Tài liệu Nghiên cứu lập kế hoạch quản lý va phân phối nguồn nước lưu vực sông la tinh để phát triển bền vững kinh tế xã hội của vùng

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận văn này là công trình nghiên cứu thực sự của cá nhân, được thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS. TS. Phạm Việt Hòa. Các số liệu, những kết luận nghiên cứu được trình bày trong luận văn này là trung thực và chưa từng được công bố dưới bất kỳ hình thức nào. Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về nghiên cứu của mình. Học viên Bùi Phi Hùng i LỜI CẢM ƠN Qua một thời gian nghiên cứu thực hiện, đến nay luận văn thạc sĩ đề tài “Nghiên cứu lập kế hoạch quản lý và phân phối nguồn nước lưu vực sông La Tinh để phát triển bền vững Kinh tế - Xã hội của vùng” đã hoàn thành. Học viên bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS. TS. Phạm Việt Hòa, người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn này. Học viên gửi lời cảm ơn chân thành đến các Thầy, Cô giáo trong bộ môn Quy hoạch và Quản lý tài nguyên nước, Khoa Kỹ thuật tài nguyên nước, Phòng Đào tạo sau đại học - Trường Đại học Thủy lợi đã tận tình giúp đỡ, truyền đạt kiến thức chuyên môn hết sức quý báu trong quá trình học tập. Cảm ơn lãnh đạo Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, lãnh đạo Chi cục Thủy lợi Bình Định đã tạo điều kiện thuận lợi để học viên được học tập và hoàn thành chương trình đào tạo thạc sĩ, chuyên ngành Kỹ thuật tài nguyên nước tại Trường Đại học Thủy lợi. Cảm ơn gia đình, các đồng nghiệp cùng tất cả bạn bè đã quan tâm, giúp đỡ và chia sẽ những khó khăn trong quá trình học tập và thực hiện luận văn này. Với thời gian và kiến thức còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những khiếm khuyết, học viên rất mong nhận được sự góp ý của quý Thầy, Cô giáo, những cán bộ khoa học để luận văn được hoàn thiện hơn. Hà Nội, tháng 5 năm 2016 Học viên Bùi Phi Hùng ii MỤC LỤC MỤC LỤC .................................................................................................................... iii MỞ ĐẦU ....................................................................................................................... 1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU ....................................... 5 1.1. Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu. 5 1.1.1. Nghiên cứu ngoài nước ............................................................................................... 6 1.1.2. Nghiên cứu trong nước .............................................................................................. 10 - Nước mặt: .......................................................................................................................... 10 - Nước ngầm: ....................................................................................................................... 10 - Nước khoáng và nước nóng: ............................................................................................. 11 1.2. Tổng quan vùng nghiên cứu 12 1.2.1. Điều kiện tự nhiên...................................................................................................... 12 1.2.2. Đặc điểm khí tượng thủy văn ..................................................................................... 14 1.2.3. Đặc điểm sông ngòi ................................................................................................... 17 1.2.4. Tình hình dân sinh, kinh tế ........................................................................................ 19 1.2.5. Hiện trạng hệ thống thủy lợi trên lưu vực ................................................................. 22 1.2.6. Hiện trạng quản lý và phân phối nguồn nước ........................................................... 24 1.3. Nhận xét, đánh giá 25 CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN ĐỂ LẬP KẾ HOẠCH QUẢN LÝ VÀ PHÂN PHỐI NGUỒN NƯỚC TRÊN LƯU VỰC..........27 2.1. Quy hoạch và Phát triển kinh tế xã hội của vùng.........................................................27 2.1.1. Chuyển đổi cơ cấu nông nghiệp: ............................................................................... 27 2.1.2. Phát triển nuôi trồng thuỷ sản:.................................................................................. 28 2.1.3. Công nghiệp - TTCN - ngành nghề nông thôn và thương mại - dịch vụ. .................. 28 2.3. Đặc trưng thủy văn và nguồn nước................................................................................29 2.3.1. Đặc trưng thủy văn, dòng chảy ................................................................................. 29 2.3.2. Tính toán dòng chảy năm và phân phối dòng chảy năm ứng với tần suất 85% cho toàn bộ lưu vực sông La Tinh .............................................................................................. 29 2.3.2. Tính toán dòng chảy năm và phân phối dòng chảy năm thiết kế với tần suất 85% cho hồ Hội Sơn, đập Cây Gai, đập Cây Ké và hồ Suối Tre ....................................................... 32 2.4. Tính toán nhu cầu dùng nước........................................................................................35 2.4.1. Nhu cầu dùng nước cho cây trồng ............................................................................. 35 iii 2.4.2. Nhu cầu nước cho nuôi trồng thủy sản ..................................................................... 51 2.4.3. Nhu cầu dùng nước cho chăn nuôi ........................................................................... 51 2.4.4. Nhu cầu nước cho sinh hoạt...................................................................................... 52 2.4.5. Nhu cầu nước duy trì dòng chảy môi trường ............................................................ 53 2.4.6. Tổng nhu cầu nước của các đối tượng dùng nước.................................................... 53 2.5. Phân vùng cấp nước........................................................................................................54 2.5.1. Các phương pháp phân vùng cấp nước .................................................................... 54 2.5.2. Cơ sở để phân vùng cấp nước ................................................................................... 54 2.5.3. Kết quả phân vùng cấp nước .................................................................................... 55 2.6. Tính toán cân bằng nước................................................................................................56 2.6.1. Tính toán cân bằng nước cho toàn bộ lưu vực sông La Tinh ................................... 57 2.6.2. Tính toán cân bằng nước cho vùng cấp nước số 1 ................................................... 58 2.7. Phân tích, đánh giá khả năng khai thác, sử dụng nguồn nước và đề xuất các giải pháp để đáp ứng nhu cầu nước phục vụ phát triển kinh tế xã hội của vùng....................62 2.7.1. Phân tích đánh giá khả năng khai thác, sử dụng nguồn nước .................................. 62 2.7.2. Đề xuất các giải pháp để đáp ứng nhu cầu nước phục vụ phát triển kinh tế xã hội của vùng. .................................................................................................................................... 63 CHƯƠNG 3. LẬP VÀ LỰA CHỌN KẾ HOẠCH QUẢN LÝ VÀ PHÂN PHỐI NGUỒN NƯỚC PHỤC VỤ PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG KINH TẾ XÃ HỘI CỦA VÙNG (ÁP DỤNG CHO HỆ THỐNG HỒ HỘI SƠN, ĐẬP CÂY GAI VÀ CÂY KÉ)................................................................................................................................65 3.1. Sơ lược về hệ thống..........................................................................................................65 3.2. Đánh giá khả năng cấp nước của hệ thống hồ Hội Sơn, đập Cây Gai và Cây Ké.....65 3.2.1. Đánh giá khả năng cấp nước của hệ thống hồ Hội Sơn, đập Cây Gai và Cây Ké ở thời điểm hiện nay ............................................................................................................... 66 3.2.2. Đánh giá khả năng cấp nước của hệ thống hồ Hội Sơn, đập Cây Gai và Cây Ké ở thời điểm năm 2025. ............................................................................................................ 75 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.....................................................................................86 TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................90 PHỤ LỤC.....................................................................................................................92 iv DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1. Lưu vực sông La Tinh ...................................................................................13 Hình 1.2. Hệ thống sông suối Lưu vực sông La Tinh ...................................................18 Hình 1.3. Hệ thống công trình hồ chứa trên Lưu vực sông La Tinh .............................24 Hình 2.1. Biểu đồ quan hệ mưa dòng chảy vùng Quãng Ngãi - Bình Định..................30 Hình 2.2. Nhập dữ liệu khí tượng trong Cropwat .........................................................46 Hình 2.3. Nhập dữ liệu mưa ngày trong Cropwat .........................................................46 Hình 2.4. Nhập dữ liệu cây trồng trong Cropwat ..........................................................47 Hình 2.5. Nhập dữ liệu đất trong Cropwat ....................................................................47 Hình 2.6. Kết quả tính mức tưới cây trồng theo ngày trong Cropwat ...........................48 Hình 2.7. Phân vùng cấp nước cho lưu vực ..................................................................56 Hình 2.8. Đường tần suất mưa tháng 1, trạm Phù Cát ..................................................93 Hình 2.9. Đường tần suất mưa tháng 2, trạm Phù Cát ..................................................94 Hình 2.10. Đường tần suất mưa tháng 3, trạm Phù Cát ................................................95 Hình 2.11. Đường tần suất mưa tháng 4, trạm Phù Cát ................................................96 Hình 2.12. Đường tần suất mưa tháng 5, trạm Phù Cát ................................................97 Hình 2.13 Đường tần suất mưa tháng 6, trạm Phù Cát .................................................98 Hình 2.14. Đường tần suất mưa tháng 7, trạm Phù Cát ................................................99 Hình 2.15. Đường tần suất mưa tháng 8, trạm Phù Cát ..............................................100 Hình 2.16. Đường tần suất mưa tháng 9, trạm Phù Cát ..............................................101 Hình 2.17. Đường tần suất mưa tháng 10, trạm Phù Cát ............................................102 Hình 2.18. Đường tần suất mưa tháng 12, trạm Phù Cát ............................................103 Hình 3.1. Hệ thống hồ chứa Hội Sơn, đập dâng Cây Gai và Cây Ké...........................65 v DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1. Mạng lưới trạm quan trắc khí tượng thuỷ văn trong và lân cận lưu vực sông La Tinh .......................................................................................................................... 15 Bảng 1.2. Lượng mưa trung bình năm các trạm trên lưu vực ....................................... 16 Bảng 1.3. Nhiệt độ không khí trạm Qui Nhơn .............................................................. 16 Bảng 1.4. Độ ẩm không khí trạm Qui Nhơn ................................................................. 16 Bảng 1.5. Giờ nắng trạm Qui Nhơn .............................................................................. 17 Bảng 1.6. Bốc hơi mặt nước trạm Qui Nhơn ................................................................ 17 Bảng 1.7. Chênh lệch bốc hơi ....................................................................................... 17 Bảng 1.8. Tỷ lệ dân số ................................................................................................... 19 Bảng 1.9. Cơ cấu cây trồng ........................................................................................... 20 Bảng 1.10. Tổng hợp số lượng gia súc, gia cầm. .......................................................... 21 Bảng 2.1. Kết quả tính toán các đặc trưng dòng chảy năm trên lưu vực sông La Tinh 30 Bảng 2.2. Kết quả tính toán dòng chảy năm thiết kế .................................................... 31 Bảng 2.3. Dòng chảy bình quân năm 1988 trạm Bình Tường ...................................... 32 Bảng 2.4. Kết quả phân phối dòng chảy năm toàn bộ lưu vực sông La Tinh Q85% .... 32 Bảng 2.5. Bảng kết quả tính toán các đặc trưng dòng chảy năm .................................. 33 Bảng 2.6. Bảng kết quả tính toán dòng chảy năm thiết kế ............................................ 33 Bảng 2.7. Kết quả phân phối dòng chảy năm lưu vực hồ Hội Sơn Q85%.................... 33 Bảng 2.8. Kết quả phân phối dòng chảy năm lưu vực đập Cây Gai Q85% .................. 34 Bảng 2.9. Kết quả phân phối dòng chảy năm lưu vực đập Cây Ké Q85% ................... 34 Bảng 2.10. Kết quả phân phối dòng chảy năm lưu vực hồ Suối Tre Q85% ................. 35 Bảng 2.11. Thời gian canh tác cây lúa vụ Đông Xuân.................................................. 37 Bảng 2.12. Thời gian canh tác cây lúa vụ Hè Thu ........................................................ 37 Bảng 2.13. Thời gian canh tác lúa vụ Mùa ................................................................... 38 Bảng 2.14. Hệ số cây trồng Kc ở nước ta ..................................................................... 38 Bảng 2.15. Hệ số Kc của cây lúa................................................................................... 39 Bảng 2.16. Số liệu khí trượng Thủy văn ....................................................................... 39 Bảng 2.17. Kết quả tính mức tưới cho cây lúa theo tháng ............................................ 41 Bảng 2.18. Hệ số Kc của một số cây trồng cạn............................................................. 45 vi Bảng 2.19. Kết quả tính lượng bốc hơi ETo..................................................................49 Bảng 2.20. Kết quả tính mức tưới cho cây màu theo tháng ..........................................49 Bảng 2.21. Số liệu về diện tích cây trồng cho toàn bộ lưu vực .....................................50 Bảng 2.22. Kết quả tính nhu cầu sử dụng nước cho cây trồng trên toàn bộ lưu vực ....50 Bảng 2.23. Tổng lượng nước yêu cầu cho nuôi trồng Thủy sản ...................................51 Bảng 2.24. Lượng nước yêu cầu cho nuôi trồng Thủy sản phân bổ theo hàng tháng ...51 Bảng 2.25. Chỉ tiêu cấp nước cho chăn nuôi .................................................................51 Bảng 2.26. Nhu cầu nước hàng ngày cho chăn nuôi .....................................................51 Bảng 2.27. Yêu cầu nước cho chăn nuôi phân bổ theo tháng .......................................52 Bảng 2.28. Chỉ tiêu cấp nước sinh hoạt .........................................................................52 Bảng 2.29. Nhu cầu nước hàng ngày cho sinh hoạt ......................................................52 Bảng 2.30. Yêu cầu nước cho sinh hoạt phân bổ theo tháng ........................................52 Bảng 2.31. Lượng nước yêu cầu để duy trì dòng chảy môi trường các tháng mùa kiệt53 Bảng 2.32. Tổng yêu cầu nước của các đối tượng dùng nước trên toàn bộ lưu vực sông La Tinh ..........................................................................................................................53 Bảng 2.33. Tổng lượng dòng chảy đến lưu vực sông La Tinh W85% ..........................57 Bảng 2.34. Kết quả tính cân bằng nước trên toàn bộ lưu vực sông La Tinh .................58 Bảng 2.35. Kết quả tính lượng dòng chảy đến hồ Hội Sơn ...........................................59 Bảng 2.36. Kết quả tính lượng dòng chảy đến đập Cây Gai .........................................59 Bảng 2.37. Kết quả tính lượng dòng chảy đến đập Cây Ké ..........................................59 Bảng 2.38. Kết quả tính lượng dòng chảy đến hồ Suối Tre ..........................................60 Bảng 2.39. Kết quả tính tổng lượng dòng chảy đến lưu vực vùng số 1 ........................60 Bảng 2.40. Cơ cấu diện tích cây trồng trong vùng cấp nước số 1 .................................60 Bảng 2.41. Kết quả tính yêu cầu nước cho cây trồng trong vùng số 1..........................60 Bảng 2.42. Kết quả tính tổng yêu cầu nước vùng cấp nước số 1 ..................................61 Bảng 2.43. Kết quả tính cân bằng nước vùng cấp nước số 1 ........................................62 Bảng 2.44. Kết quả tính tần suất mưa tháng 1, trạm Phù Cát .......................................93 Bảng 2.45. Kết quả tính tần suất mưa tháng 2, trạm Phù Cát .......................................94 Bảng 2.46. Kết quả tính tần suất mưa tháng 3, trạm Phù Cát .......................................95 Bảng 2.47. Kết quả tính tần suất mưa tháng 4, trạm Phù Cát .......................................96 Bảng 2.48. Kết quả tính tần suất mưa tháng 5, trạm Phù Cát .......................................97 vii Bảng 2.49. Kết quả tính tần suất mưa tháng 6, trạm Phù Cát ....................................... 98 Bảng 2.50. Kết quả tính tần suất mưa tháng 7, trạm Phù Cát ....................................... 99 Bảng 2. 51. Bảng tính tần suất mưa tháng 8, trạm Phù Cát ........................................ 100 Bảng 2.52. Kết quả tính tần suất mưa tháng 9, trạm Phù Cát ..................................... 101 Bảng 2.53. Kết quả tính tần suất mưa tháng 10, trạm Phù Cát ................................... 102 Bảng 2.54. Kết quả tính suất mưa tháng 12, trạm Phù Cát ......................................... 103 Bảng 2.55. Lượng mưa ngày thiết kế X85% vụ Đông Xuân ...................................... 104 Bảng 2.56. Lượng mưa ngày thiết kế X85% vụ Hè Thu............................................. 105 Bảng 2.57. Lượng mưa ngày thiết kế X85% vụ Mùa ................................................. 106 Bảng 2.58. Kết quả tính mức tưới cho cây lúa vụ Đông Xuân theo ngày .................. 108 Bảng 2.59. Kết quả tính mức tưới cho cây màu vụ Đông Xuân theo ngày ................ 114 Bảng 3.1. Tổng hợp các đối tượng dùng nước trong hệ thống ở thời điểm hiện tại ..... 66 Bảng 3.2. Lượng nước yêu cầu tại đầu mối khu tưới đập Cây Ké ở thời điểm hiện tại 67 Bảng 3.3. Lượng nước yêu cầu tại đầu mối kênh N, S khu tưới đập Cây Gai ở thời điểm hiện tại .................................................................................................................. 68 Bảng 3.4. Lượng nước yêu cầu tại đầu mối khu tưới kênh NC hồ Hội Sơn ở thời điểm hiện tại ........................................................................................................................... 68 Bảng 3.5. Tổng lượng dòng chảy đến đập Cây Ké ....................................................... 69 Bảng 3.6. Kết quả tính cân bằng nước đập Cây Ké ...................................................... 70 Bảng 3.7. Kết quả tính cân bằng nước đập Cây Gai ..................................................... 70 Bảng 3.8. Kết quả tính lượng nước yêu cầu từ đầu mối hồ Hội Sơn để bổ sung cho khu tưới đập Cây Gai ........................................................................................................... 72 Bảng 3.9. Tổng lượng nước yêu cầu trực tiếp tại đầu mối hồ Hội Sơn ........................ 73 Bảng 3.10. Kết quả tính cân bằng sơ bộ hồ Hội Sơn .................................................... 73 Bảng 3.11. Kết quả tính điều tiết hồ Hội Sơn ............................................................... 74 Bảng 3.12. Tỷ lệ thay đổi dòng chảy ở thời điểm hiện tại và thời điểm năm 2025 ...... 74 Bảng 3.13. Lượng nước đến hồ Hội Sơn, đập Cây Gai và Cây Ké năm 2025.............. 76 Bảng 3.14. Kết quả tính cân bằng nước đập Cây Ké năm 2025 ................................... 76 Bảng 3.15. Kết quả tính lượng nước yêu cầu từ đầu mối đập Cây Gai để bổ sung cho khu tưới đập Cây Ké năm 2025..................................................................................... 77 Bảng 3.16. Tổng lượng nước yêu cầu tại đầu mối đập Cây Ké năm 2025 ................... 77 viii Bảng 3.17. Kết quả tính cân bằng nước đập Cây Gai năm 2025 ..................................78 Bảng 3.18. Kết quả tính lượng nước yêu cầu từ đầu mối hồ Hội Sơn để bổ sung cho đập Cây Gai năm 2025 ..................................................................................................79 Bảng 3.19. Tổng lượng nước yêu cầu trực tiếp tại đầu mối hồ Hội Sơn năm 2025......79 Bảng 3.20. Kết quả tính cân bằng sơ bộ hồ Hội Sơn năm 2025....................................79 Bảng 3.21. Kết quả tính điều thiết hồ Hội Sơn năm 2025.............................................80 Bảng 3.22. Kết quả tính yêu cầu nước khu tưới kênh N, S đập Cây Gai năm 2025 sau khi chuyển đổi cơ cấu cây trồng ....................................................................................81 Bảng 3.23. Tổng yêu cầu nước tại đầu mối đập Cây Gai năm 2025 sau khi chuyển đổi cơ cấu cây trồng .............................................................................................................82 Bảng 3.24. Kết quả tính cân bằng nước đập Cây Gai năm 2025 sau khi chuyển đổi cơ cấu cây trồng ..................................................................................................................82 Bảng 3.25. Kết quả tính lượng nước yêu cầu từ đầu mối hồ Hội Sơn để bổ sung cho đập Cây Gai năm 2025 sau khi chuyển đổi cơ cấu cây trồng........................................83 Bảng 3.26. Tổng lượng nước yêu cầu trực tiếp tại đầu mối hồ Hội Sơn năm 2025 sau khi chuyển đổi cơ cấu cây trồng ....................................................................................83 Bảng 3.27. Kết quả tính cân bằng sơ bộ hồ Hội Sơn năm 2025 sau khi chuyển đổi cơ cấu cây trồng ..................................................................................................................84 Bảng 3.28. Kết quả tính điều thiết hồ Hội Sơn năm 2025 sau khi chuyển đổi cây trồng .......................................................................................................................................84 Bảng 3.29. Kết quả lượng nước yêu cầu tại đầu mối khu tưới kênh Nk, Sk đập Cây Ké theo từng ngày .............................................................................................................119 Bảng 3.30. Đường quan hệ giữa cao trình, dung tích và diện tích mặt hồ Hội Sơn....135 Bảng 3.31. Kết quả tính lượng nước yêu cầu tại đầu mối khu tưới kênh N, S đập Cây Gai theo từng ngày ở thời điểm năm 2025 sau khi chuyển đổi cơ cấu cây trồng .......135 ix MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của Đề tài Bình Định là tỉnh duyên hải Nam Trung bộ, một trong năm tỉnh vùng kinh tế trọng điểm của khu vực miền Trung; cách thành phố Hồ Chí Minh 688 km về phía Bắc; cách thủ đô Hà Nội 1.060 km về phía Nam và cách thành phố Pleiku, tỉnh Gia Lai 175 km về phía Đông. Toàn tỉnh có diện tích tự nhiên 6.026 km2, bao gồm thành phố Quy Nhơn và 10 huyện, thị xã với dân số khoảng 1,5 triệu người. Bình Định có 4 lưu vực sông chính: Sông Hà Thanh, sông Kôn, sông La Tinh và sông Lại Giang. Trong đó, La Tinh là lưu vực sông nhỏ nhất với diện tích lưu vực 556 km2, chiều dài sông chính 52 km. Sông bắt nguồn từ dãy núi cao xã Hoài Sơn, huyện Phù Cát, chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam, đến đập Cây Gai chuyển hướng Tây - Đông, sau đó đến đập Cây Ké sông lại chuyến hướng Đông Bắc để đổ ra đầm Đề Gi. Ngoài sông chính còn có các nhánh Kiều Duyên dài 20 km, diện tích lưu vực 183 km2; nhánh sông Cạn 61 km2; nhánh Đức Phổ 66 km2. Trên lưu vực sông La Tinh có 36 hồ chứa với tổng dung tích 84 triệu m3 nước, 50 đập dâng và 04 trạm bơm phục vụ tưới 13.631 ha đất canh. Trong những năm qua các công trình thủy lợi trên lưu vực sông La Tinh đã đáp ứng cơ bản nhu cầu sử dụng nước cho nông nghiệp, phục vụ sản xuất, góp phần quan trọng vào an ninh lương thực và phát triển kinh tế xã hội của vùng. Tuy vây, do nhiều nguyên nhân, trong đó nguyên nhân khách quan và chủ quan nên các công trình tưới còn bộc lộ những hạn chế và khó khăn nhất định trong quá trình quản lý vận hành. Cụ thể : - Nguyên nhân khách quan: + Do sự biến đổi của khí hậu toàn cầu, diễn biến thời tiết ngày càng bất lợi. Đầu năm hạn hán kéo dài làm thiếu hụt nguồn nước từ các hồ chứa ảnh 1 hưởng đến năng suất và sản lượng vụ Hè Thu; cuối năm mưa, lũ diễn biến bất thường gây thiệt hại tài sản và tính mạng của nhân dân. + Đây là vùng có lượng mưa ít nhất của tỉnh Bình Định, tổng lượng mưa trung bình hàng năm từ 1.700 – 2.200 mm vì vậy dòng chảy đến lưu vực còn hạn chế và không ổn định. - Nguyên nhân chủ quan: + Sự phát triển kinh tế xã hội đặt ra nhu cầu nước ngày càng tăng cho các đối tượng dùng nước; áp lực gia tăng dân số, sự phát triển đa dạng của nền nông nghiệp hàng hoá trên các lĩnh vực trồng trọt, chăn nuôi, thuỷ sản đòi hỏi có sự thay đổi về yêu cầu chất lượng cấp nước. + Phần lớn các công trình tưới có quy mô nhỏ, được xây dựng từ những năm 80 của thế kỷ trước không đáp ứng được nhiệm vụ tưới trong điều kiện thiếu hụt nguồn nước như hiện nay. Từ những lý do trên cho thấy việc “Nghiên cứu lập kế hoạch quản lý và phân phối nguồn nước trên lưu vực sông La Tinh phục vụ phát triển bền vững kinh tế - xã hội của vùng” là rất cần thiết và cấp bách. 2. Mục tiêu nghiên cứu Trên cơ sở nhận xét, đánh giá sự tương quan giữa nguồn nước và nhu cầu dùng nước trên lưu vực, từ đó lập và lựa chọn kế hoạch quản lý và phân phối nguồn nước hợp lý (áp dụng cho hệ thống hồ Hội Sơn, đập Cây Gai và Cây Ké) phục vụ phát triển bền vững kinh tế - xã hội của vùng. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3.1. Đối tượng nghiên cứu - Nhu cầu nước cho các đối tượng dùng nước - Đặc trưng thủy văn dòng chảy - Tính toán cân bằng nước - Lập và lựa chọn kế hoạch quản lý và phân phối nguồn nước. 2 3.2. Phạm vi nghiên cứu Toàn bộ lưu vực sông La Tinh và áp dụng cho hệ thống hồ Hội Sơn, đập Cây Gai và Cây Ké. 4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 4.1. Cách tiếp cận Đề tài chọn hướng tiếp cận như sau: - Tiếp cận kế thừa Nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế xã hội của tỉnh, trong những năm qua Bình Định đã thực hiện rà soát một số quy hoạch như: Rà soát điều chỉnh, bổ sung Quy hoạch cấp nước tỉnh Bình Định đến năm 2010 và tầm nhìn đến 2020 (thực hiện năm 2006); Rà soát Quy hoạch Thủy lợi tỉnh Bình Định đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030. Việc kế thừa có chọn lọc các kết quả nghiên cứu này sẽ giúp đề tài có định hướng giải quyết vấn đề một cách khoa học hơn. - Tiếp cận thực tiễn Điều tra tình hình Dân sinh - Kinh tế, điều kiện tự nhiên, đất đai thổ nhưỡng, tình hình sử dụng đất… trong những năm gần đây, các quy hoạch vùng, các chính sách phát triển kinh tế xã hội, hiện trạng và định hướng phát triển kinh tế xã hội của vùng trong các giai đoạn tiếp theo. Tình hình thiệt hại, suy giảm nguồn lợi kinh tế do không đáp ứng đủ nhu cầu dùng nước. Tiến hành khảo sát thực địa xác định và phân vùng khu tưới, nắm rõ chi tiết hiện trạng và hoạt động của hệ thống công trình thủy lợi trên lưu vực. Điều tra lại tình hình mưa, lưu lượng của các sông trong các khoảng thời gian khác nhau. Các số liệu thực tiễn giúp đánh giá một cách tổng quan về điều kiện tự nhiên, hiện trạng khai thác và sử dụng nước trên lưu vực, nhu cầu dùng nước các ngành kinh tế - xã hội hiện nay và trong tương lai, xu thế biến động các yếu tố khí tượng, thủy văn làm cơ sở đánh giá khả năng cấp nước, từ đó có cơ sở đề xuất giải pháp khắc phục. - Tiếp cận các phương pháp, công cụ hiện đại trong nghiên cứu: 3 Đề tài này ứng dụng, khai thác phần mềm CROPWAT 8.0 để tính toán mức tưới cho các loại cây trồng, phần mềm Mapinfo, công nghệ GIS phục vụ lập bản đồ. 4.2. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp điều tra, thu thập tài liệu, số liệu. - Phương pháp phân tích, xử lý, đánh giá số liệu. - Phương pháp kế thừa: Kế thừa các tài liệu, kết quả tính toán của các dự án quy hoạch, các đề tài nghiên cứu khoa học, điều tra cơ bản thực hiện trên địa bàn vùng nghiên cứu. - Phương pháp ứng dụng các mô hình hiện đại 4 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU 1.1. Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu. Nước là nguồn tài nguyên vô cùng quan trọng cho tất cả các sinh vật trên trái đất. Nếu không có nước thì chắc chắn không có sự sống xuất hiện trên trái đất, thiếu nước thì cả nền văn minh hiện nay cũng không tồn tại được. Từ xưa, con người đã biết đến vai trò quan trọng của nước; các nhà khoa học cổ đại đã coi nước là thành phần cơ bản của vật chất và trong quá trình phát triển của xã hội loài người thì các nền văn minh lớn của nhân loại đều xuất hiện và phát triển trên lưu vực của các con sông lớn như: nền văn minh Lưỡng Hà ở Tây Á nằm ở lưu vực hai con sông lớn là Tigre và Euphrate (thuộc Irak hiện nay); nền văn minh Ai Cập ở hạ lưu sông Nil; nền văn minh sông Hằng ở Ấn Ðộ; nền văn minh Hoàng Hà ở Trung Quốc; nền văn minh sông Hồng ở Việt Nam. Nước bao phủ 71% diện tích của trái đất trong đó có 97% là nước mặn, còn lại là nước ngọt. Trong 3% lượng nước ngọt có trên quả đất thì có khoảng hơn 3/4 lượng nước mà con người không sử dụng được vì nó nằm quá sâu trong lòng đất, bị đóng băng, ở dạng hơi trong khí quyển và ở dạng tuyết trên lục điạ... chỉ có 0,5% nước ngọt hiện diện trong sông, suối, ao, hồ mà con người đã và đang sử dụng. Tuy nhiên, nếu ta trừ phần nước bị ô nhiễm ra thì chỉ có khoảng 0,003% là nước ngọt sạch mà con người có thể sử dụng được và nếu tính ra trung bình mỗi người được cung cấp 879.000 lít nước ngọt để sử dụng (Miller, 1988). Nước đặt dưới áp lực chưa từng có khi dân số và nền kinh tế đang phát triển đòi hỏi nhiều hơn về nó. Thực tế với sự phát triển của thế kỷ 21 đặt ra nhiều thách thức như: an ninh lương thực, đô thị hóa nhanh chóng, an ninh năng lượng, bảo vệ môi trường, thích ứng với biến đổi khí hậu… đòi hỏi sự hành động khẩn cấp để quản lý tài nguyên nước. Qua những luận chứng như trên có thể thấy nước là nguồn tài nguyên hết sức quan trọng nhưng lại là nguồn tài nguyên có giới hạn, và phân bổ không đều theo không gian và thời gian. Trong khi đó nhu cầu sử dụng nước ngày càng tăng cao. Vì vậy việc 5 nghiên cứu, tính toán cân bằng nước, phân bổ nguồn nước hợp lý nhằm phục vụ đời sống con người và đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế xã hội vẫn là lĩnh cần phải tiếp tục được đầu tư nghiên cứu. 1.1.1. Nghiên cứu ngoài nước 1.1.1.1. Tình hình sử dụng nước trên thế giới Khi con người bắt đầu trồng trọt và chăn nuôi thì đồng ruộng dần dần phát triển ở miền đồng bằng màu mỡ, kề bên lưu vực các con sông lớn. Lúc đầu cư dân còn ít và nước thì đầy ắp trên các sông hồ, đồng ruộng, cho dù có gặp thời gian khô hạn kéo dài thì cũng chỉ cần chuyển cư không xa lắm là tìm được nơi ở mới tốt đẹp hơn. Vì vậy, nước được xem là nguồn tài nguyên vô tận và cứ như thế qua một thời gian dài, vấn đề nước chưa có gì là quan trọng. Tình hình thay đổi nhanh chóng khi cuộc cách mạng công nghiệp xuất hiện và càng ngày càng phát triển như vũ bão. Nhu cầu nước càng ngày càng tăng theo đà phát triển của nền công nghiệp, nông nghiệp và sự nâng cao mức sống của con người. Theo sự ước tính, bình quân trên toàn thế giới có chừng khoảng 40% lượng nước cung cấp được sử dụng cho công nghiệp, 50% cho nông nghiệp và 10% cho sinh hoạt. Tuy nhiên, nhu cầu nước sử dụng lại thay đổi tùy thuộc vào sự phát triển của mỗi quốc gia. - Nhu cầu về nước trong công nghiệp: Sự phát triển càng ngày càng cao của nền công nghiệp trên toàn thế giới càng làm tăng nhu cầu về nước, đặc biệt đối với một số ngành sản xuất như chế biến thực phẩm, dầu mỏ, giấy, luyện kim, hóa chất..., chỉ 5 ngành sản xuất này đã tiêu thụ ngót 90% tổng lượng nước sử dụng cho công nghiệp. Thí dụ: cần 1.700 lít nước để sản xuất một thùng bia chừng 120 lít, cần 3.000 lít nước để lọc một thùng dầu mỏ chừng 160 lít, cần 300.000 lít nước để sản xuất 1 tấn giấy hoặc 1,5 tấn thép, cần 2.000.000 lít nước để sản xuất 1 tấn nhựa tổng hợp (Cao Liêm - Trần đức Viên, 1990). - Nhu cầu về nước trong nông nghiệp: Sự phát triển trong sản xuất nông nghiệp như sự thâm canh tăng vụ và mở rộng diện tích đất canh tác cũng đòi hỏi một lượng nước ngày càng cao. Người ta ước tính được 6 mối quan hệ giữa lượng nước sử dụng với lượng sản phẩm thu được trong quá trình canh tác như sau: để sản xuất 1 tấn lúa mì cần đến 1.500 tấn nước, 1 tấn gạo cần đến 4.000 tấn nước và 1 tấn bông vải cần đến 10.000 tấn nước (M.I.Lvovits 1974). - Nhu cầu về nước Sinh hoạt và giải trí: Theo sự ước tính thì các cư dân sinh sống kiểu nguyên thủy chỉ cần 5 -10 lít nước/người/ngày. Ngày nay, do sự phát triển của xã hội nên nhu cầu về nước sinh hoạt và giải trí ngày cũng càng tăng theo nhất là ở các thị trấn và ở các đô thị lớn. Ngoài ra, còn rất nhiều nhu cầu khác về nước trong các hoạt động khác của con người như môi trường, giao thông vận tải, giải trí ở ngoài trời như đua thuyền, trượt ván, bơi lội ... nhu cầu này cũng ngày càng tăng theo sự phát triển của xã hội. 1.1.1.2. Khó khăn và thách thức đối với tài nguyên nước hiện nay. Kể từ đầu thế kỷ 20, lượng nước tiêu thụ toàn cầu tăng 7 lần, chủ yếu do sự gia tăng dân số và nhu cầu về nước của từng đối tượng khác nhau. Theo đánh giá của nhiều cơ quan nghiên cứu về tài nguyên nước, hiện tại có khoảng 1/3 số quốc gia trên thế giới bị thiếu nước và đến 2025 con số này sẽ là 2/3 với khoảng 35% dân số thế giới sẽ rơi vào tình cảnh thiếu nước nghiêm trọng. Hội nghị về nước của Liên hợp quốc vào năm 1997 đã thống nhất “Tất cả mọi người, không phân biệt tuổi tác, địa vị kinh tế, xã hội đều có quyền tiếp cận nước uống với số lượng và chất lượng đảm bảo cho các nhu cầu cơ bản của mình”, theo đó, tiếp cận với nước uống là quyền cơ bản của con người. Tuy nhiên, cho đến nay, số người thiếu nước uống sạch an toàn vẫn đang không ngừng gia tăng. Vì vậy, mối lo về nước không phải của riêng một quốc gia nào. Nước đang trở thành tâm điểm tại nhiều diễn đàn lớn thế giới. Tại Hội nghị Thượng đỉnh về môi trường tại Johannesburg, Nam Phi, nước được xếp ở vị trí cao nhất trong số 5 ưu tiên để phát triển bền vững (WEHAB), đó là: Nước-W; Năng lượng-E; Sức khoẻ-H; Nông nghiệp-A; và Đa dạng sinh học-B. 7 Vấn đề lớn nhất về nguồn nước hiện nay là tình trạng khan hiếm. Phần lớn các quốc gia trên thế giới, nguồn cung cấp nước hiện có không đủ để đáp ứng tất cả các nhu cầu sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp và môi trường. Mục đích sử dụng nước khác nhau của các ngành kinh tế cũng tạo nên áp lực cho tài nguyên nước. Các giá trị của nước dùng trong sinh hoạt và công nghiệp thường là lớn hơn nhiều so với giá trị của nó trong nông nghiệp. Nước dùng để duy trì môi trường có xu hướng bị đánh giá thấp bởi lợi nhuận của nó mang lại thường có giá trị ít hơn đáng kể hơn so với sử dụng trong sinh hoạt. Khi dân số thế giới tăng lên vài tỷ người hoặc nhiều hơn trong vòng 30 năm tới, nhu cầu sử dụng nước cho sinh hoạt tăng lên đáng kể, trong khi nước là nguồn tài nguyên có gới hạn. Điều này sẽ làm hạn chế năng lực sản sản xuất lượng thực trên thế giới và ảnh hưởng nghiêm trong đến môi trường sinh thái. Người ta ước tính rằng lượng nước tiêu thụ toàn cầu sẽ tăng gần 3.800 km3 / năm vào năm 2025. Việc tăng mức tiêu thụ này sẽ gây ra sự suy giảm đáng kể lượng nước bổ sung vào các con sông. Trong khi đó ít nhất 30% lượng dòng chảy trung bình hàng năm của một con sông phải được duy trì tại chỗ để đảm bảo không làm suy giảm hệ sinh thái môi trường. Tuy nhiên hiện nay, một số lượng đáng kể các con sông không đáp ứng duy trì dòng chảy thường xuyên ở mức này. Thiếu hụt nước ngầm, một tình trạng mà trong đó tỷ lệ khai thác từ các tầng ngậm nước vượt quá mức nạp vào của nước thấm từ bên trên, vấn đề này xảy ra ở hầu hết các khu vực của thế giới. Trung Quốc và Ấn Độ ngày nay được ước tính gần 400 triệu người được hỗ trợ thủy lợi để khắc phục sự thiếu hụt dai dẳng của nước trong các tầng chứa nước. Để giảm tình trạng khai tác nước ngầm quá mức dẫn đến sự thiếu hụt nước nghiêm trọng trong tầng ngậm nước, một số quốc gia đã nghiên cứu tìm cách bổ sung nguồn nước mặt từ nơi khác. Điển hình như Trung Quốc có kế hoạch chuyển nước quy mô lớn từ phía Nam (nơi có nguồn nước dồi dào) về phía Bắc (nơi mà nhu cầu sinh hoạt và nông nghiệp tập trung), trong một nỗ lực bù đắp sự thiếu hụt nước ngầm. Tuy nhiên, việc chuyển nước này chỉ là để giảm bớt tình trạng khan hiếm ở các vùng đô thị như Bắc Kinh. Một số nơi khác ở Trung Quốc không có đủ nước, lại nằm cách xa thì khó thực hiện giải pháp này. Thiếu hụt nước ngầm cũng là nguyên nhân của nhiều vấn 8 đề phụ nghiêm trọng như xâm nhập mặn và sụt lún đất, đe dọa sự toàn vẹn của tài nguyên nước ngầm tại các vùng khác nhau trên toàn thế giới. Biến đổi khí hậu và sự nóng lên toàn cầu cũng ảnh hưởng đến nguồn nước ngọt. Mặc dù mô hình khí hậu hiện tại chỉ là một công cụ gần đúng để ước lượng sự thay đổi trong tương lai, nhưng có một sự đồng thuận cao giữa các nhà nghiên cứu rằng lượng mưa sẽ tăng ở các vĩ độ cao hơn và giảm ở vùng cận nhiệt đới. Khi nhiệt độ trung bình tăng, khối lượng của lớp băng tuyết sẽ giảm ở độ cao cao hơn và độ tan băng sẽ xuất hiện sớm hơn so với trước đây. Vấn đề sẽ là đặc biệt nghiêm trọng ở châu Âu, nơi mà 80% lượng nước ngọt từ băng tuyết. Nguồn cung cấp nước trong tương lai cũng đang bị đe dọa bởi sự suy giảm chất lượng nước do ô nhiễm. Bất cứ nơi nào nền kinh tế tiến lên hiện đại hóa đều có nguy cơ ô nhiễm nguồn nước mặt và nước ngầm mà nguyên nhân chính là do chất thải từ các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp… Các bức tranh nổi lên từ nhu cầu nước hiện tại và dự báo trong tương lai cho thấy Tài nguyên nước đang phải đối diện với rất nhiều thách thức. Hậu quả của tình trạng thiếu nước sản xuất lương thực sẽ tăng lên đáng kể trong hai thập kỷ tiếp theo ở nhiều quốc gia, bao gồm cả Ấn Độ và Trung Quốc, có thể mất khả năng sản xuất các thực phẩm cần thiết cho người dân của mình. Sự thiếu hụt nước ngầm, biến đổi khí hậu và sự nhiễm mặn của đất ở các khu vực khô hạn và bán khô hạn sẽ làm trầm trọng thêm vấn đề. Sự phụ thuộc ngày càng tăng của các nước đang phát triển vào nhập khẩu lương thực có thể dễ dàng đạt tới tỉ lệ khủng hoảng trong thế kỷ này. Kết quả chắc chắn sẽ là một sự leo thang xung đột giữa các nước thượng nguồn và hạ nguồn ven sông và giữa các ngành dùng nước khác nhau. Sẽ có áp lực ngày càng tăng đối với môi trường. Tất cả các vấn đề trên sẽ gây ra những khó khăn cho nền kinh tế và bất ổn về chính trị cho các quốc gia (The role of science in solving the world’s emerging water problems by William A. Jury and Henry Vaux, Jr). 9 1.1.2. Nghiên cứu trong nước 1.1.2.1. Tình hình nguồn nước - Nước mặt: Việt Nam nằm trong vùng nhiệt đới ẩm có lượng mưa tương đối lớn trung bình từ 1.800mm - 2.000mm, nhưng lại phân bố không đồng đều mà tập trung chủ yếu vào mùa mưa từ tháng 4 - 5 đến tháng 10, riêng vùng duyên hải Trung bộ thì mùa mưa bắt đầu và kết thúc chậm hơn vài ba tháng. Sự phân bố không đồng đều lượng mưa và dao động phức tạp theo thời gian là nguyên nhân gây nên nạn lũ lụt và hạn hán thất thường gây nhiều thiệt hại lớn đến mùa màng và tài sản ảnh hưởng đến nền kinh tế quốc gia, ngoài ra còn gây nhiều trở ngại cho việc trị thủy, khai thác dòng sông. Theo sự ước tính thì lượng nước mưa hằng năm trên toàn lãnh thổ khoảng 640 km3, tạo ra một lượng dòng chảy của các sông hồ khoảng 313 km3. Nếu tính cả lượng nước từ bên ngoài chảy vào lãnh thổ nước ta qua hai con sông lớn là sông Cửu long (550 km3) và sông Hồng (50 km3) thì tổng lượng nước nhận được hằng năm khoảng 1.240 km3 và lượng nước mà các con sông đổ ra biển hằng năm khoảng 900 km3. Như vậy so với nhiều nước, Việt nam có nguồn nước ngọt khá dồi dào lượng nước bình quân cho mỗi đầu người đạt tới 17.000 m3/ người/ năm (Cao Liêm - Trần đức Viên, 1990). - Nước ngầm: Nước tàng trử trong lòng đất cũng là một bộ phận quan trọng của nguồn tài nguyên nước ở Việt Nam. Mặc dù nước ngầm được khai thác để sử dụng cho sinh hoạt đã có từ lâu đời nay; tuy nhiên việc điều tra nghiên cứu nguồn tài nguyên nầy một cách toàn diện và có hệ thống chỉ mới được tiến hành trong chừng chục năm gần đây. Hiện nay phong trào đào giếng để khai thác nước ngầm được thực hiện ở nhiều nơi nhất là ở vùng nông thôn bằng các phương tiện thủ công, còn sự khai thác bằng các phương tiện hiện đại cũng đã được tiến hành nhưng còn rất hạn chế chỉ nhằm phục vụ cho sản xuất và sinh hoạt ở các trung tâm công nghiệp và khu dân cư lớn mà thôi. 10