Nghiên cứu sự thay đổi một số yếu tố thủy văn thủy lực hạ lưu hệ thống sông hương dưới tác động của các công trình thủy lợi thủy điện và biến đổi khí hậu

BỘ GIÁO DỤC VÀĐÀOTẠO

BỘ NƠNGNGHIỆPVÀPTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGUYỄN ĐÍNH

NGHIÊN CỨU SỰ THAY ĐỔI MỘT SỐ YẾU
TỐ THỦY VĂN -THỦY LỰC HẠ LƯU HỆ
THỐNG SÔNG HƯƠNG DƯỚI TÁC ĐỘNG
CỦA CÁC CƠNG TRÌNH THỦY LỢI - THỦY
ĐIỆN
VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
Chun ngành: Phát triển nguồn nước
Mã số: 62 44 92 01

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2014


Cơng trình được hồn thành tạiTrường Đại học Thủy lợi

Người Hướng dẫn khoa học:
PGS.TS. Lê Đình Thành
PGS.TS. Hồng Minh Tuyển

Phản biện 1: TS. Lê Hùng Nam
Tổng cục Thủy lợi, Bộ Nông nghiệp và PTNT
Phản biện 2: PGS. TS. Nguyễn Thanh Sơn

Trường Đại học KHTN, Đại học Quốc gia
HàNộiPhảnbiện3:

PGS. TS. Nguyễn ThanhHùng

Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Trường
họp tại Trường Đại học Thủy lợi
Vào hồi 8 giờ 30 phút ngày 24 tháng 6 năm 2014

Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Quốcgia
- Thư viện Trường Đại học Thủylợi


1
MỞ ĐẦU
Tính cấp thiết của luận án:Hiện nay trên lưu vực sơng
Hương đãvàđangxâydựng nhiều cơng trình thủy lợi – thủy điện lớn,
có tác động đáng kể đến chế độ thủy văn - thủy lựchạlưu. Đồng thời
biến đổi khí hậu cũng có những tác động đến tài ngun nước trên
lưu vực.Vìvậy việc nghiên cứu đề tài luận án“Nghiên cứu sựthay
đổi một số yếu tố thủy văn - thủy lực hạ lưuhệthống sơng Hương
dưới tác động của các cơng trình thủy lợi - thủy điện và biến đổi
khí hậu” là cần thiết, đáp ứng yêu cầu phát triển bền vững kinhtế- xã
hội trên lưu vực, đặcbiệtphụcvụcho công tác cấu trúc lại cơ cấu nông
nghiệpvàxây dựng tỉnh Thừa Thiên Huế phát triển thành thành đô thị
loại I trực thuộc Trungương.
Mục tiêu nghiên cứu:Làm rõ sự thay đổi một số yếu tố thủy

văn - thủy lực hạ lưu hệ thống sông Hương dưới tác động của các
cơng trình thủy lợi - thủy điện và biến đổi khí hậu và đề xuất các giải
pháp thích ứng nhằm giảm thiểu tác động xấu đến phát triển kinh tế xã hội và bảo vệ môi trường hạ lưu sông Hương.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:Đánh giá tác động của hệ
thống các cơng trình thủy lợi – thủy điện lớn trên lưu vực đến một số
yếu tố thủy văn - thủy lực hạ lưu sông Hương từ sau các hồ chứa đến
đập Thảo Long có xét đến biến đổi khí hậu đến năm 2030.
Phương pháp nghiên cứu:Luận án đã sử dụng các phương
pháp: kế thừa, điều tra, khảo sát, phân tích thốngkê,mơhình tốn thuỷ
văn - thuỷ lực, GIS, phân tích hệ thống, phương pháp chuyên
giavàtham vấn ý kiến cộngđồng
Những đóng góp mới của Luận án:
1) Đã đánh giá đượcmộtcách định lượng những tác động của
các cơng trình thủy lợi – thủy điện trên lưu vực sông Hươngvàtác
động của biến đổi khí hậu đếnmộtsốyếutố thủy văn - thủy lực ởhạlưu
hệ thống sôngHương.
2) Đã đề xuất được các giải pháp phi cơng trìnhvàcơng trình
nhằm giảm thiểu những tác động tiêu cực của các cơngtrình


thủy lợi – thủy điện trên lưu vực sông Hương đến chế độ dòng chảy
ởhạlưuvànâng cao hiệu quả khai thác của các cơngtrình.
Chương I
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1

TỔNG QUAN VỀ CÁC NGHIÊN CỨUTRƯỚC ĐÂY
CÓ LIÊN QUAN
Luận án đã tiến hành nghiên cứu tổng quan 38 cơng trình
nghiên cứu trên thế giới, trong nước và trên lưu vực sông Hương.

1.1.1 Các nghiên cứu trên thếgiới
Đã có nhiều nghiên cứu liên quan đến tác động của các hồ
chứa và biến đổi khí hậu đến chế độ thủy văn - thủy lựchạlưu các lưu
vực sơng trên thế giới. Các cơng trình nghiên cứu nói chung thường
tập trung vào các lưu vực sơng có quimơlớn, có thể chia thành hai
hướng chính: (i)sosánh phân tích diễn biến mơi trường của các giai
đoạn trước và sau khi có các hồ chứa bằngsốliệu thực đo,và(ii) sử
dụngmơhình tốn thủy văn, thủy lực để đánh giá các tác động tới
dòng chảyhạlưu.
1.1.2 Các nghiên cứu trongnước
Ở Việt Nam, việc đánh giá tác động của các cơng
trìnhvàbiến đổi khí hậu đến dòng chảy gần đây đã được quan tâm
nghiên cứu, đặcbiệttừ khi có các cơng trình thủy lợi - thủy điện (TLTĐ) lớn trên các hệ thống sông. Nghiên cứu tác động của biến đổi
khí hậu đến tài nguyên nước chưa đi sâu đánh giá chi tiếtvàđịnh
lượng tác động của các cơng trình thủy lợi - thủy điệnvàbiến đổi khí
hậu đến các yếu tố thủy văn - thủy lực ởhạlưu các hệ thốngsông.
1.1.3 Những hạn chế của các công trình nghiên cứu trước đây
trên lưu vực sơng Hương vàhướngkhắcphục
Tác động tổng hợp của các cơng trình thượng, hạ lưu và biến
đổi khí hậu (BĐKH) đến chế độ thủy văn - thủy lực (TV-TL) hạ lưu
sông Hương chưa được nghiên cứu sâu và chi tiết. Cách tiếp cận
trong các nghiên cứu chưa xét đủ các thành phần của hệ thống, hầu


hết dựa trên giả thiết là các điều kiện thủy văn và mặt đệm lưu vực
không thay đổi, việc đánh giá định lượng các tác động chưa thật đầy
đủ.
Hướng khắc phục của luận án:
- Xem xétđánhgiátrênquanđiểmphân tích hệ thống củalưuvực
sơngHương,tậptrungvào

các
cơng
trìnhchính
cótácđộngđángkểđếnchếđộdịngchảyhạlưusơngHương.
- Đánhgiá
địnhlượngđượctác
độngcủacác
cơng
trình
vàBĐKH,bướcđầuxemxétđến
vaitrịcủasử
dụng
đấtvàlớpthảmphủrừngtrêncơsởlựachọndịngchảy
năm
và
cáctrậnlũcụthể
đểnghiêncứuthayđổicủamộtsốyếutốTVTLđiểnhình
- Đềxuấtđượccácgiảiphápcócơsởkhoahọcvàthựctiễn,có
tính khả thi, thiết thực và hiệu quả.
1.1.4 Hướng tiếp cận của luậnán
- Tiếp cận tổng hợp theo hệ thống nguồnnước
- Tiếp cận mô phỏng hệ thống bằng mô hình tốn thủy văn - thủy
lực
- Tiếp cận theo kịchbản.


Sơ đồ tiếp cận của luận án xem hình 1.1.
Thu thập số liệu khí hậu, thủy văn, địa hình, cơng trình TL-TĐ

Phân tích các yếu tố tác động đến chế

độ TV-TL

Mơ hình mưa – dịng chảy

Đánh giá xu thế
thay đổi một số yếu tố khí hậu

Tác động của hệ thống hồ chứa thủy lợi – thủy điện lớn ở thượng lưu
Thay đổi dòng
chảy đến các hồ

Lựa chọn kịch bản
biến đổi khí hậu, NBD

Tác động của các cơng trình thủy lợi vùng cửa sông
Chi tiết kịch bản biến đổi BĐKH
Vận hành hồ chứa thủy lợi – thủy điện

Mơ hình tốn thủy văn - thủy lực

Thay đổi chế độ
thủy văn- thủy lực hạ lưu

So sánh với kết quả điều tra, khảo
sát

Đề xuất giải
pháp định hướng

Hình 1.1: Sơ đồ tiếp cận nghiên cứu của luận án

5

Hình 1.2: Lưu vực sơng Hương trên lãnh thổ Việt Nam


6
1.2
1.2.1

ĐẶC ĐIỂM LƯU VỰC SƠNGHƯƠNG
Đặcđiểm tựnhiên
Lưu vực sơng Hương nằm gần trọn trong tỉnh Thừa Thiên
Huế (hình 1.2), gồm ba nhánh lớn: sơng Bồ, Hữu Trạch và Tả Trạch,
trong đó Tả Trạch là nguồn nước chính của sơng Hương. Tài ngun
nước lưu vực sơng Hương có vaitrịrất quantrọngđốivớipháttriển
kinhtế, vănhóa- xãhội,bảovệ môi trườngcủatỉnhThừa ThiênHuế.
1.2.2 Đặcđiểm kinh tế -xãhội
Những năm gần đây trên lưu vực sơng Hương có nhiều cơng
trình TL-TĐ được xây dựng để đáp ứng các nhu cầu phát triểnvề
kinhtế- xã hội trên lưu vực, các cơng trình TL-TĐ cùng với sự thay
đổi cơ cấu sử dụng đất trên lưu vựcsẽcó những tác động đáng kể đến
chế độ TV-TL của sơngHương.
1.3
HỆ THỐNG CƠNG TRÌNH THỦY LỢI - THỦY ĐIỆN
TRÊN LƯU VỰC SƠNG HƯƠNG VÀ LỰA CHỌN
CƠNG TRÌNH ĐƯA VÀO NGHIÊNCỨU
1.3.1 Cáccơngtrìnhthủylợi-thủyđiệntrênlưuvựcsơngHương
Hệ thống cơng trình rấtđadạng, gồm:(i)cáchồchứa ở

thượngnguồncó
nhiệmvụchống
lũ,
cấpnước,
phátđiện;
(ii)cáccơngtrìnhcống,đậpvencáctuyếnsơngchínhđượcxâydựngởcửavàocác
chilưu
cónhiệm
vụngănmặn,
giữngọt,
lấy
nước
tướichocácvùngnộiđồng, ngăn lũtiểumãn,lũsớm; và (iii)các cơngtrình
vùngcửa sơng có nhiệmvụngănmặn, giữ ngọt vàtiêuthốtlũ sơng
Hươngvà vùng đồng bằng, trong đóquantrọng nhấtlà đập ThảoLong.
1.3.2 Lựa chọn các cơng trình chính nghiên cứu trong luậnán
Tiêuchílựa chọn: V hồ chứa ≥ 100.10 6m3, N lắp máy ≥
30MW đối với hồ chứa thủy điện, ≥ 10MW đối với hồ chứakếthợp,
đập Thảo Long ở cửa sơng Hương có tác động lớn đối với dịng chảy
mùa cạn trên tồn hệ thống, do đó các hồ Bình Điền, Hương Điền,
Tả Trạchvàđập Thảo Long được đưavàonghiêncứu.
1.4
Kết luận chươngI
Trên lưu vực sông Hương, các đánh giá tác động củacác
cơngtrìnhchưanghiêncứusâuvàđầyđủvềmặtđịnhlượngnhững


thay đổi cácyếutốthủy văn – thủy lực ởhạlưu khi các hồ chứa lớn trên
thượng nguồn cùng hoạt động với công trình ngănmặnở cửa sơng,
đặc biệt tình hình biến đổi khí hậu đang đặt ra những thách

thứcmớicho quản lý tổnghợptài nguyên nước nhằm đáp ứng
nhữngyêucầu phát triển kinh tế - xã hội của địaphương.
Trên cơ sở định hướng nghiên cứuvàtiếp cận của luậnán,ứng
dụngmơhình tốn thủy văn, thủy lựcvàphân tích tổnghợpsẽđược chọn
là phương pháp chủ đạo trong đánh giá tác động của các cơng trình
thủy lợi – thủy điện chính trên lưuvực.
Cáchồchứa ởthượnglưugồm:TảTrạch,BìnhĐiền,HươngĐiền
vàđập
ngănmặnThảoLongởhạlưu
là
cáccơngtrìnhlớn,có
vaitrịquantrọng,cótácđộngđáng
kể
đến
chế
độ
TVTLhạlưusơngHương. Luậnán đãlựa chọn nhữngcơngtrình này
chonghiêncứu.
Chương II
CÁCYẾUTỐTÁC ĐỘNG ĐẾN CHẾĐỘ THỦY VĂN- THỦY
LỰCSƠNGHƯƠNGVÀTHIẾTLẬPBỘCƠNGCỤTÍNHTỐN
2.1

XU THẾ BIẾN ĐỔI MỘT SỐ YẾU TỐ KHÍ TƯỢNG,
THỦY VĂN TRÊN LƯU VỰC SƠNGHƯƠNG
2.1.1 Dữ liệu vàphươngpháp đánh giá xuthế
Sử dụngsốliệu nhiệt độ, mưa, bốc hơi vàmựcnước thu thập
được của các trạm đo đạc trên khu vực để tiến hành phân tích và
đánh giá xu thế củamộtsốyếutố khí tượng, thủy văn bằng phương
pháp kiểm định Mann Kendall và phương phápSen.

2.1.2 Xu thế biến đổimộtsố yếu tốkhítượng
Các đặc trưngmưacó xu thế tăng nhưng khơng rõ ràng
(khơng thỏamãn mứcý nghĩa 5%), ngược lại, bốc hơi có xu thế giảm.
Nhiệt độ trung bình ở khu vực miền núi tăng, song tại Huế có xu thế
giảm tuy khơng rõ ràng (khơng thỏamãn mứcý nghĩa5%).
2.1.3 Xu thế biến đổimộtsố yếu tố thủyvăn
Các đặc trưngmựcnước ở các trạm Kim Long, Phú Ốc có xu
thế tăng, phùhợpvới xu thế tăng của lượngmưatrên lưu vực.


2.1.4 Đánhgiáchungvề xuthếdiễn biếnmộtsốyếu
tốkhítượng,thủyvănvàlựachọnkịchbảnBĐKH,NBDcholưuvựcsơng
HươngKếtq u ả đ á n h gi áxut hế chothấymột sốyếutốkhít ư ợng,
thủy văn trên lưu vực sơng Hương có xu thế diễn biến khá phù hợp
với điều kiện BĐKH, trong đó đáng chú ý là xu thế tăng lượng mưa
cả mùa khô, mùa mưa, cũng như lượng mưa 1, 3, 5, 7 ngày liên tục
lớn nhất, là yếu tố chính gây lũ trên lưu vực.
Năm 2012 Bộ Tàingun vàMơi trường (TN&MT)đãcơng bố
cáckịchbảnBĐKH,NBDchoViệtNam,trongđó
cókhuvựcThừaThiên
Huếvới mứcthay đổilượng mưa trungbình nămvàothờikỳ2030 tăng
2,1% sovớithờikỳ nền1980-1999(B2).Trên cơ sởkhuyến nghịcủa
Bộvề việcsửdụngkịch bản phát thảitrung bình(B2)trong định
hướngban
đầu
để
đánhgiátác
động
củaBĐKH,luận
ánchọnkịchbảnphátthảitrungbìnhB2đểnghiêncứuđánhgiátácđộngcủa

biếnđổikhíhậu đến chếđộ thủyvăn– thủylực sơngHương.
2.1.5 Tínhtốnlượngmưatheokịchbảnbiếnđổikhíhậunăm2030
Chuỗimưanăm điểnhình cho mỗitrạm trên tồn khu
vựcnghiêncứu đượclựa chọntheo năm đạibiểu vàthay đổitheotỉ lệ biến
đổilượng mưa theokịch bản B2củaBộTN&MT côngbố năm
2012.Kếtquảchuỗi mưa dựtínhtheokịch bảnbiếnđổikhíhậu sẽlàm dữ
liệuđầuvào chomơhìnhthủy vănHEC-HMSđể tínhtốndịng chảy
trênlưuvựctrong trường hợpcóxét đến biếnđổikhíhậu.
2.2
CÁCYẾU
TỐCHÍNHTÁCĐỘNGĐẾNCHẾĐỘTHỦYVĂNTHỦYLỰCSƠNGHƯƠNG
2.2.1 Mưa, bão và cáchìnhthế thời tiết gâymưalũ
Chế độmưaphân phối rất không đồng đều về không gian và
thời gian, tạo nên sự phân hóa sâu sắc trong chế độ thủy văn – thủy
lực sơng Hương:mùt mưa, dịng chảy trên sơng cạn kiệt; mùa mưa,
dịng chảy lũ rấtlớntràn bờ gây ngập lụt nặng nề hàngnăm.
Bão làyếutố quan trọng tác động lớn đến chế độ thủy văn –
thủy lực của sơng Hương, nhất là dịng chảy lũ. Bão, áp thấp nhiệt
đớikếthợp với các hình thế thời tiết khác như khơng khí lạnh, hội tụ
nhiệt đới,... thường gâymưalớn đến rất lớn sinh ra lũ lụtnghi êm


trọng trên vùng đồng bằng hạ lưu và khu vực đầm phá.
2.2.2 Điều kiện địahình,thảmphủ
Hướngnúi,hướngbờ biển nằm gầnvng góc với
hướnggióthịnhhànhcótácdụngchắngiógâyramưalớn.Hìnhthểlưuvựccód
ạngbồnthunướcrộng, vùng núi– đồisát vùngđồngbằng – đầm
phávenbiểntạo ratínhchấtdịngchảylũ khốc liệt.
Độ
chephủrừngkhá

cao,
nhưng
vaitrịđiềutiết
củatồnbộthảmphủ đốivớichếđộdịngchảy sơngHươngchưacao dotỉ lệ
rừnggiàuvàrừng trungbình cịnthấp, lại cóxuhướnggiảm.
2.2.3 Đầm phá vàthủytriều
KhichưacóđậpThảoLong,hệthốngđầmpháTamGiang-CầuHaicó
tácđộngrất
rõrệtđếnchếđộdịngchảysơngHương.
Vớiđặcđiểm
triềuthấpthườngtrùngvớithờigiankiệt
và
triềucaotrùngvới
thờigianlũlớnnên
tácđộngcủathủytriềucànglàm
tăngkhókhăntrongcấpnướcmùakiệtdoxâmnhậpmặn,
vàtiêuthốtlũtrongmùamưa.
2.2.4 Hoạt động kinh tếxãhội trên lưuvực
Trong giai đoạn 2007-2009, đập Thảo Long làm nâng cao
mực nước trung bình năm tại Kim Long và Phú Ốc tăng 26-27 cm,
mực nước thấp nhất, cao nhất trung bìnhmùa kiệttăng 20-31cm,mực
nước cao nhất trung bìnhmùalũ tăng 4-7cm.Trong giai đoạn 20102012,hồBình Điền, Hương Điền làm giảmmựcnước cao nhất trung
bình mùa lũ tại Kim Long 53cm,Phú Ốc 37cm,làm nâng cao mực
nướcmựcnước thấp nhất trung bìnhmùakiệt ở Kim Long 37cm,Phú
Ốc 22cm.
2.3
CÁC TÁC ĐỘNG CHÍNH CỦA HỆ THỐNGCƠNG
TRÌNH TL-TĐ ĐẾN CHẾ ĐỘ TV-TL SÔNG HƯƠNG
2.3.1 Vềmùalũ
Vềmùalũ các hồ chứa có tác độnghạthấp mực nướcvàlưu

lượng đỉnh lũ ởhạlưu do điều tiết lũ. Tuy vậy, có khả năng gây lũ
chồng lên lũ, tạo ra lũ nhân tạo khi chưa có qui trình vận hành liên
hồ chứa. Bùn cát bị giữ lại trên các hồ chứa, tạo hiệu ứng nước trong,
gây biến hình lịng dẫnhạlưu,giatăng rủi rodosựcố…


2.3.2

Vềmùacạn
Đập Thảo Long tạo ra chế độ dòng chảy hồ lịng sơng, làm
ngọt hóa sơng Hương, tạo ra tiềm năng chuyển bớt nước ngọt về tưới
cho vùng Phú Lộc, hỗ trợ hệ thống thủy lợi hồ Truồi; đập có vai trị
rất lớn đảm bảo khơng cho nước mặn xâm nhập vào sông kể cả do
nước biển dâng. Các hồ thượng lưu điều tiết nước phát điện, cấp
nước, đảm bảo yêu cầu mơi trường, làm thơng thống dịng chảy,
cùng với đập Thảo Long làm nâng cao mực nước mùa cạn hạ lưu
sơng Hương.
2.4
ỨNGDỤNGMƠHÌNHHEC-HMSVÀHEC-RASCHO
LƯU VỰC SƠNG HƯƠNG
2.4.1 Giới thiệu chung vềmơhình HEC –HMSvàHEC-RAS
Mơ hình tốn thủy văn HEC-HMS được sửdụngđể tính tốn
dịng chảy đến hồ và các biên nhập bên,kếtquả được sử dụng làm đầu
vào cho mơ hình tốn thủy lực HEC-RAS để diễn tốn dịng
chảyhạlưu hồ chứa theo các phương án vận hành đóng,mởcác cửa xả
được lập trình bằng các đoạn mã lệnh điều khiển. Haimơhình
đượckếtnối chặt chẽ với nhau thơng qua phầnmềmDSS.
2.4.2 Ứngdụngmơhình HEC-HMS và HEC-RAScholưu vực
sơngHương
Luậnán đãsửdụngsốliệu278 mặtcắtđịahìnhđược đo đạc

cậpnhậtđến
năm2009gồm:sơngHữuTrạch
18mặtcắt(MC),sơngTảTrạch24 MC,sơng Hương59 MC,sơngBồ37
MC, cáctuyếnthốtlũởhạ lưu140MC.Có27ơchứađượcxâydựngvới quan
hệ Z-W đượctínhtốntừ phầnmềmHEC-GeoRAS.Sửdụngsốliệu
mưa,lưulượngvàmựcnướcthựcđotạicáctrạmtrênlưuvựcđểtínhtốnmơhình
.
Thơng qua xây dựng bản đồ chỉ số CN và các bước thiết lập
mạng thủy văn, thủy lực, hiệu chỉnh và kiểm định mơ hình dịng
chảy lũ cho thấy bộ thơng số mơ hình HEC-HMS đạt u cầu với hệ
số Nash 0,90-0,92 (hiệu chỉnh, hình 2.1) và 0,78- 0,95 (kiểm định,
hình
2.2); hệ số Nash mơ hình HEC-RAS đạt 0,63-0,77 (hình 2.3, 2.4)


Hình 2.1: Hiệu chỉnhmơhình
HEC-HMS tại BìnhĐiền

Hình2.3:Kiểm địnhmơhình
HEC-RAS tại KimLong
2.5

Hình 2.2: Kiểm địnhmơhình
HEC-HMS tại DươngHịa

Hình2.4:Kiểm địnhmơhình
HEC-RAS tại PhúỐc

KẾTLUẬNCHƯƠNGII
Xu

thế
biếnđổicủamộtsốyếutốkhí
tượng,thủy
văntrênlưuvựcsơngHươnglàkhá phùhợpvới kịchbảnbiếnđổikhíhậu
củaBộTàingunvàMơitrường.Trêncơsởkhuyến
nghịcủaBộvềviệcsửdụng
kịchbảnphátthảitrungbình(B2)
trongđịnhhướngban
đầuđểđánhgiátácđộngcủaBĐKH,luậnánchọn
kịchbảnphátthải
trungbình
B2màBộTN&MTcơngbốnăm2012đểnghiêncứu
đánhgiátácđộngcủabiếnđổikhíhậuđếnchếđộthủyvăn–
thủylựcsơngHương.
Kếtquả nghiên cứu bước đầu cho thấy hoạt động của các
cơng trình Thảo Long, Bình Điền và Hương Điền trong thời gian qua
đã có những tác động đáng kể đếnmộtsốyếutốthủy văn – thủy
lựchạlưu sơng Hương, do đó cần được nghiên cứu đánh giá định
lượng trong các trườnghợpkhác nhau, đặcbiệtlà khi có thêm cơng
trình hồ Tả Trạch đi vào vận hành và xét đến biến đổi khíhậu.


Bộmơhìnhtốn
HEC-HMSvà
HEC-RAS
đượcthiếtlậpvàứngdụngcholưuvựcsơngHươngđểmơphỏngdịngchảyngà
ytrongnăm, dịngchảy lũvà dịngchảykiệt.Cáckếtquảhiệuchỉnh
vàkiểmđịnhmơhìnhlà khảquan, chấpnhận được để đánhgiásự thay
đổicủa mộtsốyếutố thủy văn – thủy lựchạ lưusông Hương dưới
tácđộng củacác cơngtrìnhthủylợi– thủyđiện và biếnđổikhíhậu.

Chương III
ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA CÁC CƠNG TRÌNH THỦY
LỢI- THỦY ĐIỆN VÀ BĐKH ĐẾN MỘT SỐ YẾU TỐ THỦY
VĂN – THỦY LỰC HẠ LƯU HỆ THỐNG SƠNG HƯƠNG
3.1

KHUNGĐÁNHGIÁVÀCÁCPHƯƠNGÁNVẬNHÀNHHỆ
THỐNGCƠNGTRÌNHĐỂĐÁNHGIÁTÁCĐỘNG
3.1.1 Khung đánh giá tácđộng
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 3.1

Hình 3.1: Khung đánh giá tác động của các cơng trình thủy lợi- thủy
điện và BĐKH đến một số yếu tố TV-TL sông Hương
Luận án nghiên cứu 3 trường hợp (1) Điều kiện tự nhiên, chưa có


cơngtrìnhthủylợi–thủyđiện(thờikỳnền);(2)Có
hồBìnhĐiền(BĐ),
HươngĐiền(HĐ),TảTrạch(TT)vàđậpThảoLong,khơngxétđếnbiếnđổikhí
hậu;(3)Cóhồ
BĐ,HĐ,
TT,
đập
ThảoLongvàcóxétđếnbiếnđổikhíhậuđếnnăm
2030theokịchbảnB2củaBộTN&MT2012.
3.1.2 Cácphươngán vậnhành hệ thống cơngtrìnhđểđánh
giátácđộng
Luận án đề xuất 3 phương án vận hành hệ thống cơng trình

(PA) để đánh giá tác động, gồm: (1) PAI: vận hành dựa vào qui trình
của từng hồ đơn độc; (2) PAII: vận hành phốihợpđiều tiết lũ theo cấp
báo động lũ ởhạlưu;và(3) PAIII: bổ sung dung tích phịng lũhạlưu
cho hồ Bình Điền, Hương Điền.
Các trường hợp tính tốn đánh giá tác động của các cơng
trình và BĐKH đến một số yếu tố TV-TL hạ lưu sơng Hương được
tóm tắt trong bảng 3.1.
Bảng 3.1: Các trường hợp tính tốn
TT
Kí hiệu
Điều kiện tính tốn
1
TH1
Dịng chảy tự nhiên, chưa có cơng trình
Có3hồBìnhĐiền,Hương Điền,TảTrạchvàđập
2
TH2-PAI
Thảo Long vận hành theo qui trình độc lập
3
TH2-PAII Có3hồBĐ, HĐ,TTvàđậpThảoLongvận hành
phối hợp theo mực nước báo động lũ ở hạ lưu
4
TH2-PAIII Có3hồBĐ, HĐ,TTvàđậpThảoLongvận
hànhphốihợp theo mựcnướcbáođộnglũởhạlưu,bổ
sung dung tích phịng lũ cho các hồ chứa
5
TH3-PAI
Có3hồBĐ,HĐ,TTvàđập ThảoLong,vận hành
theoquitrìnhđộclậpvà xét đếnbiếnđổikhíhậu đến
năm2030 theo kịchbản B2

6
TH3-PAII Có3hồBĐ, HĐ,TTvàđậpThảoLongvận
hànhphốihợp theo mực nướcbáođộng lũởhạlưuvà
xét đến BĐKH đến năm 2030 theo kịch bản B2
Cácphươngán vận hành cơng trình đượcviếtthànhcác
mãlệnhđiềukhiểnđưavàocácmơđun
tíchhợp
trongmơhìnhHECRASđểtínhtốnđiều tiết dịng chảyquacáchồchứa.
3.1.3 Lựa chọn năm đạibiểu
Sau khi xem xét tài liệu KT-TV trong thời kỳ nền, luận án chọn


năm 1984lànămnướctrung bìnhđểđánh giádịngchảynăm,dịngchảykiệt;
chọntrậnlũlịchsửnăm
1999vớiđặcđiểmmưalũcựcđoan,mưađồng
bằnglớnhơnmưavùng
núi
và
lũđặcbiệtlớnnăm
1983
cómưavùngnúilớnhơnđồngbằngđểđánhgiátácđộngđếndịngchảylũ.
3.2
TÁC ĐỘNG CỦA CÁC CƠNG TRÌNH TL-TĐ VÀ
BĐKH ĐẾN MỘT SỐ YẾU TỐ THỦY VĂN – THỦY
LỰC HẠ LƯU HỆ THỐNG SƠNGHƯƠNG
3.2.1 Tác động đến dịng chảy ngày trongnăm
Kếtquả mơ phỏng mực nước trung bình ngày trongnămnước
trung bình tại Kim Long trong các trườnghợpcơng trình vận hành
theo phương án I được thể hiện trong hình 3.2, bảng3.2.

Hình 3.2: Quá trình mực nước trung bình ngày trong năm tại Kim Long
Bảng 3.2: Thay đổi mực nước trung bình năm nước trung bình (m)
TH1
TH2-PAI
TH3-PAI
Vị trí
H0
H1
H1-H0
H2
H2-H1
Kim Long
0,04
0,68
+0,64
0,69
+0,01
Phú Ốc
0,42
1,02
+0,60
1,06
+0,04
Khi khơng xét đến BĐKH, mực nước trung bình năm ởhạlưu
sơng Hương trong năm nước trung bình dưới tác động của các cơng
trình có xu hướng tăng,mứctăng khoảng 0,60 m so với khi chưa có
đập Thảo Longvàcác hồ. Khi có xétđến BĐKH, mựcnướchạ lưu
sơngHương tăngkhơngđáng kể sovớitácđộngcủa cáccơng trìnhTLTĐ.Điềuđóchothấy
sự
thay

đổidịngchảyhạlưu
sơng
Hươngchịutácđộngtừhệthống
cơng
trình
TL-TĐlớnhơn
nhiềusovớitácđộng của BĐKH theo kịchbảnnghiêncứu.


Trướckhi
cócác
cơngtrình,mựcnướcvàomùacạndao
độngtheothủytriều,vào mùa lũ mực nướclênxuống độtngột,đỉnhlũ
cao.Saukhicócác
cơngtrình,mựcnướcmùacạnduytrìổnđịnh,
khơngcịndaođộng
theotriều
biển;vàomùa
lũ,đỉnhlũ
hạthấp,thờigianduytrìmực
nướctrênbáo
động2(H≥+2,0m)tại
KimLongtrungbìnhgiảmtừ
4ngàyxuốngcịn2ngàysongthời
gian
duytrìmực nướctrênbáođộng1(H≥+1,0m)trungbìnhtăngtừ9ngàylên4753ngày.
3.2.2 Tác động đến dịng chảylũ
Trường hợp khơng xét đến BĐKH, kết quả tính tốn dịng chảy lũ
hạ lưu sơng Hương theo các phương án trong hình 3.3, 3.4, bảng 3.3, 3.4.

Hình 3.3: Quá trìnhmựcnướcHình 3.4: Q trìnhmựcnước lũ tính
tốn 1999 tại Kim Long lũ tính tốn 1983 tại Kim LongBảng 3.3:
Thay đổimựcnước đỉnh lũ tính tốn năm 1999 ởhạlưu
sơng Hương theo các trường hợp (m)
Vị trí

TH1
TH2- PAI
TH2-PAII
TH2-PAIII
H0
H1 H1-H0
H2
H2-H0
H3
H3-H0
KimLong 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
Phân
tíchsựthayđổimộtsốđặctrưng
lũtính
tốn1999tạiKimLongtrướcvàsaukhicócáchồchứachothấychếđộlũởhạlưuc
ósựthayđổi
đángkể.Khichưacócáchồ,đỉnhlũcao;saukhicócáchồ,đỉnhlũhạthấp,cườngs
uấtlũlêncựcđạigiảmtừ0,54m/giờxuống

cịn
0,24–
0,52m/giờ,cườngsuấtlũlêntrungbìnhgiảmtừ0,2m/giờxuốngcịn0,1–0,15m/
giờtùytheotừngphươngánvậnhành,thời gianduytrìmực nướctrên


báo động 3 (H ≥ +3,5 m) giảm từ 4-8 giờ, lũ ít khốc liệt hơn.
Bảng 3.4: Thay đổi mực nước đỉnh lũ tính tốn năm 1983 ở hạ lưu
sơng Hương theo các trường hợp (m)
TH1
TH2-PAI
TH2-PAII
TH2-PAIII
H0
H1
H1-H0
H2
H2-H0
H3
H3-H0
KimLong 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
Vớilũ 1983kết quảtínhtốnchothấymộtsố đặctrưnglũ tại Kim
Long có sự thay đổi đángkể.Khi chưacócáchồ,cường suất lũlêncực
đại 0,35m/giờ,saukhicó hồ giảm xuống cịn 0,14 – 0,33m/giờ,cường

suất lũlêntrung bình giảm từ 0,09m/giờxuống còn 0,05 –
0,07m/giờtùy theo từng phương án vậnhành,thời gian duy
trìmựcnước trên báođộng3 giảm từ 8 – 9giờ,lũđiềuhịahơn.
Trường hợp có xét đến BĐKH, kết quả tính tốn lũ 1999 tại
hạ lưu theo các phương án vận hành xem hình 3.5, 3.6, bảng 3.5
Vị trí

Hình 3.5: Qtrình mựcnước lũHình 3.6: Qtrìnhmựcnước lũ tính
tốn 1999 tại KimLong,cáctính tốn 1999 tại KimLong,cáchồ vận
hành PAI,xétBĐKH
hồ vận hànhPAII, xétBĐKH
Bảng 3.5: Thay đổimựcnước đỉnh lũ năm 1999 ởhạlưusơng
Hương có xét đến biến đổi khí hậu (m)
Vị trí

TH1
H0

KimLong
Phú Ốc

6,09
4,68

PA I
TH2 TH3 H2-H1
(H1) (H2)
5,81 6,15 + 0,34
4,60 4,71 + 0,11

PA II
TH2 TH3 H4-H3
(H3) (H4)
5,13 5,32 + 0,29
4,48 4,56 + 0,08


Nhưvậy, quacáckếtquảnghiên cứuchothấysựthay đổi chếđộ
dịngchảylũởhạ lưusơngHươngphụ thuộcrấtlớnvào chếđộvận hành
điềutiếtlũcủacác
hồchứaởthượnglưu,đặcbiệtlàhồTảTrạch.Cả
hai
phương án PAII (vận hành phối hợp)vàPAIII (vận hành phốihợp+
tăng dung tích phòng lũ) đều làm giảm mực nước đỉnh lũ năm 1983
tại Kim Long từ 1,2-1,4m,đảm bảo tiêu chuẩn giảm lũ chínhvụnăm
1983 cho thành phốHuế.
Trongcác
trườnghợpnghiêncứu,tácđộngcủaBĐKHđếnnăm2030theocácphươngánv
ậnhànhhồchứatớisựthayđổimựcnướcđỉnhlũởhạlưulàkhơngđángkểsovớit
ácđộngdocáchồchứagâyra.
3.2.3 Tác động đến dịng chảykiệt
Cáckết quảtính tốnmựcnướcdịngchảykiệt(thángI-VIII) năm
nướctrung bình theophương ánvận hànhđộclậpở bảng 3.6.
Bảng 3.6: Thay đổi mực nước mùa cạn năm nước trung bình (m)
TH1
TH2-PAI
TH3-PAI
H1
H2
H2-H1

H3
H3-H2
Vị trí
Kim Long
-0,11
0,52
+0,63
0,52
0,00
Phú Ốc
0,17
0,74
+0,57
0,75
+0,01
Kếtquả tính tốn cho thấy vào mùa cạn vai trò của đập Thảo
Long và các hồ chứa là rấtlớn,chúng làm tăngmựcnước trung bình
mùa cạn ởhạlưu lên tới trên dưới 0,60m. Trường hợp có xétđếnbiến
đổi khí hậu đến năm 2030,kếtquả tính tốn cho thấymựcnước trung
bìnhmùacạn tại Kim Long, Phú Ốc hầunhưkhơngđổi.
Tại KimLong,saukhicó các cơngtrình, mựcnước trên +0,4 m
duy trìsuốt mùacạn,mựcnướctrungbìnhmùa cạnđạt caotrình
+0,52m,đảmbảocungcấpnguồnnướctướitựchảychovùngđồng
bằng sơng Hương, đủ khả năng chuyển nước cho vùng Phú Lộc.
3.2.4 Tác động đến vấn đề bùn cát hạlưu
Kếtquả tính tốn cho thấy mực nước tại trạm Bình Điền
giảm đáng kểsovới cùng cấp lưu lượng. Cùngmộttrị số lưu lượng,
mực nước đãhạthấp trung bình 40 cmsovới khi chưa có hồ. Do chỉ có
sốliệukhảo sát 1 năm sau khihồBình Điền đi vào vận hành nên chưa
phản ánh đầy đủ và chính xác ngun nhânhạthấpmựcnước

tạit rạ m Bì nh Đi ền, n h ư n g s ơ bộc h o t h ấ y h ồ B ì n h Đ i ề n đã c ó t á c


động nhất định đến sự thay đổi bùn cát ở hạ lưu, là một trong những
nguyên nhân làm xói lở lịng sơng, làm cho các quan hệ thủy văn thủy lực biến đổi. Khi có thêm hồ Tả Trạch vận hành, diễn biến dịng
chảy bùn cát ở hạ lưu sơng Hương có thể cịn nhiều thay đổi.
3.3
KẾT LUẬN CHƯƠNGIII
Bằngcáchtiếpcậntổng
hợp
vàsửdụng
cácmơ
hìnhtốnthủyvănthủy lựcHEC-HMSvàHEC-RAS,luậnánđãbướcđầuđịnh
lượngđượcmộtsốtácđộngchínhcủacáccơngtrình
thủylợi–
thủyđiệnvàbiếnđổikhíhậuđếnmộtsốyếutốthủyvăn–thủy lựchạlưu hệ
thống sơngHương.Kếtquảchothấy tácđộngcủacáccơng trìnhTL-TĐ
trênhệthốngsơngHươngđếnmộtsốyếutốTV-TL hạ lưu làrấtđáng kể,cần
đặcbiệtlưđến(i)-quy
trìnhvậnhànhcủahồBìnhĐiềnvà
HươngĐiềntrongmùalũ;
và(ii)-vaitrịchủđạotronggiảm
lũcủaphầndungtíchphịnglũ,điểnhìnhlàhồTảTrạch
vàvaitrịngănảnhhưởng triềucủa đập ThảoLong.TácđộngcủaBĐKHtheo
kịchbảnB2 đếnnăm2030 tớidịngchảynăm, dịngchảykiệtởhạ lưu là
khơngđángkể
sovới
tácđộngcủacơngtrìnhTL-TĐ.
Đốivớidịngchảylũ,trongtrườnghợpmưalũcựcđoan(lũnăm1999)tácđộngc
ủaBĐKHtrởnênrõrànghơn.

Chương IV
ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ĐỊNH HƯỚNG GIẢM THIỂU TÁC
ĐỘNG TIÊU CỰC VÀ TĂNG HIỆU QUẢ CÁC CƠNG
TRÌNH THỦY LỢI - THỦY ĐIỆN
4.1
MỤC TIÊU VÀ CƠ SỞ ĐỀ XUẤT GIẢIPHÁP
4.1.1 Mụctiêu giảipháp
- Giảm nhẹ các tác động bất lợi của các cơng trình thủy lợi - thủy
điện đến vùnghạlưu trong mùa lũ vàmùacạn nhằm phát triển
kinhtế- xã hộivàbảo vệ môitrường;
- Nâng cao hiệu quả của các cơng trình thủy lợi - thủy điện trên
lưu vực nhằm giảiquyếtcácmâuthuẫngiữanăng lượng và phịng
chống lũ, an tồnvàgiảm nhẹ thiệt hại cho vùnghạlưu.
4.1.2 Cơ sở khoa học vàthựctiễn đề xuất giảipháp
- Điều kiện đặc thù tự nhiên vùnghạlưu;
- Vai trị của các cơng trình thủy lợi – thủyđiện;

-

ucầu phát triển bền vững và bảo vệ môi trường lưuvực.