Đánh giá khả năng tháo lũ công trình tràn hồ chứa nước cây khế huyện đức phổ trong điều kiện biến đổi khí hậu

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẶNG XN THÁI ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG THÁO LŨ CƠNG TRÌNH TRÀN HỒ CHỨA NƯỚC CÂY KHẾ, HUYỆN ĐỨC PHỔ TRONG ĐIỀU KIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THỦY Đà Nẵng – Tháng 9/2019 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐẶNG XUÂN THÁI ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG THÁO LŨ CƠNG TRÌNH TRÀN HỒ CHỨA NƯỚC CÂY KHẾ, HUYỆN ĐỨC PHỔ TRONG ĐIỀU KIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy Mã số: 8580202 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TIẾN SĨ LÊ HÙNG Đà Nẵng – Năm 2019 MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN TRANG TÓM TẮT DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu 5 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Bố cục đề tài CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VẬN HÀNH HỒ CHỨA 1.1 NGHIÊN CỨU DỰ BÁO LŨ LỤT VÀ VẬN HÀNH HỒ CHỨA 1.1.1 Tình hình nghiên cứu giới 1.1.2.Tình hình nghiên cứu Việt Nam 10 1.2 CÔNG TÁC DỰ BÁO VÀ HIỆN TRẠNG LŨ LỤT TẠI KHU VỰC HỒ CHỨA NƯỚC CÂY KHẾ 12 1.3 VẤN ĐỀ LUẬN VĂN GIẢI QUYẾT 13 CHƯƠNG 14 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN VÀ DÒNG CHẢY HỒ CHỨA NƯỚC CÂY KHẾ 14 2.1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN LƯU VỰC 14 2.1.1 Vị trí địa lý 14 2.1.2 Đặc điểm địa hình địa mạo khu vực cơng trình 14 2.1.3 Điều kiện địa chất thảm phủ thực vật 15 2.2 ĐẶC ĐIỂM THỦY VĂN 16 2.3 ĐẶC ĐIỂM KHÍ HẬU LƯU VỰC 16 2.3.1 Đặc điểm chung 16 2.3.2 Chế độ nhiệt độ 17 2.3.3 Chế độ ẩm 17 2.3.4 Chế độ nắng 17 2.3.5 Chế độ mưa 18 2.4 ĐẶC ĐIỂM LŨ LỤT 18 2.5 ẢNH HƯỞNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ LỰA CHỌN KỊCH BẢN BĐKH ĐỂ TÍNH TỐN 20 2.5.1 Ảnh hưởng biến đổi khí hậu …………………………………20 2.5.2 Lựa chọn kịch BĐKH để tính tốn khả tháo lũ hồ chứa thủy lợi Cây Khế 22 CHƯƠNG 26 TÍNH TỐN DỊNG CHẢY LŨ ĐẾN HỒ VÀ MƠ HÌNH VẬN HÀNH ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA HEC-RESSIM 26 3.1 TÍNH TỐN DỊNG CHẢY LŨ 26 3.1.1 Cơ sở lý thuyết cơng thức tính lũ 26 3.1.2 Các cơng thức tính tốn lũ 27 3.1.3 Kết tính tốn lũ đường q trình lũ thu phóng 30 3.2 THIẾT LẬP MƠ HÌNH HEC-RESSIM TRONG TÍNH TỐN ĐIỀU TIẾT HỒ 32 * Lý chọn mơ hình HEC-RESSIM: 32 3.2.1 Ngun lý mơ hình HEC-RESSIM………………………… 33 3.2.2 Thiết lập mơ hình hồ chứa nước Cây Khế HEC-RESSIM 38 CHƯƠNG 39 ỨNG DỤNG MƠ HÌNH HEC-RESSIM TÍNH TỐN 39 ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA THỦY LỢI CÂY KHẾ 39 4.1 CÁC KỊCH BẢN MÔ PHỎNG ĐIỀU TIẾT HỒ CÂY KHẾ 39 4.2 KẾT QUẢ ÁP DỤNG MƠ HÌNH HEC-RESSIM ĐỂ MƠ PHỎNG 39 4.3.ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO AN TỒN CHO CƠNG TRÌNH 44 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO) PHỤ LỤC LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả đề tài Đặng Xuân Thái LỜI CẢM ƠN Sau thời gian làm việc nghiêm túc, tác giả hoàn thành luận văn Thạc sỹ kỹ thuật “Đánh giá khả tháo lũ cơng trình tràn hồ chứa nước Cây Khế, huyện Đức Phổ điều kiện biến đổi khí hậu" Trong q trình học tập, nghiên cứu, hồn thành luận văn ngồi cố gắng nỗ lực thân, cịn có giúp đỡ nhiệt tình hữu ích Thầy giáo, gia đình, bạn bè đồng nghiệp Trước hết tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến TS Lê Hùng trực tiếp hướng dẫn giúp đỡ học viên từ lúc bắt đầu viết Đề cương đến lúc hoàn thành luận văn Tác giả xin bày tỏ lịng biết ơn đến Thầy, Cơ giáo trường truyền đạt kiến thức bổ ích trình học tập Xin cảm ơn Khoa Thủy lợi - Thủy điện trường Đại học Bách khoa tạo điều kiện thuận lợi trình học tập trình thực luận văn tác giả Cuối tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến giúp đỡ, động viên, khích lệ to lớn gia đình, anh chị bạn bè trình học tập thực luận văn Trong khuôn khổ luận văn, thời gian điều kiện có hạn nên khơng tránh khỏi thiếu sót Vì vậy, tác giả mong nhận ý kiến đóng góp quý báu Thầy, Cô đồng nghiệp Xin trân trọng cảm ơn! Đà Nẵng, ngày tháng Học viên Đặng Xuân Thái năm 2019 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG THÁO LŨ CƠNG TRÌNH TRÀN HỒ CHỨA NƯỚC CÂY KHẾ, HUYỆN ĐỨC PHỔ TRONG ĐIỀU KIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Học viên: Đặng Xn Thái.Chun ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy Mã số: 8580202 Khóa 35 Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN Tóm tắt – Hồ chứa nước Cây Khế cơng trình thủy lợi quan trọng xã Phổ Thạnh, huyện Đức Phổ, tỉnh Quảng Ngãi Do ảnh hưởng biến đổi khí hậu diễn ngày nghiêm trọng, làm cho lượng nước mưa có khả tăng cao, nên cơng tác vận hành điều tiết hồ chứa gặp nhiều khó khăn Để đối phó với tác động biến đổi khí hậu, cần phải có hành động, phương án dự phịng để đối phó với hậu mà biến đổi khí hậu gây Tác giả dựa vào kịch biến đổi khí hậu, thu thập số liệu, vận dụng mơ hình HEC-RESSIM để mơ kịch xảy dự báo khả làm việc hồ Cây Khế Từ kết đạt được, tác giả đề xuất biện pháp xử lý để vận hành hồ an toàn, nhằm đảm bảo an toàn cho nhân dân vùng hạ du Từ khóa – biến đổi khí hậu, HEC-RESSIM, cơng trình thủy lợi, hồ Cây Khế, mô EVALUATING THE POSSIBILITY FLOOD ESCAPE OF THE SPILL IN CAY KHE RESEVOIR, DUC PHO DISTRICT IN THE CLIMATE CHANGE CONDITIONS Abstract - Cay Khe reservoir is an important irrigation project of Pho Thanh commune, Duc Pho district, Quang Ngai province Because the effects of climate change are becoming more serious, causing the amount of rain water to increase, so the operation of regulating the reservoir is facing many difficulties To deal with the effects of climate change, we need to take actions, contingency plans to deal with the consequences of climate change The author has based on climate change scenarios, collected data, applied HEC-RESSIM model to simulate possible scenarios and forecast the working capacity of Cay Khe lake From the achieved results, the author has proposed a solution to handle the lake safely, to ensure safety for people in the downstream area Key words - climate change, HEC-RESSIM, irrigation works, Cay Khe reservoir, simulation DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT + MNDBT: Mực nước dâng bình thường + MNC: Mực nước chết + MNDGC: Mực nước dâng gia cường + NN&PTNT: Nông nghiệp phát triển nơng thơn + BĐKH: Biến đổi khí hậu + KTTV: Khí tượng thủy văn + ATNĐ: Áp thấp nhiệt đới DANH MỤC CÁC BẢNG Tên bảng Nội dung Trang 2.1 Độ ẩm bình quân theo tháng khu vực hồ chứa Cây Khế 17 2.2 Số nắng bình quân theo tháng khu vực hồ Cây Khế 18 2.3 Mưa năm theo tần suất trạm Đức Phổ 18 2.4 Mưa ngày lớn theo tần suất trạm Đức Phổ 18 2.5 Đặc trưng lũ số vị trí lân cận vùng nghiên cứu 19 2.6 Lũ lớn vùng từ 1976 -2001 20 2.7 2.8 Khả xuất lũ lớn năm số vị trí trạm đo Mức thay đổi (%) lượng mưa theo mùa khu vực Quảng Ngãi với mốc thời gian kỉ 21 20 22 2.9 Các thông số kỹ thuật hồ chứa Cây Khế 23 3.1 Các thơng số đặc trưng hình thái lưu vực hồ Cây Khế 29 3.2 Kết tính tốn đỉnh lũ công thức cường độ giới hạn theo trường hợp 30 4.1 Các kịch mô điều tiết hồ Cây Khế 39 4.2 Tổng hợp kết điều tiết hồ Cây Khế theo kịch 44 Đề tài: “Đánh giá khả tháo lũ cơng trình tràn hồ chứa nước Cây Khế, huyện Đức Phổ điều kiện biến đổi khí hậu” 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 03/11/2000 14:15 03/11/2000 14:30 03/11/2000 14:45 03/11/2000 15:00 03/11/2000 15:15 03/11/2100 15:30 03/11/2100 15:45 03/11/2100 16:00 03/11/2100 16:15 03/11/2100 16:30 03/11/2100 16:45 03/11/2100 17:00 03/11/2100 17:15 03/11/2100 17:30 03/11/2100 17:45 03/11/2100 18:00 32.75 31.97 31.19 30.41 29.71 29.01 28.32 27.62 27.25 26.89 26.53 26.17 26.1 26.03 25.96 25.89 33.1 32.705 32.169 31.531 30.869 30.18 29.486 28.792 28.249 27.737 27.279 26.863 26.599 26.376 26.21 26.083 152.97 152.97 152.96 152.95 152.94 152.93 152.93 152.92 152.91 152.9 152.9 152.89 152.89 152.88 152.88 152.88 15 Lượng mưa ngày lớn trạm Đức Phổ Năm 1999 Lượng mưa ứng với tần suất P% Xmax 211,82 Cv 0,40 Cs 0,53 0,01 0,1 0,2 0,5 1,0 1,5 2,0 5,0 681 581 549 505 470 449 434 381 Năm 2050 Lượng mưa ứng với tần suất P% Xmax 294,60 Cv 0,45 Cs 0,53 0,01 0,1 0,2 0,5 1,0 1,5 2,0 5,0 948 808 764 703 654 625 603 531 Năm 2100 Lượng mưa ứng với tần suất P% Xmax 282,07 Cv 0,45 Cs 0,53 0,01 0,1 0,2 0,5 1,0 1,5 2,0 5,0 907 774 731 673 626 598 578 508 16 Đường tần suất mưa ngày lớn trạm Đức Phổ Đề tài: “Đánh giá khả tháo lũ cơng trình tràn hồ chứa nước Cây Khế, huyện Đức Phổ điều kiện biến đổi khí hậu” FFC 2008 © Nghiem Tien Lam ĐƯỜNG TẦN SUẤT MƯA LỚN NHẤT Xmax - TRẠM ĐỨC PHỔ 710 660 Xmax TB=211,82, Cv=0,40, Cs=0,53 610 Phân bổ Pearson loại III TB=211,82, Cv=0,45, Cs=0,53 560 510 460 Lượng mưa, mm 410 360 310 260 210 160 110 60 10 -40 -90 0,01 0,1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 99 99,9 Tần suất, P(%) 99,99 © FFC 2008 Năm 1999 FFC 2008 © Nghiem Tien Lam ĐƯỜNG TẦN SUẤT MƯA Xmax2050 - TRẠM ĐỨC PHỔ 1040 Xmax2050 TB=294,60, Cv=0,40, Cs=0,53 940 Phân bổ Pearson loại III TB=294,60, Cv=0,45, Cs=0,53 840 740 Lượng mưa, mm 640 540 440 340 240 140 40 -60 -160 0,01 0,1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 99 99,9 Tần suất, P(%) 99,99 © FFC 2008 Năm 2050 FFC 2008 © Nghiem Tien Lam ĐƯỜNG TẦN SUẤT LƯỢNG MƯA Xmax - TRẠM ĐỨC PHỔ 950 Xmax2100 TB=282,07, Cv=0,40, Cs=0,53 850 Phân bố Pearson loại III TB=282,07, Cv=0,45, Cs=0,53 750 650 Lượng mưa, mm 550 450 350 250 150 50 -50 -150 0,01 0,1 10 20 30 40 50 60 Tần suất, P(%) Năm 2100 70 80 90 99 99,9 99,99 © FFC 2008 Đề tài: “Đánh giá khả tháo lũ cơng trình tràn hồ chứa nước Cây Khế, huyện Đức Phổ điều kiện biến đổi khí hậu” 17 Bảng mưa năm Đức Phổ (đã cập nhật số liệu mưa ứng với BĐKH theo kịch RCP 4.5) MƯA ĐỨC PHỔ Năm Xmax Năm 2050 Năm 2100 1977 245.0 315.805 340.795 1978 241.5 311.2935 335.9265 1979 205.0 264.245 285.155 1980 190.5 245.5545 264.9855 1981 163.0 210.107 226.733 1982 64.7 83.3983 89.9977 1983 190.2 245.1678 264.5682 1984 270.0 348.03 375.57 1985 299.3 385.7977 416.3263 1986 241.0 310.649 335.231 1987 210.2 270.9478 292.3882 1988 95.0 122.455 132.145 1989 70.0 90.23 97.37 1990 280.0 360.92 389.48 1991 101.0 130.189 140.491 1992 205.0 264.245 285.155 1993 425.5 548.4695 591.8705 1994 100.0 128.9 139.1 1995 215.0 277.135 299.065 1996 242.0 311.938 336.622 1997 210.0 270.69 292.11 1998 395.0 509.155 549.445 1999 321.0 413.769 446.511 2000 155.5 200.4395 216.3005 2001 147.5 190.1275 205.1725 2002 162.7 209.7203 226.3157 2003 183.0 235.887 254.553 2004 218.1 281.1309 303.3771 2005 245.5 316.4495 341.4905 2006 98.8 127.3532 137.4308 2007 246.0 317.094 342.186 2008 200.8 258.8312 279.3128 2009 397.0 511.733 552.227 2010 181.4 233.8246 252.3274 2011 232.8 300.0792 323.8248 2012 115.6 149.0084 160.7996 2013 271.8 350.3502 378.0738 2014 185.6 239.2384 258.1696 2015 163.4 210.6226 227.2894 Đề tài: “Đánh giá khả tháo lũ cơng trình tràn hồ chứa nước Cây Khế, huyện Đức Phổ điều kiện biến đổi khí hậu” 2016 298.8 385.1532 415.6308 18 Bảng tính Q theo công thức cường độ giới hạn P% X mm F Km2 Q m3/s 0.01 0.5 1.5 681.0 505.0 470.0 449.0 381.0 3.45 3.45 3.45 3.45 3.45 115.0 85.3 79.4 75.8 64.4 P X mm F Km2 Q m3/s 0.01 0.5 1.5 948.0 703.0 654.0 625.0 531.0 3.45 3.45 3.45 3.45 3.45 160.1 118.7 110.5 105.6 89.7 P X mm F Km2 907.0 673.0 626.0 598.0 508.0 3.45 3.45 3.45 3.45 3.45 0.01 0.5 1.5 Năm 1999 W m3 T Giờ TL Phút Tx Phút M m /s.Km2 2,255,472 1,672,560 1,556,640 1,487,088 1,261,872 Năm 2050 W m3 10.9 10.9 10.9 10.9 10.9 4.4 4.4 4.4 4.4 4.4 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 33.3 24.7 23.0 22.0 18.7 T Giờ TL Phút Tx Phút M m /s.Km2 10.9 10.9 10.9 10.9 10.9 4.4 4.4 4.4 4.4 4.4 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 46.4 34.4 32.0 30.6 26.0 Q m3/s 3,139,776 2,328,336 2,166,048 2,070,000 1,758,672 Năm 2100 W m3 T Giờ TL Phút Tx Phút M m /s.Km2 153.2 113.7 105.7 101.0 85.8 3,003,984 2,228,976 2,073,312 1,980,576 1,682,496 10.9 10.9 10.9 10.9 10.9 4.4 4.4 4.4 4.4 4.4 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 44.4 33.0 30.6 29.3 24.9 3 DAI HQC DA NANG TRIANG DAI HOC BACH KHOA LONG HOA xA HQI CHU NGHIA VItT NAM DOc 14p - Tv - Hanh phtic S6:025-55/QD-DHBK Da Nang, ngay04 thangi2 nam 2018 QUYET DINH Ve viec giao de tai va trach nhiOm ciia ngtriri htreeng dan 1u4n van th#c si HIEU TRU'ONG TRYING DAI HOC BACH KHOA Can cu Nghi dinh s6 32/CP 04 thang nam 1994 cila Chinh phu ve viec lap Dai h9c Da Nang; Can cir Thong to s6 08/2014/TT-BGDDT 20 thang nam 2014 dm BO twang BO dai h9c \Tung va the Giao chic va Dao tao ye viec ban hanh Quy che,t6 chuc va hoat ding se( giao due dai h9c vien; Quyet dinh so 6950/QD-DHDN 01 thang 12 nam 2014 co, cua Giam d6c Dai h9c Da Nang ve viec ban hanh Quy dinh nhiem vu, quyen han cua Dai h9c Da Nang, cac co s6 gido duc dai h9c vien va cac dun vi true thu6c; Can cir Thong to so 15/2014/TT-BGD&DT 15 thang nam 2014 cila BE:, truang BO Gido duc va Dao tao ye viec ban hanh Quy the Dao tao trinh dO Thac Si; Quyet dinh so 598/QD-DHBK 27/12/2016 dm Hieu truong TruOng Dai h9c Bach khoa ye viec ban hanh Quy dinh dao tao trinh dO thac si; Can cir Quyet dinh s6 1888/DHBK-DT 11/9/2017 dm Hieu twang Tnrimg Dai hoc Bach khoa ye viec lap the lap cao hoc va cong nhan hoc vien khoa 35; Can cir T6 trinh s6 151/TLTD 26/11/2018 dm khoa Xay dung Thuy lqi Thuy dien 119c _ye viec Quyet dinh giao de tai va ngtred Imong dan Juan van thac si cho hoc vien chuyen nganh Ky thuat xay dung cong trinh thUy; Xet de nghi cua Tnrang Phang Dao tao, QUYET DINH Deal Giao cho h9c vien cao h9c D4ng Xuan Thai, lop K35.CTT.QNg, chuyen nganh Ky thuat xay clung cong trinh thi y, thgc hien de tai Juan van "Dank gia kha nang thcio lu cong trinh tran ho china nu& cay Khe, Huyen Dtrc Pho cieu kien Nein c di kh% Wu ", du6i su huang clan dm TS Le Ifing, Truang Dai hoc Bach khoa - Dal lux Da Ming Ditu MN vien cao h9c va ngtred htrong dan co ten a Dieu ducfc huang the quyen 19i va thuc hien nhiem vu theo dling quy ch6 dao tao thac si hien hanh cua B6 Gido duc va Dao tao, quy dinh dao tao thac si cua Tnx6ng Dai h9c Bach khoa Ditu Cac ong/ba Trtrong phOng T6 chirc — Hanh chinh, Tnr6ng phOng Dao tao, Tr&mg phOng Ke hoach — Tai chinh, Tnrang khoa Xay dung Thily 19.1 Thay dien, ngtroi huang dan Juan van va hoc vien có ten er Dieu can cir Quyet dinh thi hanh./ ItU TRIXONG TRU'UNG TRU DAI HOC Noi nhOn: - Nhu dik 3; - Ltru: VT, Phong DT BACH KHOA Phan Minh Dt'rc Scanned by CamScanner Scanned by CamScanner Scanned by CamScanner Scanned by CamScanner Scanned by CamScanner Scanned by CamScanner Scanned by CamScanner Scanned by CamScanner Scanned by CamScanner ... - ĐẶNG XN THÁI ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG THÁO LŨ CƠNG TRÌNH TRÀN HỒ CHỨA NƯỚC CÂY KHẾ, HUYỆN ĐỨC PHỔ TRONG ĐIỀU KIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy Mã số: 8580202... Thái năm 2019 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG THÁO LŨ CƠNG TRÌNH TRÀN HỒ CHỨA NƯỚC CÂY KHẾ, HUYỆN ĐỨC PHỔ TRONG ĐIỀU KIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Học viên: Đặng Xuân Thái.Chun ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy... q trình điều tiết hồ Cây khế xảy trận lũ thiết kế, lũ kiểm tra vào năm 2050 2100 Nhằm đánh giá khả tháo lũ qua tràn hồ Cây Khế trước ảnh hưởng BĐKH 2.5.3 Thông số kỹ thuật hồ chứa nước Cây Khế