Nghiên cứu ứng dụng mô hình NAM tính toán dự báo dòng chảy mùa lũ đến hồ tuyên quang

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI KHOA KHÍ TƯỢNG - THỦY VĂN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ HÌNH NAM TÍNH TOÁN DỰ BÁO DÒNG CHẢY MÙA LŨ ĐẾN HỒ TUYÊN QUANG Sinh viên thực hiện: Phạm Thị Thúy Lượng Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Viết Thi Hà Nội, năm 2015 LỜI CẢM ƠN Đề tài đồ án tốt nghiệp “Nghiên cứu ứng dụng mô hình NAM tính toán dự báo dòng chảy mùa lũ đến hồ Tuyên Quang” hoàn thành Khoa Khí tượng – Thủy văn, trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội, hướng dẫn trực tiếp TS Nguyễn Viết Thi Ths Bùi Đình Lập Tác giả xin bày tỏ cảm ơn chân thành thầy giáo TS Nguyễn Viết Thi ThS Bùi Đình Lập (Phó phòng Thủy văn sông Bắc Bộ, Trung tâm Dự báo Trung ương) Các thầy tận tình hướng hướng dẫn, bảo em suốt trình nghiên cứu đồ án tốt nghiệp Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy, Cô giáo Khoa Khí tượngThủy văn Khoa Tài nguyên nước giúp giậy bảo, truyền đạt kiến thức chuyên môn, giúp đỡ, hỗ trợ tạo điều kiện tốt cho em suốt trình học tập nghiên cứu đồ án Sinh viên thực Phạm Thị Thúy Lượng MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU DỰ BÁO LŨ 1.1 Vai trò dự báo 1.2 Tình hình nghiên cứu dự bão lũ giới 1.3 Một số nghiên cứu dự báo lũ Việt Nam 1.4 Lựa chọn mô hình NAM VÀ MIKE 11 dự báo lũ cho hồ chứa Tuyên Quang CHƯƠNG ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN VÀ LŨ LƯU VỰC SÔNG GÂM ĐẾN HỒ THỦY ĐIỆN TUYÊN QUANG 2.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên sông Gâm 2.1.1 Vị trí địa lý 2.1.2 Địa hình 2.1.3 Đặc điểm kiến tạo- Địa chất 12 2.1.4 Thổ nhưỡng 14 2.1.5 Sinh vật 15 2.2 Điều kiện kinh tế- xã hội 17 2.2.1 Đặc điểm dân cư lao động 17 2.2.2 Về sở hạ tầng 18 2.2.3 Giáo dục, y tế văn hóa - xã hội 19 2.3 Đặc điểm thủy văn lưu vực sông Gâm 21 2.3.1 Mạng lưới sông, trạm khí tượng thủy văn 21 2.3.2 Đặc trưng hình thái 23 2.3.3 Đặc điểm khí tượng, thủy văn 24 2.4 Đặc điểm lũ lụt lưu vực sông Gâm 26 2.4.1 Các hình thời tiết gây mưa sinh lũ lưu vực sông Gâm 26 2.4.2 Đặc điểm mưa lớn gây lũ 28 2.4.3 Đặc điểm lũ 29 2.5 Hồ chứa thủy điện Tuyên Quang 30 CHƯƠNG .31 ỨNG DỤNG MÔ HÌNH NAM VÀ MÔ HÌNH MIKE 11 TÍNH TOÁN, DỰ BÁO LŨ HỒ CHỨA TUYÊN QUANG 31 3.1 Giới thiệu mô hình NAM mô hình MIKE 11 31 3.1.1 Mô hình NAM 31 3.1.2 Mô hình MIKE 11 36 3.2 Xác định thông số cho mô hình NAM MIKE 11 38 3.2.1 Xác định thông số mô hình NAM 38 3.2.2 Xác định thông số mô hình MIKE 11 43 3.2.3 Kết mô kiểm định mô hình NAM Mike 11 46 3.3 Dự báo dòng chảy hồ chứa Tuyên Quang 50 3.3.1 Sơ đồ dự báo liên kết NAM với MIKE 11 50 3.3.2 Dự báo dòng chảy 51 3.3.3 Đánh giá kết dự báo 52 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 PHỤ LỤC DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Diện tích đất tự nhiên phân theo huyện, thị LVS Gâm Bảng 2-2: Các lớp thú, chim, bò sát lưỡng cư lưu vực hồ Tuyên Quang 16 Bảng 2-3: Dân số thành thị - nông thôn địa phương LVS Gâm năm 2010 18 Bảng 2-4: Danh sách trạm KTTV lưu vực sông Gâm 21 Bảng 2-5: Đặc trưng hình thái lưu vực sông Gâm 23 Bảng 2-6: Đặc trưng dòng chảy năm sông Gâm 26 Bảng 3-1: Bảng thông mô hình NAM 34 Bảng 3-2: Danh sách lưu vực phận sử dụng mô hình Nam 39 Bảng 3-3: Danh sách trạm KTTV lưu vực sông Gâm tính đến hồ Tuyên Quang 40 Bảng 3-4: Trọng số mưa trạm mưa lưu vực vực phận 41 Bảng 3-5: Danh sách trạm thủy văn dùng để tối ưu kiểm định 42 Bảng 3-6:Bộ thông số mô hình NAM tối ưu cho lưu vực phận 42 Bảng 3-7 : Bộ thông số nhám mô hình MIKE 11 45 Bảng 3-8: Kết mô điểm kiểm tra 47 Bảng 3-9: Kết đánh giá mô mùa lũ năm 2013 49 DANH MỤC HÌNH Hình 1-1:Sơ đồ lưới trạm dự báo thượng lưu sông Hồng Hình 2-1:Bản đồ địa hình lưu vực sông Lô – Gâm 10 Hình 2-2:Sơ đồ mạng lưới sông, trạm thủy văn lưu vực Lô –Gâm 22 Hình 3-1:Cấu trúc mô hình NAM 31 Hình 3-2:Kết phân chia lưu vực nghiên cứu 38 Hình 3-3: Kết phân vùng ảnh hưởng mưa 40 Hình 3-4: Mạng thủy lực tạo từ shape file 43 Hình 3-5: Sơ đồ điều kiện biên mô hình 45 Hình 3-6: Đường trình Q tính toán thực đo Bảo Lạc mùa lũ năm 2011 47 Hình 3-7: Đường trình Q tính toán thực đo Bắc Mê mùa lũ năm 2011 48 Hình 3-8: Đường trình Q tính toán thực đo hồ Tuyên Quang mùa lũ năm 2011 48 Hình 3-9: Đường trình Q tính toán thực đo trạm Bảo Lạc mùa lũ năm 2013 49 Hình 3-10: Đường trình Q tính toán thực đo trạm Bắc Mê mùa lũ năm 2013 49 Hình 3-11: Đường trình Q tính toán thực đo hồ Tuyên Quang mùa lũ năm 2013 50 Hình 3-12: Sơ đồ dự báo dòng chảy lũ hồ Tuyên Quang 51 Hình 3-13: Đường trình Q thời kỳ từ 1/VIII đến 17/IX/2014 Mike Nam vị trí Bắc Mê, Đầu Đẳng Vùng hồ 51 Hình 3-14: Đường trình Q hồ Tuyên Quang tính toán dự báo thời kỳ 1/VIII 17/IX/2014 Mike 11 NAM 52 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ATNĐ: Áp thấp nhiệt đới BVMT: Bảo vệ môi trường DHTNĐ: Dải hội tụ nhiệt đới DLST: Du lịch sinh thái ĐKTN: Điều kiện tự nhiên HD: Thuỷ động lực GIS: Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System) KKL: Không khí lạnh KTTV : Khí tượng thủy văn KT- XH: Kinh tế - Xã hội LVS: Lưu vực sông MIKE 11: Mô hình thuỷ lực Viện Thuỷ lực thuỷ văn Đan Mạch MTST : Môi trường sinh thái NAM: Mô hình mưa rào – dòng chảy Viện Thuỷ lực thuỷ văn Đan Mạch TBNN: Trung bình nhiều năm TNTN: Tài nguyên thiên nhiên TT DBKTTVTW: Trung tâm dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương TTKTTVQG: Trung tâm Khí tượng Thủy văn Quốc gia 1 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Hồ chứa thủy điện Tuyên Quang xây dựng sông Gâm, thuộc địa phận xã Vĩnh Yên thị trấn Na Hang Hồ chứa thuỷ điện Tuyên Quang nằm địa phận tỉnh: Tuyên Quang, Hà Giang Bắc Kạn Tổng diện tích mặt nước hồ thuỷ điện 8.000 ha, dung tích tỉ m3 nước Thuỷ điện Tuyên Quang có tổ máy (tổng công suất 342 MW), phát điện lên lưới điện quốc gia với công suất lắp máy 342 MW, sản lượng điện trung bình năm 1.295 kWh Hồ chứa Tuyên Quang xây dựng với nhiều mục tiêu, có mục tiêu : Phòng lũ cho hạ du, phát điện cung cấp cho lưới điện Quốc gia cung cấp nước tưới cho đồng sông Hồng Với nhiệm vụ đặt trên, đòi hỏi công tác vận hành, khai thác đơn vị quản lý phải thật tối ưu để vừa đảm bảo yêu cầu sản xuất kinh doanh, đồng thời phải an toàn cho công trình mùa lũ đến, bên cạnh vấn đề xả lũ cho hợp lý nhằm giảm nhẹ lũ cho vùng hạ du cần quan tâm cung cấp đầy đủ nước cho vùng hạ du đồng sông Hồng Để làm tốt nhiệm vụ đề công tác vận hành tối ưu cho hồ chứa thủy điện phải gắn liền với vấn đề dự báo lưu lượng dòng chảy đến mùa lũ Vì vậy, với mong muốn xây dựng thông số cho lưu vực nghiên cứu để dự báo xác trình lưu lượng lũ đến, nhằm phục vụ đắc lực cho công tác vận hành tối ưu hồ chứa thủy điện, nhiệm vụ đặt đạt hiệu tốt nhất, chọn đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng mô hình NAM tính toán dự báo dòng chảy mùa lũ hồ đến Tuyên Quang” Mục đích nghiên cứu đề tài - Nghiên cứu, phân tích chế độ tính toán đặc trưng dòng chảy hồ Tuyên Quang Ứng dụng mô hình NAM MIKE 11, xây dựng phương án dự báo dòng chảy lũ hồ Tuyên Quang với thời gian dư báo 24 Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu xây dựng phương án dự báo dòng chảy mùa lũ hồ Tuyên Quang 2 Phạm vi nghiên cứu lưu vực sông Gâm đến đập thủy điện hồ chứa Tuyên Quang, thuộc tỉnh Tuyên Quang, Hà Giang Bắc Kạn Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp phân tích thống kê - Phương pháp mô hình - Phương pháp thu thập số liệu Bố cục đề tài Ngoài phần mở đầu, phần kết luận phụ lục, đề tài gồm có 03 chương: Chương 1: Tổng quan tình hình nghiên cứu dự báo lũ; Chương 2: Đặc điểm tự nhiên lũ lưu vực sông Gâm đến hồ chứa Tuyên Quang; Chương 3: Ứng dụng mô hình NAM MIKE 11 tính toán, dự báo dòng chảy lũ hồ chứa Tuyên Quang