Nghiên cứu mô hình dự báo lũ phục vụ vận hành liên hồ chứa trên sông Kone

1 LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ mốc quan trọng học tập nghiên cứu em Sau năm tháng học tập mái trường Đại Học Thủy Lợi, đêm lại cho em học quý giá phương pháp tiếp cận, nghiên cứu khoa học giải toán thực tế cán kỹ thuật lĩnh vực tài ngun nước mơi trường Để hồn thành Luận văn em nhận giúp đỡ nhiều thầy cơ, gia đình bạn đồng nghiệp, người thân tạo điều kiện tốt cho em hoàn thành nhiệm vụ Trước tiên, em xin chân thành cảm ơn thầy PGS TS Nguyễn Văn Lai (Trường ĐH Thủy lợi), TS Đặng Thanh Mai ThS Vũ Đức Long (Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn trung ương ) nhiệt tình hướng dẫn, định hướng cho em cách tiếp cận với toán, tạo cho em điều kiện tốt giành nhiều thời gian quý báu để đọc, đóng góp ý kiến, nhận xét để em hồn thành Luận văn hạn Nhân tác giả xin cảm ơn tới anh, chị tập thể lớp 21V21 người học tập, nghiên cứu phấn đấu suốt khóa học đóng góp ý kiến, thảo luận giúp tác giả hoàn thiện Luận văn Em xin bầy tỏ long biết ơn sâu sắc đến thầy cô giáo trường Đại học Thủy lợi, đặc biệt thầy cô Khoa Thủy văn Tài nguyên nước tạo cho em môi trường học tập lành mạnh, cho em hội để phấn đấu dần trưởng thành vững vàng nghề nghiệp Hà Nội, tháng 04 năm 2015 Học viên Đinh Văn Trường ` BẢN CAM KẾT Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu Luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tôi xin cam đoan, giúp đỡ cho việc thực Luận văn cảm ơn thơng tin trích dẫn Luận văn ghi rõ nguồn gốc Học viên thực Luận văn Đinh Văn Trường ` MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu 10 Phương pháp nghiên cứu 10 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP DỰ BÁO DÒNG CHẢY LŨ ĐẾN HỒ CHỨA VÀ QUẢN LÝ VẬN HÀNH HỆ THỐNG HỒ CHỨA 11 I.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu dự báo lũ đến hồ chứa quản lý vận hành hệ thống hồ chứa 11 I.1.1 Tình hình nghiên cứu dự báo lũ đến hồ quản lý vận hành hệ thống hồ chứa giới .11 I.1.2.Tình hình nghiên cứu dự báo lũ đến hồ quản lý vận hành hệ thống hồ chứa Việt Nam .14 I.1.3 Tình hình dự báo lũ quản lý vận hành hồ lưu vực sông Kôn – Hà Thanh 17 I.2 Tổng quan vấn đề nghiên cứu 19 I.2.1 Tổng quan dự báo thủy văn 19 I.2.2 Các tiêu đánh giá dự báo thủy văn 22 I.2.3 Các phương pháp dự báo thường dùng Việt Nam .23 CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN LƯU VỰC SÔNG KÔN – HÀ THANH 27 II.1 Vị trí địa lý mạng lưới sông suối 27 II.1.1 Vị trí địa lý 28 II.1.2 Mạng lưới sông suối .28 II.2 Mạng lưới trạm đo khí tượng thủy văn 32 ` II.3 Đặc điểm khí hậu 36 II.4 Đặc điểm thủy văn 39 II.4.1 Dòng chảy năm .39 I.4.2 Dòng chảy lũ 41 II.4.3 Dòng chảy mùa kiệt 44 II.5 Hệ thống hồ chứa sông Kôn – Hà Thanh 45 III.1 Lựa chọn công cụ sử dụng tốn nghiên cứu 50 III.1.1 Mơ hình thủy văn MIKE – NAM 50 III.1.2 Mơ hình thủy lực MIKE – 11 55 III.2 Ứng dụng Mike-Nam tính tốn dịng chảy đến 60 III.2.1 Hiệu chỉnh thơng số mơ hình 63 III.2.2 Kiểm định thông số mô hình 64 III.3 Tính tốn lưu lượng xả hồ Định Bình, Núi Mơt, Thuận Ninh 66 III.3.1 Xác định lưu lượng xả khỏi hồ Định Bình 67 III.3.2 Xác định lưu lượng xả khỏi hồ Trà Xom 72 III.3.3 Xác định lưu lượng xả khỏi hồ Thuận Ninh 73 III.3.4 Xác định lưu lượng xả khỏi hồ Núi Một 75 III.4 Ứng dụng Mike 11 diễn tốn dịng chảy hạ lưu sơng Kôn-Hà Thanh 77 III.4.1 Mạng lưới thủy lực sông Kôn-Hà Thanh 77 III.4.2 Kiểm định hiệu chỉnh thông số 78 CHƯƠNG IV:ỨNG DỤNG CÁC MƠ HÌNH VÀO DỰ BÁO KIỂM TRA DỊNG CHẢY LŨ VÙNG HẠ LƯU SÔNG KÔN-HÀ THANH 82 IV.1 Xây dựng phương án dự báo lũ 82 IV.2 Cách tiêu đánh giá dự báo 82 IV.3 Dự báo kiểm tra với trận lũ tháng 11 năm 2013 84 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 PHỤ LỤC 92 ` DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Dự báo dựa thông tin mưa 20 Hình 1.2: Dự báo dựa thơng tin quan trắc dịng chảy thượng lưu 21 Hình 1.3: Dự báo dựa thông tin kết hợp 21 Hình2.1: Bản đồ lưu vực sông Kôn – Hà Thanh 28 Hình2.2: Bản đồ mạng lưới trạm khí tượng, thủy văn hồ chứa lưu vực sông Kôn – Hà Thanh 36 Hình 3.2: Cấu trúc mơ hình NAM 53 Hình 3.3: Mơ tả hệ phương trình Saint – Venant 56 Hình 3.4: lược đồ sai phân hữu hạn điểm ẩn Abbott - Inonescu 57 Hình 3.5 Các điểm nút tính tốn mơ hình Mike 11 57 Hình 3.6: Cấu trúc mô cho MIKE 11 58 Hình 3.7: Sơ đồ phân chia tiểu lưu vực sông Kôn-Hà Thanh 60 Bảng 3.1: Danh sách lưu vực phận sông Kôn-Hà Thanh 60 Hình 3.8a: Biểu đồ dịng chảy thực đo tính tốn (2009) 63 trạm Bình Nghi (Nash=0.8) 63 Hình 3.8b: Biểu đồ dịng chảy thực đo tính tốn (2010) 64 trạm Bình Nghi (Nash=0.79) 64 Hình 3.9a: Đường trình dịng chảy thực đo tính tốn (2011) trạm Bình Nghi (Nash=0.79) 64 Hình 3.9b: Đường q trình dịng chảy thực đo tính tốn (2012) trạm Bình Nghi (Nash=0.78) 65 Hình 3.10: Đường trình xả trạm Định Bình 72 Hình 3.11: Đường trình xả trạm Trà Xom1 73 Hình 3.12: Đường trình xả trạm Thuận Ninh 74 Hình 1.13: Đường trình xả trạm Núi Một 75 Hình 3.14: Sơ đồ mạng lưới thủy lực sông Kôn_Hà Thanh 77 Hình 3.15a: Đường quan hệ mực nước thực đo tính tốn trạm Bình Nghi mùa lũ năm 2011 (Nash=0.83) 2/2009 7:00 84.466 1.824466 84.466 144.58 85 10/12/2009 13:00 83.302 1.799323 83.302 144.58 85 10/12/2009 19:00 82.201 1.775542 82.201 144.58 85 11/12/2009 1:00 81.16 1.753056 81.16 144.58 85 11/12/2009 7:00 80.175 1.73178 80.175 144.58 85 11/12/2009 13:00 79.24 1.711584 79.24 144.58 85 11/12/2009 19:00 78.351 1.692382 78.351 144.58 85 12/12/2009 1:00 77.506 1.67413 77.506 144.58 85 12/12/2009 7:00 76.701 1.656742 76.701 144.58 85 12/12/2009 13:00 75.931 1.64011 75.931 144.58 85 12/12/2009 19:00 75.195 1.624212 75.195 144.58 85 ` 13/12/2009 1:00 74.488 1.608941 74.488 144.58 85 13/12/2009 7:00 73.808 1.594253 73.808 144.58 85 13/12/2009 13:00 73.154 1.580126 73.154 144.58 85 13/12/2009 19:00 72.522 1.566475 72.522 144.58 85 14/12/2009 1:00 71.91 1.553256 71.91 144.58 85 14/12/2009 7:00 71.318 1.540469 71.318 144.58 85 14/12/2009 13:00 70.746 1.528114 70.746 144.58 85 14/12/2009 19:00 70.204 1.516406 70.204 144.58 85 15/12/2009 1:00 69.685 1.505196 69.685 144.58 85 15/12/2009 7:00 69.179 1.494266 69.179 144.58 85 15/12/2009 13:00 68.679 1.483466 68.679 144.58 85 15/12/2009 19:00 68.182 1.472731 68.182 144.58 85 16/12/2009 1:00 67.69 1.462104 67.69 144.58 85 16/12/2009 7:00 67.202 1.451563 67.202 144.58 85 16/12/2009 13:00 66.721 1.441174 66.721 144.58 85 16/12/2009 19:00 66.25 1.431 66.25 144.58 85 17/12/2009 1:00 65.786 1.420978 65.786 144.58 85 17/12/2009 7:00 65.325 1.41102 65.325 144.58 85 17/12/2009 13:00 64.867 1.401127 64.867 144.58 85 17/12/2009 19:00 64.413 1.391321 64.413 144.58 85 18/12/2009 1:00 63.963 1.381601 63.963 144.58 85 18/12/2009 7:00 63.517 1.371967 63.517 144.58 85 18/12/2009 13:00 63.074 1.362398 63.074 144.58 85 18/12/2009 19:00 62.637 1.352959 62.637 144.58 85 19/12/2009 1:00 62.203 1.343585 62.203 144.58 85 19/12/2009 7:00 61.773 1.334297 61.773 144.58 85 19/12/2009 13:00 61.348 1.325117 61.348 144.58 85 19/12/2009 19:00 60.927 1.316023 60.927 144.58 85 ` 20/12/2009 1:00 60.509 1.306994 60.509 144.58 85 20/12/2009 7:00 60.096 1.298074 60.096 144.58 85 20/12/2009 13:00 59.686 1.289218 59.686 144.58 85 20/12/2009 19:00 59.28 1.280448 59.28 144.58 85 21/12/2009 1:00 58.878 1.271765 58.878 144.58 85 21/12/2009 7:00 58.479 1.263146 58.479 144.58 85 21/12/2009 13:00 58.084 1.254614 58.084 144.58 85 21/12/2009 19:00 57.692 1.246147 57.692 144.58 85 22/12/2009 1:00 57.303 1.237745 57.303 144.58 85 22/12/2009 7:00 56.917 1.229407 56.917 144.58 85 22/12/2009 13:00 56.535 1.221156 56.535 144.58 85 22/12/2009 19:00 56.155 1.212948 56.155 144.58 85 23/12/2009 1:00 55.778 1.204805 55.778 144.58 85 23/12/2009 7:00 55.404 1.196726 55.404 144.58 85 23/12/2009 13:00 55.033 1.188713 55.033 144.58 85 23/12/2009 19:00 54.665 1.180764 54.665 144.58 85 24/12/2009 1:00 54.3 1.17288 54.3 144.58 85 24/12/2009 7:00 53.937 1.165039 53.937 144.58 85 24/12/2009 13:00 53.577 1.157263 53.577 144.58 85 24/12/2009 19:00 53.219 1.14953 53.219 144.58 85 25/12/2009 1:00 52.864 1.141862 52.864 144.58 85 25/12/2009 7:00 52.512 1.134259 52.512 144.58 85 25/12/2009 13:00 52.162 1.126699 52.162 144.58 85 25/12/2009 19:00 51.814 1.119182 51.814 144.58 85 26/12/2009 1:00 51.469 1.11173 51.469 144.58 85 26/12/2009 7:00 51.126 1.104322 51.126 144.58 85 26/12/2009 13:00 50.786 1.096978 50.786 144.58 85 26/12/2009 19:00 50.448 1.089677 50.448 144.58 85 ` 27/12/2009 1:00 50.112 1.082419 50.112 144.58 85 27/12/2009 7:00 49.778 1.075205 49.778 144.58 85 27/12/2009 13:00 49.447 1.068055 49.447 144.58 85 27/12/2009 19:00 49.118 1.060949 49.118 144.58 85 28/12/2009 1:00 48.791 1.053886 48.791 144.58 85 28/12/2009 7:00 48.467 1.046887 48.467 144.58 85 28/12/2009 13:00 48.145 1.039932 48.145 144.58 85 28/12/2009 19:00 47.824 1.032998 47.824 144.58 85 29/12/2009 1:00 47.506 1.02613 47.506 144.58 85 29/12/2009 7:00 47.19 1.019304 47.19 144.58 85 29/12/2009 13:00 46.877 1.012543 46.877 144.58 85 29/12/2009 19:00 46.565 1.005804 46.565 144.58 85 30/12/2009 1:00 46.255 0.999108 46.255 144.58 85 30/12/2009 7:00 45.948 0.992477 45.948 144.58 85 30/12/2009 13:00 45.642 0.985867 45.642 144.58 85 30/12/2009 19:00 45.339 0.979322 45.339 144.58 85 31/12/2009 1:00 45.038 0.972821 45.038 144.58 85 31/12/2009 7:00 44.738 0.966341 44.738 144.58 85 31/12/2009 13:00 44.441 0.959926 44.441 144.58 85 31/12/2009 19:00 44.145 0.953532 44.145 144.58 85 ` Phụ Lục 4: Bảng thơng số độ nhám mơ hình thủy lực Mike 11 Song_Dapda 0.02 Song_Kôn 1639.924821 0.009 Song_Dapda 4178.177681 0.02 Song_Kôn 5549.641161 0.009 Song_Dapda 5762.919457 0.02 Song_Kôn 10464.65905 0.009 Song_Dapda 8995.715877 0.02 Song_Kôn 14906.32406 0.009 Song_Dapda 14344.40257 0.02 Song_Kôn 19860.19579 0.009 Song_Dapda 20034.06904 0.02 Song_Kôn 24286.03485 0.009 Song_Dapda 25362.90032 0.02 Song_Kôn 28598.00481 0.009 Dam_ThiNai 0.02 Song_Kôn 30929.18942 0.009 Song_GoCham 1619.772932 0.015 Song_Kôn 32092.30231 0.009 Song_GoCham 3574.653711 0.015 Song_Kôn 35909.78021 0.009 Song_GoCham 7446.488541 0.015 Song_Kôn 37315.50386 0.009 Song_GoCham 11752.2067 0.015 Song_Kôn 39456.34608 0.007 Song_GoCham 16232.55267 0.015 Song_Kôn 40706.21557 0.007 Song_GoCham 21258.98312 0.015 Song_Kôn 43709.14735 0.007 Song_GoCham 23475.97413 0.015 Song_Kôn 46723.04918 0.007 Song_Say 638.913483 0.01 Song_Kôn 48869.93564 0.007 Song_Say 3789.483131 0.01 Song_Kôn 50214.74046 0.007 Song_Say 8169.627743 0.01 Song_Kôn 52478.90102 0.007 Song_Say 13803.39636 0.01 Song_Kôn 54816.83948 0.007 Song_Say 20125.52951 0.01 Song_Kôn 55246.83948 0.007 Song_Say 22882.32153 0.01 Song_Kôn 55911.88154 0.007 Song_HaThanh 0.02 Dam_ThiNai 5725.792239 0.02 Song_HaThanh 6848.212565 0.02 Dam_ThiNai 9026.275984 0.02 Song_HaThanh 10944.48391 0.02 Dam_ThiNai 14269.07429 0.02 Song_HaThanh 13665.94321 0.02 Dam_ThiNai 17386.38274 0.02 0.02 Dam_ThiNai 0.02 Dam_ThiNai 2713.697058 19548.989 ` ... quản lý vận hành hệ thống hồ chứa 11 I.1.1 Tình hình nghiên cứu dự báo lũ đến hồ quản lý vận hành hệ thống hồ chứa giới .11 I.1.2.Tình hình nghiên cứu dự báo lũ đến hồ quản... nghiên cứu 10 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP DỰ BÁO DÒNG CHẢY LŨ ĐẾN HỒ CHỨA VÀ QUẢN LÝ VẬN HÀNH HỆ THỐNG HỒ CHỨA 11 I.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu dự báo lũ đến hồ chứa. .. hồ quản lý vận hành hệ thống hồ chứa Việt Nam .14 I.1.3 Tình hình dự báo lũ quản lý vận hành hồ lưu vực sông Kôn – Hà Thanh 17 I.2 Tổng quan vấn đề nghiên cứu