(Luận Văn Thạc Sĩ) Nghiên Cứu Giải Pháp Quản Lý Tài Nguyên Trên Lưu Vực Sông Cầu.pdf

i LỜI CẢM ƠN Sau thời gian thực hiện, tác giả hoàn thành Luận văn Thạc sĩ, chuyên ngành Kỹ thuật tài nguyên nước với đề tài: “Nghiên cứu giải pháp quản lý tài nguyên nước lưu vực sông Cầu” Bên cạnh nỗ lực thân, tác giả bảo, hướng dẫn thầy, cô giáo đồng nghiệp bạn bè Với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc, tác giả xin gửi lời cảm ơn tới TS Lê Viết Sơn PGS TS Nguyễn Cao Đơn tận tình hướng dẫn, giúp đỡ cung cấp tài liệu, thông tin cần thiết cho tác giả suốt q trình tìm hiểu, nghiên cứu hồn thiện Luận văn Tác giả xin trân trọng cảm ơn Trường Đại học Thủy lợi, thầy giáo, cô giáo Khoa Kỹ thuật Tài nguyên nước, thầy giáo, cô giáo thuộc môn truyền đạt kiến thức chun mơn q trình học tập Tác giả xin chân thành cảm ơn Viện Quy hoạch Thuỷ lợi đồng nghiệp tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tác giả việc thu thập tài liệu thông tin liên quan đến đề tài Tuy nhiên thời gian có hạn, kinh nghiệm thân cịn hạn chế nên thiếu sót luận văn tránh khỏi Tác giả mong tiếp tục nhận bảo, hướng dẫn giúp đỡ thầy cô giáo ý kiến đóng góp bạn bè đồng nghiệp Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến bạn bè, đồng nghiệp người thân động viên, giúp đỡ khích lệ tác giả suốt q trình học tập hồn thành luận văn Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 23 tháng năm 2014 Tác giả Bùi Hải Ninh ii BẢN CAM KẾT Tên tác giả : Bùi Hải Ninh Người hướng dẫn khoa học : TS Lê Viết Sơn PGS.TS Nguyễn Cao Đơn Tên đề tài Luận văn “Nghiên cứu giải pháp quản lý tài nguyên nước lưu vực sông Cầu” Tác giả xin cam đoan Luận văn hoàn thành dựa số liệu thu thập từ nguồn thực tế, tư liệu công bố báo cáo quan Nhà nước, đăng tải tạp chí chuyên ngành, sách, báo Tác giả không chép Luận văn đề tài nghiên cứu trước Hà Nội, ngày 23 tháng năm 2014 Tác giả Bùi Hải Ninh iii MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ LƯU VỰC SÔNG CẦU VÀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU CÓ LIÊN QUAN 1.1 Vị trí giới hạn 1.2 Đặc điểm địa hình 1.3 Đặc điểm địa chất - thổ nhưỡng .7 1.3.1 Địa chất .7 1.3.2 Thổ nhưỡng 1.4 Đặc điểm sơng ngịi 1.5 Đặc điểm khí hậu 12 1.5.1 Chế độ khí hậu 12 1.5.2 Các đặc trưng khí hậu 12 1.6 Đặc điểm thủy văn 13 1.6.1 Dòng chảy năm 13 1.6.2 Dòng chảy lũ .15 1.6.3 Chất lượng nước .17 1.7 Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu có liên quan đến đề tài .18 1.7.1 Tổng quan quy hoạch quản lý tài nguyên nước giới 18 1.7.2 Tổng quan quy hoạch quản lý tài nguyên nước Việt Nam .20 CHƯƠNG II THỰC TIỄN QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN NƯỚC TRÊN LƯU VỰC SÔNG CẦU 23 2.1 Dân số lao động 23 2.2 Hiện trạng phương hướng phát triển ngành 23 2.2.1 Hiện trạng phương hướng phát triển nông nghiệp 23 2.2.2 Hiện trạng phương hướng phát triển công nghiệp 26 2.2.3 Hiện trạng phương hướng phát triển đô thị .29 2.3 Phân vùng thủy lợi .31 iv 2.3.1 Vùng miền núi 31 2.3.2 Vùng trung du đồng 31 2.4 Hiện trạng cấp nước tưới 34 2.4.1 Vùng miền núi - Thượng Thác Huống 34 2.4.2 Vùng hạ, trung du đồng - Hạ Thác Huống .35 2.5 Hiện trạng cấp nước đô thị - công nghiệp 43 CHƯƠNG III GIẢI PHÁP QUY HOẠCH, QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN NƯỚC TRÊN LƯU VỰC SÔNG CẦU 44 3.1 Nhu cầu dùng nước ngành kinh tế 44 3.1.1 Tiêu chuẩn cấp nước cho ngành .44 3.1.2 Chỉ tiêu cấp nước cho ngành .49 3.1.3 Nhu cầu nước khu dùng nước 52 3.2 Tính tốn cân nước dịng sơng Cầu 53 3.2.1 Khái niệm hệ thống tài nguyên nước cân nước hệ thống 53 3.2.2 Phương pháp tính toán cân nước 55 3.2.2.1 Tổng quan mơ hình WEAP 55 3.2.2.2 Cấu trúc mơ hình WEAP .56 3.2.2.3 Khả mơ hình WEAP 59 3.2.2.4 Sử dụng mô hình WEAP .59 3.2.3 Thiết lập mơ hình cân nước lưu vực sông Cầu 62 3.2.3.1 Phân vùng tính tốn cân nước 62 3.2.3.2 Dòng chảy đến tiểu lưu vực 65 3.2.3.3 Nhu cầu sử dụng nước tiểu lưu vực .67 3.2.3.4 Các cơng trình sử dụng nước .67 3.2.3.5 Quy định dòng chảy tối thiểu, dòng chảy hồi quy 69 3.2.3.6 Sơ đồ tính tốn cân nước 69 3.2.4 Hiệu chỉnh kiểm định mơ hình 71 3.2.5 Cân nước 73 3.2.5.1 Kết tính tốn cân nước giai đoạn 73 v 3.2.5.2 Kết tính tốn cân nước giai đoạn 2020 75 3.2.5.3 Nhận xét chung kết cân nước 76 3.3 Các giải pháp quy hoạch quản lý nguồn nước .77 3.3.1 Xây dựng hồ chứa dịng sơng Cầu .77 3.3.1.1 Hồ Nậm Cắt 77 3.3.1.2 Khả cấp nước hồ Nậm Cắt 79 3.3.2 Cải tạo, nâng cấp hồ Núi Cốc 80 3.3.2.1 Hồ Núi Cốc 80 3.3.2.2 Khả cấp nước bổ sung nguồn hồ Núi Cốc .81 3.3.3 Cải tạo kênh chuyển nước từ hồ Núi Cốc sang sông Cầu 82 3.3.4 Sử dụng nước tiết kiệm, nâng cao hệ số lợi dụng kênh mương .84 3.3.5 Đánh giá hiệu giải pháp quản lý nguồn nước đề xuất nghiên cứu 84 3.3.6 Giải pháp quản lý nguồn nước tiểu lưu vực lấy nước dịng nhánh sơng Cầu 86 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 90 vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Bản đồ vị trí lưu vực sơng Cầu Hình 2.1: Phân vùng thủy lợi lưu vực sông Cầu .33 Hình 2.2: Hiện trạng cơng trình tưới lưu vực sông Cầu 42 Hình 3.1: Vị trí tiểu lưu vực lưu vực sơng Cầu 64 Hình 3.2: Dòng chảy đến tiểu lưu vực từ 1961 đến 2010 67 Hình 3.3: Sơ đồ cân nước lưu vực sông Cầu 70 Hình 3.4: Kết hiệu chỉnh mơ hình trạm Thác Bưởi .72 Hình 3.5: Kết kiểm định mơ hình trạm Thác Bưởi .73 vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Đặc điểm sông ngịi lưu vực sơng Cầu .11 Bảng 1.2: Phân phối dòng chảy năm số trạm thuộc lưu vực sông Cầu 13 Bảng 1.3: Đặc trưng dịng chảy trung bình nhiều năm trạm lưu vực .15 Bảng 1.4: Nguyên nhân hình thành trận lũ sơng Cầu 16 Bảng 2.1: Hiện trạng dự báo dân số đến năm 2020 .23 Bảng 2.2: Hiện trạng phương hướng sử dụng đất nông nghiệp (ha) 24 Bảng 2.3: Diện tích sản lượng loại trồng năm 2011 25 Bảng 2.4: Hiện trạng dự báo phát triển chăn nuôi đến năm 2020 25 Bảng 2.5: Hiện trạng nuôi trồng thủy sản 26 Bảng 2.6: Hiện trạng dự báo khu công nghiệp đến năm 2020 - Vùng hạ Thác Huống 27 Bảng 2.7: Hiện trạng dự báo khu công nghiệp đến năm 2020 - Vùng thượng Thác Huống .29 Bảng 2.8: Tổng hợp trạng cơng trình tưới vùng thượng Thác Huống 35 Bảng 2.9: Tổng hợp trạng tưới HTTL Sông Cầu .36 Bảng 2.10: Hiện trạng tưới - khu tưới hồ Núi Cốc 38 Bảng 2.11: Hiện trạng vận hành cấp nước tiếp nguồn mùa kiệt hồ Núi Cốc 39 Bảng 2.12: Hiện trạng trạm bơm tưới khai thác dịng 40 Bảng 3.1: Tiêu chuẩn nước dùng cho chăn nuôi .45 Bảng 3.2: Tiêu chuẩn cấp nước cho thủy sản nước 45 Bảng 3.3: Chỉ tiêu dùng nước cho đô thị loại IV, V điểm dân cư nông thôn 46 Bảng 3.4: Chỉ tiêu dùng nước cho cơng trình cơng cộng 46 Bảng 3.5: Chỉ tiêu cấp nước cho ngành giai đoạn 49 Bảng 3.6: Chỉ tiêu cấp nước cho ngành giai đoạn 2020 .51 Bảng 3.7: Kết tính toán nhu cầu nước khu dùng nước giai đoạn 52 Bảng 3.8: Kết tính tốn nhu cầu nước khu dùng nước giai đoạn 2020 53 viii Bảng 3.9: Diện tích hứng nước tiểu lưu vực lưu vực sông Cầu 65 Bảng 3.10: Quan hệ cao độ - diện tích - dung tích hồ Núi Cốc 68 Bảng 3.11: Quan hệ cao độ - diện tích - dung tích hồ Nậm Cắt .68 Bảng 3.12: Các thông số hồ Nậm Cắt giai đoạn DAĐT 68 Bảng 3.13: Các khu thiếu nước giai đoạn 74 Bảng 3.14: Các khu thiếu nước giai đoạn 2020 76 Bảng 3.15: Nhu cầu cấp nước cho thị xã Bắc Kạn giai đoạn 2020 định hướng đến 2030 78 Bảng 3.16: Thông số thiết kế sơ hồ Nặm Cắt 79 Bảng 3.17: Dòng chảy sau hồ Nậm Cắt trước sau xây dựng hồ .80 Bảng 3.18: Khả cấp tiếp nguồn hồ Núi Cốc 81 Bảng 3.19: Hoạt động kênh chuyển nước từ hồ Núi Cốc sang sông Cầu 83 Bảng 3.20: So sánh kết cân nước trước sau áp dụng giải pháp quản lý nguồn nước 86 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết luận văn Lưu vực sơng Cầu có diện tích 6.030 km2, chảy qua tỉnh Bắc Kạn, Thái Nguyên, Bắc Giang, Bắc Ninh thành phố Hà Nội, nguồn cung cấp nước tưới cho khoảng 40 nghìn đất nơng nghiệp; cấp nước dân sinh cho khoảng 1,8 triệu người, có thị lớn thị xã Bắc Kạn, thành phố Thái Nguyên, thành phố Bắc Ninh, thị trấn, thị tứ khu dân cư tập trung ven sơng Lượng mưa trung bình nhiều năm trạm lưu vực sông Cầu dao động từ 1.300 - 1.700 mm/năm, thấp so với vùng lân cận địa bàn nước Vì vậy, lượng nước đến lưu vực sông Cầu đánh giá không đủ để đáp ứng nhu cầu dùng nước ngành kinh tế Lưu vực sông Cầu khu vực có tiềm đất nơng nghiệp lớn Ngồi diện tích đất trồng lúa hoa màu khai thác, sử dụng, diện tích khu trồng lâu năm, công nghiệp ngày mở rộng Do đó, nhu cầu nước cho ngành nơng nghiệp không ngừng tăng lên lưu vực Hiện khu vực ven sơng Cầu hình thành nhiều khu công nghiệp lớn khu gang thép Thái Nguyên, khu công nghiệp Sông Công, khu chế xuất lớn tỉnh Bắc Ninh, Đơng Anh, Sóc Sơn (Hà Nội) Nhu cầu dùng nước cho ngành công nghiệp, đô thị dự báo tiếp tục có xu hướng gia tăng, đồng thời vấn đề nước cho bảo đảm môi trường trì dịng chảy cần quan tâm tương lai Với mục tiêu bảo đảm nguồn nước cho ngành sử dụng nước từ dịng sông Cầu, việc tiến hành nghiên cứu đề xuất giải pháp quản lý tài nguyên nước lưu vực sông Cầu cần thiết Nghiên cứu tiến hành phân tích, tính tốn nhu cầu dùng nước cho ngành sử dụng nước lưu vực, ứng dụng mơ hình đánh giá quy hoạch tài nguyên nước WEAP để phân tích tính tốn cân nước, phân bổ nguồn nước, đánh giá tác động giải pháp quy hoạch quản lý nguồn nước lưu vực 2 Mục tiêu nghiên cứu Đề xuất giải pháp quy hoạch, quản lý nguồn nước lưu vực sông Cầu nhằm đáp ứng nhu cầu dùng nước ngành nông nghiệp, công nghiệp, đô thị, dân sinh môi trường lưu vực sông Cầu Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu a Cách tiếp cận: - Tiếp cận tổng hợp liên ngành Dựa điều kiện tự nhiên, nguồn nước, trạng thủy lợi, trạng phương hướng phát triển kinh tế - xã hội vùng nghiên cứu để đưa giải pháp cấp nước phù hợp - Tiếp cận kế thừa Trên lưu vực sơng Cầu có số dự án, đề tài nghiên cứu 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, thu thập số liệu trạng định hướng phát triển thủy lợi ngành kinh tế khác địa phương vùng nghiên cứu Từ xác định nhu cầu sử dụng nước khả đáp ứng dịng sơng Cầu - Tiếp cận phương pháp tốn cơng cụ tính tốn đại nghiên cứu Để tính tốn cân nước, nghiên cứu sử dụng mô hình WEAP Xây dựng đồ thơng qua phần mềm MapInfo b Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp kế thừa: Kế thừa tài liệu, kết tính tốn nghiên cứu thực địa bàn vùng nghiên cứu Kế thừa tài liệu khí tượng, thủy văn