III.3. Xây dựng các kịch bản vận hành hồ chứa thượng nguồn trên lưu vực sông Mã
III.3.3. Tính toán và mô phỏng thủy lực theo các kịch bản
Mùa kiệt
a. Kết quả mô phỏng thủy lực trên nhánh sông Chu với sự tham gia vận hành của hồ Hủa Na và hồ Cửa Đạt
Năm 1964-1965
Hình 25: Lưu lượng- Mực nước tại trạm thủy văn Xuân Khánh năm 1964-1965
Học viên: Vũ Kim Thắng 96 Hình 26: Lưu lượng- Mực nước tại trạm thủy văn Giàng năm 1964-1965
Hình 27: Vận tốc dòng chảy tại trạm thủy văn Xuân Khánh và Giàng năm 1964-1965 Bảng 39: Kết quả lưu lượng, mực nước, vậntốc max, min trong các tháng tại trạm thủy văn
Xuân Khánh năm 1964-1965
Tháng XII I II III IV V VI
MAX MIN MAX MIN MAX MIN MAX MIN MAX MIN MAX MIN MAX MIN
lượng Lưu
Tự nhiên 194.8 123 121 84.4 96.1 64 78.21 55.31 129.19 60.45 600.6 73.85 859.77 234.5 Có hồ 228.3 127.6 141 118 121 105 112.8 97.83 161.65 108.23 463.9 122.79 821.35 298.1 Mực nước
Tự nhiên 3.4 2.93 2.92 2.61 2.71 2.4 2.55 2.31 2.99 2.36 4.9 2.51 5.66 3.6 Có hồ 3.58 2.97 3.07 2.89 2.92 2.8 2.85 2.73 3.2 2.8 4.52 2.94 5.55 3.91 Vận tốc Tự nhiên 0.52 0.4 0.44 0.32 0.36 0.3 0.31 0.24 0.4 0.25 0.92 0.27 1.03 0.48 Có hồ 0.57 0.46 0.48 0.45 0.46 0.4 0.44 0.42 0.5 0.44 0.91 0.46 0.91 0.63
Học viên: Vũ Kim Thắng 97 Bảng 40: Kết quả lưu lượng, mực nước, vậntốc trung bình trong các tháng tại trạm thủy
văn Xuân Khánh năm 1964-1965
Tháng XII I II III IV V VI
lượng Lưu Tự nhiên 153.56 100.57 76.45 64.56 91.21 178.38 415.25 Có hồ 165.82 129.67 114.05 104.50 131.31 214.17 436.74 nước Mực Tự nhiên 3.14 2.75 2.53 2.41 2.66 3.15 4.30
Có hồ 3.21 2.98 2.86 2.78 2.99 3.42 4.40 Vận tốc Tự nhiên 0.47 0.36 0.30 0.26 0.32 0.44 0.68 Có hồ 0.50 0.47 0.44 0.43 0.47 0.55 0.72
Bảng 41: Kết quả lưu lượng, mực nước, vậntốc max, min trong các tháng tại trạm thủy văn Giàng năm 1964-1965
Tháng XII I II III IV V VI
MAX MIN MAX MIN MAX MIN MAX MIN MAX MIN MAX MIN MAX MIN
lượng Lưu
Tự nhiên 403.4 259.1 250.3 188.7 218.7 151.2 179.1 135.0 260.7 144.7 858.7 130.1 1545.9 450.0 Có hồ 442.3 259.1 277.5 221.6 246.8 193.2 220.9 179.6 294.9 187.1 688.4 176.9 1475.1 532.2 nước Mực
Tự nhiên 0.49 0.21 0.53 0.03 0.21 -0.01 0.13 -0.11 0.21 -0.10 1.08 -0.02 2.49 0.37 Có hồ 0.48 0.20 0.53 0.04 0.22 -0.01 0.14 -0.11 0.22 -0.09 1.09 0.00 2.48 0.37
Vận tốc Tự nhiên 0.3 0.2 0.2 0.2 0.2 0.1 0.2 0.1 0.2 0.1 0.6 0.1 0.8 0.4
Có hồ 0.4 0.2 0.3 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.3 0.2 0.7 0.1 0.7 0.4
Bảng 42: Kết quả lưu lượng, mực nước, vậntốc trung bình trong các tháng tại trạm thủy văn Giàng năm 1964-1965
Tháng XII I II III IV V VI
Lưu lượng Tự nhiên 319.23 220.25 184.12 161.86 191.73 322.25 793.46 Có hồ 331.29 249.36 221.28 201.28 232.29 358.27 814.43 Mực nước Tự nhiên 0.35 0.20 0.09 0.03 0.06 0.28 0.82
Có hồ 0.35 0.21 0.10 0.04 0.07 0.29 0.83 Vận tốc Tự nhiên 0.27 0.20 0.17 0.15 0.18 0.29 0.55 Có hồ 0.28 0.22 0.21 0.19 0.22 0.32 0.57 Năm 1994-1995
Học viên: Vũ Kim Thắng 98 Hình 28: Lưu lượng và Mực nước tại trạm thủy văn Xuân Khánh năm 1994-1995
Hình 29: Lưu lượng và Mực nước tại trạm thủy văn Giàng năm 1994-1995
Hình 30: Vận tốc dòng chảytại trạm thủy văn Xuân Khánh và Giàng năm 1994- 1995
Học viên: Vũ Kim Thắng 99 Bảng 43: Kết quả lưu lượng, mực nước, vậntốc max, min trong các tháng tại trạm thủy văn
Xuân Khánh năm 1994-1995
Tháng XII I II III IV V VI
MAX MIN MAX MIN MAX MIN MAX MIN MAX MIN MAX MIN MAX MIN
lượng Lưu
Tự nhiên 210.0 91.7 120.1 69.9 68.8 52.8 131.6 42.5 105.0 24.9 815.3 39.8 738.7 131.0 Có hồ 232.9 95.8 145.0 90.7 108.4 98.2 172.6 99.7 130.4 94.4 707.3 86.9 620.1 177.2 nước Mực
Tự nhiên 3.38 2.63 2.78 2.34 2.44 2.22 2.58 2.18 2.32 2.12 5.84 2.13 5.24 2.78 Có hồ 3.6 2.71 3.09 2.66 2.82 2.72 3.25 2.74 3.00 2.70 5.24 2.63 5.01 3.30 Vận tốc Tự nhiên 0.6 0.4 0.5 0.4 0.4 0.3 0.5 0.3 0.4 0.2 0.9 0.3 0.9 0.5
Có hồ 0.6 0.4 0.5 0.4 0.4 0.4 0.5 0.4 0.5 0.4 0.8 0.4 0.8 0.5
Bảng 44: Kết quả lưu lượng, mực nước, vậntốc trung bình trong các tháng tại trạm thủy văn Xuân Khánh năm 1994-1995
Tháng XII I II III IV V VI
Lưu lượng Tự nhiên 124.84 83.64 59.37 57.20 48.67 199.93 269.06 Có hồ 138.59 110.11 105.41 110.23 107.73 210.15 289.83 Mực nước Tự nhiên 2.93 2.48 2.28 2.23 2.19 2.79 3.28
Có hồ 3.01 2.83 2.79 2.82 2.81 3.32 3.83 Vận tốc Tự nhiên 0.45 0.39 0.34 0.33 0.30 0.50 0.59 Có hồ 0.47 0.44 0.43 0.44 0.43 0.53 0.62
Bảng 45: Kết quả lưu lượng, mực nước, vậntốc max, min trong các tháng tại trạm thủy văn Giàng năm 1994-1995
Tháng XII I II III IV V VI
MAX MIN MAX MIN MAX MIN MAX MIN MAX MIN MAX MIN MAX MIN
lượng Lưu
Tự nhiên 512.1 256.6 286.9 182.3 196.0 153.6 250.4 130.8 211.5 100.9 897.7 122.0 1483.0 312.5 Có hồ 532.6 259.5 319.6 202.2 232.7 201.3 282.4 181.9 256.2 174.2 786.9 164.1 1276.6 318.9 nước Mực
Tự nhiên 0.70 0.12 0.50 0.01 0.19 -0.03 0.12 -0.13 0.19 -0.13 1.08 -0.05 2.09 0.17 Có hồ 0.81 0.18 0.55 0.04 0.22 0.00 0.15 -0.11 0.21 -0.10 1.28 -0.03 2.36 0.26
Vận tốc Tự nhiên 0.4 0.2 0.2 0.2 0.2 0.1 0.2 0.1 0.2 0.1 0.6 0.1 0.7 0.3
Có hồ 0.4 0.2 0.3 0.2 0.2 0.2 0.3 0.2 0.2 0.2 0.7 0.2 0.7 0.3
Bảng 46: Kết quả lưu lượng, mực nước, vậntốc trung bình trong các tháng tại trạm thủy văn Giàng năm 1994-1995
Tháng XII I II III IV V VI
Lưu lượng Tự nhiên 328.58 211.45 168.88 151.06 139.92 301.87 591.43 Có hồ 344.12 239.12 214.97 204.31 199.54 313.29 607.12 Mực nước Tự nhiên 0.34 0.17 0.07 0.01 0.04 0.21 0.56
Có hồ 0.40 0.20 0.10 0.04 0.06 0.27 0.72 Vận tốc Tự nhiên 0.27 0.19 0.16 0.15 0.13 0.26 0.42 Có hồ 0.28 0.21 0.20 0.20 0.19 0.27 0.44
Học viên: Vũ Kim Thắng 100 Năm 2004-2005
Hình 31: Lưu lượng- Mực nước tại trạm thủy văn Xuân Khánh năm 2004-2005
Hình 32: Lưu lượng- Mực nước tại trạm thủy văn Giàng năm 2004-2005
Học viên: Vũ Kim Thắng 101 Hình 33: Vận tốc dòng chảy tại trạm thủy văn Xuân Khánh và Giàng năm 2004-2005 Bảng 47: Kết quả lưu lượng, mực nước, vậntốc max, min trong các tháng tại trạm thủy văn
Xuân Khánh năm 2004-2005
Tháng XII I II III IV V VI
MAX MIN MAX MIN MAX MIN MAX MIN MAX MIN MAX MIN MAX MIN
lượng Lưu
Tự nhiên 85.4 48.9 48.0 34.6 65.0 31.0 32.1 26.1 60.0 14.9 166.0 22.4 294.1 38.3 Có hồ 81.8 56.6 68.9 60.2 84.1 67.5 70.2 62.8 63.4 58.9 160.1 60.4 287.1 79.7 nước Mực
Tự nhiên 2.61 2.20 2.08 1.98 2.06 1.95 2.09 1.94 2.22 1.87 3.33 2.02 3.81 2.13 Có hồ 2.59 2.32 2.45 2.36 2.60 2.44 2.47 2.39 2.40 2.35 3.19 2.36 3.81 2.56 Vận tốc Tự nhiên 0.40 0.29 0.29 0.19 0.31 0.16 0.17 0.14 0.34 0.08 0.55 0.13 0.72 0.19 Có hồ 0.36 0.34 0.36 0.36 0.39 0.37 0.37 0.35 0.35 0.34 0.64 0.35 0.64 0.39
Bảng 48: Kết quả lưu lượng, mực nước, vậntốc trung bình trong các tháng tại trạm thủy văn Xuân Khánh năm 2004-2005
Tháng XII I II III IV V VI
Lưu lượng Tự nhiên 57.69 42.27 40.78 28.61 25.80 81.84 105.57 Có hồ 59.71 67.13 75.29 65.97 61.29 105.49 130.55 Mực nước Tự nhiên 2.36 2.03 1.98 2.01 1.97 2.46 2.68
Có hồ 2.36 2.43 2.52 2.42 2.37 2.77 2.94 Vận tốc Tự nhiên 0.33 0.23 0.20 0.16 0.15 0.32 0.35 Có hồ 0.34 0.36 0.38 0.36 0.35 0.43 0.46
Học viên: Vũ Kim Thắng 102 Bảng 49: Kết quả lưu lượng, mực nước, vậntốc max, min trong các tháng tại trạm thủy văn
Giàng năm 2004-2005
Tháng XII I II III IV V VI
MAX MIN MAX MIN MAX MIN MAX MIN MAX MIN MAX MIN MAX MIN
lượng Lưu
Tự nhiên 266.2 185.2 185.6 126.3 176.4 118.9 140.2 103.0 162.3 87.1 267.5 99.7 428.6 155.1 Có hồ 272.9 192.9 202.9 157.4 198.0 159.4 176.7 141.2 163.4 125.6 247.0 145.6 427.9 186.4 nước Mực
Tự nhiên 0.36 -0.05 0.26 -0.03 0.25 -0.10 0.23 -0.17 0.09 -0.33 0.11 -0.08 0.31 -0.07 Có hồ 0.39 -0.03 0.28 -0.01 0.27 -0.08 0.24 -0.16 0.11 -0.32 0.14 -0.06 0.37 -0.05 Vận tốc Tự nhiên 0.22 0.16 0.16 0.12 0.17 0.11 0.14 0.10 0.15 0.09 0.25 0.10 0.44 0.15 Có hồ 0.21 0.17 0.18 0.15 0.19 0.15 0.17 0.13 0.16 0.13 0.38 0.14 0.38 0.18
Bảng 50: Kết quả lưu lượng, mực nước, vậntốc trung bình trong các tháng tại trạm thủy văn Giàng năm 2004-2005
Tháng XII I II III IV V VI
Lưu lượng Tự nhiên 208.29 151.27 139.28 117.40 109.33 168.72 244.76 Có hồ 211.62 176.61 173.56 154.14 145.01 193.92 268.32 Mực nước Tự nhiên 0.14 0.06 0.06 -0.02 -0.07 -0.01 0.04
Có hồ 0.17 0.08 0.08 0.00 -0.05 0.02 0.09 Vận tốc Tự nhiên 0.19 0.14 0.13 0.11 0.11 0.16 0.23 Có hồ 0.19 0.17 0.16 0.15 0.14 0.19 0.25
b. Kết quả mô phỏng thủy lực trên nhánh sông Mã với sự tham gia vận hành của hồ Trung Sơn
Năm 2002-2003
Học viên: Vũ Kim Thắng 103 Hình 34: Lưu lượng và mực nước tại trạm thủy văn Lý Nhân năm 2002-2003
Hình 35: Lưu lượng và mực nước tại trạm thủy văn Giàng năm 2002-2003
Học viên: Vũ Kim Thắng 104 Hình 36: Vận tốc tại trạm thủy văn Lý Nhân và Giàng năm 2002-2003
Bảng 51: Mực nước, lưu lượng, vận tốc dòng chảy tại trạm thủy văn Lý Nhân trong thời đoạn 21/1-10/2 và 21/4-30/4 năm 2002-2003
Thời đoạn 21-1-10/2 21/4-30/4
TB MAX MIN TB MAX MIN
Mực nước Tự nhiên 4.22 4.32 4.13 4.03 4.36 3.79
Có hồ 4.41 4.47 4.34 4.19 4.21 4.16
Lưu lượng Tự nhiên 249.63 268.40 236.00 224.33 271.30 186.23 Có hồ 285.88 305.00 264.00 218.14 219.00 210.50 Vận tốc Tự nhiên 0.52 0.55 0.48 0.56 0.67 0.48
Có hồ 0.59 0.61 0.57 0.54 0.56 0.53
Bảng 52: Mực nước, lưu lượng, vận tốc dòng chảy tại trạm thủy văn Giàng trong thời đoạn 21/1-10/2 và 21/4-30/4 năm 2002-2003
Thời đoạn 21-1-10/2 21/4-30/4
TB MAX MIN TB MAX MIN
Mực nước Tự nhiên 0.18 0.30 0.02 0.08 0.16 -0.03
Có hồ 0.22 0.34 0.06 0.11 0.18 0.02
Lưu lượng Tự nhiên 234.00 253.22 213.27 218.63 285.60 171.91
Học viên: Vũ Kim Thắng 105 Có hồ 252.68 272.16 226.94 216.71 286.91 183.64 Vận tốc Tự nhiên 0.21 0.22 0.19 0.21 0.27 0.16
Có hồ 0.22 0.24 0.21 0.21 0.28 0.17
Năm 1979-1980
Hình 37: Lưu lượng- mực nước tại trạm thủy văn Lý Nhân năm 1979-1980
Hình 38: Lưu lượng- mực nước tại trạm thủy văn Giàng năm 1979-1980
Học viên: Vũ Kim Thắng 106 Hình 39: Vận tốc tại trạm thủy văn Lý Nhân và Giàng năm 1979-1980
Bảng 53: Mực nước, lưu lượng, vận tốc dòng chảy tại trạm thủy văn Lý Nhân trong thời đoạn 21/1-10/2 và 21/4-30/4 năm 1979-1980
Thời đoạn 21/1-10/2 21/4-30/4
TB MAX MIN TB MAX MIN
Mực nước Tự nhiên 3.79 3.85 3.76 3.67 3.75 3.58
Có hồ 3.95 3.98 3.92 3.88 3.88 3.86
Lưu lượng Tự nhiên 105.93 121.00 98.00 78.70 96.07 63.03 Có hồ 145.84 154.00 137.00 127.44 128.00 122.43 Vận tốc Tự nhiên 0.32 0.39 0.29 0.26 0.31 0.21
Có hồ 0.44 0.46 0.42 0.42 0.42 0.41
Bảng 54: Mực nước, lưu lượng, vận tốc dòng chảy tại trạm thủy văn Giàng trong thời đoạn 21/1-10/2 và 21/4-30/4 năm 1979-1980
Thời đoạn 21-1-10/2 21/4-30/4
TB MAX MIN TB MAX MIN
Mực nước Tự nhiên 0.19 0.33 0.12 0.19 0.32 -0.03
Có hồ 0.20 0.34 0.12 0.20 0.33 -0.03
Lưu lượng Tự nhiên 156.37 179.14 144.04 158.20 177.67 128.03
Học viên: Vũ Kim Thắng 107 Có hồ 173.26 186.13 161.10 174.10 193.05 151.81 Vận tốc Tự nhiên 0.14 0.16 0.13 0.14 0.16 0.12
Có hồ 0.16 0.17 0.15 0.16 0.17 0.13
Năm 1998-1999
Hình 40: Lưu lượng và mực nước tại trạm thủy văn Lý Nhân năm 1998-1999
Hình 41: Lưu lượng và mực nước tại trạm thủy văn Giàng năm 1998-1999
Học viên: Vũ Kim Thắng 108 Hình 42: Vận tốc tại trạm thủy văn Lý Nhân và Giàng năm 1998-1999
Bảng 55: Mực nước, lưu lượng, vận tốc dòng chảy tại trạmthủy văn Lý Nhân trong thời đoạn 21/1-10/2 và 21/4-30/4 năm 1998-1999
Thời đoạn 21-1-10/2 21/4-30/4
TB MAX MIN TB MAX MIN
Mực nước Tự nhiên 3.76 3.90 3.64 3.97 4.41 3.69
Có hồ 3.85 3.85 3.77 3.84 3.86 3.75
Lưu lượng Tự nhiên 77.29 96.08 65.00 104.13 148.32 67.43 Có hồ 119.14 120.00 102.04 117.76 120.02 97.71 Vận tốc Tự nhiên 0.27 0.39 0.20 0.37 0.51 0.23
Có hồ 0.41 0.41 0.37 0.41 0.43 0.41
Bảng 56: Mực nước, lưu lượng, vận tốc dòng chảy tại trạm thủy văn Giàng trong thời đoạn 21/1-10/2 và 21/4-30/4 năm 1998-1999
Thời đoạn 21-1-10/2 21/4-30/4
TB MAX MIN TB MAX MIN
Mực nước Tự nhiên 0.06 0.18 -0.08 0.18 0.50 0.03
Có hồ 0.07 0.19 -0.07 0.21 0.54 0.05
Lưu lượng Tự nhiên 119.61 136.43 97.92 227.76 369.64 143.82 Có hồ 134.24 149.53 116.94 232.73 361.45 158.46 Vận tốc Tự nhiên 0.11 0.14 0.09 0.21 0.30 0.14
Có hồ 0.13 0.14 0.11 0.22 0.32 0.15
Học viên: Vũ Kim Thắng 109
Mùa lũ
a. Tính toán điều tiết lũ P=0,5% hồ chứa Hủa Na
Các thông số tính toán điều tiết lũ hồ chứa Hủa Na:
- Cao trình mực nước trước lũ : 234,8 m - Chiều rộng cửa tràn xả mặt : 50 m - Cao trình ngưỡng tràn : 226,0 m - Mực nước lũ thiết kế (lũ 0,5%) : 240,40 m
Kết quả tính toán điều tiết đối với các trận lũ thiết kế được tổng hợp trong bảng sau:
Bảng 57: Kết quả tính toán điều tiết lũ P=0,5% hồ Hủa Na TT Trường hợp tính Qđến max
(m3/s)
Qxả max (m3/s)
Ztrước lũ (m)
Zmax (m)
Wph. lũ (106m3)
1 Mô hình 1962 5750 3300 234.80 239.93 100.365
2 Mô hình 1973 5750 3300 234.80 239.49 91.944
3 Mô hình 1980 5750 3300 234.80 239.56 93.176
4 Mô hình 2007 5750 3300 234.80 239.86 98.940
Hình 43: Điều tiết hồ chứa Hủa Na trận lũ P=0,5% (theo các dạng lũ điển hình)
Học viên: Vũ Kim Thắng 110 b. Tính toán điều tiết lũ P=0,5% hồ chứa Cửa Đạt
Để có thể đánh giá mức độ đảm bảo cắt giảm lũ hạ du, tiến hành tính toán điều tiết hồ chứa Cửa Đạt trận lũ P=0,5% theo các năm điển hình khi có sự tham gia điều tiết của hồ Hủa Na. Các kết quả tính toán điều tiết ứng với mức xả Qxảmax = 3200 m3/s;
Kết quả tính toán điều tiết theo các phương án được tổng hợp ở sau:
Bảng 58: Kết quả tính toán điều tiết lũ P=0,5% hồ Cửa Đạt theo các kịch bản TT Mô phỏng trận lũ Qđếnmax Ztrướclũ Qxả max Zmax Wph.lũ
1 Mô hình 1962 6168 110 3221 116.09 198.385
2 Mô hình 1973 5878 110 3241 116.07 197.598
3 Mô hình 1980 6084 110 3212 116.95 228.237
4 Mô hình 2007 6168 110 3240 117.62 251.603
Hình 44: Điều tiết hồ chứa Cửa Đạt trận lũ P=0,5% theo các năm điển hình Đường quá trình Q xả theo các phương án điều tiết lũ ứng với các năm điển hình sẽ làm biên đầu vào bên nhánh sông Chu cho mô hình thủy lực.. Kết quả tổng hợp mực nước lớn nhất tại trạm thủy văn Xuân Khánh trên sông Chu theo các mô hình lũ các năm điển hình được trình bày trong bảng sau. Quá trình mực nước tại trạm thủy văn Xuân được trình bày trong các hình dưới đây.
Học viên: Vũ Kim Thắng 111 Hình 45: Quá trình mực nước tại Xuân Khánh ứng vớicác trận lũ thiết kế (P=0,5%) c. Tính toán điều tiết lũ P=1% hồ chứa Trung Sơn
Các thông số tính toán điều tiết lũ hồ chứa Trung Sơn - Cao trình mực nước trước lũ : 150 m
- Dung tích phòng lũ : 150 triệu m3 - Cao trình ngưỡng tràn : 145 m
Kết quả tính toán điều tiết đối với các trận lũ thiết kế được tổng hợp trong bảng sau:
Bảng 59: Kết quả tính toán điều tiết lũ P=1% hồ Trung Sơn T
T Trường hợp tính Qđến max (m3/s)
Qxả max (m3/s)
Ztrước lũ (m)
Zmax (m)
Wph. lũ (106m3)
1 Mô hình 1963 9100 6900 145 159.97 146.7
2 Mô hình 1996 9100 6900 145 160.06 145.7
Học viên: Vũ Kim Thắng 112 Hình 46: Mô phỏng hiệu quả cắt lũ tại tuyến đập Trung Sơn và trạm Cẩm Thủy- 1963