Đánh giá tác động của hệ thống hồ chứa trên sông Đà, sông Lô đến dòng chảy mùa cạn hạ lưu sông Hồng và đề xuất giải pháp đảm bảo nguồn mở cho hạ du

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRUNG TÂM KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN QUỐC GIA Số 4 Đặng Thái Thân, Hoàn Kiếm, Hà Nội --- BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CẤP BỘ ĐỀ TÀI: ĐÁNH

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRUNG TÂM KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN QUỐC GIA

Số 4 Đặng Thái Thân, Hoàn Kiếm, Hà Nội

-

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CẤP BỘ

ĐỀ TÀI:

ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG HỒ CHỨA TRÊN SÔNG ĐÀ, SÔNG LÔ ĐẾN DÒNG CHẢY MÙA CẠN

HẠ LƯU SÔNG HỒNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP

ĐẢM BẢO NGUỒN NƯỚC CHO HẠ DU

Chủ nhiệm đề tài: TS Nguyễn Lan Châu Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung Ương

8943

Hà Nội, Tháng 12 năm 2009

Số 4 Đặng Thái Thân, Hoàn Kiếm, Hà Nội

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CẤP BỘ

ĐỀ TÀI:

ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG HỒ CHỨA TRÊN SÔNG ĐÀ, SÔNG LÔ ĐẾN DÒNG CHẢY MÙA CẠN

HẠ LƯU SÔNG HỒNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP

ĐẢM BẢO NGUỒN NƯỚC CHO HẠ DU

Chỉ số đăng ký:

Chỉ số phân loại:

Chỉ số lưu trữ:

Cộng tác viên chính:

1 TS Nguyễn Lan Châu, Trung tâm Dự báo KTTV Trung Ương

2 ThS Trịnh Thu Phương, Trung tâm Dự báo KTTV Trung Ương

3 KS Bùi Đình Lập, Trung tâm Dự báo KTTV Trung Ương

4 CN Nguyễn Thị Thủy, Trung tâm Dự báo KTTV Trung Ương

5 KS Nguyễn Thu Hiền, Trung tâm Dự báo KTTV Trung Ương

6 KS Nguyễn Trường, Trung tâm Dự báo KTTV Trung Ương

7 KS Đào Anh Tuấn, Trung tâm Dự báo KTTV Trung Ương

8 CN Nguyễn Tuấn Anh, Viện Cơ học

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 11

CHƯƠNG 1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN LƯU VỰC SÔNG HỒNG 15

1.1 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN 15

1.1.1 Tổng quan về lưu vực sông Hồng 15

1.1.2 Đặc điểm khí hậu 18

1.1.3 Đặc điểm chế độ mưa 19

1.2 ĐẶC ĐIỂM HỆ THỐNG SÔNG NGÒI LƯU VỰC SÔNG HỒNG 20

1.3 ĐẶC ĐIỂM VỀ DÒNG CHẢY SÔNG NGÒI LƯU VỰC SÔNG HỒNG 22

1.3.1 Dòng chảy mùa lũ 22

1.3.2 Dòng chảy mùa kiệt 22

1.4 ĐẶC ĐIỂM THỔ NHƯỠNG VÀ THẢM PHỦ 23

1.4.1 Đặc điểm thổ nhưỡng 23

1.4.2 Thảm phủ thực vật 24

1.6 MẠNG LƯỚI KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN TRÊN LƯU VỰC SÔNG HỒNG 26

1.6.1 Mạng lưới quan trắc và các hồ chứa trên lãnh thổ Trung Quốc thượng nguồn sông Hồng 26

1.6.2 Mạng lưới quan trắc KTTV trên lưu vực sông Hồng phần Việt Nam 28

1.7 NHỮNG NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN TỚI ĐỀ TÀI 32

CHƯƠNG 2 ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG YẾU TỐ TỰ NHIÊN TỚI DÒNG CHẢY MÙA CẠN 39

2.1 ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CÁC YẾU TỐ TỰ NHIÊN TỚI DÒNG CHẢY SÔNG HỒNG 39

2.1.1 Diễn biến quá trình nhiệt độ trong các năm vừa qua tại Bắc Bộ 39

Nhiệt độ có xu thế tăng cao trên toàn vùng Tây Bắc, Đông Bắc và đồng Bằng Bắc Bộ Nhiều nơi xuất hiện các giá trị nắng nóng bất thường trong lịch sử 39

2.1.2 Diễn biến mưa trong các năm vừa qua tại Bắc Bộ 41

2.1.3 Tác động của biến đổi khí hậu toàn cầu tới Việt Nam 42

2.1.3.1 Kịch bản biến đổi khí hậu ở Việt Nam 43

2.1.3.2 Kịch bản nước biển dâng ở Việt Nam 43

2.1.3.3 Tác động của biến đổi khí hậu đến các vùng Bắc Bộ 44

2.2 DIỄN BIẾN HẠN TRONG NHỮNG NĂM GẦN ĐÂY 46

2.3 ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN NƯỚC SÔNG HỒNG TRONG MÙA CẠN 52

2.3.1 Đánh giá nguồn nước trong điều kiện tự nhiên 52

2.3.2.Nguồn nước dưới đất 53

2.3.3 Khôi phục dòng chảy thượng lưu các hồ chứa hệ thống sông Hồng 57

2.3.2.1 Xây dựng các bản đồ phụ trợ 58

2.3.2.2 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình 60

2.3.2.3 Ứng dụng mô hình NAM khôi phục dòng chảy trên hệ thống sông Chảy 60

2.3.2.4 Ứng dụng mô hình NAM khôi phục dòng chảy trên hệ thống sông Gâm 66

2.3.2.5 Khôi phục dòng chảy trên hệ thống sông Hồng tại Hòa Bình 69

2.3.3 Khôi phục dòng chảy hạ lưu hệ thống sông Hồng 71

2.3.3.1 Cơ sở lựa chọn mô hình thủy lực 71

2.3.3.2 Tài liệu địa hình mạng lưới sông Hồng - Thái Bình 72

2.3.3.2 Sơ đồ mạng sông tính toán thuỷ lực mùa cạn 72

2.3.3.3 Biên tính toán 73

2.3.3.4 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình 74

4.2.3 Các tài liệu KTTV cơ bản phục vụ cho tính toán 78

2.4 TỔ HỢP CẠN HỆ THỐNG SÔNG HỒNG 80

2.4.1 Cơ sở dữ liệu xác định tổ hợp cạn 80

2.4.2 Sự đồng bộ về thời gian xuất hiện đặc trưng dòng chảy cạn trên hệ thống sông Hồng 80

2.4.5 Quan hệ đặc trưng dòng chảy giữa các tuyến 83

2.4.4 Xem xét sự đồng bộ về mức độ cạn kiệt 83

2.4.6 Năm kiệt điển hình và các kịch bản 87

2.4.7 Sự đóng góp của các tuyến thượng nguồn trong những năm kiệt điển hình và quan hệ dòng chảy cạn với dòng chảy thủy triều trên hệ thống sông Hồng 88

2.5 XÁC ĐỊNH NHU CẦU NƯỚC CHO CÁC NGÀNH 93

2.5.1 Mâu thuẩn giữa các ngành dùng nước trong những năm ít nước 93

2.5.2 Tính toán nhu cầu nước cho nông nghiệp 95

2.5.2.1 Hiện trạng khai thác đất, phân vùng khu tưới hạ du sông Hồng và nhu cầu nước nông nghiệp 95

a) Hiện trạng sử dụng đất 95

b) Phân vùng khu tưới 98

2.5.2.2 Áp dụng mô hình IQQM xác định nhu cầu sử dụng nước nông nghiệp trong hệ thống 103

a Giới thiệu mô hình 103

b.Các tài liệu sử dụng trong mô hình 104

c Kết quả tính nhu cầu nước trong nông nghiệp 107

2.5.3 Nhu cầu nước công nghiệp, thủy sản, giao thông vận tải và sinh hoạt hạ du sông Hồng 108

2.5.3.1 Xác định nhu cầu nước cho công nghiệp 108

2.5.3.2 Xác định nhu cầu nước cho sinh hoạt 111

2.5.3.3 Xác định nhu cầu nước cho chăn nuôi 111

2.5.3.4 Nhu cầu nước dùng cho thủy sản 112

2.5.3.5 Nhu cầu nước dùng cho giao thông thủy 112

CHƯƠNG 3 TÁC ĐỘNG CỦA CÁC HỒ CHỨA THƯỢNG NGUỒN TỚI DÒNG CHẢY HỆ THỐNG SÔNG HỒNG 114

3.1 ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA THƯỢNG NGUỒN ĐẾN KHẢ NĂNG CẤP NƯỚC HẠ DU 114

3.1.1 Tác động của các hồ chứa Trung Quốc tới dòng chảy hạ du sông Hồng 114

3.1.1.1 Các công trình thủy điện phía Trung Quốc thượng nguồn sông Hồng 114

3.1.1.2 Mạng lưới quan trắc thượng nguồn sông Hồng phần biên giới Việt Nam 116

3.1.1.3.Ảnh hưởng các hồ chứa thượng nguồn Trung Quốc tới dòng chảy hạ du sông Hồng phía Việt Nam trong mùa kiệt 117

3.1.2 Tác động của các hồ chứa Việt Nam qua các thời kỳ tới dòng chảy hạ du sông Hồng 132

3.1.2.1 Cơ sở dữ liệu và phương thức đánh giá 132

3.1.2.2 Ảnh hưởng các hồ chứa tới dòng chảy hạ lưu hệ thống sông Đà 133

3.1.1.3 Ảnh hưởng các hồ chứa tới dòng chảy hạ lưu hệ thống sông Lô 134

3.1.1.4 Ảnh hưởng các hồ chứa tới dòng chảy hạ lưu hệ thống sông Hồng 137

3.2 HIỆN TRẠNG ĐIỀU HÀNH CẤP NƯỚC CỦA CÁC HỒ CHỨA LỚN TRÊN SÔNG

HỒNG TRONG MÙA CẠN 140

3.2.1 Hiện trạng điều hành cấp nước hồ Hòa Bình 140

3.2.2 Hiện trạng điều hành cấp nước hồ Thác Bà 143

3.2.3 Hiện trạng điều hành cấp nước hồ Tuyên Quang 145

CHƯƠNG 4 CÔNG NGHỆ DỰ BÁO DÒNG CHẢY MÙA CẠN TRÊN HỆ THỐNG SÔNG HỒNG 147

4.1 TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP, MÔ HÌNH TÍNH TOÁN DỰ BÁO DÒNG CHẢY VÀ ĐIỀU HÀNH HỒ CHỨA MÙA CẠN 147

4.1.1 Đánh giá hiện trạng các phương pháp và các mô hình tính toán và dự báo dòng chảy 147

4.1.2 Phương pháp tính toán điều tiết hồ chứa 150

4.1.3 Mô hình thủy văn mưa rào dòng chảy: TANK-MUSKINGUM 151

4.1.4 Mô hình thủy thủy lực 151

4.2 CÔNG NGHỆ DỰ BÁO DÒNG CHẢY ĐẾN CÁC HỒ CHỨA THƯỢNG LƯU HỆ THỐNG SÔNG HỒNG 151

4.2.1 Cơ sở dữ liệu phục vụ tính toán dự báo dòng chảy thượng lưu các hồ chứa hệ thống sông Hồng 151

4.2.3 Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định các vị trí dự báo thượng lưu hệ thống sông Hồng trong mùa cạn 155

4.3.1 Cơ sở dữ liệu phục vụ tính toán dự báo dòng chảy hạ lưu các hồ chứa hệ thống sông Hồng 156

4.3.2 Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định các vị trí dự báo thượng lưu hệ thống sông Hồng trong mùa cạn 157

4.4 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM DỰ BÁO DÒNG CHẢY MÙA CẠN HỆ THỐNG SÔNG HỒNG 158

4.3.2 Kết quả dự báo thử nghiệm mùa cạn 2008-2009 165

4.3.2 Kết quả dự báo thử nghiệm mùa cạn 2009-2010 170

CHƯƠNG 5 NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP 175

VẬN HÀNH TỐI ƯU LIÊN HỒ CHỨA 175

5.1 MÔ HÌNH GAMS ĐIỀU HÀNH TỐI ƯU LIÊN HỒ CHỨA SÔNG HỒNG 175

5.1.1 Giới thiệu mô hình GAMS 175

5.1.2 Sơ đồ mô phỏng hệ thống trong GAMS 176

5.1.3 Mô phỏng hệ thống hồ chứa, công trình trong GAMS 179

5.1.3 Thiết lập mô hình GAMS tối ưu hệ thống hồ chứa trên sông Hồng 182

5.2 TƯƠNG QUAN DÒNG CHẢY TẠI SƠN TÂY, MỰC NƯỚC CÁC CỐNG VÀ MỰC NƯỚC TẠI HÀ NỘI CÁC CỐNG LẤY NƯỚC 185 5.3 KẾT QUẢ ỨNG DỤNG MÔ HÌNH GAMS ĐIỀU HÀNH TỐI ƯU HỆ THỐNG HỒ CHỨA SƠN LA-HÒA BÌNH-THÁC BÀ- TUYÊN QUANG TRÊN SÔNG HỒNG 188

CHƯƠNG 6 THIẾT LẬP CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP DỰ BÁO THỦY VĂN ĐIỀU HÀNH HỢP LÝ HỆ THỐNG HỒ CHỨA TRÊN SÔNG ĐÀ, SÔNG LÔ ĐẢM BẢO NGUỒN NƯỚC HẠ DU SÔNG HỒNG 205

6.1 Cơ sở khoa học của bài toán điều hành các hồ chứa trong mùa cạn 205

6.1.1 Hiện trạng điều hành các hồ chứa trong mùa cạn 3 năm gần đây 205

6.1.3 Đề xuất Quy trình vận hành liên hồ chứa trên sông Đà, sông Lô trong mùa cạn 215

6.2 Giải pháp dự báo thủy văn phục vụ điều hành hợp lý hệ thống các hồ chứa trên sông Đà, sông Lô 220

6.3 Các giải pháp đảm bảo nguồn nước hạ du trên cơ sở các thông Dự báo thủy văn 221

6.3.1 Giải pháp phân cấp báo động về tài nguyên nước trong mùa cạn: 222

6.3.2 Giải pháp xây dựng mạng lưới giám sát nước 222

6.3.3 Giải pháp xây dựng Quy hoạch phân bổ tài nguyên nước (Nguyễn Chí Công, 2009 Quy hoach phân bổ tài nguyên nước- công cụ để chia sẻ nguồn nước công bằng, hiệu quả Tạp chí Tài Nguyên và Môi trường tháng 7/2009) 223

6.4 Kiến nghị chính sách Quốc gia, Quốc tế về sử dụng tài nguyên nước sông Hồng 224

6.4.1 Kiến nghị chính sách Quốc gia 224

1 Cần sớm ban hành Quy trình vận hành liên hồ chứa trên sông Đà, sông Lô trong mùa cạn 224

6.4.2 Kiến nghị chính sách Quốc tế 226

KẾT LUẬN 227

NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI 230

TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ 230

TÀI LIỆU THAM KHẢO 231

MỤC LỤC BẢNG

Bảng 1.1: Đặc trưng hình thái một số sông chính trong hệ thống sông Hồng 15

Bảng 1.2: Diện tích phân bổ theo cao độ của đồng bằng sông Hồng - sông Thái Bình 17

Bảng 1.3a: Thời gian chảy truyền trên sông Đà: 20

Bảng 1.3b: Thời gian chảy truyền trên sông Thao: 20

Bảng 1.3c: Thời gian chảy truyền trên sông Lô: 21

Bảng 1.4:Loại đất trên lưu vực sông Hồng - Thái Bình 23

Bảng 1.4: Danh sách trạm thủy văn của Trung Quốc cấp cho Việt Nam 26

từ năm 1964-1978 26

Bảng 1.5: Danh sách trạm thủy văn của Trung Quốc cấp cho Việt Nam 27

từ năm 2001 27

Bảng 1.6: Danh sách các trạm thuỷ văn trên lưu vực sông Đà 28

Bảng 1.7: Danh sách các trạm thuỷ văn trên lưu vực sông Thao và sông Hồng 29

Bảng 1.8: Danh sách các trạm thuỷ văn trên lưu vực sông Lô 30

Bảng 2.1: Các năm diễn ra hiện tượng Elnino 42

Bảng 2.2: Mực nước biển dâng (cm) so với thời kỳ 1980 – 1999 43

Bảng 2.3: Mức tăng nhiệt độ trung bình năm so với thời kỳ 1980 – 1999 theo kịch bản phát thải thấp 44

Bảng 2.4: Mức tăng nhiệt độ trung bình năm so với thời kỳ 1980 – 1999 theo kịch bản phát thải trung bình 44

Bảng 2.5: Mức tăng nhiệt độ trung bình năm so với thời kỳ 1980 – 1999 theo kịch bản phát thải cao 44

Bảng 2.6: Mức thay đổi lượng mưa (%) so với thời kỳ 1980 – 1999 theo kịch bản phát thải thấp 45

Bảng 2.7: Mức thay đổi lượng mưa (%) so với thời kỳ 1980 – 1999 theo kịch bản phát thải trung bình 45

Bảng 2.8: Mức thay đổi lượng mưa (%) so với thời kỳ 1980 – 1999 theo kịch bản phát thải cao 45

Bảng 2.9: Mức thay đổi lượng dòng chảy (%) so với thời kỳ 1980 – 1999 46

Bảng 2.10: Lưu lượng và Mực nước thấp nhất tháng và ngày xuất hiện trong mùa cạn 2003-2004 tại một số trạm thuỷ văn trên lưu vực sông Hồng – Thái Bình 47

Bảng 2.11 Đặc trưng dòng chảy trung bình tại các trạm chính: 50

Bảng 2.12 Tổng hợp mực nước Hà Nội thấp nhất trong các tháng mùa cạn từ 2001-200850 Bảng 2.13: Mực nước và lưu lượng thấp nhất trên các tuyến sông Hồng năm 2009 so với giá trị min lịch sử 51

Bảng 2.14: Mực nước và lưu lượng thấp nhất trên các tuyến sông Thái Bình năm 2009 so với giá trị min lịch sử 52

Bảng 2.15: Đặc trưng lưu lượng trung bình nhiều năm sông Đà, sông Thao, sông Lô và sông Hồng thời kỳ tự nhiên 53

Bảng 2.16: Kết quả hiệu chỉnh tại Bảo Yên 61

Bảng 2.17: Kết quả kiểm định tại Bảo Yên 62

Bảng 2.18: Kết quả hiệu chỉnh tại Thác Bà 63

Bảng 2.19: Kết quả kiểm định tại Thác Bà 64

Bảng 2.20: Kết quả hiệu chỉnh tại Thác Hốc 67

Bảng 2.21: Kết quả kiểm định tại Thác Hốc 68

Bảng 2.22: Kết quả hiệu chỉnh tại Hòa Bình 69

Bảng 2.23: Kết quả kiểm định tại Hòa Bình 70

Bảng 2.24: Đặc trưng lưu lượng trung bình nhiều năm sông Đà và sông Lô thời kỳ có hồ

chứa 71

Bảng 2.25: Các nhánh sông trên hệ thống sông Hồng - Thái Bình 75

Bảng 2.26: Vị trí một số cống chính trong hệ thống trong mô hình MIKE 11 75 Bảng 2.27: Kết quả hiệu chỉnh tại Sơn Tây 78

Bảng 2.28: Kết quả hiệu chỉnh tại Hà Nội 78

Bảng 2.29: Kết quả kiểm định tại trạm Sơn Tây 78

Bảng 2.30: Kết quả kiểm định tại trạm Hà Nội 79

Bảng 2.31: Đặc trưng lưu lượng hạ lưu sông Hồng thời có hồ chứa 79

Bảng 2.32: Thời gian xuất hiện đặc trưng dòng chạy cạn tại các tuyến sông Đà, Thao, Lô và Hồng 81

Bảng 2.33: Mức độ cạn kiệt tại các tuyến trong mùa cạn 83

Bảng 2.34: So sánh lưu lượng bình quân năm các năm đặc trưng so với lưu lượng bình quân năm tần suất 85% và 90% tại Sơn Tây (sau khi phục hồi) 88

Bảng 2.35: Hiện trạng sử dụng đất nông nghiệp lưu vực sông Hồng-Thái Bình 96

Bảng 2.36: Diện tích đất nông nghiệp gia tăng từ 2001-2009 96

Bảng 2.37: Danh sách các trạm khí tượng dùng trong tính toán nhu cầu nước trên đồng bằng sông Hồng 104

Bảng 2.38: Các tham số thống kê tại một số trạm trên khu vực đồng bằng sông Hồng 105

Bảng 2.39: Xác định hệ số thu phóng Kp theo các tần suất khác nhau tại một số trạm khí tượng trên vùng đồng bằng sông Hồng 105

Bảng 2.40: Lịch thời vụ của một số cây trồng chính trong khu vực đồng bằng sông Hồng trong vụ chiêm xuân 106

Bảng 2.41: Hệ số cây trồng của một số loại cây trồng chính 107

Bảng 2.42: Mức tưới các loại cây trồng- tần suất 85% (m 3 /ha) 107

Bảng 2.43: Bảng tổng hợp tình hình sản xuất công nghiệp ở các địa phương trên phạm vi đồng bằng sông Hồng giai đoạn hiện trạng 108

Bảng 2.44: Nhu cầu điện năng gia tăng từ 1995-2009 (GWh) 110

Bảng 2.45: Yêu cầu mực nước tại các nhánh sông 113

Bảng 3.1: Các thủy điện trên sông Lý Tiên-thượng nguồn sông Đà 115

Bảng 3.2: Các thủy điện trên sông Bàn Long (thượng nguồn sông Lô-Gâm) 116

Bảng 3.3: Danh sách các trạm thủy văn biên giới Việt Trung 116

Bảng 3.4: Phân phối tổng lượng nước phía Trung Quốc và Việt Nam trên sông Đà 118

Bảng 3.5: Tổng lượng tại trạm Mường Tè (15/6-15/10) W.109 m3 121

Bảng 3.6: Tỉ lệ dòng chảy K giữa Thổ Khả Hà (Lý Tiên Độ) và Trung Ái Kiều 122

Bảng 3.7: Thủy điện Trung Quốc giữ nước đầu mùa lũ năm 2006 123

Bảng 3.8: Thủy điện Trung Quốc giữ nước đầu mùa lũ năm 2008 123

Bảng 3.9: Thủy điện Trung Quốc tích nước từ 19/VII năm 2007 127

Bảng 3.10: Thủy điện Trung Quốc tích nước từ 26/VII năm 2008 128

Bảng 3.11 Thủy điện Trung Quốc tích nước rất sớm từ 6/VII năm 2008 128

Bảng 3.12: Danh sách các trạm phân tích đánh giá ảnh hưởng tác động của các hồ chứa theo các thời kỳ 133

Bảng 3.13: Tỉ lệ dòng chảy sông Đà so với cả năm 133

Bảng 3.14: Tỉ lệ dòng chảy sông Gâm so với cả năm 135

Bảng 3.15: Tỉ lệ dòng chảy sông Lô so với cả năm 136

Bảng 3.16: Tỉ lệ dòng chảy sông Lô so với cả năm 137

Bảng 3.17: Đặc trưng mực nước hồ Hòa Bình từ 1990-2008 141

Bảng 3.18: Kết quả lưu lượng trung bình tháng tính toán và phục hồi tại Hòa Bình 142

Bảng 3.19: Diễn biến mực nước nhỏ nhất và lớn nhất hàng năm tại hồ Thác Bà 144

Bảng 4.1: Sự phát triển về diện dự báo và phương pháp dự báo thủy văn hạn ngắn 147

Bảng 4.2: Sự phát triển về diện và phương pháp dự báo thủy văn hạn vừa 148

Bảng 4.3: Quá trình phát triển của Dự báo Thủy văn hạn dài 149

Bảng 4.1: Các trạm KTTV ứng dụng dự báo dòng chảy mùa cạn sông Đà 151

Bảng 4.2: Các trạm KTTV ứng dụng dự báo dòng chảy mùa cạn sông Lô 152

Bảng 4.3: Các trạm KTTV ứng dụng dự báo dòng chảy mùa cạn sông Thao 153

Bảng 4.4: Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định các vị trí dự báo thượng lưu 156

Bảng 4.5: Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định các vị trí dự báo hạ lưu 157

Bảng 4.5: Kết quả dự báo thử nghiệm tháng 11 năm 2009 170

Bảng 6.1: Lượng nước xả từ các hồ chứa Hòa Bình, Tuyên Quang, Thác Bà trong các đợt xả phục vụ lấy nước tưới đầu năm 2007; triệu m3 206

Bảng 6.2 Lượng nước xả từ các hồ chứa Hòa Bình, Tuyên Quang, Thác Bà trong các đợt xả phục vụ lấy nước tưới đầu năm 2008; triệu m3 206

Bảng 6.3: Lượng nước xả từ các hồ chứa Hòa Bình, Tuyên Quang, Thác Bà trong các đợt xả phục vụ lấy nước tưới đầu năm 2009; triệu m3 206

Bảng 6.4: Yêu cầu mực nước trên dòng chính sông Hồng với năm có tần suất lớn hơn hoặc bằng 85% 215

Bảng 6.5: Yêu cầu mực nước trên các nhánh sông Đà, Lô, Gâm 216

Bảng 6.6: Yêu cầu mực nước trên dòng chính sông Hồng với năm có tần suất lớn hơn hoặc bằng 90% 217

Bảng 6.7: Yêu cầu mực nước trên dòng chính sông Hồng với năm có tần suất bằng P=95% 218

Bảng 6.8: Yêu cầu mực nước trên dòng chính sông Hồng với năm có tần suất lớn hơn 95% 219

MỤC LỤC HÌNH

Hình 1.1: Hệ thống sông Hồng và Thái Bình 25

Hình 1.2: Lưới trạm KTTV thượng nguồn sông Hồng phần Trung Quốc 27

Hình 1.3: Lưới trạm KTTV hệ thống sôngg Hồng phần Việt Nam 32

Hình 2.1: Biến trình nhiệt độ tại một số trạm vùng Bắc Bộ 40

Hình 2.2: Biến trình lượng mưa tại một số trạm vùng Bắc Bộ 42

Hình 2.3: Diễn biến mực nước Hà Nội mùa cạn từ 2003-2008 51

Hình 2.4: Quá trình mực nước Hà Nội từ 2001-2009 52

Hình 2.5: Suy giảm mực dưới đất ở Hà Nội 56

Hình 2.6: Phân chia tiểu lưu vực trên sông Lô –Gâm- Chảy 58

Hình 2.7: Phân chia tiểu lưu vực trên sông Thao 59

Hình 2.8: Phân chia tiểu lưu vực trên sông Đà 59

Hình 2.9 : Kết quả hiệu chỉnh tại Bảo Yên 62

Hình 2.10 : Kết quả kiểm định tại Bảo Yên 62

Hình 2.11 : Kết quả khôi phục tại Bảo Yên 63

Hình 2.12 : Kết quả hiệu chỉnh tại Thác Bà 64

Hình 2.13 : Kết quả kiểm định tại Thác Bà 65

Hình 2.14 : Kết quả khôi phục dòng chảy tại Thác Bà từ 1972-2008 65

Hình 2.15 : Kết quả hiệu chỉnh dòng chảy tại Thác Hốc 67

Hình 2.16 : Kết quả chảy kiểm định tại Thác Hốc 68

Hình 2.17 : Kết quả khôi phục dòng chảy tại Bắc Mê và hồ Tuyên Quang 69

Hình 2.18 : Kết quả khôi phục dòng chảy tại Hòa Bình 70

Hình 2.19: Sơ đồ mạng thủy lực sông Hồng - Sông Thái Bình và hệ thống biên trên- dưới mô phỏng trên mô hình Mike11 74

Hình 2.20 : Sơ đồ thủy lực và các công lấy nước mô tả trong mô hình MIKE 11 77

Hình 2.21: Kết quả khôi phục dòng chảy tại Sơn Tây từ 1972-2008 79

Hình 2.22: Kết quả khôi phục dòng chảy tại Hà Nội từ 1972-2008 79

Hình 2.23: Quá trình dỏng chảy cạn theo năm thủy văn trên hệ thống sông Hồng 86

Hình 2.24: Quá trình dỏng chảy mùa cạn trên hệ thống sông Hồng 86

Hình 2.25: Quá trình dỏng chảy 3 tháng nhỏ nhất trên hệ thống sông Hồng 87

Hình 2.26: Quá trình dỏng chảy 1 tháng nhỏ nhất trên hệ thống sông Hồng 87

Hình 2.27: Dòng chảy sông Hồng và mực nước triều thấp nhất mùa kiệt 1992-1993 90

Hình 2.28: Dòng chảy sông Hồng và mực nước triều thấp nhất mùa kiệt 1993-1994 91

Hình 2.29 Dòng chảy sông Hồng và mực nước triều thấp nhất mùa kiệt 1998-1999 91

Hình 2.30 Dòng chảy sông Hồng và mực nước triều thấp nhất mùa kiệt 2003-2004 92

Hình 2.31 Dòng chảy sông Hồng và mực nước triều thấp nhất mùa kiệt 2004-2005 93

Hình 2.32: Diễn biến nhu cầu tưới cho vụ đông xuân đồng bằng Bắc Bộ 97

Hình 2.33: Bản đồ phân khu tưới khu vực đồng bằng sông Hồng 99

Hình 2.34: Diễn biến sản lượng điện từ 1995-2009 111

Hình 3.1: Sông Lý Tiên và trạm Long Lan Than 114

Hình 3.2: Sơ đồ các hồ chứa trên thượng nguồn sông Đà phía Trung Quốc 115

Hình 3.3: Sông Bàn Long và trạm Đông Phương Hồng 116

Hình 3.4: Diễn biến tỉ lệ tổng lượng nước trạm Trung Ái Kiều và Mường Tè 118

Hình 3.6: Sự biến đổi tỉ lệ tổng lượng nước trong năm trạm Trung Ái Kiều và Mường Tè qua các thời kỳ 121

Hình 3.7: Đường quá trình mực nước Trạm Thuỷ văn Mường Tè từ ngày 08 - 22/10/2006

124

Hình 3.8: Đường quá trình mực nước Trạm Thuỷ văn Nậm Giàng từ ngày 17 - 22/5/2007 124

Hình 3.9: Diễn biến tỉ lệ tổng lượng nước trạm Mạn Hảo và Lào Cai 125

Hình 3.10: Quá trình dòng chảy tại trạm Lào Cai từ tháng I-IV 125

Hình 3.11: Diễn biến tỉ lệ tổng lượng nước trạm Long Đàm Trại và Hà Giang 126

Hình 3.12: So sánh tỉ lệ % dòng chảy tại tại Long Đàm Trại ~ Hà Giang từ năm 2002-2008 với thời kỳ 1963-1978 126

Hình 3.13: Quá trình mực nước giờ tại Hà Giang tháng 1-2 từ 2002-200 127

Hình 3.14: Quá trình mực nước giờ Nậm Giàng từ 2005-2009 129

Hình 3.15: Thời kỳ các thủy điện phía Trung Quốc trên sông Đà giảm phát điện tối đa biểu hiện qua quá trình dòng chảy tại Mường Tè 130

Hình 3.16 Diễn biến lưu lượng thấp nhất tại Lao Cai trên sông Thao 130

Hình 3.17 Diễn biến lưu lượng thấp nhất tại Hà Giang trên sông Lô 131

Hình 3.18 Diễn biến lưu lượng thấp nhất tại Lai Châu trên sông Đà 131

Hình 3.19: Phân phối dòng chảy trong năm tại Bến Ngọc 133

Hình 3.20: Sự biến thiên lưu lượng trung bình tháng tại Bến Ngọc 134

Hình 3.21: Quá trình lưu lượng thực đo và phục hồi mùa cạn điển hình tại Hòa Bình 134

Hình 3.22: Phân phối dòng chảy trong năm tại Gềnh Gà 135

Hình 3.23: Sự biến thiên lưu lượng trung bình tháng tại Gềnh Gà 135

Hình 3.24: Phân phối dòng chảy trong năm tại Vụ Quang 136

Hình 3.25: Sự biến thiên lưu lượng trung bình tháng tại Vụ Quang 136

Hình 3.26: Sự biến thiên lưu lượng trung bình tháng tại Sơn Tây 138

Hình 3.27 Quá trình mực nước trạm Sơn Tây phục hồi mùa cạn một số năm điển hình 139 Hình 3.28: Mực nước Hà Nội thấp nhất trong các năm từ 2002-2008 140

Hình 3.29: Mực nước Vụ Quang thấp nhất trong các năm từ 2002-2008 140

Hình 3.30: Quá trình mực nước hồ Hòa Bình từ 1990-2009 142

Hình 3.31: Quá trình mực nước nhiều năm hồ Thác Bà từ 1973-2009 144

Hình 3.32: Quá trình mực nước nhiều năm hồ Tuyên Quang từ 2007-2009 146

Hình 4.1: Sơ đồ dự báo các tuyến thượng nguồn sông Hồng 155

Hình 4.3: Mô tả việc trao đổi thông tin giữa 3 mô hình 161

Hình 4.4: Mô tả phương pháp dò tìm các chức năng, thuộc tính trong Mike11 162

Hình 4.5: Các thư viện động (Dynamic Link Library) sử dụng trong Mike11 163

Hình 4.6: Mô tả mã chương trình liên kết 2 mô hình thượng lưu với mô hình Mike11- HD 163

Hình 4.7: giao diện chính công nghệ dự báo cạn 164

Hình 4.8: Mẫu bản tin dự báo phục vụ đổ ải 164

Hình 4.8: Kết quả dự báo mực nước tại Hà Nội từ tháng 1-5/ 2008 165

Hình 4.9: Kết quả dự báo mực nước tại Sơn Tây và Hà Nội mùa cạn 2008-2009 168

Hình 4.10: So sánh quá trình mực nước tại trạm Hà Nội tháng 04 năm 2008 168

Hình 4.11: So sánh quá trình mực nước tại trạm Phả Lại tháng 04 năm 2008 169

Hình 4.12: So sánh quá trình mực nước tại Xuân Quan tháng 10, 11 năm 2009 169

Hình 4.13: So sánh quá trình mực nước tại trạm Phả Lại tháng 10, 11 năm 2009 170

Hình 4.13: Kết quả dự báo tại Yên Bái tháng 11 năm 2009 171

Hình 4.14: Kết quả dự báo tại Tạ Bú tháng 11 năm 2009 171

Hình 4.15: Kết quả dự báo tại hồ Hòa Bình tháng 11 năm 2009 172

Hình 4.16: Kết quả dự báo tại hồ Thác Bà tháng 11 năm 2009 173

Hình 4.17: Kết quả dự báo tại hồ Tuyên Quang tháng 11 năm 2009 174

Hình 5.1: Sơ đồ khối tính toán 177

Hình 5.2 : Mô phỏng hệ thống hồ chứa, công trình trong GAMS 179

Hình 5.3 : Sơ đồ khối tính toán chi tiết 181

Hình 5.4: Sơ đồ khối tổng quát bài toán 182

Hình 5.5: Các khối tính toán thực hiện 184

Hình 5.6: Sơ đồ mô hình tính toán điều tiết sông Hồng 184

Hình 5.7: Quan hệ giữa lưu lượng trạm Sơn Tây và mực nước trạm Hà Nội 186

Hình 5.8: Quan hệ giữa mực nước cống Liên Mạc , trạm bơm Đan Hoài và mực nước trạm Hà Nội 187

Hình 5.9: Quan hệ giữa mực nước cống Xuân Quan, trạm bơm Phù Sa và mực nước trạm Hà Nội 188

Hình 5.10: Quá trình dòng chảy đến các hồ năm 2004-2005 189

Hình 5.11: Quá trình dòng chảy qua tua bin các hồ năm 2004-2005 theo GAMS 189

Hình 5.12: Tỉ lệ dòng chảy xả qua tuabin các hồ năm 2004-2005 theo GAMS 190

Hình 5.13: Diễn biến mực nước trạm Hà Nội mùa cạn năm 2004-2005 190

Hình 5.14: Quá trình mực nước điều tiết các hồ năm 2004-2005 theo GAMS 192

Hình 5.15: Quá trình dòng chảy đến các hồ năm 2005-2006 theo GAMS 192

Hình 5.16: Quá trình dòng chảy qua tua bin các hồ năm 2005-2006 theo GAMS 193

Hình 5.17: Tỉ lệ dòng chảy xả qua tuabin các hồ năm 2005-2006 theo GAMS 193

Hình 5.18: Diễn biến mực nước trạm Hà Nội mùa cạn năm 2005-2006 194

Hình 5.19: Quá trình mực nước điều tiết tối ưu các hồ năm 2005-2006 theo GAMS 195

Hình 5.20: Quá trình dòng chảy đến các hồ năm 2006-2007 196

Hình 5.21 : Quá trình dòng chảy qua tua bin các hồ năm 2006-2007 theo GAMS 196

Hình 5.22 : Tỉ lệ dòng chảy xả qua tuabin các hồ năm 2006-2007 theo GAMS 197

Hình 5.24 : Diễn biến mực nước trạm Hà Nội mùa cạn năm 2006-2007 197

Hình 5.24 : Quá trình mực nước điều tiết tối ưu các hồ năm 2006-2007 theo GAMS 199

Hình 5.25 : Quá trình dòng chảy đến các hồ năm 2007-2008 199

Hình 5.27 : Tỉ lệ dòng chảy xả qua tuabin các hồ năm 2007-2008 theo GAMS 200

Hình 5.28 : Diễn biến mực nước trạm Hà Nội mùa cạn năm 2007-2008 theo GAMS 201

Hình 5.29 : Quá trình mực nước điều tiết tối ưu các hồ năm 2007-2008 theo GAMS 202

Hình 5.30 : Mực nước Hà Nội tính toán từ kết quả điều tiết tối ưu 4 hồ chứa 203

Hình 6.1: Mực nước thực tế trên sông Hồng tại Hà Nội trong 3 đợt xả năm 2007 207

Hình 6.2: Mực nước thực tế trên sông Hồng tại Hà Nội trong 3 đợt xả năm 2008 208

Hình 6.3: Mực nước thực tế trên sông Hồng tại Hà Nội trong 3 đợt xả năm 2009 208

Hình 6.4: Sự thay đổi quan hệ H~Q tại Hà Nội 212

Hình 6.5 Sự biến đổi mặt cắt sông Hồng tại Hà Nội qua các thời kỳ 212

Hình 6.6: Tỉ lệ lưu lượng giữa Hà Nội và Sơn Tây giảm dần 213

Hình 6.7: Tỉ lệ lưu lượng giữa Hà Nội+Thượng Cát và Sơn Tây giảm dần 214

Hình 6 8: Sơ đồ giải pháp dự báo Thủy văn phục vụ điều hành liên hồ chứa 221

Hình 6.9 Sơ đồ giải pháp dự báo Thủy văn phục vụ phân bổ nguồn nước đối 222

MỞ ĐẦU

I SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Vấn đề dự báo điều hành hệ thống hồ chứa bậc thang và song song trên hệ thống sông Hồng trong mùa cạn nói chung và trên sông Đà và sông Lô nói riêng mới bắt đầu được quan tâm và đang trở thành yêu cầu cấp bách vì các lý do sau: -Mâu thuẫn trong việc sử dụng nước giữa các ngành, các hộ dùng và sử dụng nước trong mùa cạn càng ngày càng gay gắt vì nguồn nước đoạn sông hạ lưu các hồ chứa ngày càng suy thoái và cạn kiệt mà nhu cầu sử dụng nước tăng nhanh cùng với việc tăng nhanh dân số và tốc độ phát triển kinh tế, tốc độ phát triển công nghiệp Hơn nữa, việc khai thác sử dụng nguồn nước ở hạ du không hợp lý, không được quản lý, không được điều hành từ hệ thống liên hồ chứa Hòa Bình, Thác Bà và Tuyên Quang nên tình trạng suy thoái nguồn nước ở hạ du sông Hồng trong mùa kiệt vẫn diễn ra liên tục (1998-1999, 2003-2004, 2005-2006, 2006-2007), năm sau trầm trọng hơn năm trước Ví dụ các tháng cuối năm 2006 và đầu năm 2007, mực nước tại Hà Nội sau đợt đồ ải đã xuống rất thấp và đạt rất nhiều trị số thấp nhất trong chuỗi số liệu quan trắc cùng kỳ trong hơn 100 năm qua như là 1,12m (19h ngày 23/2/2007), 1,38m (7h ngày 20/3/2007), 1,16m (19h ngày 20/4/2007); năm

2008 đạt giá trị thấp nhất 0,8m (12/2); năm 2009 đạt giá trị thấp nhất 0,76m (18/11) Trong những năm thiếu nước trên hệ thống sông Hồng chưa có cơ chế phối hợp giữa các ngành khai thác sử dụng tài nguyên nước Chỉ có hai hộ dùng nước được coi là lớn nhất là phát điện và sử dụng nước tưới cho nông nghiệp trao đổi, phối hợp trong các thời kỳ đổ ải vụ Đông Xuân

- Hơn thế nữa, tài nguyên nước sông Hồng nước ta được hình thành phần lớn

từ phía Trung Quốc Trong hơn 3 năm trở lại đây, thượng nguồn các sông Đà, Thao,

Lô phía sát biên giới Việt Trung, Trung Quốc đã xây dựng các nhà máy thủy điện gồm 6 nhà máy trên dòng chính, 4 nhà máy trên sông nhánh và 18 đập ngăn nước thượng nguồn sông Đà, 8 nhà máy trên thượng nguồn sông Lô – Gâm, 1 nhà máy ở thượng nguồn sông Thao và 29 đập ngăn nước thượng nguồn sông Hồng Theo số

liệu quan trắc ở các trạm, dễ nhận thấy lưu lượng dòng chảy ở thượng lưu trong

mùa khô ngày càng hạ thấp hoặc cạn kiệt Như vậy, Việt Nam lại là nước nằm ở hạ

lưu các hồ chứa của Trung Quốc nên nguồn nước vào Việt Nam trong mùa kiệt cũng bị suy thoái rất nhiều khiến chúng ta phải chuẩn bị phương án đối mặt với thách thức mới này

- Hiện nay và lâu dài chúng ta không thể có được số liệu thủy văn và quy trình xả nước mùa cạn của các nhà máy thủy điện Trung Quốc Để chủ động dự báo

và sử dụng hợp lý tài nguyên nước mùa cạn, rất cần thiết và cấp bách phải tính toán, xây dựng kịch bản phỏng đoán chế độ điều tiết các nhà máy thủy điện Trung Quốc

từ nguồn số liệu của Việt Nam

- Các hồ chứa Hòa Bình, Thác Bà, Tuyên Quang chỉ mới vận hành theo quy trình riêng rẽ, đơn lẻ trong mùa cạn, chưa được quản lý tổng hợp và thống nhất nên khai thác không hiệu quả, phân phối nước chưa hợp lý giữa các ngành, các địa

phương và giữa các nhu cầu Đối với hệ thống công trình cấp và phân phối nước vùng đồng bằng sông Hồng chưa có Quy trình điều hành chung cho cả hệ thống Điều này là do tồn tại trong quy hoạch và thiết kế các công trình hồ chứa nước từ trước tới nay chỉ chú trọng đến nguồn nước sử dụng của công trình (nguồn nước đến) mà không quan tâm đến yêu cầu nước cho hệ sinh thái cũng như người dùng ở hạ du

Các hồ chứa phát điện mặc dù sau khi phát điện có hoàn trả lại nước cho dòng sông, nhưng vận hành hàng ngày lại theo chế độ phủ đỉnh để nâng cao hiệu suất phát điện khiến cho các giờ thấp điểm trong ngày nhiều khi dòng chảy xả xuống hạ du bằng không gây cạn kiệt nghiêm trọng cho khu vực hạ du

- Để vận hành hợp lý các hồ chứa, không chỉ phải xây dựng Quy trình vận hành trong mùa cạn mà cần thiết phải xây dựng công cụ dự báo dòng chảy sông Hồng trong mùa cạn (bao gồm dòng chảy đến các hồ và dòng chảy hạ du) phục vụ điều hành hợp lý các hồ chứa thời gian thực Vì vậy “Bài toán vận hành hợp lý mỗi

hồ và liên hồ chứa Hòa Bình, Tuyên Quang, Thác Bà sắp tới là hồ Sơn La trong mùa cạn là rất cần thiết và đặc biệt có ý nghĩa

- Công tác dự báo thủy văn đã có vai trò quan trọng trong việc điều hành hiệu quả các hồ chứa theo thời gian thực Chính vì vậy, từ mùa cạn 2006-2007, Tổ chống hạn của Chính phủ giao nhiệm vụ mới cho Trung tâm Dự báo KTTV Trung ương

dự báo dòng chảy mùa cạn hạ lưu sông Hồng phục vụ điều hành liên hồ chứa ở Bắc

Bộ

Vì vậy, việc đề xuất cơ sở khoa học và các giải pháp dự báo thủy văn bảo đảm nguồn nước hạ du sông Hồng trên cơ sở đánh giá tác động của các hồ chứa trên sông Đà, sông Lô và xây dựng công nghệ dự báo thủy văn mùa cạn hệ thống sông Hồng nhằm điều hành hợp lý hệ thống hồ chứa và giải quyết các mâu thuẫn ngày càng gay gắt giữa phát điện và cấp nước trong mùa cạn là rất cần thiết

II MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

- Đánh giá tác động của hệ thống hồ chứa trên sông Đà, sông Lô đến dòng chảy mùa cạn hạ lưu sông Hồng

- Giải pháp dự báo thủy văn điều hành hợp lý hệ thống hồ chứa đảm bảo nguồn nước cho hạ du

Trên cơ sở nghiên cứu nguyên nhân tình hình hạn hán và nhu cầu dung nước

hạ du sông Hồng đề xuất các giải pháp đảm bảo khai thác hợp lý tài nguyên nước như: giải pháp quy hoạch, giải pháp dự báo thủy văn, đưa ra quy trình điều hành liên hồ chứa Sơn La- Hòa Bình- Thác Bà và Tuyên Quang trong mùa cạn Để thực hiện mục tiêu này đề tài thực hiện các nội dung thể hiện qua các chương như sau:

CHƯƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN LƯU VỰC SÔNG HỒNG CHƯƠNG 2: ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG YẾU TỐ TỚI DÒNG CHẢY MÙA CẠN

CHƯƠNG 3: TÁC ĐỘNG CỦA CÁC HỒ CHỨA THƯỢNG NGUỒN TỚI DÒNG CHẢY HỆ THỐNG SÔNG HỒNG

CHƯƠNG 4: CÔNG NGHỆ DỰ BÁO DÒNG CHẢY MÙA CẠN TRÊN HỆ THỐNG SÔNG HỒNG

CHƯƠNG 5: NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP VẬN HÀNH TỐI ƯU LIÊN HỒ CHỨA

CHƯƠNG 6: THIẾT LẬP CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP

DỰ BÁO THỦY VĂN ĐIỀU HÀNH HỢP LÝ HỆ THỐNG HỒ CHỨA TRÊN SÔNG ĐÀ, SÔNG LÔ ĐẢM BẢO NGUỒN NƯỚC HẠ DU SÔNG HỒNG

Trong quá trình thực hiện, đề tài đã được sự quan tâm, giúp đỡ có hiệu quả của Viện Quy hoạch Thủy Lợi, Trườn Đại học Thủy Lợi, Vụ Tài chính, Viện Cơ học, Viện Khoa học Khí tượng Thuỷ văn và Môi trường, Trung tâm Khí tượng Thủy Văn Quốc Gia, Trung tâm tư liệu KTTV đồng thời với sự cộng tác chặt chẽ của các cộng tác viên và đồng nghiệp Tuy nhiên, vấn đề đặt ra trong đề tài là khá mới đối với chủ nhiệm và liên quan đến nhiều lĩnh vực Với khả năng và hiểu biết còn hạn chế, đề tài chỉ mong muốn đóng góp những cơ sở khoa học chính để bước đầu đề xuất quy trình vận hành điều tiết nước mùa cạn hệ thống hồ chứa trên sông Hồng Kết quả của đề tài chắc chắn còn nhiều thiếu sót, hạn chế Chủ nhiệm mong muốn nhận được sự đóng góp quý báu của các đồng nghiệp

III PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

Đề tài nghiên cứu sự hoạt động của các hồ chứa lớn trên sông Hồng gồm: Sơn

La, Hòa Bình, Thác Bà và Tuyên Quang trong vấn đề điều hành cấp nước mùa cạn cho vùng đồng bằng sông Hồng và phân phối trong thời kỳ mùa kiệt trên hệ thống sông Hồng - Thái Bình Xây dựng công nghệ dự báo dòng chảy đến các hồ chứa, dòng chảy hạ du sông Hồng trong mùa cạn

IV CÁCH TIẾP CẬN, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ KỸ THUẬT SỬ DỤNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

Cách tiếp cận:

Để có cơ sở khoa học cho việc lập quy trình vận hành hệ thống cần tập trung giải quyết một số vấn đề chính như sau:

- Nghiên cứu các mô hình toán phục vụ công tác điều hành

- Công tác dự báo thủy văn mùa cạn trên sông Hồng

- Nghiên cứu các phương án điều hành sao cho vừa có hiệu quả phát điện, vừa

an toàn về mặt cấp nước và phòng lũ

Phương pháp nghiên cứu:

Trên cơ sở của những điều kiện và đặc điểm nêu trên, cách tiếp cận hợp lý để đạt được mục tiêu nghiên cứu là việc sử dụng các phương pháp nghiên cứu bao gồm:

-Kế thừa, áp dụng có chọn lọc sản phẩm khoa học và công nghệ hiện có trên thế giới và trong nước

-Phương pháp điều tra phân tích tổng hợp nguyên nhân hình thành

-Phương pháp phân tích thống kê

- Phương pháp mô hình toán thuỷ văn, thuỷ lực, cân bằng nước và ứng dụng các công nghệ hiện đại: viễn thám, GIS

-Phương pháp chuyên gia

Kỹ thuật sử dụng:

- Thu thập, xử lý thông tin, tài liệu cơ bản

- Khai thác các phần mềm phù hợp với những nội dung nghiên cứu Sử dụng

mô hình tính toán thuỷ văn, thủy lực lực, xây dựng và khai thác các mô hình tính toán điều tiết và điều hành hệ thống hồ chứa: MIKE11 phiên bản 2007, IMECH 1D, NAM, TANK

CHƯƠNG 1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN LƯU VỰC SÔNG HỒNG

1.1 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN

1.1.1 Tổng quan về lưu vực sông Hồng

Lưu vực sông Hồng-Thái Bình trải dài từ vĩ độ 20o00 tới 25o30’ và từ kinh độ

100o00’ đến 107o10’ Đông Lưu vực tiếp giáp với lưu vực sông Trường Giang và Châu Giang của Trung Quốc ở phía Bắc, lưu vực sông Mê Công ở phía Tây, lưu vực sông Mã ở phía Nam và vịnh Bắc Bộ ở phía Đông

Hệ thống sông Hồng – Thái Bình là hệ thống liên Quốc gia gồm Trung Quốc,

phần lãnh thổ nước ngoài là 82.340 km2, chiếm 48,7% diện tích toàn lưu vực

Phần diện tích sông Hồng trên lãnh thổ Trung Quốc: 81.240 km2

Lưu vực sông Hồng-Thái Bình liên quan tới 26 tỉnh, thành phố thuộc vùng đồng bằng sông Hồng, Tây Bắc và Đông Bắc có tổng diện tích tự nhiên khoảng 86.680 km2 Trong đó diện tích đất nông nghiệp khoảng 1.950.000ha, diện tích đất canh tác khoảng 1.530.000 ha

Như vậy, toàn bộ phía Bắc nước ta, bao gồm vùng Đồng bằng sông Hồng, Tây Bắc, Đông Bắc, với khoảng 75,4% diện tích thuộc lưu vực sông Hồng - Thái Bình, cùng với các hệ thống sông khác như: Bằng Giang, Kỳ Cùng ở Lạng Sơn, thượng nguồn sông Mã, sông Mê Công ở Sơn La, Lai Châu (cũ) và các sông ven biển Quảng Ninh bao trùm toàn bộ 26 tỉnh, thành phố trên tổng số 64 tỉnh, thành phố cả nước và khoảng 35% diện tích lãnh thổ nước ta

Bảng 1.1: Đặc trưng hình thái một số sông chính trong hệ thống sông Hồng

DiÖn tÝch lưu vùc (km 2 ) ChiÒu dµi (km)

Toµn

bé Trong nưíc

Nưíc ngoµi

km2Sông Đào Nam

DiÖn tÝch lưu vùc (km 2 ) ChiÒu dµi (km)

Toµn

bé Trong nưíc

Nưíc ngoµi

Phần thượng du sông Thái Bình đến Phả Lại 12.680 km2

Trong đó sông Cầu 6.030 km2, Thương 3.580 km2, Lục Nam 3.070 km2

Địa hình lưu vực sông Hồng có hướng dốc chung từ tây bắc xuống đông nam, địa hình phần lớn là đồi núi, chia cắt mạnh, khoảng 70% diện tích ở độ cao trên 500m và khoảng 47% diện tích lưu vực ở độ cao trên 1000m Độ cao bình quân lưu vực khoảng 1090m

Phía tây có các dãy núi ở biên giới Việt Lào, có nhiều đỉnh cao trêm 1800m như đỉnh Pu - Si - Lung (3076m), Pu - Den - Dinh (1886m), Pu - San - Sao (1877m) Những đỉnh núi này là đường phân nước giữa hệ thống sông Hồng với hệ thống sông Mê Kông Trong lưu vực có dãy Hoàng Liên Sơn phân chia sông đà và sông Thao, có đỉnh Phan Xi Pan cao 3143m, là đỉnh núi cao nhất ở nước ta Độ cao trung bình lưu vực của sông ngòi lớn, độ chia cắt sâu dẫn tới độ dốc bình quân lưu vực lớn, phổ biến độ dốc bình quân lưu vực đạt từ 10% đến 15% Một số sông rất dốc như Ngòi Thia đạt tới 42%, Suối Sập 46,6%

Địa hình lưu vực sông Thái Bình là địa hình dạng đồi, với độ cao phổ biến từ 50m đến 150m, chiếm 60% diện tích Rất ít đỉnh cao vượt quá 1000m Chỉ có một

số đỉnh như Tam đảo có độ cao 1591m, Phia Đeng cao 1527m Núi đồi trong hệ thống sông Thái Bình có hướng tây bắc - đông nam tồn tại song song với những vòng cung mở rộng về phía Bắc Đồng bằng sông Hồng Thái bình được tính từ Việt Trì đến cửa sông chiếm hơn 70% diện tích toán lưu vực Địa hình thấp và tương đối bằng phẳng, độ cao trung bình khoảng 25m Dọc theo các sông ở đồng bằng đều có đê chia cắt đồng bằng thành những ô tương đối độc lập Vùng cửa sông giáp biển có nhiều cồn cát và bãi phù sa

Về mặt hình thái, có thể chia vùng lưu vực sông Hồng – Thái Bình thành những khu vực chính như sau:

Các dãy núi đều có độ cao thấp dần từ Bắc xuống Nam và từ Tây sang Đông làm cho lưu vực có độ dốc chung theo hướng Tây Bắc - Đông Nam Phân phối độ cao của lưu vực sông Hồng như sau:

b) Vùng đồng bằng

Vùng đồng bằng sông Hồng có trình mặt đất từ 0,4 ÷ 9 m Với 58,4% diện tích đồng bằng sông Hồng ở mức thấp hơn 2m ở cao trình này hoàn toàn bị ảnh hưởng thuỷ triều nếu không có hệ thống đê biển và đê vùng cửa sông Hơn 72% diện tích đồng bằng ở cao trình thấp hơn 3m ở cao trình này hoàn toàn bị ảnh hưởng nước biển nếu xảy ra lũ cấp 9 vào lúc xảy ra triều cường Bốn tỉnh Hải Phòng, Thái Bình, Nam Hà và Ninh Bình có trên 80% diện tích đất đai có cao trình thấp hơn 2m

Dọc theo các sông vùng đồng bằng sông Hồng đều có đê bảo vệ từ nhiều năm nay vì vậy do tác dụng bồi lắng của phù sa sông Hồng, cao trình vùng mặt đất bãi sông ngoại đê thường cao hơn cao trình mặt đất trong dòng chính từ 3 ÷ 5m

Địa thế chung của lưu vực sông Hồng rất hiểm trở, có đến 47% có độ cao trên 1000m, phần lớn nằm ở miền Tây của lưu vực thuộc hai nhánh lớn sông Đà và sông Thao, còn một phần nằm trên cao nguyên phía Bắc thuộc sông Lô Phần đất bằng chỉ phân bố lẻ tẻ dọc thung lũng của các sông lớn, song phần chủ yếu tập trung ở tam giác châu sông Hồng - sông Thái Bình

Bảng 1.2: Diện tích phân bổ theo cao độ của đồng bằng sông Hồng - sông

Thái Bình

1.1.2 Đặc điểm khí hậu

Khí hậu trong hệ thống sông Hồng-Thái Bình ở phần lãnh thổ Việt Nam là khí hậu nhiệt đới gió mùa, nhưng do chịu tác động của địa hình nên các yếu tố khí hậu biến đổi mạnh mẽ theo không gian và thời gian

Bức xạ tổng cộng trung bình hàng năm ở vùng núi khoảng 80 kcal/cm2, con số này tăng lên tới 120 kcal/cm2 ở vùng đồng bằng Cân bằng bức xạ trung bình năm biến đổi từ dưới 40 kcal/cm2 ở vùng núi lên đến 70 kcal/cm2 ở vùng đồng bằng Cân bằng bức xạ tháng tương đối cao (7-9 kcal/cm2) trong các tháng mùa hè, tương đối thấp trong các tháng mùa đông (3-6 kcal/cm2)

Số giờ nắng trung bình năm biến đổi trong phạm vi từ dưới 1.400 giờ ở vùng núi cao lên đến hơn 2.000 giờ ở các thung lũng trong lưu vực sông Đà

Nhiệt độ không khí trung bình năm cũng có xu thế giảm dần theo sự tăng của độ cao địa hình Nhiệt độ không khí trung bình năm giảm xuống dưới 15oC ở vùng núi cao và tăng lên tới 20-24oC ở vùng trung du và đồng bằng

Nhiệt độ không khí trung bình năm cũng biến đổi theo mùa Trong thời kỳ gió mùa mùa hạ, nhiệt độ không khí trung bình tháng khoảng 15-20oC ở vùng núi, 20-

30oC ở các vùng trung du và đồng bằng Trong thời kỳ gió mùa mùa Đông, nhiệt độ

không khí trung bình tháng khoảng 10-150C ở vùng núi và 15-200C ở các vùng trung du và đồng bằng

Độ ẩm tương đối của không khí trung bình năm bằng khoảng 80-85%, biến đổi không lớn trong lưu vực Tuy nhiên, độ ẩm không khí cũng biến đổi theo mùa Độ

ẩm không khí trung bình tháng tương đối cao trong mùa mưa và tương đối thấp trong mùa khô Lượng mây tổng quan trung bình biến đổi trong phạm vi từ 6 đến 8,5 phần mười bầu trời, tương đối thấp ở lưu vực sông Đà và tương đối cao ở tiểu lưu vực sông Lô và và lưu vực sông Thái Bình

Tốc độ gió biến đổi trong phạm rộng, từ dưới 1m/s ở thung lũng, 3-4m/s ở sườn núi khuất gió thuộc vùng núi cao Hoàng Liên Sơn Tốc độ gió ở một số nơi lên đến 40m/s Tốc độ gió mạnh nhất thường xuất hiện khi có bão

Lượng bốc hơi trung bình năm (đo bằng piche) cũng biến đổi mạnh theo không gian, có xu thế lớn ở những vùng trung du và đồng bằng, nhỏ ở miền núi Lượng bốc hơi trung bình năm nhỏ hơn 500-700mm ở vùng núi cao, tăng lên trên 900-1000mm ở trung du và đồng bằng Do điều kiện nóng ẩm của khí hậu nhiệt đới gió mùa ở lưu vực sông Hồng-Thái Bình, lượng bốc hơi hàng năm không lớn và ít biến động (trung bình từ 600 đến 1.200mm)

1.1.3 Đặc điểm chế độ mưa

Lượng mưa trên lưu vực khá phong phú, bình quân nhiều năm trên toàn lưu vực khoảng 1.500mm/năm Tuy nhiên, sự biến đổi lượng mưa trên lưu vực rất lớn, dao động từ 1.200 đến 4.800mm/năm Như vậy, lượng mưa ở nơi nhiều mưa nhất lớn gấp 3 lần ở nơi mưa ít nhất Lượng mưa dồi dào đã hình thành tài nguyên nước phong phú trên lưu vực

Mưa trên lưu vực sông Hồng-Thái Bình khá phong phú nhưng phân bố không đều theo không gian và thời gian

- Theo không gian, các trung tâm mưa lớn bao gồm: khu vực Bắc Quang thuộc sườn núi Tây Côn Lĩnh với Xo lớn nhất đạt tới gần 5.000mm; dãy núi Hoàng Liên Sơn có lượng X0 khoảng trên 3.000mm/năm; các khu vực Tam Đảo và Ba Vì đạt 2.400mm/năm Một số trung tâm mưa lớn hình thành ở khu vực biên giới Việt Trung và tả ngạn sông Đà Nhìn chung, những tâm mưa lớn thường hình thành nhờ

sự hội tụ của gió Đông Nam và địa hình dạng phễu đặc biệt Các trung tâm ít mưa bao gồm thung lũng Yên Châu-Mộc Châu thuộc Hữu ngạn sông Đà, nơi đây được coi là trung tâm khô hạn của nhất; tiếp theo là đến vùng Bảo Lạc trên sông Gâm và thung lũng thượng nguồn sông Chảy với Xo nhỏ nhất 1.100-1.200mm; thung lũng sông Miên ở cao nguyên Đồng Văn trong lưu vực sông Lô và khu vực Phúc Yên thuộc tỉnh Vĩnh Phúc cũng có Xo tương đối nhỏ (1.200-1.400mm)

- Theo thời gian, mưa cũng biến đổi theo mùa giống như các yếu tố khí tượng khác Mùa mưa trong lưu vực của hệ thống sông Hồng-Thái Bình từ tháng 5 đến tháng 9 hoặc 10 Lượng mưa trong mùa mưa chiếm khoảng 75-85% lượng mưa năm (lớn nhất vào tháng 7 hoặc tháng 8, có nơi đặc biệt vào tháng 6 như Na Hang

và tháng 9 như Kim Bôi) Mùa khô kéo dài từ 6 đến 7 tháng Tháng có lượng mưa nhỏ nhất thường là tháng 1 và tháng 2, do chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của gió mùa Đông Bắc biến tính qua lục địa Lượng mưa trong mùa khô từ tháng 11đến 6 năm sau chỉ chiếm 15-20% lượng mưa năm

1.2 ĐẶC ĐIỂM HỆ THỐNG SÔNG NGÒI LƯU VỰC SÔNG HỒNG

a/ Các nhánh chính vùng thượng nguồn sông Hồng

Dòng chính sông Hồng: Phần nằm trên địa phận Trung Quốc tính tới Lào Cai có tên là sông Nguyên, từ Lào Cai tới ngã ba Trung Hà có tên là sông Thao với chiều dài sông tính đến Việt Trì 902 km, Flv = 51.800 km2 (phần Việt Nam 12.000 km2) Sông Thao chảy về Viêt Nam ở Lào Cai và chảy theo hướng Tây Bắc – Đông Nam, phần ở nước ta có chiều dài 270km; tại Việt Trì sông Thao hợp với sông Đà và sông

Lô rồi chảy qua cửa Ba Lạt ra biển Đông được gọi là sông Hồng

Sông Đà: Sông Đà là nhánh sông cấp I lớn nhất của sông Hồng, sông Đà chảy theo hướng Tây Bắc, Đông Nam gần song song với dòng chính sông Hồng, đến gần Hoà Bình chuyển hướng chảy theo hướng Bắc và đổ vào sông Hồng tại Trung Hà (cách Việt trì 15km) về hạ lưu

Bảng 1.3a: Thời gian chảy truyền trên sông Đà:

- Lào Cai

Lào Cai _Bảo

Hà

Bảo

Hà -Yên Bái

Ngòi Thia -Yên Bái

Yên Bái -Phú Thọ Thanh Sơn -Phú Thọ Trung

Tổng diện tích Flv = 39.000 km2 chiều dài 470 km

Phần Việt Nam Flv = 22.600 km2 chiều dài 275 km

Sông Gâm là nhánh lớn nhất của sông Lô với chiều dài 297 km và Flv = 17.200

km2 có 2 nhánh phát nguồn từ Trung Quốc Nhánh phải là Phổ Mai – Nho Quế dài

192 km, Flv = 6.050 km2 nhập vào sông Gâm tại Na Mát, nhánh trái là thượng

nguồn sông Gâm chiều dài tính đến trạm thuỷ văn Bảo Lạc 96 km (Việt Nam 16km)

Bảng 1.3c: Thời gian chảy truyền trên sông Lô:

Sông Phó Đáy: là nhánh bờ trái sông Lô, bắt nguồn từ Bắc Cạn, chảy theo hướng Bắc - Nam và nhập với sông Lô tại Việt Trì Flv= 1.610 km2, chiều dài 170

km (Diện tích đến trạm thuỷ văn Quảng Cư: 1.190 km2, đến đập Liễn Sơn 1.390

km2)

b/ Các nhánh chính vùng hạ du sông Hồng

Dòng chính sông Hồng từ ngã ba Việt Trì đến Hà Nội chảy theo hướng Tây Bắc

- Đông Nam; từ Hà Nội đến Ba Lạt chảy theo hướng Đông Bắc - Tây Nam; gồm các phụ lưu sau:

Sông Đáy: Trước đây là phân lưu của sông Hồng, sau khi đập Đáy hoàn thành phần đầu nguồn sông Đáy ít liên hệ với sông Hồng trừ khi phải phân lũ vào sông Đáy Chỉ có phần cuối sông Đáy còn liên hệ với sông Hồng qua sông Đào Nam Định Sông Đáy có 2 nhánh sông bên bờ Hữu là sông Tích và sông Hoàng Long; bên bờ Tả có sông Nhuệ và sông Châu Giang

Sông Đuống: Bắt nguồn từ Thượng Cát và đổ vào sông Thái Bình tại Phả Lại, hàng năm sông Đuống chuyển lượng nước lớn từ sông Hồng sang sông Thái Bình nên vào mùa lũ thường gây lũ cho hạ du sông Thái Bình

Sông Luộc: Bắt nguồn từ Hưng Yên và đổ vào sông Thái Bình tại Quý Cao, hàng năm sông Luộc chuyển khoảng 8,5km3 nước từ sông Hồng sang sông Thái Bình

Sông Trà Lý: Bắt nguồn từ Hưng Hà và đổ ra biển Đông tại cửa Trà Lý

Sông Đào Nam Định: Bắt nguồn tư Mom Rô đổ ra biển tại cửa Ninh Cơ Sông

có nhiệm vụ chuyển nước về mùa kiệt từ sông Hồng sang sông Đáy và phục vụ giao thông thuỷ

Sông Ninh Cơ: Bắt nguồn từ Mom Rô và đổ ra biển tại cửa Ninh Cơ Sông có nhiệm vụ đưa nước vào vùng đồng bằng ven biển của tỉnh Nam Định

1.3 ĐẶC ĐIỂM VỀ DÒNG CHẢY SÔNG NGÒI LƯU VỰC SÔNG HỒNG

1.3.1 Dòng chảy mùa lũ

Nước lũ sông Hồng mang tính chất của sông miền núi, có nhiều ngọn, lên nhanh, xuống nhanh, biên độ lớn (biến đổi mực nước hàng năm trung bình từ 5m ÷ 8m ở trung du và đồng bằng, tối đa có năm lên tới 8m ÷ 14m) Nước lũ ở hạ lưu sông Hồng rất lớn vì cả ba sông Đà, Lô, Thao đều tập trung chảy vào đồng bằng ở gần Việt Trì Nước lũ chảy vào đồng bằng theo đường độc đạo dài 60km từ Việt Trì đến Hà Nội, tạo ra một lượng nước khổng lồ đe dọa nghiêm trọng đến Hà Nội, cường suất lũ lớn nhất có khi lên tới 6-7cm/h Mặt khác, dòng chảy lũ bị đê khống chế làm cho nước lũ tiêu chậm, trong khi diện tích tập trung lại rất lớn gây ra mâu thuẫn giữa điều kiện tập trung lũ và tiêu lũ đã gây ra nạn lũ lụt hàng năm uy hiếp nặng nề vùng đồng bằng hai bên sông Hồng và các phân lưu của sông Hồng

Do chế độ mưa trên lưu vực biến đổi cả về không gian và thời gian, nên sự xuất hiện lũ lớn trên sông Hồng có tính chất phân kỳ rõ rệt (các trận lũ lớn thường xuất hiện vào trung tuần tháng 8, tháng 7 và tháng 11 ít có cơ hội xuất hiện lũ lớn) Theo thống kê từ năm 1902 ÷ 1989 thì trên sông Hồng tại Sơn Tây lũ lớn nhất hàng năm xảy ra tập trung vào tháng 8 với số lần xuất hiện tới 55%

Nếu so sánh lượng nước lũ trung bình mùa lũ trên sông Hồng tại Sơn Tây thì sơ

bộ có các tỷ lệ như sau: Sông Đà tại Hoà Bình chiếm 49%, sông Thao tại Yên Bái chiếm 20% và sông Lô tại Phù Ninh chiếm khoảng 27%; sông Đuống chuyển khoảng 25% nước lũ của sông Hồng qua sông Thái Bình

1.3.2 Dòng chảy mùa kiệt

Mùa kiệt trên lưu vực thường từ tháng 11 đến tháng 5 gồm 7 tháng Trong đó có tháng 11 là tháng chuyển tiếp từ mùa mưa sang mùa ít mưa Từ tháng X đến tháng

11 dòng chảy trong sông giảm nhanh và từ tháng 12 đến tháng 4 dòng chảy ít biến động, cuối tháng 4 và tháng 5 do có mưa nên dòng chảy lại tăng nhanh, chính thức mùa kiệt là từ tháng 12 đến tháng 4 Do vậy việc dùng nước cần được quan tâm đến dòng chảy kiệt từ tháng 12 đến tháng 4 và có thể là cả tháng 5

Trong các tháng mùa kiệt vẫn còn có lượng mưa chiếm khoảng 20 ÷ 25% lượng mưa cả năm Nhưng lượng mưa này lại tập trung vào 3 tháng 11, 4 và 5 các tháng

12 đến tháng 8 mưa nhỏ và nhất là hai tháng 12 và 1 là thời tiết khô hanh, tháng 2

và tháng 3 tuy đã có mưa nhưng chỉ là mưa phùn, từ tháng 12 đến tháng 3 dòng chảy trong sông suối là do nước ngầm và nước điều tiết từ các hồ chứa cung cấp

Do vậy tháng có lưu lượng nhỏ nhất trong năm hầu hết rơi vào tháng 3 (53% ở Hoà Bình, 52% ở Yên Bái, 45% ở Phù Ninh, 49% ở Thác Bưởi, 57% ở Chũ và 63% ở Sơn Tây), số năm còn lại rơi vào tháng 2 và tháng 4 Dòng chảy kiệt hiện nay đã chịu tác động rất lớn do con người xây dựng các công trình điều tiết nước, lấy nước, cải tạo dòng chảy

Trong những năm gần đây hạn hán thường xuyên xảy ra trên lưu vực, gây thiệt hại lớn cho sản xuất nông nghiệp, giao thông thủy và phát điện Dòng chảy mùa kiệt hiện nay đã chịu tác động rất lớn do tác động của con người đó là xây dựng các công trình điều tiết nước, lấy nước, cải tạo dòng chảy v.v Nguyên nhân gây ra hạn hán có thể kể đến là do sự biến đổi bất thường về chế độ mưa và sự suy giảm dòng

chảy phần thượng lưu thuộc lãnh thổ Trung Quốc (hiện nay Trung Quốc đã xây

dựng một số hồ chứa để tích nước tưới và phát điện)

1.4 ĐẶC ĐIỂM THỔ NHƯỠNG VÀ THẢM PHỦ

1.4.1 Đặc điểm thổ nhưỡng

Theo tài liệu điều tra của viện nông hoá thổ nhưỡng, trong lưu vực có 10 loại đất

chính như sau:

Bảng 1.4:Loại đất trên lưu vực sông Hồng - Thái Bình

8 Đất Feralit đỏ nâu trên đá vôi 229.295

9 Đất Feralit đỏ vàng có mùn trên núi 2.080.342

10 Đất mòn alít trên núi cao 223.035

- Đất phù sa sông Hồng nằm hầu hết ở các tỉnh đồng bằng và trung du đất có độ

PH từ 6,5 ÷ 7,5 thành phần cơ giới phổ biến là sét hoặc sét pha trung bình, đất có

cấu tượng tốt nhất là ở những vùng trồng màu hầu hết diện tích loại đất này đã được

gieo trồng từ 2 đến 3 vụ lúa mầu và cho năng suất khá cao,

- Đất chiêm trũng Glây loại đất này tập trung ở những vùng đất trũng thuộc các

tỉnh Hà Nam, Nam Định, Ninh Bình, Hà Tây, Bắc Ninh, Bắc Giang, Hưng Yên, Hải

Dương, Vĩnh Phú, Thái Bình Loại đất này có nhiều sắt hàm lượng canxi - manhê từ

5 ÷ 6 mg/100g đất Thường trồng từ 1 ÷ 2 vụ lúa trong năm, độ PH = 4 ÷ 4,5 bị

chua và nghèo lân, kali có năng suất thấp, cần được cải tạo bằng đưa nước phù sa

sông Hồng thau chua và tăng chất dinh dưỡng cho đất

- Đất chua mặn: loại đất này tập trung ở vùng trũng gần biển thuộc Hải Phòng,

Thái Bình, Nam Định, Ninh Bình đất bị glây hoá mạnh độ PH = 4,0 hiện nay loại

đất này đang được trồng 2 vụ ÷ 3 vụ lúa màu có năng suất cao, song để duy trì và

cải tạo tốt loại đất này phải thường xuyên được đưa nước ngọt vào và thau chua rửa

mặn thay nước đầu vụ đảm bảo tốt cho cây trồng phát triển (lượng nước dùng để

thau chua khoảng 1500 ÷ 1600 m3/ha)

- Đất mặn: là loại đất phân bố dọc theo đê biển và đê cửa sông thuộc các tỉnh

Ninh Bình, Nam Định, Thái Bình và thành phố Hải Phòng thành phần cơ giới thay

đổi từ sét đến cát mịn, PH từ 7,3 ÷ 8,0 là đất có độ muối tan chiếm 0,25 ÷ 1,0%

muốn gieo trồng lúa hoa màu phải thường xuyên lấy nước ngọt, rửa mặn, hiện tại

năng suất cây ở đây thấp; có khả năng phát triển nuôi trồng thủy sản tuy nhiên còn

phụ thuộc vào độ mặn cũng như điều kiện địa hình Đây là loại đất phải tùy thuộc vào điều kiện tự nhiên mà khai thác sử dụng cho thích hợp

- Đất bạc màu: Loại đất này phân bố ven rìa đồng bằng thuộc các vùng đồi có cao độ từ 15 ÷ 25m thuộc các tỉnh Hoà Bình, Hà Tây, Ninh Bình, Phú thọ, Vĩnh Phúc, Hà Nội, Bắc Ninh, Bắc Giang, Hải Dương Đất này có thành phần cơ giới nhẹ, nghèo mùn, kết von dưới tầng đế cày, đôi khi gặp đá ong hoá, cây trồng cho năng suất thấp, để cải tạo tốt cần cấp nước phù sa, bón phân hữu cơ, đa dạng hóa cây trồng

- Đất đen: là loại đất phân bố ở các thung lũng đá vôi ở các cao nguyên Mộc Châu, Mai Sơn, Thuận Châu (Sơn La), Tủa Chùa, Tam Đường (Lai Châu) vv đất

có độ mùn cao (4,0 ÷ 5,0%) độ PH = 7,0 đất giàu canxi - manhê có cấu tượng viên tơi xốp đạm (0,35÷0,5%) lân 0,7 ÷ 1% Kali khoảng 2% loại đất này phù hợp với các loại cây công nghiệp cây ăn quả và hoa màu

- Đất Feralits đỏ vàng: loại đất này phân bố trên địa hình đồi núi thấp ở các tỉnh Bắc Cạn, Thái Nguyên, Hà Giang, Tuyên Quang, Lào Cai, Yên Bái, Sơn La, Lai Châu, Cao Bằng, Bắc Cạn, Lạng Sơn Đất có độ mùn cao (2 ÷ 4%), đạm 2%, lân 0,08%, PH = 4 ÷ 4,1 là loại đất thích hợp với các cây lấy gỗ, cây công nghiệp và những cây trồng cạn như: trẩu, sở, quế, chè và các cây nguyên liệu như mỡ, bồ đề vv

- Đất Ferlits đỏ nâu trên đá vôi thường ở các tỉnh miền núi như Hà Giang, Tuyên Quang, Hoà Bình thành phần chính là CaCO3 và cặn sét đất có cấu tượng hạt chắc, nói chung là tốt nhưng phần dưới là đá vôi nên mất nước thích hợp với cây trồng cạn như ngô đậu lạc và thích với cây cần ít nước và chịu hạn

- Đất Feralit đỏ vàng có mùn trên núi:

- Đất mòn alít trên núi cao phân bố tập trung ở các đỉnh núi cao có nhiều mùn thảm thực vật dày trên 1cm, sau đó là tầng mùn dày (6÷7)cm tiếp đến là đất màu đen nhạt dần sang thẫm, đất thích hợp cho việc trồng rừng và các cây lâm sản quý hiếm

1.4.2 Thảm phủ thực vật

Thực vật trong lưu vực sông Hồng-Thái Bình rất phong phú Do sự khác biệt về điều kiện khí hậu và thuỷ văn, rừng phân bố theo độ cao và được chia ra 2 loại chính, từ 700m trở lên và dưới 700m Từ 700m trở lên, rừng chủ yếu là rừng kín hỗn hợp lá cây rộng, lá kim ẩm á nhiệt đới và rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới ở độ cao dưới 700m, rừng chủ yếu là rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới Ngoài ra, còn có các loại rừng trồng, các loại cây bụi trên các đồi trọc

Do khai thác, đốt phá rừng bừa bãi nên tỷ lệ rừng che phủ trong lưu vực còn tương đối thấp, nhất là vào các thập kỷ 70 và 80 của thế kỷ 20 Theo kết quả điều tra của Viện Điều tra Quy hoạch rừng, tỷ lệ rừng che phủ vào đầu thập kỷ 80 trong lưu vực sông Hồng-Thái Bình phần thuộc lãnh thổ Việt Nam chỉ còn khoảng 17,4%

Trong những năm gần đây, nhờ có phong trào trồng và bảo vệ rừng nên tỷ lệ rừng che phủ ở các tỉnh trong lưu vực sông Hồng-Thái Bình đã tăng lên đáng kể Tính đến năm 1999, tỷ lệ rừng che phủ ở vùng trung du và miền núi đã tăng lên 35%

Lớp phủ thực vật trên lưu vực sông Hồng biến đổi theo độ cao của mặt lưu vực, theo điều kiện thổ nhưỡng Phần lớn vùng núi và vùng đồi là rừng trồng và rừng tự nhiên, đất hoang

Vào năm 1960 còn 3, ha chiếm 42% Nhưng vào năm 1987 chỉ còn khoảng 2,66 triệu ha tức 31%, còn đất khoảng 5 triệu ha tức 58%

Rừng trên lưu vực sông Hồng có tác dụng ngăn lũ chống xói mòn, tăng độ ẩm của lưu vực Việc phá rừng trong 3 thập kỷqua đã làm cho tỷ lệ diện tích tầng phủ trên lưu vực giảm đến mức nguy hiểm, cần được xem xét khắc phục

Do vậy vấn đề cấp thiết đang được đặt ra để giải quyết hậu quả do việc phá rừng nêu trên là bảo vệ có hiệu quả rừng hiện có, phủ xanh đất trống đồi trọc, đưa tỷ lệ rừng lên từng bước như đầu thế kỷ; trước mắt, cần tập trung vào các vùng có vị trí phòng hộ đầu nguồn, thượng lưu các công trình quan trọng như kho nước Hoà Bình, Thác Bà Đồng thời tiến hành giải quyết tốt các công trình xã hội như định canh định cư, tổ chức trồng rừng theo phương thức nông lâm kết hợp, tổ chức công tác quản lý và bảo vệ rừng, phòng cháy, chữa cháy, áp dụng rộng rãi kỹ thuật viễn thám

để nắm kịp thời tình trạng diễn biến của rừng v.v

Hình 1.1: Hệ thống sông Hồng và Thái Bình

1.6 MẠNG LƯỚI KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN TRÊN LƯU VỰC SÔNG HỒNG

1.6.1 Mạng lưới quan trắc và các hồ chứa trên lãnh thổ Trung Quốc thượng nguồn sông Hồng

Sau ngày giải phóng 1949 hệ thống quan trắc đã hình thành với khoảng 24 trạm khí tượng trên các sông: sông Nguyên (đầu nguồn sông Hồng) có 15 trạm, sông Lý Tiên (đầu nguồn sông Đà) có 5 trạm và sông Bàn Long (đầu nguồn sông Lô) có 4 trạm Số liệu quan trắc trên địa phận Trung Quốc có rất ít và cung cấp cho Việt Nam theo 2 giai đoạn sau:

- Từ năm 1964 đến năm 1978: Phía Trung Quốc hàng năm vào mùa lũ

thư-ờng xuyên cấp số liệu số liệu thủy văn cho Việt Nam của 16 trạm: Đại Đồng Dũng, Mạn Yến, Trung ái Kiều, Lào Vương Trại, Lý Tiên Độ, Hòang Mao, Kim Thủy Hà (Sông Đăng Điền) thượng nguồn sông Đà, trạm Đại Mã Lãng, Nguyên Giang, Mạn Hảo (sông Nguyên) thượng nguồn sông Thao, Trang Trại, Láp Cát Địa trên sông Nậm Khê thượng nguồn sông Thao, Trạm, Thượng Quả, Đông Hồ (sông Nho Quế), Long Đàm Trại, Ma Lật Pha (sông Bàn Long) thượng nguồn sông Lô

Bảng 1.4: Danh sách trạm thủy văn của Trung Quốc cấp cho Việt Nam

- Từ năm 2001 đến nay: trong khôn khổ của “Bản ghi nhớ” phía Trung Quốc

cấp cho Việt Nam số liệu mực nước, lưu lượng và mưa của 4 trạm chỉ trong mùa

lũ từ 15/VI đến 15/X:

+ 2 trạm trên sông Đà: Trung Ái Kiều (54001) và Lý Tiên Độ (54002) + 2 trạm trên sông Thao: Nguyên Giang (54011) và Mạn Hảo (54012) + 07 trạm synop trong mạng phát báo quốc tế GTS của WMO do Cơ quan Khí tượng Trung Quốc cung cấp, nằm trong phạm vi lưu vực sông Đà, Thao, phục vụ dự báo thủy văn, gồm:

* 02 trạm trên sông Đà có Mã trạm là: 56964 (SiMao) và 56977 Cheng);

* 05 trạm trên sông Thao có Mã trạm là: 56763 (YanMou), 56768 iong), 56966 (YanJiang), 56985 (MengZi) và 56778 (KunMimg)

(ChuX-Các số liệu này hiện đang được lưu trữ ở Trung tâm Dự báo KTTV Trung ương

Hình 1.2: Lưới trạm KTTV thượng nguồn sông Hồng phần Trung Quốc

Bảng 1.5: Danh sách trạm thủy văn của Trung Quốc cấp cho Việt Nam

từ năm 2001

K/C tới biên giới (km)

3 Trung Ái Kiều A Mặc (S Đà)

5 Lý Tiên Độ Lý Tiên (SĐà)

TT Trạm thủy văn Sông Kinh độ Vĩ độ

K/C tới biên giới (km)

9 Nguyên Giang Nguyên (S Thao)

Mạng lưới trạm khí tượng thuỷ văn trên sông Đà bắt đầu quan trắc muộn hơn so

với lưu vực sông Thao nhưng phân bố khá đều từ thượng lưu tới hạ lưu toàn lưu

vực Có khá nhiều phụ lưu lớn trên lưu vực sông Đà như Nậm Pô, Nậm Giàng, Nậm

Mức, Nậm Na, Nậm Mu, Nậm Chiến Lượng dòng chảy khu giữa trên lưu vực sông

Đà đóng vai trò quan trọng trong quá trình hình thành lũ trên sông Đà Với hệ thống

lưới trạm dày đặc và được quan trắc liên tục như vậy đã cung cấp nguồn số liệu rất

đầy đủ và chính xác phục vụ đắc lực cho công tác dự báo Toàn bộ lưu vực sông Đà

có 19 trạm thuỷ văn và 27 trạm khí tượng

Trạm thủy văn được giới thiệu trong bảng 4.3 Trạm bắt đầu quan trắc sớm nhất

là trạm Hoà Bình vào năm 1902, muộn nhất là trạm Nà Hử năm 1967

Trạm khí tượng: Tam Đường, Mường Tè, Pắk Ma, Vàng Pó, Nậm Giàng, Sìn

Hồ (Lai Châu), Mường Trại, Mường Sại, Km46, Yên Châu, Thuận Châu, Sơn La,

Km 22, Phù Yên, Tuần Giáo, Pha Đin, Sông Mã, Hoà Bình, Kim Bôi, Mai Châu,

Chi Nê, Lạc Sơn, Điện Biên, Quỳnh Nhai, Bắc Yên, Cò Nòi

Bảng 1.6: Danh sách các trạm thuỷ văn trên lưu vực sông Đà

TT Tên trạm Sông Tên Địa phương Kinh độ Vĩ độ (km 2 )

Tg bắt đầu hoạt

1 Mường Tè Đà

Tỉnh Lai Châu 102 o 36’ 22 o 28’ 1960 x

2 Lai Châu Đà Thị xã Lai Châu 103 o 10’ 22 o 04’ 33800 1927 x x x x

3 Quỳnh Nhai Đà Quỳnh Nhai T Sơn La 103 o 33’ 21 o 50’ 1962 x

4 Tạ Bú Đà Mường La,t.Sơn La 104 o 03’ 21 o 26’ 45900 1927 x x x x

5  Tạ Hộc  Đà 

Yên  Châu,t.Sơn 

La  104o21’  21o12’     1965  x          

6  Vạn Yên  Đà  Phù Yên,t. Nghĩa Lộ  104o43’  21o03’     1916  x        x 

7  Hoà Bình  Đà 

Thị xã Hoà  Bình  105o19’  20o49’  51800  1902  x  x  x  x 

8  Trung Hà  Đà  Bát Bạt, t. Hà Tây  105o20’  22o14’     1956  x          

9  Nà Hử  Nậm Bung 

Mường Tè,  Lai Châu  102o52’  22o22’  155  1967  x  x     x 

10  Nậm Pô  Nậm Pô 

Mường  Tè,t. Lai  Châu  102o35’  22o06’  475  1963  x  x     x 

Vị trí trạm F Yếu tố đo đạc

TT Tên trạm Sông Tên Địa phương Kinh độ Vĩ độ (km 2 )

Tg bắt đầu hoạt

11  Nậm Giàng  Nậm Na 

Mường Lay,  Lai Châu  103o09’  22o15’  6740  1965  x  x     x 

12  Nậm Mức  Nậm Mức 

Mường Lay,  Lai Châu  103o17’  21o52’  2680  1961  x  x  x    

13  Bản Củng  Nậm Mu 

Than Uyên,  Nghĩa Lộ  103o48’  21o47’  2620  1961  x  x     x 

b/ Sông Thao và sông Hồng

Hệ thống mạng lưới khí tượng thuỷ văn trên lưu vực sông Thao được xây dựng khá dày đặc và đi vào hoạt động từ rất sớm Năm 1890 đã bắt đầu đo mưa ở Hà Nội, sau đó năm 1905 ở Tuyên Quang, Hà Giang, Phủ Liễn, Lào Cai vv năm 1911 đo ở Nam Định, Sa Pa và mãi đến năm 1920 mới mở rộng lưới trạm đo ra các tỉnh đồng bằng và một số nơi quan trọng ở miền núi Tới năm 1940 tất cả các trạm trên lưu vực sông Hồng của Việt Nam chưa đầy 110 trạm và hầu hết các trạm này đều ngưng hoạt động trong thời kỳ 1946 ÷ 1954

Sau năm 1954 và nhất là thời kỳ năm 1960 lưới trạm đo khí tượng khí hậu được khôi phục và phát triển mạnh do yêu cầu của công tác trị thủy và khai thác sông Hồng Số lượng trạm tăng lên nhanh chóng từ 87 trạm đo mưa năm 1939 lên

303 trạm năm 1960 Nhưng sau năm 1985 một số trạm ngừng không quan trắc hiện nay còn khoảng 275 trạm đo mưa trong đó có 83 trạm đo khí hậu khí tượng

Các trạm thủy văn (Bảng 4.4) gồm có: Trạm Lào Cai, Bảo Hà, Yên Bái, Phú Thọ, Sơn Tây, Hà Nội, Ngòi Thia, Ngòi Hút và Ngòi Nhù, Thanh Sơn

Trong số các trạm thuỷ văn trạm Yên Bái và Hà Nội là hai trạm thủy văn được tiến hành đo đạc sớm nhất năm 1902 Phía thượng nguồn lưu vực sông Thao số trạm thủy văn tập trung không dày đặc như phần trung lưu và hạ lưu

Bảng 1.7: Danh sách các trạm thuỷ văn trên lưu vực sông Thao và sông Hồng

TT Tên trạm Sông Tên Địa phương Kinh độ Vĩ độ (km 2 )

Tg bắt đầu hoạt

104 o 03’ 22 o 20’

521

1959 x x x x

Vị trí trạm F Yếu tố đo đạc

TT Tên trạm Sông Tên Địa phương Kinh độ Vĩ độ (km 2 )

Tg bắt đầu hoạt

(1) Ngày 1/VI/1962 chuyển vị trí trạm đo xuống hạ lưu 300 m

(2) Ngày 1/I/1963 chuyển vị trí trạm đo lên thượng lưu 1 km

(3) Ngày 1/I/1963 chuyển vị trí trạm đo lên thượng lưu 3 km

c/ Sông Lô

Hệ thống sông Lô khá phức tạp gồm 3 con sông chính: Sông Lô và sông Gâm hợp lưu tại Tuyên Quang tới Vụ Quang có thêm sông Chảy đổ vào Mạng lưới thuỷ văn trên hệ thống sông Lô phân bố rất đều trên 3 nhánh sông Phần lớn các trạm tiến hành đo đạc muộn hơn hai hệ thống sông Thao và Đà Trạm bắt đầu đo đạc sớm nhất vào năm 1902 là trạm Hà Giang và Tuyên Quang, trạm bắt đầu hoạt động muộn nhất vào năm 1966 là trạm Vĩnh Tuy

Trạm thuỷ văn được giới thiệu trong bảng 4.5

Trạm khí tượng: Mường Khương (Lào Cai), Hoàng Xu Phì (Hà Giang), Yên Minh, Thanh Thuỷ, Đồng Văn (Hà Giang), Chợ Rã (Bắc Cạn), Sơn Dương, Đào Viên, Thổ Bình (Tuyên Quang)

Bảng 1.8: Danh sách các trạm thuỷ văn trên lưu vực sông Lô

Tg bắt đầu hoạt động

1 Hà Giang Lô Thị xã Hà Giang 104 o 58’ 22 o 49’ 8260 1902 x x x x

2

Bắc

Quang Lô Bắc Quang, Hà Giang 104 o 52’ 22 o 29’ 1959 x x

3 Vĩnh Tuy Lô Vĩnh Tuy, Hà Giang 1966 x X

4 Hàm Yên Lô HàmYên,Tuyên Quang 105 o 05’ 22 o 03’ 11900 1958 x x x x

5

Ghềnh

6 Tuyên Quang Lô Thị xã Tuyên Quang 105 o 13’ 21 o 49’ 1902 x x

7 Việt Trì Lô Việt Trì, Vĩnh Phú 105 o 25’ 21 o 17’ 37000 1904 x

8 Bảo Lạc Gâm Bảo Lạc, Cao Bằng 105 o 42’ 22 o 57’ 4060 1959 x x x x

Tg bắt đầu hoạt động

9 Na Hang Gâm Na Hang,Tuyên Quang 105 o 23’ 22 o 21’ 1962 x

10 Chiêm Hoá Gâm

Chiêm Hoá,Tuyên

11 Thác Bà Chảy Yên Bình, Yên Bái 105 o 03’ 21 o 44’ 6170 1958 x

d/Nguồn dữ liệu Khí tượng thủy văn

1 Nguồn tài liệu khí tượng thuỷ văn được sử dụng trong đề tài do Trung tâm

tư liệu KTTV, Trung tâm Khí tượng Thủy văn Quốc Gia, thuộc Bộ Tài nguyên và Môi trường lưu trữ, cung cấp với chất lượng tốt, đáng tin cậy Các số liệu đã được chỉnh biên, kiểm tra độ chính xác, đảm bảo được yêu cầu chất lượng, sử dụng được trong phân tích tính toán thuỷ văn trong khuôn khổ đề tài

2 Giai đoạn từ 1946-1959, các trạm thủy văn phần lớn không đo đạc trong thời kỳ này Thời kỳ có số liệu đồng bộ nhất trong phạm vi đề tài được dùng để tính toán các đặc trưng dòng chảy và điều hành liên hồ chứa cấp nước mùa cạn từ 1960-

- Chỉnh biên cũng chưa quan tâm tới điều kiện cân bằng phân lưu gia nhập, sự mất cân bằng và dị thường chưa được giải thích

- Hệ thống cao độ vẫn còn chưa thật thống nhất nên sự nhầm lẫn dễ dàng xảy ra

- Số liệu tính toán tài nguyên phần Trung Quốc còn rất thiếu, các số liệu điều tiết

hồ, các hộ lấy nước không thể đầy đủ nên kết quả chỉ là tương đối trong quá trình sử dụng cũng cần có những hệ số xử lý phù hợp

Hình 1.3: Lưới trạm KTTV hệ thống sôngg Hồng phần Việt Nam

1.7 NHỮNG NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN TỚI ĐỀ TÀI

Hệ thống hồ chứa lớn đa mục tiêu trên sông Hồng đang hoạt động như Hoà

Bình trên sông Đà, Thác Bà trên sông Chảy và hồ Tuyên Quang sông Gâm, trong

tương lai gần sẽ có thêm các hồ chứa như Sơn La (2010), Lai Châu sông Đà, Huội

Quảng, Bản Chát (2011) nhánh Nậm Mu, Bắc Hà trên sông Chảy(2015), Bảo Lạc

(2015) trên sông Gâm Hệ thống hồ chứa trên sông Hồng với mục tiêu chính chống

lũ, cấp nước cho vùng đồng bằng Bắc Bộ khoảng 1 triệu ha đất nông nghiệp cùng

với góp phần sản xuất một lượng lớn nguồn điện cho quốc gia

Ngoài nước: Trên thế giới, việc nghiên cứu điều hành hồ chứa và hệ thống hồ

chứa cho phòng lũ, điều phối cấp nước, phát điện và các lợi ích khác được nhiều

chuyên gia nghiên cứu rất sâu Trong quản lý tài nguyên nước lưu vực sông, nguồn

nước của hệ thống sông suối trong quá trình sử dụng phải được phân bổ, chia sẻ một

cách hợp lý giữa các khu vực thượng lưu và hạ lưu, giữa các nhu cầu sử dụng khác

nhau Nhiều nước như Mỹ, Anh, Úc, đã coi trọng việc phân chia nguồn nước và tổ

chức thực hiện vấn đề này Nhiều lưu vực sông đã được nghiên cứu và đưa ra

nguyên tắc phân chia nguồn nước sử dụng cho các ngành biểu thị bằng lưu lượng

cho phép lấy được tại các vị trí dọc theo trục sông chính, cùng với lưu lượng cần

duy trì cho dòng chảy môi trường Ở Úc đã thành công trong việc phân bổ nguồn

nước ở mức sử dụng với khối lượng lớn đối với sông Thomson và sông Macalister

thuộc vùng Nam Úc Các nước Âu - Mỹ là những nước tiếp cận sớm nhất về các

vấn đề quản lý tổng hợp tài nguyên nước và quản lý tổng hợp lưu vực sông, không

chỉ sông cấp quốc gia mà cả sông cấp quốc tế Ở Pháp, các dự án quản lý tổng hợp

nguồn nước sông đã được xem xét từ năm 1919 khi Ủy ban quôc gia sông Rhône được thành lập để phối hợp các hoạt động về vận tải thủy, thủy điện, cấp nước và tưới Các nước châu Âu hợp tác trong tiến trình quản lý tổng hợp các lưu vực sông quốc tế, như lưu vực sông Rhin, sông Scheldt và Messe, các lưu vực sông thuộc Tây Ban nha và Bồ Đào Nha thông qua các hiệp ước chung về “ Luật không sử dụng vận tải thủy trên các đường sông quốc tế” (UN, 1997) và “Bảo vệ đường sông liên quốc gia và hồ quốc tế” (Hiệp ước Helsinki, UNECE, 1992) Ủy hội quốc tế sông Rhine (IRC) được xem là một ví dụ cho việc quản lý lưu vực sông quốc tế thành công Mỹ và Canađa cũng là những nước sớm xác định vai trò của quản lý tổng

hợp lưu vực sông trong sự phát triển bền vững

Đối với việc quản lý hệ thống các hồ chứa phòng lũ, phát điện và cấp nước

có thể tóm tắt các hướng chính sau:

- Quản lý hệ thống theo biểu đồ điều phối cấp nước: Hướng nghiên cứu này thường được ứng dụng đối với các hồ chứa độc lập và đơn thuần chỉ có nhiệm vụ cấp nước, phát điện và chống lũ cho bản thân công trình Đối với hệ thống hồ chứa bậc thang phát điện đã nghiên cứu phát triển các phương pháp tối ưu hóa để xác định chế độ làm việc tối ưu của hệ thống hồ chứa

- Quản lý theo mô hình: Đây là hướng phát triển hiện đại Hệ thống các hồ chứa và công trình phân phối nước được thiết lập như một hệ thống tổng hợp Các nghiên cứu tập trung xây dựng các mô hình mô phỏng kết hợp dự báo để trợ giúp điều hành cho công tác vận hành các hồ chứa

Một loạt các mô hình mô phỏng phục vụ công tác điều hành và quản lý hệ thống đã được phát triển Các mô hình mô phỏng tính toán dòng chảy trong hệ thống sông như mô hình thủy lực 1 chiều, 2 chiều, 3 chiều, họ mô hình HEC (HEC – 3, HEC-5, HEC-RAS, các mô hình họ Mike (Mô hình MIKE – BASIN, MIKE-

11, MITSIM, RIBASIM, MIKE – FLOOD- WATCH) đã được ứng dụng trong dự báo phục vụ điều hành tối ưu riêng rẽ từng hồ chứa đa mục tiêu Hòa Bình, Yaly ở Việt Nam, hồ Tam Điệp ở Trung Quốc, nhưng chưa được ứng dụng trong dự báo phục vụ điều hành tối ưu hệ thống hồ chứa bậc thang và song song

- Tự động hóa trong công tác điều hành: Việc tự động hóa đã được thực hiện

ở những nước tiên tiến như Mỹ, Anh, Pháp, Đức, Đài Loan, Trung Quốc Để có thể

tự động hóa việc điều hành hệ thống hồ chứa cần thiết phải kèm theo các thiết bị đo

và điều khiển tự động và các mô hình dự báo số hiện đại

Trong nước

- Trong mùa lũ:

+Vấn đề điều hành tối ưu một hồ chứa đã được nhiều cơ quan quan tâm

nghiên cứu và xây dựng thành các mô hình Điều tiết lũ như Viện cơ học (2004), Trung tâm Dự báo KTTV Trung ương, Viện Quy họach thủy lợi, dựa vào bài tóan cân bằng nước và các thuật tóan tối ưu với một số chỉ tiêu ràng buộc trong mùa lũ Từng hồ chứa đều có quy trình vận hành Trong mùa lũ đã có các Quy trình sau: Quy trình điều tiết phòng lũ ban hành năm 1997, Quy trình điều tiết phòng lũ hồ Hòa Bình và Thác Bà ban hành năm 2005

+Vấn đề điều hành tối ưu hệ thống hồ chứa trên sông Đà và sông Lô lần

đầu tiên (năm 2007) được các nhà khoa học ở Viện cơ nghiên cứu cho mùa lũ Ngày

1 tháng 6 năm 2007, Thủ tướng chính phủ đã ký Quyết định ban hành Quy trình vận

hành liên hồ chứa Hòa Bình, Thác Bà và Tuyên Quang trong mùa lũ (Quy trình 2007) Trong Điều 19, trang 11 và trang 12, qui định trách nhiệm cấp tin dự báo hạn dòng chảy ngắn, hạn vừa của Trung tâm Dự báo KTTV Trung ương

+ Luận văn tiến sỹ của Ngô Lê Long (2006), đã ứng dụng AUTOCAL của DHI trong nghiên cứu vận hành chống lũ & phát điện cho nhà máy thủy điện Hòa Bình đảm bảo an toàn chống lũ hạ du đồng thời tăng sản lượng điện phát từ hồ Hòa Bình hàng năm khoảng 0.4 triệu KWh/năm Tuy vậy trong nghiên cứu này mới xét đến chế độ vận hành đơn hồ chứa-chưa xem xét đến việc phối hợp vận hành hệ

thông liên hồ chứa đa mục tiêu

- Trong mùa cạn:

+ Đối với hồ chứa Hòa Bình và Thác Bà chưa có quy trình cấp nước trong

mùa cạn

+ Đến nay, các nghiên cứu xây dựng quy trình điều hành các hồ chứa đều

chưa hòan thiện:

a) Lần đầu tiên, ở Việt Nam, Viện Quy họach Thủy lợi thực hiện Tiểu Dự án “Xây

dựng quy trình vận hành hồ chứa bậc thang sông Đà và Lô điều tiết nước trong mùa khô cho hạ du sông Hồng – Thái Bình” do TS Tô Trung Nghĩa làm chủ nhiệm Dự án thực hiện từ 2005-2008

Thành quả: Xây dựng Quy trình vận hành cho 3 hồ Hòa Bình, Thác Bà

và Tuyên Quang trong mùa cạn Đề tài ứng dụng công nghệ GAMS để tính toán tối

ưu nhu cầu sử dụng nước và mô hình MIKE-11 để tính tóan dòng chảy hạ du

Quy trình đưa ra những trị số lưu lượng tối thiểu tại Sơn Tây từ tháng XI đến tháng V thời đọan 10 ngày

b) Đề tài độc lập cấp Nhà nước “Nghiên cứu cơ sở khoa học, thực tiễn điều

hành cấp nước mùa cạn cho đồng bằng sông Hồng” do GS TS Lê Kim Truyền Trường Đại học Thủy lợi thực hiện từ 2005-2008

Thành quả: Xây dựng Quy trình mùa cạn cho 4 hồ chứa Hòa Bình, Thác

Bà, Tuyên Quang và Sơn La Sử dụng mô hình Mike-11 và các phần mềm điều tiết

hồ chứa cấp nước TN1, TN2 do Trường Đại học Thủy lợi xây dựng

Đề xuất: - Mực nước tối thiểu trong mùa cạn tại Hà Nội là 2,5m

- Các hồ phải vận hành tối thiểu theo công suất đảm bảo: Hồ Hòa Bình là 600m3/s, Thác Bà là 140m3/s, Tuyên Quang: 150m3/s Khi có hồ Sơn La, 1100m3/s

Hạn chế:

- Chuỗi số liệu thủy văn sử dụng để tính tóan từ 1960 – 2004, khi chưa có tác động các nhà máy thủy điện phía Trung Quốc (họat động từ 15/3/2005 đến nay)

- Sử dụng số liệu thủy văn trung bình ngày sẽ không xét được nguyên nhân gây nên những giá trị nhỏ nhất chưa từng thấy ở hạ du ảnh hưởng rất lớn đến dân sinh và xã hội ở hạ du

- Các chỉ tiêu đưa ra trong Quy trình chưa phù hợp với thực tế trong mùa cạn 2007, ngày 29/1, các hồ đã xả với tổng lưu lượng 1100-1400m3/s nhưng mực nước Hà Nội thấp hơn 1,9m

c) Trường ĐH Khoa học tự nhiên, PGS Nguyễn Hữu Khải: Nghiên cứu

cơ sở khoa học điều hành hệ thống hồ chứa Hòa Bình-Tuyên Quang phục vụ phát điện và cấp nước chống hạn hạ lưu Tác giả ứng dụng HEC-RESSIM cùng với MIKE11 để tính toán, đề xuất các phương án xả nước và thời kỳ xả nước để duy trì mực nước Hà Nội không dưới 2,3-2,5m

Tính cấp bách

Vấn đề dự báo điều hành hệ thống hồ chứa bậc thang và song song trên hệ thống sông Hồng trong mùa cạn nói chung và trên sông Đà và sông Lô nói riêng mới bắt đầu được quan tâm và đang trở thành yêu cầu cấp bách vì các lý do sau:

-Mâu thuẫn trong việc sử dụng nước giữa các ngành, các hộ dùng và sử dụng nước trong mùa cạn càng ngày càng gay gắt vì nguồn nước đọan sông hạ lưu các hồ chứa ngày càng suy thoái và cạn kiệt mà nhu cầu sử dụng nước tăng nhanh cùng với việc tăng nhanh dân số và tốc độ phát triển kinh tế, tốc độ phát triển công nghiệp Trong những năm thiếu nước chưa có cơ chế phối hợp giữa các ngành khai thác sử dụng tài nguyên nước, mới chỉ có hai hộ dung nước lớn nhất là phát điện và sử dụng nước tưới cho nông nghiệp bàn bạc phối hợp Hơn nữa, việc khai thác sử dụng nguồn nước ở hạ du không hợp lý, không được quản lý, không được điều hành từ hệ thống liên hồ chứa Hòa Bình, Thác Bà và Tuyên Quang nên tình trạng suy thóai nguồn nước ở hạ du sông Hồng trong mùa kiệt diễn ra liên tục (1998-1999, 2003-

2004, 2005-2006, 2006-2007, 2009-2010), năm sau trầm trọng hơn năm trước Ví

dụ các tháng cuối năm 2006 và đầu năm 2007, mực nước tại Hà Nội sau đợt đồ ải

đã xuống rất thấp và đạt rất nhiều trị số thấp nhất trong chuỗi số liệu quan trắc cùng kỳ trong hơn 100 năm qua như là 1,12m (19 h ngày 23/2/2007), 1,38m (7 h ngày 20/3), 1,16m (19h ngày 20/4/2007), 0,86m (2008), 0,76m (11/2009)

- Hơn thế nữa, tài nguyên nước sông Hồng nước ta được hình thành v à phụ thuộc phần lớn từ phía Trung Quốc Trong 3 năm trở lại đây, thượng nguồn các sông Đà, Thao, Lô phía sát biên giới Việt Trung, Trung Quốc đã xây dựng các nhà máy thủy điện gồm 7 nhà máy trên thượng nguồn sông Đà , 8 nhà máy trên thượng nguồn sông Lô – Gâm và 1 nhà máy ở thượng nguồn sông Thao Như vậy, Việt Nam lại là nước nằm ở hạ lưu các hồ chứa của Trung Quốc nên nguồn nước vào Việt Nam trong mùa kiệt cũng bị suy thóai rất nhiều, khiến chúng ta phải chuẩn bị phương án đối mặt với thách thức mới này

MỰC NƯỚC MƯỜNG TÈ 3 THÁNG ĐẦU NĂM 2006,2007

Những khó khăn trong điều hành các hồ chứa ở Bắc Bộ trong mùa cạn:

- Hiện nay và lâu dài chúng ta không thể có được số liệu thủy văn và quy trình xả nước mùa cạn của các nhà máy thủy điện Trung Quốc Để chủ động dự báo

và sử dụng hợp lý tài nguyên nước mùa cạn, rất cần thiết và cấp bách phải tính toán, xây dựng kịch bản phỏng đoán chế độ điều tiết các nhà máy thủy điện Trung

Quốc từ nguồn số liệu của Việt Nam

- Các hồ chứa Hòa Bình, Thác Bà, Tuyên Quang chỉ mới vận hành theo quy trình riêng rẽ, đơn lẻ trong mùa cạn, chưa được quản lý tổng hợp và thống nhất nên khai thác không hiệu quả, phân phối nước chưa hợp lý giữa các ngành, các địa phương và giữa các nhu cầu

Điều này là do tồn tại trong quy họach và thiết kế các công trình hồ chứa nước

từ trước tới nay chỉ chú trọng đến nguồn nước sử dụng của công trình (nguồn nước đến) mà không quan tâm đến yêu cầu nước cho hệ sinh thái cũng như người dùng ở

hạ du

Các hồ chứa phát điện mặc dù sau khi phát điện có hoàn trả lại nước cho dòng sông, nhưng vận hành hàng ngày lại theo chế độ phủ đỉnh để nâng cao hiệu suất phát điện khiến cho các giờ thấp điểm trong ngày nhiều khi dòng chảy xả xuống hạ du bằng không gây cạn kiệt nghiêm trọng cho khu vực hạ du

- Các nghiên cứu giai đoạn trước khi có thêm hồ chứa mới Tuyên Quang mới

là cân bằng nước cho cả mùa mà chưa nghiên cứu cho tuần, tháng nên đã gây thiếu nước trong các tháng vụ đông xuân

- Đối với hồ chứa Hoà Bình, Thác Bà và Tuyên Quang chưa có Quy trình liên hồ chứa cấp nước trong mùa cạn nên chưa chủ động trong việc lập kế hoạch hàng năm cho phát điện và cấp nước cho hạ du

- Đối với hệ thống công trình cấp và phân phối nước vùng đồng bằng sông Hồng chưa có Quy trình điều hành chung cho cả hệ thống

- Để vận hành hợp lý các hồ chứa, không chỉ phải xây dựng Qui trình vận hành trong mùa cạn mà cần thiết phải xây dựng công cụ dự báo dòng chảy sông Hồng trong mùa cạn (bao gồm dòng chảy đến các hồ và dòng chảy hạ du) phục vụ điều hành hợp lý các hồ chứa thời gian thực Vì vậy “Bài toán vận hành hợp lý mỗi

hồ và liên hồ chứa Hòa Bình, Tuyên Quang và Thác Bà trong mùa cạn là rất cần thiết và đặc biệt có ý nghĩa “ đã được nêu trong bài báo “Giải pháp đảm bảo nguồn nước mùa cạn ở hạ lưu sông Hồng qua việc đánh giá hiệu quả xả nước từ các hồ chứa thủy điện phục vụ tưới vụ đông xuân những năm gần đây” của các PGS.TS

Lê Bắc Hùynh, TS Nguyễn Lan Châu, TS Nguyễn Viết Thi Tạp chí KTTV số 561 tháng 9-2007

- Công tác dự báo thủy văn đã có vai trò quan trọng trong việc điều hành

hiệu quả các hồ chứa theo thời gian thực Chính vì vậy, từ mùa cạn 2006-2007, Tổ chống hạn của Chính phủ giao nhiệm vụ mới cho Trung tâm Dự báo KTTV

Trung ương dự báo dòng chảy mùa cạn hạ lưu sông Hồng phục vụ điều hành liên hồ chứa ở Bắc Bộ

Vì vậy, việc đề xuất cơ sở khoa học và các giải pháp dự báo thủy văn bảo đảm nguồn nước hạ du sông Hồng trên cơ sở đánh giá tác động của các hồ chứa trên sông Đà, sông Lô và xây dựng công cụ tính toán, dự báo nhằm điều hành hợp lý hệ thống hồ chứa và giải quyết các mâu thuẫn ngày càng gay gắt giữa phát điện và cấp nước trong mùa cạn là rất cần thiết