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 luôn 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 không 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 quá 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 sơng 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 sơng 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. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2.2 CÁC YẾU TỐ CHÍNH TÁC ĐỘNG ĐẾN CHẾ ĐỘ THỦY VĂN - THỦY LỰC SÔNG HƯƠNG LỰC SÔNG 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
sơng. 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, dòng 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 sông 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 sơng Hương thì q trình lũ ở hạ lưu còn phụ thuộc vào sự đồng bộ về phân bố mưa lũ trên các lưu vực sông nhánh lớn là Tả Trạch, Hữu Trạch, sông 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 sông 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 dòng chảy, bão là yếu tố quan trọng tác động lớn đến chế độ thủy văn – thủy lực của sơng Hương, nhất là
dịng 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 Đông 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 15-19/X/2009 360 401 270 407 345 233 299 ATNĐ 15/X/2010 107 186 228 121 148 232 149 Bão
Bảng 2.7: Các hình thế thời tiết gây mưa lũ ở lưu vực sông Hương từ 1981-2006 [34]
TT Hình thế thời tiết Số trận
lũ
Tần suất (%)
1 Khơng khí lạnh 3 4,6
2 Bão hoặc áp thấp nhiệt đới ảnh hưởng trực tiếp 13 20 3 Khơng khí lạnh kết hợp với hội tụ nhiệt đới 5 7,7 4 KKL kết hợp với đới gió đơng trên cao (ĐGĐ) 7 10,7 5 KKL kết hợp với bão hoặc ATNĐ 19 29,2 6 KKL kết hợp với HTNĐ và ĐGĐ 5 7,7 7 KKL kết hợp với ATNĐ hoặc bão, HTNĐ và ĐGĐ 4 6,2 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
8 HTNĐ kết hợp với ATNĐ 3 4,6
9 Các hình thế khác 6 9,3
2.2.2 Điều kiện địa hình, thảm phủ
(1)- Địa hình: Về tổng thể, địa hình lưu vực sơng Hương có dạng phễu thu nước với miệng phễu là các dãy núi cao Trường Sơn (phía Tây Nam), Bạch Mã (phía Đơng Nam) và dãy cồn cát ven biển (phía Đơng Bắc), đáy phễu chính là phần thu nước hạ
lưu của sơng Hương [61]. Với hình thế núi cao – trung bình và sự sắp xếp dạng cung đã tạo nên bồn thu nước rộng, cùng với tính chất khơng cân đối về mặt diện tích giữa
vùng núi – đồi với vùng đồng bằng – đầm phá ven biển là một trong những nguyên
nhân chính tạo ra tính chất dịng chảy lũ khốc liệt [15]. Lũ tập trung rất nhanh, thời gian truyền lũ từ thượng lưu về hạ lưu từ 5 – 12 giờ, cường suất lũ lớn (ở thượng lưu 1- 2m/giờ, ở hạ lưu từ 0,5-1m/giờ), biến đổi lưu lượng dòng chảy rất lớn với lưu lượng lớn nhất có thể lớn gần bằng 2.500 lần so với dòng chảy nhỏ nhất (bảng 2.8).
Bảng 2.8: Chênh lệch lớn nhất giữa Qmax và Qmin [49]
Tuyến Sông Qmax (m3/s) Qmin (m3/s) Qmax/Qmin
Thượng Nhật Tả Trạch 1.470 1,46 1.010
Tuần Tả Trạch 8.000 5,80 1.380
Bình Điền Hữu Trạch 5.320 2,16 2.460
Cổ Bi Bồ 4.000 4,04 1.000
Toàn bộ lãnh thổ lưu vực sông Hương kéo dài theo phương Tây Bắc – Đông Nam, cả những dãy núi và vùng đồng bằng đều chạy song song với đường bờ biển,
nằm gần vng góc với hướng gió thịnh hành Đơng Bắc trong mùa đơng và gió Tây Nam trong mùa hè. Về mùa đơng, tác dụng chắn gió của các dãy núi khơng những làm
cho gió đổi hướng mà cịn làm cho khơng khí tĩnh lại ở sườn đông Trường Sơn và sườn
bắc dãy núi Bạch Mã gây ra mưa lớn, với các tâm mưa lớn ở Bạch Mã, Nam Đông, A
Lưới [34]. Tác động ảnh hưởng của điều kiện địa hình quyết định chế độ mưa lũ do ảnh hưởng của gió mùa Đơng Bắc kết hợp với nhiễu động khí quyển như bão, áp thấp nhiệt đới.... Vì vậy, mùa lũ trên lưu vực xuất hiện muộn nhất so với các vùng khác trên tồn
có lượng dịng chảy lớn nhất rơi vào tháng X chiếm 26,8% lượng dòng chảy năm, với
Mtháng max = 240 l/s/km2 [15].
Ngoài lượng mưa, các yếu tố mặt đệm cũng có tác động lớn đến dịng chảy sơng
suối. Điều này thể hiện sự tác động các yếu tố mặt đệm đến dòng chảy thơng qua hệ số dịng chảy của lưu vực rất cao, đạt α = 0,8, lớp dòng chảy trung bình nhiều năm trên
lưu vực đạt trên 2.300 mm. Lượng mưa trong mùa khô cũng khá phong phú, đồng thời
mức độ chia cắt bề mặt khá lớn nên khả năng sinh dòng chảy cao hơn, hệ số dòng chảy
thường đạt α = 0,65 - 0,73 [15].
(2)- Thảm phủ: Thảm thực vật nói chung và đặc biệt lớp phủ rừng nói riêng là một hợp phần của mặt đệm. Thảm thực vật của Thừa Thiên Huế khá phong phú về kiểu loại, độ che phủ rừng khá cao (xem bảng 2.9). Tuy nhiên, tỉ lệ diện tích rừng giàu và rừng trung bình là lớp phủ rừng tự nhiên có cấu trúc gồm nhiều tầng tán và có độ tán che > 70%, đảm bảo điều tiết nước mặt chỉ có 83.248 ha (số liệu điều tra rừng 2006 [30]), chiếm 16,5% diện tích đất tự nhiên và 29,4% diện tích đất có rừng; cịn lại 199.457 ha (chiếm 70,6% diện tích đất có rừng) là các loại rừng nghèo kiệt, rừng phục hồi, rừng trồng, trảng cây, đáng kể nhất là các trảng cây bụi hoặc rừng thưa rụng lá có cấu trúc đơn giản, có độ tán che thấp (từ khoảng 20 - 30% đến khoảng 40 - 50%) hầu
như khơng có vai trị điều tiết nước mặt [28], do đó có thể nhận định vai trị điều tiết
của tồn bộ thảm phủ đối với chế độ thủy văn – thủy lực sông Hương là chưa cao.
Bảng 2.9: Độ che phủ rừng tỉnh Thừa Thiên Huế thời kỳ 2000-2011 [14] Năm 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 Năm 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
Độ che phủ (%) 42,8 44,6 46,4 46,3 47,2 48,1 53,6 54,4 55,0 56,2 56,5 56,7 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Một điểm rất đáng lưu ý đối với thảm thực vật rừng đó là xu hướng giảm diện tích rừng giàu. Phân tích số liệu điều tra rừng cho thấy diện tích rừng giàu của tỉnh có
xu hướng bị thu hẹp: năm 1991 có 38.837 ha, đến năm 1999 cịn 37.437 ha, và đến năm 2006 chỉ còn 36.310 ha, tức chỉ trong 15 năm đã suy giảm hơn 1.500 ha; tỉ lệ diện tích rừng giàu và rừng trung bình so với diện tích rừng tự nhiên năm 2006 giảm 7% so với năm 1999, chất lượng thảm thực vật rừng trên lưu vực có xu hướng giảm.
2.2.3 Đầm phá và thủy triều
(1)- Đầm, phá: Hệ thống đầm phá Tam Giang - Cầu Hai có tác động rất rõ rệt
đến chế độ dịng chảy sơng Hương. Đầm phá có tác dụng hai mặt đối với lũ lụt; một
mặt chúng tạo nên hồ chứa nước tự nhiên khi bắt đầu xuất hiện lũ; mặt khác chúng ít có tác dụng điều tiết khi đã đầy. Vào mùa lũ với dung tích hàng trăm triệu m3, hệ thống đầm phá chứa nước lũ trước khi thoát ra biển, làm cho thời gian lũ rút kéo dài gây ngập úng vùng đồng bằng. Trong mùa kiệt, hệ thống đầm phá Tam Giang – Cầu Hai có tác dụng điều hòa giữ nước và làm giảm ảnh hưởng của nước biển vào do cửa Tư Hiền thường bị bồi lấp vào mùa khô.
(2)- Thủy triều: Thủy triều có tác động đáng kể đến chế độ dịng chảy sơng
Hương. Do địa hình đồng bằng khá phẳng, lịng sơng sâu nên ảnh hưởng của thủy
triều vào nội địa tạo nên dòng chảy 2 chiều và xâm nhập mặn ở vùng cửa sông. Thủy triều vùng đầm phá cửa sơng Hương có đặc điểm thấp nhất vào các tháng III, VII và VIII, cao nhất vào các tháng V, VI và X, XI (bảng 2.10). Khi chưa có đập Thảo Long, vào mùa kiệt, ảnh hưởng của thủy triều lên quá ngã ba Tuần trên sông
Hương và quá tuyến Phú Ốc trên sông Bồ, các đặc trưng mực nước tại Kim Long,
Phú Ốc trong thời kỳ ảnh hưởng triều (1977-2006) được tính tốn từ số liệu thực đo xem bảng 2.11. Với đặc điểm triều thấp thường trùng với thời gian mùa kiệt và triều cao trùng với thời gian lũ lớn nên tác động của thủy triều càng làm tăng khó khăn trong cấp nước mùa kiệt do xâm nhập mặn, và tiêu thoát lũ trong mùa mưa.
Bảng 2.10: Đặc trưng mực nước tại Tam Giang- Cầu Hai (1978-1982) [Nguồn: Tài
liệu quan trắc của Ty Thủy lợi Bình Trị Thiên]
Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Ca Cút (phá Tam Giang)
Hmax (cm) 40 40 32 26 34 32 24 52 76 81 93 65 Hmin (cm) -29 -32 -43 -26 -33 -36 -36 -35 -26 -4 2 -18 Htb (cm) 4 4 -4 -5 -4 3 6 -6 20 40 42 18
Cống Quan (đầm Cầu Hai)
Hmax (cm) 22 22 -7 -5 3 2 -9 5 57 101 70 36 Hmin (cm) -21 -27 -29 -34 -30 -36 -41 -36 -22 9 4 -9