Nghiên cứu giải pháp công trình trữ nước, cấp nước cho sản xuất và dân sinh một số vùng khan hiếm ở 8 tỉnh vùng núi bắc bộ (lào cai, cao bằng, hà giang, hòa bình, lai châu, lạng sơn, sơn la, yên bái)

FAO có định nghĩa rộng hơn về khan hiếm nước: “Khan hiếm nước là sự không cân bằng giữa nguồn nước sẵn có và nhu cầu nước, sự suy thoái chất lượng nước mặt và nước ngầm, sự cạnh tranh gi

VIỆN QUY HOẠCH THUỶ LỢI

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ

(CẤP BỘ) X”W

BÁO CÁO TỔNG HỢP NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH TRỮ, CẤP NƯỚC CHO SẢN XUẤT VÀ DÂN SINH MỘT SỐ VÙNG KHAN HIẾM NƯỚC

Ở 8 TỈNH VÙNG NÚI BẮC BỘ

VIỆN QUY HOẠCH THUỶ LỢI

TS Tô Trung Nghĩa

8441

HÀ NỘI – 2010

MỤC LỤC

Trang

I – GIỚI THIỆU TÓM TẮT 1

II – TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 4

2.1 KHÁI NIỆM VỀ KHAN HIẾM NƯỚC 4

2.1.1 Khái niệm về khan hiếm nước trên thế giới 4

2.1.2 Khái niệm khan hiếm nước ở Việt Nam 9

2.2 CÁC MÔ HÌNH TRÊN THẾ GIỚI 9

2.2.1 Hoạt động thu, trữ nước ở các vùng khô hạn 9

2.2.2 Thu nước từ mái hứng 11

2.2.3 Hệ thống thu gom nước từ sông, suối, mó nước 20

2.2.4 Loại hình bể chứa 26

2.2.5 Đánh giá chung 30

2.3.2 Công nghệ thu trữ nước phục vụ canh tác, phòng chống xói mòn trên đất dốc 33

2.4 CÁC LOẠI HÌNH CẤP NƯỚC TRÊN 8 TỈNH MIỀN NÚI PHÍA BẮC 40

2.4.1 Cấp nước tự chảy bằng hệ thống bể 40

2.4.2 Cấp nước tự chảy bằng hồ chứa hoặc đập dâng 46

2.4.3 Hồ treo 47

2.4.4 Cấp nước bằng bơm thủy luân, bơm va 51

2.4.5 Bể chứa nước mưa tại hộ gia đình 53

2.4.6 Bể chứa nước mưa tại các khu tập trung, công trình công cộng 56

2.4.7 Lu, téc, bi chứa nước 57

2.4.8 Mó nước, bể hốc đá 59

2.4.9 Giếng khoan, giếng đào 60

2.4.10 Bơm điện, bơm dầu 63

2.4.11 Một số hình thức thất bại 63

2.4.12 Tổng hợp, phân loại các mô hình đã ứng dụng trong vùng nghiên cứu 63

III – ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN VÙNG NGHIÊN CỨU 65

3.1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÌNH .65

3.1.1 Vùng Đông Bắc 66

3.1.2 Vùng Tây Bắc 72

3.2 ĐẶC ĐIỂM THỔ NHƯỠNG 74

3.2.1 Vùng Đông Bắc 74

3.2.2 Vùng Tây Bắc 74

3.3 ĐẶC ĐIỂM KHÍ HẬU 75

3.3.1 Chế độ nhiệt: 75

3.3.2 Số giờ nắng: 76

3.3.3 Bốc hơi: 77

3.3.4 Độ ẩm không khí: 79

3.3.5 Đặc trưng mưa: 80

3.4 ĐẶC ĐIỂM THỦY VĂN 82

3.4.1 Hệ thống sông ngòi 82

3.4.2 Nguồn nước mặt 86

3.5 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT THỦY VĂN 96

3.5.1 Các dạng tầng trữ nước trong vùng nghiên cứu 98

3.5.2 Đặc điểm các tầng trữ nước trong vùng nghiên cứu 99

IV - THỜI GIAN VÀ MỨC ĐỘ THIẾU NƯỚC 106

4.1 TÍNH NHU CẦU SỬ DỤNG NƯỚC CHO CÁC HỘ DÙNG NƯỚC 106

4.1.1 Giới hạn vùng khan hiếm nước 106

4.1.2.Nhu cầu sử dụng nước 108

4.2 CÂN BẰNG NƯỚC 116

4.2.1 Các cơ sở tính toán 116

4.2.2 Tính toán cân bằng nước 120

4.3 PHÂN TÍCH KẾT QUẢ TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NƯỚC 130

4.3.1 Vùng Đông Bắc 130

4.3.2 Vùng Tây Bắc 132

V – TIÊU CHÍ VÙNG KHAN HIẾM NƯỚC 135

5.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM 135

5.1.1 Các chỉ tiêu phân cấp hạn thường dùng 135

5.1.2 Đánh giá sự khan hiếm theo đặc điểm nguồn nước 140

5.1.3 Đánh giá khan hiếm nước theo điều kiện địa hình, địa chất 142

5.1.4 Đánh giá khan hiếm nước trên cơ sở cân bằng nước 142

5.2 TIÊU CHÍ VÙNG KHAN HIẾM NƯỚC 143

5.2.1 Nhóm tiêu chí định lượng 144

5.2.2 Nhóm tiêu chí định tính 147

5.2.3 Tổng hợp các tiêu chí xác định vùng khan hiếm nước 148

5.3 PHÂN VÙNG KHAN HIẾM NƯỚC 150

5.3.1 Vùng khan hiếm nước nghiên cứu 150

5.3.2 Phân vùng khan hiếm nước 152

VI – XÂY DỰNG BẢN ĐỒ KHAN HIẾM NƯỚC TRÊN ĐỊA BÀN 8 TỈNH 154

6.1 LỰA CHỌN PHẦN MỀM XÂY DỰNG BẢN ĐỒ 154

6.2 QUY TRÌNH XÂY DỰNG BẢN ĐỒ 155

6.2.1 Thu thập, phân tích đánh giá tài liệu 155

6.2.2 Xử lý tài liệu 155

6.2.3 Xây dựng cấu trúc dữ liệu 155

6.2.4 Thiết kế bản đồ 155

VII – GIẢI PHÁP CẤP NƯỚC CHO VÙNG KHAN HIẾM NƯỚC 157

7.1 HIỆN TRẠNG CẤP NƯỚC VÙNG KHAN HIẾM NƯỚC 157

7.1.1 Hiện trạng cấp nước nông nghiệp: 157

7.1.2 Hiện trạng cấp nước sinh hoạt: 158

7.1.3 Thuận lợi và khó khăn 158

7.2 CƠ SỞ XÁC ĐỊNH GIẢI PHÁP 159

7.2.1 Dựa trên điều kiện tự nhiên 159

7.2.2 Dựa trên điều kiện kinh tế xã hội 162

7.2.3 Dựa trên điều kiện kinh tế kỹ thuật 163

7.2.4 Dựa trên điều kiện về cơ chế chính sách 163

7.3 GIẢI PHÁP CẤP NƯỚC CHO NÔNG NGHIỆP 164

7.3.1 Các loại công trình cấp nước cho nông nghiệp 164

7.3.2 Giải pháp công trình cho các tỉnh 164

7.3.3 Tổng hợp các giải pháp cấp nước nông nghiệp cho 8 tỉnh 176

7.3.4 Một số giải pháp khác cho vùng khan hiếm nước 177

7.4 GIẢI PHÁP CẤP NƯỚC CHO DÂN SINH .177

7.4.1 Giải pháp công trình cho các tỉnh 177

7.4.2 Tổng hợp các giải pháp cấp nước sinh hoạt cho 8 tỉnh 195

7.5 TỔNG HỢP CÁC GIẢI PHÁP CẤP NƯỚC CHO CÁC VÙNG KHN 8 TỈNH 195

7.6 NHẬN XÉT CHUNG VỀ CÁC LOẠI HÌNH CÔNG TRÌNH 196

VIII – LỰA CHỌN VÙNG VÀ ĐIỂM ƯU TIÊN 197

8.1 HỘ SỬ DỤNG NƯỚC 197

8.1.1 Khái niệm hộ sử dụng nước 197

8.1.2 Hộ sử dụng nước trên các vùng khan hiếm nước 197

8.1.3 Các thông tin cơ bản của các hộ sử dụng nước trên vùng khan hiếm nước 198

8.2 SẮP XẾP ƯU TIÊN GIỮA CÁC HỘ DÙNG NƯỚC VÙNG KHN 198

8.2.1 Các phương pháp thứ tự sắp xếp ưu tiên 198

8.2.2 Sắp xếp thứ tự ưu tiên các hộ dùng nước vùng KHN 204

8.2.3 Sắp xếp thứ tự ưu tiên các vùng KHN 214

8.3 LUẬN CỨ CHỌN ĐIỂM XÂY DỰNG MÔ HÌNH .219

8.3.1 Phương pháp lựa chọn điểm xây dựng mô hình 219

8.3.2 Tiêu chí chọn điểm xây dựng mô hình 220

8.3.3 Kết quả lựa chọn điểm xây dựng mô hình 221

IX - THIẾT KẾ MÔ HÌNH, ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG NHÂN RỘNG MÔ HÌNH 221

9.1 MÔ HÌNH THU, XỬ LÝ VÀ TRỮ NƯỚC MƯA 221

9.1.1 Hiện trạng áp dụng của loại mô hình thu, xử lý và trữ mước mưa 221

9.1.2 Công trình áp dụng 222

9.1.3 Khả năng nhân rộng mô hình 225

9.2 MÔ HÌNH CẤP NƯỚC MẠCH LỘ 225

9.2.1 Hiện trạng áp dụng của loại mô hình cấp nước mạch lộ 225

9.2.2 Công trình áp dụng 226

9.2.3 Khả năng nhân rộng mô hình 227

9.3 MÔ HÌNH CẢI TẠO CÔNG TRÌNH CẤP NƯỚC TƯỚI 227

9.3.1 Hiện trạng áp dụng của loại mô hình cấp nước tưới 227

9.3.2 Công trình áp dụng 228

9.3.3 Khả năng nhân rộng mô hình 230

X - KẾT LUẬN 231

TÀI LIỆU THAM KHẢO 234

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.2 Hệ số dòng chảy theo loại hình bề mặt thu gom nước mưa 14

Bảng 2.3 Thông số làm lu xi măng chứa nước mưa 14

Bảng 2.4 Chi phí xây dựng lu 1,2 m3 ở Srilanka 15

Bảng 2.5 Chi phí xây dựng lu 1.0 m3 ở Tanzania 16

Bảng 2.6 Chi phí xây dựng bể chứa ngầm 5 m 3 ở Srilanka .18

Bảng 2.7 Chi phí xây dựng hệ thống thu gom SD nước mưa bình 170 lít ở Arizona, Mỹ 19

Bảng 2.8 Đặc tính và chi phí đầu tư xây dựng bể chứa nước tại Mỹ 28

Bảng 2.9 Diễn biến thị hiếu người sử dụng tại Mỹ về các loại bể 28

Bảng 2.11 Phân loại các hình thức công trình đã thực hiện trong vùng 64

Bảng 3.1: Cao độ, diện tích vùng nghiên cứu tỉnh Lào Cai 67

Bảng 3.2: Cao độ, diện tích vùng nghiên cứu tỉnh Yên Bái 68

Bảng 3.3: Cao độ, diện tích vùng nghiên cứu tỉnh HàGiạng 69

Bảng 3.4: Cao độ, diện tích vùng nghiên cứu tỉnh Cao Bằng 70

Bảng 3.5: Cao độ, diện tích vùng nghiên cứu tỉnh Lạng Sơn 71

Bảng 3.6: Địa hình vùng nghiên cứu tỉnh Lai Châu 72

Bảng 3.7: Cao độ, diện tích vùng nghiên cứu tỉnh Sơn La 73

Bảng 3.8: Cao độ, diện tích vùng nghiên cứu tỉnh Hoà Bình 74

Bảng 3.9: Nhiệt độ trung bình tháng nhiều năm tại các trạm 75

Bảng 3.10: Số giờ nắng trung bình tháng nhiều năm tại các trạm 77

Bảng 3.11: Bốc hơi trung bình tháng nhiều năm tại các trạm 78

Bảng 3.12: Độ ẩm tương đối trung bình tháng nhiều năm tại các trạm 79

Bảng 3.13: Lượng mưa trung bình tháng nhiều năm tại các trạm 81

Bảng 3.14: Sông suối chỉnh chảy qua 8 tỉnh 84

Bảng 3.15: Mật độ lưới sông trên các vùng khan hiếm 85

Bảng 3.16: Nước đến các vùng khan hiếm nước 8 tỉnh MN Bắc Bộ 93

Bảng 3.17: Trữ lượng nước ngầm trên các vùng 96

Bảng 4.1: Thống kê dân só năm 2008 các vùng KHN của 8 tỉnh 110

Bảng 4.2: Thống kê gia súc gia cầm vùng nghiên cứu 111

Bảng 4.3: Mức tưới các loại cây trồng trong vùng 112

Bảng 4.4: Tổng nhu cầu nước cho sinh hoạt 113

Bảng 4.5: Nhu cầu nước cho nông nghiệp 114

Bảng 4.6: Tổng nhu cầu nước cho các ngành tại nơi dùng và đầu mối 115

Bảng 4.7 Dòng chảy đến ứng với tần suất 75% 117

Bảng 4.8: Diện tích gieo trồng của các loại cây trồng 119

Bảng 4.9: Tính toán cân bằng nước cho các vùng KHN thuộc 8 tỉnh MN Bắc Bộ 121

Bảng 5.1: Lượng nước có khả năng khai thác trong vùng trên đầu người 1 năm 143

Bảng 5.2: Hệ số cạn mùa cạn trên các vùng nghiên cứu 145

Bảng 5.3: Tỷ lệ giữa nước đến 75% và nhu cầu nước mùa cạn trong vùng nghiên cứu 147

Bảng 5.4: Bảng mô tả các tiêu chí xác định vùng khan hiếm nước 148

Bảng 5.5: Phân vùng mức độ khan hiếm nước cho các vùng 152

Bảng 7.1: Tổng hợp hiện trạng CT tưới vùng khan hiếm nước 8 tỉnh Bắc Bộ 157

Bảng 7.2: Tổng hợp hiện trạng cấp nước SH vùng khan hiếm nước 8 tỉnh 158

Bảng 7.3: Giải pháp tăng khả năng trữ, cấp bằng công trình thủy lợi phục vụ tưới cho vùng khan hiếm nước tỉnh Yên Bái 166

Bảng 7.4: Giải pháp tăng khả năng trữ, cấp bằng công trình thủy lợi phục vụ tưới cho vùng khan hiếm nước tỉnh Hà Giang 167

Bảng 7.5: Giải pháp tăng khả năng trữ, cấp bằng công trình thủy lợi phục vụ tưới cho vùng khan hiếm nước tỉnh Lạng Sơn 169

Bảng 7.6: Giải pháp tăng khả năng trữ, cấp bằng công trình thủy lợi phục vụ tưới cho vùng khan hiếm nước tỉnh Cao Bằng 170

Bảng 7.7: Giải pháp tăng khả năng trữ, cấp bằng công trình thủy lợi phục vụ tưới cho vùng khan hiếm nước tỉnh Lào Cai 171

Bảng 7.8: Giải pháp tăng khả năng trữ, cấp bằng công trình thủy lợi phục vụ tưới cho vùng khan hiếm nước tỉnh Sơn La 172

Bảng 7.9: Tổng hợp các giải pháp cấp nước cho nông nghiệp Lai Châu 173

Bảng 7.10: Giải pháp tăng khả năng trữ, cấp bằng công trình thủy lợi phục vụ tưới cho vùng khan hiếm nước tỉnh Hoà Bình 175

Bảng 7.11: Tổng hợp các giải pháp cấp nước cho nông nghiệp 176

Bảng 7.12: Dự kiến công trình và kinh phí cấp nước phục vụ cho sinh hoạt tỉnh Yên Bái 179

Bảng 7.13: Công trình hồ treo đang xây dựng và dự kiến phục vụ cấp nước sinh hoạt cho vùng khan hiếm nước tỉnh Hà Giang 182

Bảng 7.14: Dự kiến số lượng công trình và kinh phí đầu tư cấp nước sinh hoạt cho vùng khan hiếm nước Hà Giang 183

Bảng 7.15: Dự kiến số lượng công trình và kinh phí đầu tư cấp nước sinh hoạt cho vùng khan hiếm nước Lạng Sơn 186

Bảng 7.17: Dự kiến bể chứa tập trung và dung tích bể cấp nước sinh hoạt vùng khan hiếm nước tỉnh Cao Bằng 188

Bảng 7.18: Dự kiến công trình và kinh phí cấp nước phục vụ cho sinh hoạt 189

Bảng 7.19: Thống kê khối lượng, nhiệm vụ, kinh phí cần đầu tư hệ thống CT cấp nước TT 190

Bảng 7.20: Dự kiến công trình và kinh phí cấp nước phục vụ SH vùng KHN tỉnh Sơn La 191

Bảng 7.21: Tổng hợp các giải pháp cấp nước sinh hoạt Lai Châu 192

Bảng 7.22: Dự kiến công trình và kinh phí cấp nước phục vụ cho sinh hoạt 194

Bảng 7.23: Tổng hợp các giải pháp cấp nước sinh hoạt 195

Bảng 7.24: Tổng hợp kinh phí đầu tư thực hiện các giải pháp cấp nước cho vùng khan hiếm nước 8 tỉnh vùng núi Bắc Bộ 195

Bảng 8.1: Thông tin cơ bản phục vụ đánh giá tỉnh X 198

Bảng 8.2: So sánh cặp đôi giữa các hộ dùng nước về mức độ ưu tiên công trình trữ, cấp nước 200

Bảng 8.3: Tiêu chí, chỉ số và điểm đánh giá 202

Bảng 8.4: Bảng tính điểm so sánh 203

Bảng 8.5: Tiêu chí, chỉ số và điểm đánh giá hộ sử dụng nước 204

Bảng 8.6: Bảng tính điểm so sánh các hộ sử dụng nước vùng KHN 8 tỉnh miền núi Bắc Bộ 205

Bảng 8.7: Thứ tự ưu tiên các hộ dùng nước 8 tỉnh 212

Bảng 8.8: Tiêu chí, chỉ số và điểm đánh giá vùng khan hiếm nước 214

Bảng 8.9: Bảng tính điểm so sánh các vùng khan hiếm nước trên địa bàn 8 tỉnh 215

Bảng 8.10: Thứ tự ưu tiên các vùng KHN trên địa bàn 8 tỉnh 217

Bảng 8.11: Giá thành một số loại công trình trong vùng nghiên cứu 220

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 2.1: Khan hiếm nước 7

Hình 2.2 Hình thức thu gom nước từ mái nhà 11

Hình 2.3 Hệ thống thu gom nước mưa Tòa nhà Tổng thống Ấn Độ 12

Hình 2.4 Mái hứng nước mưa nhà thi đấu sumo Kukogikan (Tokyo, Nhật Bản) 12

Hình 2.5 Bơm tay bơm nước mưa từ bể chứa nước mưa ngầm tại nhà thi đấu sumo Kukogikan (Tokyo, Nhật Bản) 13

Hình 2.6 Sơ đồ thu gom và nạp nước mưa cho tầng nước ngầm 13

Hình 2.7 Thu gom và sử dụng nước mưa bằng lu ở Srilanka 15

Hình 2.8 Lu chứa nước ở Srilanka 15

Hình 2.9 Lu chứa nước ở Tanzania 16

Hình 2.10 Lu chứa nước ở Thái Lan 17

Hình 2.11 Bể xây chứa nước ngầm ở SriLanka 18

Hình 2.12 Thu gom nước mưa ở Arizona, Mỹ 19

Hình 2.13 Hệ thống chuyển nước bằng ống tre nứa suối, mó nước ở Ấn Độ 20

Hình 2.14 Hệ thống hứng nước Kunds ở Ấn Độ có từ thế kỷ 17 21

Hình 2.15 Đập tạo tầng chứa nước ngầm 21

Hình 2.16 Đập dâng bồi tụ cát sỏi tạo tầng chứa nước ngầm 22

Hình 2.17 Vị trí thích hợp xây dựng đập tạo tầng chứa nước ngầm 23

Hình 2.18 Đập chắn bồi tụ cát sỏi tạo tầng chứa nước ngầm ở Delhi, Ấn Độ 23

Hình 2.19 Cấu trúc công trình tầng chứa nước ngầm dùng vải chống thấm vùng nam Idaho, Mỹ 24

Hình 2.20 Bể chứa bằng gỗ 95 m 3 ở Công viên quốc gia núi lửa ở Hawaii, Mỹ 26

Hình 2.21 Loại bể chứa thông dụng 27

Hình 2.22 Bể chứa hợp kim của Úc 29

Hình 2.23 Loại mái che bể chứa nước thông dụng 30

Hình 2.24 Hồ cát tích trữ nước mưa 32

Hình 2.25 Sơ đồ công nghệ thu trữ nước phục vụ tưới cây ăn quả và bảo vệ đất chống xói mòn vùng miền núi phía Bắc 35

Hình 2.26 Sơ đồ công nghệ thu trữ nước phục vụ canh tác nông lâm nghiệp và phòng chống sa mạc hoá vùng duyên hải Nam Trung bộ 35

Hình 2.27 Một số hình ảnh về mô hình tại Nông trường Cao Phong, huyện Cao Phong tỉnh Hòa Bình 38

Hình 2.28 Một số hình ảnh về mô hình tại xã Xuân Hồng, Huyện Bắc Bình, tỉnh Bình Thuận 39

Hình 2.29 Sơ đồ hệ thống cấp nước tự chảy 40

Hình 2.30 Công trình thu nước là đập dâng (Phong Thổ, Lai Châu) 40

Hình 2.31 Hệ thống lọc áp lực (Phong Thổ, Lai Châu) 41

Hình 2.32 Hệ thống cấp nước tự chảy thôn Tân Thành, xã Nhật Tiến, huyện Hữu Lũng 42

Hình 2.33 Bể nhánh của hệ thống tự chảy tại cấp nước nơi công cộng 42

Hình 2.34 Cấp nước tự chảy về bể tập trung tại xóm Khai hoang, thị trấn Đồng Văn 43

Hình 2.35 Người dân tự dẫn nước từ bể nhánh về bể hộ gia đình tại xóm Khai hoang, thị trấn Đồng Văn, Hà Giang 43

Hình 2.36 Cụm công trình đầu mối cấp nước cho thị trấn Đồng Văn, Hà Giang 44

Hình 2.37 Đồng hồ đo lượng nước dùng từ hệ thống tự chảy 45

Hình 2.38 Vị trí dự kiến xây dựng cụm công trình đầu mối của hệ thống cấp nước tự chảy tại xã Na Khê, huyện Yên Minh, Hà Giang 46

Hình 2.39 Hồ chứa nước Kéo Quân ở huyện Tràng Định, Lạng Sơn 47

Hình 2.40 Bể đá xây trữ nước ở Hà Quảng, Cao Bằng 48

Hình 2.41 Hồ treo có sân thu nước bằng bê tông Sủng Mán, huyện Mèo Vạc, Hà Giang 48

Hình 2.42 Hồ treo bê tông đang xây dựng tại thị trấn Mèo Vạc, Hà Giang 49

Hình 2.43 Hồ treo bê tông đang xây dựng tại xã Cán Tỷ, huyện Quản Bạ 49

Hình 2.44 Hồ lót vải địa kỹ thuật (HDPE) đang xây dựng ở vùng Lục Khu, Hà Quảng 50

Hình 2.45 Vật liệu xây dựng và các cải tiến trong thi công ở Hà Quảng 50

Hình 2.46 Hồ vải địa kỹ thuật với bể lấy nước tách riêng ở Hà Quảng 51

Hình 2.47 Hệ thống cấp nước bằng bơm va (Đà Bắc, Hòa Bình) 51

Hình 2.48 Cụm lấy nước Pò Phai: a) Đập dâng, b) Bơm thủy luân, và c) Bơm va 52

Hình 2.49 Cấp nước từ trạm bơm thủy luân 52

Hình 2.50 Cấp nước SH từ trạm bơm va tại Tú Xuyên, huyện Văn Quan, Lạng Sơn 52

Hình 2.51 Bể thu nước mưa từ mái nhà ở xã Tú Xuyên, huyện Văn Quan 54

Hình 2.52 Bể nước Unicef tại xã Cán Tỷ, huyện Quản Bạ, Hà Giang 54

Hình 2.53 Bể chứa nước mưa dung tích 10m 3 tại hộ gia đình (Mai Châu, Hòa Bình) 55

Hình 2.54 Bể đá xây bị nứt ở xã Tráng Kìm, huyện Quản Bạ 55

Hình 2.55 Bể chứa nước mưa tại các hộ gia đình ở Hà Quảng 56

Hình 2.56 Bể chứa nước mưa loại lớn tại các công sở và công trình công cộng ở Lục Khu, Hà Quảng, Cao Bằng 56

Hình 2.57 Bể chứa nước tập trung của khu dân cư ở Hà Quảng 57

Hình 2.58 Lu chưa nước mưa theo công nghệ của Thái Lan, Mường Khương, Lào Cai 57

Hình 2.59 Lu chứa nước mưa tại các hộ gia đình ở Hà Quảng, Cao Bằng 58

Hình 2.60 Téc nước bằng nhựa tại huyện Mù Căng Chải, Yên Bái 59

Hình 2.61 Bi chứa nước sinh hoạt ở huyện Chi Lăng 59

Hình 2.62 Mó nước ở huyện Văn Quan, Lạng Sơn 60

Hình 2.63 Dẫn nước bằng ống nhựa từ suối về gia đình 60

Hình 2.64 Giếng khoan quy mô hộ gia đình 61

Hình 2.65 Giếng khoan cụm gia đình ở xã Quốc Khánh, huyện Tràng Định 61

Hình 2.66 Giếng đào 62

Hình 2.67 Bể chứa nước từ giếng khoan, kết hợp hứng nước mưa ở Trùng Khánh 62

Hình 3.1: Vị trí vùng khan hiếm nước qua quan sát tổng hợp 65

Hình 3.2: Mô đun dòng chảy vùng khan hiếm nước tỉnh Lào Cai 86

Hình 3.3: Mô đun dòng chảy vùng khan hiếm nước tỉnh Yên Bái 87

Hình 3.4: Mô đun dòng chảy vùng khan hiếm nước tỉnh Hà Giang 87

Hình 3.5: Mô đun dòng chảy vùng khan hiếm nước tỉnh Cao Bằng 88

Hình 3.6: Mô đun dòng chảy vùng khan hiếm nước tỉnh Lạng Sơn 89

Hình 3.7: Mô đun dòng chảy vùng khan hiếm nước tỉnh Lai Châu 90

Hình 3.8: Mô đun dòng chảy vùng khan hiếm nước tỉnh Sơn La 90

Hình 3.9: Mô đun dòng chảy vùng khan hiếm nước tỉnh Hoà Bình 91

Hình 3.10: Mô đun dòng chảy 3 tháng kiệt nhất vùng khan hiếm nước 92

Hình 7.1: Bể cấp nước trung cho cụm dân cư vùng cao 196

Hình 7.2: Bể chứa nước hứng từ mái nhà để sinh hoạt 197

Hình 7.3: Hệ thống chuyển nước bằng ống tre nước suối, mó nước 197

Hình 7.4: Hồ treo trên núi xây dựng bằng vật liệu bê tông cốt thép 200

Hình 7.5: Nước mó ở huyện Văn Quan tỉnh Lạng Sơn 205

Hình 8.1: Sơ đồ phân tích góc cung phần tư sử dụng NRM 230

Hình 8.2: Thứ tự ưu tiên cấp nước dân sinh vùng KHN 8 tỉnh 210

Hình 8.3: Thứ tự ưu tiên cấp nước chăn nuôi vùng KHN 8 tỉnh 210

Hình 8.4: Thứ tự ưu tiên cấp nước tưới lúa đông xuân vùng KHN 8 tỉnh 210

Hình 8.5: Thứ tự ưu tiên cấp nước CN-TTCN vùng KHN 8 tỉnh 211

Hình 8.6: Thứ tự ưu tiên cấp nước du lịch - dịch vụ vùng KHN 8 tỉnh 211

Hình 8.7: Thứ tự ưu tiên cấp nước chống cháy rừng vùng KHN 8 tỉnh 211

Hình 8.8: Thứ tự ưu tiên cấp nước cải tạo môi trường vùng KHN 8 tỉnh 212

Hình 8.9: Thứ tự ưu tiên các vùng khan hiếm nước 8 tỉnh 218

Hình 8.10: Sơ đồ lựa chọn điểm mô hình 219

Hình 9.1 Mặt bằng bể chứa nước sạch dung tích 50 m3 223

Hình 9.2 Các mặt cắt bể chứa nước 224

Hình 9.3 Mặt bằng bể thu nước mạch lộ 227

Hình 9.4 Mặt cắt ngang đập 229

Hình 9.5 Cắt dọc cửa lấy nước 230

Hình 9.6 Cắt dọc van hạ lưu 230

DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

Chủ nhiệm đề tài: TS Tô Trung Nghĩa

Tham gia thực hiện:

I – GIỚI THIỆU TÓM TẮT

Đề tài “ Nghiên cứu giải pháp công trình trữ, cấp nước cho sản xuất, dân sinh

một số vùng khan hiếm nước ở 8 tỉnh vùng núi Bắc bộ(Lào cai, Cao bằng, Bắc cạn, Hà giang, Hòa bình, Lai châu, Lạng sơn, Yên bái) ” là đề tài cấp Bộ do Viện Quy hoạch

Thủy lợi chủ trì, được tiến hành trong thời gian 30 tháng, từ tháng 1/2008 đến tháng 6/2010

Mục tiêu của đề tài là đề xuất được giải pháp công trình cấp nước cho sản xuất và dân sinh vùng khan hiếm nước ở 8 tỉnh vùng núi Bắc bộ ( Lào cai, Cao bằng, Bắc cạn,

Hà giang, Hòa bình, Lai châu, Lạng sơn, Yên bái)

Tám tỉnh vùng núi phía bắc: Lào cai, Cao bằng, Bắc cạn, Hà giang, Hòa bình, Lai châu, Lạng sơn, Yên bái nằm ở sát biên giới Việt nam – Trung quốc trên các lưu vực sông Kỳ cùng, sông Bằng, Quây sơn, sông Gâm, thượng sông Cầu, sông Đà, thượng sông Mã, sông Mê kông và thượng nguồn sông Bưởi Mạng lưới sông ở đây rất phức tạp, ngoài các sông lớn kể trên có dòng chảy thường xuyên thì các nhánh suối hầu hết chỉ có dòng chảy mùa mưa, đặc biệt còn có các sông ngầm chưa xác định ở vùng Cao bằng, Hà giang …Ở 8 tỉnh tập trung phần lớn là các dân tộc ít người định cư trên núi cao, sườn dốc và các vùng đá vôi Hình canh tác chủ yếu là nương rẫy và cây trồng cạn, cây trồng mùa mưa Tổng diện tích 8 tỉnh là 6426 km2 với tổng số dân năm 2006 là 5,4 triệu người trên 81 đơn vị hành chính cấp huyện Địa hình vùng nghiên cứu chủ yếu là núi cao, núi

đá vôi thuộc hai cánh cung Hoàng liên sơn và Ngân sơn Có những khu đá vôi tập trung như vùng Lục khu (Cao bằng), 4 huyện Yên minh, Đồng văn, Mèo vạc, Quản bạ (Hà giang), vùng Mai châu, Tân lạc, Lạc sơn (Hòa bình), vùng ven sông Đà, vùng đồi thiếu nước của Sơn la (Mộc châu, Yên châu, Mai sơn, Thuận châu) … Lượng mưa bình quân năm trong khoảng 1200 – 1800 mm, tập trung chủ yếu vào 6 tháng mùa mưa từ tháng 9 đến tháng 12, trong 6 tháng mùa khô từ tháng 1 đến tháng 8 hầu như không có mưa hoặc mưa nhỏ Khả năng điều tiết tự nhiên của các lưu vực kém nên trong 6 tháng mùa khô có tới 30% số dân không đủ nước dùng cho sinh hoạt Sản xuất trong mùa khô hầu hết nhờ trời

Đề tài đã tập trung nghiên cứu các nội dung sau:

1/ - Tổng kết, đánh giá các nghiên cứu, mô hình, các dự án đã triển khai trên địa bàn, bao gồm:

1.1 Thu thập tài liệu liên quan đến đề tài

- Điều kiện tự nhiên vùng nghiên cứu: Địa hình, địa chất, địa chất thủy văn, khí hậu, mưa, bốc hơi, gió bão …

- Điều kiện dân sinh kinh tế, tập quán canh tác, tập quán sử dụng nước truyền thống, hiện trạng canh tác

- Hiện trạng dùng nước của các ngành

- Hệ thống công trình trữ và cấp nước hiện tại

- Các nghiên cứu có liên quan từ trước đến nay

1.2 Đánh giá các nghiên cứu, các mô hình đã xây dựng

- Đánh giá những nghiên cứu trước đây nhằm rút ra các ưu điểm, kết quả đạt được và các vấn đề tồn tại cần nghiên cứu tiếp

- Tổng kết các mô hình cấp nước và trữ nước cho sản xuất, dân sinh

1.3 Tổng hợp phân tích đánh giá hiện trạng các vùng khan hiếm nước ở 8 tỉnh vùng núi phía bắc

2/ - Xây dựng bản đồ vùng khan hiếm nước

2.1 Thu thập bản đồ 8 tỉnh, số hóa bản đồ và xác định vị trí của các vùng KHN 2.2 Tính toán thủy văn, khí tượng cho các vùng khan hiếm nước

2.3 Xác định đặc tính khan hiếm nước của tùng vùng

2.4 Xác định khả năng trữ của từng vùng

2.5 Tính toán nhu cầu sử dụng nước của từng vùng

2.6 Tính toán cân bằng nước, xác định trị số thiếu nước, thời gian thiếu nước 2.7 Biên tập, xử lý các lớp bản đồ

3/ - Nghiên cứu các giải pháp công trình trữ và cấp nước cho vùng KHN

3.1 Nghiên cứu các giải pháp, đánh giá các mặt thuận lợi, khó khăn và khả năng áp dụng các giải pháp cho từng vùng

3.2 Nghiên cứu cấp nước, phân phối nước, ưu tiên trong cấp nước và hình thức cấp nước phù hợp với vùng khan hiếm nước thuộc 8 tỉnh

4/ - Lựa chọn vùng và điểm khan hiếm nước cần ưu tiên giải quyết và chọn điểm xây dựng mô hình

4.1 Xây dựng tiêu chí lựa chọn vùng khan hiếm nước ở 8 tỉnh

4.2 Xây dựng tiêu chí lựa chọn điểm khan hiếm nước

4.3 Sắp xếp ưu tiên giữa các hộ dùng nước và ưu tiên giữa các vùng KHN 4.4 Xây dựng luận cứ lựa chọn điểm xây dựng công trình trữ nước vùng KHN

Các bước xây dụng mô hình như sau:

1 Lựa chọn vùng để xây dựng mô hình

2 Tham khảo ý kiến các nhà quản lý và nhân dân sở tại

3 Lựa chọn và đưa ra giải pháp mô hình

4 Khảo sát, thiết kế, thi công công trình

5 Tổ chức theo dõi, đánh giá hiệu quả mô hình, từ đó đưa ra những hiệu chỉnh cần thiết

6 Đánh giá khả năng phổ biến và nhân rộng mô hình

II – TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU

2.1 KHÁI NIỆM VỀ KHAN HIẾM NƯỚC

2.1.1 Khái niệm về khan hiếm nước trên thế giới

Khan hiếm nước phụ thuộc vào nhiều yếu tố như lượng nước ngọt sẵn có trên đầu người trong thời kỳ khan hiếm, khả năng khai thác phục vụ nhu cầu dùng nước, Để đi đến khái niệm về khan hiếm nước, các nhà nghiên cứu về tài nguyên nước đã có các hướng tiếp cận khác nhau Dưới đây là một số quan niệm về khan hiếm nước

™ Một số định nghĩa khan hiếm nước dựa trên nhu cầu nước tối thiểu: Theo Jonathan Chenoweth thuộc Trung tâm chiến lược môi trường của Đại học tổng hợp Surrey (Anh) thì không có một con số chung về nhu cầu nước tối thiểu trên đầu người cho đảm bảo sức khoẻ và phát triển kinh tế - xã hội Ước tính hiện nay nhu cầu nước tối thiểu dao động trong khoảng 4 ÷ 20 l/người/ngày Tuy nhiên ước tính này vẫn

có vấn đề về phương pháp luận vì ở đây mới chỉ quan tâm đến nhu cầu tiêu thụ và vệ sinh của con người hoặc nếu có quan tâm đến nhu cầu kinh tế thì lại không xét đến tác động của các yếu tố khác ví dụ như nước cho thương mại, dịch vụ và các nhu cầu khác liên quan đến sự tồn tại của con người ở trên địa bàn nghiên cứu Ở một số nghiên cứu khác, xem xét các thành phần ước tính nhu cầu nước tối thiểu cho sức khoẻ và phát triển kinh tế - xã hội cho thấy một quốc gia yêu cầu lượng nước tối thiểu khoảng 135 l/người/ngày

FAO có định nghĩa rộng hơn về khan hiếm nước: “Khan hiếm nước là sự không cân bằng giữa nguồn nước sẵn có và nhu cầu nước, sự suy thoái chất lượng nước mặt và nước ngầm, sự cạnh tranh giữa các ngành, mâu thuẫn giữa các vùng miền với nhau và với các nước khác, tất cả đều gây ra sự khan hiếm nước” FAO cũng chỉ rõ: “Ở các nước đang phát triển, bình quân cứ năm người thì có một người thiếu nước sạch để sử dụng (tối thiểu là 20 lít/người/ngày) Trong khi đó bình quân sử dụng nước ở Châu Âu và Châu Mỹ xấp xỉ từ 200 ÷ 600 lít/người/ngày” Định nghĩa khan hiếm nước của FAO sâu rộng hơn, theo cách định nghĩa này thì ở một nơi có nhiều nước vẫn có thể bị khan hiếm nước Tình trạng khan hiếm này rõ ràng do con người tạo ra

Theo WHO khuyến nghị, nhu cầu nước sử dụng cho hộ gia đình là 80 ÷ 150 l/người/ngày (Gleick 1993b) Theo Falkenmark (2001) đề nghị là là 150 l/người/ngày

trong điều kiện bình thường Vùng Trung Đông (Palestin và Israel) đã xác định nhu cầu nước tối thiểu cho hộ gia đình với điều kiện sống bình thường dao động trong khoảng

100 ÷ 150 l/người/ngày Theo Shuval (1992), ở Israel và các vùng khí hậu tương tự thì

100 l/người/ngày là nhu cầu nước tối thiểu cho đời sống hàng ngày Tuy nhiên hoàn cảnh kinh tế xã hội và các tiêu chuẩn cũng có vai trò ảnh hưởng tới sử dụng nước Theo Turton (2002), tiêu thụ nước ở những khu vực tị nạn ở Palestin nơi có mức sống thấp chỉ dưới 50 l/người/ngày

Tại Hội nghị của UNESCO tổ chức ở Pari (Pháp) năm 1998 đã chấp nhận 50 l/người/ngày là mức tối thiểu cho nhu cầu sinh hoạt đối với tất cả các nước phát triển và đang phát triển

™ Một số định nghĩa khan hiếm nước dựa trên lượng nước đảm bảo có thể

cung cấp trên đầu người một năm:

Uỷ ban tưới tiêu quốc gia của Iran đã phân mức độ khan hiếm nước thành 4 cấp

về tài nguyên nước tiềm năng: (1) Mức độ Căng thẳng: < 1.000 m3/người/năm; (2)

Mức độ Tương đối căng thẳng: 1.000 ÷ 1.700 m3/người/năm; (3) Mức độ Đủ nước:

1.700 ÷ 5.000 m3/người/năm; (4) Mức độ Thừa nước: > 5.000 m3/người/năm Đồng thời khan hiếm nước cũng được định nghĩa là điều kiện khí hậu bất lợi có thể dẫn đến tình trạng không ổn định nguồn nước ở một mùa Tuy nhiên, cách phân mức độ khan hiếm nước này chưa cho thấy vai trò của các yếu tố địa hình, địa chất và thảm phủ

Hiệp hội nước quốc tế (IWRA) đã tổng kết rằng nước nào có mức bảo đảm nước cho một người một năm dưới 4.000 m3/người thì nước đó thuộc loại thiếu nước và nếu nhỏ hơn 2.000 m3/người thì thuộc loại hiếm nước

Theo Josep Xercavins I Valls, đã nêu khan hiếm nước là điều kiện trong đó khả

năng nguồn nước ngọt sẵn có được phục hồi trong nội vùng hàng năm bằng hoặc dưới 1.000 m3/người; căng thẳng về nước là điều kiện trong đó khả năng nguồn nước ngọt

sẵn có được phục hồi trong nội vùng hàng năm nhỏ hơn 1.667 m3 và lớn 1.000 m3/người

Theo Gleick (Viện nghiên cứu Phát triển, Môi trường và An ninh) khan hiếm nước là mối tương quan của nhu cầu con người và sự dự trữ tài nguyên nước Gleick cho rằng khả năng nguồn nước sẵn có tối thiểu cho mỗi cá nhân phải là 1000 m3 một năm.Gleick đã gọi mốc này là “mức cần thiết tối thiểu cho chất lượng cuộc sống ở một nước phát triển trung bình” Một số ý kiến khác cho rằng khan hiếm nước tăng lên khi không đáp ứng được yêu cầu nước tối thiểu cho uống và trồng cây lương thực

Malin Falkenmark – Nhà thuỷ văn Thuỵ Điển nổi tiếng là người đầu tiên đưa ra khái niệm “chỉ số căng thẳng nước” Theo Malin, một nước mà nguồn nước ngọt sẵn có được phục hồi hàng năm tính trên đầu người vượt trên 1.700 m3 thì chỉ gặp khó khăn về nước mang tính không thường xuyên hoặc cục bộ Nếu dưới ngưỡng này thì các nước đó

sẽ phải trải qua căng thẳng về nước định kỳ hoặc thường xuyên Nếu nguồn nước ngọt

sẵn có giảm xuống dưới 1.000 m3/người/năm thì những nước này sẽ trải qua khan hiếm

nước kinh niên, trong đó thiếu nước gây trở ngại cho phát triển kinh tế, sức khoẻ và đời sống con người Khi khả năng nguồn nước ngọt phục hồi giảm xuống dưới 500

m3/người/năm thì những nước này bắt đầu chịu tình trạng khan hiếm nước hoàn toàn Các mức độ khan hiếm này được xem xét như những mốc tương đối, không phải là các ngưỡng chính xác Mức độ chính xác căng thẳng về nước khác nhau giữa các vùng, giữa các điều kiện khí hậu, mức độ phát triển kinh tế và các yếu tố khác Tuy nhiên mốc 1.000

m3/người/năm đã được Ngân hàng Thế giới (WB) và các nhà phân tích chấp nhận như một chỉ số chung về khan hiếm nước Malin Falkenmark đã giới thiệu cách tiếp cận hay

có thể gọi là định nghĩa thứ hai về khái niệm chỉ số khan hiếm nước Đây là chỉ số biểu thị mối quan hệ khả năng nguồn nước sẵn có cho một vùng cụ thể và số người có thể được cấp một cách bền vững chỉ số này xem xét đến mặt an toàn lương thực, sử dụng hộ gia đình và cấp nước công nghiệp Đơn vị dòng chảy được định nghĩa tương đương với 1 triệu m3/năm Do đó chỉ số khan hiếm nước được diễn tả dưới dạng số người trong một đơn vị dòng chảy Ở nhiều nước công nghiệp, chỉ số này thường có phạm vi 100 ÷ 500 người trên một đơn vị dòng chảy Dựa trên thực tiễn ở các vùng khí hậu ôn hoà, một vùng được xem như chịu căng thẳng về nước nếu số người phụ thuộc vào nguồn nước sẵn có nhiều hơn trên 500 người trên một đơn vị dòng chảy Nếu con số này vượt quá 1.000 người trên một đơn vị dòng chảy thì vùng đó hoàn toàn ở trong mức độ khan hiếm Các con số trên có thể diễn tả bằng 1.700 m3 và 1.000 m3 trên đầu người Vì vậy vùng

mà khả năng nước sẵn có dưới 1.700 m3 trên đầu người một năm thì được cho là vùng căng thẳng về nước Hàng rào nước hiện nay khoảng 2.000 người trên một đơn vị dòng chảy Nếu một vùng vượt quá hàng rào này thì cần xem xét đến việc tái sử dụng nước, sử dụng các nguồn nước không truyền thống và dùng các phương tiện khác tăng cấp nước

để đáp ứng nhu cầu Khái niệm hàng rào nước gây ra nhiều phản ứng từ các nhà thuỷ văn

và kỹ sư thủy lợi Dù sao thì chỉ số khan hiếm nước cũng cung cấp cho chúng ta một biện pháp so sánh giữa các vùng

Ở Israel, một nước kinh tế tương đối giàu có, con số về mức nước cần cho tồn tại

ít hơn nhiều – 416 m3/người/năm, là nhờ sự quản lý nước có hiệu quả Ở những nước có nguồn nước sẵn có ở mức cao vẫn có thể trải qua vấn đề về khan hiếm nước do sự khác biệt rất lớn giữa các vùng về các yếu tố tự nhiên hoặc nhu cầu nước Mặc dù có sự khác biệt nhưng nhìn chung các nhà thuỷ văn và các chuyên gia về sử dụng nước đều nhận thấy 1.000 m3/người /năm là một mốc hợp lý để xác định khan hiếm nước đối với các nước trên thế giới Mốc căng thẳng 1.700 m3/người/năm của Falkenmark là “trạng thái cảnh báo” báo cho các quốc gia có dân số liên tục tăng

Thuật ngữ khan hiếm nước ở Phần Lan đã được Kantola et al (1999) định nghĩa như sau: “Khi lượng nước ngọt ít hơn 1.000 m3/người/năm thì có thể nói rằng đó là khan hiếm nước” Tác giả đã đề xuất định nghĩa về khan hiếm nước như sau: “Khan hiếm nước là sự thiếu khả năng cung cấp nguồn nước ngọt sẵn có từ các nguồn phục hồi để đáp ứng nhu cầu cơ bản của các ngành dùng nước khác nhau Nhu cầu cơ bản bao gồm

nhu cầu cho sinh hoạt, nhu cầu cho nông nghiệp để đảm bảo an ninh lương thực Như vậy, khan hiếm nước cũng được hiểu là sự tăng nhu cầu nước vượt quá khả năng tài nguyên nước sẵn có trong vùng hoặc quốc gia

Hội tưới tiêu quốc tế (ICID) định nghĩa khan hiếm nước trên cơ sở sự bất lợi về điều kiện khí hậu: “Khan hiếm nước là điều kiện khí hậu không thuận lợi có thể dẫn đến tình trạng không ổn định tài nguyên nước vào một mùa Một số biện pháp hạn chế dùng nước thường được áp dụng trong tình trạng đó như giảm tiêu thụ, tái sử dụng, dự trữ chỉ cho dùng cho ưu tiên” Trong định nghĩa này, yếu tố về địa hình, địa chất cũng như thảm phủ và sự gia tăng dân số chưa được đề cập tới

Tóm lại, cách định nghĩa khan hiếm nước của các tác giả và tổ chức cũng khác nhau tùy theo điều kiện tự nhiên và kinh tế - xã hội của vùng nghiên cứu

™ Chỉ số khan hiếm nước:

Khan hiếm nước có thể do nhiều hiện tượng Những hiện tượng này có thể do các nguyên nhân tự nhiên tạo nên hoặc có thể do các hoạt động của con người gây ra, hoặc

có thể do sự tương tác của cả hai nguyên nhân nói trên Theo Vlachos và James (1983) thì đặc điểm và nguyên nhân của khan hiếm nước trong các môi trường khô hạn như sau:

Để cụ thể hơn, hình dưới đây biểu thị mức độ khan hiếm nước theo số người trên một đơn vị dòng chảy (số người/1 triệu m3/năm):

Hình 2.1: KHAN HIẾM NƯỚC

Khó khăn về mùa khô và chất lượng

Khan hiếm hoàn hoàn Căng thẳng

Người/Đơn

vị dòng

chảy

Chỉ số khan hiếm do GS Malin Falkenmark xây dựng năm 1993 Về cơ bản Falkenmark đã điều tra ở một số nước và và tính toán nước dùng trên đầu người ở mỗi nền kinh tế Sau đó xác định tình trạng phát triển kinh tế và trên cơ sở đó tính toán chỉ

<500 Khan hiếm hoàn toàn

Các tác giả Lic Tech Mohamad Asheesh, Dr Keijo Ruohonen và Dr Meshan Al-Otaibi đã xây dựng chỉ số khan hiếm nước Chỉ số này phản ánh mối quan hệ nước vào và nhu cầu nước của hệ thống dựa trên phát triển dân số trong khoảng thời gian dự báo Chỉ số khan hiếm được xem như một hàm thiếu nước hoặc % thiếu hụt Các thông

số nhu cầu và nước vào hệ thống được mô tả theo công thức sau:

t

κδ

γεβ

α

λ

100

100)(

100100

γ : Nhu cầu nước cho các khu vực cây xanh (m3/người/năm), phụ thuộc vào

phát triển dân cư;

σ : Nhu cầu nước cho tưới (m3/người/năm);

λ : = Ln (1+r) là ma trận tỉ lệ tăng dân số;

∆t : Khoảng thời gian tính toán;

β : Dân số khi ∆t = 0;

t : Thời gian hiện tại;

h : Lượng bốc hơi nước hàng năm, phụ thuộc khí hậu của vùng nghiên cứu;

b : Nhu cầu nước duy trì môi trường, tuỳ vào chiều dài sông;

κ : Tổn thất nước ước tính;

p : Nhu cầu nước công nghiệp (%), tuỳ thuộc cơ cấu mỗi quốc gia, thường

xác định bằng 15 ÷ 25% nhu cầu nước sinh hoạt

r : Tốc độ tăng dân số trên đơn vị thời gian

2.1.2 Khái niệm khan hiếm nước ở Việt Nam

Một số nghiên cứu cho thấy mức đảm bảo nước trung bình cho một người ở Việt Nam trong một năm đã giảm từ 12.800 m3/người vào năm 1990 xuống còn 10.900

m3/người vào năm 2000 và có khả năng chỉ còn khoảng 8.500 m3/người vào khoảng

2020 Với tiêu chí của Hiệp hội nước quốc tế (IWRA), nếu xét chung cả nước thì nước ta không thuộc loại thiếu nước và hiếm nước, ngoại trừ một số vùng ven biển Ninh Thuận – Bình Thuận và hạ lưu sông Đồng Nai Tuy nhiên, nhu cầu ngày càng tăng về nước, đặc biệt cho nông nghiệp ở nhiều nơi vượt xa ngưỡng có thể cung cấp

Theo “Nước cho nông nghiệp thế kỷ XXI”: Về nguồn nước, nước ta có lượng nước phát sinh trên lãnh thổ trung bình đầu người thấp hơn trị số trung bình của thế giới (4.100 m3/người/năm so với 7.100 m3/người/năm)

Theo tổng kết của GS Ngô Đình Tuấn, tính tổng nước mặt và nước ngầm trên lãnh thổ nước ta bình quân trên đầu người đạt khoảng 4.400 m3 Nếu tính cả lượng nước

từ lãnh thổ bên ngoài chảy vào Việt Nam thì lượng nước trên đầu người đạt khoảng 10.600 m3/năm, trong khi đó trên thế giới con số đó khoảng 7.400 m3/năm Do vậy trong tương lai, nước ta sẽ là những nước thiếu nước

Cho đến nay, ở Việt Nam, các nghiên cứu chủ yếu đề cập đến khái niệm khô hạn, chưa có nghiên cứu nào định nghĩa về khan hiếm nước

2.2 CÁC MÔ HÌNH TRÊN THẾ GIỚI

2.2.1 Hoạt động thu, trữ nước ở các vùng khô hạn

Tốc độ phát triển dân số nhanh cùng với quá trình công nghiệp hóa, đô thị hóa, thâm canh tăng vụ trong trồng trọt, nuôi trồng thủy sản cũng như thói quen sống của con người đang gây ra thiếu nước trên thế giới Hiện tại khoảng 50% dân số thế giới không có điều kiện tiếp cận với nguồn nước sạch trong khi nguồn nước trên thế giới là

có hạn Tính đến năm 2025 khoảng 2/3 dân số thế giới sẽ thiếu nước An ninh nguồn nước giống như an ninh lương thực đã trở thành vấn đề hàng đầu của các quốc gia đồng thời cũng là vấn đề ưu tiên cần giải quyết ở nhiều vùng lãnh thổ trên thế giới

Phương pháp thu trữ nước được sử dụng ở những khu vực khô hạn khi lượng mưa rơi không đáp ứng được nhu cầu tưới cho nông nghiệp dẫn đến rủi ro mất mùa cao Ngày nay phương pháp thu trữ nước được áp dụng rộng rãi do nhu cầu của phát triển đối với nguồn tài nguyên nước có hạn

Thu gom nước đã được áp dụng hàng ngàn năm về trước phục vụ cho tưới nông nghiệp, cải tạo đất, cung cấp nước sinh hoạt, chăn nuôi… Ngày nay thu gom nước được

sử dụng cấp nước cho tưới, cho sinh hoạt, bổ sung cho tầng ngầm, trữ nước cho sử dụng trong thời gian khô hạn

Thực tế trong lịch sử từ khi bắt đầu hoạt động canh tác nông nghiệp là thời điểm con người đã tiến hành các hoạt động thu gom nước Phương pháp thu gom nước mưa, nước lũ, nước ngầm đã được tiến hành hàng ngàn năm trước đây, từ những hệ thống nhỏ cổ điển, đơn giản đến những hệ thống lớn, phức tạp như hệ thống cống được xây dựng ở đế chế La Mã cổ đại Hoạt động thu gom nước phát triển mạnh mẽ ở những vùng khô hạn như vùng Trung Đông, vùng Bắc Phi và vùng Tây Á

Vùng Trung Đông các hoạt động thu gom nước có lịch sử từ khoảng năm 4500 trước công nguyên Từ khoảng 1000 trước công nguyên trên vùng sa mạc Negev (thuộc Israel), và vùng Bắc Yemen đã xây dựng những hệ thống thu gom nước lũ phục vụ cấp nước cho 20.000 ha diện tích trồng trọt cung cấp lương thực khoảng 300.000 nghìn người Đến nay nhiều hệ thống thu gom nước lũ vẫn duy trì ở Ả rập Saudi, Pakistan

Ở Châu Phi, đặc biệt vùng Bắc Phi có lịch sử lâu năm thu gom nước Từ thời Đế chế La Mã cổ đại ở Lybia hoạt động thu gom trữ nước lũ đã cấp nước trồng lúa mì, nho,

ô liu cũng như chăn nuôi gia súc và gia cầm Hiện tại vẫn còn nhiều hệ thống tồn tại, tiếp tục phát huy hiệu quả như các hệ thống Lacs Collinaires ở Algeria, hệ thống Meskan, Mgouds ở Tunisia, các hệ thống Caag, Gawan ở Somalia, Zay ở Burkina Faso Vùng Tây Á là khu vực đã phát triển thích nghi tốt với khí hậu khô, đặc biệt là tại

Ấn Độ nhiều trung tâm dân cư, kinh tế đã phát triển ở những khu vực khô hạn Một số hình thức thu gom nước phổ biến là Kund và máng chuyển nước bằng ống tre nứa Kund là tên riêng của một hình thức dẫn nước đến chứa trong các bể chứa ngầm phục

vụ cho sinh hoạt, trong khi hệ thống chuyển nước bằng ống tre, nứa chủ yếu phục vụ tưới Cả hai loại hình thứ thu gom nước phát triển từ thế kỷ 17, 18 sau công nguyên

Ở Châu Mỹ kỹ thuật thu gom nước có từ trước thời kỳ văn minh Mayan với hai hình thức chủ yếu là bể chứa, Chultuns, dung tích khoảng 20-40 m3 thu gom nước sạch phục vụ sinh hoạt, hình thức thứ hai là các hồ đào nhân tạo, Aguadas, dung tích từ 50 đến 15000 m3 đã được xây dựng Trong một thời gian khá dài các hoạt động phát triển các công trình thu gom nước ở châu Mỹ không phát triển do một số nguyên nhân như thay đổi hệ thống chính trị, nội chiến, suy thoái đất đai, mòn đất… Tuy vậy trong vài thập kỷ gần đây các hoạt động thu gom nước lại phát triển mạnh trở lại do có những tiến bộ về khoa học công nghệ, nhu cầu nước cho nông nghiệp tăng

Ở tỉnh Gansu, một tỉnh khô hạn nhất của Trung Quốc, từ năm 1980 chính quyền thực hiện Dự án Thu gom nước mưa 121 hỗ trợ cung cấp cho mỗi hộ nông dân một khu vực hứng nước mưa, 2 bể chứa đề thu gom nước phục vụ trồng trọt Đến năm 2000 tổng

số bể chứa được xây dựng trong tỉnh đã lên đến 2,1 triệu bể với tổng dung tích chứa nước mưa đạt 73 triệu m3 và phục vụ cấp nước cho 1,97 triệu người và tưới cho 236.400 ha Mô hình này đã được mở rộng ra 7 tỉnh khác ở Trung Quốc với 5,6 triệu bể dung tích vể chứa 1,8 tỉ m3, cấp nước sinh hoạt cho 15 triệu dân và hỗ trợ tưới cho 1,2 triệu ha đất nông nghiệp

2.2.2 Thu nước từ mái hứng

Hình 2.2 Hình thức thu gom nước từ mái nhà

Tòa nhà Tổng thống Ấn Độ được xây dựng trên một khuôn viên rộng 1,3 km2, hàng ngày có khoảng 7.000 nhân và khoảng 3.000 khách với lượng sử dụng nước khoảng 2.000 m3/ngày làm cho mực nước ngầm sụt giảm từ 2 đến 7 m trong một thập kỷ gần đây Để giải quyết vấn đề cấp nước và phục hồi nguồn nước ngầm, năm 1998 Tổng thống Ấn Độ cho triển khai một hệ thống thu trữ nước mưa, nạp nước cho tầng ngầm trị giá 2 triệu rupi Nước mưa được hứng từ mái, chứa trong một bể dung tích 100 m3 để sử dụng cho các hoạt động khác ngoài ăn uống, lượng nước thừa sẽ được dẫn vào chứa trong một bể chứa bề mặt dung tích 900 m3, lượng nước tràn từ hai bể trên sẽ được dẫn đến nạp bổ sung cho các giếng đào trong khu vực làm dâng mực nước ngầm lên 2,58m

Hệ thống nạp nước mưa cho tầng ngầm ở Shram Shakti Bhawan, Delhi làm dâng mực nước ngầm từ 1,43 đến 2,15 m

Tòa nhà tổng thống Ấn Độ

Sơ đồ hệ thống thu gom, trữ nước mưa

Hình 2.3 Hệ thống thu gom nước mưa Tòa nhà Tổng thống Ấn Độ

Nhà thi đấu sumo Kukogikan (diện tích mái 840 m2) ở Tokyo hứng nước cho một

bể ngầm 1000 m3 sử dụng cho cấp nước nhà vệ sinh Hiện có khoảng 750 khu nhà có hệ thống hứng nước như nhà thi đấu sumo nói trên

Hình 2.4 Mái hứng nước mưa nhà thi đấu sumo Kukogikan (Tokyo, Nhật Bản)

Hình 2.5 Bơm tay bơm nước mưa từ bể chứa nước mưa ngầm tại nhà thi đấu sumo Kukogikan (Tokyo, Nhật Bản)

Hình 2.6 Sơ đồ thu gom và nạp nước mưa cho tầng nước ngầm

Hệ số dòng chảy cho các loại mái và các loại bề mặt thu gom hứng nước dao động

từ 0,7 - 0,9 cho mái hứng, bề mặt sân 0,5 - 0,8, bề mặt đất đá tự nhiên 0,0 - 0,5

Bảng 2.2 Hệ số dòng chảy theo loại hình bề mặt thu gom nước mưa

Loại lưu vực Hệ số tạo dòng chảy mặt

Mái che

ƒ Mái ngói

ƒ Mái kim loại

0.8-0.9 0.7-0.8

Bề mặt đất khu dân cư

ƒ Phủ xi măng

ƒ Phủ gạch

0.6-0.8 0.5-0.6

2.2.2.1 Hệ thống trữ nước mưa

Dụng cụ chứa nước dùng để chứa nước một cách hợp vệ sinh phục vụ sinh hoạt có

thể kể đến là lu bể xi măng có dung tích thông thường 1 đến 2 m3 được phổ biến rộng rãi

trong vài thập kỷ gần đây ở vùng Nam Á, Đông Nam Châu Á và Châu Phi

Bằng vải bao bố tạo thành khuôn với các lớp trấu đổ vào bên trong thành từng lớp

phân cách bởi các lớp lá cây Sau khi đổ đầy khuôn thì túi trấu được nắn thành hình lu

Bước tiếp theo dùng dây thép cỡ 6 mm buộc thành lưới cỡ rộng 22-26 cm xung quanh

khuôn sau đó trát vữa xi măng

Bảng 2.3 Thông số làm lu xi măng chứa nước mưa

Dung tích lu (lít) Độ dày thành

(mm) Tỉ lệ xi măng:cát

Độ rộng ô lưới sắt (cm)

Hình 2.7 Thu gom và sử dụng nước mưa bằng lu ở Srilanka

Chi phí đầu tư xây dựng lu dung tích 1,2 m3 (pumpkin tank) ở Srilanka khoảng 110 Bảng Anh tương đương 3,3 triệu đồng

Hình 2.8 Lu chứa nước ở Srilanka

Bảng 2.4 Chi phí xây dựng lu 1,2 m 3 ở Srilanka, 65 SRR=1 Bảng Anh)

Vật liệu Đơn vị Số lượng Giá đơn

Công thợ chuyên môn thấp Giờ 112 12.5 1400

Chi phí đầu tư vật liệu xây dựng lu dung tích 1.0 m3 ở Tanzania khoảng 18 Bảng

Anh chưa tính công thợ

Hình 2.9 Lu chứa nước ở Tanzania

Bảng 2.5 Chi phí xây dựng lu 1.0 m 3 ở Tanzania (210 TSh = 1 Bảng Anh)

Vật liệu Số lượng Giá đơn vị Chi phí (TSh)

Chi phí làm lu chứa 2-3 m3 ở Thái Lan 750 bath (khoảng 25usd) cấp nước ăn uống

cho 6 người trong 6 tháng mùa khô

Hình 2.10 Lu chứa nước ở Thái Lan

Chi phí đầu tư xây dựng bể chứa ngầm dung tích 5 m3 (pumpkin tank) ở Srilanka

(30-) khoảng 130 Bảng Anh+ 5 Bảng chi phí bơm tay (tổng cộng khoảng 4.1 triệu

VND)

Hình 2.11 Bể xây chứa nước ngầm ở SriLanka

Bảng 2.6 Chi phí xây dựng bể chứa ngầm 5 m 3 ở Srilanka (Rupee Srilanka (SRR), 65 SRR

Hệ thống lấy nước mưa cho hộ gia đình ở Arizona (45-) 170 lít giá hệ thống 375

USD (khoảng 6.75 triệu đồng), trong đó chi phí mua bình nhựa 170 lít là 90 USD Chưa

tính nhân công thợ lắp đặt

Hình 2.12 Thu gom nước mưa ở Arizona, Mỹ

Bảng 2.7 Chi phí xây dựng hệ thống thu gom sử dụng nước mưa bình chứa 170 lít ở

2.2.3 Hệ thống thu gom nước từ sông, suối, mó nước

2.2.3.1 Thu gom nước từ núi băng

Hàng trăm năm nay, một phương pháp thu nước khá phổ biến ở vùng Hymalaya của

Ấn Độ là làm các tuyến kênh dẫn nước băng tan đến các hồ chứa bằng các hệ thống kênh dài hàng chục km-gọi là Kul

Hệ thống hứng và vận chuyển nước bằng ống tre với chiều dài hệ thống lên đến vài trăm m ở vùng Meghalaya (một bang vùng đồng bắc Ấn Độ) là hệ thống đã được xây dựng và sử dụng gần 200 năm nay cấp nước tưới cho các diện tích hồ tiêu và cây ăn quả Gần đây nhiều hệ thống chuyển nước tiên tiến được giới thiệu cho người dân địa phương nhưng họ vẫn trung thành với phương pháp chuyển nước truyền thống

Hình 2.13 Hệ thống chuyển nước bằng ống tre nứa suối, mó nước ở Ấn Độ

Hình thức tạo lưu vực hứng nước lớn chưa vào bể ngầm phục vụ cấp cho sinh hoạt Kunds được xây dựng tại Ấn Độ từ năm 1605 (ở vùng sa mạc Thar) đường kính 3.5-4.0m, sử dụng vữa thạch cao Diện tích hứng nước từ 20 m2 đến 20.000m2, trước mùa mưa cần dọn dẹp cây cối, mọc trên diện tích hứng nước, gia súc chăn thả cũng như đi giày vào diện tích hứng nước bị cấm

Một diện tích hứng nước 20.000 m2 với độ dốc 2-3% sẽ hứng được một khối lượng nước khoảng 200 m3 Diện tích hứng nước thích hợp là những vùng đất bề mặt nhẵn, ít

có cây cỏ

Hình 2.14 Hệ thống hứng nước Kunds ở Ấn Độ có từ thế kỷ 17

2.2.3.2 Tầng chứa nước ngầm nhân tạo

Tầng nước ngầm thường có vai trò quan trọng ngoài cấp nước cho sinh hoạt còn duy trì môi trường vùng khô hạn Tuy vậy việc khai thác quá mức đồng thời do lượng dòng chảy bề mặt khá lớn nên lượng nạp cho dòng ngầm không đáng kể dẫn đến mực nước ngầm ngày càng hạ thấp Thu gom nước trong mùa mưa bổ sung duy trì dòng ngầm phục vụ cấp nước trong mùa khô là một hoạt động phát triển nguồn nước ở vùng khô hạn Một số phương pháp bổ sung nước cho tầng chứa nước ngầm có thể kể đến như sau (i) Đập chắn tạo khu trữ nước ngầm, (ii) Tầng nước ngầm lót vải không thấm, (iii) Lưu trữ nước mưa bằng bơm xuống tầng nước ngầm

Hình 2.15 Đập tạo tầng chứa nước ngầm

Thung lũng bồi tích lưu vực sông là vị trí lý tưởng để hình thành các bể chứa ngầm nhân tạo Tầng bồi tích trong thung lũng bởi dòng chảy vận chuyển cát, sỏi lắng đọng lại

Nếu không có tường chắn thì quá trình lắng đọng xuất hiện theo Trong hợp sau khi có đập chắn cát, sỏi tích tụ phía trước đập tạo thành một tầng chứa nước ngầm Hoạt động xây dựng đập tạo tầng chứa nước ngầm nhân tạo bắt đầu từ rất lâu trong quá khứ ở Châu

Âu, Châu Phi, vùng Trung Đông Thực tế các đập chắn tạo tầng ngầm đã được xây dựng

và đưa vào sử dụng có diện tích lưu lực hứng nước khoảng vài km2 đến vài chục km2, dùng vật liệu địa phương cao 1-2 m trên tầng đá gốc hoặc tầng thấm nước kém Đập nước ngầm Sheep Creek ở bang Utah, Mỹ, diện tích lưu vực 80.5 km2 là dạng đập đất có đường tràn bê tông chắn dung tích tầng đất ngấm trước đập khoảng 440.000 m3 đã cung cấp một lưu lượng khoảng 14 l/s trung bình trong suốt mùa khô Số liệu tính toán cho một cụm dân cư với dân số 500 người cần một lượng nước cấp cho sinh hoạt khoảng 23.5 m3/ngày trong 6 tháng mùa khô thì cần một dung tích đất đá ngầm chứa nước khoảng 14 000 m3 tương đường với một đập cao 2 m, rộng 70 m Đập chắn dòng ngầm tạo bể chứa ngầm tự nhiên được sử dụng cấp nước ở nhiều vùng ở Ấn Độ, châu Phi và Brazin Hình thức cấp nước này phù hợp cho vùng có lượng dòng ngầm biến đổi tương đối trong năm từ dòng ngầm rất mạnh sau khi mưa đến gần như không có dòng chảy trong mùa khô Một số ưu điểm chủ yếu của phương pháp này là lượng thất thoát do bốc hơi rất nhỏ so với hồ chứa bề mặt, vi khuẩn gây bệnh không thể phát triển trong môi trường dòng chảy ngầm, và không bị mất đất do ngập lòng hồ khi xây dựng hồ chứa thông thường trên bề mặt Đây là loại hình cấp nước công đồng khá phổ biến ở nhiều điều kiện địa lý khác nhau, với chi phí xây dựng tương đối rẻ

Đập chắn dòng ngầm

Đập bồi tụ cát tạo dòng ngầm

Hình 2.16 Đập dâng bồi tụ cát sỏi tạo tầng chứa nước ngầm

Đập chắn ngầm xây chắn ngang tuyến suối hoặc thung lũng đến tầng đá gốc hoặc tầng sét ổn định Vật liệu xây đập chắn là vật liệu không thấm cao từ 2 đến 10 m có thể dùng đất sét, bê tông, đá, tường xây hoặc các tấm chắn chất dẻo Đập cát được xây dựng

trên bề mặt Cát, đá sỏi được vận chuyển và tích tụ trước đập trong mùa lũ sau đó nước tích tụ trong tầng cát sỏi này và được khai thác sử dụng trong mùa khô

Vị trí thích hợp nhất cho việc xây đập chắn nước ngầm là nơi tầng đất cấu thành bởi cát, sỏi với tầng đá hoặc lớp vật liệu không thấm ở độ sâu vài m dưới bề mặt đất Đồng thời cũng là nơi dòng chảy từ một diện tích hứng nước lớn chảy qua một eo hẹp Nhiều đập ngầm đã được xây dựng và đưa vào khai thác từ những năm 1980 ở Kerala và gần đây Viện nghiên cứu Shri Vivekananda đã tham gia trong công tác thiết kế xây dựng một

hệ thống các đập ngầm ở vùng Gujarat, Ấn Độ

Hình 2.17 Vị trí thích hợp xây dựng đập tạo tầng chứa nước ngầm

Hình 2.18 Đập chắn bồi tụ cát sỏi tạo tầng chứa nước ngầm ở Delhi, Ấn Độ

2.2.3.2.2 Tầng chứa nước ngầm lót vải không thấm

Nghiên cứu khai thác nguồn nước sát mặt phục vụ bảo tồn hệ động vật vùng đất sa mạc trung tâm phía nam Idaho (vùng Tây Bắc nước Mỹ) đã thiết kế ngầm hệ thống một lưu vực nhân tạo và các bể chứa nước nằm ở độ sâu 0.6 m dưới bề mặt đất Lưu vực

nhân tạo được xây dựng bằng cách chôn sâu một miếng vải nhựa không thấm tạo diện tích hứng nước rộng 523 m2 đã giúp thu thập được khoảng gần 5 m3 nước đổ vào các bể chứa kết hợp với hệ thống đường dẫn nhân tạo đã giúp các loài thú có thể tiếp cận uống nước trong suốt thời kỳ khô hạn Đối với vùng Idaho rất khô hạn với lượng mưa trong 5 tháng (V-X) chỉ đạt khoảng 60mm, thì với hệ thống công trình thiết kế như trên có thể giúp giữ lại được được một lượng nước đáng kể phục vụ duy trì môi trường sống vùng sa mạc Nghiên cứu cũng cho thấy ảnh hưởng đến tầng nước ngầm không đáng kể và hệ thống công trình khai thác nước này có thể xem xét áp dụng thu gom nước phục vụ sinh hoạt dân cư cũng như cho tưới nông nghiệp ở quy mô nhỏ Chí phí xây dựng một tầng chứa ngầm là 2970 USD

Hình 2.19 Cấu trúc công trình tầng chứa nước ngầm dùng vải chống thấm vùng nam Idaho, Mỹ

2.2.3.2.3 Lưu trữ nước mưa bằng bơm xuống tầng ngầm

Ngoài ra có thể kể đến phương pháp thu nước và lưu trữ nước của vùng trung đông Nhiều bể chứa lớn kích thước có thể bằng một sân vận động để hứng nước mưa, để giảm tổn thất rất lớn do bốc hơi ở vùng này người ta đã tìm ra các túi nước ngầm dưới mặt đất

và bơm lượng nước hứng được xuống tầng ngầm để rồi lại bơm lên sử dụng trong mùa khô Loại hình này có thể giúp dâng mực nước ngầm lên 1-4 m, ví dụ như hệ thống thu gom, trữ nước và nạp nước cho tầng nước ngầm khu vực toàn nhà Tổng thống Ấn Độ ở Delhi

2.2.3.3 Một số hình thức khác

Bốn loại hình khai thác nguồn nước mưa phục vụ tưới nông nghiệp vùng dân cư nghèo khô hạn ở quận Maswa phía bắc Tanzania được một số tác giả phân tích hiệu quả kinh tế bao gồm hoạt động khai thác nguồn nước ở quy mô (i) lưu vực nhỏ, (ii) lưu vực lớn có gắn với hệ thống đập dâng và kênh chuyển nước, (iii) lưu vực lớn gắn với hệ thống tiêu thoát nước dọc các đường giao thông, và (iv) lưu vực lớn cùng phát triển các khu ao, hồ trữ nước Kết quả phân tích cho thấy các hệ thống đều mang lại lợi ích rất to lớn cho dân nghèo trong vùng và đặc biệt hệ thống thu gom nước quy mô lớn kết hợp với hệ thống thoát nước dọc đường giao thông thể hiện ưu điểm nổi bật so với ba loại hình cấp nước còn lại Nghiên cứu cũng đi đến một số kết luận đáng ngạc nhiên như việc kết hợp với ao, hồ trữ nước với hệ thống lưu vực lớn nhiều khi không giúp làm tăng hiệu ích kinh tế của việc khai thác sử dụng nước, hoặc các hệ thống khai thác, thu thập nước mưa thường đem lại hiệu ích lớn hơn trong mùa so với trong mùa khô nên tác giả cũng khuyến cáo biện pháp thích hợp nhất cho vùng nghiên cứu là kết hợp hệ thống thoát nước ven các đường giao thông với hệ thống tưới

Về khai thác nước từ sương một số phương pháp có thể kể đến như (i) lưới chắn sương, (ii) nón hứng sương, (iii) bề mặt đọng sương Các nhà khoa học Chile và Canada

đã đề xuất một phương pháp cho phép nhận được một lượng nước rất tình khiết mà ít tốn kém đồng thời trình độ kỹ thuật đơn giản Người ta cho giăng 100 tấm lưới kích thước 4

x 12m làm từ polypropylene trên một diện tích 5000 m2 và kết quả hướng được nước từ những giọt sương với dung tích đến 15 m3/ngày, hiệu suất thu nước sương có thể đạt tới

40 lít/m2/ngày Nghiên cứu của Israel sử dụng một kinh tự tháp ngược cao khoảng 3m làm từ vải bạt mềm, polycarbonate tái chế, kim loại hoặc kính có thể hứng được khoảng vài chục lít nước từ sương trong không khí

Về ngưng tụ sương, ở vùng khô hạn Gujarat (Ấn Độ) người dân đào những rãnh nhỏ trên một diện tích 850 m2 rồi phủ lên trên một tấm cách nhiệt, bề mặt là một lớp phim tráng sơn có màu có khả năng phát ra tia hồng ngoại có thể giúp làm lạnh tự nhiên

từ 4 đến 10oC giúp sương ngưng tụ được đến 350 lít nước/ngày, nước sạch tương đương với nước đóng chai và giá bán nước chỉ bằng một nửa giá bán trên thị trường

2.2.4 Loại hình bể chứa

2.2.4.1 Loại bể chứa thông dụng

Loại hình bể chứa được sử dụng nhiều trong trữ nước trên thế giới Một số loại bể

có thể kể đến như bể gỗ, bể xây, bể kim loại…

Loại hình bể gạch xây và bể gỗ đã được sử dụng từ lâu tuy vậy chi phí đầu tư thường cao đồng thời hay bỉ rò rỉ trong quá trình sử dụng

Hình 2.20 Bể chứa bằng gỗ 95 m 3 ở Công viên quốc gia núi lửa ở Hawaii, Mỹ

Trong số những bể kim loại thì bể bằng hợp kim uốn lượn sóng là loại thông dụng nhất, trong khi bể kim loại thường bị ăn mòn trong quá trình sử dụng dẫn đến ảnh hưởng đến chất lượng nước phục vụ cho sinh hoạt Bể bằng vật liệu sợi thủy tinh cũng đòi hỏi phải xử lý phức tạp để không tạo mùi cho nước

Đánh giá chung bể kim loại uốn lượn sóng được người sử dụng ở Mỹ ưa chuộng nhất trong thời gian gần đây Đứng thứ hai có thể kể đến bể dạng bể bơi khung kim loại

và lót vải chống thấm

Bể gỗ Bể gạch xây chi phí cao và hay bị rò rỉ

Bể dạng bể bơi với khung kim loại và lớp

lót polyetylene chi phí thấp, dễ lắp đặt Bể kim loại (bị ăn mòn bên trong)

Bể kim loại uốn cong Bể bê tông cốt sắt

Bể vật liệu sợi thủy tinh cần xử lý bên

trong để loại bỏ mùi

Bể nhựa dung tích nhỏ

Hình 2.21 Loại bể chứa thông dụng

Bảng 2.8 Đặc tính và chi phí đầu tư xây dựng bể chứa nước tại Mỹ

TT Loại bể Chi phí

(USD/lít)

Dung tích (lít) Đặc điểm sử dụng

- - Dễ xây, tuổi thọ dài, giữ nhiệt tốt.Thường hay rò rỉ,

chi phí xây dựng lớn, không di chuyển được

3 Bể bê tông 0.1-0.3 ~ 40 000 Dễ xây, thuận tiện trong sửa chữa, xây trên bề mặt

hoặc ngầm Dễ vỡ, rò rỉ, nước có mùi, không thể di

Đẹp, thân thiện với môi trường, dễ vận chuyển, tháo

rỡ Chi phí đầu tư lớn, không thích hợp với vùng khí hậu nóng và khô, chỉ đặt trên mặt đất

Bảng 2.9 Diễn biến thị hiếu người sử dụng tại Mỹ về các loại bể

(USD) Mặt phủ

5 năm gần đây

Hiện đang sử dụng

Độ vững chắc

Tuổi thọ Loại giống bể bơi 2000 Tấm phủ 6% 57% ** ** Hợp kim lượn sóng 3500 Tấm phủ 85% 23% *** *** Vật liệu nhựa 5500-6000 Mặt xây kín 1.5% 1% **** ****

Bể xây gạch 6000 Mặt xây kín 1% Z ** *****

Xi măng cốt sắt 5500-8000 Mặt xây kín 2% Z ***** *****

Xi măng 7500-8000 Mặt xây kín 1.5% Z **** ***** Sợi thủy tinh 4500-10000 Mặt vật liệukín 1.5% 5.5% **** ****

Gỗ 7000-10000 Mặt vật liệukín 1% 11% **** **** Ghi chú:

ƒ Giá lấy theo năm 2000 cho một bể dung tích khoảng 40 000 lít có nắp phủ

ƒ Độ vững chắc và tuổi thọ: ***** là rất tốt

ƒ Bể vật liệu nhựa là đơn giá cho 4 bể nhỏ, chưa tính công lắp đặt

ƒ Z không có số liệu chi tiết

2.2.4.2 Bể chứa hợp kim của Úc đã có ở Việt Nam

Bể chứa hợp kim của Úc dung tích từ 24-260 m3, bảo hành 20 năm, lắp đặt trong

vòng 10 ngày

Hình 2.22 Bể chứa hợp kim của Úc

Bảng 2.10 Giá bể hợp kim của Úc (giá tính bằng Đô la Úc cho một bể tại cảng Hải

Phòng; chưa tính thuế VAT, công vận chuyển đến vị trí công trình, giá lắp đặt (giá lắp

2.2.4.3 Mái che bể chứa nước

Thất thoát do bốc thoát hơi nước luôn là một vấn đề quan trọng trong các hình thức

trữ nước, để giảm lượng thất thoát này một số biện pháp kỹ thuật đã được sử dụng như

sau:

ƒ Dùng tấm vải bạt phủ

ƒ Dung mái kín (kim loại, gỗ)

ƒ Dùng phao sứ có thể thay đổi độ cao theo mức nước

Ngoài việc giảm bốc thoát hơi thì vải phủ hoặc nắp còn giúp giữ vệ sinh nguồn nước lưu trữ trong bể

(a) Hỏng hóc mái che bể chứa: tấm phủ sụp xuống bể chứa, võng xuống dưới mặt nước

(b) Một số loại mái che cải tiến giảm thiểu hỏng hóc

Hình 2.23 Loại mái che bể chứa nước thông dụng

2.2.5 Đánh giá chung

Qua phân tích đánh giá các loại hình thu gom trữ nước vùng khô hạn trên thế giới

có thể cân nhắc áp dụng ở vùng 8 tỉnh miền núi ở Việt Nam các loại hình công trình sau:

ƒ Lu vại xi măng cốt sắt, bể bê tông cốt sắt (ở Việt Nam chủ yếu là lu vại và bể xi măng)

ƒ Bể hợp kim uốn lượn sóng (chưa có ở Việt Nam)

ƒ Hình đập chắn dòng ngầm, đập chắn bồi tụ cát sỏi tạo tầng chứa nước ngầm (chưa có

ở Việt Nam)

ƒ Tầng chứa nước ngầm lót vải không thấm (chưa có ở Việt Nam)

ƒ Hệ thống phao nổi làm bằng sứ chống bốc hơi (chưa có ở Việt Nam)

ƒ Ở các quốc gia đáng phát triển hình thức lu vại xi măng và xi măng cốt sắt và bể xây khá thông dụng trong trữ nước trong khi ở Mỹ và các quốc gia phát triển lại sử dụng chủ yếu các loại bể hợp kim, bể nhựa, bể sợi thủy tinh Loại hình lu vại và bể xây mặc

dù cho phí đầu tư đơn vị cao nhưng chủ yếu dùng vật liệu địa phương và nhân công tại chỗ nên nhìn thực tế chi phí lại rất rẻ so với các loại hình bể hợp kim, nhựa và sợi thủy tinh

2.3- CÁC NGHIÊN CỨU, MÔ HÌNH TRONG NƯỚC

2.3.1 Một số nghiên cứu đã thực hiện

- Điều tra, đánh giá nước dưới đất ở một số vùng trọng điểm thuộc 7 tỉnh đặc biệt khó khăn miền núi phía Bắc do Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam thực hiện 2005 –

2006 đã thành công trong việc tìm kiếm nước ngầm phục vụ dân sinh tại huyện Bắc Hà (Lào Cai) Tại thị trấn Bắc Hà 3 giếng khoan có thể khai thác trên 600 m3/ngày Khu vực

Nà Hồi có 3 giếng khoan lưu lượng 300 m3/ngày, khu vực Lùng - Phùng với độ cao trung bình 1.300 m có 2 giếng khoan lưu lượng 150 m3/ngày

- Đề tài Điều tra nghiên cứu nguồn nước castơ khu vực Nà Phạ (xã Mậu Duệ - Yên Minh) Viện Địa chất đã thực nghiệm xây dựng hồ tích nước để cấp cho sinh hoạt Theo phân tích của TS Vũ Cao Minh, nguồn nước Nà Phạ có các điểm xuất lộ nước ở cao độ

1150 m đến 1200 m và hợp lưu tại Nà Phạ sau đó đổ vào hang karst chảy ngầm khoảng 1

km và thoát ra ở sườn thấp với chất lượng nước đủ tiêu chuẩn cấp cho sinh hoạt Nếu xây dựng hồ ngay tại nguồn có thể cấp cho 2 đến 3 vạn người với tiêu chuẩn 150 l/người/ngày Tỉnh Hà Giang đã triển khai thăm dò và xây dựng thử nghiệm hồ trữ nước

Xà Phìn tại bản Xà Phìn B, xã Xà Phìn huyện Đồng Văn Thực tế bể này đã trữ được nước Mô hình này có thể áp dụng ở nhiều nơi

- Đề tài khoa học cấp nhà nước Nghiên cứu các giải pháp giảm nhẹ thiên tai hạn hán

ở các tình Duyên hải miền Trung (từ Hà Tĩnh đến Bình Thuận) của GS TS Đào Xuân Học đã nghiên cứu ảnh hưởng của hạn hán tới phát triển kinh tế xã hội vùng Duyên hải, nêu lên tính đặc thù của vùng Duyên hải Trung bộ, xác định nhu cầu nước cho các hộ dùng nước trong vùng, đánh giá khả năng nguồn nước có thể cung ứng cho các hộ dùng nước Đề tài đã phân cấp hạn theo các hệ số khô hạn, hệ số thuỷ nhiệt cải biên, hệ số hạn

và đi đến kết luận: “Hạn tự nhiên ở vùng nghiên cứu là rất nặng nề, năm nào cũng xảy ra hạn với mức độ khác nhau” Nghiên cứu cũng đề ra 2 giải pháp giảm nhẹ hạn cơ bản: Giải pháp công trình và phi công trình Với các giải pháp công trình bằng đề nghị xây dựng các công trình trữ nước, phân phối nước nhất là tích cực xây dựng các hồ chứa để điều tiết nước Giải pháp phi công trình bao gồm tích cực phủ xanh đất trống đồi trọc Cơ cấu mùa vụ cây trồng sao cho phù hợp với nguồn nước từng vùng, từng địa phương Phương pháp điều chỉnh và phân phối nước cho các năm khô hạn, sử dụng công nghệ tưới tiết kiệm nước và công nghệ gieo trồng hạn chế thoát bốc hơi bằng ni lông phủ Đề tài mang một ý nghĩa khoa học và thực tiễn đã và đang được áp dụng ở các tỉnh duyên hải Trung bộ Đây là đề tài đã đưa ra được nhiều luận cứ khoa học để đánh giá khô hạn, các chỉ số dùng trong dự báo hạn và những công nghệ cần áp dụng trong vùng khô hạn

- Việc sử dụng những vật liệu mới như vải địa kỹ thuật, bê tông vỏ mỏng để tránh mất nước trong các ao núi, các bể hốc đá cũng đã được nghiên cứu và là một trong những giải pháp quan trọng đối với những công trình trữ nước do tránh được thất thoát nước TS Nguyễn Hồng Cầu (1999) đã tiến hành nghiên cứu tại 4 huyện của Hà Giang, Sơn La, Lai Châu và đã chỉ ra được một số tác dụng và hạn chế cũng như đã đưa ra được một số giải pháp điều chỉnh cần thiết khi áp dụng các loại vật liệu này

- Công nghệ thu trữ nước mưa vùng khô hạn được áp dụng tại xã Hồng Phong - huyện Bắc Bình – tỉnh Bình Thuận Mô hình được bắt đầu triển khai từ giữa năm 2005, trên quy mô 4 ha, đã hoàn thành xây dựng và đưa vào sử dụng 13 hồ thu trữ nước loại