3.2 Ứng dụng Logic mờ xây dựng mơ hình vận hành hệ thống liên hồ chứa chống lũ
3.2.2 Tài liệu thủy văn, địa hình
3.2.2.1 Lũ và tổ hợp lũ tính tốn
a. Tần suất chống lũ
Xuất phát từ yêu cầu phòng lũ hạ du và đặc điểm địa hình, thủy văn của lưu vực, phương pháp chung để xác định lũ thiết kế phục vụ tính tốn vận hành hệ thống liên hồ sông Ba như sau: chọn tần suất lưu lượng của trạm khống chế như Củng Sơn, An Khê làm tần suất thiết kế chống lũ, coi tần suất tổng lượng bằng tần suất đỉnh lũ, qua đó có thể xác định các giá trị Qpmax ứng với các tần suất thiết kế P. Chọn các dạng lũ thực đo điển hình, tính tỷ lệ Qmax của các nhánh so với Qmax tại trạm khống chế cho từng trận lũ. Tính hệ số thu phóng của lũ thiết kế so với lũ điển hình tại trạm khống chế từ đó thu phóng cho các nhánh hồ chứa, khu giữa [18].
Theo quy định [37, 38], mức đảm bảo chống lũ lưu vực sông Ba như sau: chống lũ chính vụ P=10% cho thành phố Tuy Hoà; chống lũ sớm, lũ muộn P=10% bảo vệ sản xuất. Như vậy có thể chọn các trận lũ tần suất P=5, 10% để tính tốn vận hành hệ thống hồ chứa chống lũ, trận lũ tần suất P=1% để tính tốn kiểm tra.
Bảng 3.7 : Tần suất và lưu lượng đỉnh lũ tại các tuyến
Tuyến Flv Qmaxp (m3/s) 0,1% 0,5% 1% 3% 5% 10% TV An Khê 1345 6383 4878 4253 3297 2859 2281 Ka Nak 833 4586 3505 3056 2369 2054 1639 An Khê 1236 6021 4601 4012 3110 2697 2152 Ayun hạ 1670 7411 5663 4938 3827 3319 2649 Krông Hnăng 1168 6805 5101 4545 3808 3240 2669 Sông Hinh 772 11640 8930 7830 6645 5460 4490 TV Củng Sơn 12244 38148 30449 27083 21666 19074 15476 Sông Ba Hạ 11115 35685 28483 25334 20267 17842 14477
Nguồn: Đề tài cấp nhà nước KC.08.30/06-10 đã được nghiệm thu [18].
Dạng lũ điển hình là các năm 1993, 1988 và 1981 tương ứng với tần suất lần lượt là P= 3%, 21% và 23% tại trạm thuỷ văn Củng Sơn. Trận lũ năm 1993 là trận lũ có lưu lượng rất lớn tại Củng Sơn, đồng thời trên cả các tuyến đều xuất hiện lũ.
Trận lũ năm 1988 là trận lũ có lưu lượng khá lớn tại Củng Sơn và là trận lũ có dạng 2 đỉnh. Trận lũ năm 1981 là trận lũ có lưu lượng lớn ở An Khê – Ka Nak với tần suất p 8%. Trong nghiên cứu cũng tiến hành tính tốn cho trận lũ năm 2013, đây tuy là trận lũ thuộc mức độ trung bình với tần xuất xuất hiện sau khi tiến hành tính tốn hồn ngun lũ là p=36% tại An Khê (Q = 1290 m3/s) và p=40% tại Củng Sơn (Q = 7430 m3/s), nhưng là trận lũ tương đối lớn xảy ra trong thời gian gần đây và có tác động điều tiết của các hồ chứa trong hệ thống.
b. Lưu lượng lũ tính tốn tại các trạm thuỷ văn
Trạm thuỷ văn Củng Sơn có tài liệu dòng chảy lũ từ 1978 đến 2016 và được bổ sung 2 giá trị đỉnh lũ của năm 1938 và năm 1964. Trong chuỗi số liệu đỉnh lũ có 3 trị số lũ đặc biệt lớn xẩy ra vào năm 1938, 1964 và 1993, với lưu lượng Qmax = 24.000 m3/s, Qmax = 21.850 m3/s và Qmax = 20.700 m3/s tương ứng [18].
Trạm thuỷ văn An Khê có tài liệu từ 1978 đến 2016, trạm Sơng Hinh có tài liệu từ 1979 đến 1995 và tài liệu điều tra lũ lịch sử năm 1938, 1964. Các trị số Qmax ứng với các tần suất lũ thiết kế tại các trạm thuỷ văn có được khi tính tốn, vẽ đường tần suất và xử lý lũ đặc biệt lớn, sử dụng hàm phân bố Krítski-Menkel.
c. Lưu lượng lũ tính tốn tại các vị trí tuyến cơng trình
Lưu lượng lũ thiết kế tại tuyến đập Ka Nak, An Khê, Ayun Hạ và các khu giữa An Khê - ngã ba sơng Ayun Pa, Cheo Reo được tính triết giảm từ lưu lượng lũ thiết kế tại trạm thuỷ văn An Khê.
Lưu lượng lũ thiết kế tại tuyến đập Krông Hnăng, và các khu giữa trước hồ Ba Hạ, trước trạm thủy văn Củng Sơn được tính triết giảm từ đỉnh lũ thiết kế tại trạm thuỷ văn Củng Sơn.
Lưu lượng lũ thiết kế tại tuyến đập Sơng Hinh được tính triết giảm từ đỉnh lũ thiết kế tại trạm thuỷ văn Sông Hinh.
Cơng thức tính triết giảm mơ đun đỉnh lũ:
(28)
Qmaxpvttt là giá trị đỉnh lũ thiết kế tại vị trí tính tốn (m3/s); Qmaxptv là giá trị đỉnh lũ thiết kế tại trạm thuỷ văn (m3/s); n là hệ số triết giảm đỉnh lũ theo diện tích, theo kinh nghiệm tại lưu vực sơng Ba n=0,31.
Q trình lũ thiết kế tại vị trí tính tốn được thu phóng theo mơ hình lũ điển hình tại các trạm thuỷ văn theo phương pháp thu phóng cùng tần suất về đỉnh và lượng.
3.2.2.2 Tài liệu địa hình
Tài liệu địa hình sử dụng để xây dựng mơ hình là tài liệu địa hình đo đạc năm 2010 của Bộ Tài nguyên và Mơi trường. Tổng cộng có trên 200 mặt cắt tại các nhánh sơng trên lưu vực, trong đó: đoạn từ sau hồ Ka Nak đến đập An Khê dài 27 km, có 24 mặt cắt; đoạn từ sau đập An Khê đến ngã ba sông Ayun Pa dài 113 km, có 72 mặt cắt; đoạn từ sau hồ Ayun hạ đến ngã ba sơng Ayun Pa dài 52,4 km, có 64 mặt cắt; đoạn từ ngã ba sông Ayun Pa đến ngã ba Krông Hnăng và sông Ba dài 72 km, có 21 mặt cắt; đoạn từ sau hồ Krơng Hnăng đến ngã ba Krông Hnăng và sông Ba dài 26 km, có 02 mặt cắt; đoạn từ sau hồ Sông Ba Hạ đến ngã ba sông Hinh và sông Ba dài 14,1 km, có 06 mặt cắt; đoạn từ sau hồ Sông Hinh đến ngã ba sông Hinh và sơng Ba dài 20,9 km, có 08 mặt cắt; đoạn từ ngã ba sơng Hinh qua Củng Sơn đến Phú Lâm có 31 mặt cắt. Trên cơ sở đó, đã lựa chọn được các mặt cắt điển hình cho từng đoạn để đưa vào mơ phỏng.
3.2.2.3 Quan hệ lưu lượng và mực nước lũ tại các điểm khống chế
Tại các điểm khống chế trên hệ thống (trạm thủy văn An Khê, Ayun Pa, Phú Lâm) tiến hành xây dựng quan hệ lưu lượng lũ Q và mực nước lũ H. Mực nước lũ tại các trạm thủy văn An Khê, Ayun Pa chịu ảnh hưởng và có quan hệ trực tiếp với lưu lượng lũ tại các trạm này. Trên cơ sở quan niệm mực nước lớn nhất trong mùa lũ tại Phú Lâm ít chịu ảnh hưởng của thủy triều mà chịu ảnh hưởng trực tiếp, lớn nhất của lưu lượng lũ từ Củng Sơn truyền về, khi xây dựng quan hệ mực nước lũ tại trạm Phú Lâm và lưu lượng lũ tại trạm Củng Sơn đã bỏ qua ảnh hưởng của thủy triều [18]. Từ tài liệu thực đo lũ tại các trạm thủy văn An Khê, Ayun Pa, Củng Sơn và Phú Lâm, đã tiến hành xây dựng quan hệ lưu lượng và mực nước lũ cho các trạm
này, kết quả thể hiện trên các hình 3.4, 3.5, 3.6 và được trình bày dưới dạng bảng tra tại Phụ lục A. Hệ số tương quan đạt trung bình >0.9 cho thấy độ tin cậy và tính phù hợp của các đường quan hệ lưu lượng-mực nước lũ tại các trạm.
Trên cơ sở lưu lượng dòng chảy lũ trên các đoạn sơng được diễn tốn về hạ du theo phương pháp Muskingum-Cunge như đã trình bày ở trên, sẽ xác định được mực nước lũ tương ứng tại các điểm khống chế. Các giá trị mực nước này giúp kiểm tra và điều khiển quá trình vận hành xả của hồ chứa.
Hình 3.4: Quan hệ Lưu lượng-Mực nước lũ tại An Khê
Hình 3.6: Quan hệ Lưu lượng lũ tại Củng Sơn và Mực nước tại Phú Lâm