Ứng dụng mô hình mikeflood mô phỏng ngập lụt ha lưu hồ chứa suối mỡ do xả lũ và vỡ đập

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thủy văn và tài nguyên nước

LỜI CÁM ƠN
Hoàn thành đồ án tốt nghiệp là một mốc son quan trọng đánh dấu việc kết
thúc quá trình học tập và nghiên cứu tại trường Đại học sau bốn năm gắn bó.
Với sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô trong bộ
môn Kỹ thuật sông và quản lý thiên tai- Khoa Thủy văn và Tài nguyên nước, đồ án
kỹ sư chuyên ngành Quản lý và giảm nhẹ thiên tai với đề tài “Ứng dụng mô hình
MikeFlood mô phỏng ngập lụt ha lưu hồ chứa Suối Mỡ do xả lũ và vỡ đập” đã
hoàn thành đúng hạn dưới sự hướng dẫn của TS. Trần Kim Châu giảng viên trường
Đại học Thủy Lợi.
Để đạt được kết quả ngày hôm nay em xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô
trong khoa Thủy văn và Tài nguyên nước đã hỗ trợ, giúp đỡ, truyền đạt kiến thức
chuyên môn, tạo điều kiện tốt nhất cho em trong suốt quá trình học tập và nghiên
cứu đồ án.
Đặc biệt em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS TS Phạm Thị Hương
Lan và thầy giáo TS Trần Kim Châu, người đã tận tình chỉ bảo, định hướng cho em
cách tiếp cận với đề tài và hướng dẫn em trong suốt thời gian qua.
Đồ án được thực hiện trong thời gian có hạn, nguồn tài liệu tham khảo và
kinh nghiệm bản thân có hạn nên nội dung đồ án sẽ không tránh khỏi những sai sót.
Vì vậy em rất mong nhận được sự đóng góp quý báu của thầy cô và các bạn để đồ
án của em hoàn thiện hơn.
Hà Nội, ngày 03 tháng 01 năm 2017
Sinh viên thực hiện

Nguyên Thị Thủy

Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy

Trang 1


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thủy văn và tài nguyên nước

MỤC LỤC

Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy

Trang 2


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thủy văn và tài nguyên nước

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy

Trang 3


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thủy văn và tài nguyên nước

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy

Trang 4


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thủy văn và tài nguyên nước

Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy

Trang 5


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thủy văn và tài nguyên nước

MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Hiện nay nước ta có rất nhiều các hồ thủy lợi chứa đã và đang được xây dựng. Các hồ chứa
thủy lợi được xây dựng đa mục tiêu như: cấp nước cho nông nghiệp, cấp nước cho công nghiệp,
sinh hoạt hoặc phục vụ các ngành kinh tế khác như giao thông, du lịch, phát điện và chăn nuôi. Tuy
nhiên các hồ, đập thủy lợi đều là các công trình dễ bị tổn thương nhất là do mưa lũ lớn. Các hồ
chứa thủy lợi nhỏ thường được xây dựng bằng vật liệu địa phương, công tác quản lý vận hành
thường được địa phương đảm nhận nên chất lượng hồ bị xuống cấp nhanh chóng gây mất an toàn
của công trình trong tích nước. Ngoài ra trong những năm gần đây do ảnh hưởng của biên đổi khí
hậu tình hình thời tiết diễn ra bất thường. Mưa to, bão lớn, hiện tượng sạt lở đất thượng nguồn làm
tăng nguy cơ mất an toàn của đập.

Ở nước ta gần đây nhiều sự cố vỡ đập xảy ra như vỡ đập Khe Mỡ - Hà Tĩnh (2010 ) do
mưa lớn kéo dài làm nước trong hồ và sông tăng lên vượt mức an toàn gây vỡ đập. Hay sự cố vỡ
đập Hồ Cồn Đẻn ( 2013 )ở Nghệ An do tràn đập.
Để giảm thiểu tối đã thiệt hại khi sự cố vỡ đập xảy ra ngoài việc đánh giá an toàn hồ đập
định kỳ, cũng cần có các biện pháp dự báo ngập lụt kết hợp với những phương án để sơ tán dân đến
khu an toàn trước khi xảy ra sự cố. Một trong những công việc càn làm để xây dựng phương án di
tán là tính toán mô phỏng ngập lụt để xây dựng các bản đồ ngập lụt.tránh người dân di tán vào
những khu ngập sâu hơn. Ngoài ra bản đồ ngập lụt góp phần quan trọng trong công tác quy hoạch
và quản lý đất.
Nhận thấy tầm quan trọng của vấn đề này, em lựa chọn đề tài “Ứng dụng mô hình
MikeFlood mô phỏng ngập lụt ha lưu hồ chứa Suối Mỡ do xả lũ và vỡ đập” nhằm xây dựng
bản đồ ngập lụt vùng hạ du hồ. Đồ án sẽ tiến hành phân tích, xây dựng các kịch bản xả lũ và vỡ đập
cho hồ chứa Suối Mỡ. Bằng công cụ mô hình toán, dòng chảy lũ sẽ được diễn toán, lấy đây làm cơ
sở để xây dựng bản đồ ngập lụt, đánh giá ảnh hưởng do vỡ đập và xả lũ hồ Suối Mỡ đến đời sống
kinh tế xã hội vùng hạ du hồ.
.

2. Mục đích của đề tài
Mô phỏng quá trình vỡ đập.
Tính toán thông số vết vỡ.
Xây dựng bản đồ ngập lụt ứng với các kịch bản nghiên cứu.
Xây dựng model trong GIS để tính toán diện tích ngập.
.

Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy

Trang 6


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thủy văn và tài nguyên nước

3. Phạm vi nghiên cứu
Hồ Suối Mỡ thuộc địa phận xã Nghĩa Phương, huyện Lục Nam, tỉnh Bắc Giang.đây là khu
vực có ý nghĩa quan trọng đối với việc phát triển kinh tế nhiều ngành của địa phương, tuy nhiên nó
vẫn luôn tiềm ẩn những nguy cơ xảy ra vỡ đập đe dọa tính mạng và tài sản người dân khu vực hạ
lưu hồ chứa

4. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp thống kê được sử dụng để thu thập, phân tích, xử lý số liệu, các tài liệu liên
quan đến lĩnh vực nghiên cứu cũng như các nội dung tính toán trong báo cáo.
Phương pháp mô hình toán: các mô hình thủy văn, mô hình thủy lực để tính toán biên, diễn
toán dòng chảy, tính toán truyền lũ, vận hành hồ chứa….
Phương pháp viễn thám và GIS: bao gồm xây dựng các tiểu lưu vực từ mô hình số hóa độ
cao (DEM), tính toán các đặc trưng lưu vực, xây dựng mạng lưới sông.
Phương pháp tích hợp: liên kết các kết quả thủy lực với hệ thông tin địa lý GIS để xây
dựng bản đồ ngập lụt.
Phương pháp kế thừa: tham khảo và kế thừa các tài liệu, kết quả báo cáo nghiên cứu của
các tác giả, cơ quan và tổ chức

5. Nội dung đồ án
Ngoài phần mở đầu và phần kết luận đồ án gồm 4 chương
Chương 1: Tổng quan điều iện địa lý tự nhiên hu vực nghiên cứu
Chương 2: Tính toán các biên đầu vào cho hệ thống thủy lực
Chương 3: Thiết lập mô hình thủy lực
Chương 4: Mô phỏng ngập lụt do xả lũ và vỡ đập

Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy

Trang 7


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thủy văn và tài nguyên nước

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN KHU
VỰC NGHIÊN CỨU
1.1 Lưu vực Suối Mỡ
1.1.1 Vị trí địa lý lưu vực Suối Mỡ
Suối Mỡ là dòng suối nhỏ thuộc địa phận tỉnh Bắc Giang. Suối Mỡ bắt nguồn ở độ cao
>500m vùng đá Vách và Trại Xoan của núi Tây Ngai, núi Bà thuộc dãy Huyền Đinh -Yên Tử, chảy
theo hướng Nam Bắc sau chuyển hướng Đông Bắc chảy vào Ngòi Gừng - một phụ lưu cấp 1 của
sông Lục Nam.

Hình 1-1: Vị trí địa lý lưu vực Suối Mỡ.

1.1.2 Đặc điểm địa hình, thổ nhưỡng
1.1.1.1 Đặc điểm địa hình
Lưu vực Suối Mỡ thuộc vùng đồi núi, có độ dốc lưu vực lớn, diện tích đồi núi chiếm
khoảng 3/5 diện tích. Khu vực tuyến công trình là vùng đồi núi thấp có độ cao trung bình từ 130 ~
150m.
Địa hình lòng hồ có độ dốc theo hướng Bắc - Nam, lòng hồ phía hạ lưu tương đối rộng,
gồm 2 nhánh suối gặp nhau tại khu vực đền Đức Vua Cha, nguồn nước chính cung cấp cho hồ là
nhánh suối Mỡ.

Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy

Trang 8


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thủy văn và tài nguyên nước

Vùng tuyến đập có địa hình thuộc vùng đồi núi cao trung bình, tuyến đập ngắn (90m 100m); sườn đồi hai bên vai đập dốc (40 o - 45o). Hiện tại có đường giao thông phục vụ khai thác
lâm nghiệp đi vào tận trong vùng lòng hồ.
Phần hạ lưu khu đầu mối sau khi nước hồ qua cống sẽ nhập vào suối chảy về thác, chân
thác tại Đền Trung. Sau đó dòng chảy được chia thành 2 nhánh: Nhánh bên phải theo chân đồi tưới
cho 142ha và nhánh bên trái theo chân đồi vòng về trước UBND xã Nghĩa Phương, sau đó luồn qua
đường nhựa sang khu làng Quỷnh để tưới cho 378ha.

Bảng 1-1:Bảng các đặc trưng lưu vực
Lưu vực

Diện
tích F (km2)

Suối Mỡ

47.9

Chiều
dài sông Ls(km)
4,95

Độ dốc
Độ cao

sông Js(%o)
nguồn
24,85

536 m

Toàn bộ khu tưới của dự án nằm ven các sườn đồi, trải dài về hai phía so với lòng suối
chính .Địa hình khu tưới không dốc lắm, vùng cao nhất có cao trình +22.0m, vùng thấp nhất có cao
trình +6.0m. Diện tích canh tác bao gồm các diện tích đan xen giữa trồng lúa, trồng màu và trồng
cây ăn quả.

1.1.1.2 Đặc điểm thổ nhưỡng
Lưu vực Suối Mỡ có các loại đất chính sau:
- Feralit mùn trên núi phân bố ở độ cao trên 500m.
- Đất đỏ vàng và vàng đỏ hoặc đỏ nâu phát triển trên phiến sa thạch, phân bố ở độ cao dưới
500m, có tầng dày canh tác 55-60cm, đất không kết vón.
- Đất có tầng sa bồi gồm tầng hữu cơ tích tụ lại nhiều năm do lắng đọng và do tác động của
nền canh tác nông nghiệp, tầng này dày độ 0,2 - 0,5m. Đất này phân bố ở các vùng thung lũng hẹp,
ven sông, suối, thích hợp cho việc sản xuất lúa và các cây ngắn ngày và cây ăn quả.
- Nguồn nước trong vùng khá dồi dào. Tại các vùng đất trong khu tưới được cấp đủ nước,
năng suất cây trồng khá cao và ổn định. Tuy nhiên tại các vùng đất chưa đảm bảo được tưới ăn
chắc, năng suất cây trồng rất bấp bênh, hoàn toàn phụ thuộc vào thiên nhiên. Bên cạnh đó, do tập
quán canh tác cũ còn tồn tại trong một bộ phận người dân cộng với hiện trạng thuỷ lợi của khu vực
còn nghèo nàn; trình độ quản lý nguồn nước còn hạn chế nên vấn đề điều tiết nguồn nước cũng
chưa được hiệu quả.

1.1.3 Tình hình kinh tế - xã hội
1.1.1.3 Dân số và lực lượng lao động
Dân số toàn xã tính đến tháng 12 năm 2001 là: 13.415 người, trong đó có 7.500
người ở độ tuổi lao động.

Các dân tộc chủ yếu là dân tộc Kinh, chiếm 77%, còn lại là các dân tộc Tày chiếm
17,4%; Nùng, Sán Dìu, Cao Lan, Hoa, Dao chiếm 5,6%.

Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy

Trang 9


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thủy văn và tài nguyên nước

Tổng số hộ:

2.864 hộ, trong đó nông nghiệp chiếm 96%.

Mật độ dân số:

240 người/km2.

Tỷ lệ tăng dân số có xu hướng giảm rõ rệt.
Hiện tỷ lệ tăng dân số là 1,71%, định hướng đến năm 2005 giảm xuống còn 1,40%.
Lực lượng lao động tương đối dồi dào, chiếm 56% dừn số, trong đó chủ yếu là lao
động sản xuất nông nghiệp.

1.1.1.4 Nông nghiệp
Diện tích trồng cây hàng năm trong khu vực là 784,24ha (theo biểu HT-01 -Hiện trạng sử
dụng đất đai năm 2000 xã Nghĩa Phương), trong đó diện tích hồ Suối Mỡ phụ trách tưới là 2 vụ là
400ha và 120ha diện tích trồng màu.
Tại những khu vực đất lúa được tưới chủ động (306,86ha), những năm gần đây địa phương

đã đưa một số giống lúa mới (Nhị Ưu 838, lúa lai Trung Quốc...)vào gieo trồng và đạt năng suất
khá cao: 60tạ/ha. Tuy nhiên do đa phần diện tích trồng lúa không được tưới ổn định
(730ha/1.036,86ha) nên năng suất lúa cũng rất bấp bênh (năng suất Vụ Đông Xuân năm 1998 là
31,8 tạ/ha và năng suất vụ Đông Xuân năm 1999 là 27,8 tạ/ha).
Tại những khu vực tưới không chủ động, nhiều năm người dân phải chuyển đổi sang trồng
các cây hoa màu khác như: ngô, khoai tây, khoai lang, lạc, đậu,..nhưng năng suất cũng rất bấp bênh
như:
+ Năng suất ngô:

17,80 ÷ 27,50 tạ/ha.

+ Năng suất khoai lang: 79,00 ÷ 106,94 tạ/ha.
+ Năng suất đậu tương: 7,10 ÷ 16,67 tạ/ha.
+ Năng suất lạc:

8,70 ÷ 20,83 tạ/ha.

Tổng sản lượng lương thực quy thóc bình quân năm là 4.865 tấn/năm.
Bình quân lương thực quy thóc đầu người/năm của khu vực là: 360kg.

1.1.1.5 Công nghiệp
Các ngành công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp và thương mại dịch vụ chưa phát
triển, lao động dư thừa, kinh tế khó khăn dẫn đến vẫn còn hiện tượng khai thác rừng không đúng kế
hoạch để kiếm sống làm cho đất trống, đồi núi trọc hàng năm vẫn còn gia tăng.

1.1.4 Chế độ khí hậu
Lưu vực năm trong miền nhiệt đới ẩm, gió mùa.Độ ẩm trung bình trên 81%, lớn nhất vào
các tháng mùa mưa độ ẩm trung bình từ 82% - 86%. Mùa mưa bắt đầu từ tháng V đến tháng IX,
lượng mưa chiếm khoảng 76% lượng mưa năm, mùa khô bắt đầu từ tháng X đến tháng IVnăm sau.

Bảng1-2: Độ ẩm tương đối (%) trung bình tháng và năm An Châu
Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy

Trang 10


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Tháng
%

I
78

II
80

III
82

Thủy văn và tài nguyên nước
IV
81

V
79

VI
82

VII

82

VIII
86

IX
84

X
82

XI
79

XII
77

Năm
81

Bảng1-3: Lượng mưa trung bình tháng và năm An Châu và Lục Nam
Tháng
LNam
AnCha
u

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

16,
5
21,
3

15,
4
23,
9

35,
1

40,
9

97,4
1
106,
9

161,
4
181,
2

217,
6
230,
1

232,
9
288,
4

239,
5
293,
1

159,
8

178,
3

91,1
6
104,
9

25,
9
29,
5

XII
11
24,
4

Năm
130
4
152
2

Qóa t r ×nh m a n¨ m Lôc Nam An Ch©u

2500

X ( mm )

2000

1500

1000

500

0
1950

1960

1970

1980

1990

T ( N¨m )

2000

AnCh©
u
LôcNam

H×
nh 2

Lượng bốc hơi trung bình nhiều năm là 992mm (đo bằng ống Piche), cao nhất là vào tháng
V, thấp nhất vào tháng I, II.

Bảng1-4: Lượng bốc hơi trung bình tháng và năm (Piche)
Thán
g

I

II

III

I
V

Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy

V

VI

VI
I

VII
I

Trang 11

IX

X

XI

XI
I

Nă
m


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Z
mm

71,
1

62,
7

74,
7

Thủy văn và tài nguyên nước
8
7

11
1

97,
7

81,
1

95

71,
8

81,
3

79,
7

79

992

Nhiệt độ trung bình nhiều năm là 22,6o C, nhiệt độ tháng trung bình cao nhất vào tháng VI
và tháng VII, nhiệt độ cao nhất là 39,1 oC (tháng 5 năm 1966), nhiệt độ trung bình thấp nhất vào
tháng I, thấp nhất là -2,8oC xuất hiện vào tháng I năm 1974.Bình quân một năm có 1 ngày có sương
muối.

Bảng1-5: Nhiệt độ không khí trung bình, lớn nhất và nhỏ nhất tháng và năm

Tháng

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

Năm

Tbinh

15,0

16,5

19,8

23,7

27,0

27,9

28,2

27,4

26,2

23,4

19,7

16,4

22,6

Max

31,6

35,3

36,0

37,0

39,1

37,8

38,7

36,6

35,8

34,7

33,4

30,3

39,1

Năm

69

73

66

NN

66

83

67

NN

63

66

74

NN

66

Min

-2,8

2,0

5,1

10,6

15,6

17,9

21,1

21,1

14,5

8,0

3,6

-1,2

-2,8

Năm

74

74

NN

69

84

67

72

66

66

78

75

73

74

Gió mạnh nhất đạt trên 20m/s xuất hiện ở nhiều hướng, nhiều năm, tốc độ gió trung bình là
1,1m/s.

Bảng1-6: Bảng tốc độ gió trung bình, lớn nhất tháng và năm
Tháng I

II

III

IV

V

VI

VII

VII
I

IX

X

XI

XI
I

Nă
m

Tbinh

1,
0

1,
1

1,2

1,4

1,4

1,2

1,2

0,9

0,9

0,9

0,9

1,0 1,1

Max

12

16

>2
0

>2
0

>2
0

>2
0

>2
0

>20

>2
0

>20

>2
0

15

>20

Hướn
g

N
h
N

n

ne

ne

nh

Nh

nh

nh

nh

nh

nw

ne

ne

nh

62

74

nn

Nn

nn

nn

nn

nn

64

63

77

nn

Năm

Bảng1-7: Số giờ nắng (ngày) trung bình nhiều năm
Thán
g

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII IX

X

XI

XII

Nắng

2,3
0

1,8
1

1,8
6

3,1

9

6,0
5

5,8
2

6,4
2

5,2
5

4,93

4,5
4

3,9
2

5,3
7

Dòng chảy năm thuộc loại trung bình.mÔ đuyn dòng chảy bình quân nhiều năm
Mo=21,2l/s.km2. Mùa lũ kéo dài từ tháng V đến tháng IXhàng năm, lớn nhất vào 3 tháng VII, VIII,
XI. Lượng dòng chảy các tháng mùa lũ chiếm từ 82% - 85% luonwgj dòng chảy trong năm. Mùa

Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy

Trang 12


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thủy văn và tài nguyên nước

cạn từ tháng X đến tháng IV năm sau, chiếm từ 15% - 18% dòng chảy năm, kiệt nhất vào tháng I,
II, III.

1.1.5 Mạng lưới trạm khí tượng –thủy văn
Các trạm khí tượng thủy văn (KTTV) trong khu vực nghiên cứu tương đối thưa thớt. Hầu
hết đã dừng đo từ rất lâu. Tính đến thời điểm hiện tại mạng lưới trạm KTTV được phân bố như sau:
Trạm khí tượng: Trạm khí tượng gần nhất là trạm Lục Ngạn. Đây là trạm có thời gian quan
trắc dài từ năm 1961 đến nay, đo đạc đầy đủ các yếu tố thời tiết.
Trạm thủy văn: Có hai trạm năm trên sông Lục Nam ở thượng và hạ lưu của nhập lưu suôí
Mỡ và sông Lục Nam là Chũ và Lục Nam
Những trạm này đều là những trạm thuộc mạng lưới trạm khí tượng thủy văn quốc gia, có
số liệu dài và độ tin cậy cao.Ngoài các trạm đang quan trắc, còn nhiều trạm đã giải thể do điều kiện
khó khăn vào đầu những năm 80 của thế kỷ trước. Các trạm này có số liệu ngắn và không liên tục,
và nhiều trạm đo mưa nhân dân cũng phải ngừng hoạt động trong thời kỳ này.
Danh sách các trạm đo, thời kỳ quan trắc và các yếu tố đo đạc được tổng hợp ở bảng dưới
đây

Bảng1-8: Danh sách các trạm khí tượng

STT

Tên trạm

Huyện

Yêu tố đo

Thời
kỳ
quan trắc

1

Lục Ngạn

Lục Ngạn

T, U, Z, X, V

1961-nay

2

Chũ

Lục Ngạn

X,H,Q,T,Pn

1959-nay

3

Lục Nam

Lục Nam

X,H,T

1961-nay

T: Nhiệt độ, U: độ ẩm, Z: bốc hơi, X: lượng mưa, V: gió, Q: Lưu lượng, Pn: bùn cát, H:
Mực nước
Hình dưới đây mô tả hệ thống mạng lưới trạm thủy văn xung quanh khu vực nghiên
cứu.Nhìn vào tính hình số liệu thực tế chúng tôi nhận thấy hệ thống trạm rất thưa thớt, trong khu
vực nghiên cứu không có trạm đo dòng chảy để tính toán gây khó khăn trong công tác tính toán
biên cũng như hiệu chỉnh và kiểm định mô hình.

Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy

Trang 13


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thủy văn và tài nguyên nước

Hình 1-2:Mạng lưới trạm thủy văn khu vực nghiên cứu
1.2 Hồ chứa Suối Mỡ
1.2.1 Vị trí địa Lý
Hồ Suối Mỡ được xây dựng trên suối Mỡ thuộc địa phận xã Nghĩa Phương, huyện Lục
Nam, tỉnh Bắc Giang, cách thị trấn Lục Nam khoảng 12,0 km về phía Đông - Đông Nam, phía Bắc

giáp Đường 293. Dự án hồ Suối Mỡ được khởi công xây dựng năm 2009
0

0

0

Vị trí lưu vực giới hạn từ 106 27'07" đến 106 29'50" kinh độ Đông, từ 21 13' 30" đến 21
0

5'35" vĩ độ Bắc.
0

0

Khu vực hưởng lợi có vị trí địa lý như sau: 21 16’10” đến 21 17’50” vĩ độ Bắc. 106
0

26’50” đến 106 30’10” kinh độ Đông.
Ranh giới khu tưới được xác định như sau:
Phía Bắc giáp xã Trường Giang và bờ tả sông Lục Nam.
Phía Nam giáp dãy núi Tay Ngai.

Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy

Trang 14

0

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thủy văn và tài nguyên nước

Phía Đông giáp xã Vô Tranh

1.2.2 Nhiệm vụ công trình
Cấp nước tưới chủ động cho 400ha lúa 2 vụ và 120ha màu.
Duy trì tạo dòng chảy cơ bản ở hạ du với lưu lượng 0,021m3/s.
Tạo hạ tầng cơ sở để nuôi trồng thủy sản và phục vụ du lịch.
Giúp phần cải thiện môi trường sinh thái vùng dự án

1.2.3 Đặc điểm của công trình
1.1.1.6 Cấp công trình( Theo TCXDVN 285-2002 )
+ Công trình đầu mối:

Cấp III.

+ Công trình khu tưới: Cấp V.

1.1.1.7 Tần suất thiết kế( Theo TCXDVN 285-2002 )
+ Tần suất đảm bảo tưới:

P = 75%.

+ Tần suất tính toán lũ thiết kế: P = 1%.
+ Tần suất tính toán lũ kiểm tra: P = 0,2%.
+ Dẫn dòng thi công:

P = 10%.

1.1.1.8 Các thông số kỹ thuật
Các thông số kỹ thuật của hồ chứa
Các thông số cơ bản

Đơn vị

Vị trí

Giá trị
trên suối Mỡ

Diện tích mặt hồ (MNDBT)

ha

31,44

Diện tích lưu vực

km2

10,2

MNDBT

m

115,8

MNDGC (p = 1%)

m

118,7

MNDGC (p = 0,2%)

m

119,2

MNC

m

103,5

Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy

Trang 15


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thủy văn và tài nguyên nước

Dung tích hữu ích

106m3

19,244

Dung tích chết

106m3

0,2513

Chế độ điều tiết

điều tiết năm

Các thông số kỹ thuật của đập chính

Các thông số kỹ thuật của tràn xả lũ
STT
1

Các thông số cơ bản
Vị trí

Đơn vị

Giá trị
Tuyến 2

2

Hình thức kết cấu đập

3

Cao trình đỉnh tường chắn sóng

m

120,6

4

Cao trình đỉnh đập

m

120,0

5

Chiều dài đỉnh đập

m

100,0

6

Chiều cao đập lớn nhất

m

26,7

7

Chiều rộng mặt đập

m

5,0

8

Cao trình cơ thượng/hạ lưu

m

108,4

9

Hệ số mái dốc thượng lưu

3,25 ; 3,5

10

Hệ số mái dốc hạ lưu

2,75; 3,0

11

Cao trình đỉnh đống đá tiêu
m
nước

95,0

12

Gia cố mái thượng lưu

tấm BTCT M200 dày
10cm

13

Giải pháp xử lý nền

Khoan phụt vữa xi măng

nhiều khối

+ Hình thức tràn
Tràn ngang đỉnh rộng chảy tự do; máng bên mở rộng dần từ 5,0m đến 10m; tiêu năng bằng
dốc nước + mũi phun. Lưu lượng xả thiết kế Q = 114,0 m3/s.
+ Vị trí tràn
Bố trí bên vai phải đập đất.

Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy

Trang 16


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thủy văn và tài nguyên nước

Bảng 1-9: Các thông số cơ bản của tràn xả lũ
STT

Các thông số cơ bản

1

Hình thức tràn

2
3
4
5
6

Chiều dày đỉnh ngưỡng
tràn
Chiều rộng tràn nước
Cao trình đỉnh ngưỡng
tràn
Chiều rộng đoạn máng

bên
Chiều rộng đoạn phân
giới

Đơn vị

Giá trị
tràn ngang, đỉnh thực dụng,
chảy tự doc

m

1,50

m

20,0

m

115,80

m

5,0 ÷ 10,0

m

10,0

m

10,0 ÷ 6,0

7

Chiều rộng đoạn thu hẹp

8

Chiều rộng đoạn dốc
m
nước

6,0

9

Chiều dài đoạn máng bên m

20,0

10

Chiều dài đoạn phân giới

m

30,0

11

Chiều dài đoạn thu hẹp

m

30,0

12

Chiều dài đoạn dốc nước

m

100,0

13

Độ dốc máng bên

%

14%

14

Độ dốc đoạn phân giới
%
Độ dốc đoạn thu hẹp +
%

dốc nước
Lưu lượng thiết kế (p =
m3/s
1%)
Lưu lượng kiểm tra (p =
m3/s
0,2%)

0,36%

18

Cao trình mũi phun

m

101,89

19

Chiều dài mũi phun

m

2,50

20

Góc nghịch mũi phun

độ

150

21

Góc mở mũi phun

độ

90

22

Kết cấu tràn

15
16
17

9%
136,20
165,50

BTCT M250

+ Kết cấu tràn

Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy

Trang 17


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thủy văn và tài nguyên nước

Tràn làm bằng BTCT M200, đặt trên nền đá gốc. Máng bên bằng BTCT M200 với chiều
rộng mở rộng dần từ 5,0m đến 10m. Dốc nước rộng 10m dài 95m với độ dốc đáy i=10% bằng
BTCT M200, chiều dày tấm đáy 50 cm. Mũi phun bằng BTCT M200.

Các thông số kỹ thuật của cống lấy nước
Cống lấy nước được thiết kế để đảm bảo 2 nhiệm vụ chính:
+ Cấp nước tưới cho 400ha lúa 2 vụ + 120ha màu với QtướiTK = 0,714 m3/s.
+ Dẫn dòng thi công với Qtk = 1,08m3/s.
+ Ngoài ra còn kết hợp cấp nước tạo nguồn sinh hoạt, phục vụ du lịch, sinh thái với Q =
0,029m3/s.
+ Hình thức kết cấu cống
Đoạn trước tháp van là cống hộp BTCT M250, kích thước BxH=1,2x1,5m; đoạn sau tháp
van là cống ống thép Φ=0,8m ngoài bọc BTCT M250, đóng mở vận hành bằng van côn hạ lưu.
+ Các thông số cơ bản phương án chọn

Đ

Giá trị

Cao trình cửa vào (cửa lấy nước)

m

101,0

Cao trình cửa vào (cửa dẫn dòng)

m

96,5

Cao trình cửa ra

m

96,3

Chiều dài cống

m

138,0

Độ dốc cống i

%

0,15

m

1,2x1,5

Các thông số cơ bản

ơn vị

Kích thước cống
+ Đoạn trước tháp van (BxH)

Φ=0,8m

+ Đoạn sau tháp van ống thép dày 6mm
m

Lưu lượng lớn nhất

/s

Kết cấu cống

Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy

1,08

3

BTCT

Trang 18


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thủy văn và tài nguyên nước

Các thông số cơ bản của hệ thống kênh và công trình trên kênh
+ Hệ thống các tuyến kênh
Tổng chiều dài L = 7.156 m, gồm 2 tuyến:
- Kênh phải: Dài L = 2.286, lưu lượng thiết kế đầu kênh Q = 0,185 (m 3/s), diện tích
đảm bảo tưới 142 ha. Kênh chữ nhật kết cấu bê tông cốt thép và bê tông, mặt cắt đầu kênh BxH =
0,7 x 0,8 (m).
- Kênh trái: Dài 4.870 m, lưu lượng thiết kế đầu kênh Q = 0,529 (m 3/s), diện tích
đảm bảo tưới 378 ha. Kênh chữ nhật, kết cấu bê tông cốt thép và bê tông, mặt cắt đầu kênh BxH =
1,0 x1,2 (m).
+ Công trình trên kênh
Công trình trên kênh có 95 công trình:

Kênh trái
TT

Công trình

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

11

Cống đầu kênh
Cống qua đường
Cống tưới
Tràn vào + ra
Cống điều tiết
Cửa lấy nước vào
Tấm đan qua kênh
Cống tiêu luồn
Cống qua đường thay bằng cầu
Cầu dân dụng
Cầu máng

Bờ trái
1
14
8
2
1
1
14 Tấm
2
3
3
1

Bờ phải

11

1

Kênh phải
Bờ
Bờ
trái
phải
1
9
6
3
2

1
7 tấm
1
2

+ Kênh cấp I
Gồm 12 tuyến với tổng chiều dài 6.350 m. Kết cấu kênh bằng bê tông.
g.8. Đường thi công kết hợp quản lý
Dài 800m, mặt đường rộng 6m, có một ngầm tràn qua suối.

Khu quản lý
- Khu quản lý công trình: bao gồm nhà ở và nhà làm việc 1 tầng, khu công trình
phụ, sân vườn, hàng rào và cổng bảo vệ, điện nước. Tổng diện tích khuôn viên 300m 2.
- Đền Trần: Xây dựng mới đền Trần (vị trí tại gò cao cạnh mép hồ) thay thế đền
Trần bị ngập trong lòng hồ.

Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy

Trang 19


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy

Thủy văn và tài nguyên nước

Trang 20


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thủy văn và tài nguyên nước

CHƯƠNG 2
:TÍNH TOÁN CÁC BIÊN ĐẦU VÀO CHO HỆ
THỐNG THỦY LỰC
Do phạm vi mô phỏng của đồ án từ hạ lưu hồ chứa Suối Mỡ đến ngã 3 sông Lục Nam. Để phục vụ
tính toán thủy lực đồ án tiến hành tính toán:
•

Một biên trên từ hồ, trong trường hợp vỡ đập tính toán thông số vết vỡ và tính toán
lưu lượng khi vỡ đập

•

Một biên dưới tại vị trí giao với sông Lục Nam

•

Một biên nhập lưu

2.1 Tính toán biên trên
2.1.1 Tính toán và điều tiết lũ đến hồ Suối Mỡ
1.1.1.9 Tính toán lũ đến hồ Suối Mỡ
Dựa trên đặc điểm vị trí địa lý, điều kiện khí hậu, tình hình quan trắc của các trạm thủy văn
trên lưu vực nghiên cứu. Đối với lưu vực hồ chứa Suối Mỡ có hệ thống trạm thủy văn thưa thớt,
không có trạm đo dòng chảy. Do đó đồ án lựa chọn mưa trạm Lục Nam làm đầu vào để tiến hành
tính toán lũ đến hồ và lưu vực hạ lưu hồ Suối Mỡ trong các trường hơp sau:
1. Lũ vượt thiết kế ( P = 0.01% )
2. Lũ kiểm tra ( P = 0.2% )
3. Lũ thiết kế ( P = 1% )
Qua phân tích tài liệu mưa trạm Lục Nam từ năm 1960 – 2008 ta xây dựng được đường tần
suất mưa một ngày max tại trạm như sau:

Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy

Trang 21


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thủy văn và tài nguyên nước

Hình 2-3: Đường tần suất mưa 1 ngày max – trạm Lục Nam
Đồng thời ta xác định được lượng mưa ứng với tần suất thiết kế như sau:

Bảng 2-10: Lượng mưa thiết kế trạm Lục Nam ứng với các tần suất
Tần suất thiết kế

P = 0.01 %

Lượng mưa (mm )

P = 0.2 %

993.31

808.25

P=1%
698.62

Với diện tích lưu vực nhỏ (tính đến đập chính) là 18.5 km2 và lưu vực Suối Mỡ nằm ở
vùng mưa VI, sử dụng công thức cường độ giới hạn tính toán lũ thiết kế cho lưu vực Suối Mỡ. Với
lưu lượng đỉnh lũ thiết kế tính bằng công thức:

Qmax P = APα H nP F
Ap
Trong đó:

α

- thông số địa lý khí hậu của lưu vực

- hệ số dòng chảy lũ

H nP
- lượng mưa ngày lớn nhất ứng với tần suất thiết kế P (mm)
2

F

- diện tích lưu vực (km

)

Bảng tính toán đỉnh lũ với các tần suất được thể hiện tại Phụ Lục 1.

Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy

Trang 22


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thủy văn và tài nguyên nước

Mặt khác theo QPTL C6-77 đối với lưu vực nhỏ, lũ lên xuống nhanh nên nhánh lên và
nhánh xuống của đường quá trình lũ có thể coi là những đoạn thẳng và do đó đường quá trình lũ
được khái quát hóa theo dạng hình tam giác. Do đó chọn dạng quá trình lũ dạng tam giác
Thời gian duy trì lũ:

T=

Tỷ số giữa thời gian lũ lờn lũ xuống :

β=

Xem xét đặc điểm tự nhiên của lưu vực hồ chứa nước Suối Mỡ, chọn được β = 2

Bảng 2-11: Kết quả tính toán lũ thiết kế đến hồ Suối Mỡ
P(% XP(mm Qp(m3/s WP(tr.m3 Hs
HS
Tlen
Txuong
)
)
)
)
DinhLu
LuongLu
(h)
(h)
0.01 993.31
796
14.7
0.8
0.75
3.4
6.8
0.2 808.25
610
12
0.8
0.75
3.6

7.3
1 698.62
503
10.3
0.8
0.75
3.8
7.6

Hình 2-4:Đường quá trình lũ thiết kế hồ Suối Mỡ
1.1.1.10Điều tiết lũ đến hồ Suối Mỡ
Cơ sở để tính toán điều tiết lũ là giải hệ phương trình cơ bản sau:
a) Phương trình cân bằng nước:
[Qv(t) – Qr(t)].∆t = ∆V(t)

(*)

b) Phương trình động lực mô tả quá trình chuyển nước qua các cửa vào hoặc cửa ra của hồ
chứa:
Q(t) = f[C, Zt(t), Zh(t)] (**)
trong đó:
∆t là khoảng thời gian tính toán (s)
Qv(t) là lưu lượng nước lũ chảy vào hồ chứa trong khoảng thời gian tính toán ∆t, (m3/s)
Qr(t) là lưu lượng nước tháo ra khỏi hồ chứa qua các công trình xả trong khoảng thời gian
tính toán ∆t, (m3/s)
∆V(t) là chênh lệch dung tích hồ chứa trong khoảng thời gian tính toán ∆t,( m3)
C

là đặc trưng cho thông số công tác của cửa đưa nước ra khỏi hồ (hoặc đưa nước vào

hồ);

Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy

Trang 23


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thủy văn và tài nguyên nước

Zt(t) là quá trình mực nước trong hồ (mực nước thượng lưu) theo thời gian t,
( m)
Zh(t) là quá trình mực nước ở hạ lưu tuyến ra (mực nước hạ lưu) theo thời gian t ( m)
Q(t) là hàm số biểu thị quan hệ giữa lưu lượng nước chảy vào hồ (hoặc chảy ra khỏi hồ)
với các đại lượng C, Zt(t) và Zh(t), m3/s.
Các tài liệu cơ bản
- Đường quá trình lũ đến hồđược tính toán ở mục trên
- Đường đặc tính dung tích hồ chứa (đường quan hệ Z ∼ V) được lấy từ báo cáo tính toán
thủy văn thiết kế

Hình 2-5: Đường quan hệ dung tích ~ mực nước hồ Suối Mỡ
-Hàm khả năng xả của tràn xả lũ:
Hồ Suối Mỡ là hồ điều tiết năm, tràn xả lũ hồ cóhình thức tràn ngang đỉnh rộng chảy tự do
Đối với tràn xả lũ, lưu lượng tháo qua tràn thực dụng được xác định theo công thức:

Trong đó:
b: chiều rộng tràn = 20 m.
H: cột nước trên tràn (cao trình đỉnh tràn +115.8 m)
g: Gia tốc trọng trường (9.81 m/s2)

ε: Hệ số co hẹp bên
o

m : Hệ số lưu lượng


αVo2 
1 +

2.g .H 

mo= ε.m.
hồ Suối Mỡ mo= 0,42 và

ε

3/ 2

được xác định bằng thực nghiệm, không có thứ nguyên. Đối với

= 0.99 được xác định bằng thực nghiệm mô hình thủy lực.

Kết quả cho ở hình dưới đây

Hình 2-6: Đường quan hệ mực nước và lưu lượng qua tràn xả lũ hồ Suối
Mỡ
Trong đồ án sử dụng mô hình HEC–HMS để tính toán điều tiết lũ đến hồ Suối Mỡ. Do mô

Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy

Trang 24


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thủy văn và tài nguyên nước

hình HEC-HMS có giao diện thân thiện dễ dùng. Mặt khác mô hình HEC-HMS cung cấp cho
người dùng mô đun Outflow Structures - có thể nói là mô hình khá đầy đủ và hoàn chỉnh cho bài
toán cân bằng nước hồ chứa. Trong mô hình này cho phép đưa được cấu trúc của đập như hình
dạng các cửa xả mặt, cửa xả đáy chiều cao đập.

Hình 2-7: Mô hình mô phỏng tính toán điều tiết hồ chứa trong HEC HMS
Kết quả tính toán điều tiết lũ của hồ chứa suối mỡ trong các trường hợp được cho ở hình
dưới đây

Hình 2-8: Kết quả điều tiết lũ thiết kế hồ Suối Mỡ

Hình 2-9: Kết quả điều tiết lũ kiểm tra hồ Suối Mỡ

Hình 2-10: Kết quả điều tiết lũ vượt thiết kế hồ Suối Mỡ

2.1.2 Tính toán các thông số vết vỡ và đường quá trình lũ do vỡ đập
1.1.1.11 Phân tích nguyên nhân vỡ đập
Đập là công trình trữ nước. Vỡ đập có thể do nhiều hình thức, bao gồm cả
sự trượt, sụp đổ hoặc vỡ thân đập. Hồ chứa có trữ lượng lớn, vì vậy khi vỡ đập có
thể gây ra lũ lụt lớn ở hạ lưu.
Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy

Trang 25