Đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý khai thác hệ thống thủy nông bắc đuống

Chuyên khảo phân tích Đề xuất các giải pháp cải thiện kết quả quản lý khai thác hệ thống thủy nông bắc đuống, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo.

• Trường học: Trường Đại Học Kinh Tế Quốc Dân
• Chuyên ngành: Quản Lý Tài Nguyên Nước
• Đề tài: Giải Pháp Nâng Cao Hiệu Quả Quản Lý Hệ Thống Thủy Nông Bắc Đuống Tỉnh Bắc Ninh
• Loại tài liệu: Luận Văn
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Bắc Ninh

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG THUỶ NÔNG BẮC ĐUỐNG
• 1.1. Đặc điểm tự nhiên hệ thống thủy nông Bắc Đuống
• 1.1.1. Vị trí địa lý
• 1.1.2. Đặc điểm địa hình
• 1.1.3. Thổ nhưỡng, địa chất
• 1.1.3.1. Đặc điểm địa chất
• 1.1.3.2. Đặc điểm thổ nhưỡng
• 1.1.4. Đặc điểm khí tượng thuỷ văn
• 1.1.4.1. Đặc điểm khí hậu
• 1.1.4.2. Đặc điểm thuỷ văn
• 1.2. Hiện trạng kinh tế xã hội
• 1.2.1. Dân số và lao động
• 1.2.1.1. Dân số
• 1.2.1.2. Lao động và tình hình dân trí
• 1.2.2. Tình hình kinh tế - xã hội chung của vùng
• 1.2.2.1. Tình hình kinh tế
• 1.2.2.2. Tình hình xã hội

Tóm tắt

I. Tổng quan về Hệ thống Thủy nông Bắc Đuống Hiện trạng và tầm quan trọng

Hệ thống thủy nông Bắc Đuống đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển kinh tế - xã hội của tỉnh Bắc Ninh, đặc biệt trong lĩnh vực nông nghiệp Bắc Ninh. Với khoảng 55% dân số làm nghề nông (năm 2009), công tác thủy lợi có ý nghĩa then chốt đối với sự ổn định và phát triển của tỉnh. Tuy nhiên, năng lực của hệ thống còn hạn chế, chưa đáp ứng đầy đủ nhu cầu sản xuất. Đề tài nghiên cứu về các giải pháp nâng cao hiệu quả thủy nông trở nên cấp thiết trong bối cảnh hiện tại. Vị trí địa lý thuận lợi, nằm trong vùng kinh tế trọng điểm, tạo điều kiện cho Bắc Ninh phát triển, nhưng cũng đặt ra những thách thức lớn về quản lý tài nguyên nước và công trình thủy lợi. Hệ thống kênh Bắc Đuống trải dài qua nhiều huyện, cung cấp nước tưới cho hàng nghìn hecta đất canh tác.

1.1. Vị trí địa lý và vai trò của thủy nông Bắc Đuống tại Bắc Ninh

Hệ thống thủy nông Bắc Đuống nằm gọn trong châu thổ sông Hồng, kẹp giữa các con sông lớn như sông Hồng, sông Đuống, sông Cầu và sông Cà Lồ. Vị trí này có tọa độ địa lý từ 21°57'51'' đến 22°15'50'' vĩ độ Bắc và từ 106°54'14'' đến 107°18'28'' kinh độ Đông. Vùng thủy lợi Bắc Đuống nằm trong các huyện Tiên Du, Từ Sơn, Yên Phong, Quế Võ, TP.Bắc Ninh của tỉnh Bắc Ninh, huyện Đông Anh và 7 xã của huyện Gia Lâm (thuộc TP.Hà Nội). Hệ thống này đóng vai trò then chốt trong việc đảm bảo nước tưới cho sản xuất nông nghiệp Bắc Ninh.

1.2. Tầm quan trọng của quản lý hệ thống thủy nông đối với nông nghiệp Bắc Ninh

Với khoảng 55% dân số làm nghề nông vào năm 2009, công tác thủy lợi có vai trò quan trọng trong sự ổn định và phát triển kinh tế - xã hội của tỉnh Bắc Ninh. Tuy nhiên, năng lực của các hệ thống thủy nông trong tỉnh còn hạn chế, chưa đáp ứng đầy đủ cho nhu cầu sản xuất nông nghiệp. Diện tích tưới tiêu chủ động trên toàn tỉnh chỉ đạt 48,16%. Điều này cho thấy sự cần thiết của việc nâng cao hiệu quả thủy nông để đảm bảo an ninh lương thực và sinh kế cho người dân.

II. Thách thức trong quản lý hệ thống thủy nông Bắc Đuống và giải pháp

Hệ thống thủy nông Bắc Đuống đối mặt với nhiều thách thức, bao gồm tình trạng thiếu nước, cơ sở hạ tầng xuống cấp, và ảnh hưởng của biến đổi khí hậu. Tình trạng thiếu nước thường xuyên xảy ra, đặc biệt ở các vùng cao và cuối kênh tưới. Các công trình thủy lợi xây dựng từ lâu đã xuống cấp, không phát huy hết năng lực. Theo tài liệu gốc, nguồn nước suy giảm và các công trình thủy lợi đầu mối xây dựng trên 30 năm, máy bơm cũ kỹ, kênh mương bị bồi lắng là những nguyên nhân chính. Bên cạnh đó, quá trình đô thị hóa và chuyển đổi cơ cấu sử dụng đất cũng gây áp lực lên hệ thống. Cần có các giải pháp quản lý thủy nông toàn diện để giải quyết những vấn đề này.

2.1. Tình trạng thiếu nước và hiệu quả quản lý hệ thống thủy nông

Hiện tượng thiếu nước thường xuyên xảy ra, đặc biệt ở các vùng cao, vùng xa, cuối các kênh tưới của các trạm bơm tưới lớn. Diện tích tưới, tiêu chưa chủ động còn chiếm tỷ lệ khá lớn. Các công trình thủy lợi xây dựng đã lâu hiện tại đã và đang xuống cấp nên không phát huy được hết năng lực. Nguồn nước bị suy giảm và phần lớn các công trình thủy lợi đầu mối của hệ thống đã được xây dựng trên 30 năm. Máy bơm đã cũ, lạc hậu, các thiết bị bị hao mòn, nhà máy xuống cấp, kênh mương bị sạt lở bồi lắng, khả năng dẫn nước kém.

2.2. Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và đô thị hóa tới quản lý nước Bắc Đuống

Trong những năm gần đây, tình hình diễn biến thời tiết rất phức tạp, quá trình đô thị hoá tăng nhanh, dân số tăng, nhiều khu công nghiệp mới được xây dựng. Diện tích đất nông nghiệp có nhiều thay đổi, diện tích trồng lúa giảm, diện tích đồng trũng đã được chuyển sang nuôi trồng thuỷ sản. Mức đảm bảo tiêu cho khu công nghiệp và đô thị cần phải cao hơn phục vụ sản xuất nông nghiệp. Vấn đề đặt ra là phải lợi dụng tổng hợp nguồn nước tối đa nhưng đồng thời vẫn phải đảm bảo phát triển nguồn nước một cách bền vững là tiêu chí được đặt lên hàng đầu.

2.3. Giải pháp và cải tạo hệ thống thủy nông

Các hư hỏng này hàng năm đều được tu sửa nhưng do nguồn vốn có hạn, nên chỉ sửa chữa chắp vá do đó công trình thủy lợi ngày càng xuống cấp. Cần có các giải pháp quản lý thủy nông toàn diện để giải quyết những vấn đề này. Việc cải tạo hệ thống thủy nông không chỉ là sửa chữa mà còn là nâng cấp cơ sở hạ tầng, áp dụng công nghệ mới và tối ưu hóa quy trình vận hành. Phải lợi dụng tổng hợp nguồn nước tối đa nhưng đồng thời vẫn phải đảm bảo phát triển nguồn nước một cách bền vững.

III. Phương pháp nâng cao hiệu quả quản lý thủy nông Giải pháp tiết kiệm nước

Một trong những giải pháp quan trọng để nâng cao hiệu quả thủy nông là áp dụng các biện pháp tiết kiệm nước. Sử dụng các phương pháp tưới tiên tiến như tưới nhỏ giọt, tưới phun mưa giúp giảm thiểu lượng nước thất thoát. Cần khuyến khích nông dân áp dụng các kỹ thuật canh tác tiết kiệm nước, như luân canh cây trồng và sử dụng phân bón hợp lý. Theo tài liệu gốc, việc nghiên cứu một số giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý và khai thác hệ thống thủy nông Bắc Đuống là những vấn đề cần thiết và cấp bách. Điều này đòi hỏi sự phối hợp chặt chẽ giữa các cơ quan quản lý và người dân.

3.1. Ứng dụng công nghệ tưới tiết kiệm nước Tưới nhỏ giọt và phun mưa

Sử dụng các phương pháp tưới tiên tiến như tưới nhỏ giọt, tưới phun mưa giúp giảm thiểu lượng nước thất thoát. Tưới nhỏ giọt cung cấp nước trực tiếp đến gốc cây, giảm thiểu sự bay hơi và lãng phí nước. Tưới phun mưa phân tán nước đều trên diện rộng, tạo điều kiện cho cây trồng hấp thụ tối đa. Các công nghệ này đòi hỏi đầu tư ban đầu, nhưng mang lại hiệu quả kinh tế cao trong dài hạn.

3.2. Kỹ thuật canh tác tiết kiệm nước và quản lý đất đai hiệu quả

Khuyến khích nông dân áp dụng các kỹ thuật canh tác tiết kiệm nước, như luân canh cây trồng và sử dụng phân bón hợp lý. Luân canh cây trồng giúp cải thiện cấu trúc đất, tăng khả năng giữ nước và giảm nhu cầu tưới tiêu. Sử dụng phân bón hợp lý giúp cây trồng phát triển khỏe mạnh, tăng khả năng chịu hạn và giảm thiểu lượng nước cần thiết.

IV. Ứng dụng công nghệ trong Quản lý hệ thống thủy nông Bắc Đuống hiệu quả

Việc ứng dụng công nghệ thông tin (CNTT) và các giải pháp kỹ thuật số trong quản lý hệ thống thủy nông Bắc Đuống mang lại nhiều lợi ích thiết thực. Các hệ thống giám sát và điều khiển từ xa giúp theo dõi mực nước, lưu lượng dòng chảy và các thông số quan trọng khác một cách chính xác và kịp thời. Dữ liệu thu thập được có thể được sử dụng để dự báo nhu cầu nước và điều chỉnh hoạt động của hệ thống một cách tối ưu. Việc xây dựng cơ sở dữ liệu về công trình thủy lợi, nguồn nước và nhu cầu sử dụng giúp các nhà quản lý đưa ra quyết định chính xác và hiệu quả.

4.1. Hệ thống giám sát và điều khiển từ xa cho công trình thủy lợi

Các hệ thống giám sát và điều khiển từ xa giúp theo dõi mực nước, lưu lượng dòng chảy và các thông số quan trọng khác một cách chính xác và kịp thời. Các cảm biến được lắp đặt tại các công trình thủy lợi thu thập dữ liệu và truyền về trung tâm điều khiển. Từ đó, các nhà quản lý có thể theo dõi tình trạng hoạt động của hệ thống và điều chỉnh các thông số một cách linh hoạt.

4.2. Cơ sở dữ liệu và dự báo nhu cầu nước Nền tảng cho quản lý thông minh

Việc xây dựng cơ sở dữ liệu về công trình thủy lợi, nguồn nước và nhu cầu sử dụng giúp các nhà quản lý đưa ra quyết định chính xác và hiệu quả. Dữ liệu lịch sử và thời gian thực được sử dụng để xây dựng các mô hình dự báo nhu cầu nước. Điều này giúp các nhà quản lý chủ động điều chỉnh hoạt động của hệ thống để đáp ứng nhu cầu sử dụng và tránh tình trạng thiếu nước.

V. Phát triển bền vững thủy nông Bắc Đuống Hướng tới tương lai xanh

Việc phát triển bền vững hệ thống thủy nông Bắc Đuống là mục tiêu quan trọng để đảm bảo nguồn nước cho các thế hệ tương lai. Cần có các chính sách và quy định chặt chẽ để bảo vệ nguồn nước khỏi ô nhiễm và cạn kiệt. Khuyến khích sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo trong hoạt động của hệ thống, như điện mặt trời và điện gió. Nâng cao nhận thức cộng đồng về tầm quan trọng của việc tiết kiệm nước và bảo vệ môi trường.

5.1. Chính sách và quy định bảo vệ nguồn nước Nền tảng cho bền vững thủy nông

Cần có các chính sách và quy định chặt chẽ để bảo vệ nguồn nước khỏi ô nhiễm và cạn kiệt. Các quy định về xả thải, sử dụng hóa chất trong nông nghiệp và khai thác nước cần được thực thi nghiêm túc. Đồng thời, cần có các biện pháp khuyến khích các hoạt động bảo vệ nguồn nước, như trồng rừng và xây dựng các công trình xử lý nước thải.

5.2. Sử dụng năng lượng tái tạo và nâng cao nhận thức cộng đồng

Khuyến khích sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo trong hoạt động của hệ thống, như điện mặt trời và điện gió. Nâng cao nhận thức cộng đồng về tầm quan trọng của việc tiết kiệm nước và bảo vệ môi trường. Các chương trình giáo dục và truyền thông cần được triển khai rộng rãi để thay đổi hành vi của người dân và doanh nghiệp.

VI. Đánh giá hiệu quả và đề xuất cải tiến Quản lý hệ thống thủy nông

Việc đánh giá hiệu quả quản lý hiện tại của hệ thống thủy nông Bắc Đuống là rất quan trọng để xác định những điểm mạnh và điểm yếu. Từ đó, đưa ra các đề xuất cải tiến nhằm nâng cao hiệu quả thủy nông, tiết kiệm chi phí và bảo vệ môi trường. Theo tài liệu gốc, mục đích của đề tài là đánh giá hiện trạng quản lý hệ thống thủy nông, đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả và tính toán nhu cầu dùng nước trong tương lai. Cần có sự tham gia của các chuyên gia, nhà quản lý và người dân trong quá trình đánh giá và đề xuất cải tiến.

6.1. Phương pháp đánh giá hiệu quả quản lý và khai thác hệ thống

Cần sử dụng các phương pháp đánh giá hiệu quả quản lý và khai thác hệ thống thủy nông một cách toàn diện, bao gồm đánh giá kỹ thuật, kinh tế và xã hội. Đánh giá kỹ thuật tập trung vào hiệu suất hoạt động của các công trình thủy lợi và hiệu quả sử dụng nước. Đánh giá kinh tế tập trung vào chi phí vận hành, lợi ích kinh tế và khả năng thu hồi vốn. Đánh giá xã hội tập trung vào tác động của hệ thống đến đời sống của người dân.

6.2. Đề xuất cải tiến quy trình quản lý và ứng dụng kết quả nghiên cứu

Dựa trên kết quả đánh giá, cần đưa ra các đề xuất cải tiến quy trình quản lý hệ thống thủy nông. Các đề xuất này có thể bao gồm việc tối ưu hóa quy trình vận hành, áp dụng công nghệ mới, cải thiện cơ chế phối hợp giữa các bên liên quan và tăng cường năng lực cho đội ngũ cán bộ quản lý.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Bắc Ninh là địa bàn trọng điểm thuộc châu thổ sông Hồng với khoảng 55% dân số hoạt động trong lĩnh vực nông nghiệp theo số liệu quy hoạch phát triển. Toàn tỉnh sở hữu diện tích đất canh tác hơn 40.000 ha, song hệ thống cơ sở hạ tầng nông nghiệp hiện đang bộc lộ nhiều điểm nghẽn nghiêm trọng. Tỷ lệ diện tích tưới tiêu chủ động trên toàn địa bàn mới chỉ đạt mức 48,16%, đồng nghĩa với việc còn trên 32.675 ha ruộng (chiếm 51,84% diện tích canh tác) rơi vào tình trạng thiếu nước phục vụ sản xuất. Đáng chú ý, diện tích canh tác thường xuyên chịu cảnh hạn hán cục bộ lên tới 7.095 ha, tương đương 14,55% diện tích sản xuất nông nghiệp, tập trung chủ yếu tại 2.650 ha đất bãi ven sông và 4.445 ha tại khu vực cuối các kênh tưới.

Hệ thống thủy nông Bắc Đuống với tổng diện tích tự nhiên 71.363,3 ha và 37.294,7 ha đất canh tác giữ vai trò huyết mạch trong việc bảo đảm an ninh nguồn nước cho các huyện Tiên Du, Từ Sơn, Yên Phong, Quế Võ, thành phố Bắc Ninh cùng huyện Đông Anh và Gia Lâm thuộc thành phố Hà Nội. Mặc dù vậy, đa phần các công trình đầu mối và kênh dẫn được xây dựng từ giai đoạn 1960 - 1997 hiện đã xuống cấp trầm trọng, khiến khả năng dẫn nước suy giảm rõ rệt. Mục tiêu cốt lõi của nghiên cứu là đánh giá toàn diện hiện trạng quản lý vận hành, tính toán nhu cầu sử dụng nước trong tương lai và đề xuất các giải pháp kỹ thuật, quản lý nhằm nâng cao hiệu quả khai thác hệ thống thủy nông Bắc Đuống. Kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn to lớn trong việc gia tăng tỷ lệ cấp nước chủ động từ 35% lên trên 85%, giảm thiểu diện tích úng ngập hơn 5.000 ha hàng năm và thúc đẩy chuyển dịch cơ cấu kinh tế nông nghiệp bền vững.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu ứng dụng khung lý thuyết đánh giá hiệu quả hệ thống thủy nông do Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc (FAO) cùng Viện Quản lý Nguồn nước Quốc tế (IWMI) ban hành. Khung lý thuyết này tập trung phân tích hiệu quả phân phối nước, hiệu ích tưới mặt ruộng, tác động môi trường và hiệu quả kinh tế - xã hội. Đồng thời, nghiên cứu vận dụng Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 6773:2000 về chất lượng nước phục vụ tưới tiêu nông nghiệp để đánh giá mức độ an toàn của nguồn nước mặt.

Hệ thống mô hình toán học và chỉ tiêu định lượng được thiết lập dựa trên bốn khái niệm cốt lõi: Thứ nhất, Hiệu suất cung cấp nguồn nước tưới (ký hiệu G) được xác định bằng tỷ số giữa lượng nước cung cấp thực tế tại mặt ruộng và lượng nước yêu cầu của cây trồng. Thứ hai, Mức tưới thực tế đầu hệ thống (ký hiệu M, đơn vị m3/ha) đo lường tương quan giữa tổng lượng nước cấp tại đầu mối và diện tích thực tưới nghiệm thu, phản ánh mức độ tổn thất trên mạng lưới kênh dẫn. Thứ ba, Tỷ lệ diện tích được tưới thực tế (ký hiệu lambda) thể hiện tỷ lệ phần trăm diện tích tưới chủ động nghiệm thu so với kế hoạch thiết kế. Thứ tư, Tỷ lệ hoàn thành kế hoạch tưới năm (ký hiệu alpha) nhằm định lượng mức độ khai thác công suất thực tế của công trình.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng chuỗi dữ liệu thứ cấp thu thập trong giai đoạn 1956 - 2008 từ 8 trạm khí tượng thủy văn khu vực bao gồm trạm Hà Nội, Bắc Ninh, Gia Lâm, Đông Anh, Yên Phong, Từ Sơn, Vĩnh Yên và Đa Phúc. Dữ liệu quản lý khai thác được trích xuất từ báo cáo vận hành giai đoạn 1960 - 2010 của Công ty Trách nhiệm hữu hạn Một thành viên Khai thác công trình thủy lợi Bắc Đuống.

Đối với dữ liệu sơ cấp, nghiên cứu tiến hành khảo sát thực địa với cỡ mẫu 100 phiếu điều tra và phỏng vấn chuyên sâu đối với đội ngũ quản lý tại 6 xí nghiệp thành viên cùng đại diện các hợp tác xã dùng nước tại 116 xã, phường, thị trấn. Phương pháp chọn mẫu phân tầng kết hợp ngẫu nhiên theo 3 tiểu vùng: Tả Trịnh Xá, Hữu Trịnh Xá và Thượng Trịnh Xá.

Phương pháp phân tích bao gồm thống kê toán học, cân bằng nước nhiều năm và phân tích thủy lực dòng chảy. Việc lựa chọn phương pháp cân bằng nước kết hợp điều tra phân tầng là hoàn toàn phù hợp vì giúp lượng hóa chính xác sự thiếu hụt lưu lượng giữa các trạm bơm đầu mối và nhu cầu thực tế của 39.831,7 ha đất canh tác trong điều kiện lượng mưa hàng năm biến động mạnh từ 1.400 mm đến 1.600 mm.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Phân tích hiện trạng vận hành hệ thống thủy nông Bắc Đuống đã chỉ ra bốn phát hiện cốt lõi:

Thứ nhất, năng lực cấp nước thực tế suy giảm mạnh so với thiết kế ban đầu. Tổng diện tích yêu cầu tưới của toàn hệ thống là 39.831,7 ha, song diện tích thực tưới mới đạt 35.591 ha (đạt 89,36%). Đáng chú ý, tỷ lệ tưới chủ động tạo nguồn chỉ đạt 35%, còn lại 65% phụ thuộc vào hình thức tưới bán chủ động. Tại vùng Hữu Trịnh Xá, diện tích thiết kế là 37.161 ha nhưng thực tế chỉ tưới được 19.768,9 ha (đạt 53,19% thiết kế).

Thứ hai, các trạm bơm đầu mối bị suy thoái công năng nghiêm trọng. Trạm bơm Trịnh Xá (xây dựng năm 1964 với 8 tổ máy, công suất 80.000 m3/h) và Trạm bơm Kim Đôi 1 (xây dựng năm 1968, công suất 15 m3/s) hiện chỉ đạt hiệu suất từ 60% đến 70%. Nghiêm trọng hơn, Trạm bơm Xuân Viên chỉ đạt 45% đến 50% hiệu suất thiết kế do máy móc cũ nát và thiết bị điện già cỗi.

Thứ ba, tuyến truyền dẫn nước bị bồi lắng và tổn thất lưu lượng lớn. Trục dẫn Long Tửu - Trịnh Xá dài 12 km bị bồi lắng trung bình 15.000 m3 đến 20.000 m3 bùn cát mỗi năm. Trong tổng số 62,8 km kênh chính Bắc và Nam Trịnh Xá, mới chỉ có 2,5 km được kiên cố hóa bằng bê tông, dẫn đến thất thoát nước trên 30% vào mùa khô.

Thứ tư, tình trạng ngập úng xảy ra thường xuyên trên diện rộng. Mặc dù sở hữu 52 trạm bơm tiêu nhà nước với tổng công suất thiết kế 303,7 m3/s (thực tế chỉ đạt 251,2 m3/s, tương đương 82,7% thiết kế), diện tích úng ngập hàng năm vẫn lên tới hơn 5.000 ha, trong đó khu tiêu Hiền Lương ngập 2.066 ha và khu tiêu Kim Đôi ngập 1.322 ha.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân cốt lõi dẫn đến tình trạng suy giảm hiệu quả là do hạ tầng được xây dựng từ hơn 30 đến 45 năm trước, nguồn kinh phí duy tu bảo dưỡng hạn chế dẫn đến việc sửa chữa chắp vá sau khi thực hiện chính sách miễn thủy lợi phí. Bên cạnh đó, tốc độ đô thị hóa nhanh chóng với mục tiêu phát triển 45% dân số đô thị và chuyển đổi đất nông nghiệp sang khu công nghiệp đã làm gia tăng lưu lượng xả thải mặt, phá vỡ quy hoạch thủy lợi truyền thống.

So sánh với các nghiên cứu của Viện Quản lý Nguồn nước Quốc tế (IWMI) tại Pakistan và Malaysia, nơi hiệu quả sử dụng nước cho lúa đạt từ 0,7 đến 1,1 kg/m3, hệ thống Bắc Đuống đang vận hành ở mức hiệu quả thấp tương tự các hệ thống thủy nông cũ tại Trung Quốc với trên 70% công trình đầu mối xuống cấp.

Các dữ liệu về tỷ lệ đáp ứng lưu lượng và diện tích úng ngập có thể được minh họa trực quan thông qua biểu đồ hình cột so sánh công suất thiết kế với công suất thực tế của 52 trạm bơm tiêu, kết hợp cùng biểu đồ tròn thể hiện cơ cấu 35% tưới chủ động và 65% bán chủ động nhằm cung cấp bức tranh toàn cảnh cho các nhà quản trị.

Đề xuất và khuyến nghị

Trên cơ sở kết quả nghiên cứu, luận văn đề xuất bốn nhóm giải pháp đồng bộ:

Một là, tiến hành kiên cố hóa và cải tạo toàn diện mạng lưới kênh mương. Đẩy nhanh tiến độ bê tông hóa 60,3 km còn lại của tuyến kênh chính Bắc và Nam Trịnh Xá để đạt tỷ lệ kiên cố hóa trên 70% vào năm 2022. Thực hiện nạo vét định kỳ 15.000 m3 bùn cát mỗi năm trên trục dẫn Long Tửu - Trịnh Xá. Chủ thể thực hiện: Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Bắc Ninh phối hợp cùng Công ty Khai thác công trình thủy lợi Bắc Đuống.

Hai là, đại tu và thay thế thiết bị tại các công trình đầu mối trọng điểm. Đầu tư thay mới toàn bộ động cơ cơ khí và hệ thống đóng cắt điện cho các trạm bơm Trịnh Xá, Kim Đôi 1, Xuân Viên và Vọng Nguyệt nhằm khôi phục hiệu suất làm việc đạt từ 85% đến 95% trước năm 2023. Chủ thể thực hiện: Ủy ban nhân dân tỉnh Bắc Ninh và Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn.

Ba là, ứng dụng công nghệ tự động hóa SCADA và hệ thống thông tin địa lý GIS trong quản lý vận hành. Thiết lập hệ thống cảm biến đo mực nước và kiểm soát lưu lượng tự động tại cống Long Tửu với lưu lượng thiết kế 28 m3/s, giúp tối ưu hóa công tác điều tiết và cắt giảm 25% chi phí vận hành thủ công trong giai đoạn 2021 - 2025. Chủ thể thực hiện: Công ty Khai thác công trình thủy lợi Bắc Đuống.

Bốn là, điều chỉnh quy hoạch tiêu thoát nước thích ứng với tiến trình phát triển đô thị. Nâng hệ số tiêu thiết kế từ 4,9 l/s.ha lên mức 7,3 l/s.ha cho các khu vực giáp ranh khu công nghiệp tại Tiên Du, Từ Sơn và Quế Võ, bảo đảm giảm diện tích ngập úng từ 5.000 ha xuống dưới 500 ha vào năm 2025. Chủ thể thực hiện: Chi cục Thủy lợi Bắc Ninh và chính quyền các địa phương.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Luận văn là tài liệu chuyên khảo mang lại giá trị thiết thực cho bốn nhóm đối tượng:

Thứ nhất, Cơ quan quản lý nhà nước về nông nghiệp và tài nguyên nước bao gồm Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Bắc Ninh, Chi cục Thủy lợi. Tài liệu cung cấp cơ sở khoa học vững chắc để rà soát, điều chỉnh quy hoạch cấp thoát nước trên tổng diện tích 71.363,3 ha đất tự nhiên trong bối cảnh công nghiệp hóa.

Thứ hai, Doanh nghiệp quản lý khai thác công trình thủy nông. Doanh nghiệp có thể ứng dụng trực tiếp quy trình kiểm soát chỉ số hiệu ích tưới và quy chế vận hành 52 trạm bơm tiêu, giúp nâng cao năng suất làm việc cho hơn 485 cán bộ công nhân viên.

Thứ ba, Viện nghiên cứu, giảng viên và học viên cao học chuyên ngành Kỹ thuật tài nguyên nước, Quản lý công trình thủy lợi. Công trình đóng vai trò là tài liệu tham khảo mẫu mực về phương pháp tính toán cân bằng nước và đánh giá tổn thất hệ thống kênh mương dài 62,8 km theo chuẩn mực FAO và IWMI.

Thứ tư, Đơn vị tư vấn và thiết kế công trình thủy công. Các kỹ sư xây dựng có thể khai thác chuỗi số liệu thủy văn nhiều năm từ 8 trạm quan trắc để tính toán kích thước bể hút, bể xả và công suất máy bơm trục đứng trong các dự án nâng cấp trạm bơm tại đồng bằng Bắc Bộ.

Câu hỏi thường gặp

Tỷ lệ diện tích canh tác thiếu nước tại tỉnh Bắc Ninh hiện nay ở mức bao nhiêu?

Theo số liệu điều tra, diện tích đất canh tác toàn tỉnh là hơn 40.000 ha nhưng diện tích tưới tiêu chủ động mới chỉ đạt 48,16%. Còn lại 32.675 ha đất canh tác (chiếm 51,84%) vẫn trong tình trạng thiếu nước, trong đó có 7.095 ha (tương đương 14,55%) thường xuyên bị hạn hán nghiêm trọng.

Hiệu suất thực tế của các trạm bơm đầu mối lớn tại hệ thống Bắc Đuống suy giảm như thế nào?

Đa số các trạm bơm vận hành trên 30 năm đều bị suy giảm công năng nghiêm trọng. Trạm bơm Trịnh Xá với 8 máy bơm lớn và Trạm bơm Kim Đôi 1 chỉ đạt hiệu suất từ 60% đến 70% so với thiết kế ban đầu, trong khi Trạm bơm Xuân Viên chỉ còn đạt từ 45% đến 50% hiệu suất.

Vì sao trục dẫn nước chính Long Tửu - Trịnh Xá thường xuyên không cấp đủ lưu lượng cho trạm bơm?

Trục dẫn dài 12 km này bị bồi lắng trung bình từ 15.000 m3 đến 20.000 m3 bùn cát mỗi năm, làm đáy kênh nâng cao từ 2 m đến 3 m. Do đó, vào tháng 1 và 2 năm 2009, dù mực nước đạt thiết kế nhưng trạm bơm Trịnh Xá chỉ vận hành được 3 đến 4 máy thay vì 8 máy.

Quá trình phát triển công nghiệp và đô thị hóa tác động tiêu cực gì đến công tác tiêu úng?

Tốc độ đô thị hóa nhanh làm gia tăng hệ số tiêu thoát nước mặt, trong khi các khu công nghiệp như VSIP san lấp mặt bằng làm chia cắt dòng chảy tự nhiên. Hậu quả là hơn 5.000 ha đất canh tác tại Hiền Lương, Kim Đôi và Vạn An thường xuyên bị ngập úng nặng trong mùa mưa.

Luận văn sử dụng các chỉ tiêu định lượng nào để đánh giá chất lượng tưới tiêu?

Nghiên cứu áp dụng bốn chỉ tiêu trọng yếu: Hiệu suất cung cấp nguồn nước tưới G, Mức tưới thực tế đầu hệ thống M (m3/ha), Tỷ lệ diện tích được tưới thực tế lambda và Tỷ lệ hoàn thành kế hoạch năm alpha, kết hợp đối sánh theo tiêu chuẩn FAO và TCVN 6773:2000.

Kết luận

Những đóng góp chính và lộ trình triển khai của đề tài nghiên cứu bao gồm:

• Đánh giá toàn diện hiện trạng hệ thống thủy nông Bắc Đuống với quy mô 37.294,7 ha đất canh tác, chỉ rõ tỷ lệ tưới chủ động mới đạt mức 35%.
• Định lượng chính xác mức độ suy giảm hiệu suất của 52 trạm bơm tiêu và các trạm đầu mối như Trịnh Xá, Xuân Viên với hiệu suất chỉ còn từ 45% đến 70%.
• Xác định nguyên nhân bồi lắng 15.000 m3 bùn cát mỗi năm trên tuyến dẫn Long Tửu và hiện tượng thiếu kiên cố hóa trên 60,3 km kênh chính.
• Xây dựng hệ thống 4 nhóm giải pháp kỹ thuật, hiện đại hóa thiết bị và ứng dụng SCADA, GIS nhằm khôi phục năng lực cấp thoát nước trước năm 2025.
• Đề xuất lộ trình nâng hệ số tiêu lên 7,3 l/s.ha, giải quyết triệt để tình trạng úng ngập cho hơn 5.000 ha đất sản xuất nông nghiệp.

Đóng góp lớn nhất của luận văn là thiết lập cơ sở khoa học thực tiễn giúp nâng cao năng lực khai thác hạ tầng thủy lợi trong thời kỳ đô thị hóa mạnh mẽ. Kế hoạch triển khai tiếp theo cần tập trung ưu tiên bố trí nguồn vốn đại tu trạm bơm Trịnh Xá và nạo vét trục dẫn ngay trong giai đoạn tới. Các cơ quan quản lý và đơn vị khai thác chuyên ngành cần nhanh chóng ứng dụng các giải pháp kỹ thuật nêu trên nhằm tối ưu hóa tài nguyên nước và phát triển kinh tế địa phương bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG THUỶ NÔNG BẮC ĐUỐNG 1. Đặc điểm tự nhiên hệ thống thủy nông Bắc Đuống 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 nằm kẹp giữa các con sông lớn 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.

Vùng có toạ độ địa lý nằm trong khoảng: + Từ 21057’51” đến 22015’50” vĩ độ Bắc + Từ 106054’14” đến 107018’28” kinh độ Đông Hệ thống thuỷ lợi vùng Bắc Đuống nằm trọn trong lãnh thổ đất đai của các huyện Tiên Du, Từ Sơn, Yên Phong, Quế Võ, TP.Bắc Ninh của tỉnh Bắc Ninh, huyện Đông Anh và 7 xã của huyện Gia Lâm (thuộc TP. 7 xã của huyện Gia Lâm bao gồm các xã Yên Thường, Yên Viên, Ninh Hiệp, Dương Hà, Đình Xuyên, Trung Màu và Phù Đổng. Tính đến nay, vùng Bắc Đuống có tổng diện tích tự nhiên là 71363,3 ha trong đó đất sản xuất nông nghiệp chiếm 37706,7ha, diện tích đất canh tác là 37294,7ha. 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. Dọc sông Thiếp cao độ địa hình biến thiên từ +11m ÷ +6m trên chiều dài khoảng 18km. Do có độ dốc lớn nên khi mưa lũ nước tập trung tiêu thoát nhanh và tiêu tự chảy khá thuận lợi, đổ về sông Ngũ Huyện Khê.

-5- Vùng có cao độ thấp hơn của hệ thống nằm trong địa bàn tỉnh Bắc Ninh, thuộc vùng sông Ngũ Huyện Khê từ Long Tửu tới Đặng Xá. Trên chiều dài sông Ngũ Huyện Khê khoảng 33km, cao độ phổ biến từ +6m ÷ +2,5m, có độ dốc nhỏ, do đó trong mùa mưa lũ thì mực nước trong sông Ngũ Huyện Khê chênh lệch từ Long Tửu tới Đặng Xá là không đáng kể, và mặt nước sông gần như phẳng và được bao bọc bởi 2 bờ đê sông tạo nên một hồ chứa nước điều tiết cho quá trình tiêu thoát lũ. Thổ nhưỡng, địa chất 1. Đặc điểm địa chất: Toàn bộ vùng Bắc Đuống nằm trong cấu trúc địa chất thuộc sụt trũng sông Hồng, bề dày trầm tích đệ tứ chịu ảnh hưởng rõ rệt của cấu trúc mỏng.

Vùng nghiên cứu có mặt các loại đất đá có tuổi từ Cambri đến đệ tứ, song nhìn chung có thành tạo Kainozoi phủ trên các thành tạo cổ. Đây là thành tạo chiếm ưu thế về địa tầng lãnh thổ. Các thành tạo Triat phân bố trên hầu hết các dãy núi, thành phần thạch học chủ yếu là cát kết, sạn kết. Bề dày các thành tạo đệ tứ biến đổi theo quy luật trầm tích từ Bắc xuống Nam.

Ở các vùng núi do bị bóc mòn nên bề dày của chúng còn rất mỏng, càng xuống phía Nam bề dày có thể đạt tới 100 m, trong khi đó vùng phía bắc (Đáp Cầu) bề dày chỉ đạt từ 30÷50m. Có các địa tầng sau: - Hệ tầng Nà Khuất (T2nk): Thành phần chủ yếu là đá phiến sét, xen bột kết, cát kết, sét vôi. Các đá của hệ tầng này lộ ra rải rác ở khu vực Yên Phụ, Thị Cầu. - Hệ tầng Mẫu Sơn (T3cms2): Thành phần chủ yếu là đá phiến, sét vôi, có cát kết dạng quatzit xen bột kết.

Các đá của hệ tầng này lộ ra với diện tích khá lớn tại các đồi núi xung quanh Thành phố Bắc Ninh. Các đá bị uốn nếp và nứt nẻ với mức độ trung bình. - Hệ tầng Hòn Gai (T3nrhg): Thành phần gồm cuội kết, cát kết, bột kết, phiến sét. Các đá bị uốn nếp và nứt nẻ khá mạnh, đặc biệt ở gần các khu vực đứt gãy đi qua.

* Các hệ tầng có tuổi Đệ tứ: - Hệ tầng Hải Hưng (QIV12bh): Thành phần ở phía dưới là cát, bột, sét. Phần trên là bột, cát lẫn sét, than bùn, sét cao lin, sét gốm sứ. -6- - Hệ tầng Thái Bình (QIV3tb): Thành phần gồm sét, bột, lẫn cát, sét cát, sét gạch ngói. Hai tầng trên là hai hệ tầng nghèo nước thường nằm ở trên cùng tạo nên phần diện tích lớn đồng bằng của tỉnh Bắc Ninh hiện tại.

Trong địa chất thuỷ văn, hai hệ tầng này thường được gộp lại thành tầng chứa nước Qc. - Hệ tầng Vĩnh Phúc (QIII2vp): Thành phần gồm sét, bột có màu loang lổ, lộ ra khá rộng rãi ở phần phía Tây của tỉnh. Đây là tầng nghèo nước phủ lên trên tầng chứa nước Hà Nội. - Hệ tầng Hà Nội (QII, III1hn): Thành phần chủ yếu là cuội, sỏi, sạn xen ít cát, bột.

Đây là tầng chứa nước rất phổ biến ở đồng bằng Bắc Bộ nói chung và vùng Bắc Đuống nói riêng. Trong địa chất thủy văn được gọi là tầng chứa nước Qa. Đặc điểm thổ nhưỡng: Đất đai trong vùng phần lớn là đất phù sa sông Hồng phủ trên nền trầm tích đệ tam, có chiều dày từ 90 ÷ 120m. Để chống lại lũ lụt hàng năm nhân dân đã đắp hệ thống đê bao quanh vùng, do đó tạo ra những vùng trũng, không được bồi đắp hoặc bồi đắp ít hơn so với vùng ven sông, ngoài đê.

Chất đất ở đây chủ yếu là phù sa cổ gồm các huyện Đông Anh, Tiên Sơn, Yên Phong. Thổ nhưỡng có chất đất tốt, thích hợp với trồng trọt lúa nước, độ màu mỡ tự nhiên cao, nhất là khu vực Đông Anh, Gia Lâm. Đất có màu nâu tươi và có phản ứng trung tính đến kiềm yếu, giàu lân và ka li, có thành phần cơ giới thay đổi rõ rệt. Hàm lượng mùn trung bình: 1,7%.

Đạm tổng số từ 0,14 ÷ 0,2%. Lân tổng số thuộc loại khá từ 0,1 ÷ 0,18%. Kali tổng số 2,0% và dễ tiêu 20 mg/100 g đất đều từ khá đến giầu. Hầu hết đất có thành phần cơ giới trung bình đến thịt nặng.

Loại đất này thích hợp cho việc trồng lúa, hoa màu và một số loại cây công nghiệp ngắn ngày. Đặc điểm khí tượng thuỷ văn 1. Đặc điểm khí hậu: Vùng Bắc Đuống nằm trong vùng đồng bằng châu thổ sông Hồng nên có chung các đặc điểm khí hậu của đồng bằng sông Hồng, không có sự phân hóa khí hậu đáng kể từ nơi này sang nơi khác. Đặc trưng khí hậu cơ bản là nền nhiệt độ cao đồng đều, tổng lượng nhiệt lớn; song có mùa đông lạnh rõ rệt, chênh lệch nhiệt độ giữa tháng nóng nhất và tháng lạnh nhất đạt khá cao.

Tháng lạnh nhất thường là vào tháng I, nóng nhất là tháng VII Vào cuối mùa đông không khí rất ẩm ướt, có đặc trưng thời tiết nồm và mưa phùn rất đặc sắc; Không chịu ảnh hưởng trực tiếp của gió Tây Nam khô nóng (gián tiếp qua biển vịnh Bắc Bộ đã được ẩm hóa); Chỉ khi áp thấp Bắc Bộ khơi sâu mới có nhiệt độ cao cực đoan (Tại Hà Nội đã từng quan trắc được nhiệt độ 42,8oC); Chịu ảnh hưởng trực tiếp của bão (từ tháng VIII ÷ X). + Nhiệt độ: Vùng Bắc Đuống nhìn chung có nhiệt độ khá cao, nhiệt độ trung bình năm khoảng 23 ÷ 27oC. Tháng có nhiệt độ trung bình lớn nhất thường rơi vào tháng VI và tháng VII, nhiệt độ trung bình hai tháng này đều trên 28,5oC. Tháng có nhiệt độ trung bình thấp nhất là tháng I, trung bình tháng đạt từ 16 - 17oC.

+ Số giờ nắng: Vùng Bắc Đuống có tổng số giờ nắng trung bình nhiều năm khá cao đạt từ 1561 ÷ 1660 giờ/năm. Hai tháng V và VII là các tháng có số giờ nắng cao nhất trong năm, mỗi ngày có tới 6,5 ÷ 6,9 giờ nắng. Tháng có số giờ nắng ít nhất là tháng II và III, trùng vào thời kỳ có mưa phùn ẩm ướt, trời thường u ám và mây thấp che phủ. Mỗi ngày có bình quân từ 1,3 ÷ 1,5 giờ/ngày.

Nếu xét về góc độ nông nghiệp, thì đây là thời kỳ sâu bệnh hại lúa và hoa màu phát triển mạnh nhất. Nhìn chung các tháng khác trong năm. lượng nắng có đủ để cây cối và hoa màu quang hợp phát triển thuận lợi. + Bốc hơi: Tổng lượng bốc hơi trung bình nhiều năm tại các trạm và suy ra cho cả vùng Bắc Đuống đạt mức xấp xỉ 1000mm/năm.

Tháng có lượng bốc hơi lớn nhất chỉ đạt -8- khoảng 100mm/tháng. Lượng bốc hơi lớn nhất thường rơi vào từ tháng V ÷ VII, đây là thời kỳ đầu mùa mưa, số giờ nắng thường đạt lớn nhất năm. Tháng II, III là thời kỳ có lượng bốc hơi nhỏ do có loại hình thời tiết mưa phùn xuất hiện, độ ẩm không khí cao. + Độ ẩm không khí: Mặc dù nằm gọn trong vùng nội chí tuyến, song vùng Bắc Đuống còn chịu ảnh hưởng sâu sắc của gió mùa cực đới.

Nhìn chung có một mùa đông lạnh, thời kỳ đầu là khô hanh, độ ẩm thấp do ảnh hưởng gió mùa, thời kỳ này là không khí lạnh lục địa biến tính, thường vào cuối tháng X, tháng XI, XII, I; Các tháng cuối mùa đông lại có thời tiết lạnh ẩm, trời rét buốt do chịu ảnh hưởng của không khí lạnh cực đới biến tính khi đi qua biển gây nên mưa phùn, độ ẩm cao (tháng II ÷ đầu tháng IV). Trung bình nhiều năm, độ ẩm không khí vùng nghiên cứu đạt từ 81 ÷ 82%. Thấp nhất vào tháng XII và cao nhất thường vào tháng III, IV. + Gió: Hướng gió thịnh hành trong tỉnh vào mùa hè là gió Nam và Đông Nam, còn vào mùa đông hướng gió thịnh hành là gió mùa Đông Bắc.

Tốc độ gió trung bình toàn vùng đạt khoảng 1,5 ÷ 2,0 m/s. Tốc độ gió lớn nhất quan trắc được tại trạm Bắc Ninh là 33 m/s, tại trạm Láng là 31m/s (xuất hiện trong nhiều năm). + Mưa: - Lượng mưa năm: Vùng nghiên cứu có chế độ mưa theo chế độ mưa chung của vùng đồng bằng Bắc Bộ. Mùa mưa thường bắt đầu vào tháng V và kết thúc vào tháng X.

Lương mưa trong 6 tháng mùa mưa chiếm đến 83 ÷ 86% tổng lượng mưa năm, các tháng còn lại chỉ còn từ 14 ÷ 17% tổng lượng mưa năm. Tháng có lượng mưa lớn nhất là VII và VIII, tổng lượng mưa hai tháng này chiếm từ 35 ÷ 38% tổng lượng mưa năm. Hai tháng ít mưa nhất là tháng XII, I. Tổng lượng mưa hai tháng này chỉ chiếm 1,5 ÷ 2,5% tổng mưa năm, thậm chí có nhiều tháng không mưa gây ra tình trạng hạn hán nghiêm trọng.

-9- Nhìn chung tổng lượng mưa năm biến động không lớn, hệ số biến động mưa năm (Cv) chỉ từ 0,19 ÷ 0,26.