. ách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
1.2.2. Thực trạng nguồn nước và các vấn đề liên quan ở vùng nghiên cứu
Nguồn nước trên lưu vực sông Cả khá dồi dào, với tổng lượng dòng chảy là 23,0 tỷ m3 trong đó dòng chảy sản sinh từ lãnh thổ Lào là 3,0 tỷ m3, tại Việt Nam là 20,0 tỷ m3 nước. Dòng chảy sản sinh trên địa phận Việt Nam bình quân 11280m3/ha, trên địa phận Lào là 3167 m3/ha. Dòng chảy phân bố không đều theo không gian và thời gian. Trong năm dòng chảy trong mùa lũ từ tháng VII-XII chiếm 73,4% còn lại là mùa khô. Ba tháng kiệt trong năm ( -IV) dòng chảy chỉ chiếm 7,1% tổng lượng dòng chảy năm, dòng chảy tháng IV nhỏ nhất trong năm chỉ đạt 2,4% lượng dòng chảy năm.
Những năm cạn kiệt lưu lượng dòng chảy rất thấp. Lưu lượng nhỏ nhất trên dòng chính sông Cả tại Yên Thượng đo được 39 m3/s ngày 18/VIII/1976. Trên sông nhánh Ngàn Phố tại Sơn Diệm là 6,43 m3/s ngày 12/VIII/1977 và trên sông Ngàn Sâu tại Hoà Duyệt là 8,80 m3/s ngày 12/V /1977 nên đã gây ra tình trạng thiếu nước trong mùa cạn làm trở ngại cho việc cấp nước cho công - nông nghiệp.
Nguồn nước các tháng mùa kiệt giảm nhỏ nên xâm nhập mặn vào sâu trong nội địa, độ mặn trên 1‰ có năm lên tới cống lấy nước Đức Xá như tháng V /1989 đã làm có 30000 ha đất cạnh tác bị nhiễm mặn. Nhiều năm trạm bơm Lam Hồng lấy nước rất hạn chế do độ mặn cao.
Bên sông La dòng chảy ngày nhỏ nhất thường xuất hiện vào tháng VII gây trở ngại cho việc cấp nước phục vụ cho lúa hè thu, về mùa cạn nước sông La ở hạ du phân qua sông Hào nhưng do dòng chảy sông La cạn kiệt nên mặc dù đã mở rộng cống Trung Lương và Đức Xá nhưng việc lấy nước tưới cho hệ thống sông Nghèn vào những năm cạn kiệt cũng rất khó khăn vì thiếu nguồn cơ bản.
Trên dòng chính sông Cả thượng lưu đã xây dựng hồ Bản Vẽ nhưng trong trình vận hành nếu chỉ ưu tiên cho phát điện thì tình trạng thiếu nước ở hạ du sẽ xảy ra nghiêm trọng. Năm 2010 lưu lượng nhỏ nhất đo được tại Dừa là 51 m3/s ngày 30/III/2010 trong khi đó lưu lượng nhỏ nhất tương ứng cùng thời gian tại Nghĩa Khánh là 18,0 m3/s (27/III/2010), tại Mường Xén là 16,3 m3/s, lưu lượng còn lại của 14100 km2 chỉ
đạt 16,7 m3
/s với mô số dòng chảy 1,18 l/s.km2. Điều này cho thấy khả năng điều tiết lại dòng chảy của hồ Bản Vẽ trong các tháng cạn kiệt III, IV rất hạn chế do việc sử dụng nước cho nhu cầu về phát điện.
Về mùa lũ các hình thế thời tiết gây mưa lớn ảnh hưởng tới lưu vực đã gây ra lũ rất lớn như các trận lũ tháng X/1978, X/1988 tại trung hạ lưu dòng chính sông ả, VIII/1973 tại thượng nguồn sông Cả, 1962, 2007 trên lưu vực sông Hiếu, 1960, 1989, 2002, 2009, 2010 trên các sông Ngàn Phố, Ngàn Sâu trên lưu vực sông La.
Do lưu vực sông Cả lớn chế độ mưa lũ ở các vùng lại không đồng nhất nên khả năng xảy ra lũ đặc biệt lớn hoặc rất lớn giữa sông nhánh và dòng chính, giữa thượng nguồn và trung hạ lưu sông ả không xuất hiện đồng bộ phần nào hạn chế mức độ nguy hiểm cho vùng hạ du.
Tuy nhiên những trận lũ do Bão liên tiếp đổ bộ hoặc bão+ ATNĐ+ Không khí lạnh là hình thế thời tiết nguy hiểm nhất gây lũ lớn ở trung hạ lưu sông ả gây khó khăn cho việc phòng chống lũ ở hạ du.
Tác động của các hồ chứa thủy điện nhỏ và hệ thống đường giao thông cũng là nguyên nhân gây ngập lụt năng nề ở các vùng khi có lũ xảy ra. Năm 2010, hồ Ô Hô xả lũ đột ngột, gặp mưa lũ lớn đã gây nên tình trạng ngập năng ở trung lưu sông Ngàn Sâu. Dưới tác động của biến đổi khí hậu trong tương lai do nhiệt độ tăng, lượng mưa các tháng mùa khô giảm, mùa mưa tăng, lượng mưa lũ thời đoạn ngắn gia tăng đã gây nên tình trạng cạn kiệt trong mùa mùa khô và ngập lụt trong mùa mưa bão cũng với những tác động của con người lã làm thay đổi chế độ thủy văn trên dòng chính và các sông nhánh do vậy cần có những biện pháp thích ứng nhằm giảm thiểu những tác động của sự biến đổi khí hậu và tác động của con người để khai thác hiệu quả nguồn nước. Một số công trình lợi dụng tổng hợp đang được xây dựng: Hồ Ngàn Trươi, Bản Mồng.
Hình 1.2: Hồ chứa nước Ngàn Trươi
Hồ Ngàn Trươi được xây dựng tại xã Hương Đại huyện Vũ Quang tỉnh Hà Tĩnh. Khởi công xây năm 2009 và dự kiến hoàn thành vào năm 2017. Đây là công trình lợi dụng tổng hợp với nhiệm vụ:
- Cấp nước cho mỏ thép Thạch Khê Q = 6m3/s và các khu công nghiệp khác.
- Cấp nước tưới khoảng 32.585 ha đất canh tác nông nghiệp thuộc các huyện Hương Sơn, Vũ Quang, Đức Thọ, Can Lộc, Nghi Xuân, thị xã Hồng Lĩnh và một phấn phía bắc huyện Thạch Hà. Diện tích tưới trực tiếp là 21.379 ha, diện tích tưới thay thế 9.162 ha, diện tích tưới chuyển đổi là 2.400 ha ở khu tưới hồ Kẻ Gỗ.
- Cấp nước 5.991 ha nuôi trồng thủy sản (Nước ngọt 3.500 ha và 2.491 ha nước lợ). - Kết hợp phát điện với công suất lắp máy khoảng 15MW.
- Cấp nước cho dân sinh
- Giảm lũ và cải tạo môi trường sinh thái vùng hạ du (với lưu lượng Q=4m3/s). Phát triển du lịch.
Các thông số chính của hồ Ngàn Trươi:
Bảng 1.5: Thông số kỹ thuật chủ yếu của công trình Ngàn Trươi
TT Hạng mục công trình Đ n vị Trị số
I Đặc tr ng thuỷ văn
1 Diện tích lưu vực km2 408,00
2 Tổng lượng dòng chảy đến 85% 106 m3 658,00 3 Lưu lượng lũ thiết kế p = 0,5 % m3/s 4.880,0
TT Hạng mục công trình Đ n vị Trị số
4 Lưu lượng lũ kiểm tra p = 0,1 % m3/s 6.100,0
II Hồ chứa n ớc
1 Mực nước dâng bình thường (MNDBT) m + 52,00 2 Mực nước lớn nhất thiết kế (MNLNTK) P
= 0,5%
m + 54,56
3 Mực nước lớn nhất kiểm tra (MNLNKT) P = 0,1% m + 55,52 4 Mực nước chết (MNC) m + 25,00 5 Dung tích toàn bộ (Wtb) 106m3 932,70 6 Dung tích hữu ích (Whi ) 106m3 704,00 7 Dung tích phòng lũ (Wpl) 106m3 157,00 8 Dung tích chết (Wc) 106m3 71,70 III Đ p chính 1 Hình thức đập đất đá 2 ao trình đỉnh m +57,8 3 ao trình đỉnh tường chắn sóng m +59,0 4 hiều dài đỉnh m 342,0 5 hiều rộng đỉnh m 12,0
6 Hệ số mái thượng lưu m 3,0; 3,5; 4,0 và 2,0
8 Hệ số mái hạ lưu m 2,5; 3,0; 3,5 và 2,0 IV Đ p phụ 1 Hình thức đập đất đá 2 ao độ đỉnh đập m 57,80 3 ao độ đỉnh tường chắn sóng m 59,00 4 hiều dài đỉnh đập m 222,0 5 hiều rộng đỉnh đập m 8,0
6 Hệ số mái thượng lưu m 2,75; 3,0
7 Hệ số mái hạ lưu m 2,5
V Tràn xả lũ
1 Hình thức mặt cắt thực
dụngÔphixêrốp, tiêu năng đáy 2 Lưu lượng xả kiểm tra p = 0,1% Qkt m3/s 2.237,0 3 Lưu lượng xả thiết kế p = 0,5% Qtk m3/s 1.937,0
4 hiều rộng tràn nước m 40,0
5 Cao trình ngưỡng tràn m +45,0
6 Số lượng x kích thước cửa n x ( BxH) cái 05 x (8 x 7)
8 ao trình đáy bể tiêu năng m +36,0
TT Hạng mục công trình Đ n vị Trị số
10 hiều rộng bể tiêu năng m 53,0
VI Công trình lấy n ớc số 1
1 hế độ làm việc chảy có áp
2 Lưu lượng tưới thiết kế Qtk m3/s 56,8
3 Lưu lượng đảm bảo môi trường Qmt m3/s 4,0
4 ao trình cửa vào m +19,0
5 Số lượng x kích thước cửa vào nx( BxH) cáix m 02x(2,6 x 4,0)
6 hiều dài đường ống áp lực m 320,0
VII Nhà m y thuỷ điện
1 Hình thức kiểu sau đập
2 ông suất lắp máy MW 15
3 Số tổ máy tổ 03
4 hế độ làm việc phát điện theo tưới
VIII CT lấy n ớc số 2
1 hế độ làm việc chảy có áp
2 Lưu lượng thiết kế Qtk m3/s 8,86
3 ao trình cửa vào m +20,00
4 Đường kính tuy nen m 2,0
5 hiều dài tuy nen m 104,5
6 ửa vận hành van côn
Phần đầu mối đang thi công giai đoạn cuối, hiện đã đảm bảo mục tiêu chống lũ tiểu mãn vào tháng 5/2016
Hệ thống kênh chính lấy nước từ công trình đầu mối hồ chứa nước Ngàn Trươi đến nay đã hoàn thành 60%; Đoạn từ K6+900-K8+670 đã làm xong đường, mặt bằng thi công; đoạn còn lại từ K8+670 đến kênh chính Linh Cảm đã phê duyệt thiết kế kỹ thuật. Dự kiến sẽ hoàn thành vào năm 2017.
Hệ thống thủy lợi Ngàn Trươi đi vào hoạt động có ý nghĩa hết sức quan trọng đối với quá trình phát triển kinh tế - xã hội của huyện Vũ Quang nói riêng và tỉnh Hà Tĩnh nói chung. Sau khi hoàn thành, dự án sẽ phục vụ cấp nước phục vụ cho mục đích phát triển nông nghiệp, công nghiệp và dân sinh… của nhiều địa phương vùng Bắc Hà Tĩnh. Tuy nhiên khi chặn dòng sẽ làm thay đổi dòng chảy phía hạ du.
1.2.2.2. Hồ chứa nước Bản Mồng
Hình 1.3: Hồ chứa nước Bản Mồng
Hồ chứa nước Bản Mồng khởi công xây dựng năm 2010, đầu mối được xây dựng tại Bản Mồng xã Yên Hợp, huyện Quỳ Hợp.Các trạm bơm và hệ thống kênh trải dài theo bờ sông Hiếu từ xã Yên Hợp, huyện Quỳ Hợp đến xã Thanh Sơn huyện Anh Sơn với nhiệm vụ:
- Cấp nước tưới cho 18.871ha ven sông Hiếu trong đó tưới tự chảy 2.713 ha, còn lại tưới động lực, cấp nước cho hạ du sông Cả về mùa kiệt khoảng 22 m3/s.
- Phát điện với công suất lắp máy 42 MW.
- Cấp nước cho công nghiệp dân sinh và chăn nuôi, phát triển thủy sản và tham gia cải tạo môi trường.
- Kết hợp giảm một phần lũ cho hạ du sông Hiếu. Quy mô, kích thước hồ Bản Mồng:
Bảng 1.6: Thông số kỹ thuật chủ yếu của hồ Bản Mồng
TT Thông số k thu t K hiệu Đ n vị Gi trị
1 ác đặc trưng lưu vực và dòng chảy năm
- Diện tích lưu vực FLV km² 2800
- Lượng mưa bình quân nhiều năm X0 mm 1900
- Lưu lượng bình quân nhiều năm Q0 m³/s 95,9
- Tổng lượng W0 106m³ 3024
TT Thông số k thu t K hiệu Đ n vị Gi trị
- Mực nước dâng bình thường MNDBT m 76,40
- Mực nước chết MNC m 65,00
- Diện tích mặt hồ đến MNDBT km² 24,40
- Diện tích mặt hồ đến MN km² 7,77
- Mực nước lũ thiết kế MNLTK m 76,72
- Mực nước lũ kiểm tra MNLKT m 78,51
- Dung tích chết Wc 106m³ 54,33
- Dung tích toàn bộ Wtb 106m³ 224,78
- Dung tích hữu ích Whi 106m³ 170,45
- Dung tích hồ chứa ứng với MNLTK 106m³ 233,31 - Dung tích hồ chứa ứng với MNLKT 106m³ 281,02 3 Đập chính - Vị trí Sông Hiếu - Loại đập BT trọng lực - ao trình đỉnh đập m 78,9 - ao độ đáy sông/chân đập m 33,5 - hiều dài đập chính m 383 - hiều rộng mặt đập m 12,5 - hiều cao đập lớn nhất m 45,4 4 Tràn xả lũ - Vị trí Lòng sông - Hình thức tràn Ôphixêrốp
- Lưu lượng lũ thiết kế đến P = 0,5% m³/s 6170
- Lưu lượng lũ kiểm tra đến P = 0,1% m³/s 7750
- Mực nước trước lũ m 76,4 - ao trình ngưỡng tràn m 64,9 - hiều rộng tràn 75 - Số lượng cửa 5 - Kích thước cửa BxH 15x11,5 - Hình thức tiêu năng Tiêu năng đáy 5 ống xả sâu kết hợp xả cát - Số lượng cửa 2
- Kích thước mỗi cửa BxH m² 5x5,5
- ao trình ngưỡng đáy cống 43,00
- Lưu lượng qua cống khi xảy ra lũ thiết kế m³/s 989,42
- Mực nước thượng Lưu 77,09
6 ống tưới tự chảy
TT Thông số k thu t K hiệu Đ n vị Gi trị
- Lưu lượng thiết kế Q m³/s 8,1
- Số lượng ống 1
- Đường kính ống Þ m 3,0÷2,2
- ao trình ngưỡng cống tự chảy m 65
Đây là công trình đại thuỷ nông lớn nhất khu vực Bắc miền Trung, mang lại hiệu quả thiết thực cho đồng bào các dân tộc ở các huyện thuộc miền tây bắc xứ Nghệ. Tuy nhiên do gặp khó khăn về công tác giải phóng mặt bằng ở gió thầu số 31 kênh dẫn dòng đợt I của hệ thống đầu mối được thực hiện trên địa bàn xã Yên Hợp, huyện Quỳ Hợp nên đã dừng lại 4 năm. Hiện công trình đang được thi công trở lại sau 4 năm bị ngừng trệ.
CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ XÂY DỰNG CÔNG CỤ TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NƯỚC CHO LƯU VỰC SÔNG CẢ 2 1 Phân tích, đ nh gi tình hình nguồn n ớc và x c định c c yếu tố ảnh h ởng đến khả năng và sự thay đổi nguồn n ớc
2.1.1. Đánh giá chung về nguồn nước
Nguồn nước trên lưu vực sông Cả khá dồi dào, với dòng chảy sản sinh trên địa phận Việt Nam bình quân 11280m3/ha, trên địa phận Lào là 3167 m3/ha. Dòng chảy phân bố không đều theo không gian và thời gian. Trong năm dòng chảy trong mùa lũ từ tháng VII-XII chiếm 73,4% còn lại là mùa khô. Ba tháng kiệt trong năm ( -IV) dòng chảy chỉ chiếm 7,1% tổng lượng dòng chảy năm, dòng chảy tháng IV nhỏ nhất trong năm chỉ đạt 2,4% lượng dòng chảy năm.
Đặc điểm dòng chảy năm
Lượng mưa trung bình năm toàn lưu vực là 1.800mm, tổng lượng nước trung bình nhiều năm trên toàn lưu vực là 23,3.109m3, tương ứng với lưu lượng trung bình nhiều năm là 738 m3/s.
Sự biến đổi dòng chảy năm theo thời gian khá mạnh mẽ. Chuỗi quan trắc về số liệu dòng chảy năm ở một số trạm trên dòng chính và các sông nhánh lớn có tài liệu trên 50 năm cho thấy hệ số biến đổi Cv dòng chảy năm đạt từ 0,24 0,32. Nhưng sông suối nhỏ, hệ số biến đổi Cv dòng chảy năm 0,32 0,54.
Năm nhiều nước do ảnh hưởng của mưa bão, lượng dòng chảy năm rất lớn có thể gấp 3 4 lần năm ít nước. Những năm nước lớn như các năm 1973 - 1974, 1964 - 1965 tại thượng nguồn sông Cả, 1978 - 1979 tại hạ du sông Cả, sông Hiếu, năm 1964 - 1965, 1960 - 1961 tại các sông trên lưu vực sông La.
Trước hoặc sau năm lũ là những năm có dòng chảy năm hoặc dòng chảy mùa kiệt khá nhỏ như các 1979 - 1980 tại Cửa Rào, 1977 -1978 tại Dừa, Yên Thượng, 1976 - 1977 tại Quỳ hâu, Nghĩa Đàn, 1977 - 1978 tại Sơn Diệm, 1975 - 1976 tại Hoà Duyệt.
Lưu vực sông Cả có diện tích lưu vực thuộc Lào là 9.470 km2
thuộc đất Xiêng Khoảng của Lào chiếm 34,8% diện tích toàn lưu vực. Đối với vùng thượng nguồn sông Cả, ảnh hưởng của hoạt động mưa Tây Nam gây mưa lớn ở bên Lào, gây ra lũ sớm ở thượng nguồn. Lũ lớn nhất hàng năm xảy ra tập trung nhiều vào tháng VIII, sớm hơn ở hạ du 1 tháng. Ở vùng thượng nguồn sông Hiếu, vùng chuyển tiếp của khí hậu Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ, chế độ mưa gây lũ vừa mang đặc điểm mưa lũ miền Bắc lại vừa mang tính chất mưa lũ ở Bắc Trung Bộ.
Nước lũ ở hạ du sông Cả là tổ hợp giữa lũ của các sông nhánh và lũ trên dòng chính tạo nên. Do chế độ mưa lũ giữa thượng nguồn và hạ du lệch pha nhau nên lũ đặc biệt lớn ở thượng nguồn sông Cả rất ít khi trùng hợp với lũ đặc biệt lớn ở trung và Hạ lưu sông Cả.
Mực nước lũ lớn nhất trung bình đạt 6,85 m tại Nam Đàn, 3,68 m tại Chợ Tràng, 2,88