Tài liệu Nghiên cứu giải pháp điều tiết nguồn nước trên dòng chính sông bưởi trong mùa kiệt, trong điều kiện biến đổi khí hậu

1 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 điều tiết nguồn nước trên dòng chính sông Bưởi trong mùa kiệt, trong điều kiện biến đổi khí hậu” 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 người hướng dẫn khoa học PGS.TS. Trần Viết Ổn - Phó Hiệu trưởng Trường Đại học Thủy lợi và TS. Nguyễn Văn Tuấn - Viện Quy hoạch 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 Viện Quy hoạch Thuỷ lợi, Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tỉnh Thanh Hóa, Hòa Bình và 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. Tuy nhiên do thời gian có hạn, khối lượng tính toán lớn nên những 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, tháng 10 năm 2013 Tác giả Phạm Công Thành 2 BẢN CAM KẾT Tên tác giả: Phạm Công Thành Học viên cao học: Lớp CH19Q Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Trần Viết Ổn TS. Nguyễn Văn Tuấn Tên đề tài Luận văn “Nghiên cứu giải pháp điều tiết nguồn nước trên dòng chính sông Bưởi trong mùa kiệt, trong điều kiện biến đổi khí hậu”. 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, tháng 10 năm 2013 Tác giả Phạm Công Thành 3 MỞ ĐẦU 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Sông Bưởi là phụ lưu cấp I của sông Mã, với diện tích 1.633 km2, lưu vực sông nằm trải rộng trên địa bàn 3 huyện Tân Lạc, Lạc Sơn, Yên Thủy của tỉnh Hòa Bình và 2 huyện Thạch Thành, Vĩnh Lộc của tỉnh Thanh Hoá. Dân số trên lưu vực tính đến năm 2010 là 409.756 người. P P Tiềm năng phát triển kinh tế trên lưu vực sông Bưởi rất phong phú: Nông nghiệp, lâm nghiệp, công nghiệp, du lịch, thuỷ sản và khai khoáng… chính vì vậy yêu cầu đáp ứng về nguồn nước cũng rất đa dạng và có những đặc thù khác nhau giữa các ngành. Trong công tác phát triển thủy lợi, hiện nay toàn vùng đã xây dựng được gần 500 công trình cấp nước nhưng mới đáp ứng được trên 50% diện tích cần tưới. Trong đó đáng chú là các công trình đập dâng, trạm bơm khai thác trên dòng chính khu vực trung và hạ du sông Bưởi với diện tích phục vụ tưới cho khoảng 4.800 ha canh tác nông nghiệp hàng năm trong thời kỳ mùa kiệt thường bị thiếu nguồn không đáp ứng được yêu cầu cần tưới. Đánh giá về tình hình hạn hán trong những năm gần đây của Sở Nông nghiệp và PTNT Thanh Hóa cho thấy: - Năm 2009 do ảnh hưởng của thời tiết bất thường, mùa mưa năm 2009 kết thúc sớm và chỉ đạt (70-85)% so với lượng mưa trung bình nhiều năm. Mực nước trên sông Bưởi xuống thấp dưới mức lịch sử: Tại trạm thuỷ văn Kim Tân mực nước giao động ở 1,68m, thấp hơn so với cùng kỳ trung bình nhiều năm là 0,12m. - Sang năm 2010 diễn biến khí tượng, thuỷ văn càng gia tăng những bất lợi. Kết quả điều tra của Chi cục Thuỷ lợi Thanh Hoá về diễn biến mực nước tại một số công trình trên địa bàn tỉnh ngày 25/05/2010 cho thấy các công trình đều có mực nước thấp hơn so với cùng kỳ năm 2009. Bảng 1: Diễn biến mực nước tại một số công trình thuỷ lợi trên lưu vực sông Bưởi TT Tên hồ 1 2 3 4 5 Đồng Ngư Xuân Lũng Đồng Múc Tây Trác Bỉnh Công MN thiết kế (m) 31,80 39,90 71,50 29,50 32,00 MN MN cùng Chênh lệch Chênh lệch MN năm chết kỳ 2009 so với thiết so với MN 2010 (m) (m) (m) kế (m) chết (m) 19,50 25,23 27,87 -6,57 5,73 26,00 30,70 35,80 -9,20 4,70 58,00 63,48 71,35 -8,02 5,48 23,40 28,00 29,56 -1,50 4,60 24,40 28,62 32,09 -3,38 4,22 Nguồn: Chi Cục Thủy lợi Thanh Hóa Chênh lệch so với cùng kỳ (m) -2,64 -5,10 -7,87 -1,56 -3,47 4 Trước tình hình đó, những năm gần đây, để lấy nước phục vụ sản xuất các trạm bơm khai thác trên dòng chính thuộc khu vực trung và hạ du sông Bưởi đều phải nối dài ống hút, hạ thấp bể hút, nạo vét cửa vào hay đắp các đập tạm trên sông để dâng đầu nước cho các trạm bơm hoạt động. Tuy nhiên đây chỉ là các biện pháp tạm thời, về lâu về dài không phải là giải pháp phù hợp. Mặt khác, theo định hướng phát triển kinh tế xã hội vùng hạ du sông Bưởi có nhu cầu dùng nước ngày càng tăng cao do việc mở rộng vùng nguyên liệu mía phục vụ nhà máy đường Việt Đài và xây dựng hàng loạt các khu công nghiệp như: KCN Thạch Quảng huyện Thạch Thành (200ha); KCN Vĩnh Minh, Vĩnh Hòa, Vĩnh Quang huyện Vĩnh Lộc (85ha)… Nguồn nước để phục vụ các hoạt động kinh tế này sẽ chủ yếu lấy từ dòng chính sông Bưởi. Điều đó cho thấy vấn đề khai thác nước trên dòng chính sông Bưởi sẽ ngày càng khó khăn hơn nếu không có giải pháp điều tiết dòng chảy. Từ những phân tích trên cho thấy cần phải có một nghiên cứu để chỉ ra những nguyên nhân gây suy giảm nguồn nước trên dòng chính sông Bưởi; Từ đó đề xuất các giải pháp điều tiết nguồn nước để phục vụ kịp thời yêu cầu phát triển kinh tế xã hội vùng hạ du lưu vực sông Bưởi. 2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI Đề xuất được giải pháp điều tiết nguồn nước trên dòng chính sông Bưởi phục vụ chống hạn, phát triển kinh tế xã hội vùng hạ du lưu vực sông trong điều kiện biến đổi khí hậu. 3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Đối tượng nghiên cứu: Diễn biến dòng chảy mùa kiệt vùng hạ du sông Bưởi; Tác động của suy giảm dòng chảy kiệt đến các hoạt động phát triển kinh tế; Đề xuất giải pháp điều tiết dòng chảy hạ du sông Bưởi trong mùa kiệt. - Phạm vi nghiên cứu: Lưu vực sông Bưởi, trên địa bàn các huyện Lạc Sơn, Tân Lạc, Yên Thủy của tỉnh Hòa Bình và huyện Thạch Thành, Vĩnh Lộc tỉnh Thanh Hóa. 4. NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ CÁCH TIẾP CẬN 4.1. Nội dụng nghiên cứu - Đánh giá tình hình suy giảm nguồn nước ở hạ du sông Bưởi mùa kiệt trong điều kiện biến đổi khí hậu. - Phân tích xác định nguyên nhân gây ra hiện tượng suy giảm dòng chảy kiệt. 5 - Đánh giá tác động của suy giảm dòng chảy kiệt vùng hạ du sông Bưởi đến các hoạt động phát triển kinh tế xã hội của vùng. - Đề xuất các giải pháp công trình và phi công trình nhằm điều tiết dòng chảy hạ du sông Bưởi trong mùa kiệt. 4.2. Cách tiếp cận Diễn biễn trong những năm gần đây cho thấy mức độ ảnh hưởng của việc suy giảm dòng chảy mùa kiệt đối với sự phát triển của kinh tế-xã hội và vấn đề môi trường vùng hạ du sông Bưởi là rất đáng báo động. Phân tích đánh giá các đặc điểm tự nhiên, tình hình khai thác và sử dụng nguồn nước, những tác động của việc hạ thấp mực nước tới các hoạt động kinh tế vùng hạ du sông Bưởi, đề tài chọn hướng tiếp cận như sau: • Tiếp cận tổng hợp và liên ngành: Lưu vực sông Bưởi nằm trên địa bàn 2 tỉnh Hòa Bình và Thanh Hóa. Vì vậy việc quản lý, khai thác và sử dụng tài nguyên nước gặp những khó khăn nhất định. Hiện nay mỗi ngành, mỗi địa phương dường như đang tự đặt cho mình các mục tiêu về khai thác, sử dụng và quản lý tài nguyên nước theo cách riêng. Trong một số trường hợp, sự phát triển của một địa phương hay một ngành nào đó đã làm ảnh hưởng đến tài nguyên, môi trường của một hay nhiều địa phương khác dẫn đến những mâu thuẫn và tranh chấp nhấp định. Vì vậy để giải quyết vấn đề suy giảm nguồn nước trên sông Bưởi cần có phương pháp tiếp cận tổng hợp và liên ngành, xem xét nhiều yếu tố, những mối tác động qua lại lẫn nhau để xây dựng cơ cấu ngành kinh tế hợp lý, sử dụng hiệu quả nguồn nước và đảm bảo môi trường. • Tiếp cận kế thừa: Trên lưu vực sông Bưởi cũng như toàn hệ thống sông Mã đã có một số các dự án quy hoạch, các đề tài nghiên cứu về nguồn 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 khai thác và sử dụng nguồn nước, các quy hoạch vùng, các chính sách phát triển các ngành 6 kinh tế, tình hình về mực nước và lưu lượng trên hệ thống sông Bưởi tại các thời gian khác nhau, các đánh giá về tình hình thiệt hại, suy giảm nguồn lợi kinh tế vùng hạ du do mực nước bị hạ thấp. Các số liệu thực tiễn giúp đánh giá một cách tổng quan về điều kiện tự nhiên, hiện trạng khai thác và sử dụng nước trên lưu vực sông Bưởi, nhu cầu dùng nước các ngành kinh tế - xã hội hiện nay và trong tương lai, xu thế biến động các yếu tố khí tượng, thủy văn làm cơ sở đánh giá ảnh hưởng và xác định nguyên nhân gây ra hiện tượng suy giảm nguồn nước trên dòng chính sông Bưởi, từ đó có cơ sở đề xuất giải pháp 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), phần mềm tính toán hệ số tưới cho các loại cây trồng (CROPWAT), công nghệ GIS phục vụ lập bản đồ. 4.3. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp kế thừa: Kế thừa các tài liệu, kết quả tính toán của các dự án quy hoạch, các đề tài nghiên cứu khoa học, điều tra cơ bản thực hiện trên lưu vực sông Bưởi. - Phương pháp phân tích, thống kê. - Phương pháp ứng dụng các mô hình hiện đại: Ứng dụng các mô hình, công cụ tiên tiến phục vụ tính toán bao gồm phần mềm Mapinfo xây dựng bản đồ; Phần mềm CROPWAT tính toán hệ số tưới cho các loại cây trồng phục bài toán cân bằng nước; Mô hình MIKE 11 tính toán biến động dòng chảy kiệt vùng hạ du sông Bưởi. 7 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LƯU VỰC SÔNG BƯỞI, CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU CÓ LIÊN QUAN 1.1. TỔNG QUAN VỀ LƯU VỰC SÔNG BƯỞI 1.1.1. Phạm vi vùng nghiên cứu Lưu vực sông Bưởi nằm trên địa bàn 3 huyện Lạc Sơn, Tân Lạc, Yên Thủy của tỉnh Hòa Bình và 2 huyện Thạch Thành, Vĩnh Lộc của tỉnh Thanh Hóa, có tọa độ địa lý: 20o00’ đến 20o43’ Vĩ độ Bắc và từ 105o07’ đến 105o45’ Kinh độ Ðông. P P P P P P P P - Phía Bắc giáp lưu vực suối Hoa của sông Đà. - Phía Nam giáp dòng chính sông Mã. - Phía Tây giáp huyện Mai Châu (tỉnh Hoà Bình), huyện Bá Thước, Cẩm Thuỷ (tỉnh Thanh Hoá). - Phía Đông là lưu vực sông Bôi (tỉnh Hoà Bình). Tổng diện tích tự nhiên toàn vùng là 173.082 ha, dân số tính đến năm 2011 là 409.756 người. Hình 1.1: Lưu vực sông Bưởi trên bản đồ vệ tinh 8 1.1.2. Đặc điểm tự nhiên a. Đặc điểm địa hình Địa hình lưu vực sông Bưởi có thể chia ra làm ba dạng: Dạng địa hình đồng bằng; Dạng địa hình núi đá vôi; Dạng địa hình đồi bát úp có xen kẽ các thung lũng. - Địa hình đồng bằng: Tập trung phần lớn ở huyện Vĩnh Lộc và phía Nam của huyện Thạch Thành. Tổng diện tích mặt bằng khoảng 187 km2, chiếm 10,8% diện tích toàn vùng nghiên cứu. P P - Địa hình núi đá vôi: Địa hình này chạy dài từ Mai Châu xuống đến huyện Yên Thuỷ theo hướng Tây bắc - Đông nam. Dạng địa hình này có diện tích khoảng 362 km2 chiếm tỷ lệ 20% diện tích toàn lưu vực. Khả năng trữ nước trên dạng địa hình này kém, khả năng sinh lũ lớn. P P - Địa hình miền đồi thấp xen kẹp các thung lũng: Dạng địa hình này phân bố hầu hết ở trung lưu và thượng lưu sông Bưởi, có cao độ từ 150 - 200 m, diện tích mặt bằng khoảng 1.240 km2, chiếm khoảng 69,5% diện tích toàn lưu vực. Đây là vùng có tiềm năng lớn để phát triển cây công nghiệp, cây đặc sản với diện tích đất nông nghiệp khoảng 15.000ha. P P b. Mạng lưới sông suối Là phụ lưu cấp I của sông Mã, sông Bưởi bắt nguồn từ miền rừng núi Tân Lạc, Lạc Sơn của tỉnh Hòa Bình và hình thành từ 3 suối lớn: Suối Cái, suối Bin và suối Cộng Hoà, đến Vụ Bản 3 suối này nhập lưu lại thành dòng chính sông Bưởi. Đặc điểm các sông chính trong vùng như sau: - Suối Bin: Có diện tích lưu vực 256 km2, bắt nguồn từ Mường Ngay trên dãy núi đá vôi chạy theo hướng Tây bắc - Đông nam và nhập chung với suối Cái và suối Cộng Hoà tại Vụ Bản. Toàn bộ dòng chính suối dài 31,1 km, khả năng cấp nước của suối trong mùa kiệt rất hạn chế, mùa lũ nước tập trung nhanh. P P - Suối Cái: Dài 52,5 km với diện tích lưu vực 349 km2, bắt nguồn từ Mường Nang trên độ cao 540 m. Lưu vực suối có nhiều núi đá vôi đá vôi và đồi trọc, khả năng điều tiết nước kém và đóng góp một phần lớn trong việc gây lũ cho hạ du sông Bưởi. Về mùa kiệt, tuy lưu vực suối lớn nhưng lưu lượng chỉ đạt 0,6-0,7 m3/s. P P P P - Suối Cộng Hòa: Có diện tích lưu vực 237 km2, bắt nguồn từ núi Cốt cao 825 m, chạy theo hướng Bắc nam nhập vào sông Bưởi tại Vụ Bản. Tổng chiều dài suối chính 30 km, lòng suối mùa kiệt hẹp nông có nhiều chỗ lòng suối tràn lan, lưu lượng kiệt thường xuyên 0,4-0,8 m3/s, lũ tập trung nhanh và lớn. P P P P 9 Ngoài các suối chính nêu ra ở trên, hệ thống sông Bưởi còn hàng trăm khe suối lớn nhỏ tạo nên một chế độ thuỷ văn khá phức tạp. Bảng 1.1: Đặc trưng hình thái các sông trên lưu vực sông Bưởi Vị trí Tên sông Suối Bin Suối Cái Sông Tạng Suối Ngang Hón Khống Hón Nga Sông Bưởi T P T P T T K/cách từ cửa Độ cao L sông phụ lưu tới nguồn (km) cửa sông (km) sông (m) 91 700 31,1 88,5 540 52,5 86,5 825 30,0 65,5 200 30,0 29,0 100 18,0 16,5 75 16,0 450 130 R R Độ dốc Mật độ Hệ số F lưu vực F đá vôi L lưu vực bqlv lưới sông uốn (km2) (km2) (km) (%) (km/km2) khúc 256 14,7 349 88,0 50,0 1,95 1,0 1,78 237 22,0 1,33 64,8 26,0 206 98,4 24,0 1,61 0,5 1,45 70 13,0 1,62 1.633 362 112 1,22 0,59 1,53 R R P P R R P R R P P P Nguồn: Viện Khí tượng Thủy văn (1985), “Đặc trưng hình thái lưu vực sông Việt Nam” c. Đặc điểm khí hậu trên lưu vực • Các đặc trưng về khí hậu: - Chế độ nhiệt: Nhiệt độ không khí trung bình năm trong từ 23-24oC, mức độ chênh lệch nhiệt độ giữa vùng thượng nguồn và hạ du sông Bưởi không nhiều chỉ xấp xỉ 1oC. Tháng có nhiệt độ cao nhất là thường tháng VI và VII, tháng có nhiệt độ thấp nhất thường là tháng I. P P P P - Số giờ nắng: Bình quân số giờ nắng trong năm khoảng 1.400 giờ. Tại Lạc Sơn bình quân số giờ nắng trong tháng biến đổi từ 61 giờ vào tháng I tới 158 giờ vào tháng VIII. Tại Yên Định số giờ nắng biến đổi từ 51 giờ vào tháng II tới 200 giờ vào tháng VII. - Bốc hơi Piche: Bốc hơi bình quân nhiều năm nằm trong khoảng 719-775 mm. Tháng có lượng bốc hơi nhỏ nhất là tháng 4 và tháng lớn nhất là tháng 6. - Độ ẩm tương đối: Độ ẩm tương đối trung bình năm đạt 85-86%. Những tháng có đổ ẩm cao là các tháng có mưa phùn (tháng 2, tháng 3) hoặc các tháng mùa mưa (tháng 8, tháng 9). - Tốc độ gió: Mùa đông do hoàn lưu phương Bắc mạnh nên có gió mùa Đông bắc, tốc độ gió trung bình 0,8-1,2 m/s. Gió này xuất hiện từ tháng XI đến tháng II năm sau. Mùa hè do hoàn lưu phương Nam và vị trí thấp của vùng Vịnh Bắc bộ nên hướng gió thịnh hành là Đông nam, mang nhiều hơn ẩm dễ gây mưa rào. Tốc độ gió bình quân 0,8-1,4 m/s. Loại gió này xuất hiện từ tháng III và kết thúc vào tháng X hàng năm. • Đặc trưng mưa: 10 Tổng lượng mưa năm trên toàn lưu vực là 1.800 mm, phần thượng nguồn và trung lưu sông bưởi đạt 1.900-2.100 mm, phần hạ du đạt 1.600-1.700 mm. Năm có lượng mưa lớn nhất đạt 2.760 mm năm 1996 tại Lạc Sơn, 2.743 mm năm 1963 tại Thạch Quảng. Năm có lượng mưa nhỏ nhất tại Lạc Sơn chỉ đạt 1.303 mm năm 1991, tại Thạch Quảng 629 mm năm 1976. d. Nguồn nước mặt • Dòng chảy năm: Trên sông Bưởi có trạm thủy văn Vụ Bản đặt tại xã Vũ Lâm huyện Lạc Sơn tỉnh Hoà Bình, trạm khống chế diện tích lưu vực 886 km2 có đo lưu lượng và mực nước từ 1961 đến 1970. Theo tài liệu lưu lượng 10 năm đo đạc, lưu lượng trung bình nhiều năm đạt 28,3 m3/s, tương ứng với mô số dòng chảy 31,9 l/s.km2, lớp dòng chảy năm tương ứng là 1.008 mm và tổng lượng chảy là 893,7 triệu m3. P P P P P P P P Bảng 1.2: Đặc trưng dòng chảy năm lưu vực sông Bưởi tại trạm Vụ Bản Đặc trưng 3 Qo (m /s) % Mo(l/s,km2) B 1 B 2 B 3 Tháng I II III IV V VI VII 5,62 5,47 6,39 8,52 16,8 39,9 51,3 1,66 1,61 1,88 2,51 4,96 11,8 15,1 5,00 6,30 7,12 9,89 18,1 45,0 48,2 Năm VIII IX X XI XII 51,4 77,7 44,5 20,0 11,8 28,3 15,1 22,9 13,1 5,90 3,48 100 56,0 98,5 49,7 21,9 12,3 31,9 B 0 • Dòng chảy lũ: Theo số liệu thống kê cho thấy mùa lũ trên sông Bưởi kéo dài 5 tháng, từ tháng VI đến tháng X với tổng lượng dòng chảy chiếm đến 78% tổng lượng dòng chảy năm. Tháng có lượng dòng chảy lớn nhất là tháng IX chiếm 25,7% tổng lượng dòng chảy năm. Đặc trưng mực nước và lưu lượng lũ tại một số trạm trên sông Bưởi như sau: - Mực nước lũ trung bình nhiều năm đạt 15,18 m tại Thạch Quảng, 10,92 m tại Kim Tân. Mực nước lũ cao nhất tại Kim Tân là 14,25 m ngày 5/X năm 2007, tại Thạch Quảng là 21,29 m ngày 24/VII/1980. - Lưu lượng lũ tại trạm Vụ Bản khống chế diện tích là 886 km2 có số liệu đo từ 1962-1971. Lưu lượng lớn nhất thực đo là 2300 m3/s, mô đun dòng chảy 2,60 m3/s/km2 ngày 10/IX/1963. P P P P P P P P • Dòng chảy mùa kiệt: Mùa kiệt trên sông Bưởi kéo dài 7 tháng, từ tháng XI đến tháng V năm sau với lượng dòng chảy cả mùa đạt 22% tổng dòng chảy cả năm. Tại trạm Vụ Bản (Flv=886 km2) lưu lượng kiệt nhất trung bình nhiều năm đo được là 5,13 m3/s tương ứng với mô số là 5,79 l/s.km2; Lưu lượng kiệt nhất đã quan P P P P P P 11 trắc được là 1,09 m3/s xảy ra vào ngày 15/V/1969, tương ứng với mô số kiệt nhất đạt 1,23 l/s.km2. P P P P Bảng 1.3: Lưu lượng các tháng mùa kiệt ứng với tần suất thiết kế tại trạm Vụ Bản Qtb Mtb Tháng (m3/s) (l/s.km2) P P P Q P% (m3/s) R Cv Cs 0,18 0,50 0,67 0,41 0,50 0,58 0,73 -0,48 1,85 1,28 0,45 2,01 0,88 2,18 R P P 50 75 85 90 4,55 4,37 5,45 8,49 13,60 17,30 8,41 4,00 3,26 3,22 6,21 10,30 10,98 5,41 3,68 2,87 2,31 5,09 9,28 8,13 4,52 3,45 2,69 1,78 4,36 8,79 6,39 4,14 P Qtháng M tháng min nhỏ nhất (m3/s) (l/s.km2) 3,16 3,6 2,61 2,9 2,50 2,8 2,72 3,1 9,70 10,9 5,56 6,3 3,72 4,2 P I II III IV V XI XII 4,5 5,1 6,3 8,8 16,0 18,8 10,9 5,1 5,7 7,1 9,9 18,1 21,2 12,3 P P Năm P 1969 1969 1966 1966 1962 1962 1962 Phía hạ du sông Bưởi do chế độ triều cửa sông mạnh, vào mùa kiệt trên sông Bưởi nguồn nước sông Mã đẩy ngược vào. Dòng chính sông Bưởi từ trạm bơm Ngọc Nước trở xuống có thể sử dụng nước sông Mã từ 12-13 m3/s. P P 1.1.3. Hiện trạng và định hướng phát triển kinh tế xã hội 1.1.3.1. Hiện trạng phát triển kinh tế xã hội a. Dân cư và lao động: T 5 - Dân số vùng nghiên cứu tính đến năm 2010 là 409.756 người, mật độ bình quân toàn vùng đạt 236,7 người/km2. Trong đó: 5,4% dân số thành thị, 94,6% dân số sống ở nông thôn; Nam giới có 203.639 người (chiếm 49,6%), nữ gới có 206.117 người (chiếm 50,4%). P P - Dân số trong độ tuổi lao động là 231.720 người chiếm tỷ lệ 56,6%. Trong số lao động trong độ tuổi, tỷ lệ có việc làm là 90%, trong đó lao động khu vực nông nghiệp chiếm 80%, khu vực công nghiệp 7% và dịch vụ 3%. Tỷ lệ lao động qua đào tạo thấp, đạt 17,89%. T 5 b. Nền kinh tế chung: • Cơ cấu phát triển kinh tế Ngành kinh tế chủ đạo trên địa bàn vùng nghiên cứu hiện nay vẫn là lấy nông nghiệp làm nền tảng để phát triển, tuy nhiên trong những năm gần đây cơ cấu kinh tế đã có những chuyển biến theo xu hướng tích cực. Tỷ trọng công nghiệp và dịch vụ ngày một tăng, tỷ trọng nông nghiệp trong nền kinh tế có xu hướng giảm dần. T 5 12 Bảng 1.4: Cơ cấu kinh tế trên địa bàn vùng nghiên cứu Năm 2001 2005 2010 T 5 T 5 T 5 T 5 Cơ cấu 100 100 100 T 5 T 5 T 5 T 5 Nông-lâm-thuỷ 63,01 51,49 46,27 T 5 T 5 T 5 T 5 Công nghiệp-XD 14,33 22,25 24,36 T 5 T 5 T 5 T 5 Dịch vụ 22,66 26,27 29,37 T 5 T 5 T 5 T 5 Nguồn: Niên giám thống kê tỉnh Hòa Bình, Thanh Hóa • Kết quả phát triển kinh tế - Nền kinh tế đạt tốc độ tăng trưởng khá cao, giai đoạn 2001-2010 giá trị sản xuất tăng thêm bình quân 9,63%/năm, trong đó: Ngành công nghiệp, xây dựng đạt tốc độ tăng trưởng cao nhất 18,97%/năm; tiếp đó là ngành Thương mại, dịch vụ 17,58%/năm; Nông, lâm nghiệp, thủy sản có tốc độ tăng trưởng thấp nhất 2,99%/năm. T 5 - Cơ cấu kinh tế chuyển dịch theo hướng tích cực. Từ năm 2001 đến 2010 tỷ trọng giá trị sản xuất ngành nông, lâm nghiệp, thủy sản giảm 16,74% trong cơ cấu (từ 63,01% xuống còn 46,27%); ngành Công nghiệp và xây dựng tăng 10,03%; ngành thương mại, dịch vụ tăng 6,57%. T 5 c. Hiện trạng phát triển các ngành • Nông nghiệp: Tổng diện tích tự nhiên vùng là 173.082 ha, trong đó: Diện tích đất nông nghiệp chiếm tới 83%, đất phi nông nghiệp chiếm 14% và đất chưa sử dụng chỉ còn 3% diện tích toàn vùng. - Ngành trồng trọt vẫn là ngành chiếm tỷ trọng lớn nhất trong nông nghiệp. Năm 2010 tỷ trọng ngành trồng trọt chiếm tới 68,4% giá trị sản xuất nông nghiệp. Với diện tích đất nông nghiệp là 143.410 ha, đất trồng cây hàng năm là 35.751 ha, riêng đất lúa có 21.788 ha gieo trồng được 2 vụ. - Chăn nuôi: Ngành chăn nuôi phát triển tương đối ổn định nhưng tăng trưởng không cao. Năm 2010 tổng đàn lợn có 168.116 con, đàn bò 30.022 con, đàn trâu 54.768 con và gia cầm là 2.272.991 con. Giá trị sản xuất tăng bình quân đạt 5÷7%/năm thời kỳ 2001-2010. - Lâm nghiệp: Hiện nay diện tích đất lâm nghiệp toàn vùng có 98.386 ha, chiếm 56,8% so với diện tích đất tự nhiên. Trong đó: Rừng sản xuất có diện tích là 44.298 ha; Rừng phòng hộ có diện tích 42.665 ha; Rừng đặc dụng có diện tích 11.423 ha. Tỷ lệ che phủ của đất rừng trên địa bàn vùng nghiên cứu đạt xấp xỉ 46%. - Thủy sản: Diện tích nuôi trồng thủy sản năm 2010 là 1.060 ha với sản lượng 572 tấn. Tốc độ tăng trưởng giá trị ngành thủy sản bình quân giai đoạn 2005-2010 là 5,5%/năm. T 5 13 Hoạt động nuôi trồng thủy sản chủ yếu được thực hiện trên diện tích các mặt nước (ao, hồ nước nhỏ) và ngoài ra là tại một số diện tích nuôi cá theo mô hình: 1 lúa + 1 cá. Mặc dù vậy, do không phải là ngành có lợi thế nên tỷ trọng thủy sản còn khá nhỏ bé (3%) trong cơ cấu ngành nông nghiệp của vùng. T 5 • Công nghiệp: Giai đoạn 2005-2010, tốc độ tăng trưởng bình quân ngành công nghiệp đạt khoảng 14,6%. Giá trị sản xuất ngành công nghiệp năm 2010 đạt 892 tỷ đồng, cao gấp 2 lần so với giá trị sản xuất ngành công nghiệp năm 2005. Trong cơ cấu sản xuất của vùng, tỷ trọng ngành công nghiệp và xây dựng tăng từ 14,33% năm 2001 lên 24,36% năm 2010. • Giao thông: Đường bộ trong vùng gồm có những tuyến đường chính: Đường 6 từ Mãn Đức đi Sơn La, đường Hồ Chí Minh, đường 12 từ Mãn Đức đi Yên Thủy, tuyến đường Phố Cát - Cổ Tế - Vĩnh Lộc nối với đường 1A. Đường thuỷ có tuyến từ Cửa Hới - sông Mã - sông Bưởi vẫn được khai thác để chở khách đi lại đồng thời chuyên chở nguyên vật liệu, lâm thổ sản. • Y tế, giáo dục: - Y tế: Ở mỗi huyện đều có một bệnh viện đa khoa tại trung tâm với quy mô 50-60 giường bệnh. Tất cả 64 xã trên địa bàn đều có trạm y tế với tổng số 278 giường bệnh. Tổng số cán bộ y tế trên toàn vùng là 530 người, trong đó bác sỹ chiếm tỷ lệ 11%, y sỹ, kỹ thuật viên là 45%, còn lại là y tá, nữ hộ sinh... T 5 - Giáo dục: Tỷ lệ huy động số em trong độ tuổi đến trường đạt cao: Khối nhà trẻ, mẫu giáo đạt 96%; tiểu học đạt 98,5%; trung học cơ sở 96,5%; trung học phổ thông 95%. Có 125 trường đạt chuẩn Quốc gia, chiếm 46,6% số trường học trên toàn vùng. T 5 1.1.3.2. Định hướng phát triển kinh tế xã hội a. Xu thế phát triển dân số, nguồn nhân lực: Với mục tiêu: Phấn đấu giảm tỷ lệ tăng dân số tự nhiên hàng năm dưới 1%, duy trì ở mức 1% trong thời kỳ 2010-2015 và 0,9% giai đoạn 2016-2020. Dự kiến dân số đến 2020 là 446.949 người, trong đó: Thành thị 27.884 người, nông thôn 419.065 người. b. Mục tiêu phát triển kinh tế - Về cơ cấu kinh tế: Chuyển dịch theo hướng hiện đại, giảm mạnh tỷ trong nông nghiệp, tăng nhanh tỷ trọng công nghiệp và dịch vụ trong nền kinh tế. T 5 14 Bảng 1.5: Cơ cấu kinh tế và chuyển dịch cơ cấu kinh tế Các ngành kinh tế T 5 Năm 2010 T 5 Kế hoạch phát triển 2015 2020 100 100 40 35 29 31 31 34 T 5 T 5 Giá trị GDP (%) Nông - lâm - thủy (%) Công nghiệp và xây dựng (%) Dịch vụ (%) T 5 T 5 T 5 T 5 100 46,27 24,36 29,37 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 Nguồn: Định hướng phát triển KTXH đến 2020 tỉnh Hòa Bình, Thanh Hóa c. Phương hướng phát triển các ngành kinh tế: • Phát triển nông nghiệp: Tốc độ tăng trưởng nông, lâm nghiệp và thuỷ sản đạt bình quân 5%/năm thời kỳ 2010-2015 và 5,1% thời kỳ 2016-2020; giảm tỷ trọng ngành nông - lâm nghiệp trong tổng GDP của vùng. - Dự kiến sử dụng đất vùng nghiên cứu đến 2020 như sau: Đất sản xuất nông nghiệp 34.700 ha, đất lâm nghiệp 98.976 ha, đất ở 11.745 ha, đất chưa sử dụng 3.510 ha và đất khác 24.269 ha. - Dự kiến diện tích gieo trồng một số loại cây trồng chính đến 2020 như sau: Diện tích lúa cả năm 32.598ha, diện tích lúa đông xuân 14.356 ha, lúa hè thu 7.449, lúa mùa 10.784 ha, cây vụ đông 6.259 ha và mía 6.926 ha. - Về chăn nuôi: Nâng tỷ trọng chăn nuôi trong giá trị sản xuất nông nghiệp lên hơn 40% năm 2015 và hơn 50% vào năm 2020. - Nâng cao độ che phủ rừng, đảm bảo độ che phủ đạt 50% vào năm 2015 và 60% vào năm 2020. Đảm bảo chức năng phòng hộ đầu nguồn và đóng góp lớn cho nền kinh tế. • Phát triển công nghiệp: - Tốc độ tăng trưởng bình quân giai đoạn 2010-2015 là khoảng 22%/năm, giai đoạn 2016-2020 là khoảng 16%/năm, cả thời kỳ 2010-2020 là khoảng 19%/năm. - Tỷ trọng ngành công nghiệp và xây dựng trong cơ cấu kinh tế đến năm 2015 là khoảng 29% (trong đó tỷ trọng công nghiệp là gần 6%), đến năm 2020 là khoảng 31% (trong đó tỷ trọng công nghiệp là hơn 6%). Theo định hướng phát triển ngành, trong tương lai sẽ phát triển một số khu công nghiệp sau: Khu công nghiệp Lạc Thịnh quy mô 200 ha; Cụm sản xuất tiểu thủ công nghiệp thị trấn Hàng Trạm diện tích 5 ha; Cụm công nghiệp Phong Mỹ diện tích 100 ha, Thanh Hối - Đông Lai 28,9 ha, Đầm Đuống 200 ha, Vĩnh Long 20 ha, Vĩnh Hòa 35 ha, Thạch Quảng 200 ha… và còn rất nhiều cụm công nghiệp vừa và nhỏ khác với tổng diện tích các khu công nghiệp toàn vùng lên tới 1.102 ha. 15 • Phát triển kết cấu hạ tầng: - Giao thông: Xây dựng hoàn chỉnh mạng lưới giao thông liên hoàn nối các địa bàn các huyện trong vùng một cách thông suốt, hòa nhập vào hệ thống giao thông liên tỉnh. - Hệ thống điện: Cung cấp điện an toàn, liên tục phục vu cho mục tiêu kinh tế xã hội an ninh quốc phòng trên địa bàn. Đảm bảo 100% số hộ sử dụng điện vào năm 2015. - Về thuỷ lợi: Quan tâm thực hiện các mục tiêu trong xây dựng và khai thác sử dụng hệ thống thuỷ lợi nhằm nâng cao hiệu quả của công trình thuỷ lợi... Hoàn thiện đồng bộ hệ thống thuỷ lợi trên địa bàn nhằm đảm bảo chủ động nước tưới đáp ứng nhu cầu sản xuất nông nghiệp của nhân dân. - Về cấp nước sinh hoạt: Đảm bảo toàn dân được dùng nước sạch vào năm 2020. Khu vực thị trấn, thị tứ đảm bảo tiêu chuẩn nước sạch vào năm 2015. Các vùng dân cư nông thôn 100% dùng nước hợp vệ sinh và nước sạch. 1.1.4. Hiện trạng thủy lợi 1.1.4.1. Hiện trạng cấp nước sinh hoạt và công nghiệp tập trung - Công nghiệp trên địa bàn vùng nghiên cứu hiện nay phần lớn là các điểm công nghiệp nhỏ lẻ, chưa tập trung thành các cụm, khu công nghiệp. Phía thượng nguồn sông Bưởi có hai khu công nghiệp tương đối lớn là Lạc Thịnh và Hàng Trạm thuộc huyện Yên Thủy mới đang trong giai đoạn đầu của quá trình phát triển. Phía hạ lưu sông Bưởi có khu công nghiệp mía đường Việt Đài sử dụng nguồn nước ngầm để cấp nước cho sản suất và dân sinh. - Cấp nước sinh hoạt: Sử dụng nước cho sinh hoạt hoạt nông thôn chủ yếu bằng nguồn nước ngầm tầng nông và nước mặt trên các sông suối, với các hình phổ biến: Giếng đào, giếng khoan hộ gia đình, bể nước mưa, các công trình cấp nước tập trung. Tỷ lệ dân số được dùng nước hợp vệ sinh đạt khoảng 70%. Bảng 1.6: Tổng số công trình cấp nước hộ gia đình trên địa bàn vùng nghiên cứu TT T 5 1 2 3 4 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 Tổng số hộ Số giếng Số giếng Bể nước SD nước Nước vòi nhà (hộ) đào (cái) khoan (cái) mưa (cái) sông (số hộ) máy (vòi) Tân Lạc 11.963 958 762 1.483 764 98 Lạc Sơn 26.896 3.027 2.774 1.773 1.250 258 Yên Thuỷ 8.247 987 825 548 485 118 Thạch Thành 24.592 19589 3.634 182 954 168 Vĩnh Lộc 10.254 5734 8.985 606 36 1.508 Tổng 81.951 30.295 16.980 4.592 3.489 2.150 Huyện T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 T 5 Nguồn: Quy hoạch cấp nước sạch và vệ sinh môi trường nông thôn tỉnh Hoà Bình, Thanh Hoá thực hiện năm 2010. 16 1.1.4.2. Hiện trạng cấp nước tưới và nuôi trồng thủy sản T 5 Toàn vùng nghiên cứu đã xây dựng được 584 công trình, trong đó: 320 hồ chứa, 192 đập dâng, 68 trạm bơm, với năng lực thiết kế là 23.276ha, thực tế tưới được 17.418ha, đạt khoảng 48,8% diện tích canh tác. T 5 Hình 1.2: Bản đồ hiện trạng công trình thủy lợi lưu vực sông Bưởi Bảng 1.7: Tổng hợp công trình tưới trên địa bàn vùng nghiên cứu TT 1 2 3 4 Số công trình Diện tích tưới Đạt tỷ lệ Hồ chứa Đập dâng Trạm bơm Ftk (ha) Ftt (ha) Thượng nguồn s. Bưởi 237 153 17 8.742 6.652 0,76 Phụ cận s. Bưởi 32 19 0 1.830 819 0,44 Trung lưu s. Bưởi 51 20 31 7.730 6.382 0,82 Hạ du sông Bưởi 4 0 20 5.068 3.659 0,72 Tổng 324 192 68 23.369 17.511 0,75 Vùng 17 • Một số tồn tại trong công tác phát triển thủy lợi: T 5 - Khu vực trung và thượng nguồn sông Bưởi địa hình bị chia cắt mạnh, khó khăn trong việc bố trí công trình tưới. Còn khoảng 5.900ha canh tác trên đất dốc không có khả năng bố trí công trình tưới. T 5 - Dòng chính sông Bưởi đoạn từ Thạch Tượng đến Kim Tân hàng năm trong mùa kiệt luôn xảy ra tình trạng thiếu nguồn, nhiều trạm bơm lấy nước trên sông Bưởi hoạt động kém hiệu quả. T 5 - Nhiều công trình xây dựng đã lâu, nguồn kinh phí sửa chữa thường xuyên còn hạn chế nên công trình xuống cấp, chưa đảm bảo nhiệm vụ công trình. T 5 1.1.4.3. Hiện trạng các công trình tiêu úng Tổng diện tích cần tiêu trên địa bàn là 173.082ha, trong đó vùng thượng nguồn sông Bưởi được tiêu tự chảy hoàn toàn bằng sông suối tự nhiên. Vùng hạ du sông Bưởi có diện tích cần tiêu là 31.102ha, trong đó tiêu tự chảy gần 26.662ha, còn lại gần 4.500ha cần phải tiêu bằng động lực. Trong đó: + Công trình tiêu động lực trong vùng chỉ có trạm bơm Cầu Mư tiêu cho 2.500ha. Tuy nhiên hệ thống kênh thu gom nước bị bồi lắng, khả năng tải nước kém dẫn đến thời gian tiêu bị kéo dài. + Diện tích úng cần phải tiêu động lực chưa có công trình là gần 2.000ha. 1.1.4.4. Hiện trạng công trình chống lũ: Trước trận lũ năm 2007, đê sông Bưởi được thiết kế chống được lũ thực tế năm 1996 (mực nước tại Kim Tân 13,39 m). Sau trận lũ năm 2007, đê sông Bưởi được đầu tư nâng cấp chống lũ với mức đảm bảo P=5% (mực nước tại Kim Tân là 14,90m). Chống lũ trên sông Bưởi chủ yếu là sử dụng hệ thống đê. Trong đó: Đê hữu sông Bưởi dài 17,6 km, bắt đầu từ đồi nông trường Thạch Thành đến xã Vĩnh Khang huyện Vĩnh Lộc; Đê tả sông Bưởi dài 18,1 km, bắt đầu từ đồi Cây Thị xã Thành Kim huyện Thạch Thành đến xã Vĩnh Hoà huyện Vĩnh Lộc. Đê bối Thạch Định: Nằm trên địa bàn xã Thạch Định, có chiều dài 9,413km. Khi mực nước lũ tại Kim Tân lớn hơn +12,0 m nước sẽ tràn vào khu Thạch Định. Đây là khu điều tiết lũ quan trọng trước khi lũ sông Bưởi đổ về Kim Tân. 1.2. CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC CÓ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI 1.2.1. Các nghiên cứu ngoài nước có liên quan đến đề tài  Nghiên cứu về việc thay đổi chế độ dòng chảy ở hạ du các sông đã được nhiều nhà nghiên cứu trên thế giới quan tâm: Nghiên cứu trên lưu vực Murray Darling (Úc) là một trong những nghiên cứu điển hình. Với diện tích lưu vực rất lớn, 18 hơn 1 triệu km2, việc sử dụng nước, xây dựng các công trình trên dòng chính đã làm cho lưu vực gần như cạn kiệt. Để duy trì sự tồn tại của con sông, ban quản lý lưu vực sông Murray Darling đã đề xuất các sáng kiến và đã được sự đồng thuận của các tiểu bang trong lưu vực, gồm các điểm sau: Chuẩn bị một chiến lược tổng thể về sử dụng nước mặt nước ngầm và nước mặt một cách bền vững; đề xuất tiêu chuẩn về chất lượng nước; quy hoạch sử dụng nước và định mức sử dụng nước cho các tiểu bang; phân bổ việc sử dụng nước theo mùa; các nguyên tắc về kinh doanh và chế độ xử phạt trong việc sử dụng nước. Để đạt được mục tiêu về sử dụng nguồn nước trên sông Murray Darling bền vững, duy trì sự sống của con sông, các hành động cụ thể cần thực hiện bao gồm: Dừng việc xây dựng thêm các công trình khai thác nước; xác định hạn ngạch được khai thác cho từng khu vực trên lưu vực; đăng ký khai thác nước; thiết lập cơ chế quản lý môi trường độc lập; việc sử dụng nước cần mang lại hiệu quả kinh tế; tích hợp trong việc quản lý đất và nước.  Việc nghiên cứu tính toán, đánh giá sự biến động và tác động của dòng chảy kiệt cũng như hậu quả của nó là hạn hán đến sản xuất nông nghiệp và các ngành kinh tế đã được triển khai tại rất nhiều quốc gia trên thế giới không chỉ ở những nước đang phát triển mà còn ở những nước phát triển. Sau đây là một số kết quả, nghiên cứu điển hình cũng như các phần mềm, công cụ tính toán dự báo về dòng chảy kiệt trên thế giới: Trung tâm Giảm thiểu Hạn hán Quốc gia (National Drought Mitigation Center - NDMC) thuộc trường Đại học Nebraska-Lincoln, Mỹ đã nghiên cứu xây dựng một hệ thống dự báo thủy lực tiên tiến (Advanced Hydrologic Prediction Service – AHPS) để tính toán và dự báo dòng chảy mùa lũ cũng như mùa kiệt và tác động đối với sản xuất nông nghiệp cũng như thủy sản. Nghiên cứu điển hình ứng dụng hệ thống này tại thương lưu sông Colorado, Mỹ cho thấy (Nguồn: Brian Artery, District Manager, Platte County Conservation District): - Dòng chảy kiệt sông Colorado có tác động mạnh mẽ đến kinh tế, xã hội, môi trường, phát triển nông nghiệp và thủy sản vùng ven sông - Khi dòng chảy khoảng 1,1 m3/s thì việc tưới tiêu trở nên thất thường và một vài nơi sẽ không đủ nước để tưới P P - Khi dòng chảy khoảng 0,5 m3/s thì các điều kiện cho sinh hoạt 2 bên bờ là rất khó tiếp cận P P - Khi dòng chảy khoảng 0,2 m3/s thì không có khả năng cho tưới, việc cung cấp nước tưới cần phải có các hệ thống cấp nước thay thế khác P P - Cũng với dòng chảy khoảng 0,2 m3/s thì đây là một điều kiện rất bất lợi cho các các loài thủy sản, một số loài cây và sinh vật thủy sinh có thể bị chết P P 19 - Cũng với dòng chảy khoảng 0,2 m3/s thì đây không phải là điều kiện thuận lợi cho vật nuôi và các loài sinh vật sống dưới nước và cũng cần phải có hình thức cấp nước thay thế khác P P  Nhóm nghiên cứu của Trường Đại học Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, Đức (RWTH Aachen University) đã xây dựng và phát triển một phương pháp luận (AMICE methodogy) để định tính tác động của dòng chảy kiệt đối với kinh tế lưu vực sông biên giới Meause (có chiều dài 925km, bắt nguồn từ Pháp, chảy qua Bỉ và Hà Lan trước khi chảy ra biển Bắc). Theo kết quả đánh giá tổn thất của dòng chảy kiệt sông Meause đã chỉ ra rằng khi nhu cầu dùng nước vượt quá nguồn nước sẵn có thì rất nhiều ngành kinh tế sẽ bị tác động như năng lượng, hàng hải, nước uống và nông nghiệp. Các chỉ tiêu tổn thất của dòng chảy kiệt đối với nông nghiệp là giảm sản lượng, đối với nước uống là chi phí lấy nước từ các nguồn khác thay thế, đối với hàng hải là chi phí bơm tại các cồng và thời gian mở cồng.  Ứng dụng các mô hình toán cho tính toán dòng chảy kiệt trên các hệ thống sông từ lâu không còn là mới mẻ. Với các đặc điểm vượt trội hơn các mô hình vật lý về tốc độ, chi phí, độ chính xác cho phép… và đặc biệt, ngày nay với sự phát triển của máy tính và các ngôn ngữ lập trình, mô hình toán thực sự đang trở thành công cụ tiên phong và rất hữu hiệu trong mô tả các hiện tượng dòng chảy thiên nhiên phức tạp. Việc tính toán, dự báo diễn biến và tác động của dòng chảy kiệt sẽ là cơ sở đề xuất các giải pháp công trình và phi công trình nhằm giảm thiểu các tác động này. - Tại Đan Mạch, Viện Thủy lực Đan Mạch phát triển các mô hình họ MIKE và một loạt các phần mềm khác. Việc ứng dụng các mô hình toán trong tính toán dòng chảy đã mang lại những kết quả khá chính xác và nhanh chóng đưa ra các quyết định cho việc quản lý vận hành công trình thủy lợi. Trong đó, các ứng dụng mô hình Mike 11 đã được công nhận là tin cậy và cho kết quả tốt, một số các ứng dụng của mô hình Mike 11 đã được ứng dụng thực tế. - Tại Ấn Độ, năm 2004, một dự án nghiên cứu kết hợp giữa Viện Công nghệ Quốc gia Ấn Độ với Viện Thủy lực Đan Mạch được thực hiện trên cơ sở ứng dụng mô hình MIKE11 và MIKE SHE để tính toán tối ưu hóa hệ thống thủy nông. Dự án được thực hiện trên hệ thống thủy nông Mahanadi, bao gồm hồ chứa và hệ thống kênh thuộc loại lớn nằm ở miền Trung của Ấn Độ. Nhờ công cụ MIKE 11 và MIKE SHE, dự án đã tiến hành tính toán mô phỏng lượng mưa trên lưu vực, tính toán thủy lực trên các hệ thống sông, xây dựng quy trình vận hành hồ chứa và vận hành hệ thống kênh nội đồng. Kết quả thực hiện dự án cho thấy, hiện trạng các hệ thống kênh đã vận hành không hiệu quả trong việc cấp nước tưới và tình trạng tổn thất nước dọc kênh là rất lớn, trong khi đó một phần diện tích cây trồng thường gặp nguy cơ thiếu nước và hạn hán trong mùa khô. Từ kết quả nghiên cứu, dự án đã đưa ra các nguyên 20 tắc vận hành công trình thủy lợi trong hệ thống thủy nông được hiệu quả, giảm áp lực về hạn hán lên cây trồng. - Tại Bangladesh, năm 1997, nhằm đối phó với hạn hạn trên sông Gorai, DHI đã phối hợp với uỷ ban phát triển nước Bangladesh thiết lập mô hình Mike 11 để mô tả các biến đổi hình thái ở hạ lưu sông, đồng thời dự báo sự thay đổi trong lưu lượng trước và sau khi nạo vét sông trong mùa khô và mùa lũ. Đồng thời kết hợp các module HD và module tải khuếch tán, chất lượng nước để tính toán xâm nhập mặn trong mùa khô ở các vùng cửa sông. Kết quả dự án đã kết luận khả năng xâm nhập mặn vùng cửa sông lên tới 30km, làm ảnh hưởng đến khả năng lấy nước của các công trình thủy nông dọc sông. Ngoài ra dự án đã chỉ ra mức độ nạo vét hợp lý để không gây ra những biến đổi lớn về hình thái sông. - Trung Quốc, năm 2008 một nghiên cứu về xây dựng hệ thống hỗ trợ ra quyết định về diện tích tưới đã được thực hiện. Nghiên cứu đã sử dụng công cụ MapObject và Visual C++ để thiết lập ra một mô hình mà việc sử dụng mô hình vào thực tế có thể tiết kiệm được lượng nước tưới và gia tăng thu nhập cho cộng đồng. Ngoài ra, dự án còn sử dụng mô hình dự báo độ ẩm của đất ở các khu vực khác nhau, từ đó đưa ra được mức tưới cho từng khu vực ứng với các đợt hạn nhẹ đến hạn nặng trong hệ thống thủy nông. Ngoài ra, mô hình còn cho phép cập nhật các thông tin về hệ thống thủy nông như thông số kỹ thuật công trình, thời vụ, cây trồng và tính chất đất, sau đó tính toán vẽ lên một bản đồ về các khu vực cần được tưới. Kết quả ứng dụng mô hình vào thực tế cho thấy, có thể giảm được một lượng nước khả lớn khi tưới trong mùa khô mà vẫn đảm bảo được năng suất cây trồng, qua đó có thể tính toán được lợi ích chung được nâng cao. 1.2.2. Các nghiên cứu trong nước có liên quan đến đề tài Vấn đề suy thoái tài nguyên nước ở các lưu vực sông hiện nay diễn ra ngày càng nghiêm trọng. Theo thống kê, nước ta có nguồn nước mặt từ các sông hồ rất lớn, khoảng 835 tỷ m3, trong đó có 313 tỷ m3 sản sinh trên lãnh thổ Việt Nam còn lại 522 tỷ m3 từ lãnh thổ các nước ngoài chảy vào nước ta. Tuy nhiên, tài nguyên nước trên các lưu vực sông nước ta đang suy giảm nghiêm trọng về số lượng và chất lượng. Việc khai thác, sử dụng tài nguyên nước chưa hợp lý, thiếu bền vững đã và đang gây suy giảm tài nguyên nước, trong khi hiệu quả sử dụng nước còn thấp, tình trạng lãng phí trong sử dụng nước còn phổ biến trên phạm vi cả nước. Cùng với đó là vấn đề biến đổi khí hậu toàn cầu đang nóng lên đã và sẽ tác động nhiều đến tài nguyên nước. P P P P P P Các đề tài nghiên cứu về dòng chảy kiệt đã được triển khai trong những năm gần đây đây, ở Việt Nam chủ yếu tập trung vào vấn đề nghiên cứu các nguyên nhân gây ra biến đổi dòng chảy kiệt, giải pháp sử dụng hiệu quả tài nguyên nước trên các lưu vực sông. Cùng với đó, những nghiên cứu liên quan đến việc đánh giá tác động