Thạc Sĩ Mô phỏng các kịch bản điều tiết hệ thống hồ chứa lưu vực sông ba

MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, hàng loạt các hồ chứa thủy điện đã và đang được xây dựng trên thượng lưu các hệ thống sông khắp mọi vùng trong cả nước. Lưu vực sông Ba là một trong 9 lưu vực sông lớn nhất Việt Nam, có nguồn thủy năng khá
8
lớn, có nhiều vị trí thích hợp để xây dựng thủy điện vừa và lớn với công suất lắp máy khoảng 737 MW, điện lượng hàng năm khoảng 3,22 tỷ KW.h. Trên các hệ thống sông khác như hệ thống sông Đồng Nai, La Ngà, Vu Gia, Thu Bồn ., ngoài các hồ chứa đang hoạt động như Trị An, Hàm Thuận – Đa Mi, Đa Nhim, các dự án xây dựng hàng chục các hồ chứa thuỷ điện khác như Đại Ninh, Đồng Nai 1, Đồng Nai 2, đã được phê duyệt và sẽ đi vào hoạt động trong thời gian gần đây. Các hồ chứa nước nói chung thường được thiết kế để đảm nhiệm nhiều mục tiêu khác nhau trong đó có 3 mục tiêu chính là phát điện, cấp nước và chống lũ. Tuy nhiên, các mục tiêu này thường mâu thuẫn với nhau trong vấn đề sử dụng dung tích nước của hồ chứa. Yêu cầu cấp nước nhiều sẽ ảnh hưởng đến sản lượng điện, dung tích chống lũ lớn sẽ ảnh hưởng đến công suất phát điện và khả năng tích nước đầy hồ để phục vụ cấp nước và sản xuất điện trong mùa khô. Vấn đề điều hành hiệu quả hệ thống hồ chứa, giải quyết các mâu thuẫn kể trên là một nhu cầu mới đặt ra ở trong nước. Mục tiêu của việc điều hành hệ thống hồ chứa là nâng cao hiệu quả chống lũ và hiệu quả kinh tế (phát điện và cấp nước) không phải chỉ cho các hồ riêng biệt mà cho tất cả các hồ chứa trong hệ thống. Các hồ chứa trên hệ thống sông Ba là có tầm quan trọng đặc biệt đối với sự phát triển kinh tế - xã hội của vùng Tây Nguyên. Hiện nay hệ thống hồ chứa này bao gồm các hồ chứa lớn: hồ An Khê Kanak, IaYun hạ, Krông H’Năng, Sông Ba Hạ, Sông Hinh. Hai hồ An Khê – Kanak và Krông H’Năng mới được đưa vào vận hành tháng 9 năm 2010. Trước đây việc vận hành hệ thống hồ chứa trong các điều kiện cụ thể (dựa vào dự báo KTTV) và được thực hiện theo các quy trình vận hành của các hồ riêng biệt. Mới đây nhất, việc điều hành các hồ chứa tuân thủ theo “Quyết định Về việc ban hành Quy trình vận hành liên hồ chứa các hồ: Sông Ba Hạ, Sông Hinh, Krông H’Năng, Ayun Hạ và An Khê – Ka Nak trong mùa lũ hàng năm” đã được Thủ tướng phê duyệt số 1757/QĐ-TTg, ngày 23 tháng 09 năm 2010. Tuy nhiên các công cụ mô phỏng, tính toán phục vụ việc xây dựng quy trình này chưa được công bố rộng rãi dưới dạng các ấn phẩm khoa học.
9
Việc thiết lập cơ sở khoa học, hay nói cách khác là tìm ra các bước xây dựng quy trình điều tiết liên hồ cùng với các công cụ tính toán kèm theo một cách khoa học là việc làm cần thiết nhằm đưa ra một quy trình điều tiết liên hồ có cơ sở khoa học chặt chẽ, hy vọng mang lại hiệu quả cả về mặt kinh tế và xã hội. Do vậy, đề tài “Mô phỏng các kịch bản điều tiết hệ thống hồ chứa lưu vực sông Ba” được hình thành từ giữa năm 2010 với mục tiêu là: -Tìm hiểu về các nghiên cứu đã có liên quan đến xây dựng các quy trình vận hành đơn hồ và hệ thống hồ chứa trong mùa lũ. - Tìm hiểu, thử nghiệm khả năng một bộ mô hình mô phỏng dùng cho xây dựng quy trình vận hà nh hệ thống hồ chứ a phục vụ phòng chống lũ cho hạ du lưu vực sông Ba trong mùa lũ.

MỤC LỤC
Danh mục chữ viết tắt
1
Danh mục bảng biểu
1
Danh mục hình vẽ
1
Mở đầu
3
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
5
1.1
Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về điều tiết liên hồ phục vụ phòng chống lũ .
5
1.1.1
Các nghiên cứu ở ngoài nước .
5
1.1.2
Các nghiên cứu ở trong nước .
9
1.2
Một số mô hình mô phỏng điều tiết hồ chứa đã và đang được nghiên cứu phát triển và ứng dụng trong thực tế . .
11
1.3
Đặc điểm địa lý tự nhiên, kinh tế xã hội của lưu vực sông Ba
11
1.3.1
Vị trí địa lý và mạng lưới sông suối
11
1.3.2
Mạng lưới trạm đo khí tượng thuỷ văn
14
1.3.3
Đặc điểm khí hậu
17
1.3.4
Đặc điểm thủy văn
19
1.3.5
Hệ thống hồ chứa trên sông Ba
27
1.3.6
Đặc điểm dân sinh kinh tế .
30
CHƯƠNG 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA MÔ HÌNH MÔ PHỎNG ĐIỀU TIẾT HỆ THỐNG HỒ CHỨA LƯU VỰC SÔNG BA .
32
2.1
Giới thiệu chung về mô hình .
32
5
2.2
Mô đun tính lưu lượng đầu vào và gia nhập khu giữa
32
2.3
Mô đun vận hành hệ thống chứa
34
2.4
Mô đun thủy lực hay mô hình diễn toán lũ .
35
2.5
Khả năng và yêu cầu dữ liệu của mô hình
38
CHƯƠNG 3
MÔ PHỎNG VẬN HÀNH HỆ THỐNG HỒ CHỨA CỦA LƯU VỰC SÔNG BA
40
3.1
Các kịch bản lũ
40
3.2
Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình
42
3.2.1
Xử lý số liệu trong mô hình Marine
42
3.2.2
Xử lý số liệu trong mô hình điều hành hồ chứa
50
3.2.3
Xử lý số liệu trong mô hình diễn toán lũ Muskingum
50
3.2.4
Kết quả kịch bản không hồ năm 1986, 1988 .
51
3.3
Kịch bản điều tiết đơn hồ .
55
3.4
Kịch bản điều tiết liên hồ theo quy trình mới .
61
3.5
Kết luận .
66
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
67
TÀI LIỆU THAM KHẢO
70
PHỤ LỤC .
72