Nghiên cứu đánh giá biến động bờ hồ thủy điện Hòa Bình bằng công nghệ viễn thám và GIS

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN DOÃN ĐÌNH HIẾN NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG BỜ HỒ THỦY ĐIỆN HÒA BÌNH BẰNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN DOÃN ĐÌNH HIẾN NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG BỜ HỒ THỦY ĐIỆN HÒA BÌNH BẰNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS Chuyên ngành: Bản đồ, viễn thám và hệ thông tin địa lý Mã số: 60440214 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC HDC: TS. PHẠM QUANG SƠN HDP: TS. PHẠM VĂN HÙNG Hà Nội – Năm 2015 i MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Chương 1 . TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU . PHƯƠNG PHÁP LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 7 1.1. Khái quát về tình hình nghiên cứu 7 1.1.1. Trên thế giới 7 1.1.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam 11 1.2. Phương pháp nghiên cứu 20 1.2.1. Cách tiếp cận 20 1.2.2. Phương pháp nghiên cứu và cơ sở tài liệu 23 Chương 2 . HIỆN TRẠNG TRƯỢT LỞ BỜ HỒ VÀ BỒI LẮNG LÒNG HỒ . THỦY ĐIỆN HÒA BÌNH 31 2.1. Đặc điểm hiện trạng trượt lở bờ hồ 31 2.2. Đặc điểm hiện trạng bồi lắng lòng hồ 43 2.2.1. Đặc điểm chung 43 2.2.2. Diễn biến bồi lắng lòng hồ theo thời gian 46 2.2.3. Diễn biến bồi lắng lòng hồ theo không gian 51 Chương 3 . ĐẶC ĐIỂM BIẾN ĐỘNG BỜ HỒ THỦY ĐIỆN HÒA BÌNH 57 3.1. Đặc điểm các yếu tố gây biến động bờ hồ 57 3.1.1. Xói mòn rửa trôi trên lưu vực 57 3.1.2. Chế độ thủy văn 62 3.1.3. Độ dốc sườn 68 3.1.4. Đặc tính địa chất công trình của các đất đá cấu tạo bờ 71 3.1.5. Đặc điểm đứt gãy hoạt động 73 3.1.6. Chế độ điều tiết, quy trình vận hành của hồ 75 ii 3.2. Đặc điểm biến động 77 3.2.1. Nguyên tắc xây dựng bản đồ tai biến địa chất 77 3.2.2. Xây dựng bản đồ biến động bờ hồ 82 3.2.3. Đặc điểm biến động bờ hồ thủy điện Hòa Bình 86 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 iii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các đoạn trích dẫn và số liệu sử dụng trong luận văn đều được dẫn nguồn. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận văn Doãn Đình Hiến iv LỜI CẢM ƠN Trước hết, tôi xin gửi lời cảm ơn tới các thầy hướng dẫn TS. Phạm Quang Sơn và TS. Phạm Văn Hùng. Các thầy đã tạo mọi điều kiện thuận lợi, tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Sự hiểu biết sâu sắc về khoa học cũng như kinh nghiệm quý báu của các thầy chính là tiền đề quan trọng giúp tôi đạt được những thành tựu và kinh nghiệm quý báu. Xin chân thành cảm ơn Khoa Địa Lý, Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên – Đại Học Quốc Gia Hà Nội, Trung Tâm Viễn Thám và Geomatic (VTGEO) – Viện Địa Chất – Viện Hàn Lâm Khoa Học và Công Nghệ Việt Nam đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ nhiều mặt để tác giả hoàn thành luận văn. Một lần nữa xin chân thành cảm ơn các tác giả, những tập thể, các cá nhân đã hết sức quan tâm giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi để tác giả có thể hoàn thành luận văn. Rất mong nhận được nhiều đóng góp ý kiến của các nhà khoa học, các đồng nghiệp và bạn đọc để luận văn được hoàn thiện hơn. Hà Nội, ngày 09 tháng 01 năm 2015 Tác giả luận văn v DANH MỤC HÌNH VÀ BẢNG Danh mục hình Trang số Hình 0.1: Bản đồ vị trí khu vực nghiên cứu 4 Hình 0.2: Vị trí khu vực nghiên cứu trên ảnh Landsat - 2010 5 Hình 1.1: Trượt lở và lũ bùn đá tại Tạ Khoa trên ảnh VNREDSat-1 và chụp mặt đất 25 Hình 1.2: Lũ quét-lũ bùn đá ở Mường Trai trên ảnh Landsat và chụp mặt đất 25 Hình 1.3: Trượt lở kèm lũ quét-lũ bùn đá tại Nậm Chiến trên ảnh Landsat và chụp mặt đất 26 Hình 1.4: Lũ quét-lũ bùn đá tại Tạ Khoa trên ảnh Landsat và chụp mặt đất 26 Hình 1.5: Trượt lở đất ở đập thủy điện Sơn La (a), Phúc Sạn - Mai Châu (b) trên ảnh SPOT-5 và chụp tại thực địa 27 Hình 2.1: Bản đồ hiện trạng trượt lở bờ hồ Hòa Bình (trên ảnh Landsat-2010) 34 Hình 2.2: Trượt lở trong vỏ phong hóa tại Mường La 38 Hình 2.3: Trượt lở trong vỏ phong hóa tại Mường La 38 Hình 2.4: Trượt lở trong vỏ phong hóa tại Mường La 39 Hình 2.5: Trượt lở trong vỏ phong hóa tại Vạn Yên 39 Hình 2.6: Trượt lở trong vỏ phong hóa tại bờ trái hồ Hòa Bình ở Bắc Yên 39 Hình 2.7: Trượt lở trong vỏ phong hóa tại bờ trái hồ Hòa Bình ở Bắc Yên 39 Hình 2.8: Trượt lở trong vỏ phong hóa tại đầu cầu Tạ Khoa 39 Hình 2.9: Trượt lở trong vỏ phong hóa tại đầu cầu Tạ Khoa 39 Hình 2.10: Trượt lở trong đới dao động mực nước hồ tại khu vực Xã Tân Mai 39 vi Hình 2.11: Trượt lở trong đới dao động mực nước hồ khu vực Chợ Bờ 51 Hình 2.12: Trượt lở trong đới dao động mực nước hồ khu vực Bản Mực 51 Hình 2.13: Trượt lở trong đới dao động mực nước hồ khu vực xã Vầy Nưa 52 Hình 2.14: Trượt lở trong đới dao động mực nước hồ khu vực xã Vầy Nưa 52 Hình 2.15: Trượt lở trong đới dao động mực nước hồ khu vực Xã Vầy Nưa 52 Hình 2.16: Trượt lở trong đới dao động mực nước hồ khu vực xã Hiền Lương 52 Hình 2.17: Trượt lở trong đới dao động mực nước hồ khu vực Thái Thịnh 52 Hình 2.18: Biểu đồ thể hiện khối lượng bồi lắng qua các năm (1990 - 2013) 52 Hình 2.19: Biểu đồ thể hiện sự bồi lắng theo tỷ lệ diện tích mặt cắt ngang (1990-1996) 57 Hình 2.20: Biểu đồ thể hiện sự bồi lắng theo tỷ lệ diện tích mặt cắt ngang (1996-2009) 59 Hình 2.21: Biểu đồ thể hiện sự bồi lắng theo tỷ lệ diện tích mặt cắt ngang (2009-2013) 60 Hình 2.22: Biểu đồ phân bố lượng bồi lắng theo không gian dọc hồ năm 2013 61 Hình 2.23: Biểu đồ thể hiện sự thay đổi diện tích tại các mặt cắt (1990- 2013) 62 Hình 2.24: Biểu đồ mặt cắt dọc hồ Hòa Bình qua các thời kỳ (1990 - 2013) 64 Hình 3.1: DEM khu vực hồ thủy điện Hòa Bình 69 Hình 3.2: Bản đồ độ dốc khu vực hồ thủy điện Hòa Bình 72 vii Hình 3.3: Bản đồ địa chất thạch học khu vực hồ thủy điện Hòa Bình 73 Hình 3.4: Bản đồ đứt gẫy hoạt động khu vực hồ thủy điện Hòa Bình 76 Hình 3.5: Bản đồ mật độ lineamen-đứt gẫy khu vực hồ thủy điện Hòa Bình 77 Hình 3.6: Bản đồ cảnh báo trượt lở bờ hồ thủy điện Hòa Bình (trên ảnh Landsat - 2010) 84 Hình 3.7: Bản đồ bồi lắng lòng hồ thủy điện Hòa Bình trên ảnh Landsat 87 Hình 3.8: Bản đồ biến động bờ hồ thủy điện Hòa Bình 88 Danh mục bảng Trang số Bảng 2.1: Thống kê hiện trạng trượt lở bờ hồ thủy điện Hòa Bình 34-37 Bảng 2.2: Tổng hợp hiện trạng trượt lở khu vực mép nước hồ Hòa Bình 43 Bảng 2.3: Kết quả tính toán bồi lắng lòng hồ Hòa Bình năm 1990 - 2013 44-45 Bảng 2.4: Kết quả tính toán bồi lắng lòng hồ theo diện tích tại một số các mặt cắt trong các giai đoạn vận hành hồ chứa Hoà Bình 47-48 Bảng 3.1: Đặc trưng dòng chảy năm các trạm thủy văn trên lưu vực sông Đà 64 Bảng 3.2: Độ đục trung bình nhiều năm trên các nhập lưu vào hồ Hòa Bình 68 Bảng 3.3: Ma trận so sánh cấp độ trượt lở bờ hồ và bồi lắng lòng hồ 86 viii BẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT BLLH Bồi lắng lòng hồ ĐĐLHĐ Địa động lực hiện đại KT-XH Kinh tế - xã hội LQ-LBĐ Lũ quét – Lũ bùn đá TBĐC Tai biến địa chất TLBH Trượt lở bờ hồ TLĐ Trượt lở đất XMĐ Xói mòn đất [...]... biến động bờ hồ - Khảo sát thực địa thu thập tài liệu về hiện trạng trượt lở bờ hồ và bồi lắng lòng hồ và các yếu tố gây biến động bờ hồ - Phân tích các yếu tố gây biến động bờ hồ - Xây dựng bản đồ nguy cơ trượt lở bờ hồ thủy điện Hòa Bình - Xây dựng bản đồ hiện trạng trượt lở bờ hồ thủy điện Hòa Bình - Xây dựng bản đồ hiện trạng bồi lắng hồ thủy điện Hòa Bình - Xây dựng và mô tả bản đồ biến động bờ. .. dựng và mô tả bản đồ biến động bờ hồ thủy điện Hòa Bình - Đánh giá biến động biến động bờ hồ thủy điện Hòa Bình 3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu của đề tài luận văn là các quá trình trượt lở bờ hồ và bồi lắng lòng hồ thủy điện Hòa Bình Hồ thủy điện Hòa Bình nằm ở khu vực Tây Bắc nước ta, có tọa độ địa lý từ 20o36’51” đến 21o42’57” vĩ độ Bắc và 103o45’34” đến 105o25’43” kinh độ... giải pháp bảo vệ và khai thác hồ thủy điện Hòa Bình một cách có hiệu quả, phục vụ phát triển bền vững KT-XH và bảo vệ môi trường, đặc biệt là từ khi hồ thủy điện Sơn La đi vào hoạt động năm 2012 2 2 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu a Mục tiêu: - Làm sáng tỏ hiện trạng trượt lở bờ hồ và bồi lắng lòng hồ Hòa Bình bằng công nghệ viễn thám và GIS - Làm sáng tỏ đặc điểm biến động bờ hồ Hòa Bình b) Nhiệm vụ:... nhiệm vụ nghiên cứu sau được giải quyết: - Tổng quan các công trình nghiên cứu có liên quan ở trong, ngoài nước và xây dựng cơ sở lý luận về nghiên cứu đánh giá biến động bờ hồ chứa - Thu thập các tài liệu, số liệu, tư liệu về hiện trạng trượt lở bờ hồ và bồi lắng lòng hồ đã có và các yếu tố gây biến động bờ hồ - Phân tích giải đoán ảnh viễn thám xác lập hiện trạng trượt lở bờ hồ, bờ lắng lòng hồ và các... có giá trị khoa học và thực tiễn sâu sắc [24-27] Bằng công nghệ nghiên cứu hiện đại, các nhà khoa học đã đánh giá nguy cơ, dự báo diễn biến và đánh giá rủi ro TBĐC trên lãnh thổ Nga; đồng thời xây dựng các giải pháp khoa học công nghệ phòng chống tai biến khá hiệu quả Như vậy, việc ứng dụng ảnh viễn thám và GIS nghiên cứu đánh giá hiện trạng và dự báo TBĐC đã đem lại thành công cho các nước trong nghiên. .. phần Mở đầu và Kết luận Cấu trúc của luận văn gồm: - Mở đầu: tính cấp thiết, mục tiêu, nhiệm vụ, đối tượng, phạm vi nghiên cứu, ý nghĩa khoa học và thực tiễn - Chương 1: Tổng quan về tình hình nghiên cứu, phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu - Chương 2: Hiện trạng trượt lở bờ hồ và bồi lắng lòng hồ thủy điện Hòa Bình - Chương 3: Đặc điểm biến động bờ hồ thủy điện Hòa Bình - Kết luận và kiến nghị... tiêu cực, thúc đẩy các quá trình địa chất động lực trong hồ phát triển mạnh mẽ Đặc biệt, từ khi hồ thủy điện Sơn La đi vào hoạt động, các quá trình này lại có sự thay đổi đáng kể Xuất phát từ những đòi hỏi của thực tiễn cấp thiết hiện nay, Học viên đã lựa chọn đề tài của luận văn: Nghiên cứu đánh giá biến động bờ hồ thủy điện Hòa Bình bằng công nghệ viễn thám và GIS Kết quả khoa học của đề tài sẽ cung... 105o25’43” kinh độ Đông 3 (hình 0.1, hình 0.2) Vùng bờ hồ thủy điện Hòa Bình là dải đất nằm trong phạm vi dao động của mực nước hồ Người hướng dẫn: TS Phạm Quang Sơn, Học viên: Doãn Đình Hiến TS Phạm Văn Hùng Hình 0.1: Bản đồ vị trí khu vực nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu là bờ hồ thủy điện Hòa Bình (dải đất trong phạm vi dao động mực nước hồ thủy điện Hòa Bình) 4 Người hướng dẫn: TS Phạm Quang Sơn, Học... của hồ thủy điện Hòa Bình 1.2.2 Phương pháp nghiên cứu và cơ sở tài liệu Như đã trình bầy ở trên, nhóm các phương pháp đầy đủ và đồng bộ nhất (nhóm phương pháp phân tích viễn thám và bản đồ, nhóm các phương pháp khảo sát thực địa, phân tích địa mạo, địa chất và nhóm các phương pháp phân tích đánh giá tai biến) được ứng dụng để nghiên cứu khu vực hồ thủy điện Hòa Bình 1.2.2.1 Phương pháp phân tích đánh. .. tai biến có độ tin cậy và phòng tránh chúng đạt được hiệu quả cao Quá trình hình thành và phát triển của thung lũng sông cũng như hồ thủy điện được ghi nhận và thể hiện rất rõ trên các dữ liệu ảnh viễn thám qua các thời kỳ Do vậy, bằng tổng hợp các phương pháp phân tích viễn thám và bản đồ, các phân tích chuyên ngành và phân tích đánh giá tổng hợp cho phép xác lập quá trình biến động bờ hồ và đánh giá . bờ hồ thủy điện Hòa Bình. - Xây dựng bản đồ hiện trạng bồi lắng hồ thủy điện Hòa Bình. - Xây dựng và mô tả bản đồ biến động bờ hồ thủy điện Hòa Bình. - Đánh giá biến động biến động bờ hồ thủy. DOÃN ĐÌNH HIẾN NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG BỜ HỒ THỦY ĐIỆN HÒA BÌNH BẰNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS Chuyên ngành: Bản đồ, viễn thám và hệ thông tin địa lý Mã số: 60440214. nhiệm vụ nghiên cứu a. Mục tiêu: - Làm sáng tỏ hiện trạng trượt lở bờ hồ và bồi lắng lòng hồ Hòa Bình bằng công nghệ viễn thám và GIS. - Làm sáng tỏ đặc điểm biến động bờ hồ Hòa Bình b)