Tên cơng trình Vị trí Qui mơ Nhiệm vụ
Hồ Tả Trạch Sông Tả Trạch Đập cao 60m,
dài 1187 m
Cắt, giảm lũ và cấp nước
Cống Nham Biều Sông Hương-
Bạch Yến
Cống 3 cửa Lấy nước cấp cho vùng Bắc
sông Hương
Cống Thanh Hà Sông Bồ- Quảng Thành
Cống + đập Chống lũ tiểu mãn, lũ sớm cho vùng Bắc sông Bồ Cống Phú Cam Sông Hương-
Lợi Nông
5 cửa x 4,1 m, 1 âu thuyền 3,1 m
Chống lũ tiểu mãn, lũ sớm, cấp nước và ngăn mặn vùng
Nam sông Hương
Đập Đá Sông Hương-
Như Ý
Đập tràn 204 m,
cao trình tràn +1,50 m
Ngăn mặn, ngăn lũ tiểu mãn
và lũ nhỏ cho vùng Nam sông
Hương Đập La Ỷ Sông Hương- Phổ Lợi 22 cửa x 3,0 m, cao 1,4 m Chống lũ nhỏ, ngăn mặn, lấy nước ngọt và tiêu úng Đập Thảo Long Sông Hương Cống + cầu, dài
571,2 m
Ngăn mặn, giữ ngọt, điều tiết nước hạ du sông Hương
Các cống thốt lũ vùng cửa sơng Dọc tuyến đê ven đầm phá Khẩu độ 7,5- 25m
Ngăn mặn, giữ ngọt, tiêu úng,
thốt lũ ra đầm phá
2.1.1.2 Cơng trình thủy điện
Theo Qui hoạch thủy điện tỉnh Thừa Thiên Huế, trên lưu vực sơng Hương có 8 cơng trình, trong đó có 4 cơng trình thủy điện nhỏ (Nlm <30 MW), cơng trình Tả Trạch là kết hợp giữa thủy lợi và thủy điện (bảng 2.2).
Bảng 2.2: Các cơng trình thủy điện trên lưu vực sơng Hương [38, 64] TT Cơng trình V tồn bộ (106 m3) V hữu ích (106 m3) N lắp máy (MW) E0 (106KWh) Tình trạng 1 Bình Điền 423,68 344,39 44,0 181,7 Vận hành 2009 2 Hương Điền 820,66 350,80 81,0 305,4 Vận hành 2011 3 Tả Trạch 646,00 346,62 21,0 84,8 Hoàn thành 2014 4 Thượng Nhật 19,16 6,49 6,0 23,73 Khảo sát đầu tư 5 Thượng Lộ 3,62 1,57 6,0 21,41 Khảo sát đầu tư 6 A Roàng 0,204 0,062 6,0 25,43 Khởi công 7 Rào Trăng 3,20 0,20 11,0 43,45 Khảo sát đầu tư
8 A Lưới 60,2 24,4 170 686,5 Vận hành 2012
2.1.2 Đặc điểm các cơng trình thủy lợi- thủy điện
2.1.2.1 Đặc điểm theo phân loại cơng trình
a) Hồ chứa ở thượng nguồn
1. Hồ chứa có nhiệm vụ chống lũ: Hiện có hai hồ có nhiệm vụ chống lũ là:
- Tả Trạch: có nhiệm vụ chống lũ tiểu mãn, lũ sớm, giảm lũ chính vụ cho hạ
lưu sơng Hương. Tiêu chuẩn giảm lũ chính vụ theo trận lũ năm 1983 đối với thành
phố Huế: Mực nước tại Kim Long giảm từ 1,0 m đến 1,2 m [5], dung tích cắt lũ
tương đương lũ năm 1983 là 380,07 triệu m3 [59].
- Bình Điền: có dung tích phịng lũ cho hạ lưu 70 triệu m3 [2].
2. Hồ chứa có nhiệm vụ cấp nước: Hai hồ chứa có nhiệm vụ cấp nước:
- Tả Trạch: Tạo nguồn nước tưới ổn định cho 34.782 ha, cấp nước sinh hoạt và công nghiệp Q = 2,0 m3/s, bảo đảm dòng chảy tối thiểu với Q=25,0 m3/s.
- Bình Điền: Cấp nước cho sản xuất và sinh hoạt với lưu lượng đảm bảo Q=1,1 m3/s, lưu lượng sinh thái và môi trường hạ du 5,8 m3/s.
3. Hồ có nhiệm vụ phát điện: Có 8 hồ có nhiệm vụ phát điện với tổng cơng
suất lắp máy là 345 MW, E0=1.372 triệu KWh. Trừ hồ Tả Trạch, cịn hồ Bình Điền,
Hương Điền, A Lưới và các hồ thủy điện nhỏ khác có nhiệm vụ số 1 là phát điện.
b) Các cơng trình vùng cửa sơng
1. Các cơng trình có nhiệm vụ ngăn mặn, giữ ngọt: Đập Thảo Long được xây
với các nhiệm vụ: Ngăn mặn xâm nhập từ biển và đầm phá, giữ nguồn nước ngọt,
đảm bảo thoát lũ, phối hợp với các hồ thượng lưu đảm bảo cung cấp đủ nước cho
các nhu cầu nông nghiệp, công nghiệp, môi trường sinh thái, dân sinh vùng đồng bằng sông Hương và cải thiện cảnh quan du lịch thành phố Huế. Tương lai, đập này có ý nghĩa chống xâm nhập mặn do nước biển dâng. Các cơng trình cống Phú Cam,
đập Đá, La Ỷ, Thanh Hà xây dựng đầu các chi lưu để ngăn mặn từ sông Hương xâm
nhập vào nội đồng, giữ nguồn nước ngọt cho sản xuất và sinh hoạt. Hiện nay, vì có
đập ngăn mặn Thảo Long mà các cống, đập nói trên khơng cịn tác dụng, làm hạn chế
dịng chảy giữa sơng Hương và các sơng nhánh.
2. Các cơng trình thốt lũ: Các cơng trình ngăn mặn, giữ ngọt nói trên đều
có nhiệm vụ thoát lũ. Vào mùa lũ, đập Thảo Long được mở hồn tồn nên có ảnh
hưởng khơng đáng kể đến thốt lũ trên sơng Hương; các cống đập trên các chi lưu
hầu hết là dạng đập tràn thấp hay cống có cửa, tuy có làm hạn chế khả năng phân thốt lũ nhưng khơng đáng kể. Trên tuyến đê ngăn mặn ven đầm phá đã xây dựng một số cống tại vị trí các cửa sơng trong vùng đồng bằng để thoát lũ, tiêu úng và
ngăn mặn trong mùa kiệt cho vùng đồng bằng Nam, Bắc sông Hương (bảng 2.3).
Bảng 2.3: Một số cơng trình thốt lũ ở các cửa sơng vùng đồng bằng sông Hương [36] Tên cống tiêu Cửa sông Số cửa x chiều rộng 1 cửa Cao trình đáy
Hà Đồ Hà Đồ 3 x 2,5 m -1,5 m
An Xuân Quảng Thọ 3 x 2,5 m -1,5 m Quán cửa Quảng Thành 3 x 2,5 m -1,5 m Diên Trường Phổ Lợi 3 x 2,5 m -1,5 m Cầu Long Như Ý 6 x 2,4 m -1,5 m Cống Quan Đại Giang 11 x 2 m + 1 x 2,5 m -1,5 m
2.1.2.2 Đặc điểm về nguồn kinh phí và lĩnh vực đầu tư
Các cơng trình thủy lợi lớn như Thảo Long, Tả Trạch và các cống đập thủy lợi nhỏ trên lưu vực đều do nhà nước đầu tư, cịn các cơng trình thủy điện Bình
Điền, Hương Điền, A Lưới và các thủy điện nhỏ khác như Thượng Lộ, Thượng
Nhật, Rào Trăng do vốn tư nhân (Công ty Cổ phần) đầu tư, mang tính kinh doanh.
2.1.3 Lựa chọn các cơng trình chính nghiên cứu trong luận án
văn thủy lực ở hạ lưu sơng Hương, trong đó xem xét các hồ chứa thủy lợi có dung
tích hữu ích ≥ 100 triệu m3, các hồ chứa thủy điện có cơng suất lắp máy ≥ 30 MW, và ≥ 10 MW với hồ chứa kết hợp thủy điện – thủy lợi. Hồ A Lưới có vai trị quan trọng phát điện và cấp nước bổ sung về mùa cạn cho hồ Hương Điền nhưng khơng có vai trị chống lũ cũng như tác động gây lũ cho hạ du sông Hương, nên không đưa vào nghiên cứu. Mặt khác, tổng dung tích 3 hồ chứa Bình Điền, Hương Điền, Tả
Trạch chiếm đến 94% dung tích toàn bộ các hồ trong qui hoạch thủy lợi, thủy điện
trên lưu vực. Vì vậy đến năm 2030, ba hồ chứa này vẫn là những hồ có tác động đáng kể nhất đến chế độ thủy văn - thủy lực hạ lưu sông Hương. Do vậy 3 hồ chứa ở thượng lưu gồm Bình Điền, Hương Điền và Tả Trạch được lựa chọn đưa vào
nghiên cứu. Ở hạ lưu, đập ngăn mặn Thảo Long có qui mơ lớn, nằm trên dịng chính và có tác động lớn đến chế độ dòng chảy mùa cạn được luận án lựa chọn đưa vào nghiên cứu. Vị trí các cơng trình nghiên cứu trên hình 2.1, các số thơng số kỹ thuật chủ yếu của các cơng trình ở bảng 2.4-2.5.
Bảng 2.4: Thông số kỹ thuật chủ yếu của cơng trình Thảo Long [69]
TT Tên thơng số Đơn vị Giá trị
1 Khoang ngưỡng cao trình -1,5m khoang 6
2 Khoang ngưỡng cao trình -2,5m khoang 9
3 Chiều rộng thoát nước 1 khoang cống m 31,5 4 Chiều rộng lòng âu thuyền m 8 5 Tổng chiều rộng thông nước m 480,5 6 Tổng chiều rộng cơng trình tính đến tim mố m 571,15
Bảng 2.5: Thông số kỹ thuật chủ yếu của các hồ chứa [1, 2, 3, 5, 38]
Thông số kỹ thuật Đơn vị Các hồ chứa
Tả Trạch Bình Điền Hương Điền
Diện tích lưu vực km2 717 515 707 Mực nước lũ thiết kế P =0,5% m +50,00 + 85,16
Mực nước lũ kiểm tra P=0,1% m +53,07 + 85,96 + 59,93 Mực nước dâng bình thường m + 45,0 + 85,0 + 58,0 Mực nước chết m + 23,0 + 53,0 + 46,0 Mực nước trước lũ m + 25,0 + 80,6 + 58,0 Cao trình ngưỡng xả mặt m + 37,0 +73,0 + 42,75 Cao trình ngưỡng xả đáy m + 16,0 Khơng có Khơng có Dung tích tồn bộ 106m3 646,00 423,68 820,66 Dung tích phịng lũ 106m3 435,9 70,0 0 Dung tích chết 106m3 73,4 79,29 469,86 Công suất lắp máy MW 21,0 44,0 81 Công suất đảm bảo MW 5,0 14,25 20,0
Điện lượng trung bình năm 106 KWh 80,4 181,656 305,4
Lưu lượng đảm bảo m3/s 25,0 21,99 33,0
Từ đặc điểm các cơng trình có thể rút ra một số nhận xét như sau:
- Hồ Tả Trạch ln đảm bảo dịng chảy tối thiểu 25 m3/s, có dung tích phịng lũ lớn, đóng vai trị quyết định trong việc cắt, giảm lũ cho vùng hạ du sông Hương.
- Hồ Hương Điền khơng dành dung tích phịng lũ, hồ Bình Điền dành dung
tích phịng lũ cịn q ít.
- Vì mục đích phát điện là chính nên 2 hồ thủy điện Bình Điền và Hương Điền có dung tích chết q lớn, đặc biệt là hồ Hương Điền.
Những vấn đề này sẽ có kiến nghị sau khi đánh giá tác động của các hồ chứa
đến một số yếu tố thủy văn – thủy lực sông Hương.
2.1.4 Khung đánh giá tác động
Mục tiêu của luận án nhằm đánh giá tác động của các hồ chứa thủy lợi - thủy
điện và biến đổi khí hậu đến một số yếu tố thủy văn - thủy lực hạ lưu sông Hương, làm cơ sở khoa học cho đề xuất các giải pháp giảm thiểu tác động tiêu cực đến vùng
hạ lưu. Trên cơ sở phân tích lựa chọn các cơng trình đưa vào nghiên cứu, khung đánh giá tác động và các trường hợp nghiên cứu được trình bày trong hình 2.2
Hình 2.2: Khung đánh giá tác động của các cơng trình thủy lợi- thủy điện và biến
đổi khí hậu đến một số yếu tố thủy văn - thủy lực sông Hương
T ác đ ộng của c ơng t r ình T ác đ ộng của c ơng t r ình và B Đ K H Khơng có cơng trình, khơng xét biến đổi khí hậu Có hồ Bình Điền, Hương Điền,
Tả Trạch, đập Thảo Long, khơng xét biến đổi khí hậu Có hồ Bình Điền, Hương Điền,
Tả Trạch, đập Thảo Long, có xét biến đổi khí hậu
Luận án tập trung nghiên cứu, đánh giá theo các trường hợp cụ thể như sau:
Trường hợp 1: Chưa có các cơng trình thủy lợi – thủy điện trên lưu vực, dòng chảy ở điều kiện tự nhiên, khơng xét đến biến đổi khí hậu. Đây là trường hợp trong thời kỳ nền (1980-1999) để so sánh, đánh giá sự thay đổi dòng chảy khi điều kiện trên lưu vực thay đổi.
Trường hợp 2: Có các hồ Bình Điền, Hương Điền, Tả Trạch và đập Thảo Long, không xét đến biến đổi khí hậu. So sánh trường hợp 2 với trường hợp 1 sẽ xác định được các tác động của hệ thống cơng trình thủy lợi – thủy điện đến dịng
chảy hạ lưu sơng Hương.
Trường hợp 3: Có các cơng trình thủy lợi – thủy điện như trường hợp 2, xét
biến đổi khí hậu theo kịch bản trung bình B2 đến năm 2030. So sánh trường hợp 3 với trường hợp 1 cho thấy những tác động tổng hợp của hệ thống cơng trình thủy lợi – thủy điện và biến đổi khí hậu đến dịng chảy hạ lưu sông Hương.
Từ các kết quả so sánh, luận án phân tích đánh giá sự thay đổi một số yếu tố thủy văn - thủy lực hạ lưu sông Hương dưới tác động của hệ thống cơng trình Bình
Điền, Hương Điền, Tả Trạch, đập Thảo Long và biến đổi khí hậu, làm cơ sở đề xuất
các giải pháp giảm thiểu những tác động tiêu cực của chúng.
2.2 CÁC YẾU TỐ CHÍNH TÁC ĐỘNG ĐẾN CHẾ ĐỘ THỦY VĂN - THỦY LỰC SÔNG HƯƠNG LỰC SƠNG HƯƠNG
2.2.1 Mưa, bão và các hình thế thời tiết gây mưa lũ
Chế độ mưa là yếu tố quyết định sự hình thành chế độ dịng chảy trên lưu vực
sông. Lưu vực sơng Hương là một trong những vùng có lượng mưa, cường độ mưa
lớn nhất trong toàn quốc với với lượng mưa năm trung bình lưu vực đạt 3.200 mm,
riêng đỉnh Bạch Mã có Xo= 8000 mm/năm. Tuy nhiên, sự phân phối lượng mưa trong năm rất không đồng đều về không gian và thời gian, tạo nên sự phân hóa sâu
sắc trong chế độ thủy văn – thủy lực sông Hương với những đặc điểm tương phản: mùa ít mưa, dịng chảy trên sơng cạn kiệt; mùa mưa, dịng chảy lũ rất lớn tràn bờ gây ngập lụt nặng nề hàng năm.
Mùa mưa trên lưu vực là yếu tố quyết định mùa lũ, tuy nhiên mùa lũ có chậm hơn do tổn thất lượng mưa vào tháng đầu mùa mưa. Tính trung bình mùa mưa trên lưu vực sơng Hương từ tháng IX - XII, trong khi mùa lũ từ tháng X - XII. Đỉnh lũ
lớn nhất trong năm thường xuất hiện trong tháng X, tháng có lượng mưa cực đại. Nói chung, những năm mưa lớn thường là những năm lũ lớn trên lưu vực, tuy nhiên với lưu vực sông Hương thì q trình lũ ở hạ lưu cịn phụ thuộc vào sự đồng bộ về phân bố mưa lũ trên các lưu vực sông nhánh lớn là Tả Trạch, Hữu Trạch, sơng Bồ và sự tập trung dịng chảy trên hệ thống sơng. Trong 38 năm (từ 1973-2010) có 6
năm xuất hiện lũ lớn nhất trên sông Hương với mực nước Hmax 4,5 m tại Kim Long thì tổ hợp mưa lũ lớn nhất xảy ra đồng thời giữa 3 trạm mưa Huế (sông
Hương), Nam Đông (Tả Trạch) và A Lưới (đặc trưng cho Hữu Trạch và sơng Bồ)
chiếm 50%, trong đó có 2 trận lũ lớn nhất là 1999 và 1983. Nếu coi những trận
mưa giữa 2 trạm xuất hiện trước hay sau từ 0-3 ngày là xuất hiện đồng thời thì số lần xuất hiện đồng thời giữa hai trạm Nam Đông và Huế là 9 năm trong đó
có 3 trận lũ lớn 1975, 1983 và 1999. Trạm A Lưới và Huế cũng có 9 năm và có
4 trận lũ lớn là 1975, 1983, 1995 và 1999 [49].
Chế độ mưa tác động rõ rệt đến chế độ dòng chảy mùa cạn trên lưu vực. Những năm có thời gian khơng mưa kéo dài như 1977, 1982, 1983, 1994 dịng chảy
sơng Hương cạn kiệt, mặn xâm nhập quá nhà máy nước Vạn Niên (cách cửa sông
30 km), sông Lợi Nông - Đại Giang hầu như khơng có nước [71].
Bên cạnh yếu tố mưa hình thành và chi phối chế độ dịng chảy, bão là yếu tố quan trọng tác động lớn đến chế độ thủy văn – thủy lực của sông Hương, nhất là
dòng chảy lũ. Bão và áp thấp nhiệt đới (ATNĐ) thường gây mưa lớn đến rất lớn
sinh ra lũ lụt nghiêm trọng trên vùng đồng bằng hạ du sông Hương (bảng 2.6). Lũ do bão, ATNĐ ảnh hưởng trực tiếp hoặc bão, ATNĐ kết hợp với các hình thế thời tiết khác như khơng khí lạnh (KKL), hội tụ nhiệt đới (HTNĐ) gây ra chiếm 60% tổng số trận lũ, trong đó nguyên nhân do bão hoặc ATNĐ ảnh hưởng trực tiếp sinh lũ vừa và lũ lớn (mực nước tại Kim Long > 3 m) chiếm 61% [34]. Các hình thế thời tiết gây mưa lũ ở lưu vực sơng Hương được tóm tắt trong bảng 2.7.
Bảng 2.6: Lượng mưa trong một số trận mưa cực lớn do ảnh hưởng của bão và áp
thấp nhiệt đới trên lưu vực sông Hương (mm) [60]
Thời gian Lượng mưa quan trắc tại các trạm (mm) Hình thế gây mưa Huế Nam Đơng A Lưới Phú Ốc Thượng Nhật Tà Lương Bình Điền 30/VII- 1/VIII/1984 520 139 269 848 ATNĐ+ HTNĐ 11-16/X/1985 406 290 301 345 352 Bão 11-13/X/1996 509 568 492 292 335 507 486 ATNĐ+ HTNĐ 22-26/X/1996 384 851 835 213 719 829 710 ATNĐ 7-11/X/2005 546 563 596 474 513 545 486 ATNĐ 29/X-2/XI/2005 462 575 192 391 389 360 394 Bão 1-3/X/2007 315 565 398 317 401 370 372 Bão 28-30/IX/2009 506 873 598 394 673 715 513 Bão