CHƢƠNG 2 : ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu
Các đoạn sơng trên tồn bộ lưu vực sơng Cầu, trọng tâm đánh giá sức chịu tải đoạn sông Cầu chảy qua tỉnh Bắc Ninh
Tổng quan khu vực nghiên cứu Lưu vực sông Cầu
Sông Cầu là con sông quan trọng nhất trong hệ thống sông Thái Bình, là một trong những lưu vực sơng (LVS) lớn ở Việt Nam. Sơng Cầu có vị trí địa lý đặc biệt, đa dạng và phong phú về tài nguyên cũng như về lịch sử phát triển kinh tế- xã hội của các tỉnh nằm trong lưu vực của nó. Sơng Cầu cung cấp nước cho sinh hoạt và công nghiệp, cung cấp nước tưới, phục vụ thủy điện, phục vụ giao thông, khai thác lịng sơng [8]...
Diện tích lưu vực sơng Cầu khoảng 6.030 km2. Lưu vực sơng bao gồm tồn bộ tỉnh Thái Ngun và một phần của các tỉnh Bắc Kạn, Bắc Giang, Vĩnh Phúc, Bắc Ninh và Hải Dương. Sông Cầu bắt nguồn từ núi Vân Ơn, với độ cao 1.527 mét về phía đơng nam của dãy Pia-bi-oc ở tỉnh Bắc Kạn. Chiều dài sông Cầu là 288 km. Sông Cầu chảy qua Bắc Kạn, Thái Nguyên, Bắc Giang, Bắc Ninh và Hải Dương (Hình 2.1). Mật độ mạng lưới sông dao động từ 0,7 - 1,2 km/km2. Các nhánh chính bao gồm sơng Chợ Chu, sông Nghinh Tường, sông Đu, sông Công, sông Cà Lồ, sơng Ngũ Huyện Khê và sơng Tào Khê. Có 68 con sơng và suối chiều dài trên 9,0 km và tổng chiều dài sông suối khoảng 1.602 km. Các nhánh sơng chính của lưu vực sông Cầu bao gồm sông Cầu, sông Công, sông Cà Lô, sông Ngũ Huyện Khê, sông Nghinh Tường, sông Đu, sông Chợ Chu, sông Thiếp...
Lưu vực sơng Cầu có dạng trải dài từ Bắc xuống Nam. Thung lũng phia thượng lưu và trung lưu nằm giữa hai cánh cung sông Gâm và cánh cung Ngân Sơn – Yên Lạc. Phần thượng lưu sông Cầu chảy theo hướng Bắc Nam, độ cao trung bình
đạt tới 300 – 400 m, lịng sơng hẹp và rất dốc, nhiều thác ghềnh và có hệ số uốn khúc lớn (>2,0), độ rộng trung bình trong mùa cạn khoảng 50 đến 60 m, 80 – 100 m trong mùa lũ, độ dốc khoảng >0.1%. Phần trung lưu từ Chợ Mới, sông Cầu chạy theo hướng Tây Bắc – Đơng Nam trên một đoạn khá dài sau đó trở lại hướng cũ cho tới Thái Nguyên. Đoạn này địa hình đã thấp xuống đáng kể, lịng sơng mở rộng độ dốc càng giảm chỉ còn khoảng 0,05 %, độ uốn khúc vẫn cao [11].
Hạ lưu sơng Cầu được tính từ Thác Huống đến Phả Lại, từ đây hướng chảy chủ đạo là Tây Bắc – Đơng Nam, địa hình có độ cao trung bình 10 – 20 m, lịng sơng rất rộng 70 đến 150 m và độ dốc giảm đáng kể, chỉ cịn khoảng 0,01 %.
Hình 2.1. Lưu vực sông Cầu
Mật độ sông suối trong lưu vực sông Cầu thuộc loại cao: 0,95-1,2km/km2. Tổng chiều dài phụ lưu có chiều dài lớn hơn 10km là 1.602 km [11]
a. Đặc điểm khí hậu và thủy văn
Khí hậu lưu vực sơng Cầu có đặc điểm cơ bản của khí hậu nhiệt đới gió mùa nóng ẩm, có mùa đơng khá lạnh, mùa hè nóng, mưa nhiều.
Nhiệt độ phân hóa mạnh mẽ trong toàn lưu vực. Vùng thấp (dưới 100m) nhiệt độ trung bình năm vào khoảng 22,5 – 230C, vùng có độ cao đến 500 m nhiệt độ trung bình năm vào khoảng 200C, vùng cao trên 1000 m, nhiệt độ trung bình năm vào khoảng 17,5 – 180
C. Nhiệt độ cao nhất trong lưu vực đạt đến 400C (tại Hiệp Hòa- Bắc Giang), còn thấp nhất là – 100C (tại Bắc Kạn).
Lưu vực sơng Cầu có lượng mưa khá lớn, lượng mưa hàng năm vào khoảng từ 1.500 – 2.700 mm. Trong lưu vực tồn tại một trung tâm mưa lớn đó là Tam Đảo. ở đây lượng mưa hằng năm có thể đạt đến 3.000 mm. Vùng mưa này kéo dài sang phía Đơng qua thành phố Thái Nguyên với lượng mưa vượt quá 2.000 mm [8].
Thủy văn: Dòng chảy trên lưu vực sông Cầu khá đồng đều. Chế độ dòng chảy của sông Cầu phân biệt rõ rệt là mùa lũ và mùa cạn. Mùa lũ thường bắt đầu vào tháng 5 – 10 nhưng khơng kết thúc đồng đều trên tồn bộ lưu vực, thông thường trong khoảng thời gian tháng 9 (những nơi kết thúc sớm) và tháng 10 (những nơi muộn hơn: sông Đu và sơng Cơng). Lượng dịng chảy mùa lũ cũng không vượt quá 80 – 85 % lượng nước cả năm. Trong thời gian lũ, các tháng có lượng dịng chảy lớn nhất là 7, 8, 9, lượng dòng chảy chiếm hơn 50% lượng dòng chảy cả năm. Mùa cạn kéo dài từ tháng 11 đến tháng 4, lượng dòng chảy chiếm khoảng 18 – 20% lượng dòng chảy cả năm. Ba tháng cạn nhất là 1, 2, 3 dòng chảy chỉ chiếm 5, 6 – 7, 8% [8].
b. Đặc điểm kinh tế xã hội
Tổng dân số của 4 tỉnh Bắc Kạn, Thái Nguyên, Bắc Giang, Bắc Ninh thuộc lưu vực sông Cầu năm 2016 khoảng 4 – 5 triêụ người. Trong đó dân số nơng thơn chiếm chủ yếu. Vùng núi thấp và trung du là khu vực có mật độ dân cư thấp nhất trong lưu vực, chiếm khoảng 63 % diện tích tồn lưu vực nhưng dân số chỉ chiếm khoảng 15% dân số lưu vực. Mật độ dân số cao ở khu vực trung tâm và khu vực đồng bằng.
Thành phần dân cư đa dạng có sự đan xen của 8 dân tộc anh em: Kinh, Tày, Nùng, Sán Dìu, Mơng, Sán Chay, Hoa Dao trong đó người kinh chiếm đa số.
2. Tỉnh Bắc Ninh bao gồm: T.P Bắc Ninh và 4 huyện Từ Sơn, Yên Phong, Tiên Du và Quế Võ.
3. Tỉnh Bắc Giang: T.P Bắc Giang, 4 huyện là Hiệp Hòa, Tân Yên, Việt Yên và Yên Dũng.
4. Tỉnh Bắc Kạn: TX. Bắc Kạn và 3 huyện là Bạch Thông, Chợ Đồn và huyện Chờ Mới.
5. Tỉnh Thái Nguyên: TP. Thái Nguyên và các huyện là Đại Từ, Đồng Hỷ, Định Hóa, Phổ Yên, Phú Bình, Phú Lương, Thị xã Sơng Cơng và một phần của huyện Võ Nhai
6. Tỉnh Vĩnh Phúc: TP. Vĩnh Yên, TX. Phúc Yên, và 6 huyện là Bình Xuyên, Mê Linh, Tam Đảo, Tam Dương, Vĩnh Tường và huyện Yên Lạc.
7. Thành phố Hà Nội: Tập trung ở 3 huyện Mê Linh, Đơng Anh và Sóc Sơn, tổng cộng khoảng 800 nghìn người.
c. Vai trị của sơng Cầu đối với đời sống kinh tế - xã hội trong lưu vực
Lưu vực sông Cầu là một trong các LVS lớn ở Việt Nam. Sông Cầu đã làm nên nét văn hóa đặc trưng của vùng trung du miền núi và đồng bằng Bắc Bộ, là con sơng quan trọng trong hệ thống sơng Thái Bình và là huyết mạch giao thông đường thủy gắn kết kinh tế - văn hóa giữa các địa phương. Lưu vực sơng Cầu hằng năm cung cấp hàng trăm triệu mét khối nước để phục vụ sản xuất và đời sống sinh hoạt của nhân dân và có chức năng giữ cân bằng hệ sinh thái và cảnh quan thiên nhiên toàn khu vực...
Theo đánh giá của Ủy ban Bảo vệ môi trường lưu vực sông Cầu với chiều dài gần 300 km và diện tích hơn 6000 km2, tổng lượng nước hằng năm khoảng 4,5 tỷ m3. Sông cung cấp nước cho tưới tiêu, cho sinh hoạt, cho hoạt động sản xuất công nghiệp, hoạt động nuôi trồng thủy sản...[6].
Sông Cầu là nơi tiếp nhận, chuyển tải chất thải từ các hoạt động của con người. Ngoài ra sơng Cầu có vai trị phục vụ giao thơng thủy, tham gia vào chu trình nước tự nhiên, duy trì hệ sinh thái lành mạnh.
Hiện nay khu vực sơng Cầu đang trong q trình phát triển kinh tế, với nhiều ngành nghề đa dạng thuộc hầu hết mọi lĩnh vực sản xuất hiện nay trong nước. Vì thế cùng với xu thế phát triển kinh tế - xã hội của cả nước. Các tỉnh thuộc LVS Cầu trong quá trình phát triển nhằm tiến tới một cơ cấu kinh tế năng động hiệu quả, đã đẩy nhanh tốc độ phát triển các ngành kinh tế được coi là thế mạnh, mũi nhọn của tỉnh. Tuy nhiên cùng với sự phát triển nhanh về kinh tế lại kèm theo các vấn đề môi trường. Theo các kết quả nghiên cứu và kết quả quan trắc định kỳ cho thấy chất lượng nước sông Cầu đã bị suy giảm, nhiều nơi đã bị ô nhiễm nghiêm trọng, nhất là các đoạn sông chảy qua các đô thị, khu công nghiệp và các làng nghề [6].
Phân chia tiểu lưu vực và vùng nghiên cứu
Phân chia tiểu lƣu vực
Lưu vực sông Cầu (lưu vực sông Cầu và các phụ lưu của nó) ở tỉnh Thái Nguyên, Bắc Giang và Bắc Ninh được mơ tả trong Hình 2.2. Phân chia tiểu lưu
vực trong lưu vực sông Cầu thu được từ mơ hình SWAT dựa trên bản đồ DEM của USGS độ phân giải 1-arc [25]. Các tiểu lưu vực, được sử dụng như là
một đơn vị phân tích tải lượng ơ nhiễm, mơ hình mơ phỏng chất lượng nước và dòng chảy [25]. Số lượng tiểu lưu vực được xác định dựa trên chi tiết của số thu thập được, số liệu càng chi tiết thì số tiểu lưu vực cần nhiều hơn để nâng cao độ chính xác trong tính tốn.
Khu vực nghiên cứu
Tỉnh Bắc Ninh là tỉnh có diện tích nhỏ nhất Việt Nam (823,1 km2) (dân số 1.179.539 người) [12] thuộc Đồng bằng sông Hồng và nằm trên vùng kinh tế trọng điểm Bắc bộ. Bắc Ninh tiếp giáp với vùng trung du Bắc bộ tại tỉnh Bắc Giang. Thành phố Bắc Ninh nằm cách trung tâm Hà Nội 30 km về phía đơng bắc. Tỉnh Bắc Ninh phía tây và tây nam giáp thủ đô Hà Nội, phía bắc giáp tỉnh Bắc Giang, phía đơng và đơng nam giáp tỉnh Hải Dương, phía nam giáp tỉnh Hưng Yên. Trong quy hoạch xây dựng, tỉnh này thuộc vùng Thủ đơ. Ngồi ra, Bắc Ninh còn nằm trên 2 hành lang kinh tế Côn Minh - Lào Cai - Hà Nội - Hải Phòng - Quảng Ninh và Nam Ninh - Lạng Sơn - Hà Nội - Hải Phòng - Quảng Ninh. Là một trong các tỉnh có tốc độ phát triển kinh tế xã hội cao, GDP bình quân đầu người Thành phố Bắc Ninh năm 2016 đạt 5.650 USD/năm [12].
Tỉnh Bắc Ninh nằm trong vùng đồng bằng Bắc Bộ nên địa hình của tỉnh khá bằng phẳng, có hướng dốc chủ yếu từ Bắc xuống Nam và từ Tây sang Đông, được thể hiện qua các dòng chảy nước mặt đổ về sông Cầu, sông Đuống và sơng Thái Bình. Mức độ chênh lệch địa hình trên tồn tỉnh khơng lớn. Vùng đồng bằng chiếm phần lớn diện tích tồn tỉnh có độ cao phổ biến từ 3 – 7 m so với mực nước biển và một số vùng thấp trũng ven đê thuộc các huyện Gia Bình, Lương Tài, Quế Võ. Địa hình trung du đồi núi chiếm tỷ lệ rất nhỏ khoảng (0,53%) so với tổng diện tích tự nhiên toàn tỉnh được phân bố rải rác thuộc thành phố Bắc Ninh, thị xã Từ Sơn, huyện Quế Võ, các đỉnh núi có độ cao phổ biến từ 60 – 100 m, đỉnh cao nhất là núi Bàn Cờ (thành phố Bắc Ninh) cao 171 m, tiến đến là núi Bu (huyện Quế Võ) cao 103 m, núi Phật Tích (huyện Tiên Du) cao 84 m và núi Thiên Thai (huyện Gia Bình) cao 71 m [12].
Mạng lưới sơng ngịi thuộc tỉnh Bắc Ninh khá dày đặc, mật độ khá cao từ 1,0 – 1,2 km/km2
với 3 hệ thống sông lớn chảy qua gồm sơng Đuống, sơng Cầu, sơng Thái Bình.
Sơng Đuống có chiều dài 67 km trong đó 42 km nằm trên phạm vi tỉnh Bắc Ninh, tổng lượng nước bình quân năm là 31,6 tỷ m3. Tại Bến Hồ, mực nước cao
nhất ghi lại là 9,7 m, mực nước thấp nhất tại đây là 0,07 m; Lưu lượng dòng chảy vào mùa mưa là 3053,7 m3
/s và mùa khô là 728 m3/s [26].
Sông Cầu: Có tổng chiều dài là 288km, trong đó đoạn chảy qua tỉnh Bắc Ninh dài khoảng 77 km và đồng thời là ranh giới tỉnh giữa Bắc Ninh với Bắc Giang, có tổng lưu lượng nước hàng năm khoảng 5 tỷ m3. Tại Đáp Cầu, mực nước cao nhất ghi được là 7,84 m, mực nước thấp nhất là âm 0,19 m. Lưu lượng dòng chảy vào mùa mưa là khoảng 1288,5 m3
/s và vào mùa khô là 52,74 m3/s [26].
Sơng Thái Bình: Thuộc hệ thống sơng Hồng và sơng Thái Bình, sơng có chiều dài khoảng 93 km trong đó đoạn chảy qua tỉnh Bắc Ninh dài 16 km, có tổng lưu lượng nước hàng năm khoảng 35,95 tỷ m3
. Do phần lớn lưu vực sông bắt nguồn từ các vùng đồi trọc miền Đơng Bắc, đất đai bị xói mòn nhiều nên hàm lượng phù sa lớn. Mặt khác, với đặc điểm lịng sơng rộng, độ dốc thấp và đáy nơng nên sơng Thái Bình là một trong những sơng có lượng phù sa bồi đắp nhiều nhất. Tại trạm thủy văn Cát Khê, lưu lượng dòng chảy vào mùa mưa là khoảng 2224,71 m3/s và vào mùa khô là 336,45 m3/s [26].
Ngồi ra trên địa bàn tỉnh cịn có sơng Cà Lồ nằm ở phía Tây của tỉnh, một phần của sơng có chiều dài 6,5 km là đường ranh giới tỉnh giữa Bắc Ninh với thành phố Hà Nội và hệ thống sông ngịi nội địa như sơng Ngũ Huyện Khê, sông Dâu, sông Bội, sông Tào Khê, sông Đồng Khởi, sơng Đại Quảng Bình.
Bắc Ninh nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa với bốn mùa khá rõ rệt, có mùa đơng lạnh, mùa hè nóng nực. Nhiệt độ trung bình năm là 24,00
C, nhiệt độ trung bình tháng cao nhất là 29,40C (tháng 7), nhiệt độ trung bình thấp nhất là 17,40C (tháng 1). Sự chênh lệch nhiệt độ giữa tháng cao nhất và tháng thấp nhất là 12,00C. Độ ẩm tương đối trung bình của Bắc Ninh khoảng 81%, độ chênh lệch về độ ẩm giữa các tháng không lớn, độ ẩm tương đối trung bình thấp nhất từ 72% đến 75% thường xảy ra từ tháng 10 đến tháng 12 trong năm [26].
Lượng mưa trung bình hàng năm tại Bắc Ninh khoảng 1500 mm nhưng phân bổ không đều trong năm. Mùa mưa chủ yếu từ tháng 5 đến tháng 10, chiếm 80% tổng lượng mưa cả năm. Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau chỉ chiếm 20%
tổng lượng mưa trong năm. Khu vực có lượng mưa trung bình lớn nhất thuộc thị xã Từ Sơn, huyện Yên Phong, huyện Tiên Du, cịn khu vực có lượng mưa trung bình nhỏ nhất thuộc huyện Quế Võ [26].
Tính đến năm 2017, quy mơ kinh tế mở rộng mạnh, vị thế của Bắc Ninh ngày càng nâng cao so với các tỉnh, thành phố trong cả nước. Tổng sản phẩm (GRDP) năm 2017 chiếm 3,11% GDP cả nước, xếp thứ 4/63 tỉnh, thành phố; tốc độ tăng trưởng GRDP đạt 19.12 % (kế hoạch đề ra tăng 9,0-9,2%) là tỉnh có tốc độ tăng trưởng nhanh nhất Việt Nam năm 2017 [26]. Cơ cấu kinh tế tiếp tục chuyển dịch đúng hướng: khu vực công nghiệp - xây dựng chiếm 75,2%; dịch vụ chiếm 21,8%; nông, lâm nghiệp và thuỷ sản chiếm 3,0%.
Về mơi trường, Bắc Ninh là tỉnh có nhiều làng nghề (62 làng nghề), chủ yếu trong các lĩnh vực như đồ gỗ mỹ nghệ xuất khẩu, sản xuất giấy, gốm, sắt, thép tái chế, đúc đồng. Các làng nghề đã góp phần rất lớn trong việc giải quyết công ăn việc làm cho nhân dân trong tỉnh (trên 72.000 lao động thường xuyên và trên 10.000 lao động thời vụ). Ơ nhiễm mơi trường làng nghề ở Bắc Ninh đang ở mức độ nghiêm trọng đặc biệt ở 4 làng nghề trọng điểm là giấy Phong Khê, sắt thép Đa Hội, nhôm Văn Môn, đồng Đại Bái. Ngồi ra, một số cơng ty trong các khu cơng nghiệp cũng gây ô nhiễm như công ty Kingmo New Materials (Khu công nghiệp Tiên Sơn)...[26] Đoạn sông cầu chảy qua tỉnh Bắc Ninh là hạ nguồn của lưu vực sông Cầu bắt đầu từ điểm giao giữa sông Cà Lồ và sông Cầu đến điểm giao sơng Cầu và sơng Thái Bình dài khoảng 77 km chạy qua các huyện Từ Sơn, Tiên Du, Yên Phong, Quế Võ của tỉnh Bắc Ninh.
Trong những năm gần đây tốc độ phát triển kinh tế của Tỉnh Bắc Ninh tăng mạnh. Các khu công nghiệp, nhà máy công nghiệp, làng nghề, cơ sờ khai thác vật liệu xây dựng... được xây dựng nhiều. Chất thải từ các hoat động phát triển kinh tế gây suy giảm chất lượng nước sông Cầu, đặc biệt là các làng nghề.