Nghiên cứu ứng dụng và phát triển mô hình athen vận hành liên hồ chứa lưu vực sông ba (luận văn thạc sĩ)

Nghiên cứu ứng dụng và phát triển mô hình athen vận hành liên hồ chứa lưu vực sông ba (luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ứng dụng và phát triển mô hình athen vận hành liên hồ chứa lưu vực sông ba (luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ứng dụng và phát triển mô hình athen vận hành liên hồ chứa lưu vực sông ba (luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ứng dụng và phát triển mô hình athen vận hành liên hồ chứa lưu vực sông ba (luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ứng dụng và phát triển mô hình athen vận hành liên hồ chứa lưu vực sông ba (luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ứng dụng và phát triển mô hình athen vận hành liên hồ chứa lưu vực sông ba (luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ứng dụng và phát triển mô hình athen vận hành liên hồ chứa lưu vực sông ba (luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ứng dụng và phát triển mô hình athen vận hành liên hồ chứa lưu vực sông ba (luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ứng dụng và phát triển mô hình athen vận hành liên hồ chứa lưu vực sông ba (luận văn thạc sĩ)

MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG Error! Bookmark not defined DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan điều tiết hồ chứa .5 1.1.1 Tình hình nghiên cứu nước 1.1.2 Tình hình nghiên cứu nước .11 1.1.3 Một số mô hình mô vận hành hồ chứa nghiên cứu phát triển ứng dụng thực tế 13 1.2 Tổng quan điều kiện tự nhiên lƣu vực sông Ba 14 1.2.1 Vị trí địa lý điều kiện Khí hậu Thủy văn 14 1.2.2 Mạng lưới sông ngòi 22 1.2.3 Tình hình tài liệu khí tượng thủy văn .24 1.2.4 Hệ thống hồ chứa lưu vực sông Ba 27 Chƣơng CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHÁT TRIỂN MÔ HÌNH ATHEN ĐIỀU TIẾT LIÊN HỒ CHỨA 29 2.1 Cơ sở phát triển mô hình Athen điều tiết liên hồ chứa .29 2.2 Lý thuyết mô hình Athen .32 2.2.1 Các thành phần mô hình 32 2.2.2 Phương trình diễn toán 33 2.3 Lý thuyết phƣơng pháp Muskingum 34 2.4 Liên kết mô hình Athen điều tiết đơn hồ chứa phƣơng pháp Muskingum 37 2.5 Yêu cầu tệp số liệu đầu vào cho mô hình Athen điều tiết liên hồ chứa 39 Chƣơng ỨNG DỤNG MÔ HÌNH ATHEN VẬN HÀNH ĐIỀU TIẾT LIÊN HỒ CHỨA LƢU VỰC SÔNG BA 40 3.1 Dữ liệu đầu vào mô hình .40 3.1.1 Số liệu thủy văn đặc trưng hồ chứa 40 3.1.2 Số liệu nhu cầu sử dụng nước hộ dùng nước .42 3.1.3 Các thông số phương pháp Muskingum 42 3.2 Hiệu chỉnh kiểm định mô hình .42 3.2.1 Kết hiệu chỉnh mô hình 43 3.2.2 Kết kiểm định mô hình 45 3.3 Vận hành điều tiết liên hồ chứa 45 3.3.1 Quy tắc vận hành 45 3.3.2 Thứ tự ưu tiên nhu cầu sử dụng nước .46 3.3.3 Kịch điều hành 47 3.3.4 Kết tính toán cho năm điển hình 1982 .48 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Biểu diễn dƣới dạng đồ thị diễn toán hồ chứa Hình 1.2: Sự cần thiết điều tiết để đáp ứng yêu cầu xã hội Hình 1.3: Bản đồ lƣu vực sông Ba tỷ lệ 1/100.000 15 Hình 1.4: Bản đồ mạng lƣới trạm khí tƣợng thủy văn lƣu vực sông Ba tỷ lệ 1/100.000 26 Hình 1.5: Vị trí hồ chứa lƣu vực sông Ba 28 Hình 2.1: Sơ đồ tổng quát phát triển mô hình Athen 31 Hình 2.2: Quan hệ λij, zij mô hình Athen 32 Hình 2.3: Sơ đồ thuật toán vận hành đơn hồ chứa 34 Hình 2.4: Sơ đồ diễn toán mô hình Athen đơn hồ chứa phƣơng pháp Muskingum38 Hình 3.1: Các file số liệu đầu vào mô hình Athen 40 Hình 3.2: Đƣờng trình Q~t trạm sông Ba năm 1982 41 Hình 3.3: Đƣờng trình lƣu lƣợng tính toán thực đo trạm thủy văn Củng Sơn năm 1983 44 Hình 3.4: Đƣờng trình lƣu lƣợng tính toán thực đo trạm thủy văn Củng Sơn năm 1982 45 Hình 3.5: File số liệu kết đầu sau chạy mô hình 48 Hình 3.6: Quan hệ đầu mực nƣớc hồ chứa, lƣợng trữ tổng lƣợng (ứng với nhu cầu thủy điện mức tối đa, hệ số 0.5) 50 Hình 3.7: Quan hệ đầu sử dụng nƣớc (ứng với nhu cầu thủy điện mức tối đa, hệ số 0.5) 51 Hình 3.8: Quan hệ mực nƣớc tổng lƣợng đến hồ, tổng lƣợng nƣớc phát điện ứng với mƣc đảm bảovà mực nƣớc hồ chứa sau vận hành 52 Hình 3.9: Quan hệ đầu nhu cầu sử dụng nƣớc (ứng với nhu cầu thủy điện mức đảm bảo, hệ số 1.0) 53 Hình 3.10: Nhu cầu, lƣợng nƣớc dùng thực tế hộ dùng nƣớc hồ An khê54 Hình 3.11: Nhu cầu, lƣợng nƣớc dùng thực tế hộ dùng nƣớc hồ Ba Hạ 55 Hình 3.12: Nhu cầu, lƣợng nƣớc dùng thực tế hộ dùng nƣớc hồ An khê56 Hình 3.13: Nhu cầu, lƣợng nƣớc dùng thực tế hộ dùng nƣớc hồ Krông Hnăng 57 Hình 3.14: Quan hệ mực nƣớc hồ sau vận hành, tổng lƣợng đến hồ, tổng lƣợng nƣớc phát điện ứng với mức phù hợp 60 Hình 3.15: Quan hệ đầu nhu cầu sử dụng nƣớc ứng với mức phù hợp 63 MỞ ĐẦU Hiện nhiều phần mềm vận hành tối ƣu hệ thống hồ chứa đƣợc xây dựng, nhiên khả giải toán thực tế hạn chế Các phần mềm tối ƣu nói chung đƣa lời giải cho điều kiện biết mà không đƣa đƣợc nguyên tắc vận hành hữu ích Phần lớn mô hình mô lại dựa quy tắc vận hành điều khiển, điều hạn chế cho điều tiết vận hành chống hạn chống lũ Mô hình Athen mô hình điều tiết đơn hồ chứa, cho phép điều tiết có điều khiển có mã nguồn mở Do việc nghiên cứu phát triển mô hình Athen để tính toán điều tiết liên hồ chứa mùa cạn việc làm cần thiết, nhằm đƣa phƣơng án điều tiết liên hồ có sở khoa học chặt chẽ, hy vọng mang lại hiệu mặt kinh tế xã hội Vì Luận văn chọn đề tài “Nghiên cứu ứng dụng phát triển mô hình Athen vận hành liên hồ chứa lưu vực sông Ba” I Phạm vi nghiên cứu Luận văn Phạm vi không gian: bao gồm hồ chứa Yayun Hạ, An Khê-Kanak, Krông Hnăng, sông Hinh, Ba Hạ sau hồ chứa cuối trạm thủy văn Củng Sơn Phạm vi thời gian: điều hành hệ thống hồ chứa mùa kiệt II Mục tiêu Luận văn Phát triển mô hình Athen điều tiết đơn hồ chứa thành liên hồ chứa, áp dụng thử nghiệm lƣu vực sông Ba III Nội dung nghiên cứu chủ yếu Luận văn Chƣơng 1: TỔNG QUAN Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHÁT TRIỂN MÔ HÌNH ATHEN LIÊN HỒ CHỨA Chƣơng 3: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH ATHEN VẬN HÀNH ĐIỀU TIẾT LIÊN HỒ CHỨA LƢU VỰC SÔNG BA Chƣơng 1: TỔNG QUAN Theo nhận định Ủy ban Đê đập Thế giới (World Commision on Dams 2000 [1]), nhiều hệ thống đê đập lớn giới hoạt động không đảm bảo đƣợc lợi ích kinh tế - xã hội nhƣ mục tiêu thiết kế đề Điều sơ xuất thiết kế, xây dựng, nhu cầu sử dụng xuất hiện, vấn đề điều hành hệ thống hay thay đổi khí hậu toàn cầu Để phát huy tối đa lợi ích hồ chứa, nghiên cứu cần tập trung vào việc nâng cao hiệu điều hành hồ chứa Các mục tiêu kinh tế xã hội hệ thống hồ chứa nhƣ chống lũ, phát điện, cấp nƣớc, cảnh quan môi trƣờng, du lịch, thƣờng mục tiêu trái ngƣợc nhu cầu sử dụng lƣợng nƣớc có sẵn hệ thống hồ Điều dẫn đến toán phức tạp, công cụ toán học mô hình máy tính đƣợc sử dụng để nghiên cứu vấn đề đặt 1.1 Tổng quan điều tiết hồ chứa 1.1.1 Tình hình nghiên cứu nước Nghiên cứu vận hành hệ thống liên hồ chứa đa mục tiêu đƣợc nhà khoa học, quan quản lý khai thác lƣu vực sông giới đầu tƣ nghiên cứu từ năm 50 60 kỷ 20 Kết nghiên cứu góp phần làm tăng hiệu khai thác hệ thống nguồn nƣớc lƣu vực sông toàn giới, kể đến nghiên cứu vận hành hệ thống liên hồ chứa bang Calionia, Mỹ, nghiên cứu quản lý lƣu vực sông Cơ quan quản lý vùng hạ lƣu sông Colorado (LCRA), nghiên cứu quan lƣợng quốc gia Brazin quản lý hệ thống hồ chứa thuỷ điện sông Amazon Mặc dù đƣợc nghiên cứu từ lâu nhƣng chƣa xác định đƣợc phƣơng pháp, công cụ chung cho xây dựng quy trình hệ thống liên hồ chứa mùa cạn mà nghiên cứu phụ thuộc nhiều vào đặc thù riêng hệ thống hồ chứa cụ thể a Phương pháp diễn toán hồ chứa Đây phƣơng pháp giai đoạn thiết kế vận hành hồ chứa Diễn toán dòng chảy (trong có sóng lũ) qua hồ chứa đƣợc gọi diễn toán hồ chứa Đó phần quan trọng phân tích hồ chứa mà ứng dụng là: xác định mực nƣớc lớn thời kỳ thiết kế hồ chứa, thiết kế công trình xả tràn cửa xả nƣớc phân tích sóng lũ vỡ đập Một hồ chứa đƣợc kiểm soát không đƣợc kiểm soát Hồ chứa đƣợc kiểm soát công trình xả tràn với khoang tràn khống chế cửa van để kiểm soát dòng chảy Công trình xả tràn hồ chứa không kiểm soát công trình tràn tự cửa van để khống chế lƣợng xả Hình 1.1: Biểu diễn dạng đồ thị diễn toán hồ chứa Một vài phƣơng pháp diễn toán sóng lũ qua hồ chứa đƣợc xây dựng, nhƣ bảng sau: Bảng 1.1: Một số phương pháp diễn toán sóng lũ qua hồ chứa Phƣơng pháp đƣờng cong lũy tích Phƣơng pháp Puls Phƣơng pháp Puls cải tiến Phƣơng pháp Wisler-Brater Phƣơng pháp Goodrich Phƣơng pháp Steinberg Phƣơng pháp hệ số b Vận hành hồ chứa Sử dụng hiệu tài nguyên nƣớc yêu cầu không thiết kế đắn mà quản lý cách sau xây dựng Biswas (1991) ƣớc lƣợng giá đơn vị nƣớc từ dự án cung cấp nƣớc đô thị hệ thƣờng cao - lần hệ Do đó, bắt buộc tất dự án phải đƣợc quản lý cách tốt Một mô tả khái niệm cần thiết điều tiết để đáp ứng yêu cầu xã hội đƣa hình 1.2 Điều hành hồ chứa phần quan trọng quy hoạch quản lý tài nguyên nƣớc Sau đƣợc xây dựng, hƣớng dẫn chi tiết đƣợc đƣa đến cho ngƣời điều hành để đƣa định Chính sách (quy trình) vận hành hồ chứa xác định lƣợng xả từ lƣợng trữ thời điểm phụ thuộc vào trạng thái hồ chứa, mức yêu cầu cấp nƣớc thông tin lƣợng dòng chảy đến hồ chứa Bài toán vận hành cho hồ chứa đơn mục tiêu định quy trình tháo từ hồ chứa cho lợi ích cho mục tiêu tối đa Hình 1.2: Sự cần thiết điều tiết để đáp ứng yêu cầu xã hội Nguồn: dịch sách P.V.Singh (2004), Water resourcess system planning and management Elsevier Với hồ chứa đa mục tiêu, yêu cầu phân phối tối ƣu lƣu lƣợng tháo mục tiêu Sự phức tạp toán vận hành hồ chứa phụ thuộc vào quy mô mà mục tiêu mong muốn tƣơng thích với Nếu mục tiêu tƣơng thích, cần nỗ lực phối hợp mục tiêu * Phương pháp tối ưu hoá Kỹ thuật tối ƣu hoá quy hoạch tuyến tính quy hoạch động đƣợc sử dụng rộng rãi tài nguyên nƣớc Loucks nnk (1981) minh họa áp dụng, quy hoạch phi tuyến Quy hoạch động cho tài nguyên nƣớc Nhiều tổng quan áp dụng kỹ thuật hệ thống cho toán tài nguyên nƣớc đƣợc đăng tải nhiều lần, thí dụ nhƣ Yakowitz (1982), Yeh (1985), Simonovic (1992) Wurbs (1993) Young (1967) lần đề xuất sử dụng phƣơng pháp hồi quy tuyến tính để vạch quy tắc vận hành chung từ tối ƣu hoá Phƣơng pháp mà ông dùng đƣợc gọi “quy hoạch động Monte - Carlo” Về bản, phƣơng pháp ông dùng kỹ thuật Monte - Carlo tạo số chuỗi dòng chảy năm tổng hợp cho sông Quy trình tối ƣu thu đƣợc cho chuỗi dòng chảy nhân tạo sau đƣợc sử dụng phân tích hồi quy để cố gắng xác định nhân tố ảnh hƣởng đến chiến thuật tối ƣu Các kết xấp xỉ tốt quy trình tối ƣu thực Một mô hình quy hoạch để thiết kế hệ thống kiểm soát lũ hồ chứa đa mục tiêu đƣợc phát triển Windsor (1975) Karamouz Houck (1987) vạch quy tắc vận hành chung sử dụng Quy hoạch động xác định hồi quy Mô hình hồi quy sát nhập thủ tục hồi quy tuyến tính nhiều biến đƣợc Bhaskar Whilach (1980) gợi ý Quy tắc để điều hành hệ thống nhiều hồ chứa đƣợc phát triển quy hoạch động ngẫu nhiên, yêu cầu mô tả rõ xác suất dòng chảy hàm tổn thất Phƣơng pháp đƣợc Butcher (1971), Louks (1981) nhiều ngƣời khác sử dụng Mô hình tối ƣu hoá thƣờng đƣợc sử dụng nghiên cứu điều hành hồ chứa sử dụng dòng chảy dự báo làm đầu vào Datta Bunget (1984) vạch sách điều hành hạn ngắn cho hồ chứa đa mục tiêu từ mô hình tối ƣu hoá với mục tiêu cực tiểu hoá tổn thất hạn ngắn Nghiên cứu có nhân nhƣợng gánh chịu đơn vị độ lệch lƣợng trữ đơn vị độ lệch lƣợng xả từ giá trị đích tƣơng ứng phép giải tối ƣu hoá phụ thuộc vào dòng chảy tƣơng lai bất định nhƣ hình dạng hàm tổn thất Áp dụng mô hình tối ƣu hoá cho điều hành hồ chứa đa mục tiêu có khó khăn Sự khó khăn áp dụng bao gồm phát triển mô hình, huấn luyện nhân lực, chi phí giải (bao gồm đầy đủ điều kiện thủy văn tƣơng lai bất định, bất lực để xác định định lƣợng tất mục tiêu cần thiết cho việc tƣơng tác tốt với ngƣời sử dụng) Một phƣơng pháp khác đƣợc sử dụng để giải thích tính ngẫu nhiên đầu vào chƣơng trình logic mờ Lý thuyết tập mờ đƣợc Zadeth (1965) giới thiệu Jairaj Vedula (2000) áp dụng phƣơng pháp cho tối ƣu hoá nhiều hồ chứa Phƣơng pháp tối ƣu hoá phƣơng pháp xác định lời giải hệ thống theo mục tiêu khai thác hệ thống cách lƣợng hoá chúng thành hàm mục tiêu Sau xác định đƣợc mục tiêu toán quy hoạch vấn đề quan trọng cần đặt xây dựng hàm mục tiêu toán quy hoạch gọi thiết lập toán tối ƣu Mô hình mô tả hàm mục tiêu đƣợc gọi mô hình tối ƣu Việc xây dựng hàm mục tiêu tuỳ thuộc vào nhiệm vụ toán quy hoạch tính phức tạp hệ thống Trong thực tế thƣờng gặp toán đa mục tiêu mục đích khai thác khác Dƣới trình bày dạng hàm mục tiêu toán thiết kế hệ thống, phát triển hệ thống quản lý điều hành hệ thống nguồn nƣớc * Phương pháp mô Vì khả để thí nghiệm với hồ chứa thực, mô hình mô toán học đƣợc phát triển sử dụng nghiên cứu Thí nghiệm thực cách sử dụng mô hình để cung cấp hiểu biết sâu toán Mô hình mô kết hợp với điều hành hồ chứa bao gồm tính toán cân nƣớc đầu vào, đầu hồ chứa biến đổi lƣợng trữ Kỹ thuật mô cung cấp cầu nối từ công cụ giải tích trƣớc cho phân tích hệ thống hồ chứa đến gói mục đích chung phức tạp Theo Simonovic (1992), khái niệm vốn gắn với mô dễ hiểu thân thiện khái niệm mô hình hoá khác Các mô hình mô cung cấp biểu diễn chi tiết thực hệ thống hồ chứa điều hành chúng (chẳng hạn đáp ứng chi tiết hồ kênh riêng biệt hiệu tƣợng theo thời gian khác định) Thời gian yêu cầu để chuẩn bị đầu vào, chạy mô hình yêu cầu tính toán khác mô nhiều so với mô hình tối ƣu hoá Các kết mô dễ dàng thỏa hiệp trƣờng hợp đa mục tiêu Số phần mềm máy tính đa mục tiêu phổ biến có sẵn sử dụng để phân tích mối quan hệ quy họach, thiết kế vận hành hồ chứa Hầu hết phần mềm chạy máy vi tính sử dụng rộng rãi Hơn nữa, sau số liệu yêu cầu cho phần mềm thực hành đƣợc chuẩn bị, dễ dàng chuyển đổi cho kết thiết kế, định điều hành, thiết kế lựa chọn khác đƣợc đánh giá nhanh chóng Một số mô hình phổ biến rộng rãi đƣợc sử dụng mô hệ thống hồ chứa tổng quát mô hình HEC - 5, phát triển Trung tâm thủy văn công trình (Feldman 1981, Wurbs 1996) Một mô hình mô tiếng khác mô hình Acres (Sigvaldson 1976); Tổng hợp dòng chảy điều tiết hồ chứa (SSARR) (USACE 1987), Mô hệ thống sóng tƣơng tác (IRIS) (Loucks nnk 1989) Gói phân tích quyền lợi nƣớc (WRAP) (Wurbs nnk, 1993) Lund Ferriera (1996) nghiên cứu hệ thống hồ chứa sông Missouri tìm thấy mô hình mô để nâng cấp kỹ thuật hồi quy cổ điển cho quy tắc điều hành chi tiết suy luận vạch từ mô hình tất định quy hoạch động Jain Goel (1999) giới thiệu mô hình mô tổng quát cho điều hành cấp nƣớc hệ thống hồ chứa dựa đƣờng điều phối Mặc dù sẵn có số mô hình tổng quát, cần thiết phát triển mô hình mô cho hồ chứa xác định cụ thể hệ thống hồ chứa có đặc điểm riêng Mô hình mô nhiều hồ chứa dùng để đánh giá tác động sách điều hành khác có lợi đầu nhiều mặt từ tất lần chạy khác đƣợc so sánh đánh giá Phân tích tính toán giá trị trung bình, phƣơng sai phân bố theo thời gian số đánh giá họat động hồ chứa, nhƣ dung tích hồ chứa, lƣợng xả, lợi ích tổn thất liên quan chúng sử dụng để đánh giá so sánh quy trình Việc đánh giá sử dụng khái niệm nhƣ độ tin cậy, độ phục hồi tính dễ bị tổn thƣơng hệ thống Các mô 10 c Hồ Ea Krông Hnăng d Hồ Sông Hinh f Hồ Sông Ba Hạ Hình 3.8: Quan hệ mực nước tổng lượng đến hồ, tổng lượng nước phát điện ứng với mưc đảm bảovà mực nước hồ chứa sau vận hành a Hồ An Khê b Hồ Yayun hạ 52 c Hồ Ea Krông Hnăng d Hồ Sông Hinh f Hồ Sông Ba Hạ Hình 3.9: Quan hệ đầu nhu cầu sử dụng nước (ứng với nhu cầu thủy điện mức đảm bảo, hệ số 1.0) 3.3.4.3 Nhận xét Với kết đƣa trên, tác giả có nhận xét nhƣ sau: + Kết thu đƣợc theo kịch 1: Ứng với lƣợng nƣớc hồ điển hình năm 1982, kết điều tiết nhƣ sau: Mực nƣớc hồ chứa: Ứng với hệ số điều khiển 0.5 thủy điện, nhu cầu phát điện đƣợc đảm bảo 50% nhu cầu phát điện tối đa, nhu cầu khác đƣợc cố định Có thể nhận thấy mực nƣớc sau vận hành hồ An Khê - Knak, hồ EaKrông Hnăng, hồ Ba Hạ giảm mạnh từ cuối tháng 1, tháng tăng lên vào 53 đầu tháng lại giảm dần cuối mùa kiệt Dung tích hồ chứa diễn biến theo xu tƣơng tự mực nƣớc hồ Mực nƣớc hồ Yayun hạ sông Hinh sau vận hành giảm dần từ đầu tháng đến cuối mùa kiệt mực nƣớc hồ gần mực nƣớc chết Về vận hành hồ chứa theo kịch 1, mực nƣớc hồ đƣợc đảm bảo cuối mùa kiệt lƣợng nƣớc hồ mức mực nƣớc chết lƣợng nƣớc cung cấp cho thủy điện mức 50% nhu cầu phát điện tối đa Các nhu cầu sử dụng nƣớc: Ứng với hệ số 0.5 thủy điện, nhu cầu phát điện đƣợc đảm bảo tối đa Do vậy, lƣợng nƣớc cung cấp cho nhu cầu khác giảm mạnh tháng đầu hầu nhƣ không cung cấp đủ cho tháng Khi ta giảm hệ số cung cấp thủy điện xuống dƣới mức 0.5, khả cấp nƣớc cho mục đích sử dụng khác đƣợc đáp ứng tốt hơn, chí cao so với nhu cầu đặt (công nghiệp, sinh hoạt tháng cuối mùa kiệt) a Thủy điện b Tưới c Sinh hoạt d Công nghiệp Hình 3.10: Nhu cầu, lượng nước dùng thực tế hộ dùng nước hồ An khê 54 a Thủy điện b Tưới c Sinh hoạt d Công nghiệp Hình 3.11: Nhu cầu, lượng nước dùng thực tế hộ dùng nước hồ Ba Hạ + Kết thu đƣợc theo kịch 2: Với nhu cầu cho thủy điện mức đảm bảo (tối thiểu) nên hệ số lấy 1.0 Khi đó, sử dụng khác đƣợc đáp ứng cách ổn định có nhiều thời điểm đạt đƣợc mức nhu cầu đặt Mực nƣớc hồ chứa: Ứng với hệ số điều khiển 1.0 thủy điện, tức nhu cầu phát điện đƣợc đảm bảo 100% nhu cầu phát điện mức (đảm bảo tối thiểu), nhu cầu khác đƣợc cố định tùy theo mực nƣớc hồ Sau vận hành mực nƣớc hồ An Khê - Knak, hồ EaKrông Hnăng giảm dần từ tháng đến tháng tăng lên vào đầu tháng lại giảm dần cuối mùa kiệt Dung tích hồ chứa diễn biến theo xu tƣơng tự mực nƣớc hồ Mực nƣớc hồ Yayun hạ, sông Hinh Ba Hạ sau vận hành ổn định tăng dần Về vận hành hồ 55 chứa theo kịch mực nƣớc hồ đƣợc đảm bảovà hầu nhƣ không sử dụng hết lƣợng nƣớc hồ theo mục tiêu cuối mùa kiệt, hồ mực nƣớc chết Lƣợng nƣớc cung cấp cho hộ dùng nƣớc đạt 100% nhu cầu hộ dùng nƣớc Nhƣ với việc tiếp tục thay đổi hệ số, ta tìm cách điều tiết nƣớc cho nhu cầu cho phù hợp mục tiêu mà ta hƣớng tới a Thủy điện b Tưới c Sinh hoạt d Công nghiệp Hình 3.12: Nhu cầu, lượng nước dùng thực tế hộ dùng nước hồ An khê 56 a Thủy điện b Tưới c Sinh hoạt d Công nghiệp Hình 3.13: Nhu cầu, lượng nước dùng thực tế hộ dùng nước hồ Krông Hnăng 3.3.4.4 Kết tính toán theo kịch 3: Trên sở phân tích kịch kịch 2, kịch cực đoan trình điều tiết Do trình tính toán dùng phƣơng pháp thử dần, tác giả đƣa kịch nhằm đảm bảo nhu cầu cấp nƣớc cho hộ dùng nƣớc hài hòa mực nƣớc hồ cuối mùa kiệt ngƣỡng mực nƣớc chết, nhiên ƣu tiên cấp điện mức đảm bảo đảm bảo dòng chảy tối thiểu phía hạ lƣu Hệ số điều khiển đƣợc thể bảng 3.4 57 Bảng 3.4: Các hệ số mô hình ứng với kịch Nhu cầu thủy điện mức đảm bảo tối thiểu Hệ số coef1 coef2 coef3 coef4 An Khê Yayun hạ Ea Krong Hnăng Sông Ba hạ Sông Hinh 427,0.10 195,0.4 242.5,0.1 101,0.1 196,0.2 428,0.15 200,0.7 244,0.12 103,0.4 200,0.6 429,0.45 203,0.9 245,0.13 105,0.65 204,1.0 427,0.2 428,0.4 429,0.6 195,0.2 201,0.4 204,0.6 242.5,0.2 250,0.6 255,0.6 101,0.2 103,0.4 105,0.6 196,0.2 200,0.6 209,0.8 427,0.2 428,0.4 429,0.6 195,0.2 201,0.4 204,0.6 242.5,0.2 250,0.6 255,0.8 101,0.2 103,0.4 105,0.6 196,0.2 200,0.6 209,0.8 427,0.2 428,0.4 429,0.6 195,0.2 201,0.4 204,0.6 242.5,0.2 250,0.6 255,0.8 101,0.2 103,0.4 105,0.6 196,0.2 200,0.6 209,0.8 a Hồ An Khê 58 b Hồ Yayun hạ c Hồ Ea Krông Hnăng 59 d Hồ Sông Hinh f Hồ Sông Ba Hạ Hình 3.14: Quan hệ mực nước hồ sau vận hành, tổng lượng đến hồ, tổng lượng nước phát điện ứng với mức phù hợp 60 a Hồ An Khê b Hồ Yayun hạ 61 c Hồ Ea Krông Hnăng d Hồ Sông Hinh 62 f Hồ Sông Ba Hạ Hình 3.15: Quan hệ đầu nhu cầu sử dụng nước ứng với mức phù hợp Tóm lại: Ứng với lƣợng nƣớc hồ chứa điển hình năm 1982, hệ số điều khiển tùy thuộc vào mực nƣớc hồ chứa, nhu cầu phát điện đƣợc đảm bảo mức tối thiểu, nhu cầu dùng nƣớc khác đƣợc cố định Ta nhận thấy mực nƣớc sau vận hành hồ An Khê - Knak, hồ Krông Hnăng, hồ Yayun Hạ, hồ sông Hinh hồ Ba Hạ giảm dần đạt mực nƣớc chết cuối mùa kiệt Dung tích hồ chứa diễn biến theo xu tƣơng tự mực nƣớc hồ Đây kịch tƣơng đối phù hợp, nhƣng chƣa tối ƣu 63 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Các hồ chứa lƣu vực sông Ba hồ chứa lớn, có nhiệm vụ phát điện, cung cấp nƣớc cho nông nghiệp, công nghiệp hoạt động kinh tế lƣu vực Hiện nay, có nhiều mô hình mô vận hành hồ chứa Việc sử dụng mô hình Athen điều tiết hồ chứa phát triển mô hình Athen điều tiết đơn hồ chứa thành liên hồ chứa lƣu vực sông Ba giúp xử lý đƣợc toán cấp nƣớc có điều khiển cho nhu cầu sử dụng nƣớc Luận văn liên kết mô hình điều tiết Athen đơn hồ chứa với phƣơng pháp MusKingum thành mô hình điều tiết liên hồ chứa, nhƣng mô hình chạy độc lập, chƣa liên kết thành chƣơng trình hoàn chỉnh Mô hình tính toán điều tiết cho mùa kiệt năm 1982 ứng với tuần suất 90% tính toán toán điều tiết mô hình ta thay đổi hệ số để điều khiển vận hành đáp ứng nhu cầu sử dụng nƣớc, đó, yêu cầu cấp nƣớc cho thủy điện lớn Kết cho thấy, nhu cầu thủy điện mức 50% tối đa nhu cầu sử dụng nƣớc khác chƣa đƣợc đáp ứng cách tốt Khi thay đổi hệ số cấp nƣớc cho thủy điện theo cấp mực nƣớc tình hình khả quan hơn, lƣợng nƣớc cấp cho sử dụng đƣợc cải thiện Hiệu rõ rệt lấy nhu cầu thủy điện mức đảm bảo (tối thiểu) Khi đó, lƣợng nƣớc không tập trung cho thủy điện mà cung cấp đồng cho sử dụng khác, nhiên lƣợng nƣớc hồ không sử dụng hết Nhƣ vậy, việc thay đổi hệ số điều chỉnh nhu cầu cấp nƣớc sử dụng hợp lý ta điều tiết, vận hành hồ chứa hiệu Mô hình dựa toán cân nên giảm nhu cầu sử dụng nƣớc đồng thời lƣợng nƣớc cung cấp cho sử dụng khác tăng lên, giúp ta điều tiết cấp nƣớc theo mục tiêu định 64 Mặc dù vậy, mô hình số vấn đề cần tiếp tục đƣợc nghiên cứu xử lý nhƣ sau: - Hệ số cung cấp hàm mực nƣớc, thực tế có mực nƣớc thấp nhƣng nhu cầu sử dụng lại lớn; Lƣợng nƣớc xả qua hồ lần lƣợt đƣợc tính cho mục đích sử dụng nƣớc chƣa hợp lý, nhiều mục đích sử dụng nƣớc đƣợc xả cấp đồng thời - Liên kết mô hình Athen điều tiết đơn hồ chứa phƣơng pháp Muskingum đƣợc thực đơn giản, tức mô hình chạy độc lập sau liên kết lại với thông qua chƣơng trình Microsoft Excel Do thời gian tới cần nghiên cứu lập trình thuật toán hoàn chỉnh cho toàn hệ thống 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Văn Tuần, Đoàn Quyết Trung, Bùi Văn Đức (2001), Dự báo thủy văn, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội Dƣơng Thị Thanh Hƣơng (2010), Luận Văn Thạc sỹ - Mô kịch điều tiết hồ chứa lưu vực sông Ba Huỳnh Lan Hƣơng (2007), Đề tài cấp Bộ - Nghiên cứu xây dựng hệ thống hỗ trợ kỹ thuật giải tranh chấp tài nguyên nước lưu vực sông Ba Nguyễn Văn Thắng (2006), Đề tài cấp tỉnh - Quy hoạch tài nguyên nước lưu vực sông Ba Nguyễn Hữu Khải (2010), Đề tài cấp NN - Nghiên cứu xây dựng công nghệ điều hành hệ thống liên hồ chứa đảm bảo ngăn lũ, chậm lũ, an toàn vận hành hồ chứa sử dụng hợp lý tài nguyên nước mùa kiệt lưu vực sông Ba, Mã số KC08.30/06 - 10 2010 Tiếng Anh C Makropoulos, E Safiolea, A Efstratiadis, E Oikonomidou, B Kaffes (2009), Multi-reservoir management with OpenMI Andreas Efstratiadis, Stefanos Kozanis (2007), RMM-NTUA - Reservoir Management Model A Efstratiadis, S Kozanis, I Liagouris and E Safiolea, (2010) Impact of climate change scenarios on the reliability of reservoir - Migration of a Reservoir Management Model P.V.Singh (2004), Water resourcess system planning and management Elsevier 66 ... xã hội Vì Luận văn chọn đề tài Nghiên cứu ứng dụng phát triển mô hình Athen vận hành liên hồ chứa lưu vực sông Ba I Phạm vi nghiên cứu Luận văn Phạm vi không gian: bao gồm hồ chứa Yayun Hạ,... S.Hinh Luận văn Nghiên cứu ứng dụng phát triển mô hình Athen vận hành liên hồ chứa lƣu vực sông Ba Hình 1.3: Bản đồ lưu vực sông Ba tỷ lệ 1/100.000 15 b Điều kiện Khí hậu, Thủy văn Phần lớn... hành cho đơn hồ chứa, muốn điều tiết liên hồ chứa phải phát triển thành liên hồ chứa Mô hình Athen điều tiết liên hồ chứa đƣợc phát triển dựa sở lý thuyết mô hình Athen điều tiết đơn hồ chứa phƣơng