MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, hàng loạt các hồ chứa thủy điện đã và đang được xây dựng trên thượng lưu các hệ thống sông khắp mọi vùng trong cả nước. Lưu vực sông Ba là một trong 9 lưu vực sông lớn nhất Việt Nam, có nguồn thủy năng khá lớn, có nhiều vị trí thích hợp để xây dựng thủy điện vừa và lớn với công suất lắp máy khoảng 737 MW, điện lượng hàng năm khoảng 3,22 tỷ KW.h. Trên các hệ thống sông khác như hệ thống sông Đồng Nai, La Ngà, Vu Gia, Thu Bồn ., ngoài các hồ chứa đang hoạt động như Trị An, Hàm Thuận – Đa Mi, Đa Nhim, các dự án xây dựng hàng chục các hồ chứa thuỷ điện khác như Đại Ninh, Đồng Nai 1, Đồng Nai 2, đã được phê duyệt và sẽ đi vào hoạt động trong thời gian gần đây.

Các hồ chứa nước nói chung thường được thiết kế để đảm nhiệm nhiều mục tiêu khác nhau trong đó có 3 mục tiêu chính là phát điện, cấp nước và chống lũ. Tuy nhiên, các mục tiêu này thường mâu thuẫn với nhau trong vấn đề sử dụng dung tích nước của hồ chứa. Yêu cầu cấp nước nhiều sẽ ảnh hưởng đến sản lượng điện, dung tích chống lũ lớn sẽ ảnh hưởng đến công suất phát điện và khả năng tích nước đầy hồ để phục vụ cấp nước và sản xuất điện trong mùa khô. Vấn đề điều hành hiệu quả hệ thống hồ chứa, giải quyết các mâu thuẫn kể trên là một nhu cầu mới đặt ra ở trong nước. Mục tiêu của việc điều hành hệ thống hồ chứa là nâng cao hiệu quả chống lũ và hiệu quả kinh tế (phát điện và cấp nước) không phải chỉ cho các hồ riêng biệt mà cho tất cả các hồ chứa trong hệ thống.

Các hồ chứa trên hệ thống sông Ba là có tầm quan trọng đặc biệt đối với sự phát triển kinh tế - xã hội của vùng Tây Nguyên. Hiện nay hệ thống hồ chứa này bao gồm các hồ chứa lớn: hồ An Khê Kanak, IaYun hạ, Krông H’Năng, Sông Ba Hạ, Sông Hinh. Hai hồ An Khê – Kanak và Krông H’Năng mới được đưa vào vận hành tháng 9 năm 2010. Trước đây việc vận hành hệ thống hồ chứa trong các điều kiện cụ thể (dựa vào dự báo KTTV) và được thực hiện theo các quy trình vận hành của các hồ riêng biệt. Mới đây nhất, việc điều hành các hồ chứa tuân thủ theo “Quyết định Về việc ban hành Quy trình vận hành liên hồ chứa các hồ: Sông Ba Hạ, Sông Hinh, Krông H’Năng, Ayun Hạ và An Khê – Ka Nak trong mùa lũ hàng năm” đã được Thủ tướng phê duyệt số 1757/QĐ-TTg, ngày 23 tháng 09 năm 2010. Tuy nhiên các công cụ mô phỏng, tính toán phục vụ việc xây dựng quy trình này chưa được công bố rộng rãi dưới dạng các ấn phẩm khoa học.

Việc thiết lập cơ sở khoa học, hay nói cách khác là tìm ra các bước xây dựng quy trình điều tiết liên hồ cùng với các công cụ tính toán kèm theo một cách khoa học là việc làm cần thiết nhằm đưa ra một quy trình điều tiết liên hồ có cơ sở khoa học chặt chẽ, hy vọng mang lại hiệu quả cả về mặt kinh tế và xã hội.

Do vậy, đề tài “Mô phỏng các kịch bản điều tiết hệ thống hồ chứa lưu vực sông Ba” được hình thành từ giữa năm 2010 với mục tiêu là:

-Tìm hiểu về các nghiên cứu đã có liên quan đến xây dựng các quy trình vận hành đơn hồ và hệ thống hồ chứa trong mùa lũ.

- Tìm hiểu, thử nghiệm khả năng một bộ mô hình mô phỏng dùng cho xây dựng quy trình vận hành hệ thống hồ chứa phục vụ phòng chống lũ cho hạ du lưu vực sông Ba trong mùa lũ.

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

MNDBT Mực nước dâng bình thường

MNC Mực nước chết

MNGC Mực nước gia cường

MN kiểm tra Mực nước kiểm tra

Vtb Dung tích toàn bộ

Vhi Dung tích hữu ích

Nlm Công suất lắp máy

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Các trạm khí tượng trong và lân cận lưu vực sông Ba 14

Bảng 1.2 Các trạm đo mưa trong và lân cận lưu vực sông Ba 15

Bảng 1.3 Khả năng xuất hiện lũ lớn nhất năm tại một số trạm (%) 22

Bảng 1.4 Thông số cơ bản các hồ trên lưu vực sông Ba 29

Bảng 3.1 Mực nước hồ cao nhất ở đầu các tháng trong mùa lũ 59

Bảng 3.2 Cao trình mực nước khống chế ở các hồ trong mùa lũ 61

Bảng 3.3 Cao trình mực nước đón lũ của các hồ 62

Bảng 3.4 Ngưỡng cắt lũ cho 3 hồ 63

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Biểu diễn dưới dạng đồ thị của diễn toán hồ chứa 6

Hình 1.2 Sơ đồ vị trí địa lý lưu vực sông Ba 12

Hình 1.3 Mạng lưới trạm KTTV lưu vực sông Ba 16

Hình 1.4 Vùng ngập thung lũng Ayun Pa – Cheo Reo – Phú Túc 24

Hình 1.5 Ảnh chụp RADA ngập lụt hạ lưu sông Ba ngày 5/10/2009 26

Hình 1.6 Vị trí các hồ chứa trên lưu vực sông Ba 28

Hình 3.1 Sơ đồ tính toán hồ chứa 41

Hình 3.2 Sơ đồ phân chia lưu vực sông Ba sử dụng trong mô hình MARINE 42

Hình 3.3 Sơ đồ phân chia lưu vực theo phương pháp đa giác Thiessen 43

Hình 3.4 Sơ đồ hiện trạng sử dụng đất của lưu vực sông Ba 44

Hình 3.5 Kết quả kiểm tra bài toán mẫu cho lưu vực 1 46

Hình 3.6 Lưu vực 1 46

Hình 3.7 Kết quả kiểm tra bài toán mẫu cho lưu vực 2 47

Hình 3.8 Lưu vực 2 48

Hình 3.9 Kết quả kiểm tra bài toán mẫu cho lưu vực 3 49

Hình 3.10 Lưu vực 3 49

Hình 3.11 Mô hình hóa sông Ba trong Muskingum 50

Hình 3.12 Đường quá trình lưu lượng đến hồ Ayun Hạ năm 1986 51

Hình 3.13 Đường quá trình lưu lượng đến hồ sông Hinh năm 1986 52

Hình 3.14 Đường quá trình lưu lượng tại Củng Sơn năm 1986 52

Hình 3.15 Đường quá trình lưu lượng đến hồ Ayun Hạ năm 1988 53

Hình 3.16 Đường quá trình lưu lượng đến hồ sông Hinh năm 1988 53

Hình 3.17 Đường quá trình lưu lượng tại Củng Sơn năm 1988 54

Hình 3.18 Đường quá trình điều tiết hồ Ayun Hạ năm 2009 theo qui trình đơn hồ 59

Hình 3.19 Đường quá trình điều tiết hồ sông Hinh năm 2009 theo qui trình đơn hồ 60

Hình 3.20 Đường quá trình điều tiết hồ Ba Hạ năm 2009 theo qui trình đơn hồ 61

Hình 3.21 Đường quá trình điều tiết hồ Ayun Hạ năm 2009 theo qui trình mới 64

Hình 3.22 Đường quá trình điều tiết hồ sông Hinh năm 2009 theo qui trình mới 65

Hình 3.23 Đường quá trình điều tiết hồ Ba Hạ năm 2009 theo qui trình mới 65

Hình 3.24 Đường quá trình lưu lượng Củng Sơn năm 2009 theo qui trình đơn hồ và liên hồ 6