NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP PHI CÔNG TRÌNH ĐỂ NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG NGUỒN NƯỚC HỆ THỐNG THỦY LỢI VĨNH YÊN – VĨNH PHÚC

Bộ GIáO DụC Và ĐàO TạO Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn TRƯờNG ĐạI HọC thủy lợi Lê văn thắng NGHIấN CU GII PHP PHI CễNG TRèNH NNG CAO HIU QU S DNG NGUN NC H THNG THY LI VNH YấN VNH PHC Chuyên ngành : Kỹ thuật tài nguyên nớc Mã số : 60580212 Luận văn thạc sĩ Ngời hớng dẫn khoa học: PGS.TS Lê Thị Nguyên Hà Nội - 2014 i LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian thu thập tài liệu, nghiên cứu tính toán và tổng hợp, luận văn thạc sỹ kỹ thuật “Nghiên cứu giải pháp phi công trình để nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn nước hệ thống thủy lợi Vĩnh Yên – Vĩnh Phúc” đã hoàn thành, đảm bảo theo đúng đề cương đã được duyệt. Trước hết, tác giả bày tỏ lòng cảm ơn chân thành tới Trường Đại học Thủy lợi, Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Vĩnh Phúc, Công ty TNHH MTV Thủy lợi Liễn Sơn đã quan tâm giúp đỡ, tạo điều kiện trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn này. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Lê Thị Nguyên – Trường Đại học Thủy lợi đã tận tình chỉ dẫn, giúp đỡ trong thời gian làm luận văn này. Tác giả xin chân thành cảm ơn tất cả các thầy, các cô giáo Trường Đại học Thủy lợi nói chung, Phòng Đại học và Sau Đại học, Khoa Kỹ thuật Tài nguyên nước nói riêng đã truyền đạt kiến thức, giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình học tập và làm luận văn tốt nghiệp. Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn những người thân trong gia đình, bạn bè và đồng nghiệp cơ quan đã giúp đỡ, động viên, khích lệ tác giả trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn. Vĩnh Yên, tháng 8 năm 2014 Tác giả luận văn Lê Văn Thắng ii BẢN CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan đề tài luận văn Thạc sĩ: “Nghiên cứu giải pháp phi công trình để nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn nước hệ thống thủy lợi Vĩnh Yên – Vĩnh Phúc” là đề tài do cá nhân tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Lê Thị Nguyên. Luận văn được làm dựa trên các số liệu, tài liệu được thu thập từ nguồn thực tế, được công bố trên báo cáo của cơ các quan Nhà nước, được đăng tải trên các tạp chí chuyên ngành, sách, báo… để làm cơ sở nghiên cứu. Tác giả không sao chép bất kỳ một luận văn hoặc một đề tài nghiên cứu nào trước đó. Hà Nội, ngày 15 tháng 8 năm 2014 Tác giả Lê Văn Thắng iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT KCTN : Kênh chính tả ngạn TB : Trạm bơm PL : Phụ lục IRRI : Viện nghiên cứu lúa quốc tế UNDP : Chương trình Phát triển Liên Hợp Quốc IPCC : Ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu Trạm KTNN: Trạm khí tượng nông nghiệp β bh : độ ẩm bão hoà WTO : Tổ chức thương mại thế giới iv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1. Bản đồ hành chính thành phố Vĩnh Yên, tỉnh Vĩnh Phúc 21 Hình 2.1. Sơ đồ khối tính toán cơ câu cây trồng hợp lý 65 Hình 3.1. Quan hệ giữa lượng mưa hiệu quả và bốc thoát hơi nước. 69 Hình 3.2. Lượng bốc thoát hơi nước của hệ thống cây trồng theo thời vụ 70 Hình 3.3. Lượng bốc thoát hơi nước hệ thống cây trồng qua các thời kỳ sinh trưởng 71 Hình 3.4. Nhu cầu nước tưới của các loại cây trồng theo thời vụ. 73 Hình 3.5. Nhu cầu nước tưới của các loại cây trồng theo địa hình 74 Hình 3.6. Tổng nhu cầu tưới cho các cây trồng. 74 Hình 3.7. Đường quá trình lưu lượng tưới chủ động mặt ruộng hệ thống cây trồng hiện tại của Kênh 2A. 75 Hình 3.8. Đường quá trình lưu lượng tưới chủ động mặt ruộng hệ thống cây trồng hiện tại của kênh 2B 76 Hình 3.9. Đường quá trình lưu lượng tưới mặt ruộng hệ thống cây trồng hiện tại của TB Quán Trắng 76 Hình 3.10. Đường quá trình lưu lượng tưới mặt ruộng hệ thống cây trồng hiện tại của TB Đồng Đức. 76 Hình 3.11. Đường quá trình lưu lượng tưới mặt ruộng hệ thống cây trồng hiện tại của TB Đầm Mé. 77 Hình 3.12. Đường quá trình nhu cầu tưới mặt ruộng cây trồng hiện tại theo thời gian trên toàn hệ thống tưới nghiên cứu 77 Hình 3.13. Đường quá trình nước tưới của toàn hệ thống Qyc  t (m3/s) 80 Hình 3.14. Đường quá trình nước đến và nước dùng của hệ thống nghiên cứu. 84 v Hình 3.15. Đường quá trình lưu lượng tưới mặt ruộng hệ thống cây trồng hợp lý của kênh 2A 88 Hình 3.16. Đường quá trình lưu lượng tưới mặt ruộng hệ thống cây trồng hợp lý kênh B4. 89 Hình 3.17. Đường quá trình lưu lượng tưới mặt ruộng hệ thống cây trồng hợp lý TB Quán Trắng. 89 Hình 3.18. Đường quá trình lưu lượng tưới mặt ruộng hệ thống cây trồng hợp lý TB Đồng Đức. 89 Hình 3.19. Đường quá trình lưu lượng tưới mặt ruộng hệ thống cây trồng hợp lý TB Đầm Mé. 90 Hình 3.20. Đường quá trình lưu lượng tưới mặt ruộng theo thời gian hệ thống cây trồng hợp lý toàn hệ thống 90 Hình 3.21. Đường quá trình cung cấp nước tưới hệ thống (Qyc  t) (m3/s). 91 Hình 3.22. Đường quá trình cân bằng nước của hệ thống 94 Hình 3.23. Đường quá trình dùng nước cho hệ thống cây trồng hiện tại và hệ thống cây trồng hợp lý 95 Hình 3.24. So sánh tổng lượng nước tưới theo vụ của hệ thống cây trồng hợp lý và hiện tại 99 Hình 3.25. So sánh tổng điện tiêu thụ theo vụ của hệ thống cây trồng hợp lý và hiện tại 99 vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1. Nhu cầu nước cho nông nghiệp, công nghiệp và dân sinh 17 Bảng 1.2. Diện tích, thời vụ và năng suất các cây trồng trên hệ thống thuỷ lợi Tp Vĩnh yên 24 B¶ng 1.3. C¸c ®Æc ®iÓm kªnh chÝnh trong hÖ thèng nghiªn cøu 27 Bảng 1.4. Diện tích thiết kế và hiện tại phục vụ của hệ thống nghiên cứu. 27 Bảng 1.5. Thống kê các kênh tưới và các chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu của hệ thống 32 Bảng 1.6. Điện năng sử dụng bơm tưới thực tế hệ thống nghiên cứu – điện lực phường Hội Hợp 35 Bảng 2.1. Trị số bình quân nhiếu năm các yếu tố khí tượng trạm Vĩnh Yên 47 Bảng 2.2. Hệ số cây trồng KC theo kết quả thực nghiệm của FAO 48 Bảng 2.3. Các đặc trưng vật lý đất khu vực nghiên cứu. 49 Bảng 2.4. Các thông số lượng mưa ngày thiết kế 51 Bảng 2.5. Lượng mưa ngày vụ Xuân thiết kế 52 Bảng 2.6. Lượng mưa ngày vụ Mùa thiết kế 53 Bảng 2.7. Lượng mưa ngày vụ Đông thiết kế 54 Bảng 2.8. Hệ thống cây trồng hiện tại trên các loại đất của khu tưới 57 Bảng 3.10. Nhu cầu cung cấp nước tưới và tổng lượng nước tưới của hệ thống hiện tại. 79 Bảng 3.12. Cân bằng nước hệ thống cây trồng hiện tại ở phường Hội Hợp 83 Bảng 3.22. Nhu cầu cung cấp nước và tổng lượng nước tưới của hệ thống hợp lý 92 vii Bảng 3.23. Cân bằng nước của hệ thống cây trồng hợp lý 93 Bảng 3.24. So sánh yêu cầu dùng nước hệ thống cây trồng hợp lý và hiện tại. 95 Bảng 3.25. Hiệu quả kinh tế của hệ thống cây trồng hợp lý 97 Bảng 3.26. Hiệu quả kinh tế 1 m3 nước của hệ thống cây trồng hợp lý 98 Bảng 3.27. Hiệu quả điện năng tiết kiệm được của hệ thống cây trồng hợp lý 98 Bảng 3.1: Lượng bốc thoát hơi nước tiềm năng ETo ~ t và Peff ~ t 106 Bảng 3.2: Lượng bốc thoát hơi nước của cây trồng trên hệ thống. 106 Bảng 3.3: Nhu cầu tưới của các loại cây trồng trên các địa hình (mm). 107 Bảng 3.4. Tổng nhu cầu tưới cho các loại cây trồng trên hệ thống M (mm) 107 Bảng 3.5. Nhu cầu tưới chủ động của hệ thống cây trồng hiện tại khu tưới kênh 2A. 108 Bảng 3.6: Nhu cầu tưới chủ động của hệ thống cây trồng hiện tại khu tưới kênh 2B 108 Bảng 3.7: Nhu cầu tưới của hệ thống cây trồng hiện tại khu tưới TB Quán Trắng. 109 Bảng 3.8: Nhu cầu tưới của hệ thống cây trồng hiện tại khu tưới TB Đồng Đức. 109 Bảng 3.9: Nhu cầu tưới của hệ thống cây trồng hiện tại khu tưới TB Đầm Mé. 110 Bảng 3.11. Nhu cầu nước cho sinh hoạt + chăn nuôi 110 Bảng 3.13. Diện tích các loại cây trồng hợp lý trên khu tưới. 111 Bảng 3.14. Năng suất, giá trị sản phẩm cây trồng và chi phí sản xuất của hệ thống cây trồng (theo giá trị năm 2013). 112 Bảng 3.15: Điều kiện rằng buộc của các loại cây trồng. 112 viii Bảng 3.16. Bố trí hệ thống cây trồng hợp lý. 113 Bảng 3.17. Nhu cầu tưới của hệ thống cây trồng hợp lý kênh 2A. 113 Bảng 3.18. Nhu cầu tưới hệ thống cây trồng hợp lý của kênh 2B 114 Bảng 3.19. Nhu cầu tưới hệ thống cây trồng hợp lý của TB Quán Trắng. 114 Bảng 3.20. Nhu cầu tưới hệ thống cây trồng hợp lý của TB Đồng Đức. 115 Bảng 3.21. Nhu cầu tưới hệ thống cây trồng hợp lý của TB Đầm Mé. 115 ix MỤC LỤC CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU VÀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 14 1.1. Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu 14 1.1.1. Tình hình nghiên cứu sử dụng nước trên thế giới và Việt Nam 14 1.1.2. Những nghiên cứu liên quan đến đề tài 18 1. 2. Tổng quan về khu vực nghiên cứu 19 1.2.1. Tình hình chung khu vực nghiên cứu 19 1.2.2. Hiện trạng hệ thống thuỷ lợi 25 1.2.3. Phương hướng, mục tiêu phát triển kinh tế xã hội - Nhiệm vụ của hệ thống thuỷ lợi khu vực nghiên cứu. 37 1.3. Các giải pháp nâng cao hiệu quả hệ thống thủy lợi 39 1.3.1. Giải pháp công trình 39 1.3.2. Các giải pháp phi công trình 41 1.3.3. Các giải pháp tổng hợp và ứng dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật 41 1.3.4. Lựa chọn giải pháp dùng cho khu vực nghiên cứu 44 CHƯƠNG 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 45 2.1. Phạm vi nghiên cứu 45 2.2. Nội dung nghiên cứu 45 2.3. Phương pháp nghiên cứu và tài liệu tính toán 46 2.3.1. Ứng dụng chương trình CROPWAT của FAO xác định nhu cầu sử dụng nước của hệ thống cây trồng 46 2.3.2. Tính cân bằng nước hệ thống khu vực nghiên cứu 58 2.3.3. Sử dụng chương trình quy hoạch tuyến tính để xác định hệ thống cây trồng hợp lý 60 [...]... phi công trình để nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn nước hệ thống thủy lợi Vĩnh Yên – Vĩnh Phúc 2 Mục tiêu của đề tài Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn nước hệ thống thủy lợi Vĩnh Yên – Vĩnh Phúc 13 3 Nội dung nghiên cứu: - Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu và khu vực nghiên cứu - Xác định nhu cầu sử dụng nước của hệ thống cây trồng hiện trạng - Tính toán cân bằng nước cho hệ thống khu... của hệ thống là rất cao Vì vậy, để góp phần khắc phục khó khăn về lượng nước, giảm chi phí tưới nước, tăng hiệu quả kinh tế, việc nghiên cứu các giải pháp để nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn nước và sử dụng bền vững hệ thống thủy lợi Vĩnh Yên đặc biệt là giải pháp phi công trình nhằm sử dụng tối ưu tài nguyên nước là rất bức thiết Do vậy, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài Nghiên cứu giải pháp phi công. .. thiếu nước ngọt Nhận thức được tầm quan trọng của nguồn nước đối với sự phát triển bền vững và nhằm khai thác tối ưu nguồn nước đó, trên các hệ thống thủy lợi đã và đang sử dụng các biện pháp công trình và phi công trình để kiểm soát hệ thống tài nguyên nước tự nhiên và nhân tạo Qua việc nghiên cứu sử dụng nước ở nước ta hiện nay có thể rút ra một số nhận xét về tình hình sử dụng nước như sau: - Nước. .. thống khu vực nghiên cứu - Xác định hệ thống cây trồng hợp lý trên hệ thống thủy lợi - Xác định nhu cầu sử dụng nước của hệ thống cây trồng hợp lý - So sánh hiệu quả kinh tế của hệ thống cây trồng hợp lý và hiện tại trên hệ thống thủy lợi 4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu a Cách tiếp cận: + Kế thừa có chọn lọc bổ sung + Tiếp cận phát triển bền vững b Phương pháp nghiên cứu + Phương pháp kế thừa... ra thiếu nước tạm thời trong mùa khô Trên thế giới vấn đề nâng cao hiệu quả quản lý khai thác hệ thống thủy lợi đã được nhiều tổ chức và nhiều nhà khoa học quan tâm từ những thập kỷ trước đây, đặc biệt là ở các nước phát triển Ở một số nước các hệ thống thủy lợi đã được hiện đại hoá một cách hoàn chỉnh từ công trình đầu mối, hệ thống kênh dẫn, hệ thống các công trình lấy nước và công trình đo nước, kiểm... chiếm lược trong quản lý tài nguyên nước và đã được sử dụng để đạt tới sự cân bằng tối ưu về kinh tế giữa cung cấp và nhu cầu sử dụng nước 16 Đối với các nước phát triển (Anh, Pháp, Mỹ, Úc, Nhật…) việc nghiên cứu sử dụng nước đã đề ra các quy trình, quy phạm nhằm quản lý tổng hợp tài nguyên nước theo lưu vực sông Nó bao gồm các biện pháp giảm thiểu chất thải bằng việc áp dụng công nghệ sản xuất sạch... “Phát triển quản lý tổng hợp nguồn nước và sử dụng nước hiệu quả giúp các nước đang phát triển thông qua hành động về nước ở tất cả mọi cấp Nguyên tắc Dublin (1992) đã chỉ ra tài nguyên nước ngọt là hữu hạn, thiết yếu và cần được bảo vệ để duy trì cuộc sống, phát triển và môi trường Nên các quốc gia trên thế giới đang có những nổ lực để quản lý và sử dụng nguồn nước có hiệu quả , bảo vệ nguồn nước không... Nghiên cứu áp dụng khoa học công nghệ tiên tiến từng bước hiện đại hóa công tác quản lý điều hành hệ thống thủy nông Phù Sa – Hà Tây do trường Đại học Thủy lợi chủ trì thực hiện từ năm 2002 2004 Kết quả nghiên cứu của đề tài đã ứng dụng phần mềm tính tưới CROPWAT 4.3 của FAO vào quản lý điều hành hệ thống thủy nông Đề tài khoa học cấp Bộ: Hướng dẫn sử dụng phần mềm tính toán nhu cầu nước và quản lý... đập dâng nước + Hệ thống thuỷ lợi do Xí nghiệp Thủy lợi Vĩnh Yên quản lý dưới sự chỉ đạo của Công ty TNHH MTV Thủy Lợi Liễn Sơn, tưới cho 2.772,63 ha, đây là một hệ thống tưới nhỏ gồm 21 trạm bơm tưới loại nhỏ, 05 điểm bơm dầu, hệ thống kênh chính tả ngạn (KCTN) lấy nước từ đập Liễn Sơn cấp nước cho hệ thống kênh nhánh 2A, 2B; hệ thống kênh dẫn nước từ các trạm bơm tới tận mặt ruộng Qua 43 năm quản lý... triển sản xuất ngày càng cao Thực tiễn khẳng định hiệu quả của các hệ thống thủy lợi mang lại là rất to lớn, góp phần quan trọng vào nền sản xuất nông nghiệp, không ngừng nâng cao sản lượng cây trồng, cải thiện từng bước cuộc sống của người dân Hệ thống thủy lợi Vĩnh Yên được cung cấp nước tưới chủ yếu từ hệ 12 thống thủy lợi Liễn Sơn và một số trạm bơm thuộc các xã quản lý, là hệ thống tưới tiêu hoàn . tài Nghiên cứu giải pháp phi công trình để nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn nước hệ thống thủy lợi Vĩnh Yên – Vĩnh Phúc . 2. Mục tiêu của đề tài Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng. vực nghiên cứu. 37 1.3. Các giải pháp nâng cao hiệu quả hệ thống thủy lợi 39 1.3.1. Giải pháp công trình 39 1.3.2. Các giải pháp phi công trình 41 1.3.3. Các giải pháp tổng hợp và ứng dụng. cam đoan đề tài luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu giải pháp phi công trình để nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn nước hệ thống thủy lợi Vĩnh Yên – Vĩnh Phúc là đề tài do cá nhân tôi thực hiện dưới