MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Ninh Thuận là tỉnh thuộc vùng duyên hải Nam Trung Bộ có dải đồng bằng hẹp, địa hình phức tạp, khí hậu nắng nóng, khô hạn quanh năm, là nơi có hệ sinh thái của vùng bán khô hạn, có khí hậu khắc nghiệt. Trong các tháng về mùa khô, nắng nóng kéo dài, tình hình hạn hán, thiếu nước phục vụ nông nghiệp và dân sinh diễn ra hết sức gay gắt và thường xuyên. Phần lớn dân cư trong tỉnh sinh sống chủ yếu bằng sản xuất nông – lâm nghiệp và nuôi trồng thủy sản.
Chính vì vậy, hạn hán có ảnh hưởng rất lớn trực tiếp đến kinh tế và đời sống của người dân trong vùng. Trong những năm gần đây do những biến động bất thường về thời tiết cùng những nguyên nhân khác do con người đã làm cho tình trạng thiếu nước và hạn hán ở các tỉnh Nam Trung Bộ, Tây Nguyên nói chung và Ninh Thuận nói riêng diễn biến ngày càng nghiêm trọng và thường xuyên hơn. Riêng các tháng đầu năm 2014, trên địa bàn toàn tỉnh lượng mưa đo được tại các trạm khí tượng thủy văn phổ biến chỉ đạt 10mm. Tình hình mực nước trên các sông suối duy trì ở mức thấp, các hồ chứa nước trên địa bàn tỉnh có mực nước thấp hơn mực nước chết như hồ chứa nước Suối Lớn, hồ Ông Kinh, hồ Thành Sơn.
Tình hình hạn hán diễn ra ngày càng gây gắt, ảnh hưởng lớn đến sản xuất nông nghiệp trên địa bàn toàn tỉnh, thống kê sơ bộ thiệt hại do hạn hán đã ảnh hưởng đến diện tích một số cây trồng phụ thuộc nước trời vụ Đông- Xuân 2013-2014 là 3.159 ha, trong đó: cây lúa 1. Sông Lu là một nhánh của Sông Cái Phan Rang, tổng diện tích lưu vực sông là 435 km2, sông bắt nguồn từ các dãy núi cao vùng E’ Lâm với các đỉnh cao từ 1000 ÷ 1700 m. Sông có 3 nhánh sông chính hợp thành: Sông Gia, Sông Biêu và Sông Trà Van. 1 Từ năm 2000 cho đến nay trên lưu vực sông Lu đã xây dựng 3 hồ chứa loại vừa và nhỏ là hồ Tân Giang trên lưu vực sông Gia, hồ Sông Biêu trên trên lưu vực hồ Sông Biêu và hồ CK7 trên lưu vực nhánh của sông Lu.
Các hồ chứa này làm nhiệm vụ cấp nước tưới là chủ yếu và cắt giảm lũ cho hạ du. Trong những năm gần đây, dưới tác động của biến đổi khí hậu làm cho nhiều công trình chưa phát huy hết năng lực, việc cung cấp điều hòa dòng chảy chưa đáp ứng được nhu cầu dùng nước, giảm nhẹ thiên tai. Qua quá trình khai thác vận hành các hồ chứa này cho thấy lượng nước thừa hàng năm đổ ra biển còn khá lớn, trong khi đó nhu cầu dùng nước ngày càng tăng và mùa mưa hàng năm Hồ Tân Giang đều phải xả nước thừa về hạ lưu do Hồ Tân Giang có lượng dòng chảy đến lớn nhưng dung tích trữ của hồ lại nhỏ. Trong khi đó Hồ Sông Biêu lượng nước đến không đủ để trữ đầy hồ.
Mặt khác cụm hồ chứa (Hồ Tân Giang, hồ Sông Biêu) nằm trên hai lưu vực khác nhau hồ Tân Giang trên lưu vực sông Gia, hồ Sông Biêu trên trên lưu vực hồ Sông Biêu, hai lưu vực này đều đổ ra sông Lu và cách nhau khoảng 5,5km. Trong bối cảnh hiện nay, nguồn kinh phí dành cho việc đầu tư, xây dựng các hồ chứa nước mới còn rất khó khăn, trước tình hình đó, tỉnh Ninh Thuận đã lập dự án để liên thông một số cụm hồ chứa để đáp ứng nhu cầu dùng nước của địa phương trong phát triển kinh tế xã hội. Các giải pháp liên thông hồ được đưa ra vẫn chưa có cơ sở khoa học đầy đủ, chưa đánh giá được khả năng tăng thêm dung tích hồ đảm bảo an toàn đầu mối khi lấy nước bổ sung từ lưu vực khác sang. Vì vậy đề tài “Nghiên cứu giải pháp an toàn cho hồ chứa Sông Biêu khi lấy nƣớc bổ sung từ hồ chứa Tân Giang” mang nhiều ý nghĩa ứng dụng thực tiễn và cấp thiết.
Mục đích của đề tài Với những phân tích về tính cấp thiết trên cho thấy mục đích của đề tài này là: Đề xuất được giải pháp nâng cao năng lực cấp nước đảm bảo an toàn đầu mối hồ Sông Biêu khi lấy nước bổ sung từ hồ chứa Tân Giang. Cách tiếp cận và phƣơng pháp nghiên cứu 1. Cách tiếp cận: - Tìm hiểu các tài liệu, các công trình nghiên cứu có liên quan đến đề tài. Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu các cơ sở lý thuyết và đề xuất được giải pháp nâng cao năng lực cấp nước đảm bảo an toàn đầu mối hồ Sông Biêu khi lấy nước bổ sung từ hồ chứa Tân Giang trước tình hình biến đổi khí hậu toàn cầu hiện nay.
- Ứng dụng nghiên cứu và đề xuất được giải pháp nâng cao năng lực cấp nước đảm bảo an toàn đầu mối hồ Sông Biêu khi lấy nước bổ sung từ hồ chứa Tân Giang. Phƣơng pháp nghiên cứu: - Nghiên cứu tổng quan lý thuyết và thực tiễn; - Điều tra, thu thập, tổng hợp các giải pháp điển hình đã ứng dụng trên thế giới và ở Việt Nam. - Phân tích, đánh giá hiện trạng hệ thống thủy lợi trên địa bàn tỉnh Ninh Thuận, từ đó đề xuất giải pháp thiết kế cụ thể cho vấn đề nâng cao năng lực cấp nước đảm bảo an toàn đầu mối hồ Sông Biêu khi lấy nước bổ sung từ hồ chứa Tân Giang để đáp ứng nhu cầu sử dụng nước hiện trạng và tương lai của địa phương trong tình hình hiện nay. Kết quả dự kiến đạt đƣợc - Đánh giá được hiện trạng hệ thống công trình hồ chứa trên lưu vực sông Lu, tỉnh Ninh Thuận.
- Đưa ra các nghiên cứu cơ sở lý thuyết và đề xuất giải pháp công trình nhằm nâng cao năng lực cấp nước đảm bảo an toàn đầu mối hồ Sông Biêu khi lấy nước bổ sung từ hồ chứa Tân Giang. - Lựa chọn và ứng dụng giải pháp công trình cho cụm công trình Tân Giang và Sông Biêu. 3 - Tổng hợp các giải pháp an toàn hồ chứa ở Việt Nam, các nhu cầu cải tạo, tôn cao cao trình đỉnh đập, các công trình hồ chứa lấy nước bổ sung từ hồ chứa khác trong thực tế và những vấn đề kỹ thuật cần xử lý khi lấy nước bổ sung cho hồ chứa. TỔNG QUAN VỀ KHAI THÁC HỒ CHỨA LỢI DỤNG TỔNG HỢP 1.
Tổng quan về hồ chứa thủy lợi và quy hoạch phát triển thủy lợi 1. Hồ chứa và vai trò của nó trong phát triển kinh tế Trong quá trình phát triển kinh tế, xã hội việc phụ thuộc vào nguồn nước trong tự nhiên là một trở ngại rất lớn. Để giảm bớt phụ thuộc vào tự nhiên và phục vụ lợi ích của con người thì đập và hồ chứa đã được xây dựng. Mục tiêu chính của hồ chứa là cung cấp nước cho nông nghiệp, sinh hoạt, công nghiệp, phát triển thủy điện hoặc chống lũ cho hạ lưu.
Ngoài ra đập và hồ chứa được xây dựng còn giúp cải thiện giao thông thủy, cải tạo khí hậu, cảnh quan trong vùng, nuôi trồng thủy hải sản, du lịch sinh thái .tạo điều kiện cho dân sinh, kinh tế trong vùng phát triển. Chính vì vậy đập và hồ chứa ngày càng được con người quan tâm, đầu tư để mạng lại hiệu quả kinh tế cao nhất trong quá trình sử dụng. Mục tiêu phát triển thủy lợi Việt Nam trong giai đoạn hiện nay a) Mục tiêu chung - Phát triển thủy lợi theo hướng bền vững, hiện đại hoá, tăng mức đảm bảo cấp nước cho các ngành kinh tế; đảm bảo sản xuất nông nghiệp ổn định, an ninh lương thực quốc gia; - Chủ động phòng, chống và giảm nhẹ thiệt hại do thiên tai gây ra, từng bước thích ứng với điều kiện biến đổi khí hậu và nước biển dâng. b) Mục tiêu đến năm 2030 Mục tiêu 1: Cấp nước phục vụ dân sinh kinh tế.
- Đáp ứng nguồn nước phục vụ nhu cầu nước sinh hoạt cho dân cư đô thị và nông thôn theo tiêu chuẩn đã được ban hành. - Đáp ứng nguồn nước phục vụ phát triển công nghiệp, quan tâm vùng khan hiếm nước. 5 - Đảm bảo tưới, tiêu nước chủ động phục vụ phát triển vùng cây ăn quả, nuôi trồng thuỷ sản và sản xuất muối tập trung. Mục tiêu 2: Tiêu thoát nước và bảo vệ môi trường nước.
- Chủ động và nâng cao tần suất đảm bảo tiêu nước cho các đô thị lớn có tính đến tác động của biến đổi khí hậu và nước biển dâng. - Tăng cường khả năng tiêu thoát ra các sông chính, tăng diện tích tiêu bằng động lực, đảm bảo tiêu thoát nước ở những vùng đồng bằng. - Đảm bảo môi trường nước trong các hệ thống đạt tiêu chuẩn nước tưới. Mục tiêu 3: Chủ động phòng, chống và giảm nhẹ thiên tai.
- Nâng cao mức bảo đảm an toàn phòng chống thiên tai bão lũ, lụt. Triển khai thực hiện Chiến lược quốc gia phòng, chống và giảm nhẹ thiên tai đến năm 2020. - Từng bước nâng cao khả năng chống lũ của các hệ thống đê sông với tần suất thiết kế - Đảm bảo an toàn công trình hồ chứa, đê, kè, cống, ổn định bờ sông, bờ biển. Mục tiêu 4: Nâng cao hiệu quả quản lý, khai thác các công trình thủy lợi, đảm bảo phát huy trên 90% năng lực thiết kế.
Mục tiêu 5: Đưa trình độ khoa học công nghệ thủy lợi ứng dụng cho quá trình xây dựng, quản lý vận hành các công trình. Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc về lợi dụng tổng hợp nguồn nƣớc Mấy năm gần đây tình hình biến đổi khí hậu, nước biển dâng đã bắt đầu xuất hiện, hiện tượng mưa lũ lớn vượt tần suất thiết kế xảy ra và tình hình hạn hán thường xuyên xảy ra làm cho nhiều hồ chứa bị thiếu hụt dung tích trữ, đã gây ra những khó khăn cho việc vận hành và bảo vệ công trình thuỷ lợi, thuỷ điện, đặc biệt là các hồ chứa về mùa mưa lũ. Nhận biết được đúng các nguyên nhân gây ra lũ lụt hạn hán, thiếu nước của vùng hạ du để có những giải pháp nhằm khắc phục, giảm thiểu tác hại là vô cùng cần thiết, để tạo điều kiện phát triển kinh tế xã hội miền Trung. Tổng quan về tình hình nghiên cứu ở nước ngoài 1.
Một số nghiên cứu về quản lý vận hành hồ chứa và chuyển nước giữa các lưu vực Theo thống kê của Viện Tài nguyên nước Thế giới thì trong số 106 lưu vực sông lớn của thế giới thì có 46% chịu ảnh hưởng lớn từ các công trình ngăn sông làm thay đổi chế độ dòng chảy.