Vị trí đo Sơng HMin (m) Sai số (m)
Tính tốn Thực đo
TL Bá Thủy Đình Đào 0,68 0,68 0,00
Bảng 2.54 Kết quả kiểm tra hệ số Nash bước hiệu chỉnh mơ hình
Vị trí Sơng Nash
TL Bá Thủy Đình Đào 0,985
Nhận xét kết quả kiểm định tại vị trí kiểm tra:
- Kết quả cho thấy đường quá mực nước trong thời gian nước kiệt giữa đường tính
tốn và đường thực đo tại các vị trí kiểm tra tương đối bám sát nhau về pha dao động,
- Chênh lệch mực nước dâng lên lớn nhất và chênh lệch mực nước hạ xuống thấp
nhất giữa tính tốn và giá trị thực đo tại một số vị trí chênh nhau ít dưới 0,03 m. Kết quả tính tốn hệ số NASH tại các vị trí cống trong giai đoạn kiệt từ ngày 25/01/2015 đến 24h ngày 28/02/2015 là rất cao 98,5%. Vì vậy chọn bộ thơng số này làm bộ thơng số cho mơ hình phụ vụ tính tốn.
(1), Diễn biến mực nước trong thời gian kiểm định (0h ngày 25/01/2015 đến 24h ngày 28/02/2015) trên các trục sơng chính
(2), Diễn biến mực nước trong thời gian kiểm định (0h ngày 20/01/2018 đến 24h ngày 28/02/2018) tại một số mặt cắt đại diện
Hình 2.10 Mực nước tại vị trí mặt cắt phía thượng lưu cống Bá Thủy
Hình 2.12 Mực nước tại vị trí mặt cắt phía thượng lưu cống An Thổ
Kết luận:
Qua các bước thử dần bộ thông số đã chọn được bộ thông số nhám đạt tiêu chuẩn với giai đoạn kiệt từ 0h ngày 25/01/2015 đến 24h ngày 28/02/2015. Các kết quả trực quan cho thấy diễn biến dòng chảy và mực nước là tương đối phù hợp với chế độ thủy lực trong quá trình vận hành cống điều tiết trên các trục sông. Đây sẽ là cơ sở để tiến hành mô phỏng các phương án cấp nước cho vùng nghiên cứu.
2.4.3 Xác định khả năng đáp ứng lấy nước của cống Cầu Xe và cống An Thổ hiện nay
2.4.3.1 Xác định giai đoạn lấy nước bất lợi nhất cho hệ thống qua cống Cầu Xe và cống An Thổ
Nhu cầu nước trong vụ chiêm của vùng tưới của cống Cầu Xe và cống An Thổ trong giai đoạn đổ ải từ ngày 27/1 đến ngày 10/2 được thống kê ở bảng sau
Bảng 2.55 Tổng hợp nhu cầu nước của giai đoạn đổ ải trong hiện tại và tương lai Đơn vị: 106 m3 Đơn vị: 106 m3
Các ngành dùng nước Hiện tại 2030 2050
Trồng trọt 15,66 19,24 18,36 Công nghiệp 0,16 0,43 0,51 Chăn nuôi 0,38 1,47 1,61 Thủy sản 2,92 3,04 3,34 Sinh hoạt 0,49 0,57 0,91 Tổng 19,61 24,74 24,74
- Tổng nhu cầu nước cho nông nghiệp giai đoạn đổ ải của vùng cống Cầu Xe và cống
An Thổ từ ngày 27/1 đến ngày 10/2 là: 19,61.106m3 (chiếm 23% so với tổng nhu cầu nước cho trồng trọt toàn vụ chiêm). Với thời gian lấy nước trung bình cho tồn
vùng là 15 ngày tương ứng lượng nước tưới yêu cầu trung bình mỗi ngày là: 15,13
m3/s. Do đó, khi yêu cầu nước trong giai đoạn đổ ải được đáp ứng đủ nước, các giai
đoạn khác sẽ được đảm bảo cấp đủ nước.
Đối với vùng cấp nước của cống Cầu Xe và cống An Thổ bao gồm: Một phần diện tích của các huyện: Tứ Kỳ, Gia Lộc, Thanh Miện và Ninh Giang. Do vùng này là vùng hạ lưu của sông Kim Sơn và sông Cửu An, do vậy nguồn lấy nước thuận theo cống Xuân Quan (sông Hồng) và các cống lấy nước thuận khác không đủ để tưới nước cho vùng này trong giai đoạn đổ ải, hàng năm thường xảy ra hiện tượng hạn hán, giảm năng suất của cây trồng.
Để đảm bảo đáp ứng được yêu cầu nước tưới cho vùng nghiên cứu, kiến nghị tính toán đánh giá khả năng cấp nước của cống Cầu Xe và cống An Thổ cho một phần diện tích của các huyện: Tứ Kỳ, Gia Lộc, Thanh Miện và Ninh Giang trong giai đoạn đổ ải từ 27/1 đến 10/2.
2.4.3.2 Đánh giá khả năng cung cấp nước
1. Điều kiện biên
- Biên trên của mơ hình thủy lực là quá trình lưu lượng theo thời gian Q = f(t) giai đoạn đổ ải từ từ 27/1 đến 10/2 ứng với tần suất 85% tại trạm thủy văn Phú Lương (Ngọc Châu, TP Hải Dương) trên sơng Thái Bình và đường q trình lưu lượng theo thời gian Q= f(t) tại trạm Triều Dương (Tân Lễ, Hưng Hà, Thái Bình) trên sơng Luộc. Kết quả quá trình lưu lượng Q = f(t) ứng với tần suất 85% được tính tốn tại
Phụ lục 2
- Biên dưới của mơ hình là đường quá trình mực nước theo thời gian Z = f(t) giai đoạn đổ ải từ từ 27/1 đến 10/2 ứng với tần suất 85% tại các trạm: Quý Cao (Hải Phịng) trên sơng Thái Bình; Cống Tranh (sơng Kim Sơn); cống Neo (sơng Cửa An). Kết quả q trình mực nước theo thời gian Z = f(t) ứng với tần suất 85% được tính
tốn tại Phụ lục 2
- Biên yêu cầu dùng nước: Lưu lượng nước yêu cầu của 13 tiểu vùng tưới theo thời gian IRR = f(t) trong giai đoạn đổ ải từ từ 27/1 đến 10/2.
2. Kết quả tính tốn thủy lực cho vùng cấp nước cống Cầu Xe trong giai đoạn đổ ải
Hình 2.13 Mực nước trên sơng Cửu An và sông Cầu Xe giai đoạn đổ ải từ 27/1 đến 10/2
Hình 2.14 Mực nước tại hạ lưu cống Cầu Xe trong giai đoạn lấy nước ( trong sông Cầu Xe về phía sơng Cửu An)
Hình 2.15 Mực nước tại thượng lưu cống Cầu Xe ( về phía sơng Thái Bình)
Hình 2.16 Đường quá trình mực nước thượng, hạ lưu cống Cầu Xe giai đoạn đổ ải từ ngày 27/1 đến ngày 10/2
Kết quả tính tốn thủy lực cấp nước qua cống Cầu Xe giai đoạn đổ ải của vùng nghiên cứu cho thấy, cống cầu xe lấy nước hiệu quả:
+ Tổng lượng nước lấy được qua cống Cầu Xe trong giai đoạn đổ ải là: 9,71. 106m3
+ Tổng thời gian lấy nước là: 177 giờ tương ứng với mỗi ngày trung bình lấy được 11
giờ, tổng thời gian lấy nước nhiều nhất là 16 giờ vào ngày 28/1, tổng thời gian lấy
(Kết quả chi tiết xem bảng PL3.1 – Phụ Lục 3)
3. Kết quả tính tốn thủy lực cho vùng trong giai đoạn đổ ải khu vực An Thổ
Hình 2.17 Mực nước trên sơng Cửu An và sông An Thổ giai đoạn đổ ải từ 27/1 đến 10/2
Hình 2.18 Mực nước tại hạ lưu cống An Thổ trong giai đoạn lấy nước ( trong sơng An Thổ về phía sơng Cửu An)
Hình 2.19 Mực nước tại thượng lưu cống An Thổ ( về phía sơng Luộc)
Hình 2.20 Đường q trình mực nước thượng, hạ lưu cống An Thổ giai đoạn đổ ải từ ngày 27/1 đến ngày 10/2
Kết quả tính tốn thủy lực cấp nước qua cống An Thổ giai đoạn đổ ải của vùng nghiên cứu cho thấy:
+ Tổng lượng nước lấy được qua cống An Thổ trong giai đoạn đổ ải là: 8,96. 106m3
+ Tổng thời gian lấy nước là: 177 giờ tương ứng với mỗi ngày trung bình lấy được 11
giờ, tổng thời gian lấy nước nhiều nhất là 16 giờ vào ngày 28/1, tổng thời gian lấy
nước ít nhất là 2 giờ vào ngày 9/2.
+ Từ kết quả tính tốn thủy lực trên ta tổng hợp được tổng lượng nước lấy qua 2 cống Cầu Xe và An Thổ là 18,67. 106m3, cụ thể như sau:
Bảng 2.56 Kết quả tính tốn thủy lực lượng nước lấy qua cống Cầu Xe và cống An Thổ
Đơn vị: 106 m3
Tổng lượng nước lấy qua cống Cầu
Xe
Tổng lượng nước lấy qua cống An
Thổ
Tổng lượng nước lấy qua 2 cống Cầu Xe và
An Thổ
Tổng lượng nước yêu cầu trong giai
đoạn đổ ải
9,71 8,96 18,67 24,73
+ Tổng lượng nước cấp của cống Cầu Xe và cống An Thổ cho lưu vực nghiên cứu nhỏ hơn so với tổng lượng nước yêu cầu là: 24,73.106 - 18,67.106 = 6,06.106 m3
Như vậy, với kích thước cơng trình hiện tại, khả năng cấp nước của 2 cống Cầu Xe và An Thổ chưa đáp ứng được nhu cầu lấy nước cho vùng tưới.
2.4.4 Phân tích khả năng lấy nước của cống Cầu Xe và cống An Thổ thuộc hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải trong kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng
+ Trong những năm gần đây diễn biến của khí hậu theo chiều hướng cực đoan. Cụ
thể, lượng mưa tăng mạnh vào mùa lũ và giảm vào mùa kiệt cùng với nhiệt độ trung bình đã tăng, lượng mưa về mùa khô giảm khá nhiều, Vụ Đông Xuân 2012 - 2013, tổng lượng mưa là 190,5mm, thấp hơn trung bình nhiều năm 61,6mm, thấp hơn cùng kỳ năm trước 14,5mm; mực nước trên sông Hồng tại Xuân Quan thấp hơn TBNN từ 0m73 - 2m96; Tại một số thời điểm, một số vùng đã có diện tích gieo cấy bị thiếu nước bơm gây khó khăn cho việc lấy nước kịp thời phục vụ sản xuất nông nghiệp,
+ Hiện tượng biến đổi khí hậu (BĐKH) đã, đang ảnh hưởng rất lớn đến các ngành,
các lĩnh vực trên phạm vi cả nước và đối với hệ thống thuỷ lợi Bắc Hưng Hải nói riêng. Một trong những tác động của BĐKH đến ngành nông nghiệp là làm tăng nhu cầu nước của các loại cây trồng do nhiệt độ và bốc hơi tăng lên. Theo các nghiên cứu về BĐKH của vùng Bắc bộ của các nhà khí tượng học, lượng mưa trung bình về mùa mưa của giai đoạn 2002 - 2012 đã tăng khoảng 2-4% so với lượng mưa trung bình của mùa mưa giai đoạn 1980 - 1999 và lượng mưa về mùa kiệt thì lại giảm khoảng 1- 2%. Cùng với lượng mưa thay đổi theo chiều hướng bất lợi thì nhiệt độ trung bình năm của giai đoạn 2002 - 2012 so với giai đoạn 1980-1999 cũng tăng khoảng từ
0,30C - 0,50C. Theo các số liệu thực đo tại trạm Cầu Xe, An Thổ, do bị ảnh hưởng của thuỷ triều mực nước trung bình các tháng mùa kiệt sau khi có hồ Hồ Bình từ tháng I - V tăng so với trước khi có hồ từ 0,03 – 0,16 m. Mực nước trung bình trong các tháng mùa mưa sau khi có hồ thực sự giảm từ tháng VIII, IX, X với giá trị giảm trung bình đạt 0,19m tại Cầu Xe, 0,23m tại An Thổ vào tháng VIII, 0,01 - 0,05m tại Cầu Xe và An Thổ từ tháng IX –XII. Do đó, khả năng lấy nước qua cống Cầu Xe và cống An Thổ là rất lớn. Để đáp ứng nhu cầu dùng nước của hệ thống, thời gian qua Công ty TNHH MTV KTCTTL Bắc Hưng Hải đã phải điều hành lấy nước ngược từ Cầu Xe, An Thổ bổ sung nguồn nước cho hệ thống đáp ứng yêu cầu dùng nước.
Kết luận chương 2
Do diễn biến khí tượng, thuỷ văn và biến đổi khí hậu dẫn đến việc lấy nước vào hệ thống gặp nhiều khó khăn, cùng với sự phát triển kinh tế xã hội nên nhu cầu dùng nước của các đối tượng dùng nước tăng cao dẫn đến tình trạng thiếu hụt nguồn nước cấp. Từ hiện trạng cấp nước của hệ thống, thực tiễn điều hành và phân tích đánh giá khả năng cấp của các cơng trình đầu mối lấy nước từ sơng ngồi, tác giả đề xuất cần có giải pháp nâng cao khả năng cấp nước qua cống Cầu Xe và cống An Thổ nhằm khắc phục tình trạng thiếu hụt nguồn nước của hệ thống thuỷ lợi Bắc Hưng Hải nói chung và đáp ứng nhu cầu dùng nước cho sản xuất nông nghiệp vùng Tứ Kỳ, Thanh Miện, Ninh Giang nói riêng, đặc biệt trong giai đoạn đổ ải nhu cầu dùng nước là cao nhất trong năm, nếu đảm bảo cấp nước được trong giai đoạn đổ ải thì sẽ đáp ứng được các giai đoạn khác trong năm.
CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO KHẢ NĂNG CẤP NƯỚC CỦA CỐNG CẦU XE VÀ CỐNG AN THỔ
3.1 Cơ sở và nguyên tắc đề xuất các giải pháp
3.1.1 Các cơ sở đề xuất giải pháp
Từ kết quả tính tốn cân bằng nước cho lưu vực giai đoạn hiện tại, giai đoạn 2030, 2050 cho thấy, dưới tác động của BĐKH và nước biển dâng, nhu cầu nước của các ngành dùng nước có biến đổi theo hướng tăng lên. Do đó việc xem xét đề xuất các giải pháp nhằm làm giảm thiểu sự thiếu hụt nước nhất là về mùa kiệt của vùng tưới cống Cầu Xe và cống An Thổ là cấp bách và cần thiết.
Căn cứ vào các kết quả tính tốn cân bằng nước trong các giai đoạn, dựa trên cơ sở về điều kiện tự nhiên, xã hội, xu hướng phát triển trên khu vực, thực trạng và xu thế quản lý, sử dụng tài nguyên nước trên hệ thống Bắc Hưng Hải, tác giả đưa ra các yêu cầu thực tiễn và nguyên tắc đề xuất như sau:
3.1.1.1 Yêu cầu thực tiễn của đề xuất
- Đảm bảo cấp đủ nước cho các nhu cầu dùng nước tối thiểu; - Đảm bảo hài hịa lợi ích giữa các đối tượng dùng nước;
- Tối ưu hóa việc phân phối và sử dụng nước trong điều kiện nguồn nước có hạn.
3.1.2 Nguyên tắc đề xuất
- Cần xây dựng lộ trình cụ thể về các hoạt động quản lý, bảo vệ, khai thác và sử dụng hiệu quả tài nguyên nước lấy từ các sông, cơ chế phối hợp giữa các địa phương, giữa các ngành;
- Với quan điểm triệt để lợi dụng nguồn nước tại chỗ, lợi dụng điều kiện địa hình, sơng suối, nâng cấp, sửa chữa các cơng trình hiện có, có thể bố trí xây dựng các cơng trình mới để lấy nước;
- Dựa trên đặc điểm về đất đai, địa hình, khí hậu vùng nghiên cứu và các định hướng về phát triển nơng nghiệp để bố trí cơ cấu cây trồng phù hợp,
3.2 Nghiên cứu đề xuất giải pháp lấy nước đảm bảo cấp nước cho vùng nghiên cứu cứu
3.2.1 Các giải pháp cơng trình
3.2.1.1 Giải pháp lấy nước của cơng trình đầu mối
Dựa vào kết quả đường quá trình mực nước thượng và hạ lưu các cống Cầu Xe và cống An Thổ, tác giả rút ra được một số nhận xét như sau. Đối với cống Cầu Xe, ta thấy đường quá trình mực nước hạ lưu có phần đỉnh gần sát với phần đỉnh triều của đường q trình mực nước phía thượng lưu (phía ngồi sơng), điều đó có nghĩa là cống Cầu Xe lấy nước triều hiệu quả. Đối với cống An Thổ, ta thấy phần đỉnh của đường quá trình mực nước hạ lưu cịn cách xa phần đỉnh triều phía thượng lưu. Do đó, cống An Thổ lấy nước triều chưa hiệu quả và vẫn còn tiềm năng để lấy thêm nước thủy triều.
Hình 3.1 Đường biểu diễn quá trình mực nước trước và sau cống An Thổ
Dựa vào điều kiện thực tế địa hình lịng sơng khu vực cống Cầu Xe mới và cống An Thổ, ta thấy cao trình đáy của cống Cầu Xe và cống An Thổ đều là -4m, bằng với cao trình đáy sơng Cầu Xe và cống An Thổ sau khi nạo vét, vậy nên phương án đào sâu đáy cống là không khả thi. Trong khi chiều rộng cống Cầu Xe mới là 75 m bằng với chiều rộng mặt cắt lịng sơng tại vị trí cống, do đó phương án mở rộng cống Cầu Xe cũng là không khả thi. Bên cạnh đó, mặt cắt địa hình lịng sơng tại vị trí cống An Thổ hiện tại rất rộng và cống An Thổ còn cách âu thuyền An Thổ một khoảng cách tương
đối xa, đảm bảo khả năng mở rộng thêm cống An Thổ.
Do đó, để đảm bảo cấp nước an toàn cho vùng tưới của 2 cống Cầu Xe và An Thổ cho hiện tại và tương lai, tác giả đưa ra phương án mở rộng cống An Thổ trong khi giữ nguyên cao trình đáy cống là -4m
Phương án: Tăng chiều rộng cống An Thổ và giữ nguyên cao trình đáy cống hiện tại
Zđáy = -4m,
Phương án 1: 6 cánh cống x mỗi cánh 8m thành 6 cánh cống x mỗi cánh 10m Phương án 2: 6 cánh cống x mỗi cánh 8m thành 6 cánh cống x mỗi cánh 11m Phương án 3: 6 cánh cống x mỗi cánh 8m thành 6 cánh cống x mỗi cánh 12m