Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của các công trình thủy lợi, thủy điện đến tình hình lũ lụt sông thạch hãn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN DUY HOÀN NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA CÁC CƠNG TRÌNH THỦY LỢI, THỦY ĐIỆN ĐẾN TÌNH HÌNH LŨ LỤT SÔNG THẠCH HÃN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÀ NỘI – 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN DUY HOÀN NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA CÁC CƠNG TRÌNH THỦY LỢI, THỦY ĐIỆN ĐẾN TÌNH HÌNH LŨ LỤT SƠNG THẠCH HÃN Chun ngành: Thủy văn học Mã số: 60 44 02 24 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS NGUYỄN TIỀN GIANG HÀ NỘI – 2014 LỜI CẢM ƠN Luận văn cao học “nghiên cứu đánh giá ảnh hƣởng cơng trình thủy lợi thủy điện đến tình hình lũ lụt sơng Thạch Hãn” đƣợc thực khoa Khí tƣợng Thủy văn Hải dƣơng học thuộc trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên Đại học Quốc gia Hà Nội dƣới hƣớng dẫn trực tiếp PGS.TS.Nguyễn Tiền Giang Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS.Nguyễn Tiền Giang ngƣời tận tình hƣớng dẫn bảo cho em suốt trình thực luận văn Em xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới thầy, giáo khoa Khí tƣợng Thủy văn Hải dƣơng học giúp đỡ em trình học tập nhƣ trau dồi kiến thức để hồn thiện khóa luận Cuối em xin cảm ơn tới gia đình bạn bè giúp đỡ động viên em nhiều học tập nghiên cứu Do thời gian kinh nghiệm hạn chế nên luận văn không tránh khỏi thiếu sót Vì em mong nhận đƣợc góp ý thầy bạn để khóa luận đƣợc hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn ! Tác giả MỤC LỤC CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ LƢU VỰC SÔNG THẠCH HÃN 1.1 Vị trí địa lý 1.2 Địa hình địa mạo 1.3 Địa chất thổ nhƣỡng 1.4 Thảm thực vật 1.5 Khí hậu 1.6 Thủy văn 1.7 Hệ thống hồ chứa lƣu vực sông Bến Hải-Thạch Hãn CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Lựa chọn phƣơng pháp đánh giá ảnh hƣởng hồ tới dòng chảy lũ 2.1.1 Phƣơng pháp thống kê xử lý số liệu 2.1.2 Phƣơng pháp mơ hình hóa 2.1.3 Lựa chọn phƣơng pháp đánh giá ảnh hƣởng hồ tới dịng chảy lũ 2.2 Cơ sở lý thuyết mơ hình MIKE-NAM HEC-RESSIM 2.2.1 Mơ hình mƣa rào-dịng chảy MIKE-NAM 2.2.2 Mơ hình HEC-RESSIM CHƢƠNG ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỔI ĐẶC TRƢNG DỊNG CHẢY LŨ VỰC SƠNG THẠCH HÃN TRƢỚC VÀ SAU KHI CÓ HỐ CHỨA 3.1 Hệ thống hồ chứa sông Thạch Hãn 3.2 Đánh giá sơ ảnh hƣởng công trình hồ chứa đến dịng chảy lũ 3.3 Lựa chọn hồ chứa Rào Quán vận hành giảm lũ cho hạ du 3.3.1 Tiêu chí lựa chọn 3.3.2 Hồ chứa đƣợc lựa chọn 3.4 Ứng dụng mơ hình thủy văn MIKE-NAM để tính tốn trình lũ đến hồ chứa Rào Quán khu hoàn nguyên lũ hạ du 3.4.1 Số liệu sử dụng 3.4.2 Nghiên cứu phân chia lƣu vực sông suối thiết lập mô h 3.4.3 Hiệu chỉnh kiểm định cho trạm Gia Vịng sơng B 3.4.4 Thiết lập mơ hình 56 3.4.5 Kết hiệu chỉnh kiểm định mơ hình MIKE-NAM 59 3.4.6 Kết tính lƣu lƣợng đến hồ Rào Quán 62 3.4.7 Kết hoàn nguyên lũ Thạch Hãn 63 3.5 Vận hành hồ chứa mơ hình HEC-RESSIM 67 3.6 Đánh giá ảnh hƣởng hồ chứa tới dòng chãy lũ 71 3.7 Kết điều tiết hồ chứa Rào Quán 72 3.8 Đánh giá tác động hồ chứa đến dòng chảy lũ hạ du Rào Quán 74 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76 Các kết đạt đƣợc 76 Hạn chế luận văn 77 Kiến nghị 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Kết phân mùa mƣa – mùa khô tỉnh Quảng Trị Bảng 1.2 Phân phối mƣa năm theo tháng trạm đo mƣa lƣu vực sông Thạch Hãn o Bảng 1.3 Nhiệt độ trung bình tháng số trạm ( C) 10 Bảng 1.4 Độ ẩm tƣơng đối trạm Đông Hà (%) 10 Bảng 1.5 Bốc bình quân tháng trạm Đông Hà (mm) 10 Bảng 1.6 Số nắng trạm Đông Hà (giờ) 10 Bảng 1.7 Đặc trƣng hình thái lƣu vực sông Bến Hải Thạch Hãn 12 Bảng 1.8: Mạng lƣới trạm khí tƣợng thủy văn lƣu vực sông Thạch Hãn Bảng 1.9 Một số đặc trƣng dịng chảy năm lƣu vực sơng thuộc tỉnh Quảng Trị 13 Bảng 1.10 Phân phối dòng chảy theo tháng năm (mm) trạm đại biểu vùng nghiên cứu 13 Bảng 1.11 Phân loại hồ chứa theo dung tích hồ 15 Bảng 1.12 Một số hồ chứa lƣu vực sông Bến Hải-Thạch Hãn 17 Bảng 3.1 Thủy điện bậc thang dịng sơng Đăkrơng 19 Bảng 3.2 Thủy điện tạo cƣờng suất lũ cao hạ du trạm Đăkrông 43 Bảng 3.3 Danh mục số cơng trình hồ chứa lƣu vực sơng Thạch Hãn 45 Bảng 3.4 Thông số kỹ thuật hồ chứa Rào Quán 47 Bảng 3.5 Nguyên tắc vận hành hồ chứa Rào Quán 50 Bảng 3.6 Danh sách lƣu vực phận hệ thống sông Bến Hải 52 Bảng 3.7 Danh sách lƣu vực phận hệ thống sông Thạch Hãn 52 Bảng 3.8 Trọng số mƣa diện tích tiểu lƣu vực lƣu vực sông Bến HảiThạch Hãn 54 Bảng 3.9 Thông số mô hình MIKE-NAM 56 Bảng 3.10 Đánh giá kết hiệu chỉnh thơng số mơ hình 60 Bảng 3.11 Kiểm định thông số đại biểu cho trận lũ năm 2005 61 Bảng 3.12 Bộ thơng số mơ hình MIKE-NAM 61 Bảng 3.13 Hiệu cắt giảm lũ hạ du trạm Thạch Hãn 75 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ lƣu vực sơngThạch Hãn Hình 1.2 Sơ đồ mạng lƣới sơng lƣới trạm khí tƣợng thủy văn lƣu vực sông Thạch Hãn Hình 1.3 Vị trí số hồ chứa tiêu biểu lƣu vực sơng Bến Hải-Thạch Hãn 16 Hình 2.1 Cấu trúc mơ hình MIKE-NAM 23 Hình 2.2 Mơ hình nhận thức mơ hình MIKE-NAM 25 Hình 2.3 Mơ hình tính tốn mơ hình MIKE-NAM 26 Hình 2.4 Sơ đồ tổng qt mơđun mơ hình HEC-RESSIM 30 Hình 2.5 Mođun thiết lập lƣu vực 31 Hình 2.6 Mođun tạo mạng lƣới hồ 32 Hình 2.7 Mơdun mơ 32 Hình 3.1 Sơ đồ bậc thang hồ chứa Thủy điện sông Đarkong 19 Hình 3.2 Biểu đồ hệ thống hồ chứa đƣợc lựa chọn lƣu vực sơng Thạch Hãn 46 Hình 3.3 Bản đồ hệ thống hồ chứa đƣợc lựa chọn lƣu vực sơng Thạch Hãn 46 Hình 3.4 Phân chia lƣu vực phận hệ thống sông 53 Hình 3.5 Thiết lập mơ hình mƣa dịng chảy MIKE-NAM 57 Hình 3.6 Nhập số liệu mƣa bốc số liệu Q thực để hiểu chỉnh kiểm định Gia Vòng 58 Hình 3.7 Thiết lập thơng số mơ hình ban đầu 59 Hình 3.8 Kết hiệu chỉnh mơ hình trận lũ tháng 11 năm 2004 trạm Gia Vòng 60 Hình 3.9 Kết kiểm định mơ hình trận lũ tháng 10 năm 2005 60 Hình 3.10 Quá trình lũ đến hồ Rào Quán trận lũ tháng 9/2009 62 Hình 3.11 Quá trình lũ đến hồ Rào Quán trận lũ tháng 10/2013 62 Hình 3.12 Sơ đồ mạng thủy lực hệ thống sơng Thạch Hãn 64 Hình3.13 Q trình mực nƣớc lũ Thạch Hãn trận lũ từ 15-24/IX/2005 .65 Hình 3.14 Quá trình mực nƣớc lũ Thạch Hãn trận lũ từ 29/IX-06/X/2006 .66 Hình 3.15 Q trình hồn ngun lũ Thạch Hãn trận lũ tháng 9/2009 66 Hình 3.16 Q trình hồn nguyên lũ Thạch Hãn trận lũ tháng 10/2013 67 Hình 3.17 Thiết lập hệ thống sơng hồ chứa tính tốn lƣu vực sơng Thạch Hãn 68 Hình 3.18 Thông số hồ Ái Tử 69 Hình 3.19 Thông số hồ Rào Quán 69 Hình 3.20 Sơ đồ tóm tắt bƣớc ứng dụng mơ hình 70 Hình 3.21 Kết tính tốn sau hồ Ái Tử trận lũ tháng 10 năm 2011 .70 Hình 3.22 Kết sau hồ Rào Quán trận lũ tháng 10 năm 2011Error! Bookmark not defined Hình 3.23 Kết sau hồ Ái Tử trận lũ tháng 10 năm 2005 71 Hình 3.24 Kết sau hồ Rào Quán trận lũ tháng 10 năm 2005Error! Bookmark not defined Hình 3.25 Quá trình điều tiết hồ Rào Quán trận lũ 26/9-4/10/2009 73 Hình 3.26 Quá trình điều tiết hồ Rào Quán trận lũ 12/10-17/10/2013 73 Hình 3.27 Hiệu giảm lũ tháng 9/2009 trạm Thạch Hãn 74 Hình 3.28 Hiệu giảm lũ tháng 10/2013 trạm Thạch Hãn 74 MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Các hồ chứa có vai trị quan trọng việc phòng chống cắt lũ vùng hạ du Hiện khu vực miền Trung có xây dựng thêm nhiều hồ chứa thủy điện, thủy lợi nhăm mục đích phát điện phịng chống lũ Vì việc đánh giá tác động hệ thống hồ chứa đến lũ lụt hạ du điều kiện biến đổi khí hậu cần thiết Với vấn đề nêu luận văn đƣợc thực với mục đính đánh giá tác động ảnh hƣởng hồ chứa đến dòng chảy lũ phƣơng pháp thống kê mơ hình hóa Lƣu vực đƣợc lựa chọn lƣu vực sông Thạch Hãn thuộc tỉnh Quảng Trị Mục đích đề tài - Đánh giá ảnh hƣởng hồ chứa tới dòng chảy lũ lƣu vực sông Thạch Hãn - Nghiên cứu mô dịng chảy lũ lƣu vực sơng Thạch Hãn mơ hình HEC-RESSIM Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tƣợng: Dịng chảy lũ lƣu vực sơng Thạch Hãn Phạm vi nghiên cứu: Lƣu vực sông Thạch Hãn thuộc tỉnh Quảng Trị Phương pháp nghiên cứu - Phân tích tổng hợp tài liệu, số liệu - Nghiên cứu mơ hình tốn thủy văn: Mơ hình MIKE-NAM mơ hình thủy lực MIKE 11 mơ hình mơ điều tiết hồ chứa HEC-RESSIM Bố cục luận văn Ngoài phần mở đầu kết luận, bố cục luận văn gồm chƣơng nhƣ sau: Chƣơng Tổng quan lƣu vực sông Thạch Hãn Chƣơng Cơ sở lý thuyết Chƣơng Đánh giá biến đổi đặc trƣng dịng chảy lũ lƣu vực sơng Thạch Hãn trƣớc sau có hồ chứa CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ LƢU VỰC SÔNG THẠCH HÃN 1.1 Vị trí địa lý Lƣu vực sơng Thạch Hãn nằm phạm vi từ 16º18’ đến 16º54’ vĩ độ Bắc từ 106º36’ đến 107º18’ kinh độ Đông Lƣu vực sông Thạch Hãn thuộc tỉnh Quảng Trị với diện tích lƣu vực 2500 km Phía Đơng giáp Biển Đơng phía Tây giáp lƣu vực sơng Sê Pơn phía Nam giáp lƣu vực sơng Ơ Lâu tỉnh Thừa Thiên Huế phía Bắc giáp lƣu vực sơng Bến Hải (Hình 1.1) Hình 1.1 Sơ đồ lƣu vực sơngThạch Hãn Sơng Thạch Hãn bắt nguồn từ dãy Trƣờng Sơn có chiều dài 169 km Dịng Thạch Hãn đoạn thƣợng nguồn (sông Đăkrông) chảy quanh núi Da Ban tới Ba Lịng sơng chuyển hƣớng Đơng Bắc đổ biển Cửa Việt Thời gian 10/11/2005 11:00 10/11/2005 12:00 10/11/2005 13:00 10/11/2005 14:00 10/11/2005 15:00 10/11/2005 16:00 10/11/2005 17:00 10/11/2005 18:00 10/11/2005 19:00 10/11/2005 20:00 10/11/2005 21:00 10/11/2005 22:00 10/11/2005 23:00 10/12/2005 0:00 10/12/2005 1:00 10/12/2005 2:00 10/12/2005 3:00 10/12/2005 4:00 10/12/2005 5:00 10/12/2005 6:00 10/12/2005 7:00 10/12/2005 8:00 10/12/2005 9:00 10/12/2005 10:00 10/12/2005 11:00 10/12/2005 12:00 10/12/2005 13:00 10/12/2005 14:00 10/12/2005 15:00 10/12/2005 16:00 10/12/2005 17:00 Thời gian 10/12/2005 18:00 10/12/2005 19:00 10/12/2005 20:00 10/12/2005 21:00 10/12/2005 22:00 10/12/2005 23:00 10/13/2005 0:00 10/13/2005 1:00 10/13/2005 2:00 10/13/2005 3:00 10/13/2005 4:00 10/13/2005 5:00 10/13/2005 6:00 10/13/2005 7:00 10/13/2005 8:00 10/13/2005 9:00 10/13/2005 10:00 10/13/2005 11:00 10/13/2005 12:00 10/13/2005 13:00 10/13/2005 14:00 10/13/2005 15:00 10/13/2005 16:00 10/13/2005 17:00 10/13/2005 18:00 10/13/2005 19:00 10/13/2005 20:00 10/13/2005 21:00 10/13/2005 22:00 10/13/2005 23:00 10/14/2005 0:00 Thời gian 10/14/2005 1:00 10/14/2005 2:00 10/14/2005 3:00 10/14/2005 4:00 10/14/2005 5:00 10/14/2005 6:00 10/14/2005 7:00 10/14/2005 8:00 10/14/2005 9:00 10/14/2005 10:00 10/14/2005 11:00 10/14/2005 12:00 10/14/2005 13:00 10/14/2005 14:00 10/14/2005 15:00 10/14/2005 16:00 10/14/2005 17:00 10/14/2005 18:00 10/14/2005 19:00 Phụ lục Kết tính tốn trận lũ lựa chọn đánh giá Bảng 4.1 Kết tính tốn trận lũ năm 2011 Bảng 4.2 Kết tính tốn trận lũ năm 2005 Thời gian Thời gian Thời gian Thời gian ... NHIÊN NGUYỄN DUY HOÀN NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA CÁC CƠNG TRÌNH THỦY LỢI, THỦY ĐIỆN ĐẾN TÌNH HÌNH LŨ LỤT SÔNG THẠCH HÃN Chuyên ngành: Thủy văn học Mã số: 60 44 02 24 LUẬN... 2014 LỜI CẢM ƠN Luận văn cao học ? ?nghiên cứu đánh giá ảnh hƣởng công trình thủy lợi thủy điện đến tình hình lũ lụt sơng Thạch Hãn? ?? đƣợc thực khoa Khí tƣợng Thủy văn Hải dƣơng học thuộc trƣờng... 64 Hình3 .13 Quá trình mực nƣớc lũ Thạch Hãn trận lũ từ 15-24/IX/2005 .65 Hình 3.14 Quá trình mực nƣớc lũ Thạch Hãn trận lũ từ 29/IX-06/X/2006 .66 Hình 3.15 Q trình hồn ngun lũ Thạch Hãn trận lũ