XÂY DỰNG PHẦN MỀM QUẢN LÝ VÀ VẬN HÀNH HỒ CHỨA NƯỚC ĐỊNH BÌNH, BÌNH ĐỊNH

Võ Ngọc Dương, Nguyễn Quang Bình, Phan Thanh Sỹ 14 XÂY DỰNG PHẦN MỀM QUẢN LÝ VÀ VẬN HÀNH HỒ CHỨA NƯỚC ĐỊNH BÌNH, BÌNH ĐỊNH SOFTWARE DEVELOPMENT FOR MANAGING AND OPERATING DINH BINH RESERVOIR, BINH DINH PROVINCE Võ Ngọc Dương, Nguyễn Quang Bình, Phan Thanh Sỹ Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng; vnduong@dut.udn.vn Tóm tắt - Tính tốn thủy văn điều tiết lũ yêu cầu quan trọng thiết kế, vận hành hồ chứa, với mục đích đảm bảo an tồn cho cơng trình, thỏa mãn u cầu phịng lũ cho hạ du nhiệm vụ khác Thông qua mô xác dịng chảy hồ chứa tính toán điều tiết lũ hợp lý tăng thêm độ tin cậy, giúp cho công tác vận hành đảm bảo an toàn hiệu Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả sử dụng mơ hình thủy văn bán phân bố SWAT để mơ dịng chảy đến hồ chứa nước Định Bình – Bình Định từ năm 1984 - 2014 xây dựng phần mềm điều tiết lũ theo định Quy trình vận hành liên hồ chứa lưu vực sông Kôn - Hà Thanh (1841/QĐ-TTg) Thủ tướng Chính phủ ký ban hành ngày 29 tháng 10 năm 2015 Kết báo hy vọng mở hướng tiếp cận công tác vận hành hồ chứa, đặc biệt hồ Định Bình, góp phần giảm rủi ro lũ lụt vùng hạ du Abstract - Hydrological modelling and flood regulation is vital requirements for reservoir design and operation It is to support the project safety, flood prevention for downstream areas, and other missions An accurate modelling of reservoir inflow is expected to make flood regulation more reasonable, increasing the confidence, efficiency of system operation In this study, the semi distributed hydrological model – SWAT is chosen for modelling the inflow of Dinh Binh reservoir from 1984 to 2014 and developing a new tool for optimizing the flood drainage according to government rule of 1841/QĐ-TTg released on 29 October 2015 This tool is expected to provide a new approach for reservoir operation, especially with Dinh Binh reservoir, contributing to mitigating the risks of floods for downstream areas Từ khóa - điều tiết lũ; 1841/QĐ-TTg; phần mềm; sông Kôn - Hà Thanh; hồ Định Bình Key words - flood regulation; 1841/QĐ-TTg; software; Kon - Ha Thanh river; Dinh Binh reservoir Đặt vấn đề Hồ chứa Định Bình cơng trình thủy điện lớn nước, có dung tích tồn 226,21x106 m3, nằm vị trí thượng nguồn sơng Kơn - Hà Thanh, có nhiệm vụ phòng lũ, phát điện tưới tiêu phục vụ cho phát triển kinh tế xã hội tỉnh Bình Định [3] Vì vậy, u cầu đảm bảo an tồn hồ chứa suốt thời gian khai thác, đặc biệt vào mùa lũ nhiệm vụ quan trọng Hiện nay, theo đạo Chính phủ Bộ Cơng thương, hồ chứa phải xây dựng phương án quy trình vận hành riêng để phục vụ định trình điều tiết hồ chứa Theo Quy trình vận hành liên hồ chứa lưu vực sơng Kơn - Hà Thanh Thủ tướng Chính phủ ký ngày 29 tháng 10 năm 2015 [2], lưu lượng dịng chảy dùng cho phát điện ln trì mùa khô mùa lũ 37,5 m3/s Khi mực nước hồ đạt cao trình mực nước dâng bình thường 91,93m, để đảm bảo an tồn cho cơng trình hồ chứa, lưu lượng xả qua tràn lúc lưu lượng đến hồ Nghiên cứu thực nhằm mục đích xây dựng mơ hình quản lý q trình điều tiết dịng chảy qua hồ hạ lưu để giúp nhà quản lý đưa định nhanh chóng, kịp thời, xác, đảm bảo an toàn cho hồ chứa vùng hạ lưu Ngoài ra, cung cấp thêm kết phục vụ cho việc xây dựng quy trình vận hành, lên phương án quy hoạch sử dụng nguồn nước sông Kôn - Hà Thanh Trong nghiên cứu này, tác giả lập trình phần mềm dựa theo định Quy trình vận hành liên hồ chứa lưu vực sông Kôn - Hà Thanh Thủ tướng Chính phủ ký ngày 29 tháng 10 năm 2015, kế thừa kết tính tốn dịng chảy hồ Định Bình từ năm 1984 – 2014 mơ hình thủy văn bán phân bố SWAT tỉnh Bình Định, cách Quy Nhơn khoảng chừng 70 km hướng Tây Hồ chứa nước Định Bình có tổng kinh phí đầu tư ngàn tỷ đồng với nhiều nhiệm vụ: chống lũ tiểu mãn, lũ sớm, lũ muộn, giảm nhẹ lũ vụ, sau phát huy hết lực cấp nước tưới cho 34.000 đất nơng nghiệp Ngồi ra, cơng trình cịn cấp nước cho cơng nghiệp, nơng thơn, dân sinh nuôi trồng thủy sản Lưu lượng xả hạ lưu thường xuyên m3/s để bảo vệ môi trường, trì hệ sinh thái hạ lưu chống xâm nhập mặn cửa sông, đồng thời kết hợp phát điện công suất 6.600 KW Các thông số chi tiết hồ chứa Định Bình Bảng [3] Hồ chứa nước Định Bình Hồ Định Bình thuộc xã Vĩnh Hảo, huyện Vĩnh Thạnh, Bảng Các thông số hồ Định Bình [3] STT Thơng số Giá trị Đơn vị Cấp cơng trình Diện tích lưu vực 1.040 Km2 Cao trình đỉnh đập 95,3 m Cao trình mực nước lũ kiểm tra 94,8 m Cao trình mực nước dâng BT 91,93 m Cao trình mực nước chết 65,0 II m Dung tích tồn 226,21 x 10 m3 Dung tích hữu ích 209,93 x 106 m3 Dung tích chết 106 m3 112,00 x 10 Lưu lượng lũ thiết kế Q0,5% 8.130 m3/s 11 Lưu lượng lũ kiểm tra Q0,1% 9.690 m3/s x (14 x 11) m 12 Tràn xả lũ có ncửa x (BxH) 13 Cao trình ngưỡng tràn 14 Cửa xả đáy ncửa x (BxH) 15 Cao trình ngưỡng cửa xả đáy 16 Lưu lượng lớn qua nhà máy 80,93 m x (6 x 5) m 58 m 37,5 m3/s ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 5(126).2018, Quyển 15 Đập ngăn sông xây dựng bê tơng đầm lăn (RCC) có chiều dài 611,25 m; cao trình đỉnh 95,30 m, cao trình đáy thấp 43,00 m, chiều cao lớn 52,30 m, chiều rộng đỉnh đập m; đỉnh đập có bố trí cầu giao thơng có trọng tải 18 T Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu kế thừa kết tính tốn thủy văn hồ Định Bình mơ hình bán phân bố SWAT từ năm 1984 - 2014 Căn vào dòng chảy đến, nghiên cứu phát triển phần mềm dựa theo định Quy trình vận hành liên hồ chứa lưu vực sơng Kơn - Hà Thanh Thủ tướng Chính phủ ký ngày 29 tháng 10 năm 2015 (1841/QĐ-TTg) Cơ sở lý thuyết để xây dựng phần mềm phương trình cân nước [1] Hình Giao diện phần mềm Các thơng số đường đặc tính lịng hồ thể chi tiết Hình Q1 + Q2 q + q2 t − t =V2 − V1 2 Trong đó: t thời đoạn tính toán; Các đại lượng Q1, Q2 lưu lượng lũ hồ đầu cuối thời đoạn; q 1, V1 lưu lượng xả lũ dung tích hồ chứa đầu thời đoạn tính tốn; q2, V2 lưu lượng xả dung tích hồ chứa cuối thời đoạn tính tốn V  V  Đặt f1 =  − 0,5q1  , f =  + 0,5q2  ,   t t     f = f1 + Q , Q = 0,5 (Q1 + Q2 ) Trong đó, Q lưu lượng bình quân thời đoạn; f1, f2 biểu đồ phụ trợ phục vụ việc xây dựng biểu đồ xả lũ qua tràn qxả ~ t Kết nghiên cứu 4.1 Dòng chảy đến hồ chứa Định Bình Dịng chảy đến hồ Định Bình từ năm 1984 - 2014 thể Hình Hình Đường đặc tính lịng hồ 4.3 Kết điều tiết Kế thừa từ kết tính tốn thủy văn, nhóm tác giả tiến hành đọc phân tích liệu Sau đó, sử dụng liệu dịng chảy thực đo trận lũ điển hình năm 2017 từ ngày 03/11 – 07/11 hồ Định Bình (Hình 4) Kết hợp với tài liệu dòng chảy thiết kế kiểm tra ứng với tần suất 0,5%, 0,1%, nhóm tác giả sử dụng cơng cụ để thu phóng đường q trình lũ đến tiến hành điều tiết ứng với mực nước thấp đón lũ khoảng thời gian tương ứng theo quy định 1841/QĐ-TTg (Bảng 2, Hình 5) Hình Lưu lượng dịng chảy đến hồ Định Bình 4.2 Xây dựng phần mềm Phần mềm xây dựng ngôn ngữ lập trình C#, ngơn ngữ lập trình hướng đối tượng phát triển Microsoft, phần khởi đầu cho kế hoạch NET họ Microsoft phát triển C# dựa C++ Java C#, miêu tả ngơn ngữ có cân C++, Visual Basic, Delphi Java [4] Giao diện phần mềm thể Hình Hình Trận lũ điển hình đến hồ Định Bình từ ngày 03/11/ 2017 - 07/11/2017 Võ Ngọc Dương, Nguyễn Quang Bình, Phan Thanh Sỹ 16 Bảng Mực nước thấp đón lũ hồ Định Bình [3] Mực nước hồ (m) Hồ Từ 01/09 – Từ 01/10 – Từ 01/11 – Từ 16/11 – 30/09 31/10 15/11 15/12 Định Bình 65 65 75 82 Hình Kết điều tiết lũ ứng với tần suất thiết kế 0,5%, ứng với mực nước thấp đón lũ 82 m (16/11 – 15/12) Hình Dịng chảy thu phóng đến hồ Định Bình tương ứng với tần suất 0,5% 0,1% Dựa vào biểu đồ phụ trợ xây dựng đường trình xả qxả ~ t ứng với mực nước thấp đón lũ ba khoảng thời gian 01/09 – 31/10, 01/11 – 15/11, 16/11 – 15/12 Kết điều tiết chi tiết từ Hình đến Hình 11 Kết điều tiết tương ứng với tần suất lũ thiết kế kiểm tra cho thấy có phù hợp cao với quy trình vận hành thực tế hồ Định Bình Từ kết điều tiết xác định nhanh chóng lưu lượng xả, cao trình mực nước tràn, dung tích ngưỡng tràn dung tích tồn hồ chứa bước thời gian cụ thể Hình Kết điều tiết lũ ứng với tần suất kiểm tra 0,1%, ứng với mực nước thấp đón lũ 65 m (01/09 – 31/10) Hình 10 Kết điều tiết lũ ứng với tần suất kiểm tra 0,1%, ứng với mực nước thấp đón lũ 75 m (01/11 – 15/11) Hình Kết điều tiết lũ ứng với tần suất thiết kế 0,5%, ứng với mực nước thấp đón lũ 65 m (01/09 – 31/10) Hình 11 Kết điều tiết lũ ứng với tần suất 0,1%, ứng với mực nước thấp đón lũ 82 m (16/11 – 15/12) Hình Kết điều tiết lũ ứng với tần suất thiết kế 0,5%, ứng với mực nước thấp đón lũ 75 m (01/11 – 15/11) Kết Nghiên cứu xây dựng phần mềm quản lý điều tiết dòng chảy lũ qua hồ chứa Định Bình, tỉnh Bình ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 5(126).2018, Quyển Định, dựa theo định Quy trình vận hành liên hồ chứa lưu vực sơng Kơn - Hà Thanh Thủ tướng Chính phủ ký ngày 29 tháng 10 năm 2015 Kết điều tiết cung cấp nhanh chóng lưu lượng xả, cao trình mực nước tràn, dung tích ngưỡng tràn dung tích tồn hồ chứa bước thời gian cụ thể tương ứng với trận lũ tần suất Từ kết điều tiết giúp cho nhà quản lý chủ động công tác dự báo, điều tiết, định để đảm bảo an toàn hồ chứa tránh tượng ngập lũ hạ du 17 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hà Văn Khối, Thuỷ văn cơng trình, NXB Khoa học Tự nhiên, Hà Nội, 2008 [2] Quyết định việc ban hành Quy trình vận hành liên hồ chứa lưu vực sông Kôn - Hà Thanh, Số 1841/QĐ-TTg, ngày 29 tháng 10 năm 2015 [3] Công ty TNHH Khai thác Cơng trình thủy lợi Bình Định, www.khaithacthuyloibinhdinh.com.vn/ [4] https://msdn.microsoft.com/ (BBT nhận bài: 04/5/2018, hoàn tất thủ tục phản biện: 24/5/2018)