Nghiên cứu tính toán cân bằng nước đánh giá khả năng đáp ứng lưu vực sông Cả

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI LÊ THỊ HẠNH NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NƯỚC ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ĐÁP ỨNG NGUỒN NƯỚC LƯU VỰC SÔNG CẢ TRONG TRƯỜNG H

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

LÊ THỊ HẠNH

NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NƯỚC ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ĐÁP ỨNG NGUỒN NƯỚC LƯU VỰC SÔNG CẢ TRONG TRƯỜNG HỢP CÓ SỰ THAM GIA CỦA HỒ NGÀN TRƯƠI VÀ

HỒ BẢN MỒNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI, NĂM 2019

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

LÊ THỊ HẠNH

NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NƯỚC ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ĐÁP ỨNG NGUỒN NƯỚC LƯU VỰC SÔNG CẢ TRONG TRƯỜNG HỢP CÓ SỰ THAM GIA CỦA HỒ NGÀN TRƯƠI VÀ

HỒ BẢN MỒNG

Chuyên ngành: Kỹ thuật tài nguyên nước

Mã số: 8580212

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1:

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 2:

PGS.TS NGUYỄN VĂN TUẤN

TS NGUYỄN QUANG PHI

HÀ NỘI, NĂM 2019

LỜI CAM ĐOAN

Tôi là Lê Thị Hạnh, tôi xin cam đoan đề tài luận văn của tôi là do tôi làm Những kết quả nghiên cứu là trung thực 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, nếu vi phạm tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Hà Nội, ngày tháng năm 2019

TÁC GIẢ

Lê Thị Hạnh

LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian nghiên cứu, đến nay luận văn Thạc sĩ với đề tài: “Nghiên cứu tính toán cân bằng nước đánh giá khả năng đáp ứng nguồn nước lưu vực sông Cả trong trường hợp có sự tham gia của Hồ Ngàn Trươi và Hồ Bản Mồng” đã được hoàn

thành tại Trường Đại học Thủy lợi với sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ, chỉ bảo, hướng dẫn nhiệt tình của các thầy giáo, cô giáo, của các đồng nghiệp và bạn bè

Để hoàn thành quá trình nghiên cứu và hoàn thiện luận văn này, lời đầu tiên tôi xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Văn Tuấn và TS Nguyễn Quang Phi, người đã trực tiếp chỉ bảo và hướng dẫn tôi trong suốt quá trình nghiên cứu để tôi hoàn thiện luận văn này Ngoài ra tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô trong Khoa Kỹ thuật Tài nguyên nước đã đóng góp những ý kiến quý báu cho luận văn

Nhân dịp này, tôi cũng xin cảm ơn Khoa Kỹ thuật tài nguyên nước Trường đại học Thủy lợi, lãnh đạo và các anh chị đang công tác tại Viện quy hoạch Thủy lợi đã giúp

đỡ, tạo điều kiện và dành thời gian cho tôi trong suốt quá trình nghiên cứu

Cuối cùng, tôi xin cảm ơn những người thân, bạn bè đã luôn bên tôi, động viên tôi hoàn thành khóa học và bài luận văn này

Trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2019

TÁC GIẢ

Lê Thị Hạnh

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

I Tính cấp thiết của đề tài 1

II Mục đích và phạm vi nghiên cứu của đề tài 2

ách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 2

HƯƠNG : TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU ĐÁNH G Á KHẢ NĂNG ĐÁP ỨNG CỦA NGUỒN NƯỚC VÀ TỔNG QUAN VÙNG NGHIÊN CỨU 4

1.1 Tổng quan các nghiên cứu đánh giá khả năng đáp ứng của nguồn nước 4

1.1.1 Tình hình nghiên cứu cân bằng nước trên Thế giới 4

1.1.2 Tình hình nghiên cứu cân bằng nước ở Việt Nam [2] 5

1.2 Tổng quan vùng nghiên cứu 6

1.2.1 Tổng quan vùng nghiên cứu 6

1.2.2 Thực trạng nguồn nước và các vấn đề liên quan ở vùng nghiên cứu 16

HƯƠNG : NGHIÊN CỨU Ơ SỞ KHOA HỌC VÀ XÂY DỰNG CÔNG CỤ TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NƯỚ HO LƯU VỰC SÔNG CẢ 24

2.1 Phân tích, đánh giá tình hình nguồn nước và xác định các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng và sự thay đổi nguồn nước 24

2.1.1 Đánh giá chung về nguồn nước 24

2.1.2 Xác định một số nguyên nhân chính gây tình trạng mất cân bằng về nguồn nước 26

2.2 Phân vùng tính toán cân bằng nước 26

2.2.1 Quan điểm, nguyên tắc phân vùng tính cân bằng nước 26

2.2.2 Sơ đồ tính toán cân bằng nước 27

2.3 Tính toán nhu cầu nước 33

2.3.1 Nhu cầu nước dùng cho nông nghiệp 33

2.3.2 Nhu cầu nước dùng cho sinh hoạt 49

2.3.3 Nhu cầu nước cho công nghiệp 50

2.3.4 Nhu cầu nước cho nuôi trồng thuỷ sản 52

2.3.5 Nhu cầu nước cho chăn nuôi 53

2.3.6 Nhu cầu nước cho du lịch 53

2.3.7 Tổng nhu cầu nước hiện trạng tần suất 85% 54

2.3.8 Kết quả tính toán nhu cầu nước năm 2030 55

2.4 Phân tích lựa chọn công cụ tính toán cân bằng nước cho lưu vực sông 58

2.4.1 Phương pháp tính toán cân bằng nước cho lưu vực sông Cả 58

2.4.2 Phương pháp luận tính toán cân bằng nước cho lưu vực sông Cả 59

2.4.3 Phân tích lựa chọn mô hình tính toán cân bằng nước 60

2.5 Giới thiệu mô hình MIKE BASIN 65

2.5.1 Giới thiệu về MIKE BASIN 65

2.5.2 Nguyên lý cân bằng nút của mô hình MIKE BASIN 67

2.6 Thiết lập mô hình MIKE BASIN tính toán cân bằng nước LVS Cả 69

2.6.1 Sơ đồ tính toán 69

2.6.2 Số liệu đầu vào 73

2.7 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình 78

2.7.1 Hiệu chỉnh 78

2.7.2 Kiểm định 80

HƯƠNG : KẾT QUẢ TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NƯỚC THEO CÁC KỊCH BẢN VÀ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP KHAI THÁC HIỆU QUẢ NGUỒN NƯỚ LƯU VỰC SÔNG CẢ 83

3.1 Xây dựng kịch bản tính toán 83

3.2 Kết quả tính toán cân bằng nước theo kịch bản hiện trạng 83

3.2.1 Lượng nước thiếu hụt trên lưu vực sông Cả 83

3.2.2 Mức đảm bảo cấp nước trên lưu vực sông Cả 86

3.3 Kết quả tính toán cân bằng nước theo kịch bản 2030 (có hồ Ngàn Trươi và hồ Bản Mồng) 87

3.3.1 Đánh giá lượng thiếu hụt nguồn nước năm 2030 87

3.3.2 Mức đảm bảo cấp nước trên lưu vực sông Cả giai đoạn 1980 - 2030 91

3.4 Phân tích tác động của việc có Hồ Ngàn Trươi và Hồ Bản Mồng tham gia cấp nước cho lưu vực sông Cả 91

3.5 Đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý, khai thác và sử dụng nguồn nước lưu vực sông Cả 96

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 100

TÀI LIỆU THAM KHẢO 102 PHỤ LỤC 104

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Phân bố diện tích theo địa bàn hành chính 8

Bảng 1.2: Phân bố diện tích một số sông nhánh lớn của hệ thống Sông Cả 9

Bảng 1.3: Nhiệt độ trung bình tháng, năm vùng nghiên cứu 11

Bảng 1.4: Số giờ nắng trung bình tháng, năm 12

Bảng 1.5: Thông số kỹ thuật chủ yếu của công trình Ngàn Trươi 18

Bảng 1.6: Thông số kỹ thuật chủ yếu của hồ Bản Mồng 21

Bảng 2.1: Phân vùng cấp nước trên lưu vực sông Cả 30

Bảng 2.2: Các trạm khí tượng trong vùng nghiên cứu 35

Bảng 2.3: Nhiệt độ không khí trung bình tháng, năm (Đơn vị: 0 C) 36

Bảng 2.4: Độ ẩm trung bình tháng, năm 36

Bảng 2.5: Tốc độ gió trung bình tháng, năm 37

Bảng 2.6: Số giờ nắng trung bình tháng, năm 37

Bảng 2.7: Kết quả tính lượng mưa vụ theo tần suất P = 85%trạm Cửa Rào và Quỳ Hợp 37

Bảng 2.8: Kết quả tính lượng mưa vụ theo tần suất P = 85%trạm Quỳnh Lưu và Vinh 38

Bảng 2.9: Kết quả tính lượng mưa vụ theo tần suất P = 85% trạm Hà Tĩnh và Hương Khê 39

Bảng 2.10: Hệ số sinh lý cây trồng theo các giai đoạn phát triển 39

Bảng 2.11: Thời vụ cây trồng 40

Bảng 2.12a: Hiện trạng sử dụng đất năm 2017 42

Bảng 2.12b: Hiện trạng sử dụng đất năm 2017 (tiếp) 43

Bảng 2.13a: Quy hoạch sử dụng đất đến năm 2030 44

Bảng 2.13b: Quy hoạch sử dụng đất đến năm 2030 (tiếp) 45

Bảng 2.14: Nhu cầu nước cho trồng trọt năm 2017 ứng với P = 85% 46

Bảng 2.15: Nhiệt độ không khí trung bình tháng thời kỳ 2030 46

Bảng 2.16: Kết quả tính lượng mưa vụ theo tần suất P = 85% trạm Cửa Rào và Quỳ Hợp thời kỳ 2030 47

Bảng 2.17: Kết quả tính lượng mưa vụ theo tần suất P = 85%trạm Quỳnh Lưu và Vinh

thời kỳ 2030 47

Bảng 2.18: Kết quả tính lượng mưa vụ theo tần suất P = 85%trạm Hà Tĩnh và Hương Khê thời kỳ 2030 48

Bảng 2.19: Nhu cầu nước cho nông nghiệp trong các vùng thuộc lưu vực sông Cả theo quy hoạch đến năm 2030 49

Bảng 2.20: Định mức dùng nước cho sinh hoạt [6] 50

Bảng 2.21: Nhu cầu nước cho sinh hoạt hiện tại năm 2017 50

Bảng 2.22: Nhu cầu nước cho công nghiệp hiện tại năm 2017 51

Bảng 2.23: Mức cấp cho nuôi trồng thủy sản 52

Bảng 2.24: Diện tích nuôi trồng thủy sản vùng nghiên cứu 52

Bảng 2.25: Nhu cầu nước cho thuỷ sản hiện tại năm 2017 52

Bảng 2.26: Định mức dùng nước cho chăn nuôi [7] 53

Bảng 2.27: Nhu cầu nước cho chăn nuôi hiện tại năm 2017 53

Bảng 2.28: Tổng nhu cầu nước tại nơi dùng nước năm 2017 54

Bảng 2.29: Dân số các thời kỳ trong vùng nghiên cứu 55

Bảng 2.30: Tổng nhu cầu nước tại nơi dùng nước năm 2030 (P = 85%) 57

Bảng 2.31: Mức tăng nhu cầu nước các ngành 58

Bảng 2.32: Kết quả tính toán lưu lượng dòng chảy đến trung bình tháng các vùng năm 2017 ứng với P = 85% từ mô hình NAM 73

Bảng 2.33: Kết quả tính toán lưu lượng dòng chảy đến các vùng năm 2030 từ mô hình NAM (P = 85%) 75

Bảng 2.34: Thông số cơ bản các công trình lợi dụng tổng hợp đã và đang xây dựng 76

Bảng 2.35: Thông số cơ bản các công trình lợi dụng tổng hợp dự kiến trên lưu vực sông Cả 77

Bảng 2.36: Đánh giá kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình Mike Basin 82

Bảng 3.1: Lượng nước thiếu hụt hiện trạng tại các vùng năm 2017 ứng với tần suất P = 85% 84

Bảng 3.2: Mức đảm bảo cấp nước theo nhu cầu dùng nước giai đoạn 1980 - 2017 86

Bảng 3.3: Lượng nước thiếu hụt tại các vùng năm 2030 ứng với tần suất P = 85% 88

Bảng 3.4: Mức đảm bảo cấp nước theo nhu cầu dùng nước giai đoạn 1980 - 2030 91

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Bản đồ Hành chính lưu vực sông Cả 7

Hình 1.2: Hồ chứa nước Ngàn Trươi 18

Hình 1.3: Hồ chứa nước Bản Mồng 21

Hình 2.1: Sơ đồ phân vùng tính cân bằng nước lưu vực sông Cả 32

Hình 2.2: ơ cấu nhu cầu nước hiện trạng của các hộ dùng nước chủ yếu 55

Hình 2.3: Sơ đồ lưu vực sông 66

Hình 2.4: Mô tả cân bằng nước tại nút sử dụng nước 69

Hình 2.5a: Sơ đồ tính toán cân bằng nước lưu vực sông Cả 70

Hình 2.5b: Sơ đồ tính toán cân bằng nước lưu vực sông Cả (tiếp) 71

Hình 2.6: Sơ đồ tính toán mô hình Mike Basin lưu vực sông Cả 72

Hình 2.7: Biểu đồ lượng dòng chảy đến các vùng trong từng tháng 74

Hình 2.8: Kết quả mô phỏng mô hình Mike Basin 2015 tại Cửa Rào 78

Hình 2.9: Kết quả mô phỏng mô hình Mike Basin 2015 tại Yên Thượng 79

Hình 2.10: Kết quả mô phỏng mô hình Mike Basin 2015 tại Quỳ Châu 79

Hình 2.11: Kết quả mô phỏng mô hình Mike Basin 2015 tại Sơn Diệm 80

Hình 2.12: Kết quả mô phỏng mô hình Mike Basin 2017 tại Cửa Rào 80

Hình 2.13: Kết quả mô phỏng mô hình Mike Basin 2017 tại Yên Thượng 81

Hình 2.14: Kết quả mô phỏng mô hình Mike Basin 2017 tại Quỳ Châu 81

Hình 2.15: Kết quả mô phỏng mô hình Mike Basin 2017 tại Sơn Diệm 82

Hình 3.1 Lượng nước thiếu năm 2017 theo các vùng 85

Hình 3.2 Lượng nước thiếu năm 2017 theo các tháng 85

Hình 3.3: Lượng nước thiếu năm 2030 theo các vùng 89

Hình 3.4: Lượng nước thiếu năm 2030 theo các tháng 89

Hình 3.5: Các vùng thiếu nước theo kịch bản đến năm 2030 90

DANH MỤC CÁC VIẾT TẮT ATNĐ Áp thấp nhiệt đới

BĐKH Biến đổi khí hậu

IQQM Mô hình mô phỏng nguồn nước

LVS Lưu vực sông

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

WEAP Mô hình hệ thống đánh giá và phát triển nguồn nước (Water

Evaluation and Planning System)

MỞ ĐẦU

I Tính cấp thiết của đề tài

Tài nguyên nước là các nguồn nước mà con người sử dụng hoặc có thể sử dụng vào những mục đích khác nhau Nước được dùng trong các hoạt động nông nghiệp, công nghiệp, dân dụng, giải trí và môi trường

Nước bao phủ 71% diện tích của Trái đất, trong đó có 97% là nước mặn, còn lại là nước ngọt Nước giữ cho khí hậu tương đối ổn định và pha loãng các yếu tố gây ô nhiễm môi trường, nó còn là thành phần cấu tạo chính yếu trong cơ thể sinh vật, chiếm

từ 50%-97% trọng lượng cơ thể, chẳng hạn như ở người nước chiếm 70% trọng lượng

cơ thể và ở Sứa biển nước chiếm tới 97% Trong 3% lượng nước ngọt có trên Trái đất thì có khoảng hơn ¾ lượng nước mà con người không sử dụng được vì nó nằm quá sâu trong lòng đất, bị đóng băng, ở dạng hơi trong khí quyển và ở dạng tuyết trên lục địa, chỉ có 0,5% nước ngọt hiện diện trong sông, suối, ao, hồ mà con người đã và đang sử dụng

Trong công tác quy hoạch và phát triển tài nguyên nước hiện nay, việc tính toán cân bằng nước hệ thống là hết sức quan trọng Kết quả tính cân bằng nước hệ thống là cơ

sở để đề ra các phương án quy hoạch, sử dụng và phát triển tài nguyên nước cũng như lựa chọn phương án và trình tự thực hiện phương án quy hoạch qua các giai đoạn Lưu vực sông Cả là lưu vực lớn ở Bắc Trung Bộ, bắt nguồn từ Xiêng Khoảng, Lào, có tổng diện tích lưu vực là hai phần thuộc lãnh thổ Việt Nam có diện tích 17.730 km2, chiếm 65,2%, phần lớn thuộc hai tỉnh Nghệ An và Hà Tĩnh có lượng dòng chảy khá dồi dào nhưng phân bố không đều trong năm Mùa mưa, lũ xảy ra rất lớn, nhưng vào mùa khan hiếm, mực nước xuống rất thấp ảnh hưởng lớn đến các hộ dùng nước trên lưu vực Tuy vậy, việc sử dụng tài nguyên nước trên lưu vực sông Cả vẫn còn tồn tại nhiều vấn đề: phương thức khai thác, sử dụng và quản lý tài nguyên nước chưa hiệu quả, thiếu đồng

bộ Việc phân bổ tài nguyên nước chưa hợp lý, chưa đáp ứng được nhu cầu của các hộ dùng nước Mâu thuẫn giữa nhu cầu dùng nước và lượng nước đến Nhu cầu dùng nước ngày một tăng lên trong khi lượng nước đến không tăng mà còn có xu hướng suy

giảm về chất và lượng do sự khai thác không đi cùng với việc bảo vệ và phát triển tài nguyên nước bền vững Tài nguyên đất đang được khai thác và sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau như phát triển công nghiệp, dịch vụ, thủy sản, chuyển đổi giống cây trồng và vật nuôi cũng gây tác động rất lớn đến nguồn nước Vì vậy việc tính toán cân bằng nước trên lưu vực sông Cả để đảm bảo sự phát triển bền vững tài nguyên nước hiện tại và trong tương lai là vấn đề nóng đang được đặt ra và cần được giải quyết sớm

Xuất phát từ những vấn đề nói trên, đề tài: " Nghiên cứu tính toán cân bằng nước đánh giá khả năng đáp ứng nguồn nước lưu vực sông Cả trong trường hợp có sự tham gia của Hồ Ngàn Trươi và Hồ Bản Mồng" là rất cần thiết

II Mục đích và phạm vi nghiên cứu của đề tài

2 Phạm vi nghiên cứu của đề tài

- Phạm vi nghiên cứu: Lưu vực sông ả

- Đối tượng nghiên cứu: ác đặc điểm khí tượng, thuỷ văn, tình hình dân sinh, kinh

tế-xã hội, hệ thống thuỷ lợi vùng nghiên cứu

III C ch tiếp c n và ph ng ph p nghiên cứu

1 ách ti p c n

- Tiếp cận theo mục tiêu: Mục tiêu hướng tới tận dụng tổng hợp tất cả các nguồn nước

có thể cấp đủ cho nhu cầu nước trên lưu vực sông Cả thời kỳ hiện tại và 2030

- Tiếp cận kết quả của các nghiên cứu trong và ngoài nước về vấn đề tính toán cân bằng nguồn nước

- Tiếp cận theo mô hình: ác mô hình liên quan đến tính toán dòng chảy mưa, tính

toán cân bằng nước,…

2 hương pháp nghiên cứu

- Phương pháp kế thừa: Luận văn sử dụng, kế thừa kết quả nghiên cứu, đề tài, dự án

trên thế giới cũng như tại Việt Nam về các vấn đề tính toán cân bằng nước, khả năng

đáp ứng nguồn nước lưu vực sông

- Phương pháp điều tra, khảo sát thu thập số liệu: Nhằm đánh giá hiện trạng, thu thập

số liệu phục vụ công tác tính toán, đánh giá

- Phương pháp phân tích thống kê: Thống kê và phân tích các số liệu đo đạc, thu thập

được để phục vụ tính toán phân tích

- Phương pháp ứng dụng mô hình: Luận văn sử dụng các mô hình về tính toán dòng

chảy từ mưa M KE NAM, mô hình M KE BAS N tính toán cân bằng nước,

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ĐÁP ỨNG CỦA NGUỒN NƯỚC VÀ TỔNG QUAN VÙNG NGHIÊN CỨU

1 1 Tổng quan c c nghiên cứu đ nh gi khả năng đ p ứng của nguồn n ớc

1.1.1 Tình hình nghiên cứu cân bằng nước trên Th giới

Nước là yếu tố cơ bản không thể thiếu trong việc duy trì sự sống và mọi hoạt động của con người trên hành tinh Việc đáp ứng nhu cầu về nước đảm bảo cả về chất lượng và

số lượng là một điều kiện tiên quyết để phát triển bền vững

Do yêu cầu phát triển tài nguyên nước lưu vực sông để đáp ứng được các yêu cầu về phát triển kinh tế - xã hội, hiện trên Thế giới đã tiến hành xây dựng các mô hình, hệ thống các mô hình để đánh giá tác động của con người, các điều kiện mặt đệm tới tài nguyên nước Có thể điểm qua một số mô hình đang được sử dụng rộng rãi trên thế giới như sau: [1]

a, Hệ thống mô hình GIBSI [1]

Hệ thống mô hình GIBSI là một hệ thống mô hình tổng hợp trên máy PC cho các kết quả kiểm tra tác động của nông nghiệp, công nghiệp, quản lý nước về lượng và chất đến tài nguyên nước GBISI có một ngân hàng dữ liệu (bao gồm các số liệu và các đặc trưng) về thủy văn, xói mòn đất, lan truyền hóa chất trong nông nghiệp và mô hình chất lượng nước Mô hình GB S cũng có hệ thống thông tin địa lý GIS và phần mềm quản lý các dữ liệu có liên quan

Mô hình GBISI cho khả năng dự báo các tác động của công nghiệp, rừng, đô thị, các

dự án nông nghiệp đối với môi trường tự nhiên, có tác dụng cảnh báo các hộ dùng nước biết trước và tôn trọng các tiêu chuẩn về số lượng, chất lượng nguồn nước

b, hương trình sử dụng nước [1]

Mô hình lưu vực và xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu là một hợp phần của hương trình sử dụng nước của Ủy hội sông Mê Kông Kết quả chủ yếu của dự án này là “Hệ thống Hỗ trợ ra Quyết định (DSF)’, trong đó bao gồm hệ thống cơ sở dữ liệu, bộ mô hình lưu vực và các công cụ đánh giá tác động Khi hoàn thiện WUP DSF sẽ được sử

dụng để hỗ trợ trong việc xây dựng các nguyên tắc phân bố nguồn nước giữa các nước trong lưu vực sông Mê Kông và hỗ trợ ra quyết định cho công tác quản lý lưu vực sông thông qua các đánh giá về ảnh hưởng của các kịch bản phát triển đến tài nguyên môi trường

Ba mô hình con trong bộ mô hình lưu vực bao gồm:

- Mô hình thủy văn (mưa - dòng chảy) (SWAT) cung cấp chuỗi dòng chảy đầu ra tại các nút trong hệ thống Các số liệu này sẽ được sử dụng để đánh giá ảnh hưởng đến chế độ dòng chảy của lưu vực và các công tác quản lý môi trường, các kịch bản phát triển nguồn nước và các tiêu chuẩn vận hành

- Mô hình mô phỏng nguồn nước lưu vực (IQQM), mô phỏng các công trình thủy điện, tưới, chuyển nước và thu nước Sử dụng các chuỗi số liệu mô phỏng và thực đo trong một hệ thống tổng thể với các kịch bản khác nhau để đưa ra một biện pháp tối ưu và dễ vận hành

- Mô hình thủy động lực học (ISIS) mô phỏng chế độ thủy văn, thủy lực vùng hồ Tonle Sap và hạ lưu Kratie, sông Mê Kông

1.1.2 Tình hình nghiên cứu cân bằng nước ở Việt Nam [2]

Các nghiên cứu cân bằng nước tự nhiên được tiến hành từ những năm 1950 đến đầu những năm 1975 Trong thời kỳ này đã kế thừa các tiến bộ trong nghiên cứu quy luật khí tượng khí hậu của thế giới và hệ thống thiết bị quan trắc Ở nước ta mạng lưới quan trắc các đặc trưng khí tượng, thủy văn, các hiện tượng thời tiết nguy hiểm như bão, lũ ống, lũ quét, các hệ thống cảnh báo được thành lập nhằm nghiên cứu cân bằng nước với quy mô toàn lãnh thổ, miền và khu vực Chẳng hạn công trình nghiên cứu của GS Ngô Đình Tuấn về chế độ dòng chảy của các sông suối tại Việt Nam Tác giả

đã đưa ra các khái niệm làm cơ sở cho việc lựa chọn các phương pháp nghiên cứu thích hợp Sự hình thành dòng chảy trước hết đó là mối quan hệ giữa mưa và lớp dòng chảy tương ứng tại cửa ra của lưu vực, mối quan hệ giữa khí hậu và dòng chảy với 2 mùa khí hậu trong năm dẫn tới việc hình thành dòng chảy Qua nghiên cứu và tổng kết các tác giả xếp thứ tự các nhân tố như sau: Hồ ao, đầm lầy, thổ nhưỡng, thảm rừng Một trong các đóng góp có giá trị là đưa ra chỉ tiêu phân vùng thủy văn làm cơ sở cho

việc xác lập cán cân nước theo vùng, địa phương và ô thủy văn

Nghiên cứu căn nguyên quá trình hình thành dòng chảy trên các sông suối nước ta, PGS Nguyễn Lại đã xuất phát từ các khái niệm về các quá trình thủy văn chịu sự chi phối của các quá trình Synop vĩ mô trên toàn miền Đông Á, đồng thời với sự chi phối của điều kiện mặt đệm với mức độ khác nhau Trên cơ sở đó xây dựng lý thuyết về kỳ dòng chảy sông ngòi gió mùa nhiệt đới Việt Nam Tác giả đã đưa ra chỉ tiêu phân định

kỳ dòng chảy “ Đường tần suất dòng chảy của các kỳ kế cận nhau không được cắt nhau khi vẽ chúng trên cùng hệ tọa độ”

Hai công trình trên thực sự là các công trình nghiên cứu cơ bản làm cơ sở cho việc nghiên cứu cân bằng nước ở Việt Nam

Các nghiên cứu về cân bằng nước và phát triển bền vững nguồn nước trên lưu vực phải

kể đến một số nghiên cứu tiêu biểu như:

TS Hoàng Minh Tuyển [3] đã xây dựng thành công DSF cho lưu vực sông Cả trong khuôn khổ đề tài nghiên cứu cấp Bộ “Nghiên cứu xây dựng khung hỗ trợ ra quyết định trong quản lý tài nguyên nước lưu vực sông Cả” thực hiện năm 2004 - 2006, trong đó

áp dụng mô hình IQQM tính toán cân bằng nước lưu vực sông Cả và tổ hợp 15 kịch bản quy hoạch tài nguyên nước sông Cả được tính toán lưu trữ

Đề tài “Nghiên cứu giải pháp sử dụng hợp lý tài nguyên, bảo vệ môi trường và phòng tránh thiên tai lưu vực sông Cả” do Nguyễn Đăng Túc chủ trì [4] đã điều tra, đánh giá hiện trạng và diễn biến tài nguyên, dự báo mức độ, quy mô ảnh hưởng của quá trình suy thoái tài nguyên, môi trường và các loại thiên tai: lũ, lũ quét - lũ bùn đá, trượt lở, xói lở bờ sông, bờ biển, động đất trên lưu vực sông Cả và đề xuất các giải pháp sử dụng hợp lý tài nguyên, bảo vệ môi trường và phòng tránh thiên tai lưu vực sông Cả Tiểu hợp phần 3.2 “Quản lý tổng hợp tài nguyên nước lưu vực sông Cả” thuộc Dự án

Hỗ trợ hương trình ngành nước (WSPS) do Chính phủ Đan Mạch viện trợ [5]

1.2 Tổng quan vùng nghiên cứu

1.2.1 Tổng quan vùng nghiên cứu

1.2.1.1 Vị trí địa lý

Hình 1.1: Bản đồ Hành chính lưu vực sông Cả

Lưu vực sông Cả nằm ở vị trí từ 18015'05" đến 20010'30" vĩ độ Bắc và 103014'10" đến

105015'20" kinh độ Đông Lưu vực sông Cả ở phía tây bắc khu vực Trường Sơn Tây, kéo dài theo hướng Tây-Bắc – Đông-Nam Dòng chính sông Cả có chiều dài là 531km; đoạn sông chảy qua lãnh thổ Lào là 170km, còn lại 361km sông chảy qua hai tỉnh Nghệ An và Hà Tĩnh rồi đổ ra biển Đông tại Cửa Hội và chiều rộng trung bình là 86km

+ Giới hạn phía Bắc là dãy núi Pou-Huat cao trên 1000m và dãy Bù Khang, đường phân nước giữa sông Hiếu và sông Chu

+ Phía Nam là dãy Hoành Sơn cấu tạo bằng hoa cương và riolit cao 1046m là đường phân nước giữa sông Rào Cái và sông Gianh

+ Phía Tây núi cao hơn cả, dãy Pu-lai-leng có đỉnh cao 2711m ở phía hữu ngạn thung lũng sông ả Dãy núi này kéo dài khoảng 200km

+ Phía Tây Nam là núi Rào Cả với đỉnh cao nhất là 2265m, cũng chúng với leng một diện tính thạch Nhưng địa hình thì ngăn cách bởi thung lũng sông Ngàn Phố + Phía Đông giáp lưu vực sông Cảm, biển Đông

Pu-lai-Diện tích toàn bộ lưu vực là 27.200km2, trong đó phần Việt Nam là 17.730km2

chiếm 65,2% diện tích toàn bộ lưu vực, phần diện tích còn lại 9.470 km2 thuộc đất Xiêng Khoảng của Lào chiếm 34,8% diện tích toàn lưu vực, chiếm khoảng 11,2% diện tích toán miền Bắc Diện tích phần đá vôi là 273km2 chiếm 1% diện tích toàn lưu vực Vùng núi cao là 19.486km2 chiếm 71,6% diện tích toàn lưu vực Vùng bán sơn địa đồi núi thấp và trung du chiếm 5.604km2, vùng đồng bằng là 2.110km2

Diện tích lâm nghiệp (ha)

Diện tích nông nghiệp (ha)

Diện tích khác (ha)

1.2.1.2 Đặc điểm địa hình, địa chất

Lưu vực sông Cả phát triển theo hướng Tây Bắc - Đông Nam, nghiêng dần ra biển Đông Phía Bắc và Tây Bắc của lưu vực, đường phân thuỷ chảy qua vùng đồi núi thấp của Nghệ An với độ cao trung bình từ 400  600m và vùng núi cao của huyện Quế Phong với độ cao trên 1.000m và vùng núi cao của tỉnh Xiêng Khoảng bên Lào với đỉnh núi cao như Phu Hoạt với độ cao 2.000m Phía Tây được án ngữ bởi dãy Trường Sơn với độ cao đỉnh núi trên 2.000m như đỉnh Phu Xai Lai Leng có độ cao 2.711m Càng dần về phía Nam, Tây Nam đường phân thuỷ của lưu vực đi trên những đồi núi thấp có độ cao đỉnh núi từ 1.300  1.800m chạy dọc theo dãy Trường Sơn Bắc, đi vào địa phận tỉnh Hà Tĩnh, độ cao trung bình toàn lưu vực là 294m, độ dốc bình quân lưu vực là 1,8‰ hệ số hình dạng lưu vực là 0,29, mật độ lưới sông 0,6km/km2

Hai nhánh sông lớn của sông Cả là sông Hiếu và sông La (bao gồm sông Ngàn Phố,

Ngàn Sâu) Sông Hiếu thuộc địa phận phía Bắc và Tây Bắc của lưu vực chảy qua vùng đồi núi cao huyện Quế Phong, Quỳ hâu và đồi núi thấp của các huyện Nghĩa Đàn, Quỳ Hợp, Tân Kỳ (Nghệ An) đổ vào sông Cả tại Ngã ba cây Chanh Sông Ngàn Phố, Ngàn Sâu chảy từ vùng đồi núi cao của hai huyện Linh Cảm (Hà Tĩnh) tạo nên dòng sông La rồi chảy vào sông Cả ở Chợ Tràng Bốn lưu vực sông nhánh cấp I lớn của sông Cả là Nậm Mô, sông Hiếu, sông La, sông Giăng có tổng diện tích chiếm 50% diện tích toàn bộ lưu vực sông đóng góp một phần đáng kể vào nguồn nước sông Cả

Bảng 1.2: Phân bố diện tích một số sông nhánh lớn của hệ thống Sông Cả

Lưu vực sông Cả có thể phân chia 3 dạng địa hình:

- Vùng đồi núi cao: Vùng này thuộc 9 huyện miền núi của Nghệ An và Hà Tĩnh bao gồm: Kỳ Sơn, on uông, Thanh hương, Quế Phong, Quỳ Châu, Quỳ Hợp, Nghĩa Đàn, Hương Sơn, Hương Khê Đây là vùng đồi núi cao gồm các dãy núi chạy dài theo hướng từ Đông Bắc xuống Tây Nam, tạo nên những thung lũng sông hẹp và dốc nối hình thành những sông nhánh lớn như Nậm Mô, Huổi Nguyên, sông Hiếu, sông Giăng, sông La Xen kẽ với những dãy núi lớn thường có những dãy núi đá vôi như ở thượng nguồn sông Hiếu

- Vùng trung du: Bao gồm các huyện như Anh Sơn, Tân Kỳ, một phần đất đai của Hương Sơn, Hương Khê, Thanh hương Diện tích đất đai vùng trung du thường hẹp nằm ở hạ lưu các sông nhánh lớn cấp I của sông Cả Đây là vùng đồi trọc với độ cao từ

300  400m xen kẽ là đồng bằng ven sông của các thung lũng hẹp có độ cao từ 15 

25m Diện tích canh tác chủ yếu tập trung ở các thung lũng hẹp hạ du các sông suối Vùng này chịu ảnh hưởng của lũ khá mạnh nhất là những trận lũ lớn, đất thường bị xói mòn, rửa trôi mạnh, lớp đất sỏi cát thường bị nước lũ mang về, bồi lấp diện tích canh tác vùng ven bãi sông gây trở ngại cho sản xuất

- Vùng đồng bằng hạ du sông Cả: Vùng này có độ cao mặt đất từ 6  8m ở vùng tiếp giáp với vùng đồi núi thấp, hoặc từ 0,5  2,0m ở vùng ven biển Vùng đồng bằng thường bị chia cắt bởi hệ thống sông suối hoặc các kênh đào chuyển nước hoặc giao thông

- Vùng ven biển vừa chịu ảnh hưởng lũ lại vừa chịu ảnh hưởng của thuỷ triều Khi có mưa lớn ở hạ du gặp lũ ngoài sông chính lớn khả năng tiêu tự chảy kém Mặt khác do tác động của thuỷ triều, nhất là thời kỳ triều cường gặp lũ lớn thời gian tiêu rút ngắn lại gây ngập úng lâu, nhất là vùng Nam Hưng Nghi, 9 xã Nam Đàn và 6 xã ở Đức Thọ

Về mùa khô do lượng nước thượng nguồn về ít và mặn xâm nhập vào khá sâu, những năm kiệt độ mặn xâm nhập tới trên Chợ Tràng 1  2km Độ mặn đạt tới 2  3‰ tại cống Đức Xá vào những năm kiệt gây trở ngại cho các cống lấy nước và các trạm bơm

Ở miền núi đất đai chủ yếu là đất trầm tích đá quặng chứa nhiều Mica và Thạch Anh

có xen kẽ đá vôi Đất đá vùng trung du chủ yếu là đất đá bị phong hoá mạnh như đất Bazan xốp nhẹ, đất vùng đồng bằng chủ yếu là đất trầm tích giàu chất sét

1.2.1.3 Các đặc trưng về khí hậu

* Chế độ nhiệt

Mùa đông từ tháng XII tới tháng II và lạnh nhất là tháng I Thời kỳ này lưu vực ảnh

hưởng chủ yếu của khối không khí cực đới lục địa Châu Á Tuỳ theo sự ảnh hưởng của khối không khí này tới các vùng trên lưu vực mà cho chế độ nhiệt về mùa đông khác nhau Vùng đồng bằng nhiệt độ trung bình cao hơn ở miền núi Nhiệt độ trung bình năm đạt 24,10

C tại Vinh; 23,90C ở Cửa Rào; 24,00C ở Tây Hiếu Nhiệt độ trung bình tháng I tại đồng bằng cao hơn ở vùng núi thượng nguồn sông Hiếu Nhưng ở vùng thung lũng Mường Xén, Cửa Rào nhiệt độ tháng I, II lại cao hơn ở đồng bằng Nguyên nhân chính là do vùng này được bao bọc bởi các dãy núi cao làm hạn chế sự xâm nhập

của gió mùa Đông Bắc, mùa đông trở nên ấm hơn

Mùa nóng từ tháng V tới tháng VIII với nhiệt độ trung bình tháng đạt từ 27  300C Tháng nóng nhất là tháng VII do hoạt động mạnh của gió Lào Nhiệt độ trung bình tháng V đạt 29,70C ở Vinh; 28,80C ở Tây Hiếu; 27,90C ở Cửa Rào

Bảng 1.3: Nhiệt độ trung bình tháng, năm vùng nghiên cứu

Quỳnh Lưu Vùng đồng bằng và trung du có tổng số giờ nắng cao, vùng núi cao có số giờ nắng nhỏ hơn Tháng V, V , V có số giờ nắng cao nhất do hoạt động của gió Lào, khô nóng và ít mưa Tháng X , , không khí ẩm trời nhiều mây nên số giờ nắng đạt

Khê 1961 2017 50 43 62 109 155 160 153 137 95 77 69 36 1146 Hương

Lưu 1961-2017 83 63 70 133 209 197 200 181 158 152 129 81 1655 Tây Hiếu 1961-1976,

18/VIII/1965

Từ tháng IV tới tháng VII không khí ẩm Vịnh Bengal tràn sang khi vượt qua dãy Trường Sơn tràn vào lưu vực, phần lớn lượng hơi ẩm đã mất đi khi tới lưu vực, gió trở nên khô nóng Những đợt gió này thường kéo dài từ 5  7 ngày, hàng năm có từ 5 tới 7 đợt ảnh hưởng gió Tây khô nóng đã tạo nên một thời tiết khắc nghiệt ở vùng nghiên

cứu Nhiệt độ không khí và nhiệt độ đất tăng lên vào tháng V , V Bốc hơi mạnh, tổn thất dòng chảy lớn, hoa màu cây cối bị mất hơi nước mạnh trở nên khô, héo, tổn thất

về của cải rất lớn Hàng năm số ngày có gió Tây khô nóng (gió Lào) có thể đạt từ 30 

35ngày

* Đặc tr ng m a

Lượng mưa năm trung bình nhiều năm trên lưu vực sông Cả biến động khá mạnh mẽ ở các vùng nó dao động từ 1.133  1.700mm ở vùng ít mưa như khu vực Tương Dương, Mường Xén, Cửa Rào, hạ sông Hiếu và từ 1.800  2.500mm ở vùng mưa vừa và lớn như ở thượng nguồn sông Hiếu 2.000  2.100mm, vùng sông Giăng, khu giữa từ Cửa Rào - Nghĩa Khánh tới Dừa, lượng mưa năm trung bình từ 1.800  2.100mm Vùng sông Ngàn Phố, Ngàn Sâu lượng mưa năm trung bình đạt 2.200  2.400mm Vùng đồng bằng ven biển lượng mưa năm đạt 1.800  1.900mm Trên lưu vực xuất hiện vùng tâm mưa lớn nhất như tâm mưa thượng nguồn sông Hiếu, thượng nguồn sông Ngàn Phố, Ngàn Sâu

Vùng ít mưa xuất hiện ở những thung lũng kín, khuất gió như dọc theo thung lũng Mường Xén - Cửa Rào, Cửa Rào - Khe Bố lượng mưa năm chỉ đạt từ 1.200 

1.300mm ó năm tại Khe Bố lượng mưa năm chỉ đạt 511mm năm 1984, ửa Rào đạt

773 mm năm 1977

Mùa mưa thay đổi theo từng vị trí của lưu vực Vùng thượng nguồn sông Cả, sông Hiếu mùa mưa từ tháng V và kết thúc vào tháng X Lượng mưa tháng lớn nhất vào tháng VIII, ba tháng có lượng mưa lớn nhất là tháng VII, VIII, IX Càng về trung, hạ

du sông Cả mùa mưa dịch chuyển dần bắt đầu từ tháng VI và kết thúc vào tháng X, XI Tháng X có lượng mưa lớn nhất là tháng VIII, IX, X Càng dần về phía Nam của lưu vực mùa mưa bắt đầu từ tháng VIII và kết thúc tháng X như vùng sông Ngàn Phố, Ngàn Sâu

Tỷ trọng lượng mưa mùa mưa chiếm từ 80 - 87% còn lại là mùa ít mưa trên lưu vực

Mùa mưa có xu hướng chậm dần từ Bắc vào Nam từ thượng nguồn về hạ du Trong mùa mưa thường xuất hiện 2 đỉnh cực trị Vào tháng IX và tháng V hoặc tháng VI

Tháng V, VI do hoạt động mạnh gió mùa Tây Nam và gió Tín Phong Bắc bán cầu Sự hội tụ giữa hai luồng gió này gây nên mưa tiểu mãn vào tháng V, V gây lũ tiểu mãn trong mùa mưa Tổng lượng mưa hai tháng này có vùng chiếm tới 20% lượng mưa năm ở các trạm thượng nguồn sông Cả, sông Hiếu, Ngàn Phố, Ngàn Sâu Trận lũ tiểu mãn lớn như tháng V/1943, tháng V/1989 Đặc biệt là trận mưa tháng V/1989 gây lũ lịch sử trên sông Ngàn Phố Lượng mưa 1 ngày max đạt 483mm ngày 26/V/1989 tại Kim ương, 296mm ngày 26/V/1989 tại Hoà Duyệt

1.2.1.4 Điều kiện kinh tế xã hội

a, Dân cư

- Dân số trong lưu vực sông Cả tính đến 2017 là 3.692.721người Mật độ dân số bình quân toàn vùng là 175 người/km2, lao động trong độ tuổi từ 20-40 chiếm khoảng 30-35% dân số, lao động trong độ tuổi 40-60 chiếm khoảng 20%

- Tổng lao động toàn vùng tính đến năm 2017 là khoảng 2.265.580 người, trong lĩnh vực Nông nghiệp - Lâm nghiệp - Thủy sản chiếm khoảng 65%, lĩnh vực công nghiệp

và xây dựng chiếm khoảng 12%, lĩnh vực dịch vụ, thương nghiệp, giáo dục, chiếm khoảng 23% dân số lao động trong vùng

b, Nền kinh tế chung

- ơ cấu kinh tế năm 2017 là: Nông - lâm - thủy sản 22,24%, Công nghiệp - xây dựng 35,84% và Dịch vụ 41,92% Nền kinh tế của vùng đang hình thành rõ nét cơ cấu kinh tế: Dịch vụ - Công nghiệp - Nông nghiệp

- Tăng trưởng kinh tế chung toàn nền kinh tế đạt bình quân thời kỳ 2006 -2010 là 10,0

÷10,5%/năm Tổng giá trị sản phẩm 2010 đạt 57.417 tỷ đồng Thời kỳ 2011÷2017: Tăng trưởng kinh tế chung toàn vùng đạt bình quân 9,5÷9,7%/năm Tổng giá trị sản phẩm đạt 118.997 tỷ đồng (tăng gần 2,1 lần so với năm 2010)

c, Hiện trạng phát triển các ngành

* Nông nghiệp

Tổng diện tích tự nhiên trong vùng là 1.962.664,4 ha, diện tích đất nông nghiệp chiếm

72%, đất phi nông nghiệp chiếm 8% và đất chưa sử dụng 20%

- Trồng trọt: Ngành trồng trọt vẫn là ngành chiếm tỷ trọng lớn nhất trong nông nghiệp Năm 2010, tỷ trọng trồng trọt chiếm tới 57÷62% giá trị sản xuất nông nghiệp Với diện tích đất sản xuất nông nghiệp là 322.976,7ha, đất trồng cây hàng năm là 245.177,7ha (đất trồng lúa 146.249,7ha và đất trồng cây hàng năm khác là 98.916,5ha)

- hăn nuôi: hăn nuôi đại gia súc là thế mạnh của vùng, đặc biệt là các khu nuôi bò sữa ở Nghệ An (Nghĩa Đàn, Thái Hoá, ) Ngành chăn nuôi phát triển tương đối ổn định, giá trị sản xuất tăng bình quân thời kỳ 2006÷2010 đạt khoảng 5,0÷5,5%/năm, Tỷ trọng chăn nuôi trong cơ cấu nông nghiệp chiếm khoảng 35÷40%

- Thủy sản: Lưu vực sông Cả có hơn 100km bờ biển và mạng lưới sông ngòi khá dày

là điều kiện thuận lợi để phát triển ngành thuỷ sản Tổng sản lượng năm 2017 đạt 103.393 tấn tăng 1,35 lần so với năm 2006)

Diện tích nuôi trồng thủy sản vùng nghiên cứu là 22.836 ha Trong đó:

+ Diện tích nuôi trồng thủy sản nước ngọt là là 19.848 ha

+ Diện tích nuôi trồng thủy sản mặn, lợ là 2.768 ha

- Lâm nghiệp: Diện tích lâm nghiệp toàn vùng có 1.085.897,9ha, chiếm 55% so với diện tích tự nhiên Trong đó, diện tích đất có rừng là 1.053.444ha Theo đánh giá của Chi cục Lâm Nghiệp Nghệ An và Hà Tĩnh tính đến 2010 độ che phủ trên lưu vực mới đạt 47÷48%

* Công nghiệp

Công nghiệp trong vùng nghiên cứu trong những năm qua đã có bước phát triển mạnh

mẽ Công nghiệp đã hình thành cơ cấu đa ngành: ơ khí luyện kim, hoá chất, dệt may, thuộc da, khai thác khoáng sản, chế biến nông sản, vật liệu xây dựng, đang từng bước phát triển để tương xứng với tiềm năng và lợi thế của lưu vực Đã bước đầu hình thành các cụm công nghiệp tập trung: Cụm công nghiệp Hoàng Mai, cụm công nghiệp Nghĩa Đàn, cụm công nghiệp Đô Lương, khai thác Thiếc ở Quỳ Hợp với công suất tinh chế 3000 tấn/năm, cụm công nghiệp Anh Sơn gồm xi măng quốc phòng 800.000

tấn/năm, mía đường sông Lam, cụm công nghiệp Thanh hương, cụm công nghiệp Vinh - Cửa Lò - Bến Thuỷ

1.2.2 Thực trạng nguồn nước và các vấn đề liên quan ở vùng nghiên cứu

Nguồn nước trên lưu vực sông Cả khá dồi dào, với tổng lượng dòng chảy là 23,0 tỷ m3trong đó dòng chảy sản sinh từ lãnh thổ Lào là 3,0 tỷ m3, tại Việt Nam là 20,0 tỷ m3nước Dòng chảy sản sinh trên địa phận Việt Nam bình quân 11280m3/ha, trên địa phận Lào là 3167 m3/ha Dòng chảy phân bố không đều theo không gian và thời gian Trong năm dòng chảy trong mùa lũ từ tháng VII-XII chiếm 73,4% còn lại là mùa khô

Ba tháng kiệt trong năm ( -IV) dòng chảy chỉ chiếm 7,1% tổng lượng dòng chảy năm, dòng chảy tháng IV nhỏ nhất trong năm chỉ đạt 2,4% lượng dòng chảy năm

Những năm cạn kiệt lưu lượng dòng chảy rất thấp Lưu lượng nhỏ nhất trên dòng chính sông Cả tại Yên Thượng đo được 39 m3/s ngày 18/VIII/1976 Trên sông nhánh Ngàn Phố tại Sơn Diệm là 6,43 m3/s ngày 12/VIII/1977 và trên sông Ngàn Sâu tại Hoà Duyệt là 8,80 m3/s ngày 12/V /1977 nên đã gây ra tình trạng thiếu nước trong mùa cạn làm trở ngại cho việc cấp nước cho công - nông nghiệp

Nguồn nước các tháng mùa kiệt giảm nhỏ nên xâm nhập mặn vào sâu trong nội địa, độ mặn trên 1‰ có năm lên tới cống lấy nước Đức Xá như tháng V /1989 đã làm có

30000 ha đất cạnh tác bị nhiễm mặn Nhiều năm trạm bơm Lam Hồng lấy nước rất hạn chế do độ mặn cao

Bên sông La dòng chảy ngày nhỏ nhất thường xuất hiện vào tháng VII gây trở ngại cho việc cấp nước phục vụ cho lúa hè thu, về mùa cạn nước sông La ở hạ du phân qua sông Hào nhưng do dòng chảy sông La cạn kiệt nên mặc dù đã mở rộng cống Trung Lương và Đức Xá nhưng việc lấy nước tưới cho hệ thống sông Nghèn vào những năm cạn kiệt cũng rất khó khăn vì thiếu nguồn cơ bản

Trên dòng chính sông Cả thượng lưu đã xây dựng hồ Bản Vẽ nhưng trong trình vận hành nếu chỉ ưu tiên cho phát điện thì tình trạng thiếu nước ở hạ du sẽ xảy ra nghiêm trọng Năm 2010 lưu lượng nhỏ nhất đo được tại Dừa là 51 m3/s ngày 30/III/2010 trong khi đó lưu lượng nhỏ nhất tương ứng cùng thời gian tại Nghĩa Khánh là 18,0

m3/s (27/III/2010), tại Mường Xén là 16,3 m3/s, lưu lượng còn lại của 14100 km2 chỉ

đạt 16,7 m3

/s với mô số dòng chảy 1,18 l/s.km2 Điều này cho thấy khả năng điều tiết lại dòng chảy của hồ Bản Vẽ trong các tháng cạn kiệt III, IV rất hạn chế do việc sử dụng nước cho nhu cầu về phát điện

Về mùa lũ các hình thế thời tiết gây mưa lớn ảnh hưởng tới lưu vực đã gây ra lũ rất lớn như các trận lũ tháng X/1978, X/1988 tại trung hạ lưu dòng chính sông ả, VIII/1973 tại thượng nguồn sông Cả, 1962, 2007 trên lưu vực sông Hiếu, 1960, 1989, 2002,

2009, 2010 trên các sông Ngàn Phố, Ngàn Sâu trên lưu vực sông La

Do lưu vực sông Cả lớn chế độ mưa lũ ở các vùng lại không đồng nhất nên khả năng xảy ra lũ đặc biệt lớn hoặc rất lớn giữa sông nhánh và dòng chính, giữa thượng nguồn

và trung hạ lưu sông ả không xuất hiện đồng bộ phần nào hạn chế mức độ nguy hiểm cho vùng hạ du

Tuy nhiên những trận lũ do Bão liên tiếp đổ bộ hoặc bão+ ATNĐ+ Không khí lạnh là hình thế thời tiết nguy hiểm nhất gây lũ lớn ở trung hạ lưu sông ả gây khó khăn cho việc phòng chống lũ ở hạ du

Tác động của các hồ chứa thủy điện nhỏ và hệ thống đường giao thông cũng là nguyên nhân gây ngập lụt năng nề ở các vùng khi có lũ xảy ra Năm 2010, hồ Ô Hô xả lũ đột ngột, gặp mưa lũ lớn đã gây nên tình trạng ngập năng ở trung lưu sông Ngàn Sâu Dưới tác động của biến đổi khí hậu trong tương lai do nhiệt độ tăng, lượng mưa các tháng mùa khô giảm, mùa mưa tăng, lượng mưa lũ thời đoạn ngắn gia tăng đã gây nên tình trạng cạn kiệt trong mùa mùa khô và ngập lụt trong mùa mưa bão cũng với những tác động của con người lã làm thay đổi chế độ thủy văn trên dòng chính và các sông nhánh do vậy cần có những biện pháp thích ứng nhằm giảm thiểu những tác động của

sự biến đổi khí hậu và tác động của con người để khai thác hiệu quả nguồn nước Một số công trình lợi dụng tổng hợp đang được xây dựng: Hồ Ngàn Trươi, Bản Mồng

1.2.2.1 Hồ chứa nước Ngàn Trươi

Hình 1.2: Hồ chứa nước Ngàn Trươi

Hồ Ngàn Trươi được xây dựng tại xã Hương Đại huyện Vũ Quang tỉnh Hà Tĩnh Khởi công xây năm 2009 và dự kiến hoàn thành vào năm 2017 Đây là công trình lợi dụng tổng hợp với nhiệm vụ:

- Cấp nước cho mỏ thép Thạch Khê Q = 6m3/s và các khu công nghiệp khác

- Cấp nước tưới khoảng 32.585 ha đất canh tác nông nghiệp thuộc các huyện Hương Sơn, Vũ Quang, Đức Thọ, Can Lộc, Nghi Xuân, thị xã Hồng Lĩnh và một phấn phía bắc huyện Thạch Hà Diện tích tưới trực tiếp là 21.379 ha, diện tích tưới thay thế 9.162

ha, diện tích tưới chuyển đổi là 2.400 ha ở khu tưới hồ Kẻ Gỗ

- Cấp nước 5.991 ha nuôi trồng thủy sản (Nước ngọt 3.500 ha và 2.491 ha nước lợ)

- Kết hợp phát điện với công suất lắp máy khoảng 15MW

- Cấp nước cho dân sinh

- Giảm lũ và cải tạo môi trường sinh thái vùng hạ du (với lưu lượng Q=4m3/s) Phát triển du lịch

Các thông số chính của hồ Ngàn Trươi:

Bảng 1.5: Thông số kỹ thuật chủ yếu của công trình Ngàn Trươi

2 Lưu lượng xả kiểm tra p = 0,1% Qkt m3/s 2.237,0

3 Lưu lượng xả thiết kế p = 0,5% Qtk m3/s 1.937,0

6 Số lượng x kích thước cửa n x ( BxH) cái 05 x (8 x 7)

TT Hạng mục công trình Đ n vị Trị số

VI Công trình lấy n ớc số 1

3 Lưu lượng đảm bảo môi trường Qmt m3/s 4,0

5 Số lượng x kích thước cửa vào nx( BxH) cáix m 02x(2,6 x 4,0)

VII Nhà m y thuỷ điện

Phần đầu mối đang thi công giai đoạn cuối, hiện đã đảm bảo mục tiêu chống lũ tiểu mãn vào tháng 5/2016

Hệ thống kênh chính lấy nước từ công trình đầu mối hồ chứa nước Ngàn Trươi đến nay đã hoàn thành 60%; Đoạn từ K6+900-K8+670 đã làm xong đường, mặt bằng thi công; đoạn còn lại từ K8+670 đến kênh chính Linh Cảm đã phê duyệt thiết kế kỹ thuật Dự kiến sẽ hoàn thành vào năm 2017

Hệ thống thủy lợi Ngàn Trươi đi vào hoạt động có ý nghĩa hết sức quan trọng đối với quá trình phát triển kinh tế - xã hội của huyện Vũ Quang nói riêng và tỉnh Hà Tĩnh nói chung Sau khi hoàn thành, dự án sẽ phục vụ cấp nước phục vụ cho mục đích phát triển nông nghiệp, công nghiệp và dân sinh… của nhiều địa phương vùng Bắc Hà Tĩnh Tuy nhiên khi chặn dòng sẽ làm thay đổi dòng chảy phía hạ du

- Phát điện với công suất lắp máy 42 MW

- Cấp nước cho công nghiệp dân sinh và chăn nuôi, phát triển thủy sản và tham gia cải tạo môi trường

- Kết hợp giảm một phần lũ cho hạ du sông Hiếu

Quy mô, kích thước hồ Bản Mồng:

Bảng 1.6: Thông số kỹ thuật chủ yếu của hồ Bản Mồng

1 ác đặc trưng lưu vực và dòng chảy năm

2 Hồ chứa

TT Thông số k thu t K hiệu Đ n vị Gi trị

- Dung tích hồ chứa ứng với MNLTK 106m³ 233,31

- Dung tích hồ chứa ứng với MNLKT 106m³ 281,02

5 ống xả sâu kết hợp xả cát

- Lưu lượng qua cống khi xảy ra lũ thiết kế m³/s 989,42

6 ống tưới tự chảy

TT Thông số k thu t K hiệu Đ n vị Gi trị

CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ XÂY DỰNG CÔNG CỤ TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NƯỚC CHO LƯU VỰC SÔNG CẢ

2 1 Phân tích, đ nh gi tình hình nguồn n ớc và x c định c c yếu tố ảnh h ởng đến khả năng và sự thay đổi nguồn n ớc

2.1.1 Đánh giá chung về nguồn nước

Nguồn nước trên lưu vực sông Cả khá dồi dào, với dòng chảy sản sinh trên địa phận Việt Nam bình quân 11280m3/ha, trên địa phận Lào là 3167 m3/ha Dòng chảy phân bố không đều theo không gian và thời gian Trong năm dòng chảy trong mùa lũ từ tháng VII-XII chiếm 73,4% còn lại là mùa khô Ba tháng kiệt trong năm ( -IV) dòng chảy chỉ chiếm 7,1% tổng lượng dòng chảy năm, dòng chảy tháng IV nhỏ nhất trong năm chỉ đạt 2,4% lượng dòng chảy năm

 Đặc điểm dòng chảy năm

Lượng mưa trung bình năm toàn lưu vực là 1.800mm, tổng lượng nước trung bình nhiều năm trên toàn lưu vực là 23,3.109m3, tương ứng với lưu lượng trung bình nhiều năm là 738 m3/s

Sự biến đổi dòng chảy năm theo thời gian khá mạnh mẽ Chuỗi quan trắc về số liệu dòng chảy năm ở một số trạm trên dòng chính và các sông nhánh lớn có tài liệu trên 50 năm cho thấy hệ số biến đổi Cv dòng chảy năm đạt từ 0,24  0,32 Nhưng sông suối nhỏ, hệ số biến đổi Cv dòng chảy năm 0,32  0,54

Năm nhiều nước do ảnh hưởng của mưa bão, lượng dòng chảy năm rất lớn có thể gấp

3  4 lần năm ít nước Những năm nước lớn như các năm 1973 - 1974, 1964 - 1965 tại thượng nguồn sông Cả, 1978 - 1979 tại hạ du sông Cả, sông Hiếu, năm 1964 - 1965,

1960 - 1961 tại các sông trên lưu vực sông La

Trước hoặc sau năm lũ là những năm có dòng chảy năm hoặc dòng chảy mùa kiệt khá nhỏ như các 1979 - 1980 tại Cửa Rào, 1977 -1978 tại Dừa, Yên Thượng, 1976 - 1977 tại Quỳ hâu, Nghĩa Đàn, 1977 - 1978 tại Sơn Diệm, 1975 - 1976 tại Hoà Duyệt

 Đặc điểm dòng chảy lũ

Lưu vực sông Cả có diện tích lưu vực thuộc Lào là 9.470 km2

thuộc đất Xiêng Khoảng của Lào chiếm 34,8% diện tích toàn lưu vực Đối với vùng thượng nguồn sông Cả, ảnh hưởng của hoạt động mưa Tây Nam gây mưa lớn ở bên Lào, gây ra lũ sớm ở thượng nguồn Lũ lớn nhất hàng năm xảy ra tập trung nhiều vào tháng VIII, sớm hơn ở hạ du

1 tháng Ở vùng thượng nguồn sông Hiếu, vùng chuyển tiếp của khí hậu Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ, chế độ mưa gây lũ vừa mang đặc điểm mưa lũ miền Bắc lại vừa mang tính chất mưa lũ ở Bắc Trung Bộ

Nước lũ ở hạ du sông Cả là tổ hợp giữa lũ của các sông nhánh và lũ trên dòng chính tạo nên Do chế độ mưa lũ giữa thượng nguồn và hạ du lệch pha nhau nên lũ đặc biệt lớn ở thượng nguồn sông Cả rất ít khi trùng hợp với lũ đặc biệt lớn ở trung và Hạ lưu sông Cả

Mực nước lũ lớn nhất trung bình đạt 6,85 m tại Nam Đàn, 3,68 m tại Chợ Tràng, 2,88

m tại Bến Thủy, 4,85 m tại Linh Cảm Mực nước lũ thực đo cao nhất đạt 9,64 m (IX/1978) tại Nam Đàn, 6,16 m ( X/1978) tại Bến Thủy, 7,73 m (IX/1978) tại Linh Cảm

 Đặc điểm dòng chảy kiệt

Các nhân tố ảnh hưởng tới dòng chảy kiệt gồm có: Điều kiện địa hình, địa chất, thảm phủ thực vật, điều kiện khí hậu và ảnh hưởng của con người trong việc khai thác và sử dụng nguồn nước

Khí hậu là một yếu tố ảnh hưởng không nhỏ đến dòng chảy mùa kiệt Đặc biệt là chế

độ mưa, các tháng mùa kiệt hầu như ít mưa, có những vùng hầu như không có mưa, vùng đồi núi nhiều nhánh sông suối nhỏ không có bổ sung của nước ngầm thì những tháng không có mưa là không có dòng chảy

Một số dòng chảy trung bình tháng nhỏ nhất đạt 5,1 l/s.km2 tại Cửa Rào, 5,7 l/s.km2 tại Dừa, 6,5 l/s.km2 tại Yên Thượng, 20,2 l/s.km2 tại Quỳ Châu, 10,4 l/s.km2 tại Nghĩa Khánh, 28,4 l/s.km2 tại Sơn Diệm và 29,2 l/s.km2 tại Hòa Duyệt Một số dòng chảy ngày nhỏ nhất tuyệt đối lại rất nhỏ chỉ đạt 1,9 l/s.km2 tại Dừa, 1,7 l/s.km2 tại Yên Thượng, 4,5 l/s.km2 tại Quỳ Châu, 1,8 l/s.km2 tại Nghĩa Khánh, 4,3 l/s.km2 tại Sơn

Diệm và 4,7 l/s.km2 tại Hòa Duyệt

Những năm cạn kiệt là những năm không có ảnh hưởng của bão và áp thấp nhiệt đới như các năm 1976, 1977 Mùa kiệt các năm 2007, 2010 xảy ra cạn kiệt trên các lưu vực sông Hiếu, Ngàn Phố

2.1.2 Xác định một số nguyên nhân chính gây tình trạng mất cân bằng về nguồn nước

- Biến đổi khí hậu dẫn tới biến động mạnh hơn về nguồn nước đến Mặc dù tổng lượng mưa năm tăng nhưng chủ yếu tập trung vào mùa mưa Ngược lại, lượng mưa bị suy giảm trong các tháng mùa khô (từ tháng 12 năm trước cho đến tháng 5 năm sau)

- Dưới sức ép của phát triển kinh tế xã hội, nhu cầu nước ngày càng gia tăng cả về lượng nước sử dụng và tính chất yêu cầu cấp nước

- Hệ thống công trình cấp nước hiện tại chưa đáp ứng được yêu cầu, cả về số lượng và chất lượng công trình

2.2 Phân vùng tính to n cân bằng n ớc

2.2.1 Quan điểm, nguyên tắc phân vùng tính cân bằng nước

Để tính toán cân bằng nước trên lưu vực sông Cả, nghiên cứu này dựa trên những nguyên tắc sau:

- Phân chia lưu vực sông ả thành các vùng sử dụng nước riêng biệt dựa vào điều kiện địa hình, mạng lưới sông ngòi, địa chính,…

- Nhóm những nhánh sông nhỏ thành một nhánh sông riêng lẻ nằm trên thượng lưu của điểm lấy nước

- Nhóm các hồ, các đập, các trạm bơm khai thác sử dụng nước thành các nút hồ, đập, trạm bơm trên thượng lưu các điểm lấy nước

- Nhóm khu vực tưới nhỏ vào một công trình riêng lẻ với một điểm lấy nước

- Yêu cầu về dòng chảy môi trường tại các vùng được tính toán trong nhu cầu sử dụng nước tại các khu sử dụng nước

2.2.2 Sơ đồ tính toán cân bằng nước

Trên cơ sở các quan điểm, nguyên tắc phân vùng tính toán cân bằng nước trên, và áp dụng công cụ phần mềm Map nFo để phân chia và tính toán các đặc trưng thống kê, toàn bộ lưu vực sông Cả và vùng hưởng lợi được chia thành 14 vùng:

- Vùng I: Vùng th ợng nguồn sông Cả

Đây là vùng có diện tích lớn nhất trong tất cả các vùng, bao gồm diện tích huyện Kỳ Sơn, Tương Dương, on uông (trừ 4 xã) và Anh Sơn (trừ 3 xã) Phía Bắc và Tây giáp biên giới Việt Lào, phía Nam giáp huyện Thanh hương, Đô Lương, phía Đông giáp lưu vực sông Hiếu Nguồn nước cấp cho vùng dựa vào nguồn nước sông ả bằng các đập dâng, hồ chứa nhỏ, một phần diện tích gần Đô Lương phải dùng bơm

- Vùng II: Vùng Th ợng sông Hiếu

Vùng này bao gồm diện tích của huyện Quế Phong (Trừ 2 xã nằm bên lưu vực sông hu), huyện Qùy hâu và 16 xã thượng nguồn sông hàng của Như Xuân - Thanh Hoá Phía Đông giáp lưu vực sông hu, sông Yên, phía Nam giáp Quỳ Hợp, phía Tây giáp lưu vực Huổi Nguyên, dòng chính sông ả và phía Bắc giáp biên giới Việt-Lào Nguồn nước cấp chính cho vùng này là nguồn nước sông Hiếu

- Vùng III: Vùng Trung l u sông Hiếu

Bao gồm phần lưu vực sông Dinh của Quỳ Hợp, vùng ven sông Hiếu của Nghĩa Đàn, Qùy Hợp, phía Bắc là biên giới với huyện Quỳ hâu, phía Nam giáp với thị trấn Thái Hoà, phía Tây là lưu vực Huổi Nguyên, phía Đông giáp huỵên Như Xuân Nguồn nước cấp cho vùng này lấy từ sông Hiếu và các sông nhánh Đây là vùng nằm trong khu tưới của hồ Bản Mồng

- Vùng IV: Vùng hạ sông Hiếu

Bao gồm diện tích còn lại của huyện Nghĩa Đàn, toàn bộ huyện Tân Kỳ và 3 xã thuộc lưu vực sông Hiếu của Anh Sơn Phía Bắc giáp lưu vực sông Dinh, phía Nam giáp lưu vực sông Bùng, phía Tây giáp sông ả và phía Đông giáp lưu vực sông Hoàng Mai – các sông nhỏ thuộc Quỳnh Lưu Nguồn nước cấp cho vùng chủ yếu là nhờ vào nguồn

nước sông Hiếu

- Vùng V: Vùng trạm b m Văn Tràng và c c khu t ới lẻ của Đô L ng

Bao gồm các tiểu vùng Nam Bắc Đặng, Ngọc Lam Bồi, Giang Hồng Bài và khu tưới của khe khuôn Văn Tràng Phía Đông giáp lưu vực sông Bùng, Sông ấm, phía Nam giáp khu Hữu Thanh hương, phía Bắc giáp lưu vực sông Hiếu, phía Tây là dòng chính sông ả đoạn từ Dừa đến cửa ra của sông Giăng Nguồn nước chính nhờ vào sông ả

- Vùng VI: Vùng Diễn Yên Quỳnh

Đây là một trong 3 khu hưởng lợi từ nguồn nước sông ả bao gồm diện tích đất đai của huyện Diễn hâu, Yên Thành, và phần phía Nam của huyện Quỳnh Lưu Phía Bắc giáp lưu vực sông Hoàng Mai, sông Hiếu, phía Tây giáp vùng Văn Tràng (Đô Lương) phía Nam giáp lưu vực sông ấm và phía Đông là Vịnh Bắc Bộ Nguồn nước cấp chính cho vùng này là nguồn nước sông ả, nguồn nước sông Bùng đã được sử dụng theo dạng các hồ chứa nhỏ tưới cho vùng đồi núi của sông Bùng và dựa vào đập ngăn mặn Diễn Thành lấy nguồn nước ngọt cấp cho vùng cát Diễn hâu

- Vùng VII: Trung l u sông Cả

Bao gồm lưu vực sông Gang phần hạ lưu từ cầu Om trở xuống, lưu vực sông Giăng và các suối nhỏ gọi là vùng tả hữu Thanh hương Dòng chính sông ả cắt đôi vùng thành các tiểu vùng nhỏ khác nhau Diện tích toàn bộ huyện Thanh hương phía Tây

là biên giới Việt - Lào, phía Đông là dãy núi Đại Huệ, Đại Vạc, phía Nam giáp huyện Nam Đàn và phía Bắc là biên giới với huyện Anh Sơn, Đô Lương Nguồn nước cấp cho vùng này là dòng chính sông ả, sông Giăng, Rào Gang bằng bơm và hồ chứa nhỏ

về lâu dài nguồn nước cấp là hồ Thác Muối

- Vùng VIII: Vùng Nam H ng Nghi

Vùng này có một phần diện tích lưu vực sông ả và toàn bộ lưu vực sông ấm bao gồm các

xã phía tả sông Lam của Nam Đàn, toàn bộ diện tích huyện Hưng Nguyên, Thành phố Vinh, thị xã ửa Lò và huỵên Nghi Lộc, phía Bắc giáp lưu vực sông Bùng, phía Nam là sông Lam