Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán thủy văn diễn toán dòng chảy trên hệ thống sông Sê San

i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu trung thực, kết quả trong luận văn chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã đƣợc cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã đƣợc chỉ rõ nguồn gốc./. Học viên thực hiện luận văn (Ký và ghi rõ họ tên) Nguyễn Đình Thân ii LỜI CÁM ƠN Trong suốt quá trình thực hiện luận văn tôi đã nhận đƣơc rất nhiều sự giúp đỡ của Thầy Cô, Gia đình và Bạn bè. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành của mình đến Thầy Hoàng Hƣng, Thầy đã rất tận tâm hƣớng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn này và tạo mọi điều kiện tốt nhất để tôi có thể hoàn thành tốt luận văn. Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Quý Thầy Cô Khoa Công nghệ Sinh học – Thực phẩm – Môi trƣờng; Phòng Quản lý khoa học – Đào tạo sau đại học, Trƣờng Đại học Công nghệ Tp. HCM đã tận tình giúp đỡ và truyền đạt cho tôi những kiến thức quý báu. Ngoài ra tôi cũng cảm ơn các Anh Chị trong phòng thủy văn thuộc công ty cổ phần tƣ vấn điện 3 (PECC3) đã nhiệt tình giúp đỡ, cung cấp số liệu cho tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn. Cuối cùng tôi cũng muốn cảm ơn bạn bè đã nhiệt tình giúp đỡ tôi. Tôi cũng cảm ơn gia đình đã ủng hộ về mặt tinh thần giúp tôi học tập và làm việc tốt./. Tp. HCM, ngày 26 tháng 04 năm 2014 Học viên Nguyễn Đình Thân iii TÓM TẮT Sê San là phụ lƣu của sông Mê Kông bắt nguồn từ phía Bắc cao nguyên Việt Nam có chiều dài sông đến chỗ hợp lƣu với sông Sêrepok là 490 km, đoạn chảy trong lãnh thổ Việt Nam là 260 km, đoạn chảy dọc biên giới Việt Nam – Campuchia là 20 km, đoạn chảy trong lãnh thổ Campuchia là 201 km. Sông Sê San có tiềm năng lớn ở nƣớc ta, đang đƣợc khai thác và sử dụng triệt để, rất nhiều các công trình thủy lợi, thủy điện đã và đang trong giai đoạ ng khác nhau. Việc xem xét, đánh giá chế độ dòng chảy – đặc tính thủy lực của con sông trong việc khai thác trên là một vấn đề hết sức quan trọng, cơ sở để tính toán thiết kế các nhà máy thủy điện, hồ chứa… là tài liệu Khí tƣợng – thủy văn trong và lân cận lƣu vực nghiên cứu. Thông qua việc tính toán thủy lực sẽ thấy đƣợc sự biến đổi dòng chảy trên hệ thống sông từ thƣợng nguồn cho tới hạ lƣu lãnh thổ CamPuChia. Nghiên cứu, tính toán dòng chảy lũ cho lƣu vực sông Sê San nhằm phục vụ, thiết kế, thi công, vận hành – khai thác các công trình thủy lợi, thủy điện trong lƣu vực là một vấn đề hết sức quan trọng. Trong luận văn tôi đã tính toán tìm ra đƣợc bộ thông số của lƣu vực đối với các mô hình MIKE 11, HEC – RESSIM, MIKE NAM, kết quả cho thấy bộ thông số tìm đƣợc phù hợp với lƣu vực và có thể áp dụng cho việc diễn toán lũ. Bên cạnh đó luận văn cũng đã xem xét đến khả năng cắt lũ của các hồ chứa trên hệ thống sông Sê San, Qua kết quả tính toán thuỷ lực cho thấy, hồ chứa có vai trò làm giảm nguy cơ ngập lụt, thiệt hại cho ngƣời dân phía hạ du sông Sê San. Sự giảm mực nƣớc phía hạ du không theo một quy luật nhất định mà phụ thuộc vào đƣờng quá trình lũ đến có ảnh hƣởng hiệu quả cắt lũ cộng với ảnh hƣởng của lƣợng gia nhập khu giữa phía hạ du. Những kết quả tính toán của luận văn là những số liệu hữu ích để áp dụng vào bài toán vận hành hồ chứa cũng nhƣ cung cấp số liệu đầu vào cho việc thiết kế xây dựng các công trình thủy lợi, thủy điện trên hệ thống sông Sê San. iv ABSTRACT Se San River is a tributary of the Mekong originates from the northern highlands of Vietnam length confluence with the river to Sre Pork river is 490 km , it passes in Vietnam territory is 260 km , it passes along the Vietnamese border Vietnam - Cambodia is 20 km , flow stage in Cambodian territory is 201 km . Se San River has great potential in our country , are being exploited and used thoroughly , many of the irrigation , hydropower has been active in various phases . The review , evaluation mode flow - hydraulic characteristics of the river in mining on a very important issue , basis for design calculations hydroelectric power plants , reservoirs is financing Meteorological data - hydrology of the basin and adjacent study . Through hydraulic modeling will see the change on river systems flow from upstream to downstream Cambodian territory . Research , flood flows calculated for the Se San River Basin in service , design , construction , operation - exploitation of irrigation , hydropower in the basin is a very important issue . In the thesis I have found the calculation of the parameters for the basin model MIKE 11, HEC - RESSIM, MIKE NAM, the results show that the parameters are consistent with the basin and can be applied to calculate the flood. Besides, the thesis also looked at the possibility of reservoir flood control system on the Se San River, Through hydraulic calculation results show that the reservoir acts to reduce the risk of flooding, damage to people downstream Se San river. The decrease in the water level downstream not follow a certain rule that depends on the process to be flood affected communities with effective flood affected areas of the join between the volume downstream. The calculation results of the thesis is the useful data to apply to the problem of reservoir operation as well as provide input data for the design and construction of irrigation, hydropower on river systems Se San. v MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CÁM ƠN ii TÓM TẮT iii ABSTRACT iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT viii DANH MỤC CÁC BẢNG ix DANH MỤC HÌNH xi PHẦN MỞ ĐẦU 1 1. Sự cần thiết 1 2. Tổng quan nghiên cứu 2 3. Mục tiêu của đề tài 3 4. Nội dung nghiên cứu 3 4.1. thông tin, Thu thập tài liệu, số liệu: 3 4.2. Sàng lọc và đánh giá thông tin, tài liệu, số liệu thu thập đƣợc 3 4.3. Tổng hợp, phân tích và xử lý thông tin, tài liệu, số liệu thu thập đƣợc. 4 4.4. Ứng dụng mô hình HEC RESSIM tính toán số liệu biên trên làm đầu vào cho mô hình MIKE 11. 4 4.5. Ứng dụng mô hình MIKE 11 diễn toán thủy lực dòng chảy lũ tìm ra bộ thông số thích hợp về địa hình địa mạo của lƣu vực sông Sê San. 4 4.6. Phân tính đánh giá kết quả diễn toán lũ và đƣa ra phƣơng án phòng lũ cho hạ lƣu công trình. 4 5. Phƣơng pháp nghiên cứu 4 5.1. Phƣơng pháp luận 4 5.2. Phƣơng pháp thực hiện đề tài 5 6. Ý nghĩa khoa học, kinh tế - xã hội của đề tài 6 7. Bố cục của luận văn 6 CHƢƠNG 1: ĐIỂM TỰ NHIÊN LƢU VỰC SÔNG SESAN 7 1.1. ƣu v c sông Sesan 7 1.2. 10 1.2.1. 10 1.2.2. Địa chất, thổ nhƣỡng: 11 vi 1.2.3. Thảm phủ thực vật: 11 1.3. – 11 1.3.1. Tình hình kinh tế-xã hội tỉnh Kon Tum 11 1.3.2. Tình hình kinh tế-xã hội tỉnh Gia Lai 17 1.4. Đặc điểm khí tƣợng: 21 1.4.1. Nhiệt độ không khí 22 1.4.2. Độ ẩm không khí 23 1.4.3. Mƣa 24 1.4.4. Gió 26 1.4.5. Bốc hơi 27 1.5. Chế độ thủy văn lƣu vực sông Sê San 28 CHƢƠNG 2: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH THUỶ VĂN TÍNH TOÁN ĐIỀU KIỆN BIÊN CHO VIỆC MÔ HÌNH HOÁ LƢU VỰC SÔNG SÊ SAN 30 2.1. Thiết lập mô hình thủy văn MIKE – NAM 30 2.1.1. Giới thiệu mô hình 30 2.1.2. Xác định và tính toán diện tích các tiểu lƣu vực khu vực nghiên cứu 34 2.1.3. Tính toán mƣa dòng chảy bằng mô hình Mike – Nam 37 2.1.4. Tính toán dòng chảy các tiểu lƣu vực 43 2.2. Thiết lập mô hình HEC RESSIM 44 2.2.1. Giới thiệu mô hình 44 2.2.2. Thiết lập mạng lƣới sông và hồ chứa 48 2.2.3. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình 50 2.2.4. Mô phỏng cắt lũ thử nghiệm 53 2.2.4.1. Nhập các thông số kỹ thuật của hồ chứa thuỷ điện 53 2.2.4.2. Mô phỏng cắt lũ thử nghiệm năm 2001 và năm 2002 60 2.2.5. Mô phỏng cắt lũ với các tần suất thiết kế 61 CHƢƠNG 3: TÍNH TOÁN LŨ TRÊN HỆ THỐNG SÔNG SESAN 70 3.1. Gi c MIKE 11 70 3.2. Trình tự áp dụng các mô hình giải quyết bài toán tính toán lũ cho lƣu vực 71 3.3. Thiết lập mô hình lƣu vực dùng mô hình toán 72 3.4. Xử lý các điều kiện biên cho mô hình 72 3.4.1. Các điều kiện biên thƣợng lƣu 72 vii 3.4.2. Các điều kiện biên hạ lƣu 73 3.4.3. Nút kiểm tra 73 3.5. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình 73 3.5.1. Hiệu chỉnh mô hình thủy lực 73 3.5.2. Kiểm định mô hình thủy lực 76 3.6. Diễn toán lũ và đánh giá các phƣơng án điều tiết hệ thống hồ chứa đến dòng chảy hạ lƣu 77 3.7. Nguyên tắc và yêu cầu vận hành đối với hệ thống hồ chứa trên hệ thống sông Sê San. 86 3.7.1. Nguyên tắc điều tiết vận hành các hồ điều tiết lũ: 86 3.7.2. Nguyên tắc chung cho phối hợp vận hành giảm lũ cho hạ lƣu của các hồ YaLy : 86 3.7.3. Vận hành đảm bảo an toàn công trình : 87 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 90 viii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TV Thủy Văn TP Thành phố LV Lƣu vực KG Khu giữa HL Hạ lƣu ix DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Các đặc trƣng hình thái lƣu vực sông đến các trạm thủy văn và tuyến công trình thủy điện 8 Bảng 1.2 Đặc trƣng diện tích chiều dài sông 9 Bảng 1.3 Danh sách các trạm khí tƣợng 21 Bảng 1.4 Đặc trƣng nhiệt độ không khí 23 Bảng 1.6 Lƣợng mƣa trung bình thời khoảng 1977- 2005 24 Bảng 1.7 Số ngày mƣa trung bình tháng, năm các trạm đại biểu 25 Bảng 1.8 Đặc trƣng mƣa tại các trạm khí tƣợng 25 Bảng 1.9 Tần suất xuất hiện gió theo hƣớng tại các trạm khí tƣợng 26 Bảng 1.10 Tốc độ gió ứng với các tần suất theo tám hƣớng tại các trạm khí tƣợng 27 Bảng 1.11 Lƣợng bốc hơi bình quân tháng các trạm trên lƣu vực sông Sê San 27 Bảng 2.1 Thông số cơ bản của các lƣu vực gia nhập khu giữa 35 Bảng 2.2 Danh sách các trạm mƣa và trọng số ảnh hƣởng đến các tiểu lƣu vực 36 Bảng 2.3 Thống kê kết quả đánh giá sai số trậun lũ từ ngày 1/8/1994 đến ngày 30/11/1994 của trạm Trung Nghĩa 38 Bảng 2.4 Thống kê kết quả đánh giá sai số trận lũ từ ngày 1/9/1996 đến ngày 30/11/1996 của trạm Trung Nghĩa 39 Bảng 2.5 Thống kê kết quả đánh giá sai số trận lũ từ ngày 1/8/1994 đến ngày 30/11/1994 của trạm Kontum 40 Bảng 2.6 Thống kê kết quả đánh giá sai số trận lũ từ ngày 1/8/1996 – 30/11/1996 của trạm Kontum 41 Bảng 2.7 Thông số đã đƣợc hiệu chỉnh 41 Bảng 2.8 Thống kê kết quả đánh giá sai số quá trình hiệu chỉnh và kiểm định của mô hình Mike – Nam đối với hai lƣu vực Trung Nghĩa và Kon Tum 42 Bảng 2.9 Thông số đã đƣợc hiệu chỉnh 42 Bảng 2.10 Bảng thống kê sai số số giữa giá trị lớn nhất thực đo và tính toán 52 Bảng 2.11 Các thông số mô tả các đoạn sông 52 Bảng 2.12 Đƣờng quan hệ đặc tính lòng hồ Yaly 54 Bảng 2.13 Đƣờng quan hệ đặc tính lòng hồ Sê San 3 56 Bảng 2.14 Đƣờng quan hệ đặc tính lòng hồ Sê San 3A 57 Bảng 2.15 Đƣờng quan hệ đặc tính lòng hồ Sê San 4 59 x Bảng 2.16 Kết quả tính toán mƣa 5 ngày thiết kế của các trạm. 61 Bảng 2.17 Bảng giá trị mƣa 5 ngày mô phỏng theo các tần suất của các trạm 62 Bảng 3.1 : Các lƣu vực gia nhập khu giữa 73 Bảng 3.2 Thống kê kết quả đánh giá sai số trận lũ từ ngày 1/5/2001 đến ngày 31/10/2001 của trạm Veausai 75 Bảng 3.3 Thông số độ nhám tại các vị trí tƣơng ứng 76 Bảng 3.4. Thống kê kết quả đánh giá sai số trận lũ từ ngày 1/5/2002 đến ngày 31/10/2002 của trạm Veausai 77 Bảng 3.5 Hiệu quả giảm lũ tại trạm Vesai khi hồ chứa vận hành cắt lũ 85 [...]... vực sông NGHIÊN CỨU ỨNG DỤ ỦY VĂN DIỄN TOÁN DÒNG CHẢY TRÊN HỆ THỐNG SÔNG SÊ SAN, ” 2 trình thủy lợi, thủy điện trong lƣu vực Giới hạn tính toán từ nhà máy thủy điện Yali đến nơi hợp lƣu với sông Sêrepok bên phía Campuchia Luận văn sử dụng mô hình thủy văn Hec – ResSim và mô hình thủy lực MIKE 11 để tính toán giải quyết bài toán trên 2 Tổng quan nghiên cứu Tình hình nghiên cứu ngoài nƣớc Ngày nay trên. .. Mike phục vụ cho việc diễn toán thủy lực dòng chảy khu vực hạ du 4.5 Ứng dụng mô hình MIKE 11 diễn toán thủy lực dòng chảy lũ tìm ra bộ thông số thích hợp về địa hình địa mạo của lưu vực sông Sê San Ứng dụng mô hình MIKE 11 diễn toán thủy lực dòng chảy lũ tìm ra bộ thông số thích hợp về địa hình địa mạo của lƣu vực sông Sê San Ứng dụng mô hình MIKE 11 diễn toán thủy lực dòng chảy lũ với bộ thông số đã... sông bằng phần mềm ArcviewGIS 4.4 Ứng dụng mô hình HEC RESSIM tính toán số liệu biên trên làm đầu vào cho mô hình MIKE 11 Ứng dụng mô hình Nam tính toán lƣu lƣợng lũ tự nhiên đến hồ YaLy làm biên đầu vào cho mô hình Ứng dụng mô hình Nam tính toán lƣu lƣợng khu giữa Ứng dụng mô hình Hec - ressim diễn toán dòng chảy nhằm xác định chuỗi dòng chảy làm số liệu đầu vào cho mô hình Mike phục vụ cho việc diễn. .. pháp mô hình toán: Ứng dụng mô hình toán thủy văn HEC RESSIM tính toán giá trị biên trên cho mô hình, ứng dụng mô hình toán thủy lực MIKE 11 để mô phỏng dòng chảy và kiểm soát lũ; Điều tra khảo sát thực địa: Nhằm đo đạc thông số thủy văn cung cấp số liệu đầu vào cho mô hình và công tác hiệu chỉnh mô hình toán 5.2 Phương pháp thực hiện đề tài 6 6 Ý nghĩa khoa học, kinh tế - xã hội của đề tài Tính toán dòng. .. trên hệ thống sông Sê San bằng mô hình thủy lực MIKE 11 Xây dựng và mô phỏng lũ với trận mƣa thiết kế để xác định khả năng mô phỏng của mô hình Đƣa ra phƣơng án phòng lũ cho hạ lƣu của lƣu vực sông Sê San một cách sơ bộ 7 Bố cục của luận văn Phần Mở đầu Chƣơng 1 Đặc diểm tự nhiên lƣu vực sông Sê San và mức độ nghiên cứu Chƣơng 2 Ứng dụng mô hình thủy văn tính toán điều kiện biên cho việc mô hình hóa... lƣu vực sông Sê San Chƣơng 3 :Ứng dụng mô hình thủy lực MIKE 11 diễn toán dòng chảy lũ hạ lƣu sông Sên San Chƣơng 4 Kết luận – kiến nghị 7 CHƢƠNG 1: ĐIỂM TỰ NHIÊN LƢU VỰC SÔNG SÊ SAN 1.1 Hình 1.1 Khoanh vùng lưu vực nghiên cứu Sông Sê San là một phụ lƣu lớn của sông Mê Kông, bắt nguồn từ vùng phía Bắc của cao nguyên Gia Lai - Kon Tum, chảy trên lãnh thổ hai nƣớc Việt Nam và Cam Pu Chia, đổ vào sông Mê... (PECC1) 2000 3 Mục tiêu của đề tài Xem xét sự biến đổi dòng chảy trên hệ thống sông Sê San Tính toán dòng chảy lũ cho lƣu vực sông Sê San nhằm phục vụ thiết kế, thi công, vận hành – khai thác các công trình thủy lợi, thủy điện trong lƣu vực Làm cơ sở cho việc vận hành hệ thống các công trình thủy điện trên hệ thống sông Sê San 4 Nội dung nghiên cứu 4.1 thông tin, Thu thập tài liệu, số liệu: Thu thập... dòng chảy đến các tuyến hồ chứa cũng nhƣ lƣợng nhập khu giữa bằng mô hình mƣa – dòng chảy NAM Đồng thời diễn toán đƣợc dòng chảy lũ qua các hồ chứa bằng mô hình Hec – ResSim với bộ thông số tƣơng đối chính xác Luận văn đã xây dựng đƣợc sơ đồ tính toán thủy lực của hệ thống sông Sê San trên mô hình MIKE 11 Đã tìm đƣợc bộ thông số mô phỏng tƣơng đối chính xác điều kiện địa hình, địa mạo lòng sông trên hệ. .. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc Ở Việt Nam vấn đề ứng dụng mô hình toán trong quản lý tổng hợp lƣu vực sông nói chung và diễn toán mô phòng dòng chảy lũ nói riêng đã đƣợc nhiều tổ chức, nhiều cá nhân quan tâm nghiên cứu 3 Liên quan trực tiếp đến lĩnh vực mô hình hóa và mô phỏng dòng chảy lũ đã có một số nghiên cứu gần đây, điển hình nhƣ: Dự án “Quy hoạch phát triển và bảo vệ tài nguyên nƣớc lƣu vực sông. .. nhƣ bảng sau: Bảng 1.1 Các đặc trưng hình thái lưu vực sông đến các trạm thủy văn và tuyến công trình thủy điện Vị trí Tuyến Trạm Thủy văn Kon Tum Pleikrông Yali Sê San 3 Sê San 3A Sê San 4 Sê San 4A Hạ Sê San 1 /Sê San 5 (Tuyến 1) Hạ Sê San 1 /Sê San 5 (Tuyến 2) Hạ Sê San 1 /Sê San 5 (Tuyến 3) Mật độ lƣới sông (km/km2) 123.4 119.8 169.0 190.0 207.2 242.0 248.0 265.0 Chiều rộng lƣu vực (km) 24.0 26.9 44.1 . vực sông Sê San và mức độ nghiên cứu Chƣơng 2. Ứng dụng mô hình thủy văn tính toán điều kiện biên cho việc mô hình hóa lƣu vực sông Sê San Chƣơng 3 :Ứng dụng mô hình thủy lực MIKE 11 diễn toán. toán thủy lực của hệ thống sông Sê San trên mô hình MIKE 11. Đã tìm đƣợc bộ thông số mô phỏng tƣơng đối chính xác điều kiện địa hình, địa mạo lòng sông trên hệ thống sông Sê San bằng mô hình thủy. xây dựng mô hình cao độ số (DEM) cung cấp dữ liệu đầu vào cho mô hình toán, trình diễn kết quả chạy mô hình và kết quả nghiên cứu; Phƣơng pháp mô hình toán: Ứng dụng mô hình toán thủy văn HEC