4.1.1.1. Vị trí địa lí lưu vực sông Cầu
Lưu vực sông Cầu là một trong lưu vực sông lớn ở nước ta, có vị trí địa lý đặc biệt, đa dạng và phong phú về tài nguyên cũng như về lịch sử phát triển KT - XH của các tỉnh nằm trên lưu vực.
Lưu vực sông Cầu bao gồm gần như toàn bộ các tỉnh Bắc Kạn, Thái Nguyên và một phần các tỉnh Bắc Ninh, Bắc Giang, Vĩnh Phúc, Hải Dương và Hà Nội (Đông Anh – Sóc Sơn), được giới hạn bởi: cánh cung sông Gâm ở phía Tây, cánh cung Ngân Sơn ở phía Đông, phía Bắc và Tây Bắc giới hạn bởi những dãy núi cao hơn 1000m, phía nam giáp với Hải Dương và Hà Nội. Lưu vực sông Cầu nằm trong phạm vi tọa độ địa lí 21°07’ -22°18’ vĩ bắc, 105°28’ -106°08’ kinh đông. Đây là lưu vực quan trọng nhất trong hệ thống sông Thái Bình, có diện tích lưu vực 6030 km2, với chiều dài lưu vực trên 288 km, độ cao bình quân lưu vực 150 m, độ dốc bình quân 16,1%, chiều rộng trung bình: 30,7km, mật độ lưới sông 0,95 km/km2 và hệ số uốn khúc 2,02. [10].
Sông Cầu bắt nguồn từ vùng núi Phia - Đeng cao 1527m ở sườn Đông Nam của dãy Pia-bi-oc, vùng núi cao của tỉnh Bắc Kạn. Dòng chính sông Cầu có hướng chảy Bắc - Nam từ Bắc Kạn về Thái Nguyên, sau đó đổi hướng Tây Bắc - Đông Nam, chảy qua Chợ Đồn, Chợ Mới, Thái Nguyên, Bắc Giang, Bắc Ninh và đổ ra sông Thái Bình tại Phả Lại - Hải Dương. Lưu vực có tổng chiều dài các nhánh sông khoảng 1600km.
4.1.1.2. Địa hình, địa chất
Địa hình lưu vực sông Cầu đa dạng và phức tạp bao gồm cả ba dạng địa hình miền núi, trung du và đồng bằng. Ở phía bắc và tây bắc có những đỉnh núi cao trên 1000m (Hoa Sen 1525m, Phia Đeng 1527m, Pianon 1125m), ở phía đông có những đỉnh núi cao trên 700m (Cóc xe 1131m, Lung Giang 785m), dãy núi Tam Đảo ở phía tây có đỉnh Tam Đảo cao 1592m chạy theo hướng tây bắc – đông nam. Nhìn chung địa hình lưu vực thấp dần theo hướng tây bắc – đông nam và có thể chia ra làm ba vùng: thượng lưu, trung lưu và hạ lưu. Vùng thượng lưu từ đầu nguồn tới Chợ Mới, cao trung bình 300-400m, có những đỉnh núi cao 1326-1525m. Vùng trung lưu từ Chợ Mới, nơi sông Cầu cắt qua cánh cung Ngân Sơn chảy theo hướng tây bắc- đông nam trên một đoạn khá dài rồi trở lại hướng cũ cho tới Thái Nguyên,. Hạ lưu từ Thác Huống (Thái Nguyên) đến Phả Lại (Hải Dương). [2]
4.1.1.3. Đất đai
Đất trong lưu vực có những nhóm đất chính dưới đây:
Nhóm đất feralit đỏ vàng phát triển trên đá phiến thạch và biến chất. Đây là nhóm đất tốt, thuận lợi cho sản xuất nông nghiệp, nhưng trên một nửa diện tích của nhóm đất này có tầng dày không quá 50cm.
Nhóm đất feralit đỏ vàng phát triển trên đá macma axit, phân bố tập trung ở sườn một số dãy núi nằm ở phía tây và nam lưu vực, độ dày đất vào loại trung bình hoặc mỏng.
Nhóm đất phát triển trên nền đá kiềm (đá vôi, đá basic), loại đất này phát triển trên đá vôi (như ở huyện Bạch Thông), đất tốt thích hợp cho trồng cây nông nghiệp, ngắn ngày, giàu chất dinh dưỡng, độ dày thường sâu, thuận tiện cho trồng cây công nghiệp.
Nhóm đất phát triển trên phù sa cổ, tập trung ở phần hạ lưu, đất có tầng sâu dày nhưng đã bạc màu, tập trung ở các huyện Hiệp Hòa, Việt Yên, Sóc Sơn… canh tác nông nghiệp tốt.
Nhóm đất trồng lúa phân bố ở các huyện Vĩnh Lạc, Tiên Sơn, Quế Võ, Yên Dũng…Thành phần cơ giới đất thịt nhẹ hay trung bình, dinh dưỡng khá. [3]
4.1.1.4. Khí hậu
Lưu vực sông Cầu có đặc điểm cơ bản của khí hậu nhiệt đới gió mùa của khí hậu miền bắc Việt Nam, được coi là đặc tính chủ đạo quy định về cơ bản hướng phát triển của hệ sinh thái lưu vực. Mặt khác mùa đông lạnh, mưa nhiều và tập trung vào mùa hè, nhiệt độ phân hóa mạnh mẽ trong toàn lưu vực. Tuy nhiên ở mặt khác nó lại góp phần tạo ra tính đa dạng của khí hậu và là tiền đề cho sự phát triển một hệ sinh thái phong phú mà những vùng nhiệt đới hay ôn đới điển hình không có được.
Nhiệt độ trung bình năm dao động từ 18 - 23°C, nơi có nhiệt độ thấp là vùng Tam Đảo và Chợ Đồn từ 18 - 20°C, nơi có nhiệt độ cao là vùng hạ du Vĩnh Yên, Bắc Giang, Hiệp Hòa, Tân Yên…từ 23 - 24°C.
Độ ẩm không khí trung bình hàng năm ở các vùng trên lưu vực dao động từ 81- 87%, ở các vùng núi còn nhiều cây rừng, có mưa nhiều thì độ ẩm cao hơn. Nơi có độ ẩm cao nhất là vùng núi Tam Đảo 87% rồi đến vùng Bắc Kạn, Định Hóa, Đình Lập từ 83 – 84%. Vùng có độ ẩm thấp nhất là vùng Vĩnh Yên, Lục Ngạn, Sơn Động, Bắc Giang 81%. ) [14]
4.1.1.5. Đặc điểm thủy văn và nguồn nước
Mạng lưới sông suối trong lưu vực sông Cầu tương đối phát triển. Mật độ lưới sông (Độ dài sông trên một đơn vị diện tích) trong lưu vực biến đổi trong phạm vi 0,7-1,2 km/km2. Hệ số tập trung nước của lưu vực đạt 2,1 (thuộc loại lớn trên miền bắc) các nhánh sông tương đối lớn đề nằm ở phía hưu ngạn lưu vực, như các nhánh sông: sông chợ Chu, sông Đu, sông Công, sông Cà Lồ… Trong toàn lưu vực có 68 sông suối có độ dài từ 15 km trở lên và có 20 sông suối có diện tích lưu vực trên 100 km2 [10].
Bảng 4.1. Một số sông chính thuộc lưu vực sông Cầu
STT Tên sông Độ dài (km) Diện tích lưu vực (km2) Độ cao trung bình Độ dốc (%) 1 Sông Cầu 246 6030 190 15.2 2 Sông Chu 36 437 206 16.2 3 Sông Nghi Tường 46 465 290 12.9 4 Sông Đu 44 361 129 13.3 5 Sông Công 96 957 224 27.3 6 Sông Cà Lồ 98 881 87 4.7 7 Sông Ngũ Huyên Khê 27 145 81 5.2 [9]
Chế độ thuỷ văn của các sông trong lưu vực sông Cầu được chia thành 2 mùa:
+ Mùa lũ bắt đầu từ tháng 6 đến tháng 9 và chiếm 70-80% tổng lưu lượng dòng chảy trong năm.
+ Mùa khô từ tháng 10 đến tháng 5 năm sau, chỉ chiếm 20-30% tổng lưu lượng dòng chảy của năm.
Bảng 4.2: Tổng lượng mưa tháng và năm (mm)
Trạm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Năm
Thái
Nguyên 22.2 35.0 62.9 114.1 239.1 354.4 408.5 376.6 266.9 117.3 44.0 23.2 2047
[9]
Bảng 4.3: Lượng bốc hơi trung bình tháng và năm (mm)
Trạm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Năm
Thái
Nguyên 72.2 63.3 61.5 65.3 96.8 93.1 90.2 78.9 84.9 92.4 86.2 83.3 968.1
Lưu lượng dòng chảy trung bình các tháng trong năm chênh lệch nhau tới 10 lần, mực nước cao và thấp nhất chênh nhau khá lớn, có thể tới 5–6 m.
Dòng chảy trên lưu vực sông Cầu khá đồng đều, dao động không đáng kể, năm nhiều nước chỉ lớn hơn năm ít nước khoảng 1,8 đến 2,3 lần. Tổng lượng nước trên lưu vực sông Cầu khoảng 4,5 km3/năm, trong đó đóng góp của sông Công khoảng 0,899 km3/năm và sông Cà Lồ khoảng 0,88 km3/năm.
Đặc trưng dòng chảy năm tại các trạm thủy văn lưu vực sông Cầu
Bảng 4.4: Đặc trưng dòng chảy của sông Cầu Stt Trạm Sông Thời kì hoạt động Trung bình thời kì Hệ số biến sai Quan trắc Nhiều năm m3/s l/s.km2 m3/s l/s.km2 1 Thác Riềng Cầu 1960- 1999 17,3 24,3 17,5 24,6 0,25 2 Thác Bười Cầu 1960- 1996 52,2 23,5 52,0 23,4 0,28 [9]
Chế độ thuỷ văn trên lưu vực sông Cầu phụ thuộc vào chế độ mưa. Do đó, dòng chảy các sông thuộc lưu vực sông Cầu được phân biệt thành 2 mùa rõ rệt là mùa lũ và mùa cạn. Mùa lũ thường bắt đầu từ tháng 6 đến tháng 10, lượng dòng chảy trong mùa lũ không vượt quá 75% lượng nước của năm. Lượng dòng chảy chiếm hơn 50% lượng dòng chảy cả năm. Mùa cạn dài 7 đến 8 tháng, chiếm khoảng 18-20% lượng dòng chảy cả năm. Ba tháng cạn nhất là 1,2,3 dòng chảy chỉ chiếm 5,6 -7,8% [10].