luận văn thạc sĩ nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của các công trình thủy lợi thủy điện đến tình hình lũ lụt lưu vực sông lam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Bùi Văn Chiến NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA CÁC CƠNG TRÌNH THỦY LỢI, THỦY ĐIỆN ĐẾN TÌNH HÌNH LŨ LỤT SÔNG LAM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2014 z ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Bùi Văn Chiến NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA CÁC CƠNG TRÌNH THỦY LỢI, THỦY ĐIỆN ĐẾN TÌNH HÌNH LŨ LỤT LƢU VỰC SƠNG LAM Chuyên ngành: Thủy văn học Mã số: 60440224 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS NGUYỄN TIỀN GIANG Hà Nội - 2014 LỜI CẢM ƠN z LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn tới PGS.TS Nguyễn Tiền Giang, ngƣời suốt thời gian qua tận tình trực tiếp hƣớng dẫn, dìu dắt, giúp đỡ tơi phát huy khả hồn thành luận văn Tơi xin gửi lời đến thầy cơ, gia đình, đồng nghiệp, bàn bè ln cổ vũ, động viên, giúp đỡ tơi có thêm nghị lực, tâm vƣợt qua khó khăn q trình học tập nghiên cứu để có ngày hơm Luận văn hồn thành song khơng thể khơng mắc sai lầm thiếu sót đề tài tƣơng đối rộng, phức tạp, bên cạnh cịn mang tính xã hội học, thân tác giả có kinh nghiệm Tơi mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp nhƣ lời phê bình q báu để giúp tơi tiếp tục hoàn chỉnh tiến tới áp dụng thực tiễn Tôi chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 09 tháng 12 năm 2014 Tác giả z MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH BIỂU ĐỒ DANH MỤC BẢNG BIỂU MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN LƢU VỰC SÔNG LAM 10 1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên 10 1.1.1 Vị trí địa lý 10 1.1.2 Đặc điểm địa hình 12 1.1.3 Đặc điểm địa chất 13 1.1.4 Đặc điểm mạng lƣới sơng ngịi lƣu vực 13 1.1.5 Đặc điểm khí hậu 15 1.1.6 Đặc điểm khí tƣợng thủy văn 16 1.2 Hệ thống hồ chứa nƣớc lƣu vực 22 CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 28 2.1 Lựa chọn phƣơng pháp đánh giá ảnh hƣởng hồ tới dòng chảy lũ 28 2.1.1 Phƣơng pháp thống kê, xử lý số liệu 28 2.1.2 Phƣơng pháp mơ hình hóa 29 2.1.3 Lựa chọn phƣơng pháp đánh giá ảnh hƣởng hồ tới dòng chảy lũ 29 2.2 Cơ sở lý thuyết mơ hình NAM, HEC-RESSIM 30 2.2.1 Khối vận hành hồ chứa Error! Bookmark not defined 2.2.2 Khối diễn tốn dịng chảy kênh Error! Bookmark not defined 2.2.3 Mơ hình mƣa rào-dòng chảy (NAM) 30 2.2.4 Mơ hình HEC-RESSIM 38 CHƢƠNG 3: ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỔI ĐẶC TRƢNG DÕNG CHẢY LŨ LƢU VỰC SÔNG LAM TRƢỚC VÀ SAU KHI CÓ HỒ 46 3.1 Hệ thống hồ chứa lựa chọn để đƣa vào đánh giá 46 3.1.1 Các tiêu chí lựa chọn cơng trình 47 3.1.2 Hệ thống hồ chứa đƣa vào mơ hình mơ 48 3.2 Đánh giá ảnh hƣởng hồ chứa đến dòng chảy lũ 49 3.2.1 Thu thập chỉnh lý số liệu 50 3.2.2 Hiệu chỉnh kiểm định mơ hình 53 z 3.2.3 Mơ hình số 54 3.2.4 Kết hiệu chỉnh kiểm định mô hình lƣu vực sơng Lam 55 3.2.5 Kết chạy hồn ngun dịng chảy trận lũ năm có hồ hoạt động 58 3.2.6 Đánh giá biến đổi đặc trƣng lũ trƣớc sau có hồ 60 3.3 Mơ lũ mơ hình HEC – RESSIM lƣu vực sơng Lam 61 3.3.1 Tổng hợp xử lý số liệu thiết lập mơ hình 61 3.3.2 Kết hiệu chỉnh-kiểm định mô hình 64 Để kiểm định mơ hình HEC – RESSIM, luận văn tiến hành chọn trận lũ tháng 10 năm 2013 cho trình kiểm định 68 3.3.3 Xây dựng kịch mô theo mơ hình HEC-RESSIM 69 KẾT LUẬN 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 PHỤ LỤC 79 z luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.anh.huong.cua.cac.cong.trinh.thuy.loi.thuy.dien.den.tinh.hinh.lu.lut.luu.vuc.song.lamluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.anh.huong.cua.cac.cong.trinh.thuy.loi.thuy.dien.den.tinh.hinh.lu.lut.luu.vuc.song.lamluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.anh.huong.cua.cac.cong.trinh.thuy.loi.thuy.dien.den.tinh.hinh.lu.lut.luu.vuc.song.lamluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.anh.huong.cua.cac.cong.trinh.thuy.loi.thuy.dien.den.tinh.hinh.lu.lut.luu.vuc.song.lam DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1 Bản đồ lƣu vực sông Lam lãnh thổ Việt Nam 11 Hình Bản đồ địa hình lƣu vực sơng Lam 12 Hình Khả xuất lũ vào tháng năm lƣu vực sơng Cả 17 Hình Vị trí hồ chứa lƣu vực sông Cả 24 Hình 2.1 Cấu trúc mơ hình NAM 31 Hình 2.2 Mơ hình nhận thức mơ hình NAM .33 Hình 2.3 Mơ hình tính tốn mơ hình NAM .34 Hình 3.1 Sơ đồ hệ thống hồ chứa nút mạng tính tốn lƣu vực sông Lam 49 Hình 3.2 Sơ đồ chia lƣu vực bơ phận ƣu vực sông La .51 Hình 3.3 Phần code khai báo mơ hình 54 Hình 3.4 Phần code tính tốn thành phần dịng chảy mơ hình 55 Hình 3.5 Phần code tính tốn thành phần mơ hình bể chứa diễn toán tiêu Nash- Sutcliffe 55 Hình 3.6 Kết hiệu chỉnh trạm Con Cuông trận lũ năm 2006 .56 Hình 3.7 Kết hiệu chỉnh trạm Nghĩa Khánh năm 2006 56 Hình 3.8 Kết kiểm định trạm Con Cng năm 2007 57 Hình 3.9 Kết kiểm định trạm Nghĩa Khánh năm 2007 57 Hình 3.10 Kết hồn ngun trạm Con Cng trận lũ tháng năm 2009 .59 Hình 3.11 Kết hồn ngun trạm Con Cuông trận lũ tháng năm 2011 .59 Hình 3.12 Sơ đồ hệ thống module hệ thống hồ chứa reservoir network 62 Hình 3.13 Đặc tính hồ Bản Vẽ hệ thống 63 Hình 3.14 Đƣa liệu đầu vào mơ hình 64 Hình 3.15 Kết hiệu chỉnh mơ hình hec-ressim trạm Con Cuông trận lũ 2010 67 Hình 3.16 Kết kiểm định mơ hình hec-ressim trạm Con Cng trận lũ 2013 68 Hình 3.17 Đƣờng tần suất lƣu lƣợng lũ trạm Nam Đàn 70 Hình 3.18 Kết mơ lũ trạm Cửa Rào KB1 KB2 (nút số 3) 71 Hình 3.19 Kết mơ lũ điểm sau hồ Bản Mồng (nút số 5) 72 luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.anh.huong.cua.cac.cong.trinh.thuy.loi.thuy.dien.den.tinh.hinh.lu.lut.luu.vuc.song.lamluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.anh.huong.cua.cac.cong.trinh.thuy.loi.thuy.dien.den.tinh.hinh.lu.lut.luu.vuc.song.lamluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.anh.huong.cua.cac.cong.trinh.thuy.loi.thuy.dien.den.tinh.hinh.lu.lut.luu.vuc.song.lamluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.anh.huong.cua.cac.cong.trinh.thuy.loi.thuy.dien.den.tinh.hinh.lu.lut.luu.vuc.song.lam z luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.anh.huong.cua.cac.cong.trinh.thuy.loi.thuy.dien.den.tinh.hinh.lu.lut.luu.vuc.song.lamluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.anh.huong.cua.cac.cong.trinh.thuy.loi.thuy.dien.den.tinh.hinh.lu.lut.luu.vuc.song.lamluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.anh.huong.cua.cac.cong.trinh.thuy.loi.thuy.dien.den.tinh.hinh.lu.lut.luu.vuc.song.lamluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.anh.huong.cua.cac.cong.trinh.thuy.loi.thuy.dien.den.tinh.hinh.lu.lut.luu.vuc.song.lam Hình 3.20 Kết mô sau hồ Thác Muối (nút số 8) .73 Hình 3.21 Kết mơ lũ đến trạm Yên Thƣợng (nút số 9) 74 luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.anh.huong.cua.cac.cong.trinh.thuy.loi.thuy.dien.den.tinh.hinh.lu.lut.luu.vuc.song.lamluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.anh.huong.cua.cac.cong.trinh.thuy.loi.thuy.dien.den.tinh.hinh.lu.lut.luu.vuc.song.lamluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.anh.huong.cua.cac.cong.trinh.thuy.loi.thuy.dien.den.tinh.hinh.lu.lut.luu.vuc.song.lamluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.anh.huong.cua.cac.cong.trinh.thuy.loi.thuy.dien.den.tinh.hinh.lu.lut.luu.vuc.song.lam z luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.anh.huong.cua.cac.cong.trinh.thuy.loi.thuy.dien.den.tinh.hinh.lu.lut.luu.vuc.song.lamluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.anh.huong.cua.cac.cong.trinh.thuy.loi.thuy.dien.den.tinh.hinh.lu.lut.luu.vuc.song.lamluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.anh.huong.cua.cac.cong.trinh.thuy.loi.thuy.dien.den.tinh.hinh.lu.lut.luu.vuc.song.lamluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.anh.huong.cua.cac.cong.trinh.thuy.loi.thuy.dien.den.tinh.hinh.lu.lut.luu.vuc.song.lam DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1 Phân bố diện tích lƣu vực số sông nhánh lớn lƣu vực sông Lam Error! Bookmark not defined Bảng Đặc trƣng hình thái lƣu vực sông nhánh lớn lƣu vực sông Lam 11 Bảng Lƣu lƣợng đỉnh lũ thực đo lớn số trạm lƣu vực sông Cả Error! Bookmark not defined Bảng Mực nƣớc lũ thực đo số vị trí 18 Bảng Mức báo động lũ dọc sông Cả 22 Bảng Các hồ chứa lớn lƣu vực sông Lam: 26 Bảng Danh mục công trình hồ chứa lƣu vực sơng Lam đƣợc lựa chọn .48 Bảng Trọng số mƣa diện tích tiểu lƣu vực lƣu vực sông Lam 52 Bảng 3 Mực nƣớc đón lũ hồ hệ thống Error! Bookmark not defined luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.anh.huong.cua.cac.cong.trinh.thuy.loi.thuy.dien.den.tinh.hinh.lu.lut.luu.vuc.song.lamluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.anh.huong.cua.cac.cong.trinh.thuy.loi.thuy.dien.den.tinh.hinh.lu.lut.luu.vuc.song.lamluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.anh.huong.cua.cac.cong.trinh.thuy.loi.thuy.dien.den.tinh.hinh.lu.lut.luu.vuc.song.lamluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.anh.huong.cua.cac.cong.trinh.thuy.loi.thuy.dien.den.tinh.hinh.lu.lut.luu.vuc.song.lam z luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.anh.huong.cua.cac.cong.trinh.thuy.loi.thuy.dien.den.tinh.hinh.lu.lut.luu.vuc.song.lamluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.anh.huong.cua.cac.cong.trinh.thuy.loi.thuy.dien.den.tinh.hinh.lu.lut.luu.vuc.song.lamluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.anh.huong.cua.cac.cong.trinh.thuy.loi.thuy.dien.den.tinh.hinh.lu.lut.luu.vuc.song.lamluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.anh.huong.cua.cac.cong.trinh.thuy.loi.thuy.dien.den.tinh.hinh.lu.lut.luu.vuc.song.lam MỞ ĐẦU Những năm gần Miền Trung nƣớc ta, thiên tai lũ lụt hạn hán xảy nhiều hơn, với mức độ trầm trọng Đặc biệt năm 2007 (có tới trận lũ xảy liên tiếp vòng tháng) gây thiệt hại nặng nề ngƣời cho tỉnh miền Trung, có nhiều huyện nhƣ Quế Phong, Quỳ Châu, Nghĩa Đàn tỉnh Nghệ An thuộc lƣu sơng Cả Ngồi ngun nhân khách quan thời tiết, khí hậu, cịn có ngun nhân chủ quan khác nhƣ khả dự báo mƣa lũ trung dài hạn chƣa tốt, phối hợp quản lý, vận hành hồ chứa có lƣu vực sông chƣa hợp lý Trên lƣu vực hệ thống sông Lam xây dựng nhiều hồ chứa nƣớc lớn nhƣ hồ chứa Bản Mồng sông Hiếu, hồ sông Sào sông Sào (nhánh đổ vào sông Hiếu), hồ chứa Bản Vẽ, hồ chứa Khe Bố sông Cả, hồ Thác Muối sông Giăng Đây hồ chứa đa mục tiêu: phòng lũ, phát điện, cấp nƣớc cho ngành kinh tế lƣu vực sông Cả Khi hồ chứa vào hoạt động, chúng gây ảnh hƣởng lớn đến chế độ dòng chảy lƣu vực, đặc biệt dòng chảy lũ Để đƣa đƣợc nhìn khái quát ảnh hƣởng hồ chứa đến thay đổi đặc trƣng lũ việc nghiên cứu thay đổi dịng chảy lũ hồ tiến hành điều tiết mùa lũ cần thiết Đánh giá đƣợc tác động hồ chứa đến dòng chảy mùa lũ giúp đƣa đƣợc giải pháp vận hành hồ nhằm giảm nhẹ thiệt hại cho kinh tế - xã hội mội trƣờng Với ý nghĩa đó, Tác giả lựa chọn Đề tài luận văn “Nghiên cứu đánh giá ảnh hƣởng cơng trình thủy lợi, thủy điện đến tình hình lũ lụt lƣu vực sơng Lam ” luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.anh.huong.cua.cac.cong.trinh.thuy.loi.thuy.dien.den.tinh.hinh.lu.lut.luu.vuc.song.lamluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.anh.huong.cua.cac.cong.trinh.thuy.loi.thuy.dien.den.tinh.hinh.lu.lut.luu.vuc.song.lamluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.anh.huong.cua.cac.cong.trinh.thuy.loi.thuy.dien.den.tinh.hinh.lu.lut.luu.vuc.song.lamluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.anh.huong.cua.cac.cong.trinh.thuy.loi.thuy.dien.den.tinh.hinh.lu.lut.luu.vuc.song.lam z luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.anh.huong.cua.cac.cong.trinh.thuy.loi.thuy.dien.den.tinh.hinh.lu.lut.luu.vuc.song.lamluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.anh.huong.cua.cac.cong.trinh.thuy.loi.thuy.dien.den.tinh.hinh.lu.lut.luu.vuc.song.lamluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.anh.huong.cua.cac.cong.trinh.thuy.loi.thuy.dien.den.tinh.hinh.lu.lut.luu.vuc.song.lamluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.anh.huong.cua.cac.cong.trinh.thuy.loi.thuy.dien.den.tinh.hinh.lu.lut.luu.vuc.song.lam CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN LƢU VỰC SÔNG LAM 1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên 1.1.1 Vị trí địa lý Lƣu vực sơng Lam nằm vùng Bắc Trung bộ, có toạ độ địa lý từ 18015' đến 20010'30'' vĩ độ Bắc; 103045'20'' đến 105015'20'' kinh độ Đông Điểm đầu lƣu vực nằm toạ độ 20010'30'' vĩ độ Bắc; 103045'20'' kinh độ Đông Cửa lƣu vực nằm toạ độ 18045’27” vĩ độ Bắc; 105046’40” kinh độ Đơng (xem hình 1.1) Điểm sông Cả chảy vào đất Việt Nam Biên giới Việt Lào dịng Nậm Mơ có toạ độ: 19024'59'' vĩ độ Bắc; 104004'12'' kinh độ Đông Sông Cả sơng hệ thống sơng Lam, hệ thống sông lớn nƣớc ta Sông bắt nguồn từ nƣớc bạn Lào, chảy qua hầu hết địa phận tỉnh Nghệ An, đƣợc gọi sông Cả Đến hạ lƣu vùng Nam Đàn (tại Chợ Tràng) sông tiếp nhận nhánh sông La từ Hà Tĩnh chảy sang Từ ngã ba tới biển sông đƣợc gọi sông Lam Nhánh sông lớn sông Cả sông Hiếu Sơng Hiếu thuộc địa phận phía Bắc Tây Bắc lƣu vực chảy qua vùng đồi núi cao huyện Quế Phong, Quỳ Châu đồi núi thấp huyện Nghĩa Đàn, Quỳ Hợp, Tân Kỳ đổ vào sông Cả Ngã ba Chanh Sông Ngàn Phố, Ngàn Sâu chảy từ vùng đồi núi cao hai huyện Hƣơng Sơn Hƣơng Khê gặp Linh Cảm tạo nên dịng sơng La chảy vào sơng Cả Chợ Tràng Bốn lƣu vực sông nhánh lớn sông Cả Nậm Mô, sông Hiếu, sông La, sông Giăng có tổng diện tích chiếm 50% diện tích tồn lƣu vực sơng đóng góp phần đáng kể vào nguồn nƣớc sơng Cả Đặc trƣng hình thái lƣu vực sơng số sơng nhánh lớn dịng sơng Cả đƣợc tóm tắt Bảng 1.1 10 luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.anh.huong.cua.cac.cong.trinh.thuy.loi.thuy.dien.den.tinh.hinh.lu.lut.luu.vuc.song.lamluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.anh.huong.cua.cac.cong.trinh.thuy.loi.thuy.dien.den.tinh.hinh.lu.lut.luu.vuc.song.lamluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.anh.huong.cua.cac.cong.trinh.thuy.loi.thuy.dien.den.tinh.hinh.lu.lut.luu.vuc.song.lamluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.anh.huong.cua.cac.cong.trinh.thuy.loi.thuy.dien.den.tinh.hinh.lu.lut.luu.vuc.song.lam z