Nghiên cứu tính toán điều tiết liên hồ chứa phục vụ công tác giảm lũ trên lưu vực sông hương (huế)

I H C QU C GIA TP HCM I H C BÁCH KHOA NGUY NGHIÊN C U TI T LIÊN H PH C V CÔNG TÁC GI C SÔNG ) Chun ngành : Xây d ng cơng trình Th y Mã s : 60 58 45 LU TP H CHÍ MINH, tháng CH A 2014 C HỒN THÀNH T I I H C BÁCH KHOA -HCM Cán b ng d n khoa h c: PGS TS NGUY N TH B Y (Ghi rõ h , tên, h c hàm, h c v ch ký) Cán b ch m nh n xét 1: PGS TS HU (Ghi rõ h , tên, h c hàm, h c v ch ký) Cán b ch m nh n xét 2: PGS TS HU NH CƠNG HỒI (Ghi rõ h , tên, h c hàm, h c v ch ký) Lu c b o v t i Tr HCM ngày 31 tháng 08 2014 Thành ph n H i ng ng i h c Bách Khoa, HQG Tp nh giá lu n v n th c s g m: (Ghi rõ h , tên, h c hàm, h c v c a H i ng ch m b o v lu n v n th c s ) PGS TS NGUY N TH NG PGS TS HU PGS TS HU NH CƠNG HỒI C TH NG TS NGUY NG Xác nh n c a Ch t ch H i ng chuyên ngành sau lu n v n ã CH T CH H NG h giá LV T ng Khoa qu n lý c s a ch a (n u có) NG KHOA XÂY D NG I H C QU C GIA TP.HCM C NG HÒA XÃ H I CH I H C BÁCH KHOA cl p - T NAM H nh phúc - NHI M V LU H tên h c viên: Nguy MSHV: 11200374 9/09/1987 nh Chuyên ngành: Xây d ng công trình Th y TÀI: Nghiên c Mã s : 60 58 40 u ti t liên h ch a ph c v công tác gi m ) NHI M V VÀ N I DUNG: Xây d ng mơ hình th li u ng dòng ch y t d ud Thi t l p mơ hình th y l tính tốn di n bi n ng p l t u ti t liên h ch u ti t nh m ph c v công tác gi m ng p cho h II NGÀY GIAO NHI M V : 20/08/2012 III NGÀY HOÀN THÀNH NHI M V : 25/07/2013 IV CÁN B NG D N: PGS.TS Nguy n Th B y Tp HCM, ngày CÁN B NG D N CH NGHI M B KHOA QU N LÝ CHUYÊN NGÀNH tháng O L IC Em xin bày t lòng bi h ng d n r t t n tâm, truy tr t u ki n t t nh n PGS.TS Nguy n Th B y, Cô t cho Em r t nhi u ki n th Em hoàn thành lu Em xin g i l i c truy i h n Ng t nh ng ki n th c chuyên sâu su t trình làm lu Em xin chân thành c Nghi m b y Cơ, anh ch Phịng Thí u ki n t t nh t th i gian Em th c hi n lu Em xin c ác Th y b c t nh ng kinh nghi m, ki n th c b ích su t trình h c t p Bây gi mãi sau Em s ghi nh Th y d y c a Cơ TĨM T T Lu ts u ti t h ch a ng ngu n nh m ph c v công tác gi ng v i m ra, mơ hình th y l tính tốn di n bi ng m tồn b h ng p c sơng c th u ti pv ng mơ hình u ki n tính ch ng dịng ch y t d li u có th u d ng, s li ng s u ngu n nh p bên cho mơ hình th y l c M c dù m i ch m i d ng l i v c kh u ti u ti t c a h xu u ti t phù h p cho h ch a ABSTRACT This thesis will present some methods to regulate reservoir system serving the flood mitigation for downstream area of Huong basin For each suggested methods, the MIKE FLOOD model was used to calculate the changes in flows and water levels in rivers and flooding from rivers overtopping their banks for all downstream areas From that, the results will be used to assess and compare the level of flooding in the river basins for each regulating methods One hydrologic model with the characteristics of this river system is also built on SWAT model to calculate the flow from the rainfall data The flow output will serve as the upstream boundaries and distributed boundaries for the hydraulic model which is used to compute flooding Although this thesis only use simple methods to regulating reservoir system, but these methods are absolute enough ability to evaluate the possibility of all regulating reservoirs and this thesis also propose the suitable methods for regulating reservoir i M CL C M C L C i DANH M C HÌNH NH iii DANH M C CÁC B NG vi M U I THI 1.1 Khu v c nghiên c u a hình[5] [5] 1.3 Ch 10 [3] 1.4 Dòng ch 14 C NGU N VÀ NH U 18 2.1 Gi i thi u mơ hình 18 2.2 C s lý thuy t mơ hình 19 2.2.1 Dòng ch y m t .20 2.2.2 Dòng ch y ng m 23 2.2.3 Di n tốn dịng ch y sông 24 2.3 D li d li u cho mơ hình SWAT 24 2.3.1 D li u không gian b 2.3.2 D li u thu c tính d .25 d li u 29 2.3.3 K t qu phân tích 31 37 lý thuy t MIKE 11, MIKE 21 MIKE FLOOD 37 lý thuy t MIKE 11 37 lý thuy t MIKE 21 39 lý thuy t MIKE FLOOD 40 3.2 Thi t l p mô ph ng th y l 41 3.2.1 D li u ph c v tính tốn .41 3.2.2 Thi t l p mơ hình m t chi u MIKE 11 42 3.2.3 Thi t l p mơ hình MIKE 21-FM 45 3.2.4 Thi t l p mơ hình mơ ph ng MIKE FLOOD 46 3.3 Tính tốn th y l 49 ii 3.3.1 Hi u ch nh mơ hình MIKE FLOOD (tính cho tr 3.3.2 Ki nh mơ hình MIKE FLOOD (tr 56 U TI T LIÊN H CH 60 u ti u ti 49 ch a 60 ch a 60 u ti ch a 62 u ti 64 4.2.1 H T Tr ch 65 4.2.2 H n 67 4.2.3 H n 69 4.2.4 Các cơng trình c 4.3 Thi t l p u ti h 72 t qu u ti t 73 u ti 73 u ti 83 K T LU N 87 TÀI LI U THAM KH O 89 PH L C 93 iii DANH M C HÌNH NH Hình 1.1 B khu v c nghiên c u Hình 2.1 Chu trình th 19 Hình 2.2 S khác gi a phân ph m theo chi u sâu theo Green - Ampt theo chi u sâu th c t 21 Hình 2.3 kh i ti n trình mơ ph ng dịng ch y mơ hình SWAT 25 Hình 2.4 B a hình t nh Th a Thiên Hu .26 Hình 2.5 B phân lo t t nh Th a Thiên Hu .27 Hình 2.6 B s d t t nh Th a Thiên Hu 28 Hình 2.7 V trí tr ng 30 Hình 2.8 B c ti Hình 2.9 K t qu mơ ph ng t i ti Hình 2.10 K t qu mơ ph ng t i ti v ng SWAT 32 ng Nh t 34 .34 Hình 2.11 .35 Hình 2.12 .35 Hình 3.1 i tính tốn m n kênh 39 Hình 3.2 M 43 Hình 3.3 V trí biên c Hình 3.4 45 i tính tốn 2D thi t l p cho mơ hình (gi i h n t i c a bi m phá) .46 Hình 3.5 Mơ ph ng k t n i bên mơ hình MIKE FLOOD 47 Hình 3.6 ng, C u Long[12] 48 Hình 3.7 i c ng Quán c a, An Xuân c ng Quan[12] .48 Hình 3.8 p Th o Long[12] .48 Hình 3.9 Bi ng Nh tháng 10-11/1999 49 Hình 3.10 Bi n, C Bi, Phú c tháng 10-11/1999 49 Hình 3.11 u ngu n t mơ hình SWAT .50 Hình 3.12 Biên m c t i c a bi n Thu Hình 3.13 ng m ct Hình 3.14 ng m c t i Phú 51 .51 52 iv Hình 3.15 B ng p l Hình 3.16 B c b m c ng p sâu nh t tính tốn 1999 52 ng p ch p t v tinh b di n tích ng p tính t mơ hình cu i ngày 6/11/1999 54 Hình 3.17 Bi t i tr ng Nh n t ngày 14/11 n ngày 02/12/2004 56 Hình 3.18 Bi t i tr , Phú ct n ngày 02/12/2004 57 Hình 3.19 u ngu n t mơ hình SWAT .58 Hình 3.20 Biên m c t i Thu 58 Hình 3.21 So sánh m c th i Kim Long 59 Hình 3.22 So sánh m c th i Phú c 59 Hình 4.1 kh u ti p tr c ti p .63 Hình 4.2 V trí h ch a c 65 Hình 4.3 Quan h gi a dung tích Wh T Tr Hình 4.4 Quan h gi ng Qx Hình 4.5 Quan h gi ng Qx tràn m qua h T Tr ch m n m Hình 4.8 Quan h gi a dung tích Wh Hình 4.9 Quan h gi n m Hình 4.13 B Hình 4.17 M c Zh n m u ngu n t i C 66 [15] .67 67 68 [15] c Zh [15] 69 70 c Zh [15] .70 n T Tr ch .74 Hình 4.11 M Hình 4.12 M [15] [15] n m ng Qx qua h Hình 4.10 c Zh c Zh ng Qx qua h ch [15] c Zh h T Tr ch m Hình 4.6 Quan h gi a dung tích Wh Hình 4.7 Quan h gi c Zh .75 c Phú 75 di n tích ng i nh ch p vi n thám 6/11/1999 76 u ti t m c h T Tr u ti t m ch 78 u ti t m ch 78 ct .77 u ti t v i m c th .79 Hình 4.18 M c t i Phú u ti t v i m c th .79 v u ti t theo PA2 (có so sánh v i PA1) qua h 80 u ti t theo PA2 (có so sánh v i PA1) qua h n tr 81 u ti t theo PA2 (có so sánh v i PA1) qua h n tr .82 ng m c th i Kim Long cho tr u ti t theo PA2 (có so sánh v i PA1) 82 ng m c th i Phú c cho tr u ti t theo PA2 (có so sánh v i PA1) .83 u ti t h T Tr 84 u ti t h 84 u ti t h .85 Hình 4.27 M c th Hình 4.28 M c th i Kim Long u ti 85 u ti 86 81 Nh n th m h gi c ch t, so sánh v i PA1 m nh m ng x c h gi m t 49,16m xu ng 48,91m L m x gi c th hi n c , k t qu so sánh v i m c th c hình 4.22 3/s 86 5000 84 4000 82 3000 80 2000 78 1000 76 74 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97 101 105 109 113 117 121 6000 Hình 4.20 u ti t theo PA2 (có so sánh v i PA1) qua h n tr m c 77m th 1999 nh n th trình h n cho tr th n khơng có nhi u s c th hi n hình 4.22 u có gi m xu i K t qu so sánh v i m ng c th c 82 3/s 4000 60 3500 58 3000 56 2500 54 2000 52 1500 50 1000 48 46 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81 86 91 96 101 106 111 116 121 126 131 136 141 146 151 500 Hình 4.21 u ti t theo PA2 (có so sánh v i PA1) qua h n tr n h t n, n im m c 56m (PA1), m PA1 K t qu so sánh v i m c 52m th y hi u qu c ng x th c th i c th hi n hình 4.23 - K t qu tính tốn so sánh v i m c th t i Kim Long Phú c m 1/11/99 2/11/99 3/11/99 PA2 Hình 4.22 ng m 4/11/99 5/11/99 6/11/99 7/11/99 8/11/99 PA1 c th i Kim Long cho tr u ti t theo PA2 (có so sánh v i PA1) 9/11/99 83 m 1/11/99 2/11/99 3/11/99 4/11/99 5/11/99 PA2 Hình 4.23 ng m Nh n xét: 6/11/99 gi m ng p cho h u ti t ng h gi m m xem kh a ng th c t i Kim Long Phú V i tr n su t 1,33%) h ch a T Tr ch, Bình u có th c m u ti t hi n hành Vi c h a h xu ng m c th p nh t có th (theo PA2) v n không làm gi m m c t i Kim Long Phú u ti gây b t l u ti t c vào mùa ki t nên th q trình v n hành h ch a khơng nên s d u ti u ti c thi t l u ti t theo PA2 không làm gi m m v i PA1, nên s t 9/11/99 c th i Phú c cho tr u ti t theo PA2 (có so sánh v i PA1) u so v i PA1; m c dù v y m 8/11/99 PA1 u ti t theo PA2 m khơng gi 7/11/99 u ti t cho tr c t i Kim Long Phú u ti n ngày 30/11/2004 u ti T Tr n cho tr c so 84 3/s 3500 50 3000 45 2500 40 2000 35 1500 30 1000 25 20 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81 86 91 96 101 106 111 116 121 126 131 136 141 146 500 Hình 4.24 u ti t h T Tr Nh n xét: v i tr h T Tr ch có th c ng c p xu ng h t m3/s), m ng qua c h ng n 44,6m 3/s 2500 84 83 2000 82 1500 81 1000 80 79 500 78 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81 86 91 96 101 106 111 116 121 126 131 136 141 146 151 77 Hình 4.25 u ti t h 85 58 2500 57.5 2000 57 56.5 1500 56 1000 55.5 55 500 54.5 54 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81 86 91 96 101 106 111 116 121 126 131 136 141 146 151 Hình 4.26 ng u ti t h K t qu mơ ph ng m c tính th i Kim Long, Phú c trình bày hình sau: m 4.5 3.5 2.5 1.5 0.5 24/11/04 25/11/04 26/11/04 27/11/04 28/11/04 29/11/04 30/11/04 Tính tốn Hình 4.27 M c th u ti 11/2004 86 5.5 4.5 3.5 2.5 1.5 0.5 24/11/04 25/11/04 26/11/04 27/11/04 28/11/04 29/11/04 30/11/04 u ti 2004 Tính tốn Hình 4.28 M c th Nh n xét: t tc 3h t u ti t theo theo PA1 m xu ng t i Kim Long gi m rõ r t, h T Tr ch y nh m c c gi c x qua h t hi n ch u ti y v i tr mm hành h ch a v i PA1 phù h p nh t n T i Phú c ng ch m i gian ng p l t kéo ch a T Tr i Kim Long Phú y quy trình v n 87 K T LU N V im u ti t liên h ch a nh m gi m m ng p cho h c hi n hai u ti d hành m ch ng ngu u ti xu t, lu c ban o tài li u phân tích ng h p riêng l t ng h , xem xét kh u ti m th n t i c h T Tr ho m lo i b xu t nh n th y: - Các h u có kh u ti t x y tr n su u ti t v i s a t ng h a h T Tr ch vào n 56m, h n 80,6m có th gi m ng h u ti i Kim Long Phú c m p nh c gi im C th m mùa - N n u ti t tr c t i Kim Long Phú c so v n c không y n u d a vào k t qu ti th p m u ch c ys kh n n c ng p Hi ng th i ti t di n ph c t p, nên c n ph i có chu ch dài m i có th nh i u ti cho t ng h - Trong gi i h n s li c v tr c sông gi i h n xem xét hai tr Vì th k t lu n có ph n không ch c ch , m nhau, th i gian xu t hi u ti ng l u có di n bi n khác n nh n T Tr ng x v h i Kim Long trì m c c ng 88 Lu c mơ hình th ng t s li mơ hình b ng 2.7 u d ng tính tốn l xu t b thông s cho 89 TÀI LI U THAM KH O [1] i, Nxb Khoa h c T Nhiên Công ngh , Hà N i, 2008 [2] Tr nh Ng c Minh, dịng ch ng d ng mơ hình SWAT tính tốn kéo dài s li u c sơng L , T p chí Khoa h ah cT nhiên Cơng ngh 25, 2009 [3] Hu nh Cơng Hồi c ng s ng n u lo i b m t s c th y l i, th bi ng c a dòng ch y p vùng h du có cơng trình S Khoa h c Công ngh Th a Thiên Hu , 2010 [4] Tr nh Ng c Minh, dòng ch ng d ng mơ hình SWAT tính tốn kéo dài s li u c sơng L , T p chí Khoa h ah cT nhiên Công ngh 25, 2009 [5] t nhiên 2005 [6] B n hành h ch a nhà máy th Ban hành theo quy nh s n Bình -BCT ngày 15/07/2008 [7] Cơng ty c ph n hành h ch a nhà máy th y http://www1.thuathienhue.gov.vn/portal_ge/Views/Default.aspx?OneID=2 [8] Nguy n Duy Liêm c ng s , ng d ng cơng ngh GIS mơ hình ng dòng ch H i th o ng d ng GIS toàn qu c, 2011 [9] Tr n Lê Minh Châu, Nguy n Quang Tu n, qu t theo ti t nh Th a Thiên Hu c sông y, , H i th o ng d ng GIS toàn qu c, 2011 [10] Lê M nh Hùng, T Tr ng d ng mô n cu i h ch ch nh tr - nt h , Báo cáo t ng k t d án, Viên Khoa h c Th y l i Mi n Nam, 2005 [11] Hu n sông Gành Hào (B Nam, 2005 u s phân b ng , Tuy n t p Vi n Khoa h c Th y l i Mi n 90 [12] Nguy n Th ng, i ch , T p chí phát tri n Khoa h c & Công ngh , t p 10 s 07, 2007 [13] Hồng Thái Bình, Tr n Ng ng d ng mơ hình MIKE FLOOD tính tốn ng p l t h th ng sông Nh t L , t nh Qu chí Khoa h ,T p c T nhiên Cơng ngh 26, 2010 c Bình c ng s , ng d ng mô hình MIKE FLOOD tính tốn ng p l t h th ng sông Nhu Khoa h a bàn thành ph Hà N , T p chí c T nhiên Công ngh 27, 2011 Nam tác gi , m khí h u th a Thiên Hu , Nxb Thu n Hóa, 2005 [16] Tr n Ng c Anh, ng b ng p l t h n H i Th ch Hãn, t nh Qu ng Tr , T p chí Khoa h c T nhiên Cơng ngh 27, 2011 [17] Hu nh Cơng Hồi, Nguy n Th B y, Nguy n Ng c Minh: bi ng c a dòng ch ng n u lo i b m t s c du có cơng trình th y l i, th p vùng h n dịng -S khoa h c cơng ngh t nh Th a Thiên Hu -2010 [18] http://srtm.csi.cgiar.org [19] http://www.fao.org/geonetwork/srv/en/metadata.show?id=14116 [20] http://bioval.jrc.ec.europa.eu/products/glc2000/glc2000.php ng th c Trung Trung B , phân vùng ng p l nh báo, d báo nguy t nh Th a Thiên Hu h c Công ngh tài, S Khoa ng t nh Th a Thiên Hu c tính tốn cân b Hu , T p chí Khoa h , ct , T p chí Khoa h Nhu c u s nh Th a Thiên i h c Hu s 50, 2009 [23] Nguy n H u Kh i, Doãn K Ruân, 2010 pl th Báo cáo k t qu th c hi [22] Nguy n Thám, Nguy d ng b h u ti t liên h ch a c T nhiên Công ngh 26, 91 [24 báo, c k h ch a v a nh nh ngh khoa h c l n th 10 m b o an toàn h ch Vi [25] Nguy n Tu n c ct i t thi t , Tuy n t p báo cáo H i ng Th t Uyên, ng b ng sông H ng, 2007 u ti t h t ng liên h ch a phát ,H p l n phát tri n ngu c Vi t Nam, 02/01/2008 http://www.vncold.vn/Web/Content.aspx?distid=1063 ng quy trình v n hành h th ng liên h ch a Hịa Bình, Thái Bà, Tun Quang ph c v c cho h c sông H ng- ,H c mùa khô p l n phát tri n ngu c Vi t Nam, 02/01/2008 http://www.vncold.vn/Web/Content.aspx?distid=1138 t Vi t Online, u ti t, Hu ng p n , 2011 http://baodatviet.vn/Home/chinhtrixahoi/Thuy-dien-dieu-tiet-Hue-ngap nang/201111/176707.datviet [28] Tr n Minh Tuy n, l th Tuyên Quang ng p , Tuy n t p báo cáo H i ngh khoa h c l n th Vi ng Th y ng, 2005 [29] Nguy n Vi t, nông nghi p t nh Th a Thiên Hu ng c n s n xu t , Trung tâm d báo KTTV t nh Th a Thiên Hu , 2004 [30] Fausto Marincioni, Phong Tran, rajib Shaw, climate change anh land use management: a case study in the Thua Thien Hue , Ancona, Adapting to Climate change in Time Conference, 2010 [31] Dao Nguyen Khoi, Nguyen Ngoc Minh, Submitted to the 1st International Conference on Energy, Environment And Climate Changes, 2010 [32] Bryan A Tolson and Christine A Shoemaker, , Technical Report, School of Civil and Environmenal Engineering Cornell University, 2004 92 [33] Adam Freihoefer and Paul McGinley, Calibration of Field -Based Hydrologic Scale Watersheds in Southwestern Winconsin Using the , 2009 International SWAT Conference Proceedings, University of Colorrado at Boulder, 2009 [34] J.G Arnold and nkk, , Texas Water Resources Institute Technical Report No 365, Texas A&M University System, 2011 [35] A L Neitsch, J.G Arnold, J R Kiniry and J R Williams, , Texas A&M University System, 2009 [36] C A Reynold, T J Jackson, W J Rawl, content by linking the FAO soil map of World with global soil profile databases and pedo- Proceedings of the AGU 1999 spring conference, Boston, MA [37] D D Moriasi, J G Arnold, M W Van Liew, R L Bingner, R D Harmel, and T L Veith, Transactions of the ASABE, pp 885-900, , vol 50, 2007 [38] Oliver Cristian Saavedra Valerianonnk, , Hydrological Sciences Journal, 2012 [39] Phong Tran, and Flood Risk Management in Central Vie , final report, The Sustainable Mekong Research Network, 2009 [40] Denmark Hydraulic Institute (DHI), , DHI, 2007 [41] Denmark Hydraulic Institute (DHI), , DHI, 2007 [42] Denmark Hydraulic Institute (DHI), 93 PH L C Ph l c B ng Các ti Stt Tên ti v c c phân chia b ng mơ hình SWAT Diên tích Stt Km2 Tên ti v c Diên tích Km2 1 62,46 20 20 26,65 2 38,75 21 21 60,79 3 1,49 22 22 29,61 4 9,56 23 23 10,04 5 12,11 24 24 103,8 6 0,87 25 25 28,47 7 9,84 26 8 20,51 27 9 108,31 28 28 39,33 10 10 25,99 29 29 26,13 11 11 36,33 30 30 3,84 12 12 13,86 31 31 14,92 13 13 49,31 32 32 62,12 14 14 2,93 33 33 33,66 15 15 7,96 34 34 36,56 16 16 24,09 35 35 35,12 17 17 26,67 36 18 C Bi 722,63 37 19 19 62,50 255,09 n 618,70 238 ng Nh t 198 94 Hình B ti 95 ... Vì v y c n nghiên c h ch a nh m phát huy hi u qu c a h ch a th mb u ti t liên n công tác gi c công tác th n Khu v c nghiên c u Khu v c nghiên c th n cung c c cho n, cho nông nghi p, công nghi... m phát mb ng c Bình công s [14] v i nghiên c u FLOOD tính tốn ng p l t h th ng sông Nhu N Nghiên c a bàn thành ph Hà d ng MIKE FLOOD làm công c mô ph ng ng p l t h th ng sông Nhu mô ph ng v ng... khơng có c a c ng M t s nghiên c u lên quan: - Nguy n Tu h ch n c t Uyên[25] v i nghiên c u ng b ng sông H u ti t h th ng liên Các tác gi d ng xây d ng quy trình v n hành liên h ch sơng Lơ ph c