Luận văn Thạc sĩ Quản trị kinh doan: Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế đến khả năng lấy nước của cống Ngọc Trại thuộc hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải

Chia sẻ: Tri Tâm | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:240

Thêm vào BST

Báo xấu

15
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 phát triển kinh tế đến khả năng cấp nước của cống Ngọc Trại và đề xuất giải pháp nâng cao khả năng cấp nước của cống Ngọc Trại. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Quản trị kinh doan: Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế đến khả năng lấy nước của cống Ngọc Trại thuộc hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải

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 2019 TÁC GIẢ Bùi Minh Hoàn i
LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian nghiên cứu, đến nay luận văn thạc sĩ với đề tài: “Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế đến khả năng lấy nước của cống Ngọc Trại thuộc hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải” đã được hoàn thành tại Trường đại học Thủy lợi Hà Nội với sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ, chỉ bảo, hướng dẫn nhiệt tình của các thầy giáo, cô giáo, của các đồng nghiệp và bạn bè. Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo Trường đại học Thủy lợi đã truyền đạt kiến thức, phương pháp nghiên cứu trong quá trình học tập, công tác. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS.Ngô Đăng Hải - người hướng dẫn khoa học 1 và PGS.TS. Lê Văn Chín - người hướng dẫn khoa học 2 đã trực tiếp, tận tình hướng dẫn tác giả hoàn thành luận văn này. Xin chân thành cảm ơn: Ban giám hiệu, các thầy cô giáo trong Khoa Kỹ thuật Tài nguyên nước, các thầy giáo cô giáo các bộ môn - Trường Đại học Thủy lợi Hà Nội. Cuối cùng, tác giả xin cảm ơn tấm lòng của những người thân trong gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã tin tưởng động viên và giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn này. Đây là lần đầu tiên nghiên cứu khoa học, với thời gian và kiến thức có hạn. Luận văn chắc chắn không thể tránh khỏi những khiếm khuyết, tác giả rất mong nhận được sự thông cảm, góp ý chân tình của các Thầy, Cô và đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn. Hà Nội, ngày tháng năm 2019 TÁC GIẢ Bùi Minh Hoàn ii
MỤC LỤC MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1 I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ...............................................................................1 1. Sơ lược về vùng nghiên cứu ........................................................................................ 1 2. Tính cấp thiết của đề tài.............................................................................................. 1 II. MỤC TIÊU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU.............................................................. 3 1. Mục tiêu nghiên cứu ....................................................................................................3 2. Phạm vi nghiên cứu .....................................................................................................3 3. Đối tượng nghiên cứu ..................................................................................................3 III. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................................3 1. Cách tiếp cận ……………………………………………………………………….3 2.Phương pháp nghiên cứu .............................................................................................. 3 IV. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHÍNH CỦA LUẬN VĂN ........................................4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU...........................................6 1.1.Tổng quan về biến đổi khí hậu trên thế giới và trong nước ......................................6 1.1.1.Tổng quan về biến đổi khí hậu trên thế giới ........................................................... 6 1.1.2.Tổng quan về biến đổi khí hậu ở trong nước.......................................................... 7 1.1.3.Kịch bản biến đổi khí hậu năm 2016 ......................................................................8 1.2. Tình hình biến đổi khí hậu ở Việt Nam ....................................................................9 1.2.1. Sự thay đổi của nhiệt độ ........................................................................................ 9 1.2.2. Sự thay đổi của lượng mưa:.................................................................................10 1.3. Tổng quan về phát triển kinh tế xã hội ...................................................................12 1.4. Tổng quan về các nghiên cứu liên quan trên thế giới và ở Việt Nam ....................14 1.4.1 Tổng quan các nghiên cứu về biến đổi khí hậu trên thế giới ............................... 14 1.4.2 Tổng quan các nghiên cứu về biến đổi khí hậu ở Việt Nam ................................ 16 1.5. Tổng quan về hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải...................................................... 19 1.5.1 Điều kiện tự nhiên vùng nghiên cứu ....................................................................19 1.5.2. Hiện trạng dân sinh kinh tế - xã hội trong vùng nghiên cứu ............................... 24 iii
1.5.3. Hiện trạng hệ thống tưới vùng nghiên cứu.......................................................... 28 1.5.4. Phân vùng tưới .................................................................................................... 29 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO KHẢ NĂNG CẤP NƯỚC CỦA CỐNG NGỌC TRẠI ...................................... 32 2.1 Dự báo dân số và phát triển của nền kinh tế trong vùng cấp nước của cống Ngọc Trại ................................................................................................................................ 32 2.1.1 Dự báo phát triển dân số....................................................................................... 34 2.1.2 Phương hướng phát triển ngành nông nghiệp ...................................................... 34 2.1.3 Dự báo phát triển các ngành kinh tế khác ( công nghiệp, du lịch...) .................... 36 2.2. Lựa chọn kịch bản biến đổi khí hậu ....................................................................... 37 2.3. Xác định nhu cầu nước của hệ thống theo kịch bản biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế xã hội ................................................................................................................. 38 2.3.1 Tính toán các yếu tố khí tượng , thủy văn ............................................................ 38 2.3.2 Tính toán nhu cầu nước hiện tại ........................................................................... 42 2.3.3 Tính toán nhu cầu nước cho giai đoạn 2030 ........................................................ 57 2.4. Tính toán cân bằng nước của hệ thống................................................................... 61 2.4.1. Phương pháp tính toán cân bằng nước cho vùng nghiên cứu ............................. 61 2.4.2. Phân tích lựa chọn mô hình mô phỏng dòng chảy .............................................. 62 2.4.3. Mô phỏng thủy lực hệ thống hiện nay................................................................. 65 2.4.4 Xác định khả năng đáp ứng lấy nước của cống Ngọc Trại hiện nay ................... 80 2.5. Phân tích khả năng lấy nước của cống Ngọc Trại hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải trong kịch bản biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế. ................................................... 84 CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO KHẢ NĂNG CẤP NƯỚC CỦA CỐNG NGỌC TRẠI ........................................................................................... 86 3.1. Cơ sở và nguyên tắc đề xuất các giải pháp ............................................................ 86 3.1.1 Các cơ sở đề xuất giải pháp .................................................................................. 86 3.1.2 Nguyên tắc đề xuất ............................................................................................... 86 3.2. Nghiên cứu đề xuất giải pháp lấy nước đảm bảo cấp nước cho vùng nghiên cứu . 87 3.2.1 Các giải pháp công trình....................................................................................... 87 3.3. Mô phỏng kiểm tra hệ thống ứng với các giải pháp đề xuất .................................. 89 iv
3.3.1. Phương án cấp nước cho vùng tưới và cấp nước của cống Ngọc Trại ................89 3.3.2. Mô phỏng cống Ngọc trại trong trường hợp mở rộng cống ................................ 90 3.4. Phân tích, đánh giá lựa chọn các phương án .......................................................... 92 3.4.1. Kết quả tính toán cho từng phương án tưới và cấp nước ....................................92 3.5. Sơ bộ đánh giá hiệu quả và đề xuất phương án chọn ...........................................102 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................103 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................105 PHỤ LỤC 1. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN NHU CẦU NƯỚC CHO CÁC LOẠI CÂY TRỒNG .......................................................................................................................108 PHỤ LUC 2. XÁC ĐỊNH CÁC ĐIỀU KIỆN BIÊN CỦA MÔ HÌNH THỦY LỰC..155 PHỤ LỤC 3. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN THỦY LỰC CÁC PHƯƠNG ÁN CẤP NƯỚC .....................................................................................................................................161 v
DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Biến đổi của nhiệt độ trung bình năm (oC) so với thời kỳ cơ sở.................. 10 Bảng 1.2. Thay đổi lượng mưa (%) trong 57 năm qua (1958-2014) ở các vùng khí hậu10 Bảng 1.3. Biến đổi của lượng mưa mùa hè (%) so với thời kỳ cơ sở ........................... 11 Bảng 1.4: Các chỉ tiêu cơ lý của đất .............................................................................. 22 Bảng 1.5: Nhiệt độ tương đối trung bình nhiều năm .................................................... 23 Bảng 1.6: Số giờ nắng tương đối trung bình nhiều năm ............................................... 23 Bảng 1.7: Độ ẩm tương đối trung bình nhiều năm........................................................ 24 Bảng 1.8: Tốc độ gió trung bình trung bình nhiều năm và tốc độ gió lớn nhất ............ 24 Bảng 1.9: Số liệu hành chính, diện tích, dân số hệ thống Bắc Hưng Hải ..................... 25 Bảng 1.10: Phân bố dân cư vùng Bắc Hưng Hải năm 2018.......................................... 25 Bảng 1.11: Phân bố dân cư vùng cấp nước của cống Ngọc Trại năm 2018 ................. 26 Bảng 1.12: Diện tích, cơ cấu cây trồng trong vùng cấp nước cống Ngọc Trại năm 201826 Bảng 1.13: Số lượng gia súc, gia cầm vùng cấp nước cống Ngọc Trại năm 2018 ....... 27 Bảng 1.14. Diện tích vùng cấp nước cống Ngọc Trại năm 2018 .................................. 27 Bảng 1.15. Diện tích đất công nghiệp vùng tưới và cấp nước của cống Ngọc Trại ..... 28 Bảng 1.16. Chỉ tiêu cơ bản của các lưu vực cấp nước của cống Ngọc Trại ................. 31 Bảng 2.1: Các chỉ tiêu kinh tế ....................................................................................... 33 Bảng 2.2. Dân số trong vùng cấp nước của cống Ngọc Trại giai đoạn 2030................ 34 Bảng 2.3. Cơ cấu cây trồng lúa vùng cấp nước cống Ngọc Trại giai đoạn 2030 ........ 35 Bảng 2.4. Số lượng gia súc, gia cầm vùng cấp nước của cống Ngọc Trại giai đoạn 2030 ............................................................................................................................... 36 Bảng 2.5. Nuôi trông thủy sản vùng cấp nước của cống Ngọc Trại ............................. 36 Bảng 2.6. Diện tích đất công nghiệp thuộc vùng tưới và cấp nước của cống Ngọc Trại37 Bảng 2.7 : Thời vụ và công thức tưới tăng sản cho lúa chiêm: ..................................... 39 Bảng 2.8: Thời vụ và công thức tưới tăng sản cho ngô chiêm:..................................... 40 Bảng 2.9: Lượng mưa trong tương lai theo kịch bản biến đổi khí hậu 2030 ................ 41 Bảng 2.10 : Kết quả tính toán mô hình nhiệt độ thời kỳ 2030 như bảng sau: .............. 41 Bảng 2.11: Kết quả tính nhu cầu nước các tháng cho nông nghiệp giai đoạn hiện tại . 51 Bảng 2.12: Kết quả tính toán tổng lượng nước cho trồng trọt giai đoạn hiện tại ......... 51 Bảng 2.13: Định mức dùng nước cho chăn nuôi vùng cấp nước cống Ngọc Trại ........ 52 vi
Bảng 2.14. Kết quả tính toán tổng lượng nước yêu cầu cho chăn nuôi giai đoạn hiện tại52 Bảng 2.15: Định mức dùng nước cho sinh hoạt ............................................................ 53 Bảng 2.16: Kết quả tổng lượng nước cấp cho sinh hoạt giai đoạn hiện tại ................... 54 Bảng 2.17: Mức cấp cho nuôi trồng thủy sản ................................................................ 54 Bảng 2.18: Kết quả tính toán tổng lượng nước cấp cho nuôi trồng thủy sản hiện tại ... 55 Bảng 2.19. Kết quả tính toán tổng lượng nước cấp cho công nghiệp thuộc vùng cấp nước của cống Ngọc Trại giai đoạn hiện tại .................................................................. 56 Bảng 2.20. Kết quả tính toán lưu lượng để duy trì dòng chảy môi trường giai đoạn hiện tại ................................................................................................................................... 56 Bảng 2.21. Kết quả tính toán tổng lượng nước của các ngành giai đoạn hiện tại ......... 57 Bảng 2.22. Kết quả tính nhu cầu nước các tháng cho nông nghiệp giai đoạn 2030 ..... 57 Bảng 2.23. Kết quả tổng lượng nước yêu cầu cấp cho nông nghiệp giai đoạn 2030 .... 57 Bảng 2.24. Kết quả tính toán tổng lượng nước cho chăn nuôi cho vùng tưới của cống Ngọc Trại giai đoạn 2030 .............................................................................................. 58 Bảng 2.25. Kết quả tổng lượng nước yêu cầu cấp cho sinh hoạt giai đoạn 2030 ......... 59 Bảng 2.26. Kết quả tính toán lượng nước cấp cho nuôi trồng thủy sản giai đoạn 203059 Bảng 2.27. Kết quả tính toán tổng lượng nước cấp cho các khu công nghiệp thuộc vùng cấp nước của cống Ngọc Trại giai đoạn 2030 ...................................................... 60 Bảng 2.28. Kết quả tính toán lưu lượng để duy trì dòng chảy môi trường giai đoạn 2030 ............................................................................................................................... 60 Bảng 2.29. Kết quả tính toán lưu lượng nước yêu cầu của các ngành theo tháng vùng cống Ngọc Trại giai đoạn 2030 ..................................................................................... 60 Bảng 2.30 . Thống kê chiều dài các đoạn kênh ............................................................. 70 Bảng 2.31. Kết quả tính toán lưu lượng yêu cầu dùng nước giai đoạn hiện tại ............ 70 Bảng 2.32. Kết quả tính toán lưu lượng yêu cầu dùng nước giai đoạn 2030 ................ 71 Bảng 2.33. Hệ số nhám tại vị trí mặt cắt trên các nhánh sông ...................................... 75 Bảng 2.34. Kết quả mực nước lớn nhất giữa thực đo và tính toán mô phỏng............... 76 Bảng 2.35. Kết quả mực nước nhỏ nhất giữa thực đo và tính toán mô phỏng .............. 76 Bảng 2.36. Kết quả kiểm tra hệ số Nash bước hiệu chỉnh mô hình .............................. 76 Bảng 2.37. Hệ số nhám tại vị trí mặt cắt trên các nhánh sông ...................................... 77 Bảng 2.38. Kết quả mực nước lớn nhất giữa thực đo và tính toán mô phỏng............... 78 vii
Bảng 2.39. Kết quả mực nước nhỏ nhất giữa thực đo và tính toán mô phỏng.............. 78 Bảng 2.40. Kết quả kiểm tra hệ số Nash bước hiệu chỉnh mô hình .............................. 78 Bảng 2.41. Tổng hợp nhu cầu nước của giai đoạn đổ ải trong hiện tại......................... 80 Bảng 2.42. Tổng hợp nhu cầu nước của giai đoạn đổ ải trong giai đoạn 2030 ............. 81 Bảng 3.1. Bảng thống kê kết quả các phương án ........................................................ 101 Bảng 1.6 Kết quả tính bốc hơi mặt ruộng bình quân trong các giai đoạn vụ chiêm ... 112 Bảng 1.7 Phân phối mưa vụ chiêm ............................................................................. 112 Bảng1.9 Chế độ tưới cho lúa vụ chiêm ....................................................................... 119 Bảng 1.15 Tổng lượng mưa vụ chiêm qua các năm thời kỳ nền................................. 130 Bảng 1.16 Mô hình phân phối mưa vụ chiêm với P = 85% ........................................ 130 Bảng 1.17 Mô hình mưa theo kịch bản RCP 8,5......................................................... 131 Bảng 1.18 Bảng tính lượng bốc hơi ETo vụ chiêm giai đoạn 2030 ............................ 132 Bảng 1.19 Phân phối mưa vụ chiêm giai đoạn 2030 ................................................... 133 Bảng 1.21 Chế độ tưới cho lúa vụ chiêm giai đoạn 2030 ........................................... 140 Bảng 1.22 Kết quả tính toán bốc hơi mặt ruộng bình quân cây ngô vụ chiêm giai đoạn 2030 ............................................................................................................................. 141 Bảng 1.23 Tính toán chế độ tưới cho cây ngô chiêm .................................................. 142 Bảng 1.24 Chế độ tưới cho ngô vụ chiêm giai đoạn 2030 .......................................... 153 Bảng 1.25 Hệ số tưới sơ bộ của hệ thống giai đoạn 2030 ........................................... 153 Bảng 1.26 Hệ số tưới đã hiệu chỉnh của hệ thống giai đoạn 2030 .............................. 154 Bảng 2.1 Lưu lượng trung bình năm lấy qua cống An Thổ giai đoạn đổ ải từ 27/1 đến 10/2 .............................................................................................................................. 155 Bảng 2.3 Lưu lượng trung bình năm lấy qua cống Cầu Xe giai đoạn đổ ải từ 27/1 đến 10/2 .............................................................................................................................. 156 Bảng 2.4 Kết quả lưu lượng lấy qua cống Cầu Xe giai đoạn đổ ải 27/1 đến 10/2 ứng với tần suất P=85%...................................................................................................... 156 Bảng 2.5 Tổng hợp mực nước trung bình tại cống Bá Thủy giai đoạn đổ ải 27/01 đến 10/02 ............................................................................................................................ 157 Bảng 2.7 Tổng hợp mực nước trung bình tại cống Neo giai đoạn đổ ải 27/01 đến 10/02159 viii
DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Bản đồ hệ thống Bắc Hưng Hải .....................................................................20 Hình 1.2. Bản đồ vị trí cống Ngọc Trại .........................................................................21 Hình 1.3. Cống Ngọc Trại ............................................................................................. 29 Hình 1.4. Kênh thượng lưu cống Ngọc Trại..................................................................29 Hình 1.5. Bản đồ phân vùng cấp nước của cống Ngọc Trại ........................................30 Hình 2.1. Sơ đồ áp dụng mô hình thủy lực vào bài toán ...............................................69 Hình 2.2. Sơ đồ tính toán thủy lực hệ thống thủy lợi tưới cống Ngọc Trại ..................71 Hình 2.3. Sơ đồ thủy lực hệ thống tưới cống Ngọc Trại ...............................................71 Hình 2.4. Vị trí cống Ngọc Trại và Cầu Vạn- điểm kiểm định tại các cống thuộc vùng tưới cống Ngọc Trại.......................................................................................................71 Hình 2.5. Sơ đồ hiệu chỉnh kiểm định mô hình............................................................. 74 Hình 2.6. Kết quả hình thành các giá trị toàn mạng lưới kênh tưới trong vùng tưới của cống Ngọc Trại trong mô hình MIKE 11 .....................................................................75 Hình 2.7. Quá trình mực nước thực đo và tính toán tại cầu Vạn từ 0h ngày 27/01/2016 đến 24h ngày 10/02/2016 .............................................................................................. 76 Hình 2.8. Quá trình mực nước thực đo và tính toán tại cầu Vạn từ 0h ngày 01/10/2016 đến 24h ngày 30/10/2016 .............................................................................................. 77 Hình 2.9: Diễn biến mực nước trên sông Cửu An ......................................................... 79 Hình 2.10: Diễn biến mực nước trên sông Đình Đào ....................................................79 Hình 2.11: Diễn biến mực nước trên kênh Đồng Tràng ................................................79 Hình 2.12. Mực nước tại vị trí mặt cắt cầu Vạn ............................................................ 80 Hình 2.13. Mực nước trên kênh Đồng Tràng giai đoạn đổ ải từ 27/1 đến 10/2 (bcánh=4,4m;Z đáy cống = -0,93m) ..................................................................................... 82 Hình 2.14. Mực nước tại thượng lưu cống Ngọc Trại ...................................................83 (bcánh=4,4m;Z đáy cống = -0,93m) ..................................................................................... 83 Hình 2.15. Mực nước tại hạ lưu cống Ngọc Trại .......................................................... 83 (bcánh=4,4m;Z đáy cống = -0,93m) ..................................................................................... 83 Hình 2.16. Đường quá trình mực nước thượng, hạ lưu cống Ngọc Trại giai đoạn đổ ải từ ngày 27/1 đến ngày 10/2 (bcánh=4,4m;Z đáy cống = -0,93m) ........................................83 ix
Hình 3.1. Mực nước trên kênh Đồng Tràng giai đoạn đổ ải từ 27/1 đến 10/2 .............. 92 (b=4,4m;Z đáy cống = -1,20m) .......................................................................................... 92 Hình 3.2. Mực nước tại thượng lưu cống Ngọc Trại .................................................... 92 ((b=4,4m;Z đáy cống = -1,20m) ......................................................................................... 92 Hình 3.3. Mực nước tại hạ lưu cống Ngọc Trại ............................................................ 93 (b=4,4m;Z đáy cống = -1,20m) .......................................................................................... 93 Hình 3.4. Đường quá trình mực nước thượng, hạ lưu cống Ngọc Trại giai đoạn đổ ải từ ngày 27/1 đến ngày 10/2 (b=4,4m;Z đáy cống = -1,20m) ................................................. 93 Hình 3.5. Mực nước trên kênh Đồng Tràng giai đoạn đổ ải từ 27/1 đến 10/2 .............. 94 (b=4,4m;Z đáy cống = -1,50 m) ......................................................................................... 94 Hình 3.6. Mực nước tại thượng lưu cống Ngọc Trại .................................................... 94 (b=4,4m;Z đáy cống = -1,50 m) ......................................................................................... 94 Hình 3.7. Mực nước tại hạ lưu cống Ngọc Trại ............................................................ 94 (b=4,4m;Z đáy cống = -1,50 m) ......................................................................................... 94 Hình 3.8. Đường quá trình mực nước thượng, hạ lưu cống Ngọc Trại giai đoạn đổ ải từ ngày 27/1 đến ngày 10/2 (b=4,4m;Z đáy cống = -1,50 m) ................................................ 95 Hình 3.9. Mực nước trên kênh Đồng Tràng giai đoạn đổ ải từ 27/1 đến 10/2 .............. 95 (b=5m;Z đáy cống = -0,93m) ............................................................................................. 95 Hình 3.10. Mực nước tại thượng lưu cống Ngọc Trại .................................................. 96 (b=5m;Z đáy cống = -0,93m) ............................................................................................. 96 Hình 3.11. Mực nước tại hạ lưu cống Ngọc Trại .......................................................... 96 (b=5m;Z đáy cống = -0,93m) ............................................................................................. 96 Hình 3.12. Đường quá trình mực nước thượng, hạ lưu cống Ngọc Trại giai đoạn đổ ải từ ngày 27/1 đến ngày 10/2 (b=5m;Z đáy cống = -0,93m) ................................................ 97 Hình 3.13. Mực nước trên kênh Đồng Tràng giai đoạn đổ ải từ 27/1 đến 10/2 ............ 97 (b=5m;Z đáy cống = -1,20 m) ............................................................................................ 97 Hình 3.14. Mực nước tại thượng lưu cống Ngọc Trại .................................................. 98 (b=5m;Z đáy cống = -1,20 m) ............................................................................................ 98 Hình 3.15. Mực nước tại hạ lưu cống Ngọc Trại .......................................................... 98 (b=5m;Z đáy cống = -1,20 m) ............................................................................................ 98 x
Hình 3.16. Đường quá trình mực nước thượng, hạ lưu cống Ngọc Trại giai đoạn đổ ải từ ngày 27/1 đến ngày 10/2 (b=5m;Z đáy cống = -1,20 m) ...............................................99 Hình 3.17. Mực nước trên kênh Đồng Tràng giai đoạn đổ ải từ 27/1 đến 10/2 ............99 (b=5m;Z đáy cống = -1,50 m) ............................................................................................ 99 Hình 3.18. Mực nước tại thượng lưu cống Ngọc Trại .................................................100 (b=5m;Z đáy cống = -1,50 m) ..........................................................................................100 Hình 3.19. Mực nước tại hạ lưu cống Ngọc Trại ........................................................100 (b=5m;Z đáy cống = -1,50 m ............................................................................................100 Hình 3.20. Đường quá trình mực nước thượng, hạ lưu cống Ngọc Trại giai đoạn đổ ải từ ngày 27/1 đến ngày 10/2 (b=5m;Z đáy cống = -1,50 m) ...........................................101 xi
DANH MỤC VIẾT TẮT ATNĐ Áp thấp nhiệt đới BĐKH Biến đổi khí hậu CTTL Công trình thủy lợi GIS Geographic Information System (Hệ thống thông tin địa lý) HTX Hợp tác xã NN&PTNT Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn QCVN Quy chuẩn Việt Nam PTKT - XH Phát triển kinh tế - xã hội TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TN&MT Tài nguyên và Môi trường TNHH MTV Trách nhiệm hữu hạn Một thành viên xii
MỞ ĐẦU I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1. Sơ lược về vùng nghiên cứu Hệ thống thuỷ lợi Bắc Hưng Hải được xây dựng bắt đầu từ cuối năm 1958, có vị trí địa lý nằm ở giữa đồng bằng sông Hồng có diện tích tự nhiên là 214.932ha, được xác định theo toạ độ: 20º30’ đến 21º07’ vĩ độ Bắc; 105º50’ đến 106º36’ kinh độ Đông, được bao bọc bởi 4 con sông lớn: Sông Đuống ở phía Bắc với độ dài phần chảy qua hệ thống là 67km; Sông Luộc ở phía Nam với độ dài phần chảy qua hệ thống là 72km; Sông Thái Bình ở phía Đông với độ dài phần chảy qua hệ thống là 73km; Sông Hồng ở phía Tây với độ dài phần chảy qua hệ thống là 57km. Toàn khu vực rộng: 214.932ha, diện tích phần trong đê là 192.045ha, ngoài đê 22.887ha bao gồm đất đai của toàn bộ tỉnh Hưng Yên ( 10 huyện), 7 huyện thị của Hải Dương, 3 huyện của tỉnh Bắc Ninh và 2 quận, huyện của thành phố Hà Nội. Hệ thống Thủy lợi Bắc Hưng Hải bao gồm: Cụm công trình đầu mối cống Xuân Quan, cống Báo Đáp; - 235km kênh trục chính; - 13 công trình điều tiết trên kênh chính, âu thuyền và cống đầu kênh nhánh cấp I; - Trên 300 trạm bơm lớn, nhỏ; - Trên 800 cống tưới, tiêu cho phạm vi > 250ha; - Hàng ngàn km kênh các loại và hàng ngàn cống nhỏ. 2. Tính cấp thiết của đề tài Hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải là một trong những hệ thống thủy lợi lớn nhất Miền Bắc- Việt Nam, đây là hệ thống liên tỉnh tưới tiêu cho khoảng 192.000 ha, trước bức 1
tranh tổng thể của BĐKH ảnh hưởng đến Việt Nam thì chưa có một đề tài nghiên cứu nào nghiên cứu, đánh giá tác động của BĐKH đến hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải đặc biệt là ảnh hưởng đến hệ thống tưới chung của hệ thống, nhưng để nghiên cứu, đánh giá tác động của BĐKH đến hệ thống tưới của hệ thống Bắc Hưng Hải đòi hỏi nhiều thời gian và năng lực nghiên cứu. Ở phạm vi luận văn thạc sĩ, tác giả nghiên cứu, đánh giá tác động của BĐKH đến một cống lấy nước nhỏ trong hệ thống. Cống Ngọc Trại được xây dựng từ những năm 60 thế kỷ trước, cống nằm dưới đường liên xã Ngọc Kỳ - Tân Kỳ, huyện Tứ Kỳ. Cống lấy nước tưới cấp nguồn cho 1600 ha diện tích canh tác lúa màu, nuôi trồng thủy sản, công nghiệp của huyện Tứ Kỳ và huyện Gia Lộc (Huyện Tứ Kỳ gồm các xã Hưng Đạo, Ngọc Kỳ; huyện Gia Lộc gồm các xã Hoàng Diệu, Gia Lương, Gia Khánh, Tân Tiến, Gia Tân). Nguồn nước tưới lấy từ sông Đình Đào. Hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải bị chi phối đồng thời bởi dòng chảy phía thượng nguồn và chế độ thủy triều của các hệ thống sông bao quanh nên chế độ thủy lực rất phức tạp, đặc biệt là về mùa kiệt. Biến đổi khí hậu cùng với sự suy giảm dòng chảy phía thượng nguồn làm cho tình hình nguồn nước ngày càng căng thẳng hơn, gây rất nhiều khó khăn cho công tác thủy lợi và sản xuất nông nghiệp. Hiện nay, với sự phát triển kinh tế của địa phương, đặc biệt là chuyển đổi cơ cấu cây trồng, vật nuôi đồng thời kèm theo đó là thời tiết xuất hiện hiện tượng cực đoan do tác động của biến đổi khí hậu toàn cầu đã gây nhiều bất lợi trong sản xuất nông nghiệp vì vậy nhu cầu sử dụng nước cho sản xuất nông nghiệp và dân sinh đòi hỏi cao hơn, các công trình đầu mối trong hệ thống thủy lợi cần được vận hành nhanh, tiết kiệm và kịp thời. Cống Ngọc Trại hiện nay đang bị xuống cấp dẫn đến khả năng điều tiết không đáp ứng đủ nhu cầu tưới, tiêu phục vụ sản xuất nông nghiệp của các địa phương trong hệ thống, đe dọa an toàn công trình khi vận hành. Xuất phát từ những vấn đề trên, tôi thấy đề tài “Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế đến khả năng lấy nước của cống Ngọc Trại thuộc hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải” là rất cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn. 2
II. MỤC TIÊU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1. Mục tiêu nghiên cứu Đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế đến khả năng cấp nước của cống Ngọc Trại và đề xuất giải pháp nâng cao khả năng cấp nước của cống Ngọc Trại. 2. Phạm vi nghiên cứu Toàn bộ hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải với trọng tâm là vùng tưới của cống Ngọc Trại (lấy nước từ sông Đình Đào) bao gồm 1600 ha diện tích canh tác lúa màu, nuôi trồng thủy sản, công nghiệp của huyện Tứ Kỳ và Gia Lộc (huyện Tứ Kỳ gồm các xã Hưng Đạo, Ngọc Kỳ; huyện Gia Lộc gồm các xã Hoàng Diệu, Gia Lương, Gia Khánh, Tân Tiến, Gia Tân) thuộc hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải. 3. Đối tượng nghiên cứu Những nguồn cung cấp nước từ sông Đình Đào, kênh Đồng Tràng, cống Ngọc Trại và các đối tượng sử dụng nước chính trên vùng tưới của cống Ngọc Trại 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 3
- Phương pháp mô hình hoá. IV. 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 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tổng quan về biến đổi khí hậu trên thế giới và trong nước 1.2 Tình hình biến đổi khí hậu ở Việt Nam 1.3. Tổng quan về các công trình nghiên cứu (liên quan) trên thế giới và ở Việt Nam 1.4. Tổng quan về hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải 1.4.1 Điều kiện tự nhiên vùng nghiên cứu 1.4.2 Hiện trạng dân sinh kinh tế - xã hội trong vùng nghiên cứu 1.4.3 Hiện trạng hệ thống tưới vùng nghiên cứu CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO KHẢ NĂNG CẤP NƯỚC CỦA CỐNG NGỌC TRẠI 2.1. Dự báo dân số và phát triển của nền kinh tế trong vùng cấp nước của cống Ngọc Trại 2.1.1. Dự báo phát triển dân số 2.1.2. Phương hướng phát triển ngành nông nghiệp 2.1.3. Dự báo phát triển các ngành kinh tế khác ( công nghiệp, du lịch...) 2.2. Lựa chọn kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng 4
2.3. Xác định nhu cầu nước của hệ thống theo kịch bản biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế xã hội 2.3.1 Tính toán các yếu tố khí tượng, thủy văn 2.3.2 Tính toán nhu cầu dùng nước hiện tại 2.3.3 Tính toán nhu cầu nước cho giai đoạn 2030 2.4. Tính toán cân bằng nước của hệ thống 2.4.1 Hiện trạng cấp nước trong hệ thống. 2.4.2 Mô phỏng thủy lực hệ thống hiện nay 2.4.3 Xác định khả năng đáp ứng cấp nước của cống Ngọc Trại hiện nay 2.5. Phân tích khả năng lấy nước của cống Ngọc Trại thuộc hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải trong kịch bản biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế. CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO KHẢ NĂNG CẤP NƯỚC CỦA CỐNG NGỌC TRẠI 3.1. Cơ sở và nguyên tắc đề xuất các giải pháp 3.2. Nghiên cứu đề xuất giải pháp lấy nước đảm bảo cấp nước cho vùng nghiên cứu 3.3. Mô phỏng kiểm tra hệ thống ứng với các giải pháp đề xuất 3.4. Phân tích, đánh giá lựa chọn các phương án 3.5. Sơ bộ đánh giá hiệu quả và đề xuất phương án chọn 5
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1.Tổng quan về biến đổi khí hậu trên thế giới và trong nước 1.1.1.Tổng quan về biến đổi khí hậu trên thế giới Sự biến đổi khí hậu (BĐKH) toàn cầu đang diễn ra ngày càng nghiêm trọng. Biểu hiện rõ nhất là sự nóng lên của trái đất, là băng tan, nước biển dâng cao; là các hiện tượng thời tiết bất thường, bão lũ, sóng thần, động đất, hạn hán và giá rét kéo dài… dẫn đến thiếu lương thực, thực phẩm và xuất hiện hàng loạt dịch bệnh trên người, gia súc, gia cầm… Có thể thấy tác hại theo hướng nóng lên toàn cầu thể hiện ở 10 điều tồi tệ sau đây: gia tăng mực nước biển, băng hà lùi về hai cực, những đợt nóng, bão tố và lũ lụt, khô hạn, tai biến, suy thoái kinh tế, xung đột và chiến tranh, mất đi sự đa dạng sinh học và phá huỷ hệ sinh thái. Những minh chứng cho các vấn đề này được biểu hiện qua hàng loạt tác động cực đoan của khí hậu trong thời gian gần đây như đã có khoảng 250 triệu người bị ảnh hưởng bởi những trận lũ lụt ở Nam Á, châu Phi và Mexico. Các nước Nam Âu đang đối mặt nguy cơ bị hạn hán nghiêm trọng dễ dẫn tới những trận cháy rừng, sa mạc hóa, còn các nước Tây Âu thì đang bị đe dọa xảy ra những trận lũ lụt lớn, do mực nước biển dâng cao cũng như những đợt băng giá mùa đông khốc liệt. Những trận bão lớn vừa xẩy ra tại Mỹ, Trung Quốc, Nhật Bản, Ấn Độ...có nguyên nhân từ hiện tượng trái đất ấm lên trong nhiều thập kỷ qua. Những dữ liệu thu được qua vệ tinh từng năm cho thấy số lượng các trận bão không thay đổi, nhưng số trận bão, lốc cường độ mạnh, sức tàn phá lớn đã tăng lên, đặc biệt ở Bắc Mỹ, tây nam Thái Bình Dương, Ân Độ Dương, bắc Đại Tây Dương. Một nghiên cứu với xác suất lên tới 90%.cho thấy sẽ có ít nhất 3 tỷ người rơi vào cảnh thiếu lương thực vào năm 2100, do tình trạng ấm lên của Trái đất. Sự nóng lên của Trái đất, băng tan đã dẫn đến mực nước biển dâng cao. Nếu khoảng thời gian 1962 - 2003, lượng nước biển trung bình toàn cầu tăng 1,8mm/năm, thì từ 1993 - 2003 mức tăng là 3,1mm/năm. Tổng cộng, trong 100 năm qua, mực nước biển đã tăng 0,31m. Theo quan sát từ vệ tinh, diện tích các lớp băng ở Bắc cực, Nam cực, băng ở Greenland và một số núi băng ở Trung Quốc đang dần bị thu hẹp. Chính sự tan 6
chảy của các lớp băng cùng với sự nóng lên của khí hậu các đại dương toàn cầu (tới độ sâu 3.000m) đã góp phần làm cho mực nước biển dâng cao. Dự báo đến cuối thế kỷ XXI, nhiệt độ trung bình sẽ tăng lên khoảng từ 2,0 - 4,5oC và mực nước biển toàn cầu sẽ tăng từ 0,18m - 0,59m. 1.1.2.Tổng quan về biến đổi khí hậu ở trong nước Biến đổi khí hậu (BĐKH) đã và đang có những ảnh hưởng sâu rộng đến đời sống kinh tế, chính trị, xã hội của Việt Nam. Đặc biệt là hiện tượng hạn hán, xâm ngập mặn tại khu vực Đồng bằng Sông Cửu Long vừa qua đang ảnh hưởng nghiêm trọng tới nền kinh tế phụ thuộc nhiều vào sản xuất nông nghiệp của nước ta. Là một trong những nước chịu tác động nặng nề nhất của biến đổi khí hậu, Việt Nam coi ứng phó với biến đổi khí hậu là vấn đề có ý nghĩa sống còn. Vì vậy, thực hiện chỉ đạo của Chính phủ, Bộ Tài Nguyên và Môi trường giao Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường chủ trì, phối hợp với các cơ quan nghiên cứu và các đơn vị quản lý nhà nước, xây dựng kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng chi tiết cho Việt Nam. Kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng là cần thiết làm cơ sở để đánh giá mức độ và tác động của biến đổi khí hậu đến các lính vực, các ngành và các địa phương, từ đó đề ra các giải pháp ứng phó hiệu quả với biến đổi khí hậu. Năm 2009, trên cở sở tổng hợp các nghiên cứu trong và ngoài nước, Bộ Tài nguyên và Môi trường đã xây dựng và công bố kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng đầu tiên cho Việt Nam. Tuy nhiên, mức độ chi tiết của kịch bản chỉ giới hạn cho 7 vùng khí hậu và dải ven biển Việt Nam để kịp thời phục vụ các Bộ, ngành và các địa phương thực hiện Chương trình mục tiêu Quốc gia về ứng phó với biến đổi khí hậu. Năm 2011, Chiến lược quốc gia về biến đổi khí hậu được ban hành, xác định các mục tiêu ưu tiên cho từng giai đoạn, theo đó Bộ Tài nguyên và Môi trường đã cập nhật kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng dựa trên các nguồn dữ liệu, các điều kiện khí hậu cụ thể của Việt Nam và các sản phẩm của các mô hình khí hậu tại thời điểm đó. Kịch bản khí hậu lần này được xây dựng chi tiết đến cấp tỉnh, kịch bản nước biển dâng được chi tiết cho các khu vực ven biển Việt Nam theo từng thập kỷ của thế kỷ 21. Kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng cho Việt Nam năm 2016 được cập nhật 7
theo lộ trình đã được xác định trong Chiến lược quốc gia về biến đổi khí hậu, nhằm cung cấp những thông tin mới nhất về diễn biến, xu thế biến đổi của khí hậu và nước biển dâng trong thời gian qua và kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng trong thế kỷ 21 ở Việt Nam. Sau một thời gian nghiên cứu và sự hướng dẫn của PGS.TS Lê Văn Chín tác giả chọn kịch bản này cho luận văn của mình. 1.1.3.Kịch bản biến đổi khí hậu năm 2016 Việt Nam được đánh giá là một trong những quốc gia bị ảnh hưởng nặng nề nhất của biến đổi khí hậu. Trong những năm qua, dưới tác động của biến đổi khí hậu, tần suất và cường độ các thiên tai ngày càng gia tăng, gây nhiều tổn thất to lớn về người, tài sản, cơ sở hạ tầng, về kinh tế, văn hoá, xã hội, tác động xấuđến môi trường. Tác động của biến đổi khí hậu đối với nước ta là rất nghiêm trọng, là nguy cơ hiện hữu cho mục tiêu xóa đói giảm nghèo, cho việc thực hiện các mục tiêu thiên niên kỷ và sự phát triển bền vững của đất nước. Việt Nam đã rất nỗ lực ứng phó với biến đổi khí hậu, thể hiện qua các chính sách và các chương trình quốc gia. Thực hiện chỉ đạo của Chính phủ về việc cập nhật và chi tiết hóa kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng cho Việt Nam, Bộ Tài nguyên và Môi trường giao Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu chủ trì, phối hợp với các cơ quan nghiên cứu trong và ngoài nước, xây dựng và cập nhật kịch bản biến đổi khí hậu chi tiết cho Việt Nam. Kịch bản biến đổi khí hậu chi tiết năm 2016 được xây dựng dựa trên cơ sở các số liệu khí tượng thủy văn và mực nước biển của Việt Nam cập nhật đến năm 2014; số liệu địa hình được cập nhật đến tháng 3 năm 2016; phương pháp mới nhất trong Báo cáo đánh giá khí hậu lần thứ 5 của Ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu; các mô hình khí hậu toàn cầu và mô hình khí hậu khu vực độ phân giải cao; theo phương pháp chi tiết hóa động lực kết hợp hiệu chỉnh thống kê sản phẩm mô hình. Các kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng có mức độ chi tiết đến đơn vị hành chính cấp tỉnh và các đảo, quần đảo của Việt Nam. Bản đồ nguy cơ ngập do nước biển dâng có mức độ chi tiết đến cấp huyện và đến cấp xã đối với các khu vực có bản đồ địa hình tỷ lệ lớn. Kịch bản về một số đặc trưng cực trị khí hậu được cung cấp để phục vụ công tác quy hoạch. 8