Nghiên cứu cơ sở khoa học và giải pháp công nghệ để phát triển bền vững lưu vực sông hồng - Chương trình máy tính RRB GAMS

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN
VIỆN QUI HOẠCH THỦY LỢI




ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KH&CN CẤP BỘ:
“NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC
VÀ GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ ĐỂ PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG
LƯU VỰC SÔNG HỒNG”
Chủ nhiệm đề tài: TS. Tô Trung Nghĩa
_________________________________________________




BÁO CÁO TỔNG KẾT CÁC CHUYÊN ĐỀ NGHIÊN CỨU:

CHƯƠNG TRÌNH RRB-GAMS

7226-4
19/03/2009


HÀ NỘI - 2008



Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn
Viện Quy hoạch Thuỷ lợi








BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ

CƠ SỞ VẬN HÀNH HỒ CHỨA
TRÊN CƠ SỞ GAMS



ThS. Thái Gia Khánh

Hà Nội, 2006

2
MỤC LỤC


I. GIỚI THIỆU CHUNG 3
I.1. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
I.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

II. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 3
II.1. GIỚI HẠN, VỊ TRÍ ĐỊA LÝ VÙNG NGHIÊN CỨU

II.2. HIỆN TRẠNG CÁC HỒ CHỨA
SÔNG ĐÀ 44

SÔNG GÂM 77

TRÊN SÔNG LÔ 111

TRÊN SÔNG CHẢY 14

II.3. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA

III. KẾT LUẬN 222


3
I. GIỚI THIỆU CHUNG
Hồ chứa là một trong các công trình thủy lợi quan trọng nhằm phục vụ công
tác phòng chống lũ, lụt cho hạ du cũng như cung cấp nước cho các ngành dân sinh
kinh tế. Việc tính toán điều tiết tối ưu hồ chứa bằng công nghệ GAMS cũng đã
được tiến hành ở nhiều nước trên thế giới. Như hệ thống hồ COLORADO của Mỹ.
Ở Việt Nam việc tính toán điều tiết h
ệ thống các hồ chứa trên sông Đồng Nai cũng
đã được áp dụng bằng công nghệ GAMS và đã thu được các kết quả khả quan.
I.1. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Chuyên đề mô phỏng nước quá trình điều tiết các hồ chứa phục vụ công tác
cấp nước cho các khu công nghiệp, nông nghiệp, sinh hoạt nhằm đưa ra được
phương pháp cũng như có kết luận chung về tính toán điều tiết hồ chứa và áp
dụng cho tính toán các h
ồ chứa lưu vực sông Hồng.
I.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Trong giới hạn nghiên cứu của chuyên đề này, phương pháp nghiên cứu là
thu thập thông số kỹ thuật của các hồ chứa trong vùng nghiên cứu, phân tích các
tài liệu, những nghiên cứu trong và ngoài nước đã có về công nghệ GAMS. Qua
đó có kết luận và kiến nghị về tính toán mô phỏng quả trình điều tiết hồ chứa
cho vùng nghiên cứu.
II. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
II.1. GIỚI H
ẠN, VỊ TRÍ ĐỊA LÝ VÙNG NGHIÊN CỨU
Lưu vực sông Hồng - sông Thái Bình được giới hạn từ 20

0
23’ đến
25
0
30’ vĩ độ Bắc và từ 100
0
đến 107
0
10’ kinh độ Đông.
+ Phía Bắc giáp lưu vực sông Trường Giang và sông Châu Giang
của Trung Quốc.
+ Phía Tây giáp lưu vực sông Mêkông.
+ Phía Nam giáp lưu vực sông Mã.
+ Phía Đông giáp vịnh Bắc Bộ.
Phần lưu vực sông Hồng - sông Thái Bình trên lãnh thổ Việt Nam
có vị trí địa lý từ: 20
0
23’ đến 23
0
22’ vĩ độ Bắc và từ 102
0
10’ đến 107
0
10’
kinh độ Tây.
Lưu vực bao gồm đất đai của 26 tỉnh thành ở Việt Nam nằm trong
lưu vực sông Hồng - sông Thái Bình là các tỉnh thành: Lai Châu, Điện
Biên, Sơn La, Hoà Bình, Hà Giang, Tuyên Quang, Lào Cai, Yên Bái, Phú
Thọ, Vĩnh Phúc, Thái Nguyên, Bắc Cạn, Bắc Ninh, Bắc Giang, Hải
Dương, Hải Phòng, Hưng yên, Hà Nội, Hà Tây, Hà Nam, Nam Định, Ninh

4
Bình, Thái Bình và một phần đất đai của 3 tỉnh Quảng Ninh, Lạng Sơn,
Cao Bằng.
Tổng số huyện thị: 196 huyện
Dân số tính đến năm 2003: 25.731.639 người.
Với tổng diện tích đất tự nhiên: 86.680 km2.
Trong đó: Đất nông nghiệp: 1.946.197 ha chiếm 22,5% diện tích tự
nhiên
Đất canh tác: 1.527.442 ha.
Đất lâm nghiệp: 2.759.548 ha chiếm 31,8% diện tích tự
nhiên

II.2. HIỆN TRẠNG CÁC HỒ CHỨA
Sông Đà
Trên lưu vực sông Đ
à hiện nay đã xây dựng hồ chứa thủy điện Hoà Bình, đang
xây dựng công trình thủy điện Sơn La, Bản Chát, Huổi Quảng, Nậm Chiến.
Theo quy hoạch khai thác công trình thủy điện sông Đà. Còn công trình thủy
điện Lai Châu xây dựng tiếp theo và các công trình thủy điện nhỏ khác trên các
sông nhánh.
Bảng 4. THỐNG KÊ CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA CÁC CÔNG
TRÌNH THỦY ĐIỆN TRÊN DÒNG CHÍNH SÔNG ĐÀ
TT Thông số Đơn vị Lai Châu S
ơn La Hoà Bình
1 Vị trí xây dựng

- Trên sông Đà Đà Đà
- Tỉnh Lai Châu Sơn La Hoà Bình
2 Thuỷ văn

- Diện tích lưu vực km
2
26000 43760 51700
- Q bình quân nhiều năm m
3
/s 822 1515 1770
P=0,01% m
3
/s 47200 48400
P=0,1% m
3
/s 28200 29300
P=1% m
3
/s 19400 20400
3 Hồ chứa
- Chế độ điều tiết Năm năm Năm
- MNDBT m 295 215 115
- MNGC m 218,45 106,89
- MNC m 270 180 80

- Dung tích toàn bộ
(MNDBT)
10
6
m
3
1355 9260 9450
- Dung tích hữu ích 10

6
m
3
759 5970 5650
- Dung tích chết 10
6
m
3
596 3290 3800
- Dung tích chống lũ 10
6
m
3
4000 3000

5
TT Thông số Đơn vị Lai Châu Sơn La Hoà Bình
5 Công trình chính

b Đập dâng
- Loại đập Bê tông Bê tông Đất đá
- Cao trình đỉnh đập m 305 231,5 123
- Chiều cao đập lớn nhất m 136,5 128
c Công trình xả lũ
+ Kiểu
+ Năng lực xả m
3
/s 36000 35400
- Xả sâu
Lỗ xả sâu (bxh) lỗ 12(4,5x10) 12(6x10)

Cao trình ngưỡng xả m 145 56
- Xả mặt
Loại cửa van cung cung
Số khoang xả (bxh) khoang 7(16x17) 8(18x13) 6(15x13)
Cao trình ngưỡng xả m 278 202 102
6 Nhà máy thuỷ điện

- Lưu lượng lớn nhất m
3
/s 1159,6 3136 2400
- Cột nước lớn nhất m 99 101,4
- Cột nước tính toán m 78,9 84,8 88

- Công suất đảm bảo
(Nbđ)
MW 138,8 614 707(965)

- Công suất lắp máy
(Nlm)
MW 1100 2400 1920
-Eott 10
6
kWh 4414 9429 9132
-Eo thực tế 10
6
kWh 7720
Loại nhà máy Sau đập Sau đập Sau đập
Số tổ máy 8 8
Bảng 10.5. CÔNG TRÌNH TRÊN DÒNG NHÁNH LỚN SÔNG ĐÀ
TT Thông số Đơn vị

Nậm
Chiến
Bản Chác
Huội
Quảng
1 Vị trí xây dựng

- Trên sông
Nậm
Chiến Nậm Mu Nậm Mu
- Tỉnh Sơn La Lai Châu Lai Châu
2 Thuỷ văn

- Diện tích lưu vực km
2
320 1929 2824
- Q bình quân nhiều năm m
3
/s 16,9 116,5 172
P=0,01% m
3
/s
P=0,02% m
3
/s 16348
P=1% m
3
/s 8240

6

3 Hồ chứa
- Chế độ điều tiết mùa nhiều năm mùa
- MNDBT M 960 475 370
- MNGC M 477,68
- MNC M 910 435 368

- Dung tích toàn bộ
(MNDBT)
10
6
m
3

173,1 2137,7 184,2
- Dung tích hữu ích 10
6
m
3
132 1615,8 16,28
- Dung tích chết 10
6
m
3
41,1 521,9 167,72
- Dung tích chống lũ 10
6
m
3

5 Công trình chính

b Đập dâng
- Loại đập Bê tông Bê tông
- Cao trình đỉnh đập M 482 374
- Chiều cao đập lớn nhất M 130 99
- Chiều dài đập theo đỉnh M 406
c Công trình xả lũ
+ Kiểu Thực dụng
+ Năng lực xả m
3
/s 8221 10225

Tổng bề rộng tuyến xả
mặt
M

Số khoang xả (bxh) khoang 4(9x11) 6(12,5x12,5) 6(15x14)
Cao trình ngưỡng xả M 949 463 355
6 Nhà máy thuỷ điện

- Lưu lượng lớn nhất m
3
/s 40,5 248,76 414,5
- Cột nước lớn nhất m 535,7 101,9 118,6
- Cột nước tính toán m 497 86,2 96,6

- Công suất đảm bảo
(Nbđ)
MW
54,5 65,4 188,9

- Công suất lắp máy
(Nlm)
MW
175 220 520
-Eo 10
6
kWh 651 1087,8 1868
Loại nhà máy Ống dẫn Sau đập Ống dẫn
Số tổ máy 2 2 3


7
Bảng 6 . DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH THUỶ ĐIỆN CÓ CÔNG
SUẤT LẮP MÁY DƯỚI 5MW LƯU VỰC SÔNG ĐÀ
TT
Tên công
trình
Tỉnh
Lưu
vực
sông
F lưu
vực
Qo H Nlm Eo
Vốn
đầu
tư
km
2

m
3
/s m KW 10
6
kwh tỷ
đồng
1 Nậm La
Pho
Lai
Châu
Đà 169,4 10,1 25,3 1500 6,75 24,75
2 Nậm So Lai
Châu
Đà 343,0 17,9 20 2000 9,00 33,00
3 Vàng Ma
Chải
Lai
Châu
Đà 88,3 4,6 50 1500 6,75 24,75
4 Nà Tăm Lai
Châu
Đà 120,0 7,0 71,8 3000 13,50 49,50
5 Nậm Sỏ Lai
Châu
Đà 174,0 12,7 45 2000 10,82 33,00
6 Đông Pao Lai
Châu
Đà 3000 8,10 #
7 Nậm Chim Điện
Biên

Đà 500 2,10 #
8 Huổi May Sơn La Đà 21,3 0,3 80 2500 11,25 41,25
9 Nậm Chang Sơn La Đà 136,6 7,1 65 3000 13,45 49,50
10 Mường Cai Sơn La Đà 420,0 5,4 80 4500 20,25 74,25
11 Nậm Mằn Sơn La Đà 230,0 3,0 90 4000 20,71 66,00
12 Suối Tân 1 Sơn La Đà 50,0 1,5 300 4500 20,50 74,25
13 Suối Tân 2 Sơn La Đà 80,0 2,0 80 1800 8,10 29,70
14 Nậm Phàn Sơn La Đà 320,4 6,0 100 4500 20,25 74,25
15 Chế Cu
Nha
Yên Bái Đà 88,0 2,9 85 2500 10,50 41,25
16 So Lo Hoà
Bình
Đà 52,0 2,3 150 1500 6,00 24,75
Ghi chú: # Các công thuỷ điện nhỏ thuộc các dự án thuỷ lợi không tính vốn
đầu tư.
Sông Gâm
Trên lưu vực sông Gâm hiện đã xây dựng xong hồ Tuyên Quang. Ngoài ra
còn có khả năng xây dựng hồ Bảo Lạc là hồ chứa điều tiết trong bậc thang. Trên
sông nhánh Nho Quế do cấu tạo địa chất chủ yếu là đá vôi. Do đó trên nhánh
sông này chỉ có thể khai thác được 3 công trình Nho Quế 1, Nho Quế 2 và Nho

8
Quế 3 theo phương thức sử dụng cột nước địa hình là chính và khai thác dòng
chảy tự tiên.
Bảng 7. THỐNG KÊ CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA CÁC CÔNG
TRÌNH THỦY ĐIỆN TRÊN DÒNG CHÍNH SÔNG GÂM
TT Thông số Đơn vị Tuyên Quang Bảo Lạc
1 Vị trí xây dựng

- Trên sông Gâm Gâm
- Tỉnh T. Quang Cao Bằng
2 Thuỷ văn

- Diện tích lưu vực km
2
14972 10356
- Q bình quân nhiều năm m
3
/s 317,8 180,2
P=0,02% m
3
/s 17258 11210
P=1% m
3
/s 6960 5480
3 Hồ chứa
- Chế độ điều tiết năm Năm
- MNDBT m 120 230
- MNGC m 124,8
- MNC m 90 200
- Dung tích toàn bộ (MNDBT) 10
6
m
3
2260 910,4
- Dung tích hữu ích 10
6
m
3

1699 654,9
- Dung tích chết 10
6
m
3
561 255,5
- Dung tích chống lũ 10
6
m
3
1000 500
5 Công trình chính

a Đập dâng
- Loại đập BT bản mặt BT bản mặt
- Cao trình đỉnh đập m 125,85 235
- Chiều cao đập lớn nhất m 101,85 85
- Chiều dài đập m 1105,42
b Công trình xả lũ
+ Kiểu Ôphixêrôp Ôphixêrôp
+ Năng lực xả m
3
/s 12484
- Xả sâu
Lỗ xả sâu (bxh) lỗ 8(4,5x6) 8(4,5x4,5)
Cao trình ngưỡng xả m 79 195
- Xả mặt
Số khoang xả (bxh) khoang 4(15x15,9) 4(13x10,5)
Cao trình ngưỡng xả m 104,45 219,35
6 Nhà máy thuỷ điện

- Lưu lượng lớn nhất m
3
/s 750 277,2
- Cột nước lớn nhất m 72,6 83,7
- Cột nước tính toán m 51 74,21
- N đảm bảo MW 83,3 41,5

9
TT Thông số Đơn vị Tuyên Quang Bảo Lạc
- N lắp máy MW 342 190
-Eo tính toán 10
6
kWh 1329,55 713,7
-Eo thực tế 10
6
kWh
Loại nhà máy Sau đập Sau đập
Số tổ máy 3 2
Bảng 8. DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH THUỶ ĐIỆN CÓ CÔNG
SUẤT LẮP MÁY DƯỚI 5MW LƯU VỰC SÔNG GÂM
TT
Tên công
trình
Tỉnh
Lưu
vực
sông
F lưu
vực

Qo H Nlm Eo
Vốn
đầu
tư
km
2
m
3
/s m KW 10
6
kwh tỷ
đồng
1 Bản Ngà Cao Bằng Gâm 134,0 2,3 150 2500 12,50 41,25
2 Bản Riển Cao Bằng Gâm 203,5 2,8 100 2300 14,15 37,95
3 Lũng Cú Hà Giang Gâm 25,0 1,0 280 1100 4,60 18,15
4 Tùng Bá Hà Giang Gâm 15,0 0,5 525 3000 12,70 49,50
5 Nậm Vàng Tuyên
Quang
Gâm 277,0 8,0 20 1300 5,40 21,45


10
Bảng 9: CÁC CÔNG TRÌNH TRÊN DÒNG NHÁNH SÔNG GÂM

TT
Tên công
trình
Tỉnh
Lưu
vực

sông
Nhánh
F lưu
vực
Qo H Ztl Zhl Nlm Nđb Eo
Vốn
đầu tư


km
2
M
3/
s m KW KW 10
6
kwh tỷ đồng
1 Nho Quế 1 Hà
Giang
Gâm Nho Quế, CI,P 4223 79,7 35 480 440 41000 3880 172.20 777.40
2 Nho Quế 2 Hà
Giang
Gâm Nho Quế, CI,P 4315 81,4 60 430 372 68000 7000 285.00 1204.64
3 Nho Quế 3 Hà
Giang
Gâm Nho Quế, CI,P 4370 82,5 130 365 230 144000 15200 603.00 1472.65
4 Khuổi Ru (*) Cao
Bằng
Gâm Sông Nhiao,
CII, P
310 5,27 90 350 240 6000 2400 30.00 148.65

5 Đầu Đẳng (*) Bắc Cạn Gâm Sông Năng CI,
P
1890 43,94 30 150 120 6000 1630 25.20 118.59
6 Văn Lăng T.
Nguyên
Cầu Cầu 1740 25000 6100 100.80
#
Ghi chú: # Các công thuỷ điện nhỏ thuộc các dự án thuỷ lợi không tính vốn đầu tư.

11
Trên sông Lô
Trong quy hoạch thủy lợi lưu vực sông lô cũng như quy hoạch bậc thang
thủy điện sông Lô đã nghiên cứu khá đầy đủ các sơ đồ khai thác dòng chính
sông Lô để phục vụ phát điện kết hợp chống lũ và cấp nước cho hạ du đều đi
đến kết luận sông Lô không có khả năng khai thác thủy điện một cách kinh tế vì
độ dốc của sông rất nhỏ, sông Chảy qua vùng đấ
t bằng từ Tuyên Quang đến Hà
Giang. Các nghiên cứu cho thấy các công trình dự kiến xây dựng trên sông Lô
như Bắc Quang, Thác Cái, Bắc Mục, tuyên Quang đều không có khả năng làm
hồ chứa do ngập lụt nhiều mà hiệu quả năng lượng lại ít. Do vậy trên lưu vực chỉ
có khả năng xây dựng một số trạm thủy điện nhỏ trên dòng nhánh.
Bảng 10. DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH THUỶ ĐIỆN CÓ CÔNG
SUẤT LẮP MÁY DƯỚ
I 5MW LƯU VỰC SÔNG LÔ
TT
Tên công
trình
Tỉnh
Lưu
vực

sông
F lưu
vực
Qo H Nlm Eo
Vốn
đầu
tư
km
2
m
3
/s m KW 10
6
kwh tỷ
đồng
1 Sông Nhiệm Hà Giang Lô 812,0 13,8 20 4000 1,68 66,00
2 Suối Nghệ Hà Giang Lô 75,0 3,6 30 1000 4,15 16,50
3 Tiên
Nguyên
Hà Giang Lô 35,0 1,8 70 1100 4,60 18,15
4 Minh Tân Hà Giang Lô 143,0 3,2 40 1100 4,60 18,15
5 Yên Minh Hà Giang Lô 60,0 1,8 120 1200 4,80 19,80
6 Suối Xảo Hà Giang Lô 71,0 3,5 40 1400 5,80 23,10
7 Suối Xảo 2 Hà Giang Lô 150,0 7,4 20 1400 6,00 23,10
8 Nậm Li 1 Hà Giang Lô 66,0 3,2 90 2800 11,60 46,20
9 Nậm Li 2 Hà Giang Lô 105,0 5,1 40 2000 8,30 33,00
10 Nậm Lang Hà Giang Lô 131,0 4,2 110 2500 10,40 41,25
11 Mậu Duệ 1 Hà Giang Lô 169,0 5,0 40 3000 12,80 49,50
12 Mậu Duệ 2 Hà Giang Lô 282,0 8,5 20 2100 8,40 34,65
13 Mậu Duệ 3 Hà Giang Lô 382,0 11,5 40 3000 12,50 49,50

14 Nậm An 1 Hà Giang Lô 17,0 1,1 420 3000 12,60 49,50
15 Nậm An 2 Hà Giang Lô 30,0 2,0 180 3100 13,01 51,15
16 Sông Con Hà Giang Lô 258,0 12,6 20 3000 12,80 49,50
17 Sông Chừng Hà Giang Lô 453,0 23,0 20 4500 18,70 74,25
18 Thác Giốm Tuyên
Quang
Lô 226,0 10,7 35 3000 12,40 49,50
19 Ninh Lai Tuyên
Quang
Lô 3000 12,60 49,50


12
Bảng 11: THỐNG KÊ CÁC CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN NHỎ DỰ KIẾN XÂY DỰNG TRÊN LƯU VỰC SÔNG LÔ

TT
Tên công
trình
Tỉnh
Lưu
vực
sông
Nhánh
F lưu
vực
Qo H Ztl Zhl Nlm Nđb Eo
Vốn
đầu tư

km
2
m
3/
s m KW KW 10
6
kwh
tỷ
đồng
1 Thuận Hoà Hà
Giang
Lô S.Miện CI, P 1521 30,4 80 236 126 22000 5540 119,80 436,51
2 Sông Bạc (*) Hà
Giang
Lô Sông Bạc CII,
P
277 13,49 170 250 79 26000 5630 123,56 534,43
3 Nậm Am (*) Hà
Giang
Lô Nậm Am CII,
P
140 7,39 80 280 199 8000 1950 40,83 159,43
4 Thanh
Thuý
(*) Hà
Giang
Lô Thanh Thuý
CI, P
92,3 2,44 200 387 184 10000 1170 42,50 253,17
5 Ngòi Cổ Hà

Giang
Lô Ngòi Cổ CII, P 154 7,5 45 97 51 5000 830 20,10 104,07
6 Hùng Lợi 1 Tuyên
Quang
Lô Phó Đáy CI, P 350 11,2 45 200 150 5400 1900 27,00 107,31
7 Hùng Lợi 2 Tuyên
Quang
Lô Phó Đáy CI, P 363 11,6 25 148 113 4000 1300 17,20 94,64


13
Trên sông Chảy
Trên sông Chảy hiện tại có nhà máy thủy điện Thác Bà và đang xây dựng
nhà máy thủy điện Nale. Ngoài ra còn có khả năng xây dựng một số trạm thủy
điện nhỏ trên lưu vực sông.
Bảng 12. CÔNG TRÌNH TRÊN DÒNG CHÍNH SÔNG CHẢY
TT Thông số Đơn vị Thác Bà NaLe
1 Vị trí xây dựng

- Trên sông Chảy Chảy
- Tỉnh Yên Bái Lào Cai
2 Thuỷ văn

- Diện tích lưu vực km
2
6170 3465
- Q bình quân nhiều năm m
3
/s 198 108,7
P=0,02% m

3
/s
P=1% m
3
/s 3399
3 Hồ chứa
- Chế độ điều tiết nhiều năm năm
- MNDBT m 58 180
- MNGC m 61
- MNC m 46 160
- Dung tích toàn bộ (MNDBT) 10
6
m
3
2940 170,2
- Dung tích hữu ích 10
6
m
3
2160 103,3
- Dung tích chết 10
6
m
3
780 66,9
- Dung tích chống lũ 10
6
m
3
450

5 Công trình chính

a Đập dâng
- Loại đập Đất đá Bê tông
- Cao trình đỉnh đập m 63 183
- Chiều cao đập lớn nhất m 42 75
- Chiều dài đập m 436
b Công trình xả lũ
+ Kiểu T. dụng
+ Năng lực xả m
3
/s
- Xả sâu
Lỗ xả sâu (bxh) lỗ
Cao trình ngưỡng xả m
- Xả mặt
Số khoang xả (bxh) khoang 3(15x11)
Cao trình ngưỡng xả m 169
6 Nhà máy thuỷ điện

- Lưu lượng lớn nhất m
3
/s 439,77 197,6
- Cột nước lớn nhất m 35,89 59,7

14
- Cột nước tính toán m 28,65 54,6
- N đảm bảo MW 49 13,4
- N lắp máy MW 108 90
-Eo tính toán 10

6
kWh 475,97 376,9
-Eo thực tế 10
6
kWh 394
Loại nhà máy Sau đập ống dẫn
Số tổ máy 3 3
Bảng 13. DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH THUỶ ĐIỆN CÓ CÔNG
SUẤT LẮP MÁY DƯỚI 5MW LƯU VỰC SÔNG LÔ
TT
Tên công
trình
Tỉnh
Lưu
vực
sông
F lưu
vực
(km
2
)
Qo(m
3
/
s)
H
(m)
Nlm
(KW)
E

0

10
6
kwh
Vốn
đầu
tư
(10
9
đ)

52 Nấm Dẩn
(Chế Là)
Hà
Giang
Chảy 66,0 2,0 10 400 1,56
53 Ngàn
Đăng Vài
Hà
Giang
Chảy 128,0 3,8 60 1500 6,20 24,75

15
Bảng 14. DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH THUỶ ĐIỆN CÓ CÔNG SUẤT LẮP MÁY TRÊN 5MW.
TT
Tên công
trình
Tỉnh
Lưu

vực
sông
Nhánh
F lưu
vực
Qo H Ztl Zhl Nlm Nđb Eo
Vốn
đầu tư


km
2
m
3/
s m KW KW 10
6
kwh
tỷ
đồng
1 Nậm Khánh Lào Cai ChảyNậm Phàng 99,2 5,52 180 650 469 12000 3150 56,80 184,16
2 Bắc Nà (*) Lào Cai ChảyNậm Phàng 79,3 4,41 340 790 449 19000 4740 86,80 328,40
3 Nậm Phàng (*) Lào Cai ChảyNậm
Phàng/sông
Chảy
203 11,29 230 430 183 32000 8230 149,00 620,54


16
III.2. HỆ THỐNG HỒ CHỨA LƯU VỰC SÔNG THÁI BÌNH
Lưu vực sông Hồng phân làm 9 vùng tưới với hàng trăm hồ chứa lớn nhỏ

nhưng trong phạm vi dự án (theo sơ đồ mạng của chuyên đề ….) chỉ tính toán
với các công trình sau:
Hồ chứa đã có:
- Hồ Cấm Sơn
- Hồ Núi Cốc
- Cụm hồ Thượng sông Cầu
- Cụm hồ Cà Lồ
-
Cụm hồ sông Sỏi
Hồ chứa dự kiến:
- Hồ Nà Lạnh
- Hồ Văn Lang
- Hồ Nà Tanh
III.2. THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA CÁC HỒ CHỨA
1. Hồ chứa nước Cấm Sơn
- Vị trí công trình: Xã Hoà Lạc, huyện Hữu Lũng, tỉnh Lạng Sơn
- Nhiệm vụ công trình: Cấp nước tưới cho vùng hạ lưu 24.100 ha kết
hợp ch
ống lũ cho sông Thương, phát điện và nuôi trồng thủy sản.
- Các thông số kỹ thuật chủ yếu:
o Cấp công trình đầu mối : cấp II
o Diện tích lưu vực: 378,4 km
2

o Chế độ điều tiết: Hồ điều tiết nhiều năm
o Tần xuất lũ thiết kế: p=0,1%
o Cao trình MNDBT: +66,5 m
o Cao trình MNC: +51,0 m
o Cao trình MNKT: +68,58 m
o Dung tích hữu ích: 227,7 x 10

6
m
3

o Dung tích toàn

bộ: 338 x 10
6
m
3

o Dung tích ứng với mực nước chết: 20.3 10
6
m
3

o Dung tích ứng với MNDBT +66,5 m là 248 x 10
6
m
3
.

17
o Lưu lượng TK cống lấy nước dưới đập: 30 m
3
/s
o Lưu lượng TK tràn xả lũ: 726,84 m
3
/s
o Thời gian xây dựng: 1966-1974

(Trích Át lát công trình thủy lợi 2003)
- Cống lấy nước: bổ sung nguồn nước về đập Cầu Sơn để tưới cho
23.620ha lúa màu, và cấp nước cho công nghiệp 600.000 m
3
/năm (nhà
máy xi măng Hương Sơn, nhà máy Hoá chất Barium, Nhà máy gạch
Tân Yên )
- Hiện nay hồ Cấm Sơn chỉ làm nhiệm vụ tưới thuần tuý. Qua nhiều
năm khai thác hồ chỉ giữ ở mực nước 64,5m
(Trích báo cáo hiện trạng công trình thủy lợi chuyên đề )
2. Hồ chứa nước Núi Cốc
- Vị trí công trình: Nằm trên sông Công, tại xã Phuc Trìu, Thành phố
Thái Ngyên
- Nhiệm vụ công trình:
o Cấp nướ
c tưới cho 12.000 ha kết hợp nuôi thả cá và du lịch,
cải tạo môi trường.
o Cấp nước cho tỉnh Bắc Giang 30-50 triệu m
3
/năm.
o Cấp nước sinh hoạt 10-20 triệu m
3
/năm
o Hỗ trợ giảm luc cho hệ thống sông Cầu và sông Thái Bình.
- Các thông số kỹ thuật chủ yếu:
o Cấp công trình đầu mối : cấp III
o Diện tích lưu vực: 535 km
2

o Chế độ điều tiết: Hồ điều tiết nhiều năm

o Tần xuất lũ thiết kế: p=0,1%
o Cao trình MNDBT: +46,20 m
o Cao trình MNC: +34,0 m
o Cao trình MNKT: +48,25 m
o Dung tích hữu ích: 168 x 10
6
m
3

o Dung tích toàn

bộ: đến CT đỉnh đập + 49m: 260 x 10
6
m
3

o Dung tích ứng với mực nước chết: 7,5 10
6
m
3

o Dung tích ứng với MNDBT +46,2 m là 175,5 x 10
6
m
3
.
o Lưu lượng TK cống lấy nước dưới đập: 30 m
3
/s
o Lưu lượng TK xả lũ: 1.415 m

3
/s

18
o Thời gian xây dựng: 1973-1982
(Trích Át lát công trình thủy lợi 2003)
o Do yêu cầu bảo đảm an toàn hồ chứa, từ năm 1981 đến năm
1997 Bộ cho phép chỉ giữ mực nước dâng bình thường đến
cao trình 42,6m ứng với dung tích hưu ích là 98,7 x 10
6
m
3
.
3. Cụm hồ chứa nước thượng sông Cầu
- MNDBT: 110.0m
- MNC: 99.5 m
- Dung tích hiệu dụng: 10.88 x 10
6
m
3
.
4. Cụm hồ chứa nước sông Cà Lồ
- MNDBT: 38.8m
- MNC: 35.0 m
- Dung tích hiệu dụng: 34.64 x 10
6
m
3
.
5. Cụm hồ chứa nước sông Sỏi

- MNDBT: 55.7m
- MNC: 55.0 m
- Dung tích hiệu dụng: 8.57 x 10
6
m
3
.
6. Thông số kỹ thuật các hồ chứa dự kiến

Hồ Nà Lạnh
T
T
Chỉ tiêu Đơn
vị
Hồ
Nà
Tanh
Hồ
Văn
Lăng
Không có
Đồng Bụt
Có đồng
Bụt
I Quy mô
Chế độ điều tiết năm + + + +
MNDBT m 122.12 73.60 77.06 74.43
MN trước lũ m 119.00 69.00 74.00 71.00
MNGC m 126.38 80.46 81.61 79.10
MNC m 110.50 66.00 66.00 66.00

Diện tích mặt nước
ứng với MNC
ha 700 1100 540 540
Diện tích mặt nước
ứng với MNDBT
ha 1200 1900 920 800
Diện tích mặt nước ha 1350 2680 1220 1050

19
ứng với MNGC
Dung tích ứng với
MNC
10
6
m
3
72.00 118.00 47.78 47.78
Dung tích ứng với
MNDBT
10
6
m
3
179.80 231.04 126.10 103.73
Dung tích hữu ích 10
6
m
3
107.80 123.04 78.32 55.95
Dung tích ứng với

MNTL
10
6
m
3
146.77 157.02 109.00 78.44
Dung tích lớn nhất 10
6
m
3
233.30 387.11 170.13 145.96
Lưu lượng cấp nước m
3
/s 25.6 34.0 12.5 11.0

II.3. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA
IV.1. Tính toán tối đa lượng điện:
Hàm mục tiêu :

Trong đó:
Z giá trị hàm mục tiêu (VN đồng)
P giá bán điện (VN đồng/đơn vị điện)
EFF(l) lượng điện sản xuất trên 1 m
3
nước xả tại hồ l (kWh/m
3
)
Rt,l lượng nước xả để phát điện trong tháng t, từ hồ l (m
3
/tháng)

IV.2. Tính toán tối thiểu lượng nước cung cấp từ hồ chứa thoả
mãn nhu cầu tối đa cho hạ du :

Z Giá trị hàm mục tiêu (m
3
)
wA tỷ trọng nhu cầu nước cho ha du (không thứ nguyên)
TA Muc tiêu năm cho nhu cầu nước của hạ du (m
3
/năm)
FA,t Tỉ lệ phần trăm nhu cầu nước của hạ du theo tháng (%)
RA,t Lượng cấp nước hàng tháng cho hạ du (m
3
/tháng)
wI Tỷ trọng nhu cầu nước tưới ( không thứ nguyên)
{
}
∑
∑
=
tl
lt,l
REFFPZMaximize
[][]
{}
∑
=
−+−=
T

t
tItIIItAtAAA
RFTwRFTwZMinimize
1
,,,,
**

20
TI Mục tiêu năm cho nhu cầu tưới (m
3
/năm)
FI,t Tỷ lệ % theo tháng của nhu cầu tưới (%)
RI,t Lượng cấp nước hàng tháng cho các khu tưới ha du (m
3
/tháng)

IV.3. Tính toán cân bằng tổng lượng nước trong hồ:



t thời đoạn (tháng)
l Hồ chứa thứ I
St,l dung tích trữ trong hồ l trong thời gian t (m
3
)
QDt,l Lượng dòng chảy đến hồ l trong thời đoạn t (m
3
/tháng)
ELOSt,l tổn thất do bốc hơi của hồ l trong thời đoạn t (m
3

/tháng)
TLOSt,l tổn thất do thấm của hồ l trong thời đoạn t (m
3
/tháng)
QXt,l lượng xả từ hồ l trong thời đoạn t (m
3
/tháng)

IV
3.4. Tính toán gii hn v dung tích ca h cha:






Kl Dung tích hồ l tính đến MNDBT (m
3
)
St,l Dung tích trữ trong hồ l trong thời gian t (m
3
)

IV.4. Tính toán tổn thất do bốc hơi của hồ chứa:

ELOS
t,I
Tổn thất do bốc hơi của hồ chứa (m
3
)
Et,l Tổn thất do bốc hơi từ hồ l trong tháng t (mm/tháng)
FSt,l Diện tích mặt thoáng của hồ ứng với dung tích trữ trong hồ l trong
thời gian t (ha)
Trong vùng nghiên cứu có thể lấy số liệu đo đạc bốc hơi bằng ống
Piche tại trạm Thái Nguyên làm đại diện và bốc hơi thùng từng tháng
tại trạm Thái Nguyên được tính toán theo công thức sau:
- Trong mùa khô, từ tháng 11 đến tháng 4: y = 0.84x + 4
- Trong mùa mưa, từ tháng 5 đến tháng 10: y = 0.84x + 40
ltQXTLOSELOSQDSS
ltltltltltlt
∀∀
−
−
−+=
+
,
,,,,,,1
ltKS
llt
∀
∀
< ,
,
(

)
ltE
FS+FS
xELOS
lt
ltlt
lt
∀∀
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
=
+
,
2
10
,
,,1
,

21
Áp dụng tương quan giữa lượng bốc hơi đo bằng thùng GGI 3000 ở
hồ Suối Hai (Y) và ở trên vườn tại trạm (X) là:
Y = 1.22 X - 0.8
Vì vậy E
t,l
= Y - y

Đối với các cụm hồ do không có số liệu về diện tích mặt thoáng ứng với dung
tích trữ của hồ thi tổn thất do bốc hơi được tạm tính theo dung tích trữ:







ELOS
t,I
Tổn thất do bốc hơi của hồ chứa (m
3
)
Ekt,l Hệ số bốc hơi từ hồ l trong tháng t (không thứ nguyên =0.01)
St,l Dung tích trữ trong hồ l trong thời gian t (ha)

IV.5. Tính toán cao trình mực nước của hồ tương ứng với
lượng trữ EL
t,l
=F(S
t,l
):



ELt,l cao độ của hồ l trong thời đoạn t (m)
al, a0,l hằng số giữa cao độ hồ và hàm dung tích trữ
St,l Dung tích trữ trong hồ l trong thời gian t (m
3

)

IV.6. Tính toán cao trình mực nước tối thiểu của hồ để phát
điện:




ELt,l cao độ của hồ l trong thời đoạn t (m)
ELmin,l cao độ tối thiểu cho phép của hồ l (m)

ltaSaEL
lltllt
∀
∀
+
= ,
,0,,
lELEL
llt
∀
>
min,,
(
)
ltEk
S+S
ELOS
lt
ltlt

lt
∀∀
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
=
+
,
2
,
,,1
,

22
IV.7. Tính toán điều kiện giới hạn để cung đảm bảo cầu:






RA,t Lượng cấp nước hàng tháng cho hạ du (m
3
/tháng)
RI,t Lượng cấp nước hàng tháng cho các khu tưới ha du (m
3
/tháng)

TA Muc tiêu năm cho nhu cầu nước của hạ du (m
3
/năm)
TI Mục tiêu năm cho nhu cầu tưới (m
3
/năm)
FA,t Tỉ lệ phần trăm nhu cầu nước của hạ du theo tháng (%)
FI,t Tỷ lệ % theo tháng của nhu cầu tưới (%)

IV.8. Tính toán tổn thất do thấm của hồ chứa:







TLOS
t,I
Tổn thất do thấm của hồ chứa (m
3
/tháng)
TLO
I
Hệ số thấm từ hồ l (không thứ nguyên=0.01~0.015)
St,l Dung tích trữ trong hồ l trong thời gian t (m
3
)

III. KẾT LUẬN
Báo cáo đã thống kê các thông số cơ bản của hệ thống các hồ
chứa lưu vực sông Hồng, Thái Bình trong phạm vi nghiên cứu của dự
án và bước đầu xây dựng phương pháp tính toán điều tiết hồ chứa
phục vụ nhu cầu phát điện, nhu cầu tưới cũng như các nhu cầu phục
vu DSKT khác dưới hạ du các hồ chứa.
Thông qua các phương pháp tinh toán đó, với việc áp dung mô
hinh tính toán tối ưu GAMS có th
ể dễ dàng thiết lập mô đun tính toán,
nhằm vận hành hồ chứa một cách có hiệu quả cao nhất.

tFTR
tFTR
tIItI
tAAtA
∀≥
∀
≥
,,
,,
(
)
ltTLO
S+S
TLOS
l
ltlt
lt
∀∀
⎥

⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
=
+
,
2
,,1
,


1
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN
VIỆN QUY HOẠCH THUỶ LỢI
WX







BÁO CÁO TỔNG KẾT CHUYÊN ĐỀ

MÔ PHỎNG HỆ THỐNG DÙNG NƯỚC NÔNG NGHIỆP, CÔNG
NGHIỆP, SINH HOẠT, DÒNG HỒI QUY TRÊN CƠ SỞ GAMS

Chủ nhiệm đề tài
Ts. Tô Trung Nghĩa
Viết báo cáo và tính toán
Ths. Nguyễn Thị Bích Thuỷ
KS. Nguyễn Thanh Hà










Hà Nội 2007



2
MÔ PHỎNG HỆ THỐNG DÙNG NƯỚC NÔNG NGHIỆP, CÔNG
NGHIỆP, SINH HOẠT, DÒNG HỒI QUY TRÊN CƠ SỞ GAMS

LƯU VỰC SÔNG HỒNG- SÔNG THÁI BÌNH
I. GIỚI THIỆU CHUNG
Hệ thống sông Hồng - sông Thái Bình là hệ thống sông lớn đứng hàng thứ
hai (sau sông Mê Kông) chảy qua nước Việt Nam. Là một con sông quốc tế bao
gồm lãnh thổ của 3 nước là: Cộng hoà Xã hội Chủ nghĩa Việt Nam, Cộng hoà
Nhân dân Trung Hoa và Cộng hoà Dân chủ Nhân dân Lào. Phần thượng nguồn

của các dòng chính và nhánh lớn nằm hầu hết trên lãnh thổ tỉnh Vân Nam -
Trung Quốc có diện tích khoảng 81.240 km
2
chiếm 48% diện tích lưu vực, phần
ở Lào là đầu nguồn suối Nậm Mức có diện tích 1100 km
2
chiếm 0,65% diện tích
lưu vực, phần còn lại là trong vùng hạ du của hệ thống sông bao gồm lãnh thổ
của 25 tỉnh thành phố thuộc vùng Bắc Bộ của Việt Nam có diện tích khoảng
86.660 km
2
chiếm 51,53% diện tích toàn lưu vực sông (trong đó nó chiếm trọn
vẹn lãnh thổ của 19 tỉnh thành phố là: thành phố Hà Nội, thành phố Hải Phòng,
tỉnh Hà Tây, Hà Nam, Nam Định, Ninh Bình, Hải Dương, Hưng Yên, Thái
Bình, Bắc Ninh, Bắc Giang,Vĩnh Phúc, Phú Thọ, thành phố Thái Nguyên, Bắc
Cạn, Tuyên Quang, Hà Giang, Lào Cai, Yên Bái và phần lớn lãnh thổ của 7 tỉnh
Lai Châu, Điện Biên, Sơn La, Hoà Bình, Cao Bằng, Lạng Sơn và Quảng Ninh).
Diện tích lưu vực của toàn bộ hệ thố
ng sông Hồng - sông Thái Bình là
1.690.200 km
2
.
Lưu vực sông Hồng được giới hạn từ 20
o
- 25
o
30’ Vĩ độ Bắc và từ 100
o
-
107

o
10’ Kinh độ Đông. Phía Bắc giáp lưu vực sông Trường Giang và sông Châu
Giang của Trung Quốc; phía Tây giáp lưu vực sông Mê Kông; phía Nam giáp
lưu vực lưu vực sông Mã; phía Đông giáp Vịnh Bắc Bộ.
Phần lưu vực sông Hồng - sông Thái Bình trên lãnh thổ Việt Nam được kéo
dài từ 20
o
-23
o
22’ Vĩ độ Bắc và từ 102
o
10’ - 107
o
10’ Kinh độ Đông.
Do đặc điểm địa hình trên 90% diện tích là đồi núi mà dòng chảy được sinh
ra là từ mưa; Do vậy mùa mưa nước tập trung nhanh sinh ra lũ úng làm ngập
hàng vạn ha đất canh tác và gây thiệt hại về tài sản tính mạng của nhân dân,
ngược lại về mùa khô các sông suối lượng nước còn rất ít đặc biệt là các sông
suối thượng thường nguồn bị khô cạn, nếu số ngày không mưa kéo dài thì ngay
cả nước sinh ho
ạt cũng bị thiếu, mặn xâm nhập sâu vào các cửa sông ven biển,
gây rất nhiều khó khăn cho sản xuất và đời sống sinh hoạt của nhân dân trong
lưu vực.
Với mục đích sử dụng tổng hợp cho các ngành kinh tế: năng lượng, cấp
nước dân sinh, tưới, phòng chống lũ, môi trường… hiện tại trên dòng chính sông
Hồng đã xây dựng các hồ chứa như Hoà Bình, Thác Bà. Hồ chứa nước Tuyên
Quang đã xây dự
ng xong, sắp đưa vào vận hành. Hồ Sơn La trên dòng chính
sông Đà đang được xây dựng.