Thạc Sĩ Nghiên cứu cơ sở khoa học vận hành tối ưu các công trình điều tiết trên các trục tiêu chính hệ thống

LUẬN VĂN THẠC SỸ
NĂM 2014

. 1
1. Sự cần thiết của đề tài . 1
2. Mục tiêu nghiên cứu 1
3. Phương pháp nghiên cứu . 1
4. Nội dung nghiên cứu . 2
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN . 3
1.1 Tổng quan tình hình khu vực 3
1.1.1 Vị trí địa lý . 3
1.1.2 Đặc điểm địa hình 3
1.1.3 Đặc điểm khí hậu, thủy văn 4
1.1.4 Đặc điểm đất đai thổ nhưỡng . 7
1.2 Tổng quan về các kết quả nghiên cứu tính toán hệ thống sông ở ngoài nước 8
1.3 Tổng quan về các kết quả nghiên cứu tính toán hệ thống sông ở trong nước . 11
1.4 Nhận xét chung: 13
1.5 Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu . 14
CHƯƠNG II: CƠ SỞ DỮ LIỆU VÀ HIỆN TRẠNG THỦY LỢI . 17
2.1 Nhiệm vụ và quy mô hệ thống 17
2.2 Hiện trạng các con sông chính trong hệ thống 17
2.3 Hiện trạng các công trình trong hệ thống 19
2.3.1 Công trình đầu mối . 20
2.3.2 Hệ thống kênh mương và các công trình trên kênh . 22
2.4 Đánh giá hiện trạng các công trình đã có 23
2.5 Tài liệu thủy văn 24
2.5.1 Tài liệu mưa . 24
2.5.2 Tài liệu địa hình . 26
2.6 Phân khu tiêu . 27
2.6.1. Mục tiêu phân khu, phân ô tiêu . 27
2.6.2. Những cơ sở và nguyên tắc để phân khu, phân ô tiêu 28 2.6.3. Xác định các trục tiêu và phân khu tiêu 30
2.6.4. Phân ô trong các khu tiêu đã được xác định 31
2.6.5. Xác định quan hệ F ~ Z theo ô, theo khu và toàn hệ thống 34
CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH, TÍNH TOÁN VÀ ĐỀ XUẤT CƠ SỞ KHOA HỌC
VẬN HÀNH TỐI ƯU HÓA HỆ THỐNG . 35
3.1 Cơ sở lý thuyết 35
3.1.1 Phương pháp nghiên cứu 35
3.1.2 Mô hình thủy lực VRSAP 35
3.3. Mô hình tiêu úng nội đồng . 36
3.3.1. Mục đích tính toán mô hình 36
3.3.2. Cấu trúc của mô hình 36
3.3.3. Điều kiện tính toán 39
3.4. Kiểm định mô hình tiêu úng . 41
3.4.1. Kết quả tính toán từ mô hình . 41
3.4.2 Diễn biến diện tích đất ngập tại mỗi phân khu tiêu . 44
3.4.3 Tổng hợp kết quả tính để chọn phương án . 56
Kết luận 60
TÀI LIỆU THAM KHẢO 61
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Phân bố cao độ ruộng đất khu vực Nam Hà 4
Bảng 1.2 Đặc trưng khí hậu trung bình trạm Nam Định. 5
Bảng 2.1 Các thông số thiết kế của 6 trạm bơm động lực 20
Bảng 2.2 Công trình đầu mối của các lưu vực tiêu . 21
Bảng 2.3 Công trình đầu mối của các phân khu tưới 22
Bảng 2.4 Hệ thống kênh trục tiêu chính và các công trình trên kênh . 22
Bảng 2.5 Tỷ lệ lưu lượng của các trạm bơm so với thiết kế . 23
Bảng 2.6 Lượng mưa bình quân tháng của . 25
một số trạm khí tượng trong vùng (mm) . 25
Bảng 2.7 Lượng mưa ngày lớn nhất của một số trạm khí tượng trong vùng (mm) 25
Bảng 2.9 Phân bố cao độ ruộng đất khu vực 6 TBĐL 26
Bảng 2.10 Bảng phân bố diện tích theo cao độ toàn vùng 6 trạm bơm(ha) 27
Bảng 2.11 Kết quả phân khu tiêu hệ thống 6 trạm bơm . 32
Bảng 2.12 Kết quả phân ô tiêu hệ thống 6 trạm bơm . 33
Bảng 3.1 Các chỉ tiêu đặc trưng của các trục tiêu chính . 37
Bảng 3.2 Số mặt cắt địa hình của mạng sông, kênh tiêu chính . 38
Bảng 3.3 Chỉ tiêu kỹ thuật của các công trình điều tiết 39
Bảng 3.4 Bảng các tổ hợp đóng mở cống . 42
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Bản đồ khu tiêu Nam Hà . 6
Hình 2.1 Mô hình lượng mưa dùng trong tính toán 26
Hình 3.1 Hiệu chỉnh mô hình mực nước tại Như Trác và tại Cầu Sắt . 42
Hình 3.2 Biểu đồ diện tích ngập trường hợp 12 của khu tiêu Như Trác. 45
Hình 3.3 Biểu đồ diện tích ngập trường hợp 18 của khu tiêu Như Trác. 45
.Hình 3.4 Biểu đồ diện tích ngập trường hợp 38 của khu tiêu Như Trác 46
Hình 3.5 Biểu đồ diện tích ngập khu tiêu Như Trác. 46
Hình 3.6 Biểu đồ diện tích ngập trường hợp 4 của khu tiêu Hữu Bị 47
Hình 3.7 Biểu đồ diện tích ngập trường hợp 64 của khu tiêu Hữu Bị 48
Hình 3.8 Biểu đồ diện tích ngập trường hợp 34 của khu tiêu Hữu Bị 48
Hình 3.9 Biểu đồ diện tích ngập khu tiêu Hữu Bị . 49
Hình 3.10 Biểu đồ diện tích ngập trường hợp 2 của khu tiêu Cốc Thành. 50
Hình 3.11 Biểu đồ diện tích ngập trường hợp 18 của khu tiêu Cốc Thành. 50
Hình 3.12 Biểu đồ diện tích ngập trường hợp 63 của khu tiêu Cốc Thành. 51
Hình 3.13 Biểu đồ diện tích ngập khu tiêu Cốc Thành . 51
Hình 3.14 Biểu đồ diện tích ngập trường hợp 2 của khu tiêu Vĩnh Trị. 52
Hình 3.15 Biểu đồ diện tích ngập trường hợp 64 của khu tiêu Vĩnh Trị. 53
Hình 3.16 Biểu đồ diện tích ngập trường hợp 35 của khu tiêu Vĩnh Trị. 53
Hình 3.17 Biểu đồ diện tích ngập khu tiêu Vĩnh Trị . 54
Hình 3.18 Biểu đồ diện tích ngập trường hợp 2 của khu tiêu Cổ Đam 55
Hình 3.19 Biểu đồ diện tích ngập trường hợp 58 của khu tiêu Cổ Đam 55
Hình 3.20 Biểu đồ diện tích ngập trường hợp 64 của khu tiêu Cổ Đam 56
Hình 3.21 Biểu đồ diện tích ngập khu tiêu Cổ Đam . 56
Hình 3.22 Biểu đồ diện tích ngập trường hợp 3 của 5 khu vực tiêu. 57
Hình 3.23 Biểu đồ diện tích ngập trường hợp 18 của 5 khu vực tiêu. 57



Hình 3.24 Biểu đồ diện tích ngập trường hợp 61 của 5 khu vực tiêu. 58
Hình 3.25 Biểu đồ diện tích ngập của 5 khu tiêu 58
Hình 3.26 Biểu đồ các trường hợp cho diện tích ngập nhỏ nhất . 59 1
MỞ ĐẦU
1. Sự cần thiết của đề tài
Hµ Nam vµ Nam §Þnh lµ hai tØnh thuéc vïng ®ång chiªm tròng và về mùa
mưa lũ th­êng xuyªn trong t×nh tr¹ng ngËp óng. Để giải quyết tình trạng này, hệ
thống các trạm bơm lớn đã được xây dựng từ những năm 1970. Tuy nhiên, công
trình đầu mối cũng như hệ thống kênh mương, công trình trên kênh đã trên 40 năm
khai thác, sử dụng, đến nay đã xuống cấp nghiêm trọng. Các thiết bị máy móc ở
công trình đầu mối hỏng hóc, xuống cấp nên hiệu suất bơm không cao . Các công
trình điều tiết giữa các phân khu chưa hoạt động hợp lý v à hiệu quả . Chính vì vậy
việc nghiên cứu các phương án vận hành tối ưu các công trình điều tiết trên các trục
tiêu chính hệ thống các trạm bơm tiêu trong khu vực là hết sức cần thiết.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu nhằm tìm ra các phương án đóng /mở phối hợp các cống sao cho
diện tích ngập của các khu tiêu là nhỏ nhất từ đó tìm ra được phương án hợp lý nhất
cho diện tích vùng tiêu là lớn nhất.
3. Phương pháp nghiên cứu
(1) Tiếp cận tổnghợp
Xem khu vực nghiên cứu là một phần của lưu vực tiêu, trong đó các điều
kiện cấu thành hệ thống gồm: địa hình, địa chất, khí hậu, nước, sinh vật, con người,
phương thức quản lý, khai thác .v.v , là các thành phần của hệ tương tác có quan
hệ ràng buộc, tác động lẫn nhau.
(2) Tiếp cận kế thừa, phát triển các kết quả nghiên cứu và tiếp thu công nghệ
+ Tiếp cận các kết quả nghiên cứu về tính toán động lực học dòng ch ảy ở trên
thế giới và trong nước nhất là các kết quả ở vùng nghiên c ứu.
+ Sử dụng các công cụ tiên tiến để triển khai thực hiện đề tài như: Sử dụng
các phần mềm VRSAP (Vietnam River System and Plan , GS Nguyễn Như Khuê )
được cải biên bởi GVHD và các ph ần mềm ứng dụng khác để phục vụ công tác tính
toán, dự báo mực nước khu vực. 2
4. Nội dung nghiên cứu
- Thu thập các tài liệu về điều kiện tự nhiên, những thông số kỹ thuật cơ bản
của khu vực nghiên cứu.
- Thu thập số liệu cao trình các cống then chốt làm việc trong khu tiêu
- Tính toán thủy lực hệ thống sông nội đồng
- Tính toán xác định được phạm vi ngập úng: diện tích ngập, mức độ ngập