4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
1.3 Kết luận chương
Một số loại cửa van như: cửa van cổng, cửa van cung, cửa van trụ xoay… trên thế giới đã nghiên cứu và ứng dụng nhiều trong các công trình ngăn sông, đặc biệt là các công trình ngăn sông lớn. Đặc điểm chung ở hầu hết các công trình đó là cửa van có thể đóng mở chủ động, thời gian đóng mở nhanh. Ở nước ta, những loại cửa van này hiện nay mới chỉ nghiên cứu ở bước đầu và chưa được ứng dụng rộng rãi.
Quá trình nghiên cứu cửa van ở các công trình ngăn triều từ trước đến nay ở ĐBSCL cũng đã đưa ra được một số cửa van tự động thủy lực, trong đó loại cửa van cánh cửa tự động một chiều, hai chiều với khẩu độ từ 5-10m đã được sử dụng đại trà ở ĐBSCL với kích thước tối đa hiện nay đạt được 10m đưa lại hiệu quả lớn về điều tiết nước, ngăn mặn giữ ngọt, thau chua rửa mặn để cải tạo đất, phục vụ sản xuất.
Kể từ sau ngày giải phóng, việc khai thác đồng bằng được tiến triển nhanh với sự ra đời của hàng loạt hệ thống thủy lợi ven biển nhằm ngọt hóa những vùng mặn cho mục đích phát triển nông nghiệp, nhất là đảm bảo an ninh lương thực cho cả nước. Trong những năm gần đây, phát huy thế mạnh của đồng bằng, vùng ven biển có nguồn nước mặn đã được chuyển đổi để nuôi trồng thủy sản với những tiềm năng đầy hứa hẹn. Có thể nói bước đầu, việc chuyển đổi đã thành công mặc dù còn nhiều vấn đề phải giải quyết. Trong việc điều tiết nước cho sản xuất, dù là ngọt hóa hay kiểm soát mặn cho nuôi trồng thủy sản thì cửa van vẫn đóng vai trò quyết định cho thành công của các dự án.
Việc ứng dụng cửa van trong thời gian qua đã cho thấy rằng cửa van cánh cửa tự động thủy lực có nhiều ưu điểm đối với các công trình vùng triều. Đó là việc dựa vào sự lệch tâm trọng lượng của cửa và chênh lệch mực nước để đóng hoặc mở cửa tự động, nên đơn giản trong vận hành và quản lý. Tuy nhiên bên cạnh đó, cánh cửa tự động vẫn còn tồn tại một số nhược điểm:
- Một số cửa van đóng mở không chủ động, dẫn đến không điều chỉnh nước tốt, không chủ động lấy ngọt ở các vùng có độ mặn thay đổi (dòng ngọt xuất hiện trong thời gian ngắn).
- Không chủ động kiểm soát mặn, không có khả năng đóng mở cưỡng bức nhanh để hạn chế mặn xâm nhập sâu.
Do đó, việc nghiên cứu phát triển và hoàn thiện cửa van ứng với từng nhiệm vụ thủy lợi là một yêu cầu mang tính cấp bách, mà định hướng chính trong nghiên cứu phát triển cửa van là cần bố trí các loại van có tính năng điều tiết cao, có thể đóng mở cưỡng bức một cách chủ động.
CHƯƠNG 2: HIỆN TRẠNG THỦY LỢI VÙNG NGỌT HÓA GÒ CÔNG 2.1. Đặc điểm tự nhiên [1]
Dự án Ngọt hoá hệ thống thủy lợi Gò Công thuộc tỉnh Tiền Giang có diện tích tự nhiên là 58.010 ha, trong đó diện tích canh tác là 34.732 ha, với dân số khoảng 480.000 người. Vùng dự án bao gồm diện tích huyện Gò Công Tây, Gò Công Đông, thị xã Gò Công và một phần diện tích của huyện Chợ Gạo. Dự án đã được nghiên cứu từ những năm đầu của thập niên 70 với tên là Dự án Tiền Phong do Hàn Quốc thực hiện, từ tài trợ của Ngân hàng Phát triển Châu Á (ADB). Sau ngày miền Nam hoàn toàn giải phóng việc nghiên cứu lập dự án do Công Ty Tư Vấn Xây Dựng Thủy Lợi II thực hiện.
Mục tiêu chủ yếu của dự án:
- Ngăn mặn xâm nhập từ phía sông Cửa Tiểu, sông Vàm Cỏ vào các tháng mùa khô và từ phía biển Đông.
- Dẫn ngọt tưới cho toàn khu vực với thời gian ngọt là 10 tháng / năm - Tiêu úng xổ phèn trong mùa mưa.
- Kết hợp cung cấp nước sinh hoạt, phát triển giao thông nông thôn và cải tạo môi trường trong khu vực.
Công trình của dự án gồm: hệ thống liên hoàn các công trình đê - đập và cống dưới đê khép kín để thực hiện việc ngăn mặn từ biển Đông và trên hai sông Tra & sông Cửa Tiểu xâm nhập vào dự án. Việc dẫn ngọt cho dự án được lấy qua nguồn nước sông Cửa Tiểu thông qua 02 cống Xuân Hoà và Vàm Giồng. Trong đó cống Xuân Hoà giữ vai trò chủ lực với thời gian lấy ngọt là 10 tháng, cống Vàm Giồng lấy hỗ trợ nâng cao đầu nước khi nguồn nước ngoài sông cho phép với thời gian lấy ngọt khoảng 8 tháng. Việc tiêu nước cho dự án được thực hiện bởi các cống dưới đê. Các trục dẫn nước tưới tiêu chính trong nội đồng gồm: kênh Xuân Hoà, Cầu Ngang, Vàm Giồng, kênh 14, kênh Salisette …
Dự án cơ bản hoàn thành đưa vào sử dụng từ năm 1990, đã không ngừng phát huy hiệu quả đưa sản xuất nông nghiệp từ 1 vụ không ăn chắc lên 2 vụ lúa 1 vụ
màu hoặc 3 vụ lúa. Sản lượng lúa tăng hơn 3,8 lần, thu nhập của người dân tăng khoảng 3 lần so với trước khi có dự án và đời sống nhân dân vùng dự án ngày càng được nâng cao. Hiệu quả của dự án đã được Bộ Nông Nghiệp & PTNT và UBND tỉnh Tiền Giang đánh giá công nhận tại Hội nghị sơ kết dự án do Bộ Nông Nghiệp & PTNT chủ trì tổ chức tại Tiền Giang năm 2004.
2.1.1 Vị trí địa lý
Vùng dự án ngọt hoá Gò Công nằm phía Đông tỉnh Tiền Giang. Đây là vùng tưới tiêu chịu ảnh hưởng của triều biển Đông với chế độ bán nhật triều, biên độ triều cao nhất có thể đạt +3,5 m. Phạm vi dự án được giới hạn bởi: Phía Đông là biển Đông, phía Tây là kênh Chợ Gạo, phía Bắc là sông Vàm Cỏ và phía Nam là sông Cửa Tiểu.
Hình 2.1: Bản đồ hệ thống thủy lợi Gò Công, Tiền Giang [7]
2.1.2 Đặc điểm địa hình
Khu vực dự án có cao độ mặt đất tự nhiên chủ yếu từ +0.50 đến +1.25. Địa hình vùng dự án Ngọt hoá Gò Công nhìn chung tương đối bằng phẵng với cao độ và diện tích phân bố như sau :
- Cao độ < + 0,50 : 4.700 ha - Cao độ từ + 0.50 ÷ + 0.75 : 13.500 ha - Cao độ từ + 0.75 ÷ + 1.00 : 14.100 ha Vị trí cống
- Cao độ > + 1,00 : 7.230 ha
Làng mạc, đường xá, kênh mương, sông rạch chiếm khoảng 14.870 ha. Độ dốc địa hình tăng từ Nam lên Bắc và từ Tây sang Đông, cá biệt vài chỗ địa hình thấp dạng lòng chảo. Theo số liệu quan trắc của Công ty KTCT Thuỷ Lợi Tiền Giang mực nước thủy triều lớn nhất tại cống Vàm Giồng là + 2.01 và với điều kiện địa hình như trên, toàn vùng dự án hầu như nằm trọn trong vùng bị ngập và bị nước mặn xâm nhập do ảnh hưởng của thủy triều.
2.1.3 Đặc điểm địa chất
Địa chất theo cấu tạo địa tầng có các lớp đất chính như sau:
- Từ mặt đất tự nhiên đến cao trình từ -13,00 đến -14,00 là các lớp bùn sét hữu cơ (lớp 1, 1a, 1b) có khả năng chịu lực kém.
- Từ cao trình -16,00 trở xuống là các lớp phù sa cổ (lớp 2, 2a, 2b) có khả năng chịu lực tốt.
(Nguồn: Công ty Tư vấn Xây dựng Thuỷ Lợi II – Tp. HCM)
2.1.4 Đặc điểm khí tượng thủy văn 2.1.4.1 Khí tượng
Theo số liệu tại trạm thuỷ văn Mỹ Tho:
- Nhiệt độ: trung năm là 26,7oC, nhiệt độ bình quân cao nhất vào tháng 4 là 28,5oC; nhiệt độ bình quân thấp nhất vào tháng 1 là 24,8oC .
- Bốc hơi : tháng 3 thường có độ bốc hơi cao nhất là 152.8mm và tháng 9 thấp nhất là 76 mm.
- Độ ẩm: cao nhất trong các tháng 8, 9, 10 lớn hơn 82 %; thấp nhất vào tháng 4 khoảng 74 %.
Bảng 2.1: Nhiệt độ, độ ẩm không khí và bốc hơi bình quân hàng tháng
Tháng Nhiệt độ (0C) Bốc hơi (mm) Độ ẩm (%) 1 2 3 4 24,8 25,8 27,4 28,5 101,2 132,7 152,8 133,8 78,4 77,5 76,1 74,1
5 6 7 8 9 10 11 12 28,4 27,7 27,0 26,7 26,6 26,7 26,2 25,0 95,4 89,9 93,0 94,9 76,0 76,8 77,5 88,6 76,7 79,4 80,9 82,5 82,3 82,0 80,2 80,0
- Gió: từ tháng 6 đến tháng 10 gió hướng Tây hoặc Tây Nam. Từ tháng 11 đến tháng 5 có gió Bắc hoặc Đông Nam, thời gian này trùng với mùa kiệt của sông Mekong, gió trợ lực đưa nước biển lấn sâu vào nội địa, đặc biệt là gió Đông Bắc (thường được gọi là gió Chướng).
- Mưa: Chế độ mưa được phân làm 2 mùa rõ rệt, mùa mưa và mùa khô, mùa mưa bắt đầu từ tháng V đến tháng XI, mùa khô bắt đầu từ tháng XII đến tháng IV năm sau. Lượng mưa trung bình năm trong khu vực nghiên cứu từ các trạm đo thực tế trong vùng biến động vào khoảng 1500 – 1600 mm. Lượng mưa trong mùa mưa rất lớn chiếm khoảng 95 – 96% lượng mưa năm, trong đó lượng mưa tháng IX, X lại chiếm khoảng 40% lượng mưa của mùa mưa, các tháng còn lại V, VI, VII, VIII chiếm khoảng 50% – 60% lượng mưa của mùa mưa. Lượng mưa mùa khô rất nhỏ chiếm khoảng 4 – 5% lượng mưa năm. Lượng mưa mùa khô chủ yếu tập trung vào những tháng chuyển tiếp (tháng IV, XII) còn lại trong các tháng I, II, III hầu như không có mưa gây nên tình trạng hạn hán, xâm nhập mặn ảnh hưởng rất lớn đến sản xuất và đời sống nhân dân trong vùng.
Gò Công là nơi có lượng mưa ít nhất và mùa mưa đến trễ nhất ĐBSCL. Mùa mưa tại Gò Công bắt đầu vào tháng 5 và kết thúc vào tháng 11. Lượng mưa bình quân năm là 1.183mm. Phân bố lượng mưa hàng tháng không đều. Tháng 1, 2 hầu như không mưa. Tháng 10 lượng mưa cao nhất 250,78mm (1957÷1972).
Ngày bắt đầu trung bình mùa mưa thật sự tại Gò Công là 19/5. Ngày kết thúc trung bình mùa mưa thực sự cũng là ngày chuyển tiếp sang mùa khô là 11/11 (1910÷1930) và (1959÷1979). Thời kỳ mùa mưa khoảng 155 ngày nhưng số ngày mưa thực sự chỉ khoảng 50 ngày (ít nhất ĐBSCL). Như vậy ngay trong mùa mưa cũng có những thời đoạn không mưa hoặc lượng mưa rất ít, không quá 5mm/ngày.
Bảng2.2: Lượng mưa (mm) bình quân các tháng trong năm
T há ng I T há ng I I T há ng I II T há ng I V T há ng V T há ng V I T há ng V II T há ng V II I T há ng I X T há ng X T há ng X I T há ng X II C ả nă m Ba Tri 4,1 4,8 14,5 58,6 182 208,7 234,7 189,5 202,7 321,6 91,8 46,7 1559,7 Mỹ Tho 5,2 2,4 4,0 55,4 166,6 197,8 202,4 162,1 245,4 269,6 116,0 40,1 1467,0
(Nguồn: Trung tâm Dự báo KTTV tỉnh Bến Tre)
Vào các tháng mùa mưa (tháng V÷XI) có các đợt không mưa kéo dài nhiều ngày, nắng gay gắt. Những đợt không mưa trong mùa mưa kéo dài từ 7-10 ngày, những đợt không mưa kéo dài 15 ngày ít khi xảy ra nhưng đôi khi còn kéo dài cả tháng không mưa. Hạn Bà Chằng thường xảy ra vào cuối tháng VII và đầu tháng VIII ảnh hưởng rất lớn đến sản xuất nông nghiệp nhất và nuớc sinh hoạt của nhân dân trong vùng. Hạn nhiều khi cũng xảy ra vào tháng IX, X, XI nhưng không nghiêm trọng bằng.
2.1.4.2 Thủy văn
Vùng nghiên cứu có 2 sông lớn phía Bắc và phía Nam chảy ra biển Đông là:
Sông Mỹ Tho-Cửa Tiểu: là phân giới phía Nam của vùng nghiên cứu có chiều dài 42,5 km. Đây là nguồn cung cấp nước chủ yếu cho vùng dự án. Tại Mỹ Tho lưu lượng lớn nhất vào tháng IX là 6.480 m3/s, mùa khô tại cửa Tiểu 237 m3/s. hàm lượng phù sa khoảng 0,3 – 0,8 g/l. Chất lượng nước sông cửa Tiểu biến động theo tháng trong năm. Tháng IV, V mặn 4 g/l xâm nhập đến tận Mỹ Tho vượt qua cực ranh giới phía Tây hơn 10 km.
Sông Vàm Cỏ ở phía Bắc giáp ranh với vùng dự án dài 30 km. Chất lượng nước kém hơn sông Cửa Tiểu vì rất nghèo phù sa và nhiễm mặn trên 4 g/l khá dài (từ tháng I đến tháng VII).
Hệ thống kênh rạch cấp I : Ngoài các sông, kênh chính còn có khá nhiều kênh, rạch. Hệ thống kênh rạch cấp I trung bình 2km có một cửa rạch, bề rộng trung bình 30 – 60m, độ sâu nước trong kênh là 2,5 – 3,0m.
Bảng2.3: Danh sách các trạm thủy văn tỉnh Tiền Giang và vùng phụ cận
Tên Trạm Tên sông Yếu tố quan trắc
Tân An Vàm Cỏ Tây Mực nước, độ mặn
Bến Lức Vàm Cỏ Đông Mực nước, độ mặn
Cầu Nổi Vàm Cỏ Mực nước, độ mặn
Bình Đại Cửa Đại Mực nước, độ mặn
Mỹ Tho Mỹ Tho Mực nước, độ mặn
Hòa Bình Cửa Tiểu Mực nước, độ mặn
Vàm Kênh Khu vực cửa Tiểu, Tiền Giang Mực nước, độ mặn
Mỹ Thuận Sông Tiền Mực nước, lưu lượng
Chất lượng nước mặt
Bao bọc vùng dự án phía Đông là biển, phía Bắc và Nam là sông lớn, phía Tây là kênh chính. Mặc dù nguồn nước mặt rất dồi dào, song thực tế lại rất thiếu nước phục vụ cho nông nghiệp và dân sinh bởi hệ thống công trình tạo nguồn và dẫn ngọt chưa đủ để đưa nước tới vùng sản xuất và khu dân cư phục vụ cho sản xuất và cho sinh hoạt.
Chất lượng nước sông Cửa Tiểu biến động theo tháng trong năm. Tháng IV, V mặn 4g/l theo triều xâm nhập đến tận Mỹ Tho vượt qua cực ranh giới phía Tây hơn 10km. Khi đó việc khai thác nước sông Cửa Tiểu tại cống Xuân Hòa có trở ngại khoảng từ giữa tháng III và tháng IV đến trung tuần tháng V. Tại vị trí cống Vàm Giồng độ mặn bắt đầu tăng vào cuối tháng II, và lên mức cao nhất (10-12 g/l) vào tháng IV và trở lại bình thường vào đầu tháng VI. Sông Vàm Cỏ ở phía Bắc, giáp ranh giới vùng dự án dài 30km. Chất lượng nước kém hơn sông Cửa Tiểu vì rất nghèo phù sa lại nhiễm mặn trên 4g/l thời gian khá dài (từ tháng I÷tháng VII). Tại Đồng Sơn độ mặn tăng đột ngột vào tháng I từ 0,3 g/l tăng lên 1,5 g/l (ngày 03/01) và sau đó lên đến hơn 4g/l (ngày10/I). Độ mặn 4g/l trong những năm 1992÷1993 lên đến tận Tuyên Nhơn, nghĩa là vào rất sâu trong nội địa.
Mức độ nhiễm mặn của các con kênh trong vùng ngọt hóa hoàn toàn khác nhau, phụ thuộc chủ yếu vào lượng mưa và sự đóng mở của các cống ngăn mặn. Bên cạnh đó nguồn nước phía ngoài sông Tiền phụ thuộc vào lưu lượng nước từ thượng nguồn đổ về. Nếu lưu lượng đổ về nhiều thì độ mặn thấp, nếu lưu lượng đổ về ít thì độ mặn lớn. Mặt khác, vùng dự án nằm trong vùng bán nhật triều, chịu ảnh hưởng trực tiếp của triều từ biển Đông cộng với gió chướng, làm nguồn nước trong vùng bị nhiễm mặn, đặc biệt là những tháng mùa khô khi các cống đóng ngăn mặn triệt để, lượng nước từ thượng lưu về ít và lượng mưa trong vùng thấp.
Diễn biến độ mặn của nước ngoài sông vào mùa khô và mùa mưa hoàn toàn khác nhau. Mùa khô độ mặn dao động từ 0 – 25%0, trong khi đó vào mùa mưa độ mặn dao động từ 0 – 6,4%0. Tại vị trí cống Xuân Hòa là cống lấy nước chính cung cấp cho toàn vùng dự án, giá trị mặn đo được vào tháng 4 phía ngoài sông Tiền là 3,8%0, còn tại cống Vàm Giồng (là cống lấy nước hỗ trợ cho cống Xuân Hòa), giá trị mặn đo được vào tháng 4 phía sông Tiền là 6,5%0. Điều này cho thấy vào mùa khô độ mặn sẽ gây ảnh hưởng đến việc sản xuất trong vùng vì khi đấy tất cả các cống đều đóng ngăn mặn, kể cả cống lấy nước chính Xuân Hòa. Do đó vào những tháng mùa khô, đặc biệt là tháng 4 hầu như không lấy được nước do nước trên sông Tiền nhiễm mặn, nên nguồn nước vào những tháng này không đủ cung cấp cho sản xuất nông nghiệp cũng như sinh hoạt của những vùng nằm xa khu đầu mối.
Thời gian mặn thực tế tại cống Xuân Hòa : (Theo số liệu quan trắc của