CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1 Tính toán xác định dòng chảy tối thiểu vùng hạ du sông Mã
3.1.2 Kết quả tính toán thủy lực mùa cạn hạ lưu sông Mã
3.1.2.1 Lựa chọn giai đoạn tính toán và mục đích bài toán thủy lực:
- Để có đủ cơ sở cho phân tích, tính toán xác định dòng chảy tối thiểu cho hạ du sông Mã, trong Luận án này lựa chọn chuỗi số liệu từ 1980÷2015 để mô phỏng, tính toán chế độ dòng chảy hạ du sông Mã trong mùa cạn.
- Mục đích của bài toán thủy lực mùa cạn: Kết quả tính toán thủy lực mùa cạn là cơ sở để phân tích, xác định dòng chảy cho nhu cầu giao thông thủy, dòng chảy tối thiểu cho môi trường sinh thái và lựa chọn dòng chảy tối thiểu cho các đoạn sông, cũng như đề xuất các giải pháp duy trì dòng chảy tối thiểu.
3.1.2.2 Kết quả và phân tích kết quả tính toán thủy lực:
Trên cơ sở chuỗi số liệu tài liệu thực đo và tính toán 35 năm từ 1980÷2015, nghiên cứu đã tiến hành tính toán thủy lực trong mùa cạn từ tháng 1 đến tháng 5 cho các năm với địa hình đo đạc năm 2014.
- Để có cơ sở phân tích, đánh giá dòng chảy trên sông Mã, trong nghiên cứu đã xây dựng bảng tần suất dòng chảy trung bình năm, dòng chảy trung bình mùa cạn, dòng chảy trung bình 3 tháng kiệt nhất và dòng chảy trung bình tháng kiệt nhất tại trạm thủy văn Cẩm Thủy nhƣ sau:
98
Bảng 3.1 Tần suất dòng chảy năm, dòng chảy mùa cạn tại trạm Cẩm Thủy Đặc
trƣng
Trung
bình Cv Cs Tần suất P%
50% 75% 85% 90% 95% 97%
QNăm 339,91 0,24 0,18 337,47 284,38 256,80 238,47 211,83 194,87
QMùa cạn 155,31 0,23 0,97 149,65 129,29 120,34 115,01 108,10 104,22
Q3tháng kiệt 114,90 0,23 1,49 108,50 95,17 90,12 87,42 84,33 82,83
Qtháng-min 102,26 0,23 1,18 97,64 84,67 79,28 76,19 72,38 70,34
Dựa vào bảng tần suất trên để đánh mức độ kiệt của dòng chảy các năm từ 1980÷2015.
- Kết quả tính toán lưu lượng trung bình mùa cạn, trung bình 3 tháng kiệt nhất và trung bình tháng kiệt nhất tại một số vị trí trên sông Mã trình bày tại bảng 1, phụ lục 3; Lưu lượng max, min tại bảng 2, phụ lục 3; Mực nước max, min tại bảng 3, phụ lục 3.
Phân tích kết quả tính toán thủy lực dòng chảy mùa cạn từ năm 1980÷2015:
- Phân tích lưu lượng cho 3 trường hợp: Trung bình mùa cạn, trung bình 3 tháng kiệt nhất và trung bình tháng kiệt nhất tại Cẩm Thủy, Lý Nhân, Sét Thôn.
+ Năm có dòng chảy đến kiệt nhất trong 35 năm từ 1980÷2015 trên dòng chính sông Mã, xét tại vị trí trạm thủy văn Cẩm Thủy xảy ra vào năm 1999. Trong đó: Lưu lượng bình quân năm 1999 đạt 196 m3/s, tương đương với tần suất kiệt 95%, lưu lượng bình quân mùa cạn là 96,6 m3/s, bình quân 3 tháng kiệt nhất là 68,8 m3/s và lưu lượng bình quân tháng kiệt nhất là 59,6 m3/s xấp xỉ tần suất kiệt trên 97% (đối chiếu với bảng 3.1).
Hình 3.2: Diễn biến lưu lượng trung bình mùa cạn, trung bình 3 tháng kiệt nhất và trung bình tháng kiệt nhất từ 1980÷2015 tại trạm thủy văn Cẩm Thủy
50.0 70.0 90.0 110.0 130.0 150.0 170.0 190.0 210.0 230.0 250.0
1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015
Qmùakiệt Q3tháng kiệt Qthángkiệt Q (m3/s)
99
+ Hình 3.2 cho thấy hiện trạng diễn biến dòng chảy với 3 trường hợp tại Cẩm Thủy, giai đoạn từ 1980÷1990: Lưu lượng trung bình tại Cẩm Thủy của cả 3 trường hợp mô phỏng lần lƣợt là 133, 116 và 107 m3/s, đây là giai đoạn không xảy ra hạn hán nghiêm trọng. Tuy nhiên, thời kỳ 1991÷2000 có nhiều năm dòng chảy đến thấp hơn, lưu lượng thấp kỷ lục đã xảy ra vào năm 1999 với cả 3 trường hợp tại Cẩm Thủy (tần suất kiệt xấp xỉ 99%), nguyên nhân là do tác động của hiện tƣợng El Nino 1997÷1998 kéo dài 15 tháng và do lƣợng mƣa thấp trong mùa cạn từ tháng 1 đến tháng 5 năm 1999. Trong giai đoạn từ năm 2001÷2009, lưu lượng của trường hợp 1 biến động từ 119 đến 245 m3/s, trường hợp 2 biến động từ 110 đến 221 m3/s, trường hợp 3 biến động từ 101 đến 210 m3/s. Ngoài năm 1999, còn có năm 1993 và năm 1995 dòng chảy đến khá thấp:
Năm 1993 lưu lượng trung bình mùa cạn tại Cẩm Thủy là 120,4 m3/s tương đương với tần suất 85%, dòng chảy trung bình 3 tháng kiệt nhất là 87,2 m3/s tương đương tần suất 90%, dòng chảy trung bình tháng kiệt nhất là 85,6 m3/s tương đương tần suất 74%.
Năm 1995 lưu lượng trung bình mùa cạn tại Cẩm Thủy là 115,6 m3/s tương đương với tần suất 90%, dòng chảy trung bình 3 tháng kiệt nhất là 89 m3/s tương đương tần suất 85%, dòng chảy trung bình tháng kiệt nhất là 89 m3/s tương đương tần suất 70%.
Bên cạnh đó, theo số liệu thực tế thì năm 2010 là một năm hạn hán khá nghiêm trọng ở hạ du sông Mã, nhiều công trình không thể lấy được nước để tưới do mực nước xuống thấp và mặn xâm nhập sâu. Tuy nhiên, dòng chảy đến tại Cẩm Thủy năm 2010 lại nằm trong những năm nước đến trung bình, với lưu lượng của trường hợp 1, 2 và 3 lần lượt xấp xỉ bằng 132, 107 và 91 m3/s; Năm 2011 và 2012 đối với trường hợp 1 lưu lượng xấp xỉ 135 và 138 m3/s, tăng nhẹ lên 140 m3/s vào năm 2013, tuy nhiên lưu lượng này lại giảm vào năm 2014 và 2015 với giá trị lần lƣợt là 122 và 123 m3/s.
Bảng 3.2 Tần suất lưu lượng mùa cạn tại trạm Cẩm Thủy 1999 và 2010÷2015
Năm Qtrung bình (m3/s)
Mùa cạn P% 3 tháng kiệt P% Tháng min P%
1999 96,6 99,0 68,8 99,0 59,6 99,0
2010 131,9 65,0 107,2 52,5 91,1 64,0
2011 135,4 63,0 113,4 45,0 105,8 43,0
2012 138,6 60,0 110,0 47,5 99,8 47,5
2013 139,6 59,0 118,6 40,0 110,4 40,5
2014 122,8 80,0 112,1 45,5 105,5 43,0
2015 123,4 80,5 109,7 51,0 102,7 44,5
100
Qua đó phân tích kết quả cho thấy: Giai đoạn từ năm 2010÷2015 lưu lượng mùa cạn của giai đoạn này nằm trong những năm có dòng chảy trung bình (Bảng 3.2).
+ Tại Lý Nhân và Sét Thôn chế độ dòng chảy bị chi phối chính là dòng chảy tại Cẩm Thủy. Vì vậy, tần suất dòng chảy mùa cạn tương ứng với trạm Cẩm Thủy. Lưu lượng các trường hợp một số năm tại Lý Nhân và Sét Thôn.
Hình 3.3: Diễn biến lưu lượng trung bình mùa cạn, 3 tháng kiệt nhất và tháng kiệt nhất 1980÷2015 tại trạm Lý Nhân
Hình 3.4: Diễn biến lưu lượng trung bình mùa cạn, 3 tháng kiệt nhất và tháng kiệt nhất 1980÷2015 tại trạm Sét Thôn
Hình 3.3 và 3.4 cho thấy lưu lượng tại trạm thủy văn Lý Nhân, Sét Thôn có diễn biến khá tương đồng với lưu lượng tại trạm thủy văn Cẩm Thủy: Những năm kiệt như 1999,
Q (m3/s)
Q (m3/s)
101
1993, 1995 là những năm có dòng chảy thấp trong chuỗi năm tính toán.
Bảng 3.3 Tần suất lưu lượng mùa cạn tại trạm Lý Nhân, Sét Thôn 1999 và 2010÷2015 Năm
Qtrung bình - Lý Nhân (m3/s) Qtrung bình - Sét Thôn (m3/s) Mùa
cạn P% 3 tháng
kiệt P% Tháng
min P% Mùa
cạn P% 3 tháng
kiệt P% Tháng min P%
1999 94,9 99,0 66,1 99,0 57,1 99,0 88,9 99,0 54,1 99,0 42,0 99,0 2010 119,4 65,0 104,6 52,5 88,4 64,0 104,5 65,0 89,0 52,5 72,5 64,0 2011 132,9 63,0 110,8 45,0 102,2 43,0 125,0 63,0 100,3 45,0 89,9 43,0 2012 135,6 60,0 107,6 47,5 97,1 47,5 129,3 60,0 98,1 47,5 86,8 47,5 2013 138,0 59,0 116,5 40,0 108,3 40,5 131,5 59,0 110,6 40,0 101,1 40,5 2014 121,1 80,0 110,1 45,5 103,7 43,0 115,2 80,0 101,5 45,5 94,9 43,0 2015 110,8 80,5 106,9 51,0 100,0 44,5 97,8 80,5 93,4 51,0 86,3 44,5 Từ số liệu tại Bảng 3.3 cho thấy: Giai đoạn từ năm 2010÷2015 lưu lượng mùa cạn của giai đoạn này nằm trong những năm có dòng chảy trung bình. Tuy nhiên mực nước lại bị hạ thấp rất nhiều (phân tích ở phần 2.1, Chương 2), điều đó càng khẳng định là do ảnh hưởng của hạ thấp lòng dẫn.
- Dòng chảy kiệt nhất tại Cẩm Thủy, Lý Nhân, Sét Thôn trong chuỗi 35 năm tính toán tại Cẩm Thủy chỉ đạt 52,8 m3/s, tại Lý Nhân là 49,95 m3/s và tại Sét Thôn 39,5 m3/s xảy ra vào thời điểm ngày 3 tháng 4 năm 1999.
Ngoài năm 1999, các năm khác nhƣ 1993, 1995, 1989 có dòng chảy kiệt nhất trên sông Mã cũng khá thấp biến động từ 68,60÷69,98 m3/s tại Cẩm Thủy, từ 65,26÷66,29 m3/s tại Lý Nhân và từ 54,87÷57,3 m3/s tại Sét Thôn.
Hình 3.5: Diễn biến lưu lượng min từ 1980÷2015 tại Cẩm Thủy, Lý Nhân, Sét Thôn
Q m3/s
102
Bảng 3.4: Lưu lượng min trên sông Mã trong mùa cạn một số năm Năm Lưu lượng nhỏ nhất mùa cạn (m3/s)
Cẩm Thủy Lý Nhân Sét Thôn
1989 68,98 65,26 54,87
1993 69,98 66,59 54,90
1995 68,60 66,21 57,30
1999 52,80 49,95 39,63
2010 83,30 80,32 63,23
2011 81,45 79,34 66,70
2012 76,33 74,35 60,68
2013 93,02 92,10 84,81
2014 76,44 77,06 69,35
2015 75,32 73,30 56,57
Hình 3.5 cho thấy diễn biến dòng chảy kiệt từ 1980÷2015 trên cả 3 vị trí Cẩm Thủy, Lý Nhân và Sét Thôn: Giai đoạn từ 1981÷1984 không có sự biến động lớn về dòng chảy kiệt với giá trị trung bình dao động từ 67 đến 85 m3/s; Năm 1985, lưu lượng kiệt tại cả 3 vị trí gần bằng nhau với 110 m3/s tại Cẩm Thủy, 108 và 107 m3/s tại Lý Nhân và Sét Thôn; Trong khoảng 13 năm từ 1986÷1998 thì dòng chảy kiệt có sự dao động lớn hơn
từ 65 m3/s đến 110 m3/s tại Cẩm Thủy, từ 62 m3/s đến 108 m3/s tại Lý Nhân và từ 42 m3/s đến 109 m3/s tại Sét Thôn; Năm 1999 là năm có dòng chảy thấp nhất trong
chuỗi 35 năm tính toán, do đó giá trị lưu lượng kiệt tại 3 vị trí trên rất thấp chỉ từ 52,8 m3/s tại Cẩm Thủy, 49,9 m3/s tại Lý Nhân và 39,6 m3/s tại Sét Thôn; Từ năm 2000÷2009 lưu lượng kiệt nhất cao hơn các giai đoạn trước; Từ năm 2010÷2015 dòng chảy nhỏ nhất nhỏ hơn giai đoạn 2000÷2009: Tại Cẩm Thủy đạt từ 75,3÷93,0 m3/s, tại Lý Nhân từ 73,3÷92,1 m3/s, và tại Sét Thôn từ 56,57÷84,8 m3/s.
Qua phân tích kết quả dòng chảy mùa cạn từ 1980÷2015 cho thấy: Năm kiệt nhất trong chuỗi 35 năm là năm 1999, tần suất hạn tương đương với 99%; Giai đoạn kiệt nhất trong toàn chuỗi từ 1989÷1999; Giai đoạn dòng chảy đến cao nhất trong mùa cạn là từ 2000÷2009; Giai đoạn từ 1980÷1988 và 2010÷2015 dòng chảy đến trong mùa cạn nằm ở mức trung bình toàn chuỗi.