M Ở ĐẦ U
3.4.2. Tính toán hiện trạng cân bằng nước hệ thống lưu vực sông Cầ u
* Điều kiện biên
- Lưu lượng nư c đến tại các nút cân bằng tính cho chuỗi dòng ch 61 – 2002) được tính toán khôi phục bằng
- Nhu cầu sử dụng nước năm hiện trạng (2007).
* Điều kiện công trình
- Các thông số thiết kế và quy trình điều tiết của hồ chứa Núi Cốc và đập c Huống.
tả các công trình thủy lợi trên lưu vực sông Cầu
ạch sông suối, các công trình thủy lợi trên lưu vực sông Cầu chủ yếu là các hồ, đập nhỏ lấy nước ở các dòng nhánh và các trạm bơm lấy nước ở hai bên sông Cầu và sông Công.
Hiện tr 30.
Bảng 30. Hiện trạng các công trình thủy lợi trên lưu vực sông Cầu TT Loại công trình Số lượng Ftk (ha) Ftt (ha) Tỷ lệ Ftt/Ftk %
1 Hồ 103 12385 8862 72 2 Đập 326 8121 7064 87 3 Trạm bơm 464 116716 78029 67 4 Tiểu thủy nông 2057 18256 15923 87 5 Hệ thống Thác Huống 1 28000 17887 64 6 Hệ thống Núi Cốc 1 10660 9158 86 Tổng 2953 216204 157923 73 Hình 9. Sơđồ hóa lưu vực sông Cầu
Trong đó, điển hình là 2 công trình hồ Núi Cốc và đập Thác Huống. Đây là hai công trình lớn nhất đang vận hành ảnh hưởng đáng kểđến cán cân nước của lưu vực sông Cầu. Do vậy, cả 2 công trình đã được đưa vào trong tính toán cân bằng nước
m 1985 thì kết thúc, hệ thống
cao từ 1,54 đến 10,43m.
+ Dung tích hữu ích: Whi= 168x106 m3,
+ Dung tích chết Wc= 7,5x106 m3, tương ứng với mực nước chết: 34,0m. + M ớc lũ ,25m. Wclũ = 226 0 + ũ , h u h a nh tràn: 41,2m, c ớc tràn Htràn max=7,3m, Q1%TK= 830m3/s. Do u cầ m àn hứ 981 n cho c ữ m nước dâng bì n ìn ,6m - Do xảy ra trận lũ 97 0 /s ứ ớ 1% v 3 kho tràn. Ngày 14/ 10/1997 Bộ n p v p yệt k thi s chữa và nâng cô nh m ồ Núi Cố c mụ nâng cấp
+ Xây dựng bổ sung số tr v ải đ í 2 c x 5,5m), cao trình ngưỡng tràn 41,2m. T ư ũ th ế ả n là m3/s.
cho phương án hiện trạng bằng mô hình MIKE BASIN. Các công trình hồ, đập nhỏ khác chủ yếu phục vụ mục đích cấp nước cục bộ với quy mô nhỏ ít ảnh hưởng đến cán cân nước, trong luận văn không tính toán.
* Hệ thống Núi Cốc
Hệ thống Núi Cốc được xây dựng từ năm 1973 đến nă
gồm có các hạng mục:Công trình đầu mối hồ Núi Cốc được xây dựng tại xã Phúc Trìu - thành phố Thái Nguyên, nằm trên dòng chính sông Công. Diện tích lưu vực 535km2, diện tích mặt hồứng với mực nước dâng bình thường là 25km2.
+ Đập chính dài 480m, chiều cao đập 26m, cao trình đỉnh đập +50,0m, ngoài ra còn 7 đập phụ có chiều + Dung tích hồ: Whồ= 175,5x106m3, tương ứng với MNDBT: 46,2m. ực nư Tràn xả l : 48 5 cửa ột nư ,48x1 ng kíc 6 m3
có cán van c thước (8 x 5,5m), c o trì ngưỡng
yê u bảo đả an to hồ c a, từ năm 1 đến ăm 1997 Bộ phép hỉ gi ực nh thường đế cao tr h 42 .
năm 1 8, Qmax = 30 0 m3 ng v i tần suất P = làm ỡ ang nông ghiệ à PTNT đã hê du dự án hả ửa cấp ng trì đầu ối h c. Cá hạng c cần
:
tràn II vị í gần ai ph ập ch nh, tràn gồm ửa (8 ổng l ợng l iết k của c 2 trà 1460
+ C g lấy nước kh ộ ,7 a h ố chiề c g: 19 lưu lượng qu g x= /s van n . Nh vụ t ế c th N c p n tư o 00 h canh tác khu vực a á y t h p g n G g th há t n m3/s. Ngoài ra h ố có nhiệm cấp c hỗ h ố uỷ g s áng k ới m Về a ố C m hắc 000ha diệ đấ ết k ớ i đượ 58,3% so v * Hệ th uống H n đầu là tưới cho 28.000 ha diện tích canh tác thuộc huyện Phú Bình (Thái Nguyên) và huyện Tân Yên, Việt Yên, Hiệp Hoà và m
, kênh trôi và kênh nhánh cấp 2, 3 dài 226,9 km có 906 công trình c
tk tràn =
+ Đập
cho hệ thống; Dài 36m có 3 khoang; Hđ = 8 m; ∇đỉnh đập = 21,5m; Qtk tràn = 1300 m ốn ẩu đ 2φx1 5m, c o trìn đáy c ng: +29m, u dài ốn 5m, a cốn Qtk ma 30m3 , cửa phẳ g V10 iệm hiết k phía N ủa hệ ống úi Cố là cấ ước ới ch 12.0 a đất m của tỉnh Th i Ngu ên, kế ợp cấ cho khu côn ghiệp an ép T i Nguyên
nướ
, với Qk công ghiệp là 7,2 ồ Núi C c còn vụ trợ c o hệ th ng th nôn ông Cầu vào các th mùa iệt v Qbổ sung=11 - 15
hệ th
3/s.
vụ mù ng Núi ốc đả bảo tưới c toàn bộ 12. n tích t canh tác theo thi ế. Vụ chiêm xuân m i tướ c khoảng 7.000ha lúa, đạt ới thiết kế, và 5000 ha diện tích đất còn lại chỉ trồng màu và cây công nghiệp ngắn ngày. Vụđông tưới được 2.591 ha.
ống Thác H
ệ thống thuỷ nông Thác Huống do Pháp thiết kế và xây dựng từ năm 1922, hoàn thành năm 1936. Nhiệm vụ thiết kế ba
ột phần đất canh tác của thành phố Bắc Giang (tỉnh Bắc Giang). Đồng thời kết hợp chống lũ cho các tỉnh hạ du sông Cầu và giao thông đường thuỷ.
Hệ thống bao gồm các hạng mục công trình chính như sau: Tuyến kênh chính
ác loại, gồm có: 2 đập lớn (Thác Huống, Đá Gân); 40 tràn bên; 19 cống lấy nước đầu kênh; 49 cống điều tiết; 27 Xi phông; 2 cống tiêu vào; 37 cầu bê tông; 292 cống ngầm; 12 âu thuyền; 416 cống chân rết.
+ Đập Thác Huống: Dài 100m có 5 khoang; Hđ = 6,5 m; ∇đỉnh đập = 21,13m; Q 2580 m3/s; Cống xả cát bên phải gồm 4 cửa x 1,1 m x 1,6 m.
Đá Gân: Bổ sung nước cho đập Thác Huống, ngăn suối Vạn Già để tiếp nước
+ Cố 10 vòm c áy = 17,85 m; ∇MNTL = 20,8m; ∇MNHL = 20,35m;
5 3/s.
Tổng cộng diện tích tưới được của khu Thác Huống là: 21.610 ha. Trong đó
kênh Thác Hu i t ả ằ
lấy ớc T i 2 i h .
3.4. ết q n c
a) T hợp k t qu ng m hì
Tổng u h n a m nhu
cầu ớc cho nông nghi u ồ ủ h h
vụ, công nghi i các vùng/khu s d ự đượ
trình bày tr ả o ư n g g
lưu c kho 1 m
B ướ ủ ế
: 3
ng 10 cửa: Xây dựng xong tháng 7/1926. Nhiệm vụ lấy nước và ngăn lũ có ửa x 1,3 x 2,3 m; ∇đ
Qcống = 2 m
ống tướ ự ch y 17.887ha, diện tích còn lại tưới b ng các trạm bơm nư hác Huống. So vớ thiết kế là 8.000 ha, d ện tíc thực tưới đạt 64%
3 K uả tí h cân bằng nướ hiện trạng 2007
ổng ế ả tính toán khi chưa sử dụ ô nh
hợp kết q ả tín toán nhu cầu dù g nước của các ngành b o gồ
nư ệp, n ôi tr ng th y sản, sinh oạt, công cộng và du lịc dịch ệp,…. tạ ử ụng nước thuộc lưu v c sông Cầu c ong b ng 31. The đó, ớc tí h tổn lượn nước sử dụng năm 2007 toàn vự ảng ,9 tỷ 3. ảng 31. Hiện trạng dùng n c c a các ngành kinh t lưu vực sông Cầu năm 2007 106 m Đơn vị /năm Nông nghiệp TT v Sinh TM, Hoạt Thủy GTT và Tiểu Vùng cân Công ùng/khu bằng nước Trồng trọt Chăn nuôi nghiệp hoạt DV, DL đđộô thng ị sản BVMT 1 I1 20.463 1.236 1.188 1.188 0.120 0.600 10.800 23.280 2 I2 15.254 0.756 0.444 0.444 0.048 0.228 7.428 16.992 3 I3 31.174 1.776 1.356 1.356 0.132 0.672 16.092 34.752 4 I4 6.637 2.916 2.196 2.148 0.216 1.068 0.192 23.580 5 I5 3.801 0.480 0.336 0.336 0.036 0.168 1.668 12.708 6 I6 8.077 3.588 2.916 2.760 0.276 1.380 0.024 36.679 7 I7 2.723 1.296 0.996 0.996 0.096 0.504 0.000 24.732 8 I8 3.265 1.476 0.960 0.960 0.096 0.480 0.000 85.212 Thượng sông Cầu
9 I9 8.664 4.644 9.300 6.156 0.612 3.084 0.000 87.648 10 I10 38.574 9.972 15.708 7.368 0.732 3.684 0.000 71.388 11 II1 10.609 4.860 4.188 4.176 0.420 2.088 0.000 88.932 12 II2 Sông Công 27.547 11.136 9.516 9.216 0.924 4.608 0.000 86.328 13 III1 181.831 15.804 12.384 12.384 1.236 6.192 0.000 22.260 14 III2 Lồ 92.893 12.864 10.164 7.596 0.756 3.804 0.000 10.140 Sông Cà 15 IV1 37.200 6.096 5.160 2.532 0.252 1.260 0.000 3.084 16 IV2 Hạ sông Cầu 367.914 24.336 36.204 26.928 2.688 13.464 0.000 24.312 Tổng 856.626 103.236 113.016 86.544 8.640 43.284 36.204 652.027
Từ bảng 16 và bảng 28, tính được cán cân giữa lượng nước đến và lượng nước dùng tại các tiểu vùng trên lưu vực sông Cầu, kết quả thể hiện trong bảng 32.
*. Nhận xét
1. Kết quả tính toán cho thấy sự khác biệt khá lớn về nhu cầu sử dụng nước giữa
+ So v dụng nước
, sa đó ồ .6 , ợng sông Cầu (22.15%) và vùng Thượng Sông Công chiếm tỷ lệ nhỏ nhất với 7.15% so với tổng
nhu cầ ự
t ành t t h r
chiếm ới tổng nhu cầu dùng nước, tiếp sau là ngành công nghiệp (9.06%), ngành chăn nuôi và sinh hoạt chiếm tỷ lệ xấp xỉ nhau, lần lượt là 8.28% và 6.94%
các vùng và giữa các ngành dùng nước:
ới toàn lưu vực, vùng Hạ sông Cầu là vùng chiếm tỷ lệ sử lớn nhất (42.01%) u đến vùng Sông Cà L (28 9%) vùng Thư
u toàn lưu v c.
+ Trong giai đoạn hiện ại, ng rồng rọt là ngàn chiếm tỷ t ọng lớn nhất 68.66% so v
. Các ngành còn lại chiếm một tỷ lệ nhỏ so với tổng nhu cầu sử dụng nước. 2. Lượng nước đến phân bố không đều theo thời gian. Cụ thể:
+ Lượng nước thiếu chủ yếu tập trung vào mùa kiệt từ tháng XI đến tháng IV + Tổng lượng nước thiếu trên toàn lưu vực vào khoảng 138.006 triệu m3
Bảng 32. Cán cân giữa lượng nước đến và lượng nước dùng tại các tiểu vùng
Đơn vị: 106m3/tháng
Th
Khu I
áng
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XI
I1 0.274 -2.056 -1.573 1.922 10.889 35.880 55.329 68.789 49.677 28.919 15.403 4.817 I2 0.248 -1.385 -1.075 1.355 7.707 25.119 39.078 49.160 35.595 20.778 10.989 3.428 I3 -0.379 -3.216 -3.138 1.013 12.448 40.649 67.231 89.755 66.864 39.329 19.529 5.574 I4 4.457 1.509 0.295 2 736 1 .750 4 .713. 5 5 74.409 87.273 68.453 44.732 24.722 10.234 I5 0.899 0.362 0.099 0 299. 2.902 9.119 15.032 16.310 10.443 6.459 3.573 1.610 I6 0.507 -0.206 -0.239 2 380 1 .480 2 .261. 1 3 31.720 31.430 20.872 13.391 5.987 2.205 I7 1.741 0.820 0.162 0 277. 3.469 1 .9243 23.786 24.995 17.801 10.430 5.582 2.946 I8 5.060 2.493 0.894 2 884 1 .628 4 .322. 3 6 71.733 83.320 57.122 33.140 17.987 8.697 I9 6.313 2.838 0.469 1 457 1 .934 5 .373. 3 3 87.638 88.165 66.173 38.821 20.446 10.959 I10 1.443 -0.462 -2.243 -1.833 6.545 3 .0361 54.677 56.223 39.768 23.492 10.745 3.242 II1 4.679 2.984 2.271 7.018 2 .598 6 .2796 3 92.605 92.615 59.590 34.169 16.295 7.327 II2 3.182 1.638 1.021 6.320 24.061 58.775 85.275 81.161 56.414 32.513 13.882 5.457 III1 -14.108 -9.124 -4.779 6.367 13.152 51.141 76.099 76.491 70.821 25.135 -1.385 -15.629 III2 -4.324 -3.615 -2.757 4.212 14.708 28.232 42.605 46.730 33.745 20.660 8.097 -4.635 IV1 -1.345 -1.177 -1.027 1.639 6.446 7.940 11.902 13.993 8.470 6.670 3.230 -1.790 IV2 -13.702 -8.969 -7.622 8.371 36.804 39.554 61.667 75.588 19.448 17.878 6.971 -24.213
b) Kiểm định mô hình cân bằng nước
Với chuỗi số liệu dòng chảy 36 năm (1961-1996) được kéo dài bằng mô hình MIKE NAM, tiến hành tính toán cân bằng nước hệ thống cho lưu vực sông Cầu và kiểm định với số liệu thực đo lưu lượng trạm Thác Bưởi cùng giai đoạn Kết quả kiểm định tại trạm Thác Bưởi cho độ hữu hiệu tính theo chỉ tiêu NASH đạt 86.4 % (Hình 10), đường quá trình dòng chảy mô phỏng bằng MIKE BASIN và dòng chảy thực đo tại nút kiểm tra Thác Bưởi là phù hợp với nhau. Điều đó cho thấy kết quả mô phỏng mô hình cân nh toán cân bằng nước hệ thống cho lưu vực sông Cầu cho các phương án hiện trạng và q
c) Kết quả cân bằng nước cho phương án hiện trạng năm 2007
Kết quả thu được từ mô hình là lượng nước đến và lượng nước thiếu tại các nút tưới (Irrigation node) và nút cung cấp nước (Water supply node).
bằng nước là tốt, có thể sử dụng để tí
Bảng 33 thể hiện ví dụ về kết quả tính toán cân bằng nước của khu I1. Kết quả tính toán cân bằng nước cho tất cả các khu của lưu vực sông Cầu được trình chi tiết trong Phục lục 3. Tổng hợp về lượng nước thiếu của các khu được thể hiện trong bảng 34 và 35. Bản đồ phân vùng thiếu nước lưu vực sông Cầu phương án hiện trạng năm 2007 có công trình được thể hiện trong hình 11a).
Hình 10a, b. Kết quả kiểm định mô hình MIKE BASIN tại trạm Thác Bưởi
Bảng 33. Kết quả tính toán cân bằng nước tiểu khu I1
Tiểu
khu Tháng (106m3) I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Tổng W đến 5.600 3.420 2.975 6.319 15.121 40.816 59.033 72.674 55.703 34.649 20.793 10.045 Tổng W nhu cầu 5.325 5.476 4.548 4.397 4.233 4.937 3.703 3.885 6.027 5.730 5.390 5.228 I1 Tổng W cân bằng 0.275 -2.056 -1.573 1.922 10.888 35.879 55.330 68.789 49.676 28.919 15.403 4.817 10 a) 10 b)
Nhìn vào bảng 34 và bảng 35 cho thấy toàn lưu vực sông Cầu thiếu khoảng 76.847 triệu m3 nước. Lượng nước thiếu này tập trung chủ yếu ở khu III1 và III2 thuộc vùng sông Cà Lồ với tổng lượng thiếu là 60.356 triệu m3, chiếm 78.5 % tổng lượng thiếu của toàn lưu vực. Vùng Thượng sông Cầu tổng lượng nước thiếu vào khoảng 12.89 triệu m3, các tiểu khu thiếu nước rải rác ở các vùng miền núi: I1,I2,I3 và I6 với lượng nước thiếu không đặc biệt lớn. Vùng sông Công và vùng hạ sông Cầu nhờ có sựđiều tiết và bổ sung nước vào mùa kiệt từ các công trình hồ Núi Cốc và đập Thác Huống nên vùng sông Công được đảm bảo đủ nước 100%, vùng Hạ sông Cầu
Bảng 34. Kết quả tính toán cân bằng nước năm 2007 trên lưu vực sông Cầu
Đơn vị: 106m3/tháng
Tháng
Khu I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
chỉ thiếu nước ở vùng IV2 vào tháng 3 với lượng nước thiếu không lớn.
I1 0.000 -2.056 -1.573 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 I2 0.000 -1.385 -1.075 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 I3 0.000 -3.216 -3.138 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 I6 0.000 -0.206 -0.239 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 III1 -14.108 -9.124 -4.779 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 -1.385 -15.629 III2 -4.324 -3.615 -2.757 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 -4.635 IV2 0.000 0.000 -3.602 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 Tổng -18.431 -19.603 -17.164 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 -1.385 -20.264
Các tháng thiếu nước nhiều nhất tập trung vào 2 tháng mùa kiệt: tháng II và XII với tổng lượng nước thiếu là 39.867 triệu m3, chiếm 52 % tổng lượng nước thiếu của cả năm. So sánh với lượng nước thiếu giữa cán cân lượng nước đến và lượng nước dùng khi chưa sử dụng mô hình thì lượng thiếu khi cân bằng nước hệ thống bằng mô hình MIKE BASIN giảm được 61.159 triệu m3.
Tổng quan trên toàn lưu vực sông Cầu, tình trạng thiếu nước xảy ra vào các tháng mùa kiệt từ tháng XI đến tháng III do vào thời gian này nhu cầu sử dụng nước cho nông nghiệp lớn, lượng mưa rất nhỏ. Hiện tượng thiếu nước xảy ra ở nhiều tiểu khu: I1, I2, I3, I6, III1, III2, IV2. Lượng nước thiếu chủ yếu tập trung ở các tiểu khu
miền đồng bằng, với sự tập trung dân cưđông và các hoạt động kinh tế xã hội đòi hỏi nhu cầu sử dụng nước lớn.
Bảng 35. Tổng hợp kết quả tính toán
TT Tiểu vùng/khu Vùng cân bằng nước Lượng nước thiếu (106 m3) 1 I1 -3.629 2 I2 -2.461 3 I3 -6.354