Nghiên cứu quy trình phối hợp hồ Cấm Sơn và đập dâng Cầu Sơn để nâng cao hiệu quả phục vụ hệ thống

LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện luận văn thạc sỹ với đề tài “Nghiên cứu quy trình
phối hợp hồ Cấm Sơn và đập dâng Cầu Sơn để nâng cao hiệu quả phục vụ hệ
thống”, tác giả đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ, chỉ bảo, động viên của các thầy
cô giáo, gia đình và đồng nghiệp.
Tác giả xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Phạm Ngọc Hải đã trực tiếp
hướng dẫn, giúp đỡ và chỉ bảo tận tình trong suốt quá trình làm bài luận văn tốt
nghiệp này.
Bên cạnh đó, tác giả xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo khoa Kỹ thuật Tài
nguyên nước, trường Đại học Thủy lợi và các bạn học viên lớp cao học 18Q đã giúp
đỡ, chia sẻ khó khăn cũng như tạo điều kiện cho tác giả trong quá trình học tập lẫn
thời gian hoàn thành luận văn.
Cảm ơn Viện bơm & Thiết bị Thủy lợi – Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam và
các cán bộ nơi tác giả đang công tác, đã tạo điều kiện về thời gian cũng như công
việc để tác giả hoàn thành khóa học này.
Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã động viên chia sẻ trong suốt quá
trình học tập và hoàn thành luận văn.
Xin trân trọng cảm ơn!
Hà nội, ngày 25 tháng 11 năm 2012.
Tác giả


Nguyễn Trung Anh



BẢN CAM KẾT VỀ ĐỀ TÀI LUẬN VĂN
Kính gửi: Ban giám hiệu trường Đại học Thuỷ lợi

Khoa Kỹ thuật Tài nguyên nước, khoa Đào tạo Đại học và sau Đại
học trường Đại học Thuỷ lợi.
Tên tôi là: Nguyễn Trung Anh
Ngày tháng năm sinh: 02/05/1985
Học viên cao học lớp: CH18Q, niên khoá: 2010- 2011, trường Đại học Thuỷ lợi
Tôi viết bản cam kết này xin cam kết rằng đề tài luận văn “Nghiên cứu quy
trình phối hợp hồ Cấm Sơn và đập dâng Cầu Sơn để nâng cao hiệu quả phục vụ hệ
thống” là công trình nghiên cứu của cá nhân mình. Tôi đã nghiêm túc đầu tư thời
gian và công sức dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Phạm Ngọc Hải để hoàn thành đề
tài theo đúng quy định của nhà trường. Nếu những điều cam kết của tôi có bất kỳ
điểm nào không đúng, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm và cam kết chịu những
hình thức kỷ luật của nhà trường.
Hà Nội, ngày 23 tháng 11 năm 2012
Cá nhân cam kết



Nguyễn Trung Anh




MỤC LỤC
0TMỞ ĐẦU0T 1
0T1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI0T 1
0T2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI0T 2
0T3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU0T 2
0T4. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU0T 2
0T4.1. Cách tiếp cận0T 2
0T4.2. Phương pháp nghiên cứu0T 3

0TCHƯƠNG I. CÁC NGHIÊN CỨU CÓ LIÊN QUAN ĐẾN TỐI ƯU HÓA QUY
TRÌNH VẬN HÀNH HỆ THỐNG HỒ CHỨA
0T 5
0T1.1. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI0T 5
0T1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU Ở VIỆT NAM0T 11
0TCHƯƠNG II. TÌNH HÌNH CHUNG KHU VỰC NGHIÊN CỨU0T 15
0T2.1. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC NGHIÊN CỨU0T 15
0T2.1.1. Vị trí địa lý0T 15
0T2.1.4. Đặc điểm khí hậu, thủy văn0T 17
0T2.1.4.1. Đặc điểm khí hậu0T 17
0T2.1.4.2. Đặc điểm sông ngòi0T 21
0T2.1.4.3. Đặc điểm thủy văn dòng chảy0T 22
0T2.2. TÌNH HÌNH DÂN SINH, KINH TẾ, XÃ HỘI VÙNG NGHIÊN CỨU0T 24
0T2.2.1. Dân sinh0T 24
0T2.2.2. Nông nghiệp0T 25
0T2.2.3. Hiện trạng các ngành kinh tế khác0T 26



0T2.2.3.1. Hiện trạng công nghiệp0T 26
0T2.2.3.2. Hiện trạng giao thông0T 27
0T2.2.4. Tình hình Văn hóa – Xã hội khu vực nghiên cứu0T 28
0T2.2.5. Phương hướng phát triển kinh tế xã hội vùng nghiên cứu0T 28
0T2.2.5.1. Phương hướng phát triển nông nghiệp0T 28
0T2.2.5.2. Phương hướng phát triển lâm nghiệp0T 29
0T2.2.5.3. Phương hướng phát triển các ngành công nghiệp- xây dựng0T 29
0T2.2.5.4. Phương hướng phát triển các ngành dịch vụ0T 30
0T2.3. HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG THỦY NÔNG CẦU SƠN – CẤM SƠN0T 31
0T2.3.1. Hiện trạng hệ thống công trình đầu mối0T 31
0T2.3.1.1. Đầu mối hồ chứa nước Cấm Sơn0T 31

0T2.3.1.2. Đập Cầu Sơn0T 33
0T2.3.1.3. Cụm đầu mối Quang Hiển0T 33
0T2.3.1.4. Trạm bơm Bảo Sơn0T 34
0T2.3.1.5. Hồ Suối Nứa0T 34
0T2.3.1.6. Hồ Cây Đa0T 34
0T2.3.2. Hệ thống kênh mương và công trình trên kênh0T 34
0T2.3.3. Hiện trạng tổ chức quản lý vận hành0T 39
0T2.3.3.1. Mô hình tổ chức của công ty KTCTTL Cầu Sơn-Cấm Sơn0T 39
0T2.3.3.2. Mô hình tổ chức quản lý thủy nông mặt ruộng0T 41
0T2.4. NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ KHU VỰC NGHIÊN CỨU0T 43
0T2.4.1. Điều kiện tự nhiên0T 43
0T2.4.2. Dân sinh, kinh tế, xã hội0T 43



0T2.4.3. Hệ thống thủy nông Cầu Sơn – Cấm Sơn0T 44
0TCHƯƠNG III. CƠ SỞ KHOA HỌC CHO VIỆC LẬP QUY TRÌNH VẬN
HÀNH HỆ THỐNG TỐI ƯU
0T 45
0T3.1. XÁC ĐỊNH NHIỆM VỤ CỦA HỆ THỐNG0T 45
0T3.2. CƠ SỞ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH VẬN HÀNH TỐI ƯU0T 45
0T3.2.1. Cấu tạo và hoạt động của hệ thống0T 45
0T3.2.2. Các yêu cầu nước của hệ thống0T 47
0T3.2.3. Thực trạng công trình và công tác quản lý0T 48
0T3.3. TÍNH TOÁN NHU CẦU NƯỚC CHO CÁC NGÀNH DÙNG NƯỚC0T 48
0T3.3.1. Xác định nhu cầu nước hiện tại0T 48
0T3.3.1.1. Nhu cầu nước cho nông nghiệp0T 48
0T3.3.1.2. Nhu cầu nước cho công nghiệp0T 55
0T3.3.1.3. Nhu cầu nước cho sinh hoạt0T 55
0T3.3.1.4. Nhu cầu nước cho chăn nuôi0T 55

0T3.3.1.5. Nhu cầu nước cho thủy sản0T 56
0T3.3.1.6. Nhu cầu nước cho môi trường0T 56
0T3.3.2. Kết quả tính toán nhu cầu dùng nước0T 56
0T3.4. PHƯƠNG PHÁP VÀ NGUYÊN TẮC TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NƯỚC
CHO TOÀN HỆ THỐNG
0T 57
0T3.4.1. Phương pháp tính toán cân bằng nước0T 57
0T3.4.2. Xác định lượng nước đến ứng với tần suất thiết kế tại đập Cầu Sơn0T 58
0T3.4.3. Nguyên tắc tính toán cân bằng nước tại đập dâng Cầu Sơn0T 59
0T3.4.4. Nguyên tắc tính toán điều tiết và cân bằng nước tại hồ chứa Cấm Sơn0T 59




0TCHƯƠNG IV. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH PHỐI HỢP HIỆU QUẢ0T 61
0T4.1. MỤC ĐÍCH VÀ NỘI DUNG TÍNH TOÁN0T 61
0T4.2. PHƯƠNG HƯỚNG GIẢI QUYẾT0T 61
0T4.3. LẬP PHẦN MỀM TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA CẤM SƠN CHO
TỪNG KỊCH BẢN SỬ DỤNG NƯỚC KHÁC NHAU
0T 63
0T4.3.1. Sơ đồ khối phần mềm “Tính toán điều tiết hệ thống Cầu Sơn - Cấm Sơn”0T 63
0T4.3.2. Số liệu đầu vào, đầu ra và các điều kiện ràng buộc0T 67
0T4.3.3. Giao diện nhập liệu của phần mềm0T 68
0T4.4. CHẠY PHẦN MỀM VỚI CÁC KỊCH BẢN SỬ DỤNG NƯỚC0T 68
0T4.2.1. Kịch bản thay đổi diện tích canh tác, giữ nguyên cơ cấu cây trồng0T 69
0T4.2.2. Kịch bản thay đổi cơ cấu cây trồng, giữ nguyên diện tích canh tác.0T 70
0T4.2.3. Nhận xét đánh giá kết quả tính toán và đề ra các giải pháp sử dụng nguồn
nước hiệu quả.0T 71
0TKẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ0T 74
0TTÀI LIỆU THAM KHẢO0T

DANH MỤC HÌNH VẼ
0THình 2.1. Vị trí địa lý hệ thống thủy lợi Cầu Sơn – Cấm Sơn0T 15
0THình 2.2. Bản đồ hiện trạng hệ thống thủy lợi Cầu Sơn0T 35
0THình 2.3. Kênh chính Giữa – Đoạn cuối (K30+925)0T 36
0THình 2.4. Kênh Yên Lại0T 36
0Ttại xi phông Tổ Rồng (K0+253)0T 36
0THình 2.5. Kênh chính Tây0T 37
0THình 2.6. Kênh chính Bảo Sơn0T 38
0T(Sau điều tiết Đồng Thủy – K6+200)0T 38
0THình 2.7. Sơ đồ cơ cấu phòng ban công ty KTCTTL Cầu Sơn0T 39
0THình 2.8. Sơ đồ mô hình tổ chức quản lý cơ sở (mô hình đại diện)0T 42
0THình 3.1. Sơ đồ cấu tạo hệ thống thủy lợi Cầu Sơn – Cấm Sơn0T 46
0THình 3.2. Biểu đồ nhu cầu dùng nước của các ngành theo từng tháng (10P
6
PmP
3
P).0T 57
0THình 4.1. Sơ đồ các bước tính toán cơ bản của phần mềm0T 64
0THình 4.2. Sơ đồ khối bước 1: tính toán nhu cầu nước hệ thống0T 64
0THình 4.3. Sơ đồ khối bước 2: cân bằng nước tại đập dâng Cầu Sơn0T 65
0THình 4.4. Sơ đồ khối bước 3: điều tiết hồ chứa Cấm Sơn0T 66
0THình 4.5. Giao diện nhập liệu của phần mềm “Tính toán điều tiết hệ thống Cầu Sơn
- Cấm Sơn”.
0T 68

DANH MỤC BẢNG BIỂU
0TBảng 2.1. Nhiệt độ không khí trung bình tháng, tối cao và tối thấp trong thời kỳ
quan trắc tại một số điểm đo
0T 18
0TBảng 2.2. Tổng số giờ nắng trung bình tháng, năm ở một số điểm đo0T 19
0TBảng 2.3. Độ ẩm tương đối không khí trung bình nhiều năm tại một số điểm đo0T 19
0TBảng 2.4. Tổng lượng bốc hơi đo theo ống Piche trung bình tháng và năm ở một số
điểm đo
0T 20
0TBảng 2.5. Lượng mưa trung bình tháng và năm ở một số điểm đo0T 20
0TBảng 2.6. Mô hình mưa tưới tính theo tần suất P=75%0T 21
0TBảng 2.7. Lưu lượng nước trung bình nhiều năm theo tài liệu thực đo0T 23
0TBảng 2.8. Lưu lượng lớn nhất theo các tháng mùa lũ0T 23
0TBảng 2.9. Lưu lượng nhỏ nhất trong các tháng mùa kiệt0T 24
0TBảng 2.10. Năng suất một số cây trồng chủ yếu như sau0T 26
0TBảng 2.11. Hiện trạng và phương hướng phát triển chăn nuôi (con)0T 26
0TBảng 2.12. Thống kê kênh chính trên hệ thống thuỷ nông Cầu Sơn0T 35
0TBảng 3.1.Tài liệu khí hậu - Trạm khí tượng Bắc Giang0T 51
0TBảng 3.2.Hệ số cây trồng của một số loại cây trồng chính0T 52
0TBảng 3.3. Lịch thời vụ trồng lúa trong vùng0T 52
0TBảng 3.4. Lịch thời vụ của cây trồng cạn đại diện trong vùng (cây ngô)0T 53
0TBảng 3.5. Mức tưới theo tháng tại mặt ruộng của các loại cây trồng chính (Tần suất
P=75%)
0T 53
0TBảng 3.6. Cơ cấu cây trồng và hệ số tỷ lệ diện tích α với mỗi loại cây trồng0T 54

0TBảng 3.7. Mức tưới cho một đơn vị diện tích theo tháng (mP
3
P/ha)0T 54
0TBảng 3.8. Nhu cầu nước cho cây trồng tại đầu hệ thống (10P
6
P mP
3
P/ha)0T 54



0TBảng 3.9. Tiêu chuẩn dung nước cho chăn nuôi (l/con/ngày).0T 55
0TBảng 3.10. Hiện trạng và phương hướng phát triển nuôi trồng thủy sản (ha).0T 56
0TBảng 3.11. Bảng tổng hợp nhu cầu nước cho các ngành (10P
6
PmP
3
P).0T 57
0TBảng 3.12. Lưu lượng nước đến ứng với tần suất P=75% (mP
3
P/s)0T 59
0TBảng 4.1. Các kịch bản thay đổi tổng diện tích cây trồng0T 62
0TBảng 4.2. Các kịch bản thay đổi cơ cấu cây trồng0T 62
0TBảng 4.3. Kịch bản thay đổi tổng diện tích cho vụ Xuân và vụ Đông.0T 69
0TBảng 4.4. Kịch bản thay đổi cơ cấu cây trồng cho vụ xuân.0T 70
0TBảng 4.5. Quá trình vận hành của hồ chứa Cấm Sơn với giải pháp kiến nghị (αR
lúa
chiêm
R = 60%)0T 73

1

MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Ngày nay, nhu cầu nước cho sản xuất và sinh hoạt ngày càng căng thẳng do áp
lực của sự gia tăng dân số, sự phát triển của các ngành công, nông nhiệp cũng như
sự ô nhiễm môi trường và các tác động tiêu cực của biến đổi khí hậu toàn cầu.
Ngoài ra, tình trạng thiếu nước một phần là do sự kém hiệu quả trong quản lý, vận
hành và chính sách phân phối nước của các hệ thống thủy lợi. Sự kém hiệu quả này
đã được các nhà khoa học trong nước chỉ ra trong các nghiên cứu của mình (Đặng
Thế Phong 2007, Bùi Hiếu 2008). Như vậy, song song với việc hiện đại hóa các
công trình thủy lợi, xu hướng hiện đại hóa công tác quản lý, vận hành ngày càng
được chú trọng. Đối với nước ta hiện nay, tổng giá trị đầu tư cho hệ thống công
trình thủy lợi chiếm tỷ trọng cao trong nền kinh tế quốc dân. Do đặc thù là nước
nông nghiệp, nên việc đầu tư vào hệ thống thủy lợi luôn được quan tâm và ưu tiên
hơn so với các hệ thống cơ sở hạ tầng khác. Vì vậy, làm sao để nâng cao hiệu quả
hoạt động của hệ thống thủy lợi đang là một vấn đề cấp bách, cần được giải quyết
kịp thời.
Hệ thống Cầu Sơn – Cấm Sơn là một thệ thống thủy nông liên tỉnh nằm trên địa
bàn tỉnh Bắc Giang và Lạng Sơn, phục vụ tưới cho 4 huyện thị và một thành phố.
Đây là hệ thống liên hoàn khai thác bậc thang dọc theo sông Thương. Phía thượng
lưu là hồ chứa nước Cấm Sơn điều tiết nhiều năm, xả lưu lượng xuống hạ lưu, đưa
về đập dâng Cầu Sơn, phục vụ tưới tự chảy và cung cấp nước cho các trạm bơm.
Đây là vùng có diện tích nông nghiệp tập trung và có tiềm năng phát triển cây lúa,
hoa màu và cây công nghiệp với khả năng mở rộng diện tích, mức độ thâm canh và
đa dạng hóa trong sản xuất được coi là gần sát với tối đa. Tuy nhiên lượng mưa
phân bố không đều trong năm, hoặc quá cao hoặc quá thấp so với nhu cầu nước của
cây trồng gây ra tình trạng kém hiệu quả trong việc sử dụng nước. Tuy hệ thống
Cầu Sơn – Cấm sơn đã được đầu tư đầy đủ về các công trình đầu mối và hệ thống

kênh chính (Dự án VWRAP), toàn hệ thống vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu dùng

2

nước trong vùng. Nhu cầu tưới của hệ thống ngày càng tăng do quá trình thâm canh
hóa, đa dạng hóa trong sản xuất nông nghiệp ngày càng cao, cùng với diễn biến về
khí hậu thủy văn luôn bất lợi cho việc đáp ứng nhu cầu nước cho sản xuất. Hơn nữa,
quy trình quản lý vận hành đang áp dụng tại hệ thống vẫn theo một quy trình quy
phạm cụ thể và theo kinh nghiệm thực tế tại vùng, chưa có nghiên cứu tính toán
hiệu quả. Tuy toàn bộ quy trình quản lý vận hành đã được kiểm nghiệm bởi thực tế,
giải pháp được lựa chọn phụ thuộc hoàn toàn vào ý kiến chủ quan của người quản
lý, do vậy chưa hẳn đã là giải pháp hiệu quả cho việc phân phối nước cho hệ thống.
Xuất phát từ hạn chế của của hệ thống thủy nông Cầu Sơn – Cấm Sơn đã nêu
trên, tôi lựa chọn đề tài “Nghiên cứu quy trình phối hợp hồ Cấm Sơn và đập Cầu
Sơn để nâng cao hiệu quả phục vụ hệ thống” làm luận văn thạc sỹ của mình.
2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI
Nghiên cứu quy trình vận hành phân phối nước hiệu quả cho hệ thống thủy
nông Cầu Sơn – Cấm Sơn, nhằm nâng cao khả năng phục vụ cho các đơn vị dùng
nước trong hệ thống.
3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là hệ thống thủy nông Cầu Sơn – Cấm Sơn bao
gồm hệ thống công trình đầu mối là hồ chứa nước Cấm Sơn và hệ thống khu tưới
Cầu Sơn. Hệ thống có tổng diện tích đất canh tác 24.257 ha, nằm giữa hai con sông
là sông Thương và sông Cầu, bao gồm toàn diện tích canh tác huyện Lạng Giang,
một phần diện tích của các huyện Yên Dũng, Lục Nam và TP. Bắc Giang.
Phạm vi nghiên cứu của đề tài chỉ đề cập tới quy trình phân phối nước hồ Cấm
Sơn để nâng cao khả năng phục vụ cho toàn hệ thống.
4. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
4.1. Cách tiếp cận
Để đạt được mục tiêu đã đề ra, trên cơ sở những nhiệm vụ cần giải quyết trong

quá trình thực hiện đề tài, các hướng tiếp cận chính của tác giả sử dụng sẽ là:

3

a) Tiếp cận tổng hợp
Hướng tiếp cận này xem xét đối tượng nghiên cứu trong một hệ thống là quan
hệ phức tạp, vì thế cần tiếp cận đến nhiều vấn đề khác nhau. Đề tài sử dụng cách
tiếp cận này nhằm xem xét đánh giá kết quả nghiên cứu trên nhiều mặt khác nhau
cũng như mối liên hệ giữa các mặt với nhau.
b) Tiếp cận thực tiễn vùng nghiên cứu
Quá trình nghiên cứu dựa trên những điều kiện cụ thể, đặc trưng của vùng như
điều kiện tự nhiên, dân sinh kinh tế. Từ đó đưa ra những kết quả nghiên cứu chính
xác và hợp lý nhất đối với vùng được nghiên cứu.
c) Tiếp cận thông tin
Vùng nghiên cứu có cấu trúc địa hình phức tạp, hệ thống sông kênh nhiều,
điều kiện tự nhiên biến động. Do vậy để nắm bắt thông tin cập nhật về tài nguyên về
đất, nước phục vụ công tác nghiên cứu đòi hỏi phải tích hợp các thông tin như ảnh
vệ tinh; khai thác bản đồ chuyên ngành ( bản đồ đẳng trị mưa hệ thống thông tin
địa lý (GIS) và so sánh, đối chiếu với tài liệu khảo sát mặt đất.
d) Tiếp cận kế thừa, phát triển các kết quả nghiên cứu và tiếp thu công nghệ
Trong điều kiện trình độ khoa học và công nghệ quản lý trên lĩnh vực tài
nguyên nước cho các hệ thống thủy lợi ở nước ta còn khá thấp so với các nước tiên
tiến trên thế giới. do đó cần phải kế thừa tối đa các kết quả nghiên cứu có liên quan
ở trong và ngoài nước.
4.2. Phương pháp nghiên cứu
Các phương pháp chính được sử dụng trong đề tài này bao gồm:
a) Phương pháp khảo sát, điều tra thu thập, tổng hợp tài liệu
Điều tra về điều kiện tự nhiên, dân sinh kinh tế, lấy ý kiến dân địa phương, ý
kiến của các cơ quan liên quan khi xây dựng phương án; khảo sát, thu thập các số
liệu về địa hình, thủy văn, dòng chảy.

4

b) Phương pháp phân tích tổng hợp
Phân tích các kết quả chạy phần mềm tương ứng với các kịch bản đầu vào,
nhằm tổng hợp đánh giá kết quả các phương án.
c) Phương pháp mô hình mô phỏng và phương pháp tối ưu
Mô hình mô phỏng và mô hình tối ưu có mục đích không giống nhau nhưng
trong thực tế chúng có thể phối hợp để giải quyết vấn đề phân chia các nguồn tài
nguyên hạn hẹp nói chung và tài nguyên nước nói riêng. Việc kết hợp mô hình mô
phỏng và mô hình tối ưu tính toán hiệu quả kinh tế trong công tác quản lý và khai
thác hệ thống công trình thủy lợi có tính khả thi cao, để khai thác tối ưu hệ thống
công trình thủy lợi đồng thời đảm bảo phát triển bền vững, hiệu quả nguồn tài
nguyên nước.
Trong luận văn, tiến hành nghiên cứu thuật toán và lập chương trình tính toán
dựa trên các kịch bản đầu vào khác nhau nhằm đưa ra các kết quả phân phối nước
khác nhau. Từ đó phân tích đưa ra các phương án phân phối nước hiệu quả nhất.




5

CHƯƠNG I. CÁC NGHIÊN CỨU CÓ LIÊN QUAN ĐẾN TỐI ƯU HÓA
QUY TRÌNH VẬN HÀNH HỆ THỐNG HỒ CHỨA
1.1. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI
Theo Keith W. H (1992), nghiên cứu vận hành hệ thống thủy lợi được ra đời từ
những năm đầu của thế kỷ trước và được áp dụng đầu tiên trong không quân Mỹ.
Hiện nay nghiên cứu vận hànhlà một trong những lĩnh vực nghiên cứu đang được
quan tâm trên thế giới. Điều đó được thể hiện ở chỗ Hội những nhà nghiên cứu vận

hành trên thế giới đã được thành lập và những tạp chí chuyên đề về nghiên cứu vận
hành hệ thống thủy lợi đã được xuất bản thường kỳ tại châu Âu và tại Mỹ
(Operational Research Journal).
Cũng theo tác giả trên, nghiên cứu vận hành hệ thống thủy lợi được phân ra làm
nhiều loại tùy theo số lượng người ra quyết định và mục đích của vận hành và từ đó
các phương pháp cũng thay đổi theo đối với từng loại. Khi số lượng người ra quyết
định và mục đích của vận hành đều là một, phương pháp được áp dụng phổ biến là
phương pháp tối ưu hóa (optimization) tức tìm giải pháp đáp ứng mục đích giữa các
tác nhân đã xuất hiện và giải pháp tối ưu có thể không được tất cả các tác nhân chấp
nhận hay nói cách khác là giải pháp đó không khả thi. Trong trường hợp này, những
biện pháp mang tính xã hội đi kèm thỏa thuận hay đối thoại cần được thực hiện.
Trong trường hợp khác khi số người ra quyết định vẫn là một nhưng số lượng của
mục đích vận hành đã tăng lên lớn hơn một, phương pháp quy đổi các mục tiêu
riêng rẽ thành một mục tiêu chung hay phương pháp phân tích đa chỉ tiêu thường
được áp dụng.
Về thực chất, nghiên cứu vận hành là sử dụng các công trình điều tiết trong hệ
thống để phân phối nước theo thời gian và không gian một cách hiệu quả nhất đối
với từng điều kiện khí hậu, thủy văn cụ thể. Nó có thể không đạt tới giá trị tối ưu
nhất cho hệ thống, nhưng vẫn đảm bảo được tính hiệu quả, chấp nhận được. Điều
đó là do một số yếu tố khách quan như sau:

6

- Hệ thống công trình thủy lợi có thể không được xây dựng đúng như mong đợi
do những lỗi thiết kế hoặc xây dựng. Khi đưa vào sử dụng, hệ thống thủy lợi thực tế
sẽ khác rất nhiều so với hệ thống trên lý thuyết;
- Hệ thống công trình thủy lợi được thiết kế cho một điều kiện cụ thể (mực
nước sông thiết kế, nhu cầu nước ứng với tần suất thiết kế …) nhưng được khai thác
sử dụng trong điều kiện khí hậu thủy văn khác nhau. Với từng điều kiện cụ thể, hệ
thống cần được vận hành theo những cách riêng nhằm khai thác hệ thống một cách

hiệu quả nhất;
- Trải qua quá trình khai thác vận hành, hầu hết các thông số kỹ thuật của hệ
thống thủy lợi sẽ thay đổi so với khi mới xây dựng (mặt cắt kênh thay đổi do xói lở,
bồi lắng; năng lực các công trình xuống cấp; một số hạng mục công trình mới được
xây thêm; nhu cầu nước thay đổi do diện tích và cơ cấu cây trồng thay đổi …). Việc
xác định phương án vận hành mới ứng với hiện trạng hệ thống sẽ giúp khai thác hệ
thống hiệu quả hơn.
Theo Nelen Jesus (1992), những phương pháp được áp dụng trong vận hành hệ
thống thủy lợi có thể được chia làm hai loại:
Thứ nhất là phương pháp vận hành theo kinh nghiệm: Đây là phương pháp mà
giải pháp đưa ra được đúc kết từ thực tế khai thác hệ thống. Tuy đã được kiểm
nghiệm bởi thực tế, giải pháp được chọn phụ thuộc hoàn toàn vào ý kiến chủ quan
của người quản lý và do vậy chưa hẳn đã là giải pháp tối ưu. Hơn nữa, những kinh
nghiệm của người quản lý thu được rất khó nhân rộng cho những nơi khác với điều
kiện tự nhiên, kinh tế xã hội hoàn toàn khác cũng như cơ chế chính sách cũng khác
nhau.
Nhóm phương pháp thứ hai là xây dựng phương án vận hành bằng cách xây
dựng các công cụ toán học như phương pháp tối ưu hóa, vận hành theo kịch bản
soạn trước.
Trong hai phương pháp trên, phương pháp thứ hai hiện được nhiều nước trên
thế giới áp dụng vì nó mang tính biện minh cao và cho phép nhân rộng kết quả một

7

cách rộng rãi (Keith W. H., 1992). Theo ngôn ngữ toán học, phương pháp này chính
là tìm các biến mô tả hoạt động của các công trình điều tiết (Z) nhằm tối ưu hóa một
hàm mục tiêu (C) của các biến mô tả hệ thống (X), các biến mô tả điều kiện biên
(Y) và các biến mô tả hoạt động của các công trình điều tiết (Max C = f(X,Y,Z)).
Như vậy, việc tiến hành nghiên cứu vận hành cho một hệ thống bao gồm 3 bước là
xây dựng hàm mục tiêu, xác định các hàm ràng buộc liên kết các biến và giải bài

toán tối ưu.
Việc giải bài toán tối ưu cũng có những phương pháp khác nhau tùy tính chất
của từng hàm. Trong nhiều trường hợp hàm mục tiêu và hàm ràng buộc là các hàm
tuyến tính, khi đó bài toán tối ưu có thể giải bằng các phương pháp cổ điển như quy
hoạch tuyến tính, quy hoạch động hoặc các phương pháp dò tìm khác. Tuy nhiên
các phương pháp trên không thể áp dụng được khi các hàm ràng buộc là hàm cho
phép diễn toán hoạt động của hệ thống (mô hình mô phỏng hoạt động của hệ thống)
vì đây không phải là hàm tuyến tính, hàm hiện hay hàm có thể đạo hàm được. Để
giải quyết khó khăn trên, các nhà khoa học đã xây dựng phương pháp tối ưu hóa
dựa trên nguyên tắc thống kê được phát biểu như sau: Đối với bất kỳ một giá trị
ε

nhỏ tùy ý nào đó, ta luôn có một xác suất P nào đó để tồn tại một nghiệm (Cop =
f(Xop, Yop, Zop) trong những nghiệm đã thử (Ci = f(Xi, Yi, Zi), trong đó C,X, Y, Z
lần lượt là hàm mục tiêu, các biến mô tả hệ thống, các biến mô tả điều kiện biên và
các biến mô tả hoạt động của các công trình điều tiết; op và i lần lượt là các chỉ số
biểu thị trạng thái tối ưu hay bất kỳ, sao cho Cop tuyệt đối – Cop
<ε
.
Với nguyên tắc trên, việc giải bài toán tối ưu được thực hiện theo các bước:
Bước 1: Lựa chọn một giá trị bất kỳ sao cho biến cần tìm (biến mô tả hoạt động
của các công trình điều tiết);
Bước 2: Tính giá trị của các hàm mục tiêu ứng với giá trị đó của hàm cần tìm;
Bước 3: Cho biến cần tìm một giá trị biến thiên nào đó trong khoảng cho phép;
Bước 4: Lặp lại bước 3 đối với giá trị mới của biến cần tìm;

8

Bước 5: Lặp lại bước 3 và bước 4 một số lần đủ lớn để đạt được mục đích của
bài toán tối ưu đặt ra.

Như vậy, phương pháp giải này cho phép tìm nghiệm gần đúng ngay cả trong
điều kiện hàm mục tiêu và hàm ràng buộc là những hàm rất phức tạp như đối với
bài toán vận hành các hệ thống thủy nông cũng như trong điều kiện hàm mục tiêu
có nhiều giá trị cực trị cục bộ. Ngoài ra, nó còn tránh được những sai số nhất định
khi đơn giản hóa các hàm ràng buộc vì nó cho phép sử dụng những mô hình phức
tạp.
Bên cạnh phương pháp tối ưu hóa nói trên, nhiều nghiên cứu đã sử dụng
phương pháp vận hành theo các kịch bản soạn trước (Scenario – base method).
Theo phương pháp này, trước tiên chúng ta sẽ xây dựng các kịch bản về điều kiện
biên cho hệ thống thủy lợi nghiên cứu (ví dụ như với một hệ thống hồ chứa, các
điều kiện biên bao gồm: khí hậu, thủy văn, các nhu cầu dùng nước ) cũng như các
phương án vận hành khác nhau (thời gian đóng mở các công trình điều tiết, cụ thể
hơn cho một hệ thống hồ chứa đó là thời gian tích trữ nước vào mùa mưa và cấp
nước vào mùa khô cho các nhu cầu dùng nước) với những giá trị rời rạc thay vì xét
đến toàn miền giá trị có thể có của chúng. Dựa trên những giá trị rời rạc được xác
định trước này, chúng ta có thể đánh giá kết quả các kịch bản đưa ra và từ đó lựa
chọn kịch bản tốt nhất theo mục đích của nhà quản lý. Phương pháp này không đưa
ra được giải pháp tối ưu mà chỉ đưa ra được giải pháp tốt nhất trong số các giải pháp
được xét đến vì các giá trị đầu vào là các giá trị rời rạc. Tuy nhiên nó vẫn được sử
dụng rộng rãi do tính đơn giản của nó (Nelen J., 1992).
Tại các nước tiên tiến trên thế giới, nhiều cách tiếp cận khác nhau liên quan đến
mô hình hóa hoạt động của hệ thống. Đó là các mô hình xác định, mô hình khái
niệm và mô hình thống kê.
Việc xây dựng và áp dụng các chương trình vận hành quản lý hệ thống thủy lợi
đã được thực hiện tại nhiều nước trên thế giới trong hai chục năm gần đây, nhất là
tại các nước phát triển tại Bắc Mỹ, Châu Âu, Nhật Bản, Australia, còn ở các nước

9

đang phát triển vùng Đông Nam Á như Trung Quốc, Ấn Độ, Thái Lan, Malaysia,

Srilanca cũng đang được bước đầu thực hiện mạnh mẽ cho kết quả tốt, đem lại
hiệu quả rất đáng kể.
Một số mô hình, phần mềm và hệ thống SCADA/MAC được sử dụng khá
phổ biến trên thế giới là CROPWAT, INCA, FQM, EAO, OPDM, CANALMAN,
IMSOP, SIMIS, WASAMTC/TM System
- Phần mềm mô hình SIMIS
Mô hình và phần mềm SIMIS do ban quản lý và phát triển tài nguyên nước của
FAO thiết lập. SIMIS là một công cụ trợ giúp rất hiệu quả trong việc quản lý các hệ
thống tưới . Mô hình này cho phép giải quyết khá hoàn chỉnh bài toán vận hành
phân cấp, đa mục tiêu. Ngoài chức năng chính trợ giúp công tác quản lý, SIMIS còn
hỗ trợ nhiều cho công tác quản lý hệ thống như kinh tế, thủy lợi phí, duy tu bảo
dưỡng…Mô hình SIMIS cũng đã được dùng phổ biến trên thế giới cũng như châu Á
bởi sự đơn giản trong khâu sử dụng, dữ liệu an toàn, ngôn ngữ đa dạng.
Phần mềm SIMIS có tổng cộng 17 module khác nhau, 7 trong số đó dùng để
lưu giữ giữ liệu liên quan đến hệ thống. Những giữ liệu này được chia sẻ cho 7
module khác đó là: lên kế hoạch tưới (irrigation water planing), phân phối nước
(water ditribution), chi phí vận hành và bảo dưỡng (cost of operation and
maintenance), thủy lợi phí, điều hành các hoạt động bảo vệ, điều hành các kho nước
và đánh giá sản phẩm nông nghiệp tại mặt ruộng (assessment of the agricultural
production at the farm). Các module còn lại dùng cho việc thiết đặt chung môi
trường làm việc của phần mềm.
Các dữ liệu đầu vào cơ bản của phần mềm bao gồm: khí hậu (climate), cây
trồng (crops), đất đai (soils), cơ sở hạ tầng (physical infrastructure), cơ cấu sử dụng
đất (land use and tenure), máy móc vận hành (machinery and implements) vàtổ
chức quản lý (staff).
SIMIS cung cấp cho người quán lý hệ thống rất nhiều công cụ quản lý khác
nhau đáp ứng một cách uyển chuyển cho từng mục đích quản trị khác nhau.

10

- Phần mềm mô hình INCA
Mô hình INCA (Irrigation Network Control and Analysis) được xây dựng bởi
công ty Wallingford (Anh) đang được ứng dụng rộng rãi cho việc vận hành và quản
lý các hệ thống thủy nông ở Châu Á như Srilanca, Bangladesh, Thổ Nhĩ Kỳ, Thái
Lan, Ấn Độ, Philippines và một số nước châu Phi như Zimbawe, Sudan, Kenya…
Các mục đích cơ bản của mô hình INCA bao gồm:
- Cho phép người quản lý có thể: lên kế hoạch cho việc phân bổ nguồn nước,
căn cứ vào lượng nước yêu cầu mà đưa ra lịch cấp nước hiệu quả, quản lý vận hành
hệ thống.
- Tổng hợp các phản hồi của việc điều hành từ đó cân đối hợp lý giữa cung và
cầu.
- Cung cấp cơ sở nền tảng các yếu tố hệ thống cũng như các thủ tục vận hành
cơ bản,.
- Truy cập thông tin hệ thống tức thì, bảng biểu đơn giản và dễ hiểu.
Nói tóm lại, mô hình INCA trợ giúp cho người quản lý phân tích nhanh chóng
một lượng lớn các dữ liệu để có các thông tin cần thiết cho việc ra quyết định điều
khiển hợp lý trong các công tác vận hành hệ thống tưới.
Các dữ liệu đầu vào của mô hình INCA bao gồm: dữ liệu về nông nghiệp
(agricultural data), dữ liệu về nước (hydrological data), dữ liệu về hệ thống quan
trắc (local measurement systems).
Các công cụ phân tích cơ bản của INCA bao gồm: lên kế hoạch nước (water
scheduling), vận hành quản lý nước theo kế hoạch (operational monitering water
scheduling) và quản lý các thông tin chung (monitering general management
information).
Ngoài ra còn một số module đã được cập nhập mới như : tối ưu hóa cho việc
phân phối nước (optimization of water allocations), hệ thống thông tin đồ họa
(graphical information system).

11

1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU Ở VIỆT NAM
Hiện nay, vấn đề nghiên cứu vận hành hiệu quả hệ thống thủy lợi ở Việt Nam
còn hạn chế về nhiều mặt. Hầu hết các nghiên cứu đều chưa có tính đột phá và hiệu
quả áp dụng vào hệ thống thực tế còn thấp. Các nghiên cứu này gần như chỉ dừng
lại bằng việc sử dụng một số phần mềm đã được sự dụng trên thế giới cho công tác
mô hình hóa hệ thống thủy lợi thực tế nhằm quản lý hoặc như đưa ra quy trình vận
hành cho hệ thống đó.
Ở nước ta, việc mô hình hóa hoạt động của hệ thống thủy lợi đã được đề cập
đến từ vài thập kỷ nay. Điển hình là việc xây dựng các phần mềm sử dụng các
phương pháp hiệu hữu hạn theo sơ đồ Preismann để giải bài toán dòng chảy không
ổn định được mô phỏng bởi hệ phương trình Saint Venant. Bên cạnh đó, nhiều phần
mềm của thế giới cũng đã được sử dụng rộng rãi như MIKE, mô hình IMSOP
Trong vài năm trở lại đây, ở Việt Nam đã nghiên cứu thiết lập một vài mô hình
phân tích điều khiển các hệ thống thủy lợi (HTTL) như: Mô hình điều hành HTTL
Đan Hoài (1995), mô hình quản lý điều hành HTTL Thạch Nham, mô hình quản lý
điều hành HTTL Bắc Hưng Hải, mô hình IMSOP được áp dụng thuộc tổ hợp HTTL
La Khê, HTTL Sông Chu - Thanh Hóa, Sông Quao, Đồng Cam, Yazun Hạ, Đồng
Mô - Hà Nội.
Từ năm 2001 trở lại đây, với sự hỗ trợ của chương trình “Nghiên cứu, nâng cấp
hiện đại hóa và đa dạng hóa mục tiêu sử dụng các công trình thủy lợi” đã có một số
đề tài nghiên cứu ứng dụng công nghệ SCADA nhằm hỗ trợ công tác quản lý điều
hành các hệ thống thủy lợi như: hệ thống thủy nông Ấp Bắc (Đông Anh), hệ thống
Nam Thái Bình, hệ thống thủy nông Đồng Cam (Phú Yên), hệ thống thủy nông Bắc
sông Mã (Thanh Hóa), hệ thống thủy nông Liễn Sơn (Vĩnh Phúc).
Tuy nhiên, trên thực tế,những nghiên cứu về khả năng ứng dụng của phần mềm
vào các hệ thống thủy lợi còn chưa được đề cập đến một cách đầy đủ và toàn diện vì
thế kết quả đạt được còn chưa sát với thực tế và sai lệch nhiều. Ví dụ, đối với các
mô hình mô phỏng hoạt động của hệ thống trong giai đoạn tiêu, nhiều tác giả còn

12

mô phỏng hoạt động của một trạm bơm bằng cách cho lưu lượng bơm bằng không
khi trạm bơm không hoạt động và bằng công suất của trạm khi trạm hoạt động trong
khi lưu lượng bơm thực tế của các trạm biến động theo thời gian và thường thấp
hơn 70% công suất trạm. Đối với những mô hình mô phỏng hoạt động của hệ thống
trong giai đoạn tưới, nhiều tác giả còn coi các biến cần mô phỏng là các điều kiện
biên (ví dụ lưu lượng vào đầu các kênh cấp dưới). Điều đó làm cho mô hình hoạt
động theo chủ quan của mô hình chứ không phản ánh đúng hoạt động của hệ thống
trước những điều kiện cụ thể. Ngoài ra, nó không cho phép tìm ra những giải pháp
vận hành cần thiết vì đối tượng mà ta cần quan tâm khi vận hành (lưu lượng nước
cấp cho các kênh cấp dưới) đã được nhận giá trị mặc định ngay từ ban đầu (điều
kiện biên).
Như vậy, sử dụng các phần mềm mô phỏng hoạt động của hệ thống trong
nghiên cứu vận hành là hợp lý nhưng cần lưu ý hơn khi mô phỏng những thành
phần có đặc trưng vật lý không thể xác định được như bờ ruộng, bờ vùng, bờ thửa,
kênh cấp thấp.
Một số bài toán về vận hành hệ thống thủy lợi có sử dụng hồ chứa điều tiết:
Trước những tác động tiêu cực của việc thiếu nước đối với các hệ thống thủy
lợi, chúng ta cần có những giải pháp vận hành hệ thống phù hợp với đặc điểm cụ
thể của từng hệ thống và ở những quy mô khác nhau, ngoài những biện pháp công
trình như cải tạo rừng thượng nguồn, cải tạo nâng cấp hệ thống công trình,… hay
những biện pháp ở tầm vĩ mô chẳng hạn như xây dựng quy trình vận hành hợp lý
cho các hồ chứa đầu nguồn hay điều hành hệ thống hồ bậc thang, hệ thống liên hồ.
Tuy nhiên, những bài toán vận hành có thể được xây dựng dựa trên các nguyên tắc
chính dưới đây:
- Tận dụng tối đa khả năng cung cấp nước của các hồ chứa, đập dâng ở thượng
lưu nhằm tránh tình trạng khan hiếm nước khi các trạm bơm không hoạt động được
hoặc hoạt động được nhưng với công suất thấp do lưu lượng nguồn nước thấp. Ví
dụ như đối với đập dâng Liễn Sơn, việc xả nước vào trữ trong các kênh tiêu, ao, hồ,

13

đầm lầy ,…trước khi cần nước cho đổ ải có thể giúp giảm tình hình khan hiếm
nước. Đối với hồ chứa Núi Cốc, tận dụng nguồn nước phong phú của hồ để tiếp
nước cho hệ thống Thác Huống thuộc tỉnh Bắc Giang sẽ giúp cải thiện tình hình
cung cấp nước cho hệ thống Thác Huống. Tuy nhiên, cần quan tâm nguy cơ thiếu
nước vào cuối vụ nếu tiếp nước cho hệ thống Thác Huống quá nhiều.
- Đối với những hồ chứa có khả năng cung cấp nước thấp so với nhu cầu như
hồ Đồng Mô, cần tận dụng khả năng cấp nước của các trạm bơm và cống tự chảy
khi lưu lượng và mực nước sông Hồng phong phú và dành nước của hồ cho những
lúc thực sự cần thiết chẳng hạn như hồ chứa chỉ phục vụ cho mùa khô và du lịch,
điều đó có nghĩa tranh thủ sử dụng trạm bơm Phù Sa để cung cấp nước cho phần
diện tích cho phần hạ lưu ngã ba Bùng thuộc huyện Quốc Oai. Tuy chi phí cho điện
năng sẽ tăng nhưng nguy cơ thiếu nước cho diện tích phụ trách của hồ vào cuối vụ
sẽ giảm.
- Điều phối hoạt động giữa các trạm bơm sử dụng chung nguồn nước từ một
cống lấy nước dưới đê và một mạng lưới kênh chìm nhằm tránh tình trạng thiếu
nước quá nghiêm trọng tại một số khu vực nào đó trong hệ thống. Việc này rất quan
trọng đối với những hệ thống nằm ở trung tâm đồng bằng hay vùng ven biển như
các hệ thống Nam Sách, Bắc Đuống, Bắc Thái Bình v.v…
- Lựa chọn phương án luân phiên hợp lý trong từng đơn vị tưới (diện tích tưới
bởi một trạm bơm) khi trạm bơm không hoạt động được đúng như công suất lắp đặt
nhằm tránh tình trạng cung cấp mất cân đối giữa các vùng có vị trí địa lý, điều kiện
địa hình khác nhau.
Việc giải quyết những bài toán vận hành nói trên sẽ giúp giảm bớt áp lực về
cung cấp nước trước tình trạng nguồn nước cho các khu vực đang khan hiếm như
trong những năm gần đây.
Những phân tích trên cho thấy, vận hành hệ thống là một biện pháp rất được
quan tâm trên thế giới cũng như trong nước. Biện pháp này giúp khai thác hệ thống
một cách hiệu quả hơn mà không đòi hỏi những chi phí quá lớn về cơ sở vật chất

14

cũng như chi phí gián tiếp. Những nghiên cứu trong và ngoài nước đã đưa ra nhiều
phương pháp giải quyết bài toán vận hành khác nhau đối với những bài toán hàm
mục tiêu hay hàm giàng buộc khác nhau. Bên cạnh đó, nhiều công cụ tiêu biểu là
công cụ mô hình hóa, tối ưu hóa …cũng đã được xây dựng và sử dụng rộng dãi.
Tuy nhiên, ở nước ta hiện nay, công tác điều tiết nước cho hồ chứa cũng như
cho một hệ thống thủy nông thực tế chỉ mang tính chất tình huống. Chưa có kế
hoạch sử dùng nguồn nước kết hợp với kế hoạch phát triển nông nghiệp một cách
hiệu quả.
Hệ thống thủy nông Cầu Sơn – Cấm Sơn cũng là một trong những hệ thống còn
tồn tại hạn chế trên. Hệ thống có nhiều đặc điểm có tính đại diện cho các hệ thống
thủy lợi có hồ chứa điều tiết nước và tình hình quản lý vận hành còn nhiều bất cập,
và chưa hiệu quả. Chính vì những lý do trên, tác giả đã chọn hệ thống này để nghiên
cứu quy trình vận hành phân phối nước nhằm nâng cao hiệu quả phục vụ cho các
đơn vị dùng nước trong khu vực.

15

CHƯƠNG II. TÌNH HÌNH CHUNG KHU VỰC NGHIÊN CỨU
2.1. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC NGHIÊN CỨU
2.1.1. Vị trí địa lý
Hệ thống thủy lợi Cầu Sơn – Cấm Sơn nằm giữa lưu vực hai sông là sông
Thương và sông Lục Nam. Hệ thống nằm ở phía Bắc thành phố Bắc Giang, có vị trí
địa lý từ 21
P
o
P00’ đến 21P
o

P18’ vĩ độ Bắc và từ 106P
o
P10’ đến 106P
o
P25’ kinh độ Đông. Phía
Bắc và phía Tây giáp sông Thương; phía Đông giáp sông Lục Nam; phía Nam giáp
sông Thương và sông Lục Nam.

Hình 2.1. Vị trí địa lý hệ thống thủy lợi Cầu Sơn – Cấm Sơn
Diện tích phục vụ của hệ thống bao gồm 4 huyện thị là Lạng Giang, Lục Nam
(16 xã nằm ở bờ hữu sông Lục Nam), Đông Bắc Yên Dũng (8 xã nằm ở phía bờ tả
sông Thương) và một phần thành phố Bắc Giang. Tổng diện tích đất tự nhiên của
khu vực nghiên cứu là 56.096ha.

16

2.1.2. Đặc điểm địa hình địa mạo
Nhìn chung địa hình của khu vực tương đối đa dạng và phức tạp, mang đặc
trưng của vùng bán sơn địa với 3 dạng địa hình đặc trưng là miền núi, trung du và
đồng bằng. Toàn bộ lưu vực có hướng dốc từ Bắc xuống Nam và từ Đông Bắc sang
Tây Nam.
Khu vực phía Bắc và Tây Bắc, vùng thượng nguồn sông Thương, có dạng địa
hình miền núi. Đây là vùng có địa hình phức tạp và bị chia cắt bởi các đồi núi, khe
lạch tạo thành những thung lũng hẹp vì vậy ở đây có rất ít những cánh đồng canh
tác lớn.
Hạ du đập Cầu Sơn có địa hình là trung du và đồng bằng . Khu vực này thuộc
địa bàn các huyện Lạng Giang, Yên Dũng và Thành phố Bắc Giang. Cao độ ruộng
đất canh tác trung bình từ +10,0m đến +20,0m, giảm dần xuống +2,0m đến +3,0m,
tập trung thành những vùng ruộng đất canh tác lớn khác bằng phẳng, tuy nhiên xét
cụ thể cho từng khu vực thì cao độ tương đối không đều nên đã gây khó khăn cho

việc xây dựng các công trình thủy lợi.
2.1.3. Đặc điểm địa chất, thổ nhưỡng
a) Thổ nhưỡng
Lưu vực nghiên cứu có các loại đất chính như sau:
+ Vùng trung du và đồng bằng
Đất phù sa được bồi tụ hàng năm, chủ yếu được phân bố ở đất bãi ven sông.
Đất phù sa không được bồi tụ hàng năm có màu tươi, trung tính, ít chua, glây
nhẹ hoặc không glây được phân bố hầu hết trong vùng.
Các loại đất này rất phù hợp cho trồng cây lương thực, cây ăn quả, cây công
nghiệp.
+ Vùng đồi núi