Mô phỏng dòng chảy lũ đến hồ chứa Nước Trong, tỉnh Quảng Ngãi.PDF

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN PHÚ TRƢỞNG MƠ PHỎNG DỊNG CHẢY LŨ ĐẾN HỒ CHỨA NƯỚC TRONG, TỈNH QUẢNG NGÃI Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy Mã số: 60.58.02.02 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng – 2019 Công trình hồn thành TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Người hướng dẫn khoa học: TS Đoàn Thụy Kim Phƣơng GS.TS Nguyễn Thế Hùng Phản biện 1: TS Hồng Ngọc Tuấn Phản biện 2: TS Tơ Thúy Nga Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy họp Trường Đại học Bách khoa vào ngày … … tháng … … năm 2019 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng Trường Đại học Bách khoa - Thư viện Khoa Xây dựng Thủy lợi - Thủy điện, Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Cơng trình đầu mối hồ chứa Nước Trong nằm địa bàn xã Sơn Bao, huyện Sơn Hà, tỉnh Quảng Ngãi, xây dựng đưa vào sử dụng từ năm 2017 với nhiệm vụ bổ sung nguồn nước, ổn định tưới cho 52.600 đất nông nghiệp thuộc hệ thống thuỷ lợi Thạch Nham vào tháng mùa khô (từ tháng đến tháng 8) với mức đảm bảo cấp nước 75%; tạo nguồn cấp nước công nghiệp, sinh hoạt cho Khu kinh tế Dung Quất, thành phố Vạn Tường: 3,95m3/s, cho thành phố Quảng Ngãi huyện đồng tỉnh Quảng Ngãi: 1,75m3/s; cấp nước cho chăn nuôi: 0,5m3/s; cấp nước phục vụ nuôi trồng thuỷ sản: 2.980ha; phát điện với công suất lắp máy NLM =16,5 MW; giảm ngập lụt hạ lưu với tần suất 10%: 0,24m; kết hợp phát triển du lịch, giảm xâm nhập mặn hạ du, cải tạo môi trường sinh thái cho vùng dự án Việc dự báo cảnh báo lũ đến hồ chứa Nước Trong đóng vai trò quan trọng định công tác vận hành hồ chứa an toàn hiệu Để làm tốt công việc này, bên cạnh việc thiết lập thêm trạm đo mưa thượng lưu hồ chứa, tổ chức đo đạc hồ (lượng mưa, mực nước …) việc xây dựng mơ hình số tính tốn, dự báo dòng chảy thực hồ chứa Nước Trong quan trọng nhằm hỗ trợ điều hành vận hành hồ chứa cách phù hợp hiệu Nhận thấy tính cấp thiết quan trọng vấn đề, tác giả kiến nghị lựa chọn đề tài: “Mô dòng chảy lũ đến hồ chứa Nước Trong, tỉnh Quảng Ngãi” để nghiên cứu Mục tiêu cuối luận văn phải tìm thơng số mơ hình đáng tin cậy áp dụng cho lưu vực hồ chứa Nước Trong cách tiếp cận thông số hóa, sử dụng phép tốn tối ưu, từ dự báo dòng chảy thực hồ chứa tương lai Đây vấn đề cốt lõi xuyên suốt luận văn Mục tiêu nghiên cứu Xây dựng thơng số cho mơ hình HEC-HMS nhằm dự báo lưu lượng lũ đến hồ chứa Nước Trong phục vụ cho toán vận hành điều tiết hồ hợp lý Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu mơ hình thủy văn HECHMS để tính tốn dự báo dòng chảy hồ chứa Nước Trong; - Phạm vi nghiên cứu: Đề tài nghiên cứu mơ dòng chảy lũ thuộc lưu vực hồ chứa Nước Trong Phƣơng pháp nghiên cứu - Phương pháp phân tích thống kê: Tổng hợp, phân tích nghiên cứu ngồi nước liên quan đến lĩnh vực vận hành hồ chứa, từ xác định hướng tiếp cận khoa học cho toán đặt ra; - Phương pháp mơ hình tốn: Dựa khả ứng dụng phổ cập mô hình, luận văn, học viên sử dụng mơ hình HEC-HMS; - Phương pháp kế thừa nghiên cứu: Luận văn tham khảo kế thừa số tài liệu, kết nghiên cứu liên quan nghiên cứu trước tác giả, quan tổ chức khác nước Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài - Xây dựng thơng số cho mơ hình HEC-HMS phù hợp với lưu vực nghiên cứu làm sở khoa học giúp cán làm công tác theo dõi, quản lý điều hành hồ chứa Nước Trong tham khảo mơ tính tốn q trình lưu lượng lũ đến hồ mừa mưa lũ; - Các kịch mô luận văn giúp cho đơn vị quản lý, vận hành hồ chứa Nước Trong hình dung trước diễn biến thông số lũ đến hồ chứa mực nước Hồ có lũ từ điều tiết vận hành hồ chứa hợp lý Cấu trúc luận văn Luận văn bao gồm phần Mở đầu, 03 Chương phần Kết luận & kiến nghị Mở đầu Chương I Tổng quan lưu vực hồ Nước Trong Chương II Cơ sở lý thuyết lựa chọn mơ hình thủy văn Chương III Áp dụng mơ hình HEC-HMS dự báo dòng chảy đến hồ chứa Nước Trong Kết luận kiến nghị CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LƢU VỰC HỒ CHỨA NƢỚC TRONG 1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên lƣu vực hồ chứa Nƣớc Trong Lưu vực hồ chứa Nước Trong thuộc khu vực phía Đơng dãy núi Trường Sơn, thượng nguồn lưu vực đỉnh núi cao tạo thành chắn gió Tu Neo (1175m) huyện Sơn Hà - Tây Trà Trà Bồng, núi Mun (1085m) huyện Sơn Hà Độ cao lưu vực giảm dần theo hướng Tây- Đơng, hình thành phễu thiên nhiên khổng lồ đón nhận hướng gió mùa Đơng Bắc từ biển đông thổi vào, tạo nên tâm mưa lớn Sơn Hà, Trà Bồng Cơng trình hồ chứa Nước Trong nằm địa bàn xã Sơn Bao, huyện Sơn Hà, cách thành phố Quảng Ngãi khoảng 50 Km phía Tây, cách thị trấn Di Lăng thuộc huyện Sơn Hà khoảng 10 Km phía Tây - Tây Bắc có tọa độ địa lý: 1504’46’’ Vĩ độ Bắc; 108024’48’’ Kinh độ Đông Trên lưu vực hồ chứa Nước Trong, thổ nhưỡng chủ yếu trầm tích bề mặt, lòng sơng gặp trầm tích đệ tứ có nguồn gốc khác Aluvi, deluvi, trầm tích trọng lực đá gốc có trầm tích trẻ tuổi Gồm đá, cát, sét kết, đá granit, bazan Trầm tích aluvi gặp hai khu vực thấp lưng sông Tại lòng sơng bãi bồi nhỏ hẹp gồm cát chứa cuội sỏi đồng chất phủ kín phần lòng sơng với độ dày từ vài mét đến hàng chục mét Về thảm phủ thực vật lưu vực có rừng rập rạp chiếm 50%, hợp thủy có nhiều tầng độ che phủ tốt, phía thượng lưu lòng hồ rừng nhỏ, thưa thớt tái sinh 1.2 Đặc điểm khí hậu lưu vực Lưu vực Nước Trong phụ lưu nằm phía tả ngạn sơng Trà Khúc, có diện tích 460 km2 Trong lưu vực nghiên cứu khơng có trạm đo mưa dòng chảy lưu vực sơng Trà khúc có mạng lưới trạm khí tượng, thủy văn tương đối phong phú 1.3 Đặc điểm thủy văn Từ điều kiện khí hậu hình thành dòng chảy mùa lũ – kiệt tương ứng năm: mùa lũ từ tháng đến tháng 12; mùa kiệt từ tháng đến tháng Sự phân bố dòng chảy sơng khơng đều, mùa kiệt lượng nước chiếm 25% lượng nước năm nên gây nhiều khó khăn sản xuất nơng nghiệp sinh hoạt, vụ hè thu Về mùa mưa, lượng mưa lớn, cường độ mạnh, thời gian tập trung nhanh gây lũ lớn làm thiệt hại đến tài sản đời sống dân cư vùng hạ du Vì vậy, vấn đề xây dựng hồ chứa Nước Trong thượng lưu sơng Trà Khúc để điều hòa dòng chảy trở nên vơ cần thiết cho việc phát triển kinh tế tỉnh Quảng Ngãi khu vực miền Trung 1.4 Đặc điểm lũ lụt hồ chứa Nƣớc Trong Cơng trình hồ chứa Nước Trong cơng trình cấp I với tần suất thiết kế P=0,5 % tần suất kiểm tra P = 0,1%, tính tốn lũ thiết kế thu phóng theo mơ hình lũ năm 1986 trạm Sơn Giang Theo kết tính tốn cho thấy thời gian lũ lên hồ chứa Nước Trong trung bình trận lũ 22giờ, thời gian lũ xuống 50 thời gian trận lũ trung bình 72 Tuy nhiên thực tế có đợt lũ kéo dài hơn, đợt lũ kéo dài thường hình thời tiết gây mưa lớn xuất liên tiếp gây trận lũ nhau, có lũ đơn, lũ kép Nằm khu vực có phân hóa mạnh địa hình nên chế độ mưa, lũ lụt hồ chứa Nước Trong diễn biến phức tạp Với đặc điểm mạng lưới sông Nước Trong ngắn dốc, địa hình chia cắt mạnh, độ dốc lòng sơng lớn Hợp lưu sông nhánh với sông Nước Trong lại gần nhau, khoảng cách chưa đầy 10km nên có mưa lớn, lũ tập trung nhanh dễ sinh tổ hợp lũ Với diễn biến ngày phức tạp chế độ mưa-lũ, nguy xuất trận mưa-lũ đặc biệt lớn có chiều hướng ngày gia tăng, nên cần phải có chủ động, ln nắm bắt thơng tin tình hình thời tiết thủy văn để có giải pháp phòng tránh hợp lý, nhằm giảm tối đa thiệt hại lũ lụt gây ra, đặc biệt đảm bảo an tồn tính mạng nhân dân CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT MƠ HÌNH DỰ BÁO DỊNG CHẢY 2.1 Giới thiệu chung mơ hình dự báo lũ 2.1.1 Mơ hình tính tốn thủy văn 2.1.2 Mơ hình Mưa - dòng chảy (mơ hình tất định) Sau trận mưa rơi lưu vực, kết mặt cắt cửa ta thu trình lưu lượng, kết tổng hợp nhiều trình xảy đồng thời Như từ có mưa rơi xuống đến có lượng dòng chảy mặt cắt cửa xảy trình - Quá trình mưa: Mưa q trình quan trọng đóng vai trò hình thành dòng chảy lưu vực Lượng mưa trình mưa định lưu lượng q trình dòng chảy; - Q trình tổn thất: Tổn thất trình phức tạp, nhiều thành phần chịu ảnh hưởng nhiều nhân tố khác Tổn thất bao gồm thành phần sau: + Tổn thất tích đọng: gồm tổn thất tích đọng bề mặt tổn thất tích đọng điền trũng; + Các mơ hình phát triển cơng thức ngun dòng chảy mơ hình quan hệ (Ratinal model), tỷ lệ thời gian diện tích (Time-Area model); + Các mơ hình kiểu lũ đơn vị: mơ hình HEC-HMS; + Các mơ hình kiểu bể chứa : mơ hình TANK, SSARR, NAM, … Các mơ hình tính dòng chảy từ số liệu mưa thường dùng để khôi phục, bổ sung số liệu dòng chảy biết số liệu mưa, phục vụ thiết kế cơng trình sơng, tính toán nguồn nước phục vụ quy hoạch thủy lợi tính tốn dự báo dòng chảy lũ 2.3 Tình hình nghiên cứu dự báo lũ lụt Việt Nam 2.4 Sự cần thiết dự báo dòng chảy lũ lƣu vực hồ chứa Nƣớc Trong 2.4.1 Hiện trạng lũ lụt cơng tác dự báo cơng trình hồ chứa Nước Trong 2.4.2 Vấn đề luận văn tập trung giải Mục tiêu cuối đề tài phải tìm thơng số đáng tin cậy mơ hình áp dụng mơ cho lưu vực nghiên cứu Lựa chọn cơng cụ mơ hình thủy văn HEC-HMS, cách tiếp cận thơng số hóa, sử dụng phép toán tối ưu cho phép ta dò tìm thơng số trung bình đặc trưng cho lưu vực nghiên cứu Với thông số vừa tìm sau đem kiểm định cho trận lũ độc lập khác để khẳng định tính đắn giới hạn cho phép (căn vào số NASH), ta dùng để mơ đặc trưng lũ cho trận lũ hồ chứa tương lai có số liệu đo đạc mưa, bốc đầu vào lưu vực Đây vấn đề cốt lõi xuyên suốt luận văn 2.5 Cơ sở lý thuyết mơ hình HEC – HMS 2.5.1 Cơ sở lý thuyết mơ hình HEC-HMS Mơ hình HEC-HMS sử dụng để mơ q trình mưa- dòng chảy xảy lưu vực cụ thể Ta biểu thị mơ hình sơ đồ sau: Ta hình dung chất hình thành dòng chảy trận lũ sau: Khi mưa bắt đầu rơi thời điểm t đó, dòng chảy mặt chưa hình thành, lượng mưa ban đầu tập trung cho việc làm ướt bề mặt thấm Khi cường độ mưa vượt cường độ thấm (mưa hiệu quả) bề mặt bắt đầu hình thành dòng chảy, chảy tràn bề mặt lưu vực, sau tập trung vào mạng lưới sông suối Sau đổ vào sơng, dòng chảy chuyển động hạ lưu, q trình chuyển động dòng chảy bị biến dạng ảnh hưởng đặc điểm hình thái độ nhám lòng sơng 2.5.2 Diễn tốn dòng chảy Diễn tốn lũ dùng để tính tốn di chuyển sóng lũ qua đoạn sông hồ chứa Hầu hết phương pháp diễn tốn lũ có HEC-HMS dựa phương trình liên tục quan hệ lưu lượng lượng trữ Những phương pháp Muskingum, Muskingum- Cunge, Puls cải tiến (Modified Puls), sóng động học (Kinematic Wave) Lag Trong tất phương pháp q trình diễn tốn tiến hành nhánh sông độc lập từ thượng lưu xuống hạ lưu, ảnh hưởng nước vật đường mặt nước nước nhảy hay sóng khơng xem xét CHƢƠNG 3: ÁP DỤNG MƠ HÌNH HEC – HMS MƠ PHỎNG DÒNG CHẢY ĐẾN HỒ CHỨA NƢỚC TRONG 3.1 Sơ đồ hóa mạng lƣới lƣu vực mơ 10 3.2.2 Số liệu đặc trưng hồ chứa Số liệu hồ chứa sở cho cơng tác tính tốn đặc trưng thủy văn thiết kế thu thập, tổng hợp từ tài liệu thiết kế kỹ thuật hồ chứa Nước Trong (Bảng 3.2) Bảng 3.2: Các đặc trưng hồ chứa Nước Trong TT Chỉ tiêu Ký hiệu Đơn vị Trị số MNDBT m 129.50 MNC m 96.00 Mực nước dâng bình thường Mực nước chết Dung tích tồn Vtbộ 106m3 289.50 Dung tích chết Vc 106m3 30.80 Dung tích hữu ích Vhi 106m3 258.70 Dung tích nhiều năm Vnn 106m3 70.20 Dung tích năm Vn 106m3 188.50 Hệ số dung tích  0.24 Hệ số dung tích nhiều năm nn 0.06 n 0.18 10 Hệ số dung tích năm 11 12 Diện tích mặt hồ tương ứng MNGC Diện tích mặt hồ ứng với MNDBT 13 Diện tích mặt hồ ứng với MNC 14 Hệ số điều tiết dòng chảy FMNGC Ha 1196 FMNDBT Ha 1166 FMNC Ha 381  0.7 11 3.3 Xây dựng mơ hình dự báo dòng chảy cho lƣu vực 3.3.1 Chia lưu vực tính tốn Mơ hình HEC-HMS xây dựng từ lý thuyết dòng chảy dựa mơ hình bể chứa Mỗi bể chứa đại diện cho lưu vực con, lưu vực lại tập hợp nhiều yếu tố thủy văn, thủy lực dòng chảy Do vậy, việc xác định tương quan tính phù hợp lưu vực cần thiết Căn vào đồ địa hình DEM 25m x 25m, sử dụng mơ hình ArcGIS tiến hành phân tích lưu vực hồ chứa Nước Trong, ta có lưu vực hình 3.1 3.3.2 Kết nối hệ thống lưu vực Mơ hình cho phép phân chia lưu vực nghiên cứu thành: + Lưu vực phận (Subbasin); + Đoạn sông (Reach); + Hồ chứa (Reservoir); + Hợp lưu (Junction); + Cơng trình dẫn dòng (Diversion); + Nguồn sơng (Source); + Đầm lầy (Sink) Mơ hình chạy ta kết nối phận lưu vực thành hệ thống mạng lưới Theo cách chia ta phải dùng 05 Subbasin (lưu vực con) 04 đoạn sông (yếu tố đoạn sông sử dụng phải diễn tốn dòng chảy lưu vực qua lưu vực khác) để biểu diễn lưu vực nghiên cứu Sơ đồ kết nối hệ thống lưu vực nghiên cứu hình 3.4: 12 Hình 3.4: Sơ đồ mạng lưới lưu vực tính tốn Khi lưu vực mô thêm vào, yếu tố thủy văn khai báo vào lưu vực hình thành để kết nối với đồ lưu vực, từ mơ mạng lưới sơng suối lưu vực thực tế 3.3.3 Xây dựng mơ hình khí tượng (Meteorologic Model) Sau xây dựng thiết lập điều kiện tiểu lưu vực, cần tiến hành mơ mơ hình khí tượng cho chương trình HEC-HMS Quá trình thiết lập trình bày Để tạo mục khí tượng cho mơ hình, chọn mục Components  Meteorologic Model Manager Sau khai báo tên cho mơ hình khí tượng tương tự cách làm với mơ hình lưu vực mô Để khai báo liệu cho mô hình khí tượng trước tiên ta lựa chọn lưu vực u cầu lượng mưa từ mơ hình trạm khí tượng cách: Ở menu điều chỉnh trạm khí tượng góc trái hình (Hình 3.11 - menu xuất ta nhấn chuột vào mơ hình trạm khí tượng khai báo trước đó)  chọn thẻ Basin thay đổi lựa 13 chọn “Include Subbasins” thành “Yes” (Hình 3.12) để dùng lượng mưa trạm khí tượng cho tất tiểu lưu vực Hình 3.11: Các thơng số mơ Hình 3.12: Khai báo trọng số mưa hình khí tượng cho tiểu lưu vực Lượng mưa phân bố cho tiểu lưu vực xác định theo trọng số (sử dụng phương pháp đa giác Thiessen) Để áp dụng cho tiểu lưu vực, trước hết lựa chọn tiểu lưu vực (Mục 3.3.4) 3.3.4 Cơ sở liệu đầu vào Có dạng liệu đầu vào mơ hình HEC-HMS bao gồm: Time series data (dữ liệu chuỗi), paired data (dữ liệu ghép nối) gridded data (dữ liệu lưới), phân loại dạng liệu mơ hình HEC-HMS trình bày hình 3.10 a Yêu cầu sở liệu đầu vào Số liệu cần nhập vào mơ hình gồm có: + Số liệu mưa thực đo cho trạm: Trà My, Trà Bồng, Sơn Tây, Sơn Giang; + Số liệu đường trình lưu lượng thực đo mùa lũ 12/2016 11/2017 Trong Luận văn mơ hình áp dụng để tính tốn dòng chảy lũ nên số liệu mưa u cầu nhập vào mơ hình mưa thực đo Đường trình lưu lượng thực đo đưa vào để kiểm định đường 14 trình mơ hình tính tốn được, từ đánh giá khả mơ hình b Xây dựng liệu đầu vào Mơ hình dự báo dòng chảy lũ đến hồ theo thời gian thực phụ thuộc lớn vào liệu lượng mưa đầu vào, đặc biệt, để dự báo xác lưu lượng lũ hồ phục vụ cho công tác vận hành điều tiết, cần thiết phải tiến hành đo đạc lượng mưa với thời đoạn ngắn (theo giờ) Khi đó, tính xác hiệu mơ hình xác thực Trong đó, mơ hình HEC- HMS mơ hình thơng số tập trung, nghĩa số liệu đo đạc trạm mưa đại diện cho tiểu lưu vực Căn vào số liệu mưa thu thập, lựa chọn trạm đo mưa đại diện tính tốn lưu lượng nước hồ chứa Nước Trong trạm Sơn Giang, Sơn Tây, Trà My Trà Bồng Để xác định trọng số mưa trạm cho tiểu lưu vực, sử dụng phương pháp đa giác Thiessen Hình 3.13: Sử dụng đa giác Thiessen xác định trọng số mưa tiểu lưu vực 15 Căn vào đặc điểm tình hình lưu vực hồ chứa Nước Trong, cơng trình vào vận hành khai thác từ năm 2016, trải qua trận lũ vào tháng 12/2016 11/2017 Do vậy, phạm vi nghiên cứu đề tài, tác giả đề xuất sử dụng chuỗi lưu lượng thực đo hồ Nước Trong qua trận lũ nêu làm điều kiện để xây dựng, tính tốn kiểm định mơ hình dự báo dòng chảy lũ hồ Khi đó, lượng mưa tương ứng với trạm đo mưa - phân tích theo Đa giác Theissen (nêu trên) cập nhật, thống kê theo thời đoạn tương ứng với trận lũ năm 2016 2017 3.3.5 Tạo sở liệu cho HEC-HMS phần mềm HEC-DSS - Tạo file: File -> New -> Chọn vị trí file lưu -> Create - Đối với nhập liệu HEC-DSS ta có cách: + Nhập tay; + Nhập bảng excel sau: Data Entry -> Import -> Xuất hộp thoại, lựa chọn vị trí file excel chứa liệu lượng mưa -> Lựa chọn cột lưu lượng mưa + mốc thời gian -> Import -> Xuất hộp thoại Time Serie Data Entry đây: - Ấn save để lưu liệu Hình 3.14: Khai báo liệu trạm vào DSS 16 trạm chọn vào file DSS, làm tương tự với trạm lại hệ thống trạm 3.3.6 Thực hành với phần mềm HEC-HMS - Tạo file: File -> New -> Xuất hộp thoại Create a New Project -> Chọn địa lưu file HEC-HMS Location, đặt tên file ô Name -> Create; - Tạo lưu vực: Components -> Basin Model Manager -> New -> Đặt tên lưu vực ô Name -> Create Lưu vực (lớn) vừa tạo đặt vị trí ảnh bên phần mềm - Để tạo yếu tố lưu vực ta có tùy chọn hình sau (từ trái qua phải): 1: Subbasin (các tiểu lưu vực) 2: Reach (Nhánh sông) 3: Reservoir (Hồ chứa) 4: Junction (Điểm nối, ngã ba) 5: Diversion ( Chuyển hướng dòng chảy) 6: Source (Nguồn vào) 7: Sink (Nguồn ra) - Kết nối: Chọn tiểu lưu vực, ấn chuột phải, chọn Connect Downstream, chọn nhánh sông muốn kết nối vào, hình vẽ - Khai báo thông số tiểu lưu vực + Area (Diện tích); + Initial Loss (Tổn thất ban đầu); + Constant Rate (Hằng số tổn thất); + Impervious (% Diện tích không thấm tiểu lưu vực); 17 + Time of Concentration (Thời gian tập trung nước); + Storage Coefficient (Hệ số trữ); + Initial Discharge (Lưu lượng ban đầu); + Recession Constant (Hằng số suy giảm); + Ratio (Tỉ lệ) - Khai báo thông số nhánh sông: Phần Routing Method đổi qua Muskingum (đặc điểm, khác biệt phương pháp diễn tốn lũ sơng) Phần Routing: Hệ số K (Hệ số truyền dẫn, đặc trưng cho tốc độ nước qua mặt cắt tác dụng sóng lũ) Hệ số X (đối với sơng thường từ – 0,5) - Tạo phần quản lý mơ hình khí tượng: Components > Meteologic Model Manager -> Đặt tên tương tự tạo lưu vực -> Create Hình 3.15: Khai báo hệ số Muskingum 3.4 Hiệu chỉnh tham số mơ hình Sau hồn tất việc thiết lập khai báo thông số mơ hình, tiến hành thiết lập thời gian mơ tính tốn 18 Hình 3.16: Sử dụng số liệu năm 2016 để hiệu chỉnh mơ hình Hình 3.17: Sử dụng số liệu năm 2017 để kiểm định mơ hình 3.5 Kết mơ Hình 3.18: Biểu đồ so sánh kết mô (hiệu chỉnh) với lũ thực đo 19 Hình 3.19: Biểu đồ so sánh kết mơ (kiểm định) với lũ thực đo Hình 3.20: Kết đánh giá hệ số NASH mơ hình (hiệu chỉnh) Hình 3.21: Kết đánh giá hệ số NASH mơ hình (kiểm định) 3.6 Đánh giá nhận xét kết - Tính hiệu thiết thực mơ hình mơ dòng chảy lũ hồ phải xây dựng mơ đường q trình lũ mơ hình phù hợp với liệu lũ thực tế Đây sở cho việc cảnh báo vận hành xả lũ tương lai - Để đạt điều đó, việc hiệu chỉnh kiểm định mơ hình quan trọng, qua lần tính tốn hiệu chỉnh thơng số lưu vực, mơ hình, tác giả có hai giá trị hệ số Nash ổn định 20 (tuy chưa cao) 0.665 0.708 tương ứng với trận lũ năm 12/2016 11/2017 với đỉnh lũ tương ứng 896.4 m3/s 1862.4 m3/s Kết hiệu chỉnh kiểm định mơ hình lũ cho ta thông số đây: Bảng 3.23: Bộ thơng số hiệu chỉnh mơ hình 3.7 Nhận xét thông số đƣợc sử dụng q trình xây dựng mơ hình Trong q trình xây dựng, hiệu chỉnh mơ hình, tác giả rút số nhận xét chủ quan mức độ ảnh hưởng thông số sử dụng kết mơ sau: - Thông số Time of Concentration Storage Coefficient: Sử dụng để hiệu chỉnh đỉnh lũ cao thấp so với thực đo; Nếu thông số Time of Concentration lớn đỉnh lũ thoải thơng số đặc trưng cho thời gian mà lượng mưa lưu vực di chuyển đến điểm ra, ngược lại, thơng số nhỏ đỉnh lũ nhọn nước từ lưu vực đổ nhanh Bên cạnh đó, thơng số Storage Coefficient ảnh hưởng đến tổng lượng trận 21 lũ, số đặc trưng cho mức độ trữ nước mưa tạm thời lưu vực trước di chuyển đến điểm (outlet) - Hệ số K diễn toán lũ sông: Hệ số K nhỏ, tốc độ truyền lũ nhanh đỉnh lũ nhọn hơn; - Hệ số X: với sơng có độ dốc nhẹ, tham số X tiệm cận 0,0 Đối với sông dốc hơn, với kênh xác định rõ ràng khơng có dòng chảy khỏi bờ, X gần đến mức 0,5 - Thông số Recession Constant: Thông số phụ thuộc vào dòng chảy bản, ngồi diện tích lưu vực thành phần dòng chảy có giá trị khác nhau: Thành phần dòng chảy Giá trị Recession Constant Nước ngầm 0.95 Dòng chảy hỗn hợp (interflow) 0.8-0.9 Dòng chảy bề mặt 0.3-0.8 Thơng số làm tăng giảm đường q trình dòng chảy sau đỉnh lũ Việc thay đổi RC làm nâng cao dần đường nước ngầm đoạn gần trước đỉnh lũ hết Ngoài đoạn cuối đường nước ngầm, thay đổi RC dẫn đến khác biệt lớn RC nhạy khoảng từ 0.0 – 0.7 tương đối nhạy từ 0.7 – 1.0 đặc biệt nhạy khoảng 0.9 – 1.0; - Thông số Initial Discharge: Thay đổi mực nước ban đầu lưu vực từ nâng hạ giá trị điểm bắt đầu đường q trình lũ mơ phỏng; - Thơng số Ratio: Thay đổi độ dốc đường trình lũ sau đỉnh lũ; - Thông số Impevious: Phần trăm (%) diện tích khơng thấm tiểu lưu vực; 22 - Thông số Initial loss Constant Rate: Hai thông số tương ứng đại diện cho sử dụng đất (land use), điều kiện ban đầu tính chất vật lý đất lưu vực từ ảnh hưởng đến dòng chảy đường q trình lũ (cao thấp) 3.8 Mô lƣu lƣợng lũ tƣơng ứng tần suất mƣa 0.5% 0.1% Sau xây dựng mô hình tính tốn thủy văn sử dụng mơ hình HEC-HMS, tác giả sơ xây dựng thông số mơ hình cho lưu vực hồ chứa nước Trong Tuy nhiên với nhiệm vụ luận văn mô lưu lượng đến hồ chứa phục vụ cho công tác điều tiết vận hành hồ chứa, điều kiện đầu vào cần thiết phải xây dựng chuỗi số liệu mưa phục vụ tính tốn Sử dụng kết xây dựng đường trình mưa – tần suất – thời gian (Chi tiết xem phụ lục 1), tác giả tiến hành mô dòng chảy lũ cho lưu vực hồ chứa Nước Trong sử dụng thơng số mơ hình thiết lập Kết đường trình lũ tương ứng với tần suất mưa 0.5% 0.1% thể Hình 3.23 Hình 3.23: Kết mô lưu lượng tương ứng với lượng mưa thiết kế 0.5% 0.1% 23 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I Kết luận Các hồ chứa địa bàn tỉnh Quảng Ngãi số liệu trạm đo mưa, có chất lượng số liệu chưa tốt, hồ có đặc điểm chung địa hình lưu vực dốc nên lũ thường tập trung nhanh, cơng tác dự báo dòng chảy lũ đến gần không quan tâm hầu hết hồ chứa vận hành theo kinh nghiệm chủ yếu Luận văn áp dụng mơ hình thủy văn HEC-HMS Hiệp hội kỹ sư quân Hoa Kỳ để tính tốn mơ phỏng, tìm thơng số mơ hình thơng qua trận lũ tháng 12/2016 Với thơng số mơ hình hiệu chỉnh từ trận lũ tháng 12/2016, kiểm định lại cho trận lũ tháng 11/2017, sở ban đầu để đơn vị vận hành hồ chứa tham khảo phục vụ công tác dự báo lũ cho hồ chứa Nước Trong, từ đưa định phù hợp trình vận hành nhằm đạt mục đích tích đủ nước phục vụ sản xuất, an toàn cho cụm cơng trình đầu mối cắt giảm lũ cho hạ du Các thơng số lưu vực vừa tìm nên tiếp tục hoàn thiện cách kiểm định thêm cho vài trận lũ năm tới để nâng cao độ tin cậy, lúc kết dự báo thật đáp ứng cho mục tiêu vận hành tối ưu hồ chứa II Kiến nghị Việc đo đạc số liệu lưu lượng lũ hồ chứa dựa vào quan trắc mực nước hồ lưu lượng xả lũ qua tràn tồn số vấn đề vị trí đặt thiết bị đo mực nước chưa hợp lý, chưa tính đến nước dềnh lũ nhanh nên gây sai số, kết 24 tính tốn xây dựng thơng số có đủ độ tin cậy chưa thật cao Cần sổ sung thêm nhiều điểm đo mưa lưu vực nên đo mưa thời đoạn ngắn mưa Nâng cao chất lượng công tác đo đạc chỉnh biên số liệu đầu vào nhằm mục đích giảm sai số để tăng độ xác cho dự báo nhằm đảm bảo an tồn cơng trình mùa mưa lũ Dựa mơ hình xây dựng mở rộng hướng nghiên cứu áp dụng vào vận hành hồ chứa mùa lũ theo thời gian thực để hiệu công tác an tồn hồ chứa vùng dân cư phía hạ lưu Mơ hình có kể đến nước ngầm nên áp dụng cho mơ dòng chảy năm phục vụ cho toán cân quản lý nguồn nước địa phương ... khảo mô tính tốn q trình lưu lượng lũ đến hồ mừa mưa lũ; - Các kịch mô luận văn giúp cho đơn vị quản lý, vận hành hồ chứa Nước Trong hình dung trước diễn biến thông số lũ đến hồ chứa mực nước Hồ. .. chọn đề tài: “Mơ dòng chảy lũ đến hồ chứa Nước Trong, tỉnh Quảng Ngãi” để nghiên cứu Mục tiêu cuối luận văn phải tìm thơng số mơ hình đáng tin cậy áp dụng cho lưu vực hồ chứa Nước Trong cách tiếp... báo dòng chảy lũ 7 2.3 Tình hình nghiên cứu dự báo lũ lụt Việt Nam 2.4 Sự cần thiết dự báo dòng chảy lũ lƣu vực hồ chứa Nƣớc Trong 2.4.1 Hiện trạng lũ lụt cơng tác dự báo cơng trình hồ chứa Nước