Mô hình đánh giá lũ kiểm tra và yêu cầu xả lũ hồ chứa nước Khe Nu - Nghi Lộc - Nghệ An

Bài báo trình bày công tác xác định đường cường độ mưa-thời đoạn mưa ở tần suất 0,5% đã được xác định xây dựng cho lưu vực hồ chứa Khe Nu-Nghi LộcNghệ An. Các thông số đặc trưng lưu vực đã được nghiên cứu xác định cho mô hình mưa dòng chảy HEC-HMS của hồ chứa Khe Nu. Kết quả mô hình thể hiện chi tiết tiến trình dòng chảy đến hồ, mực nước hồ và lưu lượng tràn cho phép đánh giá nguy cơ rủi ro sự cố hồ chứa

KHOA HỌC CƠNG NGHỆ MƠ HÌNH ĐÁNH GIÁ LŨ KIỂM TRA VÀ YÊU CẦU XẢ LŨ HỒ CHỨA NƯỚC KHE NU - NGHI LỘC - NGHỆ AN ThS Nguyễn Văn Lợi Tổng cục Thủy lợi Tóm tắt: Ngày để đánh giá rủi ro cố hồ chứa thường sử dụng tần suất mưa lũ lớn 0,5%, 0,1% lũ PMF Bài báo trình bày cơng tác xác định đường cường độ mưa-thời đoạn mưa tần suất 0,5% xác định xây dựng cho lưu vực hồ chứa Khe Nu-Nghi LộcNghệ An Các thông số đặc trưng lưu vực nghiên cứu xác định cho mơ hình mưa dịng chảy HEC-HMS hồ chứa Khe Nu Kết mơ hình thể chi tiết tiến trình dịng chảy đến hồ, mực nước hồ lưu lượng tràn cho phép đánh giá nguy rủi ro cố hồ chứa Kết cho thấy hồ Khe Nu sau nâng cấp cải tạo, trường hợp đường IDF thời đoạn 1h, trận mưa 24h, tần suất 0,5% lưu lượng nước đến hồ lớn 296,64m3/s (sau đỉnh mưa 42phút), lưu lượng xả lũ lớn đạt 245,22m3/s mực nước hồ +19,216m, lớn mực nước dâng gia cường (MNDGC) cốt cao +19,1m 0,116m Để đảm bảo mực nước hồ khơng lớn MNDGC lưu lượng xả lũ theo thiết kế phải tăng lên khoảng 1,15 lần 249,34m3/s (bằng 84% lưu lượng lũ max), lớn lưu lượng tràn thiết kế MNDGC 218m3/s 31,34m3/s (sau đỉnh mưa 87phút) Từ khóa: Hồ Khe Nu, mơ hình HEC-HMS, cường độ-thời đoạn-tần suất, tần suất, phân bố lệch chuẩn, lũ cực hạn (MPF), thời gian chễ, thời gian tập trung dòng chảy, dòng chảy đến, lưu lượng tràn Summary: Nowadays, in order to evaluate the risk of reservoir-dam accidents, high frequency of intensity-duration of rainfall such as 0.5%, 0.1% or PMF is usually used A 0.5% IDF of rainfall had been analyzed and determined for Khe Nu reservoir in Nghi Loc district, Nghe An province Catchment rainfall-runoff characteristics had been studied and determined for Khe Nu reservoir HEC-HMS model The model results provides detailed temporal inflow, water level and overflow discharge which allows assessment of the reservoir accident risk The results have shown that for the upgraded Khe Nu irrigation reservoir, in the case of 1h-duration intensity rainfall of probability 0.5%, the maximal inflow reached 296.64CMS (42 minutes after the peak rainfall), large resulted spill discharge is 245.22CMS, but the reservoir water level is +19,216m, which is 0.116m greater than the normal water level at +19,1m In order to regulate the water level equal to the normal level, the design spill discharge should be increased 1.15 times and equal to 249.34CMS (equals to 84% of maximal inflow), and is 31.34CMS greater than the design spill discharge of 218CMS at the design maximal water level (87 minutes after the peak rainfall) Key words: Khe Nu irrigation reservoir, HEC-HMS, IDF, probability, PMF, skew normal distribution, lag, time of concentration, inflow, spill discharge MỞ ĐẦU* Hiện nhu cầu sửa chữa nâng cấp hồ thủy lợi lớn đại đa số hồ chứa nước xây dựng năm 70, 80 Người phản biện: PGS.TS Lê Văn Nghị Ngày nhận bài: 09/6/2014 Ngày thông qua phản biện: 10/9/2014 Ngày đuyệt đăng: 13/10/2014 kỷ trước, điều kiện kinh tế đất nước cịn nhiều khó khăn, cơng tác khảo sát, thiết kế thi cơng cịn nhiều hạn chế, thời gian khai thác, sử dụng hồ lâu so với tuổi thọ cơng trình nên xuống cấp, có nguy an tồn cơng trình dẫn đến rủi ro thiên tai hạ du Hơn điều kiện biến đổi khí hậu việc xử lý xuống cấp cơng trình, cải tạo nâng cao khả phục vụ TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 23 - 2014 81 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ hồ chứa đặc biệt quan tâm Trong bối cảnh số cơng trình hồ chứa nâng cấp sửa chữa cải tạo Các tính tốn phân tích thủy văn-thủy lực chủ yếu dựa vào số liệu dòng chảy đến từ thượng lưu theo số liệu thực tế quan trắc số liệu lưu vực tương tự Ngoài nghiên cứu đánh giá rủi ro, tần suất mưa lũ thông thường sử dụng mức tương đối cao, chẳng hạn 0,5%, 0,1% lũ cực hạn (PMF) Mơ hình mưa-dịng chảy đặc biệt hữu ích đánh giá khả xả lũ cơng trình cho kết chi tiết tiến trình dịng chảy đến hồ, tiến trình lưu lượng tràn mực nước hồ trường hợp tần suất mưa lũ cao dẫn đến cố cơng trình Trong khn khổ viết sử dụng tần suất mưa lũ 0,5% mơ hình mưa-dịng chảy để phân tích đánh giá Tác giả viết tiến hành công tác nghiên cứu dạng hồ chứa Khe Nu-Nghi LộcNghệ An sửa chữa nâng cấp năm 2013 Phương pháp xây dựng đường tần suất cường độ mưa thời đoạn 1h-24h (IDF), phần mềm mơ hình mưa dịng chảy HEC-HMS nghiên cứu điều kiện địa hình, thảm thực vật, thổ nhưỡng lưu vực, phân tích xác định đường cong đặc tính hồ chứa, xác định mưa lũ ứng với tần suất kiểm tra sử dụng nghiên cứu Hồ chứa Khe Nu nằm địa bàn xã Nghi Kiều huyện Nghi Lộc tỉnh Nghệ An thuộc dự án hệ thống đập phát triển nông nghiệp, cung cấp nước chủ yếu cho sản xuất nông lâm nghiệp vùng, nằm cách quốc lộ 1A khoảng 15 km phía Tây, cách thành phố Vinh khoảng 30 km phía Nam Nghi kiều xã miền núi nằm phía tây huyện Nghi Lộc – tỉnh Nghệ An Hồ có diện tích khoảng 0,9km2 lưu vực thượng lưu hồ khoảng 8,5km2 Hồ có dung tích tồn ~6,356 triệu m3, dung tích chết ~2,492 triệu m3 dung tích hữu dụng ~3,863 triệu m3 I PHẦN MỀM MƠ HÌNH HEC - HMS 84 Q trình hình thành dịng chảy mặt từ q trình mưa mơ tả sau: Khi mưa bắt đầu rơi thời điểm đó, lượng mưa ban đầu tập trung làm ướt bề mặt (thảm thực vật đất) thấm sâu xuống phía dưới; đến thời điểm mà cường độ mưa vượt cường độ thấm bề mặt đất bắt đầu hình thành dòng chảy tràn dòng chảy tràn chảy tập trung vào mạng lưới sơng suối, hồ chứa (hình 1) Phần mềm mơ hình HEC-HMS [1] phần mềm mơ hình mưa-dịng chảy xây dựng để mơ tả cách định lượng tồn q trình Các thơng số đầu vào mưa (cường độ theo thời gian khơng gian), tính chất thảm thực vật đất-đá (quyết định trình thất nước mưa hình thành dịng chảy tràn), độ dốc, phân chia địa hình (các tiểu lưu vực) sức cản dòng chảy mặt (quyết định tốc độ chảy tràn) trước tới điểm tập trung nước vào sơng suối, hồ chứa (hình 1) Hình Minh họa q trình mưa-dịng chảy [1] Mơ hình HEC- HMS mơ hình thơng số tập trung, tiểu lưu vực (lưu vực con) sử dụng số liệu mưa đại diện cho tiểu lưu vực (mưa theo khơng gian), mưa thời đoạn (15phút, 30phút, 1h ) Mưa thời trung bình tiểu lưu vực tính tốn xác định phương pháp trung bình số học phương pháp trung bình có trọng số (có thể phương pháp đa giác Thiessen, phương pháp đường đẳng trị mưa) Một thành phần định đến TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 23 - 2014 KHOA HỌC tiến trình tập trung dịng chảy tổn thất nước mưa Nước mưa điền trũng thấm lượng tổn thất mơ hình lượng nước mưa bị giữ lại thảm thực vật, lượng tích đọng cục bề mặt đất, khe nứt mà không tự chuyển động dòng chảy mặt đất lượng nước mưa thấm xuống bề mặt địa hình Phần mềm mơ hình HEC-HMS có phương pháp tính tốn tổn thất: 1) Phương pháp tốc độ thấm ban đầu thấm ổn định (intial and constant rate); 2) Phương pháp số CN (SCS curve number); 3) Công thức Green Ampt: Green Ampt (1911); 4) Phương pháp tính tốn độ ẩm đất (soil moisture accounting) Cuối mơ hình thực tính tốn chuyển đổi dịng chảy: Nước trữ thời đoạn ngắn khu vực: thảm thực vật, đất, bề mặt sau chuyển thành dòng chảy bề mặt lưu vực chảy tới cửa (chẳng hạn hồ chứa) mà dòng chảy từ tất tiểu lưu vực lưu vực mô tập trung lại II LỰA CHỌN MƯA ĐẦU VÀO Có thể lập lụân lựa chọn tần suất mưa phân bố mưa sử dụng mơ hình đánh giá rủi ro cố cơng trình mưa lũ sau: - Đây đánh giá sức chịu tải lũ nhu cầu xả lũ cơng trình hồ-đập nên u cầu tương tự công tác kiểm tra tần suất mưa lũ tần suất kiểm tra; - Theo dung tích chiều cao đập 9m hồ chứa Khe Nu-Nghi Lộc-Nghệ An cơng trình thuộc cấp IV có tần suất kiểm tra Pkt=1% Tuy nhiên điều kiện đất yếu chiều cao đập từ 8m trở lên cơng trình nâng lên cấp Đập nằm đất phong hóa chỗ sản phẩm sườn tích nên xem yếu Vì cơng CƠNG NGHỆ trình xem cấp III Mặt khác hồ có dung tích lớn triệu m3 cơng trình cấp III có tần suất lũ kiểm tra Pkt=0,5%; - Trong khuôn khổ nghiên cứu đánh giá nhu cầu xả lũ, mà nhu cầu xả lũ cho dù cơng trình cấp IV hay cấp III phải đảm bảo mực nước khơng lớn MNDGC, Pkt cơng trình cấp III 0,5% Vì sử dụng Pkt=0,5% để đánh giá nhu cầu xả lũ hồ-đập Khe Nu; - Theo tác giả James N Moore and Ray C Riley (2003) [2] thời gian cường độ mưa lớn (thí dụ mưa 1h max) thời gian đợt mưa liên tục 24h max nhiều thời đoạn đóng vai trị quan trọng định đến hình thành tiến trình lũ xuống hạ lưu lưu vực Vì phân bố mưa lựa chọn phân tích đánh giá mưa 1h max 24h max tần suất Pkt=0,5%; - Đã thu thập số liệu mưa thời kỳ 19912012 trạm khí tượng Vinh [3], xác định cường độ mưa thời đoạn 1h-24h, xây dựng đường tần suất cường độ mưa thời đoạn 1h-24h đường cong cường độ mưa-thời đoạn mưa-tần suất mưa (IDF) Từ số liệu đường cong IDF mưa thời đoạn 1h-24h tần suất 0,5% (hình 2) tiến hành xác định phân bố mưa mưa 24h theo phương pháp phân khối [4] kết thể hình 3, xác định phân bố mưa trận mưa 24h với lượng mưa 24h theo phương pháp phân bố mưa lệch chuẩn [4] có giá trị phương sai ω=2,28 giá trị phương sai trung bình ωTB trừ giá trị độ lệch chuẩn σ=3,19 phương sai (ωTBσ=5,47-3,19=2,28) kết thể hình Phân tích tương quan tiến trình mưa 24h với tiến trình mưa phân bố chuẩn lệch [5] Phân tích tương quan kết tiến trình mưa 24h theo hai cách cho thấy có quan hệ chặt chẽ với R2=0,89 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 23 - 2014 85 KHOA HỌC 140 120 Lượng mưa 1h (mm) Cường độ mưa (mm/h) 160 100 80 60 40 20 0 20 22 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Thời gian (h) Hình Đường cường độ-thời đoạn-tần suất mưa (IDF) tần suất P=0,5% Hình Phân bố mưa theo phương pháp phân khối trận mưa 24h tần suất P=0,5% 30 Vinh - Nghệ An Lượng mưa 15 phút (mm) Lượng mưa 1h (mm) 18 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 24 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 10 12 14 16 Thời đoạn (h) CÔNG NGHỆ ωTB‐σ=5,17‐3,19=2,28 25 20 15 ωTB‐σ=5,17‐3,19=2,28 10 0 10 12 14 Thời gian (h) 16 18 20 22 24 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Thời gian (h) Hình Phân bố mưa chuẩn lệch trận mưa 24h tần suất P=0,5% Hình Phân bố mưa thời lượng 15 phút theo lệch chuẩn P=0,5% - Tiếp theo tiến hành xác định phân bố mưa 15 phút mưa 24h với lượng mưa 24h max theo phương pháp phân khối (hình 5) phương pháp phân bố mưa lệch chuẩn (hình 6) số liệu đầu vào mơ hình HEC-HMS - Theo kết phân tích tần suất mưa mưa 24h max mưa 1h max tần suất Pkt=0,5% Vinh-Nghệ An tương ứng 132,42mm/h 614,56mm/24h [3] Lượng mưa 15 phút (mm) 40 3.1 Đặc tính kỹ thuật hồ chứa Khe Nu 35 30 25 20 15 10 0 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Thời gian (h) Hình Phân bố mưa thời lượng 15 phút theo phương pháp phân khối P=0,5% 87 III MƠ HÌNH HỒ CHỨA KHE NU Địa hình lưu vực hồ chứa nước Khe Nu thu thập: hồ chứa tài liệu trắc địa cao độ lòng hồ tỷ lệ 1/1.000 lưu vực đồ địa hình tỷ lệ 1/10.000 Bộ Tài ngun Mơi trường xuất Địa hình số hóa, nội suy xác định thể hình Phân tích địa hình thực để tính tốn xây dựng quan hệ diện tích-thể tích cốt cao mực nước hồ chứa nước Khe Nu TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 23 - 2014 KHOA HỌC CƠNG NGHỆ Tài liệu thơng số kỹ thuật cơng trình hồ chứa nước Khe Nu nâng cấp sửa chữa thể bảng [6] Bảng Thông số kỹ thuật hồ chứa nước Khe Nu Thông số Giá trị Thơng số Giá trị Cao trình đỉnh đập +20 Cao trình đáy +12.0 (m) cống (m) Chiều cao Hđập 9,0 Khẩu diện cống D400 (m) (m) Chiều dài Lđập 803,8 MNDBT (m) +17,5 Cao trình ngưỡng +17,5 tràn (m) MNDGC (m) +19,1 Chiều rộng ngưỡng 45 Btràn (m) Diện tích tưới 375 thiết kế (ha) (m) Hình Bản đồ địa hình lịng hồ chứa nước Khe Nu Đã xây dựng đồ thị tương quan mực nước hồ với dung tích hồ diện tích mặt nước hồ với cao mực nước (hình 9) Đường quan hệ lưu lượng tràn cốt cao mực nước hồ phân tích tính tốn đập tràn thực dụng điều kiện chảy tràn tự thể đồ thị hình 10 Hình Quan hệ dung tích mực nước hồ Khe Nu Hình 10 Đường cong lưu lượng tràn 3.2 Các tiểu lưu vực hồ chứa Khe Nu Hình Quan hệ diện tích mặt nước mực nước hồ Khe Nu Lưu vực hồ chứa nước Khe Nu thu thập phân tích địa hình, địa chất, thổ nhưỡng, phân cách liên kết địa hình phân chia thành 10 tiểu lưu vực (hình 11 hình 12) TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 23 - 2014 87 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ tương đối phẳng; đất Feralit biến đổi trồng Lúa; đất dốc tụ thường sử dụng để trồng hoa màu như: lạc, đậu, vừng, khoai, sắn trồng lâm nghiệp; đất Feralit vàng đỏ vùng đồi trồng vườn, trồng ăn quả, lâm nghiệp; đất Feralit xói mịn vùng núi cao, nhiều vùng bán sơn địa trồng rừng Hình 11 Sơ đồ tiểu lưu vực Nguồn nước ngầm khu vực lưu vực hồ Khe Nu nghèo nàn, lớp đất hàm lượng sét cao, thấm nước kém, loại đất Feralit khu vực hình thành từ đất gốc có thành phần hạt mịn sét-bột chủ yếu Từ yếu tố thấy nhóm đất để tính số CN hai xã thuộc nhóm D Xét theo loại hình sử dụng đất đồi với nhóm đất D số CN [7] sau: - Đất nông nghiệp: canh tác theo hàng luống sau thu hoạch nhiều thân cây: ≥85 - Đất rừng: lấy gỗ - bụi, cỏ…: ≥77 Hình 12 Sơ đồ mơ hình HEC-HMS mưa dịng chảy lưu vực hồ Khe Nu Các thơng số đầu vào tiểu lưu vực mơ hình bao gồm số CN phần trăm diện tích mặt đất không thấm Về loại đất, địa bàn xã Nghi Kiều có loại đất gồm đất phù sa cổ có nhiều sản phẩm Feralit (tập trung hầu hết vùng lúa, đất có nguồn gốc từ phù sa hệ thống Sơng Lam) có địa hình - Đất bãi chăn ni, bãi cỏ có độ che phủ 75% trở lên: ≥80 Giá trị số CN xác định thực địa theo thực trạng thảm thực vật Đối với mơ hình liên quan đến rủi ro mưa lớn, thời gian mùa mưa thảm thực vật phát triển tốt, đất thường xuyên có độ ẩm cao… nên số CN cao so với mùa khô Về phần trăm diện tích khơng thấm, xác định cách bán định lượng vào cơng trình xây dựng (nhà, sân, kênh bê tông, đường nhựa-bêtông…) Bảng Đặc tính tiểu lưu vực mơ hình HEC-HMS hồ chứa nước Khe Nu Tiểu lưu Diện tích vực (km2) Hồ 0,9214 TLV 0,4572 TLV 0,1639 TLV 0,3321 TLV 0,7744 TLV 0,6358 TLV 0,3566 88 Chỉ số CN Chiều dài TLV (m) Chênh cao TB 83 89 83 83 83 83 500 200 760 2030 570 970 15 15 15 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 23 - 2014 Thời gian trễ (phút) Độ dốc TB Trên TLV Qua TLV 0,0100 0,0100 0,0039 0,0074 0,0263 0,0155 4,637 1,486 10,318 16,549 3,174 6,336 5,061 5,061 KHOA HỌC Tiểu lưu Diện tích vực (km2) TLV 0,4370 TLV 0,3441 TLV 0,2380 TLV 10 0,7176 TLV 11 Chỉ số CN 83 86 86 89 82 Chiều dài TLV (m) 1150 550 950 1010 2000 3.3 Lựa chọn điều kiện ban đầu Kiểm tra đánh giá sức chịu đựng hồ chứa mưa lũ lớn, tức thời gian xảy mùa mưa, hồ chứa nước tích đầy nước, nhu cầu sử dụng nước tưới khơng có, đất thảm thực vật lưu vực bão hòa nước Thời điểm mưa lớn có nguy rủi ro ảnh hưởng đến cơng trình cao hồ chứa có mực nước ngang cao đỉnh tràn 3.4 Phân bố mưa Hai trường hợp mơ hình mưa 24h max tần Chênh cao TB 20 10 CÔNG NGHỆ Thời gian trễ (phút) Độ dốc TB Trên TLV Qua TLV 0,0174 6,847 12,615 0,0055 5,061 0,0021 12,615 0,0099 8,179 0,011 7,520 5,706 suất 0,5% với phân bố mưa thời đoạn 15phút xác định phương pháp phân khối với cường độ mưa 15phút, 30phút, 45phút, 1h24h lấy theo đường cong IDF hình 2, theo phương pháp phân bố mưa chuẩn lệch Phân bố mưa thể hình 3.5 Kết mơ hình Kết mơ hình HEC-HSM lưu lượng dịng chảy đến hồ, lưu lượng xả, mực nước hồ dung tích hồ đợt mưa lũ tần suất Pkt=0,5% trích thể bảng Bảng Kết mơ hình HEC-HMS đợt mưa 24h max tần suất 0,5% Thời gian tính từ đầu mưa (h) 10,75 11,00 11,25 11,50 11,75 12,00 12,25 12,50 12,75 13,00 Qđến (m3/s) IDF Chuẩn lệch 255,02 285,12 304,53 290,19 351,14 291,53 289,07 356,66 333,72 282,93 273,34 288,94 260,68 239,34 190,54 245,40 162,03 228,04 138,75 209,19 Qtràn (m3/s) IDF Chuẩn lệch 120,42 180,12 141,93 195,49 167,02 213,06 192,24 227,29 220,40 238,11 237,16 245,48 249,45 242,13 237,12 250,11 225,91 247,64 212,00 242,29 Mực nước (m) IDF Chuẩn lệch 18,558 18,925 18,690 19,013 18,845 19,085 19,000 19,143 19,115 19,187 19,183 19,217 19,233 19,203 19,183 19,236 19,137 19,226 19,080 19,204 Ghi chú: * Kết theo tràn thiết kế Kết thể bảng hình 13 14 cho thấy: - Lưu lượng nước đến hồ lớn trường hợp phân bố mưa IDF phân bố chuẩn lệch tương ứng 356,66m3/s 291,53m3/s, chênh lệch cách đáng kể - Lưu lượng tràn lớn trường hợp phân bố mưa IDF phân bố chuẩn lệch tương ứng 242,13m3/s 250,11m3/s, chênh lệch không đáng kể bị ngược lại so với lưu lượng nước đến hồ - Mực nước hồ lớn trường hợp phân bố mưa IDF phân bố chuẩn lệch tương ứng 19,203m 19,236m, chênh lệch không đáng kể lớn MNDGC thiết kế 10,3cm đến 13,6cm TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 23 - 2014 89 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 350 Q đến (m3/s) 350 Lưu lượng (m3/s) Lưu lượng (m3/s) 400 Q tràn (m3/s) 300 250 200 150 100 Q đến (m3/s) 300 Q tràn (m3/s) 250 200 150 100 50 50 0 11 13 15 17 19 21 23 Thời gian từ đầu đợt mưa (h) 11 13 15 17 19 21 23 Thời gian từ đầu đợt mưa (h) a) Theo phân bố mưa IDF b) Theo phân bố mưa chuẩn lệch 19,2 19,0 8,0 18,8 7,5 18,6 7,0 18,4 6,5 18,2 18,0 6,0 17,8 5,5 Dung tích (triệu m3) Mực nước hồ (m) 5,0 17,6 17,4 9,0 19,4 8,5 19,2 19,0 8,0 18,8 7,5 18,6 7,0 18,4 6,5 18,2 18,0 6,0 17,8 5,5 Dung tích (triệu m3) Mực nước hồ (m) 5,0 11 13 15 17 19 21 23 Mực nước hồ h (m) 19,4 8,5 Dung tích hồ W (triệu m3) 9,0 Mực nước hồ h (m) Dung tích hồ W (triệu m3) Hình 13 Đường tiến trình lưu lượng đến-đi hồ Khe Nu mưa P=0,5% 17,6 17,4 11 13 15 17 19 21 23 Thời gian từ đầu đợt mưa (h) Thời gian từ đầu đợt mưa (h) a) Theo phân bố mưa IDF b) Theo phân bố mưa chuẩn lệch Hình 14 Đường tiến trình mực nước dung tích hồ Khe Nu mưa Pkt=0,5% IV THẢO LUẬN VÀ NHẬN XÉT KẾT LUẬN Về ngun tắc chung tiến hành mơ hình mưa dịng chảy có tiến hành bước hiệu chỉnh kiểm chứng mơ hình độ xác thơng số mơ hình Trong khn khổ nghiên cứu này, khơng có số liệu quan trắc khí tượng (mưa lưu vực hồ), thủy văn (lưu lượng dòng chảy đến hồ mực nước hồ) nên khơng có điều kiện thực công tác hiệu chỉnh kiểm chứng mô hình Sẽ có độ xác có cơng tác kiệu chỉnh-kiểm chứng mơ hình Mơ hình đánh giá rủi ro cố cơng trình tiến hành cho mùa mưa, cho trận mưa lũ lớn mà trước lưu vực bão hịa nên số thơng số mơ độ chứa lưu vực (mưa đọng thảm thực vật, điền trũng), hệ số thất thoát thấm 90 đất bão hịa hồn tồn) nên cho dù chưa hiệu chỉnh không ảnh hưởng đến kết mơ hình Thơng số cịn lại có ảnh hưởng đến kết cần hiệu chỉnh thời gian trễ Vì nói kết mơ hình có độ tin cậy đáng kể - Mơ hình mưa dịng chảy, chẳng hạn HECHSM, cơng cụ hữu hiệu cho phép đánh giá xác định xác tiến trình dịng chảy đến khỏi hồ chứa tiến trình mực nước hồ phục vụ đắc lực cho cơng tác thiết kế kiểm tra cơng trình; - Hiệu độ xác mơ hình định số liệu đầu vào tiến trình mưa, số lưu vực định tiến trình dịng chảy đến hồ, đường cong đặc tính hồ chứa, cung cấp số liệu cho công tác thiết kế tối ưu cơng trình, cụ thể lựa chọn dung tích, mực nước, lưu lượng xả tràn lớn TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 23 - 2014 KHOA HỌC - Đối với hồ Khe Nu nâng cấp cải tạo, tần suất lý luận P=0,5% mưa 24h max thời đoạn 1h (IDF), lưu lượng xả lũ lớn tới khoảng 250m3/s mực nước hồ lớn MNDGC cốt cao 19,1m 13,6cm Như hồ không thỏa mãn yêu cầu xả lũ điều kiện mưa IDF 24h tần suất 0,5% lựa chọn - Để tránh rủi ro cố mực nước hồ lớn MNGC điều kiện cường độ-thời đoạn mưa IDF 0,5% lưu lượng xả lũ theo thiết kế cần phải tăng lên tới 250m3/s Giá trị lưu lượng xả lũ lớn nên công tác tu bảo dưỡng cơng trình cần thực CƠNG NGHỆ nghiêm ngặt nhằm đảm bảo ổn định cơng trình điều kiện mưa lũ có tần suất thấp - Hai trường hợp phân bố mưa 24h max tần suất 0,5% với phân bố mưa thời đoạn 15phút xác định phương pháp phân khối với cường độ mưa 15phút, 30phút, 45phút, 1h-24h lấy theo đường cong IDF, theo phương pháp phân bố mưa chuẩn lệch khu vực nghiên cứu [5] cho kết diễn biến mực hồ khác đôi chút: phân bố mưa lệch chuẩn cho kết mực nước hồ lớn hơn, ngược lại lưu lượng nước đến hồ nhỏ so với trường hợp mưa phân bố theo đường cong IDF TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ phần mềm HEC-HMS quân độ Mỹ phiên 3.4 tháng 8/2009 U.S Army Corps of Engineers Institute For Water Resources Hydrologic Engineering Center 609 Second Street Davis, CA 95616-4620 [2] James N Moore and Ray C Riley, 2003 Comparison of Temporal Rainfall Distributions for Near Probable Maximum Precipitation Storm Events for Dam Design National Water Management Center, NRCS Little Rock, Arkansas, 2003 [3] Tài liệu quan trắc mưa trạm khí tượng thủy văn Vinh-Nghệ An thời kỳ 1991-2012 Trung tâm dự báo khí tượng thủy văn Trung ương [4] Van Te Chow, 1988 Applied Hydrology Library of Congress Cataloging-in-Publication Data Singapore [5] Nguyễn Văn Hồng, Đồn Dỗn Tuấn, Nguyễn Văn Lợi, 2014 Kết bước đầu nghiên cứu phân bố mưa 24 max phục vụ cơng tác thiết kế cơng trình xả lũ hồ thủy lợi, lấy minh họa Nghệ An Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Thủy lợi số 20 (4/2014) trang 64-72 [6] Công ty cổ phần tư vấn thiết kế Nam Kinh (Nghệ An), 2012 Báo cáo kinh tế kỹ thuật nâng cấp hồ chứa Khe Nu-Nghi Kiều-Nghi Lộc-Nghệ An [7] United States Department of Agriculture-Natural Resources Conservation-Service Conservation Engineering Division, 1986 Urban Hydrology for Small Watersheds Technical Release 55 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 23 - 2014 91 ... cầu tương tự công tác kiểm tra tần suất mưa lũ tần suất kiểm tra; - Theo dung tích chiều cao đập 9m hồ chứa Khe Nu- Nghi Lộc- Nghệ An cơng trình thuộc cấp IV có tần suất kiểm tra Pkt=1% Tuy nhiên... kiện ban đầu Kiểm tra đánh giá sức chịu đựng hồ chứa mưa lũ lớn, tức thời gian xảy mùa mưa, hồ chứa nước tích đầy nước, nhu cầu sử dụng nước tưới khơng có, đất thảm thực vật lưu vực bão hịa nước. .. lưu vực hồ chứa Khe Nu Hình Quan hệ diện tích mặt nước mực nước hồ Khe Nu Lưu vực hồ chứa nước Khe Nu thu thập phân tích địa hình, địa chất, thổ nhưỡng, phân cách liên kết địa hình phân chia