2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.6. Tính toán mưa tiêu thiết kế
2.2.6.1. Chọn trạm
Việc chọn trạm khí tượng có ảnh hưởng lớn đến kết quả tính toán, tính chính xác của việc tính toán và chọn ra mô hình khí tượng thiết kế. Vì vậy trạm đo khí tượng phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
- Trạm phải nằm gần khu vực quy hoạch, tốt nhất là nằm trong khu vực - Trạm có tài liệu đo phải đủ dài (từ 15 đến 20 năm trở lên)
- Tài liệu của trạm đã được chỉnh biên xử lý và đảm bảo tính chính xác
Qua quá trình thu thập tài liệu thì ta chọn tài liệu mưa ngày được đo tại trạm khí tượng Phú Xuyên, liệt tài liệu đo từ năm 1984 - 2012 thỏa mãn các điều kiện trên.
2.2.6.2. Chọn tần suất thiết kế
Theo QCVN 04-05:2012/BNNPTNT – các quy định chủ yếu về thiết kế công trình thuỷ lợi, đối với các dự án về nguồn nước phục vụ tiêu cho nông nghiệp thì tần suất dùng để tính toán tiêu là P = 10%.
2.2.6.3. Chọn mô hình mưa tiêu thiết kế
Theo số liệu mưa của vùng Phú Xuyên – Phú Xuyên từ năm 1984-2012, mùa mưa thường tập trung hầu hết vào tháng 5 cho đến tháng 10 hàng năm. Ta có bảng thống kê lượng mưa 3, 5 ,7 ngày max tương ứng qua các năm như Bảng PL-1
Ghi chú:
X1: Lượng mưa 1 ngày max trong năm X3: Tổng lượng mưa 3 ngày max trong năm X5: Tổng lượng mưa 5 ngày max trong năm X7: Tổng lượng mưa 7 ngày max trong năm
Từ kết quả phân tích số liệu mưa của trạm Phú Xuyên cho thấy mưa trung bình ngày lớn nhất chiếm từ 38,1% - 90,2% lượng mưa 3 ngày lớn nhất, lượng mưa 3 ngày lớn nhất chiếm từ 56,7% - 98,7% lượng mưa 5 ngày lớn nhất, lượng mưa 5 này lớn nhất chiếm từ 69,7% - 100% lượng mưa 7 ngày max (hầu hết đều trên 80%). Căn cứ vào đặc điểm mưa vùng, lượng mưa lớn nhất chủ yếu rơi vào 3 ngày hoặc 5 ngày, trong đó lượng mưa tập trung vào 5 ngày chiếm tỷ trọng rất lớn. Theo thống kê dạng mưa 5 ngày max thể hiện được cả đỉnh và chân của trận mưa, lưu lượng mưa lớn gây ngập úng lớn nhất. Vì vậy để đảm bảo cho việc tiêu úng đồng thời phải phù hợp với các yếu tố kinh tế và kỹ thuật nên chọn mô hình tiêu 5 ngày max làm tính toán thiết kế.
2.2.6.4. Kết quả tính toán
Từ chuỗi tài liệu mưa ngày của trận mưa 5 ngày lớn nhất trạm Phú Xuyên (1984-2012), dùng phần mềm FFC2008 của giáo sư Nghiêm Tiến Lam – Khoa Kỹ thuật biển Trường ĐH Thủy lợi và theo phương pháp đường thích hợp như đã trình bày ở trên ta được đường tần suất kinh nghiệm như Bảng PL-3 và đường tần suất lý luận trận mưa 5 ngày lớn nhất trạm Phú Xuyên như Hình PL-2 và Bảng PL-4.
Theo kết quả tính toán đường tần suất lý luận, ứng với tần suất P = 10% tra đường tần suất lý luận tìm được lượng mưa X10% = 377,77 (mm).
Bảng 2-1. Các đặc trưng thuỷ văn thiết kế của đường tần suất lý luận
Trạm KT Số liệt tài liệu (năm) X(mm) Cs Cv P% Xp(mm)
2.2.6.5. Chọn mô hình mưa tiêu điển hình
Mô hình mưa tiêu điển hình là mô hình mưa có khả năng xuất hiện nhiều trong thực tế, có lượng mưa xấp xỉ lượng mưa thiết kế và có dạng phân phối tương đối bất lợi cho yêu cầu sử dụng nước. Nếu chọn mô hình mưa điển hình để thu phóng thì mô hình mưa tiêu thiết kế sẽ đúng với thực tế và có mức độ đảm bảo cao khi xảy ra trường hợp bất lợi.
Nguyên tắc chọn mô hình mưa 5 ngày max của năm điển hình tương ứng với tần suất p = 10%.
- Mô hình mưa điển hình: là mô hình mưa có lượng mưa 5 ngày max xấp xỉ bằng lượng mưa 5 ngày max thiết kế.
- Mô hình mưa điển hình là mô hình mưa có dạng phân phối bất lợi (cho hệ số tiêu lớn) đồng thời phù hợp với nguyên nhân gây ra mưa úng ở vùng đó (dạng mưa thường gặp).
Dựa vào liệt số liệu lượng mưa ngày của trạm thủy văn Phú Xuyên trong 29 năm (1984 - 2012) có trận mưa 5 ngày max năm 2002 có tổng lượng mưa là 320,6 mm tương đối phù hợp với điều kiện để chọn phân phối trận mưa điển hình. Vậy lấy trận mưa 5 ngày max năm 2002 làm phân phối trận mưa 5 ngày max điển hình.
2.2.6.6. Thu phóng xác định mô hình tính toán
Sau khi xác định được lượng mưa Xp và Xđh, lượng mưa năm điển hình khác với lượng mưa thiết kế nên ta phải thu phóng trận mưa điển hình về trận mưa thiết kế.
Dùng phương pháp thu phóng cùng tỷ số về lượng mưa để bảo toàn hình dạng của trận mưa điển hình và lượng mưa của cả trận là lượng mưa thiết kế. Các tung độ của trận mưa điển hình được qui dẫn về trận mưa thiết kế, được xác định theo công thức sau:
Xitk = K*Xiđh (2.13)
Trong đó :
- K: hệ số thu phóng K =XdhXtk (2.14)
Từ công thức trên ta có:
377, 77
1,1783 320, 6
K = =
Từ hệ số K tính được như trên ta thu phóng mưa thiết kế được giá trị như Bảng PL-5
Từ phân phối trận mưa 5 ngày max thiết kế ứng với tần suất P = 10% ta có biểu đồ tương ứng như Hình 2-3
Hình 2-3. Biểu đồ phân phối mưa 5 ngày max thiết kế tần suất P = 10% 2.2.7. Xác định hệ số tiêu sơ bộ
2.2.7.1. Xác định hệ số tiêu cho ruộng lúa a) Tài liệu tính toán
* Tài liệu mưa: Lấy theo mô hình mưa thiết kế (Trạm khí tượng Phú Xuyên).
* Khả năng chịu ngập:
Giả thiết trong suốt thế kỷ XXI giống lúa gieo trồng trong hệ thống thủy nông là không thay đổi. Tính toán với trường hợp bất lợi nhất: Trong khoảng thời gian 30 ngày sau khi cấy trên cánh đồng xuất hiện trận mưa lớn đạt tần suất thiết kế. Mức độ chịu ngập đảm bảo năng suất giảm không quá 5%, theo tài liệu của Trung tâm Khoa học & triển khai kỹ thuật thủy lợi như sau:
- Ngập trên 300 mm không quá một ngày (≤ 01 d); - Ngập trên 275 mm không quá hai ngày (≤ 02 d);
- Ngập trên 225 mm không quá ba ngày (≤ 03 d); - Ngập trên 200 mm không quá bốn ngày (≤ 04 d); - Ngập trên 175 mm không quá năm ngày (≤ 05 d).
* Tổn thất nước:
Tổn thất nước do ngấm và bốc hơi trong thời gian tiêu, lấy theo các kết quả nghiên cứu trước đây đang được áp dụng là 5 mm/ngày đêm.
* Các điều kiện ràng buộc khác: Hệ thống tiêu nước hoàn chỉnh từ đầu mối đến mặt ruộng. Công trình tiêu nước mặt ruộng là đập tràn, chế độ chảy tự do. Độ sâu lớp nước mặt ruộng trước khi tiêu là 5 cm.
b) Kết quả tính toán hệ số tiêu cho lúa
Sử dụng phần mềm tính toán tiêu cho lúa do PGS.TS Nguyễn Tuấn Anh (Trường ĐHTL) viết, trong trường hợp b0 = 0,25 (m/ha) thỏa mãn các điều kiện kinh tế, kỹ thuật có kết quả tính toán như Bảng PL-6
Từ bảng kết quả ta có biểu đồ hệ số tiêu cho lúa với chọn lựa bề rộng tràn B = 0,25 (m/ha) như Hình 2-4
Hình 2-4. Biểu đồ tính hệ số tiêu của lúa
2.2.7.2. Tính toán hệ số tiêu cho các đối tượng không phải là lúa a) Tài liệu tính toán và các điều kiện ràng buộc
- Hệ số dòng chảy: Lấy theo kết quả nghiên cứu đề tài khoa học cấp bộ
“Nghiên cứu ảnh hưởng của công nghiệp hoá và đô thị hoá đến hệ số tiêu vùng đồng bằng Bắc bộ” do Trung tâm Khoa học và Triển khai kỹ thuật thủy lợi thực
hiện, xem Bảng 2-2.
Bảng 2-2. Hệ số dòng chảy C cho các đối tượng tiêu nước có mặt trong các hệ thống thủy lợi
TT Đối tượng tiêu C
1 Đất trồng hoa, màu 0,60
2 Đất trồng cây xanh, cây ăn quả... 0,50
3 Đất đô thị 0,95
4 Đất khu công nghiệp và làng nghề 0,90
5 Đất khu dân cư ở nông thôn 0,65
6 Đất ao hồ:
- Ao hồ thông thường 0,20
- Ao hồ chuyên nuôi trồng thủy sản 1,00
- Hồ điều hoà 0,00
7 Đất khác 0,60
b) Kết quả tính toán hệ số tiêu cho các đối tượng tiêu không phải là lúa
Từ hệ số C đã có ở Bảng 2-2 ta tiến hành tính hệ số tiêu cho các đối tượng khác nhau không phải là lúa có kết quả như Bảng PL-7
Ghi chú:
qhm : Hệ số tiêu cho hoa, màu;
qchn : Hệ số tiêu cho cây xanh, cây ăn quả... qđt : Hệ số tiêu cho đô thị;
qcn : Hệ số tiêu cho khu công nghiệp và làng nghề; qnt : Hệ số tiêu cho khu dân cư ở nông thôn; qah : Hệ số tiêu cho ao hồ thông thường;
qntts : Hệ số tiêu cho ao hồ chuyên nuôi trồng thủy sản; qkh : Hệ số tiêu cho các loại đất khác;
Dựa vào bản đồ lưu vực hệ thống tiêu huyện Phú Xuyên, tác giả phân chia diện tích hệ thống tiêu thành các loại diện tích đất, mỗi loại diện tích gồm một loại cây trồng độc lập tương đối.
Theo Báo cáo thuyết minh tổng hợp Quy hoạch Sử dụng đất huyện Phú Xuyên thì hệ thống tiêu huyện Phú Xuyên là công trình tiêu nước cho vùng tiêu có số liệu diện tích các loại đất như Bảng 2-3.
Bảng 2-3. Diện tích các loại đất lưu vực tiêu huyện Phú Xuyên
Loại đất Diện tích (ha) Tỷ lệ (%)
Đất trồng lúa 9108,61 52,23
Đất trồng hoa màu 494,57 2,89
- Đất trồng cây xanh, cây ăn quả … 773,36 4,52
- Đất đô thị 1329,89 7,77
Đất khu công nghiệp và làng nghề 113,88 0,67
Đất khu dân cư ở nông thôn 3262,66 19,07
Đất ao hồ thông thường 963,25 5,63
Đất ao hồ chuyên nuôi trồng thủy sản 789,35 4,61
Đất khác 274,86 1,61
Tổng 17110,43 100
(Phòng tài nguyên môi trường huyện Phú Xuyên)
Từ hiện trạng sử dụng đất cho thời kỳ 2010 và hệ số tiêu nước cho các đối tượng, tác giả tiến hành tính toán hệ số tiêu cho toàn bộ lưu vực tiêu. Kết quả tính hệ số tiêu sơ bộ cho toàn bộ lưu vực như Bảng PL-8
Từ hệ số tiêu đã tính được cho từng ngày ta có biểu đồ hệ số tiêu cho toàn vùng huyện Phú Xuyên tương ứng như Hình 2-5
Hình 2-5. Biểu đồ tính hệ số tiêu cho toàn lưu vực
2.2.8. Nghiên cứu sự thay đổi trong quy hoạch sử dụng đất trên địa bàn huyện Phú Xuyên Phú Xuyên
2.2.8.1. Tổng hợp và dự báo nhu cầu sử dụng đất trong kỳ quy hoạch
Đến năm 2020 huyện cần chuyển mạnh cơ cấu sử dụng đất, nhất là trong quỹ đất phi nông nghiệp và đất nông nghiệp, có thể chuyển một số loại hình sử dụng đất chưa phù hợp, chưa bền vững sang loại hình sử dụng đất cho hiệu quả kinh tế cao và bền vững, tạo vùng sản xuất nông nghiệp, công nghiệp tiểu thủ công nghiệp, thương mai dịch vụ tập trung cho sản phẩm theo cơ chế thị trường.
- Dự báo đất nông nghiệp cuối kỳ quy hoạch có diện tích 10031,2 ha. Giảm -1134,69 ha. Trong đó:
+ Đất lúa nước cuối kỳ quy hoạch có diện tích 8232,7 ha, giảm -875,91 ha. + Đất trồng cây lâu năm cuối kỳ quy hoạch có diện tích 71,9 ha, giảm -32,02 ha.
+ Đất nuôi trồng thuỷ sản cuối kỳ quy hoạch có diện tích 777,6 ha, giảm - 11,75 ha.
- Dự báo đất phi nông nghiệp cuối kỳ quy hoạch có diện tích 7021,6 ha, tăng 1144,71 ha. Trong đó:
+ Đất xây dựng trụ sở cơ quan, công trình sự nghiệp cuối kỳ quy hoạch có diện tích 69,66 ha, tăng 1,3 ha.
+ Đất quốc phòng cuối kỳ quy hoạch có diện tích 18,99 ha, tăng 8,0 ha. + Đất an ninh cuối kỳ quy hoạch có diện tích 13,85 ha, tăng 12,85 ha.
+ Đất khu công nghiệp cuối kỳ quy hoạch có diện tích 339,36 ha, tăng 301,5 ha.
+ Đất cơ sở sản xuất kinh doanh cuối kỳ quy hoạch có diện tích 200,32ha, tăng 163,56 ha.
+ Đất sản xuất vật liệu xây dựng cuối kỳ quy hoạch có diện tích 87,12 ha, tăng 47,86 ha.
+ Đất thăm dò và khai thác khoáng sản cuối kỳ diện tích là 28,6 ha, tăng 28,6 ha.
+ Đất di tích danh thắng cuối kỳ quy hoạch có diện tích 18,16 ha, không đổi so với 2010.
+ Đất xử lý, chôn lấp chất thải cuối kỳ quy hoạch có diện tích 26,86 ha, tăng 18,55 ha.
+ Đất tôn giáo, tín ngưỡng cuối kỳ quy hoạch có diện tích là 74,59 ha, tăng 0,09 ha.
+ Đất nghĩa trang, nghĩa địa cuối kỳ quy hoạch có diện tích 155,09 ha. + Đất phát triển hạ tầng cuối kỳ quy hoạch có diện tích 3377 ha, tăng 304,23 ha. Trong đó:
- Đất cơ sở văn hóa cuối kỳ quy hoạch có diện tích 31,66ha, tăng 17,46 ha. - Đất cơ sở y tế cuối kỳ quy hoạch có diện tích 14,5 ha, tăng 3,35 ha.
- Đất cơ sở giáo dục đào tạo cuối kỳ quy hoạch có diện tích 87,68 ha, tăng 25,96 ha.
- Đất cơ sở thể dục, thể thao cuối kỳ quy hoạch có diện tích 47,3 ha, tăng 32,5 ha.
+ Đất chưa sử dụng cuối kỳ quy hoạch có diện tích 57,63ha, giảm -10,02 ha.. + Đất đô thị cuối kỳ quy hoạch có diện tích 807,52 ha.
Như vậy, áp lực đối với đất đai trong tương lai cũng rất lớn, huyện cần có kế hoạch phân bố quỹ đất cho các ngành sao cho phù hợp.
2.2.8.2. Xây dựng kịch bản quy hoạch sử dụng đất cho thời kỳ tương lai 2050
Dựa vào “Báo cáo thuyết minh tổng hợp Quy hoạch sử dụng đất đến năm
2020, kế hoạch sử dụng đất 5 năm kỳ đầu 2011 – 2015 huyện Phú Xuyên – TP Hà Nội” do Trung tâm kỹ thuật tài nguyên đất và môi trường (Trường ĐH Nông
nghiệp) lập, tác giả đi xây dựng kịch bản quy hoạch sử dụng đất cho huyện Phú Xuyên đến năm 2050. Theo thống kê trong báo cáo ta có diện tích và tỷ lệ các loại đất trên địa bàn huyện đối với các năm 2000, 2005, 2010 và quy hoạch cho năm 2020 như Bảng 2-4
Bảng 2-4. Diện tích sử dụng đất trên địa bàn huyện Phú Xuyên qua các năm
Loại đất 2000 2005 2010 2020 Diện tích (ha) Tỷ lệ (%) Diện tích (ha) Tỷ lệ (%) Diện tích (ha) Tỷ lệ (%) Diện tích (ha) Tỷ lệ (%) Đất trồng lúa 9791,64 57,25 9646,2 56,40 9108,6 53,23 8232,7 48,12 Đất trồng hoa màu 74,61 0,44 40,81 0,24 494,57 2,89 439,16 2,57 Đất trồng cây xanh, cây
ăn quả … 805,61 4,71 792,69 4,63 773,36 4,52 581,74 3,40 Đất đô thị 141,01 0,82 140,36 0,82 1329,9 7,77 2396,39 14,01 Đất khu công nghiệp và
làng nghề 92,36 0,54 107,79 0,63 113,88 0,67 626,8 3,66 Đất khu dân cư ở nông
thôn 1038,16 6,07 1201,8 7,03 3262,7 19,07 3584,93 20,95 Đất ao hồ thông thường 1014,96 5,93 966,56 5,65 963,25 5,63 103,09 0,60 Đất ao hồ chuyên nuôi trồng thủy sản 819,08 4,79 850,25 4,97 789,35 4,61 777,6 4,54 Đất khác 3327,18 19,45 3358,2 19,63 274,86 1,61 368,02 2,15 Tổng 17104,61 100 17104,61 100 17104,61 100 17104,61 100
Từ diễn biến xu thế các loại đất qua các năm như trên, tác giả tiến hành lập phương trình tương quan tỷ lệ diện tích của từng loại đất cho các năm 2000, 2005, 2010, 2020 như Hình 2-6
Từ phương trình tương quan của tỷ lệ % từng loại đất qua các năm đã có, ta tính được tỷ lệ diện tích các loại đất cho năm 2050. Giả thiết rằng tổng diện tích địa giới hành chính của toàn huyện Phú Xuyên vẫn giữ nguyên 17110,43 ha là không thay đổi so với năm 2020. Ta có kết quả ngoại suy tuyến tính diện tích tương đối các loại đất tính được như Bảng PL-9
2.2.9. Nghiên cứu ảnh hưởng của quy hoạch sử dụng đất đến hệ số tiêu của huyện Phú Xuyên huyện Phú Xuyên
Từ diện tích quy hoạch sử dụng đất đã tính được cho thời kỳ 2050 và hệ số