M Ở ĐẦ U
3.4.4. Tính toán cân bằng nước hệ thống lưu vực sông Cầu theo quy hoạch
năm 2015
* Điều kiện biên
- Lưu lượng nước đến tại các nút cân bằng tính cho chuỗi dòng chảy 42 năm (1961 – 2002) được tính toán khôi phục bằng mô hình NAM;
- Nhu cầu sử dụng nước theo quy hoạch phát triển đến năm 2015.
* Điều kiện công trình
- Các thông số thiết kế và quy trình điều tiết của 2 công trình hiện có là hồ Núi Cốc, đập Thác Huống như trong phương án hiện trạng và bao gồm thêm hồ chứa Văn Lăng là hồ chứa được dự kiến sẽ xây dựng trong giai đoạn quy hoạch.
Theo quy hoạch thủy lợi lưu vực sông Cầu sẽ xây dựng thêm công trình hồ Văn Lăng tại vị trí xã Văn Lăng, huyện Đồng Hỷ với Flưu vực= 1740 km2, với nhiệm vụ cấp nước bổ sung về mùa kiệt cho hệ thống Thác Huống và hạ du sông Cầu, cắt lũ cho thành phố Thái Nguyên, kết hợp cải tạo môi trường sinh thái.
Công trình đầu mối dự kiến xây dựng tại xã Văn Lăng, cách điểm hợp lưu của sôn g 2,2 km về lưu, cách thành phố Thái Nguyên khoảng 30-35km về phía Tây-Nam. Vị trí công trình đầu mối có toạđộ địa lý khoảng: 21046’42” vĩ độ Bắc,105050’00” kinh độ Đông. Tổng hợp các thông số cơ bản của hồ chứa Văn Lăng được trình bày trong bảng 38.
Hình 11a,b. Sơđồ tính toán cân bằng nước lưu vực sông Cầu phương án hiện trạng:a) có công trình; b) không có công trình
12 a)
Hình 12a,b. B
nước hiện trạng: a) không có công trình; b) có công trình
11a) 11b)
12 b
Bảng 38. Tổng hợp các thông số cơ bản của hồ chứa Văn Lăng
TT Các thông số Ký hiệu Đ/vị Giá trị
I Các đặc trưng lưu vực
1 Cấp công trình Cấp III
2 Diện tích lưu vực Flv km2 2138
3 Lượng mưa trung bình nhiều năm X0 mm 1750 4 Lưu lượng trung bình nhiều năm Q0 m3/s 48,56
5 Mođun dòng chảy năm M l/s.km2 22,7 6 Tổng lượng phù sa bồi lắng WBL 106 m3 17,66 7 Lưu lượng đỉnh lũ : + p = 0,2% Qmaxp m3/s 6827,5 + p = 0,5% Qmaxp m3/s 5206,2 + p = 1% Qmaxp m3/s 4343,8 + p = 10% Qmaxp m3/s 2116,8 8 Tổng lượng lũ : Tần suất P = 0,2% - 1 ngày lớn nhất - 3 ngày lớn nhất - 5 ngày lớn nhất W1 W3 W5 106m3 106m3 106m3 441,8 850,5 944,8 Tần suất P = 1,0% - 1 ngày lớn nhất - 3 ngày lớn nhất - 5 ngày lớn nhất W1 W3 W5 106m3 106m3 106m3 277,9 538,9 602,9 II Hồ chứa
1 Mực nước dâng bình thường MNDBT m 54,00
2 Mực nước chết MNC m 48,70 3 Mực nước kiểm tra p=0,2% MNKT m 54,68 4 Mực nước thiết kế p=1,0% MNGC m 54,00 5 Dung tích toàn bộ hồ Wtb 106 m3 42,67 6 Dung tích hữu ích Whi 106 m3 26,94 7 Dung tích chết Wc 106 m3 15,73 8 D.tích mặt hồứng với MNDBT Fth ha 659
3.4.5. Kết quả cân bằng nước cho phương án quy hoạch đến năm 2015
Sơđồ tính toán cân bằng nước hệ thống cho lưu vực sông Cầu bằng mô hình MIKE BASIN cho phương án quy hoạch giống như trong phương án hiện trang bao gồm 4 vùng cân bằng nước (gồm 16 khu), 16 khu cấp nước (từ I1 đến IV1), 16 nút cấp nước cho tưới, 16 nút cấp nước cho các hộ dùng nước khác, 2 nút công trình (hồ Núi Cốc và đập Thác huống) và có thêm 1 nút công trình (hồ Văn Lăng). (Hình 13)
* Kết quả tính toán cân bằng nước cho phương án quy hoạch đến năm 2015 được tổng hợp trong bảng 39 và bảng 40. Bản đồ phân vùng thiếu nước lưu vực sông Cầu năm 2015 được thể hiện trong hình 14.
* Nhận xét:
Theo kết quả tính toán, năm 2015 tổng lượng nước thiếu trên toàn lưu vực sông cầu vào khoảng 120.358 triệu m3, tăng 43.51 triệu m3 so với hiện trạng năm 2007. Vùng thiếu nước trọng điểm vẫn ở khu vực sông Cà Lồ với tổng lượng nước thiếu là 71.463 triệu m3 chiếm 59.4 % lượng nước thiếu toàn lưu vực.
Bảng 39. Kết quả tính toán cân bằng nước năm 2015 trên lưu vực sông Cầu
Đơn vị: 106m3/tháng
Tháng
Khu I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII I1 -1.229 -3.549 -3.126 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 I2 -0.725 -2.353 -2.087 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 I3 -2.560 -5.403 -5.403 -0.568 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 I4 0.000 0.000 -0.222 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 I5 0.000 0.000 -0.165 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 I6 -0.105 -0.828 -0.866 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 I9 0.000 0.000 -0.714 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 III1 -16.067 -11.541 -7.388 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 -2.615 -13.513 III2 -6.240 -5.682 -4.837 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 -3.579 IV2 0.000 -6.472 -12.518 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 Tổng -26.927 -35.829 -37.326 -0.568 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 -2.615 -17.092
Bảng 40. Tổng hợp kết quả tính toán cân bằng nước năm 2015
TT Tiểu vùng/khu Vùng cân bằng nước Lượng nước thiếu(106 m3)
1 I1 -7.905 2 I2 -5.166 3 I3 -13.935 4 I4 -0.222 5 I5 -0.165 6 I6 -1.800 7 I7 0.000 8 I8 0.000 9 I9 -0.714 10 I10 Thượng sông Cầu 0.000 11 II1 0.000
12 II2 Sông Công 0.000
13 III1 -51.124
14 III2 Sông Cà Lồ -20.339
15 IV1 0.000
16 IV2 Hạ sông Cầu -18.989
Tổng -120.358
Khu vực hạ sông Cầu có lượng nước thiếu tăng lên đáng kể vẫn ở tiểu khu IV2 vào các tháng II và III, tổng lượng thiếu là 18.989 triệu m3. Xuất hiện thêm sự thiếu nước ở tiểu khu I4, I5 và I9 thuộc vùng Thượng sông Cầu, tiểu vùng I3 lượng nước thiếu tăng lên gần gấp đôi từ 6.354 triệu m3 lên 13.935 triệu m3 năm 2015.
Lượng nước thiếu và tần suất thiếu nước tại các tiểu khu tăng lên, các tháng trong phương án cân bằng nước hiện trạng thừa nước nay đã xuất hiện sự thiếu nước. Tần suất thiếu nước tăng lên chủ yếu vào tháng I và tháng III, xuất hiện thêm sự thiếu nước vào tháng IV tại tiểu khu I3.
Lượng nước thiếu tăng nhiều do nhu cầu sử dụng nước của các ngành ngày càng tăng, đặc biệt là các tiểu khu miền đồng bằng với sự phát triển mạnh về kinh tế xã hội và công nghiệp. Các công trình thủy lợi hiện có và quy hoạch trong tương lai cũng không đáp ứng đủ việc bổ sung lượng nước thiếu vào mùa kiệt cho các vùng.
Hình 13. Sơ đồ tính toán cân bằng nước hệ thống sông Cầu bằng MIKE BASIN phương án quy hoạch 2015.
3.3.6. Những vấn đề tồn tại, định hướng và giải pháp
* Những vấn đề tồn tại
- Lượng nước đến phân bố không đều theo không gian và thời gian
- Mâu thuẫn giữa nhu cầu dùng nước và lượng nước đến. Nhu cầu dùng nước ngày một tăng lên trong khi lượng nước đến không tăng mà còn có xu hướng suy giảm về chất và lượng do sự khai thác không đi cùng với việc bảo vệ và phát triển bền vững tài nguyên nước.
- Địa hình sông Cầu biến đổi từ địa hình đồi núi tới tương đối bằng phẳng. Do đó, đặc điểm về nhu cầu nước dùng và lượng nước đến trên lưu vực cũng có những đặc điểm khác nhau theo từng vùng.
- Phương thức khai thác và sử dụng tài nguyên nước chưa hiệu quả.
- Các công trình khai thác thủy lợi trên lưu vực còn chưa đáp ứng được việc bổ sung nước vào các tháng mùa kiệt cho các vùng.
* Định hướng
- Thay đổi nhận thức cộng đồng trong khai thác, sử dụng tài nguyên nước; và tiếp cận những nhận thức mới.
Đó là: Nước phải được sử dụng tổng hợp và có hiệu ích cao; Khai thác sử dụng phải đi đôi với bảo vệ tài nguyên nước; Sử dụng nước nhưng cần đảm bảo đủ nước cho dòng chảy môi trường.
- Tiếp cận và hướng tới kết hợp hài hòa quản lý tài nguyên nước theo lưu vực sông và theo địa giới hành chính nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng tổng hợp và giải quyết tốt các mâu thuẫn xung đột trong sử dụng và bảo vệ tài nguyên nước.
- Rà soát lại sơ đồ khai thác nhằm khắc phục những tồn tại, từng bước hoàn thiện sơ đồ khai thác theo hướng phát triển bền vững.
Kiểm tra lại năng lực của hệ thống công trình thủy lợi hiện có và quy hoạch trong tương lai để có sựđiều tiết liên hồ chứa hay khu chứa hiệu quả.
* Giải pháp
a. Giải pháp phi công trình
Một số biện pháp quản lý nhu cầu sử dụng nước có thể áp dụng cho lưu vực sông Cầu là:
- Giáo dục, nâng cao nhận thức cộng đồng: xuất bản những tài liệu hướng dẫn cụ thể về các biện pháp tiết kiệm nước; đưa tin thường xuyên trên đài báo về những về hậu quả của sự thiếu nước và các đề xuất tiết kiệm nước trong hiện tại và tương lai.
- Giảm nhu cầu sử dụng nước bằng giá sử dụng nước: áp dụng cơ chế tính giá nước theo mùa (tăng giá sử dụng nước vào mùa khô trong khi giảm giá nước vào thời gian còn lại trong năm).
- Tiết kiệm lượng nước sử dụng trong khu vực công nghiệp bằng cách sử dụng lại nước đã qua xử lý.
- Điều chỉnh hệ thống tổ chức quản lý lưu vực sông: đề xuất chuyển đổi từ phương thức quản lý đơn ngành sang đa ngành, đa mục tiêu.
Trồng rừng đầu nguồn và ngăn chặn chặt phá rừng bừa bãi ở các tỉnh Bắc Cạn, Thái Nguyên để tăng khả năng giữ nước.
Thay đổi cơ cấu cây trồng, từ những loại cây trồng cần nhiều nước chuyển sang những cây trồng cạn, cây công nghiệp cần ít nước. Chuyển đổi cơ cấu mùa vụ, từ 2 vụ sang 3 vụ, sử dụng những giống ngắn ngày để tận dụng nguồn nước và tránh được những tháng kiệt.
b. Giải pháp công trình
- Đối với các khu ở thượng nguồn như I1, I2, I3 cần xây dựng các hồ chứa nhằm tích nước trong mùa lũ để sử dụng cho các tháng mùa kiệt, kết hợp với biện pháp trồng rừng đầu nguồn để giữ nước. Ở các khu trung và hạ lưu, cần phải đánh giá năng lực của các công trình thủy lợi, từ đó đề xuất phương án tương hỗ cấp
nước giữa các vùng vào các tháng mùa kiệt, kết hợp với biện pháp thay đổi cơ cấu và mùa vụ cây trồng, biện pháp tái sử dụng nước công nghiệp.
- Cải tạo, nâng cấp các hồ chứa hiện đang sử dụng. Tăng lượng nước trữ trên hệ thống kênh mương, sông nội đô, hồ ao trên các nhánh sông suối nhỏ. Xây dựng thêm các công trình cấp nước cho nông nghiệp để đáp ứng các nhu cầu tưới tiêu như hệ thống thủy nông, các trạm bơm tưới tiêu, các hệ thống kênh rạch.
- Thu lại nước mưa: một số vùng trong lưu vực sông Cầu có lượng mưa tương đối dồi dào, tuy nhiên lượng mưa này lại đi thẳng vào hệ thống tiêu thoát nước rồi đổ vào hệ thống sông suối. Vì vậy cần thiết lập một hệ thống thu nước mưa chẳng hạn như những đập hoặc hồ chứa nhỏđể trữ nước mưa hoặc thu nước mưa ở các hộ gia đình thông qua hệ thống thu nước từ mái nhà. Lượng nước này có thể được sử dụng đa mục đích như dùng trong nhà vệ sinh, làm nước tưới và cứu hỏa. Thông qua việc áp dụng các biện pháp quản lý nước mưa có thể làm giảm bớt tình trạng thiếu nước và ngập úng.
KẾT LUẬN
Với đề tài “Tính toán cân bằng nước hệ thống lưu vực sông Cầu bằng mô hình MIKE BASIN”, luận văn đã đạt được một số kết quả và rút ra một số kết luận như sau:
1 Tổng hợp và phân tích các điều kiện địa lý tự nhiên và kinh tế xã hội của lưu vực sông Cầu để phân chia các tiểu khu tính toán cân bằng nước cũng như thống kê, đánh giá và xác định nhu cầu sử dụng nước cho các ngành dùng nước cho từng tiểu khu.
2. Nghiên cứu cân bằng nước hệ thống, tổng quan các mô hình tính toán cân bằng nước, cụ thể là mô hình MIKE BASIN để tính toán cân bằng nước hệ thống lưu vực.
3. Vận dụng mô hình NAM để khôi phục số liệu dòng chảy từ số liệu mưa và mô hình CROPWAT tính toán nhu cầu dùng nước cho tưới của các tiểu khu cân bằng nước tạo số liệu đầu vào cho mô hình MIKE BASIN.
4. Áp dụng thành công mô hình MIKE BASIN để tính toán cân bằng nước hệ thống cho lưu vực sông Cầu đối với hiện trạng và quy hoạch đến năm 2015 có sự tham gia điều tiết của các hồ chứa và công trình chính trong lưu vực.
5. Kết quả tính toán cân bằng nước hiện trạng cho thấy: lượng nước đến phân bố không đều theo không gian và thời gian, gây ra sự thiếu nước và thừa nước trái nghịch nhau giữa các mùa và các vùng. Vào mùa kiệt, lượng nước cấp cho các khu vực cân bằng nước đa số vẫn còn thiếu, lượng nước thiếu chủ yếu tập trung vào tháng II và XII với tổng lượng thiếu 39.867 triệu m3, chiếm 52 % tổng lượng nước thiếu của cả năm. Các khu thiếu nước nghiêm trọng vào mùa khô là tiểu khu III1 và III2 thuộc vùng sông Cà Lồ với lượng nước thiếu tới 60.356 triệu m3.
6. Tính toán cân bằng nước hệ thống cho lưu vực sông Cầu phương án hiện trạng với hai trường hợp có và không có sự tham gia điều tiết của các công trình thủy lợi thấy được hiệu quả của các công trình, cụ thể khi có sựđiều tiết của hồ Núi Cốc và đập Thác Huống, tổng lượng nước thiếu trên toàn lưu vực giảm được 7.44
triệu m3 so với khi không có công trình; khu I10 không còn xảy ra hiện tượng thiếu nước và khu IV2 lượng nước thiếu giảm được đáng kể.
7. Sự thiếu hụt nước trên lưu vực sông Cầu ngày càng tăng cụ thể: năm 2007 tổng lượng thiếu là 76.847 triệu m3, năm 2015 tổng lượng thiếu là 120.358triệu m3, lượng nước thiếu ở các tiểu khu đều tăng lên, đặc biệt là khu IV2 tăng tới 15.387 triệu m3. Đây cũng là xu thế chung hiện nay khi nhu cầu sử dụng nước của các ngành kinh tế ngày càng tăng trong khi lượng nước đến có xu hướng giảm đi.
8. Các khu thiếu nước tập trung chủ yếu tại vùng đồng bằng, hạ lưu sông nơi tập trung các ngành kinh tế chủ chốt và hoạt động kinh tế xã hội phát triển mạnh. Chính điều đó dẫn tới sự phân bổ nước không đồng đều trên lưu vực. Các công trình thủy lợi hiện có và quy hoạch trong tương lai cũng không đáp ứng đủ việc bổ sung lượng nước thiếu vào mùa kiệt cho các vùng.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt
1. Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường, 1995. Các tiêu chuẩn nhà nước Việt Nam về môi trường, Hà Nội.
2. Bộ Tài nguyên và môi trường, Cục quản lý tài nguyên nước (2006), “Dự án điều tra tình hình khai thác, sử dụng tài nguyên nước và xả thải vào nguồn nước lưu vực sông Cầu”.
3. Cục thống kê tỉnh Bắc Giang, 2008. Niên giám thống kê tỉnh Bắc Giang 2007. Nhà xuất bản thống kê.
4. Cục thống kê tỉnh Bắc Kạn, 2008. Niên giám thống kê tỉnh Bắc Kạn 2007. Nhà xuất bản thống kê.
5. Cục thống kê tỉnh Bắc Ninh, 2008. Niên giám thống kê tỉnh Bắc Ninh 2007. Nhà xuất bản thống kê.
6. Cục thống kê thành phố Hà Nội, 2008. Niên giám thống kê thành phố Hà Nội 2007. Nhà xuất bản thống kê.
7. Cục thống kê tỉnh Vĩnh Phúc, 2008. Niên giám thống kê tỉnh Vĩnh Phúc 2007. Nhà xuất bản thống kê.
8. Cục thống kê tỉnh Thái Nguyên, 2008. Niên giám thống kê tỉnh Thái Nguyên