giải pháp kỹ thuật nâng cao đập đất do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và như cầu sử dụng nước
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.77 MB, 109 trang )
i
LỜI CẢM ƠN
Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành Xây dựng công trình thủy với đề tài
“Giải pháp kỹ thuật nâng cao đập đất để tăng dung tích hiệu quả do ảnh
hưởng của biến đổi khí hậu và nhu cầu dùng nước” được hoàn thành với sự giúp
đỡ tận tình của Quý thầy cô giáo trong Khoa Công trình, Khoa Sau đại học, bộ môn
Thủy công, cán bộ trường Đại học Thủy lợi, cùng các đồng nghiệp, gia đình và bạn
bè.
Xin chân thành cảm ơn Quý cơ quan, Quý thầy cô, đồng nghiệp, gia đình và bạn
bè đã luôn động viên khích lệ, tạo nhiều thuận lợi cho học viên trong suốt quá trình
học tập và thực hiện luận văn tốt nghiệp này.
Đặc biệt tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy giáo – PGS.TS
Nguyễn Phương Mậu đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn, tạo điều kiện để học viên
vượt qua các trở ngại và hoàn thành luận văn.
Tuy đã có những cố gắng nhất định, nhưng do thời gian và trình độ có hạn, luận
văn này sẽ không tránh khỏi những sai sót. Kính mong Quý thầy cô, Quý đồng
nghiệp và bạn bè góp ý xây dựng để học viên hoàn thiện đề tài.
Xin chân thành cảm ơn !
Hà nội, ngày 28 tháng 5 năm 2015
Tác giả
Trương Thế Quang
ii
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các nội dung và kết
quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực, chưa từng được người nào công bố
trong bất kỳ công trình nào khác.
TÁC GIẢ
Trương Thế Quang
iii
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU.................................................................................................................1
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
1
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
1
3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
1
4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ HỒ CHỨA NƯỚC.............................................3
I.1. TỔNG QUAN VỀ HỒ CHỨA NƯỚC
3
I.1.1. Đặc điểm của hồ chứa nước.....................................................................3
I.1.2. Ý nghĩa tài nguyên nước với quá trình phát triển kinh tế xã hội..............6
I.2. BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ NHỮNG TÁC ĐỘNG ĐẾN TÀI NGUYÊN
NƯỚC
7
I.2.1. Khái niệm về biến đổi khí hậu..................................................................7
I.2.2. Nội dung về kịch bản biến đổi khí hậu.....................................................8
I.2.3. Tác động của biến đổi khí hậu đến hồ chứa nước..................................12
I.2.4. Lựa chọn kịch bản biến đổi khí hậu.......................................................14
I.3. THỰC TRẠNG LÀM VIỆC CÁC HỒ CHỨA NƯỚC Ở VIỆT NAM
15
I.3.1. Thay đổi nhiệm vụ hồ chứa do dịch chuyển cơ cấu kinh tế....................16
I.3.2. Thay đổi nhiệm vụ do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu..........................16
I.3.3. Thay đổi nhiệm vụ do tăng nhu cầu dùng nước......................................17
I.4. KẾT LUẬN.
17
CHƯƠNG II. PHÂN TÍCH, TÍNH TOÁN CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO
ĐỈNH ĐẬP.............................................................................................................18
II.1. GIẢI PHÁP NÂNG CAO DUNG TÍCH HỮU ÍCH HỒ CHỨA NƯỚC
18
II.1.1. Nguyên tắc tính toán dung tích hữu ích theo yêu cầu nhiệm vụ mới.....18
II.1.2. Giải pháp nâng cao dung tích hữu ích hồ chứa nước...........................18
II.2. ẢNH HƯỞNG CỦA VIỆC NÂNG CAO TRÌNH ĐỈNH ĐẬP
28
II.3. TÍNH TOÁN THẤM ĐỐI VỚI ĐẬP ĐẤT
29
II.3.1. Mục đích tính toán thấm.......................................................................29
iv
II.3.2. Các phương pháp tính thấm..................................................................29
II.3.3. Phương pháp giải bài toán bằng phần tử hữu hạn...............................31
II.4. TÍNH ỔN ĐỊNH MÁI ĐẬP ĐẤT
39
II.4.1. Mục đích tính toán ổn định mái............................................................39
II.4.2. Các phương pháp tính toán ổn định mái...............................................39
II.4.3. Tính toán ổn định mái theo phương pháp cân bằng giới hạn................40
II.5. ỨNG DỤNG PHẦN MỀM GEO-SLOP
44
II.5.1. Giới thiệu về phần mềm Geo - Slope.....................................................44
II.5.2. Cơ sở lý thuyết của phần mềm SEEP/W................................................45
II.5.3. Cơ sở lý thuyết của phần mềm SLOPE/W.............................................48
II.5.4. Ghép đôi SEEP/W – SLOPE/W.............................................................50
II.6. KẾT LUẬN.
51
CHƯƠNG III. ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀO TÍNH TOÁN
NÂNG CẤP HỒ CHỨA NƯỚC SUỐI DẦU.......................................................53
III.1. GIỚI THIỆU VỀ HỒ CHỨA NƯỚC SUỐI DẦU
53
III.1.1. Vị trí địa lý...........................................................................................53
III.1.2. Điều kiện địa hình...............................................................................54
III.1.3. Quy mô nhiệm vụ và các thông số kỹ thuật chủ yếu.............................55
III.2. TÍNH TOÁN DUNG TÍCH HỮU ÍCH
56
III.2.1. Tính toán lượng nước yêu cầu.............................................................57
III.2.2. Tính toán dòng chảy đến hồ chứa........................................................65
III.2.3. Tính toán dung tích hữu ích hồ chứa...................................................67
III.3. TÍNH CAO TRÌNH ĐỈNH ĐẬP
71
III.3.1. Tính điều tiết lũ....................................................................................72
III.3.2. Tính cao trình đỉnh đập.......................................................................78
III.4. THIẾT KẾ NÂNG CAO ĐẬP ĐẤT
84
III.4.1. Đập đất hiện trạng...............................................................................85
III.4.2. Giải pháp nâng cao đập đất................................................................86
III.5. TÍNH TOÁN THẤM VÀ ỔN ĐỊNH ĐẬP ĐẤT.
87
v
III.5.1. Tài liệu dùng cho tính toán..................................................................87
III.5.2. Kết quả tính toán.................................................................................91
III.6. KẾT LUẬN
92
vi
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
HÌNH I-1. BIỂU ĐỒ PHÂN BỐ HỒ CHỨA NƯỚC TRÊN TOÀN QUỐC.......4
HÌNH I-2. HIỆN TƯỢNG HIỆU ỨNG NHÀ KÍNH............................................8
HÌNH I-3. PHÂN VÙNG NHIỆT ĐỘ TRUNG BÌNH TĂNG TRONG 50 NĂM
QUA.......................................................................................................................... 9
HÌNH I-4. PHÂN VÙNG THAY ĐỔI LƯỢNG MƯA TRONG 50 NĂM QUA
................................................................................................................................. 11
HÌNH I-5. TỔNG HỢP SỰ BIẾN ĐỔI DÒNG CHẢY TRUNG BÌNH NĂM
CÁC MÙA TẠI MỘT SỐ TRẠM THỦY VĂN VÀO GIỮA THẾ KỶ 21 [4]. .14
HÌNH II-6. NÂNG CAO CAO ĐỘ NGƯỠNG TRÀN ĐỐI VỚI TRÀN TỰ DO
................................................................................................................................. 19
HÌNH II-7. GIỮ NGUYÊN NGƯỠNG TRÀN, TĂNG CHIỀU CAO CỬA VAN
................................................................................................................................. 19
HÌNH II-8. NÂNG CAO NGƯỠNG TRÀN, GIỮ NGUYÊN CHIỀU CAO
CỬA VAN..............................................................................................................20
HÌNH II-9 NGƯỠNG TRÀN KIỂU PHÍM PIANO (CÔNG TRÌNH ĐẬP
DÂNG VĂN PHONG)...........................................................................................20
HÌNH II-10. NGƯỠNG TRÀN KIỂU ZIC – ZẮC (CÔNG TRÌNH THỦY LỢI
PHƯỚC HÒA )......................................................................................................21
HÌNH II-11. NGƯỠNG TRÀN KIỂU MÁNG BÊN (CÔNG TRÌNH THỦY
LỢI ĐA MY ).........................................................................................................21
HÌNH II-12. ĐẮP ÁP TRÚC MÁI THƯỢNG LƯU ĐẬP..................................23
HÌNH II-13. ĐẮP ÁP TRÚC MÁI CHO CẢ MÁI THƯỢNG VÀ HẠ LƯU
ĐẬP......................................................................................................................... 24
HÌNH II-14. ĐẮP ÁP TRÚC MÁI HẠ LƯU ĐẬP..............................................24
HÌNH II-15. XÂY DỰNG TƯỜNG CHẮN SÓNG.............................................25
vii
HÌNH II-16. XÂY DỰNG ĐẬP ĐẤT MỚI VỀ PHÍA HẠ LƯU ĐẬP ĐẤT CŨ
................................................................................................................................. 25
HÌNH II-17. CHỐNG THẤM BẰNG TƯỜNG HÀO BENTONITE................26
HÌNH II-18. CHỐNG THẤM BẰNG KHOAN PHỤT VỮA XI MĂNG..........27
HÌNH II-19. SƠ ĐỒ CHỐNG THẤM BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT...............28
HÌNH II-20. MINH HỌA MẶT HÀM XẤP XỈ H CỦA PHẦN TỬ..................32
HÌNH II-21. SƠ ĐỒ THẤM QUA ĐẬP...............................................................34
HÌNH II-22. SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH MÁI DỐC THEO PHƯƠNG
PHÁP MẶT TRƯỢT.............................................................................................40
HÌNH III-23. BẢN ĐỒ VỊ TRÍ VÙNG DỰ ÁN HỒ CHỨA NƯỚC SUỐI DẦU
................................................................................................................................. 53
HÌNH III-24. BẢN ĐỒ LƯU VỰC HỒ CHỨA NƯỚC SUỐI DẦU..................54
HÌNH III-25. HÌNH ẢNH HỒ SUỐI DẦU CHỤP TRÊN GOOGLE EARTH 55
HÌNH III-26. BIỂU ĐỒ SO SÁNH NHU CẦU DÙNG NƯỚC CHO CÁC
KỊCH BẢN (TR.M3).............................................................................................65
HÌNH III-27. BIỂU ĐỒ SO SÁNH DUNG TÍCH CHO CÁC KỊCH BẢN.......70
HÌNH III-28. ĐƯỜNG QUÁ TRÌNH LŨ ĐẾN...................................................77
HÌNH III-29. BIỂU ĐỒ SO SÁNH CAO TRÌNH ĐỈNH ĐẬP CHO CÁC KỊCH
BẢN........................................................................................................................ 84
HÌNH III-30. MẶT CẮT ĐẬP ĐẤT HIỆN TRẠNG..........................................85
HÌNH III-31. MẶT CẮT ĐẬP ĐẤT THIẾT KẾ NÂNG CAO..........................87
HÌNH III-32. MẶT CẮT VAI PHẢI ĐẬP (H74)................................................88
HÌNH III-33. MẶT CẮT LÒNG SÔNG (C78)....................................................89
HÌNH III-34. MẶT CẮT VAI TRÁI ĐẬP (C104)..............................................89
HÌNH III-35. MẶT CẮT VAI PHẢI ĐẬP HIỆN TRẠNG (H74)......................89
HÌNH III-36. MẶT CẮT VAI PHẢI ĐẬP THIẾT KẾ NÂNG CAO (H74)......90
viii
HÌNH III-37. MẶT CẮT LÒNG SÔNG ĐẬP HIỆN TRẠNG (C78)................90
HÌNH III-38. MẶT CẮT LÒNG SÔNG ĐẬP THIẾT KẾ NÂNG CAO (C78) 90
HÌNH III-39. MẶT CẮT VAI TRÁI ĐẬP HIỆN TRẠNG (C104)....................91
HÌNH III-40. MẶT CẮT VAI TRÁI ĐẬP THIẾT KẾ NÂNG CAO (C104)....91
ix
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
BẢNG I-1. THỐNG KÊ MỘT SỐ ĐẬP ĐẤT, ĐẤT VÀ ĐÁ LỚN Ở VIỆT
NAM......................................................................................................................... 4
BẢNG III-2 CÁC THÔNG SỐ HỒ CHỨA NƯỚC SUỐI DẦU........................56
BẢNG III-3. THAY ĐỔI NHIỆT ĐỘ VÀ LƯỢNG MƯA ĐẾN NĂM 2050 DO
ẢNH HƯỞNG BĐKH...........................................................................................57
BẢNG III-4. DIỆN TÍCH, CƠ CẤU, THỜI VỤ CÁC LOẠI CÂY TRỒNG....58
BẢNG III-5. CÁC ĐẶC TRƯNG KHÍ HẬU TRONG KHU TƯỚI..................58
BẢNG III-6. CÁC ĐẶC TRƯNG KHÍ HẬU TRONG KHU TƯỚI DO ẢNH
HƯỞNG BĐKH.....................................................................................................58
BẢNG III-7. PHÂN PHỐI MƯA NĂM THIẾT KẾ...........................................59
BẢNG III-8. TỔNG HỢP LƯỢNG NƯỚC YÊU CẦU TƯỚI (TR.M3)...........61
BẢNG III-9. BẢNG TỔNG HỢP LƯỢNG NƯỚC YÊU CẦU CÔNG NGHIỆP
(TR.M3).................................................................................................................. 62
BẢNG III-10. TỔNG HỢP LƯỢNG NƯỚC YÊU CẦU SINH HOẠT (TR.M3)
................................................................................................................................. 62
BẢNG III-11. BẢNG TỔNG HỢP NHU CẦU CẤP NƯỚC MÔI TRƯỜNG
(TR.M3).................................................................................................................. 62
BẢNG III-12. BẢNG TỔNG HỢP NHU CẦU DÙNG NƯỚC HIỆN TẠI
(TR.M3).................................................................................................................. 63
BẢNG III-13. BẢNG TỔNG HỢP NHU CẦU DÙNG NƯỚC KỊCH BẢN
BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU B2 (TR.M3).......................................................................63
BẢNG III-14. LƯỢNG NƯỚC ĐẾN ĐẬP DÂNG HỘI XƯƠNG(TR.M3).......63
BẢNG III-15. BẢNG TỔNG HỢP LƯỢNG NƯỚC YÊU CẦU TẠI ĐẦU MỐI
KỊCH BẢN HIỆN TẠI (TR.M3)..........................................................................64
BẢNG III-16. BẢNG TỔNG HỢP LƯỢNG NƯỚC YÊU CẦU TẠI ĐẦU MỐI
KỊCH BẢN BĐKH (TR.M3).................................................................................64
x
BẢNG III-17. BẢNG TỔNG HỢP NHU CẦU DÙNG NƯỚC CHO CÁC
KỊCH BẢN NÂNG CẤP HỒ................................................................................64
BẢNG III-18. QUÁ TRÌNH NƯỚC ĐẾN BÌNH QUÂN THÁNG HỒ CHỨA
NƯỚC SUỐI DẦU XÉT TỚI ẢNH HƯỞNG CỦA BĐKH...............................67
BẢNG III-19. TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NƯỚC KỊCH BẢN HIỆN TẠI.......68
BẢNG III-20. TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NƯỚC KỊCH BẢN BIẾN ĐỔI KHÍ
HẬU........................................................................................................................68
BẢNG III-21. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN DUNG TÍCH HỮU ÍCH HỒ SUỐI
DẦU........................................................................................................................70
BẢNG III-22. CÁC THÔNG SỐ CÔNG TRÌNH DÙNG TÍNH TOÁN ĐIỀU
TIẾT LŨ.................................................................................................................73
BẢNG III-23. LƯỢNG MƯA 1 NGÀY LỚN NHẤT LƯU VỰC SUỐI DẦU. .74
BẢNG III-24. LƯU LƯỢNG ĐỈNH LŨ LỚN NHẤT HỒ SUỐI DẦU.............75
BẢNG III-25. ĐƯỜNG QUÁ TRÌNH LŨ THEO ĐIỀU KIỆN HIỆN TẠI......75
BẢNG III-26. ĐƯỜNG QUÁ TRÌNH LŨ THIẾT KẾ THEO KỊCH BẢN
BĐKH.....................................................................................................................76
BẢNG III-27. TỔNG HỢP KẾT QUẢ TÍNH ĐIỀU TIẾT LŨ CHO CÁC
KỊCH BẢN.............................................................................................................77
BẢNG III-28. TÍNH TOÁN CAO TRÌNH ĐỈNH ĐẬP THEO HIỆN TẠI-PA
BTR=3X8M............................................................................................................80
BẢNG III-29. TÍNH TOÁN CAO TRÌNH ĐỈNH ĐẬP THEO KỊCH BẢN
BĐKH-PA BTR=3X8M.........................................................................................81
BẢNG III-30. TÍNH TOÁN CAO TRÌNH ĐỈNH ĐẬP THEO HIỆN TẠI-PA
BTR=4X8M............................................................................................................82
BẢNG III-31. TÍNH TOÁN CAO TRÌNH ĐỈNH ĐẬP THEO KỊCH BẢN
BĐKH-PA BTR=4X8M.........................................................................................83
xi
BẢNG III-32. CAO TRÌNH ĐỈNH ĐẬP CHO CÁC KỊCH BẢN NÂNG CẤP
HỒ........................................................................................................................... 83
BẢNG III-33. CÁC THÔNG SỐ ĐẬP ĐẤT HỒ SUỐI DẦU............................85
BẢNG III-34. TRƯỜNG HỢP TÍNH TOÁN THẤM VÀ ỔN ĐỊNH ĐẬP.......87
BẢNG III-35. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN KIỂM TRA ỔN ĐỊNH ĐẬP HỒ SUỐI
DẦU........................................................................................................................91
1
MỞ ĐẦU
1.
TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Hồ chứa nước có tầm quan trọng đặc biệt lớn đối với công tác phòng chống lũ lụt,
chống hạn hán đảm bảo cấp nước tưới cho sản xuất nông nghiệp và các hoạt động của
con người. Về mùa mưa hồ chứa góp phần cắt lũ và làm chậm lũ, nước được tích lại
trong lòng hồ để cung cấp nước tưới, nước sinh hoạt, giữ gìn môi trường sinh thái về
mùa kiệt. Tác dụng của hồ chứa nước là rất lớn, tuy nhiên do ảnh hưởng của biến đổi
khí hậu làm cho chế độ dòng chảy thay đổi, mưa lớn tập trung vào mùa mưa làm gia
tăng lũ lụt nhưng lại giảm về mùa khô gây ra hạn hán kéo dài dẫn đến các hồ chứa nước
không còn đảm bảo được mục tiêu như thiết kế ban đầu. Mặt khác, cùng với việc phát
triển của xã hội thì nhu cầu dùng nước tăng lên, mức đảm bảo tưới tăng lên trong khi
dung tích hồ chứa vẫn không tăng. Điều đó đặt ra yêu cầu phải nâng cấp hồ chứa để
tăng dung tích hữu ích các hồ nhằm đảm bảo nhu cầu cấp nước.
Đập đất là một hạng mục của được xây dựng rất phổ biến do có nhiều ưu điểm nổi
trội như: Có thể xây dựng trên nhiều loại nền, dễ thích ứng với độ lún của nền, ít bị nứt
nẻ gây phá hoại đập, dễ sửa chữa tôn cao...
Vì vậy đề tài “Giải pháp kỹ thuật nâng cao đập đất để tăng dung tích hiệu quả do
ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và nhu cầu dùng nước“ là hết sức cần thiết có ý
nghĩa thực tiễn cao.
2.
MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
+ Phân tích các ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và nhu cầu dùng nước dẫn đến
nhiệm vụ cần tăng dung tích hiệu quả của hồ chứa nước.
+ Nghiên cứu các phương án nâng cao dung tích hiệu quả của hồ chứa.
+ Nghiên cứu các tác động và đánh giá ổn định công trình khi nâng cao đập đất.
+ Đánh giá tính khả thi của phương án nâng cao trình đỉnh đập để tăng dung tích
hiệu quả của hồ chứa nước Suối Dầu tỉnh Khánh Hòa.
3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
+ Nghiên cứu ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến các thông số dùng trong tính toán
xác định quy mô nhiệm vụ của hồ chứa nước như thay đổi lượng mưa, nhiệt độ, độ ẩm,
2
bốc hơi ảnh hưởng đến nhu cầu dùng nước, lượng nước đến bình quân tháng, đường
quá trình lũ...
+ Chỉ nghiên cứu giải pháp nâng cao đập đất để tăng dung tích hữu ích của hồ chứa,
không xét đến biện pháp cải tạo tràn xả lũ và các hạng mục công trình liên quan khác.
4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
+ Sử dụng các phương pháp tổng hợp, thống kê các tài liệu lý thuyết, thực nghiệm,
thực tế ứng dụng vào nâng cấp hồ chứa.
+ Sử dụng các phần mềm tính toán thấm, ổn định để đánh giá ổn định của đập đất
sau khi nâng cao.
+ Áp dụng tính toán cụ thể cho việc nâng cấp hồ chứa nước Suối Dầu tỉnh Khánh
Hòa
+ So sánh kết quả và đưa ra đánh giá về tính thực tiễn.
3
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ HỒ CHỨA NƯỚC
I.1. TỔNG QUAN VỀ HỒ CHỨA NƯỚC
I.1.1. Đặc điểm của hồ chứa nước
Trên thế giới cũng như ở Việt Nam, đập đất là công trình ngăn nước được sử dụng
rất phổ biến. Do có nhiều ưu điểm là sử dụng vật liệu địa phương, rẻ tiền, thi công đơn
giản, kết cấu tương đối bền chắc và thi công được trên nhiều loại nền địa chất khác
nhau. Nhờ việc sử dụng các thành quả ngày càng hoàn thiện của các ngành địa kỹ thuật,
lý thuyết thấm, nghiên cứu ứng suất biến dạng công trình và biện pháp thi công cơ giới
nên hình thức kết cấu đập vừa hợp lý, vừa kinh tế.
Việt Nam là một trong những nước có nhiều kinh nghiệm trong thiết kế và thi công
hồ chứa. Theo điều tra của dự án UNDP VIE 97/2002 ở Việt Nam có khoảng 10.000 hồ
chứa lớn nhỏ trong đó có gần 500 hồ chứa có đập lớn, đứng vào hàng thứ 16 trong các
nước có số liệu thống kê của Hội đập cao thế giới. Theo thống kê của Bộ NN&PTNT
năm 2002 cả nước ta đã có 1967 hồ (dung tích mỗi hồ trên 2.105 m3). Trong đó có 10
hồ thủy điện có tổng dung tích 19 tỷ m3 còn lại là 1957 hồ thủy nông với dung tích
5,842 tỷ m3 [7].
Các hồ chứa phân bố không đều trên phạm vi toàn quốc. Trong số 61 tỉnh thành
nước ta có 41 tỉnh thành có hồ chứa nước tập trung chủ yếu ở các tỉnh miền Bắc và
miền Trung (xem hình I-1). Các hồ xây dựng không đều trong từng thời kỳ phát triển
của đất nước. Tính từ năm 1960 trở về trước khu vực miền Bắc và miền Trung xây
dựng khoảng 6%. Từ năm 1960 đến năm 1975 xây dựng được khoảng 44%. Từ năm
1975 đến nay xây dựng khoảng 50%.
Trong những năm gần đây bằng nguồn vốn vay ADB, AFD, WB, vốn trái phiếu
Chính phủ hàng loạt các hồ chứa lớn do ngành NN&PTNT quản lý đã và đang được
xây dựng ở Miền Bắc, miền Trung và Tây Nguyên: hồ Đầm Hà Động (Quảng Ninh);
hồ Cửa Đạt (Thanh Hóa); hồ Tả Trạch (Thừa Thiên Huế); hồ Nước Trong (Quảng
Ngãi); hồ Định Bình (Bình Định); hồ Hoa Sơn (Khánh Hòa); hồ Tân Giang, hồ Sông
Sắt (Ninh Thuận); hồ Lòng Sông (Bình Thuận)... và rất nhiều các hồ chứa khác đang
4
trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật: Tà Rục, Sông Chò (Khánh Hòa); Mỹ Lâm (Phú
Yên)...
Hình I-1. Biểu đồ phân bố hồ chứa nước trên toàn quốc
Ở nước ta đập vật liệu địa phương đóng vai trò chủ yếu. Đập vật liệu địa phương
tương đối đa dạng. Đập đất được đắp bằng các loại đất: Đất pha tàn tích sườn đồi, đất
Bazan, đất ven biển miền Trung. Phần lớn các đập ở miền Bắc và miền Trung được xây
dựng theo hình thức bằng vật liệu địa phương đồng chất hoặc không đồng chất. Đập
không đồng chất thường xây dựng khối chống thấm (tường tâm, tường nghiêng, chân
khay) bằng vật liệu có hệ số thấm nhỏ như đất sét, bê tông, màng chống thấm HPDE
hoặc tường hào Bentonite. Ngoài ra đối với vùng Tây Nguyên và Nam Trung Bộ, đất
đắp đập thường có tính trương nở nên thường sử dụng các hình thức đập nhiều khối có
bố trí thiết bị thoát nước kiểu ống khói.
Bảng I-1. Thống kê một số đập đất, đất và đá lớn ở Việt Nam
TT
Tên hồ
Tỉnh
Loại Đập
Hmax (m)
Năm hoàn thành
1
Suối Hai
Hà Tây
Đất
29,00
1964
2
Đa Nhim
Lâm Đồng
Đất
38,00
1963
3
Suối Hai
Hà Tây
Đất
29,00
1964
4
Thượng Tuy
Hà Tĩnh
Đất
25,00
1964
5
Thác Bà
Yên Bái
Đá
45,00
1964(XD)
6
Cẩm Ly
Quảng Bình
Đất
30,00
1965
5
TT
Tên hồ
Tỉnh
Loại Đập
Hmax (m)
Năm hoàn thành
7
Tà Keo
Lạng Sơn
Đất
35,00
1972
8
Cấm Sơn
Bắc Giang
Đất
41,50
1974
9
Vực Trống
Hà Tĩnh
Đất
22,80
1974
10
Đồng Mô
Hà Tây
Đất
21,00
1974
11
Tiên Lang
Quảng Bình
Đất
32,30
1978
12
Pa Khoang
Lai Châu
Đất
26,00
1978
13
Hòa Bình
Hòa Bình
Đất và đá
128,00
1978(XD)
14
Yên Mỹ
Thanh Hoá
Đất
25,00
1980
15
Yên Lập
Quảng Ninh
Đất và đá
40,00
1980
16
Vĩnh Trinh
Quảng Nam
Đất
23,00
1980
17
Núi Một
Bình Định
Đất
32,50
1980
18
Liệt Sơn
Quảng Ngãi
Đất
29,00
1981
19
Phú Ninh
Quảng Nam
Đất
40,00
1982
20
Núi Cốc
Thái Nguyên
Đất
27,00
1982
21
Xạ Hương
Vĩnh Phúc
Đất
42,00
1982
22
Sông Mực
Thanh Hoá
Đất
33,40
1983
23
Quất Động
Quảng Ninh
Đất
22,60
1983
24
Xạ Hương
Vĩnh Phúc
Đất
41,00
1984
25
Hoà Trung
Đà Nẵng
Đất
26,00
1984
26
Hội Sơn
Bình Định
Đất
29,00
1985
27
Dầu Tiếng
Tây Ninh
Đất
28,00
1985
28
Biển Hồ
Gia Lai
Đất
21,00
1985
29
Núi Một
Bình Định
Đất
30,00
1986
30
Vực Tròn
Quảng Bình
Đất
29,00
1986
31
Tuyền Lâm
Lâm Đồng
Đất
32,00
1987
32
Đá Bàn
Khánh Hoà
Đất
42,50
1988
33
Kẻ Gỗ
Hà Tĩnh
Đất
37,40
1988
34
Khe Tân
Quảng Nam
Đất
22,40
1989
35
Kinh Môn
Quảng Trị
Đất
21,00
1989
36
Khe Chè
Quảng Ninh
Đất
25,20
1990
37
Phú Xuân
Phú Yên
Đất
23,70
1996
6
TT
Tên hồ
Tỉnh
Loại Đập
Hmax (m)
Năm hoàn thành
38
Sông Rác
Hà Tĩnh
Đất
26,80
1996
39
Thuận Ninh
Bình Định
Đất
29,20
1996
40
Đồng Nghệ
Đà Nẵng
Đất
25,00
1996
41
Sông Quao
Bình Thuận
Đất
40,00
1997
42
Gò miếu
Thái nguyên
Đất
30,00
1999
43
Cà Giây
Ninh thuận
Đất
35,40
1999
44
Ayun Hạ
Gia Lai
Đất
36,00
1999
45
Sông Hinh
Phú Yên
Đất
50,00
2000
46
Easoupe thượng
Đăk Lắc
Đất
27,00
2005
47
Cam Ranh
Khánh Hòa
Đất
23,00
1998
48
Suối Dầu
Khánh Hòa
Đất
27,00
2004
49
Suối Hành
Khánh Hòa
Đất
24,00
1986
50
Sông Sắt
Ninh thuận
Đất
29,00
2007
51
Sông Sào
Nghệ An
Đất
30,00
2009
52
Hà Động
Quảng Ninh
Đất
30,00
2010
53
Cửa Đạt
Thanh Hóa
Đá đổ
118,5
2010
54
Tả Trạch
T.T. Huế
Đất
56,00
Đang xây dựng
55
Hoa Sơn
Khánh Hòa
Đất
29,00
2011
56
Iamơ
Đăk Lăk
Đất
32,00
Đang xây dựng
I.1.2. Ý nghĩa tài nguyên nước với quá trình phát triển kinh tế xã hội
Tài nguyên nước có ý nghĩa vô cùng quan trọng trong quá trình hình thành và phát
triển của loài người. Nước góp phần thành tạo bề mặt trái đất, hình thành thổ nhưỡng,
thảm thực vật, tạo thời tiết, điều hoà khí hậu, phân phối lại nhiệt độ và độ ẩm... Ngoài
ra nước cũng là tác nhân của những thảm họa khi quá nhiều nước gây nên lũ lụt hay
thiếu hụt nước gây nên tình trạng hạn hán.
Hồ chứa nước có tầm quan trọng đặc biệt lớn đối với quá trình điều tiết nguồn nước,
phát huy những tác dụng to lớn của nguồn nước và giảm thiểu tác hại xấu. Về mùa mưa
hồ chứa nước góp phần cắt lũ, chậm lũ cho vùng hạ du. Ngược lại về mùa kiệt cấp nước
7
đáp ứng yêu cầu tưới, cấp nước công nghiệp, sinh hoạt, giao thông thủy, đẩy mặn giữ
gìn môi trường sinh thái.
Những lợi ích kinh tế mà hồ chứa nước mang lại là rất lớn, khẳng định được vai trò
quan trọng trong đảm bảo an toàn cuộc sống của người dân và hoạt động sản xuất. Tuy
nhiên ở nước ta hầu hết các hồ chứa nước xây dựng đã khá lâu nên không còn đảm bảo
yêu cầu theo thiết kế ban đầu, không đáp ứng được quá trình phát triển kinh tế xã hội.
Một mặt do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu làm ảnh hưởng bất lợi lượng nước đến hồ,
nhiệt độ tăng cao làm quá trình bốc hơi tăng nhanh, nhu cầu sử dụng nước cho các
ngành không ngừng tăng lên so với thiết kế ban đầu. Mặt khác mức đảm bảo tưới tăng
lên P=85% so với mức P=75% theo tiêu chuẩn cũ [1]. Vì vậy yêu cầu đặt ra cần phải
nghiên cứu, tính toán những hồ chứa có khả năng nâng dung tích hữu ích để đảm bảo
phục vụ theo yêu cầu nhiệm vụ mới.
I.2. BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ NHỮNG TÁC ĐỘNG ĐẾN TÀI NGUYÊN NƯỚC
I.2.1. Khái niệm về biến đổi khí hậu.
Biến đổi khí hậu Trái Đất là sự thay đổi của hệ thống khí hậu gồm khí quyển, thuỷ
quyển, sinh quyển, thạch quyển hiện tại và trong tương lai bởi các nguyên nhân tự
nhiên và nhân tạo trong một giai đoạn nhất định tính bằng thập kỷ hay hàng triệu năm.
Sự biển đổi có thế là thay đổi thời tiết bình quân hay thay đổi sự phân bố các sự kiện
thời tiết quanh một mức trung bình. Sự biến đổi khí hậu có thế giới hạn trong một vùng
nhất định hay có thế xuất hiện trên toàn Địa Cầu. Trong những năm gần đây, đặc biệt
trong ngữ cảnh chính sách môi trường, biến đổi khí hậu thường đề cập tới sự thay đổi
khí hậu hiện nay, được gọi chung bằng hiện tượng nóng lên toàn cầu. Nguyên nhân
chính làm biến đổi khí hậu Trái Đất là do sự gia tăng các hoạt động tạo ra các chất thải
khí nhà kính, các hoạt động khai thác quá mức các bể hấp thụ và bể chứa khí nhà kính
như hệ sinh thái rừng, hệ sinh thái biển, ven bờ và đất liền khác.
8
Hình I-2. Hiện tượng hiệu ứng nhà kính
I.2.2. Nội dung về kịch bản biến đổi khí hậu
Biến đổi khí hậu đang diễn ra ở quy mô toàn cầu, khu vực và ở Việt Nam do các
hoạt động của con người làm phát thải quá mức khí nhà kính vào bầu khí quyển. Biến
đổi khí hậu sẽ tác động nghiêm trọng đến sản xuất, đời sống và môi trường trên phạm
vi toàn thế giới. Vấn đề biến đổi khí hậu đã, đang và sẽ làm thay đổi toàn diện, sâu sắc
quá trình phát triển và an ninh toàn cầu như lương thực, nước, năng lượng, các vấn đề
về an toàn xã hội, văn hóa, ngoại giao và thương mại.
Là một trong những nước chịu tác động nặng nề nhất của biến đổi khí hậu, Việt Nam
coi ứng phó với biến đổi khí hậu là vấn đề có ý nghĩa sống còn. Năm 2011 Bộ Tài
nguyên và Môi trường đã xây dựng và công bố kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển
dâng cho Việt Nam trên cơ sở cập nhật kịch bản năm 2009 có tính kế thừa và chi tiết
hóa các số liệu quan trắc, các nghiên cứu trong và ngoài nước đến năm 2010. Theo đó
bộ tài nguyên môi trường đã xây dựng các kịch bản về biến đổi khí hậu và nước biển
dâng cho Việt Nam dựa trên các kịch bản phát thải khí nhà kính khác nhau đó là: kịch
bản phát thải thấp (kịch bản B1), kịch bản phát thải trung bình (kịch bản B2) và kịch
bản phát thải cao (kịch bản A2). Trong đó đã đưa ra những ảnh hưởng của biến đổi khí
hậu cho Việt Nam trong thế kỷ 21 như sau [3]:
I.2.2.1. Về nhiệt độ:
9
Nhiệt độ mùa đông có thể tăng nhanh hơn so với nhiệt độ mùa hè ở tất cả các vùng
khí hậu trên lãnh thổ Việt Nam. Nhiệt độ ở các vùng khí hậu phía Bắc có thể tăng
nhanh hơn so với các vùng khí hậu phía Nam.
Hình I-3. Phân vùng nhiệt độ trung bình tăng trong 50 năm qua
- Theo kịch bản phát thải thấp (B1): Vào cuối thế kỷ 21, nhiệt độ trung bình năm ở
các vùng khí hậu phía Bắc có thể tăng so với trung bình giai đoạn 1980-1999 khoảng từ
1,6 đến 1,90C, nhưng ở các vùng khí hậu phía Nam tăng ít hơn, chỉ khoảng (1,1 1,4)0C.
- Theo kịch bản phát thải trung bình (B2): Vào cuối thế kỷ 21, nhiệt độ trung bình
năm có thể tăng lên 2,6 0C ở Tây Bắc, 2,50C ở Đông Bắc, 2,40C ở Đồng bằng Bắc Bộ,
2,80C ở Bắc Trung Bộ, 1,90C ở Nam Trung Bộ, 1,60C ở Tây Nguyên và 2,00C ở Nam
Bộ so với trung bình giai đoạn 1980 - 1999.
- Theo kịch bản phát thải cao (A2): Vào cuối thế kỷ 21, nhiệt độ trung bình năm ở
các vùng khí hậu phía Bắc có thể tăng so với trung bình giai đoạn 1980 - 1999 khoảng
10
3,1 đến 3,60C, trong đó Tây Bắc là 3,30C, Đông Bắc là 3,20C, Đồng bằng Bắc Bộ là
3,10C và Bắc Trung Bộ là 3,60C. Mức tăng nhiệt độ trung bình năm của các vùng khí
hậu phía Nam là 2,40C ở Nam Trung Bộ, 2,10C ở Tây Nguyên và 2,60C ở Nam Bộ.
I.2.2.2. Về lượng mưa:
Lượng mưa mùa khô có thể giảm ở hầu hết các vùng khí hậu trên lãnh Việt Nam, đặc
biệt là các vùng khí hậu phía Nam. Lượng mưa mùa mưa và tổng lượng mưa năm có
thể tăng ở tất cả các vùng khí hậu.
- Theo kịch bản phát thải thấp (B1): Vào cuối thế kỷ 21, lượng mưa năm có thể tăng
khoảng 5% ở Tây Bắc, Đông Bắc, Đồng bằng Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ và khoảng (1-2)%
ở Nam Trung Bộ, Tây Nguyên, Nam Bộ so với trung bình giai đoạn 1980-1999. Lượng
mưa trong các tháng từ tháng III đến tháng V sẽ giảm từ (3-6)% ở các vùng khí hậu
phía Bắc; lượng mưa vào giữa mùa khô ở các vùng khí hậu phía Nam có thể giảm tới
(7-10)% so với giai đoạn 1980-1999. Lượng mưa trong các tháng cao điểm của mùa
mưa sẽ tăng (6-10)% ở cả bốn vùng khí hậu phía Bắc và Nam Trung Bộ, còn ở Tây
Nguyên và Nam Bộ chỉ tăng khoảng 1% so với giai đoạn 1980-1999.
- Theo kịch bản phát thải trung bình (B2): Vào cuối thế kỷ 21, lượng mưa năm có thể
tăng khoảng (7-8)% ở Tây Bắc, Đông Bắc, Đồng bằng Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ và từ (23)% ở Nam Trung Bộ, Tây Nguyên, Nam Bộ so với trung bình giai đoạn 1980-1999.
Lượng mưa trong các tháng từ tháng III đến tháng V sẽ giảm (4-7)% ở Tây Bắc, Đông
Bắc và Đồng bằng Bắc Bộ, khoảng 10% ở Bắc Trung Bộ, lượng mưa vào giữa mùa khô
ở các vùng khí hậu phía Nam có thể giảm tới (10-15)% so với giai đoạn 1980-1999.
Lượng mưa các tháng cao điểm của mùa mưa sẽ tăng từ 10% đến 15% ở cả bốn vùng
khí hậu phía Bắc và Nam Trung Bộ, còn ở Tây Nguyên và Nam Bộ chỉ tăng trên dưới
1%.
11
Hình I-4. Phân vùng thay đổi lượng mưa trong 50 năm qua
- Theo kịch bản phát thải cao (A2): Vào cuối thế kỷ 21, lượng mưa năm có thể tăng
so với trung bình giai đoạn 1980-1999, khoảng (9-10)% ở Tây Bắc, Đông Bắc, 10% ở
Đồng bằng Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ, (4-5)% ở Nam Trung Bộ và khoảng 2% ở Tây
Nguyên, Nam Bộ (bảng 4.10). Lượng mưa trong giai đoạn từ tháng III đến tháng V sẽ
giảm từ (6-9)% ở Tây Bắc, Đông Bắc và Đồng bằng Bắc Bộ, khoảng 13% ở Bắc Trung
Bộ, lượng mưa vào giữa mùa khô ở Nam Trung Bộ, Tây Nguyên, Nam Bộ có thể giảm
tới (13-22)% so với giai đoạn 1980-1999. Lượng mưa các tháng cao điểm của mùa mưa
sẽ tăng từ 12% đến 19% ở cả bốn vùng khí hậu phía Bắc và Nam Trung Bộ, còn ở Tây
Nguyên và Nam Bộ chỉ vào khoảng (1-2)%.
I.2.2.3. Về mực nước biển dâng:
- Theo kịch bản phát thải thấp (B1): Vào cuối thế kỷ 21, mực nước biển dâng cao
nhất ở khu vực từ Cà Mau đến Kiên Giang trong khoảng từ 54 đến 72cm; thấp nhất ở
khu vực từ Móng Cái đến Hòn Dấu trong khoảng từ 42 đến 57cm. Trung bình toàn Việt
Nam, mực nước biển dâng trong khoảng từ 49 đến 64cm.
12
- Theo kịch bản phát thải trung bình (B2): Vào cuối thế kỷ 21, nước biển dâng cao
nhất ở khu vực từ Cà Mau đến Kiên Giang trong khoảng từ 62 đến 82cm; thấp nhất ở
khu vực từ Móng Cái đến Hòn Dấu trong khoảng từ 49 đến 64cm. Trung bình toàn Việt
Nam, mực nước biển dâng trong khoảng từ 57 đến 73cm.
- Theo kịch bản phát thải cao nhất (A1FI): Vào cuối thế kỷ 21, nước biển dâng cao
nhất ở khu vực từ Cà Mau đến Kiên Giang trong khoảng từ 85 đến 105cm; thấp nhất ở
khu vực từ Móng Cái đến Hòn Dấu trong khoảng từ 66 đến 85cm. Trung bình toàn Việt
Nam, mực nước biển dâng trong khoảng từ 78 đến 95cm.
I.2.3. Tác động của biến đổi khí hậu đến hồ chứa nước
I.2.3.1. Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến dòng chảy năm.
Tác động của BĐKH đến dòng chảy năm là rất khác nhau giữa các vùng/hệ thống
sông. Xu thế biến đổi của dòng chảy năm của các sông là trái ngược nhau giữa hai phần
phía bắc (Bắc Bộ và phần phía bắc của Bắc Trung Bộ - Thanh Hóa và Nghệ An) và
phần phía nam (phần phía nam của Bắc Trung Bộ, Nam Trung Bộ, Tây Nguyên và
Nam Bộ). Dòng chảy năm trên các sông ở Bắc Bộ, phần phía bắc của Bắc Trung Bộ có
xu thế tăng phổ biến dưới 2% vào thời kỳ 2040-2059 và lên đến (2-5)% vào thời kỳ
2080-2099; không có sự chênh lệch nhiều giữa hai kịch bản A2 và B2.
Trái lại, dòng chảy năm của các sông ở phần phía nam từ Hà Tĩnh trở vào lại có xu
thế giảm. Với kịch bản B2, mức giảm của dòng chảy năm thường dưới 4,0% vào thời
kỳ 2040-2059 và dưới 7,0% vào thời kỳ 2080-2099, giảm tương đối ít (dưới 2,0%) ở
các lưu vực sông La, Thu Bồn và thượng nguồn sông Ba, giảm tương đối nhiều ở lưu
vực sông Đồng Nai, nhất là hạ lưu sông Bé, có thể tới 7,0% vào thời kỳ 2040-2059 và
10,0% vào thời kỳ 2080-2099 ở hạ lưu sông Bé tại trạm Phước Hòa [4].
I.2.3.2. Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến dòng chảy lũ
Dưới tác động của biến đổi khí hậu, dòng chảy mùa lũ của phần lớn các sông, đều có
xu thế tăng, chỉ riêng sông Đồng Nai giảm so với thời kỳ 1980-1999, và không có sự
chênh lệch đáng kể giữa hai kịch bản B2 và A2. Với kịch bản B2, vào thời kỳ 20402059, dòng chảy trung bình mùa lũ tăng khoảng (2,0-4,0)% ở hai hệ thống sông Hồng Thái Bình và Cả, nhưng chỉ khoảng (0,9-1,5)% ở hai hệ thống sông Thu Bồn và Ba;
13
vào thời kỳ 2080-2099 có thể tăng (5,0-10,0)% ở sông Hồng và sông Cả và (2,0-4,0)%
ở hai hệ thống sông Thu Bồn, Ba; riêng sông Thao tăng khá nhiều, vào khoảng 8,7% tại
Yên Bái. Trong khi đó, dòng chảy mùa lũ của các sông trong hệ thống sông Đồng Nai
lại giảm khoảng (3,5-6,7)%, giảm nhiều nhất ở hạ lưu sông Bé tại trạm Phước Hòa [4].
I.2.3.3. Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến dòng chảy mùa kiệt
Dưới tác động của biến đổi khí hậu, khác với dòng chảy năm và dòng chảy mùa lũ,
dòng chảy mùa kiệt trong tương lai của tất cả các sông trong lãnh thổ Việt Nam đều
giảm, nhưng mức giảm là khác nhau khá lớn giữa các sông, thậm chí giữa thượng,
trung và hạ lưu trên cùng triền sông và kịch bản B2 có mức giảm nhiều hơn so với kịch
bản A2.
Vào thời kỳ 2040-2059, mức độ giảm của dòng chảy trung bình mùa kiệt dao động
trong phạm vi từ dưới 1,5% ở các sông: Đà, Gâm, Hiếu, đến trên 10% tại sông Ba; còn
các sông khác thường giảm (3,0-10,0)% [4].
Nhìn chung, biến đổi khí hậu sẽ làm thay đổi các đặc trưng dòng chảy của tất cả các
sông trên lãnh thổ Việt Nam, xu thế biến đổi cũng như mức độ biến đổi là khác nhau
giữa các hệ thống sông trong các vùng cũng như giữa các đặc trưng dòng chảy trên
cùng dòng sông (hình I-5). Do vậy các hồ chứa nước xây dựng trên các lưu vực sông
khác nhau cần tính toán lại để có biện pháp nâng cấp sửa chữa cho phù hợp với mục
tiêu nhiệm vụ trong tương lai.
14
Hình I-5. Tổng hợp sự biến đổi dòng chảy trung bình năm các mùa tại một số trạm
thủy văn vào giữa thế kỷ 21 [4]
I.2.4. Lựa chọn kịch bản biến đổi khí hậu.
Trong ba kịch bản đã được xây dựng cho Việt Nam thì kịch bản phát thải thấp (B1)
mô tả một thế giới phát triển tương đối hoàn hảo theo hướng ít phát thải khí nhà kính
nhất, tốc độ tăng dân số rất thấp, cơ cấu kinh tế thay đổi nhanh theo hướng dịch vụ và
thông tin, các thỏa thuận quốc tế nhằm giảm thiểu phát thải khí nhà kính được thực hiện
