Nghiên cứu giải pháp chủ động cấp nước dưới tác động của biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế xã hội của hồ chứa nước xạ hương, tỉnh vĩnh phúc

LỜI CAM ĐOAN
Tôi là Phan Thị Hồng Nhung , tôi xin cam đoan đề tài luận văn của tôi là do tôi
làm. Những kết quả nghiên cứu là trung thực.Trong quá trình làm tôi có tham
khảo các tài liệu liên quan nhằm khẳng định thêm sự tin cậy và cấp thiết của đề
tài. Các tài liệu trích dẫn rõ nguồn gốc và các tài liệu tham khảo được thống kê
chi tiết. Những nội dung và kết quả trình bày trong Luận văn là trung thực, nếu
vi phạm tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.
Hà Nội, tháng ………. năm 2018
Tác giả

Phan Thị Hồng Nhung

1

i


LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian học tập, nghiên cứu, được sự giảng dạy, giúp đỡ của các thầy
cô giáo trường Đại học Thủy Lợi và sự cố gắng, nỗ lực của bản thân, đến nay
luận văn “Nghiên cứu giải pháp chủ động cấp nước dưới tác động của biến
đổi khí hậu và phát triển kinh tế - xã hội của hồ chứa nước Xạ Hương tỉnh
Vĩnh Phúc” đã hoàn thành.
Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo, gia đình, bạn bè, đồng nghiệp
đã tạo điều kiện cho tác giả trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn.
Đặc biệt, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy giáo PGS.TS.Ngô
Văn Quận. Thầy giáo TS. Ngô Đăng Hải, người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ
tác giả trong quá trình thực hiện luận văn.
Với thời gian và kiến thức có hạn, chắc chắn không tránh khỏi những sai sót và
khiếm khuyết, tác giả rất mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp của thầy cô
giáo, các cán bộ khoa học và đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn.

Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng ………. năm 2018
Tác giả

Phan Thị Hồng Nhung

2

i


MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN.............................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN................................................................................................................. ii
DANH MỤC HÌNH ẢNH..............................................................................................vi
DANH MỤC BẢNG BIỂU......................................................................................... viii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT.............................................................................. xii
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI...............................................................................1
2. MỤC ĐÍCH VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI .......................................4
3. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .........................................4
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU VÀ VÙNG CÓ LIÊN
QUAN..............................................................................................................................6
1.1. Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu .........................................................................6
1.1.1.

Các nghiên cứu liên quan trên thế giới...............................................................6

1.1.2.

Các nghiên cứu tại Việt Nam .............................................................................7

1.2.Tổng quan về vùng nghiên cứu .................................................................................8
1.2.1. Điều kiện tự nhiên, xã hội và kinh tế huyện Tam Đảo nơi có hệ thống thủy lợi
hồ Xạ Hương. ..................................................................................................................8
1.2.2. Đặc điểm khí hậu vùng nghiên cứu. ....................................................................11
1.2.3. Khái quát về hệ thống thủy lợi hồ Xạ Hương. ....................................................13
CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH NGUỒN NƯỚC ĐẾN VÀ YÊU CẦU CẤP
NƯỚC CHO HỆ THỐNG THỦY LỢI HỒ XẠ HƯƠNG............................................19
2.1.
Tính
toán
các
yếu
................................................................19

tố

khí

tượng

thủy

văn

2.2. Tính toán nhu cầu nước của các đối tượng dùng nước trong hệ thống. .................23
2.2.1. Tính toán nhu cầu nước cho nông nghiệp. ..........................................................23
2.2.2. Tính toán nhu cầu nước cho chăn nuôi................................................................47

2.2.3. Tính toán nhu cầu nước cho sinh hoạt.................................................................50
2.2.4. Tính toán nhu cầu nước cho công nghiệp............................................................52

3

3


2.2.5. Tổng hợp nhu cầu dùng nước toàn hệ thống thời kỳ hiện tại..............................54

4

4


2.3. Tính toán cân bằng nước của hệ thống công trình thủy lợi hồ Xạ Hương trong điều
kiện hiện tại. ..................................................................................................................56
2.3.1. Tính toán nguồn nước đến hồ Xạ Hương............................................................56
2.3.2. Tính toán sơ bộ cân bằng nước của hệ thống hồ Xạ Hương thời kỳ nền............68
2.3.3. Tính toán sơ bộ cân bằng nước của hệ thống hồ Xạ Hương thời hiện tại...........69
CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BĐKH VÀ PHÁT TRIỂN KINH TẾXÃ HỘI ĐẾN CÂN BẰNG NƯỚC CỦA HỆ THỐNG THỦY LỢI HỒ XẠ HƯƠNG
.......................................................................................................................................76
3.1 Xác định kịch bản biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế- xã hội. ..........................76
3.1.1. Lựa chọn kịch bản BĐKH:..................................................................................76
3.1.2. Lựa chọn thời đoạn tính toán: .............................................................................77
3.2. Tính toán nhu cầu dùng nước dưới tác độngcủa BĐKH và phát triển kinh tế xã hội
trong vùng nghiên cứu...................................................................................................80
3.2.1. Tính toán nhu cầu dùng nước của nông nghiệp ..................................................80
3.2.2. Tính toán nhu cầu nước cho chăn nuôi. ..............................................................90
3.2.3. Tính toán nhu cầu nước cho sinh hoạt. ...............................................................92

3.2.4. Tính toán nhu cầu nước cho công nghiệp. ..........................................................93
3.2.5. Tổng hợp nhu cầu dùng nước toàn hệ thống trong tương lai. .............................95
3.3. Tính toán nguồn nước đến dưới ảnh hưởng của BĐKH và phát triển kinh tế-xã hội
trong vùng nghiên cứu...................................................................................................96
3.3.1. Tính toán nguồn nước đến thời kỳ 2030 dưới ảnh hưởng của biến đổi khí hậu .96
3.3.2. Tính toán nguồn nước đến thời kỳ 2050 dưới ảnh hưởng của biến đổi khí hậu .98
3.4. Tính toán cân bằng nước theo các kịch bản BĐKH và phát triển kinh tế-xã hội
trong vùng nghiên cứu...................................................................................................99
3.4.1. Kiểm tra dung tích chết và mực nước chết của hồ Xạ Hương. ...........................99
3.4.2. Kiểm tra cao trình bồi lắng bùn cát của hồ Xạ Hương. ....................................100
3.4.4. Tính toán cân bằng nước thời kỳ 2050..............................................................103
CHƯƠNG 4:NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CHỦ ĐỘNG CẤP NƯỚC
DƯỚI TÁCĐỘNG CỦA BĐKH VÀ PTKT- XH CỦA HỆ THỐNG HỒ CHỨA
NƯỚC XẠ HƯƠNG TỈNH VĨNH PHÚC..................................................................106

5

5


4.1. Cơ sở khoa học đề xuất giải pháp chủ động cấp nước nhằm khai thác và nâng cao
hiệu quả sử dụng tài nguyên nước trong hệ thống. .....................................................106
4.2. Các giải pháp đề xuất: ..........................................................................................106
4.2.1. Biện pháp công trình: ........................................................................................106
4.2.2. Biện pháp phi công trình. ..................................................................................107
4.4. Áp dụng các giải pháp công trình và phi công trình vào thực tế..........................108
4.4.1. Đối với thời kỳ hiện tại......................................................................................108
4.4.2.. Đối với thời kỳ 2030.........................................................................................110
4.4.3. Đối với thời kỳ 2050..........................................................................................111
KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ...........................................................................................113

I. Kết luận ....................................................................................................................113
II. Kiến nghị.................................................................................................................114
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................117
PHỤ LỤC ....................................................................................................................118

5

5


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Bản đồ vùng nghiên cứu..................................................................................9
Hình 1.2. Mái thượng lưu đập đất .................................................................................15
Hình 1.3. Mái hạ lưu đập đất.........................................................................................16
Hình 1.4. Tổng thể tràn xả lũ .......................................................................................16
Hình 1.5. Cụm công trình cấp nước hạ lưu cống ..........................................................17
Hình 1.6: Nhà van cống lấy nước..................................................................................17
Hình 2.1.Bảng nhập dữ liệu về khí hậu climate và tính lượng bốc thoát hơi nước chuẩn
ET 0 ................................................................................................................................31
Hình 2.2. Bảng nhập dữ liệu về mưa ( Rainfall ) ..........................................................32
Hình 2.3. Bảng nhập dữ liệu về cây lúa chiêm .............................................................33
Hình 2.4. Bảng dữ liệu về đất theo số liệu của FAO ....................................................34
Hình 2.5: Bảng tính chế độ tưới cho lúa vụ chiêm........................................................35
Hình 2.6. Bảng nhập dữ liệu về cây lúa mùa ................................................................36
Hình 2.7: Bảng tính chế độ tưới cho lúa vụ mùa ..........................................................36
Hình 2.8. Bảng nhập dữ liệu về cây ngô đông ..............................................................37
Hình 2.9: Bảng tính chế độ tưới cho ngô vụ đông ........................................................38
Hình 2.10: Bảng nhập dữ liệu về khí hậu và tính lượng bốc thoát hơi nước. ...............40
Hình 2.11: Bảng nhập dữ liệu về mưa...........................................................................41
Hình 2.12: Bảng nhập dữ liệu về cây lúa chiêm. ..........................................................41

Hình 2.13: Bảng nhập dữ liệu về đất theo số liệu FAO. ...............................................42
Hình 2.14: Bảng tính chế độ tưới cho lúa vụ chiêm thời kỳ hiện tại. ...........................42
Hình 2.15: Bảng nhập dữ liệu về cây lúa mùa thời kỳ hiện tại. ....................................43
Hình 2.16: Bảng tính chế độ tưới cho lúa vụ mùa thời kỳ hiện tại. ..............................44
Hình 2.17: Bảng nhập dữ liệu cho cây ngô vụ đông thời kỳ hiện tại............................45
Hình 2.18: Bảng tính chế độ tưới cho cây ngô vụ đông thời kỳ hiện tại. .....................45
Hình 2.19: Mô hình phân phối dòng chảy năm thiết kế thời kỳ nền Hồ Xạ Hương.....66
Hình 2.20: Mô hình phân phối dòng chảy năm thiết kế thời kỳ hiện tại Hồ Xạ Hương
.......................................................................................................................................68
Hình 3.1: Bảng nhập dữ liệu về khí hậu và tính lượng bốc thoát hơi nước. .................81
Hình 3.2: Bảng nhập dữ liệu về mưa.............................................................................81
6

6


Hình 3.3: Bảng tính chế độ tưới cho lúa vụ chiêm năm 2030.......................................82
Hình 3.4: Bảng tính chế độ tưới cho lúa vụ mùa năm 2030..........................................82
Hình 3.5: Bảng nhập dữ liệu về cây ngô vụ đông năm 2030 ........................................83
Hình 3.6: Bảng tính chế độ tưới cho cây ngô vụ đông năm 2030 .................................83
Hình 3.7: Bảng nhập dữ liệu về khí hậu và tính lượng bốc thoát hơi nước. .................86
Hình 3.8: Bảng nhập dữ liệu về mưa.............................................................................86
Hình 3.9: Bảng nhập dữ liệu về cây lúa xuân năm 2050...............................................87
Hình 3.10: Bảng tính chế độ tưới cho lúa vụ xuân năm 2050.......................................87
Hình 3.11: Bảng tính chế độ tưới cho lúa vụ mùa năm 2050........................................88
Hình 3.12: Bảng tính chế độ tưới cho cây ngô vụ đông năm 2050 ...............................88

7

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Nguồn lao động huyện Tam Đảo năm 2015.................................................10
Bảng 1-2: Lượng mưa trung bình các tháng tỉnh Vĩnh Phúc (mm) ..............................11
Bảng 1-3. Đặc trưng nhiệt độ không khí trạm Vĩnh Yên .............................................12
Bảng 1-4. Đặc trưng tốc độ gió trạm Vĩnh Yên ............................................................12
Bảng 1-5. Đặc trưng độ ẩm tương đối trạm Vĩnh Yên..................................................12
Bảng 1-6. Số giờ nắng trung bình nhiều năm quan trắc tại trạm Vĩnh Yên..................13
Bảng 1-7. Bốc hơi trung bình tháng, năm trại trạm Vĩnh yên.......................................13
Bảng 1.8. Thông số kỹ thuật hồ Xạ Hương...................................................................18
Bảng 2.1. Kết quả tính toán các thông số thống kê X , C v ,C s thời kỳ nền 1986-2005 .20
Bảng 2.2. Kết quả tính toán các thông số thống kê X , C v,C s thời kỳ hiện tại. ............21
Bảng 2.3. Bảng thống kê chọn mô hình mưa điển hình cho từng vụ thời kỳ nền.........22
Bảng 2.4. Bảng thống kê chọn mô hình mưa điển hình cho từng vụ thời kỳ hiện tại...22
Bảng 2.5. Bảng phân phối mưa thiết kế theo tháng ứng với tần suất P=85% thời kỳ
nền .................................................................................................................................23
Bảng 2.6.Bảng phân phối mưa thiết kế theo tháng ứng với tần suất P=85% thời kỳ hiện
tại ...................................................................................................................................23
Bảng 2.7. Thời vụ cây trồng..........................................................................................24
Bảng 2.8. Độ ẩm đất canh tác........................................................................................24
Bảng 2.9. Thời kỳ sinh trưởng và hệ số cây trồng của lúa............................................25
Bảng 2.10. Thời kỳ và hệ số cây trồng của cây trồng cạn ............................................25
Bảng 2.11. Chiều sâu bộ rễ của cây trồng cạn ..............................................................25
Bảng 2.12. Chỉ tiêu cơ lý của đất ..................................................................................26
Bảng 2.13: Cơ cấu cây trồng thời kỳ nền......................................................................27
Bảng 2.14: Cơ cấu cây trồng thời kỳ hiện tại................................................................27
Bảng 2.15: Tổng hợp mức tưới cho lúa vụ chiêm xuân thời kỳ nền.............................35
Bảng 2.16: Tổng hợp mức tưới cho lúa vụ mùa thời kỳ nền ........................................37
Bảng 2.17: Tổng hợp mức tưới cho cây ngô vụ đông thời kỳ nền................................38
Bảng 2.18: Tổng hợp nhu cầu nước cho các loại cây trồng thời kỳ nền.......................38
Bảng 2.19: Tổng hợp nhu cầu nước cho nông nghiệp thời kỳ nền ...............................39

Bảng 2.20: Tổng hợp mức tưới cho lúa vụ chiêm xuân thời kỳ hiện tại.......................43

viii


Bảng 2.21: Tổng hợp mức tưới cho lúa vụ mùa thời kỳ hiện tại...................................44
Bảng 2.22: Tổng hợp mức tưới cho cây ngô vụ đông thời kỳ hiện tại..........................46
Bảng 2.23: Tổng hợp nhu cầu nước cho các loại cây trồng thời kỳ hiện tại.................46
Bảng 2.24: Tổng hợp nhu cầu nước cho nông nghiệp thời kỳ hiện tại .........................47
Bảng 2.25. Chỉ tiêu dùng nước cho chăn nuôi. .............................................................48
Bảng 2.26.Quy mô đàn gia súc, gia cầm trên địa bàn thời kì nền là:............................48
Bảng 2-27. Tổng hợp nhu cầu nước do chăn nuôi thời kỳ nền: ..................................49
Bảng 2.28.Quy mô đàn gia súc, gia cầm trên địa bàn thời ki hiện tại là:......................49
Bảng 2-29. Tổng hợp nhu cầu nước do chăn nuôi thời kỳ hiện tại: .............................49
Bảng 2.30. Bảng kết quả yêu cầu nước cho sinh hoạt thời kỳ nền ( 106m3)................51
Bảng 2.31. Bảng kết quả yêu cầu nước cho sinh hoạt thời kỳ hiện tại ( 106m3)..........51
Bảng 2.32: Tổng hợp nhu cầu nước cho công nghiệp thời kỳ nền:...............................53
Bảng 2.33: Tổng hợp nhu cầu nước cho công nghiệp thời kỳ hiện tại..........................54
Bảng 2.34. Bảng kết quả tổng hợp yêu cầu dùng nước toàn hệ thống thời nền............54
Bảng 2.35. Bảng kết quả tổng hợp yêu cầu dùng nước toàn hệ thống thời kỳ hiện tại.55
Bảng 2-36.Tổng hợp các thông số dòng chảy năm lưu vực hồ chứa nước Xạ Hương
thời kỳ nền .....................................................................................................................62
Bảng 2-37: Phân phối dòng chảy đến hồ Xạ Hương thời kỳ nền.................................65
Bảng 2-38.Tổng hợp các thông số dòng chảy năm lưu vực hồ chứa nước Xạ Hương
thời kỳ hiện tại ...............................................................................................................67
Bảng 2-39: Phân phối dòng chảy đến hồ Xạ Hương thời kỳ hiện tại...........................67
Bảng 2-40. Kết quả tính toán cân bằng nước sơ bộ trong hệ thống – hồ Xạ Hương thời
kỳ nền. ...........................................................................................................................69
Bảng 2-41. Kết quả tính toán cân bằng nước sơ bộ trong hệ thống – hồ Xạ Hương thời
kỳ hiện tại ......................................................................................................................70

Bảng 2-42. Quan hệ giữa cao trình và dung tích hồ, diện tích hồ .................................71
Bảng 2-43. Lượng bốc hơi trung bình tháng tại trạm Vĩnh Yên ...................................72
Bảng 2. 44. Phân phối bốc hơi phụ thêm khu vực hồ Xạ Hương (mm)........................73
Bảng 2-45. Xác định tổn thất do thấm và bốc hơi.........................................................73
Bảng 2-46. Kết quả tính toán cân bằng nước trong hệ thống – hồ Xạ Hương thời kỳ
hiện tại đã kể đến tổn thất..............................................................................................75
9

9


Bảng 3.1: Mức tăng nhiệt độ trung bình (°C) so với thời kỳ 1986-2005 tại Vĩnh Phúc
theo kịch bản RCP4.5-2016. .........................................................................................78
Bảng 3.2: Nhiệt độ trạm Vĩnh Yên các năm trong tương lai theo kịch bản phát thải
trung bình (°C) ..............................................................................................................78
Bảng 3.3: Lượng mưa trong tương lai theo kịch bản RCP4.5 ......................................79
Bảng 3.4: Tổng hợp nhu cầu nước cho các loại cây trồng thời kỳ 2030.......................84
Bảng 3.5: Cơ cấu sử dụng đất thời kỳ 2030 .................................................................84
Bảng 3.6. Bảng kết quả tổng hợp yêu cầu dùng nước tại mặt ruộng của hệ thống thời
kỳ 2030. .........................................................................................................................85
Bảng 3.7: Tổng hợp nhu cầu nước cho các loại cây trồng thời kỳ 2050.......................89
Bảng 3.8: Cơ cấu sử dụng đất thời kỳ 2050 .................................................................90
Bảng 3.9. Bảng kết quả tổng hợp yêu cầu dùng nước tại mặt ruộng của hệ thống năm
2050. ..............................................................................................................................90
Bảng 3-10.Quy mô đàn gia súc, gia cầm trên địa bàn năm 2030 là:.............................91
Bảng 3-11.. Tổng hợp nhu cầu nước do chăn nuôi năm 2030: ...................................91
Bảng 3-12.Quy mô đàn gia súc, gia cầm trên địa bàn năm 2050 là:.............................91
Bảng 3-13. Tổng hợp nhu cầu nước do chăn nuôi thời kỳ 2050:.................................92
Bảng 3.14: Bảng kết quả yêu cầu nước cho sinh hoạt thời kỳ 2030( 103m3) ..............93
Bảng 3.15: Bảng kết quả yêu cầu nước cho sinh hoạt năm2050 (103 m3)...................93

Bảng 3.16: Tổng hợp nhu cầu nước cho công nghiệp năm 2030..................................94
Bảng 3.17: Tổng hợp nhu cầu nước cho công nghiệp năm 2050..................................94
Bảng 3.18: Bảng kết quả tổng hợp yêu cầu dùng nước toàn hệ thống thời kỳ dưới tác
động của biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế xã hội năm 2030.................................95
Bảng 3.19: Bảng kết quả tổng hợp yêu cầu dùng nước toàn hệ thống thời kỳ dưới tác
động của biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế xã hội thời kỳ 2050 ............................96
Bảng 3.20. Tổng hợp các thông số dòng chảy năm lưu vực hồ chứa nước Xạ Hương
thời kỳ 2030...................................................................................................................97
Bảng 3.21. Phân phối dòng chảy đến hồ Xạ Hương thời kỳ 2030 kịch bản RCP4.52016 ...............................................................................................................................97
Bảng 3.22. Tổng hợp các thông số dòng chảy năm lưu vực hồ chứa nước Xạ Hương
thời kỳ 2050...................................................................................................................98
10

10


Bảng 3.23. Phân phối dòng chảy đến hồ Xạ Hương thời kỳ 2050 kịch bản RCP4.52016. ..............................................................................................................................98
Bảng 3.24. Kết quả tính toán cân bằng nước khi chưa tính đến tổn thất thời kỳ 2030
dưới tác động của BĐKH và phát triển kinh tế xã hội ................................................102
Bảng 3.25. Kết quả tính toán cân bằng nước có kể đến tổn thất thời kỳ 2030 dưới tác
động của BĐKH và phát triển kinh tế xã hội ..............................................................103
Bảng 3.26. Kết quả tính toán cân bằng nước khi chưa kể đến tổn thất thời kỳ 2050
dưới tác động của BĐKH và phát triển kinh tế xã hội. ...............................................104
Bảng 3.27. Kết quả tính toán cân bằng nước khi có kể đến tổn thất thời kỳ 2050 dưới
tác động của BĐKH và phát triển kinh tế xã hội.........................................................104
Bảng 4.1.Cơ cấu cây trồng sau khi đã chuyển đổi cơ cấu cây trồng...........................109
Bảng 4.2. Tổng hợp mức tưới cho ngô vụ Chiêm Xuân thời kỳ hiện tại ....................109
Bảng 4.3. Bảng cân bằng nước khi tính đến tổn thất thời kỳ hiện tại .........................109
Bảng 4.4.Cơ cấu cây trồng sau khi đã chuyển đổi cơ cấu cây trồng...........................110
Bảng 4.5. Tổng hợp mức tưới cho ngô vụ Chiêm Xuân năm 2030 ............................110

Bảng 4.6. Bảng tính toán cân bằng nước có kể đến tổn thất thời kỳ 2030..................111
Bảng 4.7.Cơ cấu cây trồng sau khi đã chuyển đổi cơ cấu cây trồng...........................112
Bảng 4.8. Tổng hợp mức tưới cho ngô vụ Chiêm Xuân năm 2050 ............................112
Bảng 4.9..Bảng tính toán cân bằng nước có kể đến tổn thất thời kỳ 2050..................112

11

11


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
BĐKH: Biến đổi khí hậu
BTCT: Bê tông cốt thép
TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam
TNHH-MTV: Trách nhiệm hữu hạn một thành viên.
PTKT- XH: Phát triển kinh tế xã hội

12

12


MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Biến đổi khí hậu (BĐKH) là vấn đề toàn cầu, là thách thức nghiêm trọng nhất
đối với nhân loại trong thế kỷ 21. Hiện nay trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu
về BĐKH tác động đến các lĩnh vực và đời sống của con người; Hiện tượng
thực tế và kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng BĐKH tác động nghiêm trọng tới
sản xuất, đời sống và môi trường trên phạm vi toàn cầu, đặc biệt là lĩnh vực

nông nghiệp dễ bị tổn thương nhất (Nồng độ khí nhà kính trong khí quyển đã
vượt qua ngưỡng 400/106 thể tích so với giới hạn an toàn 350/106 thể tích; nhiệt
độ bề mặt trái đất tăng nhanh; hiện tượng nước biển dâng, các cơn bão mạnh
xuất hiện ngày một nhiều, nhất là những siêu bão với sức gió chưa từng có trong
lịch sử nhân loại). Hiện tượng hạn hán khốc liệt trong thời gian dài đã dẫn đến
tình trạng nghèo đói trên diện rộng.
Việt Nam là một trong những quốc gia đang phát triển và là nước dễ bị tổn
thương đặc biệt do tác động của BĐKH gây ra cả về chính trị, kinh tế- xã hội và
quốc phòng- an ninh. Tình hình thời tiết, thủy văn trong các năm trở lại đây có
diễn biến ngày càng cực đoan. Cụ thể, nền nhiệt độ trên các vùng, miền của
0

0

nước ta đều có xu thế tăng với mức tăng phổ biến từ 0,6 -0,8 C. Lượng mưa
tăng mạnh vào mùa lũ và giảm vào mùa kiệt cùng với mức tăng phổ biến từ 5%
- 10%, riêng vùng Trung Trung Bộ có thể tăng tới 20%. Ngày nay, hiện tượng
El-Nino, La-Nina càng ngày càng tác động mạnh mẽ đến Việt Nam và gây ra
tình trạng nắng nóng kéo dài sẽ gia tăng, mùa đông rét đậm, rét hại không kéo
dài. BĐKH thực sự đã làm cho các loại hình thiên tai diễn ra ngày càng phức
tạp, khó lường, đặc biệt là bão, lũ, hạn hán ngày càng ác liệt.
Theo tính toán ứng với các kịch bản cao, các số liệu của các thời điểm tương
0

ứng thì nhiệt độ trung bình ở Việt Nam có thể tăng lên 3 C và mực nước biển có
thể dâng 1,0 m vào năm 2100. Nếu mực nước biển dâng (NBD) 1,0 m, thì không

13

13

có các giải pháp ứng phó, khoảng 16,8% diện tích Đồng bằng Sông Hồng, 1,5%
diện tích các tỉnh ven biển miền trung, 17,8% diện tích Thành phố Hồ Chí Minh
và 38,9% diện tích Đồng bằng sông Cửu Long có nguy cơ ngập trong nước;
Hàng năm sẽ có khoảng 40 nghìn km2 đồng bằng ven biển Việt Nam sẽ bị ngập.
Hậu quả của BĐKH đối với Việt Nam là rất nghiêm trọng và là một nguy cơ hiện
hữu cho mục tiêu xóa đói - giảm nghèo, cho việc thực hiện các mục tiêu
thiên niên kỷ và sự phát triển bền vững của đất nước. Các lĩnh vực, các ngành
nghề, địa phương dễ bị tổn thương và chịu tác động mạnh mẽ nhất của BĐKH là
tài nguyên nước, nông nghiệp và an ninh lương thực, sức khỏe con người ở các
vùng đồng bằng và dải ven biển. Nó làm tăng mức độ, cường độ các loại thiên
tai, lũ lụt và hạn hán ngày càng khốc liệt như hạn hán năm 2008, hạn hán và
xâm ngập mặn
2015-2016 ở Đồng bằng sông Cửu Long; Lũ tháng 10/2010 tại Hà Tĩnh,
tháng
10/2011 tại Quảng Bình, tháng 9-10/2013 tại các tỉnh miền Trung và gần đây
nhất là trận lũ lịch sử vào giữa tháng 10 và đầu tháng 11/2016 tại các tỉnh miền
Trung và Tây Nguyên gây thiệt hại về người và tài sản, làm cho đời sống của
người dân vô cùng khó khăn, sản xuất nông nghiệp thiệt hại to lớn với con số
hàng nghìn tỷ đồng, ảnh hưởng đến sự phát triển kinh tế xã hội của nước ta.
Tỉnh Vĩnh Phúc là một tỉnh thuộc miền Bắc nước ta bị ảnh hưởng nhiều bởi thời
tiết khắc nhiệt và thiên tai. Vào mùa khô thường bị hạn hán, dẫn đến tình trạng
thiếu nước ngọt cho sinh hoạt và sản xuất nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản.
Mùa mưa thường xuất hiện lũ lớn kéo dài, gây ngập lụt nghiêm trọng. Hàng
năm, bão, áp thấp nhiệt đới thường xuyên uy hiếp các quận, huyện, thị xã gần
sông và ngập úng vùng nội đồng, hạ du các hồ chứa nước lớn gây thiệt hại nặng
nề về người và tài sản, ảnh hưởng lớn đến phát triển kinh tế - xã hội và đời sống
dân sinh, đặc biệt là trong lĩnh vực nông nghiệp.

2

2


Trước những thực trạng và biến động thời tiết khó lường như vậy, vấn đề đặt ra
là chúng ta phải đánh giá được những ảnh hưởng của BĐKH, đồng thời phải có
kế hoạch dài hạn nhằm trước hết là phòng ngừa, giảm thiểu các thiên tai, lũ lụt
sau

3

3


đó là có biện pháp ứng phó kịp thời trợ giúp ngành nông nghiệp khắc phục
các
ảnh hưởng của BĐKH.
Hiện nay, có rất ít nghiên cứu về ảnh hưởng của BĐKH tới hệ thống thuỷ lợi nói
chung và hệ thống tưới nói riêng, đặc biệt là nghiên cứu đồng thời ảnh hưởng
của BĐKH và PTKT đến sự thiếu hụt nước phục vụ sản xuất phát triển kinh tế
của hạ du hồ chứa.
Hồ chứa nước Xạ Hương- Tỉnh Vĩnh Phúc được xây dựng từ năm 1977 và đưa
vào sử dụng từ năm 1984 đến nay. Những năm gần đây, trong quy hoạch phát
triển đô thị của tỉnh Vĩnh Phúc, dân số tăng nhanh và sự phát triển nhanh chóng
về cơ sở hạ tầng trên địa bàn huyện Tam Đảo cùng với chiến lược phát triển
kinh tế, công, nông nghiệp phía hạ du hồ Xạ Hương đã đặt ra yêu cầu cấp nước
rất lớn. Hơn nữa khi quy hoạch để xây dựng hồ trước đây chưa đề cập đến ảnh
hưởng của BĐKH và phát triển kinh tế - xã hội trong tương lai, do đó nhu cầu
nước cho hạ lưu hồ Xạ Hương cho các giai đoạn sau này là vấn đề phức tạp, cần

được giải quyết.
Trong những năm gần đây, hồ chứa nước Xạ Hương thường xuyên thiếu nước
cấp cho sản suất về mùa khô. Nguyên nhân, thứ nhất là do nhu cầu dùng nước
của nông nghiệp, công nghiệp, nuôi trồng thủy sản và du lịch tăng mạnh. Thứ
hai là do diễn biến thời tiết theo chiều hướng cực đoan, cụ thể lượng mưa tăng
về mùa mưa nhưng giảm mạnh về mùa khô. Thứ ba là hiện nay công trình như
đập, cống lấy nước cũng bị xuống cấp hiện tượng rò rỉ, thất thoát nước cũng
tăng nhiều. Mặt khác, theo tìm hiểu tài liệu thì chưa có nghiên cứu về ảnh hưởng
của BĐKH tới hệ thống thuỷ lợi nói chung và hệ thống tưới nói riêng, đặc biệt là
nghiên cứu đồng thời ảnh hưởng của BĐKH và phát triển kinh tế - xã hội đến sự
thiếu hụt nước phục vụ sản xuất phát triển kinh tế của hạ du hồ chứa phía Bắc
Vĩnh Phúc.

4

4


Xuất phát từ những vấn đề trên, tôi thấy rằng việc nghiên cứu: “Nghiên cứu giải
pháp chủ động cấp nước dưới tác động của biến đổi khí hậu (BĐKH) và phát
triển kinh tế - xã hội của hồ chứa Xạ Hương Tỉnh Vĩnh Phúc” là hết sức cần
thiết.
2. MỤC ĐÍCH VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
2.1. Mục đích

Xác định mức độ ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế - xã hội
đến nhu cầu nước của hạ du hồ chứa nước Xạ Hương theo các kịch bản biến đổi
khí hậu và phát triển kinh tế;
Xác định mức độ ảnh hưởng của BĐKH và phát triển kinh tế đến sự thiếu hụt
nước và đề xuất giải pháp để hạn chế và khắc phục những ảnh hưởng của BĐKH

nhằm đảo bảo khả năng cấp nước của hồ chứa.
2.2. Phạm vi nghiên cứu

Tính toán nhu cầu nước tưới cho 1.402 ha đất nông nghiệp và các đối tượng sử
dụng nước khác lấy nước từ Hồ Xạ Hương thuộc Tỉnh Vĩnh Phúc.
3. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. Cách tiếp cận

- Tiếp cận thực tiễn: Tiến hành thu thập số liệu thực đo về các yếu tố khí
tượng- thủy văn, hiện trạng và định hướng phát triển kinh tế xã hội, cơ sở hạ
tầng của vùng nghiên cứu làm cơ sở cho việc tính toán chính xác khả năng của
nguồn nước đến và nhu cầu cấp nước cho các đối tượng sử dụng nước phù hợp
với tiến trình phát triển kinh tế xã hội trên lưu vực và vùng hưởng lợi của hồ Xạ
Hương.
- Tiếp cận kế thừa: Trong những năm qua đã có một số nghiên cứu về giải
pháp cấp thoát nước dưới tác động của biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế xã
4

4


hội trên lưu vực một số hồ chứa đã có ở nước ta. Việc thừa kế 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.
3.2. Phương pháp nghiên cứu:

Phương pháp điều tra, thu thập phân tích, xử lý, tổng hợp số liệu. Phương pháp
này ứng dụng trong chương 1 và 2. Cụ thể, điều tra, thu thập và phân tích số liệu
cơ bản về khí tượng thủy văn, thổ nhưỡng đất đai và cây trồng...
Phương pháp kế thừa có chọn lọc. Phương pháp này kế thừa những một số nội

dung, phương pháp nghiên cứu của các nghiên cứu và công trình đã được công
bố.
Phương pháp phân tích hệ thống, phương pháp thống kê xác xuất. Phương pháp
này ứng dụng trong tính toán các yếu tố khí tượng thủy văn, phân tích kết quả
tính toán.
Phương pháp mô hình toán, thủy văn, thủy lực. Phương pháp này ứng dụng
trong nghiên cứu của chương 2 và 3 trong tính toán nhu cầu nước, cân bằng
nước, điều tiết...

5

5


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU VÀ VÙNG CÓ
LIÊN QUAN
1.1.

Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu

1.1.1. Các nghiên cứu liên quan trên thế giới
Trên thế giới có nhiều nghiên cứu về hồ chứa nước phục vụ đa mục tiêu, nhưng
mỗi châu lục có đặc điểm khí hậu khác nhau (lượng mưa khác nhau) nên nghiên
cứu chủ đạo về hồ mỗi châu lục khác nhau. Với nơi có lượng mưa lớn thì tập
trung nghiên cứu phần lớn vào việc cắt lũ đảm bảo an toàn cho hạ du là chính,
ngược lại với những vùng có lượng mưa nhỏ thì mục tiêu chính là trữ nước và
sử dụng nước hiệu quả.
Nghiên cứu giải pháp nguồn nước cho nông trại nhỏ “Small reservoirs and water
storage for smallholder farming” của Jean Payen và cộng sự 1. Tài liệu nghiên
cứu đề cập phần lớn nội dung cho việc xây dựng, quản lý vận hành các hồ chứa

nhỏ phục vụ tưới cho các nông trang ở Châu Phi và Ấn Độ.
Keith Weatherhead và cộng sự, 2014 2 nghiên cứu Nước cho nông nghiệp: tiếp
cận theo hình thức hợp tác và lưu trữ trên trang trại. Mục đích của nghiên cứu là
xác định, đánh giá một cách cơ bản các cơ hội cải thiện nước, vật tư phục vụ cho
việc tưới nông nghiệp và làm vườn, tập trung cụ thể vào tiềm năng tăng trữ
lượng nước trong hồ (hồ chứa), khuyến khích các phương pháp hợp tác rộng hơn
với quản lý nước nông nghiệp bằng cách tận dụng kiến thức sâu sắc của địa
phương và tận dụng tốt nhất chất lượng nước kém hơn (ví dụ như không thể
uống). Các giải pháp cụ thể: cải thiện khả năng trữ nước trong trang trang trại
bằng “on-farm reservoir” 3 , Các cách tiếp cận hợp tác trong quản lý nguồn
nước, Cơ hội sử dụng / tái sử dụng nước có chất lượng thấp hơn.
Ngoài ra có nhiều nghiên cứu về công nghệ xây dựng hồ tại những vùng đất
khan hiếm nước và đất cát có độ thấm cao. Nghiên cứu “Water storage in
reservoir” đã đưa ra các hình thức lót vật liệu đáy hồ tối ưu nhằm giữ nước tốt
và tăng tuổi thọ…Julia reis và các cộng sự, 2015 đã nghiên cứu “Reservoir

6

6


Operation for Recession Agriculture in Mekong Basin, Laos” 4 nội dung đề
cập vấn đề vận hành các hồ chứa trên lưu vực sông Meekong ảnh hưởng xấu tới
sản xuất nông nghiệp tại Lào.
Nghiên cứu phân phối nước cho một hồ chứa được thực hiện riêng rẽ cho từng
hồ tùy thuộc vào điều kiện thực tế của hồ và đối tượng dùng nước mà có giải
pháp cụ thể. Vậy chỉ có công thức chung cân bằng giữa tổng lượng nước đến và
nước dùng để phân phối lại cho phù hợp.
1.1.2. Các nghiên cứu tại Việt Nam
Các nghiên cứu trong nước về hồ chứa chủ yếu về phòng lũ, sử dụng đa mục

tiêu, vận hành liên hồ chứa… Việc phân phối nước tại một hồ chứa thường được
cụ thể hóa trong quy trình vận hành hồ. Khi các mâu thuẫn về vấn đề phân phối
nguồn nước thường được giải quyết theo chế độ ưu tiên ngành dụng nước quan
trọng trước và ngành ít quan trọng ưu tiên sau… Ngoài ra còn được giải quyết
thông qua trao đổi trực tiếp giữa các đối tượng dùng nước hoặc việc thiếu nước
sẽ tự đối tượng dùng nước điều chỉnh sau một thời gian nhất định.
Nghiên cứu của Bùi Nam Sách về mâu thuẫn sử dụng nước ở hạ lưu hồ chứa
trên các lưu vực sông và một số giải pháp khắc phục. Nội dung bài báo đã chỉ ra
sự hình thành các mâu thuẫn trong sử dụng nước ở những sông lớn, ở các hồ
chứa xây dựng trước 1990 và việc phân chia chưa hợp lý nguồn nước giữa các
ngành dùng nước. Bài báo cũng chỉ ra các yếu tố chính ảnh hưởng đến mâu
thuẫn trong khai thác sử dụng nước như năng lực quản lý, vai trò và ảnh hưởng
của các hồ tại các lưu vực sông, sự thay đổi về nhu cầu và cơ cấu sử dụng nước.
Tác giả bài báo đề xuất mốt số giải pháp kỹ thuật, giải pháp quản lý để khắc
phục tình trạng mâu thuẫn về sử dụng nước ở hồ chứa.
Luận án tiến sĩ của Lương Hữu Long 5 với đề tài “Nghiên cứu cơ sở khoa học
phục vụ vận hành hệ thống liên hồ chứa kiểm soát lũ lưu vực sông Ba” đã
nghiên cứu hệ thống 06 hồ chứa trên lưu vực sông Ba. Luận án tập trung vào

7

7


nghiên cứu xác định nguyên tắc vận hành hệ thống liên hồ chứa kiểm soát lũ, an
toàn hạ du va đảm bảo hiệu quả sử dụng nước.
Tác giả Vũ Hồng Châu nguyên Phó Viện trưởng – Viện Quy hoạch thủy lợi viết
bài 6 “Hiện trạng khai thác, sử dụng nguồn nước của các hồ chứa lớn và những
vấn đề về vận hành liên hồ đối với việc quản lý tài nguyên nước lưu lực sông
trong bối cảnh chịu tác động của biến đổi khí hậu”. Đặc biệt trong bài báo có

xác định mực nước tối thiểu của các hồ tại các thời điểm nhằm phục vụ tốt nhất
nhu cầu sử nước của các đối tượng dùng nước khác nhau.
Còn nhiều nghiên cứu khác có liên quan đến hồ chứa, nhưng chỉ tập trung vào
hồ lớn, vấn đề vận hành liên hồ, chủ đề chính về phát điện và phòng lũ. Chưa có
nghiên cứu về chỉ ra phân phối nước tối ưu hay hợp lý cho của các hồ chứa vừa
và nhỏ nhằm tăng hiệu quả sử dụng nước, đáp ứng tốt nhất yêu cầu hiện tại và
trong tương lai của những hồ chứa khi có sự thay đổi về nhu cầu dùng nước do
thay đổi cơ cấu sử dụng đất, thay đổi hoặc điều chỉnh mục tiêu của hồ thêm mục
đích phát triển du lịch.
1.2.Tổng quan về vùng nghiên cứu
1.2.1. Điều kiện tự nhiên, xã hội và kinh tế huyện Tam Đảo nơi có hệ thống

thủy lợi hồ Xạ Hương.

8

8


Hình 1.1. Bản đồ vùng nghiên cứu.

9


a. Dân số - Dân tộc

- Trên địa bàn huyện Tam Đảo có các dân tộc: Kinh, Sán Dìu, Lào, Mường,
Hoa, Mông, Dao, Khơ me, trong đó hai dân tộc Kinh và Sán Dìu chiếm phần lớn
dân số của huyện, các dân tộc khác (Lào, Mường, Hoa) chiếm một phần rất nhỏ.
Phân theo cơ cấu dân tộc: Dân tộc kinh chiếm 57,79%, dân tộc Sán Dìu chiếm

41,76%, các dân tộc khác chỉ chiếm 0,14%
- Tam Đảo là huyện miền núi có 3 xã thuộc Chương trình 135. Vì vậy, Tam Đảo
đã và đang tiếp tục nhận được sự quan tâm đặc biệt của Đảng và Nhà nước qua
các Chương trình phát triển kinh tế đối với các xã vùng cao, các xã thuộc diện
đặc biệt khó khăn.
b.

Kinh tế - Xã hội

Đặc điểm về dân số và nguồn nhân lực
Năm 2010 dân số của toàn huyện Tam Đảo là 71.528 người, mật độ dân số trung
2

bình là 303 người/km , trong đó dân tộc thiểu số chiếm trên 41,9%. So với các
huyện, thành phố khác trong tỉnh Vĩnh Phúc, Tam Đảo là một trong các huyện
có mật độ dân số thấp. Mật độ dân số không đều giữa các xã trong huyện, tập
trung cao ở các xã vùng thấp và thưa thớt tại vùng thị trấn Tam Đảo, các thôn,
xóm vùng ven núi của các xã vùng Đồng bằng.
Bảng 1.1: Nguồn lao động huyện Tam Đảo năm 2015
Đơn vị: người
C
hỉ
ti
1.
T
2.
T
N
C
D

3.
C

20
15
75
.7
37
.2
1
9.
8.
1
9.
3

10

10


- 2
L 6.

11

11