Chơng 3 : Tính tốn cân bằng nớc
3.2. Tính tốn lợng nớc đến và điều tiết dòng chảy
3.2.1. Các số liệu sử dụng trong tính tốn điều tiết
Từ tài liệu thực đo tại các trạm khí tợng, thuỷ văn trong vùng và lân cận, tiến hành chỉnh biên và phân tích các yếu tố khí hậu, dịng chảy. Các số liệu sử dụng trong tính tốn điều tiết đợc đa vào gồm:
- Các kịch bản nớc đến với các tần suất tính tốn khác nhau. Ngồi tần suất tính tốn theo quy phạm P = 75% cịn có các kịch bản sử dụng tần suất n- ớc đến trong năm kiệt ứng với các tần suất P(%): 80, 85 và 90.
- Các phơng án dùng nớc khác nhau trên khu tới đối với mỗi hồ chứa đợc tính tốn trên cơ sở thay đổi về cơ cấu diện tích, mùa vụ, cây trồng.
Với mỗi phơng án dùng nớc đợc điều tiết bởi các kịch bản dùng nớc khác nhau và mỗi kịch bản dùng nớc lại đợc tính tốn điều tiết với các phơng án dùng nớc. Trên cơ sở đó, cho phép ta có nhiều phơng án để lựa chọn một cơ cấu diện tích, cây trồng, mùa vụ hợp lý và có giải pháp tốt chống hạn trong những năm thiếu nớc.
Tuy nhiên với 2 hồ chứa: Ơng Kinh và Thái Xn thì kết quả tính tốn thiết kế có nhiều điểm khơng phù hợp, cụ thể:
- Đối với hồ Ông Kinh, theo tài liệu thiết kế chọn tần suất tính tốn nớc đến và nhu cầu dùng nớc P = 50% là không đảm bảo phù hợp với quy phạm
- Đối với hồ Thái Xuân theo tài liệu thiết kế, phân phối dịng chảy năm đ- ợc tính từ phân bố ma năm 1978 tại trạm Đức Phú có dạng phân phối dịng chảy khơng phù hợp và khơng an tồn so với dạng mơ hình phân phối dịng chảy vùng Dun hải miền Trung. Chọn dạng phân phối dòng chảy bất lợi của một số trạm lu vực bé đã quan trắc đợc ở đây.
3.2.2. Tính tốn điều tiết cấp nớc
ứng dụng phơng pháp lập bảng trong phần mềm Exel để tính tốn điều tiết cấp nớc cho hồ chứa. Ngun lý tính tốn dựa vào phơng trình cân bằng nớc hồ chứa sau:
Trong đó:
Q, q là lu lợng nớc đến, nớc dùng bình quân trong thời đoạn ∆t,
∆V là chênh lệch dung tích kho nớc trong thời đoạn ∆t,
Thời đoạn tính tốn ∆t =1 tuần (10 ngày).
- Tính tốn điều tiết cấp nớc để kiểm tra kết quả tính tốn thiết kế, nhận xét kết quả tính tốn nhằm tìm kiếm giải pháp để sử dụng đợc nhiều hơn lợng nớc đến. Các kết quả tính tốn cho thấy với lợng nớc đến (P = 75%), hồ chứa chỉ đảm cấp nớc cho 50% ữ 80% diện tích khu tới đã thiết kế. Giải pháp để sử dụng đợc nhiều hơn lợng nớc đến đợc đề xuất là tăng vụ (tăng hệ số quay vòng đất), trồng cấy thêm vụ Đơng (vụ 3) trên khu tới (sẽ đợc trình bày trong Mục 4.2 - Các giải pháp phi cơng trình).
- Tính tốn điều tiết cấp nớc cho năm kiệt ứng với kịch bản nớc đến P = 80%, yêu cầu nớc dùng giảm xuống từ 10% đến 15% (so với kịch bản nớc đến P = 75%) nên đề xuất biện pháp thay đổi cơ cấu diện tích trên cơ sở các ph- ơng án trồng cấy đã tính tốn với kịch bản nớc đến P = 75%. Tính tốn tơng tự cho các năm kiệt hơn ứng với tần suất nớc đến P = 85%, 90%, ứng với mỗi kịch bản nớc đến đề xuất phơng án dùng nớc tơng ứng đảm bảo cho thu hoạch trên diện tích đã gieo trồng.
3.3. Đề xuất cho các cơng trình nghiên cứu
3.3.1. Hồ Thái Xuân - tỉnh Quảng Nam
3.3.1.1. Yêu cầu nớc khu tới
Theo tính tốn thiết kế, cơng trình hồ chứa nớc Thái Xuân có nhiệm vụ: - Cấp nớc tới tự chảy cho 1030 ha, trong đó có 780 lúa và 250 ha màu thuộc các xã Tam Anh, Tam Hiệp, Tam Mỹ và thị trấn huyện Núi Thành.
- Phục vụ nuôi trồng thuỷ sản và tạo cảnh quan phục vụ văn hoá du lịch, cải tạo môi trờng sinh thái tiểu vùng.
Tổng diện tích canh tác tồn khu tới là 1030 ha trong đó có 780 ha diện tích đất trồng lúa và 250 ha diện tích đất trồng màu.
Theo tính tốn thiết kế, phơng án bố trí cây trồng trên khu tới là 3 vụ trồng cấy trong năm, vụ Đông Xuân trồng 780 ha lúa, vụ Xuân Hè + Hè Thu trồng 310 ha lúa, vụ 3 trồng 780 lúa. Thời gian gieo trồng lúa Đông Xuân từ 25/XI đến 30/III, thời gian gieo trồng lúa Xuân Hè + Hè Thu từ 30/III đến 30/VI, thời gian gieo trồng lúa vụ 3 từ 30/VI đến 30/IX.
Đối với vùng hởng lợi cơng trình hồ chứa Thái Xuân, theo điều tra thực tế hiện nay do hệ thống kênh mơng cha hoàn thiện, nên nớc cha đợc đa đến toàn khu tới. Do yêu cầu chung của huyện nên hiện tại hồ chứa có nhiệm vụ cấp n- ớc cho khu công nghiệp Chu Lai với lu lợng 18000 m3/năm, trong những năm tới do nhu cầu cấp nớc cho cơng nghiệp và dân sinh cịn tăng cao, dự kiến cấp nớc cho công nghiệp với lu lợng 5000 m3/ngđêm, cấp nớc cho sinh hoạt với lu lợng 1200 m3/ngđêm.
Trên cơ sở tính tốn thiết kế với diện tích canh tác lúa là 780 ha và diện tích canh tác màu là 250 ha, phân tích các đặc điểm khí tợng thuỷ văn vùng cơng trình, dựa trên cơ cấu mùa vụ đã có trong tính tốn thiết kế năm 1988 và yêu cầu cấp nớc công nghiệp, sinh hoạt trong những năm tới, chúng tơi tính tốn u cầu nớc vùng hởng lợi với 2 vụ trồng cấy trong năm: Vụ Đông Xuân từ cuối tháng XII đến cuối tháng III gieo trồng 780 ha lúa và 250 màu, vụ Hè Thu từ giữa tháng IV đến đầu tháng VIII gieo trồng 780 ha lúa và 250 ha màu, đồng thời kết hợp cấp nớc cho công nghiệp và sinh hoạt, lu lợng cấp nớc cho công nghiệp với lu lợng 5000 m3/ngđêm, lu lợng cấp nớc cho sinh hoạt với lu lợng 1200 m3/ngđêm.
Với phơng án sử dụng nớc nh đã đề xuất, quá trình yêu cầu nớc trong năm nh Bảng 3.1 sau:
Bảng 3.1:
Tháng Tuần Wyc tuần(106 m3)
Từ ngày Đến ngày Số ngày
I 01/I 10/I 10 1,198 11/I 20/I 10 0,952 21/I 31/I 11 0,630 II 01/II 10/II 10 0,937 11/II 20/II 10 0,754 21/II 28/II 8 0,492 III 01/III 10/III 10 1,094 11/III 20/III 10 1,074 21/III 31/III 11 0,437 IV 01/IV 10/IV 10 0,062 11/IV 20/IV 10 0,959 21/IV 30/IV 10 1,333 V 01/V 10/V 10 1,316 11/V 20/V 10 1,484 21/V 31/V 11 1,528 VI 01/VI 10/VI 10 1,159
Tháng Tuần Wyc tuần(106 m3)
Từ ngày Đến ngày Số ngày
11/VI 20/VI 10 0,854 21/VI 30/VI 10 1,585 VII 01/VII 10/VII 10 1,192 11/VII 20/VII 10 1,270 21/VII 31/VII 11 1,136 VIII 01/VIII 10/VIII 10 0,745 11/VIII 20/VIII 10 0,062 21/VIII 31/VIII 11 0,068 IX 1/IX 10/IX 10 0,062 11/IX 20/IX 10 0,062 21/IX 30/IX 10 0,062 X 01/X 10/X 10 0,062 11/X 20/X 10 0,062 21/X 31/X 11 0,068 XI 01/XI 10/XI 10 0,062 11/XI 20/XI 10 0,062 21/XI 30/XI 10 0,758 XII 01/XII 10/XII 10 1,166 11/XII 20/XII 10 0,707 21/XII 31/XII 11 0,694 Tổng lợng nớc cần trong một năm 26,150 3.3.1.2. Lợng nớc đến hàng năm
Lu vực cơng trình hồ chứa nằm ở vùng cực đông nam của tỉnh Quảng Nam, gần với tâm ma Trà My, nên có lợng ma tơng đối lớn. Dịng chảy sơng suối vùng này nói chung phong phú
Phân phối dòng chảy trong năm thiết kế hồ Thái Xuân thống kê ở bảng 3.2
Bảng 3.2: Phân phối dòng chảy năm hồ Thái Xuân (m3/s) ứng tần suất thiết kế
Tháng I II III IV V VI
P=75% 0,399 0,213 0,162 0,099 0,094 0,104
Tháng VII VIII IX X XI XII Cả năm
P=75% 0,08 0,079 0,111 1,906 2,696 1,739 0,64
3.3.1.3. Tính tốn cân bằng nớc
Lợng nớc yêu cầu trong năm là 26,150.106 m3, lợng nớc đến hàng năm với tần suất tính tốn đảm bảo phục vụ tới 75% là 20,2.106 m3, trong năm, gieo trồng 2 vụ đông xuân và hè thu với 780 ha lúa và 250 ha màu trên khu tới F = 1030 ha, ngồi ra cịn cấp nớc cho công nghiệp và sinh hoạt với lu lợng 6200 m3/ngàyđêm. Hồ chứa hoạt động theo hình thức điều tiết mùa khơng thể nào đủ nớc tới (Wd = 26,150.106 m3). Dung tích hồ chứa Thái Xuân thiết kế Vh = 11,384.106 m3 không thể đảm bảo cấp nớc với diện tích tới thiết kế, chỉ đáp ứng 55,4% lợng nớc, tổng lợng nớc thiếu 9,161.106 m3, thời gian thiếu nớc 8 tuần, trong lúc mùa lũ vẫn có nớc xả thừa.
Với dịng chảy năm thiết kế đến hồ chứa và phơng thức gieo trồng hai vụ Đông Xuân, Hè Thu và cấp nớc công nghiệp và sinh hoạt 6200 m3/ngđêm, khi điều tiết mùa hồn tồn, dung tích hồ chứa có thể xây dựng Vhồ = 12,633.106
m3 lúc đó tới tối đa 488 ha lúa và 156 ha màu. Với kho nớc hiện tại (Vh = 11,384.106 m3) cấp nớc tới sẽ thiếu nớc 2 tuần, trong lúc mùa lũ xả thừa với l- ợng nớc khá lớn (Wxả = 1,257.106 m3).
Với dung tích hồ chứa Thái Xuân hiện tại đã xây dựng (Vh = 11,384.106
m3) theo phơng án này để cấp 6200 m3/năm cho cơng nghiệp, thì lợng nớc cịn lại chỉ đủ tới cho diện tích 445 ha lúa và 142 ha màu, nghĩa là tới đợc 57% diện tích thiết kế.
Bảng 3.3: Tổng hợp các kết quả tính tốn cân bằng nớc
(Cơ sở so sánh là tính tốn thiết kế năm 1988 và tính tốn đề xuất)
Nội dung Đơn vị Phơng ánthiết kế Tính tốn đềxuất
Diện tích gieo trồng khu tới Ha 1870 1174 Diện tích canh tác khu tới Ha 1030 587
Số vụ gieo trồng Vụ 3 2
Diện tích gieo cấy lúa Ha 1870 890
Diện tích gieo cấy màu Ha 284
Hệ số tới TK l/s/ha 1,4 1,39
Hệ số lợi dụng kênh mơng 0,6 0,68 Lợng yêu cầu nớc trong năm 106 m3 17,32 17,169 Cấp nớc CN và SHoạt m3/ngđêm 6200
3.3.2. Hồ Eabông - tỉnh ĐắcLắc
3.3.2.1. Yêu cầu nớc khu tới
- Chủ động tới cho 650 ha đất canh tác lúa từ 1 vụ lên 2 vụ, kết hợp màu và cây cơng nghiệp.
- Góp phần điều hồ khí hậu, cải tạo mơi trờng, cảnh quan tự nhiên. - Giảm nhẹ lũ lụt hạ lu.
Tổng diện tích canh tác tồn khu tới là 650 ha trong đó có 406 ha diện tích đất trồng lúa và 244 ha diện tích đất trồng màu.
Theo tính tốn thiết kế, phơng án bố trí cây trồng trên khu tới là 2 vụ trồng cấy trong năm, vụ Đông Xuân trồng 406 ha lúa và 244 ha màu, vụ Hè Thu trồng 406 ha lúa và khơng trồng màu.
Đối với vùng hởng lợi cơng trình hồ chứa Eabông, theo điều tra thực tế hiện nay thờng bị thiếu nớc trong mùa kiệt, đặc biệt thời gian cuối mùa kiệt, năng lực phục vụ của cơng trình hàng năm chỉ đạt 34% diện tích tới thiết kế.
Trên cơ sở tính tốn thiết kế với diện tích canh tác lúa là 406 ha và diện tích canh tác màu là 244 ha, phân tích các đặc điểm khí tợng thuỷ văn vùng cơng trình, dựa trên cơ cấu mùa vụ đã có trong tính tốn thiết kế năm 2002, chúng tơi tính toán yêu cầu nớc vùng hởng lợi với 3 vụ trồng cấy trong năm: Vụ Đông Xuân từ giữa tháng XII đến cuối tháng IV gieo trồng 406 ha lúa và 244 màu, vụ Hè Thu từ giữa tháng V đến hết tháng VIII gieo trồng 406 ha lúa và 244 ha màu, vụ Đơng đợc bố trí để tận dụng lợng nớc trong mùa ma lũ từ giữa tháng IX đến đầu tháng XII gieo trồng 244 ha màu.
Với phơng án gieo trồng nh đã đề xuất, quá trình yêu cầu nớc trong năm nh ở bảng 3.4:
Bảng 3.4:
Tháng Tuần Wyc tuần(106 m3)
Từ ngày Đến ngày Số ngày
Vụ Đông Xuân 01/I 10/I 10 0,755 11/I 20/I 10 0,673 21/I 31/I 11 0,716 01/II 10/II 10 0,673 11/II 20/II 10 0,519 21/II 28/II 8 0,307 01/III 10/III 10 0,754 11/III 20/III 10 0,560 21/III 31/III 11 0,506 01/IV 10/IV 10 0,513 11/IV 20/IV 10 0,325 21/IV 30/IV 10 0,044
Tháng Tuần Wyc tuần(106 m3)
Từ ngày Đến ngày Số ngày
Vụ Hè Thu 01/V 10/V 10 0,000 11/V 20/V 10 0,333 21/V 31/V 11 0,495 01/VI 10/VI 10 0,305 11/VI 20/VI 10 0,161 21/VI 30/VI 10 0,333 01/VII 10/VII 10 0,475 11/VII 20/VII 10 0,404 21/VII 31/VII 11 0,501 01/VIII 10/VIII 10 0,439 11/VIII 20/VIII 10 0,289 21/VIII 31/VIII 11 0,118 Vụ Đông 1/IX 10/IX 10 0,000 11/IX 20/IX 10 0,022 21/IX 30/IX 10 0,160 01/X 10/X 10 0,203 11/X 20/X 10 0,181 21/X 31/X 11 0,213 01/XI 10/XI 10 0,167 11/XI 20/XI 10 0,224 21/XI 30/XI 10 0,271 Vụ Đông Xuân 01/XII 10/XII 10 0,056 11/XII 20/XII 10 0,228 21/XII 31/XII 11 0,773 Tổng 12,695 3.3.2.2. Lợng nớc đến hàng năm
Cơng trình hồ chứa nằm ở vùng gần nh trung tâm của Tây Nguyên, lợng ma khơng lớn. Dịng chảy sơng suối vùng này nói chung hạn chế.
Bảng 3.5: Phân phối dòng chảy năm (m3/s) ứng các tần suất P
Tháng P = 75% P = 80% P = 85% P = 90% I 0,160 0,148 0,134 0,119 II 0,103 0,095 0,086 0,076 III 0,103 0,095 0,086 0,076 IV 0,072 0,066 0,060 0,053 V 0,089 0,082 0,074 0,066
VI 0,105 0,097 0,088 0,078 VII 0,179 0,165 0,150 0,132 VIII 0,387 0,357 0,324 0,286 IX 0,816 0,753 0,683 0,604 X 1,126 1,039 0,942 0,833 XI 0,774 0,714 0,648 0,572 XII 0,418 0,386 0,350 0,309 Năm 0,360 0,333 0,302 0,267 3.3.2.3. Tính tốn cân bằng nớc
Với lợng yêu cầu nớc trong năm là 12,695.106 m3, theo tính tốn dịng chảy năm với tần suất tính tốn nớc đến đảm bảo tới 75%, tổng lợng nớc đến trong năm là 11,39.106 m3. Theo phơng án đề xuất để tới cả diện tích F = 650 ha, tận dụng nớc ma để gieo trồng màu vụ đơng, cần lợng nớc lớn hơn dịng chảy thiết kế đến hồ chứa EaBông. Với tần suất P = 75%, hồ chứa hoạt động theo hình thức điều tiết mùa không thể nào đủ nớc tới. Và khi hồ chứa EaBơng xây dựng với dung tích Vh = 7,23.106 m3, với phân phối dòng chảy thiết kế hồ chứa điều tiết (năm) hồn tồn chỉ tích đợc Vhồ = 6,294.106 m3 (khoảng 87% dung tích thiết kế) nh vậy cũng chỉ đủ nớc tới cho diện tích tối đa là 513 ha, chỉ đợc xấp xỉ 80% diện tích tới thiết kế (Ftk = 650 ha).
Bảng 3.6: Tổng hợp các kết quả tính tốn cân bằng nớc
(Cơ sở so sánh là tính tốn nâng cấp năm 2002 và tính tốn đề xuất)
Nội dung Đơn vị Phơng án thiếtkế Tính tốn đềxuất
Diện tích gieo trồng khu tới Ha 1056 1219 Diện tích canh tác khu tới Ha 650 513
Số vụ gieo trồng Vụ 2 3
Diện tích gieo cấy lúa Ha 812 640
Diện tích gieo cấy màu Ha 244 579
Hệ số tới TK l/s/ha 0,92 1,4
Hệ số lợi dụng kênh mơng 0,82 0,8
3.3.3. Hồ Ông Kinh - tỉnh Ninh Thuận
3.3.3.1. Yêu cầu nớc khu tới
Theo tính tốn thiết kế, cơng trình hồ chứa nớc Ơng Kinh có nhiệm vụ: Cấp nớc tới cho 120 ha hành tỏi vụ Đông và 50 ha hành tỏi vụ Hè.
Tổng diện tích canh tác tồn khu tới là 120 ha, diện tích gieo cấy rau màu là 120 ha trên tồn khu tới.
Theo tính tốn thiết kế, phơng án bố trí cây trồng trên khu tới là 2 vụ trồng cấy trong năm, vụ Đông trồng 120 ha rau màu, vụ Hè trồng 50 ha rau màu.