Thạc Sĩ Nghiên cứu ứng dụng mô hình HEC-HMS tính điều tiết hệ thống hồ chứa thượng nguồn sông Hồng

MỞĐẦU


1. Đặt vấn đề.


Việt Nam có 9 hệ thống sông lớn và một số sông suối nhỏ có lượng nước rất


phong phú. Tuy nhiên, dòng chảy trên các sông suối phân phối không đều trong năm; mùa lũ lượng dòng chảy rất lớn dẫn đến thừa nước gây ra lũ lụt, mùa cạn lượng dòng chảy nhỏ dẫn đến thiếu nước dùng. Do đó, phía thượng lưu của các sông suối đã xây dựng các hồ chứa, nhằm điều tiết dòng chảy. Nếu có phương án khai thác hiệu quả, thì đây là nguồn tài nguyên thiên nhiên vô cùng quí giá, để phục vụ phát triển các ngành kinh tế của đất nước.


Hệ thống sông Hồng là hệ thống sông lớn thứ hai ở nước ta, chỉ sau hệ thống

sông Mê Kông, được bắt nguồn từ tỉnh Vân Nam - Trung Quốc. Hệ thống sông Hồng gồm 3 nhánh; sông Thao (được coi là nhánh chính của sông Hồng), sông Lô

và sông Đà. Trên hệ thống sông Hồng có nhiều bậc thang có thể xây dựng các hồ

chứa nhằm; phòng lũ cho hạ du, cung cấp nước nhà máy thủy điện, phục vụ giao

thông thủy, cung cấp nước tưới . Hiện nay trên các sông suối đã xây dựng một số

hồ chứa, trong đó phải kểđến là hồ Thác Bà trên sông Chảy, hồ Tuyên Quang trên

sông Gâm, hồ Hòa Bình trên sông Đà. Sựđiều tiết của 3 hồ chứa này đã làm thay

đổi chếđộ dòng chảy tự nhiên; giảm lượng dòng chảy mùa lũở hạ du (đặc biệt là

Hà Nội), làm tăng dòng chảy mùa cạn (đặc biệt là trong thời kỳ cung cấp nước tưới

cho Nông nghiệp).

Vì vậy, tính toán sựđiều tiết của các hồ chứa thượng nguồn sông Hồng ảnh

hưởng đến mực nước vùng hạ du (đặc biệt là Thủđô Hà Nội) là cần thiết. Trong

khuôn khổ của luận văn, tác giả tập trung nghiên cứu ứng dụng mô hình HEC-HMS

tính toán sựđiều tiết của các hồ chứa thượng nguồn sông Hồng, ảnh hưởng đến mực

nước tại Hà Nội trong thời kỳ mùa kiệt.

2. Mục đích của luận văn.

Nghiên cứu ứng dụng của mô hình HEC-HMS tính toán điều tiết của các hồ

chứa thượng nguồn sông Hồng, ảnh hưởng đến mực nước tại Hà Nội vào mùa kiệt.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.

Đối tượng: Mô hình HEC-HMS

- Phạm vi nghiên cứu: từ 3 hồ chứa; Hòa Bình, Thác Bà, Tuyên Quang đến trạm

Thủy văn Hà Nội.


- 8 -

MỤC LỤC


DANH MỤC BẢNG BIỂU 6


DANH MỤC HÌNH VẼ . 7


MỞĐÀU . 8


Chương 1 TỔNG QUAN . 10


1.1 ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN LƯU VỰC SÔNG HỒNG . 10


1.1.1 Vị trí địa lý . 10


1.1.2 Địa hình, địa mạo . 10


1.1.3 Địa chất, thổ nhưỡng 11


1.1.4 Thực vật . 12


1.1.5 Điều kiện khí hậu, thủy văn . 13


1.2 HỆ THỐNG HỒ CHỨA THƯỢNG NGUỒN SÔNG HỒNG 22


1.2.1 Hồ Thác Bà 22


1.2.2 Hồ Tuyên Quang 22


1.2.3 Hồ Hòa Bình 23


1.3 GIỚI THIỆU MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP VÀ NGHIÊN CỨU 23


TRƯỚC ĐÂY TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA.


1.3.1 Các phương pháp tính toán điều tiết vận hành hồ chứa . 23


1.3.2 Giới thiệu một số công trình nghiên cứu trước đây . 24


1.3.3 Giới thiệu một số mô hình mô phỏng vận hành hệ thống hồ chứa 25


Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH HEC-HMS . 27


2.1 GIỚI THIỆU MÔ HÌNH HEC-HMS 27


2.1.1 Giới thiệu . 27


2.1.2 Mô phỏng các thành phần lưu vực . 27


2.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH HEC-HMS . 27


2.2.1 Mưa 28


2.2.2 Tổn thất 29


2.2.3 Chuyển đổi dòng chảy . 34


2.2.4 Tính toán dòng chảy ngầm 39


2.2.5 Diễn toán dòng chảy 41


Chương 3 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ HÌNH HEC-HMS TÍNH

TOÁN ĐIỀU TIẾT HỆ THỐNG HỒ CHỨA THƯỢNG

NGUỒN SÔNG HỒNG

3.1 SƠĐỒ HÓA HỆ THỐNG 50


3.2 THU THẬP VÀ CHỈNH LÝ SỐ LIỆU 52


3.2.1 Số liệu thủy văn 52


3.2.2 Số liệu đặc trưng hồ chứa 53


3.2.3 Chỉnh lý số liệu 54


3.3 ĐIỀU KIỆN BIÊN VÀ ĐIỀU KIỆN BAN ĐẦU 55


3.4 HIỆU CHỈNH MÔ HÌNH 57


3.4.1 Lựa chọn mô hình 57


3.4.2 Hiệu chỉnh thông số mô hình . 58


3.5 KIỂM NGHIỆM MÔ HÌNH 64


3.6 ĐÁNH GIÁ VAI TRÒ CỦA CÁC HỒ CHỨA TRONG MÙA 69

KIỆT


3.7 MỘT SỐ NHẬN XÉT 72


KẾT LUẬN . 73


TÀI LIỆU THAM KHẢO . 75


PHỤ LỤC 1 . 77


PHỤ LỤC 2 . 89


DANH MỤC BẢNG BIỂU


Bảng 1.1 Nhiệt độ bình quân tháng tại một số trạm trên lưu vực 14


Bảng 1.2 Độẩm bình quân tháng tại một số trạm trên lưu vực 14


Bảng 1.3 Lượng mưa trung bình tháng, năm trong thời kỳ quan trắc tại một 15

số trạm khí tượng trên lưu vực sông Hồng

Bảng 1.4 Đặc trưng hình thái các lưu vực sông chính 16


Bảng 1.5 Đặc trưng dòng chảy năm tại một số trạm thuỷ văn trên hệ thống 18

sông Hồng

Bảng 1.6 Lưu lượng trung bình tháng tại một số trạm trên hệ thống sông 19

Hồng

Bảng 1.7 Đặc trưng cát bùn lơ lửng tại các trạm thuỷ văn trên hệ thống 20

sông

Bảng 3.1 Bảng thống kê khoảng cách các đoạn sông 52


Bảng 3.2 Bảng thống kê các trạm thủy văn ở biên trên 53


Bảng 3.3 Bảng thống kê các trạm thủy văn ở khu giữa và hạ lưu 54


Bảng 3.4 Quan hệ Z ~ V ~ F hồ Tuyên Quang 54


Bảng 3.5 Quan hệ Z ~ V ~ F hồ Thác Bà 55


Bảng 3.6 Quan hệ Z ~ V ~ F hồ Hòa Bình 55


Bảng 3.7 Bảng thống kê các trạm đo mưa, bốc hơi, lượng thấm của các hồ 56


Bảng 3.8 Kết quả hiệu chỉnh thông số thời gian trễ lag 59


Bảng 3.9 Kết quảđộ hữu hiệu khi hiệu chỉnh mô hình theo chỉ tiêu Nash 59


Bảng 3.10 Kết quảđộ hữu hiệu khi kiểm nghiệm mô hình theo chỉ tiêu Nash 64


Bảng 3.11 Lịch thời vụ vụ chiêm xuân ởđồng bằng sông Hồng 69


Bảng 3.12 Kết quả tính toán và thực đo trạm Hà Nội ứng với H ≥ 2.2 m năm 70


2008


Bảng 3.13 Kết quả tính toán và thực đo trạm Hà Nội ứng với H ≥ 2.2 m năm 70


2009

Nghiên cứu ứng dụng mô hình HEC-HMS tính điều tiết hệ thống hồ chứa thượng nguồn sông Hồng