NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP PHI CÔNG TRÌNH ĐỂ NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG NGUỒN NƯỚC HỆ THỐNG THỦY LỢI VĨNH YÊN – VĨNH PHÚC

Bộ GIáO DụC Và ĐàO TạO Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn
TRƯờNG ĐạI HọC thủy lợi





Lê văn thắng




NGHIấN CU GII PHP PHI CễNG TRèNH
NNG CAO HIU QU S DNG NGUN NC
H THNG THY LI VNH YấN VNH PHC

Chuyên ngành : Kỹ thuật tài nguyên nớc
Mã số : 60580212


Luận văn thạc sĩ



Ngời hớng dẫn khoa học:
PGS.TS Lê Thị Nguyên




Hà Nội - 2014

i

LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian thu thập tài liệu, nghiên cứu tính toán và tổng hợp, luận
văn thạc sỹ kỹ thuật “Nghiên cứu giải pháp phi công trình để nâng cao hiệu quả
sử dụng nguồn nước hệ thống thủy lợi Vĩnh Yên – Vĩnh Phúc” đã hoàn thành,
đảm bảo theo đúng đề cương đã được duyệt.
Trước hết, tác giả bày tỏ lòng cảm ơn chân thành tới Trường Đại học Thủy
lợi, Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Vĩnh Phúc, Công ty TNHH MTV
Thủy lợi Liễn Sơn đã quan tâm giúp đỡ, tạo điều kiện trong quá trình học tập và
hoàn thành luận văn này.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Lê Thị Nguyên – Trường
Đại học Thủy lợi đã tận tình chỉ dẫn, giúp đỡ trong thời gian làm luận văn này.
Tác giả xin chân thành cảm ơn tất cả các thầy, các cô giáo Trường Đại học
Thủy lợi nói chung, Phòng Đại học và Sau Đại học, Khoa Kỹ thuật Tài nguyên
nước nói riêng đã truyền đạt kiến thức, giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình học tập
và làm luận văn tốt nghiệp.
Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn những người thân trong gia đình, bạn bè
và đồng nghiệp cơ quan đã giúp đỡ, động viên, khích lệ tác giả trong suốt quá trình
học tập và hoàn thành luận văn.
Vĩnh Yên, tháng 8 năm 2014
Tác giả luận văn



Lê Văn Thắng

ii
BẢN CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan đề tài luận văn Thạc sĩ: “Nghiên cứu giải pháp phi
công trình để nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn nước hệ thống thủy lợi Vĩnh
Yên – Vĩnh Phúc” là đề tài do cá nhân tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học
của PGS.TS. Lê Thị Nguyên. Luận văn được làm dựa trên các số liệu, tài liệu
được thu thập từ nguồn thực tế, được công bố trên báo cáo của cơ các quan Nhà
nước, được đăng tải trên các tạp chí chuyên ngành, sách, báo… để làm cơ sở
nghiên cứu. Tác giả không sao chép bất kỳ một luận văn hoặc một đề tài nghiên
cứu nào trước đó.



Hà Nội, ngày 15 tháng 8 năm 2014
Tác giả


Lê Văn Thắng

iii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

KCTN : Kênh chính tả ngạn
TB : Trạm bơm
PL : Phụ lục
IRRI : Viện nghiên cứu lúa quốc tế
UNDP : Chương trình Phát triển Liên Hợp Quốc
IPCC : Ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu
Trạm KTNN: Trạm khí tượng nông nghiệp
β
bh
: độ ẩm bão hoà
WTO : Tổ chức thương mại thế giới

iv
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Bản đồ hành chính thành phố Vĩnh Yên, tỉnh Vĩnh Phúc 21
Hình 2.1. Sơ đồ khối tính toán cơ câu cây trồng hợp lý 65
Hình 3.1. Quan hệ giữa lượng mưa hiệu quả và bốc thoát hơi nước. 69
Hình 3.2. Lượng bốc thoát hơi nước của hệ thống cây trồng theo thời vụ 70
Hình 3.3. Lượng bốc thoát hơi nước hệ thống cây trồng qua các thời kỳ
sinh trưởng 71
Hình 3.4. Nhu cầu nước tưới của các loại cây trồng theo thời vụ. 73
Hình 3.5. Nhu cầu nước tưới của các loại cây trồng theo địa hình 74
Hình 3.6. Tổng nhu cầu tưới cho các cây trồng. 74
Hình 3.7. Đường quá trình lưu lượng tưới chủ động mặt ruộng hệ thống

cây trồng hiện tại của Kênh 2A. 75
Hình 3.8. Đường quá trình lưu lượng tưới chủ động mặt ruộng hệ thống
cây trồng hiện tại của kênh 2B 76
Hình 3.9. Đường quá trình lưu lượng tưới mặt ruộng hệ thống cây trồng
hiện tại của TB Quán Trắng 76
Hình 3.10. Đường quá trình lưu lượng tưới mặt ruộng hệ thống cây trồng
hiện tại của TB Đồng Đức. 76
Hình 3.11. Đường quá trình lưu lượng tưới mặt ruộng hệ thống cây trồng
hiện tại của TB Đầm Mé. 77
Hình 3.12. Đường quá trình nhu cầu tưới mặt ruộng cây trồng hiện tại
theo thời gian trên toàn hệ thống tưới nghiên cứu 77
Hình 3.13. Đường quá trình nước tưới của toàn hệ thống Qyc  t (m3/s) 80
Hình 3.14. Đường quá trình nước đến và nước dùng của hệ thống nghiên
cứu. 84

v

Hình 3.15. Đường quá trình lưu lượng tưới mặt ruộng hệ thống cây trồng
hợp lý của kênh 2A 88
Hình 3.16. Đường quá trình lưu lượng tưới mặt ruộng hệ thống cây trồng
hợp lý kênh B4. 89
Hình 3.17. Đường quá trình lưu lượng tưới mặt ruộng hệ thống cây trồng
hợp lý TB Quán Trắng. 89
Hình 3.18. Đường quá trình lưu lượng tưới mặt ruộng hệ thống cây trồng
hợp lý TB Đồng Đức. 89
Hình 3.19. Đường quá trình lưu lượng tưới mặt ruộng hệ thống cây trồng
hợp lý TB Đầm Mé. 90
Hình 3.20. Đường quá trình lưu lượng tưới mặt ruộng theo thời gian hệ
thống cây trồng hợp lý toàn hệ thống 90
Hình 3.21. Đường quá trình cung cấp nước tưới hệ thống (Qyc  t)

(m3/s). 91
Hình 3.22. Đường quá trình cân bằng nước của hệ thống 94
Hình 3.23. Đường quá trình dùng nước cho hệ thống cây trồng hiện tại và
hệ thống cây trồng hợp lý 95
Hình 3.24. So sánh tổng lượng nước tưới theo vụ của hệ thống cây trồng
hợp lý và hiện tại 99
Hình 3.25. So sánh tổng điện tiêu thụ theo vụ của hệ thống cây trồng hợp
lý và hiện tại 99


vi
DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1. Nhu cầu nước cho nông nghiệp, công nghiệp và dân sinh 17
Bảng 1.2. Diện tích, thời vụ và năng suất các cây trồng trên hệ thống thuỷ
lợi Tp Vĩnh yên 24
B¶ng 1.3. C¸c ®Æc ®iÓm kªnh chÝnh trong hÖ thèng nghiªn cøu 27
Bảng 1.4. Diện tích thiết kế và hiện tại phục vụ của hệ thống nghiên cứu. 27
Bảng 1.5. Thống kê các kênh tưới và các chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu của hệ
thống 32
Bảng 1.6. Điện năng sử dụng bơm tưới thực tế hệ thống nghiên cứu – điện
lực phường Hội Hợp 35
Bảng 2.1. Trị số bình quân nhiếu năm các yếu tố khí tượng trạm Vĩnh
Yên 47
Bảng 2.2. Hệ số cây trồng KC theo kết quả thực nghiệm của FAO 48
Bảng 2.3. Các đặc trưng vật lý đất khu vực nghiên cứu. 49
Bảng 2.4. Các thông số lượng mưa ngày thiết kế 51
Bảng 2.5. Lượng mưa ngày vụ Xuân thiết kế 52
Bảng 2.6. Lượng mưa ngày vụ Mùa thiết kế 53
Bảng 2.7. Lượng mưa ngày vụ Đông thiết kế 54

Bảng 2.8. Hệ thống cây trồng hiện tại trên các loại đất của khu tưới 57
Bảng 3.10. Nhu cầu cung cấp nước tưới và tổng lượng nước tưới của hệ
thống hiện tại. 79
Bảng 3.12. Cân bằng nước hệ thống cây trồng hiện tại ở phường Hội Hợp 83
Bảng 3.22. Nhu cầu cung cấp nước và tổng lượng nước tưới của hệ thống
hợp lý 92

vii

Bảng 3.23. Cân bằng nước của hệ thống cây trồng hợp lý 93
Bảng 3.24. So sánh yêu cầu dùng nước hệ thống cây trồng hợp lý và hiện
tại. 95
Bảng 3.25. Hiệu quả kinh tế của hệ thống cây trồng hợp lý 97
Bảng 3.26. Hiệu quả kinh tế 1 m3 nước của hệ thống cây trồng hợp lý 98
Bảng 3.27. Hiệu quả điện năng tiết kiệm được của hệ thống cây trồng hợp
lý 98
Bảng 3.1: Lượng bốc thoát hơi nước tiềm năng ETo ~ t và Peff ~ t 106
Bảng 3.2: Lượng bốc thoát hơi nước của cây trồng trên hệ thống. 106
Bảng 3.3: Nhu cầu tưới của các loại cây trồng trên các địa hình (mm). 107
Bảng 3.4. Tổng nhu cầu tưới cho các loại cây trồng trên hệ thống M (mm) 107
Bảng 3.5. Nhu cầu tưới chủ động của hệ thống cây trồng hiện tại khu tưới
kênh 2A. 108
Bảng 3.6: Nhu cầu tưới chủ động của hệ thống cây trồng hiện tại khu tưới
kênh 2B 108
Bảng 3.7: Nhu cầu tưới của hệ thống cây trồng hiện tại khu tưới TB Quán
Trắng. 109
Bảng 3.8: Nhu cầu tưới của hệ thống cây trồng hiện tại khu tưới TB Đồng
Đức. 109
Bảng 3.9: Nhu cầu tưới của hệ thống cây trồng hiện tại khu tưới TB Đầm
Mé. 110

Bảng 3.11. Nhu cầu nước cho sinh hoạt + chăn nuôi 110
Bảng 3.13. Diện tích các loại cây trồng hợp lý trên khu tưới. 111
Bảng 3.14. Năng suất, giá trị sản phẩm cây trồng và chi phí sản xuất của
hệ thống cây trồng (theo giá trị năm 2013). 112
Bảng 3.15: Điều kiện rằng buộc của các loại cây trồng. 112

viii
Bảng 3.16. Bố trí hệ thống cây trồng hợp lý. 113
Bảng 3.17. Nhu cầu tưới của hệ thống cây trồng hợp lý kênh 2A. 113
Bảng 3.18. Nhu cầu tưới hệ thống cây trồng hợp lý của kênh 2B 114
Bảng 3.19. Nhu cầu tưới hệ thống cây trồng hợp lý của TB Quán Trắng. 114
Bảng 3.20. Nhu cầu tưới hệ thống cây trồng hợp lý của TB Đồng Đức. 115
Bảng 3.21. Nhu cầu tưới hệ thống cây trồng hợp lý của TB Đầm Mé. 115


ix
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU VÀ KHU
VỰC NGHIÊN CỨU 14
1.1. Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu 14
1.1.1. Tình hình nghiên cứu sử dụng nước trên thế giới và Việt Nam 14
1.1.2. Những nghiên cứu liên quan đến đề tài 18
1. 2. Tổng quan về khu vực nghiên cứu 19
1.2.1. Tình hình chung khu vực nghiên cứu 19
1.2.2. Hiện trạng hệ thống thuỷ lợi 25
1.2.3. Phương hướng, mục tiêu phát triển kinh tế xã hội - Nhiệm vụ của
hệ thống thuỷ lợi khu vực nghiên cứu. 37
1.3. Các giải pháp nâng cao hiệu quả hệ thống thủy lợi 39
1.3.1. Giải pháp công trình 39
1.3.2. Các giải pháp phi công trình 41

1.3.3. Các giải pháp tổng hợp và ứng dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật 41
1.3.4. Lựa chọn giải pháp dùng cho khu vực nghiên cứu 44
CHƯƠNG 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 45
2.1. Phạm vi nghiên cứu 45
2.2. Nội dung nghiên cứu 45
2.3. Phương pháp nghiên cứu và tài liệu tính toán 46
2.3.1. Ứng dụng chương trình CROPWAT của FAO xác định nhu cầu sử
dụng nước của hệ thống cây trồng 46
2.3.2. Tính cân bằng nước hệ thống khu vực nghiên cứu 58
2.3.3. Sử dụng chương trình quy hoạch tuyến tính để xác định hệ thống
cây trồng hợp lý 60

x

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 66
3.1. Xác định nhu cầu nước tưới cho cây trồng 66
3.1.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến nhu cầu nước tưới 66
3.1.2. Tính nhu cầu nước cho cây trồng hiện tại (ETc) 68
3.1.3. Xác định nhu cầu nước tưới cho hệ thống cây trồng hiện tại 72
3.1.4. Nhu cầu tưới của các khu tưới trên hệ thống cây trồng hiện tại . 75
3.1.5. Nhu cầu cung cấp nước hệ thống cây trồng hiện tại 78
3.2. Tính cân bằng nước của hệ thống cây trồng hiện tại. 81
3.2.1. Mục đích tính toán cân bằng nước. 81
3.2.2.Yêu cầu dùng nước của hệ thống. 81
3.3. Xác định hệ thống cây trồng hợp lý trên hệ thống 85
3.3.1. Tài liệu đầu vào tính toán. 85
3.3.2. Các điều kiện ràng buộc hệ thống cây trồng hợp lý vùng nghiên
cứu. 86
3.3.3. Kết quả tính toán hệ thống cây trồng hợp lý. 87
3.3.4. Kết quả tính toán nhu cầu nước hệ thống cây trồng hợp lý. 88

3.3.5. Xác định nhu cầu cung cấp nước hệ thống cây trồng hợp lý. 91
3.3.6. Tính cân bằng nước của hệ thống cây trồng hợp lý 91
3.3.7. So sánh yêu cầu dùng nước của các hệ thống cây trồng hợp lý và
hiện tại trên hệ thống. 95
3.3.8. Tính toán hiệu quả kinh tế của hệ thống cây trồng hợp lý . 96
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 101
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC 01
PHỤ LỤC 02


11
MỞ ĐẦU
1.Tính cấp thiết của đề tài:
Nước không phải là vô tận, tài nguyên nước có một tầm quan trọng đặc
biệt trong đời sống và sự phát triển kinh tế xã hội của mọi vùng trên thế giới,
nó được xếp thứ hai sau tài nguyên con người. Nước ngọt trên trái đất là tài
nguyên có hạn và ngày càng trở nên khan hiếm do nhu cầu khai thác, sử dụng
ngày một gia tăng lên theo sự phát triển của nền kinh tế. Ngay cả nơi có
nguồn nước phong phú thì sự biến đổi theo thời gian cũng có thể gây ra thiếu
nước tạm thời trong mùa khô.
Trên thế giới vấn đề nâng cao hiệu quả quản lý khai thác hệ thống thủy
lợi đã được nhiều tổ chức và nhiều nhà khoa học quan tâm từ những thập kỷ
trước đây, đặc biệt là ở các nước phát triển. Ở một số nước các hệ thống thủy
lợi đã được hiện đại hoá một cách hoàn chỉnh từ công trình đầu mối, hệ thống
kênh dẫn, hệ thống các công trình lấy nước và công trình đo nước, kiểm soát
nước được hiện đại hoá và tự động hoá ở mức cao.
Ở Việt Nam, vấn đề điều hành hệ thống thủy lợi theo các phương pháp
khoa học hiện đại và hiệu quả còn đang ở trình độ thấp, trong khi các hệ
thống thủy lợi ở nước ta chủ yếu xây dựng qua nhiều thời kỳ chiến tranh liên

tục nên các hệ thống công trình xây dựng chưa đồng bộ, chưa được trang bị
các khoa học kỹ thuật tiên tiến, công trình đã bị xuống cấp già cỗi, mức đảm
bảo thấp, không đáp ứng được năng lực thiết kế và cũng không đáp ứng được
sự chuyển đổi cơ cấu cây trồng và phát triển sản xuất ngày càng cao.
Thực tiễn khẳng định hiệu quả của các hệ thống thủy lợi mang lại là rất
to lớn, góp phần quan trọng vào nền sản xuất nông nghiệp, không ngừng nâng
cao sản lượng cây trồng, cải thiện từng bước cuộc sống của người dân.
Hệ thống thủy lợi Vĩnh Yên được cung cấp nước tưới chủ yếu từ hệ

12
thống thủy lợi Liễn Sơn và một số trạm bơm thuộc các xã quản lý, là hệ thống
tưới tiêu hoàn toàn bằng động lực được thành lập từ năm 1971, có nhiệm vụ
tưới tiêu cho trên 2000 ha đất canh tác của toàn thành phố Vĩnh Yên. Quá
trình khai thác đã bị thiên tai tàn phá, qua từng thời kỳ đã được sửa chữa nâng
cấp nhưng chưa hoàn chỉnh đầy đủ về hệ thống công trình, máy móc ngày
một già cỗi, hệ thống tổ chức quản lý nước còn nhiều bất cập, chưa đồng nhất
về tư duy sử dụng nước một cách hợp lý, khoa học, dẫn đến điều hành phân
phối nước trong hệ thống còn lãng phí, kém hiệu quả, công trình chưa đáp
ứng được yêu cầu nhiệm vụ, trong khi đó nguồn nước của khu vực ngày đang
bị suy giảm về tổng lượng do biến đổi khí hậu, rừng đầu nguồn suy giảm,
lượng mưa hiệu quả giảm dần.
Hiện tại hệ thống thủy lợi Vĩnh Yên chưa thể đáp ứng chủ động được
yêu cầu nước cho diện tích sản xuất nông nghiệp và phát triển kinh tế xã hội,
càng không đáp ứng được yêu cầu phát triển trong tương lai theo phương
hướng phát triển kinh tế của vùng do chi phí nước bơm động lực của hệ thống
là rất cao.
Vì vậy, để góp phần khắc phục khó khăn về lượng nước, giảm chi phí
tưới nước, tăng hiệu quả kinh tế, việc nghiên cứu các giải pháp để nâng cao
hiệu quả sử dụng nguồn nước và sử dụng bền vững hệ thống thủy lợi Vĩnh
Yên đặc biệt là giải pháp phi công trình nhằm sử dụng tối ưu tài nguyên nước

là rất bức thiết. Do vậy, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài “Nghiên cứu giải
pháp phi công trình để nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn nước hệ thống
thủy lợi Vĩnh Yên – Vĩnh Phúc”.
2. Mục tiêu của đề tài
Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn nước hệ thống
thủy lợi Vĩnh Yên – Vĩnh Phúc.

13
3. Nội dung nghiên cứu:
- Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu và khu vực nghiên cứu
- Xác định nhu cầu sử dụng nước của hệ thống cây trồng hiện trạng
- Tính toán cân bằng nước cho hệ thống khu vực nghiên cứu
- Xác định hệ thống cây trồng hợp lý trên hệ thống thủy lợi
- Xác định nhu cầu sử dụng nước của hệ thống cây trồng hợp lý
- So sánh hiệu quả kinh tế của hệ thống cây trồng hợp lý và hiện tại trên
hệ thống thủy lợi
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
a. Cách tiếp cận:
+ Kế thừa có chọn lọc bổ sung
+ Tiếp cận phát triển bền vững
b. Phương pháp nghiên cứu
+ Phương pháp kế thừa tài liệu và kết quả nghiên cứu đã có.
+ Phương pháp điều tra, thu thập tài liệu, số liệu liên quan.
+ Ứng dụng phần mềm CROPWAT 8.0 để tính chế độ tưới cho cây trồng
+ Ứng dụng chương trình quy hoạch phi tuyến để lựa chọn hệ thống
cây trồng hợp lý trên hệ thống thủy nông
+ Phương pháp xử lý, phân tích, đánh giá số liệu.

14
CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU VÀ KHU VỰC
NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu
1.1.1. Tình hình nghiên cứu sử dụng nước trên thế giới và Việt Nam
1.1.1.1. Tình hình sử dụng nước trên thế giới
Nước là thành phần thiết yếu trong sự sống của các sinh vật trên trái đất và
từ lâu con người đã biết khai thác và sử dụng nước như một yếu tố không thể
thiếu của sự sống. Trãi qua nhiều thập kỷ, ngày nay chất lượng cuộc sống con
người được cải thiện, kèm theo đó nhu cầu sử dụng nước sạch ngày càng tăng.
Các nghiên cứu đã chỉ ra: Hiện nay con người đang lâm vào cuộc khủng
hoảng thiếu nước trầm trọng, nhưng nguyên nhân không phải do nguồn nước
hạn chế, trái đất có đủ, thậm chí dư thừa cho nhu cầu của hàng chục tỷ người.
Nhưng do phân phối không đều, không được sử dụng một cách hợp lý, tiêu
thụ quá mức và ngày càng bị ô nhiễm nên nguy cơ thiếu nước sạch không chỉ
nghiêm trọng mà còn ngay trước mắt.
Trong khoảng một trăm năm trở lại đây, việc sử dụng nước của nhân loại
tăng nhanh gấp hai lần so với mức tăng dân số. Với tốc độ này trong vòng 20
năm tới nhu cầu về nước sẽ bùng nổ thêm 650%. Với mức tiêu thụ như vậy sẽ
là một nguy cơ đè nặng lên các nguồn nước. Cho đến nay, trên 80% lượng
nước ngọt được khai thác dùng để tạo ra lương thực thực phẩm. Các nghiên
cứu cho thấy lượng nước dùng để tạo ra lương thực thực phẩm cho thế giới
trong vòng 20 năm tới sẽ tăng thên 24% nữa.
Báo cáo của Viện Quản lý Nước Quốc tế (IWMI) cũng khẳng định nếu
nhân loại tiếp tục sử dụng nước như hiện nay, thế giới sẽ xảy ra nhiều cuộc
xung đột về nước. Theo thống kê của một số tổ chức Quốc tế, 50 năm qua đã

15
37 lần xảy ra các cuộc chiến tranh, xung đột vì nước, trong đó 27 lần giữa
Israel và Syrie do tranh chấp 2 con sông Jourdain và Yarmouk. Theo Jean-
Fracois, chủ tịch cơ quan nước Quốc tế, không dưới 1800 cuộc tranh chấp đã

nổ ra quanh khu vực các con sông trên hành tinh và Liên hợp quốc cũng đã
ghi nhận 300 khu vực có nguy cơ xảy ra xung đột về nước như Sudan,
Ethiopie và Aicập tranh chấp sông Nil hay việc kiểm soát sông Senegan tại
tây bán cầu, Mehico và Mỹ cung đang tranh chấp sông Colorado…
Với nhận thức nguy cơ thiếu nước ngọt là trầm trọng và có thể dẫn đến các
cuộc tranh chấp, chiến tranh là do việc quản lý sử dụng nước không hợp lý
làm cho nguồn nước bị suy thoái do ô nhiễm và cạn kiệt. Năm 2000 Liên Hợp
Quốc đã thiết lập mục tiêu thiên nhiên kỷ, đó là “Phát triển quản lý tổng hợp
nguồn nước và sử dụng nước hiệu quả” giúp các nước đang phát triển thông
qua hành động về nước ở tất cả mọi cấp.
Nguyên tắc Dublin (1992) đã chỉ ra tài nguyên nước ngọt là hữu hạn, thiết
yếu và cần được bảo vệ để duy trì cuộc sống, phát triển và môi trường. Nên
các quốc gia trên thế giới đang có những nổ lực để quản lý và sử dụng nguồn
nước có hiệu quả , bảo vệ nguồn nước không bị suy thoái và ô nhiễm. Những
cố gắng đó tập trung vào các vấn đề chủ yếu như: Thể chế, chính sách, tổ
chức quản lý nước, khoa học-công nghệ, kinh tế-xã hội… ở cấp quốc gia và
cấp lưu vực.
Ngoài các vấn đề trên, nhiều dự án cụ thể cũng đã được triển khai ở các
nước như: Dự án kiểm soát thất thoát nước trong chiếm lược quản lý nước
của Malta. Do phải đối mặt với việc thiếu nước và nguồn nước mặt hạn chế
và việc dùng nước quá thái trong nông nghiệp nên việc kiểm soát thất thoát
nước đã trở thành yếu tố quan trọng mang tính chiếm lược trong quản lý tài
nguyên nước và đã được sử dụng để đạt tới sự cân bằng tối ưu về kinh tế giữa
cung cấp và nhu cầu sử dụng nước.

16
Đối với các nước phát triển (Anh, Pháp, Mỹ, Úc, Nhật…) việc nghiên cứu
sử dụng nước đã đề ra các quy trình, quy phạm nhằm quản lý tổng hợp tài
nguyên nước theo lưu vực sông. Nó bao gồm các biện pháp giảm thiểu chất
thải bằng việc áp dụng công nghệ sản xuất sạch và kiểm soát chất thải, thu

gom tái sử dụng các chất thải, xử lý một phần và toàn bộ các chất thải, nước
thải trước khi đổ vào sông, quy hoạch khai thác hợp lý nguồn nước phục vụ
phát triển bền vững KT - XH lưu vực sông, quan trắc lượng và chất lượng
môi trường nước, cảnh báo sự khuếch tán các chất độc hại trong sông và dự
báo sinh thái - chất lượng nước trên toàn lưu vực sông.
Đối với những nước đang phát triển, việc nghiên cứu sử dụng nước vẫn
đang dừng lại ở mức kiểm kê các nguồn nước và việc nghiên cứu quản lý tổng
hợp tài nguyên nước theo các lưu vực sông còn nhiều bất cập.
1.1.1.2. Tình hình nghiên cứu sử dụng nước ở Việt Nam
Việt Nam được xếp vào hàng những quốc gia có nguồn nước dồi dào, mật
độ sông suối dày đặc, nhưng do lượng mưa phân phối không đều theo không
gian và thời gian, đặc điểm của điều kiện tự nhiên và phân bố địa lý cũng như
sức ép của tăng trưởng kinh tế và dân số nên tài nguyên nước đang đứng
trước sức ép về việc sử dụng không hợp lý, các nguy cơ về suy thoái do ô
nhiễm và cạn kiệt luôn là một thách thức lớn. Tính đến nay, dân số nước ta đã
lên đến 86 triệu người, trong khi đó, tài nguyên nước mặt chúng ta có 850 tỷ
m
3
nhưng chỉ có khoảng 340 tỷ m
3
(37,7%) là nước phát sinh nội địa, còn lại
510 tỷ m
3
(62,7%) là nguồn nước ngoại lai. Phân bố dòng chảy không điều
hòa, lượng nước trung bình trong mùa lũ (3-5 tháng) chiếm khoảng 70-80%,
trong khi mùa kiệt (7-9 tháng) dòng chảy chỉ đạt 20-30% nên đã gây ra tình
trạng thiếu nước ở nhiều nơi.
Theo Viện Quy hoạch Thủy lợi nhu cầu nước cho nông nghiệp và các
ngành kinh tế và dân sinh đến năm 2020 được thể hiện ở bảng 1.1.

17
Bảng 1.1. Nhu cầu nước cho nông nghiệp, công nghiệp và dân sinh
Ngành dùng nước
Năm 2000 Năm 2010 Năm 2020
Nhu
cầu
nước
%
Nhu
cầu
nước
%
Nhu
cầu
nước
%
- Nông nghiệp 61.237

93,5 72.431

91,5 81.358

90,2
- Công nghiệp và các nhu
cầu khác
4.258 6,5 6.722 8,5 8.807 9,8
Tổng (*) 65.485

100 79.153

100 90.165

100
(Nguồn: Viện Quy hoạch Thủy lợi. (*) chưa kể nhu cầu nước cho duy trì môi
trường sinh thái (đẩy mặn, duy trì dòng chảy môi trường)
Nhiều nhà khoa học cho rằng đến năm 2025 Việt Nam sẽ là một trong
những quốc gia thiếu nước ngọt. Nhận thức được tầm quan trọng của nguồn
nước đối với sự phát triển bền vững và nhằm khai thác tối ưu nguồn nước đó,
trên các hệ thống thủy lợi đã và đang sử dụng các biện pháp công trình và phi
công trình để kiểm soát hệ thống tài nguyên nước tự nhiên và nhân tạo.
Qua việc nghiên cứu sử dụng nước ở nước ta hiện nay có thể rút ra một số
nhận xét về tình hình sử dụng nước như sau:
- Nước ta là một trong những quốc gia có nguồn nước khá dồi dào, với
diện tích mặt nước lớn và phân bố khá đều ở các vùng trên toàn lãnh thổ. Tuy
nhiên, có đến 60% lượng nước mặt phụ thuộc vào các quốc gia láng giềng và
lượng nước phân bố không đều theo thời gian trong năm.
- Nhìn chung chưa khai thác, sử dụng nguồn nước theo phương thức tổng
hợp và bền vững.
- Trong khai thác, sử dụng nguồn nước của các hệ thống thủy lợi chưa xem
xét đến yêu cầu sử dụng nước của các ngành trong toàn lưu vực sông mà chỉ

18
chú ý đến từng ngành, từng địa phương.
- Vẫn xảy ra tình trạng mâu thuẫn giữa sử dụng nguồn nước, đặc biệt là
giữa phát điện với cấp nước cho nông nghiệp và phòng chống lũ cho hạ du…
1.1.2. Những nghiên cứu liên quan đến đề tài
Đề tài khoa học cấp Bộ: Nghiên cứu chế độ tưới cho dứa vùng Bắc bộ do
trường Đại học Thủy lợi chủ trì thực hiện từ năm 2004 -2007 đã ứng dụng
chương trình CROPWAT 5.7 để xác định nhu cầu nước và yêu cầu tưới cho
cây dứa ở nông trường dứa Đồng Dao, tỉnh Ninh Bình. Kết quả đề tài đã áp

dụng nhu cầu nước và yêu cầu tưới cho cây dứa vào việc nghiêm cứu ứng
dụng kỹ thuật tưới phun mưa cho nông trường trồng dứa của tỉnh.
Đề tài khoa học cấp Nhà nước KC.08.22: Nghiên cứu dự báo hạn hán
vùng Nam Trung Bộ và Tây Nguyên và xây dựng các giải pháp phòng chống
do trường Đại học Thủy lợi chủ trì thực hiện từ năm 2003 - 2006. Kết quả của
đề tài đã đề xuất nhiều giải pháp phi công trình như lựa chọn cây trồng, cơ
cấu cây trồng, thời vụ, dịch chuyển thời vụ, che phủ mặt đất, trồng rừng chắn
gió…nhằm giữ nước, giảm bốc hơi, chống hạn cho vùng thường xảy ra khô
hạn ở Nam Trung bộ và Tây Nguyên và đã được các địa phương phổ biến, áp
dụng đạt kết quả tốt.
Đề tài khoa học cấp Bộ: Nghiên cứu áp dụng khoa học công nghệ tiên tiến
từng bước hiện đại hóa công tác quản lý điều hành hệ thống thủy nông Phù
Sa – Hà Tây do trường Đại học Thủy lợi chủ trì thực hiện từ năm 2002 -
2004. Kết quả nghiên cứu của đề tài đã ứng dụng phần mềm tính tưới
CROPWAT 4.3 của FAO vào quản lý điều hành hệ thống thủy nông.
Đề tài khoa học cấp Bộ: Hướng dẫn sử dụng phần mềm tính toán nhu cầu
nước và quản lý tưới cho cây trồng cạn theo chương trình CROPWAT FOR
WINDOWS 4.3 của tổ chức FAO trong điều kiện Việt Nam do trường Đại

19
học Thủy lợi chủ trì thực hiện từ năm 2002 - 2003. Kết quả của đề tài đã được
đưa vào giảng dạy một trong những môn học về tin học hóa trong hệ thống
thủy lợi và được sinh viên sử dụng để tính toán trong các đồ án tốt nghiệp
cũng như trong các luận văn cao học.
Đề tài khoa học cấp Bộ: Nghiên cứu các giải pháp khoa học công nghệ tiên
tiến nâng cao hiệu quả khai thác hệ thống thủy nông Nha trinh – Lâm Cấm,
tỉnh Ninh Thuận do trường Đại học Thủy lợi chủ trì thực hiện từ năm 1997 -
2000. Kết quả nghiên cứu của đề tài đã xác định hệ thống cây trồng hiện trạng,
đề xuất lựa chọn cây trồng tối ưu và xác định nhu cầu nước, yêu cầu tưới cho
hệ thông cây trồng hiện trạng và cây trồng tối ưu trên hệ thống thủy nông. Xác

định cân bằng nước trên hệ thống và đánh giá hiệu quả kinh tế khi chuyển đổi
hệ thống cây trồng trên hệ thống thủy lợi Nha Trinh – Lâm cấm.
Đề tài khoa học cấp Bộ: Nghiên cứu tổng kết đánh giá về phương pháp
tính toán lượng nước yêu cầu tưới và chế độ tưới cho các loại cây trồng chủ
yếu ở phía Bắc Việt Nam do trường Đại học Thủy lợi chủ trì thực hiện từ năm
1998 - 2001. Đề tài đã đề xuất phương pháp – công nghệ tính toán nhu cầu
nước và quản lý tưới mặt ruộng, đã tổng kết và lựa chọn các kết quả nghiên
cứu thực nghiệm về tưới tiêu nước cho các loại cây trồng vùng đồng bằng
sông Hồng và các tỉnh Trung du, miền núi phía Bắc để khuyến nghị áp dụng
và kiến nghị áp dụng chương trình phầm mềm tính toán chế độ tưới
CROPWAT của FAO.
1. 2. Tổng quan về khu vực nghiên cứu
1.2.1. Tình hình chung khu vực nghiên cứu
1.2.1.1. Đặc điểm tự nhiên
a) Vị trí địa lý:
Hệ thống thủy lợi Tp Vĩnh Yên có tọa độ địa lý từ 105
0
32’54” đến

20
105
0
38’19” kinh độ Đông và từ 21
0
15’19” đến 21
0
20’19” vĩ độ Bắc. Phía
Bắc và phía Tây giáp huyện Tam Dương; Phía Đông giáp huyện Bình Xuyên;
Phía Nam giáp huyện Yên Lạc và Bình Xuyên (Hình 1.1).
Hệ thống thủy lợi Tp Vĩnh Yên phục vụ cho 07 phường (Tích Sơn, Liên

Bảo, Hội Hợp, Đống Đa, Ngô Quyền, Đồng Tâm, và Khai Quang) và 02 xã
(Định Trung và Thanh Trù) với tổng diện tích sản xuất nông nghiệp 2.772,63
ha, nguồn nước tưới tiêu lấy từ kênh chính hệ thống thuỷ lợi Lợi Liễn Sơn là
231,9 ha và hệ thống thuỷ lợi chủ động nước từ các hồ đập nhỏ trong khu vự
quản lý là 2.540,73 ha.
b) Đặc điểm địa hình:
Hệ thống thủy lợi Tp Vĩnh Yên thuộc vùng trung du, có độ cao từ 9-50m
so với mặt nước biển. Khu vực có địa hình thấp nhất là hồ Đầm Vạc. Địa hình
có hướng dốc từ Đông Bắc xuống Tây Nam và được chia thành 2 vùng:
- Vùng đồi thấp: Tập trung ở phía Bắc Thành phố gồm các xã, phường
Định Trung, Khai Quang, độ cao trung bình 260m so với mặt nước biển, với
nhiều quả đồi không liên tục xen kẽ ruộng và các khe lạch, thấp dần xuống
phía Tây Nam.
- Khu vực đồng bằng và đầm lầy: Thuộc phía Tây, Tây Nam Thành phố
gồm các xã, phường: Thanh Trù, Đồng Tâm, Hội Hợp. Đây là khu vực có địa
hình bằng phẳng, độ cao trung bình 7,0 – 8,0 m xen kẽ là các ao, hồ, đầm có
mặt nước lớn.
Nhìn chung địa hình hệ thống thủy lợi Tp Vĩnh Yên tương đối bằng phẳng,
thuận tiện cho việc sản xuất nông nghiệp và bơm tưới.

21

Hình 1.1. Bản đồ hành chính thành phố Vĩnh Yên, tỉnh Vĩnh Phúc
c) Khí hậu, thủy văn:
Vĩnh Yên là vùng chuyển tiếp giữa đồng bằng và miền núi, nằm trong
vùng nhiệt đới gió mùa, khí hậu được chia làm 4 mùa: xuân, hạ, thu, đông.
Mùa xuân và thu là hai mùa chuyển tiếp, khí hậu ôn hoà, mùa hạ nóng và mùa
đông lạnh.
- Nhiệt độ: Nhiệt độ trung bình khoảng 24
0

C, mùa hè 29-34
0
C, mùa đông
dưới 18
0
C, có ngày dưới 10
0
C. Nhiệt độ trong năm cao nhất vào tháng 6, 7, 8,
chiếm trên 50% lượng mưa cả năm, thường gây ra hiện tượng ngập úng cục
bộ tại một số nơi.

22
- Nắng: Số giờ nắng trung bình 1.630 giờ, số giờ nắng giữa các tháng lại
chênh lệch nhau rất nhiều.
- Độ ẩm không khí: Độ ẩm trung bình 82,5% và chênh lệch không nhiều
qua các tháng trong năm, độ ẩm cao vào mùa mưa và thấp vào mùa đông.
- Chế độ gió: Hướng gió thịnh hành là gió Đông Nam thổi từ tháng 4 đến
tháng 9. Gió Đông Bắc thổi từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau kèm theo sương
muối, ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp.
Nhìn chung, thời tiết của Thành phố với các đặc điểm khí hậu nóng, ẩm,
lượng bức xạ cao, thuận lợi cho sản xuất nông, lâm nghiệp và sinh hoạt của
nhân dân. Tuy nhiên, lượng mưa tập trung theo mùa, sương muối, kết hợp với
điều hiện địa hình thấp trũng gây ngập úng cục bộ vào mùa mưa ở vùng trũng
và khô hạn vào mùa khô ở vùng cao.
Về thủy văn, Thành phố có nhiều hồ ao, trong đó Đầm Vạc rộng 144,52 ha
là nguồn dự trữ và điều tiết nước quan trọng. Thành phố Vĩnh Yên nằm ở lưu
vực sông Phan và sông Bến Tre, nhưng chỉ có một số con sông nhỏ chảy qua,
mật độ sông ngòi thấp. Khả năng tiêu úng chậm đã gây ngập úng cục bộ cho
các vùng thấp trũng. Về mùa khô, mực nước ở các hồ ao xuống rất thấp, ảnh
hưởng đến khả năng cung cấp nước cho cây trồng và sinh hoạt của nhân dân.

1.2.1.2. Tình hình kinh tế - xã hội
a) Tình hình dân sinh xã hội
Vùng hưởng lợi của hệ thống thủy lợi Tp Vĩnh Yên gồm 07 phường, 02
xã, dân số khoảng 97 nghìn người, sản xuất nông nghiệp chiếm hơn 50% dân
số, còn lại là các ngành nghề tiểu thủ công nghiệp, công nghiệp nhẹ Tỷ lệ
lao động trong độ tuổi có việc làm đạt 86,5%. Trong những năm gần đây,
thành phố đẩy mạnh thu hút đầu tư nước ngoài, xây dựng các khu công
nghiệp lớn đã giải quyết việc làm cho hơn 25.000 lao động. Đưa hơn 5.000

23
lượt lao động đi làm việc có thời hạn ở nước ngoài. Cho đến thời điểm 2012
cơ cấu lao động trong các ngành đã có sự thay đổi cả về số lượng và chất
lượng, có khoảng 30% lao động được đào tạo, bồi dưỡng; lao động nông
nghiệp giảm xuống còn hơn 30%; lao động công nghiệp – tiểu thủ công
nghiệp chiếm gần 30%; lao động dịch vụ chiếm gần 10%.
b) Tình hình kinh tế:
+ Sản xuất nông nghiệp:
Diện tích đất nông nghiệp của hệ thống là 2.772,63 ha chiếm 54,6% diện
tích đất tự nhiên, trong đó diện tích chuyên màu hàng năm 84,72 ha chiếm
3,06% diện tích nông nghiệp, diện tích lúa mỗi vụ là 2.678,91 ha chiếm
96,94%. Diện tích trồng vụ Đông đạt 614,06 ha trồng trên diện tích đất 2 lúa
chiếm khoảng 23%.
Loại cây trồng chính trong khu vực nghiên cứu là lúa nước, các giống lúa
chủ yếu đưa vào gieo trồng lúa thuần KD18, Q5, QR1, HT1, nếp 97; lúa lai
GS9, TH3-3…, có thời gian sinh trưởng, phát triển từ 130  160 ngày, canh
tác 2 vụ/năm. Vụ Chiêm Xuân bắt đầu gieo trồng từ ngày 15/1 thu hoạch
ngày 30/5. Vụ Mùa gieo cấy từ ngày 15/6 và thu hoạch ngày 30/9. Vụ Đông
gieo trồng từ ngày 01/10 thu hoạch ngày 05/1 gồm các loại cây hoa màu như
Ngô, đậu tương, lạc, rau màu…
Tập quán canh tác trong vùng đối với lúa là gieo cấy, cây màu Ngô gieo

hạt trên luống, cây đậu tương làm theo hình thức gieo vãi.
Theo báo cáo tổng kết hoạt động sản xuất nông nghiệp của Huyện hàng
năm, diện tích, năng suất và thời vụ các cây trồng chính thuộc diện tích canh
tác nông nghiệp của hệ thống thuỷ lợi Tp Vĩnh yên được thể hiện ở bảng 1.2.

24
Bảng 1.2. Diện tích, thời vụ và năng suất các cây trồng trên hệ thống thuỷ
lợi Tp Vĩnh yên
Loại cây trồng
Diện tích
gieo trồng
(ha)
Thời vụ
Năng suất
(tấn/ha)
Thời gian
gieo trồng
Thời gian thu
hoạch
1. Vụ Chiêm Xuân 2.772,63




Lúa Chiêm Xuân 2.678,91

15/01

30/05

6,5 – 7,0

Ngô 54,52

20/01

27/04

5,2 – 5,6

Đậu tương 30,2

20/01

27/04

2,9 – 3,0

2. Vụ Mùa 2.772,63




Lúa Mùa 2.678,91

15/06

30/09

6,1 – 6,4

Ngô 54,52

20/06

30/09

5,2 – 5,5

Đậu tương 30,2

20/06

30/09

2,6 – 2,8

3. Vụ đông 614,06




Ngô đông 79,93

01/10

10/01

4,5 – 5,0

Khoai lang 262,13

01/10

10/01

6,0 – 6,5

Đậu tương 29,08

01/10

10/01

2,3 – 2,6

Cây màu khác 242,92

01/10

10/01




Qua hiện trạng sản xuất nông nghiệp trên hệ thống ta thấy rằng, diện tích
canh tác nông nghiệp chủ yếu là cây lúa, diện tích lúa chiếm 96,94% tổng
diện tích canh tác trong các vụ gieo trồng. Điều này dẫn đến lượng nước yêu
cầu cung cấp lớn, điều tiết nước gặp khó khăn nhất là vào thời kỳ thời vụ
khẩn trương.