2. Phương pháp nghiên cứu
2.3.5.Xác định mô hình mưa tiêu thời kỳ tương lai 2050
Theo Phụ lục 8 trang 91 – Kịch bản biến đổi khí hậu nước biển dâng cho Việt Nam cập nhật năm 2012, mức thay đổi (%) lượng mưa mùa hè thời kỳ 2050 so với thời kỳ 1980 -1999 đối với lưu vực nghiên cứu được cho ở Bảng 2-7.
Bảng 2-7. Mức thay đổi (%) lượng mưa mùa hè (VI -VIII) so với thời kỳ 1980- 1999 theo kịch bản phát thải trung bình (B2) cho Hà Nội
Tỉnh, thành phố Thời kỳ
2050
Hà Nội 6,1
Từ kết quả tính toán mô hình mưa thiết kế thời kỳ 1980 – 1999 và mức thay đổi lượng mưa mùa hè và giả thiết ở trên, tác giả đi tính toán, xây dựng mô hình mưa tiêu cho thời kỳ 2050. Kết quả tính toán mô hình mưa tiêu thiết kế thời kỳ 2050 như Bảng PL-15.
Hình 2-9. Biểu đồ mưa tiêu thiết kế 5 ngày max thời kỳ 2050 ứng với tần suất P10% 2.3.6. Tính toán hệ số tiêu cho lúa
Căn cứ vào kết quả mô hình mưa thiết kế và các điều kiện kinh tế, kỹ thuật cho phép chọn trường hợp b0 = 0,27 (m/ha) là trường hợp tính toán hệ số tiêu cho ruộng lúa. Trong luận văn này, tác giả sử dụng chương trình tính toán hệ số tiêu của PGS.TS. Nguyễn Tuấn Anh – Trường Đại học Thủy lợi để tính toán.
Sử dụng phần mềm tính toán tiêu cho lúa do PGS.TS Nguyễn Tuấn Anh (Trường ĐHTL) viết, trong trường hợp b0 = 0,34 (m/ha) thỏa mãn các điều kiện kinh tế, kỹ thuật có kết quả tính toán như Bảng PL-16.
2.3.7. Tính toán hệ số tiêu cho các đối tượng không phải là lúa
2.3.7.1. Tài liệu tính toán và các điều kiện ràng buộc
- Tài liệu mưa: Sử dụng tài liệu mưa ngàyBảng PL-15.
- 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 2-5.
Bảng 2-8. 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
2.3.7.2. Kết quả tính toán hệ số tiêu cho các đối tượng tiêu không phải là lúa
Với các hệ số C đã cho ta có kết quả tính toán hệ số tiêu cho các đối tượng tiêu nước khác nhau như Bảng PL-17
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;
2.3.8. Xác định hệ số tiêu sơ bộ cho toàn huyện
Dựa vào giá trị và tỷ lệ diện tích đã tính toán cho thời kỳ 2050 ở Mục 2.2.8.2, tương tự phân chia diện tích hệ thống tiêu thành các loại diện tích đất, mỗi
loại diện tích gồm các loại đất với hệ số tiêu độc lập tương đối. Theo kết quả tính toán ở Mục 2.2.8.2 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 PL-9.
Từ diện tích quy hoạch sử dụng đất đã tính được cho thời kỳ 2050 và hệ số tiêu nước cho các đối tượng xây dựng trong kịch bản Biến đổi khí hậu, tác giả tiến hành tính toán hệ số tiêu cho toàn bộ lưu vực tiêu thời kỳ tương lai 2050. Kết quả tính hệ số tiêu sơ bộ cho toàn bộ lưu vực như Bảng PL-17.
Từ việc tính toán hệ số tiêu cho toàn huyện Phú Xuyên với kịch bản mưa đã xây dựng cho thời kỳ 2050 ta có hệ số tiêu thiết kế lớn nhất tương ứng với năm 2050 là 14,87. Từ kết quả này ta đem so sánh với hệ số tiêu thiết kế lớn nhất năm 2050 ứng với mưa thời kỳ (1984 – 2012) đã tính toán ở Bảng PL-10 là 9,81.
14,87 9,81
100% 51,58% 9,81
− × =
Hình 2-11. Biểu đồ tính hệ số tiêu cho toàn vùng thời kỳ 2050
Như vậy tương đương trong khoảng 40 năm từ 2010 đến 2050, với việc không thay đổi về diện tích đất đai mà chỉ xem xét sự thay đổi của chế độ mưa thì hệ số tiêu đã tăng 51,58%.
2.3.9. Hiệu chỉnh hệ số tiêu
2.3.9.1. Phương pháp điều chỉnh hệ số tiêu
Hiệu chỉnh giản đồ hệ số tiêu là sử dụng các biện pháp để trữ lại được một phần lượng nước mưa của vùng khi có ngày mưa lớn để tiêu trong những ngày có lượng mưa nhỏ, làm cho đường quá trình tiêu nước (đường quá trình q ~ t) của công trình đầu mối tiêu được điều hoà hơn và phù hợp với điều kiện kinh tế. Có thể giảm nhẹ hệ số tiêu và nhu cầu tiêu nước cho hệ thống thủy lợi bằng cách:
- Lợi dụng khả năng chịu ngập của lúa để tăng thêm lượng nước trữ và điều tiết nước trên ruộng lúa.
- Sử dụng các ao hồ, ruộng trũng đang nuôi thủy sản vụ mùa hoặc đang bỏ hoá có sẵn trong lưu vực tiêu để trữ và điều tiết một phần lượng nước cần tiêu.
- Chuyển đổi cơ cấu sử dụng đất (cải tạo các khu đất trũng hoặc đất trồng lúa thường xuyên bị úng ngập hoặc các ao, hồ tự nhiên trong lưu vực tiêu thành ao, hồ điều hoà kết hợp nuôi trồng thủy sản và cải tạo môi trường).
- Chuyển đổi cơ cấu cây trồng (trồng loại cây vừa có khả năng chịu úng ngập vừa có giá trị cao về mặt kinh tế...), chuyển dịch thời vụ gieo trồng sao cho cây trồng vẫn sinh trưởng và phát triển bình thường ít có biến động về năng suất và sản lượng nhưng đến thời kỳ xảy ra mưa úng căng thẳng nhất trùng với giai đoạn cây trồng có khả năng chịu úng ngập cao nhất.
- Phân vùng tiêu hợp lý để thuận lợi cho công tác quản lý lưu vực tiêu, rút ngắn thời gian tiêu và tăng hiệu quả tiêu.
- Quản lý điều hành (tiêu nước đệm, quy trình quản lý vận hành các công trình tiêu nước trong hệ thống tiêu).
Tuy nhiên, hiện nay giải pháp thường được đề xuất trong các dự án quy hoạch thủy lợi là cải tạo một số ao hồ đã có hoặc chuyển đổi một số diện tích đất nông nghiệp sản xuất kém hiệu quả hoặc một số loại đất trũng thấp khác thành các ao hồ điều hoà để cải thiện điều kiện tiêu nước và hiệu chỉnh giản đồ hệ số tiêu.
2.3.9.2. Cơ sở khoa học của giải pháp lợi dụng khả năng trữ nước của ao hồ để hiệu chỉnh giản đồ hệ số tiêu
Tính toán hệ số tiêu nước của các đối tượng tiêu nước khác không phải là lúa nước, áp dụng công thức tổng quát:
64 , 8 . i i P C q = (l/s/ha) (2-16) Trong đó:
- Pi là tổng lượng mưa rơi xuống trong thời gian tính toán ti;
- C là hệ số dòng chảy của diện tích cần tiêu, C ≤ 1,0. Với loại đối tượng tiêu nước trong hệ thống tiêu là ao hồ, hệ số C áp dụng như sau:
a) Với ao hồ thông thường :
Do có khả năng tự điều tiết rất lớn nên hệ số dòng chảy của ao hồ rất nhỏ. Theo Giáo trình Thủy nông của Trường Đại học Thủy lợi xuất bản năm 1970 thì hệ số dòng chảy của ao hồ chỉ vào khoảng 0,20 – 0,25. Khi đã áp dụng hệ số dòng chảy bằng 0,20 hoặc 0,25 để tính toán hệ số tiêu cho ao hồ và cho cả lưu vực thì đối tượng tiêu nước này không thể trữ thêm nước để hiệu chỉnh giản đồ hệ số tiêu, trừ trường hợp nó được cải tạo thành ao hồ điều hoà.
b) Với các ao hồ chuyên canh nuôi trồng thủy sản:
Trước khi xuất hiện trận mưa tiêu thiết kế thì các ao hồ này đều đã đầy nước nên việc trữ thêm nước từ bên ngoài vào ao hồ là rất hạn chế, thông thường toàn bộ lượng nước mưa rơi xuống ao hồ bắt buộc phải tiêu ngay ra ngoài để tránh tràn bờ và bảo vệ thủy sản. Trường hợp này có thể chọn hệ số dòng chảy C = 1,0.
c) Với các ao hồ điều hoà :
Khi các ao hồ tự nhiên hoặc khu đất trũng thấp hoặc đất trồng lúa nước thường xuyên bị úng ngập được cải tạo thành ao hồ điều hoà kết hợp nuôi trồng thủy sản và cải tạo môi trường thì khả năng trữ nước và điều tiết nước trên lưu vực tiêu phụ thuộc vào tổng dung tích điều tiết (độ sâu trữ và diện tích mặt nước) của các ao hồ này. Hình 2-12 giới thiệu khái quát sơ đồ mực nước trữ trong các ao hồ điều hoà:
- Độ sâu công tác hay dung tích công tác (lưu thông) của ao hồ dao động từ mực nước lớn nhất (MN max) đến mực nước thấp nhất (MN min).
- Trước khi xuất hiện trận mưa thiết kế, mực nước trong ao hồ được duy trì ở mức thấp nhất (MN min). MN max Wtr÷ MN min Htr÷ Xp
Hình 2-12. Sơ đồ mực nước trong ao hồ điều hoà
Các hồ được chọn để điều tiết lượng nước cần tiêu và giảm nhẹ hệ số tiêu của hệ thống thủy lợi phải thoả mãn điều kiện sau:
- Mực nước lớn nhất được phép trữ trong hồ phải thấp hơn mực nước trong kênh chuyển nước vào hồ trữ.
- Mực nước thấp nhất trong hồ phải cao hơn mực nước trong kênh chuyển nước từ hồ ra khỏi khu tiêu trong thời gian tiêu.
- Có hệ thống công trình chuyển nước vào hồ và đưa nước từ hồ ra hệ thống tiêu nước vận hành chủ động.
Mức độ giảm nhỏ hệ số tiêu của lưu vực sau khi đã trữ bớt một phần lượng nước cần tiêu vào các hồ, được xác định theo công thức sau:
∑∆qtru = ∑ = n i1 3,6. tru ti H t α × (l/s/ha) (2-17) Trong đó:
∑∆qtru : Tổng hệ số tiêu của lưu vực có thể giảm nhỏ (l/s/ha);
α ti : Tỷ lệ diện tích hồ trữ nước thứ i so với tổng diện tích lưu vực tiêu.
αti = K ti ω ω (2-18)
Htrữ : Chiều sâu trữ nước theo sơ đồ Hình 2-12 của hồ thứ i trong lưu vực (mm) ωti : Diện tích hồ trữ thứ i.
T : Thời gian trữ (t =1 ngày)
2.3.9.3. Tính toán hiệu chỉnh hệ số tiêu
Phương pháp tính toán được giới thiệu ở Mục 2.3.10.1, tuy nhiên để hiệu
chỉnh được hệ số tiêu cần căn cứ vào tình hình sử dụng đất của toàn vùng. Đối với vùng có ao hồ không phải khu chuyên nuôi trồng thuỷ sản), phần ruộng trũng sâu chuyển đổi sang nuôi trồng thuỷ sản theo vụ, các diện tích này có thể chuyển thành hồ điều hoà với mực nước trữ trong hồ bình quân Htrữ = 1(m). Ta từ đó tính toán được hệ số tiêu có thể trữ được tạm thời trong toàn vùng đối với thời kỳ 2010 như
Bảng 2-9. Do theo kịch bản đã xây dựng quy hoạch sử dụng đất cho thời kỳ 2050
thì đến năm 2050 huyện Phú Xuyên sẽ không còn diện tích cho đất ao hồ điều hòa để trữ nước lũ tạm thời nên ta sẽ giữ nguyên hệ số tiêu đối với năm 2050 để so sánh.
Bảng 2-9. Bảng tính ∆q trữ trong các hồ của toàn huyện thời kỳ 2010
H trữ (mm) Diện tích ao hồ Sah Diện tích tiểu lưu vực Stlv Tỷ số diện tích ao hồ αah ∆q trữ (l/s/ha) 1000 963.25 17110.43 0.06 6.52
Đối với những phần diện tích đất ao hồ làm hồ điều hoà thì lúc này hệ số dòng chảy C = 0 (qah = 0).
a. Hệ số tiêu sơ bộ sau khi đã chuyển diện tích đất ao hồ thông thường sang làm hồ điều hoà:
Việc tính toán tương tự như tính toán hệ số tiêu sơ bộ đã tính ở Mục 2.2.7, nhưng với hệ số C (đất ao hồ thông thường) = 0. Ta có bảng tính hệ số tiêu sơ bộ sau khi đã chuyển diện tích đất ao hồ thông thường sang làm hồ điều hoà đối với toàn huyện như Bảng PL-19
b. Hệ số tiêu hiệu chỉnh cho toàn vùng tiêu:
Từ kết quả hệ số tiêu tính lại ở trên và lượng trữ trong ao hồ khi đã chuyển sang làm hồ điều hòa ta có hệ số tiêu hiệu chỉnh lại cho toàn vùng như Bảng 2-10.
∆qtrữ (l/s/ha) Hệ số Tiêu Ngày thứ i 1 2 3 4 5 6 7 q (l/s.ha) 0.44 6.75 9.63 8.87 3.52 1.10 0.35 qhc (l/s.ha) 0.44 6.24 6.24 6.24 3.83 3.83 3.83 Từ thống kê Bảng 2-10 trên ta có biểu đồ hệ số tiêu đã hiệu chỉnh cho toàn vùng như Hình 2-13
Hình 2-13. Biểu đồ hệ số tiêu đã hiệu chỉnh cho thời kỳ 2010
2.4. Nhận xét
- Từ kết quả tính toán hệ số tiêu cho thời kỳ 2010 sau khi đã hiệu chỉnh giản đồ và thời kỳ 2050 ta có hệ số tiêu lớn nhất thiết kế qmax(l/s/ha) tương ứng cho 2 thời kỳ lần lượt là 6,24 (l/s/ha) và 14,87 (l/s/ha).
Điều này cho thấy cùng với xu thế tăng của lượng mưa lớn nhất thời đoạn ngắn do tác động của biến đổi khí hậu toàn cầu cùng với quá trình công nghiệp hóa, đô thị hóa thì hệ số tiêu tăng lên rất nhanh.
- Nếu xét riêng ảnh hưởng của sự biến động về cơ cấu sử dụng đất do quá trình đô thị hoá và công nghiệp hoá thì mức độ biến động về hệ số tiêu đã tính ở
Mục 2.2.9 là 0,31% với mức tăng khá nhỏ. Do hệ số C của đối tượng tiêu là đất thổ
cư lớn hơn hệ số C của các đối tượng khác (Lúa, màu, cây trồng khác...).
tổng lượng trận mưa tiêu) thì mức độ thay đổi hệ số tiêu thiết kế đã tính ở Mục 2.3.9 là 51,58% tăng cao hơn rất nhiều so với mức thay đổi dưới tác động của yếu
tố thay đổi cơ cấu sử dụng đất.
Vì vậy nhiệm vụ đặt ra trong những năm tới là phải nâng cấp cải tạo và nạo vét kênh tiêu huyện Phú Xuyên nhằm đáp ứng được nhu cầu thoát nước của vùng trong tương lai, cụ thể là tới giai đoạn nghiên cứu 2050.
CHƯƠNG III
ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NHẰM NÂNG CAO NĂNG LỰC TIÊU THOÁT CỦA HỆ THỐNG TIÊU TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN PHÚ XUYÊN DƯỚI ẢNH
HƯỞNG CỦA QUY HOẠCH SỬ DỤNG ĐẤT TRONG ĐIỀU KIỆN BĐKH 3.1. Cơ sở đề xuất phương án
Việc nâng cấp cải tạo công trình thủy lợi khu vực nghiên cứu phải đảm bảo phù hợp với: Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế xã hội của huyện Phú Xuyên đến năm 2020 định hướng đến năm 2030; Quy hoạch hệ thống thủy lợi thành phố Hà nội đến năm 2020, định hướng đến năm 2030; Quy hoạch Phát triển Nông nghiệp huyện Phú Xuyên đến năm 2020, định hướng đến năm 2030, trên cơ sở các quan điểm sau:
- Phát triển hệ thống thủy lợi đảm bảo phục vụ đa mục tiêu: với nhiệm vụ chính là cấp nước, tiêu thoát nước, phòng chống lũ, đồng thời kết hợp phục vụ giao thông, du lịch, cảnh quan đô thị.
- Phát triển thuỷ lợi hiện đại trên cơ sở ứng dụng tiến bộ khoa học công nghệ trong xây dựng, quản lý, vận hành.
- Phát triển thủy lợi đảm bảo tính kế thừa, ổn định, đáp ứng quá trình phát triển kinh tế - xã hội, phát triển nông nghiệp, đô thị hóa và xây dựng nông thôn mới.
- Phát triển thuỷ lợi gắn với đảm bảo an ninh quốc phòng và bảo vệ môi trường.
- Huy động mọi nguồn lực để phát triển thủy lợi bao gồm nguồn lực từ ngân sách, từ xã hội hóa, nguồn lực hỗ trợ từ nước ngoài và các nguồn vốn hợp