Đánh giá khả năng điều tiết lũ của hồ chứa Xạ Hương, huyện Bình Xuyên, tỉnh Vĩnh Phúc

Huyện Bình Xuyên – Vĩnh Phúc 1. Địa lý

Huyện Bình Xuyên có ranh giới phía Đông Nam giáp huyện Mê Linh, phía Đông giáp thị xã Phúc Yên, phía Bắc và Đông Bắc giáp huyện Tam Đảo, phía Tây Bắc giáp huyện Tam Dương, phía Tây giáp thành phố Vĩnh Yên, phía Tây Nam giáp huyện Yên Lạc. Huyện Bình Xuyên có 3 thị trấn: Hương Canh (huyện lỵ và là một nơi làm ngói và sản phẩm đồ gốm nổi tiếng), Thanh Lãng, Gia Khánh.

Hồ Xạ Hương

Đường sắt có tuyến đường sắt Hà Nội - Lào Cai chạy dọc theo quốc lộ 2. Tuy nhiên do ảnh hưởng của yếu tố địa hình nên có sự chênh lệch khá lớn về nhiệt độ giữa vùng núi và vùng đồng bằng.

II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm Trung

Mưa

Outputs (tính). Trong đó : Qtđi là lưu lượng thực đo tại thời điểm i Qtti là lưu lượng tính toán tại thời điểm i. Chỉ tiêu RMSE càng tiến gần đến 0 càng tốt. Thường dùng chỉ tiêu này tính toán lũ, dự báo lũ. Sau khi dùng chỉ tiêu đánh giá, nếu đạt thì dừng tìm, nếu chưa đạt tuyệt đối không được thay đổi thông số ở bước nào. - Mô phỏng mô hình. Với bộ thông số tìm được, người làm hoàn toàn tìm được kịch bản mô phỏng phục vụ cho quy hoạch, thiết kế, vận hành quản lý. Nhưng bước này không cho ta biết thời gian xuất hiện, vị trí xuất hiện. Cho biết thời gian dự kiến xảy ra ở đâu, thế nào. Đối với đồ án “Tính toán thủy văn và Điều tiết hồ chứa Xà Hương- huyện Bình Xuyên – tỉnh Vĩnh Phúc” mô hình được sử dụng để tính toán tài liệu dòng chảy đến hồ Xạ Hương là mô hình Tank tháng. Giới thiệu mô hình TANK. kiểm định) Inputs. - Đến nay mô hình đã được hoàn thiện và ứng dụng rộng rãi nhiều nơi trên thế giới, đặc biệt là ở Việt nam rất nhiều cơ quan nghiên cứu ứng dụng như Trường Đại học Thuỷ lợi, Viện Khí tượng Thuỷ văn, Viện Thiết kế Thuỷ lợi Quốc gia, Công ty Khảo sát Thiết kế điện 1, Công ty Khảo sát Thiết kế Thuỷ lợi 1-2, các đơn vị tư vấn thiết kế thường sử dụng mô hình TANK tính toán dòng chảy từ mưa cho các lưu vực có số liệu quan trắc ngắn nhằm bổ sung kéo dài tài liệu làm cơ sở cho việc xây dựng các qui trình vận hành hồ chứa nước. Sau đó lớp nước tự do trên bể A tiếp tục cạn đi vì lượng nước mất đi do bốc hơi: E, vì lượng nước mất đi do truyền ẩm xuống phía dưới T1 và lượng nước mất đi do truyền xuống tầng đất sâu hơn, làm cho độ sâu lớp nước tự do trên bể A giảm tới số không: XA = 0.

Để khắc phục sai sót này người ta đưa thêm vào mô hình một bể chứa điều tiết để phản ánh khả năng trữ nước trong mạng lưới sông và cộng thêm thời gian trễ để tạo ra sự chênh lệch thời gian từ đỉnh mưa tới đỉnh lũ, nhằm phản ánh thời gian chảy truyền trên sườn dốc và chảy truyền trong lưới sông. Bể chứa điều tiết nhận nước từ tất cả các cửa bên của các bể chứa xếp theo phương thẳng đứng nên lượng nước đi vào bể chứa điều tiết không phải là lượng mưa mà là dòng chảy qua cửa bên của tất cả các bể chứa xếp theo phương thẳng đứng YTC, Dòng chảy đi ra khỏi bể chứa điều tiết chính là dòng chảy ở cửa ra của lưu vực Thuỷ văn: Ydt = αdt. Để ứng dụng mô hình TANK tính toán dòng chảy đến hồ Xạ Hương ta sử dụng tài liệu dòng chảy thực đo trạm Ngọc Thanh, tài liệu mưa và bốc hơi trạm Vĩnh Yên để xác định bộ thông số của mô hình, sau đó sử dụng bộ thông số của mô hình để tính toán dòng chảy đến tuyến công trình.

Tính toán dòng chảy 1. Tính toán dòng chảy năm

Chuẩn dòng chảy năm hay còn gọi là dòng chảy chuẩn: là trị số trung bình của đặc trưng dòng chảy năm trong thời kỳ nhiều năm đã tiến tới ổn định, với điều kiện cảnh quan địa lý, điều kiện địa chất không thay đổi và không kể đến sự thay đổi quy luật tự nhiên của dòng chảy do các hoạt động dân sinh kinh tế của con người. - Đường quá trình lũ là sự thay đổi của lưu lượng theo thời gian của một trận lũ (Q~t) bao gồm nhánh nước lên và nhánh nước xuống. Tương ứng với quá trình thay đổi lưu lượng là quá trình thay đổi mưc nước trong sông. - Cường suất lũ: là sự biến thiên của lưu lượng hoặc mực nước lũ trong một đơn vị thời gian. - Tổng lượng lũ: ký hiệu là Wmax là tổng lượng dòng chảy của một trận lũ. - Thời gian lũ lên Tl: là thời gian kể từ khi bắt đầu có lũ đến thời điểm xuất hiện đỉnh lũ. - Thời gian lũ xuống Tx: là khoảng thời gian kể từ thời điểm xuất hiện đỉnh lũ Qmax đến khi kết thúc lũ. Đường quá trình của giai đoạn lũ lên gọi là nhánh lũ lên, còn đường quá trình của giai đoạn lũ xuống gọi là nhánh lũ xuống. Tính toán lưu lượng đỉnh lũ thiết kế. Khu vực hồ Xạ Hương là khu vực không có tài liệu đo đạc dòng chảy lũ, do vậy khi tính toán lưu lượng đỉnh lũ thiết kế trong trường hợp này có thể dung 2 phương pháp:. - Phương pháp mô hình toán như mô hình HEC-HMS; mô hình SSARR - Phương pháp sử dụng các công thức kinh nghiệm. 1) Công thức cường độ giới hạn;. 2) Công thức Xôcôlốpsky;. 3) Công thức triết giảm;. 5) Công thức Đại học Thủy lợi;. Dòng chảy bùn cát là đặc trưng quan trọng phản ánh mức độ xói mòn lưu vực, do vậy nghiên cứu dòng chảy bùn cát có nhiều ý nghĩa quan trọng trong khoa học và thực tiễn như nắm bắt được quy luật hình thành dòng chảy bùn cát, cung cấp được tài liệu để tính toán bồi lắng hồ chứa, thời điểm tốt nhất để lấy phù sa tưới nước.

Khi thiết kế, Hbt và Vh được xác định trên cơ sở tính toán điều tiết dòng chảy theo nhiều phương án khác nhau để lựa chọn ra một phương án tối ưu: căn cứ vào quá trình nước đến hồ (Q~t), nhu cầu sử dụng nước (q~t), địa hình địa chất lòng hồ, điều kiện dân sinh kinh tế vùng hồ thông qua tính toán điều tiết giải quyết hai bài toán kỹ thuật và kinh tế để chọn ra phương án hợp lý.

Tính toán điều tiết cấp nước 1. Khái niệm chung

Trong đó: WKP, QKP , qk, WqK, Wq, q, WP, QP tương ứng là tổng lượng dòng chảy mùa kiệt thiết kế, lưu lượng bình quân mùa kiệt thiết kế, tổng lượng nước dùng mùa kiệt, lưu lượng nước dùng bình quân mùa kiệt, tổng lượng nước dùng trong năm, lưu lượng nước dùng bình quân năm, tổng lượng dòng chảy năm và lưu lượng bình quân năm thiết kế. Với hồ chứa điều tiết năm: khi q < QP là hình thức điều tiết không hoàn toàn, q càng gần QP thì điều tiết càng sâu cho đến khi Wq = WP hoặc q = QP là hình thức điều tiết năm hoàn toàn, tức là lượng nước đến năm thiết kế được sử dụng hết, không có xả thừa xuống hạ lưu. Dung tích hiệu dụng của hồ chứa điều tiết năm xác định trên cơ sở sử dụng phương trình cân bằng nước để tính và so sánh với lượng nước thừa lien tục V+ và lượng nước thiếu liên tục V- trong thời kỳ một năm.

Khi tính toán, trong các thành phần lưu lượng ra khỏi hồ chứa chúng ta mới biết quá trình nước dùng q(t), các thành phần còn lại bao gồm lượng nước bốc hơi, tổn thất thấm và lưu lượng xả thừa lại phụ thuộc vào dung tích hồ, là đại lượng cần xác định trong quá trình tính toán.

Qtqt ) t

Tính toán Điều tiết lũ 1. Khái quát chung

Tính toán điều tiết lũ là nội dung quan trọng khi thiết kế hồ chứa để xác định quy mô kích thước công trình xả lũ, dung tích điều tiết lũ, mực nước lớn nhất trong hồ chứa với mục đích chống lũ cho bản thân công trình và thỏa mãn yêu cầu phòng lũ cho hạ du. Khi thiết kế hồ chứa ngoài việc lựa chọn các mực nước dâng bình thường và dung tích hiệu dụng nhằm đáp ứng yêu cầu cấp nước còn phải tính toán lựa chọn các thông số dung tích điều tiết lũ và mực nước siêu cao theo nhiệm vụ chống lũ cho công trình và phòng lũ cho hạ du. Với các phương án trên, căn cứ vào quá trình nước đến, yêu cầu phòng lũ, điều kiện địa hình, điều kiện dân sinh kinh tế vùng thượng lưu và ngân sách đầu tư, nhà đầu tư có thể lựa chọn ra phương án tối ưu nhất để thiết kế xây dựng công trình đập hồ Xạ Hương sao cho phù hợp.

Vấn đề thiếu nước không chỉ là nước sinh hoạt mà còn thiếu nước phục vụ sản xuất nông nghiệp, vì vậy cần thiết có nhiều đề tài khoa học nghiên cứu quản lý tài nguyên nước cũng như tính toán điều tiết dòng chảy để đáp ứng được nhu cầu về nước ngày càng cao của con người.