Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của các công trình thủy lợi, thủy điện đến tình hình lũ lụt lưu vực sông thu bồn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
------------------------------

Nguyễn Thanh Sơn

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG
CỦA CÁC CÔNG TRÌNH THỦY LỢI, THỦY ĐIỆN
ĐẾN TÌNH HÌNH LŨ LỤT LƢU VỰC SÔNG THU BỒN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC


Hà Nội - 2014


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
------------------------------

Nguyễn Thanh Sơn

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG
CỦA CÁC CÔNG TRÌNH THỦY LỢI, THỦY ĐIỆN
ĐẾN TÌNH HÌNH LŨ LỤT LƢU VỰC SÔNG THU BỒN

Chuyên ngành: Thủy văn học
Mã số: 60440224


LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. NGUYỄN TIỀN GIANG

Hà Nội - 2014

LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn tới PGS.TS. Nguyễn Tiền
Giang, là ngƣời trong suốt thời gian qua đã tận tình trực tiếp hƣớng dẫn, dìu
dắt, giúp đỡ tôi phát huy khả năng và hoàn thành luận văn.
Tôi xin gửi lời đến các thầy cô, gia đình, đồng nghiệp, bạn bè luôn cổ
vũ, động viên, giúp đỡ tôi có thêm nghị lực, quyết tâm vƣợt qua mọi khó khăn
trong quá trình học tập và nghiên cứu để có ngày hôm nay.
Luận văn đã hoàn thành song không thể không mắc những sai lầm và
thiếu sót do đây là một đề tài tƣơng đối rộng, phức tạp, bên cạnh đó còn mang
cả tính xã hội, bản thân tác giả cũng có ít kinh nghiệm. Tôi rất mong nhận


đƣợc những ý kiến đóng góp cũng nhƣ những lời phê bình quý báu để giúp tôi
tiếp tục hoàn chỉnh hơn nữa và tiến tới áp dụng vào thực tiễn.
Tôi chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 15 tháng 12 năm 2014
Tác giả


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 4
CHƢƠNG I. TỔNG QUAN ĐẶC ĐIỂM LƢU VỰC SÔNG THU BỒN
......................................................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.

1.1. ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÍ TỰ NHIÊN LƢU VỰC SÔNG THU BỒN .... Error!
Bookmark not defined.
1.1.1. Ví trí địa lý ............................................ Error! Bookmark not defined.
1.1.2. Địa hình và địa mạo .............................. Error! Bookmark not defined.
1.1.3. Thổ nhƣỡng và thực vật ........................ Error! Bookmark not defined.
1.1.4. Đặc điểm khí tƣợng - thủy văn ............. Error! Bookmark not defined.
1.1.5. Mạng lƣới sông ngòi trên lƣu vực ........ Error! Bookmark not defined.
1.1.6. Tình hình lũ lụt trên lƣu vực sông Thu BồnError!

Bookmark

not

defined.
1.1.7. Đặc điểm kinh tế - xã hội ..................... Error! Bookmark not defined.
1.2. TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN, THỦY LỢI
HIỆN CÓ TRÊN LƢU VỰC .......................... Error! Bookmark not defined.
1.2.1. Tổng quan các công trình hồ chứa trên lƣu vựcError! Bookmark not
defined.
1.2.2. Giới thiệu hồ thủy điện Sông Tranh 2... Error! Bookmark not defined.
CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾTERROR!
DEFINED.

BOOKMARK

NOT

2.1. LỰA CHỌN PHƢƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA HỒ
ĐẾN DÕNG CHẢY LŨ ................................. Error! Bookmark not defined.
2.1.1. Phƣơng pháp thống kê, xử lý số liệu..... Error! Bookmark not defined.

2.1.2. Phƣơng pháp mô hình hóa .................... Error! Bookmark not defined.
2.1.3. Lựa chọn phƣơng pháp đánh giá ảnh hƣởng của hồ tới dòng chảy lũ
......................................................................... Error! Bookmark not defined.


2.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH NAM, HEC – RESSIM .............. Error!
Bookmark not defined.
2.2.1. Cơ sở lý thuyết mô hình NAM.............. Error! Bookmark not defined.
2.2.2. Mô hình HEC – RESSIM...................... Error! Bookmark not defined.
CHƢƠNG 3. ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA HỒ CHỨA ĐẾN DÒNG
CHẢY LŨ LƢU VỰC SÔNG THU BỒNERROR! BOOKMARK NOT
DEFINED.
3.1. HỆ THỐNG HỒ CHỨA LỰA CHỌN ĐỂ ĐÁNH GIÁ .................. Error!
Bookmark not defined.
3.1.1. Tiêu chí lựa chọn ................................... Error! Bookmark not defined.
3.1.2. Hồ chứa đƣợc lựa chọn ......................... Error! Bookmark not defined.
3.2. ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA HỒ CHỨA ĐẾN DÕNG CHẢY LŨ
TRƢỚC VÀ SAU KHI CÓ HỒ ...................... Error! Bookmark not defined.
3.2.1. Khôi phục dòng chảy lũ bằng mô hình NAMError!

Bookmark

not

defined.
3.2.2. Đánh giá ảnh hƣởng của hồ chứa đến dòng chảy lũ trƣớc và sau khi có
hồ ..................................................................... Error! Bookmark not defined.
3.3. MÔ PHỎNG LŨ BẰNG MÔ HÌNH HEC – RESSIM LƢU VỰC SÔNG
THU BỒN ....................................................... Error! Bookmark not defined.
3.3.1. Thiết lập sơ đồ tính toán và quá trình hiệu chỉnh kiểm định mô hình

HEC – RESSIM .............................................. Error! Bookmark not defined.
3.3.2. Mô phỏng lũ bằng mô hình HEC - RESSIMError!

Bookmark

not

defined.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................. 5
PHỤ LỤC ....................................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.



DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Bản đồ lƣu vực sông Thu Bồn ........ Error! Bookmark not defined.
Hình 2.1. Cấu trúc của mô hình NAM ............ Error! Bookmark not defined.
Hình 2.2. Mô hình nhận thức của mô hình NAM .......... Error! Bookmark not
defined.
Hình 2.3. Mô hình tính toán của mô hình NAM ............ Error! Bookmark not
defined.
Hình 2.4. Sơ đồ tổng quát các môđun của mô hình HEC - RESSIM ...... Error!
Bookmark not defined.
Hình 2.5. Môđun thiết lập lƣu vực .................. Error! Bookmark not defined.
Hình 2.6. Môđun tạo mạng lƣới hồ ................. Error! Bookmark not defined.
Hình 2.7. Môđun mô phỏng ............................ Error! Bookmark not defined.
Hình 3.1. Sơ đồ chia lƣu vực con lƣu vực sông Thu Bồn .... Error! Bookmark
not defined.
Hình 3.2. Phần code khai báo của mô hình ..... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.3. Phần code tính toán các thành phần dòng chảy của mô hình diễn ra

trong 5 bể chứa. ............................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.4. Phần code tính toán các thành phần của mô hình trong bể chứa diễn
toán và chỉ tiêu Nash- Sutcliffe ....................... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.5. Kết quả hiệu chỉnh tại trạm thủy văn Nông Sơn năm 2010 ..... Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.6. Kết quả kiểm định mô hình tại trạm thủy văn Nông Sơn năm 2009
......................................................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.7. Kết quả hoàn nguyên dòng chảy tại trạm Nông Sơn và so sánh với
số liệu thực đo trận lũ tháng 10 năm 2012 ...... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.8. Kết quả hoàn nguyên dòng chảy tại trạm Nông Sơn và so sánh với
số liệu thực đo trận lũ tháng 11 năm 2013 ...... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.9. Đƣờng tần suất dòng chảy lũ thực tại trạm Nông Sơn ............. Error!
Bookmark not defined.


Hình 3.10. Đƣờng tần suất dòng chảy lũ tại trạm Nông Sơn (có 2 đỉnh lũ hoàn
nguyên năm 2012 và 2013) ............................. Error! Bookmark not defined.
Hình 3.11. Sơ đồ hệ thống hồ chứa và các nút mạng tính toán trên lƣu vực
sông Thu Bồn .................................................. Error! Bookmark not defined.
Hình 3.12. Sơ đồ hệ thống trong module hệ thống hồ chứa reservoir network
......................................................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.13. Biểu đồ so sánh lƣu lƣợng tại Nông Sơn năm 2009 .............. Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.14. Biểu đồ so sánh lƣu lƣợng tại Nông Sơn năm 2010 .............. Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.15. Đƣờng tần suất dòng chảy lũ trạm Nông Sơn .... Error! Bookmark
not defined.
Hình 3.16. Sơ đồ hệ thống trong module hệ thống hồ chứa reservoir network
......................................................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.17. Đặc tính hồ Sông Tranh 2 ............. Error! Bookmark not defined.

Hình 3.18. Đƣờng quá trình vận hành hồ thủy điện Sông Tranh 2 .......... Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.19. Đƣờng quá trình cắt lũ năm 2007 tại trạm Nông Sơn ............ Error!
Bookmark not defined.
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Danh sách trạm khí tƣợng - thủy văn trên lƣu vực sông Thu Bồn
......................................................................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 1.2. Tần suất lƣu lƣợng đỉnh lũ lớn nhất trạm thuỷ văn Nông Sơn Error!
Bookmark not defined.
Bảng 1.3. Đặc trƣng trận lũ từ 18-20/XI/1998 Error! Bookmark not defined.
Bảng 1.4. Đặc trƣng trận lũ XI/1999............... Error! Bookmark not defined.
Bảng 1.5. Đặc trƣng trận lũ XI/2007............... Error! Bookmark not defined.
Bảng 1.6. Thống kê một số hồ chứa nƣớc ở Quảng Nam .... Error! Bookmark
not defined.
Bảng 1.7. Thông số hồ Sông Tranh 2 ............. Error! Bookmark not defined.


Bảng 1.8. Quan hệ Z-F-W hồ chứa thủy điện Sông Tranh II .................. Error!
Bookmark not defined.
Bảng 3.1. Hồ chứa đƣợc lựa chọn ................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.2. Bảng tính trọng số mƣa tại các lƣu vực con của lƣu vực Thu Bồn
......................................................................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.3. Bộ thông số mô hình Nam .............. Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.4. Bảng so sánh kết quả hoàn nguyên và thực đo tại trạm Nông Sơn
......................................................................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.5. Đánh giá chỉ số Nash cho kết quả hiệu chỉnh Error! Bookmark not
defined.
Bảng 3.6. Bộ thông số mô hình ....................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.7. Đánh giá chỉ số Nash cho kết quả kiểm định Error! Bookmark not
defined.

Bảng 3.8. Mực nƣớc đón lũ hồ Sông Tranh 2 . Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.9. So sánh lƣu lƣợng cắt lũ tại trạm Nông Sơn trận lũ năm 2007
......................................................................... Error! Bookmark not defined.

BẢNG KÝ HIỆU VIẾT TẮT
KTTV

Khí tƣợng Thủy văn

MNC

Mực nƣớc chết

MNGC

Mực nƣớc gia cƣờng

MNĐL

Mực nƣớc đón lũ

MNTK

Mực nƣớc thiết kế


MN kiểm tra

Mực nƣớc kiểm tra

Nlm

Công suất lắp máy

QTVH

Quy trình vận hành

Wtb

Dung tích toàn bộ

Whi

Dung tích hữu ích


MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Sông ngòi là một nguồn tài nguyên vô giá, nó không chỉ có vai trò vận
chuyển nƣớc mà còn đem lại cho con ngƣời những lợi ích to lớn trong nhiều lĩnh
vực từ đời sống đến các hoạt động sản xuất. Tuy nhiên nó cũng tạo ra các thiên tai
nhƣ lũ lụt, gây ra nhiều thiệt hại to lớn về tính mạng, tài sản của nhân dân. Gần đây
cùng với sự ấm lên của khí hậu toàn cầu, ảnh hƣởng của hiện tƣợng El Nino và La
Nina mà bão lụt ngày càng gia tăng và diễn biến phức tạp hơn.
Hệ thống sông Thu Bồn là hệ thống sông lớn của tỉnh Quảng Nam và cũng
là một trong những hệ thống sông chính của miền Trung. Toàn bộ lƣu vực nằm ở
sƣờn Đông của dãy Trƣờng Sơn, có diện tích lƣu vực là 4256 km2 phía Tây giáp
với dãy Trƣờng Sơn, phía Tây Nam giáp tỉnh Kon Tum, phía Đông giáp biển
Đông, phía Đông Nam giáp tỉnh Quảng Ngãi. Hệ thống sông Thu Bồn là nơi đƣợc

đánh giá giàu tiềm năng thủy điện, tuy nhiên cũng là nơi mà hàng năm lũ lụt
thƣờng xuyên xảy ra, gây thiệt hại nặng nề cho nhân dân địa phƣơng. Lũ lụt trên
lƣu vực sông Thu Bồn diễn biến khá phức tạp, do ảnh hƣởng của bão kết hợp với
hoạt động không khí lạnh thƣờng gây mƣa lớn trên diện rộng, thêm vào đó địa hình
dốc nên khả năng tập trung nƣớc nhanh, chỉ có phần thƣợng lƣu và hạ lƣu mà
không có đoạn trung lƣu nên lũ diễn ra rất ác liệt, lên nhanh và xuống nhanh,
cƣờng suất lũ lớn, đã gây thiệt hại nặng nề cả về con ngƣời và vật chất của tỉnh.
Trƣớc tình hình nhƣ vậy, việc nghiên cứu đánh giá ảnh hƣởng của các công
trình thuỷ lợi, thuỷ điện đến điều tiết dòng chảy lũ để cảnh báo nguy cơ, giảm nhẹ
tác hại do ngập lụt gây ra cho vùng hạ du lƣu vực là rất cấp thiết và cần phải quan
tâm. Xuất phát từ những vấn đề đã nêu ở trên, tác giả đã tiến hành “Nghiên cứu
đánh giá ảnh hưởng của các công trình thuỷ lợi, thuỷ điện đến tình hình lũ lụt lưu
vực sông Thu Bồn” làm luận văn tốt nghiệp của mình. Kết quả của nghiên cứu sẽ là


cơ sở quy hoạch phòng chống lũ cho lƣu vực cũng nhƣ là tài liệu tham khảo tốt cho
các nhà hoạch định chính sách và ra quyết định ở địa phƣơng.
2. Mục đích của luận văn
- Đánh giá ảnh hƣởng của hồ chứa tới dòng chảy lũ lƣu vực sông Thu Bồn.
- Nghiên cứu mô phỏng dòng chảy lũ trên lƣu vực sông Thu Bồn bằng mô hình
HEC - RESSIM.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tƣợng: Dòng chảy lũ trên lƣu vực sông Thu Bồn.
- Phạm vi nghiên cứu: Lƣu vực sông Thu Bồn thuộc địa phận tỉnh Quảng Nam.
- Phƣơng pháp nghiên cứu:
+ Phân tích tổng hợp tài liệu, số liệu.
+ Nghiên cứu mô hình toán thủy văn: Mô hình NAM và mô hình mô phỏng
điều tiết hồ chứa HEC - RESSIM.
4. Bố cục luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận và phụ lục, bố cục của luận văn gồm 3 chƣơng

nhƣ sau:
Chƣơng 1. Tổng quan đặc điểm lƣu vực sông Thu Bồn.
Chƣơng 2. Cơ sở lý thuyết.
Chƣơng 3. Đánh giá ảnh hƣởng của hồ chứa đến dòng chảy lũ lƣu vực sông Thu
Bồn.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1. Quy trình vận hành liên hồ chứa các hồ: A Vƣơng, DakMy 4, Sông Tranh 2
trong mùa lũ hàng năm (ban hành theo quyết định số 1880 /QĐ – TTG ngày


13/10/2010 của Thủ tƣớng Chính phủ).
2. Đỗ Thị Ngọc Hoa (2013), Đánh giá tính dễ bị tổn thương do lũ đến kinh tế - xã
hội lưu vực sông Thu Bồn trong bối cảnh biến đổi khí hậu. Luận văn Thạc sỹ,
Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.
3. Lê Thị Huệ (2007), Ứng dụng mô hình HEC - RESSIM tính điều tiết lũ hệ
thống hồ chứa sông Hương. Luận văn Thạc sỹ, Trƣờng Đại học Khoa học Tự
nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.
4. Nguyễn Tiền Giang, Nguyễn Thị Hoan (2012), Xây dựng mô hình mưa – dòng
chảy để khôi phục số liệu dòng chảy tại An Khê trên lưu vực sông Ba. Tạp chí
khoa học Đại học Quốc gia Hà Nội, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ tập 28,
số 3S tr. 30-38.
5. Dƣơng Thị Thanh Hƣơng, Nguyễn Tiền Giang (2011), Thiết lập bộ mô hình
mô phỏng phục vụ xây dựng quy trình vận hành hệ thống liên hồ chứa thủy
điện trên lưu vực sông Ba, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên
và Công nghệ tập 27, số 1S, tr. 136-150.
6. Nguyễn Hữu Khải, Phân tích thống kê trong thủy văn, Giáo trình ĐHKHTN,
2008.
7. Nguyễn Hữu Khải, Nguyễn Thanh Sơn, Mô hình toán thủy văn, NXB ĐHQGHN,

2003.
8. Vi.wikipedia.org/wiki/Quảng_Nam
Tiếng Anh
9. DHI (2007), Reference Manual MIKE 11
10.DHI (2007), User’s Manual MIKE 11