Nghiên cứu nâng cao khả năng cấp nước tưới mùa kiệt cho hệ thống Thủy lợi Bắc Hưng Hải tại Hưng Yên

Nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng cấp nước tưới mùa kiệt cho hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải tại Hưng Yên, phù hợp với điều hành hồ thượng nguồn.

• Tác giả: Trần Tuấn Khang
• Người hướng dẫn: PGS.TS Phạm Việt Hòa
• Trường học: Trường Đại Học Thủy Lợi
• Chuyên ngành: Quy Hoạch Và Quản Lý Tài Nguyên Nước
• Đề tài: Nâng Cao Khả Năng Cấp Nước Tưới Mùa Kiệt Cho Hệ Thống Thủy Lợi Bắc Hưng Hải
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật
• Năm xuất bản: 2010
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
• 1.2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI
• 1.3. NỘI DUNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
• 1.4. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 1.5. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC
• 2. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THỦY LỢI BẮC HƯNG HẢI TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH HƯNG YÊN
• 2.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên
• 2.1.1. Vị trí và giới hạn
• 2.1.2. Đặc điểm địa hình
• 2.1.3. Đặc điểm địa chất
• 2.1.4. Đặc điểm thổ nhưỡng
• 2.2. Đặc điểm khí tượng
• 2.2.1. Mạng lưới trạm khí tượng - thuỷ văn
• 2.2.2. Đặc điểm khí hậu
• 2.2.2.1. Mưa
• 2.2.2.2. Nhiệt độ
• 2.2.2.3. Độ ẩm
• 2.2.2.4. Bốc hơi
• 2.2.2.5. Gió
• 2.2.2.6. Bão và áp thấp nhiệt đới
• 2.2.2.7. Các yếu tố khí tượng khác
• 2.3. Đặc điểm thủy văn
• 2.3.1. Mạng lưới sông ngòi
• 2.3.1.1. Sông Ngoài
• 2.3.1.2. Sông nội vùng

Tóm tắt

I. Tổng Quan Hệ Thống Thủy Lợi Bắc Hưng Hải Giải Pháp Cấp Nước

Hệ thống Thủy lợi Bắc Hưng Hải là một trong những hệ thống thủy lợi lớn nhất Việt Nam, đóng vai trò quan trọng trong việc cấp nước tưới cho khu vực đồng bằng sông Hồng. Với diện tích tự nhiên rộng lớn, hệ thống này phục vụ nhu cầu tưới tiêu cho nhiều tỉnh thành, bao gồm Hưng Yên, Hải Dương, Bắc Ninh và một phần Hà Nội. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, hệ thống đang đối mặt với nhiều thách thức, đặc biệt là vào mùa kiệt, do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và việc xây dựng các hồ chứa thượng nguồn. Việc nghiên cứu và áp dụng các giải pháp cấp nước hiệu quả là vô cùng cần thiết để đảm bảo an ninh nguồn nước và phát triển nông nghiệp bền vững cho khu vực. Theo nghiên cứu của Trần Tuấn Khang (2010), việc đảm bảo cấp nước tưới cho hệ thống Bắc Hưng Hải là yếu tố then chốt để duy trì và phát triển sản xuất nông nghiệp của tỉnh Hưng Yên.

1.1. Vị trí địa lý và phạm vi ảnh hưởng của hệ thống

Hệ thống Thủy lợi Bắc Hưng Hải trải dài trên nhiều tỉnh thành, với trung tâm là tỉnh Hưng Yên. Vị trí địa lý của hệ thống đóng vai trò quan trọng trong việc điều tiết nước và phục vụ tưới tiêu cho các vùng nông nghiệp lân cận. Hệ thống này có diện tích tự nhiên là 214.932ha, diện tích phần trong đê là 185.600ha; diện tích đất canh tác toàn hệ thống khoảng 150.200ha bao gồm đất đai của toàn bộ tỉnh Hưng Yên (10 huyện, thành phố ), 7 huyện thị của Hải Dương, 3 huyện của tỉnh Bắc Ninh và 2 quận, huyện của thành phố Hà Nội. Việc quản lý hiệu quả hệ thống này có ý nghĩa lớn đối với sự phát triển kinh tế - xã hội của toàn vùng.

1.2. Vai trò của hệ thống trong sản xuất nông nghiệp

Hệ thống Thủy lợi Bắc Hưng Hải đóng vai trò then chốt trong việc đảm bảo cấp nước tưới cho sản xuất nông nghiệp, đặc biệt là trồng lúa. Hệ thống này giúp ổn định năng suất cây trồng, tăng cường khả năng ứng phó với biến đổi khí hậu và góp phần nâng cao đời sống của người dân nông thôn. Hưng Yên là một tỉnh mà sản xuất Nông nghiệp là ngành sản xuất chính, chuyển đổi mạnh mẽ cơ cấu sản xuất nông nghiệp, tạo bước chuyển biến căn bản nền sản xuất nông nghiệp theo hướng đa dạng hóa sản phẩm và đa dạng hóa cơ cấu kinh tế nông thôn.

II. Thách Thức Cấp Nước Mùa Kiệt Bài Toán Khó Cho Bắc Hưng Hải

Trong những năm gần đây, hệ thống Thủy lợi Bắc Hưng Hải phải đối mặt với nhiều thách thức trong việc đảm bảo cấp nước tưới vào mùa kiệt. Nguyên nhân chính là do biến đổi khí hậu, làm giảm lượng mưa và tăng nhiệt độ, dẫn đến tình trạng hạn hán kéo dài. Bên cạnh đó, việc xây dựng các hồ chứa ở thượng nguồn cũng làm giảm lượng nước đổ về hệ thống, gây ảnh hưởng lớn đến khả năng cấp nước cho sản xuất nông nghiệp. Bài toán cấp nước vào mùa khô trở nên ngày càng nan giải, đòi hỏi các giải pháp đồng bộ và hiệu quả để đảm bảo an ninh nguồn nước cho khu vực. Theo Trần Tuấn Khang (2010), mực nước sông Hồng xuống thấp kỷ lục trong vòng hơn 100 năm qua dẫn đến khả năng đảm bảo cấp nước tưới của hệ thống Bắc Hưng Hải bị ảnh hưởng rất lớn.

2.1. Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến nguồn nước

Biến đổi khí hậu gây ra những tác động tiêu cực đến nguồn nước của hệ thống Thủy lợi Bắc Hưng Hải. Lượng mưa giảm, nhiệt độ tăng cao dẫn đến tình trạng hạn hán kéo dài, ảnh hưởng đến khả năng cấp nước tưới cho sản xuất nông nghiệp. Việc ứng phó với biến đổi khí hậu là một trong những ưu tiên hàng đầu để đảm bảo bền vững thủy lợi.

2.2. Tác động của các hồ chứa thượng nguồn

Việc xây dựng các hồ chứa ở thượng nguồn, mặc dù có vai trò quan trọng trong việc điều tiết lũ và phát điện, nhưng cũng làm giảm lượng nước đổ về hệ thống Thủy lợi Bắc Hưng Hải, đặc biệt là vào mùa kiệt. Cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa các bên liên quan để đảm bảo điều tiết nước hợp lý, đáp ứng nhu cầu cấp nước cho cả sản xuất nông nghiệp và các ngành kinh tế khác.

2.3. Thất thoát nước trong quá trình vận chuyển và sử dụng

Một lượng lớn nước bị thất thoát trong quá trình vận chuyển và sử dụng do hệ thống kênh mương xuống cấp, công nghệ tưới tiêu lạc hậu và ý thức tiết kiệm nước của người dân còn hạn chế. Việc nâng cấp cơ sở hạ tầng, áp dụng các công nghệ tưới tiết kiệm và tăng cường tuyên truyền nâng cao nhận thức về tiết kiệm nước là những giải pháp quan trọng để giảm thiểu thất thoát nước.

III. Giải Pháp Công Trình Nâng Cấp Hạ Tầng Cấp Nước Bắc Hưng Hải

Để nâng cao khả năng cấp nước tưới cho hệ thống Thủy lợi Bắc Hưng Hải vào mùa kiệt, cần tập trung vào các giải pháp công trình, bao gồm nâng cấp và xây dựng mới các công trình thủy lợi, cải tạo hệ thống kênh mương, và áp dụng các công nghệ tưới tiên tiến. Các giải pháp công trình này giúp tăng cường khả năng điều tiết nước, giảm thiểu thất thoát nước và nâng cao hiệu quả tưới. Việc đầu tư vào cơ sở hạ tầng thủy lợi là yếu tố then chốt để đảm bảo an ninh nguồn nước và phát triển nông nghiệp bền vững.

3.1. Nâng cấp và xây dựng mới các công trình thủy lợi

Việc nâng cấp và xây dựng mới các công trình thủy lợi, như trạm bơm, cống điều tiết, hồ chứa, giúp tăng cường khả năng điều tiết nước và đảm bảo cấp nước ổn định cho hệ thống Thủy lợi Bắc Hưng Hải. Cần ưu tiên các công trình có khả năng điều tiết nước linh hoạt, phù hợp với điều kiện biến đổi khí hậu.

3.2. Cải tạo và kiên cố hóa hệ thống kênh mương

Hệ thống kênh mương đóng vai trò quan trọng trong việc vận chuyển nước từ nguồn đến các khu vực tưới tiêu. Việc cải tạo và kiên cố hóa hệ thống kênh mương giúp giảm thiểu thất thoát nước và nâng cao hiệu quả tưới. Cần ưu tiên các giải pháp sử dụng vật liệu bền vững, thân thiện với môi trường.

3.3. Áp dụng công nghệ tưới tiên tiến tiết kiệm nước

Áp dụng các công nghệ tưới tiên tiến, như tưới nhỏ giọt, tưới phun mưa, giúp tiết kiệm nước và nâng cao hiệu quả tưới. Các công nghệ tưới tiết kiệm này đặc biệt phù hợp với điều kiện mùa kiệt, khi nguồn nước trở nên khan hiếm. Cần có chính sách hỗ trợ để khuyến khích người dân áp dụng các công nghệ tưới này.

IV. Giải Pháp Phi Công Trình Quản Lý Nước Hiệu Quả Cho Bắc Hưng Hải

Bên cạnh các giải pháp công trình, việc áp dụng các giải pháp phi công trình cũng đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao khả năng cấp nước tưới cho hệ thống Thủy lợi Bắc Hưng Hải. Các giải pháp phi công trình bao gồm quản lý nước hiệu quả, dự báo nguồn nước, và xây dựng chính sách thủy lợi phù hợp. Các giải pháp này giúp sử dụng nước một cách hợp lý, giảm thiểu lãng phí và đảm bảo an ninh nguồn nước cho khu vực.

4.1. Quản lý và điều phối nguồn nước hợp lý

Việc quản lý nước hiệu quả đòi hỏi sự phối hợp chặt chẽ giữa các bên liên quan, từ cơ quan quản lý nhà nước đến người dân sử dụng nước. Cần xây dựng quy trình điều phối nước rõ ràng, minh bạch, đảm bảo cấp nước công bằng cho các đối tượng sử dụng nước khác nhau.

4.2. Dự báo nguồn nước và cảnh báo hạn hán sớm

Việc dự báo nguồn nước và cảnh báo hạn hán sớm giúp chủ động ứng phó với tình trạng thiếu nước vào mùa kiệt. Cần xây dựng hệ thống giám sát và dự báo hiện đại, kết hợp với các biện pháp tuyên truyền nâng cao nhận thức của người dân về tiết kiệm nước.

4.3. Xây dựng chính sách thủy lợi phù hợp

Cần xây dựng chính sách thủy lợi phù hợp, khuyến khích sử dụng nước tiết kiệm, bảo vệ nguồn nước và đầu tư vào cơ sở hạ tầng thủy lợi. Chính sách cần tạo động lực cho người dân và doanh nghiệp tham gia vào việc quản lý nước và bảo vệ nguồn nước.

V. Ứng Dụng Thực Tiễn Mô Hình Cấp Nước Hiệu Quả Tại Hưng Yên

Trên địa bàn tỉnh Hưng Yên, đã có nhiều mô hình cấp nước hiệu quả được áp dụng, góp phần nâng cao khả năng cấp nước tưới cho hệ thống Thủy lợi Bắc Hưng Hải. Các mô hình này tập trung vào việc sử dụng nước tiết kiệm, áp dụng công nghệ tưới tiên tiến và quản lý nước hiệu quả. Việc nhân rộng các mô hình này là một trong những giải pháp quan trọng để đảm bảo an ninh nguồn nước và phát triển nông nghiệp bền vững cho tỉnh.

5.1. Mô hình tưới tiết kiệm nước cho cây lúa

Mô hình tưới tiết kiệm nước cho cây lúa, như tưới ngập khô xen kẽ, giúp giảm lượng nước sử dụng mà vẫn đảm bảo năng suất cây trồng. Mô hình này đặc biệt phù hợp với điều kiện mùa kiệt, khi nguồn nước trở nên khan hiếm. Cần có chính sách hỗ trợ để khuyến khích người dân áp dụng mô hình này.

5.2. Mô hình quản lý nước theo cộng đồng

Mô hình quản lý nước theo cộng đồng, trong đó người dân tham gia vào việc quản lý và điều phối nước, giúp nâng cao ý thức tiết kiệm nước và sử dụng nước hiệu quả. Mô hình này cần được nhân rộng và phát triển để đảm bảo cấp nước công bằng và bền vững.

5.3. Ứng dụng công nghệ thông tin trong quản lý thủy lợi

Việc ứng dụng công nghệ thông tin trong quản lý thủy lợi, như hệ thống giám sát và dự báo thời tiết, giúp nâng cao khả năng dự báo nguồn nước và cảnh báo hạn hán sớm. Công nghệ thông tin cũng giúp cải thiện hiệu quả quản lý và điều phối nước.

VI. Kết Luận Giải Pháp Bền Vững Cho Cấp Nước Bắc Hưng Hải

Việc nâng cao khả năng cấp nước tưới cho hệ thống Thủy lợi Bắc Hưng Hải vào mùa kiệt là một nhiệm vụ cấp bách và quan trọng. Cần có sự phối hợp đồng bộ giữa các giải pháp công trình và phi công trình, kết hợp với việc ứng dụng các công nghệ tiên tiến và quản lý nước hiệu quả. Chỉ khi đó, mới có thể đảm bảo an ninh nguồn nước và phát triển nông nghiệp bền vững cho khu vực.

6.1. Tầm quan trọng của việc bảo vệ nguồn nước

Việc bảo vệ nguồn nước là yếu tố then chốt để đảm bảo an ninh nguồn nước và phát triển nông nghiệp bền vững. Cần có các biện pháp bảo vệ nguồn nước khỏi ô nhiễm, khai thác quá mức và các tác động tiêu cực của biến đổi khí hậu.

6.2. Hợp tác quốc tế trong quản lý nguồn nước

Việc hợp tác quốc tế trong quản lý nguồn nước, đặc biệt là với các quốc gia có chung nguồn nước, giúp chia sẻ kinh nghiệm, kiến thức và công nghệ, góp phần nâng cao hiệu quả quản lý nước và đảm bảo an ninh nguồn nước.

6.3. Đầu tư vào nghiên cứu và phát triển công nghệ thủy lợi

Việc đầu tư vào nghiên cứu và phát triển công nghệ thủy lợi giúp tạo ra các giải pháp mới, hiệu quả hơn để quản lý nước và cấp nước tưới. Cần ưu tiên các công nghệ có khả năng tiết kiệm nước, ứng phó với biến đổi khí hậu và bảo vệ môi trường.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Hệ thống Thủy lợi Bắc Hưng Hải là một trong những đại công trình thủy nông trọng yếu bậc nhất vùng đồng bằng sông Hồng với tổng diện tích tự nhiên 214.932 ha, diện tích trong đê đạt 185.600 ha và diện tích đất canh tác nông nghiệp lên tới khoảng 150.200 ha. Trọng tâm của hệ thống bao trùm toàn bộ tỉnh Hưng Yên gồm 10 huyện, thành phố, cùng nhiều khu vực lân cận của tỉnh Hải Dương, Bắc Ninh và thành phố Hà Nội. Đối với tỉnh Hưng Yên, nền kinh tế có diện tích đất sản xuất nông nghiệp chiếm 56.413 ha (khoảng 61% diện tích tự nhiên), đóng góp sản lượng lương thực quy thóc đạt 537.090 tấn/năm.

Tuy nhiên, trước tác động phức tạp của biến đổi khí hậu toàn cầu và sự thay đổi chế độ dòng chảy do quá trình vận hành các hồ chứa thủy điện thượng nguồn, mực nước mùa kiệt trên lưu vực sông Hồng đã sụt giảm xuống mức thấp kỷ lục trong hơn 100 năm qua. Điển hình vào năm 2006, mực nước sông Hồng tại trạm đầu mối cống Xuân Quan hạ xuống chỉ còn +1,42 m, gây khó khăn nghiêm trọng cho công tác lấy nước tự chảy. Hàng chục ngàn hecta cây trồng đứng trước nguy cơ thiếu nước, trong đó diện tích hạn hán ghi nhận năm 2005 trên địa bàn tỉnh Hưng Yên lên tới 3.996 ha.

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật của tác giả Trần Tuấn Khang, thực hiện tại Trường Đại học Thủy Lợi dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Phạm Việt Hòa (hoàn thành tháng 12 năm 2010), được xây dựng nhằm giải quyết bài toán cấp bách trên. Đề tài tập trung thiết lập cơ sở khoa học và thực tiễn, phân tích động lực dòng chảy và đề xuất các giải pháp công trình, phi công trình nhằm nâng cao năng lực cấp nước tưới mùa kiệt cho 46.721 ha đất canh tác trong đê của tỉnh Hưng Yên. Mục tiêu cốt lõi là nâng mức bảo đảm tưới toàn hệ thống từ 75% lên 85%, đồng thời hài hòa mâu thuẫn giữa nhu cầu phát điện của các nhà máy thủy điện phía thượng lưu và yêu cầu cấp nước sản xuất, dân sinh ở vùng hạ du.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết quản lý tổng hợp tài nguyên nước (IWRM) và nguyên lý điều tiết dòng chảy hệ thống bậc thang hồ chứa đa mục tiêu. Lý thuyết thủy lực công trình và dòng chảy không ổn định trong hệ thống sông ngòi, kênh dẫn hở được ứng dụng để mô phỏng cơ chế truyền sóng lũ, sóng xả và hiện tượng dao động mực nước vùng hạ du.

Đề tài tích hợp các khái niệm chuyên ngành then chốt bao gồm:

1. Dòng chảy kiệt và dòng chảy sinh thái: Duy trì lưu lượng xả hạ du tối thiểu không dưới 600 m3/s để đảm bảo môi trường sinh thái và mực nước vận hành trạm bơm.
2. Hệ số tưới mặt ruộng (q): Định mức cấp nước thiết kế đạt q = 1,15 l/s/ha và hệ số tưới ải vụ chiêm xuân đạt 0,95 l/s/ha.
3. Hệ số lợi dụng kênh mương: Giá trị tính toán quy chuẩn η = 0,85 nhằm phản ánh mức độ hao hụt dọc tuyến dẫn 3.515 km kênh mương nội đồng.
4. Tần suất bảo đảm cấp nước (P%): Tiêu chuẩn thiết kế nâng cao ở mức P = 85% cho toàn bộ 4 tiểu khu thủy nông Hưng Yên.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng chuỗi số liệu khí tượng - thủy văn quan trắc liên tục trong suốt 55 năm (từ năm 1955 đến năm 2010) tại các trạm Hưng Yên, Triều Dương và Bần. Cỡ mẫu nghiên cứu được chọn theo phương pháp khảo sát toàn diện 100% không gian hành chính gồm 10 huyện, thành phố của tỉnh Hưng Yên, đồng thời bao quát toàn bộ 415 trạm bơm tưới tiêu động lực với tổng lưu lượng 1.500 m3/h và tổng công suất đặt máy 40.078 kW.

Lý do lựa chọn phương pháp phân tích hệ thống kết hợp mô hình toán thủy lực (họ mô hình MIKE 11, MIKE BASIN và HEC-RAS) là nhằm mô phỏng chính xác sự biến động mực nước theo từng thời đoạn 10 ngày (tuần) và từng tháng trong mùa kiệt (từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau). Việc kết hợp phân tích thống kê toán học xác suất với phương pháp lấy ý kiến chuyên gia đầu ngành tại Viện Quy hoạch Thủy lợi giúp luận văn xử lý khối lượng dữ liệu thực nghiệm lớn, đảm bảo độ tin cậy khoa học cao trong giai đoạn đánh giá 2005 - 2010.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình điều tra thực địa và mô phỏng số liệu đã chỉ ra 4 phát hiện quan trọng về thực trạng cấp nước mùa kiệt của hệ thống Thủy lợi Bắc Hưng Hải trên địa bàn Hưng Yên:

Thứ nhất, mực nước nguồn sông Hồng suy giảm nghiêm trọng ngoài dự báo thiết kế ban đầu. Trong giai đoạn 2003 - 2006, mực nước sông Hồng tại Hà Nội nhiều thời điểm hạ xuống dưới mức 1,5 - 1,6 m (dưới cao trình tối thiểu cho tàu thuyền lưu thông 1,6 m). Tại cống đầu mối Xuân Quan, mực nước mùa kiệt dao động ở mức thấp 1,42 - 1,47 m, thấp hơn cao trình thiết kế lấy nước tự chảy (+1,85 m), khiến khả năng mở cống lấy nước tự chảy giảm trên 65% so với quy chuẩn thiết kế 92 m3/s ban đầu.

Thứ hai, hiện tượng "đứt dòng chảy" hạ du xảy ra cục bộ do quy trình vận hành phát điện ban đêm của hồ thủy điện Hòa Bình. Thống kê giai đoạn các tháng 12, tháng 1 và tháng 2 các năm 2005 - 2006 cho thấy lưu lượng xả ban đêm của hồ Hòa Bình có lúc chỉ đạt 20 - 50 m3/s, khiến dòng chảy hạ du gần như bị gián đoạn, làm các trạm bơm ven sông Hồng và sông Luộc không đủ cột nước để vận hành máy bơm.

Thứ ba, sự phân bố hạn hán mang tính cục bộ và không đồng đều giữa các tiểu khu. Báo cáo thống kê diện tích hạn hán năm 2005 đạt 3.996 ha, trong đó tập trung cao nhất tại huyện Kim Động với 840 ha (chiếm 21,0%), Khoái Châu 720 ha (chiếm 18,0%), Tiên Lữ 650 ha (chiếm 16,3%), và Văn Giang 480 ha (chiếm 12,0%). Nguyên nhân xuất phát từ việc lòng dẫn sông trục Kim Sơn (34 km), sông Điện Biên (22 km) và kênh mương bị bồi lắng từ 0,3 - 0,5 m, làm lưu lượng truyền tải ở cuối kênh sụt giảm 30%.

Thứ tư, hiệu suất hệ thống công trình trạm bơm suy giảm theo thời gian. Trong tổng số 415 trạm bơm của tỉnh (143 trạm do doanh nghiệp nhà nước quản lý và 272 trạm do địa phương quản lý), hơn 40% máy bơm loại công suất 1.000 m3/h đã vận hành liên tục từ 30 đến 40 năm, máy móc cũ kỹ, hết thời gian khấu hao dẫn đến tiêu hao điện năng tăng thêm 18 - 25% so với định mức kỹ thuật.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân cốt lõi của tình trạng thiếu nước mùa kiệt tại Hưng Yên bắt nguồn từ sự kết hợp bất lợi giữa yếu tố khí hậu tự nhiên và công tác điều hành liên hồ chứa. Về tự nhiên, lượng mưa mùa khô chỉ đạt 24 - 87 mm/tháng, chiếm từ 10% đến 20% tổng lượng mưa cả năm (1.539 mm), trong khi lượng bốc hơi mùa khô lên tới 700 - 900 mm. Về nhân tạo, trước đây việc điều tiết hồ Hòa Bình và Thác Bà chủ yếu ưu tiên chống lũ và phát điện theo kế hoạch mùa vụ chung mà chưa có quy trình xả cụ thể theo tuần đổ ải của vụ Đông Xuân.

Các dữ liệu nghiên cứu thực nghiệm có thể được biểu diễn trực quan thông qua bảng ma trận cân bằng nước 4 tiểu khu thủy lợi (Bắc Kim Sơn: 20.988 ha, Châu Giang: 22.048 ha, Ân Thi - Đường 39: 17.520 ha, Tây Nam Cửu An: 31.753 ha) và biểu đồ đường tương quan (Trendline) giữa lưu lượng xả từ các hồ chứa thượng nguồn (Hòa Bình, Tuyên Quang, Thác Bà) với mực nước hạ lưu cống Xuân Quan. Phân tích này khẳng định rằng nếu hồ Hòa Bình tăng lưu lượng xả liên tục thêm 300 - 400 m3/s trong thời kỳ đổ ải, mực nước tại Xuân Quan sẽ được nâng thêm 17 - 20 cm, đủ điều kiện kích hoạt 1.063 tổ máy bơm vận hành an toàn.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả tính toán khoa học, luận văn đề xuất 4 nhóm giải pháp chiến lược đồng bộ:

1. Xây dựng và ban hành quy trình vận hành liên hồ chứa mùa kiệt: Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn phối hợp cùng Tập đoàn Điện lực Việt Nam thiết lập khung điều phối xả nước tập trung 2 - 3 đợt xả tăng cường từ các hồ Hòa Bình, Thác Bà và Tuyên Quang. Mục tiêu duy trì lưu lượng xả liên tục tối thiểu đạt 600 - 800 m3/s và khống chế mực nước sông Hồng tại Hà Nội không thấp hơn +2,2 m trong các tuần cao điểm đổ ải từ tháng 1 đến tháng 3 hàng năm.
2. Nạo vét khơi thông lòng dẫn và kiên cố hóa hệ thống kênh mương: Ủy ban nhân dân tỉnh Hưng Yên cùng Công ty Khai thác Công trình Thủy lợi Bắc Hưng Hải thực hiện nạo vét hạ thấp cao trình đáy từ 0,5 - 0,8 m trên 34 km sông Kim Sơn, 23 km sông Cửu An, 22 km sông Điện Biên và 27 km sông Chanh. Lộ trình triển khai hoàn thành trong giai đoạn 2011 - 2015 nhằm nâng hệ số dẫn nước kênh mương đạt η = 0,90.
3. Hiện đại hóa và nâng cấp 415 trạm bơm tưới tiêu: Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tỉnh Hưng Yên thay thế đồng loạt các tổ máy bơm 1.000 m3/h đã quá hạn khấu hao bằng dòng máy bơm chìm cánh hỗn lưu hiệu suất cao, tiết kiệm 20% điện năng. Xây dựng bổ sung các trạm bơm dã chiến vùng bãi bồi ngoài đê (574 ha) và hoàn thiện trạm bơm La Tiến (công suất 5 x 8.400 m3/h) trước năm 2015.
4. Khai thác hiệu quả động lực nhật triều và nguồn nước bổ sung: Công ty Khai thác Công trình Thủy lợi tỉnh vận hành đóng mở linh hoạt hệ thống cống Cầu Xe, An Thổ và cống Võng Phan tận dụng biên độ triều lên 0,5 m để đẩy nước ngọt vào hệ thống nội đồng, đảm bảo nguồn tưới cho 2.800 ha của hai huyện Phù Cừ và Tiên Lữ với độ mặn nguồn nước kiểm soát nghiêm ngặt dưới 1‰.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả nghiên cứu của luận văn mang lại giá trị thực tiễn và học thuật cho 4 nhóm đối tượng chính:

1. Cán bộ quản lý và kỹ sư vận hành thủy nông: Các kỹ sư tại Công ty TNHH Một thành viên Khai thác Công trình Thủy lợi Bắc Hưng Hải và Công ty KTCTTL tỉnh Hưng Yên có thể áp dụng trực tiếp quy trình tính toán phân phối lưu lượng cho 4 tiểu khu để lập lịch đóng mở cống và vận hành 415 trạm bơm một cách tối ưu.
2. Cơ quan quản lý nhà nước và hoạch định chính sách: Cục Quản lý Đê điều và Phòng chống Thiên tai, Cục Thủy lợi, Ban Chỉ đạo Quốc gia về Phòng chống Thiên tai và UBND tỉnh Hưng Yên có cơ sở dữ liệu xác thực để xây dựng quy chế phối hợp điều tiết nước liên ngành giữa nông nghiệp và năng lượng.
3. Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học: Các nhà nghiên cứu thuộc chuyên ngành Quy hoạch và Quản lý tài nguyên nước, Thủy văn học, Kỹ thuật công trình thủy có thể sử dụng chuỗi số liệu thủy văn 55 năm và khung mô hình toán thủy lực của đề tài làm tài liệu tham khảo cho các nghiên cứu chuyên sâu về biến đổi khí hậu lưu vực sông Hồng.
4. Các đơn vị tư vấn và thiết kế công trình thủy lợi: Các viện nghiên cứu, doanh nghiệp tư vấn xây dựng thủy lợi khai thác các thông số về hệ số tưới q = 1,15 l/s/ha, cao trình bồi lắng lòng dẫn và trữ lượng nước ngầm 19.000 m3/ngày đêm để lập báo cáo kinh tế kỹ thuật nâng cấp trạm bơm và kênh dẫn.

Câu hỏi thường gặp

Hệ thống Thủy lợi Bắc Hưng Hải trên địa bàn Hưng Yên giữ vai trò như thế nào đối với sản xuất nông nghiệp?
Toàn hệ thống Bắc Hưng Hải phục vụ 150.200 ha canh tác, trong đó toàn bộ 56.413 ha đất nông nghiệp của 10 huyện, thành phố tỉnh Hưng Yên nằm trọn trong lưu vực này. Hệ thống chịu trách nhiệm cung cấp nước tưới ổn định, bảo đảm an ninh lương thực với sản lượng thóc đạt 506.847 tấn/năm và tạo điều kiện chuyển đổi cơ cấu cây trồng hàng hóa giá trị cao.

Yếu tố nào là nguyên nhân chính gây ra tình trạng thiếu nước tưới mùa kiệt tại Hưng Yên?
Nguyên nhân chủ yếu do mực nước sông Hồng mùa kiệt xuống thấp kỷ lục (+1,42 m năm 2006 tại Xuân Quan) dưới tác động của biến đổi khí hậu và việc tích nước hồ thủy điện thượng nguồn. Tình trạng này kết hợp với hiện tượng xả đáy ngắt quãng ban đêm (20 - 50 m3/s) và lòng dẫn kênh mương dài 3.515 km bị bồi lắng làm giảm nghiêm trọng lưu lượng hút của máy bơm.

Giải pháp điều phối hồ chứa thượng nguồn giải quyết xung đột lợi ích giữa phát điện và cấp nước ra sao?
Đề tài đề xuất cơ chế xả nước định kỳ theo các đợt đổ ải vụ Đông Xuân với lưu lượng tối thiểu 600 - 800 m3/s thay vì xả dàn trải. Giải pháp này vừa đảm bảo tích trữ dung tích phát điện thương mại cho các nhà máy thủy điện Hòa Bình, Tuyên Quang vào giờ cao điểm, vừa nâng mực nước sông Hồng tại Hà Nội lên trên +2,2 m phục vụ các trạm bơm nông nghiệp lấy nước hiệu quả.

Nguồn nước mùa kiệt của hệ thống thủy lợi Hưng Yên có bị ảnh hưởng bởi xâm nhập mặn không?
Kết quả quan trắc cho thấy trong mùa kiệt, độ mặn trên toàn bộ mạng lưới sông nội đồng tỉnh Hưng Yên duy trì ở mức dưới 1‰, nằm trong giới hạn an toàn tuyệt đối cho cây trồng. Nhờ đó, hệ thống hoàn toàn có thể tận dụng chế độ nhật triều với biên độ 0,5 m tại trạm Hưng Yên để lấy nước ngọt tự chảy qua cống Võng Phan phục vụ tưới 2.800 ha đất canh tác.

Luận văn phân chia các tiểu khu thủy lợi của tỉnh Hưng Yên theo cấu trúc nào?
Hệ thống thủy lợi Hưng Yên được phân chia thành 4 tiểu khu độc lập gồm: Bắc Kim Sơn (20.988 ha), Ân Thi - Đường 39 (17.520 ha), Tây Nam Cửu An (31.753 ha) và Châu Giang (22.048 ha). Mỗi tiểu khu được kết nối với các trục sông chính riêng biệt như Kim Sơn, Điện Biên, Cửu An và Tây Kẻ Sặt để điều phối nguồn nước chuyên biệt theo từng địa hình cao thấp khác nhau.

Kết luận

• Luận văn đã hệ thống hóa toàn diện chuỗi số liệu khí tượng - thủy văn 55 năm (1955 - 2010) và hiện trạng kỹ thuật của 415 trạm bơm tưới tiêu với tổng lưu lượng 1.500 m3/h trên địa bàn tỉnh Hưng Yên.
• Làm rõ nguyên nhân khoa học gây sụt giảm mực nước sông Hồng mùa kiệt (xuống mức +1,42 m tại cống Xuân Quan) và lượng hóa quy mô thiệt hại do hạn hán năm 2005 lên tới 3.996 ha.
• Đề xuất khung điều hành tích hợp liên hồ chứa thượng lưu (Hòa Bình, Thác Bà, Tuyên Quang) duy trì lưu lượng xả tối thiểu 600 - 800 m3/s, giải quyết triệt để mâu thuẫn giữa thủy điện và nông nghiệp hạ du.
• Thiết lập hệ thống giải pháp công trình đồng bộ gồm nạo vét lòng dẫn 4 trục sông chính, kiên cố hóa 3.515 km kênh mương và thay thế các tổ máy bơm cũ kỹ vận hành trên 30 năm.
• Tạo tiền đề khoa học vững chắc để nâng cao năng lực cấp nước tưới cho 56.413 ha đất nông nghiệp tỉnh Hưng Yên, đảm bảo mức an toàn tưới đạt tần suất thiết kế P = 85%.

Kế hoạch tiếp theo trong giai đoạn 2011 - 2015 tập trung vào việc số hóa mạng lưới quan trắc thủy văn tự động và triển khai dự án nạo vét lòng sông bằng nguồn vốn hỗ trợ phát triển. Các nhà quản lý, kỹ sư và chuyên gia quan tâm có thể khai thác chi tiết báo cáo toàn văn luận văn tại Thư viện Trường Đại học Thủy Lợi để ứng dụng vào công tác quy hoạch nguồn nước lưu vực sông Hồng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU: 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI: Hệ thống Thuỷ lợi Bắc Hưng Hải là một hệ thống thuỷ lợi lớn vào bậc nhất nước ta , nằm ở giữa đồng bằng sông Hồng có diện tích tự nhiên là 214.932ha, diện tích phần trong đê là 185.600ha; diện tích đất canh tác toàn hệ thống khoảng 150.200ha bao gồm đất đai của toàn bộ tỉnh Hưng Yên (10 huyện, thành phố ), 7 huyện thị của Hải Dương, 3 huyện của tỉnh Bắc Ninh và 2 quận, huyện của thành phố Hà Nội. Toàn bộ hệ thống thủy lợi của tỉnh Hưng Yên nằm trong hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải, Hưng Yên là một tỉnh mà sản xuất Nông nghiệp là ngành sản xuất chính, chuyển đổi mạnh mẽ cơ cấu sản xuất nông nghiệp, tạo bước chuyển biến căn bản nền sản xuất nông nghiệp theo hướng đa dạng hóa sản phẩm và đa dạng hóa cơ cấu kinh tế nông thôn. Trong những năm gần đây việc xây dựng những hồ chứa nước trên thượng nguồn cộng với sự ảnh hưởng ngày càng rõ rệt do biến đổi khí hậu dẫn đến những năm gần đây mực nước sông Hồng xuống thấp kỷ lục trong vòng hơn 100 năm qua dẫn đến khả năng đảm bảo cấp nước tưới của hệ thống Bắc Hưng Hải bị ảnh hưởng rất lớn, hàng chục ngàn ha diện tích gieo trồng của hệ thống Bắc Hưng Hải trên địa bàn tỉnh Hưng Yên đứng trước nguy cơ bị hạn hán ảnh hưởng đến năng suất cây trồng.

Vì vậy để đảm bảo việc cấp nước tưới cho hệ thống Thủy lợi Bắc Hưng Hải trên địa bàn Hưng Yên thì việc nghiên cứu cơ sở khoa học và áp dụng các giải pháp nâng cao khả năng cấp nước tưới mùa kiệt cho hệ thống Thủy Lợi Bắc Hưng Hải trên địa bàn tỉnh Hưng Yên phù hợp với các phương án điều hành các hồ thượng nguồn là rất cần thiết. Trên đây là lý do chính và là sự cần thiết nghiên cứu của đề tài: “Nghiên cứu cơ sở khoa học và khả năng áp dụng các giải pháp nâng cao khả năng cấp nước tưới mùa kiệt của hệ thống Thủy Lợi Bắc Hưng Hải trên địa bàn tỉnh Hưng Yên phù hợp với các phương án điều hành các hồ thượng nguồn“ 2 2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI: Xây dựng cơ sở khoa học và thực tiễn, ứng dụng công nghệ tiên tiến để nghiên cứu đề xuất và lựa chọn các giải pháp nhằm nâng cao khả năng cấp nước tưới, khai thác, sử dụng và phát triển bền vững nguồn nước hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải thuộc địa bàn tỉnh Hưng yên, góp phần cải tạo môi trường, đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế xã hội, nâng cao đời sống của nhân dân tỉnh Hưng Yên. NỘI DUNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU: 3.

Nội dung + Nghiên cứu tổng quan về hệ thống thuỷ lợi Bắc Hưng Hải trên địa bàn tỉnh Hưng Yên. + Nghiên cứu cơ sở khoa học và thực tiễn để đề xuất các giải pháp nâng cao khả năng cấp nước tưới của hệ thống Thủy Lợi Bắc Hưng Hải trên địa bàn tỉnh Hưng Yên. + Nghiên cứu xây dựng các giải pháp cấp nước và sử dụng nước trong mùa kiệt của hệ thống thuỷ lợi Bắc Hưng Hải trên địa bàn tỉnh Hưng Yên. + Sơ bộ đánh giá hiệu quả kinh tế và tác động môi trường của phương án lựa chọn 3.

Phạm vi nghiên cứu Luận văn tập trung nghiên cứu, đánh giá hiện trạng tình hình hạn hán của hệ thống thuỷ lợi Bắc Hưng Hải trên địa bàn tỉnh Hưng Yên, nghiên cứu đề xuất các phương án cấp nước phục vụ phát triển kinh tế -xã hội đặc biệt là cấp nước cho nông nghiệp của hệ thống dưới ảnh hưởng của điều hành hệ thống hồ thượng nguồn. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: 4.Cách tiếp cận - Tiếp cận theo quan điểm của hệ thống - Tiếp cận theo quan điểm thực tiễn, tổng hợp đa mục tiêu. - Tiếp cận theo mục tiêu và chiến lược phát triển bền vững của hệ thống. - Tiếp cận có sự tham gia của cộng đồng trong dự án phát triển nguồn nước.

- Tiếp cận đáp ứng nhu cầu cho các ngành dung nước - Tiếp cận công nghệ và phương tiện, kỹ thuật mới. Phương pháp nghiên cứu Để thực hiện được các nội dung nghiên cứu của luận văn đề tài áp dụng các phương pháp nghiên cứu sau: + Kế thừa áp dụng có chọn lọc các sản phẩm khoa học, công nghệ hiện có trên thế giới và ở Việt Nam. + Điều tra khảo sát thực địa, thu thập tài liệu (tài liệu hiện trạng và phương hướng phát triển dân sinh kinh tế - xã hội, hiện trạng các công trình thủy lợi trong vùng nghiên cứu) + Phương pháp phân tích thống kê các tài liệu dân sinh kinh tế, tài liệu khí tượng, thuỷ văn. + Phương pháp tổng hợp địa lý xây dựng sơ đồ mạng thuỷ lực, phân tích đánh giá tài nguyên nước và sự biến đổi của chúng theo không gian bằng phương pháp phân vùng hay hệ số tham số tổng hợp.

+ Phương pháp phân tích hệ thống đánh giá về tài liệu, đặc trưng của vùng nghiên cứu + Phương pháp chuyên gia (tham khảo ý kiến của các chuyên gia trong việc phân tích tính toán). + Phương pháp sử dụng mô hình toán, thủy lực và thủy văn. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC: + Phân tích đánh giá khả năng cấp nước tưới mùa kiệt cho hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải trên địa bàn tỉnh Hưng Yên. + Các cơ sở khoa học và thực tiễn để đề xuất các giải pháp nâng cao khả năng cấp nước tưới mùa kiệt của hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải trên địa bàn tỉnh Hưng Yên nhằm đảm bảo khả năng cấp nước phục vụ tưới cho toàn bộ diện tích gieo trồng của tỉnh Hưng Yên.

+ Nghiên cứu đề xuất được các giải pháp cấp nước mùa kiệt cho các ngành kinh tế trong mùa kiệt của hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải trên địa bàn tỉnh Hưng Yên + Sơ bộ đánh giá hiệu quả kinh tế và tác động môi trường của phương án được lựa chọn. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THỦY LỢI BẮC HƯNG HẢI TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH HƯNG YÊN 1. Đặc điểm địa lý tự nhiên 1. Vị trí và giới hạn.

Hưng Yên là một tỉnh thuộc trung tâm đồng bằng sông Hồng, nằm trong vùng kinh tế trọng điểm Bắc Bộ (Hà Nội - Hưng Yên - Hải Dương - Hải Phòng - Quảng Ninh - Bắc Ninh - Vĩnh Phúc - Hà Tây), trong phạm vi toạ độ:Vĩ độ Bắc từ 20006' đến 21036'. Kinh độ Đông từ 105053' đến 106009' P P P P P P P P Hình 1.1 : Bản đồ hành chính tỉnh Hưng Yên Được giới hạn bởi: - Phía Bắc và Tây Bắc giáp tỉnh Bắc Ninh và Thành phố Hà Nội - Phía Nam giáp tỉnh Thái Bình, Hà Nam - Phía Đông giáp tỉnh Hải Dương 5 - Phía Tây và Tây Nam giáp tỉnh Hà Tây và tỉnh Hà Nam Tỉnh Hưng Yên được chia thành 10 đơn vị hành chính cấp huyện, thị xã gồm các huyện: Văn Lâm, Mỹ Hào, Yên Mỹ, Khoái Châu, Văn Giang, Kim Động, Ân Thi, Phù Cừ, Tiên Lữ và thị xã Hưng Yên với tổng diện tích tự nhiên 923,09km2, P P dân số 1. Đặc điểm địa hình. Địa hình tỉnh Hưng Yên có hướng dốc chung từ Tây Bắc xuống Đông Nam và từ Tây sang Đông.

Nhìn chung địa hình phức tạp cao độ đất đai không đồng đều mà hình thành các dải, các khu, vùng cao thấp xen kẽ nhau như làn sóng. Về cao độ toàn tỉnh, sơ bộ đánh giá như sau: + Cao độ trung bình từ +2,0 đến + 4,5m chiếm 70% + Cao độ thấp nhất từ +1,2 đến +1,8m chiếm 10% + Cao độ cao nhất từ +5 đến +7m chiếm 20% Địa hình cao tập trung chủ yếu ở phía Tây Bắc tỉnh gồm các huyện: Văn Giang, Khoái Châu, Văn Lâm, địa hình thấp tập trung ở các huyện: Phù Cừ, Tiên Lữ, Ân Thi. Do điều kiện địa hình phức tạp, ruộng đất cao thấp chênh lệch lớn và xen kẽ nhau nên việc tưới, tiêu gặp rất nhiều khó khăn. Tình trạng mới nắng đã hạn, mới mưa đã úng xảy ra thường xuyên gây ảnh hưởng lớn đến thời vụ năng suất cây trồng và chi phí quản lý khai thác các công trình thuỷ lợi rất lớn.

Đất đai trong tỉnh tuy phì nhiêu, màu mỡ nhưng phần lớn là chua và phèn. Đặc điểm địa chất. Tỉnh Hưng Yên nằm gọn trong một ô trũng thuộc đồng bằng sông Hồng được cấu tạo bằng các trầm tích bở rời thuộc kỷ Đệ tứ , chiều dày từ 150m đến 160m. Theo thứ tự địa tầng bao gồm các loại đất đá như sau: - Các trầm tích Phistoxen, bề dày 130m đến 140m với các trầm tích vụn thô gồm sạn, sỏi, cát thô, cát trung có xen kẹp các thấu kính xét bột.

Bao gồm các lớp: + Tầng bồi tích sông, thành phần chủ yếu là cuội, sạn, cát đa khoáng xen kẹp các lớp sét mỏng màu xám, màu nâu, nâu gụ, bề dày đạt 75 đến 80m, nằm chính hợp trên tầng bồi tích sông, phân bố khắp khu vực. 6 + Tầng bồi tích sông kiểu hỗn hợp, thành phần là cát, sét, sét cát màu xám, màu nâu, nâu gụ, bề dày đạt 50 đến 60m nằm chỉnh hợp trên tầng bồi tích sông, phân bố khắp khu vực. - Các trầm tích Holoxen, bề dày 5 đến 30m thành phần chủ yếu là sét cát, sét bột, sét chứa hữu cơ, phân bố trên mặt địa tầng bao gồm các lớp: 1. Đặc điểm thổ nhưỡng.

Đất đai trong tỉnh được hình thành do phù sa của các con sông trong khu vực bồi đắp, thành phần cơ giới của đất từ đất thịt nhẹ đến đất thịt pha nhiễm chua và nghèo lân, có thể chia ra 8 loại chính sau: 1 - Loại đất phù sa sông Hồng không được bồi màu nâu thẫm trung tính, ít chua, đây là loại đất tốt rất thích hợp cho trồng màu và lúa cao sản. Tập trung ở các huyện: Văn Giang, Khoái Châu, Kim Động. 2 - Đất phù sa ít được bồi của hệ thống sông Hồng. Tập trung ở ngoài đê sông Hồng, sông Luộc thuộc huyện Văn Giang, Khoái Châu, Kim Động, Thị xã, Tiên Lữ.

3 - Loại đất phù sa được bồi của hệ thống sông Hồng. Tập trung ở ngoài đê sông Hồng, sông Luộc thuộc huyện Văn Giang, Khoái Châu, Kim Động, Thị xã, Tiên Lữ. 4- Đất phù sa không được bồi của hệ thống sông Thái Bình. Tập trung ở các huyện Văn Lâm, Mỹ Hào, Phù Cừ, Ân Thi.

5- Đất phù sa glây của hệ thống sông Hồng. Tập trung ở các huyện Kim Động, Ân Thi, Tiên Lữ, Yên Mỹ, Phù Cừ. 6- Đất phù sa glây chua của hệ thống sông Hồng có ở các huyện Văn Giang, Khoái Châu, Kim Động, Ân Thi, Tiên Lữ.