Đánh giá tài nguyên nước sông cu đê thành phố đà nẵng, phục vụ quy hoạch cấp nước sinh hoạt

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA


THÁI QUỐC PHONG

ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN NƯỚC SÔNG CU ĐÊ –
THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG, PHỤC VỤ QUY
HOẠCH CẤP NƯỚC SINH HOẠT

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình thủy
Mã số:

60.58.02.02

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY

Người hướng dẫn khoa học: TS. Lê Hùng

ĐÀ NẴNG – NĂM 2017


Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

Người hướng dẫn khoa học: TS. LÊ HÙNG

Phản biện 1: TS. HOÀNG NGỌC TUẤN
Phản biện 2: TS. NGUYỄN CHÍ CÔNG

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận
văn tốt nghiệp thạc sĩ ngành kỹ thuật xây dựng công
trình thủy họp tại Trường Đại học Bách khoa vào
ngày 20 tháng 8 năm 2017

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trường Đại
học Bách khoa
Thư viện Khoa Xây dựng Thủy lợi – Thủy điện, Trường
Đại học Bách khoa - ĐHĐN


1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong những năm qua, thành phố Đà Nẵng đã có những bước phát
triển vượt bậc về kinh tế - xã hội, sự phát triển đó đã làm thay đổi diện
mạo của thành phố. Tuy nhiên, những kết quả đạt được vẫn chưa đáp
ứng được yêu cầu của quá trình đô thị hóa. Xây dựng và phát triển đồng
bộ về cơ sở hạ tầng là yêu cầu cấp thiết, đặc biệt là vấn đề đảm bảo an
ninh nguồn nước, cấp nước sinh hoạt an toàn cho nhân dân.
Việc đảm bảo cấp nước sinh hoạt an toàn không chỉ dùng lại ở việc
cung cấp nước liên tục, đủ lưu lượng, duy trì đủ áp lực, chất lượng nước
đúng quy định, góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống, bảo vệ sức
khỏe con người mà còn phải chú trọng đến quy hoạch nguồn nước, xây
dựng phạm vi bảo hộ an toàn nguồn nước nhằm cung cấp nguồn nước
thô đạt tiêu chuẩn cho các nhà máy xử lý nước.
Nguồn nước mặt phục vụ cho sản xuất và sinh hoạt của thành phố Đà
Nẵng được lấy chủ yếu từ sông Vu Gia và sông Cu Đê. Đối với hệ thống
cấp nước Đà Nẵng, nguồn nước thô phục vụ cho sinh hoạt được lấy tại hai

vị trí: Cầu Đỏ và An Trạch nằm ở hạ lưu sông Vu Gia. Do nhiều nguyên
nhân khác nhau như ảnh hưởng của biến đổi khí hậu, các hiện tượng thời
tiết cực đoan và vận hành của các thủy điện phía thượng nguồn sông Vu
Gia, đã làm cho hiện tượng xâm nhập mặn qua cửa sông Hàn lấn sâu vào
đất liền với nồng độ mặn cao và tần suất xảy ra thường xuyên.
Chính vì vậy, việc xây dựng thêm nhà máy nước mới sử dụng
nguồn nước sông Cu Đê là hết sức cần thiết nhằm phục vụ nhu cầu cấp
nước sinh hoạt đang gia tăng của thành phố, hạn chế sự phụ thuộc về
nguồn nước trên lưu vực sông Vu Gia; cũng như cân bằng hệ thống cấp
nước về phía Bắc, Tây Bắc thành phố Đà Nẵng.


2
Công ty Cổ phần Cấp nước Đà Nẵng (Dawaco) cũng có kế hoạch
xây dựng Nhà máy nước Hòa Liên công suất 120.000 m3/ngày vào năm
2020 và nâng công suất lên 240.000 m3/ngày vào năm 2030 trên lưu
vực sông Cu Đê với nguồn nước thô được lấy từ hồ sông Bắc 2 thuộc
dự án thủy điện sông Nam – sông Bắc. Tuy nhiên, vì nhiều lý do khác
nhau, dự án thủy điện sông Nam – sông Bắc hiện nay đang tạm dừng.
Vì vậy, việc đánh giá lại trữ lượng và chất lượng nước sông Cu Đê là
rất cần thiết cho việc xác định tổng công suất Nhà máy nước Hòa Liên;
xác định vị trí các công trình thu nước phù hợp cho các giai đoạn nâng
công suất Nhà máy nước Hòa Liên; đồng thời quy hoạch, quản lý và
khai thác nguồn nước sông Cu Đê phục vụ quá trình phát triển đô thị
thành phố Đà Nẵng.
Từ những cơ sở trên, tôi đề xuất đề tài “Đánh giá tài nguyên nước
sông Cu Đê - Thành phố Đà Nẵng, phục vụ quy hoạch cấp nước sinh
hoạt”. Kết quả nghiên cứu sẽ là cơ sở quan trọng để lựa chọn các vị trí
lấy nước cho Nhà máy nước Hòa Liên, bên cạnh đó, nghiên cứu sẽ cặp
nhật số liệu mới nhất để các cấp chính quyền điều chỉnh quy hoạch, quản

lý nguồn nước sông Cu Đê một cách hiệu quả; đảm bảo cấp nước an toàn.
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Mục tiêu tổng quát: Đánh giá tổng thể nguồn tài nguyên nước sông
Cu Đê phục vụ quy hoạch và phát triển đô thị thành phố Đà Nẵng.
- Mục tiêu cụ thể: (i) Đánh giá lại hiện trạng, nhu cầu sử dụng nước của
các ngành trên lưu vực sông Cu Đê, (ii) Xây dựng mô hình thủy văn thủy
lực lưu vực sông Cu Đê, (iii) Đề xuất vị trí công trình thu nước phù hợp
cho các giai đoạn nâng công suất NMN Hòa Liên.
3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu


3
- Đối tượng nghiên cứu: (i) Nhu cầu sử dụng nước sinh hoạt của thành
phố Đà Nẵng; (ii) Nguồn tài nguyên nước lưu vực sông Cu Đê; (iii) Các
đơn vị khai thác nước thuộc lưu vực sông Cu Đê, trong đó tập trung vào
đơn vị khai thác nước phục vụ cấp nước thô cho NMN Hòa Liên.
- Phạm vi nghiên cứu: (i) Ranh giới hành chính thành phố Đà Nẵng; (ii)
Nghiên cứu ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến nguồn tài nguyên nước
sông Cu Đê; (iii) Nghiên cứu được triển khai trên lưu vực sông Cu Đê
thuộc xã Hòa Liên, Hòa Bắc huyện Hòa Vang và phường Hòa Khánh
Nam, Hòa Khánh Bắc, quận Liên Chiểu nằm khu vực phía Tây Bắc thành
phố Đà Nẵng.
4. Nội dung nghiên cứu: (i) Nhu cầu sử dụng nước sinh hoạt của thành
phố Đà Nẵng trong tương lai, (ii) Đánh giá hiện trạng nguồn tài nguyên
nước sông Cu Đê và thành phố Đà Nẵng; (iii) Dự báo về nhu cầu dùng
nước; khả năng cung cấp nước, trữ lượng nước và chất lượng nước (độ
mặn...) có xét đến yếu tố biến đổi khí hậu; (iv) Đề xuất các giải pháp
thích ứng với biến đổi khí hậu về quản lý nguồn tài nguyên nước cho
các ngành và công trình thu nước Nhà máy nước Hòa Liên.
5. Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp thu thập dữ liệu
- Phương pháp phân tích thống kê
- Phương pháp mô hình toán
6. Ý nghĩa khoa học và thực tế của đề tài
- Ý nghĩa khoa học: Đề tài góp phần cung cấp và bổ sung thêm nguồn
cơ sở dữ liệu tài nguyên nước lưu vực sông Cu Đê. Sử dụng mô hình
MIKE-NAM, MIKE-11 để nghiên cứu đánh giá, dự báo lượng nước
đến và nhu cầu dùng nước của các ngành làm cơ sở để quy hoạch, quản
lý nguồn nước trong tương lai.


4
- Ý nghĩa thực tiễn: (i) Trong điều kiện của biến đổi khí hậu như hiện
nay, việc dự báo, đánh giá nguồn nước trong tương lai là nhiệm vụ cấp
thiết cho việc định hướng quy hoạch phát triển kinh tế xã hội của thành
phố Đà Nẵng, (ii) Kết quả nghiên cứu của đề tài là cơ sở cho các đơn vị
quản lý nguồn nước, các đơn vị khai thác nước trên lưu vực sông Cu
Đê có kế hoạch sử dụng nước hợp lý, đảm bảo an toàn cấp nước, (iii)
Giúp việc lựa chọn vị trí công trình thu nước trên sông Cu Đê phục vụ
xây dựng Nhà máy nước Hòa Liên tương ứng với các giai đoạn nâng
công suất.
7. Cấu trúc luận văn gồm: Mở đầu, Nội dung (4 chương) và Kết luận
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÀI NGUYÊN NƯỚC
1.1. Khái niệm và phương pháp đánh giá tài nguyên nước
1.1.1. Khái niệm tài nguyên nước
Nước là yếu tố chủ yếu của hệ sinh thái, là nhu cầu cơ bản của
mọi sự sống trên trái đất và cần thiết cho các hoạt động kinh tế-xã hội
của loài người. Trong cơ thể sống, nước chiếm tỷ lệ hơn 70% khối
lượng cơ thể con người trưởng thành. Nước là thành phần cấu tạo nên
sinh quyển, có khả năng tác động trực tiếp đến thạch quyển, khí quyển.

Cùng với các dạng tài nguyên thiên nhiên khác, nguồn nước là một
trong những nguồn lực cơ bản để phát triển kinh tế-xã hội, là đối tượng
lao động và là một yếu tố cấu thành lực lượng sản xuất.
1.1.2. Các phương pháp đánh giá tài nguyên nước
1.1.2.1. Phương pháp cân bằng nước
1.1.2.2. Phương pháp tính toán tài nguyên nước
1.1.2.3. Phương pháp tính toán thủy văn
1.1.2.4. Phương pháp mô hình hóa
1.2. Tình hình nghiên cứu tài nguyên nước thế giới và Việt Nam


5
1.2.1. Tài nguyên nước thế giới
Tổng lượng nước trên trái đất khoảng 1.386 triệu km3. Trong đó
97% lượng nước toàn cầu ở đại dương, 3% còn lại là nước ngọt, tồn tại
ở dạng băng tuyết, nước ngầm, sông ngoài và hơi nước trong không khí.
Hệ thống nước khí quyển, nguồn động lực thủy văn nước mặt chỉ
khoảng 12.900 km3, chưa đầy 1/100.000 lượng nước toàn cầu.
1.2.2. Tài nguyên nước ở Việt Nam
Việt Nam là nước có nguồn tài nguyên nước vào loại trung bình
trên thế giới và có nhiều yếu tố không bền vững. Nước ta có khoảng
830 tỷ m3 nước mặt trong đó chỉ có 310 tỷ m3 được tạo ra do mưa rơi
trên lãnh thổ Việt Nam chiếm 37% còn 63% do lượng mưa ngoài lãnh
thổ chảy vào. Tổng trữ lượng tiềm tàng khả năng khai thác nước dưới
đất ước tính khoảng 60 tỷ m3/năm.
1.3. Các công trình nghiên cứu tài nguyên nước trên lưu vực sông
Vu Gia – Thu Bồn và Cu Đê
1.3.1. Trên lưu vực Vu Gia – Thu Bồn
Trong những năm gần đây, việc nghiên cứu tài nguyên nước và
xâm nhập mặn trên lưu vực vu Gia – Thu Bồn dưới tác động của biến

đổi khí hậu đã được quan tâm nhằm đảm bảo cung cấp nước phục vụ
nông nghiệp và cấp nước phục vụ sinh hoạt của nhân dân. Việc nghiên
cứu tài nguyên nước và xâm nhập mặn cũng đã mang lại những kết quả
đáng kể, từ đó nâng cao hiệu quả khai thác, đưa ra các quy trình vận
hành liên hồ chứa phía thượng nguồn nhằm khai thác nguồn nước một
các hợp lý giữa các ngành, cải tạo cảnh quan, cải tạo hệ sinh thái ven
bờ. Bên cạnh đó, việc nghiên cứu cũng đưa ra các giải pháp phục vụ
công tác quản lý, phát triển kinh tế xã hội, đảm bảo môi trường và phát
triển bền vững thành phố Đà Nẵng.


6
1.3.2. Trên lưu vực sông Cu Đê
(i) Đề tài: “Đánh giá tài nguyên nước mặt hệ thống sông Cu Đê và
sông Túy Loan phục vụ phát triển kinh tế xã hội thành phố Đà Nẵng”
do Chi cục Thủy lợi và Phòng chống lụt bão ĐN thực hiện năm 2004.
(ii) Dự án: “Đánh giá toàn diện nhằm hướng đến khả năng chống
chịu BĐKH đối với nguồn tài nguyên nước thành phố Đà Nẵng” do
Viện khoa học thủy lợi miền Trung – Tây Nguyên thực hiện năm 2015.
(iii) Dự án: “Nghiên cứu khả thi Mở rộng hệ thống cấp nước Đà
Nẵng giai đoạn 2012-2018.” Công ty tư vấn Black & Veatch thực hiện
năm 2011.
(iv) Dự án: “Nghiên cứu tiền khả thi Xây dựng Nhà máy nước Hòa
Liên theo hình thức hợp tác công - tư” Công ty Kajima – Nhật Bản thực
hiện năm 2014.
(v) Dự án: “Xây dựng mô hình thủy văn thủy lực và phát triển đô thị
thành phố Đà Nẵng” do Trung tâm nghiên cứu bảo vệ môi trường Đà
Nẵng thực hiện năm 2013.
Do yêu cầu về mỗi dự án khác nhau nên mỗi dự án giải quyết các
vấn đề khác nhau, việc đánh giá tài nguyên nước sông Cu Đê cũng đã

được nhắc đến nhưng chưa gắn với các giải pháp công trình nhằm mục
đích cung cấp nguồn nước thô phục vụ xây dựng Nhà máy nước Hòa
Liên. Ở đây, đề tài cũng sẽ tận dụng các số liệu từ các dự án đã thực
hiện trên lưu vực sông Cu Đê để làm cơ sở phân tích đánh giá tài nguyên
nước và đề xuất các giải pháp công trình phù hợp cho quá trình triển
khai xây dựng Nhà máy nước Hòa Liên.
CHƯƠNG II: ĐẶC ĐIỂM KHU VỰC NGHIÊN CỨU, ĐỊNH
HƯỚNG PHÁT TRIỂN KHÔNG GIAN ĐÔ THỊ THÀNH PHỐ ĐÀ
NẴNG VÀ DỰ BÁO NHU CẦU SỬ DỤNG NƯỚC SINH HOẠT


7
2.1. Tổng quan về khu vực nghiên cứu
2.1.1. Vị trí địa lý
2.1.2. Đặc điểm địa hình
2.1.3. Đặc điểm địa chất
2.1.4. Đặc điểm thổ nhưỡng
2.1.5. Đặc điểm khí hậu - thủy văn
2.1.6. Các sông thuộc hạ lưu sông Vu Gia
2.1.7. Lưu vực sông Cu Đê
2.1.7.1. Giới thiệu về lưu vực sông Cu Đê
Lưu vực Cu Đê thuộc sườn phía tây của đèo Hải Vân, phía đông
giáp vịnh Đà Nẵng, có diện tích lưu vực 425,2 km2. Đây là vùng nằm ở
rìa của trung tâm mưa lớn nhất của khu vực Quảng Nam - Đà Nẵng. Độ
dốc của lưu vực tương đối lớn, có hình nan quạt nên lũ tập trung nhanh
về tuyến công trình. Trên lưu vực, có sông Nam đựợc xem là nhánh
chính của sông Cu Đê, chảy về hợp với nhánh sông Bắc, sau đó tiếp tục
chảy về hạ lưu và tiếp nhận thêm nhánh Suối Cậy cách Nam Ô khoảng
14 km, tổng chiều dài của sông Cu Đê là 38km. Lượng mưa trung bình
hàng năm của khu vực này là khá cao: 1800 mm. Mặc dù vậy có sự

khác nhau trong các mùa, 65% - 80% lượng mưa hàng năm tập trung
trong thời gian tháng 10 - tháng 12.
2.1.7.2. Tình hình khai thác và sử dụng nước trên lưu vực sông Cu Đê
Trên lưu vực sông cu Đê đã xây dựng 9 công trình đập dâng nhỏ và
1 trạm bơm, có năng lực tưới 1.235,5ha, đã phát huy được 742,8 ha
bằng 60,12% thiết kế. Vùng gần cửa sông, khu vực thôn Trường Định
và hạ lưu cầu Nam Ô Thượng có khoảng 10 hộ dân nuôi tôm nước lợ
với diện tích 17 ha với năng suất 0,7 tấn/ha.
2.1.7.3. Chất lượng nước lưu vực sông Cu Đê


8
Chất lượng môi trường nước sông Cu Ðê [4]: luôn bị tác động
bởi nhiều hoạt động như công nghiệp, dịch vụ, thương mại, nông
nghiệp và dân sinh. Ðánh giá chung trong vòng 5 năm (2011 – 2015),
chất lượng nước sông Cu Ðê đã được cải thiện hơn so với giai đoạn
trước đó và diễn biến các chất gây ô nhiễm đang có xu hướng giảm
dần theo thời gian. Tại tất cả các vị trí quan trắc trên sông Cu Ðê trong
5 năm qua chưa có dấu hiệu ô nhiễm chất hữu cơ.
2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến nguồn nước sông Cu Đê
2.2.1. Yếu tố tự nhiên
2.2.2. Yếu tố nhân tạo
2.3. Định hướng phát triển đô thị thành phố Đà Nẵng
2.3.1. Mục tiêu phát triển và quy mô dân số
2.3.1.1. Mục tiêu phát triển
Phát triển thành phố Đà Nẵng trở thành thành phố cấp quốc gia, hiện
đại; là đô thị trung tâm góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế xã hội vùng
Miền trung và Tây nguyên. Tầm nhìn đến năm 2050: Xây dựng và phát
triển thành phố Đà Nẵng trở thành thành phố đặc biệt cấp quốc gia,
hướng tới đô thị cấp quốc tế và phát triển bền vững.

2.3.1.2. Quy mô dân số
Dự báo đến năm 2020 dân số thành phố Đà Nẵng khoảng 1,6 triệu
người, trong đó dân số đô thị khoảng 1,3 triệu người; đến năm 2030 dân
số thành phố Đà Nẵng khoảng 2,5 triệu người (bao gồm dân số tạm trú
và dân số quy đổi lượng khách du lịch ước tính năm 2030), trong đó
dân số đô thị khoảng 2,3 triệu người.
2.3.2. Phân vùng khu vực phát triển đô thị
Khu vực đô thị cũ: Khu vực này là trung tâm lịch sử truyền thống;
là trung tâm kinh tế, văn hóa, chính trị và giáo dục của thành phố ĐN;
Khu ven biển Tây Bắc: Khu vực này phát triển du lịch, nghỉ dưỡng,
trung tâm thương mại dịch vụ.


9
Khu ven biển phía Đông: Khu vực này có vị trí thuận lợi về phát
triển kinh tế và du lịch, nghỉ dưỡng; giữ vị trí chiến lược quan trọng về
quốc phòng, an ninh của thành phố.
Khu vực phía Tây: Phát triển khu vực phía Tây trở thành trung tâm
công nghiệp công nghệ cao, công nghệ thông tin tập trung của thành
phố Đà Nẵng.
Khu vực phía Nam: Khu vực phát triển đô thị gắn với bảo tồn, lưu
giữ các di tích lịch sử văn hoá, hình thành các khu nhà vườn
2.4. Dự báo nhu cầu sử dụng nước sinh hoạt
2.4.1. Quy mô dân số và mức tăng dân số
2.4.2. Quy mô các khu công nghiệp
2.4.3. Dự báo nhu cầu sử dụng nước
- Giai đoạn đến năm 2020:

- Q tt:

386.000 m3/ngày

- Q max: 462.000 m3/ngày
- Giai đoạn đến năm 2030:

- Q tt:

697.000 m3/ngày

- Q max: 832.000 m3/ngày
CHƯƠNG 3: THIẾT LẬP MÔ HÌNH THỦY VĂN THỦY LỰC
CHO LƯU VỰC SÔNG CU ĐÊ
3.1. Phân tích, lựa chọn công cụ mô hình mô phỏng
Luận văn lựa chọn các mô hình tính toán đánh giá tài nguyên nước
lưu vực sông Cu Đê bao gồm: (i) Tính toán thủy văn bằng mô hình
MIKE-NAM, (ii) Tính toán thủy lực và mô phỏng các kịch bản tính toán
bằng mô hình MIKE-11.
3.2. Mô hình thủy văn MIKE-NAM
3.2.1. Giới thiệu mô hình thủy văn MIKE-NAM
MIKE-NAM là từ viết tắt của tiếng Đan Mạch “Nedbor Afstromnings - Model”, có nghĩa là mô hình mưa - dòng chảy. Mô hình


10
này đầu tiên do Khoa Tài Nguyên nước và Thuỷ lợi của Trường Đại
học Đan Mạch xây dựng (Nielsen và Hansen, 1973). Mô hình NAM là
loại mô hình bể chứa được sử dụng tính dòng chảy từ mưa đã được mô
phỏng trong mô hình MIKE 11. Mô hình NAM được xây dựng trên
nguyên tắc xếp 3 bể chứa theo chiều thẳng đứng và 2 bể chứa tuyến tính
nằm ngang.
3.2.2. Cơ sở và phương pháp hiệu chỉnh mô hình

Để hiệu chỉnh mô hình tính toán, trong nghiên cứu sử dụng hệ số
Nash-Sutcliffe và hệ số tương quan R2 để đánh giá kết quả tính toán.
3.2.3. Áp dụng mô hình MIKE-NAM tính toán dòng chảy lưu vực
sông Cu Đê
3.2.3.1. Dữ liệu đầu vào
Trên lưu vực sông Cu Đê không có trạm đo số liệu Khí tượng thủy văn, chỉ có trạm đo mưa Hòa Trung (từ năm 1979 đến năm 2016),
trạm đo mưa Hòa Bắc (từ năm 2009 đến năm 2014). Vì vậy đối với lưu
vực sông Cu Đê, ta xây dựng mối quan hệ tương quan bằng cách sử
dụng số liệu thủy văn của trạm Thượng Nhật để tính toán tìm bộ thông
số cho mô hình MIKE-NAM. Sau khi xây dựng bộ thông số, ta sử dụng
số liệu mưa của Hòa Trung, mưa Hòa Bắc để tính lưu lượng dòng chảy
trên lưu vực sông Cu Đê.
3.2.3.2. Xây dựng bộ thông số mô hình MIKE-NAM cho lưu vực
Thượng Nhật


11
•

Xây dựng bộ thông số

Hình 3-2: Kết quả chạy mô hình Nam cho lưu vực Thượng Nhật


12

Hình 3-3: Hệ số tương quan giữa thực đo và tính toán lưu vực Thượng Nhật

Hình 3-4: Kết quả bộ thông số mô hình Nam cho lưu vực Thượng Nhật
•

Đánh giá kết quả:

Bảng 3-4: Chỉ số độ tin cậy của mô hình NAM trên lưu vực Thượng Nhật
Lưu vực

NASH

R2

Thượng Nhật (1981-2014)

0,813

0,999

- Kết quả chạy mô hình cho lưu vực Thượng Nhật cho ra hệ số
NASH = 0,813 là khá (0,65 < NSE < 0,85), hệ số tương quan R2 = 0,999
là tốt (R2> 0,85).


13
•

Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình NAM cho lưu vực
Thượng Nhật

- Hiệu chỉnh bộ thông số mô hình trong khoảng thời gian từ năm
1981 đến 1997.
- Kiểm định bộ thông số mô hình trong khoảng thời gian từ năm

1998 đến 2014.
•

Đánh giá kết quả

Bảng 3-5: Chỉ số độ tin cậy của mô hình NAM khi hiệu chỉnh và kiểm
định trên lưu vực Thượng Nhật
Lưu vực
Thượng Nhật

Hiệu chỉnh (1981-1997)

Kiểm định (1998-2014)

NASH

R2

NASH

R2

0,844

0,995

0,671

0,999

Từ kết quả ta thấy, hệ số NASH hiệu chỉnh và kiểm định là khá, hệ
số tương quan R2 là tốt. Kết quả về tổng dòng chảy giữa đường mô
phỏng và đường thực đo bám sát nhau, tương quan giữa mưa và dòng
chảy ở lưu vực Thượng Nhật là tương đối chặt chẽ.
Từ bộ thông số của mô hình vừa tìm được ở trên, ta có thể sử dụng
để áp dụng cho lưu vực Cu Đê và sử dụng số liệu mưa của Hòa Trung,
Hòa Bắc để tính toán dòng chảy trên lưu vực Cu Đê.
3.2.3.3. Xây dựng bộ thông số mô hình MIKE-NAM cho sông Cu Đê
Áp dụng bộ thông số mô hình vừa tìm được ở trên, ta sử dụng để
tính toán dòng chảy đến trên lưu vực sông Cu Đê tương ứng với vị trí
Phò Nam (có dữ liệu thực đo) ứng với diện tích lưu vực 294,2 km2.
So sánh kết quả kết suất dòng chảy khi áp dụng bộ thông số mô
hình vào lưu vực Cu Đê với kết quả thực đo tại vị trí cầu Phò Nam có
diện tích lưu vực là 294,2 km2 từ báo cáo nghiên cứu khả thi dự án xây
dựng Nhà máy nước Hòa Liên ta được kết quả như sau:


14
Bảng 3-3: So sánh lưu lựu lượng giữa thực đo và mô hình
T
T

Ngày

Thời
gian

Thời tiết

Lưu lượng (m3/s)

Chênh

Thực đo

Mô hình

lệch

1

29/11/2013

9:30

Mưa nhẹ

76,1

77,4

-1,71%

2

25/12/2013

8:30

Nhiều mây

16,2

17,84

-10.12%

3

24/01/2014

14:30

Nắng nhẹ

6,7

5,97

10,9%

4

15/02/2014

14:40

Nắng nhẹ

2,14

1,95

8,88%

5

22/02/2014

14:30

Nắng nhẹ

1,45

1,24

14,48%

6

09/03/2014

9:10

Mưa phùn

0,64

0,55

14,06%

Nhận xét: Qua so sánh trên, ta thấy kết quả lưu lượng giữa thực đo
và mô hình có tỉ lệ chênh lệch là thấp, kết quả tính toán tương đối phù
hợp với số liệu thực đo. Mặc dù khoảng thời gian đo đạc thực tế là ngắn
nhưng phần nào cũng phản ảnh thực tế dòng chảy của lưu vực trong điều
kiện lưu vực không trạm khí tượng thủy văn và thiếu dữ liệu thực đo. Vì
thế bộ thông số mô hình MIKE-NAM tính toán trên là có thể chấp nhận
và được áp dụng để mô phỏng dòng chảy trên lưu vực Cu Đê.
3.3. Mô hình thủy lực MIKE-11 cho lưu vực sông Cu Đê
3.3.1. Giới thiệu về mô hình MIKE-11
3.3.2. Dòng chảy một chiều trong sông
3.2.3. Phương trình khuyêch tán – đối lưu mô tả diễn biến mặn
3.2.3.1. Phương trình cơ bản
3.2.3.2. Các điều kiện ban đầu và điều kiện biên
3.2.3.3. Phương pháp giải
3.2.3.4. Các tiêu chuẩn ổn định của mô hình
3.2.4. Thiết lập sơ đồ tính toán xâm nhập mặn cho lưu vực sông Cu Đê
3.2.4.1. Sơ đồ tính
3.2.4.2. Điều kiện ban đầu và điều kiện biên của mô hình


15
Ở đây tác giả tận dụng số liệu từ dự án Xây dựng mô hình thủy văn
thủy lực và phát triển đô thị thành phố Đà Nẵng: Chiều dài đoạn sông
tính toán (mô phỏng) tính từ ngã 3 Cu Đê- Suối Cậy đến cửa sông
14km , bao gồm 34 mặt cắt.
Số liệu đo đạc thực tế trong khoảng thời gian tháng 6, 9, 12//2013 từ
dự án Nhà máy nước Hòa Liên để hiệu chỉnh và kiểm định.

3.2.4.3. Hiệu chỉnh thông số mô hình thủy lực, xâm nhập mặn
•

Tính toán mô phỏng tháng 6 năm 2013

Hình 3-17: Kết quả đường mực nước dọc sông Cu Đê đoạn từ ngã ba
suối Cậy ra cửa sông tháng 6 năm 2013
Nhận xét: Qua kết quả ta thấy đường mực nước sông Cu Đê có xu
hướng nằm ngang, dòng chảy trên sông Cu Đê vào tháng 6 (mùa kiệt)
nhỏ, mực nước dao động tại vị trí Phò Nam thấp.
3.2.4.4. Kiểm định thông số mô hình thủy lực, xâm nhập mặn


16
•

Kiểm định thông số mô hình thủy lực, xâm nhập mặn

- Sau khi hiệu chỉnh mô hình ứng với thời gian tháng 6 năm 2013
và tìm được bộ thông số chung của mô hình cho lưu vực, ta tiến hành
kiểm nghiệm mô hình để đánh giá mức độ ổn định của bộ thông số.
- Bộ số liệu dùng để kiểm nghiệm mô hình hoàn toàn độc lập với
bộ số liệu dùng để xây dựng bộ thông số của mô hình. Số liệu mực
nước, độ mặn thực đo được dùng để tính toán kiểm định trong thời gian
tháng 9, 12 năm 2013.
- Vì không có dữ liệu mực nước thực đo trong mùa kiệt để phục vụ
công tác hiệu chỉnh và kiểm định, mặc khác mực nước dọc sông Cu Đê
tương đối nằm ngang như (kết quả hình 3.17) nên ở đây ta sẽ lấy hệ số
nhám n = 0.03 trên toàn tuyến để mô phỏng thủy lực.
Bảng 3-8: Kết quả thông số hệ số nhám (n) sau khi đã kiểm định

STT

Tên sông

Lý trình

Hệ số nhám (n)

1

Cu Đê

14000

0.03

2

Cu Đê

12000

0.03

3

Cu Đê

10000

0.03

4

Cu Đê

8000

0.03

5

Cu Đê

6000

0.03

6

Cu Đê

4000

0.03

7

Cu Đê

2000

0.03

8

Cu Đê

0

0.03

Bảng 3-9: Kết quả bộ thông số hệ số khếch tán D sau khi đã kiểm định
STT Tên sông

Lý trình

Hệ số khuếch

Hệ số khuếch

tán min

tán max

1

Cu Đê

14000

350

400

2

Cu Đê

12000

300

350


17

STT Tên sông

Lý trình

Hệ số khuếch

Hệ số khuếch

tán min

tán max

3

Cu Đê

10000

250

300

4

Cu Đê

8000

200

250

5

Cu Đê

6000

150

200

6

Cu Đê

4000

125

150

7

Cu Đê

2000

100

125

8

Cu Đê

0

50

100

Hình 3-21: Kiểm định độ mặn Smax phân bố dọc theo sông Cu Đê
Bảng 3-10: Số liệu thực đo và số liệu tính toán kiểm tra; Đơn vị (0/00)
Điểm

Thực đo

Mô hình

Thực đo

Mô hình

Thực đo

Mô hình

lấy

11:31～15:35 ngày

18:32～20:02 ngày

8:32~11:35 ngày

mẫu

27/06/2013

27/06/2013

18/12/2013

D

3,829

8,619

3,453

8,710

2,84

0,008


18
E

9,416

14,324

9,041

14,413

2,198

1,345

F

10,083

18,841

9,083

18,920

2,410

6,128

Nhận xét:
- Đối với độ mặn thì kết quả mô phỏng cho đúng về hình dạng và xu
thế. Độ mặn tại các vị trí có sai số giữa thực đo và mô phỏng là không
lớn. Về mùa kiệt (tháng 6) mức độ sai số giữa thực đo và mô phỏng lớn
hơn do dòng chảy trên lưu vực nhỏ và chịu ảnh hưởng lớn bởi thủy
triều; về mùa mưa (tháng 12) mức độ sai số giữa thực đo và mô phỏng
nhỏ hơn do dòng chảy trên lưu vực vào mùa này lớn hơn.
- Với số liệu đo đạc hiện tại dùng để hiệu chỉnh và kiểm định có thể
chấp nhận được trong điều kiện số liệu đo đạc hạn chế.
Vậy ta có thể kết luận rằng bộ thông số mô hình có thể sử dụng để
phục vụ cho mô phỏng cho các kịch bản xâm nhập mặn do biến đổi khí
hậu và nước biển dâng trong tương lai.
CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG MÔ HÌNH ỨNG VỚI CÁC KỊCH
BẢN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP

THÍCH ỨNG
4.1. Lựa chọn kịch bản biến đổi khí hậu
Trong đề tài này tác giả lựa chọn kịch bản RCP 4.5 để đánh giá ảnh
hưởng của BĐKH và NBD đến dòng chảy sông Cu Đê
4.2. Áp dụng mô hình MIKE-NAM tính toán lưu lượng sông Cu
Đê theo các kịch bản BĐKH
4.2.1. Xây dựng kịch bản biến đổi khí hậu
4.2.2. Tính toán lưu lượng theo các kịch bản biến đổi khí hậu


19

Lưu lượng Q (m3/s)

100

KB BĐKH 1 (nền)
KB BĐKH 3

80

KB BĐKH 2
KB BĐKH 4

60
40
20
0
1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Tháng

12

Hình 4-2: Lưu lượng dòng chảy trung bình tại vị trí Phò Nam ứng với
kịch bản BĐKH
Bảng 4-4: Lưu lượng dòng chảy trung bình tháng ứng với các kịch bản
BĐKH (m3/s)
KB

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

11,209

3,292

2,062

1,441

4,105

6,554

4,675

7,838

22,910

58,117

53,953

35,645

11,578

3,463

2,196

1,591

4,327

6,404

4,607

7,758

29,262

73,492

67,686

39,077

13,391

4,012

2,318

1,485

4,172

6,414

4,610

7,791

31,562

79,074

72,220

43,471

14,646

4,501

2,735

1,824

5,381

6,788

4,349

6,934

32,184

81,790

74,759

46,717

KB 1
(nền)
KB 2
(2030)
KB 3
(2050)
KB 4
(2100)

Nhận xét:
- Lưu lượng dòng chảy về mùa khô nhỏ và theo các kịch bảng biến
đổi khí khí hậu thì không tăng nhiều. Tuy nhiên về mùa mưa, dòng chảy
trên lưu vực lớn và có xu hướng tăng theo các kịch bảng biến đổi khí hậu.
- Tổng lượng dòng chảy theo các kịch bản BĐKH có xu hướng tăng
do lượng mưa theo các kịch bản RCP4.5 là tăng


20
Tương ứng với dữ liệu mưa Hòa Trung, ta tính toán lưu lượng dòng
chảy năm thiết kế với tần suất 85% tương ứng với các kịch bản:
Bảng 4-6: Lưu lượng dòng chảy trung bình năm thiết kế với tần suất
85% tương ứng với các kịch bản BĐKH
TB
Kịch bản

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

2,26

0,48

0,13

0.03

0,01

0,17

0,23

0,36

2,77

5,94

3,46

2,41

1,52

2,01

0,42

0,11

0,02

0,01

0,14

0,19

0,30

3,21

6,43

3,78

2,30

1,58

2,13

0,44

0,12

0,03

0,01

0,14

0,18

0,29

3,23

6,40

3,76

2,37

1,59

2,30

0,48

0,13

0,03

0,01

0,14

0,17

0,24

3,26

6,49

3,82

2,49

1,63

năm

KB
BĐKH 1
(nền)
KB
BĐKH 2
KB
BĐKH 3
KB
BĐKH 4

Nhận xét:
- Lưu lượng dòng chảy trung bình năm tương ứng với tần suất 85% là
1,52 m3/s, vào mùa khô (tháng 1-8) có dòng chảy nhỏ (thấp nhất là tháng
5 với lưu lượng 0,01 m3/s) không đủ cung cấp nước cho Nhà máy nước
Hòa Liên giai đoạn 1 công suất 120.000 m3/ngày (tương ứng lưu lượng
cần cung cấp 1,38 m3/s); vào các tháng mùa mưa (tháng 9-12) dòng chảy
lớn hơn (lớn nhất tháng 10 với lưu lượng 5,94 m3/s). Vì vậy, để đảm báo
cung cấp nước liên tục và lâu dài cho Nhà máy nước Hòa Liên thì cần
phải có giải pháp công trình (xây dựng đập) để điều tiết lượng nước cho
các tháng mùa khô và đảm bảo dòng chảy môi trường trên sông.
- Theo các kịch bản BĐKH lưu lượng nước dòng chảy trung bình
tương ứng với tần suất 85% có tăng nhưng lượng tăng là không đáng để;


21

chủ yếu là lưu lượng tăng trong các tháng mùa mưa, về mùa kiệt thì ít
thay đổi.
4.3. Áp dụng mô hình MIKE 11 tính lan truyền mặn vùng hạ lưu
sông Cu Đê theo các kịch bản BĐKH và NBD
4.3.1. Xây dựng các kịch bản BĐKH và NBD
4.3.2. Tính toán xâm nhập mặn tương ứng với các KB BĐKH và NBD
Mô phỏng thủy lực, xâm nhập mặn tương ứng với năm đại diện là
năm 2013 (năm được chọn để tính toán kịch bản nền), biên lưu lượng
tại vị trí ngã ba suối Cậy tương ứng với các kịch bản.
Mô phỏng dự báo quá trình xâm nhập mặn ở hạ lưu sông Cu Đê ứng
với các kịch bản BĐKH và NBD được thể hiện sau:
30
25

Độ mặn (0/00)

20
15
10
5

Khoảng cách (m)
0
750
1500
2250
3000
3750
4500
5250

5809
6587
7307
7961
8711
8983
9728
10428
11088
11633
12175
12966
13500
13685
13800
13950

0

Độ mặn KB 1

Độ mặn KB 2A

Độ mặn KB 2B

Độ mặn KB 2C

Độ mặn KB 3

Độ mặn KB 4

K

Hình 4-5: Diễn biến xâm nhập mặn lớn nhất trên sông Cu Đê ứng với
kịch bản BĐKH và NBD
Bảng 4-8: Kết quả độ mặn ứng với các kịch bản BĐKH và NBD tại Phò Nam
Vị Trí

KB1 KB2A KB2B KB2C KB3

KB4

Phò Nam (0/00) 8,619 8,269 8,647 8,302 8,075 7,489


22
Nhận xét:
- Diễn biến đường mực nước dọc sông Cu Đê đều có xu hướng nằm
ngang theo các kịch bản. Tại vị trí ngã ba Suối Cậy (ví trí lý trình bằng 0
trong mô hình) của các kịch bản 2B, 2C, 3, 4, đường mực nước có xu
hướng tăng hơn so với kịch bản nền vì biên lưu lượng đầu vào tăng (lượng
mưa tăng). Đường mực nước các kịch bản 2A, 2C, 3, 4 có xu hướng tăng
so với kịch bản nền vì mực nước biển theo các kịch bản này đều tăng.
- Ta thấy độ mặn ứng với kịch bản BĐKH giai đoạn 2016-2035, 20462065 và 2080-2099 có xu hướng giảm so với kịch bản nền, độ mặn chịu
sự tương tác bởi dòng chảy thượng nguồn và nước biển dâng, tuy nhiên
khi BĐKH thì làm cho dòng chảy thượng nguồn có xu hướng gia tăng
theo kịch bản BĐKH, do đó việc tương tác do sự gia tăng lưu lượng và
mực nước biển dâng là nghịch biến do đó độ mặn theo các kịch bản
BĐKH và nước biển dâng có thể tăng giảm không theo quy luật.
4.4. Đề xuất quy hoạch các công trình phục vụ cấp nước sinh hoạt

trên sông Cu Đê
- Giai đoạn 1: Đến năm 2020, xây dựng Nhà máy nước Hòa Liên
với công suất 120.000 m3/ngày (lưu lượng nước thô cần 1,38 m3/s) với
giải pháp xây dựng đập trên sông Cu Đê tại vị trí hạ lưu ngã ba suối
Cậy để tận dụng bổ sung thêm nguồn nước từ nhánh suối Cậy và các
nhánh suối nhỏ khác để đảm bảo lưu lượng nước thô cung cấp cho Nhà
máy nước Hòa Liên. Ngoài ra cần phải nâng công suất nhà máy nước
Cầu Đỏ thêm khoảng 60.000 m3/ngày để đảm bảo nhu cầu công suất
386.000 m3/ngày cung cấp nước an toàn cho thành phố.
- Giai đoạn 2: Đến năm 2030, nâng công suất Nhà máy nước Hòa
Liên thêm 120.000 m3/ngày (tổng lưu lượng nước thô cần 2,77 m3/s),
đồng thời xây dựng đập trên sông Bắc nhằm mục đích tạo hồ trữ nước


23
để đảm bảo công suất tăng gấp đôi của nhà máy Hòa Liên. Với giải
pháp này có thể tạo hồ chứa nước với dung tích lên đến 42,5 triệu m3
(cao trình đỉnh đập 45 m) [16], hồ có nhiệm vụ trữ nước 4 tháng mùa
mưa (từ tháng 9 đến tháng 12), xả nước bổ sung về sông trong 8 tháng
mùa kiệt (từ tháng 1 đến tháng 8). Ngoài ra cần phải tiếp tục nâng công
suất Nhà máy nước Cầu Đỏ và khai thác các nguồn nước khác để đảm
bảo nhu cầu công suất trung bình 697.000 m3/ngày cung cấp nước an
toàn cho toàn thành phố.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết luận:
Đánh giá trữ lượng và chất lượng nguồn nước sông Cu Đê có vai trò
quan trọng đối với quy hoạch phát triển thành phố Đà Nẵng trong tương
lai. Qua quá trình thực hiện đề tài, tác giả đưa ra một số kết luận chính
như sau:
1. Trữ lượng nguồn nước sông Cu Đê biến động mạnh theo mùa.

Mùa khô, lưu lượng dòng chảy trung bình là 1,441 m3/s và mùa mưa là
58,117 m3/s. Tổng lượng dòng chảy trên sông Cu Đê có xu hướng tăng
theo 4 kịch bản BĐKH và NBD, cụ thể là: Wnền < W2016-2035 < W2046-2065
< W2080-2099. Tuy nhiên, vào tháng 7 và tháng 8, tổng lượng dòng chảy
có xu hướng giảm nhưng không đáng kể.
2. Áp dụng mô phỏng dự báo cho 4 kịch bản về ảnh hưởng của
BĐKH và NBD cho thấy độ mặn ở hạ lưu có xu hướng giảm so với kịch
bản nền nhưng lượng giảm không đáng kể.
3. Quy hoạch nguồn nước sông Cu Đê là nguồn cung cấp nước chính
cho thành phố. Đến năm 2020 cung cấp được 31% nhu cầu sử dụng
nước sinh hoạt; đến năm 2030 cung cấp được (60 – 71)% nhu cầu sử
dụng nước sinh hoạt của toàn thành phố.
Kiến nghị: