CHƯƠNG 2 HOÀN THIỆN VÀ PHÁT TRIỂN CÁC MÔ HÌNH THỦY LỰC
3.4. Kết quả dự báo lũ hệ thống sông Hồng-Thái Bình theo các mô hình thủy văn, thủy lực
3.4.4. Tính toán lượng gia nhập hạ du và xây dựng chương trình gắn kết lượng gia nhập với mô hình thủy lực hạ du
1. Lượng gia nhập khu giữa hạ du sông Hồng
Mô hình thủy lực IMECH-1D tính toán dòng chảy hạ du sông Hồng có hai biên:
- Biên trên: Biên lưu lượng tại các vị trí: Hòa Bình (sông Đà), Yên Bái (sông Thao), Tuyên Quang (sông Lô), Thác Bà (sông Chảy), Thái Nguyên (sông Cầu), Cầu Sơn (sông Thương), Chũ (sông Lục Nam), Hưng Thi (sông Hòang Long).
Lượng gia nhập khu giữa hạ lưu sông Hồng trong đề tài tính trực tiếp từ mô hình mưa rào dòng chảy TANK. Kết quả tính toán gia nhập khu giữa sẽ được tích hợp trong mô hình thủy lực IMECH-1D nhằm tính toán dòng chảy hạ lưu hệ thống sông Hồng với các trạm kiểm tra tại Sơn Tây và Hà Nội.
Do không có trạm kiểm tra dòng chảy gia nhập khu giữa, đề tài đã tính toán lượng gia nhập khu giữa này dựa trên giả thiết về mượn bộ thông số lưu vực tương tự.
+ Khu giữa 1: Khu giữa từ trạm Bến Ngọc tới Ngã ba Trung Hà sẽ được tính toán theo mô hình TANK với bộ thông số mượn của lưu vực khu giữa Tạ Bú đến Hòa Bình đã được hiệu chỉnh.
+ Khu giữa 2: Khu giữa từ trạm Yên Bái tới Ngã ba Trung Hà sẽ được tính toán theo mô hình TANK với bộ thông số mượn của lưu vực khu giữa Bảo Hà đến Yên Bái đã được hiệu chỉnh.
+Khu giữa 3: Khu giữa từ trạm Tuyên Quang và Thác Bà tới Ngã ba Trung Hà sẽ được tính toán theo mô hình TANK với bộ thông số mượn của lưu vực khu giữa Hàm Yên đến Tuyên Quang đã được hiệu chỉnh.
Hình 3.41. Khu giữa hạ lưu sông Hồng tính toán trong mô hình
2. Kết quả tính toán dòng chảy hạ lưu sông Hồng bằng mô hình thủy lực kết hợp lượng gia nhập khu giữa (tính theo TANK)
Lượng gia nhập khu giữa 1, 2 và 3 được tích hợp vào mô hình thủy lực phía trên mặt cắt Sơn Tây (Hình 3.42) trong mô hình thủy lực. Đề tài đã tính toán và chọn ra các năm lũ lớn để mô phỏng dòng chảy hạ lưu sông Hồng tại Sơn Tây bằng mô hình thủy lực IMECH-1D có kết hợp dòng chảy khu giữa theo 3 khu vực tính toán bằng mô hình TANK đã cho kết quả khá tốt.
Hình 3.42. Kết quả tính toán dòng chảy tại Sơn Tây năm 1996 K
K K
Hình 3.43. Kết quả tính toán dòng chảy tại Sơn Tây năm 1999
Hình 3.44. Kết quả tính toán dòng chảy tại Sơn Tây năm 2002
3.4.5. Đánh giá ảnh hưởng của hiện tượng nước vật trong thời gian hồ Hòa Bình, hồ Tuyên Quang tích đầy nước và xây dựng chương trình liên kết với phần mềm dự báo lưu lượng đến hồ Hòa Bình và hồ Tuyên Quang 1. Hiện tượng nước vật tại trạm Thủy văn Tạ Bú
Trạm Thủy văn Tạ Bú nằm trên dòng chính sông Đà. Đây là trạm thủy văn cấp I, có vịt rí rất quan trọng trong công tác dự báo điều hành hồ Hòa Bình nói chung và dự báo lũ hệ thống sông Đà nói riêng. Trạm thủy văn Tạ Bú cách tuyến đập Hòa Bình khoảng 200 km. Trên dòng chính sông Đà, trước trạm thủy văn Tạ Bú có trạm thủy văn Quỳnh Nhai và Mường Lay ( đều là trạm thủy văn cấp 1).
Theo Quy trình vận hành liên hồ chứa thủy điện Hòa Bình, Tuyên Quang, Thác Bà trong mùa lũ hàng năm” năm 2007. Từ ngày 16/8 các hồ chứa Hòa Bình được phép tích, dâng dần mực nước hồ. Khi mực nước hồ dâng cao, độ dốc mặt nước từ trạm thủy văn Tạ Bú đến tuyến đập Hòa Bình sẽ rất nhỏ. Mực nước tại trạm Tạ Bú sẽ bị ảnh hưởng của hiện tượng nước dềnh và tăng giảm theo mực nước hồ Hòa Bình. Trong công tác dự báo nghiệp vụ, việc dự báo thường diễn ra theo thứ tự các trạm từ thượng lưu xuống hạ lưu dựa theo quy luật chuyển động của dòng chảy.
Khi mực nước tại Tạ Bú bị vật (dềnh) do mực nước hồ Hòa Bình lên cao, lưu lượng tại trạm Tạ Bú tra theo đường quan hệ Q=f(H) tại trạm sẽ không còn thích hợp.
Việc dự báo mực nước tại trạm Tạ Bú trong trường hợp nước vật không thể thực hiện theo cách thông thường mà phải dự vào việc dự báo được mực nước hồ Hòa Bình.
Thời điểm bắt đầu diễn ra hiện tượng nước vật rất quan trọng trong công tác dự báo dòng chảy lũ trên hệ thống sông Đà. Để giải quyết vấn đề này, báo cáo đã phân tích quá trình mực nước hệ thống sông Đà từ 1/6-31/12 từ năm 2000-2009 nhằm phân tích thời điểm bắt đầu diễn ra quá trình nước vật tại Tạ Bú hàng năm.
Nguyên tắc phân tích như sau:
So sánh diễn biến quá trình mực nước tạ Quỳnh Nhai và Tạ Bú từ ngày 16/8 hàng năm
So sánh diễn biễn quá trình mực nước tại Tạ Bú và Hồ Hòa Bình từ ngày 16/8 hàng năm.
Phân tích lượng mưa trên lưu vực sông Đà sau ngày 16/8
Tại thời điểm mực nước Tạ Bú dâng cao theo mực nước hồ, mực nước tại trạm trên tạ Bú là Quỳnh Nhai vẫn tiếp tục xuống (dòng chảy trên lưu vực giảm- không có mưa lũ) chính là thời điểm bắt đầu xuất hiện nước vật.
Hình 3.45. Quá trình mực nước Quỳnh Nhai, Tạ Bú và Hòa Bình
Từ việc phân tích các quá trình trên, thời điểm bắt đầu xuất hiện hiện tượng nước vật tại Tạ Bú có thể thống kê như sau:
Bảng 3.37. Thời điểm bắt đầu xuất hiện trạng thái nước vật tại Tạ Bú Năm Thời gian bắt đầu Ha Tạ Bú (cm) H hồ Hòa Bình (cm)
2000 13h/11/X 10923 10781
2001 7h/5/X 10723 10569
2002 1h/20/IX 10778 10643
2003 1h/9/IX 11276 11152
2004 1h/12/IX 11227 11148
2005 1h/4/IX 11440 11362
2006 1h/6/IX 10945 10771
2007 13h/25/VIII 11090 10734
2008 1h/28/VIII 11093 10824
2009 1h/7/IX 10803 10803
Như vậy, mực nước hồ Hòa Bình khi dâng cao tới cao trình 107-111 m phổ biến là 107 m thì sẽ xuất hiện nước dềnh tại trạm Tạ Bú. Mực nước hồ Hòa Bình càng cao, hiện nước nước vật tại trạm Tạ Bú càng thể hiện rõ.
2. Hiện tượng nước vật tại trạm thủy văn Bắc Mê
Trạm thủy văn Bắc Mê nằm trên dòng chính sông Gâm, cách tuyến đập Tuyên Quang khoảng 150 km. Trên dòng chính sông Gâm, trước trạm Bắc Mê không có trạm thủy văn nào quan trắc. Trạm Bắc Mê đóng vai trò như cửa ngõ vào hồ Tuyên Quang và cũng là trạm quan trọng trong công tác dự báo, đánh giá và kiểm sóat dòng chảy thượng nguồn sông Gâm.
Thời điểm bắt đầu diễn ra hiện tượng nước vật rất qua trọng trong công tác dự báo dòng chảy lũ trên hệ thống sông Gâm. Để giải quyết vấn đề này, báo cáo đã phân tích quá trình mực nước hệ thống sông Gâm từ 1/6-31/12 từ năm 2007-2009 nhằm phân tích thời điểm bắt đầu diễn ra quá trình nước vật tại Tạ Bú hàng năm.
Nguyên tắc phân tích như sau:
So sánh diễn biễn quá trình mực nước tại Bắc Mê và Hồ Tuyên Quang từ ngày 16/8 hàng năm.
Hình 3.46. Quá trình mực nước Bắc Mê và
Hồ Tuyên Quang từ 1/7-31/10/2007 Hình 3.47. Quá trình mực nước Bắc Mê và Hồ Tuyên Quang từ 1/7-31/10/2008
Bảng 3.38. Thời điểm bắt đầu xuất hiện trạng thái nước vật tại Bắc Mê Năm Thời gian bắt đầu H Bắc Mê (cm) H hồ Tuyên Quang
(cm)
2007 7h/4/IX 11944 11655
2008 1h/29/VIII 11861 11764
Qua phân tích cho thấy, khi mực nước hồ Tuyên Quang từ 116,55-117,60m thì tại Bắc Mê sẽ xuất hiện nước vật. Mực nước hồ càng cao thì hiện tượng nước vật càng rõ nét.
3. Dự báo dòng chảy đến Tạ Bú và Bắc Mê trong điều kiện nước vật
Để giải quyết trường hợp này, đề tài đã lập quan hệ mực nước tại Tạ Bú và hồ Hòa Bình theo số liệu trạng thái nước vật trong 10 năm: 2000-2009 để tính ra phương trình tương quan HTạ Bú vật = F(H Hòa Bình); QTạ Bú vật = F(Q Hòa Bình). Tương quan giữa mực nước tại Tạ Bú ở trạng thái nước vật và H hồ Hòa Bình rất chặt chẽ, hệ số tương quan R=0.99. Như vậy trong trường hợp nước vật việc dự báo tại Tạ Bú được thực hiện như sau:
Dự báo lưu lượng đến hồ Hòa Bình bằng mô hình MARINE và IMECH-1D- MARINE trước, tính toán điều hành hồ Hòa Bình theo môđun điều hành hồ tính ra mực hồ dự báo, xây dựng chương trình tính toán dự trên phương trình quan hệ HTạ Bú vật = F(H Hòa Bình); QTạ Bú vật = F(Q Hòa Bình) tính ra mực nước và lưu lượng tại Tạ Bú.
Hình 3.48. Quan hệ mực nước Tạ Bú và Hòa Bình khi nước vật
`
Hình 3.49. Quan hệ lưu lượng Tạ Bú và Hòa Bình khi nước vật
Tương tự với trạm Bắc Mê, đề tài lập quan hệ giữa mực nước và lưu lượng Bắc Mê và hồ Tuyên Quang theo các số liệu từ năm 2007-2009 HBắc Mê vật = F(H Hồ TQ ; Q Băc Mêcvật = F(Q Hồ TQ). Như vậy trong trường hợp nước vật việc dự báo tại Bắc Mê được thực hiện như sau:
Dự báo lưu lượng đến hồ Tuyên Quang bằng mô hình TANK-MUSKINGUM trước, tính toán điều hành hồ Tuyên Quang theo môđun điều hành hồ tính ra mực hồ dự báo, xây dựng chương trình tính toán dự trên phương trình quan hệ HBắc Mê vật
= F(H Hồ TQ ; Q Băc Mêcvật = F(Q Hồ TQ) tính ra mực nước và lưu lượng tại Bắc Mê.
Hình 3.50. Quan hệ mực nước Bắc Mê và Hồ Tuyên Quang khi nước vật
y = 0.7208x - 18.716 R2 = 0.9089
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500
Hình 3.51. Quan hệ lưu lượng nước tại Bắc Mê và Hồ Tuyên Quang khi nước vật
Hình 3.52. Giao diện mô hình MARINE tính toán dự báo lũ sông Đà có xử lý hiện tượng nước vật