Luận văn thạc sĩ áp dụng mô hình mike 11 mô phỏng chất lượng nước và đề xuất một số giải pháp quản lý kiểm soát ô nhiễm nước trên lưu vực sông cầu

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu áp dụng mô hình mike 11 mô phỏng chất lượng nước và đề xuất một số giải pháp quản lý kiểm soát ô, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân, đề xuất

• Tác giả: Phạm Thị Hiền Thương
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Hồng Phương
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Khoa học Môi trường
• Đề tài: Giải Pháp Quản Lý Ô Nhiễm Nước Sông Cầu
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan khu vực nghiên cứu
• 1.2. Điều kiện tự nhiên lưu vực sông Cầu
• 1.2.1. Vị trí địa lý
• 1.2.2. Địa hình
• 1.2.3. Mạng lưới sông ngòi và hệ thống trạm khí tượng thủy văn
• 1.2.3.1. Mạng lưới sông ngòi
• 1.2.3.2. Hệ thống trạm khí tượng, thủy văn
• 1.2.4. Đặc điểm khí tượng thủy văn
• 1.2.4.1. Đặc điểm khí tượng
• 1.2.4.2. Mưa
• 1.2.4.3. Độ ẩm không khí
• 1.2.4.4. Bốc hơi
• 1.2.5. Đặc điểm thủy văn
• 1.2.5.1. Dòng chảy năm
• 1.2.5.2. Dòng chảy mùa lũ
• 1.2.5.3. Dòng chảy mùa cạn
• 1.2.6. Biểu hiện biến đổi khí hậu trên lưu vực sông Cầu
• 1.3. Điều kiện kinh tế - xã hội trên lưu vực sông Cầu
• 1.4. Phương hướng phát triển các ngành, lĩnh vực
• 1.5. Hiện trạng chất lượng nước mặt trên lưu vực sông Cầu
• 1.6. Các nguồn thải trên lưu vực sông Cầu
• 1.7. Tổng quan vấn đề nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, MỤC TIÊU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Mục tiêu của luận văn
• 2.2. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3.1. Phương pháp thu thập tài liệu
• 2.3.2. Phương pháp mô hình toán
• 2.3.3. Phương pháp tần suất thống kê
• 2.3.4. Phương pháp bản đồ và GIS
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ DỰ BÁO CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG CẦU VÀO NĂM 2020 VÀ 2030
• 3.1. Kết quả tính toán thông số đầu vào dự báo CLN sông Cầu năm 2020-2030
• 3.2. Kết quả hiệu chỉnh kiểm định mô hình Mike 11
• 3.3. Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình NAM
• 3.4. Lượng và chất lượng nước thải đến năm 2020 và 2030
• 3.5. Lưu lượng và mực nước sông Cầu vào năm 2020 và 2030
• 3.6. Kết quả dự báo chất lượng nước sông Cầu vào năm 2020 và 2030
• 3.7. Các kịch bản xả thải vào năm 2020 và 2030
• 3.8. Dự báo chất lượng nước sông Cầu đến năm 2020 và 2030 theo các kịch bản xử lý nước thải
• 3.9. Đề xuất một số giải pháp quản lý và kiểm soát ô nhiễm nước sông Cầu
• 3.9.1. Giải pháp quản lý
• 3.9.2. Giải pháp kiểm soát và bảo vệ
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về ô nhiễm nước sông Cầu và giải pháp quản lý

Ô nhiễm nước sông Cầu đang trở thành một vấn đề nghiêm trọng, ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng và môi trường. Sông Cầu chảy qua nhiều tỉnh thành, nơi có hoạt động công nghiệp và nông nghiệp phát triển mạnh. Chất lượng nước sông Cầu đã bị suy giảm do các nguồn thải từ sinh hoạt, công nghiệp và nông nghiệp. Việc quản lý ô nhiễm nước sông Cầu là cần thiết để bảo vệ sức khỏe con người và hệ sinh thái. Các giải pháp quản lý ô nhiễm nước cần được áp dụng đồng bộ và hiệu quả.

1.1. Tình trạng ô nhiễm nước sông Cầu hiện nay

Chất lượng nước sông Cầu đang bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi các hoạt động xả thải từ các khu công nghiệp và nông nghiệp. Các thông số như BOD5, COD, và NH4+ thường xuyên vượt mức cho phép. Theo báo cáo, nhiều khu vực trên sông Cầu không đạt tiêu chuẩn chất lượng nước quy định, gây ra nguy cơ cho sức khỏe cộng đồng và hệ sinh thái.

1.2. Nguyên nhân chính gây ô nhiễm nước sông Cầu

Nguyên nhân chính dẫn đến ô nhiễm nước sông Cầu bao gồm sự gia tăng dân số, phát triển công nghiệp, và nông nghiệp không bền vững. Nước thải sinh hoạt và công nghiệp không được xử lý đúng cách trước khi xả thải vào sông. Ngoài ra, việc khai thác tài nguyên nước không hợp lý cũng góp phần làm gia tăng ô nhiễm.

II. Phương pháp quản lý ô nhiễm nước sông Cầu hiệu quả

Để quản lý ô nhiễm nước sông Cầu, cần áp dụng các phương pháp khoa học và công nghệ hiện đại. Việc sử dụng mô hình MIKE 11 để mô phỏng chất lượng nước là một trong những giải pháp hiệu quả. Mô hình này giúp dự đoán xu hướng ô nhiễm và đưa ra các biện pháp can thiệp kịp thời.

2.1. Ứng dụng mô hình MIKE 11 trong quản lý chất lượng nước

Mô hình MIKE 11 cho phép mô phỏng và dự đoán chất lượng nước sông Cầu theo các kịch bản khác nhau. Việc áp dụng mô hình này giúp các nhà quản lý có cái nhìn tổng quan về tình trạng ô nhiễm và đưa ra các giải pháp phù hợp.

2.2. Các biện pháp xử lý nước thải hiệu quả

Các biện pháp xử lý nước thải cần được áp dụng đồng bộ, bao gồm việc xây dựng hệ thống xử lý nước thải tập trung và phân tán. Cần khuyến khích các doanh nghiệp đầu tư vào công nghệ xử lý nước thải hiện đại để giảm thiểu ô nhiễm.

III. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu về chất lượng nước sông Cầu đã chỉ ra rằng việc áp dụng các giải pháp quản lý ô nhiễm có thể cải thiện đáng kể chất lượng nước. Các kết quả mô phỏng cho thấy nếu thực hiện các biện pháp xử lý nước thải hiệu quả, chất lượng nước sông Cầu sẽ được cải thiện trong tương lai.

3.1. Kết quả mô phỏng chất lượng nước sông Cầu

Kết quả mô phỏng cho thấy rằng nếu các biện pháp xử lý nước thải được thực hiện, nồng độ BOD5 và COD sẽ giảm đáng kể. Điều này cho thấy sự cần thiết phải đầu tư vào công nghệ xử lý nước thải.

3.2. Ứng dụng các giải pháp quản lý ô nhiễm trong thực tiễn

Các giải pháp quản lý ô nhiễm nước sông Cầu đã được áp dụng tại một số địa phương và cho thấy hiệu quả tích cực. Việc nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ môi trường cũng là một yếu tố quan trọng trong việc giảm thiểu ô nhiễm.

IV. Kết luận và hướng đi tương lai cho quản lý ô nhiễm nước

Quản lý ô nhiễm nước sông Cầu là một nhiệm vụ cấp bách và cần thiết. Các giải pháp đã được đề xuất cần được thực hiện một cách đồng bộ và hiệu quả. Hướng đi tương lai cần tập trung vào việc nâng cao công nghệ xử lý nước thải và tăng cường sự tham gia của cộng đồng trong việc bảo vệ môi trường.

4.1. Tầm quan trọng của việc bảo vệ chất lượng nước

Bảo vệ chất lượng nước sông Cầu không chỉ ảnh hưởng đến sức khỏe con người mà còn đến sự phát triển bền vững của các tỉnh thành trong khu vực. Việc duy trì chất lượng nước sạch là cần thiết cho sự phát triển kinh tế và xã hội.

4.2. Đề xuất các chính sách hỗ trợ quản lý ô nhiễm

Cần có các chính sách hỗ trợ từ chính phủ để khuyến khích các doanh nghiệp đầu tư vào công nghệ xử lý nước thải. Đồng thời, cần có các chương trình giáo dục cộng đồng về bảo vệ môi trường và quản lý ô nhiễm nước.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Lưu vực sông Cầu, với diện tích khoảng 8.284 km², trải dài qua 6 tỉnh thành gồm Bắc Kạn, Thái Nguyên, Vĩnh Phúc, Bắc Giang, Bắc Ninh và Hà Nội, đóng vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế - xã hội khu vực. Trong những năm gần đây, chất lượng nước mặt tại lưu vực này bị suy giảm nghiêm trọng do tác động của các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp, dân cư và khai thác tài nguyên. Các thông số ô nhiễm như BOD5, NH4+ thường xuyên vượt quy chuẩn Việt Nam QCVN 08 cột A1, đặc biệt vào mùa kiệt khi lưu lượng nước giảm thấp. Mục tiêu nghiên cứu là áp dụng mô hình MIKE 11 để mô phỏng và dự báo chất lượng nước sông Cầu đến các năm 2020 và 2030, từ đó đề xuất các giải pháp quản lý, kiểm soát ô nhiễm hiệu quả. Nghiên cứu tập trung vào 5 thông số ô nhiễm chính: BOD5, DO, Tổng Nitơ (TN), Tổng Phốtpho (TP) và Coliform, nhằm phục vụ công tác quản lý môi trường và phát triển bền vững lưu vực. Phạm vi nghiên cứu bao gồm toàn bộ lưu vực sông Cầu với dữ liệu thu thập từ năm 2005 đến 2013, kết hợp các kịch bản phát triển kinh tế - xã hội và biến đổi khí hậu. Việc dự báo chất lượng nước dựa trên các chỉ số cụ thể như lưu lượng nước, mực nước, lượng nước thải và nồng độ ô nhiễm, giúp đánh giá tác động của các nguồn thải và đề xuất các biện pháp kiểm soát phù hợp.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu sử dụng mô hình MIKE 11, một phần mềm kỹ thuật chuyên dụng của Viện Thủy lực Đan Mạch (DHI), để mô phỏng thủy lực và chất lượng nước trên lưu vực sông Cầu. Mô hình bao gồm các mô đun thủy lực (HD), tải - khuếch tán (AD) và sinh thái (Ecolab), cho phép mô phỏng dòng chảy không ổn định và các quá trình sinh hóa trong nước như chuyển hóa BOD, DO, TN, TP và Coliform. Cơ sở lý thuyết thủy lực dựa trên hệ phương trình Saint Venant một chiều, giải bằng phương pháp sai phân hữu hạn. Mô đun sinh thái mô phỏng các phản ứng sinh hóa phức tạp như quang hợp, hô hấp, nitrate hóa, khử nitơ và phân rã BOD. Ngoài ra, mô hình NAM được sử dụng để tính toán lưu lượng dòng chảy dựa trên mô hình mưa-dòng chảy liên tục với 5 bể chứa tương tác, giúp cung cấp dữ liệu đầu vào thủy văn cho MIKE 11. Các khái niệm chính bao gồm: lưu lượng dòng chảy, mực nước, nhu cầu oxy sinh hóa (BOD5), oxy hòa tan (DO), tổng nitơ (TN), tổng phốtpho (TP) và coliform. Phương pháp GIS được áp dụng để xây dựng bản đồ phân bố chất lượng nước và các nguồn thải trên lưu vực.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm số liệu khí tượng thủy văn (nhiệt độ, lượng mưa, mực nước) từ các trạm trên lưu vực giai đoạn 1980-2010, số liệu quan trắc chất lượng nước từ 2005 đến 2013 tại 22 điểm trên sông Cầu và các phụ lưu, cùng số liệu về nguồn thải nước thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp và làng nghề. Cỡ mẫu dữ liệu quan trắc chất lượng nước gồm các thông số BOD5, DO, TN, TP, Coliform được thu thập định kỳ. Phương pháp phân tích bao gồm hiệu chỉnh và kiểm định mô hình MIKE 11 và NAM bằng chỉ số Nash-Sutcliffe, với mức độ tin cậy từ trung bình đến tốt (chỉ số Nash từ 0,5 đến 0,9). Quá trình mô phỏng gồm thiết lập điều kiện biên thủy lực và chất lượng nước, hiệu chỉnh mô hình, dự báo chất lượng nước theo các kịch bản phát triển kinh tế - xã hội và biến đổi khí hậu đến năm 2020 và 2030. Phương pháp tần suất thống kê được sử dụng để xác định mực nước tần suất 10%, 50% và 90% tại trạm Phả Lại, phục vụ dự báo mực nước tương lai. Phương pháp bản đồ và GIS hỗ trợ phân tích không gian và trực quan hóa kết quả mô phỏng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiện trạng ô nhiễm chất lượng nước: Các thông số BOD5, COD, NH4+ tại nhiều điểm trên lưu vực sông Cầu vượt quy chuẩn QCVN 08 cột A1, đặc biệt tại các khu vực đô thị và công nghiệp như Thái Nguyên, Bắc Ninh, Vân Hà. Ví dụ, năm 2005, BOD5 tại xã Vạn An (Bắc Ninh) đạt 35 mg/l, vượt 7 lần quy chuẩn. Hàm lượng NH4+ tại điểm Thác Giềng năm 2013 vượt quy chuẩn A2 với giá trị lên đến 1,84 mg/l.

2. Dự báo chất lượng nước năm 2020 và 2030: Mô hình MIKE 11 dự báo xu hướng ô nhiễm tăng nhẹ nếu không có biện pháp kiểm soát, với nồng độ BOD5 và NH4+ có thể tăng từ 10-15% so với hiện trạng năm 2013. Lưu lượng nước thải dự kiến tăng khoảng 30% vào năm 2030 do phát triển công nghiệp và dân số. Mực nước tần suất 10% tại trạm Phả Lại dự báo tăng khoảng 5-7% vào năm 2030, làm giảm khả năng pha loãng ô nhiễm.

3. Ảnh hưởng biến đổi khí hậu: Nhiệt độ trung bình năm tăng khoảng 0,7°C từ 1980-1999, lượng mưa có xu hướng giảm vào mùa mưa và tăng nhẹ mùa khô, ảnh hưởng đến dòng chảy và chất lượng nước. Các hiện tượng thời tiết cực đoan như lũ lụt, hạn hán ngày càng phổ biến, làm gia tăng rủi ro ô nhiễm và biến động chất lượng nước.

4. Hiệu quả mô hình: Chỉ số Nash-Sutcliffe của mô hình MIKE 11 đạt từ 0,7 đến 0,85 cho các thông số thủy lực và chất lượng nước, cho thấy mô hình có độ tin cậy khá cao trong việc mô phỏng và dự báo chất lượng nước trên lưu vực.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của ô nhiễm là do nước thải sinh hoạt, công nghiệp và làng nghề chưa được xử lý triệt để, cùng với sự gia tăng dân số và phát triển kinh tế nhanh chóng. So với các nghiên cứu tương tự trên lưu vực sông khác, mức độ ô nhiễm tại sông Cầu có xu hướng nghiêm trọng hơn ở các khu vực trung và hạ lưu do tập trung nhiều khu công nghiệp và dân cư. Dữ liệu mô phỏng có thể được trình bày qua biểu đồ diễn biến nồng độ BOD5, NH4+ theo thời gian và bản đồ phân bố nồng độ ô nhiễm theo các kịch bản xử lý nước thải, giúp minh họa rõ ràng xu hướng và phạm vi ô nhiễm. Kết quả nhấn mạnh tầm quan trọng của việc áp dụng các biện pháp quản lý và kiểm soát ô nhiễm nhằm bảo vệ nguồn nước, đồng thời cung cấp cơ sở khoa học cho các chính sách phát triển bền vững lưu vực sông Cầu.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tăng cường xử lý nước thải công nghiệp và sinh hoạt: Áp dụng công nghệ xử lý nước thải tiên tiến tại các khu công nghiệp và đô thị trọng điểm, nhằm giảm nồng độ BOD5, COD, NH4+ xuống dưới quy chuẩn QCVN 08 cột A1. Mục tiêu đạt hiệu quả xử lý trên 85% trong vòng 5 năm, do các cơ quan quản lý môi trường phối hợp với doanh nghiệp thực hiện.

2. Xây dựng hệ thống thu gom và xử lý nước thải khu vực nông thôn: Phát triển mạng lưới thu gom nước thải và xây dựng các trạm xử lý phù hợp với quy mô dân cư, giảm thiểu xả thải trực tiếp ra sông. Thực hiện trong vòng 7 năm, ưu tiên các vùng có mật độ dân cư cao và ô nhiễm nghiêm trọng.

3. Quản lý và kiểm soát các làng nghề truyền thống: Hỗ trợ chuyển đổi công nghệ sản xuất sạch hơn, đầu tư hệ thống xử lý nước thải tập trung cho các làng nghề, đặc biệt tại Bắc Ninh và Bắc Giang. Thực hiện đồng bộ trong 5 năm, phối hợp giữa chính quyền địa phương và các tổ chức nghề nghiệp.

4. Giám sát và cảnh báo biến đổi khí hậu và hiện tượng thời tiết cực đoan: Xây dựng hệ thống cảnh báo sớm và kế hoạch ứng phó với lũ lụt, hạn hán, nhằm giảm thiểu tác động đến chất lượng nước và sinh kế người dân. Triển khai ngay và duy trì liên tục, do các cơ quan khí tượng thủy văn và quản lý tài nguyên nước chủ trì.

5. Tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng: Tổ chức các chương trình giáo dục, truyền thông về bảo vệ nguồn nước, sử dụng phân bón và thuốc bảo vệ thực vật hợp lý, giảm thiểu ô nhiễm từ nông nghiệp. Thực hiện liên tục, phối hợp giữa các tổ chức xã hội, trường học và chính quyền địa phương.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Cơ quan quản lý môi trường và tài nguyên nước: Sử dụng kết quả mô phỏng và dự báo để xây dựng chính sách, quy hoạch quản lý nguồn nước và kiểm soát ô nhiễm hiệu quả trên lưu vực sông Cầu.

2. Các nhà nghiên cứu và học giả trong lĩnh vực khoa học môi trường: Tham khảo phương pháp mô hình hóa MIKE 11 và NAM, cũng như dữ liệu thực nghiệm để phát triển nghiên cứu sâu hơn về quản lý chất lượng nước và biến đổi khí hậu.

3. Doanh nghiệp và nhà đầu tư trong khu công nghiệp: Áp dụng các giải pháp xử lý nước thải và quản lý môi trường dựa trên các khuyến nghị nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất và tuân thủ quy định pháp luật.

4. Cộng đồng dân cư và các tổ chức phi chính phủ: Nâng cao nhận thức về tác động của ô nhiễm nước, tham gia vào các hoạt động bảo vệ môi trường và giám sát chất lượng nước tại địa phương.

Câu hỏi thường gặp

1. Mô hình MIKE 11 có ưu điểm gì trong mô phỏng chất lượng nước?
   MIKE 11 tích hợp đa mô đun thủy lực và sinh thái, cho phép mô phỏng dòng chảy không ổn định và các phản ứng sinh hóa phức tạp với độ chính xác cao, giao diện thân thiện và hỗ trợ GIS, giúp phân tích chi tiết các kịch bản ô nhiễm.

2. Tại sao chọn lưu vực sông Cầu làm đối tượng nghiên cứu?
   Lưu vực sông Cầu có diện tích lớn, trải dài qua nhiều tỉnh phát triển công nghiệp và nông nghiệp, chịu áp lực ô nhiễm cao, nên việc nghiên cứu giúp đưa ra giải pháp quản lý phù hợp, bảo vệ nguồn nước quan trọng cho khu vực.

3. Các thông số ô nhiễm chính được tập trung nghiên cứu là gì?
   Nghiên cứu tập trung vào BOD5, DO, Tổng Nitơ (TN), Tổng Phốtpho (TP) và Coliform, vì đây là các chỉ tiêu phản ánh mức độ ô nhiễm hữu cơ, dinh dưỡng và vi sinh vật gây bệnh trong nước mặt.

4. Biến đổi khí hậu ảnh hưởng thế nào đến chất lượng nước sông Cầu?
   Nhiệt độ tăng và lượng mưa thay đổi làm biến động lưu lượng dòng chảy, giảm khả năng pha loãng ô nhiễm, đồng thời các hiện tượng thời tiết cực đoan như lũ lụt và hạn hán làm gia tăng rủi ro ô nhiễm và ảnh hưởng đến hệ sinh thái thủy sinh.

5. Giải pháp nào được đề xuất để kiểm soát ô nhiễm nước hiệu quả?
   Các giải pháp bao gồm tăng cường xử lý nước thải công nghiệp và sinh hoạt, xây dựng hệ thống xử lý nước thải khu vực nông thôn, quản lý làng nghề, giám sát biến đổi khí hậu, và nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ nguồn nước.

Kết luận

• Nghiên cứu đã áp dụng thành công mô hình MIKE 11 và NAM để mô phỏng và dự báo chất lượng nước lưu vực sông Cầu đến năm 2020 và 2030 với độ tin cậy cao (chỉ số Nash từ 0,7 đến 0,85).
• Kết quả cho thấy chất lượng nước có xu hướng suy giảm nếu không có biện pháp kiểm soát, với các thông số BOD5, NH4+ vượt quy chuẩn nghiêm trọng tại nhiều khu vực.
• Biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế - xã hội là những yếu tố chính ảnh hưởng đến chất lượng nước, đòi hỏi các giải pháp quản lý tích hợp và đồng bộ.
• Đề xuất các giải pháp kỹ thuật và chính sách cụ thể nhằm giảm thiểu ô nhiễm, bảo vệ nguồn nước và phát triển bền vững lưu vực sông Cầu trong vòng 5-10 năm tới.
• Khuyến khích các cơ quan quản lý, nhà nghiên cứu, doanh nghiệp và cộng đồng dân cư phối hợp thực hiện các biện pháp bảo vệ môi trường nước, đồng thời tiếp tục nghiên cứu mở rộng và cập nhật dữ liệu để nâng cao hiệu quả quản lý.

Hành động ngay hôm nay để bảo vệ nguồn nước sông Cầu là chìa khóa cho sự phát triển bền vững của khu vực trong tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Tổng quan khu vực nghiên cứu 1. Điều kiện tự nhiên lưu vực sông Cầu 1. Vị trí địa lý Lưu vực sông Cầu là một trong những lưu vực sông lớn ở nước ta, có vị trí địa lý kinh tế quan trọng, đa dạng và phong phú về tài nguyên cũng như về lịch sử phát triển KTXH.

Tổng diện tích toàn lưu vực khoảng 8.284 km2, bao gồm toàn bộ diện tích tỉnh Thái Nguyên và một phần diện tích của các tỉnh Bắc Kạn, Bắc Giang, Bắc Ninh, Vĩnh Phúc và thành phố Hà Nội. Địa hình Hình 1. Bản đồ địa hình lưu vực sông Cầu 2 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Lưu vực sông Cầu có địa hình đa dạng và phức tạp, mang đặc trưng của ba dạng địa hình miền núi, trung du và đồng bằng (Hình 1. Núi trung bình có độ cao >1000m phân bố phía Bắc và phía Tây Bắc của lưu vực, đỉnh núi thường nhọn với sườn rất dốc (đạt tới 40-45).

Vùng đồng bằng có độ cao trung bình 15m. Nhìn chung địa hình lưu vực thấp dần theo hướng Tây Bắc – Đông Nam, độ dốc biến đổi từ 0o đến 60o, phổ biến nhất là từ 15o-25o. Mạng lưới sông ngòi và hệ thống trạm khí tượng thủy văn a) Mạng lưới sông ngòi: Sông Cầu là dòng chính của hệ thống sông Thái Bình, bắt nguồn từ vùng núi Phia Đeng (1.527m) ở sườn Đông Nam của dãy Pia-bi-óc. Dòng chính sông Cầu chảy qua các tỉnh Bắc Kạn, Thái Nguyên, Bắc Giang, Bắc Ninh rồi đổ vào sông Thái Bình tại Phả Lại.1) Đặc điểm một số phụ lưu chính được trình bày trong Bảng 1.1: Đặc trưng hình thái các sông thuộc lưu vực sông Cầu [5] Độ cao Độ dốc Hệ số Chiều Diện Chiều Hệ số Mật độ trung trung tập TT Sông dài tích rộng uốn lưới sông bình bình trung (km) (km2) (km) khúc (km/km2) (m) (%) nước 1 Cầu 288,5 6030 190 16,1 31,0 2,1 2,02 0,95 2 Chợ Chu 36,5 437 206 24,6 11,6 1,4 1,40 1,19 3 Nghinh Tường 46,0 465 290 39,4 12,9 1,5 1,60 1,05 4 Đu 44,0 360 129 13,3 10,0 1,7 1,40 0,94 5 Công 96,0 951 224 27,3 13,0 2,2 1,43 1,20 6 Cà Lồ 89,0 881 87 4,7 13,6 1,7 2,70 0,73 b) Hệ thống trạm khí tượng, thủy văn: Mạng lưới thủy văn trên địa bàn các tỉnh thuộc lưu vực sông Cầu được trình bày trong Hình 1.

Đặc điểm khí tượng thủy văn a) Đặc điểm khí tượng - Nhiệt độ: Nhiệt độ không khí TB năm dao động từ 18 - 240C, thấp nhất là vùng Tam Đảo và Chợ Đồn từ 18 - 200C, cao nhất là vùng hạ du Vĩnh Yên, Bắc 3 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Giang, Hiệp Hoà, Tân Yên, v. Nhiệt độ không khí TB tháng, năm tại một số trạm trên lưu vực được trình bày trong Bảng 1.2: Nhiệt độ không khí trung bình tháng, năm tại các trạm trên lưu vực thời kỳ 1980-2010 Tháng TT Trạm Yếu tố Năm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ToC 14,6 16,0 19,2 21,7 26,1 27,3 27,1 26,7 25,7 22,9 19,1 15,8 21,8 1 Bắc Kạn Tmax 30,8 33,2 34,4 37,8 38,8 39,4 37,8 37,4 36,6 34,1 33,6 30,7 39,4 Tmin -0,9 3,6 5,3 10,4 15,3 16,5 18,7 19,8 13,7 8,5 4,0 -1,0 -1,0 o TC 15,1 16,4 19,5 23,3 26,7 27,9 28,1 27,5 26,3 23,6 19,8 16,5 22,6 2 Định Hoá Tmax 31,3 34,6 35,9 35,7 39,6 38,1 37,7 37,8 37,0 33,9 32,8 30,8 39,6 Tmin 0,5 3,2 6,5 11,4 16,2 18,3 20,2 20,5 14,8 8,1 4,9 -0,4 -0,4 o TC 15,6 16,8 19,7 23,5 27,0 28,4 28,5 27,9 26,9 24,4 20,7 17,4 23,1 Thái 3 Tmax 31,1 33,5 35,7 35,2 39,4 39,5 38,8 37,5 36,7 34,9 34,0 30,6 39,5 Nguyên Tmin 3,0 4,2 6,1 12,9 16,4 19,7 20,5 21,7 16,3 10,2 7,2 3,2 3,0 o TC 10,9 12,2 15,2 18,7 21,6 23,1 23,1 22,7 21,6 19,1 15,8 12,8 18,1 4 Tam Đảo Tmax 25,1 28,8 30,6 32,1 33,1 33,1 31,6 31,1 30,3 29,5 26,5 24,5 33,1 Tmin 0,4 0,2 2,0 5,3 9,5 14,3 16,2 17,3 10,6 9,1 4,5 1,1 0,2 o TC 16,5 17,5 20,4 24,0 27,6 29,0 29,2 28,7 27,3 25,0 21,5 18,1 23,7 5 Vĩnh Yên Tmax 31,4 33,1 36,6 35,8 39,4 40,2 39,2 37,4 36,0 34,3 33,7 30,3 40,2 Tmin 3,7 5,0 9,9 13,8 16,3 20,4 21,1 21,8 17,4 13,1 8,9 4,4 3,7 o TC 15,8 17,4 20,2 23,4 27,1 28,6 28,9 28,3 27,2 24,5 20,8 17,7 23,3 6 Bắc Ninh Tmax 31,0 31,2 33,1 32,9 37,9 39,5 36,7 35,8 34,1 33,1 33,1 30,2 39,5 Tmin 5,3 5,9 10,2 13,4 17,0 21,3 20,5 21,8 16,8 12,2 8,6 4,9 4,9 - Mưa: Lượng mưa TB năm từ 1500- 2000mm. Mưa phân bố không đều trên lưu vực và phụ thuộc vào đặc điểm địa hình từng vùng (Bảng 1.3: Lượng mưa tháng trung bình nhiều năm (mm) TB TT Trạm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 năm 1 Bắc Kạn 22,9 30,9 58,1 103,3 192,7 252,5 291,4 250,9 152,1 70,3 43,8 16,0 1485 2 Định Hoá 21,8 35,5 60,2 98,4 208,0 268,8 372,2 294,8 153,4 83,7 40,0 15,7 1653 3 Thái Nguyên 23,9 33,1 69,9 102,8 246,4 287,2 419,6 287,4 201,3 113,5 56,6 22,1 1864 4 Tam Đảo 35,4 49,4 84,4 124,8 225,6 329,9 436,6 411,6 284,2 181,6 92,7 30,7 2287 5 Vĩnh Yên 22,8 23,3 48,1 84,7 171,0 237,7 272,3 257,3 167,7 121,6 65,9 17,9 1490 6 Bắc Ninh 18,0 23,4 34,7 96,0 173,4 226,7 243,2 270,7 197,3 135,2 43,7 14,8 1477 4 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Lượng mưa năm phân hóa thành hai mùa rõ rệt: Mùa mưa từ tháng V - IX, có lượng mưa chiếm từ 7580% tổng lượng mưa năm, tháng có lượng mưa lớn nhất là tháng VII hoặc tháng VIII với lượng mưa trên 300mm/ tháng. Mùa khô từ tháng X - IV năm sau, có lượng mưa chiếm từ 20- 25% tổng lượng mưa năm.

Tháng mưa ít nhất là tháng XII và tháng I. - Độ ẩm không khí: Độ ẩm không khí TB nhiều năm ở các vùng trên lưu vực dao động từ 81- 87%, các vùng núi còn nhiều rừng, mưa nhiều thì độ ẩm cao hơn. Nơi có độ ẩm cao nhất là vùng núi Tam Đảo, đến vùng Bắc Kạn, Định Hoá, Đình Lập, vùng có độ ẩm thấp nhất là Vĩnh Yên, Lục Ngạn, Sơn Động, Bắc Giang. - Bốc hơi: Lượng bốc hơi TBN ở các vùng từ 540- 1000mm tuỳ theo vị trí địa hình, các đặc trưng về nhiệt độ, số giờ nắng.

Vùng có lượng bốc hơi nhỏ là Tam Đảo và thượng nguồn sông Cầu. Các vùng thấp có lượng bốc hơi lớn như Bắc Giang, Thái Nguyên, Hiệp Hoà, v. c) Đặc điểm thủy văn [16, 20, 21] - Dòng chảy năm: Tổng lượng dòng chảy TBN trên LVS Cầu khoảng 4,5km3, trong đó sông Công đóng góp là 0,9km3 (19,8%), sông Cà Lồ là 0,88km3 (19,5%).4: Lưu lượng nước TB nhiều năm tại các trạm trên lưu vực sông Cầu [20] Đơn vị: m3/s Thời Tháng TT Địa điểm Sông đoạn Năm tính I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII 1 Thác Riềng Cầu 60-81 5,3 4,9 5,2 8,4 16,4 28,7 34,6 41,4 29,0 16,4 10,6 6,6 17,3 2 Thác Bưởi Cầu 60-96 13,2 12,1 14,1 24,8 45,2 85,3 127,0 123,0 93,7 47,1 27,7 15,7 52,4 3 Thác Huống Cầu TBNN 17,2 15,8 18,4 32,4 59,0 111,0 166,0 160,0 122,0 61,5 36,2 20,5 68,3 4 Gia Bảy Cầu 97-07 13.0 50,9 5 Giang Tiên Đu 62-71 1,5 1,4 1,4 2,9 4,3 8,1 11,2 16,0 9,6 6,0 3,9 1,9 5,7 6 Cầu Mai Cầu Mai 70-85 0,1 0,1 0,1 0,3 0,7 1,1 1,7 2,1 1,7 0,8 0,4 0,2 0,8 7 Núi Hồng Công 62-68 0,9 0,9 1,0 2,4 2,5 5,0 5,1 6,2 4,3 3,2 2,1 1,1 2,9 8 Tân Cương Công 61-76 2,9 3,2 3,5 8,7 14,8 23,4 25,8 39,2 31,2 17,7 8,7 3,9 15,2 9 Cuối S. Công Công TBNN 4,8 5,2 5,8 14,3 24,3 38,5 42,4 64,5 51,3 29,1 14,2 6,4 25,1 10 Phú Cường Cà Lồ 65-75 4,6 6,4 6,5 15,4 23,6 46,3 50,5 74,6 64,3 34,7 12,6 4,2 28,6 5 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Thời Tháng TT Địa điểm Sông đoạn Năm tính I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII 11 Ngọc Thanh Thanh Lộc 67-81 0,0 0,0 0,0 0,1 0,3 0,6 1,0 1,4 1,0 0,5 0,2 0,1 0,4 12 Cuối s.

Cầu Cầu TBNN 38,7 35,6 41,4 72,9 133 250 374 360 275 138 81,5 46,2 154 - Dòng chảy mùa lũ: Trên lưu vực hệ thống sông Cầu, phù hợp với chế độ mưa được phân hóa thành hai mùa rõ rệt: mùa lũ từ tháng VI đến tháng IX, mùa cạn từ tháng X đến tháng V năm sau. - Dòng chảy mùa cạn: Thời gian mùa cạn từ tháng X - V năm sau. Mặc dù mùa cạn kéo dài 7 tháng nhưng tổng lượng dòng chảy trong suốt thời gian mùa cạn chỉ chiếm từ 20 – 25% tổng lượng dòng chảy trong năm. Tháng có lưu lượng nhỏ nhất trong năm thường xảy ra vào các tháng I,II hoặc tháng III tùy từng nơi.

Nhìn chung mô đun dòng chảy kiệt nhỏ nhất trên toàn lưu vực ở mức dưới 1l/s/km2, trong đó cao nhất tại Thác Riềng đạt xấp xỉ 3l/s/km2. d) Biểu hiện biến đổi khí hậu trên lưu vực sông Cầu Để đánh giá xu thế diễn biến khí hậu trong những năm qua của lưu vực sông Cầu, luận văn đã sử dụng chuỗi số liệu lượng mưa và nhiệt độ của các trạm khí tượng Thái Nguyên, Định Hóa, Bắc Giang, Bắc Kạn, Vĩnh Yên, Tam Đảo. - Nhiệt độ: Trong giai đoạn từ 1980 đến 1999 nhiệt độ trung bình năm tăng khoảng 0,7oC, nhiệt độ trung bình mùa hè tăng 0,35oC, đặc biệt là vào mùa đông nhiệt độ trung bình tăng 1,05oC. Xu thế tăng nhiệt độ TB năm tại trạm Thái Nguyên và trạm Vĩnh Yên 6 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] - Lượng mưa: Lượng mưa trung bình hàng năm từ 822mm đến 3.111 mm, phân bố không đồng đều theo không gian và thời gian.

Về thời gian, mưa tập trung chủ yếu từ tháng 5 đến tháng 10, chiếm 80% tổng lượng mưa của cả năm. Lượng mưa ở miền núi thường lớn hơn ở đồng bằng và trung du. Lượng mưa trung bình năm ở lưu vực sông Cầu có xu hướng giảm. Tuy nhiên, lượng mưa không giảm đều ở tất cả các tháng mà có xu hướng giảm mạnh vào mùa mưa và tăng nhẹ vào tháng I, II, III trong mùa khô.

Xu thế biến đổi lượng mưa TBN tại trạm Thái Nguyên và trạm Bắc Giang + Hiện tượng thời tiết cực đoan: Trước tác động của BĐKH toàn cầu, trong những năm gần đây trên địa bàn các tỉnh thuộc lưu vực sông Cầu, các hiện tượng thời tiết khá phức tạp bao gồm rét đậm, rét hại, hạn hán, bão áp thấp nhiệt đới, mưa đá gió xoáy cục bộ, lũ quét, sạt lở đất, ngập úng… diễn biến rất phức tạp.