Tài liệu Khai thác và sử dụng nguồn nước tổng hợp có hiệu quả để phát triển kinh tế xã hội vùng núi tỉnh thái nguyên

LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian nghiên cứu, đến nay luận văn thạc sĩ với đề tài: “Khai thác và sử dụng nguồn nước tổng hợp có hiệu quả để phát triển kinh tế - xã hội vùng núi tỉnh Thái Nguyên” 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 PGS.TS. Phạm Ngọc Hải người hướng dẫn khoa học 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 tạ 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. Xin chân thành cảm ơn ! Hà nội, ngày tháng năm 2014 Tác giả Trần Nam Hải BẢN CAM KẾT Tên tác giả: Trần Nam Hải Học viên cao học: CH19Q Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Phạm Ngọc Hải Tên đề tài luận văn: “Khai thác và sử dụng nguồn nước tổng hợp có hiệu quả để phát triển kinh tế - xã hội vùng núi tỉnh Thái Nguyên” Tác giả xin cam đoan đề tài luận văn được làm dựa trên số liệu, tư liệu thu thập được từ nguồn thực tế…để tính toán ra các kết quả, từ đó đánh giá đưa ra nhận xét. Tác giả không sao chép bất kỳ một luận văn hoặc một đề tài nghiên cứu nào trước đó. Hà nội, ngày tháng năm 2014 Tác giả Trần Nam Hải MỤC LỤC MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của đề tài ......................................................................................... 1 2. Mục đích của đề tài ................................................................................................ 1 3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu ............................................................ 2 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ...................................................................................... 3 1.1. Tình hình nghiên cứu vấn đề sử dụng nguồn nước trên thế giới ........................ 3 1.2. Tình hình nghiên cứu sử dụng nguồn nước tổng hợp ở Việt Nam và cụ thể ở vùng núi tỉnh Thái Nguyên ........................................................................................ 4 1.2.1. Về công trình đầu mối .......................................................................................................6 1.2.1.1. Hồ chứa ................................................................................................................. 6 1.2.1.2 Đập dâng ............................................................................................................... 8 1.2.1.3. Các loại công trình khác ....................................................................................... 9 1.2.2. Hệ thống kênh mương .......................................................................................................9 1.2.3. Các công trình trên kênh..................................................................................................10 CHƯƠNG 2. CÁC CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN ĐỂ ĐỀ XUẤT CÁC MÔ HÌNH ................................................................................................................ 11 2.1. Tình hình chung của khu vực nghiên cứu ......................................................... 11 2.1.1. Vị trí địa lý ........................................................................................................................11 2.1.2. Đặc điểm địa hình ............................................................................................................12 2.1.3. Đặc điểm địa chất, thổ nhưỡng, thảm phủ thực vật ......................................................13 2.1.3.1. Địa chất ............................................................................................................... 13 2.1.3.2. Thổ nhưỡng......................................................................................................... 13 2.1.3.3. Thảm phủ thực vật .............................................................................................. 14 2.1.4. Mạng lưới sông ngòi ........................................................................................................15 2.1.4.1. Sự hình thành mạng lưới sông ngòi ................................................................... 15 2.1.4.2. Quá trình phát triển, các nhân tố ảnh hưởng tới quá trình phát triển mạng lưới sông .................................................................................................................................. 18 2.1.5. Đặc điểm khí tượng thủy văn..........................................................................................21 2.1.5.1. Mạng lưới trạm khí tượng, thủy văn .................................................................. 21 2.1.5.2. Các đặc trưng khí hậu ......................................................................................... 22 2.1.5.3. Đặc điểm thủy văn .............................................................................................. 29 2.1.6. Hiện trạng về phát triển kinh tế - xã hội vùng núi tỉnh Thái Nguyên .........................33 2.1.6.1. Đặc điểm xã hội .................................................................................................. 33 2.1.6.2. Hiện trạng các ngành kinh tế trong vùng ........................................................... 36 2.2. Đánh giá về đặc điểm tự nhiên của vùng núi tỉnh Thái Nguyên....................... 38 2.2.1. Đặc điểm địa hình ............................................................................................................38 2.2.2. Sự khan hiếm nguồn nước trong khu vực .....................................................................39 2.2.3. Các loại nguồn nước ở vùng núi.....................................................................................40 2.3. Đặc điểm kinh tế - xã hội .................................................................................. 42 2.4. Hiện trạng công trình cấp nước ......................................................................... 42 2.5. Các yêu cầu về mặt thủy lợi để phát triển kinh tế - xã hội vùng núi tỉnh Thái Nguyên ..................................................................................................................... 43 2.5.1. Đảm bảo nước cho sinh hoạt, định canh định cư ..........................................................44 2.5.2. Phát triển kinh tế khu vực................................................................................................45 2.5.2.1. Yêu cầu về nước cho trồng trọt .......................................................................... 46 2.5.2.2. Yêu cầu về nước cho chăn nuôi ......................................................................... 47 2.5.2.3. Yêu cầu về nước cho phát triển lâm nghiệp ...................................................... 50 2.5.3. Chủ động thay đổi cơ cấu cây trồng, vât nuôi trong khu vực ......................................51 2.5.4. Lợi dụng năng lượng nguồn nước để phát điện ............................................................53 CHƯƠNG 3. ĐỀ XUẤT CÁC MÔ HÌNH SỬ DỤNG NƯỚC TỔNG HỢP ĐỂ PHỤC VỤ ĐA MỤC TIÊU VÙNG NÚI TỈNH THÁI NGUYÊN ......................... 55 3.1. Đề xuất các mô hình có thể áp dụng ................................................................. 58 3.1.1. Mô hình I...........................................................................................................................58 3.1.2. Mô hình II .........................................................................................................................65 3.1.3. Mô hình III ........................................................................................................................76 3.2. Phân tích các điều kiện và phạm vi áp dụng mô hình ....................................... 81 CHƯƠNG IV ........................................................................................................... 83 ỨNG DỤNG MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU CHO XÃ KIM PHƯỢNG HUYỆN ĐỊNH HÓA TỈNH THÁI NGUYÊN .................................................................................. 83 4.1. Điều kiện tự nhiên của khu vực ........................................................................ 83 4.1.1. Đặc điểm địa hình, địa mạo.............................................................................................83 4.1.2. Đặc điểm địa chất, thổ nhưỡng .......................................................................................83 4.1.3. Đặc điểm khí tượng, thuỷ văn.........................................................................................84 4.1.3.1. Đặc điểm khí tượng ........................................................................................... 84 4.1.3.2 Đặc điểm thuỷ văn .............................................................................................. 86 4.2. Yêu cầu về nước của khu vực ........................................................................... 87 4.2.1. Tình hình dân sinh - kinh tế - xã hội...............................................................................87 4.2.2. Hiện trạng đất đai .............................................................................................................87 4.2.3. Hiện trạng thuỷ lợi ...........................................................................................................87 4.2.4. Hiện trạng công trình .......................................................................................................88 4.2.5. Sự cần thiết đầu tư............................................................................................................88 4.3. Bố trí hệ thống công trình cấp nước trong khu vực .......................................... 89 4.3.1. Các chỉ tiêu thiết kế ..........................................................................................................90 4.3.2. Các hạng mục công trình trong hệ thống ....................................................................... 90 4.3.2.1. Đập dâng: Xây dựng đập mới ............................................................................ 90 4.3.2.2. Kênh dẫn lấy nước trực tiếp từ dập dâng ........................................................... 90 4.3.2.3 Ao trữ nước .......................................................................................................... 91 4.3.2.4. Trạm bơm nước va ............................................................................................. 91 4.3.2.4 Khu xử lý nước .................................................................................................... 92 4.3.2.5. Hệ thống đường ống ........................................................................................... 93 4.3.2.6. Trạm thủy điện.................................................................................................... 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................99 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 3.1. Hồ chứa kết hợp các ao núi thượng nguồn ...............................................60 Hình 3.2. Cống tưới ruộng bậc thang ........................................................................61 Hình 3.3. Kết cấu một trạm bơm nước va .................................................................62 Hình 3.4. Sơ đồ bố trí chung trạm bơm nước va.......................................................63 Hình 3.5. Cấp nước sinh hoạt tự chảy .......................................................................64 Hình 3.6. Cấp nước sinh hoạt cho cụm dân cư .........................................................64 Hình 3.7. Lấy nước khe vào kênh - kênh hở .............................................................68 Hình 3.8. Lấy nước khe vào kênh - cống ngầm trong thân đập tràn.........................69 Hình 3.9. Lấy nước khe vào kênh qua cống ngầm....................................................70 Hình 3.10. Bố trí hố vảy cá trên sườn dốc ................................................................71 Hình 3.11. Ao lấy nước từ kênh dẫn .........................................................................72 Hình 3.12. Sơ đồ cấp nước sinh hoạt từ mó nước .....................................................73 Hình 3.13. Tưới phun mưa - nguồn nước từ kênh dẫn..............................................75 Hình 3.14. Tưới phun mưa - nguồn nước từ ao gia đình ..........................................76 Hình 3.15. Trạm bơm va mắc song song ..................................................................79 Hình 3.16. Trạm bơm va cấp nước tưới kết hợp cấp nước sinh hoạt........................80 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1. Đặc trưng hình thái lưu vực hệ thống sông cầu trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên ......................................................................................................................20 Bảng 2.2. Lưới trạm khí tượng tỉnh Thái Nguyên ....................................................21 Bảng 2.3. Lưới trạm đo mưa trong và ngoài vùng nghiên cứu .................................21 Bảng 2.4. Lưới trạm thuỷ văn trong và ngoài vùng nghiên cứu ...............................22 Bảng 2.5. Nhiệt độ trung bình, tối cao, tối thấp tại các trạm ....................................23 Bảng 2.6. Số giờ nắng trung bình tháng, năm ...........................................................24 Bảng 2.7. Tốc độ gió trung bình tháng năm..............................................................24 Bảng 2.8. Lượng bốc hơi trung bình tháng, năm ......................................................25 Bảng 2.9. Độ ẩm không khí trung bình tháng, năm ..................................................25 Bảng 2.10. Tần suất tổng lượng mưa năm ................................................................26 Bảng 2.11. Lượng mưa trung bình tháng, năm .........................................................28 Bảng 2.12. Phân phối dòng chảy trung bình tháng nhiều tại các trạm .....................29 Bảng 2.13. Tần suất dòng chảy năm tại một số trạm đo ...........................................30 Bảng 2.14. Lưu lượng trung bình trong thời quan trắc tại các trạm .........................30 Bảng 2.15. Đặc trưng lưu lượng lũ ...........................................................................31 Bảng 2.16. Tần suất lưu lượng lũ lớn nhất ................................................................31 Bảng 2.17. Đặc trưng lưu lượng đỉnh lũ ...................................................................31 Bảng 2.18. Đặc trưng tổng lượng lũ thiết kế trên sông cầu .....................................31 Bảng 2.19. Kết quả tính tần suất mực nước bình quân 1,3,5,7 ngày max các tháng lũ và max năm ...............................................................................................................33 Bảng 2.20. Cơ cấu kinh tế trên khu vực năm 2010 ...................................................36 Bảng 3.1. Các thông số kỹ thuật của bơm Va đang được sử dụng ...........................63 Bảng 4.1. Nhiệt độ trung bình, cao nhất và thấp nhất tuyệt đối tháng, năm .............84 Bảng 4.2. Độ ẩm tuyệt đối và tương đối trung bình tháng, năm...............................84 Bảng 4.3. Tốc độ gió trung bình và lớn nhất tháng, năm.........................................85 Bảng 4.4. Tốc độ gió lớn nhất ứng với các tần suất ..................................................85 Bảng 4.5. Lượng mưa năm ứng với các tần suất thiết kế..........................................86 trạm Định Hóa (mm) .................................................................................................86 Bảng 4.6. Lượng mưa 1 ngày Max trạm Định Hóa ..................................................86 Bảng 4.7. Phân phối lượng bốc hơi trung bình tháng và năm...................................86 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Tỉnh Thái Nguyên, là trung tâm chính trị, kinh tế của khu Việt Bắc nói riêng, của vùng trung du miền núi đông bắc nói chung, là cửa ngõ giao lưu kinh tế xã hội giữa vùng trung du miền núi với vùng đồng bằng Bắc Bộ; phía Bắc tiếp giáp với tỉnh Bắc Kạn, phía Tây giáp với các tỉnh Vĩnh Phúc, Tuyên Quang, phía Đông giáp với các tỉnh Lạng Sơn, Bắc Giang và phía Nam tiếp giáp với thủ đô Hà Nội (cách 80 km); diện tích tự nhiên 3.562,82 km² trong đó 3.159,5 km2 là vùng núi chiếm khoảng 89,22 %. Vùng núi Thái Nguyên bao gồm nhiều dân tộc sinh sống tập trung chủ yếu là vùng cao và xa trình độ dân trí còn rất thấp, cơ sở hạ tầng rất nghèo nàn. Đặc biệt là tình trạng thiếu nước cho sản xuất nông nghiệp và sinh hoạt rất phổ biến, hiện đang là một thách thức lớn đối với ngành nông nghiệp của tỉnh nói chung và các công tác thủy lợi nói riêng. Đảng và nhà nước rất chú trọng tới việc đầu tư, thực hiện các chính sách phát triển kinh tế - xã hội miền núi, trong đó chủ yếu là các vùng sâu vùng xa đặc biệt khó khăn. Các dự án có nguồn vốn trong nước và vốn nước ngoài xây dựng cơ sở hạ tầng nông thôn và đã đang được triển khai ngày một nhiều. Ở những vùng địa hình cao các công trình cung cấp nước tự chảy bằng hồ chữa, đập dâng, các trạm thủy điện cũng đã được xây dựng. Song, việc sử dụng các nguồn nước nói trên chưa được triệt để, hiệu quả mang lại chưa thực sự được như mong muốn, chính vì vậy nhu cầu về nguồn nước để đáp ứng được các mục tiêu nói trên ngày càng cao.Việc nghiên cứu tìm ra giải pháp khoa học nhằm “Sử dụng nguồn nước tổng hợp có hiệu quả cho phát triển kinh tế - xã hội vùng núi tỉnh Thái Nguyên” là rất cần thiết và cấp bách, tạo tiền đề cho việc chuyển đổi cơ cấu cây trồng nhằm tăng giá trị hàng hóa của sản phẩm nông nghiệp, giải quyết thiếu nước sinh hoạt, nâng cao đời sống cho nhân dân, từ đó đảm bảo ổn định chính trị, an ninh quốc phòng. Yêu cầu đặt ra cho chiến lược kinh tế - xã hội vùng núi Thái Nguyên trong thời gian tới là: coi trọng vấn đề đảm bảo an ninh lương thực, tập trung phát tiển sản xuất nông nghiệp theo hướng sản xuất hàng hóa, đẩy mạnh và phát tiển kinh tế đa ngành. 2. Mục đích của đề tài Nghiên cứu và đề xuất các mô hình khai thác và sử dụng nguồn nước tổng hợp có hiệu quả để phát triển kinh tế - xã hội vùng núi tỉnh Thái Nguyên. 2 3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu - Cách tiếp cận: + Tiếp cận tổng hợp: Xem khu vực nghiên cứu là một phần lưu vực sông, trong đó các điều kiện cấu thành hệ thống bao gồm: địa chất, khí hậu, nước, sinh vật, con người, phương thức quản lý, khai thác ... + Tiếp cận đáp ứng yêu cầu một cách tổng hợp. + Tiếp cận phát triển nguồn nước bền vững: Mục tiêu cơ bản nguồn nước của việc khai thác và sử dụng tổng hợp nguồn nước là để phục vụ lợi ích con người và phát triển kinh tế. Tuy nhiên việc khai thác tài nguyên nước sẽ tác động tới hệ sinh thái của môi trường. Vì vậy cách tiếp cận này bảo đảm nguyên tắc sử dụng hợp lý tài nghiên thiên nhiên, bảo vệ mồi trường và đảm bảo cho sự phát triển bền vững. - Phương pháp nghiên cứu: Luận văn sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau: + Phương pháp điều tra, thu thập đánh giá tài liệu ở thực địa. + Phương pháp tổng hợp phân tích đưa ra các cơ sở khoa học. + Phương pháp kế thừa. + Phương pháp kiểm nghiệm ở thực tế. 3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. Tình hình nghiên cứu vấn đề sử dụng nguồn nước trên thế giới Nước là một tài nguyên rất quan trọng, vô cùng cần thiết đối với sự tồn tại và phát triển của hệ sinh thái, cũng như đối với con người. Điều này nhân loại đã thấy được khi sử dụng nước ngay từ thời kỳ rất xa xưa, thể hiện qua các hoạt động sử dụng và kiểm soát nước của con người từ thuở sơ khai cho đến khi biết đắp đê, xây đập. Tuy nhiên, cũng phải thấy rằng, nhận thức một cách thực sự về ý nghĩa và tầm quan trọng của tài nguyên nước không phải cong người đã thấy rõ được ngay từ thời xa xưa mà phải đến thời đại ngày nay, khi mà các gay cân về nước đã trở thành hiện thực và đang đe dọa sự tồn tại và phát triển của con người thì nhận thức của nhân loại về tài nguyên nước mới thực sự sâu sắc cả về nội dung và ý nghĩa thực tế. Vậy nhận thức hiện đại của nhân loại về tài nguyên nước ngày nay so với các nhận thức truyền thống trong các thế kỷ trước đây có gì mới và sâu sắc hơn? Trả lời câu hỏi này có thể nêu lên các khía cạnh của nhận thức về tài nguyên nước mới hình thành trong vài thập kỷ gần đây được nêu trong nguyên tắc 1 và 4 của tuyên bố Dublin tháng 2-1992. (i) Nước ngọt là một nguồn tài nguyên có hạn và dễ bị tổn hại, vô cùng thiết yếu để duy trì cuộc sống, sự phát triển và môi trường. Vì nước giúp duy trì cuộc sống, việc quản lý hiệu quả tài nguyên nước yêu cầu phải có một cách tiếp cận tổng thể, gắn sự phát triển kinh tế xã hội với việc bảo vệ các hệ sinh thái tự nhiên. Quản lý có hiệu quả phải gắn sử dụng đất và sừ dụng nước trên suốt toàn bộ một lưu vực sông hoặc một dải nước ngầm. (ii) Nước có giá trị kinh tế trong tất cả các hình thức sử dụng cạnh tranh với nhau và cần phải được công nhận là một loại hàng hóa kinh tế. Trong nguyên tắc này điều vô cùng quan trọng là trước hết phải công nhận quyền cơ bản của tất cả mọi người được tiếp cận với nước sạch và vệ sinh với một giá mà họ có thể chấp nhận được. Việc trước kia con người không công nhận giá trị kinh tế của nước đã dẫn đến hậu quả sừ dụng nguồn tài nguyên này lãng phí và gây thiệt hại cho môi trường. Quản lý tài nguyên nước với tư cách là một loại hàng hóa kinh tế là một phương thức quan trọng để sử dụng nước công bằng và hiệu quả, khuyến khích giữ gìn và bảo vệ tài nguyên nước. Cách nhận thức trên biểu hiện sự đổi mới một cách sâu sắc về vai trò và ý nghĩa của tài nguyên nước trong cách nhìn nhận của con người. Từ đó vạch ra một định hướng cho việc cần thiết phải phấn đấu để quản lý sử dụng và bảo vệ tài nguyên nước trong một môi trường bền vững trong tương lai. 4 Quản lý nguồn nước là một khâu chủ yếu trong khai thác sử dụng nước của con người. Nước càng cần thiết, càng quý giá và có giá trị thì quản lý nguồn nước để nâng cao hiệu quả trong sử dụng của nước càng có ý nghĩa và được coi trọng. Trong quá trình phát triển của quản lý nguồn nước, người ta cũng chỉ ra rằng muốn đạt được sự bền vững thì nguồn nước phải được quản lý sử dụng theo nguyên tắc tổng hợp, hay nói gọn hơn là thực hiện ''quản lý tổng hợp tài nguyên nước''. Quản lý tổng hợp tài nguyên nước (intergrated water resources management) có thể coi là một trong những nguyên tắc quan trọng nhất của phát triển bền vững (PTBV) tài nguyên nước. Nguyên tắc này được nêu lên trong chương 18 của bản Lịch trình thế kỷ 21 được các nguyên thủ quốc gia của 172 nước thông qua tại Hội nghị thượng đỉnh về Môi trường và Phát triển lần thứ nhất họp tại Rio de Janeiro (Brasin, 1992) và là một trong bảy chương trình lớn của ''Chương trình hành động tổng hợp toàn cầu cho phát triển bền vững'' của Liên Hiệp Quốc nêu lên trong hội nghị trên. Hiện nay và trong các thập kỷ tới của tương lai, hầu hết các quốc gia trên thế giới, bao gồm cả các nước phát triển và các nước đang phát triển, đều đã và đang tập trung mọi sự nỗ lực và cố gắng để thực hiện quản lý tổng hợp nguồn nước nhằm quản lý và sử dụng hiệu quả nguồn nước của nước mình, trong đó có các hệ thống thủy lợi phục vụ tưới. 1.2. Tình hình nghiên cứu sử dụng nguồn nước tổng hợp ở Việt Nam và cụ thể ở vùng núi tỉnh Thái Nguyên Ở Việt Nam các tỉnh miền núi phía Bắc có diện tích tự nhiên 9.769.220ha, chiếm 29.2% diện tích của cả nước, trong đó: đất có khả năng canh tác nông nghiệp là 1.228.834ha chiếm 18% diện tích có khả năng nông nghiệp của cả nước, nhưng diện tích ruộng đất canh tác chiếm tỷ lệ rất thấp: - Ruộng 2 ÷ 3 vụ: 235.000 ha; - Ruộng 1 vụ: 230.000 ha. Từ năm 1960 đến nay, các tỉnh miền núi phía Bắc đã xây dựng được 26.580 hệ thống công trình thuỷ lợi các loại, trong đó có 1984 hồ chứa, 23.700 phai đập dâng nước, 654 trạm bơm và trạm thuỷ luân các loại. Hầu hết các cánh đồng tập trung trên 30 ha đến nay đều đã có công trình thuỷ lợi. Tổng năng lực thiết kế của các công trình tưới được khoảng 420.000 ha, tiêu 94 000 ha; Về cấp nước sinh hoạt: đã xây dựng được 3.320 công trình cấp nước tự chảy, hơn 9.500 bể nước gia đình, hàng ngàn bể nước công cộng, 7.900 giếng nước… Các công trình trên đã có tác dụng to lớn, góp phần ổn định và cải thiện đời sống dân sinh của đồng bào các dân tộc miền núi cụ thể là: 5 - Tưới ổn định cho 36,8 vạn ha lúa mùa mà trước đây thường bị hạn đe doạ; 27,6 vạn ha lúa đông-xuân và 8,9 vạn ha cây vụ Đông. Nhờ có tưới tiêu chủ động nên đã đưa sản lượng lương thực tăng 4 lần, nhiều cánh đồng đã đi vào ổn định , thâm canh đạt năng suất trên 10T/ ha/năm và bước đầu đã tạo ra một vùng cây màu, cây công nghiệp, cây ăn quả tập trung có giá trị kinh tế cao, hạn chế được phát rừng làm nương rẫy, du canh du cư. - Giải quyết nước sinh hoạt cho trên 1 triệu người, đặc biệt là giải quyết cho 30vạn dân vùng núi đá vôi thiếu nước trầm trọng. - Đã khai thác được một phần nguồn thuỷ năng sạch rẻ tiền ở các sông suối miền Núi. Ngoài các nhà máy thuỷ điện lớn như Thác bà, Hoà bình, Ya ly... đã làm được 390 trạm thuỷ điện loại vừa, loại nhỏ và thuỷ luân kết hợp thuỷ điện và hàng vạn máy thuỷ điện mini để cung cấp 23.200KW điện cho sinh hoạt, trong đó có một phần nhỏ phục vụ cho chế biến nông sản chè, mía đường, sắn... Từ kết quả do Thuỷ lợi mang lại là tăng trưởng được sản xuất lương thực và ổn định đời sống nhân dân, các công trình thuỷ lợi miền núi phía Bắc cũng đã góp phần: - Hạn chế phá rừng, hạn chế tập quán du canh du cư, bảo vệ rừng đầu nguồn. - Tạo dần ra những vùng chuyên canh cây nông nghiệp, cây công nghiệp, cây ăn quả … có giá trị kinh tế cao góp phần xoá đói giảm nghèo. - Nâng cao sức khoẻ cho nhân dân, giảm một số bệnh do thiếu nước sạch, phát triển thuỷ sản trên các hồ đập, nuôi cá ruộng. - Mở mang dân trí, phát triển thông tin đại chúng (tivi, đài phát thanh) nhờ năng lượng thuỷ điện nhỏ ở các bản làng và gia đình, nhất là đối với đồng bào các dân tộc ở rẻo cao, vùng sâu vùng xa mà lưới điện Quốc gia không tới được. Những thành tựu to lớn của công tác Thuỷ lợi ở miền núi như đã nêu trên là không thể phủ nhận được. Tuy vậy, chúng ta cũng cần phải thấy được những vấn đề còn hạn chế: - Kết quả đạt được không tương xứng với kinh phí đã bỏ ra. Hiệu quả đầu tư thấp, gây mất lòng tin cho nhân dân, nhất là đối với đồng bào các dân tộc miền Núi dân trí còn thấp. - Đại bộ phận Các công trình Thuỷ lợi đã được xây dựng, mới chỉ đáp ứng mục tiêu đơn lẻ như tưới cho Nông nghiệp hoặc phát điện hoặc cấp nước cho sinh hoạt. Tính tổng hợp lợi dụng của công trình còn thấp. - Các nguồn nước chưa được khai thác và sử dụng một cách triệt để và lợi dụng nguồn nước một cách tổng hợp. 6 Như vậy, vấn đề đặt ra là: Phải khai thác, sử dụng tổng hợp nguồn nước một cách có hiệu quả nhất, để phục vụ sản xuất và sinh hoạt nhằm phát triển kinh tế xã hội ở các tỉnh miền núi phía Bắc. Đây chính là mục tiêu nghiên cứu của đề tài này. Để có giải pháp tối ưu trong việc sử dụng tổng hợp nguồn nước một cách hiệu quả để phục vụ sản xuất và sinh hoạt ở các tỉnh miền núi phía Bắc. Tôi đã chọn tỉnh Thái Nguyên là một trong các tỉnh miền Núi phía Bắc làm trọng tâm nghiên cứu về các đặc điểm về điều kiện tự nhiên như địa hình, khí tượng thuỷ văn, đất đai thổ nhưỡng, về kinh tế xã hội và các yêu cầu cơ bản về phát triển kinh tế xã hội. Từ đó đề xuất các giải pháp thuỷ lợi nhằm khai thác và sử dụng tổng hợp nguồn nước một cách hiệu quả để phát triển kinh tế xã hội của địa phương. Vùng núi Thái Nguyên có nguồn nước rất đa dạng và phong phú, bao gồm: Nước mưa, nước mặt (sông, suối, mó nước) và nước ngầm. Tuy nhiên, để phục vụ sản xuất và sinh hoạt hiện chỉ đang sử dụng được một phần nhỏ, gây lãng phí rất lớn. Nguyên nhân là do phương thức khai thác còn khá lạc hậu, chủ yếu vẫn dùng đập dâng để lấy lưu lượng cơ bản, sử dụng hồ tích nước mùa lũ để cấp cho mùa kiệt. Về mặt thủy lợi: Do điều kiện tự nhiên hết sức khó khăn, phức tạp vì vậy công tác thủy lợi ở vùng núi còn đang rất hạn chế. Các công trình thủy lợi phần lớn là các đập dâng, hồ chứa hoặc cống lấy nước tự chảy, các trạm thủy điện loại nhỏ và trạm thủy luân. Hệ thống thủy lợi vùng núi thường nhỏ, nằm phân tán, xa khu dân cư nên công tác quản lý, bảo dưỡng gặp rất nhiều khó khăn. 1.2.1. Về công trình đầu mối Công trình đầu mối Thuỷ lợi miền núi có nhiều dạng, xin tập trung vào các dạng chính: 1.2.1.1. Hồ chứa 1. Đặc tính kỹ thuật Các hồ chứa vùng núi thường nằm cao hơn so với các thung lũng ruộng, bụng hồ hẹp và trải dài theo các lũng núi. Do vậy, muốn tăng được dung tích hồ thì thường là đập phải cao. Các hồ chứa hiện nay đang sử dụng hầu hết có dung tích hữu ích rất bé, chỉ từ vài nghìn đến vài chục nghìn m3, vì vậy diện tích tưới được cũng rất hạn chế, phần lớn chỉ phục vụ cho vài chục ha đất canh tác trong phạm vi thôn bản. Về cụm công trình đầu mối, hồ chứa miền núi bao gồm: Đập đất, tràn xả lũ, cống lấy nước. 7 • Đập đất Đất đắp đập chủ yếu sử dụng vật liệu sẵn có tại địa phương, do dân tự làm. Mặt đập bé và thấp, mái thượng hạ lưu dốc, không có thiết bị tiêu nước, chưa đáp ứng được các tiêu chuẩn về thiết kế. Cho đến nay, hầu hết các đập đất miền núi trong địa bàn Thái Nguyên đều bị thẩm thấu mạnh, mất nước nghiêm trọng. Đặc biệt, do quá trình thi công không đảm bảo nên hiện nay hai bên vai đập, mang cống và lòng khe cũ luôn bị thấm nước, gây xói lở chân đập phía hạ lưu, cống lấy nước bị lùng mang, xói đáy. Mặt khác, do đặc thù miền núi là có nhiều mối, vì thế hầu hết thân đập đều bị mối xâm nhập. Đó là một ẩn hoạ luôn luôn có nguy cơ vỡ đập. • Tràn xả lũ Phần lớn là các đường tràn tự nhiên, lợi dụng các eo núi sẵn có. Đa số các đường tràn đều là tràn đất, không được gia cố, hoặc có nhưng rất sơ sài, chỉ bằng đá xếp hoặc đá xây chất lượng kém, không đảm bảo ổn định, chưa tương xứng với dung tích hiệu quả và dung tích phòng lũ của hồ. Trên vùng núi do độ dốc sườn núi lớn, thảm phủ thực vật bị phá hoại nên về mùa mưa lũ tập trung rất nhanh, lưu lượng và vận tốc rất lớn nên đường tràn phải tập trung hoạt động với công suất cao…. Mặt khác, tiết diện đường tràn thường bé, không được gia cố, giải pháp kỹ thuật tiêu năng sau tràn chưa phù hợp dẫn đến xói hạ lưu tràn, thậm chí nếu tiết diện tràn quá bé có thể dẫn đến vỡ đập. • Cống lấy nước Hầu hết các cống lấy nước dưới đập miền núi dùng các ống bêtông đúc sẵn hoặc các thân cây đục rỗng, vì thế thường bị rò rỉ mất nước. Chiều dài cống thường ngắn hơn so với thân đập, thiết bị tiêu năng không có. Qua thời gian khai thác khá dài, phần lớn xung quanh thân cống và hạ lưu cống đều bị xói lở, có thể dẫn đến vỡ đập. Bên cạnh đó, thiết bị đóng mở cống cũng rất thô sơ, chủ yếu bằng van phẳng, bằng các thân cây gỗ hoặc cục bêtông nên chất lượng kín nước kém, hay rò rỉ, đóng mở nặng nề, vận hành hết sức khó khăn. 2. Khả năng phục vụ - Nhìn chung, các hồ chứa miền núi hiện nay mới chỉ đang làm nhiệm vụ cấp nước cho nông nghiệp, chủ yếu phục vụ tưới cho lúa, còn các loại cây trồng khác hầu như chỉ được tưới dựa vào nước trời. - Phát điện nhỏ là một trong những nhiệm vụ quan trọng trong việc lợi dụng tổng hợp nguồn nước miền núi, nhưng tới nay vẫn chưa được chú trọng phát triển. Đây là một lãng phí rất lớn, đặc biệt trong lúc đồng bào đang rất cần điện để phát triển mọi mặt của cuộc sống như hiện nay. 8 - Ngoài việc cung cấp nước tưới và phát điện, mà hiện tại cũng rất hạn chế, các hồ chứa còn có một nhiệm vụ nữa là cấp nước sinh hoạt. Mặc dù lưu lượng để cấp cho sinh hoạt là rất nhỏ, nhưng các hồ chứa vẫn chưa đảm nhiệm được, đặc biệt là trong mùa khô lại càng hết sức khó khăn. 3. Tính lợi dụng tổng hợp Hiện nay, các hồ chứa, ao núi nhỏ ở vùng núi Thái Nguyên nói chung hiệu quả sử dụng còn rất thấp, tính bền vững kém, dễ bị hư hỏng. Hiện mới chỉ phục vụ cấp nước tưới cho sản xuất nông nghiệp, mà chủ yếu là lúa, nhưng vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu. Bên cạnh đó, tính lợi dụng tổng hợp không cao. Các ngành dùng chung như phát điện, cấp nước sinh hoạt, nuôi trồng thủy sản, chế biến nông sản…. vẫn chưa có điều kiện để phát triển. Một vấn đề nữa là, tất cả các hồ chứa nhỏ hiện tại chưa thể đáp ứng được nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội trong vùng. 1.2.1.2 Đập dâng 1. Đặc tính kỹ thuật Ở vùng núi, đồng bào thường sử dụng đập dâng ngăn dòng suối, chủ yếu nhằm sử dụng dòng chảy cơ bản, nâng cao đầu nước để dẫn vào kênh, cung cấp nước tưới cho những diện tích nhỏ lẻ ven thềm suối. Quy mô đập thường nhỏ, đơn giản, tính bền vững không cao. Kết cấu đập phổ biến là đá xây hoặc bêtông, kiểu mặt cắt thực dụng. Tuy nhiên, loại đập kiên cố này cũng chỉ mới xuất hiện trong mấy năm gần đây. Ngoài ra, các địa phương còn dùng loại đập rọ đá xếp (rọ tre hoặc bằng thép đan). Để ngăn nước chảy qua thân đập, thường dùng các tấm phên nứa có phủ đất phía thượng lưu. Cấu tạo đập tuy đơn giản, rẻ tiền và có thể dùng vật liệu tại chỗ, nhưng rất dễ bị phá huỷ trong mùa mưa lũ, nhất là khi gặp các trận lũ lớn, lũ quét. 2. Khả năng phục vụ Đập dâng tuy có những đặc tính kỹ thuật rất thuận lợi như trên, nhưng ngược lại khả năng phục vụ thường rất thấp, kém bền vững, chỉ tồn tại được qua một vài năm. Mùa mưa lũ thì phải tu bổ thường xuyên, mùa khô khi cần nước thì hầu như không phát huy được hiệu quả, do trong mùa này lưu lượng cơ bản của các suối rất nhỏ, gần như bằng không. 3. Tính lợi dụng tổng hợp Cũng như công trình đầu mối dạng hồ chứa, tính lợi dụng tổng hợp của đập dâng hiện nay còn rất thấp. Nguyên nhân do dễ hư hỏng, phải thường xuyên sửa chữa, khó tạo được chênh lệch đầu nước tương đối ổn định để chạy máy phát điện mini hoặc các trạm bơm nước va, bơm thủy luân. Vì thế, việc cấp nước cho các 9 vùng đồi cao, cấp nước sinh hoạt, cấp điện cho các hộ gia đình là không thể thực hiện được. 1.2.1.3. Các loại công trình khác Một số địa phương hiện vẫn còn dùng guồng nước (Cọn Nước), lợi dụng tốc độ của dòng chảy làm quay guồng đưa nước lên cao, đổ vào kênh tưới ruộng. Đây là các công trình mang tính truyền thống, đơn giản, dễ làm nhưng hiệu quả phục vụ rất thấp, diện tích được tưới rất nhỏ, hơn nữa loại công trình này kém bền, tuổi thọ không cao. 1.2.2. Hệ thống kênh mương 1. Đặc tính kỹ thuật Kênh miền núi phần lớn là kênh đất, độ dốc lớn, mặt cắt kênh rất nhỏ. Nhìn chung, tuyến kênh rất dài nên tổn thất nước trên hệ thống rất lớn. Do đặc điểm địa hình miền núi phức tạp, độ dốc địa hình lớn lại bị chia cắt mãnh liệt, hệ thống kênh đa phần đi ven theo các chân núi, nên có rất nhiều các công trình giao tiếp như cầu máng, xi phông, cống ngầm, dốc nước, bậc nước. Đặc biệt, kênh miền núi không những làm nhiệm vụ chuyển nước tưới mà còn đảm nhiệm cả việc chuyển nước mặt từ sườn dốc do mưa, hoặc dòng chảy từ các lưu vực dọc hai bên tuyến kênh (tràn vào kênh). Trong mùa mưa, hiện tượng nước lũ suối chảy cắt ngang kênh thường xuyên xảy ra. Mặt khác, do kênh đi ven dưới sườn dốc nên rất dễ xảy ra hiện tượng lở, sạt đất bồi lấp kênh, dòng chảy bị chặn lại, nước dâng tràn bờ gây vỡ kênh. Hiện nay, các hệ thống phần lớn chưa có công trình đảm bảo an toàn như tràn bên, công trình chống bồi lấp và xói mòn trên kênh. 2. Khả năng phục vụ Do kênh miền thường bị tổn thất, sạt lở, ách tắc, xa dân cư, không được tu bổ thường xuyên nên năng lực phục vụ rất thấp. Trong hệ thống có nhiều vùng cao cục bộ chưa được giải quyết tưới, diện tích bị hạn xen kẽ trong khu tưới còn khá lớn. Quy mô hệ thống kênh vẫn đang còn nhỏ so với nhu cầu nước hiện tại. 3. Tính lợi dụng tổng hợp Các hệ thống kênh miền núi do đã hoạt động khá lâu, xuống cấp nghiêm trọng. Hơn nữa, trong quá trình sử dụng đồng bào thường lợi dụng tổng hợp một cách tự phát, không theo quy hoạch như: Xẻ bờ kênh để lấy nước tưới, nước ăn, phát điện gia đình, cối giã gạo, lấy nước vào ao nuôi cá…làm cho mức độ xuống cấp của hệ thống kênh càng tăng nhanh, tính lợi dụng tổng hợp thấp, không đáp ứng được mục tiêu đề ra. 10 1.2.3. Các công trình trên kênh Hầu hết các công trình trên kênh của hệ thống thủy lợi miền núi đều thiếu. Các loại công trình vượt chướng ngại, công trình đảm bảo an toàn cho kênh chưa đầy đủ hoặc nếu có thì rất tạm bợ. Đặc biệt, công trình chia nước trên mặt ruộng hầu như không có. Vì vậy, phần lớn các công trình thủy lợi miền núi đều tưới tràn lan, từ ruộng cao đến ruộng thấp, từ ruộng này đến ruộng khác..., nước tràn trề lại đổ xuống suối. Tình trạng này đã dẫn đến hậu quả xói mòn, gây bạc màu ở các ruộng và rất lãng phí nước. Đó là chưa kể đến việc “chủ động” điều tiết nước, phù hợp theo yêu cầu sinh trưởng của cây trồng để đạt năng suất cao. Nói chung, hiệu quả phục vụ của hệ thống rất thấp, đồng thời gây khó khăn cho công tác quản lý. Tính lợi dụng tổng hợp cũng chưa có gì. => Kết luận: Hệ thống các công trình cấp nước cho khu vực miền núi tỉnh Thái Nguyên vẫn chưa thỏa mãn được nhu cầu của các ngành kinh tế. Cụ thể còn tồn tại các vấn đề cần giải quyết như sau: - Các công trình mang tính chất giải quyết tình huống. - Mang tính chất tự phát. - Khả năng phục vụ đơn lẻ. - Chưa huy động được tổng hợp nguồn nước: nước ngầm, nước mưa và nước mặt. - Chưa tận dụng được các biện pháp: giữ nước, giữ ẩm tiết kiệm nước, có một cơ cấu cây trồng phù hợp với điều kiện nguồn nước. 11 CHƯƠNG 2. CÁC CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN ĐỂ ĐỀ XUẤT CÁC MÔ HÌNH 2.1. Tình hình chung của khu vực nghiên cứu 2.1.1. Vị trí địa lý - Thái Nguyên là trung tâm chính trị, kinh tế của khu Việt Bắc nói riêng, của vùng trung du miền núi Đông bắc nói chung, Tổng diện tích tự nhiên là 3.562,82 km2. - Phía Bắc tiếp giáp với tỉnh Bắc Kạn. - Phía Tây giáp với các tỉnh Vĩnh Phúc, Tuyên Quang. - Phía Đông giáp với các tỉnh Lạng Sơn, Bắc Giang. - Phía nam tiếp giáp với thủ đô Hà Nội (cách 80km). Tỉnh Thái Nguyên có 9 đơn vị hành chính là Thành phố Thái Nguyên, Thị xã Sông Công và 7 huyện là Phổ Yên, Phú Bình, Đồng Hỷ, Võ Nhai, Định Hóa, Đại Từ, Phú Lương. Tổng số gồm 180 xã, trong đó có 125 xã vùng cao và miền núi, còn lại là các xã đồng bằng và trung du. Tính đến 31/12/2009, toàn tỉnh Thái Nguyên theo điều tra dân số là 1.127.430 người. Trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên có nhiều dân tộc sinh sống, trong đó có 8 dân tộc chủ yếu đó là Kinh, Tày, Nùng, Sán Dìu, H’mông, Sán Chay, Hoa và Dao. Dân cư phân bố không đều, vùng cao và vùng núi dân cư rất thưa thớt, trong khi đó ở thành thị và đồng bằng dân cư lại dày đặc. Địa bàn có mật độ dân số thấp là huyện Võ Nhai, 76 người/km2, cao nhất là thành phố Thái Nguyên với mật độ 1.474người/km². Với vị trí địa lý là một trong những trung tâm chính trị, kinh tế,giáo dục của khu Việt Bắc nói riêng, của vùng trung du miền núi phía Bắc nói chung, Thái Nguyên là cửa ngõ giao lưu kinh tế - xã hội giữa vùng trung du miền núi với vùng đồng bằng Bắc Bộ. Việc giao lưu đã được thực hiện thông qua hệ thống đường bộ, đường sắt, đường sông hình rẻ quạt mà thành phố Thái Nguyên là đầu nút. Thái Nguyên hiện có 3 tuyến quốc lộ đi qua là Quốc lộ 3, Quốc lộ 1B, Quốc lộ 37. - Quốc lộ số 3 từ Hà nội chạy xuyên suốt từ Nam lên phía Bắc tỉnh. Cửa ngõ phía Nam tiếp giáp với Hà nội để từ đó có thể thông thương với các tỉnh khác ở đồng bằng châu thổ sông Hồng và các tỉnh khác trong cả nước được thuận lợi. Cũng từ quốc lộ này đi lên phía bắc qua thị xã Bắc Cạn, Cao Bằng rồi lên đến biên giới Việt Trung. Tuyến quốc lộ 3 đang được đầu tư để mở rộng song song với việc xây dựng tuyến đường cao tốc Hà Nội - Thái Nguyên với 4 làn xe dự kiến hoàn thành vào năm 2013. Đường cao tốc có mặt đường rộng 34,5m và dài hơn 61km có điểm 12 đầu là Quốc lộ 1A mới thuộc xã Ninh Hiệp (Gia Lâm, Hà Nội) và điểm cuối là tuyến đường tránh thành phố Thái Nguyên, tuyến đường này sẽ nằm về bên phải quốc lộ 1A cũ trừ đoạn từ xã Lương Sơn (TPTN) đến tuyến đường tránh thành phố. - Về đường sắt, tỉnh có tuyến đường sắt Hà Nội - Quan Triều hay còn gọi là tuyến đường sắt Hà Thái. Đây là mối giao thông quan trọng giữa đồng bằng Bắc Bộ với khu công nghiệp Sông Công và khu công Nghiệp gang thép Thái Nguyên. Hiện nay dự án Cụm cảng Đa Phúc đang được xây dựng tại huyện Phổ Yên và được mong đợi có thể kết nối đến cảng Hải Phòng. 2.1.2. Đặc điểm địa hình Là một tỉnh miền núi, Thái Nguyên có độ cao trung bình so với mặt biển khoảng 200 – 300m, thấp dần từ Bắc xuống Nam và từ Tây sang Đông. Tỉnh Thái Nguyên được bao bọc bởi các dãy núi cao Bắc Sơn, Ngân Sơn và Tam Đảo. Cấu trúc vùng núi phía Bắc chủ yếu là đa phong hóa mạnh, tạo thành nhiều hang động và thung lũng nhỏ. Về kiểu địa hình, đại mạo được chia thành 3 vùng rõ rệt. * Vùng địa hình vùng núi: Bao gồm nhiều dẫy núi cao ở phía Bắc chạy theo hướng Bắc – Nam và Tây Bắc – Đông Nam. Các dãy núi kéo dài theo hướng Tây Bắc – Đông Nam. Vùng này tập trung ở các huyện Đại Từ, Định Hóa, Võ Nhai và một phần của huyện Phú Lương. Đây là vùng có địa hình cao chia cắt phức tạp do quá trình castơ phát triển mạnh, có độ cao từ 500 -1000m, độ dốc thường từ 25-35 độ. Một số dãy núi cao như: + Dãy núi cao ở phía Bắc từ Bắc Kạn độ cao từ 400 – 1.000 m có xu thế thấp dần từ Bắc xuống Nam và chấm dứt ở Đèo Khế, cấu trúc là đá phong hóa (Kastơ). + Dãy núi thuộc vòng cung Ngân Sơn ở phía Đông – Bắc bắt đầu từ Bắc Cạn chạy theo hướng Tây Bắc – Đông Nam xuống tới Võ Nhai; độ cao phổ biến 400 – 500 m, dãy núi này kết hợp với dãy núi cao phía Bắc khép lại nên thung lũng sông Cầu có địa hình khe sâu dạng chữ “V” tạo nên dòng chính sông Cầu. + Dãy núi Bắc Sơn nằm ở phía Đông Nam của tỉnh chạy theo hướng Tây Bắc – Đông Nam, được bắt đầu từ Võ Nhai chạy về thung lũng sông Thương ở Hữu Lũng, Chi Lăng thuộc Lạng Sơn. Cũng như dãy Ngân Sơn, đây là những khối núi đá vôi có độ cao phổ biến từ 500 – 600 m, cấu tạp xa diệp thạch, đá vôi. Cả ba dãy núi trên đều có tác dụng che chắn gió mùa Đông Bắc. Vì vậy Thái Nguyên ít chịu ảnh hưởng sâu sắc của gió mùa Đông Bắc. - Dãy núi Tam Đảo ở phía Tây Nam của tỉnh Thái Nguyên, bắt đầu từ Đèo Khế các vách núi dựng đứng và chạy theo hướng Tây Bắc xuống Đông Nam về tới Sóc Sơn, Hà Nội. Đây là dãy núi có cấu tọ bởi nhiều loại nham thạch khác nhau, có độ cao trên 1.000m, với đỉnh núi cao nhất là 1.591 m. Dãy núi Tam Đảo án ngữ ở phía Tây Nam của tỉnh như một bức bình phong đón gió mùa Đông Nam từ phía 13 biển thổi vào đã tạo nên một tâm mưa lớn ở Tam Đảo với lượng mưa xấp xỉ 2.500mm/năm. Do vậy nguồn nước của sông Công khá dồi dào. * Vùng địa hình đồi cao, núi thấp: là vùng chuyển tiếp giữa vùng núi cao phía Bắc và vùng đồi gò đồng bằng phía Nam, chạy dọc theo sông Cầu và đường quốc lộ 3 thuộc huyện Đồng Hỷ, Nam Đại Từ và Nam Phú Lương. Địa hình gồm các dãy núi thấp đan chéo với các dải đồi cao tạo thành các bậc thềm lớn và nhiều thung lũng. Độ cao trung bình từ 100-300m, độ dốc thường từ 15-25 độ. * Vùng địa hình nhiều ruộng ít đồi: Bao gồm vùng đồi thấp và đồng bằng phía Nam tỉnh. Địa hình tương đối bằng, xen giữa các đồi bát úp dốc thoải là các khu đất bằng. Vùng này tập trung ở các huyện Phú Bình, Phổ Yên, thị xã Sông Công và thành phố Thái Nguyên và một phần phía Nam huyện Đồng Hỷ, Phú Lương. Độ cao trung bình từ 30-50m, độ dốc thường <10 độ. Do có sự khác biệt về cấu tạo địa chất, địa hình giữa các vùng trong tỉnh nên đã hình thành các kiểu vùng khí hậu khác nhau cũng như chế độ dòng chảy mặt, dòng chảy ngầm khác nhau trên phạm vi toàn tỉnh. 2.1.3. Đặc điểm địa chất, thổ nhưỡng, thảm phủ thực vật 2.1.3.1. Địa chất Địa chất của lưu vực nghiên cứu cũng được phân làm hai vùng: 1. Vùng trung du Thuộc hệ đệ tứ bồi tích, trầm tích sỏi, cát, đất thịt. Với đặc điểm địa chất ở vùng đồng bằng, khi xây dựng các công trình thủy lợi thường gặp khó khăn trong việc xử lý nền móng. 2. Vùng miền núi + Hệ Tura không phân chia, thành tạo trầm tích của núi lửa màu đỏ phún xuất axit và BaZơ, sa thạch, Alơrôlit. + Hệ Triat không phân chia: Sa thạch, diệp thạch sét, sạn kết đá vôi, phún xuất Bazơ và axit. + Hệ ĐêVôn các bậc Eifêli, Givêti đá vôi, diệp thạch sét sa thạch. + Hệ Ôcdovi alơrôlit và sa thạch, đôi khi dạng dải đá vôi. 2.1.3.2. Thổ nhưỡng Kết quả tổng hợp trên bản đồ đất tỷ lệ 1/50.000 của tỉnh cho thấy đất đai của Thái Nguyên chủ yếu là đồi núi (chiếm đến 85,8% tổng diện tích tự nhiên). Do sự chi phối của địa hình và khí hậu đất đồi núi trong vùng bị phong hóa nhanh, mạnh, triệt để, đồng thời cũng đã bị thoái hóa, rửa trôi, xói mòn mạnh một khi mất cân bằng sinh thái. Do tính đa dạng của nền địa chất và địa hình đã tạo ra nhiều loại đất có các đặc điểm đặc trưng khác nhau. Dưới đây là một số loại đất chính: