dụng ở hạ lưu và phương pháp tính toán
4.3.1.1 Bài toán và phương pháp tính toán Bài toán
- Nguồn nước đến đập Thạch Nham hiện nay vẫn phụ thuộc chủ yếu vào nguồn nước đến của sông Trà Khúc nói chung không ổn định có năm nhiều nước, năm nước trung bình và năm ít nước. Thời gian mùa kiệt nguồn nước đến ít nhất nhưng lại là thời gian cần nhiều nước cho các nhu cầu sử dụng nhất nên sẽ nảy sinh mâu thuẫn / xung khắc trong sử dụng nước .
- Chia sẻ, phân bổ nguồn nước đến đập Thạch Nham cho sử dụng ở khu vực hạ lưu, ngoài việc chia sẻ phân bổ nước cho sử dụng của các ngành (nước tưới, nước cho công nghiệp) còn cần phải chia sẻ, phân bổ nguồn nước cho HST và duy trì môi trường dòng sông ở khu vực hạ lưu.
Yêu cầu của bài toán
Chia sẻ phân bổ một cách hợp lý nguồn nước đến đập Thạch Nham cho sử dụng ở khu vực hạ lưu, có xem xét khả năng đáp ứng yêu cầu duy trì dòng chảy tối thiểu cho HST và môi trường dòng sông ở hạ lưu
Để giải quyết bài toán này:
- Cần đề xuất nguyên tắc chia sẻ, phân bổ nguồn nước đến cho các nhu cầu sử dụng ở hạ lưu phù hợp với điều kiện của nguồn nước đến.
- Xác định lượng nước chia sẻ, phân bổ cho các nhu cầu sử dụng theo nguyên tắc chia sẻ, phân bổđã đề xuất.
Các trường hợp xem xét : Có hai trường hợp có thể xảy ra đó là:
- Nguồn nước đến đủ đáp ứng các nhu cầu: phân bổ nguồn nước đến theo nguyên tắc phân bổ nguồn nước cho các nhu cầu sử dụng.
- Nguồn nước đến hạn chế không đủ đáp ứng các nhu cầu: chia sẻ nguồn nước đến theo nguyên tắc ưu tiên.
Thông tin, số liệu đầu vào: bao gồm :
- Thông tin số liệu về hệ thống công trình và sử dụng nước của công trình. - Nguồn nước đến hệ thống theo các phương án bổ sung nguồn nước. - Nhu cầu sử dụng nước của các ngành theo phương án sử dụng nước.
- Yêu cầu duy trì dòng chảy tối thiểu ở khu vực hạ lưu ( theo Nghị định 112/2008/NĐ-CP).
Phương pháp tính toán
Theo phương pháp tính toán cân bằng nước :
- Tính toán cân bằng giữa nguồn nước đến và nhu cầu sử dụng ở hạ lưu để đánh giá khả năng đáp ứng của nguồn nước trong phương án tính toán.
- Chia sẻ, phân bổ nguồn nước đến cho các nhu cầu sử dụng cho phương án tính có xem xét nguyên tắc ưu tiên trong sử dụng nước.
- Đánh giá hiệu quả sử dụng nước của phương án.
4.3.1.2 Nghiên cứu đề xuất nguyên tắc chia sẻ, phân bổ nguồn nước đến đập Thạch Nham cho sử dụng ở khu vực hạ lưu
1) Nguyên tắc ưu tiên
Cơ sởđề xuất nguyên tắc ưu tiên
Để phân bổ nguồn nước, cần đề xuất “nguyên tắc ưu tiên” trong sử dụng nước. Để xác định nguyên tắc ưu tiên cần phải dựa vào chiến lược và chính sách, luật pháp của Nhà nước vận dụng vào điều kiện cụ thể của lưu vực sông.
Luật Tài nguyên nước trong điều 20 có quy định “trong trường hợp thiếu nước, việc điều hòa, phân phối nước phải ưu tiên cho mục đích sinh hoạt; các mục
đích sử dụng khác được điều hòa, phân phối theo tỷ lệ quy định trong quy hoạch lưu vực sông và bảo đảm nguyên tắc công bằng hợp lý”.
Trong Chiến lược quốc gia về tài nguyên nước đến năm 2020 mục tiêu về khai thác sử dụng TNN cũng nêu rõ: “Phân bổ, chia sẻ TNN hài hòa, hợp lý giữa các ngành, các địa phương, ưu tiên sử dụng nước cho sinh hoạt, sử dụng nước mang lại giá trị kinh tế cao, bảo đảm dòng chảy môi trường”.
Để bảo đảm tính bền vững, hiệu quả trong khai thác, sử dụng tài nguyên nước, chiến lược cũng nêu rõ: “Phải thực hiện việc điều hòa và phân phối nguồn nước trên các lưu vực sông bảo đảm phân bổ, khai thác, sử dụng tài nguyên nước hợp lý giữa các ngành, các địa phương. Ưu tiên bảo đảm nguồn nước cho cấp nước sinh hoạt, các đô thị lớn, các khu công nghiệp, khu kinh tế tập trung và các ngành sản xuất có giá trị kinh tế cao. Bảo đảm nước tưới hợp lý cho cây trồng” .
Từ các định hướng trong chiến lược quốc gia về tài nguyên nước và luật Tài nguyên nước có thểđưa ra thứ tựưu tiên như sau:
(1). Ưu tiên thứ nhất là đảm bảo đủ nước cho sinh hoạt cả về số lượng lẫn chất lượng vì đó là yêu cầu thiết yếu của con người. Đối với hạ lưu Trà Khúc là phải đảm bảo nguồn nước cấp cho NMN Quảng Ngãi với trạm bơm lấy nước trên sông chính ở vị trí sau cầu Trà Khúc.
(2). Ưu tiên thứ hai là đảm bảo nước cấp cho công nghiệp vì đó là lĩnh vực mang lại giá trị kinh tế cao nhất trong các ngành dùng nước. Ở hạ lưu Trà Khúc đó là nước cấp cho KCN Quảng Phú lấy từ sông Trà Khúc tại trạm bơm NMN Quảng Ngãi và nước cấp cho KCN Tịnh Phong (huyện Sơn Tịnh) và KCN Dung Quất lấy từ kênh Thạch Nham.
(3) Ưu tiên thứ 3: cần xem xét nên đặt ưu tiên đảm bảo nước cho tưới hay đặt ưu tiên cho đảm bảo nước cho HST và môi trường dòng sông ở khu vực hạ lưu trong điều kiện cụ thể của lưu vực sông ?
Phân tích :
- Hiện tại HTTL Thạch Nham đang đảm bảo nguồn nước tưới ổn định cho toàn bộ hạ lưu sông Trà Khúc và cả hạ lưu sông Vệ. Nguồn nước này rất quan trọng đảm bảo đời sống cho phần lớn dân cưở khu vực hạ lưu. Giá trị kinh tế sử dụng nước tưới hàng năm cũng rất lớn, ước tính theo lợi ích tăng thêm do tưới hơn 30.000 ha đất canh
tác của năm 2010 là 187,5 tỷđồng. Trong tình hình công trình và các khu tưới đã có như hiện nay nếu không đảm bảo nước tưới thì sẽ gây ảnh hưởng rất lớn đến đời sống dân cư và KTXH của Tỉnh Quảng Ngãi, nên theo đề xuất của luận án là phải cố gắng
đảm bảo nhu cầu nước tưới, tuy nhiên có thể hạn chếở mức nhất định không gây ảnh hưởng tiêu cực đến dân cư. Trong trường hợp này lượng DCTT ở hạ lưu cũng không thể đảm bảo như yêu cầu. Tuy nhiên do đã hạn chế lượng nước lấy vào của HTTL Thạch Nham nên DCTT cũng được đảm bảo ở một mức độ nhất định. Trong vận hành thực tế, cần thực hiện giải pháp bổ sung nguồn nước đến cho đập Thạch Nham để hạn chế xảy ra trường hợp này.
2) Nguyên tắc chia sẻ, phân bổ nguồn nước đến
Từ các phân tích ở trên, luận án đưa ra các nuyên tắc chia sẻ, phân bổ nguồn nước đến đập Thạch Nham cho sử dụng ở khu vực hạ lưu đề xuất như sau :
a) Trong trường hợp nguồn nước đến đủ đáp ứng cả nhu cầu nước lấy vào của hệ
thống và yêu cầu duy trì dòng chảy tối thiểu ở khu vực hạ lưu, thì đập Thạch Nham
được lấy vào (phân bổ) đủ lượng nước theo nhu cầu sử dụng nước của hệ thống. b) Trong trường hợp nguồn nước đến hạn chế không đủđáp ứng thì cần phải hạn chế nhu cầu lấy nước của hệ thống ở một mức nhất định, đề nghị như trong bảng 4-5.
Bảng 4-5. Nguyên tắc chia sẻ, phân bổ nguồn nước đến đập Thạch Nham cho sử dụng ở khu vực hạ lưu theo đề xuất của luận án
TT Điều kiện NN đến đập TN
Qđến TN (m3/s)
Q lấy vào HTTL Thạch Nham Q môi trường hạ du
1 Đủ nguồn Lớn hơn 40 Lấy vào đủ theo nhu cầu của hệ thống Lượng nước còn lại
2 Hạn chế 30-40
Lấy vào ở mức hạn chế bằng 90- 95% tổng nhu cầu, chia sẻ cho các nhu cầu
trong HT theo nguyên tắc ưu tiên
Lượng nước còn lại
3 Rất hạn chế Nhỏ hơn 30
Lấy vào ở mức hạn chế bằng 85-90% nhu cầu, chia sẻ cho các nhu cầu trong HT
theo nguyên tắc ưu tiên
Lượng nước còn lại
Để thực hiện :
- Đập Thạch Nham phải cải tiến quản lý tưới để có thể xác định được đúng nhu cầu lấy nước tưới trong từng thời kỳ (theo thời đoạn tuần 10 ngày) làm cơ sở để vận hành lấy nước vào hệ thống. Đồng thời phải cải tiến quản lý vận hành để có thể lấy
đúng lượng nước được lấy trong mỗi thời kỳ và phân phối đến các khu tưới theo số liệu nhu cầu dùng nước của từng khu vực.
- Khi lượng nước lấy vào ở mức hạn chế hoặc rất hạn chếđể không ảnh hưởng
đến sản xuất nông nghiệp, trong hệ thống cần thực hiện triệt để biện pháp sử dụng nước tiết kiệm, hạn chế đến mức thấp nhất tổn thất do rò rỉ nước trong hệ thống kênh, kết hợp với các biện pháp cất giữ nước trong các hồđầm, bơm tát nước tại chỗđể bổ sung lượng nước thiếu trong từng khu vực tưới, không để ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp. Trong thực tế cần thực hiện giải pháp bổ sung nguồn nước như đề xuất trong mục 4.2.3 để luôn đảm bảo đủ nguồn như trường hợp 1, hạn chế xảy ra các trường hợp 2 và 3.
4.3.1.3 Tính toán cân bằng nước hệ thống đểđánh giá phương án chia sẻ, phân bổ
nguồn nước đến đập Thạch Nham cho sử dụng ở khu vực hạ lưu
1) Sơđồ hệ thống tính toán
Sơ đồ hệ thống tính toán như hình 4-1 trong đó nguồn nước đến đập tùy theo từng phương án, bao gồm nguồn nước tự nhiên của sông và có 3 công trình bổ sung nguồn nước ở thượng nguồn là hồ Nước Trong, hồ Thượng Kon Tum, HồĐăk Rinh.
Nước được lấy vào hệ thống qua hai kênh Chính Bắc và kênh Chính Nam. Kênh Chính Bắc tưới cho khu tưới bắc Trà Khúc, cấp nước cho CN của hai khu CN Tịnh Phong và Dung Quất (năm 2010 tổng lượng nước cấp cho CN là 21.900 m3/ngày đêm). Kênh Chính Nam cấp cho khu tưới Nam Trà Khúc và Nam Sông Vệ. Ngoài ra hệ thống còn là nguồn bổ trợ cho lấy nước sinh hoạt và chăn nuôi của dân cư trong khu tưới.
Đập Thạch Nham trong quá trình lấy nước phải xả một lượng nước để duy trì DCTT cho khu vực hạ lưu. Tuyến kiểm soát DCTT tại trạm TV Trà Khúc .
2) Nội dung tính toán cân bằng nước
- Tính toán cân bằng nước cho 9 tháng mùa kiệt (I-IX) theo thời đoạn ngày, tại hai vị trí: (1) tuyến đập Thạch Nham, và (2) tại tuyến kiểm soát dòng chảy tối thiểu tại hạ lưu (trạm TV Trà Khúc)
- Nguồn nước đến đập Thạch Nham theo các phương án khác nhau: sử dụng nguồn nước tự nhiên trong điều kiện của năm ít nước thiết kế P=85% như bảng 4-2, và có thêm công trình bổ sung nguồn nước của các hồ Nước Trong, hồ TĐ Thượng Kon Tum, hồ TĐĐăk Rinh nhưbảng 4-4.
- Phạm vi vùng sử dụng nước là toàn bộ khu tưới thuộc hệ thống kênh Thạch Nham (kênh chính Bắc và kênh Chính Nam), bao gồm cả lượng nước chuyển sang cho hạ lưu sông Vệ (cho tưới ở Nam sông Vệ) và sông Trà Bồng (cung cấp cho công nghiệp của KCN Dung Quất).
- Yêu cầu duy trì dòng chảy tối thiểu ở khu vực hạ lưu tại trạm thủy văn Trà Khúc đã xác định trong mục 3.2.2.2, kết quả như bảng 3-5.
Hình 4-1 . Sơđồ tính toán cân bằng nước hạ lưu sông Trà Khúc.
1) Cân bằng nước tại tuyến đập Thạch Nham: Tính toán CBN tại tuyến đập Thạch Nham để xác định lượng nước xả qua đập xuống khu vực hạ lưu.
Để mô phỏng CBN, lượng nước lấy vào hệ thống giả thiết cho đập Thạch Nham lấy đủ như nhu cầu, thông qua tính cân bằng nước tại tuyến đập xác định lượng nước còn lại của ngày xả qua đập tràn xuống hạ lưu ( Qxả Thạch Nham).
2) Cân bằng nước trong đoạn sông hạ lưu để xác định lượng dòng chảy của sông tại TP Quảng Ngãi (tuyến kiểm soát dòng chảy tối thiểu tại trạm TV Trà Khúc)
ĐẬP THẠCH NHAM
Hồ Nước Trong Hồ TĐ DăkRinh
Hồ TĐ Thượng Kon Tum
Trạm TV Trà Khúc ( Tuyến KS DCTT) TP Quảng Ngãi Kênh Chính Nam Kênh Chính Bắc Tưới cho KT Bắc Trà Khúc Nước cho CN ( KCN Tịnh Phong và KCN Dung Quất. Nước cho SH và chăn nuôi trong khu tưới
Tưới cho KT Nam Trà Khúc và Nam Sông Vệ.
Nước cho SH và chăn nuôi trong khu tưới
Nước hồi quy từ KT Nước nhập lưu
a) Tính toán lượng nước nhập lưu địa phương chảy vào đoạn sông từđập Thạch Nham đến Thành phố Quảng Ngãi bao gồm lượng nước điều tiết lưu vực khu giữa và lượng nước hồi quy khu tưới trong đó:
- Lượng nước điều tiết của diện tích lưu vực nhập lưu địa phương (khu giữa) 332 km2 từđập Thạch Nham đến Thành phố Quảng Ngãi tính theo lượng dòng chảy tự
nhiên đến đập Thạch Nham có xét tỷ lệ % chênh lệch diện tích lưu vực.
- Lượng nước hồi quy trở về sông đoạn từ đập Thạch Nham đến Thành phố
Quảng Ngãi theo tỷ lệ % của lượng nước tưới trong khu vực, hệ số nước hồi quy lấy 0,20 theo kinh nghiệm và tình hình thực tế tại địa phương.
b) Lượng dòng chảy tại TP Quảng ngãi (vị trí trạm TV Trà Khúc) tính toán theo phương trình sau:
Q Quảng Ngãi tính toán = Q xả ThạchNham + Q nhập lưu địa phương (4-1) 3) So sánh Qtính Quảng Ngãi với Q dòng chảy tối thiểu yêu cầu tại Quảng Ngãi để đánh giá khả năng nguồn nước có đảm bảo nhu cầu nước của hệ thống và duy trì được lượng dòng chảy tối thiểu theo yêu cầu hay không.
Nếu không đảm bảo thì tính lại cân bằng nước tại tuyến đập Thach Nham nhưng có xem xét chia sẻ, phân bổ nguồn nước đến cho sử dụng ở hạ lưu theo các nguyên tắc đã nêu trong bảng 4-1 và xác định được lượng nước chia sẻ cho đập Thạch Nham, lượng dòng chảy duy trì tại TP Quảng Ngãi của phương án tính.
3) Các phương án tính toán CBN và số liệu đầu vào cho tính toán nhu cầu nước
(1) Luận án đưa ra các phương án như sau:
Bảng 4-6. Các phương án tính toán chia sẻ, phân bổ nguồn nước
TT Phương án Nội dung phương án
1 PA 1 Nhu cầu sử dụng nước 2010, sử dụng nguồn nước đến tự nhiên của sông
2 PA2a Nhu cầu sử dụng nước 2010, sử dụng nguồn nước đến tự nhiên của sông có bổ sung nguồn nước của hồ Nước Trong
3 PA3a Nhu cầu sử dụng nước 2010, sử dụng nguồn nước đến tự nhiên của sông có bổ sung nguồn nước của hồ Nước Trong và hồ Thượng Kon Tum
4 PA4a Nhu cầu sử dụng nước 2010, sử dụng nguồn nước đến tự nhiên của sông có bổ sung nguồn nước của hồ Nước Trong , hồ Thượng Kon Tum và hồĐăkRinh
5 PA2b Như PA2a nhưng nhu cầu sử dụng nước dự báo đến năm 2020 6 PA3b Như PA3a nhưng nhu cầu sử dụng nước dự báo đến năm 2020 7 PA4b Như PA4a nhưng nhu cầu sử dụng nước dự báo đến năm 2020
( 2) Số liệu đầu vào cho tính toán nhu cầu sử dụng nước a) Nhu cầu nước hiện tại năm 2010
- Dân số các huyên tại khu vực hạ lưu năm 2010 như bảng 1-2. Sử dụng bảng này và dựa theo mức cấp nước cho sinh hoạt của dân cư khu vực thành thị và nông thôn tính toán được nhu cầu nước cho sinh hoạt của dân cư trong khu tưới Thạch Nham.
- Nhu cầu nước tưới của hệ thống Thạch Nham tính theo diện tích tưới năm 2010 của hệ thống là 30.934 ha như bảng 1-3 cộng thêm diện tích tạo nguồn của hệ thống trong năm 2010 là 3619 ha (trọng lực 3591 ha, động lực 27,7 ha), tổng cộng diện tích tính nhu cầu nước tưới là 34.553 ha.
- Mức tưới cho lúa và hoa màu sử dụng kết quả tính toán từ mô hình CROPWAT theo thời đoạn tuần 10 ngày, sau đó phân phối đều để tính toán lượng nước tưới theo từng ngày. Mô hình mưa vụ thiết kế P=85% theo tài liệu của trạm Quảng Ngãi. Kết quả mức tưới mặt ruộng như bảng 4-7. Hệ số kênh mương của hệ thống lấy 0,65.
Bảng 4-7. Kết quả mức tưới mặt ruộng tính theo mô hình CROPWAT khu tưới ThạchNham (m3/ha/vụ)
TT Loại cây trồng VụĐông xuân Vụ Hè thu
1 Lúa nước 6031 8677
2 Hoa màu (ngô) 2667 3107