Chuỗi mưa 1,3,5,7
ngày max n Test Z
Z1-α/2 (α = 5%) Kết luận theo Mann-Kendall Độ dốc của xu thế theo Sen (mm/năm)
X1max Huế 35 1,09 1,96 Xu thế tăng 2,2 X3max Huế 35 0,74 1,96 Xu thế tăng 2,4 X5max Huế 35 0,34 1,96 Xu thế tăng 1,3 X7max Huế 35 0,28 1,96 Xu thế tăng 1,1
X1max Nam Đông 34 1,19 1,96 Xu thế tăng 2,1
X3max Nam Đông 34 1,22 1,96 Xu thế tăng 4,4
X5max Nam Đông 34 1,27 1,96 Xu thế tăng 5,4
X7max Nam Đông 34 1,30 1,96 Xu thế tăng 6,8
Lượng mưa 1, 3, 5, 7 ngày liên tục lớn nhất tại trạm Nam Đông và Huế đều
có xu thế tăng, tuy nhiên không thật rõ ràng (không thỏa mãn mức ý nghĩa 5%), mức tăng từ 2,1-6,8 mm/năm tại Nam Đông, từ 1,1-2,4 mm/năm tại Huế.
Nhận xét chung về xu thế biến đổi mưa: Các yếu tố lượng mưa mùa mưa,
mùa khô, lượng mưa năm và lượng mưa 1, 3, 5, 7 ngày liên tục lớn nhất tại tất cả
các trạm trên lưu vực sơng Hương đều có xu thế tăng, trong đó mức tăng lượng mưa
ở vùng núi cao hơn mức tăng lượng mưa ở vùng đồng bằng, phía bắc mức tăng thấp hơn phía nam lưu vực.
1.3.2.4 Xu thế biến đổi lượng bốc hơi năm
Diễn biến lượng bốc hơi năm tại Huế và Nam Đơng như hình 1.10. Kết quả đánh giá kiểm định (bảng 1.10) cho thấy lượng bốc hơi năm tại 2 trạm đều có xu thế
giảm, thỏa mãn mức ý nghĩa 5%. Theo kiểm định Sen, xu thế giảm lượng bốc hơi
Hình 1.10: Biến đổi lượng bốc hơi năm tại Huế và Nam Đông Bảng 1.10: Kết quả kiểm định xu thế lượng bốc hơi năm Chuỗi bốc hơi năm n Test Z Z1-α/2 (α = 5%) Kết luận theo Mann- Kendall Độ dốc của xu thế theo Sen (mm/năm) Zn Huế 34 -2,85 1,96 Xu thế giảm 8,5
Zn Nam Đông 34 -4,51 1,96 Xu thế giảm 10,2
1.3.2.5 Xu thế bão và lũ lụt
Bão và áp thấp nhiệt đới: từ 1952 đến 2012 (61 năm) có 37 cơn bão và áp thấp nhiệt đới ảnh hưởng đến Thừa Thiên Huế (hình 1.11), trung bình mỗi năm có
0,6 cơn bão, năm nhiều bão nhất là 3 cơn (1970, 1971), có nhiều năm khơng có bão,
tần suất chiếm trên 54%. Bão ở Thừa Thiên Huế xuất hiện nhiều nhất là tháng IX
chiếm 32,6% và tháng X chiếm 21,6%. Bão và áp thấp nhiệt đới thường gây ra mưa lũ lớn gây nhiều thiệt hại cho tỉnh Thừa Thiên Huế.
Về lũ lụt, trong 50 năm trở lại đây, trên sông Hương đã xuất hiện những trận lũ lớn tại Kim Long có mực nước lớn nhất trong năm vượt +4,50 m với tần suất
ngày càng tăng, đó là các năm 1953 (+5,48), 1983 (+4,88), 1990 (+4,56), 1995
(+4,65), 1996 (+4,55), 1999 (+5,81), 2009 (+4,57). Kết quả nghiên cứu [72] cho thấy từ 1977-2006 trên sơng Hương tại Kim Long, trung bình hàng năm có 3,5 trận lũ lớn hơn hoặc bằng mức báo động II (+2,0 m), năm nhiều nhất có 7 trận, năm ít nhất có 1 trận, trong đó có 36% lũ lớn và đặc biệt lớn. Trong 3 năm từ 2007 đến 2009, tại Kim Long đã xuất hiện tới 19 đỉnh lũ có mực nước đạt trên báo động II,
trong đó năm 2008 có đến 8 đỉnh. Số lần xuất hiện đỉnh lũ trên báo động II tại Kim
Long (+2,0 m) được trình bày ở hình 1.12.
Hình 1.11: Số trận bão ảnh hưởng đến Thừa Thiên Huế từ năm 1950-2009 [60]
Hình 1.12: Số lần xuất hiện đỉnh lũ trên báo động II tại Kim Long [60] 1.3.3 Xu thế biến đổi một số yếu tố thủy văn 1.3.3 Xu thế biến đổi một số yếu tố thủy văn
1.3.3.1 Xu thế biến đổi dịng chảy tại Thượng Nhật trên sơng Tả Trạch
Trên lưu vực sông Hương chỉ có trạm thủy văn Thượng Nhật (thượng lưu
sông Tả Trạch) có số liệu quan trắc dịng chảy khá dài; diễn biến lưu lượng trung bình hàng năm, mùa cạn (tháng I-IX) và mùa lũ (tháng X-XII) trình bày ở hình
Hình 1.13: Biến đổi lưu lượng trung bình mùa hàng năm tại Thượng Nhật
Hình 1.14: Biến đổi lưu lượng 1, 3 tháng liên tiếp nhỏ nhất, lớn nhất tại Thượng Nhật Kết quả kiểm định xu thế biến đổi dòng chảy (bảng 1.11) cho thấy các đặc
trưng lưu lượng tại Thượng Nhật đều có xu thế tăng, nhưng không rõ ràng (không
Bảng 1.11: Kết quả kiểm định xu thế dòng chảy tại trạm Thượng Nhật
Chuỗi lưu lượng n Test Z Z1-α/2 (α = 5%) Kết luận theo Mann- Kendall Độ dốc của xu thế theo Sen (m3/s/năm) Qn 30 0,40 1,96 Xu thế tăng 0,07 Q mùa kiệt 30 1,43 1,96 Xu thế tăng 0,08 Q mùa lũ 30 0,25 1,96 Xu thế tăng 0,20 Q 1 tháng min 30 1,07 1,96 Xu thế tăng 0,03 Q 1 tháng max 30 0,32 1,96 Xu thế tăng 0,22 Q 3 tháng min 30 0,61 1,96 Xu thế tăng 0,02 Q 3 tháng max 30 0,39 1,96 Xu thế tăng 0,22
1.3.3.2 Xu thế biến đổi mực nước tại vùng hạ lưu
Trạm Kim Long và Phú Ốc phản ánh chế độ mực nước ở vùng đồng bằng hạ
du lưu vực sông Hương. Từ năm 2006 ở hạ lưu sơng Hương có đập ngăn mặn Thảo
Long nên chế độ mực nước ở các trạm hạ lưu không chỉ phụ thuộc vào chế độ dòng chảy từ thượng lưu mà còn chịu chi phối bởi chế độ vận hành của đập Thảo Long, vì vậy chỉ xét xu thế biến đổi mực nước tại các trạm đến 2006, khi dòng chảy còn ở trạng thái tự nhiên, chưa có sự điều tiết của cơng trình (hình 1.15).
Kết quả kiểm định xu thế thay đổi của các đặc trưng mực nước tại Kim Long và Phú Ốc đều có xu thế tăng (bảng 1.12). Tại Kim Long, mực nước cao nhất hàng
năm (Hmax) có xu thế tăng 2,94 cm/năm, mực nước trung bình hàng năm (Htb) tăng 0,33 cm/năm và mực nước thấp nhất hàng năm (Hmin) tăng 0,35 cm/năm. Tại Hmax, Htb, Hmin tăng lần lượt là 2,47-0,37-0,33 cm/năm.
Bảng 1.12: Kết quả kiểm định xu thế biến đổi mực nước hạ lưu sông Hương
Chuỗi đặc trưng mực nước n Test Z Z1-α/2 (α = 5%) Kết luận theo Mann-Kendall Độ dốc của xu thế theo Sen (cm/năm) Htb Phú Ốc 30 1,52 1,96 Xu thế tăng 0,37 Hmax Phú Ốc 30 2,12 1,96 Xu thế tăng 2,47 Hmin Phú Ốc 30 1,61 1,96 Xu thế tăng 0,33
Htb Kim Long 30 2,49 1,96 Xu thế tăng 0,33
Hmax Kim Long 30 1,27 1,96 Xu thế tăng 2,94
Hmin Kim Long 30 2,77 1,96 Xu thế tăng 0,35
1.3.4 Đánh giá chung về xu thế diễn biến một số yếu tố khí tượng, thủy văn và kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho lưu vực sông Hương kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho lưu vực sơng Hương
Các kết quả đánh giá xu thế biến đổi một số yếu tố khí tượng, thủy văn trên
lưu vực sông Hương theo phương pháp kiểm định Mann Kendall và Sen cho thấy xu
thế biến đổi mưa và nhiệt độ nhìn chung khá phù hợp với các kết quả đã được công bố trước đây của Bộ Tài nguyên và Môi trường và một số nghiên cứu khác. Các đặc
trưng lưu lượng tại trạm Thượng Nhật có xu thế tăng nhẹ, phù hợp với xu thế tăng lượng mưa ở khu vực này. Các đặc trưng mực nước ở khu vực hạ du sơng Hương có
xu thế tăng, với mức tăng của từng yếu tố khác nhau tùy theo vị trí cụ thể.
Như vậy có thể nhận định một số yếu tố khí hậu, thủy văn trên lưu vực sơng Hương có xu thế diễn biến khá phù hợp với điều kiện biến đổi khí hậu, trong đó đáng chú ý là xu thế tăng lượng mưa cả mùa khô, mùa mưa, cũng như lượng mưa 1,
Kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng đối với Việt Nam là đặc biệt quan trọng cho công tác ứng phó và thích ứng nhằm giảm thiểu các thiệt hại cho
phát triển kinh tế, xã hội và bảo vệ môi trường.
Qua nhiều năm nghiên cứu với các cập nhật thông tin, số liệu và phương
pháp tính trên cơ sở các kết quả nghiên cứu của thế giới, năm 2012 Bộ Tài nguyên và Môi trường đã công bố các kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt
Nam [7], trong đó có khu vực Thừa Thiên Huế (bảng 1.13 đến 1.15).
Bảng 1.13: Mức tăng nhiệt độ (oC) trung bình năm, mùa so với thời kỳ 1980-1999 theo kịch bản phát thải trung bình (B2) tỉnh Thừa Thiên Huế [7]
Mức tăng nhiệt độ trung bình (oC)
Các mốc thời gian của thế kỷ XXI
2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100
Mùa đông (XII-II) 0,5 0,8 1,1 1,4 1,7 2,0 2,3 2,5 2,8 Mùa xuân (III-V) 0,6 0,9 1,2 1,6 1,9 2,2 2,5 2,8 3,0
Mùa hè (VI-VIII) 0,5 0,7 1,0 1,2 1,5 1,8 2,0 2,2 2,4
Mùa thu (IX-XI) 0,5 0,7 1,0 1,3 1,6 1,9 2,1 2,3 2,5
Trung bình năm 0,5 0,8 1,1 1,4 1,7 2,0 2,2 2,5 2,7
Bảng 1.14: Mức thay đổi (%) lượng mưa năm, mưa mùa so với thời kỳ 1980-1999
theo kịch bản phát thải trung bình (B2) tỉnh Thừa Thiên Huế [7]
Mức thay đổi lượng mưa trung
bình (%)
Các mốc thời gian của thế kỷ XXI
2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100
Mùa đông (XII-II) -0,9 -1,2 -1,7 -2,2 -2,7 -3,2 -3,6 -3,9 -4,3 Mùa xuân (III-V) -1,7 -2,4 -3,4 -4,4 -5,4 -6,3 -7,1 -7,8 -8,5
Mùa hè (VI-VIII) 1,4 2,0 2,8 3,6 4,4 5,1 5,8 6,4 6,9
Mùa thu (IX-XI) 2,4 3,5 4,9 6,4 7,8 9,1 10,2 11,3 12,2
Bảng 1.15: Mực nước biển dâng từ Đèo Ngang - Hải Vân kịch bản phát thải cao [7]
NBD
(cm)
Các mốc thời gian của thế kỷ XXI
2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100
Kịch bản A1F1 8-9 13-14 19-20 26-28 36-39 46-51 58-64 70-79 82-94
1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG I
Các nghiên cứu đánh giá tác động của các cơng trình thủy lợi - thủy điện đến chế độ dòng chảy vùng hạ du các lưu vực sơng đã có những đóng góp lớn trong cơng tác ứng phó giảm thiểu các tác động bất lợi và nâng cao hiệu quả các cơng
trình. Tuy nhiên vấn đề này vẫn cịn rất hấp dẫn bởi tính phức tạp và tổng hợp của
nó trên quan điểm hệ thống và quản lý tổng hợp tài nguyên nước theo lưu vực sông, đặc biệt trong điều kiện biến đổi khí hậu và tính đặc thù của mỗi lưu vực.
Các nghiên cứu liên quan đến các cơng trình thủy lợi - thủy điện trên lưu vực
sông Hương đến nay thường đánh giá tác động của từng cơng trình. Một số nghiên
cứu đánh giá tác động đến dòng chảy nhưng chưa chi tiết và đầy đủ về mặt định lượng những thay đổi các yếu tố thủy văn – thủy lực khi các hồ chứa lớn trên
thượng nguồn cùng hoạt động với đập Thảo Long ở hạ lưu, đặc biệt tình hình biến
đổi khí hậu đang đặt ra những thách thức mới cho quản lý tổng hợp tài nguyên nước trên lưu vực sông Hương nhằm đáp ứng những yêu cầu phát triển kinh tế - xã hội
của địa phương.
Xu thế biến đổi của một số yếu tố khí hậu, thủy văn trên lưu vực sông Hương là khá phù hợp với kịch bản biến đổi khí hậu của Bộ Tài ngun và Mơi trường năm 2012. Trên cơ sở định hướng nghiên cứu và tiếp cận của luận án, ứng dụng mơ hình tốn thủy văn – thủy lực và phân tích tổng hợp sẽ được chọn là phương pháp chủ
đạo trong đánh giá tác động của các cơng trình thủy lợi – thủy điện chính trên lưu
Chương II
PHÂN TÍCH VÀ TÍNH TỐN
2.1 HỆ THỐNG CƠNG TRÌNH THỦY LỢI – THỦY ĐIỆN TRÊN LƯU VỰC SÔNG HƯƠNG
2.1.1 Các cơng trình thủy lợi - thủy điện
2.1.1.1 Cơng trình thủy lợi
Liên quan trực tiếp đến các tuyến sơng chính trên lưu vực sơng Hương có các cơng trình thủy lợi đáng chú ý như sau (bảng 2.1).
Bảng 2.1: Một số cơng trình thủy lợi chủ yếu trên các tuyến sơng chính [1, 36]
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 sơng Hương
Các cống thốt lũ vùng cửa sông Dọc tuyến đê ven đầm phá Khẩu độ 7,5- 25m
Ngăn mặn, giữ ngọt, tiêu úng,
thoát 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 sông 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 cơng nghiệp Q = 2,0 m3/s, bảo đảm dịng 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 công
suất lắp máy là 345 MW, E0=1.372 triệu KWh. Trừ hồ Tả Trạch, còn 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