Luận án tiến sĩ kỹ thuật - Xác định dòng chảy tối thiểu hạ du sông Mã

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI LƯƠNG NGỌC CHUNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH DONG CHAY TOI THIẾU NHẰM QUAN LY BEN VUNG TÀI NGUYÊN NƯỚC VÙNG HẠ DU SÔNG MÃ LUẬN ÁN TIEN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, NĂM 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI LƯƠNG NGỌC CHUNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH DÒNG CHẢY TÓI THIẾU NHẰM QUAN LY BEN VỮNG TÀI NGUYÊN NƯỚC VÙNG HẠ DU SÔNG MÃ Chuyên ngành: Kỹ thuật Tài nguyên nước Mã số: 9-58-02-12 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. TRAN VIET ON 2. LE VIET SON HA NOI, NAM 2019 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận án tiến sĩ “Nghiên cứu xác định dòng chảy tối thiểu nhằm quản lý bên vững tài nguyên nước vùng hạ du sông Mã” là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và tài liệu trong luận án là trung thực và chưa được công bố trong bat kỳ công trình nghiên cứu nào.

Tat cả những tham khảo va kế thừa đều được trích dan và tham chiếu day đủ. Tác giả của Luận án Lương Ngọc Chung LỜI CẢM ƠN Trong suối thời gian nghiên cứu, tôi đã nhận được sự hướng dan tận tình của các thay hướng dan, sự hỗ trợ của gia đình, bạn bè, đồng nghiệp, các thầy cô và Nhà trường dé tôi hoàn thành Luận án này. Dau tiên, tôi xin bày to sự biết ơn sâu sắc tới GS. Tran Viết Ôn người đã có định hướng và trực tiếp hướng dan, chỉ bảo cho tôi trong suốt quá trình nghiên cứu; Tôi xin cảm ơn chân thành đến TS.

Lê Viết Sơn là người bạn, cũng là người hướng dẫn thứ hai đã hồ trợ và có nhiều ý kién chuyên môn quý báu cho tôi trong nghiên cứu này. Tôi xin cảm ơn Bộ môn Kỹ thuật và Quản lý tưới, Khoa Kỹ thuật Tài nguyên nước, Phòng Đào tạo và Sau đại học, Trường Đại học Thủy lợi đã tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu vừa qua. Xin chân thành cảm ơn các bạn bè, đồng nghiệp Viện Quy hoạch Thủy lợi đã hỗ trợ và tạo mọi điêu điêu kiện cho tôi trong quá trình thực hiện Luận án. Đặc biệt, tôi xin chân thành cảm ơn những người thân trong gia đình đã luôn động viên, hỗ trợ và khích lệ tôi vượt qua những thời điểm khó khăn nhất để hoàn thành Luận án của mình.

Xin trân trọng cảm on! Hà Nội, tháng năm 2019 li MỞ ĐẦU. Tính cấp thiẾt. Mục tiêu nghiên cứu của Luận áï. - --- c2 E123 119111 11931 1 111v ng ng ngư 3 3.

Đối tượng và phạm vi nghiên CỨU: .---:- 2 2 ®+E+E2EE+EE£EEEEEESEEEEEEEErEErrrrrkerkee 3 4. Phương pháp nghiÊn CỨU. 1291113111191 1911 9111 911110111 HH ng key 3 5.Y nghĩa khoa học và thực ti€n. Bố cục của Luận án.

4 CHUONG 1 TONG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VE DONG CHAY TOI THIẾU VÀ LƯU VUC SONG MA iscssssssssssssssesssesssssssssesssesssssssssesssessssssesssessssssssssesssesnssssessses 6 1.1 Tổng quan về tinh hình nghiên cứu dòng chảy tối thiểu, dong chảy môi trường ở Các ÏưU VỰC SÔN.- G1 11T HH HH kh 6 1.1 Khái niệm về dòng chảy tối thiêu, dong chảy môi trường .2 Vai trò của dòng chảy tối thiỀU. Tổng quan về các nghiên cứu dòng chảy tối thiỀu.2 Tổng quan về lưu vực sông Mã.- 2-2-2 ¿+ £2EE+EE£EEtEEE2EEEEEEEEEEEEEEEEEkerkerree 31 1.1 GiGi thiGu CHUNG oo. Tinh hình phat triển kinh tế - xã hội trên lưu vực sông Mã.3 Hiện trạng môi trường, sinh thái vùng hạ du lưu vực sông Mã .4 Lịch sử khai thác, sử dụng nguồn nước trên sông Mã.3 Định hướng nghiên cứu và các van dé cần giải quyết của Luận án.4 Kết luận chương .----2-22 2+SE+SE£EE2EE2EESEEEEE2112212717171121111711211 1. 42 CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH DONG CHAY TOI THIÊU HẠ DU SONG TMA.1 Nhận diện các tác động đến chế độ dòng chảy ở hạ du sông Mã.1 Những tác động của tự nhiÊn.2 _ Những tac động của các hoạt động kinh tẾ - xã hội .3 Biến động nhu cầu sử dụng nước trên lưu VỰC.4 Hệ quả của những tac động.

HH TH ng ng 53 2.2 Xây dựng phương pháp xác định dòng chảy tối thiêu cho ha lưu sông Mã.1 Phương pháp xác định dòng chảy tối thiểu .2 Phương pháp mô hình toán dé mô phỏng và tính toán chế độ dòng chảy. Phương pháp khảo sát, đo đạc, lay mau phân tích trong phòng thí nghiệm.4 Phương pháp xác định dòng chảy cho giao thông thủy.3 Thiết lập mô hình thủy lực cho mùa cạn mạng sông Mã .1 So đỒ mạng sông .2 Số liệu đầu vào, các biên tính toán.3 Mô phỏng, hiệu chỉnh và kiểm định mô hình.4 Thiết lập các mô hình sinh thái vùng hạ lưu sông Mã.1 Số liệu đầu vao, các biên tính toán.2 Đánh giá mức độ phù hợp của các loài với điều kiện môi trường .5 Kết luận chương 2 và định hướng nội dung chương 3.------2- 5z 5z: 91 CHUONG 3 KET QUA NGHIÊN CUU VÀ THẢO LUẬN .1 Tinh toán xác định dòng chảy tối thiểu vùng ha du sông Mã.1 Xác định điểm kiểm soát dòng chảy tối thiểu .2 Kết quả tính toán thủy lực mùa cạn hạ lưu sông Mã. Xác định lưu lượng cho các nhu cầu sử dụng nước các đoạn sông.4 Xác định dòng chảy môi trường không tiêu hao .5 Xác định dòng chảy tối thiểu vùng hạ du sông Mã.2 Phân tích sự phù hợp của dòng chảy tối thidu.1 So sánh kết quả tính toán với kết quả của phương pháp Tessman.2 Sự phù hợp của DCTT với dong chảy mùa cạn diễn ra trong quá khứ.3 Các giải pháp duy tri dong chảy tối thiểu vùng hạ du sông Mã.1 Giải pháp điều hành h6 chika .2 Dé xuất giải pháp quản ly .4 Kết luận Chương 3.cecceeccescsssessesssssessessessesssessessecsecssessessecsusssessessessusssessessessecsseess 127 KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ,.-- 5< 5° s2 ©cs+sssssEssessersersserssrssrrssrssrssesse 128 cm. Những hạn chế và định hướng nghiên cứu tiếp theo.¿---¿©5255z2cxz2ss2 130 DANH MỤC CAC CÔNG TRINH ĐÃ CÔNG BO .-2--5-csccsscssccse 131 TÀI LIEU THAM KHÁO.- 5° 5° 22 2£ s£ s2 S££Ss£Ss£EsESsESseEserstssessersersee 132 iV DANH MỤC BANG BIEU Bang 1.1 Mối liên hệ giữa vai trò dòng chảy tối thiêu và chức năng hệ sinh thái [12] .2 Phân loại mô hình và mục đích của từng loại [13], [14].3 Phân tích, so sánh các mô hình .- --- 5 25 + 1n ng ng ngư 11 Bảng 1.4 Ty lệ phan trăm (%) của dòng chảy năm trung bình nhiều năm (Qo) dùng cho tính toán dòng chảy môi trường theo phương pháp Tennant [17].5 Dòng chảy năm trung bình tại một số vi trí trên lưu vực sông Mã.6 Kết quả điều tra hiện trạng khai thác thủy sản trên sông Mã [73].7 Số lượng động, thực vật ghi nhận tại hạ lưu sông Mã [73].8 So sánh thành phần loài cá sông Mã với các khu vực nghiên cứu khác [73] .9 Quy mô khai thác nguồn nước trên sông Mã qua các thời kỳ [5].1 Binh quân lượng mưa năm từng thập kỷ các trạm trên sông Mã [74].3: Diễn biến lượng mưa mùa khô tại các trạm trên sông Mã.2 Bình quân lượng mưa mùa khô từng thập kỷ các trạm trên sông Mã [74] .3 Bình quân lượng mưa mùa mưa từng thập kỷ các trạm trên sông Mã [74].4 Diễn biến tình hình phát triển dân số trên lưu vực sông Mã [5], [72].5 Diễn biến sản xuất ngành nông nghiệp trên lưu vực [5], [72].6 Diễn biến sản xuất ngành công nghiệp trên lưu vực sông Mã [5].7 Biến động về nhu cầu sử dụng nước trên lưu vực sông Mã [70], [5].8 Xếp hạng chất lượng nước theo chi số da dạng của Shannon [§4].9 Xếp hạng mức độ đa dang theo chỉ số Margalef.10 Địa hình lòng dẫn mạng sông Mã [5], [§5].11 Chỉ tiêu co bản của các biên gia nhập khu giữa sông Mã.12 Kết quả mực nước thực do và tính toán mô phỏng.13 Kết qua nồng độ mặn thực do và tính toán mô phỏng.14 Kết quả mực nước thực đo và tính toán kiểm định.

- 2 cs+sccxez 82 Bảng 2.15 Kết quả nồng độ mặn thực đo va tính toán mô kiêm định.16 Lưu lượng thấp nhất trong 1 ngày và 7 ngày vùng nghiên cứu.17 Một sỐ thông tin của 5 loài cá được lựa chọn ở hạ du sông Mã.18 Mức độ phù hợp với một số yếu tố môi trường của cá Chép [86].19 Mức độ phù hợp với một số yếu tố môi trường của cá Ngạnh thường [87] ¬.20 Mức độ phù hợp với một số yêu tố môi trường của cá Đối dat [88] .21 Mức độ phù hợp với một số yếu tố môi trường của cá Bong mọi [89].22 Mức độ phù hợp với một số yếu tố môi trường của cá Bong cát tối [92].1 Tần suất dòng chảy năm, dòng chảy mùa cạn tại tram Cam Thủy.2 Tần suất lưu lượng mùa cạn tai trạm Cam Thủy 1999 và 2010+2015 .3 Tần suất lưu lượng mùa cạn tại trạm Lý Nhân, Sét Thôn 1999 và 2010-2015 ầiỶỶỶỶẢỐỎỐÕỐÕỔỔỔÕỔÕỔỔÕỔÕỔỔÕ.4: Lưu lượng min trên sông Mã trong mùa cạn một số năm .5 Lưu lượng khai thác cho nhu cầu nước tại các đoạn sông.6 Quy định kích thước đường thủy nội địa cho miền Bắc và miền Trung .7 Quy định kích thước đường thủy nội địa cho sông Mã .8 Một số thông số mặt cắt sông Mã từ ngã ba Vĩnh Khang đến ngã ba Bông 106 Bảng 3.9 Một số thông số mặt cắt sông Mã đoạn từ ngã ba Bông đến cầu Hoàng Long —.10 Mực nước nhỏ nhất sông Mã từ ngã ba Bông đến cầu Hoang Long.11 So sách mực nước nhỏ nhất trong quá khứ với yêu cầu về kích thước đường thủy nội địa sông Mã từ ngã ba Bông đến cầu Hoàng Long .12 Nhu cầu dòng chảy cho giao thông thủy ở hạ du sông Mã.13 Yêu cầu dòng chảy cho các loài chỉ thị tại các đoạn sông.14 Đề xuất lưu lượng sinh thái tối thiêu cho các đoạn sông ở hạ du sông Mã ¬—.15 Dòng chảy môi trường không tiêu hao các đoạn sông vùng ha du sông Mã ỠÝẦồiŨỒŨẮỶỀỒỶỒỶỒ.16 Dòng chảy tối thiểu của các đoạn sông vùng ha du sông Mã.17 Đề xuất một số yếu tố về dòng chảy cho các loài chỉ thị.18 Lưu lượng trung bình thang nhiều năm tại các điểm kiểm soát.19 Xác định dòng chảy tối thiểu tại Ly Nhân theo phương pháp Tessman.20 Xác định dòng chảy tối thiểu tại Sét Thôn theo phương pháp Tessman.21 So sánh kết quả dong chảy tối thiểu của 2 phương pháp .22 So sánh giá trị DCTT với các giá trị dòng chảy kiệt nhất từ 1980+2015 119 Bang 3.23 Các trạm bơm trên sông Mã được kênh Cửa Đạt tưới thay thé [5], [94] 123 Bang 3.24 Kết qua tính toán lưu lượng tại một số vị trí trên sông trong mùa cạn năm 1999 cho các trường hợp. - c2 13213 1111111191111 111 1 g1 ng ngư 123 Bảng 3.25 Mực nước nhỏ nhất trên sông Mã tại các mặt cắt từ ngã ba Vĩnh Khang đến ngã ba Bông với 2 trường hợp tính toán.- --- xxx vn ng ng nrkp 125 Bang 3.