ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA  THÁI QUỐC PHONG ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN NƯỚC SÔNG CU ĐÊ – THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG, PHỤC VỤ QUY HOẠCH CẤP NƯỚC SINH HOẠT Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy Mã số: 60.58.02.02 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THỦY Người hướng dẫn khoa học: TS Lê Hùng ĐÀ NẴNG – NĂM 2017 Cơng trình hồn thành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: TS LÊ HÙNG Phản biện 1: TS HỒNG NGỌC TUẤN Phản biện 2: TS NGUYỄN CHÍ CƠNG Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ ngành kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy họp Trường Đại học Bách khoa vào ngày 20 tháng năm 2017 Có thể tìm hiểu luận văn tại: Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng Trường Đại học Bách khoa Thư viện Khoa Xây dựng Thủy lợi – Thủy điện, Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Trong năm qua, thành phố Đà Nẵng có bước phát triển vượt bậc kinh tế - xã hội, phát triển làm thay đổi diện mạo thành phố Tuy nhiên, kết đạt chưa đáp ứng u cầu q trình thị hóa Xây dựng phát triển đồng sở hạ tầng yêu cầu cấp thiết, đặc biệt vấn đề đảm bảo an ninh nguồn nước, cấp nước sinh hoạt an toàn cho nhân dân Việc đảm bảo cấp nước sinh hoạt an tồn khơng dùng lại việc cung cấp nước liên tục, đủ lưu lượng, trì đủ áp lực, chất lượng nước quy định, góp phần nâng cao chất lượng sống, bảo vệ sức khỏe người mà phải trọng đến quy hoạch nguồn nước, xây dựng phạm vi bảo hộ an toàn nguồn nước nhằm cung cấp nguồn nước thô đạt tiêu chuẩn cho nhà máy xử lý nước Nguồn nước mặt phục vụ cho sản xuất sinh hoạt thành phố Đà Nẵng lấy chủ yếu từ sông Vu Gia sông Cu Đê Đối với hệ thống cấp nước Đà Nẵng, nguồn nước thô phục vụ cho sinh hoạt lấy hai vị trí: Cầu Đỏ An Trạch nằm hạ lưu sông Vu Gia Do nhiều nguyên nhân khác ảnh hưởng biến đổi khí hậu, tượng thời tiết cực đoan vận hành thủy điện phía thượng nguồn sơng Vu Gia, làm cho tượng xâm nhập mặn qua cửa sông Hàn lấn sâu vào đất liền với nồng độ mặn cao tần suất xảy thường xun Chính vậy, việc xây dựng thêm nhà máy nước sử dụng nguồn nước sông Cu Đê cần thiết nhằm phục vụ nhu cầu cấp nước sinh hoạt gia tăng thành phố, hạn chế phụ thuộc nguồn nước lưu vực sông Vu Gia; cân hệ thống cấp nước phía Bắc, Tây Bắc thành phố Đà Nẵng Công ty Cổ phần Cấp nước Đà Nẵng (Dawaco) có kế hoạch xây dựng Nhà máy nước Hòa Liên cơng suất 120.000 m3/ngày vào năm 2020 nâng công suất lên 240.000 m3/ngày vào năm 2030 lưu vực sông Cu Đê với nguồn nước thô lấy từ hồ sông Bắc thuộc dự án thủy điện sông Nam – sơng Bắc Tuy nhiên, nhiều lý khác nhau, dự án thủy điện sông Nam – sông Bắc tạm dừng Vì vậy, việc đánh giá lại trữ lượng chất lượng nước sông Cu Đê cần thiết cho việc xác định tổng công suất Nhà máy nước Hòa Liên; xác định vị trí cơng trình thu nước phù hợp cho giai đoạn nâng cơng suất Nhà máy nước Hòa Liên; đồng thời quy hoạch, quản lý khai thác nguồn nước sông Cu Đê phục vụ q trình phát triển thị thành phố Đà Nẵng Từ sở trên, đề xuất đề tài “Đánh giá tài nguyên nước sông Cu Đê - Thành phố Đà Nẵng, phục vụ quy hoạch cấp nước sinh hoạt” Kết nghiên cứu sở quan trọng để lựa chọn vị trí lấy nước cho Nhà máy nước Hòa Liên, bên cạnh đó, nghiên cứu cặp nhật số liệu để cấp quyền điều chỉnh quy hoạch, quản lý nguồn nước sông Cu Đê cách hiệu quả; đảm bảo cấp nước an toàn Mục tiêu nghiên cứu - Mục tiêu tổng quát: Đánh giá tổng thể nguồn tài nguyên nước sông Cu Đê phục vụ quy hoạch phát triển đô thị thành phố Đà Nẵng - Mục tiêu cụ thể: (i) Đánh giá lại trạng, nhu cầu sử dụng nước ngành lưu vực sông Cu Đê, (ii) Xây dựng mô hình thủy văn thủy lực lưu vực sơng Cu Đê, (iii) Đề xuất vị trí cơng trình thu nước phù hợp cho giai đoạn nâng cơng suất NMN Hòa Liên Đối tượng, phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: (i) Nhu cầu sử dụng nước sinh hoạt thành phố Đà Nẵng; (ii) Nguồn tài nguyên nước lưu vực sông Cu Đê; (iii) Các đơn vị khai thác nước thuộc lưu vực sông Cu Đê, tập trung vào đơn vị khai thác nước phục vụ cấp nước thơ cho NMN Hòa Liên - Phạm vi nghiên cứu: (i) Ranh giới hành thành phố Đà Nẵng; (ii) Nghiên cứu ảnh hưởng biến đổi khí hậu đến nguồn tài ngun nước sơng Cu Đê; (iii) Nghiên cứu triển khai lưu vực sơng Cu Đê thuộc xã Hòa Liên, Hòa Bắc huyện Hòa Vang phường Hòa Khánh Nam, Hòa Khánh Bắc, quận Liên Chiểu nằm khu vực phía Tây Bắc thành phố Đà Nẵng Nội dung nghiên cứu: (i) Nhu cầu sử dụng nước sinh hoạt thành phố Đà Nẵng tương lai, (ii) Đánh giá trạng nguồn tài nguyên nước sông Cu Đê thành phố Đà Nẵng; (iii) Dự báo nhu cầu dùng nước; khả cung cấp nước, trữ lượng nước chất lượng nước (độ mặn ) có xét đến yếu tố biến đổi khí hậu; (iv) Đề xuất giải pháp thích ứng với biến đổi khí hậu quản lý nguồn tài ngun nước cho ngành cơng trình thu nước Nhà máy nước Hòa Liên Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp thu thập liệu - Phương pháp phân tích thống kê - Phương pháp mơ hình toán Ý nghĩa khoa học thực tế đề tài - Ý nghĩa khoa học: Đề tài góp phần cung cấp bổ sung thêm nguồn sở liệu tài nguyên nước lưu vực sông Cu Đê Sử dụng mơ hình MIKE-NAM, MIKE-11 để nghiên cứu đánh giá, dự báo lượng nước đến nhu cầu dùng nước ngành làm sở để quy hoạch, quản lý nguồn nước tương lai - Ý nghĩa thực tiễn: (i) Trong điều kiện biến đổi khí hậu nay, việc dự báo, đánh giá nguồn nước tương lai nhiệm vụ cấp thiết cho việc định hướng quy hoạch phát triển kinh tế xã hội thành phố Đà Nẵng, (ii) Kết nghiên cứu đề tài sở cho đơn vị quản lý nguồn nước, đơn vị khai thác nước lưu vực sơng Cu Đê có kế hoạch sử dụng nước hợp lý, đảm bảo an tồn cấp nước, (iii) Giúp việc lựa chọn vị trí cơng trình thu nước sơng Cu Đê phục vụ xây dựng Nhà máy nước Hòa Liên tương ứng với giai đoạn nâng công suất Cấu trúc luận văn gồm: Mở đầu, Nội dung (4 chương) Kết luận CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÀI NGUYÊN NƯỚC 1.1 Khái niệm phương pháp đánh giá tài nguyên nước 1.1.1 Khái niệm tài nguyên nước Nước yếu tố chủ yếu hệ sinh thái, nhu cầu sống trái đất cần thiết cho hoạt động kinh tế-xã hội loài người Trong thể sống, nước chiếm tỷ lệ 70% khối lượng thể người trưởng thành Nước thành phần cấu tạo nên sinh quyển, có khả tác động trực tiếp đến thạch quyển, khí Cùng với dạng tài nguyên thiên nhiên khác, nguồn nước nguồn lực để phát triển kinh tế-xã hội, đối tượng lao động yếu tố cấu thành lực lượng sản xuất 1.1.2 Các phương pháp đánh giá tài nguyên nước 1.1.2.1 Phương pháp cân nước 1.1.2.2 Phương pháp tính tốn tài ngun nước 1.1.2.3 Phương pháp tính tốn thủy văn 1.1.2.4 Phương pháp mơ hình hóa 1.2 Tình hình nghiên cứu tài nguyên nước giới Việt Nam 1.2.1 Tài nguyên nước giới Tổng lượng nước trái đất khoảng 1.386 triệu km3 Trong 97% lượng nước tồn cầu đại dương, 3% lại nước ngọt, tồn dạng băng tuyết, nước ngầm, sơng ngồi nước khơng khí Hệ thống nước khí quyển, nguồn động lực thủy văn nước mặt khoảng 12.900 km3, chưa đầy 1/100.000 lượng nước toàn cầu 1.2.2 Tài nguyên nước Việt Nam Việt Nam nước có nguồn tài nguyên nước vào loại trung bình giới có nhiều yếu tố khơng bền vững Nước ta có khoảng 830 tỷ m3 nước mặt có 310 tỷ m3 tạo mưa rơi lãnh thổ Việt Nam chiếm 37% 63% lượng mưa ngồi lãnh thổ chảy vào Tổng trữ lượng tiềm tàng khả khai thác nước đất ước tính khoảng 60 tỷ m3/năm 1.3 Các cơng trình nghiên cứu tài ngun nước lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn Cu Đê 1.3.1 Trên lưu vực Vu Gia – Thu Bồn Trong năm gần đây, việc nghiên cứu tài nguyên nước xâm nhập mặn lưu vực vu Gia – Thu Bồn tác động biến đổi khí hậu quan tâm nhằm đảm bảo cung cấp nước phục vụ nông nghiệp cấp nước phục vụ sinh hoạt nhân dân Việc nghiên cứu tài nguyên nước xâm nhập mặn mang lại kết đáng kể, từ nâng cao hiệu khai thác, đưa quy trình vận hành liên hồ chứa phía thượng nguồn nhằm khai thác nguồn nước hợp lý ngành, cải tạo cảnh quan, cải tạo hệ sinh thái ven bờ Bên cạnh đó, việc nghiên cứu đưa giải pháp phục vụ công tác quản lý, phát triển kinh tế xã hội, đảm bảo môi trường phát triển bền vững thành phố Đà Nẵng 1.3.2 Trên lưu vực sông Cu Đê (i) Đề tài: “Đánh giá tài nguyên nước mặt hệ thống sông Cu Đê sông Túy Loan phục vụ phát triển kinh tế xã hội thành phố Đà Nẵng” Chi cục Thủy lợi Phòng chống lụt bão ĐN thực năm 2004 (ii) Dự án: “Đánh giá toàn diện nhằm hướng đến khả chống chịu BĐKH nguồn tài nguyên nước thành phố Đà Nẵng” Viện khoa học thủy lợi miền Trung – Tây Nguyên thực năm 2015 (iii) Dự án: “Nghiên cứu khả thi Mở rộng hệ thống cấp nước Đà Nẵng giai đoạn 2012-2018.” Công ty tư vấn Black & Veatch thực năm 2011 (iv) Dự án: “Nghiên cứu tiền khả thi Xây dựng Nhà máy nước Hòa Liên theo hình thức hợp tác cơng - tư” Công ty Kajima – Nhật Bản thực năm 2014 (v) Dự án: “Xây dựng mơ hình thủy văn thủy lực phát triển đô thị thành phố Đà Nẵng” Trung tâm nghiên cứu bảo vệ môi trường Đà Nẵng thực năm 2013 Do yêu cầu dự án khác nên dự án giải vấn đề khác nhau, việc đánh giá tài nguyên nước sông Cu Đê nhắc đến chưa gắn với giải pháp cơng trình nhằm mục đích cung cấp nguồn nước thơ phục vụ xây dựng Nhà máy nước Hòa Liên Ở đây, đề tài tận dụng số liệu từ dự án thực lưu vực sông Cu Đê để làm sở phân tích đánh giá tài nguyên nước đề xuất giải pháp cơng trình phù hợp cho trình triển khai xây dựng Nhà máy nước Hòa Liên CHƯƠNG II: ĐẶC ĐIỂM KHU VỰC NGHIÊN CỨU, ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN KHÔNG GIAN ĐÔ THỊ THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG VÀ DỰ BÁO NHU CẦU SỬ DỤNG NƯỚC SINH HOẠT 2.1 Tổng quan khu vực nghiên cứu 2.1.1 Vị trí địa lý 2.1.2 Đặc điểm địa hình 2.1.3 Đặc điểm địa chất 2.1.4 Đặc điểm thổ nhưỡng 2.1.5 Đặc điểm khí hậu - thủy văn 2.1.6 Các sông thuộc hạ lưu sông Vu Gia 2.1.7 Lưu vực sông Cu Đê 2.1.7.1 Giới thiệu lưu vực sông Cu Đê Lưu vực Cu Đê thuộc sườn phía tây đèo Hải Vân, phía đơng giáp vịnh Đà Nẵng, có diện tích lưu vực 425,2 km2 Đây vùng nằm rìa trung tâm mưa lớn khu vực Quảng Nam - Đà Nẵng Độ dốc lưu vực tương đối lớn, có hình nan quạt nên lũ tập trung nhanh tuyến cơng trình Trên lưu vực, có sơng Nam đựợc xem nhánh sơng Cu Đê, chảy hợp với nhánh sơng Bắc, sau tiếp tục chảy hạ lưu tiếp nhận thêm nhánh Suối Cậy cách Nam Ô khoảng 14 km, tổng chiều dài sông Cu Đê 38km Lượng mưa trung bình hàng năm khu vực cao: 1800 mm Mặc dù có khác mùa, 65% - 80% lượng mưa hàng năm tập trung thời gian tháng 10 - tháng 12 2.1.7.2 Tình hình khai thác sử dụng nước lưu vực sông Cu Đê Trên lưu vực sông cu Đê xây dựng công trình đập dâng nhỏ trạm bơm, có lực tưới 1.235,5ha, phát huy 742,8 60,12% thiết kế Vùng gần cửa sông, khu vực thôn Trường Định hạ lưu cầu Nam Ơ Thượng có khoảng 10 hộ dân nuôi tôm nước lợ với diện tích 17 với suất 0,7 tấn/ha 2.1.7.3 Chất lượng nước lưu vực sông Cu Đê Chất lượng môi trường nước sông Cu Ðê [4]: bị tác động nhiều hoạt động công nghiệp, dịch vụ, thương mại, nông nghiệp dân sinh Ðánh giá chung vòng năm (2011 – 2015), chất lượng nước sông Cu Ðê cải thiện so với giai đoạn trước diễn biến chất gây ô nhiễm có xu hướng giảm dần theo thời gian Tại tất vị trí quan trắc sơng Cu Ðê năm qua chưa có dấu hiệu ô nhiễm chất hữu 2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến nguồn nước sông Cu Đê 2.2.1 Yếu tố tự nhiên 2.2.2 Yếu tố nhân tạo 2.3 Định hướng phát triển đô thị thành phố Đà Nẵng 2.3.1 Mục tiêu phát triển quy mô dân số 2.3.1.1 Mục tiêu phát triển Phát triển thành phố Đà Nẵng trở thành thành phố cấp quốc gia, đại; thị trung tâm góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế xã hội vùng Miền trung Tây nguyên Tầm nhìn đến năm 2050: Xây dựng phát triển thành phố Đà Nẵng trở thành thành phố đặc biệt cấp quốc gia, hướng tới đô thị cấp quốc tế phát triển bền vững 2.3.1.2 Quy mô dân số Dự báo đến năm 2020 dân số thành phố Đà Nẵng khoảng 1,6 triệu người, dân số thị khoảng 1,3 triệu người; đến năm 2030 dân số thành phố Đà Nẵng khoảng 2,5 triệu người (bao gồm dân số tạm trú dân số quy đổi lượng khách du lịch ước tính năm 2030), dân số đô thị khoảng 2,3 triệu người 2.3.2 Phân vùng khu vực phát triển đô thị Khu vực đô thị cũ: Khu vực trung tâm lịch sử truyền thống; trung tâm kinh tế, văn hóa, trị giáo dục thành phố ĐN; Khu ven biển Tây Bắc: Khu vực phát triển du lịch, nghỉ dưỡng, trung tâm thương mại dịch vụ 10 Khoa Tài Nguyên nước Thuỷ lợi Trường Đại học Đan Mạch xây dựng (Nielsen Hansen, 1973) Mơ hình NAM loại mơ hình bể chứa sử dụng tính dòng chảy từ mưa mơ mơ hình MIKE 11 Mơ hình NAM xây dựng nguyên tắc xếp bể chứa theo chiều thẳng đứng bể chứa tuyến tính nằm ngang 3.2.2 Cơ sở phương pháp hiệu chỉnh mơ hình Để hiệu chỉnh mơ hình tính tốn, nghiên cứu sử dụng hệ số Nash-Sutcliffe hệ số tương quan R2 để đánh giá kết tính tốn 3.2.3 Áp dụng mơ hình MIKE-NAM tính tốn dòng chảy lưu vực sông Cu Đê 3.2.3.1 Dữ liệu đầu vào Trên lưu vực sơng Cu Đê khơng có trạm đo số liệu Khí tượng thủy văn, có trạm đo mưa Hòa Trung (từ năm 1979 đến năm 2016), trạm đo mưa Hòa Bắc (từ năm 2009 đến năm 2014) Vì lưu vực sơng Cu Đê, ta xây dựng mối quan hệ tương quan cách sử dụng số liệu thủy văn trạm Thượng Nhật để tính tốn tìm thơng số cho mơ hình MIKE-NAM Sau xây dựng thông số, ta sử dụng số liệu mưa Hòa Trung, mưa Hòa Bắc để tính lưu lượng dòng chảy lưu vực sơng Cu Đê 3.2.3.2 Xây dựng thơng số mơ hình MIKE-NAM cho lưu vực Thượng Nhật 11 • Xây dựng thơng số Hình 3-2: Kết chạy mơ hình Nam cho lưu vực Thượng Nhật 12 Hình 3-3: Hệ số tương quan thực đo tính tốn lưu vực Thượng Nhật Hình 3-4: Kết thơng số mơ hình Nam cho lưu vực Thượng Nhật • Đánh giá kết quả: Bảng 3-4: Chỉ số độ tin cậy mơ hình NAM lưu vực Thượng Nhật Lưu vực NASH R2 Thượng Nhật (1981-2014) 0,813 0,999 - Kết chạy mơ hình cho lưu vực Thượng Nhật cho hệ số NASH = 0,813 (0,65 < NSE < 0,85), hệ số tương quan R2 = 0,999 tốt (R2> 0,85) 13 • Hiệu chỉnh kiểm định mơ hình NAM cho lưu vực Thượng Nhật - Hiệu chỉnh thơng số mơ hình khoảng thời gian từ năm 1981 đến 1997 - Kiểm định thơng số mơ hình khoảng thời gian từ năm 1998 đến 2014 • Đánh giá kết Bảng 3-5: Chỉ số độ tin cậy mơ hình NAM hiệu chỉnh kiểm định lưu vực Thượng Nhật Lưu vực Thượng Nhật Hiệu chỉnh (1981-1997) Kiểm định (1998-2014) NASH R2 NASH R2 0,844 0,995 0,671 0,999 Từ kết ta thấy, hệ số NASH hiệu chỉnh kiểm định khá, hệ số tương quan R2 tốt Kết tổng dòng chảy đường mơ đường thực đo bám sát nhau, tương quan mưa dòng chảy lưu vực Thượng Nhật tương đối chặt chẽ Từ thông số mơ hình vừa tìm trên, ta sử dụng để áp dụng cho lưu vực Cu Đê sử dụng số liệu mưa Hòa Trung, Hòa Bắc để tính tốn dòng chảy lưu vực Cu Đê 3.2.3.3 Xây dựng thơng số mơ hình MIKE-NAM cho sông Cu Đê Áp dụng thông số mô hình vừa tìm trên, ta sử dụng để tính tốn dòng chảy đến lưu vực sơng Cu Đê tương ứng với vị trí Phò Nam (có liệu thực đo) ứng với diện tích lưu vực 294,2 km2 So sánh kết kết suất dòng chảy áp dụng thơng số mơ hình vào lưu vực Cu Đê với kết thực đo vị trí cầu Phò Nam có diện tích lưu vực 294,2 km2 từ báo cáo nghiên cứu khả thi dự án xây dựng Nhà máy nước Hòa Liên ta kết sau: 14 Bảng 3-3: So sánh lưu lựu lượng thực đo mơ hình T T Ngày Thời gian Thời tiết Lưu lượng (m3/s) Chênh Thực đo Mơ hình lệch 29/11/2013 9:30 Mưa nhẹ 76,1 77,4 -1,71% 25/12/2013 8:30 Nhiều mây 16,2 17,84 -10.12% 24/01/2014 14:30 Nắng nhẹ 6,7 5,97 10,9% 15/02/2014 14:40 Nắng nhẹ 2,14 1,95 8,88% 22/02/2014 14:30 Nắng nhẹ 1,45 1,24 14,48% 09/03/2014 9:10 Mưa phùn 0,64 0,55 14,06% Nhận xét: Qua so sánh trên, ta thấy kết lưu lượng thực đo mơ hình có tỉ lệ chênh lệch thấp, kết tính tốn tương đối phù hợp với số liệu thực đo Mặc dù khoảng thời gian đo đạc thực tế ngắn phần phản ảnh thực tế dòng chảy lưu vực điều kiện lưu vực không trạm khí tượng thủy văn thiếu liệu thực đo Vì thơng số mơ hình MIKE-NAM tính tốn chấp nhận áp dụng để mơ dòng chảy lưu vực Cu Đê 3.3 Mơ hình thủy lực MIKE-11 cho lưu vực sơng Cu Đê 3.3.1 Giới thiệu mơ hình MIKE-11 3.3.2 Dòng chảy chiều sơng 3.2.3 Phương trình khuch tán – đối lưu mô tả diễn biến mặn 3.2.3.1 Phương trình 3.2.3.2 Các điều kiện ban đầu điều kiện biên 3.2.3.3 Phương pháp giải 3.2.3.4 Các tiêu chuẩn ổn định mơ hình 3.2.4 Thiết lập sơ đồ tính tốn xâm nhập mặn cho lưu vực sơng Cu Đê 3.2.4.1 Sơ đồ tính 3.2.4.2 Điều kiện ban đầu điều kiện biên mơ hình 15 Ở tác giả tận dụng số liệu từ dự án Xây dựng mơ hình thủy văn thủy lực phát triển đô thị thành phố Đà Nẵng: Chiều dài đoạn sơng tính tốn (mơ phỏng) tính từ ngã Cu Đê- Suối Cậy đến cửa sông 14km , bao gồm 34 mặt cắt Số liệu đo đạc thực tế khoảng thời gian tháng 6, 9, 12//2013 từ dự án Nhà máy nước Hòa Liên để hiệu chỉnh kiểm định 3.2.4.3 Hiệu chỉnh thơng số mơ hình thủy lực, xâm nhập mặn • Tính tốn mơ tháng năm 2013 Hình 3-17: Kết đường mực nước dọc sông Cu Đê đoạn từ ngã ba suối Cậy cửa sông tháng năm 2013 Nhận xét: Qua kết ta thấy đường mực nước sông Cu Đê có xu hướng nằm ngang, dòng chảy sơng Cu Đê vào tháng (mùa kiệt) nhỏ, mực nước dao động vị trí Phò Nam thấp 3.2.4.4 Kiểm định thơng số mơ hình thủy lực, xâm nhập mặn 16 • Kiểm định thơng số mơ hình thủy lực, xâm nhập mặn - Sau hiệu chỉnh mơ hình ứng với thời gian tháng năm 2013 tìm thơng số chung mơ hình cho lưu vực, ta tiến hành kiểm nghiệm mơ hình để đánh giá mức độ ổn định thông số - Bộ số liệu dùng để kiểm nghiệm mơ hình hồn tồn độc lập với số liệu dùng để xây dựng thơng số mơ hình Số liệu mực nước, độ mặn thực đo dùng để tính tốn kiểm định thời gian tháng 9, 12 năm 2013 - Vì khơng có liệu mực nước thực đo mùa kiệt để phục vụ công tác hiệu chỉnh kiểm định, mặc khác mực nước dọc sông Cu Đê tương đối nằm ngang (kết hình 3.17) nên ta lấy hệ số nhám n = 0.03 tồn tuyến để mơ thủy lực Bảng 3-8: Kết thông số hệ số nhám (n) sau kiểm định STT Tên sơng Lý trình Hệ số nhám (n) Cu Đê 14000 0.03 Cu Đê 12000 0.03 Cu Đê 10000 0.03 Cu Đê 8000 0.03 Cu Đê 6000 0.03 Cu Đê 4000 0.03 Cu Đê 2000 0.03 Cu Đê 0.03 Bảng 3-9: Kết thông số hệ số khếch tán D sau kiểm định STT Tên sơng Lý trình Hệ số khuếch Hệ số khuếch tán tán max Cu Đê 14000 350 400 Cu Đê 12000 300 350 17 STT Tên sơng Lý trình Hệ số khuếch Hệ số khuếch tán tán max Cu Đê 10000 250 300 Cu Đê 8000 200 250 Cu Đê 6000 150 200 Cu Đê 4000 125 150 Cu Đê 2000 100 125 Cu Đê 50 100 Hình 3-21: Kiểm định độ mặn Smax phân bố dọc theo sông Cu Đê Bảng 3-10: Số liệu thực đo số liệu tính tốn kiểm tra; Đơn vị (0/00) Điểm Thực đo Mơ hình Thực đo Mơ hình Thực đo Mơ hình lấy 11:31～15:35 ngày 18:32～20:02 ngày 8:32~11:35 ngày mẫu 27/06/2013 27/06/2013 18/12/2013 D 3,829 8,619 3,453 8,710 2,84 0,008 18 E 9,416 14,324 9,041 14,413 2,198 1,345 F 10,083 18,841 9,083 18,920 2,410 6,128 Nhận xét: - Đối với độ mặn kết mơ cho hình dạng xu Độ mặn vị trí có sai số thực đo mơ không lớn Về mùa kiệt (tháng 6) mức độ sai số thực đo mô lớn dòng chảy lưu vực nhỏ chịu ảnh hưởng lớn thủy triều; mùa mưa (tháng 12) mức độ sai số thực đo mô nhỏ dòng chảy lưu vực vào mùa lớn - Với số liệu đo đạc dùng để hiệu chỉnh kiểm định chấp nhận điều kiện số liệu đo đạc hạn chế Vậy ta kết luận thơng số mơ hình sử dụng để phục vụ cho mô cho kịch xâm nhập mặn biến đổi khí hậu nước biển dâng tương lai CHƯƠNG 4: MƠ PHỎNG MƠ HÌNH ỨNG VỚI CÁC KỊCH BẢN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP THÍCH ỨNG 4.1 Lựa chọn kịch biến đổi khí hậu Trong đề tài tác giả lựa chọn kịch RCP 4.5 để đánh giá ảnh hưởng BĐKH NBD đến dòng chảy sơng Cu Đê 4.2 Áp dụng mơ hình MIKE-NAM tính tốn lưu lượng sông Cu Đê theo kịch BĐKH 4.2.1 Xây dựng kịch biến đổi khí hậu 4.2.2 Tính tốn lưu lượng theo kịch biến đổi khí hậu 19 Lưu lượng Q (m3/s) 100 KB BĐKH (nền) KB BĐKH 80 KB BĐKH KB BĐKH 60 40 20 10 11 Tháng 12 Hình 4-2: Lưu lượng dòng chảy trung bình vị trí Phò Nam ứng với kịch BĐKH Bảng 4-4: Lưu lượng dòng chảy trung bình tháng ứng với kịch BĐKH (m3/s) KB 10 11 12 11,209 3,292 2,062 1,441 4,105 6,554 4,675 7,838 22,910 58,117 53,953 35,645 11,578 3,463 2,196 1,591 4,327 6,404 4,607 7,758 29,262 73,492 67,686 39,077 13,391 4,012 2,318 1,485 4,172 6,414 4,610 7,791 31,562 79,074 72,220 43,471 14,646 4,501 2,735 1,824 5,381 6,788 4,349 6,934 32,184 81,790 74,759 46,717 KB (nền) KB (2030) KB (2050) KB (2100) Nhận xét: - Lưu lượng dòng chảy mùa khơ nhỏ theo kịch bảng biến đổi khí khí hậu khơng tăng nhiều Tuy nhiên mùa mưa, dòng chảy lưu vực lớn có xu hướng tăng theo kịch bảng biến đổi khí hậu - Tổng lượng dòng chảy theo kịch BĐKH có xu hướng tăng lượng mưa theo kịch RCP4.5 tăng 20 Tương ứng với liệu mưa Hòa Trung, ta tính tốn lưu lượng dòng chảy năm thiết kế với tần suất 85% tương ứng với kịch bản: Bảng 4-6: Lưu lượng dòng chảy trung bình năm thiết kế với tần suất 85% tương ứng với kịch BĐKH TB Kịch 10 11 12 2,26 0,48 0,13 0.03 0,01 0,17 0,23 0,36 2,77 5,94 3,46 2,41 1,52 2,01 0,42 0,11 0,02 0,01 0,14 0,19 0,30 3,21 6,43 3,78 2,30 1,58 2,13 0,44 0,12 0,03 0,01 0,14 0,18 0,29 3,23 6,40 3,76 2,37 1,59 2,30 0,48 0,13 0,03 0,01 0,14 0,17 0,24 3,26 6,49 3,82 2,49 1,63 năm KB BĐKH (nền) KB BĐKH KB BĐKH KB BĐKH Nhận xét: - Lưu lượng dòng chảy trung bình năm tương ứng với tần suất 85% 1,52 m3/s, vào mùa khơ (tháng 1-8) có dòng chảy nhỏ (thấp tháng với lưu lượng 0,01 m3/s) không đủ cung cấp nước cho Nhà máy nước Hòa Liên giai đoạn công suất 120.000 m3/ngày (tương ứng lưu lượng cần cung cấp 1,38 m3/s); vào tháng mùa mưa (tháng 9-12) dòng chảy lớn (lớn tháng 10 với lưu lượng 5,94 m3/s) Vì vậy, để đảm báo cung cấp nước liên tục lâu dài cho Nhà máy nước Hòa Liên cần phải có giải pháp cơng trình (xây dựng đập) để điều tiết lượng nước cho tháng mùa khơ đảm bảo dòng chảy môi trường sông - Theo kịch BĐKH lưu lượng nước dòng chảy trung bình tương ứng với tần suất 85% có tăng lượng tăng không đáng để; 21 chủ yếu lưu lượng tăng tháng mùa mưa, mùa kiệt thay đổi 4.3 Áp dụng mơ hình MIKE 11 tính lan truyền mặn vùng hạ lưu sông Cu Đê theo kịch BĐKH NBD 4.3.1 Xây dựng kịch BĐKH NBD 4.3.2 Tính tốn xâm nhập mặn tương ứng với KB BĐKH NBD Mô thủy lực, xâm nhập mặn tương ứng với năm đại diện năm 2013 (năm chọn để tính tốn kịch nền), biên lưu lượng vị trí ngã ba suối Cậy tương ứng với kịch Mơ dự báo q trình xâm nhập mặn hạ lưu sông Cu Đê ứng với kịch BĐKH NBD thể sau: 30 25 Độ mặn (0/00) 20 15 10 Khoảng cách (m) 750 1500 2250 3000 3750 4500 5250 5809 6587 7307 7961 8711 8983 9728 10428 11088 11633 12175 12966 13500 13685 13800 13950 Độ mặn KB Độ mặn KB 2A Độ mặn KB 2B Độ mặn KB 2C Độ mặn KB Độ mặn KB K Hình 4-5: Diễn biến xâm nhập mặn lớn sông Cu Đê ứng với kịch BĐKH NBD Bảng 4-8: Kết độ mặn ứng với kịch BĐKH NBD Phò Nam Vị Trí KB1 KB2A KB2B KB2C KB3 KB4 Phò Nam (0/00) 8,619 8,269 8,647 8,302 8,075 7,489 22 Nhận xét: - Diễn biến đường mực nước dọc sơng Cu Đê có xu hướng nằm ngang theo kịch Tại vị trí ngã ba Suối Cậy (ví trí lý trình mơ hình) kịch 2B, 2C, 3, 4, đường mực nước có xu hướng tăng so với kịch biên lưu lượng đầu vào tăng (lượng mưa tăng) Đường mực nước kịch 2A, 2C, 3, có xu hướng tăng so với kịch mực nước biển theo kịch tăng - Ta thấy độ mặn ứng với kịch BĐKH giai đoạn 2016-2035, 20462065 2080-2099 có xu hướng giảm so với kịch nền, độ mặn chịu tương tác dòng chảy thượng nguồn nước biển dâng, nhiên BĐKH làm cho dòng chảy thượng nguồn có xu hướng gia tăng theo kịch BĐKH, việc tương tác gia tăng lưu lượng mực nước biển dâng nghịch biến độ mặn theo kịch BĐKH nước biển dâng tăng giảm khơng theo quy luật 4.4 Đề xuất quy hoạch công trình phục vụ cấp nước sinh hoạt sơng Cu Đê - Giai đoạn 1: Đến năm 2020, xây dựng Nhà máy nước Hòa Liên với cơng suất 120.000 m3/ngày (lưu lượng nước thô cần 1,38 m3/s) với giải pháp xây dựng đập sơng Cu Đê vị trí hạ lưu ngã ba suối Cậy để tận dụng bổ sung thêm nguồn nước từ nhánh suối Cậy nhánh suối nhỏ khác để đảm bảo lưu lượng nước thơ cung cấp cho Nhà máy nước Hòa Liên Ngồi cần phải nâng công suất nhà máy nước Cầu Đỏ thêm khoảng 60.000 m3/ngày để đảm bảo nhu cầu cơng suất 386.000 m3/ngày cung cấp nước an tồn cho thành phố - Giai đoạn 2: Đến năm 2030, nâng cơng suất Nhà máy nước Hòa Liên thêm 120.000 m3/ngày (tổng lưu lượng nước thô cần 2,77 m3/s), đồng thời xây dựng đập sơng Bắc nhằm mục đích tạo hồ trữ nước 23 để đảm bảo công suất tăng gấp đơi nhà máy Hòa Liên Với giải pháp tạo hồ chứa nước với dung tích lên đến 42,5 triệu m3 (cao trình đỉnh đập 45 m) [16], hồ có nhiệm vụ trữ nước tháng mùa mưa (từ tháng đến tháng 12), xả nước bổ sung sông tháng mùa kiệt (từ tháng đến tháng 8) Ngoài cần phải tiếp tục nâng công suất Nhà máy nước Cầu Đỏ khai thác nguồn nước khác để đảm bảo nhu cầu cơng suất trung bình 697.000 m3/ngày cung cấp nước an toàn cho toàn thành phố KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Đánh giá trữ lượng chất lượng nguồn nước sơng Cu Đê có vai trò quan trọng quy hoạch phát triển thành phố Đà Nẵng tương lai Qua trình thực đề tài, tác giả đưa số kết luận sau: Trữ lượng nguồn nước sông Cu Đê biến động mạnh theo mùa Mùa khơ, lưu lượng dòng chảy trung bình 1,441 m3/s mùa mưa 58,117 m3/s Tổng lượng dòng chảy sơng Cu Đê có xu hướng tăng theo kịch BĐKH NBD, cụ thể là: Wnền < W2016-2035 < W2046-2065 < W2080-2099 Tuy nhiên, vào tháng tháng 8, tổng lượng dòng chảy có xu hướng giảm khơng đáng kể Áp dụng mô dự báo cho kịch ảnh hưởng BĐKH NBD cho thấy độ mặn hạ lưu có xu hướng giảm so với kịch lượng giảm không đáng kể Quy hoạch nguồn nước sông Cu Đê nguồn cung cấp nước cho thành phố Đến năm 2020 cung cấp 31% nhu cầu sử dụng nước sinh hoạt; đến năm 2030 cung cấp (60 – 71)% nhu cầu sử dụng nước sinh hoạt toàn thành phố Kiến nghị: 24 Từ kết nghiên cứu ban đầu nguồn nước sông Cu Đê, tác giả đề xuất số kiến nghị sau: Kết đánh giá trạng dự báo nguồn nước sông Cu Đê cho thấy, cần xây dựng đập trữ nước ngăn mặn sông để đảm bảo cung cấp nước phục vụ sinh hoạt thành phố Đồng thời, để đảm bảo an toàn nguồn nước cấp cho nhu cầu sinh hoạt thành phố, cần kết hợp nhóm giải pháp phi cơng trình (VD: nâng cao nhận thức doanh nghiệp cộng đồng tiết kiệm nguồn nước) nhằm đem lại hiệu cao Chính quyền Thành phố Đà Nẵng cần thỏa thuận với Nhà đầu tư (Geruco Sông Kone) việc dừng xây dựng dự án thủy điện Sông Nam – Sông Bắc phải ưu tiên mục tiêu cấp nước sinh hoạt mục tiêu phát điện nguồn nước Sơng Cu Đê nguồn nước phục vụ cấp nước sinh hoạt thành phố Các cấp, ngành quan tâm đến vấn đề xâm nhập mặn tương lai BĐKH NBD tạo nên, từ có mục tiêu giải pháp qui hoạch chiến lược cách khoa học, phù hợp với diễn biến BĐKH lưu vực sông Thành Phố Đằ Nẵng nhằm đảm bảo an ninh nguồn nước phục vụ phát triển kinh tế xã hội Đề tài thực thời gian ngắn (6 tháng), số liệu quan trắc trữ lượng chất lượng nước sông Cu Đê chưa đồng liên tục, kịch BĐKH NBD chưa mang đặc thù riêng thành phố Đà Nẵng nên kết khơng tránh khỏi sai số Do đó, cần có nghiên cứu để phát triển kết nghiên cứu ban đầu đề tài đưa dự báo xác theo thời gian không gian lưu vực sông Cu Đê ... STT Tên sơng Lý trình Hệ số nhám (n) Cu Đê 14000 0.03 Cu Đê 12000 0.03 Cu Đê 10000 0.03 Cu Đê 8000 0.03 Cu Đê 6000 0.03 Cu Đê 4000 0.03 Cu Đê 2000 0.03 Cu Đê 0.03 Bảng 3-9: Kết thông số hệ số... max Cu Đê 14000 350 400 Cu Đê 12000 300 350 17 STT Tên sơng Lý trình Hệ số khuếch Hệ số khuếch tán tán max Cu Đê 10000 250 300 Cu Đê 8000 200 250 Cu Đê 6000 150 200 Cu Đê 4000 125 150 Cu Đê 2000... điểm khí hậu - thủy văn 2.1.6 Các sơng thuộc hạ lưu sông Vu Gia 2.1.7 Lưu vực sông Cu Đê 2.1.7.1 Giới thiệu lưu vực sông Cu Đê Lưu vực Cu Đê thuộc sườn phía tây đèo Hải Vân, phía đơng giáp vịnh