1.4.1 Dân cư
Lƣu vực sơng Cả là vùng có tỷ lệ gia tăng dân số khá cao, đạt mức 1,15%/ năm. Tổng số dân tại thời điểm năm 2015 của hai tỉnh Nghệ An (3.063.944 ngƣời) và Hà Tĩnh (1.261.228 ngƣời) là 4.325.172 ngƣời [3,4]. Cơ cấu dân số của lƣu vực là khoảng từ 15% đến 20% là dân đô thị và 80% đến 85% là dân sống ở nông thôn. Tỷ lệ chênh lệch giới tính khơng nhiều (khoảng 49,5% nam và 50,5% nữ).Số dân trong độ tuổi lao động chiếm 45% dân số.Tồn bộ lƣu vực có 8 dân tộc sinh sống trong đó ngƣời Kinh chiếm tới 90% dân số trên lƣu vực. Dân tộc ít ngƣời nhất là dân tộc Chút có 250 ngƣời, các dân tộc ít ngƣời đến định cƣ sinh sống ở miền núi dọc biên giới Việt Lào, nơi đây nhân dân có trình độ dân trí thấp. Kinh tế kém phát triển, sự phân chia ranh giới giữa các dân tộc chỉ là tƣơng đối, các dân tộc phần lớn sống đan xen nhau tạo thành cộng đồng dân cƣ chung sống trên lƣu vực.
Bảng 1.5 Tình hình dân số lƣu vực sơng Cả năm 2015 [3,4]
Dân số 2015 (người)
Tỉnh Thành thị Nông thôn Tổng
Nghệ An 462.655 2.601.289 3.063.944 Hà Tĩnh 228.017 1.033.271 1.261.228
Tổng 690.672 3.634.560 4.325.172
1.4.2 Tình hình phát triển kinh tế - xã hội
a. Nông nghiệp
Ngành nông nghiệp vùng lƣu vực sông Cả rất đa dạng , phát triển tƣơng đối toàn diện và ổn định. Trồng trọt là ngành sản xuất chính trong nơng nghiệp. Diện tích
diện tích đang gieo trồng, trong đó có tới 70% là sản xuất lúa cịn lại là các cây trồng khác nhƣ: ngơ, khoai, các loại cây trồng hàng năm cây (lạc, đậu, mía...), và đối với cây lâu năm chủ yếu tập trung ở vùng đồi núi (cây ăn quả, cà phê, chè,...). Năm 2015, lƣu vực có khoảng 129.382 ha diện tích canh tác lúa đơng xn, 55,643 ha lúa hè thu, 40.052 ha lúa mùa, 65.665 ha ngô, 26.550 ha lạc và 9.187 ha chè… [3,4]
Ngành chăn ni phát triển nhanh, hình thức chăn ni hiện đại theo hộ gia đình. Một vài nơi đã hình thành trang trại nhỏ, vừa với quy mô đàn gia súc khoảng dƣới 100 con, đàn gia cầm dƣới 10 nghìn con và đàn lợn dƣới 200 con. Những điểm nuôi tập trung nhƣ vậy vẫn là hộ gia đình và có sự hợp tác của nhiều hộ. Vật nuôi chủ yếu đại gia súc là trâu, bò, gia cầm gà vịt và lợn. Năm 2015, tồn lƣu vực có khoảng 347.020 con trâu, 559.704con bò, 1.223.159 con lợn và 23.292.000 giacầm…[3,4]
b. Lâm nghiệp
Diện tích đất lâm nghiệp trên lƣu vực sơng Lam chiếm tới 65% diện tích nằm trên lãnh thổ Việt Nam. Do chế độ khai thác rừng khơng có bảo dƣỡng, do đốt nƣơng làm rẫy và do cháy rừng nên trong giai đoạn từ 1945÷1990 rừng càng ngày càng cạn kiệt, diện tích đất trống đồi trọc tăng lên. Từ năm 1990÷2004 với chƣơng trình 327, chƣơng trình 5 triệu ha và chƣơng trình giao đất giao rừng nên dần dần rừng đƣợc phục hồi; độ che phủ trên lƣu vực ngày càng đƣợc nâng cao. Đây là một tiềm năng kinh tế lớn trên lƣu vực và là khu vực có khả năng tạo công ăn việc làm cho nhiều lao động của hai tỉnh Nghệ An, Hà Tĩnh. [14]
c. Thủy sản
Thủy sản đang là ngành đƣợc quan tâm đầu tƣ trên cả hai lĩnh vực, phƣơng tiện đánh bắt, cảng cá, nuôi trồng thủy sản ven bờ phục vụ cho xuất khẩu. Việc nuôi trồng này đòi hỏi sử dụng một khối lƣợng nƣớc lớn, chất lƣợng đảm bảo nhƣng thƣờng ở xa nguồn nƣớc và nằm cuối hệ thống cấp nƣớc. Tƣơng lai của ngành thủy sản sẽ phát triển mạnh mẽ hơn nhất là khu vực nuôi trồng, đây cũng là ngành hƣớng
tới xuất khẩu nhiều nhất. Năm 2015, diện tích ni trồng thủy sản tính trên tồn lƣu vực gần 23.952 ha. [3,4]
d. Công nghiệp – xây dựng
Giá trị sản xuất công nghiệp - xây dựng năm 2015 ƣớc tăng 12,2% so với năm 2014; trong đó giá trị sản xuất cơng nghiệp ƣớc tăng 14,05%. Đây là mức tăng cao nhất trong những năm gần đây do một số cơng trình, nhà máy đã đi vào vận hành và cho ra sản phẩm, đóng góp vào sự tăng trƣởng kinh tế nhƣ: nhà máy Tôn Hoa Sen, nhà máy chế biến cá hộp Royal Foods, nhà máy chế biến thực phẩm Masan (tại Nam Cấm), nhà máy xi măng Sông Lam 2 (tại Anh Sơn), nhà máy gỗ MDF (tại Nghĩa Đàn); nhiều sản phẩm máy móc thiết bị của các nhà máy khác đang đƣợc nhập khẩu để thi cơng các cơng trình,...[12,13]
e. Thƣơng mại – dịch vụ
+ Nghệ An: Lĩnh vực thƣơng mại, du lịch, thông tin truyền thông, vận tải, tài chính ngân hàng phát triển ổn định: Tổng mức bán lẻ hàng hóa và doanh thu dịch vụ ƣớc đạt 48.101 tỷ đồng, tăng 11,37%; Kim ngạch xuất khẩu hàng hóa ƣớc đạt 463,3 triệu USD, tăng 11,86%; kim ngạch nhập khẩu hàng hóa ƣớc đạt 384,03 triệu USD, tăng 5,78%. Chỉ số giá tiêu dùng bình quân tăng 1,33% so với năm 2014.Hoạt động tài chính ngân hàng tiếp tục hỗ trợ tốt cho doanh nghiệp phát triển. Nguồn vốn huy động trên địa bàn ƣớc đạt 77.050 tỷ đồng, tăng 15%; tổng dƣ nợ của các tổ chức tín dụng trên địa bàn ƣớc đạt 124.850 tỷ đồng, tăng 14% so với đầu năm. [12]
+ Hà Tĩnh: Tổng mức bán lẻ hàng hoá và dịch vụ ƣớc đạt 37.965 tỷ đồng, tăng 14,38% so với năm 2014. Tập trung phát triển thƣơng mại nội địa, ổn định thị trƣờng. Kim ngạch xuất nhập khẩu qua địa bàn năm 2015 ƣớc đạt 2.882 triệu USD, trong đó, kim ngạch xuất khẩu ƣớc đạt 122,05 triệu USD, đạt 43% kế hoạch, giảm 11,4% so cùng kỳ, kim ngạch nhập khẩu ƣớc đạt 2.760 triệu USD, tăng 10,6% so với năm 2014. Các hoạt động phát triển dịch vụ, du lịch tiếp tục đƣợc quan tâm triển khai, chất lƣợng đƣợc cải thiện.[13]
CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾTVỀ CÂN BẰNG NƢỚC HỆ THỐNG VÀ MƠ HÌNH MIKE BASIN
2.1 Cơ sở lý thuyết về cân bằng nƣớc hệ thống
2.1.1 Cân bằng nước hệ thống
Cân bằng nƣớc đã đƣợc nghiên cứu từ rất lâu nhƣng lại ln mới vì nó vừa là phƣơng pháp, vừa là đối tƣợng nghiên cứu. Cân bằng nƣớc là mối quan hệ định lƣợng giữa nƣớc đến và đi của hệ thống nguồn nƣớc (toàn cầu, lãnh thổ, vùng, lƣu vực, ...). Lƣợng nƣớc đi gồm bốc thoát hơi nƣớc, thấm xuống tầng nƣớc ngầm, nƣớc cấp cho các nhu cầu sử dụng nƣớc trên lƣu vực và dòng chảy ra khỏi lƣu vực. Lƣợng nƣớc đến hệ thống đƣợc thể hiện dƣới các dạng nƣớc mƣa, dịng chảy và nƣớc tuần hồn sau khi sử dụng.
Cân bằng nƣớc hệ thống là sự cân bằng tổng thể giữa tài nguyên nƣớc của hệ thống; định lƣợng nƣớc đến, đi khỏi hệ thống, trong đó đã bao gồm các yêu cầu về nƣớc, các cấp cơng trình và khả năng điều tiết nƣớc.[7] Từ đó đánh giá sự tƣơng tác về nƣớc giữa các thành phần trong hệ thống, các tác động của mơi trƣờng lên nó và đề ra các biện pháp khai thác, bảo vệ nguồn nƣớc một cách hợp lý.
2.1.2 Cơ sở lý thuyết về hệ thống nguồn nước
Quá trình khai thác nguồn nƣớc đã hình thành hệ thống các cơng trình thủy lợi. Những cơng trình thủy lợi đƣợc xây dựng đã làm thay đổi đáng kể những đặc điểm tự nhiên của nguồn nƣớc.
Mức độ khai thác nguồn nƣớc càng lớn thì sự thay đổi thuộc tính tài ngun nƣớc càng lớn và chính nó lại ảnh hƣởng đến q trình khai thác sử dụng nƣớc của con ngƣời. Chính vì vậy, khi lập các quy hoạch khai thác nguồn nƣớc cần xem xét sự tác động qua lại giữa tài nguyên nƣớc, phƣơng thức khai thác và các biện pháp cơng trình.
Theo quan điểm hệ thống ngƣời ta định nghĩa hệ thống nguồn nƣớc nhƣ sau: “Hệ thống nguồn nƣớc là một hệ thống tích hợp bao gồm hệ thống tài nguyên nƣớc, hệ thống khai thác và quản lý, hệ thống sử dụng nƣớc cùng mối quan hệ tƣơng tác trong mỗi hệ thống và mối quan hệ tƣơng tác giữa ba hệ thống con đó với nhau”.
Hệ thống tài nguyên nước:bao gồm các dạng tồn tại của nƣớc có trong khí
quyển, thủy quyển và sinh quyển, đƣợc đặc trƣng bởi trữ lƣợng, chất lƣợng và sự phân bố của chúng theo không gian và thời gian.
Hệ thống khai thác và quản lý:bao gồm các cơng trình khai thác, vận hành
bảo tồn và các luật, nghị định, chính sách, quy định, quy trình vận hành liên quan đến tài nguyênnƣớc.
Hệ thống sử dụng nước:bao gồm các nhu cầu của các hộ sử dụng nƣớc, phong tục, tập quán dùng nƣớc…
2.1.3 Phương pháp tính cân bằng nước hệ thống
Việc nghiên cứu cân bằng nƣớc có ý nghĩa rất lớn về lý thuyết và thực tiễn. Từ góc độ lý thuyết, phƣơng trình cân bằng nƣớc cho phép ta cắt nghĩa nguyên nhân, các hiện tƣợng, chế độ thủy văn của một khu vực xác định, đánh giá các số hạng trong cán cân nƣớc và mối quan hệ tƣơng tác giữa chúng. Nghiên cứu cân bằng nƣớc cho phép định lƣợng đầy đủ và chính xác tài ngun nƣớc để tìm ra phƣơng thức sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên quý giánày.
Trên quan điểm đó bài tốn cân bằng nƣớc hệ thống đã tập trung giải quyết các vấn đề: phân vùng tiềm năng nguồn nƣớc, tính tốn nhu cầu nƣớc của các hộ dùng nƣớc khác nhau và tính tốn các phƣơng án sử dụng nguồn nƣớc hay thực chất là bài toán cân bằng kinh tế nƣớc.
a. Tính tốn nhu cầu nước
Nhu cầu sử dụng nƣớc tính tốn theo các hộ sử dụng nƣớc trên lƣu vực: + Nƣớc dùng cho hộ nông ngiệp:Xác định nhu cầu nƣớc cho cây trồng là vấn đề hết sức quan trọng, quyết định đến hiệu suất của hệ thống tƣới. Vì vậy trong nhiều thập kỷ qua, nhiều tác giả đã tập trung nghiên cứu nhằm xác lập các cơng thức tính tốn nhu cầu nƣớc cho cây trồng. Hiện nay có hai hƣớng nghiên cứu chính:
Hướng thực nghiệm và đo đạc trực tiếp: Theo hƣớng này, tiến hành đo đạc
Lysimetertrọng lực có độ chính xác khá cao. Lƣợng bốc thoát hơi trên đồng ruộng với một mẫu cây trồng đƣợc xác định theo phƣơng trình sau:
ET=X+WR+(Wc–Wđ)–(Ym+Yng) (1)
Trong đó: X: Lƣợng mƣa trong thời khoảng ∆t; WR: Lƣợng nƣớc tƣới trong thời khoảng ∆t; Wc – Wđ: thay đổi lƣợng ẩm trong Lysimeter, đƣợc xác định thông qua việc cân Lysimeter tại đầu và cuối thời khoảng ∆t; Ym: Lƣợng nƣớc mặt đƣợc đo tại máng lƣu lƣợng đặt trên khu thí nghiệm; Yng: Lớp dòng chảy ngầm quan trắc tại thùng đặt dƣới đáy Lysimeter.
Tính tốn từ tài liệu khí hậu: Lƣợng nƣớc cần cho cây trồng đƣợc quan
niệm là lớp nƣớc cần thiết đáp ứng q trình mất nƣớc thơng qua bốc thốt hơi của cây trồng khơng bị bệnh, trên phạm vi rộng lớn, trong điều kiện khơng hạn chế ẩm và có đủ dinh dƣỡng để cây trồng có thể đạt đƣợc năng suất theo dự kiến trong môi trƣờng xác định và đƣợc tính tốn thơng qua bốc thốt hơi tiềm năng của cây trồng mẫu (ET0) và đặc tính cây trồng đƣợc thể hiện thông qua hệ số cây trồng Kc biểu thị bằng mối quan hệ sau:
ET = KcxET0 (2)
Hƣớng phổ biến của thế giới những năm gần đây là xác định lƣợng nƣớc cần cho cây trồng theo biểu thức (2). Các nhà nghiên cứu tập trung vào việc xác định hai thông số Kc và ET0trên cơ sở tài liệu quan trắc.
Nhóm cơng thức phổ biến vẫn là nhóm cơng thức bán kinh nghiệm và cơng thức kinh nghiệm, điển hình là cơng thức của Penman. Cơng thức Penman đã đƣợc FAO chọn làm cơng thức cơ bản để xây dựng các chƣơng trình tính tốn bốc thốt hơi thực tế cây trồng. Về mặt kết cấu, công thức đã phản ánh đƣợc khá đầy đủ các nhân tố ảnh hƣởng tới quá trình bốc thốt hơi của cây trồng. Cơng thức có khả năng ứng dụng rộng rãi vì nó bao gồm những đặc trƣng khí hậu cơ bản nhất mà bất cứ một trạm khí tƣợng nào cũng phải quan trắc.
Đề tính tốn lƣợng bốc hơi nƣớc mặt ruộng của cây trồng, nhu cầu nƣớc của cây trồng, kế hoạch cung cấp nƣớc và xác định lịch tƣới tại mặt ruộng trong các
điều kiện khác nhau thƣờng sử dụng mơ hình CROPWAT. Mơ hình CROPWAT do tổ chức FAO xây dựng vào năm 1992 tại Roma(Italia).
Hình 2.1 Sơ đồ tính của mơ hình CROPWAT [9]
Số liệu đầu cho vào mơ hình CROPWAT gồm: Nhiệt độ khơng khí, tốc độ
gió, độ cao, giờ nắng, độ ẩm bình qn tháng, lƣợng mƣa bình qn tháng, lƣợng mƣa có hiệu quả, các thơng số cây trồng, các thơng số địa lý, địa phƣơng cần tính nhu cầu nƣớc (hình 2.1)
Kết quả đầu ra gồm: Lƣợng bốc thoát hơi tiềm năng ETo theo phƣơng pháp
Penman-Monteith, lƣợng nƣớc cần theo thời khoảng 10 ngày và cả vụ, tính tốn lịch cấpnƣớc.
Mơ hình CROPWAT phù hợp với việc tính tốn quy hoạch vì kết quả đƣa ra dƣới dạng cân bằng tồn vụ.
Nước dùng cho hộ cơng nghiệp: Có nhiều phƣơng pháp khác nhau để xác định nƣớc dùng cho hộ cơng nghiệp. Có thể tóm tắt các phƣơng pháp tính tốn nƣớc dùng cho hộ cơng nghiệp nhƣ sau:
Phƣơng pháp thống kê đƣợc dùng phổ biến nhất. Đây là một phƣơng pháp cổ điển, yêu cầu khối lƣợng tài liệu rất lớn, các điều tra nên phải rất tỉ mỉ mới có thể xác định đƣợc nhu cầu dùng nƣớc của các hoạt động kinh tế - xã hội của một vùng hoặc một quốc gia.
Việc xây dựng các mơ hình tốn xác định nhu cầu nƣớc cho các hộ công nghiệp nhằm mơ phỏng q trình dùng nƣớc của các ngành là hƣớng mà các nƣớc tiên tiến đang áp dụng. Các mơ hình tốn đƣợc xây dựng dựa trên đặc điểm của các ngành dùng nƣớc khác nhau.
Nước dùng cho sinh hoạt: bao gồm nƣớc dùng cho sinh hoạt ở đô thị và nông thôn. Yêu cầu dùng nƣớc cho sinh hoạt phụ thuộc vào mức độ dân trí và trình độ phát triển của từng nƣớc. Ngay ở khu vực đơ thị thì định mức dùng nƣớc của các quốc gia phát triển ở châu Âu tới 250 lít/ngƣời/ngày đêm, trong khi ở những nƣớc chậm phát triển thì chỉ là 80 – 100 lít/ngƣời/ngàyđêm.
Việc xác định nhu cầu dùng nƣớc đƣợc tiến hành trên cơ sở thống kê mẫu cho từng loại đô thị, nơng thơn, cho các khu vực khí hậu khác nhau và đƣợc tổng hợp cho tồn khu vực tính tốn. Khi khảo sát u cầu dùng nƣớc cho sinh hoạt, cần lƣu ý đến khả năng cung cấp nƣớc cho sinh hoạt trên lƣu vực, khu vực khí hậu, và mùa dùng nƣớc, mức độ phát triển các hoạt động dịch vụ trong khu vực và cơ sở hạ tầng, trang thiết bị.
Nước dùng cho nuôi trồng thủy sản: Phƣơng pháp chủ yếu thƣờng đƣợc sử
dụng là dựa trên việc thu thập số liệu thống kê về diện tích ni trồng thủy sản ở khu vực tính tốn. Dựa trên định mức nƣớc cần dùng cho mỗi đơn vị diện tích ni trồng, tính tốn nhu cầunƣớc.
Nước mưa: Có thể lấy trực tiếp từ tài liệu thực đo, cũng có thể thơng qua các
cơng thức kinh nghiệm, từ các lƣu vực tƣơng tự hoặc các mơ hình tính từ các đặc trƣng khíhậu.
Nước mặt: Nƣớc mặt đến một hệ thống xác định có thể là nƣớc vào từ lƣu vực
ngoài đƣợc lấy bằng tự chảy qua mặt cắt sơng thiên nhiên, đập, cống hoặc trạm bơm. Việc tính lƣu lƣợng hay mực nƣớc căn cứ vào hình thức cơng trình (đập tràn hay cống ngầm), mực nƣớc thƣợng lƣu và hạ lƣu cơng trình và hình thức chảy (chảy ngập hay chảy tự do, có áp hay khơng áp). Sử dụng các cơng thức thủy lực ứng với trƣờng hợp dịng chảy qua cơng trình để tính tốn lƣu lƣợng cho một thời đoạn cụ thể. Với sơng thiên nhiên thì áp dụng các mơ hình tốn thủy lực để tínhtốn.
Nước ngầm: Nƣớc ngầm đƣợc biểu thị dƣới dạng nƣớc hồi quy, là một phần nƣớc mặt cấp trở lại các tầng đất. Hiện tƣợng thấm nƣớc từ bề mặt do mƣa và nƣớc tƣới cung cấp cho nƣớc ngầm chảy trở lại kênh mƣơng gọi là nƣớc hồi quy, phụ thuộc vào đặc tính địa chất thủy văn, chiều dày của tầng đất từ bề mặt đất tới mực nƣớc ngầm, địa hình, lớp phủ, q trình sử dụng đất. Các mơ hình tính nƣớc dƣới đất có thể tập hợp thành haihƣớng:
+Hướng thực nghiệm: Đo đạc các thông số địa chất thủy văn, dao động mực
nƣớc ngầm và các đặc trƣng khí tƣợng thủy văn. Từ đó tính lƣợng nƣớc hồi quy. Để nâng cao độ chính xác trong tính tốn ta thƣờng chọn thời khoảng năm hoặc dài hơn để nghiên cứu. Lƣợng nƣớc hồi quy thƣờng đƣợc biểu thị dƣới dạng phần trăm của tổng lƣợng mƣa hoặc nƣớc tƣới.
+Hướng sử dụng mơ hình tốn: Những năm gần đây các mơ hình tốn nƣớc
ngầm một chiều, hai chiều, ba chiều phát triển cùng với sự trợ giúp của máy tính, việc giải các phƣơng trình chuyển động của nƣớc xuống tầng sâu và ƣớc tính lƣợng
nƣớc hồi quy đã đƣợc tiến hành, góp phần lƣợng hóa lƣợng nƣớc hồi quy cho các bể nƣớc ngầm có cấu trúc địa chất khác nhau. Tuy nhiên do cấu trúc địa chất khơng đồng nhất, tính chất khác nhau của điều kiện tự nhiên, khí hậu mà khơng thể áp dụng một cách nguyên xi những trị số đã đƣợc nghiên cứu từ nơi này cho nơikhác.