nghiên cứu một số tác động của biến đổi khí hậu đến sự làm việc an toàn, hiệu quả của hồ chứa nước và đề xuất giải pháp

Nguyễn Nhân Quân Cao học khóa 17 – ĐHTL Hà Nội MỤC LỤC Mục lục Danh mục hình vẽ Danh mục bảng biểu Danh mục các từ viết tắt Mở đầu CHƢƠNG I: TỔNG QUAN CHUNG VỀ HỒ CHỨA NƢỚC 5 1.1. Khái niệm và nhiệm vụ của hồ chứa nước 5 1.1.1. Khái niệm 5 1.1.2. Nhiệm vụ 5 1.2. Phân loại hồ chứa nước 5 1.3. Tình hình xây dựng hồ chứa nước trên thế giới và ở Việt nam 11 1.3.1 Tình hình xây dựng hồ chứa nước trên thế giới 11 1.3.2. Tình hình xây dựng hồ chứa nước ở Việt nam 12 1.4. Những kết quả đạt được về hồ chứa nước tại Việt Nam 14 1.5. Những bất cập khi xây dựng hồ chứa nước ở nước ta 15 1.6. Những kết quả nghiên cứu về an toàn hiệu quả của các hồ chứa nước. 17 CHƢƠNG II: LÝ LUẬN VỀ KỊCH BẢN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 22 2.1. Khái niệm về biến đổi khí hậu 22 2.2. Những tác động của biến đổi khí hậu 22 2.2.1. Biến đổi về nhiệt độ 23 2.2.2. Biến đổi về độ ẩm 24 2.2.3. Biến đổi về lượng bốc hơi 25 2.2.4. Biến đổi số giờ nắng 28 2.2.5. Biến đổi chế độ gió, bão 30 2.2.6. Biến đổi về lượng mưa và phân bố mưa năm 32 2.2.7. Biến đổi về lượng mưa lớn nhất thời đoạn ngắn 32 2.3. Đánh giá tác động của biến đổi khí hậu 38 2.4. Đánh giá tác động đến sự làm việc an toàn và hiệu quả của hồ chứa 39 Nguyễn Nhân Quân Cao học khóa 17 – ĐHTL Hà Nội CHƢƠNG III: CƠ SỞ KHOA HỌC ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG HỒ CHỨA NƢỚC 41 3.1. Đặt vấn đề 41 3.2. Các yêu cầu và tiêu chí đặt ra cho sự an toàn, hiệu quả của hồ chứa nước 42 3.3. Một số giải pháp kỹ thuật tăng khả năng tháo cho hồ chứa về mùa lũ. 43 3.3.1. Tràn sự cố kiểu tự do 43 3.3.2. Tràn sự cố kiểu nước tràn qua đỉnh đập đất gây vỡ. 46 3.3.3. Tràn sự cố kiểu đập đất gây vỡ bằng năng lượng thuốc nổ. 49 3.3.4. Tràn sự cố kiểu zích zắc 52 3.4. Tiêu chuẩn tính lũ thiết kế 60 3.4.1. Các tiêu chuẩn tính lũ thiết kế qua các thời kỳ 60 3.4.2. Bài toán xác định quy mô tràn sự cố 64 3.5.Tính toán xác định quy mô tràn sự cố bằng phương pháp thử dần 64 3.5.1. Tính toán điều tiết lũ hồ chứa bằng phương pháp thử dần. 64 3.5.2. Sử dụng phần mềm DTL/XD để tính toán điều tiết lũ. 65 3.6. Kết luận 66 CHƢƠNG IV: TÍNH TOÁN MỞ RỘNG KHẢ NĂNG THÁO NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG CỦA HỒ CHỨA NƢỚC THANH LANH KHI CÓ LŨ VƢỢT TẦN SUẤT THIẾT KẾ. 67 4.1. Giới thiệu về công trình 67 4.1.1. Các hạng mục công trình đầu mối 68 4.1.2. Các thông số kỹ thuật chủ yếu. 69 4.2. Sự cần thiết của tràn sự cố 71 4.3. Các phương án tràn sự cố 72 4.3.1. Chọn vị trí tràn sự cố 72 4.3.2. Chọn loại tràn cần nâng cao khả năng tháo 73 4.3.3. Nội dung tính toán các phương án 73 4.3.4. Phân tích chọn phương án 79 5.1. Kết quả đạt được của luận văn. 81 Nguyễn Nhân Quân Cao học khóa 17 – ĐHTL Hà Nội 5.2. Những tồn tại của luận văn 81 5.3. Kiến nghị 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 PHỤ LỤC 84 Nguyễn Nhân Quân Cao học khóa 17 – ĐHTL Hà Nội DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1-1: Phân loại theo cấp công trình theo tỷ lệ phần trăm 7 Hình 1-2: Phân loại theo diện tích lưu vực (F,km2) (tỷ lệ%) 8 Hình 1-3: Phân loại theo diện tích tưới (tỷ lệ%) 8 Hình 1-4: Phân loại theo công suất lắp máy (tỷ lệ%) 9 Hình 1-5: Phân loại theo dung tích hồ 9 Hình 1-6: Phân loại theo vùng lãnh thổ 10 Hình 1-7: Phân loại theo chiều cao đập 10 Hình 1-8: Phân loại theo thời gian xây dựng 11 Hình 2-1: Hiệu ứng nhà kính 22 Hình 2-2: Xu thế biến đổi nhiệt độ trung bình năm tại trạm Láng 24 Nguyễn Nhân Quân Cao học khóa 17 – ĐHTL Hà Nội DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1.Thống kê theo dung tích hồ chứa phục vụ tưới của tổng cục thuỷ lợi 13 Bảng 1.2: Thống kê tình hình xây dựng tràn sự cố trên toàn quốc đối với các hồ chứa có dung tích lớn hơn 200.000 m3 20 Bảng 2.1: Nhiệt độ trung bình năm của một số trạm khí tượng 23 Bảng 2.2: Đặc trưng độ ẩm trung bình tháng của từng thập kỷ tại trạm Láng 24 Bảng 2.3: Bốc hơi piche trung bình tháng năm tại một số trạm điển hình 25 Bảng 2.4: Tổng số giờ nắng tại một số trạm quan trắc điển hình 29 Bảng 2.5: Phân bố số lần bão đổ bộ vào Việt Nam theo từng tháng 30 Bảng 2.6: Phân bố số lần bão đổ bộ vào Việt Nam theo khu vực 31 Bảng 2.7: Tần suất bão đổ bộ vào các khu vực theo tháng (%) 31 Bảng 2.8: Lượng mưa trung bình qua từng thời kỳ tại trạm Thái Bình 32 Bảng 2.9: Lượng mưa 5 ngày lớn nhất trung bình của từng thời kỳ tại một số trạm đo vùng Hữu sông Hồng. Đơn vị (mm) 33 Bảng 2.10: So sánh tỷ lệ lượng mưa 5 ngày max trung bình của các 33 thời kỳ so với trung bình nhiều năm. Đơn vị % 33 Bảng 2.11: Lượng mưa 5 ngày lớn nhất trung bình của từng thời kỳ tại một số trạm vùng Tả sông Hồng. Đơn vị (mm) 35 Bảng 2.12: So sánh tỷ lệ lượng mưa 5 ngày lớn nhất trung bình của từng thời kỳ so với trung bình nhiều năm. Đơn vị % 36 Bảng 3-1: Hệ số tăng lưu lượng n cuả tràn piano key A so với tràn Creager 57 Bảng 3-2: Hệ số tăng lưu lượng (n) của tràn piano key B so với tràn Creager 58 Bảng 3-3: Lưu lượng, MNLN thiết kế và kiểm tra theo TCVN 285 – 2002 . 61 Bảng 3-4: Tổng hợp tiêu chuẩn tính lũ thiết kế qua các thời kỳ. 62 Bảng 3-5. Tần suất lũ tính toán thiết kế đầu mối hồ chứa 63 Bảng 4-1: Vận tốc gió ứng với các tần suất 67 Nguyễn Nhân Quân Cao học khóa 17 – ĐHTL Hà Nội Bảng 4-2: Phân phối dòng chảy trong năm ( Q75%, m3/s) 68 Bảng 4-3: Dòng chảy lũ theo cấp tần suât. 68 Bảng 4-4: Dòng chảy mùa cạn 68 Bảng 4-5:Kết quả tính toán tràn sự cố kiểu tự do 74 Bảng 4-6. Kết quả tính toán tràn sự cố kiểu nước tràn qua đỉnh đập gây vỡ. 75 Bảng 4-7. Kết quả tính toán tràn sự cố kiểu nổ mìn 78 Bảng 4-8. So sánh thông số các phương án tràn cố và tràn hiện trạng 79 Nguyễn Nhân Quân Cao học khóa 17 – ĐHTL Hà Nội 1 MỞ ĐẦU I. ĐẶT VẤN ĐỀ Biến đổi khí hậu trái đất là sự thay đổi của hệ thống khí hậu gồm khí quyển, thủy quyển, sinh quyển, thạch quyển hiện tại và trong tƣơng lai bởi các nguyên nhân tự nhiên và nhân tạo. Biến đổi khí hậu là một trong những thách thức lớn nhất đối với nhân loại trong thế kỷ 21. Biển đổi khí hậu sẽ tác động nghiêm trọng đến sản xuất, đời sống và môi trƣờng trên phạm vi toàn thế giới. Nhiệt độ tăng, mực nƣớc biển dâng gây ngập lụt, nhiễm mặn…Theo kịch bản biến đổi khí hậu, nƣớc biển dâng cho Việt nam, Việt nam là nƣớc có khí hậu nhiệt đới gió mùa, hàng năm chịu ảnh hƣởng của nhiều thiên tai do thời tiết nhƣ các cơn bão nhiệt đới, hạn hán, lũ lụt…Các số liệu ghi nhận xu hƣớng tăng nhiệt độ ở cả 3 miền, với mức tăng 0.5 đến 1 0 C trong vòng một thập kỷ qua. Đi cùng với tăng nhiệt độ, lƣợng mƣa trung bình hằng năm tăng không đáng kể, nhƣng tần suất cũng nhƣ lƣợng mƣa hằng tháng thay đổi. Mùa mƣa có lƣợng mƣa tăng cao, mùa khô lƣợng mƣa giảm đi dẫn tới các sự kiện thời tiết bất thƣờng có xu hƣớng tăng lên. Trong 50 năm qua, nhiệt độ trung bình đã tăng 0.7 0 C, mực nƣớc biển dâng 20 cm. Việt nam đã và đang chịu ảnh hƣởng của biến đổi khí hậu, thiên tai, bão lụt, hạn hán đã diễn ra khốc liệt hơn trƣớc. Biến đổi khí hậu sẽ ảnh hƣởng đến Việt nam theo những xu hƣớng sau: - Hạn hán tăng cả về tần suất và cƣờng độ. - Bão tăng về tần suất, nhất là vào cuối năm. - Nhiệt độ tăng dẫn đến lƣợng bốc hơi tăng - Biến đổi khí hậu làm nƣớc biển dâng dẫn đến tăng ngập lụt làm giảm tiêu của hệ thống khi có lũ. Hồ chứa nƣớc có tầm quan trọng đặc biệt rất lớn đối với phòng chống lũ, lụt, hạn hán, tƣới tiêu và các nhu cầu dùng nƣớc khác. Về mùa mƣa bão hồ cắt lũ, chậm lũ. Về mùa kiệt cấp nƣớc đáp ứng yêu cầu tƣới, cấp nƣớc công nghiệp, sinh hoạt, giao thông thủy, đẩy mặn, giữ gìn môi trƣờng sinh thái. Nguyễn Nhân Quân Cao học khóa 17 – ĐHTL Hà Nội 2 Tuy nhiên có không ít hồ chứa nƣớc xuống cấp nhanh, hiệu quả sử dụng thấp. Nhu cầu dùng nƣớc thay đổi làm cho các hồ chứa đã xây dựng không đáp ứng đƣợc yêu cầu thực tế. Mặt khác, do biến đổi khí hậu làm thay đổi bất lợi lƣu lƣợng tới hồ làm cho khả năng tháo không đảm bảo đã gây ra sự cố mất an toàn hồ chứa. Bởi vậy, tìm đƣợc các giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng hồ chứa nƣớc, đảm bảo sự phát triển bền vững của hệ thống đầu mối công trình là vấn đề hết sức quan trọng và đặc biệt có ý nghĩa. Những lợi ích kinh tế, ý nghĩa xã hội mà các hồ, đập mang lại rất lớn, khẳng định đƣợc vai trò quan trọng trong đảm bảo an toàn cuộc sống ngƣời dân và sản xuất. Tuy nhiên, quá trình vận hành và sử dụng hồ, đập, một mặt do nhu cầu dùng nƣớc thay đổi so với thiết kế dẫn đến hồ không còn đáp ứng đƣợc các nhiệm vụ đặt ra, mặt khác do công tác quản lý bất cập đang bộc lộ khiếm khuyết ảnh hƣởng không nhỏ đến đời sống ngƣời dân. Tất cả những lý do đó đã tạo động lực nghiên cứu, ứng dụng nảy sinh và phát triển trong đó trong đó có giải pháp tràn sự cố. Tràn sự cố đƣợc xây dựng để xả lũ vƣợt thiết kế nhằm tránh sự cố có thể xảy ra đối với cụm công trình đầu mối và đảm bảo an toàn cho hồ chứa. Vì những lý do trên tác giả chọn đề tài: “Nghiên cứu một số tác động của biến đổi khí hậu đến sự làm việc an toàn, hiệu quả của hồ chứa nước và đề xuất giải pháp” Nhằm xác định đƣợc hiện trạng công trình và đƣa ra các giải pháp nâng cao khả năng tháo nƣớc về mùa lũ, mở rộng khả năng tháo nâng cao hiệu quả sử dụng khi nhu cầu nƣớc hoặc chế độ thủy văn thay đổi đƣa ra giải pháp công trình đảm bảo an toàn cho hồ chứa khi mùa lũ về. II. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI - Nắm đƣợc biến đổi khí hậu - Tổng hợp hiện trạng, dự báo biến đổi khí hậu. - Biến đổi khí hậu tác động đến các hồ chứa nƣớc. Nguyễn Nhân Quân Cao học khóa 17 – ĐHTL Hà Nội 3 - Tổng hợp các cơ sở lý luận và kinh nghiệm thực tế về thiết lập đập dâng, hồ chứa trên các khâu: Quy hoạch – kế hoạch; lập dự án đầu tƣ, thiết kế kỹ thuật, thi công và quản lý, vận hành sửa chữa bảo dƣỡng công trình. - Đánh giá tổng quan hiện trạng các hồ chứa và tràn xả lũ đã đƣợc xây dựng ở Việt Nam, phân tích những nguyên nhân xảy ra sự cố ở các hồ chứa, tràn xả lũ. Tìm ra các biện pháp công trình để khắc phục, nâng cao hiệu quả, an toàn của các hồ chứa, một trong các biện pháp công trình xây dựng là làm tràn sự cố cho các hồ chứa đã và có nguy cơ xảy ra sự cố. III. PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Phạm vi nghiên cứu về nội dung là hồ chứa nƣớc - Phạm vi nghiên cứu về mặt địa lý là hồ chứa nƣớc Thanh Lanh– tỉnh Vĩnh Phúc. IV. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1. Phương pháp kế thừa Nghiên cứu tiếp thu và sử dụng có chọn lọc kết quả nghiên cứu và thành tựu khoa học công nghệ của các tác giả trong và ngoài nƣớc đã nghiên cứu về những vấn đề có liên quan đến đề tài. 2. Phương pháp điều tra thu thập và phân tích tổng hợp Điều tra thu thập tài liệu, khảo sát và nghiên cứu thực tế, phân tích đánh giá và tổng hợp tài liệu để từ đó rút ra các cơ sở khoa học và khả năng ứng dụng vào thực tiễn. 3. Phương pháp phân tích tổng hợp - Thu thập, tổng hợp và phân tích số liệu. Nghiên cứu này cũng sẽ có tác động rộng rãi đến cuộc sống của cộng đồng trên địa bàn rộng lớn vì vậy việc phân tích tổng hợp là cần thiết đối với nghiên cứu này. V. BỐ CỤC LUẬN VĂN Luận văn gồm những phần sau: Nguyễn Nhân Quân Cao học khóa 17 – ĐHTL Hà Nội 4 Mở đầu Chƣơng I: Tổng quan chung về hồ chứa nƣớc Chƣơng II: Lý Luận về kịch bản biến đổi khí hậu Chƣơng III: Cơ sở khoa học đề xuất giải pháp nâng cao hiệ quả sử dụng hồ chứa nƣớc Chƣơng IV: Tính toán mở rộng khả năng tháo, nâng cao hiệu quả sử dụng hồ chứa nƣớc Thanh Lanh - tỉnh Vĩnh Phúc khi có lũ vƣợt tần suất thiết kế. Chƣơng V: Kết luận và kiến nghị. [...]... BẢN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 2.1 Khái niệm về biến đổi khí hậu - Biến đổi khí hậu trái đất là sự thay đổi của hệ thống khí hậu gồm khí quyển, thuỷ quyển, sinh quyển, thạch quyển hiện tại và trong tƣơng lai bởi các nguyên nhân tự nhiên và nhân tạo - Nguyên nhân chính làm biến đổi khí hậu trái đất là do sự gia tăng các hoạt động tạo ra các chất thải khí nhà kính, các hoạt động khai thác quá mức các bể hấp thụ và. .. quá mức các bể hấp thụ và bể chứa khí nhà kính nhƣ sinh khối, rừng, các hệ sinh thái biển, ven bờ và đất liền khác Hình 2-1: Hiệu ứng nhà kính 2.2 Những tác động của biến đổi khí hậu Các biểu hiện của sự biến đổi khí hậu trái đất gồm: - Sự nóng lên của khí quyển và trái đất nói chung - Sự thay đổi thành phần và chất lƣợng khí quyển có hại cho môi trƣờng sống của con ngƣời và các sinh vật trên trái đất... 23/101 hồ 35/68 hồ 330/544 hồ 3.460/4.753 hồ 1.6 Những kết quả nghiên cứu về an toàn hiệu quả của các hồ chứa nƣớc Đảm bảo an toàn hồ chứa là đảm bảo an toàn hệ thống công trình đầu mối, đặc biệt trong tình hình biến đổi khí hậu phức tạp hiện nay Hồ chứa đem lại những lợi ích thiết thực nhƣ phát điện, tƣới, phòng chống lũ lụt, hạn hán, du lịch, cải tạo môi trƣờng Bên cạnh những lợi ích mà hồ chứa đem... TỔNG QUAN CHUNG VỀ HỒ CHỨA NƢỚC 1.1 Khái niệm và nhiệm vụ của hồ chứa nƣớc 1.1.1 Khái niệm - Hồ chứa nƣớc là những vật thể hoàn chỉnh gồm có nƣớc hồ, bờ hồ và đáy hồ Trên lục địa có những nơi nƣớc không chảy mà tụ lại ở một nơi thấp hơn so với xung quanh thì gọi là hồ Hồ có dòng chảy ra gọi là hồ thoát nƣớc, hồ không có dòng chảy ra gọi là hồ không thoát nƣớc hay còn gọi là hồ kín Hồ chứa nƣớc có hồ tự... đối với hệ thống khí hậu Mức phải đạt nằm trong một khung thời gian đủ để các hệ sinh thái thích nghi một cách tự nhiên với sự thay đổi khí hậu, bảo đảm việc sản xuất lƣơng thực không bị đe doạ và tạo khả năng cho sự phát triển kinh tế tiến triển một cách bền vững Những biến đổi chính của biến đổi khí hậu bao gồm: 2.2.1 Biến đổi về nhiệt độ Chỉ trong vòng gần nửa thế kỷ, từ năm 1960 đến nay, nhiệt độ... 1992 hồ lại tiếp tục vỡ Các hồ bị vỡ nguyên nhân do chất lƣợng thi công không bảo đảm, mƣa lũ quá lớn vƣợt tần xuất thiết kế, công tác quản lý còn nhiều hạn chế, không đủ kinh phí để sửa chứa nâng cấp Để phát huy mặt lợi và đề phòng các diễn biến bất lợi, công tác đầu tƣ sửa chữa, nâng cấp, quản lý hồ chứa cần đƣợc quan tâm và tăng cƣờng nhằm bảo đảm an toàn công trình và nâng cao hiệu quả của hồ chứa. .. Nghệ An (625 hồ) , Hà Tĩnh (339 hồ) , Bình Định (223 hồ) , Đăk Lăk (458 hồ) - Hồ chứa nƣớc có nhiều lợi ích song cũng luôn tiềm ẩn nguy cơ sự cố, đe doạ đến an toàn của công trình và hạ du Trong thời gian qua nhiều hồ chứa có quy mô vừa và nhỏ đã bị vỡ gây thiệt hại đáng kể tới ngƣời, tài sản của nhân dân nhƣ: + Năm 1978 tỉnh Nghệ An vỡ đập hồ Quán Hài (4,6 triệu m3), hồ Đồn Húng (3,9 triệu m3) làm 14 ngƣời... khóa 17 – ĐHTL Hà Nội 23 - Sự dâng cao mực nƣớc biển do tan băng dẫn tới sự ngập úng của các vùng đất thấp, các đảo nhỏ trên biển - Sự di chuyển của các đới khí hậu tồn tại hàng nghìn năm trên các vùng khác nhau của trái đất dẫn tới nguy cơ đe doạ sự sống của các loài sinh vật, các hệ sinh thái và hoạt động của con ngƣời - Sự thay đổi cƣờng độ hoạt động của quá trình hoàn lƣu khí quyển, chu trình tuần... chiếm theo số lƣợng - Hồ chứa xây dựng để du lịch là chính: ở Việt nam loại này chiếm 0,46 % tính theo số lƣợng 1.2 Phân loại hồ chứa nƣớc Có nhiều cách phân loại hồ chứa nƣớc a Căn cứ vào tính chất hoặc nhiệm vụ chủ yếu của hồ có thể chia hồ chứa nước thành hai loại: + Hồ chứa nƣớc thủy lợi + Hồ chứa nƣớc thủy điện Nguyễn Nhân Quân Cao học khóa 17 – ĐHTL Hà Nội 6 Trên thực tế có nhiều hồ chứa ngoài... cao hiệu quả của hồ chứa 1.4 Những kết quả đạt đƣợc về hồ chứa nƣớc tại Việt Nam Những kết quả đạt đƣợc về hồ chứa nƣớc gắn liền với với việc nghiên cứu phát triển các công trình xây dựng chủ yếu của hồ chứa nƣớc (công trình đầu mối) Công trình đầu mối của một hồ chứa nƣớc thƣờng bao gồm một đập ngăn nƣớc (đập chính và đập phụ); cống điều tiết nƣớc, đập tràn xả lũ và hệ thống kênh dẫn nƣớc Nguyễn Nhân . chọn đề tài: Nghiên cứu một số tác động của biến đổi khí hậu đến sự làm việc an toàn, hiệu quả của hồ chứa nước và đề xuất giải pháp Nhằm xác định đƣợc hiện trạng công trình và đƣa ra các giải. HỌC ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG HỒ CHỨA NƢỚC 41 3.1. Đặt vấn đề 41 3.2. Các yêu cầu và tiêu chí đặt ra cho sự an toàn, hiệu quả của hồ chứa nước 42 3.3. Một số giải pháp kỹ thuật. KỊCH BẢN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 22 2.1. Khái niệm về biến đổi khí hậu 22 2.2. Những tác động của biến đổi khí hậu 22 2.2.1. Biến đổi về nhiệt độ 23 2.2.2. Biến đổi về độ ẩm 24 2.2.3. Biến đổi về