Nghiên cứu đánh giá các giải pháp lấy nước phục vụ sản xuất trong điều kiện mực nước sông hồng bị hạ thấp cho hệ thống thủy nông bắc hưng hải

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài luận văn làm hướng dẫn khoa học GS.TS Trần Đình Hịa TS Nguyễn Quang Phi.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, khách quan phù hợp với thực tiễn công trình Nếu vi phạm tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm Hà Nội, ngày tháng TÁC GIẢ Lê Thị Thùy i năm 2019 LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành Kỹ thuật tài nguyên nước với đề tài “Nghiên cứu, đánh giá giải pháp lấy nước phục vụ sản xuất điều kiện mực nước sông Hồng bị hạ thấp cho hệ thống thủy nông Bắc Hưng Hải” kết trình cố gắng không ngừng thân giúp đỡ, động viên khích lệ thầy, bạn bè đồng nghiệp người thân Qua luận văn này, tác giả xin gửi lời cảm ơn tới người giúp đỡ thời gian học tập, nghiên cứu khoa học vừa qua Đặc biệt, xin chân thành bày tỏ lời cảm ơn đến GS.TS Trần Đình Hịa TS Nguyễn Quang Phi tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện tốt cho tơi hồn thành làm luận văn Xin chân thành cảm ơn toàn thể quý thầy cô Khoa Kỹ thuật tài nguyên nước, Trường Đại học Thuỷ lợi tận tình truyền đạt kiến thức kinh nghiệm quý báu suốt trình học tập thực luận văn Xin chân thành cảm ơn nhóm đề tài “ Nghiên cứu tổng thể giải pháp đập dâng nước nhằm ứng phó tình trạng hạ thấp mực nước, đảm bảo an ninh nguồn nước cho vùng hạ du Sông Hồng” cung cấp số liệu đơn vị liên quan giúp đỡ tơi nhiều từ q trình thực luận văn Cuối xin chân thành cảm ơn gia đình, đơn vị cơng tác đồng nghiệp hỗ trợ tơi suốt q trình học tập thực luận văn Hà Nội, ngày tháng năm 2019 TÁC GIẢ Lê Thị Thùy ii MỤC LỤC MỞ ĐẦU I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI .1 Sơ lược hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải Tính cấp thiết đề tài II MỤC TIÊU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Mục tiêu nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu .3 Đối tượng nghiên cứu III CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .3 Cách tiếp cận .3 2.Phương pháp nghiên cứu V NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHÍNH CỦA LUẬN VĂN CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ GIẢI PHÁP LẤY NƯỚC TRONG ĐIỀU KIỆN MỰC NƯỚC SÔNG BỊ HẠ THẤP VÀ TỔNG QUAN VÙNG NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan nghiên cứu giải pháp lấy nước điều kiện mực nước bị hạ thấp 1.1.1 Tổng quan nghiên cứu giới 1.1.2 Tổng quan nghiên cứu nước 1.2 Tổng quan vùng nghiên cứu 15 1.2.1 Điều kiện tự nhiên vùng nghiên cứu 15 1.2.2 Hiện trạng dân sinh kinh tế - xã hội vùng nghiên cứu 21 1.2.3 Tổng quan nguồn nước trạng cụm cơng trình đầu mối Cống Xn Quan- Báo Đáp 22 1.2.4 Quy trình vận hành cấp nước mùa khô hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải…………………………………………………………………………………….27 CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH NHU CẦU NƯỚC VÀ TÍNH TỐN CÂN BẰNG NƯỚC VÙNG NGHIÊN CỨU 31 iii 2.1 Phân vùng thủy lợi cấp nước 31 2.1.1 Tiểu vùng I: Tiểu vùng Gia Lâm 31 2.1.2 Tiểu vùng II: Tiểu vùng Gia Thuận 31 2.1.3 Tiểu vùng III : Tiểu vùng Châu Giang 32 2.1.4 Tiểu vùng IV : Tiểu vùng Bắc Kim Sơn 32 2.1.5 Tiểu vùng V : Tiểu vùng Cẩm Giàng - TP Hải Dương 32 2.1.6 Tiểu vùng VI: Tiểu vùng Ân Thi 33 2.1.7 Tiểu vùng VII : Tiểu vùng Bình Giang - Bắc Thanh Miện 33 2.1.8 Tiểu vùng VIII : Tiểu vùng Tứ Lộc (Gia Lộc - Tứ Kỳ) 33 2.1.9 Tiểu vùng IX : Tiểu vùng Tây Nam Cửu An 34 2.1.10 Tiểu vùng X : Tiểu vùng Đông Nam Cửu An 34 2.2 Định hướng phát triển ngành kinh tế tiêu dùng nước hệ thống thuỷ lợi Bắc Hưng Hải 34 2.2.1 Định hướng phát triển ngành kinh tế 34 2.2.2 Chỉ tiêu dùng nước 42 2.2.3 Tổng nhu cầu dùng nước 56 2.3 Tính tốn cân nước hệ thống 58 2.3.1 Mô thủy lực hệ thống 59 2.3.2 Cân nước 64 CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ GIẢI PHÁP ĐẬP DÂNG LẤY NƯỚC PHỤC VỤ SẢN XUẤT CHO HỆ THỐNG THỦY NÔNG BẮC HƯNG HẢI TRONG ĐIỀU KIỆN MỰC NƯỚC SÔNG HỒNG HẠ THẤP 69 3.1 Các sở đề xuất giải pháp 69 3.1.1 Yêu cầu thực tiễn đề xuất 69 3.1.2 Nguyên tắc đề xuất 69 3.2 Phân tích giải pháp đập dâng nước hạ lưu cống Xuân Quan 70 3.2.1 Yêu cầu thiết kế, lựa chọn kết cấu đập 70 3.2.2 Quy mơ cơng trình đập dâng nước Xuân Quan 71 3.2.3 Khả cấp nước hệ thống Bắc Hưng Hải trường hợp xây dựng đập 77 3.2.4 Hiệu dự án mang lại 78 iv KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .83 KẾT LUẬN 83 KIẾN NGHỊ 84 v DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Địa hình hệ thống Bắc Hưng Hải phân theo vùng 17 Bảng 1.2: Lượng mưa trung bình nhiều năm vùng Bắc Hưng Hải 19 Bảng 1.3: Nhiệt độ trung bình nhiều năm số trạm vùng 19 Bảng 1.4: Độ ẩm tương đối trung bình nhiều năm số trạm vùng 20 Bảng 1.5: Tổng số nắng trung bình nhiều năm số trạm 20 Bảng 1.6: Tốc độ gió trung bình nhiều năm khu vực Bắc Hưng Hải 21 Bảng 1.7: Số liệu hành chính, diện tích, dân số hệ thống Bắc Hưng Hải 21 Bảng 1.8: Phân bố dân cư vùng Bắc Hưng Hải năm 2018 22 Bảng 1.9: Các thông số thiết kế cống Xuân Quan 25 Bảng 2.1: Cơ cấu sử dụng đất trạng phương hướng cho phát triển nông nghiệp vùng Bắc Hưng Hải………………………………………………………………… 35 Bảng 2.2: Dự kiến phát triển đàn gia súc gia cầm vùng theo giai đoạn 37 Bảng 2.3: Dự báo dân số vùng Bắc Hưng Hải theo giai đoạn 40 Bảng 2.4: Hệ số tưới sơ hệ thống 50 Bảng 2.5: Hệ số tưới hiệu chỉnh hệ thống 52 Bảng 2.6: Hệ số tưới theo tháng tiểu vùng (l/s/ha) 53 Bảng 2.7 : Hệ số tưới thiết kế cho tiểu vùng 53 Bảng 2.8: Tiêu chuẩn dùng nước cho đô thị 55 Bảng 2.9: Lưu lượng nước yêu cầu giai đoạn (m3/s) 56 Bảng 2.10: Bảng tổng hợp nhu cầu lưu lượng nước tiểu vùng tháng kiệt nhất……………………………………………………………………………….57 Bảng 2.11 : Lưu lượng nước yêu cầu giai đoạn 2030 (m3/s) 58 Bảng 2.12: Biên tính tốn thủy lực vùng Bắc Hưng Hải 62 Bảng 2.13: Đặc trưng sơng, mặt cắt địa hình trạng 63 Bảng 2.14: Cao độ - Diện tích ruộng vùng Bắc Hưng Hải 64 Bảng 2.15: Diện tích tưới trạng theo tiểu vùng 65 Bảng 2.16: Bảng đánh giá khả cấp nước cho hệ thống Bắc Hưng Hải 66 Bảng 3.1 : Khả lấy nước cống Xuân Quan 77 Bảng 3.2 : Khả lấy nước cống Xuân Quan sau xây dựng đập 77 vi DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Cơng trình Táo Nga (bên trái) cơng trình Tân Sạp (bên phải) Hình 1.2: Một số cơng trình đập dâng nước cao su Hình 1.3: Bản đồ cơng trình đập dâng sơng Murray Hình 1.4: Hình ảnh âu thuyền đập dâng sơng Murray Hình 1.5: Đập ngăn mặn, giữ Thảo Long 10 Hình 1.6: Cống Đị Điệm – Thạch Hà - Hà Tĩnh 10 Hình 1.7: Đập Lâm Cấm 11 Hình 1.8: Đập hạ lưu Sơng Dinh 11 Hình 1.9: Một số hình ảnh trạm bơm dã chiến 13 Hình 1.10: Bản đồ hệ thống Bắc Hưng Hải 16 Hình 1.11: Cống Xuân Quan xã Xuân Quan - huyện Văn Giang 17 Hình 3.1: Vị trí tuyến cơng trình nhìn từ google earth 72 Hình 3.2: Bình đồ vị trí tuyến cơng trình 73 Hình 3.3: Phối cảnh cơng trình điều tiết nước Xn Quan 73 Hình 3.4: Phối cảnh tổng thể cơng trình 75 vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT NN&PTNT Nông nghiệp Phát triển nông thôn CN-XD Công nghiệp – Xây dựng CN Công nghiệp KTXH Kinh tế xã hội QH Quy hoạch UBND Ủy ban nhân dân TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam EVN Tập đoàn điện lực Việt Nam FAO Tổ chức Liên Hợp Quốc lương thực nông nghiệp viii MỞ ĐẦU I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Sơ lược hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải Hệ thống thuỷ lợi Bắc Hưng Hải xây dựng cuối năm 1958, có vị trí địa lý nằm đồng sơng Hồng có diện tích tự nhiên 214.932ha, xác định theo toạ độ: 20º30’ đến 21º07’ vĩ độ Bắc; 105º50’ đến 106º36’ kinh độ Đông, bao bọc sông lớn: Sông Đuống phía Bắc với độ dài phần chảy qua hệ thống 67km; Sơng Luộc phía Nam với độ dài phần chảy qua hệ thống 72km; Sông Thái Bình phía Đơng với độ dài phần chảy qua hệ thống 73km; Sơng Hồng phía Tây với độ dài phần chảy qua hệ thống 57km Toàn khu vực rộng: 214.932ha, diện tích phần đê 192.045ha, đê 22.887ha bao gồm đất đai toàn tỉnh Hưng Yên ( 10 huyện), huyện thị Hải Dương, huyện tỉnh Bắc Ninh quận, huyện thành phố Hà Nội Hệ thống Thủy lợi Bắc Hưng Hải bao gồm: Cụm cơng trình đầu mối cống Xuân Quan, cống Báo Đáp; - 235km kênh trục chính; - 13 cơng trình điều tiết kênh chính, âu thuyền cống đầu kênh nhánh cấp I; - Trên 300 trạm bơm lớn, nhỏ; - Trên 800 cống tưới, tiêu cho phạm vi > 250ha; - Hàng ngàn km kênh loại hàng ngàn cống nhỏ Tính cấp thiết đề tài Hệ thống thuỷ lợi Bắc Hưng Hải xây dựng từ năm 1958 Vùng Bắc Hưng Hải gồm tỉnh Hưng Yên, phần lớn tỉnh Hải Dương, phần tỉnh Bắc Ninh TP Hà Nội, nằm sơng Hồng (phía Tây), sơng Đuống (phía Bắc), sơng Thái Bình (phía Đơng), sơng Luộc (phía Nam), phạm vi vĩ độ 20030 - 21007 kinh độ 105050 - 106036 Vùng có hình tứ giác, chiều khoảng 50 ÷ 70 km, diện tích 2002,3 km2, dân cư đơng đúc, nhiều đô thị khu công nghiệp lớn Đây hệ thống thuỷ lợi lớn đồng Bắc Bộ nước ta Nước tưới lấy từ sông Hồng chủ yếu qua cống Xuân Quan (rộng 19m, khoang cửa, lưu lượng 75m3/s) Nước tiêu chủ yếu qua cống Cầu Xe (rộng 56m, khoang cửa, lưu lượng 230m3/s), An Thổ (rộng 56m, khoang cửa âu thuyền, lưu lượng 105m3/s) Ngồi cịn có số trạm bơm kết hợp tưới - tiêu trực tiếp với sông lớn vùng hẹp ven sơng Đuống, Luộc, Thái Bình Hệ thống sơng dài 200km Hệ thống thuỷ lợi Bắc Hưng Hải góp phần quan trọng ổn định phát triển nông nghiệp tồn vùng Gần có số dự án sửa chữa, nâng cấp, bổ sung cơng trình Tuy nhiên, thay đổi lớn gần 50 năm qua với số tác động tự nhiên xã hội làm cho hệ thống trở nên bất cập Đó là: - Sự chi phối mạnh mẽ dòng chảy nhà máy thuỷ điện thượng nguồn mùa khô mùa lũ.Yêu cầu tưới tiêu ngày đòi hỏi đa dạng nghiêm ngặt chuyển đổi sản xuất nông nghiệp.Q trình cơng nghiệp hố thị hố diễn nhanh chóng ln đặt nhiều vấn đề nước: cấp nước ổn định, chống ngập, chất lượng nước, mơi trường, - Biến động có tính cực đoan khí hậu - Cơng trình xuống cấp sử dụng nhiều năm, thiếu kinh phí quản lý yếu kém, quy mô không đủ, mặt bị lấn chiếm, nên việc sửa chữa, mở rộng, nâng cấp khó khăn Nhiều kênh bị bồi lắng, thu hẹp khơng thể nạo vét, mở rộng khơng có chỗ đào & đổ đất Mực nước sơng Hồng bị hạ thấp tác động lớn đến khả lấy nước phục vụ sản xuất hệ thống thủy nông Bắc Hưng Hải Nhiều trạm bơm, cống lấy nước trực tiếp bị trơ chõ, cao trình mực nước vào cống không đảm bảo yêu cầu lấy nước vào đồng Trong bối cảnh đó, Bộ NN&PTNT đề xuất nhiều giải pháp để tháo gỡ khó khăn đề nghị nhà nước can thiệp xả nước bổ sung từ hồ chứa thượng Hình 3.2: Bình đồ vị trí tuyến cơng trình 3.2.2.2 Bố trí hạng mục cơng trình Tại khu vực dự kiến bố trí cơng trình, sơng tương đối thẳng, chiều rộng lịng sơng đến bờ khoảng 490m Bên bờ tả phía Gia Lâm lạch sâu với cao độ đáy sơng vị trí sâu -9.47m Bên bờ hữu địa hình tương đối nơng, cao độ đáy sơng khoảng 0.60m Hai bên bờ sơng đất ngồi đê với cao độ tự nhiên khoảng +6.00m đến +9.00m Khoảng cách từ bờ sông đến đê sông Hồng bờ hữu khoảng 1,5 Km Hệ thống cơng trình gồm đập dâng điều tiết nước, âu thuyền khu quản lý, vận hành cơng trình: a) Đập dâng điều tiết nước: Sử dụng cơng nghệ đập trụ phao Hình 3.3: Phối cảnh cơng trình điều tiết nước Xn Quan 73 Đây giải pháp công nghệ xây dựng Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam nghiên cứu đề xuất đề tài khoa học cấp Bộ: ”Nghiên cứu công nghệ để thiết kế xây dựng công trình ngăn sơng lớn vùng triều” Đập trụ phao có kết cấu bao gồm đáy, cửa van điều tiết liên kết lắp ghép với tạo thành công trình ngăn sơng Quy mơ đập dâng Lựa chọn thông số chủ yếu: Các thông số chủ yếu cơng trình cao trình ngưỡng, cao trình đỉnh đập (đỉnh cửa van), chiều rộng thông nước nghiên cứu lựa chọn vào điều kiện toán thủy lực trạng, điều kiện địa hình, địa chất cơng trình, sau kiểm tốn thơng qua tính tốn thủy lực Tiến hành nhiều tính tốn thăm dị với nhiều cao trình đập dâng chiều rộng khoang cống khác nhau, chọn cao trình đập dâng vị trí hạ lưu cao trình đập dâng hạ lưu cống Xuân Quan sau: - Cao trình đỉnh đập (đỉnh cửa van): +2.60m - Cao trình ngưỡng: -5.00m - Chiều rộng khoang cống : B =40.00m Nhận xét: Công trình điều tiết nước hệ thống phao cố định, có cửa van điều tiết, khơng có trụ pin với thơng số chính: + Cống điều tiết gồm 12 khoang*40m=480m thoát nước; ngưỡng -5.0m; đỉnh cửa van +2.6m ( mùa lũ mở hồn tồn); khơng có trụ pin Ưu điểm cơng nghệ xây dựng cơng trình ngăn sơng lớn thực có hiệu với điều kiện thi cơng có cột nước sâu (>15m), điều kiện địa chất mềm yếu mà công nghệ khác khơng thể ứng dụng Tuy nhiên, thi công lắp ghép nước nên việc kiểm soát chất lượng kỹ thuật cần phải quan tâm 74 đặc biệt b) Âu thuyền đảm bảo thông thủy Quy mơ âu thuyền: Tính tốn quy mơ âu thuyền: Quy mô âu thuyền xác định vào mật độ tàu thuyền vào khu vực quy hoạch tương lai, cấp đường thuỷ khu vực Âu thuyền: âu hai bên; âu rộng 16m; dài 160m; ngưỡng -5.0m Nhận xét: Ưu điểm cơng nghệ xây dựng cơng trình ngăn sơng lớn thực có hiệu với điều kiện thi cơng có cột nước sâu (>15m), điều kiện địa chất mềm yếu mà công nghệ khác ứng dụng Tuy nhiên, thi cơng lắp ghép nước nên việc kiểm soát chất lượng kỹ thuật cần phải quan tâm đặc biệt Hình 3.4: Phối cảnh tổng thể cơng trình 75 3.2.2.3 Phân tích ưu điểm, nhược điểm giải pháp đập dâng - Ưu điểm giải pháp: 1) Giải pháp nâng cao mực nước sông Hồng hệ thống đập dâng đáp ứng đồng thời nhu cầu sử dụng nước nhiều lĩnh vực kinh tế khác nhau: Cấp nước cho canh tác nông nghiệp, tạo độ sâu cho giao thông thủy, đưa nước vào sông nhánh làm giảm bớt tình trạng nhiễm nguồn nước mặt sông, tạo cảnh quan cho thành phố… 2) Nâng cao mực nước sông Hồng hệ thống đập dâng thực suốt thời gian mùa kiệt, mang tính lâu dài, bền vững 3) Hệ thống đập dâng việc nâng cao mực nước sơng, cịn nguồn nước xả từ nhà máy thủy điện thượng nguồn, hạn chế lượng nước chảy biển, sử dụng tiết kiệm, hiệu nguồn nước khan tháng mùa kiệt Đặc biệt đập dâng gần khu vực cửa sơng, ngồi nhiệm vụ dâng nước, làm tốt nhiệm vụ ngăn mặn 4) Hệ thống đập dâng làm việc hiệu điều kiện nhà máy thủy điện xả nước bình thường theo biểu đồ thiết kế mùa kiệt, không cần nhà máy thủy điện xả nước tăng cường, dẫn đến ngành điện không bị thiệt hại kinh tế sử dụng nguồn nhiệt điện thay thủy điện vào cuối mùa kiệt Hệ thống đập dâng cịn đóng vai trò điều tiết ngày lưu lượng xả từ nhà máy thủy điện, lượng nước xả từ nhà máy thủy điện giao động lớn ngày theo biểu đồ phụ tải, mực nước nâng cao hệ thống đập dâng tạo ổn định, giúp cơng trình Thủy lợi lấy nước hiệu hơn, luồng lạch giao thông thủy ổn định [5] - Nhược điểm giải pháp: Như phân tích trên, hệ thống đập dâng vận hành vào mùa kiệt làm thay đổi chế độ dịng chảy sơng, tác động đến loạt yếu tố liên quan đến dòng chảy: Dòng chảy lũ, dòng chảy bùn cát, biến động dòng chảy sau đập dâng làm tăng nguy sạt lở bờ đáy sông, làm gián đoạn hoạt động giao thông thủy sông Song biện pháp lựa chọn kết cấu đập dâng phù hợp giải pháp cơng trình hợp lý hạn chế, khắc phục, loại bỏ nhược điểm giải pháp 76 3.2.3 Khả cấp nước hệ thống Bắc Hưng Hải trường hợp xây dựng đập Kết tính tốn cân nước Chương rằng, khả lấy nước cống Xuân Quan không đáp ứng yêu cầu dùng nước mực nước tại thượng lưu cống Xuân Quan thấp mực nước thiết kế lưu lượng lấy qua cống Xn Quan theo tính tốn thuỷ lực đạt khoảng 69m3/s, lưu lượng thiếu 50m3/s Bảng 3.1 : Khả lấy nước cống Xuân Quan Lưu lượng Khả cấp Lưu lượng Diện tích Nguồn cấp nước yêu cầu nước cơng cịn thiếu u cầu (ha) (m3/s) trình (m3/s) (m3/s) Cống Xuân Quan 111.057 118,9 69,0 49,9 Sử dụng mô hình thuỷ lực thiết lập Chương 2, để tính tốn khả lấy nước cống Xn Quan xây dựng đập dâng sông Hồng vị trí hạ lưu cống Xuân Quan, ứng với cấp mực nước thượng lưu cống, lưu lượng lấy qua cống Xuân Quan sau: Bảng 3.2 : Khả lấy nước cống Xuân Quan sau xây dựng đập TT Mực nước (m) Cột nước (m) Lưu lượng (m3/s) -0,91 0,09 0,42 -0,74 0,26 3,35 -0,43 0,57 11,13 -0,01 0,99 25,81 0,52 1,52 49,02 1,12 2,12 81,84 1,80 2,80 124,76 2,52 3,52 177,61 3,27 4,27 239,58 Kết tính tốn cho thấy trì mực nước tối thiểu thượng lưu cống Xuân Quan 2,5m, lưu lượng lấy qua cống Xuân Quan 177m3/s, đáp ứng yêu cầu lấy nước qua cống Xuân Quan (119m3/s) 77 Như vậy, việc xây dựng đập Xuân Quan giải vấn đề thiếu nước cho hệ thống Bắc Hưng Hải giai đoạn tương lai Ngoài ra, việc xây dựng đập cịn nâng cao mực nước Sơng Hồng giúp chủ động việc lấy nước cho hệ thống thủy nơng Bắc Hưng Hải mà cịn hệ thống thủy nông Bắc Đuống sông Nhuệ 3.2.4 Hiệu dự án mang lại a) Đối với tưới: Mục tiêu xây dựng đập dâng dâng đầu nước phục vụ cho tưới, khả đáp ứng cầu tưới phục vụ sản xuất nông nghiệp tính dựa giả định tính tốn lượng hóa lợi ích kinh tế: Lợi nhuận dự án mang lại cho tưới chênh lệch lợi nhuận phương án tưới có đập trạng Nhu cầu nước tính cho nút tổng nhu cầu nước cho nông nhiệp, công nghiệp, sinh hoạt thủy sản Giả sử nhu cầu nước công nghiệp, sinh hoạt luôn đảm bảo, thiếu nước diện tích chịu ảnh hưởng lúa nước nhu cầu nước cho lúa cao khu tưới xa nguồn cấp khơng có điểu kiện lấy đủ nước Giả sử hệ thống kênh tưới đảm bảo đáp ứng yêu cầu lấy vào cống Khả tưới tăng thêm có đập tính tốn dựa số liệu Quy hoạch diện tích nơng nghiệp trồng lúa nước kết tính tốn thủy lực, nhu cầu nước Hoặc dựa vào số liệu thống kê diện tích khơng đảm bảo tưới địa phương theo năm Do Quy hoạch diện tích phát triển nơng nghiệp giảm từ đến 2030, diện tích lúa khơng tăng thêm Vì lợi ích cho tưới dự án mang lại chủ yếu từ: + Diện tích lúa mà trạng khơng đáp ứng + Năng suất lúa tăng thêm có đủ nước cấp, đáp ứng thời điểm cấp nước 78 b) Lợi nhuận dự án mang lại xây dựng thêm trạm bơm dã chiến bơm nước vào mùa khơ -Việc hạ thấp mực nước dịng năm gần làm cho hệ thống thủy lợi gặp nhiều khó khăn việc đáp ứng đủ nhu cầu cho ngành kinh tế, phần lớn nhu cầu từ nơng nghiệp Ngành Thủy lợi phải dùng giải pháp ứng phó như: + Yêu cầu xả nước từ hồ chứa (chỉ 2-3 đợt/ năm, đợt 7-10 ngày), tổng số ngày lấy nước theo thiết kế vụ gieo cấy đông xuân khoảng 20 ngày + Xây dựng lại, nâng cấp trạm bơm nhằm hạ mực nước thiết kế bể hút để lấy nước mực nước thấp + Xây dựng trạm bơm dã chiến để hỗ trợ thay trạm bơm mực nước thấp + Nạo vét kênh mương ao hồ để trữ nước tưới dần cho thời kỳ không lấy nước + Tưới luân phiên, tưới rải vụ… + Chuyển đổi cấu trồng, giảm diện tích gieo cấy Việc tính tốn xác kinh phí mà địa phương bỏ để đầu tư cho cơng tác ứng phó với việc hạ thấp mực nước sơng khó khơng có thống kê riêng Trong này, để thấy lợi ích mà dự án mang lại cho tưới tác giả coi chi phí cần phải đầu tư xây dựng, cải tạo lại trạm bơm tưới trạng chi phí xây dựng trạm bơm dã chiến nhằm đảm bảo phục vụ tưới lợi ích trực tiếp dự án mang lại Đồng thời khơng có kết thủy lực chi tiết, tác giả coi việc giảm thiểu diện tích hạn có hệ thống đập dâng lợi ích mang lại cho tưới 79 c) Lợi nhuận mang lại cho ngành Điện Các giả định tính tốn lượng hóa lợi ích kinh tế: Giá điện tính trung bình theo tháng Giả thiết toàn lưu lượng xả xuống hạ du hồ chứa qua tuabin Chênh lệch mực nước thượng hạ lưu hồ chứa phát điện lấy trung bình dựa theo số liệu lịch sử thời đoạn tính tốn d) Lợi nhuận mang lại cho ngành Giao thông Hàng năm ngành giao thông phí nhiều vào việc nạo vét lịng sơng, đảm bảo trì liên tục giao thơng thủy Khi dự án thực hiện, giải gần triệt để khó khăn cho giao thơng Vì coi chi phí nạo nét khơi thơng dịng chảy hàng năm lợi ích mà dự án mang lại cho giao thông e) Lợi nhuận giảm xâm nhập mặn Căn vào số liệu điều tra trạng, coi thiệt hại trung bình hàng năm bị ảnh hưởng mặn cho sản xuất nơng nghiệp lợi ích mà dự án đập dâng mang lại Nhận xét: Dưới gia tăng hoạt động kinh tế, dân số biến đổi yếu tố khí hậu tác động người tạo nên áp lực lớn vấn đề cấp nước cho hệ thống thủy nơng Bắc Hưng Hải Qua phân tích hiệu kinh tế xã hội tài dự án xây dựng đập Xuân Quan kết luận sơ sau: -Về hiệu kinh tế xã hội: Dự án xây dựng đập mang đến tác động không mong muốn môi trường xã hội như: + Khi đập dâng xây dựng ảnh hưởng đến nguồn thủy sản dịng sơng, 80 gây ảnh hưởng không nhỏ đến nguồn thu nhập hàng triệu người dân nghèo lấy việc đánh bắt sơng làm nguồn thu nhập gia đình +Hàm lượng phù sa sông: Hiện nay, hệ thống bị giảm đáng kể lượng phù sa sau xây dựng đập dâng Xuân Quan phù sa bị chặn lại Hậu độ màu mỡ vựa lúa hệ thống thủy nông lớn Bắc Bộ bị ảnh hưởng, lịng sơng có nguy tiếp tục bị hạ thấp xói lở mạnh + Con đập xây dựng tác động đến dòng chảy tự nhiên hệ sinh thái thủy sinh sông + Sự đa dạng sinh học sông bị tác động + Mơi trường nước bị ảnh hưởng dịng chảy bị gián đoạn, khối nước tĩnh hình thành trước đập, khả tiêu thoát bị ảnh hưởng + Các hoạt động xây dựng, vận hành, khai thác đập dâng gia tăng nguồn gây ô nhiễm lượng chất gây ô nhiễm môi trường nước, mơi trường đất mơi trường khơng khí + Ngành giao thông bị ảnh hưởng nhiều chi phí phát sinh qua hệ thống âu thuyền Về hiệu tài dự án: + Sau dự án vào sử dụng, giải đước vấn đề cấp nước tưới phục vụ sản xuất nông nghiệp, tạo điều kiện cho ngành nông nghiệp khu vực Bắc Hưng Hải nói riêng khu vực Bắc Bộ phát triển bền vừng, phát triển khu, cụm công nghiệp làng nghề ổn định sống cho người dân địa phương mà cịn góp phần cải thiện môi trường đầu tư, thu hút đầu tư, đảm bảo tăng trưởng bền vững + Đảm bảo cấp nước cho công nghiệp, sinh hoạt + Giảm nhẹ ô nhiễm nguồn nước, phục vụ cho nông nghiệp + Các lợi ích kinh tế nhờ đảm bảo an ninh lương thực, + Dự án không làm tăng sản lượng nơng nghiệp mà cịn giảm thiểu rủi ro 81 mùa (hay thiệt hại phần mùa màng) đảm bảo an ninh lương thực, Điều đặc biệt quan trọng với người nông dân nghèo chủ yếu tự trồng trọt phần lớn lương thực sử dụng đất đai gia đình + Góp phần cải thiện môi trường nước ngầm + Về tiêu chống úng theo tính tốn thủy lực xây dựng đập không làm ảnh hưởng đến trạng tiêu úng vùng nghiên cứu, nên nói khơng bị ảnh hưởng + Về tưới: mang lại hiệu ích cho tưới, giảm tối đa diện tích bị hạn  Phương án xây dựng đập thành công đưa lại nhiều hiệu lớn, nhiên kèm với tác động xã hội, mơi trường khơng mong muốn Ngồi ra, giải pháp đập dâng có tổng mức đầu tư lớn, cần xem xét so sánh với nhiều nghiên cứu, phương án khác để lựa chọn phương án tốt 82 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Qua đề tài “ Nghiên cứu, đánh giá giải pháp lấy nước phục vụ sản xuất điều kiện mực nước sông Hồng bị hạ thấp cho hệ thống thủy nông Bắc Hưng Hải ”, luận văn đạt số kết rút số kết luận sau: Tổng hợp phân tích điều kiện tự nhiên kinh tế xã hội vùng tưới cống Xuân Quan phụ trách, tác giả phân chia tiểu vùng xác định nhu cầu nước cho ngành dùng nước vùng Từ đánh giá khả lấy nước qua cống Xuân Quan giai đoạn tương lai 2030 Tác giả tính nhu cầu nước cho loại trồng phương pháp thử dần sử dụng bảng excel, dùng phương pháp lập bảng thống kê để tính nhu cầu nước cho ngành dùng nước khác Bên cạnh đó, tác giả sử dụng mơ hình thủy lực Mike 11 để đánh giá khả lấy nước cống Xuân Quan vùng nghiên cứu Kết tính tốn cho thấy, khả lấy nước cống Xuân Quan không đáp ứng yêu cầu dùng nước mực nước tại thượng lưu cống Xuân Quan thấp mực nước thiết kế lưu lượng lấy qua cống Xuân Quan theo tính tốn thuỷ lực đạt khoảng 69m3/s, nhỏ lưu lượng thiết kế 75m3/s Ngoài ra, nhu cầu dùng nước ngành tăng lên từ 75m3/s theo thiết kế trước đây, tăng lên đến 118,9m3/s Để đáp ứng nhu cầu dùng nước, việc lấy nước từ cống Xuân Quan, Cơng ty Khai thác cơng trình thuỷ lợi Bắc Hưng Hải sử dụng cống Cầu Xe, An Thổ để lấy nước ngược, thay phần nhiệm vụ cống Xuân Quan Lưu lượng từ cống Cầu Xe, An Thổ khoảng 51m3/s Lưu lượng thiếu cống Xn Quan 50m3/s Cần có giải pháp cơng trình để đáp ứng lượng nước cịn thiếu Các giải pháp phi cơng trình đưa giải phần thiếu hụt lượng nước giai đoạn tương lai Tuy nhiên, chưa giải triệt để vấn đề, cần thiết phải đưa giải pháp công trình Kết tính tốn đạt mục tiêu đề tài phục vụ công tác vận hành tưới 83 cấp nước cho hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải, góp phần vào cơng tác điều tiết nước hệ thống; Luận văn đưa giải pháp xây dựng đập dâng sông Hồng phía hạ lưu cống Xn Quan Quy mơ: Cống điều tiết gồm 12 khoang, khoang rộng 40m; âu thuyền hai bên, âu rộng 16m, dài 160m Qua kết nghiên kết cho thấy giải pháp đập dâng hạ lưu sông Hồng giải đồng thời nhu cầu sửa dụng nước nhiều ngành khác nhau, mang tính ổn định lâu dài Ngồi giải pháp cịn dâng cao mực nước sơng Hồng thượng lưu cống Xuân Quan giúp cho số vùng đồng sông Hồng lấy nước thuận lợi phục vụ nhu cầu khác ngành kinh tế Tuy nhiên, giải pháp có tổng mức đầu tư lớn, ảnh hưởng lớn đến mơi trường, xã hội khu vực cần xem xét tính tốn, kỹ lưỡng so sánh với nhiều phương án khác để lựa chọn giải pháp phù hợp KIẾN NGHỊ Vấn đề đặt sau nghiên cứu đánh giá tính tốn cân nước cho hệ thống thủy nông Bắc Hưng Hải cho thấy nhu cầu nước trồng ngày tăng Vùng tưới cống Xuân Quan chưa có nghiên cứu ảnh hưởng biến đổi khí hậu tác động, ảnh hưởng tới nhu cầu, cần có nghiên cứu, làm sở khoa học cho việc quản lý vận hành hệ thống thủy lợi hoạt động hiểu quả, nâng cao suất trồng Để việc đánh giá cụ thể thiếu hụt nước cho lĩnh vực dùng nước khác cần phải có nghiên cứu sâu ảnh hưởng biến đổi khí hậu đến lĩnh vực khác tính tốn cân nước phạm vi hệ thống lưu vực cách đầy đủ Cần xây dựng hệ thống sở liệu tổng hợp thống tài nguyên, môi trường biến đổi khí hậu theo chuẩn quốc tế, có chế phù hợp khai thác, chia sẻ thông tin, sử dụng có hiệu sở liệu hướng tới hồn chỉnh quy trình quản lý tổng hợp cơng trình khai thác, bảo vệ sử dụng tài nguyên nước cách khoa học điều kiện biến đổi khí hậu Ngành nơng nghiệp cần phải lãnh đạo quan ban ngành đặc biệt 84 quan tâm, đạo, đề xuất giải pháp hợp lý nhằm tiết kiệm nguồn nước, ví dụ chuyển đổi cấu trồng, luân canh xen vụ, chọn giống chịu hạn, sử dụng công nghệ tưới tiết kiệm nước, tăng cường công tác dự báo thời tiết, đầu tư xây dựng cơng trình để bổ sung nguồn nước, tích trữ nước để cấp nước cho tháng mùa kiệt, góp phần giảm nhẹ tình trạng thiếu hụt nguồn nước hệ thống Điều có ý nghĩa to lớn cho sản xuất nông nghiệp đạt suất cao phát triển kinh tế xã hội bền vững Để cải thiện tình trạng thiếu nước, đặc biệt nhu cầu dùng nước căng thẳng giao đoạn đổ ải đáp ứng quy hoạch giao thông thuỷ cho thuyền qua lại từ hệ thống Bắc Hưng Hải Tác giả lựa chọn giải pháp xây dựng đập dâng hạ lưu cống Xuân Quan dâng đầu mực nước để lấy nước phục vụ sản xuất cho hệ thống Bắc Hưng Hải điều kiện mực nước sông Hồng bị hạ thấp Kết nghiên cứu cho thấy, việc xây dựng đập dâng đảm bảo cung cấp đủ nhu cầu nước cho tương lai, đồng thời mang lại hiệu ích cho ngành giao thơng, điện Tuy nhiên thời gian nghiên cứu có hạn, tác giả chưa đánh giá hệ thống kênh sau cống Vì vậy, để thực giải pháp hiệu cần có thêm nhiều nghiên cứu để khắc phục nhược điểm tồn giải pháp, giúp đưa giải pháp có khả ứng dụng vào thực tiễn 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Vũ Hồng Hưng “Cơng trình ngăn triều Táo Nga (Caoe) – TP Thiệu Hưng (tỉnh Chiết Giang, Trung Quốc)” [Online] http://www.vncold.vn/Web/Content.aspx?distid=2636 [2] Vũ Hồng Hưng “Cơng trình phịng lũ Tân Sạp (Xinzha) với cửa van đặc biệt”.[Online] http://www.vncold.vn/Web/Content.aspx?distid=2657 [3] Hội đập lớn, Tin vắn quốc tế 4-16(8/2018) “Nước – Năng lượng – Đập” [Online] http://www.vncold.vn/modules/cms/upload/10/TinVanQuocTe/160830/WED416 pdf [4] Bộ Nông nghiệp Phát triển nơng thơn, 2016, Quy trình vận hành hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải [5] GS.TS Trần Đình Hòa, 2016, Đề tài độc lập cấp Nhà nước “Nghiên cứu tổng thể giải pháp đập dâng nước nhằm ứng phó tình trạng hạ thấp mực nước, đảm bảo an ninh nguồn nước cho vùng hạ du Sông Hồng” [6] UBND tỉnh Bắc Ninh, 09/10/2013, Quy hoạch tổng thể phát triển KTXH tỉnh Bắc Ninh đến năm 2020, định hướng 2030 [7] UBND tỉnh Hưng Yên, 17/02/2012, Quy hoạch tổng thể phát triển KTXH tỉnh Hưng Yên đến năm 2020, định hướng 2030 tầm nhìn 2050 [8] UBND tỉnh Hải Dương, 15/11/2011, Quy hoạch tổng thể phát triển KTXH tỉnh Hải Dương đến năm 2020, định hướng 2030 [9] Thủ tướng Chính Phủ, 06/07/2011, Quy hoạch tổng thể phát triển KTXH TP Hà Nội đến năm 2020, định hướng 2030 [10] Viện Quy hoạch thủy lợi , 2007, Báo cáo tổng hợp dự án rà soát quy hoạch hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải [11] Bài giảng thiết kế âu tàu - trường Đại học hàng Hải 86 [12] Giáo trình thủy cơng tập - Đại học thủy lợi [13] Lê Kim Truyền, 2005, Đề tài cấp nhà nước “Nghiên cứu giải pháp cấp nước mùa cạn cho hệ thống thuỷ lợi dọc sông Hồng” [14] MIKE 11 Reference Manual, 2017 87 ... PHẠM VI NGHIÊN CỨU Mục tiêu nghiên cứu Đánh giá, phân tích giải pháp lấy nước phục vụ sản xuất cho hệ thống thủy nông Bắc Hưng Hải điều kiện mực nước sông Hồng bị hạ thấp. Tập trung phân tích giải. .. nhiên giải pháp mang tính thời vụ chưa thật Từ phân tích trên, việc ” Nghiên cứu, đánh giá giải pháp lấy nước phục vụ sản xuất điều kiện mực nước sông Hồng bị hạ thấp cho Hệ thống thủy nông Bắc Hưng. .. CÁC NGHIÊN CỨU VỀ GIẢI PHÁP LẤY NƯỚC TRONG ĐIỀU KIỆN MỰC NƯỚC SÔNG BỊ HẠ THẤP VÀ TỔNG QUAN VÙNG NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan nghiên cứu giải pháp lấy nước điều kiện mực nước bị hạ thấp