Đánh giá tác động của tổ hợp cạn bất lợi đến hệ thống thủy lợi và giao thông thủy vùng hạ du sông hồng

i MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG iii DANH MỤC HÌNH iv BẢNG KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT vii MỞ ĐẦU 1 Chương 1 – KHÁI QUÁT ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ PHÁT TRIỂN KINH TẾ - XÃ HỘI VÙNG HẠ DU SÔNG HỒNG 4 1.1. Đặc điểm điều kiện tự nhiên. 4 1.1.1. Vị trí địa lý 4 1.1.2. Đặc điểm địa hình, địa mạo 5 1.1.3. Khí hậu 6 1.1.4. Thuỷ văn 7 1.1.5. Hải văn 8 1.1.6. Thổ nhưỡng 9 1.1.7. Thực vật 11 1.2. Đặc điểm kinh tế - xã hội 11 1.2.1. Dân cư và lao động 11 1.2.2. Đặc điểm phát triển kinh tế 12 1.3. Khái quát về đặc điểm hệ thống thủy lợi hạ du sông Hồng. 16 1.3.1. Vùng sông Lô - Gâm 16 1.3.2. Vùng sông Cầu - sông Thương 17 1.3.3. Vùng hữu sông Hồng 17 1.3.4. Vùng tả sông Hồng 18 1.3.5. Vùng hạ du sông Thái Bình 19 1.4. Khái quát đặc điểm mạng lưới giao thông thủy vùng hạ du sông Hồng 21 Chương 2 - XÁC ĐỊNH TỔ HỢP CẠN BẤT LỢI ĐẾN HẠ DU SÔNG HỒNG 26 2.1. Đặc điểm dòng chảy cạn vùng hạ du sông Hồng. 26 2.2 Đánh giá sự đồng bộ các đặc trưng dòng chảy cạn trên sông Hồng 29 2.2.1. Cơ sở dữ liệu đánh giá. 29 2.2.2. Đánh giá sự đồng bộ về thời gian xuất hiện dòng chảy cạn trên các nhánh sông. 30 2.2.3. Đánh giá sự đồng bộ về mức độ cạn. 35 2.3. Lựa chọn hợp cạn bất lợi nhất. 45 Chương 3 – ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA TỔ HỢP CẠN BẤT LỢI ĐẾN HỆ THỐNG THỦY LỢI VÀ GIAO THÔNG THỦY VÙNG HDSH 46 3.1. Ứng dụng mô hình MIKE 11-HD mô phỏng dòng chảy kiệt hệ thống sông Hồng theo năm cạn bất lợi. 46 3.1.1. Cơ sở lý thuyết của mô hình MIKE 11-HD 46 3.1.2. Thiết lập, hiệu chỉnh và kiểm định thông số mô hình 50 3.2. Đánh giá tác động của tổ hợp cạn bất lợi đến hệ thống thủy lợi vùng hạ du. 59 3.3. Đánh giá tác động của tổ hợp cạn bất lợi đến giao thông thủy vùng hạ du. 63 KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 iii DANH MỤC BẢNG Bảng 1. 1. Phân loại đất vùng HDSH 9 Bảng 1. 2. Kích thước đường thủy nội địa theo cấp kỹ thuật 22 Bảng 1. 3. Cấp kỹ thuật của các tuyến đường thủy chính vùng HDSH 23 Bảng 1. 4. Các tuyến giao thông thủy quan trọng vùng HDSH 24 Bảng 2. 1. Dòng chảy trung bình mùa cạn lưu vực sông Hồng – Thái Bình 28 Bảng 2. 2. Tổng hợp mực nước Hà Nội thấp nhất trong các tháng mùa cạn từ 2001- 2011 (Đơn vị: cm) 29 Bảng 2. 3. Thời gian xuất hiện đặc trưng dòng chạy cạn tại các tuyến sông Đà, Thao, Lô và hạ lưu Hồng. 31 Bảng 2. 4. Năm xuất hiện trạng thái rất đồng bộ giữa các tuyến sông 34 Bảng 2. 5. Tổ hợp dòng chảy cạn các tuyến theo đặc trưng dòng chảy năm ứng với mức đặc biệt cạn tại Hà Nội 35 Bảng 2. 6. Tổ hợp dòng chảy cạn các tuyến theo đặc trưng dòng chảy mùa cạn ứng với mức đặc biệt cạn tại Hà Nội 37 Bảng 2. 7. Tổ hợp dòng chảy cạn các tuyến theo đặc trưng dòng chảy 3 tháng min ứng với mức đặc biệt cạn tại Hà Nội 39 Bảng 2. 8. Tổ hợp dòng chảy cạn các tuyến theo đặc trưng dòng chảy 1 tháng min ứng với mức đặc biệt cạn tại Hà Nội 41 Bảng 2. 9. Đặc trưng dòng chảy tại các trạm chính trên lưu vực sông Hồng năm 2009-2010 45 Bảng 3. 1. Kết quả so sánh giá trị thực đo và tính toán theo chỉ số Nash 58 DANH MỤC HÌNH Hình 1. 1. Vị trí địa lý vùng HDSH 4 Hình 1. 2. Bản đồ hệ thống thủy lợi vùng HDSH 21 Hình 1. 3. Sơ đồ các tuyến vận tải thủy vùng HDSH 24 Hình 1. 4. Sơ đồ các tuyến vận tải thủy quan trọng vùng HDSH 25 Hình 2. 1. Tương quan dòng chảy năm trạm Hòa Bình và trạm Sơn Tây 36 Hình 2. 2. Tương quan dòng chảy năm trạm Yên Bái và trạm Sơn Tây 36 Hình 2. 3. Tương quan dòng chảy năm trạm Vụ Quang và trạm Sơn Tây 37 Hình 2. 4. Tương quan dòng chảy mùa cạn trạm Hòa Bình và trạm Sơn Tây 38 Hình 2. 5. Tương quan dòng chảy mùa cạn trạm Vụ Quang và trạm Sơn Tây 38 Hình 2. 6. Tương quan dòng chảy mùa cạn trạm Yên Bái và trạm Sơn Tây 39 Hình 2. 7. Tương quan dòng chảy 3 tháng nhỏ nhất tại Hòa Bình và Sơn Tây 40 Hình 2. 8. Tương quan dòng chảy 3 tháng nhỏ nhất tại Vụ Quang và Sơn Tây 40 Hình 2. 9. Tương quan dòng chảy 3 tháng nhỏ nhất tại Yên Bái và Sơn Tây 41 Hình 2. 10. Tương quan dòng chảy 1 tháng nhỏ nhất tại Hòa Bình và Sơn Tây 42 Hình 2. 11. Tương quan dòng chảy 1 tháng nhỏ nhất tại Vụ Quang và Sơn Tây 42 Hình 2. 12. Tương quan dòng chảy 1 tháng nhỏ nhất tại Yên Bái và Sơn Tây 43 Hình 2. 13. Tương quan dòng chảy 3 tháng min và 1 tháng min tại Hòa Bình 43 Hình 2. 14. Tương quan dòng chảy 3 tháng min và 1 tháng min tại Yên Bái 44 Hình 2. 15. Tương quan dòng chảy 3 tháng min và 1 tháng min tại Vụ Quang 44 Hình 2. 16. Tương quan dòng chảy 3 tháng min và 1 tháng min tại Sơn Tây 44 Hình 3. 1. Sơ đồ sai phân hữu hạn 6 điểm ẩn Abbott 47 Hình 3. 2. Sơ đồ sai phân hữu hạn 6 điểm ẩn Abbott; Sơ đồ sai phân 6 điểm ẩn Abbott trong mặt phẳng x~t 48 Hình 3. 3. Nhánh sông với các điểm lưới xen kẽ 48 Hình 3. 4. Sơ đồ sai phân hữu hạn 6 điểm ẩn Abbott; 48 Hình 3. 5. Cấu trúc các điểm lưới trong mạng vòng 49 v Hình 3. 6. Sơ đồ mặt mạng sông tính toán và vị trí các mặt cắt 51 Hình 3. 7. Biên lưu lượng ứng mùa cạn năm 1998-1999 53 Hình 3. 8. Biên lưu lượng ứng mùa cạn năm 2003 - 2004 53 Hình 3. 9. Biên lưu lượng ứng mùa cạn năm 2004 - 2005 53 Hình 3. 10. Biên mực nước ứng mùa cạn năm 1998-1999 53 Hình 3. 11. Biên mực nước ứng mùa cạn năm 2003 - 2004 53 Hình 3. 12. Biên mực nước ứng mùa cạn năm 2004 - 2005 53 Hình 3. 13. Kết quả kiểm tra mực nước tính toán tại trạm Sơn Tây mùa cạn 1998 - 1999 54 Hình 3. 14. Kết quả kiểm tra mực nước tính toán tại trạm Hà Nội mùa cạn 1998 - 1999 54 Hình 3. 15. Kết quả kiểm tra mực nước tính toán tại trạm Thượng Cát mùa cạn 1998 - 1999 54 Hình 3. 16. Kết quả kiểm tra mực nước tính toán tại trạm Hưng Yên mùa cạn 1998 - 1999 54 Hình 3. 17. Kết quả kiểm tra mực nước tính toán tại trạm Sơn Tây mùa cạn 2003- 2004 55 Hình 3. 18. Kết quả kiểm tra mực nước tính toán tại trạm Hà Nội mùa cạn 2003- 2004 55 Hình 3. 19. Kết quả kiểm tra mực nước tính toán tại trạm Thượng Cát mùa cạn 2003-2004 56 Hình 3. 20. Kết quả kiểm tra mực nước tính toán tại trạm Hưng Yên mùa cạn 2003- 2004 56 Hình 3. 21. Kết quả kiểm tra mực nước tính toán tại trạm Sơn Tây mùa cạn 2004- 2005 56 Hình 3. 22. Kết quả kiểm tra mực nước tính toán tại trạm Hà Nội mùa cạn 2004- 2005 56 Hình 3. 23. Kết quả kiểm tra mực nước tính toán tại trạm Thượng Cát mùa cạn 2004-2005 57 Hình 3. 24. Kết quả kiểm tra mực nước tính toán tại trạm Hưng Yên mùa cạn 2004- 2005 57 Hình 3. 25. Biên lưu lượng ứng mùa cạn năm 2009-2010 59 Hình 3. 26. Biên mực nước mùa cạn năm 2009-2010 59 Hình 3. 27. Đường quá trình mực nước tại TB Bạch Hạc 60 Hình 3. 28. Đường quá trình mực nước tại cống Liên Mạc 61 Hình 3. 29. Đường quá trình mực nước tại cống Xuân Quan 63 Hình 3. 30. Độ sâu cột nước thấp nhất mùa cạn dọc sông Đà 64 Hình 3. 31. Độ sâu cột nước thấp nhất mùa cạn dọc sông Lô 64 Hình 3. 32. Độ sâu cột nước thấp nhất mùa cạn dọc sông Hồng 65 Hình 3. 33. Độ sâu cột nước thấp nhất mùa cạn dọc sông Đuống 65 Hình 3. 34. Độ sâu cột nước thấp nhất mùa cạn dọc sông Đáy 66 Hình 3. 35. Độ sâu cột nước thấp nhất mùa cạn dọc sông Kinh Thầy 66 Hình 3. 36. Độ sâu cột nước thấp nhất mùa cạn dọc sông Đá Bạch 67 Hình 3. 37. Độ sâu cột nước thấp nhất mùa cạn dọc sông Lai Vu 67 Hình 3. 38. Độ sâu cột nước thấp nhất mùa cạn dọc sông Lạch Tray 68 Hình 3. 39. Sơ đồ các vị trí bất lợi cho giao thông thủy ứng với tổ hợp cạn năm 2009 -2010 69 vii BẢNG KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Viết đầy đủ 3Tmin Lưu lượng trung bình 3 tháng nhỏ nhất Tmin Lưu lượng trung bình tháng nhỏ nhấ BĐ Bắt đầu KT Kết thúc HDSH Hạ du sông Hồng 1 MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Với vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên thuận lợi, vùng HDSH (gồm 10 tỉnh và thành phố trong đó có Thủ đô Hà Nội với diện tích tự nhiên 14.784km 2 [2]) là 1 trong những “cái nôi” của văn minh lúa nước trên thế giới cùng với hệ thống các công trình khai thác nguồn nước có từ rất lâu đời. Đến nay, HDSH là khu vực kinh tế trọng điểm của cả nước và là khu vực tập trung dân cư đông đúc. Trong bối cảnh phát triển nền kinh tế xã hội hướng đến công nghiệp hóa, hiện đại hóa hiện nay cùng với xu thế biến đổi khí hậu, một trong những thách thức mà khu vực phải đối mặt trong thời gian tới là sự suy thoái, hạn hán thiếu nước sử dụng trong mùa cạn. Xét về tài nguyên nước, ngoài nguồn nước tại chỗ với lượng mưa trung bình toàn vùng đạt 1700mm, hàng năm HDSH đón nhận một lượng nước lớn từ thượng du (đạt tới trên 83 tỷ m 3 /năm tính đến trạm thủy văn Sơn Tây) – và đây chính là nguồn cung cấp nước chính cho các hoạt động phát triển của con người. Tuy nhiên, dưới tác động của điều kiện địa hình kết hợp với hoàn lưu đã phân bố nguồn nước không đều theo cả không gian và thời gian; trên 65% lượng nước tập trung vào các tháng mùa lũ (từ tháng VI đến tháng IX hoặc X) và nguồn nước trong mùa khô kiệt rất nhỏ. Bên cạnh đó, vùng thượng lưu rộng lớn, địa hình đa dạng nên thường xuyên không xuất hiện đồng bộ các pha nước, đã gây khó khăn trong khai thác nguồn nước phục sản xuất nông nghiệp cũng như hoạt động giao thông thủy của vùng. Liên tục trong những năm gần đây, mực nước sông Hồng xuống rất thấp, năm sau đạt kỷ lục hơn năm trước và mực nước thấp nhất chỉ là 0,1m xuất hiện năm 2010 – đây là mực nước thấp nhất trong lịch sử quan trắc được tại trạm thủy văn. Hậu quả là giao thông thủy bị tê liệt, diện tích đất không canh tác hoặc bị hạn hán giảm năng suất rất lớn. Mức độ cạn HDSH hoàn toàn bị chi phối bởi dòng chảy các sông thuộc lưu vực thượng lưu như sông Đà, sông Thao, sông Hồng, là kết quả của tổ hợp dòng chảy cạn các sông này. Để có cơ sở khoa học cho việc giảm thiểu tác động bất lợi của hạn hán đến hệ thống thủy lợi và giao thông thủy vùng HDSH, học viên lựa chọn đề tài “Đánh giá tác động của tổ hợp cạn bất lợi đến hệ thống thủy lợi và giao thông thủy vùng HDSH”. 2. Mục tiêu của luận văn - Xác định tổ hợp cạn bất lợi của các sông thượng du đến dòng chảy cạn HDSH - Đánh giá ảnh hưởng của tổ hợp cạn bất lợi đến hệ thống thủy lợi và giao thông thủy vùng HDSH. 3. Phƣơng pháp nghiên cứu - Phương pháp thu thập, thống kê, tổng hợp tài liệu. + Thu thập các tài liệu trên cơ sở kế thừa từ các nguồn tài liệu, tư liệu, số liệu, thông tin có liên quan đến đề tài một cách có chọn lọc, từ đó phân tíchhay tổng hợp đánh giá chúng theo mục tiêu và yêu cầu nghiên cứu. + Thống kê, thu thập các số liệu đo đạc, khảo sát ngoài thực địa, tính toán trên bản đồ của các đề tài, dự án liên quan đã triển khai + Thu thập các tài liệu khí tượng, thủy văn, hải văn trên vùng nghiên cứu - Phương pháp xác suất thống kê: + Sử dụng trong việc xác định các tổ hợp cạn bất lợi trên sông Hồng - Phương pháp bản đồ và GIS: + Sử dụng trong quá trình tìm hiểu tài liệu, dữ liệu bản đồ, dựng các sơ đồ. + Hỗ trợ thiết lập dữ liệu đầu vào mô hình toán. - Phương pháp mô hình toán: + Mô phỏng, diễn toán dòng chảy cạn vùng HDSH làm cơ sở đánh giá ảnh hưởng dòng chảy cạn đến khả năng khai thác nguồn nước của các công trình thủy lợi và giao thông thủy trên khu vực [...]... định tổ hợp cạn bất lợi đến hạ du hệ sông Hồng Chương 3 Đánh giá tác động của tổ hợp cạn bất lợi hến hệ thống thủy lợi và giao thông thủy vùng HDSH 3 Chƣơng 1 – KHÁI QUÁT ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ PHÁT TRIỂN KINH TẾ - XÃ HỘI VÙNG HẠ DU SÔNG HỒNG 1.1 Đặc điểm điều kiện tự nhiên 1.1.1 Vị trí địa lý Vùng HDSH nằm ở phía Bắc Việt Nam, có tọa độ địa lý trong khoảng từ 19056' đến 21034' vĩ độ Bắc và từ... điểm hệ thống thủy lợi hạ du sông Hồng Là vùng có nền nông nghiệp phát triển lâu đời nên đây cũng là khu vực có hệ thống khai thác nguồn nước tương đối hoàn chỉnh, chủ yếu dựa vào nguồn nước mặt của hệ thống sông Hồng – Thái Bình Toàn bộ hệ thống thủy lợi ở HDSH được chia thành 5 vùng gồm vùng sông Lô – Gâm, vùng sông Cầu - sông Thương, vùng hữu sông Hồng, tả sông Hồng và vùng hạ du sông Thái Bình với...4 Phạm vi nghiên cứu - Phạm vi không gian: Vùng hạ du, tập trung trên dòng chính sông Hồng - Phạm vi khoa học: Các tổ hợp tần suất cạn bất lợi và tác động của chúng đến hệ thống thủy lợi và giao thông thủy HDSH 5 Bố cục của luận văn Nội dung của luận văn ngoài phần đầu và kết luận, được trình trong 3 chương: Chương 1 Khái quát đặc điểm điều kiện tự nhiên và phát triển kinh tế - xã hội vùng HDSH... nước và thiếu công trình thuỷ lợi Tóm lại, các khu thủy lợi dọc dòng chính sông Hồng có nguồn cấp nước tương đối dồi dào nên ít xảy ra khả năng thiếu nước Hình 1 2 Bản đồ hệ thống thủy lợi vùng HDSH [12] 1.4 Khái quát đặc điểm mạng lƣới giao thông thủy vùng hạ du sông Hồng Hệ thống sông Hồng và sông Thái Bình là hệ thống sông tự nhiên lớn nhất miền Bắc, với các tuyến đường thủy chính bao gồm: + Sông Hồng: ... Nội đến cửa Ba Lạt trên sông Hồng, từ Ninh Bình đến cửa Đáy, sông Ninh Cơ, sông Cấm đạt tuyến cấp I, còn lại chủ yếu đạt cấp II và III, chỉ có 3 tuyến cấp IV là tuyến sông Đáy từ Vân Đình xuống Phủ Lý, sông Hóa và sông Hoàng Long (bảng 1.3) Bảng 1 3 Cấp kỹ thuật của các tuyến đƣờng thủy chính vùng HDSH [3] STT Sông 1 Sông Hồng 2 4 7 8 Sông Đà Sông Lô Sông Đuống Sông Luộc 9 Sông Đáy Sông Hoàng Long Sông. .. Đáy - Ninh Bình Sông Đáy 72 0,8 300 - 1.000 STT Tuyến Tuyến 1 Quảng Ninh - Ninh Bình Tuyến 2 Sông chính Hình 1 4 Sơ đồ các tuyến vận tải thủy quan trọng vùng HDSH 25 Chƣơng 2 - XÁC ĐỊNH TỔ HỢP CẠN BẤT LỢI ĐẾN HẠ DU SÔNG HỒNG 2.1 Đặc điểm dòng chảy cạn vùng hạ du sông Hồng Mùa cạn trên vùng HDSH bắt đầu từ cuối tháng XI tới tháng V năm sau, tháng XI là tháng chuyển tiếp mùa lũ sang cạn Dòng chảy bắt... lưu đó là sông Đào Nam Định và sông Ninh Cơ, sông Đáy ở cửa Đáy chỉ liên hệ với sông Hồng khi phân lũ Hệ thống sông Thái Bình có lưu vực nằm hoàn toàn trên lãnh thổ Việt Nam và hình thành từ 3 nhánh sông là sông Cầu, sông Thương và sông Lục Nam Ba nhánh gặp nhau tại Phả Lại tạo thành dòng chính sông Thái Bình, về hạ du nó có nhiều phân lưu thuộc bờ tả như: Kinh Thầy, Văn Úc và nhận nước sông Hồng từ... Nội, Bắc Ninh Ở hạ lưu sông Hồng có một số phân lưu chính như các sông Đáy, Đuống, Luộc, Trà Lý, Đào, Ninh Cơ Sông Đuống và sông Luộc chảy vào sông Thái Bình tại phía dưới Phả Lại và Quý Cao, sông Đào chảy vào sông Đáy, sông Trà Lý chảy ra cửa Trà Lý và sông Ninh Cơ chảy ra cửa Lạch Giang Sông Đáy là sông tự nhiên nhận nước sông Hồng qua cửa Hát Môn Sau khi đập Đáy được xây dựng (1937) cửa sông Hát Môn... Do đó sông Đáy thành sông tiêu nước tự nhiên của lưu vực sông Đáy, chỉ khi lũ sông Hồng đặc biệt lớn mới phân lũ sông Hồng vào sông Đáy Ngoài cửa Ba Lạt, nước sông Hồng còn chảy qua các cửa Trà Lý, Lạch Giang và một số cửa của sông Thái Bình Ngoài ra các sông Cà Lồ, Ngũ Huyện Khê trước đây cũng là phân lưu của sông Hồng ở phía bờ trái nhưng hiện nayhai cửa sông này cũng đã bồi lấp nên chỉ còn là sông. .. sông Đà, sông Lô, sông Thao Khi chảy vào vùng đồng bằng nó có nhiều phân lưu ra cảhai bờ tả hữu Trước đây bên bờ tả có các nhánh như sông Phan, sông Cà Lồ, sông Thiếp, sông Đuống, Đình Đào, Cửu An và sông Trà Lý; bờ hữu có các sông như sông Đáy, sông Nhuệ, Tô Lịch, sông Lấp, Châu Giang, sông Đào Nam Định, sông Ninh Cơ và sông Sò Ngày nay bờ tả còn 3 phân lưu là sông Đuống, sông Luộc và 7 sông Trà Lý; bờ . nhiên và phát triển kinh tế - xã hội vùng HDSH Chương 2. Xác định tổ hợp cạn bất lợi đến hạ du hệ sông Hồng Chương 3. Đánh giá tác động của tổ hợp cạn bất lợi hến hệ thống thủy lợi và giao thông. vùng HDSH, học viên lựa chọn đề tài Đánh giá tác động của tổ hợp cạn bất lợi đến hệ thống thủy lợi và giao thông thủy vùng HDSH”. 2. Mục tiêu của luận văn - Xác định tổ hợp cạn bất lợi của. như sông Đà, sông Thao, sông Hồng, là kết quả của tổ hợp dòng chảy cạn các sông này. Để có cơ sở khoa học cho việc giảm thiểu tác động bất lợi của hạn hán đến hệ thống thủy lợi và giao thông thủy