Nghiên cứu đánh giá vai trò của các công trình hồ chứa đến xâm nhập mặn trên lưu vực sông mã

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGUYỄN TRUNG HIẾU NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ VAI TRỊ CỦA CÁC CƠNG TRÌNH HỒ CHỨA ĐẾN XÂM NHẬP MẶN TRÊN LƯU VỰC SÔNG MÃ LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI, NĂM 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGUYỄN TRUNG HIẾU NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ VAI TRỊ CỦA CÁC CƠNG TRÌNH HỒ CHỨA ĐẾN XÂM NHẬP MẶN TRÊN LƯU VỰC SÔNG MÃ Chuyên ngành: Thủy văn học Mã số: 60440225 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS VŨ THANH TÚ PGS.TS BÙI CÔNG QUANG HÀ NỘI, NĂM 2018 LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân tác giả Các kết nghiên cứu kết luận luận văn trung thực, không chép từ nguồn hình thức Việc tham khảo nguồn tài liệu (nếu có) thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Tác giả luận văn Chữ ký Nguyễn Trung Hiếu i LỜI CÁM ƠN Sau thời gian làm Luận văn tốt nghiệp, với nỗ lực phấn đấu thân hướng dẫn tận tình TS Vũ Thanh Tú, PGS.TS Bùi Công Quang tạo điều kiện cán lãnh đạo Viện Quy hoạch Thuỷ lợi, Ban chủ nhiệm đề tài ĐTĐL.CN57/15: “ Nghiên cứu tác động hoạt động phát triển đến dịng chảy mơi trường sinh thái vùng hạ du sông Mã, đề xuất giải pháp giảm thiểu tác động bất lợi đảm bảo an toàn hạ du”, em hoàn thành luận văn tốt nghiệp mình, với đề tài: “Nghiên cứu đánh giá vai trị cơng trình hồ chứa đến xâm nhập mặn lưu vực sông Mã” Thời gian làm Luận văn tốt nghiệp khoảng thời gian vô quý giá để em có điều kiện hệ thống lại kiến thức học giúp em biết cách áp dụng lý thuyết vào thực tế Đây Luận văn tốt nghiệp sử dụng tài liệu thực tế vận dụng tổng hợp kiến thức học Dù thân cố gắng thời gian hạn chế trình độ nên Luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót Em kính mong bảo, hướng dẫn, giúp đỡ thầy cô giáo giúp cho Luận văn em hồn chỉnh hơn, từ kiến thức chun mơn hồn thiện nâng cao Em xin chân thành cảm ơn! ii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH v DANH MỤC BẢNG BIỂU viii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT x MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục đích đề tài Các tiếp cận phương pháp nghiên cứu Kết dự kiến CHƯƠNG TỔNG QUAN NHỮNG NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC VÀ NGOÀI NGƯỚC 1.1 Tổng quan cơng trình nghiên cứu xâm nhập mặn 1.1.1 Tình hình nghiên cứu xâm nhập mặn giới 1.1.2 Tình hình nghiên cứu xâm nhập mặn Việt Nam 1.2 Giới thiệu vùng nghiên cứu 1.2.1 Vị trí, giới hạn, phạm vi vùng nghiên cứu 1.2.2 Đặc điểm hệ thống sơng ngịi lịng dẫn 11 1.2.3 Đặc điểm khí hậu 15 1.2.4 Đặc điểm thủy văn, dòng chảy 18 1.2.5 Hiện trạng cơng trình thủy lợi tình hình xâm nhập mặn vùng hạ lưu lưu vực sông Mã 27 CHƯƠNG ỨNG DỤNG MƠ HÌNH MƠ PHỎNG Q TRÌNH XÂM NHẬP MẶN TRÊN LƯU VỰC SƠNG MÃ 35 2.1 Phân tích, lựa chọn cơng cụ tính tốn 35 2.1.1 Các công cụ nghiên cứu dự báo cảnh báo xâm nhập mặn 35 2.1.2 Lựa chọn mơ hình mơ xâm nhập mặn 36 2.2 Giới thiệu mơ hình MIKE 11 Mơ đun chất lượng nước 37 2.2.1 Giới thiệu chung mơ hình MIKE 11 37 2.2.2 Mô đun chất lượng nước 39 2.3 Thiết lập sơ đồ tính xác định điều kiện biên 42 2.3.1 Thiết lập sơ đồ tính 42 2.3.2 Thiết lập điều kiện ban đầu 46 iii 2.4 Tính tốn mơ phỏng, hiệu chỉnh mơ hình kiểm định mơ hình 48 2.4.1 Hiệu chỉnh mơ hình 48 2.4.2 Kết kiểm định mơ hình 54 CHƯƠNG MÔ PHỎNG XÂM NHẬP MẶN HẠ LƯU LƯU VỰC SÔNG MÃ60 3.1 Xây dựng kịch tình tốn nghiên cứu xâm nhập mặn cho kịch trạng kịch phát triển 2030 60 3.1.1 Mô diễn biến mặn cho kịch trạng 67 3.1.2 Mô diễn biến mặn cho kịch phát triển đến năm 2030 70 3.2 Tính tốn diễn biến xâm nhập mặn vùng hạ du LV sông Mã với kịch vận hành hồ chứa 75 3.1.3 Diễn biến xâm nhập mặn trạng vận hành hồ chứa 76 3.1.4 Diễn biến xâm nhập mặn KBPT 2030 vận hành hồ chứa 81 3.3 Đề xuất giải pháp xây dựng cơng trình ngăn mặn 86 KẾT LUẬN 94 KIẾN NGHỊ 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO 97 iv DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1-1 Lưu vực sông Mã 10 Hình 1-2 Bản đồ mạng lưới trạm thủy văn lưu vực sông Mã 17 Hình 1-3 Bản đồ trạng cơng trình thủy lợi lưu vực sơng Mã 29 Hình 2-1 Sơ đồ tính tốn 40 Hình 2-2 Thể tích kiểm tra 41 Hình 2-3 Sơ đồ khối tính tốn thủy lực 43 Hình 2-4 Sơ đồ mạng sơng Mã 46 Hình 2-5 Hiệu chỉnh mực nước thực đo tính toán trạm Nguyệt Viên từ 0216/04/2003 51 Hình 2-6 Hiệu chỉnh mực nước thực đo tính tốn trạm Hàm Rồng từ 0216/04/2003 51 Hình 2-7 Hiệu chỉnh mực nước thực đo tính tốn trạm Phà Thắm từ 02-16/04/2003 .52 Hình 2-8 Hiệu chỉnh mực nước thực đo tính tốn trạm Quang Lộc từ 0216/04/2003 52 Hình 2-9 Hiệu chỉnh mực nước thực đo tính tốn trạm Hoàng Hà từ 02-16/04/2003 .53 Hình 2-10 Hiệu chỉnh mực nước thực đo tính tốn trạm Cự Đà từ 02-16/04/2003 53 Hình 2-11 Kiểm định mực nước thực đo tính tốn trạm Hàm Rồng từ 21/327/03/2010 55 Hình 2-12 Kiểm định mực nước thực đo tính tốn trạm Hồng Hà từ 21/327/03/2010 55 Hình 2-13 Kiểm định mực nước thực đo tính tốn trạm Nguyệt Viên từ 21/327/03/2010 56 Hình 2-14 Kiểm định mực nước thực đo tính tốn trạm Phà Thắm từ 21/327/03/2010 56 Hình 2-15 Kiểm định độ mặn thực đo tính tốn trạm Hàm Rồng từ 21/327/03/2010 57 v Hình 2-16 Kiểm định độ mặn thực đo tính tốn trạm Hồng Hà từ 21/3-27/03/2010 .57 Hình 2-17 Kiểm định độ mặn thực đo tính tốn trạm Nguyệt Viên từ 21/327/03/2010 58 Hình 2-18 Kiểm định độ mặn thực đo tính tốn trạm Phà Thắm từ 21/3-27/03/2010 .58 Hình 3-1 Diễn biến xâm nhập mặn lưu vực sông Mã với kịch trạng .69 Hình 3-2 Diễn biến xâm nhập mặn ranh giới mặn 1‰ 4‰ vùng hạ du lưu vực sông Mã theo Kịch trạng 70 Hình 3-3 Chiều dài xâm nhập mặn sông thuộc Lưu vực sông Mã đến năm 2030 71 Hình 3-4 Diễn biến xâm nhập mặn ranh giới mặn 1‰ 4‰ vùng hạ du lưu vực sông Mã theo KBPT 2030 72 Hình 3-5 So sánh ranh giới mặn 1‰ kịch trạng kịch phát triển năm 2030 73 Hình 3-6 Diễn biến mặn với phương án vận hành hồ sông Mã 78 Hình 3-7 Diễn biến mặn với phương án vận hành hồ sơng Lạch Trường 78 Hình 3-8 Diễn biến mặn với phương án vận hành hồ sơng Lèn 79 Hình 3-9 Ranh giới mặn 1‰ phần hạ du sông Mã KB trạngvà kịch vận hành hồ chứa 80 Hình 3-10 Ranh giới mặn 4‰ phần hạ du sông Mã KB trạngvà kịch vận hành hồ chứa 81 Hình 3-11 Diễn biến mặn sông Lạch Trường đến năm 2030 với kịch điều tiết hồ 83 Hình 3-12 Diễn biến mặn sông Lèn đến năm 2030 với kịch điều tiết hồ 84 Hình 3-13 Ranh giới xâm nhập mặn 1‰ phần hạ du sông Mã đến năm 2030 kịch vận hành hồ chứa 85 Hình 3-14 Ranh giới xâm nhập mặn 4‰ phần hạ du sông Mã đến năm 2030 kịch vận hành hồ chứa 86 Hình 3-15 So sánh diễn biến mặn sông Mã năm 2030 với kịch vận hành hồ thêm kịch 88 vi Hình 3-16 So sánh diễn biến mặn sông Lạch Trường năm 2030 với kịch vận hành hồ thêm kịch 88 Hình 3-17 So sánh diễn biến mặn sơng Lèn năm 2030 với kịch vận hành hồ thêm kịch 89 Hình 3-18 Ranh giới mặn 1‰ với KBPT 2030 LV sông Mã vận hành hồ chứa với KB3 KB4 89 Hình 3-19 Ranh giới mặn 4‰ với KBPT 2030 LV sông Mã vận hành hồ chứa với KB3 KB4 90 Hình 3-20 Ranh giới mặn 1‰ với KBPT 2030 LV sông Mã vận hành hồ chứa với kịch 92 Hình 3-21 Ranh giới mặn 4‰ với KBPT 2030 LV sông Mã vận hành hồ chứa với kịch 93 vii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1-1 Đặc trưng hình thái sơng ngịi lưu vực sơng Mã 14 Bảng 1-2 Đặc trưng mưa năm số trạm lưu vực sông Mã 16 Bảng 1-3 Dòng chảy năm trung bình nhiều năm số vị trí 19 Bảng 1-4 Tần suất dòng chảy năm số trạm sông Mã 19 Bảng 1-5 Kết phân phối dòng chảy năm trung bình nhiều năm trạm TV thuộc lưu vực sông Mã 21 Bảng 1-6 Khả xảy lũ lớn năm vào tháng năm 22 Bảng 1-7 Lưu lượng kiệt tháng kiệt ngày nhỏ năm 23 Bảng 1-8 Dòng chảy 30 ngày liên tục nhỏ số vị trí 24 Bảng 1-9 Mực nước triều lớn nhất, nhỏ thực đo từ 11÷23 tháng năm 2012 .27 Bảng 1-10 Thông số cơng trình lợi dụng tổng hợp sơng Mã 29 Bảng 1-11 Độ mặn thực đo từ ngày 2-16/IV/2003 số vị trí sơng Mã .30 Bảng 1-12 Độ mặn thực đo từ 20-27/III/2010 vị trí hạ du sơng Mã 31 Bảng 1-13 Nồng độ mặn lớn nhất, nhỏ (từ ngày 11÷23 tháng III năm 2012) 32 Bảng 1-14 Đặc trưng độ mặn (‰) sông mã, sông lạch trường, sông Lèn thời kỳ điều tra năm từ 1990-2015 TBNN .33 Bảng 2-1 Địa hình lịng dẫn lưu vực sơng Mã 45 Bảng 2-2 Biên gia nhập dọc sơng mơ hình 48 Bảng 2-3 Kết mực nước thực đo tính tốn hiệu chỉnh mơ hình mùa kiệt 50 Bảng 2-4 Kết nồng độ muối tính tốn hiệu chỉnh mơ hình 50 Bảng 2-5 Kết mực nước thực đo tính tốn kiểm định 54 Bảng 2-6 Kết mực nước thực đo tính toán kiểm định 54 Bảng 3-1 Tiêu chuẩn dùng nước cho nghành 61 Bảng 3-2 Thống kê thay đổi nhu cầu nước thời điểm trạng kịch năm 2030 66 Bảng 3-3 Chỉ tiêu vị trí lấy nước dọc sơng 67 Bảng 3-4 Dòng chảy kiệt nút tính tốn mạng sơng Mã 68 viii ... luận văn: ? ?Nghiên cứu đánh giá vai trị cơng trình hồ chứa đến xâm nhập mặn lưu vực sông Mã? ?? nhằm tìm nguyên nhân bản, chế xâm nhập mặn, hiệu từ việc vận hành cơng trình dịng góp phần đẩy mặn nào,...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGUYỄN TRUNG HIẾU NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ VAI TRỊ CỦA CÁC CƠNG TRÌNH HỒ CHỨA ĐẾN XÂM NHẬP MẶN TRÊN LƯU VỰC SÔNG MÃ Chuyên... cho hạ lưu sơng Mã, có tác động to lớn đến điều tiết dịng chảy tình hình xâm nhập mặn hạ du lưu vực sông Mã Trước vấn đề này, việc tính tốn mơ đánh giá q trình xâm nhập mặn cho lưu vực sơng Mã với