7. Cấu trúc của luận án
3.1.2.Kết quả mơ hình MIKEBASIN
Để tính cân b ng nước, sử dụng kết quả tính tốn nhu cầu nước dùng (từ mơ hình GAMS) và qui hoạch sử dụng nước của ngành thủy lợi và các huyện, tỉnh trên lưu vực.
- Phân vùng lưu vực: Theo điều kiện tự nhiên lưu vực, sơng Bé chia thành 5 tiểu lưu vực (như trong tính tốn của mơ hình GAMS).
- Nhu cầu nước của các ngành tại các tiểu lưu vực được lấy từ kết quả của mơ hình GAMS làm đầu vào cho mơ hình MIKE BASIN.
Với hệ thống cơng trình hồ chứa bậc thang, bên cạnh lợi ích về thủy điện và cung cấp nước, làm thay đổi dịng chảy tự nhiên của sơng, dễ làm cạn kiệt nguồn nước ở hạ lưu và suy thối hệ sinh thái nước. Do đĩ, cần thiết xác định dịng chảy mơi trường hay lưu lượng sinh thái cần giữ lại nh m bảo tồn dịng sơng và hệ sinh thái.
Theo GS.TS Ngơ Đình Tuấn, lưu lượng sinh thái được tính b ng dịng chảy tháng nhỏ nhất ứng với tần suất 90% [40]
. Đối với lưu vực sơng Bé, lưu lượng sinh thái trước khi các cơng trình thủy điện chỉ cĩ 7,8 m3/s và sau khi cĩ cơng trình Thác Mơ tính được là 45,9m3
/s. [17]
Trong bài tốn này, phân tích và xem xét dịng chảy mơi trường như một nhu cầu nước cần thiết thực sự trong việc phân bổ nguồn nước, nh m xác định ở mức độ dao động lưu lượng nào trong sơng mà khơng làm ảnh hưởng hay tác hại đến hệ sinh thái, mơi trường sống ở hạ lưu sơng. Dịng chảy mơi trường tối thiểu tại vị trí sau đập Phước Hịa theo Báo cáo khả thi (năm 2000) “Phân tích sự thích ứng của mơi trường sống” là 9,2 m3/s và theo tính tốn thiết kế của dự án PhướcHịa là 14 m3
/s.
Ngồi ra bài tốn cũng cĩ phân tích đánh giá về thực trạng các tác động của sự biến đổi khí hậu, nêu lên những hậu quả về sự thiếu hụt của nguồn nước và nêu lên những định hướng trong quy hoạch và quản lý lưu vực sơng để từng bước khắc phục các tác động tiêu cực. Dưới đây là các kết quả theo các kịch bản.
3.1.2.1.Cân b ng nước theo kịch bản tự nhiên và thủy điện
Trong kịch bản tự nhiên, sơng Bé chưa cĩ một cơng trình điều tiết nào. Kịch bản này dùng làm nền để so sánh với các phương án khai thác trong tương lai.
Kịch bản thủy điện thực hiện trong trường hợp khơng cơng trình khai thác nào khác cơng trình thủy điện. Các kết quả mơ hình như sau:
Trong điều kiện tự nhiên, chưa cĩ cơng trình khai thác và lấy nước dùng thì dịng chảy tại Phước Hịa được mơ phỏng theo mơ hình MIKE BASIN như sau:
Bảng 3.27. Dịng chảy tại Phước Hịa trong điều kiện tự nhiên (theo mơ hình Mike Basin)
Q tháng (m3/s) Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 TB 157 78,9 39,7 24,8 108 365 623 880 1023 995 604 317 Min 67,5 33,8 17,1 8,4 4,3 36,3 350 508 482 575 281 139 Max 277 136 68,5 95,7 614 1.060 1.132 1.482 1.638 1.404 853 499
Sau khi các cơng trình thủy điện đi vào hoạt động, dịng chảy trên sơng Bé bị điều tiết mạnh mẽ, đặc trưng lưu lượng tại Phước Hịa cĩ sự thay đổi theo bảng kết quả dưới đây:
Bảng 3.28.Dịng chảy tại Phước Hịa sau khi cĩ các cơng trình thủy điện (theo mơ hình Mike Basin)
Q tháng (m3/s) Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 TB 128 91,5 75,2 70,0 115 294 569 879 1.035 997 596 322 Min 68,2 72,7 66,0 64,2 65,5 79,4 187 375 480 563 268 142 Max 244 118 87,7 97,2 583 1076 1148 1466 1.669 1,419 845 508
Dịng chảy nhỏ nhất (tháng) tại trạm Phước Hịa (tự nhiên, và khi khai thác các cơng trình thủy điện)
0 100 200 300 400 500 600 700 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Qmin(m3/s) Tháng
Min ( TĐ) Min (tự nhiên) Min(thực đo)
Hình 3.8.Dịng chảy tháng nhỏ nhất tại Phước Hịa trước và sau khi cĩ cơng trình (theo tính tốn mơ hình Mike Basin)
cơng trình cho thấy dịng chảy tại Phước Hịa là phù hợp. 2) Dịng chảy tại ngả ba cửa sơng Bé và sơng Đồng Nai
Tương tự, xem xét dịng chảy tại cửa sơng Bé trong điều kiện tự nhiên và sau khi chỉ cĩ khai thác cơng trình thủy điện.
Dịng chảy tại cửa sơng Bé tự nhiên và sau khi điều tiết của các cơng trình thủy điện
0 400 800 1200 1600 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Q (m3/s) Tháng
Cĩ thủy điện Tự nhiên
Hình 3.9.Dịng chảy tại cửa sơng Bé theo mơ hình MIKE BASIN
Xét trong trường hợp chưa cĩ cơng trình lấy nước sử dụng tiêu hao, thì lượng xả tràn của các hồ chứa thủy điện như sau:
Bảng 3.29.Lượng xả tràn trung bình tại các hồ chứa
Hồ chứa Qtháng (m3 /s) Tháng 5 6 7 8 9 10 11 12 Thác Mơ TB - 7,2 12,7 51,0 121 71,7 1,4 - Min - - - - Max - 193 191 234 394 238 18,0 - Cần Đơn TB 4,7 44,5 94,2 212 327 249 66,4 5,9 Min - - 6,8 24,7 10,9 19,0 - - Max 78,6 441 437 524 750 510 174 47,7 Srock Phu Miêng TB 5,6 59,2 127 281 410 315 78,3 4,9 Min - - 4,5 65,0 33,6 38,5 - - Max 106 522 513 631 906 652 197 57,1 So sánh lượng xả tràn tại Thác Mơ thực tế từ 1995-2004 cho thấy mức độ sai số n m trong phạm vi cho phép. Điều này cho thấy việc tính tốn theo các phương án khác nhau là đáng tin cậy.
3.1.2.2.Cân bằng nước trong các giai đoạn
chuỗi số liệu thủy văn từ 1977 đến 2004.
4. Cân bằng nước trong giai đoạn 2004
Với mức phát triển kinh tế và dân cư trong giai đoạn 2004, mơ hình MIKE BASIN mơ phỏng cân b ng nước như sau:
Tổng lượng nước thiếu trong giai đoạn 2004 xấp xỉ 8,571 triệu m3/năm, trong đĩ lượng nước dùng cho sinh hoạt và cơng nghiệp thiếu là 2,643 triệu m3/năm
- Ở các khu thượng lưu sơng Bé (tiểu lưu vực Thác Mơ và Cần Đơn) hầu như khơng bị thiếu nước. Nước dùng cho sinh hoạt tại hai khu này cĩ mức bảo đảm cao. Lượng nước thiếu chủ yếu xảy trong những năm chu kỳ nước ít.
- Tại tiểu lưu vực Srock Phu Miêng xảy ra thiếu nước chủ yếu vào các tháng từ tháng 3 đến tháng 5, nhiều nhất vào tháng 3. Mức thiếu nước tại Srock Phu Miêng trung bình 27% và trong những năm ít nước lên cao nhất đến 42% và thấp nhất 8%.
Bảng 3.30.Lượng nước thiếu của các khu dùng nước sinh hoạt và cơng nghiệp trong giai đoạn 2004
Lượng nước thiếu (106
m3) tại Srock Phu Miêng
Tháng Năm
1 2 3 4 5 6
Sinh hoạt và cơng nghiệp 0,062 0,472 0,836 0,778 0,437 0,060 2,643
Tưới 0,276 2,061 2,571 0,949 0,029 0,041 5,928
Bảng 3.31.Mức đảm bảo nước (%) tại các nút trên lưu vực sơng Bé (2004)
TT Tiểu lưu vực Số hiệu nút cấp Mức đảm bảo (%)
1 Thác Mơ I1, W1 100
2 Cần Đơn I2, W2 100
3 Srock Phu Miêng W3 73-92
I3 83-100
4 Phước Hịa I4, W4 100
5. Cân bằng nước trong giai đoạn 2010
Với mức độ tăng nhanh của nhiều ngành cơng nghiệp và tốc độ xây dựng các khu cụm cơng nghiệp làm cho nhu cầu nước tăng đáng kể.
Bảng 3.32.Lượng nước thiếu của các khu dùng nước sinh hoạt và cơng nghiệp trong giai đoạn 2010
Lượng nước thiếu (106m3) khu dùng nước sinh hoạt và cơng nghiệp
Tháng
Năm
2 3 4 5 6
Srock Phu Miêng 0,124 1,555 1,659 0,731 0,194 4,264
Cần Đơn - - 0,034 0,104 0,034 0,171
Thác Mơ - - - 0,036 0,036 0,073
Tổng 4,508
Bảng 3.33.Lượng nước thiếu của các khu tưới trong giai đoạn 2010
Lượng nước thiếu (106m3)
cho khu tưới Tháng Năm
2 3 4 5 6
Srock Phu Miêng 1,382 5,231 1,623 0,023 0,062 8,320
Cần Đơn - - 0,096 0,021 0,101 0,218
Tổng 8,538
Bảng 3.34.Mức đảm bảo (%) nước tại các nút trên lưu vực sơng Bé trong giai đoạn 2010
TT Tiểu lưu vực Số hiệu nút cấp Mức đảm bảo (%)
1 Thác Mơ I1, W1 100
2 Cần Đơn I2, W2 98
3 Srock Phu Miêng I3, W3 67-80
4 Phước Hịa I4, W4 100
5 Hạ lưu Phước Hịa I5, W5 100
- Lượng nước thiếu hụt tại các khu dùng nước sinh hoạt và cơng nghiệp trên lưu vực là 4,51 triệu m3
hàng năm. Khu dùng nước sinh hoạt, cơng nghiệp tại Srock Phu Miêng thiếu nước nhiều nhất, thường xuyên kéo dài trong 5 tháng (từ tháng 2 đến tháng 6). Khu Cần Đơn thiếu nước khơng thường xuyên và lượng nước thiếu khơng lớn, chủ yếu thiếu nước vào các năm nước ít và ở các tháng cuối mùa khơ.
- Tổng lượng nước thiếu trung bình hàng năm là 8,54 triệu m3. Khu tưới Srock Phu Miêng luơn ở mức thiếu nước cao nhất.
- Mức thiếu nước tại khu Srock Phu Miêng trung bình 20% và trong những năm ít nước lên đến 33%.
6. Cân bằng nước trong giai đoạn 2020
Với xu thế phát triển kinh tế của một vùng kinh tế năng động và nhu cầu mức sơng nâng cao, mức thiếu nước trong giai đoạn này tăng lên nhiều.
Bảng 3.35.Lượng nước thiếu của các khu dùng nước sinh hoạt và cơng nghiệp trong giai đoạn 2020
Khu dùng nước sinh hoạt và cơng nghiệp
Lượng nước thiếu (106m3)
2 3 4 5 6 Năm
Srock Phu Miêng 0,508 2,672 2,885 1,309 0,334 7,709
Cần Đơn - - 0,029 0,088 0,029 0,145
Thác Mơ - - - 0,041 0,041 0,083
Tổng 7,937
Bảng 3.36.Lượng nước thiếu của các khu tưới trong giai đoạn 2020
Khu tưới Lượng nước thiếu (106m3)
2 3 4 5 6 Năm
Srock Phu Miêng 1,812 5,394 1,623 0,023 0,062 8,914
Cần Đơn - - 0,096 0,021 0,101 0,218
Thác Mơ - - - 0,003 0,010 0,013
Tổng 9,145
Bảng 3.37.Mức đảm bảo nước (%) tại các nút trên lưu vực trong giai đoạn 2020
TT Tiểu lưu vực Số hiệu nút cấp Mức đảm bảo (%)
1 Thác Mơ I1, W1 92-100
2 Cần Đơn I2, W2 84-98,5
3 Srock Phu Miêng I3, W3 56-79
4 Phước Hịa I4, W4 70-100
5 Hạ lưu Phước Hịa I5, W5 100
- Các khu dùng nước sinh hoạt và cơng nghiệp trên lưu vực thiếu 7,94 triệu m3 hàng năm (chưa kể thiếu nước cĩ thể xảy ra đối với việc cấp nước cho Dầu Tiếng). Khu Srock Phu Miêng thiếu nước nhiều nhất, thường xuyên kéo dài từ tháng 2 đến tháng 6. Khu Cần Đơn và Thác Mơ thiếu nước chủ yếu trong những năm ít nước.
- Tổng lượng nước tưới thiếu trung bình trên lưu vực là 9,14 triệu m3. Khu tưới Srock Phu Miêng thường thiếu nước cao nhất.
- Mức thiếu nước trong giai đoạn 2020 tăng lên, mức bảo đảm cao nhất 80%. So sánh giữa các giai đoạn cho thấy lượng nước thiếu ngày càng tăng hơn ở khu tưới, kể cả các khu dùng nước sinh hoạt và cơng nghiệp.
- Nhu cầu sử dụng nước sinh hoạt và cơng nghiệp ở thượng lưu sơng Bé bao gồm Đồng Xồi, Bù Đăng, một phần huyện Phước Long…hầu hết đáp ứng nhu cầu. Khu thiếu nước tập trung chủ yếu tại tiểu lưu vực Srock Phu Miêng thuộc hai huyện Bình
Long và Phước Long.
Các khu tưới ở thượng nguồn (Thác Mơ và Cần Đơn) đủ nước để tưới tiêu. Các khu tưới ở hạ lưu thường xuyên thiếu nước, do điều kiện địa hình dọc sơng khơng thuận lợi cho việc lấy nước hoặc các khu tưới ở cách xa dịng sơng nên chủ yếu khai thác nước từ các suối nhỏ và nước dưới đất.
Lượng thiếu nước của các ngành được tính trên qui hoạch khai thác sử dụng tổng hợp nguồn nước của Bộ NN&PTNT. Lượng nước này so tổng lượng nước sẵn cĩ trên dịng sơng là khơng lớn, tuy nhiên tập trung chủ yếu vào các tháng mùa khơ.
Bảng 3.38.Lượng thiếu nước của các ngành
Lượng nước thiếu (106 m3) 2004 2010 2020
Nước tưới 5,928 8,538 9,145
Nước sinh hoạt và cơng nghiệp 2,643 4,508 7,937
Tổng 8,571 13,046 17,082*
(*) chưa tính lượng nước thiếu khi cấp cho Dầu Tiếng
3.1.2.3.Dịng chảy tại các nút trên sơng Bé
7. Dịng chảy tại Phước Hịa
Bảng 3.39.Dịng chảy tại Phước Hịa trong điều kiện tự nhiên
Q(m3/s) Tháng Năm
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
TB 61,6 30,9 16,2 16,7 96,7 297 450 629 708 597 285 129 276 Min 25,8 12,9 6,6 3,4 2,3 51,3 255 334 306 236 109 53,1 Max 133 60,5 30,6 87,2 477 778 806 1.218 1.236 981 445 257
Bảng 3.40.Dịng chảy tại Phước Hịa (giai đoạn 2004)
Q(m3/s) Tháng Năm
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
TB 89,1 76,0 63,6 64,6 107 235 352 558 699 595 275 130 270 Min 76,9 61,0 58,1 58,5 60,9 87,5 185 273 250 223 119 83,4 Max 123 86,4 77,0 97,4 327 792 800 988 1.266 997 437 241
Bảng 3.41.Dịng chảy tại Phước Hịa (giai đoạn 2010)
Q(m3/s) Tháng Năm
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
TB 90,2 81,1 77,3 76,8 108 231 346 529 684 586 274 132 268 Min 78,6 78,9 72,5 72,0 62,3 84,3 188 280 257 221 123 85,6 Max 125 86,3 81,2 96,5 320 770 799 918 1.265 996 435 237
Q(m3/s) Tháng Năm
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
TB 27,4 19,0 18,9 18,9 46,1 170 286 469 625 526 212 68,6 207 Min 18,1 18,0 18,0 17,8 17,6 20,7 127 220 196 160 61,8 22,5 Max 62,0 23,7 18,9 38,5 258 710 738 859 1.205 937 373 175
Chế độ dịng chảy tại Phước Hịa cĩ thay đổi lớn do sự điều tiết của một hệ thống cơng trình thủy điện và thủy lợi. Trong điều kiện tự nhiên, dịng chảy mùa cạn tại Phước Hịa nhỏ, nhất là vào các tháng 3, 4 và 5. Sau khi cĩ các cơng trình thủy điện, dịng chảy thấp nhất trong mùa cạn tăng lên xấp xỉ 60m3
/s. Khi cĩ cơng trình thủy lợi Phước Hịa, thực hiện nhiệm vụ điều tiết cho hồ Dầu Tiếng thì dịng chảy nhỏ nhất tại Phước Hịa cịn xấp xỉ 18,0 m3
/s trong giai đoạn 2020. Mơ phỏng dịng chảy tại Phước Hịa theo các tần suất khác nhau được trình bày ở bảng dưới đây.
Bảng 3.43.Dịng chảy mơ phỏng ứng theo tần suất tại Phước Hịa trong các giai đoạn
Tần suất %
Q PH (m3/s) 0.1% 5% 10% 25% 50% 75% 90% 95% 99.9% 2004 1266 792 646 432 152 81,3 62,3 60,8 58,1 2010 1265 750 627 409 156 81,7 77,1 74,2 62,3 2020 1205 690 568 348 95,3 19,0 17,9 17,8 17,6 Kết quả của mơ hình cho phép mơ phỏng và so sánh dịng chảy nhỏ nhất theo các giai đoạn tính tốn tại trạm Phước Hịa. Hình dưới đây minh họa dịng chảy nhỏ nhất theo tháng tại Phước Hịa.
Dịng chảy nhỏ nhất tháng tại trạm Phước Hịa theo giai đoạn
-50 0 50 100 150 200 250 300 350 400 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Qm3/s
Min_2004 Min_2010 Min_2020 Min_ T N
Hình 3.10.Dịng chảy nhỏ nhất tháng tại trạm Phước Hịa trong các giai đoạn 8. Dịng chảy tại cửa sơng Bé
Dịng chảy tại sơng Bé thay đổi theo chiều hướng giảm dần do điều tiết và nhu cầu dùng của người dân trong địa phương.
Bảng 3.44.Dịng chảy tại cửa sơng Bé (trong các giai đoạn)
Qm3/s Tháng Năm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2004 TB 108 85,2 68,3 70,5 134 327 490 755 925 814 381 175 361 Min 84,7 64,5 59,5 59,5 61,8 96,3 262 394 392 300 168 102 Max 160 105 85 158 469 967 1.004 1.296 1.530 1.306 621 350 2010 TB 101 80,1 74,2 79,4 134 323 484 720 910 804 376 168 354 Min 76,2 70,5 64,4 70,5 67,5 92,6 265 347 399 298 168 95,7 Max 154 95,2 83,2 153 461 945 1.003 1.216 1.529 1.303 615 337 2020 TB 37,3 17,0 14,3 21,6 72,5 263 424 667 851 744 314 104 294 Min 12,8 6,9 9,19 15,2 17,3 29,2 204 291 339 236 107 32,0 Max 89,8 31,7 20,5 95,5 399 885 942 1.164 1.469 1.245 554 274
Sau khi cĩ hồ thủy lợi Phước Hịa, lưu lượng trung bình năm tại cửa sơng Bé đổ vào sơng Đồng Nai vào mùa khơ cịn 14 m3/s, tức là khoảng 20% dịng chảy thực tế. Khi cơng trình hồ thủy lợi Phước Hịa đi vào vận hành, nước được điều tiết một phần sang hồ Dầu Tiếng. Vì vậy, mùa khơ sẽ làm thay đổi chế độ thủy văn, xâm nhập mặn, ơ nhiễm mơi trường và ảnh hưởng đến sự vận hành của các nhà máy cấp nước ở vùng hạ lưu sơng Đồng Nai.
Dịng chảy tại cửa sơng Bé theo các kịch bản
0 200 400 600 800 1000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Tháng Q(m3/s) 2004 2010 2020 2020_giảm 5%X 2020_giảm 10%X
Hình 3.11.Dịng chảy tại cửa sơng Bé trong các giai đoạn