Luận án nghiên cứu đề xuất phương pháp vận hành tối ưu hệ thống hồ chứa thượng lưu lưu vực sông hồng trong mùa cạn

i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu khoa học độc lập riêng tơi Các số liệu sử dụng phân tích luận án có nguồn gốc rõ ràng, cơng bố theo quy định Các kết nghiên cứu luận án tơi tự tìm hiểu, phân tích cách trung thực, khách quan phù hợp với thực tiễn Việt Nam Các kết chưa công bố nghiên cứu khác Nghiên cứu sinh Nguyễn Xuân Lâm ii LỜI CẢM ƠN Trân trọng cảm ơn thầy giáo hướng dẫn, lãnh đạo, cán bộ, nhà khoa học Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam, Viện Nước, Tưới tiêu Môi trường, Viện Khoa học Khí tượng, Thủy văn BĐKH tạo điều kiện tốt để tác giả thực luận án Đặc biệt, xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành đến gia đình, bạn bè giúp đỡ tạo môi trường thuận lợi để tác giả hồn thành nghiên cứu iii MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1 Tính cấp thiết đề tài luận án Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án 5.1 Ý nghĩa khoa học 5.2 Ý nghĩa thực tiễn Những đóng góp luận án Cấu trúc Luận án CHƯƠNG TỔNG QUAN TỐI ƯU VẬN HÀNH HỒ CHỨA Giới thiệu chung Các nghiên cứu nước 1.2.1 Phương pháp mô 1.2.2 Phương pháp tối ưu 1.2.3 Bài tốn tối ưu hóa hệ thống hồ chứa 10 1.2.3.1 Hàm mục tiêu 10 1.2.3.2 Ràng buộc 12 1.2.3.3 Tối ưu đa mục tiêu 13 1.2.4 Các phương pháp giải tối ưu 14 1.2.4.1 Tối ưu ngẫu nhiên ẩn .15 1.2.4.2 Tối ưu ngẫu nhiên .19 1.2.4.3 Quy hoạch kinh nghiệm (Heuristic) thuật toán di truyền GA 23 Các nghiên cứu nước 26 1.3.1 Nghiên cứu quy hoạch vùng Đồng sơng Hồng – Thái Bình 26 1.3.2 Nghiên cứu vận hành liên hồ chứa 27 Kết luận chương 32 iv CHƯƠNG CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP VẬN HÀNH TỐI ƯU HỆ THỐNG HỒ CHỨA TRONG MÙA CẠN TRÊN LƯU VỰC SÔNG HỒNG 34 Đặc điểm lưu vực hệ thống hồ chứa sông Hồng .34 2.1.1 Điều kiện tự nhiên, khí hậu thủy văn lưu vực 34 2.1.2 Hệ thống hồ chứa lưu vực sông Hồng 38 2.1.3 Những yếu tố tác động đến vận hành hệ thống hồ chứa thủy điện lưu vực sông Hồng 47 2.1.3.1 Dòng chảy từ Trung Quốc .48 2.1.3.2 Vai trò phát điện hệ thống 50 2.1.3.3 Đảm bảo nước cho hạ du 51 2.1.3.4 Ảnh hưởng triều mặn .54 2.1.3.5 Mâu thuẫn cấp nước phát điện .59 2.1.3.6 Tác động BĐKH 61 2.1.3.7 Quy trình vận hành liên hồ chứa .62 2.1.4 Những định hướng để thiết lập toán tối ưu vận hành hệ thống hồ chứa lưu vực sông Hồng 64 Phương pháp xây dựng giải pháp tối ưu vận hành hệ thống hồ chứa lưu vực sông Hồng .67 2.2.1 Thiết lập toán tối ưu 67 2.2.1.1 Hàm mục tiêu 67 2.2.1.2 Ràng buộc 70 2.2.2 Khung tính tốn tối ưu xây dựng hàm vận hành thời gian thực cho hệ thống hồ chứa sông Hồng mùa cạn 72 2.2.3 Mô hệ thống hồ chứa 75 2.2.3.1 Các quan hệ đặc tính hồ chứa 75 2.2.3.2 Quan hệ mực nước mức xả tối đa, tối thiểu 77 2.2.3.3 Hiệu chỉnh mức xả 𝑟𝑚𝑎𝑥 𝑟𝑚𝑖𝑛 theo dòng chảy đến, dung tích đầu bước bước thời gian mô 78 v 2.2.3.4 Mô cân nước hệ thống hồ trình định vận hành .80 2.2.4 Mơ hình hạ lưu 81 2.2.5 Hàm chinh sách vận hành hệ thống hồ chứa thời gian thực 84 2.2.6 Thuật toán BORG-MOEA 85 2.2.6.1 Tập trội dạng hộp epsilon (𝜖) 85 2.2.6.2 Tiến epsilon 𝜖 .86 2.2.6.3 Khởi động lại .86 2.2.6.4 Kết hợp đa tốn tử tự động thích ứng .87 Số liệu đầu vào .89 Kết luận chương 93 CHƯƠNG PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ XÂY DỰNG GIẢI PHÁP VẬN HÀNH TỐI ƯU HỆ THỐNG HỒ CHỨA TRONG MÙA CẠN TRÊN LƯU VỰC SÔNG HỒNG 95 Mơ hình hệ thống hồ chứa .95 Mơ hình hạ lưu .105 3.2.1 Xây dựng mơ hình Mike 11 cho vùng Đồng sông Hồng 105 3.2.2 Mơ hình thay 114 Kích thước tốn, máy tính, ngơn ngữ lập trình 116 Giao diện cho vận hành thời gian thực 117 Phân tích đánh giá kết tính tốn hàm vận hành tối ưu 118 Kết luận chương 136 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .138 Kết luận 138 Kiến nghị .140 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ .142 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 142 PHỤ LỤC 154 Phụ lục Mã nguồn hệ thống C/C++ 155 vi Phụ lục Đặc trưng mưa dịng chảy trạm hệ thống sông Hồng 160 Phụ lục Tổng hợp tủy chọn mô hệ thống lấy nước sông Hồng .164 Phụ lục Quan hệ mực nước thượng lưu hồ tổng khả xả max rmin, rmax hồ chứa .169 Phụ lục Tổng hợp 350 nghiệm Pareto - tham số hàm vận hành .174 vii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2-1 Tổng lượng dịng chảy năm hệ thống sơng Hồng 36 Bảng 2-2 Lưu lượng đỉnh lũ lớn lưu lượng nhỏ số trạm thuỷ văn lưu vực sông Hồng giai đoạn trước có hồ Hịa Bình 37 Bảng 2-3 Tổng hợp thông số hồ chứa nghiên cứu 39 Bảng 2-4 Nhu cầu nước dùng vùng châu thổ sông Hồng phân chia theo ngành kinh tế (triệu m3) .51 Bảng 2-5 Thời vụ sản xuất vụ Đông Xuân năm gần 52 Bảng 2-6 Tổng hợp mức xả diện tích canh tác Đơng Xn 54 Bảng 2-7 Tổng hợp điều khoản quy định vận hành theo quy trình vận hành 1622/QĐ-Ttg ngày 17 tháng năm 2015 63 Bảng 3-1 Thống kê biên biên nhập lưu khu 108 Bảng 3-2 Địa hình lịng dẫn sơng Hồng - Thái Bình .109 Bảng 3-3 Kết hiệu chỉnh thơng số mơ hình .111 Bảng 3-4 Kết kiểm định thơng số mơ hình thủy lực .112 Bảng 3-5 Tổng hợp số nghiệm điển hình mặt Pareto tối ưu 121 Bảng 3-6 Tổng hợp hiệu giải pháp vận hành thực tiễn vận hành thời kỳ 16/10/2015 đến 14/6/2016 128 viii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1-1 Sự cần thiết điều tiết để đáp ứng yêu cầu xã hội Hình 1-2 Ví dụ hệ thống hồ chứa Hình 1-3: Cách tiếp cận giải tối ưu ngẫu nhiên ẩn (ISO) 15 Hình 1-4 Thể tối ưu hệ thống hồ chứa chuỗi định 18 Hình 1-5 Cách tiếp cận tối ưu ngẫu nhiên (ESO) 20 Hình 1-6 Khung tổng qt thuật tốn di truyền GA 25 Hình 2-1 Lưu vực sông Hồng hồ chứa lớn 38 Hình 2-2 Lưu lượng vào xả, mực nước hồ Hịa Bình trung bình từ năm 1991 đến 2011 41 Hình 2-3 Quá trình mực nước hồ Thác Bà từ 1973 đến 2012 42 Hình 2-4 Quá trình xả nước hồ Thác Bà năm 1/1-15/6 năm 2011 42 Hình 2-5 Mực nước hồ Tuyên Quang từ 1/8 đến 14/6 thời kỳ 2007-2014 44 Hình 2-6 Lưu lượng vào xả hồ Tuyên Quang trung bình từ năm 2007 đến 2014 44 Hình 2-7 Mực nước hồ Sơn La từ từ 1/8 năm trước đến 14/6 năm sau thời kỳ 2010 đến 2014 45 Hình 2-8 Lưu lượng xả từ hồ Sơn La Hịa Bình từ 1/1-14/6/2014 .46 Hình 2-9 Thơng số kỹ thuật hồ chứa lớn lưu vực sông Hồng .47 Hình 2-10 Quá trình lưu lượng ngày I-IV/2007-2012 trạm Lai Châu 49 Hình 2-11 Quá trình lưu lượng ngày từ I-IV/2007-2012 trạm Lào Cai .49 Hình 2-12 Quá trình lưu lượng ngày từ tháng I-IV/2007-2012 trạm Đạo Đức 50 Hình 2-13 Biểu đồ dùng nước tháng mùa cạn năm 2010 đến năm 2020 52 Hình 2-14 Mực nước nhỏ trạm Hà Nội từ năm 1991-2013 53 Hình 2-15 Q trình mực nước trạm Hịn Dấu từ 1/1-28/2/2013 55 Hình 2-16 Quá trình lưu lượng, mực nước số vị trí từ 1/1-28/2/2006 56 Hình 2-17 Xâm nhập mặn %o năm 2010 .58 Hình 2-18 Tác động vận hành hồ đền độ mặn số cống hạ lưu vùng ĐBSH xả nước Đông Xuân 2015 58 ix Hình 2-19 Biểu đồ phụ tải ngày làm việc điển hình theo tỉ lệ tương đối 59 Hình 2-20 Biểu đồ tỷ lệ tiêu thụ điện theo tháng năm .60 Hình 2-21 Quá trình lưu lượng xả từ hồ mực nước Sơn Tây Hà Nội từ tháng đến tháng năm 2010 61 Hình 2-22 Quan hệ mực nước trạm Hà Nội với mực nước số cống lấy nước, mùa cạn năm 2011 66 Hình 2-23 Sơ đồ thủy điện trạm thủy văn lưu vực sông Hồng 67 Hình 2-24 Hệ số lợi ích phát điện mùa cạn tính từ 16-9 đến 14-6 hàng năm 69 Hình 2-25 Khung tính tốn tối ưu xây dựng hàm vận hành thời gian thực cho hệ thống hồ chứa sông Hồng mùa cạn 75 Hình 2-26 Quan hệ dung tích mực nước hồ chứa .76 Hình 2-27 Quan hệ dung tích diện tích mặt hồ 76 Hình 2-28 Quan hệ lưu lượng mực nước hạ lưu 77 Hình 2-29 Quy trình xây dựng hàm mức xả tối đa/tối thiểu hồ chứa theo dung tích dịng chảy đến .79 Hình 2-30 Sơ đồ mơ cân nước định vận hành cho hồ chứa 81 Hình 2-31 Quy trình tính tốn cân nước định cho toàn hệ thống q trình xây dựng sách vận hành 81 Hình 2-32 Biểu đồ hàm kích hoạt tangent hyperbolic .82 Hình 2-33 Mạng trí tuệ nhân tạo sử dụng cho mơ hình thay .83 Hình 2-34 Sơ đồ xây dựng mơ hình hạ lưu thay (emulator) với số liệu từ mơ hình Mike 11 vùng đồng sông Hồng 83 Hình 2-35 Mình họa trội 𝝐 không gian hàm mục tiêu chiều .86 Hình 2-36 Quy trình khởi động BORG .87 Hình 2-37 Dạng kết hợp đa toán tử BORG .88 Hình 2-38 Biên dịng chảy đến hệ thống mô 89 Hình 2-39 Chuỗi dịng dịng chảy ngày đến khu lưu vực sơng Hồng tính đến Sơn Tây, giai đoạn 1961-2011 90 x Hình 2-40 Số liệu bốc bước thời gian ngày trạm khí tượng khu vực miền núi phía Bắc giai đoạn từ 1957 -2011 91 Hình 2-41 Số liệu bốc ngày nội suy hồ chứa nghiên cứu giai đoạn 16/9/1961 đến 15/9/2011 91 Hình 2-42 Chuỗi nhu cầu nước ngày năm điển hình từ 16/9 đến 15/9 năm sau 92 Hình 2-43 Số liệu triều ngày max cho năm điển hình cửa Ba Lạt 92 Hình 3-1 Quan hệ mực nước mức xả max, tức thời hồ chứa Bản Chát Lai Châu 95 Hình 3-2 Quan hệ mực nước mức xả max, tức thời hồ chứa Sơn La Hịa Bình 96 Hình 3-3 Quan hệ mực nước mức xả max, tức thời hồ chứa Thác Bà Tuyên Quang 96 Hình 3-4 Hàm xả 𝑟𝑚𝑎𝑥, 𝑟𝑚𝑖𝑛 cho bước thời gian ngày theo dung tích dòng chảy đến cho hồ chứa Bản Chát 96 Hình 3-5 Hàm xả 𝑟𝑚𝑎𝑥, 𝑟𝑚𝑖𝑛 cho bước thời gian ngày theo dung tích dịng chảy đến cho hồ chứa Lai Châu .97 Hình 3-6 Hàm xả 𝑟𝑚𝑎𝑥, 𝑟𝑚𝑖𝑛 cho bước thời gian ngày theo dung tích dịng chảy đến cho hồ chứa Sơn La 97 Hình 3-7 Hàm xả 𝑟𝑚𝑎𝑥, 𝑟𝑚𝑖𝑛 cho bước thời gian ngày theo dung tích dịng chảy đến cho hồ chứa Hịa Bình 98 Hình 3-8 Hàm xả 𝑟𝑚𝑎𝑥, 𝑟𝑚𝑖𝑛 cho bước thời gian ngày theo dung tích dòng chảy đến cho hồ chứa Thác Bà 98 Hình 3-9 Hàm xả 𝑟𝑚𝑎𝑥, 𝑟𝑚𝑖𝑛 cho bước thời gian ngày theo dung tích dịng chảy đến cho hồ chứa Tun Quang .99 Hình 3-10 Chi tiết mô cân nước bao gồm dịng chảy đến trừ tổn thất, dung tích tổng xả cho hồ chứa Lai Châu kết nối lũ-kiệt-lũ 100 Hình 3-11 Mơ cân nước bao gồm dòng chảy đến trừ tổn thất, dung tích tổng xả cho hồ chứa Lai Châu 50 năm, bước tính ngày 100 161 Bảng Lượng mưa trung bình tháng, năm trung bình số trạm khí tượng hệ thống sơng Hồng TT Tên trạm 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Mường Tè Sìn Hồ Lai Châu Tam Đường Sơn La Mộc Châu Hồ Bình Sa Pa Hoàng Liên Sơn Bắc Hà Lào Cai Yên Bái Hồng Su Phì Hà Giang Phó Bảng Bắc Quang Chiêm Hố Tun Quang Phú Hộ Việt Trì Hà Nội Hưng Yên Nam Định Vị trí Kinh độ Vĩ độ Thời kỳ quan trắc 102°50' 103°14' 103°09' 103°29' 103°54' 104°41' 105°20' 103°49' 104°05' 104°17' 103°58' 104°52' 104°41' 104°58' 105°11' 104°52' 105°16' 105°13' 105°14' 105°25' 105°48' 106°03' 106°09' 22°22' 22°22' 22°04' 22°25' 21°20' 20°50' 20°49' 22°21' 23°15' 22°32' 22°30' 21°42' 22°45' 22°49' 23°15' 22°30' 22°°9' 21°49' 21°27' 21°18' 21°01' 20°40' 20°26' 1961-2012 1961-2012 1956-2012 1971-2012 1961-2012 1961-2012 1957-2007 195-2012 1970-1978 1961-2012 1957-2012 1957-2012 1961-2007 1960-2012 1961-1978 1961-2007 1961-2005 1960-2012 1960-2007 1961-2012 1961-2012 1960-2005 1957-2007 Lượng mưa trung bình tháng, năm (mm) I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm 26,3 42,5 35,5 35,1 17,9 17,9 18,1 68,1 66,2 39,0 35,5 34,4 17,5 23,2 20,2 72,0 26,1 22,4 32,8 25,0 19,6 25,5 23,8 29,3 43,1 49,2 42,0 26,2 23,8 15,7 81,4 73,1 43,4 49,2 43,8 23,2 28,5 20,1 75,1 33,1 29,2 37,0 33,2 26,3 26,8 29,1 47,9 74,1 71,4 78,8 48,6 41,8 37,3 104,8 82,0 64,5 71,4 73,3 45,2 52,5 38,0 90,8 56,0 52,0 55,0 43,3 45,8 47,6 50,4 129,9 185,1 142,8 181,2 121,5 103,5 92,1 214,8 219,6 103,8 142,8 127,7 86,3 113,5 94,7 245,7 126,6 112,0 111,9 100,2 98,1 87,2 84,3 268,5 318,0 228,0 341,3 181,0 186,1 243,2 355,2 416,6 302,9 228,0 213,1 189,9 219,1 181,0 764,8 235,6 220,9 212,7 183,9 184,5 172,6 176,5 474,6 503,6 272,7 469,9 243,1 235,2 277,9 389,6 565,5 445,3 272,7 268,3 294,7 267,4 313,1 993,0 287,2 260,7 245,6 247,1 256,1 223,6 195,3 628,8 594,7 323,6 564,3 260,7 269,7 310,6 469,1 679,9 548,2 323,6 313,4 341,2 286,5 367,1 929,6 280,5 286,8 271,8 254,0 274,8 219,9 234,4 441,4 458,7 355,7 357,5 262,4 320,1 324,1 455,4 632,1 422,4 355,7 356,3 317,6 305,0 323,6 635,6 294,4 295,9 285,9 271,1 294,1 278,9 292,6 183,2 230,2 228,8 187,4 132,0 263,0 292,6 309,5 418,2 230,5 228,8 274,9 158,6 181,8 180,7 408,4 155,9 175,1 205,1 180,2 257,0 261,2 312,8 108,1 144,2 138,6 129,2 62,9 132,7 175,5 201,5 236,1 155,5 138,6 164,6 103,3 124,6 123,4 388,8 110,1 120,2 146,6 143,2 142,7 178,9 196,1 63,3 79,9 73,6 74,0 34,6 38,5 53,9 105,1 97,8 83,2 73,6 59,2 51,1 45,8 66,6 167,7 48,5 44,1 58,0 56,5 63,6 73,3 65,1 28,6 40,5 30,2 29,3 13,8 15,4 15,5 61,3 72,2 36,5 30,2 25,8 19,8 16,7 26,5 78,2 22,7 16,8 23,7 18,7 17,4 23,8 27,4 2246,3 2714,6 1950,2 2435,4 1404,7 1634,6 1856,4 2815,8 3559,2 2475,2 1950,2 1954,7 1648,5 1644,4 1754,9 4849,7 1676,6 1636,2 1685,9 1556,3 1680,1 1619,3 1687,8 162 Bảng Lưu lượng trung bình tháng, năm số trạm thuỷ văn lưu vực sông Hồng Thứ tự Trạm Đại Đồng Dũng Nguyên Giang Mạn Hảo Sông F (km2) Kinh độ Vĩ độ Thời kỳ quan trắc Lưu lượng trung bình tháng, năm (m3/s) I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm Lễ Xã 2513 1953-1993 4,00 2,50 1,69 0,99 1,49 13,2 21,3 44,5 39,6 36,7 15,9 7,15 15,8 Nguyên 21554 1953-1993 64,7 45,5 30,3 21,3 38,8 152 272 439 324 294 180 98,0 164 Nguyên 32037 140 109 81,2 70,0 112 295 484 731 545 465 324 196 297 258 217 186 195 311 625 1050 1360 949 720 537 337 569 Lào Cai Hồng Yên Bái Hồng 48000 104 51'45" 21 42'14" 1953-1993 195678,95-2012 1957-2012 311 266 237 272 433 865 1360 1700 1350 985 656 406 739 Sơn Tây Hồng 143600 105o30'21" 21o09'22" 1956-2012 1300 1150 1070 1240 2060 4670 8020 8260 5680 3810 2590 1580 3450 Hồng - 105o51'32" 21o01'53" Đuống Hà Nội Thượng Cát Lai Châu Đà 33800 103 10'07" Tạ Bú Đà 45900 104o03'12" 41000 - o 103 57'51" o o 105 52'23" o o 22 30'14" o 1956-2012 1010 908 861 996 1550 3320 5790 6060 4290 2900 2030 1270 2580 o 1957-2012 314 273 259 306 538 1240 2270 2350 1630 1060 715 418 949 o 22 04'46" 1957-2012 395 315 256 264 499 1480 2950 2890 1830 1240 857 532 1130 21o26'54" 1961-2012 513 404 338 373 736 2110 4050 3940 2420 1550 1100 654 1520 1956-1985 546 431 347 379 717 2250 4070 4630 3020 1790 1220 757 1680 21 04'20" Hồ Bình Đà 51800 105o19'53" 20o49'17" 1956-2012 626 540 501 562 924 2310 4530 4270 2590 1730 1180 733 1710 Đạo Đức Lô 8260 104o59'46" 22o47'12" 1960-2012 60,8 54,0 51,3 55,6 90,3 208 377 400 264 162 119 76,5 160 10 Hàm Yên Ghềnh Gà Vụ Quang Chiêm Hố Tà Thàng Ngịi Thia Thanh Sơn Nậm Giàng Nậm Lô 11900 105o05'17" 22o03'14" 1958-2012 122 109 106 130 268 560 888 845 585 382 249 154 367 11 12 13 14 15 16 17 18 o o Lô 29600 105 11'20" 21 51'40" 1966-2012 247 223 217 269 564 1210 1880 1820 1200 738 492 297 763 Lô 36790 105o15'30" 21o34'12" 1957-2012 388 369 361 434 756 1470 2290 2270 1560 995 682 438 1000 Gâm 16500 105o16'31" 22o05'34" 1959-2012 130 120 117 143 303 624 917 877 554 332 228 145 375 Ngòi Bo Ngòi Thia 521 106°03' 21°20' 1961-1975 12,2 11,7 10,4 16,3 32,3 64,7 76,1 72,1 58,8 39,3 24,2 16,2 36,2 1520 104o39'25" 21o50'25" 1962-1981 21,1 18,0 15,4 20,5 33,5 78,8 102 146 165 96,0 46,5 27,1 64,2 Bứa 1190 105o09'25" 21o11'17" 1963-1976, 1989-2012 13,5 11,9 12,1 15,3 24,6 39,3 53,4 69,0 77,1 50,8 29,3 17,4 34,5 Nậm Na 6740 103o09'34" 22o15'17" 1965-2012 144 118 95,2 108 213 525 1030 888 547 376 280 196 376 1961-2012 29,0 24,7 22,8 26,1 41,7 109 211 241 145 74,2 51,7 36,4 84,4 Nậm 2680 o 103 17'52" o 21 52'41" 163 Mức Mức 22 Bản Củng Nậm Chiến Thác Mộc Bảo Lạc Gâm 4060 105°40' 22°57' 1961-1976 16,3 13,3 13,8 15,3 40,1 120 161 188 104 58,4 39,7 22,5 23 Bảo Yên Chảy 4960 104°35' 22°10' 1982-2012 51,2 45,4 46,5 59,0 92,6 177 318 344 228 154 109 67,6 141 24 Vĩnh Yên Quảng Cư Hưng Thi Nghĩa Đô 138 104o28'11" 22o22'08" 1961-2012 3,57 3,43 3,49 4,18 5,48 8,85 13,3 16,9 13,1 9,30 6,23 4,21 7,72 Phó Đáy 1190 105o29'30" 21o31'10" 1960-1976 8,06 7,16 7,04 11,7 19,2 33,8 41,3 63,2 47,4 27,4 16,7 10,0 24,4 1963-1977 4,06 3,35 3,01 5,09 12,7 30,4 42,4 46,2 71,7 36,4 14,6 5,67 23,0 19 20 21 25 26 Nậm Mu 2620 103o48'56" 21o47'20" 1961-1987, 2003-2012 34,8 28,7 24,8 44,8 112 303 464 344 194 101 69,9 40,9 146 Nậm Chiến 313 104°09' 21°36' 1963-1980 5,15 4,22 3,60 4,70 9,08 24,7 40,1 43,2 30,8 16,1 9,13 6,48 16,4 Nậm Sập 405 104°33' 20°52' 1959-1981 2,48 2,19 1,98 2,13 3,17 7,72 12,9 22,4 25,2 9,87 4,91 2,97 8,17 66,1 Bôi 664 o 105 40'30" o 20 31'00" 164 Phụ lục Tổng hợp tủy chọn mô hệ thống lấy nước sơng Hồng 165 Bảng Hệ thống cơng trình lấy nước từ dịng phương án mơ TT Khu thủy lợi 01 Khu hạ sông Thao 02 Lưu vực sông Gâm 03 Khu sông Lô 04 05 Khu sơng Chảy Lưu vực sơng Phó Đáy 06 Hạ Núi Cốc 07 Hạ Thác Huống 08 09 10 11 Khu Cà Lồ 12 13 14 Khu Bắc Đuống 16 18 Gộp tổng cộng 44 trạm bơm lớn nhỏ thuộc hệ thống chủ yếu Phú Thọ :Tam Nông, Cẩm Khê, Việt Trì, Lâm Thao, Phù Ninh, TX.Phú Tho, Đoan Hùng, Thanh Ba, Hạ Hòa Gộp trạm bơm lớn nhỏ lấy nước dịng thuộc tỉnh Hà Giang Tuyên Quang, Bắc Kạn tỉnh từ thủy điện Tuyên Quang Gộp trạm bơm lớn nhỏ lấy nước dịng thuộc Tun Quang + Phú Thọ + Vĩnh Phúc tính từ Hàm n đến Việt Trì Gộp trạm bơm lớn nhỏ; từ Thác Bà đến cửa sông Chảy: Các xã huyện Đoan Hùng; Gộp trạm bơm lớn nhỏ diện tích thuộc tỉnh Vĩnh Phúc tính từ đập Liễn Sơn từ Liễn Sơn đến Cửa Sơng Tính lưu lượng dựa diện tích phục vụ thực tế; Thị xã Sông Công;- Huyện Phổ Yên; - Huyện Phú Bình; - Thành phố Thái Ngun Tính lưu lượng dựa diện tích phục vụ thực tế đất đai tỉnh Bắc Giangvà 80% diện tích huyện Phú Bình tỉnh Thái Nguyên TB Bạch Hạc (Khu Liễn Sơn- Bạch Hạc) TB Đại Định (Cun cấp cho khu Liễn Sơn Bạch Hạc + Khu bãi sông Hồng Khu bãi sơng Hồng :Gộp cơng trình TB Liễu Trì + TB Lũng Hạ Ftt (ha) Sơng Vị trí Q (m3/s) 14404 Sông Thao 837794384 22.32 14619 Sông Gâm 072904 24.85 29727 Sông Lô 0106690 49.64 15542 Sông Chảy 024986 25.49 9161 Sơng Phó Đáy 025000 15.12 12051 Sơng Cầu 44026 17.59 39302 Sông Cầu 0136393 68.78 Sông Lô 106075 11 Sông Hồng 13702 11 Sông Hồng 12702 3.52 60287 12.24 015790 2.72 2934 Mô dạng công trình điều khiển 43140 Sơng Hồng: Sơng Cà Lồ Tiểu khu tưới hữu Cà Lồ - TB Ấp Bắc Gộp cơng trình lấy nước từ sơng Cà Lồ chết Sông Đuống Cống Long Tửu- TB Trịnh Xá 15 17 Tên/Phương án mô Cầu Sơn - Cấm Sơn Lưu vực Tiêu khu tưới trạm bơm Trịnh Xá: Gộp TB nhỏ cịn lại Sơng Đuống: Tiểu khu độc lập xã (TB Kiều Lương) Tiểu khu ven sông Cầu, bắc đường 18 (TB Kim Đôi) Hệ thống Cầu Sơn - Cấm Sơn 15 TB tưới (XN quản lý) Công trình địa phương quản lý huyện Lục Nam (Về phía tả sông Lục 8901 53243 14.51 Sông Đuống 57426 2.62 sông Cầu 133632 10 091235 32.77 0- 20.11 17156 sông Thương 10531 Sông Lục 166 TT 19 Khu thủy lợi sông Lục Nam Khu hạ du sông Đà 20 21 22 23 26 27 28 29 Ftt (ha) Nam), Sơn Động, Lục Ngạn tỉnh Bắc Giang huyện Đình Lập Lạng Sơn Hồ Bình 9339.35 Cống Liên Mạc Khu sơng Nhuệ TB Hồng Vân TB Đan Hồi TB Vĩnh Tuy (kết hợp) 71037 Các trạm bơm nhỏ lấy nước sơng Đáy, sơng Châu tổng số 46 cơng trình 24 25 Tên/Phương án mơ Khu Sơng Tích Thanh Hà Khu hữu sông Đáy thuộc Hà nam Khu trạm bơm Nam Hà Khu Bắc Ninh Bình 30 Khu Nam Ninh Bình 31 Khu Trung Nam Định Sơng Vị trí Nam 53080 Sơng Đà 060703 Sơng Hồng 60792 Sơng Hồng Sông Hồng Sông Hồng 89205 55907 76872 Sông Đáy Q (m3/s) 16.81 Mơ dạng cơng trình điều khiển 11.11 11.11 6.67 7.00 TB Phù Sa + TB Cộng Hoà, Hạ Dục, An Mỹ, Bạch Tuyết, Phù Lưu Tế… hàng loạt cơng trình có quy mơ vừa nhỏ 43345 Sông Hồng TB Đanh Xu(gộp tb nhỏ hữu Đáy) 1698 Sông Đáy 36901 Hồng: Hồng: Đáy: Đáy: Đào: 151038 ; 164190 155484 141096 10377 Các TB mô theo dạng cấu trúc điều khiển Hữu Đáy 150050 12.68 Hoàng Long: 13633 0.72 26584 Hữu Đáy: 174065 – 274135 36.42 27296 Sông Hồng; Sông Đào; Sông Ninh Cơ; Sông Đáy Hệ thống trạm bơm Như Trác, Hữu Bị, Cổ Đam, Nhâm Trang, Võ Giang (gộp Đông Hà Thanh Tâm), TB Cốc Thành, TB Quang Trung trạm bơm nhỏ (13 máy 1000 m3/h) TB Gia Tường + Cống Gia lạc (gộp cống nhỏ khác) 8819 Cống Gia lạc (gộp cống nhỏ khác) Cống Mới + TB Chất Thành Tổng cộng 46 cống, trạm bơm lớn nhỏ 033027 43.98 4.49 32 Khu Nam Nam Định Tổng cộng 40 cống, trạm bơm lớn nhỏ 26210 Sông Ninh Cơ; Sông Hồng; 40 cống, trạm bơm mô theo dạng cấu trúc điều khiển 33 Khu thượng huyện Lạc Thủy, Yên Thủy huyện Kim Bôi (trừ xã lưu vực sông Thanh 3954 Sông Bôi 5.61 167 TT Khu thủy lợi sơng Bơi Tên/Phương án mơ Khu Bắc Thái Bình 24 cơng trình cống/trạm bơm lớn nhỏ lấy nước dịng 35 Khu Nam Thái Bình 16 cơng trình cống/trạm bơm lớn nhỏ lấy nước dịng 54828 Sơng Luộc; Sơng Trà Lý; Sơng Hóa 36419 Sơng Hồng; Sông Trà Lý Cống Xuân Quan 37 38 39 Sông Khu Bắc Hưng Hải Vị trí Khu (TB Gia thượng TB Vàng , TB Môn quảng , Cống Môn Quảng, Cống Phú Mỹ) T/v Cẩm Giàng, TX Hải Dương (TB Tiên kiều ) T/v Tứ Lộc (TB An TB Quang trung ) TB Cống Gạch;TB Nguyên Giáp;T/v đông nam S.Cửu An; TB Cống Sao; TB Cống Rác; Cống Hà kỳ;Cống Trung;Cống Nhạn; Cống My động 126854 82663 Sông Đuống: 472159222 7.86 Sơng thái Bình: 25320 1.87 Sơng Luộc: 069830 3.14 Cống Cầu Xe Thái Bình: 58045 41 Cống An Thổ Luộc 65501 Tả Kinh Thầy 8373 43 44 45 46 Khu Chí Linh Khu Nam Sách Thanh Hà Khu Kinh Môn Hải Dương Khu Thủy Nguyên - Hải TB Văn Trung 3631 Cống Mạc Dầu TB Đò Hàn Tiểu khu Nhị Chiểu khu vực lạigồm tiểu khu nhỏ: Bắc An Phụ, nam An Phụ, Tam Lưu vùng núi An Phụ Cống An Sơn 24 cống, trạm bơm mô theo dạng cấu trúc điều khiển 16 cống, trạm bơm mô theo dạng cấu trúc điều khiển Mô theo dạng cấu trúc điều khiển Sông Hồng: 40 42 Q (m3/s) Hà) thuộc tỉnh Hồ Bình 34 36 Ftt (ha) Mơ theo dạng cấu trúc điều khiển Mô theo dạng cấu trúc điều khiển 3.85 3.24 12986 5520 7087 Tả Thái Bình 573956821 18.06 Tả Kinh Mơn 20821 9.05 41718 Mô theo dạng cấu trúc điều khiển Sông Kinh Thầy 168 TT Khu thủy lợi Phòng Tên/Phương án mơ Ftt (ha) Sơng Vị trí 47 Cống Ngọc Khê Sơng Kinh Thầy 45340 48 Gộp cống cịn lại Sông Cấm 018331 49 Cống Bằng Lai Khu An Kim Hải Lai Vu 16817 11148 50 Cống Quảng Đạt Lai Vu 17931 51 Cống TrungTrang Văn Úc 2119 Khu Đa Độ 15253 52 TB Quang Hưng Văn Úc 2441 53 Cống Tranh Chử Hữu Luộc 37100 54 Cống Ba Đồng Hữu Luộc 44718 Cống Đồng Ngừ Hữu Luộc 44610 56 Cống Hiệp Hịa Hóa 5500 57 Tiểu khu Bắc sơng Mới (Cống Giang Khẩu) Thái Bình 60334 58 Rỗ Cũ Thái Bình 66469 Rỗ Mới Thái Bình 67635 Trọi Thái Bình 69392 55 59 60 Khu Vĩnh Bảo Khu Tiên Lãng 8239 9952 Q (m3/s) Mô theo dạng cấu trúc điều khiển 4.42 Mô theo dạng cấu trúc điều khiển Mô theo dạng cấu trúc điều khiển Mô theo dạng cấu trúc điều khiển Mô theo dạng cấu trúc điều khiển Mô theo dạng cấu trúc điều khiển Mô theo dạng cấu trúc điều khiển Mô theo dạng cấu trúc điều khiển Mô theo dạng cấu trúc điều khiển 1.114 Mô theo dạng cấu trúc điều khiển Mô theo dạng cấu trúc điều khiển Mô theo dạng cấu trúc điều khiển 169 Phụ lục Quan hệ mực nước thượng lưu hồ tổng khả xả max rmin, rmax hồ chứa 170 Bảng Bảng quan hệ mực nước thượng lưu hồ lưu lượng xả tối đa, tối thiểu hồ Bản Chát mùa cạn TT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Ztl (m) 400 405 410 415 Qturbin max (m3/s) 0 0 Q tràn max (m3/s) 0.0 0.0 0.0 0.0 rmax (m3/s) 0 0 420 430.9 431 435 440 445 0 273.3 273.3 273.3 273.3 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0 273.3 273.3 273.3 273.3 450 455 460 465 470 475 273.3 273.3 273.3 273.3 273.3 273.3 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 273.3 273.3 273.3 273.3 273.3 273.3 480 482 273.3 273.3 23295.5 26875.8 23568.8 27149.1 rmin (m3/s) 0 0 0 5 5 5 5 5 23568.8 27149.1 Bảng Bảng quan hệ mực nước thượng lưu hồ lưu lượng xả tối đa, tối thiểu hồ Lai Châu mùa cạn TT 10 11 12 13 14 15 16 Ztl (m) 235 240 245 250 255 260 264.9 265 270 275 280 285 290 294.9 295 296 Qturbin max (m3/s) 0 0 0 1665 1665 1665 1665 1665 1665 1665 1665 1665 Q tràn max (m3/s) 0 0 0 0 0 0 0 15490 rmax (m3/s) 0 0 0 1665 1665 1665 1665 1665 1665 1665 1665 17155 rmin (m3/s) 0 0 0 5 5 5 5 17155 171 17 18 19 20 21 22 23 297 298 299 300 301 302 303 1665 1665 1665 1665 1665 1665 1665 16642 17821 19027 20259 21518 22803 24116 18307 19486 20692 21924 23183 24468 25781 18307 19486 20692 21924 23183 24468 25781 Bảng Bảng quan hệ mực nước thượng lưu hồ lưu lượng xả tối đa, tối thiểu hồ Sơn La mùa cạn TT Ztl (m) Qturbin max (m3/s) Q tràn max (m3/s) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 145 170 174.99 175 194.1 197.8 200 202 204 206 208 210 212 214 215 217 220 221 224 227 228.1 0 3438 3438 3438 3438 3438 3438 3438 3438 3438 3438 3438 3438 3438 3438 3438 3438 3438 3438 0 0 0 0 0 0 0 36572 38031 38527 39982 41430 41985 rmax (m3/s) 0 3438 3438 3438 3438 3438 3438 3438 3438 3438 3438 3438 3438 40010 41469 41965 43420 44868 45423 rmin (m3/s) 0 Khơng có quy định cụ thể 40010 41469 41965 43420 44868 45423 Bảng Bảng quan hệ mực nước thượng lưu hồ lưu lượng xả tối đa, tối thiểu hồ Hịa Bình mùa cạn TT Ztl (m) Qturbin max (m3/s) Q tràn max (m3/s) 70 79.99 80 81 82 83 84 85 0 2400 2400 2400 2400 2400 2400 0 0 0 0 rmax (m3/s) 0 2400 2400 2400 2400 2400 2400 rmin (m3/s) 0 214 214 214 214 214 214 172 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 124 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 33384 34764 36150 37152 38970 41334 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 35784 37164 38550 39552 41370 43734 214 214 214 214 214 214 214 214 214 214 214 214 214 214 214 214 214 214 214 214 214 214 214 214 214 214 214 214 214 214 214 214 35784 37164 38550 39552 41370 43734 Bảng Bảng quan hệ mực nước thượng lưu hồ lưu lượng xả tối đa hồ Thác Bà mùa cạn TT Ztl (m) Qturbin max (m3/s) Q tràn max (m3/s) 30 45.99 46 48 50 52 0 420 420 420 420 0 0 0 rmax (m3/s) 0 420 420 420 420 rmin (m3/s) 0 Khơng có quy định cụ thể 173 10 11 12 13 54 56 57 58 59 59.6 61 420 420 420 420 420 420 420 0 0 2700 2911 3230 420 420 420 420 3120 3331 3650 3120 3331 3650 Bảng Bảng quan hệ mực nước thượng lưu hồ lưu lượng xả tối đa hồ Tuyên Quang mùa cạn TT Ztl (m) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 79 83.8 85 87.5 89.99 90 92.5 95 97.5 100 102.5 104.85 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 122.55 Qturbin max (m3/s) 0 0 750 750 750 750 750 750 750 750 750 750 750 750 750 750 750 750 750 750 750 750 750 750 750 750 750 Q tràn max (m3/s) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 12801 13645 14124 rmax (m3/s) 0 0 750 750 750 750 750 750 750 750 750 750 750 750 750 750 750 750 750 750 750 750 750 750 13551 14395 14874 rmin (m3/s) 0 0 Khơng có quy định cụ thể 13551 14395 14874 174 Phụ lục Tổng hợp 350 nghiệm Pareto - tham số hàm vận hành 175 TT Tên nghiệm/tham số theta1 theta2 theta3 theta4 theta5 theta6 … theta72 theta73 theta74 theta75 theta76 theta77 theta78 obj1 obj2 P350H1 0.003083 0.014746 0.25576 0.004876 0.55796 0.06467 … 0.97102 0.220739 0.037668 0.747954 0.107078 0.003589 0.961695 -1494.47 -115.081 P349H2 0.003083 0.014746 0.25576 0.004876 0.55796 0.06467 … 0.97102 0.73818 0.037668 0.747954 0.107078 0.003589 0.961695 -1494.99 -115.075 P348H3 0.003083 0.014746 0.25576 0.004876 0.55796 0.06467 … 0.97102 0.370101 0.037668 0.747954 0.107078 0.003589 0.961695 -1495.33 -115.052 P347H4 0.003083 0.014746 0.25576 0.004876 0.55796 0.06467 … 0.97102 0.435598 0.037668 0.747954 0.107078 0.003589 0.961695 -1495.68 -115.01 P346H5 0.003083 0.014746 0.25576 0.004876 0.55796 0.06467 … 0.97102 0.224299 0.037668 0.747954 0.107078 0.003589 0.961695 -1495.77 -115.001 P345H6 0.003083 0.014746 0.25576 0.004876 0.55796 0.06467 … 0.97102 0.101041 0.037668 0.747954 0.107078 0.003589 0.961695 -1500.87 -114.997 P344H7 0.003083 0.014746 0.25576 0.004876 0.55796 0.06467 … 0.97102 0.101041 0.037668 0.747954 0.107078 0.003589 0.961695 -1501.08 -114.963 P343H8 0.003799 0.014876 0.257383 0.004862 0.55814 0.06401 … 0.970942 0.097911 0.0375 0.748956 0.107008 0.003795 0.961586 -1501.7 -114.921 P342H9 0.003083 0.014746 0.25576 0.004876 0.55796 0.06467 … 0.97102 0.101041 0.037668 0.747954 0.107078 0.003589 0.961695 -1501.8 -114.906 10 P341H10 0.003083 0.014746 0.25576 0.004876 0.55796 0.06467 … 0.97102 0.101041 0.037668 0.747954 0.107078 0.003589 0.961695 -1502.03 -114.894 11 P340H11 0.003083 0.014746 0.25576 0.004876 0.55796 0.06467 … 0.97102 0.101041 0.037668 0.747954 0.107078 0.003589 0.961695 -1505.16 -114.89 12 P339H12 0.000909 0.014025 0.12093 0.004958 0.5583 0.06403 … 0.970505 0.088588 0.041028 0.748574 0.106861 0.003728 0.961453 -1505.4 -114.841 13 P338H13 0.003083 0.014746 0.25576 0.004876 0.55796 0.06467 … 0.97102 0.220739 0.037668 0.747954 0.107078 0.003589 0.961695 -1506.15 -114.837 14 P337H14 0.002694 0.014814 0.559126 0.004905 0.55808 0.06385 … 0.970963 0.089366 0.03835 0.749368 0.107043 0.003745 0.961552 -1508.44 -114.777 … … … … … … … … … … … … … … … … … … 342 P9H342 0.162916 0.001231 0.423416 0.000577 0.54389 0.06103 … 0.974278 0.067269 0.096511 0.754189 0.090998 0.00092 0.942365 -1557.57 -74.4648 343 P8H343 0.161857 0.00058 0.794938 0.000596 0.5442 0.05031 … 0.973871 0.229195 0.097322 0.752648 0.091079 0.000307 0.94275 -1557.66 -73.1999 344 P7H344 0.161857 0.00058 0.794938 0.000596 0.5442 0.05031 … 0.973871 0.065385 0.097322 0.752648 0.091079 0.000307 0.94275 -1557.73 -73.1887 345 P6H345 0.161857 0.00058 0.794938 0.000596 0.5442 0.06127 … 0.973871 0.065385 0.097322 0.752648 0.091079 0.000307 0.94275 -1557.89 -72.2949 346 P5H346 0.161857 0.00058 0.794938 0.000596 0.5442 0.06127 … 0.973871 0.065385 0.097322 0.752648 0.091079 0.000307 0.94275 -1557.91 -72.1512 347 P4H347 0.161857 0.00058 0.794938 0.000596 0.5442 0.06127 … 0.973871 0.065385 0.097322 0.752648 0.091079 0.000307 0.94275 -1558.06 -72.1097 348 P3H348 0.166899 0.000589 0.667616 0.000578 0.54456 0.01392 … 0.973685 0.063231 0.102239 0.75328 0.091182 0.001846 0.942456 -1558.12 -69.8092 349 P2H349 0.166899 0.000589 0.667616 0.000578 0.54456 0.01392 … 0.973685 0.063231 0.102239 0.75328 0.091182 0.001846 0.942456 -1558.24 -69.6234 350 P1H350 0.166899 0.000589 0.667616 0.000578 0.54456 0.01392 … 0.973685 0.063231 0.102239 0.75328 0.091182 0.001846 0.942456 -1558.36 -69.3203 ... xuất giải pháp vận hành tối ưu hệ thống hồ chứa mùa cạn lưu vực sơng Hồng - Chương Phân tích, đánh giá kết xây dựng giải pháp vận hành tối ưu hệ thống hồ chứa mùa cạn lưu vực sông Hồng 7 CHƯƠNG... PHÁP VẬN HÀNH TỐI ƯU HỆ THỐNG HỒ CHỨA TRONG MÙA CẠN TRÊN LƯU VỰC SÔNG HỒNG 34 Đặc điểm lưu vực hệ thống hồ chứa sông Hồng .34 2.1.1 Điều kiện tự nhiên, khí hậu thủy văn lưu vực. .. trình vận hành liên hồ chứa .62 2.1.4 Những định hướng để thiết lập toán tối ưu vận hành hệ thống hồ chứa lưu vực sông Hồng 64 Phương pháp xây dựng giải pháp tối ưu vận hành hệ