Ứng dụng mô hình thủy văn mô phỏng dòng chảy đến hồ và tính toán điều tiết hồ chứa Ea Dreh – tỉnh Gia Lai Ứng dụng mô hình thủy văn mô phỏng dòng chảy đến hồ và tính toán điều tiết hồ chứa Ea Dreh – tỉnh Gia Lai Ứng dụng mô hình thủy văn mô phỏng dòng chảy đến hồ và tính toán điều tiết hồ chứa Ea Dreh – tỉnh Gia Lai Ứng dụng mô hình thủy văn mô phỏng dòng chảy đến hồ và tính toán điều tiết hồ chứa Ea Dreh – tỉnh Gia Lai
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TP.HCM KHOA KHÍ TƯỢNG, THỦY VĂN VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU LÊ THỊ CẨM NGUN ỨNG DỤNG MƠ HÌNH THỦY VĂN MƠ PHỎNG DỊNG CHẢY ĐẾN HỒ VÀ TÍNH TỐN ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA EA DREH – TỈNH GIA LAI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ THỦY VĂN Mã ngành: 52440224 TP HỒ CHÍ MINH - 12/2018 TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MƠI TRƯỜNG TP.HCM KHOA KHÍ TƯỢNG, THỦY VĂN VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ THỦY VĂN ỨNG DỤNG MƠ HÌNH THỦY VĂN MƠ PHỎNG DỊNG CHẢY ĐẾN HỒ VÀ TÍNH TỐN ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA EA DREH – TỈNH GIA LAI Sinh viên thực hiện: Lê Thị Cẩm Nguyên MSSV: 0350050085 Khóa: 2014 – 2018 Giảng viên hướng dẫn: ThS Vũ Thị Vân Anh KS Phan Thị Thùy Dương TP HỒ CHÍ MINH – 12/2018 LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan nội dung, số liệu, kết nêu đồ án trung thực không chép công trình nghiên cứu khác Các liệu, số liệu tham khảo trích dẫn cụ thể Nếu có vi phạm vấn đề quyền, đạo văn em hoàn toàn chịu trách nhiệm Sinh viên thực Lê Thị Cẩm Nguyên i LỜI CẢM ƠN Trong suốt 4.5 năm học tập bạn lớp 03ĐHTV2 (khóa 2014 – 2018) Trường Đại Học Tài nguyên Môi trường TP Hồ Chí Minh, em xin gửi lời cảm ơn: Các thầy cô cán làm công tác quản lý Trường Đại học Tài nguyên Môi trường TP Hồ Chí Minh, đặc biệt thầy khoa Khí tượng Thủy văn nhiệt tình giảng dạy, hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Các bạn sinh viên Trường Đại học Tài nguyên Môi trường TP Hồ Chí Minh nói chung bạn lớp 03ĐHTV2 nói riêng vận động, giúp đỡ suốt trình học tập hồn thành đồ án tốt nghiệp Đặc biệt cô Vũ Thị Vân Anh chị Phan Thị Thùy Dương hướng dẫn khoa học cho đồ án tốt nghiệp em Kết đạt đồ án kiến thức khoa học quý báu mà cô chị dành nhiều thời gian tâm huyết để hướng dẫn, bảo em suốt thời gian qua Do sản phẩm nghiên cứu khoa học em khả nghiên cứu nhiều hạn chế nên đồ án khơng thể tránh thiếu sót Em mong nhận ý kiến đóng góp quý báu quý thầy cô người quan tâm Sinh viên thực Lê Thị Cẩm Nguyên ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC BẢNG v DANH MỤC HÌNH vi MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN HUYỆN KRÔNG PA VÀ HỒ CHỨA EADREH 1.1 VỊ TRÍ ĐỊA LÝ HUYỆN KRÔNG PA – TỈNH GIA LAI 1.2 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÌNH THỔ NHƯỠNG 1.2.1 Địa hình 1.2.2 Thổ nhưỡng 1.3 ĐẶC ĐIỂM KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN 1.3.1 Khí tượng 1.3.2 Thủy văn 10 1.4 ĐẶC ĐIỂM TÀI NGUYÊN NƯỚC 10 1.5 ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ XÃ HỘI 11 1.6 QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN THỦY LỢI 11 1.7 TỔNG QUAN VỀ HỒ EA DREH 12 1.7.1 Vị trí địa lý 12 1.7.2 Các thông số 12 1.7.3 Nhiệm vụ cơng trình 13 1.8 KẾT LUẬN CHƯƠNG 13 CHƯƠNG MƠ PHỎNG DỊNG CHẢY ĐẾN HỒ BẰNG MƠ HÌNH MIKE NAM 14 2.1 LỰA CHỌN MƠ HÌNH 14 2.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT MƠ HÌNH MIKE NAM 18 2.2.1 Giới thiệu mơ hình 18 2.2.2 Thiết lập mô hình MIKE NAM cho lưu vực hồ Ea Dreh 24 2.2.3 Kết mơ dịng chảy đến hồ Ea Dreh 28 2.3 XÁC ĐỊNH DÒNG CHẢY NĂM THIẾT KẾ VÀ PHÂN PHỐI DÒNG CHẢY NĂM THIẾT KẾ 29 2.3.1 Xác định dòng chảy năm thiết kế 29 iii 2.3.2 2.4 Phân phối dòng chảy năm thiết kế 34 KẾT LUẬN CHƯƠNG 38 CHƯƠNG ỨNG DỤNG MƠ HÌNH HEC – RESSIM TÍNH TỐN ĐIỀU TIẾT HỒ EA DREH PHỤC VỤ CẤP NƯỚC 39 3.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐIỀU TIẾT CẤP NƯỚC 39 3.1.1 Mục đích ý nghĩa việc tính tốn điều tiết dịng chảy 39 3.1.2 Phân loại điều tiết dòng chảy 39 3.2 TÍNH TỐN NHU CẦU NƯỚC CỦA CÁC NGÀNH SỬ DỤNG NƯỚC 41 3.2.1 Mục đích, ý nghĩa mưa thiết kế 41 3.2.2 Nội dung tính tốn mưa thiết kế 41 3.2.3 Tính tốn mưa thiết kế trạm Phú Túc 44 3.2.4 Phần mềm sử dụng để tính tốn nhu cầu nước cho trồng 46 3.2.5 Cơ sở toán học mơ hình mơ đun tính tốn 47 3.2.6 Dữ liệu đầu vào 48 3.2.7 Nhu cầu ngành sử dụng nước hồ Ea Dreh 49 3.3 TÍNH TỐN ĐIỀU TIẾT HỒ EADREH PHỤC VỤ CẤP NƯỚC BẰNG MƠ HÌNH HEC - RESSIM 51 3.3.1 Giới thiệu mơ hình HEC –Resim 52 3.3.2 Cấu trúc mơ hình HEC – Ressim 52 3.3.3 Diễn tốn đoạn sơng 54 3.4 ỨNG DỤNG MƠ HÌNH HEC – RESSIM TÍNH TỐN ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA EA DREH 55 3.4.1 Chuẩn bị số liệu đầu vào cho mơ hình HEC – Ressim 55 3.4.2 Ứng dụng mơ hình HEC –Ressim tính toán điều tiết hồ 56 3.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 61 KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 iv DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Tốc độ gió hàng tháng gia đoạn nhiều năm (1980-2011) (m/s) Bảng 1.2: Số nắng hàng tháng giai đoạn nhiều năm (1979-2011) (giờ) Bảng 1.3: Độ ẩm khơng khí tương đối hàng tháng giai đoạn (1979-2011) (%) Bảng 1.4: Bốc không khí hàng tháng giai đoạn (1979-2011) (mm) Bảng 1.5: Nhiệt độ khơng khí trung bình hàng tháng (1979-2011) (oC) Bảng 1.6: Đặc trưng cơng trình 10 Bảng 1.7: Cơ cấu sử dụng đất qua năm 11 Bảng 1.8: Thông số kỹ thuật hồ Ea Dreh 13 Bảng 2.1: Tiêu chuẩn đánh giá tiêu NASH [4] 24 Bảng 2.2: Thông số mô hình NAM 28 Bảng 2.3: Kết hiệu chỉnh kiểm định An Khê 28 Bảng 2.4: Dòng chảy đến hồ Ea Dreh (m3/s) 29 Bảng 2.5: Phân mùa dòng chảy đến hồ Ea Dreh 30 Bảng 2.6: Phương pháp vẽ đường tần suất lý luận 32 Bảng 2.7: Đặc trưng thống kê đường tần suất lý luận dòng chảy đến hồ EaDreh 33 Bảng 2.8: Dòng chảy trung bình mùa kiệt 35 Bảng 2.9: Đặc trưng thống kê đường tần suất lý luận dòng chảy mùa kiệt đến hồ Ea Dreh 36 Bảng 2.10: Phân phối dịng chảy năm điển hình 2007-2008 37 Bảng 2.11: Phân phối dòng chảy năm thiết kế với Ptk = 85% 38 Bảng 3.1: Đặc trưng thống kê đường tần suất lý luận lượng mưa năm - trạm Phú Túc 44 Bảng 3.2: Phân phối mưa thiết kế (Ptk = 85%) – trạm Phú Túc 46 Bảng 3.3: Nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió số nắng tháng trung bình nhiều năm trạm Ayun Pa 48 Bảng 3.5: Định mức lượng nước trồng cần tưới thời gian tuần 50 Bảng 3.6: Nhu cầu nước tưới (106m3) 51 Bảng 3.7: Quan hệ đặc tính lịng hồ 55 Bảng 3.8: Tài liệu bốc trung bình lưu vực 56 v DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Bản đồ địa giới hành huyện Krơng Pa – tỉnh Gia Lai [1] Hình 2.1: Cấu trúc mơ hình MIKENAM [8] 21 Hình 2.2: Kết hiệu chỉnh mơ hình Mike Nam An Khê (2005-2007) 26 Hình 2.3: Kết kiểm định mơ hình Mike Nam An Khê (2009-2010) 27 Hình 2.4: Đường tần suất dịng chảy đến hồ Ea Dreh 34 Hình 2.5: Đường tần suất dòng chảy mùa kiệt đến hồ Ea Dreh 36 Hình 2.7: Biểu đồ phân phối dòng chảy năm thiết kế với Ptk = 85% 38 Hình 3.1: Đường tần suất lượng mưa năm – trạm Phú Túc 45 Hình 3.2: Biểu đồ mơ hình mưa thiết kế (Ptk = 85%) – trạm Phú Túc 46 Hình 3.3: Lưu vực hồ Ea Dreh mơ hình Hec ResSim 57 Hình 3.4: Đường quan hệ đặc tính lịng hồ Z~F, Z~V hồ Ea Dreh 58 Hình 3.5: Các thơng số điều tiết vận hành hồ chứa 59 Hình 3.6: Kết chạy mơ hình Hec – ResSim 60 Hình 3.7: Biểu đồ quan hệ lượng nước nhu cầu nước dùng tháng 61 vi MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Nước nguồn tài nguyên vô quan trọng cho tất sinh vật Trái Đất giữ vai trị đặc biệt quan trọng hình thành phát triển xã hội loài người Nước sử dụng nhiều sinh hoạt ngày, nhà máy xí nghiệp… Bên cạnh vai trị quan trọng nước tác nhân gây hiểm họa ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống người lũ lụt, hạn hán sa mạc hóa Kể từ đầu kỷ 20, lượng nước tiêu thụ toàn cầu tăng lên gấp lần, chủ yếu gia tăng dân số nhu cầu nước cá nhân Cùng với gia tăng dân số khác vọng cải thiện sống quốc gia cá nhân nhu cầu nước ngày gia tăng điều tất yếu Vì vậy, thực tế việc đảm bảo cấp nước đáp ứng chất lượng cho toàn dân số toàn cầu bảo tồn hệ sinh thái cịn mục tiêu xa vời Do ảnh hưởng hạn hán tượng El Nino, dòng chảy hầu hết sông, suối từ khu vực miền Trung, Tây Nguyên suy giảm nghiêm trọng, kéo theo tình hình hạn hán, xâm nhập mặn, thiếu nước, kể nước sinh hoạt… lượng nước hồ chứa thấp, nhà máy điện gặp khó khăn việc đáp ứng công suất điện cho hệ thống điện mùa khơ Điều chứng minh thực tế, tài nguyên nước bị tác động mạnh trực tiếp trước diễn biến biến đổi khí hậu, kéo theo vấn đề dân sinh, kinh tế mơi trường Chính vậy, quản lý, sử dụng hiệu bền vững tài nguyên nước có vai trị quan trọng, điều kiện biến đổi khí hậu khắc nghiệt Để đáp ứng yêu cầu trữ nước, điều tiết dòng chảy phục vụ cấp nước mùa khơ phịng, chống giảm lũ, lụt mùa mưa Việt Nam đã, tiếp tục phát triển hệ thống hồ chứa nước Hồ chứa thủy lợi Ea Dreh tọa lạc xã Ia Hdreh huyện Krông Pa, tỉnh Gia Lai Hồ chứa thủy lợi Ea Dreh xây dựng từ tháng 8/2005, cơng trình hồ chứa có dung tích tồn 5.316 m3 cấp nước cho 600 trồng, cung cấp nước sinh hoạt cho điểm dân cư, kết hợp nuôi trồng thủy sản địa bàn xã Ia Rmook Ia Dreh, cải thiện tiểu vùng khí hậu mơi trường sinh hoạt Hồ chứa cịn góp phần quan trọng việc điều tiết cấp nước Đồng thời, góp phần giải an ninh – an toàn xã hội khu vực cân đối lương thực cho toàn tỉnh Gia Lai [2] Để tăng cường điều hịa dịng chảy, nhiều cơng trình thủy lợi, đặc biệt cơng trình hồ chứa xây dựng nhằm phục vụ đời sống sản xuất, quan tâm đến việc điều tiết hồ chứa để trì dịng chảy tối thiểu hạ du phòng, chống giảm nhẹ thiên tai Việc phối hợp hồ chứa vừa nhỏ với quan dự báo khí tượng thủy văn nhằm đưa phương án vận hành phòng, chống lũ cho hạ du chưa chặt chẽ (trừ hồ chứa lớn, có tầm quan trọng quốc gia) Đặc biệt quy trình vận hành đơn hồ khơng quy định cụ thể thời kỳ kiệt năm, chế độ vận hành hồ chứa mùa kiệt phối hợp vận hành với cơng trình hệ thống bậc thang Với lượng nước phong phú dòng chảy suối Ea Dreh phân phối không năm, mùa lũ lượng dòng chảy lớn dẫn đến thừa nước gây lũ lụt, mùa cạn lượng dòng chảy nhỏ dẫn đến thiếu nước dùng Do đó, vai trò hồ chứa quan trọng việc trữ nước vào mùa nhiều nước tăng lưu lượng vào mùa khô so với lưu lượng tự nhiên nhằm điều hồ dịng chảy theo thời gian Vì vậy, việc tính toán điều tiết cho hồ chứa Ea Dreh suối Ea Dreh để điều tiết cấp nước cho hạ du cần thiết Với mong muốn vận dụng kiến thức học nghành Thủy văn, em lựa chọn đề tài nghiên cứu: “Ứng dụng mơ hình thủy văn mơ dịng chảy đến hồ tính toán điều tiết hồ chứa Ea Dreh - tỉnh Gia Lai” để làm đồ án tốt nghiệp ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Đối tượng nghiên cứu: Hồ chứa Ea Dreh lưu vực hồ chứa - Phạm vi nghiên cứu: Đồ án tập trung nghiên cứu dòng chảy mặt lưu vực bỏ qua dòng chảy ngầm; Đồ án tập trung nghiên cứu điều tiết cấp nước nước mặt lưu vực mà bỏ qua lũ MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU - Thiết lập mơ hình thủy văn MIKE NAM mơ dịng chảy đến hồ chứa Ea Dreh - Tính tốn điều tiết hồ chứa Ea Dreh phục vụ cấp nước