Các phương pháp sử dụng như sau:
Thu thập, thống kê, tổng hợp tài liệu: Phương pháp này được thực hiện trên cơ sở kể thừa, phân tích và tổng hợp các nguồn tài liệu và số liệu thông tin có liên quan một cách có chọn lọc, từ đó đánh giá các tài liệu đó theo yêu cầu và mục đích nghiên cứu.
Thống kê là phương pháp xử lý số liệu một cách định lượng. Ở giai đoạn đầu, tiến hành thống kê thu thập các số liệu, các kết quả nghiên cứu của các chương trình, dự án đã được thực hiện có liên quan. Đồng thời, thống kê, thu thập các số liệu đo đạc, khả sát ngoài thực địa, tính toán trên bản đồ.
Các tài liệu cần thu thập:
Số liệu nhiệt độ, lượng mưa, bốc hơi, lưu lượng tại các trạm khí tượng thủy văn trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên và các tỉnh thuộc LVS Cầu;
Tài liệu niên giám thống kê năm 2010, tài liệu quy hoạch phát triển kinh tế
xã hội đến năm 2020, tài liệu quy hoạch thủy lợi của các tỉnh có diện tích tự
nhiên nằm trong LVS Cầu.
Các đặc trưng của các hồ chứa nằm trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên và các tỉnh khác nằm trên cùng LVS Cầu.
Phương pháp bản đồ và GIS: Phương pháp bản đồ và GIS được sử dụng trong nghiên cứu này để thể hiện các kết quả thu được trong quá trình thực hiện (chỉ ra phạm vi, mức độ của các đối tượng bịảnh hưởng) và được dùng để tạo ra các nền tảng cơ sở đầu vào cho nghiên cứu (xây dựng mạng lưới sông suối, mạng lưới trạm khí tượng thủy văn, phân vùng cân bằng nước).
Phương pháp mô hình toán: Phương pháp mô hình toán sử dụng để tiến hành tính toán, dự báo các tác động của BĐKH đến hệ thống các công trình thủy lợi trong tương lai. Nghiên cứu này sử dụng mô hình Mike Nam để đánh giá sự thay đổi dòng chảy và mô hình Mike Basin để tính toán cân bằng nước.
Để đánh giá tác động của BĐKH đến một só các công trình hồ chứa trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên, nghiên cứu này sẽ tiến hành đánh giá cân bằng nước cho toàn bộ LVS Cầu trong bối cảnh BĐKH, sau đó trích xuất kết quả cho khu vực tỉnh Thái Nguyên để tiến hành các nghiên cứu, đánh giá tiêp theo.
Trên cơ sở các kịch bản của BĐKH A2, B2 và B1 tiến hành đánh giá tác động của BĐKH đến tài nguyên nước và một số các hồ chứa thủy lợi trên khu vực nghiên cứu về một sốđặc trưng chính của dòng chảy sông như: dòng chảy năm, dòng chảy lũ, dòng chảy kiệt, nhu cầu sử dụng nước, khả năng cân bằng nước và khả năng làm việc an toàn của hồ chứa trong bối cảnh BĐKH. Bên cạnh các tác động được xem xét trong nghiên cứu này, có thể kểđến một số các tác động liên ngành của BĐKH đến các đối tượng kinh tế - xã hội và mội trường trang khu vực nghiên cứu như:
- Các hồ chứa hình thành trên các con đập làm ngập chìm các khu rừng
đồng nghĩa với việc làm mất đi các bể chứa CO2 hữu hiệu, tăng phát thải khí CO2 vào khí quyển. Ước tính lượng CO2 phát thải vào khí quyển trên một đơn vị diện tích rừng bị mất là 9,62 tấn/ha/năm (REDD, 2012). Điều này cho thấy sự góp phần vào BĐKH thông qua việc gián tiếp làm tăng phát thải khí nhà kính của các hồ chứa thủy lợi.
- Việc vận hành các hồ chứa thủy lợi, thủy điện nếu không đúng quy trình nhiều khi sẽ dẫn đến sự mâu thuẫn giữa các đối tượng dùng nước. Ví dụ như vận hành hoạt động hồ chứa chỉ chú trọng đến mục tiêu phát điện sẽ gây ra mất an toàn cho hồ chứa vào mùa lũ và thiếu nước về mùa khô tại các vùng hạ du. Sự mâu thuẫn giữa các đối tượng dùng nước này sẽ trở lên căng thẳng hơn trong bối cảnh BĐKH diễn ra (bốc thoát hơi nước gia tăng, lượng mưa biến động, thiên tai cực đoan xuất hiện nhiều hơn,…).
- Sản xuất thủy điện và trữ nước của hồ chứa có thể làm ảnh hưởng đến hệ
sinh thái của sông. Các điều kiện sinh cảnh ở hạ du có thể bị suy giảm do lượng phù sa không còn đủ để cung cấp chất dinh dưỡng hữu cơ và vô cơ quan trọng cho các loài sinh vật. Ngoài ra, một lượng lớn phù sa trong nước bị giữ lại ở lòng hồ dẫn
đến gia tăng bồi lắng phía thượng du của hồ chứa; phía hạ du hồ chứa không có sự
bổ sung bùn cát sẽ dẫn đến giảm lượng bồi lắng và gây xói lở bờ sông ở phía hạ du hồ chứa làm thay đổi điều kiện sinh cảnh trên sông.
- Bên cạnh đó, việc xây dựng mới các công trình hồ chứa không chỉ làm giảm diện tích rừng mà còn gây ra những tác động khác đến xã hội như phá hủy các bản sắc văn hóa của cộng đồng dân cư nơi được lựa chọn để xây dựng hồ chứa.
Điều này sẽ làm mất tính bền vững của sức bền xã hội, đồng nghĩa với việc làm giảm sức bền của cộng đồng trong việc ứng phó với những tác động ngày càng gia tăng của BĐKH.
Khung đánh giá một số các tác động trên của BĐKH đến tài nguyên nước và một số các công trình hồ chứa trên khu vực nghiên cứu được thể hiện như trong hình 2.5.
Hình 2.5. Sơđồ khung đánh giá tác động của BĐKH đến tài nguyên nước và hệ thống
công trình hồ chứa cho vùng nghiên cứu
Cân bằng nước biến động Thay đổi chế độ thủy văn Thay đổi bất thường dòng chảy trên sông Nhu cầu sử dụng nước tăng trong khi trữ lượng có thể giảm Hệ thống công trình hồ chứa thủy lợi, thủy điện
Tài nguyên nước
Kinh tế, xã hội, môi trường:
- Thay đổi sinh kế;
- Thay đổi sản lượng điện;
- Mâu thuẫn sử dụng nước (sinh hoạt, tưới tiêu, phát điện); - Thay đổi đa dạng sinh học; V.v… Giải pháp thích ứng Xói lở, bồi lấp trước và sau hồ Bồi lấp bùn cát lòng hồ Thiếu nước vào mùa khô; thừa nước và mùa lũ Thay đổi hệ sinh thái của sông, v.v.. BĐKH Nhiệt độ và bốc hơi cao Lượng mưa thay đổi Thiên tai cực đoan
Sau khi có kịch bản BĐKH, tiến hành đánh giá tác động của BĐKH đến khả
năng vận hành an toàn của một số công trình hồ chứa trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên theo trình tự sau:
Bước 1: Thu thập số liệu, tài liệu phục vụ cho tính toán cân bằng kinh tế nước; Bước 2: Phân vùng tính toán;
Bước 3: Tính toán, dự báo nhu cầu nước trong tương lai; Bước 4: Tính toán lượng nước đến bằng mô hình Mike Nam; Bước 5: Tính toán cân bằng nước bằng mô hình Mike Basin;
Bước 6: Tổng hợp kết quả, đánh giá tác động của BĐKH đến tài nguyên nước, sử dụng nước và cân bằng nước. Trên cơ sởđó, đánh giá khả năng vận hành và an toàn của một số hồ chứa nằm trên vùng nghiên cứu (kết quả của bước này sẽ được nêu chi tiết trong Chương 3 của Luận văn).
2.2.2.1. Phân vùng tính toán
Vùng cân bằng nước là một phức hệ bao gồm nguồn nước, công trình thủy lợi, các công trình kiểm soát và điều khiển, các hộ dùng nước, cùng với sự tác động qua lại giữa chúng và môi trường.
Khu cân bằng nước là một hệ thống con trong hệ thống cân bằng nước, một lãnh thổ chịu chi phối bởi nguồn nước của một hệ thống khai thác nguồn nước một bậc. Nó có thể là một đơn vị hành chính gồm nhiều công trình thủy lợi nhỏ khai thác
độc lập.
Việc phân khu cân bằng nước được tiến hành dựa trên các nguyên tắc sau đây:
- Dựa trên đặc điểm tự nhiên, sự phân cắt của địa hình tạo nên các khu có tính
độc lập tương đối được bao bọc bởi các dòng sông hoặc các đường phân thủy.
- Căn cứ theo ranh giới hành chính được xem xét theo góc độ quản lý nhà nước và quản lý khai thác hệ thống công trình thủy lợi.
- Khu và tiểu khu cân bằng nước được hình thành vừa là một hộ dùng nước trong hiện tại đồng thời sẽ là một hộ dùng nước trong tương lai.
- Khu và tiểu khu cân bằng nước có đủ điều kiện để xác định các nút lấy nước, thoát nước, xả nước... góp phần xây dựng được sơ đồ phát triển nguồn nước toàn lưu vực.
- Các tiểu khu cân bằng nước đều phải có tính độc lập tương đối trong quản lý khai thác tài nguyên nước, liên hệ với các khu, tiểu khu khác trên cơ sở khung trục.
Toàn bộ lưu vực sông Cầu được phân thành 4 vùng cân bằng nước gồm 18 khu cân bằng nước: Thượng Sông Cầu, Hạ Sông Cầu, Sông Công, Sông Cà Lồ (Hình 2.6).
Vùng Thượng Sông Cầu: Vùng Thượng Sông Cầu bao gồm phần diện tích của 2 tỉnh Bắc Kạn và Thái Nguyên, trong đó: 4 huyện thuộc tỉnh Bắc Kạn (huyện Chợ Đồn, thị xã Bắc Kạn, Chợ Mới, Bạch Thông), 6 huyện thuộc tỉnh Thái Nguyên (huyện
317.065 ha, tổng diện tích đất canh tác là 55.358 ha (năm 2006). Để phục vụ tưới cho diện tích đất canh tác, hệ thống thủy nông trong vùng gồm có: 185 hồ chứa, đập dâng nhỏ , 1.617 công trình tạm và 96 trạm bơm.
Hình 2.6. Sơđồ phân vùng khu cân bằng nước lưu vực sông Cầu
Vùng Hạ Sông Cầu: Vùng Hạ Sông Cầu bao gồm 1 phần diện tích huyện Phú Bình (14 xã) tỉnh Thái Nguyên; toàn bộ đất đai huyện Hiệp Hòa, Tân Yên, Việt Yên và một phần diện tích các huyện Yên Dũng (15/23 xã), TP Bắc Giang (xã Song Mai,
TP Bắc Ninh, Quế Võ của tỉnh Bắc Ninh. Tổng diện tích tự nhiên toàn vùng là 143.375 ha, trong đó có 74.743 ha đất canh tác. Hệ thống công trình chính trong vùng là đập Thác Huống, 177 hồđập nhỏ và 214 trạm bơm lấy nước tưới ven các sông Cầu, sông Thương, sông Hồng, sông Đuống.
Vùng Sông Công: Vùng sông Công bao gồm toàn bộđất đai hoặc một phần các huyện Định Hóa, Đại Từ, Phổ Yên, thị xã sông Công, thành phố Thái Nguyên, huyện Phú Bình của tỉnh Thái Nguyên. Diện tích tự nhiên là 109.742 ha, diện tích canh tác là 41.448 ha. Nguồn nước cấp chủ yếu của vùng là các hồ, đập, và các trạm bơm lấy nước trên sông Công. Hệ thống công trình trong vùng gồm 55 hồ đập trong đó hồ Núi Cốc là công trình lớn nhất với diện tích tưới thiết kế là 12000 ha, ngoài ra còn có 77 trạm bơm và 306 công trình tạm lấy nước trên sông Công và các nhánh suối.
Vùng Sông Cà Lồ: Bao gồm đất đai của tỉnh Vĩnh Phúc (trừ huyện Lập Thạch) và huyện Sóc Sơn và Đông Anh của thành phố Hà Nội. Diện tích đất tự nhiên của vùng là 154.047 ha, diện tích đất canh tác là 72.772 ha. Hệ thống công trình trong toàn vùng gồm 159 hồ, đập; 220 trạm bơm và 22 cống lấy nước.
2.2.2.2. Tính toán, dự báo nhu cầu nước trong tương lai
Trên cơ sở tình hình phát triển kinh tế xã hội trong (5-10) năm gần đây và quy hoạch, chiến lược phát triển kinh tế xã hội của các địa phương nằm trong lưu vực, xác
định các chỉ tiêu kinh tế xã hội trong các thời kỳ tương lai dùng để tính toán các nhu cầu nước thành phần: nhu cầu tưới, nhu cầu chăn nuôi, nhu cầu công nghiệp, nhu cầu nuôi trồng thủy sản, nhu cầu sinh hoạt, nhu cầu cho môi trường và nhu cầu nước cho các ngành dịch vụ và du lịch.
Các tiêu chí dùng để tính toán nhu cầu nước
Trồng trọt:
Để tính toán xác định nhu cầu nước, chếđộ tưới và kế hoạch thực hiện tưới cho các loại cây trồng tại mặt ruộng trong các điều kiện khác nhau, nghiên cứu này sử
dụng phần mềm CROPWAT do tổ chức Lương thực - Nông nghiệp của Liên hiệp quốc FAO công nhận. Chi tiết về các loại cây trồng, mùa vụ và thời gian sinh trưởng của cây trồng xem chi tiết trong phụ lục số 3.
Chăn nuôi:
Nhu cầu dùng nước cho chăn nuôi bao gồm nhu cầu nước cho ăn uống, vệ sinh chuồng trại, nước tạo môi trường sống, v.v. Để tính toán nhu cầu sử dụng nước cho chăn nuôi (nhu cầu cho các loại động vật nuôi phổ biến hiện nay như trâu, bò, lợn, gia cầm), tiêu chuẩn dùng nước cho các loại vật nuôi (l/con/ngày đêm) được lựa chọn theo
TCVN 4454:1987 (Bảng 2.5).
Bảng 2.5. Tiêu chuẩn cấp nước cho các loại vật nuôi
TT Loại vật nuôi Định mức (l/con/ngày.đêm)
1 Trâu, bò 80
3 Gia cầm 2
Nuôi trồng thủy sản:
Thông thường, có ba loại hình nuôi trồng chủ yếu là ao hồ nhỏ, mặt nước lớn và ruộng trũng. Theo quy trình nuôi trồng thủy sản thì độ sâu nước cần phải đảm bảo để
nuôi thả cá đối với ao hồ nhỏ, mặt nước lớn, ruộng trũng lần lượt là: 1,5 - 2 m; 2 - 3 m; và 20 - 30 cm. Lượng nước cải tạo ruộng ban đầu 15.000 m3/ha, sau đó lấy nước vào ao nuôi và hàng tháng phải bổ sung nước lượng nước thất thoát do ngấm, bốc hơi. Mỗi năm phải thay nước 5 lần, mỗi lần 1/3 lượng nước (5.000 m3/ha). Tham khảo một số
tài liệu và các quy trình nuôi thủy sản của các địa phương, tiêu chuẩn cấp nước cho nuôi trồng thủy sản được trình bày trong Bảng 2.6.
Bảng 2.6. Tiêu chuẩn cấp nước cho nuôi trồng thủy sản nước ngọt ở LVS Cầu
Đơn vị : m3/ha
Tháng Tiêu chuẩn Tháng Tiêu chuẩn
1 0 7 2,5 2 0 8 2,5 3 15 9 2,5 4 10 10 2,5 5 2,5 11 2,5 6 2,5 12 2,5 Tổng 45 Sinh hoạt:
Việc tính toán nhu cầu sử dụng nước cho sinh hoạt dựa trên một số tiêu chí như dân số hiện tại, định mức sử dụng, tỷ lệ dân số được cấp nước và số lượng sử dụng đối với nguồn nước cấp trong sinh hoạt, chất lượng nước cấp phải đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh do Nhà nước quy định. Kết quả tính toán nhu cầu nước cho sinh hoạt được trình bày trong Bảng 2.7.
Bảng 2.7. Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt cho đô thị
Đơn vị: l/người/ ngày đêm
TT Đối tượng dùng nước và thành phần cấp nước Giai đoạn
2010 2020
I. Đô thị loại đặc biệt, đô thị loại I, khu du lịch, nghỉ mát a) Nước sinh hoạt:
- Tiêu chuẩn cấp nước (l/người.ngày): + Nội đô + Ngoại vi
- Tỷ lệ dân sốđược cấp nước (%): + Nội đô + Ngoại vi
b) Nước khu công nghiệp (m3/ha/ngđ) c) Nước thất thoát; tính theo % của (a+b)
165 120 85 80 22÷ 45 < 25 200 150 99 95 22÷ 45 < 20
II. Đô thị loại II, đô thị loại III a) Nước sinh hoạt:
- Tiêu chuẩn cấp nước (l/người.ngày): + Nội đô + Ngoại vi
- Tỷ lệ dân sốđược cấp nước (%): + Nội đô + Ngoại vi
b) Nước khu công nghiệp (m3/ha/ngđ) c) Nước thất thoát; tính theo % của (a+b)
120 80 85 75 22÷ 45 < 25 150 100 99 90 22÷ 45 < 20 III. Đô thị loại IV, đô thị loại V; điểm dân cư nông thôn
a) Nước sinh hoạt:
- Tiêu chuẩn cấp nước (l/người.ngày): - Tỷ lệ dân sốđược cấp nước (%): b) Nước thất thoát; tính theo % của (a+b)
60 75 < 20 100 90 < 15 [Nguồn:Thủ tướng chính phủ, 2007] Công nghiệp
Nhu cầu dùng nước cho công nghiệp trên địa bàn tỉnh bao gồm nhu cầu của các khu công nghiệp tập trung và khu sản xuất phân tán. Cụ thể:
Nhu cầu nước cho các khu công nghiệp tập trung được tính toán dựa trên số liệu
điều tra khảo sát của Cục Quản lý Tài nguyên nước và hiện trạng phát triển các khu công nghiệp trong vùng (phụ lục số 3).
Nhu cầu nước cho các khu sản xuất phân tán được tính toán dựa vào tỉ lệ phần trăm của lượng nước sinh hoạt (theo TCVN 4449-1987), cụ thể như sau:
• Các đô thị cấp I: 100% nhu cầu nước sinh hoạt.
• Các đô thị cấp II, III, IV: 50% nhu cầu nước sinh hoạt.