Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu quả cấp nước của hệ thống thủy lợi cầu sơn dưới tác động của biến đổi khí hậu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGÔ THỊ HOA NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ CẤP NƯỚC CỦA HỆ THỐNG THỦY LỢI CẦU SƠN DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT TÀI NGUYÊN NƯỚC MÃ SỐ: 60.58.02.12 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS.NGÔ VĂN QUẬN Hà Nội, 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi Ngô Thị Hoa, xin cam đoan đề tài luận văn tôi làm Những kết nghiên cứu trung thực.Trong q trình làm tơi có tham khảo tài liệu liên quan nhằm khẳng định thêm tin cậy cấp thiết đề tài Các tài liệu trích dẫn rõ nguồn gốc tài liệu tham khảo thống kê chi tiết Những nội dung kết trình bày Luận văn trung thực, vi phạm tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm Hà Nội, ngày….tháng… năm 2018 Tác giả Ngô Thị Hoa i LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập, nghiên cứu, giảng dạy, giúp đỡ thầy cô giáo trường Đại học Thủy Lợi cố gắng, nỗ lực thân, đến luận văn “Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu cấp nước hệ thống thủy lợi Cầu Sơn tác động biến đổi khí hậu” hoàn thành Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy, giáo, gia đình, bạn bè, đồng nghiệp tạo điều kiện cho tác giả suốt trình học tập thực luận văn Đặc biệt, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy giáo PGS.TS.Ngơ Văn Quận, người tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tác giả trình thực luận văn Với thời gian kiến thức có hạn, chắn khơng tránh khỏi sai sót khiếm khuyết, tác giả mong nhận nhiều ý kiến đóng góp thầy giáo, cán khoa học đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn! ii MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH vi DANH MỤC BẢNG BIỂU vii DANH MỤC VIẾT TẮT xi MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU .4 1.1 Tổng quan Biến đổi khí hậu giới Việt Nam .4 1.1.1 Khái niệm Biến đổi khí hậu .4 1.1.2 Biến đổi khí hậu giới 1.1.3 Biến đổi khí hậu Việt Nam .11 1.2 Tổng quan hệ thống thủy lợi Cầu Sơn .14 1.2.1.Điều kiện tự nhiên 14 1.2.2 Tình hình dân sinh kinh tế 25 CHƯƠNG II: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ CẤP NƯỚC CỦA HỆ THỐNG THỦY LỢI CẦU SƠN 33 2.1 Phân tích đánh giá nguồn nước cơng trình cấp nước .33 2.1.1 Cơng trình cấp nước 33 2.1.2 Ưu điểm tồn cơng trình hệ thống .38 2.2 Tính tốn yếu tố khí tượng 40 2.2.1 Mơ hình mưa thời kỳ 1986-2005 40 2.2.2 Mơ hình mưa thời kỳ 45 2.3 Tính tốn nguồn nước đến hồ Cấm Sơn 46 2.3.1 Tính tốn xác định mơ hình phân phối dòng chảy năm thiết kế 46 2.3.2.Tính tốn phân phối dòng chảy năm thời kỳ 50 2.4 Tính tốn nhu cầu nước đối tượng dùng nước hệ thống 56 2.4.1 Tính toán nhu cầu nước cho trồng thời kỳ .56 2.4.2 Tính tốn nhu cầu cấp nước sinh hoạt thời kỳ 64 2.4.3 Tính tốn nhu cầu nước cho sinh hoạt khách du lịch thời kỳ 65 2.4.4.Tính tốn nhu cầu nước cho chăn nuôi thời kỳ .66 2.4.5 Nhu cầu nước đảm bảo dòng chảy mơi trường 67 iii 2.4.6 Tổng hợp nhu cầu dùng nước toàn hệ thống 68 2.5 Tính tốn sơ cân nước hồ chứa Cấm Sơn điều kiện 68 CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN CÂN BẰNG NƯỚC CỦA HỆ THỐNG THỦY LỢI CẦU SƠN 74 3.1 Tính tốn nhu cầu nước theo kịch BĐKH chiến lược phát triển kinh tế vùng 74 3.1.1 Lựa chọn kịch BĐKH 74 3.1.2 Tính tốn u cầu dùng nước tồn hệ thống tương lai 77 3.2 Tính tốn nguồn nước đến ảnh hưởng BĐKH chiến lược phát triển kinh tế vùng 87 3.2.1 Tính tốn nguồn nước đến thời kỳ 2016-2035 ảnh hưởng biến đổi khí hậu 87 3.2.2 Tính tốn nguồn nước đến thời kỳ 2046-2065 ảnh hưởng biến đổi khí hậu 88 3.3 Tính tốn cân nước theo kịch BĐKH 89 3.3.1 Tính toán cân nước sơ hệ thống Hồ Cấm Sơn giai đoạn 2016-2035 89 3.3.2 Tính tốn cân nước sơ hệ thống Hồ Cấm Sơn giai đoạn 2046-2065 90 CHƯƠNG 4:NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ CẤP NƯỚC CỦA HỆ THỐNG THỦY LỢI CẦU SƠN DƯỚI ẢNH HƯỞNG BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 92 4.1 Biện pháp cơng trình 92 4.2 Biện pháp phi cơng trình 93 4.2.2 Giải pháp tổ chức quản lý 96 4.2.3 Giải pháp áp dụng tiến khoa học kỹ thuật vào xây dựng quản lý khai thác CTTL 100 4.2.4 Giải pháp tăng cường đào tạo nguồn nhân lực phục vụ cho xây dựng, quản lý vận hành khai thác cơng trình 100 4.2.5 Tăng cường tham gia cộng đồng 101 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 102 Kết luận 102 1.1 Những kết đạt luận văn 103 1.2 Những hạn chế luận văn 103 Kiến nghị 104 iv TÀI LIỆU THAM KHẢO 106 PHỤ LỤC 107 v DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Hình trái: Nhiệt độ thay đổi theo kịch SRES Hình phải: Dự báo nhiệt độ thay đổi vào đầu cuối kỷ 21 Hình 1.2:Quỹ đạo bão Tây Bắc Thái Bình Dương 13 Hình 1.3 :Bản đồ hệ thống thủy nơng Cầu Sơn 15 Hình 1.4:Biểu đồ nhiệt độ trung bình tháng nhiều năm trạm Bắc Giang 18 Hình 1.5: Biểu đồ lượng mưa trung bình tháng nhiều năm hệ thống 19 Hình 2.1: Bản đồ trạng hệ thống thủy nông Cầu Sơn – Cấm Sơn 33 Hình 2.2: Đập hồ chứa nước Cấm Sơn huyện Hữu Lũng tỉnh Lạng Sơn 35 Hình 2.3: Đập dâng nước Cầu Sơn 36 Hình 2.4: Mơ hình phân phối dòng chảy năm thiết kế thời kỳ 56 vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1:Dự báo nhiệt độ bề mặt toàn cầu đến cuối kỷ 21 .6 Bảng 1.2: Nhiệt độ khơng khí trung bình tháng nhiều năm trạm Bắc Giang 18 Bảng 1.3:Bảng lượng mưa trung bình tháng nhiều năm hệ thống 19 Bảng 1.4:Tốc độ gió trung bình tháng, năm trạm Bắc Giang 20 Bảng 1.5: Lượng bốc trung bình tháng, năm 21 Bảng 1.6: Số nắng tổng cộng trung bình tháng, năm 21 Bảng 1.7: Độ ẩm khơng khí trung bình tháng nhiều năm .22 Bảng 1.8: Dân số phân theo nông thôn thành thị 25 Bảng 1.9: Năng suất lúa bình quân số nơi năm 2003 .28 Bảng 2.1: Diện tích chiều dài kênh 37 Bảng 2.2 Kết tính tốn thơng số thống kê X , Cv,Cs thời kỳ 43 Bảng 2.3 Bảng thống kê chọn mơ hình mưa đại diện ứng với thời vụ thời kỳ 44 Bảng 2.4 Bảng tổng hợp mưa thiết kế theo tháng thời kỳ (1986 –2005) ứng với tần suất P=85% 45 Bảng 2.5 Kết tính tốn thơng số thống kê X , Cv,Cs thời kỳ 45 Bảng 2.6 Bảng thống kê chọn mơ hình mưa đại diện ứng với thời vụ thời kỳ 46 Bảng 2.7 Bảng tổng hợp mưa theo tháng thiết kế ứng với tần suất P=85% thời kỳ 46 Bảng 2.8.Tổng hợp thơng số dòng chảy năm lưu vực hồ chứa nước Cấm Sơn thời kỳ 52 Bảng 2.9: Phân phối dòng chảy đến hồ Cấm Sơn thời kỳ .56 Bảng 2.10.Các tiêu lý đất .57 Bảng 11 Độ ẩm đất canh tác .61 Bảng 2.12 Thời kỳ sinh trưởng hệ số trồng lúa 61 Bảng 2.13 Thời kỳ hệ số trồng trồng cạn .62 Bảng 2.14 Chiều sâu rễ trồng cạn .62 Bảng 2.15: Tổng hợp mức tưới dưỡng cho lúa vụ chiêm thời kỳ 62 Bảng 2.16: Tổng hợp mức tưới cho lúa vụ mùa thời kỳ 63 vii Bảng 2.17: Tổng hợp mức tưới cho ngô đông thời kỳ 63 Bảng 2.18:Tổng hợp mức tưới cho nông nghiệp thời kỳ 63 Bảng 2.19: Cơ cấu trồng thời kỳ 64 Bảng 2.20: Tổng hợp nhu cầu nước cho loại trồng 64 Bảng 2.21: Bảng kết yêu cầu nước cho sinh hoạt thời kỳ ( 106m3) 65 Bảng 2.22: Bảng kết yêu cầu nước cho khách du lịch 66 Bảng 2.23: Chỉ tiêu dùng nước cho chăn nuôi 66 Bảng 2.24: Quy mô đàn gia súc, gia cầm địa bàn thời điểm 67 Bảng 25:Tổng hợp nhu cầu nước cho chăn nuôi 67 Bảng 2.26 Tổng hợp nhu cầu nước đảm bảo dòng chảy mơi trường 67 Bảng 2.27 Bảng kết tổng hợp yêu cầu dùng nước mặt ruộng hệ thống thời kỳ 68 Bảng 2.28 Bảng kết tổng hợp yêu cầu dùng nước cơng trình đầu mối tồn hệ thống thời kỳ 68 Bảng 2.29 Kết tính tốn cân nước sơ thời kỳ hồ Cấm Sơn 69 Bảng 2.30 Quan hệ cao trình dung tích hồ, diện tích hồ 69 Bảng 2.31 Lượng bốc trung bình tháng trạm Hữu Lũng 70 Bảng 2.32 Phân phối bốc phụ thêm khu vực hồ Cấm Sơn (mm) 71 Bảng 2.33 Xác định tổn thất thấm bốc 72 Bảng 2.34 Kết tính tốn cân nước sơ hệ thống – hồ Cấm Sơn kể đến tổn thất 73 Bảng 3.1: Mức tăng nhiệt độ trung bình (°C) so với thời kỳ 1986-2005 vùng khí hậu theo kịch RCP4.5 75 Bảng 3.2: Nhiệt độ trạm Bắc Giang năm tương lai theo kịch 76 RCP 4.5(°C) 76 Bảng 3.3: Mức thay đổi lượng mưa (%) so với thời kỳ 1986-2005 vùng khí hậu theo kịch RCP4.5 76 Bảng 3.4: Lượng mưa tương lai theo kịch RCP4.5 77 Bảng 3.5.Tổng hợp mức tưới cho thời kỳ 2016-2035 77 Bảng 3.6: Cơ cấu sử dụng đất thời kỳ 2016-2035 78 Bảng 3.7: Tổng hợp nhu cầu nước cho nông nghiệp thời kỳ 78 Bảng 3.8.Tổng hợp mức tưới cho thời kỳ 2046-2065 79 viii ... tài: Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu cấp nước hệ thống thủy lợi Cầu Sơn tác động biến đổi khí hậu là cần thiết nhằm đưa giải pháp cấp nước phù hợp điều kiện biến đổi khí hậu II Mục đích phạm... đích: Đánh giá khả cấp nước hệ thống, qua đề xuất giải pháp nâng cao hiệu cấp nước hệ thống điều kiện biến đổi khí hậu - Phạm vi nghiên cứu + Đối tượng nghiên cứu: Tính tốn sử dụng nước cho ngành... kiện biến đổi khí hậu CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan Biến đổi khí hậu giới Việt Nam 1.1.1 Khái niệm Biến đổi khí hậu Khí hậu trái đất luôn thay đổi