3.2 Ứng dụng Logic mờ xây dựng mơ hình vận hành hệ thống liên hồ chứa chống lũ
3.2.1 Sơ đồ hóa và mơ phỏng hệ thống
3.2.1.1 Sơ đồ hóa hệ thống
Căn cứ vào đặc điểm tự nhiên của lưu vực, hiện trạng các cơng trình lớn trên dịng chính cũng như u cầu khống chế tại các điểm kiểm soát lũ của bài toán vận hành hồ chứa chống lũ trên lưu vực. Tồn bộ lưu vực sơng Ba được chia thành các tiểu lưu vực gồm các tiểu lưu vực của các hồ chứa, tiểu lưu vực các khu giữa và được sơ đồ hóa như trong Hình 3.2.
Trong sơ đồ hệ thống được biểu diễn tại Hình 3.2, các hồ chứa và khu giữa, đoạn sông được đưa vào mơ phỏng gồm:
+ Hồ Ka Nak có diện tích lưu vực Flv=833 km2. + Hồ Ayun hạ có diện tích lưu vực Flv=1.670 km2. + Hồ KrơngHnăng có diện tích lưu vực Flv=1.168 km2.
Hình 3.2: Sơ đồ hệ thống hồ chứa, khu giữa lưu vực sông Ba
+ Hồ sơng Hinh có diện tích lưu vực Flv=772 km2
. + Hồ Ba Hạ có diện tích lưu vực Flv=11.115 km2.
+ Khu giữa từ hồ Ka Nak đến TĐ An Khê, Flv=403 km2. + Khu giữa từ TV An Khê đến Ayun Pa, Flv=1.871 km2
. + Khu giữa từ hồ Ayun Hạ đến Ayun Pa, Flv=2.049 km2. + Lưu vực đến trạm thủy văn Krông Hnăng, Flv=235 km2.
+ Lưu vực khu giữa từ trạm thủy văn Krông Hnăng đến hồ thủy điện Krơng Hnăng có Flv=933 km2
.
+ Khu giữa từ hồ Krông Hnăng, trạm Thủy văn Ayun Pa đến hồ sơng Ba Hạ, có Flv=3.007 km2.
+ Lưu vực khu giữa từ hồ sông Hinh, hồ Sông Ba hạ đến trạm thủy văn Củng Sơn, có Flv=548 km2.
Các đoạn sông gồm:
Đoạn 0-2: từ sau hồ Ka Nak đến đập An Khê.
Đoạn 2-3: từ sau đập An Khê đến ngã ba sông Ayun Pa. Đoạn 1-3: từ sau hồ Ayun hạ đến ngã ba sông Ayun Pa.
Đoạn 3-5: từ ngã ba sông Ayun Pa đến ngã ba Krông Hnăng và sông Ba. Đoạn 4-5: từ sau hồ Krông Hnăng đến ngã ba Krông Hnăng và sông Ba. Đoạn 5-7: từ sau hồ Sông Ba Hạ đến ngã ba sông Hinh và sông Ba. Đoạn 6-7: từ sau hồ Sông Hinh đến ngã ba sông Hinh và sông Ba. Đoạn 7- Phú Lâm: từ ngã ba sông - Củng Sơn đến Phú Lâm.
Trên đoạn Củng Sơn-Phú Lâm, tiến hành xây dựng quan hệ QCủng Sơn ~ HPhú
Lâm. Từ kết quả lưu lượng tính được tại Củng Sơn (bằng tổng lưu lượng đoạn 5-7 và đoạn 6-7) sẽ có được kết quả mực nước tại Phú Lâm.
3.2.1.2 Mục tiêu và các ràng buộc
a. Các mục tiêu của bài toán vận hành hệ thống hồ chứa chống lũ: - Đảm bảo an toàn cho bản thân cơng trình.
- Giảm lũ cho hạ du: giảm lưu lượng đỉnh lũ, mực nước, thời gian ngập ở hạ du của từng hồ và hạ du lưu vực.
- Giữ mực nước các hồ chứa ở cao trình hợp lý để nâng cao hiệu quả phát điện.
- Việc phối hợp vận hành giữa các hồ với nhau. b. Biên và các rằng buộc trong hệ thống:
- Biên của bài toán vận hành hệ thống hồ chứa chống lũ: là quá trình lưu lượng, mực nước tại các tuyến cơng trình An Khê-Kanak, Ayun Hạ, Krông H’năng, sông Hinh, Củng Sơn, Phú Lâm.
- Các ràng buộc bao gồm:
+ Ràng buộc cơng trình: các mực nước đặc trưng và dung tích tương ứng; Qmax qua tràn, qua tuabin thủy điện của các hồ.
+ Ràng buộc mực nước, lưu lượng tại các điểm khống chế là các trạm thủy văn An Khê, Ayun Pa, Phú Lâm.
3.2.1.3 Quan hệ vận hành của hệ thống
Trên cơ sở các nguyên tắc về quan hệ phối hợp vận hành giữa các hồ đã được trình bày tại chương 1, cụ thể hóa cho lưu vực sơng Ba như sau:
a. Quan hệ phối hợp giữa An Khê- Kanak, Ayun hạ và Krơng Hnăng: 3 hồ này đóng vai trị các hồ hoạt động song song trong điều tiết lũ về hồ sông Ba Hạ.
- Khi dự báo hồ nào có dịng đến lớn sẽ ưu tiên hạ mức nước (xả) hồ đó trước để đón lũ.
- Khi cần giảm lượng xả xuống hạ du (cắt lũ) thì sử dụng hồ có nhiều dung tích trống (ở thời điểm ban đầu bằng dung tích đón lũ), hồ có dự báo dịng đến nhỏ.
- Khi có thể tăng lượng xả xuống hạ du thì xả trước tiên từ các hồ đã tích đầy hơn hoặc có lượng dịng đến lớn hơn.
b. Quan hệ phối hợp giữa hồ sông Ba Hạ và các hồ phía trên: Đối với hồ sông Ba Hạ, nếu xét đây như điểm kiểm sốt thì có thể coi cụm các hồ An Khê- Kanak, Ayun hạ và Krông H’năng hoạt động như bậc thang ở thượng lưu.
- Khi tích nước sẽ tích đầy 3 hồ phía trên trước sau đó đến hồ sơng Ba Hạ. - Khi xả nước sẽ tiến hành xả hồ sơng Ba Hạ trước sau đó đến 3 hồ phía trên. c. Quan hệ phối hợp giữa hồ sông Ba Hạ và sông Hinh: các hồ sông Ba Hạ, sông Hinh hoạt động như những hồ song song ở thượng lưu Củng Sơn, Phú Lâm.
- Khi dự báo hồ nào có dịng đến lớn sẽ ưu tiên hạ mức nước (xả) hồ đó trước để đón lũ.
- Khi cần giảm lượng xả xuống hạ du (cắt lũ) thì sử dụng hồ có nhiều dung tích trống (ở thời điểm ban đầu bằng dung tích đón lũ), hồ có dự báo dịng đến nhỏ.
- Khi có thể tăng lượng xả xuống hạ du thì xả trước tiên từ các hồ đã tích đầy hơn hoặc có lượng dịng đến lớn hơn.
Các nguyên tắc trên sẽ được tích hợp vào hệ thống suy luận mờ (FIS) trong bộ điều khiển mờ (FLC) của các hồ chứa.
3.2.1.4 Sơ đồ logic mơ phỏng tính tốn
Để xây dựng mơ hình mơ phỏng q trình điều tiết lũ qua các hồ chứa trên lưu vực và diễn toán lũ xuống hạ du, các đặc trưng sẽ được đưa vào mô phỏng như sau:
+ Các thơng số đặc tính kỹ thuật của các hồ chứa trên lưu vực: dung tích hồ, các thông số thiết kế, các quan hệ Z~W hồ, các quan hệ mực nước lưu lượng hạ lưu, các quan hệ dung tích và lưu lượng xả lớn nhất.
+ Các thơng số q trình dịng chảy lũ đến cơng trình.
+ Số liệu về mạng sơng: từ thực tế hệ thống sông, lên sơ đồ mạng lưới nhằm đưa vào mô phỏng.
+ Các ràng buộc về lưu lượng, mực nước lũ ở hạ du.
Từ các mơ tả lưu vực, mơ hình hóa hệ thống lưu vực sơng và các điều kiện biên, điều kiện ràng buộc, hàm mục tiêu của hệ thống, sơ đồ khối tính tốn vận hành hệ thống hồ chứa được thiết kế như trong Hình 3.3.