Nghiên Cứu Đánh Giá Ảnh Hưởng Của Các Công Trình Thủy Lợi Đến Tình Hình Lũ Lụt Lưu Vực Sông Thu Bồn

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu ảnh hưởng của công trình thủy lợi, thủy điện đến tình hình lũ lụt lưu vực sông Thu Bồn, cung cấp cái nhìn sâu sắc.

• Tác giả: Nguyễn Thanh Sơn
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Tiền Giang
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Thủy văn học
• Đề tài: Đánh Giá Ảnh Hưởng Của Công Trình Thủy Lợi Đến Lũ Lụt Lưu Vực Sông Thu Bồn
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ khoa học
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng Quan Đánh Giá Ảnh Hưởng Công Trình Thủy Lợi Thu Bồn

Lưu vực sông Thu Bồn, một tài nguyên vô giá, đóng vai trò quan trọng trong vận chuyển nước và cung cấp lợi ích cho đời sống và sản xuất. Tuy nhiên, lũ lụt thường xuyên xảy ra, gây thiệt hại lớn về người và tài sản. Biến đổi khí hậu toàn cầu và các hiện tượng El Nino, La Nina làm gia tăng và phức tạp hóa tình hình bão lũ. Nghiên cứu này tập trung vào đánh giá ảnh hưởng của các công trình thủy lợi và thủy điện đến điều tiết dòng chảy lũ, nhằm cảnh báo nguy cơ và giảm nhẹ tác hại cho hạ du. Đây là một vấn đề cấp thiết cần được quan tâm, đặc biệt trong bối cảnh hiện tại. Các công trình thủy lợi có vai trò quan trọng trong việc điều tiết và kiểm soát dòng chảy.

1.1. Vị Trí Địa Lý và Đặc Điểm Lưu Vực Sông Thu Bồn

Sông Thu Bồn là một sông lớn thuộc tỉnh Quảng Nam, nằm trong khoảng từ 14°48’ đến 15°50’ vĩ độ Bắc và 107°57’ đến 108°25’ kinh độ Đông. Lưu vực sông có diện tích 4256 km², nằm ở sườn Đông của dãy Trường Sơn. Phía Tây giáp dãy Trường Sơn, Tây Nam giáp Kon Tum, Đông giáp biển Đông, và Đông Nam giáp Quảng Ngãi. Hệ thống sông Thu Bồn được đánh giá giàu tiềm năng thủy điện, nhưng cũng là nơi thường xuyên xảy ra lũ lụt, gây thiệt hại nặng nề cho người dân địa phương. Địa hình dốc và khả năng tập trung nước nhanh khiến lũ diễn ra ác liệt.

1.2. Mục Tiêu Nghiên Cứu và Phạm Vi Đánh Giá Ảnh Hưởng

Nghiên cứu này tập trung đánh giá ảnh hưởng của hồ chứa đến dòng chảy lũ trên lưu vực sông Thu Bồn. Đồng thời, mô phỏng dòng chảy lũ bằng mô hình HEC-RESSIM. Đối tượng nghiên cứu là dòng chảy lũ trên lưu vực sông Thu Bồn, thuộc địa phận tỉnh Quảng Nam. Phương pháp nghiên cứu bao gồm phân tích tổng hợp tài liệu, số liệu, và nghiên cứu mô hình toán thủy văn (NAM và HEC-RESSIM). Kết quả nghiên cứu sẽ là cơ sở cho quy hoạch phòng chống lũ và tài liệu tham khảo cho các nhà hoạch định chính sách. Việc mô phỏng lũ có thể giúp đưa ra những dự báo chính xác.

II. Thách Thức Ảnh Hưởng Công Trình Thủy Lợi Đến Lũ Lụt

Việc xây dựng các công trình thủy điện và thủy lợi mang lại lợi ích kinh tế, nhưng đồng thời cũng gây ra những lo ngại về ảnh hưởng đến dòng chảy lũ. Thay đổi trong chế độ dòng chảy tự nhiên có thể làm tăng nguy cơ lũ lụt ở hạ du, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu. Bài toán đặt ra là cần có những đánh giá khách quan và khoa học để cân bằng giữa phát triển kinh tế và bảo vệ môi trường, đảm bảo an toàn cho người dân. Cần có những quy trình vận hành hồ chứa hợp lý để giảm thiểu những tác động tiêu cực. Việc vận hành hồ chứa phải được thực hiện một cách khoa học.

2.1. Mạng Lưới Sông Ngòi và Đặc Điểm Thủy Văn Lưu Vực

Lưu vực sông Thu Bồn có mạng lưới sông ngòi phát triển tỏa tia, với nhiều phụ lưu. Địa hình dốc và mức độ tập trung mưa lớn khiến lũ trên sông Thu Bồn mang đậm tính chất lũ núi: cường suất lũ lớn, thời gian lũ ngắn, đỉnh lũ nhọn, biên độ lũ lớn. Mỗi năm, sông Thu Bồn có 4-5 trận lũ, thường lớn nhất vào tháng X và XI. Bão và không khí lạnh là những nguyên nhân chính gây lũ. Mạng lưới sông ngòi kém phát triển, với mật độ lưới sông 0,47 km/km². Mưa lớn là yếu tố chính gây ra lũ lụt.

2.2. Tình Hình Lũ Lụt Thực Tế Tại Quảng Nam Đà Nẵng

Mùa lũ ở Quảng Nam và Đà Nẵng kéo dài từ tháng X đến tháng XII, nhưng không ổn định. Lũ sớm xảy ra vào tháng IX đến nửa đầu tháng X, thường có biên độ không lớn. Lũ muộn xảy ra vào tháng XII hoặc tháng I năm sau. Lũ giữa mùa, vào nửa cuối tháng X và tháng XI, thường là lớn nhất do nhiều hình thái thời tiết gây ra mưa lớn kéo dài. Tần suất lũ cao gây nhiều khó khăn cho người dân địa phương.

III. Giải Pháp Phương Pháp Đánh Giá Ảnh Hưởng Dòng Chảy Lũ

Nghiên cứu sử dụng kết hợp các phương pháp thống kê, xử lý số liệu và mô hình hóa để đánh giá ảnh hưởng của hồ chứa đến dòng chảy lũ. Phương pháp thống kê giúp phân tích xu hướng và đặc điểm của lũ lụt trong quá khứ. Phương pháp mô hình hóa sử dụng các mô hình toán thủy văn như NAM và HEC-RESSIM để mô phỏng dòng chảy và tác động của các công trình thủy lợi. Việc lựa chọn phương pháp phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo tính chính xác và tin cậy của kết quả. Các phương pháp thống kê cần được thực hiện cẩn thận.

3.1. Cơ Sở Lý Thuyết Mô Hình NAM và HEC RESSIM

Mô hình NAM là một mô hình toán thủy văn được sử dụng để mô phỏng dòng chảy trên lưu vực. Mô hình HEC-RESSIM là một mô hình mô phỏng điều tiết hồ chứa, cho phép đánh giá tác động của các hồ chứa đến dòng chảy lũ. Cả hai mô hình đều có cơ sở lý thuyết vững chắc và được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu thủy văn. Mô hình toán thủy văn giúp dự đoán các tình huống lũ lụt.

3.2. Lựa Chọn Hệ Thống Hồ Chứa Đánh Giá Ảnh Hưởng

Việc lựa chọn hệ thống hồ chứa phù hợp là rất quan trọng để đánh giá chính xác tác động đến dòng chảy lũ. Các tiêu chí lựa chọn bao gồm vị trí địa lý, quy mô, chế độ vận hành, và dữ liệu sẵn có. Cần có một hệ thống hồ chứa đại diện cho toàn bộ lưu vực sông Thu Bồn. Các hồ chứa lớn có tác động đáng kể đến dòng chảy.

IV. Ứng Dụng Đánh Giá Ảnh Hưởng Hồ Chứa Trước và Sau

Nghiên cứu tiến hành đánh giá ảnh hưởng của hồ chứa đến dòng chảy lũ trước và sau khi có hồ. Việc khôi phục dòng chảy lũ bằng mô hình NAM giúp so sánh với dòng chảy thực tế. Đánh giá sự thay đổi về cường suất lũ, thời gian lũ, và đỉnh lũ sau khi có hồ chứa. Kết quả cho thấy tác động của hồ chứa đến việc điều tiết dòng chảy lũ, giảm nguy cơ ngập lụt ở hạ du. Cần phân tích dòng chảy lũ một cách chi tiết.

4.1. Mô Phỏng Lũ Bằng Mô Hình HEC RESSIM Thu Bồn

Mô hình HEC-RESSIM được sử dụng để mô phỏng lũ trên lưu vực sông Thu Bồn. Thiết lập sơ đồ tính toán và hiệu chỉnh kiểm định mô hình. Mô phỏng các trận lũ lịch sử và so sánh với số liệu thực tế. Đánh giá khả năng mô phỏng và dự báo lũ của mô hình. Mô phỏng lũ có thể giúp lập kế hoạch ứng phó.

4.2. Phân Tích Dữ Liệu Thực Tế và So Sánh Kết Quả Mô Hình

So sánh kết quả mô phỏng với dữ liệu thực tế từ các trạm thủy văn. Phân tích sự khác biệt và đánh giá độ tin cậy của mô hình. Sử dụng các chỉ số thống kê như Nash-Sutcliffe để đánh giá hiệu quả mô hình. Dữ liệu thực tế là yếu tố quan trọng để kiểm định mô hình.

V. Kết Luận Giải Pháp Quản Lý Lũ Lụt Lưu Vực Sông Thu Bồn

Nghiên cứu đã đánh giá ảnh hưởng của các công trình thủy lợi đến lũ lụt lưu vực sông Thu Bồn. Kết quả cho thấy vai trò quan trọng của các hồ chứa trong việc điều tiết dòng chảy lũ. Tuy nhiên, cần có những quy trình vận hành hồ chứa hợp lý để giảm thiểu tác động tiêu cực đến hạ du. Cần kết hợp các giải pháp công trình và phi công trình để quản lý lũ lụt hiệu quả. Quản lý lũ lụt là một vấn đề phức tạp cần sự phối hợp của nhiều bên.

5.1. Kiến Nghị và Đề Xuất Giải Pháp Phòng Chống Lũ

Đề xuất các giải pháp phòng chống lũ lụt dựa trên kết quả nghiên cứu. Tăng cường hệ thống cảnh báo lũ sớm. Nâng cao năng lực quản lý và vận hành hồ chứa. Xây dựng các công trình phòng chống lũ. Tăng cường tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng về phòng chống lũ lụt. Cảnh báo lũ sớm có vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu thiệt hại.

5.2. Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo và Phát Triển Bền Vững

Đề xuất các hướng nghiên cứu tiếp theo để hoàn thiện hơn nữa công tác quản lý lũ lụt. Nghiên cứu tác động của biến đổi khí hậu đến lũ lụt. Phát triển các mô hình dự báo lũ tiên tiến. Nghiên cứu các giải pháp phòng chống lũ thân thiện với môi trường. Mục tiêu cuối cùng là phát triển bền vững lưu vực sông Thu Bồn. Phát triển bền vững là mục tiêu quan trọng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN ĐẶC ĐIỂM LƯU VỰC SÔNG THU BỒN 1. ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÍ TỰ NHIÊN LƯU VỰC SÔNG THU BỒN 1. Ví trí địa lý Sông Thu Bồn là một sông lớn thuộc tỉnh Quảng Nam và cũng là một trong những con sông lớn trong các tỉnh duyên hải Trung Bộ, trải ra trong phạm vi từ 14048’ – 15050’ vĩ độ Bắc và 107057’ – 108025’ kinh độ Đông, hợp thành dòng chính Thu Bồn và các sông nhánh Vu Gia, Ly Ly, Túy Loan.

Bản đồ lưu vực sông Thu Bồn Lưu vực sông Thu Bồn là lưu vực sông lớn của tỉnh Quảng Nam và cũng là một trong những hệ thống sông chính của miền Trung. Toàn bộ lưu vực nằm ở sườn Đông của dãy Trường Sơn, có diện tích lưu vực là 4256 km2 phía Tây giáp với dãy 3 (LUAN.bon TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Trường Sơn, phía Tây Nam giáp tỉnh Kon Tum, phía Đông giáp biển Đông, phía Đông Nam giáp tỉnh Quảng Ngãi (hình 1. Địa hình và địa mạo Địa hình trong lưu vực phần lớn là đồi núi, riêng phần hạ lưu sông giáp biển là đồng bằng. Phần phía Bắc là những dãy núi cao chạy song song với dãy Bạch Mã, kéo dài từ Đông sang Tây với một số đỉnh cao trên 100m (Núi Mang 1708m, Bà Nà 1483m); phía Tây là dãy Trường Sơn Nam với một số đỉnh cao trên 200m (A Tuất 2500m, Lum Heo 2045m, Tion 2032m.); phía Nam là khối núi Kon Tum thuộc dãy Trường sơn với đỉnh Ngọc Linh cao 2598m, chạy ra tới biển.

Như vậy, lưu vực hệ thống sông Thu Bồn được bao bọc bởi các dãy núi cao ở ba phía, Bắc, Tây và Nam. Chuyển tiếp từ vùng núi cao xuống đồng bằng là vùng trung du với những đồi núi thấp có độ cao (100 - 800m). Vùng đồng bằng hẹp có địa hình thấp dưới 30m, phân bố ở một số huyện thuộc địa phận tỉnh Quảng Nam (Đại Lộc, Duy Xuyên, Điện Bàn, Thăng Bình, Hội An) và thành phố Đà Nẵng (huyện Hòa Vàng, các quận Ngũ Hành Sơn và Hải Châu). Tiếp giáp với biển là những dải cát có những cồn cát cao hơn 10m.

Thổ nhưỡng và thực vật Đất được phát tiển trên các loại đá mẹ, gồm các loại chính: nhóm đất mùn trên núi cao; nhóm đất feralit phát triển đá mác ma và các loại đá khác, phân bố rộng rãi ở vùng đồi núi thấp; đất phù sa; đất phèn đất mặn; đất cát biển và đất xói mòn từ sỏi đá. Thực vật trong lưu vực khá phong phú và đa dạng, gồm kiểu rừng kín thường xanh ẩm á nhiệt đới phân bố ở độ cao trên 1000m; kiểu rừng kín lá rụng hơi ẩm nhiệt đới; kiểu rừng cây thưa, lá rộng hơi khô nhiệt đới và kiểu rừng cây là kim hơi khô nhiệt đới. Ngoài ra, còn có các trảng cỏ, cây bụi. Rừng bị tàn phá, khai thác thiếu quy hoạch.

Tính đến năm 2006, diện tích rừng trong tỉnh Quảng Nam khoảng 457,7.103 ha, trong đó rừng tự nhiên 396,3.103ha, rừng trồng 61,4.103 ha, tỷ lệ che rừng phủ khoảng 43,9%. Đặc điểm khí tượng - thủy văn  Mạng lưới quan trắc 4 (LUAN.bon TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Trong lưu vực nghiên cứu có 2 trạm đo các yếu tố khí tượng: một trạm đo đại diện cho vùng đồng bằng là trạm Đà Nẵng, một trạm đại diện cho vùng miền núi là trạm Trà My và 12 trạm đo mưa. Trên hệ thống sông Thu Bồn có 5 trạm đo thuỷ văn, trong đó có 1 trạm đo dòng chảy và mực nước là trạm thủy văn Nông Sơn, 1 trạm đo mực nước hạ lưu vùng ảnh hưởng triều là trạm thủy văn Câu Lâu. Danh sách trạm khí tượng - thủy văn trên lưu vực sông Thu Bồn Yếu tố quan trắc Tên trạm Sông Mưa H Q Các yếu tố khác Nông Sơn Thu Bồn X X X Cầu Lâu Thu Bồn X X Giao Thủy Thu Bồn X X X Vĩnh Diện Thu Bồn X X Hội An Thu Bồn X X Sơn Tân Thu Bồn X X Hiệp Đức Thu Bồn X Quế Sơn Thu Bồn X Khâm Đức Thu Bồn X Trà Mi Thu Bồn X An Hòa Thu Bồn X Đà Nẵng Thu Bồn X  Khí tượng Do nằm ở phía Nam dãy Bạch Mã và phía Đông dãy Trường Sơn Nam, nên khí hậu trong lưu vực hệ thống sông Thu Bồn cũng có đặc điểm chung của khí hậu vùng Nam Trung Bộ với mùa Đông không lạnh, nắng nhiều, chịu ảnh hưởng bởi gió Tây khô nóng, mùa mưa vào cuối Hè, đầu mùa Đông.

Lượng bức xạ tổng cộng trung bình năm khoảng 140-150kcal/cm2. Cân bằng bức xạ trung bình năm khoảng 75-100 kcal/cm2. Số giờ nắng trung bình năm biến đổi trong phạm vi từ 1800 giờ ở vùng núi cao đến hơn 2000 giờ ở vùng đồng bằng ven biển.bon TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Nhiệt độ không khí trung bình năm khoảng 21-260C, giảm từ đồng bằng ven biển lên miền núi theo sự tăng cao củah hình. Nhiệt độ tối cao tuyệt đối có thể trên 400C vào những ngày có gió Tây khô nóng.

Nhiệt độ tối thấp tuyệt đối có thể dưới 150C ở vùng đồng bằng và dưới 100C ở vùng núi. Độ ẩm không khí có quan hệ chặt chẽ với nhiệt độ không khí và lượng mưa. Vào các tháng mùa mưa độ ẩm không khí vùng đồng bằng ven biển có thế đạt 85- 88%, vùng núi có thể đạt 90- 95%. Các tháng mùa khô vùng đồng bằng ven biển chỉ còn dưới 80%, vùng núi còn 80-85%.

Độ ẩm không khí vào những ngày thấp nhất có thể xuống mức 20-30%. Lượng mây tổng quan trung bình năm biến đổi trong phạm vi (5-7,7)/10 bầu trời, có xu thế tăng dần từ đồng bằng lên miền núi Tốc độ gió bình quân hàng năm vùng núi đạt 0,7-1,3 m/s, trong khí đo vùng đồng bằng ven biển đạt 1,3 -1,6 m/s. Tốc độ gió lớn nhất đã quan trắc được ở Trà My mùa hạ đạt 34 m/s, trong mùa mưa đạt 25m/s. Vùng đồng bằng ven biển gió thường mạnh hơn và đạt 40 m/s như ở Đà Nẵng khi có bão Lượng bốc hơi phụ thuộc vào yếu tố khí hậu: nhiệt độ không khí, nắng, gió, độ ẩm.Lượng bốc hơi trung bình năm trên lưu vực khoảng 680-1040 mm, ở vùng núi lượng bốc hơi khoảng 680-800 mm, vùng đồng bằng ven biển lượng bốc hơi khoảng 880-1050 mm.

Do nằm trong địa hình cao nhất của dãy Trường Sơn nên lưu vực sông Thu Bồn rất thuận lợi đón gió là nguyên nhân gây mưa khá đa dạng. Hoàn lưu Tây Nam cùng với sự hoạt động của dải hội tụ nhiệt đới, hoàn lưu Đông Bắc cùng với các nhiễu động thời tiết đem lượng mưa lớn cho toàn lưu vực. Trên lưu vực có tâm mưa lớn: Tâm mưa Bạch Mã với lượng mưa năm trên 3000 mm. Tuy nhiên, mưa phân bố không đều cả về không gian và thời gian.

Xét cả về lượng lẫn độ dài mùa mưa trên lưu vực thì có xu hướng giảm dần từ phía Tây sang phía Đông, từ miền núi xuống đồng bằng.bon TIEU LUAN MOI download : [e-mail]  Thủy văn Với điều kiện địa hình dốc, mạng lưới sông suối phát triển tỏa tia, mức độ tập trung mưa lớn cả về lượng lẫn về cường độ trên phạm vi rộng nên lũ trên các sông suối của lưu vực sông Thu Bồn mang đậm tính chất lũ núi với các đặc trưng: cường suất lũ lớn, thời gian lũ ngắn, đỉnh lũ nhọn, biên độ lũ lớn. Hàng năm trên sông Thu Bồn xuất hiện 4 – 5 trận lũ, năm nhiều nhất có 7- 8 trận lũ, lũ lớn nhất trong năm thường xuất hiện trong tháng X và XI. Hình thế thời tiết chủ yếu mưa sinh lũ trên lưu vực là bão (chiếm khoảng 55% tần xuất), không khí lạnh (chiếm khoảng 23%) đây cũng chính là nguyên nhân gây lũ đặc biệt lớn. Mạng lưới sông ngòi trên lưu vực [2] Với hình dạng lưu vực hình bầu nên mạng lưới sông trên lưu vực Thu Bồn phát triển tới các phụ lưu cấp IV và trong tổng số 78 phụ lưu có chiều dài sông chính lớn hơn 10km được phân chia theo các cấp : 19 phụ lưu cấp I, 36 phụ lưu cấp II, 22 phụ lưu cấp III và 2 phụ lưu cấp IV.

Sự sắp xếp của các dãy núi đã tạo ra hướng dốc chính của địa hình lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn là hướng Tây Nam - Đông Bắc, và dòng chính sông Thu Bồn có hướng chảy chính Tây Nam - Đông Bắc ở phần thượng, trung du và chuyển hướng chảy Tây - Đông ở vùng hạ du lưu vực. Vì vậy hệ số uốn khúc của các sông lớn trên lưu vực sấp xỉ 2 như dòng chính 1,86, sông Bung 2,02, sông Tĩnh Yên 2,67. Địa hình núi đồi chiếm tỷ trọng diện tích khá lớn (trên 60%) nên độ cao bình quân lưu vực 552m, độ dốc bình quân lưu vực 25% thuộc vào loại lớn nhất so với các lưu vực sông dải duyên hải Việt Nam. Mạng lưới sông suối trong lưu vực sông Thu Bồn kém phát triển với mật độ lưới sông 0,47 km/km2.

Phần thượng du lưu vực độ dốc địa hình lớn trên 30%, cấu tạo địa chất vùng núi là các đá Granit sườn dốc, đỉnh núi nhọn với lớp vỏ phong hoá chủ yếu là sa thạch, diệp thạch xen lẫn cuội kết nên mạng lưới sông suối trong vùng chỉ phát triển ở những vùng thấp còn ở phần sườn núi hầu như không xuất hiện dòng chảy thường xuyên, mật độ lưới sông 0,38 km/km2. Phần hạ du sông chảy trong vùng đồng bằng ven biển thấp, độ dốc bề mặt giảm và lớp vỏ thổ nhưỡng trong vùng này chủ yếu là đất cát, đất đỏ nên mạng lưới sông suối ở đây cũng 7 (LUAN.bon TIEU LUAN MOI download : [e-mail] không phát triển mạnh, mật độ sông suối 0,57 km/km2. Tình hình lũ lụt trên lưu vực sông Thu Bồn Tỉnh Quảng Nam, thành phố Đà Nẵng và vùng phụ cận có mùa lũ hàng năm từ tháng X đến tháng XII. Tuy nhiên mùa lũ ở đây cũng không ổn định, nhiều năm lũ xảy ra từ tháng IX và cũng nhiều năm sang tháng I của năm sau vẫn có lũ, điều này chứng tỏ lũ lụt ở Quảng Nam, thành phố Đà Nẵng và vùng phụ cận có sự biến động khá mạnh mẽ.

Lũ xảy ra vào tháng IX đến nửa đầu tháng X gọi là lũ sớm. Lũ xảy ra vào tháng XII hoặc sang tháng I năm sau gọi là lũ muộn. Lũ lớn nhất trong năm thường xảy ra vào nửa cuối tháng X và XI.  Lũ sớm Lũ xuất hiện vào tháng IX đến nửa đầu tháng X hàng năm được coi là lũ sớm.

Theo thống kê lũ lớn hàng năm trên các sông vùng nghiên cứu đạt 25  32%.