Tài liệu Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán thủy văn diễn toán dòng chảy trên hệ thống sông sê san

i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu trung thực, kết quả trong luận văn chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã đƣợc cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã đƣợc chỉ rõ nguồn gốc./. Học viên thực hiện luận văn (Ký và ghi rõ họ tên) Nguyễn Đình Thân ii LỜI CÁM ƠN Trong suốt quá trình thực hiện luận văn tôi đã nhận đƣơc rất nhiều sự giúp đỡ của Thầy Cô, Gia đình và Bạn bè. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành của mình đến Thầy Hoàng Hƣng, Thầy đã rất tận tâm hƣớng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn này và tạo mọi điều kiện tốt nhất để tôi có thể hoàn thành tốt luận văn. Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Quý Thầy Cô Khoa Công nghệ Sinh học – Thực phẩm – Môi trƣờng; Phòng Quản lý khoa học – Đào tạo sau đại học, Trƣờng Đại học Công nghệ Tp. HCM đã tận tình giúp đỡ và truyền đạt cho tôi những kiến thức quý báu. Ngoài ra tôi cũng cảm ơn các Anh Chị trong phòng thủy văn thuộc công ty cổ phần tƣ vấn điện 3 (PECC3) đã nhiệt tình giúp đỡ, cung cấp số liệu cho tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn. Cuối cùng tôi cũng muốn cảm ơn bạn bè đã nhiệt tình giúp đỡ tôi. Tôi cũng cảm ơn gia đình đã ủng hộ về mặt tinh thần giúp tôi học tập và làm việc tốt./. Tp. HCM, ngày 26 tháng 04 năm 2014 Học viên Nguyễn Đình Thân iii TÓM TẮT Sê San là phụ lƣu của sông Mê Kông bắt nguồn từ phía Bắc cao nguyên Việt Nam có chiều dài sông đến chỗ hợp lƣu với sông Sêrepok là 490 km, đoạn chảy trong lãnh thổ Việt Nam là 260 km, đoạn chảy dọc biên giới Việt Nam – Campuchia là 20 km, đoạn chảy trong lãnh thổ Campuchia là 201 km. Sông Sê San có tiềm năng lớn ở nƣớc ta, đang đƣợc khai thác và sử dụng triệt để, rất nhiều các công trình thủy lợi, thủy điện đã và đang trong giai đoạ ng khác nhau. Việc xem xét, đánh giá chế độ dòng chảy – đặc tính thủy lực của con sông trong việc khai thác trên là một vấn đề hết sức quan trọng, cơ sở để tính toán thiết kế các nhà máy thủy điện, hồ chứa… là tài liệu Khí tƣợng – thủy văn trong và lân cận lƣu vực nghiên cứu. Thông qua việc tính toán thủy lực sẽ thấy đƣợc sự biến đổi dòng chảy trên hệ thống sông từ thƣợng nguồn cho tới hạ lƣu lãnh thổ CamPuChia. Nghiên cứu, tính toán dòng chảy lũ cho lƣu vực sông Sê San nhằm phục vụ, thiết kế, thi công, vận hành – khai thác các công trình thủy lợi, thủy điện trong lƣu vực là một vấn đề hết sức quan trọng. Trong luận văn tôi đã tính toán tìm ra đƣợc bộ thông số của lƣu vực đối với các mô hình MIKE 11, HEC – RESSIM, MIKE NAM, kết quả cho thấy bộ thông số tìm đƣợc phù hợp với lƣu vực và có thể áp dụng cho việc diễn toán lũ. Bên cạnh đó luận văn cũng đã xem xét đến khả năng cắt lũ của các hồ chứa trên hệ thống sông Sê San, Qua kết quả tính toán thuỷ lực cho thấy, hồ chứa có vai trò làm giảm nguy cơ ngập lụt, thiệt hại cho ngƣời dân phía hạ du sông Sê San. Sự giảm mực nƣớc phía hạ du không theo một quy luật nhất định mà phụ thuộc vào đƣờng quá trình lũ đến có ảnh hƣởng hiệu quả cắt lũ cộng với ảnh hƣởng của lƣợng gia nhập khu giữa phía hạ du. Những kết quả tính toán của luận văn là những số liệu hữu ích để áp dụng vào bài toán vận hành hồ chứa cũng nhƣ cung cấp số liệu đầu vào cho việc thiết kế xây dựng các công trình thủy lợi, thủy điện trên hệ thống sông Sê San. iv ABSTRACT Se San River is a tributary of the Mekong originates from the northern highlands of Vietnam length confluence with the river to Sre Pork river is 490 km , it passes in Vietnam territory is 260 km , it passes along the Vietnamese border Vietnam - Cambodia is 20 km , flow stage in Cambodian territory is 201 km . Se San River has great potential in our country , are being exploited and used thoroughly , many of the irrigation , hydropower has been active in various phases . The review , evaluation mode flow - hydraulic characteristics of the river in mining on a very important issue , basis for design calculations hydroelectric power plants , reservoirs ... is financing Meteorological data - hydrology of the basin and adjacent study . Through hydraulic modeling will see the change on river systems flow from upstream to downstream Cambodian territory . Research , flood flows calculated for the Se San River Basin in service , design , construction , operation - exploitation of irrigation , hydropower in the basin is a very important issue . In the thesis I have found the calculation of the parameters for the basin model MIKE 11, HEC - RESSIM, MIKE NAM, the results show that the parameters are consistent with the basin and can be applied to calculate the flood. Besides, the thesis also looked at the possibility of reservoir flood control system on the Se San River, Through hydraulic calculation results show that the reservoir acts to reduce the risk of flooding, damage to people downstream Se San river. The decrease in the water level downstream not follow a certain rule that depends on the process to be flood affected communities with effective flood affected areas of the join between the volume downstream. The calculation results of the thesis is the useful data to apply to the problem of reservoir operation as well as provide input data for the design and construction of irrigation, hydropower on river systems Se San. v MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................................. i LỜI CÁM ƠN ...................................................................................................................ii TÓM TẮT ....................................................................................................................... iii ABSTRACT .....................................................................................................................iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .............................................................................. viii DANH MỤC CÁC BẢNG .............................................................................................. ix DANH MỤC HÌNH .........................................................................................................xi PHẦN MỞ ĐẦU............................................................................................................... 1 1. Sự cần thiết ...........................................................................................................1 2. Tổng quan nghiên cứu ..........................................................................................2 3. Mục tiêu của đề tài................................................................................................ 3 4. Nội dung nghiên cứu ............................................................................................3 4.1. thông tin, Thu thập tài liệu, số liệu:......................................................................3 4.2. Sàng lọc và đánh giá thông tin, tài liệu, số liệu thu thập đƣợc ............................3 4.3. Tổng hợp, phân tích và xử lý thông tin, tài liệu, số liệu thu thập đƣợc. ..............4 4.4. Ứng dụng mô hình HEC RESSIM tính toán số liệu biên trên làm đầu vào cho mô hình MIKE 11. ............................................................................................................4 4.5. Ứng dụng mô hình MIKE 11 diễn toán thủy lực dòng chảy lũ tìm ra bộ thông số thích hợp về địa hình địa mạo của lƣu vực sông Sê San. ............................................4 4.6. Phân tính đánh giá kết quả diễn toán lũ và đƣa ra phƣơng án phòng lũ cho hạ lƣu công trình. ...................................................................................................................4 5. Phƣơng pháp nghiên cứu ......................................................................................4 5.1. Phƣơng pháp luận .................................................................................................4 5.2. Phƣơng pháp thực hiện đề tài ...............................................................................5 6. Ý nghĩa khoa học, kinh tế - xã hội của đề tài .......................................................6 7. Bố cục của luận văn .............................................................................................. 6 CHƢƠNG 1: ĐIỂM TỰ NHIÊN LƢU VỰC SÔNG SESAN ....................................... 7 1.1. ƣu v c sông Sesan....................................................................7 1.2. ............................. 10 1.2.1. ............................................................................................................10 1.2.2. Địa chất, thổ nhƣỡng: ........................................................................................11 vi 1.2.3. Thảm phủ thực vật: ........................................................................................... 11 – 1.3. ...................................................................................................11 1.3.1. Tình hình kinh tế-xã hội tỉnh Kon Tum ............................................................ 11 1.3.2. Tình hình kinh tế-xã hội tỉnh Gia Lai ............................................................... 17 1.4. Đặc điểm khí tƣợng: ........................................................................................... 21 1.4.1. Nhiệt độ không khí ............................................................................................ 22 1.4.2. Độ ẩm không khí ............................................................................................... 23 1.4.3. Mƣa....................................................................................................................24 1.4.4. Gió .......................................................................................................................26 1.4.5. 1.5. Bốc hơi ..............................................................................................................27 Chế độ thủy văn lƣu vực sông Sê San ................................................................ 28 CHƢƠNG 2: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH THUỶ VĂN TÍNH TOÁN ĐIỀU KIỆN BIÊN CHO VIỆC MÔ HÌNH HOÁ LƢU VỰC SÔNG SÊ SAN ........................................... 30 2.1. Thiết lập mô hình thủy văn MIKE – NAM ........................................................30 2.1.1. Giới thiệu mô hình ............................................................................................ 30 2.1.2. Xác định và tính toán diện tích các tiểu lƣu vực khu vực nghiên cứu .............34 2.1.3. Tính toán mƣa dòng chảy bằng mô hình Mike – Nam.....................................37 2.1.4. Tính toán dòng chảy các tiểu lƣu vực ............................................................... 43 2.2. Thiết lập mô hình HEC RESSIM .......................................................................44 2.2.1. Giới thiệu mô hình ............................................................................................ 44 2.2.2. Thiết lập mạng lƣới sông và hồ chứa................................................................ 48 2.2.3. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình.....................................................................50 2.2.4. Mô phỏng cắt lũ thử nghiệm .............................................................................53 2.2.4.1. Nhập các thông số kỹ thuật của hồ chứa thuỷ điện.......................................53 2.2.4.2. Mô phỏng cắt lũ thử nghiệm năm 2001 và năm 2002 ..................................60 2.2.5. Mô phỏng cắt lũ với các tần suất thiết kế .........................................................61 CHƢƠNG 3: TÍNH TOÁN LŨ TRÊN HỆ THỐNG SÔNG SESAN .......................... 70 3.1. Gi 3.2. Trình tự áp dụng các mô hình giải quyết bài toán tính toán lũ cho lƣu vực ......71 3.3. Thiết lập mô hình lƣu vực dùng mô hình toán ...................................................72 3.4. Xử lý các điều kiện biên cho mô hình ................................................................ 72 3.4.1. c MIKE 11 ..........................................................70 Các điều kiện biên thƣợng lƣu ..........................................................................72 vii 3.4.2. Các điều kiện biên hạ lƣu ..................................................................................73 3.4.3. Nút kiểm tra .......................................................................................................73 3.5. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình ......................................................................73 3.5.1. Hiệu chỉnh mô hình thủy lực ............................................................................73 3.5.2. Kiểm định mô hình thủy lực .............................................................................76 3.6. Diễn toán lũ và đánh giá các phƣơng án điều tiết hệ thống hồ chứa đến dòng chảy hạ lƣu ......................................................................................................................77 3.7. Nguyên tắc và yêu cầu vận hành đối với hệ thống hồ chứa trên hệ thống sông Sê San. ............................................................................................................................. 86 3.7.1. Nguyên tắc điều tiết vận hành các hồ điều tiết lũ: ............................................86 3.7.2. Nguyên tắc chung cho phối hợp vận hành giảm lũ cho hạ lƣu của các hồ YaLy : ........................................................................................................................................86 3.7.3. Vận hành đảm bảo an toàn công trình :................................................................ 87 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................................ 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................. 90 viii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TV Thủy Văn TP Thành phố LV Lƣu vực KG Khu giữa HL Hạ lƣu ix DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Các đặc trƣng hình thái lƣu vực sông đến các trạm thủy văn và tuyến công trình thủy điện ...................................................................................................................8 Bảng 1.2 Đặc trƣng diện tích chiều dài sông ...................................................................9 Bảng 1.3 Danh sách các trạm khí tƣợng ........................................................................21 Bảng 1.4 Đặc trƣng nhiệt độ không khí ........................................................................23 Bảng 1.6 Lƣợng mƣa trung bình thời khoảng 1977- 2005 ............................................24 Bảng 1.7 Số ngày mƣa trung bình tháng, năm các trạm đại biểu ..................................25 Bảng 1.8 Đặc trƣng mƣa tại các trạm khí tƣợng ............................................................ 25 Bảng 1.9 Tần suất xuất hiện gió theo hƣớng tại các trạm khí tƣợng ............................. 26 Bảng 1.10 Tốc độ gió ứng với các tần suất theo tám hƣớng tại các trạm khí tƣợng .....27 Bảng 1.11 Lƣợng bốc hơi bình quân tháng các trạm trên lƣu vực sông Sê San ...........27 Bảng 2.1 Thông số cơ bản của các lƣu vực gia nhập khu giữa......................................35 Bảng 2.2 Danh sách các trạm mƣa và trọng số ảnh hƣởng đến các tiểu lƣu vực .........36 Bảng 2.3 Thống kê kết quả đánh giá sai số trậun lũ từ ngày 1/8/1994 đến ngày 30/11/1994 của trạm Trung Nghĩa .................................................................................38 Bảng 2.4 Thống kê kết quả đánh giá sai số trận lũ từ ngày 1/9/1996 đến ngày 30/11/1996 của trạm Trung Nghĩa .................................................................................39 Bảng 2.5 Thống kê kết quả đánh giá sai số trận lũ từ ngày 1/8/1994 đến ngày 30/11/1994 của trạm Kontum .........................................................................................40 Bảng 2.6 Thống kê kết quả đánh giá sai số trận lũ từ ngày 1/8/1996 – 30/11/1996 của trạm Kontum ...................................................................................................................41 Bảng 2.7 Thông số đã đƣợc hiệu chỉnh ..........................................................................41 Bảng 2.8 Thống kê kết quả đánh giá sai số quá trình hiệu chỉnh và kiểm định của mô hình Mike – Nam đối với hai lƣu vực Trung Nghĩa và Kon Tum .................................42 Bảng 2.9 Thông số đã đƣợc hiệu chỉnh ..........................................................................42 Bảng 2.10 Bảng thống kê sai số số giữa giá trị lớn nhất thực đo và tính toán ..............52 Bảng 2.11 Các thông số mô tả các đoạn sông ................................................................ 52 Bảng 2.12 Đƣờng quan hệ đặc tính lòng hồ Yaly ..........................................................54 Bảng 2.13 Đƣờng quan hệ đặc tính lòng hồ Sê San 3 ....................................................56 Bảng 2.14 Đƣờng quan hệ đặc tính lòng hồ Sê San 3A .................................................57 Bảng 2.15 Đƣờng quan hệ đặc tính lòng hồ Sê San 4 ....................................................59 x Bảng 2.16 Kết quả tính toán mƣa 5 ngày thiết kế của các trạm. ..................................61 Bảng 2.17 Bảng giá trị mƣa 5 ngày mô phỏng theo các tần suất của các trạm .............62 Bảng 3.1 : Các lƣu vực gia nhập khu giữa .....................................................................73 Bảng 3.2 Thống kê kết quả đánh giá sai số trận lũ từ ngày 1/5/2001 đến ngày 31/10/2001 của trạm Veausai .........................................................................................75 Bảng 3.3 Thông số độ nhám tại các vị trí tƣơng ứng .....................................................76 Bảng 3.4. Thống kê kết quả đánh giá sai số trận lũ từ ngày 1/5/2002 đến ngày 31/10/2002 của trạm Veausai .........................................................................................77 Bảng 3.5 Hiệu quả giảm lũ tại trạm Vesai khi hồ chứa vận hành cắt lũ........................85 xi DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Khoanh vùng lƣu vực nghiên cứu .....................................................................7 Hình 1.2 Sơ dồ hệ thống hồ chứa trên sông Sê San .......................................................29 Hình 2.1 Cấu trúc mô hình NAM ...................................................................................30 Hình 2.2 Bản đồ phân chia các tiểu lƣu vực sông Sê San..............................................35 Hình 2.3 Xác định trọng số các trạm mƣa trên các tiểu lƣu vực bằng phƣơng pháp đa giác Thiesson...................................................................................................................35 Hình 2.4 Đƣờng quá trình lƣu lƣợng tính toán và thực đo (thời khoảng ngày) trạm TV Trung Nghĩa năm 1994 ...................................................................................................37 Hình 2.5 Đƣờng quá trình lƣu lƣợng tính toán và thực đo trạm TV Trung Nghĩa năm 1996 .................................................................................................................................39 Hình 2.6 Đƣờng quá trình lƣu lƣợng tính toán và thực đo trạm TV Kom Tum năm 1994 .................................................................................................................................40 Hình 2.7 Đƣờng quá trình lƣu lƣợng tính toán và thực đo trạm TV Kom Tum năm 1996 .................................................................................................................................41 Hình 2.8 Đƣờng quá trình lũ đến tại trạm Kon Tum (mùa lũ năm 2001 – 2002) .........43 Hình 2.9 Đƣờng quá trình lũ đến tại trạm Trung Nghĩa (mùa lũ năm 2001 – 2002) ...43 Hình 2.10 Sơ đồ áp dụng mô hình Hec-Ressim giải quyết bài toán .............................. 48 Hình 2.11 Thiết kế mạng sông diễn toán trong modul lƣu vực .....................................49 Hình 2.12 Sơ đồ mạng sông diễn toán hoàn chỉnh trong modul hồ chứa ......................50 Hình 2.13 Quá trình lƣu lƣợng tính toán và thực đo tại trạm Andaung Meas trận lũ hiệu chỉnh mô hình năm 2001 ........................................................................................51 Hình 2.14 Quá trình lƣu lƣợng tính toán và thực đo tại trạm Andaung Meas trận lũ kiểm định mô hình năm 2002 .........................................................................................52 Hình 2.15 Sơ đồ hệ thống các hồ chứa trong mô hình HEC RESSIM .........................53 Hình 2.16 Các thông số kỹ thuật hồ chứa Yaly ............................................................. 54 Hình 2.17 Đƣờng quan hệ đặc tính lòng hồ Yaly trong HEC RESSIM ........................55 Hình 2.18 Các thông số kỹ thuật hồ chứa Sê San 3 .......................................................55 Hình 2.19 Đƣờng quan hệ đặc tính lòng hồ Sê San 3 trong HEC RESSIM ..................56 Hình 2.20 Các thông số kỹ thuật hồ chứa Sê San 3A ....................................................57 Hình 2.21 Đƣờng quan hệ đặc tính lòng hồ Sê San 3A trong HEC RESSIM ...............58 Hình 2.22 Các thông số kỹ thuật hồ chứa Sê San 4 .......................................................58 xii Hình 2.23 Đƣờng quan hệ đặc tính lòng hồ Sê San 4 trong HEC RESSIM ..................59 Hình 2.24 Quá trình lƣu lƣợng trạm Andaung Meas trƣớc và sau khi cắt lũ năm 2001 .........................................................................................................................................60 Hình 2.25 Quá trình lƣu lƣợng trạm Andaung Meas trƣớc và sau khi cắt lũ năm 2002 .........................................................................................................................................60 Hình 2.26 Đƣờng quá trình lƣu lƣợng lũ trạm Kon Tum – Tần suất 0.5 % ..................63 Hình 2.27 Đƣờng quá trình lƣu lƣợng lũ trạm Kon Tum – Tần suất 1 % .....................63 Hình 2.28 Đƣờng quá trình lƣu lƣợng lũ trạm Kon Tum – Tần suất 3 % ....................64 Hình 2.29 Đƣờng quá trình lƣu lƣợng lũ trạm Kon Tum – Tần suất 5 % .....................64 Hình 2.30 Đƣờng quá trình lƣu lƣợng lũ trạm Kon Tum – Tần suất 10 % ...................64 Hình 2.31 Đƣờng quá trình lƣu lƣợng lũ trạm Trung Nghĩa – Tần suất 0.5 % .............65 Hình 2.32 Đƣờng quá trình lƣu lƣợng lũ trạm Trung Nghĩa – Tần suất 1 % ................65 Hình 2.33 Đƣờng quá trình lƣu lƣợng lũ trạm Trung Nghĩa – Tần suất 3 % ................65 Hình 2.34 Đƣờng quá trình lƣu lƣợng lũ trạm Trung Nghĩa – Tần suất 5 % ................66 Hình 2.35 Đƣờng quá trình lƣu lƣợng lũ trạm Trung Nghĩa – Tần suất 10 % ..............66 Hình 2.36 Quá trình lƣu lƣợng trạm Andaung Meas trƣớc và sau khi cắt lũ thiết kế tần suất 0.5% .........................................................................................................................67 Hình 2.37 Quá trình lƣu lƣợng trạm Andaung Meas trƣớc và sau khi cắt lũ thiết kế tần suất 1% ............................................................................................................................ 67 Hình 2.38 Quá trình lƣu lƣợng trạm Andaung Meas trƣớc và sau khi cắt lũ thiết kế tần suất 3% ............................................................................................................................ 68 Hình 2.39 Quá trình lƣu lƣợng trạm Andaung Meas trƣớc và sau khi cắt lũ thiết kế tần suất 5% ............................................................................................................................ 68 Hình 2.40 Quá trình lƣu lƣợng trạm Andaung Meas trƣớc và sau khi cắt lũ thiết kế tần suất 10 % .........................................................................................................................69 Hình 3.1 Sơ đồ các bƣớc áp dụng mô h ệ thống sông Sê San ...................................................................................................................................72 Hình 3.2 Sơ đồ mạng lƣới hạ du sông Sê San trong MIKE 11 .....................................72 Hình 3.3 Lƣu lƣợng thực đo và tính toán (thời khoảng ngày) tại Veusai trận lũ từ ngày 1/5/2001 đến ngày 31/10/2001 ......................................................................................74 Hình 3.4 Lƣu lƣợng thực đo và tính toán (thời khoảng ngày) tại Veusai trận lũ từ ngày 1/5/2002 đến ngày 31/10/2002 .......................................................................................76 xiii Hình 3.5 Đƣờng quá trình mực nƣớc tại trạm Veunsai khi có và không có sự hoạt động của hồ chứa, trận lũ năm 2001 ........................................................................................78 Hình 3.7 Đƣờng quá trình mực nƣớc tại trạm Veunsai khi có và không có sự hoạt động của hồ chứa, trận lũ năm 2002 ........................................................................................79 Hình 3.8 Đƣờng quá trình lƣu lƣợng tại trạm Veunsai khi có và không có sự hoạt động của hồ chứa, trận lũ năm 2002 ........................................................................................79 Hình 3.9 Đƣờng quá trình mực nƣớc tại trạm Veunsai trƣớc và sau khi cắt lũ với tần suất 0,5% .........................................................................................................................80 Hình 3.10 Đƣờng quá trình lƣu lƣợng tại trạm Veunsai sau khi cắt lũ với tần suất 0,5% .........................................................................................................................................80 Hình 3.11 Đƣờng quá trình mực nƣớc tại trạm Veunsai trƣớc và sau khi cắt lũ với tần suất 1% ............................................................................................................................ 81 Hình 3.12 Đƣờng quá trình lƣu lƣợng tại trạm Veunsai trƣớc và sau khi cắt lũ với tần suất 1% ............................................................................................................................ 81 Hình 3.13 Đƣờng quá trình mực nƣớc tại trạm Veunsai trƣớc và sau khi cắt lũ với tần suất 3% ............................................................................................................................ 82 Hình 3.14 Đƣờng quá trình lƣu lƣợng tại trạm Veunsai trƣớc và sau khi cắt lũ với tần suất 3% ............................................................................................................................ 82 Hình 3.15 Đƣờng quá trình mực nƣớc tại trạm Veunsai trƣớc và sau khi cắt lũ với tần suất 5% ............................................................................................................................ 83 Hình 3.16 Đƣờng quá trình lƣu lƣợng tại trạm Veunsai trƣớc và sau khi cắt lũ với tần suất 5% ............................................................................................................................ 83 Hình 3.17 Đƣờng quá trình mực nƣớc tại trạm Veunsai trƣớc và sau khi cắt lũ với tần suất 10% ..........................................................................................................................84 Hình 3.18 Đƣờng quá trình lƣu lƣợng tại trạm Veunsai trƣớc và sau khi cắt lũ với tần suất 10% ..........................................................................................................................84 1 PHẦN MỞ ĐẦU 1. Sự cần thiết Lũ lụt là thiên tai thƣờng xuyên xảy ra ở nƣớc ta, chúng ta không thể hạn chế toàn bộ những ảnh hƣởng của lũ gây ra. Tuy nhiên chúng ta vẫn có thể làm giảm nhẹ những thiệt hại, ảnh hƣởng của lũ gây ra bằng cách xây dựng các công trình đầu mối, quy hoạch các vùng chậm lũ, phân lũ. Để làm đƣợc điều đó chúng ta cần phải đặt ra bài toán với các giả thiết khác nhau từ đó giải quyết bài toán quy hoạch phòng lũ. Việc xem xét, đánh giá chế độ dòng chảy – đặc tính thủy lực của con sông trong việc khai thác trên là một vấn đề hết sức quan trọng, cơ sở để tính toán thiết kế các nhà máy thủy điện, hồ chứa… là tài liệu Khí tƣợng – thủy văn trong và lân cận lƣu vực nghiên cứu. Thông qua việc tính toán thủy lực sẽ thấy đƣợc sự biến đổi dòng chảy trên hệ thống sông từ thƣợng nguồn cho tới hạ lƣu lãnh thổ CamPuChia. Nghiên cứu, tính toán dòng chảy lũ cho lƣu vực sông Sê San nhằm phục vụ, thiết kế, thi công, vận hành – khai thác các công trình thủy lợi, thủy điện trong lƣu vực là một vấn đề hết sức quan trọng. Sê San là phụ lƣu của sông Mê Kông bắt nguồn từ phía Bắc cao nguyên Việt Nam có chiều dài sông đến chỗ hợp lƣu với sông Sêrêpok là 490 km, đoạn chảy trong lãnh thổ Việt Nam là 260 km, đoạn chảy dọc biên giới Việt Nam – Campuchia là 20 km, đoạn chảy trong lãnh thổ Campuchia là 201 km. Diện tích lƣu vực sông Sê San là 17.000 km2, tính đến biên giới Việt Nam - Cam Pu Chia là 11.540 km2. Sông Sê San có tiềm năng lớn ở nƣớc ta, đang đƣợc khai thác và sử dụng triệt để, rất nhiều các công trình thủy lợi, thủy điện đã và đang trong giai đoạ khác nhau. Với điều kiện thực tế của hệ thống hồ chứa trên sông Sê San là hệ thống hồ chứa không có dung tích phòng lũ, địa hình các lƣu vực tƣơng đối dốc ,tập trung nƣớc nhanh, địa chất chủ yếu là đất đỏ bazan thấm hút cao, bốc hơi thấp do rừng núi còn nhiều. chính vì vậy việc xem xét phòng lũ cho hệ thống sông này là việc làm cần thiết để đảm bảo an toàn cho các công trình thủy điện cũng nhƣ hoạt động sản xuất công – nông nghiệp và sự an toàn của ngƣời dân trong lƣu vực sông. NGHIÊN CỨU ỨNG DỤ ỦY VĂN DIỄN TOÁN DÒNG CHẢY TRÊN HỆ THỐNG SÔNG SÊ SAN,” 2 trình thủy lợi, thủy điện trong lƣu vực. Giới hạn tính toán từ nhà máy thủy điện Yali đến nơi hợp lƣu với sông Sêrepok bên phía Campuchia. Luận văn sử dụng mô hình thủy văn Hec – ResSim và mô hình thủy lực MIKE 11 để tính toán giải quyết bài toán trên. 2. Tổng quan nghiên cứu Tình hình nghiên cứu ngoài nƣớc Ngày nay trên thế giới mô hình toán trong nghiên cứu thủy văn, cân bằng nƣớc lƣu vực sông đƣợc sử dụng khá rộng rãi và đạt hiệu quả cao. Tuy nhiên không có mô hình nào giải quyết hết mọi vấn đề thủy văn cũng nhƣ không có mô hình nào thích hợp cho mọi lƣu vực bởi điều kiện tự nhiên khác biệt. Việc lựa chọn mô hình cho mỗi điều kiện nhất định cũng là một vấn đề khó khăn đối với các chuyên gia thủy văn. Nhìn chung nghiên cứu ứng dụng mô hình toán trong việc diễn toán lũ trên sông là một trong những vấn đề quan trọng đã và đang phát triển mạnh trên thế giới, đặc biệt ở Mỹ, Châu Úc Liên quan trực tiếp đến lĩnh vực diễn toán lũ và đề xuất phƣơng pháp phòng lũ đã có một số nghiên cứu trong thời gian gần đây điển hình nhƣ: Phát triển mô hình thủy văn – kinh tế để giải các bài toán về sự phân bố tối ƣu các kiểu sử dụng nƣớc cũng nhƣ định ra các mực phí thích hợp đối với khai thác sử dụng nƣớc và gây ô nhiễm nƣớc (Expert Meeting on Economics in Water Management Models, Copenhagen, Denmark, 15-16 November 2004; HarmonIT Workshop on Model LinKing using OpenMI, Munich, Germany, 27 September 2005 v.v…) Ứng dụng mô hình Mike xây dựng chiến lƣợc quản lý tài nguyên nƣớc lƣu vực sông (Application of Mike basin for water management strategegies in a watershed, JHA Manoj K; ASHIM DAS GUPTA). Tình hình nghiên cứu trong nƣớc Ở Việt Nam vấn đề ứng dụng mô hình toán trong quản lý tổng hợp lƣu vực sông nói chung và diễn toán mô phòng dòng chảy lũ nói riêng đã đƣợc nhiều tổ chức, nhiều cá nhân quan tâm nghiên cứu. 3 Liên quan trực tiếp đến lĩnh vực mô hình hóa và mô phỏng dòng chảy lũ đã có một số nghiên cứu gần đây, điển hình nhƣ: Dự án “Quy hoạch phát triển và bảo vệ tài nguyên nƣớc lƣu vực sông Sê San”. Viện quy hoạch thuỷ lợi, năm 1994. Dự án “Quy hoạch sử dụng tổng hợp và bảo vệ nguồn nƣớc lƣu vực sông Sê San”. Viện quy hoạch thuỷ lợi, năm 2007. Nghiên cứu vai trò của các công trình thuỷ điện hạ du Sê San bên phía Campuchai trong nỗ lực giảm thiểu tác động môi trƣờng của các công trình thuỷ điện phía Việt Nam. UB sông Mêkông 2009. Báo cáo quy hoạch bậc thang thuỷ điện sông Sê San. Công ty tƣ vấn xây dựng Điện 1 (PECC1) 2000. 3. Mục tiêu của đề tài Xem xét sự biến đổi dòng chảy trên hệ thống sông Sê San. Tính toán dòng chảy lũ cho lƣu vực sông Sê San nhằm phục vụ thiết kế, thi công, vận hành – khai thác các công trình thủy lợi, thủy điện trong lƣu vực. Làm cơ sở cho việc vận hành hệ thống các công trình thủy điện trên hệ thống sông Sê San. 4. Nội dung nghiên cứu 4.1. thông tin, Thu thập tài liệu, số liệu: Thu thập các tài liệu, số liệu về điều kiện tự nhiên có lien quan đến sự hình thành, tái tạo và chất lƣợng nguồn nƣớc trên lƣu vực sông Sê San; Thu thập các thông tin, tài liệu, số liệu về điều kiện kinh tế - xã hội trên lƣu vực có liên quan đến việc khai thác, sử dụng tài nguyên nƣớc hoặc gây tác động đến tài nguyên nƣớc. Thu thập thông tin về tình hình dòng chảy lƣu vực sông Sê San; Thu thập các tài liệu, số liệu về hiện trạng dòng chảy, tài nguyên nƣớc phục vụ các mục tiêu phát triển kinh tế - xã hội trên lƣu vực sông Sê San. 4.2. Sàng lọc và đánh giá thông tin, tài liệu, số liệu thu thập được Đánh giá nhận xét về tình trạng thông tin thu thập đƣợc. Xác định lỗ hổng về mặt thông tin, dữ liệu. Lập kế hoạch thu thập thông tin và số liệu bổ sung. 4 4.3. Tổng hợp, phân tích và xử lý thông tin, tài liệu, số liệu thu thập được. Tổng hợp, phân tích và xử lý thông tin, tài liệu, số liệu thu thập và điều tra khả sát bổ sung. Xây dựng bản đồ lƣu vực sông bằng phần mềm ArcviewGIS. 4.4. Ứng dụng mô hình HEC RESSIM tính toán số liệu biên trên làm đầu vào cho mô hình MIKE 11. Ứng dụng mô hình Nam tính toán lƣu lƣợng lũ tự nhiên đến hồ YaLy làm biên đầu vào cho mô hình. Ứng dụng mô hình Nam tính toán lƣu lƣợng khu giữa. Ứng dụng mô hình Hec - ressim diễn toán dòng chảy nhằm xác định chuỗi dòng chảy làm số liệu đầu vào cho mô hình Mike phục vụ cho việc diễn toán thủy lực dòng chảy khu vực hạ du. 4.5. Ứng dụng mô hình MIKE 11 diễn toán thủy lực dòng chảy lũ tìm ra bộ thông số thích hợp về địa hình địa mạo của lưu vực sông Sê San. Ứng dụng mô hình MIKE 11 diễn toán thủy lực dòng chảy lũ tìm ra bộ thông số thích hợp về địa hình địa mạo của lƣu vực sông Sê San. Ứng dụng mô hình MIKE 11 diễn toán thủy lực dòng chảy lũ với bộ thông số đã tìm đƣợc với các trận lũ điển hình có tần suất 0.5%, 1%, 3%, 5%, 10%. 4.6. Phân tính đánh giá kết quả diễn toán lũ và đưa ra phương án phòng lũ cho hạ lưu công trình. Đánh giá kết quả diễn toán lũ. 5. Phƣơng pháp nghiên cứu 5.1. Phương pháp luận Phƣơng pháp nghiên cứu là những nguyên tắc và cách thức hoạt động nhằm đạt đến chân lý khách quan dựa trên sự chứng minh khoa học. Điều này có nghĩa rằng, các nghiên cứu khoa học cần phải có những nguyên tắc và phƣơng pháp cụ thể, mà dựa theo đó các vấn đề sẽ đƣợc giải quyết. Dựa vào đó luận văn sử dụng các công cụ và phƣơng pháp sau để giải quyết vấn đề: 5 Phƣơng pháp kế thừa, thống kê, phân tích tổng hợp: Nhằm hồi cứu và phân tích các kết quả đã nghiên cứu trong và ngoài nƣớc về các vấn đề có liên quan đến đề tài nghiên cứu; Phƣơng pháp phân tích số liệu: Sử dụng các phƣơng pháp thống kê để xử lý cũng nhƣ đánh giá số liệu; Tham khảo ý kiến cán bộ nghiên cứu và quản lý của các cơ quan khoa học, viện nghiên cứu, cục môi trƣờng với các Sở, ban ngành của Tỉnh thông qua các cuộc trao đổi, hội thảo; Phƣơng pháp phỏng vấn, lấy ý kiến chuyên gia; Phƣơng pháp so sánh, đánh giá; Phƣơng pháp GIS (ArcView GIS): Biên tập bản đồ, tích hợp dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính, xây dựng mô hình cao độ số (DEM) cung cấp dữ liệu đầu vào cho mô hình toán, trình diễn kết quả chạy mô hình và kết quả nghiên cứu; Phƣơng pháp mô hình toán: Ứng dụng mô hình toán thủy văn HEC RESSIM tính toán giá trị biên trên cho mô hình, ứng dụng mô hình toán thủy lực MIKE 11 để mô phỏng dòng chảy và kiểm soát lũ; Điều tra khảo sát thực địa: Nhằm đo đạc thông số thủy văn cung cấp số liệu đầu vào cho mô hình và công tác hiệu chỉnh mô hình toán. 5.2. Phương pháp thực hiện đề tài 6 6. Ý nghĩa khoa học, kinh tế - xã hội của đề tài Tính toán dòng chảy đến các tuyến hồ chứa cũng nhƣ lƣợng nhập khu giữa bằng mô hình mƣa – dòng chảy NAM. Đồng thời diễn toán đƣợc dòng chảy lũ qua các hồ chứa bằng mô hình Hec – ResSim với bộ thông số tƣơng đối chính xác. Luận văn đã xây dựng đƣợc sơ đồ tính toán thủy lực của hệ thống sông Sê San trên mô hình MIKE 11. Đã tìm đƣợc bộ thông số mô phỏng tƣơng đối chính xác điều kiện địa hình, địa mạo lòng sông trên hệ thống sông Sê San bằng mô hình thủy lực MIKE 11. Xây dựng và mô phỏng lũ với trận mƣa thiết kế để xác định khả năng mô phỏng của mô hình. Đƣa ra phƣơng án phòng lũ cho hạ lƣu của lƣu vực sông Sê San một cách sơ bộ. 7. Bố cục của luận văn Phần Mở đầu Chƣơng 1. Đặc diểm tự nhiên lƣu vực sông Sê San và mức độ nghiên cứu Chƣơng 2. Ứng dụng mô hình thủy văn tính toán điều kiện biên cho việc mô hình hóa lƣu vực sông Sê San Chƣơng 3:Ứng dụng mô hình thủy lực MIKE 11 diễn toán dòng chảy lũ hạ lƣu sông Sên San Chƣơng 4. Kết luận – kiến nghị 7 CHƢƠNG 1: ĐIỂM TỰ NHIÊN LƢU VỰC SÔNG SÊ SAN 1.1. Hình 1.1 Khoanh vùng lưu vực nghiên cứu Sông Sê San là một phụ lƣu lớn của sông Mê Kông, bắt nguồn từ vùng phía Bắc của cao nguyên Gia Lai - Kon Tum, chảy trên lãnh thổ hai nƣớc Việt Nam và Cam Pu Chia, đổ vào sông Mê Kông ở Stung Treng. Vị trí địa lý của lƣu vực sông Sê San tính đến tuyến công trình hạ Sê San 1/Sê San 5 nằm trong khoảng 1308’42’’- 1503’54’’ vĩ độ Bắc và 10700’06’’- 10804’06’’ kinh độ Đông. Sông Sê San đƣợc hợp thành bởi hai nhánh sông lớn Đăk Bla, bắt nguồn từ phía Nam núi Ngọc Linh và chảy theo hƣớng Đông Bắc - Tây Nam, và sông Krông Pôkô, bắt nguồn từ phía Tây Nam khối núi Ngọc Linh, sông chảy theo hƣớng Bắc Nam, sau đó hợp lƣu với sông Đak Bla tạo thành dòng chính sông Sê San, từ đây sông chảy đến biên giới hai quốc gia Việt Nam và Cam Pu Chia.