Nghiên cứu đề xuất giải pháp khai thác, quản lý nước hệ thống Cầu Sơn - Cấm Sơn

Nghiên cứu sâu về khai thác và quản lý nguồn nước hệ thống Cầu Sơn - Cấm Sơn. Đề xuất giải pháp tối ưu hóa hiệu quả cấp nước, bảo vệ tài nguyên bền vững.

• Tác giả: Bùi Thị Kim Huyền
• Người hướng dẫn: PGS.TS Trần Viết Ổn
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Tài Nguyên Nước
• Đề tài: Nghiên cứu đề xuất các giải pháp khai thác và quản lý hiệu quả nguồn nước hệ thống Cầu Sơn - Cấm Sơn
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về hệ thống thủy nông Cầu Sơn Cấm Sơn

Hệ thống thủy nông Cầu Sơn - Cấm Sơn nằm trên địa bàn tỉnh Bắc Giang, phục vụ cấp nước tưới cho hàng nghìn hecta đất canh tác nông nghiệp trong vùng. Hệ thống được xây dựng nhằm đáp ứng nhu cầu sản xuất nông nghiệp và đời sống sinh hoạt của nhân dân các huyện Lạng Giang, Yên Dũng và thành phố Bắc Giang. Vùng nghiên cứu có đặc điểm địa hình đa dạng bao gồm cả đồng bằng, trung du và miền núi, tạo điều kiện thuận lợi cho nền nông nghiệp đa dạng sinh học với nhiều cây trồng, vật nuôi có giá trị kinh tế cao. Cao độ ruộng đất canh tác dao động từ khoảng 2,0 mét ở vùng thấp đến 20,0 mét ở vùng trung du, giảm dần từ thượng nguồn về hạ du. Đất đai trong vùng chủ yếu gồm đất phù sa bồi tụ hàng năm ở vùng bãi ven sông và đất đỏ vàng trên nền phù sa cổ ở vùng đồi núi. Khí hậu nhiệt đới gió mùa với lượng mưa phân bổ không đều theo mùa là yếu tố ảnh hưởng lớn đến nguồn nước hệ thống.

1.1. Đặc điểm tự nhiên và vị trí địa lý vùng nghiên cứu

Vùng nghiên cứu thuộc tỉnh Bắc Giang, nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa với lượng mưa trung bình năm khoảng 1.600 - 1.800 mm, tập trung chủ yếu vào mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10. Mạng lưới sông ngòi trong vùng khá phát triển, là nguồn cung cấp nước chính cho hệ thống. Đặc điểm thổ nhưỡng đa dạng với đất phù sa ở vùng đồng bằng và đất bồi tụ sườn đồi ở vùng trung du, miền núi. Các loại đất này phù hợp cho trồng cây lương thực, cây ăn quả và cây công nghiệp, đáp ứng nhu cầu phát triển nông nghiệp toàn vùng.

1.2. Hiện trạng phát triển kinh tế xã hội khu vực

Tỉnh Bắc Giang đặt mục tiêu tăng trưởng kinh tế bình quân khoảng 9,5 - 10% mỗi năm trong giai đoạn 2011 - 2020. Cơ cấu kinh tế chuyển dịch theo hướng tăng tỷ trọng công nghiệp - xây dựng và dịch vụ, giảm dần tỷ trọng nông lâm nghiệp. Năng suất lao động trong lĩnh vực nông nghiệp đạt khoảng 42 - 44 triệu đồng một người vào năm 2020. Kim ngạch xuất khẩu được kỳ vọng đạt 6,5 tỷ USD vào năm 2020. Phát triển kinh tế kéo theo nhu cầu nước ngày càng tăng cho cả sản xuất nông nghiệp, công nghiệp và sinh hoạt, đặt ra thách thức lớn cho công tác quản lý nguồn nước hệ thống Cầu Sơn - Cấm Sơn.

II. Phân tích các vấn đề trong khai thác quản lý nước hệ thống

Công tác khai thác và quản lý nguồn nước hệ thống Cầu Sơn - Cấm Sơn đối mặt với nhiều thách thức cần được giải quyết. Thứ nhất, phân bổ nước tưới chưa đồng đều giữa các khu vực do đặc điểm địa hình phức tạp, cao độ ruộng đất không đều gây khó khăn cho việc xây dựng công trình cấp nước. Thứ hai, nguồn nước phụ thuộc lớn vào lượng mưa theo mùa, trong khi mùa khô thường xảy ra tình trạng thiếu nước cục bộ. Thứ ba, nhu cầu nước ngày càng tăng do mở rộng diện tích canh tác và phát triển công nghiệp, dịch vụ. Thứ tư, một số công trình thủy lợi trong hệ thống đã xuống cấp sau nhiều năm vận hành, hiệu suất khai thác giảm. Thứ năm, công tác phân vùng và phân khu dùng nước chưa thực sự khoa học, dẫn đến lãng phí nguồn nước ở một số khu vực trong khi thiếu hụt ở khu vực khác. Việc cân bằng nước giữa các mùa vụ và giữa các mục đích sử dụng khác nhau cần được tính toán kỹ lưỡng hơn.

2.1. Thách thức về phân bổ nguồn nước và địa hình

Địa hình vùng nghiên cứu phân thành ba dạng chính gồm đồng bằng, trung du và miền núi. Ở vùng miền núi, địa hình hẹp, ít cánh đồng canh tác lớn. Vùng trung du và đồng bằng là hạ du đập Cầu Sơn, cao độ ruộng đất từ 2,0 đến 20,0 mét nhưng không đồng đều giữa các khu vực. Sự chênh lệch cao độ này gây khó khăn cho việc xây dựng công trình cấp nước tưới tự chảy. Một số khu vực phải dùng bơm tốn kém chi phí vận hành. Mùa mưa nước thừa, mùa khô thiếu nước cục bộ là vấn đề nan giải lâu nay.

2.2. Đánh giá khả năng nguồn nước và cân bằng nước

Đặc điểm khí tượng thủy văn vùng Bắc Giang cho thấy lượng mưa tập trung vào mùa hè chiếm khoảng 70 - 80% tổng lượng mưa năm, trong khi mùa đông và mùa xuân thường khô hạn. Dòng chảy các sông trong hệ thống biến động mạnh theo mùa, mùa lũ có thể gấp hàng chục lần mùa kiệt. Tính toán cân bằng nước cho thấy vào thời kỳ cao điểm mùa tưới, nhu cầu nước có thể vượt khả năng cung cấp của hệ thống. Các hồ chứa trong hệ thống có dung tích hữu ích hạn chế, không đủ trữ lượng để điều tiết nước cho cả mùa khô dài.

III. Giải pháp nâng cao hiệu quả khai thác quản lý nước hệ thống

Để nâng cao hiệu quả khai thác và quản lý nguồn nước hệ thống Cầu Sơn - Cấm Sơn, cần triển khai đồng bộ nhiều nhóm giải pháp. Nhóm giải pháp về quy hoạch bao gồm phân vùng, phân khu dùng nước hợp lý dựa trên đặc điểm địa hình và nhu cầu thực tế từng khu vực. Nhóm giải pháp công trình bao gồm nâng cấp, sửa chữa các công trình thủy lợi hiện có và đầu tư xây dựng mới các hồ chứa, kênh dẫn nước đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng. Nhóm giải pháp phi công trình bao gồm ứng dụng công nghệ thông tin trong giám sát, dự báo nguồn nước và vận hành hệ thống. Bên cạnh đó, cần xây dựng cơ chế quản lý nguồn nước hiệu quả, phân định rõ trách nhiệm giữa các cấp quản lý. Giải pháp khuyến khích sử dụng nước tiết kiệm trong sản xuất nông nghiệp như áp dụng kỹ thuật tưới nhỏ giọt, tưới phun mưa thay thế tưới tràn truyền thống cũng cần được đẩy mạnh triển khai.

3.1. Giải pháp quy hoạch và phân vùng cấp nước

Phân vùng và phân khu dùng nước là giải pháp nền tảng để quản lý hiệu quả nguồn nước hệ thống Cầu Sơn - Cấm Sơn. Cần xác định chính xác nhu cầu sử dụng nước của từng khu vực bao gồm nước tưới cho nông nghiệp, nước cho chăn nuôi, nước sinh hoạt và nước cho hoạt động công nghiệp đô thị. Trên cơ sở đó, xây dựng bản đồ phân vùng cấp nước chi tiết, phù hợp với điều kiện tự nhiên và quy hoạch phát triển kinh tế xã hội từng địa phương. Việc phân vùng giúp tối ưu hóa việc điều phối nguồn nước, tránh tình trạng thừa nước ở khu vực này trong khi thiếu hụt ở khu vực khác.

3.2. Giải pháp công trình và ứng dụng công nghệ

Giải pháp công trình tập trung vào nâng cấp, sửa chữa các hồ đập, kênh mương đang hoạt động kém hiệu quả do xuống cấp. Đầu tư xây dựng thêm các hồ chứa nhỏ để tăng khả năng tích trữ nước vào mùa mưa phục vụ mùa khô. Ứng dụng công nghệ tự động hóa trong vận hành hệ thống cửa van, đo mực nước từ xa giúp giảm nhân lực và nâng cao độ chính xác. Triển khai hệ thống giám sát dòng chảy thời gian thực kết hợp mô hình dự báo thủy văn để hỗ trợ ra quyết định vận hành. Áp dụng công nghệ tưới tiên tiến tiết kiệm nước giúp giảm lượng nước tiêu hao từ 30 đến 50%.

IV. Kết luận và định hướng ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu về giải pháp khai thác và quản lý hiệu quả nguồn nước hệ thống Cầu Sơn - Cấm Sơn đã chỉ ra thực trạng và đề xuất các giải pháp khả thi. Hệ thống với đặc điểm địa hình đa dạng, khí hậu nhiệt đới gió mùa và nhu cầu nước ngày càng tăng đòi hỏi cách tiếp cận tổng thể, kết hợp giữa giải pháp công trình và phi công trình. Các nhóm giải pháp bao gồm phân vùng cấp nước khoa học, nâng cấp công trình thủy lợi, ứng dụng công nghệ giám sát và khuyến khích sử dụng nước tiết kiệm. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn quan trọng, không chỉ áp dụng cho hệ thống Cầu Sơn - Cấm Sơn mà còn có thể nhân rộng cho các hệ thống thủy nông tương tự trên địa bàn tỉnh Bắc Giang và các vùng lân cận. Giai đoạn tới cần ưu tiên triển khai thí điểm các giải pháp tại một số khu vực trọng điểm trước khi nhân rộng toàn hệ thống.

4.1. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Đề tài nghiên cứu đề xuất giải pháp khai thác quản lý nước hệ thống Cầu Sơn - Cấm Sơn mang ý nghĩa cả về khoa học lẫn thực tiễn. Về mặt khoa học, nghiên cứu cung cấp cơ sở dữ liệu về đặc điểm tự nhiên, hiện trạng nguồn nước và tính toán cân bằng nước chi tiết cho hệ thống. Về mặt thực tiễn, các giải pháp đề xuất giúp nâng cao hiệu quả sử dụng nước, giảm lãng phí và đảm bảo nguồn nước cho phát triển kinh tế xã hội bền vững. Kết quả nghiên cứu là tài liệu tham khảo có giá trị cho các nhà quản lý và kỹ sư thủy lợi.

4.2. Định hướng phát triển và nhân rộng mô hình

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu và áp lực phát triển kinh tế xã hội ngày càng gia tăng, việc quản lý nguồn nước hệ thống Cầu Sơn - Cấm Sơn cần được nhìn nhận trong chiến lược dài hạn. Định hướng phát triển bao gồm xây dựng hệ thống cảnh báo sớm về hạn hán và lũ lụt, phát triển mạng lưới quan trắc thủy văn tự động và đào tạo nguồn nhân lực quản lý chuyên nghiệp. Mô hình quản lý tích hợp nguồn nước theo lưu vực sông cần được áp dụng thay thế cách quản lý theo ranh giới hành chính. Bài học kinh nghiệm từ hệ thống này có thể áp dụng cho các tỉnh lân cận.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Khu vực Trung du và Miền núi Bắc Bộ, đặc biệt là tỉnh Bắc Giang, đang đối mặt với thách thức nghiêm trọng về an ninh nguồn nước phục vụ phát triển kinh tế nông nghiệp toàn diện. Hệ thống thủy lợi Cầu Sơn - Cấm Sơn là hạ tầng tưới tiêu huyết mạch với tổng diện tích tự nhiên 63.761 ha, trong đó đất sản xuất nông nghiệp chiếm 33.387 ha và diện tích đất canh tác lúa là 23.294 ha. Tuy nhiên, trước tác động sâu sắc của biến đổi khí hậu và tốc độ đô thị hóa nhanh chóng, hệ thống gồm 359 công trình thủy lợi này đang bộc lộ nhiều điểm nghẽn nghiêm trọng.

Mục tiêu cốt lõi của nghiên cứu là đánh giá toàn diện hiện trạng khai thác, tính toán cân bằng nước chi tiết và đề xuất tổ hợp giải pháp công trình cùng phi công trình nhằm khai thác hiệu quả, bền vững nguồn nước hệ thống Cầu Sơn - Cấm Sơn. Phạm vi không gian của đề tài bao phủ 4 địa bàn trọng yếu gồm huyện Lạng Giang, huyện Lục Nam (16 xã hữu ngạn sông Lục Nam), huyện Yên Dũng (8 xã) và một phần Thành phố Bắc Giang. Phạm vi thời gian nghiên cứu kế thừa chuỗi dữ liệu thủy văn hơn 50 năm (1960 - 2011) và định hướng quy hoạch đến các mốc năm 2020 và năm 2030.

Nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn lớn khi giải quyết bài toán thiếu nước tưới cho 2.900 ha đất canh tác bấp bênh tại vùng Cầu Sơn, nâng cao tỷ lệ tưới chủ động cho lúa vụ đông xuân từ 69,95% lên trên 85% và mở rộng nguồn nước bảo đảm cho hơn 1.380 ha cây ăn quả đặc sản cùng 265 ha diện tích nuôi trồng thủy sản.

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 - Integrated Water Resources Management) kết hợp với nguyên lý Quản lý thủy nông có sự tham gia của người dân (PIM). Cách tiếp cận này bảo đảm sự cân bằng giữa khai thác kinh tế, công bằng xã hội và bảo vệ môi trường sinh thái hạ lưu. Bên cạnh đó, lý thuyết Cân bằng nước hệ thống (Water Balance Equation) được áp dụng làm công cụ toán học nền tảng để mô hình hóa quan hệ giữa tổng lượng nước đến tự nhiên, dung tích trữ của các hồ chứa và tổng nhu cầu dùng nước đa mục tiêu theo tần suất thiết kế đảm bảo P = 85%.

Khung nghiên cứu vận hành dựa trên 4 khái niệm kỹ thuật cốt lõi:

• Hệ số tưới thiết kế ($q$): Lưu lượng cấp nước yêu cầu trên một đơn vị diện tích canh tác (l/s/ha).
• Dung tích hữu ích hồ chứa ($W_{hi}$): Phần dung tích nước từ mực nước chết đến mực nước dâng bình thường dùng để điều tiết cấp nước.
• Dòng chảy môi trường ($Q_{mt}$): Lưu lượng dòng chảy tối thiểu cần duy trì ở hạ lưu công trình nhằm bảo vệ hệ sinh thái thủy sinh và phòng chống xâm nhập mặn.
• Tần suất đảm bảo cấp nước ($P%$): Xác suất đáp ứng đầy đủ nhu cầu dùng nước của hệ thống trong chuỗi nhiều năm liên tục.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của luận văn được thu thập đồng bộ từ Trung tâm Tư liệu Khí tượng Thủy văn Quốc gia, Niên giám Thống kê tỉnh Bắc Giang và báo cáo kỹ thuật từ Công ty TNHH MTV Khai thác công trình thủy lợi Cầu Sơn. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm chuỗi số liệu quan trắc khí tượng - thủy văn thực đo liên tục 51 năm (1960 - 2011) tại 5 trạm quan trắc đại diện: Bắc Giang, Lục Nam, Lạng Giang, Yên Dũng và Cầu Sơn.

Phương pháp chọn mẫu toàn diện theo mạng lưới lưu vực được thực hiện nhằm thu thập đầy đủ thông số của 359 công trình thủy lợi trong vùng (gồm 118 hồ chứa, 24 đập dâng, 217 trạm bơm) và kiểm kê chi tiết hiện trạng các tuyến kênh chính có tổng chiều dài 88,12 km. Phương pháp mô hình toán cân bằng nước kết hợp phân tích thống kê xác suất (đường tần suất Pearson loại III với các tham số $C_v$, $C_s$) được lựa chọn vì tính chính xác cao trong việc mô phỏng quá trình xả - trữ của hồ Cấm Sơn (dung tích hữu ích 229,25 triệu m3) và dự báo chính xác lượng nước thiếu hụt trong các chu kỳ khô hạn cực đoan.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Phân tích chuỗi số liệu quan trắc khí tượng thủy văn giai đoạn 1960 - 2011 đã làm sáng tỏ 4 phát hiện quan trọng:

• Suy giảm lượng mưa và biến động dòng chảy cực đoan: Lượng mưa trung bình năm toàn vùng đạt khoảng 1.270 - 1.540 mm nhưng phân bố rất bất đối xứng. Lượng mưa mùa khô (tháng X đến tháng IV năm sau) chỉ chiếm 18,8 - 25,4% tổng lượng mưa năm. Do tác động của biến đổi khí hậu, lượng mưa trung bình năm giai đoạn 2000 - 2011 tại trạm Bắc Giang đã giảm 13,1% so với giai đoạn 1980 - 1999, đặc biệt lượng mưa mùa khô giảm sâu tới 21,2%. Đồng thời, nhiệt độ trung bình tăng thêm 0,4°C khiến tổng lượng bốc hơi cả năm lên tới 994,4 mm.
• Mất cân đối nghiêm trọng giữa mùa lũ và mùa kiệt: Tổng lượng dòng chảy năm trên sông Thương tại Cầu Sơn đạt 1,106 tỷ m3 (tương ứng lưu lượng trung bình $Q_0 = 35,1\text{ m}^3/\text{s}$). Dòng chảy mùa lũ (tháng VI - IX) chiếm tới 77,5% tổng lượng nước năm, đạt đỉnh vào tháng VIII với lưu lượng 103 m3/s. Ngược lại, dòng chảy 8 tháng mùa kiệt chỉ chiếm 22,5%, lưu lượng tháng II giảm sâu xuống mức 5,29 m3/s, cá biệt lưu lượng kiệt nhỏ nhất từng ghi nhận chỉ đạt 1,00 m3/s.
• Năng lực cấp nước thực tế đạt thấp so với yêu cầu: Tỷ lệ tưới chủ động cho lúa vụ đông xuân hiện chỉ đạt 69,95% (tương ứng 16.136 ha), lúa vụ mùa đạt 72,76% (16.783 ha). Vẫn còn tới 1.507 ha lúa và khoảng 1.100 ha cây ăn quả rơi vào tình trạng tưới bấp bênh, phụ thuộc vào nước trời. Riêng vùng Cầu Sơn có tới 2.900 ha đất canh tác bị thiếu nước thường xuyên trong các đợt hạn vụ đông xuân.
• Tổn thất nước lớn do hạ tầng kênh mương xuống cấp: Hệ thống kênh dẫn phần lớn là kênh đất tự nhiên. Tuyến kênh chính trạm bơm Bảo Sơn dài 15,1 km mới chỉ kiên cố hóa được 3,0 km (còn 12,1 km kênh đất). Hồ Cây Đa có 12,0 km kênh đất trên tổng số 14,1 km, hồ Suối Nứa còn 11,55 km kênh đất trên 25,5 km, dẫn đến thất thoát nước do thấm và sạt lở lên tới 35 - 40%.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng thiếu nước cục bộ là do sự xuống cấp của các công trình đầu mối được xây dựng từ lâu (đập Cầu Sơn xây dựng từ năm 1898 - 1906, nhiều trạm bơm vận hành trước năm 1990) kết hợp với hiện tượng bồi lắng lòng dẫn và lấn chiếm hành lang bảo vệ công trình. Cơ chế quản lý phân tán giữa doanh nghiệp nhà nước và chính quyền cấp xã cũng làm hạn chế nguồn kinh phí duy tu định kỳ.

Kết quả tính toán cân bằng nước trong luận văn được mô hình hóa trực quan qua bảng tổng hợp thâm hụt nước và đồ thị biến trình dòng chảy trung bình tháng. Các biểu đồ minh chứng rõ nét sự chênh lệch pha giữa nguồn nước đến (đạt cực tiểu vào tháng II - III) và thời điểm đỉnh triều nhu cầu nước đổ ải vụ đông xuân. So sánh với các nghiên cứu thủy văn trong lưu vực sông Thái Bình, kết quả này khẳng định giải pháp điều tiết liên hồ chứa kết hợp kiên cố hóa kênh mương là điều kiện tiên quyết để thích ứng với biến đổi khí hậu.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm giải quyết triệt để tình trạng thiếu nước và nâng cao hiệu quả khai thác hệ thống thủy lợi Cầu Sơn - Cấm Sơn, 4 nhóm giải pháp trọng tâm được kiến nghị thực hiện:

• Hiện đại hóa hạ tầng trạm bơm và kiên cố hóa kênh mương: Cải tạo, thay thế máy móc thiết bị hiệu suất cao cho trạm bơm Bảo Sơn (15 tổ máy), trạm bơm Lãng Sơn (30 tổ máy) và trạm bơm Cẩm Lý (3 máy công suất 1.000 m3/h). Thực hiện kiên cố hóa 100% các tuyến kênh chính và kênh cấp I, cấp II (trọng tâm là 12,1 km kênh Bảo Sơn và 12,0 km kênh Cây Đa) nhằm giảm tỷ lệ thất thoát nước xuống dưới 15% trước năm 2025; đơn vị thực hiện là Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Bắc Giang.
• Nâng cấp công trình trữ nước và tối ưu hóa quy trình điều tiết hồ Cấm Sơn: Tu sửa, gia cố an toàn đập cho hồ Suối Nứa ($W_{hi} = 4,565\text{ triệu m}^3$), hồ Hố Cao ($W_{hi} = 1,151\text{ triệu m}^3$) và 105 hồ chứa dung tích nhỏ; vận hành điều tiết linh hoạt hồ Cấm Sơn ($W_{hi} = 229,25\text{ triệu m}^3$) bảo đảm dòng chảy môi trường tối thiểu 2,5 m3/s cho hạ du sông Thương trong suốt mùa cạn; đơn vị thực hiện là Công ty TNHH MTV KTCTTL Cầu Sơn trong giai đoạn 2020 - 2025.
• Chuyển đổi cơ cấu cây trồng và áp dụng công nghệ tưới tiết kiệm: Chuyển đổi linh hoạt đất trồng lúa kém hiệu quả sang trồng rau màu an toàn và cây ăn quả giá trị kinh tế cao (vải thiều sản lượng 60.000 tấn/năm, nhãn 5.000 tấn/năm); áp dụng kỹ thuật tưới nhỏ giọt, tưới phun mưa nhằm tiết kiệm 30 - 40% lượng nước mặt ruộng; đơn vị chủ trì là Chi cục Trồng trọt và UBND các huyện Lạng Giang, Lục Nam, Yên Dũng.
• Đổi mới mô hình quản trị và nâng cao năng lực thể chế PIM: Ứng dụng công nghệ thông tin, viễn thám và thiết bị đo mực nước tự động SCADA tại cụm đầu mối đập Cầu Sơn - cống Quang Hiển; thành lập và chuyển giao quyền vận hành kênh nội đồng cho các Tổ hợp tác dùng nước (PIM), tổ chức đào tạo kỹ thuật định kỳ cho 100% cán bộ quản lý thủy nông cơ sở giai đoạn 2020 - 2030.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Luận văn là tài liệu tham khảo giá trị cho 4 nhóm đối tượng chuyên môn:

• Cơ quan quản lý nhà nước và viện quy hoạch: Sở Nông nghiệp và PTNT Bắc Giang, Viện Quy hoạch Thủy lợi sử dụng dữ liệu cân bằng nước và thông số dòng chảy kiệt để lập quy hoạch phát triển thủy lợi, phân vùng cấp nước giai đoạn 2021 - 2030 tầm nhìn 2050.
• Doanh nghiệp khai thác công trình thủy lợi: Các công ty khai thác công trình thủy nông ứng dụng quy trình tính toán xả - trữ liên hồ, giải pháp chống rò rỉ cống lấy nước và kế hoạch vận hành luân phiên các trạm bơm ven sông Thương, sông Lục Nam.
• Chuyên gia nghiên cứu và giảng viên học thuật: Giảng viên, học viên cao học chuyên ngành Kỹ thuật Tài nguyên nước, Thủy văn công trình khai thác phương pháp luận đánh giá cân bằng nước theo tần suất P = 85% có xét đến biến đổi khí hậu làm tài liệu giảng dạy và nghiên cứu chuyên sâu.
• Chính quyền địa phương và cán bộ khuyến nông: UBND cấp huyện, xã và các hợp tác xã nông nghiệp tại Bắc Giang sử dụng định mức tưới cho từng loại cây trồng để xây dựng lịch thời vụ và phương án chuyển đổi cơ cấu cây trồng thích ứng hạn hán.

Câu hỏi thường gặp

Điểm nghẽn hạ tầng lớn nhất của hệ thống Cầu Sơn - Cấm Sơn là gì?
Điểm nghẽn lớn nhất là tỷ lệ kênh đất tự nhiên còn rất cao, chiếm hơn 80% chiều dài nhiều tuyến kênh tưới, gây tổn thất rò rỉ nước lên tới gần 40%. Điển hình như tuyến kênh trạm bơm Bảo Sơn còn 12,1 km kênh đất và kênh hồ Cây Đa còn 12,0 km kênh đất, làm suy giảm năng lực cấp nước về cuối kênh.

Biến đổi khí hậu ảnh hưởng ra sao đến nguồn nước của hệ thống?
Theo số liệu quan trắc thực tế, lượng mưa trung bình năm giảm 13,1% và lượng mưa mùa khô giảm sâu tới 21,2% (giai đoạn 2000 - 2011 so với 1980 - 1999 tại Bắc Giang). Cùng với mức tăng nhiệt độ 0,4°C làm bốc hơi gia tăng, lưu lượng kiệt tháng II sụt giảm chỉ còn 5,29 m3/s, khiến hơn 2.900 ha canh tác bị đe dọa bởi khô hạn.

Hồ Cấm Sơn giữ vai trò chiến lược thế nào trong toàn bộ hệ thống?
Hồ Cấm Sơn sở hữu dung tích hữu ích 229,25 triệu m3 và diện tích lưu vực 378,4 km2, là công trình đầu mối điều tiết dòng chảy nhiều năm. Hồ có nhiệm vụ trực tiếp cấp nước tưới cho 22.416 ha đất canh tác, cấp nước sinh hoạt, công nghiệp và phối hợp cắt giảm đỉnh lũ cho hạ lưu sông Thương.

Giải pháp phi công trình nào mang lại hiệu quả tiết kiệm nước cao nhất?
Giải pháp chuyển đổi cơ cấu cây trồng sang cây ăn quả (vải thiều, nhãn) kết hợp lắp đặt công nghệ tưới tiết kiệm (tưới nhỏ giọt, phun sương) đem lại hiệu quả cao nhất, giúp giảm từ 30% đến 40% lượng nước mặt ruộng, đồng thời gia tăng đáng kể giá trị kinh tế trên một đơn vị diện tích.

Cơ sở khoa học nào bảo đảm độ tin cậy của kết quả tính toán trong luận văn?
Kết quả nghiên cứu được xây dựng trên chuỗi số liệu quan trắc thủy văn liên tục 51 năm (1960 - 2011) tại 5 trạm quan trắc chuẩn quốc gia, áp dụng mô hình cân bằng nước ở tần suất thiết kế khắt khe P = 85% và tính toán đầy đủ yêu cầu duy trì dòng chảy môi trường cho hạ lưu.

Kết luận

• Hệ thống Cầu Sơn - Cấm Sơn giữ vai trò cấp nước cốt lõi cho 63.761 ha tự nhiên nhưng đang suy giảm công năng nghiêm trọng do hạ tầng kênh mương xuống cấp và công nghệ cũ kỹ.
• Tác động của biến đổi khí hậu đã làm suy giảm 21,2% lượng mưa mùa khô, đẩy lưu lượng dòng chảy kiệt xuống mức 5,29 m3/s và gây thiếu nước cho 2.900 ha đất canh tác.
• Tỷ lệ tưới lúa chủ động vụ đông xuân mới đạt 69,95%, đòi hỏi phải kiên cố hóa khẩn cấp hàng chục kilômét kênh đất và nâng cấp các trạm bơm lớn như Bảo Sơn, Lãng Sơn.
• Đề xuất tổ hợp giải pháp công trình kết hợp phi công trình (nâng cấp hồ chứa, kiên cố kênh mương, tưới tiết kiệm, quản trị PIM) là hướng đi chiến lược, khả thi và bền vững.
• Luận văn đóng góp cơ sở dữ liệu và phương pháp luận khoa học xác đáng, phục vụ trực tiếp đề án tái cơ cấu ngành Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Bắc Giang.

Lộ trình triển khai khuyến nghị tập trung hoàn thành kiên cố hóa kênh mương và nâng cấp trạm bơm giai đoạn 2020 - 2025, tiến tới tự động hóa toàn diện hệ thống điều tiết giai đoạn 2026 - 2030. Các cơ quan quản lý và đơn vị khai thác thủy lợi cần nhanh chóng tiếp cận và ứng dụng các kết quả nghiên cứu này vào thực tiễn quản lý nguồn nước lưu vực.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC KHAI THÁC VÀ QUẢN LÝ NGUỒN NƯỚC HỆ THỐNG CẦU SƠN - CẤM SƠN 1. Tổng quan về hiện trạng khai thác, quản lý nguồn nước của các hệ thống thủy nông 1.1 Tổng quan về tình hình khai thác, quản lý nguồn nước của các hệ thống thủy nông trên địa bàn tỉnh Bắc Giang Bắc Giang là một tỉnh miền núi nằm trong hệ thống sông Hồng - sông Thái Bình, công tác tưới, tiêu và phòng, chống lũ Bắc Giang luôn gắn liền với toàn bộ hệ thống. Trải qua nhiều thời kỳ nghiên cứu, xây dựng và phát triển, hệ thống công trình thủy lợi cấp, thoát nước và phòng, chống lũ của toàn bộ lưu vực sông Hồng - sông Thái Bình trong đó tỉnh Bắc Giang đã được hình thành phát triển. Toàn tỉnh Bắc Giang được phân thành 5 vùng thủy lợi như sau: - Vùng thủy lợi sông Cầu: Bao gồm đất đai của các huyện Tân Yên, Việt Yên, Hiệp Hoà và một phần thành phố Bắc Giang.

- Vùng thủy lợi Nam Yên Dũng: Một phần đất đai của huyện Yên Dũng, thành phố Bắc Giang, Việt Yên nằm phía tả sông Cầu và hữu sông Thương. - Vùng thủy lợi sông Sỏi: Đất đai của huyện Yên Thế và một phần huyện Tân Yên. - Vùng thủy lợi Cầu Sơn - Cấm Sơn: Gồm đất đai của các huyện Lạng Giang, các xã phía hữu sông Lục Nam của huyện Lục Nam, Yên Dũng và Thành phố Bắc Giang. - Vùng thủy lợi sông Lục Nam: Bao gồm đất đai của các huyện Sơn Động, Lục Ngạn, các xã phía tả sông Lục Nam của huyện Lục Nam.

( Chi tiết phân vùng thủy lợi xem phụ lục 1.1 kèm theo ) * Hiện trạng công trình tưới của các vùng: Bắc Giang có 1.624 công trình thuỷ lợi phục vụ cấp nước tưới, trong đó: - 2 hệ thống gồm 3 đập dâng lớn (Hệ thống Thác Huống và Cầu Sơn - Cấm Sơn) tưới tự chảy vụ đông xuân 17.178 ha màu; vụ mùa 17.211 ha cây vụ đông và 1.631 ha cây ăn quả. - 822 công trình trạm bơm tưới vụ đông xuân 25.067 ha màu; vụ mùa 26.642 ha cây vụ đông và 2.488 ha cây ăn quả. - 618 công trình hồ chứa tưới vụ đông xuân 7.053 ha màu; vụ mùa 8.248 ha cây vụ đông và 1.960 ha cây ăn quả. - 200 công trình đập dâng nhỏ tưới vụ đông xuân 1.199 ha lúa, 254 ha màu; vụ mùa 1.247 ha lúa, 291 ha màu, 78 ha cây vụ đông.

Ngoài ra các công trình còn cấp nước cho 2.100 ha nuôi trồng thủy sản. (Chi tiết xem thêm phụ lục 1.2 kèm theo) Các công trình thuỷ lợi hiện tại chủ yếu là tưới cho lúa là chính, còn lại màu chỉ tưới được một phần. - Lúa vụ đông xuân: Đảm bảo tưới chủ động được 52.812 ha, còn lại diện tích tưới lúa bấp bênh không chủ động tưới tiêu là 6. - Lúa vụ mùa: Đảm bảo tưới chủ động được 54.505 ha, còn lại diện tích tưới lúa bấp bênh không chủ động tưới tiêu là 2.

- Tưới cho cây màu, cây ăn quả được 7.552 ha vụ đông xuân, 7.917 ha vụ mùa, 24.629 ha cây vụ đông và 6.110 ha cây ăn quả, diện tích tưới còn bấp bênh khoảng 10. Ngoài ra các công trình còn kết hợp cấp nước cho 2.100 ha nuôi trồng thủy sản. Năng lực tưới chủ động của các công trình: Lúa vụ đông xuân đạt 73,30%, lúa vụ mùa đạt 76,71% so với diện tích đất trồng lúa. Phần diện tích lúa tưới bấp bênh không chủ động tưới tiêu là phần diện tích: - Tập trung ở cuối các hệ thống kênh, đặc biệt là kênh nhánh cấp II, III do hệ thống kênh mương xuống cấp bồi lắng làm thất thoát nước.