Tính toán thủy lực mô phỏng hiện tượng nước dềnh vùng lòng hồ thủy điện A Lưới

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN HỮU TUYẾN TÍNH TỐN THỦY LỰC MƠ PHỎNG HIỆN TƯỢNG NƯỚC DỀNH VÙNG LÒNG HỒ THỦY ĐIỆN A LƯỚI Chun ngành : Xây dựng cơng trình thuỷ Mã số: 85.80.202 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THỦY Đà Nẵng- Năm 2018 Cơng trình hồn thành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Người hướng dẫn khoa học: TS Tô Thúy Nga Phản biện 1: TS Hoàng Ngọc Tuấn Phản biện 2: TS Võ Ngọc Dương Luận văn bảo vệ cấp khoa trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật họp Đại học Đà Nẵng vào ngày 10 tháng 11 năm 2018 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin - Học liệu, Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng - Thư viện Khoa Xây dựng Thủy Lợi – Thủy Điện, Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Lưu vực cơng trình thủy điện A Lưới nằm phía Tây tỉnh Thừa Thiên Huế, sườn Tây dãy Trường Sơn, phía Bắc tiếp giáp với lưu vực sơng A Lin, phía Tây bên bờ trái tiếp giáp với lưu vực sơng Sê Lơn (Lào), phía Nam tiếp giáp với lưu vực sơng Sê Lơn, phía Đơng tiếp giáp với lưu vực sơng Bồ Cơng trình thủy điện A Lưới nằm sông A Sáp, phụ lưu cấp hệ thống sơng Mê Kơng Đặc biệt, địa hình lòng hồ có hình dạng thắt cổ chai, nên xảy lũ lớn dẫn đến tượng nước dềnh, (chênh lệch mực nước vị trí thu hẹp so với mực nước hồ trước đập), điều xảy trận lũ năm 2013 Khi đó, mực nước dềnh đầu hồ lên đến cao trình 554,78m khoảng thời gian vài lượng mưa lớn, thời điểm mực nước hồ giữ 553m (chênh lệch 1,78m) Qua thông tin Huyện A Lưới cung cấp có số hộ dân thượng lưu hồ phải sơ tán đêm 18/9/2013 nước ngập vào nhà dân vượt mực nước lũ kiểm tra (mốc đền bù) Qua phân tích nói thấy cần phải có mơ hình thủy lực tính nước dềnh để đơn vị quản lý vận hành chủ động việc vận hành, điều tiết hồ, giảm thiểu ngập lụt cho xã thượng lưu hồ chứa Do tác giả chọn đề tài: “tính tốn thủy lực mơ tượng nước dềnh vùng lòng hồ thủy điện A Lưới” Đính kèm: (i) Bảng thơng số cơng trình (ii) Bản đồ lưu vực A Lưới Mục đích nghiên cứu Xây dựng thơng số mơ hình thủy lực mơ hình MIKE 11 để tính nước dềnh lòng hồ A Lưới nhằm chủ động vận hành, điều tiết góp phần giảm thiểu ngập lụt cho vùng dân cư, xã thượng lưu hồ chứa đảm bảo hiệu phát điện Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng: Nghiên cứu mơ hình thủy lực để tính tốn mực nước dềnh thượng lưu hồ chứa thủy điện A Lưới - Phạm vi nghiên cứu: + Về khơng gian: tính tốn thủy văn - thủy lực vùng thượng lưu hồ chứa A Lưới mà trọng tâm mô tượng nước dềnh hồ chứa thủy điện A Lưới địa hình co thắt + Về thời gian: Đánh giá co thất ứng với trận lũ theo tần suất 10%, 5%, 1%, 0,2% Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp phân tích, thống kê - Phương pháp mơ hình - Phương pháp kế thừa nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài - Đối với tác giả sở ứng dụng kết nghiên cứu: Nâng cao trình độ chun mơn cho thân kỹ sư tham gia thực Xây dựng thông số mơ hình phù hợp với lưu vực nghiên cứu làm sở giúp cho cán làm công tác theo dõi, quản lý điều hành mơ q trình nước dềnh phục vụ kịp thời cơng tác vận hành hồ chứa mùa lũ - Đối với kinh tế, xã hội môi trường: Số liệu mô luận văn giúp cho đơn vị quản lý, vận hành hồ chứa A Lưới hợp lý vừa đảm bảo an tồn cho cơng trình, tạo tiền đề cho việc chủ động vận hành điều tiết lũ nhằm giảm ngập lụt xã thượng lưu hồ chứa, có phương án di dời dân trường hợp nước dềnh vượt mực nước lũ kiểm tra, góp phần đảm bảo an sinh xã hội khu vực dự án Do kết đề tài tài liệu tham khảo quan trọng công tác vận hành hồ chứa thủy điện A Lưới Bố cục đề tài Mở đầu Chương 1: Tổng quan Chương Thiết lập mơ hình thủy văn xác định dòng chảy lũ thượng lưu hồ chứa thủy điện a lưới Chương 3: Ứng dụng mơ hình thủy lực để mơ dòng chảy cho vùng thượng lưu hồ chứa Kết luận kiến nghị CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung Lưu vực sông A Sáp thuộc địa phận huyện A Lưới tỉnh Thừa Thiên Huế, nằm cách trung tâm Thành phố Huế 70 km theo quốc lộ 49 hướng Tây, cách cửa Lao Bảo 70 km phía Nam theo đường Trường Sơn (Quốc lộ 14) Trên lưu vực sông A Sáp, đồng A Lưới thổ nhưỡng chủ yếu đất trầm tích aluvi Trên sườn đồi đất nâu-đỏ, xám-vàng chiều dày 1-2m, sản phẩm phong hóa từ đá phiến, trầm tích xâm nhập sâu Tại bề mặt sườn đồi q trình bóc mòn xảy mạnh mẽ, phần cao bị rửa trơi sau rãnh xâm thực cắt sâu vào sườn, bề mặt sườn bị phân cắt mạnh, lớp phủ thực vật bị tàn phá trận mưa kéo dài, làm tăng hàm lượng bùn cát sơng Thủy điện A Lưới có Quy trình vận hành hồ chứa Bộ Công Thương phê duyệt, nhiên quy trình đưa cách vận hành ứng với trận lũ 1% 0,2% Với trận lũ 1% trình xả lũ xả lượng lũ đến, gần không cắt lũ cho hạ du, trận lũ 2% có cắt lũ cho hạ du Quy trình quy định việc ln trì mực nước hồ chứa mực nước dâng bình thường đặc điểm hồ có đoạn co hẹp nên mực nước thượng nguồn bị ngập Chính thấy quy trình cần phải thay đổi cho sát với thực tế dựa khả dự báo dòng chảy đến hồ chứa A Lưới 1.2 Sự cần thiết tính tốn dòng chảy lũ lưu vực Hồ chứa Thủy điện A Lưới Thời điểm 19 đến 21 giờ, lượng mưa đo 60,83 mm Lũ lên nhanh với lưu lượng lớn thời điểm 19/9 2162 m3/s Lưu lượng xả thời điểm 21 18/9 2796 m3/s Mực nước dềnh cao khu vực cửa nhận nước: 554.78m (đã giải phóng mặt di dân đến 554.5m) - Đặc điểm hồ Thuỷ điện A Lưới hồ nhỏ có dung tích hữu ích 24,04x106 m3, tổng lượng nước hồ ngày 18/9/2013 lên đến 85 triệu m3, hồ khơng có khả cắt lũ, mực nước hồ đạt mực nước dâng bình thường buộc phải xả lưu lượng với lưu lượng - Theo tính tốn thiết kế, hồ phép tích nước cao mực nước dâng bình thường lưu lượng lớn vượt khả xả tràn cửa van cung (khi cửa mở hoàn toàn) Thực tế ngày 18/9 độ mở tối đa cửa van cung 4,5/10m + Phía thượng lưu lòng hồ: Mực nước dềnh đầu hồ lên đến cao trình 554,78m khoảng thời gian vài lượng mưa lớn, thời điểm mực nước hồ giữ 553m Qua thơng tin Huyện A Lưới cung cấp có số hộ dân phải sơ tán đêm 18/9 + Phía hạ lưu đập: Mực nước sông SêKông đoạn thấp huyện KLừm Lào thông báo dâng lên 3m, khơng có thiệt hại Đối với trận lũ này, Nhà máy chủ động xả sớm bắt đầu dự báo mưa trước giờ, lưu lượng xả cao 2796 m3/s, cao nhiều so với đỉnh lũ, nhiên theo biểu đồ vận hành cho thấy đường lũ đến xả lũ chênh lệch lớn, việc tiềm ẩn nhiều rủi ro cho Chủ đập Nguyên nhân công tác dự báo chưa thực mức 1.2.2 Hiện trạng công tác dự báo Chủ đập: Khi nhà máy đưa vào vận hành, Công ty cổ phần Thủy điện miền Trung chủ động khảo sát lập trạm đo mưa lưu vực thuê nhân công địa phương đo quan trắc báo công ty hàng ngày tin nhắn điện thoại Hình 1.1: Bản đồ bố trí trạm đo mưa lưu vực lòng hồ 1.3 Đặc điểm tự nhiên dòng chảy hồ chứa thủy điện A Lưới 1.3.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên lưu vực Sơng A Sáp Lưu vực cơng trình thủy điện A Lưới nằm phía Tây tỉnh Thừa Thiên Huế, sườn Tây dãy Trường Sơn, phía Bắc tiếp giáp với lưu vực sơng A Lin, phía Tây bên bờ trái tiếp giáp với lưu vực sơng Sê Lơn (Lào), phía Nam tiếp giáp với lưu vực sơng Sê Lơn, phía Đơng tiếp giáp với lưu vực sơng Bồ Tồn lưu vực dự án nằm địa phận xã Nhâm, Hồng Thái, Hồng Quảng, Sơn Thủy, Phú Vinh thuộc huyện A Lưới, tỉnh Thừa Thiên Huế Cơng trình thủy điện A Lưới nằm sông A Sáp, phụ lưu cấp hệ thống sông Mê Kông Sông A Sáp bắt nguồn từ dãy núi cao 1200m đỉnh Trường Sơn, biên giới Việt - Lào Ở thượng nguồn, sông A Sáp chảy theo hướng Đông Nam - Tây Bắc, nhập với phụ lưu bên bờ phải sơng Tà Rình dòng chảy chuyển theo hướng Đông - Tây, sau thêm nhiều nhánh suối lớn nhỏ, đến biên giới Việt - Lào có phụ lưu bờ phải sơng A Lin, sau theo sông Xê Xáp chảy theo hướng Đông Bắc - Tây Nam, đến hợp lưu với sông Sê Lôn bên bờ trái chảy vào sông Xê Kông, nhánh lớn hệ thống sông Mê Kông lãnh thổ nước Lào Vị trí co hẹp Đập dâng Hình 1.2: Hình ảnh vị trí lưu vực hồ chưa thủy điện A Lưới Bảng 1.1: Đặc trưng hình thái lưu vực sông TT Tuyến A Lưới Flv (km2) 331 Lsc (km) 43 Js (%o) 11.47 Hbqlv (m) 764 Bbqlv (km) 7.70 D (km/km2) 0.99 1.3.2 Đặc điểm khí tượng thủy văn 1.3.2.1 Chế độ bốc Lượng bốc trung bình nhiều năm A Lưới 841mm Các tháng mùa đơng xn khơng khí thường ẩm ướt lượng bốc nhỏ tháng cuối mùa hè đầu mùa thu Thường tháng VII tháng có lượng bốc lớn nhất, tháng XII tháng có lượng bốc nhỏ Càng lên cao, nhiệt độ giảm, độ ẩm tương đối tăng lên làm giảm khả bốc 1.3.2.2 Chế độ mưa Phân bố lượng mưa: lưu vực sơng A Sáp vùng có lượng mưa tương đối lớn, lượng mưa năm trung bình nhiều năm dao động khoảng từ 28003400mm Nơi có lượng mưa TB năm lớn nằm vùng núi phía Tây Bắc khu vực A Lưới, đạt 3.400mm Nơi mưa khu vực giáp với huyện Hương Trà, khoảng từ 2.800-3.200mm Nhìn chung, khu vực nghiên cứu có lượng mưa TB năm cao so với khu vực khác tỉnh Thừa Thiên Huế 1.4 Tổng quan mơ hình thuỷ văn, thuỷ lực 1.4.1 Các mơ hình thuỷ văn • Mơ hình Ltank: PGS.TS Nguyễn Văn Lai đề xuất năm 1986 ThS Nghiêm Tiến Lam chuyển giao diện máy vi tính ngôn ngữ VisualBasic, phiên cải tiến từ mơ hình Tank gốc tác giả Sugawara (1956) Mơ hình tốn mưa rào dòng chảy dựa q trình trao đổi lượng ẩm tầng mặt, ngầm lưu vực, bốc ứng dụng tốt cho lưu vực vừa nhỏ • Mơ hình Hec-HMS: mơ hình mưa dòng chảy Trung tâm Thuỷ văn kỹ thuật qn đội Hoa Kỳ phát triển từ mơ hình HEC-1, mơ hình có cải tiến đáng kể kỹ thuật tính tốn khoa học thuỷ văn thích hợp với lưu vực sơng vừa nhỏ Là dạng mơ hình tính tốn thuỷ văn dùng để tính dòng chảy từ số liệu đo mưa lưu vực Trong thành phần mơ tả lưu vực sơng gồm cơng trình thuỷ lợi, nhánh sông Kết Hec-HMS biểu diễn dạng sơ đồ, biểu bảng tường minh thuận tiện cho người sử dụng Ngồi ra, chương trình liên kết với sở liệu dạng DSS mô hình thuỷ lực Hec-RAS • Mơ hình NAM: xây dựng 1982 khoa thuỷ văn viện kỹ thuật thuỷ động lực thuỷ lực thuộc đại học kỹ thuật Đan Mạch Mơ hình dựa ngun tắc bể chứa theo chiều thẳng đứng hồ chứa tuyến tính Mơ hình tính q trình mưa - dòng chảy theo cách tính liên tục hàm lượng ẩm năm bể chứa riêng biệt tương tác lẫn Các mơ hình thuỷ văn cho kết trình dòng chảy điểm khống chế (cửa lưu vực) tự thân chúng đứng độc lập chưa đủ khả để đưa thông tin diện tích mức độ ngập lụt mà phải kết hợp với số công cụ khác GIS, biên cho mơ hình thủy động lực 1-2 chiều khác • Mơ hình đường đơn vị (UHM): Được sử dụng để thay cho mơ hình NAM để mô lũ lụt khu vực, nơi khơng có hồ sơ dòng chảy lũ 1.4.2 Các mơ hình thuỷ lực • Mơ hình Vrsap: tiền thân mơ hình KRSAL cố PGS.TS Nguyễn Như Khuê xây dựng sử dụng rộng rãi nước ta vòng 25 năm trở lại • Mơ hình KOD-01 KOD-02 GS.TSKH Nguyễn Ân Niên phát triển dựa kết giải hệ phương trình Saint-Venant dạng rút gọn, phục vụ tính tốn thủy lực, dự báo lũ • Mơ hình Wendy: Viện thủy lực Hà Lan (DELFT) xây dựng cho phép tính thủy lực dòng chảy hở, xói lan truyền, chuyển tải phù sa xâm nhập mặn • Mơ hình Hec-RAS: Trung tâm Thủy văn kỹ thuật quân đội Hoa Kỳ xây dựng áp dụng để tính tốn thủy lực cho hệ thống sông Phiên bổ sung thêm modul tính vận chuyển bùn cát tải khuếch tán Mơ hình HEC-RAS xây dựng để tính tốn dòng chảy hệ thống sơng có tương tác chiều dòng chảy sơng dòng chảy vùng đồng lũ Khi mực nước sông dâng cao, nước tràn qua bãi gây ngập vùng đồng bằng, mực nước sông hạ thấp nước chảy lại vào sông Hec-RAS tổ hợp phần mềm thiết kế dạng thức tương trợ lẫn dùng để phân tích, tính tốn đặc trưng thủy lực Sau file liệu hình học nhập vào Ras, dự liệu hình học hồn chỉnh kết hợp với số liệu dòng chảy để tính tốn mặt nghiêng bề mặt nước dựa yếu tố thủy lực Sau tài liệu mặt nghiêng bề mặt nước nhập vào Hec-GeoRas để phân tích khơng gian diễn tốn diện tích độ sâu ngập lụt • Họ mơ hình MIKE: Viện thủy lực Đan mạch (DHI) xây dựng tích hợp nhiều cơng cụ mạnh, giải toán lĩnh vực tài nguyên nước - MIKE 11: mơ hình chiều kênh hở, bãi ven sông, vùng ngập lũ, sông kênh có kết hợp mơ ruộng mà kết thủy lực ô ruộng "giả chiều" thật dài đầy đủ, nên việc chọn mơ hình NAM để dự báo thuận lợi so với mơ hình khác vì: - Mơ hình sử dụng hệ thức tốn học đơn giản để chuyển đổi mưa thành dòng chảy, thơng số dễ sử dụng - Là mơ hình với thơng số tập trung nên không yêu cầu nhiều chi tiết số liệu đầu vào - Đã áp dụng để dự báo lũ cho nhiều lưu vực sông Miền Trung Tây Nguyên cho kết dự báo với độ tin cậy cao Với nhận xét trình bày mơ hình thủy văn NAM lựa chọn phù hợp để tính tốn dòng chảy lũ cho hồ chứa nhà máy thủy điện A Lưới 1.5.2 Lựa chọn mơ hình thủy lực MIKE 11 để mô thủy lực cho vùng thượng lưu hồ chứa Từ kết tính tốn dòng chảy lũ từ mơ hình MIKE NAM (xác định lưu lượng biên thượng lưu nhánh bên), sử dụng mô hình MIKE 11 để mơ thủy lực vùng thượng lưu hồ chứa thủy điện A Lưới 10 CHƯƠNG ỨNG DỤNG MƠ HÌNH THỦY VĂN XÁC ĐỊNH DỊNG CHẢY LŨ THƯỢNG LƯU HỒ CHỨA THỦY ĐIỆN A LƯỚI 2.1 Mơ hình thủy văn MIKE NAM 2.1.1 Giới thiệu Hiện mơ hình thủy động lực MIKE 11 (do Viện Thủy lực Đan Mạch - DHI xây dựng), mô hình NAM tích hợp mơđun tính q trình dòng chảy từ mưa, coi mơ hình MIKE-NAM 2.1.2 Xây dựng thơng số mơ hình NAM để tính dòng chảy lũ hồ chứa thủy điện A Lưới Lưu vực thuỷ điện A Lưới thuộc phía Tây dãy Trường Sơn tiếp giáp với biên giới nước Lào, sông A Sáp phụ lưu đổ Sơng Mê Kơng Việc nghiên cứu tính tốn dòng chảy ảnh hưởng lưu vực thường gặp khó khăn số liệu Trạm đo mưa thưa số liệu mưa không đồng Hiện lưu vực có trạm đo mưa Nhà máy thuỷ điện A Lưới lập quan trắc từ cuối năm 2012; Năm 2015 lắp thêm trạm thành trạm, đến 2017 lắp thêm trạm khu vực đập thành trạm trạm đặt nhà máy Phân chia tiểu lưu vực Arcgis: Sử dụng DEM 30x30 phân chia lưu vực A Lưới thành tiểu lưu vực bảng 2.4 hình 2.2 Bảng 2.1: Diện tích tiểu lưu vực hồ chứa thủy điện A Lưới Tên lưu vực Tiểu lưu vực (LV1) Tiểu lưu vực (LV2) Tiểu lưu vực (LV3) Tiểu lưu vực (LV4) Tổng Diện tích (km2) 160.5 78.1 34.9 57.5 331 11 2.2 Mơ dòng chảy lũ đến nút thượng lưu hồ chứa A Lưới FLV2=78.1 79.632 Ghi Tram_Mua Song TieuLuuVuc FLV3=34.9 35.4555 FLV4=57.5 58.5693 FLV1=160.5 163.4814 Hình 2.1: Bản đồ phân chia tiểu lưu vực hồ chứa thủy điện A Lưới a Dữ liệu đầu vào: Qua phân tích số liệu lũ từ năm 2013 đến 2016 chọn trận lũ xấp xỉ gần 1000 m3/s đến gần 3000 m3/s để hiệu chỉnh kiểm định mơ hình Trong nghiên cứu chọn trận lũ sau: Trận lũ số 1: từ ngày 14/10/2013 đến 15/10/2013 Trận lũ số 2: từ ngày 2/12/2014 đến 3/12/2014 + Số liệu mưa, bốc hơi: Số liệu bốc lưu vực vào mùa mưa không đáng kể nên bỏ qua Số liệu mưa: Đối với trận lũ ứng với năm 2013 năm 2014 để tính tốn thủy văn sử dụng lượng mưa bình quân lưu vực theo số liệu mưa trạm lưu vực Trạm đo Khu tái định cư, Trạm Hồng Quảng, Trạm Đập tràn Trọng số trạm mưa tính theo phương pháp đa giác Thiessen bảng 2.5 12 Bảng 2.2: Các tiểu lưu vực trọng số mưa sử dụng để tính tốn Tên trạm Trạm đo Khu Tái định cư (TĐC) Trạm đo Hồng Quảng (HQ) Trạm đo Đập tràn (ĐẬP) Tổng Diện tích lưu vực f (km2) Tỷ lệ % 183,93 55,4 91,44 27,6 56,36 17,0 331,73 100 1/ Hiệu chỉnh trận lũ 14/10/2013 đến 15/10/2013 + Số liệu dòng chảy lũ: Dùng số liệu quan trắc lũ năm 2013 trạm đo quan trắc mực nước đập tràn số liệu phòng điều khiển trung tâm Nhà máy thuỷ điện A Lưới Công ty cổ phần Thuỷ điện miền Trung để xây dựng thông số mơ hình Hình 2.2: Kết hiệu chỉnh trận lũ từ ngày 14/10/2013 đến 15/10/2013 Kiểm định trận lũ 2/12/2014 đến 3/12/2014 Hình 2.3: Kết kiểm định trận lũ từ ngày 2/12/2014 đến 3/12/2014 13 Bảng 2.3: Chỉ số Nash hệ đô tương quan hiệu chỉnh kiểm định mơ hình thủy văn Trạm Hiệu chỉnh lũ 2013 Nash 0,80 R 0,90 Kiểm định lũ 2014 Nash 0,81 R 0,92 A Lưới Đánh giá kết quả: - Hiệu chỉnh trận lũ ngày 14-15/10/2013 cho thông số mơ hình, kiểm định lại cho trận lũ ngày 2-3/12/2014 cho số NASH tương đối cao, hình dạng đường trình lưu lượng tương đối phù hợp Với thơng số tính tốn lưu lượng dòng chảy đến lưu vực A Lưới có số liệu mưa CHƯƠNG ỨNG DỤNG MƠ HÌNH THỦY LỰC ĐỂ MƠ PHỎNG DỊNG CHẢY CHO VÙNG THƯỢNG LƯU HỒ A LƯỚI 3.1 Giới thiệu mơ hình thủy lực chiều MIKE 11 Mơ hình thủy động lực MIKE 11 (HD) phần trọng tâm mơ hình MIKE 11, mơ hình cho phép tính thủy lực mạng lưới sơng, kênh áp dụng với chế độ sóng động lực hồn tồn cấp độ cao 3.2 Xây dựng thơng số mơ hình MIKE 11 để tính dòng chảy lũ hồ chứa thủy điện A Lưới: * Số liệu địa hình thiết lập mơ hình thủy lực MIKE 11 bao gồm: - Các mặt cắt khảo sát Công ty cổ phần thủy điện A Lưới kết hợp mặt cắt từ bình đồ + Mạng lưới sơng để xây dựng cấu trúc mơ hình MIKE 11 lòng hồ chứa thủy điện A Lướibao gồm: Chiều dài sông hồ : 11,067 km, Mặt cắt ngang sông gồm 25 mặt cắt, khoảng cách mặt cắt trung bình khoảng 0,5 km, mặt cắt chỗ co hẹp (khoảng từ 50-100m) Vị trí mặt cắt xác lập đại diện cho đoạn sơng có hình mặt cắt độ dốc tương đồng 14 Thiết lập mơ hình thủy lực MIKE 11 Biên(Q~t) (Thượng lưu) Hình 3.1: Sơ đồ thủy lực mạng lưới thượng lưu hồ chứa thủy điện Hình 3.2: Thiết lập sơ đồ mặt cắt ngang sông Số liệu biên: Biên thủy lực khôi phục cho nhập lưu phân bố gồm hai nhánh đổ vào thượng lưu hai nhánh phân bố dọc theo hồ 15 Trận lũ 14/10/2013 đến 15/10/2013 Điều kiện biên thượng lưu nhánh đổ vào trận lũ 14/10/2013 đến 15/10/2013 Tiểu lưu vực (m3/s) Tiểu lưu vực (m3/s) Tiểu lưu vực (m3/s) Tiểu lưu vực (m3/s) Hình 3.3: Biên lưu lượng trận lũ 14/10/2013 đến 15/10/2013 Biên hạ lưu: Z(t) mực nước thực tế hồ theo vận hành xả lũ 14/10/2013 đến 15/10/2013 công ty cung cấp Hình 3.4: Biên mực nước hạ lưu Z(t) trận lũ 14/15/2013 đến 15/15/2013 Kết mô đường mực nước trận lũ từ ngày 14/10/2013 đến 15/10/2013 cho thấy đường mực nước dọc hồ hình 3.8 diễn biến mực nước hồ cửa lấy nước đập hình 3.9 16 Bờ trái Bờ phải Mực nước hồ Mực nước Max Hình 3.5: Đường mực nước từ thượng lưu hồ chứa thủy điện A Lưới đến đập A Lưới trận lũ từ 14/10/2013 đến 15/10/2013 Kết mô mực nước trận lũ từ ngày 14/10/2013 đến 15/10/2013 Zđập (t) Zcửa lấy nước(t) Hình 3.6: Mực nước đập cửa lấy nước trận lũ từ ngày 14/10/2013 đến 15/10/2013 17 Trận lũ 2/12/2014 đến 3/12/2014 Điều kiện biên thượng lưu nhánh đổ vào trận lũ 2/12/2014 đến 3/12/2014 Tiểu lưu vực (m3/s) Tiểu lưu vực (m3/s) Tiểu lưu vực (m3/s) Tiểu lưu vực (m3/s) Hình 3.7: Biên lưu lượng trận lũ 2/12/2014 đến 3/12/2014 Điều kiện biên hạ lưu: Z(t) mực nước vận hành xả lũ 2/12/2014 đến 3/12/2014 Hình 3.8: Biên mực nước hạ lưu Z(t) trận lũ 2/12/2014 đến 3/12/2014 18 Kết mô đường mực nước trận lũ từ ngày 2/12/2014 đến 3/12/2014 Bờ trái Bờ phải Mực nước hồ Mực nước Max Hình 3.9: Đường mực nước từ thượng lưu hồ chứa thủy điện A Lưới đến đập A Lưới trận lũ từ 2/12/2014 đến 3/12/2014 Kết mô mực nước trận lũ từ ngày 2/12/2014 đến 3/12/2014 Zđập (t) Zcửa lấy nước(t) Hình 3.10: Mực nước đập cửa lấy nước trận lũ từ ngày 2/12/2014 đến 3/12/2014 19 Bảng 3.1: Kết hiệu chỉnh lũ 2013 Chênh lệch Chênh lệch MNH MNH CNN- Đập CNN- Đập Đập CNN (m) mô Thực đo (m) (m) STT Q (m3/s) QXả (m3/s) 1428.0 1450.9 550.967 552.810 1.843 2.000 Trận lũ ngày 15/10/2013 - Qua kết hiệu chỉnh mơ hình trận lũ trên, ta thấy kết mô thực đo tương đối phù hợp, chênh lệch mực nước lấy nước đập bé (chưa đến 10%) - Bộ thông số nhám xác định từ đồ địa hình thảm thực vật khu vực hạ du thông qua hiệu chỉnh mơ hình dựa mực nước cống lấy nước đập Độ nhám lòng sơng mạng lưới thủy lực điều kiện địa hình thay đổi không lớn nên M=1/n = 15-25 3.3 Mô thủy lực dòng chảy hồ chứa A Lưới Mơ dòng chảy hồ chứa A Lưới theo kịch Mực nước hồ hạ thấp trước trận lũ đến (hay mực nước trước lũ) Bảng 3.2: Các kịch tính tốn TT NỘI DUNG KỊCH BẢN Trận lũ có lưu lượng ứng với tần suất lũ 5.0 %, Biên hạ lưu mực nước KB điều tiết lũ ứng tần suất lũ 5.0% Mực nước ban đầu hồ từ mực nước 549m-551m Trận lũ có lưu lượng ứng với tần suất lũ 10 %, KB - Biên hạ lưu mực nước điều tiết lũ ứng tần suất lũ 10% - Mực nước ban đầu hồ từ mực nước 549m-551m 20 MN Vị trí đập MN Cửa lấy nước Q Vị trí đập Q Vị trí co hẹp Q Vị trí cửa lấy nước Hình 3.11 Kết mơ ứng với kịch (MNĐ =549m) MN Vị trí đập MN Cửa lấy nước Q Vị trí đập Q Vị trí co hẹp Q Vị trí cửa lấy nước Hình 3.12 Kết mô ứng với kịch (MNĐ =551m) 21 MN Vị trí đập MN Cửa lấy nước Q Vị trí đập Q Vị trí co hẹp Q Vị trí cửa lấy nước Hình 3.13 Kết mơ ứng với kịch (MNĐ =549m) MN Vị trí đập MN Cửa lấy nước Q Vị trí đập Q Vị trí co hẹp Q Vị trí cửa lấy nước Hình 3.14 Kết mơ ứng với kịch (MNĐ =551m) 22 Chú thích: Water Level (mực nước) : A Lưới 11067 (vị trí đập) A Lưới (vị trí cửa lấy nước) Discharge (lưu lượng): A Lưới 10832.4 (vị trí đập) A Lưới 4497.5 (vị trí co hẹp) A Lưới 890 (vị trí cửa lấy nước) Phân tích vấn đề chênh lệch mực nước dềnh: - Trường hợp trì mực nước dâng bình thường trình xã lũ, lưu lượng đến lớn chênh lệch mực nước dềnh cao - Trường hợp lưu lượng đến, mực nước hồ thấp tạo mực nước dềnh lớn 3.4 Đánh giá kết đề xuất giải pháp giảm ngập thượng lưu hồ chứa Vì hồ A Lưới có dung tích khơng lớn nên trường hợp điều tiết, hồ A lưới dựa vào q trình lũ xuống để tích đầy hồ, cho phép hồ chủ động xả trước đón lũ Cụ thể trận lũ đầu mùa (khoảng tháng 910) có dự báo lũ hạ mực nước lũ xuống để đón lũ, lũ đến khơng dự báo sử dụng q trình lũ xuống để tích đầy hồ Qua số liệu thu thập thấy với lưu lượng đến hồ khoảng từ 500-1000 m3/s cần tích nước chưa đến 10 hồ đạt mực nước dâng bình thường Đề xuất giải pháp giảm ngập thượng lưu hồ chứa: Do quyền địa phương đền bù, giải phóng mặt di dân đến 554.5m, vậy, để đảm bảo an toàn cho dân cư vùng ven hồ, cần bố trí dân cư lên cao cao trình mực lước lũ kiểm tra, đảm bảo cho người dân ổn định đời sống sản xuất 23 KẾT LUẬN Luận văn sử dụng mơ hình thủy văn MIKE NAM DHI Đan Mạch để tính tốn mơ tìm thơng số mơ hình thơng qua trận lũ từ năm 2013 2014 Trong lưu vực chia tiểu lưu vực thuận lợi có thay đổi số trạm đo mưa phù hợp làm biên cho mơ hình thủy lực Bộ thơng số mơ hình ứng với tiểu lưu vực sở ban đầu để phục vụ cơng tác tính tốn thủy lực mơ tượng nước dềnh vùng lòng hồ thủy điện A Lưới, từ đưa phương thức vận hành hợp lý nhằm đạt mục đích phát điện chủ hồ giảm thiểu ngập vùng thượng hạ lưu hồ chứa Luận văn áp dụng MIKE 11 để mô dòng chảy lũ xác định mực nước dềnh lòng hồ, tìm thơng số mơ hình thủy lực thơng qua hiệu chỉnh kiểm định trận lũ từ năm 2013-2014 Với kết mô phỏng, đánh giá độ chênh lệch mực nước đập hồ chứa Các thơng số mơ hình nên tiếp tục kểm định hoàn thiện cho vài trận lũ năm tới để nâng cao độ tin cậy, từ hướng tới dự báo dòng chảy đáp ứng cho mục tiêu vận hành tối ưu hồ chứa 24 ... nghiên cứu: + Về khơng gian: tính tốn thủy văn - thủy lực vùng thượng lưu hồ ch a A Lưới mà trọng tâm mô tượng nước dềnh hồ ch a thủy điện A Lưới đ a hình co thắt + Về thời gian: Đánh giá co thất... văn Hồ Hoàn Kiếm, nghiên cứu giáo viên hướng dẫn giải pháp hạn chế nước dềnh vùng lòng hồ thủy điện A lưới để có dòng chảy đến hồ nút nhập lưu mô thủy lực đánh giá nước dềnh lòng hồ Lưu vực hồ. .. mực nước dọc hồ hình 3.8 diễn biến mực nước hồ c a lấy nước đập hình 3.9 16 Bờ trái Bờ phải Mực nước hồ Mực nước Max Hình 3.5: Đường mực nước từ thượng lưu hồ ch a thủy điện A Lưới đến đập A Lưới