Nghiên cứu đánh giá khả năng lấy nước ngược qua âu thuyền cầu cất bổ sung nguồn nước cấp cho hệ thống thủy lợi bắc hưng hải

LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành Kỹ thuật tài nguyên nước với đề tài “Nghiên cứu đánh giá khả năng lấy nước ngược qua âu thuyền Cầu Cất bổ sung nguồn nước cấp cho hệ thố

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đề tài luận văn là do tôi làm và được sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Lê Văn Chín Trong quá trình làm tôi có tham khảo các tài liệu liên quan

nhằm khẳng định thêm sự tin cậy và cấp thiết của đề tài Các tài liệu trích dẫn rõ nguồn gốc và các tài liệu tham khảo được thống kê chi tiết Những nội dung và kết quả trình bày trong Luận văn là trung thực, khách quan và phù hợp với thực tiễn của công trình Nếu vi phạm tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Hà Nội, ngày 20 tháng 09 năm 2017

TÁC GI Ả

Nguy ễn Gia Thành

LỜI CẢM ƠN

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành Kỹ thuật tài nguyên nước với đề tài “Nghiên cứu đánh giá khả năng lấy nước ngược qua âu thuyền Cầu Cất bổ sung nguồn nước cấp cho hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải” là kết quả của quá trình cố gắng

không ngừng của bản thân và được sự giúp đỡ, động viên khích lệ của các thầy, bạn bè đồng nghiệp và người thân Qua trang viết này tác giả xin gửi lời cảm ơn tới những người đã giúp đỡ tôi trong thời gian học tập, nghiên cứu khoa học vừa qua

Đặc biệt, xin chân thành bày tỏ lời cảm ơn trân trọng đến PGS.TS Lê Văn Chín đã tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện tốt nhất cho tôi hoàn thành làm luận vặn Xin chân thành

cảm ơn toàn thể quý thầy cô trong Bộ môn Kỹ thuật và Quản lý tưới, khoa Kỹ thuật tài nguyên nước, Trường Đại học Thuỷ lợi đã tận tình truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm quý báu trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn

Xin chân thành cảm ơn Công ty TNHH MTV KTCTTL Bắc Hưng Hải; Các đơn vị liên quan đã giúp đỡ tôi rất nhiều từ quá trình khảo sát, xây dựng bài toán đến góp ý

hiệu chỉnh hệ thống; đặc biệt là đã phối hợp kiểm tra, thử nghiệm, sử dụng đánh giá

kết quả nghiên cứu cho tôi trong quá trình làm luận văn

Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, đơn vị công tác và các đồng nghiệp đã

hỗ trợ tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn

Hà Nội, ngày 20 tháng 09 năm 2017

TÁC GI Ả

Nguy ễn Gia Thành

M ỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỞ ĐẦU 1

1 Sự cần thiết của đề tài 1

1.1 Sơ lược hệ thống Bắc Hưng Hải 1

1.2 Sự cần thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 3

3 Phạm vi nghiên cứu 3

3.1 Đối tượng nghiên cứu 3

3.2 Phạm vi nghiên cứu 3

3.3 Nội dung nghiên cứu 4

4 Phương pháp nghiên cứu 4

4.1 Cách tiếp cận 4

4.2 Phương pháp nghiên cứu 4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 5

1.1 Tổng quan về vấn đề nghiên cứu 5

1.1.1 Tổng quan về vấn đề nghiên cứu trên thế giới 5

1.1.2 Tổng quan về vấn đề nghiên cứu trong nước 6

1.2 Tổng quan hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải 8

1.2.1 Điều kiện tự nhiên vùng nghiên cứu 8

1.2.2 Hiện trạng dân sinh kinh tế - xã hội trong vùng nghiên cứu 12

1.3 Tác động của khí tượng và thuỷ văn công trình đến khả năng lấy nước qua âu thuyền Cầu Cất 17

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO KHẢ NĂNG CẤP NƯỚC QUA ÂU THUYỀN CẦU CẤT 19

2.1 Dự báo dân số và phát triển của nền kinh tế trong hệ thống thuỷ lợi Bắc Hưng Hải 19

2.1.1 Dự báo phát triển dân số 19

2.1.2 Phương hướng phát triển ngành nông nghiệp 20

2.1.3 Dự báo phát triển khu công nghiệp 21

2.2 Xác định nhu cầu nước của các đối tượng dùng nước trong vùng nghiên cứu 22

2.2.1 Tài liệu, số liệu khí tượng 22

2.2.2 Chỉ tiêu của đất trong lưu vực 24

2.2.3 Tài liệu nông nghiệp 24

2.2.4 Kết quả tính toán nhu cầu nước cho các đối tượng dùng nước 26

2.2.5 Tổng nhu cầu nước của các đối tượng dùng nước 28

2.3 Hiện trạng cấp nước trong hệ thống 36

2.3.1 Khái quát chung 36

2.3.2 Hiện trạng cấp nước trong hệ thống Bắc Hưng Hải 38

2.4 Phân tích khả năng cấp nước tưới của các công trình đầu mối trong hệ thống 40

2.4.1 Phân tích đánh giá khả năng cấp nước của công trình đầu mối lấy nước từ sông Hồng 40

2.4.2 Phân tích đánh giá khả năng cấp nước của công trình đầu mối lấy nước từ sông Luộc và sông Đuống 40

2.4.3 Phân tích đánh giá khả năng cấp nước của công trình đầu mối lấy nước từ sông Thái Bình (Âu thuyền Cầu Cất) 41

CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO KHẢ NĂNG CẤP NƯỚC CỦA ÂU THUYỀN CẦU CẤT 43

3.1 Nhiệm vụ cấp nước của âu thuyền Cầu Cất 43

3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến việc cấp nước qua âu thuyền Cầu Cất 43

3.3 Tính toán thủy lực xác định khả năng cấp nước qua âu thuyền Cầu Cất 43

3.3.1 Xây dựng và thiết lập mô hình 43

3.3 2 Hiệu chỉnh mô hình 53

3.4 Đề xuất giải pháp cấp nước 60

3.4.1 Xác định giai đoạn lấy nước bất lợi nhất cho hệ thống qua âu thuyền Cầu Cất 60 3.4.2 Đánh giá khả năng cung cấp nước của âu thuyền Cầu Cất 61

3.5 Lựa chọn phương án cấp nước 64

3.5.1 Phương án cấp nước cho vùng tưới và cấp nước của âu thuyền Cầu Cất 64

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 78

1 Kết luận 78

2 Kiến nghị 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 80

CÁC PHỤ LỤC 82

PHỤ LỤC 1 KẾT QUẢ TÍNH TOÁN NHU CẦU NƯỚC CHO CÁC LOẠI CÂY TRỒNG 82

PHỤ LỤC 2: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN THỦY LỰC CÁC PHƯƠNG ÁN CẤP NƯỚC 92

DANH M ỤC BẢNG

Bảng 1.1 Số liệu hành chính, diện tích, dân số hệ thống Bắc Hưng Hải 12

Bảng 1.2 Số liệu hành chính, diện tích, dân số vùng cấp nước âu thuyền Cầu Cất năm

2016 12

Bảng 1.3 Phân bố dân cư vùng Bắc Hưng Hải năm 2016 13

Bảng 1.4 Phân bố dân cư vùng cấp nước của Âu thuyền Cầu Cất năm 2016 13

Bảng 1.5 Tổng giá trị GDP và GDP bình quân đầu người các tỉnh trong vùng Bắc Hưng Hải năm 2016 13

Bảng 1.6 Diện tích, cơ cấu sử dụng đất nông nghiệp vùng tưới Âu thuyền Cầu Cất năm 2016 14

Bảng 1.7 Diện tích, năng suất, sản lượng lúa vùng cấp nước âu thuyền Cầu Cất năm

2016 14

Bảng 1.8 Diện tích, cơ cấu cây trồng trong vùng cấp nước âu thuyền Cầu Cất năm

2016 14

Bảng 1.9 Số lượng gia súc, gia cầm vùng cấp nước âu thuyền Cầu Cất 2016 15

Bảng 1.10 Diện tích, năng suất, sản lượng thủy sản vùng cấp nước Âu thuyền Cầu Cất năm 2016 15

Bảng 1.11 Diện tích đất công nghiệp vùng tưới và cấp nước của Âu thuyền Cầu Cất 16

Bảng 2.1 Dự báo dân số vùng Bắc Hưng Hải giai đoạn 2030 19

Bảng 2.2 Dân số trong vùng cấp nước của âu thuyền Cầu Cất giai đoạn 2030 19

Bảng 2.3 Cơ cấu cây trồng lúa vùng cấp nước âu thuyền Cầu Cất giai đoạn 2030 20

Bảng 2.4 Số lượng gia súc, gia cầm vùng cấp nước âu thuyền Cầu Cất giai đoạn 2030 21

Bảng 2.5 Nuôi trông thủy sản vùng cấp nước âu thuyền Cầu Cất giai đoạn 2030 21

Bảng 2.6 Diện tích đất công nghiệp thuộc vùng tưới và cấp nước của Âu thuyền Cầu

Cất giai đoạn 2030 21

Bảng 2.7 Lượng mưa trung bình tháng trong nhiều năm trạm Hải Dương 22

Bảng 2.8 Nhiệt độ trung bình tháng trong nhiều năm tại trạm Hải Dương 22

Bảng 2.9 Độ ẩm tương đối trung bình tháng trong nhiều năm tại trạm Hải Dương 22

Bảng 2.11 Tốc độ gió trung bình tháng trong nhiều năm tại trạm Hải Dương 23

Bảng 2.12 Chỉ tiêu cơ lý của đất 24

Bảng 2.13 Thời vụ cây trồng 25

Bảng 2.14 Thời kỳ sinh trưởng và hệ số cây trồng của lúa 25

Bảng 2.15 Thời kỳ và hệ số cây trồng của cây trồng cạn 25

Bảng 2.16 Chiều sâu bộ rễ của cây trồng cạn 26

Bảng 2.17 Bảng thống kê chọn mô hình mưa đại diện ứng với từng thời vụ trạm Hải Dương 26

Bảng 2.18 Mô hình mưa vụ Chiêm ứng với tần suất thiết kế P=85% - Trạm Hải Dương 27

Bảng 2.19 Mô hình mưa vụ Mùa ứng với tần suất thiết kế P=85% - Trạm Hải Dương 27

Bảng 2.20 Mô hình mưa vụ Đông ứng với tần suất thiết kế P=85% - Trạm Hải Dương 27

Bảng 2.21 Tổng hợp kết quả tính toán mô hình mưa tưới ứng với tần suất thiết kế P=85% 27

Bảng 2.22 Lượng nước yêu cầu cho các loại cây trồng vùng tưới âu thuyền Cầu Cất giai đoạn hiện tại 28

Bảng 2.23 Lượng nước yêu cầu cho các loại cây trồng vùng tưới âu thuyền Cầu Cất giai đoạn tương lai 2030 - Kịch bản RCP4.5 28

Bảng 2.24 Lượng nước yêu cầu cho các loại cây trồng vùng tưới âu thuyền Cầu Cất giai đoạn tương lai 2030 – Kịch bản RCP8.5 29

Bảng 2.25 Kết quả tính toán tổng lượng nước yêu cầu cấp nước cho chăn nuôi cho vùng tưới Âu thuyền Cầu Cất giai đoạn hiện tại 30

Bảng 2.26 Kết quả tính toán tổng lượng nước yêu cầu cấp nước cho chăn nuôi cho vùng tưới Âu thuyền Cầu Cất giai đoạn 2030 30

Bảng 2.27 Kết quả tổng lượng nước yêu cầu cấp cho sinh hoạt giai đoạn hiện tại 31

Bảng 2.28 Kết quả tổng lượng nước yêu cầu cấp cho sinh hoạt giai đoạn 2030 31

Bảng 2.29 Tổng hợp diện tích nuôi trồng thủy sản cho vùng Bắc Hưng Hải 32

Bảng 2.30 Kết quả tính toán lượng nước cấp cho nuôi trồng thủy sản tính trên 1ha mặt

nước 32

Bảng 2.31 Kết quả tính toán tổng lượng nước cấp cho nuôi trồng thủy sản hiện tại 33

Bảng 2.32 Kết quả tính toán tổng lượng nước cấp cho nuôi trồng thủy sản giai đoạn 2030 33

Bảng 2.33 Kết quả tính toán tổng lượng nước cấp cho các khu công nghiệp thuộc vùng cấp nước của âu thuyền Cầu Cất năm 2016 34

Bảng 2.34 Kết quả tính toán tổng lượng nước cấp cho các khu công nghiệp thuộc vùng cấp nước của âu thuyền Cầu Cất giai đoạn 2030 34

Bảng 2.35 Kết quả tính toán lưu lượng để duy trì dòng chảy môi trường giai đoạn hiện tại 34

Bảng 2.36 Kết quả tính toán lưu lượng để duy trì dòng chảy môi trường giai đoạn 2030 35

Bảng 2.37 Kết quả tính toán lưu lượng nước yêu cầu của các ngành theo tháng vùng tưới âu thuyền Cầu Cất giai đoạn hiện tại 35

Bảng 2.38 Kết quả tính toán lưu lượng nước yêu cầu của các ngành theo tháng vùng âu thuyền Cầu Cất giai đoạn 2030 35

Bảng 2.39 Mực nước trung bình nhiều năm trước và sau khi có hồ chứa Hòa Bình 37

Bảng 2.40 Đặc trựng lưu lượng (m3 /s) tại trạm Sơn Tây và trạm Hà Nội 37

Bảng 3.1 Chỉ tiêu cơ bản của các lưu vực cấp nước âu thuyền Cầu Cất 52

Bảng 3.2 Kết quả tính toán lưu lượng yêu cầu dùng nước giai đoạn hiện tại 52

Bảng 3.3 Hệ số nhám tại vị trí mặt cắt trên các nhánh sông 57

Bảng 3.4 Kết quả mực nước lớn nhất giữa thực đo và tính toán mô phỏng 57

Bảng 3.5 Kết quả mực nước nhỏ nhất giữa thực đo và tính toán mô phỏng 57

Bảng 3.6 Kết quả kiểm tra hệ số Nash bước hiệu chỉnh mô hình 57

Bảng 3.7 Bảng thống kê kết quả các phương án 76

DANH M ỤC HÌNH

Hình 1.1: Bản đồ hệ thống Bắc Hưng Hải 9

Hình 1.2 Âu Thuyền Cầu Cất, phường Ngọc Châu, thành phố Hải Dương 10

Hình 3.1 Sơ đồ áp dụng mô hình thủy lực vào bài toán 47

Hình 3.2 Sơ đồ tính toán thủy lực hệ thống thủy lợi tưới Âu thuyền Cầu Cất 48

Hình 3.3 Sơ đồ thủy lực hệ thống tưới Âu thuyền Cầu Cất 49

Hình 3.4 Bản đồ phân vùng tưới (lưu vực) vùng cấp nước Âu thuyền Cầu Cất 51

Hình 3.5 Vị trí cống Bá Thủy - điểm kiểm định tại các cống thuộc vùng tưới Âu thuyền Cầu Cất 53

Hình 3.6 Kết quả hình thành các giá trị toàn mạng lưới hệ thống Bắc Hưng Hải trong mô hình MIKE 11 56

Hình 3.7 Quá trình mực nước thực đo và tính toán tại hạ lưu cống Bá Thủy từ 0h ngày 25/01/2015 đến 24h ngày 28/02/2015 57

Hình 3.8 Diễn biến mực nước trên sông Thái Bình 58

Hình 3.9 Diễn biến mực nước trên sông Kim Sơn từ ngã 3 sông Tràng Kỷ đến âu thuyền Cầu Cất 58

Hình 3.10 Diễn biến mực nước trên sông Tràng Kỹ 59

Hình 3.11 Diễn biến mực nước trên sông Đình Đào 59

Hình 3.12 Diễn biến mực nước trên sông Thạch Khôi 59

Hình 3.13 Mực nước tại vị trí mặt cắt phía thượng lưu cống Bá Thủy 60

Hình 3.14 Mực nước trên sông Kim Sơn đoạn từ âu thuyền Cầu Cất đến cống Tranh giai đoạn đổ ải từ 27/1 đến 10/2 62

Hình 3.15 Mực nước tại thượng lưu âu thuyền Cầu Cất (trong sông Kim Sơn) 62

Hình 3.16 Mực nước tại hạ lưu âu thuyền Cầu Cất (ngoài sông Thái Bình) 63

Hình 3.17 Đường quá trình mực nước thượng, hạ lưu âu thuyền Cầu Cất giai đoạn đổ ải từ ngày 27/1 đến ngày 10/2 63

Hình 3.18 Mực nước trên sông Kim Sơn đoạn từ âu thuyền Cầu Cất đến cống Tranh giai đoạn đổ ải từ 27/1 đến 10/2 (bâu=10m;Z đáy âu = -1,5m) 65

Hình 3.19 Mực nước tại thượng lưu âu thuyền Cầu Cất (trong sông Kim Sơn) (bâu=10m;Z đáy âu = -1,5m) 65

Hình 3.20 Mực nước tại hạ lưu âu thuyền Cầu Cất (ngoài sông Thái Bình) (bâu=10m;Z đáy âu = -1,5m) 66Hình 3.21 Đường quá trình mực nước thượng, hạ lưu âu thuyền Cầu Cất giai đoạn đổ

ải từ ngày 27/1 đến ngày 10/2 (bâu=10m;Z đáy âu = -1,5m) 66 Hình 3.22 Mực nước trên sông Kim Sơn đoạn từ âu thuyền Cầu Cất đến cống Tranh giai đoạn đổ ải từ 27/1 đến 10/2 (bâu=11m;Z đáy âu = -1,5m) 67 Hình 3.23 Mực nước tại thượng lưu âu thuyền Cầu Cất (trong sông Kim Sơn) (bâu=11m;Z đáy âu = -1,5m) 67 Hình 3.24 Mực nước tại hạ lưu âu thuyền Cầu Cất (ngoài sông Thái Bình) (bâu=11m;Z đáy âu = -1,5m) 67Hình 3.25 Đường quá trình mực nước thượng, hạ lưu âu thuyền Cầu Cất giai đoạn đổ

ải từ ngày 27/1 đến ngày 10/2 (bâu=11m;Z đáy âu = -1,5m) 68 Hình 3.26 Mực nước trên sông Kim Sơn đoạn từ âu thuyền Cầu Cất đến cống Tranh giai đoạn đổ ải từ 27/1 đến 10/2 (bâu=12m;Z đáy âu = -1,5m) 68 Hình 3.27 Mực nước tại thượng lưu âu thuyền Cầu Cất (trong sông Kim Sơn) (bâu=12m;Z đáy âu = -1,5m) 69 Hình 3.28 Mực nước tại hạ lưu âu thuyền Cầu Cất (ngoài sông Thái Bình) (bâu=12m;Z đáy âu = -1,5m) 69Hình 3.29 Đường quá trình mực nước thượng, hạ lưu âu thuyền Cầu Cất giai đoạn đổ

ải từ ngày 27/1 đến ngày 10/2 (bâu=12m;Z đáy âu = -1,5m) 69Hình 3.30 Mực nước trên sông Kim Sơn đoạn từ âu thuyền Cầu Cất đến cống Tranh giai đoạn đổ ải từ 27/1 đến 10/2 (bâu=8m;Z đáy âu = -2,0m) 70 Hình 3.31 Mực nước tại thượng lưu âu thuyền Cầu Cất (trong sông Kim Sơn) (bâu=8m;Z đáy âu = -2,0m) 70 Hình 3.32 Mực nước tại hạ lưu âu thuyền Cầu Cất (ngoài sông Thái Bình) (bâu=8m;Z đáy âu = -2,0m) 71 Hình 3.33 Đường quá trình mực nước thượng, hạ lưu âu thuyền Cầu Cất giai đoạn đổ

ải từ ngày 27/1 đến ngày 10/2 (bâu=8m;Z đáy âu = -2,0m) 71Hình 3.34 Mực nước trên sông Kim Sơn đoạn từ âu thuyền Cầu Cất đến cống Tranh giai đoạn đổ ải từ 27/1 đến 10/2 (b = -2,0m) 72

Hình 3.35 Mực nước tại thượng lưu âu thuyền Cầu Cất (trong sông Kim Sơn) (bâu=9m;Z đáy âu = -2,0m) 72Hình 3.36 Mực nước tại hạ lưu âu thuyền Cầu Cất (ngoài sông Thái Bình) (bâu=9m;Zđáy âu = -2,0m) 73 Hình 3.37 Đường quá trình mực nước thượng, hạ lưu âu thuyền Cầu Cất giai đoạn đổ

ải từ ngày 27/1 đến ngày 10/2 (bâu=9m;Zđáy âu = -2,0m) 73 Hình 3.38 Mực nước trên sông Kim Sơn đoạn từ âu thuyền Cầu Cất đến cống Tranh giai đoạn đổ ải từ 27/1 đến 10/2 (bâu=10m; Zđáy âu = -2,0m) 74 Hình 3.39 Mực nước tại thượng lưu âu thuyền Cầu Cất (trong sông Kim Sơn) (bâu=10m;Z đáy âu = -2,0m) 74Hình 3.40 Mực nước tại hạ lưu âu thuyền Cầu Cất (ngoài sông Thái Bình) (bâu=10m;Z đáy âu = -2,0m) 75 Hình 3.41 Đường quá trình mực nước thượng, hạ lưu âu thuyền Cầu Cất giai đoạn đổ

ải từ ngày 27/1 đến ngày 10/2 (bâu=10m;Z đáy âu = -2,0m) 75

MỞ ĐẦU

1 Sự cần thiết của đề tài

1.1 Sơ lược hệ thống Bắc Hưng Hải

Hệ thống thuỷ lợi Bắc Hưng Hải được xây dựng bắt đầu từ cuối năm 1958, có vị trí địa

lý nằm ở giữa đồng bằng sông Hồng có diện tích tự nhiên là 214.932ha, được xác định theo toạ độ: 20º30’ đến 21º07’ vĩ độ Bắc; 105º50’ đến 106º36’ kinh độ Đông, được bao bọc bởi 4 con sông lớn:

Sông Đuống ở phía Bắc với độ dài phần chảy qua hệ thống là 67km;

Sông Luộc ở phía Nam với độ dài phần chảy qua hệ thống là 72km;

Sông Thái Bình ở phía Đông với độ dài phần chảy qua hệ thống là 73km;

Sông Hồng ở phía Tây với độ dài phần chảy qua hệ thống là 57km

Toàn khu vực rộng: 214.932ha, diện tích phần trong đê là 192.045ha, ngoài đê 22.887ha bao gồm đất đai của toàn bộ tỉnh Hưng Yên (10 huyện), 7 huyện thị của Hải

Dương, 3 huyện của tỉnh Bắc Ninh và 2 quận, huyện của thành phố Hà Nội

Hệ thống Thủy lợi Bắc Hưng Hải bao gồm:

Cụm công trình đầu mối cống Xuân Quan, cống Báo đáp;

1.2 Sự cần thiết của đề tài

Hệ thống Bắc Hưng Hải được xây dựng từ năm 1958, với 4 lần quy hoạch hoàn chỉnh

hệ thống và 2 lần xây dựng Quy trình vận hành hệ thống (1985, 2016) Trải qua hơn

50 năm sử dụng và khai thác, cùng với một số tác động của tự nhiên và xã hội đã làm cho hệ thống trở nên bất cập và bộc lộ một số hạn chế, đặc biệt là hạn chế về cấp nước tưới cho nông nghiệp Theo báo cáo rà soát quy hoạch thủy lợi của hệ thống Bắc Hưng

Hải được lập năm 2007, ngoài nhiệm vụ cấp nước cho nông nghiệp, hệ thống còn cấp nước cho nuôi trồng thủy sản, chăn nuôi, dân sinh và dòng chảy môi trường Ngoài ra, công tác tích nước cho hệ thống phụ thuộc phần lớn vào việc xả nước của hồ Hòa Bình

và hồ Thác Bà Những năm gần đây việc cung cấp nước cho vụ Đông Xuân gặp rất nhiều khó khăn điển hình như các năm 2005 và 2006 Nguồn nước vào hệ thống bị hạn

chế, mực nước ngoài cửa Xuân Quan có lúc thấp hơn mực nước trong hệ thống, cho nên diện tích phía sau cống Bá Thủy và Neo phải lấy nước ngược từ cống Cầu Xe và

An Thổ, việc lấy nước ngược này đã làm ảnh hưởng đến chất lượng nước tưới cho vùng

Theo thống kê thì diện tích bị hạn trong vùng hàng năm khoảng 33.000-36.000ha, cụ

thể năm 2003 hạn 33.750ha, năm 2004 hạn 3.430ha Tuy toàn bộ diện tích được gieo

cấy nhưng phải kéo dài thời gian gieo cấy, chậm thời vụ, nên ảnh hưởng nhiều đến năng suất cây trồng, và ảnh hưởng đến các vụ khác Mặt khác tình hình thời tiết khí tượng thủy văn trong khu vực những năm gần đây có nhiều diễn biến bất lợi đối với

sản xuất nông nghiệp, nắng hạn ở vụ Chiêm Xuân, mưa úng lớn ở vụ mùa là những thách thức lớn đối với công tác thủy lợi

Trong những năm gần đây, thời tiết khí tượng thủy văn diễn biến theo chiều hướng bất thường và cực đoan hơn giai đoạn trước, nền nhiệt độ cao hơn TBNN Lượng mưa về mùa khô giảm khá nhiều; vụ Đông Xuân 2012 - 2013, tổng lượng mưa là 190,5mm,

thấp hơn trung bình nhiều năm 61,6mm, thấp hơn cùng kỳ năm trước 14,5mm; mực nước trên sông Hồng tại Xuân Quan thấp hơn TBNN từ 0m73 - 2m96 Mặc dù đã có

sự điều tiết của hồ Hòa Bình mực nước tại cống Xuân Quan (công trình đầu mối, lấy nước từ sông Hồng) thấp hơn so với thiết kế từ 0,25 đến 0,4m Do vậy hệ thống phải

lấy nước ngược qua cống Cầu Xe (lấy nước từ sông Thái Bình) và cống An Thổ (lấy

nước từ sông Luộc) bổ sung nguồn nước cho hệ thống Trong giai đoạn đổ ải, tổng

cầu lấy vào của hệ thống Những năm hạn (năm 1998, năm 2004) tổng lượng nước

lấy ngược chiếm 40-50% tổng lượng yêu cầu lấy vào của hệ thống Như vậy nguồn

cấp cho hệ thống còn thiếu và không an toàn (nếu mực nước ở Cầu Xe, An Thổ ở mức thấp hoặc độ mặn vượt giới hạn cho phép sẽ bị hạn do cống Xuân Quan không đủ khả năng cấp nước toàn hệ thống trong giai đoạn đổ ải) Như vậy, để đáp ứng nhu cầu

dùng nước của hệ thống, thời gian qua Công ty đã phải điều hành lấy nước ngược từ

Cầu Xe, An Thổ bổ sung nguồn nước cho hệ thống đáp ứng yêu cầu dùng nước Tuy nhiên, để ứng phó với tình hình diễn biến khí tượng như hiện nay cần tìm kiếm các nguồn lấy nước khác bổ sung nước cho hệ thống Qua thực tế quản lý vận hành nhiều năm cho thấy, ngoài cống Cầu Xe, An Thổ bổ sung nước ngược cung cấp cho hệ

thống, Âu thuyền Cầu Cất có đủ năng lực để lấy nước ngược bổ sung cho hệ thống

Âu thuyền Cầu Cất là một trong các công trình lấy nước ngược bổ sung vào hệ thống

thủy lợi Bắc Hưng Hải, đặc biệt cấp nước trực tiếp cho vùng Cẩm Giàng - Thành phố

Hải Dương và vùng Tứ Kỳ- Gia Lộc Nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế xã hội cho hiện tại và tương lai và yêu cầu cấp nước bổ sung cho hệ thống là mục tiêu lâu dài

Do đó, việc “Nghiên cứu đánh giá khả năng lấy nước ngược qua âu thuyền Cầu

Cất bổ sung nguồn nước cho hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải” là cần thiết và cấp

bách

2 Mục tiêu nghiên cứu

Đánh giá khả năng lấy nước bổ sung từ âu thuyền Cầu Cất (lấy nước từ sông Thái Bình) và đề xuất giải pháp nâng cao khả năng lấy nước của công trình

3 P hạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

Hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải

3.2 Phạm vi nghiên cứu

Vùng cấp nước Âu thuyền Cầu Cất, bao gồm một phần diện tích đất nông nghiệp của huyện Cẩm Giàng, toàn bộ diện tích đất nông nghiệp của thành phố Hải Dương, huyện Gia Lộc, và một phần của huyện Tứ Kỳ thuộc hệ thống thuỷ lợi Bắc Hưng Hải

3.3 Nội dung nghiên cứu

- Từ điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội; điều kiện khí tượng, thuỷ văn; điều kiện đất đai thổ nhưỡng hệ thống thuỷ lợi Bắc Hưng Hải và dự báo xu hướng trong giai đoạn tời từ đó xác định được nhu cầu dùng nước của vùng nghiên cứu

- Trên cơ sở lý thuyết, thực tiễn vận hành và điều kiện thuỷ văn sông Thái Bình phân tích, đánh giá khả năng lấy nước ngược qua âu thuyền Cầu Cất bổ sung cấp nguồn cho hệ thống thuỷ lợi Bắc Hưng Hải

- Đề xuất, lựa chọn các giải pháp chủ yếu nhằm nâng cao khả năng cấp nước

phục vụ tưới của âu thuyền Cầu Cất phù hợp với yêu cầu phát triển kinh tế - xã hội

4 P hương pháp nghiên cứu

- Phương pháp điều tra thực địa, thu thập số liệu và đánh giá;

- Phương pháp phân tích, thống kê, tổng hợp;

- Phương pháp chuyên gia;

- Phương pháp mô hình hoá

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về vấn đề nghiên cứu

1.1.1 Tổng quan về vấn đề nghiên cứu trên thế giới

Hiện nay, trên thế giới đã có các nghiên cứu về ảnh hưởng của biến đổi khí hậu, nước

biển dâng tới việc cung cấp nước tưới của hệ thống thủy lợi, cũng như các nghiên cứu

về giải pháp lấy nước từ sông cung cấp cho hệ thống thủy lợi khi mực nước xuống

thấp Một số nghiên cứu liên quan trên thế giới, cụ thể như sau:

Nghiên cứu ưu tiên cung cấp nước tưới cho hệ thống tưới ở tỉnh Oronts, Lebanon của tác giả Roula Bachour và Manal Al Arab năm 2011, các giả đã nghiên cứu về khả năng khai thác nước của các dòng sông trong tỉnh để ưu tiên cấp nước cho các hệ

thống tưới; Nghiên cứu nhận dạng sự thiếu hụt nước tưới và đề xuất giải pháp thích ứng với hạn hán và biến đổi khí hậu ở lưu vực sông Heihe, Trung Quốc của tác giả Xiangzheng Deng và Chunhong Zhao, trong bài báo này các tác giả đã đi nghiên cứu

về nhận dạng sự thiếu hụt nước tưới của các hệ thống thủy lợi dưới các kịch bản biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế trong lưu vực sông Heihe, kết quả của bài báo các tác

giả đã đánh giá được mức độ ảnh hưởng và đề xuất một số giải pháp ứng phó với biến đổi khí hậu phù hợp Nghiên cứu nhu cầu nước và cấp nước cho lưu vực sông Corolado, USA của tác giả Michael L Connor (2012), trong nghiên cứu này đã đi nghiên cứu và tính toán về nhu cầu nước cho các ngành kinh tế trong tương lai và đề

xuất các giải pháp đáp ứng nhu cầu đó bằng biện pháp công trình và phi công trình Nghiên cứu ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế đến nhu cầu nước và

giải pháp thích ứng tại phía Bắc Đài Loan (2016), trong nghiên cứu này đã đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và phát triển đến nhu cầu nước và đề xuất các giải pháp thích ứng; Nghiên cứu mở rộng các hệ thống lấy nước ở vùng hạn hán của Mỹ

của tác giả David S Bowles và Trevor C Hunghes (2005), nghiên cứu này đã nghiên

cứu đánh giả nhu cầu nước tăng lên do hạn hán và yêu cầu nước của các hệ thống thủy

lợi và đề xuất mở rộng hệ thống lấy nước; Nghiên cứu công nghệ và phương pháp cải thiện hiệu quả lấy nước tưới của hệ thống thủy lợi của tác giả Robert G Evans và E

Jonh Sadler năm 2008, nghiên cứu này các tác giả đã đi nghiên cứu về các phương pháp và các công nghệ hiện đại để nâng cao hiệu quả sử dụng nước tưới của các công trình lấy nước phục vụ tưới Nghiên cứu tiềm năng tiết kiệm nước của hệ thống tưới

với mô phỏng và kết nối toàn cầu của tác giả J Jägermeyr, D Gerten và J Heinke năm

2015 Trong nghiên cứu này các tác giả đã đi nghiên cứu các các giải pháp để tiết kiệm nước trong hệ thống tưới trên phạm vi toàn cầu, các giải pháp được đề xuất như nhóm

giải pháp công trình và phi công trình Nghiên cứu về sử dụng nước hiệu quả trong tưới cho nông nghiệp, nghiên cứu điển hình ở Bari, Italy của tác giả A Hamdy năm

2007, trong nghiên cứu này tác giả đã đi tính toán, phân tích, so sánh hiệu quả của việc

sử dung nước với các ngành kinh tế khác Nghiên cứu thách thức và sự cấp bách trong

quản lý tưới trong tương lai tại Indonesia của tác giả Sigit Supadmo Arif và Murtiningrum năm 2012

1.1.2 Tổng quan về vấn đề nghiên cứu trong nước

Ở Việt Nam, công tác quy hoạch hoàn chỉnh hệ thống thủy lợi đều xác định nguồn nước cấp từ thượng nguồn chảy về hạ du hệ thống, dựa theo xu thế dốc tự nhiên của địa hình Đã có các nghiên cứu đến việc lấy nước tưới cho cây trồng từ các cống vùng triều, điển hình như: Đề tài cấp nhà nước do GS TS Lê Kim Truyền làm chủ nhiệm

“Nghiên cứu các giải pháp cấp nước mùa cạn cho các hệ thống thủy lợi dọc sông

Hồng’ năm 2005”, trong nghiên cứu này đã đi nghiên cứu các mức đồ hạ thấp của mực nước sông Hồng và đề xuất giải pháp lấy nước cho các kịch bản đó; Quy trình vận hành hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải do tác giả Lê Văn Chín làm chủ nhiệm (2016), trong nghiên cứu này đã đề xuất việc lấy nước tưới từ các cống từ sông Thái Bình như

Cầu Xe, An Thổ; Nghiên cứu đánh giá khả năng lấy nước của các cống tưới hệ thống thuỷ lợi Nam Thái Bình dưới ảnh hưởng của biến đổi khí hậu - nước biển dâng của tác

giả TS Nguyễn Thu Hiền (2012), nghiên cứu đánh giá khả năng lấy nước tại các cống tưới của hệ thống cho vụ Đông Xuân là vụ có nhu cầu dùng nước căng thẳng nhất ứng

với các năm trung bình và ít nước và đề ra một số giải pháp công trình và phi công trình cho hệ thống thủy nông Nam Thái Bình (Như nâng cấp và mở rộng các cống lấy nước, chuyển dịch cơ cấu cấy trồng ); Nghiên cứu biến động tài nguyên nước vùng đồng bằng sông Hồng trong bối cảnh biến đổi khí hậu của tác giả Lại Tiến Vinh

vùng đồng bằng sông Hồng, tác giả đề xuất các phương án: Hạ mực nước thiết kế cống Xuân Quan từ +1,85m xuống +1,5m hoặc Lắp trạm bơm với công suất 24.000 m3/h bên cạnh cống Xuân Quan để bơm nước bổ sung từ sông Hồng vào; Nghiên cứu một

số vấn đề kỹ thuật cống vùng triều cần tập trung nghiên cứu để phục vụ nông nghiệp

và nuôi trồng thuỷ sản ven biển của tác giải TS Đinh Vũ Thanh, nghiên cứu rất nhiều

hệ thống nuôi trồng thủy lợi ven biển cả nước đã thực hiện chuyển đổi, từ nông nghiệp sang nông nghiệp và thủy sản hoặc chỉ thuần thủy sản, nghiên cứu chỉ ra nhiều cống

chỉ có tiêu năng một triều (phía sông) và khẩu độ nhỏ không đáp ứng nhiệm vụ mới và chú trọng đề xuất phương án về tính toán xác định khẩu diện cống; Nghiên cứu tính toán cân bằng nước cho các ngành kinh tế của lưu vực sông Mã của các tác giả TS Lê Xuân Quang, TS Vũ Thế Hải, PGS.TS Nguyễn Thế Quảng-Viện nước, tưới tiêu và môi trường, nghiên cứu chỉ ra rằng lượng nước yêu cầu nhỏ hơn lượng nước đến, nhưng do phân bố không đều theo thời gian, những tháng mùa kiệt nhu cầu sử dụng nước lớn nhưng lượng nước đến lại ít, ngược lại những tháng mùa lũ lượng nước đến

rất rồi rào, nhu cầu sử dụng nước ít Do vậy vẫn còn những vùng thiếu nước về mùa

kiệt, cần có các giải pháp tưới tiêu khoa học, nâng cao hiệu quả quản lý vận hành, khai thác các công trình, ngoài ra còn có biện pháp trữ nước, chôn nước Đối với vùng thiếu nước nhiều lớn nhất cần có các biện pháp công trình và phi công trình để khắc phục; Nghiên cứu lập quy trình vận hành hệ thống thuỷ lợi thuộc dự án Gò Công - Tiền Giang để thích ứng với nước biển dâng của tác giả Mai Văn Phú, kết quả cho thấy tổ

hợp vận hành đáp ứng được 57% nhu cầu dùng nước của hệ thống trong mùa khô, đề

xuất giải pháp điều chỉnh quy hoạch sử dụng đất, lựa chọn cơ cấu cây trồng và mùa vụ cho từng vùng

Nhìn chung, các nghiên cứu đều nghiên cứu lấy nước qua cống dưới đê sông ngoài để

cấp nước cho vùng nghiên cứu, chưa có nghiên cứu lấy nước qua âu thuyền để cấp nước cho vùng nghiên cứu, vì nhiệm vụ chính của âu thuyền là phục vụ giao thông thuỷ cho thuyền qua lại Đối với Hệ thống thuỷ lợi Bắc Hưng Hải, âu thuyền Cầu Cất theo nhiệm vụ chính là phục vụ giao thông thuỷ cho thuyền bè qua lại từ hệ thống Bắc Hưng Hải ra sông Thái Bình, nhưng do hệ thống thiếu nước trầm trọng nhất là giai đoạn đổ ải có nhu cầu nước rất lớn Do vậy, một số năm gần đây công ty TNHH MTV KTCTTL Bắc Hưng Hải đã tận dụng lấy nước qua âu thuyền Cầu Cất để cấp nước tưới

cho hệ thống

1.2 Tổng quan hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải

1.2.1 Điều kiện tự nhiên vùng nghiên cứu

1.2.1.1 Vị trí địa lý

a) Vị trí địa lý hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải

Hệ thống Thuỷ lợi Bắc Hưng Hải có vị trí địa lý nằm ở giữa đồng bằng sông Hồng, được xác định theo toạ độ: 20º30’ đến 21º07’ vĩ độ Bắc; 105º50’ đến 106º36’ kinh độ Đông, được bao bọc bởi 4 con sông lớn:

- Sông Đuống ở phía Bắc với độ dài phần chảy qua hệ thống là 67km;

- Sông Luộc ở phía Nam với độ dài phần chảy qua hệ thống là 72km;

- Sông Thái Bình ở phía Đông với độ dài phần chảy qua hệ thống là 73km;

- Sông Hồng ở phía Tây với độ dài phần chảy qua hệ thống là 57km

Toàn khu vực rộng: 214.932ha, diện tích phần trong đê là 192.045ha, ngoài đê 22.887ha (Quy hoạch 2009) bao gồm đất đai của toàn bộ tỉnh Hưng Yên (10 huyện), 7

huyện thị của Hải Dương, 3 huyện của tỉnh Bắc Ninh và 2 quận, huyện của thành phố

Hà Nội

Hệ thống Bắc Hưng Hải có nhiệm vụ:

- Đảm bảo tưới cho 110.000ha đất canh tác lúa màu và cây công nghiệp; tạo nguồn cấp nước phục vụ chăn nuôi gia súc, gia cầm; nuôi trồng thuỷ sản, diện tích 12.000ha;

- Tạo nguồn cấp nước sinh hoạt cho hơn 3 triệu người dân và các khu công nghiệp tập trung và các cơ sở sản xuất tiểu thủ công nghiệp trong vùng, diện tích khoảng 4.300 ha;

- Tiêu nước, chống ngập úng cho diện tích phía trong đê 192.045ha, bảo vệ dân sinh,

sản xuất nông nghiệp và các cơ sở kinh tế khác;

ảy trên các trục sông, góp phần giảm thiểu ô nhiễm, cạn kiệt nguồn

nước, cải thiện môi trường sinh thái

Hình 1.1: Bản đồ hệ thống Bắc Hưng Hải b) Vị trí địa lý Âu thuyền Cầu Cất

Âu thuyền Cầu Cất (Âu thuyền thành phố Hải Dương) thuộc địa phận phường Ngọc Châu, thành phố Hải Dương Công trình được khởi công xây dựng năm 1965, hoàn thành năm 1967

Âu thuyền Cầu Cất có nhiệm vụ:

+ Giữ nước tưới vụ cho Chiêm

+ Tranh thủ tiêu úng vụ mùa, cùng với đê sông Thái Bình chống lụt cho thành phố Hải Dương;

+ Phục vụ giao thông thuỷ từ sông trục ra sông Thái Bình, thiết kế cho xà lan 100T và thuyền đinh 50T qua

Hình 1.2 Âu Thuyền Cầu Cất, phường Ngọc Châu, thành phố Hải Dương

1.2.1.2 Đặc điểm địa hình

Địa hình dốc dần từ Tây Bắc xuống Đông Nam hình thành 3 vùng chính:

- Ven sông Hồng, sông Đuống mức cao trung bình +4,00m đất pha thịt nhẹ, trung tính

ít chua, lượng thấm cao, nước ngầm ở thấp;

- Trung tâm khu vực cao trình từ +2,00m đến + 2,50m thuộc đất thịt nặng, độ chua cao, nước ngầm thấp;

- Ven sông Luộc, sông Thái bình thấp trung bình +1,00m đến +1,20m chỗ thấp nhất +0,50m chua vừa đến ít chua, mực nước ngầm cao

1.2.1.3 Đặc điểm địa chất

Đặc điểm địa chất trong vùng mang những nét đặc trưng của cấu trúc địa chất thuộc

sụt trũng sông Hồng, bề dày trầm tích đệ tứ chịu ảnh hưởng rõ rệt của cấu trúc mỏng

Hệ thống Bắc Hưng Hải nằm gọn trong ô trũng của vùng đồng bằng sông Hồng được

cấu tạo bằng các trầm tích bở rời thuộc kỷ Đệ tứ với chiều dày từ 150m ÷160m, do vậy

Hồng, bề dày trầm tích đệ tứ chịu ảnh hưởng rõ rệt của cấu trúc mỏng

1.2.1.4 Đặc điểm đất đai thổ nhưỡng

Đất đai được hình thành do phù sa sông Hồng - Thái Bình, thành phần cơ giới của đất

từ thịt nhẹ đến thịt pha nhiễm chua và nghèo lân, chia ra thành các loại sau:

1 - Loại đất phù sa sông Hồng không được bồi màu nâu thẫm trung tính, ít chua, đây là

loại đất tốt rất thích hợp cho trồng màu và lúa cao sản

2 - Loại đất phù sa sông Hồng không được bồi lắng trung tính ít chua glây trung bình,

loại đất này có tầng phù sa dày, thành phần cơ giới đất thịt trung bình đến thịt nặng,

loại đất này thích hợp cho cấy lúa 2 vụ

3 - Loại đất phù sa sông Hồng có tầng loang lổ không được bồi lắng, màu đất nâu nhạt,

tầng phù sa mỏng, thành phần cơ giới từ trung bình đến nặng, bị sét hoá mạnh, chất

hữu cơ phân huỷ chậm thường bị chua, cần được cải tạo

Trong đó, chủ yếu là đất phù sa Glây của hệ thống sông Hồng (Phg) chiếm tỷ lệ diện tích lớn nhất

1.2.1.5 Đặc điểm khí hậu

Lưu vực Bắc Hưng Hải nằm trong vùng đồng bằng Bắc Bộ, tuy không giáp với biển nhưng vẫn chịu ảnh hưởng của khí hậu miền duyên hải, hàng năm chia hai mùa rõ rệt: mùa nóng từ tháng 4 đến tháng 10, thời tiết nóng ẩm mưa nhiều Mùa đông lạnh, ít mưa từ tháng 11 đến tháng 3

1.2.1.6 Mạng lưới sông ngòi

Hệ thống Bắc Hưng Hải được bao bọc bởi 4 con sông lớn là: Sông Đuống ở phía Bắc, Sông Luộc ở phía Nam, Sông Thái Bình ở phía Đông và Sông Hồng ở phía Tây

Các sông nội đồng: Sông Kim Sơn, Sông Điện Biên, Sông Tây Kẻ Sặt, Sông Đình Đào, Kênh Cái - Cự Lộc - Lộng Khê, Lộng Khê - Cầu Xe, Lộng Khê - An Thổ, Sông

Cửu An, Sông Tràng Kỹ Các sông trên có nhiệm vụ dẫn nước tưới tiêu kết hợp đảm

bảo nhiệm vụ của hệ thống

1.2.2 Hiện trạng dân sinh kinh tế - xã hội trong vùng nghiên cứu

1.2.2.1 Hành chính

Vùng Bắc Hưng Hải theo các quyết định phân chia địa danh hành chính bao gồm địa

giới hành chính của 4 tỉnh: toàn bộ tỉnh Hưng Yên, 7 huyện và thành phố Hải Dương,

tỉnh Hải Dương, 3 huyện thuộc tỉnh Bắc Ninh và 2 quận huyện thuộc thành phố Hà

Nội Các địa danh hành chính cụ thể bao gồm 343 xã, 34 phường với diện tích tự nhiên 214.931ha, dân số 3.001.295 người

Bảng 1.1 Số liệu hành chính, diện tích, dân số hệ thống Bắc Hưng Hải

TT T ỉnh S ố xã Số phường, thị tr ấn DT t (ha) ự nhiên (người) Dân s ố

(Nguồn: Theo niên giám thống kê 2016 của các tỉnh)

Vùng cấp nước của âu thuyền Cầu Cất bao gồm: Một phần huyện Cẩm Giàng, thành

phố Hải Dương, huyện Gia Lộc, một phần của huyện Tứ Kỳ

Bảng 1.2 Số liệu hành chính, diện tích, dân số vùng cấp nước âu thuyền Cầu Cất năm

a) Dân cư, dân tộc: Vùng nghiên cứu là các tỉnh thuộc đồng bằng Bắc Bộ, dân tộc ở

đây chủ yếu là dân tộc Kinh sống định canh định cư từ đời này sang đời khác Mật độ dân số bình quân toàn vùng từ 1100 người/km2đến 1400 người/km2, trong đó thành thị

3800 người/km , nông thôn là 1242 người/km ỷ lệ nam nữ trong vùng gần

như tương đương nhau khoảng 50% Dân số ở thành thị là 501.621 người, nông thôn là 2.207.743 người chiếm 82% dân số toàn vùng;

b) Phân b ố dân cư theo đơn vị hành chính: Theo số liệu thống kê năm 2016 của các

tỉnh trong vùng nghiên cứu thì toàn bộ vùng có số dân là 3.001.295 người Trong đó

Hải Dương chiếm 35%, Hưng Yên 41%, Bắc Ninh 13%, Hà Nội 10%;

Lao động: Lứa tuổi trong độ tuổi lao động chiếm 53%, đây là lực lượng chủ yếu làm cho kinh tế vùng phát triển Lực lượng tham gia trong các ngành Nông - Lâm nghiệp là 77%, Công nghiệp là 9,5 – 9,7%, Thương nghiệp là 3,6% còn lại là các ngành nghề khác

Bảng 1.3 Phân bố dân cư vùng Bắc Hưng Hải năm 2016

Bảng 1.5 Tổng giá trị GDP và GDP bình quân đầu người các tỉnh trong vùng Bắc

Hưng Hải năm 2016

8,269 7,3 7,3 8,36

1.2.2.4 Hiện trạng nông nghiệp

Năng suất (tạ/ha)

Sản lượng (tấn)

Diện tích (ha)

Năng suất (tạ/ha)

Sản lượng (tấn)

Diện tích (ha)

Năng suất (tạ/ha)

Sản lượng (tấn)

TT Huyện, T.P Vụ chiêm xuân Lúa Ngô Lúa Vụ mùa Khoai Vụ đông năm Cả

Lang Rau, màu

vùng nghiên cứu được thể hiện trong bảng dưới đây

Bảng 1.9 Số lượng gia súc, gia cầm vùng cấp nước âu thuyền Cầu Cất 2016

TT Huyện, TP Trâu Bò Năm 2016 Lợn Gia cầm

Bảng 1.10 Diện tích, năng suất, sản lượng thủy sản vùng cấp nước Âu thuyền Cầu Cất

1.2.2.6 Hiện trạng công nghiệp

Những năm gần đây ngành công nghiệp đã đóng góp lớn vào phát triển kinh tế của

tỉnh Giá trị sản xuất ngành công nghiệp - xây dựng duy trì được tốc độ tăng trưởng cao trong một thời gian tương đối dài, bình quân giai đoạn 1996-2000 đạt 19,76%, giai đoạn 2001-2005 đạt 22,10%; trong đó tăng trưởng mạnh nhất là ngành công nghiệp

chế biến (20,21% và 19%); công nghiệp sản xuất điện nước (3,6% và 28,85%); công nghiệp khai khoáng (30,86% và 13,67%)

Cơ cấu sản xuất công nghiệp chuyển dịch theo hướng công nghiệp hoá, tăng nhanh các ngành có thể phát huy lợi thế và gắn sản xuất với thị trường trong và ngoài nước, như

công nghiệp chế biến Tỷ trọng giá trị sản xuất của các ngành công nghiệp chế biến trong cơ cấu năm 2005 chiếm 72,55% tăng so với năm 1995 là 7,25%, tăng bình quân 19% năm giai đoạn 2000-2005

Hiện tại toàn tỉnh có 8 khu công nghiệp tập trung (Nam sách, Phú Thái, Phúc Điền, Đại An, Việt Hoà, Lai Vu và Tân Trường), 31 cụm công nghiệp, 16 doanh nghiệp trung ương, 85 dự án đầu tư nước ngoài, 106HTX, 219 doanh ngiệp tư nhân, 451 công

ty SXCN, 35.000 hộ cá thể, 50 làng nghề có quy mô khá Với các sản phẩm có khối

lượng lớn và có uy tín trên thị trường trong và ngoài nước như sản phẩm điện, ô tô, xi

măng, máy bơm nước, giầy, may mặc, đồ sứ, đá mài, bánh đậu xanh

Giá trị sản xuất của công nghiệp trung ương năm 2005 là 5.630 tỷ đồng chiếm 51% giá

trị SXCN trên địa bàn Giai đoạn 2000-2005 thu hút được khoảng 85 dự án có vốn đầu

tư nước ngoài, nâng giá trị SXCN của khu vực này lên 3.100 tỷ đồng, chiếm 28% giá

trị SXCN trên địa bàn Công nghiệp địa phương phát triển khá 18%/năm giai đoạn 2000-2005 và đạt GTSX 2.320 tỷ đồng chiếm 21% giá trị SXCN trên địa bàn

Bảng 1.11 Diện tích đất công nghiệp vùng tưới và cấp nước của Âu thuyền Cầu Cất

Giao thông thuỷ: Ngoài hệ thống sông lớn bao bọc bên ngoài, hệ thống sông nội đồng

như: sông Kim Sơn, sông Cửu An ra sông Thái Bình và sông Luộc, một loạt các sông

nối liền trục như các sông Điện Biên, Chi Ân, Đò Đáy…và nhiều sông khác tạo thành

ột mạng lưới giao thông thuỷ rất thuận tiện cho nội vùng Tại vị trí các cống điều tiết

lớn trên sông của hệ thống như Kênh Cầu, Lực Điền, Cống Tranh, Bá Thuỷ, Báo Đáp, Xuân Quan…đều có âu giao thông để thông thuyền Tuy nhiên các âu thyền này còn

nhỏ, xây dựng đã trên 40 năm nên thiết bị đóng mở bị hư hỏng cần được nâng cấp sửa

chữa Trong vùng có 384 phương tiện vận chuyển hàng hóa, 56 phương tiện vận chuyển người, khối lương vận chuyển hàng năm khoảng 85000 tấn hàng

1.2.2.8 Xây dựng đô thị

Từ năm 2010 lại đây một loạt các thành phố, thị trấn, thị tứ được thành lập Tỉnh Hưng Yên phát triển khu đô thị như: TP Hưng Yên, Phố Nối, Như Quỳnh, Phố Hiến, Tỉnh

Bắc Ninh có các thị trấn Hồ (Thuận Thành), thị trấn Gia Bình (Huyện Gia Bình), thị

trấn Thứa (huyện Lương Tài) Gia Lâm có các khu đô thị như: khu đô thị Gia Lâm - Sài Đồng - Đức Giang diện tích 4.583ha, số dân 13.000 người, khu đô thị Trâu Quỳ (đô thị cấp 4) có diện tích 606ha với số dân 20.000 người Hải Dương có Thành phố

Hải Dương và một số thị trấn thuộc các huyện như: Tứ Kỳ, Bình Giang, Thanh Miện, Gia Lộc, Ninh Giang, Cẩm Giàng…phát triển đô thị là một mục tiêu quan trọng trong quá trình phát triển KTXH vùng

1.3 Tác động của khí tượng và thuỷ văn công trình đến khả năng lấy nước qua

âu thuyền Cầu Cất

Trong những năm gần đây diễn biến của khí hậu theo chiều hướng cực đoan Cụ thể, lượng mưa tăng mạnh vào mùa lũ và giảm vào mùa kiệt cùng với nhiệt độ trung bình

đã tăng, lượng mưa về mùa khô giảm khá nhiều Vụ Đông Xuân 2012 - 2013, tổng lượng mưa là 190,5mm, thấp hơn trung bình nhiều năm 61,6mm, thấp hơn cùng kỳ năm trước 14,5mm; mực nước trên sông Hồng tại Xuân Quan thấp hơn TBNN từ 0m73 - 2m96; Tại một số thời điểm, một số vùng đã có diện tích gieo cấy bị thiếu nước bơm gây khó khăn cho việc lấy nước kịp thời phục vụ sản xuất nông nghiệp

Hiện tượng biến đổi khí hậu (BĐKH) đã, đang ảnh hưởng rất lớn đến các ngành, các lĩnh vực trên phạm vi cả nước và đối với hệ thống thuỷ lợi Bắc Hưng Hải nói riêng

Một trong những tác động của BĐKH đến ngành nông nghiệp là làm tăng nhu cầu nước của các loại cây trồng do nhiệt độ và bốc hơi tăng lên Theo các nghiên cứu về BĐKH của vùng Bắc bộ của các nhà khí tượng học, lượng mưa trung bình về mùa mưa của giai đoạn 2002 - 2012 đã tăng khoảng 2-4% so với lượng mưa trung bình của

mùa mưa giai đoạn 1980 - 1999 và lượng mưa về mùa kiệt thì lại giảm khoảng 1-2% Cùng với lượng mưa thay đổi theo chiều hướng bất lợi thì nhiệt độ trung bình năm của giai đoạn 2002 - 2012 so với giai đoạn 1980-1999 cũng tăng khoảng từ 0,30C - 0,50C Theo thống kê nhiều năm, thời gian mực nước ngoài sông Thái Bình tại hạ lưu âu thuyền Cầu Cất cao hơn mực nước thượng lưu âu thuyền (trong sông Kim Sơn) khoảng từ 15 đến 17 giờ Do đó, tiềm năng khai thác khả năng lấy nước từ sông Thái Bình qua âu thuyền Cầu Cất cấp nước cho hệ thống là rất lớn

Để đáp ứng nhu cầu dùng nước của hệ thống, thời gian qua Công ty TNHH MTV KTCTTL Bắc Hưng Hải đã phải điều hành lấy nước ngược từ Cầu Xe, An Thổ bổ sung nguồn nước cho hệ thống đáp ứng yêu cầu dùng nước Tuy nhiên, với tình hình

diễn biến khí tượng như hiện nay cần tìm kiếm các nguồn khác bổ sung nước cho hệ

thống bằng cách nghiên cứu việc lấy ngược qua âu thuyền Cầu Cất

K ết luận chương 1

Trước tình hình thời tiết khí tượng thủy văn diễn biến theo chiều hướng bất thường và

cực đoan, cùng với hiện tượng biến đổi khí hậu đã dẫn đến tình trạng hạn hán trong mùa kiệt mà các hệ thống thuỷ lợi ở Việt Nam cũng như trên thế giới Do vậy, nhiều tác giả trong nước và thế giới đã nghiên cứu đánh giá tình trạng thiếu nước, nhu cầu dung nước và đề xuất các giải pháp cấp nước cho các hệ thống thuỷ lợi bằng nhiều

biện pháp công trình và phi công trình nhằm thích ứng với hạn hán và biến đổi khí

hậu Nhìn chung việc nâng cao khả năng cấp nước của các công trình đầu mối lấy nước từ sông ngoài là một hướng nghiên cứu được quan tâm Đối với hệ thống Bắc Hưng Hải với 4 lần quy hoạch hoàn chỉnh hệ thống và 2 lần xây dựng Quy trình vận hành hệ thống (1985, 2016), chưa có nghiên cứu nào đánh giá cụ thể về việc lấy nước ngược từ cuối hệ thống như cống Cầu Xe, An Thổ và âu thuyền Cầu Cất để bổ sung nguồn nước cấp cho hệ thống Tuy nhiên, do một số năm gần đây do biến đổi thuỷ văn

tại công trình cống Xuân Quan và ảnh hưởng của biến đổi khí hậu, hệ thống đã bị thiếu

hụt nguồn nước, đặc biệt trong giai đoạn mùa kiệt, nhu cầu dùng nước rất lớn công ty TNHH MTV KTCTTL Bắc Hưng Hải đã tận dụng lấy nước ngược qua cống Cầu Xe,

cống An Thổ và âu thuyền Cầu Cất để cấp nước tưới cho hệ thống

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO KHẢ NĂNG CẤP NƯỚC QUA ÂU THUYỀN CẦU CẤT

2.1 Dự báo dân số và phát triển của nền kinh tế trong hệ thống thuỷ lợi Bắc Hưng Hải

Mục tiêu đến năm 2020, Hưng Yên phấn đấu nhịp tăng GDP của tỉnh gấp 1,4 lần so

với mức tăng bình quân chung của cả vùng, Hải Dương phấn đấu tăng 11-11,5%, trong

đó NN-TS tăng 3-3,5%; CN-XD tăng 12-13%; Dịch vụ tăng 11-12% Bắc Ninh phấn đấu mức tăng trưởng GDP từ 13-13,5% và Gia Lâm là 19% Như vậy nhìn chung toàn vùng mức tăng trưởng GDP từ 11-19% Năm 2020 toàn vùng Nông nghiệp - Thủy sản chiếm 10-16%, Công nghiệp xây dựng chiếm 47-60% và Dịch vụ chiếm 30-37% Hướng chuyển dịch là tăng mạnh Công nghiệp - Xây dựng, tăng nhẹ về Dịch vụ, giảm

về Nông nghiệp - Thủy sản

2.1.1 Dự báo phát triển dân số

Dân số trong vùng Bắc Hưng Hải tính toán dựa theo Quyết định 1961/QQĐ-BNN-KH ngày 13/7/2017 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn về Quy hoạch thủy lợi vùng Bắc Hưng Hải

Bảng 2.1 Dự báo dân số vùng Bắc Hưng Hải giai đoạn 2030

TT Tỉnh Tổng số Dân số năm 2030 Thành thị Nông thôn

Bảng 2.2 Dân số trong vùng cấp nước của âu thuyền Cầu Cất giai đoạn 2030

Tổng số Thành thị Nông thôn Tổng số Thành thị Nông thôn

1 T.P Hải Dương 291.274 222.692 68.582 336.421 257.209 79.212

TT Tỉnh Dân số năm 2015 Dân số năm 2030

Tổng số Thành thị Nông thôn Tổng số Thành thị Nông thôn

Tổng vùng 763.582 222.692 540.890 881.937 257.209 624.728

2.1.2 Phương hướng phát triển ngành nông nghiệp

Mục tiêu chung là chuyển đổi cơ cấu sản xuất hàng hoá lớn tập trung chuyên canh, đáp ứng thị trường hàng hóa, tăng nhanh mức thu nhập trên diện tích đất canh tác

2.1.2.1 Trồng trọt

Từ nay đến 2020 cơ cấu kinh tế nông nghiệp và nông thôn dịch chuyển theo hướng

giảm mạnh nông nghiệp thuần nông, đẩy mạnh sản xuất các sản phẩm có hiệu quả, có

khả năng ứng dụng công nghệ mới, nâng tỷ trọng thuỷ sản, chăn nuôi nhằm tạo ra lượng giá trị cao trên một đơn vị diện tích

Trong các loại cây truyền thống như: lúa, ngô, khoai thì xu thế trong những năm tới ngoài lúa là chủ lực, cây ngô sẽ được phát triển mạnh để phục vụ chế biến sản phẩm các loại bánh kẹo…và thức ăn gia súc

Bảng 2.3 Cơ cấu cây trồng lúa vùng cấp nước âu thuyền Cầu Cất giai đoạn 2030

TT Huyện/T.P Vụ chiêm xuân Vụ mùa Vụ đông năm Cả

Lúa Ngô Lúa Khoai

Lang Rau, màu

Bảng 2.4 Số lượng gia súc, gia cầm vùng cấp nước âu thuyền Cầu Cất giai đoạn 2030

Bảng 2.5 Nuôi trông thủy sản vùng cấp nước âu thuyền Cầu Cất giai đoạn 2030

Đơn vị: ha

Huyện, TP T.P Hải Dương Cẩm Giàng Gia Lộc Tứ Kỳ Tổng

Diện tích 289,38 1389,66 1329,24 640,24 3648,52

2.1.3 Dự báo phát triển khu công nghiệp

Phấn đấu đến năm 2030 công nghiệp trở thành ngành sản xuất chủ yếu của tỉnh, đóng góp 47-48% GDP của tỉnh, với công nghiệp chế biến chiếm trên 85% Duy trì tốc độ phát triển cao, phát triển ngành mũi nhọn như vật liệu mới, công nghiệp lắp ráp, cơ khí

chế tạo thiết bị, linh kiện phụ tùng thay thế, cơ khí chế tạo máy công cụ, công nghiệp tàu thuỷ, điện tử điện lạnh, máy xây dựng

Giai đoạn 2030 trở đi hình thành hệ thống các ngành công nghiệp công nghệ cao, kỹ thuật số, có hành lượng tri thức cao Tổng diện tích đất công nghiệp cho vùng tưới âu thuyền Cầu Cất đến năm 2030

Bảng 2.6 Diện tích đất công nghiệp thuộc vùng tưới và cấp nước của Âu thuyền Cầu

2.2 Xác định nhu cầu nước của các đối tượng dùng nước trong vùng nghiên cứu

2.2.1 Tài liệu, số liệu khí tượng

2.2.1.1 Mưa năm

Lượng mưa năm trung bình nhiều năm 1.474mm tại trạm Hải Dương

Bảng 2.7 Lượng mưa trung bình tháng trong nhiều năm trạm Hải Dương

Đơn vị: mm

1 Hải Dương 22,4 20,6 56,2 63,4 183,8 224,8 248,7 278,6 187,2 99,1 64,7 24,8 1474,2

2.2.1.2 Nhiệt độ

Nhiệt động trung bình năm 23,3 0C và khá đồng nhất

Bảng 2.8 Nhiệt độ trung bình tháng trong nhiều năm tại trạm Hải Dương

- Độ ẩm cao nhất trong năm xuất hiện vào tháng 2

- Độ ẩm nhỏ nhất trong năm xuất hiện vào tháng 11 và tháng 12

Bảng 2.9 Độ ẩm tương đối trung bình tháng trong nhiều năm tại trạm Hải Dương

Trung bình năm đạt 1.623 giờ tại Hải Dương,

Bảng 2.10 Số giờ nắng trung bình tháng trong nhiều năm tại trạm Hải Dương

- Gió Đông Nam chiếm ưu thế trong năm, sau đó là gió Đông Bắc Các hướng khác chỉ

xuất hiện đan xen nhau với tần xuất thấp không thành hệ thống;

- Tốc độ gió cực đại là 40m/s, hướng thổi Tây Nam

Bảng 2.11 Tốc độ gió trung bình tháng trong nhiều năm tại trạm Hải Dương

Đơn vị: m/s

Tháng/

Hải Dương 2,33 2,43 2,30 2,40 2,47 2,35 2,38 1,96 1,99 2,09 2,05 2,70

2.2.1.7 Bão và áp thấp nhiệt đới

Mưa to do ảnh hưởng của bão gây ngập lụt khá nghiêm trọng, lượng mưa do bão chiếm tỷ trọng lớn tới 15 ÷ 20% tổng lượng mưa cả năm, tháng 8 lượng mưa do bão

chiếm tới 30 ÷ 50% tổng lượng mưa tháng

2.2.2 Chỉ tiêu của đất trong lưu vực

2.2.2.1 Các chỉ tiêu của đất trong khu vực tính toán

Theo tài liệu thổ nhưỡng đã thí nghiệm, phần lớn diện tích canh tác của vùng nghiên

cứu thuộc loại đất thịt nặng Hệ số thấm ổn định của đất 1,2- 2,3 mm/ngày.đêm

2.2.2.2 Các chỉ tiêu cơ lý của đất

Bảng 2.12 Chỉ tiêu cơ lý của đất

TT Các ch ỉ tiêu cơ lý của đất Ký hi ệu Tr ị số

- Vụ chiêm từ 25/01 đến 31/05 (loại cây trồng là lúa, ngô xuân v.v );

- Vụ mùa từ 25/06 đến 12/10 (loại cây trồng là lúa mùa, khoai lang mùa v.v );

- Vụ đông từ 15/09 đến 06/02 (loại cây trồng là rau, khoai tây )

2.2.3.2 Thời vụ cây trồng

Với mục đích tăng vụ, bố trí được 2 vụ tại tất cả các địa phương trong hệ thống Thời

vụ của các loại cây trồng trong vùng như sau:

2.2.3.4 Thời gian sinh trưởng của cây trồng

a) Thời kỳ sinh trưởng và hệ số cây trồng Kc của lúa

Bảng 2.14 Thời kỳ sinh trưởng và hệ số cây trồng của lúa

TT Giai đoạn sinh

b) Thời kỳ sinh trưởng và hệ số cây trồng Kc của các loại cây trồng khác

Bảng 2.15 Thời kỳ và hệ số cây trồng của cây trồng cạn

TT Giai đoạn

sinh trưởng

Th ời gian (ngày)

Kc

Th ời gian (ngày)

Kc

Th ời gian (ngày)

c) Chiều sâu bộ rễ của các loại cây trồng cạn

Bảng 2.16 Chiều sâu bộ rễ của cây trồng cạn

TT Giai đoạn

sinh trưởng

Th ời kỳ sinh trưởng

Thời kỳ đầu Thời kỳ phát triển Thời kỳ giữa Thời kỳ cuối

2.2.4 Kết quả tính toán nhu cầu nước cho các đối tượng dùng nước

2.2.4 1 Tính toán mô hình mưa thiết kế

a) Chọn mô hình mưa vụ

Nguyên tắc chọn mô hình mưa vụ

- Mô hình mưa được chọn phải có lượng mưa gần bằng lượng mưa ứng với tần suất thiết kế P%

- Mô hình mưa chọn phải là mô hình mưa đã xảy ra trong thực tế, tức là phải nằm trong liệt quan trắc

- Ta có thể chọn mô hình mưa thiết kế theo 2 trường hợp sau:

+ Mô hình bất lợi nhất

+ Mô hình thường xuyên xuất hiện

b) Kết quả chọn mô hình mưa vụ như sau

Bảng 2.17 Bảng thống kê chọn mô hình mưa đại diện ứng với từng thời vụ trạm Hải

2.2.4.2 Thu phóng mô hình mưa vụ

Vì lượng mưa điển hình khác với lượng mưa thiết kế (P% = 85%) nên ta phải thu phóng lại mô hình mưa điển hình theo phương pháp thu phóng cùng tỷ số (các trận mưa điển hình được quy dẫn về trận mưa thiết kế)

Hệ số thu phóng Kp:

85%

p dh

X K X

Kết quả tính toán mô hình mưa vụ các trạm thể hiện trong bảng 2.18 đến 2.21

Bảng 2.18 Mô hình mưa vụ Chiêm ứng với tần suất thiết kế P=85% - Trạm Hải Dương

2.2.5 Tổng nhu cầu nước của các đối tượng dùng nước

2.2.5.1 Tính toán yêu cầu cấp nước cho các đối tượng dùng nước theo từng vùng a) Nhu cầu nước cho trồng trọt

Căn cứ vào số liệu khí tượng, thủy văn, đất đai, giống cây trồng, đặc điểm cây trồng trong từng vùng tưới của âu thuyền Cầu Cất, kết quả tính toán lưu lượng nước yêu cầu

của cây trồng

Kết quả tính toán thể hiện trong bảng 2.22 đến 2.24

Bảng 2.22 Lượng nước yêu cầu cho các loại cây trồng vùng tưới âu thuyền Cầu Cất

giai đoạn hiện tại

Đơn vị: 10 6 m 3

Tháng Lúa Xuân Ngô

Xuân Lúa mùa

Khoai Lang mùa

Rau vụ đông Tổng

Bảng 2.23 Lượng nước yêu cầu cho các loại cây trồng vùng tưới âu thuyền Cầu Cất

giai đoạn tương lai 2030 - Kịch bản RCP4.5

Đơn vị: 10 6 m 3

Tháng Lúa Xuân Ngô

Xuân Lúa mùa

Khoai Lang mùa

Rau vụ đông Tổng