Nghiên cứu đề xuất điều chỉnh mạng lưới quan trắc thủy văn do ảnh hưởng của hệ thống hồ chứa, đập dâng thượng lưu lưu vực sông mã – chu

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SỸ TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT ĐIỀU CHỈNH MẠNG LƢỚI QUAN TRẮC THỦY VĂN DO ẢNH HƢỞNG CỦA HỆ THỐNG HỒ CHỨA, ĐẬP DÂNG THƢỢNG LƢU LƢU VỰC SÔNG MÃ - CHU CHUYÊN NGHÀNH: THỦY VĂN HỌC NGUYỄN VĂN MINH HÀ NỘI, NĂM 2019 BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SỸ TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT ĐIỀU CHỈNH MẠNG LƢỚI QUAN TRẮC THỦY VĂN DO ẢNH HƢỞNG CỦA HỆ THỐNG HỒ CHỨA, ĐẬP DÂNG THƢỢNG LƢU LƢU VỰC SÔNG MÃ - CHU NGUYỄN VĂN MINH CHUYÊN NGHÀNH THỦY VĂN HỌC MÃ SỐ: 8440224 NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS LÃ VĂN CHÚ HÀ NỘI, NĂM 2019 HÀ NỘI - 2018 CƠNG TRÌNH ĐƢỢC HỒN THÀNH TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUN MƠI TRƢỜNG HÀ NỘI Cán hƣớng dẫn chính: PGS.TS Lã Văn Chú Cán chấm phản biện 1: PGS.TS Nguyễn Văn Lai Cán chấm phản biện 2: PGS.TS Hoàng Minh Tuyển Luận văn thạc sỹ đƣợc bảo vệ tại: HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SỸ TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI Ngày 20 tháng 01 năm 2019 TÓM TẮT LUẬN VĂN Họ tên học viên: Nguyễn Văn Minh Lớp: CH3AT ; Khoá: Cán hƣớng dẫn: PGS.TS Lã Văn Chú Tên đề tài: Nghiên cứu đề xuất điều chỉnh mạng lƣới quan trắc thủy văn ảnh hƣởng hệ thống hồ chứa, đập dâng thƣợng lƣu lƣu vực sông Mã – Chu Tóm tắt: Đề tài Luận văn tiến hành thu thập số liệu quan trắc trạm thủy văn vùng nghiên cứu, số liệu hoạt động hai hồ chứa Hủa Na Cửa Đạt, số liệu quan trắc áp dụng trạm thủy văn bị ảnh hƣởng Trên sở số liệu thu thập đƣợc, tác giả có phân tích đánh giá thay đổi đặc trƣng thủy văn trƣớc sau có hồ phƣơng pháp thống kê phƣơng pháp mơ hình thủy văn thủy lực, đồng thời nghiên cứu thử nghiệm giảm chế độ quan trắc nhƣng đảm bảo chất lƣợng tài liệu theo quy chuẩn kỹ thuật, qua đề xuất chế độ quan trắc thủy văn cho trạm ảnh hƣởng hồ chứa, đề xuất điều chỉnh vị trí trạm phù hợp với cơng tác điều tra phòng chống thiên tai điều kiện ảnh hƣởng hồ chứa i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung, số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố cơng trình khác TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Văn Minh ii LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành thủy văn với đề tài “Nghiên cứu đề xuất điều chỉnh mạng lƣới quan trắc thủy văn ảnh hƣởng hệ thống hồ chứa, đập dâng thƣợng lƣu lƣu vực sông Mã - Chu” kết q trình cố gắng khơng ngừng thân đƣợc giúp đỡ, động viên khích lệ thầy, cô, bạn bè, đồng nghiệp ngƣời thân Qua trang viết tác giả xin gửi lời cảm ơn tới ngƣời giúp đỡ thời gian học tập - nghiên cứu khoa học vừa qua Tơi xin tỏ lòng kính trọng biết ơn sâu sắc thầy giáo, cô giáo, đặc biệt PGS.TS Lã Văn Chú trực tiếp tận tình hƣớng dẫn nhƣ cung cấp tài liệu thông tin khoa học cần thiết cho luận văn Xin chân thành cảm ơn Thầy, Cô giáo khoa Khí tƣợng, Thuỷ văn, Hải dƣơng học, Lãnh đạo trƣờng Đại học Tài nguyên Môi trƣờng Hà Nội tạo điều kiện cho tơi hồn thành tốt cơng việc nghiên cứu khoa học Cuối tơi xin chân thành cảm ơn đồng nghiệp, đơn vị công tác giúp đỡ tơi q trình học tập thực Luận văn TÁC GIẢ Nguyễn Văn Minh iii MỤC LỤC Nội dung Trang Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục ký hiệu chữ viết tắt vi Danh mục bảng biểu vii Danh mục hình vẽ, đồ thị viii MỞ ĐẦU 1 Ý nghĩa khoa học tính thực tiễn đề tài Mục tiêu đề tài Phƣơng pháp nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Bố cục luận văn CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU LUẬN VĂN 1.1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU NGOÀI VÀ TRONG NƢỚC 1.1.1 Các nghiên cứu nƣớc 1.1.2 Các nghiên cứu nƣớc 1.2 TỔNG QUAN LƢU VỰC SÔNG MÃ - CHU 11 1.2.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên lƣu vực sông Mã - Chu 11 a Vị trí địa lý 11 b Đặc điểm địa hình 12 1.2.2 Đặc điểm khí hậu 13 1.2.3 Đặc điểm thủy văn mạng lƣới sông suối 15 a Mạng lƣới sông suối 15 b Đặc điểm thủy văn 17 1.3 TÌNH HÌNH SỐ LIỆU VÀ CHẾ ĐỘ QUAN TRẮC THỦY VĂN 19 iv Nội dung Trang 1.3.1 Tình hình số liệu khí tƣợng 19 1.3.2 Tình hình số liệu thủy văn 20 1.4 HỆ THỐNG HỒ CHỨA TRÊN LƢU VỰC 23 1.4.1 Hiện trạng hồ chứa hoạt động lƣu vực sông Mã – Chu 23 a Hiện trạng hoạt động hồ Hủa Na 24 b Hiện trạng hoạt động hồ Cửa Đạt 24 c Hiện trạng hoạt động hồ thủy điện Trung Sơn 25 1.4.2 Quy trình vận hành liên hồ lƣu vực sơng Mã 25 1.4.3 Quy hoạch phát triển hồ chứa lƣu vực 28 CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30 2.1 LỰA CHỌN PHƢƠNG PHÁP THỰC HIỆN LUẬN VĂN 30 2.2 CÁC PHƢƠNG PHÁP THỰC HIỆN LUẬN VĂN 31 2.2.1 Phƣơng pháp thống kê 31 2.2.2 Phương pháp mơ hình tốn thủy văn, thủy lực 32 a Mơ hình NAM – hiệu chỉnh kiểm định 33 b Mơ hình HEC - RESSIM 39 c Mơ hình thủy lực MIKE11– hiệu chỉnh kiểm định 40 CHƢƠNG 3: ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA HỒ CHỨA ĐẾN DÒNG CHẢY VÀ CHẾ ĐỘ ĐO ĐẠC TẠI CÁC TRẠM HẠ LƢU LƢU VỰC SÔNG MÃ - CHU 46 3.1 ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG ĐẶC TRƢNG THỦY VĂN THEO PHƢƠNG PHÁP THỐNG KÊ 47 3.1.1 Đánh giá ảnh hƣởng hồ chứa tới đặc trƣng thủy văn mùa lũ 47 a Diễn biến lưu lượng mực nước mùa lũ sông Chu 47 b Diễn biến lưu lượng mực nước mùa lũ sông Mã 50 c Tác động hồ chứa đến đặc trưng lũ sông Mã – Chu 52 3.1.2 Đánh giá ảnh hƣởng hồ chứa tới đặc trƣng thủy văn mùa kiệt 55 a Diễn biến lƣu lƣợng mực nƣớc mùa kiệt sông Chu 55 v Nội dung Trang b Diễn biến lưu lượng mực nước mùa kiệt sơng Mã 59 3.2 ÁP DỤNG MƠ HÌNH MÔ PHỎNG ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA HỒ CHỨA ĐẾN DÒNG CHẢY Ở HẠ LƢU 61 3.2.1 Đánh giá tác động hồ chứa đến đặc trƣng lũ sau hoàn nguyên 61 3.2.2 Đánh giá tác động hồ chứa đến đặc trƣng thủy văn 63 a Lưu lượng lớn nhất, nhỏ 63 b Đặc trưng mực nước 64 3.2.3 Đánh giá mức ảnh hƣởng đến đặc trƣng thủy văn mùa lũ hồ Trung Sơn hoạt động 70 3.3 ĐỀ XUẤT ĐIỀU CHỈNH CHẾ ĐỘ QUAN TRẮC, VỊ TRÍ TRẠM THỦY VĂN TRÊN HỆ THỐNG SƠNG MÃ - CHU 76 3.3.1 Cơ sở đề xuất 76 3.3.2 Tiêu chí điều chỉnh 77 3.3.3 Đề xuất ốp đo theo biên độ mực nƣớc 78 a Bố trí ốp đo 78 b.Kết tính tốn 78 3.4 NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHỈNH CHẾ ĐỘ QUAN TRẮC LƢU LƢỢNG CHO CÁC TRẠM BỊ ẢNH HƢỞNG HỒ CHỨA 86 3.5 ĐỀ XUẤT ĐIỀU CHỈNH VỊ TRÍ TRẠM QUAN TRẮC 91 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO 95 vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT KTTV TTMLKTTV&MT TTKTTVQG LVS ĐBSCL Th.S T.S NCS KH CN ĐHTL H Hmax Hmin Htb ΔH Hmax,min,tháng Hmax,min,năm Đƣờng H~t Obs/ngày Q V R Khí tƣợng thủy văn Trung tâm Mạng lƣới khí tƣợng thủy văn mơi trƣờng Trung tâm Khí tƣợng Thủy văn quốc gia Lƣu vực sông Đồng sông Cửu Long Thạc sĩ Tiến sĩ Nghiên cứu sinh Khoa học Công nghệ Đại học Thủy lợi Mực nƣớc Mực nƣớc lớn Mực nƣớc nhỏ Mực nƣớc trung bình Biên độ mực nƣớc Biên độ mực nƣớc lớn nhất, nhỏ tháng Biên độ mực nƣớc lớn nhất, nhỏ năm Đƣờng trình mực nƣớc thay đổi theo thời gian Số lần quan trắc ngày Lƣu lƣợng dòng chảy Tốc độ dòng chảy Lƣu lƣợng chất lơ lửng 84 Sau thay đổi HTB (cm) 2476 2506 2500 2499 2522 2532 2486 2521 2630 2581 2555 2523 ∆H (cm) 4,0 Trƣớc thay đổi Sau thay đổi Hmin (cm) Hmin (cm) 1,0 0 0 1 0 2389 2391 2385 2381 2424 2411 2409 2419 2494 2436 2418 2398 2389 2391 2385 2381 2424 2411 2409 2419 2501 2436 2418 2398 ∆H (cm) 0 0 0 0 0 Bảng 3.20 So sánh đặc trƣng thay đổi mực nƣớc tháng trạm Bái Thƣợng sông Chu trƣớc sau thay đổi chế độ quan trắc Năm 2012 Yếu tố Trƣớc thay đổi Hmax (cm) Hmax (cm) Sau thay đổi I Sau thay đổi HTB (cm) HTB (cm) Sau thay đổi Hmin (cm) Hmin (cm) IV V VI VII VIII IX X XI XII 1138 1124 1129 1113 1237 1202 1139 1204 1740 1431 1150 1155 0 0 0 0 0 1041 1085 1080 1060 1083 1100 1038 1091 1218 1162 1126 1098 1042 1085 1081 1060 1083 1099 1038 1091 1218 1162 1126 1098 ∆H (cm) Trƣớc thay đổi III 1138 1124 1129 1113 1229 1202 1139 1204 1740 1431 1150 1154 ∆H (cm) Trƣớc thay đổi II 1 994 1004 1002 996 995 998 997 996 1100 1095 1044 999 995 1004 1002 996 995 998 997 996 1100 1102 1044 999 0 ∆H (cm) 0 0 0 0 0 0 0 Bảng 3.21 So sánh đặc trƣng thay đổi mực nƣớc tháng trạm Xuân Khánh sông Chu trƣớc sau thay đổi chế độ quan trắc Năm 2012 Yếu tố I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Trƣớc thay đổi Hmax (cm) 286 272 272 258 421 387 303 397 987 702 311 302 Sau thay đổi 272 272 258 421 389 303 397 987 702 313 302 Hmax (cm) 286 ∆H (cm) 0 0 0 0 Trƣớc thay đổi HTB (cm) 206 235 227 211 242 263 207 269 412 326 270 239 Sau thay đổi HTB (cm) 206 235 227 211 242 263 206 269 412 326 270 239 ∆H (cm) 0,0 0,0 Trƣớc thay đổi Hmin (cm) 178 189 174 168 169 179 177 178 270 259 205 172 Sau thay đổi Hmin (cm) 179 189 174 168 169 179 177 178 272 259 205 172 ∆H (cm) 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0 Qua phân tích thay đổi chế độ đo đạc thử nghiệm, chênh lệch mực nƣớc trạm có ΔH< 10cm với đặc trƣng Hmax, Htb, Hmin 85 - Đặc trƣng mực nƣớc năm trƣớc sau giảm chế độ quan trắc Bảng 3.22 Thống kê đặc trƣng mực nƣớc trƣớc sau thay đổi chế độ quan trắc trạm Cửa Đạt sông Chu Năm 2012 2013 2014 Trƣớc Sau Trƣớc Sau Trƣớc Sau Thay Thay khi khi khi đổi đổi giảm giảm giảm giảm giảm giảm 2015 Trƣớc Sau Thay khi đổi giảm giảm Hmax 2815 2815 0.00 2678 2678 0.00 2763 2763 0.00 2764 2764 0.00 Htb 2528 2527 0.72 2523 2522 0.37 2516 2513 2.35 2506 2504 1.49 Hmin 2381 2381 0.00 2380 2380 0.00 2378 2378 0.00 2382 2382 0.00 Thời kỳ Thay đổi Từ bảng cho thấy, đặc trƣng mực nƣớc năm trƣớc sau giảm chế độ quan trắc thay đổi không đáng kể (H≤ 3cm) Bảng 3.23 Thống kê đặc trƣng mực nƣớc trƣớc sau thay đổi chế độ quan trắc trạm Bái Thƣợng sông Chu Năm 2012 Thời kỳ 2013 2014 2015 Trƣớc Sau Thay Trƣớc Sau Thay Trƣớc Sau Thay Trƣớc Sau Thay giảm giảm đổi giảm giảm đổi giảm giảm đổi giảm giảm đổi Hmax 1740 1740 0.00 1316 1316 0.00 1322 1322 0.00 1395 1395 0.00 Htb 1098 1099 0.09 1093 1093 0.03 1087 1087 0.01 1075 1075 0.31 Hmin 994 995 1.00 998 998 0.00 995 995 0.00 993 993 0.00 Từ bảng cho thấy, đặc trƣng mực nƣớc năm trƣớc sau giảm chế độ quan trắc thay đổi không đáng kể (H≤ 1cm) Bảng 3.24 Thống kê đặc trƣng mực nƣớc trƣớc sau thay đổi chế độ quan trắc trạm Xuân Khánh sông Chu Năm 2012 2013 2014 2015 Thời kỳ Trƣớc Sau Thay giảm đổi giảm Trƣớc Sau Thay giảm đổi giảm Trƣớc Sau Thay giảm đổi giảm Trƣớc Sau Thay giảm đổi giảm Hmax 987 987 0.00 515 515 0.00 503 503 0.00 573 574 1.00 Htb 259 259 0.07 223 223 0.07 207 207 0.10 191 191 0.12 Hmin 168 168 0.00 137 137 0.00 130 130 0.00 124 124 0.00 Từ bảng cho thấy, đặc trƣng mực nƣớc năm trƣớc sau giảm chế độ quan trắc thay đổi không đáng kể (H≤ 1cm) 86 Nhận xét: Sau nghiên cứu giảm chế độ quan trắc mực nƣớc trạm thủy văn Cửa Đạt, Bái Thƣợng, Xuân Khánh theo phƣơng án thử nghiệm, so sánh kết với tiêu chí giảm chế độ quan trắc cho thấy: - Đƣờng trình mực nƣớc trƣớc sau giảm chế độ quan trắc không thay đổi nhiều; - Chênh lệch mực nƣớc ngày: trạm đạt tiêu chí nêu điều kiện chênh lệch mực nƣớc ngày Số ngày xuất chênh lệch mực nƣớc ∆H