Ứng dụng mô hình HECRESSIM tính toán điều tiết hồ chứa Sông Mây

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

ĐỒN NGỌC THU

ỨNG DỤNG MƠ HÌNH HEC – RESSIM TÍNH TỐN
ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA SƠNG MÂY

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

ỨNG DỤNG MƠ HÌNH HEC – RESSIM TÍNH TỐN
ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA SƠNG MÂY

Sinh viên thực hiện: Đồn Ngọc Thu

MSSV: 0250050042

Khóa: 2013 – 2017
Giảng viên hướng dẫn 1: Th.S Vũ Hải Sơn
Giảng viên hướng dẫn 2: Th.S Vũ Thị Vân Anh

TP. HỒ CHÍ MINH - 11/2017

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của bản thân. Các số liệu, kết
quả nêu trong đồ án là trung thực. Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện đồ án này đã
được cảm ơn và các thơng tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc. Nếu
như không đúng như đã nêu trên, tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm.

Tp.HCM, ngày 24 tháng 11 năm 2017
Người cam đoan

Đoàn Ngọc Thu

i


LỜI CẢM ƠN
Sau thời gian nghiên cứu, tìm hiểu và thực hiện, với sự cố gắng của bản thân và
được sự hướng dẫn tận tình của Th.S Vũ Hải Sơn và Th.S Vũ Thị Vân Anh, tơi đã
hồn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài “Ứng dụng mơ hình HEC – Ressim tính tốn
điều tiết hồ chứa Sơng Mây”.
Thời gian làm đồ án tốt nghiệp là khoảng thời gian có ích để tơi có điều kiện hệ
thống lại kiến thức đã được học và giúp tôi biết cách áp dụng lý thuyết vào thực tế. Tôi
xin chân thành cảm ơn Th.S Vũ Hải Sơn và Th.S Vũ Thị Vân Anh, người đã trực tiếp
hướng dẫn tơi hồn thành báo cáo đồ án tốt nghiệp. Cảm ơn Thầy Cô đã tận tình chỉ
bảo, hỗ trợ và động viên tơi trong suốt thời gian nghiên cứu và thực hiện đồ án tốt
nghiệp này.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Quy hoạch Thủy lợi Miền Nam
nói chung và Phịng Quy hoạch Thủy lợi Đông Nam Bộ và phụ cận nói riêng, đã tạo
điều kiện để tơi được thực tập tại quý cơ quan. Đặc biệt, tôi cũng trân trọng cảm ơn

anh Lương Công Tuấn Anh và các cán bộ cơng tác tại Phịng Quy hoạch Thủy lợi
Đơng Nam Bộ và phụ cận thời gian qua đã nhiệt tình giúp đỡ, trao đổi kinh nghiệm
quý báu, cũng như hỗ trợ tài liệu, dữ liệu tạo điều kiện giúp đồ án tơi được hồn thành
tốt.
Tơi xin gửi lời tri ân sâu sắc đến tất cả quý Thầy Cô Trường Đại học Tài
nguyên Môi trường Tp.HCM. Cảm ơn Thầy Cô về những kiến thức bổ ích và sự giúp
đỡ nhiệt tình đã dành cho tôi trong 4.5 năm học tập tại trường.
Dù bản thân đã hết sức cố gắng, nỗ lực hoàn thành đồ án với kiến thức hiện có
của mình nhưng cũng khơng thể tránh khỏi những thiếu sót trong q trình làm bài.
Tơi kính mong nhận được những chỉ bảo của các Thầy Cô giúp cho đồ án của tôi được
hồn chỉnh hơn, từ đó kiến thức chun mơn cũng được hồn thiện và nâng cao.
Tơi xin chân thành cảm ơn!

ii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................ii
DANH MỤC BẢNG BIỂU ........................................................................................... v
DANH MỤC HÌNH VẼ................................................................................................ vi
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÙNG NGHIÊN CỨU ................................................. 4
1.1.
ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN ..................................................................4
1.1.1.
Vị trí địa lý............................................................................................... 4
1.1.2.
Điều kiện địa hình, địa chất và thổ nhưỡng .............................................5
1.1.3.

Đặc điểm thảm phủ thực vật ....................................................................7
1.1.4.
Đặc điểm khí hậu .....................................................................................9
1.1.5.
Đặc điểm khí tượng ...............................................................................10
1.1.6.
Đặc điểm thủy văn .................................................................................14
1.2.
TÌNH HÌNH KINH TẾ XÃ HỘI ..................................................................16
1.2.1.
Tình hình dân sinh .................................................................................16
1.2.2.
Tình hình kinh tế ...................................................................................17
1.3.
HIỆN TRẠNG CƠNG TRÌNH THỦY LỢI TRÊN LƯU VỰC ..................20
1.3.1.
Hiện trạng các cơng trình thủy lợi tỉnh Đồng Nai .................................20
1.3.2.
Hồ chứa Sơng Mây ................................................................................21
CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN DỊNG CHẢY ĐẾN HỒ CHỨA SƠNG MÂY .......... 26
2.1.
TÍNH TỐN MƯA THIẾT KẾ ...................................................................26
2.1.1.
Cơ sở dữ liệu .........................................................................................26
2.1.2.
Trình tự tính tốn xác định mơ hình mưa thiết kế .................................27
2.1.3.
Kết quả tính tốn xác định mơ hình mưa thiết kế .................................30
2.2.
TÍNH TỐN DỊNG CHẢY ĐẾN HỒ CHỨA SƠNG MÂY .....................33

2.2.1.
Lựa chọn mơ hình ..................................................................................33
2.2.2.
Tổng quan về mơ hình nghiên cứu ........................................................35
2.2.3.
Ứng dụng mơ hình HEC - HMS xác định dịng chảy đến hồ chứa Sơng
Mây
...............................................................................................................46
2.2.4.
Kết quả...................................................................................................57
CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG MƠ HÌNH HEC – RESSIM TÍNH TỐN ĐIỀU TIẾT
HỒ CHỨA SƠNG MÂY ............................................................................................. 59
3.1.
KHÁI QT VỀ TÍNH TỐN ĐIỀU TIẾT DỊNG CHẢY ......................59
3.1.1.
Mục đích và ý nghĩa của việc tính tốn điều tiết dịng chảy .................59
3.1.2.
Phân loại điều tiết dòng chảy ................................................................ 59
3.2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT MƠ HÌNH HEC – RESSIM .....................................60
3.2.1.
Giới thiệu mơ hình HEC – Ressim ........................................................60
3.2.2.
Cấu trúc mơ hình HEC – Ressim .......................................................... 61
3.2.3.
Diễn tốn đoạn sơng ..............................................................................64
3.3.
ỨNG DỤNG MƠ HÌNH HEC – RESSIM TÍNH TỐN ĐIỀU TIẾT HỒ
CHỨA SƠNG MÂY .................................................................................................65
3.3.1.

Chuẩn bị số liệu đầu vào cho mơ hình HEC – Ressim .........................65
3.3.2.
Ứng dụng mơ hình HEC – Ressim tính tốn điều tiết hồ chứa .............75
3.4.
KẾT QUẢ .....................................................................................................80
iii


KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 85
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 88
PHỤ LỤC .................................................................... PLError! Bookmark not defined.

iv


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Độ dốc địa hình tỉnh Đồng Nai .......................................................................5
Bảng 1.2: Phân loại nhóm đất tỉnh Đồng Nai ..................................................................7
Bảng 1.3: Phân bố hiện trạng sử dụng đất tỉnh Đồng Nai [8] .........................................8
Bảng 1.4: Tổng lượng mưa trung bình nhiều năm (mm) _Thời đoạn 1978 - 2007 ......10
Bảng 1.5: Lượng bốc hơi tháng trung bình nhiều năm (mm) trạm Biên Hòa_Thời đoạn
1978 - 2007 ....................................................................................................................11
Bảng 1.6: Nhiệt độ khơng khí lớn nhất, nhỏ nhất và trung bình nhiều năm (oC) trạm
Biên Hòa_Thời đoạn 1978 - 2007 .................................................................................11
Bảng 1.7: Tổng số giờ nắng trung bình nhiều năm (h) trạm Biên Hòa_Thời đoạn 1978
- 2007 ............................................................................................................................. 12
Bảng 1.8: Tốc độ gió trung bình nhiều năm (m/s) trạm Biên Hịa_Thời đoạn .............13
Bảng 1.9: Độ ẩm khơng khí trung bình nhiều năm (%) trạm Biên Hòa_Thời đoạn 1978
- 2007 ............................................................................................................................. 13
Bảng 1.10: Dân số các huyện, thị xã, thành phố tỉnh Đồng Nai. ..................................16

Bảng 1.11: Bảng giới hạn mực nước điều tiết trong mùa lũ .........................................23
Bảng 1.12: Bảng giới hạn mực nước điều tiết trong mùa kiệt ......................................24
Bảng 2.1: Phân loại độ ẩm kỳ trước AMC ....................................................................40
Bảng 2.2: Bảng phân loại đất theo SCS ........................................................................41
Bảng 2.3: Bảng tra giá trị CN ........................................................................................41
Bảng 2.4: Bảng thống kê diện tích các tiểu lưu vực Lá Buông .....................................48
Bảng 2.5: Một số đặc trưng của lưu vực Lá Buông ......................................................49
Bảng 2.6: Trọng số mưa các tiểu lưu vực của lưu vực Lá Buông .................................49
Bảng 2.7: Các tham số mơ hình ban đầu .......................................................................50
Bảng 2.8: Các mơ hình lưu vực và phương pháp được sử dụng trong mơ hình HEC HMS............................................................................................................................... 52
Bảng 2.9: Ảnh hưởng của các thơng số đến dạng đường q trình tính tốn ...............53
Bảng 2.10: Trọng số các tiểu lưu vực Lá Buông ........................................................... 56
Bảng 3.1: Quan hệ đường đặc tính lịng hồ chứa Sơng Mây.........................................65
Bảng 3.2: Bốc hơi trung bình tháng tại trạm Biên Hòa (Đơn vị: mm).......................... 65
Bảng 3.3: Tiêu chuẩn thấm trong hồ chứa [4] ............................................................... 66
Bảng 3.4: Nhiệm vụ của hồ chứa Sơng Mây .................................................................67
Bảng 3.5: Số liệu khí tượng tháng trung bình nhiều năm trạm Biên Hịa .....................72
Bảng 3.6: Thời gian gieo cấy các loại cây trên lưu vực ................................................74
Bảng 3.7: Kết quả mức tưới chạy từ mơ hình Cropwat.................................................74
Bảng 3.8: Kết quả nhu cầu nước tưới của hồ Sông Mây...............................................75
Bảng 3.9: Kết quả nhu cầu nước cho thủy sản của hồ Sơng Mây .................................75
Bảng 3.10: Lượng dịng chảy lớn nhất và nhỏ nhất các tháng mùa lũ [9] ....................79
Bảng 3.11: Bảng số liệu dòng chảy ra và nhu cầu nước ở hạ lưu của hồ Sông Mây ....82

v


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Bản đồ hành chính tỉnh Đồng Nai ...................................................................4
Hình 1.2: Bản đồ địa hình tỉnh Đồng Nai [5] ..................................................................6

Hình 1.3: Diễn biến diện tích rừng [8] ............................................................................8
Hình 1.4: Biểu đồ phân bố lượng mưa năm ..................................................................10
Hình 1.5: Biểu đồ phân bố lượng bốc hơi tháng trạm Biên Hịa ...................................11
Hình 1.6: Biểu đồ phân phối nhiệt độ tram Biên Hịa ...................................................12
Hình 1.7: Biểu đồ phân phối số giờ nắng trạm Biên Hịa .............................................12
Hình 1.8: Biểu đồ phân phối tốc độ gió trung bình nhiều năm trạm Biên Hịa ............13
Hình 1.9: Biểu đồ phân phối độ ẩm khơng khí trung bình nhiều năm trạm Biên Hịa .14
Hình 1.10: Bản đồ mạng lưới sơng ngịi tỉnh Đồng Nai ...............................................15
Hình 1.11: Bản đồ vị trí hồ chứa Sơng Mây..................................................................22
Hình 2.1: Bản đồ phân bố trạm đo mưa khu vực hồ Sơng Mây ....................................27
Hình 2.2: Biểu đồ mưa ..................................................................................................37
Hình 2.3: Bản đồ vị trí lưu vực Lá Bng .....................................................................47
Hình 2.4: Bản đồ mạng lưới trạm khí tượng thủy văn của lưu vực Lá Bng..............48
Hình 2.5: Bản đồ phân chia lưu vực Lá Bng ............................................................. 49
Hình 2.6: Các bước thực hiện mơ hình HEC - HMS ....................................................51
Hình 2.7: Bản đồ thiết lập mơ hình HEC – HMS của lưu vực Lá Bng .....................52
Hình 2.8: Kết quả hiệu chỉnh mơ hình HEC – HMS lưu vực Lá Bng ......................54
Hình 2.9: Kết quả kiểm định mơ hình HEC – HMS lưu vực Lá Bng .......................55
Hình 2.10: Sơ đồ phân chia lưu vực hồ Sơng Mây .......................................................56
Hình 2.11: Đường quá trình Q ~ t của lưu vực hồ Sơng Mây .......................................57
Hình 3.1: Mơđun thiết lập lưu vực trong mơ hình HEC – Ressim [12] ........................62
Hình 3.2: Mơđun mạng lưới hồ trong mơ hình HEC – Ressim [12] ............................. 63
Hình 3.3: Mơđun mơ phỏng trong mơ hình HEC-Ressim [12] .....................................63
Hình 3.4: Bảng số liệu mưa và kết quả tính Eff rain .....................................................73
Hình 3.5: Bảng số liệu khí tượng và kết quả tính ET0...................................................73
Hình 3.6: Mạng lưới sơng lưu vực hồ Sơng Mây trong Watershed Setup ....................77
Hình 3.7: Mạng lưới sông lưu vực hồ Sông Mây trong Reservoir Network .................77
Hình 3.8: Quan hệ Z ~F và Z~V của hồ Sơng Mây ......................................................78
Hình 3.9: Quan hệ Z ~ Q của hồ Sơng Mây ..................................................................78
Hình 3.10: Lượng tổn thất do bốc hơi (Đơn vị: mm). ...................................................78

Hình 3.11: Lượng tổn thất do thấm (Đơn vị: m3/s). ......................................................79
Hình 3.12: Biểu đồ nhu cầu nước tưới của hồ Sơng Mây .............................................80
Hình 3.13: Biểu đồ nhu cầu nước thủy sản của hồ Sông Mây ......................................80
Hình 3.14: Đường quá trình lưu lượng đến và lưu lượng xả của hồ Sơng Mây ...........80
Hình 3.15: Biểu đồ vận hành hồ Sơng Mây ..................................................................81
Hình 3.16: Biểu đồ lưu lượng xả tràn qua đập của hồ chứa Sông Mây ........................81
Hình 3.17: Biểu đồ đánh giá khả năng đáp ứng nhu cầu nước ở hạ lưu của hồ chứa
Sông Mây. ......................................................................................................................82

vi


MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỒ ÁN
Cùng với sự nghiệp cơng nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước, sự phát triển
ngày càng cao của nền kinh tế quốc dân, nhu cầu dùng nước cho các ngành kinh tế
không ngừng tăng trưởng đòi hỏi sự đáp ứng đầy đủ nước, bền vững, hợp lý và cân đối
giữa các ngành. Nhu cầu dùng nước tăng càng làm tăng thêm mâu thuẫn giữa phân
phối nguồn nước vốn không đều trong năm, giữa sự dao động nguồn nước lớn trong
phạm vi nhiều năm với yêu cầu dung nước của các ngành kinh tế quốc dân. Từ đó đặt
ra nhiệm vụ phải điều chỉnh nguồn nước phục vụ cho sự nghiệp phát triển kinh tế và
dân sinh. Để thực hiện nhiệm vụ biến đổi nguồn nước ch