Nghiên cứu giải pháp tiêu úng vùng nam hưng nghi tỉnh nghệ an trong điều kiện biến đổi khí hậu nhằm đẩm bảo phát triển kinh tế xã hội và sản xuất nông nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀĐÀOTẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀPTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI TRẦN BẢO CHUNG NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TIÊU ÚNG VÙNG NAM HƢNG NGHI TỈNH NGHỆ AN TRONG ĐIỀU KIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU NHẰM ĐẢM BẢO PHÁT TRIỂN KINH TẾ XÃ HỘI VÀ SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành : Kỹ thuật tài nguyên nƣớc Mã số : 8-58-02-12 NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOAHỌC : PGS.TS Nguyễn Văn Tuấn : TS Nguyễn Quang Phi HÀ NỘI - 2020 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài luận văn Thạc sĩ:“Nghiên cứu giải pháptiêuúng vùngNam HƣngNghitỉnhNghệAntrong điều kiện biếnđổikhí hậu nhằm đảmbảophát triểnkinhtế xãhộivàsản xuất nơngnghiệp” đề tài cá nhân thực hiện, dƣới hƣớng dẫn khoa học PGS.TSNguyễnVăn Tuấn, TS Nguyễn QuangPhi Các số liệu sử dụng để tính tốn trung thực, kết nghiên cứu đề tài luận văn chƣa đƣợc cơng bố dƣới hình thức Tôi xin chịu trách nhiệm đề tài luận văn mình./ Học viên Trần Bảo Chung LỜI CẢM ƠN Luận văn Thạc sỹ khoa học“Nghiên cứu giải pháptiêuúng vùng Nam Hƣng NghitỉnhNghệAntrong điều kiện biếnđổi khí hậunhằm đảmbảo pháttriểnkinh tếxãhộivàsảnxuấtnơngnghiệp”hồn thành ngồi nỗ lực thân học viên cịn có bảo, giúp đỡ tận tình PGS.TS Nguyễn Văn Tuấn, TS Nguyễn Quang Phi thầy cô giáo khoa Kỹ thuật tài nguyên nƣớc - trƣờng Đại học Thủylợi Học viên xin chân thành cảm ơn đến đến Trƣờng đại học Thủy lợi, thầy giáo ngồi trƣờng, bạn bè đồng nghiệp Học viên xin bày tỏ lòng cảm chân thành đến quan, đơn vị cá nhân nêu Đặc biệt thầy giáo hƣớng dẫn PGS.TS Nguyễn Văn Tuấn, TS Nguyễn Quang Phi tạo điều kiện giúp đỡ, hƣớng dẫn cung cấp thông tin cần thiết cho luận văn Hà Nội, tháng năm 2020 HỌC VIÊN Trần Bảo Chung MỤC LỤC MỞĐẦU 1 Tính cấp thiết củađềtài: Mục đích củaĐềtài: Cáchtiếpcậnvàphƣơngphápnghiêncứu: .2 3.1 Cáchtiếpcận 3.2 Phƣơng phápnghiêncứu: Phạm vinghiêncứu: Kết dự kiếnđạtđƣợc CHƢƠNG I: TỔNG QUANNGHIÊNCỨU 1.1 Tổng quan tình hình ngập úng, công cụ, phƣơng pháp nghiên cứu thếgiớivàViệtNam 1.1.1 Tìnhhìnhngậpúngvàgiảiphápcủamộtsốnƣớctrênthếgiới 1.1.2 Các nghiên cứutrongnƣớc .7 1.2 Tổng quan vùngnghiên cứu 1.2.1 Đặc điểm tự nhiên vùngnghiêncứu .9 1.2.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội vùngnghiên cứu .12 1.2.3 Hiện trạng hệ thống tiêu thủy lợi tình hình ngập úng vùngnghiêncứu .13 1.2.4 Các nghiên cứu giải pháp thực liên quan đến ngập úng vùngnghiêncứu 16 1.3 Các vấn đề cần đặt trongnghiêncứu 17 CHƢƠNG2:CƠSỞKHOAHỌC,PHƢƠNGPHÁPVÀCÔNGCỤNGHIÊNCỨUCHOVÙNG NAMHƢNGNGHI 19 2.1 Cơ sở khoa học vàthực tiễn 19 2.1.1 Đặc điểm địa hình nguyên nhân gây ngập úng ,các tồn cơng tác phịng,chống, giảm nhẹ thiệt hại thích ứng với ngập úng vùngnghiêncứu 19 2.1.2 Cáchìnhtháigâymƣavàtácđộngcủabiếnđổikhíhậu .20 2.1.3 Phân vùng tiêu, đốitƣợngtiêu 21 2.1.4.Đặc điểm khu nhậnnƣớctiêu .28 2.1.5 Lựa chọn kịch BĐKH NBD cho vùngnghiêncứu 28 2.2 Phƣơng pháp, cơng cụtínhtốn 30 2.2.1 Phântích,lựachọnphƣơngphápvàcơngcụtínhtốn 30 2.2.2 Thiết lập mơ kiểm đỉnhmơhình 38 CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP TIÊU ÚNG CHOVÙNGNGHIÊNCỨU 54 3.1 Tính tốn kết tínhtốn tiêu 54 3.1.1 Tínhtốnmơhìnhmƣatiêugiaiđoạnhiệntại 54 3.1.2 TínhtốnmơhìnhmƣatiêuứngvớikịchbảnbiếnđổikhíhậuRCP4.5 67 3.1.3 Lựa chọn hệ số tiêu thiết kế cho hệ thống điềukiện BĐKH 71 3.1.4 TínhtốncânbằngnƣớcchohệthốngtrongđiềukiệnBĐKH .71 3.1.5 PhântíchđánhgiáhiệntrạnghệthốngcơngtrìnhtiêucủavùngNamHƣngNghitheo điềukiện BĐKH 72 3.2 NghiêncứuđềxuấtgiảipháptiêuchovùngNamHƣngNghitỉnhNghệAn 73 3.2.1 Đề xuất giải pháp công trình từ kết tính tốn tiêusơbộ 74 3.2.2 Đề xuất giải pháp cơng trình từ kết mô tiêu hệ thống NamHƣngNghi điềukiệnBĐKH 77 3.3 Giải pháp phicơng trình .81 KẾTLUẬN 82 TÀI LIỆUTHAMKHẢO 84 PHỤLỤC 86 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ khu vựcnghiêncứu Hình2.1.BảnđồphânvùngtiêuNamHƣngNghi .27 Hình 2.2 Quy trình mô phỏngngập lụt .33 Hình 2.3.Cấu trúc thẳng đứng mơhìnhNAM 35 Hình 2.4 Sơ đồ thủy lực hệ thống sơng Cả dùng trongtínhtốn 40 Biên gia nhậpkhugiữa 40 Hình.2.5: Mạng thủy lực chiều dùng trongtính tốn .41 Hình2.6.PhânchiatiểulƣuvựcvàvùngnhậplƣutrênhệthốngsơngCả 42 Hình 2.7: Kết hiệu chỉnh mơ hình NAM cho trạm Sơn Diệm trậnlũ1978 45 Hình 2.8: Kết hiệu chỉnh mơ hình NAM cho trạm Hịa Duyệt trậnlũ1978 45 Hình 2.9: Kết kiểm định mơ hình NAM cho trạm Sơn Diệm trậnlũ1979 45 Hình 2.10: Kết kiểm định mơ hình NAM cho trạm Hịa Duyệt trậnlũ1979 46 Hình2.12.KếtquảhiệuchỉnhmơhìnhchomựcnƣớctạitrạmChợTràng .48 Hình2.13.KếtquảhiệuchỉnhmơhìnhchomựcnƣớctạitrạmBếnThủy 48 Hình2.14.KếtquảhiệuchỉnhmơhìnhchomựcnƣớctạitrạmLinhCảm 49 Hình2.15:KếtquảkiểmđịnhmơhìnhchomựcnƣớctạitrạmNamĐàn 50 Hình2.16:KếtquảkiểmđịnhmơhìnhchomựcnƣớctạitrạmChợTràng 50 Hình2.17:KếtquảkiểmđịnhmơhìnhchomựcnƣớctạitrạmBếnThủy 51 Hình2.18:KếtquảkiểmđịnhmơhìnhchomựcnƣớctạitrạmLinhCảm 51 Hình2.19:ĐƣờngqtrìnhmựcnƣớctạivịtríKT340 52 Hình2.20:ĐƣờngqtrìnhmựcnƣớctạivịtríKT378 52 Hình2.21:ĐƣờngquátrìnhmựcnƣớctạingãbaKT-LT982 52 Hình3.1.Đƣờngtầnsuấtlƣợngmƣa5ngàymaxtrạmVinh 56 Hình3.2.Đƣờngquátrìnha~tphƣơngánb0=0,3(m/ha) .60 Hình3.3.Đƣờngquátrìnha~tphƣơngánb0=0,4(m/ha) .60 Hình3.4.Đƣờngquátrìnha~tphƣơngánb0=0,45(m/ha) .61 Bảng3.8.HệsốdịngchảyCcủamộtsốloạiđốitƣợngtiêunƣớcchính .62 Hình 3.5 Giản đồ hệ số tiêu sơ theo trạng củahệ thống 65 Hình 3.6 Giản đồ hệ số tiêu đãhiệuchỉnh 66 Hình3.7.Đƣờngquátrìnha~tphƣơngánb0=0,4(m/ha) .68 Hình 3.8: Giản đồ hệ số tiêu sơ theo trạng hệ thống với giả thiết b0= 0,4mứng với kịch biến đổi khíhậuRCP4 70 Hình 3.9 Giản đồ hệ số tiêu đãhiệuchỉnh 71 Hình3.10:ĐƣờngqtrìnhmựcnƣớcPA1tạivịtríKT340 78 Hình3.11:ĐƣờngqtrìnhmựcnƣớcPA2tạivịtríKT340 79 Hình3.12:ĐƣờngqtrìnhmựcnƣớcPA1tạivịtríKT378 79 Hình3.13:ĐƣờngqtrìnhmựcnƣớcPA2tạivịtríKT378 79 Hình3.14:ĐƣờngqtrìnhmựcnƣớcPA1tạivịtríKT-LT982 80 Hình3.15:ĐƣờngqtrìnhmựcnƣớcPA2tạivịtríKT-LT982 80 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Diện tích cần tiêu cácvùngtiêu .26 Bảng2.2.Biếnđổicủalƣợngmƣanăm(%)sovớithờikỳcơsở 29 Bảng 2.3 Mức thay đổi lƣợng mƣa(%) theo mùa theo kịch phát thải trungbìnhRCP4.5 .29 Bảng 2.4.Mạng lƣới tính toán1chiều 39 Bảng2.5.CáctiểulƣuvựcvàvùngnhậplƣusôngCả .43 Bảng 2.6:Biên tính tốn củamơ hình 43 Bảng 2.7 Chỉ tiêuNash-Sutcliffe 44 Bảng 2.8: Kết hiệu chỉnh kiểm định mơ hình NAM cho tiểu lƣu vựcSL4,SL5 46 Bảng2.9:BộthơngsốmơhìnhNAMchocáctiểulƣuvựcđạidiệncủasơngCả 46 Bảng2.10:CáctiểulƣuvựccóđiềukiệntƣơngđồngvớiSL4,SL5 46 Hình2.11.KếtquảhiệuchỉnhmơhìnhchomựcnƣớctạitrạmNamĐàn 48 Bảng 2.11: Đánh giá sai số theo tiêu Nash Sutcliffe (R2) mô trận lũ năm1978chocáctrạmtrênlƣuvựcsôngCả .49 Bảng 2.12: Đánh giá sai số theo tiêu Nash Sutcliffe (R2) mô trận lũ năm1988chocáctrạmtrênlƣuvựcsôngCả .50 Bảng 2.13: Thống kế thời gian độ sâu ngập số vị trí trênhệthống 53 Bảng3.1.Tínhchấtbaocủacácngàymƣalớnnhất 55 Bảng3.2Cácthôngsốcủacácđƣờngtầnsuấtlýluận 55 Bảng3.3.Mộtsốtrậnmƣacólƣợngmƣaxấpxỉlƣợngmƣathiếtkế 57 Bảng3.4.Bảngtínhmơhìnhmƣathiếtkế-TrạmVinh 58 Bảng 3.5 Kết tính tốn hệ số tiêu cho lúa với giảthiếtb0=0,3 59 Bảng 3.6 Kết tính tốn hệ số tiêu cho lúa với giảthiếtb0=0,4 60 Bảng 3.7 Kết tính toán hệ số tiêu cho lúa với giảthiếtb0=0,45 61 Bảng 3.9 Hệ số tiêu cho loại trồng diệntíchkhác 63 Bảng3.10.Tỷlệdiệntíchcácloạiđốitƣợngtiêu 64 Bảng 3.11 Tính tốn hệ số tiêu chohệ thống 64 Bảng 3.12 Hiệu chỉnh hệ số tiêu củahệ thống 66 Bảng 3.13:Mức thay đổi lƣợng mƣa theo mùa theo kịch phát thải trungbìnhRCP4.5 67 Bảng3.14.Bảngtínhmơhìnhmƣathiếtkế -TrạmVinhứngvớiđiềukiệnbiếnđổikhíhậu theo kịch bảnRCP4.5 67 Bảng 3.15 Kết tính tiêu cho lúa với giả thiết b0= 0,4m ứng với kịch biến đổikhíhậu RCP4.5 68 Bảng 3.16 Hệ số tiêu cho loại diện tích khác với giả thiết b0= 0,4m ứng với kịchbản biến đổi khíhậuRCP4.5 69 Bảng 3.17 Tính tốn hệ số tiêu cho hệ thống với giả thiết b0= 0,4m ứng với kịch bảnbiến đổi khíhậuRCP4 .69 Bảng 3.18 Hiệu chỉnh hệ số tiêu hệ thống với giả thiết b0= 0,4m ứng với kịch bảnbiến đổi khíhậuRCP4 70 Bảng3.19Bảngtínhcânbằngnƣớccủahệthống 72 Bảng 3.20: Thống kê thời gian độ sâu ngập khicảitạo 80