SƠ ĐỒ THỦY LỢI VÀ CHẾ ĐỘ CẤP THOÁT NƯỚC HỢP LÝ CHO MÔ HÌNH NUÔI TÔM THÂM CANH VÙNG VEN BIỂN BẮC BỘ

SƠ ĐỒ THỦY LỢI VÀ CHẾ ĐỘ CẤP THOÁT NƯỚC HỢP LÝ CHO MÔ HÌNH NUÔI TÔM THÂM CANH VÙNG VEN BIỂN BẮC BỘ

ViÖn khoa häc thñy lîi

Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn

Người hướng dẫn khoa học:

- PGS.TS Nguyễn Quang Kim

- PGS.TS Nguyễn Văn Tỉnh

Phản biện 1: GS.TS Bùi Hiếu

Trường Đại học Thủy lợi

Luận án sẽ được bảo vệ trước hội đồng chấm luận án cấp nhà nước

họp tại: Viện Khoa học Thủy lợi

171 Tây Sơn, Đống Đa, Hà Nội

Vào hồi … giờ … ngày… tháng… năm 2008

Có thể tìm hiểu luận án tại Thư viện Quốc gia và Thư viện Viện Khoa học Thủy lợi

1 Mô hình nuôi tôm công nghiệp vùng ven biển Bắc Bộ: Yêu cầu công nghệ và các thông số kỹ thuật Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, số 5/2001

2 Phương pháp tính toán khẩu độ cống lấy nước đầu mối vùng nuôi tôm công nghiệp ven biển Bắc Bộ Tạp chí Nông nghiệp

và Phát triển nông thôn, số 9/2004

3 Tính toán cống lấy nước đầu mối cho khu nuôi tôm thâm canh vùng ven biển Tạp chí Khoa học Công nghệ Thủy lợi - Viện Khoa học Thủy lợi, số 3, 12/2004

4 Hệ thống côngtrình thủy lợi nuôi tôm sú trên vùng đất cát ven biển miền Trung Tạp chí Khoa học Công nghệ Thủy lợi - Viện Khoa học Thủy lợi, số 3, 12/2004, (đồng tác giả TS Hà Lương Thuần, ThS Chu Minh Tiến)

Mở đầu

1 Tính cấp thiết của đề tài:

Việt Nam là quốc gia ven biển vùng nhiệt đới, với trên 3000

km chiều dài bờ biển, có điều kiện tự nhiên thuận lợi để phát triển nuôi trồng thủy sản, đặc biệt là nuôi tôm Những năm gần đây nghề nuôi tôm của nước ta phát triển rất mạnh, diện tích và sản lượng không ngừng được nâng cao, mang lại nguồn thu nhập cao và giải quyết công ăn việc làm cho nhiều người lao động

Tuy nhiên hiện nay nghề nuôi tôm đang phải đối mặt với nhiều vấn đề nghiêm trọng như dịch bệnh, ô nhiễm môi trường, phá huỷ cảnh quan và các hệ sinh thái ven biển Hệ thống thủy lợi chưa

được tính toán, thiết kế và xây dựng một cách hợp lý, dẫn đến không kiểm soát được việc cấp thoát nước, dịch bệnh dễ lây lan, môi trường nuôi bị ô nhiễm, tác động đến sự bền vững của nghề nuôi tôm

Từ thực tế trên đề tài “Sơ đồ thủy lợi và chế độ cấp thoát nước hợp lý cho mô hình nuôi tôm thâm canh vùng ven biển Bắc Bộ”

là rất cần thiết

2 Mục tiêu nghiên cứu:

- Đề xuất chế độ cấp thoát nước và sơ đồ hệ thống thủy lợi hợp lý phục vụ nuôi tôm thâm canh vùng cao triều ven biển Bắc Bộ

- Đề xuất phương pháp tính toán xác định quy mô công trình trong hệ thống thủy lợi phục vụ nuôi tôm thâm canh

3 Nội dung nghiên cứu:

- Nghiên cứu tổng quan các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước về các mô hình nuôi tôm, chế độ cấp thoát nước và việc quy hoạch, thiết kế, xây dựng vận hành các sơ đồ thủy lợi phục vụ nuôi tôm thâm canh

- Nghiên cứu thực nghiệm để thiết lập chế độ cấp thoát nước hợp lý và sơ đồ thủy lợi hợp lý phục vụ nuôi tôm thâm canh vùng cao triều vùng ven biển Bắc Bộ

- Nghiên cứu ứng dụng và phát triển phần mềm hỗ trợ tính toán thủy lực phục vụ quy hoạch, thiết kế sơ đồ hệ thống thủy lợi phục vụ nuôi tôm thâm canh vùng cao triều và vùng triều ven biển

4 Đối tượng nghiên cứu:

Hệ thống thủy lợi phục vụ mô hình nuôi tôm thâm canh vùng cao triều và nuôi tôm vùng triều ven biển Bắc Bộ

5 Phạm vi nghiên cứu:

Phạm vi nghiên cứu của đề tài là vùng cao triều ở Yên Hưng, Quảng Ninh và vùng triều các tỉnh, thành phố Hải Phòng, Thái Bình, Nam Định và Ninh Bình thuộc ven biển Bắc Bộ

6 ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án:

Chế độ cấp thoát nước, sơ đồ hệ thống thủy lợi hợp lý và phương pháp tính toán quy mô công trình được xác định dựa trên cơ

sở phân tích lý thuyết và thực nghiệm để rút ra các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật phục vụ công tác quy hoạch, thiết kế và quản lý khai thác hệ thống thủy lợi nuôi tôm thâm canh vùng ven biển Bắc Bộ thể hiện rõ

ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

7 Cấu trúc luận án:

Luận án bao gồm phần mở đầu, phần kết luận và 4 chương:

Chương 1- Tổng quan về nuôi tôm nước lợ và tình hình nghiên cứu

thủy lợi phục vụ nuôi tôm; Chương 2- Phương pháp nghiên cứu;

Chương 3- Kết quả nghiên cứu về chế độ cấp thoát nước và sơ đồ hệ

thống thủy lợi hợp lý phục vụ nuôi tôm thâm canh vùng cao triều ven

biển Bắc Bộ; Chương 4- ứng dụng và phát triển phần mềm hỗ trợ

thiết kế sơ đồ thủy lợi hợp lý phục vụ nuôi tôm vùng triều ven biển Bắc Bộ

Bảng 1.2: Sản lượng tôm nuôi của một số nước châu á (tấn)

Năm Nước

Trung Quốc 218.000 325.000 390.000 450.000 624.000 810.000 Thái Lan 250.000 160.000 280.000 325.000 380.000 520.000 Việt Nam 105.000 193.973 244.000 290.000 320.200 355.000 Inđônêxia 143.000 262.000 262.000 242.000 300.000 327.000

ấn Độ 90.000 127.000 157.000 126.000 143.000 152.000

Nghề nuôi tôm trên thế giới đã đạt được những thành tựu to lớn, góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế ở nhiều nước, đặc biệt là ở châu á Nhưng đi kèm với sự phát triển này là những vấn đề đang

được đặt ra như nạn ô nhiễm môi trường, phá hủy rừng ngập mặn, mặn hoá đất đất canh tác, dịch bệnh tôm bùng nổ trên diện rộng gây thiệt hại lớn cho người nuôi

1.2 Tình hình nuôi tôm ở Việt Nam:

Nghề nuôi tôm nước lợ ở nước ta thực sự phát triển mạnh mẽ vào cuối những năm 1980 Diện tích nuôi tôm đã gia tăng nhanh

chóng từ 50.000 ha năm 1985 lên 633.000 ha vào năm 2006 Hầu hết

diện tích là nuôi quảng canh, mới chỉ có 15.543 ha nuôi thâm canh

chiếm 2,84% và 20.116 ha nuôi bán thâm canh chiếm 3,67% diện tích nuôi tôm cả nước Năng suất nuôi bình quân còn thấp so với thế

giới, năng suất tăng từ 250kg/ha năm 1995 lên 560kg/ha năm 2006

Bảng 1.3: Diễn biến diện tích, sản lượng tôm nuôi Việt nam

Năm 1990 1995 2000 2002 2003 2004 2005 2006

Diện tích(ha) 188.000 217.000 259.686 478.960 546.757 596.797 604.479 633.000

S lượng (T) 74.000 89.820 103.845 193.973 244.000 290.000 330.000 355.000

1.3 Khái niệm về vùng triều và các phương thức nuôi tôm

1.3.1 Khái niệm vùng triều:

Vùng triều là vùng ven biển chịu tác động của thủy triều,

được chia thành 3 vùng nhỏ gồm: vùng cao triều, vùng trung triều và

vùng hạ triều

1.3.2 Các phương thức nuôi tôm:

Hiện nay trên thế giới đang tồn tại các phương thức nuôi chính sau: nuôi quảng canh hay nuôi truyền thống, nuôi quảng canh

cải tiến, nuôi bán thâm canh, nuôi thâm canh và nuôi siêu thâm canh

1.4 Tình hình nghiên cứu thủy lợi phục vụ nuôi tôm

I.4.1 Những nghiên cứu ngoài nước

• Những nghiên cứu liên quan đến việc lựa chọn vị trí vùng nuôi:

Các tổ chức World Bank, NACA (Network of Aquaculture Centres in Asia-Pacific), FAO, WWF (World Wildlife Fun), UNEP

(United Nations Environment Programme) đã đưa ra các nguyên tắc

về việc lựa chọn vị trí vùng nuôi tôm Nguyên tắc chung là đặt các

trại nuôi tôm tại những vị trí phù hợp về môi trường, tuân theo quy

hoạch và khuôn khổ luật pháp quốc gia

Tập đoàn AquaSol, Inc khẳng định ba yếu tố đặc trưng quan trọng nhất của việc lựa chọn vị trí tốt là chất lượng nước, chất lượng

đất và địa hình tại khu vực Theo H.Kongkeo (NACA-1997) có khoảng 61% diện tích ao nuôi thâm canh ở Thái Lan và 54% ở Đài Loan được đặt ở vùng trên triều

• Những nghiên cứu liên quan đến khai thác nguồn nước, quy

hoạch bố trí hệ thống công trình cấp, thoát nước:

Theo World Bank, NACA, FAO, WWF và UNEP các trại nuôi tôm cần tuân thủ các nguyên tắc sau trong quản lý nước: Không

sử dụng nước ngọt từ nước ngầm để điều khiển độ mặn; sử dụng nước

có hiệu quả thông qua việc hạn chế thay nước ao nuôi, giảm tới mức thấp nhất việc xả nước thải và bùn lắng ra môi trường, tuân thủ luật lệ của nhà nước và các hướng dẫn về dùng nước và thải nước

Siri Tookwinas và Dhana Yingcharoen (1989) giới thiệu hệ thống cấp thoát nước biển cho nuôi tôm thâm canh vùng duyên hải - SIS, là thử nghiệm đầu tiên để ngăn chặn sự suy thoái môi trường vùng ven biển Trại nuôi tôm Petchburi C.P đã dùng hệ thống nước tuần hoàn khép kín cho kết quả tốt trong phòng chống dịch bệnh tôm

• Những nghiên cứu liên quan đến thiết kế, tính toán quy mô kích

thước công trình trong hệ thống:

NACA, FAO, WWF và UNEP đề nghị: Thiết kế các đê bao, kênh và công trình hạ tầng cơ sở không gây bất lợi tới điều kiện thủy lực, tách biệt điểm thải nước ra xa kênh cấp để giảm ô nhiễm nguồn nước và duy trì an toàn hệ sinh thái, giữ gìn sự đa dạng sinh học và khuyến khích tái thiết lập môi trường tự nhiên trong thiết kế trại nuôi

Theo P Kungvankij và T.E Chua ao hình chữ nhật và vuông

là thích hợp cho nuôi tôm, kích cỡ ao nuôi: 0,25-1,0 ha cho ao nuôi

thâm canh; 0,5-2,0 ha cho ao nuôi bán thâm canh Chiều sâu nước tối thiểu phải đạt là 1,0m

• Những nghiên cứu liên quan đến tác động môi trường của nuôi

tôm, ô nhiễm và biện pháp xử lý ô nhiễm:

Theo Donald J Macintosh lĩnh vực nuôi trồng thủy sản chịu trách nhiệm về sự phá hủy môi trường sống của rừng ngập mặn, ô nhiễm vùng ven biển Sự suy giảm và phá hủy rừng ngập mặn đã làm hại đến hệ sinh thái ven biển và tạo ra sự thiếu hụt tài nguyên

Nhận xét:

- Các tiêu chí, nguyên tắc để lựa chọn vị trí vùng nuôi trồng thủy sản nước lợ đã được đề cập tương đối chi tiết và đầy đủ Một số dạng sơ đồ hệ thống công trình cấp thoát nước cho khu nuôi tôm thâm canh hoạt động có hiệu quả đã được giới thiệu

- Quy cách và kích thước cơ bản của các công trình trong hệ thống nuôi tôm như ao, bờ, kênh mương, cống cấp, thoát nước cũng

được đề cập đến trong các báo cáo kết quả nghiên cứu

Tồn tại:

- Rất ít tài liệu nêu phương pháp tính toán cụ thể trong việc quy hoạch bố trí và thiết kế hệ thống công trình

- Chưa đề cập chế độ thủy lực không ổn định trong hệ thống

- Các tài liệu trên mới đề cập đến nguyên tắc trong khai thác,

sử dụng nước ngọt, chưa chú ý đến vấn đề bố trí, quản lý hệ thống

I.4.2 Những nghiên cứu trong nước

Lê Xân giới thiệu mô hình nuôi tôm bán thâm canh áp dụng cho khu vực ven biển từ Quảng Ninh, Hải Phòng đến Thừa Thiên Huế Trường Đại học Cần Thơ đã giới thiệu phương pháp thiết kế và xây dựng ao nuôi cho các mô hình nuôi tôm nước lợ từ quảng canh

đến thâm canh ở vùng ven biển đồng bằng sông Cửu Long

Hà Lương Thuần (1999) đã xây dựng mô hình tính toán KOD.WQ để giải quyết bài toán về quan hệ giữa khẩu diện và chế độ

đóng mở cống, đảm bảo điều kiện môi trường cho các khu đầm nuôi trồng thủy sản tại các vùng quai đê lấn biển Nguyễn Văn Tỉnh, Nguyễn Quang Kim, Mai Thế Hùng và cộng sự (2000-2001) đã nghiên cứu đề xuất mô hình tính toán thủy lợi phục vụ nuôi tôm công nghiệp vùng ven biển Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ

Nhận xét:

Kết quả nghiên cứu về thủy lợi phục vụ nuôi tôm còn hạn chế

và không theo kịp với tốc độ phát triển của nghề nuôi tôm trong những năm gần đây Một số kiến nghị, đề xuất về dạng sơ đồ bố trí, phương pháp tính toán xác định quy mô, kích thước các công trình trong hệ thống thủy lợi nuôi tôm thâm canh là những kết quả bước

đầu, cần được tiếp tục nghiên cứu giải quyết một cách có hệ thống

Ch-ơng ii

Phương pháp nghiên cứu

Các phương pháp nghiên cứu được sử dụng gồm: Phương pháp kế thừa, phương pháp điều tra thu thập tài liệu, phương pháp thống kê, phương pháp chuyên gia và phương pháp thực nghiệm, trong đó phương pháp thực nghiệm là chính Công cụ được sử dụng: ứng dụng và phát triển một số phần mềm tính toán thủy lực hệ thống thủy lợi nuôi tôm

2.1 Phương pháp thực nghiệm:

2.1.1 Địa điểm thực nghiệm:

Địa điểm được lựa chọn để bố trí các thực nghiệm là khu nuôi tôm thí điểm 10ha thuộc Xí nghiệp nuôi tôm Tân An, huyện Yên Hưng, tỉnh Quảng Ninh

2.1.2 Bố trí thực nghiệm:

- Quy mô thực nghiệm: diện tích 10 ha, trong đó có 9 ha ao mặt nước nuôi Tổng số ao là 18, trong đó có 17 ao nuôi và 1 ao chứa nước ngọt Trong số 17 ao nuôi có 12 ao diện tích mỗi ao trên 4000

m2, 5 ao diện tích mỗi ao trên 8300m2

- Bố trí các điểm đo: Tiến hành đo đạc tại 16 trên 17 ao nuôi,

từ ao số 1 đến ao số 16 Mỗi ao nuôi bố trí một điểm đo

2.1.3 Mùa vụ: Thực nghiệm trong 3 vụ nuôi: 2002, 2003 và 2004 2.1.4 Giống: giống tôm thẻ chân trắng

2.1.5 Thời gian và nội dung theo dõi đo đạc số liệu:

• Thời gian: Từ lúc thả giống đến khi thu hoạch, được chia làm ba giai đoạn: Giai đoạn đầu, giai đoạn giữa và giai đoạn cuối

• Nội dung: Theo dõi, đo đạc các yếu tố: Mực nước ao, độ pH, độ mặn, nhiệt độ, độ trong, lượng nước cấp, lượng nước tháo, lượng mưa, bốc hơi, nhiệt độ, độ ẩm không khí và năng suất tôm nuôi

• Thời điểm và phương pháp đo đạc:

- Các yếu tố pH, độ mặn, nhiệt độ, độ trong, mực nước được

đo đạc hàng ngày; trong đó yếu tố pH và nhiệt độ đo 2 lần trong ngày vào lúc 7h00 và 15h00

2.2 Công cụ được sử dụng trong nghiên cứu:

Để phục vụ cho việc nghiên cứu đề xuất phương pháp tính toán thiết kế các công trình trong hệ thống thủy lợi phục vụ nuôi tôm, một số mô hình toán và phần mềm chuyên dụng đã được ứng dụng và phát triển trong luận án như chương trình VRSAP và các phần mềm tính toán thủy lực thông dụng (cống lấy nước, kênh cấp , thoát nước)

Ch-ơng iiI

Kết quả nghiên cứu về chế độ cấp thoát nước

vμ sơ đồ thủy lợi hợp lý phục vụ nuôi tôm thâm

canh vùng cao triều ven biển bắc bộ

3.1 Chế độ cấp thoát nước hợp lý nuôi tôm thâm canh vùng cao triều tại Yên Hưng, Quảng Ninh:

3.1.1 Kết quả đo đạc thực nghiệm:

3.1.1.1 Diễn biến của các yếu tố độ sâu mực nước, độ mặn, pH, độ trong và nhiệt độ nước ao nuôi:

Kết quả được trình bày trong các hình 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5

Hình 3.1 : Đồ thị diễn biến độ sâu mực nước ao nuôi

Hình 3.2: Diễn biến độ mặn nước ao nuôi

2003 2004

Hình 3.3: Diễn biến pH nước ao nuôi

Thời gian tính từ ngày thả giống (ngày)

Hình 3.4: Diễn biến độ trong nước ao nuôi

Hình 3.5: Diễn biến nhiệt độ nước ao nuôi

Nhận xét: - Độ sâu mực nước ao trong cả 3 vụ nuôi đều được

điều chỉnh theo quy trình nuôi

- Độ mặn của hai vụ 2003 và 2004 nằm trong khoảng cho

phép (10-30%o) và gần với khoảng độ mặn thích hợp hơn (15-25%o),

độ mặn của vụ nuôi năm 2002 là khá thấp (5,7-14%o)

- Diễn biến pH của 2 vụ nuôi 2003, 2004 là tương đối giống nhau: giảm dần và ổn định ở mức 7,5 -7,6 vào cuối vụ pH của các vụ nuôi đều nằm trong khoảng thích hợp là 7,5-8,5

- Độ trong nước ao qua 3 vụ nuôi có xu thế giảm dần từ đầu xuống cuối vụ Sau 2 tháng độ trong được điều chỉnh đạt 30-35 cm

- Nhiệt độ nước ao nuôi qua 3 vụ dao động trong khoảng

25-330C, nằm trong khoảng cho phép

3.1.1.2 Diễn biến lượng nước cấp, nước thoát: bảng (3.8), (3.9)

Bảng 3.8: Diễn biến lượng nước cấp qua các năm (m3/ha)

Tổng lượng nước cấp (m3/ha) Năm

30

ngày

30-60 ngày

60-90 ngày

Từ 90 ngày-TH

Tổng

số

Nước mặn

Nước ngọt

Tổng lượng nước tháo (m3/ha) Năm

30

ngày

30-60 ngày

60-90 ngày

Từ 90 ngày-TH

Tổng

số

Thay nước

Nước mưa

2002 622 2.261 1.105 0 3.988 3.988 0

2003 0 1.451 4.151 2.019 7.620 6.620 1000

2004 0 1.110 1.253 0 2.363 2.363 0

TB 207 1.607 2170 673 4.657 4.324 333

Nhận xét:

- Tỷ trọng lượng nước cấp lớn nhất ở cả 3 vụ nuôi đều nằm ở giai đoạn giữa, tương ứng 60%, 59% và 79% tổng lượng nước cấp với từng năm Điều này phù hợp với thực tế nuôi, vì đây là giai đoạn cần nâng cao độ sâu mực nước ao lên mực nước lớn nhất yêu cầu

- Lượng nước cấp toàn vụ (từ sau khi thả giống đến thu hoạch) dao động từ 8.421 m3/ha (năm 2004) tới 13.923 m3/ha (năm 2003); trung bình 3 năm là 11.280 m3/ha, trong đó nước mặn là 9.542

m3/ha (84%), nước ngọt 1.738 m3/ha (16%)

- Năm 2003 có lượng nước tháo lớn nhất (7.620 m3/ha), trong

đó lượng nước tháo để thay nước là 6.620 m3/ha và tháo do mưa là

1000 m3/ha Năm 2004 có lượng nước tháo nhỏ nhất (2.363 m3/ha), năm 2002 lượng nước tháo ở mức trung bình (3.988 m3/ha) và toàn

bộ lượng nước tháo của 2 năm này là tháo để thay nước

3.1.1.3 Diễn biến năng suất và sản lượng tôm qua các năm:

Diễn biến năng suất, sản lượng tôm nuôi qua các năm được trình bày trong bảng 3.11

Bảng 3.11: Diễn biến diện tích, mật độ thả, sản lượng và năng suất tôm nuôi trung bình qua các năm 2002-2004

Năng suất (tấn/ha)