BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI LÊ NHẬT MINH NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN CÂN BẰNG NƯỚC CỦA HỒ CHỨA NƯỚC CHƯ PRÔNG, TỈNH GIA LAI LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI, NĂM 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI LÊ NHẬT MINH NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN CÂN BẰNG NƯỚC CỦA HỒ CHỨA NƯỚC CHƯ PRÔNG, TỈNH GIA LAI Chuyên ngành: Kỹ Thuật Tài nguyên nước Mã số: NGƯỜI HƯỚNG DẪN: 85.80.212 1.PGS.TS.NGÔ VĂN QUẬN 2.PGS.TS.NGUYỄN MAI ĐĂNG HÀ NỘI, NĂM 2018 LỜI CAM ĐOAN Học viên xin cam đoan đề tài luận văn làm Những kết nghiên cứu trung thực Trong luận văn tơi có tham khảo tài liệu nhằm tăng thêm độ tin cậy Các tài liệu trích dẫn rõ ràng nguồn gốc phần tài liệu tham khảo Những nội dung kết luận văn trung thực, vi phạm tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm Hà Nội, ngày….tháng… năm 2018 Tác giả Lê Nhật Minh i LỜI CẢM ƠN Sau thời gian nghiên cứu thực luận văn thạc sĩ với đề tài: “Nghiên cứu đánh giá tác động biến đổi khí hậu đến cân nước hồ chưa nước Chư Prông, tỉnh Gia Lai” tác giả hoàn thành theo nội dung đề cương nghiên cứu Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy giáo, gia đình, bạn bè, đồng nghiệp tạo điều kiện giúp đỡ Đặc biệt, tác giả xin bày tỏ long biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Ngô Văn Quận, PGS.TS Nguyễn Mai Đăng tận tình hướng dẫn bảo trình thực luận văn Trong trình thực luận văn, kiến thức thời gian hạn chế nên chắn tránh điều thiếu sót.Vì vậy, tác giả mong nhận nhiều ý kiến đóng góp thầy giáo, cán khoa học để luận văn hoàn chỉnh Xin trân trọng cảm ơn! ii MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU CĨ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU VÀ KHU VỰC QUANH HỆ THỐNG THỦY LỢI HỒ CHƯ PRÔNG, TỈNH GIA LAI 1.1.Tổng quan cơng trình nghiên cứu có liên quan đến đề tài 1.1.1 Các nghiên cứu liên quan giới 1.1.2 Các nghiên cứu Việt Nam 1.2 Tổng quan khu vực quanh hệ thống thủy lợi hồ Chư Prông, tỉnh Gia Lai .6 1.2.1 Vị trí địa lý .6 1.2.2 Khái quát điều kiện tự nhiên 1.2.3 Khái quát quy mô nhiệm vụ hồ chứa Chư Prông .9 1.2.4.Khái quát trạng chất lượng cơng trình đầu mối hệ thống cấp nước hồ 10 1.2.5 Khái quát tồn trình quản lý khai thác hệ thống thủy lợi hồ Chư Prông nguyên nhân 11 1.2.6 Khái quát phương hướng phát triển kinh tế - xã hội khu vực 12 1.2.7 Đánh giá cơng trình .12 CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN CÂN BẰNG NƯỚC THỜI KỲ HIỆN TẠI 14 2.1 Mục đích, ý nghĩa phương pháp: .14 2.2 Tính tốn thành phần nước đến: .14 2.2.1 Tính tốn xác định mơ hình mưa tưới 14 2.2.2 Tính tốn xác định dòng chảy đến hồ 23 2.2.3 Tính tốn bốc phụ thêm .34 2.3.Tính tốn nhu cầu nước đối tượng dùng nước hệ thống 35 2.3.1 Mục đích ý nghĩa: 35 2.3.2 Các đối tượng sử dụng nước quy mô đối tượng hệ thống: .35 2.3.3 Các tài liệu dùng để tính tốn 36 2.2.4 Phương pháp tính tốn 38 2.2.5 Kết tính tốn: 46 iii 2.3 Tính tốn cân nước 49 2.4 Nhận xét 52 CHƯƠNG 3:TÁC ĐỘNG CỦA BĐKH VÀ PHÁT TRIỂN KINH TẾ- XÃ HỘI ĐẾN VẤN ĐỀ CÂN BẰNG NƯỚC VÀ GIẢI PHÁP XỬ LÝ 53 3.1 Phương pháp tính tốn 53 3.1.1 Lựa chọn kịch biến đổi khí hậu 53 3.1.2 Số liệu đầu vào phương pháp tính tốn thành phần nước 55 3.2 Kết tính tốn 58 3.2.1 Nhu cầu nước 58 3.2.2 Lượng nước đến 62 3.2.3 Cân nước 62 3.3 Nhận xét đánh giá 65 3.4 Giải pháp khai thác sử dụng tài nguyên nước tác động BĐKH phát triển kinh tế - xã hội 65 3.4.1 Cơ sở khoa học để đề xuất giải pháp 65 3.4.2 Biện pháp cơng trình 67 3.4.3 Biện pháp phi cơng trình 67 3.4.4 Nhận xét: 68 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 PHỤ LỤC 73 iv DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Bản đồ huyện Chư Prơng, tỉnh Gia Lai Hình 1.2: Vị trí địa lý cơng trình hồ chứa nước Chư Prông v DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Diện tích đất theo mục đích sử dụng (ha) Bảng 1.2: Thông số kỹ thuật hồ chứa nước Chư Prông Bảng 2.1: Bảng tần suất kinh nghiệm mưa Vụ Đông Xuân (cây cà phê) 18 Bảng 2.2: Bảng tần suất kinh nghiệm mưa Vụ Đông Xuân (cây lúa) 19 Bảng 2.3: Bảng tần suất kinh nghiệm mưa Vụ Mùa (cây lúa) 21 Bảng 2.4: Kết tính toán X , Cv , Cs 22 Bảng 2.5: Thống kê chọn mơ hình mưa điển hình 22 Bảng 2.6: Bảng phân phối mưa thiết kế theo tháng thời kỳ (P=85%) 23 Bảng 2.7: Phân phối dòng chảy đến hồ Chư Prông : 33 Bảng 2.8: Đặc trưng bốc đo ống Piche trạm Pleiku 34 Bảng 2.9: Phân phối bốc phụ thêm khu vực hồ Chư Prông 35 Bảng 2.10: Đặc trưng nhiệt độ khơng khí trạm Pleiku 36 Bảng 2.11: Đặc trưng độ ẩm khơng khí trạm Pleiku 36 Bảng 2.12: Đặc trưng số nắng trạm Pleiku 37 Bảng 2.13: Đặc trưng tốc độ gió trung bình trạm Pleiku 37 Bảng 2.14: Cơ cấu chăn nuôi 37 Bảng 2.15: Mức tưới trồng (m3/ha) 46 Bảng 2.16: Tổng hợp nhu cầu nước cho nông nghiệp (106 m3) 47 Bảng 2.17: Số lượng gia súc, gia cầm nhu cầu nước ngày đêm 47 Bảng 2.18: Tổng nhu cầu nước cho chăn nuôi 48 Bảng 2.19: Tổng nhu cầu nước dân sinh 48 Bảng 2.20: Tổng nhu cầu nước vùng nghiên cứu (106 m3) 49 Bảng 2.21: Tính tốn cân nước hồ Chư Prông theo trạng 50 Bảng 3.1: Nhiệt độ thời kỳ 2030 theo kịch RCP4.5 (°C) 54 Bảng 3.2: Lượng mưa thời kỳ 2030 theo kịch RCP4.5 (mm) 55 Bảng 3.3: Diện tích đất trồng thời kỳ 2030 (ha) 56 Bảng 3.4: Tổng hợp nhu cầu nước cho nông nghiệp (106 m3) 59 Bảng 3.5: Nhu cầu nước sinh hoạt (106 m3) 60 Bảng 3.6: Số lượng gia súc, gia cầm nhu cầu nước ngày đêm 60 Bảng 3.7: Tổng nhu cầu nước cho chăn nuôi 60 vi Bảng 3.8: Tổng nhu cầu nước vùng nghiên cứu (106 m3) .61 Bảng 3.9: Tổng hợp thơng số dòng chảy năm lưu vực hồ chứa nước Chư Prơng 62 Bảng 3.10: Phân phối dòng chảy đến hồ Chư Prông thời kỳ 2030 .62 Bảng 3.11: Tính tốn cân hồ Chư Prơng thời kỳ năm 2030 theo kịch BĐKH RCP4.5 63 vii DANH MỤC VIẾT TẮT BĐKH & NBD : Biến đổi khí hậu nước biển dâng BTN & MT : Bộ Tài nguyên Môi trường ĐBSCL : Đồng song Cửu Long GTHH : Giá trị hàng hóa BTCT : Bê tơng cốt thép TBNN : Trung bình nhiều năm viii MỞ ĐẦU I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI: Biến đổi khí hậu vấn đề nhức nhối tồn nhân loại Những tác động ảnh hưởng sâu sắc đến cân sinh vật tượng trái đất, số vấn đề thiếu hụt nguồn nước Do tác động biến đổi khí hậu, nguồn nước có nguy suy giảm từ ảnh hưởng đến sống người suất trồng, bên cạnh nhu cầu nước ngày tăng thêm đáng kể Từ dấy thấy vấn đề thiếu nước mang đến nhiều khó khăn cho người dân việc phát triển kinh tế đời sống hàng ngày Tỉnh Gia Lai đối mặt với nhiều thách thức nguồn nước đặc điểm mùa khơ kéo dài lượng mưa nên tình trạng thiếu nước xảy thường xuyên làm ảnh hưởng đến suất ngành nông nghiệp, công nghiệp, chăn ni,… Khí hậu khơ nóng ngun nhân cháy rừng, diện tích rừng bị dẫn tới khả điều tiết nguồn nước bị giảm Do vậy, xảy mưa lớn gây lũ qt, sạt lở dẫn tới khơng có khả giữ nước ảnh hưởng đến nguồn nước gây ô nhiễm nguồn nước Địa điểm nghiên cứu luận văn tác giả cơng trình thủy lợi hồ chứa nước Chư Prông, khởi công xây dựng vào năm 2002 đưa vào khai thác vào năm 2006 với diện tích lưu vực F = 15 km2 Cơng trình có nhiệm vụ cung cấp nước cho 700 trồng, 34.000 người, 60.900 gia súc gia cầm loại, ngành cơng nghiệp… thuộc xã Ia Bòong thị trấn Chư Prông Theo quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội, gia tăng dân số phát triển ngành nông nghiệp, công nghiệp, chăn ni đòi hỏi lượng nước lớn Chỉ tính năm gần đây, nhu cầu nước vùng nghiên cứu nông nghiệp, công nghiệp, sinh hoạt chăn ni tăng mạnh.Bên cạnh tác động mạnh mẽ BĐKH gây nên hạn hán, lượng mưa giảm mạnh vào mùa khô làm nguồn nước hồ chứa nước Chư Prông bị ảnh hưởng Theo kịch BĐKH 2016 BTNMT tương lai ảnh hưởng BĐKH ngày khắc nghiệt hơn, khả thiếu nước dễ xảy Do đó, đề tài: “Nghiên cứu đánh giá tác động biến đổi khí hậu đến cân nước hồ chứa nước Chư Prông, tỉnh Gia Lai” cần thiết nhằm nghiên cứu ảnh hưởng BĐKH đến nguồn nước nhu cầu đối tượng sử dụng nước từ đưa giải pháp để cân đối cung cầu II MỤC ĐÍCH VÀ ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI: - Mục đích: Trên sở phân tích nhân tố ảnh hưởng BĐKH phát triển kinh tế - xã hội tới hệ thống công trình thủy lợi hồ Chư Prơng, tỉnh Gia Lai,qua đóđề xuất giải pháp nhằm nâng cao hiệu sử dụng việc quản lý tổng hợp tài nguyên nước toàn hệ thống - Đối tượng phạm vi nghiên cứu ứng dụng + Đối tượng nghiên cứu: Các đối tượng sử dụng nước lấy nước từ hồ Chư Prông như: Nông nghiệp, công nghiệp, sinh hoạt, chăn nuôi,…dưới tác động BĐKH + Phạm vi nghiên cứu: Yêu cầu cấp nước cho 700ha đất nống nghiệp, 34.000 người, 60.900 gia súc gia cầm loại, cơng nghiệp; tác động biến đổi khí hậu phát triển kinh tế - xã hội III CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: • Cách tiếp cận: - Tiếp cận kế thừa: Trong năm qua có số cơng trình khoa học dự án nghiên cứu tác động BĐKH đến nhu cầu cấp nước cho số hệ thống thủy lợi Việc kế thừa có chọn lọc kết nghiên cứu giúp đề tài có định hướng giải vấn đề cách khoa học - Tiếp cận thực tiễn: Tiến hành thu thập số liệu trạng định hướng phát triển kinh tế - xã hội nói chung sản xuất nơng nghiệp nói riêng vùng nghiên cứu làm sở cho việc tính tốn cân nước tác động BĐKH - Tiếp cận phương pháp mơ hình tốn nghiên cứu: Nghiên cứu lựa chọn số mơ hình tốn phần mềm thơng dụng phục vụ cho nghiên cứu phần mềm tính tốn thủy văn (FFC 2008), phần mềm tính tốn nhu cầu cấp nước cho nơng nghiệp (CROPWAT) • Theo phương pháp nghiên cứu: - Phương pháp kế thừa: Kế thừa tài liệu, kết tính tốn nghiên cứu thực địa bàn vùng nghiên cứu - Phương pháp điều tra, thu thập: Điều tra, thu thập tài liệu vùng nghiên cứu bao gồm: tài liệu điều kiện tự nhiên; tài liệu nguồn nước (sơng ngòi, khí tượng, thủy văn); tài liệu trạng phương hướng phát triển kinh tế - xã hội; tài liệu trạng hạ tầng thủy lợi - Phương pháp tham vấn chuyên gia: Tham khảo, tập hợp ý kiến từ nhà khoa học nội dung liên quan đến đề tài vùng nghiên cứu - Phương pháp ứng dụng mơ hình tốn: Ứng dụng phần mềm FFC 2008 để tính tốn xác định mơ hình mưa tưới thiết kế, phần mềm CROPWAT để tính tốn nhu cầu nước cho đối tượng sử dụng nước trồng CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU CĨ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU VÀ KHU VỰC QUANH HỆ THỐNG THỦY LỢI HỒ CHƯ PRƠNG, TỈNH GIA LAI 1.1 Tổng quan cơng trình nghiên cứu có liên quan đến đề tài 1.1.1 Các nghiên cứu liên quan giới Biến đổi khí hậu thực tác động ảnh hưởng trực tiếp đến việc quản lý, cung cấp phân bổ nguồn nước khu vực, thách thức lớn nhà quản lý quy hoạch phát triển tài nguyên nước Trong năm gần số nhà khoa học quan tâm nghiên cứu diễn biến biến đổi khí hậu nguyên nhân gia tăng hoạt động tạo chất thải khí nhà kính tác động lên khí hậu tồn cầu như: Biến đổi khí hậu ảnh hưởng đến thay đổi lượng mưa nhiệt độ khơng khí trung bình ba thập kỷ qua có thay đổi lớn Cụ thể, nghiên cứu ba thập nhiên tới Hàn Quốc lưu vực nhỏ tăng từ 6.6% đến 9.3% lượng mưa, nhiệt độ không khí có xu hướng tăng thêm từ 0,8°C đến 3,2°C (Bae D.H et al., 2011)[1] Đối với Việt Nam năm thập niên qua (1958 – 2007) nhiệt độ bình tăng lên vào khoảng 0,5°C đến 0,7°C (MORE., 2009) Thêm vào đó, vài nghiên cứu biến đổi khí hậu có ảnh hưởng khác vùng giới Châu Âu nhiệt độ trung bình năm có xu hướng tăng nhiều so với nhiệt độ trung bình tồn cầu, kết nhiệt độ tăng mạnh vào mùa hè vùng Địa Trung Hải lượng mưa lại có xu hướng giảm dần thời gian (Christensen et al., 2007)[2] Ngoài ra, tác động biến đổi khí hậu ảnh trực tiếp đến chế độ thủy văn dòng chảy mặt lưu vực thể qua số kết nghiên cứu (Lee et al, 2010; Shon et al., 2010)[3].Bên cạnh đó, vài nghiên cứu sản xuất lương thực gặp nhiều rủi ro tác động tượng biến đổi khí hậu Một số nghiên cứu biến đổi khí hậu có tác dụng trực tiếp đến điều tiết hồ vận hành hồ chứa có ảnh hưởng tới sản xuất nông nghiệp (Julia Reis et, at.,)[4], (Jean Payen)[5]; Bên cạnh đó, vài kết nghiên cứu việc phân tích, đánh giá nguồn nước từ hồ chứa tác động biến đổi lượng mưa nhằm đưa phương án cải thiện phục vụ cho việc tưới nông nghiệp hệ thống cần thiết, đồng thời nghiên cứu đưa giải pháp để quản lý, sử dụng bảo vệ tài nguyên nước (Keith Weatherhead)[6] Từ kết nghiên cứu cho thấy tác động giải pháp trước tình trạng BĐKH vấn đề đã, quan tâm không ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp mà nhiều hoạt động kinh tế, xã hội khác 1.1.2 Các nghiên cứu Việt Nam Biến đổi khí hậu thực ảnh hưởng trực tiếp thử thách lớn nhà quản lý, quy hoạch việc cung cấp phân bổ nguồn nước khu vực.Trong năm gần nghiên cứu diễn biến biến đổi khí hậu đến khai thác tài nguyên nước cho khu vực, hệ thống tưới quan tâm Cụ thể, nghiên cứu biến đổi yếu tố tượng khí hậu cực đoan nhiệt độ cực đại (Tx) tồn Việt Nam nhìn chung có xu tăng, điển hình vùng Tây Bắc vùng Bắc Trung Bộ Lượng mưa ngày cực đại tăng lên hầu hết vùng khí hậu, năm gần Số ngày mưa lớn có xu tăng lên tương ứng biến động mạnh, khu vực Miền Kết nghiên cứu khí hậu nửa đầu kỷ 21 cho thấy nhiệt độ khơng khí trung bình Việt Nam tăng lên đáng kể, lên tới 0.3ºC/thập kỷ Lượng mưa có xu tăng lên hầu hết vùng khí hậu, đặc biệt dải ven biển Miền Trung (Ngô Đức Thành, et al., 2013)[7] Bên cạnh đó, nghiên cứu đánh giá thay đổi nguồn nước lưu vực, hệ thống hồ chứa có ảnh hưởng trực tiếp đến việc vận hành hồ chứa cung cấp nước cho hệ thống.Một số nghiên cứu đánh giá, phân tích khả cung cấp nước cho sản xuất, sinh hoạt phát triển bền vững cho khu vựcdưới tác động biến đổi khí hậu, đề xuất giải pháp quản lý vận hành nâng cao hiệu cấp nước hồ chứa (Đặng Hoàng Thanh)[8] Thêm vào đó, kết nghiên cứu đánh giá tác động biến đổi khí hậu đến nguồn nước đến hồ, nhu cầu nước hệ thống từ xác định giải pháp cụ thể để quản lý, sử dụng tài nguyên nước cách hiệu cho hệ thống nhằm phát triển kinh tế - xã hội vùng (Hồng Thanh Tùng, Nguyễn Hồng Sơn, Ngơ Lê An)[9], (Phan Thị Hồng Nhung)[10],Ngô Thị Hoa[11] Một số kết nghiên cứu đánh giá trạng khai thác, sử dụng nguồn nước hồ tác động biến đối khí hậu có ảnh hưởng đến đến q trình vận hành hồ nhằm phục vụ tốt nhu cầu sử nước đối tượng dùng nước khác (Vũ Hồng Châu) [12] Từ nghiên cứu cho thấy tác động giải pháp trước tình trạng biến đổi khí hậu vấn đề đã, quan tâm không ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp mà nhiều đến hoạt động kinh tế, xã hội khác Tuy nhiên, phần lớn kết nghiên cứu thường tập trung vào hồ chứa lớn, vấn đề vận hành liên hồ, chủ đề phát điện phòng lũ mà chưa đánh giá cụ thể tác động biến đổi khí hậu tác động trực tiếp đến sản xuất nông nghiệp ngành kinh tế khác để đáp ứng tốt yêu cầu tương lai có thay đổi nguồn nước nhu cầu dùng nước điều kiện phát triển kinh tế xã hội hệ thống 1.2 Tổng quan khu vực quanh hệ thống thủy lợi hồ Chư Prơng, tỉnh Gia Lai 1.2.1 Vị trí địa lý Hình 1.1: Bản đồ huyện Chư Prơng, tỉnh Gia Lai Hình 1.2: Vị trí địa lý cơng trình hồ chứa nước Chư Prơng Cơng trình hồ chứa nước Chư Prơng có tọa độ địa lý: - Vĩ độ Bắc: 13°42’ đến 13°46’ - Kinh độ Đông: 107°50’ đến 107°55’ Cơng trình hồ chứa nước Chư Prơng xây dựng Thị trấn Chư Prông, huyện Chư Prông, tỉnh Gia Lai, nằm nhánh suối nhỏ phía tả suối Ia Đrăng, cách UBND huyện Chư Prông khoảng 1km phía Đơng, nằm cạnh Tỉnh lộ 663 nối liền với đường 14 Thành phố Pleiku 1.2.2 Khái qt điều kiện tự nhiên • Địa hình, đại mạo: Địa hình có hướng dốc từ Đơng Bắc xuống Tây Nam, độ chênh cao đồng mức từ đầu đến cuối khu tưới lên đến 10m Việc dẫn nước thuận lợi cần có nhiều cơng trình nối tiếp Địa hình lưu vực tương đối phẳng có xu hướng thấp dần từ Đông Bắc xuống Tây Nam với cao độ trung bình từ 410m đến 550m • Khí hậu: Với đặc điểm địa lý, điều kiện tự nhiên nhân tố ảnh hưởng chịu tác động qua lại luồng gió Đơng Bắc Tây Nam nên năm khí hậu chia làm mùa rõ rệt: Mùa mưa lũ từ tháng V đến tháng X Lượng mưa mùa chiếm 82% lượng mưa năm, tháng có lượng mưa lớn VII, VIII, IX Mùa khơ tháng XI đến tháng IV năm sau Lượng mưa tháng I, II, III nhỏ có năm tháng I, II khơng có mưa Lưu vực hồ Chư Prơng nằm vùng có lượng mưa biến đổi phức tạp Qua thống kê, phân tích số liệu mưa năm trạm xung quanh lưu vực Chư Prơng trạm Chư Prơng có lượng mưa lớn (2296,6 mm), trạm Kon Plơng có lượng mưa nhỏ (1263 mm) • Đất đai: Cơng trình nằm miền nhỏ cao nguyên Pleiku, có địa chất tương đối đồng thống trị đá Bazan Phía khu vực hồ tầng đá cứng nằm chìm sâu lớp phủ dày lớp Bazan phong hóa Phía lớp Bazan phủ lớp phong hóa lớn với chiều dày từ vài chục đến vài trăm mét Nhìn chung đất Bazan bị phân dị, tơi xốp, đất chứa lượng bùn cát mịn cao, giữ nước tốt • Sơng ngòi: Hệ thống hồ nước Chư Prơng có diện tích lưu vực F = 15 km2, lấy nước trực tiếp từ suối Ia Đrăng, tác giả tiến hành giới thiệu suối Suối Ia Đrăng bắt nguồn từ phía Tây Nam dãy núi Hàm Rồng có đỉnh cao 1029 m chảy theo hướng Tây Bắc – Đông Nam qua huyện Chư Prông đổ vào lãnh thổ Campuchia Suối Ia Đrăng có số nhánh suối Ia Kring, Ia Pnon, Ia Puch.Suối bắt nguồn từ độ cao 600 m với hai nhánh chảy theo hướng Đơng – Tây, tính đến tuyến đập hồ chứa, suối có chiều dài khoảng 12 km, độ dốc trung bình lòng suối 11,43 % 1.2.3 Khái quát trạng kinh tế - xã hội: - Diện tích (theo nguồn niên giám thống kê huyện Chư Prơng năm 2014) Bảng 1.1: Diện tích đất theo mục đích sử dụng (ha) Mục đích sử dụng Nơng Lâm Chưa sử nghiệp nghiệp dụng Tổng Diện tích (ha) 6.233 7.281 614 434 - Cơ cấu kinh tế, cấu đầu tư, cấu trồng vật nuôi chuyển dịch nhanh hướng - Dân số (theo nguồn niên giám thống kê huyện Chư Prông năm 2014): 14.097 người, mật độ dân số trung bình 260 người/ km2, bao gồm dân tộc như: Kinh, Jrai, Banar - Trong giai đoạn 2010-2015, thu nhập bình quân đầu người: 15 triệu đống/năm, tỷ lệ hộ nghèo giảm xuống 5% - Sự nghiệp giáo dục, y tế không ngừng phát triển Chất lượng dạy học, khám chữa bệnh nâng lên, đời sống nhân dân cải thiện 1.2.3 Khái quát quy mô nhiệm vụ hồ chứa Chư Prơng • Quy mơ cơng trình: Bảng 1.2: Thơng số kỹ thuật hồ chứa nước Chư Prông TT Thông số kỹ thuật Đơn vị Giá trị I Diện tích lưu vực km2 15 II Diện tích tưới 700 III Cấp cơng trình IV Hồ chứa II TT Thông số kỹ thuật Đơn vị Giá trị Mực nước dâng bình thường m 473,7 Mực nước dâng gia cường m 474,1 Mực nước chết m 461,5 Dung tích tồn 106 m3 4,134 Dung tích hiệu dụng 106 m3 3,814 Dung tích chết 106 m3 0,32 Diện tích mặt hồ ứng với MNDBT 59,38 Diện tích mặt hồ ứng với MNDGC 72 Diện tích mặt hồ ứng với MNC 10 V Đập chính: đập đất đồng chất Cao trình đỉnh đập m 475 Chiều dài đỉnh đập m 421 VIII Chiều dài kênh m 6823,5 • Nhiệm vụ cơng trình: Cơng trình thủy lợi Chư Prông xây dựng từ năm 2004 đưa vào khai thác sử dụng từ 2006 có nhiệm vụ cung cấp nước cho: - Nông nghiệp: 700 ( 597 cà phê, 103 lúa vụ) - Dân sinh: 34.000 người - Chăn nuôi: 60.900 - Công nghiệp: cung cấp nước để sản xuất giá trị sản phẩm 0,372×106 USD/năm 1.2.4.Khái quát trạng chất lượng cơng trình đầu mối hệ thống cấp nước hồ 10 Qua kết điều tra cơng trình hồ chứa nước Chư Prơng tác giả có kết luận sau trạng chất lượng cơng trình: - Tuyến đập có chiều dài khoảng 421m đập đất đồng chất hoạt động ổn định, chưa phát vùng thấm cục bộ, vùng sạt lở mái, thiết bị nước hoạt động tốt Mái thượng lưu đập, tường chắn sóng tốt chưa phát hư hỏng, bong tróc, sạt lở Mái đập phía hạ lưu hệ thống rãnh nước phía hạ lưu tốt Hệ thống mốc quan trắc thấm hoạt động bình thường - Hệ thống kênh chưa phát thấy hư hỏng - Tràn xả lũ tốt, khơng có hư hỏng - Thiết bị khí cửa van thiết bị đóng mở cửa tốt chưa cần sửa chữa hay thay Bộ phận joint đáy cửa van khơng kín nước cần thay - Cống lấy nước: Nhà tháp + mái nhà tháp vận hành tốt, khơng có hư hỏng - Các thiết bị vận hành cống lấy nước sử dụng tốt, chưa cần sửa chữa thay thay thế.Sau số hình ảnh cơng trình: Với định hướng phát triển vùng nghiên cứu, nhu cầu nước tương lai tăng cao, bên cạnh tác động tiêu cực từ BĐKH ảnh hưởng đến nguồn nước Do cần có biện pháp bảo vệ nâng cấp cơng trình nhằm đảm bảo khả cấp nước cho đối tượng sử dụng nước 1.2.5 Khái quát tồn trình quản lý khai thác hệ thống thủy lợi hồ Chư Prơng ngun nhân - Chưa có phương án phòng chống lũ lụt hạ du đập để chủ động đối phó với tình ngập lụt xả lũ khẩn cấp tình vỡ đập nhằm giảm thiệt hại người tài sản vùng hạ du đập - Chưa có đất bảo vệ cơng trình - Chưa có quy trình bảo vệ cơng trình theo quy định - Quy trình vận hành chưa cấp thẩm quyền phê duyệt 11 Nguyên nhân tồn đến từ thiếu trách nhiệm đơn vị quản lý khai thác hệ thống; thiếu đạo, kiểm tra sát quan chức có thẩm quyền Ngay từ bây giờ, cần có chung tay bên để khắc phục tồn nhằm giúp hệ thống hoạt động an toàn, tránh hậu khơng đáng có 1.2.6 Khái qt phương hướng phát triển kinh tế - xã hội khu vực Tính đến năm 2030, phương hướng phát triển vùng khái quát sau: - Về nông nghiệp: Đất cho công nghiệp tăng 37,65 % so với thời kỳ tại, đất trồng lúa giảm 2,5% so với thời kỳ - Về dân số: Tốc độ tăng trưởng dân số tự nhiên vùng 1,04 % với định mức dùng nước 200 lít/người/ngày đêm - Về chăn ni:số lượng dự tính đạt: + Trâu, bò: khoảng 50.000 + Lợn: khoảng 40.000 + Dê: khoảng 5.000 + Gia cầm: khoảng 32.000 - Về công nghiệp: Mức tăng trưởng cơng nghiệp bình qn hàng năm vùng nghiên cứu 2,3 % Dựa phương hướng phát triển kinh tế - xã hội vùng nghiên cứu thấy nhu cầu nước đối tượng tăng đáng kể.Từ thấy vai trò hồ chứa Chư Prông công phát triển kinh tế - xã hội quan trọng 1.2.7 Đánh giá cơng trình Qua tài liệu đưa số đánh giá sau: - Cơng trình vận hành tốt, chưa xuất hỏng hóc nghiêm trọng - Cơng trình đủ khả cấp nước cho đối tượng sử dụng nước vùng nghiên cứu 12 Kết luận chung: Từ khái quát chung cơng trình nghiên cứu liên quan đến luận văn, khái quát tự nhiên- kinh tế- xã hội vùng nghiên cứu nêu Nhận thấy vùng nghiên cứu có phát triển mạnh mẽ kinh tế - xã hội, yêu cầu nước ngày nhiều Vì vậy, hồ chứa phải đứng trước thách thức lớn việc đảm bảo cấp nước đủ cho đối tượng sử dụng để phát triển bền vững, hiệu Do cần thiết phải tiến hành tính tốn cân nước để xem hồ chứa nước Chư Prơng có khả cấp nước cho khu vực 13 CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN CÂN BẰNG NƯỚC THỜI KỲ HIỆN TẠI 2.1 Mục đích, ý nghĩa phương pháp: - Mục đích:Tính tốn cân nước nhằm xác địnhmối quan hệ định lượng nước đến hệ thống Lượng nước bao gồm bốc hơi, thấm, nước cấp cho đối tượng sử dụng nước.Nước đến thể dạng nước mưa, dòng chảy - Ý nghĩa:Cân nước nhằm đánh giá, khai thác sử dụng nguồn tài nguyên nước cách hợp lý nhằm mang lại lợi ích lâu dài bền vững cho đối tượng sử dụng nước - Phương pháp:Để tính tốn cân nước, trước tiên tác giả tính tốn thành phần nước đến hệ thống, tác giả tính tốn nhu cầu nước đối tượng hệ thống Cuối cùng, tác giả tính tốn chênh lệch lượng nước đến lượng nước nhu cầu, từ đưa giải pháp xử lý 2.2 Tính tốn thành phần nước đến: 2.2.1 Tính tốn xác định mơ hình mưa tưới 2.2.1.1 Mục đích, ý nghĩa nội dung tính tốn - Mục đích: tính tốn mơ hình mưa tưới nhằm xác định lượng mưa tưới,mơ hình mưa tưới ứng với tần suất quy định, từ đánh giá khả nguồn nước đến, so sánh với yêu cầu nước thực tế hệ thống để tính tốn cân nước hồ chứa hợp lý, hiệu - Ý nghĩa:Mơ hình mưa tưới tài liệu quan trọng để tính tốn cân nước nước hồ chứa hợp lý, cung cấp nước cho đối tượng sử dụng phù hợp với khả nước đến, đảm bảo cho công trình làm việc an tồn, hiệu - Nội dung tính tốn: + Xác định đường tần suất kinh nghiệm + Xác định đường tần suất lý luận 14 + Chọn mơ hình mưa vụ + Thu phóng mơ hình mưa vụ 2.2.1.2 Lựa chọn trạm cung cấp số liệu: Do trạm khí tượng thủy văn Chư Prơng khơng đầy đủ số liệu, tác giả sử dụng số liệu từ trạm khí tượng thủy văn Pleiku lân cận với chuỗi số liệu đầy đủ 2.2.1.3 Các phương pháp tính tốn: • Đường tần suất kinh nghiệm Đường tần suất kinh nghiệm đường cong trơn biểu thị mối quan hệ trị số mẫu thống kê với tần suất luỹ tích tương ứng chúng.Thực chất coi luật phân bố mẫu.Nói cách khác sau tính tốn tần suất kinh nghiệm, ta chấm điểm tần suất kinh nghiệm lên giấy tần suất Hazen Sau vẽ đường cong trơn qua trung tâm băng điểm vừa chấm cho cách điểm tần suất kinh nghiệm Đường cong gọi Đường tần suất kinh nghiệm Cơng thức thường dùng tính tốn tần suất kinh nghiệm: Cơng thức trung bình Ha-zen P= m − 0.5 100% n (2-1) Công thức số Che-gô-đa-ép P= m − 0.3 100% n + 0.4 (2-2) Công thức vọng số Weibull Kritsky-Menken P= m 100% n +1 (2-3) Trong đó: m - số thứ tự năm liệt tài liệu xếp 15 n - số phần tử liệt tài liệu (số năm quan trắc) Trong luận văn tác giả sử dụng công thức vọng số Weibull Kritsky-Menken • Đường tần suất lý luận Sử dụng phương pháp thích hợp để vẽ đường tần suất lý luận Phương pháp thích hợp cho thay đổi số đặc trưng thống kê X , C v , C s chừng mực định cho mô hình xác suất giả thiết thích hợp với chuỗi số liệu thực đo Tính lượng mưa bình qn X : X= n ∑ Xi n i =1 (2-4) Xi X (2-5) Tính hệ số mơ đuyn: Ki = Tính hệ số phân tán C v : (X i − X)2 ( k i − 1) ∑ = Cv = n −1 n −1 X (2-6) Tính hệ số thiên lệch C s : n Cs = ∑ ( K i − 1) (2-7) ( n − 3).C v Trong luận văn tác giả sử dụngphần mềm FFC 2008 để tính tốn (Chi tiết phần phụ lục) • Chọn mơ hình mưa vụ 16 Ngun tắc chọn mơ hình mưa vụ: - Có lượng gần lượng mưa ứng với tần suất thiết kế - Phải nằm liệt quan trắc Quan điểm chọn mơ hình mưa vụ: - Mơ hình thường xun xuất hiện: Khi lựa chọn mơ hình cơng trình đạt hiệu cao đến năm mưa xảy thiếu nước - Mơ hình mưa bất lợi nhất: Khi lựa chọn mơ hình này, khả cấp nước cơng trình an tồn Nhưng bên cạnh bất cập như: quy mơ cơng trình lớn, cơng trình khơng làm việc hết cơng suất, lãng phí Nhằm cơng trình đạt hiệu tốt thiết thực, tác giả chọn mơ hình thường xun xuất để tính tốn luận văn kết hợp với quan điểm bất lợi P = 85% • Thu phóng mơ hình mưa vụ Để xác định mơ hình mưa vụ thiết kế tác giả dựa vào mơ hình mưa vụ thống kê gọi mơ hình mưa vụ điển hình, sau sử dụng mơ hình để thu phóng thành mơ hình mưa thiết kế Dựa vào tài liệu có ta tiến hành thu phóng tài liệu mưa cho vụ theo bước sau: - Hệ số thu phóng K p : Kp = X P% X dh (2-8) - Tính lượng mưa ngày vụ thiết kế: X itk = X idh K p (2-9) Trong đó: 17 X itk - lượng mưa tháng i thiết kế X idh - lượng mưa tháng i điển hình 2.2.1.4 Kết tính tốn: • Đường tần suất kinh nghiệm: Vụ Đông Xuân - cà phê (15/1-25/5) Bảng 2.1: Bảng tần suất kinh nghiệm mưa Vụ Đông Xuân (cây cà phê) Vụ Đông Xuân - STT Năm công nghiệp dài ngày (15/1-25/5) I II III IV Xi Xi xếp P(%) V 1986 22,5 46,9 435,1 504,5 850,5 3,2 1987 0 9,7 37,4 88,5 135,6 687,5 6,5 1988 2,3 36,4 385,6 424,3 537,1 9,7 1989 0 114,4 162,9 573,2 850,5 519,4 12,9 1990 0 12,9 66,8 236,2 315,9 504,5 16,1 1991 0 26,4 246 180,7 453,1 453,1 19,4 1992 26,6 7,6 56,4 200,9 291,5 440,5 22,6 1993 0 31,1 19,2 94,3 424,3 25,8 1994 9,6 15,5 97,2 243,6 365,9 412,4 29,0 10 1995 0 15,1 8,8 145,4 169,3 377,9 32,3 11 1996 0 38,2 84,3 289,9 412,4 366,4 35,5 12 1997 35,2 87,5 203,3 365,9 38,7 13 1998 0 27 127,2 154,2 365,9 41,9 14 1999 0 40,5 320,6 158,3 519,4 336,7 45,2 15 2000 0 3,7 81,9 209,6 295,2 333,1 48,4 16 2001 0 86,9 27,2 263,8 377,9 326 51,6 17 2002 0 21 40,7 180,2 241,9 315,9 54,8 18 2003 13,7 18,5 408,3 440,5 295,2 58,1 18 44 326 Vụ Đông Xuân - STT Năm công nghiệp dài ngày (15/1-25/5) I II III IV Xi Xi xếp P(%) V 19 2004 0 52,9 167,8 220,7 291,5 61,3 20 2005 0 12,1 21,9 246,2 280,2 280,2 64,5 21 2006 0 0,8 163,9 111,6 276,3 276,3 67,7 22 2007 0 37,5 62,2 266,7 366,4 247,4 71,0 23 2008 0 20 5,7 511,4 537,1 241,9 74,2 24 2009 0,2 1,2 3,5 20,1 222,4 247,4 220,7 77,4 25 2010 0 6,3 101,1 51,5 213 80,6 26 2011 0,5 9,9 20,9 102,9 553,3 687,5 169,3 83,9 27 2012 0,2 3,9 144,9 187,7 336,7 158,9 87,1 28 2013 0 143,5 222,4 365,9 154,2 90,3 29 2014 0 15,2 317,9 333,1 135,6 93,5 30 2015 0,2 0 18,1 194,7 94,3 96,8 158,9 213 Vụ Đông Xuân – lúa (15/11-24/4) Bảng 2.2: Bảng tần suất kinh nghiệm mưa Vụ Đông Xuân (cây lúa) STT Năm Vụ Đông Xuân - lúa (15/11-24/4) XI XII I II III IV Xi Xi xếp P(%) 1986 58,3 36,6 22,5 46,9 164,3 458 3,2 1987 191 15,3 0 9,7 37,4 253,4 365,6 6,5 1988 67,7 20,9 2,3 36,4 127,3 334 9,7 1989 8,8 0 114,4 162,9 286,1 310,1 12,9 1990 285,9 0 12,9 66,8 365,6 286,1 16,1 1991 37,7 0 26,4 246 310,1 253,4 19,4 1992 0 26,6 7,6 56,4 90,6 229,7 22,6 19 STT Năm Vụ Đông Xuân - lúa (15/11-24/4) XI Xi Xi xếp P(%) XII I II III IV 0 31,1 19,2 205,2 221,8 25,8 1993 154,9 1994 2,1 79,9 9,6 15,5 97,2 204,3 206,1 29,0 10 1995 11,1 9,6 0 15,1 8,8 44,6 205,2 32,3 11 1996 211,5 0 38,2 84,3 334 204,3 35,5 12 1997 0 35,2 87,5 131,5 203,3 38,7 13 1998 142,6 52,2 0 27 221,8 200,6 41,9 14 1999 70,2 26,7 0 40,5 320,6 458 171,7 45,2 15 2000 22,9 3,7 0 3,7 81,9 112,2 164,3 48,4 16 2001 47,7 0 86,9 27,2 161,8 161,8 51,6 17 2002 8,7 0 21 40,7 70,4 148,4 54,8 18 2003 35,7 0 13,7 18,5 67,9 131,5 58,1 19 2004 13,7 0 0 52,9 66,6 127,3 61,3 20 2005 42,7 2,4 0 12,1 21,9 79,1 112,2 64,5 21 2006 0 0,8 163,9 171,7 108,6 67,7 22 2007 100,9 0 37,5 62,2 200,6 90,6 71,0 23 2008 48,4 2,7 0 20 5,7 76,8 82,2 74,2 24 2009 83,6 0,2 1,2 3,5 20,1 108,6 79,1 77,4 25 2010 98,7 0 6,3 101,1 206,1 76,8 80,6 26 2011 14,2 0,5 9,9 20,9 102,9 148,4 70,4 83,9 27 2012 53,7 0,6 0,2 3,9 144,9 203,3 67,9 87,1 28 2013 76,8 9,4 0 143,5 229,7 66,6 90,3 29 2014 3,9 0 0 15,2 19,1 44,6 93,5 30 2015 17,3 0 18,1 82,2 19,1 96,8 8,8 46,6 0,2 20 Vụ Mùa – lúa (1/6-15/10) Bảng 2.3: Bảng tần suất kinh nghiệm mưa Vụ Mùa (cây lúa) STT Năm Vụ Mùa - lúa (1/6-15/10) VI VII VIII IX Xi X Xi xếp P(%) 1986 224 297,9 526,8 367,5 107,2 1523,4 2550,6 3,2 1987 416,1 490,3 531,1 176,3 1620,2 2532,6 6,5 1988 438,5 551,4 189,8 403,3 967,6 2550,6 2507,6 9,7 1989 358,3 824,4 815,6 411,3 2532,6 2497,9 12,9 1990 698,6 392,2 500,5 292,2 2416,5 2437,6 16,1 1991 299,7 309,1 487,3 510,6 24,4 1631,1 2416,5 19,4 1992 598,3 242,8 211,6 371,8 1952,5 2305,7 22,6 1993 235,4 396,2 253,7 219,2 189,1 1293,6 2244 25,8 1994 353,2 466,1 282,4 386,5 1501,6 2129,2 29,0 10 1995 187,6 250,6 306,6 345,5 239,8 1330,1 2027,1 32,3 11 1996 201,1 637,2 393,5 635,6 157,6 2025 2025 35,5 12 1997 107,7 545,3 589,5 232,1 30,4 1505 2017,8 38,7 13 1998 132,5 67,2 188,5 183,7 75 646,9 1976,5 41,9 14 1999 209,9 406,5 415,5 234,7 133,2 1399,8 1952,5 45,2 15 2000 399,3 469,9 437 267,9 2027,1 1679,9 48,4 16 2001 606,7 236,7 488,6 84,1 154,6 1570,7 1631,1 51,6 17 2002 385,7 491 407,4 351,7 44,1 1679,9 1620,2 54,8 18 2003 180,5 175,5 206,4 286,6 114 963 1570,7 58,1 19 2004 431,1 165,3 295,4 73,7 11,5 977 1523,4 61,3 20 2005 335,5 698 695,6 334,7 65,4 2129,2 1505 64,5 21 2006 197,9 677,7 639,4 634,2 288,4 2437,6 1501,6 67,7 22 2007 291,7 580,4 687,1 426,2 320,3 2305,7 1399,8 71,0 23 2008 87,3 201,2 382,1 383,5 1399,7 74,2 528 533 21 6,4 123 13,4 453 58,4 1112,5 STT Năm Vụ Mùa - lúa (1/6-15/10) VI VII VIII IX 83,5 24 2009 70,6 394,3 354,9 25 2010 628,3 382,8 508 26 2011 396,5 590 553,3 27 2012 456,7 440,3 28 2013 306,8 29 2014 30 2015 Xi xếp P(%) Xi X 346,8 1250,1 1330,1 77,4 653,8 334,7 2507,6 1293,6 80,6 1250,1 83,9 516,7 793,9 290,3 2497,9 1112,5 87,1 513,1 603,7 312,6 240,3 1976,5 977 90,3 499,1 351,3 220,2 252,2 76,9 963 93,5 357,8 346 427,9 376,1 2017,8 646,9 96,8 580 510 124,2 2244 1399,7 • Đường tần suất lý luận Bảng 2.4: Kết tính toán X , Cv , Cs Thời vụ X (mm) Cv Cs Vụ Đông Xuân (cây cà phê) 346,07 0,55 1,1 Vụ Đông Xuân (cây lúa) 172,97 0,7 1,4 Vụ Mùa (cây lúa) 1767,07 0,34 0,68 TT • Chọn mơ hình mưa vụ Bảng 2.5: Thống kê chọn mơ hình mưa điển hình TT Thời vụ X p =85% Năm ứng với X đh X đh Vụ Đông Xuân (cây CN) 160,94 2010 158,9 Vụ Đông Xuân (cây lúa) 59,85 2004 66,6 Vụ Mùa (cây lúa) 1157,2 2008 1112,5 22 • Thu phóng mơ hình mưa vụ Bảng 2.6: Bảng phân phối mưa thiết kế theo tháng thời kỳ (P=85%) Tháng I II III IV V VI X dh 0,3 0,2 6,3 101 51,5 87,3 KP 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 1,04 XP 0,303 0,202 6,36 102 52 90,8 Tháng VII VIII IX X XI XII X dh 201,2 382,1 384 58,4 3,9 0,5 KP 1,04 1,04 1,04 1,04 1,01 1,01 XP 209,2 397,4 399 60,7 3,94 0,51 2.2.2 Tính tốn xác định dòng chảy đến hồ 2.2.2.1 Mục đích, ý nghĩa nội dung tính tốn - Mục đích: Tính tốn xác định dòng chảy đến hồ nhằm xác định đánh giá tình hình nguồn nước đến tương ứng với tần suất quy định, từ tính tốn cân nước hồ chứa cho phù hợp theo yêu cầu dùng nước cho hoạt động sản xuất sinh hoạt người - Ý nghĩa: Tính tốn xác định dòng chảy đến hồ có ý nghĩa quan trọng kinh tế, kỹ thuật, sở để xác định quy mơ, kích thước cơng trình Bên cạnh đó, tài liệu quan trọng để tính toán cân nước hồ chứa hợp lý, cung cấp nước cho đối tượng sử dụng phù hợp với nguồn nước đến, đảm bảo cho hệ thống làm việc an tồn, hiệu - Nội dung tính tốn: +Tính tốn số liệu dòng chảy năm lưu vực hồ chứa Chư Prơng thời kỳ 23 +Tính tốn phân phối dòng chảy năm thiết kế 2.2.2.2 Các phương pháp tính tốn lựa chọn phương pháp tính tốn • Tính tốn số liệu dòng chảy năm lưu vực hồ chưa Chư Prông thời kỳ Các đặc trưng biểu thị dòng chảy năm a Lưu lượng bình qn dòng chảy năm: Q n (m3/s; l/s) Là lượng dòng chảy chuyển qua mặt cắt cửa lưu vực đơn vị thời gian t (giây) tính bình qn năm 365 Qn = ∑ Qi 365 12 = ∑ QJ (2-10) 12 Trong đó: Q i – lưu lượng bình qn ngày thứ i (với i = 1÷365) Q J – lưu lượng bình qn tháng thứ J (với J = 1÷12) b Tổng lượng dòng chảy năm: Wn (m3) Là lượng dòng chảy chuyển qua mặt cắt lưu vực thời gian năm W n =Q n 31,5.106 (2-11) Trong đó: T - số giây năm T = 31,5.106 (s) Q n - lưu lượng bình qn dòng chảy năm c Mơ đuyn dòng chảy năm: Mn (m3/s.km2; l/s.km2) Là tỷ số lưu lượng bình quân năm đơn vị diện tích (km2) M n = Q n /F (2-12) 24 d Lớp dòng chảy năm: y (mm) Là lớp nước tính mm đem tổng lượng dòng chảy năm chải tồn diện tích lưu vực yn = Wn 10 F.1012 = Wn 10 −3 F (2-13) e Hệ số dòng chảy năm: αn Là tỷ số lớp dòng chảy năm lượng mưa năm sinh năm Đây hệ số phản ánh tổn thất dòng chảy năm, α n lớn tổn thất dòng chảy nhỏ ngược lại α n nhỏ tổn thất dòng chảy lớn α n =y n /X n (2-14) 2) Lựa chọn phương pháp tính tốn - Tuỳ theo tình hình tài liệu sử dụng để tính tốn chia trường hợp sau: + Xác định (Q ~ t) trường hợp có nhiều tài liệu + Xác định (Q ~ t) trường hợp thiếu tài liệu - Trong luận văn khơng có tài liệu dòng chảy năm dòng chảy mùa nên tác giả nêu số phương pháp tính tốn dòng chảy năm trường hợp thiếu tài liệu để lựa chọn tính tốn Cụ thể sau: a Phương pháp lưu vực tương tự: Phương pháp lưu vực tương tự áp dụng với trường hợp tài liệu quan trắc lưu vực tính tốn ngắn khơng đủ tính đại biểu để xác định dòng chảy năm thiết kế Dùng để tính tốn dòng chảy năm, sử dụng lưu vực tương tự lưu vực thiết kế đồng điều kiện tự nhiên Lưu vực tương tự phải thỏa mãn điều kiện sau: + Sự tương tự điều kiện khí hậu 25 + Các điều kiện địa hình, địa chất, thổ nhưỡng, mức độ che phủ rừng mức độ khai phá lưu vực gần nhau.v.v + Diện tích lưu vực không nên chênh đến 10 lần + Chất lượng tài liệu tốt, thời kỳ đo đạc dài + Có cặp điểm quan trắc đồng phải khống chế 70-80% biên độ dao dòng chảy lưu vực tương tự - Có thể dùng đặc trưng phân phối dòng chảy sau để tính tốn: + Ranh giới mùa (mùa lũ, mùa kiệt, …) + Tỷ lệ dòng chảy bình qn mùa so với dòng chảy năm (%) + Tỷ số hệ số biến động dòng chảy mùa so với hệ số biến động dòng chảy năm + Sự phân phối dòng chảy mùa nước (theo tháng) cho nhóm năm nhiều nước, trung bình, nước - Nhận xét: Phương pháp cho kết tương đối xác, nhiên đòi hỏi phải có tài liệu lưu vực tương tự b Phương pháp tính tốn theo mơ hình TANK: - Mơ hình TANK đời năm 1956 Nhật Bản, tác giả MUGAWARA Mơ hình TANK mơ hình tổng hợp dòng chảy từ mưa lưu vực Mơ hình hồn thiện ứng dụng có hiệu nhiều nơi giới - Ở Việt Nam mơ hình TANK nghiên cứu ứng dụng có hiệu cho nhiều lưu vực sơng suối nước nhiều quan thực - Nhận xét: 26 Mơ hình khó thể chậm dòng chảy so với mưa Do mơ hình cấu tạo từ bể tuyến tính, thơng số cửa số trường hợp tỏ nhạy Mơ hình TANK u cầu nhiều thơng số phức tạp, đòi hỏi người làm phải thành thạo có kinh nghiệm cho kết khả quan c Phương pháp tính tốn theo quan hệ mưa ~ dòng chảy: Để tính tốn dòng chảy theo phương pháp dùng quan hệ lượng mưa (X) độ sâu dòng chảy (Y) xây dựng sẵn: Y = a.(X - b) (2-15) Hoặc theo công thức đây:         Y = 1 − X  n n      1 +  X       Zo    (2-16) Trong đó: X o - lượng mưa bình qn lưu vực trung bình nhiều năm Y - lớp dòng chảy trung bình nhiều năm (mm) a, b - thơng số quan hệ Z o - khả bốc lớn lưu vực (mm) n - thông số phản ánh đặc điểm địa hình - Nhận xét: Trong thực tế tài liệu đo mưa nhiều so với tài liệu dòng chảy Bởi vậy, sử dụng quan hệ hai đại lượng mưa năm lượng dòng chảy năm để tính phân phối dòng chảy năm thiết kế d Lựa chọn phương án 27 Với số liệu thu thập tác giả lựa chọn phương pháp tính dòng chảy theo quan hệ mưa ~ dòng chảy để tính tốn cho lưu vực hồ Chư Prơng Trong luận văn tác giả sử dụng vài số liệu từ QPTL C6-77 Thay số liệu vào cơng thức: Tính tốn độ sâu lớp dòng chảy trung bình nhiều năm: X o : lượng mưa bình quân nhiều năm rơi lưu vực (mm) Dựa vào tài liệu lượng mưa 1986-2015 trạm Chư Prơng ta có: X o = 2761,33 (mm) Y: lớp dòng chảy trung bình nhiều năm (mm) Z o : khả bốc lớn lưu vực (mm) n: thơng số phụ thuộc đặc điểm địa hình Theo QPTL C6-77: Zo, n tra bảng (2-3) trang 20, khu vực nghiên cứu có: Zo=1200(mm) ; n = 1,2 Thay vào cơng thức ta tính có:     Y = 1 −         × 2761,33 = 1837,03(mm)  1, 1,    2761,33      1 +    1200     Tổng lượng dòng chảy chuẩn W o : W o = Y o F.103 (2-17) Trong đó: F: diện tích lưu vực Y o : lớp dòng chảy trung bình nhiều năm (mm) Thay số vào phương trình (2-17) W o =1837,03×15×103 = 27,56×106 (m3) 28 Lưu lượng dòng chảy chuẩn Q o : Wo Qo = T = 27,56×106 31,5×106 = 0,87 (m3/s) Mơđuyn dòng chảy bình quân nhiều năm Mo: 𝑀0 = 𝑄0 𝐹 103 = 0,87 15 103 = 58 (l/s-km2) F: diện tích lưu vực hồ Chư Prơng, F = 15 km2 Xác định hệ số biến động dòng chảy năm Cv, hệ số thiên lệch Cs: Xác định hệ số biến động dòng chảy năm C V : - Theo công thức va-kre-xen-ski: CV = M 0, A' ( F + 1) 0, 08 (2-18) Trong đó: A’ :là tham số xác định theo đồ phân vùng thủy văn theo bảng 2-4 QPTL C6-77 Khu vực hồ Chư Prơng có tham số tương ứng A’= Thay số ta được: 𝐶𝑣 = 580,4 (15+1)0.08 = 0,32 Trong trường hợp khơng có tài liệu lưu vực tương tự nên ta chọn: C s = 2C v = 2×0,32 = 0,64 Vậy ta được: C v = 0,32 C s = 0,64 Sử dụng phân phối xác suất Pearson III tính tốn lưu lượng dòng chảy năm thiết kế: Q P = Q 85% = K P Q o 29 K P hệ số mô đuyn đường tần suất Pearson III Phụ lục trang 397 Giáo trình Thủy văn cơng trình, ứng với C s = 2C v P = 85% K P = 0,68 Vậy lưu lượng dòng chảy năm thiết kế lưu vực hồ chứa : Q P = Q 85% = K P Q o = 0,68×0,87= 0,59 (m3/s) ∑Q năm =12.Q p =12×0,59= 7,08(m3/s) Tổng lượng dòng chảy năm thiết kế lưu vực hồ chứa W P = Q P 31,5ì106 = 0,59 ì 31,5ì106 =18,59ì106(m3) Tính tốn phân phối dòng chảy năm thiết kế Do lưu vực nghiên cứu không đầy đủ tài liệu quan trắc, phân phối dòng chảy năm xác định phương pháp sau: a) Phương pháp lưu vực tương tự: Phương pháp lưu vực tương tự dùng để tính tốn phân phối dòng chảy trường hợp đồng điều kiện địa lý tự nhiên tài liệu đo đạc song song hai sơng nghiên cứu tương tự khơng năm, Sông tương tự phải thoả mãn điều kiện lớp dòng chảy năm mùa thời kỳ có đo đạc song song phân phối dòng chảy mùa nước khơng khác nhiều so với sông nghiên cứu b) Bằng quan hệ thông số phân phối với nhân tố ảnh hưởng (được xây dựng cho vùng): Khi khơng có sơng tượng tự đáng tin cậy phân phối dòng chảy theo quan hệ thơng số phân phối dòng chảy với nhân tố ảnh hưởng Các thơng số phân phối dòng chảy gồm: tỷ lệ dòng chảy bình qn mùa so với dòng chảy năm, tỷ số hệ số biến động dòng chảy mùa so với hệ số biến động dòng chảy năm… Các nhân tố ảnh hưởng gồm: Mơ đuyn dòng chảy năm, độ cao trung bình lưu vực, tỷ lệ rừng, diện tích lưu vực 30 Tỷ lệ phân phối mùa kiệt (thời kỳ giới hạn) xác định cơng thức: ∑ 𝑄𝑐ạ𝑛 × 𝑌𝑐ạ𝑛 K cạn = ∑ 𝑄𝑛ă𝑚 K ∑ Q3min Y3min ∑ Qnam Ynam 𝑌𝑛ă𝑚 (%) (2-19) Tỷ lệ phân phối tháng nhỏ (mùa giới hạn) xác định công thức: 3min = (2 - 20) Tỷ lệ phân phối mùa chuyển tiếp(những tháng lại mùa cạn) xác định công thức: (2 - 21) k1 = k cạn – k 3min (%) Tỷ lệ phân phối mùa lũ xác định theo công thức sau: k = 100 - k cạn (%) Trong đó: ∑ Q nam : Tổng lưu lượng tháng năm (m3/s) ∑ Q can : Tổng lưu lượng tháng mùa cạn (m3/s) ∑ Q : Tổng lưu lượng tháng liên tục nhỏ (m /s) Y năm : Lớp dòng chảy năm (mm) Y cạn : Lớp dòng chảy cạn (mm) Y 3min : Lớp dòng chảy tháng liên tục nhỏ (mm) Quan hệ tỷ lệ phân phối mùa cạn với mơ đuyn dòng chảy bình qn nhiều năm có dạng: k cạn = b - a.M o = 0,35 Trong thơng số a =0,84; b=81,4; M o = 55 lấy theo bảng 3.2 QPTL C6-77 31 Quan hệ tỷ lệ phân phối tháng nhỏ với mơ đuyn dòng chảy bình qn nhiều năm có dạng: k 3min = b’ - a’.M o = 0,074 Trong thơng số a’=0,3; b’=31,4; M o = 80 lấy theo bảng 3.3 QPTL C6-77 c) Bằng dạng phân phối điển hình cho vùng - Trường hợp lưu vực thiết kế chưa nghiên cứu mặt thủy văn dùng dạng phân phối điển hình cho nhóm năm nhiều nước, nhóm năm trung bình, nhóm năm nước nghiên cứu sẵn (biểu thị phần trăm so với dòng chảy năm phần trăm so với dòng chảy mùa) tương ứng với điều kiện địa lý vật lý khác - Dạng phân phối điển hình cho vùng phụ thuộc vào kiểu phân phối dòng chảy mùa, điều kiện nước đến khác nhau, kiểu địa hình khác nhau, khu vực địa lý khác Lựa chọn phương pháp phân phối dòng chảy Do điều kiện thực tế lưu vực hồ chứa nước khơng có lưu vực tương tự Vì vậy, đề tài tác giả chọn phương pháp phân phối quan hệ thông số phân phối với nhân tố ảnh hưởng Phân phối dòng chảy theo quan hệ thơng số phân phối dòng chảy (tỷ lệ dòng chảy bình qn mùa so với dòng chảy năm, tỷ số hệ số biến động dòng chảy mùa so với hệ số biến động dòng chảy năm v.v ) với nhân tố ảnh hưởng (mơ đuyn dòng chảy năm, độ cao trung bình lưu vực, tỷ lệ rừng, diện tích lưu vực v.v ) Tiến hành tính tốn: Lưu lượng năm tính ta có: ∑Q năm = 7,08 (m3 /s) 32 Trong năm chia thành hai mùa: mùa cạn, mùa lũ, Trong mùa cạn lại chia thành mùa giới hạn (gồm ba tháng có lưu lượng nhỏ nhất) mùa chuyển tiếp (gồm tháng lại mùa cạn) klũ = 100 - kcạn= 0,65 ∑Qcạn = kcạn.∑Qnăm = 2,49 Mùa giới hạn: ∑Q3min = k3min ∑Qnăm =0,524 Mùa chuyển tiếp: ∑Q chuyển tiếp = ∑Qcạn - ∑Q3min = 1,97 Mùa lũ: Q lũ = ∑Qnăm - ∑Qcạn = 4,59 2.2.2.3 Kết tính tốn Với diện tích lưu vực hồ chứa Chư Prơng F = 15 km2 (