ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Thanh Sơn NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA CÁC CÔNG TRÌNH THỦY LỢI, THỦY ĐIỆN ĐẾN TÌNH HÌNH LŨ LỤT LƢU VỰC SÔNG THU BỒN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Thanh Sơn NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA CÁC CÔNG TRÌNH THỦY LỢI, THỦY ĐIỆN ĐẾN TÌNH HÌNH LŨ LỤT LƢU VỰC SÔNG THU BỒN Chuyên ngành: Thủy văn học Mã số: 60440224 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN TIỀN GIANG Hà Nội - 2014 LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn tới PGS.TS Nguyễn Tiền Giang, ngƣời suốt thời gian qua tận tình trực tiếp hƣớng dẫn, dìu dắt, giúp đỡ phát huy khả hoàn thành luận văn Tôi xin gửi lời đến thầy cô, gia đình, đồng nghiệp, bạn bè cổ vũ, động viên, giúp đỡ có thêm nghị lực, tâm vƣợt qua khó khăn trình học tập nghiên cứu để có ngày hôm Luận văn hoàn thành song không mắc sai lầm thiếu sót đề tài tƣơng đối rộng, phức tạp, bên cạnh mang tính xã hội, thân tác giả có kinh nghiệm Tôi mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp nhƣ lời phê bình quý báu để giúp tiếp tục hoàn chỉnh tiến tới áp dụng vào thực tiễn Tôi chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 15 tháng 12 năm 2014 Tác giả MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG I TỔNG QUAN ĐẶC ĐIỂM LƢU VỰC SÔNG THU BỒN ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 1.1 ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÍ TỰ NHIÊN LƢU VỰC SÔNG THU BỒN Error! Bookmark not defined 1.1.1 Ví trí địa lý Error! Bookmark not defined 1.1.2 Địa hình địa mạo Error! Bookmark not defined 1.1.3 Thổ nhƣỡng thực vật Error! Bookmark not defined 1.1.4 Đặc điểm khí tƣợng - thủy văn Error! Bookmark not defined 1.1.5 Mạng lƣới sông ngòi lƣu vực Error! Bookmark not defined 1.1.6 Tình hình lũ lụt lƣu vực sông Thu BồnError! Bookmark not defined 1.1.7 Đặc điểm kinh tế - xã hội Error! Bookmark not defined 1.2 TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN, THỦY LỢI HIỆN CÓ TRÊN LƢU VỰC Error! Bookmark not defined 1.2.1 Tổng quan công trình hồ chứa lƣu vựcError! Bookmark not defined 1.2.2 Giới thiệu hồ thủy điện Sông Tranh Error! Bookmark not defined CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾTERROR! DEFINED BOOKMARK NOT 2.1 LỰA CHỌN PHƢƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA HỒ ĐẾN DÕNG CHẢY LŨ Error! Bookmark not defined 2.1.1 Phƣơng pháp thống kê, xử lý số liệu Error! Bookmark not defined 2.1.2 Phƣơng pháp mô hình hóa Error! Bookmark not defined 2.1.3 Lựa chọn phƣơng pháp đánh giá ảnh hƣởng hồ tới dòng chảy lũ Error! Bookmark not defined 2.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH NAM, HEC – RESSIM Error! Bookmark not defined 2.2.1 Cơ sở lý thuyết mô hình NAM Error! Bookmark not defined 2.2.2 Mô hình HEC – RESSIM Error! Bookmark not defined CHƢƠNG ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA HỒ CHỨA ĐẾN DÒNG CHẢY LŨ LƢU VỰC SÔNG THU BỒNERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 3.1 HỆ THỐNG HỒ CHỨA LỰA CHỌN ĐỂ ĐÁNH GIÁ Error! Bookmark not defined 3.1.1 Tiêu chí lựa chọn Error! Bookmark not defined 3.1.2 Hồ chứa đƣợc lựa chọn Error! Bookmark not defined 3.2 ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA HỒ CHỨA ĐẾN DÕNG CHẢY LŨ TRƢỚC VÀ SAU KHI CÓ HỒ Error! Bookmark not defined 3.2.1 Khôi phục dòng chảy lũ mô hình NAMError! Bookmark not defined 3.2.2 Đánh giá ảnh hƣởng hồ chứa đến dòng chảy lũ trƣớc sau có hồ Error! Bookmark not defined 3.3 MÔ PHỎNG LŨ BẰNG MÔ HÌNH HEC – RESSIM LƢU VỰC SÔNG THU BỒN Error! Bookmark not defined 3.3.1 Thiết lập sơ đồ tính toán trình hiệu chỉnh kiểm định mô hình HEC – RESSIM Error! Bookmark not defined 3.3.2 Mô lũ mô hình HEC - RESSIMError! Bookmark not defined KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Bản đồ lƣu vực sông Thu Bồn Error! Bookmark not defined Hình 2.1 Cấu trúc mô hình NAM Error! Bookmark not defined Hình 2.2 Mô hình nhận thức mô hình NAM Error! Bookmark not defined Hình 2.3 Mô hình tính toán mô hình NAM Error! Bookmark not defined Hình 2.4 Sơ đồ tổng quát môđun mô hình HEC - RESSIM Error! Bookmark not defined Hình 2.5 Môđun thiết lập lƣu vực Error! Bookmark not defined Hình 2.6 Môđun tạo mạng lƣới hồ Error! Bookmark not defined Hình 2.7 Môđun mô Error! Bookmark not defined Hình 3.1 Sơ đồ chia lƣu vực lƣu vực sông Thu Bồn Error! Bookmark not defined Hình 3.2 Phần code khai báo mô hình Error! Bookmark not defined Hình 3.3 Phần code tính toán thành phần dòng chảy mô hình diễn bể chứa Error! Bookmark not defined Hình 3.4 Phần code tính toán thành phần mô hình bể chứa diễn toán tiêu Nash- Sutcliffe Error! Bookmark not defined Hình 3.5 Kết hiệu chỉnh trạm thủy văn Nông Sơn năm 2010 Error! Bookmark not defined Hình 3.6 Kết kiểm định mô hình trạm thủy văn Nông Sơn năm 2009 Error! Bookmark not defined Hình 3.7 Kết hoàn nguyên dòng chảy trạm Nông Sơn so sánh với số liệu thực đo trận lũ tháng 10 năm 2012 Error! Bookmark not defined Hình 3.8 Kết hoàn nguyên dòng chảy trạm Nông Sơn so sánh với số liệu thực đo trận lũ tháng 11 năm 2013 Error! Bookmark not defined Hình 3.9 Đƣờng tần suất dòng chảy lũ thực trạm Nông Sơn Error! Bookmark not defined Hình 3.10 Đƣờng tần suất dòng chảy lũ trạm Nông Sơn (có đỉnh lũ hoàn nguyên năm 2012 2013) Error! Bookmark not defined Hình 3.11 Sơ đồ hệ thống hồ chứa nút mạng tính toán lƣu vực sông Thu Bồn Error! Bookmark not defined Hình 3.12 Sơ đồ hệ thống module hệ thống hồ chứa reservoir network Error! Bookmark not defined Hình 3.13 Biểu đồ so sánh lƣu lƣợng Nông Sơn năm 2009 Error! Bookmark not defined Hình 3.14 Biểu đồ so sánh lƣu lƣợng Nông Sơn năm 2010 Error! Bookmark not defined Hình 3.15 Đƣờng tần suất dòng chảy lũ trạm Nông Sơn Error! Bookmark not defined Hình 3.16 Sơ đồ hệ thống module hệ thống hồ chứa reservoir network Error! Bookmark not defined Hình 3.17 Đặc tính hồ Sông Tranh Error! Bookmark not defined Hình 3.18 Đƣờng trình vận hành hồ thủy điện Sông Tranh Error! Bookmark not defined Hình 3.19 Đƣờng trình cắt lũ năm 2007 trạm Nông Sơn Error! Bookmark not defined DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Danh sách trạm khí tƣợng - thủy văn lƣu vực sông Thu Bồn Error! Bookmark not defined Bảng 1.2 Tần suất lƣu lƣợng đỉnh lũ lớn trạm thuỷ văn Nông Sơn Error! Bookmark not defined Bảng 1.3 Đặc trƣng trận lũ từ 18-20/XI/1998 Error! Bookmark not defined Bảng 1.4 Đặc trƣng trận lũ XI/1999 Error! Bookmark not defined Bảng 1.5 Đặc trƣng trận lũ XI/2007 Error! Bookmark not defined Bảng 1.6 Thống kê số hồ chứa nƣớc Quảng Nam Error! Bookmark not defined Bảng 1.7 Thông số hồ Sông Tranh Error! Bookmark not defined Bảng 1.8 Quan hệ Z-F-W hồ chứa thủy điện Sông Tranh II Error! Bookmark not defined Bảng 3.1 Hồ chứa đƣợc lựa chọn Error! Bookmark not defined Bảng 3.2 Bảng tính trọng số mƣa lƣu vực lƣu vực Thu Bồn Error! Bookmark not defined Bảng 3.3 Bộ thông số mô hình Nam Error! Bookmark not defined Bảng 3.4 Bảng so sánh kết hoàn nguyên thực đo trạm Nông Sơn Error! Bookmark not defined Bảng 3.5 Đánh giá số Nash cho kết hiệu chỉnh Error! Bookmark not defined Bảng 3.6 Bộ thông số mô hình Error! Bookmark not defined Bảng 3.7 Đánh giá số Nash cho kết kiểm định Error! Bookmark not defined Bảng 3.8 Mực nƣớc đón lũ hồ Sông Tranh Error! Bookmark not defined Bảng 3.9 So sánh lƣu lƣợng cắt lũ trạm Nông Sơn trận lũ năm 2007 Error! Bookmark not defined BẢNG KÝ HIỆU VIẾT TẮT KTTV Khí tƣợng Thủy văn MNC Mực nƣớc chết MNGC Mực nƣớc gia cƣờng MNĐL Mực nƣớc đón lũ MNTK Mực nƣớc thiết kế MN kiểm tra Mực nƣớc kiểm tra Nlm Công suất lắp máy QTVH Quy trình vận hành Wtb Dung tích toàn Whi Dung tích hữu ích MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Sông ngòi nguồn tài nguyên vô giá, vai trò vận chuyển nƣớc mà đem lại cho ngƣời lợi ích to lớn nhiều lĩnh vực từ đời sống đến hoạt động sản xuất Tuy nhiên tạo thiên tai nhƣ lũ lụt, gây nhiều thiệt hại to lớn tính mạng, tài sản nhân dân Gần với ấm lên khí hậu toàn cầu, ảnh hƣởng tƣợng El Nino La Nina mà bão lụt ngày gia tăng diễn biến phức tạp Hệ thống sông Thu Bồn hệ thống sông lớn tỉnh Quảng Nam hệ thống sông miền Trung Toàn lƣu vực nằm sƣờn Đông dãy Trƣờng Sơn, có diện tích lƣu vực 4256 km2 phía Tây giáp với dãy Trƣờng Sơn, phía Tây Nam giáp tỉnh Kon Tum, phía Đông giáp biển Đông, phía Đông Nam giáp tỉnh Quảng Ngãi Hệ thống sông Thu Bồn nơi đƣợc đánh giá giàu tiềm thủy điện, nhiên nơi mà hàng năm lũ lụt thƣờng xuyên xảy ra, gây thiệt hại nặng nề cho nhân dân địa phƣơng Lũ lụt lƣu vực sông Thu Bồn diễn biến phức tạp, ảnh hƣởng bão kết hợp với hoạt động không khí lạnh thƣờng gây mƣa lớn diện rộng, thêm vào địa hình dốc nên khả tập trung nƣớc nhanh, có phần thƣợng lƣu hạ lƣu mà đoạn trung lƣu nên lũ diễn ác liệt, lên nhanh xuống nhanh, cƣờng suất lũ lớn, gây thiệt hại nặng nề ngƣời vật chất tỉnh Trƣớc tình hình nhƣ vậy, việc nghiên cứu đánh giá ảnh hƣởng công trình thuỷ lợi, thuỷ điện đến điều tiết dòng chảy lũ để cảnh báo nguy cơ, giảm nhẹ tác hại ngập lụt gây cho vùng hạ du lƣu vực cấp thiết cần phải quan tâm Xuất phát từ vấn đề nêu trên, tác giả tiến hành “Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng công trình thuỷ lợi, thuỷ điện đến tình hình lũ lụt lưu vực sông Thu Bồn” làm luận văn tốt nghiệp Kết nghiên cứu sở quy hoạch phòng chống lũ cho lƣu vực nhƣ tài liệu tham khảo tốt cho nhà hoạch định sách định địa phƣơng Mục đích luận văn - Đánh giá ảnh hƣởng hồ chứa tới dòng chảy lũ lƣu vực sông Thu Bồn - Nghiên cứu mô dòng chảy lũ lƣu vực sông Thu Bồn mô hình HEC - RESSIM Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu - Đối tƣợng: Dòng chảy lũ lƣu vực sông Thu Bồn - Phạm vi nghiên cứu: Lƣu vực sông Thu Bồn thuộc địa phận tỉnh Quảng Nam - Phƣơng pháp nghiên cứu: + Phân tích tổng hợp tài liệu, số liệu + Nghiên cứu mô hình toán thủy văn: Mô hình NAM mô hình mô điều tiết hồ chứa HEC - RESSIM Bố cục luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận phụ lục, bố cục luận văn gồm chƣơng nhƣ sau: Chƣơng Tổng quan đặc điểm lƣu vực sông Thu Bồn Chƣơng Cơ sở lý thuyết Chƣơng Đánh giá ảnh hƣởng hồ chứa đến dòng chảy lũ lƣu vực sông Thu Bồn TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Quy trình vận hành liên hồ chứa hồ: A Vƣơng, DakMy 4, Sông Tranh mùa lũ hàng năm (ban hành theo định số 1880 /QĐ – TTG ngày 13/10/2010 Thủ tƣớng Chính phủ) Đỗ Thị Ngọc Hoa (2013), Đánh giá tính dễ bị tổn thương lũ đến kinh tế - xã hội lưu vực sông Thu Bồn bối cảnh biến đổi khí hậu Luận văn Thạc sỹ, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Lê Thị Huệ (2007), Ứng dụng mô hình HEC - RESSIM tính điều tiết lũ hệ thống hồ chứa sông Hương Luận văn Thạc sỹ, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Nguyễn Tiền Giang, Nguyễn Thị Hoan (2012), Xây dựng mô hình mưa – dòng chảy để khôi phục số liệu dòng chảy An Khê lưu vực sông Ba Tạp chí khoa học Đại học Quốc gia Hà Nội, Khoa học Tự nhiên Công nghệ tập 28, số 3S tr 30-38 Dƣơng Thị Thanh Hƣơng, Nguyễn Tiền Giang (2011), Thiết lập mô hình mô phục vụ xây dựng quy trình vận hành hệ thống liên hồ chứa thủy điện lưu vực sông Ba, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên Công nghệ tập 27, số 1S, tr 136-150 Nguyễn Hữu Khải, Phân tích thống kê thủy văn, Giáo trình ĐHKHTN, 2008 Nguyễn Hữu Khải, Nguyễn Thanh Sơn, Mô hình toán thủy văn, NXB ĐHQGHN, 2003 Vi.wikipedia.org/wiki/Quảng_Nam Tiếng Anh DHI (2007), Reference Manual MIKE 11 10.DHI (2007), User’s Manual MIKE 11 [...]... vậy, việc nghiên cứu đánh giá ảnh hƣởng của các công trình thu lợi, thu điện đến điều tiết dòng chảy lũ để cảnh báo nguy cơ, giảm nhẹ tác hại do ngập lụt gây ra cho vùng hạ du lƣu vực là rất cấp thiết và cần phải quan tâm Xuất phát từ những vấn đề đã nêu ở trên, tác giả đã tiến hành Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của các công trình thu lợi, thu điện đến tình hình lũ lụt lưu vực sông Thu Bồn làm... nghiệp của mình Kết quả của nghiên cứu sẽ là cơ sở quy hoạch phòng chống lũ cho lƣu vực cũng nhƣ là tài liệu tham khảo tốt cho các nhà hoạch định chính sách và ra quyết định ở địa phƣơng 2 Mục đích của luận văn - Đánh giá ảnh hƣởng của hồ chứa tới dòng chảy lũ lƣu vực sông Thu Bồn - Nghiên cứu mô phỏng dòng chảy lũ trên lƣu vực sông Thu Bồn bằng mô hình HEC - RESSIM 3 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu -... lƣu vực sông Thu Bồn Chƣơng 2 Cơ sở lý thuyết Chƣơng 3 Đánh giá ảnh hƣởng của hồ chứa đến dòng chảy lũ lƣu vực sông Thu Bồn TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt 1 Quy trình vận hành liên hồ chứa các hồ: A Vƣơng, DakMy 4, Sông Tranh 2 trong mùa lũ hàng năm (ban hành theo quyết định số 1880 /QĐ – TTG ngày 13/10/2010 của Thủ tƣớng Chính phủ) 2 Đỗ Thị Ngọc Hoa (2013), Đánh giá tính dễ bị tổn thương do lũ đến kinh... chảy lũ trên lƣu vực sông Thu Bồn - Phạm vi nghiên cứu: Lƣu vực sông Thu Bồn thu c địa phận tỉnh Quảng Nam - Phƣơng pháp nghiên cứu: + Phân tích tổng hợp tài liệu, số liệu + Nghiên cứu mô hình toán thủy văn: Mô hình NAM và mô hình mô phỏng điều tiết hồ chứa HEC - RESSIM 4 Bố cục luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận và phụ lục, bố cục của luận văn gồm 3 chƣơng nhƣ sau: Chƣơng 1 Tổng quan đặc điểm lƣu vực. .. lƣu vực nằm ở sƣờn Đông của dãy Trƣờng Sơn, có diện tích lƣu vực là 4256 km2 phía Tây giáp với dãy Trƣờng Sơn, phía Tây Nam giáp tỉnh Kon Tum, phía Đông giáp biển Đông, phía Đông Nam giáp tỉnh Quảng Ngãi Hệ thống sông Thu Bồn là nơi đƣợc đánh giá giàu tiềm năng thủy điện, tuy nhiên cũng là nơi mà hàng năm lũ lụt thƣờng xuyên xảy ra, gây thiệt hại nặng nề cho nhân dân địa phƣơng Lũ lụt trên lƣu vực sông. .. đến các hoạt động sản xuất Tuy nhiên nó cũng tạo ra các thiên tai nhƣ lũ lụt, gây ra nhiều thiệt hại to lớn về tính mạng, tài sản của nhân dân Gần đây cùng với sự ấm lên của khí hậu toàn cầu, ảnh hƣởng của hiện tƣợng El Nino và La Nina mà bão lụt ngày càng gia tăng và diễn biến phức tạp hơn Hệ thống sông Thu Bồn là hệ thống sông lớn của tỉnh Quảng Nam và cũng là một trong những hệ thống sông chính của. .. phục số liệu dòng chảy tại An Khê trên lưu vực sông Ba Tạp chí khoa học Đại học Quốc gia Hà Nội, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ tập 28, số 3S tr 30-38 5 Dƣơng Thị Thanh Hƣơng, Nguyễn Tiền Giang (2011), Thiết lập bộ mô hình mô phỏng phục vụ xây dựng quy trình vận hành hệ thống liên hồ chứa thủy điện trên lưu vực sông Ba, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ tập 27, số 1S, tr 136-150... sông Thu Bồn diễn biến khá phức tạp, do ảnh hƣởng của bão kết hợp với hoạt động không khí lạnh thƣờng gây mƣa lớn trên diện rộng, thêm vào đó địa hình dốc nên khả năng tập trung nƣớc nhanh, chỉ có phần thƣợng lƣu và hạ lƣu mà không có đoạn trung lƣu nên lũ diễn ra rất ác liệt, lên nhanh và xuống nhanh, cƣờng suất lũ lớn, đã gây thiệt hại nặng nề cả về con ngƣời và vật chất của tỉnh Trƣớc tình hình. .. đến kinh tế - xã hội lưu vực sông Thu Bồn trong bối cảnh biến đổi khí hậu Luận văn Thạc sỹ, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội 3 Lê Thị Huệ (2007), Ứng dụng mô hình HEC - RESSIM tính điều tiết lũ hệ thống hồ chứa sông Hương Luận văn Thạc sỹ, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội 4 Nguyễn Tiền Giang, Nguyễn Thị Hoan (2012), Xây dựng mô hình mưa – dòng chảy...Bảng 1.8 Quan hệ Z-F-W hồ chứa thủy điện Sông Tranh II Error! Bookmark not defined Bảng 3.1 Hồ chứa đƣợc lựa chọn Error! Bookmark not defined Bảng 3.2 Bảng tính trọng số mƣa tại các lƣu vực con của lƣu vực Thu Bồn Error! Bookmark not defined Bảng 3.3 Bộ thông số mô hình Nam Error! Bookmark not defined Bảng 3.4 Bảng so sánh kết quả hoàn nguyên