ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
HUỲNH TẤN HOÀNG
ỨNG DỤNG MÔ HÌNH IFAS DỰ BÁO LŨ
CHO HỒ PHÚ NINH, TỈNH QUẢNG NAM
LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY
Đà Nẵng - 2017
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
HUỲNH TẤN HOÀNG
ỨNG DỤNG MÔ HÌNH IFAS DỰ BÁO LŨ
CHO HỒ PHÚ NINH, TỈNH QUẢNG NAM
Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình Thủy
Mã số: 60.58.02.02
LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Nguyễn Chí Công
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
HUỲNH TẤN HOÀNG
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU.........................................................................................................................1
1. Lý do chọn đề tài ................................................................................................1
2. Mục đích và nhiệm vụ luận văn ..........................................................................2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ......................................................................2
4. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................2
5. Cấu trúc luận văn ................................................................................................2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VÙNG NGHIÊN CỨU .................................................3
1.1. Giới thiệu hồ chứa nước Phú Ninh ...........................................................................3
1.1.1. Vị trí địa lý ....................................................................................................3
1.1.2. Nhiệm vụ công trình .....................................................................................4
1.1.3. Đặc điểm thủy văn hồ chứa ..........................................................................5
1.1.4. Đặc điểm địa hình địa mạo ...........................................................................7
1.2. Cơ sở dữ liệu phục vụ nghiên cứu ............................................................................9
1.2.1. Mạng lưới khí tượng thủy văn vùng nghiên cứu ..........................................9
1.2.2. Chất lượng dữ liệu đo đạc ...........................................................................11
1.2.3 Dữ liệu mây vệ tinh .....................................................................................12
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH IFAS .............................................19
2.1. Mô hình thủy văn lưu vực ......................................................................................20
2.2. Mô hình thủy văn sử dụng mây vệ tinh ..................................................................24
2.3. Cơ sở dữ liệu mô hình IFAS...................................................................................26
CHƯƠNG 3. ÁP DỤNG DỰ BÁO LŨ CHO HỒ PHÚ NINH ................................33
3.1. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình ..........................................................................33
3.1.1. Hiệu chỉnh mô hình ....................................................................................33
3.1.2. Kiểm định mô hình .....................................................................................37
3.2. Ứng dụng mô hình mưa số trị dự báo lũ cho hồ Phú Ninh. ...................................39
3.2.1. Thiết lập mô hình thủy văn sử dụng kết quả bộ thông số đã hiệu chỉnh tại
mục 3.1 ..........................................................................................................................40
3.2.2. Dữ liệu mưa dự báo ....................................................................................40
3.2.3. Thiết lập mạng lưới trạm đo mưa ảo ..........................................................44
3.2.4. Kết quả ........................................................................................................44
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................46
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
TÓM TẮT LUẬN VĂN
ỨNG DỤNG MÔ HÌNH IFAS DỰ BÁO LŨ
CHO HỒ PHÚ NINH, TỈNH QUẢNG NAM
Học viên: Huỳnh Tấn Hoàng. Chuyên ngành: Xây dựng Công trình thủy
Mã số: ………Khóa: 32, Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN
Tóm tắt: Nghiên cứu bước đầu áp dụng công nghệ viễn thám để dự báo nhanh và kịp
thời lưu lượng lũ về hồ chứa, tại Việt Nam. Lưu vực nghiên cứu là lưu vực hồ Phú
Ninh, tỉnh Quảng Nam. Tác giả đã sử dụng mô hình IFAS, đây là mô hình thủy văn
với bộ thông số phân bố kết hợp với công nghệ viễn thám đo mưa từ mây vệ tinh. Các
kết quả nghiên cứu cho thấy đường quá trình lũ mô phỏng khá phù hợp với đường quá
trình lũ thực đo tại hồ Phú Ninh cho 2 trận lũ tháng 11/2017; 12/2016. Bên cạnh đó chỉ
số Nash trận lũ tháng 11/2017 lớn hơn 0.7. Dựa trên bộ thông số mô hình, tác giả đã
tiến hành dự báo thử áp dụng mô hình mưa số trị cho đợt mưa ngày 15, 16 tháng
01/2018 cho kết quả dự báo đợt mưa với diễn biến mưa từ mây vệ tinh.
Từ khóa: IFAS; công nghệ viễn thám; hồ Phú Ninh mây vệ tinh; bộ thông số phân
bố.
APPLIED MODEL IFAS IN FLOOD FORECASTING
FOR PHU NINH RESERVOIR, QUẢNG NAM PROVINCE
Abstract: This study initially applies remote sensing technology for fast and timely
forecasting flood flow to the reservoir, in Vietnam. Area of the study is a catchment of
Phú Ninh reservoir, Quảng Nam Province. The author has used the model IFAS which
is the hydrological model with distributed parameters associated with remote sensing
technology to measure rainfall from satellite cloud. The study results has showed that
the flood simulation road is quite in line with the floods observed in Phú Ninh
reservoir for 2 floods: 11/2017; 12/2016. Besides, Nash indices are greater than 0.7.
Based on the model parameters, the author has conducted a test for flood forecasting
on January 15, 16th, 2018 with the results pretty consistent with changes in rainfall
from satellite cloud.
Key words: IFAS; remote sensing technology; Phú Ninh reservoir; Satellite cloud;
the distribution parameters.
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Từ viết tắt
Thuật ngữ
Ý nghĩa
Ban chỉ huy
BCH
DEM
Digital Elevation Model
Mô hình số độ cao
GIS
Geographic Information
Systems
Hệ thống thông tin địa lý
HEC-HMS
Hydrologic Engineering CenterHydrologic Model System
Mô hình mưa rào dòng chảy dạng
tất định, có thông số phân bố
IFAS
Integrated Flood Analysis
System
Hệ thống phân tích lũ tổng hợp
ICHARM
International Center for Water
Hazards and Risk Management
Trung tâm Quốc tế về nước và
Quản lý rủi ro Nhật Bản
JAXA
Japan Aerospace Exploration
Agency
Cơ quan nghiên cứu và phát triển
Hàng không vũ trụ Nhật Bản
JSTA
Japan Science and Technology
Agency
Cơ quan Khoa học và Công nghệ
Nhật Bản
MNTL
Mực nước thượng lưu
MNHL
Mực nước hạ lưu
MTTN
Miền Trung Tây Nguyên
MNDBT
Mực nước dâng bình thường
NASA
National Aeronautics and
Space Administration
Cơ quan Không gian Hoa Kỳ
NAM
Nedbor Afstromnings Model
Mô hình giáng thuỷ - dòng chảy
mặt
Như trên
nt
PWRI
PCLB
Public Works Research
Institute
Viện Nghiên cứu Công trình công
cộng Nhật Bản
Phòng chống lụt bão
DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu
bảng
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
Tên bảng
Các thông số kỹ thuật hồ chứa
Cống lấy nước
Trạm khí tượng thủy văn ở khu vực và lân cận
Mực nước hồ lớn nhất xuất hiện trong các năm
Các trận lũ xuất hiện trong các năm gần đây
Thông số cơ bản của vệ tinh MTSAT
Thông số kỹ thuật của đầu thu TMI (TRMM)
Dữ liệu lượng mưa từ ảnh vệ tinh sử dụng trong IFAS
Bộ thông số của lớp bề mặt
Bộ thông số lớp nước ngầm
Bộ thông số của lòng sông
Thông tin về dữ liệu mưa vệ tinh
Thời gian đo đạc của các loại mây vệ tinh
Thông số lớp bề mặt
Thông số lớp nước ngầm
Thông số lòng sông
Tọa độ các trạm đo mưa
Thông số lớp bề mặt
Thông số lớp nước ngầm
Thông số lòng sông
Tọa độ vị trí các trạm đo mưa
Lượng mưa tại các trạm đo
Trang
5
5
9
9
10
14
14
17
22
23
23
24
24
26
27
27
30
35
36
37
44
44
DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hiệu
hình
1
2
1.1
1.2
1.3
1.4
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
2.10
2.11
2.12
3.1
3.2
Tên hình
Trang
Vị trí vùng nghiên cứu
Lưu vực hồ Phú Ninh
Vị trí Hồ Phú Ninh
Tổng quan Hồ Phú Ninh
Mạng lưới các trạm đo mưa Hồ Phú Ninh và lân cận
Mô hình chiết xuất thông tin lượng mưa gần thời
gian thực từ dữ liệu vệ tinh MTSAT kết hợp với dữ
liệu TRMM 2A12.
Quá trình thực hiện của IFAS
Sơ đồ giải thích mô hình thủy văn trong IFAS
Sơ đồ tính toán mô hình thủy văn trong IFAS
Các thông số của lớp bề mặt
Các thông số của lớp nước ngầm
Các thông số của mặt cắt ngang lòng sông
Hình ảnh lưới tích lũy (thuyết tương đối không gian
để mô tả tốc độ di chuyển của khu vực lượng mưa
dựa trên mây vệ tinh)
Sơ đồ tính toán mô hình mây vệ tinh
Bản đồ vị trí lưu vực nghiên cứu
Hình hiển thị mưa vệ tinh phân bố trong IFAS trên
lưu vực Phú Ninh vào lúc 19h ngày 06/11/2017
Hình hiển thị mưa Trạm đo phân bố trong IFAS trên
lưu vực Phú Ninh vào lúc 19h ngày 06/11/2017
Các bản đồ số của lưu vực nghiên cứu
Kết quả hiệu chỉnh đường quá trình lũ tính toán của
mô hình thủy văn (đường màu xanh) và đường quá
trình lũ thực đo (đường màu đỏ), trận lũ ngày 02 đến
08/11/2017 chỉ số Nash=0,85.
Kết quả hiệu chỉnh đường quá trình lũ tính toán của
mô hình mây vệ tinh (đường màu xanh) và đường
quá trình lũ thực đo (đường màu đỏ), trận lũ ngày 02
đến 08/11/2017 Nash=0,43
1
1
3
8
11
15
20
21
21
22
23
23
25
28
29
30
31
32
34
34
Số hiệu
hình
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11
3.12
3.13
3.14
3.15
3.16
3.17
3.18
Tên hình
Kết quả so sánh đường quá trình mưa từ mây vệ tinh
(đường màu xanh) và đường quá trình mưa từ thực
đo (đường màu đỏ), trận lũ ngày 02 đến 08/11/2017
Các ô màu bộ thông số lớp bề mặt trong lưu vực.
Các ô màu của bộ thông số lớp nước ngầm trong lưu
vực.
Các ô màu của bộ thông số lòng sông trong lưu vực.
Kết quả kiểm định đường quá trình lũ tính toán của
mô hình thủy văn (đường màu xanh) và đường quá
trình lũ thực đo (đường màu đỏ), trận lũ ngày 10 đến
21/12/2016 Nash=0.62
Kết quả kiểm định đường quá trình lũ tính toán của
mô hình mây vệ tinh (đường màu xanh) và đường
quá trình lũ thực đo (đường màu đỏ), trận lũ ngày 10
đến 21/12/2016 Nash=0,36
Kết quả so sánh đường quá trình mưa từ mây vệ tinh
(đường màu xanh) và đường quá trình mưa từ thực
đo (đường màu đỏ), trận lũ ngày 10 đến 21/12/2016
Trạm đo mưa ảo số 1
Trạm đo mưa ảo số 2
Trạm đo mưa ảo số 3
Trạm đo mưa ảo số 4
Trạm đo mưa ảo số 5
Trạm đo mưa ảo số 6
Trạm đo mưa ảo số 7
Mô hình mưa ECMWF
Kết quả dự báo thử đường quá trình lưu lượng về hồ
Phú Ninh, 02 ngày 15/01 đến 16/01/2018.
Trang
35
36
36
37
38
38
39
40
40
41
41
42
42
43
43
45
1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Hồ chứa nước Phú Ninh tỉnh Quảng Nam được khởi công xây dựng từ năm 1977,
hoàn thành vào năm 1986 với diện tích lưu vực 235 km2 , dung tích toàn bộ là 344
triệu m3 [5] nhằm cung cấp nước tưới cho 18.000 ha đất canh tác của các huyện: Phú
Ninh, Tam Kỳ, Núi Thành, Thăng Bình, Quế Sơn và Duy Xuyên thuộc tỉnh Quảng
Nam.
Hình 2: Lưu vực hồ Phú Ninh
Hình 1: Vị trí vùng nghiên cứu
Vùng hồ Phú Ninh có địa hình đồi núi, độ cao trung bình 100 - 300 m, có một số
đỉnh núi cao 500 - 700 m so với mặt nước biển. Độ dốc trung bình lớn, mặt bằng
nghiêng theo hướng Tây, Tây Nam, Bắc, Đông Bắc tạo vùng trũng lòng chảo Phú
Ninh. Lưu vực của Hồ chứa nước Phú Ninh bao gồm các xã Tam Dân, Tam Lãnh,
Tam Đại của huyện Phú Ninh và Tam Xuân, Tam Sơn, Tam Thạnh của huyện Núi
Thành. Khu vực hạ du hồ chứa là vùng đất đai rộng hàng chục km2 có hàng vạn hộ dân
sinh sống, bao gồm các cơ sở kinh tế, chính trị và xã hội quan trọng nhất của tỉnh
Quảng Nam, trong đó có thành phố Tam Kỳ, trung tâm tỉnh lỵ của tỉnh Quảng Nam
với dân số khoảng 109.300 người và huyện Phú Ninh có dân số khoảng 79.600 người.
Ngoài ra còn có các công trình quan trọng cấp Quốc gia như: đường cao tốc Đà Nẵng Quảng Ngãi (đang xây dựng), đường Quốc lộ 40B, đường sắt Bắc Nam chạy qua....
Đây là khu vực có mưa lớn tập trung, địa hình dốc, sông ngắn, lũ lên nhanh thường
xuyên ảnh hưởng đến đời sống nhân dân.
Trong giai đoạn khảo sát và thiết kế, do sự hạn chế của việc khảo sát và thu thập
tài liệu khí tượng thủy văn nên độ tin cậy của các kết quả tính toán điều tiết lũ là rất
hạn chế. Ngoài ra, dưới tác động của biến đổi khí hậu toàn cầu với sự xuất hiện ngày
2
càng nhiều những đợt mưa lớn bất thường, điển hình như trận lũ năm 1999 đã uy hiếp
trực tiếp đến độ an toàn các đập và ảnh hưởng đến tính mạng của nhân dân các huyện
Phú Ninh, Núi Thành, đặc biệt là thành phố Tam Kỳ của tỉnh Quảng Nam. Với tầm
quan trọng như vậy trong khi công tác khảo sát, thu nhập các tài liệu liên quan về Hồ
Phú Ninh còn hạn chế, nên vấn đề thực hiện đề tài ứng dụng Mô hình IFAS dự báo lũ
cho hồ Phú Ninh tỉnh Quảng Nam phục vụ công tác dự báo lũ cho Hồ nhanh nhất
nhằm giảm thiểu thấp nhất thiệt hại gây ra cho khu vực hạ du là rất cần thiết.
Những năm trước đây đã có các nghiên cứu về bài toán lũ cho Hồ Phú Ninh như:
Mô phỏng mức độ nguy hiểm do vỡ đập Long Sơn 1 hồ Phú Ninh [6] hay Nghiên cứu
bài toán ngập lụt do vỡ đập Long Sơn 1 hồ Phú Ninh [7]và các giải pháp ứng phó. Tuy
nhiên các nghiên cứu này sử dụng mô hình số hiện đại dự báo lũ về hồ như: Mike
NAM; Hec-HMS. Các mô hình này đều sử dụng bộ thông số tập trung cho toàn bộ lưu
vực hoặc các tiểu lưu vực và mô hình hóa dòng chảy lũ về hồ dựa vào lượng mưa tại
các trạm đo. Trong nghiên cứu này tác giả giới thiệu mô hình IFAS với cách tiếp cận
hoàn toàn mới, đó là sử dụng bộ thông số phân bố và kết hợp mây vệ tinh hoặc mây
rada để dự báo lũ về hồ chứa nước Phú Ninh.
2. Mục đích và nhiệm vụ luận văn
Mô phỏng và dự báo lũ cho hồ chứa nước Phú Ninh bằng mô hình IFAS, phục vụ
công tác vận hành hồ chứa trong mùa mưa lũ.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
+ Đối tượng: Lưu lượng, lượng mưa và thời gian lũ về hồ chứa nước Phú Ninh.
+ Phạm vi nghiên cứu: Lưu vực hồ chứa nước Phú Ninh.
4. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp thống kê
- Phương pháp mô hình số
- Phương pháp viễn thám
5. Cấu trúc luận văn
Luận văn được cấu trúc trong 03 chương và phần mở đầu, kết luận:
Mở đầu
Chương 1: Tổng quan vùng nghiên cứu
Chương 2: Cơ sở lý thuyết mô hình IFAS
Chương 3: Áp dụng dự báo lũ cho hồ Phú Ninh
Kết luận và Kiến nghị
Tài liệu tham khảo.
Phụ lục.
3
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VÙNG NGHIÊN CỨU
1.1. Giới thiệu hồ chứa nước Phú Ninh
1.1.1. Vị trí địa lý
Hồ chứa nước Phú Ninh nằm ở tỉnh Quảng Nam; Vị trí hồ chứa nằm ở tọa độ địa
lý 108030’30” kinh độ Đông và 15028’00” vĩ độ Bắc.
Khu vực đầu mối Hồ chứa nằm trên sông Tam Kỳ thuộc xã Tam Đại, huyện Phú
Ninh, tỉnh Quảng Nam. Với mực nước dâng bình thường, hồ có dung tích 344 triệu
m3, với mực nước lũ kiểm tra, hồ có dung tích hồ 460,8 triệu m3. Công trình đầu mối
gồm đập chính, 5 đập phụ, 3 tràn xả lũ và 3 cống lấy nước. Đập chính và các đập phụ
đều đắp bằng đất, có tường chắn sóng.
Hình 1.1: Vị trí Hồ Phú Ninh
Phía Bắc là các xã: Tam Đại, Tam Dân, Tam Thái - Phú Ninh, Tam Xuân - Núi
Thành và xã Tam Ngọc - TP Tam Kỳ;
4
Phía Đông là các xã: Tam Xuân 1, Tam Xuân 2, Tam Thạnh - Núi Thành;
Phía Nam giáp các xã Tam Thạnh,Tam Sơn- Núi Thành, Tam Lãnh- Phú Ninh;
Phía Tây là các xã Tam Dân, Tam Lãnh- Phú Ninh.
Hồ Phú Ninh là một hồ chứa nước nhân tạo, hồ nằm cách thành phố Tam Kỳ
khoảng 7 km về phía tây thuộc địa phận huyện Núi Thành và huyện Phú Ninh tỉnh
Quảng Nam, cách TP. Đà Nẵng (có sân bay quốc tế) khoảng 70 km, cách sân bay Chu
Lai của tỉnh Quảng Nam khoảng 15 km. Đập chính nằm tại xã Tam Ngọc, Thành phố
Tam Kỳ, có tọa độ địa lý 15030' Bắc và 1080043' Đông. Công trình được khai thác bởi
Công ty Khai thác thủy lợi Phú Ninh
Nằm về phía tây, cách thành phố Tam Kỳ 7 km, cách thành phố Đà Nẵng 70 km
và cách sân bay Chu Lai khoảng 15 km, vùng hồ Phú Ninh là vùng sinh thái đa dạng.
Với tổ ng diê ̣n tích trên 23.000ha cùng hơn 30 đảo lớn nhỏ và bán đảo, Phú Ninh mang
vẻ đẹp hoang sơ,khí hâ ̣u mát mẻ quanh năm. Xung quanh hồ , trên đảo là hê ̣ thố ng rừng
phòng hô ̣ có tổ ng diê ̣n tích 23.409ha (huyện Núi Thành chiếm 72,6% diện tích và
huyện Phú Ninh chiếm 27,4% diện tích) với nhiều loại hình nguyên sinh, tái sinh tự
nhiên, thảm thực vật nhiều tầng. Đây cũng là nơi có hê ̣ động vật phong phú gồm 80
loài chim, 34 loài thú, 26 loài bò sát cùng nhiều động vật quý hiếm như Khỉ mặt đỏ,
Sói đỏ, Gấu ngựa, Khứu đầu trắng…được đưa vào sách đỏ cầ n được bảo tồ n. Trên hồ
có rất nhiều loài cá như cá mè, cá trôi, cá trắm cỏ, cá lẹp… cung cấp 70-80 tấn cá/năm.
Câu cá bố ng là mô ̣t thú vui được rấ t nhiề u du khách yêu thích khi đế n đây vào mùa hè.
Được khánh thành vào năm 1987 sau 10 năm xây dựng, Hồ Phú Ninh từng là
công trình thủy lợi lớn nhấ t miề n Trung và lớn thứ hai cả nước chỉ sau hồ Dầ u Tiế ng
tại Tây Ninh. Trạm thủy điện Phú Ninh công suất 2000kw cung cấp hằng năm 3 triệu
kwh bảo đảm sản lượng điện tiêu dùng. Viê ̣c xây dựng hồ Phú Ninh đã mang lại rấ t
nhiề u lợi ích cho người dân nơi đây và cả những khu vực lân câ ̣n. Hồ chứa nước Phú
Ninh là nguồn nước ngọt để uống và sinh hoạt cho tất cả người dân Tam Kỳ, Phú
Ninh. Đặc biệt công trình đã điều tiết được những cơn lũ lớn hàng năm tràn về đồng
bằng.
1.1.2. Nhiệm vụ công trình
+ Nhiệm vụ của Hồ chứa:
- Cung cấp nước tưới cho 18.000 ha đất canh tác của các huyện: Phú Ninh, Tam
Kỳ, Núi Thành, Thăng Bình, Quế Sơn và Duy Xuyên thuộc tỉnh Quảng Nam.
- Cắt lũ, chậm lũ cho hạ du, giảm 34,5% tổng lượng lũ thiết kế cho hạ du với tần
suất 0,1%.
- Cung cấp nguồn nước sinh hoạt và công nghiệp với lưu lượng q=1,6 m3/s cho
thành phố Tam Kỳ và các huyện lân cận.
- Kết hợp phát điện với công suất: Nlm = 1.890 KW.
- Hồ chứa nước Phú Ninh trên diện tích mặt nước của hồ kết hợp phát triển du
lịch bằng thuyền qua các đảo của hồ du lịch sinh thái trên diện tích của hồ Phú Ninh.
5
1.1.3. Đặc điểm thủy văn hồ chứa
Bảng 1.1: Các thông số kỹ thuật hồ chứa
STT Thông số
Đơn vị
1
Diện tích lưu vực
km2
2
Cấp công trình đầu mối
3
Tổng lượng nước trung bình nhiều năm
Triệu m3
4
Tổng lượng nước năm ít nước W75%
Triệu m3
5
Lưu lượng bình quân nhiều năm, Q0
m3/s
6
Tần suất đảm bảo tưới
%
7
Tần suất lũ thiết kế
%
8
Tần suất lũ kiểm tra
%
9
Tần suất lũ khẩn cấp
%
10
Loại điều tiết hồ chứa
11
Mức nước dâng bình thường
m
12
Mức nước dâng gia cường
m
13
Mực nước chết
m
14
Dung tích toàn bộ hồ (Wtb) ứng với MNDBT
Triệu m3
15
Dung tích chết (Wc)
Triệu m3
16
Diện tích mặt hồ (F) ở MNDBT
km2
17
Diện tích mặt hồ (F) ở MNC
km2
18
- Lưu lượng lũ Q0,5%
m3/s
- Lưu lượng lũ Q0,1%
m3/s
- Lưu lượng lũ Q0,01%
m3/s
- Lưu lượng lũ QPMF
m3/s
Các thông số
Bảng 1.2: Cống lấy nước
Đặc tính
Đơn
Cống Bắc
Cống Nam
vị
Giá trị
235
Cấp II
637,7
499,5
6,13
75
0,5
0,1
PMF
Năm
32,00
35,4
20,44
344,00
70,30
32,10
18,90
5.160
6.180
7.050
8.046
Cống
Dương Lâm
Đầu kênh Bắc Đầu kênh Nam, Đập phụ Dương
Vị trí
ở đập phụ Tứ vai đập chính
Lâm
yên
Cống
hộp. Cống
hộp. Cống hộp. BTC
Loại
BTCT có áp
BTCT không áp T không áp
Kích thước nxBxH
m
1x3x3
1x1,6x1,2
1,25x1,0
Cao trình ngưỡng cống m
13,0 &16,80
15,00
26,00
Lưu lượng thiết kế:
m3/s 25,00
5,80
1,20
6
a. Phần kênh mương và công trình trên kênh:
Hiện tại, hệ thống tưới Phú Ninh lấy nước từ hồ chứa Phú Ninh để tưới cho
18.000 ha diện tích canh tác thuộc các huyện thành: Núi Thành, Tam Kỳ, Phú Ninh,
Thăng Bình, Quế Sơn và Duy Xuyên; Cấp nước sinh hoạt và công nghiệp. Toàn khu
tưới có hai hệ thống kênh Bắc và Nam:
Kênh chính Bắc dài 47.3km, kênh chính Nam dài 4,5 km.
Kênh cấp I, 16 tuyến tổng chiều dài 90 km,
Kênh cấp II, Tổng chiều dài 340 km,
Kênh cấp III, 490 tuyến , tổng chiều dài 175 km,
Và hàng nghìn công trình trên kênh.
b. Khu vực Hạ du:
Khu vực hạ du hồ chứa là vùng đất đai rộng hàng chục km2 có hàng vạn hộ dân
sinh sống, bao gồm các cơ sở kinh tế, chính trị và xã hội quan trọng nhất của tỉnh
Quảng Nam, trong đó có thành phố Tam Kỳ, tỉnh lị của tỉnh Quảng Nam với dân số
khoảng 109.322 người. Ngoài ra còn có các công trình quan trọng cấp Quốc gia như
đường Quốc lộ 1 và đường xe lửa Hà Nội-TP Hồ Chí Minh chạy qua... Đây là khu vực
có mưa lớn tập trung, địa hình dốc, sông ngắn, lũ lên nhanh, lại bị ảnh hưởng của triều
nên diễn biến lũ hàng năm rất phức tạp
c. Đặc điểm khí hậu
Hồ Phú Ninh nằm trong phân vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm, mưa
nhiều và mưa theo mùa. Trong năm có hai mùa rõ rệt, mùa mưa và mùa khô.
* Nhiệt độ không khí:
- Nhiệt độ trung bình năm: 25,6 C.
+ Nhiệt độ trung bình cao nhất: 28-29,7 C. (Tháng 5 - 8)
+ Nhiệt độ trung bình thấp nhất: 21-22,7 C.
+ Biên độ nhiệt độ trung bình tháng : 7 C.
* Độ ẩm:
- Độ ẩm trung bình trong năm: 82%.
- Mùa Đông (tháng 9 đến tháng 10) : độ ẩm trung bình tháng 82-88%.
- Mùa hè (tháng 4 đến tháng 9) : độ ẩm trung bình 75-81%.
* Lượng mưa:
Mùa mưa chủ yếu tập trung nhiều vào các tháng 9 đến tháng 12, lượng mưa
chiếm 70-75% lượng mưa cả năm. Lượng mưa tháng trong thời kỳ này đạt 400mm,
tháng 10 có lượng mưa lớn nhất: 434mm.
Mùa khô từ tháng 1 đến tháng 8, lượng mưa chỉ chiếm 25-30% lượng mưa cả
năm. Lượng mưa tháng trong thời kỳ này chỉ đạt 25mm, tháng 3 có lượng mưa nhỏ
nhất trong năm: 12mm.
- Lượng mưa trung bình năm : 2.491 mm.
- Lượng mưa lớn nhất trung bình năm: 3.307 mm.
7
- Lượng mưa nhỏ nhất trung bình năm: 1.111 mm.
* Chế độ gió: Trong năm thường có các hướng gió chính như sau:
Hướng Đông bắc đến Bắc: Thịnh hành từ tháng 9 đến tháng 3 với tốc độ trung
bình 4-5m/s.
Hướng Đông đến Đông nam sau đó chuyển sang tây đến Tây nam trong những
tháng từ 4-8, tốc độ gió trung bình 4-6m/s.
Vận tốc gió trung bình năm 2,9m/s, lớn nhất trung bình từ 14-28m/s, vận tốc gió
cực đại khi có bão lên tới 40m/s.
* Thời tiết đặc biệt:
Bão : Xuất hiện từ tháng 9 đến tháng 12. Trung bình hàng năm có 0,5 cơn bão đổ
bộ trực tiếp và 2-3 cơn bão hoặc áp thấp nhiệt đới ảnh hưởng đến khu vực.
Gió Tây khô nóng: Gió Tây Nam khô nóng xuất hiện vào khoảng tháng 5 đến
tháng 8, mỗi tháng có từ 10-15 ngày khô nóng.
(Theo số liệu” https://vi.wikipedia.org/wiki/HồPhúNinh/ veaction= edit§ion
=12”)
1.1.4. Đặc điểm địa hình địa mạo
Vùng hồ Phú Ninh có địa hình đồi núi, độ cao trung bình 100 – 300 m, có một số
đỉnh núi cao 500 – 700 m so với mặt nước biển.
Độ dốc trung bình lớn, mặt bằng nghiêng theo hướng Tây, Tây Nam, Bắc, Đông
Bắc tạo vùng trũng lòng chảo Phú Ninh.
Phía Nam là vùng núi liên hoàn với các vùng núi của Quảng Ngãi, có nhiều đỉnh
cao, độ dốc lớn làm địa hình chia cắt mạnh.
Phía Bắc và Tây Bắc đồi núi thấp, dạng từng đồi bát úp, độ dốc nhỏ tạo nhiều
thung lũng bằng và rộng quanh lòng chảo Phú Ninh.
Lưu vực của Hồ chứa nước Phú Ninh có tổng diện tích 235 km2 bao gồm các xã
Tam Dân, Tam Lãnh, Tam Đại của huyện Phú Ninh và Tam Xuân, Tam Sơn, Tam
Thạnh của huyện Núi Thành.
Địa hình khu vực chủ yếu là đồi núi với độ dốc cao, nhiều cây cối; diện tích lưu
vực chủ yếu là rừng phòng hộ với các loại cây có đường kính thân nhỏ, cây bụi. Ngoài
ra có có một phần nhỏ là rừng sản xuất với giống cây chủ yếu là keo với khả năng lưu
trữ nước không cao.
Vùng hạ lưu hồ chứa là vùng đồng bằng với độ dốc giảm dần về phía Đông Bắc,
dân cư sinh sống đông đúc, tập trung chủ yếu ở thành phố Tam Kỳ. Địa hình tương đối
bằng phẳng, đồi núi thấp.
8
Hình 1.2: Tổng quan Hồ Phú Ninh
Khu vực hạ du hồ chứa là vùng đất đai rộng hàng chục km2 có hàng vạn hộ dân
sinh sống, bao gồm các cơ sở kinh tế, chính trị và xã hội quan trọng nhất của tỉnh
Quảng Nam, trong đó có thành phố Tam Kỳ, trung tâm tỉnh lỵ của tỉnh Quảng Nam
với dân số khoảng khoảng 109.300 người và huyện Phú Ninh có dân số khoảng 79.600
người. Ngoài ra còn có các công trình quan trọng cấp Quốc gia như : đường cao tốc Đà
Nẵng – Quảng Ngãi (đang xây dựng), đường Quốc lộ 40B, đường sắt Bắc Nam chạy
qua.... Đây là khu vực có mưa lớn tập trung, địa hình dốc, sông ngắn, lũ lên nhanh
thường xuyên ảnh hưởng đến đời sống nhân dân.
Các cơ sở kinh tế, chính trị và xã hội vùng hạ du nghiên cứu có khả năng bị ảnh
hưởng:
- Tuyến đường cao tốc Đà nẵng - Quảng Ngãi cách hồ Phú Ninh khoảng 03km.
- Tuyến đường Quốc lộ 40B cách hồ khoảng 02 km.
- Tuyến đường sắt Bắc Nam cách hồ khoảng 07 km.
- Cụm công nghiệp Trường Xuân - Tam Kỳ với hàng chục doanh nghiệp với
khoảng 2.500 công nhân; Cụm CN Tam Đàn - Phú Ninh với khoảng 1.000 công nhân.
- Khu công nghiệp Thuận Yên - Tam Kỳ với hàng chục doanh nghiệp với khoảng
10.000 công nhân
- 01 trường THPT, 05 trường THCS và hàng chục trường tiểu học, mầm non với
hàng ngàn học sinh.
- 01 cơ sở y tế cấp tỉnh, 01cơ sở y tế cấp huyện, 05 trạm y tế cấp xã.
- 05 trụ sở hành chính cấp xã, phường.
9
- 5.000 hộ dân với hàng chục ngàn nhân khẩu
- Hơn 1.000 ha đất canh tác thuộc các xã: Tam Đại, Tam Thái, Tam Dân Tam
An, Tam Đàn (huyện Phú Ninh).
1.2. Cơ sở dữ liệu phục vụ nghiên cứu
1.2.1. Mạng lưới khí tượng thủy văn vùng nghiên cứu
- Dữ liệu khí tượng và thủy văn lưu vực:
Trước đây, trên lưu vực chỉ có tài liệu đo mưa tại trạm Đức Phú với 7 năm quan
trắc (1931 ~ 1937) và tài liệu đo lưu lượng, mực nước sông Tam kỳ trong 3 năm (1977
~ 1979 ) . Từ sau khi xây dựng hồ Phú Ninh, đã có thêm một số trạm đo mưa ở lưu
vực, trạm khí tượng khu tưới và một số trạm thủy văn ở khu vực lân cận như bảng 1.3
Bảng 1.3: Trạm khí tượng thủy văn ở khu vực và lân cận
Yếu tố quan Thời gian quan
Vị trí
TT
Tên trạm Loại trạm
trắc
trắc
1
Xuân Bình
Đo mưa
Mưa
Trung tâm lưu
1988 2017
vực
2
Phú Ninh
Đo mưa
Mưa
Đập chính
1981 2017
3
Tam Kỳ
Khí hậu
Mưa, gió, bốc
1977 2017 Khu tưới tam Kỳ
hơi, nhiệt độ, độ
ẩm, nắng…
4
Tiên Phước Đo mưa
Mưa
1977 2017
Tiên Kỳ
5
Trà My
Thủy văn
Mưa
1976 2017
Trà My
6
Trà Bồng
Thủy văn
Mưa
1977 2017
Trà Bồng
Sau khi phân tích số liệu, chúng tôi nhận thấy dòng chảy có thể gây lũ đến hồ
Phú Ninh phụ thuộc chính vào hai trạm đo mưa là Xuân Bình, và Phú Ninh (C24), và
các trạm đo lân cận Tam Kỳ, Tiên Phước, Trà My, Trà Bồng. mặt khác số liệu mưa
của 2 trạm là đủ tin cậy để sử dụng tính toán dòng chảy đến hồ Phú Ninh.
- Dữ liệu lưu lượng thực đo các trận lũ:
Lưu lượng dòng chảy đến của lưu vực hồ phú Ninh được tính toán dựa vào mực
nước quan trắc từ năm (1981 2017) trong hồ, thông qua các cửa tràn và đường đặc
tính lòng hồ Phú Ninh.
Bảng 1.4: Mực nước hồ lớn nhất xuất hiện trong các năm
Mực nước lớn nhất
TT
Năm
Trị số (m)
Ngày xuất hiện
1
1981 – 1982
31,76
04/12/1981
2
1982 – 1983
27,36
31/12/1982
3
1983 – 1984
33,08
19/12/1983
4
1984 – 1985
33,14
28/11/1984
5
1985 – 1986
33,65
30/11/1985
6
1986 – 1987
33,86
04/12/1986
7
1987 – 1988
31,94
13/01/1988
10
TT
Năm
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
29
30
1988 – 1989
1989 – 1990
1990 – 1991
1991 – 1992
1992 – 1993
1993 – 1994
1994 – 1995
1995 – 1996
1996 – 1997
1997 – 1998
1998 – 1999
1999 – 2000
2000 – 2001
2001 – 2002
2002 – 2003
2003 – 2004
2004 – 2005
2005 – 2006
2006 – 2007
2007 – 2008
2008 – 2009
2009 – 2010
Mực nước lớn nhất
Trị số (m)
Ngày xuất hiện
32,27
14/01/1989
31,55
15/02/1990
32,38
18/3/1991
32,53
21/01/1992
32,37
27/02/1993
32,46
28/12/1993
32,40
24/12/1994
32,98
26/12/1995
33,21
21/11/1996
32,85
20/12/1997
33,76
23/12/1998
34,44
05/12/1999
32,60
29/12/2000
32,37
28/12/2001
32,43
16/12/2002
32,50
13/12/2003
32,42
19/12/2004
32,70
13/12/2005
32,58
06/01/2007
32,60
28/01/2008
32,97
03/01/2009
32,27
22/01/2010
Các trận lũ lớn gây nguy hiểm đến an toàn của hồ Phú Ninh tương ứng với các
năm 1999, 2007 và 2013. Tác giả dùng trận lũ tháng 11 năm 2017 là trận lũ mới cập
nhật, có thể dùng để mô phỏng và hiệu chỉnh các thông số thủy văn. Để kiểm định bộ
thông số này tác giả sử dụng lưu lượng lũ thực đo trận lũ tháng 12 năm 2016.
Bảng 1.5: Các trận lũ xuất hiện trong các năm gần đây
TT
Đợt lũ
Lưu lượng lũ Qmax
Mực nước hồ
3
(m /s)
H (m)
Từ ngày
Đến ngày
1
29/11/1999
8/12/1999
2910,04
34,44
2
10/11/2007
13/11/2007
1940,19
32,58
3
14/11/2013
18/11/2013
2862,30
32,00
Trong trận lũ từ ngày 29/11 - 08/12/1999, sau khi các tràn xả lũ đã hoạt động hết
công suất nhưng lưu lượng nước về hồ không ngừng giảm, lưu lượng lũ lớn nhất đạt
2910,04 m3/s , mực nước hồ cao nhất đạt mức 34,44m; lúc đó các cấp chính quyền đã
cho sơ tán dân khu vực hạ du và sẵn sàng phương án phá đập Long Sơn 1 để đảm bảo
an toàn cho các hạng mục còn lại. Tuy nhiên do lượng mưa giảm dần và lưu lượng về
hồ giảm nên điều này đã không xảy ra. Ngoài ra còn có ghi nhận được một số trận lũ
11
khác nhưng lưu lượng lũ không lớn hơn lũ 1999 nên không ảnh hưởng đến an toàn hồ
đập.
- Tài liệu địa hình:
Bản đồ địa hình khu vực hồ Phú Ninh và lân cận tỷ lệ 1/2.000; 1/10.000 lưới
chiếu UTM, hệ tọa độ VN2000.
Hình 1.3: Mạng lưới các trạm đo mưa Hồ Phú Ninh và lân cận
1.2.2. Chất lượng dữ liệu đo đạc
Theo tài liệu và phương pháp tiếp cận của đơn vị quản lý hồ thì tính toán lưu
lượng nước đến hồ Phú Ninh thông qua hai trạm thủy văn: trạm Xuân Bình và trạm
Phú Ninh (C24) là đủ tin cậy để sử dụng tính toán dòng chảy đến hồ Phú Ninh.
Dữ liệu mưa là dữ liệu quan trọng trong quy hoạch quản lý tài nguyên nước cũng
như giảm thiểu tác động do thiên tai gây ra. Do đó, công tác quan trắc mưa có vai trò
hết sức quan trọng. Quan trắc mưa hiện nay gồm các phương pháp chính: phương pháp
đo mưa tại chỗ; phương pháp đo mưa bằng hệ thống radar thời tiết; phương pháp đo
mưa bằng công nghệ viễn thám. Hai phương pháp đầu tuy có độ chính xác cao nhưng
gặp phải khó khăn rất lớn khi đo đạc tại các khu vực hiểm trở, vùng đồi núi và trên
biển. Trong khi đó, phương pháp sử dụng công nghệ viễn thám đã, đang được nghiên
cứu và phát triển mạnh mẽ, trở thành công cụ hữu ích trong quản lý tài nguyên nước
và giảm thiểu thiệt hại do thiên tai, nhất là trong tình hình tác động của biến đổi khí
hậu ngày càng nghiêm trọng. Đặc biệt, phương pháp đo mưa bằng công nghệ viễn
thám có thể kết hợp với các mô hình giám sát, dự báo và cảnh báo thiên tai như lũ lụt
và hạn hán.
- Xem thêm -
.PDF 
78 
11 
129 
