CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP CẤP NƯỚC 1. TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI Trên thế giới hiện nay có hàng trăm nghìn hệ thống thủy lợi lớn, nhỏ cung cấp nước tưới cho khoảng 150 triệu ha đất trồng lúa và hàng trăm triệu ha cây trồng khác. Trong những năm gần đây sự bùng nổ về dân số dẫn tới đất đai ngày càng bị thu hẹp, nguồn nước ngày càng cạn kiệt, lại bị chi phối cho các nhu cầu khác như công nghiệp, sinh hoạt, dịch vụ ngày càng tăng và đặc biệt là sự ảnh hưởng của biến đổi khí hậu là một thách thức không nhỏ đối khả năng phục vụ của các hệ thống thủy nông. Theo các dự báo gần đây cho thấy biến đổi khí hậu sẽ gây tác động ngày càng trầm trọng và phân bổ không đều theo không gian có thể làm dâng mực nước biển từ 0.0m vào năm 2100 theo các kịch bản phát triển.
Các quốc gia chịu tác động mạnh nhất có thể kể đến là Ấn Độ, Việt Nam, Băng La Đét. Để đối phó với tác động của biến đổi khí hậu thì ngay từ thời điểm này thế giới phải hành động khẩn cấp (UNDP…). Đối với an ninh lương thực biến đổi khí hậu sẽ làm tăng diện tích bị hạn tại Châu Phi thêm 60 đến 90 triệu ha vào năm 2060, số dân bị suy dinh dưỡng sẽ lên tới 600 triệu người vào năm 2080 (UNDP, 22007). Về khủng hoảng nguồn nước làm tăng thêm khoảng 1,8 tỉ người có nguy cơ thiếu nước vào năm 2080, đặc biệt là ở các quốc gia Trung Đông.
Vùng Trung Á và Tây bắc Trung Quốc sẽ bị ảnh hưởng nặng nề của hiện tượng tan băng, với độ dày các tầng băng mỏng dần với tốc độ 10 đến 15m/năm, cùng với đó là lưu lượng lũ gia tăng và mùa khô sẽ cạn kiệt nguồn nước. Để đói phó với những thách thức nêu trên, công tác nghiên cứu nhằm đề ra các giải pháp nâng cao hiệu quả cấp nước của các hệ thống thủy nông bằng các biện -5- pháp công trình và phi công trình đã và đang được sự quan tâm của nhiều nước trên thế giới và đặc biệt là khu vực châu Á. Các biện pháp được nghiên cứu đưa ra như xây dựng bổ sung công trình, nâng cao tổ chức quản lý đầu tư xây dựng, quản lý khai thác hiệu quả công trình thủy lợi, áp dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật vào xây dựng và quản lý công trình thủy lợi, tính toán tưới tiết kiệm nước là những giải pháp khá hữu hiệu. TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP CẤP NƯỚC CỦA CÁC HỆ THỐNG THỦY NÔNG TRONG ĐIỀU KIỆN NGUỒN NƯỚC SÔNG CẠN KIỆT Cho tới nay cả nước hiện có 75 hệ thống thủy lợi lớn, chúng ta đã xây dựng được: Gần 800 hồ chứa lớn và hơn 3.500 hồ chứa có dung tích trên 1 triệu m3 với P P chiều cao đập trên 10 m để phục vụ tưới, phát điện.
như hồ chứa Đại Lải (Vĩnh Phúc), hồ Suối Hai, hồ Đồng Mô (Hà Tây), hồ Núi Cốc (Thái Nguyên), hồ Dầu Tiếng (Tây Ninh), hồ Cửa Đạt (Thanh Hóa).000 trạm bơm tưới, tiêu lớn như Trịnh Xá, Bạch Hạc, Hồng Vân, Đan Hoài, La Khê, Vân Đình. và hàng trục nghìn trạm bơm loại vừa và nhỏ với tổng công suất bơm lên tới 24,6 triệu m3/h.000 cống lấy nước, cống tiêu tự chảy, đập dâng hình thành các hệ thống thủy lợi lớn như hệ thống Bắc Hưng Hải, Bắc Đuống, Thạch Nham, Nam Thạch Hãn, Nha Trinh – Lâm Cấm, Quản Lộ - Phụng Hiệp, Nam Măng Thít. Đến nay các hệ thống thủy lợi đã tưới trực tiếp được 3,5 triệu ha, tạo nguồn cấp nước cho 1,13 triệu ha, tiêu cho 1,4 triệu ha, ngăn mặn 0,87 triệu ha, cải tạo chua phèn cho 1,6 triệu ha, cung cấp 5 tỷ m3 mỗi năm cho sinh hoạt và công nghiệp. P P Mặc dù Việt Nam được cho là nước có tài nguyên nước dồi dào.
Tuy nhiên trong số hơn 800 tỷ m3 nước được hình thành hàng năm, có 2/3 được hình thành bên ngoài lãnh thổ. Điều này không đảm bảo sự ổn định về nguồn nước hàng năm vì sự phụ thuộc vào tỷ lệ khai thác, sử dụng nước của các nước vùng thượng nguồn. Mặt khác trong số gần 300 tỷ m3 nước được hình thành trong nội địa, sự phân bố -6- rất không đồng đều cả theo không gian và thời gian đã làm cho nhiều vùng rất khan hiếm nước. Việt Nam cũng đã và đang chịu nhiều ảnh hưởng của biến đổi khí hậu.
Trong mùa khô các năm từ 2004 đến 2008 do tác động của biến đổi khí hậu kết hợp đồng thời việc phối hợp vận hành điều tiết xả nước từ các hồ chứa về hạ du không tốt đã gây ra tình trạng giảm nguồn nước và tình trạng hạ thấp mực nước sông Hồng một cách nghiêm trọng. Dòng chảy về hạ du mùa khô năm 2006, 2007 xuống thấp mức kỷ lục chưa từng xảy ra trong hơn 100 năm qua, hàng trăm nghìn ha đất canh tác nông nghiệp thiếu nước tưới, giao thông thủy gián đoạn, môi trường nguồn nước ô nhiễm trầm trọng gây ra hiện tượng cá chết hàng loạt ở tỉnh Hà Nam. Đầu năm 2006, thiếu nước đã gây ra gián đoạn cấp nước sinh hoạt cho thị xã Phủ Lý và vùng phụ cận trong một tuần, gây khó khăn và mất ổn định đời sống dân cư địa phương. Bên cạnh đó, nhu cầu nước của các ngành kinh tế như công nghiệp, thủy sản, giao thông thủy, du lịch dịch vụ.
đang ngày càng gia tăng làm cho tình hình cấp nước càng trở nên khó khăn. Ngành nông nghiệp đang đứng trước thách thức to lớn trong sự cạnh tranh ngày càng gay gắt với các ngành về nguồn nước cấp cho tưới. Trước những khó khăn đó, Nhà nước cũng đã rất quan tâm đến việc tìm giải pháp khắc phục tình trạng cạn kiệt nguồn nước, đảm bảo chống hạn cho đồng bằng sông Hồng. Nhiều giải pháp mang tính cấp bách đã được kiến nghị triển khai: * Các giải pháp công trình: + Xây dựng hệ thống các công trình ngăn sông điều tiết mực nước trên sông Hồng dạng bậc thang.
+ Nạo vét lòng dẫn, nạo vét hệ thống các kênh trục + Cải tạo, lắp đặt thêm các trạm bơm dã chiến + Hạ thấp đáy các bể hút, sàn động cơ của các trạm bơm tưới + Hạ thấp cao trình đáy cống lấy nước, kênh lấy nước + Nâng cấp, cải tạo các công trình đầu mối tưới. -7- * Các giải pháp phi công trình: + Xác định rõ nguyên nhân gây lên tình trạng suy giảm, cạn kiệt nguồn nước + Xây dựng quy trình vận hành các hồ thủy điện trong mùa kiệt để các địa phương chủ động đối phó với nạn hạn hán. + Nâng cao năng lực công tác quản lý, điều hành. + Nâng cao ý thức người dân trong trong vấn đề quản lý, sử dụng và bảo vệ công trình thủy lợi.
+ Đổi mới thiết bị tưới, công nghệ tưới nhằm làm giảm lượng nước tưới cho nông nghiệp. Một số nghiên cứu điển hình về các giải pháp cấp nước của các hệ thống thủy nông trong điều kiện nguồn nước thiếu điển hình đã được thực hiện trong phạm vi cả nước: - Đề tài ”Nghiên cứu Quy trình tưới tiết kiệm nước cho lúa và cà phê” do PGS.TS Trần Viết Ổn Trường Đại học Thủy lợi thực hiện từ 2006-2008. Đề tài đã mở ra hướng nếu sử dụng chế độ tưới Nông – Lộ - Phơi tại mặt ruộng thì có thể giảm được mức tưới lúa từ 25-54% nhờ việc nâng cao hiệu quả sử dụng nước mưa. - Đề tài ”Nghiên cứu cơ sở khoa học, thực tiễn điều hành cấp nước mùa cạn cho đồng bằng sông Hồng” do GS.
Lê Kim Truyền Trường Đại học Thủy lợi thực hiện từ 2005-2008. - Đề tài ”Nghiên cứu giải pháp công trình điều tiết mực nước trên hệ thống sông Hồng mùa kiệt phục vụ chống hạn, phát triển kinh tế vùng đồng bằng Bắc Bộ” của PGS.TS Trần Đình Hòa và nhóm nghiên cứu thuộc Viện Thủy Công. Kết quả của đề tài cho thấy khi xây dựng các công trình điều tiết trên hệ thống trong trường hợp bất lợi nhất ở vị trí ngay sau cống Xuân Quan và cống Long Tửu cho thấy kết qủa vào mùa lũ, hệ thống vẫn đảm bảo tiêu thoát nước, mùa kiệt mực nước luôn dâng cao chủ động trên mực nước thiết kế, đảm báo khả năng cấp nước cho tất cả hệ thống trong mùa khô. -8- - Đề tài ”Quy trình vận hành hồ chứa bậc thang sông Đà, sông Lô điều tiết nước trong mùa khô cho hạ du sông Hồng – sông Thái Bình” của Viện Quy hoạch Thủy lợi thực hiện năm 2007.
- Nguyễn Viết Chiến (1998) đã ứng dụng mô hình IMSOP xây dựng chế độ vận hành quản lý hệ thống thủy nông La Khê nhằm giảm tổn thất do tưới không đúng thời điểm, tăng hệ số sử dụng nước mưa. Các nghiên cứu của Đào Xuân Học và Nguyễn Quang Kim (2000, 2005) chú trọng đến khả năng sử dụng nước hồi quy trong các hệ thống thủy nông của vùng duyên hải Trung bộ, Nam Trung bộ và Tây Nguyên. Kết quả cho thấy việc sử dụng nước hồi quy có thể tiết kiệm được một lượng nước tưới từ 5 đến 10%. TỔNG QUAN VỀ HIỆN TRẠNG QUẢN LÝ KHAI THÁC HỆ THỐNG THỦY NÔNG BẮC ĐUỐNG 1.
Đặc điểm chung vùng nghiên cứu 1. Điều kiện tự nhiên vùng nghiên cứu 1. Vị trí địa lý Hệ thống thuỷ nông Bắc Đuống thuộc vùng đồng bằng Bắc Bộ, nằm gọn trong châu thổ sông Hồng, có vị trí địa lý: + Từ 21057’51” đến 22015’50” vĩ độ Bắc P P P P + Từ 106054’14” đến 107018’28” kinh độ Đông P P P P Có các sông bao quanh như: + Sông Hồng, sông Đuống ở phía Tây Nam và Nam + Sông Cầu ở phía Bắc và phía Đông. + Sông Cà Lồ ở phía Tây.
Hệ thống thuỷ lợi vùng Bắc Đuống nằm trọn trong lãnh thổ đất đai của các huyện Tiên Du, thị xã Từ Sơn, huyện Yên Phong, Quế Võ, Thành phố Bắc Ninh của -9- tỉnh Bắc Ninh, một phần diện tích 4 xã huyện Đông Anh và hai HTX Ninh Hiệp, Yên Thường Gia Lâm (thuộc Thành Phố Hà Nội). Diện tích tự nhiên của vùng nghiên cứu khoảng 532 km2 với dân số 739. Bản đồ vị trí địa lý vùng nghiên cứu 2. Đặc điểm địa hình Nhìn chung địa hình vùng nghiên cứu thấp dần từ Tây sang Đông.
Từ Vĩnh Thanh đến Xuân Nộn (tức là dọc Quốc lộ 3 từ Hà Nội đi) hất về phía Tây của khu vực có cao độ từ 7m đến trên 10m thuộc lưu vực Đầm Thiếp. Phần lưu vực sông Thiếp có cao độ từ +6m ÷ +11m, phổ biến ở cao độ +8m thuộc huyện Mê Linh, Đông Anh, Gia Lâm.