Xõy dựng đường vận hành hồ chứa là một việc làm phức tạp đũi hỏi nhiều thụng số về hồ chứa và trạm thủy điện. Trong hệ thống 3 hồ đưa vào tớnh toỏn số liệu về đường đặc tớnh turbune của hồ thỏc Tuyờn quang cũn thiếu do vậy trong nghiờn cứu này đó lấy một vài giỏ trị cực đoan trong bản thiết kế kỹ thuật cụng trỡnh từđú xõy dựng thành đường đặc tớnh hiệu xuất. Do vậy kết quả tớnh toỏn sẽ thiếu chuẩn xỏc. Tuy nhiờn mức sai số là khụng lớn.
Trong thực tế vận hành cỏc nhà mỏy thuỷđiện tuỳ theo yờu cầu phụ tải mà chỉđể
một số lượng mỏy phỏt làm việc nhưng trong nghiờn cứu này chưa thể chi tiết tới từng tổ mỏy phỏt nờn cỏc thụng sốđưa ra là cỏc thụng số chung của nhà mỏy.
Đường đặc tớnh hồ chứa chỉ cho một số giỏ trị cụ thể. Khi tớnh toỏn thường phải nội suy cỏc giỏ trị khỏc ngoài giỏ trị đó đo. Do hạn chế của chương trỡnh GAMS là khụng cho phộp nội suy nờn trong nghiờn cứu này đó chuyển đường đặc tớnh sang dạng hàm. Cỏch làm này sẽ dẫn đến sai số lớn hơn so với phộp nội suy truyền thống.
Do hạn chế về số liệu đầu vào và do hạn chế về phộp nội suy nờn kết quả tớnh toỏn đưa ra cũn thiếu sự chớnh xỏc. Tuy nhiờn sai số này là nhỏ do vậu cú thể dựng kết quả tớnh toỏn này vào trong vận hành hệ thống hồ chứa
ĐỀ TÀI: NGHIấN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ GIẢI PHÁP CễNG NGHỆ ĐỂ PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG LƯU VỰC SễNG HỒNG
CHUYấN ĐỀ
CƠ SỞ THIẾT LẬP CÁC RÀNG BUỘC VỀ THỦY ĐIỆN
MỤC LỤC
I. Khỏi quỏt...3
I.1. Vị trớ giới hạn:...3 I.2. Đặc điểm địa hỡnh ...3 I.3. Điều kiện khớ hậu...5 I.3. Đặc điểm nguồn nước ...6 I.4. Mục tiờu nghiờn cứu: ...10 I.5. Giới hạn nghiờn cứu:...10 I.6. Phương phỏp nghiờn cứu: ...10
II. Cơ sở thiết lập cỏc ràng buộc về sản xuất thủy điện ...12
II.1. Nước cho phỏt triển thủy điện trờn lưu vực sụng Hồng...12 II.2. Cơ sở thiết lập ràng buộc Thủy điện...13
III. Kết luận ...19 Tài liệu tham khảo ...19
I. Khỏi quỏt
I.1. Vị trớ giới hạn:
Lưu vực sụng Hồng - sụng Thỏi Bỡnh được giới hạn từ 20023’ đến 25030’ vĩ độ
Bắc và từ 1000đến 107010’ kinh độĐụng.
+ Phớa Bắc giỏp lưu vực sụng Trường Giang và sụng Chõu Giang của Trung Quốc. + Phớa Tõy giỏp lưu vực sụng Mờkụng.
+ Phớa Nam giỏp lưu vực sụng Mó. + Phớa Đụng giỏp vịnh Bắc Bộ.
Phần lưu vực sụng Hồng - sụng Thỏi Bỡnh trờn lónh thổ Việt Nam cú vị trớ địa lý từ: 20023’ đến 23022’ vĩđộ Bắc và từ 102010’ đến 107010’ kinh độ Tõy.
Lưu vực bao gồm đất đai của 26 tỉnh thành ở Việt Nam nằm trong lưu vực sụng Hồng - sụng Thỏi Bỡnh là cỏc tỉnh thành: Lai Chõu, Điện Biờn, Sơn La, Hoà Bỡnh, Hà Giang, Tuyờn Quang, Lào Cai, Yờn Bỏi, Phỳ Thọ, Vĩnh Phỳc, Thỏi Nguyờn, Bắc Cạn, Bắc Ninh, Bắc Giang, Hải Dương, Hải Phũng, Hưng yờn, Hà Nội, Hà Tõy, Hà Nam, Nam
Định, Ninh Bỡnh, Thỏi Bỡnh và một phần đất đai của 3 tỉnh Quảng Ninh, Lạng Sơn, Cao Bằng.
Tổng số huyện thị: 196 huyện
Dõn số tớnh đến năm 2003: 25.731.639 người. Với tổng diện tớch đất tự nhiờn: 86.680 km2.
Trong đú: Đất nụng nghiệp: 1.946.197 ha chiếm 22,5% diện tớch tự nhiờn Đất canh tỏc: 1.527.442 ha.
Đất lõm nghiệp: 2.759.548 ha chiếm 31,8% diện tớch tự nhiờn
I.2. Đặc điểm địa hỡnh
Địa thế lưu vực sụng Hồng - sụng Thỏi Bỡnh núi chung dốc nghiờng từ Tõy Bắc xuống Đụng Nam và từ Bắc xuống Nam. Địa hỡnh của lưu vực cú thể chia làm bốn miền lớn: Miền Tõy Bắc, Miền cao nguyờn phớa Bắc, miền nỳi thấp ở phần dưới lưu vực sụng Hồng và phần trờn của lưu vực sụng Thỏi Bỡnh, miền đồng bằng tam giỏc chõu lưu vực sụng Hồng và sụng Thỏi Bỡnh.
* Miền Tõy Bắc rộng chừng 65000 km2 bao gồm những dóy nỳi lớn đồ sộ chạy dọc hai bờn sụng Đà và bờ phải sụng Thao theo hướng Tõy Bắc - Đụng Nam. Cao độ của cỏc đường phõn thủy trờn cỏc dóy nỳi ở phớa Trung Quốc khoảng 2000m và giảm dần xuống khoảng 1000m ởđịa phận Việt Nam, cú nơi cao trờn 3000m như dóy Vụ Lượng Sơn và Ai Lao Sơn là phõn lưu giữa hai nhỏnh lớn sụng Đà và sụng Thao thuộc lưu vực sụng Hồng. Địa hỡnh ởđõy chia cắt mạnh bởi một mạng lưới sụng suối ngắn và dốc, cỏc thung lũng thỡ nhỏ hẹp, mặt cắt sụng suối dạng khe sõu hỡnh chữ V. Trong miền cú cỏc cao nguyờn đỏ vụi kộo dài từ phong thổ - Sỡn Hồ - Tủa Chựa - Thuận Chõu - Sơn La - Mai Sơn - Mộc Chõu - Hoà Bỡnh (cỏc cao nguyờn này cú cao độ biến đổi từ 1000m ở Lai Chõu và giảm dần đến 600 ữ 700m ở Sơn La), bề mặt cỏc cao nguyờn tương đối bằng
phẳng cú thể chăn nuụi, trồng trọt được nhưng mạng lưới sụng suối thưa thớt, nhiều hang Kastơ, mựa kiệt hầu như nước chảy ngầm trong đỏ vụi.
* Miền cao nguyờn phớa Bắc rộng chừng 24.230 km2 gồm những dóy nỳi đỏ cao từ
1000 ữ 2000m, hầu hết là nằm ở Trung Quốc thuộc bờ trỏi của dũng Nguyờn Giang (thượng nguồn sụng Thao và thượng nguồn sụng Lụ). Cỏc khối đỏ vụi trong miền khỏ lớn như Đồng Văn - Mốo Vạc - Quản Bạ cựng với hiện tượng Kastơ phỏt triển mạnh. Cỏc dóy nỳi như Tõy Cụn Lĩnh cú đỉnh cao 2419m và dóy Ngõn Sơn cú độ cao khoảng từ
1000 ữ 2000m.
* Miền nỳi thấp ở phần dưới lưu vực sụng Hồng và phần trờn của lưu vực sụng Thỏi Bỡnh rộng khoảng 39000 km2 với nhiều dóy nỳi ngắn, phõn bố theo dạng nan quạt cao độ khoảng từ 100 ữ 1000m. Hướng nỳi chuyển từ Tõy Bắc - Đụng Nam sang Đụng - Tõy. Một số dóy nỳi như Con Voi, Tam Đảo, Ba Vỡ, Yờn Tử v.v... Cỏc đỉnh đặc trưng: Ba Vỡ (2181m), Con Voi (1316m), Chàm Chu (1587m), Địa Cỏc (1502 m), Tam Đảo (1403 m) đều ở hạ du của cỏc nhỏnh sụng Đà, Thao, Lụ - Gõm và sụng Cầu.
* Miền đồng bằng tam giỏc chõu sụng Hồng và sụng Thỏi Bỡnh: Đõy là miền cú diện tớch khoảng 21000 km2 bao gồm những đồi thấp, những thung lũng sụng ở hạ du của những nhỏnh lớn: Sụng Đà, sụng Thao, sụng Lụ - Gõm, sụng Thỏi Bỡnh và vựng đồng bằng rộng lớn được bồi tụ bằng phự sa sụng Hồng - sụng Thỏi Bỡnh. Cú thể chia miền này thành hai vựng là: vựng đồi trung du và vựng đồng bằng. Vựng đồi trung du gồm những đồi trũn thấp hơn 100m và những thềm phự sa cú mặt lượn súng ở cao độ trờn dưới 25 m. Vựng đồng bằng bồi tụ và tam giỏc chõu hiện đại cú diện tớch khoảng 15000 km2 với địa hỡnh khỏ bằng phẳng, độ dốc trung bỡnh từ Việt Trỡ tới bờ biển (theo hướng Tõy Bắc - Đụng Nam) khoảng 9cm/km, chờnh lệch nơi cao nhất và nơi thấp nhất khoảng 10m. Ngoài ra cũn những đồi nỳi cũn sút cao trờn dưới 100m nằm rải rỏc ở đồng bằng (nhất là rỡa phớa Đụng Bắc và Tõy Nam).
Sụng Hồng với nguồn phự sa lớn (100.106 tấn/năm), qua hàng ngàn năm đó bồi tụ
nờn mặt bằng của tam giỏc chõu hiện nay. Hàng năm khi nước lũ tràn bói sụng Hồng mang phự sa vào sõu cỏc vựng trũng hai bờn, song ngay sau khi tràn tốc độ giảm rừ rệt tạo mức lắng đọng gần bờ sụng rất lớn, xa bờ giảm dần hỡnh thành thế địa dốc từ hai bờ đến rỡa phớa Bắc và phớa Nam của đồng bằng Bắc Bộ, tạo thành thế tiờu nước từ sụng Hồng sang cỏc sụng Cầu, Thỏi Bỡnh ở phớa Bắc và sụng Đỏy ở phớa Nam. Trước khi hỡnh thành hệ thống đờ như ngày nay, nước sụng Hồng vẫn qua sụng Phan, sụng Cà Lồ, sụng Thiếp, sụng Đuống, sụng Đỡnh Đào, sụng Cửu An, sụng Luộc sang sụng Thỏi Bỡnh và theo sụng Tớch, sụng Đỏy, sụng Nhuệ, sụng Tụ Lịch, sụng Chõu Giang, sụng Nam Định qua sụng Đỏy.
Qua hàng ngàn năm đắp đờ và làm thủy lợi đó tạo ra hỡnh thỏi một tam giỏc chõu (đồng bằng sụng Hồng) với cỏc khu thuỷ lợi tương đối độc lập cú diện tớch từ 30000 ha ữ
200000 ha được bao bởi hệ thống đờ xung quanh để trỏnh sự uy hiếp của lũ. Trong mỗi khu, Đảng và Nhà nước cựng với nhõn dõn đó tập trung cụng sức và tiền của xõy dựng cỏc cụng trỡnh đầu mối như trạm bơm, cống, đập và đào đắp nhiều triệu m3 tạo ra một hệ
thống kờnh nương dẫn nước tưới tiờu phục vụ cỏc ngành kinh tế trong từng khu phỏt triển như hiện nay.
Đất ởđồng bằng sụng Hồng và sụng Thỏi Bỡnh cú cao độ phổ biến từ 0,4m ữ 9m trong đú diện tớch cú cao độ < 2,0m khoảng 456000 ha chiếm 58%. Tỷ lệ diện tớch đồng bằng theo cao độ xem bảng 1.1.
Địa thế chung của lưu vực sụng Hồng rất hiểm trở, cú đến 47% cú độ cao trờn 1000m, phần lớn nằm ở miền Tõy của lưu vực thuộc hai nhỏnh lớn sụng Đà và sụng Thao, cũn một phần nằm trờn cao nguyờn phớa Bắc thuộc sụng Lụ. Phần đất bằng chỉ
phõn bố lẻ tẻ dọc thung lũng của cỏc sụng lớn, song phần chủ yếu tập trung ở tam giỏc chõu sụng Hồng - sụng Thỏi Bỡnh (bảng 1.2 phõn bố theo cao độ của lưu vực sụng Hồng).
Bảng 1.1. DIỆN TÍCH PHÂN BỔ THEO CAO ĐỘ CỦA ĐỒNG BẰNG SễNG HỒNG - SễNG THÁI BèNH
Cao độ (m) Diện tớch (ha) Cộng dồn (ha) Tỷ lệ %
Nhỏ hơn 1 233298 233298 29,9 1 ữ 2 222724 456022 58,4 2 ữ 3 106789 562811 72,1 3 ữ 4 92389 655200 83,9 4 ữ 5 32026 657226 88,0 5 ữ 6 23146 710372 91,0 6 ữ 7 25278 735650 94,3 7 ữ 8 12190 747840 95,8 8 ữ 9 12455 760295 97,4 Lớn hơn 9 19909 780204 100,0
Bảng 1.2. PHÂN BỔ DIỆN TÍCH THEO CAO ĐỘ CỦA LƯU VỰC SễNG HỒNG TÍNH ĐẾN VIỆT TRè (GỒM 3 SễNG ĐÀ, THAO, Lễ) Diện tớch tổng cộng tớnh tới Việt Trỡ Diện tớch thuộc Trung Quốc Diện tớch thuộc Việt Nam Độ cao (m) Km2 % Km2 % Km2 % Trờn 3000 115 0,08 90 0,10 25 0,04 3000ữ2500 1105 0,80 990 1,20 115 0,80 2500ữ2000 9470 6,60 8280 10,20 1190 1,95 2000ữ1500 24440 17,10 20930 25,80 3510 5,76 1500ữ1000 43948 30,60 30860 38,00 11990 19,70 1000ữ500 37750 24,90 15180 18,70 20570 33,00 Dưới 500 28460 19,90 4910 6,00 23550 38,60 Cộng 143300 100,0 81240 100,0 61260 100,0 I.3. Điều kiện khớ hậu
Khớ hậu trờn lưu vực là khớ hậu ỏ nhiệt đới và nhiệt đới giú mựa, mựa đụng lạnh ớt mưa, mựa hố núng ẩm mưa nhiều. Do vị trớ địa lý và ảnh hưởng của địa hỡnh nờn tớnh chất khớ hậu trong lưu vực rất phức tạp.
Nằm trong vựng nhiệt đới nguồn bức xạ đạt 60-80 Kcal/cm2/thỏng. Thỏng nhỏ nhất rơi vào thỏng I và II cú tổng lượng bức xạ khoảng 5-8Kcal/cm2/thỏng và lớn nhất vào thỏng VII lờn tới 12-16Kcal/cm2/thỏng. Chế độ nhiệt trờn lưu vực sụng Hồng-sụng Thỏi Bỡnh chịu ảnh hưởng của chếđộ khớ hậu biển. Nhỡn chung chếđộ nhiệt trờn lưu vực phụ thuộc chủ yếu vào địa hỡnh và chế độ giú mựa, mựa hố cú chếđộ nhiệt ổn định hơn mựa đụng. Biến đổi nhiệt độ trung bỡnh thỏng cao nhất so với thỏng thấp nhất khoảng 9-10oC.
Độ ẩm trờn lưu vực khỏ cao 80%-90%, giai đoạn khớ hậu khụ khoảng 70% và thời kỳẩm thấp nhất nhiều nơi vượt quỏ 90%.
Do điều kiện núng ẩm của khớ hậu nhiệt đới giú mựa nờn lượng bốc hơi phần lưu vực sụng Hồng-sụng Thỏi Bỡnh thuộc lónh thổ Việt Nam khụng lớn, trung bỡnh từ 500- 1200mm/năm. Lượng bốc hơi khoảng 660-1150mm/năm ở vựng Tõy Bắc, vựng trung du khoảng 560-1050mm/năm và vựng đồng bằng 100-990mm/năm.
Chế độ mưa trờn lưu vực biến đổi mạnh trờn phạm vi toàn lưu vực. Trung bỡnh khoảng 1500mm/năm nhưng biến đổi rất mạnh từ 700-4800mm/năm. Phần lónh thổ Trung Quốc biến đổi trong khoảng 700-2100mm/năm và phần Việt Nam từ 1200-4800mm/năm. Trong phần lónh thổ Việt Nam với lượng mưa trung bỡnh hàng năm khoảng 1900mm/năm thỡ nơi mưa ớt nhất là vựng thung lũng Yờn Chõu trờn lưu vực sụng Đà hay vựng Bảo Lạc trờn sụng Lụ-Gõm chỉđạt 1200/năm. Những vựng mưa nhiều là Tam Đảo, Ba Vỡ đạt 2400mm/năm, Mường Tố 2800-3000mm/năm, Bắc Quang trờn sụng Lụ đạt 4000-4800mm/năm. Chế độ mưa và lượng mưa trờn lưu vực phụ thuộc vào chế độ giú mựa và cũng phõn theo mựa khỏ rừ rệt. Mựa mưa gần như trung với giú mựa đụng nam từ
thỏng V đến thỏng X. Lượng mưa mựa mưa chiếm 75-85% lượng mưa năm chủ yếu rơi vào cỏc thỏng VII, VIII. Lượng mưa mựa khụ (từ thỏng XI đến thỏng IV năm sau) chỉ
chiếm 15-20% lượng mưa năm. Thỏng cú lượng mưa nhỏ nhất là thỏng I và II.
Nhỡn chung chế độ khớ hậu lưu vực sụng Hồng-sụng Thỏi Bỡnh cú những đặc trưng cơ
bản như sau:
- Chế độ khớ hậu được chia thành hai mựa rừ rệt vỡ thế cỏc đặc trưng cơ bản năm khụng phản ảnh rừ được đặc tớnh khớ hậu cỏc vựng trong khu vực. Mựa hố chế độ
nhiệt ổn định hơn mựa đụng, và sự phõn hoỏ giữa cỏc vựng cũng khụng rừ nột. Độ ẩm khụng khớ, lượng bốc hơi năm biến đổi phụ thuộc nhiều vào lượng mưa.
- Mựa hố nhiệt độ cao, độ ẩm lớn, mưa nhiều là điều kiện thuận lợi cho sản xuất nụng nghiệp. Tuy nhiờn đầu mựa nhiều khi nắng hạn kộo dài, thiếu nước, đến giữa mựa lại thường cú bóo kốm mưa to gõy ngập ỳng trờn diện rộng gõy khú khăn cho cỏc hoạt động sản xuất trờn lưu vực.
- Mựa đụng lượng mưa nhỏ khụng đủ đảm bảo nhu cầu nước cho cõy trồng và hoạt
động sản xuất, về cuối mựa tuy mưa được bổ sung nhưng lại là thời kỳ mưa phựn
ẩm thấp, thiếu ỏnh sỏng, nhiều sõu bệnh.
- Lượng mưa năm biến đổi khụng nhiều, song phõn bố khụng đều trong năm cựng với biến động mạnh của mưa trong thỏng gõy khú khăn cho sản xuất nụng nghiệp. Phõn bố mưa trờn lưu vực phụ thuộc chủ yếu vào điều kiện địa hỡnh, hướng của cỏc dóy nỳi đối với luồng khớ ẩm.
I.3. Đặc điểm nguồn nước
Vựng nghiờn cứu sụng Hồng-Thỏi Bỡnh gồm cú ba nhỏnh sụng chớnh sụng Đà, sụng Thao và sụng Lụ bắt nguồn từ lónh thổ Trung Quốc chảy vào Việt Nam và gặp nhau tại Việt Trỡ trờn dũng chớnh sụng Hồng chảy theo hướng Tõy Bắc-Đụng Nam cú phõn lưu sụng
Đuống sang sụng Thỏi Bỡnh và đổ ra biển Đụng qua cửa Ba Lạt.
Sụng Thỏi Bỡnh hỡnh thành trờn lónh thổ Việt Nam gồm ba nhỏnh sụng Chớnh Cầu- Thương-Lục Nam hợp lưu tại Phả Lại sau đú nhập lưu với sụng Đuống (là phõn lưu của sụng Hồng) trước khi đổ ra biển đụng qua cỏc cửa Thỏi Bỡnh, Văn Úc... sụng Hồng chuyển nước sang sụng Thỏi Bỡnh qua sụng Đuống và sụng Luộc.
Sụng Đỏy, bờn hữu sụng Hồng, là một phõn lưu tự nhiờn của sụng Hồng trước khi xõy dựng đập Đỏy. Sụng Đỏy chảy song song với sụng Hồng theo hướng Tõy Bắc – Đụng Nam đổ ra biển Đụng qua cửa Như Tõn. Sụng Đỏy cú một nhỏnh lớn là sụng Nhuệ nằm kẹp giữa sụng Đỏy và sụng Hồng. Trờn hệ thống cũn cú sụng Đào nối sụng Hồng với
sụng Đỏy. Ngoài ra một nhỏnh sụng lớn cú thể kể đến là sụng Ninh Cơ, sụng Trà Lý, sụng Hoỏ.
Dũng chảy hàng năm trờn lưu vực biến đổi khụng nhiều, năm nhiều nước và năm ớt nước thường xen kẽ nhau. Dũng chảy năm trờn lưu vực sụng Hồng-sụng Thỏi Bỡnh khỏ dồi dào. Tổng lượng bỡnh quõn nhiều năm qua Sơn Tõy khoảng 118 tỉ m3 tương ứng với lưu lượng 3740m3/s. Nếu tớnh cả sụng Thỏi Bỡnh, sụng Đỏy và vựng đồng bằng thỡ tổng lượng dũng chảy năm lưu vực sụng Hồng-sụng Thỏi Bỡnh vào khoảng 133 tỉ m3, trong đú khoảng 82 tỉ m3 (chiếm khoảng 61.2%) sản sinh trờn lónh thổ Việt Nam. Tuy nhiờn do
địa hỡnh chia cắt nờn dũng chảy phõn bố rất khụng đều trờn cỏc phần lưu vực khỏc nhau. Trong ba nhỏnh lớn của sụng Hồng thỡ sụng Đà đúng gúp dũng chảy nhiều nhất khoảng 42%, sụng Thao 19% mặc dự diện tớch lưu vực xấp xỉ bằng lưu vực sụng Đà. Lưu vực sụng Lụ-Gõm nhỏ nhưng lại đúng gúp 25.4%. Dũng chảy cỏc sụng này khụng chỉ phụ
thuộc vào lượng dũng chảy từ thượng lưu đổ về mà cũn chịu ảnh hưởng do sự biến đổi