CHƯƠNG 3 SỬ DỤNG MÔ HÌNH SWAT HỖ TRỢ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN NƯỚC
3.1. Một số đặc điểm chính của lưu vực sông Cầu
3.1.1. Điều kiện tự nhiên lưu vực sông Cầu
a. Vị trí địa lý
Lưu vực sông Cầu có diện tích 6.030 km2, bao gồm toàn bộ hoặc một phần lãnh thổ của các tỉnh Bắc Kạn, Thái Nguyên, Bắc Ninh, Bắc Giang, Vĩnh Phúc, Hà Nội, được giới hạn bởi: cánh cung sông Gâm ở phía tây, cánh cung Ngân Sơn ở phía đông, phía bắc và tây bắc giới hạn bởi những dãy núi cao hơn 1000m, phía nam giáp với Hải Dương và Hà Nội. Vị trí lưu vực sông Cầu được thể hiện trong hình 3.1.
Sông Cầu bắt nguồn từ bắt nguồn từ núi Vạn On ở độ cao 1175m, dòng chính sông Cầu có hướng chảy Bắc - Nam từ Bắc Kạn về Thái Nguyên, sau đó đổi hướng tây bắc - đông nam, chảy qua Chợ Đồn, Chợ Mới, Thái Nguyên, Bắc Giang, Bắc Ninh và đổ vào sông Thái Bình tại Phả Lại - Hải Dương. Lưu vực có tổng chiều dài các nhánh sông khoảng 1600 km.
Hình 3. 1. Lưu vực sông Cầu
b. Khí hậu
Khí hậu của lưu vực sông Cầu mang đặc điểm cơ bản của khí hậu nhiệt đới gió mùa của khí hậu miền Bắc Việt Nam, được coi là đặc tính chủ đạo quy định về cơ bản hướng phát triển của hệ sinh thái lưu vực. Mặt khác, mùa đông lạnh là một dị thường đã phá vỡ tính điển hình của khí hậu nhiệt đới đưa đến những hạn chế trong phát triển của hệ sinh thái nhiệt đới thuần chủng. Tuy nhiên, ở mặt khác nó lại góp phần tạo ra tính đa dạng của khí hậu và là tiền đề cho sự phát triển một hệ sinh thái phong phú mà những vùng nhiệt đới hay ôn đới điển hình thường không có được.
- Nhiệt độ trung bình của không khí hàng năm dao động từ 18 - 23oC , nơi có nhiệt độ thấp là vùng Tam Đảo và Chợ Đồn từ 18 - 20oC, nơi có nhiệt độ cao là vùng hạ du Vĩnh Yên, Bắc Giang, Hiệp Hoà, Tân Yên,… từ 23 - 24oC.
- Độ ẩm không khí trung bình nhiều năm ở các vùng trên lưu vực dao động từ 81 - 87%, ở các vùng núi còn nhiều cây rừng, có mưa nhiều thì độ ẩm cao hơn. Nơi có độ ẩm cao nhất là vùng núi Tam Đảo 87% rồi đến vùng Bắc Kạn, Định Hoá, Đình Lập từ 83 - 84%. Vùng có độ ẩm thấp nhất là vùng Vĩnh Yên, Lục Ngạn, Sơn Động, Bắc Giang 81%
- Gió: khí hậu lưu vực sông Cầu thuộc vùng nhiệt đới gió mùa, trong năm hỡnh thành hai mựa rừ rệt: mựa hố núng ẩm mưa nhiều, mựa đụng lạnh khụ và ít mưa. Sự tác động của hoàn lưu khí quyển tới địa hình lưu vực tạo nên chế độ khí hậu riêng cho lưu vực. Tốc độ gió trung bình tháng và năm trong lưu vực sụng Cầu biến động theo địa hỡnh và độ cao khỏ rừ rệt.
Chẳng hạn ở thung lũng Bắc Kạn, tốc độ gió bình quân các tháng trong năm nhỏ, chỉ dao động trên dưới 1 m/s. Còn các khu vực đồng bằng hạ du sông như Hà Nội, Bắc Ninh, Bắc Giang giá trị này lên trên dưới 2 m/s.
- Mưa: Trên lưu vực Sông Cầu, lượng mưa trung bình hàng năm không lớn lắm, dao động từ 1500 - 2000mm. Lượng mưa trong lưu vực phân bố khụng đều và chia thành hai mựa rừ rệt:
o Mùa mưa từ tháng 6 đến tháng 9, chiếm từ 75 - 80% tổng lượng mưa cả năm, tháng có lượng mưa lớn nhất là tháng 7 và tháng 8 trên 300 mm/tháng.
o Mùa khô từ tháng 10 đến tháng 5 năm sau, lượng mưa chiếm từ 20 - 25% tổng lượng mưa cả năm. Tháng mưa ít nhất là tháng 12 và tháng 1.
Trung tâm mưa lớn nhất là vùng Tam Đảo khoảng 2500 mm /năm. Lượng mưa ngày lớn nhất đã quan trắc được ở một số trạm như sau:
- Tại Bắc Kạn: 456 mm ngày 17/10/1984.
- Tại Định Hoá: 316 mm ngày 14/8/1924.
- Tại Thái Nguyên: 352 mm ngày 25/6/1959.
- Tại Bắc Giang: 292 mm ngày 14/7/1971.
- Lượng bốc hơi trung bình ở các vùng dao động từ 540 - 1000 mm/năm, tùy thuộc vị trí, địa hình, các đặc trưng về nhiệt độ, số giờ nắng. Vùng có lượng bốc hơi nhỏ như Tam Đảo 561 mm/năm, thượng nguồn sông Cầu từ 760 - 800 mm/năm. Các vùng thấp có lượng bốc hơi lớn như Bắc Giang, Thái Nguyên trên 1000 mm/năm.
Điệu kiện khí hậu đã chi phối tới chế độ thuỷ văn của các sông trong lưu vực sụng Cầu và được chia thành 2 mựa rừ rệt:
- Mùa lũ bắt đầu từ tháng 6 đến tháng 9 và chiếm 70 - 80% tổng lưu lượng dòng chảy trong năm.
- Mùa khô từ tháng 10 đến tháng 5 năm sau, chỉ chiếm 20 - 30% tổng lưu lượng dòng chảy của năm.
Lưu lượng dòng chảy trung bình các tháng trong năm chênh lệch nhau tới 10 lần, mực nước cao và thấp nhất chênh nhau khá lớn, có thể tới 5 - 6 m.
Đây sẽ là một trong những yếu tố được đưa vào xem xét của mô hình, nhằm tìm ra sự khác biệt về chất lượng nước trong lưu vực giữa hai mùa mưa và khô.
Thông qua đấy sẽ có những kế hoạch khai thác, xử lý và sử dụng nguồn nước hợp lý theo mùa.
c. Hiện trạng khai thác sử dụng đất
Nông nghiệp
Đây là vùng có nền nông nghiệp phát triển khá lâu đời, song do đặc điểm địa hình, điều kiện tự nhiên nên việc sản xuất nông nghiệp vừa mang tính chất canh tác của vùng đồng bằng và lại có tính chất của vùng trung du và miền núi. Một số khu vực như Vĩnh Phúc, Bắc Ninh, Hà Nội sản xuất nông nghiệp theo quy mô tập trung, có kế hoạch thời vụ gieo trồng, thu hoạch. Các khu vực như Bắc Kạn, Thái Nguyên trong cơ cấu nền kinh tế, ngành nông nghiệp chiếm tỷ trọng cao.
a) Trồng trọt
Theo số liệu thống kê và tính toán từ niên giám các tỉnh năm 2010, diện tích đất canh tác trên toàn lưu vực là 194554 ha chiếm 32% trong tổng diện tích đất tự nhiên của lưu vực, trong đó diện tích trồng lúa và hoa màu là 146999 ha chiếm 76% diện tích đất canh tác, diện tích trồng cây công nghiệp là 35810 ha, và diện tích trồng cây ăn quả là 11745 ha. Diện tích một số cây trồng chính trên lưu vực được thể hiện ở bảng 3.1.
Bảng 3. 1. Diện tích một số cây trồng chính trên lưu vực (Niên giám thống kê các tỉnh năm 2010)
Loại cây Lúa Ngô Khoai Lạc Chè
Diện tích (ha) 103341,8 27520,14 7289,82 8888,21 16292,48 b) Chăn nuôi
Theo Niên giám thống kê năm 2010 của các tỉnh, số lượng gia súc và gia cầm trong lưu vực được thể hiện trong bảng 3.2.
Bảng 3. 2. Số lượng gia súc và gia cầm trên lưu vực (Niên giám thống kê các tỉnh năm 2010)
Loài Trâu Bò Lợn Dê Ngựa Gia cầm
Số lượng (con) 142363 234199 1300107 12746 410 8942182
Công nghiệp
Ngành Công nghiệp trong lưu vực chủ yếu tập trung ở các tỉnh vùng trung du và đồng bằng. Ngành công nghiệp - xây dựng đạt tốc độ tăng trưởng cao. Các ngành có lợi thế về tài nguyên như vật liệu xây dựng, nông sản thực phẩm, cơ khí, giày da, may mặc cũng đã được đầu tư phát triển. Trước năm 1990 trong ngành công nghiệp chủ yếu là các ngành khai khoáng, cơ khí, chế biến… Các nhà máy chủ yếu là đơn lẻ quy mô sản xuất nhỏ, chỉ có một số nhà máy, khu công nghiệp có quy mô, năng suất lớn như khu gang thép Thái Nguyên, khu công nghiệp thị xã Sông Công của tỉnh Thái Nguyên, khu công nghiệp Xuân Hoà, Vĩnh Yên, Vĩnh Phúc, một số nhà máy ở Đông Anh, Bắc Ninh…
Hiện nay ngành công nghiệp đang được đầu tư. Các nhà máy, khu công nghiệp chế xuất hình thành và phát triển tạo ra nhiều công ăn việc làm cho lực lượng lao động trong vùng ví dụ như: Khu công nghiệp Nội Bài - Sóc Sơn, Khu công nghiệp Thăng Long, khu chế xuất Vĩnh Yên, Vĩnh Phúc, khu công nghiệp cơ khí lắp ráp ô tô xe máy Vĩnh Phúc...
Thuỷ sản
Sản lượng nuôi trồng thuỷ sản tăng khá lớn là do trình độ nuôi trồng thuỷ sản của người dân đã có nhiều tiến bộ trong nuôi trồng thuỷ sản, nhiều giống cá mới năng suất cao, chất lượng khá đang được du nhập, thuần hoá phát triển và cung cấp nguồn thực phẩm chất lượng cao, ổn định. Việc sử dụng mặt nước, nuôi trồng thuỷ sản đã có hiệu quả hơn, hình thức quảng canh trước đây đang được chuyển mạnh sang hướng bán thâm canh và thâm canh. Nhiều điển hình nuôi cá vụ với cơ cấu 1 lúa + 1 cá ở chân ruộng trũng đang phát huy hiệu quả kinh tế cao, được nhiều tỉnh trong lưu vực phát triển.
Bảng 3. 3. Tổng hợp diện tích nuôi trồng thủy sản theo các địa phương (Niên giám thống kê các tỉnh năm 2010)
STT Tổng hợp chung Tổng cộng (ha)
Nuôi trong ruộng (ha)
Nuôi nước ngọt (ha)
Nuôi trong ruộng (%)
Nuôi nước ngọt (%)
1 Hà Nội 1.568 202 1.568 13 100
2 Vĩnh Phúc 3.728 850 3.728 23 100
3 Bắc Ninh 1.967 185 1.967 9 100
4 Bac Kạn 626 59 626 9 100
5 Thái Nguyên 2.796 47 2.796 2 100
6 Bắc Giang 2.002 86 2.002 4 100
Tổng cộng 12.687 1.428 12.687 11 100
Quỏ trỡnh khai thỏc sử dụng đất thể hiện rừ nhất quan điểm phỏt triển của người quản lý. Đây cũng chính là nguồn gây ô nhiễm chính cho tài nguyên nước trong lưu vực, những thông số về hiện trạng sử dụng đất sẽ là dữ liệu đầu vào quan trọng trong quá trình mô phỏng các quá trình lan truyền ô nhiễm của mô hình SWAT.