Nghiên cứu đề xuất các giải pháp thu trữ nước phục vụ sản xuất nông nghiệp cho vùng trung du, miền núi phía bắc

Nguyễn Tuấn Anh - Trưởng phòng Đào tạo Đại học và Sau đại học - Trường Đại học Thủy Lợi, được sự ủng hộ động viên của gia đình, bạn bè, đồng nghiệp, cùng với sự nỗ lực phấn đấu của bản t

Sau quá trình thực hiện, dưới sự hướng dẫn tận tình của TS Lê Xuân Quang - Phó viện trưởng - Viện nước, Tưới tiêu và Môi trường - Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam và PGS.TS Nguyễn Tuấn Anh - Trưởng phòng Đào tạo Đại học và Sau đại học

- Trường Đại học Thủy Lợi, được sự ủng hộ động viên của gia đình, bạn bè, đồng nghiệp, cùng với sự nỗ lực phấn đấu của bản thân, tác giả đã hoàn thành luận văn thạc

sĩ chuyên ngành Kỹ thuật cơ sở hạ tầng với đề tài: “Nghiên cứu đề xuất các giải pháp thu trữ nước phục vụ sản xuất nông nghiệp cho vùng Trung Du, Miền núi phía Bắc”

Trong quá trình làm luận văn, tác giả đã có cơ hội học hỏi và tích lũy thêm được nhiều kiến thức và kinh nghiệm quý báu phục vụ cho công việc của mình

Tuy nhiên, do thời gian có hạn, trình độ còn hạn chế, số liệu và công tác xử

lý số liệu với khối lượng lớn nên những thiếu sót của Luận văn là không thể tránh khỏi Do đó, tác giả rất mong tiếp tục nhận được sự chỉ bảo giúp đỡ của các thầy cô giáo cũng như những ý kiến đóng góp của bạn bè và đồng nghiệp

Qua đây tác giả xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới TS Lê Xuân Quang và PGS.TS Nguyễn Tuấn Anh, đã trực tiếp tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và cung cấp những tài liệu, những thông tin cần thiết cho tác giả hoàn thành luận văn này

Tác giả xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Thủy lợi, các thầy giáo, cô giáo Khoa Kỹ thuật Tài nguyên nước, các thầy cô giáo các bộ môn đã truyền đạt những kiến thức chuyên môn trong suốt quá trình học tập

Tác giả xin cảm ơn Viện Nước- Tưới tiêu và Môi trường, cảm ơn Ths

Nguyễn Thị Kim Dung - Chủ nhiệm đề tài cấp Nhà nước “Nghiên cứu đề xuất các giải pháp công nghệ về cơ sở hạ tầng (thủy lợi và cấp nước sinh hoạt) phục vụ xây dựng nông thôn mới vùng trung du, miền núi phía Bắc” đã cho tác giả sử dụng số

liệu của đề tài làm luận văn

Xin trân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 21 tháng 2 năm 2016

Ngô Văn Thuyết

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Hà Nội, ngày 21 tháng 2 năm 2016

Ngô Văn Thuyết

MỞ ĐẦU 1

I.TÍNHCẤPTHIẾTCỦAĐỀTÀI 1

II.MỤCĐÍCHVÀPHẠMVINGHIÊNCỨU 2

III.CÁCHTIẾPCẬNVÀPHƯƠNGPHÁPNGHIÊNCỨU 2

IV.KẾTQUẢDỰKIẾNĐẠTĐƯỢC 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THU TRỮ NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI 3

1.1 tổng quan tình hình nghiên cứu và ứng dụng công nghệ thu trữ nước trên thế giới 3

1.1.1 Sự phát triển của các biện pháp kỹ thuật thu trữ nước tại các khu vực trên thế giới 5

1.1.2 Xu hướng phát triển thu trữ nước phục vụ canh tác trong tương lai 9

1.2.Tổng quan tình hình nghiên cứu và ứng dụng công nghệ thu trữ nước trong nước 11

1.2.1 Nghiên cứu về thu trữ nước vùng đồi 11

1.2.2 Một số kết quả nghiên cứu ứng dụng công nghệ thu trữ nước vào thực tiễn 13

1.3 Tổng quan của vùng nghiên cứu 17

1.3.1 Điều kiện tự nhiên 17

1.3.2 Điều kiện dân sinh, kinh tế - xã hội 32

1.3.3 Hiện trạng kinh tế - xã hội 37

1.4 Nhận xét 40

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ KHOA HỌC ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP THU TRỮ NƯỚC PHỤC VỤ SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP VÙNG TDMNPB 42

2.1Khái niệm và phân loại thu trữ nước 42

2.2.Các giải pháp công nghệ thu trữ nước 46

2.2.1 Thu trữ nước không có công trình trữ 46

2.2.2 Thu trữ nước có công trình trữ 56

2.3 Phương pháp tính toán thiết kế hệ thống công trình thu trữ nước 60

2.3.2 Lựa chọn hình thức thu trữ 63

2.3.3 Lựa chọn loại bể trữ 66

2.3.4 Tính toán hệ thống thu trữ nước không có công trình trữ, lưu vực hứng nước ngoài diện tích canh tác 68

2.4 Các yếu tố cần xem xét khi lựa chọn hình thức thu trữ nước và thiết kế công trình thu trữ nước 82

2.4.1 Mưa 82

2.4.2 Nhiệt độ, độ ẩm, bốc hơi, gió 82

2.4.3 Nguồn nước 82

2.4.4 Địa hình 83

2.4.5 Đất đai thổ nhưỡng 83

2.4.6 Loại cây trồng và biện pháp canh tác 83

2.4.7 Hiệu ích kinh tế 84

CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP THU, TRỮ NƯỚC PHỤC VỤ SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP CHO VÙNG TDMNPB 85

3.1 Nghiên cứu xác định các chỉ tiêu thiết kế công trình thu trữ nước 85

3.1 1 Tính toán lượng mưa thiết kế 85

3.1.2 Tính toán quy mô của hệ thống thu trữ nước 92

3.2 Nghiên cứu đề xuất các giải pháp thu, trữ nước phục vụ sản xuất nông nghiệp cho vùng TDMNPB 93

3.2.1 Lựa chọn công nghệ tưới cho cây trồng 93

3.2.2 Giải pháp quy hoạch hệ thống thu trữ nước phục vụ sản xuất nông nghiệp 96

3.3 Nhận xét 108

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THU TRỮ NƯỚC CẤP NƯỚC TƯỚI CHO 1 HA CAM TẠI HUYỆN CAO PHONG, TỈNH HÒA BÌNH 110

4.1.Điều kiện tự nhiên và KTXH khu vực xây dựng mô hình: 110

4.1.1 Điều kiện tự nhiên 110

4.1.3.Tình hình canh tác nông nghiệp và vấn đề nước tưới 111

4.2 Thiết kế mô hình trình diễn 112

4.2.1 Các thông số sử dụng trong thiết kế 112

4.2.2 Tính toán nhu cầu tưới bổ sung 115

4.2.3 Tính toán quy mô của hệ thống thu trữ nước 116

4.3 Đánh giá hiệu quả mô hình 117

4.4 Đánh giá khả năng nhân rộng của mô hình 121

KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 127

KẾTLUẬN 127

KIẾNNGHỊ 127

TÀI LIỆU THAM KHẢO 128

Bảng 1.1 Các sông chính chảy qua vùng TDMNPB 28

Bảng 1.2 Đặc trưng dòng chảy năm trung bình nhiều nămvùng TDMNPB 30

Bảng 1.3 Thống kê các đơn vị hành chính vùng TDMNPB 33

Bảng 1.4 Dân số và mật độ dân số các tỉnh TDMNPB 33

Bảng 1.5 Lực lượng lao động vùng TDMNPB 34

Bảng 1.6 Hiện trạng số trường phổ thông vùng TDMNPB 36

Bảng 1.7 Hiện trạng cơ sở y tế vùng TDMNPB 37

Bảng 1.8 Hiện trạng sử dụng đất vùng TDMNPB 38

Bảng 2.1: Kích thước lưu vực tương ứng với độ dốc 47

Bảng 2.2: Xác định kích thước vùng thấm 47

Bảng 2.3 Các thông số thiết kế bờ bán nguyệt 51

Bảng 2.4: Kích thước của mương sườn đồi 52

Bảng 2.5: Quan hệ giữa khoảng cách giữa các mương sườn đồi và độ dốc mặt đất 52 Bảng 2.6: Các thông số thiết kế bể gạch xây 58

Bảng 2.7: Chế độ tưới của một số loại cây trồng cạn 61

Bảng 2.8: So sánh hai hình thức thu trữ nước có và không có công trình trữ 65

Bảng 3.1: Lượng mưa ứng với tần suất P=75% 87

Bảng 3.2: Bốc hơi ETo các trạm trong vùng nghiên cứu 88

Bảng 3.3: Bốc hơi ETo các trạ m trong vùng nghiên cứu (tiếp) 89

Bảng 3.4: Tính toán dung tích trữ đã xét đến bốc hơi 90

Bảng 3.5: Diện tích hứng nước (f) cho 1 m3 nước trữ theo các bề mặt hứng nước khác nhau 90

Bảng 3.6: Hệ số dòng chảy C theo các loại bề mặt khác nhau 93

Bảng 3.7: Kích thước của rãnh thu nước 105

Bảng 3.8: Quan hệ giữa khoảng cách giữa các rãnh thu nước và độ dốc mặt đất 105

Bảng 4.1: Các chỉ tiêu tính chất cơ lý đất khu vực mô hình 111

Bảng 4.2 : Các yếu tố khí tượng tại Cao Phong – Hoà Bình 113

Bảng 4.3: Kết quả tính toán lượng mưa thiết kế 114

Bảng 4.4: Kết quả tính toán nhu cầu tưới của cây cam 115

Bảng 4.5: Chi phí xây dựng hệ thống thu trữ nước (quy mô 1 ha) 119

Bảng 4.6: Năng suất cây cam trong một chu kỳ phát triển 119

Bảng 4.7: Tính toán hiệu quả kinh tế khu mô hình Cao Phong – Hoà Bình 120

Hình 1.1: Thu trữ nước cho mô hình xen canh nông lâm nghiệp tại Israel 5

Hình 1.2: Hệ thống thu trữ nước lưu vực nhỏ tại Burkina Faso 5

Hình 1.3: Hệ thống thu trữ nước lưu vực lớn tại Mali 8

Hình 1.4: Thu trữ nước bằng luống với lưu vực đã được xử lý tại Mexico 9

Hình 1.5: Kết cấu cơ bản bể xi măng vỏ mỏng 13

Hình 1.6: Hồ chứa nước Sính Lủng (trái);Lùng Thàng xã Hố Quáng Phìn (phải) Đồng Văn - Hà Giang 13

Hình 1.7: Mô hình thí điểm áp dụng công nghệ trữ nước bằng bồn chứa nhựa dẻo do công ty Labaronne CITAF, CH Pháp sản xuất tại Phố Ngọc, xã Trung Minh, TP Hòa Bình 17

Hình 1.8: Bản đồ các tiểu vùng sinh thái vùng TDMNPB 18

Hình 2.1: Sơ đồ phân loại kỹ thuật thu trữ nước sử dụng cho canh tác nông nghiệp 45 Hình 2.2: Sơ đồ hệ thống tiểu lưu vực Negarim 46

Hình 2.3: Bờ đồng mức trồng cây dài ngày 48

Hình 2.4: Kích thước mặt bằng một lưu vực kẹp giữa 2 bờ đồng mức 49

Hình 2.5: Kích thước mặt cắt ngang một bờ đồng mức 49

Hình 2.6: Một số mặt cắt bờ bán nguyệt 50

Hình 2.7 Sơ đồ bố trí mặt bằng mương sườn đồi 51

Hình 2.8: Kích thước và cấu tạo bờ hình thang 53

Hình 2.9: Sơ đồ bờ đồng mức bằng đá 54

Hình 2.10: Phối cảnh đập đá thấm 55

Hình 2.11: Hệ thống hướng dòng bằng các đập phân nước tại Pakistan 56

Hình 2.12: Bể trữ nước bằng gạch xây ở Srilanca 57

Hình 2.13.Ao trữ nước được gia cố bằng đất sét ở Dawro 59

Hình 2.14: Ao trữ nước lót HDPE tại Alamata – Ethiopia 59

Hình 2.15: Lưu vực thu nước bằng HDPE 60

Hình 2.16: Mô hình mô phỏng thu trữ dòng nước mặt 68

Hình 2.17: Quan hệ giữa tốc độ thấm và khả năng tạo dòng chảy mặt của lưu vực với lượng mưa cố định R 70

Hình 2.18: Sơ đồ biểu diễn lượng thấm và khả năng hình thành dòng chảy cho 2 trận mưa có cùng lượng nước 71

tích nhỏ hơn 1ha tại 2 thời điểm 72

Hình 2.20: Sơ đồ hệ thống thu trữ nước tưới bổ sung cho cây trồng 76

Nguyên tắc tính toán 76

Hình 2.21: Quan hệ giữa hệ số dòng chảy với kích thước lưu vực (FAO) 78

Hình 3.1: Sơ đồ bố trí hệ thống thu trữ nước kết hợp chống xói mòn kiểu rãnh đơn 97

Hình 3.2: Sơ đồ bố trí hệ thống thu trữ nước kết hợp chống xói mòn kiểu đa rãnh 98 Hình 3.3: Sơ đồ cắt dọc hệ thống thu trữ nước 98

Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lý thu trữ nước của hệ thống 99

Hình 3.5 Kết cấu cơ bản bể gạch xây 101

Hình 3.6: Kết cấu cơ bản bể HDPE 102

Hình 3.7: Kết cấu cơ bản bể xi măng đất 103

Hình 3.9: Cắt ngang rãnh thu nước 105

Hình 3.10: Kết cấu cơ bản bể lọc 106

Hình 3.11 : Ống lọc và đầu ống nối tiếp 107

Hình 3.12: Kết cấu và kích thước trụ vòi 108

Hình 4.1: Đường tần suất lượng mưa năm tại Cao Phong – Hoà Bình 114

Hình 4.2: So sánh cây cam 1 năm tuổi trong và ngoài khu mô hình 118

Hình4.3: Quy hoạch hệ thống thu trữ nước quy mô trang trại 123

Hình 4.4 : Phân vùng tưới của các bể trữ nước 124

Hình 4.5: Quy hoạch tổng thể hệ thống thu trữ nước khu trồng cam Đội Thu Phong, Nông trường Cao Phong 125

MỞ ĐẦU I.TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Vùng Trung du miền núi phía Bắc (TDMNPB), canh tác nông nghiệp chủ yếu là trên đất dốc với thế mạnh là các loại cây trồng cạn (cây ăn quả, cây công nghiệp, đồng cỏ chăn nuôi) Địa hình bị chia cắt, ruộng nương thường có quy mô nhỏ, phân tán, xa nguồn nước Lượng mưa và nguồn nước tuy phong phú nhưng phân bố không đều theo không gian và thời gian, thường phát sinh xói mòn, bạc màu đất do mưa lớn trong mùa mưa và thiếu nước tưới trong mùa khô, là những yếu tố hạn chế đối với sản xuất nông nghiệp trên đất dốc

Nhiều năm qua nhà nước và nhân dân đã xây dựng nhiều công trình thủy lợi bằng các giải pháp truyền thống như: Hồ chứa nước, đập dâng, trạm bơm để phát triển sản xuất, ổn định và nâng cao đời sống của người dân, góp phần xói đói giảm nghèo Đến nay các công trình có điều kiện thuận lợi đã được khai thác triệt để, những công trình còn lại, do địa hình phức tạp nên suất đầu tư ngày càng cao Hiện nay, vấn đề đưa nước lên vùng cao đất dốc để tạo điều kiện chuyển đối cơ cấu cây trồng, mở rộng diện tích phát triển sản xuất đang là vấn đề tồn tại cần giải quyết với những công nghệ thích hợp

Thu trữ nước – một biện pháp vừa có thể giải quyết được vấn đề cấp nước tưới, vừa góp phần hạn chế xói mòn thoái hóa đất sẽ là giải pháp hữu hiệu để phát triển canh tác trên đất dốc

Một số giải pháp công nghệ thu trữ nước đã được nghiên cứu và ứng dụng như: Xây dựng hồ treo trên núi sử dụng các công nghệ vật liệu mới cấp nước cho đồng bào vùng cao; Công nghệ thu trữ nước trên đất dốc, phòng chống xói mòn, cung cấp nước tưới cho cây cam bưởi; Mô hình thu trữ nước mưa trên đồi cát phục vụ canh tác lâm nghiệp và phòng chống hoang mạc hóa, sa mạc hóa Mặc dù công nghệ thu trữ nước đã được nghiên cứu và ứng dụng khá lâu nhưng hiện vẫn dừng lại ở các nghiên cứu thí điểm, chưa có hướng dẫn tính toán xác định các chỉ tiêu thiết kế công trình thu trữ nước Các giải pháp thu trữ nước thiếu tính đồng bộ với các giải pháp về kỹ thuật tưới, đối tượng cây trồng

Với quỹ đất chưa được tưới chiếm khoảng 70% diện tích canh tác nông nghiệp trên đất dốc vùng TDMNPB nhu cầu phát triển hệ thống thu trữ nước trong tương lai sẽ rất lớn Vì vậy nghiên cứu các giải pháp thu trữ nước phục vụ sản xuất nông nghiệp cho vùng TDMNPB có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao

II MỤC ĐÍCH VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Mục đích nghiên cứu:

Đề xuất được các giải pháp thu trữ nước phục vụ sản xuất nông nghiệp cho vùng TDMNPB

Phạm vi nghiên cứu:

Vùng Trung du Miền núi phía Bắc

III CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Cách tiếp cận:

- Tiếp cận thực tế: đi khảo sát, nghiên cứu, thu thập các số liệu liên quan đến

đề tài luận văn

- Tiếp cận hệ thống: Tiếp cận, tìm hiểu, phân tích hệ thống từ tổng thể đến chi tiết, đầy đủ và hệ thống

- Tiếp cận các phương pháp nghiên cứu mới công nghệ thu trữ nước trên thế giới Phương pháp nghiên cứu:

+ Phương pháp kế thừa: Kế thừa các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước

có liên quan đến đề tài luận văn;

+ Phương pháp phân tích thống kê: tổng hợp và phân tích các tài liệu về khu vực nghiên cứu, tài liệu của các đề tài, dự án có liên quan Kết hợp nghiên cứu lý thuyết để đề xuất công nghệ với thí nghiệm ngoài hiện trường để xác định các thông số kỹ thuật của công trình thu trữ nước

+ Phương pháp đánh giá nhanh nông thôn có sự tham gia của các bên liên quan (PRA), điều tra xã hội học để lấy ý kiến của người dân và các cấp chính quyền địa phương

+ Phương pháp chuyên gia: Lấy ý kiến chuyên gia, hội nghị hội thảo được sử dụng để thu thập ý kiến của các nhà khoa học và các bên có liên quan;

+ Phương pháp điều tra thực địa: tổ chức các nhóm điều tra gồm các chuyên gia về lâm nghiệp, nông nghiệp, thủy lợi, kinh tế, môi trường kết hợp với một số cán bộ địa phương;

+ Phương pháp mô hình hóa: Sử dụng phần mềm CROPWAT được sử dụng

để tính toán nhu cầu nước của cây trồng

IV KẾT QUẢ DỰ KIẾN ĐẠT ĐƯỢC

- Đề xuất được phương pháp xác định các chỉ tiêu thiết kế công trình thu trữ nước

- Đề xuất được các giải pháp thu trữ nước phục vụ sản xuất nông nghiệp cho vùng TDMNPB

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU VÀ VÙNG NGHIÊN

CỨU 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu và ứng dụng công nghệ thu trữ nước trên thế giới

Từ xa xưa loài người đã biết cách sử dụng các biện pháp thu trữ nước Việc thu trữ nước đã từng là phương kế sinh nhai chủ yếu tại các vùng khô hạn và bán khô hạn hàng ngàn năm trước, là tiền đề cho việc thiết lập các thành phố và các khu định cư trên sa mạc (Evenari và nkk, 1971) Cho đến thế kỷ 18, hàng triệu hecta đất canh tác nông nghiệp ở những vùng khô hạn của thế giới chủ yếu dựa trên việc thu trữ nước Từ giữa thế kỷ 19, do ảnh hưởng của Đại Cách mạng Công nghiệp, các dự

án tưới tiêu sử dụng công trình thuỷ lợi lớn phát triển rất nhanh, thu trữ nước cùng với các kỹ thuật tưới quy mô nhỏ không còn được các quốc gia quan tâm Trong các thập kỷ gần đây, do sự khan hiếm và suy thoái tài nguyên nước cùng với việc phát triển các công trình thuỷ lợi ở một số nước và khu vực gần như đã đạt giới hạn, thu trữ nước lại thu hút được sự quan tâm đặc biệt

Mặc dù kỹ thuật thu trữ nước có từ rất sớm, nhưng mãi đến năm 1950 mới có một vài công trình nghiên cứu về thu trữ nước được tiến hành Đến đầu những năm

1960 thì kỹ thuật thu trữ nước mới thực sự được nghiên cứu và phát triển

Từ năm 1970, Nhóm tư vấn nghiên cứu Nông nghiệp Quốc tế (CGIAR) đã huy động nhiều nguồn lực khoa học thế giới để nghiên cứu các giải pháp phòng chống hạn hán Các nhà khoa học của CGIAR đã đưa ra nhiều sáng kiến và biện pháp nhằm đương đầu với các thách thức của hạn hán, trong đó quản lý đất và nước bền vững được coi là một trong những biện pháp chủ chốt Các công nghệ canh tác bền vững trên đất dốc kết hợp với các biện pháp thu trữ nước, bảo vệ đất và nước của Viện nghiên cứu quốc tế về cây trồng cho vùng nhiệt đới bán khô hạn (ICRISAT) thuộc CGIAR đã làm tăng năng suất nông nghiệp, thu nhập của nông dân và khả năng của người dân trong việc đối phó với hạn hán Mô hình này đã được nhân rộng tới hàng trăm làng xã tại ấn Độ, Trung Quốc, Pakistan, Thái Lan và một số nước thuộc khu vực Đông Phi Qua nghiên cứu tổng kết các mô hình phòng chống hạn hán tại khu vực Nam Á, Viện Quản lý nước quốc tế (IWMI) thuộc CGIAR coi thu trữ nước là một công cụ chiến lược để đối phó với hạn hán

Oweis, T và nnk (2001) phân tích lợi ích của việc thu trữ nước tại các vùng khô hạn Theo các tác giả, lượng mưa vùng khô hạn thường không đủ đáp ứng yêu cầu nước cơ bản của cây trồng do phân bố mưa không đều trong suốt thời vụ sản

xuất Chẳng hạn, tại các nước vùng Địa Trung Hải, lượng mưa năm thường chỉ đạt 200-300 mm nhưng lại tập trung vào một số trận mưa lớn dẫn đến lượng nước thất thoát dưới dạng bốc hơi và dòng chảy mặt rất lớn, giai đoạn khô hạn kéo dài liên tục gây khó khăn cho sản xuất nông nghiệp Do vậy, để sản xuất nông nghiệp bền vững, cần có giải pháp sử dụng nước mưa và bảo vệ đất một cách hiệu quả và thu trữ nước mưa là giải pháp tốt nhất vì nó làm tăng lượng nước cung cấp cho một đơn vị diện tích cây trồng và giảm thiểu tác động của hạn hán

Theo một báo cáo của Viện nước quốc tế Stockholm - SIWI (2001), vùng Tiểu Sahara của Châu Phi và Nam Á sẽ đối mặt với nguy cơ thiếu 400 triệu tấn lương thực vào năm 2020 do phần lớn diện tích canh tác nằm tại các khu vực khan hiếm về nước và thường xuyên chịu các đợt hạn hán Căng thẳng về nước trong các đợt hạn ngắn là nguyên nhân chính gây giảm năng suất cây trồng Cách mạng xanh

đã chỉ ra rằng quản lý nước cho cây trồng một cách tối ưu là điều kiện cốt lõi để tăng năng suất cây trồng Tuy các công trình tưới có vai trò rất quan trọng trong sản xuất lương thực nhưng tiềm năng nguồn nước cho các công trình này tại các vùng khô hạn lại rất hạn chế Do đó, việc phát triển sản xuất nông nghiệp sử dụng nước mưa (rainfed agriculture) cho vùng không có điều kiện xây dựng công trình thủy lợi

là một việc tất yếu để đảm bảo an ninh lương thực Các biện pháp thu trữ nước quy

mô nhỏ tại các vùng này sẽ phát huy hiệu quả rất cao trong việc tăng năng suất cây trồng

Prinz, D và Malik, A H (2002) tổng kết kỹ thuật thu trữ nước thành 2 loại

cơ bản: thu trữ nước mưa và thu trữ nước mặt Thu trữ nước mưa là phương pháp hứng nước mưa từ một tiểu lưu vực, trữ lại trong đất hoặc trong các công trình trữ nước ở khu vực lân cận (bể, ao ) để cho cây trồng sử dụng Tỷ lệ giữa diện tích canh tác và diện tích tiểu lưu vực có thể dao động từ 1/1 đến 1/hàng trăm, phụ thuộc vào mức độ khô hạn, loại cây trồng và tính chất đất Thu trữ nước mặt bao gồm một

hệ thống gồm các tiểu lưu vực với diện tích hàng km2, dòng chảy mặt từ các tiểu lưu vực đó được tập trung lại qua hệ thống kênh dẫn, dẫn đến khu canh tác, trữ lại trong các tầng đất hoặc các công trình trữ nước Thu trữ nước đòi hỏi nhiều lao động cũng như diện tích mặt bằng nhưng nhìn chung là một giải pháp có chi phí thấp, mang lại hiệu quả phòng chống hạn hán cao Hiệu quả mang lại từ việc áp

dụng các giải pháp thu trữ nước đã chứng minh đây là một công cụ hữu hiệu để tăng năng suất cây trồng, giảm thiệt hại, phục hồi rừng và cải tạo đất Hiện nay các nước

áp dụng rộng rãi các biện pháp thu trữ nước là Ai Cập, Tunisia, Libya, Algeria,

Isreal, Jordan, North Yemen, India, Pakistan và các nước cộng hòa thuộc Liên bang

Xô viết trước đây

1.1.1 Sự phát triển của các biện pháp kỹ thuật thu trữ nước tại các khu vực trên thế giới

1.1.1.1.Châu Á

a Israel

Ben Asher (1988) đã tổng kết các kinh nghiệm thu trữ nước tại Israel trong khuôn khổ một công trình nghiên cứu thu trữ nước tại vùng tiểu sa mạc Sahara của Ngân hàng Thế giới Công trình nghiên cứu của họ tập trung vào các vấn đề sau: (i) Thí nghiệm phương pháp kỹ thuật thu trữ nước, đặc biệt là đối với lưu vực nhỏ; (ii) Nghiên cứu đặc điểm bề mặt đất; (iii) Nghiên cứu và lập mô hình động học dòng chảy mặt; (iv) Phân tích tính kinh tế của các kỹ thuật thu trữ nước Tại trang trại Wadi Mashash, một dự án dài hạn với mục tiêu phát triển mô hình rừng xen canh nông lâm nghiệp với việc thu trữ nước lưu vực trung bình đã được thực hiện (Zohar

và nkk, 1987, Lovenstein 1994) Nhiều nhà khoa học đã nghiên cứu xây dựng các tiêu chí thiết kế cho lưu vực nhỏ, các tiêu chí này đã được sử dụng ở nhiều trang trại

ở Israel (Boer 1994)

Hình 1 1: Thu trữ nước cho mô hình

xen canh nông lâm nghiệp tại Israel

Hình 1 2: Hệ thống thu trữ nước lưu vực nhỏ tại Burkina Faso (Nguồn:

Reijntjes và nnk)

b Jordan

Tại Jordan, đập đất được xây dựng từ những năm 1964 để lấy nước cải thiện đồng cỏ với tổng diện tích là 2.500 hecta (Al-Labadi 1994) Vào năm 1972, dự án phát triển vùng cao của Jordan đã được triển khai Đập đá đổ, đường bao đá theo đường đồng mức, bờ bao bằng đất được sử dụng để tăng độ ẩm đất tại khu vực trồng trọt trên đất dốc (Shatanawi 1994) Tổng diện tích hưởng lợi sau khi triển khai

dự án là khoảng 6000 hecta Vào giữa năm 1985-1988, Bộ Nông nghiệp Jordan,

trong khuôn khổ hợp tác với ACSAD đã sử dụng thềm đồng mức và bậc đồng mức cho việc cải thiện các đồng cỏ tại quận Balama Năm 1987, khoa Nông nghiệp trường Đại học Jordan đã đề xướng công trình đập đất dùng để chặn dòng và lấy nước mặt sử dụng cho mục đích nông nghiệp Diện tích lưu vực vào khoảng 70km2

và lượng mưa hàng năm khoảng 150mm Gần đây, một dự án đã phát triển mô hình

dự báo trực quan tổng hợp cho thiết kế và quản lý các hệ thống thu trữ và sử dụng nước tại các vùng khô hạn ở Jordan (Oweis và Taimeh, 1994)

c Các nước Trung Đông khác

Tại cộng đồng người Dei-Atiye của Syria, việc thu trữ nước mưa đã được thực hiện vào năm 1987 với diện tích 130 ha Dự án được chia thành 4 phần, đó là nghiên cứu trồng rừng, sắp xếp các loài thực vật, nghiên cứu thực phẩm từ ngũ cốc

và thu trữ nước mặt (Ibrahim 1994) Trung tâm nghiên cứu nông nghiệp quốc tế các vùng khô hạn (ICARDA) tại Syria đang nghiên cứu việc cải thiện các phương pháp

kỹ thuật thu trữ nước và nhận dạng khu vực thu trữ nước phù hợp với môi trường vùng Bắc Phi và Tây Á bẳng ảnh vệ tinh (Oweis và Prinz, 1994)

Tại vùng Đông-Bắc Arập, một hệ thống tên là Mahafurs đang được sử dụng

Hệ thống này đơn giản là một hố nông có đường kính 20-100m được bao bởi bờ đất cao 1-4m Nước được sử dụng cho chăn nuôi gia súc và tưới cây (Barow 1987) Tại Afghanistan, lưu vực nhỏ hỗn hợp được sử dụng từ rất lâu Báo cáo trong một cuộc điều tra nhận thấy rằng từ đầu những năm 1970, hơn 70.000 hecta của hệ thống thu trữ nước kiểu Meskat được sử đụng để trồng cây ăn quả

d Ấn Độ

Rất nhiều dự án về thu trữ nước và các chương trình liên quan đã được hiện từ năm 1975 tại Trung tâm nghiên cứu vùng hạn hán ở Todhpur và tại Trung tâm nghiên cứu quốc tế thuộc vùng bán khô hạn ở Hyderabad

Vào những năm 1980, ICRISAT đã phát triển một hệ thống mương trồng cỏ

và mương đáy rộng để thu trữ nước trong mùa mưa và dùng để tưới trong mùa khô Kết quả nghiên cứu cho thấy diện tích trồng trọt tăng từ 2-5 lần ICRISAT cũng đã thực hiện một số dự án nghiên cứu với mục đích kết hợp các kỹ thuật tưới bằng bể truyền thống với các điều kiện kinh tế xã hội Ý tưởng của Dự án được thực hiện với mục đích cải thiện việc quản lý các bể chứa với việc kiểm soát nước, tìm ra một

hệ thống nước mặt khác, quản lý đất kiểm soát xói mòn (Von Oppen 1985) Các ý tưởng này có tiềm năng rất lớn và vẫn được tiếp tục nghiên cứu

e Các nước khác

Tại vùng nhiệt đới châu Á, đặc biệt là vùng phía nam Ấn Độ và Sri Lanka, đập đất và các hố rỗng đã được sử dụng hàng ngàn năm nay để giữ nước trong suốt mùa mưa Các bể chứa nước này cho phép nông dân canh tác tưới tiêu vụ thứ 2 vào mùa khô Các bể này được đặt một cách ngẫu nhiên vì vậy rất dễ lấy nước

ô lưu, công trình Jessours phục vụ 400.000 hecta (Tobbi, 1994) Kỹ thuật tưới dâng hiện đại đã được ứng dụng tại trung tâm Tunisia từ năm 1980 phục vụ một diện tích 4.250 hecta và thu được 20 tỷ m3 nước hàng năm

Tại vùng Wadi El-Arish của Ai Cập, các bờ đá đã được sử dụng để hướng dòng chảy nước mặt phục vụ cho mục đích tưới Các bể chứa nước phục vụ cho nhu cầu sử dụng của con người, gia súc cũng như cho tưới là rất phổ biến Số lượng các

bể chứa tăng từ dưới 3000 bể vào năm 1960 lên tới 15.000 bể vào năm 1993 với trữ lượng khoảng 4 triệu m3 (Shata và Attia, 1994)

Tại vùng Tây Bắc Ai Cập một dự án tài trợ bởi GTZ/FAO về việc sử dụng đất bao gồm cả các hoạt động thu trữ nước cũng đã được thực hiện (El-Shafey)

Tại Yêmen, các đập nhỏ trữ nước sử dụng cho tưới và cấp nước nông thôn đã được thực hiện từ đầu những năm 1980 với tổng trữ lượng từ 50.000 đến 90.000 m3

(Banatraf 1994)

Matfia là một kỹ thuật cổ dùng để trữ nước sử dụng cho con người và gia súc tại Morocco ngày nay vẫn đang được sử dụng (Tayaa, 1994) Các kỹ thuật hiện đại như kỹ thuật bê tông gia cố bể chứa cũng đang được thử nghiệm Từ năm 1984, Morroco đã bắt đầu xây dựng nhiều đập Barrages Collinaires để thu trữ nước mặt Diện tích lưu vực hạ lưu dưới những đập này từ 500 tới 10.000 hecta Kể từ năm

1988, 55 đập loại này được xây dựng cung cấp nước cho khoảng 160.000 gia súc và cấp nước tưới cho 3000 ha đất canh tác

b Vùng tiểu sa mạc châu Phi

Một dự án nông lâm (PAF) với mục đích cải thiện việc trồng rừng sử dụng lưu vực nhỏ do OXFAM khởi xướng vào năm 1979 tại tỉnh Yatenga của Burkina Faso Vào năm 1982, dự án này được thay đổi thành đê đá bao (dọc theo đường đồng mức) và được sử dụng cho trồng trọt Sau đó đê đá bao này kết hợp với hệ thống

“zai” truyền thống và được nông dân địa phương chấp nhận Theo báo cáo, vào cuối năm 1988, dự án này đã thay đổi khoảng 8.000 hecta của trên 400 thôn (Critchley et al., 1992)

Hàng loạt dự án nghiên cứu đang thực hiện tại trung tâm cao nguyên của Burkina Faso bởi rất nhiều viện nghiên cứu khác nhau Tại vùng Hiraan của Somalia có một kỹ thuật thu trữ nước địa phương có tên là “Caag” và “Gawan” vẫn đang được sử dụng (Abdi, 1986)

Tại Ethiopia, Sudan và Botswana, đập hãm bằng đất được sử dụng để hãm dòng chảy mặt chảy xuống sườn thoải, chúng được gọi là “haffirs” (Barrow, 1987) Năm 1985, Viện Kỹ thuật nông thôn và Công trình thủy lực, Đại học Karlsruhe, Đức bắt đầu thực hiện một dự án nghiên cứu tính khả thi kỹ thuật tưới mặt tại vùng Sahel Tổng diện tích tưới là 127 hecta và diện tích thu nước là 3.3 hecta và có CCR là 40:1 Các hệ thống này đã đi vào hoạt động được 9 năm và trồng cây lúa miến cho năng suất cao gấp 3 lần so với khu canh tác chỉ dùng nước mưa (Klemm 1990)

Từ năm 1989 đến năm 1991, một nghiên cứu được tài trợ bởi EC đã được thực hiện bởi Viện Kỹ thuật nông thôn và công trình thủy lực để phát triển phương pháp nhận dạng các vùng phù hợp với tưới mặt Tất cả các dữ liệu được lấy từ vệ tinh (Landsat-TM và SPOT) tại W-Mali và N-Burkina Faso Phương pháp này ứng dụng công nghệ GIS để phát triển các dữ liệu về khí tượng, thổ nhưỡng, địa hình, kinh tế

xã hội (Tauer và Humborg 1992, Prinz et al 1994)

Hình 1.3 : Hệ thống thu trữ nước lưu vực lớn tại Mali Nguồn: Klemm

Vào năm 1984, dự án Thu trữ nước Turkana, do Oxfam tài trợ đã được thực hiện tại Quận Turkana của Kenya Mục tiêu của dự án là phát triển hệ thống thu trữ nước phục vụ sản xuất nông nghiệp cũng như phát triển gia súc trồng trọt (Critchley và nkk, 1992)

“zay” cũng được xây dựng vào năm 1986

1.1.2 Xu hướng phát triển thu trữ nước phục vụ canh tác trong tương lai

1.1.2.1 Các biện pháp kỹ thuật thu trữ nước

Một số dự án thu trữ nước thất bại do kỹ thuật sử dụng không phù hợp với từng điều kiện cụ thể (Siegert, 1994) Các ưu điểm và hạn chế của từng phương pháp thu trữ nước có thể được tổng kết như sau :

a Thu trữ nước sử dụng cho gia súc

Tại các nước đang phát triển, các giếng nước và bể nước sử dụng cho gia súc

có thể tiết kiệm nước nhưng phải bơm lấy nước ngầm hoặc phải đi lấy ở rất xa Tại các nước phát triển (như Mỹ và Australia) người ta vẫn đang nghiên cứu các chất xử lý đất hiệu quả và rẻ (Arar, 1993) Trong tương lai giá thành cho từng biện pháp xử lý được mong đợi là phải rẻ để có thể xử lý được một diện tích lớn và lấy được nước sạch, không có chất độc

Hình 1.4: Thu trữ nước bằng luống với lưu vực đã được xử lý tại Mexico Nguồn:

Frasier

b Thu trữ nước bằng luống

Tại các vùng có lượng mưa hàng năm không dưới 200 mm (mưa mùa đông)

và 300 mm (mưa mùa hè), thì phương pháp thu tữ nước bằng luống là phương pháp rất có hiệu quả

Các đập và bờ dọc theo đường đồng mức có thể được xây dựng bằng máy kéo, thiết bị gia súc kéo, và các công cụ khác do vậy kỹ thuật này được ứng dụng rồng rãi cho các vườn cây ăn quả, trồng rừng và canh tác hàng năm

d Thu trữ nước lưu vực trung bình

Hệ thống lưu vực nhỏ và trung bình được xem là có tiềm năng lớn trong tương lai Quá trình sa mạc hóa tại các vùng khô hạn và bán khô hạn đã bóc đi lớp đất trên

bề mặt, rất khó cho cây cối mọc lại Tuy nhiên, có khả năng xây dựng hệ thống nhiều lưu vực nhỏ tại các khu đất này, đặc biệt đối với hệ thống dẫn nước trên sườn đồi với lớp nước tương đối lớn

Đối với ruộng bậc thang, nếu như việc tính toán thủy văn chính xác thì các ruộng bậc thang làm việc rất tốt và sẽ là công cụ tích cực cho sự phát triển trong tương lai (tái trồng thảm thực vật) tại các vùng bán sa mạc Ngược lại sẽ có thể gây

ra những hậu quả nghiêm trọng về xói mòn, xạt lở

e Thu trữ nước lưu vực lớn

Sự phát triển hệ thống này có thể được kết với các công trình phòng chống lũ cho các con suối cạn

1.1.2.2 Sự phát triển công nghệ thu trữ nước mới

Trong những năm gần đây việc phát triển công nghệ cho việc thu trữ nước đã

có tác động đến vai trò trong lương lai của thu trữ nước nói chung:

Đối với hệ thống hai mục đích, đầu tiên nước chảy qua diện tích canh tác sau

đó nước thừa được trữ lại tại các hệ thống lưu trữ nước sau tưới Tại Arizona, Mỹ, tưới mặt được kết hợp với tưới nhỏ giọt để tăng hiệu quả sử dụng

c Hệ thống kết hợp

Nếu nước tưới từ các khu nuôi trồng thủy sản hoặc từ các sông suối/hồ chứa không đủ cho tưới thường xuyên thì việc kết hợp với thu trữ nước (trong suốt mùa mưa) là rất khả thi

1.2.T ổng quan tình hình nghiên cứu và ứng dụng công nghệ thu trữ nước trong nước

1.2.1 Nghiên cứu về thu trữ nước vùng đồi

Ông cha ta đã biết thu trữ nước từ rất sớm Từ bao đời nay, nước mưa hứng từ mái nhà, cây đã được thu lại trữ trong lu, vại, bể chứa để sử dụng cho sinh hoạt ở vùng đồng bằng Ở vùng đồi, đồng bào vùng cao cũng đã biết thu nước chảy tràn trên sườn đồi để dẫn đến tưới cho các khu ruộng lúa nước bậc thang Mặc dù vậy,

kỹ thuật thu trữ nước ở nước ta chưa phát triển, các biện pháp thu trữ nước của dân gian chủ yếu dựa vào kinh nghiệm Canh tác dựa vào nước trời ở vùng đồi núi rất bấp bênh, phụ thuộc vào thời tiết

Cho đến nay, mới chỉ có một vài nghiên cứu về thu trữ nước ở Việt Nam Trong những thập kỷ 70, 80 của thế kỷ trước, Viện Khoa học Thuỷ lợi và một số cơ quan khác đã tiến hành một vài nghiên cứu về biện pháp thu trữ nước như: thu trữ nước trên sườn dốc bằng mương sườn đồi, hố vảy cá, ao núi Tuy nhiên, các biện pháp này đã không phát triển nhân rộng được Có nhiều nguyên nhân dẫn đến tình trạng trên, nhưng có thể kể ra một số nguyên nhân cơ bản sau: (i) Nhận thức về vai trò của các biện pháp kỹ thuật của người dân và cơ quan quản lý các cấp còn hạn chế; (ii) Hiệu quả kinh tế mang lại của một số biện pháp kỹ thuật thu trữ nước - đặc biệt là biện pháp đào mương sườn đồi, hố vảy cá - chưa cao, không tương xứng với đầu tư bỏ ra; (iii) Một số biện pháp kỹ thuật (chẳng hạn biện pháp đào ao núi) chỉ có thể áp dụng trong một số điều kiện địa hình, địa chất nhất định

Theo Nguyễn Văn Toàn (2005), tổng diện tích đất đồi núi ở Việt Nam là 23.959.600 ha (72,8% diện tích tự nhiên toàn quốc), trong đó sử dụng cho nông nghiệp là 4.413.700 ha (18,4%) và cho lâm nghiệp là 11.802.700 ha(49,3%)

Do sức ép về dân số, nguồn đất trữ ở đồng bằng đã sử dụng hết, bình quân diện tích đất tự nhiên trên đầu người chỉ 0,46 ha Để đảm bảo nhu cầu về lương thực, người dân đã tiến sâu vào rừng tìm đất canh tác nên nạn chặt phá rừng ngày

càng xảy ra mãnh liệt Mất rừng đã kéo theo nhiều hậu quả nghiêm trọng, đó là xói

mòn và thoái hóa đất, làm cạn kiệt nguồn nước, mất nguồn sinh thủy gây nên hậu quả lũ lụt và hạn hán, làm suy thoái nguồn đa dạng sinh học xảy ra với tần suất cao hơn, khốc liệt hơn Bên cạnh đó, quá trình canh tác lạc hậu đã biến những vùng đất màu mỡ trở thành đất nghèo kiệt về dinh dưỡng, mất sức sản xuất, năng suất cây trồng ngày càng thấp, cân bằng sinh thái bị phá vỡ trầm trọng Trong những năm qua, đã có nhiều nghiên cứu về các biện pháp canh tác bền vững, bảo vệ đất và một vài nghiên cứu về thu trữ nước Một số nghiên cứu về thu trữ nước và bảo vệ đất, chống xói mòn được trình bày như sau:

Năm 1995-1996, Trung tâm Thuỷ nông Cải tạo đất và CTN - Viện Khoa học Thuỷ lợi đã tiến hành nghiên cứu bể trữ nước lót bạt plastic phục vụ cấp nước sinh hoạt vùng cao, ứng dụng tại Hà Giang, Cao Bằng và một vài tỉnh miền núi phía Bắc Tuy nhiên, do vật liệu plastic không bền vững trong môi trường tự nhiên, nhanh bị lão hoá nên các bể này nhanh chóng bị hư hỏng sau một thời gian sử dụng Nước mưa hứng từ mái nhà, cây thu lại trữ trong lu, vại, bể chứa để sử dụng cho sinh hoạt

Đào ao trữ nước mưa: Giải pháp đào ao trữ nước tại các khu vực đất dốc thương rất khó áp dụng vì nhiều lý do như (i) địa hình dốc việc lựa chọn được một khu vực tương đối bằng phẳng để đào ao rất khó còn đào tại đia hình dốc thì khối lượng đào rất lớn(ii) Khả năng giữ nước của đất đồi dốc rất thấp nên về mùa khô ao không có nước (iii) chi phí để đào ao lớn và mất một diện tích lớn

TS Lê Trung Tuân, (2008) “Nghiên cứu giải pháp công nghệ trữ nước tại chỗ phục vụ canh tác bền vững trên đất dốc và bảo vệ đất chống xói mòn” Đã đưa ra được các công nghệ thu trữ nước mưa phục vụ cho sản xuất nông nghiệp vùng khô hạn Nam Trung Bộ, bằng các chất liệu như túi nhựa dẻo, xi măng vỏ mỏng,… + Bể xi măng vỏ mỏng: Vật liệu XMVM đã được nghiên cứu áp dụng ở rất nhiều lĩnh vực xây dựng trên thế giới Vật liệu xây dựng là cát vàng, xi măng và lưới thép chịu lực, đây là loại vật liệu có khả năng chịu lực tốt, khối lượng xây dựng

ít Bể được thiết kế hình lòng thuyền hai thành là mái nghiêng (phần mái nghiêng 50) Toàn bộ bể được trát lớp vữa xi măng cát vàng M100 trong đặt một lớp lưới thép chịu lực, phía ngoài đánh bóng chống thấm bằng hồ xi măng PC 40 Bốn mép

bể được đắp một lớp vữa dày 10cm rộng 15cm và đặt một thanh sắt φ6 Trên mặt bể

có đặt ống xả nước thừa và ống lấy nước tưới được đặt sát đáy bể Kích thước cơ bản của bể được thể hiện trên Hình 1.5

L2 mÆt b»ng bÓ xi m¨ng Vá máng

Hình 1.5 : Kết cấu cơ bản bể xi măng vỏ mỏng

1.2.2 Một số kết quả nghiên cứu ứng dụng công nghệ thu trữ nước vào thực tiễn

+ Hồ treo BTCT

Nhằm khắc phục tình trạng thiếu nước vào mùa khô hạn cho người dân vùng cao Hà Giang, Thủ tướng Chính phủ đã quyết định đầu tư xây dựng những chiếc hồ chứa nước với dung tích hàng nghìn m3 Theo số liệu của Chi cục Thủy lợi tỉnh Hà Giang, đến nay trên địa bàn 4 huyện vùng vúi đá có 77 hồ chứa nước Các hồ chứa này có nhiệm vụ cấp nước sinh hoạt và sản xuất nông nghiệp cho bà con thôn bản

Không chỉ đảm bảo về chất lượng mà mỗi chiếc hồ còn được thiết kế khá đẹp mắt Những chiếc hồ hình bầu dục, hình trái tim hay hình vầng trăng khuyết… với làn nước trong xanh, không chỉ cũng cấp nước cho hàng ngàn người dân nơi đây mà còn tạo nên cảnh quan môi trường nên thơ cho vùng cao nguyên đá của tỉnh

Những chiếc hồ chứa nước lớn được xây dựng ở vị trí thung lũng để có thể thu gom nước từ các vách đá xung quanh song lại phải nằm ở vị trí tương đối cao để

từ đó có thể dẫn nước về các bể áp, cấp nước cho người dân Bởi vậy không ngoa khi người ta gọi đó là những chiếc “hồ treo” trên núi…

Hình 1.6 : Hồ chứa nước Sính Lủng (trái);Lùng Thàng xã Hố Quáng Phìn (phải)

+ Kết cấu thường gặp

Tường chắn: Kết cấu bằng bê tông cốt thép M200, chiều cao h = 3.0 m, bề rộng đỉnh tường B=0.4m, bề rộng đáy Bđ= 2.0 m Dọc theo tường chắn cứ 10 m bố trí một khe lún

Mái hồ được gia cố bằng BTCT M200 dày 10 cm, hệ số mái gia cố m = 1 Dọc theo chiều dài của mái, cứ 5m bố trí một khe lún

Nền bể: Có kết cấu từ trên xuống dưới gồm các lớp Bê tông cốt thép M200 dày 15 cm, lớp vải địa kỹ thuật, lớp vải chống thấm, tiếp theo là lớp vải địa kỹ thuật, cuối cùng là lớp cát lót dày 10 cm

Rãnh thoát lũ: Rãnh thoát lũ được bố trí sát theo tường chắn, được xây bằng

đá hộc vữa xi măng M75 dày 30 cm Bề rộng đáy rãnh B = 2m, một mái là tường chắn, mái còn lại có hệ số mái m = 1 được gia cố bằng đá hộc xây vữa xi măng M75

Bậc xuống hồ để lấy nước: Được xây bằng đá hộc vữa xi măng M75, bề rộng của bậc B=3m

Cầu vào hồ lấy nước: Kết cấu bằng bê tông cốt théo M200, bề rộng mặt cầu

Bc = 3m Hai bên mép cầu được bố trí lan can bằng thép

+ Hồ chứa vải địa kỹ thuật: Là loại hình mới được đưa vào đầu tư xây dựng trong

những năm gần đây Thường một công trình hồ chứa vải địa kỹ thuật gồm 3 hạng mục:

+ Bể chứa: Lợi dụng các chỗ trũng (có thể là bể hốc đá lớn) tạo bể sau đó trải lót vải chống thấm tạo thành bể chứa nước

+ Hệ thống thu nước từ mái sườn dốc: Mái tự nhiên được làm sạch sẽ bảo đảm vệ sinh cho nước khi tràn mái xuống đến bể Trước khi vào bể nước được qua

hệ thống lọc cấp phối thô dạng rãnh hay tường

+ Hệ thống phục vụ cấp nước từ bể: Tại bể có bố trí các bậc thang xuống bể

để người dân lên xuống lấy nước và thau rửa bể Để tạo điều kiện thuận lợi cho lấy nước và giữ vệ sinh, có thể bố trí hệ thống bơm tay hút nước trực tiếp từ bể hay giếng thông với bể Nếu có điều kiện có thể làm đường ống dẫn cấp nước đến hộ dùng nước Phương pháp này cần bố trí thêm một bể lọc tinh sau bể trữ

Loại hồ chứa vải địa kỹ thuật này có ưu điểm là diện tích thu hứng nước rộng, đơn giản, dễ thi công, tận dụng được nhiều vật liệu địa phương nên giá thành

rẻ Nhược điểm của loại hồ chứa này là bề mặt rộng dẫn đến bốc hơi lớn, nước

trong bể mới được lọc thô, khi thi công xây dựng đòi hỏi am hiểu về vải địa kỹ thuật Theo đánh giá thì hiệu quả sử dụng hồ chứa vải địa kỹ thuật thấp do một số nguyên nhân sau:

+ Hồ được xây dựng ở vị trí thấp nên mùa mưa là nơi tập trung bùn cát, rác… chảy vào do vậy phải thường xuyên nạo vét

+ Ý thức quản lý, bảo quản, duy tu hàng năm của chính quyền và người dân địa phương còn kém nên sau một số năm, một số hạng mục công trình bị hư hỏng như hàng rào bảo vệ, rọ đá xung quanh hồ, lớp vải lọc… Hàng năm lòng hồ không được nạo vét, vệ sinh nên nước trong hồ rất bẩn, không đảm bảo dùng cho sinh hoạt

+ Do điều kiện địa hình, địa chất, một số hồ được xây dựng xa khu dân cư tập trung, lượng dân cư được phục vụ ít nên hiệu quả khai thác sử dụng thấp Mặt khác tuy dung tích lớn song không đủ trữ lượng để lắp hệ thống ống và bơm dẫn nước tới từng hộ gia đình

+ Công nghệ túi nhựa dẻo

- Có khối lượng rất nhẹ (bồn 10m3 có khối lượng 70kg), nên vận chuyển rất

dễ dàng, phù hợp với vùng miền núi, vùng sâu, vùng xa có địa hình hiểm trở

- Công tác thi công, lắp đặt đơn giản, tốn ít thời gian, bồn 10m3 chỉ mất khoảng 1 giờ để hoàn tất lắp đặt

- Bồn chứa có rất nhiều kích cỡ, dung tích có thể từ 5 – 2000 m3, đáp ứng với

từng loại hình, qui mô cấp nước khác nhau

- Có thể tận dụng các vùng đất trống, mái nhà mái bằng… để lắp đặt bồn

- Có độ bền cao và chịu áp lực 45Kg/1Cm2, có thể chịu được nhiệt độ từ

-300C - +700C

- Tuổi thọ của bể được 40 năm và nhà sản xuất bảo hành 10 năm

- Giá thành: Giá thành lệ thuộc vào số lượng và kích thước của bể theo nhà

sản xuất công bố ở châu Phi và một số nước khác đã áp dụng rộng rải giá thành quy đổi chỉ trên dưới 1 triệu đồng /1m3

- Vật liệu làm bồn chứa đảm bảo tiêu chuẩn kỹ thuật an toàn theo chứng

nhận của (đạt tiêu chuẩn quản lý chất lượng ISO 9001 và 14001) Túi này còn sử

dụng chứa các loại thực phẩm, hóa chất ở một số nước trên thế giới

Chiều cao tối

Với tính chất linh hoạt, gọn nhẹ của công nghệ, có khả năng áp dụng :

- Thay thế bể chứa nước sạch bằng bê tông trong hệ thống cấp nước cho những vùng không bằng phẳng nền đất không chắc Có thể áp dụng bể chứa nước thay thế cho công nghệ cấp nước bằng hồ treo vách núi (bằng cách lắp đặt nhiều túi

Hình 1.7 : Mô hình thí điểm áp dụng công nghệ trữ nước bằng bồn chứa

nh ựa dẻo do công ty Labaronne CITAF, CH Pháp sản xuất tại Phố Ngọc, xã

Trung Minh, TP Hòa Bình

1.3 Tổng quan của vùng nghiên cứu

1.3.1 Điều kiện tự nhiên

1.3.1.1 Vị trí địa lý

Vùng Trung du, miền núi phía Bắc (TDMNPB) bao gồm 14 tỉnh: Lai Châu, Điện Biên, Sơn La, Lào Cai, Yên Bái, Hà Giang, Tuyên Quang, Cao Bằng, Bắc Kạn, Lạng Sơn, Thái Nguyên, Phú Thọ, Bắc Giang, Hòa Bình có vị trí địa lý như sau:

- Phía Bắc giáp 3 tỉnh Quảng Đông, Quảng Tây, Vân Nam của Trung Quốc;

- Phía Tây giáp CHDCND Lào;

- Phía Đông và Nam giáp đồng bằng sông Hồng;

Dựa vào địa hình vùng TDMNPB có thể chia làm 3 tiểu vùng:

- Vùng cao núi đá tập trung ở các tỉnh như: Hà Giang, Lai Châu, Điện Biên, Cao Bằng, Sơn La

- Vùng núi thấp tập trung ở các tỉnh như: Lào Cai, Bắc Kạn, Yên Bái, Lạng Sơn, Tuyên Quang

- Vùng trung du tập trung ở các tỉnh như: Thái Nguyên, Bắc Giang, Phú Thọ, Hòa Bình

Nguồn: Viện Nước, Tưới tiêu và Môi trường Hình 1.8 : Bản đồ các tiểu vùng sinh thái vùng TDMNPB

1.3.1.2 Đặc điểm địa hình

Các tỉnh TDMNPB hầu hết nằm ở thượng nguồn các sông, suối cho nên sự biến đổi về cao độ rất lớn và phức tạp Cao nhất ở đường phân lưu, thoải dần đến các lòng sông, suối và chia ra ở một số thềm bậc cao độ, đặc trưng nhất là những dải đất đai hẹp tương đối bằng phẳng kéo dài hai bên bờ sông, suối, tuy nhiên cũng có những vùng tạo thành các thung lũng bằng phẳng, đất đai tập trung như những cánh đồng Điện Biên, Nghĩa Lộ, Phù Yên, Than Uyên, Sơn Dương, Đồng Hỷ, Hòa An, Lộc Bình, Ngoài ra, còn có những cao nguyên bằng phẳng như Mộc Châu, Sơn

La, Đồng Văn, Lục Khu, Hữu Lũng nhưng những cao nguyên này thường ở đầu nguồn các suối, do điều kiện địa hình đất đai bị chia cắt mạnh, manh mún và có độ dốc lớn nên việc phát triển thủy lợi phục vụ khai phá đất đai phát triển nông - lâm nghiệp, kinh tế xã hội và đời sống nhân dân các dân tộc miền núi là hết sức khó khăn, phức tạp

Vùng cao núi đá

Vùng này chủ yếu là núi đá vôi có độ cao trung bình trên 600m, địa hình phức tạp có độ dốc lớn, có nhiều hang, hốc đá và các kẽ nứt, khả năng giữ nước rất kém

Ở Hà Giang, vùng cao núi đá gồm 4 huyện: Đồng Văn, Mèo Vạc, Quản Bạ, Yên Minh Độ cao trung bình so với mặt biển trên 1500 m Cao Bằng, vùng này nằm ở phía Bắc và Đông Bắc của tỉnh, dọc biên giới Việt Trung có diện tích chiếm 32% diện tích tự nhiên toàn tỉnh, cao độ trung bình từ 700 - 1000 m Với đặc trưng chủ yếu là xen kẽ giữa các dãy núi đá vôi là những thung lũng hẹp và có hiện tượng Karst phát triển mạnh Ở Lai Châu, núi đá vôi phân bố chủ yếu ở 2 huyện Tam Đường và Phong Thổ, còn ở huyện Sìn Hồ, Than Uyên cũng có nhưng không nhiều

Ở Điện Biên, núi đá vôi phân bố chủ yếu ở huyện Tủa Chùa, Tuần Giáo và thành phố Điện Biên Ở Sơn La, vùng núi đá vôi dọc theo Quốc lộ 6 rộng khoảng 20km kéo dài từ Mộc Châu - Yên Châu - Sơn La - Thuận Châu đến Quỳnh Nhai Đặc trưng địa chất vùng này là đá vôi dạng khối và phân lớp, xen kẹp các núi đá vôi là

các đồi cát kết, bột kết và đá phiến sét (nguồn: Nghiên cứu giải pháp công trình trữ, cấp nước cho sản xuất và ds một số vùng khan hiếm nước ở 8 tỉnh miền núi Bắc

Bộ - Tô Trung Nghĩa)

Vùng núi thấp

Vùng núi thấp chủ yếu là núi trung bình và núi thấp Độ cao trung bình từ

200 - 600m, độ dốc trung bình từ 20 - 350 Vùng này chủ yếu là núi đất, sườn núi dốc

Ở Lào Cai vùng núi thấp tập trung tại dải đất dọc theo sông Hồng và sông Chảy gồm thành phố Lào Cai, thị xã Cam Đường, huyện Bảo Thắng, Bảo Yên và phía Đông huyện Văn Bàn, địa hình ít hiểm trở, có nhiều vùng đồi thoải, thung lũng, ruộng nước, là địa bàn thuận lợi cho sản xuất nông nghiệp, lâm nghiệp hoặc xây dựng, phát triển cơ sở hạ tầng Ở Bắc Kạn vùng này tập trung chạy dọc theo Quốc lộ 3 và các tuyến đường đi các huyện trong tỉnh, địa hình không phức tạp, cao

độ dưới 600m Ở Yên Bái vùng này chủ yếu địa hình là đồi núi thấp, thung lũng bồn địa Ở Lạng Sơn vùng này chiếm diện tích nhiều nhất, trong đó dạng địa mạo núi thấp đồi cao phân bố trên các dải núi dọc biên giới Việt Trung chạy dọc theo lòng máng cao lạng dọc Quốc lộ 4B từ Cao Bằng về thành phố Lạng Sơn, dạng địa mạo đồi gò thấp phân bố hầu khắp ở các huyện với độ dốc trung bình từ 8 -150 Còn ở tỉnh Tuyên Quang, vùng núi trung bình cao nằm ở phía Bắc của tỉnh, vùng núi thấp nằm ở giữa tỉnh với độ dốc 250 và cao độ trung bình dưới 500m

Vùng trung du

Vùng trung du là những dải đồi với đỉnh tròn, sườn thoải, độ cao từ 0 - 200m, độ dốc trung bình từ dưới 250 Địa hình tương đối bằng phẳng thuận lợi cho phát triển cây trồng và vật nuôi

Ở tỉnh Thái Nguyên vùng này nằm ở phía Nam, địa hình tương đối bằng phẳng, xen kẽ giữa các đồi bát úp dốc thoải là các khu đất bằng, độ cao trung bình

từ 30 - 50m, độ dốc dưới 100 Tỉnh Phú Thọ, địa mạo đồi thấp và gò phân bố hầu hết các huyện gồm đồi thấp, cao độ từ 25 - 100m, đỉnh tròn dốc thoải, độ dốc trung bình từ 15 - 200; địa mạo gò phù sa lượn sóng và địa mạo đồng bằng phù sa là những dải đất chạy dọc hai bên bờ sông Hồng, sông Đà, sông Lô và sông Bứa có độ cao 50 - 60m Còn tại tỉnh Hòa Bình vùng này tập trung chủ yếu ở phía Đông Nam của tỉnh có độ cao trung bình 100 - 200m, độ dốc trung bình từ 20 - 250, đia hình

dải núi thấp, ít bị chia cắt

nhưng do tỷ lệ cấp hạt sét quá ít, khả năng hấp thụ kém, nên độ phì kém, đất chua

Nhóm đất cát có ở 2 tỉnh Sơn La và Phú Thọ Tỉnh Sơn La nhóm đất này chiếm 0,01% diện tích tự nhiên (DTTN), Phú Thọ chiếm 0,16% DTTN

Trên loại đất này thích hợp trồng khoai lang, vừng, ngô Ngoài ra, cần xen canh gối vụ và trồng dày để mặt đất luôn được che kín đảm bảo chế độ nhiệt, chế độ nước điều hòa trong đất

Nhóm đất phù sa

Đất phù sa được hình thành từ các sản phẩm bồi tụ chủ yếu của các con sông suối lớn đã tạo nên vùng đồng bằng khá màu mỡ Đất phù sa phân hóa theo mẫu chất, điều kiện địa hình và hệ thống sử dụng đất Do vị trí địa lý và bản chất của các sản phẩm phù sa được bồi đắp khác nhau nên đặc điểm của chúng rất đa dạng

Nhóm đất này phân bố ở tất cả các tỉnh, chủ yếu tập trung ở các tỉnh như Phú Thọ (17,94% DTTN, Thái Nguyên (9,26%DTTN), Bắc Kạn (3,43%DTTN), Hòa Bình (2,93%DTTN)

Nhóm đất xám bạc màu (B)

Đất thoát nước tốt, mực nước ngầm sâu Điều kiện cơ bản để hình thành đất

xám bạc màu là địa hình cao, thoát nước tốt, thành phần cơ giới nhẹ, thuận lợi cho quá trình khoáng hóa và rửa trôi

Nhóm đất này chỉ có ở 4 tỉnh Cao Bằng (0,17%DTTN), Tuyên Quang (0,28%DTTN), Thái Nguyên (1,83%DTTN), Phú Thọ (0,09%DTTN)

Đối với loại đất này nơi thuận lợi nước tưới nên luân canh cây lúa và màu Nếu không thuận lợi nước thì chuyển sang chuyên màu và cây công nghiệp ngắn ngày Cần chú ý bón vôi khử chua, tăng cường bón phân hữu cơ và bùn ao cải tạo thành phần cơ giới lớp đất mặt

Nhóm đất đen

Các loại đất đen đều có ưu điểm là có độ phì tự nhiên cao, đất không chua,

có cấu trúc viên, tơi xốp thích hợp với các loại cây đậu đỗ, ngô, mía, các loại cây ăn quả, ở địa hình thấp thoát nước kém nên trồng lúa Chú ý sử dụng các loại phân bón

phù hợp trong môi trường trung tính và kiềm, giàu Ca++, Mg++

Nhóm đất đỏ vàng

Nhóm đất đỏ vàng phân bố ở tất cả các tỉnh TDMNPB nhiều nhất ở Tuyên Quang (87,65%DTTN), Lạng Sơn (87,11%DTTN), Bắc Kạn (84,35%DTTN) Còn lại phân bố đều ở các tỉnh nhưLai Châu (48,14%DTTN), Điện Biên (50,82%DTTN), Sơn La(54,29%DTTN), Lào Cai (56,07%DTTN), Yên Bái (63,17%DTTN), Hà Giang (60,85%DTTN), Cao Bằng (60,81%DTTN), Thái Nguyên (75,31%DTTN), Phú Thọ (66,25%DTTN), Hòa Bình (79,55%DTTN).Đây cũng là nhóm đất chiếm diện tích lớn nhất và đóng vai trò quan trọng trong các lĩnh vực kinh tế xã hội Quá trình hình thành đất đỏ vàng là quá trình tích lũy sắt, nhôm

tương đối, các chất kim loại, kiềm thổ và một số các chất khác bị rửa trôi, do đó tỷ

lệ sắt nhôm tăng lên

Đất mùn vàng đỏ trên núi (H)

Nhóm đất mùn đỏ vàng phân bố ở độ cao từ 900m trở lên Do đất được hình thành trong điều kiện khí hậu điển hình cho đới rừng nhiệt đới ẩm,lượng mưa lớn, ẩm độ cao, thường xuyên có mây mù, nên quá trình phân giải các chất hữu cơ cũng như quá trình Feralít xảy ra yếu hơn so với đất phát triển trên cùng loại đá mẹ

ở đới thấp Do vậy mùn được tích lũy lại, đôi khi còn cả lớp hữu cơ bán phân giải dày 1 - 2cm, màu sắc của đất cũng nhạt hơn

Nhóm đất mùn trên đá cao

Đất mùn vàng nhạt Pôtzôn hóa (A):

Đất được hình thành trên các loại đá mẹ khác nhau (granít, phiến sét ) ở độ cao từ 1.800 - 2.800m Hình thái phẫu diện lớp đất mặt có màu đen, xuống các tầng dưới có màu xám đen hoặc xám, xám nhạt Cấu trúc của đất thường là viên hạt, tơi xốp

Nhóm đất này phân bố nhiều ở các tỉnh là: Lào Cai (6,9%DTTN), Lai Châu (7,4%DTTN), Yên Bái (6%DTTN), còn lại phân bố một ít ở các tỉnh Điện Biên (0,12%DTTN), Hà Giang (0,88%DTTN), Cao Bằng (0,03%DTTN), Sơn La (1,85%DTTN)

Đất thích hợp trồng cây dược liệu hoặc khoanh nuôi bảo vệ rừng

Nhóm đất thung lũng do sản phẩm dốc tụ

Đất thung lũng do sản phẩm dốc tụ thường có địa hình thung lũng được bao bọc bởi các đồi núi xung quanh Đất được hình thành do các sản phẩm rửa trôi bồi

tụ từ trên đồi núi xuống, tầng đất thường có lẫn đá, nơi thấp thường có tầng glây

Do địa hình thung lũng nên đặc điểm của loại đất này phụ thuộc nhiều vào tính chất đất đai của các vùng đồi núi xung quanh thung lũng như thành phần cơ giới độ chua, mức độ lẫn đá và sỏi sạn So với đất đai trên các đồi núi xung quanh, đất thung lũng do sản phẩm của dốc tụ thường có màu sẫm và xỉn hơn, đất chua hơn, mùn và đạm tổng số cao hơn

Nhóm đất này phân bố ở các tỉnh: Lai Châu (0,2%DTTN), Điện Biên (0,21%DTTN), Sơn La (0,59%DTTN), Lào Cai (0,81%DTTN), Yên Bái (0,8%DTTN), Hà Giang (1%DTTN), Cao Bằng (1,67%DTTN), Lạng Sơn (2,03%DTTN), Tuyên Quang (0,92%DTTN), Thái Nguyên (7,01%DTTN), Phú Thọ (6,16%DTTN), Hòa Bình (2,15%DTTN)

Đất thích hợp trồng 2 vụ lúa/năm ở những nơi chủ động được nước tưới hoặc luân canh lúa - màu ở nơi có điều kiện tưới gặp khó khăn

Nhóm đất cacbonat (K)

Đất cacbonat hình thành và phát triển trên sản phẩm phong hóa của đá vôi ở các thung lũng xung quanh là núi đá vôi Đặc trưng của đất cacbonat là trong phẫu diện có tầng tích tụ canxi ở độ sâu 0 ÷ 100cm, hoặc có 1 tầng sáng màu hay tầng mới biến đổi, tầng tích sắt hay nứt nẻ Canxi thường ở 2 dạng: CaCO3 (kết von hoặc tuf vôi) và canxi trong dung tích hấp thu

Nhóm đất này chỉ có ở 2 tỉnh: Sơn La (0,01%DTTN), Cao Bằng (0,94%DTTN)

Đất thích hợp cho trồng lúa nước và hoa màu

Nhóm đất xói mòn trơ sỏi đá (E)

Đất xói mòn trơ sỏi đá được hình thành ở địa hình chia cắt dốc và do tác động trực tiếp hay gián tiếp của con người theo chiều hướng bất hợp lý như: chặt phá rừng, cùng với việc canh tác lạc hậu (du canh, quảng canh, không có công trình chống xói mòn, liên tục trồng cây hàng năm trên đất dốc…) Trong điều kiện mưa nhiều và tập trung độ dày lớp đất mịn ở bề mặt bị bóc mòn còn lại rất mỏng dưới 30cm, có nơi chỉ còn trơ lại đá gốc Vì vậy đất không còn lại khả năng sử dụng vào đất nông nghiệp

Nhóm đất này có ở 3 tỉnh: Cao Bằng (0,36%DTTN), Phú Thọ (0,3%DTTN),Hòa Bình (1,22%DTTN)

Đất xói mòn trơ sỏi đá thuộc đất tầng mỏng cần được sử dụng hợp lý Trước hết phải nhanh chóng phủ xanh bằng thảm thực vật phù hợp với môi trường của từng tiểu vùng sinh thái Đây là việc làm hết sức thiết thực để bảo vệ môi trường giữ đất, giữ ẩm, giữ màu phục hồi độ phì nhiêu của đất Thực hiện cải tạo đồi trọc nhiều nơi đã trồng bạch đàn khá tốt Để đảm bảo độ ẩm nên gieo cấy phân xanh phủ đất như cốt khí, trinh nữ không gai hoặc cây đậu mèo Tuy nhiên, phủ xanh trên loại đất này phải đầu tư cao hơn các nhóm đất đồi núi khác

1.3.1 4 Đặc điểm khí hậu

Nhiệt độ

Địa hình vùng TDMNPB phức tạp khiến cho khí hậu ở đây có những nét khác biệt so với những vùng khác Nhiệt độ trung bình hàng năm từ 20 - 240C, vùng trung du nhiệt độ có xu hướng cao hơn vùng núi thấp và vùng cao núi đá Vào tháng

7, tháng 8 và tháng 9 có nhiệt độ cao nhất; vào tháng 12, tháng 1 có nhiệt độ thấp nhất trong năm

Nhiệt độ trung bình tháng cao nhất ở Bắc Giang vào tháng 7 là 28,90

C

Nhiệt độ trung bình tháng thấp nhất ở Lạng Sơn vào tháng 1 là 130C

( Phụ Lục PL 1.2 )

Số giờ nắng

Tổng số giờ nắng trong năm ở vùng Tây Bắc gồm các tỉnh như Lai Châu, Điện Biên, Sơn La tương đối cao, dao động khoảng 1800 ÷ 2000giờ/năm Vùng Tây Bắc cao hơn so với vùng Đông Bắc do chịu ảnh hưởng sớm của gió mùa Tây Nam, cuối mùa đông lại ít chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc Trên toàn lưu vực các tháng có số giờ nắng thấp nhất là tháng 6, tháng 7, tháng 11, tháng 12, tháng 1 và tháng 2

Tỉnh Điện Biên có số giờ nắng trung bình tháng cao nhất là 2024 giờ/năm Tỉnh Hà Giang có số giờ nắng trung bình tháng thấp nhất là 1401 giờ/năm

( P hụ lục PL 1.3 )

Bốc hơi

Bốc hơi là đại lượng biến đổi phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: nắng, gió, nhiệt độ, lượng mưa và độ ẩm Theo các tài liệu quan trắc cho thấy lượng bốc hơi trên vùng nghiên cứu không lớn, tổng lượng bốc hơi đo bằng ống Piche dao động từ

600 ÷ 1000mm/năm

Lượng bốc hơi lớn nhất quan trắc được tại các trạm thường xảy ra vào tháng

3 và tháng 4, tổng lượng bốc hơi hầu hết đạt trên 100mm/tháng Đây là thời kỳ cuối mùa khô, trời nắng, nóng, lượng mưa nhỏ Từ tháng 6 đến tháng 10 lượng bốc hơi đạt giá trị nhỏ nhất, đây là thời kỳ mưa nhiều, độ ẩm không khí nhỏ Lượng bốc hơi trong các tháng này phổ biến ở mức từ 40 ÷90mm/tháng

Tổng lượng bốc hơi thấp nhất tại tỉnh Yên Bái là 678,2mm/năm, cao nhất tại

tỉnh Cao Bằng khoảng 1023mm/năm ( Phụ lục PL 1.4 )

Độ ẩm

Độ ẩm tương đối bình quân tháng của vùng nghiên cứu dao động từ 80 ÷ 87% Tuy nhiên một số vùng mùa khô độ ẩm khá thấp như Hoàng Su Phì, Mù Cang Chải, Bảo Lạc độ ẩm chỉ khoảng 72 ÷ 79% Sương muối là hiện tượng thường gặp trong các tháng mùa đông ( Phụ lục PL 1.5 )

Lượng mưa

Chế độ mưa và lượng mưa trên toàn vùng phụ thuộc vào chế độ gió mùa và các dạng địa hình khác nhau, phân theo mùa rõ rệt Mùa mưa gần như trùng với mùa của gió mùa đông nam, thường kéo dài từ tháng 4 đến tháng 10 Lượng mưa trong mùa mưa chiếm khoảng 75 ÷ 85% lượng mưa năm Tháng 7 và tháng 8 có lượng mưa bình quân cao nhất đều đạt trên 250mm/tháng, cao nhất ở Hà Giang là 531mm/tháng Lượng mưa bình quân tháng nhỏ nhất thường vào tháng 12 và tháng

1 trung bình đạt từ 16 ÷ 36mm/tháng

Lượng mưa bình quân năm khá phong phú, biến đổi từ 1400 ÷ 2400mm/năm Tuy nhiên sự phân bố mưa trên lưu vực lại không đều, mức độ dao động lượng mưa

ở các vùng khá lớn do địa hình và các hướng núi thay đổi giữa các vùng Lượng mưa năm lớn nhất trên vùng nghiên cứu đo được ở vùng núi cao Hoàng Liên Sơn 2825mm/năm (Sa Pa), các vùng núi cao thuộc tỉnh Lai Châu: Mường Tè 2429mm/năm, Sìn Hồ 2746mm/năm Vùng ít mưa nhất được coi là trung tâm khô hạn như thung lũng Yên Châu, cao nguyên Sơn La, cao nguyên Mộc Châu Lượng mưa bình quân tháng cao nhất ở Hà Giang là 2468mm/năm, thấp nhất ở Cao Bằng

là 1423mm/năm

Mùa đông thường có mưa phùn và ẩm ướt, mùa hè thường có mưa rào, mưa dông đôi khi có mưa đá nhưng chỉ trên diện hẹp Trong mùa đông có xuất hiện mưa phùn, tuy nhiên số ngày có mưa phùn thấp hơn nhiều so với vùng đồng bằng, bình

quân có 16 ngày ở Lai Châu, 22 ngày ở Hòa Bình ( Phụ lục PL 1.6 )

1.3.1 5 Đặc điểm thủy văn, nguồn nước

Mạng lưới sông ngòi

* Sông Hồng

Sông Hồng bắt nguồn từ Trung Quốc chảy vào Việt Nam qua các tỉnh Lào Cai, Yên Bái, Phú Thọ, Hà Nội, Vĩnh Phúc, Hưng Yên, Hà Nam, Thái Bình, Nam Định và đổ ra biển Đông với tổng chiều dài 510km tính từ ngã ba Nậm Thi đến cửa Cửa Lạt Đoạn chảy qua Phú Thọ được gọi là sông Thao

* Sông Đà

Sông Đà là nhánh lớn nhất của sông Hồng Sông bắt nguồn từ Vân Nam - Trung Quốc chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam, chảy qua các tỉnh Lai Châu, Điện Biên, Sơn La, Hòa Bình để rồi nhập vào sông Hồng ở Phú Thọ Đoạn đầu sông trên lãnh thổ Việt Nam, sông Đà còn được gọi là Nậm Tè

* Sông Lô

Sông Lô bắt nguồn từ Trung Quốc, đổ vào sông Hồng ở Việt Trì.Diện tích

lưu vực tính đến Việt Trì của toàn bộ hệ thống sông Lô - Gâm là 39040km2trong đó diện tích của Việt Nam là: 22.600km2chiếm 58% diện tích toàn lưu vực.Sông Lô có nhiều nhánh sông lớn phân bố dạng hình quạt như sông Gâm, sông Chảy và sông Phó Đáy, toàn bộ hệ thống được gọi là sông Lô - Gâm

* Sông Gâm

Bắt nguồn từ Vân Sơn - Trung Quốc chảy vào Việt Nam, tại Đồng Văn (Hà Giang) Sông Gâm ở địa phận Trung Quốc có tên là Phố Mai khi chảy vào Việt Nam đoạn đầu có tên là Nho Quế sau đó gọi là sông Gâm Cũng giống như sông Lô,

sông Gâm hẹp, dốc nhiều thác ghềnh, càng về hạ lưu độ dốc giảm lòng sông rộng dần

Sông Gâm là nhánh trái của sông Lô có tổng chiều dài 297km trong đó phần nằm trên lãnh thổ Việt Nam dài 217km Diện tích lưu vực sông là 17200km2, trong

đó phần nằm trên lãnh thổ Việt Nam là 9780km2

* Sông Chảy

Sông Chảy Là nhánh sông lớn thứ 2 sau sông Gâm của sông Lô Nằm phía phải, sông chảy bắt nguồn từ Đèo Ha Tác huyện Hoàng Su Phì tỉnh Hà Giang và nhập lưu với sông Lô tại Vân Cường Đoan Hùng Phú Thọ, sông chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam và gần như song song với sông Thao phía thượng nguồn có nhiều nhánh tạo nên thế nan quạt Sông có chiều dài 295km diện tích lưu vực 6500km2 trong đó có 1 phần diện tích lưu vực nằm ở Trung Quốc là 1920km2 diện tích lưu vực nằm trên lãnh thổ Việt Nam là 4580km2

* Sông Phó Đáy

Là phụ lưu trái của sông Lô, có thể coi là khá độc lập với sông Lô sông được bắt nguồn từ huyện Chợ Đồn tỉnh Bắc Cạn chảy theo Bắc - Nam về nhập lưu với sông Lô ở Việt Trì (cách cửa sông 2km) sông dài 170km diện tích lưu vực 1610km2

* Sông Bôi

Sông Bôi chảy qua 2 tỉnh Hòa Bình và Ninh Bình, sông là nhánh chính đổ vào sông Hoàng Long Sông bắt nguồn từ vùng Núi Hang (Kim Bôi - Hòa Bình), chảy qua huyện Kim Bôi, Lạc Thủy và các huyện Nho Quan, Gia Viễn tỉnh Ninh Bình Chiều dài tổng cộng khoảng 125 km

* Sông Cầu

Là nhánh lớn nhất của sông Thái Bình Bắt nguồn từ núi Vạn Om - Chợ Đồn tỉnh Bắc Cạn Chiều dài sông tính đến Phả Lại là 288,5km diện tích lưu vực 6030km2

Thượng nguồn sông chảy theo hướng Bắc - Nam lòng sông dốc hẹp nhiều thác ghềnh từ chợ mới về đến đập Thác Huống sông chảy hướng Đông Bắc - Tây Nam và hướng Bắc - Nam Lòng sông mở rộng dần độ dốc giảm Từ đập Thác Huống về tới Phả Lại sông chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam lòng sông rộng

độ dốc lòng sông nhỏ Trên dòng chính sông Cầu đã xây dựng đập Thác Huống lấy nước tưới cho 28000ha

Sông Cầu có 2 phụ lưu lớn là sông Công và sông Cà Lồ đều năm phía bờ phải đều xuất phát từ dãy núi Tam Đảo Sông Công có diện tích hlưu vực 950km2

, sông Cà Lồ có diện tích lưu vực 891km2

Trên sông Công đã xây dựng hồ Núi Cốc có Whữu ích = 168 x 106 m3, nhiệm

vụ tưới 12000ha và cấp nước cho công nghiệp 7,2m3/s bổ sung nước cho hệ thống Thác Huống 11 15m3/s vào thời kỳ đầu vụ chiêm xuân

* Sông Thương

Bắt nguồn từ dãy núi Na Pha Phước - Chi Lăng - Lạng Sơn Từ thượng nguồn về tới Bố Hạ sông chảy theo hướng Đông Bắc - Tây Nam Sau đó đổi hướng Bắc - Nam và Tây Bắc - Đông Nam nhập lưu với sông Cầu tại Phả Lại Sông dài 571km có diện tích lưu vực 3.650km2 Phần thượng nguồn lòng sông hẹp và dốc về

hạ lưu sông Hóa, sông Trung và sông Sỏi Sông Trung dài 65km có diện tích lưu vực 1.276km2, sông Sỏi dài 38km có diện tích lưu vực 303km2 sông Hoá dài 47km diện tích lưu vực 385km2 trên nhánh sông Hoá đã xây dựng hồ Cấm Sơn có Whữu ích

= 242 x 106 m3 cùng với đập Cầu Sơn trên dòng chính sông Thương có nhiệm vụ tưới cho 23.620ha

* Sông Lục Nam

Bắt nguồn từ huyện Đình Lập (Lạng Sơn) chảy theo hướng Đông Bắc - Tây Nam nhập lưu vào sông Thương tại Phương Nhơn (Lục Nam - Bắc Giang) cách cửa sông Thương 9,5km, diện tích lưu vực 3070km2 Thượng nguồn sông hẹp dốc uốn khúc độ dốc đáy sông từ Chũ về hạ lưu độ dốc giảm lòng sông mở rộng

* Sông Kỳ Cùng

Phần thượng lưu và trung lưu ở Việt Nam có tên là Kỳ Cùng Sông bắt nguồn từ vùng núi Ba Xá cao trên 1000m, chảy từ Đông Nam lên Tây Bắc qua Đình Lập, Lộc Bình, TP Lạng Sơn, Na Sầm đến Thất Khê (Lạng Sơn) sông uốn khúc và theo hướng gần Tây Bắc - Đông Nam tới biên giới Sông Kỳ Cùng có tới 77 phụ lưu, trong đó có 26 phụ lưu cấp 1, 34 phụ lưu cấp 2 và 16 phụ lưu cấp 3, 1 phụ lưu cấp 4 Các sông nhánh lớn hơn cả là sông Bắc Giang, Bắc Khê và Ba Thín

* Sông Bằng Giang

Sông Bằng Giang hay còn gọi là sông Bằng chảy qua tỉnh Cao Bằng Sông bắt nguồn từ núi Nà Vài cao 600m, chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam nhập vào sông Tây Giang ở Long Châu ở độ cao 140m

* Sông Bưởi

Sông Bưởi hay còn gọi là sông Sòi, là phụ lưu của sông Mã Sông này có 2 nhánh chảy gần như song song Một nhánh bắt nguồn từ vùng Núi Chu, gần Suối Rút (huyện Mai Châu - Hòa Bình), nhánh kia bắt nguồn từ gần thị trấn Mường Khến huyện Tân Lạc - Hòa Bình

Bảng 1.1 Các sông chính chảy qua vùng TDMNPB

3 Sơn La Sông Mã Sông Đà

-Sông Đà bắt nguồn từ Trung Quốc chảy qua Sơn

-Sông Lô là sông lớn nhất ở Hà Giang, bắt nguồn

từ Trung Quốc chảu qua biên giới Việt - Trung qua TX Hà Giang, Bắc Quang chảy vềTuyên Quang

-Sông Chảy bắt nguồn từ sườn nam đỉnh Tây Côn Lĩnh và sườn đông bắc đỉnh Kiều Liên Ti cung cấp nước cho khu phía tây của tỉnh Sông Gâm bắt nguồn từ Nghiêm Sơn, Tây Trù (Trung Quốc) chảy qua Lũng Cú, Mèo Vạc về gần thị xã Tuyên Quang nhập vào sông Lô, cung cấp nước cho phía đông của tỉnh

7 BằngCao

Sông Gâm Sông Bằng Giang Sông Quây

Sơn Sông Bắc Vọng

-Sông Bằng Giang có độ dài 113 km có phụ lưu chính là sông Nguyên Bình, sông Hiến, sông Giẻ Rào

-Sông Gâm chảy qua Bảo Lạc, Bảo Lâm có chiều dài 55 km Sông Gâm có 2 phụ luu chính là sông Nho Quế và sông Neo

-Sông Bắc vọng chảy qua Cao Bằng có chiều dài

77 km -Sông Quây Sơn chảy qua Cao Bằng có chiều dài

76 km

TT Tỉnh Sông chính Ghi chú

8 Bắc Kạn

Sông Phó Đáy Sông Cầu Sông Bắc Giang Sông Năng

-Sông Phó Đáy là 1 phụ lưu của sông Lô có chiều dài 36 km

-Sông Cầu có 26 phụ lưu cấp 1 với tổng chiều dài

670 km

-Sông Năng là phụ lưu chính thuộc tả ngạn sông Gâm có chiều dài 117 km chảy qua tỉnh Bắc Kạn khoảng 70 km

9 Lạng

Sơn

Sông Kỳ Cùng Sông Thương Sông Lục Nam Sông Ba Thín

-Sông Bắc Giang có độ dài 114 km và Bắc Khê

có độ dài 54 km là 2 phụ lưu của sông Kỳ Cùng

-Sông Trung có độ dài 35 km là phụ lưu của sông Thương

-Sông Ba Thín dài 52 km bắt nguồn từ Trung Quốc đổ vào sông Kỳ Cùng

10 Tuyên

Quang

Sông Gâm Sông Lô

Sông Phó Đáy là 1 phụ lưu của sông Lô có chiều dài 84 km

11 Hoà

Bình

Sông Đà Sông Bôi Sông Bưởi

-Sông Bôi có chiều dài 125 km, sông Đà có chiều dài 151 km thuộc hệ thống sông Hồng

-Sông Bưởi có chiều dài 55 km thuộc hệ thống sông Mã

12 Phú Thọ

Sông Hồng Sông Lô Sông Đà Sông Chảy

4 sông này đều thuộc hệ thống sông Hồng

13 Thái

Nguyên

Sông Cầu Sông Công

Sông Công dài 96 km, diện tích lưu vực 957 km2

2 sông này thuộc hệ thống sông Thái Bình

14 Bắc

Giang

Sông Cầu Sông Thương Sông Lục Nam

-Sông Cầu có chiều dài 101 km, Sông Cầu có 2 phụ lưu lớn là sông Công và sông Cà Lồ

-Sông Lục Nam có chiều dài 150 km có phụ lưu

là sông Cẩm Đàn, sông Thanh Luận, sông Rán và sông Bò

-Sông Thương có chiều dài 87 km, có phụ lưu chính là sông Hóa, sông Sỏi và sông Trung

Nguồn: Tổng hợp từ các tài liệu Lượng dòng chảy năm

Trong 3 nhánh lớn của sông Hồng thì sông Đà có lượng dòng chảy lớn nhất chiếm khoảng 42%, sông Thao có diện tích lưu vực xấp xỉ sông Đà song lại có lượng dòng chảy nhỏ nhất chỉ chiếm 19%, sông Lô có diện tích lưu vực là nhỏ nhất song có lượng dòng chảy đáng kể đứng thứ hai sau sông Đà chiếm 25,4% (tỷ lệ này

so với lượng dòng chảy đến tại Sơn Tây)

Bảng 1.2 Đặc trưng dòng chảy năm trung bình nhiều nămvùng TDMNPB

Khu

giữa

Hoà Bình - Yên

Bái - Phù Ninh 14200 (413) (29,08) 1840 (13024) 917Thái

Nguồn: Quy hoạch sử dụng tổng hợp nguồn nước các lưu vực sông

Dòng chảy năm không biến đổi nhiều lắm, năm nhiều nước nhất so với năm

ít nước nhất trong thời gian từ đầu thế kỷ tới nay cũng chỉ khoảng 2,0 ÷ 2,6 lần đối với các trạm trên sông lớn và khoảng 3 ÷ 4 lần đối với các trạm trên sông nhánh của sông Thái Bình Từ khi có chế độ quan trắc tốt hơn (1956 đến nay) lại rơi vào thời

kỳ sông Hồng ít nước thì tỷ lệ đó chỉ còn 1,6 ÷ 2,0 lần ở sông lớn và khoảng 3,0 ÷

4,5 ở thượng lưu sông Thái Bình ( Phụ lục PL 1.7; PL 1.8 )

Dòng chảy mùa lũ

Do chế độ mưa trên lưu vực biến đổi cả về không gian và thời gian, nên sự xuất hiện lũ lớn trên các sông có sự phân kỳ rõ rệt Ở vùng TDMNPB mùa lũ từ tháng 6 ÷ tháng 11; ở các tỉnh phía Đông Bắc có thể xảy ra lũ lớn vào tháng 11; ở các tỉnh phía Tây Bắc mùa lũ có thể sớm hơn

+ Trên lưu vực sông Hồng có trên 45% số năm có lũ lớn vào tháng 8, trên 29% vào tháng 7, chỉ có 17% xảy ra vào tháng 9 Tuy vậy những trận lũ đặc biệt lớn chỉ xảy ra vào tháng 8 ví dụ như các trận lũ tháng 8/1945, tháng 8/1971

+ Trên lưu vực sông Kỳ Cùng có trên 32,3% số năm có lũ lớn vào tháng 7 và

8, chỉ có 9,68% xảy ra vào tháng 6 và 9

+ Trên lưu vực sông Mã có trên 23% số năm lũ vào tháng 7, có trên 45,7%

số năm lũ vào tháng 8, có trên 40,8% số năm lũ vào tháng 9 và chỉ số 15,8% vào tháng 10,

Cường suất lũ lên khá nhanh đạt 5 ÷ 7 m/ngày ở thượng lưu sông Đà, sông Lô; ở trung lưu 2 ÷ 3 m/ngày và ở hạ lưu là 0,5 ÷ 1,5m/ngày Ở thượng du sông Thái Bình có thể đạt tới 1 ÷ 2 m/giờ

Biên độ mực nước ở các sông nhỏ đạt 3 ÷ 4 m, sông lớn tới 10m Biên độ tuyệt đối đạt tới 13,22m ở Lào Cai (sông Thao); 31,1m ở Lai Châu (sông Đà); 20,4

m ở Hà Giang (sông Lô) Trên sông Thái Bình đạt 12,76m tại Chũ

Đặc trưng nước lũ của vùng TDMNPB như sau: ( Phụ lục PL 1.9; PL 1.10 )

Dòng chảy kiệt

Mùa kiệt ở vùng TDMNPB thường từ tháng 11 đến tháng 5 gồm 7 tháng (có lưu lượng bình quân tháng nhỏ hơn lưu lượng trung bình năm) Trong đó có tháng

11 là tháng chuyển tiếp từ mùa mưa sang mùa ít mưa Từ tháng 10 đến tháng 11

dòng chảy trong sông giảm nhanh và từ tháng 12 đến tháng 4 dòng chảy ít biến động, cuối tháng 4 và tháng 5 do có mưa nên dũng chảy lại tăng nhanh, chính thức mùa kiệt là từ tháng 12 đến tháng 4 Do vậy việc dùng nước cần được quan tâm đến

dòng chảy kiệt từ tháng 12 đến tháng 4 và có thể là cả tháng 5

Trong các tháng mùa kiệt vẫn còn có lượng mưa chiếm khoảng 20 25% lượng mưa cả năm nhưng lượng mưa này lại tập trung vào 3 tháng 11, tháng 4 và tháng 5 còn các tháng 12 đến tháng 3 mưa nhỏ và nhất là 2 tháng 12 và tháng 1 là thời tiết khô hanh, tháng 2 và tháng 3 tuy đó có mưa nhưng chỉ là mưa phùn Từ tháng 12 đến tháng 3 dòng chảy trong sông suối là do nước ngầm và nước điều tiết

từ các hồ chứa cung cấp Do vậy tháng có lưu lượng nhỏ nhất trong năm hầu hết rơi vào tháng 3 (53% ở Hoà Bình, 52% ở Yên Bái, 45% ở Phù Ninh, 49% ở Thác Bưởi,

57% ở Chũ), số năm còn lại rơi vào tháng 2 và tháng 4 ( Phụ lục PL 1.11 )

Đặc điểm địa chất thủy văn

Cho đến nay đã có nhiều công trình nghiên cứu về địa chất thủy văn và nước dưới đất được tiến hành ở vùng TDMNPB Các kết quả nghiên cứu đã cho thấy tính

đa dạng, phong phú và phức tạp của địa chất thủy văn và nước dưới đất trong vùng

Trên cơ sở các số liệu và kết quả nghiên cứu cho phép đánh giá bước đầu về tiềm năng nước ngầm của lưu vực

Nước dưới đất trong vùng được phân thành 2 dạng tồn tại chính là nước lỗ hổng và nước khe nứt Nước lỗ hổng tồn tại trong các thành tạo bở rời Nước khe nứt tồn tại trong khe nứt (kể cả hang hốc karst) của các thành tạo đá cố kết

Theo kết quả điều tra khảo sát và nghiên cứu của các chuyên gia địa chất có thể đánh giá tài nguyên nước dưới đất ở vùng miền núi và trung du Bắc Bộ như sau:

- Nguồn nước ngầm trong vùng khá phong phú, nhưng có trữ lượng và độ sâu rất khác nhau giữa vùng núi đá, núi đất ven suối, các thung lũng và cũng phụ thuộc nhiều vào nước mặt Nhìn chung các điểm đã được thăm dò và khai thác nước ngầm ở miền núi đa phần đủ tiêu chuẩn cấp cho sinh hoạt, công nghiệp và tưới, trừ một số vùng có mỏ kim loại, mỏ than, vùng đá vôi phát triển thì cần phải xử lý

trước khi dùng

- Tài nguyên nước dưới đất ở các tỉnh thuộc vùng này tương đối đồng đều, không có tỉnh nào nguồn nước ngầm quá tập trung, cũng ko có tỉnh nào nguồn nước ngầm quá khan hiếm

Trữ lượng động tự nhiên của nước dưới đất trên toàn vùng là vào khoảng 569

m3/s, tương ứng với 49,2 triệu m3/ngày đêm (mô đun dòng ngầm bình quân 4,9 l/s.km2) Trữ lượng khai thác nước dưới đất được đánh giá trên cơ sở mức độ tìm kiếm thăm dò, cụ thể như sau:

+ Cấp A+B (trữ lượng đã được thăm dò tỉ mỉ có thể khai thác ngay): 1,2 triệu

1.3.2 Điều kiện dân sinh, kinh tế - xã hội

1.3.2 1 Điều kiện dân sinh

Hành chính:

Tổng diện tích tự nhiên toàn vùng khoảng 9.527.500ha gồm 13 thành phố trực thuộc tỉnh, 5 thị xã, 123 huyện, 136 phường, 143 thị trấn và 22887 xã