Nghiên cứu đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến ổn định đập vật liệu địa phương tại Ninh Thuận

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập- Tự do- Hạnh phúc Ninh Thuận, ngày 25 tháng năm 2017 BẢN CAM KẾT Kính gửi: - Phịng Đào tạo Đại học & Sau Đại học - Khoa Công trình Tên học viên: Đặng Thanh Bình Sinh ngày: 25/3/1974 Lớp cao học: CH22C11-NT Tên đề tài luận văn: “Nghiên cứu đánh giá tác động Biến đổi khí hậu đến ổn định đập vật liệu địa phương Ninh Thuận” Tôi xin cam đoan đề tài luận văn tơi hồn tồn tơi làm Những kết nghiên cứu, thí nghiệm khơng chép từ nguồn thông tin khác Nếu vi phạm xin hồn tồn chịu trách nhiệm, chịu hình thức kỷ luật nhà trường Học viên Đặng Thanh Bình i LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình học tập, nghiên cứu làm luận văn tác giả nhận nhiệt tình giảng dạy, giúp đỡ vô tư thầy giáo, cô giáo Trường Đại học Thủy lợi nỗ lực cố gắng học tập, nghiên cứu, tích lũy kinh nghiệm thực tế thân đến đề tài luận văn “Nghiên cứu đánh giá tác động biến đổi khí hậu đến ổn định đập vật liệu địa phương Ninh Thuận” tác giả hoàn thành thời hạn quy định Trong phạm vi nghiên cứu luận văn, tác giả tập trung phân tích, đánh giá vấn đề ổn định đề xuất số giải pháp an toàn đập vật liệu địa phương Ninh Thuận bối cảnh biến đổi khí hậu tồn cầu Tác giả chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Dương Văn Tiển TS Lê Thanh Hùng tận tâm hướng dẫn, bảo cung cấp thơng tin khoa học cần thiết q trình thực luận văn Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn thầy giáo, cô giáo cán quản lý Khoa Cơng trình Phịng Đào tạo Đại học & Sau đại học, Trường Đại học Thủy Lợi tạo điều kiện giúp đỡ suốt trình thực luận văn Cuối tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Đài Khí tượng Thủy văn khu vực Nam Trung Bộ, Viện đào tạo khoa học ứng dụng miền Trung - Trường Đại học Thủy lợi, Viện khoa học Thủy lợi miền Nam, Viện khoa học Khí tượng Thủy văn Biến đổi khí hậu, bạn bè, đồng nghiệp gia đình động viên, tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn Do hạn chế thời gian, kiến thức khoa học kinh nghiệm thực tế thân thiếu nên luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong nhận ý kiến đóng góp bảo thầy, giáo để hồn thiện bản luận văn Em xin trân trọng cảm ơn! Ninh Thuận, ngày 25 tháng năm 2017 Học viên Đặng Thanh Bình ii MỤC LỤC BẢN CAM KẾT ix LỜI CẢM ƠN ix MỤC LỤC ix DANH MỤC HÌNH VẼ ix DANH MỤC BẢNG BIỂU ixi DANH MỤC VIẾT TẮT ixx MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết đề tài: II Mục đích Đề tài: III Đối tượng phạm vi nghiên cứu: IV Cách tiếp cận Phương pháp nghiên cứu: NỘI DUNG LUẬN VĂN: Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Biến đổi khí hậu tác động biến đổi khí hậu tới đập vật liệu địa phương Ninh Thuận 1.2 Tình hình đập vật liệu địa phương Miền Trung Ninh Thuận 10 1.3 Phân tích kịch biến đổi khí hậu khu vực Miền Trung 14 1.4 Các kết nghiên cứu ngồi nước có liên quan đến đề tài 16 1.5 Tính cấp thiết nội dung vấn đề nghiên cứu 21 Chương AN TOÀN HỒ CHỨA TRONG ĐIỀU KIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 22 2.1 Những nhân tố biến đổi khí hậu ảnh hưởng tới an tồn đập vật liệu địa phương Ninh Thuận 22 2.2 Các giải pháp an tồn đập nhằm thích ứng điều kiện biến đổi khí hậu 39 2.3 Kết luận chương 64 Chương ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG CỦA HỒ CHỨA NƯỚC SÔNG SẮT TRONG ĐIỀU KIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 66 3.1 Giới thiệu chung cơng trình hồ chứa nước Sơng Sắt 66 3.2 Phân tích đánh giá điều kiện biên xét đến biến đổi khí hậu 74 iii 3.3 Đánh giá an tồn đập Sơng Sắt điều kiện biến đổi khí hậu 83 3.4 Các giải pháp nâng cao an tồn đập Sơng Sắt, tỉnh Ninh Thuận 97 3.5 Phân tích kết tính toán đánh giá hiệu 104 3.6 Kết luận chương 105 KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ : 106 Kết đạt Luận văn: 106 Một số vấn đề tồn tại: 106 Hướng tiếp tục nghiên cứu: 107 TÀI LIỆU THAM KHẢO 108 PHỤ LỤC 112 iv DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1-1: Kỳ họp lần thứ Ủy ban Quốc gia BĐKH, ngày 19/4/2016 Hình 1-2: Hiện trạng cấp nước tỉnh Ninh Thuận 12 Hình 1-3: Hình ảnh 02 hồ chứa lớn tỉnh Ninh Thuận 13 Hình 1-4: Các ấn phẩm IPCC tương ứng với mốc thời gian 15 Hình 1-5: Lộ trình cập nhật Kịch BĐKH Việt Nam 15 Hình 2-1: Tình hình lũ năm 2010 Ninh Thuận 23 Hình 2-2: Năm 2015, nhiều hồ cạn trơ đáy Ninh Thuận 25 Hình 2-3: Biến trình lượng mưa nhiều năm Trạm Tân Mỹ 26 Hình 2-4: Biến trình lượng mưa nhiều năm Trạm Phan Rang 26 Hình 2-5: Cấu trúc mơ hình thuỷ văn tự nhiên 28 Hình 2-6: Sơ đồ cấu trúc mơ hình NAM 28 Hình 2-7: Biến trình lượng mưa ngày lớn trạm Tân Mỹ 32 Hình 2-8: Biến trình lượng mưa ngày lớn trạm Phan RangError! Bookmark not defined Hình 2-9: Sơ đồ tính tốn 33 Hình 2-10: Đường trình lũ thiết kế lưu lượng xả qua tràn 35 Hình 2-11: Tổ hợp đường trình yếu tố khí tượng 38 Hình 2-12: Đắp áp trúc mái thượng lưu 45 Hình 2-13: Đắp áp trúc mái hạ lưu 46 Hình 2-14: Đắp áp trúc kết hợp làm ống khói 46 Hình 2-15: Đắp áp trúc kết hợp làm tường phía thượng lưu 47 Hình 2-16: Tơn cao đỉnh đập 47 Hình 2-17: Làm thêm tường chắn sóng 47 Hình 2-18: Lựa chọn hình thức cải tạo đập tràn 50 Hình 2-19: Tràn cố kiểu tự 54 Hình 2-20: Tràn cố kiểu đập đất tự gây vỡ 54 Hình 2-21: Giải pháp tràn xả lũ qua thân đập giúp giảm chi phí đầu tư 61 Hình 2-22: Chi tiết kết cấu tràn xả lũ thân đập 61 Bảng 2-23: Sơ đồ bước đánh giá an toàn đập theo tiêu chí lũ 63 v Hình 3-1: Bình đồ lưu vực hồ Sơng Sắt 66 Hình 3-2: Gờ chắn bánh bị nứt, lún 72 Hình 3-3: Lún sụt hệ thống bậc tam cấp 72 Hình 3-4: Đường tần suất lượng mưa ngày lớn Trạm KT Phan Rang 76 Hình 3-5: Đường trình lũ thiết kế hồ Sơng Sắt 78 Hình 3-6: Sơ đồ tính toán 85 Hình 3-7: Đường bão hồ, lưu lượng thấm đơn vị đường đẳng cột nước 88 Hình 3-8: Gradient XY 90 Hình 3-9: Kết tính ổn định mái dốc 92 Hình 3-10: Kết tính ổn định mái dốc 94 Hình 3-11: Quan hệ lưu lượng đỉnh lũ lượng mưa ngày lớn 99 Hình 3-12: Quan hệ Z max hồ - Q maxp - B tràn 100 Hình 3-13: Biểu đồ điều phối phòng lũ 102 vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1-1: Phân bố hồ chứa có dung tích >200.000 m3 miền Trung 10 Bảng 1-2: Đặc trưng kịch năm 2016 16 Bảng 2-1: Tổng hợp vị trí ngập lụt Ninh Thuận 37 Bảng 2-2: Mặt cắt ngưỡng tràn đỉnh rộng 52 Bảng 2-3: Mặt cắt ngưỡng tràn thực dụng Ôphixêrốp 53 Bảng 3-1: Số liệu nhiệt độ khơng khí 67 Bảng 3-2: Số liệu độ ẩm khơng khí 67 Bảng 3-3: Số liệu nắng 68 Bảng 3-4: Vận tốc gió trung bình tháng 68 Bảng 3-5: Lượng chênh lệch bốc mặt nước bốc lưu vực 68 Bảng 3-6: Phân phối lượng mưa TBNN 68 Bảng 3-7: Lượng mưa ngày lớn 68 Bảng 3-8: Chuẩn dòng chảy năm 69 Bảng 3-9: Tần suất dòng chảy năm thiết kế 69 Bảng 3-10: Phân phối dòng chảy năm thiết kế P=75% 69 Bảng 3-11: Lượng nước yêu cầu đầu mối hồ chứa 69 Bảng 3-12: Tần suât dòng chảy lũ thiết kế 69 Bảng 3-13: Tần suât tổng lượng lũ thiết kế 69 Bảng 3-14: Các thông số kỹ thuật chủ yếu hồ chứa 70 Bảng 3-15: Phân phối dòng chảy năm thiết kế P=75% 74 Bảng 3-16: Lượng nước yêu cầu đầu mối hồ chứa 74 Bảng 3-17: Thống kế lượng mưa ngày lớn khu vực 75 Bảng 3-18: Lượng mưa ngày lớn trạm KT Phan Rang 76 Bảng 3-19: Tần suât dòng chảy lũ thiết kế 76 Bảng 3-20: Đường trình lũ thiết kế hồ Sông Sắt 77 Bảng 3-21: Tóm tắt kết tính tốn điều tiết lũ 79 Bảng 3-22: Cao trình đỉnh đập tương ứng với trường hợp 80 Bảng 3-23: Kết điều tiết lũ thiết kế P = 1.0% 82 vii Bảng 3-24: Kết điều tiết lũ thiết kế P = 0.2% 82 Bảng 3-25: Các tiêu lý đất đắp đập 84 Bảng 3-26: Các tiêu lý cơng trình 84 Bảng 3-27: Các trường hợp tính tốn ổn định đập đất 85 Bảng 3-28: Tổng hợp giá trị lưu lượng thấm đơn vị Gradient 87 Bảng 3-29: Tổng hợp trị số K minmin ứng với trường hợp tính tốn 92 Bảng 3-30: Các đặc trưng thống kê lượng mưa ngày 98 Bảng 3-31: Kết tính Qmaxp Wmaxp hồ Sông Sắt 99 Bảng 3-32: Kết điều tiết theo trường hợp tính tốn 103 viii DANH MỤC VIẾT TẮT ATNĐ Áp thấp nhiệt đới BĐKH Biến đổi khí hậu CTĐĐ Cao trình đỉnh đập ĐGHT Đường giới hạn ĐGHD Đường giới hạn IMHEN Viện khoa học KTTV BĐKH KTTV Khí tượng Thủy văn MIKE 11 Mơ hình thủy lực chiều MNDBT Mực nước dâng bình thường MNGC Mực nước gia cường MNLTK Mực nước lũ thiết kế MNLKT Mực nước lũ kiểm tra MNTrL Mực nước trước lũ MNLKC Mực nước lũ khống chế NĐ-CP Nghị định Chính phủ NNPTNT Nơng nghiệp Phát triển nơng thơn PCTT Phịng chống thiên tai PGS.TS Phó giáo sư - Tiến sĩ PKW Tràn phím Piano QCVN Quy chuẩn Việt Nam TBNN Trung bình nhiều năm TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TN&MT Tài nguyên Mơi trường ix MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết đề tài Việt Nam có khí hậu nhiệt đới gió mùa, bán đảo Đông Nam đại lục Âu – Á, chịu ảnh hưởng sâu sắc Biển Đông, thường xuyên phải đối mặt với nhiều loại hình thiên tai khốc liệt Trải qua thời gian gần bảy thập kỷ, thiên tai xảy hầu khắp khu vực nước, gây nhiều tổn thất to lớn người, tài sản, sở hạ tầng, kinh tế, xã hội tác động xấu đến môi trường Trước tình hình biến đổi khí hậu (BĐKH) diễn phức tạp gay gắt, dẫn tới thiên tai nước ta có chiều hướng ngày cực đoan, gia tăng nhiều so với thập kỷ trước quy mô chu kỳ lặp lại, kèm theo đột biến khó lường Trong khu vực miền Trung chịu tác động mạnh mẽ BĐKH, nên thường xuyên phải gánh chịu tổn thất nặng nề thiên tai gây [1] Hàng năm, miền Trung nơi có bão áp thấp nhiệt đới (ATNĐ) đổ vào nhiều so với vùng ven biển khác nước ta Bão ATNĐ đổ khơng gây gió mạnh trực tiếp tàn phá cối, nhà cửa, cơng trình, sở hạ tầng… mà cịn kéo theo sóng cao, nước biển dâng, đồng thời mưa lớn xảy diện rộng gây lũ lụt, lũ quét, ngập lụt, sạt lở đất bất thường… làm thiệt hại nghiêm trọng người cải cho khu vực này, chí tới mức thảm họa Theo dự báo tương lai, số lượng bão có cường độ mạnh ngày gia tăng Trong thập kỷ gần đây, tác động BĐKH dẫn tới an toàn hồ chứa bị đe doạ có phân bố lại lượng mưa theo khơng gian thời gian, có nhiều thay đổi so với thiết kế ban đầu Đó xuất vùng mưa lớn; mưa tập trung thời gian ngắn; tần suất xuất nhiều hơn, phức tạp hơn, cường độ mạnh Vấn đề đặt cần có ứng xử để thích nghi với loại hình thời tiết nguy hiểm với kịch BĐKH đề xuất [2] Từ trước tới nay, cơng trình thủy lợi nói chung hồ chứa nước với cơng trình đập vật liệu địa phương nước ta thường quy hoạch, thiết kế xây dựng đảm bảo với sức chịu tải giới hạn kinh tế kỹ thuật định, cho ... [5] Vì tác giả lựa chọn đề tài luận văn thạc sĩ: ? ?Nghiên cứu đánh giá tác động Biến đổi khí hậu đến ổn định đập vật liệu địa phương Ninh Thuận? ??, từ sở nghiên cứu cho đập vật liệu địa phương khu... tài luận văn ? ?Nghiên cứu đánh giá tác động biến đổi khí hậu đến ổn định đập vật liệu địa phương Ninh Thuận? ?? tác giả hoàn thành thời hạn quy định Trong phạm vi nghiên cứu luận văn, tác giả tập trung... 1.1.2 Tác động Biến đổi khí hậu tới đập vật liệu địa phương Ninh Thuận 1.1.2.1 Tình hình thiệt hại tác động Biến đổi khí hậu Đối với Ninh Thuận tỉnh thuộc khu vực duyên hải cực Nam Trung Bộ, tác động