năm 2015
* 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;
- Nhu cầu sử dụng nƣớc theo quy hoạch phát triển đến năm 2015.
* Điều kiện công trình
- Các thông số thiết kế và quy trình điều tiết của 2 công trình hiện có là hồ Núi Cốc, đập Thác Huống nhƣ trong phƣơng án hiện trạng và bao gồm thêm hồ chứa Văn Lăng là hồ chứa đƣợc dự kiến sẽ xây dựng trong giai đoạn quy hoạch.
Theo quy hoạch thủy lợi lƣu vực sông Cầu sẽ xây dựng thêm công trình hồ Văn Lăng tại vị trí xã Văn Lăng, huyện Đồng Hỷ với Flƣu vực= 1740 km2, với nhiệm vụ cấp nƣớc bổ sung về mùa kiệt cho hệ thống Thác Huống và hạ du sông Cầu, cắt lũ cho thành phố Thái Nguyên, kết hợp cải tạo môi trƣờng sinh thái.
Công trình đầu mối dự kiến xây dựng tại xã Văn Lăng, cách điểm hợp lƣu của sông Cầu và suối Cái khoảng 2,2 km về phía hạ lƣu, cách thành phố Thái Nguyên khoảng 30-35km về phía Tây-Nam. Vị trí công trình đầu mối có toạ độ địa lý khoảng: 21046’42” vĩ độ Bắc,105050’00” kinh độ Đông. Tổng hợp các thông số cơ bản của hồ chứa Văn Lăng đƣợc trình bày trong bảng 38.
Hình 11a,b. Sơ đồ tính toán cân bằng nước lưu vực sông Cầu phương án hiện trạng:a) có công trình; b) không có công trình
12 a) 12 b
Hình 12a,b. Bản đồ phân vùng thiếu nước lưu vực sông Cầu phương án cân bằng nước hiện trạng: a) không có công trình; b) có công trình
Bảng 38. Tổng hợp các thông số cơ bản của hồ chứa Văn Lăng
TT Các thông số Ký hiệu Đ/vị Giá trị
I Các đặc trưng lưu vực
1 Cấp công trình Cấp III
2 Diện tích lƣu vực Flv km2 2138
3 Lƣợng mƣa trung bình nhiều năm X0 mm 1750
4 Lƣu lƣợng trung bình nhiều năm Q0 m3/s 48,56
5 Mođun dòng chảy năm M l/s.km2 22,7
6 Tổng lƣợng phù sa bồi lắng WBL 106 m3 17,66 7 Lƣu lƣợng đỉnh lũ : + p = 0,2% Qmaxp m3/s 6827,5 + p = 0,5% Qmaxp m3/s 5206,2 + p = 1% Qmaxp m3/s 4343,8 + p = 10% Qmaxp m3/s 2116,8 8 Tổng lƣợng lũ : Tần suất P = 0,2% - 1 ngày lớn nhất - 3 ngày lớn nhất - 5 ngày lớn nhất W1 W3 W5 106m3 106m3 106m3 441,8 850,5 944,8 Tần suất P = 1,0% - 1 ngày lớn nhất - 3 ngày lớn nhất - 5 ngày lớn nhất W1 W3 W5 106m3 106m3 106m3 277,9 538,9 602,9 II Hồ chứa 1 Mực nƣớc dâng bình thƣờng MNDBT m 54,00 2 Mực nƣớc chết MNC m 48,70 3 Mực nƣớc kiểm tra p=0,2% MNKT m 54,68 4 Mực nƣớc thiết kế p=1,0% MNGC m 54,00 5 Dung tích toàn bộ hồ Wtb 106 m3 42,67
6 Dung tích hữu ích Whi 106 m3 26,94
7 Dung tích chết Wc 106 m3 15,73
3.4.5. Kết quả cân bằng nước cho phương án quy hoạch đến năm 2015
Sơ đồ tính toán cân bằng nƣớc hệ thống cho lƣu vực sông Cầu bằng mô hình MIKE BASIN cho phƣơng án quy hoạch giống nhƣ trong phƣơng án hiện trang bao gồm 4 vùng cân bằng nƣớc (gồm 16 khu), 16 khu cấp nƣớc (từ I1 đến IV1), 16 nút cấp nƣớc cho tƣới, 16 nút cấp nƣớc cho các hộ dùng nƣớc khác, 2 nút công trình (hồ Núi Cốc và đập Thác huống) và có thêm 1 nút công trình (hồ Văn Lăng). (Hình 13)
* Kết quả tính toán cân bằng nƣớc cho phƣơng án quy hoạch đến năm 2015 đƣợc tổng hợp trong bảng 39 và bảng 40. Bản đồ phân vùng thiếu nƣớc lƣu vực sông Cầu năm 2015 đƣợc thể hiện trong hình 14.
* Nhận xét:
Theo kết quả tính toán, năm 2015 tổng lƣợng nƣớc thiếu trên toàn lƣu vực sông cầu vào khoảng 120.358 triệu m3, tăng 43.51 triệu m3 so với hiện trạng năm 2007. Vùng thiếu nƣớc trọng điểm vẫn ở khu vực sông Cà Lồ với tổng lƣợng nƣớc thiếu là 71.463 triệu m3 chiếm 59.4 % lƣợng nƣớc thiếu toàn lƣu vực.
Bảng 39. Lượng nước thiếu tại các tiểu khu trên lưu vực sông Cầu năm 2015
Đơn vị: 106m3/tháng
Tháng Khu
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
I1 -1.229 -3.549 -3.126 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 I2 -0.725 -2.353 -2.087 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 I3 -2.560 -5.403 -5.403 -0.568 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 I4 0.000 0.000 -0.222 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 I5 0.000 0.000 -0.165 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 I6 -0.105 -0.828 -0.866 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 I9 0.000 0.000 -0.714 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 III1 -16.067 -11.541 -7.388 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 -2.615 -13.513 III2 -6.240 -5.682 -4.837 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 -3.579 IV2 0.000 -6.472 -12.518 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 Tổng -26.927 -35.829 -37.326 -0.568 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 -2.615 -17.092
Bảng 40. Tổng hợp lượng nước thiểu tại các tiểu khu năm 2015
TT Tiểu vùng/khu Vùng cân bằng nước Lượng nước thiếu(106
m3)
1 I1
Thượng sông Cầu
-7.905 2 I2 -5.166 3 I3 -13.935 4 I4 -0.222 5 I5 -0.165 6 I6 -1.800 7 I7 0.000 8 I8 0.000 9 I9 -0.714 10 I10 0.000 11 II1 Sông Công 0.000 12 II2 0.000 13 III1 Sông Cà Lồ -51.124 14 III2 -20.339 15 IV1 Hạ sông Cầu 0.000 16 IV2 -18.989 Tổng -120.358
Khu vực hạ sông Cầu có lƣợng nƣớc thiếu tăng lên đáng kể vẫn ở tiểu khu IV2 vào các tháng II và III, tổng lƣợng thiếu là 18.989 triệu m3. Xuất hiện thêm sự thiếu nƣớc ở tiểu khu I4, I5 và I9 thuộc vùng Thƣợng sông Cầu, tiểu vùng I3 lƣợng nƣớc thiếu tăng lên gần gấp đôi từ 6.354 triệu m3
lên 13.935 triệu m3 năm 2015. Lƣợng nƣớc thiếu và tần suất thiếu nƣớc tại các tiểu khu tăng lên, các tháng trong phƣơng án cân bằng nƣớc hiện trạng thừa nƣớc nay đã xuất hiện sự thiếu nƣớc. Tần suất thiếu nƣớc tăng lên chủ yếu vào tháng I và tháng III, xuất hiện thêm sự thiếu nƣớc vào tháng IV tại tiểu khu I3.
Lƣợng nƣớc thiếu tăng nhiều do nhu cầu sử dụng nƣớc của các ngành ngày càng tăng, đặc biệt là các tiểu khu miền đồng bằng với sự phát triển mạnh về kinh tế xã hội và công nghiệp. Các công trình thủy lợi hiện có và quy hoạch trong tƣơng lai cũng không đáp ứng đủ việc bổ sung lƣợng nƣớc thiếu vào mùa kiệt cho các vùng.
Hình 13. Sơ đồ tính toán cân bằng nước hệ thống sông Cầu bằng MIKE BASIN phương án quy hoạch 2015.
3.3.6. Những vấn đề tồn tại, định hướng và giải pháp
* Những vấn đề tồn tại
- Lƣợng nƣớc đến phân bố không đều theo không gian và thời gian
- Mâu thuẫn giữa nhu cầu dùng nƣớc và lƣợng nƣớc đến. Nhu cầu dùng nƣớc ngày một tăng lên trong khi lƣợng nƣớc đến không tăng mà còn có xu hƣớng suy giảm về chất và lƣợng do sự khai thác không đi cùng với việc bảo vệ và phát triển bền vững tài nguyên nƣớc.
- Địa hình sông Cầu biến đổi từ địa hình đồi núi tới tƣơng đối bằng phẳng. Do đó, đặc điểm về nhu cầu nƣớc dùng và lƣợng nƣớc đến trên lƣu vực cũng có những đặc điểm khác nhau theo từng vùng.
- Phƣơng thức khai thác và sử dụng tài nguyên nƣớc chƣa hiệu quả.
- Các công trình khai thác thủy lợi trên lƣu vực còn chƣa đáp ứng đƣợc việc bổ sung nƣớc vào các tháng mùa kiệt cho các vùng.
* Định hướng
- Thay đổi nhận thức cộng đồng trong khai thác, sử dụng tài nguyên nƣớc; và tiếp cận những nhận thức mới.
Đó là: Nƣớc phải đƣợc sử dụng tổng hợp và có hiệu ích cao; Khai thác sử dụng phải đi đôi với bảo vệ tài nguyên nƣớc; Sử dụng nƣớc nhƣng cần đảm bảo đủ nƣớc cho dòng chảy môi trƣờng.
- Tiếp cận và hƣớng tới kết hợp hài hòa quản lý tài nguyên nƣớc theo lƣu vực sông và theo địa giới hành chính nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng tổng hợp và giải quyết tốt các mâu thuẫn xung đột trong sử dụng và bảo vệ tài nguyên nƣớc.
- Rà soát lại sơ đồ khai thác nhằm khắc phục những tồn tại, từng bƣớc hoàn thiện sơ đồ khai thác theo hƣớng phát triển bền vững.
Kiểm tra lại năng lực của hệ thống công trình thủy lợi hiện có và quy hoạch trong tƣơng lai để có sự điều tiết liên hồ chứa hay khu chứa hiệu quả.
* Giải pháp
a. Giải pháp phi công trình
Một số biện pháp quản lý nhu cầu sử dụng nƣớc có thể áp dụng cho lƣu vực sông Cầu là:
- Giáo dục, nâng cao nhận thức cộng đồng: xuất bản những tài liệu hƣớng dẫn cụ thể về các biện pháp tiết kiệm nƣớc; đƣa tin thƣờng xuyên trên đài báo về những về hậu quả của sự thiếu nƣớc và các đề xuất tiết kiệm nƣớc trong hiện tại và tƣơng lai.
- Giảm nhu cầu sử dụng nƣớc bằng giá sử dụng nƣớc: áp dụng cơ chế tính giá nƣớc theo mùa (tăng giá sử dụng nƣớc vào mùa khô trong khi giảm giá nƣớc vào thời gian còn lại trong năm).
- Tiết kiệm lƣợng nƣớc sử dụng trong khu vực công nghiệp bằng cách sử dụng lại nƣớc đã qua xử lý.
- Điều chỉnh hệ thống tổ chức quản lý lƣu vực sông: đề xuất chuyển đổi từ phƣơng thức quản lý đơn ngành sang đa ngành, đa mục tiêu.
Trồng rừng đầu nguồn và ngăn chặn chặt phá rừng bừa bãi ở các tỉnh Bắc Cạn, Thái Nguyên để tăng khả năng giữ nƣớc.
Thay đổi cơ cấu cây trồng, từ những loại cây trồng cần nhiều nƣớc chuyển sang những cây trồng cạn, cây công nghiệp cần ít nƣớc. Chuyển đổi cơ cấu mùa vụ, từ 2 vụ sang 3 vụ, sử dụng những giống ngắn ngày để tận dụng nguồn nƣớc và tránh đƣợc những tháng kiệt.
b. Giải pháp công trình
- Đối với các khu ở thƣợng nguồn nhƣ I1, I2, I3 cần xây dựng các hồ chứa nhằm tích nƣớc trong mùa lũ để sử dụng cho các tháng mùa kiệt, kết hợp với biện pháp trồng rừng đầu nguồn để giữ nƣớc. Ở các khu trung và hạ lƣu, cần phải đánh giá năng lực của các công trình thủy lợi, từ đó đề xuất phƣơng án tƣơng hỗ cấp
nƣớc giữa các vùng vào các tháng mùa kiệt, kết hợp với biện pháp thay đổi cơ cấu và mùa vụ cây trồng, biện pháp tái sử dụng nƣớc công nghiệp.
- Cải tạo, nâng cấp các hồ chứa hiện đang sử dụng. Tăng lƣợng nƣớc trữ trên hệ thống kênh mƣơng, sông nội đô, hồ ao trên các nhánh sông suối nhỏ. Xây dựng thêm các công trình cấp nƣớc cho nông nghiệp để đáp ứng các nhu cầu tƣới tiêu nhƣ hệ thống thủy nông, các trạm bơm tƣới tiêu, các hệ thống kênh rạch.
- Thu lại nƣớc mƣa: một số vùng trong lƣu vực sông Cầu có lƣợng mƣa tƣơng đối dồi dào, tuy nhiên lƣợng mƣa này lại đi thẳng vào hệ thống tiêu thoát nƣớc rồi đổ vào hệ thống sông suối. Vì vậy cần thiết lập một hệ thống thu nƣớc mƣa chẳng hạn nhƣ những đập hoặc hồ chứa nhỏ để trữ nƣớc mƣa hoặc thu nƣớc mƣa ở các hộ gia đình thông qua hệ thống thu nƣớc từ mái nhà. Lƣợng nƣớc này có thể đƣợc sử dụng đa mục đích nhƣ dùng trong nhà vệ sinh, làm nƣớc tƣới và cứu hỏa. Thông qua việc áp dụng các biện pháp quản lý nƣớc mƣa có thể làm giảm bớt tình trạng thiếu nƣớc và ngập úng.
KẾT LUẬN
Với đề tài “Tính toán cân bằng nƣớc hệ thống lƣu vực sông Cầu bằng mô hình MIKE BASIN”, luận văn đã đạt đƣợc một số kết quả và rút ra một số kết luận nhƣ sau:
1 Tổng hợp và phân tích các điều kiện địa lý tự nhiên và kinh tế xã hội của lƣu vực sông Cầu để phân chia các tiểu khu tính toán cân bằng nƣớc cũng nhƣ thống kê, đánh giá và xác định nhu cầu sử dụng nƣớc cho các ngành dùng nƣớc cho từng tiểu khu.
2. Nghiên cứu cân bằng nƣớc hệ thống, tổng quan các mô hình tính toán cân bằng nƣớc, cụ thể là mô hình MIKE BASIN để tính toán cân bằng nƣớc hệ thống lƣu vực.
3. Vận dụng mô hình NAM để khôi phục số liệu dòng chảy từ số liệu mƣa và mô hình CROPWAT tính toán nhu cầu dùng nƣớc cho tƣới của các tiểu khu cân bằng nƣớc tạo số liệu đầu vào cho mô hình MIKE BASIN.
4. Áp dụng thành công mô hình MIKE BASIN để tính toán cân bằng nƣớc hệ thống cho lƣu vực sông Cầu đối với hiện trạng và quy hoạch đến năm 2015 có sự tham gia điều tiết của các hồ chứa và công trình chính trong lƣu vực.
5. Kết quả tính toán cân bằng nƣớc hiện trạng cho thấy: lƣợng nƣớc đến phân bố không đều theo không gian và thời gian, gây ra sự thiếu nƣớc và thừa nƣớc trái nghịch nhau giữa các mùa và các vùng. Vào mùa kiệt, lƣợng nƣớc cấp cho các khu vực cân bằng nƣớc đa số vẫn còn thiếu, lƣợng nƣớc thiếu chủ yếu tập trung vào tháng II và XII với tổng lƣợng thiếu 39.867 triệu m3, chiếm 52 % tổng lƣợng nƣớc thiếu của cả năm. Các khu thiếu nƣớc nghiêm trọng vào mùa khô là tiểu khu III1 và III2 thuộc vùng sông Cà Lồ với lƣợng nƣớc thiếu tới 60.356 triệu m3
.
6. Tính toán cân bằng nƣớc hệ thống cho lƣu vực sông Cầu phƣơng án hiện trạng với hai trƣờng hợp có và không có sự tham gia điều tiết của các công trình thủy lợi thấy đƣợc hiệu quả của các công trình, cụ thể khi có sự điều tiết của hồ Núi Cốc và đập Thác Huống, tổng lƣợng nƣớc thiếu trên toàn lƣu vực giảm đƣợc 7.44
triệu m3 so với khi không có công trình; khu I10 không còn xảy ra hiện tƣợng thiếu nƣớc và khu IV2 lƣợng nƣớc thiếu giảm đƣợc đáng kể.
7. Sự thiếu hụt nƣớc trên lƣu vực sông Cầu ngày càng tăng cụ thể: năm 2007 tổng lƣợng thiếu là 76.847 triệu m3, năm 2015 tổng lƣợng thiếu là 120.358triệu m3
, lƣợng nƣớc thiếu ở các tiểu khu đều tăng lên, đặc biệt là khu IV2 tăng tới 15.387 triệu m3. Đây cũng là xu thế chung hiện nay khi nhu cầu sử dụng nƣớc của các ngành kinh tế ngày càng tăng trong khi lƣợng nƣớc đến có xu hƣớng giảm đi.
8. Các khu thiếu nƣớc tập trung chủ yếu tại vùng đồng bằng, hạ lƣu sông nơi tập trung các ngành kinh tế chủ chốt và hoạt động kinh tế xã hội phát triển mạnh. Chính điều đó dẫn tới sự phân bổ nƣớc không đồng đều trên lƣu vực. Các công trình thủy lợi hiện có và quy hoạch trong tƣơng lai cũng không đáp ứng đủ việc bổ sung lƣợng nƣớc thiếu vào mùa kiệt cho các vùng.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt
1. Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trƣờng, 1995. Các tiêu chuẩn nhà nƣớc Việt Nam về môi trƣờng, Hà Nội.
2. Bộ Tài nguyên và môi trƣờng, Cục quản lý tài nguyên nƣớc (2006), “Dự án
điều tra tình hình khai thác, sử dụng tài nguyên nước và xả thải vào nguồn nước lưu vực sông Cầu”.
3. Cục thống kê tỉnh Bắc Giang, 2008. Niên giám thống kê tỉnh Bắc Giang 2007. Nhà xuất bản thống kê.
4. Cục thống kê tỉnh Bắc Kạn, 2008. Niên giám thống kê tỉnh Bắc Kạn 2007. Nhà xuất bản thống kê.
5. Cục thống kê tỉnh Bắc Ninh, 2008. Niên giám thống kê tỉnh Bắc Ninh 2007. Nhà xuất bản thống kê.
6. Cục thống kê thành phố Hà Nội, 2008. Niên giám thống kê thành phố Hà Nội 2007. Nhà xuất bản thống kê.
7. Cục thống kê tỉnh Vĩnh Phúc, 2008. Niên giám thống kê tỉnh Vĩnh Phúc 2007. Nhà xuất bản thống kê.
8. Cục thống kê tỉnh Thái Nguyên, 2008. Niên giám thống kê tỉnh Thái Nguyên