Nghiên cứu giải pháp quản lý tài nguyên nước trên lưu vực sông Cầu

Tính cấp thiết của luận văn Lưu vực sông Cầu có diện tích 6.030 km2, chảy qua các tỉnh Bắc Kạn, Thái Nguyên, Bắc Giang, Bắc Ninh và thành phố Hà Nội, là nguồn cung cấp nước tưới cho kho

LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian thực hiện, tác giả đã 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 trên lưu vực sông Cầu” Bên cạnh sự nỗ lực của bản thân, tác giả còn được sự chỉ bảo, hướng dẫn của các thầy, cô giáo cùng các đồng nghiệp và bạn bè

Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tác giả xin gửi lời cảm ơn tới TS Lê Viết Sơn và PGS TS Nguyễn Cao Đơn đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và cung cấp tài liệu, thông tin cần thiết cho tác giả trong suốt quá trình tìm hiểu, nghiên cứu và hoàn thiện Luận văn

Tác giả xin trân trọng cảm ơn Trường Đại học Thủy lợi, các thầy giáo, cô giáo trong Khoa Kỹ thuật Tài nguyên nước, các thầy giáo, cô giáo thuộc các bộ môn

đã truyền đạt những kiến thức chuyên môn trong quá trình học tập

Tác giả cũng xin chân thành cảm ơn Viện Quy hoạch Thuỷ lợi và các đồng nghiệp đã tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tác giả trong việc thu thập tài liệu và các thông tin liên quan đến đề tài

Tuy nhiên do thời gian có hạn, kinh nghiệm của bản thân còn hạn chế nên những thiếu sót của luận văn là không thể tránh khỏi Tác giả rất mong tiếp tục nhận được sự chỉ bảo, hướng dẫn và giúp đỡ của các thầy cô giáo cũng như những ý kiến đóng góp của bạn bè và đồng nghiệp

Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến bạn bè, đồng nghiệp và người thân đã động viên, giúp đỡ và khích lệ tác giả trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn này

Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 23 tháng 5 năm 2014

Tác giả

Bùi Hải Ninh

BẢN CAM KẾT

PGS.TS Nguyễn Cao Đơn Tên đề tài Luận văn “Nghiên cứu giải pháp quản lý tài nguyên nước trên lưu

vực sông Cầu”

Tác giả xin cam đoan Luận văn được hoàn thành dựa trên các số liệu được thu thập từ nguồn thực tế, các tư liệu được công bố trên báo cáo của các cơ quan Nhà nước, được đăng tải trên các tạp chí chuyên ngành, sách, báo

Tác giả không sao chép bất kỳ một Luận văn hoặc một đề tài nghiên cứu nào trước đó

Hà Nội, ngày 23 tháng 5 năm 2014

Tác giả

Bùi Hải Ninh

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ LƯU VỰC SÔNG CẦU VÀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU CÓ LIÊN QUAN 5

1.1 Vị trí giới hạn 5

1.2 Đặc điểm địa hình 7

1.3 Đặc điểm địa chất - thổ nhưỡng 7

1.3.1 Địa chất 7

1.3.2 Thổ nhưỡng 8

1.4 Đặc điểm sông ngòi 9

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 về lĩnh vực nghiên cứu có liên quan đến đề tài 18

1.7.1 Tổng quan về quy hoạch quản lý tài nguyên nước trên thế giới 18

1.7.2 Tổng quan về quy hoạch quản lý tài nguyên nước ở Việt Nam 20

CHƯƠNG II THỰC TIỄN QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN NƯỚC TRÊN LƯU VỰC SÔNG CẦU 23

2.1 Dân số và lao động 23

2.2 Hiện trạng và phương hướng phát triển các ngành 23

2.2.1 Hiện trạng và phương hướng phát triển nông nghiệp 23

2.2.2 Hiện trạng và phương hướng phát triển công nghiệp 26

2.2.3 Hiện trạng và phương hướng phát triển đô thị 29

2.3 Phân vùng thủy lợi 31

2.3.1 Vùng miền núi 31

2.3.2 Vùng trung du và đồng bằng 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 và đồng bằng - 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 của các ngành kinh tế 44

3.1.1 Tiêu chuẩn cấp nước cho các ngành 44

3.1.2 Chỉ tiêu cấp nước cho các ngành 49

3.1.3 Nhu cầu nước của các khu dùng nước 52

3.2 Tính toán cân bằng nước dòng chính sông Cầu 53

3.2.1 Khái niệm về hệ thống tài nguyên nước và cân bằng nước hệ thống 53

3.2.2 Phương pháp tính toán cân bằng nước 55

3.2.2.1 Tổng quan về mô hình WEAP 55

3.2.2.2 Cấu trúc của mô hình WEAP 56

3.2.2.3 Khả năng của mô hình WEAP 59

3.2.2.4 Sử dụng mô hình WEAP 59

3.2.3 Thiết lập mô hình cân bằng nước lưu vực sông Cầu 62

3.2.3.1 Phân vùng tính toán cân bằng nước 62

3.2.3.2 Dòng chảy đến các tiểu lưu vực 65

3.2.3 3 Nhu cầu sử dụng nước trên các tiểu lưu vực 67

3.2.3.4 Các công trình sử dụng nước 67

3.2.3.5 Quy định về dòng chảy tối thiểu, dòng chảy hồi quy 69

3.2.3.6 Sơ đồ tính toán cân bằng nước 69

3.2.4 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình 71

3.2.5 Cân bằng nước 73

3.2.5.1 Kết quả tính toán cân bằng nước giai đoạn hiện tại 73

3.2.5.2 Kết quả tính toán cân bằng nước giai đoạn 2020 75

3.2.5.3 Nhận xét chung về kết quả cân bằng nước 76

3.3 Các giải pháp quy hoạch và quản lý nguồn nước 77

3.3.1 Xây dựng hồ chứa trên dòng chính sông Cầu 77

3.3.1.1 Hồ Nậm Cắt 77

3.3.1.2 Khả năng cấp nước của 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 năng cấp nước và bổ sung nguồn của 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 quả của các giải pháp quản lý nguồn nước được đề xuất trong nghiên cứu 84

3.3.6 Giải pháp quản lý nguồn nước đối với các tiểu lưu vực lấy nước dòng nhánh sông Cầu 86

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 88

TÀI LIỆU THAM KHẢO 90

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Bản đồ vị trí lưu vực sông Cầu 6

Hình 2.1: Phân vùng thủy lợi lưu vực sông Cầu 33

Hình 2.2: Hiện trạng công trình tưới lưu vực sông Cầu 42

Hình 3.1: Vị trí các tiểu lưu vực trên lưu vực sông Cầu 64

Hình 3.2: Dòng chảy đến các tiểu lưu vực từ 1961 đến 2010 67

Hình 3.3: Sơ đồ cân bằng nước lưu vực sông Cầu 70

Hình 3.4: Kết quả hiệu chỉnh mô hình tại trạm Thác Bưởi 72

Hình 3.5: Kết quả kiểm định mô hình tại trạm Thác Bưởi 73

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Đặc điểm sông ngòi lưu vực sông Cầu 11

Bảng 1.2: Phân phối dòng chảy năm tại một số trạm thuộc lưu vực sông Cầu 13

Bảng 1.3: Đặc trưng dòng chảy trung bình nhiều năm tại các trạm trên lưu vực 15

Bảng 1.4: Nguyên nhân hình thành các trận lũ chính trên sông Cầu 16

Bảng 2.1: Hiện trạng và dự báo dân số đến năm 2020 23

Bảng 2.2: Hiện trạng và phương hướng sử dụng đất nông nghiệp (ha) 24

Bảng 2.3: Diện tích sản lượng các loại cây trồng chính năm 2011 25

Bảng 2.4: Hiện trạng và 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 và dự báo các khu công nghiệp đến năm 2020 - Vùng hạ Thác Huống 27

Bảng 2.7: Hiện trạng và dự báo các khu công nghiệp đến năm 2020 - Vùng thượng Thác Huống 29

Bảng 2.8: Tổng hợp hiện trạng công trình tưới vùng thượng Thác Huống 35

Bảng 2.9: Tổng hợp hiện trạng tưới của 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 và tiếp nguồn mùa kiệt của hồ Núi Cốc 39 Bảng 2.12: Hiện trạng các trạm bơm tưới khai thác dòng chính 40

Bảng 3.1: Tiêu chuẩn nước dùng cho chăn nuôi 45

Bảng 3.2: Tiêu chuẩn cấp nước cho thủy sản nước ngọt 45

Bảng 3.3: Chỉ tiêu dùng nước cho đô thị loại IV, V và điểm dân cư nông thôn 46

Bảng 3.4: Chỉ tiêu dùng nước cho công trình công cộng 46

Bảng 3.5: Chỉ tiêu cấp nước cho các ngành giai đoạn hiện tại 49

Bảng 3.6: Chỉ tiêu cấp nước cho các ngành giai đoạn 2020 51

Bảng 3.7: Kết quả tính toán nhu cầu nước của các khu dùng nước giai đoạn hiện tại 52 Bảng 3.8: Kết quả tính toán nhu cầu nước của các khu dùng nước giai đoạn 2020 53

Bảng 3.9: Diện tích hứng nước của các tiểu lưu vực trong 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 chính hồ Nậm Cắt giai đoạn DAĐT 68

Bảng 3.13: Các khu thiếu nước giai đoạn hiện tại 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 và định hướng đến 2030 78

Bảng 3.16: Thông số thiết kế sơ bộ của hồ Nặm Cắt 79

Bảng 3.17: Dòng chảy sau hồ Nậm Cắt trước và sau khi xây dựng hồ 80

Bảng 3.18: Khả năng cấp và tiếp nguồn của hồ Núi Cốc 81

Bảng 3.19: Hoạt động của kênh chuyển nước từ hồ Núi Cốc sang sông Cầu 83

Bảng 3.20: So sánh kết quả cân bằng nước trước và sau khi áp dụng các giải pháp quản lý nguồn nước 86

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của luận văn

Lưu vực sông Cầu có diện tích 6.030 km2, chảy qua các tỉnh Bắc Kạn, Thái Nguyên, Bắc Giang, Bắc Ninh và thành phố Hà Nội, là nguồn cung cấp nước tưới cho khoảng 40 nghìn ha đất nông nghiệp; cấp nước dân sinh cho khoảng 1,8 triệu người, trong đó có các đô thị lớn như thị xã Bắc Kạn, thành phố Thái Nguyên, thành phố Bắc Ninh, các thị trấn, thị tứ và các khu dân cư tập trung ven sông

Lượng mưa trung bình nhiều năm các trạm trên lưu vực sông Cầu dao động

từ 1.300 - 1.700 mm/năm, thấp hơn so với các vùng lân cận trên địa bàn cả nước Vì vậy, lượng nước đến trên lưu vực sông Cầu được đánh giá là không đủ để đáp ứng nhu cầu dùng nước của các ngành kinh tế

Lưu vực sông Cầu là một trong những khu vực có tiềm năng đất nông nghiệp lớn Ngoài diện tích đất trồng lúa và hoa màu đã được khai thác, sử dụng, diện tích các khu trồng cây lâu năm, cây công nghiệp đang ngày càng mở rộng trên Do đó,

nhu cầu nước cho ngành nông nghiệp đang không ngừng tăng lên trên lưu vực

Hiện nay khu vực ven sông Cầu cũng đã hình thành nhiều khu công nghiệp lớn như khu gang thép Thái Nguyên, khu công nghiệp Sông Công, các khu chế xuất lớn của tỉnh Bắc Ninh, Đông Anh, Sóc Sơn (Hà Nội) Nhu cầu dùng nước cho ngành công nghiệp, đô thị được dự báo tiếp tục có xu hướng gia tăng, đồng thời vấn

đề nước cho bảo đảm môi trường và duy trì dòng chảy cũng cần được quan tâm trong tương lai

Với mục tiêu bảo đảm nguồn nước cho các ngành sử dụng nước từ dòng chính sông Cầu, việc tiến hành nghiên cứu đề xuất giải pháp quản lý tài nguyên nước trên lưu vực sông Cầu là cần thiết Nghiên cứu này tiến hành phân tích, tính toán nhu cầu dùng nước cho các ngành sử dụng nước trên lưu vực, ứng dụng mô hình đánh giá và quy hoạch tài nguyên nước WEAP để phân tích tính toán cân bằng nước, phân bổ nguồn nước, đánh giá tác động của các giải pháp quy hoạch và quản

lý nguồn nước trên lưu vực

2 Mục tiêu của nghiên cứu

Đề xuất giải pháp quy hoạch, quản lý nguồn nước trên lưu vực sông Cầu nhằm đáp ứng nhu cầu dùng nước của các ngành nông nghiệp, công nghiệp, đô thị, dân sinh và môi trường trên lưu vực sông Cầu

3 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

a Cách tiếp cận:

- Tiếp cận tổng hợp và liên ngành

Dựa trên điều kiện tự nhiên, nguồn nước, hiện trạng thủy lợi, hiện trạng và phương hướng phát triển kinh tế - xã hội của vùng nghiên cứu để đưa ra các giải pháp cấp nước phù hợp

- Tiếp cận kế thừa

Trên lưu vực sông Cầu đã có một số dự án, đề tài nghiên cứu về các vấn đề khai thác, sử dụng và quản lý tài nguyên nước Việc kế thừa có chọn lọc các kết quả nghiên cứu này sẽ giúp đề tài có định hướng giải quyết vấn đề một cách khoa học hơn

- Tiếp cận thực tiễn

Tiến hành khảo sát thực địa, thu thập số liệu hiện trạng và định hướng phát triển về thủy lợi cũng như các ngành kinh tế khác của từng địa phương trong vùng nghiên cứu Từ đó xác định được nhu cầu sử dụng nước và khả năng đáp ứng của dòng chính sông Cầu

- Tiếp cận các phương pháp toán và các công cụ tính toán hiện đại trong nghiên cứu

Để tính toán cân bằng nước, trong nghiên cứu này sử dụng mô hình WEAP Xây dựng bản đồ thông qua phần mềm MapInfo

b Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp kế thừa: Kế thừa các tài liệu, kết quả tính toán của các nghiên cứu đã thực hiện trên địa bàn vùng nghiên cứu Kế thừa tài liệu khí tượng, thủy văn

của các trạm trên lưu vực sông Cầu hiện có ở Viện Quy hoạch Thủy lợi, chuỗi tài liệu hiện có dài 50 năm từ 1961 đến 2010 Các tài liệu tính toán nhu cầu nước của các ngành nông nghiệp, sinh hoạt, công nghiệp, đô thị, môi trường của từng khu vực, từng công trình được sử dụng trong nghiên cứu này để tính toán cân bằng nước trên các tiểu lưu vực Trong những năm qua có nhiều nghiên cứu về nguồn nước trên lưu vực sông Cầu, như nghiên cứu tối ưu phân bổ nguồn nước trên lưu vực sông Cầu do Viện Quy hoạch Thủy lợi thực hiện năm 2007, quy hoạch Thủy lợi lưu vực sông Cầu – sông Thương đã được Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn phê duyệt năm 2007, nghiên cứu về tích hợp biến đổi khí hậu trong quy hoạch Thủy lợi, đây là những tài liệu quý báu để tác giả kế thừa về phương pháp nghiên cứu, các công cụ sử dụng và các kinh nghiệm của các chuyên gia

- Phương pháp điều tra, thu thập: Điều tra, thu thập tài liệu trong vùng nghiên cứu bao gồm: tài liệu về điều kiện tự nhiên (vị trí, địa hình, địa chất, thổ nhưỡng); tài liệu về nguồn nước (sông ngòi, khí tượng, thủy văn); tài liệu về hiện trạng và phương hướng phát triển kinh tế - xã hội; tài liệu về hiện trạng thủy lợi (vùng thủy lợi, cấp nước tưới, cấp nước đô thị - công nghiệp)

- Phương pháp mô hình hóa: Việc ứng dụng khoa học công nghệ trong tính toán, mô phỏng quá trình thủy văn, thủy lực trên lưu vực có ý nghĩa rất quan trọng trong các nghiên cứu về nguồn nước Nhiều mô hình tiên tiến có khả năng mô phỏng chính xác quá trình vận động của nước trên lưu vực đã được xây dựng và phát triển trong những năm gần đây như mô hình MIKE BASIN (DHI, Đan Mạch),

mô hình SWAT (Mỹ), WEAP (Thụy Điển) Trong nghiên cứu này tác giả ứng dụng

mô hình WEAP (Water Evaluation And Planning - Hệ thống "Đánh giá và Quy hoạch Tài nguyên nước") là mô hình mới được phát triển bởi Stockholm Environment Institute's U.S Center để tính toán cân bằng nước, phân bổ nguồn nước và đánh giá tác động của giải pháp quy hoạch, quản lý đến việc sử dụng nước trên lưu vực sông Cầu

- Phương pháp chuyên gia: Tham khảo, tập hợp ý kiến từ các nhà khoa học

về các nội dung liên quan đến đề tài và vùng nghiên cứu Được học tập và công tác

với các thầy cô giáo, các chuyên gia có năng lực và kinh nghiệm trong lĩnh vực tài nguyên nước, trong quá trình thực hiện luận văn tác giả đã tham vấn, xin ý kiến các chuyên gia về phương thức tổ chức nghiên cứu, cách thức thiết lập mô hình tính toán, phân tích các kết quả tính toán của nghiên cứu Các gợi ý, góp ý và các nhận xét của các thầy, cô giáo, các chuyên gia đã giúp cho tác giả hoàn thiện luận văn này.

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ LƯU VỰC SÔNG CẦU VÀ LĨNH VỰC

NGHIÊN CỨU CÓ LIÊN QUAN

1.1 Vị trí giới hạn

Lưu vực sông Cầu là một trong những lưu vực sông lớn ở nước ta, có vị trí địa lý đặc biệt, đa dạng và phong phú về tài nguyên cũng như về lịch sử phát triển kinh tế, xã hội của các tỉnh nằm trên lưu vực

Lưu vực sông Cầu là lưu vực quan trọng nhất trong hệ thống sông Thái Bình,

có diện tích lưu vực 6.030 km2 (chiếm khoảng 8% diện tích lưu vực sông Hồng - sông Thái Bình trong lãnh thổ Việt Nam) Lưu vực có tổng chiều dài các nhánh sông khoảng 1.600 km

Lưu vực sông Cầu nằm ở toạ độ từ 21007’ đến 22018’ vĩ độ Bắc và 105028’ đến 106008’ kinh độ Đông Lưu vực bao gồm toàn bộ hoặc một phần lãnh thổ của các tỉnh Bắc Kạn, Thái Nguyên, Bắc Ninh, Bắc Giang, Vĩnh Phúc và thành phố Hà Nội

Lưu vực được giới hạn bởi: Cánh cung sông Gâm ở phía Tây, cánh cung Ngân Sơn ở phía Đông, phía Bắc và Tây Bắc giới hạn bởi những dãy núi cao hơn 1.000 m, phía Nam giáp với Hải Dương và thành phố Hà Nội

Hình 1.1: Bản đồ vị trí lưu vực sông Cầu

1.2 Đặc điểm địa hình

Địa hình lưu vực sông Cầu đa dạng và phức tạp bao gồm cả 3 dạng địa hình: miền núi, trung du và đồng bằng Nhìn chung, địa hình lưu vực thấp dần theo hướng Tây Bắc - Đông Nam

- Phía thượng nguồn thung lũng sông nằm giữa cánh cung sông Gâm và cánh cung Ngân Sơn - Yên Lạc, đường phân nước của lưu vực sông Cầu được xác định

rõ ràng Ở phía Bắc và Tây Bắc có những đỉnh núi cao trên 1.000 m (Hoa Sen 1.525

m, Phia Đeng 1.527 m, Pianon 1.125 m) Ở phía Đông có những đỉnh núi cao trên

700 m (Cóc Xe 1.131 m, Lung Giang 785 m, Khao Khiên 1.107 m)

- Trung lưu từ Chợ Mới, nơi sông Cầu cắt qua cánh cung Ngân Sơn chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam trên một đoạn khá dài rồi lại trở lại hướng cũ cho tới Thái Nguyên Đoạn này thung lũng sông mở rộng, núi đã thấp xuống rõ rệt và ở

xa bờ sông; độ cao trung bình chỉ khoảng 100 - 200 m

- Hạ lưu kể từ dưới Thác Huống cho tới Phả Lại, địa hình hai bên sông cao trung bình 10 - 25 m, ở phía Tây là dãy núi Tam Đảo có đỉnh Tam Đảo cao 1.592 m

là nơi bắt nguồn của 2 phụ lưu lớn là sông Công và sông Cà Lồ

1.3 Đặc điểm địa chất - thổ nhưỡng

1.3.1 Địa chất

- Vùng hạ lưu thuộc hệ đệ tứ bồi tích, trầm tích sỏi, cát, đất thịt Với các đặc điểm địa chất ở vùng đồng bằng, khi xây dựng các công trình thủy lợi thường gặp khó khăn trong việc xử lý nền móng

- Vùng thượng và trung lưu bao gồm các hệ như sau:

+ Hệ Jura không phân chia, tạo thành trầm tích của núi lửa màu đỏ phún xuất axit và bazơ, sa thạch, alơrolit

+ Hệ Trias không phân chia: sa thạch, diệp thạch, sạn kết, đá vôi, phún xuất bazơ và axit

+ Hệ Đề vôn: các bậc Eifili, Givêti, đá vôi, diệp thạch sét

+ Hệ Odôvialôlit và sa thạch, đôi khi dạng dải, đá vôi

Đặc điểm địa chất vùng miền núi rất thuận tiện cho việc xây dựng công trình Trên lưu vực có 4 tầng chứa nước lỗ hổng, 21 tầng chứa nước khe nứt và 2 tầng rất nghèo nước Trong đó có 4 tầng chứa nước thuộc tầng chứa nước lỗ hổng

và 4 tầng chứa nước (tầng trầm tích cacbonat hệ tầng Bắc Sơn, tầng trầm tích Đề vôn hệ tầng Tốc Tác, tầng trầm tích Đề vôn hệ tầng Nà Quản và tầng trầm tích Silua- Đề vôn hệ tầng Pia Phương) thuộc hệ tầng chứa nước khe nứt là những tầng chứa nước được khai thác phục vụ sản xuất, sinh hoạt cho các tỉnh trên lưu vực

- Nhóm đất phát triển trên đá kiềm (đá vôi, đá bazic) Loại đất phát triển trên

đá vôi ở huyện Bạch Thông, đất tốt, thích hợp cho trồng cây nông nghiệp ngắn ngày, giầu chất canxi, nhưng độ dày không đồng đều và thiếu nước mặt Loại đất phát triển trên đá kiềm tập trung ở phía Tây và Tây Nam huyện Phú Lương tỉnh Thái Nguyên, giầu chất dinh dưỡng, độ dày thường sâu, thuận tiện cho trồng cây công nghiệp

- Nhóm đất phát triển trên phù sa cổ tập trung ở phần hạ lưu sông, đất có tầng sâu dày, nhưng bạc màu, tập trung ở các huyện Hiệp Hòa, Việt Yên, Sóc Sơn

- Nhóm đất trồng lúa phân bố ở các huyện Vĩnh Lạc, Tiên Sơn, Quế Võ, Yên Dũng Thành phần cơ giới thịt nhẹ hay trung bình, dinh dưỡng khá

1.4 Đặc điểm sông ngòi

Dòng chính sông Cầu bắt nguồn từ dãy núi Vạn On (1050

37’40”- 22015’40”)

ở độ cao 1175 m thuộc huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn Chiều dài sông tính tới Phả Lại là 288,5 km, diện tích lưu vực 6.030 km2

Thượng lưu sông chảy theo hướng Bắc - Nam, độ cao trung bình lưu vực 300

- 400 m, lòng sông hẹp và dốc, nhiều thác ghềnh, độ uốn khúc lớn (2,0), bề ngang sông rộng trung bình (50 - 60 m) về mùa cạn, mùa lũ có thể lên tới 80 - 100 m độ dốc đáy sông khoảng 10‰

Trung lưu từ Chợ Mới đổ xuống, sông chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam trên một đoạn khá dài sau đó lại chảy theo hướng cũ (Bắc – Nam) cho tới Thái Nguyên, thung lũng sông mở rộng, núi thấp dần, độ cao trung bình 100 - 200 m, độ dốc đáy giảm còn 0,5‰ Lòng sông về mùa cạn rộng chừng 80 - 100 m, trị số uốn khúc còn lớn (1,90)

Hạ lưu từ Thác Huống về tới Phả Lại, sông chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam, độ cao trung bình lưu vực chỉ còn từ 10 - 25 m, độ dốc đáy sông nhỏ (0,1‰) lòng sông rộng trung bình về mùa cạn 70 - 150 m, sâu từ 3 - 4 m nước Hai bờ có đê bao nên mùa lũ mặt nước mở rộng

Trên sông Cầu nếu tính các phụ lưu có chiều dài từ 10 km trở lên thì từ thượng nguồn về chỗ nhập lưu của sông Thương có 27 phụ lưu lớn nhỏ, mà hầu hết

là các phụ lưu nhỏ, trong đó chỉ có 5 phụ lưu có diện tích lưu vực từ vài trăm đến 1.000 km2: sông Công (951 km2), sông Cà Lồ (891 km2), sông Nghinh Tường (465

km2), sông Chợ Chu (437 km2

), sông Đu (360 km2

) và đặc biệt là sông Thương và sông Lục Nam có diện tích lưu vực còn lớn hơn dòng chính sông Cầu (6.650 km2) Nếu không kể sông Thương và Lục Nam thì sông Cầu có hai phụ lưu tương đối lớn

và đều nằm bên bờ hữu đó là sông Công và sông Cà Lồ, hai sông này đều bắt nguồn

từ những dãy núi cao trên 1.000 m thuộc dãy núi Tam Đảo ở phía Tây lưu vực, nhưng khi thoát khỏi vùng núi cao nó chảy quanh co trong những vùng đồng bằng rộng lớn và thấp đó là Đại Từ và Phúc Yên

Dòng chính sông Cầu sau khi chảy qua nhiều thác ghềnh trong một thung lũng hẹp của Bắc Kạn giữa những đồi núi chạy sát ra sông Về tới Thái Nguyên thung lũng sông bắt đầu mở rộng dần ra, ven sông có nhiều bãi tương đối thấp và dễ

bị ngập lụt khi có lũ lớn Vì vậy sông Cầu có đê bao từ Thái Nguyên về hạ lưu

Các phụ lưu chính của sông Cầu:

- Sông Công

Sông Công là phụ lưu cấp I lớn nhất của sông Cầu, bắt nguồn từ vùng Đèo Khế, huyện Định Hóa, tỉnh Thái Nguyên, chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam Nhánh chính sông Công nhập lưu với sông Cầu tại ranh giới ba xã Thuận Thành (huyện Phổ Yên), Trung Giã (huyện Sóc Sơn, Hà Nội) và Hợp Thịnh (huyện Hiệp Hòa, tỉnh Bắc Giang)

Sông Công dài 96 km Diện tích lưu vực 951 km2, cao trung bình 224 m, độ dốc trung bình 27,3%, mật độ sông suối 1,20 km/km2 Tổng lượng nước 0,794 km3

ứng với lưu lượng trung bình năm 25 m3/s, môđun dòng chảy năm 26 l/s.km2

- Sông Cà Lồ

Sông Cà Lồ là một phụ lưu của sông Cầu Đầu nguồn sông Cà Lồ hiện nay ở huyện Mê Linh (Hà Nội), nguồn nước của sông chủ yếu là từ các dòng suối từ sườn Tây Bắc dãy núi Tam Đảo và đổ vào sông Cầu tại địa phận xã Việt Long (huyện Sóc Sơn - Hà Nội) Sông Cà Lồ tạo thành ranh giới tự nhiên giữa huyện Sóc Sơn với huyện Mê Linh và giữa huyện Sóc Sơn với huyện Yên Phong

Tổng chiều dài của sông là 89 km, độ cao trung bình lưu vực là 87 m, độ dốc 4,7%, mật độ lưới sông 0,73 km/km2, diện tích lưu vực 891 km2 Lưu lượng trung bình năm đạt 27,9 m3/s

- Sông Nghinh Tường

Sông Nghinh Tường là một phụ lưu của sông Cầu thuộc tỉnh Thái Nguyên Sông Nghinh Tường có chiều dài 46 km, diện tích lưu vực 465 km2 Sông bắt nguồn

từ những dãy núi cao trên 500 m của vòng cung dãy núi Bắc Sơn (Lạng Sơn), chảy theo hướng Đông Bắc - Tây Nam qua các xã Nghinh Tường, Sảng Mộc, Thượng Nung, Thần Sa thuộc huyện Võ Nhai rồi đổ ra sông Cầu tại địa bàn xã Văn Lãng

thuộc huyện Đại Từ Khoảng 40% chiều dài dòng chảy sông Nghinh Tường là vùng

đá vôi, thung lũng thường hẹp và sâu, vách đá dựng đứng

- Sông Chợ Chu

Sông Chợ Chu là một phụ lưu của sông Cầu và là hệ thống sông lớn nhất trên địa bàn huyện Định Hóa, tỉnh Thái Nguyên Hệ thống sông Chợ Chu gồm nhiều khe suối nhỏ bắt nguồn từ sườn núi của các xã phía tây và phía bắc huyện Định Hóa, với

3 nhánh chính là suối Chao, suối Múc, suối Tao

Sông Chợ Chu dài 36,5 km, chảy chủ yếu theo hướng Tây Bắc - Đông Nam

và hợp lưu với Sông Cầu ở thị trấn Chợ Mới, huyện Chợ Mới, tỉnh Bắc Kạn Lưu vực sông Chợ Chu rộng 437 km2, độ cao trung bình 206 m, độ dốc lưu vực 16,2%, mật độ lưới sông 1,3 km/km2 Lưu lượng nước bình quân trong năm 3,06 m3

/s

- Sông Đu

Sông Đu là một phụ lưu nằm tại hữu ngạn của sông Cầu Gần như toàn bộ lưu vực sông Đu nằm trên địa bàn ba huyện Định Hóa, Phú Lương và Đại Từ thuộc tỉnh Thái Nguyên Sông Đu bắt nguồn từ vùng Lương Can, ở độ cao khoảng 275 m,

chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam và nhập vào Sông Cầu ở xã Sơn Cẩm, huyện Phú Lương

Tổng chiều dài dòng chính của sông là khoảng 44 km Diện tích lưu vực 360

km2, độ cao trung bình 129 m, độ dốc trung bình 13,3%, mật độ sông suối 0,94 km/km2 Tổng lượng nước hàng năm đạt 0,264 km3 ứng với lưu lượng nước trung bình hàng năm là 8,73 m3/s, môđun dòng chảy hàng năm 23,2 l/s.km2

Bảng 1.1: Đặc điểm sông ngòi lưu vực sông Cầu

TT Sông Chiều dài (km) Diện tích lưu vực (km 2

b Nắng - Nhiệt độ: Số giờ nắng trung bình cả năm trên 1500 giờ/năm, tại các

trạm quan trắc, lớn nhất tại Bắc Giang thuộc lưu vực sông Thương đạt tới 1653,7 giờ/năm

Nhiệt độ trung bình của không khí hàng năm từ 23,2 - 23,60C, trung bình các tháng cao nhất cũng không quá 300C Tháng có nhiệt độ trung bình cao nhất thường rơi vào tháng VI, VII; nhiệt độ trung bình thấp nhất thường xảy ra vào các tháng XII, I

c Độ ẩm không khí: Độ ẩm không khí trung bình nhiều năm dao động từ 82

- 83%

d Bốc hơi: Lượng bốc hơi hàng năm toàn vùng đều đạt trên 900 mm/năm

Nhỏ nhất tại Hiệp Hòa là 902,3 mm/năm, lớn nhất tại Bắc Giang 993,2 mm/năm cũng là nơi có số giờ nắng cao nhất

e Mưa: Lượng mưa trung bình nhiều năm các trạm trong và lân cận vùng

nghiên cứu từ 1.300 - 1.700 mm/năm Cá biệt có trạm Tam Đảo mưa năm lên tới trên 2.418 mm, bình quân toàn lưu vực sông Cầu khoảng 1.700 mm

- Mùa mưa từ tháng V đến tháng IX, lượng mưa từ 74 - 79% tổng lượng mưa năm, tháng có lượng mưa lớn nhất là các tháng VII, VIII với lượng mưa phân bố trên 300 mm/tháng

- Mùa khô từ tháng X đến tháng IV năm sau, lượng mưa từ 21 - 26 % tổng lượng mưa năm Tháng mưa ít nhất là tháng XII, I, hầu hết trên lưu vực ở thời kỳ

này lượng mưa chỉ ở mức trên dưới 20,0 mm, nghĩa là bằng khoảng 1/3 tổng lượng bốc hơi trong tháng Do vậy, giai đoạn này là thời kỳ khô hạn trên lưu vực

1.6 Đặc điểm thủy văn

1.6.1 Dòng chảy năm

Chế độ thủy văn lưu vực sông Cầu phụ thuộc vào chế độ mưa Lưu vực sông Cầu có lượng mưa hàng năm bình quân trên 1.700 mm, ước tính mô số dòng chảy năm trung bình đạt tới 21,4 l/s.km2, tổng lượng dòng chảy năm 4,85 tỷ m3

Tuy nhiên dòng chảy phân bố không đồng đều theo không gian và thời gian Do có lượng mưa tập trung lớn và mạng lưới sông phát triển nên phần hữu ngạn sông Cầu

có lượng dòng chảy lớn hơn hẳn phần tả ngạn

+ Khu vực ven dãy Tam Đảo với độ cao trên 1.500 m nằm án ngữ dọc theo phía Tây lưu vực, độ che phủ cũng còn tương đối lớn, vì thế mô số dòng chảy bình quân có thể đạt tới 30 l/s.km2;

+ Phần thượng nguồn sông Cầu có lượng mưa năm trung bình 1400 - 1600 mm/năm và mô số dòng chảy năm đạt khoảng 20 l/s.km2

Phân mùa dòng chảy và phân phối dòng chảy năm:

Chế độ thủy văn sông Cầu phân làm 2 mùa rõ rệt: mùa lũ và mùa kiệt Mùa

lũ kéo dài 5 tháng, bắt đầu từ tháng VI và kết thúc vào tháng X Lượng dòng chảy mùa lũ chiếm khoảng 70 - 80% tổng lượng dòng chảy cả năm Mùa kiệt kéo dài 7 tháng, từ tháng X năm trước đến tháng V năm sau Lượng dòng chảy mùa kiệt chỉ chiếm khoảng 20 - 30% tổng lượng dòng chảy năm

Bảng 1.2: Phân phối dòng chảy năm tại một số trạm thuộc lưu vực sông Cầu

Tỷ lệ

%

Q(m 3 /s )

Tỷ lệ

%

Q(m 3 /s )

Tỷ lệ

%

Q(m 3 /s )

Tỷ lệ

%

Q(m 3 /s )

tỷ lệ 47,4% Các tháng mùa kiệt có lượng dòng chảy chỉ chiếm 20 - 30% lượng dòng chảy năm Ba tháng kiệt nhất là tháng I - III và cực tiểu xuất hiện vào tháng II trên sông Cầu và sông Đu, tháng I trên sông Công và tháng XII trên sông Cà Lồ Lượng dòng chảy trong tháng kiệt nhất chỉ chiếm khoảng 2,0% lượng dòng chảy năm

Ngoài những ảnh hưởng của điều kiện tự nhiên, chế độ thủy văn trên lưu vực sông Cầu cũng bị thay đổi đáng kể dưới tác động của con người Nước sông Cầu được sử dụng rộng rãi cho sản xuất, đời sống và nhu cầu dùng nước ngày càng tăng lên Để khai thác nguồn nước, trong lưu vực đã xây dựng một số hồ chứa tương đối lớn và nhiều hồ chứa, phai đập nhỏ

Hồ Đại Lải có dung tích 30,5.106

m3 và hồ Xạ Hương có dung tích 14,4 106

m3 đã được xây dựng ở Vĩnh Phúc để cung cấp nước cho 4.700 ha đất nông nghiệp

và phục vụ sinh hoạt cho các thị trấn ở Vĩnh Phúc Sự tồn tại của hai hồ Đại Lải và

Xạ Hương trên sông Cà Lồ làm mất đi dòng chảy tự nhiên phía hạ lưu sông đoạn

đến Lương Phú (chỗ nhập lưu của sông Cà Lồ và sông Cầu) Dòng chảy ở đoạn này giảm sút đáng kể, đặc biệt vào mùa khô, khi hai hồ chứa tích nước và ngừng xả nước xuống hạ lưu, dòng chảy hạ lưu phụ thuộc hoàn toàn vào lượng mưa và lượng nước tiêu trên khu vực

Tình trạng tương tự cũng thấy ở hạ lưu sông Công, đoạn từ hạ lưu hồ Núi Cốc đến Hương Ninh (vị trí nhập lưu với sông Cầu) sau khi hồ Núi Cốc đi vào hoạt động Hồ Núi Cốc trên sông Công được xây dựng từ năm 1973 và hoàn thành năm

1978, có dung tích 175,5.106 m3 Hồ Núi Cốc có nhiệm vụ cấp nước tưới cho vùng

hạ lưu sông Công và cấp nước bổ sung cho sông Cầu để phục vụ cho sản xuất công nghiệp và sinh hoạt cho thành phố Thái Nguyên, các khu công nghiệp sông Công,

Gò Đầm và tưới cho hơn 20.000 ha ruộng ở Bắc Giang và Bắc Ninh qua đập Thác Huống với lượng nước 20.106 m3

Bảng 1.3: Đặc trưng dòng chảy trung bình nhiều năm tại các trạm trên lưu vực

+ Lũ lớn ở Thác Riềng gặp lũ lớn ở Gia Bảy khoảng 40%

+ Lũ lớn ở Gia Bảy gặp lũ lớn ở Giang Tiên (sông Đu) khoảng 75%

+ Lũ lớn ở Tân Cương (sông Công) gặp lũ lớn ở Gia Bảy khoảng 25%

Chế độ lũ trên hệ thống sông Cầu có sự khác nhau giữa các lưu vực nhỏ Các nhánh sông có diện tích lưu vực nhỏ hơn 500 km2 (sông Nghinh Tường, sông Đu,

sông Chu ) là các sông có độ dốc lưu vực lớn (> 10%) nên nước tập trung nhanh, đường quá trình lũ ở các nhánh sông này thường có dạng lũ lên nhanh, xuống nhanh, các đỉnh lũ phân biệt nhau khá rõ, thời gian truyền lũ ngắn từ 1 đến 3 ngày, cường suất lũ tại những nhánh sông này thường lớn, đặc biệt là những suối nhỏ đầu nguồn Tại các sông có diện tích lưu vực lớn hơn thì thời gian truyền lũ thường dài hơn nên đường quá trình lũ có dạng thoải, cường suất lũ chỉ khoảng 0,5 - 1,0 m/h

Lưu vực sông Cầu trực tiếp chịu ảnh hưởng của bão và Front cực nên bão là nguyên nhân chính gây ra lũ ở đây Trong thời kỳ quan trắc 50 năm thì lũ lớn trên sông Cầu do bão gây ra là 42% Theo số liệu quan trắc tại trạm Thác Bưởi, trên dòng chính sông Cầu trong thời kỳ 1960 - 2000, cho thấy những trận lũ lớn có lưu lượng đỉnh lũ lớn hơn 2.000 m3/s đều do mưa trong bão gây ra

Trên thực tế người ta mới quan trắc được Qmax xảy ra tại Thác Bưởi (sông Cầu) là 3.490 m3/s (10/VIII/1968) thì mô số dòng chảy lũ cũng chỉ đạt tới 1.572 l/s.km2, hệ số dòng chảy lũ lớn nhất trung bình 0,5 - 0,6 Tổng lượng nước 4 tháng mùa lũ (từ tháng VI đến tháng IX) tại Thác Bưởi tính trung bình nhiều năm là 1,131.109 m3, chiếm 68,7% tổng lượng nước toàn năm Riêng tháng VII và tháng VIII đã có tổng lượng nước là 0,669.109 m3, chiếm 58,7% tổng lượng nước toàn mùa lũ Nghĩa là lũ lớn tập trung trong hai tháng VII và tháng VIII

Bảng 1.4: Nguyên nhân hình thành các trận lũ chính trên sông Cầu

Thời gian lũ Lưu lượng đỉnh (m 3

/s)

Thời gian mưa Lượng mưa (mm)

Nguyên nhân khí tượng

1.6.3 Chất lượng nước

Nhìn chung chất lượng nước sông Cầu đã bị suy giảm, nhiều nơi đã bị ô nhiễm nghiêm trọng, nhất là các đoạn sông chảy qua các đô thị, khu công nghiệp và các làng nghề thuộc các tỉnh Thái Nguyên, Bắc Giang, Bắc Ninh, Vĩnh Phúc, cụ thể như sau:

+ Đoạn từ thượng nguồn sông đến Thác Bưởi, nước sông còn giữ được tính

tự nhiên vốn có do chảy qua vùng dân cư thưa thớt và công nghiệp chưa phát triển Chất lượng nước của đoạn sông này còn tương đối tốt Các chỉ tiêu chất lượng nước còn đảm bảo giới hạn cho phép đối với nguồn nước mặt loại A (QCVN 08 - 2008), trừ các đoạn sông suối chảy qua các khu khai thác mỏ, nhất là các khu tuyển quặng, đào đãi khoáng sản tự do…

+ Đoạn trung lưu tính từ ngã 3 sông Đu gặp sông Cầu đến Phù Lôi (Sóc Sơn) Đây là khu vực đã có mức độ phát triển kinh tế khá cao Đoạn sông này đã tiếp nhận một lượng lớn nước thải (gần 300 triệu m3/năm) từ các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp, sinh hoạt và dịch vụ Chất lượng nước của đoạn sông này đã suy giảm nhiều Hầu hết các chỉ tiêu chất lượng nước đều không đạt tiêu chuẩn chất lượng nguồn loại A (QCVN 08 - 2008) Nhiều nơi, nhiều chỉ tiêu không đạt nguồn loại B, nhất là vào những tháng mùa kiệt, khi nước ở thượng nguồn ít Do đó, nước sông Cầu đoạn trung lưu không dùng cho mục đích sinh hoạt được, nguồn lợi thủy sản cạn kiệt

+ Hạ lưu sông Cầu được tính từ ngã ba sông Công gặp sông Cầu đến cửa sông Cầu gặp sông Thái Bình (đoạn chảy qua hai tỉnh Bắc Ninh và Bắc Giang) Nước sông Cầu đoạn hạ lưu bị ô nhiễm nghiêm trọng và nguyên nhân chủ yếu là do hoạt động sản xuất của thượng lưu, trung lưu và các làng nghề hai bên bờ sông Hàm lượng BOD, COD so với tiêu chuẩn (QCVN 08 - 2008) đều cao hơn tiêu chuẩn cho phép hàng chục lần Dư lượng thuốc bảo vệ thực vật tại một số điểm (trong đoạn hạ lưu) khá cao vượt quá tiêu chuẩn cho phép hàng trăm lần Một điều đáng lưu ý là khu vực này có canh tác ruộng lúa và hoa mầu nằm ngoài đê, hàng năm nhân dân sử dụng rất nhiều thuốc bảo vệ thực vật, phân tươi… Một phần lượng

thuốc này còn lưu lại trong đất, khi mưa nước cuốn trôi đưa thẳng vào sông, gây ô nhiễm Hàm lượng coliform của tất cả các điểm đều vượt hàng chục lần, thậm chí gấp hàng trăm lần tiêu chuẩn cho phép đối với nguồn loại B, đây là điều đang báo động

1.7 Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu có liên quan đến đề tài

1.7.1 Tổng quan về quy hoạch quản lý tài nguyên nước trên thế giới

Nước là tài nguyên thiết yếu cho cuộc sống của con người, tự nhiên, xã hội

và nền kinh tế Con người đã sống ven sông, hồ, đất ngập nước và vùng đồng bằng trong nhiều thế kỷ Sông cung cấp một loạt các nhu cầu thiết yếu như cấp nước, pha loãng chất thải, cung cấp thủy sản, sản xuất năng lượng, điều tiết cắt giảm lũ, cung cấp dịch vụ văn hóa, giải trí và môi trường sống hỗ trợ một loạt các hệ sinh thái

Chính vì nguồn nước có rất nhiều chức năng đối với cuộc sống nên việc lập quy hoạch sử dụng nước là rất phức tạp Nhu cầu dùng nước đang ngày càng tăng lên vượt quá khả năng tự nhiên của sông ngòi dẫn đến các hiện tượng khai thác nước quá mức, ô nhiễm nguồn nước, ảnh hưởng đến hệ sinh thái Những thất bại trong việc quản lý nguồn nước thường là hậu quả của việc ra quyết định không phù hợp, quản lý yếu kém và lập quy hoạch không hợp lý Quy hoạch lưu vực hiệu quả

là khởi đầu cho quản lý bền vững lưu vực sông Chính vì vậy, việc nghiên cứu quản

lý tài nguyên nước trên các lưu vực sông để đáp ứng nhu cầu của các ngành kinh tế đảm bảo cho việc phát triển bền vững là vấn đề luôn được các Chính phủ, các nhà khoa học quan tâm

Quản lý và phân phối nguồn nước là một quyết định khó khăn của các nhà quản lý [1] Theo thời gian người quản lý phải cân đối nguồn cung cấp giảm dần trong khi đó nhu cầu nước ngày càng tăng Do sự gia tăng dân số, phát triển kinh tế

và thay đổi khí hậu làm tăng thêm căng thẳng về tài nguyên nước Phương pháp quản lý truyền thống không còn phù hợp nữa và một cách tiếp cận toàn diện hơn để quản lý nước là cần thiết Đây là lý do cho việc cần phải quản lý tổng hợp tài

1 United Nations, Water for Life Decade, Integrated Water Resources Management

nguyên nước (IWRM), cách tiếp cận này đã được quốc tế chấp nhận như con đường phía trước để phát triển hiệu quả, công bằng và bền vững để quản lý tài nguyên nước hạn chế của thế giới và để đối phó với nhu cầu nước cạnh tranh giữa các ngành, các địa phương hiện nay

Dựa trên một cuộc khảo sát toàn cầu đánh giá tiến độ và kết quả của việc áp dụng các phương pháp tiếp cận tích hợp để phát triển, quản lý và sử dụng tài nguyên nước, báo cáo của Liên Hợp Quốc [2] bao gồm các bài học kinh nghiệm, các khuyến nghị, cũng như đề xuất các hành động cụ thể Bản báo cáo cũng cung cấp hướng dẫn cho việc thiết lập một giám sát quốc tế thường xuyên và đề xuất tiêu chuẩn chung để thúc đẩy phát triển bền vững và quản lý tài nguyên nước

Chương trình đánh giá tài nguyên nước trên thế giới [3] đặt ra để khám phá một số trong những khía cạnh thực tế của việc thực hiện quản lý tài nguyên nước tổng hợp (IWRM) Nó bao gồm các khía cạnh sau: (1) sự liên quan của IWRM cho một số vấn đề phát triển trọng điểm; (2) các đặc điểm chính của IWRM; (3) tình hình áp dụng IWRM trên toàn cầu; (4) những thách thức trong việc áp dụng IWRM trong thực tế; (5) nghiên cứu điển hình về các ứng dụng thành công với các kịch bản quản lý và (6) làm thế nào chương trình IWRM đang được liên kết với các Mục tiêu Phát triển Thiên niên kỷ và thích ứng với biến đổi khí hậu bằng cách thiết lập các mục tiêu cụ thể

Quy hoạch quản lý lưu vực sông Danube đã đề xuất các giải pháp để sử dụng hiệu quả và bền vững tài nguyên nước trên lưu vực sông Danube [4] Quy hoạch quản lý lưu vực sông Danube bao gồm đánh giá tình trạng tài nguyên nước trên lưu vực trong giai đoạn hiện tại và những áp lực, thách thức trong tương lai; Đề xuất mạng lưới quan trắc khí tượng thủy văn và chất lượng nước trên lưu vực; Xác định các mục tiêu về kinh tế và môi trường; Đề xuất các giải pháp tổng hợp để kiểm soát

chất lượng nước, giảm thiểu các tác động tiêu cực của việc xây dựng các công trình đến môi trường

Một ví dụ khác về quy hoạch quản lý lưu vực sông là cho lưu vực Murray Darling [5] Quy hoạch nhằm mục đích đạt được một sự cân bằng giữa vấn đề môi

trường, kinh tế và xã hội Quy hoạch cho phép cải thiện hơn nữa hiệu quả sử dụng nước trên lưu vực thông qua việc đưa ra giới hạn về lượng nước có thể khai thác trên lưu vực và chiến lược quản lý thông qua các ràng buộc Kế hoạch được hỗ trợ bởi đầu tư cơ sở hạ tầng hiện đại về thủy lợi và giá được được xác lập thông qua thị trường tự do và thông qua các chiến lược phục hồi môi trường nước Quy hoạch lưu vực sông Murray Darling bao gồm:

- Kế hoạch môi trường để tối ưu hóa trong việc bảo vệ môi trường cho lưu vực

- Quy hoạch quản lý chất lượng nước và độ mặn

- Quy hoạch quản lý nhu cầu nước thiết yếu của xã hội

- Giám sát và đánh giá hiệu quả của việc thực hiện quy hoạch lưu vực sông

1.7.2 Tổng quan về quy hoạch quản lý tài nguyên nước ở Việt Nam

Việc lập các quy hoạch nguồn nước ở nước ta đã bắt đầu từ những năm

1960 Những quy hoạch lớn như quy hoạch khai thác nguồn nước sông Hồng, các quy hoạch phòng lũ, tiêu úng và cấp nước đã được thực hiện với một số lượng lớn Những dự án quy hoạch được thực hiện từ năm 1960 đến nay đã làm thay đổi căn bản hệ thống nguồn nước ở nước ta và mang lại hiệu quả cao cho phát triển nông nghiệp, thủy năng và phòng chống lũ lụt Nhà nước đã chú ý đầu tư cho phát triển thủy lợi với quy mô lớn, tạo ra một hệ thống công trình thủy lợi đa dạng và rộng khắp trên toàn lãnh thổ Có thể tóm tắt các biện pháp thủy lợi chủ yếu như sau:

- Nâng cấp, tu bổ và phát triển hệ thống đê điều đã có, nhằm nâng cao hiệu quả chống lũ cho vùng đồng bằng châu thổ Bắc Bộ và các tỉnh thuộc khu vực miền Trung

5 Murray Darling Basin Plan, 2007

- Xây dựng các hồ chứa, trong đó có các hồ chứa lớn, các hồ chứa vừa và nhỏ Các hồ chứa lớn thường có nhiệm vụ điều tiết nước, phát điện kết hợp phòng

lũ và cấp nước Các hồ chứa nhỏ thường chỉ có nhiệm vụ cấp nước cho nông nghiệp Khai thác thủy năng từ các hồ chứa chiếm tỷ trọng lớn trong hệ thống năng lượng Việt Nam Theo thống kê của Cục Quản lý nước và công trình thủy lợi (nay

là Tổng cục Thủy lợi) - Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn năm 1998, ở nước

ta hiện nay có hơn 60 hồ chứa có dung tích trên 10 triệu m3 Tổng dung tích chứa trong các hồ phục vụ tưới là 5,2 tỷ m3 Ngoài ra còn có các hệ thống thủy nông lấy nước trực tiếp từ những sông lớn như hệ thống Bắc Hưng Hải, sông Chu, Bái Thượng

- Xây dựng các trạm bơm tưới, tiêu hoặc tưới tiêu kết hợp, các cống lấy nước tưới tiêu ở vùng đồng bằng Đồng thời xây dựng các hệ thống cống ngăn mặn ở vùng cửa sông

Với mức độ khai thác nguồn nước như hiện nay đã có dấu hiệu về sự suy thoái nguồn nước trên các lưu vực sông ở nước ta Bởi vậy, vấn đề quy hoạch sử dụng hợp lý nguồn nước đã đến lúc phải xem xét một cách nghiêm túc Quy hoạch khai thác tài nguyên nước cần được xem xét theo quan điểm hệ thống với sự tiếp cận những phương pháp hiện đại khi lập các quy hoạch phát triển nguồn nước

Những tồn tại trong công tác lập quy hoạch nguồn nước và công tác quản lý nguồn nước hiện nay là:

- Quản lý nguồn nước đã được đề cập đến trong công tác quy hoạch phát triển nguồn nước Tuy nhiên, hiện chưa có các mô hình hiệu quả được sử dụng trong công tác quản lý Hệ thống chính sách trong quản lý nguồn nước chậm được đưa vào thực tế sản xuất

- Những quy hoạch chiến lược cho những vùng quan trọng như đồng bằng sông Cửu Long, Tây Nguyên, đồng bằng Bắc Bộ và các quy hoạch phòng chống lũ còn đang ở giai đoạn nghiên cứu nhằm hoàn chỉnh các quy hoạch lưu vực sông

Trong tương lai, để ứng phó với điều kiện biến đổi khí hậu và nước biển dâng, Việt Nam phải tăng cường hơn nữa công tác quản lý nguồn nước đặc biệt là

quản lý lưu vực sông Trong thời gian qua, các quy hoạch thủy lợi vùng đồng bằng sông Hồng và khu vực miền Trung giai đoạn 2012 - 2020 và định hướng đến năm

2050 trong điều kiện biến đổi khí hậu, nước biển dâng đã được thực hiện và phê duyệt nhằm các mục tiêu:

- Đề xuất các giải pháp tổng thể thuỷ lợi nhằm chủ động phòng, chống lũ, chống ngập, ổn định và phát triển sản xuất, đảm bảo an toàn cho nhân dân, thích ứng với điều kiện biến đổi khí hậu - nước biển dâng, chủ động phòng, chống và giảm nhẹ thiệt hại do thiên tai gây ra

- Đảm bảo nguồn cấp nước sinh hoạt cho dân cư thuộc các vùng nghiên cứu, đáp ứng nhu cầu nước cho công nghiệp, môi trường, du lịch, dịch vụ…

- Nâng cấp, từng bước hoàn thiện hệ thống thuỷ lợi, đảm bảo chủ động cấp nước, tiêu thoát nước cho diện tích đất nông nghiệp, góp phần đảm bảo an ninh lương thực; chủ động nguồn nước đảm bảo thời vụ và quá trình chuyển đổi cơ cấu cây trồng, vật nuôi; cung cấp nước ngọt, nước mặn ổn định và bền vững cho diện tích nuôi trồng thuỷ sản nước lợ và nước ngọt

- Nghiên cứu, đề xuất giải pháp hạn chế ảnh hưởng của xâm nhập mặn, đảm bảo nguồn nước ngọt cho vùng ven biển thích ứng với điều kiện biến đổi khí hậu, nước biển dâng

- Làm cơ sở để xây dựng, điều chỉnh, bổ sung quy hoạch thủy lợi chi tiết cho các tiểu vùng trong vùng nghiên cứu

CHƯƠNG II THỰC TIỄN QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN NƯỚC TRÊN LƯU

VỰC SÔNG CẦU

2.1 Dân số và lao động

Theo số liệu thống kê năm 2011, dân số toàn lưu vực sông Cầu năm 2011 là 3,24 triệu người, trong đó dân số thành thị là 0,73 triệu người chiếm 22,4%, dân số nông thôn 2,51 triệu người chiếm 77,6% Dân số trong độ tuổi lao động là 1,83 triệu người, chiếm khoảng 57% tổng dân số toàn vùng

Dự báo dân số đến năm 2020 là 3,92 triệu người, trong đó dân số thành thị là 1,82 triệu người chiếm 46,4%, dân số nông thôn 2,10 triệu người chiếm 53,6%

Bảng 2.1: Hiện trạng và dự báo dân số đến năm 2020

)

Tổng Thành thị Nông thôn Hiện tại 3.244.113 727.212 2.516.902 536

Nguồn: Niên giám thống kê các tỉnh năm 2011

2.2 Hiện trạng và phương hướng phát triển các ngành

2.2.1 Hiện trạng và phương hướng phát triển nông nghiệp

Tổng diện tích tự nhiên của vùng nghiên cứu là 605.267,7 ha:

- Đất nông nghiệp năm 2011 là 465.003 ha, trong đó:

+ Đất trồng cây hàng năm 150.177 ha,

+ Đất trồng cây lâu năm 52.114 ha, + Đất lâm nghiệp là 246.806 ha, + Đất nuôi trồng thủy sản 10.658 ha, + Đất nông nghiệp còn lại 13.359 ha

Dự báo đến năm 2020 đất nông nghiệp còn 442.095 ha (giảm 22.908ha) Trong đó đất lúa giảm 14.425ha; đất cây lâu năm giảm 5.710ha; đất thủy sản tăng lên 11.409,3 ha tăng 751 ha

- Đất lâm nghiệp 246.806 ha, trong đó:

+ Đất rừng sản xuất 148.800 ha, + Đất rừng phòng hộ 59.938 ha, + Đất rừng đặc dụng 38.200 ha

Độ che phủ rừng hiện mới đạt 40,7%, dự kiến đến năm 2020 tăng lên 65% (Bắc Kạn), 50,5% (Thái Nguyên), Bắc Giang (43%)

Bảng 2.2: Hiện trạng và phương hướng sử dụng đất nông nghiệp (ha)

Bảng 2.3: Diện tích sản lượng các loại cây trồng chính năm 2011

Nguồn: Niên giám thống kê các tỉnh năm 2011

Bảng 2.4: Hiện trạng và dự báo phát triển chăn nuôi đến năm 2020

Bảng 2.5: Hiện trạng nuôi trồng thủy sản

TT Tỉnh Tổng Nuôi trồng Sản lượng thủy sản (tấn)

Nguồn: Niên giám thống kê các tỉnh năm 2011

2.2.2 Hiện trạng và phương hướng phát triển công nghiệp

Ngành công nghiệp trong lưu vực chủ yếu tập trung ở các tỉnh vùng trung du

và đồng bằng là Vĩnh Phúc, Hà Nội, Thái Nguyên Ngành công nghiệp - xây dựng đạt tốc độ tăng trưởng cao Các ngành có lợi thế về tài nguyên như vật liệu xây dựng, nông sản thực phẩm, cơ khí, giày da, may mặc cũng đã được đầu tư phát triển

Trước năm 1990 trong ngành công nghiệp chủ yếu là các ngành khai khoáng,

cơ khí, chế biến… Các nhà máy chủ yếu là đơn lẻ, quy mô sản xuất nhỏ, chỉ có một

số nhà máy, khu công nghiệp có quy mô, năng suất lớn như khu gang thép Thái Nguyên, khu công nghiệp thị xã Sông Công của tỉnh Thái Nguyên, khu công nghiệp Xuân Hoà, Vĩnh Yên, Vĩnh Phúc, một số nhà máy ở Đông Anh, Bắc Ninh vv Hiện nay ngành công nghiệp đang được quan tâm đầu tư Các nhà máy, khu công nghiệp chế xuất hình thành và phát triển tạo ra nhiều công ăn việc làm cho lực lượng lao động trong vùng, ví dụ như: Khu công nghiệp Nội Bài - Sóc Sơn, Khu công nghiệp Thăng Long, khu chế xuất Vĩnh Yên, Vĩnh Phúc, khu công nghiệp cơ khí lắp ráp ô

tô xe máy Vĩnh Phúc

Bảng 2.6: Hiện trạng và dự báo các khu công nghiệp đến năm 2020 - Vùng hạ Thác

T Khu công nghiệp Địa điểm thành phố Tỉnh, trạng Hiện

(ha)

Quy hoạch đến 2020 (ha)

Vùng thượng sông Cầu: Phát triển công nghiệp tập trung chủ yếu tại khu vực trung tâm thị xã Bắc Kạn và huyện Chợ Mới

Bảng 2.7: Hiện trạng và dự báo các khu công nghiệp đến năm 2020 - Vùng thượng

2.2.3 Hiện trạng và phương hướng phát triển đô thị

a Hiện trạng phát triển đô thị

Trong lưu vực có các khu đô thị như: Thành phố Thái Nguyên, thị xã Sông Công, thị xã Vĩnh Yên, thị xã Phúc Yên, thành phố Bắc Ninh Nhìn chung quy mô các đô thị còn nhỏ, cơ sở hạ tầng chưa hoàn chỉnh

Khu vực thượng sông Cầu: Hệ thống đô thị trong vùng hiện có 1 thị xã Bắc Kạn và 2 thị trấn Phủ Thông (Bạch Thông) và thị trấn Chợ Mới (Chợ Mới) Hiện tại chỉ có thị xã Bắc Kạn có quy mô dân số tương đối lớn, đã hình thành các khu công nghiệp tập trung, các hoạt động thương mại, dịch vụ, hệ thống cây xanh, sân chơi đã được đầu tư cơ bản và tạo ra môi trường đô thị tốt

b Định hướng phát triển đến năm 2020:

Theo Quyết định số 980/QĐ-TTg ngày 21/6/2013 của Chính phủ về Phê duyệt Quy hoạch xây dựng vùng trung du và miền núi Bắc Bộ đến năm 2030 Trong

đó Thái Nguyên và Bắc Kạn được xác định là vùng trung gian kết nối khu vực phát triển ở đồng bằng với khu vực chậm phát triển ở miền núi Hình thành các trung tâm kinh tế - đô thị, các khu cụm công nghiệp, hệ thống hạ tầng kỹ thuật, hạ tầng xã hội

để giảm tải cho Thủ đô Hà Nội; liên kết, hợp tác với các đô thị lớn trong vùng Thủ

và là đô thị hạt nhân của tiểu vùng phía Nam tỉnh

+ Thị trấn Chợ Mới được nâng cấp thành thị xã vào năm 2015 và là đô thị hạt nhân phát triển kinh tế - xã hội, trung tâm kinh tế tiểu vùng phía Nam tỉnh; quy

mô dân số đạt 10 nghìn người vào năm 2020

- Tỉnh Thái Nguyên: Hệ thống đô thị Thái Nguyên trong những năm tới sẽ phát triển chủ yếu theo hướng lấy công nghiệp và dịch vụ làm nền tảng, lấy hệ thống đô thị hiện tại làm hạt nhân; về mặt không gian, hệ thống đô thị sẽ phát triển theo hai chiều bám theo hai trục đường quốc lộ 3 và quốc lộ 1B, lấy thành phố Thái Nguyên làm trung tâm

2.3 Phân vùng thủy lợi

Lưu vực sông Cầu được chia thành 2 vùng chính như sau:

- Tỉnh Thái Nguyên: Toàn bộ diện tích của huyện Võ Nhai, Phú Lương, Đồng Hỷ và huyện Định Hóa (trừ 5 xã: Bình Thành, Phú Bình, Điềm Mạc, Bình Yên, Sơn Phú); huyện Đại Từ (3 xã: Phúc Lương, Tân Linh và Phục Linh); Thành phố Thái Nguyên (4 phường và 3 xã)

2.3.2 Vùng trung du và đồng bằng

Khu vực trung du và đồng bằng của lưu vực sông Cầu được tính từ hạ lưu đập Thác Huống đến Phả Lại, chia thành 3 vùng thủy lợi, gồm:

1 Khu cấp nước tự chảy của hệ thống Sông Cầu: Khu lấy nước tưới trực tiếp

từ kênh Thác Huống (Sông Cầu) bao gồm đất đai của 2 tỉnh Thái Nguyên và Bắc Giang:

- Tỉnh Thái Nguyên: Gồm diện tích đất đai các xã phía tả sông Cầu của huyện Phú Bình gồm (9/21 xã) là: Đồng Liên, Đào Xá, Bảo Lý, TT Hương Sơn, Xuân Phương, Lương Phú, Kha Sơn, Thanh Ninh, Dương Thành

- Tỉnh Bắc Giang: Bao gồm toàn bộ huyện Hiệp Hòa, huyện Tân Yên, huyện Việt Yên, thành phố Bắc Giang (3/11 xã, phường: Xã Song Mai, xã Đa Mai, Phường Mỹ Độ)

2 Khu cấp nước tự chảy của hồ Núi Cốc: Vùng cấp nước tự chảy của hồ Núi

Cốc nằm ở khu vực phía nam tỉnh Thái Nguyên và nằm kẹp giữa sông Công và sông Cầu Bao gồm diện tích đất đai của các huyện:

- Phần lớn thị xã sông Công, trừ hai xã bên hữu sông Công là xã Bình Sơn, Vinh Sơn

- Phần lớn huyện Phổ Yên, trừ 5 xã bên hữu sông Công là Phúc Tân, Phúc Thuận, thị trấn Bắc Sơn, Minh Đức và Thành Công

- Huyện Phú Bình có 6 xã: Thượng Đình, Tân Phú, Nhã Lộng, Hồng Phong, Nga My, Hà Châu

- Thành phố Thái Nguyên có 8 xã: Phúc Trìu, Tân Cương, Thịnh Đức, Tích Lương, Lương Sơn, Thịnh Đán, Tân Thịnh, Phúc Xuân

3 Khu dùng nước bơm từ sông chính: Bao gồm toàn bộ khu vực hưởng lợi

của 60 trạm bơm tưới khai thác dòng chính Tổng diện tích tưới hiện tại là 25.407

ha, dự kiến đến 2020 là 30.139 ha