Tải bản đầy đủ

Mô phỏng ngập lụt vùng hạ du sông kôn hà thanh khi xét đến điều tiết hồ chứa định bình

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

LÊ THANH LIÊM

MÔ PHỎNG NGẬP LỤT
VÙNG HẠ DU SÔNG KÔN – HÀ THANH
KHI XÉT ĐẾN ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA ĐỊNH BÌNH

Chuyên ngành : Kỹ thuật xây dựng công trình thuỷ
Mã số: 60.58.02.02

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY

ĐÀ NẴNG - 2018


Công trình đƣợc hoàn thành tại
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA


Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. LÊ HÙNG
Phản biện 1: TS. VÕ NGỌC DƢƠNG
Phản biện 2: PGS.TS. NGUYỄN THỐNG

Luận văn sẽ đƣợc bảo vệ trƣớc Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp
thạc sỹ họp tại Trƣờng Đại học Bách khoa vào ngày 21 tháng 6 năm
2018.

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm Thông tin - Học liệu, Trƣờng Đại học Bách
Khoa,Đại học Đà Nẵng.
- Thƣ viện Khoa Xây dựng Thủy Lợi – Thủy Điện, Trƣờng
Đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng.


1
MỞ ĐẦU
1.Tính cấp thiết của đề tài:
Hệ thống Sông Kôn - Hà Thanh là sông lớn nhất tỉnh Bình Định có
tổng diện tích lƣu vực 3.647km2 nằm trên địa phần các huyện Vĩnh Thạnh,
Tây Sơn, An Nhơn, Vân Canh, Tuy Phƣớc và Thành Phố Quy Nhơn.
Lƣu vực sông Kôn - Hà Thanh bao gồm các hồ chứa đã xây dựng
Vĩnh Sơn A, Vĩnh Sơn B, Trà Xom 1, Định Bình, Núi Một, Thuận Ninh và
Văn Phong; Các hồ đang xây dựng Vĩnh Sơn 4, Vĩnh Sơn 5 ngoài ra còn có
hồ Vĩnh Sơn C chuyển nƣớc từ lƣu vực sông Ba sang lƣu vực sông Kôn.
Trong đó, hồ Định Bình có dung tích phòng lũ lớn nhất, đƣợc xây dựng
hoàn thành và đƣa vào khai thác sử dụng năm 2009.
Hàng năm, đến mùa lũ, nƣớc dồn từ thƣợng lƣu về gây ngập lụt
nghiêm trọng cho hạ lƣu sông Kôn - Hà Thanh. Lũ đã gây thiệt hại khá lớn
về ngƣời và tài sản trên lƣu vực. Theo thống kê một số năm gần đây cho
thấy tình hình lũ lụt trên lƣu vực ngày càng nghiêm trọng với mức độ thiệt
hại có xu thế ngày càng tăng.
Do tính chất nghiêm trọng của lũ đối với vùng hạ lƣu sông Kôn - Hà
Thanh nhất là khi điều tiết hồ chứa nƣớc Định Bình, nên việc cần thiết hiện
nay là phải xây dựng cơ sở khoa học và thực tiễn nhằm đƣa ra đƣợc
phƣơng án vận hành xả lũ hồ chứa hợp lý, vừa đảm bảo mục tiêu phát điện
đồng thời cắt lũ hiệu quả, giảm thiểu các thiệt hại do lũ lụt vùng hạ lƣu
sông Kôn - Hà Thanh. Từ đó đề xuất các phƣơng án phòng chống thông
qua các cảnh báo về khả năng và diện tích ngập lụt ứng với các trận lũ khác
nhau.


Do vậy, đề tài “Mô phỏng ngập lụt vùng hạ du sông Kôn - Hà Thanh
khi điều tiết hồ chứa Định Bình” sẽ là cơ sở quy hoạch phòng chống lũ cho
cả khu vực hạ lƣu sông Kôn - Hà Thanh, cũng nhƣ làm tài liệu tham khảo
cho các nhà hoạch định chính sách và ra quyết định ở địa phƣơng.


2
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:
Đề tài này nghiên cứu xây dựng mô hình mô phỏng các kịch bản vận
hành hồ chứa Định Bình, nhằm nâng cao hiệu quả giảm lũ và ít gây tác
động tiêu cực cho vùng hạ du, trong khi vẫn đảm bảo nhiệm vụ phát điện.
Đồng thời, giúp cho cấp lãnh đạo và các cơ quan ban, ngành liên quan cũng
nhƣ toàn dân chủ động ứng phó khi có mƣa lũ xảy ra, để hạn chế thiệt hại
đến mức thấp nhất.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tƣợng nghiên cứu: Mô phỏng quá trình lũ ở hạ du sông Kôn - Hà
Thanh khi xét đến điều tiết hồ chứa nƣớc Định Bình.
- Phạm vi nghiên cứu: Lƣu vực hệ thống sông Kôn - Hà Thanh.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu:
Đề tài sẽ sử dụng các phƣơng pháp nghiên cứu :
- Phƣơng pháp phân tích, tổng hợp;
- Phƣơng pháp phân tích nguyên nhân hình thành;
- Phƣơng pháp phân tích hệ thống;
- Phƣơng pháp kế thừa;
5. Ý nghĩa thực tiễn đề tài:
Trong những năm gần đây, nhà cửa ruộng vƣờn thƣờng xuyên bị cuốn
trôi khi đến mùa mƣa lũ, gây thiệt hại nghiêm trọng đến đời sống và tình
hình sản xuất của nhân dân. Các biện pháp dự báo hiện nay còn nhiều hạn
chế, do vậy việc nghiên cứu, mô phỏng ảnh hƣởng của việc điều tiết hồ
chứa Định Bình đến ngập lụt hạ du Kôn - Hà Thanh, sẽ giúp cho cấp lãnh
đạo và các cơ quan ban ngành liên quan cũng nhƣ toàn dân chủ động ứng
phó khi có mƣa lũ xảy ra, để hạn chế thiệt hại đến mức thấp nhất.
8. Bố cục và nội dung luận văn.
Luận văn gồm phần Mở đầu, 04 chƣơng và phần kết luận và kiến nghị.
- Mở đầu
- Chƣơng 1. Tổng quan về tình hình nghiên cứu lũ lụt và vận hành hồ
chứa.


3
- Chƣơng 2. Đặc điểm tự nhiên xã hội lƣu vực sông Kôn - Hà Thanh.
- Chƣơng 3. Thiết lập mô hình vận hành điều tiết hồ chứa HECRESSIM , mô hình MIKE NAM và mô hình thủy lực MIKE FLOOD cho
lƣu vực sông Kôn - Hà Thanh.
- Chƣơng 4. Mô phỏng các kịch bản vận hành hồ chứa HEC-RESSIM
và ngập lụt hạ lƣu sông Kôn - Hà Thanh bằng mô hình thủy lực MIKE
FLOOD.
- Kết luận và kiến nghị.
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU LŨ
LỤT VÀ VẬN HÀNH
1.1.Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc về điều tiết và vận hành
hồ chứa
1.1.1. Các nghiên cứu ở nước ngoài
Đối với các nƣớc thế giới, nghiên cứu ngập lụt tập trung vào những nội
dung chính nhƣ xây dựng hệ thống giám sát và cảnh báo ngập lụt trên cơ sở
mô hình thủy văn, thủy lực kết hợp hệ thống thông tin địa lý, ứng dụng
công nghệ viễn thám, xây dựng tổ chức quản lý lƣu vực sông và phòng
ngừa lũ lụt theo hƣớng “Quản lý lƣu vực sông và phòng ngừa lũ lụt” và
đang tiến tới quản lý tổng hợp.
Trên thế giới đã có rất nhiều nghiên cứu về điều tiết vận hành hồ chứa.
Mặt dù, đã đƣợc nghiên cứu từ khá lâu nhƣng vẫn chƣa xác định đƣợc
phƣơng pháp, công cụ chung cho xây dựng quy trình hệ thống liên hồ chứa
mà các nghiên cứu vẫn phụ thuộc rất nhiều vào đặc thù riêng của từng hệ
thống hồ chứa cụ thể. Nhìn chung 3 nhóm phƣơng pháp thƣờng đƣợc sử
dụng nhất.
1.1.1.1. Phương pháp mô phỏng
1.1.1.2. Phương pháp tối ưu hóa
1.1.1.3. Kết hợp phương pháp mô phỏng và tối ưu hóa.


4
1.1.2.Các nghiên cứu trong nước
Vận hành hệ thống hồ chứa là một trong những vấn đề đã đƣợc các nhà
khoa học Việt Nam quan tâm nghiên cứu vì tính quan trọng cũng nhƣ sự
cấp thiết của nó. Các nghiên cứu do các cơ quan của Bộ Nông Nghiệp và
PTNT, Bộ Tài Nguyên và Môi Trƣờng, Bộ Công Thƣơng, các Viện Khoa
học thủy lợi Việt Nam, Viện Cơ học, Viện Khí tƣợng Thủy văn cũng nhƣ
các trƣờng Đại học trong nƣớc tiến hành chủ yếu nhiệm vụ chống lũ, xây
dựng các quy trình vận hành hồ chứa trong mùa lũ.
1.1.3.Các nghiên cứu liên quan đến sông Kôn - Hà Thanh
1.1.4. Tình hình điều tiết hồ Định Bình trong thời gian gần đây.
1.2.Định hƣớng nghiên cứu trên hệ thống sông Kôn - Hà Thanh
Định hƣớng nghiên cứu trên hệ thống sông Kôn - Hà Thanh của luận
văn là tập trung nghiên cứu những vấn đề cụ thể về tình hình lũ và ngập lụt
vùng hạ du lƣu vực theo các phƣơng án điều tiết hồ Định Bình của các trận
lũ điển hình, qua phân tích, tổng hợp, xác định lựa chọn các nhân tố có tác
động chính ảnh hƣởng đến mức độ ngập lụt vùng hạ du lƣu vực theo các
phƣơng án vận hành. Từ đó, xác định mức độ ảnh hƣởng, tác động tích cực
của việc vận hành hồ chứa Định Bình trên lƣu vực sông sông Kôn - Hà
Thanh. Sau cùng là tiến hành mô phỏng ngập lụt theo các phƣơng án.
CHƢƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN XÃ HỘI LƢU VỰC SÔNG
KÔN - HÀ THANH.
2.1. Điều kiện địa lý tự nhiên
2.1.1. Vị trí địa lý
Lƣu vực sông Kôn - Hà Thanh nằm ở phía Nam tỉnh Bình Định là một
tỉnh thuộc vùng Duyên hải Miền Trung. Tọa độ địa lý ở 13o31' đến 14o36'
Vĩ độ Bắc; 108o24' đến 109o15’ Kinh độ Đông, Có giới cận:
- Phía Bắc: Giáp lƣu vực Sông Lại Giang và Sông La Tinh (tỉnh Bình
Định)
- Phía Nam: Giáp lƣu vực sông Cầu (tỉnh Phú Yên)
- Phía Tây: Giáp lƣu vực sông Ba (tỉnh Gia Lai)


5
- Phía Đông: Giáp Biển Đông (Thành phố Quy nhơn, tỉnh Bình Định)

Hình 1. 1. Bản đồ khu vực nghiên cứu
2.1.2. Đặc điểm địa hình
2.1.3. Mạng lưới sông ngòi
2.1.4. Khí hậu
2.1.5.Thủy văn
2.1.5.1.Mạng lưới trạm khí tượng thủy văn.
a. Trạm khí tượng thủy văn: Trên địa lƣu vực sông Kôn - Hà Thanh có 2
trạm khí tƣợng là trạm Quy Nhơn và An Nhơn; có 11 trạm đo mƣa và có 7
trạm thuỷ văn.


6
Bảng 2. 1. Lƣới trạm KTTV và thời gian quan trắc
Tên trạm

Tên sông

Thời gian quan
trắc

Yếu tố quan
trắc

1975 – 2017
1990-2017
1995-2017
1979- 2017

X, T, U, V, Z
X, T, U, V, Z
X
X

1976-2009
1977- 2017
1977- 2017
1977- 2017
1982 - 2017
2010-2017
1977- 2017

X
X
X
X
X
X
X
H, Q, X, 
H, X
H, X
H, X
H
Trạm triều
H, X

1. Trạm khí tƣợng
Quy Nhơn
An Nhơn
Vĩnh Sơn
Vĩnh Thạnh (Bình
Quang)
Bình Tƣờng
Phù Cát
Vân Canh
Tân An
Vĩnh Hảo (Vĩnh Kim)
Bình Nghi
Núi Một
2. Trạm thuỷ văn
Bình Tƣờng

Kôn

1976- 2009

Vĩnh Sơn
Bình Nghi
Vân Canh
Diêu Trì
Quy Nhơn
Thạnh Hòa (Tân An)

Kôn
Kôn
Hà Thanh
Hà Thanh
Cửa Biển
Tân An

1995-2017
2010-2017
1989-2017
1993-2017
1976- 2017
1995-2017

(Nguồn: Đài khí tượng thủy văn tỉnh Bình Định)
Ghi chú: X (mƣa); T (nhiệt độ); U (bức xạ); V (gió); Z (bốc hơi); H
(mực nƣớc); Q (lƣu lƣợng);  (bùn cát).
b. Tình hình quan trắc khí tượng thủy văn, chất lượng tài liệu quan trắc.
2.1.5.2. Các đặc trưng thủy văn dòng chảy.
a. Dòng chảy năm.
b. Dòng chảy lũ.


7
c. Dòng chảy mùa kiệt.
d. Dòng chảy bùn cát.
2.1.6. Thủy triều.
2.1.7. Địa chất thủy văn
2.1.8. Các tác động của biến đổi khí hậu đến điều kiện tự nhiên.
2.2. Điều kiện kinh tế xã hội
2.2.1. Tổ chức hành chính lưu vực sông Kôn Hà Thanh
2.2.2. Dân số và lao động.
2.2.2.1. Dân số
2.2.2.2. Lao động.
2.2.3. Văn hóa - giáo dục.
2.2.4. Khoa học- công nghệ
2.2.5. Cơ sở hạ tầng
2.2.6. Kinh tế.
2.3. Tình hình ngập lụt sông Kôn - Hà Thanh
2.3.1. Hiện trạng ngập lũ và thiệt hại do lũ.
2.3.2. Hiện trạng các công trình phòng chống lũ và tiêu úng.
2.3.3. Yêu cầu, tiêu chuẩn phòng chống lũ lụt.
2.3.3.1. Quan điểm về tiêu úng thoát lũ hạ du.
2.3.3.2. Mục tiêu.
2.3.3.3. Tiêu chuẩn và nhiệm vụ phòng chống lũ.
2.3.3.5. Các phương án quy hoạch phòng chống lũ và tiêu úng
CHƢƠNG 3: THIẾT LẬP MÔ HÌNH VẬN HÀNH ĐIỀU TIẾT HỒ
CHỨA HEC-RESSIM , MÔ HÌNH MIKE NAM VÀ MÔ HÌNH THỦY
LỰC MIKE FLOOD CHO LƢU VỰC SÔNG KÔN - HÀ THANH.
3.1. Giới thiệu chung bộ mô hình MIKE
3.2. Thiết lập mô hình thủy văn MIKE NAM
3.2.1. Mô hình và thông số mô hình
a. Cấu trúc mô hình NAM
b. Mô hình toán của mô hình NAM


8
c. Các thông số cơ bản của mô hình NAM
d. Tiêu chuẩn đánh giá mô hình
3.2.2. Yêu cầu số liệu đầu vào.
Số liệu mƣa: sử dụng số liệu mƣa giờ của các trạm Định Bình ( ĐB),
Vĩnh Sơn (VS) và Vĩnh Kim (VK), Bình Nghị ( BN), Thạnh Hòa ( TH),
Vân Canh ( VC), Quy Nhơn ( QN) và Phù Cát ( PC) của 2 năm 2013 và
2016. Trọng số của các trạm mƣa trên đƣợc tính theo phƣơng pháp đa giác
Thiessen.
Số liệu dòng
chảy: Lƣu lƣơng
đến hồ Định Bình
của 3 trận lũ từ
ngày 14 đến ngày
18/ 11/ 2013, từ
ngày

29/11/2016

đến

ngày

03/12/2016 và

từ

ngày 14 đến ngày
19/12/2016

đƣợc

thu thập để làm cơ
sở cho hiệu chỉnh,
kiểm định mô hình
MIKE

NAM



tính điều tiết hồ
chứa
RESSIM.

HEC-

Hình 3. 1. Bản đồ phân chia tiểu lƣu vực của lƣu vực
Sông Kôn - Hà Thanh
Bảng 3. 1. Diện tích và trọng số mƣa tiểu lƣu vực sông Kôn - Hà Thanh
tính theo phƣơng pháp đa giác Thiessen


9

TT


hiệu
tiểu
lƣu
vực

Diện
tích
(km2)

Tổng

3647

Trọng số mƣa cho các trạm mƣa
Vĩnh
Sơn

Vĩnh
Kim

Định
Bình

Bình
Nghi

Thạnh
Hòa

Vân
Canh

Quy
Nhơn

Phù
Cát

1

LV1

1040

0.800

0.16

0.040

0

0

0

0

0

2

LV2

553.5

0

0

0.639

0.361

0

0

0

0

3

LV3

330.4

0

0

0

0.696

0

0.304

0

0

5

LV4

120.29

0

0

0

1

0

0

0

0

7

LV5

175.34

0

0

0

0.424

0.543

0.033

0

0

8

LV6

490

0

0

0

0

0.132

0.779

0.089

0

9

LV7

129.07

0

0

0

1

0

0

0

0

10

LV8

293.88

0

0

0

0.221

0.65

0

0.033

0.096

11

LV9

56.88

0

0

0

0

0

0

1

0

12

LV10

57

0

0

0

0

0.148

0

0.852

0

13

LV11

144.54

0

0

0

0

0

0

0

1

14

LV12

168.53

0

0

0

0

0.406

0

0.028

0.566

15

LV13

87.57

0

0

0

0

0

0

1

0

3.2.3. Dò tìm bộ thông số
Tiến hành hiệu chỉnh mô hình mƣa - dòng chảy trong MIKE NAM tại
lƣu vực Định Bình tính đến tuyến đập hồ chứa cho trận lũ từ ngày 14 đến
ngày 16 tháng 11 năm 2013 và kiểm định lại cho trận lũ từ ngày 15 đến
ngày 18 tháng 12 năm 2016. Dò tìm đƣợc bộ thông số tối ƣu, sử dụng bộ
thông số để tính toán lƣu lƣợng đến cho toàn lƣu vực sông Kôn - Hà Thanh.
Bộ thông số tối ƣu sau khi đã hiệu chỉnh kiểm định thể hiện bảng 3.2.
Bảng 3. 2. Bộ thông số của lƣu vực sông Kôn - Hà Thanh
Thứ
tự

Thông
số

Thứ
tự

Thông
số

Umax

Giá
trị
13.8

1

Thứ
tự

Thông
số

CKIF

Giá
trị
1225

7

TIF

Giá
trị
0.5

4

2

Lmax

75

5

CK12

15

8

TG

0.257

3

CQOF

0.229

6

TOF

0.304

9

CKBF

17.73

Kết quả mô phỏng trận lũ 2013 (từ ngày 14/11/2013 đến 16/11/2013)


10

Hình 3. 2. Kết quả mô phỏng trận lũ 2013
Kết quả KĐ trận lũ năm 2016 (từ ngày 15/12/2016 đến 18/12/2016)

Hình 3. 3. Kết quả kiểm định trận lũ năm 2016


11
Bảng 3.3. Kết quả hệ số Nash mô hình MIKE NAM
Lƣu vực

Trọng số
trạm đo mƣa

Định Bình
F=1040
km2

VS(0,8);
VK(0,16);
ĐB(0,04)

Chỉ số Nash
Hiệu chỉnh
Kiểm định
trận lũ từ 14/11/2013
trận lũ từ 15/12/2016
đến 16/11/2013
đến 18/12/2016
0,804

0,675

3.2.4. Đánh giá kết quả dò tìm thông số mô hình
- Bộ thông số tìm đƣợc qua hiệu chỉnh cho trận lũ ngày 14-16/11/2013,
kiểm định lại cho trận lũ ngày 15-18/12/2016 cho kết quả chỉ số NASH ở
mức khá, hình dạng đƣờng quá trình lƣu lƣợng là tƣơng đối phù hợp.
- Việc hiệu chỉnh thông số mô hình trận lũ cho thấy các thông số ban
đầu và hệ số dòng chảy lũ có độ nhạy hơn, tác giả đã hiệu chỉnh tập trung ở
hai thông số này để cho ra kết quả khá tốt.
- Với bộ thông số Mô hình NAM đã tìm đƣợc, từ đó ta có thể tính toán
lƣu lƣợng dòng chảy đến lƣu vực sông Kôn - Hà Thanh từ lƣợng mƣa.
- Việc tìm đƣợc bộ thông số lũ cho Định Bình là cơ sở để tính toán dòng
chảy lũ cho lƣu vực sông Kôn - Hà Thanh và xây dựng các kịch bản điều
tiết hợp lý cho hồ chứa thủy điện Định Bình vào mùa lũ.
3.2.5. Kết quả dòng chảy lũ ứng vối các tiểu lưu vực sông Kôn - Hà
Thanh
Sau khi có bộ thông số của mô hình MIKE NAM, tiến hành tính toán
lƣu lƣợng từng tiểu lƣu vực phía hạ lƣu sông Kôn - Hà Thanh ứng với 1
trận lũ năm 2013 và 2 trận lũ năm 2016.
3.3. Mô hình thủy lực MIKE FLOOD.
3.3.1. Mô hình thủy lực một chiều MIKE 11
3.3.1.1. Hệ phương trình Saint-Venant
3.3.1.2. Thuật toán chung
3.3.1.3. Tính toán đối với công trình
3.3.1.4.Mạng lưới sông và biên tính toán trong mô hình MIKE11


12
Để mô phỏng quá trình mô hình thủy lực 1 chiều, tác giả đã kế thừa tài
liệu địa hình của đề tài [3] và dự án tiêu thoát lũ sông Hà Thanh. Sơ đồ
mạng lƣới sông đƣợc thể hiện trong hình 3.4.

Hình 3. 41. Sơ đồ thủy lực mạng lƣới song Kôn - Hà Thanh mô hình
MIKE 11
3.3.1.5.Điều kiện biên và điều kiện ban đầu
- Điều kiện ban đầu: là giá trị lƣu lƣợng và mực nƣớc tại tất cả các mặt
cắt ở thời điểm bắt đầu tính toán t = 0.
- Điều kiện biên: giá trị lƣu lƣợng hay mực nƣớc tại các vị trí biên. Giá
trị biên có thể là giá trị hằng số hoặc là chuỗi dữ liệu dao động theo thời
gian.
Biên thƣợng lƣu là lƣu lƣợng từ các Hồ chứa và lƣu lƣợng tính đƣợc từ
các tiểu lƣu vực. Biên hạ lƣu là mực nƣớc thủy triều ở Đầm Thị Nại ứng
với thời gian của các trận lũ năm 2013 và 2016.
3.3.2. Mô hình MIKE 21
3.3.2.1 Đảm bảo điều kiện ổn định của mô hình.
3.3.2.2. Miền tính toán và các thông số tính toán.
-Miền tính toán : Tác giả sử dụng toàn bộ lƣu vực cho miền tính toán.


13
- Thông số lƣới tính toán :
+ Diện tích phần tử lớn nhất (maximum element are) : 10.000 m2
+ Góc nhỏ nhất của phần tử đƣợc chia lƣới ( Smaillest allowable angle):
26 độ
+ Số điểm nút lớn nhất : maximum number of nodes: 1.000.000 điểm
- Các thông số mô phỏng cơ bản và quy luật thủy lực
+ Bƣớc thời gian tính toán (Time step interval) : 2 giây
+ Thời gian mô phỏng : Lũ đợt 1 thời gian bắt đầu ( Simulation start
date) 29/11/16 1:00:00 PM và thời gian kết thúc (Simulation end date)
12/3/16 3:00:00 PM. Lũ đợt 2 thời gian bắt đầu ( Simulation start date)
12/15/16 12:00:00 AM và thời gian kết thúc (Simulation end date) 12/19/16
12:00:00 AM.
+ Thời gian sử dụng máy tính : 8 giờ
+ Thông số ma sát : do chƣa đủ tài liệu để xác định cụ thể hệ số nhám
cho từng vùng trong lƣu vực, tác giả sử dụng hệ số nhám theo constant với
hệ số nhám 32 [m^(1/3)/s].
3.3.3. Mô hình MIKE FLOOD
Để kết hợp các ƣu điểm của cả mô hình một và hai chiều, đồng thời
khắc phục đƣợc các nhƣợc điểm của chúng, MIKE FLOOD cho phép kết
nối 2 mô hình MIKE 11 và MIKE 21 trong quá trình tính toán.
Trong MIKE FLOOD áp dụng kết nối bên liên kết giữa mô hình một và
hai chiều.
3.3.4. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình thủy lực MIKE Flood ứng với
trận lũ năm 2013 và 2016.
3.3.4.1.Tiêu chuẩn đánh giá mô hình
3.3.4.2. Kết quả hiệu chỉnh thông số mô hình thủy lực đối với lũ
2013.


14
a. Biểu đồ so sánh quá trình mực nước tính toán và thực đo trạm Bình Nghi
trận lũ tháng 11/2013.

Hình 3.5.Biểu đồ mực nƣớc tính toán và mực nƣớc thực đo tại trạm
Bình Nghi năm 2013
b. Biểu đồ so sánh quá trình mực nước tính toán và thực đo trạm Thạnh
Hòa trận lũ tháng 11/2013.

Hình 3.6. Biểu đồ mực nƣớc tính toán và mực nƣớc thực đo tại trạm
Thạnh Hòa năm 2013


15
c. Đánh giá sai số theo chỉ tiêu Nash mô phỏng trận lũ năm 2013.
Bảng 3. 4. Chỉ tiêu Nash và sai số đỉnh lũ trận lũ năm 2013 tại trạm Bình
Nghi và trạm Thạnh Hòa
Trạm

TT

Bình Nghi

Thạnh Hòa

1

Chỉ tiêu Nash ( NSE)

0,871

0,876

2

Hệ số tƣơng quan (R )

0,933

0,967

3

Sai số đỉnh lũ

0,004

0,012

2

d. Kết quả mô hình MIKE Flood hiệu chỉnh trận lũ năm 2013.
e. So sánh giữa kết quả tính toán và điều tra lũ năm 2013.
3.3.4.3. Kết quả hiệu chỉnh thông số mô hình thủy lực đối với lũ 2016.
a. Biểu đồ so sánh quá trình mực nước tính toán và thực đo trạm Bình
Nghi trận lũ tháng 12/2016.

Hình 3.7.Biểu đồ mực nƣớc tính toán và mực nƣớc thực đo tại trạm
Bình Nghi năm 2016.


16
b. Biểu đồ so sánh quá trình mực nước tính toán và thực đo trạm Thạnh
Hòa trận lũ tháng 12/2016.

Hình 3.8. Biểu đồ mực nƣớc tính toán và mực nƣớc thực đo tại trạm
Thạnh Hòa năm 2016
c. Đánh giá sai số theo chỉ tiêu Nash mô phỏng trận lũ năm 2016.
Bảng 3. 5. Chỉ tiêu Nash và sai số đỉnh lũ trận lũ năm 2016 tại trạm Bình
Nghi và trạm Thạnh Hòa
Trạm

TT

Bình
Nghi

Thạnh
Hòa

1

Chỉ tiêu Nash ( NSE)

0,865

0,875

2

Hệ số tƣơng quan (R )

0,866

0.736

3

Sai số đỉnh lũ

0,006

0,006

2

d. Kết quả mô hình MIKE Flood hiệu chỉnh trận lũ năm 2016.
e. So sánh giữa kết quả tính toán và điều tra lũ năm 2016.
3.3.4.4. Đánh giá chung
Kết quả mô phỏng mô hình đã bám sát với số liệu thực đo, cả về đỉnh
và đƣờng quá trình, đánh giá theo chi tiêu Nash đều đạt cao trên 80%. Độ
sâu ngập lụt tính toán và thực đo chênh nhau thấp, do vậy mạng lƣới thủy


17
lực một chiều và kết nối 1-2 chiều với bộ thông số trên đây có đủ độ tin cậy
để ứng dụng tính toán cho các trƣờng hợp khác.
3.4. Mô hình vận hành hồ chứa HEC-ResSim
3.4.1. Giới thiệu mô hình
3.4.2. Cấu trúc mô hình
3.4.2.1. Môđun thiết lập lưu vực (Watershed setup)
3.4.2.2. Môđun mạng lưới hồ (Reservoir nework)
3.4.2.3. Môđun mô phỏng (Simulation)
CHƢƠNG 4: MÔ PHỎNG CÁC KỊCH BẢN VẬN HÀNH HỒ
CHỨA HEC-RESSIM VÀ NGẬP LỤT HẠ LƢU SÔNG KÔN - HÀ
THANH BẰNG MÔ HÌNH THỦY LỰC MIKE FLOOD.
4.1. Các kịch bản điều tiết hồ chứa bằng mô hình HEC-ResSim
4.1.1. Giới thiệu
4.1.2. Các kịch bản điều tiết hồ chứa
Kịch bản 1: Điều tiết
lũ với trận lũ nhỏ từ ngày
29/11/2016

đến

03/12/2016. Kết quả điều
tiết đƣợc thể hiện hình
4.1
Nhận xét:
Đối với kịch bản 1 vận
hành điều tiết hồ chủ yếu
là tích nƣớc trong hồ hầu
nhƣ gần hết cả trận lũ,
đến khi mực nƣớc trong
hồ đạt đến cao trình xấp

Hình 4. 1. Vận hành điều tiết hồ chứa Định
Bình kịch bản 1

xỉ trên 85m bắt đầu xả lũ, lƣu lƣợng xả lũ bằng lũ đến và mực nƣớc duy trì
ở mức 85m phù hợp với quy trình vận hành liên hồ là mực nƣớc cao nhất


18
trƣớc lũ. Nhƣ vậy, kịch bản này lƣợng nƣớc chủ yếu trữ lại hồ, góp phần
giảm lũ cho hạ lƣu.
Kịch bản 2: Điều tiết lũ
với trận lũ lớn từ ngày
15/12/2016
18/12/2016.

đến
Kết

quả

đƣợc thể hiện hình 4.2
Nhận xét:
Đối với kịch bản 2
ngày 15/12 lƣu lƣợng
nƣớc đến hồ tăng lên rất
nhanh: từ 610 m3/s (lúc
04 giờ) lên 1.100 m3/s

Hình 4. 2. Vận hành điều tiết hồ chứa Định

(lúc 10 giờ) và đạt 3.672

Bình kịch bản 2.

m3/s (lúc 11 giờ 15 phút) sau đó lƣu lƣợng đến giảm dần nhƣng vẫn duy trì
trên 2.500 m3/s cho đến hết ngày 16/12/2016. Tuy nhiên, kịch bản này sử
dụng dung tích phòng lũ đến khi mực nƣớc hồ vƣợt cao độ 85m bắt đầu xả
lũ, tăng dần lƣu lƣợng xả lũ qua hạ lƣu và xả lớn hơn lƣu lƣợng đến hồ khi
mực nƣớc xấp xỉ mực nƣớc dâng bình thƣờng. Kịch bản này điều tiết cắt
đỉnh lũ lớn nhất.
4.3. Mô phỏng mô hình MIKE FLOOD theo các kịch bản xả lũ của hồ
Định Bình
- Kịch bản 1 (KB1): Mô phỏng ngập lụt lƣu vực sông Kôn - Hà Thanh
khi chƣa có hồ chứa, tức là lấy bằng lũ đến ứng với trận lũ đợt 1 từ ngày
29/11/2016 đến ngày 03/12/2016.


19
- Kích bản 2 (KB2): Mô phỏng ngập lụt lƣu vực sông Kôn - Hà Thanh
theo quy trình vận hành liên hồ, tức là lấy bằng lƣu lƣợng xả ứng với trận
lũ đợt 1 từ ngày 29/11/2016 đến ngày 03/12/2016.
- Kích bản 3 (KB3): Mô phỏng ngập lụt lƣu vực sông Kôn - Hà Thanh
theo điều tiết bình thƣờng, tức là lƣu lƣợng điều tiết từ mô hình HECResSim ứng với trận lũ đợt 1 từ ngày 29/11/2016 đến ngày 03/12/2016.
Kết quả mực nƣớc tại trạm Bình Nghi theo KB1, 2 và 3:

Nhận xét:
Qua kết quả mô
phỏng mực nƣớc
đỉnh lũ tại trạm
Bình Nghi và
Trạm
Hòa

Thạnh
ứng

với

kịch bản 1 (khi
chƣa



hồ

chứa), kịch bản

Hình 4.3. Mực nƣớc tại trạm Bình Nghi KB1, 2 và 3
Kết quả mực nƣớc tại Thạnh Hòa theo KB1, 2 và 3

2 (hồ chứa đƣợc
điều

tiết

theo

quy trình vận
hành liên hồ) và
kịch bản 3 (hồ
chứa đƣợc điều
tiết bình thƣờng)
chênh lệch nhau
khá lớn.

Hình 4.4. Mực nƣớc tại trạm Thạnh Hòa KB 1, 2 và 3

Cụ thể, tại trạm Bình Nghi mực nƣớc KB3 thấp hơn KB1 và KB2 là 0.2 và
0.58m, tại trạm Thạnh Hòa mực nƣớc KB3 thấp hơn KB1 và KB2
là 0.49 và 0.65m


20
- Kịch bản 4 (KB4): Mô phỏng ngập lụt lƣu vực sông Kôn - Hà Thanh
khi chƣa có hồ chứa, tức là lấy bằng lũ đến ứng với trận lũ đợt 2 từ ngày
14/12/2016 đến ngày 19/12/2016.
- Kịch bản 5 (KB5): Mô phỏng ngập lụt lƣu vực sông Kôn - Hà Thanh
theo quy trình vận hành liên hồ, tức là lấy bằng lƣu lƣợng xả ứng với trận
lũ đợt 2 từ ngày 14/12/2016 đến ngày 19/12/2016.
- Kịch bản 6 (KB6): Mô phỏng ngập lụt lƣu vực sông Kôn - Hà Thanh
theo điều tiết bình thƣờng, tức là lƣu lƣợng điều tiết từ mô hình HECResSim ứng với trận lũ đợt 2 từ ngày 14/12/2016 đến ngày 19/12/2016.
Kết quả mực nƣớc tại trạm Bình Nghi theo KB4, 5 và 6:

Nhận xét:
Qua kết quả
mô phỏng mực
nƣớc đỉnh lũ
tại trạm Bình
Nghi và Trạm
Thạnh

Hòa

ứng với kịch
bản
chƣa
chứa),

4


(khi
hồ

Hình 4.5. Mực nƣớc tại trạm Bình Nghi KB4, 5 và 6
Kết quả mực nƣớc tại Thạnh Hòa theo KB4, 5 và 6

kịch

bản 5 (hồ chứa
đƣợc điều tiết
theo quy trình
vận hành liên
hồ)
Hình 4.6. Mực nƣớc tại trạm Thạnh Hòa KB 4, 5 và 6
và kịch bản 6 (hồ chứa đƣợc điều tiết bình thƣờng) chênh lệch nhau không
đáng kể. Tuy nhiên, kịch bản 6 đã cắt đƣợc đỉnh lũ từ 12h/15 đến 00h/16.


21

Hình 4.7. Kết quả mô phỏng ngập lụt lớn nhất trận lũ năm 2016 kịch bản 1.


22

Hình 4.8. Kết quả mô phỏng ngập lụt lớn nhất trận lũ năm 2016 kịch bản 3.


23
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết luận:
- Luận văn đã thu thập, chỉnh lý một số lƣợng lớn bao gồm các tài liệu
khí tƣợng thủy văn, thủy điện, số liệu địa hình để thiết lập bản đồ số vùng
hạ lƣu sông Kôn - Hà Thanh, các vết lũ để phục vụ cho việc thiết lập mô
hình vận hành hệ thống hồ chứa và mô hình thủy văn - thủy lực.
- Luận văn đã sử dụng 3 bài toán :
+ Bài toán mô hình thủy văn MIKE NAM, tác giả đã tìm ra bộ thông số
tối ƣu, có thể sử dụng bộ thông số này để tính dòng chảy đến cho các nhánh
sông trong lƣu vực sông Kôn - Hà thanh.
+ Bài toán mô hình HEC-RESSIM để sử dụng tính toán điều tiết lũ hệ
thống sông Kôn - Hà Thanh ứng với các kịch bản điều tiết hồ chứa Định
Bình.
+ Bài toán mô hình thủy lực MIKE FLOOD (MIKE 11 và MIKE 21)
của DHI - Đan Mạch, tác giả đã mô phỏng đƣợc chiều sâu và phạp vi ngập
lụt hạ du cho lƣu vực sông Kôn – Hà Thanh ứng với các kịch bản điều tiết
hồ chứa Định Bình, có thể sử dụng bộ dữ liệu sau khi mô phỏng để xây
dựng bản đồ ngập lụt và đánh giá ảnh hƣởng ngập lụt.
Luận văn đã áp dụng mô hình mô phỏng HEC – RESSIM trong mô
phỏng điều tiết hồ chứa Định Bình. Kết quả đạt đƣợc đã chứng minh tính
hiệu quả của việc cắt lũ của hồ chứa Định Bình thông qua điều tiết lũ cho 2
trận lũ 2016, cắt đƣợc hoàn toàn trận lũ sớm với lƣu lƣợng xấp xỉ 1500m3/s
và cắt đƣợc đỉnh lũ lớn nhất tại thời điểm lũ chính vụ. Ngoài ra, trong quy
trình vận hành liên hồ chứa đã đƣợc Thủ tƣớng chính phủ ban hành (Quyết
định số 1841/QĐ-TTg ngày 29/10/2015) cho phép sử dụng dung tích hồ từ
cao trình mực nƣớc dâng bình thƣờng đến cao trình mực nƣớc lũ kiểm tra
nên sẽ cắt đƣợc đỉnh lũ, giảm ngập phía hạ du và kéo dài thời gian lũ.
Kiến nghị:
- Nâng cao hiệu quả và chất lƣợng của công tác dự báo khí tƣợng thủy
văn, bổ sung thêm các trạm đo mƣa và dòng chảy thƣợng nguồn.


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×