CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
2.2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.2.2. Phương pháp nghiên cứu
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 thơng 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 ngồi thực địa, tính tốn 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;
28
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 bị ảnh 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 mơ hình tốn: Phương pháp mơ hình tốn sử dụng để tiến hành
tính tốn, dự báo các tác động của BĐKH đến hệ thống các cơng trình thủy lợi trong
tương lai. Nghiên cứu này sử dụng mơ hình Mike Nam để đánh giá sự thay đổi dòng
chảy và mơ hình Mike Basin để tính tốn cân bằng nước.
Để đánh giá tác động của BĐKH đến một só các cơng 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 số đặc trưng chính của dịng chảy sơng như: dịng 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 kể đến 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 khơng 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 khơng cịn 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 khơng có sự
bổ sung bùn cát sẽ dẫn đến giảm lượng bồi lắng và gây xói lở bờ sơng ở phía hạ du hồ chứa làm thay đổi điều kiện sinh cảnh trên sơng.
- Bên cạnh đó, việc xây dựng mới các cơng trình hồ chứa khơng chỉ làm giảm diện tích rừng mà cịn 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 cơng trình hồ chứa trên khu vực nghiên cứu được thể hiện như trong hình 2.5.
Hình 2.5. Sơ đồ khung đánh giá tác động của BĐKH đến tài nguyên nước và hệ thống cơng trình hồ chứa cho vùng nghiên cứu
Cân bằng nước biến động Thay đổi chế độ thủy văn Thay đổi bất thường dịng chảy trên sơng
Nhu cầu sử dụng nước tăng trong khi trữ lượng có thể giảm
Hệ thống cơng 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
30
Sau khi có kịch bản BĐKH, tiến hành đánh giá tác động của BĐKH đến khả
năng vận hành an tồn của một số cơng 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 tốn cân bằng kinh tế nước; Bước 2: Phân vùng tính tốn;
Bước 3: Tính tốn, dự báo nhu cầu nước trong tương lai; Bước 4: Tính tốn lượng nước đến bằng mơ hình Mike Nam; Bước 5: Tính tốn cân bằng nước bằng mơ 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 sở đó, 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 tốn
Vùng cân bằng nước là một phức hệ bao gồm nguồn nước, cơng trình thủy lợi, các cơng trình kiểm sốt 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 cơng 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 dịng sơng 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 cơng 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,
thốt 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 Sơng Cầu, Sơng Cơng, Sơng 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 Định Hóa, Đại Từ, Phú Lương, Đồng Hỷ, Võ Nhai). Tổng diện tích tự nhiên là
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 nơng trong vùng gồm có: 185 hồ chứa, đập dâng
nhỏ , 1.617 cơng trình tạm và 96 trạm bơm.
Hình 2.6. Sơ đồ 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 Ngun; tồn bộ đất đai huyện Hiệp Hịa, Tân n, Việt Yên và một phần diện tích các huyện Yên Dũng (15/23 xã), TP Bắc Giang (xã Song Mai,
32
TP Bắc Ninh, Quế Võ của tỉnh Bắc Ninh. Tổng diện tích tự nhiên tồn vùng là 143.375 ha, trong đó có 74.743 ha đất canh tác. Hệ thống cơng trình chính trong vùng là đập Thác Huống, 177 hồ đập nhỏ và 214 trạm bơm lấy nước tưới ven các sông Cầu, sông Thương, sông Hồng, sông Đuống.
Vùng Sông Cơng: Vùng sơng Cơng bao gồm tồn bộ đất 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 Ngun. 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 sơng Cơng. Hệ thống cơng trình trong vùng gồm 55 hồ đập trong đó hồ Núi Cốc là cơng trình lớn nhất với diện tích tưới thiết kế là 12000 ha, ngồi ra cịn có 77 trạm bơm và 306 cơng 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 cơng trình trong tồn vùng gồm 159 hồ, đập; 220 trạm bơm và 22 cống lấy nước.
2.2.2.2. Tính tốn, 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 tốn 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 tốn nhu cầu nước
Trồng trọt:
Để tính tốn xác định nhu cầu nước, chế độ 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 tốn nhu cầu sử dụng nước cho chăn nuôi (nhu cầu cho các loại động vật ni phổ biến hiện nay như trâu, bị, 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
Ni trồng thủy sản:
Thơng thường, có ba loại hình ni trồng chủ yếu là ao hồ nhỏ, mặt nước lớn và ruộng trũng. Theo quy trình ni 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 ni 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 ni 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 tốn 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 tốn 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 số được cấp nước (%): + Nội đô + Ngoại vi
b) Nước khu cơng nghiệp (m3/ha/ngđ) c) Nước thất thốt; tính theo % của (a+b)
165 120 85 80 22÷ 45 < 25 200 150 99 95 22÷ 45 < 20
34
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 số được cấp nước (%): + Nội đô + Ngoại vi
b) Nước khu công nghiệp (m3/ha/ngđ) c) Nước thất thốt; 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 số được cấp nước (%): b) Nước thất thốt; 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 tốn 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 tốn dựa vào tỉ lệ phần trăm của lượng nước sinh hoạt (theo TCVN 4449-1987), cụ thể như sau:
• Các đơ thị cấp I: 100% nhu cầu nước sinh hoạt.