Tài liệu Luận văn thạc sĩ nghiên cứu đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến dòng chảy hồ khe tân, tỉnh quảng nam

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA  NGUYỄN THÀNH PHÁT TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CƯU ́ ĐAN ́ H GIÁ TAC ́ ĐÔN ̣ G CUA ̉ BIÊN ́ ĐÔỈ KHÍ HÂU ̣ ĐÊN ́ DON ̀ G CHẢY HỒ KHE TÂN, TỈNH QUẢNG NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY Đà Nẵng - 2018 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA  HỌ VÀ TÊN: NGUYỄN THÀNH PHÁT TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CƯU ́ ĐAN ́ H GIÁ TAC ́ ĐÔN ̣ G CUA ̉ BIÊN ́ ĐÔỈ KHÍ HÂU ̣ ĐÊN ́ DON ̀ G CHẢY HỒ KHE TÂN, TỈNH QUẢNG NAM Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình Thủy Mã số: 60.58.02.02 LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS. Nguyễn Thế Hùng Đà Nẵng - 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tác giả. Các số liệu và kết quả tính toán đưa ra trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận văn Nguyễn Thành Phát MỤC LỤC MỞ ĐẦU .................................................................................................... 1 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ............................................................................... 1 2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ........................................................................................ 2 3. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ............................................................ 3 4. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................................... 3 5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI .......................................... 4 6. CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN: ................................................................................. 4 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ................................................................... 5 1.1. TỔNG QUAN HỆ THỐNG SÔNG VU GIA-THU BỒN ............................ 5 1.2. VỊ TRÍ ĐỊA LÝ KHU VỰC NGHIÊN CỨU ................................................ 7 1.2.1. Vị trí địa lý.................................................................................................. 7 1.2.2. Đặc điểm địa hình dự án ............................................................................. 8 1.2.3. Đặc điểm địa chất vùng dự án: ................................................................... 8 1.2.3.1. Đặc điểm địa chất thuỷ văn .................................................................... 8 1.2.3.2. Điều kiện địa chất công trình ................................................................... 9 1.3. ĐẶC ĐIỂM KHÍ TƢỢNG, THỦY VĂN LƢU VỰC ................................ 12 1.3.1. Mạng lƣới trạm khí tƣợng và chất lƣợng tài liệu ............................ 12 1.3.1.1. Mạng lƣới trạm đo ....................................................................... 12 1.3.1.2. Tình hình quan trắc khí tƣợng, chất lƣợng tài liệu quan trắc ................ 13 1.3.2. Đặc điểm khí hậu ...................................................................................... 14 1.3.2.1. Đặc điểm chung ..................................................................................... 14 1.3.2.2. Các đặc trƣng khí hậu .................................................................. 15 1.3.2.3. Tình hình mƣa lũ ................................................................................... 22 1.3.2.4. Chế đô ̣ lũ ................................................................................................ 28 1.3.2.5. Dòng chảy kiệt ....................................................................................... 29 CHƢƠNG 2 ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG CÔNG TRÌNH THỦY LỢI TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH VÀ HỒ CHỨA KHE TÂN ................. 31 2.1. KHÁI QUÁT HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG THỦY LỢI QUẢNG NAM ... 31 2.1.1. Hồ chứa thủy lợi ................................................................................................ 31 2.1.1.1. Hiện trạng an toàn các hồ chứa. .................................................................... 31 2.1.1.2. Tình hình cung cấp nƣớc tƣới của các hồ chứa ..................................... 37 2.1.1.3. Tình hình phòng lũ của các hồ chứa. ..................................................... 38 2.1.2. Đối với các công trình đập dâng. .............................................................. 39 2.1.3. Đối với các công trình trạm bơm. ............................................................ 39 2.2. ĐỐI VỚI HỒ CHỨA NƢỚC KHE TÂN.................................................... 41 2.2.1. Điề u kiê ̣n tƣ̣ nhiên và dân sinh kinh tế ..................................................... 41 2.2.2. Khái quát về hệ thống công trình ............................................................. 41 CHƢƠNG III: NGHIÊN CỨU SỰ BIẾN ĐỘNG TÀI NGUYÊN NƢỚC ĐẾN HỒ CHỨA KHE TÂN, TỈNH QUẢNG NAM ................................................ 47 3.1. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH TOÁN THỦY VĂN .............. 47 3.1.1. Mục đích, ý nghĩa mô hình toán thuỷ văn. ................................................. 47 3.1.2. Các chỉ tiêu đánh giá sai số mô hình thủy văn ........................................... 47 3.1.3. Hiệu chỉnh thông số mô hình ..................................................................... 48 3.1.4. Kiểm định thông số mô hình ...................................................................... 49 3.1.5. Các bƣớc ứng dụng mô hình toán ............................................................... 49 3.1.5. Giới thiệu các mô hình thủy văn ................................................................. 49 3.2. GIỚI THIỆU MÔ HÌNH MIKE NAM. ......................................................... 51 3.1.1. Bể chứa mặt. ............................................................................................... 51 3.1.2. Bể sát mặt và bể tầng rễ cây ...................................................................... 51 3.1.3. Bốc thoát hơi ............................................................................................... 52 3.1.4. Dòng chảy mặt ........................................................................................... 52 3.1.5. Dòng chảy sát mặt....................................................................................... 52 3.1.6. Bổ sung dòng chảy ngầm ............................................................................ 52 3.1.7. Lƣợng ẩm của đất ....................................................................................... 53 3.1.8. Diễn toán dòng chảy mặt và dòng chảy sát mặt ......................................... 53 3.1.9. Diễn toán dòng chảy ngầm ......................................................................... 53 3.2. MÔ PHỎNG DÒNG CHẢY ĐẾN HỒ CHỨA NƢỚC KHE TÂN.............. 54 3.2.1. Xây dựng mô hình NAM cho lƣu vực Nông Sơn....................................... 54 3.2.2. Xây dựng mô hình NAM cho hồ chứa Khe Tân. ....................................... 62 CHƢƠNG IV: DỰ BÁO SỰ BIẾN ĐỘNG DÒNG CHẢY ĐẾN HỒ KHE TÂN THEO CÁC KỊCH BẢN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ............................................ 66 4.1. XÁC ĐỊNH KỊCH BẢN BĐKH CHO TỈNH QUẢNG NAM ................... 66 4.2. ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG DÒNG CHẢY ĐẾN HỒ ỨNG VỚI KỊCH BẢN BĐKH LỰA CHỌN. ................................................................................. 68 4.3. ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP THÍCH ỨNG VỚI BĐKH. ......................... 74 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................... 76 A. KẾT LUẬN ..................................................................................................... 76 B. KIẾN NGHỊ .................................................................................................... 76 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................ 77 Tiếng Việt ........................................................................................................... 77 Tiếng Anh ........................................................................................................... 78 PHỤ LỤC .......................................................................................................... 80 NGHIÊN CƯU ́ ĐAN ́ H GIÁ TAC ́ ĐÔN ̣ G CUA ̉ BIÊN ́ ĐÔỈ KHÍ HÂU ̣ ĐÊN ́ DON ̀ G CHAY ̉ HỒ KHE TÂN, TỈNH QUẢNG NAM Học viên: Nguyễn Thành Phát Mã số: 60.58.02.02 Khóa: K32 Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy Trƣờng Đại học Bách Khoa - ĐHĐN Tóm tắt - Trong những năm qua, dƣới tác động từ việc khai thác bề mặt để phục vụ phát triển KT – XH của tỉnh (khai thác tài nguyên khoáng sản, các công trình thủy điện điều tiết dòng chảy trên thƣợng nguồn, chuyển đổi cơ cấu sử dụng đất..) cùng với biến đổi khi hậu, nƣớc biển dâng đã gây nên tình trạng hạn hán, nhiễm mặn, thiếu nƣớc dùng diễn ra ở nhiều địa phƣơng trên địa bàn trong tỉnh Quảng Nam. Để phát huy hiệu quả các công trình khai thác nguồn nƣớc nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng nƣớc có xu hƣớng tăng nhanh phục vụ phát triển kinh tế xã hội hiện nay, cũng nhƣ định hƣớng trong tƣơng lai trên địa bàn tỉnh Quảng Nam, việc tính toán, đề xuất các giải pháp cấp nƣớc cho các công trình thuỷ lợi là rất cấp thiết. Trƣớc thực tế cấp bách đó, luận văn “Nghiên cứu đánh giá tác động của biế n đổ i khí hậu đến dòng chảy hồ Khe Tân, tỉnh Quảng Nam” thông qua việc sử dụng mô hình MIKE NAM thuộc bộ mô hình họ MIKE của Đan Mạch để đánh giá, xác định biến động dòng chảy đế n hồ chứa nƣớc Khe Tân , huyê ̣n Đa ̣i Lô ̣c , tỉnh Quảng Nam trong bối cảnh biến đổ i khí hâ ̣u , nƣớc biển dâng. Kết quả của luận văn là cơ sở khoa học để phục vụ công tác quản lý, sử dụng hiệu quả nguồn nƣớc hồ Khe Tân, đáp ứng nhu cầu dùng nƣớc cho các ngành trong tƣơng lai. Từ khóa – Hồ Khe Tân, Đại Lộc, mô hình MIKE, biến đổi khí hậu, hạn hán. CLIMATE CHANGE IMPACT ASSESSMENT FOR KHE TAN RESEVERVOIR INFLOW Abstract – In recent years, surface water excessive explotation for socio economic development such as hydroelectricity, insductrial requirement, agriculture, etc..has made the change in river flow of Quang Nam catchment. It has therefore lead to water resource imbalance at this area. This situation has caused many unexpected hydrological (flood and drought) disasters. This problem might become more severe under the context of climate change. Khe Tan is one of the largest artifial reservoir in Quang Nam province which play an important role for this area. Thus, the change of inflow in future to this reservoir might affect seriously to local socio economy. Faced on the context, there is a need to find out the solution for adapting with challenge, mitigating the impact of climate change for socio economic development. For above reason, the thesis is realized based on MIKE NAM module (DHI) to estimate the Khe Tan reservoir inflow variation due to the impact of climate change. The thesis result is expected to provide an overview about the Khe Tan reservoir inflow in future to increase the exploited effeciency of the reservoir, also reducing the negative impact of climate change for local. Key words -.Khe Tan, Dai Loc, MIKE NAM module (DHI), climate change, drought. DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang Bảng 1.1 Thống kê các trạm đo khí tƣợng, mƣa trong vùng 12 Bảng 1.2 Nhiệt độ trung bình, cao nhất, thấp nhất tuyệt đối (OC) 15 Bảng 1.3 Độ ẩm tƣơng đối không khí trung bình tháng một số trạm liên quan (%) 16 Bảng 1.4 Phân bố số giờ nắ ng trung bin ̀ h mỗi ngày trong tháng 16 Bảng 1.5 Tần suất xuất hiện gió theo 8 hƣớng 17 Bảng 1.6 Đặc trƣng tốc độ gió các trạm lân cận khu vực nghiên cứu Tốc độ gió trạm Đà Nẵng (m/s) 17 Bảng 1.7 Lƣợng mƣa trung bình tháng, năm (mm) 18 Bảng 1.8 Lƣợng mƣa ngày lớn nhất (mm) theo tần suất 19 Bảng 1.9 Lƣợng mƣa ngày lớn nhất (mm) theo tần suất 19 Bảng 1.10 Lƣợng mƣa vu ̣ Đông Xuân theo tần suất và năm đa ̣i biể u 20 Bảng 1.11 Lƣợng mƣa vu ̣ Mùa theo tần suất và năm đa ̣i biể u 20 Bảng 1.12 Lƣợng bốc hơi trung bình tháng của các trạm (mm) 20 Bảng 1.13 Lƣợng bốc hơi (mm) trung bình chậu A của trạm Đà Nẵng 21 Bảng 1.14 Phân phối tổn thất bốc hơi trong năm tại hồ Khe Tân 21 Bảng 1.15 Bảng tần số bão đổ bộ vào các đoạn bờ biển nƣớc ta 22 Bảng 1.16 Lƣợng mƣa mùa lũ, mùa kiệt và tỷ lệ so với lƣợng mƣa năm các trạm 24 Bảng 1.17 Tần suất lƣu lƣợng đỉnh lũ lớn nhất các trạm thuỷ văn 29 Bảng 1.18 Đỉnh lũ lớn nhất đã quan trắc đƣợc tại các trạm thuỷ văn 29 Bảng 1.19 Dòng chảy kiệt nhỏ nhất các trạm trong vùng nghiên cứu 30 Bảng 2.1 Bảng thống kê các thông số kỹ thuật hồ chứa nƣớc tỉnh Quảng Nam 33 Bảng 2.2 Thống kê dung tích phòng lũ của các hồ lớn trên sông Vu Gia-Thu Bồn 38 Bảng 2.3 Một số chỉ tiêu dân sinh kinh tế trong vùng dự án 41 Bảng 2.4 Bảng thông số kỹ thuật chính của Hồ chứa nƣớc Khe Tân. 42 Bảng 3.1 Các thông số chính trong mô hình NAM 52 Bảng 3.2 Trọng số của các trạm mƣa tính toán 54 Bảng 3.3 Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình NAM 58 Bảng 3.4 Bộ thông số mô hình MIKE NAM đã đƣợc hiệu chỉnh và kiểm định 61 Bảng 4.1 Các kịch bản ứng với dòng chảy đến hồ Khe Tân 66 Bảng 4.2 Sự thay đổi lƣợng mƣa trung bình tháng theo kịch bản RCP 4.5 67 Bảng 4.3 Sự thay đổi nhiệt độ trung bình tháng theo kịch bản RCP4.5(°C) 67 Bảng 4.4 Dòng chảy trung bình tháng tại hồ Khe Tân khi xét đến BĐKH theo kịch bản RCP4.5 Q(m3/s) 73 Bảng 4.5 Tổng lƣợng dòng chảy trung bình tháng tại hồ Khe Tân khi xét đến BĐKH theo kịch bản RCP4.5 Q(triệu m3) 73 Bảng 4.6 Sự biến động dòng chảy ứng với tần suất lũ thiết kế qua các giai đoạn 73 DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu hình vẽ Hình 1.1 Tên hình vẽ Mạng lƣới sông, trạm thủy văn và địa hình lƣu vực sông Vu Gia Thu Bồn Trang 5 Hình 1.2 Vị trí hồ Khe Tân nhìn từ Google Map 7 Hình 1.3 Vị trí các hạng mục công trình đầu mối hồ chứa nƣớc Khe Tân 8 Hình 1.4 Bản đồ mạng lƣới sông ngòi và lƣới trạm khí tƣợng thuỷ văn 14 Hình 1.5 Lƣợng mƣa trung bình tháng các trạm 19 Hình 1.6 Bản đồ đẳng trị mƣa các vùng của tỉnh 23 Hình 1.7 Đồ thị lƣợng mƣa tháng trung bình nhiều năm tại các trạm 26 Hình 2.1 Bản đồ hiện trạng thủy lợi tỉnh Quảng Nam 40 Hình 2.2 Bản đồ quy hoạch thủy lợi tỉnh Quảng Nam 40 Hình 2.3 Vị trí địa lý công trình Hồ chứa nƣớc Khe Tân 42 Hình 2.4 Hồ chứa nƣớc Khe Tân (trƣớc khi nâng cấp) 45 Hình 2.5 Tràn xả lũ Hồ chứa nƣớc Khe Tân (trƣớc khi nâng cấp) 45 Hình 2.6 Hồ chứa nƣớc Khe Tân (sau khi nâng cấp 2016) 46 Hình 2.7 Tràn xả lũ Hồ chứa nƣớc Khe Tân (sau khi nâng cấp 2016) 46 Hình 3.1 Cấu trúc mô hình Nam 51 Hình 3.2 Xác định trọng số các trạm mƣa 55 Hình 3.3 Dữ liệu mƣa ngày các trạm 55 Hình 3.4 Dữ liệu lƣu lƣợng trạm thủy văn Nông Sơn 56 Hình 3.5 Dữ liệu bốc hơi trạm Trà My 56 Hình 3.6 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình NAM 57 Hình 3.7 . Kết quả hiệu chỉnh mô hình tại trạm Nông Sơn 58 Số hiệu hình vẽ Tên hình vẽ Trang Hình 3.8 Kết quả kiểm định mô hình tại Nông Sơn 59 Hình 3.9 Bộ thông số tối ƣu của lƣu vực 60 Hình 3.10 Bản đồ độ cao số DEM phân chia lƣu vực 62 Hình 3.11 Sơ đồ tính trọng số các trạm mƣa đối với lƣu vực Khe Tân 63 Hình 3.12 Trọng số mƣa lƣu vực hồ Khe Tân 63 Hình 3.13 Giao diện mô hình thủy văn MIKE NAM hồ Khe Tân 64 Hình 3.14 Kết quả mô hình MIKE NAM hồ chứa Khe Tân 65 Hình 4.1 So sánh lƣu lƣợng trung bình đến hồ Khe Tân qua các giai đoạn nền 1986 – 2005 và theo các kịch bản BĐKH RCP 4.5 68 Dòng chảy trung bình tháng tại hồ Khe Tân qua các giai đoạn nền 1986 – 2005 và theo các kịch bản BĐKH RCP 4.5 69 Hình 4.2 Hình 4.3 Hình 4.4 Hình 4.5 Hình 4.6 Tổng lƣu lƣợng dòng chảy trung bình tháng hồ Khe Tân qua các giai đoạn nền 1986 – 2005 và theo các kịch bản BĐKH RCP 4.5 So sánh lƣu lƣợng đến hồ Khe Tân giai đoạn 1986 – 2005 theo tự nhiên và BĐKH giai đoạn 2016-2035 So sánh lƣu lƣợng đến hồ Khe Tân giai đoạn 1986 – 2005 theo tự nhiên và BĐKH giai đoạn 2046-2065 So sánh lƣu lƣợng đến hồ Khe Tân giai đoạn 1986 – 2005 theo tự nhiên và BĐKH giai đoạn 2080-2099 69 70 71 72 -1- MỞ ĐẦU 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1.1. Ảnh hƣởng của biến đổi khí hậu trên thế giới và nƣớc ta. Biến đổi khí hậu (BĐKH) đang là vấn đề toàn cầu, nó xuất phát từ các nguyên nhân chủ quan do các hoạt động của con ngƣời, cũng có thể do nguyên nhân khách quan từ thiên nhiên hoặc cả hai. Biến đổi khí hậu là sự thay đổi trong hệ thống khí hậu toàn cầu, biểu hiện chủ yếu là sự nóng lên toàn cầu. Theo báo cáo của Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Hoa Kỳ (NASA) tháng 10/2006 cho biết, hiện tƣợng băng tan ở Greenland đạt tốc độ 65,6km3, vƣợt xa mức tái tạo băng 22,6km3 một năm từ tuyết rơi. Những kết quả nghiên cứu của Tổ chức Khí tƣợng thế giới đƣợc công bố vào tháng 9/2006 cho thấy, nhiệt độ thế giới đã tăng lên với tốc độ chƣa từng có trong vòng ít nhất 12.000 năm qua. Chính điều này đã gây nên hiện tƣợng Trái đất nóng lên trong vòng 30 năm trở lại đây. Các nhà khoa học cho rằng: thế kỷ vừa qua, nhiệt độ trung bình của Trái đất đã tăng thêm 10C do việc tích lũy các chất cácbon điôxít (CO2), mêtan (CH4) và các khí thải gây hiệu ứng nhà kính khác trong không khí (nhƣ N2O, HFCs, PFCs, SF6) - sản phẩm sinh ra từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch trong các nhà máy, phƣơng tiện giao thông và các nguồn khác. Những biểu hiện đặc trƣng của tác động biến đổi khí hậu đến các khu vực nhƣ sau: (1) mức độ mƣa nặng hạt xuất hiện nhiều ở đất liền đi kèm với hiện tƣợng nóng lên và hơi nƣớc nhiều trong không khí; (2) hiện tƣợng khô nóng đi kèm với hiện tƣợng nhiệt độ tăng cao, tần số nắng nóng gia tăng và giảm lƣợng mƣa, góp phần gây hạn hán, làm tăng nhiệt độ bề mặt đại dƣơng và lƣợng băng tuyết tan chảy. Trung tâm Hadley (Anh) chuyên nghiên cứu và dự đoán thời tiết cũng dự đoán: 1/3 hành tinh sẽ chịu ảnh hƣởng của hạn hán nếu việc thay đổi khí hậu không đƣợc kiểm soát; (3) làm thay đổi dòng chảy mặt và chế độ mƣa hàng năm. Lƣợng mƣa nhiều lên, mùa mƣa dao động nhiều hơn; (4) mực nƣớc biển dâng 0,5 – 0,6cm/năm sẽ dẫn đến sự xâm nhập mặn vào nguồn nƣớc ngọt của vùng ven biển; và (5) làm thay đổi chất lƣợng nƣớc, nhu cầu sử dụng nƣớc do lƣợng bốc hơi nhiều lên, độ ẩm giảm đi... Theo báo cáo mới nhất của Viện phân tích rủi ro Maplecroft (Maplecroft, England, 10/2010), Việt Nam đứng thứ 13/16 nƣớc hàng đầu sẽ phải chịu tác động mạnh của hiện tƣợng biến đổi khí hậu toàn cầu trong 30 năm tới. Việt Nam là quốc gia nằm dọc theo dải bờ biển với chiều dài khoảng 3.260km không kể các đảo, là nƣớc nằm trong trung tâm bão Tây - Tây Bắc Thái Bình Dƣơng có trung tâm bão lớn nhất thế giới, số lƣợng bão đổ bộ vào Việt Nam, hạn hán, lũ lụt xảy ra rất bất thƣờng về cả tần suất và cƣờng độ so với những năm trƣớc đây, và gia tăng mực nƣớc biển dâng. Trong đó, Quảng Nam là vùng đồng bằng lớn nhất của dải ven biển miền Trung nƣớc -2ta, rất dễ tổn thƣơng trong mọi trƣờng hợp, đặc biệt dƣới tác động của biến đổi khí hậu toàn cầu. 1.2. Tác động của BĐKH đến các hồ chứa nƣớc tỉnh Quảng Nam Nằm ở khu vực Trung Trung Bộ Việt Nam, tỉnh Quảng Nam có điều kiện tự nhiên đa dạng từ vùng núi cao nhất Nam Việt Nam (Ngọc Linh) đến đƣờng bờ biển dài 125km và tài nguyên thiên nhiên phong phú (nƣớc, khoáng sản, sinh học, …), trong đó có tài nguyên nƣớc. Hàng năm trên toàn tỉnh nhận đƣợc 29,9 tỷ m3 nƣớc từ mƣa và đã sinh ra 20,9 tỷ m3 nƣớc đổ vào các sông suối – đƣợc xếp vào tỉnh có nguồn tài nguyên nƣớc lớn nhất miền nhiệt đới gió mùa nƣớc ta. Tuy nhiên với tính chất phân mùa sâu sắc (mùa mƣa lũ tập trung trong 3 tháng từ tháng 10 – 12 những chiếm đến 65 – 70% tổng lƣợng dòng chảy cả năm) nên ở đây vẫn thƣờng xuyên xuất hiện các thiên tai liên quan đến tài nguyên nƣớc nhƣ hạn hán trong mùa kiệt, lũ, ngập lụt trong mùa lũ… vì vậy việc khai thác nguồn nƣớc phong phú bậc nhất này rất cần đến các công trình khai thác trên sông và công tác thuỷ lợi đóng vai trò hết sức quan trọng. Tính đến nay, trên địa bàn toàn tỉnh Quảng Nam đã đƣa vào khai thác sử dụng khoảng 1.202 công trình gồm 73 hồ chứa, 804 đập dâng và 249 trạm bơm và 76 công trình khác phục với tổng năng lực tƣới theo thiết kế khoảng 68.180ha, diện tích thực tƣới khoảng 40.154ha, trong đó lúa 37.946ha và 2.208ha rau màu, đáp ứng khoảng 59% so với diện tích thiết kế và khoảng 47% so với diện tích đất sản xuất nông nghiệp cần tƣới. Một số công trình thủy lợi lớn trên điạ bàn của tỉnh nhƣ hồ Phú Ninh (có 3 dung tích lớn nhất 340 triệu m ), hồ Khe Tân,Việt An, Vĩnh Trinh và Thái Xuân . Nhìn chung các hồ hiện nay phát huy tác dụng, góp phần hết sức quan trọng trong sự nghiệp phát triển nông nghiệp nông thôn tại địa phƣơng, bảo đảm an ninh lƣơng thực trên địa bàn tỉnh. Trong những năm gần đây, chịu nhiều tác động từ việc khai thác bề mặt phục vụ phát triển KT – XH của tỉnh (khai thác tài nguyên khoáng sản, các công trình thủy điện điều tiết dòng chảy trên thƣợng nguồn, chuyển đổi cơ cấu sử dụng đất..) cùng với biến đổi khi hậu, nƣớc biển dâng tình trạng hạn hán thiếu nƣớc dùng đã diễn ra ở nhiều địa bàn trong tỉnh. Theo các báo cáo hàng năm của tỉnh Quảng Nam, tình hình hạn hán ngày càng mở rộng diện tích ảnh hƣởng, năm 2014 có tới 11.000ha đất canh tác (trong đó có tới 10.600ha đất lúa) bị hạn và kinh phí chống hạn đã lên tới 34,9 tỷ đồng (theo Quyết định số 1000/QĐ-UBND ngày 01/04/2014). Trong năm 2015 đã 2 lần chính phủ phải hỗ trợ tỉnh Quảng Nam để khắc phục hậu quả thiếu nƣớc sử dụng trầm trọng (5,3 tỷ đồng trong tháng 5 và 6,6 tỷ đồng trong tháng 11). Để phát huy hiệu ích các công trình khai thác nguồn nƣớc nhằm đáp ứng đƣợc nhu cầu nƣớc có xu hƣớng tăng nhanh cho thực trạng phát triển kinh tế xã hội cũng nhƣ định hƣớng phát triển kinh tế xã hội trong tƣơng lai trên địa bàn tỉnh Quảng Nam, -3việc tính toán, đề xuất các giải pháp cấp nƣớc cho các công trình thuỷ lợi là rất cấp thiết. Trƣớc thực tế cấp bách đó, luận văn nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu đánh giá tác động của biế n đổ i khí hậu đế n dòng chảy hồ Khe Tân, tỉnh Quảng Nam” nhằm xác định biến động dòng chảy đế n h ồ chứa nƣớc Khe Tân , huyê ̣n Đa ̣i Lô ̣c , tỉnh Quảng Nam trong bối cảnh biế n đổ i khí hâ ̣u, nƣớc biển dâng, nhằm phục vụ công tác quản lý, sử dụng hiệu quả nguồn nƣớc Hồ Khe Tân, đáp ứng nhu cầu dùng nƣớc cho các ngành. 2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 2.1 Mục tiêu chung Đánh giá dòng chảy đế n hồ chƣ́a nƣớc Khe Tân, tỉnh Quảng Nam có xét đế n ảnh hƣởng của biế n đổ i khí hâ ̣u , nhằ m phục vụ công tác quản lý, sử dụng hiệu quả nguồn nƣớc của công trình hồ chứa nƣớc Khe Tân, đáp ứng nhu cầu dùng nƣớc cho dân sinh, kinh tế trong khu vực. 2.2 Mục tiêu cụ thể của việc nghiên cứu bao gồm: - Đánh giá và dự tính biến động tài nguyên nƣớc tại hồ chứa Khe Tân, huyê ̣n Đa ̣i Lô ̣c, tỉnh Quảng Nam dƣới tác động của biến đổi khí hậu, nƣớc biển dâng. - Đề xuất các giải pháp thích ứng sử dụng hợp lý tài nguyên nƣớc trong công tác vận hành hồ chứa Khe Tân, đáp ứng nhu cầu sử dụng nƣớc của các ngành. 3. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Đối tƣợng: Tài nguyên nƣớc trên lƣu vƣ̣c hồ chứa nƣớc Khe Tân. - Phạm vi nghiên cứu : Lƣu vực hồ chứa nƣớc Khe Tân , huyện Đại Lộc, tỉnh Quảng Nam. 4. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Sử dụng phƣơng pháp kế thừa, thống kê, thu thập tài liệu đã có: Điều tra, thu thập, phân tích số liệu và tài liê ̣u về dân sinh , địa hình; kế thừa, ứng dụng có chọn lọc tối đa các kết quả nghiên cứu khoa học về biến đổi khí hậu của các nƣớc tiên tiến trên thế giới, các tổ chức quốc tế và trong nƣớc có liên quan đến đề tài để đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến hồ chƣ́a nƣớc Khe Tân. - Ứng dụng mô hình toán thủy văn, cân bằ ng nƣớc : Luận văn áp dụng mô hình MIKE NAM thuộc bộ mô hình họ MIKE của Đan Mạch để tính toán dòng chảy đến hồ chƣ́a nƣớc Khe Tân, tỉnh Quảng Nam theo các kịch bản Biến đổi khí hậu. 5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI Kết quả nghiên cứu của đề tài góp phần đánh giá đƣợc dòng chảy đế n của hồ chứa nƣớc Khe Tân, tỉnh Quảng Nam có xét đế n ảnh hƣởng của BĐKH và đề xuất các -4giải pháp thích ứng trong tƣơng lai. 6. CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN: Luận văn gồm phần mở đầu, năm chƣơng và phần kết luận kiến nghị với cấu trúc nhƣ sau: Mở đầu 1. Lý do chọn đề tài 2. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 4. Phƣơng pháp nghiên cƣ́u 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 6. Cấu trúc của luận văn Chƣơng I. Khái quát về điều kiện tự nhiên, tình hình thiên tai trên địa bàn tỉnh Quảng Nam. Chƣơng II. Đánh giá hiện trạng hệ thống các công trình thuỷ lợi trên địa bàn tỉnh Quảng Nam. Chƣơng III: Nghiên cứu sự biến động tài nguyên nƣớc đến công trình hồ chứa nƣớc Khe Tân, tỉnh Quảng Nam. Chƣơng IV: Nghiên cứu tác động của biến đổi khí hậu (theo các kịch bản ) đến khả năng khai thác và đáp ứng của hồ chứa nƣớc Khe Tân . Đề xuất các giải pháp quản lý nhằm thích nghi với biến đổi khí hậu. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ -5- CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1. TỔNG QUAN HỆ THỐNG SÔNG VU GIA- THU BỒN Sông Thu Bồn bắt nguồn từ sƣờn Đông Nam của dãy Ngọc Linh với độ cao nguồn hơn 2.000 m. Sông chảy theo hƣớng gần Bắc Nam qua các huyện Trà My, Tiên Phƣớc, Hiệp Đức, Quế Sơn, rồi chảy qua Giao Thuỷ vào vùng đồng bằng qua các huyện Duy Xuyên, Quế Sơn, Điện Bàn, Hội An, đổ ra biển tại Cửa Đại - Hội An. Chiều dài sông chính đến Cửa Đại là 198 km. Hình 1.1. Mạng lưới sông, trạm thủy văn và địa hình lưu vực sông Vu Gia -Thu Bồn Diện tích lƣu vực khống chế tính đến trạm TV Nông Sơn là: 3.130km2, tính đến Giao Thuỷ (cách Hội An 30,7 km) là 3.825km2. Sông Thu Bồn có các nhánh sông chính nhƣ: Sông Khang, Sông Vang, Sông Ngọn Thu Bồn, sông Tranh, sông Ghềnh Ghềnh... - Sông Ngọn Thu Bồn bắt nguồn từ núi Ngok Gle Long cao 1.865 m ở huyện Phƣớc Sơn, chảy theo hƣớng Tây Nam - Đông Bắc, đổ vào sông Thu Bồn ở phía bờ trái. Sông Vang dài 35km, diện tích lƣu vực 488 km2. - Sông Khang bắt nguồn từ vùng núi cao trên 1000m (núi Răng Cƣa cao -61.152m) thuộc huyện Trà My, tiếp giáp với vùng núi huyện Trà Bồng tỉnh Quảng Ngãi, chảy theo hƣớng Đông Nam - Tây Bắc qua các huyện Trà My, Tiên Phƣớc, Hiệp Đức, đổ vào sông thu Bồn (sông Tranh) về phía bờ phải sông Tranh, cách thị trấn Hiệp Đức 2,5km về phía thƣợng lƣu. Chiều dài sông 57 km, diện tích lƣu vực 609km2. Sông Khang có một số nhánh lớn nhƣ sông Tiên với diện tích lƣu vực 137km2, sông Lung diện tích lƣu vực 26 km2. - Sông Vang bắt nguồn từ vùng núi huyện Trà Bồng tỉnh Quảng Ngãi, chảy theo hƣớng Đông Nam - Tây Bắc qua huyện Trà My rồi đổ vào sông Tranh ở phía bờ phải, hạ lƣu thị trấn Trà My khoảng 10 km bên bờ hữu. Sông Vang dài 24 km, diện tích lƣu vực 249 km2. - Sông Trầu (sông Lâu) bắt nguồn từ vùng Tiên Cảnh, Cẩm Hà huyện Tiên Phƣớc, chảy theo hƣớng Đông - Tây đổ vào sông Tranh tại thị trấn Tân An, sông Trầu dài 21 km, diện tích lƣu vực 93 km2. - Sông Ghềnh Ghềnh (sông Nam Nin) bắt nguồn từ vùng núi cao trên 1000m ở ranh giới giữa 2 tỉnh Quảng Nam và Kon Tum. Sông chảy theo hƣớng Tây NamĐông Bắc, đổ vào sông Tranh ở bờ trái. Sông Ghềnh Ghềnh dài 22km, diện tích lƣu vực 195 km2. Hạ lƣu sông Thu Bồn có mạng lƣới phân lƣu, nhập lƣu phức tạp và cuối cùng chảy ra cửa Đại, nhƣng đáng chú ý là khi sông chảy vào vùng đồng bằng, sông Thu Bồn tiếp nhận nƣớc từ sông Vu Gia chảy qua sông Quảng Huế đổ vào ở bờ trái tại Giao Thủy. Sông Thu Bồn có phân lƣu Bà Rén-Chiêm Sơn, phụ lƣu này chảy qua huyện Duy Xuyên - tiếp nhận nƣớc sông Ly Ly ở bờ phải (tại xã Duy Thành) rồi đổ vào sông Thu Bồn ở gần cửa sông (tại xã Duy Vinh, Duy Nghĩa). Dòng chính sông Thu Bồn từ phân lƣu Bà Rén-Chiêm Sơn có tên là Kỳ Lam, sông Kỳ Lam chảy qua huyện Điện Bàn và từ hạ lƣu cầu Câu Lâu sông có tên là Câu Lâu. Trƣớc khi chảy vào thị xã Hội An sông tách thành 2 dòng là sông Hội An và sông Cẩm Nam. Sông Cẩm Nam nhập với sông Bà Rén và lại có tên là sông Thu Bồn. Sông Hội An chảy qua thị xã Hội An, sau đó nhập với sông Thu Bồn để đổ vào sông Cửa Đại, rồi đổ ra biển ở Cửa Đại. Sông Kỳ Lam - Điện Bình (tên chính là sông Vĩnh Điện - sông có chiều dài 24km), có các phân lƣu: Cổ Cò, Vĩnh Điện. Suối Cổ Cò lại phân thành 2 nhánh là Tam Giáp và Thanh Quýt. Các sông này đều chảy vào sông Vĩnh Điện. Sông Vĩnh Điện chảy theo hƣớng Bắc-Nam, Tây Nam-Đông Bắc, đổ vào sông Hàn rồi chảy ra vịnh Đà Nẵng. Sông Ly Ly bắt nguồn từ vùng núi huyện Quế Sơn chảy theo hƣớng Tây NamĐông Bắc qua các huyện Quế Sơn, Thăng Bình và đổ vào sông Bà Rén. Sông Ly Ly dài 36 km, diện tích lƣu vực 279 km2. Hiện nay dòng chảy trên sông này chỉ tồn tại trong mùa lũ, mùa kiệt dòng chảy từ thƣợng nguồn về rất bé. -71.2. VỊ TRÍ ĐỊA LÝ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.2.1. Vị trí địa lý. - Hồ chứa nƣớc Khe Tân thuộc xã Đại Chánh, Huyện Đại Lộc, tỉnh Quảng Nam, cách trung tâm thành phố Tam Kỳ 70 Km về phía Bắc. - Khu tƣới nằm trong địa phận các xã: Đại Chánh, Đại Thạnh, Đại Thắng, Đại Tân, Đại Phong, Đại Minh và Đại Cƣờng. - Toạ độ địa lý tuyến công trình: + Vĩ độ Bắc : 15o46’00” - 15o48’45” + Kinh đô ̣ Đông : 107o59’00” - 108o01’10” Hình 1.2. Vị trí hồ Khe Tân nhìn từ Google Map -8- Hình 1.3. Vị trí các hạng mục công trình đầu mối hồ chứa nước Khe Tân 1.2.2. Đặc điểm địa hình. Địa hình: Hồ chứa nƣớc Khe Tân nằm trong khu vực dạng thung lũng lòng chảo giữa núi. Các dãy núi xung quanh cao, độ dốc lớn. Sông suối: Các suối dẫn từ các sƣờn núi bao quanh tập trung dẫn về hồ chứa. Nƣớc tràn ra từ hồ đƣợc chảy dẫn về sông Thu Bồn với hƣớng chảy Tây Nam - Đông Bắc, sông có độ dốc dọc lớn nên uốn lƣợn ít.. Hiện tại Hồ có nƣớc quanh năm phục vụ tốt cho nông, lâm nghiệp và sinh hoạt của nhân dân trong vùng. Căn cứ theo các yếu tố hình thái và nguồn gốc thì địa mạo của vùng khảo sát chủ yếu gồm các bề mặt nghiêng nguồn gốc bóc mòn tổng hợp phân bố rộng rãi trên các sƣờn núi. Trên bề mặt địa hình phát triển các quá trình xâm thực, trƣợt lở hình thành lớp phủ dày thành phần eluvi-deluvi, dân cƣ địa phƣơng đang canh tác trên bề mặt này 1.2.3. Đặc điểm địa chất. Căn cứ vào tài liệu khảo sát địa chất trong Hồ sơ thiết kế Dự án nâng cấp Hồ chứa Khe Tân, ta có nhƣ sau: 1.2.3.1. Đặc điểm địa chất thuỷ văn Qua thí nghiệm đổ nƣớc lỗ khoan cho thấy đập hiện tại cấu tạo bởi đất có tính thấm nƣớc vừa. Nƣớc ngầm: Đƣợc chứa trong các lỗ rỗng tầng phủ và trong các đới khe nứt của đới phong hoá đá gốc. Có thể chia các tầng chứa nƣớc trong vùng nghiên cứu nhƣ sau: -9Nƣớc mặt : Nƣớc mặt tồn tại trong các sông suối và hồ có trữ lƣợng lớn. Tầng chứa nƣớc: Trong đất cát hạt nhỏ, cuội sỏi và đá bột kết xen cát kết, sét kết màu đỏ của hệ tầng Hữu Chánh. Nƣớc chứa và vận động chủ yếu trong các khe nứt của đá với nguồn cung cấp chính là nƣớc mƣa và nƣớc mặt, miền thoát là sông Thu Bồn. Mực nƣớc dao động theo mùa, nguồn nƣớc ngầm lớn và không áp. -Tại đập chính: Mực nƣớc ngầm sau đập hạ thấp hơn nhiều so với mực nƣớc ngầm tại thân đập. Qua các lỗ khoan tại đập cho thấy cao độ nƣớc ngầm tại tim đập thay đổi từ 19.49m đến 21.03m. -Tại đập phụ 1: Mực nƣớc ngầm trong các lỗ khoan nằm nông so với mặt địa hình. Ở sau đập tồn tại một số ao nhỏ, có mực nƣớc ao cao hơn mực nƣớc hồ. Do đó nƣớc ở ao có xu hƣớng thấm vào đập. Do đó mực nƣớc ngầm sau đập đa số cao hơn mặc nƣớc hồ hiện tại khoảng 0.50m đến 1.0m, gãy nên hiện tƣợng bán ngập cho khu vực sau đập. - Tại đập phụ 2: Mực nƣớc ngầm trong lỗ khoan nằm nông so với mặt địa hình. Mực nƣớc ngầm sau đập cao hơn mực nƣớc hồ khoảng 1.0m. 1.2.3.2. Điều kiện địa chất công trình Địa hình, địa mạo: Đập chính đắp chặn ngang qua lòng thung lũng sông, giữ nƣớc cho hồ. Đập có dạng hình thang bề rộng đỉnh 6-7m. Hai mái đập có độ dốc 1/2.5 đến 1/2.7, cấu tạo là đập đất. Lòng hồ và bề mặt sau đập đa số đều bằng phẳng, hơi dốc khoảng 1o đến 2o theo hƣớng ra xa đập. Lòng suối và hai bờ, hoàn toàn không lộ đá gốc. Địa tầng, thạch học: Theo kết quả khoan thăm dò từ trên đỉnh đập xuống cho thấy cấu tạo địa chất khu vực đập đƣợc mô tả từ trên xuống nhƣ sau: a) Lớp 1: Sét pha cát, màu xám vàng, nâu đỏ, trạng thái dẻo cứng. Lớp này chính là lớp đắp đập hiện tại, có bề dày biến đổi nhiều từ 7.80m (LK2) đến 26m (LK3). Qua thí nghiệm đổ nƣớc hố khoan trong lớp này cho thấy đất đắp đập cũ có tính thấm yếu, có hệ số thấm thay đổi từ 0.0089m/ngđ(LK4) đến 0.0479m/ngđ (LK1). Một số chỉ tiêu cơ bản của lớp nhƣ sau: W = 30.44 % tn w = 1.891g/cm3 ctn Wn = 12.45 % BH B = 0.39 cBH o = 0.856 a1-2 G = 95.7% = = 19.69o 0.25kG/cm2 = = = 18.81o 0.13kG/cm2 0.034cm2/kG Eo1-2 = 101.00kG/cm2 Ro = 1.80 kG/cm2