Nghiên cứu xây dựng phương pháp xác định dòng chảy tối thiểu (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu xây dựng phương pháp xác định dòng chảy tối thiểu (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu xây dựng phương pháp xác định dòng chảy tối thiểu (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu xây dựng phương pháp xác định dòng chảy tối thiểu (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu xây dựng phương pháp xác định dòng chảy tối thiểu (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu xây dựng phương pháp xác định dòng chảy tối thiểu (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu xây dựng phương pháp xác định dòng chảy tối thiểu (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu xây dựng phương pháp xác định dòng chảy tối thiểu (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu xây dựng phương pháp xác định dòng chảy tối thiểu (Luận án tiến sĩ)
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI VIỆT NAM ================ NGUYỄN THỊ KIM DUNG NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH DÒNG CHẢY TỐI THIỂU – ÁP DỤNG CHO HỆ THỐNG SÔNG VU GIA – THU BỒN LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT TÀI NGUYÊN NƯỚC - HÀ NỘI, NĂM 2018 - BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI VIỆT NAM ========== NGUYỄN THỊ KIM DUNG NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH DÒNG CHẢY TỐI THIỂU – ÁP DỤNG CHO HỆ THỐNG SÔNG VU GIA – THU BỒN CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT TÀI NGUYÊN NƯỚC MÃ SỐ: 62 58 02 12 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Nguyễn Vũ Việt PGS.TS Nguyễn Quang Trung - HÀ NỘI, NĂM 2018 - LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi, kết nghiên cứu trình bày luận án trung thực, khách quan chưa để bảo vệ học vị Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận án cám ơn, thơng tin trích dẫn luận án rõ nguồn gốc Hà Nội, ngày 04 tháng năm 2018 Tác giả luận án LỜI CẢM ƠN Trước hết, tác giả xin chân thành cảm ơn giúp đỡ quý báu Cơ sở đào tạo - Viện Khoa học thủy lợi Việt Nam tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả thực luận án Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến tập thể thầy hướng dẫn, PGS.TS Nguyễn Vũ Việt PGS.TS Nguyễn Quang Trung tận tâm hướng dẫn giúp đỡ suốt trình thực luận án Xin chân thành cảm ơn lãnh đạo đồng nghiệp Viện Nước, Tưới tiêu Môi trường - Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam động viên tạo điều kiện thuận lợi cho NCS trình thực luận án Trong suốt trình thực luận án, tác giả nhận động viên giúp đỡ quý báu từ nhiều đồng nghiệp sở đào tạo Cuối cùng, thiếu cảm ơn tới gia đình tác giả cổ vũ, động viên, khuyến khích tạo thêm nghị lực, tâm cho tác giả lúc khó khăn mà ý chí đơn khó vượt qua MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết luận án Mục đích nghiên cứu 3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn Những đóng góp luận án Bố cục luận án Chương I TỔNG QUAN VỀ DÒNG CHẢY TỐI THIỂU 1.1 Một số khái niệm định nghĩa 1.2 Tổng quan nghiên cứu dòng chảy tối thiểu giới 1.3 Tổng quan nghiên cứu dòng chảy tối thiểu Việt nam 27 1.4 Phân tích, đánh giá phương pháp xác định DCTT Việt Nam 34 1.4.1.Phương pháp thủy văn 34 1.4.2 Phương pháp chu vi ướt 35 1.4.3 Phương pháp mô phỏng môi trường sống 36 1.4.4 Phương pháp tiếp cận tổng thể: 36 1.5 Kết luận chương I 36 Chương II: CƠ SỞ KHOA HỌC, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH DÒNG CHẢY TỐI THIỂU 38 2.1 Cơ sở khoa học xác định dòng chảy tối thiểu 38 2.1.1 Cơ sở lý luận xây dựng phương pháp 38 2.1.2 Mới liên hệ đặc điểm hình thái sơng, chế độ dòng chảy, chất lượng nước với mơi trường sống của sinh vật thủy sinh 42 2.1.3 Xác định thành phần dòng chảy tối thiểu 45 2.2 Nội dung phương pháp tính tốn dòng chảy tối thiểu 47 2.2.1 Nội dung nghiên cứu, tính tốn 47 2.2.2 Phương pháp tính toán các thành phần dòng chảy tới thiểu 49 2.2.3 Tổ hợp xác định DCTT cho dòng sơng/đoạn sơng 52 2.3 Giới thiệu khu vực nghiên cứu 55 i 2.3.1 Giới thiệu chung điều kiện tự nhiên lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn 55 2.3.1.1.Vị trí địa lý 55 2.3.1.2.Đặc điểm địa hình 56 2.3.1.3.Đặc điểm thổ nhưỡng 56 2.3.1.4.Điều kiện khí hậu 56 2.3.1.5.Điều kiện thủy văn tình hình xâm nhập mặn 57 2.3.1.6 Đặc điểm sinh vật thủy sinh 62 2.3.2 Hiện trạng phương hướng phát triển các ngành dùng nước lưu vực Vu Gia – Thu Bồn 66 2.3.2.1 Ngành nông nghiệp 66 2.3.2.2.Cấp nước phục vụ dân sinh: 67 2.3.2.3.Công nghiệp 68 2.3.2.4.Thủy điện 68 2.3.3 Một số nhận xét khu vực nghiên cứu: 70 2.4 Các cơng cụ tính tốn dòng chảy tối thiểu 70 2.4.1 Cơng cụ tính toán nhu cầu nước 71 2.4.2.Mơ hình MIKE BASIN: 74 2.4.3 Mơ hình thủy lực MIKE 11: 84 2.4.4 Mơ hình MIKE 11- mơ đun sinh thái (Ecolab) 95 2.5 Kết luận chương II 100 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ TÍNH TỐN DỊNG CHẢY TỐI THIỂU CHO HỆ THỐNG SÔNG VU GIA – THU BỒN 102 3.1.Xác định ĐKS dòng chảy tối thiểu hệ thống sông Vu Gia – Thu Bồn 102 3.1.1 Mối quan hệ mặt cắt ngang, chế độ dòng chảy với đời sớng của động thực vật thủy sinh hệ thống sông Vu Gia – Thu Bồn 102 3.1.2 Yêu cầu chất lượng nước đối với động thực vật thủy sinh 105 3.1.3 Xác định các ĐKS dòng chảy tới thiểu hệ thống sông Vu Gia – Thu Bồn 106 3.2 Kết tính tốn thành phần dòng chảy tối thiểu 109 3.2.1 Các trường hợp tính tốn 109 3.2.2 Kết tính tốn dòng chảy trì sơng 109 ii 3.2.3 Kết tính tốn dòng chảy sinh thái 112 3.2.3.1 Xây dựng đường quan hệ mực nước chu vi ướt các ĐKS112 i/ Điểm kiểm soát Thành Mỹ 112 3.2.3.2 Phân tích xác định dòng chảy sinh thái theo phương pháp chu vi ướt 121 3.2.3.3 Tính toán kiểm tra chất lượng nước các ĐKS: 123 3.2.3.4 Tở hợp xác định dòng chảy sinh thái các ĐKS 123 3.2.4.Kết tính tốn dòng chảy khai thác sử dụng 124 3.2.4.1 Kết tính tốn cân nước 124 3.2.4.2 Nhu cầu nước đảm bảo mực nước các ĐKS 126 3.2.4.3.Nhu cầu nước đảm bảo độ mặn phục vụ cấp nước sinh hoạt, nước tưới 130 3.2.4.4.Tở hợp xác định dòng chảy khai thác sử dụng các ĐKS 138 3.3 Tổ hợp xác định dòng chảy tối thiểu 139 3.5 Phân tích, đánh giá kết luận chương 146 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 148 Kết luận 148 Kiến nghị 149 DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ 150 TÀI LIỆU THAM KHẢO 151 PHỤ LỤC TÍNH TỐN 157 iii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Mối liên hệ điều kiện môi trường sống thủy sinh dòng chảy trung bình năm cho lưu vực nhỏ 11 Bảng 1.2 Ứng dụng số trì dòng chảy nghiên cứu dòng chảy tối thiểu 12 Bảng 1.3 Phân hạng quản lý môi trường theo phương pháp thay đổi đường cong trì dòng chảy 13 Bảng 1.4 Phần trăm Q95 khai thác với loại cấp hạng môi trường 14 Bảng 1.5 Tiêu chuẩn môi trường để xác định hệ sinh thái an toàn Scotland 15 Bảng 1.6 Các ứng dụng số 7Q10 nghiên cứu dòng chảy tối thiểu 15 Bảng 1.7 Tình hình ứng dụng phương pháp thủy văn – thủy lực số nước 20 Bảng 1.8 Mục tiêu cụ thể DCMT số LVS giới 26 Bảng 2.1 Mạng lưới trạm thủy văn lưu vực Vu Gia – Thu Bồn 59 Bảng 2.2 Thơng số dòng chảy năm sơng lưu vực 60 Bảng 2.3 Dòng chảy kiệt nhỏ trạm (1977 ÷ 2014) 61 Bảng 2.4 Danh sách loài cá có giá trị bảo tồn lưu vực sơng VG – TB 65 Bảng 2.5 Hiện trạng công trình thủy điện lưu vực 68 Bảng 2.6 Hệ số trồng số loại trồng 71 Bảng 2.7 Các tiêu cấp nước sinh hoạt 73 Bảng 2.8 Mạng lưới sơng suối mơ hình MIKE BASIN 75 Bảng 2.9 So sánh lưu lượng tính tốn thực đo Nơng Sơn, Thành Mỹ năm 2008 81 Bảng 2.10 So sánh lưu lượng tính tốn thực đo Nông Sơn, Thành Mỹ năm 2009 83 Bảng 2.11 Hệ thống sơng mơ hình MIKE-11 86 Bảng 2.12 Các nhập lưu khu 87 Bảng 2.13 Kết hiệu chỉnh mơ hình thủy lực 89 iv Bảng 2.14 Kết kiểm định mơ hình thủy lực 91 Bảng 3.1 Tiêu chuẩn chất lượng nước bảo vệ đời sống thủy sinh 105 Bảng 3.2.Lưu lượng bình quân ngày mùa kiệt ĐKS Nông Sơn Thành Mỹ ứng với tỷ lệ thời gian trì 109 Bảng 3.3 Quan hệ chu vi ướt mực nước tuyến mặt cắt ngã ba sông Bung - Cái 112 Bảng 3.4 Quan hệ chu vi ướt mực nước tuyến mặt cắt hạ lưu ngã ba Vu Gia – Quảng Huế 114 Bảng 3.5 Quan hệ chu vi ướt mực nước tuyến mặt cắt hạ lưu trạm thủy văn Nông Sơn 117 Bảng 3.6 Quan hệ chu vi ướt mực nước tuyến mặt cắt hạ lưu trạm thủy văn Giao Thủy 119 Bảng 3.7 Kết tính tốn dòng chảy trì sinh thái ĐKS theo phương pháp chu vi ướt 122 Bảng 3.8 Kết tính toán chất lượng nước điểm kiểm soát 123 Bảng 3.9 Kết tính tốn cân nước - Giai đoạn 124 Bảng 3.10 Kết tính tốn mực nước điểm lấy nước vùng hạ du Vu Gia – Túy Loan thời kỳ cấp nước gia tăng 127 Bảng 3.11 Kết tính tốn mực nước điểm lấy nước vùng hạ du Thu Bồn – Ly Ly thời kỳ cấp nước gia tăng 128 Bảng 3.12 Kết tính tốn mực nước điểm lấy nước vùng hạ du Vu Gia – Túy Loan thời kỳ cấp nước thông thường 129 Bảng 3.13 Kết tính tốn mực nước điểm lấy nước vùng hạ du Thu Bồn – Ly Ly thời kỳ cấp nước thông thường 129 Bảng 3.14.Kết tính tốn xâm nhập mặn sông Vu Gia, Thu Bồn, Vĩnh Điện 131 Bảng 3.15.Tính tốn xác định lưu lượng đẩy mặn hạ lưu sông Vu Gia thời kỳ cấp nước gia tăng 133 Bảng 3.16 Kết tính tốn xác định lưu lượng đẩy mặn hạ lưu sơng Thu Bồn theo yêu cầu tưới thời kỳ cấp nước gia tăng 134 v Bảng 3.17 Kết tính tốn xác định lưu lượng đẩy mặn hạ lưu sông Thu Bồn theo yêu cầu cấp nước sinh hoạt thời kỳ cấp nước gia tăng 136 Bảng 3.18.Tính tốn xác định lưu lượng đẩy mặn hạ lưu sông Vu Gia thời kỳ cấp nước thông thường 137 Bảng 3.19 Kết tính tốn xác định lưu lượng đẩy mặn hạ lưu sông Thu Bồn theo yêu cầu tưới thời kỳ cấp nước thông thường 137 Bảng 3.20 Kết tính tốn xác định lưu lượng đẩy mặn hạ lưu sông Thu Bồn theo yêu cầu cấp nước sinh hoạt thời kỳ cấp nước thông thường 138 Bảng 3.21 Kết tính tốn dòng chảy khai thác sử dụng ĐKS 138 Bảng 3.22 Tổng hợp kết tính tốn dòng chảy thành phần ĐKS 139 Bảng 3.23 Thơng số dòng chảy mùa kiệt trạm thủy văn Thành Mỹ, Nông Sơn 140 Bảng 3.24 Đánh giá mức độ đảm bảo DCTT mực nước Ái Nghĩa giai đoạn (1977 ÷2008) 141 Bảng 3.25 Đánh giá mức độ đảm bảo DCTT mực nước Ái Nghĩa giai đoạn (2009 ÷2016) 143 Bảng 3.26 Đánh giá mức độ đảm bảo DCTT mực nước Giao Thủy giai đoạn (1977 ÷2008) 143 Bảng 3.27 Đánh giá mức độ đảm bảo DCTT mực nước Giao Thủy giai đoạn (2009 ÷2016) 145 Bảng 3.28 Đề xuất dòng chảy tối thiểu điểm kiểm soát 145 vi ... luận án Chương I TỔNG QUAN VỀ DÒNG CHẢY TỐI THIỂU 1.1 Một số khái niệm định nghĩa 1.2 Tổng quan nghiên cứu dòng chảy tối thiểu giới 1.3 Tổng quan nghiên cứu dòng chảy tối. .. bảo đảm mức tối thiểu cho hoạt động khai thác phục vụ phát triển ngành kinh tế quan trọng Do đó, đề tài nghiên cứu luận án Nghiên cứu xây dựng phương pháp xác định dòng chảy tối thiểu - Áp dụng... ngày 22 tháng 12 năm 2017, quy định phải trì dòng chảy tối thiểu (DCTT) sông suối hạ lưu hồ chứa Từ đến có số nghiên cứu DCTT, từ nghiên cứu ứng dụng phương pháp đánh giá nhanh đến nghiên cứu có