Nghiên cứu đánh giá hiện trạng thủy lợi và cơ sở khoa học của một số giài pháp công trình tiêu nước nhằm thích ứng với biến đổi khí hậu cho hệ thống thủy nông bắc thái bình

LỜI CẢM ƠN Luận văn hoàn thành vào tháng năm 2011 khoa Sau đại học trường Đại học Thủy lợi Hà Nội Trong trình học tập hoàn thành luận văn thạc sĩ, tác giả nhận giúp đỡ chân thành, bảo tận tình tập thể Giáo sư, phó Giáo sư, Tiến sĩ, giảng viên trường toàn thể cán khoa sau đại học Trước hết tự đáy lịng xin bày tỏ lịng biết ơn tới PGS.TS Lê Quang Vinh người thầy hướng dẫn khoa học trực tiếp, tận tình giúp đỡ, bảo hướng cung cấp thông tin khoa học cần thiết cho luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn lãnh đạo khoa Sau đại học, tập thể giáo viên cán khoa, viện Quy hoạch Thủy lợi, sở Nông nghiệp PTNT tỉnh Thái Bình, Chi cục Quản lý nước cơng trình thủy lợi Thái Bình, gia đình anh chị đồng nghiệp bạn bè tạo điều kiện thuận lợi vật chất, tinh thần cung cấp tài liệu chuyên ngành cho tác giả học tập hoàn thành luận văn Tác giả xin gửi tới ban lãnh đạo Trung tâm khoa học & Triển khai kỹ thuật thủy lợi tập thể đơn vị nơi tác giả công tác lời cảm ơn chân thành tạo điều kiện để hoàn thành tốt luận văn Cuối tác giả xin chân thành cảm ơn Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp tạo điều kiện thuận lợi để tác giả trình bày luận văn Hà Nội, tháng năm 2011 Tác giả Nguyễn Hồng Thân LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ tên: NGUYỄN HỒNG THÂN Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 06/08/1984 Nơi sinh: Vĩnh Phúc Quê quán: Tam Hồng – Yên Lạc – Vĩnh Phúc Dân tộc: Kinh Chức vụ, đơn vị công tác trước học tập, nghiên cứu: Cán kỹ thuật Chỗ địa liên lạc: Nhà 46 ngõ 191 Khương Thượng – Đống Đa – Hà Nội Điện thoại quan: Điện thoại nhà riêng: Fax: Email: Di động: 0982096118 II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian từ: / đến / Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian từ: 09/2004 đến 06/2009 Nơi học (trường, thành phố): Đại học Thuỷ Lợi Hà Nội Ngành học: Kỹ thuật Tài Nguyên Nước Tên đồ án, luận án môn thi tốt nghiệp: Thiết kế trạm bơm tưới Đại Định – Vĩnh Phúc Ngày nơi bảo vệ đồ án, luận án thi tốt nghiệp: 19/05/2009 - Đại học Thuỷ Lợi Người hướng dẫn: .Th.s Lưu Văn Quân Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Sau đại học Thời gian từ: .đến Nơi học (trường, thành phố): .Đại học Thuỷ Lợi Hà Nội Ngành học: Quy hoạch quản lý tài nguyên nước Tên luận văn: Nghiên cứu đánh giá trạng thủy lợi sở khoa học số giải pháp cơng trình tiêu nước nhằm thích ứng với biến đổi khí hậu cho hệ thống thủy nơng Bắc Thái Bình………………………………………………………………… Ngày nơi bảo vệ : Người hướng dẫn: PGS.TS Lê Quang Vinh Trình độ ngoại ngữ (biết ngoại ngữ gì, mức độ): TOEFL 477 Học vị, học hàm, chức vụ kỹ thuật thức cấp; số bằng, ngày cấp nơi cấp: III Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian 06/2009 đến Công việc đảm nhiệm Nơi công tác Trung tâm khoa học & Triển khai kỹ thuật thủy lợi – Trường Đại Học Thủy Lợi Cán kỹ thuật VI KHEN THƯỞNG VÀ KỶ LUẬT TRONG QUÁ TRÌNH HỌC CAO HỌC: V CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ: XÁC NHẬN CỦA CƠ QUAN CỬ ĐI HỌC Giám đốc Hà Nội, Ngày 28 tháng 09 năm 2011 Người khai Nguyễn Hồng Thân -1- MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài nghiên cứu Hệ thống thuỷ nơng (HTTN) Bắc Thái Bình có tổng diện tích tự nhiên 89.271ha, có 57.999 đất nông nghiệp, bao gồm huyện Đông Hưng, Hưng Hà, Quỳnh Phụ phần thành phố Thái Bình nằm phía bắc sơng Trà Lý Hệ thống Bắc Thái Bình có truyền thống trình độ cao vể thâm canh lúa nước, có nhiều khu vực chuyên canh rau, màu cơng nghiệp ngắn ngày, có phong trào chuyển đổi cấu sử dụng đất, xây dựng cánh đồng 50 triệu đồng/ha diễn mạnh Bắc Thái Bình hệ thống phức tạp mặt cấu trúc, có đủ loại hình tưới tiêu nước phụ thuộc nhiều vào chế độ thuỷ triều Hiện hệ thống thuỷ nơng Bắc Thái Bình có 86.759 đất nằm đê diện tích cần tiêu, có 18.127 tiêu động lực 68.632 tiêu tự chảy, tiêu trực tiếp sông lớn bao bọc xung quanh sông Luộc, sơng Hố, sơng Hồng, sơng Trà Lý biển Đơng Hệ thống cơng trình thuỷ lợi có hệ thống thuỷ nơng Bắc Thái Bình xây dựng đồng hoàn chỉnh từ đầu mối đến mặt ruộng Tuy nhiên, trải qua nhiều thập kỷ xây dựng khai thác, đến hầu hết cơng trình bị xuống cấp, bị hư hỏng chưa sửa chữa, nâng cấp kịp thời, không đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế - xã hội địa phương hệ thống Cũng nhiều hệ thống thuỷ lợi khác ĐBSH, hệ thống Bắc Thái Bình có chuyển dịch mạnh cấu sử dụng đất (SDĐ): diện tích ao hồ, đất trồng lúa nước bị giảm dần, diện tích đất thị cơng nghiệp khơng ngừng mở rộng, nhu cầu tiêu nước tăng lên nhanh chóng Trong hệ thống tồn mâu thuẫn nhu cầu tiêu khả đáp ứng cơng trình thuỷ lợi có Do có địa hình phẳng thấp, lại gần biển nên HTTN Bắc Thái Bình vùng chịu tác động mạnh biến đổi khí hậu tồn cầu mực nước biển dâng Liên tiếp năm 2003, 2004 2008 hệ thống bị úng ngập nặng nề gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản xuất đời sống nhân dân Do vậy, nghiên cứu đánh giá trạng thuỷ lợi sở khoa học số giải pháp cơng trình tiêu nước nhằm thích ứng với biến đổi khí hậu cho HTTN Bắc Thái Bình cần thiết Mục tiêu nghiên cứu Đánh giá trạng thủy lợi sở khoa học đề xuất số giải pháp cơng trình tiêu nước thích ứng với biến đổi khí hậu cho HTTN Bắc Thái Bình Đối tượng phạm vi nghiên cứu ứng dụng Đối tượng nghiên cứu cơng trình tiêu nước xây dựng HTTN Bắc Thái Bình -2Phạm vi nghiên cứu sở khoa học giải pháp cơng trình tiêu nước thích ứng với BĐKH Nội dung kết nghiên cứu - Đánh giá trạng cơng trình tiêu khả đáp ứng tiêu cơng trình HTTN Bắc Thái Bình - Phân tích mâu thuẫn nhu cầu khả tiêu nước cơng trình tiêu nước có hệ thống thủy lợi - Đánh giá tác động biến đổi khí hậu (BĐKH) nước biển dâng (NBD) yêu cầu tiêu nước HTTN Bắc Thái Bình theo kịch BĐKH Việt Nam công bố - Nghiên cứu đề xuất giải pháp cơng trình thủy lợi nhằm thích ứng với BĐKH NBD sở khoa học, khả ứng dụng vào thực tiễn giải pháp đề xuất Phương pháp nghiên cứu 5.1 Phương pháp kế thừa Nghiên cứu tiếp thu sử dụng có chọn lọc kết nghiên cứu thành tựu khoa học công nghệ tác giả nước nghiên cứu liên quan đến đề tài 5.2 Phương pháp điều tra thu thập đánh giá Điều tra thu thập tài liệu, khảo sát nghiên cứu thực tế, phân tích đánh giá tổng hợp tài liệu để từ rút sở khoa học khả ứng dụng vào thực tiễn 5.3 Phương pháp tự nghiên cứu Tự nghiên cứu hướng dẫn thầy để đạt mục tiêu nghiên cứu nêu Địa điểm nghiên cứu Địa điểm nghiên cứu đề tài hệ thống thủy nơng Bắc Thái Bình -3- CHƯƠNG TỔNG QUAN HỆ THỐNG THỦY NƠNG BẮC THÁI BÌNH 1.1 Khái quát đặc điểm tự nhiên 1.1.1 Vị trí địa lý Hệ thống thủy nơng Bắc Thái Bình vùng đồng ven biển thuộc hạ du sông Hồng bao gồm huyện Đông Hưng, huyện Hưng Hà, huyện Quỳnh Phụ, huyện Thái Thụy phần thành phố Thái Bình Vị trí địa lý hệ thống giới hạn bởi: - Phía Tây Bắc giáp sơng Luộc tỉnh Hưng n - Phía Đơng Bắc giáp sơng Hóa thành phố Hải Phịng - Phía Tây Tây Nam giáp sơng Hồng sơng Trà Lý - Phía Đơng giáp Vịnh Bắc Bộ - Phía Nam sơng Trà Lý hệ thống Nam Thái Bình 1.1.2 Đặc điểm địa hình Hệ thống thủy nơng Bắc Thái Bình phù sa sông Hồng bồi tụ tạo thành nên địa hình tương đối phẳng so với vùng đồng khác, cao độ biến đổi từ 0,5÷3m Nhưng chủ yếu tập trung cốt đất 0,75÷2,0m Trong hệ thống hướng dốc hướng Tây Bắc – Đơng Nam cao từ huyện Hưng Hà thấp xuống huyện Đông Hưng, lại có xu cao lên vùng ven biển Thái Thụy Đặc biệt giải đất trũng phần lớn chạy dài theo triền sông như: Ven sông Hồng vùng Minh Tân, Văn Lang, Độc Lập; Ven sông Trà Lý vùng Tịnh Xuyên, Hoa Hồng Bạch, Sa Lung;ven sông Luộc vùng Ba Trai, ven sông Sành vùng Họ An vùng sông Sinh Cao độ địa hình: -Thấp nhất: + 0,50m -Trung bình: +1,00 ÷ +2,00m -Cao nhất: +3,00m Bảng 1.1 Phân bố cao độ theo diện tích ruộng đất Cao độ(m) Diện tíc(ha) Tỉ lệ(%) < 0.75 8.763 15,11 0.75 ÷ 14.398 24,82 ÷ 1.25 10.576 18,23 1.25 ÷ 1.5 9.947 17,15 > 1.5 14.315 24,68 ∑F ct 57.999 100 1.1.3 Đặc điểm cấu tạo địa chất Về địa chất qua hố khoan cơng trình xây dựng cho thấy tình hình địa chất khái quát sau: Tầng canh tác trung bình từ ÷ 10cm lớp đất màu có lẫn nhiều phù sa Dưới lớp đất sét mỏng ÷ 5cm hạt mịn nước, lớp đất sét hạt thơ -4dày từ 0,5 ÷ 2m, có lẫn nhiều vỏ sị, hến, xác sú vẹt, có vùng phần lớn đất sỏi, lớp đất làm cho tầng nước mạch di động nhanh làm mái kênh mương hố móng cơng trình khơng ổn định Lớp nước mạch nằm nông thường cách mặt đất từ 0,5 ÷ 1,0m, có nhiều vùng mực nước ngầm nằm tầng đất canh tác, nước ngầm nơng nên muối từ lịng đất dễ đưa lên tầng canh tác Cấu tạo địa chất vùng gồm lớp sau: - Lớp 1: Tầng sét mặt đất thổ nhưỡng dày 10-15cm - Lớp 2: Dưới lớp lớp đất sét dày từ 0,5 đến 2,0m, trạng thái dẻo mềm, dẻo chảy đến chảy, góc ma sát φ = 5-80, có lẫn nhiều vỏ sị, vỏ hến, xác sú vẹt, có nơi tầng đất cát, sỏi khiến cho tầng nước mạch di động nhanh - Lớp 3: Là lớp sét đến sét nhẹ dày 4,0m có φ = 6-70 - Lớp 4: Là lớp cát nhẹ đến cát hạt nhỏ, trạng thái xốp đến chặt vừa, nằm cao độ (-6m) đến (-16m) có φ = 19-230, độ dày lớp 10,0m - Lớp 5: Là đất sét nhẹ, màu xám nhạt, trạng thái dẻo chảy, nằm cao độ (16m) đến (-25m) có φ = 7-80, độ dày lớp 10,0m - Lớp đất sét nhẹ, trạng thái dẻo chảy, nằm lớp 5, có φ = 7-80 Nhìn chung địa chất cơng trình tương đối phức tạp, lớp đáy cơng trình nói chung lớp đất yếu, cần có gia cố xây dựng cơng trình 1.1.4 Đặc điểm thổ nhưỡng Hệ thống thủy nơng Bắc Thái Bình hình thành trình nâng dần phù sa bồi đắp, đất đai hệ thống thuộc loại đất trẻ giàu chất dinh dưỡng, phân bố chất dinh dưỡng lại khơng có vùng giàu đạm lại nghèo kali ngược lại, vùng cao thường bị rửa trôi, đất bị bạc màu, vùng thấp trũng tầng đất canh tác tăng dần chất dinh dưỡng nhiều độ chua lớn, đất canh tác thường bị ngập nước quanh năm Vùng ven biển thường bãi đất cao, lượng muối hòa tan đất lớn Hàng năm tác dụng xâm thực nước biển qua mạch nước ngầm làm độ mặn tăng lên Theo tài liệu thu thập trung tâm nghiên cứu nơng nghiệp tỉnh Thái Bình hệ thống thủy nơng Bắc Thái Bình có diện tích tự nhiên 89.271ha với loại đất sau: - Đất phèn hoạt tính: 821 - Đất phèn tiềm tàng: 6.199 - Đất nhiễm mặn: 1.020 - Đất phù sa bồi: 2.966 - Đất phù sa đê: 7.790 -5Đất phù sa bị glây hóa: Đất phù sa loang lổ đỏ vàng: Đất cát ven sông: Đất cồn cát ven biển: Đất khác: - 16.770 6.916 1.340 3.265 47.087ha Bảng 1.2 Phân loại đất theo thành phần số chất dinh dưỡng chủ yếu Đạm(%) Mùn(%) Phân theo Khá Nghè o Trun g bình 15.10 38.64 8.530 26,04 66,63 1,47 Nghè o Trung bình Diện tích(ha) 4.253 Tỷ lệ (%) 7,33 Lân(%) Khá Nghè o Trun g bình Khá 46.89 10.25 27.27 14.33 16.39 80,85 17,68 47,02 24,72 28,26 Với tài liệu thổ nhưỡng cho thấy: - Tiềm đất đai vùng khá, chưa khai thác hết Diện tích đất chua, mặn chiếm tỉ lệ tương đối cao cần cải tạo để nâng cao độ đồng suất vùng 1.1.5 Đặc điểm khí tượng,khí hậu Hệ thống thủy nơng Bắc Thái Bình vùng nhỏ thuộc đồng Bắc Bộ nên đặc điểm chung khí tượng, thủy văn mang nét chung đồng Bằng Bắc Bộ Mạng lưới trạm quan trắc khí tượng bố trí rộng khắp địa bàn như: trạm Quỳnh Côi, Phụ Dực, Thái Ninh, Thụy Anh thành phố Thái Bình Trạm khí tượng quan trắc đày đủ dài năm trạm thành phố Thái Bình có đủ yếu tố khí tượng từ năm 1960 đến tiếp tục quan trắc Ngoài cịn có trạm đo mưa từ 1961 đến năn 2002 Thái Thụy (1961 – 2002), Đông Hưng (1960 – 2002), Hưng Hà (1960 – 2002) 1.5.1.1 Mưa Hàng năm có hai mùa: mùa mưa từ tháng đến tháng 10, mùa khô từ tháng 11 đến tháng năm sau - Mùa mưa từ tháng đến tháng 10, lượng mưa chiếm 70-80% lượng mưa năm - Lượng mưa trung bình nhiều năm: 870,9mm - Những đợt mưa lớn 200-350 mm trở lên thường xảy vào tháng 8,9 mưa lớn thường gắn liền áp thấp nhiệt đới, bão - Lượng mưa lớn ngày Thành phố Thái Bình tháng 294,9mm, tháng 253,6mm, tháng 418mm -6Lượng mưa trung bình nhiều năm tháng khác cụ thể: Tháng 116,0mm, tháng 77,20mm, tháng 69,10mm - Bảng 1.3.Lượng mưa trung bình tháng năm trạm Thái Bình TB năm(mm) 870,9 Trung bình tháng (mm) 10 11 12 58,5 41,5 40,1 50,6 88,4 98,4 116,0 77,2 69,1 79,1 80,6 71,4 1.5.1.2 Gió Có hai mùa gió năm: - Gió mùa Đơng Nam từ tháng đến tháng 10, gió thổi từ ngồi biển vào mang theo nước gây mưa rào - Gió mùa Đơng Bắc từ tháng 11 đến tháng năm sau thường lạnh, khô gây mưa phùn Bảng 1.4 Tốc độ gió trung bình hàng tháng Tháng V (m/s) 10 11 12 2.0 2.0 1.8 2.1 2.1 2.0 2.2 1.6 1.7 1.9 1.8 1.8 1.5.1.3 Bão Bão thường xuất từ tháng đến tháng 10 Hàng năm có từ đến bão ảnh hưởng trực tiếp đến thời tiết, thủy văn khu vực 1.5.1.4 Nhiệt độ - Nhiệt độ trung bình nhiều năm: 23÷24oC - Nhiệt độ trung bình mùa hè: 27-29 oC - Nhiệt độ cao nhất: 31-37 oC - Nhiệt độ thấp nhất: