhỏ nhưng trong phạm vi dự án (theo sơ đồ mạng của chuyên đề ….) chỉ tính toán với các công trình sau:

III.2 THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA CÁC HỒ CHỨA

1 Hồ chứa nước Cấm Sơn

- Vị trí công trình: Xã Hoà Lạc, huyện Hữu Lũng, tỉnh Lạng Sơn

- Nhiệm vụ công trình: Cấp nước tưới cho vùng hạ lưu 24.100 ha kết hợp chống lũ cho sông Thương, phát điện và nuôi trồng thủy sản

- Các thông số kỹ thuật chủ yếu:

o Cấp công trình đầu mối : cấp II

o Lưu lượng TK cống lấy nước dưới đập: 30 m3/s

o Lưu lượng TK tràn xả lũ: 726,84 m3/s

o Thời gian xây dựng: 1966-1974

(Trích Át lát công trình thủy lợi 2003)

- Cống lấy nước: bổ sung nguồn nước về đập Cầu Sơn để tưới cho 23.620ha lúa màu, và cấp nước cho công nghiệp 600.000 m3/năm (nhà máy xi măng Hương Sơn, nhà máy Hoá chất Barium, Nhà máy gạch Tân Yên )

- Hiện nay hồ Cấm Sơn chỉ làm nhiệm vụ tưới thuần tuý Qua nhiều

năm khai thác hồ chỉ giữ ở mực nước 64,5m

(Trích báo cáo hiện trạng công trình thủy lợi chuyên đề )

2 Hồ chứa nước Núi Cốc

- Vị trí công trình: Nằm trên sông Công, tại xã Phuc Trìu, Thành phố Thái Ngyên

- Nhiệm vụ công trình:

o Cấp nước tưới cho 12.000 ha kết hợp nuôi thả cá và du lịch, cải tạo môi trường

o Cấp nước cho tỉnh Bắc Giang 30-50 triệu m3/năm

o Cấp nước sinh hoạt 10-20 triệu m3/năm

o Hỗ trợ giảm luc cho hệ thống sông Cầu và sông Thái Bình

- Các thông số kỹ thuật chủ yếu:

o Cấp công trình đầu mối : cấp III

o Thời gian xây dựng: 1973-1982

(Trích Át lát công trình thủy lợi 2003)

1997 Bộ cho phép chỉ giữ mực nước dâng bình thường đến cao trình 42,6m ứng với dung tích hưu ích là 98,7 x 106 m3

3 Cụm hồ chứa nước thượng sông Cầu

Hồ Văn Lăng

Không có Đồng Bụt Có đồng Bụt

II.3 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA

IV.1 Tính toán tối đa lượng điện:

Hàm mục tiêu :

Trong đó:

EFF(l) lượng điện sản xuất trên 1 m3 nước xả tại hồ l (kWh/m3)

Rt,l lượng nước xả để phát điện trong tháng t, từ hồ l (m3/tháng)

IV.2 Tính toán tối thiểu lượng nước cung cấp từ hồ chứa thoả mãn nhu cầu tối đa cho hạ du :

Z Giá trị hàm mục tiêu (m3)

wA tỷ trọng nhu cầu nước cho ha du (không thứ nguyên)

TA Muc tiêu năm cho nhu cầu nước của hạ du (m3/năm)

FA,t Tỉ lệ phần trăm nhu cầu nước của hạ du theo tháng (%)

RA,t Lượng cấp nước hàng tháng cho hạ du (m3/tháng)

wI Tỷ trọng nhu cầu nước tưới ( không thứ nguyên)

l R EFF P

−

= T

t

t I t I I I t A t A A

A T F R w T F R w

Z

Minimize

1

, ,

,

*

TI Mục tiêu năm cho nhu cầu tưới (m3/năm)

FI,t Tỷ lệ % theo tháng của nhu cầu tưới (%)

RI,t Lượng cấp nước hàng tháng cho các khu tưới ha du (m3/tháng)

IV.3 Tính toán cân bằng tổng lượng nước trong hồ:

t thời đoạn (tháng)

l Hồ chứa thứ I

St,l dung tích trữ trong hồ l trong thời gian t (m3)

QDt,l Lượng dòng chảy đến hồ l trong thời đoạn t (m3/tháng)

ELOSt,l tổn thất do bốc hơi của hồ l trong thời đoạn t (m3/tháng)

TLOSt,l tổn thất do thấm của hồ l trong thời đoạn t (m3/tháng)

QXt,l lượng xả từ hồ l trong thời đoạn t (m3/tháng)

IV3.4 Tính toán gi i h n v dung tích c a h ch a:

Kl Dung tích hồ l tính đến MNDBT (m3)

St,l Dung tích trữ trong hồ l trong thời gian t (m3)

IV.4 Tính toán tổn thất do bốc hơi của hồ chứa:

ELOSt,I Tổn thất do bốc hơi của hồ chứa (m3)

Et,l Tổn thất do bốc hơi từ hồ l trong tháng t (mm/tháng)

FSt,l Diện tích mặt thoáng của hồ ứng với dung tích trữ trong hồ l trong

thời gian t (ha)

Trong vùng nghiên cứu có thể lấy số liệu đo đạc bốc hơi bằng ống Piche tại trạm Thái Nguyên làm đại diện và bốc hơi thùng từng tháng tại trạm Thái Nguyên được tính toán theo công thức sau:

- Trong mùa khô, từ tháng 11 đến tháng 4: y = 0.84x + 4

- Trong mùa mưa, từ tháng 5 đến tháng 10: y = 0.84x + 40

l t QX

TLOS ELOS

QD S

l t K

S t , l < l ∀ , ∀

x ELOS t l t l t l

Áp dụng tương quan giữa lượng bốc hơi đo bằng thùng GGI 3000 ở

hồ Suối Hai (Y) và ở trên vườn tại trạm (X) là:

Y = 1.22 X - 0.8

Đối với các cụm hồ do không có số liệu về diện tích mặt thoáng ứng với dung tích trữ của hồ thi tổn thất do bốc hơi được tạm tính theo dung tích trữ:

ELOSt,I Tổn thất do bốc hơi của hồ chứa (m3)

Ekt,l Hệ số bốc hơi từ hồ l trong tháng t (không thứ nguyên =0.01)

St,l Dung tích trữ trong hồ l trong thời gian t (ha)

IV.5 Tính toán cao trình mực nước của hồ tương ứng với lượng trữ ELt,l=F(St,l):

ELt,l cao độ của hồ l trong thời đoạn t (m)

al, a0,l hằng số giữa cao độ hồ và hàm dung tích trữ

St,l Dung tích trữ trong hồ l trong thời gian t (m3)

IV.6 Tính toán cao trình mực nước tối thiểu của hồ để phát điện:

ELt,l cao độ của hồ l trong thời đoạn t (m)

ELmin,l cao độ tối thiểu cho phép của hồ l (m)

l t a

S a

l EL

EL t , l > min, l ∀

l t Ek

S +

S ELOSt l t l t l ⎥ t l ∀ ∀

1 ,

IV.7 Tính toán điều kiện giới hạn để cung đảm bảo cầu:

RA,t Lượng cấp nước hàng tháng cho hạ du (m3/tháng)

RI,t Lượng cấp nước hàng tháng cho các khu tưới ha du (m3/tháng)

TA Muc tiêu năm cho nhu cầu nước của hạ du (m3/năm)

TI Mục tiêu năm cho nhu cầu tưới (m3/năm)

FA,t Tỉ lệ phần trăm nhu cầu nước của hạ du theo tháng (%)

FI,t Tỷ lệ % theo tháng của nhu cầu tưới (%)

IV.8 Tính toán tổn thất do thấm của hồ chứa:

TLOSt,I Tổn thất do thấm của hồ chứa (m3/tháng)

TLOI Hệ số thấm từ hồ l (không thứ nguyên=0.01~0.015)

St,l Dung tích trữ trong hồ l trong thời gian t (m3)

t F

T R

t F

T R

t I I t I

t A A t A

, ,

l t TLO

S +

S TLOSt l t l t l ⎥ l ∀ ∀

1 ,

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN

VIỆN QUY HOẠCH THUỶ LỢI

-WX -

BÁO CÁO TỔNG KẾT CHUYÊN ĐỀ

MÔ PHỎNG HỆ THỐNG DÙNG NƯỚC NÔNG NGHIỆP, CÔNG NGHIỆP, SINH HOẠT, DÒNG HỒI QUY TRÊN CƠ SỞ GAMS

Chủ nhiệm đề tài

Ts Tô Trung Nghĩa

Viết báo cáo và tính toán

Ths Nguyễn Thị Bích Thuỷ

KS Nguyễn Thanh Hà

Hà Nội 2007

MÔ PHỎNG HỆ THỐNG DÙNG NƯỚC NÔNG NGHIỆP, CÔNG NGHIỆP, SINH HOẠT, DÒNG HỒI QUY TRÊN CƠ SỞ GAMS

LƯU VỰC SÔNG HỒNG- SÔNG THÁI BÌNH

I GIỚI THIỆU CHUNG

Hệ thống sông Hồng - sông Thái Bình là hệ thống sông lớn đứng hàng thứ hai (sau sông Mê Kông) chảy qua nước Việt Nam Là một con sông quốc tế bao gồm lãnh thổ của 3 nước là: Cộng hoà Xã hội Chủ nghĩa Việt Nam, Cộng hoà Nhân dân Trung Hoa và Cộng hoà Dân chủ Nhân dân Lào Phần thượng nguồn của các dòng chính và nhánh lớn nằm hầu hết trên lãnh thổ tỉnh Vân Nam - Trung Quốc có diện tích khoảng 81.240 km2 chiếm 48% diện tích lưu vực, phần

ở Lào là đầu nguồn suối Nậm Mức có diện tích 1100 km2 chiếm 0,65% diện tích lưu vực, phần còn lại là trong vùng hạ du của hệ thống sông bao gồm lãnh thổ của 25 tỉnh thành phố thuộc vùng Bắc Bộ của Việt Nam có diện tích khoảng 86.660 km2 chiếm 51,53% diện tích toàn lưu vực sông (trong đó nó chiếm trọn vẹn lãnh thổ của 19 tỉnh thành phố là: thành phố Hà Nội, thành phố Hải Phòng, tỉnh Hà Tây, Hà Nam, Nam Định, Ninh Bình, Hải Dương, Hưng Yên, Thái Bình, Bắc Ninh, Bắc Giang,Vĩnh Phúc, Phú Thọ, thành phố Thái Nguyên, Bắc Cạn, Tuyên Quang, Hà Giang, Lào Cai, Yên Bái và phần lớn lãnh thổ của 7 tỉnh Lai Châu, Điện Biên, Sơn La, Hoà Bình, Cao Bằng, Lạng Sơn và Quảng Ninh) Diện tích lưu vực của toàn bộ hệ thống sông Hồng - sông Thái Bình là 1.690.200 km2

Lưu vực sông Hồng được giới hạn từ 20o - 25o30’ Vĩ độ Bắc và từ 100o -

107o10’ Kinh độ Đông Phía Bắc giáp lưu vực sông Trường Giang và sông Châu Giang của Trung Quốc; phía Tây giáp lưu vực sông Mê Kông; phía Nam giáp lưu vực lưu vực sông Mã; phía Đông giáp Vịnh Bắc Bộ

Phần lưu vực sông Hồng - sông Thái Bình trên lãnh thổ Việt Nam được kéo dài từ 20o -23o22’ Vĩ độ Bắc và từ 102o10’ - 107o10’ Kinh độ Đông

Do đặc điểm địa hình trên 90% diện tích là đồi núi mà dòng chảy được sinh

ra là từ mưa; Do vậy mùa mưa nước tập trung nhanh sinh ra lũ úng làm ngập hàng vạn ha đất canh tác và gây thiệt hại về tài sản tính mạng của nhân dân, ngược lại về mùa khô các sông suối lượng nước còn rất ít đặc biệt là các sông suối thượng thường nguồn bị khô cạn, nếu số ngày không mưa kéo dài thì ngay

cả nước sinh hoạt cũng bị thiếu, mặn xâm nhập sâu vào các cửa sông ven biển, gây rất nhiều khó khăn cho sản xuất và đời sống sinh hoạt của nhân dân trong lưu vực

Với mục đích sử dụng tổng hợp cho các ngành kinh tế: năng lượng, cấp nước dân sinh, tưới, phòng chống lũ, môi trường… hiện tại trên dòng chính sông Hồng đã xây dựng các hồ chứa như Hoà Bình, Thác Bà Hồ chứa nước Tuyên Quang đã xây dựng xong, sắp đưa vào vận hành Hồ Sơn La trên dòng chính sông Đà đang được xây dựng

II MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Xây dựng mô phỏng hệ thống dùng nước của các ngành nông nghiệp, công nghiệp, sinh hoạt và dòng hồi quy trên cơ sở sơ đồ mô hình GAMS

III PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Trên cơ sở:

- Kết quả phân vùng, phân khu

- Sơ đồ tính toán của mô hình GAMS

- Kịch bản phát triển: hiện tại, diễn biến bình thường, phát triển bền vững

và khủng hoảng

- Số liệu thống kê, số liệu kế hoạch phát triển của các ngành nông nghiệp, công nghiệp, sinh hoạt

IV NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Mô phỏng hệ thống dùng nước của các ngành nông nghiệp, công nghiệp, sinh hoạt và dòng hồi quy theo 138 khu dùng nước trên toàn lưu vực sông Hồng- Thái Bình với các kịch bản diễn biến bình thường, phát triển bền vững và khủng hoảng và các mốc thời gian hiện tại, 2010 và 2020

- Lưu vực sông Đà: 17 khu lấy nước

- Lưu vực sông Thao: 9 khu lấy nước

- Lưu vực sông Lô Gâm:

+ Lưu vực sông Chảy: 5 khu dùng nước

+ Lưu vực sông Lô: 9 khu dùng nước

+ Lưu vực sông Gâm: 5 khu dùng nước

+ Lưu vực sông Phó Đáy: 3 khu dùng nước

- Lưu vực sông Cầu – Thương- Lục Nam :

+ Lưu vực sông Cầu: 21 khu dùng nước

+ Lưu vực sông Thương: 8 khu dùng nước

+ Lưu vực sông Lục Nam : 8 khu dùng nước

- Lưu vực sông Đáy (khu Hữu Hồng) : 31 khu dùng nước

- Khu Tả Hồng : 8 khu dùng nước

- Khu hạ du Thái Bình : 10 khu dùng nước

Trong 138 khu dùng nước được mô tả trong sơ đồ tính toán có tất cả các nhu cầu của các ngành kinh tế như: trồng trọt, chăn nuôi, thuỷ sản, công nghiệp,

đô thị, sinh hoạt, dịch vụ, môi trường được mô tả:

Qi: Nhu cầu nước của ngành dùng nước thứ i (m 3 /s)

n: Số ngành dùng nước tham gia mô hình.

Trong mô hình GAMS- sông Hồng- Thái Bình sẽ tính toán cân bằng nước

và tối ưu với thời đoạn tính toán là tuần vì vậy nhu cầu nước được mô phỏng theo tuần trong thời đoạn từ năm 1960-2004

4.1 MÔ PHỎNG HỆ THỐNG DÙNG NƯỚC NGÀNH NÔNG NGHIỆP 4.1.1 Mô phỏng hệ thống dùng nước ngành trồng trọt

Trong từng khu lấy nước trồng trọt, nhu cầu nước tại từng thời điểm được tính toán từ nhu cầu nước của từng loại cây trồng đại diện trong khu: Lúa xuân, lúa màu, màu xuân, màu mùa, màu đông và cây lâu năm

Q m Fi

n

i i

n i

Trong đó: Q t : Tổng nhu cầu nước trồng trọt tại thời điểm thứ t (m 3 /s)

Qi: Nhu cầu nước của loại cây thứ i (m 3 /s)

n: Số cây đưa vào tính toán

m i: Mức tưới của loại cây trồng thứ i (m 3 /h/ha)

Fi: Diện tích của loại cây trồng thứ i (ha)

4.1.2 Mô phỏng hệ thống dùng nước ngành chăn nuôi

Trong từng khu lấy nước, nhu cầu nước chăn nuôi tại từng thời điểm được tính toán từ nhu cầu nước của từng loại vật nuôi trong khu: trâu bò, lợn và gia cầm

Q m Ni

n

i i

n i

Trong đó: Q t : Tổng nhu cầu nướcchăn nuôi tại thời điểm thứ t (m 3 /s)

Qi: Nhu cầu nước của loại vật nuôi thứ i (m 3 /s)

n: Loại vật nuôi đưa vào tính toán

m i: Tiêu chuẩn dùng nước loại vật nuôi thứ i (m3/s)

Ni: Số vật nuôi thứ i (con)

4.1.2 Mô phỏng hệ thống dùng nước ngành thuỷ sản

Trong từng khu lấy nước trồng trọt, nhu cầu nước tại từng thời điểm được tính toán từ nhu cầu nước của từng loại diện tích nuôi trồng thuỷ sản đại diện trong khu: nuôi thuỷ sản nước ngọt và nứơc lợ

Q m Fi

n

i i

n i

Trong đó: Q t : Tổng nhu cầu nước thuỷ sản tại thời điểm thứ t (m 3 /s)

Qi: Nhu cầu nước của loại diện tích nuôi trồng thuỷ sản thứ i (m 3 /s) n: Loại diện tích nuôi trồng thuỷ sản đưa vào tính toán

m i: Mức cấp nước của loại nuôi trồng thuỷ sản thứ i (m 3 /s/ha)

Fi: Diện tích của loại nuôi trồng thuỷ sản thứ i (ha)

4.2 MÔ PHỎNG HỆ THỐNG DÙNG NƯỚC NGÀNH CÔNG NGHIỆP

Trong từng khu lấy nước, nhu cầu nước công nghiệp tại từng thời điểm được tính toán từ nhu cầu nước của từng ngành công nghiệp đại diện trong khu: công nghiệp tập trung, công nghiệp phân tán

Qi: Nhu cầu nước của ngành công nghiệp thứ i (m 3 /s)

n: Ngành công nghiệp đưa vào tính toán

4.3 MÔ PHỎNG HỆ THỐNG DÙNG NƯỚC NGÀNH SINH HOẠT

Trong từng khu lấy nước, nhu cầu nước sinh hoạt tại từng thời điểm được tính toán từ nhu cầu nước của từng khu vực đại diện trong khu: khu vực đô thị, khu vực nông thôn

Q a Ni

n

i i

n i

Trong đó: Q t : Tổng nhu cầu nước sinh hoạt tại thời điểm thứ t (m 3 /s)

Qi: Nhu cầu nước của khu vực thứ i (m 3 /s)

N : Số khu vực đưa vào tính toán

a i: Tiêu chuẩn dùng nước của khu vực thứ i (m 3 /s/ha)

Ni: Số người trong khu vực thứ i (ha)

4.4 MÔ PHỎNG HỆ THỐNG DÒNG HỒI QUY TRÊN CƠ SỞ GAMS

Qua các nghiên cứu cũng như các ứng dụng thực tế đều thấy rằng giữa dòng hồi quy và lượng nước cấp cho khu dùng nước sẽ có một quan hệ chặt chẽ

có thể coi là tỷ lệ thuận Có thể thể hiện quan hệ này bằng hệ số hồi quy n

Hệ số hồi quy là tỷ lệ giữa lượng nước xả lại sông và lượng nước dùng của khu dùng nước

Khq=Nx/Nc Trong đó:

Khq: Hệ số hồi quy

Nc: Lượng nước cấp cho khu dùng nước

Nx: Lượng nước xả trở lại sông của khu dùng nước

4.4.1 Dòng hồi quy từ nông nghiệp

Lượng nước hồi quy từ nông nghiệp chiếm phần lớn dòng hồi quy do lượng nước dùng trong nông nghiệp là rất lớn, tuy nhiên có thể nói rằng tỷ lệ phần trăm hồi quy trở lại sông từ khu dùng nước nông nghiệp lại rất bé Theo nghiên cứu của Giáo sư- Tiến sỹ Ngô Đình Tuấn- Trường đại học thuỷ lợi thì có thể tính toán hệ số hồi quy Khq (%) như sau:

1 Theo lý thuyết

Wcan

Whao - Wcan

Wcần: Lượng nước cần = MxA

M: Mức tưới (m3/ha)

A: Diện tích khu tưới (ha)

Whao = E Tlúa = Kcr x PET (m3/ha)

PET = K Eo = Eon = EPenman

Whao = Kcr x EPenman

Theo số liệu thí nghiệm tưới tại Hải Dương, Tiền Giang và Buôn Ma

Thuột tính được Khq1 = 18 ÷ 24%

+ Diễn toán quá trình nước hồi quy ở ruộng lúa

Khi tưới cho lúa nước, một phần bốc thoát hơi qua lá, bốc hơi mặt nước tự

do, một phần thấm xuống tầng sâu Nếu lượng nước thấm xuống gia nhập vào hệ thống nước ngầm và chảy ra kênh mương sông suối thì lượng nước này gọi là nước hồi quy Rõ ràng để trở thành nước hồi quy sau tưới, các phần tử nước phải chuyển động qua vùng đất không bão hoà nước tới mực nước ngầm, tham gia vào hệ thống nước ngầm

Diễn toán quá trình nước hồi quy dựa trên cơ sở lý thuyết dòng không ổn định của nước dưới đất Kết quả cho thấy mối quan hệ định lượng giữa nước mặt và nước ngầm, tìm tỷ số giữa lượng nước hồi quy ra kênh, sông so với lượng nước cần của mỗi vụ lúa gọi là hệ số hồi quy, để tính toán trong cân bằng nước tưới hệ thống và phương án khai thác khai thác sử dụng lại chúng, hoặc xác định lượng nước bổ sung cho hạ du sau khi tưới ở thượng lưu các đập dâng hay hồ chứa về mùa cạn …

Bài toán hồi quy ở ruộng lúa nước thường gặp ở các vùng đồng bằng

Các cánh đồng tưới được phân chia thành các ô, tầng nước bị chặn bởi các kênh dẫn (kênh tiêu) Nó có những đặc điểm sau:

1 Tồn tại một lớp đất đế cày giữa tầng đất trồng làm cho sức thấm không quá lớn

2 Sau khi tưới ải, đất trở nên bão hoà nước

3 Lượng bổ sung nước ngầm có cường độ được coi là ổn định trong mỗi chu kỳ sinh trưởng hay trong một khoảng thời gian nhất định

ho

q

KD,µ

x

l Trong hình:

l : Khoảng cách giữa hai kênh

KD : Hệ truyền dẫn của tầng ngậm nước (giả định với h không đổi) [L2T-1]

h : là độ cao mặt nước ngầm trên mực chuẩn

f T

n n

j T f T m

n n

n n

e x e

n

2 ) 1 ( 2

n n

n

n

e x e

n f1 1 ( 1 ) ( 1 )

2 2

5 , 3 ,

mT

n n

n n

e x e

Trong trường hợp lượng bổ sung có cường độ đồng đều trong một khoảng thời gian hữu hạn:

q m τ = 82

5 , 3 ,

f T

n n

Trong trường hợp lượng mức bổ sung có cường độ đồng đều trong một

khoảng thời gian vô hạn:

q m τ = 82

5 , 3 ,

f T

n n

S1, S2 : độ hạ thấp mực nước trong giếng

t1, t2 : thời gian bắt đầu và kết thúc đợt hút nước

K = T/D : Hệ số thấm

D : độ dầy hữu hiệu tầng nước chứa

µ : Hệ số lượng trữ có thể tính toán và phân tích mẫu số khoan theo từng vị trí cụ thể

Cường độ bổ sung nước ngầm

Có thể tính theo biểu thức sau:

f : lượng nước tưới + lượng mưa – ET lúa - độ hụt ẩm

- Lượng nước tưới có thể lấy theo số liệu thực nghiệm tưới lúa ở Hải

Dương hay có thể tính toán theo phương pháp cân bằng lượng nước tưới hệ

thống xét trên một khu vực nhỏ tương tự

- Lượng mưa là lượng mưa thiết kế tính theo từng khoảng mười ngày một

- Độ hụt ẩm = Độ ẩm bão hoà - Độ ẩm cây héo

- Đối với vụ đông xuân, sau khi làm ải, lúa đã cấy thì độ ẩm đất đã bão hoà

Coi PET = KEo (Eo là khả năng bốc hơi đo bằng chậu A) Theo L.R Oldmen và M.Free nghiên cứu khí hậu nông nghiệp nhiệt đới ẩm Đông Nam Á

1892 các tác giả Doorenbes và Fruit, Tomar và Otoole … thì k = 0,85 – 0,90 Ở nước ta, nói chung thiếu số liệu khả năng bốc hơi đo bằng chậu A, chúng tôi đề nghị dùng lượng bốc hơi tính theo công thức Penman để tính ET lúa vì rằng (0,85-0,90) Eo ≈ Eon Nghĩa là ta có thể viết: ETlúa = KcrEon

KCr : hệ số cây trồng đối với lúa nước cho theo bảng phụ thuộc vào từng

kỳ 10 ngày một sau khi cấy

Hệ số cây trồng lúa nước Kcr

KCr 1.1 1.2 1.2 1.2 1.3 1.3 1.4 1.4 1.9 1.3

Eon: lượng bốc hơi mặt nước tính theo công thức Penman, công thức có dạng:

Eon = f(T,h,U2,D,n,RA) tính theo phương pháp toán đồ

Trong đó:

T: nhiệt độ trung bình thời khoảng tính toán

h: độ ẩm tương đối

U2: tốc độ gió ở độ cao 2,0m tính bằng m/s

RA: lượng bức xạ mặt trời kcal/cm2 ngày đêm là hàm số của vĩ độ, tháng

n : số giờ mặt trời mọc chiếu thực tế

D : số giờ mặt trời chiếu tối đa

Diễn toán quá trình nước hồi quy ở ruộng lúa nước cho 4 vùng đồng bằng

Diễn toán theo biểu thức tổng quát (1) Chương trình tính được theo ngôn ngữ Fotran 77 trên máy vi tính

1 Đồng bằng sông Hồng – sông Thái Bình

- Hệ số hồi quy của nước tưới vụ chiêm xuân ở Bắc Hưng Hải là:

+ Lượng nước cần vụ chiêm xuân trung bình tại các huyện bao gồm cả lượng nước tưới ải là 8000m3/ha

+ Lượng nước hồi quy là 1623 m3/ha

+ Hệ số hồi quy là: Khq = Lượng nước hồi quy theo vụ / Lượng nước cần

vụ lúa

2 Đồng bằng sông Cửu long – Nam Bộ

Tính theo tài liệu thực đo mưa, bốc hơi, lượng nước tưới thực tế tại Tiền Giang trong 3 năm (1982-1983), (83-84), (84-85) Kết quả theo bảng 1.4

a Vụ lúa hè thu (kể cả mưa) là 8043 m3/ha

- Với T = 10 ngày; J = 2 ngày

- Khq = 1951/8043 = 24 %

b Vụ lúa đông xuân (kể cả mưa) là 8150 m3/ha

- Với T = 10 ngày; J = 2 ngày

- Khq = 1751/8150 = 21,48 %

Kết luận: Từ kết quả tính toán trên cho thấy: Khq = 18-24% có thể lấy

hệ số hồi quy K hq = 20% để tính toán

2 Theo thực tế

Thực tế trong khu tưới ngoài lượng nước bị tổn thất do bốc hơi và ngấm còn có lượng nước xả thừa mặt ruộng Lượng nước tỷ lệ nghịch với chất lượng công trình thủy nông và trình độ quản lý hệ thống tưới Và như vậy trong thực tế

hệ số hồi quy sẽ là:

Khq1 =

Wdk

Wxt Wth Wdk

Whao -

Wđk : Lượng nước tưới đầu kênh (104m3)

Wth : Lượng nước tổn thất do thấm (104m3)

Wxt : Lượng nước xả thừa mặt ruộng (104m3)

Theo Giáo sư Ngô Đình Tuấn số liệu quan trắc tại các hệ thống thuỷ lợi Liễn Sơn, Bắc Hưng Hải, Sông Nhuệ … tính được Khq2 = 30 ÷ 40%

Như vậy có thể thấy rằng lượng nước dùng thực tế tại mặt ruộng chỉ khoảng 60-70% so với lượng nước cần tại đầu mối và tỷ lệ này phụ thuộc vào chất lượng công trình thủy nông cũng như trình độ quản lý hệ thống tưới 30-40% lượng nước còn lại là lượng nước bốc hơi, thấm trên hệ thống kênh hoặc lượng nước tưới thừa do quản lý và công trình

Theo báo cáo hiện trạng của hệ thống thủy nông Đan Hoài, một hệ thống

có tổ chức quản lý tốt ở khu vực miền Bắc cho thấy rằng với tổng diện tích canh tác khoảng 9000 ha thì có 2000ha cuối hệ thống chỉ cần lấy nước thừa của khu vực đầu hệ thống đổ xuống cũng đủ nước Điều này cho thấy nước hồi quy của

7000 ha có thể cấp đủ cho 2000 ha, có nghĩa là tỷ lệ hồi quy khoảng 30% Tuy nhiên thông thường trong hệ thống thủy nông những khu vực cuối nguồn nước đều dùng nước từ kênh tiêu để tưới và vì vậy khi hồi quy lại sông chỉ còn một tỷ

lệ thấp hơn

Hệ thống thủy nông Như Trác- Hà Nam với tổng diện tích theo nhiệm vụ hiện tại là 8.000ha canh tác, tuy nhiên thực tế chỉ tưới được khoảng 6000ha còn 2000ha là phải lấy nước từ kênh tiêu để tưới, như vậy nước hồi quy là khoảng 33% và khi đã dùng lại để tưới thì tỷ lệ hồi quy trở lại sông sẽ thấp hơn

Qua phân tích thực trạng của các hệ thống thủy nông ở miền Bắc nước ta

có thể thấy rằng lượng nước hồi quy từ nông nghiệp là rất lớn có thể từ 30-40% tuy nhiên lượng nước này thường được sử dụng lại trong hệ thống và khi hồi quy trở lại sông thì tỷ lệ này chỉ còn khoảng 15-20%

4.4.2 Dòng hồi quy từ công nghiệp

Dòng nước hồi quy từ công nghiệp cũng chưa được nghiên cứu nhiều Trên thực tế lượng nước này phụ thuộc vào từng ngành công nghiệp khác nhau

- Ngành công nghiệp chế biến

- Ngành công nghiệp nặng, luyện kim

- Ngành công nghiệp khai thác

- Thủy điện, nhiệt điện

Đối với thủy điện lượng nước dùng chỉ để tạo ra lưu lượng mà không làm tổn thất nước, và vì vậy có thể coi tỷ lệ hồi quy là 100%

Đối với nhiệt điện, lượng nước cung cấp chủ yếu là làm nguội máy và Theo điều tra từ nhà máy nhiệt điện Phả Lại và Uông Bí của dự án “ cấp nước khu CN ven đường 18” thì lượng nước cấp cho nhà máy là 40 m3/s thì lượng nước xả lại là 38 m3/s, như vậy hệ số hồi quy lên đến 95%

Nhà máy điện Cao Ngạo - Thái Nguyên lấy 225.600 m3/ngđ

Đối với ngành luyện kim, có thể lấy trường hợp khu gang thép Thái Nguyên làm điển hình Lượng nước cấp cho khu gang thép là 220.000 m3/ngđ, trong khi đó lượng nước xả là 20.000 m3/ngđ Như vậy lượng nước hồi quy là 9

%

4.4.3 Dòng hồi quy từ sinh hoạt

Theo TCVN 4449:1987 điều 11.13 thì tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt cho 1 người được lấy bằng tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt Có nghĩa là lượng nước xả bằng lượng nước cấp (khq=1)

Tuy nhiên trong thực tế theo số liệu từ quy hoạch tổng thể Thành Phố Thái Nguyên 1997 cho thấy: với 37.000 m3/ngđ cấp cho thành phố thì lượng nước xả

là 15.000 m3/ngđ, như vậy nước hồi quy chỉ khoảng 40%

Đối với cấp nước sinh hoạt nông thôn

Nước thải từ các khu dân cư nông thôn nước ta hiện nay nhìn chung là chưa

có hệ thống tập trung Chủ yếu lượng nước này chảy tràn trên mặt đất thấm và bốc hơi, hoặc được tập trung ở một số ao, ruộng trũng xung quang làng Vì vậy

có thể xem như lượng nước này không hồi quy vào sông

4.4.4 Hệ số hồi quy trong một số nghiên cứu

Theo như báo cáo nghiên cứu cân bằng 14 lưu vực sông của JICA thì tỷ lệ hồi quy nói chung của các ngành là 10%

Trong tính toán cân bằng nước hệ thống sông Hồng- Thái Bình bằng mô hình MIKE BASIN lấy tỷ lệ hồi quy chung cho các ngành là 10%

4.4.5 Kiến nghị đối với lưu vực sông Hồng- Thái Bình

Qua một số kết quả nghiên cứu và thực tế chúng tôi kiến nghị hệ số hồi quy đối với lưu vực sông Hồng- Thái Bình như sau:

- Đối với công nghiệp: 10%

- Đối với thuỷ điện, nhiệt điện: 90%

- Đối với sinh hoạt đô thị: 40%

Đối với nông nghiệp trong thực tế hiện nay là 30-35% nhưng do có hiện tượng

lấy nước từ kênh tiêu nên đã giảm bớt nước hồi quy vì vậy chúng tôi kiến nghị

lấy hệ số Khq=27% Trong giai đoạn tương lai đối với từng kịch bản áp dụng

khoa học công nghệ và đầu tư cho ngành nước khác nhau thì hệ số này cũng như

hệ số sử dụng kênh mương của từng kịch bản, giai đoạn là khác nhau Thực tế

thì hệ số sử dụng kênh mương và hệ số hồi quy thay đổi theo từng hệ thống

(theo tình trạng kênh mương, loại đất) tuy nhiên với giới hạn nghiên cứu ở mức

tổng quát cho toàn lưu vực chúng tôi đề nghị như sau:

Bảng : HỆ SỐ SỬ DỤNG KÊNH MƯƠNG VÀ HỆ SỐ HỒ QUY ĐỀ NGHỊ ÁP

DỤNG CHO LƯU VỰC SÔNG HỒNG- SÔNG THÁI BÌNH TRONG ĐỀ TÀI

Kịch bản 2005

KB1 KB2-TH1 KB2-TH2 KB3 KB1

TH1

TH2 KB3

Tài liệu tham khảo

1 Báo cáo thuỷ nông, cân bằng nước đồ án : Quy hoạch thuỷ lợi lưu vực sông Hồng- Thái Bình- 2007

2 Chuyên đề mô phỏng hệ thống dùng nước nông nghiệp- đề tài: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ GAMS phục vụ quy hoạch quản lý và khai thác công trình thuỷ lợi vùng thượng du sông Thái Bình- 2005

3 Chuyên đề mô phỏng hệ thống dùng nước công nghiệp- đề tài: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ GAMS phục vụ quy hoạch quản lý và khai thác công trình thuỷ lợi vùng thượng du sông Thái Bình- 2005

4 Chuyên đề mô phỏng hệ thống dùng nước sinh hoạt- đề tài: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ GAMS phục vụ quy hoạch quản lý và khai thác công trình thuỷ lợi vùng thượng du sông Thái Bình- 2005

5 Chuyên đề mô phỏng hệ thống dùng nước chăn nuôi- đề tài: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ GAMS phục vụ quy hoạch quản lý và khai thác công trình thuỷ lợi vùng thượng du sông Thái Bình- 2005

NCKH cấp Bộ: Nghiên cứu cơ sở khoa học và giải pháp công nghệ để phát triển bền vững lưu vực sông Hồng (Chuyên đề: Mô phỏng lượng nước yêu cầu duy trì sông trên cơ sở GAMS)

BÁO CÁO TỔNG KẾT CHUYÊN ĐỀ

MÔ PHỎNG LƯỢNG NƯỚC YÊU CẦU DUY TRÌ SÔNG TRÊN CƠ SỞ GAMS

NCKH cấp Bộ: Nghiên cứu cơ sở khoa học và giải pháp công nghệ để phát triển bền vững lưu vực sông Hồng (Chuyên đề: Mô phỏng lượng nước yêu cầu duy trì sông trên cơ sở GAMS)

1 GIỚI THIỆU CHUNG

Với mục tiêu chung của đề tài nghiên cứu là:

“Xây dựng luận cứ khoa học và giải pháp công nghệ phục vụ quy hoạch phát triển bền vững lưu vực sông Đề xuất một số vấn đề về chiến lược phát triển tổng hợp bền vững phục vụ phát triển kinh tế xã hội lưu vực sông”

với nội dung tính toán vận hành hệ thống công trình thủy lợi cấp nước cho các

hộ sử dụng nước ở hạ du trong đó nhu cầu nước cho môi trường được xem là một yêu cầu quan trọng cần thỏa mãn giúp đảm bảo duy trì môi trường lưu vực sông

Chuyên đề nghiên cứu “Mô phỏng lượng nước yêu cầu duy trì sông trên cơ sở GAMS” sẽ rà soát tổng quan về dòng chảy duy trì sông, đề xuất phương pháp đưa yêu cầu dòng chảy duy trì sông vào trong mô hình toán phân bổ nguồn nước lưu vực sông Hồng cũng như trên cơ sở rà soát các nghiên cứu liên quan khuyến cáo sử dụng dòng chảy duy trì sông cho sơ đồ tính toán

2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU/SỐ LIỆU NGHIÊN CỨU

Phương pháp tiến hành nghiên cứu là rà soát đánh giá các phương pháp nghiên cứu, các đề tài nghiên cứu liên quan đề xuất hướng tiếp cận cho nghiên cứu cho lưu vực sông Hồng

ƒ Rà soát nghiên cứu liên quan đến môi trường sông Hồng

ƒ Rà soát các nghiên cứu về dòng chảy duy trì sông trong nước và trên thế giới

ƒ Đề xuất phương pháp tiếp cận cho lưu vực sông Hồng

3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

3.1 Môi trường lưu vực sông

Nhu cầu nước ngọt cho các hoạt động phát triển kinh tế-xã hội ngày càng tăng gây sức ép lên các dòng sông, đặc biệt ở các nước đang phát triển Tăng lượng nước sử dụng cho nông nghiệp, công nghiệp, thủy điện, sinh hoạt đô thị, công nghiệp cũng đồng nghĩa với việc làm suy giảm hệ thống môi trường sinh thái thể hiện qua việc suy giảm hoặc biến mất các loài động thực vật trong môi trường nước và vùng ven sông hồ

Hiện tại các diễn đàn quốc tế đã nhân thức được rằng công tác quản lý, khai

NCKH cấp Bộ: Nghiên cứu cơ sở khoa học và giải pháp công nghệ để phát triển bền vững lưu vực sông Hồng (Chuyên đề: Mô phỏng lượng nước yêu cầu duy trì sông trên cơ sở GAMS)

thác nguồn nước trong tương lai phải xem xét đến tác động của hoạt động khai thác nguồn nước đến các hệ sinh thái, môi trường sống của con người vùng ven sông

Hiện tại các tổ chức quốc tế như Hội đập lớn thế giới, Hội đa dạng sinh học, Đối thoại toàn cầu về nước cho lương thực và môi trường đã có các phản hồi đến sức ép lên nguồn nước lưu vực sông và đã đề xuất phương pháp tiếp cận mới trong quản lý nguồn nước nhằm duy trì lợi ích lâu dài, bền vững của nguồn nước đối với xã hội

Chế độ dòng chảy trong hệ thống sông suối được xem là nhân tố quyết định chủ yếu đến sự duy trì của hệ sinh thái của dòng sông và các vùng ngập nước vên sông Tùy từng con sông sẽ có các chế độ dòng chảy riêng biệt với các đặc thù biến đổi theo dòng chảy, biến đổi theo thời gian cũng như chu kỳ xuất hiện các giai đoạn khô hạn, ngập lũ lớn

Mỗi đặc trưng dòng chảy trong sông này sẽ tác động biến đổi của lòng dẫn sông suối, biến đổi môi trường sống của hệ sinh thái ven sông, đã dạng sinh học và các yếu tố liên quan đến sự bền vững của hệ sinh thái ven sông Và cuối cùng các tác động này sẽ ảnh hưởng đến các chức năng tự nhiên vốn có của dòng sông đã hỗ trợ cho quá trình phát triển của xã hội loài người từ xa xưa như giúp điều tiết lưu lượng dòng chảy lũ, làm sạch chất thải ô nhiễm, làm khu vui chơi giải trí, điều hòa khí hậu vùng lân cận

Quá trình nhận thức được tác hại của các hoạt động làm thay đổi chế độ dòng chảy lưu vực sông đến suy giảm hệ thống môi trường sinh thái các lưu vực sông cũng như trên phạm vi toàn thế giới đã tiến tới hình thành một lĩnh vực nghiên cứu mang tên dòng chảy môi trường Đơn giản có thể hiểu là các nghiên cứu xác định lượng dòng chảy cần thiết phải duy trì chảy về hạ du, vào vùng ngập lũ, cũng như tần suất xuất hiện, thời điểm xuất hiện các chế độ dòng chảy để có thể duy trì bền vững các giá trị cơ bản của hệ sinh thái nguồn nước (King và Thame, 1994, King và nnk, 2000)

Thực tế nghiên cứu về dòng chảy môi trường đã được khởi đầu ở Mỹ từ những năm 1940 Và phải đến nhưng năm 1980 các khu vực khác của thế giới mới bắt đầu thiết lập các nghiên cứu về dòng chảy môi trường Ở thời gian đầu nghiên cứu về dòng chảy môi trường chủ yếu là các nghiên cứu đề xuất chế độ dòng chảy để duy trì hệ sinh thái cho các loài cá trên lưu vực sông, hướng nghiên cứu này hiện vẫn thịnh hành ở nhiều quốc gia trên thế giới đến thời điểm hiện nay Tuy vậy gần đây hướng tiếp cận toàn diện hơn đang được phát triển

Trong một số nghiên cứu gần đây mô tả dòng chảy môi trường là chế độ dòng chảy của sông suối, vùng đất ướt, vùng ven biển cần thiết để duy trì các thành phần sinh lý, các quá trình sống của hệ sinh thái nguồn nước liên quan đến các chức năng tự nhiên của hệ sinh thái phục vụ cho đời sống xã hội (Arthington và nnk, 2006)