MỞ ĐẦU 1. SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐÊ TÀI Hệ thống thủy lợi huyện Yên Phong - tỉnh Bắc Ninh do Công ty TNHH MTV KTCTTL Bắc Đuống (gọi tắt là Công ty Bắc Đuống) phụ trách thuộc vùng đồng bằng Bắc Bộ có nhiệm vụ tiêu cho 8.696ha đất tự nhiên, nằm gọn trong vùng châu thổ Sông Hồng nên mọi hoạt động của lưu vực sông Hồng đều ảnh hưởng đến quá trình khai thác và phát triển nguồn nước của vùng. Trong thời gian qua, hệ thống thủy lợi này đã phục vụ tốt cho sản xuất nông nghiệp, góp phần nâng cao năng suất cây trồng, ổn định sản xuất. Tuy nhiên đến nay hệ thống có nhiều tồn tại và bất cập: + Do hệ thống được xây dựng chủ yếu từ những năm 60 của thế kỷ trước, qua hơn nửa thế kỷ hoạt động nên nhiều công trình trong hệ thống bị xuống cấp nghiêm trọng, mặt khác hệ thống lại không đồng bộ gây ra lãng phí nước.
Một số công trình do các hợp tác xã tự xây dựng và tự quản lý, không có nhiều kinh phí đầu tư nên hiện nay những công trình đó còn dở dang hoặc bị xuống cấp không được tu bổ vì vậy hiệu quả phục vụ của công trình rất thấp; + Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển kinh tế-xã hội, tốc độ đô thị hóa diễn ra nhanh chóng trên cả nước, trên HTTL huyện Yên Phong có nhiều khu công nghiệp và khu đô thị mới hình thành, diện tích đất nông nghiệp bị thu hẹp, chuyển cho các loại hình sử dụng đất khác, san lấp nhiều ao hồ và các khu trữ nước. Chính điều này làm giảm hiệu quả tiêu thoát nước của hệ thống dẫn đến tình trạng ngập úng ngày càng gia tăng; + Do chịu sự ảnh hưởng của biến đổi khí hậu nói chung, nên khí hậu của vùng nghiên cứu ngày càng khắc nhiệt: Khô hạn thì kéo dài và ngập lụt thì nghiêm trọng hơn và mưa phân bố không đều theo thời gian và các khu vực trong vùng. Tình hình ngập úng của vùng phụ thuộc vào lượng mưa kết hợp với lũ sông. Khi mực nước lũ lên đến báo động 3 thì trong đồng nước dâng lên cao, việc tiêu tự chảy bị hạn chế lúc này chỉ tiêu bằng động lực là chính; 11 + Các giống cây trồng mới cũng được đưa vào sản xuất và việc áp dụng các tiến bộ khoa học vào sản xuất làm cho sản lượng nông nghiệp tăng cao mà công trình ngày càng xuống cấp gây ảnh hưởng đến khả năng cung cấp nước kịp thời cũng như khả năng tiêu nước khi có mưa lớn làm giảm năng suất cây trồng.
Từ những tồn tại nêu trên thì việc nghiên cứu, lập quy trình vận hành tiêu cho hệ thống thuỷ lợi huyện Yên Phong là cần thiết và cấp bách nhằm đáp ứng yêu cầu tiêu nước phục vụ cho sản xuất nông nghiệp và dân sinh kinh tế của vùng. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Đề tài nghiên cứu của luận văn cần đề cập đến các vấn đề sau: - Đánh giá hiện trạng cụm công trình trong hệ thống thủy lợi huyện Yên Phong; - Đề xuất được những giải pháp nhằm nâng cao khả năng tiêu thoát nước chủ động phục vụ sản xuất nông nghiệp và khu vực dân sinh, giảm thiểu tác hại của việc ô nhiễm và bảo vệ môi trường theo hướng phát triển bền vững; - Lập quy trình quản lý vận hành tiêu hợp lý và khoa học cho hệ thống thuỷ lợi huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh. PHẠM VI NGHIÊN CỨU Hệ thống kênh sông trong hệ thống Thủy lợi Bắc Đuống nói chung. Chi tiết tính toán cho hệ thống thủy lợi huyện Yên Phong.
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU - Tính toán các thông số về khí tượng, thủy văn; - Kiểm tra lại năng lực và yêu cầu tiêu nước trong hệ thống; - Tính toán cân bằng giữa năng lực và yêu cầu tiêu nước trong hệ thống theo từng tháng hoặc từng thời đoạn trong năm; - Đề xuất phương án vận hành tiêu nước cho hệ thống an toàn, hợp lý và hiệu quả. + Vận hành tiêu nước trong mùa khô: Hệ thống cần tiêu sau mỗi đợt tưới hoặc có vùng cục bộ cần tiêu; + Vận hành tiêu nước trong mùa mưa; 12 - Trường hợp mưa nhỏ hơn mưa thiết kế; - Trường hợp mưa lớn hơn mưa thiết kế; - Trường hợp tiêu nước đệm khi có tin bão và áp thấp nhiệt đới và mưa lớn ảnh hưởng đến hệ thống. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 5. Cách tiếp cận Cách tiếp cận theo các bước sau: a.
Nghiên cứu tổng quan Thu thập tài liệu liên quan đến vùng nghiên cứu: + Tài liệu về đặc điểm tự nhiên có ảnh hưởng đến quá trình hình thành, vận động và biến đổi nước trên các lưu vực bao gồm: Tài liệu địa hình, địa mạo, thổ nhưỡng, tài liệu khí tượng thủy văn của các trạm trong vùng và lân cận vùng nghiên cứu; + Tài liệu hiện trạng dân sinh kinh tế, hiện trạng các công trình chống lũ; + Tài liệu về diễn biến và thiệt hại của các trận lũ lớn đã xảy ra; + Tài liệu tổng kết các biện pháp tiêu thoát nước đã thực hiện từ trước tới nay, về các bài học thành công và thất bại. Nghiên cứu tổng quan kết quả nghiên cứu của các tác giả có liên quan đến đề tài để rút ra vấn đề chung có thể áp dụng cho đề tài. Nghiên cứu khảo sát thực địa Điều tra, khảo sát thực địa để đánh giá hiện trạng khai thác, vận hành công trình, các đặc điểm tự nhiên kinh tế xã hội có liên quan và ảnh hưởng đến vùng nghiên cứu, đặc biệt khảo sát hiện trạng công trình tiêu và phòng chống lũ. Nghiên cứu nội nghiệp Tổng hợp, phân tích các số liệu và các tài liệu đã điều tra, thu thập.
Nghiên cứu, tính toán, tìm nguyên nhân của vấn đề, hiện tượng để từ đó đề xuất và lựa chọn giải pháp giải quyết. Phương pháp nghiên cứu - Kế thừa áp dụng có chọn lọc các sản phẩm khoa học, công nghệ hiện có trên thế giới và ở Việt Nam; 13 - 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 hệ thống công trình tiêu úng; - Phương pháp phân tích thống kê các tài liệu dân sinh kinh tế, tài liệu khí tượng, thuỷ văn của vùng nghiên cứu; - Phương pháp mô hình toán; - Phương pháp chuyên gia (tham khảo ý kiến của các chuyên gia trong việc phân tích tính toán). Kết quả đạt được + Phân tích đánh giá hiện trạng hệ thống kênh, các công trình trên đầu mối và khả năng tiêu nước của hệ thống thủy lợi huyện Yên Phong; + Các cơ sở khoa học và thực tiễn để đưa ra các giải pháp nâng cao khả năng tiêu nước của hệ thống thủy lợi huyện Yên Phong; + Nghiên cứu đề xuất quy trình vận hành tiêu thoát nước các công trình trên hệ thống ứng với các trường hợp tính toán khác nhau, phục vụ tốt cho sản xuất nông nghiệp, dân sinh cũng như phát triển kinh tế theo mục tiêu quy hoạch phát triển chung của tỉnh Bắc Ninh. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ TIÊU THOÁT LŨ VÀ HỆ THỐNG THỦY LỢI HUYỆN YÊN PHONG -TỈNH BẮC NINH 1.
Tổng quan các nghiên cứu về tiêu thoát lũ đã áp dụng từ trước đến nay 1. Tổng quan các nghiên cứu trên thế giới * Ảnh hưởng của ngập lụt do biến đổi khí hậu đến đời sống người dân Do chịu sự ảnh hưởng của biến đổi khí hậu mà trong những năm gần đây, thời tiết trên toàn thế giới biển đổi phức tạp. Theo các thông tin của truyền hình và báo chí, sự thất thường của khí hậu đã làm cho trái đất nóng lên, làm băng tan ở Nam cực, Bắc cực và các ngọn núi cao, nước biển dâng gây nên ngập lụt và hạn hán ở một số nơi trên thế giới. OECD cũng dự báo thiệt hại hàng năm do biến đổi khí hậu có thể lên đến 1,5 - 4,8% kinh tế toàn cầu vào cuối thế kỷ này.
Cụ thể như sau: Hiện tượng băng tan có thể làm cho nước biển dâng gây ngập lụt nhiều nơi trên thế giới mực nước biển dâng cao, kèm theo có thể là động đất, lở đất, bão giông lốc, hiện tượng Elnino,…. Hiện tượng băng tan ở Bắc Cực đã khiến cho mùa Đông lạnh hơn. Băng tan trên dãy Hymalaya đe dọa cả Châu Á; Ở châu Mỹ sự biến đổi thời tiết thể hiện rõ ràng nhất tại nước Mỹ. Mùa Đông đến sớm, nhiệt độ xuống thấp tới mức kỷ lục, nhiều bang ở phía Tây nước Mỹ xuất hiện những màn mưa tuyết dầy đặc.
Ở châu Á, tình hình mưa bão diễn ra rất nghiêm trọng ở nhiều vùng quốc gia và lãnh thổ như: Siêu bão Haiyan xuất hiện ngày 3/11/2013 đã tràn qua Philiphin phá hủy gần như toàn bộ thành phố Tacloban. * Một số nghiên cứu phòng chống ngập lụt giảm nhẹ thiên tai đã áp dụng trên thế giới Trước thực trạng thiên tai này nhiều quốc gia đã đề ra giải pháp nhằm phòng chống thiên tai đặc biệt là lũ lụt. Hà Lan là nước có địa hình thấp hơn mực nước biển vì vậy họ đã đi đầu trong công tác phòng chống ngập lụt; họ đã xây dựng những tuyến đê, hệ thống cống chắn nước dâng do bão, cống tiêu nước, âu thuyền, tạo được 3 hồ chứa nước ngọt rất lớn đảm bảo nguồn nước ngọt ổn định cho cả đất nước trong tương lai. 15 Trên thế giới việc nghiên cứu và áp dụng các mô hình về thủy văn, thủy lực để dự báo, cảnh báo các hiện tượng thiên tai, lũ lụt đã phát huy được hiệu quả và đã cung cấp được các thông tin chính xác, kịp thời.
Nhiều mô hình đã được xây dựng và áp dụng cho dự báo hồ chứa, dự báo lũ cho hệ thống sông, cho các quy hoạch phòng chống lũ. Một số mô hình đã được ứng dụng cho công tác mô phỏng và dự báo dòng chảy cho các lưu vực sông như: Viện thủy lực Đan Mạch xây dựng phần mềm dự báo lũ như: Mô hình NAM tính toán và dự báo dòng chảy mùa mưa, mô hình MIKE tính toán thủy lực, dự báo dòng chảy trong sông và cảnh báo ngập lụt. Mô hình này đã được áp dụng rộng rãi và rất thành công ở nhiều nước trên thế giới; Trường Wallingford (Anh) kết hợp với Công ty Hacrow đã xây dựng phần mềm ISIS tính toán thủy lực, dự báo dòng chảy trong sông và cảnh báo ngập lụt.