Tài liệu Nghiên cứu tình hình cạn kiệt, đề xuất và thiết kế giải pháp công trình đập dâng nước trên dòng chính sông hồng

LỜI CẢM ƠN Luận văn “Nghiên cứu tình hình cạn kiệt, đề xuất và thiết kế giải pháp công trình đập dâng nước trên dòng chính sông Hồng” được hoàn thành tại Trường Đại học Thủy Lợi Hà Nội. Tác giả xin bày tỏ làm cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS Vũ Minh Cát – Khoa Kỹ Thuật Biển- Trường Đại học Thủy Lợi Hà Nội đã tận tình giúp đỡ và hướng dẫn từng bước trong nghiên cứu và hoàn thiện Luận văn. Tác giả cũng xin trân trọng cảm ơn các anh, chị, em thuộc Trung tâm công trình đồng bằng, ven biển và đê điều-Viện Thủy Công-Viện Khoa Học Thủy Lợi Việt Nam đã nhiệt tình giúp đỡ tác giả trong quá trình thực hiện Luận văn. Nhân dịp này tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến các thầy giáo, cô giáo, bạn bè, đồng nghiệp đã tận tình giúp đỡ, chỉ bảo và tạo điều kiện trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu hoàn thiện Luận văn. Cuối cùng tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình đã động viên, hỗ trợ tác giả trong suốt quá trình học tập và hoàn thành Luận văn này. Hà Nội, ngày tháng năm 2014 Tác giả Luận văn Nguyễn Mạnh Trình LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả Nguyễn Mạnh Trình MỤC LỤC MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 CHƯƠNG I: ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN VÀ TÌNH HÌNH NGUỒN NƯỚC TRÊN LƯU VỰC HỆ THỐNG SÔNG HỒNG-THÁI BÌNH ........................................... 4 1.1 Đặc điểm tự nhiên .............................................................................................. 4 1.1.1 Vị trí địa lý.................................................................................................... 4 1.1.2 Đặc điểm địa hình, địa chất, thảm phủ ......................................................... 4 1.1.3 Mạng lưới sông ngòi..................................................................................... 7 1.1.4 Đặc điểm kinh tế- xã hội .............................................................................. 7 1.1.5 Định hướng phát triển kinh tế xã hội............................................................ 9 1.2 Đặc điểm khí hậu, thủy văn trên lưu vực hệ thống sông Hồng-Thái Bình...... 10 1.2.1 Đặc điểm khí hậu ........................................................................................ 10 1.2.2 Đặc điểm thủy văn ...................................................................................... 11 1.2.3 Đặc điểm thủy triều và xâm nhập mặn ....................................................... 13 1.3 Nhu cầu nước và thực trạng nguồn nước trên hệ thống sông Hồng-Thái Bình mùa kiệt .................................................................................................................. 13 1.3.1 Nhu cầu nước mùa kiệt vùng đồng bằng sông Hồng-Thái Bình ................ 13 1.3.2 Thực trạng nguồn nước trên hệ thống sông Hồng –Thái Bình................... 16 1.4 Kết luận Chương I ........................................................................................... 23 CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU CÔNG TRÌNH ĐIỀU TIẾT DÒNG CHẢY TRÊN SÔNG TRONG MÙA KIỆT ............................................ 24 2.1 Tổng quan về tình hình nghiên cứu công trình điều tiết dòng chảy trên sông trong và ngoài nước ................................................................................................ 24 2.1.1 Các nghiên cứu trên thế giới....................................................................... 24 2.1.2 Các nghiên cứu trong nước......................................................................... 30 2.2 Mục đích và yêu cầu cơ bản đối với công trình điều tiết ................................ 34 2.3 Cấu tạo và nguyên lý của công trình điều tiết ................................................. 35 2.3.1 Công nghệ ngăn sông dạng truyền thống ................................................... 35 2.3.2 Công nghệ đập Trụ đỡ ................................................................................ 37 2.3.3 Công nghệ đập Xà lan ................................................................................ 39 2.3.4 Công nghệ đập xà lan liên hợp ................................................................... 41 2.4 Kết luận Chương II .......................................................................................... 43 CHƯƠNG III:MÔ PHỎNG CHẾ ĐỘ DÒNG CHẢY KHU VỰC NGHIÊN CỨU ........ 44 3.1 Phân tích lựa chọn mô hình ............................................................................. 44 3.2 Giới thiệu mô hình thủy lực MIKE 11 ............................................................ 44 3.3 Thiết lập bài toán và sơ đồ mô phỏng thủy lực hệ thống sông Hồng –Thái Bình .... 48 3.3.1 Sơ đồ mạng thủy lực ................................................................................... 48 3.3.2 Tài liệu đầu vào cho mô hình ..................................................................... 49 3.4 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình ................................................................... 52 3.4.1 Kết quả hiệu chỉnh mô hình thủy lực ......................................................... 52 3.4.2 Kết quả kiểm định mô hình thủy lực .......................................................... 54 3.5 Xây dựng kịch bản và mô phỏng dòng chảy theo các kịch bản ...................... 57 3.5.1 Mô phỏng hiện trạng mùa kiệt năm 2007-2008 ......................................... 57 3.5.2 Mô phỏng kịch bản gia tăng lưu lượng từ các hồ thượng nguồn ............... 60 3.5.3 Mô phỏng kịch bản xây dựng đập .............................................................. 65 3.6 Kết luận Chương III ......................................................................................... 70 CHƯƠNG IV: LỰA CHỌN GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH VÀ THIẾT KẾ ĐẬP DÂNG NƯỚC TRÊN DÒNG CHÍNH SÔNG HỒNG......................................... 72 4.1 Mục tiêu và yêu cầu kỹ thuật đối với công trình điều tiết ............................... 72 4.1.1 Mục tiêu chính ............................................................................................ 72 4.1.2 Yêu cầu kỹ thuật trong bố trí, thiết kế công trình điều tiết ........................ 73 4.2 Bố trí tổng thể công trình ................................................................................. 74 4.2.1 Lựa chọn vị trí tuyến .................................................................................. 74 4.2.2 Bố trí tổng thể tại tuyến công trình............................................................. 75 4.3 Thiết kế công trình điều tiết ............................................................................. 77 4.3.1 Tính toán các thông số cơ bản của công trình ............................................ 77 4.3.2 Thiết kế các hạng mục công trình .............................................................. 83 4.3.3 Bố trí âu thuyền ........................................................................................ 103 4.3.4 Kết luận Chương IV ................................................................................. 105 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................................. 106 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 108 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Phân bố diện tích theo cao độ vùng đồng bằng sông Hồng-Thái Bình[14 ... 5 Bảng 1.2: Các loại đất chính trên lưu vực sông Hồng –Thái Bình [12].................. 6 Bảng 1.3: Tình hình sử dụng đất trên lưu vực sông Hồng-Thái Bình năm 2011 [13] .. 6 Bảng 1.4: Dân số các tỉnh thuộc vùng đồng bằng sông qua các năm[13]............... 8 Bảng 1.5: Cơ cấu kinh tế các tỉnh đồng bằng sông Hồng qua các năm[13] ........... 9 Bảng 1.6: Phân phối lượng nước trung bình các mùa [14] ................................... 12 Bảng 1.7: Nhu cầu dùng nước 3 tháng mùa kiệt vùng đồng bằng sông Hồng [12] .... 16 Bảng 1.8: Đặc trưng mực nước thấp nhất các thời kỳ tại trạm thủy văn Hà Nội .. 16 Bảng 1.9: Thống kê lưu lượng, mực nước ngày thực đo tại Sơn Tây và Hà Nội các năm kiệt điển hình [12] ............................................................................................. 17 Bảng 1.10: Tỷ lệ phân lưu của sông Hồng vào sông Đuống qua các thời kỳ [10] . 20 Bảng 1.11: Các thông số thiết kế các hồ chứa thượng nguồn[7] ............................ 21 Bảng 2.1: Tổng hợp một số công trình ngăn dòng trên thế giới[9] ....................... 24 Bảng 3.1: Kết quả hiệu chỉnh thông số mô hình trong mùa kiệt 2001 .................. 52 Bảng 3.2: Kết quả kiểm định mô hình trong mùa kiệt 2003 ................................. 54 Bảng 3.3: Kết quả tính toán đặc trưng mực nước tại các vị trí dọc sông Hồng, Đuống mùa kiệt 2008 (từ 1/12-30/4) ........................................................................ 59 Bảng 3.4: Lưu lượng xả từ các hồ chứa cấp nước cho hạ du mùa kiệt 2008 ........ 60 Bảng 3.5: Lưu lượng xả từ các hồ 2 đợt trong năm 2011 (m3/s) .......................... 60 Bảng 3.6: Mực nước lớn nhất tại các vị trí trong các đợt xả tăng cường trường hợp chưa xây dựng đập .................................................................................................... 61 Bảng 3.7: Độ tăng mực nước bình quân tại các vị trí dọc sông Hồng trong xả đợt .... 62 Bảng 3.8: Thời gian duy trì mực nước trong các đợt xả ....................................... 64 Bảng 3.9: Quy mô kích thước công trình .............................................................. 66 Bảng 3.10: Đặc trưng mực nước lớn nhất, nhỏ nhất tại các vị trí ........................... 67 Bảng 3.11: Độ tăng giảm mực nước khi có đập so với trường hợp tự nhiên .......... 68 Bảng 3.12: Lưu lượng phân cho sông Đuống lớn nhất và nhỏ nhất ....................... 68 Bảng 3.13: Lưu lượng dòng chảy và lưu tốc tại các vị trí dự kiến xây dựng đập ... 70 Bảng 4.1: Thông số mực nước công trình ............................................................. 84 Bảng 4.2: Hệ số tổ hợp tải trọng theo 22TCN 272-2005 ...................................... 85 Bảng 4.3: Tổ hợp tải trọng tại mặt cắt đáy trụ pin ................................................ 87 Bảng 4.4: Tổ hợp tải trọng tại mặt cắt đáy móng .................................................. 87 Bảng 4.5: Sức chịu tải đất nền ............................................................................... 88 Bảng 4.6: Áp lực đáy móng tương ứng cường độ tính toán I – giữ ngọt .............. 89 Bảng 4.7: Tổ hợp tải trọng sử dụng tác dụng đáy móng ....................................... 92 Bảng 4.8: Đặc trưng hình học của đáy móng quy ước .......................................... 94 Bảng 4.9: Sức chịu tải tại mũi cọc của nền ........................................................... 96 Bảng 4.10: Tính lún tại tâm móng ........................................................................... 97 Bảng 4.11: Tổ hợp mực nước tính toán................................................................... 99 Bảng 4.12: Trị số To ứng với tỷ số L0/T0 ............................................................ 100 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Diễn biến lưu lượng nhỏ nhất mùa kiệt và mực nước tại Hà Nội.........18 Hình 2.1: Cống Maeslandtkering 1997 .................................................................26 Hình 2.2: Cống Oosterschelde 1986 .....................................................................27 Hình 2.3: Cống Hollandse Ijssel 1953 ..................................................................27 Hình 2.4: Đập Braddock .......................................................................................28 Hình 2.5: Đập ngăn sông Ems 2002 .....................................................................29 Hình 2.6: Đập sông Thames 1984.........................................................................29 Hình 2.7: Đập sông Vince .....................................................................................30 Hình 2.8: Đập đáy với cửa van có dạng mái nhà ..................................................31 Hình 2.9: Đập ngăn mặn Thảo Long-Thừa Thiên Huế.........................................31 Hình 2.10: Các công trình được áp dụng công nghệ đập trụ đỡ .............................32 Hình 2.11: Cống Minh Hà –Cà Mau (Xà lan hộp, Bc=10m, cửa van Inoxcompossite, hoàn thành năm 2007) ...........................................................................33 Hình 2.12: Cống KH8C- Kiên Giang (Xà lan hộp, Bc=10m, cửa van Inoxcompossite, hoàn thành năm 2007) ...........................................................................33 Hình 2.13: Cống Thầy Ký –Hậu Giag (Xà lan hộp, Bc=8m, cửa van Inoxcompossite, hoàn thành năm 2007) ...........................................................................34 Hình 2.14: Cắt ngang cống truyền thống ................................................................36 PP1: Xây cống dẫn dòng qua lòng sông ...................................................................36 Hình 2.15: Phương pháp xây dựng cống truyền thống ...........................................37 Hình 2.16: Kết cấu chung đập Trụ đỡ.....................................................................38 Hình 2.17: Kết cấu đập Xà lan ................................................................................40 Hình 2.18: Mô hình tổng thể một đơn nguyên xà lan .............................................42 Hình 2.19: Mô hình cấu tạo xà lan ..........................................................................42 Hình 3.1: Sơ đồ tính toán thủy lực hệ thống sông Hồng-Thái Bình .....................49 Hình 3.2: So sánh mực nước tính toán và thực đo tại một số trạm thủy văn cơ bản ...............................................................................................................53 Hình 3.3: So sánh kết quả lưu lượng tính toán và thực đo tại trạm Sơn Tây, Hà Nội và Thượng Cát ...........................................................................................................54 Hình 3.4: So sánh mực nước tính toán và thực đo tại một số trạm thủy văn cơ bản ...............................................................................................................56 Hình 3.5: So sánh lưu lượng dòng chảy tính toán và thực đo tại trạm Sơn Tây, Hà Nội và Thượng Cát ....................................................................................................56 Hình 3.6: Mực nước thực đo và mô phỏng tại các trạm thủy văn ........................58 Hình 3.7: So sánh lưu lượng dòng chảy tính toán và thực đo tại trạm Sơn Tây, Hà Nội và Thượng Cát ....................................................................................................58 Hình 3.8: Đường mực nước lớn nhất và nhỏ nhất dọc sông Hồng theo các phương án xả tăng cường từ các hồ Hòa Bình, Thác Bà và Tuyên Quang ............................63 Hình 3.9: Đường mực nước lớn nhất và nhỏ nhất dọc sông Đuống theo các phương án xả tăng cường từ các hồ Hòa Bình, Thác Bà và Tuyên Quang ............................63 Hình 3.10: Vị trí các tuyến công trình điều tiết dự kiến .........................................66 Hình 4.1: Hình 4.2: Hình 4.3: Hình 4.4: Hình 4.5: Hình 4.6: Hình 4.7: Hình 4.8: Hình 4.9: Hình 4.10: Hình 4.11: Hình 4.12: Vị trí đề xuất xây dựng đập đoạn hạ lưu cống Xuân Quan ..................75 Sơ đồ bố trí tổng thể công trình chính diện từ phía hạ lưu ...................76 Sơ đồ bố trí tổng thể mặt bằng tuyến công trình ..................................76 Mặt cắt địa chất tuyến công trình .........................................................80 Đường tần suất mực nước lớn nhất tại trạm Hà Nội.............................81 Kết cấu trụ giữa.....................................................................................86 Sơ đồ mặt bằng bố trí cọc đáy bệ trụ ....................................................92 Sơ đồ tính lún khối móng dưới trụ ........................................................93 Biểu đồ ứng suất gây lún và ứng suất bản thân nền .............................98 Sơ đồ tính toán thấm dưới dầm van ....................................................100 Kết quả tính toán thấm bằng phần mềm GeoStudio Seep/W .............102 Bố trí âu thuyền và khu vực neo đậu ..................................................104 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Hệ thống sông Hồng, sông Thái Bình có diện tích lưu vực 169.020 km2, phần lưu vực thuộc lãnh thổ Việt Nam chiếm 51% tương ứng 86.720km2. Dòng chính sông Hồng có chiều dài 1.140 km, trong đó 640 km chảy trên đất Trung Quốc, 500 km chảy trên địa phận Việt Nam. Vùng đồng bằng sông Hồng 11 tỉnh và một phần lãnh thổ của các tỉnh Phú Thọ, Thái Nguyên, Bắc Giang, Quảng Ninh. Hệ thống sông Hồng do 3 sông Thao, Đà và Lô hợp thành tại ngã 3 Việt Trì. Ở hạ lưu, sông Hồng có các phân lưu: Đáy, Đuống, Luộc, Trà Lý, Đào, Ninh Cơ, trong đó sông Đuống (dài 64 km), sông Luộc (dài 74 km) chuyển nước từ sông Hồng sang sông Thái Bình; sông Trà Lý (dài 64 km), phân lưu tả ngạn sông Hồng đổ ra biển, sông Đào Nam Định (dài 31,5 km) đưa nước sông Hồng sang sông Đáy, sông Ninh Cơ (dài 51,8 km) chảy ra biển. Đồng bằng sông Hồng là vùng kinh tế, chính trị, văn hoá và xã hội quan trọng của đất nước, là nơi có mật độ dân số cao nhất ở nước ta. Trong vùng có nhiều thành phố và công trình quan trọng trong đó có thủ đô Hà Nội. Vì vậy việc quản lý khai thác nguồn nước sông Hồng phục vụ sản xuất, phát triển kinh tế xã hội có một ý nghĩa cực kỳ quan trọng trong sự phát triển chung của cả nước. Từ trước tới nay, vấn đề chống lũ và chống hạn cho Đồng bằng Bắc Bộ nói chung và trên hệ thống sông Hồng nói riêng luôn là vấn đề được quan tâm hàng đầu trong công tác thủy lợi vùng Đồng bằng Bắc Bộ. Những năm vừa qua, khi mà vấn đề lũ lụt trên sông đã phần nào kiểm soát được thì tình trạng hạn hán lại trở nên nghiêm trọng hơn bao giờ hết. Hàng trăm trạm bơm, cống lấy nước ven sông không thể vận hành do bị hạ thấp đầu nước dưới mức cho phép, hàng trăm ngàn ha đất canh tác có nguy cơ thiếu nước trầm trọng, giao thông thủy bị tắc nghẽn, v.v.. Điều đó đặt ra một vấn đề cấp bách là phải có những giải pháp tháo gỡ tình trạng cạn, kiệt nguồn nước trên sông Hồng nhằm đảm bảo sự ổn định cho phát triển kinh tế xã hội vùng. 2 Ngày 17 tháng 10 năm 2012, Thủ tướng Chính phủ đã ký quyết định số 1554/QĐTTg, phê duyệt Quy hoạch tổng thể thủy lợi vùng đồng bằng sông Hồng giai đoạn 2012 2020 và định hướng đến năm 2050 trong điều kiện biến đổi khí hậu, nước biển dâng trong đó phương án cấp nước trên dòng chính thực hiện các giải pháp: sử dụng hệ thống hồ chứa thượng nguồn sông Hồng (Sơn La, Hòa Bình, Lai Châu, Thác Bà, Tuyên Quang), xây dựng công trình dâng mực nước trên dòng chính, xây dựng cống Thái Bình trên sông Thái Bình, cống Sông Mới trên sông Mới và một số công trình khác vùng cửa sông để đảm bảo điều tiết cấp nước phát triển kinh tế xã hội vùng đồng bằng sông Hồng. Như vậy, song song với việc nghiên cứu dòng chảy lũ cho hệ thống sông Hồng, vấn đề nghiên cứu dòng chảy kiệt và các giải pháp khoa học công nghệ tương ứng cần phải được chú trọng, đầu tư một cách đúng mức. Việc sử dụng tổng hợp nguồn nước theo hướng đa mục tiêu mang lại hiệu quả rất lớn, việc xây dựng các công trình điều tiết trên sông nhằm khai thác tối đa nguồn lợi của chúng có một ý nghĩa chiến lược quan trọng trong phát triển kinh tế xã hội của cả nước nói chung cũng như đối với vùng kinh tế trọng điểm Bắc Bộ nói riêng. 2. Mục tiêu của đề tài - Nghiên cứu, đánh giá tình hình cạn kiệt dòng chảy trên sông Hồng. - Đề xuất giải pháp và thiết kế công trình điều tiết dòng chảy mùa kiệt, nâng cao đầu nước đảm bảo cấp nước phục vụ phát triển kinh tế xã hội vùng đồng bằng sông Hồng. 3. Nội dung, phương pháp nghiên cứu và các kết quả đạt được 3.1. Nội dung Các nội dung chính nghiên cứu của luận văn bao gồm: Nội dung 1: Nghiên cứu, đánh giá thực trạng tình hình cạn kiệt trên sông Hồng trong những năm gần đây. Nội dung 2: Mô phỏng trường dòng chảy mùa cạn theo các kịch bản khác nhau. Nội dung 3: Đề xuất và thiết kế giải pháp công trình đập điều tiết nước trên dòng chính sông Hồng. 3 3.2. Phương pháp nghiên cứu Đề tài áp dụng các phương pháp nghiên cứu sau: 1.Thu thập, điều tra bổ sung các tài liệu, số liệu liên quan - Thu thập các tài liệu liên quan đến tình hình cạn kiệt trên sông Hồng; - Thu thập các tài liệu liên quan đến công trình điều tiết nước trên sông, ứng dụng công nghệ mới trong thiết kế xây dựng các công trình điều tiết nước trên sông; - Thu thập các tài liệu về về khí tượng, thủy văn phục vụ tính toán điều kiện biên cho thiết kế công trình của đề tài; - Thu thập bổ sung các tài liệu có liên quan khác. 2. Phương pháp thống kê Trên cơ sở tài liệu khí tượng thủy văn, dân sinh kinh tế và kỹ thuật sử dụng phương pháp thống kê xác định các đặc trưng thủy văn, địa chất, địa hình, địa mạo làm đầu vào cho các mô phỏng và thiết kế công trình. 3. Phương pháp kế thừa các kết quả nghiên cứu đã thực hiện Kế thừa các tài liệu, các công trình khoa học đã được công nhận có liên quan đến đề tài, từ đó lựa chọn đề xuất giải pháp thiết kế phù hợp với điều kiện tự nhiên, khả năng thiết bị, con người, nguồn vốn công trình điều tiết. 4. Phương pháp sử dụng mô hình toán Phương pháp mô hình thủy lực, mô hình tính toán ổn định công trình để tính toán cho các trường hợp, phương án làm cơ sở đưa ra những luận chứng khoa học cho giải pháp công nghệ áp dụng trong đề tài. 4 CHƯƠNG I: ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN VÀ TÌNH HÌNH NGUỒN NƯỚC TRÊN LƯU VỰC HỆ THỐNG SÔNG HỒNG-THÁI BÌNH 1.1 Đặc điểm tự nhiên 1.1.1 Vị trí địa lý Lưu vực sông Hồng - sông Thái Bình là một lưu vực sông liên quốc gia chảy qua 3 nước: Việt Nam, Trung Quốc, Lào với tổng diện tích tự nhiên là: 169.020 km2. Vùng đồng bằng châu thổ sông nằm hoàn toàn trong lãnh thổ Việt Nam có diện tích ước tính khoảng 17.000 km2. Chiều dài sông Hồng trong lãnh thổ Việt Nam khoảng 328 km. Phần lưu vực nằm ở Trung quốc là: 81.200 km2 chiếm 48 % diện tích toàn lưu vực; phần lưu vực nằm ở Lào là: 1.100 km2 chiếm 0,7 % diện tích toàn lưu vực; và phần lưu vực nằm ở Việt Nam là: 86.680 km2 chiếm 51,3 % diện tích lưu vực. Sông Hồng là con sông lớn thứ hai (sau sông Mê Kông) chảy qua Việt Nam đổ ra biển Đông. Sông Hồng được hình thành từ 3 sông nhánh lớn là sông Đà, sông Lô và sông Thao. Sông Thái Bình cũng được hình thành từ 3 nhánh sông lớn là sông Cầu, sông Thương và sông Lục Nam. Hai hệ thống sông được nối thông với nhau bằng sông Đuống và sông Luộc tạo thành lưu vực sông Hồng - sông Thái Bình. Lưu vực sông Hồng - sông Thái Bình được giới hạn từ 20o23’ đến 25o30’ vĩ độ Bắc và từ 102o 10’ đến 107o10’ kinh độ Đông. + Phía Bắc giáp lưu vực sông Trường Giang và sông Châu Giang của Trung Quốc. + Phía Tây giáp lưu vực sông Mê Kông. + Phía Nam giáp lưu vực sông Mã. + Phía Đông giáp vịnh Bắc Bộ. 1.1.2 Đặc điểm địa hình, địa chất, thảm phủ 1.1.2.1 Đặc điểm địa hình Lưu vực sông Hồng-Thái Bình là nơi tổng hợp của nhiều loại địa hình, gồm ven biển, đồng bằng, trung du và rừng núi. Các loại địa hình này đều chiếm một diện tích đáng kể so với toàn bộ lưu vực. Địa hình vực sông Hồng-Thái Bình có xu thế thấp dần theo hướng Tây Bắc và Đông Nam. 5 Bảng 1.1: Phân bố diện tích theo cao độ vùng đồng bằng sông Hồng-Thái Bình14 Cao độ Diện tích (ha) Diện tích luỹ tích (ha) % <1 293.020 293.020 29.9 1-2 279.300 572.320 58.4 2-3 3-4 4-5 134.260 115.420 41.300 706.580 822.000 863.300 72.1 83.9 88.1 5-6 6-7 19.680 41.160 882.980 924.140 90.1 94.3 7-8 8-9 14.700 15.680 938.840 954.520 95.8 97.4 >9 25.480 980.000 100.0 1.1.2.2 Đặc điểm địa chất, thổ nhưỡng a, Địa chất Địa chất lưu vực sông Hồng được phân bố trên vùng đứt gãy kiến tạo mạnh và phức tạp. Quá trình kiến tạo địa chất đã hình thành các tầng nham thạch khác nhau. Đó chính là nguồn tạo thành đất đai và các loại khoáng sản. Các vận động tạo sơn đã làm thành địa hình núi cao, cao nguyên và đồng bằng. Lưu vực thuộc vùng uốn nếp Bắc Bộ kéo dài từ phía Nam (sông Mã) lên phía Bắc (biên giới Việt Trung). Đồng bằng là vùng bồi tụ dày, trầm tích đệ tứ có độ dày hơn 100 m có nơi gần 400 m. Những lún sụt, đứt gãy của nền địa chất tạo ra các hồ và dòng sông. b, Thổ nhưỡng, thảm phủ Trên lưu vực sông Hồng có nhiều loại thổ nhưỡng có từ nguồn gốc các loại đá khác nhau. Ở miền núi và trung du thổ nhưỡng phổ biến là đất đỏ vàng ít thấm nước, chân các vùng núi cao thường phổ biến loại đất vàng đỏ trên đá mắc ma tầng dày (dãy Hoàng Liên Sơn, dãy Tây Côn Lĩnh), đồng bằng là đất phù sa, đất cát, đất mặn ven biển. Theo tài liệu điều tra của Viện Nông hoá Thổ nhưỡng, trong lưu vực sông Hồng Thái Bình có 10 loại đất chính như bảng dưới đây: 6 Bảng 1.2: Các loại đất chính trên lưu vực sông Hồng –Thái Bình 12 Tên các loại đất TT Diện tích (ha) 1 Đất phù sa sông Hồng 1.239.000 2 Đấy chiêm trũng Glây 140.000 3 Đất chua mặn 79.209 4 Đất mặn 90.062 5 Đất bạc màu 6 Đất đen 7 Đất Feralit đỏ vàng 8 Đất Feralit đỏ nâu trên đá vôi 9 Đất Feralit đỏ vàng có mùn trên núi 10 Đất mòn alít trên núi cao 123.285 3.700 4.465.856 229.295 2.080.342 223.035 Ở vùng đồng bằng sông Hồng diện tích đất dành cho nông nghiệp chiếm tỷ trọng lớn nhất đến 65% tổng diện tích đất tự nhiên của vùng chiếm 5,3% tổng diện tích nông nghiệp của cả nước. Diện tích rừng có xu hướng tăng lên trong những năm gần đây: năm 1995 là 28,2%, năm 1999 là 33,2%, đến năm 2006 là 44,2%. Bảng 1.3: Tình hình sử dụng đất trên lưu vực sông Hồng-Thái Bình năm 2011 13 Đơn vị: 1000ha Tỉnh,TP Cả nước Đồng Bằng Sông Hồng Hà Nội Vĩnh Phúc Bắc Ninh Quảng Ninh Hải Dương Hải Phòng Hưng Yên Thái Bình Hà Nam Nam Định Ninh Bình Đất nông nghiệp 26371,52 1397,10 186,13 86,52 48,04 461,28 104,88 81,90 58,29 106,10 54,78 113,47 95,72 Đất lâm nghiệp 15405,82 498,94 24,39 32,43 0,63 390,33 10,86 1,41 6,27 4,25 28,37 Đất ở 695,33 141,12 37,00 8,66 10,06 10,08 15,62 13,83 10,02 13,02 5,70 10,92 6,23 Đất chưa sử dụng 2948,28 96,99 8,63 2,16 0,57 63,64 0,55 3,91 0,45 1,67 3,76 3,64 8,01 7 1.1.3 Mạng lưới sông ngòi Hệ thống sông Hồng gồm 3 sông lớn là sông Đà, sông Thao và sông Lô. Ba sông này hợp lưu tại vùng Trung Hà - Việt Trì. Hệ thống sông Thái Bình được hình thành từ 3 nhánh sông lớn là sông Cầu, sông Thương và sông Lục Nam ba nhánh sông gặp nhau tại Phả Lại tạo thành dòng chính sông Thái Bình. Sông Thao là dòng chính của sông Hồng và đổ ra biển tại cửa Ba Lạt, Trà Lý, Lạch Giang và cửa Đáy). Sông Đà là sông cấp I của hệ thống sông Hồng, phần thượng nguồn bên Trung Quốc còn có tên gọi là Lý Tiên, cũng bắt nguồn từ vùng núi cao Vân Nam Trung Quốc. Diện tích lưu vực là 52900 km2, trong đó 26800 km2 nằm trong lãnh thổ nước ta. Sông Đà chảy theo hướng Tây Bắc – Đông Nam. Trên sông Đà ở địa phận Việt Nam hiện nay có thủy điện Sơn La và Hòa Bình là các thủy điện lớn vào bậc nhất Đông Nam Á. Sông Thao là dòng chính của sông Hồng, bắt nguồn từ dãy núi Ngụy Sơn cao trên 2000m thuộc tỉnh Vân Nam Trung Quốc (ở Trung Quốc sông Thao còn có tên là sông Nguyên). Sông Thao có chiều dài sông: 902 km (tính đến Việt Trì) trong đó trong nước là 332 km; diện tích lưu vực là 51800 km2 (phần trong nước là 12000 km2). Tại Việt Trì sông Thao hợp lưu với sông Đà, sông Lô Gâm rồi chảy ra Biển Đông gọi là sông Hồng. Sông Thao chảy thẳng ít khúc khuỷu độ dốc lòng sông lớn. Sông Lô cũng là một sông nhánh lớn của sông Hồng, có diện tích là 39000 km2 (trong đó trong nước: 22600 km2, ngoài nước: 164000 km2) và chiều dài sông: 470 km (trong nước: 275 km), bắt nguồn từ vùng núi cao Vân Nam -Trung Quốc. Sông Lô có nhiều nhánh sông lớn phân bố dạng hình quạt. Nhánh sông Gâm có thủy điện Tuyên Quang, sông Chảy có thủy điện Thác Bà và sông Phó Đáy có đập Liễn Sơn, toàn bộ hệ thống được gọi là sông Lô Gâm. 1.1.4 Đặc điểm kinh tế- xã hội 1.1.4.1 Dân số Mặc dù chỉ chiếm 6% diện tích lãnh thổ cả nước nhưng đồng bằng sông Hồng là nơi tập trung dân cư đông nhất cả nước. Theo số liệu Tổng điều tra Dân số và Nhà ở của 8 Tổng cục Thống kê, tính đến năm 2011, số dân của vùng là 20.081.000 người, chiếm 22,8% dân số cả nước. Mật độ dân số trung bình hiện nay của vùng là 96 người/km2, trong khi đó mật độ dân số trung bình của cả nước là 26,8 người/km2. Mặc dù tỉ lệ gia tăng tự nhiên của dân số trong vùng giảm mạnh (bình quân gia tăng dân số giai đoạn 1999 – 2009 là 0,9%/năm) nhưng mật độ dân số vẫn cao, gấp 3,6 lần so với mật độ trung bình của cả nước, gấp gần 2,2 lần so với Đồng bằng sông Cửu Long… Bảng 1.4: Dân số các tỉnh thuộc vùng đồng bằng sông qua các năm13 Dân số trung bình (Nghìn người) Cả nước I ĐB sông Hồng II Hà Nội 1 Hải Phòng 2 TT Vĩnh Phúc 3 Bắc Ninh 4 Hải Dương 5 Hưng Yên 6 Hà Nam 7 Nam Định 8 Thái Bình 9 Ninh Bình 10 Quảng Ninh 11 1.1.4.2 Lao động 2008 2009 2010 2011 85118.7 86025 86932.5 87840 19473.7 19620.3 19834.5 20081 6381.8 6472.2 6617.9 6779.3 1824.1 1840.4 1857.8 1878.6 993.8 1000.4 1008.3 1014.6 1018.1 1700.8 1126.2 786.9 1826.1 1782.7 898.1 1135.1 1026.7 1706.8 1128.6 786.2 1828.4 1784.5 899.6 1146.5 1041.2 1712.8 1132.3 786.3 1830 1784.5 901.7 1161.6 1060.3 1718.9 1137.3 786.9 1833.5 1786 907.8 1177.9 Lực lượng lao động của vùng năm 2009 là 11,1 triệu lao động, chiếm 22,6 % lực lượng lao động toàn quốc. Đây là một thuận lợi vì vùng có nguồn lao động dồi dào với truyền thống kinh nghiệm sản xuất phong phú, chất lượng lao động dẫn đầu cả nước (số người tốt nghiệp trung học phổ thông trở lên chiếm 35,9 % lực lượng lao động). Trong những năm tới cần có các chương trình về khai thác nguồn lực lao động, tạo việc làm và đào tạo nghề để giảm sức ép lên sản xuất nông nghiệp của vùng. 1.1.4.3 Cơ cấu kinh tế Cùng với tốc độ tăng cao liên tục và khá ổn định của GDP, cơ cấu ngành kinh tế vùng đã có sự thay đổi theo hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Đó là tỷ trọng trong GDP 9 của các ngành nông, lâm thủy sản đã giảm nhanh từ 33,53% năm 2000 xuống còn 18,76 % năm 2005 và năm 2008 chỉ còn 13,9 % đến 2011 là 12%. Tỷ trọng công nghiệp – xây dựng trong GDP biến động không nhiều năm 2000 là 43,86 %; năm 2005 là 40,29 % , năm 2008 là 43,2% và đến năm 2011 đạt 45 %. Tỷ trọng dịch vụ trong GDP tăng nhanh từ 22,61% năm 2000 lên 42,44 % năm 2005, năm 2008 là 42,9% và đến 2011 là 45,4%. Chuyển dịch cơ cấu kinh tế đã làm thay đổi cơ cấu lao động của vùng theo xu hướng: Số lao động trong các ngành công nghiệp và dịch vụ ngày càng tăng lên, trong khi số lao động ngành nông nghiệp ngày càng giảm đi. Bảng 1.5: Cơ cấu kinh tế các tỉnh đồng bằng sông Hồng qua các năm13 Năm 2008 2009 2010 2011 - Nông, lâm nghiệp và thuỷ sản 22.2 20.9 20.6 22 - Công nghiệp và xây dựng 40.4 40.8 41.6 40.8 - Dịch vụ 37.4 38.3 37.8 37.2 - Nông, lâm nghiệp và thuỷ sản 13.9 13 12.2 12 - Công nghiệp và xây dựng 43.2 44 45 45.4 - Dịch vụ 42.9 43 42.8 42.6 1. Cả nước 2. Đồng bằng sông Hồng 1.1.5 Định hướng phát triển kinh tế xã hội Theo quyết định số 795/QĐ-TTg ngày 23/5/2013 của Thủ tướng Chính Phủ về phê duyệt Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội vùng Đồng bằng sông Hồng đến năm 2020 với các mục tiêu chính sau: + Nâng tỷ trọng đóng góp cho GDP cả nước của vùng từ 24,7% năm 2010 lên 26,6% năm 2015 và 28,7% năm 2020; + Phấn đấu đến năm 2020 tỷ trọng nông nghiệp trong GDP của vùng đạt 7-7,5%; công nghiệp, xây dựng từ 45-47%; dịch vụ từ 46-48%; 10 + Dân số trong vùng đến 2015 vào khoảng 20,8 triệu người, đến năm 2020 khoảng hơn 21,7 triệu người (tốc độ tăng dân số trung bình của vùng khoảng 0,93%/năm trong cả thời kỳ 2011-2020). 1.2 Đặc điểm khí hậu, thủy văn trên lưu vực hệ thống sông Hồng-Thái Bình 1.2.1 Đặc điểm khí hậu 1.2.1.1 Chế độ nhiệt Chế độ nhiệt của khu vực phù hợp với nền nhiệt độ của khu vực nhiệt đới, có nhiệt độ trung bình cao, nhiệt độ trung bình năm trên lưu vực dao động từ 15 - 250C. Nhiệt độ không khí trung bình năm có xu thế giảm dần theo sự tăng của độ cao địa hình: dưới 150C ở vùng núi cao, 20 -24 0C ở vùng trung du và đồng bằng. 1.2.1.2 Chế độ gió Hướng gió thịnh hành trong mùa hè là gió nam và đông nam. Mùa đông thường có gió bắc và đông bắc. Tốc độ gió trung bình là 2 – 3 m/s. Tốc độ gió trung bình nhiều năm tại một số trạm trên lưu vực sông Hồng như bảng dưới đây: 1.2.1.3 Bốc hơi Lượng bốc hơi đo bằng ống Piche: Bốc hơi trung bình năm dao động từ 900 – 1000 mm ở vùng Tây Bắc (Lai Châu 933,4mm), 500 - 900 mm ở vùng Việt Bắc (Sa Pa 723,9mm; Hà Giang 831mm), 560 - 1050 mm ở vùng Đông Bắc (925,7mm) và 900 - 1000 mm ở vùng đồng bằng (Hà Nội 975,1mm). 1.2.1.4 Độ ẩm Độ ẩm tương đối trung bình nhiều năm trên lưu vực là 80 - 90%, thời kỳ khô hanh là 80%, thời kỳ ẩm ướt độ ẩm đạt tới 90%. Độ ẩm không khí biến đổi theo mùa, cao trong mùa mưa và thấp trong mùa khô. 1.2.1.5 Chế độ mưa Lượng mưa trên lưu vực sông Hồng khá phong phú, bình quân nhiều năm trên toàn lưu vực khoảng 1500 mm/năm. Chính lượng mưa đã hình thành tài nguyên nước phong phú của lưu vực. Theo không gian, các trung tâm mưa lớn bao gồm: khu vực Bắc Quang thuộc 11 sườn núi Tây Côn Lĩnh với Xo lớn nhất đạt tới gần 5.000 mm; dãy núi Hoàng Liên Sơn có lượng Xo khoảng trên 3.000 mm/năm; các khu vực Tam Đảo và Ba Vì đạt 2.400 mm/năm. Vùng ít mưa 1.200 - 1.500 mm (Bảo Lạc, Mộc Châu, Sơn La, Bắc Giang), vùng mưa trung bình (1.700 - 2.000 mm) là vùng đồng bằng, trung du, bắc bộ. Lượng mưa trong mùa mưa chiếm khoảng 75-85% lượng mưa năm, Trong các tháng mùa kiệt vẫn còn có lượng mưa chiếm khoảng 2025 % lượng mưa cả năm. Nhưng các tháng XII đến tháng III mưa nhỏ và nhất là hai tháng XII và I thời tiết khô hanh, tháng II và tháng III tuy đã có mưa nhưng chỉ là mưa phùn. 1.2.2 Đặc điểm thủy văn 1.2.2.1 Đặc điểm dòng chảy năm Dòng chảy trên lưu vực sông Hồng - sông Thái Bình được hình thành từ mưa và khá dồi dào. Tổng lượng bình quân nhiều năm qua Sơn Tây khoảng 118 tỷ m3 tương ứng với lưu lượng 3743 m3/s, nếu tính cả sông Thái Bình, sông Đáy và vùng đồng bằng thì tổng lượng dòng chảy đạt tới 135 tỷ m3, trong đó 82,54 tỷ m3 (tương đương 61,1%) lượng dòng chảy sản sinh tại Việt Nam và 52,46 tỷ m3 (tương đương 38,9%) là sản sinh trên lãnh thổ Trung Quốc. Tuy nhiên, do địa hình chia cắt, lượng mưa phân bố không đều nên dòng chảy trên các phần lưu vực cũng rất khác nhau. Tài nguyên nước mặt lưu vực sông Hồng - Thái Bình được phân chia theo các lưu vực sông như sau 12: - Sông Đà đến Hoà Bình: 55,4 tỷ m3, chiếm 41,4 %; - Sông Thao đến Yên Bái: 24,2 tỷ m3, chiếm 18,1 %; - Sông Lô đến Phù Ninh: 32,6 tỷ m3, chiếm 24,4 %; - Sông Thái Bình đến Phả Lại: 7,9 tỷ m3, chiếm 5,9 %; Khu vực sông Đáy và đồng bẳng: 7,7 tỷ m3, chiếm 5,8 % tổng lượng dòng chảy trên lưu vực.