i
LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian thực hiện, tác giả đã hoàn thành Luận văn Thạc sĩ, chuyên
ngành Kỹ thuật tài nguyên nước với đề tài: “Nghiên cứu giải pháp quản lý tài
nguyên nước trên lưu vực sông Cầu”. Bên cạnh sự nỗ lực của bản thân, tác giả còn
được sự chỉ bảo, hướng dẫn của các thầy, cô giáo cùng các đồng nghiệp và bạn bè.
Với lịng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tác giả xin gửi lời cảm ơn tới TS. Lê
Viết Sơn và PGS. TS. Nguyễn Cao Đơn đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và cung cấp
tài liệu, thông tin cần thiết cho tác giả trong suốt q trình tìm hiểu, nghiên cứu và
hồn thiện Luận văn.
Tác giả xin trân trọng cảm ơn Trường Đại học Thủy lợi, các thầy giáo, cô
giáo trong Khoa Kỹ thuật Tài nguyên nước, các thầy giáo, cô giáo thuộc các bộ môn
đã truyền đạt những kiến thức chuyên môn trong quá trình học tập.
Tác giả cũng xin chân thành cảm ơn Viện Quy hoạch Thuỷ lợi và các đồng
nghiệp đã tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tác giả trong việc thu thập tài liệu và các
thông tin liên quan đến đề tài.
Tuy nhiên do thời gian có hạn, kinh nghiệm của bản thân còn hạn chế nên
những thiếu sót của luận văn là khơng thể tránh khỏi. Tác giả rất mong tiếp tục nhận
được sự chỉ bảo, hướng dẫn và giúp đỡ của các thầy cô giáo cũng như những ý kiến
đóng góp của bạn bè và đồng nghiệp.
Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến bạn bè, đồng nghiệp và
người thân đã động viên, giúp đỡ và khích lệ tác giả trong suốt q trình học tập và
hồn thành luận văn này.
Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 23 tháng 5 năm 2014.
Tác giả
Bùi Hải Ninh
ii
BẢN CAM KẾT
Tên tác giả
:
Bùi Hải Ninh
Người hướng dẫn khoa học
:
TS. Lê Viết Sơn
PGS.TS. Nguyễn Cao Đơn
Tên đề tài Luận văn “Nghiên cứu giải pháp quản lý tài nguyên nước trên lưu
vực sông Cầu”.
Tác giả xin cam đoan Luận văn được hoàn thành dựa trên các số liệu được
thu thập từ nguồn thực tế, các tư liệu được công bố trên báo cáo của các cơ quan
Nhà nước, được đăng tải trên các tạp chí chuyên ngành, sách, báo...
Tác giả không sao chép bất kỳ một Luận văn hoặc một đề tài nghiên cứu nào
trước đó.
Hà Nội, ngày 23 tháng 5 năm 2014.
Tác giả
Bùi Hải Ninh
iii
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ LƯU VỰC SƠNG CẦU VÀ LĨNH VỰC
NGHIÊN CỨU CĨ LIÊN QUAN ............................................................................5
1.1. Vị trí giới hạn ...................................................................................................5
1.2. Đặc điểm địa hình ............................................................................................7
1.3. Đặc điểm địa chất - thổ nhưỡng .....................................................................7
1.3.1. Địa chất .......................................................................................................7
1.3.2. Thổ nhưỡng .................................................................................................8
1.4. Đặc điểm sơng ngịi ..........................................................................................9
1.5. Đặc điểm khí hậu ...........................................................................................12
1.5.1. Chế độ khí hậu ..........................................................................................12
1.5.2. Các đặc trưng khí hậu ..............................................................................12
1.6. Đặc điểm thủy văn .........................................................................................13
1.6.1. Dòng chảy năm .........................................................................................13
1.6.2. Dòng chảy lũ .............................................................................................15
1.6.3. Chất lượng nước .......................................................................................17
1.7. Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu có liên quan đến đề tài .......................18
1.7.1. Tổng quan về quy hoạch quản lý tài nguyên nước trên thế giới ............18
1.7.2. Tổng quan về quy hoạch quản lý tài nguyên nước ở Việt Nam .............20
CHƯƠNG II. THỰC TIỄN QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN NƯỚC TRÊN LƯU
VỰC SÔNG CẦU ....................................................................................................23
2.1. Dân số và lao động .........................................................................................23
2.2. Hiện trạng và phương hướng phát triển các ngành ...................................23
2.2.1. Hiện trạng và phương hướng phát triển nông nghiệp............................23
2.2.2. Hiện trạng và phương hướng phát triển công nghiệp ............................26
2.2.3. Hiện trạng và phương hướng phát triển đô thị .......................................29
2.3. Phân vùng thủy lợi.........................................................................................31
iv
2.3.1. Vùng miền núi...........................................................................................31
2.3.2. Vùng trung du và đồng bằng ....................................................................31
2.4. Hiện trạng cấp nước tưới ..............................................................................34
2.4.1. Vùng miền núi - Thượng Thác Huống ....................................................34
2.4.2. Vùng hạ, trung du và đồng bằng - Hạ Thác Huống ...............................35
2.5. Hiện trạng cấp nước đô thị - công nghiệp ...................................................43
CHƯƠNG III. GIẢI PHÁP QUY HOẠCH, QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN NƯỚC
TRÊN LƯU VỰC SÔNG CẦU ..............................................................................44
3.1. Nhu cầu dùng nước của các ngành kinh tế .................................................44
3.1.1. Tiêu chuẩn cấp nước cho các ngành .......................................................44
3.1.2. Chỉ tiêu cấp nước cho các ngành .............................................................49
3.1.3. Nhu cầu nước của các khu dùng nước....................................................52
3.2. Tính tốn cân bằng nước dịng chính sơng Cầu .........................................53
3.2.1. Khái niệm về hệ thống tài nguyên nước và cân bằng nước hệ thống ....53
3.2.2. Phương pháp tính tốn cân bằng nước ...................................................55
3.2.2.1. Tổng quan về mơ hình WEAP ..............................................................55
3.2.2.2. Cấu trúc của mơ hình WEAP ...............................................................56
3.2.2.3. Khả năng của mơ hình WEAP ..............................................................59
3.2.2.4. Sử dụng mơ hình WEAP .......................................................................59
3.2.3. Thiết lập mơ hình cân bằng nước lưu vực sơng Cầu..............................62
3.2.3.1. Phân vùng tính tốn cân bằng nước ....................................................62
3.2.3.2. Dịng chảy đến các tiểu lưu vực ...........................................................65
3.2.3.3. Nhu cầu sử dụng nước trên các tiểu lưu vực .......................................67
3.2.3.4. Các cơng trình sử dụng nước ...............................................................67
3.2.3.5. Quy định về dòng chảy tối thiểu, dòng chảy hồi quy ...........................69
3.2.3.6. Sơ đồ tính tốn cân bằng nước ............................................................69
3.2.4. Hiệu chỉnh và kiểm định mơ hình ...........................................................71
3.2.5. Cân bằng nước ..........................................................................................73
3.2.5.1. Kết quả tính tốn cân bằng nước giai đoạn hiện tại............................73
v
3.2.5.2. Kết quả tính tốn cân bằng nước giai đoạn 2020 ................................75
3.2.5.3. Nhận xét chung về kết quả cân bằng nước...........................................76
3.3. Các giải pháp quy hoạch và quản lý nguồn nước .......................................77
3.3.1. Xây dựng hồ chứa trên dịng chính sơng Cầu.........................................77
3.3.1.1. Hồ Nậm Cắt ..........................................................................................77
3.3.1.2. Khả năng cấp nước của hồ Nậm Cắt ...................................................79
3.3.2. Cải tạo, nâng cấp hồ Núi Cốc ..................................................................80
3.3.2.1. Hồ Núi Cốc ...........................................................................................80
3.3.2.2. Khả năng cấp nước và bổ sung nguồn của hồ Núi Cốc .......................81
3.3.3. Cải tạo kênh chuyển nước từ hồ Núi Cốc sang sông Cầu ......................82
3.3.4. Sử dụng nước tiết kiệm, nâng cao hệ số lợi dụng kênh mương .............84
3.3.5. Đánh giá hiệu quả của các giải pháp quản lý nguồn nước được đề xuất
trong nghiên cứu .................................................................................................84
3.3.6. Giải pháp quản lý nguồn nước đối với các tiểu lưu vực lấy nước dịng
nhánh sơng Cầu ..................................................................................................86
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................88
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................90
vi
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Bản đồ vị trí lưu vực sơng Cầu ...................................................................6
Hình 2.1: Phân vùng thủy lợi lưu vực sơng Cầu .......................................................33
Hình 2.2: Hiện trạng cơng trình tưới lưu vực sơng Cầu ...........................................42
Hình 3.1: Vị trí các tiểu lưu vực trên lưu vực sơng Cầu ...........................................64
Hình 3.2: Dòng chảy đến các tiểu lưu vực từ 1961 đến 2010 ...................................67
Hình 3.3: Sơ đồ cân bằng nước lưu vực sơng Cầu....................................................70
Hình 3.4: Kết quả hiệu chỉnh mơ hình tại trạm Thác Bưởi.......................................72
Hình 3.5: Kết quả kiểm định mơ hình tại trạm Thác Bưởi .......................................73
vii
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Đặc điểm sơng ngịi lưu vực sơng Cầu .....................................................11
Bảng 1.2: Phân phối dịng chảy năm tại một số trạm thuộc lưu vực sông Cầu ........13
Bảng 1.3: Đặc trưng dịng chảy trung bình nhiều năm tại các trạm trên lưu vực .....15
Bảng 1.4: Nguyên nhân hình thành các trận lũ chính trên sơng Cầu ........................16
Bảng 2.1: Hiện trạng và dự báo dân số đến năm 2020 .............................................23
Bảng 2.2: Hiện trạng và phương hướng sử dụng đất nơng nghiệp (ha) ....................24
Bảng 2.3: Diện tích sản lượng các loại cây trồng chính năm 2011 ..........................25
Bảng 2.4: Hiện trạng và dự báo phát triển chăn nuôi đến năm 2020 ........................25
Bảng 2.5: Hiện trạng nuôi trồng thủy sản .................................................................26
Bảng 2.6: Hiện trạng và dự báo các khu công nghiệp đến năm 2020 - Vùng hạ Thác
Huống ........................................................................................................................27
Bảng 2.7: Hiện trạng và dự báo các khu công nghiệp đến năm 2020 - Vùng thượng
Thác Huống ...............................................................................................................29
Bảng 2.8: Tổng hợp hiện trạng cơng trình tưới vùng thượng Thác Huống ..............35
Bảng 2.9: Tổng hợp hiện trạng tưới của HTTL Sông Cầu .......................................36
Bảng 2.10: Hiện trạng tưới - khu tưới hồ Núi Cốc ...................................................38
Bảng 2.11: Hiện trạng vận hành cấp nước và tiếp nguồn mùa kiệt của hồ Núi Cốc 39
Bảng 2.12: Hiện trạng các trạm bơm tưới khai thác dịng chính ..............................40
Bảng 3.1: Tiêu chuẩn nước dùng cho chăn nuôi .......................................................45
Bảng 3.2: Tiêu chuẩn cấp nước cho thủy sản nước ngọt ..........................................45
Bảng 3.3: Chỉ tiêu dùng nước cho đô thị loại IV, V và điểm dân cư nông thôn ......46
Bảng 3.4: Chỉ tiêu dùng nước cho cơng trình cơng cộng..........................................46
Bảng 3.5: Chỉ tiêu cấp nước cho các ngành giai đoạn hiện tại .................................49
Bảng 3.6: Chỉ tiêu cấp nước cho các ngành giai đoạn 2020 .....................................51
Bảng 3.7: Kết quả tính tốn nhu cầu nước của các khu dùng nước giai đoạn hiện tại
...................................................................................................................................52
Bảng 3.8: Kết quả tính tốn nhu cầu nước của các khu dùng nước giai đoạn 2020 .53
viii
Bảng 3.9: Diện tích hứng nước của các tiểu lưu vực trong lưu vực sông Cầu .........65
Bảng 3.10: Quan hệ cao độ - diện tích - dung tích hồ Núi Cốc ................................68
Bảng 3.11: Quan hệ cao độ - diện tích - dung tích hồ Nậm Cắt ...............................68
Bảng 3.12: Các thơng số chính hồ Nậm Cắt giai đoạn DAĐT .................................68
Bảng 3.13: Các khu thiếu nước giai đoạn hiện tại ....................................................74
Bảng 3.14: Các khu thiếu nước giai đoạn 2020 ........................................................76
Bảng 3.15: Nhu cầu cấp nước cho thị xã Bắc Kạn giai đoạn 2020 và định hướng đến
2030. ..........................................................................................................................78
Bảng 3.16: Thông số thiết kế sơ bộ của hồ Nặm Cắt.. ..............................................79
Bảng 3.17: Dòng chảy sau hồ Nậm Cắt trước và sau khi xây dựng hồ. ...................80
Bảng 3.18: Khả năng cấp và tiếp nguồn của hồ Núi Cốc .........................................81
Bảng 3.19: Hoạt động của kênh chuyển nước từ hồ Núi Cốc sang sông Cầu ..........83
Bảng 3.20: So sánh kết quả cân bằng nước trước và sau khi áp dụng các giải pháp
quản lý nguồn nước ...................................................................................................86
1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của luận văn
Lưu vực sơng Cầu có diện tích 6.030 km2, chảy qua các tỉnh Bắc Kạn, Thái
Nguyên, Bắc Giang, Bắc Ninh và thành phố Hà Nội, là nguồn cung cấp nước tưới
cho khoảng 40 nghìn ha đất nơng nghiệp; cấp nước dân sinh cho khoảng 1,8 triệu
người, trong đó có các đơ thị lớn như thị xã Bắc Kạn, thành phố Thái Nguyên,
thành phố Bắc Ninh, các thị trấn, thị tứ và các khu dân cư tập trung ven sơng.
Lượng mưa trung bình nhiều năm các trạm trên lưu vực sông Cầu dao động
từ 1.300 - 1.700 mm/năm, thấp hơn so với các vùng lân cận trên địa bàn cả nước. Vì
vậy, lượng nước đến trên lưu vực sông Cầu được đánh giá là không đủ để đáp ứng
nhu cầu dùng nước của các ngành kinh tế.
Lưu vực sông Cầu là một trong những khu vực có tiềm năng đất nơng nghiệp
lớn. Ngồi diện tích đất trồng lúa và hoa màu đã được khai thác, sử dụng, diện tích
các khu trồng cây lâu năm, cây công nghiệp đang ngày càng mở rộng trên. Do đó,
nhu cầu nước cho ngành nơng nghiệp đang khơng ngừng tăng lên trên lưu vực.
Hiện nay khu vực ven sông Cầu cũng đã hình thành nhiều khu cơng nghiệp
lớn như khu gang thép Thái Nguyên, khu công nghiệp Sông Công, các khu chế xuất
lớn của tỉnh Bắc Ninh, Đông Anh, Sóc Sơn (Hà Nội).... Nhu cầu dùng nước cho
ngành cơng nghiệp, đơ thị được dự báo tiếp tục có xu hướng gia tăng, đồng thời vấn
đề nước cho bảo đảm mơi trường và duy trì dịng chảy cũng cần được quan tâm
trong tương lai.
Với mục tiêu bảo đảm nguồn nước cho các ngành sử dụng nước từ dịng
chính sơng Cầu, việc tiến hành nghiên cứu đề xuất giải pháp quản lý tài nguyên
nước trên lưu vực sông Cầu là cần thiết. Nghiên cứu này tiến hành phân tích, tính
tốn nhu cầu dùng nước cho các ngành sử dụng nước trên lưu vực, ứng dụng mơ
hình đánh giá và quy hoạch tài ngun nước WEAP để phân tích tính tốn cân bằng
nước, phân bổ nguồn nước, đánh giá tác động của các giải pháp quy hoạch và quản
lý nguồn nước trên lưu vực.
2
2. Mục tiêu của nghiên cứu
Đề xuất giải pháp quy hoạch, quản lý nguồn nước trên lưu vực sông Cầu
nhằm đáp ứng nhu cầu dùng nước của các ngành nông nghiệp, công nghiệp, đô thị,
dân sinh và môi trường trên lưu vực sông Cầu.
3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
a. Cách tiếp cận:
- Tiếp cận tổng hợp và liên ngành
Dựa trên điều kiện tự nhiên, nguồn nước, hiện trạng thủy lợi, hiện trạng và
phương hướng phát triển kinh tế - xã hội của vùng nghiên cứu để đưa ra các giải
pháp cấp nước phù hợp.
- Tiếp cận kế thừa
Trên lưu vực sơng Cầu đã có một số dự án, đề tài nghiên cứu về các 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, thu thập số liệu hiện trạng và định hướng phát
triển về thủy lợi cũng như các ngành kinh tế khác của từng địa phương trong vùng
nghiên cứu. Từ đó xác định được nhu cầu sử dụng nước và khả năng đáp ứng của
dịng chính sơng Cầu.
- Tiếp cận các phương pháp tốn và các cơng cụ tính tốn hiện đại trong
nghiên cứu
Để tính tốn cân bằng nước, trong nghiên cứu này sử dụng mơ hình WEAP.
Xây dựng bản đồ thông qua phần mềm MapInfo.
b. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp kế thừa: Kế thừa các tài liệu, kết quả tính tốn của các nghiên
cứu đã thực hiện trên địa bàn vùng nghiên cứu. Kế thừa tài liệu khí tượng, thủy văn
3
của các trạm trên lưu vực sơng Cầu hiện có ở Viện Quy hoạch Thủy lợi, chuỗi tài
liệu hiện có dài 50 năm từ 1961 đến 2010. Các tài liệu tính tốn nhu cầu nước của
các ngành nơng nghiệp, sinh hoạt, công nghiệp, đô thị, môi trường của từng khu
vực, từng cơng trình được sử dụng trong nghiên cứu này để tính tốn cân bằng nước
trên các tiểu lưu vực. Trong những năm qua có nhiều nghiên cứu về nguồn nước
trên lưu vực sông Cầu, như nghiên cứu tối ưu phân bổ nguồn nước trên lưu vực
sông Cầu do Viện Quy hoạch Thủy lợi thực hiện năm 2007, quy hoạch Thủy lợi lưu
vực sông Cầu – sông Thương đã được Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn phê
duyệt năm 2007, nghiên cứu về tích hợp biến đổi khí hậu trong quy hoạch Thủy lợi,
đây là những tài liệu quý báu để tác giả kế thừa về phương pháp nghiên cứu, các
công cụ sử dụng và các kinh nghiệm của các chuyên gia.
- Phương pháp điều tra, thu thập: Điều tra, thu thập tài liệu trong vùng
nghiên cứu bao gồm: tài liệu về điều kiện tự nhiên (vị trí, địa hình, địa chất, thổ
nhưỡng); tài liệu về nguồn nước (sơng ngịi, khí tượng, thủy văn); tài liệu về hiện
trạng và phương hướng phát triển kinh tế - xã hội; tài liệu về hiện trạng thủy lợi
(vùng thủy lợi, cấp nước tưới, cấp nước đô thị - công nghiệp).
- Phương pháp mơ hình hóa: Việc ứng dụng khoa học cơng nghệ trong tính
tốn, mơ phỏng q trình thủy văn, thủy lực trên lưu vực có ý nghĩa rất quan trọng
trong các nghiên cứu về nguồn nước. Nhiều mơ hình tiên tiến có khả năng mơ
phỏng chính xác q trình vận động của nước trên lưu vực đã được xây dựng và
phát triển trong những năm gần đây như mơ hình MIKE BASIN (DHI, Đan Mạch),
mơ hình SWAT (Mỹ), WEAP (Thụy Điển). Trong nghiên cứu này tác giả ứng dụng
mơ hình WEAP (Water Evaluation And Planning - Hệ thống "Đánh giá và Quy
hoạch Tài ngun nước") là mơ hình mới được phát triển bởi Stockholm
Environment Institute's U.S. Center để tính tốn cân bằng nước, phân bổ nguồn
nước và đánh giá tác động của giải pháp quy hoạch, quản lý đến việc sử dụng nước
trên lưu vực sông Cầu.
- Phương pháp chuyên gia: Tham khảo, tập hợp ý kiến từ các nhà khoa học
về các nội dung liên quan đến đề tài và vùng nghiên cứu. Được học tập và công tác
4
với các thầy cơ giáo, các chun gia có năng lực và kinh nghiệm trong lĩnh vực tài
nguyên nước, trong quá trình thực hiện luận văn tác giả đã tham vấn, xin ý kiến các
chuyên gia về phương thức tổ chức nghiên cứu, cách thức thiết lập mơ hình tính
tốn, phân tích các kết quả tính tốn của nghiên cứu. Các gợi ý, góp ý và các nhận
xét của các thầy, cô giáo, các chuyên gia đã giúp cho tác giả hoàn thiện luận văn
này.
5
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ LƯU VỰC SÔNG CẦU VÀ LĨNH VỰC
NGHIÊN CỨU CĨ LIÊN QUAN
1.1. Vị trí giới hạn
Lưu vực sông Cầu là một trong những lưu vực sông lớn ở nước ta, có vị trí
địa lý đặc biệt, đa dạng và phong phú về tài nguyên cũng như về lịch sử phát triển
kinh tế, xã hội của các tỉnh nằm trên lưu vực.
Lưu vực sông Cầu là lưu vực quan trọng nhất trong hệ thống sơng Thái Bình,
có diện tích lưu vực 6.030 km2 (chiếm khoảng 8% diện tích lưu vực sơng Hồng sơng Thái Bình trong lãnh thổ Việt Nam). Lưu vực có tổng chiều dài các nhánh
sông khoảng 1.600 km.
Lưu vực sông Cầu nằm ở toạ độ từ 21007’ đến 22018’ vĩ độ Bắc và 105028’
đến 106008’ kinh độ Đơng. Lưu vực bao gồm tồn bộ hoặc một phần lãnh thổ của
các tỉnh Bắc Kạn, Thái Nguyên, Bắc Ninh, Bắc Giang, Vĩnh Phúc và thành phố Hà
Nội.
Lưu vực được giới hạn bởi: Cánh cung sông Gâm ở phía Tây, cánh cung
Ngân Sơn ở phía Đơng, phía Bắc và Tây Bắc giới hạn bởi những dãy núi cao hơn
1.000 m, phía Nam giáp với Hải Dương và thành phố Hà Nội.
6
Hình 1.1: Bản đồ vị trí lưu vực sơng Cầu
7
1.2. Đặc điểm địa hình
Địa hình lưu vực sơng Cầu đa dạng và phức tạp bao gồm cả 3 dạng địa hình:
miền núi, trung du và đồng bằng. Nhìn chung, địa hình lưu vực thấp dần theo hướng
Tây Bắc - Đơng Nam.
- Phía thượng nguồn thung lũng sơng nằm giữa cánh cung sông Gâm và cánh
cung Ngân Sơn - Yên Lạc, đường phân nước của lưu vực sông Cầu được xác định
rõ ràng. Ở phía Bắc và Tây Bắc có những đỉnh núi cao trên 1.000 m (Hoa Sen 1.525
m, Phia Đeng 1.527 m, Pianon 1.125 m). Ở phía Đơng có những đỉnh núi cao trên
700 m (Cóc Xe 1.131 m, Lung Giang 785 m, Khao Khiên 1.107 m).
- Trung lưu từ Chợ Mới, nơi sông Cầu cắt qua cánh cung Ngân Sơn chảy
theo hướng Tây Bắc - Đông Nam trên một đoạn khá dài rồi lại trở lại hướng cũ cho
tới Thái Nguyên. Đoạn này thung lũng sông mở rộng, núi đã thấp xuống rõ rệt và ở
xa bờ sơng; độ cao trung bình chỉ khoảng 100 - 200 m.
- Hạ lưu kể từ dưới Thác Huống cho tới Phả Lại, địa hình hai bên sơng cao
trung bình 10 - 25 m, ở phía Tây là dãy núi Tam Đảo có đỉnh Tam Đảo cao 1.592 m
là nơi bắt nguồn của 2 phụ lưu lớn là sông Công và sông Cà Lồ.
1.3. Đặc điểm địa chất - thổ nhưỡng
1.3.1. Địa chất
- Vùng hạ lưu thuộc hệ đệ tứ bồi tích, trầm tích sỏi, cát, đất thịt. Với các đặc
điểm địa chất ở vùng đồng bằng, khi xây dựng các cơng trình thủy lợi thường gặp
khó khăn trong việc xử lý nền móng.
- Vùng thượng và trung lưu bao gồm các hệ như sau:
+ Hệ Jura không phân chia, tạo thành trầm tích của núi lửa màu đỏ phún xuất
axit và bazơ, sa thạch, alơrolit.
+ Hệ Trias không phân chia: sa thạch, diệp thạch, sạn kết, đá vôi, phún xuất
bazơ và axit.
+ Hệ Đề vôn: các bậc Eifili, Givêti, đá vôi, diệp thạch sét.
+ Hệ Odôvialôlit và sa thạch, đôi khi dạng dải, đá vôi.
8
Đặc điểm địa chất vùng miền núi rất thuận tiện cho việc xây dựng cơng trình.
Trên lưu vực có 4 tầng chứa nước lỗ hổng, 21 tầng chứa nước khe nứt và 2
tầng rất nghèo nước. Trong đó có 4 tầng chứa nước thuộc tầng chứa nước lỗ hổng
và 4 tầng chứa nước (tầng trầm tích cacbonat hệ tầng Bắc Sơn, tầng trầm tích Đề
vơn hệ tầng Tốc Tác, tầng trầm tích Đề vơn hệ tầng Nà Quản và tầng trầm tích
Silua- Đề vơn hệ tầng Pia Phương) thuộc hệ tầng chứa nước khe nứt là những tầng
chứa nước được khai thác phục vụ sản xuất, sinh hoạt cho các tỉnh trên lưu vực.
1.3.2. Thổ nhưỡng
Dựa theo nguồn gốc phát sinh, thổ nhưỡng trong lưu vực sơng Cầu có thể
phân thành những nhóm chính dưới đây:
- Nhóm đất feralít đỏ vàng phát triển trên đá phiến thạch sét, phiến sa và biến
chất. Loại đất này thường chu, khả năng giữ nước kém, tỷ lệ sắt trong đất cao, giầu
canxi. Đây là nhóm đất thích hợp cho phát triển sản xuất lâm nghiệp, cây cơng
nghiệp (chè), cây ăn quả. Nhóm đất feralít đỏ vàng phát triển trên đá macma axít,
phân bố tập trung ở sườn một số dãy núi nằm ở phía Tây và Tây Nam lưu vực; độ
dày tầng đất vào loại trung bình và mỏng.
- Nhóm đất phát triển trên đá kiềm (đá vôi, đá bazic). Loại đất phát triển trên
đá vơi ở huyện Bạch Thơng, đất tốt, thích hợp cho trồng cây nông nghiệp ngắn
ngày, giầu chất canxi, nhưng độ dày không đồng đều và thiếu nước mặt. Loại đất
phát triển trên đá kiềm tập trung ở phía Tây và Tây Nam huyện Phú Lương tỉnh
Thái Nguyên, giầu chất dinh dưỡng, độ dày thường sâu, thuận tiện cho trồng cây
cơng nghiệp.
- Nhóm đất phát triển trên phù sa cổ tập trung ở phần hạ lưu sơng, đất có
tầng sâu dày, nhưng bạc màu, tập trung ở các huyện Hiệp Hịa, Việt n, Sóc Sơn...
- Nhóm đất trồng lúa phân bố ở các huyện Vĩnh Lạc, Tiên Sơn, Quế Võ, Yên
Dũng. Thành phần cơ giới thịt nhẹ hay trung bình, dinh dưỡng khá.
9
1.4. Đặc điểm sơng ngịi
Dịng chính sơng Cầu bắt nguồn từ dãy núi Vạn On (105037’40”- 22015’40”)
ở độ cao 1175 m thuộc huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn. Chiều dài sơng tính tới Phả
Lại là 288,5 km, diện tích lưu vực 6.030 km2.
Thượng lưu sông chảy theo hướng Bắc - Nam, độ cao trung bình lưu vực 300
- 400 m, lịng sơng hẹp và dốc, nhiều thác ghềnh, độ uốn khúc lớn (2,0), bề ngang
sơng rộng trung bình (50 - 60 m) về mùa cạn, mùa lũ có thể lên tới 80 - 100 m độ
dốc đáy sông khoảng 10‰ .
Trung lưu từ Chợ Mới đổ xuống, sông chảy theo hướng Tây Bắc - Đông
Nam trên một đoạn khá dài sau đó lại chảy theo hướng cũ (Bắc – Nam) cho tới Thái
Nguyên, thung lũng sông mở rộng, núi thấp dần, độ cao trung bình 100 - 200 m, độ
dốc đáy giảm cịn 0,5‰. Lịng sơng về mùa cạn rộng chừng 80 - 100 m, trị số uốn
khúc còn lớn (1,90).
Hạ lưu từ Thác Huống về tới Phả Lại, sông chảy theo hướng Tây Bắc - Đông
Nam, độ cao trung bình lưu vực chỉ cịn từ 10 - 25 m, độ dốc đáy sơng nhỏ (0,1‰)
lịng sơng rộng trung bình về mùa cạn 70 - 150 m, sâu từ 3 - 4 m nước. Hai bờ có đê
bao nên mùa lũ mặt nước mở rộng.
Trên sơng Cầu nếu tính các phụ lưu có chiều dài từ 10 km trở lên thì từ
thượng nguồn về chỗ nhập lưu của sơng Thương có 27 phụ lưu lớn nhỏ, mà hầu hết
là các phụ lưu nhỏ, trong đó chỉ có 5 phụ lưu có diện tích lưu vực từ vài trăm đến
1.000 km2: sông Công (951 km2), sông Cà Lồ (891 km2), sông Nghinh Tường (465
km2), sông Chợ Chu (437 km2), sông Đu (360 km2) và đặc biệt là sông Thương và
sông Lục Nam có diện tích lưu vực cịn lớn hơn dịng chính sơng Cầu (6.650 km2).
Nếu khơng kể sơng Thương và Lục Nam thì sơng Cầu có hai phụ lưu tương đối lớn
và đều nằm bên bờ hữu đó là sơng Công và sông Cà Lồ, hai sông này đều bắt nguồn
từ những dãy núi cao trên 1.000 m thuộc dãy núi Tam Đảo ở phía Tây lưu vực,
nhưng khi thốt khỏi vùng núi cao nó chảy quanh co trong những vùng đồng bằng
rộng lớn và thấp đó là Đại Từ và Phúc Yên.
10
Dịng chính sơng Cầu sau khi chảy qua nhiều thác ghềnh trong một thung
lũng hẹp của Bắc Kạn giữa những đồi núi chạy sát ra sông. Về tới Thái Nguyên
thung lũng sông bắt đầu mở rộng dần ra, ven sông có nhiều bãi tương đối thấp và dễ
bị ngập lụt khi có lũ lớn. Vì vậy sơng Cầu có đê bao từ Thái Nguyên về hạ lưu.
Các phụ lưu chính của sông Cầu:
- Sông Công
Sông Công là phụ lưu cấp I lớn nhất của sông Cầu, bắt nguồn từ vùng Đèo
Khế, huyện Định Hóa, tỉnh Thái Nguyên, chảy theo hướng Tây Bắc - Đơng Nam.
Nhánh chính sơng Cơng nhập lưu với sông Cầu tại ranh giới ba xã Thuận Thành
(huyện Phổ Yên), Trung Giã (huyện Sóc Sơn, Hà Nội) và Hợp Thịnh (huyện Hiệp
Hịa, tỉnh Bắc Giang).
Sơng Cơng dài 96 km. Diện tích lưu vực 951 km2, cao trung bình 224 m, độ
dốc trung bình 27,3%, mật độ sơng suối 1,20 km/km2. Tổng lượng nước 0,794 km3
ứng với lưu lượng trung bình năm 25 m3/s, mơđun dịng chảy năm 26 l/s.km2.
- Sông Cà Lồ
Sông Cà Lồ là một phụ lưu của sông Cầu. Đầu nguồn sông Cà Lồ hiện nay ở
huyện Mê Linh (Hà Nội), nguồn nước của sông chủ yếu là từ các dòng suối từ sườn
Tây Bắc dãy núi Tam Đảo và đổ vào sông Cầu tại địa phận xã Việt Long (huyện
Sóc Sơn - Hà Nội). Sơng Cà Lồ tạo thành ranh giới tự nhiên giữa huyện Sóc Sơn
với huyện Mê Linh và giữa huyện Sóc Sơn với huyện Yên Phong.
Tổng chiều dài của sông là 89 km, độ cao trung bình lưu vực là 87 m, độ dốc
4,7%, mật độ lưới sơng 0,73 km/km2, diện tích lưu vực 891 km2. Lưu lượng trung
bình năm đạt 27,9 m3/s.
- Sông Nghinh Tường
Sông Nghinh Tường là một phụ lưu của sơng Cầu thuộc tỉnh Thái Ngun.
Sơng Nghinh Tường có chiều dài 46 km, diện tích lưu vực 465 km2. Sông bắt nguồn
từ những dãy núi cao trên 500 m của vòng cung dãy núi Bắc Sơn (Lạng Sơn), chảy
theo hướng Đông Bắc - Tây Nam qua các xã Nghinh Tường, Sảng Mộc, Thượng
Nung, Thần Sa thuộc huyện Võ Nhai rồi đổ ra sông Cầu tại địa bàn xã Văn Lãng
11
thuộc huyện Đại Từ. Khoảng 40% chiều dài dòng chảy sông Nghinh Tường là vùng
đá vôi, thung lũng thường hẹp và sâu, vách đá dựng đứng.
- Sông Chợ Chu
Sông Chợ Chu là một phụ lưu của sông Cầu và là hệ thống sơng lớn nhất trên
địa bàn huyện Định Hóa, tỉnh Thái Nguyên. Hệ thống sông Chợ Chu gồm nhiều khe
suối nhỏ bắt nguồn từ sườn núi của các xã phía tây và phía bắc huyện Định Hóa, với
3 nhánh chính là suối Chao, suối Múc, suối Tao.
Sơng Chợ Chu dài 36,5 km, chảy chủ yếu theo hướng Tây Bắc - Đông Nam
và hợp lưu với Sông Cầu ở thị trấn Chợ Mới, huyện Chợ Mới, tỉnh Bắc Kạn. Lưu
vực sơng Chợ Chu rộng 437 km2, độ cao trung bình 206 m, độ dốc lưu vực 16,2%,
mật độ lưới sông 1,3 km/km2. Lưu lượng nước bình quân trong năm 3,06 m3/s.
- Sông Đu
Sông Đu là một phụ lưu nằm tại hữu ngạn của sơng Cầu. Gần như tồn bộ
lưu vực sơng Đu nằm trên địa bàn ba huyện Định Hóa, Phú Lương và Đại Từ thuộc
tỉnh Thái Nguyên. Sông Đu bắt nguồn từ vùng Lương Can, ở độ cao khoảng 275 m,
chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam và nhập vào Sông Cầu ở xã Sơn Cẩm, huyện
Phú Lương.
Tổng chiều dài dịng chính của sơng là khoảng 44 km. Diện tích lưu vực 360
km2, độ cao trung bình 129 m, độ dốc trung bình 13,3%, mật độ sơng suối 0,94
km/km2. Tổng lượng nước hàng năm đạt 0,264 km3 ứng với lưu lượng nước trung
bình hàng năm là 8,73 m3/s, mơđun dịng chảy hàng năm 23,2 l/s.km2.
Bảng 1.1: Đặc điểm sơng ngịi lưu vực sơng Cầu
TT
1
2
3
4
5
6
Sơng
Cầu
Cơng
Cà Lồ
Nghinh Tường
Chợ Chu
Đu
Chiều dài (km)
288.5
96
89
46
36.5
44
Diện tích lưu vực (km2)
6030
951
891
465
437
360
Cao độ nguồn (m)
1175
275
300
550
400
275
12
1.5. Đặc điểm khí hậu
1.5.1. Chế độ khí hậu
Vùng nghiên cứu có chế độ khí hậu chung của miền bắc Việt Nam nằm trong
miền nhiệt đới gió mùa, đặc trưng bởi mùa đơng lạnh, khơ ít mưa - mùa hạ nóng ẩm
và mưa nhiều.
1.5.2. Các đặc trưng khí hậu
a. Chế độ gió mùa: Tốc độ gió trung bình tháng và năm các khu thuộc vùng
nghiên cứu từ 1,3 - 2,1 m/s.
b. Nắng - Nhiệt độ: Số giờ nắng trung bình cả năm trên 1500 giờ/năm, tại các
trạm quan trắc, lớn nhất tại Bắc Giang thuộc lưu vực sông Thương đạt tới 1653,7
giờ/năm.
Nhiệt độ trung bình của khơng khí hàng năm từ 23,2 - 23,60C, trung bình các
tháng cao nhất cũng khơng q 300C. Tháng có nhiệt độ trung bình cao nhất thường
rơi vào tháng VI, VII; nhiệt độ trung bình thấp nhất thường xảy ra vào các tháng
XII, I.
c. Độ ẩm khơng khí: Độ ẩm khơng khí trung bình nhiều năm dao động từ 82
- 83%.
d. Bốc hơi: Lượng bốc hơi hàng năm toàn vùng đều đạt trên 900 mm/năm.
Nhỏ nhất tại Hiệp Hòa là 902,3 mm/năm, lớn nhất tại Bắc Giang 993,2 mm/năm
cũng là nơi có số giờ nắng cao nhất.
e. Mưa: Lượng mưa trung bình nhiều năm các trạm trong và lân cận vùng
nghiên cứu từ 1.300 - 1.700 mm/năm. Cá biệt có trạm Tam Đảo mưa năm lên tới
trên 2.418 mm, bình qn tồn lưu vực sơng Cầu khoảng 1.700 mm.
- Mùa mưa từ tháng V đến tháng IX, lượng mưa từ 74 - 79% tổng lượng mưa
năm, tháng có lượng mưa lớn nhất là các tháng VII, VIII với lượng mưa phân bố
trên 300 mm/tháng.
- Mùa khô từ tháng X đến tháng IV năm sau, lượng mưa từ 21 - 26 % tổng
lượng mưa năm. Tháng mưa ít nhất là tháng XII, I, hầu hết trên lưu vực ở thời kỳ
