(Luận Văn Thạc Sĩ) Nghiên Cứu Đề Xuất Các Giải Pháp Thu Trữ Nước Phục Vụ Sản Xuất Nông Nghiệp Cho Vùng Trung Du, Miền Núi Phía Bắc.pdf

LỜI CẢM ƠN
Sau quá trình thực hiện, dưới sự hướng dẫn tận tình của TS. Lê Xn Quang Phó viện trưởng - Viện nước, Tưới tiêu và Môi trường - Viện Khoa học Thủy lợi Việt
Nam và PGS.TS. Nguyễn Tuấn Anh - Trưởng phòng Đào tạo Đại học và Sau đại học
- Trường Đại học Thủy Lợi, được sự ủng hộ động viên của gia đình, bạn bè, đồng
nghiệp, cùng với sự nỗ lực phấn đấu của bản thân, tác giả đã hoàn thành luận văn thạc
sĩ chuyên ngành Kỹ thuật cơ sở hạ tầng với đề tài: “Nghiên cứu đề xuất các giải
pháp thu trữ nước phục vụ sản xuất nơng nghiệp cho vùng Trung Du, Miền núi
phía Bắc”
Trong q trình làm luận văn, tác giả đã có cơ hội học hỏi và tích lũy thêm
được nhiều kiến thức và kinh nghiệm quý báu phục vụ cho công việc của mình.
Tuy nhiên, do thời gian có hạn, trình độ cịn hạn chế, số liệu và cơng tác xử
lý số liệu với khối lượng lớn nên những thiếu sót của Luận văn là khơng thể tránh
khỏi. Do đó, 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 đồng nghiệp.
Qua đây tác giả xin bày tỏ lịng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới TS. Lê Xuân
Quang và PGS.TS. Nguyễn Tuấn Anh, 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 cô giáo các bộ môn đã truyền đạt
những kiến thức chun mơn trong suốt q trình học tập.
Tác giả xin cảm ơn Viện Nước- Tưới tiêu và Môi trường, cảm ơn Ths.
Nguyễn Thị Kim Dung - Chủ nhiệm đề tài cấp Nhà nước “Nghiên cứu đề xuất các
giải pháp công nghệ về cơ sở hạ tầng (thủy lợi và cấp nước sinh hoạt) phục vụ xây
dựng nông thôn mới vùng trung du, miền núi phía Bắc” đã cho tác giả sử dụng số
liệu của đề tài làm luận văn.
Xin trân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 21 tháng 2 năm 2016
TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Ngô Văn Thuyết

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai
cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Hà Nội, ngày 21 tháng 2 năm 2016
TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Ngô Văn Thuyết


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................1
I.TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI. ......................................................................1
II. MỤC ĐÍCH VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU .....................................................2
III. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...............................2
IV. KẾT QUẢ DỰ KIẾN ĐẠT ĐƯỢC. ................................................................2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG
CÔNG NGHỆ THU TRỮ NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI .........................................3
1.1. tổng quan tình hình nghiên cứu và ứng dụng công nghệ thu trữ nước trên
thế giới. .....................................................................................................................3
1.1.1.Sự phát triển của các biện pháp kỹ thuật thu trữ nước tại các khu vực
trên thế giới ........................................................................................................5
1.1.2. Xu hướng phát triển thu trữ nước phục vụ canh tác trong tương lai ......9
1.2.Tổng quan tình hình nghiên cứu và ứng dụng cơng nghệ thu trữ nước trong
nước. .......................................................................................................................11
1.2.1. Nghiên cứu về thu trữ nước vùng đồi ....................................................11
1.2.2. Một số kết quả nghiên cứu ứng dụng công nghệ thu trữ nước vào thực
tiễn ...................................................................................................................13
1.3. Tổng quan của vùng nghiên cứu ...................................................................17

1.3.1. Điều kiện tự nhiên .................................................................................17
1.3.2. Điều kiện dân sinh, kinh tế - xã hội .......................................................32
1.3.3. Hiện trạng kinh tế - xã hội ....................................................................37
1.4. Nhận xét...........................................................................................................40
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ KHOA HỌC ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP THU TRỮ
NƯỚC PHỤC VỤ SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP VÙNG TDMNPB ..............42
2.1Khái niệm và phân loại thu trữ nước ...............................................................42
2.2.Các giải pháp công nghệ thu trữ nước ...........................................................46
2.2.1 .Thu trữ nước khơng có cơng trình trữ .................................................46
2.2.2 Thu trữ nước có cơng trình trữ .............................................................56
2.3. Phương pháp tính tốn thiết kế hệ thống cơng trình thu trữ nước ..............60


2.3.1. Nhu cầu nước cho cây trồng ..................................................................60
2.3.2. Lựa chọn hình thức thu trữ ....................................................................63
2.3.3. Lựa chọn loại bể trữ ..............................................................................66
2.3.4 Tính tốn hệ thống thu trữ nước khơng có cơng trình trữ, lưu vực hứng
nước ngồi diện tích canh tác..........................................................................68
2.4 Các yếu tố cần xem xét khi lựa chọn hình thức thu trữ nước và thiết kế cơng
trình thu trữ nước..................................................................................................82
2.4.1 Mưa .......................................................................................................82
2.4.2 Nhiệt độ, độ ẩm, bốc hơi, gió................................................................82
2.4.3 Nguồn nước...........................................................................................82
2.4.4 Địa hình ................................................................................................83
2.4.5 Đất đai thổ nhưỡng ...............................................................................83
2.4.6 Loại cây trồng và biện pháp canh tác ..................................................83
2.4.7 Hiệu ích kinh tế .....................................................................................84
CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP THU, TRỮ
NƯỚC PHỤC VỤ SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP CHO VÙNG TDMNPB ....85
3.1. Nghiên cứu xác định các chỉ tiêu thiết kế cơng trình thu trữ nước. ............85

3.1.1. Tính tốn lượng mưa thiết kế .................................................................85
3.1.2. Tính tốn quy mô của hệ thống thu trữ nước ........................................92
3.2. Nghiên cứu đề xuất các giải pháp thu, trữ nước phục vụ sản xuất nông
nghiệp cho vùng TDMNPB. ..................................................................................93
3.2.1. Lựa chọn công nghệ tưới cho cây trồng ................................................93
3.2.2. Giải pháp quy hoạch hệ thống thu trữ nước phục vụ sản xuất nông
nghiệp...............................................................................................................96
3.3. Nhận xét.........................................................................................................108
CHƯƠNG 4. TÍNH TỐN THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH THU TRỮ NƯỚC
CẤP NƯỚC TƯỚI CHO 1 HA CAM TẠI HUYỆN CAO PHONG, TỈNH
HỊA BÌNH ..........................................................................................................110
4.1.Điều kiện tự nhiên và KTXH khu vực xây dựng mơ hình: ..........................110
4.1.1 Điều kiện tự nhiên. ................................................................................110


4.1.2. Kinh tế - Xã hội. ...................................................................................111
4.1.3.Tình hình canh tác nông nghiệp và vấn đề nước tưới ..........................111
4.2. Thiết kế mơ hình trình diễn ..........................................................................112
4.2.1. Các thơng số sử dụng trong thiết kế ....................................................112
4.2.2. Tính tốn nhu cầu tưới bổ sung ...........................................................115
4.2.3. Tính tốn quy mơ của hệ thống thu trữ nước ......................................116
4.3. Đánh giá hiệu quả mơ hình ..........................................................................117
4.4. Đánh giá khả năng nhân rộng của mơ hình ...............................................121
KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ ..................................................................................127
KẾT LUẬN .......................................................................................................127
KIẾN NGHỊ .......................................................................................................127
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................128


DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1. Các sơng chính chảy qua vùng TDMNPB................................................28
Bảng 1.2. Đặc trưng dịng chảy năm trung bình nhiều nămvùng TDMNPB............30
Bảng 1.3 Thống kê các đơn vị hành chính vùng TDMNPB .....................................33
Bảng 1.4 Dân số và mật độ dân số các tỉnh TDMNPB ............................................33
Bảng 1.5. Lực lượng lao động vùng TDMNPB ........................................................34
Bảng 1.6. Hiện trạng số trường phổ thông vùng TDMNPB .....................................36
Bảng 1.7. Hiện trạng cơ sở y tế vùng TDMNPB ......................................................37
Bảng 1.8. Hiện trạng sử dụng đất vùng TDMNPB ...................................................38
Bảng 2.1: Kích thước lưu vực tương ứng với độ dốc ...............................................47
Bảng 2.2: Xác định kích thước vùng thấm................................................................47
Bảng 2.3 Các thông số thiết kế bờ bán nguyệt ..........................................................51
Bảng 2.4: Kích thước của mương sườn đồi ..............................................................52
Bảng 2.5: Quan hệ giữa khoảng cách giữa các mương sườn đồi và độ dốc mặt đất 52
Bảng 2.6: Các thông số thiết kế bể gạch xây ............................................................58
Bảng 2.7: Chế độ tưới của một số loại cây trồng cạn ...............................................61
Bảng 2.8: So sánh hai hình thức thu trữ nước có và khơng có cơng trình trữ ..........65
Bảng 3.1: Lượng mưa ứng với tần suất P=75% ........................................................87
Bảng 3.2: Bốc hơi ETo các trạm trong vùng nghiên cứu..........................................88
Bảng 3.3: Bốc hơi ETo các trạ m trong vùng nghiên cứu (tiếp) ...............................89
Bảng 3.4: Tính tốn dung tích trữ đã xét đến bốc hơi...............................................90
Bảng 3.5: Diện tích hứng nước (f) cho 1 m3 nước trữ theo các bề mặt hứng nước
khác nhau...................................................................................................................90
Bảng 3.6: Hệ số dòng chảy C theo các loại bề mặt khác nhau .................................93
Bảng 3.7: Kích thước của rãnh thu nước ................................................................105
Bảng 3.8: Quan hệ giữa khoảng cách giữa các rãnh thu nước và độ dốc mặt đất ..105
Bảng 4.1: Các chỉ tiêu tính chất cơ lý đất khu vực mơ hình. ................................111
Bảng 4.2 : Các yếu tố khí tượng tại Cao Phong – Hồ Bình. ................................113
Bảng 4.3: Kết quả tính tốn lượng mưa thiết kế .....................................................114
Bảng 4.4: Kết quả tính tốn nhu cầu tưới của cây cam ..........................................115
Bảng 4.5: Chi phí xây dựng hệ thống thu trữ nước (quy mô 1 ha) ........................119

Bảng 4.6: Năng suất cây cam trong một chu kỳ phát triển ...................................119
Bảng 4.7: Tính tốn hiệu quả kinh tế khu mơ hình Cao Phong – Hồ Bình...........120


DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Thu trữ nước cho mơ hình xen canh nơng lâm nghiệp tại Israel................5
Hình 1.2: Hệ thống thu trữ nước lưu vực nhỏ tại Burkina Faso. ...............................5
Hình 1.3: Hệ thống thu trữ nước lưu vực lớn tại Mali. .............................................8
Hình 1.4: Thu trữ nước bằng luống với lưu vực đã được xử lý tại Mexico. .............9
Hình 1.5: Kết cấu cơ bản bể xi măng vỏ mỏng ....................................................... 13
Hình 1.6: Hồ chứa nước Sính Lủng (trái);-Lùng Thàng - xã Hố Quáng Phìn (phải) Đồng Văn - Hà Giang .............................................................................................13
Hình 1.7: Mơ hình thí điểm áp dụng cơng nghệ trữ nước bằng bồn chứa nhựa dẻo
do công ty Labaronne CITAF, CH Pháp sản xuất tại Phố Ngọc, xã Trung Minh, TP
Hịa Bình ...................................................................................................................17
Hình 1.8: Bản đồ các tiểu vùng sinh thái vùng TDMNPB .......................................18
Hình 2.1: Sơ đồ phân loại kỹ thuật thu trữ nước sử dụng cho canh tác nông nghiệp 45
Hình 2.2: Sơ đồ hệ thống tiểu lưu vực Negarim ................................................................................46
Hình 2.3: Bờ đồng mức trồng cây dài ngày .............................................................48
Hình 2.4: Kích thước mặt bằng một lưu vực kẹp giữa 2 bờ đồng mức....................49
Hình 2.5: Kích thước mặt cắt ngang một bờ đồng mức ...........................................49
Hình 2.6: Một số mặt cắt bờ bán nguyệt ..................................................................50
Hình 2.7 Sơ đồ bố trí mặt bằng mương sườn đồi .....................................................51
Hình 2.8: Kích thước và cấu tạo bờ hình thang........................................................53
Hình 2.9: Sơ đồ bờ đồng mức bằng đá ....................................................................54
Hình 2.10: Phối cảnh đập đá thấm ...........................................................................55
Hình 2.11: Hệ thống hướng dịng bằng các đập phân nước tại Pakistan .............56
Hình 2.12: Bể trữ nước bằng gạch xây ở Srilanca ...................................................57
Hình 2.13.Ao trữ nước được gia cố bằng đất sét ở Dawro.......................................59
Hình 2.14: Ao trữ nước lót HDPE tại Alamata – Ethiopia.......................................59

Hình 2.15: Lưu vực thu nước bằng HDPE ...............................................................60
Hình 2.16: Mơ hình mơ phỏng thu trữ dịng nước mặt ............................................68
Hình 2.17: Quan hệ giữa tốc độ thấm và khả năng tạo dòng chảy mặt của lưu vực
với lượng mưa cố định R..........................................................................................70
Hình 2.18: Sơ đồ biểu diễn lượng thấm và khả năng hình thành dịng chảy cho 2
trận mưa có cùng lượng nước ...................................................................................71


Hình 2.19: Đồ thị biểu diễn dịng chảy mặt với lượng mưa cho một lưu vực có diện
tích nhỏ hơn 1ha tại 2 thời điểm................................................................................72
Hình 2.20: Sơ đồ hệ thống thu trữ nước tưới bổ sung cho cây trồng .......................76
Nguyên tắc tính tốn .................................................................................................76
Hình 2.21: Quan hệ giữa hệ số dịng chảy với kích thước lưu vực (FAO) ..............78
Hình 3.1: Sơ đồ bố trí hệ thống thu trữ nước kết hợp chống xói mịn kiểu rãnh đơn
...................................................................................................................................97
Hình 3.2: Sơ đồ bố trí hệ thống thu trữ nước kết hợp chống xói mịn kiểu đa rãnh 98
Hình 3.3: Sơ đồ cắt dọc hệ thống thu trữ nước ........................................................98
Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lý thu trữ nước của hệ thống .............................................99
Hình 3.5. Kết cấu cơ bản bể gạch xây ....................................................................101
Hình 3.6: Kết cấu cơ bản bể HDPE ........................................................................102
Hình 3.7: Kết cấu cơ bản bể xi măng đất ..............................................................103
Hình 3.9: Cắt ngang rãnh thu nước ........................................................................105
Hình 3.10: Kết cấu cơ bản bể lọc ..........................................................................106
Hình 3.11 : Ống lọc và đầu ống nối tiếp ...............................................................107
Hình 3.12: Kết cấu và kích thước trụ vịi ...............................................................108
Hình 4.1: Đường tần suất lượng mưa năm tại Cao Phong – Hồ Bình ..................114
Hình 4.2: So sánh cây cam 1 năm tuổi trong và ngồi khu mơ hình......................118
Hình4.3: Quy hoạch hệ thống thu trữ nước quy mơ trang trại ...............................123
Hình 4.4 : Phân vùng tưới của các bể trữ nước ......................................................124
Hình 4.5: Quy hoạch tổng thể hệ thống thu trữ nước khu trồng cam Đội Thu Phong,

Nông trường Cao Phong. ........................................................................................125


1
MỞ ĐẦU
I.TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI.
Vùng Trung du miền núi phía Bắc (TDMNPB), canh tác nơng nghiệp chủ yếu là
trên đất dốc với thế mạnh là các loại cây trồng cạn (cây ăn quả, cây công nghiệp,
đồng cỏ chăn ni). Địa hình bị chia cắt, ruộng nương thường có quy mô nhỏ, phân
tán, xa nguồn nước. Lượng mưa và nguồn nước tuy phong phú nhưng phân bố
không đều theo khơng gian và thời gian, thường phát sinh xói mịn, bạc màu đất do
mưa lớn trong mùa mưa và thiếu nước tưới trong mùa khô, là những yếu tố hạn chế
đối với sản xuất nông nghiệp trên đất dốc.
Nhiều năm qua nhà nước và nhân dân đã xây dựng nhiều cơng trình thủy lợi
bằng các giải pháp truyền thống như: Hồ chứa nước, đập dâng, trạm bơm... để phát
triển sản xuất, ổn định và nâng cao đời sống của người dân, góp phần xói đói giảm
nghèo. Đến nay các cơng trình có điều kiện thuận lợi đã được khai thác triệt để,
những cơng trình cịn lại, do địa hình phức tạp nên suất đầu tư ngày càng cao. Hiện
nay, vấn đề đưa nước lên vùng cao đất dốc để tạo điều kiện chuyển đối cơ cấu cây
trồng, mở rộng diện tích phát triển sản xuất đang là vấn đề tồn tại cần giải quyết với
những cơng nghệ thích hợp.
Thu trữ nước – một biện pháp vừa có thể giải quyết được vấn đề cấp nước
tưới, vừa góp phần hạn chế xói mịn thối hóa đất sẽ là giải pháp hữu hiệu để phát
triển canh tác trên đất dốc.
Một số giải pháp công nghệ thu trữ nước đã được nghiên cứu và ứng dụng như:
Xây dựng hồ treo trên núi sử dụng các công nghệ vật liệu mới cấp nước cho đồng
bào vùng cao; Công nghệ thu trữ nước trên đất dốc, phịng chống xói mịn, cung cấp
nước tưới cho cây cam bưởi; Mơ hình thu trữ nước mưa trên đồi cát phục vụ canh
tác lâm nghiệp và phòng chống hoang mạc hóa, sa mạc hóa .... Mặc dù cơng nghệ
thu trữ nước đã được nghiên cứu và ứng dụng khá lâu nhưng hiện vẫn dừng lại ở

các nghiên cứu thí điểm, chưa có hướng dẫn tính tốn xác định các chỉ tiêu thiết kế
cơng trình thu trữ nước. Các giải pháp thu trữ nước thiếu tính đồng bộ với các giải
pháp về kỹ thuật tưới, đối tượng cây trồng ...
Với quỹ đất chưa được tưới chiếm khoảng 70% diện tích canh tác nông nghiệp
trên đất dốc vùng TDMNPB nhu cầu phát triển hệ thống thu trữ nước trong tương
lai sẽ rất lớn. Vì vậy nghiên cứu các giải pháp thu trữ nước phục vụ sản xuất nông
nghiệp cho vùng TDMNPB có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao.


2
II. MỤC ĐÍCH VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Mục đích nghiên cứu:
Đề xuất được các giải pháp thu trữ nước phục vụ sản xuất nông nghiệp cho
vùng TDMNPB
Phạm vi nghiên cứu:
Vùng Trung du Miền núi phía Bắc
III. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.
Cách tiếp cận:
- Tiếp cận thực tế: đi khảo sát, nghiên cứu, thu thập các số liệu liên quan đến
đề tài luận văn.
- Tiếp cận hệ thống: Tiếp cận, tìm hiểu, phân tích hệ thống từ tổng thể đến chi
tiết, đầy đủ và hệ thống.
- Tiếp cận các phương pháp nghiên cứu mới công nghệ thu trữ nước trên thế giới.
Phương pháp nghiên cứu:
+ Phương pháp kế thừa: Kế thừa các kết quả nghiên cứu trong và ngồi nước
có liên quan đến đề tài luận văn;
+ Phương pháp phân tích thống kê: tổng hợp và phân tích các tài liệu về khu
vực nghiên cứu, tài liệu của các đề tài, dự án có liên quan. Kết hợp nghiên
cứu lý thuyết để đề xuất cơng nghệ với thí nghiệm ngồi hiện trường để xác
định các thơng số kỹ thuật của cơng trình thu trữ nước.

+ Phương pháp đánh giá nhanh nơng thơn có sự tham gia của các bên liên
quan (PRA), điều tra xã hội học để lấy ý kiến của người dân và các cấp chính
quyền địa phương
+ Phương pháp chuyên gia: Lấy ý kiến chuyên gia, hội nghị hội thảo được sử
dụng để thu thập ý kiến của các nhà khoa học và các bên có liên quan;
+ Phương pháp điều tra thực địa: tổ chức các nhóm điều tra gồm các chuyên
gia về lâm nghiệp, nông nghiệp, thủy lợi, kinh tế, môi trường kết hợp với
một số cán bộ địa phương;
+ Phương pháp mơ hình hóa: Sử dụng phần mềm CROPWAT được sử dụng
để tính toán nhu cầu nước của cây trồng.
IV. KẾT QUẢ DỰ KIẾN ĐẠT ĐƯỢC.
- Đề xuất được phương pháp xác định các chỉ tiêu thiết kế cơng trình thu trữ nước.
- Đề xuất được các giải pháp thu trữ nước phục vụ sản xuất nông nghiệp cho
vùng TDMNPB.


3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU VÀ VÙNG NGHIÊN
CỨU
1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu và ứng dụng cơng nghệ thu trữ nước trên
thế giới.
Từ xa xưa lồi người đã biết cách sử dụng các biện pháp thu trữ nước. Việc
thu trữ nước đã từng là phương kế sinh nhai chủ yếu tại các vùng khô hạn và bán
khô hạn hàng ngàn năm trước, là tiền đề cho việc thiết lập các thành phố và các khu
định cư trên sa mạc (Evenari và nkk, 1971). Cho đến thế kỷ 18, hàng triệu hecta đất
canh tác nông nghiệp ở những vùng khô hạn của thế giới chủ yếu dựa trên việc thu
trữ nước. Từ giữa thế kỷ 19, do ảnh hưởng của Đại Cách mạng Công nghiệp, các dự
án tưới tiêu sử dụng cơng trình thuỷ lợi lớn phát triển rất nhanh, thu trữ nước cùng
với các kỹ thuật tưới quy mơ nhỏ khơng cịn được các quốc gia quan tâm. Trong các
thập kỷ gần đây, do sự khan hiếm và suy thoái tài nguyên nước cùng với việc phát

triển các cơng trình thuỷ lợi ở một số nước và khu vực gần như đã đạt giới hạn, thu
trữ nước lại thu hút được sự quan tâm đặc biệt.
Mặc dù kỹ thuật thu trữ nước có từ rất sớm, nhưng mãi đến năm 1950 mới có
một vài cơng trình nghiên cứu về thu trữ nước được tiến hành. Đến đầu những năm
1960 thì kỹ thuật thu trữ nước mới thực sự được nghiên cứu và phát triển.
Từ năm 1970, Nhóm tư vấn nghiên cứu Nơng nghiệp Quốc tế (CGIAR) đã
huy động nhiều nguồn lực khoa học thế giới để nghiên cứu các giải pháp phòng
chống hạn hán. Các nhà khoa học của CGIAR đã đưa ra nhiều sáng kiến và biện
pháp nhằm đương đầu với các thách thức của hạn hán, trong đó quản lý đất và nước
bền vững được coi là một trong những biện pháp chủ chốt. Các công nghệ canh tác
bền vững trên đất dốc kết hợp với các biện pháp thu trữ nước, bảo vệ đất và nước
của Viện nghiên cứu quốc tế về cây trồng cho vùng nhiệt đới bán khô hạn
(ICRISAT) thuộc CGIAR đã làm tăng năng suất nông nghiệp, thu nhập của nông
dân và khả năng của người dân trong việc đối phó với hạn hán. Mơ hình này đã
được nhân rộng tới hàng trăm làng xã tại ấn Độ, Trung Quốc, Pakistan, Thái Lan và
một số nước thuộc khu vực Đông Phi. Qua nghiên cứu tổng kết các mơ hình phịng
chống hạn hán tại khu vực Nam Á, Viện Quản lý nước quốc tế (IWMI) thuộc
CGIAR coi thu trữ nước là một cơng cụ chiến lược để đối phó với hạn hán.
Oweis, T. và nnk (2001) phân tích lợi ích của việc thu trữ nước tại các vùng
khô hạn. Theo các tác giả, lượng mưa vùng khô hạn thường không đủ đáp ứng yêu
cầu nước cơ bản của cây trồng do phân bố mưa không đều trong suốt thời vụ sản


4
xuất. Chẳng hạn, tại các nước vùng Địa Trung Hải, lượng mưa năm thường chỉ đạt
200-300 mm nhưng lại tập trung vào một số trận mưa lớn dẫn đến lượng nước thất
thốt dưới dạng bốc hơi và dịng chảy mặt rất lớn, giai đoạn khô hạn kéo dài liên tục
gây khó khăn cho sản xuất nơng nghiệp. Do vậy, để sản xuất nơng nghiệp bền vững,
cần có giải pháp sử dụng nước mưa và bảo vệ đất một cách hiệu quả và thu trữ nước
mưa là giải pháp tốt nhất vì nó làm tăng lượng nước cung cấp cho một đơn vị diện

tích cây trồng và giảm thiểu tác động của hạn hán.
Theo một báo cáo của Viện nước quốc tế Stockholm - SIWI (2001), vùng
Tiểu Sahara của Châu Phi và Nam Á sẽ đối mặt với nguy cơ thiếu 400 triệu tấn
lương thực vào năm 2020 do phần lớn diện tích canh tác nằm tại các khu vực khan
hiếm về nước và thường xuyên chịu các đợt hạn hán. Căng thẳng về nước trong các
đợt hạn ngắn là nguyên nhân chính gây giảm năng suất cây trồng. Cách mạng xanh
đã chỉ ra rằng quản lý nước cho cây trồng một cách tối ưu là điều kiện cốt lõi để
tăng năng suất cây trồng. Tuy các cơng trình tưới có vai trò rất quan trọng trong sản
xuất lương thực nhưng tiềm năng nguồn nước cho các cơng trình này tại các vùng
khơ hạn lại rất hạn chế. Do đó, việc phát triển sản xuất nông nghiệp sử dụng nước
mưa (rainfed agriculture) cho vùng khơng có điều kiện xây dựng cơng trình thủy lợi
là một việc tất yếu để đảm bảo an ninh lương thực. Các biện pháp thu trữ nước quy
mô nhỏ tại các vùng này sẽ phát huy hiệu quả rất cao trong việc tăng năng suất cây
trồng.
Prinz, D. và Malik, A. H. (2002) tổng kết kỹ thuật thu trữ nước thành 2 loại
cơ bản: thu trữ nước mưa và thu trữ nước mặt. Thu trữ nước mưa là phương pháp
hứng nước mưa từ một tiểu lưu vực, trữ lại trong đất hoặc trong các cơng trình trữ
nước ở khu vực lân cận (bể, ao...) để cho cây trồng sử dụng. Tỷ lệ giữa diện tích
canh tác và diện tích tiểu lưu vực có thể dao động từ 1/1 đến 1/hàng trăm, phụ thuộc
vào mức độ khô hạn, loại cây trồng và tính chất đất. Thu trữ nước mặt bao gồm một
hệ thống gồm các tiểu lưu vực với diện tích hàng km2, dịng chảy mặt từ các tiểu
lưu vực đó được tập trung lại qua hệ thống kênh dẫn, dẫn đến khu canh tác, trữ lại
trong các tầng đất hoặc các cơng trình trữ nước. Thu trữ nước địi hỏi nhiều lao
động cũng như diện tích mặt bằng nhưng nhìn chung là một giải pháp có chi phí
thấp, mang lại hiệu quả phòng chống hạn hán cao. Hiệu quả mang lại từ việc áp
dụng các giải pháp thu trữ nước đã chứng minh đây là một công cụ hữu hiệu để tăng
năng suất cây trồng, giảm thiệt hại, phục hồi rừng và cải tạo đất. Hiện nay các nước
áp dụng rộng rãi các biện pháp thu trữ nước là Ai Cập, Tunisia, Libya, Algeria,

5
Isreal, Jordan, North Yemen, India, Pakistan và các nước cộng hịa thuộc Liên bang
Xơ viết trước đây.
1.1.1.Sự phát triển của các biện pháp kỹ thuật thu trữ nước tại các khu vực trên
thế giới
1.1.1.1.Châu Á
a. Israel
Ben Asher (1988) đã tổng kết các kinh nghiệm thu trữ nước tại Israel trong
khuôn khổ một cơng trình nghiên cứu thu trữ nước tại vùng tiểu sa mạc Sahara của
Ngân hàng Thế giới. Công trình nghiên cứu của họ tập trung vào các vấn đề sau: (i)
Thí nghiệm phương pháp kỹ thuật thu trữ nước, đặc biệt là đối với lưu vực nhỏ; (ii)
Nghiên cứu đặc điểm bề mặt đất; (iii) Nghiên cứu và lập mơ hình động học dịng
chảy mặt; (iv) Phân tích tính kinh tế của các kỹ thuật thu trữ nước. Tại trang trại
Wadi Mashash, một dự án dài hạn với mục tiêu phát triển mơ hình rừng xen canh
nơng lâm nghiệp với việc thu trữ nước lưu vực trung bình đã được thực hiện (Zohar
và nkk, 1987, Lovenstein 1994). Nhiều nhà khoa học đã nghiên cứu xây dựng các
tiêu chí thiết kế cho lưu vực nhỏ, các tiêu chí này đã được sử dụng ở nhiều trang trại
ở Israel (Boer 1994).

Hình 1.1: Thu trữ nước cho mơ hình
xen canh nơng lâm nghiệp tại Israel.

Hình 1.2: Hệ thống thu trữ nước lưu
vực nhỏ tại Burkina Faso. (Nguồn:
Reijntjes và nnk).

b. Jordan
Tại Jordan, đập đất được xây dựng từ những năm 1964 để lấy nước cải thiện
đồng cỏ với tổng diện tích là 2.500 hecta (Al-Labadi 1994). Vào năm 1972, dự án
phát triển vùng cao của Jordan đã được triển khai. Đập đá đổ, đường bao đá theo

đường đồng mức, bờ bao bằng đất được sử dụng để tăng độ ẩm đất tại khu vực
trồng trọt trên đất dốc (Shatanawi 1994). Tổng diện tích hưởng lợi sau khi triển khai
dự án là khoảng 6000 hecta. Vào giữa năm 1985-1988, Bộ Nông nghiệp Jordan,


6
trong khuôn khổ hợp tác với ACSAD đã sử dụng thềm đồng mức và bậc đồng mức
cho việc cải thiện các đồng cỏ tại quận Balama. Năm 1987, khoa Nông nghiệp
trường Đại học Jordan đã đề xướng cơng trình đập đất dùng để chặn dòng và lấy
nước mặt sử dụng cho mục đích nơng nghiệp. Diện tích lưu vực vào khoảng 70km2
và lượng mưa hàng năm khoảng 150mm. Gần đây, một dự án đã phát triển mơ hình
dự báo trực quan tổng hợp cho thiết kế và quản lý các hệ thống thu trữ và sử dụng
nước tại các vùng khô hạn ở Jordan. (Oweis và Taimeh, 1994).
c. Các nước Trung Đông khác
Tại cộng đồng người Dei-Atiye của Syria, việc thu trữ nước mưa đã được thực
hiện vào năm 1987 với diện tích 130 ha. Dự án được chia thành 4 phần, đó là
nghiên cứu trồng rừng, sắp xếp các loài thực vật, nghiên cứu thực phẩm từ ngũ cốc
và thu trữ nước mặt (Ibrahim 1994). Trung tâm nghiên cứu nông nghiệp quốc tế các
vùng khô hạn (ICARDA) tại Syria đang nghiên cứu việc cải thiện các phương pháp
kỹ thuật thu trữ nước và nhận dạng khu vực thu trữ nước phù hợp với môi trường
vùng Bắc Phi và Tây Á bẳng ảnh vệ tinh (Oweis và Prinz, 1994).
Tại vùng Đông-Bắc Arập, một hệ thống tên là Mahafurs đang được sử dụng.
Hệ thống này đơn giản là một hố nông có đường kính 20-100m được bao bởi bờ đất
cao 1-4m. Nước được sử dụng cho chăn nuôi gia súc và tưới cây. (Barow 1987).
Tại Afghanistan, lưu vực nhỏ hỗn hợp được sử dụng từ rất lâu. Báo cáo trong
một cuộc điều tra nhận thấy rằng từ đầu những năm 1970, hơn 70.000 hecta của hệ
thống thu trữ nước kiểu Meskat được sử đụng để trồng cây ăn quả.
d. Ấn Độ
Rất nhiều dự án về thu trữ nước và các chương trình liên quan đã được hiện từ
năm 1975 tại Trung tâm nghiên cứu vùng hạn hán ở Todhpur và tại Trung tâm

nghiên cứu quốc tế thuộc vùng bán khô hạn ở Hyderabad.
Vào những năm 1980, ICRISAT đã phát triển một hệ thống mương trồng cỏ
và mương đáy rộng để thu trữ nước trong mùa mưa và dùng để tưới trong mùa khơ.
Kết quả nghiên cứu cho thấy diện tích trồng trọt tăng từ 2-5 lần. ICRISAT cũng đã
thực hiện một số dự án nghiên cứu với mục đích kết hợp các kỹ thuật tưới bằng bể
truyền thống với các điều kiện kinh tế xã hội. Ý tưởng của Dự án được thực hiện
với mục đích cải thiện việc quản lý các bể chứa với việc kiểm sốt nước, tìm ra một
hệ thống nước mặt khác, quản lý đất kiểm soát xói mịn (Von Oppen 1985). Các ý
tưởng này có tiềm năng rất lớn và vẫn được tiếp tục nghiên cứu.


7
e. Các nước khác
Tại vùng nhiệt đới châu Á, đặc biệt là vùng phía nam Ấn Độ và Sri Lanka, đập
đất và các hố rỗng đã được sử dụng hàng ngàn năm nay để giữ nước trong suốt mùa
mưa. Các bể chứa nước này cho phép nông dân canh tác tưới tiêu vụ thứ 2 vào mùa
khô. Các bể này được đặt một cách ngẫu nhiên vì vậy rất dễ lấy nước.
1.1.1.2.Châu Phi
a. Bắc Phi
Tại một số nơi của Lybi, các khu vực thí điểm thềm bao bậc thang phụ trách
hơn 53.000 hecta đã được xây dựng (Al-Ghariani, 1994).
Năm 1990, chính phủ Tunisia đã bắt đầu thực hiện chiến lược quốc gia về huy
động nước mặt bao gồm 21 đập, 203 đập đất nhỏ, 1000 giếng, 2000 cơng trình với
mục đích tăng mực nước ngầm phục vụ tưới (Achouri, 1994). Cho đến năm 1984,
cơng trình Meskats đã phục vụ 300.000 hecta, trong đó có 100.000 hecta trong cây
ơ lưu, cơng trình Jessours phục vụ 400.000 hecta (Tobbi, 1994). Kỹ thuật tưới dâng
hiện đại đã được ứng dụng tại trung tâm Tunisia từ năm 1980 phục vụ một diện tích
4.250 hecta và thu được 20 tỷ m3 nước hàng năm.
Tại vùng Wadi El-Arish của Ai Cập, các bờ đá đã được sử dụng để hướng
dòng chảy nước mặt phục vụ cho mục đích tưới. Các bể chứa nước phục vụ cho nhu

cầu sử dụng của con người, gia súc cũng như cho tưới là rất phổ biến. Số lượng các
bể chứa tăng từ dưới 3000 bể vào năm 1960 lên tới 15.000 bể vào năm 1993 với trữ
lượng khoảng 4 triệu m3 (Shata và Attia, 1994).
Tại vùng Tây Bắc Ai Cập một dự án tài trợ bởi GTZ/FAO về việc sử dụng đất
bao gồm cả các hoạt động thu trữ nước cũng đã được thực hiện (El-Shafey).
Tại Yêmen, các đập nhỏ trữ nước sử dụng cho tưới và cấp nước nông thôn đã
được thực hiện từ đầu những năm 1980 với tổng trữ lượng từ 50.000 đến 90.000 m3
(Banatraf 1994).
Matfia là một kỹ thuật cổ dùng để trữ nước sử dụng cho con người và gia súc
tại Morocco ngày nay vẫn đang được sử dụng (Tayaa, 1994). Các kỹ thuật hiện đại
như kỹ thuật bê tông gia cố bể chứa cũng đang được thử nghiệm. Từ năm 1984,
Morroco đã bắt đầu xây dựng nhiều đập Barrages Collinaires để thu trữ nước mặt.
Diện tích lưu vực hạ lưu dưới những đập này từ 500 tới 10.000 hecta. Kể từ năm
1988, 55 đập loại này được xây dựng cung cấp nước cho khoảng 160.000 gia súc và
cấp nước tưới cho 3000 ha đất canh tác.


8
b. Vùng tiểu sa mạc châu Phi.
Một dự án nông lâm (PAF) với mục đích cải thiện việc trồng rừng sử dụng lưu
vực nhỏ do OXFAM khởi xướng vào năm 1979 tại tỉnh Yatenga của Burkina Faso.
Vào năm 1982, dự án này được thay đổi thành đê đá bao (dọc theo đường đồng
mức) và được sử dụng cho trồng trọt. Sau đó đê đá bao này kết hợp với hệ thống
“zai” truyền thống và được nông dân địa phương chấp nhận. Theo báo cáo, vào cuối
năm 1988, dự án này đã thay đổi khoảng 8.000 hecta của trên 400 thôn (Critchley et
al., 1992).
Hàng loạt dự án nghiên cứu đang thực hiện tại trung tâm cao nguyên của
Burkina Faso bởi rất nhiều viện nghiên cứu khác nhau. Tại vùng Hiraan của
Somalia có một kỹ thuật thu trữ nước địa phương có tên là “Caag” và “Gawan” vẫn
đang được sử dụng. (Abdi, 1986).

Tại Ethiopia, Sudan và Botswana, đập hãm bằng đất được sử dụng để hãm
dòng chảy mặt chảy xuống sườn thoải, chúng được gọi là “haffirs” (Barrow, 1987).
Năm 1985, Viện Kỹ thuật nơng thơn và Cơng trình thủy lực, Đại học
Karlsruhe, Đức bắt đầu thực hiện một dự án nghiên cứu tính khả thi kỹ thuật tưới
mặt tại vùng Sahel. Tổng diện tích tưới là 127 hecta và diện tích thu nước là 3.3
hecta và có CCR là 40:1. Các hệ thống này đã đi vào hoạt động được 9 năm và
trồng cây lúa miến cho năng suất cao gấp 3 lần so với khu canh tác chỉ dùng nước
mưa (Klemm 1990).
Từ năm 1989 đến năm 1991, một nghiên cứu được tài trợ bởi EC đã được thực
hiện bởi Viện Kỹ thuật nơng thơn và cơng trình thủy lực để phát triển phương pháp
nhận dạng các vùng phù hợp với tưới mặt. Tất cả các dữ liệu được lấy từ vệ tinh
(Landsat-TM và SPOT) tại W-Mali và N-Burkina Faso. Phương pháp này ứng dụng
công nghệ GIS để phát triển các dữ liệu về khí tượng, thổ nhưỡng, địa hình, kinh tế
xã hội. (Tauer và Humborg 1992, Prinz et al. 1994).

Hình 1.3: Hệ thống thu trữ nước lưu vực lớn tại Mali. Nguồn: Klemm


9
Vào năm 1984, dự án Thu trữ nước Turkana, do Oxfam tài trợ đã được thực
hiện tại Quận Turkana của Kenya. Mục tiêu của dự án là phát triển hệ thống thu trữ
nước phục vụ sản xuất nông nghiệp cũng như phát triển gia súc trồng trọt.
(Critchley và nkk, 1992).
1.1.1.3. Bắc Mỹ và Nam Mỹ.
Tại Mỹ, có nhiều dự án nghiên cứu về vấn đề thu trữ nước tại lưu vực và giảm
sự tổn thất nước (Frasier, 1994).
Một đập hãm lâu đời có tên là “Bolsa” vẫn được sử dụng để canh tác nông
nghiệp tại một vài nơi của Mexico. “Bolsa” là các bể tường bằng đất lấy nước từ
nhánh sông theo từng mùa. Tại Đông Nam Brazin, một hệ thống tương tự tên là
“zay” cũng được xây dựng vào năm 1986.

Hình 1.4: Thu trữ nước bằng luống với lưu vực đã được xử lý tại Mexico. Nguồn:
Frasier
1.1.2. Xu hướng phát triển thu trữ nước phục vụ canh tác trong tương lai
1.1.2.1. Các biện pháp kỹ thuật thu trữ nước.
Một số dự án thu trữ nước thất bại do kỹ thuật sử dụng không phù hợp với
từng điều kiện cụ thể (Siegert, 1994). Các ưu điểm và hạn chế của từng phương
pháp thu trữ nước có thể được tổng kết như sau :
a. Thu trữ nước sử dụng cho gia súc.
Tại các nước đang phát triển, các giếng nước và bể nước sử dụng cho gia súc
có thể tiết kiệm nước nhưng phải bơm lấy nước ngầm hoặc phải đi lấy ở rất xa.
Tại các nước phát triển (như Mỹ và Australia) người ta vẫn đang nghiên cứu
các chất xử lý đất hiệu quả và rẻ (Arar, 1993). Trong tương lai giá thành cho từng
biện pháp xử lý được mong đợi là phải rẻ để có thể xử lý được một diện tích lớn và
lấy được nước sạch, khơng có chất độc.


10
b. Thu trữ nước bằng luống
Tại các vùng có lượng mưa hàng năm không dưới 200 mm (mưa mùa đông)
và 300 mm (mưa mùa hè), thì phương pháp thu tữ nước bằng luống là phương pháp
rất có hiệu quả.
Các đập và bờ dọc theo đường đồng mức có thể được xây dựng bằng máy kéo,
thiết bị gia súc kéo, và các công cụ khác do vậy kỹ thuật này được ứng dụng rồng
rãi cho các vườn cây ăn quả, trồng rừng và canh tác hàng năm.
c. Hệ thống lưu vực nhỏ
Hầu hết các nghiên cứu về sự phát triển của lưu vực nhỏ đều được thực hiện
tại Israel. Việc phân tích về giá thành và lợi ích của các lưu vực nhỏ tại Israel đã chỉ
ra rằng tại những nơi có lượng mưa hàng năm dưới 150 mm, việc thu trữ nước
không mang lại hiệu quả kinh tế (Oron et al., 1983).

d. Thu trữ nước lưu vực trung bình.
Hệ thống lưu vực nhỏ và trung bình được xem là có tiềm năng lớn trong tương
lai. Q trình sa mạc hóa tại các vùng khô hạn và bán khô hạn đã bóc đi lớp đất trên
bề mặt, rất khó cho cây cối mọc lại. Tuy nhiên, có khả năng xây dựng hệ thống
nhiều lưu vực nhỏ tại các khu đất này, đặc biệt đối với hệ thống dẫn nước trên sườn
đồi với lớp nước tương đối lớn.
Đối với ruộng bậc thang, nếu như việc tính tốn thủy văn chính xác thì các
ruộng bậc thang làm việc rất tốt và sẽ là cơng cụ tích cực cho sự phát triển trong
tương lai (tái trồng thảm thực vật) tại các vùng bán sa mạc. Ngược lại sẽ có thể gây
ra những hậu quả nghiêm trọng về xói mịn, xạt lở.
e. Thu trữ nước lưu vực lớn
Sự phát triển hệ thống này có thể được kết với các cơng trình phịng chống lũ
cho các con suối cạn.
1.1.2.2. Sự phát triển công nghệ thu trữ nước mới
Trong những năm gần đây việc phát triển công nghệ cho việc thu trữ nước đã
có tác động đến vai trị trong lương lai của thu trữ nước nói chung:
a. Hệ thống nước bổ sung
Nước mặt được thu gom và trữ lại để sử dụng cho khu vực canh tác sử dụng
các biện pháp tưới khác nhau. Nước được trữ lại ở đây cho phép vụ mùa kéo dài và
có thể canh tác vụ thứ hai.
b. Hệ thống hai mục đích


11
Đối với hệ thống hai mục đích, đầu tiên nước chảy qua diện tích canh tác sau
đó nước thừa được trữ lại tại các hệ thống lưu trữ nước sau tưới. Tại Arizona, Mỹ,
tưới mặt được kết hợp với tưới nhỏ giọt để tăng hiệu quả sử dụng.
c. Hệ thống kết hợp
Nếu nước tưới từ các khu nuôi trồng thủy sản hoặc từ các sông suối/hồ chứa
không đủ cho tưới thường xuyên thì việc kết hợp với thu trữ nước (trong suốt mùa

mưa) là rất khả thi.
1.2.Tổng quan tình hình nghiên cứu và ứng dụng công nghệ thu trữ nước trong
nước.
1.2.1. Nghiên cứu về thu trữ nước vùng đồi
Ông cha ta đã biết thu trữ nước từ rất sớm. Từ bao đời nay, nước mưa hứng từ
mái nhà, cây đã được thu lại trữ trong lu, vại, bể chứa để sử dụng cho sinh hoạt ở
vùng đồng bằng. Ở vùng đồi, đồng bào vùng cao cũng đã biết thu nước chảy tràn
trên sườn đồi để dẫn đến tưới cho các khu ruộng lúa nước bậc thang. Mặc dù vậy,
kỹ thuật thu trữ nước ở nước ta chưa phát triển, các biện pháp thu trữ nước của dân
gian chủ yếu dựa vào kinh nghiệm. Canh tác dựa vào nước trời ở vùng đồi núi rất
bấp bênh, phụ thuộc vào thời tiết.
Cho đến nay, mới chỉ có một vài nghiên cứu về thu trữ nước ở Việt Nam.
Trong những thập kỷ 70, 80 của thế kỷ trước, Viện Khoa học Thuỷ lợi và một số cơ
quan khác đã tiến hành một vài nghiên cứu về biện pháp thu trữ nước như: thu trữ
nước trên sườn dốc bằng mương sườn đồi, hố vảy cá, ao núi. Tuy nhiên, các biện
pháp này đã không phát triển nhân rộng được. Có nhiều nguyên nhân dẫn đến tình
trạng trên, nhưng có thể kể ra một số nguyên nhân cơ bản sau: (i) Nhận thức về vai
trò của các biện pháp kỹ thuật của người dân và cơ quan quản lý các cấp còn hạn
chế; (ii) Hiệu quả kinh tế mang lại của một số biện pháp kỹ thuật thu trữ nước - đặc
biệt là biện pháp đào mương sườn đồi, hố vảy cá - chưa cao, không tương xứng với
đầu tư bỏ ra; (iii) Một số biện pháp kỹ thuật (chẳng hạn biện pháp đào ao núi) chỉ có
thể áp dụng trong một số điều kiện địa hình, địa chất nhất định.
Theo Nguyễn Văn Tồn (2005), tổng diện tích đất đồi núi ở Việt Nam là
23.959.600 ha (72,8% diện tích tự nhiên tồn quốc), trong đó sử dụng cho nông
nghiệp là 4.413.700 ha (18,4%) và cho lâm nghiệp là 11.802.700 ha(49,3%).
Do sức ép về dân số, nguồn đất trữ ở đồng bằng đã sử dụng hết, bình qn
diện tích đất tự nhiên trên đầu người chỉ 0,46 ha. Để đảm bảo nhu cầu về lương
thực, người dân đã tiến sâu vào rừng tìm đất canh tác nên nạn chặt phá rừng ngày

12
càng xảy ra mãnh liệt. Mất rừng đã kéo theo nhiều hậu quả nghiêm trọng, đó là xói
mịn và thối hóa đất, làm cạn kiệt nguồn nước, mất nguồn sinh thủy gây nên hậu
quả lũ lụt và hạn hán, làm suy thoái nguồn đa dạng sinh học xảy ra với tần suất cao
hơn, khốc liệt hơn. Bên cạnh đó, quá trình canh tác lạc hậu đã biến những vùng đất
màu mỡ trở thành đất nghèo kiệt về dinh dưỡng, mất sức sản xuất, năng suất cây
trồng ngày càng thấp, cân bằng sinh thái bị phá vỡ trầm trọng. Trong những năm
qua, đã có nhiều nghiên cứu về các biện pháp canh tác bền vững, bảo vệ đất và một
vài nghiên cứu về thu trữ nước. Một số nghiên cứu về thu trữ nước và bảo vệ đất,
chống xói mịn được trình bày như sau:
Năm 1995-1996, Trung tâm Thuỷ nơng Cải tạo đất và CTN - Viện Khoa học
Thuỷ lợi đã tiến hành nghiên cứu bể trữ nước lót bạt plastic phục vụ cấp nước sinh
hoạt vùng cao, ứng dụng tại Hà Giang, Cao Bằng và một vài tỉnh miền núi phía
Bắc. Tuy nhiên, do vật liệu plastic khơng bền vững trong mơi trường tự nhiên,
nhanh bị lão hố nên các bể này nhanh chóng bị hư hỏng sau một thời gian sử dụng.
Nước mưa hứng từ mái nhà, cây thu lại trữ trong lu, vại, bể chứa để sử dụng
cho sinh hoạt.
Đào ao trữ nước mưa: Giải pháp đào ao trữ nước tại các khu vực đất dốc
thương rất khó áp dụng vì nhiều lý do như (i) địa hình dốc việc lựa chọn được một
khu vực tương đối bằng phẳng để đào ao rất khó cịn đào tại đia hình dốc thì khối
lượng đào rất lớn(ii) Khả năng giữ nước của đất đồi dốc rất thấp nên về mùa khơ ao
khơng có nước (iii) chi phí để đào ao lớn và mất một diện tích lớn.
TS. Lê Trung Tuân, (2008) “Nghiên cứu giải pháp công nghệ trữ nước tại chỗ
phục vụ canh tác bền vững trên đất dốc và bảo vệ đất chống xói mịn” Đã đưa ra
được các công nghệ thu trữ nước mưa phục vụ cho sản xuất nông nghiệp vùng khô
hạn Nam Trung Bộ, bằng các chất liệu như túi nhựa dẻo, xi măng vỏ mỏng,…
+ Bể xi măng vỏ mỏng: Vật liệu XMVM đã được nghiên cứu áp dụng ở rất
nhiều lĩnh vực xây dựng trên thế giới. Vật liệu xây dựng là cát vàng, xi măng và
lưới thép chịu lực, đây là loại vật liệu có khả năng chịu lực tốt, khối lượng xây dựng
ít. Bể được thiết kế hình lịng thuyền hai thành là mái nghiêng (phần mái nghiêng

50). Toàn bộ bể được trát lớp vữa xi măng cát vàng M100 trong đặt một lớp lưới
thép chịu lực, phía ngồi đánh bóng chống thấm bằng hồ xi măng PC 40. Bốn mép
bể được đắp một lớp vữa dày 10cm rộng 15cm và đặt một thanh sắt φ6. Trên mặt bể
có đặt ống xả nước thừa và ống lấy nước tưới được đặt sát đáy bể. Kích thước cơ
bản của bể được thể hiện trên Hình 1.5.


13
mặt bằng bể xi măng Vỏ mỏng

Cắt dọc bể xi măng vỏ mỏng
L

L
L1

B2

B
B1

H

H1

L1

H2

L2

L2

Hỡnh 1.5: Kt cu c bn b xi măng vỏ mỏng
1.2.2. Một số kết quả nghiên cứu ứng dụng công nghệ thu trữ nước vào thực tiễn
+ Hồ treo BTCT
Nhằm khắc phục tình trạng thiếu nước vào mùa khô hạn cho người dân vùng
cao Hà Giang, Thủ tướng Chính phủ đã quyết định đầu tư xây dựng những chiếc hồ
chứa nước với dung tích hàng nghìn m3. Theo số liệu của Chi cục Thủy lợi tỉnh Hà
Giang, đến nay trên địa bàn 4 huyện vùng vúi đá có 77 hồ chứa nước. Các hồ chứa
này có nhiệm vụ cấp nước sinh hoạt và sản xuất nông nghiệp cho bà con thôn bản.
Không chỉ đảm bảo về chất lượng mà mỗi chiếc hồ còn được thiết kế khá đẹp
mắt. Những chiếc hồ hình bầu dục, hình trái tim hay hình vầng trăng khuyết… với
làn nước trong xanh, khơng chỉ cũng cấp nước cho hàng ngàn người dân nơi đây mà
cịn tạo nên cảnh quan mơi trường nên thơ cho vùng cao nguyên đá của tỉnh.
Những chiếc hồ chứa nước lớn được xây dựng ở vị trí thung lũng để có thể
thu gom nước từ các vách đá xung quanh song lại phải nằm ở vị trí tương đối cao để
từ đó có thể dẫn nước về các bể áp, cấp nước cho người dân. Bởi vậy không ngoa
khi người ta gọi đó là những chiếc “hồ treo” trên núi…

Hình 1.6: Hồ chứa nước Sính Lủng (trái);-Lùng Thàng - xã Hố Quáng Phìn (phải) Đồng Văn - Hà Giang


14
+ Kết cấu thường gặp
Tường chắn: Kết cấu bằng bê tông cốt thép M200, chiều cao h = 3.0 m, bề
rộng đỉnh tường B=0.4m, bề rộng đáy Bđ= 2.0 m. Dọc theo tường chắn cứ 10 m bố
trí một khe lún.
Mái hồ được gia cố bằng BTCT M200 dày 10 cm, hệ số mái gia cố m = 1. Dọc
theo chiều dài của mái, cứ 5m bố trí một khe lún.

Nền bể: Có kết cấu từ trên xuống dưới gồm các lớp. Bê tông cốt thép M200
dày 15 cm, lớp vải địa kỹ thuật, lớp vải chống thấm, tiếp theo là lớp vải địa kỹ
thuật, cuối cùng là lớp cát lót dày 10 cm.
Rãnh thốt lũ: Rãnh thốt lũ được bố trí sát theo tường chắn, được xây bằng
đá hộc vữa xi măng M75 dày 30 cm. Bề rộng đáy rãnh B = 2m, một mái là tường
chắn, mái còn lại có hệ số mái m = 1 được gia cố bằng đá hộc xây vữa xi măng
M75.
Bậc xuống hồ để lấy nước: Được xây bằng đá hộc vữa xi măng M75, bề rộng
của bậc B=3m.
Cầu vào hồ lấy nước: Kết cấu bằng bê tông cốt théo M200, bề rộng mặt cầu
Bc = 3m. Hai bên mép cầu được bố trí lan can bằng thép.
+ Hồ chứa vải địa kỹ thuật: Là loại hình mới được đưa vào đầu tư xây dựng trong
những năm gần đây. Thường một cơng trình hồ chứa vải địa kỹ thuật gồm 3 hạng
mục:
+ Bể chứa: Lợi dụng các chỗ trũng (có thể là bể hốc đá lớn) tạo bể sau đó trải
lót vải chống thấm tạo thành bể chứa nước.
+ Hệ thống thu nước từ mái sườn dốc: Mái tự nhiên được làm sạch sẽ bảo
đảm vệ sinh cho nước khi tràn mái xuống đến bể. Trước khi vào bể nước được qua
hệ thống lọc cấp phối thô dạng rãnh hay tường.
+ Hệ thống phục vụ cấp nước từ bể: Tại bể có bố trí các bậc thang xuống bể
để người dân lên xuống lấy nước và thau rửa bể. Để tạo điều kiện thuận lợi cho lấy
nước và giữ vệ sinh, có thể bố trí hệ thống bơm tay hút nước trực tiếp từ bể hay
giếng thơng với bể. Nếu có điều kiện có thể làm đường ống dẫn cấp nước đến hộ
dùng nước. Phương pháp này cần bố trí thêm một bể lọc tinh sau bể trữ.
Loại hồ chứa vải địa kỹ thuật này có ưu điểm là diện tích thu hứng nước
rộng, đơn giản, dễ thi công, tận dụng được nhiều vật liệu địa phương nên giá thành
rẻ. Nhược điểm của loại hồ chứa này là bề mặt rộng dẫn đến bốc hơi lớn, nước


15

trong bể mới được lọc thô, khi thi công xây dựng đòi hỏi am hiểu về vải địa kỹ
thuật. Theo đánh giá thì hiệu quả sử dụng hồ chứa vải địa kỹ thuật thấp do một số
nguyên nhân sau:
+ Hồ được xây dựng ở vị trí thấp nên mùa mưa là nơi tập trung bùn cát,
rác… chảy vào do vậy phải thường xuyên nạo vét.
+ Ý thức quản lý, bảo quản, duy tu hàng năm của chính quyền và người dân
địa phương còn kém nên sau một số năm, một số hạng mục cơng trình bị hư hỏng
như hàng rào bảo vệ, rọ đá xung quanh hồ, lớp vải lọc… Hàng năm lịng hồ khơng
được nạo vét, vệ sinh nên nước trong hồ rất bẩn, không đảm bảo dùng cho sinh
hoạt.
+ Do điều kiện địa hình, địa chất, một số hồ được xây dựng xa khu dân cư
tập trung, lượng dân cư được phục vụ ít nên hiệu quả khai thác sử dụng thấp. Mặt
khác tuy dung tích lớn song không đủ trữ lượng để lắp hệ thống ống và bơm dẫn
nước tới từng hộ gia đình.
+ Cơng nghệ túi nhựa dẻo
*. Ưu điểm:
- Là bể kín nên lượng nước trong bể không bị mất đi do bốc hơi, không bị ô
nhiễm do phơi nhiễm.
- Vận hành đơn giản, thau rửa dễ dàng. Nếu cần dể di chuyển đi chổ khác
(Bồn có thể gập đi gập lại 70 lần).
- Có khối lượng rất nhẹ (bồn 10m3 có khối lượng 70kg), nên vận chuyển rất
dễ dàng, phù hợp với vùng miền núi, vùng sâu, vùng xa có địa hình hiểm trở.
- Cơng tác thi cơng, lắp đặt đơn giản, tốn ít thời gian, bồn 10m3 chỉ mất
khoảng 1 giờ để hoàn tất lắp đặt.
- Bồn chứa có rất nhiều kích cỡ, dung tích có thể từ 5 – 2000 m3, đáp ứng với
từng loại hình, qui mơ cấp nước khác nhau.
- Có thể tận dụng các vùng đất trống, mái nhà mái bằng… để lắp đặt bồn.
- Có độ bền cao và chịu áp lực 45Kg/1Cm2, có thể chịu được nhiệt độ từ 0
30 C - +700C.
- Tuổi thọ của bể được 40 năm và nhà sản xuất bảo hành 10 năm.

- Giá thành: Giá thành lệ thuộc vào số lượng và kích thước của bể theo nhà
sản xuất cơng bố ở châu Phi và một số nước khác đã áp dụng rộng rải giá thành quy
đổi chỉ trên dưới 1 triệu đồng /1m3 cho các bể có kích thước từ 100 m3 trở lên. Đối
với các bể dưới 100m3 thì giá thành sẽ cao hơn.


16
- Vật liệu làm bồn chứa đảm bảo tiêu chuẩn kỹ thuật an toàn theo chứng
nhận của (đạt tiêu chuẩn quản lý chất lượng ISO 9001 và 14001). Túi này cịn sử
dụng chứa các loại thực phẩm, hóa chất... ở một số nước trên thế giới.
*. Nhược điểm:
- Chiều cao bể thấp, do vậy bị hạn chế áp lực trong cấp nước tự chảy. Nhược
điểm này được khắc phục bằng cách bố trí bể ở vị trí cao (miền núi rấp phù
hợp).
- Cần diện tích mặt bằng lớn để xây dựng.
Thể tích (m3)

Kích thước
L*l (m)

Chiều cao tối
đa (cm)

Khối lượng rỗng kg

5

3.35*2.96

80

31,5

10

5.50*2.96

90

43,5

20

6.10*4.44

120

72

40

7.60*5.92

120

120

60

10.25*5.92

140

150

80

10.25*7.40

140

150

100

10.40*8.88

150

270

150

14.80*8.88

150

320

250

19.95*10.36

150

435

300

20.80*11.84

150

575

*. Điều kiện áp dụng:
Với tính chất linh hoạt, gọn nhẹ của cơng nghệ, có khả năng áp dụng :
- Thay thế bể chứa nước sạch bằng bê tông trong hệ thống cấp nước cho
những vùng không bằng phẳng nền đất khơng chắc. Có thể áp dụng bể chứa nước
thay thế cho công nghệ cấp nước bằng hồ treo vách núi (bằng cách lắp đặt nhiều túi
có thể tích lớn).
- Khắc phục cho những bể trong cơng trình cấp nước tập trung bị nứt dò rỉ
nước.
- Áp dụng cấp nước cho các vùng địa hình khó khăn…


17

Hình 1.7: Mơ hình thí điểm áp dụng cơng nghệ trữ nước bằng bồn chứa
nhựa dẻo do công ty Labaronne CITAF, CH Pháp sản xuất tại Phố Ngọc, xã

Trung Minh, TP Hịa Bình
1.3. Tổng quan của vùng nghiên cứu
1.3.1. Điều kiện tự nhiên
1.3.1.1. Vị trí địa lý
Vùng Trung du, miền núi phía Bắc (TDMNPB) bao gồm 14 tỉnh: Lai Châu,
Điện Biên, Sơn La, Lào Cai, Yên Bái, Hà Giang, Tuyên Quang, Cao Bằng, Bắc
Kạn, Lạng Sơn, Thái Nguyên, Phú Thọ, Bắc Giang, Hịa Bình có vị trí địa lý như
sau:
- Phía Bắc giáp 3 tỉnh Quảng Đơng, Quảng Tây, Vân Nam của Trung Quốc;
- Phía Tây giáp CHDCND Lào;
- Phía Đông và Nam giáp đồng bằng sông Hồng;
Dựa vào địa hình vùng TDMNPB có thể chia làm 3 tiểu vùng:
- Vùng cao núi đá tập trung ở các tỉnh như: Hà Giang, Lai Châu, Điện Biên,
Cao Bằng, Sơn La.
- Vùng núi thấp tập trung ở các tỉnh như: Lào Cai, Bắc Kạn, Yên Bái, Lạng
Sơn, Tuyên Quang.
- Vùng trung du tập trung ở các tỉnh như: Thái Nguyên, Bắc Giang, Phú Thọ,
Hịa Bình.