Tính toán cân bằng nước hệ thống lưu vực sông Cầu bằng mô hình Mike Basin

  • Số trang: 108 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 40 |
  • Lượt tải: 0
tailieuonline

Đã đăng 27372 tài liệu

Mô tả:

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ------------------------ Nguyễn Phương Nhung TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NƯỚC HỆ THỐNG LƯU VỰC SÔNG CẦU BẰNG MÔ HÌNH MIKE BASIN Chuyên ngành: Thủy văn học Mã số: 60 44 90 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. NGUYỄN THANH SƠN Hà Nội – 2011 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH...................................................................................................4 DANH MỤC BẢNG………………………………………………………………..5 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT……………………………………………………7 MỞ ĐẦU....................................................................................................................8 Chương 1. ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ XÃ HỘI LƯU VỰC SÔNG CẦU....................................................................................................10 1.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên............................................................................10 1.1.1. Vị trí địa lý...........................................................................................10 1.1.2. Địa hình...............................................................................................10 1.1.3. Địa chất................................................................................................12 1.1.4. Thổ nhưỡng..........................................................................................13 1.1.5. Thảm phủ thực vật................................................................................13 1.1.6. Đặc điểm khí hậu.................................................................................14 1.1.7. Đặc điểm thủy văn................................................................................17 1.2. Đặc điểm kinh tế - xã hội...........................................................................22 1.2.1. Dân số..................................................................................................22 1.2.2. Hiện trạng kinh tế - xã hội...................................................................23 Chương 2. KHÁI QUÁT VỀ CÂN BẰNG NƯỚC HỆ THỐNG VÀ CÁC MÔ HÌNH CÂN BẰNG NƯỚC……………………………………………………….30 2.1. Khái niệm về hệ thống nguồn nước và cân bằng nước hệ thống.................30 2.1.1. Hệ thống nguồn nước...........................................................................30 2.1.1. Khái niệm cân bằng nước hệ thống.....................................................31 2.2. Giới thiệu một số mô hình tính toán cân bằng nước...............................31 1 2.2.1. Hệ thống mô hình GIBSI......................................................................31 2.2.2. Chương trình Sử dụng nước (Water Ultilization Project)...................32 2.2.3. Mô hình BASINS..................................................................................33 2.2.4. Mô hình hệ thống đánh giá và phát triển nguồn nước WEAP............35 2.2.5. Bộ mô hình MIKE (DHI).....................................................................36 2.3. Cơ sở lý thuyết của mô hình MIKE BASIN.............................................36 2.3.1. Giới thiệu chung..................................................................................36 2.3.2. Giới thiệu về MIKE BASIN..................................................................37 2.3.3. Cơ sở lý thuyết của mô hình MIKE BASIN..........................................38 2.3.4. Mô đun mưa-dòng chảy NAM..............................................................42 Chương 3. ÁP DỤNG MÔ HÌNH MIKE BASIN CÂN BẰNG NƯỚC HỆ THỐNG LƯU VỰC SÔNG CẦU..........................................................................50 3.1. Phân vùng tính cân bằng nước..................................................................50 3.2. Tính toán dòng chảy đến tại các tiểu khu.................................................50 3.2.1. Hiệu chỉnh và kiểm nghiệm mô hình....................................................53 3.2.2. Ứng dụng mô hình khôi phục số liệu...................................................53 3.3. Tính toán nhu cầu dùng nước tại các tiểu khu........................................56 3.3.1. Nhu cầu dùng nước cho nông nghiệp..................................................56 3.3.2. Nhu cầu dùng nước cho sinh hoạt.......................................................57 3.3.3. Nhu cầu dùng nước cho chăn nuôi......................................................58 3.3.4. Nhu cầu dùng nước cho công nghiệp..................................................69 3.3.5. Nhu cầu dùng nước cho giao thông thủy và bảo vệ môi trường..........60 3.3.6. Nhu cầu dùng nước cho thương mại, dịch vụ và du lịch.....................61 2 3.3.7. Nhu cầu dùng nước cho các hoạt động đô thị.....................................62 3.3.8. Nhu cầu dùng nước cho thủy sản.........................................................62 3.4. Cân bằng nước hệ thống lưu vực sông Cầu.............................................65 3.4.1. Sơ đồ tính toán cân bằng nước............................................................66 3.4.2. Tính toán hiện trạng cân bằng nước hệ thống lưu vực sông Cầu......66 3.4.3. Kết quả tính cân bằng nước hiện trạng 2007......................................70 3.4.4. Tính toán cân bằng nước hệ thống lưu vực sông Cầu theo quy hoạch năm 2015..................................................................................................................77 3.4.5. Kết quả tính cân bằng nước cho phương án quy hoạch năm 2015.....80 3.4.6. Những vấn đề tồn tại, định hướng và giải pháp..................................83 KẾT LUẬN .............................................................................................................86 TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................98 PHỤ LỤC............................................................................................................... .90 3 DANH MỤC HÌNH Hình 1. Sơ đồ lưu vực sông Cầu.............................................................................11 Hình 2. Bản đồ lưới trạm khí tượng thủy văn lưu vực sông Cầu........................24 Hình 3. Sơ đồ minh hoạ cấu trúc mô hình MIKE BASIN...................................40 Hình 4: Cấu trúc của mô hình NAM.....................................................................45 Hình 5. Bản đồ phân vùng và phân khu cân bằng nước lưu vực sông Cầu.......52 Hình 6. Kết quả hiệu chỉnh tại trạm Tân Cương.................................................55 Hình 7. Kết quả kiểm nghiệm tại trạm Tân Cương.............................................55 Hình 8. Biểu đồ phân bố cơ cấu dùng nước các hộ dùng nước trên lưu vực.....65 Hình 9. Sơ đồ hóa lưu vực sông Cầu......................................................................67 Hình 10a, b. Kết quả kiểm định mô hình MIKE BASIN tại trạm Thác Bưởi..73 Hình 11a,b. Sơ đồ tính toán cân bằng nước lưu vực sông Cầu phương án hiện trạng:a) có công trình; b) không có công trình.....................................................78 Hình 12a,b. Bản đồ phân vùng thiếu nước lưu vực sông Cầu phương án cân bằng nước hiện trạng: a) không có công trình; b) có công trình........................78 Hình 13. Sơ đồ tính toán cân bằng nước hệ thống sông Cầu bằng MIKE BASIN phương án quy hoạch 2015.....................................................................................82 Hình 14. Bản đồ phân vùng thiếu nước lưu vực sông Cầu 2015........................82 4 DANH MỤC BẢNG Bảng 1. Nhiêṭ đô ̣ không khí trung bin ̀ h tháng, tố i cao và tố i thấ p trong thời kỳ quan trắ c ta ̣i các tra ̣m trên lưu vưc̣ ………………………………………...........15 Bảng 2. Độ ẩm tương đối của không khí trung bin ̀ h nhiề u năm ở mô ̣t số vùng15 Bảng 3. Lươ ̣ng mưa tháng trung bin ̀ h nhiều năm (1960-1997)………………...16 Bảng 4. Tổ ng lươ ̣ng bố c hơi trung bin ̀ h tháng và năm…………………………17 Bảng 5. Đặc trưng dòng chảy năm tại các trạm quan trắc trong lưu vực……..19 Bảng 6. Lưu lượng lớn nhất trong các tháng mùa lũ lưu vực sông Cầu………20 Bảng 7. Lưu lượng nhỏ nhất trong các tháng mùa kiệt………………………...21 Bảng 8. Tài liệu khí tượng thủy văn trên lưu vực sông Cầu và các số liệu đã thu thập………………………………………………………………………………...23 Bảng 9. Diện tích một số cây trồng chính trên lưu vực…………………………25 Bảng 10. Số lượng gia súc và gia cầm trên lưu vực……………………………..25 Bảng 11. Tổng hợp diện tích nuôi trồng thủy sản theo các địa phương……….26 Bảng 12. Hiện trạng lâm nghiệp các tỉnh thuộc lưu vực sông Cầu năm 2006...29 Bảng 13. Đặc điểm của các vùng và khu tính cân bằng nước………………….51 Bảng 14. Các trạm mưa và trọng số mưa tính toán trong quá trình hiệu chỉnh và kiểm nghiệm các bộ thông số………………………………………………….54 Bảng 15. Các bộ thông số và độ hữu hiệu của mô hình NAM……………….....54 Bảng 16. Kết quả tính toán lưu lượng trung bình tháng, năm............................54 Bảng 17. Nhu cầu nước tưới tại các tiểu khu trên lưu vực sông Cầu………….56 Bảng 18. Định mức dùng nước sinh hoạt………………………………………..57 Bảng 19. Nhu cầu nước sinh hoạt tại các tiểu khu trên lưu vực sông Cầu…….57 Bảng 20. Định mức dùng nước trong chăn nuôi………………………………...58 Bảng 21. Nhu cầu nước cho chăn nuôi trong các tiểu khu thuộc lưu vực sông Cầu…………………………………………………………………………………58 5 Bảng 22. Nhu cầu nước cho công nghiệp trong các tiểu khu thuộc lưu vực sông Cầu…………………………………………………………………………………59 Bảng 23. Nhu cầu nước cho giao thông thủy và bảo vệ môi trường trong các tiểu khu thuộc lưu vực sông Cầu…………………………………………………60 Bảng 24. Nhu cầu nước cho thương mại, dịch vụ và du lịch trong các tiểu khu thuộc lưu vực sông Cầu…………………………………………………………...61 Bảng 25. Nhu cầu nước cho các hoạt động đô thị trong các tiểu khu thuộc lưu vực sông Cầu………………………………………………………………………62 Bảng 26. Nhu cầu nước cho thủy sản trong các tiểu khu thuộc lưu vực sông Cầu…………………………………………………………………………………63 Bảng 27. Tổng hợp nhu cầu sử dụng nước tại tiểu vùng I1…………………….63 Bảng 28. Tổng hợp nước dùng tại các tiểu khu trên lưu vực sông Cầu…….....64 Bảng 29. Nhu cầu nước và cơ cấu nhu cầu nước của các hộ dùng nước chủ yếu trên lưu vực sông Cầu…………………………………………………………….65 Bảng 30. Hiện trạng các công trình thủy lợi trên lưu vực sông Cầu..................67 Bảng 31. Hiện trạng dùng nước các ngành kinh tế trên lưu vực sông Cầu năm 2007………………………………………………………………………………...70 Bảng 32. Cán cân giữa lượng nước đến và lượng nước dùng tại các tiểu vùng.72 Bảng 33. Kết quả tính toán cân bằng nước tiểu khu I1………………………...73 Bảng 34. Kết quả tính toán cân bằng nước năm 2007 trên lưu vực sông Cầu..74 Bảng 35. Tổng hợp kết quả tính toán……………………………………………75 Bảng 36. Kết quả tính toán cân bằng nước năm 2007 trên lưu vực sông Cầu..76 Bảng 37. Tổng hợp kết quả tính toán……………………………………………76 Bảng 38. Tổng hợp các thông số cơ bản của hồ chứa Văn Lăng………………79 Bảng 39. Kết quả tính toán cân bằng nước năm 2015 trên lưu vực sông Cầu..80 Bảng 40. Tổng hợp kết quả tính toán cân bằng nước năm 2015………………81 6 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT CROPWAT Mô hình tính nhu cầu tƣới của cây trồng theo chỉ tiêu sinh thái GIBSI Bộ mô hình tổng hợp của Canada (Gestion Intégrée des Bassins versants à l’aide d’un Système Informatisé) IQQM Mô hình mô phỏng nguồn nƣớc ISIS Mô hình thủy động lực học (Interactive Spectral Interpretation System) MIKE Bộ mô hình thủy lực và thủy văn lƣu vực Viện Thủy lực Đan Mạch NAM Mô hình dòng chảy của Đan Mạch (Nedbor-AfstromningsModel) QUAL2E Mô hình chất lƣợng nƣớc (Water Quality version 2E) SSARR Mô hình hệ thống diễn toán dòng chảy của Mỹ (Streamflow Synthesis and Reservoir Regulation) SWAT Mô hình mô phỏng dòng chảy mặt qua độ ẩm đất (Soil and Water Assessment Tool) TANK Mô hình bể chứa của Nhật bản WUP Chƣơng trình sử dụng nƣớc WEAP Mô hình hệ thống đánh giá và phát triển nguồn nƣớc (Water Evaluation and Planning System) TM, DV, DL Thƣơng mại, dịch vụ, du lịch GTT, BVMT Giao thông thủy, bảo vệ môi trƣờng 7 MỞ ĐẦU Trong công tác quy hoạch và phát triển tài nguyên nƣớc, việc tính toán cân bằng nƣớc hệ thống hết sức quan trọng. Kết quả tính cân bằng nƣớc hệ thống là cơ sở để đề ra các phƣơng án quy hoạch, sử dụng và phát triển hợp lý tài nguyên nƣớc cũng nhƣ lựa chọn phƣơng án và trình tự thực hiện phƣơng án quy hoạch qua các giai đoạn. Lƣu vực sông Cầu là một lƣu vực quan trọng ở miền bắc Việt Nam, với diện tích lƣu vực hơn 6030 km2, trải trên địa phận của 5 tỉnh: Bắc Cạn, Thái Nguyên, Vĩnh Phúc, Bắc Ninh, Bắc Giang và thành phố Hà Nội, là nguồn cung cấp nƣớc sinh hoạt cũng nhƣ mọi hoạt động kinh tế xã hội của 5 tỉnh và thủ đô cả nƣớc. Rất nhiều kế hoạch phát triển về kinh tế xã hội quan trọng đang đƣợc dự định tiến hành cho khu vực này. Tuy vậy, việc sử dụng tài nguyên nƣớc trên lƣu vực sông Cầu vẫn còn tồn tại những vấn đề sau: - Phƣơng thức khai thác, sử dụng và quản lý tài nguyên nƣớc chƣa hiệu quả, thiếu đồng bộ. Việc phân bổ tài nguyên nƣớc chƣa hợp lý, chƣa đáp ứng đƣợc nhu cầu của các hộ dùng nƣớc. - Mâu thuẫn giữa nhu cầu dùng nƣớc và lƣợng nƣớc đến. Nhu cầu dùng nƣớc ngày một tăng lên trong khi lƣợng nƣớc đến không tăng mà còn có xu hƣớng suy giảm về chất và lƣợng do sự khai thác không đi cùng với việc bảo vệ và phát triển bền vững tài nguyên nƣớc. - Tài nguyên đất đang đƣợc khai thác và sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau nhƣ phát triển công nghiệp, dịch vụ, thủy sản, chuyển đổi giống cây trồng và vật nuôi... cũng gây tác động rất lớn đến nguồn nƣớc. Chính vì vậy, luận văn với đề tài “Tính toán cân bằng nƣớc hệ thống lƣu vực sông Cầu bằng mô hình MIKE BASIN” đã đƣợc thực hiện để giải quyết bài toán cân bằng nƣớc hệ thống cho lƣu vực sông Cầu nhằm đáp ứng yêu cầu cấp thiết và có ý nghĩa thực tiễn của công tác quy hoạch tổng hợp, khai thác sử dụng và phát triển tài nguyên nƣớc một cách hợp lý và bền vững, đảm bảo cho các kế hoạch phát triển kinh tế xã hội của lƣu vực. 8 Luận văn đƣợc bố cục thành 3 chƣơng, cùng với phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục: Chƣơng 1. Điều kiện địa lý tự nhiên và kinh tế xã hội lƣu vực sông Cầu Chƣơng 2. Tổng quan cân bằng nƣớc hệ thống Chƣơng 3. Áp dụng mô hình MIKE BASIN cân bằng nƣớc hệ thống lƣu vực sông Cầu Luận văn đƣợc hoàn thành tại Khoa Khí tƣợng - Thủy văn và Hải dƣơng học, trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội dƣới sự hƣớng dẫn khoa học của PGS.TS. Nguyễn Thanh Sơn. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất tới thầy, ngƣời đã luôn động viên và tạo điều kiện, tận tình chỉ dẫn và góp ý để tác giả hoàn thành luận văn này. Trong quá trình thực hiện luận văn, tác giả xin bày tỏ sự cảm ơn đến các thầy cô trong Bộ môn Thủy văn, các thầy cô giáo, đồng nghiệp trong khoa về sự hỗ trợ chuyên môn và kỹ thuật, cũng nhƣ sự giúp đỡ về thời gian, điều kiện nghiên cứu thuận lợi. 9 Chương 1 ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ XÃ HỘI LƯU VỰC SÔNG CẦU 1.1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN 1.1.1 Vị trí địa lý Lƣu vực sông Cầu nằm ở toạ độ từ 21007’ đến 22018’ vĩ độ bắc, 1050 28’ đến 106008’ kinh độ đông và có diện tích 6.030 km2. Lƣu vực bao gồm toàn bộ hoặc một phần lãnh thổ của các tỉnh Bắc Cạn, Thái Nguyên, Bắc Ninh, Bắc Giang, Vĩnh Phúc, Hà Nội, đƣợc giới hạn bởi: cánh cung sông Gâm ở phía tây, cánh cung Ngân Sơn ở phía đông, phía bắc và tây bắc giới hạn bởi những dãy núi cao hơn 1000m, phía nam giáp với Hải Dƣơng và Hà Nội. Sơ đồ lƣu vực sông Cầu đƣợc thể hiện trong hình 1. Sông Cầu bắt nguồn từ vùng núi Phia-Đeng cao 1527 m ở sƣờn đông nam của dãy Pia-bi-óc, vùng núi cao của tỉnh BắcCạn. Dòng chính sông Cầu có hƣớng chảy Bắc - Nam từ Bắc Cạn về Thái Nguyên, sau đó đổi hƣớng tây bắc - đông nam, chảy qua Chợ Đồn, Chợ Mới, Thái Nguyên, Bắc Giang, Bắc Ninh và đổ vào sông Thái Bình tại Phả Lại - Hải Dƣơng. Lƣu vực có tổng chiều dài các nhánh sông khoảng 1600 km. 1.1.2 Địa hình Địa hình lƣu vực sông Cầu đa dạng và phức tạp bao gồm cả 3 dạng địa hình miền núi, trung du và đồng bằng. Ở phía bắc và tây bắc có những đỉnh núi cao trên 1000m (Hoa Sen 1525m, Phia Đeng 1527m, Pianon 1125m. Ở phía đông có những đỉnh núi cao trên 700m (Cóc Xe 1131m, Lung Giang 785m, Khao Khiên 1107m). Dãy núi Tam Đảo ở phía tây có đỉnh Tam Đảo cao 1592m, chạy theo hƣớng tây bắc-đông nam. Nhìn chung, địa hình lƣu vực thấp dần theo hƣớng tây bắc-đông nam và có thể chia ra làm 3 vùng: thƣợng lƣu, trung lƣu và hạ lƣu.[11] Thung lũng sông phía thƣợng lƣu và trung lƣu nằm giữa cánh cungsông 10 Gâm và cánh cung Ngân Sơn - Yên Lạc. Đƣờng phân nƣớc của lƣu vực sông Cầu đƣợc xác định rõ ràng. Thƣợng lƣu sông Cầu chảy trong vùng núi theo hƣớng gần bắc - nam, cao trung bình 300-400 m, có những đỉnh cao tới 1326-1525 m; lòng sông hẹp và rất dốc, nhiều thác ghềnh; uốn khúc quanh co, hệ số uốn khúc lớn (lớn hơn 2,0); độ rộng trung bình trong mùa cạn khoảng 50-60m và mùa lũ tới 80-100m; độ dốc đáy sông đạt trên 10 o oo . Hình 1. Sơ đồ lưu vực sông Cầu 11 Trung lƣu có thể kể từ chợ Mới, nơi sông Cầu cắt qua cánh cung Ngân Sơn chảy theo hƣớng tây bắc - đông nam trên một đoạn khá dài rồi lại trở lại hƣớng cũ cho tới Thái Nguyên. Đoạn này thung lũng sông mở rộng, núi đã thấp xuống rõ rệt và ở xa bờ sông; độ cao trung bình chỉ khoảng 100-200 m, độ dốc đáy sông cũng giảm chỉ còn khoảng 0,5 o oo . Lòng sông còn mở rộng tới 80-100 m, dòng sông còn uốn khúc mạnh (hệ số uốn khúc 1,90). Hạ lƣu kể từ dƣới Thác Huống cho tới Phả Lại. Hƣớng chảy của dòng sông lại chuyển sang hƣớng tây bắc - đông nam. Địa hình hai bên sông cao trung bình 10-25 m và độ dốc sông chỉ còn 0,1 o oo ; lòng sông rộng tới 70-150 m và sâu trung bình từ 3-7 m trong mùa cạn. 1.1.3 Địa chất  Vùng hạ lưu thuộc hệ đệ tứ bồi tích, trầm tích sỏi, cát, đất thịt. Với các đặc điểm địa chất ở vùng đồng bằng, khi xây dựng các công trình thủy lợi thƣờng gặp khó khăn trong việc xử lý nền móng.  Vùng thượng và trung lưu bao gồm các hệ nhƣ sau: - Hệ Jura không phân chia, tạo thành trầm tích của núi lửa màu đỏ phún xuất axit và bazơ, sa thạch, alơrolit. - Hệ Trias không phân chia: sa thạch, diệp thạch, sạn kết, đá vôi, phún xuất bazơ và axit. - Hệ Đề vôn: các bậc Eifili, Givêti, đá vôi, diệp thạch sét. - Hệ Odôvialôlit và sa thạch, đôi khi dạng dải, đá vôi. Đặc điểm địa chất vùng miền núi rất thuận tiện cho việc xây dựng công trình. Trên lƣu vực có 4 tầng chứa nƣớc lỗ hổng, 21 tầng chứa nƣớc khe nứt và 2 tầng rất nghèo nƣớc. Trong đó có 4 tầng chứa nƣớc thuộc tầng chứa nƣớc lỗ hổng và 4 tầng chứa nƣớc (tầng trầm tích cacbonat hệ tầng Bắc Sơn, tầng trầm tích Đề vôn hệ tầng Tốc Tác, tầng trầm tích Đề vôn hệ tầng Nà Quản và tầng trầm tích Silua- Đề vôn hệ tầng Pia Phƣơng) thuộc hệ tầng chứa nƣớc khe nứt là những tầng 12 chứa nƣớc đƣợc khai thác phục vụ sản xuất, sinh hoạt cho các tỉnh trên lƣu vực. [11] 1.1.4 Thổ nhưỡng Dựa theo nguồn gốc phát sinh, thổ nhƣỡng trong lƣu vực sông Cầu có thể phân thành những nhóm chính dƣới đây: - Nhóm đất feralít đỏ vàng phát triển trên đá phiến thạch sét, phiến sa và biến chất. Loại đất này thƣờng chu, khả năng giữ nƣớc kém, tỷ lệ sắt trong đất cao, giầu canxi. Đây là nhóm đất thích hợp cho phát triển sản xuất lâm nghiệp, cây công nghiệp (chè), cây ăn quả. Nhóm đất feralít đỏ vàng phát triển trên đá macma a xít, phân bố tập trung ở sƣờn một số dãy núi nằm ở phía tây và tây nam lƣu vực; độ dày tầng đất vào loại trung bình và mỏng. - Nhóm đất phát triển trên đá kiềm (đá vôi, đá bazic). Loại đất phát triển trên đá vôi ở huyện Bạch Thông, đất tốt, thích hợp cho trồng cây nông nghiệp ngắn ngày, giầu chất canxi, nhƣng độ dày không đồng đều và thiếu nƣớc mặt. Loại đất phát triển trên đá kiềm tập trung ở phía tây và tây nam huyện Phú Lƣơng tỉnh Thái Nguyên, giầu chất dinh dƣỡng, độ dày thƣờng sâu, thuận tiện cho trồng cây công nghiệp. - Nhóm đất phát triển trên phù sa cổ tập trung ở phần hạ lƣu sông, đất có tầng sâu dày, nhƣng bạc màu, tập trung ở các huyện Hiệp Hòa, Việt Yên, Sóc Sơn... - Nhóm đất trồng lúa phân bố ở các huyện Vĩnh Lạc, Tiên Sơn, Quế Võ, Yên Dũng. Thành phần cơ giới thịt nhẹ hay trung bình, dinh dƣỡng khá. [11] 1.1.5 Thảm phủ thực vật Theo số liệu thống kê, đến năm 2004 diện tích rừng tự nhiên của tỉnh Bắc Kạn là 224.032 ha, tỉnh Thái Nguyên là 104.824ha , Vĩnh Phúc 9.409ha, và Bắc Giang là 73.577ha. Diện tích rừng trồng của Bắc Cạn 37.272ha, Thái Nguyên: 50.511ha, Vĩnh Phúc: 18.404ha, Bắc Giang: 81.500ha. Diện tích rừng bị tàn phá 13 hàng năm cũng khá lớn, trong năm 1992 : Bắc Cạn và Thái Nguyên diện tích rừng bị tàn phá là 2.342 ha. Hệ động thực vật trong lƣu vực rất phong phú và đa dạng, Theo thống kê các nhà khoa học đã phát hiện đƣợc: - Ở Bắc Cạn: có 831 thực vật bậc cao thuộc 537 chi và 145 họ trong đó có 250 loài cây thuốc, trên 120 loài cây cho gỗ và 52 loài thực vật quý. - Ở Thái nguyên: tài nguyên rừng có 134 loài cây thuộc 39 họ, có 3 loài gỗ quý, 100 loài cây thuốc, 422 loài động vật, thuộc 91 họ, 28 bộ, 4 lớp động vật (chim, thú, bò sát, ếch nhái) trong đó hổ, báo, gấu, lợn rừng, hƣơu, nai gần nhƣ tuyệt chủng. - Ở Vĩnh Phúc: trên 620 loại thực vật trong đó có nhiều loại gỗ quý nhƣ pơ mu, các loài thảo đƣợc quý, trên 120 loài chim, khoảng trên 45 loài thú trong đó có nhiều loại quý hiếm nhƣ cầy mực, sóc bay, vƣợn , v.v.. [11] 1.1.6 Đặc điểm khí hậu Khí hậu của lƣu vực sông Cầu mang đặc điểm cơ bản của khí hậu nhiệt đới gió mùa của khí hậu miền Bắc Việt Nam, đƣợc coi là đặc tính chủ đạo quy định về cơ bản hƣớng phát triển của hệ sinh thái lƣu vực. Mặt khác, mùa đông lạnh là một dị thƣờng đã phá vỡ tính điển hình của khí hậu nhiệt đới đƣa đến những hạn chế trong phát triển của hệ sinh thái nhiệt đới thuần chủng. Tuy nhiên, ở mặt khác nó lại góp phần tạo ra tính đa dạng của khí hậu và là tiền đề cho sự phát triển một hệ sinh thái phong phú mà những vùng nhiệt đới hay ôn đới điển hình thƣờng không có đƣợc.  Nhiệt độ trung bình của không khí hàng năm dao động từ 18 - 230C , nơi có nhiệt độ thấp là vùng Tam Đảo và Chợ Đồn từ 18 - 200C, nơi có nhiệt độ cao là vùng hạ du Vĩnh Yên, Bắc Giang, Hiệp Hoà, Tân Yên,… từ 23 - 240C.  Độ ẩm không khí trung biǹ h nhiề u năm ở các vùng trên lƣu vƣ̣c dao đô ̣ng tƣ̀ 81-87%, ở các vùng núi còn nhiều cây rừng , có mƣa nhiều thì độ ẩm cao hơn . Nơi có đô ̣ ẩm cao nhất là vùng núi Tam Đảo 87% rồ i đế n vùng Bắ c Ca ̣n , Đinh ̣ Hoá , Đình Lâ ̣p tƣ̀ 8384%. Vùng có độ ẩm thấp nhất là vùng Vĩnh Yên, Lục Ngạn, Sơn Đô ̣ng, Bắ c Giang 81% 14 Bảng 1. Nhiêṭ đô ̣ không khí trung bin ̀ h tháng, tố i cao và tố i thấ p trong thời kỳ quan trắ c ta ̣i các tra ̣m trên lưu vư ̣c Đơn vi ̣: oC TT Trạm 1 Bắ c Cạn 2 Đinh ̣ Hoá 3 4 Tháng Yế u tố I Tmax 19.1 Năm 20 23.2 27.3 31.1 32.3 32.4 32.4 31.4 28.7 25.1 21.7 27.1 III 12.1 13.7 V VI VII VIII IX X XI 19.1 Tmax 19.5 20.1 23.2 27.1 31.3 32.5 32.7 32.5 31.7 28.9 25.3 21.9 27.2 Tmin 23.5 24.9 25.2 24.7 23.3 20.5 16.5 13.3 19.8 Tmax 19.7 20.3 22.9 27 31.3 32.6 32.7 32.4 31.6 29.1 25.7 22.2 Thái Nguyên Tmin 13.7 15 17.8 21.3 24 25.4 25.5 25.2 24.1 21.3 17.6 14.6 27.3 13 17 IV 20.3 22.7 24.2 24.4 24.1 22.5 19.7 15.9 12.6 Bắc Ninh Tmin XII II 14.4 17.5 21 Tmax 19.4 20.1 22.9 26.7 Tmin 31 32.4 32.5 31.7 30.7 28.5 25.1 21.8 13.7 15.3 18.2 21.4 24.3 25.8 26.1 25.9 24.8 22 17.8 15.1 20.4 26.9 20.9 Nguồn [11] Bảng 2. Độ ẩm tương đối của không khí trung bình nhiều năm tại một số vùng Đơn vi ̣: % Trạm I II III IV V Tháng VI VII VIII Bắ c Ca ̣n 82 82 83 83 82 84 86 86 84 83 82 81 83 Đinh ̣ Hoá Thái Nguyên 82 83 85 85 82 83 84 85 84 83 82 81 83 80 81 85 86 82 83 84 85 83 80 78 77 82 Bắc Ninh 80 83 87 88 84 83 83 85 85 82 78 78 83 TT 1 IX X XI XII Năm 2 3 4 Nguồn [11]  Gió: khí hậu lƣu vực sông C ầu thuộc vùng nhiệt đới gió mùa , trong năm hình thành hai mùa rõ rệt : mùa hè nóng ẩm mƣa nhiều , mùa đông lạnh khô và ít mƣa. Sƣ̣ tác đô ̣ng của hoàn lƣu khí quyể n tới điạ hin ̀ h lƣu vƣ̣c ta ̣o nên chế đô ̣ khí hâ ̣u riêng cho lƣu vƣ̣c. Tố c đô ̣ gió trung biǹ h tháng và năm trong lƣu vƣ̣c sông Cầ u biế n đô ̣ng theo điạ hình và đô ̣ cao khá rõ rê ̣t . Chẳ ng ha ̣n ở thung lũng Bắ c Ca ̣n , tố c đô ̣ gió bình 15 quân các tháng trong năm nhỏ , chỉ dao động trên dƣới 1 m/s. Còn các khu vực đồng bằ ng ha ̣ du sông nhƣ Hà Nô ̣i, Bắ c Ninh, Bắ c Giang giá trị này lên trên dƣới 2 m/s.  Mưa: Trên lƣu vực Sông Cầu, lƣợng mƣa trung bình hàng năm không lớn lắm, dao động từ 1500- 2000mm. Lƣơ ̣ng mƣa trong lƣu vƣ̣c phân bố không đề u và chia thành hai mùa rõ rệt: [13] - Mùa mƣa tƣ̀ tháng V đế n tháng IX , chiế m tƣ̀ 75-80% tổ ng lƣơ ̣ng mƣa cả năm, tháng có lƣợng mƣa lớn nhất là tháng VII và tháng VIII trên 300 mm/ tháng. - Mùa khô từ tháng X đến tháng IV năm sau , lƣơ ̣ng mƣa chiế m tƣ̀ 20-25% tổ ng lƣơ ̣ng mƣa cả năm. Tháng mƣa ít nhất là tháng XII và tháng I. Trung tâm mƣa lớn nhấ t là vùng Tam Đảo khoảng 2500 mm /năm. Lƣơ ̣ng mƣa ngày lớn nhất đã quan trắc đƣợc ở một số trạm nhƣ sau : - Tại Bắc Ca ̣n: 456 mm ngày 17/10/1984. - Tại Định Hoá: 316 mm ngày 14/8/1924. - Tại Thái Nguyên: 352 mm ngày 25/6/1959. - Tại Bắc Giang:  292 mm ngày 14/7/1971. Lượng bố c hơi trung bin ̀ h ở các vùng dao đô ̣ng tƣ̀ 540-1000 mm/năm, tùy thuô ̣c vi ̣trí , điạ hiǹ h, các đặc trƣng về nhiệt độ , số giờ nắ ng. Vùng có lƣợng bốc hơi nhỏ nhƣ Tam Đảo 561 mm/năm, thƣơ ̣ng nguồ n sông Cầ u tƣ̀ 760-800 mm/năm. Các vùng thấp có lƣợng bốc hơi lớn nhƣ Bắc Giang , Thái Nguyên trên 1000 mm/năm. Bảng 3. Lươ ̣ng mưa tháng trung bin ̀ h nhiề u năm (1960-1997) Đơn vi ̣: mm TT Trạm I II 1 Bắ c Ca ̣n 22.5 30 Đinh ̣ 2 22.2 29.7 Hoá 3 4 Tháng Năm III IV V VI VII VIII IX X XI XII 55.5 110 176 263 280 290 158 83.2 43.6 18.6 1530 54 106 210 278 332 320 185 108 43.1 17.3 1710 Thái 26.7 34.6 61.5 121 237 336 424 360 248 146 52.3 25.3 2070 Nguyên Bắ c 18 23.4 34.7 96 173 226 243 270 197 135 43.7 17.8 1480 Ninh 16 Nguồn [11] Bảng 4. Tổ ng lươ ̣ng bố c hơi trung bin ̀ h tháng và năm Đơn vi ̣: mm Tháng T T 1 2 3 4 Trạm Bắ c Cạn Đinh ̣ Hoá Thái Nguyê n Bắ c Ninh I 56. 9 51. 4 II 55. 6 48. 8 III 60. 6 72. 7 79. 2 63. 1 63. 4 61. 7 53 61 IV 64 59. 6 V 79. 7 81. 7 VI 67. 9 74. 2 VII 60. 7 65. 7 61. 4 96. 3 91. 2 92. 8 89. 9 97 104 74 VII I 59. 1 65. 4 79. 3 83. 2 IX 63. 8 66. 6 X 68. 6 66. 2 XI 62. 2 61. 3 XII 60. 8 59. 7 86 76. 7 92. 4 88. 5 87. 1 92. 9 84 87. 6 Nguồn [11] 1.1.7 Đặc điểm thủy văn  Mạng lưới sông ngòi Trên lƣu vực sông Cầu, các nhánh sông chính phân bố tƣơng đối đều dọc theo dòng chính, nhƣng các sông nhánh tƣơng đối lớn đều nằm ở phía hữu ngạn lƣu vực, nhƣ các sông: Chợ Chu, Đu, Công, Cà Lồ ... Trong toàn lƣu vực có 68 sông suối có độ dài từ 19 km trở lên với tổng chiều dài 1600 km, trong đó có 13 sông suối có độ dài từ 15 km trở lên và 20 sông suối có diện tích lƣu vực lớn hơn 100 km2 [2]. * Sông Cầu là dòng chính của hệ thống sông Thái Bình, bắt nguồn từ vùng núi Phia Đeng (1527 m) ở sƣờn đông nam của dãy Pia-bi-óc. Dòng chính Sông Cầu chảy qua các tỉnh Bắc Cạn, Thái Nguyên, Bắc Giang, Bắc Ninh rồi đổ vào sông Thái Bình tại Phả Lại. Chiều dài sông chính tính đến Phả Lại là 288,5 km. * Sông Chu bắt nguồn từ xã Bảo Linh huyện Định Hoá, chảy theo hƣớng tây bắc đông nam đến xã Định Thông lại chuyển hƣớng tây nam - đông bắc chảy qua thị trấn Chợ Chu, sau đó, từ Tân Dƣơng lại chuyển hƣớng tây bắc - đông nam để chảy vào sông Cầu tại Chợ Mới. ở hạ lƣu thị trấn Chợ Chu có sông nhánh tƣơng đối lớn là sông Khƣơng (F = 108 km2) chảy vào sông Chu ở phía bờ tả. 17 Sông Chu có diện tích lƣu vực (F = 437 km2), từ nguồn đến cửa sông Đu dài 36.5 km, độ cao trung bình lƣu vực 206 m, độ dốc 16.2 %, mật độ lƣới sông 1.30 km/km2. * Sông Nghinh Tƣờng bắt nguồn từ độ cao 550 m tại xã Vân Cƣ huyện Phú Bình, chảy theo hƣớng tây bắc - đông nam đến xã Cúc Đƣờng huyện Võ Nhai rồi chuyển hƣớng đông nam - tây bắc và đổ vào bờ trái sông Cầu tại thƣợng lƣu Lang Hinh. Sông Nghinh Tƣờng dài 46 km, độ cao trung bình lƣu vực 290 m, độ dốc 12.9 %, mật độ lƣới sông 1.05 km/km2, diện tích lƣu vực 465 km2. * Sông Đu bắt nguồn từ độ cao 275 m ở xã Yên Trạch huyện Phú Lƣơng, chảy theo hƣớng gần bắc - nam hoặc tây bắc - đông nam chảy vào sông Cầu tại Sơn Cẩm. Sông Đu có chiều dài 44.5 km độ cao trung bình lƣu vực 129 m, độ dốc 13.3 %, mật độ lƣới sông 0.94 km/km2 và diện tích lƣu vực 361 km2. * Sông Công bắt nguồn từ độ cao 275 m ở xã Thanh Tịnh huyện Định Hoá, chảy theo hƣớng bắc nam đến xã Phú Cƣờng huyện Đại Từ thì chuyển hƣớng tây bắc đông nam đổ vào sông Cầu ở phía bờ phải tại Hƣơng Ninh xã Hợp Thịnh huyện Hiệp Hòa. Sông Công dài 96 km, độ cao trung bình lƣu vực 224 m, độ dốc 27.3 %, mật độ lƣới sông 1.20 km/km2, diện tích lƣu vực 957 km2. * Sông Cà Lồ bắt nguồn từ sƣờn tây bắc dãy núi Tam Đảo, chảy qua vùng đồng bằng Vĩnh Phúc rồi đổ vào sông Cầu ở phía phải tại Lƣơng Phú. Sông Cà Lồ dài 89 km, độ cao trung bình lƣu vực 87 m, độc dốc 4.7%, mật độ lƣới sông 0.73 km/km2, diện tích lƣu vực 88 km2. Trong lƣu vực sông Cà Lồ có hồ Đại Lải có diện tích mặt nƣớc là 550 ha với dung tích 25.0  106 m3, hồ Xạ Hƣơng có diện tích mặt nƣớc là 46.2 ha với dung tích 12.7106 m3, Đầm Vạc diện tích mặt nƣớc 255 ha.  - Tài nguyên nước mặt Dòng chảy năm Chế độ dòng chảy trong lƣu vực sông Cầu chia thành 2 mùa rõ rệt, mùa lũ bắt đầu từ tháng VI và kết thúc vào tháng IX, mùa kiệt từ tháng X đến tháng V năm sau. Trong một số phụ lƣu nhƣ sông Đu, sông Công và một số sông suối lớn ven 18 dãy núi Tam Đảo, mùa mƣa thƣờng kéo dài hơn, do vậy mùa lũ kéo dài từ tháng VI đến tháng X. Trên sông Cầu có dãy núi Tam Đảo với độ cao trên 1500 m nằm án ngữ dọc theo phía Tây lƣu vực, độ che phủ cũng còn tƣơng đối lớn, vì thế môđun dòng chảy năm bình quân có thể đạt tới 30 l/s/km2. Phần thƣợng nguồn sông Cầu có lƣợng mƣa năm trung bình 1700 1800 mm/năm, môđun dòng chảy năm đạt từ 2324 l/s/km2. Tính bình quân toàn lƣu vực với lƣợng mƣa hàng năm khoảng 1700 mm, môđun dòng chảy năm trung bình trên lƣu vực khoảng 21.4 l/s/km2. Sự biến đổi dòng chảy năm trên toàn lƣu vực không lớn, năm nhiều nƣớc cũng chỉ gấp từ 2 đến 3 lần năm ít nƣớc, hệ số Cv dòng chảy năm biến động từ 0.25  0.40 giữa các vùng. Vùng có rừng che phủ lớn thì Cv nhỏ, ngƣợc lại vùng ít cây, đồi núi trọc nhiều hoặc độ che phủ rừng nhỏ thì Cv lớn. Dòng chảy lũ - Mùa mƣa kéo dài từ tháng V đến tháng IX, mùa lũ chậm hơn một tháng (từ tháng VI đến tháng IX). Trừ một số lƣu vực nhỏ thuộc dãy núi Tam Đảo lƣợng mƣa tháng X còn khá lớn nên thời gian lũ có xê dịch đi chút ít, thƣờng là từ tháng VI đến tháng X. Xét trên toàn lƣu vực mùa lũ kéo dài từ tháng VI đến tháng IX. Bảng 5. Đặc trưng dòng chảy năm tại các trạm quan trắc trong lưu vực TT Trạm Sông Thời kỳ Trung bình thời kỳ hoạt động quan trắc m /s l/s.km2 Hệ số biến sai Cv 3 1 2 3 4 Thác Riềng Thác Bƣởi Tân Cƣơng Phú Cƣờng Cầu 1960 - 1999 17.3 24.3 0.25 Cầu 1960 - 1996 52.2 23.5 0.28 Công 1961 - 1976 15.2 27.7 0.28 Cà Lồ 1963 - 1971 29.3 33.3 0.35 Nguồn [11] 19
- Xem thêm -