Nghiên cứu một số tác động của biến đổi khí hậu đến sự làm việc an toàn, hiệu quả của hồ chứa nước và đề xuất giải pháp

MỤC LỤC Mục lục Danh mục hình vẽ Danh mục bảng biểu Danh mục từ viết tắt Mở đầu CHƢƠNG I: TỔNG QUAN CHUNG VỀ HỒ CHỨA NƢỚC 1.1 Khái niệm nhiệm vụ hồ chứa nước .5 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Nhiệm vụ 1.2 Phân loại hồ chứa nước 1.3 Tình hình xây dựng hồ chứa nước giới Việt nam .11 1.3.1 Tình hình xây dựng hồ chứa nước giới 11 1.3.2 Tình hình xây dựng hồ chứa nước Việt nam 12 1.4 Những kết đạt hồ chứa nước Việt Nam 14 1.5 Những bất cập xây dựng hồ chứa nước nước ta 15 1.6 Những kết nghiên cứu an toàn hiệu hồ chứa nước 17 CHƢƠNG II: LÝ LUẬN VỀ KỊCH BẢN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 22 2.1 Khái niệm biến đổi khí hậu 22 2.2 Những tác động biến đổi khí hậu .22 2.2.1 Biến đổi nhiệt độ 23 2.2.2 Biến đổi độ ẩm 24 2.2.3 Biến đổi lượng bốc .25 2.2.4 Biến đổi số nắng 28 2.2.5 Biến đổi chế độ gió, bão 30 2.2.6 Biến đổi lượng mưa phân bố mưa năm 32 2.2.7 Biến đổi lượng mưa lớn thời đoạn ngắn .32 2.3 Đánh giá tác động biến đổi khí hậu 38 2.4 Đánh giá tác động đến làm việc an toàn hiệu hồ chứa 39 Nguyễn Nhân Quân Cao học khóa 17 – ĐHTL Hà Nội CHƢƠNG III: CƠ SỞ KHOA HỌC ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG HỒ CHỨA NƢỚC 41 3.1 Đặt vấn đề .41 3.2 Các yêu cầu tiêu chí đặt cho an tồn, hiệu hồ chứa nước 42 3.3 Một số giải pháp kỹ thuật tăng khả tháo cho hồ chứa mùa lũ .43 3.3.1 Tràn cố kiểu tự .43 3.3.2 Tràn cố kiểu nước tràn qua đỉnh đập đất gây vỡ 46 3.3.3 Tràn cố kiểu đập đất gây vỡ lượng thuốc nổ 49 3.3.4 Tràn cố kiểu zích zắc 52 3.4 Tiêu chuẩn tính lũ thiết kế 60 3.4.1 Các tiêu chuẩn tính lũ thiết kế qua thời kỳ 60 3.4.2 Bài tốn xác định quy mơ tràn cố .64 3.5.Tính tốn xác định quy mô tràn cố phương pháp thử dần 64 3.5.1 Tính tốn điều tiết lũ hồ chứa phương pháp thử dần 64 3.5.2 Sử dụng phần mềm DTL/XD để tính tốn điều tiết lũ .65 3.6 Kết luận 66 CHƢƠNG IV: TÍNH TỐN MỞ RỘNG KHẢ NĂNG THÁO NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG CỦA HỒ CHỨA NƢỚC THANH LANH KHI CÓ LŨ VƢỢT TẦN SUẤT THIẾT KẾ 67 4.1 Giới thiệu cơng trình 67 4.1.1 Các hạng mục cơng trình đầu mối 68 4.1.2 Các thông số kỹ thuật chủ yếu 69 4.2 Sự cần thiết tràn cố 71 4.3 Các phương án tràn cố .72 4.3.1 Chọn vị trí tràn cố .72 4.3.2 Chọn loại tràn cần nâng cao khả tháo .73 4.3.3 Nội dung tính tốn phương án 73 4.3.4 Phân tích chọn phương án .79 5.1 Kết đạt luận văn 81 Nguyễn Nhân Quân Cao học khóa 17 – ĐHTL Hà Nội 5.2 Những tồn luận văn .81 5.3 Kiến nghị 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 PHỤ LỤC 84 Nguyễn Nhân Quân Cao học khóa 17 – ĐHTL Hà Nội DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1-1: Phân loại theo cấp cơng trình theo tỷ lệ phần trăm Hình 1-2: Phân loại theo diện tích lưu vực (F,km2) (tỷ lệ%) Hình 1-3: Phân loại theo diện tích tưới (tỷ lệ%) Hình 1-4: Phân loại theo cơng suất lắp máy (tỷ lệ%) Hình 1-5: Phân loại theo dung tích hồ Hình 1-6: Phân loại theo vùng lãnh thổ 10 Hình 1-7: Phân loại theo chiều cao đập 10 Hình 1-8: Phân loại theo thời gian xây dựng .11 Hình 2-1: Hiệu ứng nhà kính 22 Hình 2-2: Xu biến đổi nhiệt độ trung bình năm trạm Láng 24 Nguyễn Nhân Quân Cao học khóa 17 – ĐHTL Hà Nội DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1.Thống kê theo dung tích hồ chứa phục vụ tưới tổng cục thuỷ lợi 13 Bảng 1.2: Thống kê tình hình xây dựng tràn cố toàn quốc hồ chứa có dung tích lớn 200.000 m3 .20 Bảng 2.1: Nhiệt độ trung bình năm số trạm khí tượng 23 Bảng 2.2: Đặc trưng độ ẩm trung bình tháng thập kỷ trạm Láng 24 Bảng 2.3: Bốc piche trung bình tháng năm số trạm điển hình 25 Bảng 2.4: Tổng số nắng số trạm quan trắc điển hình 29 Bảng 2.5: Phân bố số lần bão đổ vào Việt Nam theo tháng .30 Bảng 2.6: Phân bố số lần bão đổ vào Việt Nam theo khu vực 31 Bảng 2.7: Tần suất bão đổ vào khu vực theo tháng (%) .31 Bảng 2.8: Lượng mưa trung bình qua thời kỳ trạm Thái Bình 32 Bảng 2.9: Lượng mưa ngày lớn trung bình thời kỳ số trạm đo vùng Hữu sông Hồng Đơn vị (mm) 33 Bảng 2.10: So sánh tỷ lệ lượng mưa ngày max trung bình 33 thời kỳ so với trung bình nhiều năm Đơn vị % .33 Bảng 2.11: Lượng mưa ngày lớn trung bình thời kỳ số trạm vùng Tả sông Hồng Đơn vị (mm) 35 Bảng 2.12: So sánh tỷ lệ lượng mưa ngày lớn trung bình thời kỳ so với trung bình nhiều năm Đơn vị % 36 Bảng 3-1: Hệ số tăng lưu lượng n cuả tràn piano key A so với tràn Creager 57 Bảng 3-2: Hệ số tăng lưu lượng (n) tràn piano key B so với tràn Creager 58 Bảng 3-3: Lưu lượng, MNLN thiết kế kiểm tra theo TCVN 285 – 2002 61 Bảng 3-4: Tổng hợp tiêu chuẩn tính lũ thiết kế qua thời kỳ .62 Bảng 3-5 Tần suất lũ tính tốn thiết kế đầu mối hồ chứa .63 Bảng 4-1: Vận tốc gió ứng với tần suất 67 Nguyễn Nhân Quân Cao học khóa 17 – ĐHTL Hà Nội Bảng 4-2: Phân phối dòng chảy năm ( Q75%, m3/s) 68 Bảng 4-3: Dòng chảy lũ theo cấp tần suât 68 Bảng 4-4: Dòng chảy mùa cạn .68 Bảng 4-5:Kết tính tốn tràn cố kiểu tự 74 Bảng 4-6 Kết tính tốn tràn cố kiểu nước tràn qua đỉnh đập gây vỡ 75 Bảng 4-7 Kết tính tốn tràn cố kiểu nổ mìn 78 Bảng 4-8 So sánh thông số phương án tràn cố tràn trạng 79 Nguyễn Nhân Quân Cao học khóa 17 – ĐHTL Hà Nội MỞ ĐẦU I ĐẶT VẤN ĐỀ Biến đổi khí hậu trái đất thay đổi hệ thống khí hậu gồm khí quyển, thủy quyển, sinh quyển, thạch tƣơng lai nguyên nhân tự nhiên nhân tạo Biến đổi khí hậu thách thức lớn nhân loại kỷ 21 Biển đổi khí hậu tác động nghiêm trọng đến sản xuất, đời sống môi trƣờng phạm vi toàn giới Nhiệt độ tăng, mực nƣớc biển dâng gây ngập lụt, nhiễm mặn…Theo kịch biến đổi khí hậu, nƣớc biển dâng cho Việt nam, Việt nam nƣớc có khí hậu nhiệt đới gió mùa, hàng năm chịu ảnh hƣởng nhiều thiên tai thời tiết nhƣ bão nhiệt đới, hạn hán, lũ lụt…Các số liệu ghi nhận xu hƣớng tăng nhiệt độ miền, với mức tăng 0.5 đến 10C vòng thập kỷ qua Đi với tăng nhiệt độ, lƣợng mƣa trung bình năm tăng khơng đáng kể, nhƣng tần suất nhƣ lƣợng mƣa tháng thay đổi Mùa mƣa có lƣợng mƣa tăng cao, mùa khô lƣợng mƣa giảm dẫn tới kiện thời tiết bất thƣờng có xu hƣớng tăng lên Trong 50 năm qua, nhiệt độ trung bình tăng 0.70C, mực nƣớc biển dâng 20 cm Việt nam chịu ảnh hƣởng biến đổi khí hậu, thiên tai, bão lụt, hạn hán diễn khốc liệt trƣớc Biến đổi khí hậu ảnh hƣởng đến Việt nam theo xu hƣớng sau: - Hạn hán tăng tần suất cƣờng độ - Bão tăng tần suất, vào cuối năm - Nhiệt độ tăng dẫn đến lƣợng bốc tăng - Biến đổi khí hậu làm nƣớc biển dâng dẫn đến tăng ngập lụt làm giảm tiêu hệ thống có lũ Hồ chứa nƣớc có tầm quan trọng đặc biệt lớn phòng chống lũ, lụt, hạn hán, tƣới tiêu nhu cầu dùng nƣớc khác Về mùa mƣa bão hồ cắt lũ, chậm lũ Về mùa kiệt cấp nƣớc đáp ứng yêu cầu tƣới, cấp nƣớc công nghiệp, sinh hoạt, giao thông thủy, đẩy mặn, giữ gìn mơi trƣờng sinh thái Nguyễn Nhân Qn Cao học khóa 17 – ĐHTL Hà Nội Tuy nhiên có khơng hồ chứa nƣớc xuống cấp nhanh, hiệu sử dụng thấp Nhu cầu dùng nƣớc thay đổi làm cho hồ chứa xây dựng không đáp ứng đƣợc yêu cầu thực tế Mặt khác, biến đổi khí hậu làm thay đổi bất lợi lƣu lƣợng tới hồ làm cho khả tháo không đảm bảo gây cố an toàn hồ chứa Bởi vậy, tìm đƣợc giải pháp nâng cao hiệu sử dụng hồ chứa nƣớc, đảm bảo phát triển bền vững hệ thống đầu mối công trình vấn đề quan trọng đặc biệt có ý nghĩa Những lợi ích kinh tế, ý nghĩa xã hội mà hồ, đập mang lại lớn, khẳng định đƣợc vai trò quan trọng đảm bảo an toàn sống ngƣời dân sản xuất Tuy nhiên, trình vận hành sử dụng hồ, đập, mặt nhu cầu dùng nƣớc thay đổi so với thiết kế dẫn đến hồ khơng cịn đáp ứng đƣợc nhiệm vụ đặt ra, mặt khác công tác quản lý bất cập bộc lộ khiếm khuyết ảnh hƣởng không nhỏ đến đời sống ngƣời dân Tất lý tạo động lực nghiên cứu, ứng dụng nảy sinh phát triển trong có giải pháp tràn cố Tràn cố đƣợc xây dựng để xả lũ vƣợt thiết kế nhằm tránh cố xảy cụm cơng trình đầu mối đảm bảo an tồn cho hồ chứa Vì lý tác giả chọn đề tài: “Nghiên cứu số tác động biến đổi khí hậu đến làm việc an toàn, hiệu hồ chứa nước đề xuất giải pháp” Nhằm xác định đƣợc trạng cơng trình đƣa giải pháp nâng cao khả tháo nƣớc mùa lũ, mở rộng khả tháo nâng cao hiệu sử dụng nhu cầu nƣớc chế độ thủy văn thay đổi đƣa giải pháp cơng trình đảm bảo an tồn cho hồ chứa mùa lũ II MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI - Nắm đƣợc biến đổi khí hậu - Tổng hợp trạng, dự báo biến đổi khí hậu - Biến đổi khí hậu tác động đến hồ chứa nƣớc Nguyễn Nhân Quân Cao học khóa 17 – ĐHTL Hà Nội - Tổng hợp sở lý luận kinh nghiệm thực tế thiết lập đập dâng, hồ chứa khâu: Quy hoạch – kế hoạch; lập dự án đầu tƣ, thiết kế kỹ thuật, thi công quản lý, vận hành sửa chữa bảo dƣỡng cơng trình - Đánh giá tổng quan trạng hồ chứa tràn xả lũ đƣợc xây dựng Việt Nam, phân tích nguyên nhân xảy cố hồ chứa, tràn xả lũ Tìm biện pháp cơng trình để khắc phục, nâng cao hiệu quả, an toàn hồ chứa, biện pháp cơng trình xây dựng làm tràn cố cho hồ chứa có nguy xảy cố III PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Phạm vi nghiên cứu nội dung hồ chứa nƣớc - Phạm vi nghiên cứu mặt địa lý hồ chứa nƣớc Thanh Lanh– tỉnh Vĩnh Phúc IV CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương pháp kế thừa Nghiên cứu tiếp thu sử dụng có chọn lọc kết nghiên cứu thành tựu khoa học công nghệ tác giả nƣớc nghiên cứu vấn đề có liên quan đến đề tài Phương pháp điều tra thu thập phân tích tổng hợp Điều tra thu thập tài liệu, khảo sát nghiên cứu thực tế, phân tích đánh giá tổng hợp tài liệu để từ rút sở khoa học khả ứng dụng vào thực tiễn Phương pháp phân tích tổng hợp - Thu thập, tổng hợp phân tích số liệu Nghiên cứu có tác động rộng rãi đến sống cộng đồng địa bàn rộng lớn việc phân tích tổng hợp cần thiết nghiên cứu V BỐ CỤC LUẬN VĂN Luận văn gồm phần sau: Nguyễn Nhân Quân Cao học khóa 17 – ĐHTL Hà Nội Mở đầu Chƣơng I: Tổng quan chung hồ chứa nƣớc Chƣơng II: Lý Luận kịch biến đổi khí hậu Chƣơng III: Cơ sở khoa học đề xuất giải pháp nâng cao hiệ sử dụng hồ chứa nƣớc Chƣơng IV: Tính tốn mở rộng khả tháo, nâng cao hiệu sử dụng hồ chứa nƣớc Thanh Lanh - tỉnh Vĩnh Phúc có lũ vƣợt tần suất thiết kế Chƣơng V: Kết luận kiến nghị Nguyễn Nhân Quân Cao học khóa 17 – ĐHTL Hà Nội Hình 5.13: TRƯỜNG HỢP TRÀN SỰ CỐ LÀ DẠNG NỔ MÌN GÂY VỠ CĨ B=100m VỚI TẦN SUẤT P=0.1% Hình 5.6: TRƯỜNG HỢP TRÀN SỰ CỐ LÀ DẠNG NƯỚC TRÀN QUA ĐỈNH ĐẬP GÂY VỠ CÓ B=80m VỚI TẦN SUẤT P=0.1% KÕt q u ả t ín h t o n ều t i Õt l ò CT:Hå THANH LANH, p.a n : Lị KIĨM TRA, t su Êt P=0.1% MNDBT = 76.6m, So k h t r n ều t i ết = 1/ MN_TLũ Qt_điện Btràn Ng­ìng q_Tûl­u Z(m) Q* 20(m3/s) 91.0 49.0 89.0 87.0 = 76.60m = 0.0m3/s = 10.00m = 71.60m = 34m2/s 42.0 Z MNTL(m) Z_max= 78.04 m 35.0 Qd(m3/s) Qdmax= 738m3/s 85.0 83.0 28.0 517m3/s Qxtỉng(m3/s) Qx¶max= 517m3/s 21.0 81.0 14.0 79.0 7.0 Qtrµn(m3/s) Qtrmax= 340m3/s Btr_sùcè= 80.00m Ngtr_scè= 76.80m Qsùcèmax= 177m3/s 78.04m DHXD 76.60m 0 12 15 18 21 24 T(giê) T(ngµy) Hình 5.7: TRƯỜNG HỢP TRÀN SỰ CỐ LÀ DẠNG NƯỚC TRÀN QUA ĐỈNH ĐẬP GÂY VỠ CĨ B=100m VỚI TẦN SUẤT P=0.1% Hình 5.8: TRƯỜNG HỢP TRÀN SỰ CỐ LÀ DẠNG NƯỚC TRÀN QUA ĐỈNH ĐẬP GÂY VỠ CÓ B=120m VỚI TẦN SUẤT P=0.1% HÌNH 5.9: TRƯỜNG HỢP TRÀN SỰ CỐ LÀ DẠNG NƯỚC TRÀN QUA ĐỈNH ĐẬP GÂY VỠ CÓ B=140M VỚI TẦN SUẤT P=0.1% HÌNH 5.10:TRƯỜNG HỢP TRÁN SỰ CỐ KIỂU NƯỚC TRÀN QUA ĐỈNH ĐẬP GÂY VỠ BSC =160 M VỚI TẦN SUẤT P=0.1% ... thay đổi đƣa giải pháp cơng trình đảm bảo an tồn cho hồ chứa mùa lũ II MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI - Nắm đƣợc biến đổi khí hậu - Tổng hợp trạng, dự báo biến đổi khí hậu - Biến đổi khí hậu tác động đến hồ. .. biến đổi khí hậu đến làm việc an toàn, hiệu hồ chứa nước đề xuất giải pháp? ?? Nhằm xác định đƣợc trạng cơng trình đƣa giải pháp nâng cao khả tháo nƣớc mùa lũ, mở rộng khả tháo nâng cao hiệu sử dụng... KHOA HỌC ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG HỒ CHỨA NƢỚC 41 3.1 Đặt vấn đề .41 3.2 Các yêu cầu tiêu chí đặt cho an tồn, hiệu hồ chứa nước 42 3.3 Một số giải pháp kỹ