Bao gồm địa giới hành chính của tỉnh: Hải Dương (4 huyện) và Hải Phòng (8 huyện, thị). Tổng diện tích tự nhiên là 299.248ha, diện tích đất cần tưới là 135.239ha, đất canh tác 89.887ha [12].
Đặc điểm của khu này đa số diện tích là đồng bằng có chế độ thủy văn chịu ảnh hưởng của thủy triều, nguồn nước chính cung cấp cho nông nghiệp là các sông: Thái Bình, Kinh Thầy, Kinh Môn, sông Rạng, sông Văn Úc, sông Hương, sông Mới.
Toàn vùng hạ du sông Thái Bình có 1.528 công trình trong đó: + 100 hồ, đập tưới thiết kế 22.688ha, tưới thực tế 13.796ha. + 1.021 trạm bơm tưới thiết kế 73.873ha, tưới thực tế 60.124ha. + 407 cống diện tích tưới thiết kế 124.261ha, tưới thực tế 3.442ha.
Tổng diện tích tưới thiết kế toàn vùng là 100.003ha, tưới thực tế 77.361ha. Diện tích tưới thực tế so với diện tích yêu cầu tưới còn lại 57.878ha chưa được tưới chủ động, tỷ lệ diện tích được tưới chủ động đạt 57% so với yêu cầu tưới, phần diện tích còn lại chưa có công trình phục vụ đa số là diện tích nuôi trồng thuỷ sản.
Các khu thủy lợi hàng năm vẫn tồn tại diện tích chưa tưới được khoảng 57.878ha, trong đó có những khu công trình đầy đủ nhưng vẫn chưa đảm bảo diện tích tưới là do các công trình lâu ngày bị hỏng hóc, kênh mương chưa được nạo vét... Diện tích này tập trung ở các khu: Nam Thanh, Chí Linh, Kinh Môn, An Kim Hải, Uông Đông Hưng, còn lại các khu: Thuỷ Nguyên, Đa Độ, Tiên Lãng, Vĩnh Bảo vừa thiếu nguồn nước và thiếu công trình thuỷ lợi. Tóm lại, các khu thủy lợi dọc dòng chính sông Hồng có nguồn cấp nước tương đối dồi dào nên ít xảy ra khả năng thiếu nước.
Hình 1. 2. Bản đồ hệ thống thủy lợi vùng HDSH [12]
1.4. Khái quát đặc điểm mạng lƣới giao thông thủy vùng hạ du sông Hồng
Hệ thống sông Hồng và sông Thái Bình là hệ thống sông tự nhiên lớn nhất miền Bắc, với các tuyến đường thủy chính bao gồm:
+ Sông Hồng: Sông có bề rộng trung bình 500-700m, độ sâu mùa cạn 3,5- 5m, là tuyến đường thuỷ huyết mạch của vùng đồng bằng sông Hồng.
+ Sông Đuống: Sông có nhiều đoạn cong và bãi cạn, độ sâu mùa cạn 1,5- 1,8m.
+ Sông Cầu: Sông có bề rộng trung bình 150m, độ sâu mùa cạn 1,2-1,5m các xà lan và tàu hàng nhỏ hơn 100 tấn có thể đi lại được.
+ Sông Luộc là tuyến sông chủ yếu nối Hải Phòng với các tỉnh miền Bắc có khả năng lưu thông hàng triệu tấn/năm.
+ Ngoài ra còn các Sông Đáy, sông Châu, sông Nhuệ, sông Sắt... Trong đó, sông Đáy và sông Hồng do Trung ương quản lý, giữ vị trí quan trọng trong việc vận tải, cung ứng các loại vật tư, nguyên liệu phục vụ sản xuất và vận chuyển sản phẩm sản xuất đi các tỉnh trong cả nước, các cảng biển để xuất khẩu.
+ Sông Cấm, sông Thái Bình, sông Lạch Tray, sông Văn Úc...cũng giữ vai trò cực kỳ quan trọng trong giao thông đường thủy liên vùng và khu vực.
Theo thông tư số 36/2012/TT-BGTVT ngày 13 tháng 9 năm 2012 của Bộ Giao thông vận tải về Quy định cấp kỹ thuật đường thủy nội địa (bảng 1.2), các tuyến thủy nội địa vùng HDSH trên 25 sông chính được phân cấp thành 31 tuyến đường thủy.
Bảng 1. 2. Kích thƣớc đƣờng thủy nội địa theo cấp kỹ thuật [3]
Cấp Kích thƣớc đƣờng thủy Sông Kênh Bán kính cong (m) Sâu(m) Rộng(m) Sâu(m) Rộng(m) I >4,0 >90 >4,5 >75 >600 II >3,2 >50 >3,5 >40 >500 III >2,8 >40 >3,0 >30 >350 IV >2,3 >30 >2,5 >25 >150 V >1,8 >20 >2,0 >15 >100 VI >1,0 >12 >1,0 >10 >60
Tuyến từ cảng Hà Nội đến cửa Ba Lạt trên sông Hồng, từ Ninh Bình đến cửa Đáy, sông Ninh Cơ, sông Cấm đạt tuyến cấp I, còn lại chủ yếu đạt cấp II và III, chỉ có 3 tuyến cấp IV là tuyến sông Đáy từ Vân Đình xuống Phủ Lý, sông Hóa và sông
Hoàng Long (bảng 1.3).
Bảng 1. 3. Cấp kỹ thuật của các tuyến đƣờng thủy chính vùng HDSH [3]
STT Sông Phạm vi Chiều dài
(km)
Cấp kỹ thuật
1 Sông Hồng Từ Ngã ba Việt Trì đến cảng Hà Nội 74,5 II Từ cảng Hà Nội đến cửa Ba Lạt 178,5 I 2 Sông Đà Từ trạm Hòa Bình đến ngã ba Việt Trì 58 III
4 Sông Lô Từ Vụ Quang đến ngã ba Việt Trì 1 II
7 Sông Đuống Toàn tuyến 68 II
8 Sông Luộc Toàn tuyến 72 II
9 Sông Đáy
Từ cửa Đáy đến Ninh Bình 72 I
Từ Ninh Bình đến Phủ Lý 43 III
Từ Phủ Lý đến cảng Vân Đình 48 IV
10 Sông Hoàng
Long Từ ngã ba Gián Khẩu đến cầu Nho Quan 28,0 IV 11 Sông Đào Nam
Định Toàn tuyến 33,5 II
12 Sông Ninh Cơ Toàn tuyến 47 I
13 Sông Thái Bình
Từ cửa Thái Bình đến ngã ba Kênh Khê-Thái
Bình 33,0 III
Từ ngã ba Kênh Khê-Thái Bình đến Quý Cao 3,0 II Từ ngã ba Mía đến ngã ba Nấu Khê 57,0 III Từ ngã ba Nấu Khê đến ngã ba Lác 7,0 II
14 Sông Kinh Thầy Toàn tuyến 44,5 II
15 Sông Kinh Môn Toàn tuyến 45,0 III
16 Sông Kênh Khê Toàn tuyến 3,0 II
17 Sông Lai Vu Toàn tuyến 26,0 III
18 Sông Gùa Toàn tuyến 4,0 III
19 Sông Mía Toàn tuyến 3,0 III
20 Sông Hoá Toàn tuyến 36,5 IV
21 Sông Trà Lý Từ cửa Trà Lý đến thành phố Thái Bình 42,0 II Từ thành phố Thái Bình đến ngã ba Phạm Lỗ 28,0 III
22 Sông Cấm Toàn tuyến 7,5 I
23 Sông Đá Bạch Toàn tuyến 22,3 II
STT Sông Phạm vi Chiều dài (km)
Cấp kỹ thuật
Từ cầu Rào đến ngã ba Kênh Đồng 40,0 III
25 Sông Văn Úc Toàn tuyến 57,0 II
Hình 1. 3. Sơ đồ các tuyến vận tải thủy vùng HDSH
Trong số 31 tuyến vận tải thủy kể trên có 4 tuyến được coi là những tuyến đóng vai trò quan trọng và không thể thiếu được trong hệ thống giao thông vận tải vùng HDSH [12].
STT Tuyến Sông chính Chiều dài (km) Độ sâu tối thiểu (m) Cỡ tàu tối đa (DWT)
Tuyến 1 Quảng Ninh - Ninh Bình Luộc, Đào,
Đáy 323 1,8 Dùng xà lan
Tuyến 2 Quảng Ninh - Hà Nội, Hà Nội - Việt Trì
Kinh Thầy, Đuống, Hồng
313 79
1,5 Dùng xà lan Tuyến 3 Lạch Giang - Nam Định
- Hà Nội
Sông Ninh Cơ, sông Hồng
181 1,5 600
Tuyến 4 Cửa Đáy - Ninh Bình Sông Đáy 72 0,8 300 - 1.000
Chƣơng 2 - XÁC ĐỊNH TỔ HỢP CẠN BẤT LỢI ĐẾN HẠ DU SÔNG HỒNG 2.1. Đặc điểm dòng chảy cạn vùng hạ du sông Hồng.
Mùa cạn trên vùng HDSH bắt đầu từ cuối tháng XI tới tháng V năm sau, tháng XI là tháng chuyển tiếp mùa lũ sang cạn Dòng chảy bắt đầu giảm từ tháng X và giảm nhanh vào tháng XII đến tháng IV, đạt nhỏ nhất vào tháng II, III trên dòng chính và các sông nhánh lớn. Tháng IV, V do có mưa dông, lượng dòng chảy bắt đầu tăng. Trong các tháng mùa cạn lượng mưa chiếm 20 - 25% lượng mưa năm, nhưng tập trung chủ yếu vào tháng XI, IV, V từ tháng XII tới tháng II mưa nhỏ, thời tiết khôhanh, cuối tháng III có mưa phùn. Từ tháng XII tới tháng III dòng chảy trong sông chủ yếu là do nước ngầm cung cấp.
Dạng dòng chảy tháng cạn nhất tại Sơn Tây trên sông Hồng đạt trung bình 6,78 l/skm2. Trên sông Thái Bình, sông Lục Nam có mô đun dòng chảy trung bình tháng cạn nhất chỉ đạt 2,4 l/s.km2. Tháng có dòng chảy nhỏ nhất trong tháng cạn nhất tại Sơn Tây trên sông Hồng chỉ đạt 4,4 l/skm2.
Nước ngầm là nguồn cung cấp quan trọng cho dòng chảy mùa cạn. Dòng chảy mùa cạn chủ yếu được nuôi dưỡng bằng lượng nước ngầm trong lưu vực và một phần nhỏ lượng nước mưa do gió mùa đông bắc hoặc front cực đới đem lại
Sau khi kết thúc mùa lũ nước sông ngòi hạ thấp dần, lưu lượng nước trong sông giảm dần cho tới giá trị thấp nhất trong năm sau đó được tăng dần bởi những trận mưa đầu mùa mưa. Nếu như mùa lũ lượng nước dư thừa gây thiệt hại cho nông nghiệp và đời sống thì ngược lại mùa cạn lại gây nên thiếu nước ở nhiều nơi. Mùa cạn có quan hệ trực tiếp đến sản xuất nông lâm nghiệp. Vụ đông, vụ xuân thời vụ dùng nước nhiều cho canh tác lại đúng vào lúc mực nước trong sông xuống thấp, lượng nước ít.
Dòng chảy mùa cạn có thể chia làm ba thời kỳ: + Đầu mùa cạn
+ Giữa mùa cạn + Cuối mùa cạn
Trong thời kỳ đầu mùa cạn: Dòng chảy trong sông giao động mạnh, nó mang tính chất chuyển tiếp từ chế độ này sang chế độ khác của dòng chảy trong các tháng IX và X vùng hoạt động của dải hội tụ dịch về phía nam, gió mùa đông bắc đã bắt đầu hoạt động, nếu lượng mưa tháng IX, tháng X trên dưới 200mm thì sang tháng X, tháng XI chỉ trên dưới 100mm, dòng chảy trong sông giảm xuống chỉ còn 5- 6%. Nếu tháng IX, X là tháng cuối mùa lũ thì tháng X, XI bắt đầu mùa cạn.
Giai đoạn giữa mùa cạn: thường kéo dài từ tháng XII đến tháng III năm sau. Từ cuối tháng XI đến tháng I là thời kỳ khô hanh. Trong thời kỳ này gió mùa đông bắc đã ổn định, thời kỳ thịnh hành của khối không khí cực đới biến tính qua lục địa nên nhìn chung mưa ít. Tháng mưa ít nhất là tháng XII, tháng I, II và III là tháng mưa phùn, lượng mưa dưới 30mm, lượng mưa này chỉ có tác dụng là ẩm không khí, giảm bốc hơi mà không cho lượng nước đáng kể.
Thời kỳ giữa mùa cạn là thời kỳ lượng nước trong sông ổn định nhất, lượng dòng chảy sông suối hoàn toàn nuôi dưỡng bằng nước ngầm, dòng chảy trung bình tháng thấp nhất phần lớn rơi vào tháng III. Vào tháng đầu mùa cạn thành phần dòng chảy rút xuống thành phần thứ yếu nhường chỗ cho dòng chảy ngầm, tỷ lệ dòng chảy trong tháng đầu mùa cạn còn chiếm từ 5,5% đến 8,0% lượng dòng chảy cả năm. Sang tháng kế tiếp hoạt động kế tiếp hoạt động của chế độ gió mùa đông bắc đã đi vào thế ổn định lượng mưa tháng giảm xuống nhiều chỉ trên dưới 50mm. Dòng chảy trong sông được nuôi dưỡng phần lớn bằng dòng chảy ngầm và một phần lượng trữ trong sông.
Giai đoạn cuối mùa cạn: Đây là thời kỳ chuyển tiếp từ mùa đông sang mùa hạ. Hệ thống không khí lạnh hình thành và phát triển còn chưa chiếm ưu thế còn hệ thống không khí mùa đông đang suy yếu. Do sự giao tranh như vậy nên động lực gây mưa bắt đầu phát triển lẻ tẻ, đã có những trận mưa rào có lượng nước đáng kể, lượng mưa tháng III trên khu vực và lượng mưa tháng IV trên các lưu vực khác đã vượt trên 100mm. Thời gian kéo dài mùa cạn trên hệ thống sông như sau: hệ thống sông Thái Bình không đồng nhất. Thời điểm bắt đầu và kết thúc mùa cạn tương đối
ổn định. Nhìn chung thời điểm bắt đầu mùa cạn ổn định hơn thời điểm kết thúc. Lượng dòng chảy mùa cạn phụ thuộc vào đặc tính trữ nước và điều tiết nước của lưu vực như mưa, diện tích lưu vực, thảm phủ thực vật, các yếu tố về địa chất thổ nhưỡng địa hình. Do đó vùng khác nhau có tỷ lệ lượng nước lớn nhỏ khác nhau.
Bảng 2. 1. Dòng chảy trung bình mùa cạn lƣu vực sông Hồng – Thái Bình Trạm Sông F(km2) QTBcạn(m3/s) MTBcạn(l/s.km2)
Sơn Tây Hồng 143800 1570,00 10,9
Hòa Bình Đà 51680 705,00 13,6
Vĩnh Yên Nghĩa Đô 131 4,43 33,8
Cầu Sơn Thương 2330 12,80 5,49
Nguồn: [1]
Dòng chảy tháng nhỏ nhất trên toàn lưu vực đồng bộ rơi vào tháng II, thời kỳ này cũng là thời kỳ cuối mùa khô nên lượng mưa đạt giá trị rất thấp, đây là thời kỳ căng thẳng về nước. Tỷ lệ dòng chảy tháng nhỏ nhất so với dòng chảy năm chiếm từ 0,3% - 3,6%. Lưu vực sông Thái Bình là lưu vực có mức độ điều tiết kém nhất, tỷ lệ dòng chảy 1 tháng nhỏ nhất từ 0,69% - 2,22%.
Trong những năm gần đây do tác động của sự phát triển hệ thống các công trình khai thác nguồn nước cũng như chịu ảnh hưởng của BĐKH nên về mùa cạn tình trạng khô kiệt trên sông đã xẩy ra nghiêm trọng theo chiều hướng hết sức bất lợi. Năm 2004, năm được coi là khốc liệt nhất trong vòng 40 năm qua, mực nước sông Hồng tại Hà Nội ở thời điểm tháng 1/2004 là +2,17m (kiệt nhất có lúc xuống tới 1,75m); Năm 2005 ở cùng thời điểm mực nước xuống đến 2,06m (kiệt nhất có lúc xuống tới 1,5m); Năm 2006 – 2007, mực nước sông Hồng tại Hà Nội giảm xuống còn 1,6m thấp nhất trong vòng 100 năm qua. Kỷ lục vào năm 2010 mực nước Hà Nội chỉ còn là 0,1m
Bảng 2. 2. Tổng hợp mực nƣớc Hà Nội thấp nhất trong các tháng mùa cạn từ 2001-2011 (Đơn vị: cm)
Mùa cạn năm\ Tháng XI XII I II III IV V
2001-2002 380 290 272 257 278 266 329 Ngày 27 30 23 17 20 13 3 2002-2003 293 272 253 243 269 270 282 Ngày 26 19 29 6 11 8 2 2003-2004 234 240 197 210 196 186 248 Ngày 25 22 27 16 3 6 4 2004-2005 254 221 205 172 158 192 162 Ngày 24 29 6 13 8 16 22 2005-2006 243 196 166 136 148 149 180 Ngày 29 24 17 20 20 3 2 2006-2007 176 147 130 112 138 116 168 Ngày 30 28 29 23 20 20 2 2007-2008 180 130 112 80 1 120 146 Ngày 27 1 1 12 11 1 3 2008-2009 274 152 120 100 92 148 168 Ngày 29 22 31 1 16 2 5 2009-2010 76 66 48 10 40 42 130 Ngày 18 29 21 21 2 13 2 2010-2011 108 110 110 24 22 50 118 Ngày 30 14 25 6 8 5 3 Nguồn: [1]
2.2 Đánh giá sự đồng bộ các đặc trƣng dòng chảy cạn trên sông Hồng
2.2.1. Cơ sở dữ liệu đánh giá.
Sông Hồng được tạo thành bởi 3 nhánh sông chính: Sông Đà, sông Thao và sông Lô. Tổ hợp cạn được xác định những năm có dòng chảy cạn nhất (bất lợi về cấp nước nhất) trên 3 nhánh sông và dòng chính sông Hồng.
Để phản ánh khách quan việc gặp gỡ dòng chảy cạn giữa các năm trên các tuyến thuộc hệ thống sông Hồng, chuỗi số liệu dòng chảy trung bình tháng trong 52 năm từ 1960-2011 đã được sử dụng để tính toán. Nghiên cứu và phân tích sự gặp gỡ dòng chảy giữa các tuyến theo các thời gian được thực hiện theo chu kỳ thời gian: năm thủy văn, mùa cạn, 3 tháng liên tục cạn nhất và 1 tháng cạn nhất.
Các vị trí đại diện tính toán tổ hợp cạn hệ thống sông Hồng gồm:
- Nhánh sông Đà: Số liệu được dùng gồm lưu lượng trung bình ngày, lưu lượng trung bình tháng thực đo tại trạm Hòa Bình từ 1961-2011.
- Nhánh sông Thao: Số liệu được dùng gồm lưu lượng trung bình ngày, lưu lượng trung bình tháng trạm thủy văn Yên Bái từ 1960-2011.
- Nhánh sông Lô: . Số liệu được dùng gồm lưu lượng trung bình ngày, lưu lượng trung bình tháng thực đo tại trạm thủy văn Vụ Quang từ năm 1960-2011.
- Dòng chính sông Hồng: trạm thủy văn Sơn Tây và Hà Nội. Số liệu được dùng gồm lưu lượng trung bình ngày, lưu lượng trung bình tháng từ năm 1960- 2011.
2.2.2. Đánh giá sự đồng bộ về thời gian xuất hiện dòng chảy cạn trên các nhánh sông.
Chỉ tiêu đánh giá sự đồng bộ được xác định dựa vào thời gian xuất hiện đặc trưng dòng chảy cạn trên mỗi nhánh sông. Nếu thời gian xuất hiện đặc trưng dòng chảy cạn trên 2 nhánh sông trùng nhau, ta xem năm đó là đồng bộ. Nếu không trùng nhau coi là không đồng bộ. Đối với tổ hợp 3 nhánh sông thượng lưu: sông Đà, sông Thao, sông Lô nếu 2/3 nhánh có thời gian xuất hiện đặc trưng dòng chảy cạn trùng