Bài viết này giới thiệu kết quả phân tích số liệu thực đo tại các trạm thủy văn thượng nguồn sông Thao, sông Đà, sông Lô trong các giai đoạn 1972-1986 và 1987-2010. Đồng thời phân tích kết quả thực đo địa hình trong các năm 2000-2009-2012.
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ TÁC ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG HỒ CHỨA THƯỢNG NGUỒN ĐẾN SỰ BIẾN ĐỔI CHẾ ĐỘ THUỶ VĂN, THUỶ LỰC VÀ LÒNG DẪN HẠ DU Nguyễn Đăng Giáp Phòng Thí nghiệm Trọng điểm Quốc gia Động lực học sơng biển Tóm tắt: Bài báo giới thiệu kết phân tích số liệu thực đo trạm thuỷ văn thượng nguồn sông Thao, sông Đà, sông Lô giai đoạn 1972-1986 1987-2010 Đồng thời phân tích kết thực đo địa hình năm 2000-2009-2012 Kết phân tích cho thấy biến đổi lớn chế độ thuỷ văn lòng dẫn hạ du sau hệ thống hồ chứa thượng nguồn vào hoạt động Từ khóa: Thao-Đà-Lơ, lòng dẫn hạ du Hòa Bình Summary: This paper introduces the analysis results measured data in the hydrological stations on the river upstream Thao, Da, Lo River in 1972-1986 and periods 1987-2010 The same time, analysis of the results observed terrain in the years 2000-2009-2012 The analysis results showed large variation of hydrological regime and downstream bed after the upstream reservoir system start in operation Key word: Thao-Da-Lo, riverbed after the upstream reservoir GIỚI THIỆU CHUNG * 1.1 Khu vực nghiên cứu Vùng hạ lưu hồ chứa thượng nguồn hệ thống sơng Hồng gồm hồ Hòa Bình, Tun Quang, Thác Bà sơng Thao-Đà-Lơ có chế độ thủy văn, thủy lực phức tạp, lòng dẫn, lạch sâu biến đổi mạnh mẽ, thường xuyên phạm vi rộng, xói lở bờ sơng diễn phía bờ trái bờ phải Giai đoạn từ 2006 đến 2012, tượng xói lở, bồi lắng diễn liên tục, điển hình sạt lở số điểm sông Đà (2006) sông Thao (2011, 2013) Thời gian gần đây, vận hành , xả lũ hồ chứa Hòa Bình, Tun Quang, Thác Bà khai thác vật liệu xây dựng lòng dẫn sơng khu vực có biến động đáng kể Sự biến đổi chế độ động lực chịu tác động trực tiếp tổ hợp lũ, kiệt sông Thao, Đà, Lô Hiện khu vực hợp lưu có biến động mạnh tác Ngày nhận bài: 02/11/2015 Ngày thông qua phản biện: 12/01/2016 Ngày duyệt đăng: 20/4/2016 động người thể chế độ vận hành hồ chứa thượng nguồn tác động trực tiếp chỗ Thực tế cho thấy cần có giải pháp để giảm thiểu tác động bất lợi hồ chứa thượng nguồn đến chế độ thủy văn, thủy lực biến hình lòng dẫn vùng hạ lưu hồ chứa, khu vực hợp lưu sông Thao, sông Đà, sông Lô Đây yêu cầu cấp thiết phục vụ cơng tác phòng chống thiên tai phát triển kinh tế xã hội khu vực Phân tích chế độ thủy văn, thủy lực, diễn biến lòng dẫn hạ lưu vùng hợp lưu sông s khoa học cho viejc đề xuất giải pháp thích hợp để giải vấn đề 1.2 Hệ thống hồ chứa thượng nguồn sông Hồng Hiện thượng nguồn hệ thống sơng Hồng có nhiều cơng trình thủy điện lớn xây dựng Với Quyết định số 198/QĐ-TTg ngày 10 tháng 02 năm 2011 Thủ tướng Chính phủ hồ chứa Sơn La, TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 32 - 2016 KHOA HỌC CƠNG NGHỆ Hòa Bình, Thác Bà Tuyên Quang vận hành thống đạo Ban đạo Phòng chống lụt bão Trung ương mùa lũ hàng năm, nhằm mục đích bảo đảm an tồn cho cơng trình chống lũ cho hạ du Bảng Hệ thống hồ chứa vận hành thượng nguồn ([1],[2],[3]) TT Đặc trưng MND bình thường Dung tích hiệu dụng Dung tích chết Dung tích phòng lũ Đơn vị m 10 m3 109 m3 109 m3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Phương pháp phân tích từ số liệu thực đo Q H Các công trình thượng nguồn Hòa Bình Thác Bà Tun Quang Sơn La 115 58 120 215 5,65 2,16 1,699 6,504 3,84 0,78 0,561 4,20 4,69 0,45 1,000 4,500 - Tiến hành phân tích nguyên nhân tác động biến đổi quan hệ Q ~H trạm thủy văn Trong báo trọng tâm phân tích quan hệ Q~H mùa kiệt - Từ số liệu thực đo H Q trung bình ngày trạm lập bảng quan hệ Q trung bình cấp mực nước H cách 0,5m cho năm 2.1 Phương pháp phân tích từ số liệu địa hình giai đoạn khác - Từ số liệu vẽ đường cong quan hệ Q~H cho năm - Dựa vào số liệu thực đo giai đoạn khác để đánh giá biến đổi lòng dẫn vùng hợp lưu Thao-Đà-Lô mặt mặt cắt ngang - Tổng hợp đường cong quan hệ Q~H năm hệ tọa độ - Chọn năm chuẩn so sánh, năm 1972 chọn làm năm so sánh, tra đồ thị độ chênh ∆H năm, cấp lưu lượng đặc trưng - Lập bảng vẽ đồ thị diễn biến ∆H ~ t cho cấp lưu lượng đặc trưng III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU (nguồn: [1],[2],[3],[4],[5]) 3.1 Kết phân tích quan hệ Q H Với phương pháp trình bày mục 2, quan hệ mực nước lưu lượng, quan hệ chênh lệch mực nước trạm thủy văn khu vực phân tích, kết thể hình đến a) Quan hệ Q~H giai đoạn 1972-1990 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 32 - 2016 b) Quan hệ Q~H giai đoạn 1990 -2010 KHOA HỌC c) Chênh lệch mực nước GĐ 1972-1986 CÔNG NGHỆ d) Chênh lệch mực nước GĐ 1987-2010 Hình Quan hệ Q~H chênh lệch ∆H trạm Sơn Tây a) Quan hệ Q~H giai đoạn 1972-1990 c) Chênh lệch mực nước GĐ 1972-1986 b) Quan hệ Q~H giai đoạn 1990-2010 d) Chênh lệch mực nước GĐ 1987-2010 Hình Quan hệ Q~H chênh lệch ∆H trạm Việt Trì TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 32 - 2016 KHOA HỌC a) CÔNG NGHỆ Quan hệ Q~H giai đoạn 1986-2010 b) Chênh lệch mực nước GĐ 1987-2010 Hình Quan hệ Q~H chênh lệch ∆H trạm Hồ Bình a) Quan hệ Q~H giai đoạn 1990-2010 b) Chênh lệch mực nước GĐ 1972-2010 Hình Quan hệ Q~H chênh lệch ∆H trạm Phú Thọ a) Quan hệ Q~H giai đoạn 1972-1990 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 32 - 2016 b) Quan hệ Q~H giai đoạn 1990-2010 KHOA HỌC c) Chênh lệch mực nước GĐ 1972-1986 CÔNG NGHỆ d) Chênh lệch mực nước GĐ 1987-2010 Hình Quan hệ Q~H chênh lệch ∆H trạm Yên Bái a) Quan hệ Q~H giai đoạn 1972-1990 b) Quan hệ Q~H giai đoạn 1990-2010 c) Chênh lệch mực nước GĐ 1972-1986 d) Chênh lệch mực nước GĐ 1987-2010 Hình Quan hệ Q~H chênh lệch ∆H trạm Vụ Quang TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 32 - 2016 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ a) Quan hệ Q~H giai đoạn 1990-2010 b) Chênh lệch mực nước GĐ 1987-2010 Hình Quan hệ Q~H chênh lệch ∆H trạm Hàm Yên Qua số liệu tính tốn tr ị số ∆H trạm thủy văn nhận thấy: Kết phân tích số liệu Q~H theo năm ứng với cấp lưu lượng cho thấy: Theo thời gian, ngày mực nước hạ thấp theo cấp lưu lượng tất trạm thủy văn Diễn biến chế độ động lực trải qua thời kỳ rõ rệt với điểm phân chia năm 1996 Trước đó, giá trị ∆H cấp lưu lượng lớn không, tức cao mức nước cấp lưu lượng năm so sánh, có năm 1971 cao cấp lưu lư ợng lũ (24.000 m /s), cấp lưu lượng kiệt, lại cấp lưu lư ợng trung gian, mực nước năm 1971 thấp năm so sánh Năm 1986, cấp lưu lư ợng kiệt (dưới 4000 m /s ) bắt đầu xuất hạ thấp mực nư ớc Năm 1996 có tình trạng tương tự năm 1971 Từ 1996 đến không xuất lũ lớn sông Thao, Đà, Lô Do vậy, cấp lưu lượng 10.000 m /s mực nước hạ thấp nhiều so với năm so sánh, trị số hạ thấp ngày lớn Trị số hạ thấp mực nước lớn 1,8m xẩy cấp lưu lư ợng 2000m /s vào năm 2009 Hiện tượng dâng cao mực nước cấp lưu lư ợng thời kỳ do: Các bối lớn đư ợc xây dựng s au lũ 1971 bùn cát xói lở hạ du nhà máy thủy điện Hòa Bình từ sơng Đà đưa bồi lấp lòng dẫn vùng từ Việt Trì Sơn Tây Hiện tượng hạ thấp mực nư ớc trung bình kiệt minh chứng rõ ràng: N guyên nhân hạ thấp mực nước dọc sông hạ lưu hồ chứa thượng nguồn sơng Hồng lan truyền xói phổ biến hạ du hồ chứa sau 1996 tới Sơn Tây, gây nên đào sâu lòng dẫn sở ngày lớn 3.2 Kết ph ân tích số liệu địa hình Dựa số liệu địa hình Viện Khoa học Thuỷ lợi Việt Nam đo đạc năm 2000, 2009 2012, đề tài t iến hành chập bình đồ để đánh giá tượng xói bồi, biến đổi lòng dẫn vùng hợp lư u sông Thao-Đà-Lô theo thời kỳ, cụ thể sau: TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 32 - 2016 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ a) Lòng sơng năm 2000 b) Lòng sơng năm 2009 c) Hiệu xói -bồi 2009-2000 d) Hiệu xói -bồi 2012-2009 e) Lòng sơng năm 2012 f) Hiệu xói- bồi năm 2012-2009 Hình Kết tính tốn xói - bồi lòng dẫn vùng hợp lưu Thao-Đà-Lơ theo thời kỳ khácnhau TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 32 - 2016 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ KẾT LUẬN - Phân tích số liệu thực đo Q~H cho thấy: Cùng cấp lưu lượng mực nước trạm phân tích có hạ thấp rõ rệt Mức hạ thấp lớn thể cấp lưu lượng có Q≤10.000 m3/s - Qua số liệu Q~H cho giai đoạn 19721986 1987-2010 thấy rõ tác động hồ chứa thượng nguồn đến biến đổi chế độ thuỷ văn Điều cho thấy cần phải có vận hành hợp lý hồ chứa, vào mùa kiệt để đảm bảo cấp nước, đảm bảo dòng chảy tối thiểu, gaio thơng thuỷ cho hạ du - Từ số liệu địa hình thực đo năm 2000, 2009 2012 nhận thấy có biến đổi lớn mặt lòng dẫn đoạn sơng từ hợp lưu Thao-Đà đến Sơn Tây Kết phân tích cho thấy khu vực xã Tân Đức (TP Việt Trì) bị xói hồn tồn giai đoạn 2000-2009 Hiện tượng kết biến đổi lạch sâu, có xu hướng tiến sát vào phía bờ tả sông Thao, đồng thời bãi Cổ Đô ngày phát triển Đây hậu biến đổi chế độ động lực khu vực điều tiết hồ chứa thượng nguồn - Kết tính tốn bồi-xói giai đoạn 2000-2012 cho thấy: Tổng lượng bồi 22,3 triệu m3, tổng lượng xói 83,9 triệu m3 Điều minh chứng rõ ràng lòng dẫn khu vực hợp lưu Thao-Đà-Lơ tiếp tục bị xói chiều sâu chiều ngang, diễn biến lòng dẫn khu vực chưa ổn định Do đó, để ổn định khu vực cần giải pháp tổng thể bố trí hệ thống cơng trình chỉnh trị vận hành cơng trình thượng nguồn hợp lý TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] Nguyễn Đăng Giáp nnk, (2012) Kết khảo sát bổ sung địa hình, thủy văn khu vực hợp lưu Thao-Đà-Lô Báo cáo kết đề tài nhánh đề tài cấp Nhà nước KC.08.02/11-15, Hà Nội 2012 Nguyễn Đăng Giáp nnk, (2013) Đánh giá trạng đoạn sông vùng hợp lưu từ ngã ba Thao-Đà đến ngã ba Lô-Hồng Báo cáo kết đề tài nhánh đề tài cấp Nhà nước KC.08.02/11-15, Hà Nội 2013 Nguyễn Đăng Giáp nnk, (2013) Phân tích nguyên nhân tượng biến đổi lòng dẫn, dòng chảy đoạn sơng từ ngã ba Thao-Đà đến Sơn Tây Báo cáo kết đề tài nhánh đề tài cấp Nhà nước KC.08.02/11-15, Hà Nội 2013 Trần Xuân Thái, (2006) Nghiên cứu dự báo xói lở, bồi lắng lòng dẫn đề xuất biện pháp phòng chống cho hệ thống sơng vùng đồng Bắc Bộ Báo cáo tổng hợp đề tài KC.08.11, Hà Nội, 2006 [5] Nguyễn Văn Toán, (1976, 1995, 2003) Điều tra hạ du cơng trình thủy điện Hòa Bình Báo cáo tổng kết dự án điều tra bản, Hà Nội năm 1976, 1995, 2003 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 32 - 2016 ... tích có hạ thấp rõ rệt Mức hạ thấp lớn thể cấp lưu lượng có Q≤10.000 m3/s - Qua số liệu Q~H cho giai đoạn 19721986 1987-2010 thấy rõ tác động hồ chứa thượng nguồn đến biến đổi chế độ thuỷ văn... guyên nhân hạ thấp mực nước dọc sông hạ lưu hồ chứa thượng nguồn sông Hồng lan truyền xói phổ biến hạ du hồ chứa sau 1996 tới Sơn Tây, gây nên đào sâu lòng dẫn sở ngày lớn 3.2 Kết ph ân tích số... phía bờ tả sơng Thao, đồng thời bãi Cổ Đô ngày phát triển Đây hậu biến đổi chế độ động lực khu vực điều tiết hồ chứa thượng nguồn - Kết tính tốn bồi-xói giai đoạn 2000-2012 cho thấy: Tổng lượng