Tổng quan nghiên cứu

Hệ thống tưới Trung Hà - Suối Hai, tọa lạc tại huyện Ba Vì, TP Hà Nội, là một trong những công trình thủy lợi quan trọng phục vụ tưới cho khoảng 5.356 ha đất nông nghiệp. Nguồn nước chính cung cấp cho hệ thống là từ trạm bơm Trung Hà lấy nước sông Đà và hồ chứa Suối Hai. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, biến đổi khí hậu và sự phát triển kinh tế xã hội đã tạo ra nhiều thách thức cho việc khai thác hiệu quả hệ thống này. Cụ thể, mực nước sông Đà hạ thấp vào mùa kiệt, ảnh hưởng đến khả năng lấy nước qua trạm bơm, trong khi hồ Suối Hai đã được quy hoạch chuyển đổi mục đích sang du lịch sinh thái, làm giảm phạm vi phục vụ tưới.

Mục tiêu nghiên cứu tập trung vào đánh giá hiện trạng và hiệu quả hoạt động của hệ thống tưới Trung Hà - Suối Hai, đồng thời đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả khai thác trong bối cảnh biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế xã hội. Phạm vi nghiên cứu bao gồm toàn bộ hệ thống tưới Trung Hà - Suối Hai, với dữ liệu thu thập từ năm 2016 đến 2018, tập trung tại huyện Ba Vì. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc đảm bảo nguồn nước tưới ổn định, nâng cao năng suất cây trồng và phát triển bền vững nông nghiệp địa phương, đồng thời góp phần giảm thiểu lãng phí nước và tăng hiệu quả sử dụng tài nguyên nước.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình đánh giá hiệu quả hệ thống thủy lợi đã được phát triển trên thế giới. Trước hết, mô hình đánh giá hiệu quả tưới của Molden và Gates (1990) tập trung vào các mục tiêu như độ chính xác, hiệu quả, độ tin cậy và sự công bằng trong phân phối nước. Khái niệm "Cấp nước tương đối" (RWS) và "Cấp nước tương đối lũy tích" (CRWS) được sử dụng để đánh giá tỷ lệ nước cấp so với nhu cầu thực tế của cây trồng trong các khoảng thời gian khác nhau, giúp phản ánh sinh động hiệu quả tưới trong mùa vụ.

Bên cạnh đó, khung đánh giá của Bos và đồng nghiệp (1993) cung cấp các chỉ số đa nguyên tắc nhằm đánh giá hoạt động tưới ở mức độ hệ thống, bao gồm các khía cạnh về công trình, quản lý và sử dụng nước. Các chỉ số này được điều chỉnh phù hợp với điều kiện Việt Nam, bổ sung các tiêu chí về công bằng phân phối nước, sản lượng trên công lao động và giá trị sản phẩm trên đơn vị diện tích tưới.

Các khái niệm chuyên ngành quan trọng bao gồm: hệ số sử dụng nước, hiệu quả phân phối nước tưới, tỷ lệ hoàn thành diện tích tưới, tỷ lệ tăng năng suất cây trồng, và chi phí dịch vụ thủy lợi. Những chỉ tiêu này được sử dụng để đánh giá toàn diện hiệu quả khai thác hệ thống tưới.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp điều tra, khảo sát thực địa kết hợp thu thập dữ liệu quy hoạch, thiết kế và vận hành hệ thống tưới Trung Hà - Suối Hai. Dữ liệu khí tượng thủy văn từ trạm Suối Hai giai đoạn 1999-2018 được sử dụng để phân tích điều kiện tự nhiên ảnh hưởng đến hệ thống. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm toàn bộ diện tích tưới 5.356 ha và các công trình thủy lợi chính như trạm bơm Trung Hà, hồ Suối Hai, các tuyến kênh chính và kênh nội đồng.

Phương pháp phân tích bao gồm thống kê mô tả, phân tích các chỉ tiêu hiệu quả tưới theo tiêu chuẩn TCKT 05:2015/TCTL, và mô hình toán học để tính toán các chỉ tiêu như hệ số sử dụng nước, hiệu quả phân phối nước, tỷ lệ hoàn thành diện tích tưới, và giá trị sản lượng trên đơn vị nước tưới. Thời gian nghiên cứu kéo dài từ năm 2016 đến 2018, đảm bảo thu thập đủ dữ liệu thực tế và đánh giá xu hướng biến đổi.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiệu quả sử dụng nước của hệ thống kênh tưới: Hệ số sử dụng nước trung bình của hệ thống kênh tưới đạt khoảng 88%, trong đó kênh chính Trung Hà có hệ số sử dụng đạt 90%, kênh Suối Hai khoảng 85%. Điều này cho thấy hệ thống đang vận hành ở mức hiệu quả, tuy nhiên vẫn còn khoảng 12% nước bị thất thoát hoặc không được sử dụng hiệu quả.

  2. Hiệu quả phân phối nước tưới: Hiệu quả phân phối nước tưới trung bình đạt 82%, thấp hơn mức tiêu chuẩn hiệu quả (từ 85% trở lên). Vùng cuối kênh và các kênh nội đồng có hiệu quả phân phối thấp hơn, chỉ đạt khoảng 75%, do hiện trạng kênh đất, tắc nghẽn và xuống cấp công trình.

  3. Tỷ lệ hoàn thành diện tích tưới: Tỷ lệ hoàn thành diện tích tưới thực tế đạt 92% so với kế hoạch, với diện tích tưới thực hiện khoảng 4.930 ha trên tổng diện tích 5.356 ha. Vùng cao và cuối kênh là những khu vực chưa được tưới đầy đủ do hạn chế nguồn nước và công trình.

  4. Tăng năng suất cây trồng và giá trị sản lượng trên đơn vị nước tưới: Năng suất lúa vụ Chiêm và vụ Mùa tăng trung bình 28% so với trước khi có hệ thống tưới, với giá trị sản lượng trên 1 m³ nước tưới đạt khoảng 1.200 đồng/m³, cao hơn mức trung bình của một số hệ thống tưới trong khu vực.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của hiệu quả sử dụng nước chưa tối ưu là do hiện trạng kênh nội đồng chủ yếu là kênh đất, gây thất thoát nước lớn và tắc nghẽn dòng chảy. So sánh với các nghiên cứu tại Malaysia và Trung Quốc, hiệu quả phân phối nước của hệ thống Trung Hà - Suối Hai tương đối thấp, phản ánh nhu cầu cải tạo, nâng cấp công trình. Mức tăng năng suất cây trồng phù hợp với các nghiên cứu trong nước, cho thấy hệ thống tưới đã góp phần quan trọng vào phát triển nông nghiệp địa phương.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ hệ số sử dụng nước theo từng tuyến kênh, bảng so sánh hiệu quả phân phối nước giữa các vùng đầu, giữa và cuối kênh, cũng như biểu đồ tăng năng suất cây trồng qua các vụ mùa. Các chỉ tiêu này giúp minh họa rõ ràng các điểm mạnh và hạn chế của hệ thống, làm cơ sở cho đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Cải tạo, cứng hóa kênh nội đồng: Thực hiện cứng hóa khoảng 70% chiều dài kênh nội đồng trong vòng 3 năm tới nhằm giảm thất thoát nước, nâng cao hiệu quả phân phối nước tưới. Chủ thể thực hiện là Công ty Thủy lợi và chính quyền địa phương phối hợp.

  2. Lắp đặt thiết bị đo lưu lượng nước tự động: Triển khai lắp đặt thiết bị đo lưu lượng tại các đầu kênh chính và trạm bơm trong 2 năm để giám sát chính xác lượng nước cấp, hỗ trợ quản lý vận hành hiệu quả. Đơn vị chủ trì là Ban Quản lý hệ thống thủy lợi.

  3. Tự động hóa hệ thống điều tiết mực nước: Áp dụng công nghệ tự động điều khiển mực nước tại các cống điều tiết trong 3 năm nhằm tăng độ chính xác và giảm nhân công vận hành. Chủ thể thực hiện là các đơn vị kỹ thuật thủy lợi và nhà thầu công nghệ.

  4. Áp dụng kỹ thuật tưới tiết kiệm cho cây lúa nước ướt khô xen kẽ (IRRI): Khuyến khích nông dân áp dụng kỹ thuật tưới tiết kiệm trong 5 năm tới để giảm lượng nước tưới, tăng năng suất và giảm chi phí sản xuất. Các cơ quan nông nghiệp địa phương phối hợp đào tạo và hỗ trợ kỹ thuật.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà quản lý thủy lợi và chính quyền địa phương: Sử dụng kết quả nghiên cứu để hoạch định chính sách, kế hoạch đầu tư và quản lý vận hành hệ thống tưới hiệu quả hơn.

  2. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành thủy lợi, nông nghiệp: Tham khảo phương pháp đánh giá hiệu quả hệ thống tưới, các chỉ tiêu kỹ thuật và giải pháp nâng cao hiệu quả khai thác.

  3. Các doanh nghiệp và nhà thầu công nghệ thủy lợi: Áp dụng các đề xuất về tự động hóa, đo lường lưu lượng và cải tạo công trình để phát triển sản phẩm và dịch vụ phù hợp.

  4. Nông dân và tổ chức hợp tác xã nông nghiệp: Nắm bắt các kỹ thuật tưới tiết kiệm và quản lý nước nhằm nâng cao năng suất cây trồng và giảm chi phí sản xuất.

Câu hỏi thường gặp

  1. Hiệu quả sử dụng nước của hệ thống tưới Trung Hà - Suối Hai hiện nay đạt bao nhiêu phần trăm?
    Hiệu quả sử dụng nước trung bình đạt khoảng 88%, trong đó kênh chính đạt 90%, kênh Suối Hai khoảng 85%. Mức này cho thấy hệ thống vận hành tương đối hiệu quả nhưng vẫn còn tiềm năng cải thiện.

  2. Nguyên nhân chính gây giảm hiệu quả phân phối nước tưới là gì?
    Nguyên nhân chủ yếu là do hiện trạng kênh nội đồng chủ yếu là kênh đất, gây thất thoát nước lớn và tắc nghẽn dòng chảy, đặc biệt ở vùng cuối kênh.

  3. Các giải pháp nào được đề xuất để nâng cao hiệu quả khai thác hệ thống tưới?
    Các giải pháp gồm cải tạo cứng hóa kênh nội đồng, lắp đặt thiết bị đo lưu lượng tự động, tự động hóa hệ thống điều tiết mực nước và áp dụng kỹ thuật tưới tiết kiệm IRRI.

  4. Tác động của biến đổi khí hậu đến hệ thống tưới Trung Hà - Suối Hai như thế nào?
    Biến đổi khí hậu làm lượng mưa mùa khô giảm, mưa mùa mưa tăng không đều, mực nước sông Đà hạ thấp vào mùa kiệt, ảnh hưởng đến khả năng lấy nước qua trạm bơm và hiệu quả tưới.

  5. Làm thế nào để giám sát hiệu quả vận hành hệ thống tưới một cách chính xác?
    Việc lắp đặt thiết bị đo lưu lượng nước tự động tại các đầu kênh và trạm bơm giúp giám sát chính xác lượng nước cấp, từ đó hỗ trợ quản lý và điều chỉnh vận hành kịp thời.

Kết luận

  • Hệ thống tưới Trung Hà - Suối Hai hiện đang phục vụ tưới cho khoảng 5.356 ha đất nông nghiệp với hiệu quả sử dụng nước trung bình đạt 88%.
  • Hiệu quả phân phối nước tưới còn thấp ở vùng cuối kênh do hiện trạng kênh nội đồng chưa được cải tạo đồng bộ.
  • Năng suất cây trồng tăng trung bình 28% nhờ hệ thống tưới, góp phần nâng cao giá trị sản lượng trên đơn vị nước tưới.
  • Đề xuất các giải pháp cải tạo kênh, tự động hóa và áp dụng kỹ thuật tưới tiết kiệm nhằm nâng cao hiệu quả khai thác trong 3-5 năm tới.
  • Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho các nhà quản lý, kỹ sư thủy lợi và nông dân trong việc phát triển hệ thống tưới bền vững, thích ứng với biến đổi khí hậu.

Triển khai các giải pháp đề xuất, đồng thời tiếp tục theo dõi, đánh giá hiệu quả vận hành để điều chỉnh phù hợp, đảm bảo phát triển nông nghiệp bền vững tại huyện Ba Vì.