Tính toán điều tiết hồ Suối Vọng – huyện Cẩm Mỹ tỉnh Đồng Nai

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUN VÀ MƠI TRƯỜNG TP.HCM
KHOA KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN

TRẦN THỊ NGỌC HỒI

TÍNH TỐN ĐIỀU TIẾT HỒ SUỐI VỌNG
– HUYỆN CẨM MỸ - TỈNH ĐỒNG NAI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ THỦY VĂN
Mã ngành: 52440224

TP. HỒ CHÍ MINH – 11/2017


TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUN VÀ MƠI TRƯỜNG TP.HCM
KHOA KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ THỦY VĂN

TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT HỒ SUỐI VỌNG
– HUYỆN CẨM MỸ - TỈNH ĐỒNG NAI

Sinh viên thực hiện: Trần Thị Ngọc Hoài

MSSV: 0250050017

Khóa: 2013 – 2017
Giảng viên hướng dẫn: TS. Cấn Thu Văn

TP. HỒ CHÍ MINH - 11/2017

LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Tính tốn điều tiết hồ Suối Vọng
– huyện Cẩm Mỹ - tỉnh Đồng Nai” là bài nghiên cứu của cá nhân em. Nội dung đồ án
không sao chép nội dung cơ bản từ các đồ án khác và sản phẩm của đồ án là của chính
bản thân nghiên cứu xây dựng nên. Nếu không đúng như trên, em xin hoàn toàn chịu
trách nhiệm về đề tài của mình.
Người cam đoan

i


LỜI CẢM ƠN
Đồ án tốt nghiệp là một dấu mốc quan trọng trong cuộc đời sinh viên. Đồ án tốt
nghiệp sẽ giúp sinh viên xâu chuỗi lại các kiến thức đã học, đồng thời, bổ sung thêm
nhiều kiến thức mới chuyên môn để củng cố kiến thức cũ. Đây là một trong những
hành trang quan trọng cho quá trình học tập và làm việc sau này.
Để đồ án tốt nghiệp được hồn thành tốt và đúng thời hạn khơng thể thiếu sự
giúp đỡ của các thầy cô. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS. Cấn Thu Văn người đã định hướng, góp ý và hướng dẫn tận tình trong suốt quá trình thực hiện đồ án
cùng các thầy, cơ trong Khoa Khí tượng – Thủy văn, trường Đại học Tài nguyên và
Môi trường TP.HCM đã truyền đạt kiến thức chuyên môn – cơ sở để em thực hiện
được đồ án này. Ngoài ra, em cũng xin gửi lời cảm ơn đến anh Lương Công Tuấn Anh
và anh Đỗ Hữu Tài - phịng Quy hoạch Thủy lợi Đơng Nam Bộ & phụ cận thuộc Viện
Quy hoạch Thủy lợi miền Nam đã cung cấp số liệu và hướng dẫn thêm để đồ án được
chính xác và hồn thành tốt.
Do thời gian và kinh nghiệm còn hạn chế nên đồ án khơng tránh khỏi những
thiếu sót. Rất mong nhận được sự góp ý của các thầy, cơ để đồ án được hoàn thiện
hơn. Em xin chân thành cảm ơn.
Sinh viên thực hiện

ii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN........................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................... ii
DANH MỤC BẢNG .................................................................................................... vi
DANH MỤC HÌNH ................................................................................................... viii
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
1.

Đặt vấn đề .........................................................................................................1

2.

Tình hình nghiên cứu .......................................................................................2

3.

Mục đích của đề tài ..........................................................................................2

4.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ..................................................................2

5.

Phương pháp nghiên cứu ................................................................................2

6.

Bố cục của đề tài ...............................................................................................3

CHƯƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ - XÃ HỘI ..............4
1.1.

ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN ................................................................4

1.1.1. Vị trí địa lý ..................................................................................................4
1.1.2. Địa hình .......................................................................................................5
1.1.3. Đặc điểm thổ nhưỡng ..................................................................................6
1.1.4. Đặc điểm khí hậu – khí tượng .....................................................................6
1.1.5. Đặc điểm thủy văn.......................................................................................9
1.2.

ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ - XÃ HỘI ..............................................................11

1.2.1. Kinh tế .......................................................................................................11
1.2.2. Xã hội ........................................................................................................12
CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN ĐẶC TRƯNG KHÍ TƯỢNG PHỤC VỤ ...................15
2.1.

TỔN THẤT BỐC HƠI ...............................................................................15

2.1.1. Tính tốn bốc hơi tiềm năng .....................................................................15
2.1.2. Tính tốn bốc hơi gia tăng mặt hồ.............................................................16
iii


2.2.

TÍNH TỐN VÀ PHÂN PHỐI MƯA THIẾT KẾ ..................................20

2.2.1. Chọn trạm đo mưa để tính tốn .................................................................20
2.2.2. Chọn tần suất thiết kế ................................................................................21
2.2.3. Tính tốn mưa thiết kế ..............................................................................21
2.2.4. Phân phối mưa thiết kế ..............................................................................26
CHƯƠNG 3:TÍNH TỐN NHU CẦU NƯỚC VÀ ĐẶC TRƯNG THỦY VĂN
PHỤC VỤ TÍNH TỐN ĐIỀU TIẾT HỒ SUỐI VỌNG.........................................31
3.1.

TÍNH TỐN NHU CẦU NƯỚC ...............................................................31

3.1.1. Lựa chọn mơ hình .....................................................................................31
3.1.2. Cơ sở tốn học của mơ hình và các mơ đun tính tốn ..............................31
3.1.3. Dữ liệu đầu vào .........................................................................................33
3.1.4. Nhu cầu nước tưới cho cây ăn quả ............................................................33
3.2.

TÍNH TỐN DỊNG CHẢY ĐẾN HỒ SUỐI VỌNG .............................36

3.2.1. Lựa chọn mơ hình .....................................................................................36
3.2.2. Cơ sở lý thuyết mơ hình NAM ..................................................................41
3.2.3. Ứng dụng mơ hình NAM tính tốn dịng chảy đến hồ Suối Vọng ...........43
3.3.

XÁC ĐỊNH DÒNG CHẢY NĂM THIẾT KẾ VÀ PHÂN PHỐI DÒNG

CHẢY NĂM THIẾT KẾ ........................................................................................51
3.3.1. Xác định dòng chảy năm thiết kế ..............................................................51

3.3.2. Phân phối dịng chảy năm thiết kế ............................................................56
CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN ĐIỀU TIẾT HỒ SUỐI VỌNG ....................................62
4.1.

CÁC KHÁI NIỆM ......................................................................................62

4.1.1. Điều tiết dòng chảy ...................................................................................62
4.1.2. Phân loại điều tiết dòng chảy ....................................................................62
4.2.

MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG HỒ CHỨA.........................................................65

4.2.1. Dung tích chết, mực nước chết .................................................................65
iv


4.2.2. Dung tích hiệu dụng và mực nước dâng bình thường ...............................65
4.2.3. Đường đặc tính hồ .....................................................................................66
4.3.

PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN ĐIỀU TIẾT ...........................................67

4.3.1. Lựa chọn phương pháp tính tốn điều tiết ................................................67
4.3.2. Trình tự tính tốn.......................................................................................67
4.4.

ÁP DỤNG TÍNH TỐN ĐIỀU TIẾT HỒ SUỐI VỌNG ........................70

4.4.1. Xác định dung tích hiệu dụng Vh khi chưa tính tổn thất ...........................70
4.4.2. Xác định dung tích hiệu dụng Vh khi có tổn thất ......................................71

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................77
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................79

v


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Tổng lượng mưa trung bình nhiều năm (thời đoạn 1978 – 2007) ..........7
Bảng 1.2: Lượng bốc hơi tháng trên ống Piche trạm Xuân Lộc .....................................7
Bảng 1.3: Độ ẩm khơng khí lớn nhất, nhỏ nhất và trung bình ........................................8
Bảng 1.4: Nhiệt độ khơng khí lớn nhất, nhỏ nhất và trung bình trạm Xuân Lộc ............8
Bảng 1.5: Tổng số giờ nắng trung bình trạm Xuân Lộc (thời đoạn 1978 – 2015) ..........9
Bảng 1.6: Tốc độ gió trung bình trạm Xuân Lộc (thời đoạn 1978 – 2015).....................9
Bảng 2.1: Bốc hơi tiềm năng ET0 trung bình trạm Xuân Lộc (thời kỳ 1978 – 2007) ...16
Bảng 2.2: Phân phối bốc hơi mặt nước trung bình nhiều năm ......................................18
Bảng 2.3: Phân phối bốc hơi gia tăng khi có hồ chứa ...................................................19
Bảng 2.4: Lượng mưa năm trạm Xuân Lộc thời kỳ 1977 – 2015 .................................22
Bảng 2.5: Đặc trưng thống kê của đường tần suất lý luận lượng mưa năm ..................24
Bảng 2.6: Mơ hình mưa năm điển hình – trạm Xuân Lộc .............................................26
Bảng 2.7: Phân phối mưa thiết kế (Ptk = 85%) – trạm Xuân Lộc ..................................28
Bảng 3.1: Nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió và số giờ nắng tháng trung bình nhiều năm trạm
Xuân Lộc. ......................................................................................................................33
Bảng 3.2: Định mức lượng nước cây trồng cần tưới trong thời gian một tuần .............34
Bảng 3.3: Nhu cầu nước tưới cho cây ăn quả ................................................................35
Bảng 3.4: Trọng số trạm mưa được sử dụng thiết lập mơ hình NAM Lá Buông .........44
Bảng 3.5: Tiêu chuẩn đánh giá chỉ tiêu Nash - Sutcliff ................................................45
Bảng 3.6: Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định tại trạm Lá Buông ....................................47
Bảng 3.7: Bộ thơng số mơ hình NAM ...........................................................................48
Bảng 3.8: Dịng chảy đến hồ Suối Vọng .......................................................................50
Bảng 3.9: Phân mùa dòng chảy đến hồ Suối Vọng .......................................................52

Bảng 3.10: Đặc trưng thống kê của đường tần suất lý luận dòng chảy đến hồ Suối
Vọng ..............................................................................................................................53
Bảng 3.11: Dịng chảy trung bình mùa kiệt ...................................................................57
Bảng 3.12: Đặc trưng thống kê của đường tần suất lý luận dòng chảy mùa kiệt đến hồ
Suối Vọng ......................................................................................................................57
Bảng 3.13: Phân phối dịng chảy năm điển hình 1991 – 1992 ......................................59
vi


Bảng 3.14: Phân phối dòng chảy năm thiết kế với Ptk = 85% .......................................60
Bảng 4.1: Đường đặc tính lịng hồ Suối Vọng ..............................................................66
Bảng 4.2: Tính tốn điều tiết theo phương án trữ sớm chưa kể tổn thất .......................70
Bảng 4.3: Bảng tính tốn điều tiết có kể tổn thất theo phương án trữ sớm (bảng tính lần
2) ....................................................................................................................................73
Bảng 4.4: Bảng tính tốn điều tiết có kể tổn thất theo phương án trữ sớm (bảng tính lần
3) ....................................................................................................................................74

vii


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Bản đồ địa giới hành chính huyện Cẩm Mỹ ....................................................4
Hình 1.2: Vị trí và bản đồ lưu vực hồ Suối Vọng ...........................................................5
Hình 1.3: Bản đồ mạng lưới sơng Đồng Nai .................................................................10
Hình 2.1: Biểu đồ bốc hơi tiềm năng ET0 trung bình trạm Xuân Lộc ..........................16
Hình 2.2: Biểu đồ phân phối bốc hơi mặt nước trung bình nhiều năm .........................18
Hình 2.3: Biểu đồ phân phối bốc hơi gia tăng khi có hồ chứa ......................................19
Hình 2.4: Đường tần suất lý luận lượng mưa năm – trạm Xuân Lộc ............................25
Hình 2.5: Biểu đồ mơ hình mưa năm điển hình – trạm Xn Lộc ................................27
Hình 2.6: Biểu đồ mơ hình mưa thiết kế (Ptk = 85%) – trạm Xuân Lộc .......................29

Hình 3.1: Biểu đồ nhu cầu nước tưới cho cây ăn quả ...................................................35
Hình 3.2. Cấu trúc của mơ hình NAM ..........................................................................42
Hình 3.3: Q trình dịng chảy thực đo và tính tốn tại Lá Bng (1978 – 1982)........46
Hình 3.4: Q trình dịng chảy thực đo và tính tốn tại Lá Bng (1985 – 1988)........47
Hình 3.5: Chia lưu vực để tính trọng số trạm đo mưa theo phương pháp Thiessen. ....49
Hình 3.6: Đường tần suất dịng chảy đến hồ Suối Vọng ...............................................55
Hình 3.7: Đường tần suất dòng chảy mùa kiệt đến hồ Suối Vọng ................................58
Hình 3.8: Mơ hình phân phối dịng chảy năm điển hình 1991 – 1992 ..........................59
Hình 3.9: Mơ hình phân phối dòng chảy năm thiết kế với Ptk = 85% ...........................61

viii


MỞ ĐẦU
1.

Đặt vấn đề
Là một trong những quốc gia có nguồn tài nguyên nước tương đối phong phú,

tiềm năng về dự trữ lượng nước của Việt Nam tập trung chủ yếu trên 9 hệ thống sông
lớn, nhưng khoảng 2/3 lại bắt nguồn từ ngồi lãnh thổ quốc gia, mùa khơ kéo dài từ 6
đến 7 tháng làm cho nhiều vùng thiếu nước trầm trọng. Bên cạnh đó, biến đổi khí hậu
làm tình hình thời tiết ở nước ta nói chung và huyện Cẩm Mỹ, tỉnh Đồng Nai nói riêng
trong những năm gần đây có những diễn biến phức tạp. [12]
Hiện nay, trên các lưu vực sông của Việt Nam đã xây dựng nhiều hồ chứa, đập
nước phục vụ cho tưới, phát điện, cung cấp nước sinh hoạt, nước cho công nghiệp, cho
nuôi trồng thủy sản và cho du lịch, dịch vụ,… Tuy nhiên, hàng loạt các hồ chứa thủy
lợi đều không đảm đương hết nhiệm vụ khi bị giao thêm nhiệm vụ cấp nước sinh hoạt,
công nghiệp và nuôi trồng thủy sản. [10]
Tồn tỉnh Đồng Nai có 123 cơng trình thủy lợi đang hoạt động với tổng năng

lực phục vụ 23.355 ha đất canh tác bao gồm: Đất trồng lúa 19.756 ha, chiếm tỷ lệ
51%, hoa màu 819 ha, cây cơng nghiệp và cây ăn trái 2.780 ha. Ngồi ra cịn phục vụ
ni trồng thủy sản 955,5 ha và ngăn mặn, tiêu lũ 9.369 ha. [14]
Hồ Suối Vọng, xã Bảo Bình, huyện Cẩm Mỹ (Đồng Nai), được xây dựng từ
năm 1985 đến năm 1987 hồn thành. Với dung tích mùa mưa đạt đỉnh hơn 4 triệu m3,
hồ Suối Vọng có thể tích nước để tưới phục vụ sản xuất hàng trăm ha cây trồng trong
khu vực. Tuy nhiên, theo thời gian quá trình bồi lắng bùn đã khiến lượng nước trong
hồ khơng cịn được như trước. Bên cạnh đó, nước rỉ qua chân đập cũng làm lượng
nước trong hồ ngày càng vơi dần. Khơng ít người nhận định vào cao điểm mùa khô,
nhất là những năm bị tác động bởi biến đổi khí hậu, nhiều khả năng hồ sẽ cạn sớm như
anh Phan Thanh Sang, ông Nguyễn Xuân Bế, nông dân ấp Tân Hạnh, xã Xuân Bảo.
Chẳng hạn như mùa khơ năm 2015 - 2016, khả năng nắng nóng đạt cường độ kỷ lục
do hiện tượng El Nino ảnh hưởng mạnh gây rất nhiều khó khăn cho sản xuất nơng
nghiệp tại huyện. Do vậy, nhiều nông dân phải tốn nhiều chi phí để đào hồ trữ nước để
có nước sử dụng đến cuối vụ. Một giải pháp khác để khắc phục tình trạng này là điều
tiết hồ chứa. Giải pháp này khơng những hiệu quả mà cịn tiết kiệm chi phí cho người
dân nên đóng vai trị rất quan trọng. Đồ án này giới hạn trong phạm vi tính tốn điều
1


tiết hồ chứa có tổn thất và khơng tổn thất để tìm ra dung tích hiệu dụng của hồ, khơng
xét đến điều tiết lũ. [12,13,14]
Tình hình nghiên cứu

2.

Mặc dù việc tính tốn điều tiết hồ Suối Vọng là rất quan trọng để đảm bảo đủ
nước cho sản xuất nông nghiệp huyện Cẩm Mỹ. Tuy nhiên, cho đến nay vẫn chưa có
cơng trình nghiên cứu nào thực hiện đề tài này. Điều này, một lần nữa khẳng định tính
tốn điều tiết hồ chứa Suối Vọng là rất cần thiết.

Mục đích của đề tài

3.

Mục tiêu chung của đề tài là tiến hành tính tốn điều tiết cho hồ chứa Suối Vọng,
huyện Cẩm Mỹ tỉnh Đồng Nai trên cơ sở mơ phỏng dịng chảy đến hồ từ mưa trên
lưu vực (do ở đây khơng có trạm đo lưu lượng đến hồ). Vì vậy đồ án có các mụ
tiêu cụ thể sau:
-

Ứng dụng thành cơng mơ hình thủy văn (mưa rào - dịng chảy) để tính tốn

dịng chảy đến hồ.
-

Trên cơ sở dịng chảy đến được mơ phỏng sẽ tiến hành tính tốn điều tiết hồ

chứa Suối Vọng.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

4.
-

Đối tượng: Dịng chảy sơng Ray vào hồ Suối Vọng và nhu cầu dùng nước của

người dân.
-

Phạm vi nghiên cứu: Lưu vực hồ Suối Vọng – huyện Cẩm Mỹ - tỉnh Đồng Nai.
Phương pháp nghiên cứu

5.

Để hoàn thành nhiệm vụ nghiên cứu, đồ án đã sử dụng các phương pháp nghiên
cứu sau:
-

Chương 1: Đặc điểm địa lý tự nhiên và kinh tế - xã hội vùng nghiên cứu: Sử

dụng phương pháp thu thập và xử lý số liệu, phương pháp thống kê và phương pháp kế
thừa các nghiên cứu trước đây.
-

Chương 2: Tính tốn đặc trưng khí tượng phục vụ tính tính tốn điều tiết hồ

Suối Vọng: Phương pháp thu thập và sử lý số liệu, phương pháp công cụ phần mềm,
phương pháp phân tích thống kê, phương pháp phân tích kết quả tính tốn.
-

Chương 3: Tính tốn nhu cầu nước và đặc trưng thủy văn phục vụ tính tốn

điều tiết hồ Suối Vọng: Sử dụng phương pháp thu thập và xử lý số liệu, phương pháp
2


phân tích thống kê, phương pháp phân tích kết quả tính tốn, phương pháp mơ hình
tốn.
Chương 4: Tính tốn điều tiết hồ Suối Vọng: Sử dụng phương pháp thu thập và

-

xử lý số liệu, ứng dụng phương pháp lập bảng để tính tốn điều tiết hồ cấp nước,
phương pháp phân tích kết quả tính tốn.
Bố cục của đề tài

6.

Ngồi phần mở đầu và kết luận - kiến nghị, đồ án gồm 4 chương chính:
-

Chương 1: Đặc điểm địa lý tự nhiên và kinh tế - xã hội vùng nghiên cứu

-

Chương 2: Tính tốn đ