Báo cáo nghiên cứu khoa học " Tính toán nhu cầu nước các ngành kinh tế lưu vực sông Cầu "

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

Thêm vào BST

Báo xấu

130
lượt xem 11
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nghiên cứu thực hiện tính toán nhu cầu sử dụng nước trong các ngành kinh tế thuộc lưu vực sông Cầu phục vụ trực tiếp cho bài toán cân bằng nước.Qua phân tích kết quả tính toán cho thấy nông nghiệp đóng vai trò chủ đạo trong nền kinh tế khu vực, chiếm đến 70% tổng nhu cầu nước của toàn lưu vực, đồng thời thấy được mức độ biến đổi mạnh của nhu cầu nước trong các lĩnh vực khác theo không gian và thời gian, cung cấp...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo nghiên cứu khoa học " Tính toán nhu cầu nước các ngành kinh tế lưu vực sông Cầu "

Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 26, Số 3S (2010) 413‐418 Tính toán nhu cầu nước các ngành kinh tế lưu vực sông Cầu Nguyễn Ý Như, Nguyễn Thanh Sơn*, Ngô Chí Tuấn Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN, 334 Nguyễn Trãi, Hà Nội, Việt Nam Nhận ngày 11 tháng 8 năm 2010 Tóm tắt. Nghiên cứu thực hiện tính toán nhu cầu sử dụng nước trong các ngành kinh tế thuộc lưu vực sông Cầu phục vụ trực tiếp cho bài toán cân bằng nước.Qua phân tích kết quả tính toán cho thấy nông nghiệp đóng vai trò chủ đạo trong nền kinh tế khu vực, chiếm đến 70% tổng nhu cầu nước của toàn lưu vực, đồng thời thấy được mức độ biến đổi mạnh của nhu cầu nước trong các lĩnh vực khác theo không gian và thời gian, cung cấp thông tin hỗ trợ cho các nhà chính sách trong quản lý bền vững tài nguyên nước. Từ khóa: Nhu cầu nước, Sông Cầu, CROPWAT 1 . M ở đầ u ∗ sử dụng số liệu của 4 trạm (Bắc Cạn, Định Hóa, Hiệp Hòa, Thái Nguyên) từ năm 1961 đến năm Tài nguyên nước gắn liền với các hoạt động 2007 để làm đầu vào cho mô hình CROPWAT đời sống của con người và các ngành kinh tế trong tính toán nhu cầu nước nông nghiệp và số khác. Sự phân bố không đều theo cả không gian liệu thu thập từ niên giám thống kê 2007 của 6 và thời gian của tài nguyên nước đã tác động tỉnh phục vụ tính toán nhu cầu nước cho các đến nhu cầu và bài toán cung cấp nước. Thêm ngành kinh tế thông qua định mức dùng nước. vào đó, sự cạnh tranh sử dụng nước ngày càng Mục tiêu chính của nghiên cứu là tính toán tăng cao giữa các ngành do tốc độ tăng dân số, nhu cầu nước cho các ngành kinh tế phục vụ công nghiệp và đô thị hóa. Vì thế để sử dụng tài trực tiếp cho bài toán cân bằng nước. Đồng thời nguyên nước hiệu quả đáp ứng nhu cầu của các cung cấp một cái nhìn tổng quan về tình hình sử ngành kinh tế khác nhau, tính toán nhu cầu dụng nước và những vấn đề bức xúc trong khu nước phục vụ cho bài toán cân bằng nước là cần vực, tính phức tạp của vấn đề được nhận định thiết, từ đó đưa ra lời giải cho bài toán quy và hiểu một cách đầy đủ, khách quan, từ đó hoạch và quản lý tài nguyên nước. chuẩn bị hướng nghiên cứu cho tương lai và trợ Là một lưu vực mưa ít, mô đun dòng chảy giúp các nhà chính sách đối với bài toán sử chuẩn của lưu vực sông Cầu vào loại nhỏ, dụng tài nguyên nước bền vững. lượng mưa phân bố không đều theo không gian và thời gian dẫn đến tình trạng thiếu hụt nước, đặc biệt là vào mùa khô. Trong nghiên cứu này, 2. Phương pháp tính _______ Tính nhu cầu dùng nước cho các ngành ∗ Tác giả liên hệ. ĐT: 84-4-38584943 kinh tế theo định mức quy định của các văn bản E-mail: sonnt@vnu.edu.vn 413
414 N.Y. Như và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 26, Số 3S (2010) 413‐418 hiện nay được ban hành bởi các cơ quan chức công thức kinh nghiệm của FAO: Với lượng năng của Nhà nước Việt Nam [1]. Riêng đối với mưa thực tế P tot < 70 mm thì lượng mưa hiệu nông nghiệp được đánh giá bằng mô hình quả Peff được tính:: CROPWAT. Peff = 0.6 Ptot – 10 (2) Mô hình được phát triển bởi FAO năm 1990 khi P tot ≥ 70 mm thì: để tính toán nhu cầu dùng nước, phục vụ các dự Peff = 0.8 Ptot – 24 (3) án quản lý và quy hoạch tưới. Mô hình thực hiện tính toán lượng bốc thoát hơi chuẩn, nhu cầu nước tưới của cây trồng để xây dựng kế 3. Kết quả và thảo luận hoạch tưới cho các điều kiện quản lý và cung Sử dụng nước biến đổi giữa các khu vực do cấp nước khác nhau. Nó cho phép đưa ra các đề sự khác biệt về điều kiện khí hậu, điều kiện tự xuất cải thiện thực tiễn tưới, kế hoạch tưới và nhiên, tập tục và tình hình kinh tế. đánh giá sản phẩm theo các điều kiện mưa hay độ thiếu hụt nước tưới. CROPWAT sử dụng 3.1. Trồng trọt phương pháp FAO (1992) Penman-Monteith để tính toán lượng bốc thoát hơi chuẩn theo công Nhu cầu nước cho nông nghiệp, đặc biệt là thức (1). Xây dựng lịch tưới và đánh giá thực trồng trọt, là loại nhu cầu nước phổ biến nhất ở tiễn tưới và mưa dựa vào cân bằng độ ẩm đất các tiểu vùng trên lưu vực sông Cầu và nhiều theo ngày với các lựa chọn cung cấp nước và nơi khác. Nhu cầu nước cho nông nghiệp tạo áp quản lý tưới khác nhau. Lịch cung cấp nước lực lớn tương đối lớn đối với tài nguyên nước tính toán cho các vụ mùa được cung cấp trong thông qua khai thác trực tiếp - cung cấp nước chương trình [2] tưới, là yếu tố quan trọng trong bài toán cân 900 0.408∆ (R n − G ) + γ u 2 (e s − e a ) bằng nước và quản lý bền vững nguồn nước. T + 273 ETo = (1) ∆ + γ (1 + 0.34u 2 ) Diện tích đất trồng trọt biến đổi lớn giữa các khu vực về giá trị (hình 1, 2). Trên hình 1 ta ETo = bốc thoát hơi chuẩn [mm/day]; Rn = bức có thể quan sát thấy diện tích đất nông nghiệp xạ thực ở bề mặt ruộng [MJ/m2.day]; G = dao có xu hướng phân bố tăng dần từ khu vực phía động nhiệt của đất [MJ/ m2.day-1]; T = nhiệt độ Bắc đến khu vực phía Nam sông Cầu, từ Đông không khí trung bình ngày ở độ cao 2 m [°C]; sang Tây, đánh dấu sự tương phản giữa các khu U2 = tốc độ gió ở độ cao 2 m [m/s]; es = áp suất vực Bắc và Nam, Đông và Tây của lưu vực. hơi nước bão hòa [kPa]; ea = áp suất hơi nước Điều này gây ảnh hưởng lớn đến phân bố nhu thực tế [kPa]; es - ea = độ hụt áp suất hơi nước cầu nước tưới cho nông nghiệp trên cả lưu vực bão hòa [kPa]; ∆ = độ dốc đường cong áp suất cũng như 16 tiểu vùng như hình 3. Ảnh hưởng hơi nước [kPa °C-1]; và a = hằng số độ ẩm [kPa này được thể hiện rõ hơn qua phân bố diện tích °C-1]. Trong mô hình có 4 lựa chọn phương trồng trọt (hình 2) và nhu cầu nước nông nghiệp pháp tính mưa hiệu quả: 1) Cố định tỉ lệ phần (hình 3). Theo kết quả tính toán, nhu cầu tưới trăm lượng mưa hiệu quả, 2) Công thức kinh nhiều nhất ở khu hạ sông Cầu (524.9 triệu m3), nghiệm của FAO/AGLW, 3) Công thức kinh chiếm đến hơn 90% tổng lượng nước tưới trên nghiệm với các hệ số kinh nghiệm được xác lưu vực. Bên cạnh đó, sự thay đổi diện tích đất định theo số liệu cụ thể của từng địa phương và nông nghiệp theo thời gian trên từng tiểu vùng 4) Công thức kinh nghiệm theo cơ quan bảo vệ hay thời vụ là nguyên nhân dẫn đến xu hướng đất của Mỹ. Trong nghiên cứu này sử dụng
415 N.Y. Như và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 26, Số 3S (2010) 413‐418 phân bố khác nhau của nhu cầu nước theo thời mạnh vào thời kỳ sau đó, chỉ dao động trong khoảng 0.2 đến 1 triệu m3. gian trong năm diễn ra với 3 xu hướng chính ở 3 khu vực Thượng, Trung và Hạ sông Cầu Trong từng khu vực nhu cầu nước cũng (hình 4). biến đổi tương đối lớn, dao động từ chỉ khoảng 0.2 triệu m3 ở khu I2 đến khoảng 6 triệu m3 ở khu I3. Trên hình đưa ra nhu cầu nước khu I2 làm đại diện có giá trị nhu cầu nước trung bình biến đổi trong khoảng 3 triệu m3. Hình 2. Tỉ lệ diện tích đất nông nghiệp và đất sử dụng khác lưu vực sông Cầu. Tình hình cũng tương tự ở 2 khu vực còn lại, nhưng sự dao động giữa các tiểu vùng nằm ở khu hạ sông Cầu biến đổi mạnh hơn. Cường độ tưới ở các tiểu vùng khác nhau biến động mạnh cả theo không gian và thời gian bên cạnh yếu tố phân bố diện tích đất nông nghiệp còn Hình 1. Diện tích đất nông nghiệp (tô đậm) và sử dụng khác (nhạt) năm 2007 lưu vực sông Cầu. chịu ảnh hưởng của điều kiện khí hậu và thời vụ từng loại cây trồng. Cụ thể, ba tiểu vùng nằm ở thượng sông Cầu có chung một xu thế biến đổi, thấp nhất vào tháng VII, và cao nhất vào thời kỳ tháng IV, tháng IX là thời kỳ bắt đầu và kết thúc mùa mưa trong lưu vực. Trong khi đó xu thế biến đổi cho 6 tiểu vùng nằm ở phần trung sông Cầu lại có xu hướng nhu cầu nước tăng mạnh từ tháng II đến tháng X, đỉnh điểm là vào tháng VIII. Ở khu vực hạ sông Cầu có chung một xu hướng khác, nhu cầu nước tăng vọt vào tháng X, riêng khu IV2 có thêm một đỉnh vào thời kỳ tháng VI (xấp xỉ 83 triệu m3), nhưng lại giảm Hình 3. Tổng nhu cầu nước cho trồng trọt năm 2007 trên các tiểu vùng.
416 N.Y. Như và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 26, Số 3S (2010) 413‐418 Nhu cầu nước cung cấp cho tưới trên toàn lượng nước tiêu thụ lớn nhất trung bình tháng bộ lưu vực xấp xỉ 1.3 tỉ m3/năm. Trong đó hầu hơn 2 triệu m3 ở tiểu vùng IV2 trong khi đó hết các tiểu vùng nhu cầu nước cung cấp nhiều lượng nước tiêu thụ thấp nhất ở tiểu vùng I6 chỉ ở mức dưới 0.03 triệu m3. nhất cho vụ lúa và ngô, điều đó có nghĩa là lưu vực sông Cầu, loại cây chủ đạo là lúa và ngô. Ngoài ra thay đổi theo không gian, từng tiểu vùng còn có thêm loại cây chủ đạo khác ví dụ như cây công nghiệp ở khu vực bắc sông Cầu, chè ở miền trung lưu vực. Khu hạ sông cầu còn có các loại cây chủ đạo khác như cây ăn quả, khoai, sắn, lạc, đậu... trong đó rau xanh cũng chiếm tỉ lệ tương đối lớn ở khu vực này. Hình 5. Phân bố nhu cầu nước tháng cho sinh hoạt năm 2007. Nước sử dụng cho hoạt động đô thị cũng như các hoạt động thương mại, du lịch , dịch vụ, công nghiệp và chăn nuôi đều có cùng dạng phân bố theo không gian tương tự nhu cầu nước cho sinh hoạt và cũng có cùng dạng phân bố nhu cầu nước cho nông nghiệp, nhưng biến đổi Hình 4. Nhu cầu nước cho trồng trọt theo tháng năm lớn về lượng. Nhu cầu nước cho các hoạt động 2007 tiểu vùng III2. đô thị chỉ chiếm hơn khoảng một nửa nhu cầu nước sinh hoạt, dao động từ 2800 m3 đến hơn 3.2. Nhu cầu sử dụng nước cho sinh hoạt, đô 1.1 triệu m3. thị, thương mại, du lịch, dịch vụ, công nghiệp và chăn nuôi. Du lịch đóng vai trò quan trọng như sự tăng lên dân số theo mùa gây áp lực đối với tài Nguồn nước cung cấp cho sinh hoạt và các nguyên nước thông qua tiêu thụ nước trực tiếp hoạt động đô thị phải cạnh tranh với trồng trọt, hay thông qua cung cấp nước cho các nhà du môi trường và cả các ngành kinh tế khác. Trong lịch. Mặc dù trong thời gian qua, du lịch đã phát khi nước tưới cho nông nghiệp chiếm một triển thành một nhánh quan trọng trong nền lượng lớn, vấn đề nhu cầu nước sinh hoạt và đô kinh tế khu vực, nhưng nhu cầu nước chỉ chiếm thị tạo nên thách thức đối với các nhà quy một lượng nhỏ, khoảng 1/10 nhu cầu nước sinh hoạt, xấp xỉ 9 triệu m3 trên toàn lưu vực. So với hoạch trong vấn đề tìm nguồn cung cấp nước thích hợp đáp ứng được những nhu cầu này. 3 loại nhu cầu trên thì công nghiệp chiếm lượng lớn hơn, từ nhu cầu thấp nhất hơn 5000 m3 đến Sự thay đổi dân số, mật độ và phân bố dân gần 6 triệu m3. Tổng lượng nước cung cấp cho cư là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hoạt động công nghiệp xấp xỉ 113 triệu m3/năm, nhu cầu nước, đặc biệt là nhu cầu nước sinh trong lĩnh vực này nhu cầu nước biến đổi giữa hoạt. Trên hình 5 có thể thấy sự khác biệt lớn các tiểu lưu vực là do chỉ có một số ít khu công trong loại nhu cầu này giữa các tiểu lưu vực,
417 N.Y. Như và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 26, Số 3S (2010) 413‐418 nghiệp hoạt động với công suất lớn, các nhà khu vực IV2, III2, là tiểu vùng nằm ở khu vực máy tập trung chủ yếu ở khu vực Sóc Sơn, Hà thành phố Hà Nội và một số cực đại tập trung Nội và Thái Nguyên, gần 100 nhà máy, xí chủ yếu ở khu vực trung sông Cầu. Do lượng nghiệp cùng rất nhiều cơ sở sản xuất tư nhân. nước dùng cho môi trường, giao thông thủy và Bên cạnh đó, nhu cầu nước cho chăn nuôi đẩy mặn là lượng nước cần để duy trì sức sống chiếm một lượng gần bằng nhu cầu nước cho của dòng sông. Một cách gần đúng có thể coi sinh hoạt, khoảng 103.2 m3/năm. Vì nhu cầu đây là lượng nước cần để duy trì dòng chảy môi nước ít hơn công nghiệp nên độ chênh lệch giữa trường. Nhu cầu nước cho giao thông thủy và các tiểu vùng ở khu hạ sông Cầu giảm. bảo vệ môi trường được lấy bằng 95% tổng lượng nước mùa kiệt trong đó: các tháng mùa kiệt có tần suất đảm bảo từ 95% trở xuống sẽ không được sử dụng. Vì thế có thể nói tài nguyên nước ở vùng lưu vực sông Cầu phân bố nhiều ở vùng miền trung lưu vực, và phân bố khá đồng đều trên lưu vực. Riêng trong lĩnh vực thủy sản, vì là khu vực nằm xa biển nên chỉ có hoạt động thủy sản nước ngọt ở một số tiểu vùng ở bắc khu thượng sông Cầu, nhu cầu nước trong lĩnh vực này chiếm lượng không đáng kể, khoảng 36 triệu m3 Hình 6. Nhu cầu nước tháng cho hoạt động cho toàn lưu vực. GT&BVMT 2007. Hình 7. Nhu cầu nước tháng cho hoạt động Hình 8. Biểu đồ phân bố cơ cấu dùng nước của thủy sản 2007. các hộ dùng nước trên lưu vực. 3.3. Giao thông thủy và bảo vệ môi trường, thủy Từ các kết quả thể hiện trên hình 8 thấy rõ sản. trồng trọt vẫn là ngành kinh tế chủ đạo. Nhu cầu nước cho trồng trọt xấp xỉ 70% tổng lượng Khác với nhu cầu nước của các ngành kinh nước tiêu thụ trên toàn lưu vực, trong khi đó tế nêu trên, nhu cầu sử dụng nước cho giao lượng nước cung cấp cho du lịch chiếm không thông thủy và bảo vệ môi trường phân bố đồng đến 1% trong tổng nhu cầu nước, lĩnh vực hoạt đều hơn giữa các tiểu vùng, ngoại trừ cực tiểu ở động ít nhất trong các ngành kinh tế trong khu
418 N.Y. Như và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 26, Số 3S (2010) 413‐418 vực. Nhu cầu nước cho các hoạt động thương hoạt. Hơn nữa các hoạt động kinh tế trong lĩnh mại, du lịch, dịch vụ và chăn nuôi xấp xỉ nhau, vực công nghiệp, thủy sản chỉ tập trung ở một 9.06 và 8.28% tương ứng. Bên cạnh hoạt động số vùng, điều này cũng tác động lớn đến nhu du lịch, hoạt động thủy sản trong khu vực cũng cầu nước trong từng lĩnh vực. Thứ tư, trong diễn ra chỉ ở một số tiểu vùng, chiếm 2.9% tổng từng lĩnh vực, nhu cầu nước trên lưu vực biến nhu cầu nước. đổi mạnh theo cả không gian và thời gian. Sự biến đổi này ngoài những yếu tố nêu trên còn chịu tác động của điều kiện khí hậu, sự biến đổi 4. Kết luận của tài nguyên nước theo không gian và thời gian. Thứ năm hoạt động kinh tế diễn ra chủ Nghiên cứu sử dụng mô hình CROPWAT yếu ở khu hạ sông Cầu, và cuối cùng dựa vào để tính nhu cầu nước cho trồng trọt và các các kết quả đó các nhà chính sách có thể xây ngành dùng nước khác thông qua định mức dựng phương án, giải pháp cho bài toán quản lý dùng nước. Từ đó có thể rút ra một số kết luận bền vững tài nguyên nước. sau, thứ nhất nhu cầu nước giữa các ngành biến đổi rất mạnh, từ vài triệu cho đến tỉ m3 nước. Thứ hai, trong các yếu tố được đề cập đến, yếu Tài liệu tham khảo tố gây áp lực lớn nhất đối với tài nguyên nước [1] FAO (Food and Agriculture Organization), là nông nghiệp [3], mà quan trọng nhất là nhu CROPWAT, a computer program for irrigation cầu nước tưới chịu ảnh hưởng mạnh của diện planning and management. Author, Smith M. tích nông nghiệp cũng như thời vụ cây trồng. Irrigation and Drainage Paper 46, Rome, Italy, Tổng lượng nước cần cung cấp cho nông 1990. nghiệp chiếm đến gần 70% tổng nhu cầu nước [2] Tiêu chuẩn – định mức quy hoạch nông nghiệp và công nghiệp thực phẩm, Nhà Xuất bản Nông tiêu thụ của các ngành kinh tế, đóng vai trò nghiệp, Hà Nội, 1990 ngành kinh tế chính của lưu vực. Thứ ba, phân [3] Nguyễn Thanh Sơn, Quy hoạch tổng hợp tài bố và mật độ dân cư cũng là yếu tố chìa khóa nguyên nước tỉnh Quảng Trị đến 2010, Tạp chí ảnh hưởng đển nhu cầu sử dụng nước trong các Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và ngành kinh tế, đặc biệt là nhu cầu nước sinh Công nghệ, T.XXII, số 2B PT(2006) 139. Estimation of water demands for various economic sectors in Cau river basin Nguyen Y Nhu, Nguyen Thanh Son, Ngo Chi Tuan Faculty of Hydro-Meteorology & Oceanography, Hanoi University of Science, VNU, 334 Nguyen Trai, Hanoi, Vietnam This study is conducted to calculate water demand in economic sectors for Cau river basin, support directly for water balance problem. The results reveal the important part of agriculture in the economic of this area, which occupied 70% the total of water demand of river basin, and the strong variation of water demand in sectors both in spatial and temporal, support in water resources sustainable management activities. Keywords: CROPWAT, water use, Cau river basin.