Tài liệu Nghiên cứu giải pháp cấp nước để phát triển bền vững kinh tế xã hội cho huyện quế võ tỉnh bắc ninh

LỜI CẢM ƠN Sau thời gian dài thực hiện, luận văn Thạc sĩ chuyên ngành Quy hoạch và Quản lý Tài nguyên nước với đề tài: “Nghiên cứu giải pháp cấp nước để phát triển bền vững kinh tế xã hội cho huyện Quế Võ - Tỉnh Bắc Ninh” đã được hoàn thành. Ngoài sự nỗ lực của bản thân, tác giả còn được sự chỉ bảo, hướng dẫn tận tình của các thầy cô giáo và các đồng nghiệp, bạn bè. Đầu tiên, tác giả xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới thầy hướng dẫn khoa học PGS.TS. Phạm Việt Hòa - Trường Đại học Thủy lợi đã trực tiếp tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và cung cấp những tài liệu, những thông tin cần thiết cho tác giả hoàn thành Luận văn này. Tác giả xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Thủy lợi, các thầy giáo, cô giáo Khoa Kỹ thuật Tài nguyên nước, các thầy giáo, cô giáo các bộ môn đã truyền đạt những kiến thức chuyên môn trong quá trình học tập. Tác giả cũng xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các đồng nghiệp, bạn bè đã giúp đỡ, cung cấp các tài liệu cần thiết và đóng góp ý kiến cho tác giả hoàn thành luận văn. Trong quá trình làm thiếu sót của luận văn là không thể tránh khỏi. Tác giả rất mong tiếp tục nhận được sự chỉ bảo giúp đỡ của các thầy cô giáo cũng như những ý kiến đóng góp của bạn bè và của đồng nghiệp. Cuối cùng, tác giả xin chân thành cảm ơn tấm lòng của những người thân trong gia đình, bạn bè đã động viên giúp đỡ khích lệ tác giả trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn này. Xin chân thành cảm ơn./. Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Tác giả Đặng Sỹ Thành BẢN CAM KẾT Tên tác giả: Đặng Sỹ Thành Học viên cao học: Lớp CH20Q21 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Phạm Việt Hòa Tên đề tài luận văn “Nghiên cứu giải pháp cấp nước để phát triển bền vững kinh tế xã hội cho huyện Quế Võ - Tỉnh Bắc Ninh”. Tác giả xin cam đoan đề tài luận văn được làm dựa trên các số liệu, tư liệu được thu thập từ nguồn thực tế, được công bố trên báo cáo của các cơ quan Nhà nước, được đăng tải trên các tạp chí chuyên ngành, sách, báo… để làm cơ sở nghiên cứu. Tác giả không sao chép bất kỳ một luận văn hoặc một đề tài nghiên cứu nào trước đó. Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Tác giả Đặng Sỹ Thành MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. 1 BẢN CAM KẾT ......................................................................................................... 2 DANH MỤC BẢNG ................................................................................................... 6 DANH MỤC HÌNH VẼ .............................................................................................. 9 MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ......................................................................... 1 2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI .................................................................................... 2 3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ...................................................... 2 4. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................... 2 CHƯƠNG 1 ................................................................................................................ 4 TỔNG QUAN ............................................................................................................. 4 1.1. TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU ................................................ 4 1.1.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước .................................................................. 4 1.1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước.................................................................. 6 1.2. TỔNG QUAN VỀ VÙNG NGHIÊN CỨU ...................................................... 12 1.2.1. Điều kiện tự nhiên của hệ thống ................................................................. 12 1.2.2. Tình hình dân sinh, kinh tế và các yêu cầu phát triển của khu vực huyệnQuế Võ ..................................................................................................... 16 1.2.3. Hiện trạng thủy lợi, nhiệm vụ quy hoạch cải tạo và hoàn chỉnh hệ thống tưới cho lưu vực. ................................................................................................ 27 CHƯƠNG 2 .............................................................................................................. 36 CƠ SỞ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẤP NƯỚC........................................................... 36 2.1. PHÂN VÙNG THỦY LỢI CẤP NƯỚC ....................................................... 36 2.1.1. Cơ sở phân vùng, phân khu cấp nước ...................................................... 36 2.1.2. Phân vùng cấp nước tưới .......................................................................... 36 2.2.PHÂN TÍCH YÊU CẦU PHÁT TRIỂN KINH TẾ XÃ HỘI CỦA VÙNG .. 37 2.3.CHỈ TIÊU PHÁT TRIỂN CỦA CÁC NGÀNH CẦN CẤP NƯỚC .............. 40 2.3.1.Phát triển dân sinh ..................................................................................... 40 2.3.2. Phát triển nông nghiệp ............................................................................. 41 2.3.3.Phát triển công nghiệp ............................................................................... 44 2.4.MỨC ĐẢM BẢO VÀ CHỈ TIÊU CẤP NƯỚC CHO CÁC NGÀNH SỬ DỤNG ................................................................................................................ 45 2.4.1. Chỉ tiêu cấp nước cho nông nghiệp .......................................................... 45 2.4.2. Chỉ tiêu cấp nước cho đô thị .................................................................... 54 2.4.3. Chỉ tiêu cấp nước cho công nghiệp .......................................................... 55 2.4.4. Chỉ tiêu cấp nước cho sinh hoạt nông thôn .............................................. 56 2.4.5. Chỉ tiêu cấp nước cho thủy sản ................................................................ 56 2.4.6. Nước cho môi trường ............................................................................... 57 2.5.NHU CẦU NƯỚC .......................................................................................... 57 2.5.1. Nhu cầu nước cho sinh hoạt, công nghiệp ............................................... 57 2.5.2. Nhu cầu nước cho nông nghiệp................................................................ 58 2.5.3. Nhu cầu nước cho môi trường.................................................................. 60 2.5.4. Nhu cầu nước cho nông nghiệp................................................................ 62 2.6.TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NƯỚC................................................................. 68 2.6.1.Phương pháp tính toán .............................................................................. 68 2.6.2. Cân bằng sơ bộ, đánh giá khả năng nguồn nước ..................................... 70 2.6.3. Cân bằng nước công trình ........................................................................ 74 CHƯƠNG 3 .............................................................................................................. 80 ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẤP NƯỚC CHO HUYỆN QUẾ VÕ ............................... 80 3.1. PHÂN TÍCHĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN CẤP NƯỚC............................................ 80 3.1.1. Khu kênh Nam ............................................................................................ 80 3.1.2. Khu Thái Hòa .............................................................................................. 82 3.1.3. Khu Hán Quảng – Yên Giả ......................................................................... 84 3.1.4. Khu Kim Đôi............................................................................................... 85 3.1.5. Khu Bắc Châu Cầu...................................................................................... 88 3.2. TÍNH TOÁN LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CẤP NƯỚC ...................................... 90 3.2.1. Phương pháp lựa chọn giải pháp cấp nước tưới ......................................... 90 3.2.2.Sử dụng Mike 11 đểđưa ra giải pháp cấp nước ........................................... 91 KẾTLUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................... 114 I. KẾT LUẬN ......................................................................................................... 114 II. KIẾN NGHỊ ....................................................................................................... 118 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 119 PHỤ LỤC ................................................................................................................ 120 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Tình hình sử dụng nước vùng đồng bằng sông Hồng ................................ 7 Bảng 1.2: % sử dụng nước ở đồng bằng sông so với tổng lượng nước sử dụng qua các năm........................................................................................................................ 7 Bảng 1.3: Mức độ gia tăng lượng nước cho nông nghiệp (lần) so với năm 1990 ...... 7 Bảng 1.4:Đặc trưng hình thái sông chính vùng nghiên cứu ...................................... 15 Bảng 1.5: Hiện trạng sử dụng đất năm 2013 huyện Quế Võ .................................... 19 Bảng 1.6:Hiện trạng sử dụng đất năm 2013 huyện Quế Võ (tiếp theo) .................... 21 Bảng 1.7:Diện tích, năng suất, sản lượng cây lương thực ........................................ 23 Bảng 1.8:Diện tích, năng suất, sản lượng một số cây thực phẩm ............................. 24 Bảng 1.9: Quy mô phát triển ngành chăn nuôi từ 2001-2013 ................................... 25 Bảng 1.10:Giá trị, tốc độ phát triển ngành thủy sản từ 2001-2013 ........................... 26 Bảng 1.11:Diện tích các khu công nghiệphiện tại .................................................... 26 Bảng 1.12:Hiện trạng công trình tưới khu lấy nước sông Đuống ............................. 29 Bảng 1.13:Hiện trạng công trình tưới khu lấy nước sông Cầu ................................. 31 Bảng 1.14:Bảng tổng hợp hiện trạng công trình tưới huyện Quế Võ ....................... 33 Bảng 1.15:Diện tích có nguy cơ hạn huyện Quế Võ................................................. 33 Bảng 2.1:Định hướng quy hoạch khai thác sử dụng đất nông nghiệp ...................... 38 đến năm 2020 ............................................................................................................ 38 Bảng 2.2:Phương hướng sử dụng đất nông nghiệp huyện Quế Võ năm 2020 ......... 39 Bảng 2.3:Dự báo phát triển dân số đến năm 2020 huyện Quế Võ ............................ 41 Bảng 2.4:Diện tích các khu công nghiệp đến năm 2020 ........................................... 44 Bảng 2.5: Lưới trạm khí tượng vàđo mưa huyện Quế Võ và lân cận ....................... 45 Bảng 2.6:Các yếu tố khí tượng dùng tính toán ......................................................... 46 Bảng 2.7:Mô hình mưa tưới dùng trong tính toán .................................................... 46 Bảng 2.8:Thời vụ của các loại cây trồng tròng vùng dự án ...................................... 46 Bảng 2.9: Thời kỳ sinh trưởng và hệ số cây trồngKc của các loại cây trồng khác ... 47 Bảng 2.10: Chiều sâu bổ rễ của các loại cây trồng cạn ............................................ 47 Bảng 2.11: Mức tưới các loại cây trồng .................................................................... 53 Bảng 2.12:Hệ số tưới tại mặt ruộng hiện tại và giai đoạn 2020................................ 54 Bảng 2.13:Nhu cầu nước cho sinh hoạt .................................................................... 57 Bảng 2.14:Nhu cầu nước cho công nghiệp ............................................................... 58 Bảng 2.15:Nhu cầu nước cho trồng trọttheo các giai đoạn ....................................... 58 hiện tại và năm 2020 ................................................................................................. 58 Bảng 2.16:Nhu cầu nước cho chăn nuôi giai đoạn hiện tại và năm 2020 ................. 59 Bảng 2.17:Tổng nhu cầu nước cho nông nghiệp giai đoạn hiện tại và năm 2020 .... 59 Bảng 2.18:Nhu cầu nước cho nuôi trồng thủy sản .................................................... 60 Bảng 2.19:Nhu cầu nước cho môi trường ................................................................. 60 Bảng 2.20:Tổng hợp nhu cầu nước cho các ngành kinh tế giai đoạnhiện tại ........... 62 Bảng 2.21:Tổng hợp nhu cầu nước cho các ngành kinh tế giai đoạn 2020 .............. 64 Bảng 2.22:Tổng hợp nhu cầu nước cho các ngành kinh tế ....................................... 66 Bảng 2.23: Tổng hợp lưu lượng nước cho các ngành kinh tế ................................... 67 Bảng 2.24:Cân bằng nước sơ bộtheo các giai đoạn tính toán ................................... 71 Bảng 2.25: Cân bằng nước công trình....................................................................... 75 Bảng 3.1: Sơ đồ mạng sông tính toán thủy lực ......................................................... 93 Bảng 3.2:Mực nước thượng lưu cống Long Tửu ...................................................... 95 Bảng 3.3:Mực nước thượng lưu cống Long Tửu (Tiếp) ........................................... 96 Bảng 3.4:Hệ thống nút tưới huyện Quế Võ .............................................................. 97 Bảng 3.5:Địa hình lòng dẫn sông mạng tính toán thủy lực tưới ............................. 101 Bảng 3.6:Hiện trạng hệ thống trạm bơm tưới đầu mối ........................................... 102 Bảng 3.7:Kết quả mực nước thực đo và tính toán mô phỏng ................................. 103 Bảng 3.8:Cân bằng giữa nhu cầu tưới hiện trạng và năng lực hệ thống công trình đầu mối .................................................................................................................... 105 Bảng 3.9: Vận hành hệ thống trạm bơm hệ thống Bắc Đuống mùa kiệt ................ 106 Bảng 3.10:Kết quả tính toán thủy lực tưới tần suất 85% Huyện Quế Võ ............... 107 Bảng 3.11:Đường quá trình mực nước trên các tuyến kênh ................................... 108 Phụ lục 1:Diện tích tưới các khu sau quy hoạch ..................................................... 120 Phụ lục2:Bảng tổng hợp lại số công trình sau quy hoạch ....................................... 121 Phụ lục 3:Bảng tổng hợp diện tích tưới sau quy hoạch .......................................... 122 Phụ lục 4:Bảng tổng hợp các trạm bơm nâng cấp................................................... 129 Phụ lục5:Tổng hợp công trình trạm bơm xây mới .................................................. 133 Phụ lục6:Bảng tổng hợp kiến cố hóa; nạo vét, cải tạo kênh mương ....................... 134 Phụ lục 7:Bảng tổng hợp kênh mương xây dựng mới ............................................ 137 Phụ lục 8:Tổng hợp các công trình nâng cấp khác ................................................. 139 Phụ lục 9:Tổng hợp vốn xây dựng các công trình cấp nước ................................... 140 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Bản đồ huyệnQuế Võ ................................................................................13 Hình 1.2: Bản đồ mạng lưới sông ngòi huyện Quế Võ .............................................16 Hình 3.1: Sơ đồ mạng lưới tính toán thủy lực...........................................................94 Hình 3.2: Chi tiết hệ thống nút tưới trên địa bàn huyện Quế Võ ..............................99 Hình 3.3: Đường quá trình mực nước thực đo và tính toán tại bể xả trạm bơm Thái Hòa ...................................................................................................................103 Hình 3.4: Đường quá trình mực nước thực đo và tính toán tại bể xả trạm bơm Kiều Lương ...............................................................................................................104 Hình 3.5: Đường quá trình mực nước thực đo và tính toán tại bể xả trạm bơm Kim Đôi ...................................................................................................................104 1 MỞ ĐẦU 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Huyện Quế Võ là một huyện thuộc tỉnh vùng đồng bằng Bắc Bộ, nằm trong vùng kinh tế trọng điểm, tam giác tăng trưởng kinh tế Hà Nội - Hải Phòng - Quảng Ninh. Khu vực có mức tăng trưởng kinh tế cao, giao lưu kinh tế mạnh. Huyện Quế Võ là huyện thuần nông nên công tác thuỷ lợi chiếm một vị trí quan trọng trong sự nghiệp ổn định và phát triển kinh tế xã hội của tỉnh. Hơn thế nữa, trong những năm gần đây tình hình diễn biến thời tiết rất phức tạp cũng như tình hình phát triển kinh tế xã hội của tỉnh có những biến động mạnh như: Quá trình đô thị hoá tăng nhanh, dân số tăng, nhiều khu công nghiệp mới được xây dựng. Sử dụng diện tích nông nghiệp có nhiều thay đổi, diện tích trồng lúa giảm, diện tích đồng trũng đã được chuyển sang nuôi trồng thuỷ sản. Mức đảm bảo tiêu cho khu công nghiệp và đô thị cần phải cao hơn phục vụ sản xuất nông nghiệp. Chính những chuyển biến trên đòi hỏi phải nghiên cứu, điều chỉnh quy hoạch thuỷ lợi trước đây cho phù hợp với kế hoạch phát triển kinh tế xã hội để trở thành tỉnh công nghiệp. Lợi dụng tổng hợp nguồn nước tối đa nhưng đồng thời vẫn phải đảm bảo phát triển nguồn nước một cách bền vững là tiêu chí được đặt lên hàng đầu. Do sự phân bố không đồng đều giữa nguồn nước và nhu cầu sử dụng cùng với sự suy thoái, cạn kiệt nguồn nước đã dẫn đến sự cạnh tranh giữa những người sử dụng nước, ngành sử dụng nước. Bên cạnh đó công tác quản lý tài nguyên nước còn hạn chế, yếu kém do thiếu kinh nghiệm, chưa có sự đồng thuận giữa những nhà quản lý với những nhà khai thác sử dụng. Trong những năm gần đây được sự quan tâm của Đảng và Nhà nước, nhiều công trình thuỷ lợi đã được xây dựng để phục cấp nước trong vùng, tuy nhiên phần diện tích tưới hãi còn hạn hẹp. Do vậy, để đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế xã hội của vùng, việc đầu tư cơ sở hạ tầng cơ sở thủy lợi phục vụ công tác cấp nước cho huyện, để huyện có thể đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế xã hội cho hiện tại và cho tương lai. Việc cấp nước cho vùng phục vụ cho nông nghiệp , sinh hoạt… rất là quan trọng. Vì 2 vậy việc lập: “Nghiên cứu giải pháp cấp nước để phát triển bền vững kinh tế xã hội cho huyện Quế Võ - Tỉnh Bắc Ninh ”là rất cần thiết và cấp bách. Trong luận văn nghiên cứu sẽ đánh giá về hiện trạng hệ thống các công trình thủy lợi trên lưu vực, điều kiện tự nhiên, dân sinh kinh tế và định hướng phát triển, từ đó tính toán cân bằng nước cho hiện tại và tương lai. Qua đó đề xuất các giải pháp công trình, phi công trình nhằm khai thác, quản lý và sử dụng bền vững, đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế xã hội cho khu vực huyện Quế Võ . 2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI Nghiên cứu đề xuất và lựa chọn giải pháp cấp nước cho huyện Quế Võ, nhằm đảm bảo chủ động cấp nước để phát triển bền vững kinh tế - xã hội cho toàn huyện Phục vụ cho công tác quản lý nước theo luật, chống cạn kiệt ô nhiễm nguồn nước nhằm đảm bảo sự phát triển ổn định bền vững. 3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Đối tượng nghiên cứu: Các giải pháp cấp nước cho huyện Quế Võ, các đối tượng cấp nước chính như: Nông nghiệp, công nghiệp, sinh hoạt, chăn nuôi, thủy sản, môi trường… - Phạm vi nghiên cứu: Toàn bộ địa bàn huyện Quế Võ – tỉnh Bắc Ninh. 4. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU a. Cách tiếp cận: • Tiếp cận tổng hợp và liên ngành: Dựa trên định hướng phát triển kinh tế xã hội khu vực huyện Quế Võ – tỉnh Bắc Ninh; hiện trạng và định hướng phát triển kinh tế các ngành từ đó rút ra các giải pháp công trình và phi công trình để phục vụ công tác cấp nước cho vùng. • Tiếp cận kế thừa: Trên địa bàn huyện Quế Võ nói riêng và toàn tỉnh Bắc Ninh nói chung đã có một số các dự án quy hoạch cấp nước cho vùng, các đề tài nghiên cứu về nguồn 3 nước, vấn đề khai thác, sử dụng và quản lý tài nguyên nước. 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: Tiến hành khảo sát thực địa, tổng hợp số liệu nhằm nắm rõ chi tiết hiện trạng và định hướng phát triển kinh tế - xã hội của từng địa phương, hiện trạng các công trình cấp nước và tình hình hạn hán của toàn huyện. Các số liệu thực tiễn giúp đánh giá một cách tổng quan về hiện trạng các công trình cấp nước và tình hình hạn hán của vùng, làm cơ sở đánh giá các tác động và đề xuất các giải pháp để khắc phục. • Tiếp cận các phương pháp, công cụ hiện đại trong nghiên cứu: Đề tài này ứng dụng, khai thác các phần mềm, mô hình hiện đại như mô hình tính toán thủy động lực học (MIKE 11) b. Phương pháp - Kế thừa, áp dụng có chọn lọc sản phẩm khoa học và công nghệ hiện có trên thế giới và trong nước. Kế thừa các nghiên cứu khoa học, các dự án có liên quan và các điều tra cơ bản trên khu vực huyện. - Phương pháp chuyên gia: Có sự tham gia đóng góp ý kiến của các chuyên gia về các lĩnh vực. - Phương pháp điều tra, thu thập: Tiến hành điều tra, thu thập các tài liệu trong vùng nghiên cứu bao gồm tài liệu hiện trạng thủy lợi, các công trình tưới, định hướng phát triển kinh tế - xã hội, tình hình khai thác và sử dụng đất đai, nguồn nước, các tài liệu địa hình, thủy văn... trên khhu vực. - Phương pháp phân tích, xử lý, đánh giá số liệu; - Phương pháp ứng dụng các mô hình hiện đai: Các mô hình tính toán thuỷ lực, thuỷ văn, cân bằng nước, phần mềm xây dựng bản đồ Mapinfo, phần mềm Mike 11 tính toán cân bằng nước và ứng dụng các công nghệ hiện đại: viễn thám, GIS… 4 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1. TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU 1.1.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước Tài nguyên nước là nguồn tài nguyên thiên nhiên có thể tái tạo nhưng cũng có thể bị cạn kiệt tùy vào tốc độ khai thác của con người và khả năng tái tạo của môi trường. Ngày nay, sử dụng nước cho mọi hoạt động đã trở nên phổ biến. Tuy nhiên, việc sử dụng khai thác nguồn tài nguyên này gây ra những hậu quả ảnh hưởng nghiêm trọng tới nguồn tài nguyên nước. 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. Hấp dẫn bởi nền công nghiệp mới ra đời, từng dòng người từ nông thôn đổ xô vào các thành phố và khuynh hướng này vẫn còn tiếp tục cho đến ngày nay. Ðô thị trở thành những nơi tập trung dân cư quá đông đúc, tình trạng này tác động trực tiếp đến vấn đề về nước càng ngày càng trở nên nan giải. 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. Thí dụ: Ở Hoa Kỳ, khoảng 44% nước được sử dụng cho công nghiệp, 47% sử dụng cho nông nghiệp và 9% cho sinh hoạt và giải trí (Chiras, 1991). Ở Trung Quốc thì 7% nước được dùng cho công nghiệp, 87% cho nông nghiệp, 6% sử dụng cho sinh hoạt 5 và giải trí. (Chiras, 1991). 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. Theo đà phát triển của nền công nghiệp hiện nay trên thế giới năm 2000 nhu cầu nước sử dụng cho công nghiệp tăng 1.900 km3/năm có nghĩa là tăng hơn 60 lần so với năm 1900. Phần nước tiêu hao không hoàn lại do sản xuất công nghiệp chiếm khoảng từ 1 - 2% tổng lượng nước tiêu hao không hoàn lại và lượng nước còn lại sau khi đã sử dụng được quay về sông hồ dưới dạng nước thải chứa đầy những chất gây ô nhiễm (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. Theo M.I.Lvovits (1974), trong tương lai do thâm canh nông nghiệp mà dòng chảy cả năm của các con sông trên toàn thế giới có thể giảm đi khoảng 700 km3/năm. Phần lớn nhu cầu về nước được thỏa mãn nhờ mưa ở vùng có khí hậu ẩm, nhưng cũng thường được bổ sung bởi nước sông hoặc nước ngầm bằngbiện pháp thủy lợi nhất là vào mùa khô. Người ta ước tính được 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. Sở dĩ cần số lượng lớn nước như vậy chủ yếu là do sự đòi hỏi của quá trình thoát hơi nước của cây, sự bốc hơi nước của lớp nước mặt trên đồng ruộng, sự trực di của nước xuống các lớp đất bên dưới và phần nhỏ tích tụ lại trong các sản phẩm nông nghiệp. Dự báo nhu cầu về nước trong nông nghiệp đến năm 2000 sẽ lên tới 3.400 km3/năm, chiếm 58% tổng nhu cầu về nước trên toàn thế giới. 6 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 loài người ngày càng cao 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, nước sinh hoạt tăng gấp hàng chục đến hàng trăm lần nhiều hơn. Theo sự ước tính đó thì đến năm 2000, nhu cầu về nước sinh hoạt và giải trí sẽ tăng gần 20 lần so với năm 1900, tức là chiếm 7% tổng nhu cầu nước trên thế giới (Cao Liêm, Trần đức Viên - 1990). Nước là nhu cầu quan trọng trong phát triển kinh tế xã hội, bao gồm 3 lĩnh vực chủ yếu: nông nghiệp, công nghiệp, dân dụng. Trên thế giới cũng như ở ta nhu cầu nước cả 3 lĩnh vực trên đều tăng rất nhanh. Với những tiến bộ trong khoa học công nghệ hiện nay, tại các nước tiên tiến việc cấp nước gần như đã đến mức hoàn thiện và đã giải quyết được nhiều vấn đề khó khăn, phức tạp trong giải pháp cấp và tạo nguồn nước cho tại những vùng hiếm nước như: đất hoang hoá, sa mạc hóa, vùng núi cao, vùng ven biển ngập mặn,v,v... bằng việc ứng dụng các công nghệ mới, vật liệu mới trong xây dựng, thiết kế chế tạo các thiết bị ...để giải quyết vấn đề nguồn cấp nước như: công nghệ xử lý nước mặt (công nghệ hóa chất, công nghệ Nanô..), công nghệ trong tìm kiếm và khai thác nước ngầm (địa vật lý đa cực, phần mềm xử lý 3D, công nghệ thu nước ngang ..); công nghệ chuyển và trữ nước mặt, nước mưa vào lòng đất ( sử dụng giếng khoan thu nước mặt, dải thu nước (ống, vải) Waterbell, vật liệu siêu trương nở...); công nghệ tổng hợp trong điều tiết lưu lượng dòng ngầm trong đất tầng phủ: hào thu nước mặt, làm chậm dòng chảy, trồng rừng, thảm phủ thực vật,v,v.. các công nghệ làm chậm quá trình bốc hơi nước: vật liệu hoặc chất phủ bề mặt không độc hại. Trong thời gian gần đây, do có nhiều biến động về môi trường và khí hậu, sự gia tăng dân số và các yếu tố kinh tế, xã hội khác, đã tạo ra các những thay đổi lớn làm ảnh hưởng đến khả năng duy trì sự bền vững và ổn định trong việc cấp nước. Do vậy, ngoài các công nghệ về cấp tích nước tạo nguồn cấp cho các điều kiện khó khăn, các nghiên cứu ứng dụng vẫn được tiếp tục sao cho phù hợp với điều kiện riêng biệt của từng vùng. Qua các nghiên cứu trên, có thể thấy các hoạt động phát triển của con người ngày càng gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường sống của chúng ta, đặc biệt là các khu dân cư ở hạ lưu các lưu vực sông. Do đó, cần thiết phải có những nghiên cứu chuyên sâu, chi tiết để có thể đánh giá đúng và đầy đủ tác động của các hoạt động kinh tế đến hệ thống cấp nước nói riêng và đến vấn đề quản lý, bảo vệ và sử dụng hợp lý, bền vững tài nguyên nước trên thế giới nói chung. 1.1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước Ở nước ta tình hình sử dụng nước trước mắt và trong tương lai của vùng đồng bằng sông Hồng như bảng 1-1, 1-2, 1-3. 7 Như vậy hiện tại cũng như trong tương lai, nhu cầu nước cho nông nghiệp vẫn ở vị trí chủ yếu. Và sự gia tăng nhu cầu nước vẫn rất đáng kể . Như vậy tuy hệ thống thuỷ nông là hệ thống đa mục tiêu nhưng mục tiêu nông nghiệp vẫn là chính. Bảng 1.1: Tình hình sử dụng nước vùng đồng bằng sông Hồng (triệu m3) Tổng 19800 Dịch vụ 3918,0 Dịch vụ 1267 Công nghiệp Công nghiệp 849 2531,0 Nông nghiệp 11633,0 Nông nghiệp Tổng 10778,0 12361,0 Dịch vụ 537,5 Tổng Công nghiệp 222,5 Năm 2010 13749,0 Nông nghiệp Năm 2000 10018,0 Năm 1990 Nguồn: Đề tài cấp nhà nước KC-12 Bảng 1.2: % sử dụng nước ở đồng bằng sông so với tổng lượng nước sử dụng qua các năm 100 66 Công nghiệp 14 Tổng 9 Dịch vụ 6 Nông nghiệp 85 Năm 2010 Tổng 100 Dịch vụ 5 Công nghiệp Dịch vụ 2 Nông nghiệp Công nghiệp 93 Năm 2000 Tổng Nông nghiệp Năm 1990 20 100 Nguồn: Đề tài cấp nhà nước KC-12 Bảng 1.3: Mức độ gia tăng lượng nước cho nông nghiệp (lần) so với năm 1990 Năm 1990 Năm 2000 Năm 2010 1 1,4 1,97 Nguồn: Đề tài cấp nhà nước KC-12 Với mục tiêu đẩy mạnh công nghiệp hoá, hiện đại hoá, xây dựng nền kinh tế độc lập tự chủ, đưa nước ta cơ bản trở thành một nước công nghiệp theo hướng hiện đại vào năm 2020; muốn vậy trước hết nông nghiệp và nông thôn phải phát triển lên một trình độ mới bằng việc đổi mới cơ cấu cây trồng, vật nuôi, tăng giá trị thu được 8 trên một đơn vị diện tích, ứng dụng tiến bộ khoa học và công nghệ; phát triển công nghiệp, dịch vụ, các làng nghề ở nông thôn, tạo nhiều việc làm mới. Để đáp ứng những mục tiêu đó, công tác thuỷ lợi phục vụ sản xuất nônglâm-ngư-diêm nghiệp và kinh tế nông thôn đang đứng trước những thời cơ và thách thức mới. Đó là việc đảm bảo nước để ổn định khoảng 4 triệu ha đất có điều kiện sản xuất lúa, giữ vững an ninh lương thực với sản lượng lương thực có hạt khoảng 40 triệu tấn vào năm 2010; có các giải pháp thuỷ lợi hiệu quả phục vụ cho 3 triệu ha cây công nghiệp và cây ăn quả lâu năm, khoảng 1,2 triệu ha cây công nghiệp hàng năm; cung cấp nước cho các cơ sở sản xuất tiểu thủ công nghiệp, các làng nghề nông thôn, cung cấp nước sạch cho cư dân nông thôn; xây dựng các hệ thống cung cấp nước để làm muối chất lượng cao và nuôi trồng thuỷ, hải sản với qui mô lớn; xử lý nước thải từ các vùng nuôi trồng thuỷ sản tập trung, từ các làng nghề, từ các cơ sở sản xuất công nghiệp dịch vụ ở nông thôn. Theo đánh giá của Liên hiệp quốc, trong thế kỷ 20 dân số thế giới tăng lên 3 lần trong khi tài nguyên nước được khai thác tăng lên 7 lần. Với tốc độ tăng dân số như hiện nay, dân số thế giới được dự báo là 8 tỷ người năm 2020 và 10 tỷ vào năm 2050. Như vậy, nhu cầu về nước sẽ tăng 650% trong vòng 30 năm tới. Đến năm 2025 sẽ có trên 3,5 tỷ người trên hành tinh sống trong điều kiện khan hiếm nước. Do chịu ảnh hưởng mạnh của địa hình và giao lưu giữa 2 hệ thống gió mùa đông bắc và tây nam, lượng mưa phân bố không đều theokhông gian và thời gian. Mùa mưa chiếm 75-85% lượng mưa cả năm. Trong khi mùa khô lương mưa rất nhỏ, nhiều tháng không mưa. Về mặt không gian, có những vùng lượng mưa đạt 30005000mm/năm, trong khi có vùng dưới 1000mm/năm. Sự chênh lệch từ 3-5 lần. Mưa phân bố không đều nên dòng chảy mặt là sản phẩm của mưa phân bố cũng không đều. Những vùng mưa lớn có modul dòng chảy 60-80 lít/s/km2 trong khi những vùng mưa nhỏ chỉ đạt 10 lít/s/km2. Trong mùa mưa lượng dòng chảy chiếm 70-80% lượng dòng chảy năm, trong khi tháng có lượng dòng chảy nhỏ nhất chỉ chiếm 1-2%. Tài nguyên nước dưới đất với trữ lượng động thiên nhiên trên toàn lãnh thổ (chưa kể phần hải đảo) khoảng 50-60 tỷ m3 tương đương 1513 m3/s nhưng cũng phân bố không đều trên các vùng địa chất thuỷ văn. Với những đặc điểm về tài nguyên nước, tình trạng hạn hán, thiếu nước vào mùa khô năm nào cũng xẩy ra với mức độ khác nhau. Và mùa mưa tình trạng úng lụt cũng thường xuyên xuất hiện. Trong vòng 5 năm gần đây, năm nào Việt Nam cũng phải đương đầu với thiên tai liên quan đến nước. Năm 1997, 1998 do ảnh hưởng của Enninô hạn hán nghiêm trọng trên nhiều vùng, đặc biệt là miền trung và tây nguyên. Năm 1999 hai trận lụt đầu tháng 11 và đầu tháng 12 ở miền trung được đánh giá là trận lụt lịch sử. Năm 2000, 2001 lụt ở Đồng bằng sông Mê 9 Kông trong đó trận lụt năm 2000 được đánh giá là lớn nhất trong 70 năm qua cả về đỉnh, lượng và thời gian lũ. Đầu năm 2002 hạn hán lại xẩy ra trên diện rộng ở Nam Bộ, Duyên hải Nam Trung Bộ và Tây Nguyên gây thiệt hại lớn cho nông lâm nghiệp, thuỷ sản. Cháy rừng tràm ở Kiên Giang và Cà Mau cũng có nguyên nhân cơ bản do hạn hán. Sau nhiều năm đầu tư, với mục tiêu chủ yếu là đảm bảo an ninh lương thực quốc gia tiến tới xuất khẩu. Đến nay, cả nước đã có 75 hệ thống thuỷ lợi vừa và lớn, rất nhiều hệ thống thuỷ lợi nhỏ với tổng giá trị tài sản cố định khoảng 60.000 tỷ đồng (chưa kể giá trị đất và công sức nhân dân đóng góp). Các hệ thống thuỷ lợi đã đảm bảo tưới cho 3 triệu ha đất canh tác, tiêu 1.4 triệu ha đất tự nhiên ở các tỉnh bắc bộ, ngăn mặn 70 vạn ha, cải tạo 1.6 triệu ha đất chua phèn ở đồng bằng sông Cửu Long. Diện tích lúa được tưới cả năm gần 7 triệu ha chiếm 84% diện tích lúa. Các công trình thuỷ lợi còn tưới trên 1 triệu ha rau màu, cây công nghiệp và cây ăn quả. Lượng nước sử dụng cho nông nghiệp rất lớn. Theo tính toán năm 1985 đã sử dụng 41 tỷ m3 chiếm 89,8% tổng lượng nước tiêu thụ, năm 1990 sử dụng 46,9 tỷ m3 chiếm 90% và nay khoảng trên 60 tỷ m3 Tiềm năng phát triển nuôi trồng thuỷ hải sản nước ta khá lớn, nhiều hệ thống thuỷ lợi khi xây dựng đã xét đến việc kết hợp cấp nước để nuôi trồng thuỷ sản. Khi xây dựng các hồ chứa nước vấn đề phát triển thuỷ sản trong hồ chứa cũng được đề cập đến. Vài năm gần đây do hiệu quả của nuôi trồng thuỷ sản nhất là tôm sú nhiều vùng đất ven biển đã được xây dựng thành những khu vực nuôi trồng thuỷ sản tập trung. Tuy nhiên việc xây dựng các hệ thống thuỷ lợi đáp ứng yêu cầu sản xuất chưa được quan tâm đúng mức, chưa có qui hoạch và các giải pháp đồng bộ. Hầu hết đều do dân tự phát, tự tổ chức xây dựng theo kinh nghiệm. Nhiều nơi, đã có hiện tượng thủy hải sản bị bệnh, tôm chết hàng loạt mà nguyên nhân là do môi trường nước không đảm bảo liên quan đến hệ thống cấp nước và thoát nước. Một số vùng đã có tranh chấp giữa nuôi tôm và trồng lúa gắn với nó là ranh giới mặn, ngọt cũng là vấn đề công tác thuỷ lợi phải xem xét, giải quyết. Các hệ thống thuỷ lợi đã cung cấp nguồn nước sinh hoạt cho phần lớn cư dân nông thôn nhất là trong mùa khô. Với 80% dân số sống ở nông thôn, hầu hết các hệ thống thuỷ lợi đều tạo nguồn nước sinh hoạt trực tiếp cho dân hoặc nâng cao mực nước ở các giếng đào. Ngay ở miền núi, đồng bào sống khá phân tán, những nơi đảm bảo nguồn nước sinh hoạt vững chắc là những nơi có hệ thống thuỷ lợi đi qua. Những công trình thuỷ lợi tạo nguồn nước cho sinh hoạt điển hình như Dầu Tiếng, Sông Quao, Nam Thạch Hãn, Ngòi Là, Phai Quyền... đã tạo nguồn nước sinh hoạt cho hàng chục triệu dân nông thôn nhất là trong mùa khô. 10 Các nghiên cứu về cấp nước cho các ngành trong nước hiện nay: Đến nay đã có nhiều đơn vị như Viện quy hoạch Thủy Lợi, Trường đại học thủy lợi, Viện Khoa học Công Nghệ Việt Nam, Viện Khoa học Thuỷ lợi Việt Nam, trường đại học Mỏ địa chất ... đã nghiên cứu và thử nghiệm khá thành công các công nghệ trong khai thác, tạo nguồn cấp nước sinh hoạt và sản xuất tại nhiều vùng trên cả nước, có thể kể đến như: - Viện Quy hoạch Thủy lợi – Bộ Nông nghiệp và phát triển Nông thôn, trong năm 2008-2009, đã triển khai thực hiện đề tài: “Nghiên cứu giải pháp công trình trữ, cấp cho sản xuất và dân sinh một số vùng khan hiếm nước ở 8 tỉnh vùng núi Bắc Bộ’’. Kết quả chính của đề tài là : Trên cơ sở phân tích, đánh giá các điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội, tập quán.., dựa vào kết quả tính toán thủy văn, cân bằng nước; dựa trên một số phương pháp đánh giá, so sánh thông qua trọng số để xắp xếp ưu tiên thứ tự: các hộ, vùng khan hiếm, ưu tiên xây dựng mô hình cấp nước; ngoài ra, đề tài đã đưa ra được tiêu chí riêng để chọn các điểm ưu tiên đầu tư cho các đối tượng công trình cấp nước sinh hoạt và cấp nước sản xuất. - Bộ môn ĐCTV - trường ĐH Mỏ - Địa chất : công nghệ thu và chôn nước mặt cho vùng khan hiếm nước tại Đắc Lắc - Tây nguyên.bằng hố khoan. - Viện Thủy công – Viện Khoa học thuỷ lợi Việt nam: + Áp dụng mô hình khai thác nước nguồn mạch lộ cho xã Hữu Liên - Hữu Lũng - Lạng Sơn: có lưu lượng 0,16 l/s với bể cấp dung tích 13,8 m³/ngày đêm. + Ứng dụng màng chống thấm địa kỹ thuật để Thiết kế xây dựng các Hồ chứa nước mưa (hồ treo): hồ Lịch Hội – Sóc Trăng; hồ Lũng Pìa, Lũng Rì, Kéo Yên, Cái Viên, Lũng Nậm ..huyện Quảng Hà – Cao Bằng; hồ Cái Bầu, Đại Mỏ huyện Vân Đồn, Quảng Ninh; hồ Nam Du- Kiên Giang...với dung tích trữ từ 800m³ đến 5 000m³; + Trong năm 2004-2005, đã triển khai các đề tài: “Nghiên cứu, ứng dụng các giải pháp khoa học công nghệ, xây dựng các công trình nhỏ trữ, dâng nước phục vụ cấp nước vùng đồi núi và trung du miền Bắc và Bắc Trung Bộ’’. Đề tài đã tổng kết 11 đánh giá ưu, nhược điểm các giải pháp cấp trữ nước miền núi, những bài học kinh nghiệm trong thiết kế, thi công, đề suất một số giải pháp đối với công nghệ nguồn. + Viện Thủy điện & tái tạo năng lượng – Viện KHTL Việt Nam: Năm 20012004, đã triển khai đề tài“ Nghiên cứu xây dựng một số mô hình đồng bộ cấp nước sinh hoạt và sản xuất miền núi (Bơm nước va, thuỷ luân cải tiến, hệ thống trữ, dẫn nước)’’. Công nghệ bơm va, bơm thủy luân đang được ứng dụng rộng rãi cho việc cấp nước tưới, sinh hoạt tại nhiều tỉnh miền núi phía Bắc và Tây nguyên. - Viện Nước, tưới tiêu & Môi trường – Viện Khoa học thuỷ lợi Việt nam: năm 2005-2007 đã triển khai đề tài “ Nghiên cứu giải pháp công nghệ trữ nước tại chỗ phục vụ canh tác bền vững trên đất dốc và bảo vệ đất chống xói mòn,’’; Kết quả của đề tài đã được nhận giải thưởng VIFOTEX. - Trường đại học Thủy lợi: Nghiên cứu giải pháp cấp nước bền vững cho cao nguyên đá Đồng Văn, tỉnh Hà Giang. Theo kết quả điều tra về cấp nước có một số tồn tại như sau: Trong thời gian qua, hệ thống cấp nước ở Việt Nam đã được Đảng, Chính phủ quan tâm ưu tiên đầu tư cải tạo và xây dựng, nhờ vậy tình hình cấp nước đã được cải thiện một cách đáng kể. Tuy nhiên tình hình cấp nước còn có một số vấn đề bất cập: - Công suất thiết kế của một số nơi chưa phù hợp với thực tế: Nhiều nơi thiếu nước, nhưng cũng có nơi thừa nước, không khai thác hết công suất. - Nhiều công trình đã xuống cấp, không có kinh phí duy trì, bảo dưỡng thường xuyên. -Tỷ lệ thất thoát thất thu nước còn cao: tại nhiều nơi tỷ lệ thất thoát thất thu còn cao. -Chất lượng nước: Tình trạng nguồn nước ngầm, nước mặt bị ô nhiễm nặng nề ảnh hưởng đến sức khoẻ của nhân dân. Việc chất lượng nguồn nước bị ô nhiễm do nhiều nguyên nhân gây ra.