Luận văn thạc sĩ 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 dịng 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 cịn có nhiều hạn chế thiếu sót, học viên mong nhận đóng góp, chia sẻ để ngày hoàn thiện Trân trọng, MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH .3 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 SRÊPƠK .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 MƠ HÌNH 57 3.2.1 Thiết lập mơ hình thủy lực HEC-6 tính tốn bồi lắng bùn cát hồ chứa Srêpơk 57 3.2.2 Hiệu chỉnh mơ hình thủy lực HEC-6 57 3.3 KẾT QUẢ MƠ 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 Sơng Srêpơk 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 lịng 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 lịng hồ Srêpơk từ mơ hình Hec Ras 59 Hình 3-5 Sơ đồ bố trí mặt cắt ngang sơng khu vực lịng 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 Srêpơk qua năm vận hành 62 Hình 3.9: Biểu đồ cao trình đáy hồ Srêpơk qua năm vận hành – Mặt cắt số 62 Hình 3.10: Biểu đồ cao trình đáy hồ Srêpơk qua năm vận hành – Mặt cắt số 15 62 DANH MỤC BẢNG Bảng 1-1: Đặc trưng hình thái sơng ngịi lưu vực Srêpôk 12 Bảng 2: Các thơng 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 lịng hồ thủy điện Srêpơk sau năm vận hành MNDBT/MNC = 272/268m - đơn vị: (106m3) 59 Bảng 3-9: Mô bồi lắng hồ chứa Srêpơk 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 dịng chảy từ sơng lớn Tất yếu tố tự nhiên lượng mưa, dịng chảy, xói lở kênh sơng cung cấp nguồn bùn cát, trầm tích liên tục vận chuyển theo dịng 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 dịng sơng chảy vào hồ vận tốc giảm thấp, chúng có xu hướng giữ lại toàn lượng bùn cát Trên toàn 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 sông 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, sơng Srêpơk, sơng Đồng Nai [15] Cũng khơng nằm ngồi quy luật bồi lắng lòng hồ bùn cát, vấn đề bồi lắng lịng hồ lưu vực sơng Việt Nam diễn biến phức tạp, theo không gian thời gian, mang tính đặc trưng vùng, lưu vực sơng Kết khảo sát lịng hồ Hịa 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 cịn lại hồ Thác Bà sau 30 năm vận hành vào khoảng 94-95% dung tích ban đầu, u c tính lượng bùn cát vào hồ tính đến vị trí đập trung bình nhiều na 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/na [12] Bi eu tai v/i tri m at cat so giu'a cllu ky va ’ Bi eu tai v/i tri m at cat so gi u'a cllu ky va 2T5 20 265 :E260 280 270 255 250 245 240 235 240 500 4000 4500 KI1oâng cach (m) 21 2000 Chu ky C chu ky 02004006008001 0001 2001400160018002000 r nua (i) qopo aupoq OOOS000t OOOCOOOZOOOL k e^ ^V* ^^! k ^ T^* Te !^T :!^ !eT • p na!a (m) qoeo Bupoq 09F 09 09d S9Z szz Bi eu tai v/i tri m at cat so 13 gi u'a cllu ky va Bieu tai v{i tri m at cat so 14 giu'a clau ky va 280.0 290 275 285 E 270 265.0 280 275 - “ 260 tr 255 270 265 250 0 50 400 KI1oâng cach (m) 450 Chu ky C 260 255 50 100 Klyoñiyg cñcly (na) 150 200 ch u ky chu ky chu ky Bieu tal ! tri m{at cat So 16 giD'a chu ky va Biéu tai v/i tri m eat cat so 15 giñ'a chu ky vâ 2T6 274 280 2T2 E 2T0 278 268 U 266 “ 264 262 260 276 272 270 268 20 40 60 80 100 120 140 ch u ky 50 00 50 200 Khoang each (m) 250 300 350 chu ky C chu ky PHỤ LỤC: Lượng bùn cát bồi lắng hồ Srepok qua năm vận hành BI EU OOLLJ'CfNG BU N CAT BOI LANG HO SREPOK QUA CAC NAM VA N HAN H - MC KE EN TINH TRANG SAT LO BO HO BI EU OOLLI’@NG BU N CAT BOI LANG HO SREPOK QUA CAC NAM VA N HAN H - MC KE B EN TI N H TRANG SAT LV BE HO 1,8 t›' O, O no OO 8O 100 20 12 40 Thé'i gian van hânh (nâm) 60 80 loo 120 Tht›'i gian van hânh (nâm) BI EU OOLU’@NG BU N CAT BOI LNG HO SREPOK QUA CAC NAM VAN HANH MC KE OEN TIN H TRANG SAT LO BOHO 1,4 1,6 BIEU OOLU’@NG BUN CAT BOI LANG HO SREPOK QUA CAC NAM VAN HANH MC KE OEN TINH TRANG SAT LV B@HO 6,6 b 20 40 60 Thcri gian v{an hânh (nâm) 80 too 120 20 40 60 Tht›'i gian van hinh (nâm) 80 BIE U OO LLFCXN G BU N CAT BO I LA NG HO S R E POK QU A CAC N A M VA N HA N H - MC KEB EN TI N H TRA N G SAT LV BO HO 1,2 BIEU OOLL/’€fNG BU N CAT BOI LANG HO SREPOK QUA CAC NAM VAN HANH - MC 10 KE OEN TIN H TRANG SAT LO BO HO dthoiul gng bu itV (18a m’) 1,2 2O 6O OO Thai gian van hânh (nâm) 8O 120 IOO TO 40 60 80 100 Thai gian vân hânh (nâm) BIEU OOLU'@NG BUN CAT BOI LANG HO SREPOK QUA CAC NAM VAN NAN H - MC 11 KE OEN TIN H TRANG SAT LO BO HO 1,2 BIEU OOLIJ’@NG BUN CAT BOI LANG HO SREPOK QUA CAC NAM VAN HAN H - MC 12 KE OEN TINH TRANG SAT LV BTH0 1,6 Kh i Iu'g'go bdnc-a t V (10a e’) 1,4 0' t' 4,7 0,2 80 40 60 Thai gian van hânh (nâm) IOO 20 40 60 Thai gian vân hinh (nâmj 80 100 120 BI EU OOLLJ'CfNG BU N CAT BOI LANG HO SREPOK QUA CAC NAM VA N HAN H - MC KE EN TINH TRANG SAT LO BO HO BI EU OOLLI’@NG BU N CAT BOI LANG HO SREPOK QUA CAC NAM VA N HAN H - MC KE B EN TI N H TRANG SAT LV BE HO 1,8 t›' O, O no OO 8O 100 20 12 40 Thé'i gian van hânh (nâm) 60 80 loo 120 Tht›'i gian van hânh (nâm) BI EU OOLU’@NG BU N CAT BOI LNG HO SREPOK QUA CAC NAM VAN HANH MC KE OEN TIN H TRANG SAT LO BOHO 1,4 1,6 BIEU OOLU’@NG BUN CAT BOI LANG HO SREPOK QUA CAC NAM VAN HANH MC KE OEN TINH TRANG SAT LV B@HO 6,6 b 20 40 60 Thcri gian v{an hânh (nâm) 80 too 120 20 40 60 Tht›'i gian van hinh (nâm) 80 BI EU DOLLJ’£ NG BU N CAT BOI LANG HO SREPOK QUA CAC NA M VA N H A NH - MC 13 KE O EN TI N H TRANG SAT LV BE HO 2O O SO IOO BIEU DOLJ@NG BU N CAT BOI LANG HO SREPOK QUA CAC NAM VAN HAN H - MC 14 KE DEN TIN H TRANG SAT LCD BO HO Thcri gian van hâ nh (nâm) 2O sO Thcri gian van hanh (nâm) 60 Tho’i gian van hanh (nâm) BI EU DOLLI’CfN G BUN CAT BOI LANG HO SREPOK QUA CAC N AM VA N HAN H - MC 15 KE D EN TI NH TRANG SET LV BE HO 20 100 L2O 100 12O • PHỤ LỤC: Biểu đồ cao trình đáy hồ Srepok qua năm vận hành ... phương pháp 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. .. tồn cầu Trong phạm vi luận văn 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... 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 LỜI