Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Quy hoạch và Quản lý tài nguyên nước: Cơ sở khoa học xây dựng quy trình vận hành hệ thống liên hồ chứa trên lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn đáp ứng các mục tiêu phòng chống lũ và sản xuất điện năng

LỜI TÁC GIÁLuận văn “Cơ sở khoa học xây dựng quy trình vận hành hệ thống liên hồ chứa trên lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn đáp ứng các mục tiêu phòng chống lũ và sản xuất điện năng” bắt đầ

LỜI TÁC GIÁ

Luận văn “Cơ sở khoa học xây dựng quy trình vận hành hệ thống liên hồ

chứa trên lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn đáp ứng các mục tiêu phòng chống lũ

và sản xuất điện năng” bắt đầu được thực hiện từ thang 1 năm 2012, với sự nỗ lực

hết mình của bản thân và sự động viên giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô, đồng

nghiệp, bạn bè và gia đình tác gia đã hoàn thành luận văn sau 10 tháng thực hiện.

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Lê Viết Sơn và thầy giáo PGS.TS Phạm Việt Hòa đã trực tiếp, tận tình hướng dẫn và cung cấp những thông

tin cần thiết cho tác giả để có thể hoàn thành luận văn.

Tác giả xin chân thành cảm ơn Phòng Đào tạo Đại học và Sau đại học, các

thầy cô giáo tận tâm giảng day trong quá trình học tập dé học viên có được nền tang

kiến thức như ngày hôm nay đồng thời đã giúp đỡ cung cấp những tài liệu cần thiết

dé tác giả hoàn thành luận văn này.

Tác giả xin chân thành cảm ơn lãnh đạo Viện Nước tưới tiêu và Môi trường,

các anh, chị đồng nghiệp đã giúp đỡ, tạo điều kiện không chỉ về thời gian mà còn cả

vê kiên thức thực tê đê tác giả đem vào vận dung trong luận văn.

Tuy nhiên, do trình độ vẫn còn hạn chế, số liệu và công tác xử lý số liệu với khối lượng lớn nên những thiếu sót của luận văn là không thể tránh khỏi, tác giả rất

mong tiếp tục nhận được sự chỉ bảo của các thầy cô cũng như những ý kiến đóng

góp quý báu của bạn bè và đồng nghiệp.

Xin chân thành cảm ơn./.

Hà Nội, 29 tháng 11 năm 2012.

Tác giả

Nguyễn Thành Nam

Tên tác giả: Nguyễn Thành Nam

Học viên cao học CH17Q

Người hướng dẫn: TS Lê Viết Sơn

PGS.TS Phạm Việt Hòa

Tên đề tài Luận văn: “Cơ sở khoa học xây dựng quy trình vận hành hệ thống

liên hô chứa trên lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn đáp ứng các mục tiêu phòng

chong lũ và sản xuất điện năng”.

Tác giả xin cam đoan đề tài Luận văn được làm dựa trên các số liệu, tư liệu

được thu thập từ nguồn thực tế, được công bố trên báo cáo của các co quan nhà

nước, được đăng tải trên các tạp chí chuyên ngành, sách, báo dé đưa ra một số đề xuất giải pháp Tác giả không sao chép bất kỳ một Luận văn hoặc một đề tài nghiên

cứu nào trước đó.

Hà Nội, 29 tháng 11 năm 2012

Tác giả

Nguyễn Thành Nam

MỤC LỤC

MỞ ĐÂUU G6 S3 g9 0 Hồ Hụ 4 9 9 9 9 9g052 1

I TÍNH CAP THIET CUA DE TÀI -::ccccccc‡c22222cttrtttrtrtrrrrerrree 1

II MỤC DICH NGHIÊN CỨU "% ÔỎ 3

II DOI TƯỢNG VÀ PHAM VI NGHIÊN CỨU - 3

IV CÁCH TIEP CAN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2-52 4

CHƯƠNG I: TONG QUAN VE VAN HANH HO CHỨA 6

1.1 TONG QUAN CÁC NGHIÊN CUU VE VAN HANH HO CHỨA TREN THE

0 6 1.2 TÔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VÈ VẬN HÀNH HÒ CHỨA Ở VIỆT

NAM — 9

CHUONG II: UNG DUNG MÔ HÌNH MƯA - DONG CHAY TÍNH TOÁN

THUY VAN PHUC VU CONG TAC LAP QUY TRINH VAN HANH HE

THONG HO CHU A ccssssssssssssesssssssesscssssessssssnscsssssnscsssssnsosssssnsesssssssesssssssesssssssesses 13

2.1 GIGI THIEU VE LƯU VỰC NGHIÊN CỨU -:: -:c-++z+++ 13

2.1.1 Vi tri dia ly, ranh giới vùng nghiÊH CUUL cccceccceceeeeseteeesseeteeeeeeseeteeenees 13 2.1.2 Đặc điểm địa Wink csreseccesscsssssssssvssesssessssscssasesessnesesniseesneeesuneseanneseesneees 14 2.1.3 Mạng lưới sông ngòi và Cửa SÔNg -cằ-cằccesceeeeeeierierrrrrierrrre 15

2.2 ĐẶC DIEM KHÍ HẬU - THUY VĂN 2-2 + ©x+2+2E+Exerkrrerrxees 17

2.2.1 Mạng lưới tram do khí tượng thity VĂN SE Ssiksiksseksekree 17

2.2.2 Đặc điểm khí GU ceesreeccssesscessssessivssesessessnesessnnesessssessuessesnecesneeessnesessneees 18 2.2.3 Đặc điểm dòng chảy lũ hệ thong sông Vu Gia — Thu Bôn 21

2.2.5 Phân tích tổ hợp lũ lưu vực sông Vu Gia — Thu Bôn : -5¿ 28 2.3 PHAN VUNG TÍNH TOÁN -.-:-:25¿22++2E+vtttEEkvrrtrrrrrrrrtrrrrrkrrrrrk 32

PP SONG VU c .n 32

2.3.3 Lưu vực tính đến các công trình thủy điện -2-c2ccccccscccscssred 33

2.3.4 Các nhập lưu khu giữa nhỏ khác : - -. cccccsccccceeeeeeerceres 33 2.4 TINH TOÁN THỦY VĂN PHỤC VỤ LẬP QUY TRINH VẬN HÀNH 34

2.4.1 Giới thiệu về mô hình tính toán mưa — dòng chảy MIKE NAM 34

2.4.2 Các dữ liệu dùng trong tinh fOÁH - ác SE ikskeskerre 37

2.4.3 Kiểm định mô hình cctccSctc ESttthEEttttrrtttrrrrtttrrrrrrrirrrirrrre 38

2.4.4 Tinh toán thuỷ văn phục vụ xây dựng quy trình vận hành 42

CHUONG III: XÂY DỰNG QUY TRÌNH VAN HANH HỆ THONG LIÊN |

HO CHỨA TREN SÔNG VU GIA - THU BON DAM BẢO CHÓNG LŨ VÀ

SAN XUẤT ĐIỆN NANG ssssssssssssssssssssssssssssessssssssssssssssssssssssssssssssssssessssessssssssseess 50

3.2 PHAN TÍCH TÔI ƯU ĐA MỤC TIÊU PHỤC VỤ VIỆC XÂY DỰNG QUY

TRINH VAN HANH HE THONG LIEN HO CHỨA : ¿©2522 66

3.2.1 Xdiy Aung NAM 15, an ố 66

3.3.2 Các điều kiện ràng DUGC ceseeccescescessessesssessessesssessessessesssessessessssesseesesssesseess 67

3.3.3 Tính toán phân tích toi ưu cho hệ thong 3 hô chứa hiện có A Vương, Đăk

Mi 4 và Sông Tranh À «s9 Hệ 69

DANH MỤC BANG BIEU Bảng 2.1 Tần suất lưu lượng đỉnh lũ lớn nhất các trạm

Bảng 2.2 Đỉnh lũ lớn nhất đã quan trắc được tại các trạm

Bảng 2.3 Kết quả phân kỳ lũ tại một số trạm thủy văn

Bang 2.4 Giá tri lưu lượng các dang lũ tại các vi trí trên nhánh Vu Gia

Bảng 2.5 Gia tri lưu lượng các dạng lũ tại các vi trí trên nhánh Thu Bồn

Bảng 2.6 : Sự đồng bộ lũ giữa 2 trạm Nông Sơn và Thành Mỹ

Bảng 2.7 : Sự xuất hiện đồng thời lũ trên nhánh Vu Gia và Thu Bồn

Bảng 2.8: Các thông số tiểu lưu vực

Bảng 2.9 : Diện tích của các tiêu lưu vực

Bảng 2.10: Dòng chảy bình quân và lớn nhất trong chuỗi năm tính toán 1998-2008 Bảng 2.11: Lưu lượng ứng với các tần suất trên lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn

Bảng 3.1: Các thông số cơ bản của các hồ chứa

Bảng 3.2: Mực nước và dung tích đón lũ theo QD 1880

Bảng 3.3: Mực nước đón lũ theo các phương án vận hành

Bảng 3.4: Dung tích đón lũ của các phương án vận hành

Bảng 3.5: Lưu lượng lớn nhất năm tại Hội Khách theo từng phương ant inh toán

Bảng 3.6: Lưu lượng lớn nhất năm tại Nông Sơn theo từng phương án tính toán

Bảng 3.7: Mực nước lớn nhất năm tại Ái Nghĩa theo từng phương án tính toán

Bảng 3.8: Mực nước lớn nhất năm tại Câu Lâu theo từng phương ant ính toán

Bảng 3.9: Khả năng cắt giảm lũ ở hạ du tính trung bình cho 10 năm tính toán

Bảng 3.10: Khả năng cắt giảm lũ ở hạ du của năm lũ lớn 2007

Bảng 3.11: Mực nước cuối mùa lũ của hồ A Vương theo các phương án vận hành Bảng 3.12: Mực nước cuối mùa lũ của hồ Đăk Mi 4 theo các phương án vận hành

Bảng 3.13: Mực nước cuối mùa lũ của hồ Sông Tranh 2 theo các phương án vận

hành

Bang 3.15: Tổng công suất phá t điện bình quân năm của 3 nhà máy.

Bảng 3.16: Hiệu qua sân xuất điện năng của từng phương án

Bang 3.17: Hiệu quả phòng chống lũ và sản xuất điện của PA-TS và PA-TD

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1: Sơ đồ phạm vi vùng thực hiện

Hình 2.1: Bản đồ mạng lưới trạm KTTV trên lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn

Hình 2.2: Lượng mưa mùa cạn, mùa lũ và mưa năm của các tram

Hình 2.3: Quan hệ giữa lưu lượng lũ trạm Nông Sơn và mực nước lũ trạm Câu Lâu

Hình 2.4: Quan hệ giữa lưu lượng lũ trạm Thành Mỹ và mực nước lũ trạm Ái

Nghĩa

Hình 2.5: Phân vùng tính toán thủy văn lưu vực Vu Gia — Thu Bồn

Hình 2.6: Cấu trúc mô hình mưa dòng chảy NAM

Hình 2.7: Mạng lưới trạm khí tượng và đo mưa trên lưu vực

Hình 2.8: Đường quá trình lũ tính toán và thực do tại tram Nông Son, lũ 11/2007

Hình 2.9: Đường quá trình lũ tính toán và thực do tai tram Thành Mỹ, lũ 11/2007

Hình 2.10: Lưu lượng tính toán từ các tiêu lưu vực từ 1998-2008

Hình 2.11: Phân chia tiểu lưu vực tính toán thủy văn

Hình 2.12: Dòng chảy tính toán tại tiểu lưu vực Sông Tranh 2

Hình 3.1: Hệ thống các hồ chứa nối tiếp

Hình 3.2: Cân bang dung tích theo phương pháp an

Hình 3.3: Minh họa cân bằng dung tích theo phương pháp ân

Hình 3.4: Cân bằng dung tích theo phương pháp hiện

Hình 3.5: Minh họa cân bằng dung tích theo phương pháp hiện

Hình 3.6: Cấu trúc của mô hình vận hành hồ chứa Hec-ressim

Hình 3.7: Vị trí các hồ chứa A Vương, Đăk Mi 4 và Sông Tranh 2 trên lưu vực sông

Vu Gia — Thu Bồn

Hình 3.8: Sơ đồ hệ thống hồ chứa A Vương, Sông Tranh 2 và Đăk Mi

Hình 3.9: Kết quả hiệu chỉnh tại trạm Nông Sơn, lũ năm 1998

Hình 3.10: Kết quả hiệu chỉnh tại trạm Thành Mỹ, lũ năm 1998

Quy trình vận hành ở mỗi hỗ chứa trong một năm

"ương quan giữa phòng chống lũ và phát điện

Quy trình vận hành trong trường hợp tích nước sớm.

Khả năng cắt giảm lũ hạ lưu hồ chứa Sông Tranh 2 (lũ lớn năm 2007)Khả năng cất giảm lũ ti Nông Sơn trên g Thu Bon (lũ lớn năm 2007)

Khả năng et giảm lũ hạ lưu hỗ chứa Dak Mĩ (i lớn năm 2007)

Khả năng cắt giảm lĩ hạ lưu hồ chứa A Vương (li lớn năm 2007)

Kha năng cắt giảm lũ tại Thành Mỹ trên sông Vu Gia (lũ lớn năm 2007)

Khả năng cất tăm lũ tại Hội Khách trên sông Vu Gia (lũ lớn năm 2007)

MO ĐẦU

1 TÍNH CAP THIET CUA DE TAL

*Xây dựng và chỉ đạo thực biện chiến lược, quy hoạch, kế hoạch, chính sich

về bảo vệ, khai thác, sử dụng, phát triển tải nguyên nước; phòng, chống và khắc

phục hậu quá tác hại do nước gây ra"(') là một trong những nội dung chính của quản lý nhà nước vé tài nguyên nước thống nhất từ trung ương đền địa phương.

Hệ thống sông Vu Gia - Thu Bồn là một hệ thống sông lớn ở vùng Duyên

Hải Trung Trung bộ bắt nguồn từ địa bản tinh Kon Tum chảy qua tinh Quảng Nam,

Thành phổ Đà Nẵng đỗ ra biển Đông ở Cita Đại và Cửa Hin, Toàn bộ lưu vực nằm

ở sườn Đông Trường Sơn có tiềm năng lớn

và rừng, Diện tích lưu vực 10.350 kmở.

dai, tải nguyên nước, thuỷ năng

Lượng mưa hàng năm trên lưu vực từ 2.000 + 4.000 mm và phân bổ không

đồng đều theo không gian và thời gian, Sự phân bổ không đồng đều theo không

gian và thời gian cũng như địa hình đốc là nguyên nhân chính của tình trạng lũ lụt

và khô hạn trên lưu vực.

Trong vòng 50 năm gin đây có tới I0 trận lũ lớn là lũ năm 1964, 1972, 1978,

1983, 1991, 1996, 1998 và 1999, 2003, 2007 Theo số liệu đo đạc tại trạm thuỷ văn.Giao Thuỷ (sông Thu Bồn) và tram thuỷ van Ái Nghĩa (sông Vu Gia), tỉ trung bình

hàng năm cố khoảng 3 con lũ đạt mức báo động I lên, năm nhiễu nhất xây ra Š

6 trận Tính số lũ đạt mức báo động II ở lên, trung bìh mỗi năm có 0,6 + 1 ận,

năm nhiều nhất xây ra 2 + 3 trận.

Mua lũ gây ngập lụt vả thiệt hại về người và tài sản cho ving, Thiệt hại do lũ

lụt gây ra có xu hướng tăng lên trong những năm gần đây:

+ Năm 1996: số người chết 99 người, tổng thiệt hại 220 tỷ đồng

+ Năm 1998: số người chốt 55 người, tổng thiệt hại 563.7 tỷ đồng

+ Năm 1998: số người chết 115 người, tổng thiệt bại 757,9 tỷ đồng

"Lag ti nguyện nước

môi trường tự nhiên, ô nhiễm nguồn nước.

+ Năm 2001: Số người chốt 26 người, tổng thiệt hại khoảng 1.500 tỷ đồng Xây dựng các công trình thủy lợi lớn phục vụ đa mục tiêu trên lưu vực sông.

x8 gi quyết cơ bản các vẫn để về lũ cấp nước, phát điện v phục vụ nÊn kinh

tổ Tuy nhiên kinh nghiệm cũng cho thấy hiệu quả cũ: việc đầu tư xây dựng công

trình sẽ không cao nếu quản ý, vận hành kha‘ thie không hợp ý

Hiện ại trên lưu vực sông Vu Gia ~ Tha Bồn, có nhiều hỒ chứa đã được xâydựng để phục vụ cấp nước, phát điện và phòng chống lũ Tuy nhiên với quy mô của

các hỗ chứa hiện có thì chỉ có 3

Vuong, Bak Mi 4, và

“hứa có dung tích đáng kế để chống lũ là: A anh 2 Sau khi xây dựng hệ thống các hỗ chứa lớn thì

phối hợp vận hành các hồ như thé nào để vừa bio đảm an toàn cho h trong mũa lĩvừa chống lũ cho hạ du và phát điện theo mục tiêu của hệ thống là nit cần thếtnhưng cũng khó khăn Bởi vì thông thường để đảm bảo mục tiêu phòng lũ các hồ

chứa thường giữ ở mực nước hồ rt thắp để đón và chứa lượng nước lĩ đổ về trong

tương lai điều này sẽ gây thiệt bại lớn cho ngành điện và cũng dẫn đến khả năng hồ.không tích được đầy nước sau mia lũ để phục vụ cấp nước cho mùa khô năm sauphục vụ các nhu cầu cấp nước như phát điện, nước sinh hoạt, tưới, đồng chảy mỗitrường v.v Ngược lại nếu giữ hỗ nhiều nước sẽ nâng cao sẵn lượng điện phát ra,

nhưng khilĩ về có thé gây mắt an toàn cho hỗ chứa và không cắt được nhiều lũ cho

hạ du

Nghiên cứu của để ti hướng đến mục iêu xây dựng được quy trình vận hình

hồ chứaiên hồ chứa trên lưu vực ông Vu Gia ~ Thu Bồn dip ứng các mục tiêu

phòng chồng lũ va sản xuất điện năng.

Để giải quyết vấn đề vận ảnh liên hd chứa thỏa man các nhủ cầu mang tinh

cạnh tranh như giảm lũ hạ du và phát điện ở lưu vực sông Vu Gia ~ Thu Bồn Cơ sởkhoa học xây dụng quy tình vận hành hệ hổng liên hồ chứa rên lưu vực sông Vu

Gia - Thu Bon dap ứng các mục tiêu phòng chong lũ và sản xuât điện năng có

phương pháp luận, công nghệ tiên tiên và cơ sở dữ liệu của vùng nghiên cứu đáp

ứng được yêu cầu đòi hỏi của thực tiễn sản xuất.

II MỤC DICH NGHIÊN CỨU

Mục tiêu chính của nghiên cứu là: Xây dựng quy trình vận hành hệ thống liên hồ chứa trên lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn đáp ứng các mục tiêu phòng chống lũ và sản xuất điện năng.

Kết quả dự kiến đạt được:

- Phân vùng tính toán mưa dòng chảy.

- Lượng dòng chảy sinh ra từ các tiêu lưu vực trong vùng nghiên cứu.

- Phân tích hiệu quả phòng chống lũ và phát điện của hệ thống hồ chứa.

- Dé xuất quy trình vận hành đáp ứng các mục tiêu phòng chống lũ và phát

điện.

II ĐÓI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Đối tượng nghiên cứu: 3 hồ chứa A Vương, Đăk Mi 4, và Sông Tranh 2 Lĩnh vực nghiên cứu là xây dựng qui trình vận hành cho hệ thống liên hồ chứa nước

80 Bổ MANG LƯỚISÔNG, HAM.

THÍ TƯƠNG THUY VAN

tiếp cân cụ thể cho các nội dung trong nghiên cứu:

Thing ké phân tích

Phân tích đánh gi các ti liệu quan trắc mưa và đồng chiy từ đồ tim ra quy

luật hình thành lũ, nhận dạng lũ rên sông

Phân tích điều kiện dân sinh kinh tế xã hội trong vùng và dòng chảy trên sông đưa ra các tiêu chí phỏng lũ hạ du.

“Phân tích tối ưu da mục tiêu

Xây dựng hàm tối ưu đa mục tiêu Pareto theo các kịch bản lũ

Luận chứng xây dựng quy trình vận hành hồ chứa/liên hồ chứa tối ưu đa mục

tiêu.

2 Phương pháp nghiên cứu:

- Phương pháp khảo sát, điều tra tong hợp, thu thập và phân tích số liệu từ thực tế.

- Ung dụng mô hình tính toán dong chảy từ mưa và mô hình vận hành hồ chứa xem xét đên các mục tiêu phòng chông lũ và phát điện.

1.1 TONG QUAN CAC NGHIEN CUU VE VAN HANH HO CHUA TREN

THE GIỚI.

Vận hành hồ chứa là một trong những van đề được chú ý nghiên cứu tập trung nhất trong lịch sử hàng trăm năm của công tác quy hoạch quản lý hệ thống nguồn nước như nghiên cứu của Rippl ở thế kỷ 19 về dung tích trữ phục vụ cấp

nước (Rippl, W., 1883[']) đến các nghiên cứu gần đây của Lund về phương pháp

luận trong vận hành tối ưu hệ thống liên hồ chứa (Lund, J.R., 1999[7]) Nghiên cứu

vận hành quản lý hệ thống hồ chứa luôn phát triển đồng thời trong quá trình đầu tư phát triển xây dựng hồ chứa phục vụ yêu cầu của xã hội Mặc dù đã có những tiễn

bộ vượt bậc trong nghiên cứu quản lý vận hành hồ chứa nhưng cho đến thời điểm

hiện tại đối với hầu hết các hệ thong hồ chứa, khoa hoc thé giới vẫn chưa tìm được lời giải chính xác phải vận hành hệ thống hồ chứa như thế nào dé mang lại lợi ích

tối đa cho xã hội.

Qua kinh nghiệm của thế giới trong việc xây dựng và quản lý hệ thống công trình trên sông cho thấy cùng với các biện pháp quản lý thì vận hành hệ thống công trình có thể linh động điều tiết nước về hạ du có thé đáp ứng các mục tiêu về cấp nước và môi trường cho hạ du (Holy, 1990, WCD, 2000).

Nghiên cứu trong quản ly vận hành hồ chứa có thé phân ra thành các nội dung chính gồm có nghiên cứu vận hành cho:

* Đơn hồ chứa đơn mục tiêu sử dụng

* Đơn hồ chứa đa mục tiêu sử dụng

¢ Liên hồ chứa đa mục tiêu sử dụng

Thông thường mỗi hồ chứa có một chế độ vận hành riêng, ngay cả khi hồ chứa nằm trong cùng một hệ thống Một trong các mục tiêu sử dụng hồ chứa là chống lũ.

Dé chống lũ hồ chứa phải dé trống một dung tích nhất định nhằm chứa nước lũ ở

thượng nguồn đồ về khi có lũ Dung tích phòng lũ thay đổi theo thời gian trong năm

tùy theo diễn biến khả năng xuất hiện và tong lượng lũ có thể xuất hiện.

Đối với hồ sử dụng cho cấp nước nông nghiệp thường mang đặc thù thời tiết mùa vụ Vào đầu mùa xuân khi lượng dòng chảy trong sông xuống thấp nhất gây khó khăn cho việc lay nước tưới, hồ chứa sẽ bổ sung một lượng dòng chảy đáng kể

cho sông từ lượng nước mà nó tích được từ mùa mưa năm trước.

Khác với mục tiêu cấp nước nông nghiệp, yêu cầu nước cho đô thị, sinh hoạt

và công nghiệp không có thay đồi lớn theo thời gian trong năm So sánh với yêu cầu nước nông nghiệp thì lượng nước yêu cầu cho đô thị, sinh hoạt, công nghiệp thường không lớn Ở các quốc gia đang phát triển nơi các khu công nghiệp và đô thị lớn

chưa hình thành lượng nước tiêu thụ cho mục đích công nghiệp và đô thị là ít.

Yêu cầu nước cho thủy điện thường được kết hợp với các yêu cầu sử dụng nước khác ở hạ du như cấp nước, duy trì giao thông thủy Vì đây là loại hình sử dụng nước không tiêu thụ nước Nước sau khi qua tuốc bin phát điện sẽ chảy về hạ

lưu phục vụ các ngành khác Tùy theo đặc thi các yêu cầu sử dụng nước ha du mà

hồ chứa có những yêu cầu vận hành riêng Quy trình vận hành hồ chứa đơn độc khá

đa dạng tùy vào mục tiêu sử dụng của tổ chức quản lý vận hành.

Vận hành hồ để duy trì dung tích hồ chứa cố định thông thường dé phục vụ mục tiêu du lịch giải trí vùng lòng hồ, đảm bảo 6n định cột nước phát điện, én định mực nước thượng lưu hồ phục vụ giao thông thủy vùng lòng hồ, đảm bảo môi trường phát triển hệ sinh thái lòng hồ Duy trì có định dung tích, mực nước thượng lưu phục vụ phát điện trong trường hợp dòng chảy đến đủ lớn đảm bảo thỏa mãn

các yêu cầu khác Tương tự đảm bảo lưu lượng xả xuống hạ lưu chủ yếu đảm bảo

yêu cầu cấp nước hạ du (có các hộ dùng nước 6n định khác nhau), duy trì giao

thông thủy vùng hạ lưu, đảm bảo duy trì dòng chảy môi trường cũng như phục vụ

nhu cầu các hoạt động du lịch giải trí.

Đôi với hô chứa phục vụ mục đích câp nước thì mục tiêu chính là xả nước đáp ứng tối đa yêu cầu nước của hạ du Nếu dòng chảy đến quá nhỏ, hồ chứa phải tháo

cầu của hạ du Khoảng thời gian dòng chảy đến vượt quá yêu cầu hạ du thì hồ chứa trữ nước lại Khi dòng chảy đến quá lớn vượt quá tổng lượng dung tích trống còn lại của hồ chứa và yêu cầu nước hạ du thì lượng nước chênh lệch sẽ được xả thừa xuống hạ du Đối với một số hệ thống khi khả năng dòng chảy đến không thể liên

tục đáp ứng đủ yêu cầu của các hộ dùng nước hạ du và thiệt hại gây ra do thiếu nước thường rất lớn thì hệ thống thường được vận hành theo chế độ mức đáp ứng các yêu cầu nước sẽ được giảm dần khi lượng trữ hồ chứa giảm đến một mức độ nhất định tại các thời gian cụ thể trong năm dé hạn chế tối đa tình trạng hạn sẽ xảy

ra trong tương lai.

Đối với mục tiêu phòng lũ giảm thiệt hại lũ do dòng chảy đến quá lớn thông

thường quy trình vận hành chống lũ với mục tiêu giảm tối thiêu đỉnh lưu lượng xả

về hạ du tại các vị trí khống chế cụ thé, dé phục vụ mục tiêu này dung tích trữ trong

hồ được dành một lượng lớn được dé trong chuẩn bị chứa lượng lũ lớn có thể xuất

hiện trong tương lai Tuy vậy việc duy trì kéo dài khoảng dung tích trống này sẽ làm

giảm chênh lệch đầu nước thượng hạ lưu của nhà máy thủy điện làm giảm hiệu suất

phát điện, giảm công suất phát gây ra tình trạng thiếu điện nhân tạo trong mùa mưa khi lượng nước đến rất đồi dào mà đáng ra nhà máy thủy điện có thé phát điện ở công suất lớn nhất phục vụ cho nền kinh tế (Barros và nnk, 2003, Rinaldi và

Soncini-Sessa, 1986).

Nghién ctru cua Rinaldi va Soncini-Sessa về vận hành hệ thong đơn hồ chứa

Como phục vụ chống lũ, phát điện lưu vực sông Adda miền Bắc nước Ý Nghiên

cứu đã phân tích số liệu vận hành trong quá khứ, đánh giá các thiệt hại cũng như hiệu ích đến các mặt phát điện, mức độ ngập lũ, cap nước cho nông nghiệp dé xây dựng mặt tối ưu Pareto làm cơ sở so sánh được mat, giúp cho nhà hoạch định có thê chọn được các phương án vận hành hồ Como tốt hơn so với quá khứ (Rinaldi và

Soncini-Sessa, 1986).

Nghiên cứu của về phân bé dung tích chống lũ của hệ thống 8 hồ chứa lưu vực sông Paranaiba-Grande, tổng diện tích lưu vực 375.000 km’, ở Brazin đề xuất

phương án phân bổ dung tích chống lũ cho từng hồ chứa theo thời gian dam bao

mục tiêu chống lũ của hệ thông liên hồ chứa Trong nghiên cứu này thuần túy chỉ

xem xét đến hiệu quả chống lũ mà chưa tính đến hiệu quả phát điện của hệ thống 8

hồ chứa (Marien và nnk, 1994).

Như đã trình bày ở trên, quản lý vận hành hồ chứa đa mục tiêu là đặc biệt khó khăn khi mâu thuẫn giữa các mục tiêu sử dụng nước xảy ra thường xuyên Vấn đề càng trở lên phức tạp đối với hệ thống nhiều hồ chứa cùng phục vụ nhiều mục tiêu ở

hạ du Một số mâu thuẫn thường gặp là: (I) giữa cấp nước, phát điện với môi

trường, (II) giữa phát điện với cấp nước, (III) giữa phát điện với giao thông thủy, (IV) giữa chống lũ với phát điện.

Qua rà soát các phương pháp nghiên cứu đã và đang tiến hành trên thế giới cho thấy vận hành hệ thống nguồn nước, hệ thống hồ chứa phục vụ đa mục tiêu là một quá trình phức tạp bị chi phối bởi nhiều yếu tố ngẫu nhiên, trong khi phải thỏa mãn các yêu cầu hầu như đối nghịch của các ngành dùng nước nên mặc dù đã được đầu tư nghiên cứu rất bài bản và chi tiết nhưng các ứng dụng thành công chủ yếu gan liền với đặc thù từng hệ thống cụ thé, không có phương pháp luận, công cụ có thé dùng chung cho mọi hệ thống Do vậy việc phân tích đánh giá điều kiện hệ thống trước khi lựa chọn phương pháp áp dụng là đặc biệt quan trọng Qua các

nghiên cứu trên thế giới cũng cho thấy việc đưa vào ứng dụng mô hình toán mô

phỏng kết hợp với phương pháp tối ưu phi tuyến rất thích hợp với bài toán vận hành

hệ thong hồ chứa và hệ thống công trình thủy lợi.

1.2 TONG QUAN CÁC NGHIÊN CUU VE VAN HANH HO CHUA Ở VIET

NAM.

Ở Việt Nam nơi có lượng mưa lớn và phân bố không đồng đều theo không gian và thời gian thì việc xây dựng các hồ chứa nhằm điều tiết giảm dòng chảy lũ, tích nước mùa mưa đê sử dụng cho nhiêu mục đích khác nhau vào mùa kiệt là việc

làm cần thiết Các hồ chứa được xây dựng luôn có vai trò và ý nghĩa hết sức quan

trọng đối với phát triển kinh tế trên lưu vực, bao gồm cả công nghiệp, dân sinh,

năng lượng và nông nghiệp Hiện tại nhiều hồ chứa lớn đã và đang được xây dựng ở

Việt Nam, khi các hồ chứa cùng nằm trên một lưu vực thì nước xả từ các hồ chứa ở

thượng du lại là dòng chảy đến cho các hồ chứa liền kề ở hạ du Hệ thống hồ chứa như vậy được gọi là hệ thống bậc thang liên hồ Như vậy trong một hệ thống liên hồ thì các hồ chứa có liên hệ ràng buộc với nhau nên trong việc vận hành hệ thống nếu chỉ quan tâm đến quy trình riêng rẽ của từng hồ chứa riêng biệt là chưa đủ mà cần xây dựng được quy trình vận hành chung cho cả hệ thống.

Việc tính toán quy hoạch và vận hành các hồ chứa đã và đang được nhiều cơ

quan nghiên cứu, đặc biệt ở các Viện đầu ngành như Viện Quy hoạch Thủy lợi,

Viện Khoa học Thủy lợi, Viện Cơ học, Đại học Thủy lợi, Viện Khi Tượng Thủy

văn Việc nghiên cứu đã có những bước phát triển nhanh chóng, nhiều nghiên cứu

đã được áp dụng vào thực tiễn dé vận hành các hồ chứa lớn lợi dụng tổng hợp như

hồ Thác Bà, Hòa Bình, Tuyên Quang ở Bắc Bộ; hồ Dầu Tiếng ở Bình Dương, hồ Sông Quao ở Bình Định.

Viện Quy hoạch Thủy lợi đã đưa vào ứng dụng MIKE II kết hợp GAMS trong tính toán vận hành tối ưu hệ thống công trình thủy lợi vùng Thượng du sông

Thái Bình (Tô Trung Nghĩa và Lê Hùng Nam, 2006) Nghiên cứu nay đã đưa vao

tính toán vận hành hệ thống liên hồ chứa vùng thượng du lưu vực sông Thái Bình

đã đề xuất phương pháp vận hành phối hợp giữa các hồ chứa phục vụ mục tiêu cấp

nước, phát điện và bảo vệ môi trường lưu vực sông

Mô hình thủy lực Mike 11 và GAMS cũng đã được ứng dụng dé tính toán xác định chế độ phối hợp vận hành tối ưu hệ thống liên hồ chứa Hòa Bình, Thác Bà,

Tuyên Quang phục vụ cấp nước và phát điện (Tô Trung Nghĩa và Lê Hùng Nam,

2007) Nghiên cứu đã đề xuất được quy trình vận hành trong mùa kiệt cho hệ thống

3 hồ chứa Hòa Bình, Thác Bà, Tuyên Quang đảm bảo cung cấp nước cho hạ du và

phát điện Tuy nhiên, do vẫn tồn tại các mâu thuẫn trong sử dụng nước cho phát

trong các hd chứa để đón lũ Mực nước đồn lũ của hỗ A Vương là 176m, thấp hơn

lượng lũ đạt tới một giá trị nhất định thi tiến hành xả nước để dành dung tí

mực nước dang bình thường là 4m; mực nước đón lũ hỗ Đặc Mi 4 là 255m, hd SôngTranh 2 là 172m, thấp hơn mực nước ding bình thường của cả 2 hồ là 3m Khi hồ

đã đạt mực nước trước 1, căn cứ vào lưu lượng đến hỗ để tiến hành cắt lũ, khi mựcnước hỗ đạt mực nước ing bình thường lưu lượng xã bằng lưu lượng đến hỗ Một

số hạn chế của quy trình nêu trên bao gồm:

Để quy trình có thé vận hành đạt hiệu quả, đòi hỏi công tác dự báo phải hết

sức chính xác, Khi có sai số trong việc dự bo, nu giá trì dự bảo thấp hơn lũ đếnthực tế thi hiệu quả cit giảm lũ lạ cảng thấp, khi gi trị dự báo cao hơn giá tr lũđến thực tế thi gây rủi ro về điện Việc dự báo lượng mưa, đặc bgt là ưu lượng lũ

đến trên lưu vực hiện vẫn là bài oán chưa có lời giải hỏa đáng ở Việt Nam,

‘Qua kiểm nghiệm thục tẾ trong mùa lũ năm 2011, việc áp dụng quy trình vận

hành liên hồ chứa A Vương, Đác Mi 4 và Sông Tranh 2, trên lưu vực sông Vu Gia ~

Thu Bổn chưa đạt hiệu quả

3 TONG QUAN VE VAN DE NGHIÊN COU

Nude là một nguồn tài nguyên cin thiết cho sự sống và site khóc của conngười và là một phần quan trọng của hệ sinh thai Ở nhiều khu vực trên thể giới,

việc cấp nước đang trở nên cảng khó khăn do sự gia ting nhu cầu sử dụng nước cho

các mục đích như công nghiệp, sự phát triển của đô thị hóa và gia tăng dân sé

Nguồn tài nguyên nước là có hạn, trong khi đó nhu cầu phát triển kinh tế xã hội

ngày càng cao dẫn đến nảy sinh mâu thuẫn trong khai thác sử dụng tài nguyên nước.

Lưu vực Vu Gia — Thu Bồn là một trong lưu vực sông lớn ở nước ta Lưu

vực Vu Gia — Thu Bồn thuộc địa phận 2 tỉnh: Quảng Nam và Đà Nẵng Lưu vực có

vai trò quan trọng trong sự phát triển kinh tế xã hội, an ninh quốc phòng của khu

vực Lưu vực có tổng diện tích tự nhiên khoảng 10.000 km’, dân số tính đến năm

2010 là hơn 1,6 triệu người.

Mau thuẫn giữa các ngành dùng nước trên lưu vực Vu Gia — Thu Bồn bao gồm mâu thuẫn giữa sử dụng nước cho thủy điện và cấp nước, thủy điện và phòng chống lũ Các mâu thuẫn về tài nguyên nước thường liên quan đến sự tác động qua lại giữa các ngành và các hộ sử dụng nước trong qua trình quản ly tài nguyên nước Một mô hình quản lý tài nguyên nước hợp lý và hiệu quả là một quá trình kết hợp

giữa việc chia sẻ nguồn nước và giải quyết được mâu thuẫn giữa các hộ sử dụng.

Không thé thé quản lý tài nguyên nước theo cách xem xét một mục tiêu đơn

lẻ mà phải xét theo các mục tiêu tổng hợp và phải dựa trên các lợi ích của các ngành Vấn đề nghiên cứu đặt ra của đề tài là: xây dựng quy trình vận hành hệ thống liên hồ chứa trên lưu vực sông Vu Gia — Thu Bồn đáp ứng các mục tiêu

phòng chông lũ và sản xuât điện năng.

Quy trình vận hành do Chính Phủ duyệt cũng chưa phân tích, đưa ra các luận

cứ cụ thê về các lợi ích (thiệt hại) về điện năng của các phương án vận hành Khả

năng cắt giảm lũ ở hạ du cũng chưa được xác định cụ thể cho các phương án vận

hành Do đó việc tiếp tục nghiên cứu, phân tích tác động của các phương án vận hành đến khả năng phòng lũ và sản xuất điện năng là cần thiết.

Kết quả nghiên cứu có thể được dùng làm tài liệu tham khảo cho các cơ quan điều chỉnh quy trình vận hành hiện có.

CHUONG II: UNG DỤNG MÔ HÌNH MƯA - DONG CHAY TÍNH TOÁN

THỦY VĂN PHỤC VỤ CÔNG TÁC LẬP QUY TRÌNH VẬN HÀNH HỆ

THÓNG HÒ CHỨA

2.1 GIỚI THIEU VE LƯU VỰC NGHIÊN CỨU

2.1.1 Vị trí địa lý, ranh giới vùng nghiên cứu

Sông Vu Gia - Thu Bồn là hệ thống sông lớn ở vùng Duyên hải Trung Trung

Bộ Toàn bộ lưu vực năm ở sườn Đông của day Trường Sơn có diện tích lưu vực

10.350 km’, trong do dién tich nằm ở tinh KonTum — : 301,7 km’, con lai chu yếu

thuộc dia phận tinh Quảng Nam va Thành phố Da Nang

Lưu vực có vị trí toạ độ :

16°03' - 14°55’ vĩ độ Bắc

107715' - 108°24’ kinh độ Đông

Có ranh giới lưu vực :

Phía Bắc giáp lưu vực sông Cu Đê Phía Nam giáp lưu vực sông Trà Bong và Sê San

Phía Tây giáp Lào

Phía Đông giáp biển Đông và lưu vực sông Tam Kỳ

Lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn bao gồm đất đai của 17 huyện, thành phố của 3 tỉnh Kon Tum , Quảng Nam và Thành phố Đà Nang _, đó là Bắc Trà My , Nam

Trà My, Tiên Phước, Phước Sơn, Hiệp Đức, Đông Giang, Tây Giang, Nam Giang,

Qué Sơn, Duy Xuyên, Đại Lộc, Điện Ban, Thành phố Hội An, thành phố Đà Nang , Hoà Vang và một phan của huyện Thăng Bình , Dak Glei (Kon Tum).

2.12 Đặc điểm dja hình

* Đặc điểm địa hình.

Nhìn chung địa bình của lưu vực biển đổi khá phức tap và bị chia cắt mạnh Địa hình có xu hướng nghiêng dần từ Tây sang Đông đã tạo cho lưu vực có _ # dang địa hình chính sau:

hình thái thời tiết từ biển Đông đưa lại hình thành các vùng mưa lớn gây lũ quét cho.

Là dạng địa hình tương đối bằng phẳng , i bién đối, tập trung chủ yếu là phía

Đông lưu vue, hình thành từ sản phẩm tích tụ của phù sa cổ , tram tích và phù sa bôi

đắp của biển , sông, suối Do đặc điểm đồi núi ăn sát biển nên đồng bằng thường.nhỏ hẹp chạy dọc theo hướng Bắc - Nam

* Dia hình vùng cát ven biển

Ving venbiễn là các cồn cát có nguồn gốc biển Cátđược sóng gió đưa lên

bở và nhờ tác dụng của gid, cát được đưa đi xa bở vẻ phía Tây tao nên các dBi cát

có dạng lượn sóng chạy dai hàng tram km dọc bờ biển

2.1.3 Mang lưới ông ngôi và cửa sông

2.1.3.1 Mạng lưới sông ngòi.

Lưu vực sông Vụ Gia - Thu Bồn được bắt nguồntừ vùng núi ao sườn phía

Đông cia dãy Trường Sơn có độ dài của sông ngắn vì độ dốc lông sông lớn_ Vùng

núi lòng sông hep bờ sông dốc đúng, sông có nhiều ghẳnh thác độ tốn khúc từ 1 +

2 lẫn, Phin giáp ranh giữa trung lưu và hạ lưu lòng sông tương đối rộng và nông có

nhiều cồn bãi giữa đồng, về phía bạ lưu lòng sông thường thay đổi , bờ sông thấp

nên vào mùa lĩ hàng năm nước trin vào đồng ruộng King mạc gây ngập lụt Sông

Vu Gia - Thu Bồn gm 2 nhính chính

* Sông Vu Gia

Sông Vu Gia gồm nhiều nhánh sô ng hop hành, đáng kẻ là các sông Dak Mi

(sông Cái), sông Bung, sông A Vương, sông Con Sông Vu Gia có chiều dài đến cửa

ra tại Da Nẵng là 204 km, đến Cảm Lệ : 189 km, đến Ai Nghia 166 km, Diện íchlưu vực đến Ai Nghĩa là 5.180 km’,

Sông có các phụ lưu s ụ

* Sông Cái (Đắk Mi): Được bắt nguồn tr những định núi cao trên - 2000 m

(Ngọc Linh) thuộc tinh Kon Tum Sông cỏ et dài 129 km với diện tích lưu vực

1.900 km? có hướng chảy Bắc Nam sau nhập vio sôn g Bung

* Sông Bung : Bắt nguồn từ những dây núi cao ở phía Tây Bắc sông chảy

ưu vực 2.530 km, Sông

Bung có nhiều nhánh nhỏ nhưng đáng kể là sông A Vương có digntich Fy = 898

theo hướng Tây Đông , với chiều dải 131 km có di

km’, chiều dai sông 84 km

* Sông Con: Được bit nguồn từ ving núi cao của huyện Đông Giang điện

tích lưu vực 627 kmỶ, chiều dài sông 47 km với hướng chảy chính Bắc Nam

* Sông Thu Bin

Sông được bắt nguồn từ vùng biên giới 3 tỉnh Quảng Nam , Kon Tum và

Quảng Ngãi ở độ cao hơn 2.000 mm sông chảy theo hướng Nam _ - Bắc, về Phước

Hội sông cháy theo hướng Tây Nam_- Đông Bắc khi đến Giao Thuỷ sng chảy theohướng Tây - Đông và dé ra bién tai Cửa Dại Diệntích lưu vực từ thượng nguồn

đến Nông Sơn ; 3.150 km”, đài 126 km, diện tích lưu vực tính đến Giao Thuỷ là

3.825 km’, dai 152 km

Điệ ích toàn bộ lưu vực Vu Gia Thu Bồntính từ thượng nguồn đến của

sông là 10.350 km” Phần hạ lưu ding chảy của 2 sông có sự trao đổi với nhau là

Sông Quảng Huế dẫn 1 lượng nước từ sông Vu Gia sang sông Thu Bồn Cách

Quang Huế 16 km, sông Vĩnh Điện lại dẫn _1 lượng nước sông Thu Bồn trả lại sông.

VuGia

Có thể nói phần ha lưu mạng lưới sông ngòi khá dày ngoài sự trao đối dòng

chảy của hai sông với nhau còn có sự bổ sung thêm bởi một số nhánh sông khác.

Phía sông Vu

Thu Bồn có nhánh sông Ly Ly , diện tích lưu vực : 275 km’, chiều dài: 38 km:

Bia có sông Tuy Loan, diện tích lưu vực : 309 km’, dài 30 km Sông

2.1.3.2 Cửa sông

Luu we sông Vu Gia-Thu Bồn có ba hệ thống cửa sông là cửa Hin (Di

Nẵng) cửa Đại và cửa Lo (Quảng Nam)

* Cia Hàn

Sông Vũ Gia trước khi chảy qua Ái Nghĩ ađượcphânra 2 nhánhchính

nhánh Quảng Hué chảy sang sông Thu Bổn _ nhánh chính Vu Gia lại được phân

thành 2 nhánh một nhánh qua cầu Quá Giang đỏ về sông Vĩnh Điện, một nhánh quaCầu Đô rồi đổ ra sông Vĩnh Điện tại Phường Hoà Cường, Hoà Xuân và chạy quaThanh phố Đà Nẵng vi dé ra biển tại cửa Hàn

* Cửa Đại

Sông Thu Bồn chảy theo hướng Nam _ - Bắc, về Phước Hội sông chảy theo

hướng Tây Nam - Đông Bắc khi đến Giao Thuỷ sông chảy theo hướng Tây _ - Đông

và đỗ ra biển tại Cửa Đại (Thị xã Hội An)

* Của Lo

Sông Trường Giang chảy theo hướng Bắc _ - Nam và dé ra biển tai Cửa Le

(Nữi Thành).

22 ĐẶC DIEM KHÍ HẬU - THUY VAN

2.2.1 Mạng lưới trạm do khí tượng thủy văn

'Vùng nghiên cứu (Tinh Quảng Nam và thảnh phố Đà Nẵng ) có 2 trạm do các

ếu tổ khí tượng : một trạm do đại diện cho vùng đồng bằng là trạm Đà Ning, một

trạm đại điện cho vùng miễn núi là trạm Trà My, ngoài ra trong phân tích tính toán

còn sử đụng tài liệu của trạm Quản g Ngãi, Ba Tơ thuộc th Quảng Ngãi

Trong vùng nghiên cứu có 18 tram đo mưa, trong đó trạm Đà Nẵng có tả liệu

từ năm 1907, tuy nhiền những năm trước giải phóng tài liệu bị gián đoạn _ Hằu hết

các trạm có tài liệu ừ sau n gay miễn Nam hoàn toàn giải phóng 1975 bình quân tiên

dưới 600 km? có một trạm do mưa

"rên các hệ hông sông tinh Quảng Nam và thành phố Da Nẵng có _ 8 tram do

thuỷ văn, trong d6 cõ 2 trạm đo dòng chảy và mục nước và 6 tram do mực nước, 2 trạm (Sơn Tân, Hội Khách) vùng trung lưu sông , 4 trạm do hạ lưu vũng ảnh hưởng,

triều

80 96 MẠNG ELON SONG TRAM

‘KIETVgNG THỦY VAN.

EU Le SÔNG THU BỒN ©YU GIA

Hình 2. in đồ mạng lưới trạm KTTV trên lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn2.2.2 Đặc điểm khí hậu

Dije diém mưa và hình thé thời tiết gây mua

Lưu vực sông Thu Bồn ~ Vu Gia có lượng mưa trung bình năm từ 1.960mm

đến hơn 4.000mm Thượng lưu c¿ ông ở khu vực miễn núi phía tây và tây nam tinh Quảng Nam có lượng mưa lớn (tên 3000mm), lớn nhất là khu vực Tra My

-4050mm Vũng đồng bing ven biển có lượng mưa trung bình năm khoảng

2.000-2.400mm (Hình 1.2).

Ma biến đổi theo mùa: Mùa mưa và mùa khô (mùa ít mưa) Mùa mưa hing

năm thường xuất hiện vào các thing IX-XII, chiếm tới 60-80% tổng lượng mưa

năm, còn trong mia khô chỉ chiếm 20-40% Trong mùa khô, tháng V, VI hing năm

thường cỏ mưa tiểu mãn Số liệu quan trắc rong thời kỳ 1975-2000 cho thấy, lượng

mưa tháng lớn nhất tai Trà My đạt tới L894mm (X-1981); 1.716mm (XI-1985):

1.495mm (XI-I999), Lượng mưa ngày lớn nhất ứng với tin sult 5% dat tới

800-1.000mm ở thượng lưu, $00-700mm ở hạ lưu [20] Nhìn chung, mưa giảm dần từ

thượng lưu xuống hạ lưu.

LÍ ng me 8 mĨ 8 e!n, ml 8õ vụ t 8 nỄ me, ø tr m

me —

rs @ og 3 3 8 § ? § 3

ti jp ¡phố

Mưa lũ lớn ở vùng ven biển Miễn Trung nói chung và hệ thống sông Thu Bồn

+ Vụ Gia nói riêng thường do các hình thé thời tiết như: bão, áp thấp nhiệt đới,

Không khí lạnh, dai hội tụ nhiệt đới và các nhiễu động nhiệt đới khác như gió đông

(chủ yếu là sóng đông) gây nên Các hình thé thời tiết này đơn độc hoặc kết hợp với

nhau cũng tác động Dae bi, một số trường hop bão, ấp thắp nhiệt đối đỗ bộ liêntiếp gây mưa lũ đặc biệt lớn trên diện rộng

“rong gần 40 năm qua, trận là XI-1964 do bão gây rai lớn nhất Trong vồng

15 ngày từ 4 đến 162X1964 đã có 3 cơn bão liên tiếp đổ bộ vào Quy Nhơn, Tuy

Hoà, Nha Trang kết hợp với không khí lạnh gây ra trận mưa lũ rất lớn trên các sông

suối miễn Trung Trên hệ thông sông Thu Bon xuất hiện lũ lịch sử.

Khi bio và áp thấp nhiệt đới đơn thuần ảnh hưởng trực tiếp đến khu vực.

thường gây ra mưa với lượng mưa trung bình 120-200mm trong thời gian khoảng 2

ngày; tổng lượng mưa lớn nhất trong một đợt có thé tới 300-400mm ở đồng bằng và

500-600mm ở miền núi hoặc lớn hơn.

Không khí lạnh tràn từ phía bắc xuống cũng gây ra mưa trên diện rộng với

lượng mua 100:200mm, có khi trên 300mm, Đặc biệt, sw kết hợp tác động giữa

không khí lạnh với bão, áp thấp nhiệt đới hay dai hội tụ nhiệt đới, đới gió đông sẽ

gây ra mưa đặc biệt lớn trên diện rộng Trận lũ lớn nhất trong năm 1998 ở sông Thu

Bồn là do cơn bão số 5 kết hợp với không khí lạnh và dai hội tụ nhiệt đới gây nên

với lượng mưa đặc biệt lớn như Trà My 1.001mm, Tam Kỳ 674mm.

Đầu thắng XI năm 1999, do ảnh hưởng của không khí lạnh có cường độ mạnh,

kết hợp với hoạt động của dải hội tụ nhiệt đới có trục đi qua Nam Bộ, tong các

ngày 1 đến 6/XI đã có mưa lớn ở lưu vực sông Thu Bồn Vu Gia, với tâm mưa ở

Quảng Nam - Đà Nẵng (750-1450mm), Mưa ở trung bạ lưu sông Thu Bồn, Vu Gia

lớn hơn ở thượng lưu

Tiếp sau đó, do ảnh hưởng của Không khí lạnh kết hợp với hoạt động của đới

gió đông tương đối mạnh và trong 2, 3 ngày đầu có áp thấp nhiệt đới di chuyển qua.

liên nam Cả Mau, nên trong các ngày 1-7/XII/1999 đã xảy ra một trận mưa

rit lớn với trung tâm mưa ở nam Quảng Nam Lưu vực sông Tam Kỳ, lưu vực sông

Vu Gia, nhất là thượng nguồn cắc sông Cái, Bung lượng mưa phổ biến từ

370-550mm, thượng nguồn sông Thu Bồn từ 400-800mm; ving trung và hạ lưu có

lượng mưa tương đối lớn tir 650-2.000mm Hai trận mưa này không những đạt ky

lục về tổng lượng mưa tận mà còn đạt kỷ lục về cường độ mưa (lượng mưa lớn

nhất trong các thời đoạn: 6, 12 và 24 giờ) không những ở nước ta mà cũng thuộc lại

lớn hiểm gặp trên thé giới.

2.2.3 Đặc điểm đồng chảy lũ hệ thống sông Vu Gia ~ Thu Bồn

Mùa lũ hàng năm trong hệ thống sông Thu Bồn — Vu Gia từ tháng IX đến

tháng XI Trong mỗi mùa lũ thường có từ 3-5 trận lũ lớn Các đợt lũ thường liêntiếp xây ra tong thôi gian ngắn tạo nên đường quá tình là cổ dang nhấp nhô nhiềuđình, La trong hệ thống xông Thu Bồn ~ Vu Gia xây ra dồn đập trong thời gian

không dài và các trận lũ thường li lũ kép từ 2 đình trở lên.

Một trong những đặc diém Ii trong hệ thống sông Thu Bồn ~ Vu Gia là lĩ lên

nhanh, xuống nhanh với biên độ và cường sut là lớn ở thượng và trong lưu, lồ lên tương đối nhanh nhưng rút chậm ở bạ lưu.

G thượng lưu và trung lưu các sông, do cường suất mưa lớn, địa hình dốc,lòng sông hp nền lũ lên nhanh xuống nhanh với cường suất lũ lên trung bình

khoảng 30-70cngiờ, lớn nhất tới 100-400cm/giờ Biên độ lũ 5,0-14,0m như: trận lũ

X1/1999, biên độ là tại Thành Mỹ: 10,95m, tại Hiệp Đức 12,58m, tại Sơn Tân:

13 85m, tại Nông Son: 1,7m

© hạ lưu, do độ đốc lòng sông nhỏ (2%o trong đoạn sông từ Thanh Mỹ đến ÁiNghĩ, 0,08%o tr Ái Nghĩa đến

có nhiều phân lưu

Câu Lâu, 0,04%o từ Câu Lâu ra biển) và hơn nữa do

địa hình, địa vật nên

n chậm hơn, và rút rat chậm khi gặp triéu cường Thí dụ, trong trận lũ XI/1999,

biên độ lũ lên tại các trạm ở hạ lưu khoảng 3-5m (5,46m tại Ai Nghĩa, 4.22m tại Cam.

Lệ, 4,52m tại Câu Lâu, 3,32m tai Hội An) Cường suất lũ lên trung bình kháng 5-10

cong, lớn nhất cũng chỉ đt khoảng 20-50 emg

ra biển cũng như tác động của thuỷ tr

Thời gian lũ lên khoảng 20-60 giờ ở trung thượng lưu, ở hạ lưu: 70-80 giờ,

én hình như trung bình là 48 giờ nhưng thời gian lũ rút rất dai, thậm chi ngày

trận ũ XIV1999 Đặc bigt, mực nước duy tr ở mức cao (rên báo động cấp II) kéo

dã 15-42 giữ có kh tối 3:5 ngày Trong 2 trận lũ cỗi năm 1999, mực nước duy trì trên mức báo động IL tới hơn 5 này Ở he hn, khi mực nước đưới báo động,

thuỷ triều ảnh hưởng rất mạnh và triểu cường có thé làm gia tăng mực nước đỉnh lũ

tới 15-25 em tại Câu Lâu.

“Theo số liệu quan trắc trong 40 năm qua, trận lũ XI/1964 là trận lũ lớn nhất ở

ồn - Vu Gia và nhiều sông ở Trung Trung Bộ Mực nước đỉnh lũ song

sông Thu

Thu Bon tại Câu Lau đạt tới 5,78m, trên bảo động II là 2,08m (theo cao độ mới).

Trong vòng hơn 31 năm gin đây (1977-2007) đã xy ra một

trên các sông trong hệ thông sông Thu Bồn-Vu Gia Ở nhánh sông Vu Gia, trận lũ.XV1998 là trận lũ có mực nước đình lồ cao nhất trong thời kỳ quan trắc (1977-2000), còn ở sông Thu Bồn, trận lũ XU1998 và XIU/999 là 2 trận lũ lớn nhất ở

trận lũ đặc biệt lớn

trúng và thượng lưu sông Thu Bồn

Lưu lượng fi lớn nhất trong thôi kỳ quan trắc đạt tối 10.600mÖs tại trạm NôngSơn trên sông Thu Bồn (XI/1998, XII/1999), 7.00mÏ/s (X1/1998) tại trạm Thành

Mỹ trên sông Vu Gia tương ứng với mô đun lưu lượng dinh lồ bằng 3.35m"/s.km?

và 3,78m'/s.km’,

‘Tuy nhiên, trận lũ XI/1964 còn lớn hơn 2 trận lũ XI/1998 và XII/1999 Mực nước.

định lũ (Hyya) của trận lũ XU1999 thấp hơn Haus của trận lũ XI/1964 tại Ái Nghĩa

(47m; tại Cảm Lệ: 0,12m; tại Câu Lâu: 0,55m và tại Hội An: 0,19m.

Theo kết quả điều tra, ưu lượng đỉnh 10 của trận lũ XU1964 tại trạm Nông

Sơn là 18.200mÏ/s, tương ứng với mô đun đỉnh lũ 5,76mÏ/s.kmỶ, lớn hơn 1,7 lần s

với 2 trận l XI/1998 và XI/1999, Trận lũ này có tin sut khoảng 3% tai Câu Lâu.

(20)

Nhìn chung, lồ xuất hiện tương đổi đồng bộ trên các nhánh sông trong hệ

thống sông Thu Bên ~ Vu Gia Hệ số tương quan Q„„ hing năm giữa trạm Nông

Sơn trên sông Thu Bồn với trạm Thành Mỹ trên sông Vu Gia đạt tới 0,79,

Thời gia xuất hiện định lũ (Ha) từ thượng lưu về hạ lưu không lớn, chỉkhoảng trên dưới 10 giờ Trong trận lũ X1/1999 trên sông Vu Gia, thời gian xuất

chênh

hiện dinh lũ vào lúc 10 giờ ngày 2 ti Thành Mỹ, 5 giờ ngày 3 tai Ái Nghĩ

lịch 16 giờ Trên sông Thu Bồn, thời gian xuất hiện H,„ giữa Hiệp Đức ới Sơn

Tân và Nông Son chi chênh lệch nhau có 1 giờ (3 giờ ngày 3 tại Hiệp Đức; 4 giờ.

ngày 3 tai Sơn Tân và Nông Son va lúc 13 giờ ngày 3 và tai Câu Lâu và Hội An).

"Như vậy, thời gian xuất hiện H,„„ từ Hiệp Đức tới Câu Lâu khoảng 10 gi

Một trong những đặc điểm quan trọng nữa là khi mưa có cường độ lớn, lũ quét

thường xây ra ở các sông suối nhỏ cổ địa hình đốc, gây thiệt hại it lớn Trận lũ lớnXXU1998 đã gây ra lũ quét ở một số huyện như Đại Lộc, Qué Sơn ; trận lũ đặc biệt

lớn X1/1999 đã gây ra lũ quét trên sông Tuy Loan và nhiều nơi khác La quết xây

ra bit ngờ, có súc tin phá lớn và gây nên những thiệt hại rắt nghiêm trọng v8 người

và của cải ân phá môi trường sinh thi.

2.2.3.1 Ch độ 10

Tinh Quảng Nam, Thành phố Đà Nẵng và vùng phụ cận có mùa lũ hing năm

từ thing X đến thing XII Tuy nhiên mia lũ ở đây cũng không ổn định, nhiều năm.

lũ, điều

day ra từ tháng IX và cũng nhiều năm sang thing I của năm sau

này chứng tỏ lũ lụt ở Quảng Nam - Thành phố Da Nẵng và ving phụ cận có sự biển

động khá mạnh me

La xây m vào thắng IX đến nửa đầu tháng X gọi là lũ sớm

LLũ xảy ra vào thing XII hoặc sang thẳng I nim sau gọi là là muộn

Lũ lớn nhất trong năm thường xây ra vào nữa cuối thing X và XI

2.2.3.2 Lũ sớm

La xuất hiện vào tháng IX đến nữa đầu tháng X hàng năm được coi là lũ sớm.

Theo thống kế lũ lớn hing năm trên các sông vũng nghiên cứu dạt 25 + 32% La

xớm thường có biên độ không lớn vì trong thời gian này chí xuất hiện một hình thái

thời tế hư bão hoặc áp thấp nhiệt đồi gây nên những trận mưa o6 cường độ khônglớn lắm, diện mưa cũng chưa đủ rộng, thời gian mưa không dải, trong khi đó mặt

đất lại mới ãi gua thôi kỹ khô hạn, khả năng thắm tr nước trong đất lớn, lượng

nước trong các sông si còn thấp, Lũ sém thường là Ki một định

2.2.3.3 Lũ muộn

Lũ xuất hiện vào thing XI và nữa đầu thing [nim sau được coi là lã muộnNhìn chung là muộn ở vũng nghiên cứu và vùng phy cận chỉ còn 20 + 30% số nămđạttiêu chuẩn dòng chảy lũ Theo thống kê lĩ muộn hàng năm trên các sông vùng

nghiên cứu chỉ còn 24 + 28% Thời gian này ding chảy trong các sông ở mức tương

đối cao do nước ngằm cung cấp, rắt hiểm trường hợp xây ra những trân mưa có Khả

La tiêu mãn thường xuất hiện vào thing V hoặc thing VI, có năm vào tháng

Vi La iều mãn thường không lớn lắm, nguyên nhân gây lũ là những trận mưa rào

vei cường độ lớn thời gian lä ngẫn, thường là lĩ đơn một định

2.2.3.8 Lũ chính vụ

Nita cuối thing X đến thing XI là 2 thắng mưa lớn nhất do nhiễu hình thaithời tiết như; bão + áp thấp nhiệt đới + không khí lạnh, gió mùa Đông Bắc gây ranhững đợt mưa lớn kéo đải ngày, trong khi đô mặt dit đã đạt đến mức bão hoà do

mưa lĩ sớm tạo nên, mực nước các sông suối đã được nâng lên ở mức cao do đó lũ

giữa mùa thường gọi là ñ chính vụ, đầy l l lớn nhất rong năm:

Bảng 2.1 Tần suất lơu lượng đình lũ lớn nhất các trạm

vue sông Vu Gia Thu Bồn

“Trong vòng 32 năm tre lại đây (1976-2007) tại các trạm thuỷ văn trên các hưu

đã đo được đỉnh 10 lớn nhất như sau:

Bảng 2.2 Dinh lũ lớn nhất đã quan trắc được tại các trạm

Tram Thành Nông Sơn

Qmax (m'/s) 7.000 10.815

Thời gian xuất hiện 20411-1998 12-11-2007

"Nhìn chung lũ lụt vùng nghiên cứu diễn biến khá phức tap, do ảnh hưởng của

bão kết hợp với hoạt động không khí ạnh thường gây mưa lớn trên diện rộng thêm

vào đồ với địa hình dốc nên khả năng tập trung nước nhanh, sông subi lại ngắn nên1a vũng này rt ác lit lũ lên nhanh, xuống nhanh, cường suất la lớn Lũ các sông

Quảng Nam - Đà Nẵng có lũ don, lũ kép; lũ kép 2 đến 3 đỉnh đặc biệt một số trận lũ

có 4 đến 5 định nhữ lũ thing XI năm 1999 có tối 5 đình trong đồ có 4 inh trên bảo

động cắp IL

2.2.4 Phân kỳ lũ lưu vực sông Vu Gia ~ Thu Bồn

Phân cấp và phân kỳ lũ có ý nghĩa quan trong trong việc chia ra các thời kỳ

vận hành các hd chứa, đưa ra các quyết định điều ứng với các cắp lũ khác nhau cho

phủ hợp

Với nghiên cứu quy luật hình thành lũ lớn trên hệ thống sông Vu Gia ~ Thu

Bồn, việc phân kỳ lũ được dựa trên cơ sở số iệu 10, phân cấp lũ để phẩn chia lũ ra

các thời kỳ : ñ sớm, lũ chính vụ và lũ muộn.

‘Theo quyết định số 18/2008/QD-BTNMT ngày 31/12/2008, Ban hành quy

chin Quốc gia về dự báo lũ để phân cắp 1 như sau

Theo Quyết định trên, tiêu chí phân kỳ lũ như sau

+ Thời ky lũ chính vu: La thời ky xuất

cao nhất (Ñ xuất hiện nhiều nhất trong mùa l0), xây rahi hết ce conlũ lớn

hơn lũ lớn (P30%%) và hâm chứa được các con I lim, rt lớn đã xây trong

thực tế

= Thời kỳ lũ sớm : Là thời gian bắt đầu xuất hiện lũ trên mức lũ rất nhỏ (P90%)đến thời điểm bắt đầu lũ chính vụ

+ Thời kỳ lũ muộn : Tinh từ thời điểm kết thúc lũ chính vụ đến thời điểm kết

thúc xuất hiện lũ lớn hơn lũ rất nhỏ.

Phan cấp và phân kỳ lũ trong nghiên cứu này được tham khảo từ tính toán của

Bộ Tài nguyên và Môi trường [”], như sau:

Kết qui tinh toán xác định phân kỷ lĩ tai Nông Son, Thành Mỹ như bing 39;phân cắp lũ tại các trạm Thành Mỹ, Hội Khách, Ái Nghĩa trên nhánh Vu Gi

trạm Nông Sơn, Giao Thuỷ, Câu Lâu trên nhánh Thu Bén như bảng 3.10 và 3.11

Bảng 23 Kết quả phân kỷ lũ t một s trạm thủy văn

Bing 25 Giá trị lưu lượng các dang lũ tại cde vj ti trên nhánh Thu Bồn

Nông Sơn | Giao Thuy Câu Lâu

2.2.5 Phân tích tổ hợp lũ lưu vực sông Vu Gia ~ Thu Bồn

Phân tích khả năng xuất hiện lũ đồng bộ (khả năng gặp gỡ lũ) giữa các nhánh

sông cho phép người điều hành hệ thông hồ đưa ra quyết định ít rủi ro hơn khi biết

lũ xây a ở các vị tí kiểm soát Ding thời cho phép ta lựa chọn các con lũ điền hình

ở các cấp lũ khác nhau tại Thành Mỹ và Nông Sơn

thực ra c

Lưu vục sông Vu Giá - Thu nhánh chủ đạo tác động đến

vũng hạ dụ đó là nhánh sông Vu Gia và Thu Bồn Phântích tổ hợp lũ xây ra giữa 2

trạm Thành Mỹ và Nông Sơn trong các trường hợp.

= Thống ké các con lũ trong mia lũ từ tháng IX đến tháng XII của liệt ti liệu

từ 1977 - 2009 giữa 2 trạm Thành Mỹ va Nông Sơn Xác định lưu lượng và thời gian xuât hiện định 16 ti 2 tram, nÉ thời gian không ch nhau qu 48h hi coi như

ũ ở 2 nhánh là đồng bộ Kết quả cho thầy, né lớn xây ra trong lưu vục, cũng có

nghĩa sẽ xuất hiện cả ở sông Vu Gia va sông Thu Bồn

Băng 2.6 : Sự đồng bộ lũ giữa 2 trạm Nông Sơn và Thành Mỹ

‘Su đồng bộ lũ giữa các nãi Tổng số Tỷ lệ

Bảng 2.7 : Sự xuất hiện đồng thời li trên nhánh Vu Gia và Thu Bồn

Lưu lượng lớn nhất tức thời tại Lưu lượng lớn nhất tức thời tại

Nang Sơn “Thành Mỹ Ding

mực nước tại các tram hạ du như sau:

‘Quan he Qmax trạm Nong Son với Hmax trạm Cau Lau

"Nhận xét

Tir đặc điểm về khí tượng, thủy van trên lưu vực sông Vu Gia ~ Thu Bồn, đã

cho thấy, ving nghiên cứu nằm trong khu vực có cường độ mưa lớn, lượng mưamột ngày lớn nhất tương ứng với tin suit 10% vào khoảng từ 350-400m Mưa lớn,lưu vực có sông ngắn và đốc làm cho lũ lên rất nhanh và cũng xuống nhanh,

cường độ lũ lớn nhất ở thượng lưu từ 100-400cm/giờ; cường độ lũ ở hạ du từ

15-25cm giờ Mô số dòng chảy lũ lớn nhất tại Thành Mỹ trên sông Thu Bổn xép xi

3,8m3/s/km2 và Nông Sơn trên sông Vu Gia xắp xi 3,35m3/s/km2,

Lũ trên hệ thống sông Vu Gia Thu Bồn được chia phân thành 3 thời kỳ là

1G sớm, là chính vụ và lä muộn, Thời kỹ lũ sớm : La thời gian bắt đầu xuất hiện lũtiên mức lũ rất nhỏ (P90%) đến thời điểm bất đầu lũ chính vụ, trong thời gian từ

1/IX-30/1X Thời kỳ lũ chính vụ từ /X-15/XII : La thời kỳ xuất hiện lũ trên mức

1 nhỏ và có mật độ lĩ cao nhất (10 xuất hiện nhiều nhất rong mùa lồ, xảy ra hầu

hết các con lũ lớn hơn lũ lớn (P30%) và hàm chứa được các con lũ lớn, rất lớn đã

xẩy ra ong thực tổ, Thời kỷ Ii muộn từ 16/XIL-31⁄T năm sau, lĩ có quy mô nhỏ.Trong thời kỳ cỏ i lớn trong năm, mực nước ại ác trạm Câu Lâu, Ai Nghĩchủ yếu chịu tác động của lũ từ thượng nguồn Quan hệ giữa lưu lượng ở thượng

lưu và mực nước tại cúc tram ở hạ lưu là hết sức chặt chẽ Ảnh hưởng của các yu

tổ khác là rất nhỏ

2.3 PHAN VUNG TÍNH TOÁN

Can cứ vio điều kiện địa hình và yêu cầu của bài toán vận hành hỗ chứa, lưu

vực Vu gia Thu Bồn được phân chia thành các vùng để tính toán thủy văn phục vụ

việc lập quy trình vận hành hỗ chứa như sau

2.3.1 Sông Vu Gia:

- Lưu vực tính đến trạm Thủy văn Thành Mỹ : Flv 1850 km”,

- Lưu vực sông Bung Fly : 2530 kmẺ,

~ Lưu vực tinh đến của Kon Flv : 627 km’

* Lau vực tinh đến các công trình thủy điện