Nội dung

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CAO ĐÌNH HUY ĐÁNH GIÁ NGẬP LỤT VÙNG HẠ DU SÔNG BA KHI HỆ THỐNG CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN Ở THƯỢNG NGUỒN ĐI VÀO VẬN HÀNH Chuyên ngành : Kỹ thuật xây dựng công trình thủy Mã số : 60 58 02 02 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2015 Công trình được hoàn thành tại ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: TS. LÊ HÙNG Phản biện 1: GS.TS. NGUYỄN THẾ HÙNG Phản biện 2: TS. TÔ THÚY NGA Luận văn được bảo vệ tại Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ chuyên ngành kỹ thuật xây dựng công trình thủy họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 15 tháng 6 năm 2015. * Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Sông Ba là một trong những con sông lớn ở miền Trung Trung Bộ Việt Nam với tổng diện tích lưu vực 14.132 km2 nằm trên địa phận 3 tỉnh Gia Lai, ĐakLak và Phú Yên. Hàng năm mùa lũ về, nước sông Ba dồn từ thượng lưu về gây ngập lụt nghiêm trọng cho hạ lưu sông Ba. Theo số liệu thống kê của Ủy ban nhân dân tỉnh Phú Yên: Lũ tháng 10/1993 và tháng 11/2009 là 2 trận lũ lớn nhất đã từng xảy ra trên lưu vực sông Ba từ năm 1976 tới nay. Trong đó, lũ tháng 10/1993 đã làm 72 người chết, 4 người mất tích, 464 người bị thương, 10.902 ngôi nhà bị sập đổ hoàn toàn trôi đi mất. Lũ tháng 11/2009, đã làm 80 người chết, hàng ngàn ngôi nhà bị sập hoàn toàn. Lũ quét đã xóa sổ nhà ở của cư dân cư xóm Trường, thôn Triêm Đức xã Xuân Quang 2, huyện Đồng Xuân, làm 18 người chết, 44 ngôi nhà bị sập hoàn toàn, hàng chục héc ta đất sản xuất bị xói lở, bồi lấp, việc tái sử dụng đất sản xuất gặp nhiều trở ngại. Trước đây, việc vận hành hệ thống hồ chứa trong các điều kiện cụ thể (dựa vào dự báo KTTV) và được thực hiện theo các quy trình vận hành của các hồ riêng biệt. Gần đây nhất, việc điều hành các hồ chứa tuân thủ theo “Quyết định về việc ban hành Quy trình vận hành liên hồ chứa trên lưu vực Sông Ba”, đã được Thủ tướng phê duyệt tại Quyết định số 1077/QĐ-TTg, ngày 7 tháng 7 năm 2014. Do tính chất nghiêm trọng của lũ đối với vùng hạ lưu sông Ba nhất là khi hệ thống công trình thủy điện ở thượng nguồn đi vào vận hành, việc cần thiết hiện nay là phải xây dựng cơ sở khoa học và thực tiễn nhằm đưa ra được phương án vận hành xả lũ hồ chứa hợp lý, vừa đảm bảo mục tiêu phát điện đồng thời cắt lũ hiệu quả, giảm thiểu các thiệt hại do lũ 2 lụt vùng hạ lưu sông Ba, từ đó đề xuất các phương án phòng chống thông qua cảnh báo về khả năng và diện tích ngập lụt ứng với các trận lũ khác nhau. 2. Mục tiêu nghiên cứu Đề tài này nghiên cứu xây dựng mô hình mô phỏng các kịch bản vận hành liên hồ chứa (hồ Krông H’năng, hồ sông Ba Hạ và hồ Sông Hinh), nhằm nâng cao hiệu quả giảm lũ và không gây tác động tiêu cực cho vùng hạ du, trong khi vẫn đảm bảo nhiệm vụ phát điện. Đồng thời giúp cho lãnh đạo các cấp và các cơ quan ban, nghành liên quan cũng như người dân chủ động ứng phó khi có mưa lũ xảy ra, nhằm hạn chế thiệt hại đến mức thấp nhất. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Mô phỏng và đánh giá quá trình lũ ở hạ du sông Ba khi hệ thống công trình thủy điện (hồ Krông Hnăng, hồ sông Ba Hạ và hồ Sông Hinh) ở thượng nguồn đi vào vận hành. - Phạm vi nghiên cứu: Lưu vực hệ thống sông Ba. 4. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp phân tích, tổng hợp - Phương pháp phân tích nguyên nhân hình thành - Phương pháp phân tích hệ thống - Phương pháp kế thừa 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn Trong những năm gần đây trên lưu vực sông Ba nhà cửa ruộng vườn thường xuyên bị cuốn trôi khi đến mùa mưa lũ, gây thiệt hại nghiêm trọng đến đời sống và tình hình sản xuất của nhân dân. Do vậy việc nghiên cứu, đánh giá ảnh hưởng của các hồ chứa thượng nguồn đến ngập lụt hạ lưu sông Ba, sẽ giúp cho cấp lãnh đạo và các cơ quan ban nghành liên quan cũng như toàn dân chủ động ứng phó khi có mưa lũ xảy ra, hạn chế thiệt hại đến mức thấp nhất. 3 6. Bố cục đề tài Trên cơ sở các nội dung nghiên cứu, để đạt mục tiêu đề ra và đảm bảo tính logic và chỉnh thể của vấn đề nghiên cứu, ngoài hai phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, luận văn được cấu trúc gồm 4 chương sau đây: - Chương 1: Tổng quan về tình hình nghiên cứu lũ lụt và vận hành hồ chứa. - Chương 2. Đặc điểm tự nhiên xã hội lưu vực sông Ba. - Chương 3. Thiết lập mô hình vận hành điều tiết hồ chứa HEC-RESSIM và mô hình thủy lực MIKE FLOOD cho lưu vực sông Ba. - Chương 4. Mô phỏng các kịch bản vận hành hồ chứa HECRESSIM và ngập lụt hạ lưu sông Ba bằng mô hình thủy lực MIKE FLOOD. 4 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU LŨ LỤT VÀ VẬN HÀNH HỒ CHỨA 1.1. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC VỀ ĐIỀU TIẾT VÀ VẬN HÀNH HỒ CHỨA 1.1.1. Các nghiên cứu ở nước ngoài 1.1.2. Các nghiên cứu trong nước 1.1.3. Các nghiên cứu liên quan đến sông Ba Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Nhà nước KC08-07/06-10 “Nghiên cứu đề xuất giải pháp ổn định các cửa sông ven biển miền Trung”. Năm 2010, Viện Khoa học khí tượng thủy văn và Môi trường, “Báo cáo Lập quy trình vận hành hệ thống liên hồ trên lưu vực sông Ba”. Gần đây nhất là Công ty cổ phần sông Ba (2013), “Báo cáo lập bản đồ ngập lụt sông Ba”, trong đó xây dựng được bản đồ ngập lụt hạ lưu sông Ba cho địa bàn tỉnh Phú Yên. Một số công trình xây dựng cụ thể đã hoàn thành, nhằm nạo vét thoát lũ sông Ba, chống sạt lở như: Kè Lạc Mỹ và kè Thạch Bàn, huyện Tây Hòa; kè Phú Lộc huyện Phú Hòa và dự án nạo vét, khơi thông luồng lạch cửa sông Đà Rằng. 1.2. PHẠM VI GIỚI HẠN CỦA LUẬN VĂN Sau khi xem xét lưu vực phụ trách của các hồ chứa trên lưu vực sông Ba, do thời gian có hạn và điều kiện thu thập số liệu còn hạn chế, nên trong luận văn này chỉ giới hạn tập trung nghiên cứu đánh giá trong phạm vi lưu vực của 3 hồ chứa có diện tích lưu vực lớn nhất và ảnh hưởng trực tiếp, quyết định đến ngập lụt vùng hạ lưu sông Ba, đó là: Hồ sông Ba Hạ, Hồ sông Hinh và Krông H’năng. 5 CHƯƠNG 2 ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN VÀ XÃ HỘI LƯU VỰC SÔNG BA 2.1. ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN 2.1.1. Vị trí địa lý 2.1.2. Đặc điểm địa hình 2.1.3. Mạng lưới sông ngòi 2.1.4. Khí hậu 2.1.5. Thủy văn 2.2. ĐIỀU KIỆN KINH TẾ XÃ HỘI 2.2.1. Đặc điểm dân sinh kinh tế 2.2.2. Đặc điểm kinh tế 2.3. TÌNH HÌNH NGẬP LỤT SÔNG BA 2.3.1. Tình hình ngập lụt Theo số liệu điều tra trong những năm gần đây lũ lụt và tình hình ngập úng vùng hạ lưu sông Ba thường xuyên xảy ra hàng năm ngày càng trở nên nghiêm trọng hơn. Thí dụ mưa lũ đã gây nên tình trạng ngập úng trên diện rông trong khu vực liên tục trong các năm 1981, 1986, 1988, 1992, 1993, 1996, 1999, 2005, 2007, 2009 gây nhiều thiệt hại. Trong khu vực thành phố Tuy Hòa mỗi năm một vài lần khi có lũ lớn ngoài sông nước sông Đà Rằng tràn vào gây ngập úng 0,3 - 0,5 m tại khu vực Trung tâm từ 5 đến 10 ngày. 2.3.2. Thiệt hại do ngập lụt 2.3.3. Hiện trạng công trình phòng chống lũ và tiêu úng 2.3.4. Mục tiêu phòng chống lũ trên lưu vực Hiện nay chưa có quy hoạch phòng chống lũ riêng cho lưu vực, nên việc trước tiên là cần thiết phải xây dựng cơ sở khoa học và 6 thực tiễn nhằm đưa ra được phương án phòng chống lũ phục vụ phát triển kinh tế xã hội. 2.3.5. Phương án quy hoạch phòng chống lũ a. Quan điểm chống lũ b. Vùng bảo vệ c. Tiêu chuẩn chống lũ d. Các phương án quy hoạch phòng chống lũ và tiêu úng Xây dựng các hành lang thoát lũ kết hợp công trình điều tiết lũ thượng lưu là biện pháp chống lũ cơ bản đối với vùng hạ lưu sông Ba. Hiện nay trên lưu vực đã hình thành 2 đập chắn lũ là Quốc lộ 1A và đường sắt thống nhất Bắc Nam. Phía hạ lưu hai bên tả hữu đã có kênh chính Bắc Nam đập Đồng Cam kết hợp giao thông là đường liên tỉnh QL25 (Bắc) và QL29 (Nam) nhưng nhiều đoạn khi có lũ lớn nước vẫn tràn qua. Trên lưu vực hiện tại chỉ có 3 hồ chứa đa mục tiêu trong đó có nhiệm vụ phòng lũ là hồ sông Ba hạ và hồ Sông Hinh. 7 CHƯƠNG 3 THIẾT LẬP MÔ HÌNH VẬN HÀNH ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA HEC-RESSIM VÀ MÔ HÌNH THỦY LỰC MIKE FLOOD CHO LƯU VỰC SÔNG BA 3.1. MÔ HÌNH THỦY LỰC MIKE FLOOD 3.1.1. Giới thiệu chung MIKE FLood là một công cụ mạnh liên kết mô hình MIKE 11 một chiều và mô hình MIKE 21 hai chiều, để mô phỏng lũ trên một lưu vực và vùng cửa sông, thuộc bộ phần mềm MIKE. 3.1.2. Mô hình thủy lực một chiều MIKE 11 Mô hình thủy động lực MIKE 11 (HD) là một phần trọng tâm của mô hình MIKE 11, mô hình cho phép tính thủy lực trên mạng lưới sông, kênh có thể áp dụng với chế độ sóng động lực hoàn toàn ở cấp độ cao. Các công trình được mô phỏng trong MIKE 11 bao gồm: Đập (đập tràn …), Cống (Cống hình chữ nhật, ...), Bơm, Hồ chứa, Công trình điều tiết và công trình Cầu. Hình 3.6. Thiết lập sơ đồ thủy lực mạng lưới sông Ba mô hình MIKE 11 HD 8 3.1.3. Mô hình MIKE 21 Để mô phỏng quá trình ngập lụt các vùng đất ven sông và vùng đồng trũng, mô hình thủy lực 2 chiều được sử dụng làm công cụ tính toán. Quá trình dòng chảy trong sông do mô hình thủy lực 1 chiều đảm trách. Hình 3.7. Mô hình thủy lực 2 chiều, phạm vi từ hạ lưu hồ sông Ba Hạ đến cửa sông Đà Rằng 3.1.4. Mô hình MIKE Flood Để kết hợp các ưu điểm của cả mô hình một và hai chiều, đồng thời khắc phục được các nhược điểm của chúng, MIKE Flood cho phép kết nối 2 mô hình MIKE 11 và MIKE 21 trong quá trình tính toán, tăng bước lưới của mô hình (nghĩa là giảm thời gian tính toán) nhưng vẫn mô phỏng được cả dòng chảy trong lòng dẫn và trên mặt ruộng hoặc ô chứa.