Nghiên cứu đề xuất điều chỉnh mạng lưới quan trắc thủy văn do ảnh hưởng của hệ thống hồ chứa, đập dâng thượng lưu lưu vực sông Mã – Chu (Luận văn thạc sĩ)

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SỸ
TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT ĐIỀU CHỈNH
MẠNG LƢỚI QUAN TRẮC THỦY VĂN DO ẢNH HƢỞNG
CỦA HỆ THỐNG HỒ CHỨA, ĐẬP DÂNG THƢỢNG LƢU
LƢU VỰC SÔNG MÃ - CHU

CHUYÊN NGHÀNH: THỦY VĂN HỌC

NGUYỄN VĂN MINH

HÀ NỘI, NĂM 2019


BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SỸ
TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT ĐIỀU CHỈNH
MẠNG LƢỚI QUAN TRẮC THỦY VĂN DO ẢNH HƢỞNG
CỦA HỆ THỐNG HỒ CHỨA, ĐẬP DÂNG THƢỢNG LƢU
LƢU VỰC SÔNG MÃ - CHU

NGUYỄN VĂN MINH

CHUYÊN NGHÀNH THỦY VĂN HỌC
MÃ SỐ: 8440224
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS. TS LÃ VĂN CHÚ

HÀ NỘI, NĂM 2019

HÀ NỘI - 2018


CÔNG TRÌNH ĐƢỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI
Cán bộ hƣớng dẫn chính: PGS.TS Lã Văn Chú
Cán bộ chấm phản biện 1: PGS.TS. Nguyễn Văn Lai
Cán bộ chấm phản biện 2: PGS.TS Hoàng Minh Tuyển
Luận văn thạc sỹ đƣợc bảo vệ tại:
HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SỸ
TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI
Ngày 20 tháng 01 năm 2019


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Họ và tên học viên: Nguyễn Văn Minh
Lớp: CH3AT ; Khoá: 3
Cán bộ hƣớng dẫn: PGS.TS Lã Văn Chú
Tên đề tài: Nghiên cứu đề xuất điều chỉnh mạng lƣới quan trắc thủy văn do
ảnh hƣởng của hệ thống hồ chứa, đập dâng thƣợng lƣu lƣu vực sông Mã –
Chu.
Tóm tắt:
Đề tài Luận văn đã tiến hành thu thập các số liệu quan trắc của các trạm
thủy văn vùng nghiên cứu, số liệu hoạt động của hai hồ chứa Hủa Na và Cửa
Đạt, số liệu quan trắc đã áp dụng tại các trạm thủy văn bị ảnh hƣởng. Trên cơ
sở các số liệu đã thu thập đƣợc, tác giả đã có phân tích đánh giá những thay
đổi của các đặc trƣng thủy văn trƣớc và sau khi có hồ bằng phƣơng pháp

thống kê và phƣơng pháp mô hình thủy văn thủy lực, đồng thời nghiên cứu
thử nghiệm giảm chế độ quan trắc nhƣng vẫn đảm bảo chất lƣợng tài liệu theo
quy chuẩn kỹ thuật, qua đó đề xuất chế độ quan trắc thủy văn cho các trạm
ảnh hƣởng hồ chứa, đề xuất điều chỉnh vị trí trạm phù hợp với công tác điều
tra cơ bản và phòng chống thiên tai trong điều kiện ảnh hƣởng hồ chứa.


i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan các nội dung, số liệu, kết quả nêu trong luận văn là
trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Nguyễn Văn Minh


ii

LỜI CẢM ƠN
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành thủy văn với đề tài “Nghiên
cứu đề xuất điều chỉnh mạng lƣới quan trắc thủy văn do ảnh hƣởng của hệ
thống hồ chứa, đập dâng thƣợng lƣu lƣu vực sông Mã - Chu” là kết quả của
quá trình cố gắng không ngừng của bản thân và đƣợc sự giúp đỡ, động viên
khích lệ của các thầy, cô, bạn bè, đồng nghiệp và ngƣời thân. Qua trang viết
này tác giả xin gửi lời cảm ơn tới những ngƣời đã giúp đỡ tôi trong thời gian
học tập - nghiên cứu khoa học vừa qua.
Tôi xin tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đối với các thầy giáo, cô
giáo, đặc biệt là PGS.TS Lã Văn Chú đã trực tiếp tận tình hƣớng dẫn cũng
nhƣ cung cấp tài liệu thông tin khoa học cần thiết cho luận văn này.

Xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô giáo khoa Khí tƣợng, Thuỷ văn,
Hải dƣơng học, Lãnh đạo trƣờng Đại học Tài nguyên và Môi trƣờng Hà Nội
đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành tốt công việc nghiên cứu khoa học của
mình.
Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn đồng nghiệp, đơn vị công tác đã
giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện Luận văn.

TÁC GIẢ
Nguyễn Văn Minh


iii

MỤC LỤC
Nội dung

Trang

Lời cam đoan

i

Lời cảm ơn

ii

Mục lục

iii

Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt

vi

Danh mục các bảng biểu

vii

Danh mục các hình vẽ, đồ thị

viii

MỞ ĐẦU

1

1. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài

1

2. Mục tiêu của đề tài

2

3. Phƣơng pháp nghiên cứu

3

4. Nội dung nghiên cứu

4

5. Bố cục luận văn

4

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU LUẬN VĂN

5

1.1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU NGOÀI VÀ TRONG NƢỚC

5

1.1.1. Các nghiên cứu ngoài nƣớc

5

1.1.2. Các nghiên cứu trong nƣớc

7

1.2. TỔNG QUAN LƢU VỰC SÔNG MÃ - CHU

11

1.2.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên lƣu vực sông Mã - Chu

11

a. Vị trí địa lý

11

b. Đặc điểm địa hình

12

1.2.2. Đặc điểm khí hậu

13

1.2.3. Đặc điểm thủy văn và mạng lƣới sông suối

15

a. Mạng lƣới sông suối

15

b. Đặc điểm thủy văn

17

1.3. TÌNH HÌNH SỐ LIỆU VÀ CHẾ ĐỘ QUAN TRẮC THỦY VĂN

19


iv

Nội dung

Trang

1.3.1. Tình hình số liệu khí tƣợng

19

1.3.2. Tình hình số liệu thủy văn

20

1.4. HỆ THỐNG HỒ CHỨA TRÊN LƢU VỰC

23

1.4.1. Hiện trạng hồ chứa đang hoạt động trên lƣu vực sông Mã – Chu

23

a. Hiện trạng hoạt động của hồ Hủa Na

24

b. Hiện trạng hoạt động của hồ Cửa Đạt

24

c. Hiện trạng hoạt động của hồ thủy điện Trung Sơn

25

1.4.2. Quy trình vận hành liên hồ trên lƣu vực sông Mã

25

1.4.3. Quy hoạch phát triển hồ chứa trên lƣu vực

28

CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

30

2.1. LỰA CHỌN PHƢƠNG PHÁP THỰC HIỆN LUẬN VĂN

30

2.2. CÁC PHƢƠNG PHÁP THỰC HIỆN LUẬN VĂN

31

2.2.1. Phƣơng pháp thống kê

31

2.2.2. Phương pháp mô hình toán thủy văn, thủy lực

32

a. Mô hình NAM – hiệu chỉnh và kiểm định

33

b. Mô hình HEC - RESSIM

39

c. Mô hình thủy lực MIKE11– hiệu chỉnh và kiểm định

40

CHƢƠNG 3: ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA HỒ CHỨA ĐẾN
DÒNG CHẢY VÀ CHẾ ĐỘ ĐO ĐẠC TẠI CÁC TRẠM HẠ LƢU
LƢU VỰC SÔNG MÃ - CHU

46

3.1. ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG ĐẶC TRƢNG THỦY VĂN THEO
PHƢƠNG PHÁP THỐNG KÊ

47

3.1.1. Đánh giá ảnh hƣởng của hồ chứa tới đặc trƣng thủy văn mùa lũ

47

a. Diễn biến lưu lượng và mực nước mùa lũ sông Chu

47

b. Diễn biến lưu lượng và mực nước mùa lũ sông Mã

50

c. Tác động của hồ chứa đến đặc trưng lũ sông Mã – Chu

52

3.1.2. Đánh giá ảnh hƣởng của hồ chứa tới đặc trƣng thủy văn mùa kiệt

55

a. Diễn biến lƣu lƣợng và mực nƣớc mùa kiệt trên sông Chu

55


v

Nội dung

Trang

b. Diễn biến lưu lượng và mực nước mùa kiệt trên sông Mã

59

3.2. ÁP DỤNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG

CỦA HỒ CHỨA ĐẾN DÒNG CHẢY Ở HẠ LƢU

61

3.2.1. Đánh giá tác động của hồ chứa đến đặc trƣng lũ sau khi hoàn
nguyên

61

3.2.2. Đánh giá tác động của hồ chứa đến đặc trƣng thủy văn

63

a. Lưu lượng lớn nhất, nhỏ nhất

63

b. Đặc trưng mực nước

64

3.2.3. Đánh giá mức ảnh hƣởng đến các đặc trƣng thủy văn mùa lũ khi
hồ Trung Sơn hoạt động

70

3.3. ĐỀ XUẤT ĐIỀU CHỈNH CHẾ ĐỘ QUAN TRẮC, VỊ TRÍ TRẠM
THỦY VĂN TRÊN HỆ THỐNG SÔNG MÃ - CHU

76

3.3.1. Cơ sở đề xuất

76

3.3.2. Tiêu chí điều chỉnh

77

3.3.3. Đề xuất các ốp đo theo biên độ mực nƣớc

78

a. Bố trí các ốp đo

78

b.Kết quả tính toán

78

3.4. NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHỈNH CHẾ ĐỘ QUAN TRẮC LƢU
LƢỢNG CHO CÁC TRẠM BỊ ẢNH HƢỞNG HỒ CHỨA

86

3.5. ĐỀ XUẤT ĐIỀU CHỈNH VỊ TRÍ TRẠM QUAN TRẮC

91

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

92

TÀI LIỆU THAM KHẢO

95


vi

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
KTTV
TTMLKTTV&MT
TTKTTVQG
LVS
ĐBSCL
Th.S
T.S
NCS
KH và CN
ĐHTL
H
Hmax
Hmin
Htb
ΔH
Hmax,min,tháng
Hmax,min,năm
Đƣờng H~t

Obs/ngày
Q
V
R

Khí tƣợng thủy văn
Trung tâm Mạng lƣới khí tƣợng thủy văn và môi trƣờng
Trung tâm Khí tƣợng Thủy văn quốc gia
Lƣu vực sông
Đồng bằng sông Cửu Long
Thạc sĩ
Tiến sĩ
Nghiên cứu sinh
Khoa học và Công nghệ
Đại học Thủy lợi
Mực nƣớc
Mực nƣớc lớn nhất
Mực nƣớc nhỏ nhất
Mực nƣớc trung bình
Biên độ mực nƣớc
Biên độ mực nƣớc lớn nhất, nhỏ nhất tháng
Biên độ mực nƣớc lớn nhất, nhỏ nhất năm
Đƣờng quá trình mực nƣớc thay đổi theo thời gian
Số lần quan trắc trong ngày
Lƣu lƣợng dòng chảy
Tốc độ dòng chảy
Lƣu lƣợng chất lơ lửng


vii

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Số hình
Bảng 1.1
Bảng 1.2
Bảng 1.3
Bảng 1.4
Bảng 1.5
Bảng 1.6
Bảng 2.1
Bảng 2.2
Bảng 2.3
Bảng 3.1
Bảng 3.2
Bảng 3.3
Bảng 3.4
Bảng 3.5
Bảng 3.6
Bảng 3.7
Bảng 3.8
Bảng 3.9
Bảng 3.10.
Bảng 3.11
Bảng 3.12
Bảng 3.13
Bảng 3.14
Bảng 3.15
Bảng 3.16
Bảng 3.17

Tên bảng
Đặc trƣng hình thái sông ngòi một số nhánh lớn thuộc hệ thống
sông Mã (thuộc lãnh thổ Việt Nam)
Tỷ lệ lƣợng nƣớc các tháng mùa lũ (%)
Tỷ lệ lƣợng nƣớc các tháng mùa cạn (%)
Danh sách trạm khí tƣợng và đo mƣa trên lƣu vực sông Mã – Chu
Lƣới trạm thuỷ văn trên lƣu vực sông Mã –Chu
Thông số chính của bậc thang thuỷ điện sông Mã
Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình đối với dòng chảy ngày
Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình đối với dòng chảy lũ
Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mực nƣớc thực đo và tính toán
mùa lũ tại các trạm thủy văn
Đặc trƣng mực nƣớc lũ tại một số trạm thuỷ văn trên hệ thống Mã
- Chu

Thời gian và tốc độ truyền lũ trung bình thời kỳ trên hệ thống
sông Mã – Chu
Đặc trƣng mực nƣớc lũ tại một số trạm thuỷ văn trên hệ thống
sông Mã – Chu sau khi có hồ và hoàn nguyên
Thời gian và tốc độ truyền lũ trên hệ thống sông Mã – Chu
Lƣu lƣợng trung bình, lớn nhất, nhỏ nhất đặc trƣng tháng, năm
thực đo và hoàn nguyên trạm Cửa Đat trên sông Chu
Mực nƣớc trung bình đặc trƣng tháng, năm thực đo và hoàn
nguyên các trạm trên hệ thống sông Mã - Chu
Mực nƣớc lớn nhất đặc trƣng tháng, năm thực đo và hoàn nguyên
của các trạm trên hệ thống sông Mã - Chu
Mực nƣớc nhỏ nhất đặc trƣng theo tháng, năm thực đo và hoàn
nguyên của các trạm trên hệ thống sông Mã - Chu
Đặc trƣng mực nƣớc lũ tại một số trạm thuỷ văn trên hệ thống
sông Mã – Chu sau khi có hồ và hoàn nguyên

Thời gian và tốc độ truyền lũ trên hệ thống sông Mã – Chu
sau khi có sự điều tiết của 3 hồ
Chênh lệch mực nƣớc (TB ngày) trƣớc và sau giảm chế độ quan
trắc
Chênh lệch mực nƣớc ngày năm 2012 trƣớc và sau khi thay đổi
chế độ quan trắc trạm Cửa Đạt (cm)
Chênh lệch mực nƣớc ngày năm 2012 trƣớc và sau khi thay đổi
chế độ quan trắc trạm Bái Thƣợng (cm)
Chênh lệch mực nƣớc ngày năm 2012 trƣớc và sau khi thay đổi
chế độ quan trắc trạm Xuân Khánh (cm)
Thay đổi chênh lệch mực nƣớc ngày trƣớc và sau khi thay đổi chế
độ quan trắc trạm Cửa Đạt
Thay đổi chênh lệch mực nƣớc ngày trƣớc và sau khi thay đổi chế
độ quan trắc trạm Bái Thƣợng
Thay đổi chênh lệch mực nƣớc ngày trƣớc và sau khi thay đổi chế

Trang
15
18
18
20
21
29
37
38
45
54
55
62

63
63
64
66
68
72
76
77
79
80
81
82
82
83


viii

Bảng 3.18
Bảng 3.19
Bảng 3.20
Bảng 3.21
Bảng 3.22
Bảng 3.23
Bảng 3.24
Bảng 3.25
Bảng 3.26
Bảng 3.27
Bảng 3.28
Bảng 3.29

độ quan trắc trạm Xuân Khánh
Tổng hợp số ốp đo trƣớc và sau khi thay đổi chế độ tại các trạm
So sánh đặc trƣng thay đổi mực nƣớc tháng trạm Cửa Đạt trƣớc và
sau khi thay đổi chế độ quan trắc
So sánh đặc trƣng thay đổi mực nƣớc tháng trạm Bái Thƣợng trƣớc
và sau khi thay đổi chế độ quan trắc
So sánh đặc trƣng thay đổi mực nƣớc tháng trạm Xuân Khánh
trƣớc và sau khi thay đổi chế độ quan trắc
Thống kê đặc trƣng mực nƣớc trƣớc và sau khi thay đổi chế độ
quan trắc trạm Cửa Đạt
Thống kê đặc trƣng mực nƣớc trƣớc và sau khi thay đổi chế độ
quan trắc trạm Bái Thƣợng
Thống kê đặc trƣng mực nƣớc trƣớc và sau khi thay đổi chế độ
quan trắc trạm Xuân Khánh
Thống kê số lần quan trắc lƣu lƣợng trong năm
thời kỳ trƣớc khi hồ hoạt động
Thống kê số lần quan trắc lƣu lƣợng trong năm thời kỳ sau khi hồ
hoạt động
Thống kê biên độ mực nƣớc năm tại trạm Cửa Đạt trƣớc khi có
hoạt động của hồ Cửa Đạt
Thống kê biên độ mực nƣớc năm tại trạm Cửa Đạt sau khi có hoạt
động của hồ Cửa Đạt
Đánh giá tổng lƣợng trƣớc và sau khi giảm
chế độ quan trắc lƣu lƣợng

83
83
84
84

85
85
85
87
87
89
89
90

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Số hình
Hình 1.1
Hình 1.2
Hình 1.3
Hình 2.1
Hình 2.2
Hình 2.3
Hình 2.4
Hình 2.5
Hình 2.6
Hình 2.7
Hình 2.8
Hình 2.9
Hình 2.10
Hình 2.11

Tên hình
Vị trí địa lý lƣu vực sông Mã - Chu
Mạng lƣới sông và trạm khí tƣợng thuỷ văn lƣu vực sông Mã- Chu
Hiện trạng hệ thống hồ chứa hệ thống sông Mã - Chu

Sơ đồ thực hiện nội dung của đề tài luận văn
Đƣờng quá trình lƣu lƣợng giữa tính toán và thực đo trạm Xã Là
Quá trình lƣu lƣợng giữa tính toán và thực đo trạm Cẩm Thủy
Quá trình lƣu lƣợng giữa tính toán và thực đo trạm Cửa Đạt
Quá trình lƣu lƣợng giữa tính toán và thực đo mùa lũ trạm Cẩm
Thủy
Quá trình lƣu lƣợng giữa tính toán và thực đo trạm Cửa Đạt mùa lũ
Sơ đồ tổng quát các mô đun của mô hình HEC – RESSIM
Sơ đồ thủy lực lƣu vực sông Mã - Chu mô phỏng trong MIKE11
Quá trình mực nƣớc thực đo và tính toán một số trạm trên LVS Mã
- Chu (Giai đoạn hiệu chỉnh mô hình ứng với trƣờng hợp lũ cao)
Quá trình mực nƣớc thực đo và tính toán một số trạm trên LVS Mã
- Chu (Giai đoạn kiểm định mô hình ứng với trƣờng hợp lũ cao
Quá trình mực nƣớc thực đo và tính toán một số trạm trên LVS Mã
- Chu (Giai đoạn hiệu chỉnh mô hình ứng với trƣờng hợp lũ trung

Trang
12
22
23
31
36
36
37
38
38
40
42
43
44

44


Luận văn đầy đủ ở file: Luận văn Full