Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Khai thác công trình thủy lợi (CTTL) là quá trình vận hành, sử dụng và quản lý các công trình nhằm đảm bảo cung cấp và tiêu thoát nước theo kế hoạch, phục vụ sản xuất nông nghiệp, dân sinh và phát triển kinh tế - xã hội. Trên phạm vi toàn quốc, hệ thống thủy lợi hiện có 75 hệ thống lớn, 800 hồ đập lớn và vừa, hơn 3.500 hồ có dung tích trên 1 triệu m³ và đập cao trên 10 m, hơn 5.000 cống tưới tiêu lớn cùng trên 10.000 trạm bơm lớn và vừa (tổng công suất 24,8 triệu m³/h). Toàn bộ hệ thống này đảm nhận năng lực tưới trực tiếp cho 3,45 triệu ha, tạo nguồn cấp nước cho 1,13 triệu ha, tiêu thoát nước cho 1,4 triệu ha, ngăn mặn cho 0,87 triệu ha và cải tạo chua phèn cho 1,6 triệu ha đất canh tác nông nghiệp.

Tại thành phố Hải Phòng, các công trình thủy lợi được phân chia thành 6 hệ thống độc lập do đặc điểm địa hình bị chia cắt bởi 6 tuyến sông là chi lưu của hệ thống sông Thái Bình. Riêng 5 hệ thống thủy lợi trên đất liền sở hữu 14 tuyến kênh trục chính với tổng chiều dài 260,2 km, 135 kênh cấp I dài 526,6 km, 6 cống đầu mối, 363 cống có khẩu độ dưới 5,0 m và 702 trạm bơm tưới. Nhiệm vụ tổng thể của các hệ thống này là tiêu úng cho 100.000 ha, cấp nước tưới cho 58.253 ha đất canh tác và cung cấp trên 90 triệu m³ nước thô mỗi năm cho sinh hoạt đô thị, nông thôn, khu công nghiệp và 213 cơ sở sản xuất nước sạch.

Huyện Tiên Lãng nằm ở phía Tây Nam thành phố Hải Phòng, có diện tích tự nhiên 193 km² (diện tích thống kê địa chính giai đoạn 2020–2022 là 19.520,57 ha), dân số năm 2022 đạt 160.669 người, trong đó khoảng 60% dân số hoạt động trong lĩnh vực nông nghiệp. Đây là địa phương có diện tích trồng trọt lớn thứ hai, số lượng trang trại chăn nuôi lớn nhất và diện tích nuôi trồng thủy sản lớn nhất toàn thành phố. Tuy nhiên, Tiên Lãng có bốn bề sông biển bao bọc (sông Văn Úc, sông Thái Bình, sông Mía và biển Đông), địa hình canh tác trũng thấp, không tập trung và bị chia cắt thành hai tiểu vùng độc lập: Bắc Sông Mới và Nam Sông Mới.

Hệ thống thủy lợi Tiên Lãng được xây dựng từ những năm 1960, do Công ty TNHH MTV Khai thác công trình thủy lợi Tiên Lãng trực tiếp quản lý, khai thác. Do công trình qua hơn 60 năm sử dụng đã xuống cấp, kinh phí đầu tư duy tu hạn chế, kết hợp với chế độ nhật triều phức tạp và hiện tượng xâm nhập mặn ngày càng gia tăng trong mùa khô (độ mặn có thời điểm lên tới 3–4‰), việc cung cấp nước phục vụ sản xuất và dân sinh gặp nhiều khó khăn. Nhằm nâng cao hiệu quả cấp nước và đáp ứng yêu cầu chuyển đổi cơ cấu kinh tế, tác giả Phạm Thị Mai Oanh đã thực hiện đề tài khóa luận: "Đánh giá hiện trạng cấp nước và định hướng giải pháp nâng cao hiệu quả cấp nước của hệ thống thuỷ lợi Tiên Lãng, thành phố Hải Phòng".

Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài gồm 4 nội dung chính:

  1. Thu thập, tổng hợp và phân tích đặc điểm tự nhiên, điều kiện kinh tế - xã hội huyện Tiên Lãng làm cơ sở tính toán nguồn nước và nhu cầu dùng nước.
  2. Khảo sát, đánh giá hiện trạng hạ tầng kỹ thuật (cống, kênh, trạm bơm), nguồn nước đến (nước mặt, nước dưới đất), chất lượng nước và hiện trạng xâm nhập mặn trong hệ thống.
  3. Đánh giá hiện trạng công tác quản lý, khai thác, mức độ đồng bộ hóa và ứng dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật trong vận hành công trình.
  4. Đề xuất các định hướng giải pháp công trình (kiên cố hóa hạ tầng, hiện đại hóa thiết bị) và giải pháp phi công trình (đổi mới phương thức vận hành thông minh, đo mặn tự động, bảo vệ nguồn nước) nhằm nâng cao hiệu quả cấp nước.
  • Đối tượng nghiên cứu: Toàn bộ hệ thống công trình thủy lợi Tiên Lãng (bao gồm cống đầu mối, hệ thống kênh trục chính, kênh cấp I, cấp II, các trạm bơm, công trình trên kênh) và nguồn nước cấp (sông Thái Bình, sông Văn Úc, nước dưới đất).
  • Phạm vi không gian: Địa bàn huyện Tiên Lãng, thành phố Hải Phòng (chia tách thành 2 vùng Bắc Sông Mới gồm 3 xã và Nam Sông Mới gồm 20 xã, thị trấn).
  • Phạm vi thời gian: Đề tài được giao thực hiện từ ngày 15/01/2024 đến trước ngày 18/05/2024; sử dụng chuỗi số liệu khí tượng - thủy văn quan trắc nhiều năm từ năm 1980 đến năm 2023 và số liệu kinh tế - xã hội cập nhật đến năm 2022–2023.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khóa luận được xây dựng dựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật chuyên ngành thủy lợi và bảo vệ môi trường, kết hợp các phương trình cân bằng nước và mô hình tính toán chuẩn mực quốc tế:

  • Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 8641:2011 về xác định hệ số cây trồng ($K_c$).
  • Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt QCVN 08-MT:2015/BTNMT (cột A1).
  • Phương pháp Penman-Monteith theo hướng dẫn của FAO 56-1998 nhằm tính toán lượng bốc thoát hơi nước tham chiếu ($ET_o$): $$ET_{crop} = K_c \times ET_o$$
  • Phương trình cân bằng nước mặt ruộng xác định nhu cầu nước của cây trồng: $$Rq = ET_{crop} + Perc + L_{prep}$$ Trong đó: $Rq$ là nhu cầu nước của cây trồng (mm/ngày); $Perc$ là mức ngấm của đất (mm/ngày); $L_{prep}$ là lượng nước làm đất (mm/ngày); $ET_{crop}$ là lượng bốc hơi mặt ruộng của cây trồng (mm/ngày).
  • Nhu cầu nước tưới yêu cầu ($IR_{Req}$) tính theo phương trình: $$IR_{Req} = Rq - P_{eff}$$ Trong đó lượng mưa hiệu quả ($P_{eff}$) được xác định theo công thức thực nghiệm của Cục Bảo tồn Tài nguyên Đất Hoa Kỳ (USDA Soil Conservation Service): $$P_{eff} = \frac{P \times (125 - 0{,}2 \times P)}{125} \quad (\text{khi } P \le 250/3 \text{ mm})$$ $$P_{eff} = \frac{125}{3} + 0{,}1 \times P \quad (\text{khi } P > 250/3 \text{ mm})$$

Các phương pháp nghiên cứu cụ thể được tác giả áp dụng gồm:

  • Phương pháp thu thập và phân tích dữ liệu thứ cấp: Thu thập chuỗi số liệu khí tượng tại trạm Phù Liễn, số liệu thủy văn mực nước và lưu lượng tại trạm Đông Xuyên (sông Thái Bình), trạm Trung Trang (sông Văn Úc), số liệu thống kê sử dụng đất và dân sinh từ Niên giám thống kê thành phố Hải Phòng và Báo cáo số 106/BC-UBND ngày 01/4/2024 của UBND thành phố Hải Phòng.
  • Phương pháp thống kê xác suất thủy văn: Ứng dụng phần mềm FFC2008 phân tích chuỗi lượng mưa trạm Phù Liễn giai đoạn 1986–2022 để thiết lập đường tần suất và xác định mô hình mưa thiết kế ứng với tần suất bảo đảm tưới $P = 85%$.
  • Phương pháp ứng dụng phần mềm CropWat 8.0: Sử dụng phần mềm CropWat 8.0 để tính toán bốc thoát hơi nước tiềm năng, lượng mưa hiệu quả và lập lịch tưới cho lúa (theo 6 giai đoạn sinh trưởng: mạ, làm đất, đầu vụ, phát triển, giữa vụ, cuối vụ) và cây trồng cạn (4 giai đoạn: ban đầu, phát triển, giữa vụ, cuối vụ).
  • Phương pháp khảo sát thực địa và điều tra hiện trạng: Khảo sát trực tiếp thực trạng kết cấu, độ bồi lắng, mức độ xuống cấp của 60 cống dưới đê, 85 trạm bơm điện và hệ thống kênh trục I, kênh trục II, kênh cấp I trên địa bàn 21 xã, thị trấn của huyện Tiên Lãng.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Đặc điểm tự nhiên, kinh tế - xã hội vùng nghiên cứu

Chương 1 tổng hợp các yếu tố tự nhiên, khí tượng, thủy văn và kinh tế - xã hội chi phối trực tiếp đến hoạt động của hệ thống thủy lợi Tiên Lãng:

  • Vị trí và địa hình: Huyện nằm trong tọa độ 20°40'20" đến 20°49'20" vĩ độ Bắc và 106°34'00" đến 106°36'08" kinh độ Đông; giáp An Lão, Kiến Thụy ở phía Đông Bắc, giáp Vịnh Bắc Bộ ở phía Đông Nam, giáp Hải Dương ở phía Tây và Tây Bắc, giáp Vĩnh Bảo và Thái Bình ở phía Nam và Tây Nam. Địa hình hình thành do bồi đắp sông biển nhưng không đồng đều, bị chia cắt mạnh bởi kênh rạch. Vùng Bắc Sông Mới có độ cao trung bình 0,8–1,0 m, hướng thấp dần từ Đông Bắc xuống Đông Nam. Vùng Nam Sông Mới có cao độ tự nhiên thấp từ 0,7–1,3 m, gò bãi xen kẽ đầm hồ; dải bãi bồi ngoài đê biển cao 0,3–10 m và mở rộng lấn biển hàng chục mét mỗi năm.
  • Khí hậu (trạm Phù Liễn): Nhiệt độ trung bình năm đạt 23,2°C (cao nhất tuyệt đối 41,5°C vào tháng V/1914, thấp nhất tuyệt đối 4,5°C vào tháng II/1968); độ ẩm trung bình năm đạt 87,8% (tháng III đạt đỉnh 92%, tháng XI–XII thấp nhất khoảng 82–83%); tổng số giờ nắng dao động từ 1.500 đến 2.000 giờ/năm (tháng VII cao nhất 185,6 giờ, tháng III thấp nhất 44 giờ); tốc độ gió trung bình đạt 2,7 m/s; lượng bốc hơi trung bình năm là 715,7 mm (tháng XI bốc hơi cao nhất đạt 81 mm). Mùa mưa kéo dài từ tháng V đến tháng X (chiếm 70–85% lượng mưa cả năm; lượng mưa tháng cao nhất ghi nhận 688,5 mm vào tháng VIII/2006). Mùa khô kéo dài từ tháng XI đến tháng IV năm sau (chiếm 20–30% tổng lượng mưa).
  • Thủy văn và chế độ triều: Chế độ thủy văn mang đặc tính hỗn hợp sông biển, nhật triều chiếm ưu thế. Mỗi tháng có 2 chu kỳ triều (12–14 ngày/chu kỳ với 7–9 ngày triều cường và 3–5 ngày triều kém). Biên độ triều lớn nhất đạt 1,5–2,7 m. Mực nước sông thấp nhất tập trung vào các tháng I, II và III (chân triều trung bình tháng III tại trạm Đông Xuyên là -71 cm, tại trạm Trung Trang là -78 cm). Sông Văn Úc có chiều dài 38 km, lưu lượng mùa lũ đạt 6.750 m³/s, mùa cạn đạt 1.248 m³/s; sông Thái Bình dài 45 km, lưu lượng mùa lũ đạt 388 m³/s, mùa cạn đạt 128 m³/s.
Yếu tố khí tượng - thủy văn (Trạm Phù Liễn / Đông Xuyên / Trung Trang) Giá trị ghi nhận
Nhiệt độ không khí trung bình năm 23,2°C
Độ ẩm tương đối trung bình năm 87,8% (Cao nhất: tháng III đạt 92%)
Tổng số giờ nắng trung bình năm 1.500 – 2.000 giờ/năm
Lượng bốc hơi trung bình năm 715,7 mm
Tốc độ gió trung bình 2,7 m/s
Lưu lượng dòng chảy sông Văn Úc (Lũ / Cạn) 6.750 m³/s / 1.248 m³/s
Lưu lượng dòng chảy sông Thái Bình (Lũ / Cạn) 388 m³/s / 128 m³/s
  • Kinh tế - xã hội: Năm 2022, tổng giá trị sản xuất trên địa bàn huyện đạt 8.971 tỷ đồng (+10,7% so với 2020); thu nhập bình quân đầu người đạt 41,73 triệu đồng/năm. Cơ cấu kinh tế: Nông nghiệp chiếm 35%, Công nghiệp - Xây dựng chiếm 26,6%, Thương mại - Dịch vụ chiếm 38,4%. Toàn huyện có 19.520,57 ha đất tự nhiên (đất nông nghiệp chiếm 13.571,04 ha; trong đó đất chuyên trồng lúa nước chiếm trên 8.000 ha nhưng giai đoạn 2020–2022 giảm 10,53 ha do chuyển đổi sang phi nông nghiệp). Sản lượng thủy sản năm 2022 đạt trên 23.000 tấn (+30,9% so với năm 2018). Diện tích quy hoạch khu/cụm công nghiệp tập trung đạt 1.698,3 ha (gồm KCN Đóng tàu Vinh Quang 1.000 ha, KCN Thị trấn Tiên Lãng 50 ha, các CCN Đại Thắng 21,3 ha, Tiên Cường 1-2-3 tổng cộng 127 ha).

Chương 2: Đánh giá hiện trạng cấp nước của hệ thống thuỷ lợi Tiên Lãng

Chương 2 trình bày kết quả đánh giá chi tiết về nhiệm vụ, hạ tầng, nguồn nước đến và năng lực quản lý của hệ thống:

  • Nhiệm vụ thiết kế của hệ thống: Tiêu thoát nước cho 18.290 ha diện tích đất tự nhiên; cấp nước tưới cho 9.125 ha đất sản xuất nông nghiệp, 128 ha đất lâm nghiệp, 2.205 ha đất nuôi trồng thủy sản; cung cấp 4,238 triệu m³ nước sinh hoạt, 0,164 triệu m³ nước công nghiệp và 9,766 triệu m³ nước bảo vệ môi trường.
  • Hiện trạng hạ tầng kỹ thuật: Hệ thống được chia tách thành hai vùng thủy lực riêng biệt:
    • Vùng Bắc Sông Mới (3 xã: Tiên Cường, Tự Cường, Đại Thắng): Lấy nước từ sông Thái Bình qua cống Giang Khẩu ($B = 6$ m, cao trình đáy -1,50 m), tiêu nước qua cống Đầm và 3 trạm bơm: Cẩm La (5 máy $\times$ 2.500 m³/h), Giang Khẩu (6 máy $\times$ 2.500 m³/h), Sinh Đan (7 máy $\times$ 2.500 m³/h).
    • Vùng Nam Sông Mới (20 xã, thị trấn): Đầu mối lấy nước gồm cống Rỗ Cũ (xây dựng năm 1965, 3 cửa, $B = 6$ m), cống Rỗ Mới (xây dựng năm 1982, 3 cửa, $B = 24$ m, tổng khẩu độ 32 m, lưu lượng thiết kế 48 m³/s, máy đóng mở tời 8T), cống Trọi (xây dựng năm 1967, 4 cửa, $B = 7{,}2$ m), cống Sông Mới (xây dựng năm 2008, 1 cửa, $B = 9$ m, xi lanh thủy lực) và trạm bơm tiếp nguồn Gò Công qua Xi Phông sông Thái Bình ($Q = 5{,}56$ m³/s, gồm 8 máy nhưng thực tế hiện nay không sử dụng).
  • Hệ thống kênh mương và công trình trên kênh:
    • Kênh trục I dài 21.910 m (từ cống Rỗ Cũ đến cống Rộc, đáy đất rộng 10–12 m, cao trình -1,50 m); Kênh trục II dài 7.210 m (đáy rộng 6–8 m, cao trình -1,0 m); Kênh trục cấp I dài 9.678 m.
    • Toàn hệ thống có 19 tuyến kênh cấp I dài 92.436 m, nhưng mới chỉ kiên cố hóa được 8.500 m bằng bê tông cốt thép và đá xây, tỷ lệ kiên cố hóa đạt rất thấp (9,2%). Hệ thống hầu như thiếu kênh cấp 3, phải phân phối nước bằng cách xả tràn từ kênh cấp 2 làm ngập cục bộ đầu kênh và gây thất thoát nước.
Phân loại cống trên hệ thống kênh Tổng số công trình Số lượng bình thường Tỷ lệ bình thường (%) Số lượng xuống cấp Tỷ lệ xuống cấp (%)
Cống trên kênh chính 56 45 80,4% 11 19,6%
Cống trên kênh cấp I 46 27 58,7% 19 41,3%
Cống trên kênh cấp II và dẫn 62 40 64,5% 22 35,5%
Tổng cộng 164 112 68,3% 52 31,7%

Ngoài ra, toàn hệ thống có 2.118 cống lấy nước đầu kênh (200 cống xuống cấp); 2.118 công trình lấy nước vào ruộng (200 công trình xuống cấp); 251 công trình thoát nước kênh mương (60 công trình xuống cấp); 65 cống tiêu cuối kênh (7 cống xuống cấp). Tại nhiều vị trí, do thiếu công trình dâng nước kiên cố, đơn vị quản lý phải đắp đất và cọc tre tạm bợ, làm giảm hiệu quả truyền dẫn. Toàn huyện có 85 trạm bơm điện với 107 máy (công suất từ 540 đến 2.500 m³/h), nhiều trạm bơm xây từ thập niên 1960 bị bong tróc tường vữa và hỏng bể hút (như trạm bơm Số 4 xã Tây Hưng, trạm bơm Mỹ Lộc xã Tiên Thắng).

  • Đánh giá nguồn nước và chất lượng nước:
    • Nguồn nước mặt: Trạm Trung Trang trên sông Văn Úc ghi nhận tổng lượng dòng chảy năm 2023 đạt 18.950 triệu m³ (dòng chảy mùa lũ cao gấp 2 lần mùa cạn; lưu lượng tháng VI/2022 cao nhất đạt 1.210 m³/s, tháng IV thấp nhất đạt 320 m³/s, bình quân năm 600,17 m³/s). Nước mặt có dấu hiệu ô nhiễm hữu cơ và vi sinh: Amoni trung bình từ 0,655 đến 1,073 mg/l; BOD trung bình từ 4,88 đến 6,40 mg/l; COD trung bình từ 11,6 đến 16,0 mg/l; Coliform trung bình từ 1.931,7 đến 21.800 MPN/100ml (vượt từ 1 đến 8 lần so với QCVN 08-MT:2015/BTNMT cột A1).
    • Xâm nhập mặn: Mùa khô năm 2023, độ mặn tại các cống đầu mối tăng cao, có thời điểm lên tới 3–4‰. Đầu tháng 11/2023, mực nước sông Thái Bình lên cao nhưng cống Rỗ Mới buộc phải đóng kín, không thể mở lấy nước do vượt ngưỡng mặn cho phép.
    • Nguồn nước dưới đất: Mực nước động giếng đào từ 2,5–5,0 m; giếng khoan từ 6,0–11,0 m (đều nhỏ hơn ngưỡng giới hạn 30 m). Hàm lượng Fe tại các điểm Kiến Thiết, Quyết Tiến, Tiên Hưng dao động từ 2,8 đến 18,4 mg/l; hàm lượng Mn dao động từ 0,034 đến 0,430 mg/l; Coliform từ 21 đến 550 MPN/100ml.

Chương 3: Định hướng giải pháp nâng cao hiệu quả cấp nước của hệ thống thuỷ lợi Tiên Lãng

Trên cơ sở các tồn tại kỹ thuật được phát hiện, Chương 3 đề xuất hệ thống giải pháp toàn diện bao gồm cả công trình và phi công trình:

  • Định hướng giải pháp công trình:
    • Đồng bộ hạ tầng thủy lợi: Tiến hành kiên cố hóa đồng bộ hệ thống kênh mương cấp I và cấp II (tập trung nâng cao tỷ lệ kênh kiên cố từ mức hiện trạng 9,2% trên tổng số 92.436 m kênh cấp I); tổ chức nạo vét bùn lắng định kỳ, gia cố mái kênh chống sạt lở và thất thoát nước.
    • Cải tạo và xây dựng mới công trình trên kênh: Khẩn trương đầu tư sửa chữa, nâng cấp 52 cống đang bị hư hỏng, xuống cấp trên kênh chính, kênh cấp I và cấp II (đặc biệt làm lại cống Nẻ tại K9+447 do đã hỏng hoàn toàn kết cấu); thay thế các giàn van, máy đóng mở bị ăn mòn; kiên cố hóa các công trình dâng nước trên kênh bằng bê tông cốt thép để xóa bỏ triệt để các đập tạm bằng cọc tre và đất đắp; lắp đặt đầy đủ thiết bị đo lưu lượng nước tại đầu kênh cấp I và cấp II.
    • Hiện đại hóa công trình đầu mối và trạm bơm: Sửa chữa tường cánh, khớp nối bị xâm thực vữa tại cống Rỗ Mới, cống Sông Mới; gia cố bờ kè bể hút trạm bơm Mỹ Lộc và sửa chữa mái trạm bơm Số 4; từng bước thay thế các tổ máy bơm trục ngang cũ bằng máy bơm hiện đại có hiệu suất cao; chuyển đổi cơ chế đóng mở cống từ quay tay thủ công sang động cơ điện và xi lanh thủy lực.
  • Định hướng giải pháp phi công trình:
    • Đổi mới phương thức quản lý, vận hành: Chuyển đổi mô hình quản lý sang hướng "thông minh"; xây dựng hệ thống giám sát và điều khiển từ xa (SCADA) kết nối liên hoàn giữa các cống đầu mối, trạm bơm và mạng lưới kênh phân phối; phối hợp với Trung tâm Dự báo khí tượng thủy văn Đông Bắc vận hành các trạm đo độ mặn tự động tại cống lấy nước để chớp thời cơ mở cống lấy nước ngọt tối đa theo các đỉnh triều.
    • Chuyển dịch cơ cấu sản xuất nông nghiệp thích ứng: Bố trí lịch thời vụ gieo cấy vụ Đông Xuân hợp lý nhằm né tránh thời kỳ xâm nhập mặn cực đoan nhất trong năm (tháng I đến tháng III); vận động nông dân nạo vét kênh mương nội đồng, mở rộng bờ vùng bờ thửa (như mô hình xã Vinh Quang với 3 tuyến kênh dài trên 2 km); đưa vào canh tác các giống lúa có khả năng chịu mặn.
    • Bảo vệ môi trường nước: Xử lý triệt để các điểm rò rỉ nước mặn qua thân cống; kiên quyết hoành triệt các cống tiêu cuối nguồn để ngăn nước mặn xâm nhập ngược vào đồng ruộng; tăng cường kiểm tra, ngăn chặn tình trạng xả rác thải và nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý xuống lòng kênh mương thủy lợi.

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đã tổng hợp và cung cấp hệ thống số liệu thực nghiệm toàn diện về Hệ thống thủy lợi Tiên Lãng:

Nhóm thông số kỹ thuật Kết quả định lượng theo văn bản khóa luận
Tổng chiều dài kênh trục chính (Trục I, Trục II, Trục cấp I) 38.798 m (Kênh trục I: 21.910 m; Trục II: 7.210 m; Trục cấp I: 9.678 m)
Tổng chiều dài 19 tuyến kênh cấp I 92.436 m
Chiều dài kênh cấp I đã được kiên cố hóa 8.500 m (Tỷ lệ kiên cố hóa đạt 9,2%)
Tỷ lệ cống xuống cấp trên kênh cấp I 19 / 46 cống (chiếm 41,3%)
Tỷ lệ cống xuống cấp trên kênh cấp II 22 / 62 cống (chiếm 35,5%)
Tổng lưu lượng dòng chảy sông Văn Úc năm 2023 18.950 triệu m³ (Trạm Trung Trang)
Độ mặn cực đại đo được trong mùa khô 2023 3 – 4‰ (Gây đóng cống Rỗ Mới đầu tháng 11/2023)
Lượng mưa năm ứng với tần suất bảo đảm $P = 85%$ 1.392,0 mm (Tính toán theo chuỗi Phù Liễn 1986–2022)

Tác giả đã chỉ ra 3 điểm nghẽn hạ tầng then chốt:

  1. Tỷ lệ kiên cố hóa kênh mương quá thấp (9,2%), đa số là kênh đất gây tổn thất nước nghiêm trọng; thiếu kênh cấp 3 dẫn đến tưới xả tràn gây ngập úng đầu kênh và khô hạn cuối kênh.
  2. Công trình phân phối nước thiếu đồng bộ: 31,7% số cống điều tiết trên các cấp kênh bị xuống cấp, thiếu công trình dâng nước kiên cố (phải đắp cọc tre, đất) và hoàn toàn thiếu thiết bị đo lưu lượng nước vào mặt ruộng.
  3. Chế độ vận hành lạc hậu: Hệ thống đang vận hành ở trạng thái "chưa thông minh", chủ yếu dựa vào thủ công và kinh nghiệm cá nhân, chưa có hệ thống giám sát SCADA và quan trắc độ mặn liên tục, gây bị động trước các đợt xâm nhập mặn mùa khô.

Các đóng góp khoa học và thực tiễn của đề tài gồm việc thiết lập bộ thông số nhu cầu tưới chuẩn tắc cho các loại cây trồng theo CropWat 8.0 với tần suất $P = 85%$, đồng thời kiến nghị khung giải pháp đồng bộ kết hợp kiên cố hóa công trình với giải pháp phi công trình (đo mặn tự động, điều khiển từ xa).

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận có một số giới hạn dựa trên phạm vi và dữ liệu thực tế:

  • Hạn chế:
    • Dữ liệu quan trắc chất lượng nước mặt chỉ được thực hiện với tần suất 02 lần/năm tại 3 vị trí (thượng lưu, trung lưu, hạ lưu), chưa phản ánh được sự biến động liên tục theo ngày và theo chu kỳ triều của các chất ô nhiễm.
    • Tác giả chưa tiến hành mô phỏng chi tiết chế độ thủy lực mạng lưới dòng chảy trên toàn bộ các tuyến kênh cấp I và cấp II bằng các mô hình thủy lực chuyên sâu (như MIKE 11 hay HEC-RAS).
    • Khung giải pháp dừng lại ở mức định hướng kỹ thuật, chưa lập bảng khái toán kinh phí đầu tư xây dựng, phân kỳ đầu tư và phân tích hiệu quả tài chính cụ thể cho từng hạng mục công trình.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Thiết lập mô hình toán thủy lực - chất lượng nước một chiều (1D) để mô phỏng chính xác sự lan truyền ranh giới mặn trên hệ thống sông Thái Bình, Văn Úc và vào sâu trong các trục kênh chính.
    • Nghiên cứu thiết kế chi tiết kiến trúc hệ thống giám sát tự động hóa SCADA, tích hợp các cảm biến đo mặn, mực nước và điều khiển đóng mở cánh cống tự động bằng năng lượng điện/thủy lực.

Giá trị tham khảo

Báo cáo khóa luận là tài liệu tham khảo cho các đối tượng:

  • Sinh viên, học viên chuyên ngành: Là nguồn tư liệu tham khảo đối với sinh viên ngành Kỹ thuật Môi trường, Quản lý Tài nguyên và Môi trường nước, Kỹ thuật Thủy lợi trong việc nắm bắt phương pháp tính toán nhu cầu nước mặt ruộng bằng phần mềm CropWat 8.0 kết hợp xác định mưa thiết kế bằng FFC2008.
  • Đơn vị quản lý, khai thác công trình thủy lợi: Cung cấp trực tiếp số liệu kiểm kê kỹ thuật, hiện trạng hư hỏng của 164 cống trên kênh, các tuyến kênh trục và 85 trạm bơm điện cho Công ty TNHH MTV Khai thác công trình thủy lợi Tiên Lãng để lập kế hoạch duy tu, nạo vét và xin cấp kinh phí sửa chữa hàng năm.
  • Cơ quan quản lý nông nghiệp và tài nguyên: Cung cấp cơ sở thực tiễn cho Chi cục Thủy lợi Hải Phòng, Phòng Nông nghiệp & PTNT huyện Tiên Lãng trong việc xây dựng kế hoạch chuyển đổi mùa vụ, thích ứng với xâm nhập mặn và quy hoạch hạ tầng nông thôn mới.

Câu hỏi thường gặp

1. Nhiệm vụ cấp nước và tiêu úng của hệ thống thủy lợi Tiên Lãng được xác định với quy mô diện tích như thế nào?
Hệ thống thủy lợi Tiên Lãng đảm nhận nhiệm vụ tiêu nước cho 18.290 ha đất tự nhiên; cấp nước tưới cho 9.125 ha đất sản xuất nông nghiệp, 128 ha đất lâm nghiệp, 2.205 ha đất nuôi trồng thủy sản; cung cấp 4,238 triệu m³ nước sinh hoạt, 0,164 triệu m³ nước cho công nghiệp và 9,766 triệu m³ nước cho môi trường.

2. Tỷ lệ kiên cố hóa hệ thống kênh cấp I của huyện Tiên Lãng đạt bao nhiêu phần trăm?
Hệ thống có 19 tuyến kênh cấp I với tổng chiều dài 92.436 m, tuy nhiên tính đến thời điểm nghiên cứu mới chỉ kiên cố hóa được 8.500 m bằng bê tông cốt thép và đá xây, tỷ lệ kiên cố hóa chỉ đạt 9,2%. Phần lớn các tuyến kênh vẫn là kênh đất, lòng kênh bị bồi lắng, mái kênh sạt lở và phát triển cỏ dại.

3. Tình trạng hư hỏng, xuống cấp của các công trình cống trên hệ thống kênh diễn ra ở mức độ nào?
Trong tổng số 164 cống trên các cấp kênh, có 52 cống bị xuống cấp (chiếm tỷ lệ 31,7%). Cụ thể: cống trên kênh chính xuống cấp 11/56 cống (19,6%); cống trên kênh cấp I xuống cấp 19/46 cống (41,3%); cống trên kênh cấp II xuống cấp 22/62 cống (35,5%). Điển hình có cống Nẻ trên kênh chính (tại K9+447) bị hư hỏng hoàn toàn.

4. Hiện tượng xâm nhập mặn ảnh hưởng cụ thể như thế nào đến việc lấy nước ngọt vào hệ thống trong năm 2023?
Mùa khô năm 2023, độ mặn tại các cống đầu mối tăng cao từ 3–4‰. Đầu tháng 11/2023, mặc dù mực nước sông Thái Bình dâng cao nhưng cống Rỗ Mới (xã Quyết Tiến) không thể mở cửa lấy nước bổ sung do độ mặn vượt mức cho phép nhiều lần, buộc đơn vị quản lý phải phối hợp với cơ quan khí tượng đo mặn tự động và vận hành 75 trạm bơm điện để bổ sung nguồn nước.

5. Những chỉ tiêu chất lượng nước mặt nào tại hệ thống thủy lợi Tiên Lãng đang vượt quy chuẩn cho phép?
Kết quả quan trắc tại 3 vị trí trên hệ thống cho thấy các chỉ tiêu Amoni ($NH_4^+$ từ 0,259 đến 2,020 mg/l), Tổng dầu mỡ và Coliform (lớn nhất đạt 79.000 MPN/100ml tại khu vực trung lưu) đều vượt từ 1 đến 8 lần so với giới hạn cho phép tại QCVN 08-MT:2015/BTNMT (cột A1).

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Phạm Thị Mai Oanh đã phản ánh bức tranh toàn cảnh về thực trạng hạ tầng, nguồn nước và năng lực cấp nước của Hệ thống thủy lợi Tiên Lãng trong bối cảnh chịu tác động kép từ suy thoái công trình và xâm nhập mặn. Tác giả đã kết hợp các công cụ tính toán thủy văn, nhu cầu nước chuẩn tắc (CropWat 8.0, FFC2008, Penman-Monteith) với số liệu điều tra thực địa để làm rõ mức độ đáp ứng của hệ thống đối với sản xuất nông nghiệp và dân sinh. Các định hướng giải pháp được đề xuất mang tính hệ thống, gắn kết giữa việc kiên cố hóa, sửa chữa hạ tầng phần cứng với việc hiện đại hóa công tác quản trị, vận hành tự động theo hướng thông minh. Đây là tài liệu khoa học và thực tiễn có giá trị phục vụ công tác quản lý, khai thác bền vững tài nguyên nước tại các vùng thủy nông đồng bằng ven biển.