MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN ĐẶC ĐIỂM LƯU VỰC SÔNG THU BỒN 3 1.1. ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÍ TỰ NHIÊN LƯU VỰC SÔNG THU BỒN 3 1.1.1. Ví trí địa lý 3 1.1.2. Địa hình và địa mạo 4 1.1.3. Thổ nhưỡng và thực vật 4 1.1.4. Đặc điểm khí tượng - thủy văn 4 1.1.5. Mạng lưới sông ngòi trên lưu vực 7 1.1.6. Tình hình lũ lụt trên lưu vực sông Thu Bồn 8 1.1.7. Đặc điểm kinh tế - xã hội 12 1.2. TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN, THỦY LỢI HIỆN CÓ TRÊN LƯU VỰC 14 1.2.1. Tổng quan các công trình hồ chứa trên lưu vực 14 1.2.2. Giới thiệu hồ thủy điện Sông Tranh 2 16 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 18 2.1. LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA HỒ ĐẾN DÒNG CHẢY LŨ 18 2.1.1. Phương pháp thống kê, xử lý số liệu 18 2.1.2. Phương pháp mô hình hóa 19 2.1.3. Lựa chọn phương pháp đánh giá ảnh hưởng của hồ tới dòng chảy lũ 19 2.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH NAM, HEC – RESSIM 20 2.2.1. Cơ sở lý thuyết mô hình NAM 21 2.2.2. Mô hình HEC – RESSIM 28 CHƯƠNG 3. ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA HỒ CHỨA ĐẾN DÒNG CHẢY LŨ LƯU VỰC SÔNG THU BỒN 35 3.1. HỆ THỐNG HỒ CHỨA LỰA CHỌN ĐỂ ĐÁNH GIÁ 35 3.1.1. Tiêu chí lựa chọn 35 3.1.2. Hồ chứa được lựa chọn 36 3.2. ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA HỒ CHỨA ĐẾN DÒNG CHẢY LŨ TRƯỚC VÀ SAU KHI CÓ HỒ 36 3.2.1. Khôi phục dòng chảy lũ bằng mô hình NAM 37 3.2.2. Đánh giá ảnh hưởng của hồ chứa đến dòng chảy lũ trước và sau khi có hồ 44 3.3. MÔ PHỎNG LŨ BẰNG MÔ HÌNH HEC – RESSIM LƯU VỰC SÔNG THU BỒN 47 3.3.1. Thiết lập sơ đồ tính toán và quá trình hiệu chỉnh kiểm định mô hình HEC – RESSIM 47 3.3.2. Mô phỏng lũ bằng mô hình HEC - RESSIM 50 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 PHỤ LỤC 61 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Bản đồ lưu vực sông Thu Bồn 3 Hình 2.1. Cấu trúc của mô hình NAM 22 Hình 2.2. Mô hình nhận thức của mô hình NAM 24 Hình 2.3. Mô hình tính toán của mô hình NAM 25 Hình 2.4. Sơ đồ tổng quát các môđun của mô hình HEC - RESSIM 30 Hình 2.5. Môđun thiết lập lưu vực 30 Hình 2.6. Môđun tạo mạng lưới hồ 31 Hình 2.7. Môđun mô phỏng 32 Hình 3.1. Sơ đồ chia lưu vực con lưu vực sông Thu Bồn 38 Hình 3.2. Phần code khai báo của mô hình 39 Hình 3.3. Phần code tính toán các thành phần dòng chảy của mô hình diễn ra trong 5 bể chứa. 40 Hình 3.4. Phần code tính toán các thành phần của mô hình trong bể chứa diễn toán và chỉ tiêu Nash- Sutcliffe 40 Hình 3.5. Kết quả hiệu chỉnh tại trạm thủy văn Nông Sơn năm 2010 41 Hình 3.6. Kết quả kiểm định mô hình tại trạm thủy văn Nông Sơn năm 2009 42 Hình 3.7. Kết quả hoàn nguyên dòng chảy tại trạm Nông Sơn và so sánh với số liệu thực đo trận lũ tháng 10 năm 2012 43 Hình 3.8. Kết quả hoàn nguyên dòng chảy tại trạm Nông Sơn và so sánh với số liệu thực đo trận lũ tháng 11 năm 2013 44 Hình 3.9. Đường tần suất dòng chảy lũ thực tại trạm Nông Sơn 45 Hình 3.10. Đường tần suất dòng chảy lũ tại trạm Nông Sơn (có 2 đỉnh lũ hoàn nguyên năm 2012 và 2013) 46 Hình 3.11. Sơ đồ hệ thống hồ chứa và các nút mạng tính toán trên lưu vực sông Thu Bồn 47 Hình 3.12. Sơ đồ hệ thống trong module hệ thống hồ chứa reservoir network 48 Hình 3.13. Biểu đồ so sánh lưu lượng tại Nông Sơn năm 2009 49 Hình 3.14. Biểu đồ so sánh lưu lượng tại Nông Sơn năm 2010 50 Hình 3.15. Đường tần suất dòng chảy lũ trạm Nông Sơn 52 Hình 3.16. Sơ đồ hệ thống trong module hệ thống hồ chứa reservoir network 54 Hình 3.17. Đặc tính hồ Sông Tranh 2 55 Hình 3.18. Đường quá trình vận hành hồ thủy điện Sông Tranh 2 56 Hình 3.19. Đường quá trình cắt lũ năm 2007 tại trạm Nông Sơn 56 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Danh sách trạm khí tượng - thủy văn trên lưu vực sông Thu Bồn 5 Bảng 1.2. Tần suất lưu lượng đỉnh lũ lớn nhất trạm thuỷ văn Nông Sơn 9 Bảng 1.3. Đặc trưng trận lũ từ 18-20/XI/1998 10 Bảng 1.4. Đặc trưng trận lũ XI/1999 11 Bảng 1.5. Đặc trưng trận lũ XI/2007 12 Bảng 1.6. Thống kê một số hồ chứa nước ở Quảng Nam 15 Bảng 1.7. Thông số hồ Sông Tranh 2 16 Bảng 1.8. Quan hệ Z-F-W hồ chứa thủy điện Sông Tranh II 17 Bảng 3.1. Hồ chứa được lựa chọn 36 Bảng 3.2. Bảng tính trọng số mưa tại các lưu vực con của lưu vực Thu Bồn 38 Bảng 3.3. Bộ thông số mô hình Nam 43 Bảng 3.4. Bảng so sánh kết quả hoàn nguyên và thực đo tại trạm Nông Sơn 44 Bảng 3.5. Đánh giá chỉ số Nash cho kết quả hiệu chỉnh 49 Bảng 3.6. Bộ thông số mô hình 49 Bảng 3.7. Đánh giá chỉ số Nash cho kết quả kiểm định 50 Bảng 3.8. Mực nước đón lũ hồ Sông Tranh 2 53 Bảng 3.9. So sánh lưu lượng cắt lũ tại trạm Nông Sơn trận lũ năm 2007 57 BẢNG KÝ HIỆU VIẾT TẮT KTTV Khí tượng Thủy văn MNC Mực nước chết MNGC Mực nước gia cường MNĐL Mực nước đón lũ MNTK Mực nước thiết kế MN kiểm tra Mực nước kiểm tra Nlm Công suất lắp máy QTVH Quy trình vận hành Wtb Dung tích toàn bộ Whi Dung tích hữu ích 1 MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Sông ngòi là một nguồn tài nguyên vô giá, nó không chỉ có vai trò vận chuyển nước mà còn đem lại cho con người những lợi ích to lớn trong nhiều lĩnh vực từ đời sống đến các hoạt động sản xuất. Tuy nhiên nó cũng tạo ra các thiên tai như 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 hưởng của hiện tượng 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 miền Trung. Toàn bộ lưu vực nằm ở sườn Đông của dãy Trường Sơn, có diện tích lưu vực là 4256 km 2 phía Tây giáp với dãy Trường 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 được đánh giá giàu tiềm năng thủy điện, tuy nhiên cũng là nơi mà hàng năm lũ lụt thường xuyên xảy ra, gây thiệt hại nặng nề cho nhân dân địa phương. Lũ lụt trên lưu vực sông Thu Bồn diễn biến khá phức tạp, do ảnh hưởng của bão kết hợp với hoạt động không khí lạnh thường gây mưa lớn trên diện rộng, thêm vào đó địa hình dốc nên khả năng tập trung nước nhanh, chỉ có phần thượng lưu và hạ lưu mà không có đoạn trung lưu nên lũ diễn ra rất ác liệt, lên nhanh và xuống nhanh, cường suất lũ lớn, đã gây thiệt hại nặng nề cả về con người và vật chất của tỉnh. Trước tình hình như vậy, việc nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của các công trình thuỷ lợi, thuỷ 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 lưu 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 thuỷ lợi, thuỷ điện đến tình hình lũ lụt lưu vực sông Thu Bồn” làm luận văn tốt nghiệp của mình. Kết quả của nghiên cứu sẽ là cơ sở quy hoạch phòng chống lũ cho lưu vực cũng như là tài liệu tham khảo tốt cho các nhà hoạch định chính sách và ra quyết định ở địa phương. 2 2. Mục đích của luận văn - Đánh giá ảnh hưởng của hồ chứa tới dòng chảy lũ lưu vực sông Thu Bồn. - Nghiên cứu mô phỏng dòng chảy lũ trên lưu vực sông Thu Bồn bằng mô hình HEC - RESSIM. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng: Dòng chảy lũ trên lưu vực sông Thu Bồn. - Phạm vi nghiên cứu: Lưu vực sông Thu Bồn thuộc địa phận tỉnh Quảng Nam. - Phương 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 chương như sau: Chương 1. Tổng quan đặc điểm lưu vực sông Thu Bồn. Chương 2. Cơ sở lý thuyết. Chương 3. Đánh giá ảnh hưởng của hồ chứa đến dòng chảy lũ lưu vực sông Thu Bồn. 3 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN ĐẶC ĐIỂM LƯU VỰC SÔNG THU BỒN 1.1. ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÍ TỰ NHIÊN LƯU VỰC SÔNG THU BỒN 1.1.1. Ví trí địa lý Sông Thu Bồn là một sông lớn thuộc tỉnh Quảng Nam và cũng là một trong những con sông lớn trong các tỉnh duyên hải Trung Bộ, trải ra trong phạm vi từ 14 0 48’ – 15 0 50’ vĩ độ Bắc và 107 0 57’ – 108 0 25’ kinh độ Đông, hợp thành dòng chính Thu Bồn và các sông nhánh Vu Gia, Ly Ly, Túy Loan Hình 1.1. Bản đồ lưu vực sông Thu Bồn Lưu vực sông Thu Bồn là lưu vực sông lớn của tỉnh Quảng Nam và cũng là một trong những hệ thống sông chính của miền Trung. Toàn bộ lưu vực nằm ở sườn Đông của dãy Trường Sơn, có diện tích lưu vực là 4256 km 2 phía Tây giáp với dãy 4 Trường Sơn, phía Tây Nam giáp tỉnh Kon Tum, phía Đông giáp biển Đông, phía Đông Nam giáp tỉnh Quảng Ngãi (hình 1.1). 1.1.2. Địa hình và địa mạo Địa hình trong lưu vực phần lớn là đồi núi, riêng phần hạ lưu sông giáp biển là đồng bằng. Phần phía Bắc là những dãy núi cao chạy song song với dãy Bạch Mã, kéo dài từ Đông sang Tây với một số đỉnh cao trên 100m (Núi Mang 1708m, Bà Nà 1483m); phía Tây là dãy Trường Sơn Nam với một số đỉnh cao trên 200m (A Tuất 2500m, Lum Heo 2045m, Tion 2032m ); phía Nam là khối núi Kon Tum thuộc dãy Trường sơn với đỉnh Ngọc Linh cao 2598m, chạy ra tới biển. Như vậy, lưu vực hệ thống sông Thu Bồn được bao bọc bởi các dãy núi cao ở ba phía, Bắc, Tây và Nam. Chuyển tiếp từ vùng núi cao xuống đồng bằng là vùng trung du với những đồi núi thấp có độ cao (100 - 800m). Vùng đồng bằng hẹp có địa hình thấp dưới 30m, phân bố ở một số huyện thuộc địa phận tỉnh Quảng Nam (Đại Lộc, Duy Xuyên, Điện Bàn, Thăng Bình, Hội An) và thành phố Đà Nẵng (huyện Hòa Vàng, các quận Ngũ Hành Sơn và Hải Châu). Tiếp giáp với biển là những dải cát có những cồn cát cao hơn 10m. 1.1.3. Thổ nhưỡng và thực vật Đất được phát tiển trên các loại đá mẹ, gồm các loại chính: nhóm đất mùn trên núi cao; nhóm đất feralit phát triển đá mác ma và các loại đá khác, phân bố rộng rãi ở vùng đồi núi thấp; đất phù sa; đất phèn đất mặn; đất cát biển và đất xói mòn từ sỏi đá. Thực vật trong lưu vực khá phong phú và đa dạng, gồm kiểu rừng kín thường xanh ẩm á nhiệt đới phân bố ở độ cao trên 1000m; kiểu rừng kín lá rụng hơi ẩm nhiệt đới; kiểu rừng cây thưa, lá rộng hơi khô nhiệt đới và kiểu rừng cây là kim hơi khô nhiệt đới. Ngoài ra, còn có các trảng cỏ, cây bụi. Rừng bị tàn phá, khai thác thiếu quy hoạch. Tính đến năm 2006, diện tích rừng trong tỉnh Quảng Nam khoảng 457,7.10 3 ha, trong đó rừng tự nhiên 396,3.10 3 ha, rừng trồng 61,4.10 3 ha, tỷ lệ che rừng phủ khoảng 43,9% . 1.1.4. Đặc điểm khí tượng - thủy văn  Mạng lưới quan trắc 5 Trong lưu vực nghiên cứu có 2 trạm đo các yếu tố khí tượng: một trạm đo đại diện cho vùng đồng bằng là trạm Đà Nẵng, một trạm đại diện cho vùng miền núi là trạm Trà My và 12 trạm đo mưa. Trên hệ thống sông Thu Bồn có 5 trạm đo thuỷ văn, trong đó có 1 trạm đo dòng chảy và mực nước là trạm thủy văn Nông Sơn, 1 trạm đo mực nước hạ lưu vùng ảnh hưởng triều là trạm thủy văn Câu Lâu. Bảng 1.1. Danh sách trạm khí tượng - thủy văn trên lưu vực sông Thu Bồn Yếu tố quan trắc Tên trạm Sông Mưa H Q Các yếu tố khác Nông Sơn Thu Bồn X X X Cầu Lâu Thu Bồn X X Giao Thủy Thu Bồn X X X Vĩnh Diện Thu Bồn X X Hội An Thu Bồn X X Sơn Tân Thu Bồn X X Hiệp Đức Thu Bồn X Quế Sơn Thu Bồn X Khâm Đức Thu Bồn X Trà Mi Thu Bồn X An Hòa Thu Bồn X Đà Nẵng Thu Bồn X  Khí tượng Do nằm ở phía Nam dãy Bạch Mã và phía Đông dãy Trường Sơn Nam, nên khí hậu trong lưu vực hệ thống sông Thu Bồn cũng có đặc điểm chung của khí hậu vùng Nam Trung Bộ với mùa Đông không lạnh, nắng nhiều, chịu ảnh hưởng bởi gió Tây khô nóng, mùa mưa vào cuối Hè, đầu mùa Đông. Lượng bức xạ tổng cộng trung bình năm khoảng 140-150kcal/cm 2 . Cân bằng bức xạ trung bình năm khoảng 75-100 kcal/cm 2 . Số giờ nắng trung bình năm biến đổi trong phạm vi từ 1800 giờ ở vùng núi cao đến hơn 2000 giờ ở vùng đồng bằng ven biển. [...]... SỞ LÝ THUYẾT 2.1 LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA HỒ ĐẾN DÒNG CHẢY LŨ Đánh giá được ảnh hưởng của hồ tới dòng chảy lũ chính là đánh giá, nhận xét các đặc trưng lũ trước và sau khi có hồ hay đánh giá đặc trưng lũ trong trường hợp không có hồ hoạt động hoặc có hồ hoạt động Các đặc trưng lũ được đưa ra để đánh giá là tổng lượng lũ, biên độ lũ, thời gian lũ lên, chân lũ lên, thời gian lũ xuống,... thiết lập lưu vực: cung cấp 1 sườn chung để thiết lập và định nghĩa lưu vực nghiên cứu cho các ứng dụng khác nhau Một lưu vực bao gồm hệ thống sông suối, các công trình thu lợi (hồ chứa, đập chắn, dẫn dòng), vùng ảnh hưởng ngập lụt và hệ thống các tram quan trắc đo đạc thu văn, khí tượng Trong môđun này khi tổng hợp các hạng mục thì phải mô tả được tính chất vật lý của lưu vực Ta có thể nhập các bản... công trình thu lợi trong lưu vực sông Thu Bồn để sử dụng một cách có hiệu quả cho cấp nước tưới, dân sinh kinh tế, cải tạo môi trường, phát triển thu sản vùng hạ lưu sông Thu Bồn  Các thông số về hồ chứa Các thông số về hồ thủy điện Sông Tranh 2 được thể hiện như bảng dưới đây: Bảng 1.7 Thông số hồ Sông Tranh 2 TT Thông số Đơn vị Sông Tranh 2 I Thông số hồ chứa 1 Diện tích lưu vực Flv Km2 1100 2 Lưu. .. theo các cấp : 19 phụ lưu cấp I, 36 phụ lưu cấp II, 22 phụ lưu cấp III và 2 phụ lưu cấp IV Sự sắp xếp của các dãy núi đã tạo ra hướng dốc chính của địa hình lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn là hướng Tây Nam - Đông Bắc, và dòng chính sông Thu Bồn có hướng chảy chính Tây Nam - Đông Bắc ở phần thượng, trung du và chuyển hướng chảy Tây - Đông ở vùng hạ du lưu vực Vì vậy hệ số uốn khúc của các sông lớn trên lưu. .. liệu để có thể đánh giá khách quan bằng phương pháp thống kê, xử lý số liệu Vì vậy, luận văn đã sử dụng phương pháp mô hình hóa để thực hiện mục tiêu nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của hồ chứa tới dòng chảy lũ lưu vực sông Thu Bồn 2.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH NAM, HEC – RESSIM Mục tiêu chính xây dựng mô hình: Xây dựng mô hình NAM để tính toán hoàn nguyên dòng chảy lũ đến trạm sau hồ chứa Mô hình HEC - RESSIM... (Q-t), quá trình đầu vào này ta thu được sau khi sử dụng mô hình NAM (mô hình mưa-dòng chảy) Mô hình NAM khôi phục số liệu dòng chảy đến trong các đoạn sông trước khi đến hồ Dựa vào thông số của công trình xả lũ, quá trình lũ đến, thông quá quá trình 20 điều tiết lũ của nhà máy và ta đưa ra được phương thức vận hành hồ chứa đạt hiệu quả cao nhất, tránh được lũ và đảm bảo an toàn cho hạ lưu và công trình, ... lưu vực sấp xỉ 2 như dòng chính 1,86, sông Bung 2,02, sông Tĩnh Yên 2,67 Địa hình núi đồi chiếm tỷ trọng diện tích khá lớn (trên 60%) nên độ cao bình quân lưu vực 552m, độ dốc bình quân lưu vực 25% thu c vào loại lớn nhất so với các lưu vực sông dải duyên hải Việt Nam Mạng lưới sông suối trong lưu vực sông Thu Bồn kém phát triển với mật độ lưới sông 0,47 km/km2 Phần thượng du lưu vực độ dốc địa hình. .. kiện địa hình dốc, mạng lưới sông suối phát triển tỏa tia, mức độ tập trung mưa lớn cả về lượng lẫn về cường độ trên phạm vi rộng nên lũ trên các sông suối của lưu vực sông Thu Bồn mang đậm tính chất lũ núi với các đặc trưng: cường suất lũ lớn, thời gian lũ ngắn, đỉnh lũ nhọn, biên độ lũ lớn Hàng năm trên sông Thu Bồn xuất hiện 4 – 5 trận lũ, năm nhiều nhất có 7- 8 trận lũ, lũ lớn nhất trong năm thường... trong tháng X và XI Hình thế thời tiết chủ yếu mưa sinh lũ trên lưu vực là bão (chiếm khoảng 55% tần xuất), không khí lạnh (chiếm khoảng 23%) đây cũng chính là nguyên nhân gây lũ đặc biệt lớn 1.1.5 Mạng lưới sông ngòi trên lưu vực [2] Với hình dạng lưu vực hình bầu nên mạng lưới sông trên lưu vực Thu Bồn phát triển tới các phụ lưu cấp IV và trong tổng số 78 phụ lưu có chiều dài sông chính lớn hơn 10km... hiện đánh giá ảnh hưởng của hồ chứa tới dòng chảy lũ theo các phương pháp được nêu trên, cần dựa vào nhiều yếu tố, nhưng quan trọng nhất là số liệu 19 Trên lưu vực sông Thu Bồn có rất nhiều hồ chứa nhưng chủ yếu là các hồ chứa thủy lợi vừa và nhỏ có dung tích hữu ích nhỏ hơn 10 triệu m3 Trong luận văn tiến hành lựa chọn các hồ chứa tiêu biểu có tác động lớn đến dòng chảy lũ xuống hạ lưu để đưa vào mô hình . 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 luận văn tốt nghiệp của mình. Kết quả của nghiên cứu sẽ là cơ. lũ lưu vực sông Thu Bồn. - Nghiên cứu mô phỏng dòng chảy lũ trên lưu vực sông Thu Bồn bằng mô hình HEC - RESSIM. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng: Dòng chảy lũ trên lưu vực sông Thu. vậy, việc nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng 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 lưu vực là rất