Nghiên cứu giải pháp cấp nước mùa kiệt cho sông Nhuệ từ hồ thượng nguồn

Nghiên cứu đề xuất giải pháp tối ưu nâng cao khả năng cấp nước mùa kiệt cho hệ thống thủy lợi sông Nhuệ, kết hợp phương án điều hành hồ thượng nguồn.

• Tác giả: Trần Quốc Lập
• Người hướng dẫn: PGS. Phạm Việt Hoà
• Trường học: Trường Đại học Thuỷ lợi
• Chuyên ngành: Quy hoạch và Quản lý tài nguyên nước
• Đề tài: Nghiên cứu đề xuất giải pháp nâng cao khả năng cấp nước mùa kiệt cho hệ thống thuỷ lợi sông Nhuệ phù hợp với các phương án điều hành hệ thống hồ thượng nguồn
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2010
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan hệ thống sông Nhuệ và vai trò cấp nước mùa kiệt

Hệ thống sông Nhuệ là một trong những hệ thống thủy lợi liên tỉnh quan trọng bậc nhất của đồng bằng Bắc Bộ, đóng vai trò then chốt trong việc cấp nước, tiêu thoát, và bảo vệ môi trường cho một vùng lãnh thổ rộng lớn thuộc Thủ đô Hà Nội và tỉnh Hà Nam. Với vị trí chiến lược, hệ thống này không chỉ phục vụ tưới tiêu nông nghiệp cho hàng chục nghìn hecta đất canh tác mà còn đáp ứng nhu cầu nước sinh hoạt, công nghiệp, và duy trì dòng chảy môi trường. Tuy nhiên, thách thức lớn nhất của hệ thống chính là đảm bảo nguồn nước trong mùa khô, khi lưu lượng dòng chảy mùa khô tự nhiên suy giảm nghiêm trọng. Trong bối cảnh này, các giải pháp cấp nước mùa kiệt cho hệ thống sông Nhuệ trở thành nhiệm vụ cấp thiết để đảm bảo an ninh nguồn nước và sự phát triển kinh tế - xã hội bền vững. Nguồn cấp chính của hệ thống phụ thuộc gần như hoàn toàn vào việc bổ sung nước sông Hồng thông qua cống Liên Mạc. Do đó, mọi biến động về mực nước và lưu lượng trên sông Hồng đều tác động trực tiếp đến khả năng vận hành của toàn bộ hệ thống thủy lợi sông Nhuệ - sông Đáy. Việc nghiên cứu và đề xuất các giải pháp không chỉ mang tính kỹ thuật mà còn là cơ sở để xây dựng quy trình quản lý tài nguyên nước hiệu quả, thích ứng với các kịch bản phát triển và tác động của biến đổi khí hậu và tài nguyên nước.

1.1. Hiện trạng hệ thống thủy lợi sông Nhuệ sông Đáy

Hệ thống thủy lợi sông Nhuệ - sông Đáy có lịch sử phát triển lâu đời, được giới hạn bởi sông Hồng ở phía Bắc và Đông, sông Đáy ở phía Tây. Sông Nhuệ, với chiều dài khoảng 74km, là trục chính vừa tưới vừa tiêu, nhận nguồn từ sông Hồng qua cống Liên Mạc và đổ ra sông Đáy tại cống Lương Cổ. Theo luận văn của Trần Quốc Lập (2010), hệ thống này phục vụ diện tích tự nhiên trong đê khoảng 107.530 ha. Hạ tầng công trình bao gồm hàng trăm trạm bơm tưới tiêu kết hợp, cống điều tiết và mạng lưới kênh mương chằng chịt. Tuy nhiên, sau nhiều thập kỷ vận hành, nhiều công trình đã xuống cấp, lòng sông bị bồi lắng, làm giảm khả năng dẫn nước và gây tổn thất đầu nước lớn. Việc phân vùng tưới hiện nay chủ yếu dựa vào nguồn nước và biện pháp công trình, bao gồm vùng tưới động lực lấy nước trực tiếp từ sông Hồng, sông Đáy và vùng tưới kết hợp tự chảy-động lực lấy nước qua cống Liên Mạc. Sự phụ thuộc lớn vào một nguồn cấp duy nhất khiến hệ thống dễ bị tổn thương khi mực nước sông Hồng xuống thấp.

1.2. Nhu cầu sử dụng nước đa ngành trong lưu vực

Lưu vực sông Nhuệ là khu vực có tốc độ đô thị hóa và công nghiệp hóa nhanh chóng, dẫn đến nhu cầu sử dụng nước tăng mạnh ở tất cả các ngành. Nhu cầu cho nông nghiệp, dù diện tích đất canh tác giảm, vẫn rất lớn do yêu cầu thâm canh, tăng vụ và thay đổi cơ cấu cây trồng. Nước cho đô thị, công nghiệp, làng nghề và dịch vụ không chỉ tăng về số lượng mà còn yêu cầu cao hơn về chất lượng. Đặc biệt, sự phát triển của các khu công nghiệp lớn như Đồng Văn, các đô thị mới phía Nam Hà Nội đặt ra áp lực khổng lồ lên nguồn nước. Thêm vào đó, yêu cầu về dòng chảy môi trường để pha loãng, giảm thiểu ô nhiễm sông Nhuệ ngày càng trở nên cấp bách. Việc cân bằng và phân bổ hợp lý nguồn nước giữa các ngành, đặc biệt trong mùa kiệt, là một bài toán phức tạp, đòi hỏi phải có một quy hoạch lưu vực sông toàn diện và các giải pháp cấp nước linh hoạt.

II. Thách thức lớn khi tìm giải pháp cấp nước mùa kiệt sông Nhuệ

Việc đảm bảo an ninh nguồn nước cho hệ thống sông Nhuệ trong mùa khô đối mặt với nhiều thách thức đan xen, đòi hỏi các giải pháp cấp nước mùa kiệt phải mang tính tổng thể và bền vững. Thách thức đầu tiên và lớn nhất là sự suy giảm lưu lượng dòng chảy mùa khô trên sông Hồng. Luận văn Thạc sĩ của Trần Quốc Lập (2010) chỉ ra rằng, sau khi có hồ Hòa Bình, mực nước trung bình tháng I tại Hà Nội (giai đoạn đổ ải) có xu hướng thấp hơn so với trước đây, gây khó khăn cho việc lấy nước tự chảy qua cống Liên Mạc. Thách thức thứ hai là tình trạng ô nhiễm sông Nhuệ ngày càng trầm trọng. Nước thải sinh hoạt, công nghiệp, làng nghề chưa qua xử lý đổ thẳng vào sông, làm suy giảm nghiêm trọng chất lượng nước sông Nhuệ. Nguồn nước ô nhiễm không chỉ ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp mà còn đe dọa sức khỏe cộng đồng và hệ sinh thái. Cuối cùng, tác động của biến đổi khí hậu và tài nguyên nước làm gia tăng tần suất và cường độ của các hiện tượng thời tiết cực đoan, khiến mùa khô kéo dài và hạn hán gay gắt hơn. Những thách thức này buộc các nhà quản lý phải tìm kiếm các giải pháp đồng bộ, từ việc điều tiết nguồn nước thượng nguồn đến cải tạo môi trường nước tại chỗ.

2.1. Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước

Biến đổi khí hậu và tài nguyên nước là một trong những yếu tố tác động sâu sắc đến khả năng cấp nước. Các nghiên cứu chỉ ra rằng nhiệt độ trung bình tăng, lượng mưa phân bố bất thường hơn, mùa khô có xu hướng kéo dài và khắc nghiệt hơn. Điều này trực tiếp làm giảm dòng chảy kiệt tự nhiên, tăng nhu cầu nước tưới do bốc hơi cao, và gây khó khăn cho việc tích nước của các hồ chứa thượng nguồn. Tình trạng xâm nhập mặn ở vùng hạ lưu sông Hồng cũng có thể diễn biến phức tạp hơn, ảnh hưởng đến chất lượng nguồn nước tại các cửa lấy nước. Đối phó với biến đổi khí hậu đòi hỏi các giải pháp phải có tầm nhìn dài hạn, không chỉ tập trung vào công trình mà còn cả các giải pháp phi công trình như quản lý nhu cầu, sử dụng nước tiết kiệm và chuyển đổi cơ cấu cây trồng.

2.2. Vấn đề ô nhiễm sông Nhuệ và suy giảm chất lượng nước

Ô nhiễm sông Nhuệ đã đến mức báo động, trở thành một rào cản lớn cho việc sử dụng bền vững nguồn nước. Nguồn ô nhiễm chính đến từ nước thải sinh hoạt của các đô thị lớn như Hà Nội, Hà Đông; nước thải từ hàng trăm làng nghề và các khu công nghiệp không được xử lý triệt để. Chất lượng nước sông Nhuệ thường xuyên không đạt tiêu chuẩn cho mục đích tưới tiêu, đặc biệt ở đoạn hạ lưu. Nồng độ amoni, BOD5, COD vượt ngưỡng cho phép nhiều lần, gây tác động xấu đến cây trồng, vật nuôi và hệ sinh thái thủy sinh. Tình trạng này buộc hệ thống phải lấy thêm một lượng nước đáng kể từ sông Hồng chỉ để pha loãng ô nhiễm, làm gia tăng áp lực lên nguồn nước vốn đã khan hiếm trong mùa kiệt.

III. Phương pháp bổ sung nước sông Hồng Giải pháp cấp nước nền tảng

Giải pháp nền tảng và mang tính quyết định để giải quyết bài toán thiếu nước mùa kiệt cho sông Nhuệ là tăng cường và đảm bảo nguồn cấp từ sông Hồng. Việc bổ sung nước sông Hồng không chỉ cung cấp đủ lưu lượng cho tưới tiêu nông nghiệp, sinh hoạt, công nghiệp mà còn có vai trò then chốt trong việc cải thiện dòng chảy, đẩy lùi ô nhiễm. Trọng tâm của giải pháp này xoay quanh hai yếu tố chính: sự điều tiết của các hồ chứa thượng nguồn và hiệu quả vận hành của công trình đầu mối. Việc vận hành hồ chứa Hòa Bình một cách khoa học, phối hợp chặt chẽ với các hồ chứa khác trên lưu vực, có thể tạo ra dòng chảy bổ sung ổn định cho hạ du trong các đợt cao điểm dùng nước. Đồng thời, việc nâng cấp, hiện đại hóa trạm bơm Liên Mạc và các công trình liên quan là bắt buộc để có thể chủ động lấy nước ngay cả khi mực nước sông Hồng xuống thấp. Sự kết hợp hài hòa giữa điều tiết nguồn nước từ thượng nguồn và năng lực của hạ tầng tại chỗ sẽ tạo thành một cơ chế cấp nước chủ động, linh hoạt, là chìa khóa cho giải pháp cấp nước mùa kiệt cho hệ thống sông Nhuệ.

3.1. Tối ưu vận hành hồ chứa Hòa Bình để tăng lưu lượng

Hồ chứa Hòa Bình, cùng với các hồ khác như Thác Bà, Sơn La, có khả năng điều tiết và bổ sung một lượng nước khổng lồ cho hạ du sông Hồng trong mùa kiệt. Theo nghiên cứu, hồ Hòa Bình có thể tăng thêm cho dòng chảy mùa kiệt khoảng 300 đến 400 m³/s. Việc vận hành hồ chứa Hòa Bình theo một quy trình liên hồ được tối ưu hóa là yếu tố sống còn. Quy trình này cần cân bằng giữa các mục tiêu: phát điện, chống lũ và cấp nước cho hạ du. Trong các đợt đổ ải vụ Đông Xuân, việc xả nước đồng bộ, tập trung từ các hồ chứa sẽ tạo ra một 'dòng chảy nhân tạo' đủ lớn để nâng mực nước tại Hà Nội, giúp các công trình thủy lợi, đặc biệt là cống Liên Mạc, có thể lấy nước hiệu quả. Việc phối hợp thông tin và điều hành giữa các cơ quan quản lý hồ chứa và các đơn vị vận hành hệ thống thủy lợi hạ du là cực kỳ quan trọng để tối đa hóa hiệu quả của mỗi đợt xả nước.

3.2. Vai trò của trạm bơm Liên Mạc trong điều tiết nguồn nước

Trạm bơm Liên Mạc đóng vai trò là 'trái tim' của hệ thống, là cửa ngõ duy nhất đưa nước từ sông Hồng vào sông Nhuệ. Khi mực nước sông Hồng đủ cao, cống Liên Mạc có thể lấy nước tự chảy. Tuy nhiên, trong bối cảnh mực nước ngày càng xuống thấp, vai trò của các máy bơm trở nên tối quan trọng. Nâng cấp công suất và hiệu suất của trạm bơm này là một yêu cầu cấp bách. Các giải pháp kỹ thuật như lắp đặt thêm tổ máy bơm công suất lớn, áp dụng công nghệ bơm hiện đại, và nạo vét kênh dẫn trước cống sẽ giúp trạm bơm có thể hoạt động hiệu quả ngay cả trong điều kiện thủy văn bất lợi. Trạm bơm Liên Mạc không chỉ là công trình lấy nước mà còn là công cụ để điều tiết nguồn nước một cách chủ động, đảm bảo cung cấp lưu lượng cần thiết theo đúng kế hoạch dùng nước của toàn hệ thống.

IV. Cách cải tạo hệ thống thủy lợi và tối ưu tưới tiêu nông nghiệp

Bên cạnh việc đảm bảo nguồn cấp từ sông Hồng, một giải pháp cấp nước mùa kiệt cho hệ thống sông Nhuệ không thể thiếu việc cải tạo, nâng cấp nội tại hệ thống. Hệ thống kênh mương sau nhiều năm sử dụng đã bị bồi lắng, xuống cấp, gây tổn thất nước lớn và giảm hiệu quả truyền dẫn. Do đó, việc đầu tư nạo vét các trục kênh chính như sông Nhuệ, sông La Khê, kênh Vân Đình, và kiên cố hóa hệ thống kênh mương cấp dưới là vô cùng cần thiết. Giải pháp này giúp giảm tổn thất nước trên đường đi, đưa nước đến mặt ruộng nhanh hơn và duy trì được mực nước thiết kế tại các vị trí xa nguồn. Song song với đó, việc áp dụng các phương pháp tưới tiêu nông nghiệp tiên tiến, tiết kiệm nước như tưới nhỏ giọt, tưới phun, hay kỹ thuật 'nông-lộ-phơi' cho lúa sẽ giúp giảm đáng kể lượng nước cần dùng trên một đơn vị diện tích. Việc quy hoạch lưu vực sông một cách khoa học, phân vùng tưới hợp lý và xây dựng lịch dùng nước chi tiết cho từng khu vực sẽ giúp tối ưu hóa việc phân phối nguồn nước vốn đã hạn hẹp trong mùa khô, góp phần nâng cao hiệu quả tổng thể của hệ thống.

4.1. Nâng cấp hạ tầng thủy lợi và các công trình đầu mối

Hiện trạng hạ tầng của hệ thống thủy lợi sông Nhuệ - sông Đáy cho thấy sự xuống cấp rõ rệt. Giải pháp cải tạo cần tập trung vào việc nạo vét, kè bờ các trục sông chính để tăng khả năng trữ và dẫn nước. Các cống điều tiết trên hệ thống cần được sửa chữa, tự động hóa để vận hành linh hoạt, giảm thời gian và nhân lực. Các trạm bơm nội đồng, đặc biệt là các trạm bơm tưới cho vùng cao, cần được rà soát, thay thế các máy bơm cũ, hiệu suất thấp bằng các loại máy bơm thế hệ mới, tiết kiệm năng lượng. Ngoài ra, cần xây dựng thêm các cụm công trình đầu mối nhỏ và các trạm bơm trung chuyển để tăng cường khả năng cấp nước cho các khu vực cuối nguồn, vốn thường xuyên chịu cảnh thiếu nước trong mùa kiệt.

4.2. Quy hoạch lưu vực sông và phân vùng cấp nước hợp lý

Một quy hoạch lưu vực sông tổng thể và hiện đại là nền tảng cho việc quản lý nước bền vững. Quy hoạch này cần đánh giá lại toàn bộ nhu cầu dùng nước của các ngành kinh tế - xã hội đến năm 2030 và tầm nhìn xa hơn, có tính đến các kịch bản biến đổi khí hậu và tài nguyên nước. Trên cơ sở đó, tiến hành phân vùng cấp nước một cách khoa học, xác định rõ khu vực nào ưu tiên tự chảy, khu vực nào bắt buộc phải dùng bơm, và khu vực nào có thể áp dụng mô hình tưới kết hợp. Việc xây dựng một kế hoạch phân bổ nước chi tiết theo từng giai đoạn của mùa vụ, kết hợp với giám sát chặt chẽ việc lấy nước của các địa phương, sẽ giúp ngăn chặn tình trạng sử dụng lãng phí và đảm bảo sự công bằng trong việc tiếp cận nguồn nước giữa các vùng trong hệ thống.

V. Mô hình toán MIKE 11 Ứng dụng nghiên cứu cấp nước mùa kiệt

Để lựa chọn giải pháp cấp nước mùa kiệt cho hệ thống sông Nhuệ một cách khoa học và tối ưu, việc ứng dụng các mô hình toán học là không thể thiếu. Luận văn của Trần Quốc Lập (2010) đã sử dụng thành công mô hình MIKE 11, một công cụ mạnh mẽ trong việc mô phỏng thủy lực dòng chảy trong mạng lưới sông kênh. Mô hình này cho phép sơ đồ hóa toàn bộ hệ thống thủy lợi sông Nhuệ - sông Đáy, từ các công trình đầu mối như trạm bơm Liên Mạc đến mạng lưới kênh trục và các điểm lấy nước, tiêu nước chính. Bằng cách nhập vào các dữ liệu về điều kiện biên (mực nước, lưu lượng từ sông Hồng, chế độ xả của hồ chứa), đặc điểm hình học của sông kênh và nhu cầu dùng nước, mô hình có thể tính toán và dự báo diễn biến mực nước, lưu lượng tại mọi điểm trong hệ thống. Dựa trên kết quả mô phỏng, các nhà khoa học và quản lý có thể đánh giá hiệu quả của từng phương án cấp nước, từ đó lựa chọn kịch bản khả thi nhất về kỹ thuật, hiệu quả nhất về kinh tế và ít tác động tiêu cực nhất đến môi trường.

5.1. Kịch bản tính toán thủy lực cho các phương án cấp nước

Mô hình MIKE 11 cho phép xây dựng nhiều kịch bản khác nhau để so sánh. Ví dụ, các kịch bản có thể bao gồm: (1) Kịch bản hiện trạng để đánh giá năng lực cấp nước thực tế; (2) Kịch bản tăng lưu lượng lấy nước tại trạm bơm Liên Mạc; (3) Kịch bản kết hợp xả nước từ hồ chứa Hòa Bình với việc nâng cấp kênh dẫn; (4) Kịch bản có xét đến việc xây dựng thêm các trạm bơm bổ sung nguồn. Mỗi kịch bản sẽ cho ra một bộ kết quả về mực nước và lưu lượng trên toàn hệ thống. Phân tích các kết quả này giúp xác định được những 'nút thắt cổ chai', những vùng thường xuyên bị thiếu nước, và đánh giá mức độ cải thiện khi áp dụng từng giải pháp. Đây là cơ sở khoa học vững chắc để đề xuất quy mô đầu tư, nâng cấp công trình một cách hợp lý.

5.2. Đánh giá hiệu quả kinh tế và các tác động môi trường

Sau khi lựa chọn được các phương án kỹ thuật tối ưu dựa trên mô phỏng thủy lực, bước tiếp theo là đánh giá hiệu quả kinh tế và tác động môi trường. Hiệu quả kinh tế được ước tính dựa trên chi phí đầu tư, cải tạo, nâng cấp hệ thống so với lợi ích mang lại (tăng năng suất cây trồng, đảm bảo sản xuất công nghiệp, giảm thiệt hại do hạn hán). Bên cạnh đó, việc đánh giá tác động môi trường là rất quan trọng. Các giải pháp cấp nước phải đi đôi với việc cải tạo môi trường nước. Ví dụ, việc tăng cường dòng chảy không chỉ giúp cấp nước mà còn góp phần pha loãng, đẩy trôi chất ô nhiễm. Ngược lại, việc xây dựng các công trình mới có thể gây ra những tác động tiêu cực trong giai đoạn thi công. Một giải pháp toàn diện phải là giải pháp cân bằng được cả ba yếu tố: kỹ thuật, kinh tế và môi trường để đảm bảo sự phát triển bền vững.

VI. Hướng tới tương lai Đảm bảo an ninh nguồn nước bền vững

Để đảm bảo an ninh nguồn nước cho hệ thống sông Nhuệ một cách bền vững, các giải pháp cấp nước mùa kiệt cần được triển khai một cách đồng bộ và có tầm nhìn dài hạn. Không thể chỉ dựa vào các giải pháp công trình, mà cần kết hợp với các giải pháp phi công trình như hoàn thiện thể chế, chính sách quản lý tài nguyên nước. Việc thành lập một cơ quan quản lý lưu vực sông thống nhất, có đủ thẩm quyền để điều phối việc sử dụng và bảo vệ nguồn nước giữa các ngành và các địa phương là hết sức cần thiết. Bên cạnh đó, cần đẩy mạnh công tác tuyên truyền, nâng cao nhận thức của cộng đồng và doanh nghiệp về việc sử dụng nước tiết kiệm và bảo vệ môi trường. Trong tương lai, việc nghiên cứu các nguồn cấp nước thay thế, tái sử dụng nước thải sau xử lý cho một số mục đích nhất định, và áp dụng công nghệ 4.0 vào quản lý, vận hành hệ thống thủy lợi sẽ là những hướng đi tất yếu. Mục tiêu cuối cùng là xây dựng một hệ thống thủy lợi sông Nhuệ - sông Đáy hiện đại, linh hoạt, có khả năng chống chịu cao với các tác động của biến đổi khí hậu và áp lực phát triển, đảm bảo sự phát triển thịnh vượng cho toàn vùng.

6.1. Kiến nghị giải pháp tổng thể cải tạo môi trường nước

Giải quyết vấn đề cấp nước không thể tách rời với việc cải tạo môi trường nước. Các kiến nghị trọng tâm bao gồm: (1) Siết chặt quản lý nguồn thải, bắt buộc các khu công nghiệp, đô thị, bệnh viện phải có hệ thống xử lý nước thải đạt chuẩn trước khi xả ra môi trường. (2) Đầu tư xây dựng các nhà máy xử lý nước thải tập trung quy mô lớn, đặc biệt là cho khu vực nội thành Hà Nội. (3) Triển khai các dự án phục hồi sông ngòi, bao gồm nạo vét bùn ô nhiễm, sử dụng các công nghệ sinh học để làm sạch nước, và trồng cây xanh ven bờ để tạo hành lang sinh thái. Việc tách hệ thống tiêu nước thải đô thị khỏi hệ thống kênh tưới nông nghiệp cũng là một giải pháp căn cơ cần được xem xét trong quy hoạch lưu vực sông dài hạn.

6.2. Tầm nhìn chiến lược cho hệ thống thủy lợi sông Nhuệ

Tầm nhìn dài hạn cho hệ thống thủy lợi sông Nhuệ là trở thành một hệ thống đa mục tiêu, thông minh và bền vững. Điều này đòi hỏi một lộ trình nâng cấp và hiện đại hóa rõ ràng, ưu tiên các hạng mục cấp bách như công trình đầu mối và các trục kênh chính. Chiến lược phát triển cần lồng ghép chặt chẽ với các quy hoạch khác như quy hoạch phát triển đô thị, công nghiệp, giao thông để tạo sự đồng bộ. Cần có cơ chế tài chính bền vững cho công tác quản lý, vận hành và bảo trì hệ thống, có thể thông qua việc điều chỉnh giá dịch vụ thủy lợi một cách hợp lý. Cuối cùng, tăng cường hợp tác quốc tế và ứng dụng khoa học công nghệ tiên tiến trong dự báo nguồn nước, giám sát chất lượng nước và điều hành hệ thống sẽ giúp nâng cao đáng kể năng lực quản lý, đảm bảo an ninh nguồn nước cho các thế hệ tương lai.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Lưu vực sông Nhuệ giữ vị trí huyết mạch trong phát triển kinh tế - xã hội vùng đồng bằng Bắc Bộ với tổng diện tích tự nhiên đạt 130.000 ha, trong đó diện tích đất nằm trong đê là 107.530 ha và diện tích đất nông nghiệp chiếm 71.513 ha trải dài qua địa bàn thành phố Hà Nội và tỉnh Hà Nam. Trong những thập kỷ gần đây, quá trình đô thị hóa và phát triển công nghiệp diễn ra mạnh mẽ khiến diện tích đất công nghiệp tăng nhanh từ 1.276 ha năm 2005 lên mức quy hoạch 8.196 ha năm 2020, làm gia tăng áp lực cấp nước đa mục tiêu cho cả công nghiệp, sinh hoạt và nông nghiệp.

Vấn đề nghiên cứu trọng tâm là sự suy giảm nghiêm trọng của dòng chảy mùa kiệt trên dòng chính sông Hồng – nguồn cung cấp chính đáp ứng 75% đến 80% nhu cầu nước toàn hệ thống qua cống Liên Mạc. Dữ liệu quan trắc cho thấy mực nước trung bình tháng 1 tại trạm thủy văn Hà Nội trong giai đoạn 1988 - 2000 đã sụt giảm xuống còn 2,97 m so với mức 3,20 m của giai đoạn 1974 - 1987, gây hiện tượng cống Liên Mạc thường xuyên bị treo đáy và không thể lấy nước tự chảy.

Mục tiêu cụ thể của đề tài là đánh giá toàn diện hiện trạng tài nguyên nước mùa kiệt, phân tích quy luật điều tiết của hệ thống liên hồ chứa thượng nguồn (hồ Hòa Bình và hồ Thác Bà), từ đó ứng dụng công cụ mô hình toán hiện đại để đề xuất các giải pháp công trình và phi công trình phù hợp với định hướng phát triển giai đoạn 2010 - 2020.

Nghiên cứu mang ý nghĩa chiến lược sâu sắc khi cung cấp căn cứ định lượng giúp nâng cao năng lực lấy nước, bảo đảm an ninh lương thực cho 68.000 ha canh tác, duy trì dòng chảy môi trường pha loãng ô nhiễm cho 74 km trục sông chính và giảm thiểu hơn 30% tình trạng thiếu hụt nguồn nước cục bộ tại hạ du.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên ba trụ cột lý thuyết chuyên ngành Thủy văn và Quản lý tài nguyên nước:

Lý thuyết cân bằng nước mặt ruộng và bốc thoát hơi nước theo tiêu chuẩn của Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc (FAO): Chế độ tưới cho cây trồng được xác định thông qua phương trình cân bằng nước mặt ruộng $M_i = (ET_c + W_{ngấm}) - (P + N) \pm \Delta W$. Trong đó, giá trị bốc thoát hơi nước tiềm năng ($ET_0$) được tính theo công thức Penman - Monteith dựa trên các yếu tố bức xạ mặt trời (105 - 120 Kcal/cm²), số giờ nắng (1.400 - 1.550 giờ/năm) và nhiệt độ trung bình năm 23,6°C - 23,8°C. Mức tưới thiết kế cho lúa nước yêu cầu duy trì lớp nước ngập mặt ruộng 30 - 50 mm đối với vụ đông xuân và 60 - 90 mm đối với vụ mùa với tần suất bảo đảm cấp nước $P = 75%$ và $P = 85%$.

Lý thuyết thủy lực dòng chảy một chiều không ổn định: Quá trình truyền triều, lan truyền sóng xả từ các hồ chứa và phân phối mực nước, lưu lượng dọc trục sông Nhuệ dài 74 km cùng hệ thống sông nhánh phụ lưu được mô tả qua hệ phương trình vi phân Saint-Venant (gồm phương trình liên tục và phương trình động lượng).

Lý thuyết điều tiết dòng chảy và vận hành liên hồ chứa: Đánh giá cơ chế bổ sung lưu lượng mùa kiệt từ hồ Hòa Bình (dung tích hữu ích lớn, khả năng tăng dòng chảy hạ du thêm 300 - 400 m³/s) và hồ Thác Bà (bổ sung khoảng 100 m³/s) nhằm phân tích mối quan hệ tương hỗ giữa biểu đồ xả thủy điện và thời điểm đổ ải tập trung vụ đông xuân.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu và cỡ mẫu: Đề tài thu thập và kế thừa chuỗi số liệu quan trắc khí tượng - thủy văn đồng bộ trên 30 năm tại 3 trạm đại diện (Láng, Hà Đông, Phủ Lý) và trạm Sơn Tây trên sông Hồng. Toàn bộ dữ liệu địa hình mặt cắt trắc dọc, trắc ngang của 74 km sông Nhuệ, các cống điều tiết lớn (Liên Mạc, Lương Cổ, Phủ Lý) cùng số liệu kinh tế - xã hội của 20 quận, huyện, thị xã và 341 xã, phường trực thuộc hệ thống được tổng hợp phục vụ phân tích.

Phương pháp phân tích và mô hình hóa:

• Phương pháp chọn mẫu phân tầng theo không gian: Hệ thống được phân chia thành 3 vùng cấp nước đặc thù gồm vùng động lực trực tiếp sông Hồng (14.074 ha), vùng động lực trực tiếp sông Đáy (2.017 ha) và vùng lấy nước qua cống Liên Mạc (55.527 ha).
• Mô hình CROPWAT 8.0: Được lựa chọn để tính toán chính xác nhu cầu nước tưới, xác định hệ số cây trồng ($K_c$) và định mức làm ải 2.000 m³/ha trong 10 - 15 ngày cho cây lúa cũng như chế độ tưới ẩm cho ngô, đậu tương, lạc với hệ số thấm đất ổn định 2,5 - 3,0 mm/ngày đêm.
• Mô hình thủy lực MIKE 11 (Module Hydrodynamic - HD): Được lựa chọn nhờ khả năng mô phỏng vượt trội mạng lưới sông ngòi phân nhánh phức tạp và giải bài toán điều tiết công trình đóng mở linh hoạt. Mô hình sử dụng sơ đồ sai phân ẩn 6 điểm Abbott - Ionescu để giải hệ phương trình Saint-Venant, phục vụ hiệu chỉnh và kiểm định chuỗi số liệu thủy lực thực đo, bảo đảm độ tin cậy cao cho các kịch bản cấp nước mùa kiệt.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình phân tích thực trạng và tính toán mô phỏng mang lại 4 phát hiện khoa học mang tính thực tiễn cao:

Sự gia tăng cường suất lấy nước trong thời đoạn ngắn: Mặc dù diện tích canh tác lúa chiêm xuân có xu hướng giảm từ 54.961 ha năm 2005 xuống 38.890 ha năm 2010 và dự báo còn 28.903 ha vào năm 2020, lưu lượng yêu cầu lấy nước đỉnh điểm lại tăng đột biến. Nguyên nhân do thời gian đổ ải bị rút ngắn từ 20 ngày xuống chỉ còn 10 - 15 ngày, tạo nên nhu cầu lấy nước cục bộ cực lớn tại đầu mối Liên Mạc với lưu lượng yêu cầu vượt trên 45 m³/s.

Quy luật suy giảm mực nước sông Hồng dưới tác động xói lở lòng dẫn: Mặc dù hồ Hòa Bình đã tăng cường xả nước gia tăng 300 - 400 m³/s dòng chảy kiệt, mực nước bình quân tháng 1 tại trạm Hà Nội giai đoạn sau khi có hồ vẫn thấp hơn giai đoạn trước hồ khoảng 0,05 - 0,23 m (tháng 1 trung bình nhiều năm giảm từ 3,04 m xuống 2,99 m; chuỗi trượt giảm từ 3,20 m xuống 2,97 m). Hiện tượng tụt sâu đáy sông Hồng khiến tỷ lệ thời gian lấy nước tự chảy qua cống Liên Mạc giảm hơn 65% so với thiết kế ban đầu.

Suy giảm nghiêm trọng diện tích tưới tự chảy nội đồng: Khu vực tưới tự chảy Đồng Quan - Lương Cổ vốn có quy mô 10.000 ha hiện bị thu hẹp nhanh chóng do tổn thất cột nước trên kênh trục. Hơn 200 trạm bơm nội đồng phải chuyển đổi sang hình thức bơm tiếp sức hoặc bơm 2 cấp dã chiến, làm tăng chi phí điện năng vận hành thêm 20% đến 30%.

Tác động cộng hưởng của ô nhiễm nguồn nước mặt đến an toàn cấp nước ngầm: Lưu lượng nước thải đô thị từ Hà Nội đổ vào sông Nhuệ qua sông Tô Lịch khiến chất lượng nước sông suy thoái nghiêm trọng. Điều này tác động tiêu cực đến tầng chứa nước ngầm nông (vốn có tiềm năng khai thác 700.000 m³/ngày đêm tại phía Nam Hà Nội), buộc 87,5% số hộ dân nông thôn tại các vùng hạ du như Duy Tiên, Phủ Lý phải thay đổi giải pháp khai thác nước sinh hoạt.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân cốt lõi của sự bất cập trong khâu cấp nước mùa kiệt bắt nguồn từ sự mất cân đối giữa hạ tầng thủy lợi cũ và bối cảnh thủy văn mới. Các công trình đầu mối được xây dựng từ những năm 1930 - 1970 dựa trên cao trình mực nước sông Hồng ổn định ở mức cao. Khi lòng dẫn sông Hồng bị hạ thấp do biến đổi hình thái và khai thác cát, các phương án vận hành xả nước truyền thống từ hồ Hòa Bình không còn đủ khả năng nâng mực nước tự dâng vào cống Liên Mạc.

So sánh với các nghiên cứu quy hoạch lưu vực trước đây, luận văn đã chứng minh rằng nếu chỉ dựa vào việc điều tiết đơn lẻ từ hồ chứa thượng nguồn thì không thể giải quyết triệt để bài toán thiếu nước sông Nhuệ. Việc xả nước của thủy điện Hòa Bình cần phải phối hợp chặt chẽ theo các đợt tập trung tương ứng với thời lịch đổ ải của hạ du.

Dữ liệu tính toán từ mô hình MIKE 11 được thể hiện chi tiết qua các biểu đồ đường quá trình mực nước - lưu lượng ($H-Q$) dọc 74 km trục sông và các bảng cân bằng nước chi tiết theo từng tiểu vùng. Kết quả mô phỏng thủy lực khẳng định phương án duy trì lưu lượng qua cống Liên Mạc ở mức 30 - 50 m³/s kết hợp với việc bổ sung nguồn từ dự án Cẩm Đình - Hiệp Thuận trên sông Đáy và cống Tắc Giang trên sông Châu sẽ tạo ra dòng chảy động lực liên hoàn, vừa đảm bảo cấp đủ nước tưới cho 50.000 ha vừa cải thiện rõ rệt chỉ số oxy hòa tan, làm sạch dòng sông trong mùa cạn.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả nghiên cứu khoa học, luận văn đề xuất 4 nhóm giải pháp kỹ thuật và quản lý đồng bộ:

Nâng cấp công trình lấy nước đầu mối cống Liên Mạc: Đầu tư xây dựng trạm bơm dã chiến hoặc trạm bơm cột nước thấp tại Liên Mạc với công suất thiết kế 30 - 50 m³/s trong giai đoạn 2011 - 2015 do Ban Quản lý Đầu tư & Xây dựng Thủy lợi chủ trì, nhằm chủ động tiếp nguồn nước sông Hồng vào sông Nhuệ ngay cả khi mực nước sông xuống dưới +1,57 m.

Hoàn thiện quy trình điều hành xả nước liên hồ chứa thượng nguồn: Bộ Nông nghiệp & PTNT phối hợp cùng Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) thiết lập quy chế xả nước tăng cường từ hồ Hòa Bình và hồ Thác Bà theo 2 - 3 đợt tập trung (mỗi đợt từ 5 - 7 ngày) trong tháng 1 và tháng 2, duy trì lưu lượng xả đáy trên 1.000 m³/s để bảo đảm mực nước tại trạm Hà Nội đạt tối thiểu từ +2,20 m đến +2,50 m phục vụ lấy nước đổ ải.

Nạo vét trục kênh chính và cải tạo mạng lưới công trình nội đồng: Công ty Khai thác CTTL sông Nhuệ tiến hành nạo vét, giải tỏa vật cản trên 74 km sông chính và các trục kênh nhánh Vân Đình, Ngoại Độ, Duy Tiên; kiên cố hóa hệ thống kênh mương cấp 1, cấp 2 nhằm nâng hiệu suất dẫn nước từ 65% lên 85% trước năm 2018.

Chuyển đổi cơ cấu cây trồng và áp dụng công nghệ tưới tiết kiệm nước: Sở Nông nghiệp & PTNT Hà Nội và Hà Nam chỉ đạo chuyển đổi 15% - 20% diện tích đất lúa trũng, đất vàn cao khó tưới sang trồng ngô, rau màu hoặc nuôi trồng thủy sản kết hợp; áp dụng kỹ thuật tưới nông - phơi lộ ruộng xen kẽ, giảm 20% - 25% định mức dùng nước trên 1 ha canh tác.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và phương pháp nghiên cứu của luận văn mang lại giá trị thực tiễn cao cho 4 nhóm đối tượng chính:

Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên nước và quy hoạch thủy lợi: Các Vụ, Cục thuộc Bộ Nông nghiệp & PTNT, Sở Nông nghiệp & PTNT các tỉnh Hà Nội, Hà Nam có thể sử dụng khung dữ liệu cân bằng nước và phương pháp tiếp cận đa mục tiêu để xây dựng quy hoạch phân vùng cấp nước liên tỉnh giai đoạn trung và dài hạn.

Các Công ty Trách nhiệm hữu hạn một thành viên Khai thác công trình thủy lợi: Ban điều hành hệ thống sông Nhuệ, sông Đáy trực tiếp áp dụng các kịch bản phân phối lưu lượng và lịch vận hành đóng mở công trình cống, trạm bơm tối ưu theo từng đợt xả nước của hồ Hòa Bình, giúp tiết kiệm chi phí vận hành máy bơm.

Kỹ sư tư vấn thiết kế công trình thủy lợi: Tham khảo phương pháp thiết lập điều kiện biên thủy lực, quy trình hiệu chỉnh mô hình MIKE 11 và CROPWAT 8.0 để tính toán thiết kế nâng cấp các trạm bơm cột nước thấp, cống lấy nước đầu mối thích ứng với tình trạng hạ thấp mực nước sông.

Giảng viên, học viên cao học và sinh viên ngành Kỹ thuật tài nguyên nước: Luận văn là tài liệu học thuật giá trị cung cấp phương pháp luận chặt chẽ, số liệu thực tế phong phú và kỹ thuật mô hình hóa hệ thống sông ngòi phức tạp trong mùa kiệt.

Câu hỏi thường gặp

Nguyên nhân chính khiến hệ thống thủy lợi sông Nhuệ thiếu nước nghiêm trọng trong mùa kiệt là gì? Sự kết hợp giữa hiện tượng hạ thấp lòng dẫn sông Hồng làm giảm mực nước trạm Hà Nội trong tháng 1 xuống còn 2,97 m, cống Liên Mạc bị bồi lắng không lấy được nước tự chảy, cùng với áp lực rút ngắn thời gian làm ải xuống 10 - 15 ngày khiến nhu cầu dùng nước tập trung tăng vọt.

Hồ Hòa Bình và hồ Thác Bà hỗ trợ cấp nước mùa kiệt cho sông Nhuệ như thế nào? Hồ chứa Hòa Bình bổ sung từ 300 đến 400 m³/s và hồ Thác Bà bổ sung khoảng 100 m³/s vào dòng chính sông Hồng. Nguồn nước này giúp nâng cao mực nước hạ du trong các đợt xả tập trung, tạo điều kiện cho các trạm bơm đầu mối và cống Liên Mạc vận hành lấy nước phục vụ gieo cấy vụ đông xuân.

Mô hình CROPWAT 8.0 và MIKE 11 đóng vai trò gì trong luận văn? Mô hình CROPWAT 8.0 tính toán chính xác nhu cầu bốc thoát hơi nước ($ET_c$) và chế độ tưới cho các loại cây trồng với định mức làm ải 2.000 m³/ha. Mô hình MIKE 11 giải hệ phương trình Saint-Venant để mô phỏng phân bố mực nước, lưu lượng dọc 74 km sông Nhuệ, làm cơ sở lựa chọn phương án công trình tối ưu.

Giải pháp công trình then chốt nào được đề xuất để khắc phục tình trạng cống Liên Mạc bị treo? Luận văn đề xuất xây dựng trạm bơm tiếp nguồn dã chiến hoặc trạm bơm cột nước thấp cố định tại cống Liên Mạc với lưu lượng thiết kế từ 30 đến 50 m³/s, bảo đảm cung cấp đủ nước vào sông Nhuệ bất kể biến động mực nước sông Hồng xuống thấp dưới +1,57 m.

Ô nhiễm nguồn nước sông Nhuệ ảnh hưởng như thế nào đến chiến lược cấp nước của vùng? Nước thải đô thị và công nghiệp làm suy thoái chất lượng nước mặt, đe dọa trực tiếp 700.000 m³/ngày đêm trữ lượng nước ngầm tầng nông. Do đó, quy hoạch cấp nước phải kết hợp bài toán tạo nguồn pha loãng môi trường với việc xây dựng hệ thống thu gom, xử lý nước thải độc lập trước khi xả ra sông.

Kết luận

• Luận văn đã phân tích toàn diện hiện trạng cấp nước mùa kiệt cho 107.530 ha lưu vực sông Nhuệ, chỉ rõ những thách thức từ quá trình đô thị hóa và phát triển công nghiệp đến năm 2020. • Làm rõ quy luật sụt giảm mực nước mùa cạn trên sông Hồng (mực nước tháng 1 tại Hà Nội giảm xuống 2,97 m), chứng minh sự suy giảm năng lực lấy nước tự chảy tại cống Liên Mạc. • Ứng dụng thành công chuỗi mô hình toán hiện đại gồm CROPWAT 8.0 và MIKE 11 để định lượng chính xác nhu cầu nước tưới và mô phỏng thủy lực dòng chảy kiệt trên 74 km sông chính. • Đề xuất gói giải pháp công trình mang tính đột phá với việc xây dựng trạm bơm tiếp nguồn Liên Mạc 30 - 50 m³/s kết hợp quy trình xả nước liên hồ chứa Hòa Bình - Thác Bà theo các đợt tập trung. • Thiết lập định hướng chuyển đổi cơ cấu cây trồng, nâng cao hiệu suất kênh mương lên 85% và kiểm soát chặt chẽ các nguồn xả thải để bảo vệ an ninh nguồn nước bền vững.

Đóng góp khoa học của luận văn là luận cứ thực tiễn quan trọng giúp các cơ quan quản lý hoàn thiện quy trình điều hành liên hồ chứa lưu vực sông Hồng và quy hoạch hiện đại hóa hệ thống thủy lợi sông Nhuệ. Các đơn vị quản lý, viện nghiên cứu và kỹ sư chuyên ngành có thể khai thác, ứng dụng trực tiếp các kết quả mô phỏng và phương án phân vùng của đề tài để nâng cao hiệu quả quản trị tài nguyên nước trong thực tiễn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THUỶ LỢI SÔNG NHUỆ. Hệ thống thủy lợi sông Nhuệ là một hệ thống liên tỉnh thực hiện các nhiệm vụ tưới và cấp nước, tiêu thoát nước, phòng chống lũ và bảo đảm môi trường chất lượng nước cho một phần diện tích, đô thị, dân cư và các ngành kinh tế xã hội của Thành Phố Hà Nội và Tỉnh Hà Nam. Hệ thống thuỷ lợi sông Nhuệ được bắt đầu hình thành từ những năm đầu thế kỷ 19 với hệ thống đê sông Hồng, sông Đáy, công trình lấy nước cống Liên Mạc và một số cống tiêu ra sông Đáy. Cho đến nay qua hơn 70 năm hệ thống thủy lợi sông Nhuệ đã được nhà nước và nhân dân tập trung nhiều tiền của và công sức đầu tư xây dựng được một hạ tầng cơ sở thuỷ lợi hết sức to lớn để phục vụ mục tiêu và nhiệm vụ đặt ra cho hệ thống.

Tuy nhiên cùng với quá trình phát triển kinh tế xã hội, công nghiệp hoá và hiện đại hoá của đất nước. Nằm trong địa bàn của hệ thống là những phần lãnh thổ hết sức quan trọng của 2 tỉnh thành phố đang có quá trình phát triển kinh tế xã hội: Đô thị hoá, công nghiệp hoá, chuyển đổi cơ cấu hết sức mạnh mẽ. Đòi hỏi hạ tầng cơ sở thuỷ lợi hiện có cần được tiếp tục đầu tư phát triển để đáp ứng yêu cầu cấp nước, tiêu úng, chống lũ, môi trường nước, bảo vệ sự phát triển bền vững của xã hội và các ngành kinh tế trong giai đoạn hiện tại cũng như tương lai. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN CỦA HỆ THỐNG THUỶ LỢI SÔNG NHUỆ.1 Vị trí địa lý.

Hệ thống thủy lợi sông Nhuệ có toạ độ địa lý: Từ 20030’40” đến 21009’ vĩ độ P P P P Bắc và Từ 105037’30” đến 106002’ kinh độ Đông. Được giới hạn bởi: Phía Bắc và P P P P Đông giáp sông Hồng, phía Tây giáp sông Đáy và phía Nam giáp sông Châu. Hệ thống thủy lợi sông Nhuệ bao gồm toàn bộ lãnh thổ phía Nam của thành phố Hà Nội, Hà Nam. Diện tích tự nhiên của hệ thống bao gồm cả phần bãi của sông Hồng, sông Đáy là 130.

Diện tích nằm trong đê là 107.530ha trong đó: Diện tích đất nông nghiệp 71.513ha, diện tích canh tác là 68. Chuyên ngành: Quy hoạch và Quản lý Nguồn nước 6 Luận văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Hình 1. Tổng quan về hệ thống thuỷ lợi Sông Nhuệ 1. Đặc điểm địa hình Địa hình sông Nhuệ có dạng lòng máng, thấp dần từ Bắc xuống Nam và từ sông Hồng, sông Đáy vào trục sông Nhuệ, hướng dốc chính là Bắc - Nam.

Cao độ khu vực biến đổi từ +0,7m đến +10 m, phổ biến là +2,0 m đến +6,0 m. Bảng dưới đây cho biết phân bố diện tích tự nhiên theo cao độ trong toàn hệ thống (phần trong đê). Chuyên ngành: Quy hoạch và Quản lý Nguồn nước 7 Luận văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Bảng 1.1: Phân bố diện tích theo cao độ trong hệ thống. TT Cao độ Diện tích TT Cao độ Diện tích (m) (ha) (m) (ha) 1 0,7 ÷ 2,0 19.

Đặc điểm khí tượng - thuỷ văn a. Các đặc trưng về khí hậu của lưu vực Sông Nhuệ: - Chế độ nhiệt. + Chế độ nhiệt phân hoá khá rõ rệt, nhiệt độ trung bình năm trong vùng biến đổi khá đồng đều khoảng 23oC. Mùa đông nhiệt độ trung bình trong vùng giảm P P xuống 16 - 19oC, mùa hè nhiệt độ trung bình lên đến 20 - 29oC.

P P P P Trong trường hợp cực đoan, nhiệt độ tối cao có thể lên tới 40oC (tại Hà Nội P P tháng 5/1926 là 42,8oC; tại Sơn Tây là 41oC ngày 19/4/1983), nhiệt độ tối thấp có P P P P thể xuống đến 2 - 3oC (tại Hà Nội là 2,7oC vào ngày 12/1/1955; tại Hà Đông là P P P P 3,6oC ngày 30/12/1975) P P Bảng 1. Nhiệt độ trung bình tháng nhiều năm tại các trạm của lưu vực sông Nhuệ Đơn vị: oC P P VII Nă TT Trạm I II III IV V VI VII IX X XI XII I m 20, 24, 27, 29, 29, 27, 25, 21, 18, 16,7 17,5 28,6 23,8 1 Láng 1 1 5 0 3 6 2 6 2 20, 24, 26, 28, 29, 27, 24, 21, 18, 2 Hà đông 16,9 17,9 2 0 7 9 0 28,2 0 9 6 0 23,6 20, 23, 26, 29, 29, 27, 24, 22, 18, 16,9 17,6 28,2 23,6 3 Phủ lý 0 8 9 0 1 0 7 0 0 - Số giờ nắng. Lưu vực sông Nhuệ nằm trong miền khí hậu nhiệt đới gió mùa, với lượng bức xạ tổng cộng trung bình năm khoảng 105 ÷ 120Kcal/cm2 và có số giờ nắng thuộc P P loại trung bình, đạt khoảng 1400 ÷ 1550giờ/năm, trong đó tháng VII và VIII có số giờ nắng nhiều nhất đạt khoảng 150 ÷ 200giờ/tháng và tháng II, III có số giờ nắng ít nhất khoảng 39 ÷ 55giờ/tháng. Chuyên ngành: Quy hoạch và Quản lý Nguồn nước 8 Luận văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Bảng 1.

Tổng số giờ nắng trong hệ thống thuỷ lợi sông Nhuệ. Đơn vị: giờ TT Trạm I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm 1 Láng 73 48 47 91 180 170 191 170 173 162 138 120 1563 2 Hà đông 67 55 39 85 154 153 152 168 163 153 130 107 1427 3 Phủ Lý 65 46 48 85 165 169 173 165 172 151 134 114 1489 - Lượng bốc hơi. Khả năng bốc hơi nhiều thường xảy ra vào các tháng ít mưa, nhiều nắng, nhiệt độ cao và tốc độ gió lớn, khả năng bốc hơi nhỏ thì ngược lại. Lượng bốc hơi trung bình nhiều năm trong lưu vực biến động từ 700 - 980mm.

Mùa nóng bốc hơi nhiều hơn mùa lạnh. Thời kỳ khô nóng, khả năng bốc hơi trung bình nhiều năm đạt cao nhất trong lưu vực tại Hà đông là 100,8mm và tại Phủ lý là 100,6mm vào tháng VII, trong khi đó ở Láng là 98,2mm; tại Sơn Tây là 76,0mm và Ba vì là 91mm vào tháng VI. Lượng bốc hơi nhỏ nhất xảy ra vào các tháng I, II và III tương ứng với các tháng có mưa phùn. Lượng bốc hơi nhỏ nhất trung bình nhiều năm vào tháng II chỉ đạt 54,2mm ở Láng và 43,4mm ở Sơn Tây, Hà Đông là 52,4mm; Ba vì là 31,2mm và Phủ lý 45,6mm.

Bốc hơi trung bình tháng nhiều năm tại các trạm của lưu vực sông Nhuệ Đơn vị: mm TT Trạm I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII 1 Láng 65,9 54,2 57,6 65,2 93,0 98,2 97,6 83,3 91,3 98,3 89,7 84,2 2 Hà đông 61,5 52,4 53,7 54,0 73,6 94,4 100,8 70,1 66,1 79,2 78,3 75,7 3 Phủ lý 57,8 45,6 47,0 52,5 81,1 95,1 100,6 70,8 69,4 84,0 79,2 74,3 - Độ ẩm không khí. Độ ẩm tương đối thay đổi trong năm khá rõ rệt. Biến trình độ ẩm trùng với biến trình mưa và ngược lại với biến trình nhiệt độ. Độ ẩm tương đối trung bình trong các tháng đều vượt trên 80%.

Độ ẩm tháng trong năm biến đổi rất ít, giữa Chuyên ngành: Quy hoạch và Quản lý Nguồn nước 9 Luận văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật tháng ẩm nhất và tháng khô nhất chỉ chênh nhau 5 ÷ 10%. Những ngày mùa đông khô hanh, độ ẩm có thể giảm xuống dưới 20%. Trong những ngày mưa phùn, không khí có thể tăng lên đến 100%. Độ ẩm không khí tương đối trung bình tháng nhiều năm thuôc lưu vực sông Nhuệ.

Đơn vị: % TT Trạm I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII 1 Láng 80,0 83,1 85,3 85,4 79,7 80,6 81,4 83,5 81,6 79,4 78,0 77,1 2 Hà đông 83,4 85,5 87,8 89,4 82,8 83,7 84,3 88,4 87,5 83,0 81,7 80,6 3 Phủ lý 82,1 84,7 85,0 85,8 83,2 79,8 84,3 82,6 83,9 80,0 78,8 78,2 - Gió. Mùa đông gió có hướng là Đông Bắc, tần suất đạt 60 ÷ 70%. Một số nơi do ảnh hưởng của địa hình, hướng gió đổi thành Tây Bắc và Bắc, tần suất đạt 25 ÷ 40%. Mùa hè các tháng V, VI, VII hướng gió ổn định thình hành là Đông và Đông Nam, tần suất đạt khoảng 60 ÷ 70%.

Tháng VIII hướng gió phân tán, hướng thình hành nhất cũng chỉ đạt tần suất 20 ÷ 25%. Các tháng chuyển tiếp gió không ổn định, tần suất mỗi hướng thay đổi trung bình từ 10 ÷ 15%. Tốc độ gió trung bình thay đổi từ 1,3 ÷ 2m/s, trong đó tần suất lặng gió có thể lên tới 40 ÷ 50%. Tốc độ gió lớn nhất đạt 26 ÷ 36/s (thường là trong dông hoặc bão).

Đặc biệt vào tháng VIII/1981 tại Hà nội có tốc độ gió đạt tới 31m/s và tại Sơn tây và Hà Đông là 34m/s. Bảng tốc độ gió trung bình tháng nhiều năm thuộc lưu vực sông Nhuệ Đơn vị: m/h TT Trạm I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm 1 Láng 1,9 2,1 2,0 2,2 2,1 1,8 1,8 1,5 1,6 1,7 1,7 1,7 1,8 2 Hà đông 1,7 1,8 1,9 1,9 1,8 1,7 1,6 1,2 1,1 1,1 1,3 1,3 1,5 3 Phủ lý 1,9 1,9 1,6 1,9 1,9 1,8 1,8 1,5 1,8 1,8 2,0 2,0 1,9 Chuyên ngành: Quy hoạch và Quản lý Nguồn nước 10 Luận văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật - Đặc trưng mưa Do địa hình khu vực nghiên cứu đa dạng và phức tạp nên lượng mưa cũng biến đổi không đều theo không gian. Phần thượng nguồn có mưa khá lớn (X >1800mm) và nhất là vùng đồi phía Tây (X > 2000mm). Trong vùng có tâm mưa lớn tại Ba vì (1945mm) và Mỹ Đức (1947mm).

Phần tả ngạn lưu vực lượng mưa tương đối nhỏ (1500 ÷ 1800mm), nhỏ nhất tại Thường Tín (1485mm) và lại tăng dần ra phía biển. + Mùa khô Mùa khô bắt đầu từ tháng XI đến tháng IV năm sau. Tông lượng mưa trong các tháng mùa khô khoảng 200 ÷ 300mm và chỉ chiếm từ 15 ÷ 20% tổng lượng mưa năm. Trung bình số ngày mưa trong các tháng mùa khô với bờ tả và hạ lưu sông Nhuệ là 1÷ 4 ngày trong khi đó vùng bờ hữu và thượng lưu sông Nhuệ thì trung bình số ngày mưa là 6 ÷ 11 ngày mưa.

Trong toàn lưu vực tháng I là tháng có số ngày mưa ít nhất trong năm trung bình chỉ có 6ngày/ tháng. Trong lưu vực tháng I năm 1972 là tháng có tổng lượng mưa ít nhất trong năm. Còn tháng II/1991 và III/1986 là những tháng có tông lượng mưa ít nhất trong năm. Sang đến tháng II và III số ngày mưa có tăng lên 10 ngày/tháng đây cũng là thời kỳ mưa phùn.

Tuy nhiên lượng mưa cũng chỉ trên 50mm/tháng. + Mùa mưa Mùa mưa trùng với thời kỳ mùa hè, từ tháng V đến tháng X, lượng mưa chiếm trên 80% tổng lượng mưa năm và đạt từ 1200 ÷ 1600mm với số ngày mưa vào khoảng từ 70 ÷ 80 ngày.