* Điều kiện biên
- Lƣu lƣợng nƣớc đến tại các nút cân bằng tính cho chuỗi dòng chảy 42 năm (1961 – 2002) đƣợc tính toán khôi phục bằng mô hình NAM (Bảng 16).
- Nhu cầu sử dụng nƣớc năm hiện trạng (2007).
* Điều kiện công trình
- Các thông số thiết kế và quy trình điều tiết của hồ chứa Núi Cốc và đập Thác Huống.
* Mô tả các công trình thủy lợi trên lưu vực sông Cầu
Do đặc điểm địa hình, nguồn nƣớc và đất đai canh tác nhỏ lẻ, phân tán theo các khe lạch sông suối, các công trình thủy lợi trên lƣu vực sông Cầu chủ yếu là các hồ, đập nhỏ lấy nƣớc ở các dòng nhánh và các trạm bơm lấy nƣớc ở hai bên sông Cầu và sông Công.
Hiện trạng các công trình thủy lợi trên lƣu vực sông Cầu đƣợc thể hiện trong bảng 30.
Bảng 30. Hiện trạng các công trình thủy lợi trên lưu vực sông Cầu TT Loại công trình Số lượng Ftk (ha) Ftt (ha) Tỷ lệ Ftt/Ftk %
1 Hồ 103 12385 8862 72
2 Đập 326 8121 7064 87
3 Trạm bơm 464 116716 78029 67
4 Tiểu thủy nông 2057 18256 15923 87
5 Hệ thống Thác Huống 1 28000 17887 64
6 Hệ thống Núi Cốc 1 10660 9158 86
Tổng 2953 216204 157923 73
Trong đó, điển hình là 2 công trình hồ Núi Cốc và đập Thác Huống. Đây là hai công trình lớn nhất đang vận hành ảnh hƣởng đáng kể đến cán cân nƣớc của lƣu vực sông Cầu. Do vậy, cả 2 công trình đã đƣợc đƣa vào trong tính toán cân bằng nƣớc cho phƣơng án hiện trạng bằng mô hình MIKE BASIN. Các công trình hồ, đập nhỏ khác chủ yếu phục vụ mục đích cấp nƣớc cục bộ với quy mô nhỏ ít ảnh hƣởng đến cán cân nƣớc, trong luận văn không tính toán.
* Hệ thống Núi Cốc
Hệ thống Núi Cốc đƣợc xây dựng từ năm 1973 đến năm 1985 thì kết thúc, hệ thống gồm có các hạng mục: Công trình đầu mối hồ Núi Cốc đƣợc xây dựng tại xã Phúc Trìu - thành phố Thái Nguyên, nằm trên dòng chính sông Công. Diện tích lƣu vực 535km2, diện tích mặt hồ ứng với mực nƣớc dâng bình thƣờng là 25km2
.
+ Đập chính dài 480m, chiều cao đập 26m, cao trình đỉnh đập +50,0m, ngoài ra còn 7 đập phụ có chiều cao từ 1,54 đến 10,43m.
+ Dung tích hồ: Whồ= 175,5x106m3, tƣơng ứng với MNDBT: 46,2m. + Dung tích hữu ích: Whi= 168x106 m3,
+ Dung tích chết Wc= 7,5x106 m3, tƣơng ứng với mực nƣớc chết: 34,0m. + Mực nƣớc lũ: 48,25m. Wclũ = 226,48x106
m3
+ Tràn xả lũ 5 cửa, có cánh van cung kích thƣớc (8 x 5,5m), cao trình ngƣỡng tràn: 41,2m, cột nƣớc tràn Htràn max=7,3m, Q1%TK= 830m3/s.
Do yêu cầu bảo đảm an toàn hồ chứa, từ năm 1981 đến năm 1997 Bộ cho phép chỉ giữ mực nƣớc dâng bình thƣờng đến cao trình 42,6m.
- Do xảy ra trận lũ năm 1978, Qmax = 3000 m3/s ứng với tần suất P = 1% làm vỡ 3 khoang tràn. Ngày 14/ 10/1997 Bộ nông nghiệp và PTNT đã phê duyệt dự án khả thi sửa chữa và nâng cấp công trình đầu mối hồ Núi Cốc. Các hạng mục cần nâng cấp:
+ Xây dựng bổ sung tràn số II vị trí gần vai phải đập chính, tràn gồm 2 cửa (8 x 5,5m), cao trình ngƣỡng tràn 41,2m. Tổng lƣợng lũ thiết kế của cả 2 tràn là 1460 m3/s.
+ Cống lấy nƣớc khẩu độ 2x1,75m, cao trình đáy cống: +29m, chiều dài cống: 195m, lƣu lƣợng qua cống Qtk max=30m3/s, cửa van phẳng V10.
Nhiệm vụ thiết kế của hệ thống Núi Cốc là cấp nƣớc tƣới cho 12.000 ha đất canh tác khu vực phía Nam của tỉnh Thái Nguyên, kết hợp cấp cho khu công nghiệp Gang thép Thái Nguyên, với Qtk công nghiệp là 7,2m3/s. Ngoài ra hồ Núi Cốc còn có nhiệm vụ cấp nƣớc hỗ trợ cho hệ thống thuỷ nông sông Cầu vào các tháng mùa kiệt với Qbổ sung=11 - 15 m3/s.
Về vụ mùa hệ thống Núi Cốc đảm bảo tƣới chắc toàn bộ 12.000ha diện tích đất canh tác theo thiết kế. Vụ chiêm xuân mới tƣới đƣợc khoảng 7.000ha lúa, đạt 58,3% so với thiết kế, và 5000 ha diện tích đất còn lại chỉ trồng màu và cây công nghiệp ngắn ngày. Vụ đông tƣới đƣợc 2.591 ha.
* Hệ thống Thác Huống
Hệ thống thuỷ nông Thác Huống do Pháp thiết kế và xây dựng từ năm 1922, hoàn thành năm 1936. Nhiệm vụ thiết kế ban đầu là tƣới cho 28.000 ha diện tích canh tác thuộc huyện Phú Bình (Thái Nguyên) và huyện Tân Yên, Việt Yên, Hiệp Hoà và một phần đất canh tác của thành phố Bắc Giang (tỉnh Bắc Giang). Đồng thời kết hợp chống lũ cho các tỉnh hạ du sông Cầu và giao thông đƣờng thuỷ.
Hệ thống bao gồm các hạng mục công trình chính nhƣ sau:
Tuyến kênh chính, kênh trôi và kênh nhánh cấp 2, 3 dài 226,9 km có 906 công trình các loại, gồm có: 2 đập lớn (Thác Huống, Đá Gân); 40 tràn bên; 19 cống lấy nƣớc đầu kênh; 49 cống điều tiết; 27 Xi phông; 2 cống tiêu vào; 37 cầu bê tông; 292 cống ngầm; 12 âu thuyền; 416 cống chân rết.
+ Đập Thác Huống: Dài 100m có 5 khoang; Hđ = 6,5 m; đỉnh đập = 21,13m; Qtk tràn = 2580 m3
/s; Cống xả cát bên phải gồm 4 cửa x 1,1 m x 1,6 m.
+ Đập Đá Gân: Bổ sung nƣớc cho đập Thác Huống, ngăn suối Vạn Già để tiếp nƣớc cho hệ thống; Dài 36m có 3 khoang; Hđ = 8 m; đỉnh đập = 21,5m; Qtk tràn = 1300 m3/s; Cống xả cát phía trái 1,1 m x 1,65 m.
+ Cống 10 cửa: Xây dựng xong tháng 7/1926. Nhiệm vụ lấy nƣớc và ngăn lũ có 10 vòm cửa x 1,3 x 2,3 m; đáy = 17,85 m; MNTL = 20,8m; MNHL = 20,35m; Qcống = 25 m3/s.
Tổng cộng diện tích tƣới đƣợc của khu Thác Huống là: 21.610 ha. Trong đó kênh Thác Huống tƣới tự chảy 17.887ha, diện tích còn lại tƣới bằng các trạm bơm lấy nƣớc Thác Huống. So với thiết kế là 28.000 ha, diện tích thực tƣới đạt 64%.