Luận Văn Tính toán Thủy văn và Điều tiết hồ chứa Xạ Hương – huyện Bình Xuyên – tỉnh Vĩnh Phúc

MỞ ĐẦU
Như chúng ta đều biết, nước có vai trò đặc biệt quan trọng đối với sự hình thành, phát triển của xã hội loài người. Bên cạnh vai trò quan trọng đó nước cũng là một trong những tác nhân gây ra các hiểm hoạ như lũ lụt, hạn hán và sa mạc hoá, tác động trực tiếp đến đời sống của con người. Thậm chí ở một số nơi trên thế giới, việc giành quyền sở hữu nguồn nước là nguyên nhân trực tiếp dẫn đến những cuộc xung đột đẫm máu giữa một số quốc gia.
Việt Nam có khí hậu nhiệt đới gió mùa, hệ thống sông, hồ, kênh rạch phong phú và lượng mưa trung bình hàng năm tương đối lớn, từ 1.200 đến 3.000 mm. Là một trong những quốc gia có nguồn tài nguyên nước phong phú, thuộc loại cao trên thế giới và có trữ lượng nước dồi dào ở khu vực Châu Á Chính sự ưu đãi to lớn về tài nguyên thiên nhiên như vậy đã tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của kinh tế - xã hội. Tuy nhiên, sự phân bố rất không đều giữa các mùa trong năm và giữa các vùng, các lưu vực sông trong cả nước, gây ra lũ lụt vào mùa mưa và hạn hán, thiếu nước về mùa khô. Cùng với quá trình công nghiệp hoá – hiện đại hoá đất nước, những vấn đề mới nảy sinh như ô nhiễm môi trường, ô nhiễm dòng chảy sông hồ, sự cạn kiệt nguồn nước đã và đang gây ra những hậu quả nặng nề, ảnh hưởng tiêu cực đến sự phát triển và an sinh xã hội.
Hiện nay, nhiều quốc gia trên thế giới đang phải từng ngày, từng giờ hứng chịu những tác động tiêu cực của biến đổi khí hậu như hiện tượng trái đất nóng lên, hiện tượng El Nino, La Nina mà Việt Nam là một trong những nước bị ảnh hưởng nặng nề nhất. Nhiều vùng đất đai màu mỡ của Việt Nam đang đứng trước nguy cơ bị biến mất trên bản đồ trong vòng vài chục năm tới.
Để tăng cường điều hòa dòng chảy, nhiều công trình thủy lợi, đặc biệt là công trình hồ chứa đã được xây dựng nhằm phục vụ đời sống và sản xuất cũng như phòng, chống, giảm nhẹ thiên tai. Các công trình này đã góp phần quan trọng trong việc đạt được những thành tựu về phát triển kinh tế - xã hội của Việt Nam trong thời gian qua. Với mong muốn vận dụng các kiến thức đã học về nghành Thủy văn, đặc biệt là chuyên ngành Tính toán Thủy văn, em đã chọn đề tài: “Tính toán Thủy văn và Điều tiết hồ chứa Xạ Hương – huyện Bình Xuyên – tỉnh Vĩnh Phúc ” để làm đồ án tốt nghiệp. Nội dung chủ yếu của đồ án là nghiên cứu và tính toán một số đặc trưng Khí tượng - Thủy văn thiết kế cho lưu vực để phục vụ bài toán quy hoạch, tính toán điều tiết hồ chứa phục vụ cấp nước tưới cho nông nghiệp.
Với mục tiêu đề ra như trên, đồ án đã sử dụng những phương pháp sau để phân tích tính toán:
- Phương pháp điều tra và thu thập số liệu.
- Phương pháp thống kê xác suất.
- Phương pháp sử dụng mô hình toán.
Ngoài phần mở đầu và kết luận, đồ án được trình bày trong 4 chương, bao gồm:
Chương 1: Điều kiện địa lý tự nhiên khu vực nghiên cứu : Chương này trình bày khái quát một số đặc điểm địa lý, địa hình của lưu vực và khái quát về tình hình dân sinh kinh tế của tỉnh Vĩnh Phúc và huyện Bình Xuyên.
Chương 2: Tính toán các yếu tố khí tượng: Chương này phân tích và tính toán một số đặc trưng bao gồm: Lượng mưa bình quân trên lưu vực; lượng mưa năm thiết kế; phân mùa mưa, tính toán phân phối mưa năm.
Chương 3: Tính toán thủy văn thiết kế: Chương này phân tích tính toán dòng chảy năm; tính toán dòng chảy lũ; tính toán dòng chảy bùn cát.
Chương 4: Điều tiết dòng chảy : Chương này tính toán điều tiết để xác định dung tích hiệu dụng của hồ Xạ Hương từ đó phục vụ thiết kế xây dựng hồ chứa và điều tiết cấp nước cho khu vực Bình Xuyên. Ngoài ra tính toán điều tiết lũ nhằm phòng lũ cho công trình.
Với những nội dung đó, đồ án giúp Sinh Viên biết cách vận dụng các các kiến thức đã học vào việc tính toán thủy văn phục vụ thiết kế xây dựng các công trình thủy lợi. Ngoài ra đồ án còn giúp sinh viên biết phân tích lựa chọn những phương pháp tính toán phù hợp, phân tích được tính quy luật của các yếu tố thủy văn từ kết quả tính toán.


MỤC LỤC
MỤC LỤC 5
MỞ ĐẦU 9
CHƯƠNG I: ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 11
I.1. Tỉnh Vĩnh Phúc 11
I.1.1. Điều kiện tự nhiên 11
I.1.1.1. Vị trí địa lí 11
I.1.1.2. Địa hình 11
I.1.1.3. Địa chất 18
I.1.1.4. Thực vật và động vật 18
I.1.1.5. Khí hậu 20
I.1.2. Tình hình dân sinh kinh tế 21
I.1.2.1. Bản đồ hành chính 21
I.1.2.3. Dân cư dân tộc 22
I.1.2.4. kinh tế 31
I.2. Huyện Bình Xuyên – Vĩnh Phúc 31
I.2.1. Địa lý 31
I.2.2. hành chính 32
I.2.3. Giao thông 32
I.3. Hồ Xạ Hương 32
CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CÁC ĐẶC TRƯNG KHÍ TƯỢNG 33
II.1. Nhiệt độ 33
II.2. Nắng 33
II.3. Gió 33
II.4. Độ ẩm 34
II.5. Bốc hơi 34
II.6. Mưa 34
II.6.1. Quy luật biến đổi mưa theo thời gian 36
II.6.1.1. Xác định lượng tổn thất ổn định 36
II.6.1.2. Phân mùa mưa 37
II.6.2. Tính lượng mưa năm trung bình nhiều năm 37
II.6.3. Tính lượng mưa năm thiết kế 38
II.6.4. Phân phối mưa năm 38
II.6.4.1. Phân phối mưa năm trung bình 38
II.6.4.2. Phân phối mưa năm thiết kế 40
II.6.5. Mưa vụ 44
II.6.5.1. Tính toán mưa vụ thiết kế 44
II.6.5.2. Xác định mô hình mưa vụ thiết kế 45
II.6.6. Mưa lũ 47
CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THỦY VĂN THIẾT KẾ 48
III.1. Đặt Vấn Đề 48
III.1.1. Giới thiệu về mô hình toán 48
III.1.2. Giới thiệu mô hình TANK 52
III.1.2.1. Cấu trúc mô hình TANK đơn 52
III.1.2.2. Bộ thông số của mô hình 61
III.1.2.3. Nguyên lý của mô hình Tank 62
III.1.3. Ứng dụng mô hình Tank để tính toán dòng chảy đến hồ 62
III.1.3.1. Tài liệu dùng cho mô hình 63
III.1.3.2. Xác định bộ thông số mô hình 63
III.1.3.3. Tính toán dòng chảy đến hồ Xạ Hương 65
III.2. Tính toán dòng chảy 65
III.2.1. Tính toán dòng chảy năm 65
III.2.1.1. Dòng chảy năm 65
III.2.1.2. Lượng dòng chảy năm thiết kế 68
III.2.2. Phân phối dòng chảy năm 69
III.2.2.1. Phân mùa dòng chảy 69
III.2.2.2. Mô hình phân phối dòng chảy trung bình 70
III.2.2.3. Mô hình phân phối dòng chảy theo phương pháp năm đại biểu 71
III.2.3. Tính toán dòng chảy lũ 75
III.2.3.1. Tính toán lưu lượng đỉnh lũ thiết kế 76
III.2.3.2. Xác định tổng lượng lũ lớn nhất thiết kế 79
III.2.3.3. Xác định đường quá trình lũ thiết 79
III.2.4. Dòng chảy bùn cát 81
III.2.4.1. Bùn cát lơ lửng 81
III.2.4.2. Bùn cát di đáy 82
III.2.4.3. Tổng dung tích bùn cát 82
CHƯƠNG IV: ĐIỀU TIẾT DÒNG CHẢY 83
IV.1. Hồ chứa và điều tiết dòng chảy bằng hồ chứa 83
IV.1.1. Khái niệm về điều tiết dòng chảy và phân loại 83
IV1.1.1. Khái niệm về điều tiết dòng chảy 83
IV1.1.2. Phân loại điều tiết dòng chảy 83
IV.1.2. Các thành phần dung tích và mực nước của hồ chứa 84
IV.1.2.1. Mực nước chết Hc và dung tích chết Vc 84
IV.1.2.2. Mực nước bình thường Hbt và dung tích hiệu dụng Vh 84
IV.1.2.3. Mực nước siêu cao Hsc và dung tích siêu cao Vsc 85
IV.1.2.4. Mực nước trước lũ HTL với dung tích kết hợp VKH 85
IV.1.3. Tài liệu cơ bản dung trong tính toán hồ chứa 86
IV.1.3.1. Tài liệu khí tượng thủy văn 86
IV.1.3.2. Tài liệu về dân sinh kinh tế 86
IV.1.3.4. Tài liệu về địa hình hồ chứa 87
IV.1.3.5. Tài liệu về bùn cát 88
IV.2. Tính toán điều tiết cấp nước 88
IV.2.1. Khái niệm chung 88
IV.2.2. Xác định hình thức điều tiết của hồ 90
IV.2.3. Tính toán điều tiết năm bằng phương pháp lập bảng 91
IV.2.3.1. Nguyên lý tính toán điều tiết 91
IV.2.3.2. Trình tự tính toán 92
IV.2.3.3. Xác định dung tích hiệu dụng của hồ 93
IV.2.3.4. Nhận xét phương pháp 104
IV.2.4. Kết luận 104
IV.3. Tính toán Điều tiết lũ 105
IV.3.1. Khái quát chung 105
IV.3.2. Tính toán điều tiết lũ bằng phương pháp giản hóa của Kô-trê-rin 106
IV.3.3. Kết luận 110
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 111
I. Kết luận 111
II.Kiến nghị 113
PHỤ LỤC 114
TÀI LIỆU THAM KHẢO 129