Đánh giá tác động của khu vực hạ lưu thủy điện Bản Vẽ khi xả lũ thiết kế có quan tâm đến ảnh hưởng của công trình thủy điện Nậm Nơn

06-11-2018

Sông Cả là một con sông có tiềm năng thủy điện lớn ở Việt Nam, nơi mà rất nhiều các thủy điện bậc thang đã và đang được xây dựng. Ảnh hưởng của việc xả lũ của các hồ chứa ở thượng lưu sẽ bị tác động mạnh bởi các công trình hạ lưu. Đây là một vấn đề cần được đánh giá chi tiết để có câu ...

Tóm tắt

Sông Cả là một con sông có tiềm năng thủy điện lớn ở Việt Nam, nơi mà rất nhiều các thủy điện bậc thang đã và đang được xây dựng. Ảnh hưởng của việc xả lũ của các hồ chứa ở thượng lưu sẽ bị tác động mạnh bởi các công trình hạ lưu. Đây là một vấn đề cần được đánh giá chi tiết để có câu trả lời cụ thể. Trong bài báo này, các tác giả trình bày kết quả tính toán mức độ ngập lụt hạ lưu thủy điện Bản Vẽ khi xả lũ có xét đến ảnh hưởng của nhà máy thủy điện Nậm Nơn ở phía hạ lưu. Mô hình thủy lực 1 và 2 chiều kết hợp MIKE FLOOD được sử dụng nhằm mô phỏng quá trình thủy động lực học kết hợp với công cụ GIS để đánh giá mức độ ảnh hưởng do ngập lụt. Kết quả của nghiên cứu cho thấy mực nước trong các trường hợp hồ Bản Vẽ xả lũ 0,02%,0,1% hay 0,5% đều gây ngập lụt cho một số khu dân cư phía thượng lưu, trong khi đó trường hợp xả lũ 0,02% mức nước không vượt quá cao trình đỉnh đập Nậm Nơn. Đây là những kết quả mang tính định lượng phục vụ cho các nhà ra quyết định có những phương án phòng chống phù hợp.     

1.ĐẶT VẤN ĐỀ

Căn cứ vào quy hoạch phát triển điện lực Việt Nam giai đoạn 2006-2015 [1] có xét đến triển vọng đến năm 2025 đã được Thủ tướng chính phủ phê duyệt tại quyết định số 110/2007/QĐ-TTg ngày 18 tháng 7 năm 2007, trên cả nước nói chung và khu vực miền Trung nói riêng sẽ xây dựng nhiều nguồn điện và phát triển hệ thống lưới điện thống nhất toàn quốc ổn định. Ngoài những dự án thủy điện lớn của Nhà nước đã được triển khai hiện nay, các dự án thủy điện nhỏ và vừa đã và đang được xây dựng trên toàn quốc. Thủy điện Nậm Nơn là một thủy điện nhỏ, có vị trí ở xã Lượng Minh, huyện Tương Dương, tỉnh Nghệ An được xây dựng với mục tiêu phát triển kinh tế. Tuy nhiên khi xây dựng thủy điện Nậm Nơn, vấn đề ảnh hưởng do nước dềnh hồ chứa có gây ra ngập lụt cho các hộ dân phía thượng lưu hồ ứng với trường hợp thủy điện Bản Vẽ xả lũ. Ứng với các trường hợp hợp hồ chứa Bản Vẽ xả lũ thiết kế và kiểm tra thì mức độ ảnh hưởng đến đâu, những hộ dân, công trình cơ sở hạ tầng nào bị ảnh hưởng và mức độ ảnh hưởng như thế nào? Những câu hỏi này đều cần những câu trả lời mang tính định lượng và có cơ sở khoa học cụ thể.

Vấn đề ngập lụt ở hạ lưu hồ chứa đã được rất nhiều tác giả nghiên cứu ở trên thế giới cũng như ở Việt Nam. Có thể kể đến các nghiên cứu của Trần Kim Châu và Phạm Thị Hương Lan (2017) [2] hay William Veale và các cộng sự [3]. Các nghiên cứu này đều sử dụng các công cụ hiện đại là các mô hình thủy lực nhằm diễn tả chế độ thủy động lực học của dòng chảy do xả lũ. Tuy nhiên trong các trường hợp này không có các thủy điện bậc thang ở dưới hạ lưu như khu vực của nghiên cứu.

Từ vấn đề cấp thiết đó, nghiên cứu tiến hành mô phòng thủy lực và kết hợp công cụ GIS nhằm đánh giá mức độ ảnh hưởng ngập lụt hạ lưu thủy điện Bản Vẽ khi xây dựng công trình thủy điện Nậm Nơn

2. GIỚI THIỆU VỀ VÙNG NGHIÊN CỨU

Sông Cả là lưu vực lớn ở Bắc Trung Bộ, bắt nguồn từ tỉnh Xiêng Khoảng, Lào, có tổng diện tích lưu vực là 27,200 km2, trong đó phần thuộc lãnh thổ Việt Nam có diện tích 17,730 km2, chiếm 65,2%, phần lớn thuộc 2 tỉnh Nghệ An và Hà Tĩnh [4].

Công trình thủy điện Bản Vẽ được xây dựng trên sông Cả, xã Yên Na, huyện Tương Dương, tỉnh Nghệ An. Thuỷ điện Bản Vẽ là công trình thuỷ điện lớn, đa mục tiêu, với nhiệm vụ chính: phát điện (khoảng năm 2009), hoà lưới điện quốc gia, đồng thời cung cấp một phần điện cho nước bạn Lào. Ngoài ra, thuỷ điện Bản Vẽ còn cung cấp nước sinh hoạt, sản xuất, đẩy mặn, chống lũ cho vùng hạ lưu sông Cả.

Công trình thủy điện Nậm Nơn nằm ở phía thượng nguồn sông Cả (còn có tên gọi là sông Nậm Nơn), cách vị trí nhập lưu của sông nhánh Nậm Mô với sông Cả khoảng 5km về phía thượng lưu, cách tuyến đập Bản Vẽ khoảng 13km về phía hạ lưu. Tuyến đầu mối công trình đặt tại xã Lượng Minh, huyện Tương Dương tỉnh Nghệ An. Vị trí tuyến đập Nậm Nơn ở 104o24’30” kinh độ Đông và 19o18’20’’ vĩ độ Bắc.

Hình 1. Bản đồ vị trí khu vực nghiên cứu

3. CÔNG CỤ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1. Sơ đồ tiếp cận tính toán

Hình 2. Sơ đồ tiếp cận

3.1.1. Thiết lập mô hình

Mô hình MIKE FLOOD được thiết lập cho khu vực nghiên cứu. Phạm vi của mô hình bao gồm nhánh chính sông Cả và nhánh Nậm Mô. Mô hình sử dụng 2 biên trên tại hạ lưu thủy điện Bản Vẽ và trạm thủy văn Mường Xén. Biên dưới của mô hinh được lấy tại trạm thủy văn Cửa Rào. Nhập lưu khu giữa được tính theo công thức triết giảm lũ đến thủy điện Bản Vẽ. Lòng sông chính được mô phỏng bằng mô hình MIKE 11, trong khi đó các vùng bị ngập lụt ven sông được mô phỏng bằng mô hình 2 chiều MIKE 21. Nhánh sông Cả bao gồm 28 mặt cắt, nhánh Nậm Mô tính đến ngã 3 nhập lưu vào sông Cả gồm 11 mặt cắt. Khu vực 2 chiều chỉ mô phỏng khu vực dọc nhánh sông Cả từ hạ lưu Bản Vẽ đến Nậm Nơn, có tổng diện tích là 16,45 km2. Khu vực này được chia thành các ô lưới tam giác không đồng nhất với diện tích mỗi tam giác không quá 2000 m2 (hình 4). Mô hình 1 chiều và 2 chiều được liên kết với nhau dọc sông bằng những những liên kết bên như các đập tràn đỉnh rộng. Công trình thủy điện Nậm Nơn cũng được mô phỏng trong mạng sông trong trường hợp kiểm định và các kịch bản. Trường hợp hiệu chỉnh mô hình do công trình chưa được xây dựng nên công trình không được mô phỏng. Các thông số của công trình được thể hiện như bảng 1.  

Bảng 1.Thông số công trình thủy điện Nậm Nơn

 

Thông số

Giá trị

Đập dâng

Loại đập

Đá đổ

Cao trình đỉnh

84,3m

Chiều dài

26,35m

Đập tràn có cừa van

Cao trình

66 m

Số khoang

3

Cửa điều tiết

Kích thước bxh

(10x10)

Đập tràn phím Piano

Cao trình ngưỡng

76 m

Chiều cao đập

13m

Số phím

17m

Chiều dài theo đỉnh tim

813 m

(Nguồn báo cáo Thủy điện Nậm Nơn – dự án đầu tư[5])

Sử dụng số liệu mực nước và lưu lượng tại Cửa Rào trong mùa lũ để xây dựng đường quan hệ Q~H cho trạm Cửa Rào làm biên dưới. Số liệu biên trên tại Mường Xén vả thủy điện Bản Vẽ được lấy từ số liệu thực đo trạm Mường Xén và hồ Bản Vẽ [6].Lưu lượng nhập lưu được tính toán theo phương pháp triết giảm theo diện tích lưu vực của 2 nhánh sông Cả và Nậm Mô.

Do điều kiện số liệu ở khu vực không có, nghiên cứu đã sử dụng số liệu điều tra vết lũ duy nhất điều tra được tại năm 1973 để hiệu chỉnh mô hình. Để kiểm định nghiên cứu sử dụng số liệu xả nước và mực nước đo đạc đồng thời tại hạ lưu Bản Vẽ lúc 18h05’ ngày 27/09/2017 để tiến hành kiểm định. Vị trí vết lũ năm 1973 cũng như vị trí đo đạc mực nước năm 2017 được thể hiện như hình 3

Hình 3. Vị trí điều tra vết lũ và đo đạc mực nước

Sử dụng mô hình đã được hiệu chỉnh và kiểm định tiến hành diễn toán thủy động lực học trong các trường hợp thủy điện Bản Vẽ xả lũ ứng với các tần suất thiết kế. Các kịch bản tính toán được lựa chọn cho các trường hợp hồ Bản Vẽ xả lũ dưới tần suất thiết kế (P = 0,5%), xả lũ thiết kế (P = 0,1%), xả lũ kiểm tra (P = 0,02%). Các trường hợp này đều được mô phỏng khi có và không có công trình để đánh giá mức độ ảnh hưởng của thủy điện Nậm Nơn.

Dựa trên các kết quả thủy lực, bản đồ ngập lụt do xả lũ của thủy điện Bản Vẽ được xây dựng dựa trên công cụ GIS ứng với từng kịch bản. Kết quả đưa ra cái nhìn trực quan về mức độ ảnh hưởng của từng mức độ xả lũ.

Mức độ ảnh hưởng đến các khu dân cư, các tuyến đường cũng như kiểm tra mực nước có vượt qua cao trình đỉnh đập Nậm Nơn được đánh giá ở bước cuối cùng của chu trình.

3.2. Giới thiệu các công cụ tính toán

3.2.1. Mô hình Mike Flood

MIKE FLOOD là công cụ nằm trong bộ phần mềm MIKE, được xuây dựng và phát triển bởi Viện Thủy lực Đan Mạch (DHI). MIKE FLOOD là một sản phẩm tích hợp các mô hình một chiều MIKE URBAN(MOUSE), MIKE 11 và mô hình hai chiều MIKE 21. Sử dụng phương pháp kết hợp này cho phép tận dụng các tính năng tốt nhất của cả mô hình một chiều và hai chiều, đồng thời tránh được nhiều hạn chế về độ phân giải và độ chính xác gặp phải khi sử dụng riêng biệt chúng [7]

3.2.1. Công cụ GIS

Phần mềm ArcGIS là phần mềm ứng dụng công nghệ hệ thống thông tin địa lý của Viện nghiên cứu hệ thống môi trường (ESRI). Bộ phần mềm ArcGIS của ESRI có khả năng khai thác hết chức năng GIS trên các ứng dụng khác nhau như : desktop, máy chủ ( bao gồm Web), hoặc hệ thống thiết bị di động. Hệ phần mềm ArcGIS cung cấp những công cụ rất mạnh để quản lý và cậpnhật, phân tích thông tin tạo nên một hệ thống thông tin địa lý hoàn chỉnh.

4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1. Xây dựng, hiệu chỉnh và kiểm định mô hình

Dựa trên phương pháp đã được mô tả ở trên tiến hành thiết lập mô hình thủy lực MIKE 21 cho khu vực nghiên cứu. Mô hình được thể hiện như hình 4 dưới đây. Kết quả hiệu chỉnh kiểm định cho vết lũ năm 1973 và mực nước đồng thời năm 2017 cho ở bảng 2.

Hình 4. Mô hình thủy lực Mike Flood cho khu vực Nậm Nơn

Bảng 2.Kết quả hiệu chỉnh, kiểm định mô hình

Vị trí

Khoảng cách đến đập Nậm Nơn (km)

Thực đo (m)

Tính toán (m)

Chênh lệch (m)

Vết lũ 1973 1

4,9

86,23

86,30

0,07

Vết lũ 1973 2

1,2

82,58

82,66

0,08

Mực nước đồng thời 1

11,9

79,31

78,80

-0,51

Mực nước đồng thời 2

0,4

76,49

76,33

-0,16

Từ kết quả trên, nhận thấy mô hình mô phỏng khá tốt mực nước tại khu vực nghiên cứu. Nhóm tác giả tiến hành sử dụng mô hình đã được hiệu chỉnh và kiểm định để tiến hành mô  phỏng các kịch bản để đánh giá mức độ ảnh hưởng của thủy điện Nậm Nơn.

4.2. Đánh giá ảnh hưởng của thủy điện Nậm Nơn

Kết quả tính toán cho thấy khi thủy điện Bản Vẽ xả lũ dưới tần suất thiết kế, mực nước hồ Nậm Nơn dâng cao gây ngập các khu dân cư trong vùng hồ Nậm. Các khu dân cư như Bản Lạ, Bản Minh Phương, Bản Côi, Bản Khe Ó, Bản Vẽ và bản Cò Phương đều nằm trong vùng ảnh hưởng (hình 4). Đối với các trường hợp xả lũ to hơn, tùy từng vị trí trong hồ, mực nước trong hồ tăng 1,3 – 1,7 m ứng với xả lũ thiết kế, 3,1 – 4,0 m ứng với xả lũ kiểm tra (bảng 3). Các nhánh suối nhỏ cũng bị ảnh hưởng khi mực nước trong hồ dâng cao, phạm vi ảnh hưởng của nước dâng đến 10 km ở nhánh Xốp Mạt, 3,1 km ở Khe Lạ. Mặc dù mực nước chênh lệch giữa các kịch bản là lớn (hình 5) tùy nhiên vùng diện tích ngập chênh lệch không lớn do 2 công trình nằm ở vùng địa hình sườn núi dốc, độ dốc sông lớn. Diện tích mặt hồ Nậm Nơn lần lượt là 3,8 km2 và 4,1 km2 và 4,3 km2ứng với 3 kịch bản từ nhỏ đến lớn. Điều này cho thấy chỉ cần một phương án di dân chung cho các trường hợp xả lũ.

Hình 4. Bản đồ ngập lụt Nâm Mô ứng với các kịch bản xả lũ dưới tần suất thiết kế

Hình 5: Đường mực nước ứng với các kịch bản khi có thủy điện Nậm Nơn

 

Bảng 3.So sánh mực nước khi có và không có thủy điện Nậm Nơn (m)

Kịch bản

MC1

MC6

Đập Nậm Nơn

Tự nhiên

Có công trình

h

Tự nhiên

Có công trình

h

Tự nhiên

Có công trình

h

0,02%

94,9

95,2

0,3

89,5

90,3

0,8

79,8

83,1

3,3

0,10%

92,8

92,9

0,1

87,7

88,2

0,5

78,1

81,3

3,2

0,50%

91,1

91,2

0,1

86,1

86,5

0,4

76,8

80,0

3,2

Nghiên cứu còn tiến hành đánh giá ảnh hưởng của công trình thủy điện Nậm Nơn thông qua việc so sánh các kịch bản xả lũ trong trường hợp có và không có công trình. Kết quả so sánh tại một số vị trí đại biểu ở bảng 3 cho thấy, dưới tác động của thủy điện Nậm Nơn mực nước ảnh hưởng ở hạ lưu thủy điện Bản Vẽ rất nhỏ, tuy nhiên càng xuôi về phía hạ lưu ảnh hưởng của đập Nậm Nơn càng thể hiện rõ khi chênh lệnh mực nước lên đến > 3m.

Kết quả tính toán ứng với trường hợp xả lũ kiểm tra cho thấy mặc dù mực nước dâng cao tuy nhiên mực nước tại đập Nậm Nơn (83,1m) vẫn chưa đạt đến cao trình đỉnh đập (84,3 m). Nghiên cứu cũng đã tiến hành kiểm tra mực nước dọc theo tuyến đường phía bên vai trái đập và nhận thấy mực nước hồ Nậm Nơn không ảnh hưởng đến tuyến đường này.

5. KẾT LUẬN

Nghiên cứu trình bày kết quả mô phỏng thủy lực hạ du và đánh giá ảnh hưởng ngập lụt khi hồ chứa thủy điện Bản Vẽ xả lũ ứng với các trận lũ thiết kế trong điều kiện đập Nậm Nơn đã được xây dựng. Kết quả nghiên cứu cho thấy đập Nậm Nơn có tác động đáng kể đến khu vực hạ du hồ chứa Bản Vẽ. Một số hộ dân sẽ phải di chuyển do ngập lụt ngay cả khi Bản Vẽ xả lũ nhỏ hơn lũ thiết kế. Tuy nhiên mực nước tại đập Nậm Nơn cũng không vượt quá cao trình đỉnh đập cũng như tuyến đường bên phía vai trái đập khi Bản Vẽ xả lũ kiểm tra. Từ những kết quả mang tính định lượng này, chính quyền các cấp tỉnh Nghệ An có thể sử dụng để xây dựng các phương án phòng chống lũ một cách có hiệu quả hơn.

Trần Kim Châu1, Nguyễn Thị Hoa2, Đỗ Anh Đức3

1 Khoa Thủy Văn & Tài Nguyên Nước, Trường Đại học Thủy Lợi.

2 Văn phòng tư vấn Nippon Koei

3 Viện thuỷ điện và năng lượng tái tạo, Viện Khoa Học Thủy Lợi Việt Nam

Nguồn: Tạp chí Khoa học và công nghệ Thủy lợi.

Tin Liên Quan
Đánh giá ảnh hưởng của các khu đô thị mới đến vấn đề thoát lũ hạ lưu hệ thống sông Kone - Hà Thanh
24/01/2019

Sự phát triển của các khu đô thị có ảnh hưởng rất lớn đến vấn đề thoát lũ tại các hệ thống sông. Tuy nhiên, tại Việt Nam, vấn đề này chưa được nghiên ...

Áp dụng công cụ tích hợp phục vụ xây dựng bản đồ ngập lụt lưu vực sông Kỳ Cùng, tỉnh Lạng Sơn
16/01/2019

Lũ lụt trên các lưu vực sông thường gây ra những hậu quả và thiệt hại nặng nề về người cũng như kinh tế, đặc biệt trong tình hình biến đổi khí hậ ...

Giải pháp khống chế ứng suất nhiệt của bê tông đầm lăn - Trường hợp áp dụng cho Đập Thủy điện Trung Sơn
10/01/2019

Với kết quả nghiên cứu giải pháp khống chế ứng suất nhiệt cho từng khu vực điển hình ở Việt Nam, bài báo đã tiến hành tính toán áp dụng cho đập BTĐL t ...

VĂN BẢN

VIDEO CLIP

SẢN PHẨM MỚI

THỐNG KÊ TRUY CẬP

  • Đang online

    22191
  • Hôm nay

    22191
  • Hôm qua

    21815
  • Tuần này

    65686
  • Tháng này

    383130
Tất cả: 1217225