Năm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Cả năm
1984 60,5 66,7 27,4 80,0 208,2 238,8 355,0 169,0 222,3 734,8 818,8 216,6 3198,1
1999 240,1 140,6 159,4 170,4 263,5 124,9 93,7 107,5 208,9 825,5 2048 895,0 5277,2
3.1.3.2 Lượng mưa theo kịch bản biến đổi khí hậu năm 2030
Kịch bản biến đổi khí hậu B2 được sử dụng để nghiên cứu tác động của biến
đổi khí hậu đến một số yếu tố thủy văn – thủy lực hạ lưu sông Hương cho thời kỳ
năm 2030. Chuỗi mưa năm điển hình lựa chọn cho mỗi trạm trên toàn khu vực nghiên cứu theo nguyên tắc lựa chọn năm đại biểu được thay đổi theo tỉ lệ biến đổi
lượng mưa theo kịch bản biến đổi khí hậu của Bộ Tài nguyên và Môi trường công
bố năm 2012. Kết quả chuỗi mưa dự tính theo kịch bản biến đổi khí hậu sẽ làm dữ liệu đầu vào cho mơ hình thủy văn HEC-HMS để tính tốn dịng chảy trên lưu vực
trong trường hợp có xét đến biến đổi khí hậu.
Theo kết quả nghiên cứu của Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi
trường [68], kịch bản biến đổi khí hậu theo từng tháng trong mùa không sai khác nhiều so với trung bình mùa (xuân, hạ, thu, đơng), vì vậy để giản hóa, luận án lấy mức biến đổi lượng mưa trung bình theo mùa theo kịch bản làm mức biến đổi lượng
mưa ngày trên lưu vực sơng Hương. Trên cơ sở đó, lượng mưa ngày tính tốn cho
từng trạm trên lưu vực sơng Hương khi xét đến biến đổi khí hậu được xác định theo công thức sau:
x 'i,s x i,s K s
Trong đó:
x’i,s là số liệu mưa ngày thứ i trong mùa s theo kịch bản;
xi,s là số liệu mưa quan trắc ngày thứ i trong mùa s tại trạm trong thời kỳ nền (1980-1999);
Ks là tỉ lệ biến đổi mưa trung bình mùa s theo kịch bản (xem bảng 1.14).
Đối với mưa lũ khi xét đến biến đổi khí hậu, kịch bản Bộ Tài nguyên và Môi trường (2012) công bố mức tăng lượng mưa ngày cực đại ở khu vực Bắc Trung Bộ
(từ Thanh Hóa đến Thừa Thiên Huế) đạt 20% vào cuối thế kỷ XXI [7], trong luận án lấy mức tăng mưa lũ cực đại là 10% làm phương án tính tốn mưa lũ khi xét biến
đổi khí hậu vào năm 2030. Theo đó, lượng mưa giờ trận lũ tính tốn khi xét biến đổi
khí hậu được tính theo biểu thức (3.2)
n j n
j x
x ' , 1,1 ,
Trong đó: x’j, n là lượng mưa giờ thứ j ngày thứ n theo kịch bản biến đổi khí
hậu và x’j,n là lượng mưa quan trắc giờ thứ j ngày n tại trạm trong trận lũ điển hình
ở thời kỳ nền.
3.2 TÁC ĐỘNG CỦA CÁC CƠNG TRÌNH VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN MỘT SỐ YẾU TỐ THỦY VĂN – THỦY LỰC HẠ LƯU HỆ THỐNG MỘT SỐ YẾU TỐ THỦY VĂN – THỦY LỰC HẠ LƯU HỆ THỐNG SÔNG HƯƠNG
3.2.1 Vị trí kiểm tra và đánh giá
Các vị trí để kiểm tra, phân tích và đánh giá sự thay đổi một số yếu tố thủy
văn – thủy lực hạ lưu sông Hương dưới tác động của các cơng trình và biến đổi khí
hậu là trạm Kim Long trên sông Hương và Phú Ốc trên sông Bồ. Đây cũng là 2 điểm kiểm soát mực nước quan trọng nhất để cảnh báo lũ cho thành phố Huế và vùng đồng bằng hạ lưu sông Hương.
(3.1) (3.1)
- Về mực nước báo động lũ: Theo Quyết định số 632/QĐ-TTg ngày 10 tháng
5 năm 2010 của Thủ tướng Chính phủ về việc qui định mực nước tương ứng với các
cấp báo động lũ trên các sông thuộc phạm vi cả nước [54], mực nước báo động lũ
trên lưu vực sông Hương được nêu trong bảng 3.3.
Bảng 3.3: Mực nước tương ứng với các cấp báo động lũ trên lưu vực sông Hương [54]
TT Tên sông Trạm thủy văn
Mực nước tương ứng với các cấp báo động (m)
I II III
1 Hương Huế (Kim Long) 1,0 2,0 3,5
2 Bồ Phú Ốc 1,5 3,0 4,5
- Về mực nước khống chế đề phòng ngập úng ở các vùng hạ lưu thấp trũng: Theo Quyết định số 1992/QĐ-UBND ngày 12/9/2007 của UBND tỉnh Thừa Thiên Huế về qui trình vận hành đập Thảo Long [62], trong mùa kiệt giữ mực nước thượng lưu đập dưới +0,50m để không gây ngập úng tại các vùng trũng sông Hương, sông Bồ. Trên thực tế vận hành đập Thảo Long hiện nay, để tránh gây ngập
úng cho các vùng thấp trũng ở hạ lưu, mực nước tại trước đập Thảo Long thường
được khống chế ở cao trình +0,3 m, tương ứng với mực nước khống chế tại Kim
Long trong mùa kiệt ở cao trình +0,4 m. Mực nước này cũng đảm bảo lấy nước tự chảy từ sông Hương vào sông Lợi Nông – Đại Giang, tạo tiềm năng cấp nước cho
vùng tưới ở đồng bằng Nam sông Hương do hồ Truồi đảm nhiệm và cải thiện môi trường.
3.2.2 Tác động đến dịng chảy ngày trong năm
Kết quả tính tốn mơ phỏng q trình mực nước trung bình ngày trong năm
nước trung bình (1984) tại Kim Long và Phú Ốc trong các trường hợp nghiên cứu khi các công trình vận hành theo phương án I được thể hiện trong hình 3.2 - 3.3. Sự
Hình 3.2: Quá trình mực nước trung bình ngày trong năm nước trung bình
tại Kim Long
Hình 3.3: Quá trình mực nước trung bình ngày trong năm nước trung bình
Bảng 3.4: Thay đổi mực nước trung bình năm nước trung bình ở hạ du sơng Hương theo các trường hợp Vị trí TH1 TH2-PAI TH3-PAI H0 (m) H1 (m) H1-H0 H2 (m) H2-H0 (m) Kim Long 0,04 0,68 +0,64 0,69 +0,01 Phú Ốc 0,42 1,02 +0,60 1,06 +0,04 Từ các kết quả tính tốn cho thấy mực nước trung bình năm ở hạ lưu sơng
Hương trong năm nước trung bình khi có các cơng trình có xu hướng tăng do tác động của đập Thảo Long và điều tiết của các hồ chứa, mức tăng khoảng 0,60 m so
với khi chưa có đập Thảo Long và các hồ Bình Điền, Hương Điền, Tả Trạch.
Trường hợp có các hồ Bình Điền, Hương Điền, Tả Trạch, đập Thảo Long và
có xét đến BĐKH, mực nước hạ lưu sơng Hương tăng không đáng kể so với tác động của các cơng trình thủy lợi – thủy điện. Điều đó cho thấy sự thay đổi mực nước hạ
lưu sông Hương chịu tác động từ hệ thống cơng trình thủy lợi - thủy điện lớn hơn nhiều so với tác động của BĐKH theo kịch bản nghiên cứu.
Trước khi có các cơng trình, mực nước tại các trạm vào mùa cạn dao động theo thủy triều, vào mùa lũ mực nước lên xuống đột ngột, đỉnh lũ cao. Sau khi có các cơng trình, mực nước mùa cạn duy trì ổn định, khơng cịn dao động theo triều biển; vào mùa lũ, đỉnh lũ hạ thấp, thời gian duy trì mực nước trên báo động 2 tại Kim Long trung bình giảm từ 4 ngày xuống còn 2 ngày (bảng 3.5) song thời gian duy trì mực
nước trên báo động 1 trung bình tăng từ 9 ngày lên 47 ngày (không xét BĐKH) và 53 ngày (xét BĐKH).
Bảng 3.5: Thời gian duy trì mực nước tính tốn theo các trường hợp tại Kim Long
Các đặc trưng TH1 TH2-PAI TH3-PAI
Hmax tb (m) 3,52 2,04 2,13 Thời gian duy trì H ≥ +1,0m (ngày) 9 47 53 Thời gian duy trì H ≥ + 2,0m (ngày) 4 2 2 Thời gian duy trì H ≥ + 3,0m (ngày) 1 0 0
3.2.3 Tác động đến dòng chảy lũ
3.2.3.1 Trường hợp có hồ Bình Điền, Hương Điền, Tả Trạch và đập Thảo Long
a) Xét trường hợp lũ năm 1999
Luận án lựa chọn trận lũ tháng XI/1999 để nghiên cứu bởi đây là trận lũ lớn “lịch sử” với đặc điểm mưa ở vùng đồng bằng lớn hơn mưa ở vùng núi, lượng mưa
đo được trong 6 ngày từ 01-06/XI ở Huế: 2.288 mm, Phú Ốc: 1.827 mm, Thượng Nhật: 1.674 mm; đặc biệt tại Huế, mưa đã xuất hiện với cường suất cực lớn, lượng
mưa ngày lớn nhất là 978 mm (03/XI), lượng mưa trong 24 giờ liên tục lớn nhất (từ
19h/02/XI đến 19h/03/XI/1999) đạt tới 1.422 mm [35, 60, 61], lũ đồng bộ trên các nhánh sông.
Kết quả tính tốn mơ phỏng đường q trình lũ năm 1999 tại Kim Long, Phú
Ốc trong các trường hợp khơng có cơng trình và có cơng trình vận hành theo các
phương án điều tiết lũ được thể hiện trong hình 3.4 -3.5. Kết quả tính tốn sự thay đổi mực nước đỉnh lũ theo các trường hợp trình bày trong bảng 3.6.
Hình 3.5: Quá trình mực nước lũ tính tốn năm 1999 tại Phú Ốc theo các trường hợp Bảng 3.6: Thay đổi mực nước đỉnh lũ tính tốn năm 1999 ở hạ du sơng Hương theo
các trường hợp
Vị trí TH1 TH2- PA I TH2- PA II TH2- PA III
H0 (m) H1 (m) H1-H0 H2 (m) H2-H0 H3 (m) H3-H0
Kim Long 6,09 5,81 -0,28 5,13 -0,96 5,10 -0,99
Phú Ốc 4,68 4,60 -0,08 4,48 -0,20 4,47 -0,21
Tại Kim Long, các kết quả tính tốn cho thấy, khi ba hồ Bình Điền, Hương Điền và hồ Tả Trạch đồng thời tham gia điều tiết lũ, đường quá trình lũ tại Kim Long đã biến dạng đi rất nhiều so với đường q trình lũ tính tốn trong trường hợp
khơng có hồ. So với khi khơng có hồ, phương án I cho kết quả mực nước đỉnh lũ hạ thấp xuống 0,28 m, thời gian xuất hiện đỉnh lũ chậm hơn 16 giờ; theo phương án II mực nước đỉnh lũ giảm 0,96 m, thời gian xuất hiện đỉnh lũ muộn hơn 25 giờ; phương án III tăng dung tích phịng lũ hồ Bình Điền và Hương Điền cho kết quả hạ thấp mực nước đỉnh lũ 0,99 m, đỉnh lũ xuất hiện chậm hơn 25 giờ so với khi khơng có hồ.
Tại Phú Ốc trên sông Bồ, so với khi khơng có hồ, khi ba hồ Bình Điền, Hương Điền và hồ Tả Trạch đồng thời tham gia điều tiết lũ theo phương án I, mực nước đỉnh lũ hạ thấp không đáng kể 8 cm, thời gian xuất hiện đỉnh lũ chậm hơn 5 giờ. So sánh tương tự, phương án II cho mực nước đỉnh lũ giảm 20 cm, thời gian xuất hiện đỉnh lũ muộn hơn 11 giờ, phương án III cho kết quả hạ thấp mực nước
đỉnh lũ và thời gian xuất hiện tương đương phương án II. Như vậy, có thể nhận định theo phương án I do hồ Hương Điền khơng có dung tích phịng lũ cho hạ du, lại đặt
mực nước trước lũ chính vụ +58,0 m ngang bằng cao trình mực nước dâng bình
thường, nên hiệu quả cắt lũ thấp.
Phân tích sự thay đổi một số đặc trưng lũ tính tốn tại Kim Long trước và sau khi có các hồ chứa (bảng 3.7) cho thấy chế độ lũ ở hạ lưu có sự thay đổi đáng kể. Khi
chưa có các hồ, đỉnh lũ cao; sau khi có các hồ, đỉnh lũ hạ thấp, cường suất lũ lên cực đại giảm từ 0,54 m/giờ xuống còn 0,24 – 0,52 m/giờ, cường suất lũ lên trung bình
giảm từ 0,2 m/giờ xuống còn 0,1 – 0,15 m/giờ tùy theo từng phương án vận hành, thời gian duy trì mực nước trên báo động 3 giảm từ 4-8 giờ, lũ ít khốc liệt hơn.
Bảng 3.7: Một số đặc trưng lũ tính tốn năm 1999 tại Kim Long theo các trường hợp Đặc trưng lũ TH1 TH2-PAI TH2-PAII TH2- PAIII
Hmax (m) 6,09 5,81 5,13 5,1
Cường suất lũ lên TB (m/giờ) 0,20 0,15 0,09 0,1
Cường suất lũ lên max (m/giờ) 0,54 0,52 0,24 0,35 Thời gian duy trì H ≥ +3m (giờ) 101 97 96 93
b) Xét trường hợp lũ năm 1983:
Trận lũ tháng X/1983 là trận lũ đặc biệt lớn với đặc điểm mưa ở vùng núi lớn
hơn mưa ở vùng đồng bằng, lũ xuất hiện đồng bộ trên các nhánh sông. Đây là trận
lũ để thiết kế phịng lũ cho hạ du của cơng trình hồ Tả Trạch, theo Quyết định số
416/QĐ-BNN-XD ngày 24/02/2010 của Bộ Nông nghiệp và PTNT phê duyệt điều
chỉnh dự án đầu tư xây dựng cơng trình Hồ Tả Trạch: “tiêu chuẩn giảm lũ chính vụ
Kết quả mơ phỏng lũ năm 1983 tại Kim Long, Phú Ốc trong các trường hợp khơng có cơng trình và có cơng trình vận hành theo các phương án được thể hiện trong hình 3.6 -3.7. Mực nước đỉnh lũ trình bày trong bảng 3.8.
Hình 3.6: Quá trình mực nước lũ tính tốn năm 1983 tại Kim Long theo các trường hợp
Bảng 3.8: Thay đổi mực nước đỉnh lũ tính tốn năm 1983 ở hạ du sơng Hương theo
các trường hợp
Vị trí TH1 TH2- PAI TH2- PAII TH2- PAIII
H0 (m) H1 (m) H1-H0 H2 (m) H2-H0 H3 (m) H3-H0 Kim Long 5,00 4,70 -0,30 3,81 -1,19 3,56 -1,44 Phú Ốc 4,73 4,43 -0,30 4,41 -0,32 4,30 -0,43
Trường hợp các hồ vận hành theo phương án I, mực nước đỉnh lũ tại Kim
Long hạ thấp xuống 0,30 m, thời gian xuất hiện đỉnh lũ chậm hơn 16 giờ so với khi khơng có hồ. Theo phương án II, mực nước đỉnh lũ giảm 1,19 m, thời gian xuất hiện
đỉnh lũ chỉ chậm hơn 2 giờ so với khi khơng có hồ. Mực nước đỉnh lũ theo phương
án III thấp hơn khi khơng có hồ 1,44 m, đỉnh lũ xuất hiện chậm hơn 21 giờ so với khi khơng có hồ. Như vậy PAII (vận hành phối hợp) và PA III (vận hành phối hợp +
tăng dung tích phòng lũ) làm giảm mực nước đỉnh lũ năm 1983 tại Kim Long từ
1,2-1,4m, đảm bảo tiêu chuẩn giảm lũ chính vụ cho thành phố Huế.
Tại Phú Ốc, so với trường hợp khơng có hồ, mực nước đỉnh lũ khi các hồ vận hành theo phương án I hạ thấp 0,3 m, thời gian xuất hiện đỉnh lũ chậm hơn 6 giờ. Mực nước đỉnh lũ theo phương án II giảm 0,32 m, nhưng thời gian xuất hiện đỉnh lũ chỉ chậm hơn 3 giờ so với trường hợp khơng có hồ. Phương án III đỉnh lũ
giảm 0,43 cm, đỉnh lũ chậm hơn 17 giờ so với khi chưa có hồ.
Phân tích kết quả mơ phỏng lũ 1983 tại Kim Long (bảng 3.9) cho thấy một số
đặc trưng lũ có sự thay đổi đáng kể. Khi chưa có các hồ, cường suất lũ lên cực đại
0,35 m/giờ, sau khi có hồ giảm xuống còn 0,14 – 0,33 m/giờ, cường suất lũ lên trung bình giảm từ 0,09 m/giờ xuống còn 0,05 – 0,07 m/giờ tùy theo từng phương án vận hành, thời gian duy trì mực nước trên báo động 3 giảm từ 8 – 9 giờ.
Bảng 3.9: Một số đặc trưng lũ tính tốn năm 1983 tại Kim Long theo các trường hợp Đặc trưng lũ TH1 TH2-PAI TH2-PAII TH2- PAIII
Hmax (m) 5,00 4,70 3,81 3,56
Cường suất lũ lên TB (m/giờ) 0,09 0,07 0,06 0,05
Cường suất lũ lên max (m/giờ) 0,35 0,33 0,15 0,14 Thời gian duy trì H≥+3m (giờ) 57 48 49 48
3.2.3.2 Trường hợp có hồ Bình Điền, Hương Điền, Tả Trạch và đập Thảo Long có xét đến biến đổi khí hậu
Để đánh giá tác động của biến đổi khí hậu, luận án chỉ nghiên cứu trường
hợp lũ lịch sử tháng XI/1999 bởi đây là trận lũ rất cực đoan, hội tụ đầy đủ các yếu tố nguy hiểm như: lượng mưa lũ cực lớn, đỉnh lũ ở mức rất cao, lũ lên rất nhanh, bất ngờ, cường suất lũ sông rất mạnh, thời gian duy trì lũ ở mức cao kéo dài.
Việc đánh giá tác động của biến đổi khí hậu xét đến năm 2030 với hai
phương án vận hành cơng trình PA I và PA II. Kết quả nghiên cứu (bảng 3.10, hình
3.8-3.11) cho thấy như sau:
Bảng 3.10: Thay đổi mực nước đỉnh lũ tính tốn năm 1999 ở hạ du sơng Hương có
xét đến biến đổi khí hậu (m)
Vị trí TH1 PA I PA II H0 (m) TH2 (H1) TH3 (H2) H2-H1 (m) TH2 (H3) TH3 (H4) H4-H3 (m) Kim Long 6,09 5,81 6,15 + 0,34 5,13 5,32 + 0,29 Phú Ốc 4,68 4,60 4,71 + 0,11 4,48 4,56 + 0,08
Với PA I thì mực nước đỉnh lũ tại Kim Long cao hơn 0,34 m so với trường hợp có 3 hồ khơng xét đến BĐKH, nhưng chỉ tăng 0,06 m so với khi chưa có các hồ. Tương tự, tại Phú Ốc mực nước đỉnh lũ chỉ tăng 0,11 m so với khi có 3 hồ và
tăng 0,03 m khi so với trường hợp khơng có các hồ.