Đánh giá ảnh hưởng tác động của đập dâng Vĩnh Điện đến xâm nhập mặn trên lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn

Bài viết Đánh giá ảnh hưởng tác động của đập dâng Vĩnh Điện đến xâm nhập mặn trên lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn đánh giá diễn biến xâm nhập mặn vùng hạ lưu sông VGTB khi có đập ngăn mặn trên sông Vĩnh Điện, và có xét đến sự vận hành của hồ chứa nhà máy thủy điện thượng nguồn làm cơ sở để Quảng Nam và Đà Nẵng có giải pháp hài hòa, nhằm giảm thiểu thiệt hại do nhiễm mặn gia tăng trong vùng.

66 Tô Thúy Nga ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG TÁC ĐỘNG CỦA ĐẬP DÂNG VĨNH ĐIỆN ĐẾN XÂM NHẬP MẶN TRÊN LƯU VỰC SÔNG VU GIA - THU BỒN ASSESSING THE IMPACTS OF VINH DIEN DAM ON SALINITY INTRUSION IN THE VU GIA - THU BON RIVER BASIN Tô Thúy Nga Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng; tothuyngadn@gmail.com Tóm tắt - Trong năm gần đây, ảnh hưởng nhiều yếu tố biến đổi khí hậu (BĐKH) hồ chứa thủy điện phía thượng nguồn vận hành … nên tượng nhiễm mặn hạ lưu sông Vu Gia - Thu Bồn (VGTB) trở nên gay gắt Cấp bách nữa, nhiễm mặn sông Vĩnh Điện gần lên mức cảnh báo, khiến trạm bơm dùng phục vụ nước tưới cho 2.150 nông nghiệp huyện Duy Xuyên, Điện Bàn Hội An Hiện nay, để có đủ nước cho sản xuất, tỉnh Quảng Nam chấp thuận cho xây dựng tuyến đập tạm sông Vĩnh Điện vị trí trạm bơm Tứ Câu Phía sơng Hàn giống sông Vĩnh Điện nhiễm mặn, lại tăng bị giảm nguồn nước đẩy mặn từ sông Vĩnh Điện Nghiên cứu đánh giá diễn biến xâm nhập mặn vùng hạ lưu sơng VGTB có đập ngăn mặn sơng Vĩnh Điện, có xét đến vận hành hồ chứa nhà máy thủy điện thượng nguồn làm sở để Quảng Nam Đà Nẵng có giải pháp hài hòa, nhằm giảm thiểu thiệt hại nhiễm mặn gia tăng vùng Abstract - In recent years, because of many factors, particularly climate change and the operation of hydroelectric reservoirs in the upstream, the salinity intrusion in Vu Gia-Thu Bon (VGTB) downstream has become terrible Critically, in Vinh Dien (VD) river, it caused such a big problem that pump station could not provide water for more than 2,150 agricultural of Duy Xuyen, Dien Ban districts and Hoi An town At present, in order to have sufficient water for agriculture, Quang Nam (QN) province has approved of the construction of an embankment and bamboo pole dam on VD river at Tu Cau pumping station In Danang, the salinity intrusion in Han river is also higher because the water diminishes from VD river This research assesses the process of salinity intrusion in Vu Gia-Thu Bon rivers with the appearance of Vinh Dien dam in the context of hydroelectric reservoir operation and provides the needed information for Quang Nam province and Danang city to adopt an appropriate measure to decrease the negative effect from salinity intrusion Từ khóa - xâm nhập mặn; sông Vu Gia –Thu Bồn; đập Vĩnh Điện, mô hình, MIKE Key words - salinity intrusion; Vu Gia – Thu Bon river; Vinh Dien dam, model, MIKE Đặt vấn đề Sông Vĩnh Điện nối liền hai sông Vu Gia Thu Bồn, chịu tác động ảnh hưởng lan truyền mặn từ Cửa Hàn phần tác động Cửa Đại, tượng nhiễm mặn sông Vĩnh Điện gần lên mức cảnh báo, làm ảnh hưởng đến trạm bơm phục vụ nước tưới cho 2.150 nông nghiệp huyện Duy Xuyên, thị xã Điện Bàn thành phố Hội An Hiện tại, để có đủ nước cho sản xuất nông nghiệp, nguồn vốn nghiệp hàng năm, UBND tỉnh Quảng Nam chấp thuận cho xây dựng tuyến đập (tạm) đất đắp cọc tre sơng Vĩnh Điện vị trí trạm bơm Tứ Câu thống sông Vu Gia - Thu Bồn trước sau có đập Vĩnh Điện, số liệu thủy văn chọn năm ứng với tần suất mùa kiệt 95% qua tính tốn tương ứng với năm 1998 Hình Đập ngăn mặn Vĩnh Điện đắp hàng năm Tuyến đập có phần phát huy nhiệm vụ trước mắt ngăn mặn giữ để phục vụ sản xuất đời sống người dân mùa khô năm Nghiên cứu đánh giá mức độ ảnh hưởng đập ngăn mặn đến xâm nhập mặn hạ lưu hệ Nội dung nghiên cứu 2.1 Thiết lập mô hình thủy văn Sử dụng mơ hình thủy văn MIKE NAM để mơ tính tốn dịng chảy đến cho lưu vực khơng có số liệu thực đo Xây dựng thơng số mơ hình từ số liệu dịng chảy đến trạm thủy văn Nông Sơn, Thành Mỹ với số liệu thủy văn hồ Sông Bung, A Vương Dữ liệu đầu vào * Số liệu mưa, bốc trạm lưu vực Vu Gia Thu Bồn: Sử dụng tài liệu mưa từ năm 1980 đến 2010 trạm Nông Sơn, Thành Mỹ, Khâm Đức, Trà My, Hiệp Đức Tiên Phước * Số liệu dịng chảy: Trạm Nơng Sơn Thành Mỹ Lưu vực Thành Mỹ sử dụng trạm đo mưa lưu vực Khâm Đức Thành Mỹ, trọng số mưa tính tốn thử dần theo tỷ số trạm cho hiệu chỉnh kiểm định đáp ứng đủ độ tin cậy cần thiết Lưu vực Nơng Sơn với diện tích 3.150 km2, dùng số liệu mưa trạm: Trà My, Tiên Phước, Hiệp Đức, Nông Sơn, Khâm Đức Thành Mỹ - Bộ thơng số tìm sau hiệu chỉnh kiểm định mơ hình từ năm 1980-1995 1996-2010 cho hệ số NASH hệ số tương quan Bảng So sánh với tiêu đánh giá kết cho ta độ tin cậy đủ để sử dụng tính tốn ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 5(114).2017-Quyển khôi phục lưu lượng dòng chảy đến cho tiểu lưu vực cịn lại lưu vực sơng Vu Gia Thu Bồn làm biên cho mơ hình thủy lực Bảng Chỉ số đánh giá độ tin cậy mơ hình NAM 67 Đối với hệ thống hồ chứa phát điện, tồn mối quan hệ thuỷ văn, thuỷ lợi thuỷ lực phức tạp nên công suất đảm bảo kho nước hệ thống, dung tích hiệu dụng Vh (hay độ sâu cơng tác hct) định phụ thuộc vào lưu lượng đến hồ, lưu lượng xả qua tuốc-bin, mực nước thượng lưu mực nước hạ lưu hồ: NPJ = f( QX(j-1)(t), qtbj(t), Zj(t), Zhj(t)) (1) Trong : QX(j-1)(t): q trình lưu lượng xả từ hồ chứa thứ (j-1); qtbj(t): trình lưu lượng xả qua tuốc-bin từ hồ chứa thứ j; Zj(t) : trình thay đổi mực nước hồ chứa thứ j; Zhj(t) : trình thay đổi mực nước hạ lưu hồ chứa thứ j - Mơ hình thiết lập điều hành hệ thống hồ chứa lớn lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn A Vương, Đăk Mi 4, Sông Tranh 2, Sông Bung Sông Bung - Mạng lưới sông hệ thống hồ chứa lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn lập mơ hình HEC-RESSIM sau: S Bung A Vương S Bung DakMi Hình Hiệu chỉnh mơ hình lưu vực Nơng Sơn S Tranh Hình Thiết lập sơ đồ mô vận hành hệ thống hồ chứa thủy điện HEC-RESSIM Q (m3/s) 2500 Lưu lượng đến điều tiết qua thủy điện Sông Tranh Đăk Mi 2000 Qden ST Qdt ST 1500 Qden ĐM 1000 Qdt ĐM 500 12/27/98 11/27/98 10/28/98 9/28/98 8/29/98 7/30/98 6/30/98 5/31/98 5/1/98 4/1/98 3/2/98 1/1/98 Hình Hiệu chỉnh mơ hình lưu vực Thành Mỹ 2.2 Thiết lập mơ hình vận hành điều tiết liên hồ chứa thủy điện lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn a) Tính tốn lưu lượng xả phát điện qua hồ chứa hệ thống lưu vực VGTB mô hình HEC-RESSIM 1/31/98 Hình Thiết lập sơ đồ mô vận hành hệ thống hồ chứa thủy điện HEC-RESSIM 2.3 Thiết lập mơ hình thủy lực, xâm nhập mặn + Sơ đồ thủy lực mạng lưới sông Vu Gia – Thu Bồn bao gồm: Trên sông Vu Gia với chiều dài 77.465 m: 119 mặt cắt 68 Tô Thúy Nga Sông Thu Bồn với chiều dài 65.598 m: 92 mặt cắt Sông Quảng Huế chiều dài 5.404 m: 27 mặt cắt Sông Bà Rén với chiều dài 29.295 m: 25 mặt cắt Sông Vĩnh Điện với chiều dài 24.130 m: 40 mặt cắt Sông Túy Loan với chiều dài sông 13.000 m: 27 mặt cắt Sông Quá Giáng với chiều dài sông 14.960 m: 27 mặt cắt Sông La Thọ với chiều dài 10.680 m: 18 mặt cắt Sông Thanh Quýt với chiều dài 51.350 m: mặt cắt năm mùa kiệt 2005 2009 - Hiệu chỉnh kiểm định mơ hình xâm nhập mặn cho năm 2005 2009 Các kết hiệu chỉnh kiểm định mơ hình cho kết số NASH trạm Cẩm Lệ tương đối cao, kết hiệu chỉnh kiểm định độ mặn cầu Nguyễn Văn Trỗi, cầu Cẩm Lệ Tứ Câu tương đối phù hợp, từ dùng thơng số để mô độ mặn cho trường hợp tính tốn cụ thể Mơ xâm nhập mặn để đánh giá ảnh hưởng đập ngăn mặn Vĩnh Điện ứng với tần suất thủy văn 95% Trong nghiên cứu này, chọn năm mơ tính tốn ứng với tần suất mùa kiệt khoảng P=95% tổ hợp tần suất Nông Sơn Thành Mỹ, tương ứng với năm điển hình năm 1998, nghiên cứu mô ứng với kịch bản, kịch tính tốn bảng Kịch 1A: Các hồ chứa vận hành bình thường chưa có đập Vĩnh Điện Kịch 1B: Các hồ chứa vận hành bình thường có đập Vĩnh Điện Kịch 1C: Các hồ chứa vận hành bình thường, hồ Đăk Mi có trả nước sơng Vu Gia (lấy theo mức xả trung bình, theo QTVH 1537/QĐ-TTg), có đập Vĩnh Điện * Kết mô ứng với kịch Hình Sơ đồ duỗi thẳng mạng lưới sơng VGTB [1] Bộ số liệu biên tính tốn bao gồm: - Biên trên: Lưu lượng Nông Sơn Thành Mỹ, lưu vực Sơng Bung thủy điện A Vương Sông Bung 4, sông Côn, Túy Loan - Dữ liệu biên hạ lưu mực nước tại: Cửa Hàn, Cửa Đại Cửa Lở Sử dụng mơ hình thủy lực MIKE 11 HD AD, thông số mơ hình tìm qua bước: Bộ thơng số mơ hình thiết lập dựa chuỗi liệu mùa kiệt năm 2005 2009, thông số mô hình hiệu chỉnh kiểm định theo bước sau: S o% Phân bố độ mặn dọc sông Hàn - Cẩm Lệ - Yên 30 KB1A KB1B KB1C 25 Cửa Hàn 20 15 10 0 10 15 20 25 30 Khoảng cách tính từ cửa sơng (km) Hình Độ mặn Smax (o/oo) ứng với tần suất kiệt P=95% theo kịch (từ cửa sông Hàn - Cẩm Lệ - Yên) Phân bố độ mặn dọc sông Vĩnh Điện 30 KB1A KB1B 25 KB1C Vị trí đập ngăn 20 15 10 0 Hình Sơ đồ thủy lực mạng lưới sơng Vu Gia - Thu Bồn mơ hình MIKE 11 - Hiệu chỉnh kiểm định mơ hình thủy lực cho 10 15 20 25 Khoảng cách từ sông Hàn đến Thu Bồn (km) Hình Độ mặn Smax ứng với tần suất kiệt P=85% theo kịch (từ cửa sông Hàn - Vĩnh Điện) ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 5(114).2017-Quyển nước trả Vu Gia lớn giảm lượng nước Thu Bồn Phân bố độ mặn dọc sông Thu Bồn 30 S o% KB1A 25 KB1B 20 KB1C 15 10 0 10 15 20 25 30 Khoảng cách từSmax cửaứng sông (km) Hình 10 Kết tính tốntính độ mặn với tần suất kiệt P=85% theo kịch (sông Thu Bồn) Bảng Kết độ mặn vị trí theo kịch (Đơn vị: phần nghìn) Vị trí KB1A KB1B 69 KB1C Cầu Nguyễn Văn Trỗi 28,74 29,44 29,43 Cổ Mân 21,67 26,47 26,40 Cầu Cẩm Lệ 18,29 21,25 21,08 Cầu Đỏ 13,37 16,11 15,84 Nhận xét: - Kết tính tốn cho thấy, q trình diễn biến xâm nhập mặn xây dựng đập dâng sông Vĩnh Điện ảnh hưởng tương đối lớn đến diễn biến xâm nhập mặn vùng hạ lưu, thấy hạ lưu sông Vĩnh Điện ảnh hưởng độ mặn gia tăng đột biến, xây dựng đập ngăn mặn sơng Vĩnh Điện, dịng chảy bị gián đoạn nên cắt lượng nước chảy bổ sung sông Hàn, làm giảm khả đẩy mặn cửa Hàn - Qua kết trích xuất Bảng 2, ta thấy độ mặn Cổ Mân xây dựng đập dâng sông Vĩnh Điện làm cho độ mặn gia tăng 4,80/00, độ mặn gia tăng Cẩm Lệ 2,960/00, Cầu Đỏ 2,740/00, cầu Nguyễn Văn Trỗi tăng 0,70/00 Còn xét đến dòng chảy trả Vu Gia hồ Đăk Mi theo quy trình liên hồ 1537/QĐ-TTg, kịch xả hạ lưu thời đoạn mức trung bình, ta thấy mức độ cắt giảm độ mặn Cổ Mân 0,070/00, độ mặn Cẩm Lệ giảm 0,270/00, Cầu Đỏ 0,270/00, cầu Nguyễn Văn Trỗi tăng 0,010/00 so với kịch chưa xả Riêng phía hạ lưu sơng Thu Bồn, mức độ thay đổi độ mặn không nhiều kịch bản, quy luật thay đổi khác so với hạ lưu nhánh sông Vĩnh Điện, Hàn lượng Kết luận kiến nghị - Kết nghiên cứu cho thấy thay đổi độ mặn sông Vu Gia, Thu Bồn, Vĩnh Điện xây dựng đập Vĩnh Điện, đồng thời đánh giá thay đổi độ mặn vận hành theo quy trình vận hành liên hồ chứa Chính phủ 1537/QĐ-TTg - Việc xây dựng đập dâng sông Vĩnh Điện, ảnh hưởng đến xâm nhập mặn vùng hạ lưu tương đối lớn, cụ thể, phía thượng lưu đập giải tình trạng nhiễm mặn cao, giúp trạm bơm lấy nước phục vụ cho tưới tiêu lại làm gia tăng mặn vùng hạ du đập phía sơng Cầu Đỏ, Cẩm Lệ, cần phải có đánh giá ảnh hưởng đến việc lấy nước phía hạ lưu sơng Hàn - Các kịch tính tốn tới vận hành hồ chứa theo quy trình liên hồ, so sánh kịch 1B 1C ta thấy, đập Đăk Mi trả nước trở sông Vu Gia với lưu lượng trung bình theo quy trình liên hồ , độ mặn bên nhánh Vu Gia có giảm đi, nhiên, biến đổi khơng nhiều, từ cho thấy cách điều tiết xả nước vận hành lien hồ chứa biện pháp kết hợp hỗ trợ không giải dứt điểm nhiệm vụ ngăn mặn - Từ kết nghiên cứu trên, nhận thấy cần thiết phải xây dựng cơng trình điều tiết ngăn mặn kiên cố sông Vĩnh Điện để lợi dụng chế độ thủy triều điều tiết nguồn nước lưu thơng giảm bớt độ mặn phía hạ lưu cách hợp lý, mở cửa điều tiết độ mặn phía hạ lưu đập khơng bị tăng nhiều trường hợp đắp đập tạm Để lấy nước phục vụ cho nhu cầu đời sống phía thành phố Đà Nẵng, cần phải kết hợp biện pháp giảm mặn phía sơng Hàn giải pháp cơng trình khác giảm mặn triệt để TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] H Stolpe (2015), “Strategic Water and land management dry season”, Proceeding in Conferece LUCCI 2015, Quảng Nam [2] Lê Hùng (2015), Nghiên cứu, ứng dụng mơ kình MIKE 11 tính tốn xâm nhập mặn theo kịch biến đổi khí hậu, nước biển dâng đến năm 2100 cho hạ lưu sông Vu Gia Thu Bồn, Báo cáo tổng kết đề tài, Đà Nẵng [3] Đặng Thị Kim Nhung et al, 2015, “Đánh giá dự báo hình thái xâm nhập mặn vùng hạ lưu sông Trà Khúc - sông Vệ”, Khoa học Kỹ thuật Thủy lợi Môi trường, 50, (Sep 2015) [4] Nguyễn Anh Đức, “Salt instrusion, tides and mixing in multichannel estuaries”, CRC Press, 2008 [5] Nguyễn Thế Hùng and Nguyễn Hữu Thiêm 2013, “Ứng dụng mơ hình Mike 11 dự báo thử nghiệm xâm nhập mặn hạ lưu sông Vu Gia”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Đại học Đà Nẵng, 3, 64 (2013) (BBT nhận bài: 04/05/2017, hoàn tất thủ tục phản biện: 23/05/2017) ... thống hồ chứa lớn lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn A Vương, Đăk Mi 4, Sông Tranh 2, Sông Bung Sông Bung - Mạng lưới sông hệ thống hồ chứa lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn lập mơ hình HEC-RESSIM sau: S... xét: - Kết tính tốn cho thấy, q trình diễn biến xâm nhập mặn xây dựng đập dâng sông Vĩnh Điện ảnh hưởng tương đối lớn đến diễn biến xâm nhập mặn vùng hạ lưu, thấy hạ lưu sông Vĩnh Điện ảnh hưởng. .. mặn sông Vu Gia, Thu Bồn, Vĩnh Điện xây dựng đập Vĩnh Điện, đồng thời đánh giá thay đổi độ mặn vận hành theo quy trình vận hành liên hồ chứa Chính phủ 1537/QĐ-TTg - Việc xây dựng đập dâng sông Vĩnh