Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật tài nguyên nước: Nghiên cứu đề xuất giải pháp lấy nước của cống Cầu Xe và cống An Thổ thuộc hệ thống hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải trong điều kiện biến đổi khí hậu và nước biển dâng

Chia sẻ: Tri Tâm | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:136

Thêm vào BST

Báo xấu

21
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

MỤc tiêu của đề tài là đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và nước biển dâng đến khả năng lấy/cấp nước của hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải và đề xuất các giải pháp nâng cao khả năng lấy/cấp nước của cống Cầu Xe và cống An Thổ.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật tài nguyên nước: Nghiên cứu đề xuất giải pháp lấy nước của cống Cầu Xe và cống An Thổ thuộc hệ thống hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải trong điều kiện biến đổi khí hậu và nước biển dâng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGUYỄN VĂN TOÀN NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP LẤY NƯỚC CỦA CỐNG CẦU XE VÀ AN THỔ THUỘC HỆ THỐNG THỦY LỢI BẮC HƯNG HẢI TRONG ĐIỀU KIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU NƯỚC BIỂN DÂNG LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI, NĂM 2019 i
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGUYỄN VĂN TOÀN NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP LẤY NƯỚC CỦA CỐNG CẦU XE VÀ AN THỔ THUỘC HỆ THỐNG THỦY LỢI BẮC HƯNG HẢI TRONG ĐIỀU KIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU NƯỚC BIỂN DÂNG Chuyên ngành: Kỹ thuật tài nguyên nước Mã số: 8580212 NGƯỜI HƯỚNG DẪN 1: TS. NGÔ ĐĂNG HẢI NGƯỜI HƯỚNG DẪN 2: PGS.TS. LÊ VĂN CHÍN HÀ NỘI, NĂM 2019 ii
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài luận văn là do tôi làm và được sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Lê Văn Chín và TS Ngô Đăng Hải.Trong quá trình làm tôi có tham khảo các tài liệu liên quan nhằm khẳng định thêm sự tin cậy và cấp thiết của đề tài. Các tài liệu trích dẫn rõ nguồn gốc và các tài liệu tham khảo được thống kê chi tiết. Những nội dung và kết quả trình bày trong Luận văn là trung thực, khách quan và phù hợp với thực tiễn của công trình. Nếu vi phạm tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm. Hà Nội, ngày tháng năm TÁC GIẢ Nguyễn Văn Toàn i
LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành Kỹ thuật tài nguyên nước với đề tài “Nghiên cứu đề xuất giải pháp lấy nước của cống Cầu Xe và cống An Thổ thuộc hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải trong điều kiện biến đổi khí hậu và nước biển dâng” là kết quả của quá trình cố gắng không ngừng của bản thân và được sự giúp đỡ, động viên khích lệ của các thầy, bạn bè đồng nghiệp và người thân. Qua luận văn này, tác giả xin gửi lời cảm ơn tới những người đã giúp đỡ tôi trong thời gian học tập, nghiên cứu khoa học vừa qua. Đặc biệt, xin chân thành bày tỏ lời cảm ơn đến PGS.TS Lê Văn Chín và TS Ngô Đăng Hải đã tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện tốt nhất cho tôi hoàn thành làm luận vặn. Xin chân thành cảm ơn toàn thể quý thầy cô trong Bộ môn Kỹ thuật và Quản lý tưới, Khoa Kỹ thuật tài nguyên nước, Trường Đại học Thuỷ lợi đã tận tình truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm quý báu trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn. Xin chân thành cảm ơn Công ty TNHH MTV KTCTTL Bắc Hưng Hải đã cung cấp các số liệu và các đơn vị liên quan đã giúp đỡ tôi rất nhiều từ quá trình khảo sát, xây dựng bài toán đến góp ý hiệu chỉnh hệ thống; đặc biệt là đã phối hợp kiểm tra, thử nghiệm, sử dụng đánh giá kết quả nghiên cứu cho tôi trong quá trình làm luận văn. Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, đơn vị công tác và các đồng nghiệp đã hỗ trợ tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn. Hà Nội, ngày tháng năm TÁC GIẢ Nguyễn Văn Toàn ii
MỤC LỤC MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1 I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ...............................................................................1 1. Sơ lược về hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải ............. Error! Bookmark not defined. 2. Tính cấp thiết của đề tài............................................ Error! Bookmark not defined. II. MỤC TIÊU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU..............................................................2 1. Mục tiêu nghiên cứu ....................................................................................................2 2. Phạm vi nghiên cứu .....................................................................................................2 3. Đối tượng nghiên cứu ..................................................................................................2 III. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................................2 1. Cách tiếp cận ...............................................................................................................2 2.Phương pháp nghiên cứu ..............................................................................................2 V. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHÍNH CỦA LUẬN VĂN..........................................3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU...........................................4 1.1 Tổng quan về biến đổi khí hậu và nước biển dâng toàn cầu và Việt Nam................4 1.1.1 Xu thế Biến đổi khí hậu ở Việt Nam ......................................................................6 1.1.2 Tác động tiềm tàng của biến đổi khí hậu ở Việt Nam đối với tài nguyên nước và các công trình thủy lợi .....................................................................................................7 1.1.3 Tác động của nước biển dâng .................................................................................8 1.2 Tình hình biến đổi khí hậu và nước biển dâng vùng nghiên cứu ............................10 1.2.1 Sự thay đổi khí hậu ...............................................................................................10 1.2.2 Sự thay đổi chế độ thuỷ văn ................................................................................12 1.3 Tổng quan về các nghiên cứu liên quan trên thế giới và ở Việt Nam .....................13 1.3.1 Tổng quan các nghiên cứu về BĐKH trên thế giới ..............................................13 1.3.2 Tổng quan các nghiên cứu về BĐKH ở Việt Nam ...............................................14 1.4 Khái quát hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải .............................................................17 1.4.1 Điều kiện tự nhiên vùng nghiên cứu ....................................................................17 1.4.2 Hiện trạng dân sinh kinh tế - xã hội trong vùng nghiên cứu ................................21 1.4.3 Hiện trạng thủy lợi ................................................................................................24 iii
CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG CẤP NƯỚC CỦA CỐNG CẦU XE VÀ CỐNG AN THỔ ............................................................... 28 2.1 Dự báo dân số và phát triển kinh tế trong hệ thống thuỷ lợi Bắc Hưng Hải ........... 28 2.1.1 Dự báo phát triển dân số....................................................................................... 28 2.1.2 Phương hướng phát triển ngành nông nghiệp ...................................................... 29 2.1.3 Dự báo phát triển các ngành kinh tế khác ( công nghiệp, du lịch,,,) .................... 31 2.2 Kịch bản biến đổi khí hậu ....................................................................................... 32 2.3 Xác định nhu cầu nước của hệ thống theo kịch bản biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế xã hội ................................................................................................................. 33 2.3.1 Tính toán các yếu tố khí tượng , thủy văn ............................................................ 33 2.3.2 Tính toán nhu cầu nước hiện tại ........................................................................... 39 2.3.3 Tính toán nhu cầu nước cho giai đoạn 2030 ........................................................ 56 2.3.4 Tính toán nhu cầu nước cho giai đoạn 2050 ........................................................ 59 2.4 Tính toán cân bằng nước của hệ thống.................................................................... 62 2.4.1 Hiện trạng cấp nước trong hệ thống, .................................................................... 62 2.4.2 Mô phỏng thủy lực hệ thống hiện nay.................................................................. 65 2.4.3 Xác định khả năng đáp ứng lấy nước của cống Cầu Xe và cống An Thổ hiện nay ....................................................................................................................................... 85 2.5 Phân tích khả năng lấy nước của cống Cầu Xe và cống An Thổ thuộc hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải trong kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng ................. 91 CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO KHẢ NĂNG CẤP NƯỚC CỦA CỐNG CẦU XE VÀ CỐNG AN THỔ ............................................................... 93 3.1 Cơ sở và nguyên tắc đề xuất các giải pháp ............................................................. 93 3.1.1 Các cơ sở đề xuất giải pháp .................................................................................. 93 3.1.2 Nguyên tắc đề xuất ............................................................................................... 93 3.2 Nghiên cứu đề xuất giải pháp lấy nước đảm bảo cấp nước cho vùng nghiên cứu .. 94 3.2.1 Các giải pháp công trình....................................................................................... 94 3.2.2 Nghiên cứu đề xuất giải pháp phi công trình ....................................................... 97 3.3 Mô phỏng kiểm tra hệ thống ứng với các giải pháp đề xuất ................................. 101 3.3.1 Phương án cấp nước cho vùng tưới và cấp nước của cống Cầu Xe và cống An iv
Thổ ...............................................................................................................................101 3.3.2 Mô phỏng cống An Thổ trong trường hợp mở rộng cống ..................................102 3.4 Phân tích, đánh giá lựa chọn các phương án .........................................................103 3.4.1 Kết quả tính toán cho từng phương án tưới và cấp nước ...................................103 3.5 Sơ bộ đánh giá hiệu quả và đề xuất phương án chọn ............................................115 3.5.1 Đánh giá hiệu quả của giải pháp phi công trình .................................................115 3.5.2 Đánh giá hiệu quả của giải pháp công trình .......................................................115 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................118 1, KẾT LUẬN .............................................................................................................118 2, KIẾN NGHỊ .............................................................................................................119 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................121 v
DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Số liệu hành chính, diện tích, dân số hệ thống Bắc Hưng Hải ...................... 21 Bảng 1.2 Phân bố dân cư vùng Bắc Hưng Hải năm 2018 ............................................. 22 Bảng 1.3 Phân bố dân cư vùng cấp nước của cống Cầu Xe và cống An Thổ năm 201822 Bảng 1.4 Diện tích, cơ cấu cây trồng trong vùng cấp nước cống Cầu Xe và cống An Thổ năm 2018 ................................................................................................................ 23 Bảng 1.5 Số lượng gia súc, gia cầm vùng cấp nước cống Cầu Xe và cống An Thổ 201823 Bảng 1.6 Diện tích lượng thủy sản vùng cấp nước cống Cầu Xe và cống An Thổ năm 2018 ............................................................................................................................... 23 Bảng 1.7 Diện tích đất công nghiệp vùng tưới và cấp nước của cống Cầu Xe, An Thổ24 Bảng 2.1 Dự báo dân số vùng Bắc Hưng Hải giai đoạn 2030 ...................................... 28 Bảng 2.2 Dân số trong vùng cấp nước của cống Cầu Xe và cống An Thổ giai đoạn 2030 ............................................................................................................................... 28 Bảng 2.3 Dân số trong vùng cấp nước của cống Cầu Xe và cống An Thổ giai đoạn 2050 ............................................................................................................................... 28 Bảng 2.4 Cơ cấu cây trồng vùng cấp nước cống Cầu Xe và cống An Thổ giai đoạn 2030 ............................................................................................................................... 29 Bảng 2.5 Cơ cấu cây trồng lúa vùng cấp nước cống Cầu Xe và cống An Thổ giai đoạn 2050 ............................................................................................................................... 29 Bảng 2.6 Số lượng gia súc, gia cầm vùng cấp nước của cống Cầu Xe và cống An Thổ giai đoạn hiện tại ........................................................................................................... 30 Bảng 2.7 Số lượng gia súc, gia cầm vùng cấp nước của cống Cầu Xe và cống An Thổ giai đoạn 2030 ............................................................................................................... 30 Bảng 2.8 Số lượng gia súc, gia cầm vùng cấp nước của cống Cầu Xe và cống An Thổ giai đoạn 2050 ............................................................................................................... 30 Bảng 2.9 Nuôi trông thủy sản vùng cấp của cống Cầu Xe và cống An Thổ giai đoạn hiện tại ........................................................................................................................... 31 Bảng 2.10 Nuôi trông thủy sản vùng cấp của cống Cầu Xe và cống An Thổ giai đoạn 2030 ............................................................................................................................... 31 Bảng 2.11 Nuôi trông thủy sản vùng cấp của cống Cầu Xe và cống An Thổ giai đoạn vi
2050 ............................................................................................................................... 31 Bảng 2.12 Diện tích đất công nghiệp thuộc vùng tưới và cấp nước của cống Cầu Xe và cống An Thổ giai đoạn 2030 ......................................................................................... 31 Bảng 2.13 Diện tích đất công nghiệp thuộc vùng tưới và cấp nước của cống Cầu Xe và32 cống An Thổ giai đoạn 2050 ......................................................................................... 32 Bảng 2.14 Nhiệt độ trung bình các tháng trong năm trạm Hải Dương ......................... 34 Bảng 2.15 Kết quả tính toán mô hình nhiệt độ thời kỳ 2030 như bảng sau: ................. 35 Bảng 2.16 Kết quả tính toán mô hình nhiệt độ thời kỳ 2050 như bảng sau: ................. 35 Bảng 2.17 Độ ẩm tương đối trung bình tại khu vực nghiên cứu ................................... 36 Bảng 2.18 Số giờ nắng trung bình năm tại khu vực nghiên cứu .................................. 37 Bảng 2.19 Tốc độ gió trung bình năm tại khu vực nghiên cứu .................................... 37 Bảng 2.20 Lượng mưa trong tương lai theo kịch bản biến đổi khí hậu 2030 ............... 38 Bảng 2.21 Lượng mưa trong tương lai theo kịch bản biến đổi khí hậu 2050 ............... 39 Bảng 2.22 Chỉ tiêu cơ bản của các lưu vực cấp nước của cống Cầu Xe và cống An Thổ40 Bảng 2.23 Kết quả tính toán tổng lượng nước cho trồng trọt giai đoạn hiện tại ........... 49 Bảng 2.24 Kết quả tính toán tổng lượng nước yêu cầu cho chăn nuôi giai đoạn hiện tại50 Bảng 2.25 Kết quả tổng lượng nước cấp cho sinh hoạt giai đoạn hiện tại .................... 51 Bảng 2.26 Tổng hợp diện tích nuôi trồng thủy sản cho vùng Bắc Hưng Hải hiện tại và tương lai ......................................................................................................................... 52 Bảng 2.27 Kết quả tính toán lượng nước cấp cho nuôi trồng thủy sản tính trên 1ha mặt nước ............................................................................................................................... 53 Bảng 2.28 Kết quả tính toán tổng lượng nước cấp cho nuôi trồng thủy sản hiện tại .... 54 Bảng 2.29 Kết quả tính toán tổng lượng nước cấp cho các khu công nghiệp giai đoạn hiện tại ........................................................................................................................... 55 Bảng 2.30 Kết quả tính toán tổng lượng nước của các ngành giai đoạn hiện tại .......... 56 Bảng 2.31 Kết quả tổng lượng nước yêu cầu cấp cho nông nghiệp giai đoạn 2030 ..... 56 Bảng 2.32 Kết quả tính toán tổng lượng nước cho chăn nuôi cho vùng tưới của cống Cầu Xe và cống An Thổ giai đoạn 2030 ....................................................................... 57 Bảng 2.33 Kết quả tổng lượng nước yêu cầu cấp cho sinh hoạt giai đoạn 2030 .......... 57 Bảng 2.34 Kết quả tính toán tổng lượng nước cấp cho nuôi trồng thủy sản giai đoạn vii
2030 ............................................................................................................................... 58 Bảng 2.35 Kết quả tính toán tổng lượng nước cấp cho các khu công nghiệp thuộc vùng cấp nước của cống Cầu Xe và cống An Thổ giai đoạn 2030 ........................................ 58 Bảng 2.36 Kết quả tính toán tổng lượng nước yêu cầu của các ngành theo tháng vùng cống Cầu Xe và cống An Thổ giai đoạn 2030 .............................................................. 59 Bảng 2.37 Kết quả tổng lượng nước yêu cầu cấp cho nông nghiệp giai đoạn 2050 ..... 59 Bảng 2.38 Kết quả tính toán tổng lượng nước cho chăn nuôi giai đoạn 2050 .............. 60 Bảng 2.39 Kết quả tổng lượng nước yêu cầu cấp cho sinh hoạt giai đoạn 2050 .......... 60 Bảng 2.40 Kết quả tính toán tổng lượng nước cấp cho nuôi trồng thủy sản giai đoạn 2050 ............................................................................................................................... 61 Bảng 2.41 Kết quả tính toán tổng lượng nước cấp cho các khu công nghiệp thuộc vùng cấp nước của cống Cầu Xe và cống An Thổ giai đoạn 2050 ........................................ 61 Bảng 2.42 Kết quả tính toán lưu lượng nước yêu cầu của các ngành theo tháng vùng cống Cầu Xe và cống An Thổ giai đoạn 2050 .............................................................. 62 Bảng 2.43 Mực nước trung bình nhiều năm trước và sau khi có hồ chứa Hòa Bình ... 63 Bảng 2.44 Đặc trựng lưu lượng (m3/s) tại trạm Sơn Tây và trạm Hà Nội ................... 64 Bảng 2.45 Kết quả tính toán lưu lượng yêu cầu dùng nước giai đoạn hiện tại ............. 75 Bảng 2.46 Kết quả tính toán lưu lượng yêu cầu dùng nước giai đoạn 2030 ................. 75 Bảng 2.47 Kết quả tính toán lưu lượng yêu cầu dùng nước giai đoạn 2050 ................. 76 Bảng 2.48 Hệ số nhám tại vị trí mặt cắt trên các nhánh sông ....................................... 81 Bảng 2.49 Kết quả mực nước lớn nhất giữa thực đo và tính toán mô phỏng ............... 81 Bảng 2.50 Kết quả mực nước nhỏ nhất giữa thực đo và tính toán mô phỏng............... 81 Bảng 2.51 Kết quả kiểm tra hệ số Nash bước hiệu chỉnh mô hình ............................... 81 Bảng 2.52 Kết quả mực nước lớn nhất giữa thực đo và tính toán mô phỏng ............... 83 Bảng 2.53 Kết quả mực nước nhỏ nhất giữa thực đo và tính toán mô phỏng............... 83 Bảng 2.54 Kết quả kiểm tra hệ số Nash bước hiệu chỉnh mô hình ............................... 83 Bảng 2.55 Tổng hợp nhu cầu nước của giai đoạn đổ ải trong hiện tại và tương lai ..... 85 Bảng 2.56 Kết quả tính toán thủy lực lượng nước lấy qua cống Cầu Xe và cống An Thổ................................................................................................................................. 91 Bảng 3.1 Quy hoạch sử dụng đất toàn vùng Bắc Hưng Hải đến 2020 ......................... 97 viii
Bảng 3.2 Diện tích nông nghiệp đến năm 2015 và năm 2020Error! Bookmark not defined. Bảng 3.3 Lịch thời vụ cây trồng thuộc tỉnh Hải Dương ................................................ 98 Bảng 3.4 Tổng hợp nhu cầu nước của giai đoạn đổ ải các thời kỳ ............................. 115 Bảng 3.5 Bảng thống kê kết quả các phương án ......................................................... 115 Bảng 3.6 Biểu đồ so sánh khả năng cấp nước của cống và nhu cầu nước trong vùng nghiên cứu qua các thời kỳ .......................................................................................... 116 ix
DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Bản đồ hệ thống Bắc Hưng Hải ..................................................................... 18 Hình 1.2 Cống Cầu Xe tại 2 xã Cộng Lạc – Quang Trung ........................................... 19 Hình 1.3 Cống An Thổ tại xã Tiên Động ...................................................................... 19 Hình 2.1 Bản đồ phân vùng tưới (lưu vực) vùng cấp nước của cống Cầu Xe và cống An Thổ ........................................................................................................................... 40 Hình 2.2 Sơ đồ áp dụng mô hình thủy lực vào bài toán ................................................ 71 Hình 2.3 Sơ đồ tính toán thủy lực hệ thống thủy lợi tưới cống Cầu Xe và An Thổ ..... 72 Hình 2.5 Vị trí cống Bá Thủy - điểm kiểm định tại các cống thuộc vùng tưới cống Cầu Xe và cống An Thổ ....................................................................................................... 77 Hình 2.6 Kết quả hình thành các giá trị toàn mạng lưới kênh tưới trong vùng tưới của cống Cầu Xe và cống An Thổ trong mô hình MIKE 11 .............................................. 80 Hình 2.7 Quá trình mực nước thực đo và tính toán tại hạ lưu cống Bá Thủy 0h ngày 1/10/2014 đến 24h ngày 30/10/2014 ............................................................................. 81 Hình 2.8 Quá trình mực nước thực đo và tính toán tại hạ lưu cống Bá Thủy từ 0h ngày 25/01/2015 đến 24h ngày 28/02/2015 lần thử thứ 1 ..................................................... 82 Hình 2.9 Diễn biến mực nước trên sông Cửa An .......................................................... 83 Hình 2.10 Mực nước tại vị trí mặt cắt phía thượng lưu cống Bá Thủy......................... 84 Hình 2.11 Mực nước tại vị trí mặt cắt phía thượng lưu cống Cầu Xe .......................... 84 Hình 2.12 Mực nước tại vị trí mặt cắt phía thượng lưu cống An Thổ .......................... 85 Hình 2.13 Mực nước trên sông Cửu An và sông Cầu Xe giai đoạn đổ ải từ 27/1 đến 10/2 ................................................................................................................................ 87 Hình 2.14 Mực nước tại hạ lưu cống Cầu Xe trong giai đoạn lấy nước ( trong sông Cầu Xe về phía sông Cửu An)....................................................................................... 87 Hình 2.15 Mực nước tại thượng lưu cống Cầu Xe ( về phía sông Thái Bình).............. 88 Hình 2.16 Đường quá trình mực nước thượng, hạ lưu cống Cầu Xe giai đoạn đổ ải từ ngày 27/1 đến ngày 10/2 ............................................................................................... 88 Hình 2.17 Mực nước trên sông Cửu An và sông An Thổ giai đoạn đổ ải từ 27/1 đến 10/2 ................................................................................................................................ 89 Hình 2.18 Mực nước tại hạ lưu cống An Thổ trong giai đoạn lấy nước ( trong sông An x
Thổ về phía sông Cửu An) ............................................................................................89 Hình 2.19 Mực nước tại thượng lưu cống An Thổ ( về phía sông Luộc) .....................90 Hình 2.20 Đường quá trình mực nước thượng, hạ lưu cống An Thổ giai đoạn đổ ải từ ngày 27/1 đến ngày 10/2................................................................................................90 Hình 3.1 Đường biểu diễn quá trình mực nước trước và sau cống An Thổ ..................94 Bảng 3.3 Lịch thời vụ cây trồng thuộc tỉnh Hải Dương ................................................98 Hình 3.2 Mô phỏng cống An Thổ phương án 1 ..........................................................102 Hình 3.3 Mô phỏng cống An Thổ phương án 2 .........................................................103 Hình 3.4 Mô phỏng cống An Thổ phương án 3 ..........................................................103 Hình 3.5 Mực nước trên sông Cửu An giai đoạn đổ ải từ 27/1 đến 10/2 (bcánh=10m;Z đáy cống = -4m) ................................................................................................................104 Hình 3.6 Mực nước tại thượng lưu cống Cầu Xe (trong sông An Thổ) (bcánh=10m;Z đáy cống = -4m) ....................................................................................................................104 Hình 3.7 Mực nước tại hạ lưu cống Cầu Xe (ngoài sông Thái Bình)(bcánh=10m;Z đáy cống = -4m) ..........................................................................................................................105 Hình 3.8 Mực nước tại thượng lưu cống An Thổ (trong sông An Thổ) (bcánh=10m;Z đáy cống = -4m) ....................................................................................................................105 Hình 3.9 Mực nước tại hạ lưu cống An Thổ(ngoài sông Luộc) (bcánh=10m;Z đáy cống = - 4m) ...............................................................................................................................106 Hình 3.10 Đường quá trình mực nước thượng, hạ lưu cống An Thổ giai đoạn đổ ải từ ngày 27/1 đến ngày 10/2 (bcánh=10m;Z đáy cống = -4m) .................................................106 Hình 3.11 Mực nước trên sông Cửu An giai đoạn đổ ải từ 27/1 đến 10/2 (bcánh=11m;Z đáy cống = -4m) ................................................................................................................107 Hình 3.12 Mực nước tại thượng lưu cống Cầu Xe (trong sông An Thổ) (bcánh=11m;Z đáy cống = -4m) ................................................................................................................108 Hình 3.13 Mực nước tại hạ lưu cống Cầu Xe (ngoài sông Thái Bình) (bcánh=11m;Z đáy cống = -4m) ....................................................................................................................108 Hình 3.14 Mực nước tại thượng lưu cống An Thổ (trong sông An Thổ) (bcánh=11m;Z đáy cống = -4m) ................................................................................................................109 Hình 3.15 Mực nước tại hạ lưu cống An Thổ (ngoài sông Luộc) (bcánh=11m;Z đáy cống = xi
-4m) ............................................................................................................................. 109 Hình 3.16 Đường quá trình mực nước thượng, hạ lưu cống An Thổ giai đoạn đổ ải từ ngày 27/1 đến ngày 10/2 (bcánh=11m;Z đáy cống = -4m) ................................................ 110 Hình 3.17 Mực nước trên sông Cửu An giai đoạn đổ ải từ 27/1 đến 10/2 (bcánh=12m;Z đáy cống = -4m) ............................................................................................................... 110 Hình 3.18 Mực nước trên sông Đình Đào giai đoạn đổ ải từ 27/1 đến 10/2 (bcánh=12m;Z đáy cống = -4m) ......................................................................................... 111 Hình 3.19 Mực nước trên kênh Hồng Đức giai đoạn đổ ải từ 27/1 đến 10/2 (bcánh=12m;Z đáy cống = -4m) ......................................................................................... 111 Hình 3.20 Mực nước trên kênh Quảng Giang giai đoạn đổ ải từ 27/1 đến 10/2 (bcánh=12m;Z đáy cống = -4m) ......................................................................................... 112 Hình 3.21 Mực nước tại thượng lưu cống Cầu Xe (trong sông An Thổ) (bcánh=12m;Z đáy cống = -4m) ............................................................................................................... 112 Hình 3.22 Mực nước tại hạ lưu cống Cầu Xe (ngoài sông Thái Bình) (bcánh=12m;Z đáy cống = -4m) .................................................................................................................... 113 Hình 3.23 Mực nước tại thượng lưu cống An Thổ (trong sông An Thổ) (bcánh=12m;Z đáy cống = -4m) ............................................................................................................... 113 Hình 3.24 Mực nước tại hạ lưu cống An Thổ(ngoài sông Luộc) (bcánh=12m;Z đáy cống = - 4m)............................................................................................................................... 114 Hình 3.25 Đường quá trình mực nước thượng, hạ lưu cống An Thổ giai đoạn đổ ải từ ngày 27/1 đến ngày 10/2 (bcánh=12m;Z đáy cống = -4m) ................................................ 114 xii
MỞ ĐẦU I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Hệ thống Bắc Hưng Hải được xây dựng từ năm 1958, trải qua hơn 50 năm sử dụng và khai thác, cùng với một số tác động của tự nhiên và xã hội đã làm cho hệ thống trở nên bất cập và bộc lộ một số hạn chế, đặc biệt là hạn chế về cấp nước tưới cho nông nghiệp. Theo báo cáo rà soát quy hoạch thủy lợi cho hệ thống Bắc Hưng Hải được lập năm 2007, ngoài nhiệm vụ cấp nước cho nông nghiệp, hệ thống còn cấp nước cho nuôi trồng thủy sản, chăn nuôi, dân sinh và dòng chảy môi trường. Ngoài ra, công tác tích nước cho hệ thống phụ thuộc phần lớn vào việc xả nước của hồ Hòa Bình và hồ Thác Bà. Những năm gần đây việc cung cấp nước cho vụ Đông Xuân gặp rất nhiều khó khăn điển hình như các năm 2005 và 2006. Tuy trước đây nhiệm vụ thiết kế của cống Cầu Xe (lấy nước từ sông Thái Bình) và cống An Thổ (lấy nước từ sông Luộc) là cống tiêu nhưng do nguồn nước vào hệ thống bị hạn chế, mực nước ngoài cửa Xuân Quan có lúc thấp hơn mực nước trong hệ thống, cho nên một phần diện tích của các huyện: Tứ Kỳ, Gia Lộc, Thanh Miện và Ninh Giang phải lấy nước từ cống Cầu Xe và An Thổ. Thời tiết, khí tượng, thủy văn diễn biến theo chiều hướng bất thường và cực đoan hơn giai đoạn trước, nền nhiệt độ cao hơn trung bình nhiều năm (TBNN) do tác động của biến đổi khí hậu và nước biển dâng. Lượng mưa về mùa khô giảm khá nhiều; mực nước trên sông Hồng tại Xuân Quan thấp hơn TBNN. Mặc dù đã có sự điều tiết của hồ Hòa Bình, mực nước tại cống Xuân Quan (công trình đầu mối, lấy nước từ sông Hồng) thấp hơn so với thiết kế từ 0,25 đến 0,4m. Do vậy, hệ thống phải lấy nước qua cống Cầu Xe (lấy nước từ sông Thái Bình) và cống An Thổ (lấy nước từ sông Luộc) bổ sung nguồn nước cho hệ thống.Tuy nhiên, lấy nước với số lượng bao nhiêu vẫn chưa có nghiên cứu cụ thể. Tình hình nước biển dâng khiến cho nguồn nước sông Thái Bình và sông Luộc bị nhiễm mặn vào mùa kiệt gây nhiều hạn chế cho việc lấy nước vào và mực nước biển dâng cũng gây khó khăn cho việc tiêu thoát nước vào mùa lũ. Do đó, việc “Nghiên cứu đề xuất giải pháp lấy nước của cống Cầu Xe và cống An Thổ thuộc hệ thống hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải trong điều kiện biến đổi khí hậu và nước biển dâng” là cần thiết và cấp bách. 1
II. MỤC TIÊU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1. Mục tiêu nghiên cứu Đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và nước biển dâng đến khả năng lấy/cấp nước của hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải và đề xuất các giải pháp nâng cao khả năng lấy/cấp nước của cống Cầu Xe và cống An Thổ. 2. Phạm vi nghiên cứu Hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải với trọng tâm là vùng tưới của cống Cầu Xe (lấy nước từ sông Thái Bình) và cống An Thổ (lấy nước từ sông Luộc) bao gồm một phần diện tích đất nông nghiệp của huyện Tứ Kỳ, huyện Gia Lộc, huyện Thanh Miện và huyện Ninh Giang thuộc hệ thống thuỷ lợi Bắc Hưng Hải. 3. Đối tượng nghiên cứu Những nguồn cung cấp nước, cống Cầu Xe, cống An Thổ và các đối tượng sử dụng nước chính trên 2 vùng tưới của cống Cầu Xe và cống An Thổ như: nông nghiệp, công nghiệp, sinh hoạt, chăn nuôi, thủy sản, môi trường… III. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1. Cách tiếp cận - Tiếp cận thực tế: thu thập, nghiên cứu các số liệu về điều kiện tự nhiên, thuỷ văn công trình. - Tiếp cận lịch sử, kế thừa có bổ sung. - Tiếp cận đáp ứng nhu cầu. 2.Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp kế thừa - Phương pháp điều tra thực địa, thu thập số liệu và đánh giá - Phương pháp phân tích, thống kê, tổng hợp - Phương pháp chuyên gia - Phương pháp mô hình hoá. 2
V. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHÍNH CỦA LUẬN VĂN MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài 2. Mục tiêu nghiên cứu 3. Phạm vi nghiên cứu 4. Phương pháp nghiên cứu 3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan về biến đổi khí hậu và nước biển dâng toàn cầu và Việt Nam Biến đổi khí hậu (BĐKH) là sự thay đổi trạng thái của khí hậu có thể nhận dạng được bằng việc đánh giá thay đổi của trị số trung bình và/hoặc các thay đổi thuộc tính của nó và tiếp tục tiếp diễn theo thời gian dài (tính từ thập kỷ hoặc hơn). Đối với định nghĩa của IPCC, BĐKH là bất cứ sự thay đổi nào về khí hậu theo thời gian, dù là sự thay đổi do biến đổi tự nhiên hay là do tác động của con người. Theo Công ước khung của Liên Hiệp Quốc về Biến đổi khí hậu (UNFCCC), BĐKH là do các tác động trực tiếp hoặc gián tiếp của con người làm thay đổi thành phần của khí quyển toàn cầu, làm tăng thêm sự BĐKH tự nhiên. [9] Các quan trắc trên thế giới cho thấy rằng nhiệt độ trung bình toàn cầu đang tăng và mức độ gia tăng cao hơn ở những vùng vĩ độ cực Bắc. Trong 100 năm qua (1906 - 2005), nhiệt độ trung bình toàn cầu đã tăng khoảng 0,74°C cao hơn so với xu thế 100 năm (1901-2000) của báo cáo Tổng hợp lần 3.Tốc độ tăng của nhiệt độ trong 50 năm gần đây gần gấp đôi so với 50 năm trước đó. [10] Trên phạm vi toàn cầu lượng mưa tăng lên ở các đới phía Bắc vĩ độ 30° thời kỳ 1901 - 2005 và giảm đi ở các vĩ độ nhiệt đới, kể từ giữa những năm 1970. Ở khu vực nhiệt đới, mưa giảm đi ở Nam Á và Tây Phi với trị số xu thế là 7,5% cho cả thời kỳ 1901 - 2005. Ở đới vĩ độ trung bình và vĩ độ cao, lượng mưa tăng lên rõ rệt ở miền Trung Bắc Mỹ, Đông Bắc Mỹ, Bắc Âu, Bắc Á và Trung Á. Tần số mưa lớn tăng lên trên nhiều khu vực, kể cả những nơi lượng mưa có xu thế giảm đi (IPCC, 2014). [11] Với trên 3.000km bờ biển, Việt Nam được coi là quốc gia có mức độ dễ bị tổn thương cao hơn trước sự biến đổi khí hậu. Sự tác động của biến đổi khí hậu mà cụ thể là sự gia tăng của mực nước biển đang có xu hướng làm thu hẹp dần diện tích đất nông nghiệp của nước ta, đặc biệt là các vùng đất ven biển. Như ở Nam Định, từ 2005 đến nay, mực nước biển tại huyện Giao Thủy đã dâng cao thêm 20 cm. Số liệu quan trắc tại các trạm hải văn dọc bờ biển Việt Nam, trong giai đoạn từ 1998 – 2008, tốc độ dâng lên của mực nước biển ở Việt Nam là khoảng 3 mm/năm. Trong khoảng 50 năm qua, mực nước biển tại Trạm hải văn Hòn Dấu dâng lên khoảng 20 cm. 4
Dự báo đến năm 2100, nhiệt độ trung bình ở Việt Nam sẽ tăng lên 3oC và mực nước biển sẽ tăng lên khoảng 1m. Nếu mực nước biển dâng 1m sẽ có khoảng 10% dân số bị ảnh hưởng trực tiếp, khoảng 90% diện tích trồng lúa đồng bằng sông Cửu Long bị ngập hoàn toàn, 4,4% lãnh thổ Việt Nam bị ngập vĩnh viễn, đồng nghĩa với khoảng 20% xã trên cả nước, 9.200 km đường bộ bị xóa sổ...Tại vùng đồng bằng duyên hải Bắc Trung Bộ và Nam Trung Bộ, mực nước biển dâng sẽ thu hẹp diện tích rừng ngập mặn, tạo điều kiện xói lở bờ biển, gây khó khăn cho nghề cá do những thay đổi theo hướng xấu đi của phần lớn nguồn lợi thủy sản. Diện tích sinh sống của các khu dân cư ven biển bị thu hẹp, khả năng xói lở bờ biển tăng lên, trực tiếp đe dọa các công trình giao thông, xây dựng, công nghiệp và một số đô thị trên nhiều tuyến bờ biển. Riêng đồng bằng sông Cửu Long, dự báo vào năm 2030, khoảng 45% diện tích của khu vực này sẽ bị nhiễm mặn cục độ và gây thiệt hại mùa màng nghiêm trọng do lũ lụt và ngập úng. Nếu không có kế hoạch đối phó, phần lớn diện tích của đồng bằng sông Cửu Long sẽ ngập trắng nhiều thời gian trong năm và thiệt hại ước tính sẽ là 17 tỷ USD. Gần 6 triệu người – chiếm 7,3% dân số Việt Nam sẽ bị ảnh hưởng trực tiếp do hiện tượng ngập lụt khi nước biển dâng, 82,5% hệ thống cấp nước ở các vùng trũng Nam Bộ trong đó 71,7% là ở đồng bằng Sông Cửu Long và 10,8% ở Đông Nam bộ sẽ bị ảnh hưởng. Hiện tượng ngập lụt này sẽ dẫn tới sự thay đổi độ mặn của nước, thay đổi điều kiện sinh sống, sản xuất và đa dạng sinh học. Khu vực vùng núi tuy không chịu tác động trực tiếp của nước biển dâng nhưng chúng chịu những ảnh hưởng gián tiếp như: gia tăng các hiện tượng lũ ống, lũ quét, vấn đề về nước sạch và đất ở. Còn đối với khu vực miền núi, tuy không chịu ảnh hưởng trực tiếp của nước biển dâng nhưng lại chịu không ít các tác động gián tiếp như về an ninh lương thực, vấn đề nước sạch, vấn đề về chỗ ở và đất sản xuất…. Biến đổi khí hậu nói chung và nước biển dâng nói riêng không còn là nguy cơ mà nó đã hiển hiện trong cuộc sống, đang là thách thức không của riêng quốc gia nào. Vì vậy mỗi quốc gia, mỗi con người trên Trái đất cần có những hành động cụ thể để cứu lấy mái nhà chung như lời kêu gọi của Tổng Thư ký Liên hợp quốc Ban-Ki-moon phát biểu tại Lễ khai mạc Năm Quốc tế các tiểu quốc đảo đang phát triển 2014 : “Trái Đất chính là hòn đảo chung của tất cả chúng ta, vì vậy hãy cùng nhau bảo vệ trái đất”. 5
1.1.1 Xu thế Biến đổi khí hậu ở Việt Nam Nhiệt độ có xu thế tăng ở hầu hết các trạm quan trắc, tăng nhanh trong những thập kỷ gần đây. Trung bình cả nước, nhiệt độ trung bình năm thời kỳ 1958-2014 tăng khoảng 0,62oC, riêng giai đoạn (1985-2014) nhiệt độ tăng khoảng 0,42oC. Theo các kịch bản biến đổi khí hậu, ở Việt Nam, nhiệt độ trung bình năm sẽ tăng thêm 20C vào năm 2050 và 2,50C vào năm 2070 so với trung bình thời kỳ 1961 – 1990. Dự tính đến năm 2100, nhiệt độ sẽ tăng khoảng 30C. Nhiệt độ trung bình tăng sẽ làm tăng số đợt nắng nóng và số ngày nắng nóng hàng năm. Lượng mưa trung bình năm có xu thế giảm ở hầu hết các trạm phía Bắc; tăng ở hầu hết các trạm phía Nam. Lượng mưa mùa mưa ở phần lớn các vùng, nhất là Trung Bộ tăng 5 – 10% vào các mốc thời gian nói trên, nhưng lượng mưa mùa khô ở nhiều vùng có thể giảm 0 – 5%, vì thế tình hình lũ lụt trong mùa mưa và hạn hán trong mùa khô ở một số vùng có thể nghiêm trọng hơn, nhất là trong những điều kiện có sự xuất hiện của El Nino và La Nina. Sự nóng lên toàn cầu và tan băng ở các vùng cực và trên núi cao tác động đến hoàn lưu khí quyển và hoàn lưu biển. Về cơ bản, gió mùa nhiệt đới sẽ yếu đi do hoàn lưu kinh hướng suy giảm vì chênh lệch nhiệt độ giữa vĩ độ cao và vĩ độ thấp giảm đi. Điều đó dẫn đến phân bố lại nhiệt độ và lượng mưa, cũng như thời tiết các mùa ở nước ta. Cực trị nhiệt độ tăng ở hầu hết các vùng, ngoại trừ nhiệt độ tối cao có xu thế giảm ở một số trạm phía Nam. Hạn hán xuất hiện thường xuyên hơn trong mùa khô. Mưa cực đoan giảm đáng kể ở vùng Đồng Bằng Bắc Bộ, tăng mạnh ở Nam Trung Bộ và Tây Nguyên. Số lượng bão mạnh có xu hướng tăng. Số ngày rét đậm, rét hại có xu thế giảm nhưng xuất hiện những đợt rét dị thường. Ảnh hưởng của El Nino và La Nina có xu thế tăng. Như vậy, ngoài biến đổi khí hậu với sự tăng lên của nhiệt độ và mực nước biển trung bình diễn ra một cách từ từ, có tác động lâu dài, tính cực đoan và dị thường của thời tiết, khí hậu, đặc biệt là thiên tai 6