Tien De Ra Tien Dau Tu Tai Chinh Thong Minh - Duncan Bannatyne.pdf
TÍNH TOÁN THỦY LỰC MÔ PHỎNG HIỆN TƯỢNG NƯỚC DỀNH VÙNG LÒNG HỒ THỦY ĐIỆN A LƯỚI 9784117c
1. Đ IăH CăĐĨăN NG
TR NGăĐ IăH CăBỄCHăKHOA
NGUY NăH UăTUY N
TệNHăTOỄNăTH YăL CăMỌăPH NGăHI NăT NGă
N CăD NHăVÙNGăLọNGăH ăTH YăĐI NăAăL I
LU NăVĔNăTH CăSƾăCHUYểNăNGĨNH
K ăTHU TăXỂYăD NGăCỌNGăTRỊNHăTH Y
ĐƠăNẵngăậ 2018
2. Đ IăH CăĐĨăN NG
TR NGăĐ IăH CăBỄCHăKHOA
NGUY NăH UăTUY N
TệNHăTOỄNăTH YăL CăMỌăPH NGăHI NăT NGă
N CăD NHăVÙNGăLọNGăH ăTH YăĐI NăAăL I
Chuyên ngành : K ăthu tăXơyăd ngăCôngătrìnhăTh y
Mưăs : 85.80.202
LU NăVĔNăTH CăSƾăCHUYểNăNGĨNH
K ăTHU TăXỂYăD NGăCỌNGăTRỊNHăTH Y
NG IăH NGăD NăKHOAăH C:
TS. Tô Thúy Nga
ĐƠăNẵngăậ 2018
3. 1
L IăCAMăĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được
ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tácăgi ălu năvĕn
Nguy năH uăTuy n
4. 1
TÍNH TOÁN THỦY LỰC MÔ PHỎNG HIỆN TƯỢNG
NƯỚC DỀNH VÙNG LÒNG HỒ THỦY ĐIỆN A LƯỚI
Học viên: Nguyễn Hữu Tuyến
Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình Thủy
Mã số: 8580202; Khóa:34; Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN
- Đặc điểm hồ Thuỷ điện A Lưới là hồ nhỏ chỉ có dung tích hữu ích
24,4x106
m3, trong khi đó tổng lượng nước về hồ ngày 18/9/2013 lên đến 85
triệu m3, do đó hồ không có khả năng cắt lũ, khi mực nước hồ đạt mực nước
dâng bình thường thì buộc phải xả lưu lượng bằng với lưu lượng về.
- Đặc biệt, địa hình lòng hồ có hình dạng thắt cổ chai, nên khi xảy ra lũ
lớn thì dẫn đến hiện tượng nước dềnh, (chênh lệch mực nước tại vị trí thu hẹp
so với mực nước hồ trước đập), đây là điều đã xảy ra trong trận lũ năm 2013.
Khi đó, mực nước dềnh đầu hồ lên đến cao trình trên 554,78m trong khoảng
thời gian vài giờ do lượng mưa về quá lớn, tại thời điểm đó mực nước hồ vẫn
giữ ở 553m (chênh lệch 1,78m). Qua thông tin Huyện A Lưới cung cấp có một
số hộ dân thượng lưu hồ phải sơ tán trong đêm 18/9/2013 do nước ngập vào
nhà dân khi vượt quá mực nước lũ kiểm tra (mốc đã đền bù).
- Bài toán đặt ra là cần phải có một mô hình thủy lực tính nước dềnh để đơn
vị quản lý vận hành chủ động trong việc vận hành, điều tiết hồ, giảm thiểu
ngập lụt cho các xã thượng lưu hồ chứa. Do đó tác giả chọn đề tài: “tính toán
thủy lực mô phỏng hiện tượng nước dềnh vùng lòng hồ thủy điện A Lưới”.
Từ khóa: Thủy điện, A Lưới, Hồ chứa, co hẹp, nước dềnh.
5. 2
HYDRAULIC CALCULATIONS SIMULATING THE PHENOMENON
OF THE DIFFERENCE OF WATER LEVEL IN THE RESERVOIR
AREA OF A LUOI
- Characteristics of A Luoi hydropower reservoir is a small reservoir with a
useful capacity of 24.4x106 m3, while the total volume of water on 18/9/2013 is 85
million m3, When the water level reaches the normal water level, it must discharge
the flow equal to the return flow.
- Especially, the topography of the lake bed is shaped like a bottleneck, so when
the flood occurs, it leads to the phenomenon of sluggish water (the difference in the
water level is narrower than the water level in the lake before the dam), this is What
happened in the flood in 2013. At that time, the water level rose to the elevation of
554.78m over a period of several hours due to the heavy rainfall, at which time the
water level remained at 553m (1.78 m difference). Through the information of A
Luoi District, there are some households upstream of the lake to be evacuated on the
night of 18/9/2013 due to flooding in the house when the flood exceeded the water
level (compensation landmark).
- The problem is that there is a need to have a hydraulic model for difference of
water level management to be active in the operation and regulation of reservoirs and
flood mitigation for the upstream communes. Therefore, the author chose the topic:
"Hydraulic calculations simulating the phenomenon of the difference of water level
in the reservoir area of A Luoi".
Key words: Hydroelectric, A Luoi, reservoir, shrinking, difference of water level
6. 2
MỤC LỤC
M ăĐ U......................................................................................................... 4
1.ăLỦădoăch năđ ătƠi................................................................................. 6
2.ăM căđíchănghiênăc u........................................................................... 7
3.ăĐ i t ngăvƠăph măviănghiênăc u. ..................................................... 7
4.ăPh ngăphápănghiênăc u. ................................................................... 7
5.ăụănghƿaăkhoaăh căvƠăth căti năc aăđ ătƠi............................................ 7
6.ăB ăc căđ ătƠi........................................................................................ 8
CH NGă1.ăT NG QUAN........................................................................... 9
1.1 Gi iăthi uăchung................................................................................ 9
1.2.ăS ăc năthi tătínhătoánădòngăch yălǜătrênăl uăv căH ăch aăTh yăđi nă
AăL i. ...................................................................................................... 10
1.2.1. Hi n tr ngălǜăl t và công tác d báo t i công trình th yăđi n A
L i....................................................................................................... 10
1.2.2. Hi n tr ng công tác d báo c a Ch đ p:.............................. 16
1.3ăăĐặcăđi măt ănhiênăvƠădòng ch yăh ăch aăth yăđi năAăL i......... 17
1.3.1.ăĐặcăđi măđ a lý t nhiênăl uăv c Sông A Sáp. ...................... 17
1.3.2ăĐặcăđi măkhíăt ng th yăvĕn................................................... 21
1.3.2.1.ăCh ăđ ăb căh i................................................................. 21
1.3.2.2.ăCh ăđ ăm a...................................................................... 21
1.3.2.3.ăDòngăch yănĕmăt iăcácătr măth yăvĕnălơnăc năl uăv c.... 23
1.3.2.4.ăĐặcăđi mălǜăl tăSôngăAăSáp ............................................ 24
1.4.ăT ngăquanăv ăcácămôăhìnhăthuỷăvĕn,ăthuỷăl c............................... 25
1.4.1. Các mô hình thuỷ vĕn ............................................................. 25
1.4.2. Các mô hình thuỷ l c.............................................................. 26
1.5ăăPhơnătíchăl aăch năcácămôăhìnhătínhătoánăn căd nhăápăd ngăchoă
nhƠămáyăth yăđi năAăL i. ....................................................................... 28
1.5.1. L a ch n mô hình th yăvĕn MIKEăNAMăđ tính dòng ch yălǜ.
............................................................................................................... 28
1.5.2. L a ch n mô hình th y l căMIKEă11ăđ mô ph ng th y l c
choăvùngăth ngăl uăh ch a. .............................................................. 29
7. 3
CH NGă 2.ă THI Tă L Pă MỌă HỊNHă TH Yă VĔNă XÁCă Đ NHă DọNGă
CH YăLǛăTH NGăL UăH ăCH AăTH YăĐI NăAăL I................. 30
2.1.ăThi tăl pămôăhìnhăth yăvĕnăMIKEăNAM ...................................... 30
2.1.1 Gi i thi u ................................................................................. 30
2.1.1.1.ăYêuăc uăv ăd ăli u ........................................................... 30
2.1.1.2.ăC uătrúcămôăhình.............................................................. 30
2.1.1.3.ăThƠnhăph năl pămôăhìnhăc ăb n....................................... 31
2.1.2. Xây d ng b thông s môăhìnhăNAMăđ tính dòng ch yălǜăv
h ch a th yăđi năAăL i. .................................................................... 36
2.2.ăMôăph ngădòngăch yălǜăđ năcácănútăth ngăl uăh ăch aăAăL i. 37
CH NG 3:ă NGă D NGă MỌă HỊNHă TH Yă L Că Đ ă MỌă PH NGă
DọNGăCH YăCHOăVỐNGăTH NGăL UăH ăCH A.......................... 41
3.1 Gi iăthi uămôăhìnhăth yăl căm tăchi uăMIKEă11........................... 41
3.2.ăXơyăd ngăb ăthôngăs ămôăhìnhăMIKEă11ăđ ătínhădòngăch yălǜăv ăh ă
ch aăth yăđi năAăL i: ............................................................................. 46
3.3.ăMôăph ngăth yăl cădòngăch yăh ăch aăAăL i............................. 52
3.4.ăPhơnătích,ăđánhăgiáăk tăqu ăvƠăđ ăxu tăgi iăphápăgi măng păth ngă
l uăh ăch a................................................................................................ 55
K TăLU N................................................................................................... 56
TĨIăLI UăTHAMăKH O............................................................................. 57
QUY TăĐ NHăGIAOăĐ ăTĨIăLU NăVĔNăTH CăSƾă(B NăSAO)
8. 4
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VI T T T
+MNDBT: M căn cădơngăbìnhăth ng
+MNC: M căn căch t
+MNLTK: M căn călǜăthi tăk
+MNLKT: M căn călǜăki mătra
ẢI I THÍCH THU T NẢỮ
Đ iăv iălu năvĕnănƠy,ăthu tăng ăn căd nhăđ căhi uălƠăn căd nhătrongă
lòngăh ăch aăth yăđi năAăL iădoăhi năt ngăđ aăhìnhăcóăd ngăcoăthắtăđ tă
ng tă(nútăthắtăd ngăc ăchai)ăt oăraăhi năt ngăn căd nh.
DANH MỤC CÁC B NẢ
B ngă1.1.ăTh ngăkêăcácătr nălǜătừănĕmă2012ăđ nănĕmă2016: ........................ 10
B ngă1.2:ăCácăđặcătr ngăđ aălỦăthuỷăvĕnăl uăv căAăL iă[17]...................... 18
B ngă1.3:ăĐặcătr ngăhìnhătháiăl uăv căsông .................................................. 21
B ngă1.4:ăĐặcătr ngăl ngăm aătrungăbìnhătháng,ănĕmă(mm) ...................... 22
B ngă1.5:ăL ngăm aătrungăbìnhătháng,ănĕmă(mm)...................................... 22
B ngă1.6:ăT năsu tăl ngăm aăngƠyăl nănh tăc aăcácătr mătrongăvƠălơnăc nă
l uăv că(mm).................................................................................................. 23
B ngă1.7:ăCácăđặcătr ngădòngăch yănĕmăt iătuy năđ pă(1977-2012) ............ 25
B ngă2.1:ăTiêuăchu năđánhăgiáăh ăs ăNSE..................................................... 34
B ngă2.2:ăTiêuăchu năđánhăgiáăh ăs ăt ngăquan (Theo Moriasi, 2007) ...... 34
B ngă2.3:ăThamăs ămôăhìnhăNAM................................................................. 35
B ngă2.4:ăDi nătíchăcácăti uăl uăv căh ăch aăth yăđi năAăL i................... 36
B ngă2.5:ăCácăti uăl uăv căvƠătr ngăs ăm aăsửăd ngăđ ătínhătoán................ 37
B ngă2.6:ăCh ăs ăđánhăgiáăđ ătinăc yăc aămôăhìnhăNAMătrênăl uăv căAăL i
........................................................................................................................ 40
B ngă3.1:ăT ngăh păk tăqu ăhi uăch nhăcácătr nălǜăl n................................. 52
B ngă3.2:ăCácăk chăb nă ngăv iăt năsu tălǜătừă5%ăđ năt năsu tă10%............ 52
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hìnhă1.1:ăBi uăđ ăTr nălǜăngƠyă17,18,19/2013 ..................................... 14
Hìnhă1.2ăN căd nhăng păv nănhƠădơn ............................................... 15
Hìnhă1.3:ăHìnhă nhăn căng păvƠoănhƠădơnăkhiăv tăquáăm căn călǜă
ki mătraă(m căđưăđ năbù) ............................................................................... 16
Hìnhă1.4:ăB năđ ăb ătríătr m đoăm aăl uăv călòngăh ........................... 17
Hìnhă1.5:ăHìnhă nhăv ătríăl uăv căh ăch aăth yăđi năAăL i ................ 18
22. 18
Hình 1.5: Hình ảnh vị trí lưu vực hồ chưa thủy điện A Lưới
Hình 1.6: Hình ảnh vị trí đập dâng hồ chứa thủy điện A Lưới
Đ pădơng
V ătríăcoăhẹp
23. 19
Hình 1.7: Hình ảnh vị trí cửa lấy nước thủy điện A Lưới
Bảng 1.2: Các đặc trưng địa lý thuỷ văn lưu vực A Lưới [17]
Đặcătr ngăl uăv c Đ năv Giá tr
Di nătíchăl uăv c km2
331
Chi u dài sông chính Km 43,0
Đ r ngătrungăbìnhăl uăv c Km 7,7
Đ d c trung bình sông ⁄ 11,47
M tăđ l i sông Km/km2
0,99
L ngăm aătrungăbìnhănhi uănĕm Mm 3415
L ng t n th t b căh i Mm 370
Dòng ch yănĕm
+ăL uăl ng dòng ch y trung bình nhi uănĕm m3
/s 27,06
+ Modun dòng ch yănĕmăMo l/s.km2
81,8
+ T ngăl ng dòng ch yănĕmăWo 106
m3
853
+ H s bi năđ ng dòng ch yănĕmăCv 0,35
+ H s thiên l ch dòng ch yănĕmăCs 3Cv
L uăl ngăđ nhălǜăthi t k
Qp = 0.1% m3
/s 6484
Qp = 0.2% m3
/s 5756
Qp = 0.5% m3
/s 4879
Qp = 1.0% m3
/s 4276
24. 20
Qp = 2.0% m3
/s 3370
Qp = 5.0% m3
/s 2985
Qp = 10% m3
/s 2473
T ngă l ng phù sa trung bình nhi uă nĕmă t i
tuy n công trình
106
m3
159,5
II. H ch a
Cao trình m căn cădơngăbìnhăth ng M 553
Cao trình m căn c ch t M 549
M căn căgiaăc ng ng v i lǜ thi t k M 553,01
M căn căgiaăc ng ng v i lǜ ki m tra M 555,10
Dung tích toàn b h ch a 106
m3
60,2
Dung tích h u ích 106
m3
24,4
III.ăĐ p trƠn
Lo iăđ p
Bê tông
CVC
D ngăđ p tràn:
tràn x
mặt
Hình th c x có cửa van
L uă l ng x t i m că n c lǜ thi t k
553,01m
m3
/s 4183
L uă l ng x t i m că n c lǜ ki m tra
555,10m
m3
/s 5085
Caoătrìnhăng ng tràn m 538,5
S cửa van Khoang 3,0
Kíchăth c cửa (r ng x cao) m x m 14x14,5
IV.ăĐ p dâng
C p c aăđ p c p III
Tiêu chu n thi t k
TCXDVN
285:2002
Lo iăđ p Bê tông
Caoătrìnhăđ nhăđ p m 555,5
Chi uădƠiătheoăđ nhăđ p m 206,5
Chi u r ngăđ nh m 7,0
Chi u cao l n nh t M 49,5
V. Nhà máy
Công su t lắp máy Nlm MW 170
S t máy t 2
L uăl ng l n nh t qua nhà máy Qmax m3
/s 43,3
25. 21
S năl ngăđi n trung bình nhi uănĕm 106 kWh 686,5
Bảng 1.3: Đặc trưng hình thái lưu vực sông
TT Tuy n Flv
(km2
)
Lsc
(km)
Js
(%o)
Hbqlv
(m)
Bbqlv
(km)
D
(km/km2
)
1 AăL i 331 43 11.47 764 7.70 0.99
1.3.2 Đặcăđi măkhíăt ngăth yăvĕn
1.3.2.1. Ch đ b căh i
L ngăb căh iătrungăbìnhănhi uănĕmăt iăAăL iălƠă841mm.ăCácăthángă
mùaăđôngăxuơnăkhôngăkhíăth ngă mă tăl ngăb căh iănh ăh năcácăthángă
cu iămùaăhèăđ uămùaăthu.ăTh ngăthángăVIIălƠăthángăcóăl ngăb căh iăl nă
nh t,ăthángăXIIălƠăthángăcóăl ngăb căh iănh ănh t.ăCƠngălênăcao,ănhi tăđ ă
cƠngăgi m,ăđ ă măt ngăđ iătĕngălênălƠmăgi măkh ănĕngăb căh i.
1.3.2.2. Ch đ m a
Phơnăb ăl ngăm a:ăl uăv căsôngăAăSápălƠăvùngăcóăl ngăm aăt ngă
đ iă l n,ă l ngă m aă nĕmă trungă bìnhă nhi uă nĕmă daoă đ ngătrongă kho ngă từă
2800-3400mm.ăN iăcóăl ngăm aăTB nĕmăl nănằmă ăvùngănúiăphíaăTơyăBắcă
c aăkhuăv căAăL i,ăđ tătrênă3.400mm.ăN iăítăm aăh nălƠăkhuăv căgiápăv iă
huy năH ngăTrƠ,ăkho ngătừă2.800-3.200mm.ăNhìnăchung,ăkhuăv cănghiênă
c uăcóăl ngăm aăTBănĕmăcaoăh năsoăv iăcácăkhuăv căkhácătrongăt nhăThừaă
Thiên Hu .ă
+ăCh ăđ ăm a:ă ăAăL i,ămùaăm aăbắtăđ uătừăthángăVăk tăthúcăvƠoă
thángăXII,ătrongăđóăthángăX,ăXIăm aăl nănh t.ăMùaăítăm aăkéoădƠiătừăthángăIă
đ nă thángă IV.ăTrênă khuă v căth iă kỳă ítăm aă nh tă vƠoă thángă I,ăII,ăIII,ăt ngă
l ngăm aăc aă3ăthángăm aăch ăchi m từă3-6%ăt ngăl ngăm aănĕm.
+ăS ăngƠyăm a:ăS ăngƠyăm aătrongănĕmăt ngăđ iăl n,ăv iăs ăngƠyăm aă
trongănĕmătừă200-240ăngƠyăm a,ăcóănh ngănĕmăs ăngƠyăm aălênătrênă300ă
ngƠyă nh ă nĕmă 1998,ă 1999,ă 2000.ă Thángă II,ă III,ă IVă th ngă ítă m a,ă nh ngă
thángăX,ăXI,ăXIIăs ăngƠyăm aăchi mătrênă2/3ăs ăngƠyătrongătháng.ăă
+ăC ngăđ ăm a:ăL ngăm aăngƠyăl nănh tăcóăth ălênăđ nă700mm.ăĐặcă
bi tă trongă tr nă lǜă l chă sửă XI/1999ă m aă ngƠyă l nă nh tă ă Aă L iă lênă đ nă
758mm.
26. 22
Nh ăv y,ăkhuăv căAăL iăcóăl ngăm aăr tăd iădƠo,ămùaăm aăđ năs mă
vƠăk tăthúcămu n,ăl ngăm aăphơnăb ăkháăđ uătrongănĕm.ăĐơyălƠănh ngăđi uă
ki năt tăchoăphátătri năth yăđi n.ă
Bảng 1.4: Đặc trưng lượng mưa trung bình tháng, năm (mm)
TT Tên tr m M aă
max 1
ngày
Ngày M aă
nĕmă
max
Nĕm S ngày
m a
S ngày
m aătrungă
bình
1 AăL i 758.1 02/11/19996299.4 1996 173-314 249
2 BìnhăĐi n 568.0 26/11/20044524.2 2007 101-208 158
3 Phú c 721.6 03/11/19995005.5 1999 99-186 147
4 Hu 977.6 03/11/19995641.5 1999 143-195 167
5 Th ng Nh t 747.9 11/11/20075866.3 2007 119-236 176
6 NamăĐông 927.3 11/11/20077054.8 1999 122-227 190
Bảng 1.5: Lượng mưa trung bình tháng, năm (mm)
Tháng AăL i BìnhăĐi n Phú c Hu
Th ng
Nh t
Nam Đông
I 69.9 108.5 122.3 121.9 89.6 112.4
II 41.6 48.2 67.3 55.8 42.5 49.3
III 66.2 45.0 61.0 50.0 56.9 60.4
IV 159.6 78.0 82.8 60.8 106.5 99.7
V 246.0 176.4 135.3 125.4 227.8 219.5
VI 183.0 145.2 78.5 105.5 225.0 196.4
VII 160.4 106.0 77.8 73.0 145.7 148.8
VIII 225.8 209.2 154.0 161.9 242.8 237.2
IX 448.1 406.5 394.5 421.6 418.5 498.8
X 922.4 836.7 805.2 814.8 862.3 946.6
XI 740.0 682.1 599.8 641.3 691.1 786.1
XII 298.0 363.8 347.3 351.1 249.5 317.2
Nĕm 3560.8 3205.5 2925.9 2983.1 3358.2 3730.6
Th i kỳ 73-12 79-12 80-12 77-12 79-12 77-12
27. 23
Bảng 1.6: Tần suất lượng mưa ngày lớn nhất của các trạm trong và lân
cận lưu vực (mm)
STT P(%) 0.1% 0.2% 0.5% 1% 3% 5% 10%
1 AăL i 1108.8 996.0 848.2 756.4 606.9 544.8 461.9
2 BìnhăĐi n 883.3 817.7 730.2 662.5 562.4 515.3 447.6
3 Phú c 1285.2 1169.1 1015.5 899.3 715.2 629.5 513.3
4 Hu 1435.4 1297.2 1115.5 978.9 764.5 666.1 534.4
5 Th ng Nh t 1211.1 1116.2 989.5 892.5 735.9 661.5 558.1
6 NamăĐông 1318.3 1192.7 1027.4 921.1 748.7 678.1 580.9
1.3.2.3. Dòng ch yănĕmăt i các tr m th yăvĕnălơnăc năl uăv c
Trênăl uăv căSôngăAăSapăph nălưnhăth ăVi tăNamăkhôngăcóătr măđoăđ că
th yăvĕnădoăT ăch căKTTVăqu nălỦ,ăt iătuy năĐ păAăL iăcóăTr măth yăvĕnă
dùngăriêngădoăCôngătyăt ăv năthi tăk ăxơyăd ngăĐi nă3ăxơyăd ngăvƠăquanătrắcă
từăthángă4/2005ăđ nănay.ăDoătr măth yăvĕnănƠyăm iădiăvƠoăho tăđ ngănênăk tă
Hình 1.8: Lưới trạm Khí tượng thủy văn khu vực nghiên cứu
29. 25
Hình 1.9: Đường quá trình lũ thiết kế tuyến đập A Lưới (m3
/s)
Kh ănĕngăđi uăti tălǜ: Cácăđặcătr ngădòngăch yănĕmăt iătuy năđ păđ căth ă
hi nătrongăb ngăsau:
Bảng 1.7: Các đặc trưng dòng chảy năm tại tuyến đập (1977-2012)
Tuy n F (km2
) N
Qo
(m3
/s)
Mo
(l/s.km2
)
Cv Cs
Qp (m3
/s)
10% 50% 90%
AăL i 331 28 27.1 81.9 0.32 0.32 38.6 26.6 16.2
Th yăđi năAăL iălƠăcôngătrìnhăc păIIăv iăt năsu tăthi tăk ăP=1,0% và
t năsu tăki mătraăP=0,2%,ătínhătoánăcắtălǜăthi tăk ăthuăphóngătheoămôăhìnhălǜă
nĕmă1996.
1.4. T ngăquanăv ăcácămôăhìnhăthu ăvĕn,ăthu ăl că
1.4.1. Cácămôăhìnhăthu ăvĕn
• Mô hình Ltank: do PGS.TS Nguy năVĕnăLaiăđ xu tănĕmă1986ăvƠă
ThS Nghiêm Ti n Lam chuy n v giao di n máy vi tính trên ngôn ng
VisualBasic, là m t phiên b n c i ti n từ mô hình Tank g c c a tác gi
Sugawaraă(1956).ăMôăhìnhătoánăm aărƠoădòngăch y d a trên quá trình trao
đ iăl ng m gi a các t ng mặt, ng măl uăv c, và b căh iă ng d ng t t cho
l uăv c vừa và nh .
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
0 24 48 72 96 120
L
uăl
ngă(m
3
/s)
Th iăgiană(gi )
Q 0.2%
Q1.0%
Q3%
Q5%
Q 10%
30. 26
• Mô hình Hec-HMS: lƠămôăhìnhăm aădòngăch y c a Trung tâm Thuỷ
vĕnăkỹ thu tăquơnăđ i Hoa Kỳ đ c phát tri n từ mô hình HEC-1, mô hình có
nh ng c i ti năđángăk c v kỹ thu t tính toán và khoa h c thuỷ vĕnăthíchă
h p v iăcácăl uăv c sông vừa và nh . Là d ng mô hình tính toán thuỷ vĕnă
đ cădùngăđ tính dòng ch y từ s li uăđoăm aătrênăl uăv c.ăTrongăđóăcácă
thành ph n mô t l uăv c sông g m các công trình thuỷ l i, các nhánh sông.
K t qu c a Hec-HMSă đ c bi u di nă d i d ngă s ă đ , bi u b ng
t ng minh r t thu n ti năchoăng i sử d ng.ăNgoƠiăra,ăch ngătrìnhăcóăth
liên k t v iăc ăs d li u d ng DSS c a mô hình thuỷ l c Hec-RAS.
• MôăhìnhăNAM:ăđ c xây d ng 1982 t i khoa thuỷ vĕnăvi n kỹ thu t
thuỷ đ ng l c và thuỷ l c thu căđ i h c kỹ thu tăĐanăM ch. Mô hình d a
trên nguyên tắc các b ch a theo chi u th ngăđ ng và h ch a tuy n tính. Mô
hìnhătínhăquáătrìnhăm aă- dòng ch y theo cách tính liên t căhƠmăl ng m
trongănĕmăb ch a riêng bi tăt ngătácăl n nhau. Các mô hình thuỷ vĕnătrênă
đơyăchoăk t qu là các quá trình dòng ch y t iăcácăđi m kh ng ch (cửa ra
l uăv c) vì v y t thơnăchúngăđ ngăđ c l păch aăđ kh nĕngăđ đ aăraăcácă
thông tin v di n tích và m căđ ng p l t mà ph i k t h p v i m t s các
công c khácănh ăGIS,ăhoặc là biên cho các mô hình th yăđ ng l c 1-2 chi u
khác.
• Môăhìnhăđ ngăđ năv (UHM):ăĐ c sử d ngăđ thay th cho mô
hìnhăNAMăđ mô ph ngălǜăl t các khu v c,ăn iăkhôngăcóăh s ădòngăch y
lǜ.
1.4.2. Cácămôăhìnhăthu ăl c
• Mô hình Vrsap: ti n thân là mô hình KRSAL do c PGS.TS Nguy n
Nh ăKhuêăxơyăd ng và đ c sử d ng r ng rãi n cătaătrongăvòngă25ănĕmă
tr l iăđơy.
• Mô hình KOD-01 và KOD-02 c a GS.TSKH Nguy n Ân Niên phát
tri n d a trên k t qu gi i h ph ngătrìnhăSaint-Venant d ng rút g n, ph c
v tính toán th y l c, d báoălǜ...
• Mô hình Wendy: do Vi n th y l c Hà Lan (DELFT) xây d ng cho
phép tính th y l c dòng ch y h , xói lan truy n, chuy n t i phù sa và xâm
nh p mặn.
31. 27
• Mô hình Hec-RAS: do Trung tâm Th yăvĕnăkỹ thu tăquơnăđ i Hoa
Kỳ xây d ngăđ c áp d ngăđ tính toán th y l c cho h th ng sông. Phiên
b n m i hi nănayăđưăđ c b sung thêm modul tính v n chuy n bùn cát và t i
khu ch tán. Mô hình HEC-RASăđ c xây d ngăđ tính toán dòng ch y trong
h th ng sông có s t ngătácă2ăchi u gi a dòng ch y trong sông và dòng
ch yăvùngăđ ng bằngălǜ.ăKhiăm c n cătrongăsôngădơngăcao,ăn c s tràn
qua bãi gây ng păvùngăđ ng bằng, khi m căn c trong sông h th păn c s
ch y l i vào trong sông.
Hec-RAS lƠ m t t h p các ph n m măđ c thi t k d i d ng th c có
th t ngătr l n nhau dùngăđ phân tích, tính toán cácăđặcătr ngăth y l c.
Sau khi file d li u hình h căđ c nh p vƠo Ras, các d li u hình h căđ c
hoƠn ch nh vƠ k t h p v i s li u dòng ch yăđ tính toán mặt nghiêng c a b
mặtăn c d a trên các y u t th y l c.ăSauăđó tƠi li u mặt nghiêng c a b
mặtăn c s đ c nh p vƠo Hec-GeoRasăđ phân tích không gian vƠ di n
toán di n tích vƠ đ sâu ng p l t.
• H mô hình MIKE: do Vi n th y l că Đană m ch (DHI) xây d ng
đ c tích h p r t nhi u các công c m nh, có th gi i quy tăcácăbƠiătoánăc ă
b nătrongălƿnhăv cătƠiănguyênăn c.
- MIKE 11: là mô hình m t chi u trên kênh h , bãi ven sông, vùng
ng pălǜ,ătrênăsôngăkênhăcóăk t h p mô ph ng các ô ru ng mà k t qu th y
l c trong các ô ru ng là "gi 2 chi u".
- MIKE 21: Là mô hình th yă đ ng l c h c dòng ch y 2 chi u trên
vùng ng pălǜăđưăđ c ng d ng tính toán r ng rãi t i Vi t Nam và trên ph m
vi toàn th gi i. Mô hình MIKE21 HD là mô hình th yăđ ng l c h c mô
ph ng m căn c và dòng ch y trên sông, vùng cửa sông, v nh và ven bi n.
Mô hình mô ph ng dòng ch y không năđ nh hai chi uăngangăđ i v i m t l p
dòng ch y.
- MIKE-Floodăđ c sử d ng khi c n có s mô t hai chi u m t s
khu v c (MIKE 21) và t i nh ngăn iăc n k t h p mô hình m t chi u (MIKE
11).ăTr ng h p c n k t n i m t chi u và hai chi u là khi c n có m t mô
hình v n t c chi ti t c c b (MIKE 21) trong khi s thayăđ i dòng ch y c a
sôngăđ căđi u ti t b i các công trình ph c t p (cửa van, c ngăđi u ti t, các
công trình thúy l i đặc bi t...) mô ph ngătheoămôăhìnhăMIKEă11.ăKhiăđóămôă
32. 28
hình m t chi u MIKE 11 có th cung c păđi u ki n biên cho mô hình MIKE
21ă(vƠăng c l i).
- MIKE 11-GIS sử d ngăđ xây d ng b năđ ng p l t cho vùng h l uă
sông. MIKE 11-GIS là b công c m nh trong trình bày và bi u di n v mặt
không gian và thích h p công ngh mô hình bãi ng p và sông c a MIKE 11
cùng v i kh nĕngăphơnătíchăkhôngăgianăc a h th ngăthôngătinăđ a lý trên
môiătr ng ArcGIS.
MIKE 11-GIS có th mô ph ng di n ng p l n nh t, nh nh t hay di n
bi n từ lúcăn c lên cho t iălúcăn c xu ng trong m t tr nălǜ.ăĐ chính xác
c a k t qu tính từ mô hình và th i gian tính toán ph thu c r t nhi uăvƠoăđ
chính xác c a DEM. Nó cho bi t di n ng păvƠăđ sơuăt ngă ng từng vùng
nh ngăkhôngăxácăđ nhăđ căh ng dòng ch yătrênăđó.
1.5 Phơnătíchăl aăch năcácămôăhìnhătínhătoánăn căd nhăápăd ngă
choănhƠămáyăth yăđi năAăL i.
1.5.1. K ăthừaămôăhìnhăth yăvĕnăMIKEăNAMăđ ătínhădòngăch yălǜ.
K ăthừaănghiên c uătừălu năvĕnăc aăH ăHoƠnăKi m,ăcácănghiênăc uăc aă
giáo viên h ngăd năv ăgi iăphápăh năch ăn căd nhăvùngălòngăh ăth yăđi nă
Aăl i đ ăcóădòngăch yăđ năh ăvƠăcácănútănh păl uămôăph ngăth yăl căđánhă
giáăn căd nhălòngăh .ă
L uăv căh ăch aăTh yăđi năAăL iălƠăl uăv cănh ,ătìnhăhìnhătƠiăli uăkhíă
t ngăth yăvĕnăthuăth păđ căđ năhi năt iăph căv ănghiênăc uăd ăbáoăch aă
th tădƠiăvƠăđ yăđ ,ănênăvi căch nămôăhìnhăNAMăđ ăd ăbáoăs ăthu năl iăh nă
soăv iăcácămôăhìnhăkhácăvì:
- Môăhìnhăsửăd ngăcácăh ăth cătoánăh căđ năgi năđ ăchuy năđ iăm aă
thƠnhădòngăch y,ăítăthôngăs ăvƠăd ăsửăd ng.
- LƠămôăhìnhăv iăthôngăs ăt pătrungănênăkhôngăyêuăc uănhi uăvƠăchiăti tă
v ăs ăli uăđ uăvƠo.ă
- Đưăđ căápăd ngăđ ăd ăbáoălǜăchoănhi uăl uăv căsôngă ăMi năTrungă
vƠăTơyăNguyênăvƠăchoăk tăqu ăd ăbáoăv iăđ ătinăc yăkháăcao.
V iănh ngănh năxétăđ cătrìnhăbƠyă ătrênăthìămôăhìnhăth yăvĕnăNAMălƠă
l aăch năphùăh păđ ătínhătoánădòngăch yălǜăchoăh ăch aănhƠămáyăth yăđi năAă
L i.
33. 29
1.5.2.ăL aăch nămôăhìnhăth yăl căMIKEă11ăđ ămôăph ngăth yăl că
choăvùngăth ngăl uăh ăch a.
Từăk tăqu ătínhătoánădòngăch yălǜătừămôăhìnhăMIKEăNAMă(xácăđ nhăl uă
l ngăbiênăth ngăl uăvƠăcácănhánhăbên),ăsửăd ngămôăhìnhăMIKEă11ăđ ămôă
ph ngăth yăl căvùngăth ngăl uăh ăch aăth yăđi năAăL i.
34. 30
CH NGă2. NGăD NG MỌăHỊNHăTH YăVĔNăXỄCăĐ NHăDọNGă
CH YăLǛăTH NGăL UăH ăCH AăTH YăĐI NăAăL I
2.1. Mô hìnhăth yăvĕnăMIKE NAM
2.1.1ăGi iăthi u
Hi nănayătrongămôăhìnhăth yăđ ngăl căMIKEă11ă(doăVi năTh yăl căĐană
M chă- DHIăxơyăd ng),ămôăhìnhăNAMăđưăđ cătíchăh pănh ălƠăm tămôđună
tínhăquáătrìnhădòngăch yătừăm a,ăcoiănh ămôăhìnhăMIKE-NAM.
2.1.1.1. Yêu cầu v d li u
Cácăd ăli uăyêuăc uăc ăb năc aămôăhìnhăNAMănh ăsau:
D ăli uăkhíăt ngăthuỷăvĕn baoăg mă:ăL ngăm aăvƠăb căh iăti mănĕng
D ăli uădòngăch yăchoăvi căhi uăch nhăvƠăki măđ nhămôăhình
Yêuăc uăv ăd ăli uăkhíăt ngăthuỷăvĕnăc ăb nălƠ:
Đi uăki năbanăđ u
Thamăs mô hình
2.1.1.2. Cấu trúc mô hình
MôăhìnhăNAMăđ căxơyăd ngătrênănguyênătắcăx pă5ăb ăch aătheoăchi uă
th ngăđ ngăvƠă2ăb ăch aătuy nătínhănằmăngangă(hìnhă2.1):
- B ăch aătuy tătan: đ căki măsoátăbằngăcácăđi uăki nănhi tăđ .ăĐ iăv iă
đi uăki năkhíăh uănhi t đ iă ăVi tăNam,ăkhôngăxétăđ năb ăch aănƠy.ă
- B ăch aămặtă
- L ngă mătr ătrênăb ămặtăc aăth căv t,ăl ngăn căđi nătrǜngătrênăb ă
mặtăl uăv căvƠăl ngăn cătrongăt ngăsátămặtăđ căđặcătr ngăb iăl ngătr ă
b ămặt.ăGi iăh nătr ăn căt iăđaătrongăb ăch aănƠyăđ căkỦăhi uăbằngăUmax.
L ngăn că ăb ăch aămặtăbaoăg măl ngăn căm aădoăl păph ăth că
v tăchặnăl i,ăl ngăn căđ ngăl iătrongăcácăch ătrǜngăvƠăl ngăn cătrongă
t ngăsátămặt.ă
- B ăsátămặtă(b ăt ngăr ăcơy)ă
B căthoátăh iăn căc aăth căv tăđ căkỦăhi uălƠăEa,ătỷăl ăv iăl ngăb că
thoátăh iăn căti mănĕngăEp. Ea = Ep L/Lmax
B căthoátăh iăn căth căv tălƠăđ ăth aămưnănhuăc uăb căh iăti mănĕngă
c aăb ăch aămặt.ăN uăl ngă măUătrongăb ăch aămặtănh ăh nănhuăc uănƠyăthìă
nóăs ăl yă mătừăt ngăr ăcơyătheoăt căđ ăEa.
- B ăch aăng mă
35. 31
L ngă c pă n că ng mă đ că chiaă raă thƠnhă 2ă b ă ch a:ă b ă ch aă n că
ng măt ngătrênăvƠăb ăch aăn căng măt ngăd i.ăHo tăđ ngăc aăhaiăb ăch aă
nƠyănh ăcácăh ăch aătuy nătínhăv iăcácăhằngăs ăth iăgianăkhácănhau.ăN că
trongăhaiăb ăch aănƠyăs ăt oăthƠnhădòngăch yăng m.ă
Hình 2.1: Cấu trúc mô hình NAM
2.1.1.3. Thành phần l pămôăhìnhăc ăb n.
a.ăL uătr ăb ămặt
Đ ă măb ăchắnătrênăb ămặtăph ăcǜngănh ăn căb ăchặnăl iătrongăph năđ tă
b ămaoăd năvƠătrênăph nătrênăcǜngănh ătrênăph năđ tăcanhătácăc aăb ămặtă
đ cătrìnhăbƠyănh ălƠăl uătr ăb ămặt.ăUmax bi uăth ăgi iăh nătrênăc aăl ngă
n cătrênăl uătr ăb ămặt.
b.ăL uătr ăt ngăđáyăvƠăt ngăth păh n
Đ ă măc aăđ tătrongăt ngăđáy,ăt ngăđ tăd iăb ămặtătừăđóăth măth căv tă
cóăth ăl yăn căchoăs ăthoátăh iăc aăcơy,ănóăđ cătrìnhăbƠyănh ălƠătr ăl ngă
t ngăth păh n.ăLmax bi uăth ăgi iăh nătrênăc aăl ngăn cătrongăl uătr ănƠy.
c.ăS ăb căh iăn c
S ăb căh iăn căđ uătiênăđ căđápă ngăt iăm cătỷăl ăti nănĕngăc aăl uă
tr ăb ămặt.ăN uăm căđ ă măUătrongăl uătr ăb ămặtăítăh năyêuăc uă(U<Ep) thì
ph năcònăl iăđ căgi ăthi tălƠăs ăb ărútăbằngăm tăho tăđ ngăđáyătừăt ngăl uătr ă
th păh năt iătỷăl ăth căt ăEa. Ea cơnăx ngăv iăs ăb căh iăti mănĕngăvƠăthayă
đ iătuy nătínhăv iăl ngăđ ă măđ tăL/Lmax c aăt ngăl uătr ăth pănh t
36. 32
Ea = (Ep - U)L/Lmax (2.1)
d.ăDòngăch yătrƠn
Khiăl uăl ngăb ămặtăch yătrƠn,ăc ăth ălƠăkhiăU>ăUmax,ăs ăn căthừaăđóă
PNălƠmătĕngălênădòngăch yăb ămặtăcǜngănh ălƠmătĕngăm căn căth m. QOF
bi uăth ăph năc aăPNămƠăđóngăgópăchoădòngăch yătrƠn.ăNóăgi ăđ nhălƠăcơnă
x ngăv iăPNăvƠăthayăđ iătuy nătínhăv iăl ngăđ ă măđ tăt ngă ngăL/Lmaxă
c aăt ngăl uătr ăth păh n.ăăăăăăăăăăă
CQOF=
TOF
−
1
TOF
-
L/Lmax
PN , L/Lmax > TOF
CQOF = 0 , L/Lmax ≤ăTOFăăăăăăăă(2.2)
Trongăđó:ăă
CQOFălƠăh ăs ăn căch yătrƠnăb ămặtă(0ă<ăCQOFă<ă1)ă
TOFălƠăgiáătr ăng ngăchoădòngăch yătrƠnă(0ă<ăTOFă<ă1).
e.ăDòngăch yăh iăl u
Vi căđóngăgópădòngăch yăh iăl u,ăQIFăđ căgi ăthi tălƠăcơnăbằngăv iăUă
vƠăthayăđ iătr cătuy năv iăl ngăđ ă măt ngă ngăc aăt ngăl uătr ăth păh n.ă
(CKIF)-1
TIF
−
1
F
T
-
L/Lmax I
U , L/Lmax > TIF (2.3)
QIF = 0 , L/Lmax ≤ăTIFăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăă
Trongăđó:ăCKIFălƠăhằngăs ăth iăgianăchoădòngăh iăl uăvƠăTIFălƠăgiáătr ă
ng ngăvùngăđáyăchoădòngăh iăl uă(0ă<ăăTIFă<ăă1).
f.ăL ătrìnhădòngăch yătrƠnăvƠădòngăch yăh iăl u
Dòngăch yăh iăl uăđ căl ătrìnhăquaăhaiăh ăch aătuy nătínhătrongăm tă
chu iăth iăgianăgi ngăv iăhằngăs ăth iăgianăCK12.ăL ătrìnhădòngăch yătrƠnă
cǜngăđ că d aă trênăkháiă ni mă h ă ch aă tuy nă tínhănh ngăv iă bi nă s ă th iă
gian:
CK12 , OF < OFmin
CK=CK12
−
min
OF
OF
,ăăăăăăOFă≥ăOFmin (2.4)
TrongăđóăOFălƠădòngăch yătrƠnă(mm/gi ),ăOFminălƠăgi iăh nătrênăchoăl ă
trìnhăđ ngăth ngă(=0,4ămm/gi ).ăHằngăs ă0,4 t ngă ngăv iăvi căsửăd ngă
côngăth căManningăchoăvi căl pămôăhìnhădòngăch yătrƠn.ă
g.ăN păn căng m