Xây dựng mô hình toán vận hành hệ thống hồ chứa đa mục tiêu thời kỳ mùa kiệt cho lưu vực sông ba tt

1 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Trong thập kỷ gần đây, nhiều hồ chứa xây dựng toàn giới Việt Nam Tuy nhiên, thời điểm tại, hầu hết hệ thống hồ chứa, khoa học giới chưa tìm lời giải xác phải vận hành hệ thống hồ chứa để đem lại lợi ích tối đa cho xã hội Mơ hình tốn cơng cụ kỹ thuật quản lý nước theo lưu vực sơng, mơ hình MIKE-BASIN, MIKE11, HEC-RESSIM, WEAP, HEC-HMS … mơ hình điển hình sử dụng rộng rãi giới Các mơ hình nghiên cứu quy hoạch, quản lý nước cho lưu vực sơng Việt Nam, có lưu vực sơng Ba Mỗi mơ hình có ưu điểm riêng có hạn chế định nên nhà nghiên cứu tiếp tục phát triển hồn thiện mơ hình Vì vậy, sở tiếp cận kế thừa nghiên cứu có, tác giả chọn đề tài nghiên cứu: “Xây dựng mô hình tốn vận hành hệ thống hồ chứa đa mục tiêu thời kỳ mùa kiệt cho lưu vực sông Ba” Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu tiến hành hệ thống hồ chứa đa mục tiêu lưu vực sông Ba Vận hành hồ chứa thiết lập thời kỳ mùa kiệt hồ chứa lớn dịng có tính đến điều tiết cấp nước tưới tất hồ chứa nhỏ hệ thống Mục tiêu nghiên cứu 3.1 Mục tiêu tổng quát Phát triển mơ hình vận hành hệ thống liên hồ chứa thời kỳ mùa kiệt có khả hỗ trợ định vận hành cho hệ thống liên hồ chứa lưu vực sông Ba 3.2 Mục tiêu cụ thể Xây dựng mơ hình đáp ứng u cầu: Phương pháp nghiên cứu Các phương pháp nghiên cứu luận án: Phương pháp kế thừa, phương pháp mô hình tốn Phương pháp thực nghiệm ngh a h a h c th c ti n u n án Đề tài nghiên cứu phát triển mơ hình mơ có tích hợp mơ hình mưa – dịng chảy, có khả tính tốn dự báo dòng chảy đến vận hành hệ thống hồ chứa Đây đóng góp mới, góp phần phát triển phương pháp luận nghiên cứu vận hành hệ thống hồ chứa đa mục tiêu Nghiên cứu toán vận hành theo thời gian thực TKMK sông Ba sở khoa học cho việc bổ sung quy trình vận hành có nghiên cứu điển hình xem xét áp dụng cho lưu vực sông khác thuộc khu vực miền Trung Mơ hình mơ mà tác giả xây dựng áp dụng cho cơng tác dự báo dịng chảy vận hành an tồn hồ chứa TKMK lưu vực sông Ba Phương pháp tiếp c n h a h c Luận án tiếp cận theo hướng xây dựng mơ hình vận hành hệ thống liên hồ chứa thời kỳ mùa kiệt có khả hỗ trợ định vận hành Những đóng góp u n án 1) Xây dựng biểu đồ rút nước tiềm thời kỳ mùa kiệt cho nút hồ chứa lưu vực sơng Ba làm sở nhận dạng dịng chảy mùa kiệt Từ đó, lập kế hoạch sử dụng nước vận hành hệ thống hồ chứa có nhiệm vụ điều tiết cấp nước cho hạ du 2) Phát triển mơ hình mơ Ba-Model tích hợp mơ hình mưa - dịng chảy, mơ hình cân b ng nước điều tiết hồ chứa, phục vụ quản lý nước định vận hành hồ chứa lưu vực sông Ba thời kỳ mùa kiệt 3) Xây dựng phương pháp vận hành hồ chứa theo hướng vận hành theo thời gian thực cho hệ thống hồ chứa lưu vực sơng Ba sở phân tích, tính tốn lượng trữ nước lưu vực thời điểm cuối mùa lũ quy luật rút nước dòng chảy sông thời kỳ mùa kiệt Đồng thời đề xuất chế độ vận hành hợp lý nh m đảm bảo an toàn theo nhiệm vụ cấp nước hạ du nâng cao hiệu vận hành hồ chứa thời kỳ mùa kiệt Từ đó, làm sở cho việc nghiên cứu bổ sung quy trình liên hồ chứa phê duyệt Cấu trúc u n án Ngoài phần mở đầu phần kết luận kiến nghị, luận án gồm có chương: - Chương Tổng quan nghiên cứu vận hành hệ thống hồ chứa thời kỳ mùa kiệt - Chương Cơ sở khoa học thực ti n thiết lập toán vận hành hồ chứa theo thời gian thực thời kỳ mùa kiệt cho hệ thống hồ chứa sông Ba - Chương Thiết lập mơ hình mơ phục vụ dự báo kiệt vận hành hệ thống hồ chứa theo thời gian thực cho hệ thống hồ chứa sông Ba - Chương Nghiên cứu phương án vận hành hệ thống hồ chứa lưu vực sông Ba thời kỳ mùa kiệt CHƯƠNG TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VẬN HÀNH HỆ THỐNG HỒ CHỨA THỜI KỲ MÙA KIỆT 1.1 Vai trò hệ thống hồ chứa tr ng cân nước Hồ chứa coi biện pháp quy hoạch phát triển nguồn nước mặt Các hồ chứa coi nút hệ thống, xây dựng với mục đích làm thay đổi q trình dịng chảy hệ thống cho phù hợp với nhiệm vụ khai thác nguồn nước 1.2 Tổng quan nghiên cứu v n hành hồ chứa 1.2.1 Tổng quan nghiên cứu vận hành hồ chứa giới Các nghiên cứu giới giải toán vận hành hồ chứa độc lập hệ thống hồ đa dạng, nhiều chuyên gia ứng dụng thuật toán điều khiển khác Các nghiên cứu chia thành hướng phương pháp tối ưu hóa phương pháp mô 1.2.2 Tổng quan nghiên cứu vận hành hồ chứa nước Đã có nhiều nhà khoa học Việt Nam nghiên cứu, đưa giải pháp vận hành hồ chứa đơn đa mục tiêu khác làm sở khoa học thực ti n giúp nhà sách đưa quy trình vận hành hồ chứa 1.2.3 Các nghiên cứu lưu vực sông Ba Vấn đề quản lý sử dụng nước hợp lý lưu vực sơng Ba tốn phức tạp nên có nhiều dự án đề tài nghiên cứu thực 1.3 Nh n xét chung nghiên cứu tr ng ng ài nước, xác định hướng nghiên cứu đề tài 1.3.1 Phương pháp luận Hiện giới hình thành hai hướng nghiên cứu vận hành hồ chứa: Phương pháp tối ưu hóa phương pháp mơ 1.3.2 Về thực trạng nghiên cứu vận hành hồ chứa lưu vực sông Ba Cho đến nay, vấn đề quản lý nước vận hành theo thời gian thực thời kỳ mùa cạn hệ thống cơng trình hồ chứa sông Ba chưa nghiên cứu 1.3.3 Định hướng đề tài nghiên cứu Đề tài tiếp cận theo hướng xây dựng mơ hình vận hành hệ thống liên hồ chứa thời kỳ mùa kiệt có khả hỗ trợ định vận hành, áp dụng cho lưu vực sông Ba làm lưu vực nghiên cứu điển hình Mơ hình xây dựng sở kế thừa phương pháp luận mô hình có khắc phục hạn chế gây khó khăn sử dụng mơ hình vận hành hệ thống liên hồ chứa 1.4 Đề xuất hướng nghiên cứu Với toán đặt cho hệ thống hồ chứa lưu vực sông Ba, luận án nghiên cứu giải toán theo hướng xây dựng phương án vận hành “hợp lý” Phương pháp mô hệ thống mơ hình vận hành theo thời gian thực nội dung cốt l i vận dụng, áp dụng cho luận án Phương án vận hành gọi hợp lý nh m nâng khả nâng cấp nước hạ du đồng thời không ảnh hưởng nhiều đến khả phát điện CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN THIẾT LẬP BÀI TOÁN QUẢN L NƯỚC VẬN HÀNH HỒ CHỨA THỜI KỲ MÙA KIỆT CHO HỆ THỐNG HỒ CHỨA TRÊN SÔNG BA 2.1 Giới hạn địa ý ưu v c sông Ba Khu vực nghiên cứu thuộc lưu vực sông Ba bao gồm địa giới hành huyện thị thành phố Diện tích tự nhiên 16.471 km2 2.2 Đặc điểm sơng ngịi ưu vực sơng Ba có 36 phụ lưu cấp I, phụ lưu cấp II, 14 phụ lưu cấp III 2.3 Phân tích đặc điểm hí h u dịng chảy sơng ảnh hưởng đến chế độ v n hành hồ chứa thời ỳ mùa iệt 2.3.1 Đặc điểm khí hậu ưu vực sơng Ba chịu ảnh hưởng mạnh mẽ hai kiểu khí hậu gió mùa Đông Trường Sơn Tây Trường Sơn r rệt 2.3.2 Đặc điểm chế độ mưa theo mùa Sự phân bố mùa mưa năm chịu chi phối mạnh mẽ khí hậu Tây Đơng Trường Sơn đặc điểm địa hình lưu vực 2.3.3 Đặc điểm chế độ dịng chảy sơng ngịi Trên lưu vực sông Ba, biến động mùa phức tạp Chỉ có sơng Hinh nhánh sơng suối nhỏ khác vùng hạ lưu sơng Ba có dịng chảy ổn định 2.3.4 Đặc điểm đường trình rút nước thời kỳ mùa kiệt 3.4.1 Đường đường rút nước thời kỳ mùa kiệt Gọi trình giảm dần lưu lượng kết thúc đợt mưa đường trình rút nước Nếu thời kỳ khơng có mưa, đường q trình rút nước giảm cách đặn Ở thời kỳ đầu mùa kiệt, lưu lượng nước sông giảm dần cuối thời kỳ mùa kiệt Nếu thời kiệt có đợt mưa vượt thấm, đường q trình rút nước có điểm tăng cục theo thời gian Tuy nhiên, trình thường xẩy thời gian ngắn đường trình rút nước nhanh chóng lại trở dạng rút nước chung thời kỳ mùa kiệt trữ lượng nước ngầm khơng tăng nhiều Vẽ đường cong trơn bỏ qua số điểm đột biến ảnh hưởng có mưa mùa kiệt ta nhận đường cong trơn liên tục giảm theo quy luật rút nước lưu vực Ta gọi đường cong “đường rút nước tiềm năng” Đường nước rút hồ An Khê, sông Hinh, Krông H’Năng Ayun hạ xây dựng từ số liệu thực đo hồ chứa, Hồ An Khê số liệu thực đo từ năm (1979- 010), Ayun Hạ (1989-199 ), Krông H’Năng (1979,1989, 003-2008, 2012 - 2018) sông Hinh (1978-1995, 1999-2014) ưu lượng, Q(m3/s) 250 Biểu đồ đường nước rút An Khê 1981 1983 1985 1987 1989 1991 200 150 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 1993 1995 1997 1999 2001 100 50 12/15 1/4 1/24 2/13 3/5 Thời gian, (tháng/ngày) 3/25 Hình 2.4a: Đường trình lưu lượng mùa kiệt trạm thủy văn An Khê 4/14 5/4 Biểu đồ đường nước rút Sông Hinh 1200 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1999 ưu lượng, Q(m3/s) 1000 800 600 1979 1981 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 2000 400 200 12/15 1/4 1/24 2/13 3/5 Thời gian, (tháng/ngày) 3/25 4/14 5/4 Hình 2.4b: Đường trình lưu lượng mùa kiệt trạm thủy văn Sông Hinh 2.6 Thiết p t án v n hành điều tiết hệ thống hồ chứa ưu v c sông Ba thời ỳ mùa iệt 2.6.1 Xác định nhiệm vụ nội dung nghiên cứu tốn vận hành hồ chứa lưu vực sơng Ba thời kỳ mùa kiệt Bài toán vận hành hồ chứa phát điện thời kỳ mùa kiệt bao gồm hai toán con: (i) Bài toán vận hành điều tiết cấp nước hạ du (ii) Bài toán vận hành tối ưu hồ chứa phát điện hồ chứa thủy điện tham gia vào thị trường mua bán điện Nhiệm vụ thứ hai hồ chứa phát điện toán lớn phức tạp giải nghiên cứu khác Trong khuôn khổ luận án, nghiên cứu toán thứ liên quan đến vận hành hồ chứa phát điện theo nhiệm vụ cấp nước hạ du TKMK Kết nghiên cứu toán vận hành thứ điều kiện đầu vào toán thứ hai mà nhà máy thủy điện cần phải thực 2.6.2 Mơ tả tốn vận hành hồ chứa lưu vực sông Ba theo thời gian thực thời kỳ mùa kiệt Do đó, nội dung tốn vận hành hệ thống theo thời gian thực cần nghiên cứu là: - Xác định phương pháp dự báo dòng chảy đến nút hồ chứa nút nhập lưu lưu vực sông; - Xây dựng mô hình mơ hệ thống sở tích hợp q trình dự báo dịng chảy đến nút sơng, cân b ng nước hệ thống mô định vận hành hệ thống hồ chứa theo mục đích vận hành xác định - Với điều kiện hệ thống trạm quan trắc thủy văn nay, dự báo nước đến hồ chứa nút nhập lưu vào lượng mưa thực đo lượng mưa dự báo, kết dự báo dòng chảy thực theo mơ hình mưa-dịng chảy Mơ hình mơ hệ thống bao gồm mô CBN hệ thống hoạt động nút hồ chứa bao gồm hồ chứa thủy lợi Bài toán vận hành hệ thống hồ chứa theo thời gian thực TKMK chia hai giai đoạn: - Thiết lập toán mô hệ thống, thực theo sơ đồ 2.8 - Vận hành hệ thống theo thời gian thực theo mơ hình mơ thiết lập thể sơ đồ hình 10 - Hình 2.8: Sơ đồ ngun lý thiết lập tốn vận hành hệ thống hồ chứa theo thời gian thực Quá trình định vận hành theo sơ đồ hình cập nhật liên tục định vận hành theo kết dự báo dòng chảy Theo đó, định vận hành thời điểm thực theo bước sau: - Bước 1: Tại thời điểm giai đoạn vận hành, tiến hành dự báo dòng chảy đến từ thời điểm xét đến cuối thời kỳ vận hành; - Bước : Phân tích trạng thái hệ thống bao gồm mực nước hồ, mực nước nút kiểm sốt dịng chảy hạ du Phân tích, xác định kịch vận hành hồ chứa hệ thống hồ chứa; 15 Bảng 3.6: Chỉ số đánh giá độ tin cậy mơ hình trạm An Khê Củng Sơn Trạm Hiệu chỉnh (1981-1995) Kiểm định (1996-2010) Nash R Nash R An Khê 0.73 0.86 0.68 0,83 Củng Sơn 0.76 0.88 0.67 0.82 Hình 3.10: Các bước tính tốn mơ hình Ba -Model 16 Xây d ng đường rút nước tiềm ứng dụng tr ng nh n dạng dòng chảy mùa iệt 3.5.1 Xây dựng biểu đồ rút nước tiềm a Khái niệm đường rút nước tiềm Như trình bày Chương , thời kỳ mùa kiệt đường trình lưu lượng từ thời điểm đàu mùa kiệt đến thời điểm cuối mùa kiệt có xu hướng giảm liên tục trừ số thời đoạn ngắn có tăng đổi đột biến có lượng mưa bổ sung Tuy nhiên, lưu lượng dòng chảy giảm nhanh xu hướng chung sau mưa kết thúc lượng mưa thời kỳ mùa kiệt nhỏ Vẽ đường cong trơn bỏ qua số điểm đột biến ảnh hưởng có mưa mùa kiệt ta nhận đường cong trơn liên tục giảm theo quy luật rút nước lưu vực Ta gọi đường cong “đường rút nước tiềm năng” Như vậy, đường rút nước tiềm đường cong rút nước lượng trữ ngầm lưu vực giảm liên tục thời gian mùa kiệt  Trường hợp có tài liệu thực đo: Nếu tuyến hồ chứa có số liệu đo đạc lưu lượng số năm, sử dụng tài liệu thực đo để vẽ biểu đồ rút nước tiềm Đây trường hợp nút hồ chứa An Khê (có hiệu chỉnh số liệu thực đo trạm thủy văn tuyến hồ chứa theo tỷ lệ diện tích), Ayun Hạ, Krông H’Năng, Sông Hinh ta biểu đồ rút nước tiềm lưu vực thuộc hồ chứa Biểu đồ rút nước tiềm tuyến hồ An Khê, Sông Hinh, Ayun Hạ Krông H’Năng thể hình 3.12a, 3.12b, 3.12c, 3.12d 17 Qmax Qtb Qmin Hình 3.12a: Biểu đồ rút nước tiềm lưu vực hồ chứa Sông Hinh Qmax Qtb Qmin Hình 3.12b: Biểu đồ rút nước tiềm lưu vực hồ chứa Ayun Hạ 18 Qmax Qtb Qmin Hình 3.12c: Biểu đồ rút nước tiềm lưu vực trạm thủy văn An Khê Qmax Qtb Qmin Hình 3.12d: Biểu đồ rút nước tiềm lưu vực hồ chứa Krông H’Năng 19 3.6 Kết u n Trên sở phân tích số hạn chế việc ứng dụng mơ hình có sẵn cho toán vận hành hệ thống hồ chứa lưu vực sông Ba TKMK theo thời gian thực, luận án đề xuất thiết lập mơ hình riêng thuận lợi phù hợp với lưu vực sông Ba Mơ hình xây dựng sở tích hợp mơ hình mưa-dịng chảy, mơ hình CBN mơ hình vận hành hệ thống hồ chứa Chương trình tính tốn bước đầu lập theo ngơn ngữ FORTRAN 77 gồm chương trình chương trình Bộ tham số mơ hình NAM mơ hình Ba-Model có độ tin cậy chấp nhận Cùng với Chương trình xây dựng sử dụng toán vận hành theo TGT ứng dụng cho lưu vực sơng Ba trình bày chương Mơ hình Ba-Model thiết lập khơng sử dụng phục vụ cho quản lý vận hành hệ thống hồ chứa sông Ba thời kỳ mùa kiệt mà cịn sử dụng tính tốn cân b ng nước hệ thống sông lập Quy hoạch tài ngun nước lưu vực sơng Ba Ngồi ra, mơ hình cịn cho phép dự báo dịng chảy đến hồ từ liệu dự báo mưa tính tốn di n biến dòng chảy mùa kiệt nh m nâng cao hiệu quản lý nước vận hành hệ thống hồ chứa lưu vực sông Biểu đồ rút nước tiềm xây dựng sở để nhận dạng dòng chảy thời kỳ mùa kiệt, phục vụ cho việc lập kế hoạch sử dụng nước cho mùa kiệt không hồ chứa thủy điện sơng mà tất hồ chứa thủy lợi lớn, nhỏ tồn lưu vực sơng Ba 20 CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU VẬN HÀNH HỆ THỐNG HỒ CHỨA TRÊN LƯU VỰC SÔNG BA THỜI KỲ MÙA KIỆT 4.1 Nhiệm vụ nội dung nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu: - Xác định phương thức quản lý nước hồ chứa thủy lợi, thủy điện lưu vực, phương thức vận hành hồ chứa lớn gồm cụm hồ An Khê-Ka Nak, hồ chứa Ba Hạ, Krông H’Năng, Sông Hinh hồ Ayun Hạ theo nhiệm vụ cấp nước hạ du phát điện thời kỳ mùa kiệt Từ đó, kiến nghị bổ sung điều khoản quy trình liên hồ chứa lưu vực sơng Ba - Đề xuất phương thức vận hành theo thời gian thực hệ thống hồ chứa lớn mùa kiệt Nội dung nghiên cứu: Từ nhiệm vụ nghiên cứu xác định đây, nội dung nghiên cứu là: Áp dụng mơ hình Ba-Model đánh giá kịch phương thức vận hành hồ chứa An Khê-Ka Nak, Ba Hạ, Krông H’Năng, Sông Hinh hồ Ayun Hạ, đề xuất phương thức vận hành hợp lý mùa kiệt Xây dựng phương pháp nhận dạng dự báo dòng chảy mùa kiệt phục vụ vận hành theo thời gian thực hồ chứa mùa kiệt Xây dựng phương thức vận hành hệ thống hồ chứa theo thời gian thực mùa kiệt 4.2 Tính t án iểm tra đáp ứng yêu cầu điều tiết cấp nước ch hạ du the quy trình v n hành iên hồ chứa hồ chứa ớn ưu v c sơng Ba 4.2.1 Mục đích tính toán 21 - Đánh giá hợp lý điều khoản quy định quy trình liên hồ chứa, phát hạn chế tồn có, từ đề xuất chỉnh sửa bổ sung cần thiết cho quy trình ban hành - Kết tính tốn kiểm tra sở xây dựng phương án vận hành mềm dẻo hồ chứa, nh m nâng cao hiệu vận hành hồ chứa - sở thực phương án vận hành hồ chứa theo thời gian thực 4.2.2 Thiết lập mạng sơng Sơ đồ hệ thống có 63 nhập lưu, nút sơng có nút cấp nước 4.2.3 Phương pháp tính tốn nước đến nút hồ chứa nhập lưu Trong q trình tính tốn tính dịng chảy đến nút tương ứng với 14 tiểu lưu vực Do vậy, để tính tốn nước đến nút sơng theo sơ đồ hình 4.1 tính tốn theo phương pháp tương tự theo công thức 4-1: Qi (t )  QiNam (t ) * Fi FNam (4-1) Trong đó: Qi(t) lưu lượng thời điểm tính tốn t lưu vực nhập lưu thứ i; QiNam lưu lượng thời điểm t lưu vực tính b ng mơ hình NAM, lưu vực nhập lưu thứ i n m lưu vực đó; Fi diện tích lưu vực nhập lưu thứ i thuộc lưu vực tính dịng chảy đến b ng mơ hình NAM có diện tích tương ứng b ng FNam 22 4.2.4 Phương thức vận hành hồ chứa q trình tính tốn kiểm tra 4.2.4.1 Đối với hồ chứa thủy lợi Tại nút hồ chứa thủy lợi cấp nước theo yêu cầu tưới: - Nếu tổng lượng nước hồ chứa cộng với nước đến lớn b ng lưu lượng yêu cầu (Qyc) cấp nước lưu lượng cấp nước qcấp =Qyc; - Nếu tổng lượng nước hồ chứa cộng với nước đến nhỏ lưu lượng yêu cầu (Qyc) cấp nước lưu lượng cấp nước qcấp = Qđến ưu lượng nước thiếu Qthiếu = Qyc - qcấp Tại nút đập dâng cấp nước: - Nếu lưu lượng đến lớn b ng lưu lượng yêu cầu (Qyc) cấp nước lưu lượng cấp nước qcấp = Qyc; - Nếu lưu lượng đến nhỏ lưu lượng yêu cầu (Qyc) cấp nước lưu lượng cấp nước qcấp = Qđến ưu lượng nước thiếu Qthiếu = Qyc - qcấp 4.2.4.2 Đối với hồ chứa thủy điện Các hồ chứa thủy điện có nhiệm vụ điều tiết: điều tiết phát điện theo biểu đồ công suất huy động điều tiết cấp nước xuống hạ du 4.2.5 Tài liệu sử dụng tính tốn Tính tốn kiểm tra thực theo số liệu lịch sử, luận án lựa chọn năm từ năm 198 đến 010 để kiểm tra tính tốn Đây năm có số liệu đo mưa liên tục có độ tin cậy 4.2.6 Kết tính tốn kiểm tra u cầu điều tiết cấp nước hạ du quy định quy trình liên hồ chứa 878/QĐ-TTG Cụm An Khê-Ka Nak: có năm không điều tiết lưu lượng xuống hạ lưu 23 Hồ Ayun Hạ: nhiều năm thừa nước so với tính tốn thiết kế nên khơng thống kê bảng 4.3 Hồ Ba Hạ: Nếu khống chế thời gian mùa kiệt nhà máy thủy điện phát công suất không lớn công suất đảm bảo, trừ hồ chứa có dấu hiệu xả thừa, hầu hết năm tính tốn hồ chứa đảm bảo phát công suất đảm bảo suốt thời gian kiệt Hồ Krơng H’Năng: Có 18 năm số năm không đảm bảo điều tiết nước xuống hạ du theo u cầu quy trình liên hồ Hồ Sơng Hinh: Có 16 năm số năm khơng đảm bảo điều tiết nước xuống hạ du theo yêu cầu quy liên hồ ưu lượng đến tuyến đập Đồng Cam: Trong quy trình liên hồ chứa lưu vực sơng Ba khơng quy định lưu lượng tuyến kiểm sốt bao nhiêu, thuyết minh lập quy trình yêu cầu đập Đồng Cam phải 40 m3/s suốt thời kỳ mùa kiệt Thực ra, theo tính tốn Viện quy hoạch thủy lợi cần 30 m3/s đủ Theo kết tính tốn có năm số năm lưu lượng Đồng Cam nhỏ 40 m /s có năm lưu lượng nhỏ 30 m3/s Đây năm hạn nặng hồ chứa có điều tiết khó đảm bảo yêu cầu tưới  Kết luận: Việc quy định lưu lượng điều tiết hồ Krông H’Năng, Ba Hạ Sông Hinh đồng thay đổi suốt thời kỳ mùa kiệt mà không xét đến khác biệt bắt đầu, kết thúc thời điểm kiệt lưu vực hồ chứa chưa hợp lý Quy định lưu lượng cần điều tiết cho hạ du hồ chưa hợp lý, chưa tính hết khả đáp ứng hồ * Kiến nghị: Đề nghị cần tiếp tục nghiên cứu phương án điều tiết nước xuống hạ du hồ chứa Krông H’Năng, Ba Hạ Sông 24 Hinh để vừa đảm bảo yêu cầu cấp nước hạ du vừa nâng cao hiệu phát điện công b ng nhà máy thủy điện 4.2.7 Đề xuất phương án điều tiết cấp nước hạ du thời kỳ mùa kiệt cho hồ chứa Krông H’Năng, Ba Hạ Sông Hinh 4.2.7.1 Đề xuất phương án Điều chỉnh tỷ lệ lưu lượng điều tiết xuống hạ du cho thời kỳ có yêu cầu cấp nước tưới cho hồ chứa Từ tháng đến tháng hồ Sông Hinh Krông H’Năng điều tiết theo lực điều tiết hồ Thời kỳ đầu mùa kiệt (từ tháng XII đến tháng III năm sau) không cho phép hồ chứa phát điện cao công suất đảm bảo khơng có dấu hiệu phải xả thừa để đảm bảo có đủ nước điều tiết cho tháng lại mùa kiệt Bảng 4.4: Phương án điều tiết đề xuất 4.2.7.2 Kết tính tốn Hồ Krơng H’Năng cịn năm thiếu nước thay có đến 18 năm 25 Hồ Sơng Hinh cịn năm thiếu nước thay có đến 16 năm Hồ Ba Hạ đủ khả điều tiết theo quy định, ngoại trừ có năm bị thiếu nước vào tháng nhỏ d dàng điều chỉnh trình vận hành Tại đập Đồng Cam có năm thiếu nước theo yêu cầu tương tự tính tốn theo quy định quy trình liên hồ Các năm rơi vào năm cạn kiệt, hồ chứa thượng nguồn khó có khả điều tiết đảm bảo cấp nước cần phải có phương án riêng có số liệu dự báo dịng chảy mùa kiệt 4.3 Tính t án thử nghiệm d bá đảm bả yêu cầu cấp nước ch hạ du mùa iệt năm 2018-2019 the mơ hình Ba-Model 4.3.1 Dữ liệu sử dụng tính tốn 4.3.2 Kết tính tốn Kết tính tốn theo mơ hình Ba-Model bao gồm: - ưu lượng bình quân ngày nút nhập lưu 14 tiểu lưu vực trình bày Phụ lục 4.3 Từ tính chuyển đổi theo thời đoạn dài (10 ngày, tháng ), bảng 4.6 chuyển đổi thời đoạn tháng để sử dụng tính tốn điều tiết cân b ng nước theo thời đoạn tháng ưu lượng đến nút hồ chứa thủy lợi nhập lưu tính theo cơng thức 4.1 - Kết tính toán cân b ng nước điều tiết hồ chứa nút hồ nút cấp nước tưới Bảng 4.8 trích dẫn kết tính tốn điều tiết dịng chảy nút hồ chứa phát điện 4.3.3 Nhận xét kết tính tốn 26 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Những ết đạt u n án ưu vực sông Ba lưu vực lớn miền Trung, mức độ ảnh hưởng trải dài tỉnh với nhiều cơng trình khai thác sử dụng nước Đặc biệt hồ chứa thủy lợi thủy điện vận hành hợp lý mang lại lợi ích khơng nhỏ cho nhiều mục đích khác Tuy nhiên để hệ thống thực mang lại lợi ích tối ưu khó địi hỏi phải tính tốn cụ thể uận án nghiên cứu dòng chảy mùa kiệt đạt kết sau: 1) uận án tổng quan đầy đủ nghiên cứu liên quan đến lĩnh vực vận hành hệ thống hồ chứa theo thời gian thực Từ nguyên lý vận hành hệ thống theo thời gian thực, sở phân tích đặc điểm dịng chảy kiệt lưu vực sông Ba, Tác giả thiết lập tốn Cân b ng nước hệ thống sơng Ba, xác định nội dung nghiên cứu theo hướng tiếp cận toán vận hành hệ thống theo thời gian thực ) uận án tiếp cận theo hướng vận hành theo thời gian thực giải vấn đề cấp thiết có ý nghĩa khoa học thực ti n Đã xây mơ hình mơ dự báo kết hợp với vận hành theo thời gian thực thời kỳ mùa kiệt ứng dụng thử nghiệm thành cơng có khả áp dụng cho hệ thống hồ chứa sơng Ba 3) Chương trình tính Ba-Model tác giả xây dựng sở tích hợp mơ hình mưa-dịng chảy, mơ hình vận hành hồ chứa di n tốn dịng chảy sơng cho phép kéo dài thời gian dự báo dòng chảy đến nút hồ chứa nút sơng Tương đương với phần mơ hình mưa dịng chảy MIKE NAM, TANK mơ hình vận hành hồ chứa HEC-RESSIM, mơ hình cân b ng nước 27 WEAP Mơ hình ứng dụng vận hành hệ thống hồ chứa thời kỳ mùa kiệt theo thời gian thực nh m đáp ứng vận hành điều tiết theo quy trình liên hồ chứa lưu vực sông Ba Mô hình mơ mà tác giả xây dựng cho lưu vực sông Ba thiết lập theo hướng tổng quát Do vậy, phát triển hoàn thiện thêm mặt giao diện đồ họa hồn tồn ứng dụng cho lưu vực sông khác Việt Nam 4) uận án nghiên cứu xây dựng biểu đồ rút nước tiềm cho lưu vực thuộc hồ chứa lớn làm sở nhận dạng dịng chảy mùa kiệt Từ lập kế hoạch quản lý vận hành hồ chứa thời kỳ mùa kiệt ) Đã tính tốn phân tích bất hợp lý quy trình liên hồ chứa cho lưu vực sông Ba đề xuất phương án bổ sung quy trình Những hạn chế hướng nghiên cứu tiếp the Những hạn chế luận án 1) Do hạn chế số trạm đo mưa lưu vực nên kết tính tốn dịng chảy đến nút hồ chứa nhập lưu chưa thật sát với thực tế Bởi vậy, cần phải bổ sung, cập nhật thêm trạm đo mưa để nâng cao tính xác thực mơ hình ) Phần mềm mơ hình Ba-Model viết theo ngơn ngữ FORTRAN nên có hạn chế chức giao diện Trong mơ hình chưa xem xét đến xử lý tự động chế độ ưu tiên vận hành điều tiết cấp nước 3) Trong khuôn khổ luận án tiến sĩ thời gian có hạn nên chưa có nghiên cứu thử nghiệm thực tế Hướng nghiên cứu 28 1) Tiếp tục hồn thiện mơ hình Ba-Model thử nghiệm với lưu vực tương tự để đánh giá khả ứng dụng tổng quát ) Tiếp tục cập nhật số liệu đo mưa, kết tính tốn lưu lượng đến hồ từ tài liệu quan trắc hồ chứa để nâng cao tính xác thực tham số mơ hình 3) Nếu điều kiện cho phép thử nghiệm mơ hình thực tế để kiểm tra khả ứng dụng vận hành hệ thống hồ chứa sông Ba thời kỳ mùa kiệt theo thời gian thực Kiến nghị Hướng nghiên cứu luận án tiếp cận với toán vận hành theo thời gian thực giới hạn mức “xây dựng mơ hình mơ phục vụ vận hành theo thời gian thực” Để vận hành hệ thống hồ chứa sông Ba theo nghĩa, cần thiết phải có bước sau: 1) Cần chuyển giao kết nghiên cứu cho đơn vị sử dụng, đồng thời ứng dụng vào thực tế để đánh giá điều chỉnh lại kết sản phẩm ngày hoàn thiện phù hợp với thực tế ) Hướng nghiên cứu hồn thiện chương trình Ba-Model cho linh hoạt, tổng qt ứng dụng rộng rãi, chương trình viết giao diện Windows để người dùng d sử dụng 3) Cần thiết đề xuất với với quan chức để thành lập ban quản lý lưu vực sông kết hợp với kết dự báo Đài khí tượng thủy văn tích hợp số liệu dự báo mưa vào chương trình để việc vận hành thuận lợi, nhanh chóng hiệu hơn./ 29 DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ Cao Đình Huy, ê Hùng, Hà Văn Khối ( 018), Nghiên cứu tính tốn dịng chảy đến hệ thống hồ chứa sơng Ba, Tuyển tập cơng trình Hội Thủy khí 017, Hà Nội Nguy n Thị H ng Ni, Cao Đình Huy, ê Hùng, Nguy n Thị Hồng Sen, Trà Minh Quang ( 018), Đánh giá thay đổi dòng chảy lưu vực sông Ba xét đến tác động Biến đổi khí hậu, Tuyển tập cơng trình Hội Thủy khí 017, Hà Nội Trà Minh Quang, Nguy n Thị Hồng Sen, Cao Đình Huy, ê Hùng, Nguy n Thị H ng Ni ( 018), Nghiên cứu đánh giá CBN hệ thống sông Ba hồ chứa vào vận hành, Tuyển tập cơng trình Hội Thủy khí 017, Hà Nội Cao Đình Huy, ê Hùng, Hà Văn Khối ( 018), Đánh giá mô hình mơ thủy văn, cân b ng nước điều tiết hồ chứa lưu vực sơng Ba, Tạp chí khoa học kỹ thuật môi trường số 63, Hà Nội Cao Đình Huy, ê Hùng, Hà Văn Khối ( 018), Xây dựng mơ hình mơ thủy văn, cân b ng nước điều tiết hồ chứa lưu vực sơng Ba, Tạp chí khoa học kỹ thuật môi trường - số 63, Hà Nội ... cho hệ thống hồ chứa sông Ba - Chương Nghiên cứu phương án vận hành hệ thống hồ chứa lưu vực sông Ba thời kỳ mùa kiệt CHƯƠNG TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VẬN HÀNH HỆ THỐNG HỒ CHỨA THỜI KỲ MÙA KIỆT... lập toán vận hành hồ chứa theo thời gian thực thời kỳ mùa kiệt cho hệ thống hồ chứa sơng Ba - Chương Thiết lập mơ hình mô phục vụ dự báo kiệt vận hành hệ thống hồ chứa theo thời gian thực cho hệ. ..2 Phát triển mơ hình vận hành hệ thống liên hồ chứa thời kỳ mùa kiệt có khả hỗ trợ định vận hành cho hệ thống liên hồ chứa lưu vực sông Ba 3.2 Mục tiêu cụ thể Xây dựng mơ hình đáp ứng yêu cầu: