Nghiên cứu đánh giá mức độ bồi lắng hồ chứa công trình thủy điện srêpôk 3 và đề xuất biện pháp quản lý

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - LÊ HỒNG SÔNG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ BỒI LẮNG HỒ CHỨA CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN SRÊPƠK VÀ ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP QUẢN LÝ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÀ NỘI - 2019 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - LÊ HỒNG SÔNG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ BỒI LẮNG HỒ CHỨA CƠNG TRÌNH THỦY ĐIỆN SRÊPÔK VÀ ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP QUẢN LÝ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÀ NỘI, NĂM 2019 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu kết nghiên cứu luận văn hoàn toàn trung thực Mọi giúp đỡ cho việc thực luận văn cảm ơn thông tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc rõ ràng phép công bố Hà Nội, ngày 08 tháng năm 2019 TÁC GIẢ LUẬN VĂN LÊ HỒNG SÔNG i LỜI CẢM ƠN Luận văn hồn thành Khoa Khí tượng Thủy văn Hải dương học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội Trong trình thực hoàn thành luận văn này, học viên nhận nhiều giúp đỡ quý Thầy, cô, bạn bè đồng nghiệp,… Em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Tiến sĩ Cấn Thu Văn – người hướng dẫn khoa học trực tiếp, Thầy bảo, giúp đỡ em suốt trình thực hoàn thành luận văn Trong trình thực hiện, học viên nhận hỗ trợ nhiều từ đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ Tài nguyên Môi trường: “Nghiên cứu đánh giá dự báo bồi lắng lòng hồ vận hành liên hồ chứa dòng sơng Đồng Nai”, mã số: 2016.02.19 phương pháp thực định hướng tiếp cận nghiên cứu Học viên chân thành cảm ơn Học viên gửi lời cảm ơn đến toàn thể q Thầy, Khoa Khí tượng Thủy văn Hải dương học nói riêng trường ĐH Khoa học Tự nhiên (ĐHQGHN) nói chung truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm chuyên môn thời gian vừa qua Gia đình, bạn bè, đồng nghiêp lãnh đạo Cơng ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện đồng hành, động viên hỗ trợ tinh thần cho học viên, học viên chân thành cảm ơn Luận văn chắn có nhiều hạn chế thiếu sót, học viên mong nhận đóng góp, chia sẻ để ngày hoàn thiện Trân trọng, ii MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH DANH MỤC CHỮ VIÊT TẮT Tính cấp thiết luận văn Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn luận văn Bố cục luận văn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 10 1.1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 10 1.1.1 Đặc điểm địa hình 12 1.1.2 Lớp phủ thổ nhưỡng 13 1.1.3 Lớp phủ thực vật 13 1.2 ĐẶC TRƯNG KINH TẾ XÃ HỘI TỈNH ĐẮK LẮK 14 1.2.1 Kinh tế 15 1.2.2 Văn hóa, xã hội 16 1.3 CÁC ĐẶC TRƯNG HỒ CHỨA SREPOK 16 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN BỒI LẮNG HỒ CHỨA 21 2.1 TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN BỒI LẮNG HỒ CHỨA 21 2.1.1 Tổng quan giới 21 2.1.2 Tổng quan Việt Nam 27 2.1.3 Những hạn chế, tồn vấn đề đặt cần giải việc đánh giá bồi lắng hồ chứa 36 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 37 2.2.1 Cơ sở lý thuyết mơ hình HEC-6 39 2.2.2 Kiểm soát kết đầu mơ hình HEC-6 50 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN BỒI LẮNG CHO HỒ CHỨA SRÊPÔK 52 3.1 CƠ SỞ DỮ LIỆU TÍNH TỐN BỒI LẮNG HỒ CHỨA SRÊPÔK 52 3.1.1 Tài liệu bùn cát dùng làm biên đầu vào 52 3.1.2 Tài liệu địa hình 55 3.1.3 Tài liệu vận hành 56 3.2 THIẾT LẬP VÀ HIỆU CHỈNH MÔ HÌNH 57 3.2.1 Thiết lập mơ hình thủy lực HEC-6 tính tốn bồi lắng bùn cát hồ chứa Srêpôk 57 3.2.2 Hiệu chỉnh mơ hình thủy lực HEC-6 57 3.3 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ TÍNH TỐN BỒI LẮNG HỒ SRÊPỐK 58 3.3.1 Sự bồi lắng trung bình sau năm khai thác: 64 3.3.2 Sự bồi lắng trung bình sau 50 năm khai thác: 65 3.4 ĐỀ XUẤT CÁC BIỆN PHÁP QUẢN LÝ 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 CÁC PHỤ LỤC 71 DANH MỤC HÌNH Hình 1-1: Tổng thể lưu vực sông Srêpôk 11 Hình 1-2: Bản đồ mật độ che phủ rừng lưu vực Sông Srêpôk 14 Hình 1-3: Bản đồ hành tỉnh Đắk Lắk 15 Hình 1-4: Sơ đồ tuyến đập thủy điện sơng Srêpơk 17 Hình 2-4 Sơ đồ thử sai tính đường mặt nước theo phương pháp bước chuẩn 43 Hình 2-5 Thể tích khống chế bùn cát đáy 45 Hình 2.6: Vật liệu bùn cát đáy sông 46 Hình 2-7 Lưới sai phân tính tốn bồi lắng cát bùn .48 Hình 3-1 Sơ đồ bố trí mặt cắt ngang theo dọc sơng khu vực lòng hồ Srêpơk 56 Hình 3-2: Đường cong quan hệ V = f(H) thực đo hình 58 Hình 3-3 Mơ hình tính tốn thủy lực bồi lắng hồ chứa Hec 59 Hình 3-4 Sơ đồ mặt cắt dọc sơng khu vực lòng hồ Srêpơk từ mơ hình Hec Ras 59 Hình 3-5 Sơ đồ bố trí mặt cắt ngang sơng khu vực lòng hồ Srêpơk từ mơ hình Hec Ras 59 Hình 3.6: Biểu đồ lượng bùn cát bồi lắng hồ Srêpôk qua năm vận hành 60 Hình 3.7:Biểu đồ quan hệ lượng bùn cát bồi lắng với thời gian vận hành qua năm Hồ thủy điện Srêpôk – Mặt cắt số 61 Hình 3.8: Biểu đồ cao trình đáy hồ Srêpôk qua năm vận hành 62 Hình 3.9: Biểu đồ cao trình đáy hồ Srêpôk qua năm vận hành – Mặt cắt số 62 Hình 3.10: Biểu đồ cao trình đáy hồ Srêpôk qua năm vận hành – Mặt cắt số 15 62 DANH MỤC BẢNG Bảng 1-1: Đặc trưng hình thái sơng ngòi lưu vực Srêpơk .12 Bảng 2: Các thông số cơng trình thủy điện Srêpơk 19 Bảng 2.1: Các hệ số tỷ trọng tham số thủy lực đặc trưng .46 Bảng 2.2 Khái quát mức đầu mơ hình HEC-6 51 Bảng 1: Đặc trưng hàm lượng phù sa trạm thủy văn lưu vực nghiên cứu .53 Bảng 2: Kết phân tích phù sa nước đo mặt cắt thủy văn (chu kỳ đầu) 53 Bảng 3.3: Kết phân tích phù sa nước đo số mặt cắt ngang lòng hồ (chu kỳ đầu) 54 Bảng 4: Kết đo lưu lượng nước hồ (chu kỳ đầu) 54 Bảng 5: Kết đo lưu lượng chất lơ lửng hồ (chu kỳ đầu) 54 Bảng 6: Lưu lượng trung bình hồ Srêpơk tháng, năm (từ tháng 5/2010-7/2017) (m3/s) 56 Bảng 7: Mực nước trung bình tháng, năm (từ tháng 5/2010-7/2017) - (m) .57 Bảng 3-8: Lượng bùn cát bồi lắng vị trí mặt cắt ngang lòng hồ thủy điện Srêpơk sau năm vận hành MNDBT/MNC = 272/268m - đơn vị: (106m3) 59 Bảng 3-9: Mô bồi lắng hồ chứa Srêpôk vị trí mặt cắt ngang sau năm vận hành MNDBT/MNC = 272/268 m 61 Bảng 3-10: Lượng bùn cát bồi lắng hồ chứa thủy điện Srêpôk sau năm vận hành MNDBT/MNC = 272/268 m 62 Bảng 3-11: Bảng so sánh cao trình đáy sơng chu kỳ chu kỳ 1-chu kỳ mơ hình HEC-6 63 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT DEM Bản đồ số độ cao H Mực nước HRU Đơn vị thủy văn NSI Chỉ số Nash – sutchliffe PBIAS Chỉ số sai phần trăm Q Lưu lượng nước QS Lưu lượng bùn cát tổng cộng QSS Lưu lượng bùn cát lơ lửng USD Bộ nông nghiệp Hoa Kỳ MỞ ĐẦU Tính cấp thiết luận văn Mục đích hồ chứa xây dựng sông nhằm tưới tiêu, cấp nước, phát điện, điều tiết xả kiểm soát lũ Một hồ chứa nói chung đặt vào cuối lưu vực lớn nhận dòng chảy từ sông lớn Tất yếu tố tự nhiên lượng mưa, dòng chảy, xói lở kênh sơng cung cấp nguồn bùn cát, trầm tích liên tục vận chuyển theo dòng chảy lắng đọng sơng, suối, hồ Ưu điểm đập kiểm sốt lũ lụt, khai thác lượng chuyển nước đến khu vực thiếu nước Tuy nhiên kèm với lắng động bùn cát vận chuyển vào hồ chứa lớn làm giảm khả chứa nước hồ Ngun nhân dòng sơng chảy vào hồ vận tốc giảm thấp, chúng có xu hướng giữ lại toàn lượng bùn cát Trên tồn giới có khoảng 40.000 hồ chứa lớn bị bồi lắng ước tính khoảng 0,5% đến 1% tổng dung lượng lưu trữ bị năm Do đó, lượng bồi lắng suốt thời gian dự án cần ước tính để thực biện pháp bảo dưỡng phù hợp [23] Việt Nam có nhiều hệ thống sơng lớn với tiềm cao thủy điện, đó, nhiều hồ chứa thủy điện đã, dự kiến xây dựng, hình thành hệ thống hồ chứa bậc thang hệ thống sông Đà, sông Lô, sông Mã, sông Cả, sông Vu Gia Thu Bồn, sông Kôn, sông Ba, sông Sê San, sông Srêpôk, sông Đồng Nai [15] Cũng không nằm ngồi quy luật bồi lắng lòng hồ bùn cát, vấn đề bồi lắng lòng hồ lưu vực sơng Việt Nam diễn biến phức tạp, theo khơng gian thời gian, mang tính đặc trưng vùng, lưu vực sông Kết khảo sát lòng hồ Hòa Bình giai đoạn 1990-1996 cho thấy, bùn cát lắng đọng đồng thời phần dung tích chết dung tích hiệu dụng hồ, hệ số bồi lắng bị giảm mạnh theo thời gian vận hành hồ [15] Dung tích lại hồ Thác Bà sau 30 năm vận hành vào khoảng 94-95% dung tích ban đầu, ước tính lượng bùn cát vào hồ tính đến vị trí đập trung bình nhiều năm theo phương pháp triết giảm theo diện tích 5,89 x 106m3 [04] Hồ Núi Cốc năm bị bồi 520.000 m3, tạo lớp bùn cát bồi lắng trung bình năm 0,02 m/năm [12] Trên dòng sơng Srêpơk có đến hồ thủy điện lớn nhỏ gồm: Bn Tua Srah, Bn Kuốp, Hồ Phú Đrây H’linh, phía hạ nguồn có thủy điện Srêpơk Srêpơk 4A Hiện tất cơng trình vào vận hành, nhiên đến chưa có nghiên cứu đầy đủ vấn đề bồi lắng bùn cát lòng hồ cho bậc thang thuỷ Vị trí sạt lở PHỤ LỤC: Lượng bùn cát bồi lắng hồ Srepok qua năm vận hành • PHỤ LỤC: Biểu đồ cao trình đáy hồ Srepok qua năm vận hành ... chuyên sâu Nghiên cứu đánh giá mức độ bồi lắng hồ chứa cơng trình thủy điện Srêpơk đề xuất biện pháp quản lý Cơng trình thủy điện Srêpơk vào vận hành từ tháng 5/2010 đến nay, cơng trình góp phần... đánh giá mức độ bồi lắng bùn cát hồ chứa Nội dung Mơ phỏng, phân tích, đánh giá mức độ bồi lắng bùn cát cho hồ chứa Srêpôk đề xuất biện pháp quản lý Phương pháp nghiên cứu Phương pháp phân tích hệ... TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - LÊ HỒNG SÔNG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ BỒI LẮNG HỒ CHỨA CƠNG TRÌNH THỦY ĐIỆN SRÊPƠK VÀ ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP QUẢN LÝ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÀ NỘI, NĂM 2019