Luận văn thạc sĩ Phát triển nguồn nước: Nghiên cứu xây dựng quy hoạch phân bổ và đề xuất biện pháp bảo vệ tài nguyên nước tỉnh Bắc Giang

Quy hoạch phân bổ tài nguyên nước water allocation planning là một quá trình đánh giá lượng nước sẵn có trong một lưu vực sông hoặc một vùng và xác định cách thức nước được phân bé giữa

LOI CAM ON

Luận van “Nghiên cứu xây dựng quy hoạch phân bồ và dé xuất biện pháp

bảo vệ tài nguyên nước tỉnh Bắc Giang” được hoàn thành với sự giúp đỡ tận tình của các thầy giáo, cô giáo trường đại học Thuỷ Lợi Hà Nội, các đồng nghiệp, gia đình và sự nỗ lực của bản thân trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn.

Trước hết tác giả xin chân thành cảm ơn tới Ban giám hiệu nhà trường,

phòng Đảo tạo Đại học và Sau đại học, khoa Thủy văn - Tài nguyên nước và các

Thay giáo, Cô giáo trong trường đã tận tình truyền đạt kiến thức, giúp đỡ tác giả

trong quá trình làm luận văn.

Xin chân thành cảm ơn tới ban lãnh đạo Trung tâm Công nghệ Tai nguyên nước — Cục Quản lý tài nguyên nước nơi tác giả đang công tác đã tạo mọi điều kiện cho tác giả trong suốt thời gian học tập và hoàn thành luận văn.

Đặc biệt tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Phạm Thanh Hải và

PGS.TS Phạm Thị Hương Lan, khoa Thủy văn - Tai nguyên nước đã tận tình chỉ dẫn, giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn này.

Cuối cùng tác giả xin cảm ơn tới bạn bè và người thân trong gia đình đã tin tưởng, giúp đỡ, động viên, khích lệ để tác giả hoàn thành luận văn theo đúng kế

hoạch đề ra.

Xin chân thành cảm ơn!

Ha Nội, ngày tháng năm 2013

Tác giả

Trần Đức Quang

LỜI CAM ĐOAN

“Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của ri ng tôi Các thông

tin, tài liệu trích dẫn trong luận văn đã được ghi rõ nguồn gốc Kết quả nêu

trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bé trong bắt kỳ công

trình nào trước đây.

Hà Nội, ngày — tháng nam 2013

Tác giả

Trần Đức Quang

TONG QUAN TINH HÌNH NGHIÊN CUU QUY HOẠCH PHAN BO TÀINGUYEN NƯỚC Ở VIET NAM VA TREN THE GIỚI 51.1, CÁC KHÁI NIỆM VE QUY HOẠCH PHAN BO TÀI NGUYÊN NƯỚC.

5

1.2 TONG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VE QUY HOẠCH PHAN BO TÀI

NGUYÊN NƯỚC 61.2.1 Các nghiên cứu trên thé giới : sen,

1.2.2 Các nghiên cứu ở Việt Nam 9

1.3 CÁC CÔNG CỤ NGHIÊN CUU PHỤC VỤ QUY HOẠCH PHAN BO

TÀI NGUYÊN NƯỚC : oe 12 1.3.1 Mô hình mưa ~ dng chảy : „13

1.3.2 Mô hình cân bằng nước hệ thống 2CHƯƠNG 2 : 31

ĐẶC ĐIỂM DIEU KIEN TỰ NHIÊN VÀ HIEN TRẠNG TÀI NGUYÊN

NƯỚC TINH BAC GIANG " 312.1, ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN - KINH TẾ XÃ HỘI TINH BAC GIANG 31

2.1.1 Điều kiện tự nhiên ves : 31

2.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 352.2 TONG QUAN VE TÀI NGUYEN NƯỚC TINH BAC GIAN 42

2.2.1 Mạng lưới quan trắc tài nguyên nude : -42

2.2.2 Tai nguyên nước mặt 4“ 2.2.3 Tai nguyên nước dưới dit 48 2.2.4 Hiện trạng khai thác, sử dụng tải nguyên nước 52

2.3 ĐÁNH GIÁ, XÁC ĐỊNH CÁC VAN DE LIÊN QUAN DEN QUY.HOẠCH PHAN BO TÀI NGUYÊN NƯỚC 55

2.3.1 Lượng mưa và tài nguyên nước phân bổ không đều theo không gian và

thời gian " so se 5

2.3.2 Vấn đề khai thác sử dụng tài nguyên nước mặt 562.3.3 Chuyển nước giữa các ving thông qua bệ thống thủy lợi 562.3.4 Tốc độ phát triển kinh tế - xã hội gây áp lực lớn đến nguồn nước 57'

3.3.5 Sự suy giảm tài nguyên nước ngày cảng gia tăng, sr

2.3.6 Công trình hạ tang cơ sở, hệ thống thủy lợi, hệ thống cấp nước xuống

58

2.3.7 Phương thức khai thác, sử dung tài nguyên nước chưa hiệu quả 58

CHƯƠNG 3 _- _—

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY HOẠCH PHAN BO TÀI NGUYÊN

NƯỚC TINH BAC GIANG oe : 59

3.1, TINH TOÁN VÀ DỰ BAO NHU CAU NƯỚC —

3.1.1 Cơ sở của việc tính toán dự báo 593.1.2 Phân vùng tính cân bằng nước : „65

3.1.3 Nhu cầu sử dụng nước nước cho giai đoạn hiện tại „663.1.4 Nhu cầu sử dụng nước cho năm 2015 và 2020, 69

3.1.5 Tính toán dòng chảy đến các vùng : see TS

3.2 ĐÁNH GIÁ HIỆN TRANG PHAN BO TÀI NGUYEN NƯỚC 823.3 XÂY DỰNG CÁC PHƯƠNG ÁN QUY HOẠCH PHAN BO TRONG

TƯƠNG LAI 86 CHƯƠNG 4 : 101

DE XUẤT LỰA CHỌN PHƯƠNG AN QUY HOẠCH PHAN BO VÀ GIẢIPHAP BẢO VỆ TAI NGUYÊN NƯỚC 101

4.1.1 Quan điểm, nguyên tắc phân bé tài nguyên nước trên địa bàn tinh Bac

Giang " so se 101

4.1.2 Mục tiêu và quy tắc phân bỗ 102

4.1.3 Phương án chia sẻ, phân bé tai nguyên nước 103

42 DE XUẤT GIẢI PHÁP THỰC HIỆN QUY HOẠCH PHAN BO VA

BAO VỆ TÀI NGUYÊN NƯỚC 107

4.2.1 Giải pháp công trình 107 4.2.2 Các giải pháp phi công trình 108

DANH MỤC BANG BIE

Bảng 2.1: Nhiệt độ không khí trung bình tháng tại các trạm khí tượng (giai đoạn

1994-2009) (°C) se see 34Bảng 2.2: Độ âm không khí trung bình tháng (%JTram Bắc Giang giai đoạn 2000

Bang 2.6: Số lượng gia súc, gia cảm phân theo huyện, thị năm 2010 37

Bang 2.7: Diện tích nuôi tring thủy sản tỉnh Bắc Giang 38

Bang 2.8: Giá trị sản xuất công nghiệp theo thực tế (ty đồng) 39

Bang 2.9: Bảng lượng mưa thắng và năm tại các trạm khí tượng thủy văn trên địa

bàn tỉnh Bắc Giang và khu vực lân cận giai đoạn (1996-201 1) soe Ad

Bang 2.10: Lượng mưa lớn nhất tại một số trạm khí tượng trên dja bàn tỉnh Bắc,

Giang 5a

Bang 2.15: Bảng tổng hợp công trình khai thác nước cho công nghiệp trên địa bàn

tỉnh Bắc Giang 54Bang 3.1: Tổng hợp tiêu chuẩn sử dụng nước cho các mục đích

Bang 3.2: Nhu cầu sử dụng nước cho các ngành ở hiện tại 66

Bang 3.5: Nhu cầu nước cho nông nghiệp năm 2011 67

Bang 3.6; Nhu cau sử dung nước cho chăn nuôi nam 2011 son 68Bang 3.7: Nhu cầu sử dụng nước cho y tế năm 2011 68Bảng 3.8: Nhu cầu sử dung nước cho thủy sản năm 201 1 68Bảng 3.9: Nhu cầu sử dụng nước cho dịch vụ năm 201 1 69Bang 3.10: Nhu cầu cho các mục đích môi trường năm 2011 69

Bảng 3.11: Tổng nhủ cầu sử dụng nước theo các giai đoạn 2015 và 2020 71

Bảng 3.12: Nhu cầu sử dụng nước cho sinh hoạt đến 2015 và 2020 nBang 3.13: Nhu cầu sử dụng nước cho sản xuất công nghiệp đến năm 2015, 2020

2015 và 200, _—- so TB

Bang 3.17: Tổng hợp nhu cầu sử dụng nước cho y tế đến năm 2015 và 2020 74Bảng 3.18: Tổng hợp nhu cầu sử dụng nước cho dịch vy, du lịch đến năm 2015 và

2020 _ : : 1 Bảng 3.19: Tổng hợp nhu cầu sử dụng nước cho môi trường đến năm 2015 và

2020 75

Bảng 3.20: Kết qua đánh giá mức độ phù hợp của bộ thông số mô hình xác định

được tại các trạm thủy văn 1 Bang 3.21: Bang danh sách tram thủy văn tương ứng sử dung bộ thông số để tinh, toán _.

Bảng dong chảy đến các vùng theo các năm ít nước

Bảng dong chiy dén các vũng theo các nim trung bình nước

Bảng dòng chảy đến các ving theo các nấm nhiều nước

Dòng chảy tại các trạm thủy văn theo năm nhiều nước

Dang chảy tại các trạm thủy văn theo năm nước trung bình

Dang chảy tại các trạm thủy văn theo năm ít nước

Dang chảy đến các tram thủy văn năm 201 1

Lượng nước thiếu các ving năm 2011 (trigu m’)

Phương án cân bằng nước năm 2015 và 2020

Két quả lượng nước thiểu theo phương án 1a (trigu m’)

Két quả tính toán lượng nước thiểu theo phương án 1b (triệu m`)

'Kết quả tính toán lượng nước thiểu theo phương án le (triệu m’)

Kết quả tính toán lượng nước thiểu theo phương án 1d (triệu m`)

Kết quả tinh toán lượng nước thiểu theo phương án le (triệu m))

Kết quả tinh toán lượng nước thiểu theo phương án If (riệu m)

Kết quả tinh toán lượng nước thiểu theo phương án 2a (triệu mÌ) 'Kết quả tinh toán lượng nước thiểu theo phương án 2b (triệu m”)

'Kết quả tính toán theo lượng nước thiểu phương án 2c (triệu m’) Kết quả tính toán theo lượng nước thiếu phương án 2d (triệu mì).Kết quả tính toán theo lượng nước thiếu phương án 2e (triệu m’)

Kết quả tính toán theo lượng nước thiểu phương án 2F (riệu m')

Bảng 4.1: Kết qua phân bổ phương án la (triệu m) i

Bang 4.2: Kết qua phân bô theo phương án 2a (triệu m’) rt

78

18 T9

80

81 81 82

0

106

Hình 1.2: Bé chứa thứ nhất 15

Hình 1.3: Bé chứa thứ hai se " „19 Hình 1.4: Bé chứa thứ 3 : :

Hình 1.5: Cấu trúc mô hình và quá trình mô phỏng trong MIKE BASIN 26Hinh 1.6: Kiểu sơ đỗ mô phỏng hệ thống sông trong Mike Basin 28

Hình 2.1: Sơ đồ vị trí địa lý vùng quy hoạch 3 Hình 22: Bản đồ đẳng tri mưa tỉnh Bắc Giang, 45

Hình 3.1: Sơ đồ các vùng cân bằng nước 65Hình 3.2: Sơ đô tính toán mô hình Mike Basin eo 83

Hình 3.3: So sánh dong chảy thực đo và tính toán tại trạm thủy văn Chũ 84.

Hình 3.4: Ban đồ vùng thiếu nước phương án hiện trạng 85Hình 3.5: Bản dé vùng thiểu nước theo phương án la —

“Hình 3.6: Bản đỗ vùng thiểu nước theo phương án 1b se 89

Hình 3.7: Ban đỗ vùng thiếu nước theo phương án le 90

Hình 3.8: Ban dé vùng thiểu nước theo phương án Id —Hình 3.9: Bản đỗ vùng thiếu nước theo phương án le 92Hình 3.10: Ban dé vùng thiếu nước theo phương án If 93Hình 3.11: Ban dé vùng thiếu nước theo phương án 2a 94Hình 3.12: Bản đỗ vùng thiếu nước theo phương án 2b, - 95Hình 3.13: Ban dé vùng thiếu nước theo phương án 2 96

Hình 3.14: Bản dé vùng thiểu nước theo phương án 2d 7Hình 3.15: Bản do vùng thiếu nước theo phương an 2e 2 9B

Hình 3.16: Ban dé vùng thiếu nước phương án 2f 99

Mình 4.1: Sơ đồ thứ tự ưu tiên phân bổ tai nguyên nước 102

MỞ ĐÀU

1, TINH CAP THIET CUA DE TÀI

Tai nguyên nước là thành phan chủ yếu của môi trường sống, là yếu tốliên quan đến mọi hoạt động sống của con người Trong quá tình phát triểnkinh tế - xã hội, các hoạt động của con người tác động mạnh mẽ đến tàinguyên nước do sử dụng nước không ngừng tăng cao Các hoạt động nhằmcung cấp, phân phối nguồn nước cho các nhu cầu sử dụng là một yếu tố quan

trọng cho sự phát triển của xã hội hiện đại Tuy nhiên, các hoại động này làm

đã làm suy giảm môi trường thiên nhiên nói chung và môi trường nước nói

riêng Van dé đặt ra là phải khai thác sử dụng nguồn tải nguyên nước hiệu quảphục vụ phát triển bền vững và bảo vệ được nguồn tài nguyên nước

‘Tinh Bắc Giang thuộc vùng Trung du và miền núi phía Bắc, phía Bắc

giáp Lạng Sơn, phía Đông giáp Quảng Ninh, phía tây giáp Thái Nguyên và

Hà Nội, phía Nam giáp Bắc Ninh và Hải Dương Theo Quyết định số

05/2009/QĐ-TTg ngày 13/01/2009 Phê duyệt Quy hoạch tổng thể phát triểnkinh tế - xã hội tỉnh Bắc Giang đến năm 2020, với mục tiêu “Chuyén dịch cơ

cấu kinh tế theo hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa”, năm 2010, cơ cấu tytrọng tỷ trong ngành Công nghiệp - Xây dựng chiém 35%; Dịch vụ chiếm34.5%; Nông, Lâm nghiệp, Thuy sản chiếm 30.5%; đến năm 2015, tỷ trọng

này tương ứng là 44,7% 35,1% 20,3% và đến năm 2020 là 49,2% 37,1%

-13,7% và phấn đấu đến năm 2020 cơ cấu kinh tế của tỉnh chủ yếu là công

p, dịch vụ, (heo đó sẽ phát triển khu đô thị, khu dân cư tập trung,

tăng cơ sở sản xuất, khufcụm công nghiệp kéo theo việc gia tăng khai thác, sit

dụng nước, xả nước thải vào nguồn nước Trong khi, nguồn nước mặt, nướcdưới dit là hữu hạn và đang chịu tác động của biến đổi khí hậu, của việc khaithác sử dụng nước ở thượng nguồn

nhằm khai thác, sử dung ti kiệm và có hiệu quả tải nguyên nước Bảo đảm việc khai thác nước không vượt quá ngường giới hạn khai thác đổi với các

sông, không vượt quá trữ lượng có thé khai thác đối với các ting chứa nước,

chứ trọng đối với các ding chính trên các lưu vực sông lớn và các ting chứanước quan trọng Khai thác, sử dung tài nguyên nước bảo đảm sự thống nhấtgiữa quy hoạch phát triển kinh tế-xã hội, quy hoạch sử dụng đắt, quy hoạch

phát triển rừng, yêu cẩu nhiệm vụ quốc phòng - an ninh với quy hoạch khai

thác, sử dụng tai nguyên nước và quy hoạch lưu vực sông ở cắp quốc gia cũng

như ở cấp vùng và địa phương Đồng thời, bảo đảm gắn kết quy hoạch phát

triển bền vững tài nguyên nước với các quy hoạch bảo vệ, khai thác, sử đụng

tải nguyên nước, phòng, chống tác hại do nước ga ra và các quy hoạch bảo

vệ và phát triển rừng, quy hoạch sử dụng đắt, quy hoạch phát triển kinh tế - xãhội và quy hoạch quốc phòng - an ninh

2 MỤC ĐÍCH CỦA ĐÈ TÀI

“Xây dựng phương pháp luận trong van dé nghiên cứu giải pháp chia sé,phân bổ tải nguyên nước, đề xuất biện pháp bảo vệ tài nguyên nước tỉnh Bic

Giang nhằm có những giải pháp đảm bao hài hòa giữa các lợi ích, đảm bảo tru

tiên cấp nước cho sinh hoạt và sản xuất công nghiệp có giá trị cao, tiêu tốn ít

nước, hạn chế xung đột giữa các đối tượng sử dụng nước, phục vụ phát triển

kinh t lang

3 DOL TƯỢNG VÀ PHAM VI NGHIÊN CỨU

Luận văn tiến hành nghiên cứu xây dựng quy hoạch phân bổ tài nguyên

3.841,57km2, với 10

hội của tỉnh

nước trên địa bàn toàn tỉnh Bắc Giang có di

huyện, thành phố (thành phố Bắc Giang, Hiệp Hòa, Việt Yên, Yên Dũng,

Lần Yên và Yên Thể), có 230

Lạng Giang, Lục Nam, Lục Ngạn, Sơn Động,

xã, phường, thị trấn

4 CÁCH TIẾP CAN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CUU

Cách tiếp cận:

Để giải quyết các nội dung nghiên cứu, luận văn sử dụng các cách tiếp

cân như sau

~ Tiếp cận thực tế của khu vực nghiên cứu: tim hiểu hiện trạng tàinguyên nước trên địa bàn tỉnh Bắc Giang dé tìm ra các van dé vẻ chia sẻ,phân bé nguồn nước

“Tiếp cận các nguyên tắc về quản lý tng hợp tài nguyên nước

- Tiếp cận các công cụ mô hình dé tiền hành nghiên cứu phân bổ và đẻ

ra giải pháp,

Phương pháp nghiên cứu:

Luận văn được hoàn thành trên cơ sở sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau:

~ Phương pháp tổng hợp và phân tích tài liệu : Trong phương pháp này

cần thu thập những số liệu hiện có liên quan đến luận văn Trên cơ sở số liệu

thu thập được, tién hành hiệu chỉnh, phân tích.

- Phương pháp điều tra khảo sát thực địa: Nhằm thu thập số liệu còn

thiểu, lấy mẫu thí nghiệm để higu rõ vấn đề cần nghiên cứu

- Phương pháp phân tích thống kê: Nhằm giải quyết số liệu đầu vào

tính toán, phân tích kết quả tính toán.

~ Phương pháp mô hình toán: Nhằm giải quyết số liệu đầu vào cho cânbiing nước (mô hình toán thủy văn) và tính toán cân bằng nước

5 NỘI DUNG LUẬN VAN

Ngoài phần mở đầu và kết luận, nội dung của luận văn được trình bày

thành 4 chương với các tiêu dé như sau:

- Chương 1: Tổng quan tình hình nghiên cứu quy hoạch phân bổ tài

nguyên nước ở Việt Nam và trên thé giới

- Chương 3: Nghiên cứu xây dựng quy hoạch phân bé tài nguyên nước:

tỉnh Bắc Giang

- Chương 4: Đề xuất lựa chọn phương án quy hoạch phân bổ và giải pháp bảo vệ tải nguyên nước,

Tài nguyên nước bao gồm các nguồn nước mặt, nước dưới đất, nước mưa

và nước biển thuộc lãnh thổ của nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam.

Nguồn nước là các dạng tích tụ nước tự nhiên hoặc nhân tạo có thểkhai thác, sử dụng bao g5m sông, suối, kênh, rạch, hỗ, ao, dim, phá, biển, các

tầng chứa nước dưới đất; mưa, bang, tuyết và các dạng tích tụ khác

Quan lý tài nguyên nước theo Savanije là “tap hợp tắt cả các hoạtđộng thuộc về kỹ thuật, tổ chức, quản lý và vận hành cần thiết để quy hoạch,

xây dựng các công trình sử dụng nguồn nước cũng như thực hiện quản lý nguồn nước của lưu vực sông.

Quản lý tổng hợp tài nguyên nước là một quá trình đầy mạnh sự phốihợp phát triển va quản lý tài nguyên nước, đất và các tài nguyên liên quan

khác để tối đa hóa lợi ích kinh tế và phúc lợi xã hội một cách công bằng mà.không tổn hai đến sự bền vững của các hệ sinh thái thiết yếu

Quy hoạch phân bổ tài nguyên nước (water allocation planning) là

một quá trình đánh giá lượng nước sẵn có trong một lưu vực sông hoặc một

vùng và xác định cách thức nước được phân bé giữa các vùng, các ngành và

người sử dụng nước khác nhau.

Cân ing nước là sự cân bằng tong thể giữa tải nguyên nước của hệthống; định lượng nước đến, đi ra khỏi hệ thống, trong đó đã bao gồm các yêu

cầu về nước giữa các thành phần trong hệ thống, các tác động của môi trường,

lên nó và dé ra các biện pháp khai thác, bảo vệ nguồn nước một cách hợp lý

'Vùng cân bằng nước là một hệ phức tap bao gồm nguồn nước, các công.

trình thủy lợi, công trình kiểm soát và điều khiển, các hộ dùng nước cùng với

sự tác động qua lại giữa chúng với môi trường,

Khu cân bằng nước là một hệ thống con trong hệ thống cân bằng nước,một lãnh thé chịu chi phối bởi nguồn nước của một hệ thong khai thác ngt

nước một bậc Nó có thể là đơn vị hành chính gồm nhiễu công trình thủy lợi nhỏ khai thác độc lập

1.2 TONG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VE QUY HOẠCH PHAN BO.TÀI NGUYÊN NƯỚC

1.2.1 Các nghiên cứu trên thể giới

Do ý nghĩa to lớn của việc khai thác, sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên

nước nên vấn dé phân bổ tài nguyên nước đã được quan tâm và nghiên cứu ởnước ngoài và các tổ chức quốc tế Nhiều hội nghị quốc tế đã được tổ chức để.bàn thảo về quản lý tổng hợp tải nguyên nước và khai thác, sử dụng bền vững.nguồn tài nguyên nước Nhiều nước đã tiến hành nghiên cứu phân bổ tài

nguyên nước và ứng dụng trong việc phát triển bền vững tải nguyên nước.

Tir những năm 1990 đến đầu thé kỷ 21, các quy hoạch và thỏa thuận

lưu vực tương đổi đơn giản đã dần dan được thay thé bằng các văn bản phức.tạp hơn Đó chính là sự thừa nhận về một loạt các vấn đề cạnh tranh cần đượcgiải quyết trong quản lý tai nguyên nước ở cấp độ lưu vực sông và thách thức

đặt ra là làm cách nào để tối đa hóa lợi ích kinh tế, xã hội và môi trường,

Tai Úc, việc nghiên cứu xây dựng phân bé tài nguyên nước được tiến

hành với nguồn nước sông và nước ngẦm tại một các vùng cụ thể như: bang

New South Wales, bang Victoria, bang Queens land, bang Tasmania, vùng

Nam Australia, vùng Tây Australia với mục tiêu: đề ra các cách tiếp cận để

quyên

thiên nhiên và quy hoạch cắp nước; đảm bảo sự bền vững sinh thái; dự báoquy hoạch nước; kết hợp quy hoạch phân bổ tai nguyên nước với tài

dong chảy tương lai; đảm bảo phân phối công bằng; có sự tham gia của cộng, đồng; giảm nhẹ tác động và rủi ro.

6 Ue, lưu vực sông Murray ~ Darling đã có nhiều nghiên cứu và ápdụng vào trong việc phân bỏ tải nguyên nước Hiệp định nước Murray về

phân bổ nước đã được ký vào năm 1917, Ci năm 2008 các bang đã có

quyền hạn nhất định với quy hoạch và quản lý lưu vực Hiệp định này đã

được thay đổi và Hiệp định lưu vec Murray Darling đã được ký vào năm

1987 Hiệp định này đã cung cấp một ví dụ về đảm phán thỏa thuận chia sẻ

nước giữa các vùng trong liên bang,

Tại Trung Quốc, sông Hoàng Hà dài 5.500km và chảy qua 9 tỉnh

“Trong những năm gin đây, con sông đã được tập chung xây dựng hệ thống

phân bổ nước hàng năm Lượng nước sử dụng ở lưu vực sông Hoàng Hà có

sự phát triển mạnh mẽ và lượng nước tính trên đầu người và điện tích canh tác

là thấp so với thé giới Trong những năm 1970 - 1980, sự tăng trưởng này dẫnđến tình trạng thiếu nước ở số tỉnh Dé giải quyết vấn dé này, Nhà nước đã

ban hành “ĐỀ án phân bổ nước cho sông Hoàng Hà” Đề án xác định tổnglượng nước mặt sẵn có hàng năm là 58 tỷ m3 và phân bỏ cho 10 tỉnh với

nguồn nước sông Đề án cũng phân bé 21 tỷ m3 của lượng dòng chảy hàng

năm cho vận chuyển bùn cát và các mục đích môi trường khác.

Tai Mexico, lưu vực Lerma-Chapala chảy qua năm bang Nước mặt trong lưu vực được phân bổ thông qua *Thỏa thuận phân bổ nước 2004” với

chữ ký ia Chính phủ, chính quyền các bang và đại diện người sử dụng nước,

“Thỏa thuận này được xây dựng bởi Ủy ban nước quốc gia và Hội đồng lưu

vực sông Lerma-Chapala Việc xây dựng thoả thuận được dựa trên một mô

hình phân phối nước trong đó đã kết hợp nhu cầu sử dụng nước của 400.000

người sử dung nước Tắt nhiên, các wu tiên phân bổ cũng được xác dinh trong

thỏa thuận, gồm nước cho các mục đích đô thị Nước cho môi trường được

tài nguyên nước cho Nam Phi (liên quan chủ yêu đền lưu vực sông Inkomati).

Van bản đã nêu lên các mục tiêu và nguyên tắc cho mục tiêu phân bé lại cho

các lĩnh vực sử dụng nước khác nhau Quá trình tái phân sô được xây dựng

P

cận có hệ thống dé xác định nguồn nước hiện có, xác định các ưu tiên phândựa trên các đánh gid chỉ it về thủy văn và kinh tế, Đây là ví dụ về cách

bổ, đánh giá nhu cầu nước cho các lĩnh vực khác nhau dựa trên tính hiệu qua,

và thiết lập khung phân bé nước giữa các ving, nhóm người sử dụng và cáckhu vực khác nhau

"Trên thé giới việc sử dụng mô hình toán 48 hỗ trợ việc nghiên cứu xây

đựng phân bổ tải nguyên nước như mô hình Weap, Mike Basin và đã có

những thành công nhất định Một số nghiên cứu ứng dụng mô hình Weap tạimột số quốc gia cụ thể như:

rung Quốc: xây dựng các kịch ban hỗ trợ công tác phân bổ nguồn nước

giữa các hộ sử dụng Dự án đã cung cấp các cơ sở để hướng tới sự hợp tác về các

vấn đề liên quan đến nước, liên quan giữa các bên ở thượng nguồn trong 14huyện của tỉnh Hà Bắc và các bên ở hạ nguồn trong 6 quận của Bắc Kinh

~ Trung Đông: xây dựng các phương án phát triển nguồn nước và cáckịch bản phân bổ nguồn nước ở Isarel và Palestin Kết quả nảy đã được sử.dụng trong hội thảo có sự tham gia gồm chính phủ, các viện nghiên cứu vàcác bên liên quan để lựa chọn việc phân bổ nguồn nước

- Ấn Độ và Nepal: xây dựng các phương án khai thác và bảo vệ nguồn

nước trong các điều kiện khác nhau.

Một số nghiên cứu sử dụng mô hình Mike Basin như:

~ Ethiopia: Cân bằng nước bằng mô hình Mike Basin cho lưu vực sông

Nile Xanh, Đây là một nghiên cứu quy hoạch với mục tiêu xây dựng phân bổ

và sử dụng nước theo các kịch bản phát triển

- Ghana: xây dựng hệ thống phân bé nước lưu vực sông Volta

- Cộng hòa Séc: quy hoạch các lưu vực sông chính của Cộng hòa Séc.

‘Tom lại, việc nghiên cứu phân bé tai nguyên nước trên thé giới đã được.tiến hành khá sớm và rất đa dạng và phong phú Các thành tựu của việcnghiên cứu phân bỗ tài nguyên nước đã được áp dụng vào thực tế

1.2.2 Các nghiên cứu ở Việt Nam

Tài nguyên nước Việt Nam ân chứa nhiều yếu tổ không bền vững: phần

nước mặt từ ngoài lãnh thổ chảy vào nước ta chiếm tỷ lệ lớn; sự biến đổi củakhí hậu toàn cầu dẫn đến sự suy giảm nguồn nước; tính riêng lượng nước mặt

sản sinh trên lãnh thổ thì Việt Nam là một quốc gia thiểu nước; tài nguyên.nước phân bé không đều theo không gia và thời gian; tốc độ tăng trưởng kinh

tế cao đã có những ảnh hưởng tiêu cực tới tài nguyên nước Nhận thức rõ điều

đó, trong những năm qua, cùng với những thành tựu trong việc khai thác phục

vụ phát triển kinh tế xã hội, việc nghiên cứu và xây dựng các văn bản pháp

luật, kế hoạch, quy hoạch phân bổ tài nguyên nước đã được thực hiện trên cả

nước với địa bàn theo lưu vực sông hoặc theo từng địa phương cụ thể.

Tai cấp trung ương, Nhà nước đã ban hảnh một số văn bản pháp luậtliên quan đến phân bé tài nguyên nước

Luật Tài nguyên nước của Quốc hội số 17/2012/QH13 ban hành ngày

21 thắng 6 năm 2012 đã có các quy định vé các nội dung của quy hoạch phân

bổ tài nguyên nước Trong khoản 1 của điều 19 quy định quy hoạch phân bỏ

tài nguyên nước là một trong các nội dung của quy hoạch tài nguyên nước,

“quy hoạch phân bổ bao gồm một hoặc các nội dung:

~ Đánh giá số lượng, chất lượng của nguồn nước, hiện trạng khai thác,

sử dụng tài nguyên nước; dự báo xu thể biến động dòng chảy, mực nước của

các tầng chứa nước, nhu cầu sử dụng nước;

~ Phân vùng chức năng của nguồn nước;

~ Xác định tỷ lệ phân bổ tài nguyên nước cho các đối tượng khai thác,

sử dụng nước, thứ tự ưu tiên va tỷ lệ phân bổ trong trường hợp hạn hán, thiểunước; xác định nguồn nước dự phòng đề cấp nước sinh hoạt trong trường hợp.xây ra sự cổ 6 nhiễm nguồn nước;

~ Xác định hệ thống giám sát tải nguyên nước, giám sát khai thác, sử

dụng nước;

- Xác định nhu cầu chuyển nước giữa các tiểu lưu vực trong lưu vực

xông, nhu cầu chuyển nước với lưu vực sông khác;

- Xác định các công trình điều tiết, khai thác, sử dung, phát triển tài

nguyên nước;

~ Giải pháp, kinh phí, kế hoạch và tiến độ thực hiện

Chiến lược quốc gia về tài nguyên nước đến năm 2020 được Chính phủphê duyệt đã nêu lên các mục tiêu cụ thể về khai thác, sử dụng tài nguyên

nước là phân bổ, chia sẻ tài nguyên nước hợp lý giữa các ngảnh, các địa

phương, wu tiên sử dụng nước cho sinh hoại, sử dụng nước mang lại giá trịkinh tế cao, đảm bảo dòng chảy môi trường Trong chiến lược đã dé ra các đề

án ưu tiên thực hiện, cụ thể: Để án chia sé tải nguyên nước, ưu tiên nguồn

nước cho sinh hoạt và bảo đảm phát điện đối với các công trình thủy điện

trong trường hợp xảy ra hạn hán; Dé án điều hòa phân phối nước đảm bảo aninh về nước cho các tỉnh đặc biệt khan hiểm nước

“Tại Việt Nam, việc xây dựng các quy hoạch phân bổ tài nguyên nước.

đã được thực hiện trong những năm gần đây, tuy nhiên các quy phân bổ nay

thường được lồng ghép trong quy hoạch tổng thé tài nguyên nước của lưu vực

xông hoặc tỉnh.

DE tài nghiên cứu khoa học cắp Nhà nước KC.08.05 “Nghiên cứu xây

dựng cơ sở khoa học và đề xuất các giải pháp bảo vệ và sử dụng hợp lý tài

nguyên nước vùng Tây Nguyên” do PGS TS Đoàn Văn Cánh chủ nhiệm đã

cung cấp bộ dữ liệu đầy đủ và toàn điện cho đồng bào Tây Nguyêt về phân

bố nguồn nước, khai thác nguồn nước, các giải pháp hợp lý nhằm cải thiệnnguồn nước cho mùa khô, lưu giữ nước mưa, giải quyết hạn hán

Nam 2006, Nguyễn Thanh Sơn và cộng sự thực hiện công trình “Lap cquy hoạch tổng thể nguyên nước tỉnh Quảng Trị năm 2010 có định hướng

đến năm 2020” trong đó đã tính toán cân đối tài nguyên nước và nhu cầu sửdụng nước trên địa bàn tỉnh với 5 lưu vực sông Bến Hải, Thạch Hãn, Ô Lâu,

Sẽ Pôn và Sé Păng Hiêng, tir đó xây dựng xây dựng quy hoạch tài nguyên

nước đảm bảo các nguyên tắc cụ thể về Khai thác, sử đụng, môi trường

'Năm 2008, Viện Khoa học thủy lợi miễn Nam đã thực hiện dự án "Quy

hoạch tải nguyên nước lưu vực sông Đồng Nai” trong đó có chương quyhoạch phân bổ tài nguyên nước đã tính toán cân bằng nước cho 3 phương ánhiện trạng 2005, năm 2015 và năm 2020, xây dựng phương án và để ra các

giải pháp khai thác sử dụng tai nguyên nước cho các giai đoạn 2015 và 2020.

Dy án “Quy hoạch tải nguyên nước vùng kinh tế trọng điểm Bắc Bộ

do Viện Khoa học Khí tượng thủy văn và Môi trưởng thực hiện năm 2007 đã

xây dựng quy hoạch phân bé dựa trên phương pháp cân bằng nước hệ thong

với các kịch ban về sự điều tiết của hệ thống hỗ chứa thượng nguồn, có sự ảnh

hưởng của điểm kiểm soát sông Day và có sự thay đổi của nguồn nước đến

theo các giai đoạn 2015 và 2020 Dự án đã đưa ra các giải pháp công trình (tu

bổ, sửa chữa xây mới công trình thủy lợi) và phi công trình (lập quy hoạch

cấp nước, quản lý nhủ cẻ |, chuyển đổi cơ cấu cây trồng) Đến nay các giải

pháp đã được thực hiện tuy nhiên tiến độ thực hiien còn chậm, kết qua đạt

được chưa cao

Ngoài ra, một số các dự án khác có nội dung quy hoạch phân bo tàinguyên nước như: Quy hoạch tài nguyên nước lưu vực sông Cầu (Bộ Tài

nguyên và Môi trường, 2006), Quy hoạch tải nguyên nước lưu vực sông Ba (Cục quản lý Tài nguyên nước, 2007), Lập quy hoạch khai thác sử dụng và

bao vệ tai nguyên nước tinh Cao Bằng đến năm 2020 (Sở Tai nguyên và Môitrường tỉnh Cao Bằng, 2012), Quy hoạch tải nguyên nước trên địa bàn tỉnhĐồng Nai đến năm 2020 (2012)

Như vậy, việc nghiên cứu xây dựng quy hoạch phân bỗ đã được tiếnhành trong những năm vừa qua trên cả cấp độ lưu vực sông và cả cấp độ địa

phương Những kết quả nghiên cứu đạt được là minh chứng cho sự quan tâm

đến việc khai thác, sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên nước và là cơ sở chophát triển bền vững tài nguyên nước ở Việt Nam.

1.3 CÁC CÔNG CỤ NGHIÊN CỨU PHỤC VỤ QUY HOẠCH PHAN,

BO TÀI NGUYÊN NƯỚC

Trong quy hoạch phân bổ tài nguyên nước có nhiều công cụ được sử:dụng để trợ giúp việc ra quyết định Trong số đó các công cụ mô hình toán

được sử dụng phổ biến, trong đó có mô hình mưa dòng chảy va mô hình cân

bằng nước lưu vực

FF hap pr, nh giá eo ATT gam,

Siew eds diay, neh 9h

1.3.1 Mô hình mua — dong chay

Mưa là một quá trình đóng vai trò chính trong sự hình thành dòng chảy

trên lưu vực Lượng mưa và quá trình mưa quyết định lưu lượng và quá trình

đồng chảy.

Trên địa bàn tỉnh Bắc Giang do mạng lưới trạm quan trắc thủy văn còn.thưa, vì vậy cần sử dụng thêm mô hình toán mưa dòng chảy để xác định dong

vụ cho.

chảy phi toán phân bổ tải nguyên nước.

Khi thiểu tài liệu việc tính toán thuỷ văn sẽ trở nên không chính xác sẽ

ảnh hướng đến việc đánh giá đúng tải nguyên nước của lưu vực từ đó sẽ dẫn.đến việc đưa ra phương án khai thác và sử dụng nguồn nước không hợp lý,gây ra những thiệt hại đến sự phát triển kinh tế xã hội của khu vực đó

C6 rất nhiều cách dé kéo dài và bi

công nghệ phát triển việc sử dụng mô hình toán kéo di

sung tài liệu, ngày nay khi khoa học

tài liệu đồng chảy từ

số liệu mưa đang mang lại nhưng hiệu quả đáng ké và được cả thé giới áp

dụng Như mô hình Tank, Nielsen, Coren ~ Cusmen và các mô hình toán

thống kê khác

Hiện nay, trong các mô hình tính toán dong chảy từ số liệu mưa, mô

hình Tank sử dụng kiểu bể chứa tuyến tinh được coi là đơn giản, dễ sử dụng

và cho kết quả phù hợp hơn cả Mô hình Tank là mô hình toán cho phép kéo

dài tài liệu dong chảy từ tài liệu mưa và bốc hơi Mô hình này có nhiều thông

xố nên việc tính toán theo mô hình đôi hỏi việc dò tim bộ thông số hợp lý của

mô hình cho lưu vực nghiên cứu.

Mô hình Tank là mô hình nhận thức và tắt định Mô hình do Surawara (Nhat) đưa ra từ năm 1956 và tới nay đã được tác giả cải tiến nhiều Lin, được.thé giới công nhận là một mô hình ứng dụng cho kết quả tố

Mô hình Tank có hai loại Tank đơn và Tank kép Tank đơn thích hợp.

với các lưu vực vừa và nhỏ nằm trong vung ẩm ướt như ở nước ta Trong

phạm vi luận văn chỉ nghiên cứu mô hình Tank đơn.

Mô hình coi lưu vực sông như là một day bé chứa xếp theo chiều thắngđứng Bé thứ nhất mô tả lớp dat mặt nên có thêm cơ cấu truyền ẩm, còn từ bểthứ hai trở đi có cấu tạo tương tự nhau Về nguyên tắc có thể chọn số bể chứa.tuỳ ý nhưng thường chỉ chọn 3 hay 4 bể chứa là đủ Có khi chỉ chọn 2 bể

chứa, nhưng bao giờ cũng phải có bé chứa thứ nhất

4) Bễ thứ nhất

Bê thứ nhất mô phỏng độ ẩm của lớp đất phía trên, có độ dày từ mat đất

đến độ sâu nào đó, sao cho khi mặt dat khô đi do bốc hơi thì lượng nước tirdưới sâu có thể truyền lên mặt dat phía trên theo mao din

Bể thứ nhất có hai lớp, đây là một phát hiện độc đáo của mô hình

TANK Cách mô tả nay vẫn tuân theo nguyên tắc của bể chứa là nước chỉ đi

ên xuống bể chứa phía dưới, không xảy ra trường hợp nước

từ bé chứa phía

từ bể chứa phía dưới đi lên bé chứa phía trên Thực tế vẫn xảy ra hiện tượng

h TANK đưa ra loại béchứa đặc biệt, có hai lớp (bê thứ nhất) dé mô tả hiện tượng này Lớp sát mặttruyền ấm từ lớp đất sâu lên lớp đắt trên mặt, mô

đất ký hiệu là Ay, và lop đất dưới sâu ký hiệu là Ag, lớp A, biểu thị độ âm ởmặt đất và lớp A; biểu thị độ ẩm của lớp đất dưới mặt đất nhưng vẫn có liên

hệ với lớp đất phía trên mặt

Giả sử có lượng mưa Xq, mm/ngay rơi xuống bé A sẽ tạo ra lượng nước.

ngắm xuống lớp đắt dưới sâu hơn: A2 tinh theo công thức:

Trong đó:

Cue

X 42 lượng âm hiện có ở lớp Az HạsŸa›

Cụ: : lượng âm bao hòa ở lớp Az X; Yar

Lớp nước tự do còn lại ở bể A là: Hay Haz

: là các hằng số Yas

Xị = Xu + Xu êE<Tị

THƯỚC ip

Hình 1.2; Bé chứa thứ nhất

Nếu lớp nước tự do trên bể A cao hơn ngưỡng trần: X, > Ha thì sinh

ra dng cháy mặt Ngược lại khi lớp nước tự do trên bể A thấp hơn ngưỡng

trần: Xạ < Hy, Yx¿ khi đó lượng mưa chưa đủ thắm ướt điền tring nên lượng

dòng chảy tràn trên mặt dat bằng không.

Bể thứ nhất được đặt từ 1 đến 3 cửa ra có các ngudng tràn tương ứng

các độ cao: Hịu, Hog và Họa

- Khi X4 > Hiss Vụ = ( Xã = His): đại, khi XA < HH, thì lấy Vị,

= Nếu X4 > Hay Yau = ( Ấy = Hạ, gu, khi You < 0 thi lấy You = 0 Lớp nước tự do còn lại ở bể A là: Xx = Xà, + Xụ - E~T - Vụ,

- Nếu Xa > Haw You = (Xa- Hanns

- Khi Vụ, < 0thì lấy Yay = 0

gại: Là hệ số của đồng chay <1 và là thông số của mô hình

Lớp nước tự do còn lại ở bể A là: Xy = Xay + Xy - E - TÍ - Yin

- Nếu Xã > Hạn, You = (Xa Hạ) tas

~ Khi Yo < 0 thi lấy You = Ø

Lớp nước tự do côn lại ở bể A là: XA = XAo + XM- E - TÍ - Vy - Vy

- Nếu Xã > Hạc, Yau = (Xã + Hài), Gas

- Khi Vụ < Othi lẫy Yon = 0

Lớp nước tự do còn lại ở bể A là: Xy = Xap + Xụ << Ty ~ Vou = Yos YouDong chảy xuống bề B phía dưới cũng được coi là ty lệ thuận với lớp.nước tự do trên bễ A: Yay = dau Xa

Dong chảy ra khỏi bể Aa: Yn = You + You + You + Var

Mực nước ở bể A vào cuối ngày thứ nhất là: Xy = Xe, - E- 7, +X - Ya - YaaThực ra quá trình bay hơi, thắm xuống lớp đất dưới, va sinh ra dòng.chảy tràn trên mặt đất, dòng chảy xuống lớp đắt s lu hơn xảy ra đồng thời Các

id trị độ sâu lớp nước tự do ở bé A: X, phải là trung bình cộng của hai giá trị

tại đầu và cuối thời đoạn tính toán, như vậy sẽ phải tính lặp, đẻ tránh tính lặp.người ta coi độ sâu lớp nước tự do ở bể A trong thời đoạn At bằng giá trị tạiđầu thời đoạn Điều này chỉ đúng khi thời đoạn ngắn

“Cách liên tục điều chỉnh giá tri X, như trên chỉ để han chế sai số khi

thời đoạn tinh toán dài Trường hợp không có mưa: Xụ = 0, sau một số thời

đoạn tính toán, lớp nước tự do trên bé A sẽ cạn dẫn Đầu tiên là dòng chảy

tràn trên mặt đất sẽ cham dứt khi khi lớp nước tự do trên bể A hạ xuống tớimức bằng hay thấp hơn ngưỡng tràn thấp nhất: X„ <H), Sau đó lớp nước tự

do trên bể A tiếp tục cạn di vì lượng nước mắt đi do bốc hơi: E, vì lượng nước.mit đi do truyền ẩm xuống phía dưới T1 và lượng nước mất đi dotruyềnxuống ting đất sâu hon, làm cho độ sâu lớp nước tự do trên bé A giảm

tới số không: X, = 0 Khi đó dòng chảy qua cửa đáy chấm dứt Y„„ = 0 Khilớp nước tự do trên bể A đã cạn hết: Xạ = 0, lớp đất phía trên Ay sẽ bị khô di

do bốc hơi Lượng ẩm trong lớp dat phía trên A, sẽ chuyển từ mức bão hoà độ

ấm Ca) sang mức thiêu hụt ẩm Xa

Khi lớp đất phía dưới A; lại truyền Am ngược lên lớp A1 theo tốc độ:

Tạ = botb(I-Xa/Cas)

Trong đó: bo, b là các hằng số

X,i: là lượng âm hiện có trong lớp đất phía trên A,

(Cay: là lượng âm bão hòa trong lớp đắt phía trên Ay

Can bằng âm trong lớp đất phía trên A, là:

Xaifi] = Xali-1]- Efi] +T:

Cân bằng âm trong lớp đất phía dưới A; là:

Xaslil= XaaficH|- Tali) + TT]

- TT]

Cuối cùng lớp nước ty do cồn lại trong bé A

Xp [II = X4] - EU - Ty] +XufT| - YA[HI- YoullTới khi X; [I] < H; thi dòng chảy tran trên mặt đất chấm dút, các thành

phan Y„, Yao, Yas = 0 chỉ còn truyền âm xuống lớp dat phía dưới 7;[I] dong

chảy qua cửa đáy Yag{l] và bay hơi BU

Nói cách khác, nếu mưa ngừng lại, lớp nước tự do trên mặt đất sẽ cạn

còn lại được coi là lớp nước điền chỗ tring, không sinh ding chảy Nếu cácthời đoạn tiếp theo vẫn không có mưa bổ sung thêm thi:

Xo (0) = X(t] - BU) - Ty - Paull)

Cho tới khi lớp nước tự do trên mặt đắt cạn hết: X4 = 0 thi dong chảyqua cửa đáy xuống các bể phía dưới cũng chấm dứt: ¥,4 = 0 và lớp đất phía.trên A, bắt đầu khô

Xailil= Xailiel] - Eli]+Tali] - 7,1

Vi Xqili là lượng dm của lớp đất phía trên nên kết quả tính toán không nhận giá trị âm Khi tính ra X,i{i] < 0 thì lấy Xqifi] = 0 và đương nhiên

lượng bốc hơi Efi] > 0 chỉ còn là "khả năng bốc hơi", nếu lớp đất phía trên đãkhô thì lớp đất phía dưới A; sẽ truyền ẩm lên lớp đất phía trên A, do sựtruyền ẩm này lớp đất phía dưới A cũng bắt đầu khô

XA:[l] = Xi] - Tai] + Titi}

Nhận được lượng âm 72[i] lớp đắt phía trên A1 sẽ ẩm hơn

Xulil= Xuli=l]+ Toll] -B

Nhung lượng ẩm của lớp đắt phía trên Xạ;[ï] không thé vượt quá lượng

MU

âm bão hoà Nếu X,i[i] > Cau thì lấy Xu„[i] = Cay và tính lại lượng âm truyền

từ lớp đất phía dưới lên:

= (Xar= Can)

Khi cả hai lớp dat phía trên và lớp đất phía dưới Ay, A; đều không còn

bão hoà âm cần tính cá 7; và T> sau đó tính cân bằng ẩm cho từng lớp dat.

Tóm lại ở bé chứa thứ nhất có 13 thông số sau: dại, tar, tar, Aaa C,

Co, b, bo,Hị, H2x, Hạu, Cai Caz và thêm 1 hay 2 thông số tuỳ theo cách.chọn công thức tính bốc hơi E Ở thời đoạn tính toán đầu tiên cần chọn trước

15 thông số trên và chọn thêm 2 giá trị điều kiện đầu X„„[i-1] X,:[i-1] Sau

hiện tượng bay hơi ở các bể chứa phía dưới Các thông số của bể chứa thứ hai là:

dạ, Họ, ds và lớp nước ban đầu có trong bé Xz gọi là điều kiện đầu.

Cân bằng nước bẻ chứa thứ hai giai đoạn 1 là: X;=X/"+Y/„

Nếu độ sâu lớp nước tự do trong bé chứa thứ hai cao hơn ngưỡng tran:

Xp > Hạ thi từ bể chứa này có một lớp dòng chảy đi ngầm dưới đất chảy vào.xông: Ya = ty (X; - HạJ, ngược lại khi độ sâu lớp nước tự do trong b chứathứ hai thắp hơn ngưỡng tràn: Xp < Hz thì lớp dòng chảy ngầm dưới dat từ bể.chứa thứ hai bằng không: Y„ =0; Phương trình cân bing nước bể chứa thứ hai

giai đoạn này là:

Khi độ sâu lớp nước tự do trong bể chứa thứ hai lớn hơn không, sẽ tồn

tại lớp dòng chảy qua cửa đáy bổ sung cho ting sâu hơn: ang là các hệ sốdong chảy nhỏ hơn 1va là thông số của mô hình

Phương trình cân bằng nước tại bể chứa thứ hai trong giai đoạn này là:

y= Yu - Yoo

Tương tự từ bê chứa thứ ba cũng tính được lớp dòng chảy đi ngầm dưới.đất chảy vào sông: Yo = aC (Xe - He), tính được lớp dòng chảy qua cửa day

bỏ xung cho ting sâu hon: Ye¿ = acs Xe, tink được lớp nước trong bể

thứ ba tại cudi thời đoạn tính toán (bể C ) là:

Xe =Xe!! + Yan = Ye = Yeo

Dòng chảy ở cửa ra lưu vực bao gồm dòng chảy trin trên mặt đất từ bể

A, và dong chảy ngầm dưới dat từ các bể chứa phía dưới:

Yro= Yai + Yaz + Yas + Ya + We+

rằng mô hi th TANK đơn quan niệm lưu vực

xếp theo phương thẳng đứng nên chỉ có bể chứa thứ nhất phản ánh quá trình.hình thành dòng chảy tran trên mặt đất Theo cách tính toán như trên, dong

chảy xảy ra cùng lúc với mưa, không có thời gian tập trung nước trên sườn

dốc, không có thời gian chảy truyền trong mạng sông suối và cũng chưa mô.phỏng quá trình trừ nước trong lưới sông Để khắc phục sai sót này người ta

đưa thêm vào mô hình một bé chứa điều riết để phản ánh khả năng trữ nước

trong mạng lưới sông và cộng thêm rhởi gian tré dé tạo ra sự chênh lệch thời

gian từ đình mưa tới đình lũ, nhằm phản ánh thời gian chảy truyền trên sườn

đốc và chảy truyền trong lưới sông

©) Bé chứa điều tiết:

Bé chứa điều tiết có cấu tạo gần giống bé chứa thứ hai nhưng không có

cửa đáy, chỉ có một cửa bên Bé chứa điều tiết nhận nước từ tắt cả các cửa bên

của các bể chứa xếp theo phương thing đứng nên lượng nước đi vào bể chứa.điều tiết không phải là lượng mưa mà là dòng chảy qua cửa bên của tất cả các

bề chứa xếp theo phương thẳng đứng Y;c, dòng chảy đi ra khỏi bê chứa điềutiết chính là dong chảy ở cửa ra của lưu vực thuỷ van:

Yq =g¿ (Xụ = Hạ)

Nếu độ sâu lớp nước tự do trong bé điều tiết cao hơn ngưỡng tràn: X„

> Hạ thi từ bể chứa này có một lớp dòng chảy đi vào sông:

Đối với mô

- Dữ liệu đầu vào gồm: Lượng mưa tháng (Xe), Lượng bốc hơi tháng

(Eq), Lưu lượng bình quân tháng thực do (Qa).

- Dữ liệu đầu ra gồm: Lưu lượng bình quân tháng tính toán (Qos)

1.3.2 Mô hình cân bằng nước hệ thống

‘Tinh toán cân bằng nước đóng vai trò quan trọng và có tính chất quyết

định trong khi các phương án quy hoạch sử dụng nước cho một lưu vựcsông hay một địa phương nào đó Cân bing mu xẽ xác định ra lượng nước.

được chia sé, phân bổ cho các ngành dùng nước trong trường hợp thiểu nước.1.3.3.1 Các mô hình cân bằng nước hệ thẳng và khả năng ting dung

a Giới thiệu về mô hình cân bằng nước hệ thống sông

Mô phỏng một hệ thống bao gồm các sông, suối tự nhiên và các hệ

thống khai thác tải nguyên nước trên hệ thống qua nguyên lý cân bằng nước.Hau hết các mô hình cân bằng nước hệ thống dé dé cập khá day đủ

có liên quan đến quá trình cân bằng nước tại các nút mà mô hình miêu tả như.nút hỗ chứa, nút hỗ chứa kết hợp với nút thuỷ điện, nút cấp nước cho sinhhoạt, nút sử dụng nước cho hoạt động sản xuất nông nghiệp và công nghiệp Qua đó chúng ta nhận thấy rằng các mô hình này có thé đáp ứng được các

yeu ci đoạn quy hoạch của bai toán quy hoạch phát triển tài đưa ra trong gi nguyên nude

“Các thành phần của hệ thống bao gồm:

ác lưu vực bộ phận

~ Các đoạn sông (sông chính và sông nhánh)

~ Các khu sử dụng nước bao gồm khu tưới, khu cấp nước sinh hoạt,

công nghiệp và thuỷ điện

~ Các công trình lấy nước như hồ chứa, đập dâng, trạm bơm

Mô hình sẽ mô phỏng tính toán cân bằng nước từ thượng lưu đến hạ

lưu trong đó tính toán nguồn nước đến các lưu vực bộ phận, nhập lưu địaphương, xem xét việc sử dụng nước trong các khu dùng nước và thông qua

cân bằng nước tính toán dong chảy tại các nút từ thượng lưu đến hạ lưu với

thời đoạn tính toán là tháng từ đó ta có chuỗi dòng chảy tháng của các nút tính

toán trên đoạn sông.

Thay đổi các điều kiện đầu vào khác nhau như nguồn nước đến, nhu

cầu sử dụng nước của các ngành thì mô hình có thể tính toán được theo cá phương án khác nhau và kết quả sẽ được quá trình biển đổi dòng chảy trong

xông ở hạ du phục vụ bài toán quy hoạch quản lý

'b Một số mô hình cân bằng nước hệ thống sông

Mô hình MITSIM

Mô hình MITSIM do viện kỹ thuật Massachusets xây dựng năm

1978 Dây là mô hình mô phỏng một công cụ dé đánh giá, định hướng quy

hoạch và quản lý lưu vue sông Mục đích của mô hình là đánh giá về mặt thuỷ

văn và kinh tế của các phương án khai thác nước mặt Đặc biệt mô hình có thể

đánh giá những tác động của các phương án khai thác của hệ thống tưới, hỗchứa, nhà máy thủy điện, cấp nước sinh hoạt và công nghiệp tại nhiễu vị trí

khác nhau theo trình tự thực hiện trong phạm vi lưu vue.

Mô hình có thể đánh giá tác động về mặt kinh tế đối với việc khai tháctài nguyên nước thông qua các chỉ tiêu kinh tế, Mô hình cũng cho biết hiệu

ích đầu tư khai thác cho từng lưu vực nhỏ trong lưu vực lớn cũng như các công trình trong khai thác tải nguyên nước.

Vai trò quan trọng nhất của mô hình là đánh giá các phương án khai

thác tai nguyên nước trong lưu vực sông Thực tế cho thấy, hoạt động của các

công trình thuỷ lợi có thể biểu diễn dưới hàm phi tuyến, vì vậy khó có thé

dùng các mô hình tối wu dé tìm kết quả hoạt động của hệ thống.

Đầu vào của mô hình là các số liệu thủy văn và nhu cầu nước, thông

qua vận hành các hệ thống công trình sẽ cho kết quả tương img

Kết quả nghiên cứu theo mô hình có thé đáp ứng những vấn đề sau:

~ Thực hiện nhiều phương án khai thác tải nguyên nước trong thời gian ngắn

~ Cân đối và lựa chọn các phương án khai thác với các mục tiêu khácnhau : phát điện, cắp nước tưới, sinh hoạt

~ Lựa chọn các quy tắc điều phối hồ chứa

~ Lựa chọn các biện pháp khai thác nguồn nước

= Lựa chọn quy mô khu tưới có lợi

Mô hình MITSIM có hạn chế là bộ nhớ chỉ mô tả được 100 núi nút

hỗ chứa, 20 nút khu tưới trong đó không có nút phân lưu Tổ chức cập nhật sốliệu còn cứng nhắc vì vào trực tiếp trên file theo format định sẵn Chưa sử.dụng menu vào điều hành chương trình, chưa áp dụng kỹ thuật đồ hoạ vào lập

trình dé có thé kết xuất dưới dang nh vẽ Mô hình mô phỏng quá tinh tính

toán kinh tế cho một hệ thống sông hoàn hảo ở Việt Nam khó thu thập tài liệu

đủ nên thường bỏ qua phan này

Mô hình WUS

Mô hình WUS là mô inh cân bằng nước tương tự như mô hình MITSIM

đã được ứng dụng cho một số lưu vực sông ở Trung Bộ và Tây Nguyên như.

sông Srepok, sông Kone và thu được một số kết quả khá phù hợp Ưu điểm của

mô hình là đơn giản, để sử dụng Tuy nhiên do mô hình WUS không cho kết quả

tính toán kinh tế nên khó so sánh quyết định các phương án.

M6 hình RIBASIM

Mô hình này đã được ứng dung ở một số nơi như Indonesia, ở Việt nam

được áp dụng tính toán cho sông Hồng, mô hình không tính toán kinh tế nên

khó lựa chọn phương án tính toán.

Mô hình Weap

WEAP (Water Evaluation and Planning System) là một mô hình kết

hợp giữa việc mô phỏng hệ théng và các chính sách cần áp dụng cho lưu vực.'WEAP dựa trên nguyên tắc tính toán cân bằng giữa các nhu cầu của các dang

sử dụng nước, giá thành và hiệu quả của các công trình cấp nước va cơ sởphân bổ nguồn nước, với nguồn nước cung cấp bao gồm nước mặt, nước.ngầm, nước hồ chứa và các vận chuyển nguồn nước WEAP còn phân tích các

thử nghiệm về các phương án phát triển va quản lý nguồn nước.

WEAP là một mô hình toàn diện, đơn giản, dễ sử dụng và có thé xem là

công cụ trợ giúp cho cá nhà lập kế hoạch Là một cơ sở dữ liệu, WEAP cungcấp một hệ thẳng các thông tin về nhu cầu và khả năng cấp nước trong lưuvực Là một công cụ dự báo, WEAP đưa ra các dự đoán về các nhu cầu về

nước, khả năng cung cấp nước, dòng chảy và lượng trữ, tổng lượng ô nhiễm

và cách xử lý Là một công cụ phân tích chính sách, WEAP đánh giá các

phương án phát triển và quản lý nguồn nước, và xem xét theo quan điểm cạnh

tranh đa phương giữa các hộ dùng nước trong hệ thống Vận hành dựa trên

tính toán cân bằng nước, WEAP có khả năng áp dụng cho các hệ thống nông

nghiệp và đô thị, các lưu vực đơn hay hệ thống lưu vực sông Hơn nữa,WEAP có thể được sử dụng dé đáp ứng nhiều mục tiêu khác nhau: phân tíchnhu cầu của các ngành, bảo tổn nguồn nước, xác định thứ tự ưu tiên phân bổ.nguồn nước, mô phỏng dong chảy mặt và dong chảy ngầm, vận hành hỗ chứa,

vận hành phát điện, kiểm soát ô nhiễm, đảm bảo môi trường sinh thái và phântích kinh tế

'WEAP đã được áp dụng trong nhiều dự án trên thé giới trong công tác

quan lý tổng hợp tài nguyên nước.

Mô hình MIKE BASIN

Mô hình MIKE BASIN là sự trình bày toán học về lưu vực sông bao gồm.đặc tính cấu trúc của sông chính và sông nhánh, thuỷ văn của lưu vực về mặtthời gian và không gian, các công trình hiện có cũng như các công trình tiềm

năng trong tương lai và nhu cầu nước khác nhau trên cùng một lưu vực.Mike

Basin được cầu trúc như là một mô hình mạng sông trong đó sông và các nhánh.chính được hiện thị bằng một mạng lưới các nhánh và nút Nhánh sông biểu diễn

cho các đồng chảy riêng lẻ trong khi đồ các nút thì biểu diễn các điểm tụ hội củasông, điểm chuyển dòng hoặc vị trí mà ở đó có din ra các hoạt động liên quan

đến nước hay các vị trí quan trọng mà kết quả mô hình yêu cầu

1.3.3.2 Giới thiệu về mô hình Mike Basin

a Xuất xứ mô hình

Mô hình MIKE BASIN là một công cụ cân bằng giữa nhu cầu về nước.

và nước có sẵn theo cách tối ưu nhất giúp cho công tác quy hoạch lưu vực

sông tổng hợp và quản lý tải nguyên nước, do Viện thuỷ lực Đan Mach (HID)

xây dựng, nó là một mô hình toán học thể hiện một lưu vực sông bao gồm cầu

hình của các sông chính và các sông nhánh, các yếu tố thuỷ văn của lưu vực

theo không gian và theo thời gian, c ‘ong trình, hệ thống sử dụng nước hiện

tại và tương lai và các phương án sử dụng nước khác nhau Mô hình cũng

biểu diễn cả tai nguyên nước ngầm và quá trình diễn biến nước ngầm Mô đun.MIKE BASIN WQ bé sung thêm chức năng mô phỏng chat lượng nước

thấy vàn

cap mie ki

etm do vàn bình bì ch

Hình 1.5: Câu trúc mô hình và quá trình mô phỏng trong MIKE BASIN

Quan niệm toán học trong mô hình MIKE BASIN là tìm các lời giải ôn

định cho mỗi bước thời gian Có thể dùng MIKE BASIN để tim các giá trịđiển hình đối với số lượng và chất lượng nước trong hệ thống biển đổi chậm

(vi dụ chu kỳ hing năm của các tháng).

Uir điền của MIKE BASIN: là

do nhi

1¢ độ tính toán của nó cho phép vạch ra nhiều kịch bản khác nhau Sai giải pháp tính tạo ra không đáng kể

khi bước thời gian của quá trình không nhỏ hơn thời gian mô phỏng,

Mô hình hoạt động trên cơ sở một mạng lưới sông được số hoá và các

thiết lập trực tiếp trên màn hình máy tính trong ArcView GIS Tất cả các

thông tin về mạng lưới sôn; ví các hộ đùng nước, hỗ chứa, cửa lấy nước,

các yêu cầu về chuyên dong, dong hồi quy đều được xác định trên màn hình

Nhập liệu chủ yếu của mô hình bao gồm số liệu theo thời gian của dòng.chảy trên lưu vực của từng nhánh Các tệp số liệu bổ trợ gồm các đặc tính hồ

chứa và các quy lệt số liệu khí tượng và svận hành của từng hé chứa,

liệu tương ứng với hệ thống hoặc cắp nước như nhu cẫu nước và các thông tin

bao gồm các nhánh và các nút Các nhánh thể hiện các đoạn sông riêng biệt,

còn các nút thé hiện các tiểu hợp lưu hoặc các vi trí mà tại đó các hoạt động.liên quan đến phát triển nguồn nước có thể diễn ra như điểm của dòng chảyhồi quy từ các khu tưới, hoặc là điểm hợp lưu giữa hai hoặc nhiều sông hoặcsuối hoặc tại các vị trí quan trong cần có kết quả của mô hình

“Trước khi bắt đầu xây dựng mô hình cần xác định sơ đỗ lưu vực sông

phù hợp và các đặc trưng liên quan Đề đánh giá tài nguyên nước của một lưu

vực sông lớn cần phải đưa vào hàng loạt các đặc trưng và nhu cầu riêng biệt

Ví dụ một số lớn các hộ dùng nước nhỏ thưởng rải rác trong một vùng Việc.đưa tất cả các hộ nảy vào như các hệ thống riêng biệt thường doi hỏi rấtnhiều công sức

Cá thể đưa ra các kiểu sơ đồ sau đây

- Kết hợp các sông nhỏ vào một nhánh duy nhất ở thượng lưu một điểm

lấy nước,

- Kết hợp các diện tích tưới nhỏ vào một hệ thống tưới duy nhất với

một điểm lấy nước

~ Kết hợp cắp nước thành phổ và cấp nước công nghiệp làm một

~ Nhóm nhân tổ ha ting cơ sở của hệ thống sông, bao gồm hồ chứa/ đập

nước, trạm bơm, sông suối, kênh mương và các đường ống dẫn nước

~ Nhóm nhân tổ sử dụng nước trong hệ thông, như là sử dụng nước cho

xinh hoạt, cho công nghiệp, nông nghiệp, thủy điện, thuỷ sản, hay các hoạt

động khác liên quan đến nước

~ Nhóm nhân tổ liên quan đến quản lý hệ thống tài nguyên nước, nhưcác nguyên tắc vận hành hỗ chứa, các phương pháp phân phối nước trong hệ

thống

- Nhóm các nhân tổ thuỷ văn như mưa, bốc hơi, dòng chảy, tại các lưuvực bộ phận va nhập lưu địa phương đầu vào cho tính toán cân bằng nước

của mô hình toán.

“Tất cả những nhóm nhân tổ trên đều được đưa vào mô hình toán thông

qua các phương pháp mô phỏng toán học của mô hình.

Nguyén lý tính toán cân bằng nước

Cân bằng nước là nguyên lý chủ yếu được sử dụng cho tính toán, quyhoạch và quản lý tai nguyên nước Nó biểu thị mỗi quan hệ cân bằng giữa

lượng nước đến, nước di và lượng trữ của một khu vực, một lưu vực hoặc của

một hệ thống sông trong điều kiện tự nhiên hay có sử dụng của con người

Xét một lưu vực có phía trên giới hạn bởi mặt đất lưu vực, phía dưới

bởi lớp đất không thấm nước, ngăn cách mọi trao đổi của nước trong lưu vựcvới các ting dat ở phía dưới Khi đó phương trình cân bằng nước tổng quát là:

(X4Z/#Y,#W,) = (Zot Yo4W2) = U2-Ur

Trong đó:

X là lượng nước mưa rơi xuống lưu vực

Z, là lượng nước ngưng tụ từ khí quyén và đọng lại trong lưu vực

YY; là lượng dong chảy mặt vào lưu vực

W, là lượng đồng chảy ngầm vào lưu vực

'Z¿ là lượng nước bốc hơi khỏi lưu vực

`Y; là lượng dòng chảy mặt ra khỏi lưu vực

`W; là lượng đồng chảy ngầm ra khỏi lưu vực

U¡, Up là lượng nước trữ trên lưu vực đầu, cuối thời khoảng tính toán.

“Trình tự tính toán và ứng đụng mô hình.

Mô hình Mike Basin khi ứng dụng cần theo các bước chủ yêu sau:

- Phân chia các lưu vực bộ phận và nhập lưu địa phương.

~ Xác định các khu sử dụng nước, các nút tính toán và lập sơ đỏ mô

phỏng cho bài toán ứng dụng,

~ Tính toán xác định các số liệu đầu vào của mô hình: Dòng chảy trênlưu vực bộ phận, dòng chảy đến các nút tính toán, các nhu cầu dùng nước

tại các khu vực sử dụng và các thông số của các công trình dũng nước.

~ Mô phỏng xác định bộ thông số của mô hình

~ Tính toán theo các phương án tính toán được thiết lập

~ Nhận xét và đánh giá kết quả

“Tóm lại, trong các mô hình mưa rào ding chảy thì mô hình Tank là mô.

hình hợp lý cho các lưu vực vừa và nhỏ trong điều kiện Việt Nam, đã được s

dụng rộng rãi để khôi phục dòng chảy Mô hình Tank được chọn sử dụng

trong luận văn là thích hợp cho khu vực nghiên cứu là đại bàn tỉnh Bắc Giang

‘Trong tất cả các mô hình cân bằng nước hệ thống luận văn đã lựa chọn

mô hình MIKE BASIN vì day là mô hình cân bằng nước hệ thống tương đối

mới và dang được ứng dụng ở trên thé giới và ở Việt Nam, nó thể hiện có

nhiều uu điểm Mô hình cũng xem xét được bài toán ưu tiên cấp nước, có tốc

độ tính toán nhanh cho phép mô phỏng nhiều kịch bản khác nhau Đồng thời

mạng lưới sông được số hóa và thiết lập trực tiếp trên màn hình máy tính trênAreview GIS nên rất dé sử dụng để mô phỏng các đối tượng sử dụng nước Vìvay để án đã lựa chọn mô hình Mike Basin để ứng dung cho địa bàn tinh Bắc

Giang nhằm tiếp cận những kiến thức hiện đại cho một vùng cụ thể

Việc ứng dung các công cụ này vào việc tính toán phân bỏ tài Nguyên

nước tỉnh Bắc Giang sẽ được trình bày ở chương 3

CHƯƠNG 2

ĐẶC DIEM DIEU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ HIỆN TRẠNG

TAL NGUYÊN NƯỚC TINH BAC GIANG

“Trong quản lý tài nguyên nước từ trước tới nay, quy hoạch tài nguyên nước thường được xây dựng trên phạm vi một lưu vực sông để xác định các

chính sách và chiến lược thực hiện quản lý tổng hợp và thống nhất các tài

nguyên trong lưu vực sông, bảo vệ lưu vực s ing Tuy nhiên ở Việt Nam, việc

quản lý tài nguyên nước ngoài ở cấp độ lưu vực sông và trung ương, việc

quản lý và quy hoạch tải nguyên nước được giao trực tiếp cho các địa

phương Trong Luật tài nguyên nước 2013 quy định việc tổ chức lập quy

hoạch tài nguyên nước của tỉnh, thành phố trực thộc Trung ương là trách

nhiệm của Uy ban nhân dân tinh

Việc lập quy hoạch phân bé tải nguyên nước theo địa giới hành chính là

điều cần thiết để xác định các chính sách, nguyên tắc cho phù hợp với địa bàn

của tùng địa phương Tuy nhiên trong quá trình thực hiện phái đặc biệt chú ý tới các nguồn nước liên tỉnh, quy hoạch tài nguyên nước của tỉnh phải phù hợp với tài nguyên nước của tỉnh phải phù hợp với quy hoạch tài nguyên nước chung của cả nước và quy hoạch tài nguyên nước lưu vực sông liên tỉnh,

nguồn nước liên tỉnh

Trong chương 2, luận văn tiến hành đánh giá cụ thé các điều kiện về tự.nhiên, kinh tế xã hội và hiện trạng tải nguyên nước trên địa bàn tỉnh BắcGiang dé tìm ra những bắt cập trong công tác phân bổ tài nguyên nước

được giải quyết trong quy hoach phân bổ tài nguyên nước.

1 Điều kiện tự nhiên

2.1.1 Vị trí địa lý

Tỉnh Giang thuộc vùng Trung du và miễn núi phía Bắc, phía Bắc