Tài liệu Nghiên cứu giải pháp công trình trữ nước, cấp nước cho sản xuất và dân sinh một số vùng khan hiếm ở 8 tỉnh vùng núi bắc bộ (lào cai, cao bằng, hà giang, hòa bình, lai châu, lạng sơn, sơn la, yên bái)

  • Số trang: 246 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 74 |
  • Lượt tải: 0
nguyetha

Đã đăng 8490 tài liệu

Mô tả:

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN VIỆN QUY HOẠCH THUỶ LỢI ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ (CẤP BỘ) ---- X”W ---- BÁO CÁO TỔNG HỢP NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH TRỮ, CẤP NƯỚC CHO SẢN XUẤT VÀ DÂN SINH MỘT SỐ VÙNG KHAN HIẾM NƯỚC Ở 8 TỈNH VÙNG NÚI BẮC BỘ CƠ QUAN CHỦ TRÌ VIỆN QUY HOẠCH THUỶ LỢI CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI TS Tô Trung Nghĩa 8441 HÀ NỘI – 2010 VIỆN QUY HOẠCH THỦY LỢI Nghiên cứu giải pháp công trình trữ, cấp nước cho sản xuất và dân sinh một số vùng KHN ở 8 tỉnh miền núi Bắc Bộ   MỤC LỤC Trang I – GIỚI THIỆU TÓM TẮT ........................................................................................................... 1 II – TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU .......................................................................... 4 2.1 KHÁI NIỆM VỀ KHAN HIẾM NƯỚC ..............................................................................4 2.1.1. Khái niệm về khan hiếm nước trên thế giới ................................................................... 4 2.1.2. Khái niệm khan hiếm nước ở Việt Nam ......................................................................... 9 2.2. CÁC MÔ HÌNH TRÊN THẾ GIỚI ....................................................................................9 2.2.1. Hoạt động thu, trữ nước ở các vùng khô hạn ................................................................. 9 2.2.2. Thu nước từ mái hứng ................................................................................................... 11 2.2.3. Hệ thống thu gom nước từ sông, suối, mó nước .......................................................... 20 2.2.4. Loại hình bể chứa .......................................................................................................... 26 2.2.5. Đánh giá chung .............................................................................................................. 30 2.3.2. Công nghệ thu trữ nước phục vụ canh tác, phòng chống xói mòn trên đất dốc .......... 33 2.4. CÁC LOẠI HÌNH CẤP NƯỚC TRÊN 8 TỈNH MIỀN NÚI PHÍA BẮC .....................40 2.4.1. Cấp nước tự chảy bằng hệ thống bể .............................................................................. 40 2.4.2. Cấp nước tự chảy bằng hồ chứa hoặc đập dâng ........................................................... 46 2.4.3. Hồ treo ........................................................................................................................... 47 2.4.4. Cấp nước bằng bơm thủy luân, bơm va ........................................................................ 51 2.4.5. Bể chứa nước mưa tại hộ gia đình ................................................................................ 53 2.4.6. Bể chứa nước mưa tại các khu tập trung, công trình công cộng.................................. 56 2.4.7. Lu, téc, bi chứa nước ..................................................................................................... 57 2.4.8. Mó nước, bể hốc đá ....................................................................................................... 59 2.4.9. Giếng khoan, giếng đào ................................................................................................. 60 2.4.10. Bơm điện, bơm dầu ..................................................................................................... 63 2.4.11. Một số hình thức thất bại ............................................................................................ 63 2.4.12. Tổng hợp, phân loại các mô hình đã ứng dụng trong vùng nghiên cứu .................... 63 III – ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN VÙNG NGHIÊN CỨU ................................................................65 3.1. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÌNH .....................................................................................................65 3.1.1. Vùng Đông Bắc ............................................................................................................. 66 3.1.2. Vùng Tây Bắc ................................................................................................................ 72 3.2. ĐẶC ĐIỂM THỔ NHƯỠNG ............................................................................................74 3.2.1. Vùng Đông Bắc ............................................................................................................. 74 3.2.2. Vùng Tây Bắc ................................................................................................................ 74 3.3. ĐẶC ĐIỂM KHÍ HẬU....................................................................................................... 75 3.3.1. Chế độ nhiệt: .................................................................................................................. 75 3.3.2. Số giờ nắng: .................................................................................................................. 76 3.3.3. Bốc hơi: .......................................................................................................................... 77 3.3.4. Độ ẩm không khí: .......................................................................................................... 79 3.3.5. Đặc trưng mưa: .............................................................................................................. 80 3.4. ĐẶC ĐIỂM THỦY VĂN ...................................................................................................82 3.4.1. Hệ thống sông ngòi ....................................................................................................... 82 3.4.2. Nguồn nước mặt ............................................................................................................ 86 a   VIỆN QUY HOẠCH THỦY LỢI Nghiên cứu giải pháp công trình trữ, cấp nước cho sản xuất và dân sinh một số vùng KHN ở 8 tỉnh miền núi Bắc Bộ   3.5. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT THỦY VĂN ..............................................................................96 3.5.1. Các dạng tầng trữ nước trong vùng nghiên cứu ........................................................... 98 3.5.2. Đặc điểm các tầng trữ nước trong vùng nghiên cứu .................................................... 99 IV - THỜI GIAN VÀ MỨC ĐỘ THIẾU NƯỚC .....................................................................106 4.1. TÍNH NHU CẦU SỬ DỤNG NƯỚC CHO CÁC HỘ DÙNG NƯỚC .........................106 4.1.1. Giới hạn vùng khan hiếm nước ................................................................................... 106 4.1.2.Nhu cầu sử dụng nước ................................................................................................. 108 4.2. CÂN BẰNG NƯỚC ..........................................................................................................116 4.2.1. Các cơ sở tính toán ...................................................................................................... 116 4.2.2. Tính toán cân bằng nước ............................................................................................. 120 4.3. PHÂN TÍCH KẾT QUẢ TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NƯỚC .......................................130 4.3.1. Vùng Đông Bắc ........................................................................................................... 130 4.3.2. Vùng Tây Bắc .............................................................................................................. 132 V – TIÊU CHÍ VÙNG KHAN HIẾM NƯỚC ............................................................................135 5.1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM .....................................................................................................135 5.1.1 Các chỉ tiêu phân cấp hạn thường dùng....................................................................... 135 5.1.2. Đánh giá sự khan hiếm theo đặc điểm nguồn nước ................................................... 140 5.1.3. Đánh giá khan hiếm nước theo điều kiện địa hình, địa chất ..................................... 142 5.1.4. Đánh giá khan hiếm nước trên cơ sở cân bằng nước ................................................. 142 5.2. TIÊU CHÍ VÙNG KHAN HIẾM NƯỚC .......................................................................143 5.2.1. Nhóm tiêu chí định lượng ........................................................................................... 144 5.2.2. Nhóm tiêu chí định tính ............................................................................................... 147 5.2.3. Tổng hợp các tiêu chí xác định vùng khan hiếm nước .............................................. 148 5.3. PHÂN VÙNG KHAN HIẾM NƯỚC ..............................................................................150 5.3.1. Vùng khan hiếm nước nghiên cứu .............................................................................. 150 5.3.2. Phân vùng khan hiếm nước ......................................................................................... 152 VI – XÂY DỰNG BẢN ĐỒ KHAN HIẾM NƯỚC TRÊN ĐỊA BÀN 8 TỈNH .......................154 6.1. LỰA CHỌN PHẦN MỀM XÂY DỰNG BẢN ĐỒ ........................................................154 6.2. QUY TRÌNH XÂY DỰNG BẢN ĐỒ ..............................................................................155 6.2.1. Thu thập, phân tích đánh giá tài liệu ........................................................................... 155 6.2.2. Xử lý tài liệu ................................................................................................................ 155 6.2.3. Xây dựng cấu trúc dữ liệu ........................................................................................... 155 6.2.4. Thiết kế bản đồ ............................................................................................................ 155 VII – GIẢI PHÁP CẤP NƯỚC CHO VÙNG KHAN HIẾM NƯỚC .....................................157 7.1. HIỆN TRẠNG CẤP NƯỚC VÙNG KHAN HIẾM NƯỚC ........................................157 7.1.1. Hiện trạng cấp nước nông nghiệp: .............................................................................. 157 7.1.2. Hiện trạng cấp nước sinh hoạt: ................................................................................... 158 7.1.3. Thuận lợi và khó khăn ................................................................................................. 158 7.2. CƠ SỞ XÁC ĐỊNH GIẢI PHÁP .....................................................................................159 7.2.1. Dựa trên điều kiện tự nhiên ......................................................................................... 159 7.2.2. Dựa trên điều kiện kinh tế xã hội ................................................................................ 162 7.2.3. Dựa trên điều kiện kinh tế kỹ thuật ............................................................................. 163 7.2.4. Dựa trên điều kiện về cơ chế chính sách .................................................................... 163 b   VIỆN QUY HOẠCH THỦY LỢI Nghiên cứu giải pháp công trình trữ, cấp nước cho sản xuất và dân sinh một số vùng KHN ở 8 tỉnh miền núi Bắc Bộ   7.3. GIẢI PHÁP CẤP NƯỚC CHO NÔNG NGHIỆP .........................................................164 7.3.1. Các loại công trình cấp nước cho nông nghiệp .......................................................... 164 7.3.2. Giải pháp công trình cho các tỉnh ............................................................................... 164 7.3.3. Tổng hợp các giải pháp cấp nước nông nghiệp cho 8 tỉnh ........................................ 176 7.3.4. Một số giải pháp khác cho vùng khan hiếm nước ...................................................... 177 7.4. GIẢI PHÁP CẤP NƯỚC CHO DÂN SINH ..................................................................177 7.4.1. Giải pháp công trình cho các tỉnh ............................................................................... 177 7.4.2. Tổng hợp các giải pháp cấp nước sinh hoạt cho 8 tỉnh .............................................. 195 7.5. TỔNG HỢP CÁC GIẢI PHÁP CẤP NƯỚC CHO CÁC VÙNG KHN 8 TỈNH ........195 7.6. NHẬN XÉT CHUNG VỀ CÁC LOẠI HÌNH CÔNG TRÌNH .....................................196 VIII – LỰA CHỌN VÙNG VÀ ĐIỂM ƯU TIÊN .....................................................................197 8.1. HỘ SỬ DỤNG NƯỚC .....................................................................................................197 8.1.1. Khái niệm hộ sử dụng nước ....................................................................................... 197 8.1.2. Hộ sử dụng nước trên các vùng khan hiếm nước ....................................................... 197 8.1.3. Các thông tin cơ bản của các hộ sử dụng nước trên vùng khan hiếm nước .............. 198 8.2. SẮP XẾP ƯU TIÊN GIỮA CÁC HỘ DÙNG NƯỚC VÙNG KHN ......................... 198 8.2.1. Các phương pháp thứ tự sắp xếp ưu tiên .................................................................... 198 8.2.2. Sắp xếp thứ tự ưu tiên các hộ dùng nước vùng KHN ................................................ 204 8.2.3. Sắp xếp thứ tự ưu tiên các vùng KHN ....................................................................... 214 8.3. LUẬN CỨ CHỌN ĐIỂM XÂY DỰNG MÔ HÌNH ......................................................219 8.3.1. Phương pháp lựa chọn điểm xây dựng mô hình ......................................................... 219 8.3.2. Tiêu chí chọn điểm xây dựng mô hình ...................................................................... 220 8.3.3. Kết quả lựa chọn điểm xây dựng mô hình .................................................................. 221 IX - THIẾT KẾ MÔ HÌNH, ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG NHÂN RỘNG MÔ HÌNH ..............221 9.1. MÔ HÌNH THU, XỬ LÝ VÀ TRỮ NƯỚC MƯA .........................................................221 9.1.1. Hiện trạng áp dụng của loại mô hình thu, xử lý và trữ mước mưa. ........................... 221 9.1.2. Công trình áp dụng ...................................................................................................... 222 9.1.3. Khả năng nhân rộng mô hình. ..................................................................................... 225 9.2. MÔ HÌNH CẤP NƯỚC MẠCH LỘ............................................................................... 225 9.2.1. Hiện trạng áp dụng của loại mô hình cấp nước mạch lộ. ........................................... 225 9.2.2. Công trình áp dụng ...................................................................................................... 226 9.2.3. Khả năng nhân rộng mô hình. ..................................................................................... 227 9.3. MÔ HÌNH CẢI TẠO CÔNG TRÌNH CẤP NƯỚC TƯỚI........................................... 227 9.3.1. Hiện trạng áp dụng của loại mô hình cấp nước tưới. ................................................. 227 9.3.2. Công trình áp dụng...................................................................................................... 228 9.3.3. Khả năng nhân rộng mô hình. ..................................................................................... 230 X - KẾT LUẬN .............................................................................................................................231 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................................234 c   VIỆN QUY HOẠCH THỦY LỢI Nghiên cứu giải pháp công trình trữ, cấp nước cho sản xuất và dân sinh một số vùng KHN ở 8 tỉnh miền núi Bắc Bộ   DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.2 Hệ số dòng chảy theo loại hình bề mặt thu gom nước mưa ..............................................14 Bảng 2.3 Thông số làm lu xi măng chứa nước mưa .........................................................................14 Bảng 2.4 Chi phí xây dựng lu 1,2 m3 ở Srilanka ..............................................................................15 Bảng 2.5 Chi phí xây dựng lu 1.0 m3 ở Tanzania .............................................................................16 Bảng 2.6 Chi phí xây dựng bể chứa ngầm 5 m3 ở Srilanka .............................................................18 Bảng 2.7 Chi phí xây dựng hệ thống thu gom SD nước mưa bình 170 lít ở Arizona, Mỹ ...............19 Bảng 2.8 Đặc tính và chi phí đầu tư xây dựng bể chứa nước tại Mỹ................................................28 Bảng 2.9 Diễn biến thị hiếu người sử dụng tại Mỹ về các loại bể ....................................................28 Bảng 2.11 Phân loại các hình thức công trình đã thực hiện trong vùng ..........................................64 Bảng 3.1: Cao độ, diện tích vùng nghiên cứu tỉnh Lào Cai ..............................................................67 Bảng 3.2: Cao độ, diện tích vùng nghiên cứu tỉnh Yên Bái..............................................................68 Bảng 3.3: Cao độ, diện tích vùng nghiên cứu tỉnh HàGiạng ............................................................69 Bảng 3.4: Cao độ, diện tích vùng nghiên cứu tỉnh Cao Bằng ...........................................................70 Bảng 3.5: Cao độ, diện tích vùng nghiên cứu tỉnh Lạng Sơn ...........................................................71 Bảng 3.6: Địa hình vùng nghiên cứu tỉnh Lai Châu .........................................................................72 Bảng 3.7: Cao độ, diện tích vùng nghiên cứu tỉnh Sơn La ...............................................................73 Bảng 3.8: Cao độ, diện tích vùng nghiên cứu tỉnh Hoà Bình ...........................................................74 Bảng 3.9: Nhiệt độ trung bình tháng nhiều năm tại các trạm ...........................................................75 Bảng 3.10: Số giờ nắng trung bình tháng nhiều năm tại các trạm ....................................................77 Bảng 3.11: Bốc hơi trung bình tháng nhiều năm tại các trạm...........................................................78 Bảng 3.12: Độ ẩm tương đối trung bình tháng nhiều năm tại các trạm ............................................79 Bảng 3.13: Lượng mưa trung bình tháng nhiều năm tại các trạm.....................................................81 Bảng 3.14: Sông suối chỉnh chảy qua 8 tỉnh.....................................................................................84 Bảng 3.15: Mật độ lưới sông trên các vùng khan hiếm ....................................................................85 Bảng 3.16: Nước đến các vùng khan hiếm nước 8 tỉnh MN Bắc Bộ................................................93 Bảng 3.17: Trữ lượng nước ngầm trên các vùng ..............................................................................96 Bảng 4.1: Thống kê dân só năm 2008 các vùng KHN của 8 tỉnh ...................................................110 Bảng 4.2: Thống kê gia súc gia cầm vùng nghiên cứu ...................................................................111 Bảng 4.3: Mức tưới các loại cây trồng trong vùng .........................................................................112 Bảng 4.4: Tổng nhu cầu nước cho sinh hoạt..................................................................................113 Bảng 4.5: Nhu cầu nước cho nông nghiệp ......................................................................................114 Bảng 4.6: Tổng nhu cầu nước cho các ngành tại nơi dùng và đầu mối ..........................................115 Bảng 4.7. Dòng chảy đến ứng với tần suất 75% .............................................................................117 Bảng 4.8: Diện tích gieo trồng của các loại cây trồng ....................................................................119 Bảng 4.9: Tính toán cân bằng nước cho các vùng KHN thuộc 8 tỉnh MN Bắc Bộ ........................121 Bảng 5.1: Lượng nước có khả năng khai thác trong vùng trên đầu người 1 năm...........................143 Bảng 5.2: Hệ số cạn mùa cạn trên các vùng nghiên cứu.................................................................145 Bảng 5.3: Tỷ lệ giữa nước đến 75% và nhu cầu nước mùa cạn trong vùng nghiên cứu.................147 Bảng 5.4: Bảng mô tả các tiêu chí xác định vùng khan hiếm nước ................................................148 Bảng 5.5: Phân vùng mức độ khan hiếm nước cho các vùng .........................................................152 Bảng 7.1: Tổng hợp hiện trạng CT tưới vùng khan hiếm nước 8 tỉnh Bắc Bộ ...............................157 d   VIỆN QUY HOẠCH THỦY LỢI Nghiên cứu giải pháp công trình trữ, cấp nước cho sản xuất và dân sinh một số vùng KHN ở 8 tỉnh miền núi Bắc Bộ   Bảng 7.2: Tổng hợp hiện trạng cấp nước SH vùng khan hiếm nước 8 tỉnh....................................158 Bảng 7.3: Giải pháp tăng khả năng trữ, cấp bằng công trình thủy lợi phục vụ tưới cho vùng khan hiếm nước tỉnh Yên Bái .........................................................................................166 Bảng 7.4: Giải pháp tăng khả năng trữ, cấp bằng công trình thủy lợi phục vụ tưới cho vùng khan hiếm nước tỉnh Hà Giang.......................................................................................167 Bảng 7.5: Giải pháp tăng khả năng trữ, cấp bằng công trình thủy lợi phục vụ tưới cho vùng khan hiếm nước tỉnh Lạng Sơn.......................................................................................169 Bảng 7.6: Giải pháp tăng khả năng trữ, cấp bằng công trình thủy lợi phục vụ tưới cho vùng khan hiếm nước tỉnh Cao Bằng ......................................................................................170 Bảng 7.7: Giải pháp tăng khả năng trữ, cấp bằng công trình thủy lợi phục vụ tưới cho vùng khan hiếm nước tỉnh Lào Cai .........................................................................................171 Bảng 7.8: Giải pháp tăng khả năng trữ, cấp bằng công trình thủy lợi phục vụ tưới cho vùng khan hiếm nước tỉnh Sơn La...........................................................................................172 Bảng 7.9: Tổng hợp các giải pháp cấp nước cho nông nghiệp Lai Châu .......................................173 Bảng 7.10: Giải pháp tăng khả năng trữ, cấp bằng công trình thủy lợi phục vụ tưới cho vùng khan hiếm nước tỉnh Hoà Bình.......................................................................................175 Bảng 7.11: Tổng hợp các giải pháp cấp nước cho nông nghiệp .....................................................176 Bảng 7.12: Dự kiến công trình và kinh phí cấp nước phục vụ cho sinh hoạt tỉnh Yên Bái............179 Bảng 7.13: Công trình hồ treo đang xây dựng và dự kiến phục vụ cấp nước sinh hoạt cho vùng khan hiếm nước tỉnh Hà Giang..............................................................................182 Bảng 7.14: Dự kiến số lượng công trình và kinh phí đầu tư cấp nước sinh hoạt cho vùng khan hiếm nước Hà Giang.......................................................................................................183 Bảng 7.15: Dự kiến số lượng công trình và kinh phí đầu tư cấp nước sinh hoạt cho vùng khan hiếm nước Lạng Sơn.......................................................................................................186 Bảng 7.17: Dự kiến bể chứa tập trung và dung tích bể cấp nước sinh hoạt vùng khan hiếm nước tỉnh Cao Bằng ........................................................................................................188 Bảng 7.18: Dự kiến công trình và kinh phí cấp nước phục vụ cho sinh hoạt .................................189 Bảng 7.19: Thống kê khối lượng, nhiệm vụ, kinh phí cần đầu tư hệ thống CT cấp nước TT ........190 Bảng 7.20: Dự kiến công trình và kinh phí cấp nước phục vụ SH vùng KHN tỉnh Sơn La ...........191 Bảng 7.21: Tổng hợp các giải pháp cấp nước sinh hoạt Lai Châu..................................................192 Bảng 7.22: Dự kiến công trình và kinh phí cấp nước phục vụ cho sinh hoạt .................................194 Bảng 7.23: Tổng hợp các giải pháp cấp nước sinh hoạt .................................................................195 Bảng 7.24: Tổng hợp kinh phí đầu tư thực hiện các giải pháp cấp nước cho vùng khan hiếm nước 8 tỉnh vùng núi Bắc Bộ ..........................................................................................195 Bảng 8.1: Thông tin cơ bản phục vụ đánh giá tỉnh X .....................................................................198 Bảng 8.2: So sánh cặp đôi giữa các hộ dùng nước về mức độ ưu tiên công trình trữ, cấp nước ....200 Bảng 8.3: Tiêu chí, chỉ số và điểm đánh giá ...................................................................................202 Bảng 8.4: Bảng tính điểm so sánh...................................................................................................203 Bảng 8.5: Tiêu chí, chỉ số và điểm đánh giá hộ sử dụng nước .......................................................204 Bảng 8.6: Bảng tính điểm so sánh các hộ sử dụng nước vùng KHN 8 tỉnh miền núi Bắc Bộ........205 Bảng 8.7: Thứ tự ưu tiên các hộ dùng nước 8 tỉnh .........................................................................212 Bảng 8.8: Tiêu chí, chỉ số và điểm đánh giá vùng khan hiếm nước ...............................................214 Bảng 8.9: Bảng tính điểm so sánh các vùng khan hiếm nước trên địa bàn 8 tỉnh ..........................215 Bảng 8.10: Thứ tự ưu tiên các vùng KHN trên địa bàn 8 tỉnh ........................................................217 Bảng 8.11: Giá thành một số loại công trình trong vùng nghiên cứu .............................................220 e   VIỆN QUY HOẠCH THỦY LỢI Nghiên cứu giải pháp công trình trữ, cấp nước cho sản xuất và dân sinh một số vùng KHN ở 8 tỉnh miền núi Bắc Bộ   DANH MỤC HÌNH VẼ   Hình 2.1: Khan hiếm nước..................................................................................................................7 Hình 2.2 Hình thức thu gom nước từ mái nhà .................................................................................11 Hình 2.3 Hệ thống thu gom nước mưa Tòa nhà Tổng thống Ấn Độ ...............................................12 Hình 2.4 Mái hứng nước mưa nhà thi đấu sumo Kukogikan (Tokyo, Nhật Bản) ............................12 Hình 2.5 Bơm tay bơm nước mưa từ bể chứa nước mưa ngầm tại nhà thi đấu sumo Kukogikan (Tokyo, Nhật Bản) .........................................................................................13 Hình 2.6 Sơ đồ thu gom và nạp nước mưa cho tầng nước ngầm......................................................13 Hình 2.7 Thu gom và sử dụng nước mưa bằng lu ở Srilanka ...........................................................15 Hình 2.8 Lu chứa nước ở Srilanka ....................................................................................................15 Hình 2.9 Lu chứa nước ở Tanzania...................................................................................................16 Hình 2.10 Lu chứa nước ở Thái Lan.................................................................................................17 Hình 2.11 Bể xây chứa nước ngầm ở SriLanka ................................................................................18 Hình 2.12 Thu gom nước mưa ở Arizona, Mỹ .................................................................................19 Hình 2.13 Hệ thống chuyển nước bằng ống tre nứa suối, mó nước ở Ấn Độ...................................20 Hình 2.14 Hệ thống hứng nước Kunds ở Ấn Độ có từ thế kỷ 17 .....................................................21 Hình 2.15 Đập tạo tầng chứa nước ngầm..........................................................................................21 Hình 2.16 Đập dâng bồi tụ cát sỏi tạo tầng chứa nước ngầm ...........................................................22 Hình 2.17 Vị trí thích hợp xây dựng đập tạo tầng chứa nước ngầm.................................................23 Hình 2.18 Đập chắn bồi tụ cát sỏi tạo tầng chứa nước ngầm ở Delhi, Ấn Độ..................................23 Hình 2.19 Cấu trúc công trình tầng chứa nước ngầm dùng vải chống thấm vùng nam Idaho, Mỹ.....................................................................................................................................24 Hình 2.20 Bể chứa bằng gỗ 95 m3 ở Công viên quốc gia núi lửa ở Hawaii, Mỹ.............................26 Hình 2.21 Loại bể chứa thông dụng.................................................................................................27 Hình 2.22 Bể chứa hợp kim của Úc ..................................................................................................29 Hình 2.23. Loại mái che bể chứa nước thông dụng ..........................................................................30 Hình 2.24. Hồ cát tích trữ nước mưa ................................................................................................32 Hình 2.25 Sơ đồ công nghệ thu trữ nước phục vụ tưới cây ăn quả và bảo vệ đất chống xói mòn vùng miền núi phía Bắc............................................................................................35 Hình 2.26 Sơ đồ công nghệ thu trữ nước phục vụ canh tác nông lâm nghiệp và phòng chống sa mạc hoá vùng duyên hải Nam Trung bộ ......................................................................35 Hình 2.27 Một số hình ảnh về mô hình tại Nông trường Cao Phong, huyện Cao Phong tỉnh Hòa Bình...........................................................................................................................38 Hình 2.28 Một số hình ảnh về mô hình tại xã Xuân Hồng, Huyện Bắc Bình, tỉnh Bình Thuận .....39 Hình 2.29 Sơ đồ hệ thống cấp nước tự chảy ....................................................................................40 Hình 2.30 Công trình thu nước là đập dâng (Phong Thổ, Lai Châu)...............................................40 Hình 2.31 Hệ thống lọc áp lực (Phong Thổ, Lai Châu) ...................................................................41 Hình 2.32 Hệ thống cấp nước tự chảy thôn Tân Thành, xã Nhật Tiến, huyện Hữu Lũng................42 Hình 2.33 Bể nhánh của hệ thống tự chảy tại cấp nước nơi công cộng...........................................42 Hình 2.34 Cấp nước tự chảy về bể tập trung tại xóm Khai hoang, thị trấn Đồng Văn.....................43 Hình 2.35 Người dân tự dẫn nước từ bể nhánh về bể hộ gia đình tại xóm Khai hoang, thị trấn Đồng Văn, Hà Giang ........................................................................................................43 f   VIỆN QUY HOẠCH THỦY LỢI Nghiên cứu giải pháp công trình trữ, cấp nước cho sản xuất và dân sinh một số vùng KHN ở 8 tỉnh miền núi Bắc Bộ   Hình 2.36 Cụm công trình đầu mối cấp nước cho thị trấn Đồng Văn, Hà Giang.............................44 Hình 2.37 Đồng hồ đo lượng nước dùng từ hệ thống tự chảy .........................................................45 Hình 2.38 Vị trí dự kiến xây dựng cụm công trình đầu mối của hệ thống cấp nước tự chảy tại xã Na Khê, huyện Yên Minh, Hà Giang...........................................................................46 Hình 2.39 Hồ chứa nước Kéo Quân ở huyện Tràng Định, Lạng Sơn..............................................47 Hình 2.40 Bể đá xây trữ nước ở Hà Quảng, Cao Bằng....................................................................48 Hình 2.41 Hồ treo có sân thu nước bằng bê tông Sủng Mán, huyện Mèo Vạc, Hà Giang ..............48 Hình 2.42 Hồ treo bê tông đang xây dựng tại thị trấn Mèo Vạc, Hà Giang ....................................49 Hình 2.43 Hồ treo bê tông đang xây dựng tại xã Cán Tỷ, huyện Quản Bạ .....................................49 Hình 2.44 Hồ lót vải địa kỹ thuật (HDPE) đang xây dựng ở vùng Lục Khu, Hà Quảng ................50 Hình 2.45 Vật liệu xây dựng và các cải tiến trong thi công ở Hà Quảng ........................................50 Hình 2.46 Hồ vải địa kỹ thuật với bể lấy nước tách riêng ở Hà Quảng...........................................51 Hình 2.47 Hệ thống cấp nước bằng bơm va (Đà Bắc, Hòa Bình).....................................................51 Hình 2.48 Cụm lấy nước Pò Phai: a) Đập dâng, b) Bơm thủy luân, và c) Bơm va .........................52 Hình 2.49 Cấp nước từ trạm bơm thủy luân .....................................................................................52 Hình 2.50 Cấp nước SH từ trạm bơm va tại Tú Xuyên, huyện Văn Quan, Lạng Sơn.....................52 Hình 2.51 Bể thu nước mưa từ mái nhà ở xã Tú Xuyên, huyện Văn Quan ......................................54 Hình 2.52 Bể nước Unicef tại xã Cán Tỷ, huyện Quản Bạ, Hà Giang ............................................54 Hình 2.53 Bể chứa nước mưa dung tích 10m3 tại hộ gia đình (Mai Châu, Hòa Bình) .....................55 Hình 2.54 Bể đá xây bị nứt ở xã Tráng Kìm, huyện Quản Bạ .........................................................55 Hình 2.55 Bể chứa nước mưa tại các hộ gia đình ở Hà Quảng........................................................56 Hình 2.56 Bể chứa nước mưa loại lớn tại các công sở và công trình công cộng ở Lục Khu, Hà Quảng, Cao Bằng..............................................................................................................56 Hình 2.57 Bể chứa nước tập trung của khu dân cư ở Hà Quảng .....................................................57 Hình 2.58 Lu chưa nước mưa theo công nghệ của Thái Lan, Mường Khương, Lào Cai .................57 Hình 2.59 Lu chứa nước mưa tại các hộ gia đình ở Hà Quảng, Cao Bằng.......................................58 Hình 2.60 Téc nước bằng nhựa tại huyện Mù Căng Chải, Yên Bái ................................................59 Hình 2.61 Bi chứa nước sinh hoạt ở huyện Chi Lăng......................................................................59 Hình 2.62 Mó nước ở huyện Văn Quan, Lạng Sơn ..........................................................................60 Hình 2.63 Dẫn nước bằng ống nhựa từ suối về gia đình...................................................................60 Hình 2.64 Giếng khoan quy mô hộ gia đình ....................................................................................61 Hình 2.65 Giếng khoan cụm gia đình ở xã Quốc Khánh, huyện Tràng Định..................................61 Hình 2.66 Giếng đào ........................................................................................................................62 Hình 2.67 Bể chứa nước từ giếng khoan, kết hợp hứng nước mưa ở Trùng Khánh........................62 Hình 3.1: Vị trí vùng khan hiếm nước qua quan sát tổng hợp ..........................................................65 Hình 3.2: Mô đun dòng chảy vùng khan hiếm nước tỉnh Lào Cai....................................................86 Hình 3.3: Mô đun dòng chảy vùng khan hiếm nước tỉnh Yên Bái ...................................................87 Hình 3.4: Mô đun dòng chảy vùng khan hiếm nước tỉnh Hà Giang .................................................87 Hình 3.5: Mô đun dòng chảy vùng khan hiếm nước tỉnh Cao Bằng.................................................88 Hình 3.6: Mô đun dòng chảy vùng khan hiếm nước tỉnh Lạng Sơn................................................89 Hình 3.7: Mô đun dòng chảy vùng khan hiếm nước tỉnh Lai Châu..................................................90 Hình 3.8: Mô đun dòng chảy vùng khan hiếm nước tỉnh Sơn La....................................................90 Hình 3.9: Mô đun dòng chảy vùng khan hiếm nước tỉnh Hoà Bình ................................................91 Hình 3.10: Mô đun dòng chảy 3 tháng kiệt nhất vùng khan hiếm nước...........................................92 g   VIỆN QUY HOẠCH THỦY LỢI Nghiên cứu giải pháp công trình trữ, cấp nước cho sản xuất và dân sinh một số vùng KHN ở 8 tỉnh miền núi Bắc Bộ   Hình 7.1: Bể cấp nước trung cho cụm dân cư vùng cao .................................................... 196 Hình 7.2: Bể chứa nước hứng từ mái nhà để sinh hoạt...................................................... 197 Hình 7.3: Hệ thống chuyển nước bằng ống tre nước suối, mó nước ........................................ 197 Hình 7.4: Hồ treo trên núi xây dựng bằng vật liệu bê tông cốt thép ......................................... 200 Hình 7.5: Nước mó ở huyện Văn Quan tỉnh Lạng Sơn ..................................................... 205 Hình 8.1: Sơ đồ phân tích góc cung phần tư sử dụng NRM .............................................. 230 Hình 8.2: Thứ tự ưu tiên cấp nước dân sinh vùng KHN 8 tỉnh.......................................................210 Hình 8.3: Thứ tự ưu tiên cấp nước chăn nuôi vùng KHN 8 tỉnh ....................................................210 Hình 8.4: Thứ tự ưu tiên cấp nước tưới lúa đông xuân vùng KHN 8 tỉnh......................................210 Hình 8.5: Thứ tự ưu tiên cấp nước CN-TTCN vùng KHN 8 tỉnh...................................................211 Hình 8.6: Thứ tự ưu tiên cấp nước du lịch - dịch vụ vùng KHN 8 tỉnh..........................................211 Hình 8.7: Thứ tự ưu tiên cấp nước chống cháy rừng vùng KHN 8 tỉnh .........................................211 Hình 8.8: Thứ tự ưu tiên cấp nước cải tạo môi trường vùng KHN 8 tỉnh.......................................212 Hình 8.9: Thứ tự ưu tiên các vùng khan hiếm nước 8 tỉnh .............................................................218 Hình 8.10: Sơ đồ lựa chọn điểm mô hình .......................................................................................219 Hình 9.1 Mặt bằng bể chứa nước sạch dung tích 50 m3 ................................................................223 Hình 9.2 Các mặt cắt bể chứa nước ...............................................................................................224 Hình 9.3 Mặt bằng bể thu nước mạch lộ........................................................................................227 Hình 9.4 Mặt cắt ngang đập ...........................................................................................................229 Hình 9.5 Cắt dọc cửa lấy nước......................................................................................................230 Hình 9.6 Cắt dọc van hạ lưu...........................................................................................................230 h   VIỆN QUY HOẠCH THỦY LỢI Nghiên cứu giải pháp công trình trữ, cấp nước cho sản xuất và dân sinh một số vùng KHN ở 8 tỉnh miền núi Bắc Bộ   DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN ĐỀ TÀI   Chủ nhiệm đề tài: TS. Tô Trung Nghĩa Tham gia thực hiện: TS. Lê Hùng Nam Ths. Nguyễn Quang Triển ThS. Đào Ngọc Tuấn ThS. Lương Ngọc Chung ThS. Phạm Tuyết Mai ThS. Phí Thị Thư ThS. Nguyễn Quang Quyền ThS. Nguyễn Thị Thanh Hằng ThS. Trần Lê Thành ThS. Vũ Duy Trinh ThS. Đinh Thị Thu Hiền ThS. Lê Thị Mai KS. Phạm Công Thành KS. Ngô Văn Trung 1   VIỆN QUY HOẠCH THỦY LỢI Nghiên cứu giải pháp công trình trữ, cấp nước cho sản xuất và dân sinh một số vùng KHN ở 8 tỉnh miền núi Bắc Bộ   I – GIỚI THIỆU TÓM TẮT Đề tài “ Nghiên cứu giải pháp công trình trữ, cấp nước cho sản xuất, dân sinh một số vùng khan hiếm nước ở 8 tỉnh vùng núi Bắc bộ(Lào cai, Cao bằng, Bắc cạn, Hà giang, Hòa bình, Lai châu, Lạng sơn, Yên bái) ” là đề tài cấp Bộ do Viện Quy hoạch Thủy lợi chủ trì, được tiến hành trong thời gian 30 tháng, từ tháng 1/2008 đến tháng 6/2010. Mục tiêu của đề tài là đề xuất được giải pháp công trình cấp nước cho sản xuất và dân sinh vùng khan hiếm nước ở 8 tỉnh vùng núi Bắc bộ ( Lào cai, Cao bằng, Bắc cạn, Hà giang, Hòa bình, Lai châu, Lạng sơn, Yên bái). Tám tỉnh vùng núi phía bắc: Lào cai, Cao bằng, Bắc cạn, Hà giang, Hòa bình, Lai châu, Lạng sơn, Yên bái nằm ở sát biên giới Việt nam – Trung quốc trên các lưu vực sông Kỳ cùng, sông Bằng, Quây sơn, sông Gâm, thượng sông Cầu, sông Đà, thượng sông Mã, sông Mê kông và thượng nguồn sông Bưởi. Mạng lưới sông ở đây rất phức tạp, ngoài các sông lớn kể trên có dòng chảy thường xuyên thì các nhánh suối hầu hết chỉ có dòng chảy mùa mưa, đặc biệt còn có các sông ngầm chưa xác định ở vùng Cao bằng, Hà giang …Ở 8 tỉnh tập trung phần lớn là các dân tộc ít người định cư trên núi cao, sườn dốc và các vùng đá vôi. Hình canh tác chủ yếu là nương rẫy và cây trồng cạn, cây trồng mùa mưa. Tổng diện tích 8 tỉnh là 6426 km2 với tổng số dân năm 2006 là 5,4 triệu người trên 81 đơn vị hành chính cấp huyện. Địa hình vùng nghiên cứu chủ yếu là núi cao, núi đá vôi thuộc hai cánh cung Hoàng liên sơn và Ngân sơn. Có những khu đá vôi tập trung như vùng Lục khu (Cao bằng), 4 huyện Yên minh, Đồng văn, Mèo vạc, Quản bạ (Hà giang), vùng Mai châu, Tân lạc, Lạc sơn (Hòa bình), vùng ven sông Đà, vùng đồi thiếu nước của Sơn la (Mộc châu, Yên châu, Mai sơn, Thuận châu) … Lượng mưa bình quân năm trong khoảng 1200 – 1800 mm, tập trung chủ yếu vào 6 tháng mùa mưa từ tháng 9 đến tháng 12, trong 6 tháng mùa khô từ tháng 1 đến tháng 8 hầu như không có mưa hoặc mưa nhỏ. Khả năng điều tiết tự nhiên của các lưu vực kém nên trong 6 tháng mùa khô có tới 30% số dân không đủ nước dùng cho sinh hoạt. Sản xuất trong mùa khô hầu hết nhờ trời. Đề tài đã tập trung nghiên cứu các nội dung sau: 1/ - Tổng kết, đánh giá các nghiên cứu, mô hình, các dự án đã triển khai trên địa bàn, bao gồm: 1.1 Thu thập tài liệu liên quan đến đề tài - Điều kiện tự nhiên vùng nghiên cứu: Địa hình, địa chất, địa chất thủy văn, khí hậu, mưa, bốc hơi, gió bão … - Điều kiện dân sinh kinh tế, tập quán canh tác, tập quán sử dụng nước truyền thống, hiện trạng canh tác. - Hiện trạng dùng nước của các ngành. 2   VIỆN QUY HOẠCH THỦY LỢI Nghiên cứu giải pháp công trình trữ, cấp nước cho sản xuất và dân sinh một số vùng KHN ở 8 tỉnh miền núi Bắc Bộ   - Hệ thống công trình trữ và cấp nước hiện tại. - Các nghiên cứu có liên quan từ trước đến nay. 1.2 Đánh giá các nghiên cứu, các mô hình đã xây dựng - Đánh giá những nghiên cứu trước đây nhằm rút ra các ưu điểm, kết quả đạt được và các vấn đề tồn tại cần nghiên cứu tiếp. - Tổng kết các mô hình cấp nước và trữ nước cho sản xuất, dân sinh. 1.3 Tổng hợp phân tích đánh giá hiện trạng các vùng khan hiếm nước ở 8 tỉnh vùng núi phía bắc 2/ - Xây dựng bản đồ vùng khan hiếm nước 2.1 Thu thập bản đồ 8 tỉnh, số hóa bản đồ và xác định vị trí của các vùng KHN. 2.2 Tính toán thủy văn, khí tượng cho các vùng khan hiếm nước. 2.3 Xác định đặc tính khan hiếm nước của tùng vùng. 2.4 Xác định khả năng trữ của từng vùng. 2.5 Tính toán nhu cầu sử dụng nước của từng vùng. 2.6 Tính toán cân bằng nước, xác định trị số thiếu nước, thời gian thiếu nước. 2.7 Biên tập, xử lý các lớp bản đồ. 3/ - Nghiên cứu các giải pháp công trình trữ và cấp nước cho vùng KHN. 3.1 Nghiên cứu các giải pháp, đánh giá các mặt thuận lợi, khó khăn và khả năng áp dụng các giải pháp cho từng vùng. 3.2 Nghiên cứu cấp nước, phân phối nước, ưu tiên trong cấp nước và hình thức cấp nước phù hợp với vùng khan hiếm nước thuộc 8 tỉnh. 4/ - Lựa chọn vùng và điểm khan hiếm nước cần ưu tiên giải quyết và chọn điểm xây dựng mô hình. 4.1 Xây dựng tiêu chí lựa chọn vùng khan hiếm nước ở 8 tỉnh. 4.2 Xây dựng tiêu chí lựa chọn điểm khan hiếm nước. 4.3 Sắp xếp ưu tiên giữa các hộ dùng nước và ưu tiên giữa các vùng KHN. 4.4 Xây dựng luận cứ lựa chọn điểm xây dựng công trình trữ nước vùng KHN. 5/ - Xây dựng 3 mô hình. Xây dựng 3 mô hình trữ và cấp nước có tuổi thọ công trình cao, dễ khai thác vận hành, chi phí thấp như sau: - Mô hình hệ thống cấp nước lấy nguồn từ các mạch xuất lộ để cấp nước sinh hoạt và kết hợp sản xuất cho 1 cụm dân cư nhỏ. - Mô hình thu gom, xử lý và trữ nước mưa cấp cho sinh hoạt cho một cụm hành chính hoặc trạm y tế, trường học. - Mô hình củng cố công trình sẵn có, cải tạo phù hợp, xây dựng các quy trình vận hành để đảm bảo cấp nước cho sinh hoạt và sản xuất. Các bước xây dụng mô hình như sau: 1. Lựa chọn vùng để xây dựng mô hình. 2. Tham khảo ý kiến các nhà quản lý và nhân dân sở tại. 3   VIỆN QUY HOẠCH THỦY LỢI Nghiên cứu giải pháp công trình trữ, cấp nước cho sản xuất và dân sinh một số vùng KHN ở 8 tỉnh miền núi Bắc Bộ   3. Lựa chọn và đưa ra giải pháp mô hình. 4. Khảo sát, thiết kế, thi công công trình. 5. Tổ chức theo dõi, đánh giá hiệu quả mô hình, từ đó đưa ra những hiệu chỉnh cần thiết. 6. Đánh giá khả năng phổ biến và nhân rộng mô hình. II – TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 2.1 KHÁI NIỆM VỀ KHAN HIẾM NƯỚC 2.1.1. Khái niệm về khan hiếm nước trên thế giới Khan hiếm nước phụ thuộc vào nhiều yếu tố như lượng nước ngọt sẵn có trên đầu người trong thời kỳ khan hiếm, khả năng khai thác phục vụ nhu cầu dùng nước,... Để đi đến khái niệm về khan hiếm nước, các nhà nghiên cứu về tài nguyên nước đã có các hướng tiếp cận khác nhau. Dưới đây là một số quan niệm về khan hiếm nước. ™ Một số định nghĩa khan hiếm nước dựa trên nhu cầu nước tối thiểu: Theo Jonathan Chenoweth thuộc Trung tâm chiến lược môi trường của Đại học tổng hợp Surrey (Anh) thì không có một con số chung về nhu cầu nước tối thiểu trên đầu người cho đảm bảo sức khoẻ và phát triển kinh tế - xã hội. Ước tính hiện nay nhu cầu nước tối thiểu dao động trong khoảng 4 ÷ 20 l/người/ngày. Tuy nhiên ước tính này vẫn có vấn đề về phương pháp luận vì ở đây mới chỉ quan tâm đến nhu cầu tiêu thụ và vệ sinh của con người hoặc nếu có quan tâm đến nhu cầu kinh tế thì lại không xét đến tác động của các yếu tố khác ví dụ như nước cho thương mại, dịch vụ và các nhu cầu khác liên quan đến sự tồn tại của con người ở trên địa bàn nghiên cứu. Ở một số nghiên cứu khác, xem xét các thành phần ước tính nhu cầu nước tối thiểu cho sức khoẻ và phát triển kinh tế - xã hội cho thấy một quốc gia yêu cầu lượng nước tối thiểu khoảng 135 l/người/ngày. FAO có định nghĩa rộng hơn về khan hiếm nước: “Khan hiếm nước là sự không cân bằng giữa nguồn nước sẵn có và nhu cầu nước, sự suy thoái chất lượng nước mặt và nước ngầm, sự cạnh tranh giữa các ngành, mâu thuẫn giữa các vùng miền với nhau và với các nước khác, tất cả đều gây ra sự khan hiếm nước”. FAO cũng chỉ rõ: “Ở các nước đang phát triển, bình quân cứ năm người thì có một người thiếu nước sạch để sử dụng (tối thiểu là 20 lít/người/ngày). Trong khi đó bình quân sử dụng nước ở Châu Âu và Châu Mỹ xấp xỉ từ 200 ÷ 600 lít/người/ngày”. Định nghĩa khan hiếm nước của FAO sâu rộng hơn, theo cách định nghĩa này thì ở một nơi có nhiều nước vẫn có thể bị khan hiếm nước. Tình trạng khan hiếm này rõ ràng do con người tạo ra. Theo WHO khuyến nghị, nhu cầu nước sử dụng cho hộ gia đình là 80 ÷ 150 l/người/ngày (Gleick 1993b). Theo Falkenmark (2001) đề nghị là là 150 l/người/ngày 4   VIỆN QUY HOẠCH THỦY LỢI Nghiên cứu giải pháp công trình trữ, cấp nước cho sản xuất và dân sinh một số vùng KHN ở 8 tỉnh miền núi Bắc Bộ   trong điều kiện bình thường. Vùng Trung Đông (Palestin và Israel) đã xác định nhu cầu nước tối thiểu cho hộ gia đình với điều kiện sống bình thường dao động trong khoảng 100 ÷ 150 l/người/ngày. Theo Shuval (1992), ở Israel và các vùng khí hậu tương tự thì 100 l/người/ngày là nhu cầu nước tối thiểu cho đời sống hàng ngày. Tuy nhiên hoàn cảnh kinh tế xã hội và các tiêu chuẩn cũng có vai trò ảnh hưởng tới sử dụng nước. Theo Turton (2002), tiêu thụ nước ở những khu vực tị nạn ở Palestin nơi có mức sống thấp chỉ dưới 50 l/người/ngày. Tại Hội nghị của UNESCO tổ chức ở Pari (Pháp) năm 1998 đã chấp nhận 50 l/người/ngày là mức tối thiểu cho nhu cầu sinh hoạt đối với tất cả các nước phát triển và đang phát triển. ™ Một số định nghĩa khan hiếm nước dựa trên lượng nước đảm bảo có thể cung cấp trên đầu người một năm: Uỷ ban tưới tiêu quốc gia của Iran đã phân mức độ khan hiếm nước thành 4 cấp về tài nguyên nước tiềm năng: (1). Mức độ Căng thẳng: < 1.000 m3/người/năm; (2). Mức độ Tương đối căng thẳng: 1.000 ÷ 1.700 m3/người/năm; (3). Mức độ Đủ nước: 1.700 ÷ 5.000 m3/người/năm; (4). Mức độ Thừa nước: > 5.000 m3/người/năm. Đồng thời khan hiếm nước cũng được định nghĩa là điều kiện khí hậu bất lợi có thể dẫn đến tình trạng không ổn định nguồn nước ở một mùa. Tuy nhiên, cách phân mức độ khan hiếm nước này chưa cho thấy vai trò của các yếu tố địa hình, địa chất và thảm phủ. Hiệp hội nước quốc tế (IWRA) đã tổng kết rằng nước nào có mức bảo đảm nước cho một người một năm dưới 4.000 m3/người thì nước đó thuộc loại thiếu nước và nếu nhỏ hơn 2.000 m3/người thì thuộc loại hiếm nước. Theo Josep Xercavins I Valls, đã nêu khan hiếm nước là điều kiện trong đó khả năng nguồn nước ngọt sẵn có được phục hồi trong nội vùng hàng năm bằng hoặc dưới 1.000 m3/người; căng thẳng về nước là điều kiện trong đó khả năng nguồn nước ngọt sẵn có được phục hồi trong nội vùng hàng năm nhỏ hơn 1.667 m3 và lớn 1.000 m3/người. Theo Gleick (Viện nghiên cứu Phát triển, Môi trường và An ninh) khan hiếm nước là mối tương quan của nhu cầu con người và sự dự trữ tài nguyên nước. Gleick cho rằng khả năng nguồn nước sẵn có tối thiểu cho mỗi cá nhân phải là 1000 m3 một năm. Gleick đã gọi mốc này là “mức cần thiết tối thiểu cho chất lượng cuộc sống ở một nước phát triển trung bình”. Một số ý kiến khác cho rằng khan hiếm nước tăng lên khi không đáp ứng được yêu cầu nước tối thiểu cho uống và trồng cây lương thực. Malin Falkenmark – Nhà thuỷ văn Thuỵ Điển nổi tiếng là người đầu tiên đưa ra khái niệm “chỉ số căng thẳng nước”. Theo Malin, một nước mà nguồn nước ngọt sẵn có được phục hồi hàng năm tính trên đầu người vượt trên 1.700 m3 thì chỉ gặp khó khăn về nước mang tính không thường xuyên hoặc cục bộ. Nếu dưới ngưỡng này thì các nước đó sẽ phải trải qua căng thẳng về nước định kỳ hoặc thường xuyên. Nếu nguồn nước ngọt sẵn có giảm xuống dưới 1.000 m3/người/năm thì những nước này sẽ trải qua khan hiếm 5   VIỆN QUY HOẠCH THỦY LỢI Nghiên cứu giải pháp công trình trữ, cấp nước cho sản xuất và dân sinh một số vùng KHN ở 8 tỉnh miền núi Bắc Bộ   nước kinh niên, trong đó thiếu nước gây trở ngại cho phát triển kinh tế, sức khoẻ và đời sống con người. Khi khả năng nguồn nước ngọt phục hồi giảm xuống dưới 500 m3/người/năm thì những nước này bắt đầu chịu tình trạng khan hiếm nước hoàn toàn. Các mức độ khan hiếm này được xem xét như những mốc tương đối, không phải là các ngưỡng chính xác. Mức độ chính xác căng thẳng về nước khác nhau giữa các vùng, giữa các điều kiện khí hậu, mức độ phát triển kinh tế và các yếu tố khác. Tuy nhiên mốc 1.000 m3/người/năm đã được Ngân hàng Thế giới (WB) và các nhà phân tích chấp nhận như một chỉ số chung về khan hiếm nước. Malin Falkenmark đã giới thiệu cách tiếp cận hay có thể gọi là định nghĩa thứ hai về khái niệm chỉ số khan hiếm nước. Đây là chỉ số biểu thị mối quan hệ khả năng nguồn nước sẵn có cho một vùng cụ thể và số người có thể được cấp một cách bền vững. chỉ số này xem xét đến mặt an toàn lương thực, sử dụng hộ gia đình và cấp nước công nghiệp. Đơn vị dòng chảy được định nghĩa tương đương với 1 triệu m3/năm. Do đó chỉ số khan hiếm nước được diễn tả dưới dạng số người trong một đơn vị dòng chảy. Ở nhiều nước công nghiệp, chỉ số này thường có phạm vi 100 ÷ 500 người trên một đơn vị dòng chảy. Dựa trên thực tiễn ở các vùng khí hậu ôn hoà, một vùng được xem như chịu căng thẳng về nước nếu số người phụ thuộc vào nguồn nước sẵn có nhiều hơn trên 500 người trên một đơn vị dòng chảy. Nếu con số này vượt quá 1.000 người trên một đơn vị dòng chảy thì vùng đó hoàn toàn ở trong mức độ khan hiếm. Các con số trên có thể diễn tả bằng 1.700 m3 và 1.000 m3 trên đầu người. Vì vậy vùng mà khả năng nước sẵn có dưới 1.700 m3 trên đầu người một năm thì được cho là vùng căng thẳng về nước. Hàng rào nước hiện nay khoảng 2.000 người trên một đơn vị dòng chảy. Nếu một vùng vượt quá hàng rào này thì cần xem xét đến việc tái sử dụng nước, sử dụng các nguồn nước không truyền thống và dùng các phương tiện khác tăng cấp nước để đáp ứng nhu cầu. Khái niệm hàng rào nước gây ra nhiều phản ứng từ các nhà thuỷ văn và kỹ sư thủy lợi. Dù sao thì chỉ số khan hiếm nước cũng cung cấp cho chúng ta một biện pháp so sánh giữa các vùng. Ở Israel, một nước kinh tế tương đối giàu có, con số về mức nước cần cho tồn tại ít hơn nhiều – 416 m3/người/năm, là nhờ sự quản lý nước có hiệu quả. Ở những nước có nguồn nước sẵn có ở mức cao vẫn có thể trải qua vấn đề về khan hiếm nước do sự khác biệt rất lớn giữa các vùng về các yếu tố tự nhiên hoặc nhu cầu nước. Mặc dù có sự khác biệt nhưng nhìn chung các nhà thuỷ văn và các chuyên gia về sử dụng nước đều nhận thấy 1.000 m3/người /năm là một mốc hợp lý để xác định khan hiếm nước đối với các nước trên thế giới. Mốc căng thẳng 1.700 m3/người/năm của Falkenmark là “trạng thái cảnh báo” báo cho các quốc gia có dân số liên tục tăng. Thuật ngữ khan hiếm nước ở Phần Lan đã được Kantola et al (1999) định nghĩa như sau: “Khi lượng nước ngọt ít hơn 1.000 m3/người/năm thì có thể nói rằng đó là khan hiếm nước”. Tác giả đã đề xuất định nghĩa về khan hiếm nước như sau: “Khan hiếm nước là sự thiếu khả năng cung cấp nguồn nước ngọt sẵn có từ các nguồn phục hồi để đáp ứng nhu cầu cơ bản của các ngành dùng nước khác nhau. Nhu cầu cơ bản bao gồm 6   VIỆN QUY HOẠCH THỦY LỢI Nghiên cứu giải pháp công trình trữ, cấp nước cho sản xuất và dân sinh một số vùng KHN ở 8 tỉnh miền núi Bắc Bộ   nhu cầu cho sinh hoạt, nhu cầu cho nông nghiệp để đảm bảo an ninh lương thực. Như vậy, khan hiếm nước cũng được hiểu là sự tăng nhu cầu nước vượt quá khả năng tài nguyên nước sẵn có trong vùng hoặc quốc gia. Hội tưới tiêu quốc tế (ICID) định nghĩa khan hiếm nước trên cơ sở sự bất lợi về điều kiện khí hậu: “Khan hiếm nước là điều kiện khí hậu không thuận lợi có thể dẫn đến tình trạng không ổn định tài nguyên nước vào một mùa. Một số biện pháp hạn chế dùng nước thường được áp dụng trong tình trạng đó như giảm tiêu thụ, tái sử dụng, dự trữ chỉ cho dùng cho ưu tiên”. Trong định nghĩa này, yếu tố về địa hình, địa chất cũng như thảm phủ và sự gia tăng dân số chưa được đề cập tới. Tóm lại, cách định nghĩa khan hiếm nước của các tác giả và tổ chức cũng khác nhau tùy theo điều kiện tự nhiên và kinh tế - xã hội của vùng nghiên cứu. ™ Chỉ số khan hiếm nước: Khan hiếm nước có thể do nhiều hiện tượng. Những hiện tượng này có thể do các nguyên nhân tự nhiên tạo nên hoặc có thể do các hoạt động của con người gây ra, hoặc có thể do sự tương tác của cả hai nguyên nhân nói trên. Theo Vlachos và James (1983) thì đặc điểm và nguyên nhân của khan hiếm nước trong các môi trường khô hạn như sau: Chế độ khan hiếm nước Do tự nhiên Do con người - Thường xuyên - Khô hạn - Sa mạc hoá - Tạm thời - Hạn hán - Thiếu nước Để cụ thể hơn, hình dưới đây biểu thị mức độ khan hiếm nước theo số người trên một đơn vị dòng chảy (số người/1 triệu m3/năm): Hình 2.1: KHAN HIẾM NƯỚC Người/Đơn vị dòng chảy 100  1  600  2  Khó khăn về mùa khô và chất lượng 1000  3  2000  4  Căng thẳng Khan hiếm hoàn hoàn 7   VIỆN QUY HOẠCH THỦY LỢI Nghiên cứu giải pháp công trình trữ, cấp nước cho sản xuất và dân sinh một số vùng KHN ở 8 tỉnh miền núi Bắc Bộ   Chỉ số khan hiếm do GS. Malin Falkenmark xây dựng năm 1993. Về cơ bản Falkenmark đã điều tra ở một số nước và và tính toán nước dùng trên đầu người ở mỗi nền kinh tế. Sau đó xác định tình trạng phát triển kinh tế và trên cơ sở đó tính toán chỉ số. Bảng 2.1: RANH GIỚI NGƯỠNG KHAN HIẾM THEO MỘT SỐ TÁC GIẢ Falkenmark & Lindth (1993) Gleick (1993) Chỉ số Mức độ Chỉ số Mức độ >1.700 Không căng thẳng >1.667 Thừa 1.000 ÷ 1.700 Căng thẳng <1.667 Căng thẳng 500 ÷ 1.000 Khan hiếm <1.000 Khan hiếm <500 Khan hiếm hoàn toàn Các tác giả Lic. Tech. Mohamad Asheesh, Dr. Keijo Ruohonen và Dr. Meshan Al-Otaibi đã xây dựng chỉ số khan hiếm nước. Chỉ số này phản ánh mối quan hệ nước vào và nhu cầu nước của hệ thống dựa trên phát triển dân số trong khoảng thời gian dự báo. Chỉ số khan hiếm được xem như một hàm thiếu nước hoặc % thiếu hụt. Các thông số nhu cầu và nước vào hệ thống được mô tả theo công thức sau: Wsci = α ⎛ ⎡ 100 ⎤ λ∆t ⎞ ⎛ 100 ⎞ ⎜⎢ ⎟ ⎜ 100 − p ⎥ βe (ε + γ + δ )⎜⎝ 100 − κ ⎟⎠ + h + b ⎟ ⎦ ⎝⎣ ⎠ Trong đó: Wsci : Chỉ số khan hiếm nước nếu <0; α : Tổng nước vào hệ thống; ε : Nhu cầu nước sinh hoạt được xác định ở thời gian trước đó (m3/người/năm); γ : Nhu cầu nước cho các khu vực cây xanh (m3/người/năm), phụ thuộc vào phát triển dân cư; σ : Nhu cầu nước cho tưới (m3/người/năm); λ : = Ln (1+r) là ma trận tỉ lệ tăng dân số; ∆t : Khoảng thời gian tính toán; β : Dân số khi ∆t = 0; t : Thời gian hiện tại; h : Lượng bốc hơi nước hàng năm, phụ thuộc khí hậu của vùng nghiên cứu; b : Nhu cầu nước duy trì môi trường, tuỳ vào chiều dài sông; κ : Tổn thất nước ước tính; p : Nhu cầu nước công nghiệp (%), tuỳ thuộc cơ cấu mỗi quốc gia, thường xác định bằng 15 ÷ 25% nhu cầu nước sinh hoạt. r : Tốc độ tăng dân số trên đơn vị thời gian. 8   VIỆN QUY HOẠCH THỦY LỢI Nghiên cứu giải pháp công trình trữ, cấp nước cho sản xuất và dân sinh một số vùng KHN ở 8 tỉnh miền núi Bắc Bộ   2.1.2. Khái niệm khan hiếm nước ở Việt Nam Một số nghiên cứu cho thấy mức đảm bảo nước trung bình cho một người ở Việt Nam trong một năm đã giảm từ 12.800 m3/người vào năm 1990 xuống còn 10.900 m3/người vào năm 2000 và có khả năng chỉ còn khoảng 8.500 m3/người vào khoảng 2020. Với tiêu chí của Hiệp hội nước quốc tế (IWRA), nếu xét chung cả nước thì nước ta không thuộc loại thiếu nước và hiếm nước, ngoại trừ một số vùng ven biển Ninh Thuận – Bình Thuận và hạ lưu sông Đồng Nai. Tuy nhiên, nhu cầu ngày càng tăng về nước, đặc biệt cho nông nghiệp ở nhiều nơi vượt xa ngưỡng có thể cung cấp. Theo “Nước cho nông nghiệp thế kỷ XXI”: Về nguồn nước, nước ta có lượng nước phát sinh trên lãnh thổ trung bình đầu người thấp hơn trị số trung bình của thế giới (4.100 m3/người/năm so với 7.100 m3/người/năm). Theo tổng kết của GS Ngô Đình Tuấn, tính tổng nước mặt và nước ngầm trên lãnh thổ nước ta bình quân trên đầu người đạt khoảng 4.400 m3. Nếu tính cả lượng nước từ lãnh thổ bên ngoài chảy vào Việt Nam thì lượng nước trên đầu người đạt khoảng 10.600 m3/năm, trong khi đó trên thế giới con số đó khoảng 7.400 m3/năm. Do vậy trong tương lai, nước ta sẽ là những nước thiếu nước. Cho đến nay, ở Việt Nam, các nghiên cứu chủ yếu đề cập đến khái niệm khô hạn, chưa có nghiên cứu nào định nghĩa về khan hiếm nước. 2.2. CÁC MÔ HÌNH TRÊN THẾ GIỚI 2.2.1. Hoạt động thu, trữ nước ở các vùng khô hạn Tốc độ phát triển dân số nhanh cùng với quá trình công nghiệp hóa, đô thị hóa, thâm canh tăng vụ trong trồng trọt, nuôi trồng thủy sản cũng như thói quen sống của con người đang gây ra thiếu nước trên thế giới. Hiện tại khoảng 50% dân số thế giới không có điều kiện tiếp cận với nguồn nước sạch trong khi nguồn nước trên thế giới là có hạn. Tính đến năm 2025 khoảng 2/3 dân số thế giới sẽ thiếu nước. An ninh nguồn nước giống như an ninh lương thực đã trở thành vấn đề hàng đầu của các quốc gia đồng thời cũng là vấn đề ưu tiên cần giải quyết ở nhiều vùng lãnh thổ trên thế giới. Phương pháp thu trữ nước được sử dụng ở những khu vực khô hạn khi lượng mưa rơi không đáp ứng được nhu cầu tưới cho nông nghiệp dẫn đến rủi ro mất mùa cao. Ngày nay phương pháp thu trữ nước được áp dụng rộng rãi do nhu cầu của phát triển đối với nguồn tài nguyên nước có hạn. Thu gom nước đã được áp dụng hàng ngàn năm về trước phục vụ cho tưới nông nghiệp, cải tạo đất, cung cấp nước sinh hoạt, chăn nuôi… Ngày nay thu gom nước được sử dụng cấp nước cho tưới, cho sinh hoạt, bổ sung cho tầng ngầm, trữ nước cho sử dụng trong thời gian khô hạn. 9   VIỆN QUY HOẠCH THỦY LỢI Nghiên cứu giải pháp công trình trữ, cấp nước cho sản xuất và dân sinh một số vùng KHN ở 8 tỉnh miền núi Bắc Bộ   Thực tế trong lịch sử từ khi bắt đầu hoạt động canh tác nông nghiệp là thời điểm con người đã tiến hành các hoạt động thu gom nước. Phương pháp thu gom nước mưa, nước lũ, nước ngầm đã được tiến hành hàng ngàn năm trước đây, từ những hệ thống nhỏ cổ điển, đơn giản đến những hệ thống lớn, phức tạp như hệ thống cống được xây dựng ở đế chế La Mã cổ đại. Hoạt động thu gom nước phát triển mạnh mẽ ở những vùng khô hạn như vùng Trung Đông, vùng Bắc Phi và vùng Tây Á. Vùng Trung Đông các hoạt động thu gom nước có lịch sử từ khoảng năm 4500 trước công nguyên. Từ khoảng 1000 trước công nguyên trên vùng sa mạc Negev (thuộc Israel), và vùng Bắc Yemen đã xây dựng những hệ thống thu gom nước lũ phục vụ cấp nước cho 20.000 ha diện tích trồng trọt cung cấp lương thực khoảng 300.000 nghìn người. Đến nay nhiều hệ thống thu gom nước lũ vẫn duy trì ở Ả rập Saudi, Pakistan. Ở Châu Phi, đặc biệt vùng Bắc Phi có lịch sử lâu năm thu gom nước. Từ thời Đế chế La Mã cổ đại ở Lybia hoạt động thu gom trữ nước lũ đã cấp nước trồng lúa mì, nho, ô liu cũng như chăn nuôi gia súc và gia cầm. Hiện tại vẫn còn nhiều hệ thống tồn tại, tiếp tục phát huy hiệu quả như các hệ thống Lacs Collinaires ở Algeria, hệ thống Meskan, Mgouds ở Tunisia, các hệ thống Caag, Gawan ở Somalia, Zay ở Burkina Faso. Vùng Tây Á là khu vực đã phát triển thích nghi tốt với khí hậu khô, đặc biệt là tại Ấn Độ nhiều trung tâm dân cư, kinh tế đã phát triển ở những khu vực khô hạn. Một số hình thức thu gom nước phổ biến là Kund và máng chuyển nước bằng ống tre nứa. Kund là tên riêng của một hình thức dẫn nước đến chứa trong các bể chứa ngầm phục vụ cho sinh hoạt, trong khi hệ thống chuyển nước bằng ống tre, nứa chủ yếu phục vụ tưới. Cả hai loại hình thứ thu gom nước phát triển từ thế kỷ 17, 18 sau công nguyên. Ở Châu Mỹ kỹ thuật thu gom nước có từ trước thời kỳ văn minh Mayan với hai hình thức chủ yếu là bể chứa, Chultuns, dung tích khoảng 20-40 m3 thu gom nước sạch phục vụ sinh hoạt, hình thức thứ hai là các hồ đào nhân tạo, Aguadas, dung tích từ 50 đến 15000 m3 đã được xây dựng. Trong một thời gian khá dài các hoạt động phát triển các công trình thu gom nước ở châu Mỹ không phát triển do một số nguyên nhân như thay đổi hệ thống chính trị, nội chiến, suy thoái đất đai, mòn đất…. Tuy vậy trong vài thập kỷ gần đây các hoạt động thu gom nước lại phát triển mạnh trở lại do có những tiến bộ về khoa học công nghệ, nhu cầu nước cho nông nghiệp tăng. Ở tỉnh Gansu, một tỉnh khô hạn nhất của Trung Quốc, từ năm 1980 chính quyền thực hiện Dự án Thu gom nước mưa 121 hỗ trợ cung cấp cho mỗi hộ nông dân một khu vực hứng nước mưa, 2 bể chứa đề thu gom nước phục vụ trồng trọt. Đến năm 2000 tổng số bể chứa được xây dựng trong tỉnh đã lên đến 2,1 triệu bể với tổng dung tích chứa nước mưa đạt 73 triệu m3 và phục vụ cấp nước cho 1,97 triệu người và tưới cho 236.400 ha. Mô hình này đã được mở rộng ra 7 tỉnh khác ở Trung Quốc với 5,6 triệu bể dung tích vể chứa 1,8 tỉ m3, cấp nước sinh hoạt cho 15 triệu dân và hỗ trợ tưới cho 1,2 triệu ha đất nông nghiệp. 10   VIỆN QUY HOẠCH THỦY LỢI Nghiên cứu giải pháp công trình trữ, cấp nước cho sản xuất và dân sinh một số vùng KHN ở 8 tỉnh miền núi Bắc Bộ   2.2.2. Thu nước từ mái hứng Hình 2.2 Hình thức thu gom nước từ mái nhà Tòa nhà Tổng thống Ấn Độ được xây dựng trên một khuôn viên rộng 1,3 km2, hàng ngày có khoảng 7.000 nhân và khoảng 3.000 khách với lượng sử dụng nước khoảng 2.000 m3/ngày làm cho mực nước ngầm sụt giảm từ 2 đến 7 m trong một thập kỷ gần đây. Để giải quyết vấn đề cấp nước và phục hồi nguồn nước ngầm, năm 1998 Tổng thống Ấn Độ cho triển khai một hệ thống thu trữ nước mưa, nạp nước cho tầng ngầm trị giá 2 triệu rupi. Nước mưa được hứng từ mái, chứa trong một bể dung tích 100 m3 để sử dụng cho các hoạt động khác ngoài ăn uống, lượng nước thừa sẽ được dẫn vào chứa trong một bể chứa bề mặt dung tích 900 m3, lượng nước tràn từ hai bể trên sẽ được dẫn đến nạp bổ sung cho các giếng đào trong khu vực làm dâng mực nước ngầm lên 2,58m. Hệ thống nạp nước mưa cho tầng ngầm ở Shram Shakti Bhawan, Delhi làm dâng mực nước ngầm từ 1,43 đến 2,15 m. Tòa nhà tổng thống Ấn Độ 11  
- Xem thêm -