“Nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng tiêu nước cho hệ thống Bắc Nam Hà dưới ảnh hưởng của điều kiện biến đổi khí hậu”

1 MỤC LỤC MỞ ĐẦU I.Tính cấp thiết đề tài: II Mục tiêu Đề tài: III Đối tượng phạm vi nghiên cứu IV Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 10 1.1.Tổng quan biến đổi khí hậu (viết tắt BĐKH) giới Việt Nam 10 1.1.1 Tổng quan biến đổi khí hậu giới 10 1.1.2 Tổng quan biến đổi khí hậu Việt Nam 12 1.2 Phân tích đánh giá ảnh hưởng biến đổi khí hậu đến nhu cầu tiêu khả tiêu nước Việt Nam 16 1.2.1 Tình hình xây dựng hệ thống thủy lợi nước ta 16 1.2.2 Tác động BĐKH tới vận hành tiêu nước hệ thống thuỷ lợi 18 1.3 Tổng quan hệ thống Bắc Nam Hà ảnh hưởng biến đổi khí hậu đến nhu cầu tiêu khả tiêu hệ thống thuỷ lợi Bắc Nam Hà 18 1.3.1 Tổng quan hệ thống Bắc Nam Hà 18 1.3.2.Dân sinh, kinh tế 24 1.3.3 Hiện trạng sản xuất nông, lâm – Thủy sản 25 1.3.4 Hiện trạng hệ thống 25 1.3.5 Phân tích nguyên nhân ảnh hưởng đến khả tiêu hệ thống 27 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN ĐỂ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP TIÊU NƯỚC CHO HỆ THỐNG DƯỚI ẢNH HƯỞNGCỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 32 2.1 Phân vùng tiêu 32 2.1.1 Khái niệm phân vùng tiêu 32 2.1.2 Nguyên tắc phân vùng tiêu 32 2.1.3 Phương pháp phân vùng tiêu 32 2.1.4 Kết phân vùng tiêu cho hệ thống thuỷ lợi Bắc Nam Hà 34 2.2 Phân tích đánh giá trạng hệ thống tiêu 36 2.3 Xác định yêu cầu tiêu hệ thống 37 2.3.1 Tính tốn mơ hình mưa tiêu thiết kế 37 2.3.2.Tính tốn chế độ tiêu cho hệ thống 41 2.4 Cơ sở khoa học thực tiễn để đề xuất giải pháp tiêu nước cho hệ thống 55 2.4.1 Nguyên nhân gây ngập úng khu vực 55 2.4.2 Cơ sở đề xuất phương án 56 2.5 Đề xuất giải pháp nâng cao khả tiêu nước cho hệ thống thuỷ lợi Bắc Nam Hà đến năm 2020 56 2.5.1.Phương án 1: 56 2.5.2.Phương án 2: 58 2.5.3.Phương án 3: 59 2.6 Giải pháp tiêu nước cho hệ thống thuỷ lợi Bắc Nam Hà năm 2050 năm 2100 ảnh hưởng Biến đổi khí hậu xác định sau phần tính tốn thuỷ lực .60 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG MƠ HÌNH MIKE 11 ĐỂ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP NÂNG CAO KHẢ NĂNG TIÊU NƯỚC CỦA HỆ THỐNG THUỶ LỢI BẮC NAM HÀ 65 3.1 Phân tích sở để lựa chọn mơ hình 65 3.1.1 Giới thiệu số mơ hình thuỷ lực tiêu biểu 65 3.1.2 Lựa chọn mơ hình 67 3.2 Giới thiệu sơ lược mơ hình Mike 11 68 3.2.1 Giới thiệu chung phần mềm 68 3.2.2.Thuật toán mơ hình MIKE 11 69 3.3 Ứng dụng mơ hình Mike 11 vào hệ thống thuỷ lợi Bắc Nam Hà 75 3.3.1 Hiệu chỉnh kiểm định mơ hình thủy lực 75 3.3.2 Các điều kiện biên mô hình để đánh giá trạng tiêu hệ thống 79 3.3.4 Nhận xét khả tiêu trạng hệ thống 85 3.3.5 Quy hoạch tiêu hệ thống đến năm 2020 86 3.3.6.Quy hoạch cho hệ thống đến năm 2050 97 3.3.7 Quy hoạch tiêu cho hệ thống đến năm 2100 99 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 102 TÀI LIỆU THAM KHẢO 105 PHỤ LỤC 106 PHỤ LỤC Phụ lục 1.1: Mức thay đổi lượng mưa năm (%) so với thời kỳ 1980-1999 theo kịch phát thải trung bình 107 Phụ lục 1.2: Các loại đất tỉnh Nam Định 107 Phụ lục 2.1: Hiện trạng cơng trình khu tiêu Bắc Nam Hà 108 Phụ lục 2.2 : Mưa thời đoạn năm trạm Nam Định 109 Phụ lục 2.3: Kết tính hệ số tiêu cho lúa 110 Phụ lục 2.4: Sơ đồ mạng lưới đường ống TP Nam Định trạm bơm tiêu Kênh Gia phần mềm SWMM 111 Phụ lục 2.5: Mơ hình mưa 168 trận mưa ngày max với tần suất thiết kế 10% 112 Phụ lục 2.6: Tỉ lệ loại diện tích so với tổng diện tích cần tiêu 113 Phụ lục 2.7: Hệ số tiêu cho hoa màu, thuỷ sản, thổ cư 113 Phụ lục 2.8: Hệ số tiêu cho ao hồ 113 Phụ lục 2.9 : Hệ số tiêu sơ hệ thống 114 Phụ lục 2.10 : Hệ số tiêu hiệu chỉnh hệ thống 114 Phụ lục 2.11 : Hệ số tiêu hiệu chỉnh hệ thống năm 2050 – phương án 115 Phụ lục 2.12 : Hệ số tiêu hiệu chỉnh hệ thống năm 2050 – phương án 115 Phụ lục 2.13 : Hệ số tiêu hiệu chỉnh hệ thống năm 2100 – phương án 116 Phụ lục 2.14: Hệ số tiêu hiệu chỉnh hệ thống năm 2100 – phương án 116 Phụ lục 2.15 : Tính tốn cân trạm bơm tiêu khu vực 117 Phụ lục 2.16: Quy hoạch tiêu hệ thống Bắc Nam Hà – Phương án 118 Phụ lục 2.17: Quy hoạch tiêu hệ thống Bắc Nam Hà – Phương án 121 Phụ lục 3.1: Đường q trình mực nước tính tốn thực đo điểm đo– TB sông Chanh 125 Phụ lục 3.2: Đường q trình mực nước tính tốn thực đo điểm đo– Cầu Giành .125 Phụ lục 3.3: Đường q trình mực nước tính tốn thực đo điểm đo TB Cốc Thành 126 Phụ lục 3.4: Đường q trình mực nước tính tốn thực đo điểm đo – Cầu Xóm Lẻ 126 Phụ lục 3.5: Đường q trình mực nước tính tốn thực đo điểm đo– TB Vĩnh Trị 127 Phụ lục 3.6: Đường q trình mực nước tính toán thực đo điểm đo– Cầu Bo 127 Phụ lục 3.7: Đường trình mực nước tính tốn thực đo điểm đo – TB Cổ Đam 128 Phụ lục 3.8: Đường trình mực nước tính tốn thực đo điểm đo – cống Tâng 128 Phụ lục 3.9: Đường trình mực nước tính tốn thực đo điểm đo – TB Nhâm Tràng 129 Phụ lục 3.10: Đường q trình mực nước sơng Tiên Hương – Km 129 Phụ lục 3.11: Đường trình mực nước sông Tiên Hương – Km 11,96 130 Phụ lục 3.12: Đường trình mực nước sông Chanh – Km 130 Phụ lục 3.13: Đường trình mực nước sông Chanh – Km 12,28 131 Phụ lục 3.14: Đường q trình mực nước sơng Sắt – Km 131 Phụ lục 3.15: Đường q trình mực nước sơng Sắt – Km 37,8 132 Phụ lục 3.16: Đường trình mực nước sơng Mỹ Đơ – Km 132 Phụ lục 3.17: Đường trình mực nước sông Mỹ Đô – Km 11,05 133 Phụ lục 3.18: Đường trình mực nước sông Kinh Thủy – Km 133 Phụ lục 3.19: Đường q trình mực nước sơng Kinh Thủy – Km 13,75 134 Phụ lục 3.20: Đường q trình mực nước sơng Biên Hòa – Km 134 Phụ lục 3.22: Đường q trình mực nước sơng Nhâm Tràng – Km 135 Phụ lục 3.23: Đường trình mực nước sơng Nhâm Tràng – Km 3,53 136 Phụ lục 3.24: Đường trình mực nước sông Tiên Hương – Km 136 Phụ lục 3.25: Đường q trình mực nước sơng Tiên Hương – Km 11,96 137 Phụ lục 3.26: Đường q trình mực nước sơng Chanh – Km 137 Phụ lục 3.27: Đường q trình mực nước sơng Chanh – Km 12,28 138 Phụ lục 3.28: Đường trình mực nước sông Sắt – Km 138 Phụ lục 3.29: Đường trình mực nước sông Sắt – Km 10,44 139 Phụ lục 3.30: Đường trình mực nước sông Mỹ Đô – Km 139 Phụ lục 3.31: Đường q trình mực nước sơng Mỹ Đô – Km 11,05 140 Phụ lục 3.32: Đường q trình mực nước sơng Kinh Thủy – Km 140 Phụ lục 3.33: Đường q trình mực nước sơng Kinh Thủy – Km 13,75 141 Phụ lục 3.34: Đường trình mực nước sơng Biên Hòa – Km 141 Phụ lục 3.35: Đường trình mực nước sơng Biên Hòa – Km 6,69 142 Phụ lục 3.36: Đường q trình mực nước sơng Sắt – Km 1,1 142 Phụ lục 3.37: Đường q trình mực nước sơng Sắt – Km 23 143 Phụ lục 3.38: Đường q trình mực nước sơng Nhâm Tràng – Km 143 Phụ lục 3.39: Đường q trình mực nước sơng Nhâm Tràng – Km 3,53 144 Phụ lục 3.40: Quy hoạch hệ thống đến năm 2050 theo phương án .145 Phụ lục 3.41: Quy hoạch hệ thống đến năm 2100 theo phương án 149 MỞ ĐẦU I.Tính cấp thiết đề tài: Việt Nam quốc gia giới bị ảnh hưởng nặng nề biến đổi khí hậu Ảnh hưởng bao trùm tất lĩnh vực xã hội, mà biểu rõ ràng nhiệt độ trái đất tăng Việc nhiệt độ trái đất tăng kéo theo tác động tiêu cực nước biển dâng, mưa lũ thất thường, hạn hán kéo dài Nhiệt độ khơng khí ấm lên trung bình 1oC gần kỷ qua (IPCC, 2007c; IPCC, 2007d) Trong đó, băng tan làm giảm diện tích từ 37 triệu km2 xuống 35,3 triệu km2 thời gian từ 1920 đến 2005 Cá biệt, có giai đoạn diện tích băng bề mặt trái đất giảm xuống 33,3 triệu km2 (giảm khoảng 10%) Tương ứng với đó, nước biển trung bình năm 2005 cao khoảng 150 mm so với năm 1920 Như vậy, trung bình năm nước biển dâng thêm gần 2mm Nhiệt độ nước tăng lên; cường độ mưa tăng mùa kiệt kéo dài làm cho tình trạng nhiễm trở lên khốc liệt hơn, mức độ tin cậy hệ thống tiêu nước chi phí vận hành hệ thống tăng lên đáng kể Biến đổi khí hậu làm thay đổi chức chế độ vận hành công trình thủy lợi hoạt động quản lý cơng trình Biến đổi khí hậu làm ảnh hưởng sâu sắc đến nguồn tài nguyên nước, dẫn đến ảnh hưởng dòng chảy, lưu lượng đỉnh lũ, độ bốc tăng khiến nguồn nước giảm đáng kể Hệ thống Bắc Nam Hà hệ thống thuỷ lợi thuộc vùng đồng Bắc Bộ cách thủ đô Hà Nội khoảng 60 km theo quốc lộ 1A Đặc điểm địa hình hệ thống có độ dốc hình lòng chảo, dốc từ Tây Bắc xuống Đơng Nam nên trước vùng úng ngập lớn nước ta Sau ngày hòa bình lập lại miền Bắc trọng cải tạo vùng úng nhiều trạm bơm tiêu với qui mơ lớn xây dựng khu vực Bắc Nam Hà như: Trạm bơm Nhâm Tràng, Trạm bơm Hữu Bị, trạm bơm Như Trác biến vùng úng trước thành cánh đồng phì nhiêu màu mỡ, làm tăng vụ tăng suất trồng cho tỉnh Hà Nam Tuy nhiên năm gần phát triển kinh tế xã hội hệ thống có nhiều biến động lớn: cấu kinh tế, trồng, vật ni có thay đổi đáng kể, tốc độ cơng nghiệp, thị hóa nhanh làm nhu cầu cấp nước, tiêu nước thay đổi lớn Bên cạnh hệ thống cơng trình Thủy Lợi sử dụng lâu năm (Trạm bơm Nhâm Tràng xây dựng từ năm 1972 ) xuống cấp nghiêm trọng khơng đảm bảo lực thiết kế đặc biệt máy móc, thiết bị trạm bơm bị hư hỏng nhiều, hệ thống kênh mương dẫn nước bị bồi lắng, lấn chiếm, nhiều cầu máng xi phông bị hư hỏng, cống khơng phận điều tiết gây ảnh hưởng không nhỏ đến điều hành hệ thống phục vụ sản xuất Hiện tượng biến đổi khí hậu làm cho chế độ mưa thay đổi, tần số xuất trận mưa lớn tăng lên, lượng nước mưa phân bố theo thời gian khơng gian có nhiều thay đổi so với thiết kế ban đầu, xuất có vùng mưa lớn, có vùng mưa, thời gian mưa tập trung thời gian ngắn, đặc biệt có năm mưa vượt tần xuất thiết kế tiêu P