(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu ứng dụng công nghệ gen vận hành liên hồ chứa sông ba mùa lũ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

Nguyễn Thị Lan Phƣơng

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GEN VẬN HÀNH
LIÊN HỒ CHỨA SÔNG BA MÙA LŨ
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – 2014

1


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

Nguyễn Thị Lan Phƣơng

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GEN VẬN HÀNH
LIÊN HỒ CHỨA SÔNG BA MÙA LŨ
Chuyên ngành: Thủy văn học
Mã số: 66 44 90

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS. TS NGUYỄN HỮU KHẢI

Hà Nội – 2014

2


Lời cảm ơn
Luận văn thạc sĩ khoa học “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Gen vận hành liên
hồ chứa sông Ba mùa lũ” hồn thành tại Khoa Khí tượng – Thủy văn – Hải dương học
thuộc trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội vào tháng 12 năm
2014, dưới sự hướng dẫn trực tiếp của PGS.TS. Nguyễn Hữu Khải.
Tác giả xin bày tỏ sự cảm ơn trân thành tới thầy giáo PGS.TS. Nguyễn Hữu
Khải. Thầy đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo em trong suốt quá trình thực hiện Luận văn.
Tác giả xin bầy tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới các Thầy, Cơ giáo Khoa Khí tượng
Thủy văn Hải dương học đã giúp đỡ em trong quá trình học tập và nghiên cứu Luận
văn. Tác giả cũng gửi lời cảm ơn tới các đồng nghiệp tại Phịng Thủy văn Trung tâm
Mạng lưới khí tượng thủy văn và môi trường đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ để tác giả
hồn thành Luận văn.
Trong khn khổ Luận văn, do điều kiện và thời gian hạn chế nên khơng tránh
khỏi những thiếu sót, Vì vậy, tác giả rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý
báu của độc giả và những người quan tâm.

TÁC GIẢ

3


MỤC LỤC
Lời cảm ơn ....................................................................................................................... 1
MỤC LỤC ....................................................................................................................... 4
DANH MỤC HÌNH ........................................................................................................ 6

DANH MỤC BẢNG ....................................................................................................... 7
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ..................................................................................... 7
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 8
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN ........................................................................................ 10
1.1. Tổng quan về các phƣơng pháp vận hành hồ chứa ..................................... 10
1.1.1.Phương pháp mô phỏng ................................................................................. 10
1.1.2. Phương pháp tối ưu hóa ............................................................................... 12
1.1.3. Nguyên cứu về giải bài tốn tối ưu hóa bằng thuật tốn di truyền (GA) ..... 15
1.1.4. Tổng quan về các nghiên cứu vận hành liên hồ chứa sông Ba. ................... 17
1.2. Điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội lƣu vực sông Ba .................................... 20
1.2.1. Điều kiện tự nhiên ......................................................................................... 20
1.2.2. Điều kiện kinh tế xã hội ................................................................................ 28
CHƢƠNG II: CƠ SỞ L THU ẾT THUẬT TOÁN DI TRU ỀN GA ............. 31
2.1. Gi i thiệu phƣơng pháp giải GA ...................................................................... 31
2.2. Các kỹ thuật trong giải thuật di truyền GA [32] ......................................... 32
2.2.1. Kỹ thuật mã hóa ............................................................................................ 33
2.2.2. Khởi tạo quần thể ......................................................................................... 34
2.2.3. Hàm thích nghi ............................................................................................. 34
2.2.4. Phép chọn lọc ............................................................................................... 35
2.2.5. Phép lai ghép ................................................................................................ 35
2.2.6. Phép đột biến ................................................................................................ 37
2.3. Tổng quan về Matlab ....................................................................................... 38
2.3.1. Khái niệm về Matlab .................................................................................... 38

4


2.3.2. Tổng quan về cấu trúc dữ liệu của MATLAB, các ứng dụng ...................... 39
2.4. Thuật toán di truyền GA trong Matlab ........................................................ 39
2.4.1.Giải thuật di truyền bằng command line ....................................................... 39

2.4.2. Giải thuật di truyền sử dụng Genetic Algorithm Tool .................................. 40
CHƢƠNG III: T I ƢU H A VẬN HÀNH LIÊN HỒ CHỨA SƠNG BA MÙA
LŨ BẰNG THUẬT TỐN DI TRU ỀN TRONG MÔI TRƢỜNG MATLAB .... 45
3.1. Quy trình cắt lũ. ................................................................................................. 45
3.2. M ph ng phƣơng án vận hành liên hồ chứa s ng Ba m a lũ bằng m hình
HEC – RESSIM ........................................................................................................ 47
3.3. Sử dụng Genetic Algorithm Tool để tối ƣu hóa vận hành liên hồ chứa s ng
Ba m a lũ................................................................................................................... 50
3.3.1. Thiết lập hàm mục tiêu: ................................................................................ 50
3.3.2. Giải thuật di truyền: ..................................................................................... 50
3.4. Kiểm định kết quả chạy từ Genetic Algorithm Tool bằng m hình HECRESSIM ..................................................................................................................... 58
3.5. Một số nhận xét .................................................................................................. 62
KẾT LUẬN ................................................................................................................... 63
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 65
PHỤ LỤC ...................................................................................................................... 68

5


DANH MỤC HÌNH
Hình 1. 1 Sơ đồ vị trí lưu vực sơng Ba .......................................................................... 21
Hình 1. 2 Lưu vực sơng Ba và hệ thống hồ chứa ........................................................... 27
Hình 2. 1 Sơ đồ khối thuật tốn di truyền ...................................................................... 33
Hình 2. 2 Giao diện Genetic Algorithm Tool trong Matlab........................................... 41
Hình 3. 1 Sơ đồ hệ thống trong bài tốn phịng lũ hạ du ............................................... 47
Hình 3. 2 Sơ đồ hệ thống 5 hồ chứa trên Sơng Ba ......................................................... 49
Hình 3. 3 Q trình vận hành liên hồ chứa sơng Ba với lũ năm 2009 cắt lũ theo PA 20 ... 69

Hình 3. 4 Genetic Algorithm Tool cho bài toán cắt lũ liên hồ chứa sơng Ba ................ 53
Hình 3. 5 Biểu đồ hiển thị giá trị tốt nhất và giá trị trung bình của hàm thích nghi qua

mỗi thế hệ ....................................................................................................................... 54
Hình 3. 6 Biểu đồ vecto của cá thể với giá trị hàm mục tiêu tốt nhất ............................ 54
Hình 3. 7 Khoảng cách trung bình giữa các cá thể mỗi thế hệ ...................................... 55
Hình 3. 8 Biểu đồ số lượng cá thể con được kỳ vọng với mỗi thế hệ ............................ 55
Hình 3. 9 Biểu đồ phả hệ của cá thể, được mã hóa bằng bảng mầu .............................. 56
Hình 3. 10 Biểu đồ giá trị lớn nhất, nhỏ nhất, và giá trị trung bình của hàm thích nghi
trong mỗi thế hệ ............................................................................................................. 56
Hình 3. 11 Biểu đồ điểm đa dạng ở mỗi thế hệ.............................................................. 56
Hình 3. 12 Biểu đồ điểm của các cá thể ở mỗi thế hệ .................................................... 57
Hình 3. 13 Biều đồ lựa chọn cha mẹ .............................................................................. 57
Hình 3. 14 Biểu đồ các cấp độ dừng tiêu chuẩn............................................................. 57
Hình 3. 15 Quá trình vận hành hồ Ba Hạ với lũ năm 2009 ........................................... 59
Hình 3. 16 Quá trình vận hành hồ Krông Hnăng với lũ năm 2009 ................................ 59
Hình 3. 17 Q trình vận hành hồ Sơng Hinh với lũ năm 2009 .................................... 60
Hình 3. 18 Quá trình vận hành hồ Ayun Hạ với lũ năm 2009 ....................................... 60
Hình 3. 19 Quá trình vận hành hồ Kanak với lũ năm 2009 ........................................... 61
Hình 3. 20 Quá trình lưu lượng tại Củng Sơn với lũ năm 2009 .................................... 61

6


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. 1 Thơng số chính của bậc thang hồ chứa sông Ba ............................................ 27
Bảng 3. 1 Mực nước đón lũ của các hồ .......................................................................... 45
Bảng 3. 2 Lưu lượng cắt lũ theo 20 phương án tại 5 hồ chạy mơ phỏng bằng mơ hình
Hec-ressim...................................................................................................................... 68
Bảng 3. 3 Kết quả giải bài toán tối ưu hoá vận hành liên hồ chứa sông Ba bằng GA ... 58
Bảng 3. 4. Bảng lưu lượng đỉnh lũ đến tại 5 hồ và Củng Sơn năm 2009 ...................... 62
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
DP

Quy hoạch động

DPR

Quy hoạch động hồi quy

GA

Thuật tốn di truyền

KTTV

Khí tượng Thủy văn

LP

Quy hoach tuyến tính

MNC

Mực nước chết

MNGC

Mực nước gia cường

MNDBT

Mực nước dâng bình thường

MNĐL

Mực nước đỉnh lũ

MNTK

Mực nước thiết kế

MN kiểm tra

Mực nước kiểm tra

Nlm

Cơng suất lắp máy

QTVH

Quy trình vận hành

SDP

Quy hoạch động ngẫu nhiên

WLP

Quy hoạch phi tuyến

Wtb

Dung tích tồn bộ

Whi

Dung tích hữu ích

7


MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Việt Nam là một quốc gia có địa hình rất đặc trưng với 9 hệ thống sông lớn
cùng rất nhiều sông suối nhỏ trên khắp các vùng, miền, đây là nguồn cung cấp nước vô
cùng phong phú. Tuy nhiên, nguồn nước này lại phân phối không đều trong năm, mùa
cạn thiếu nước cịn mùa lũ thì thừa nước gây ra ngập úng, lũ lụt. Để khắc phục nhược
điểm này các hồ chứa thủy điện, thủy lợi đã được xây dựng để điều tiết dịng chảy.
Đi đơi với sự phát triển của nền kinh tế là sự phát triển khơng ngừng của các
cơng trình thủy điện, thủy lợi lớn nhỏ. Mỗi cơng trình được xây dựng đều nhằm phục
vụ một hoặc một số mục đích cụ thể như phát điện, phòng lũ cho hạ lưu, cung cấp nước
tưới,… Để nâng cao hiệu quả và tuổi thọ của các hồ chứa thủy điện thì mỗi hồ cần có
một quy trình vận hành và đặc biệt là quy trình vận hành liên hồ chứa cho các hồ trên
một lưu vực sông.
Trong những năm vừa qua, khu vực đồng bằng hạ lưu sơng Ba, bao gồm cả
thành phố Tuy Hịa thường xun bị ngập lụt. Chính vì thế mà vai trò phòng lũ của 5
hồ chứa: Kanak, Ayun Hạ, Ba Hạ, Krông Hnăng, Sông Hinh trên lưu vực sông Ba là
vơ cùng quan trọng. Các hồ chứa này có dung tích khơng lớn so với tổng lượng lũ nên
khả năng cắt lũ hạn chế, do đó cần phải có một quy trình vận hành đảm bảo việc xả lũ
an tồn cho hạ lưu và bản thân 5 hồ chứa.
Với mong muốn xây dựng một quy trình vận hành hợp lý nhất cho 5 hồ chứa

lưu vực sông Ba, Luận văn tập trung nghiên cứu sử dụng thuật toán di truyền giải bài
tốn tối ưu hóa quy trình vận hành liên hồ chứa sơng Ba mùa lũ.
2. Mục đích của Luận văn
Nghiên cứu ứng dụng thuật toán di truyền vận hành liên hồ chứa sông Ba mùa
lũ, nhằm hạn chế tối đa ngập lụt cho khu vực hạ lưu.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
-

Đối tượng: Thuật toán di truyền (GA)

8


-

Phạm vi nghiên cứu: Từ năm hồ chứa thuộc lưu vực sông Ba là: Kanak,

Ayun Hạ, Ba Hạ, Krông Hnăng, Sông Hinh đến trạm thủy văn Củng Sơn.
-

Với thời gian có hạn, chỉ tập trung vào bài tốn cắt đỉnh lũ để giảm lũ

xuống hạ lưu.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
-

Phương pháp phân tích hệ thống;

-

Phương pháp mơ phỏng bằng mơ hình tốn;

-

Thuật tốn di truyền

5. Bố cục của luận văn
Ngồi phần mở đầu, kết luận và phụ lục, Luận văn gồm ba chương chính:
Chương I: Tổng quan
Chương II: Cơ sở lý thuyết thuật tốn di truyền
Chương III: Tối ưu hóa vận hành liên hồ chứa sông Ba mùa lũ bằng thuật tốn
di truyền trong mơi trường Matlab.

9


CHƢƠNG I: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về các phƣơng pháp vận hành hồ chứa
Điều hành hồ chứa là một phần quan trọng của quy hoạch và quản lý tài nguyên
nước. Quy trình vận hành hồ chứa xác định lượng xả tại một thời điểm nào đấy phụ
thuộc vào trạng thái của hồ chứa, mức yêu cầu cấp nước và các thơng tin về lượng
dịng chảy có thể đến hồ chứa. Với hồ chứa đa mục tiêu, ngồi ra cịn u cầu phân
phối lưu lượng xả cho các mục tiêu. Hiện nay, có hai phương pháp cơ bản để nghiên
cứu vận hành hồ chứa đó là phương pháp mơ phỏng và phương pháp tối ưu hóa:
1.1.1.Phương pháp mơ phỏng
Vì khơng có khả năng để thí nghiệm với hồ chứa thực, mơ hình mơ phỏng tốn
học được phát triển và sử dụng trong nghiên cứu. Thí nghiệm có thể thực hiện bằng
cách sử dụng các mơ hình này để cung cấp cho sự hiểu biết sâu về bài tốn. Mơ hình
mơ phỏng kết hợp với điều hành hồ chứa bao gồm tính toán cân bằng nước của đầu
vào, đầu ra hồ chứa và biến đổi lượng trữ. Kỹ thuật mô phỏng đã cung cấp cầu nối từ

các cơng cụ giải tích trước đây cho phân tích hệ thống hồ chứa đến các gói mục đích
chung phức tạp hơn. Theo Simonovic (1992) [29], các khái niệm vốn gắn các mô
phỏng là dễ hiểu và thân thiện hơn các khái niệm mơ hình hố khác.
Các mơ hình mơ phỏng có thể cung cấp biểu diễn chi tiết và hiện thực hơn hệ
thống hồ chứa và điều hành chúng (chẳng hạn đáp ứng chi tiết của các hồ và kênh riêng
biệt hoặc hiệu quả của các hiện tượng theo thời gian khác nhau nhất định). Thời gian
yêu cầu để chuẩn bị đầu vào, chạy mô hình và các u cầu tính tốn khác của mơ
phỏng là ít hơn nhiều so với mơ hình tối ưu hố. Các kết quả mơ phỏng sẽ dễ dàng thỏa
hiệp trong trường hợp đa mục tiêu. Số phần mềm máy tính đa mục tiêu phổ biến có sẵn
có thể sử dụng để phân tích mối quan hệ quy hoạch, thiết kế và vận hành hồ chứa. Hầu
hết các phần mềm có thể chạy trong máy vi tính đang sử dụng rộng rãi hiện nay. Hơn
nữa, ngay sau khi số liệu yêu cầu cho phần mềm thực hành đã được chuẩn bị, nó dễ

10


dàng chuyển đổi cho nhau và do đó các kết quả của thiết kế, quyết định điều hành, thiết
kế lựa chọn khác nhau có thể được đánh giá nhanh chóng.
Nghiên cứu nước ngồi: Một trong số mơ hình phổ biến rộng rãi nhất được sử dụng
trong mô phỏng hệ thống hồ chứa tổng qt là mơ hình HEC-5 [22], phát triển bởi
Trung tâm thủy văn cơng trình (Feldman 1981, Wurbs 1996). Jain và Goel (1999) [24]
đã giới thiệu một mô hình mơ phỏng tổng qt cho điều hành cấp nước của hệ thống hồ
chứa dựa trên các đường điều phối. Cheng (2004) [20] thiết lập một hệ thống phần
mềm kiểm sốt lũ tiêu chuẩn hóa nhiều hồ chứa, tích hợp thu thập dữ liệu thời gian
thực và chế biến, phân tích lượng mưa, dự báo lũ, phân tích hệ thống hồ chứa, truy vấn
thông tin và một số các phương pháp gần đây của kiểm soát lũ dựa trên quy mô hệ
thống quản lý cơ sở dữ liệu. Nghiên cứu đã thiết lập một mơ đun hoạt động kiểm sốt
lũ, hồ chứa kiểm soát lũ hoạt động với thời gian thực. Hoạt động xả lũ của hồ chứa có
thể mơ phỏng là một hằng số hoặc một cửa xả với dung tích điều tiết quy định. Hệ
thống sẽ tự động kiểm tra sức chứa giới hạn của hồ ở mỗi khoảng thời gian khi người

sử dụng cố định lượng chảy ra. Một sự lựa chọn mô phỏng được thiết lập dưới dạng
hằng số hoặc một dung tích điều tiết hoặc tổng hợp cả hai. Phương trình cân bằng khối
lượng hay sự tính tốn truyền lũ dịng chảy hồ chứa sẽ được sử dụng để xác định thay
đổi của kho chứa kiểm soát lũ.
Phần lớn các phần mềm vận hành hồ chứa được kết nối với mơ hình diễn tốn lũ
dựa trên mơ hình Muskingum hay sóng động học như các phần mềm thương mại
MODSIM (Labadie et al. 2000), RiverWare (Zagona et al. 1998, Biddle 2001), CalSIM
(Munevar & Chung 1999). Điều này rất hạn chế cho việc điều hành chống lũ và khơng
áp dụng được cho lưu vực có ảnh hưởng của thủy triều hay nước vật.
Nghiên cứu trong nước: Ở Việt Nam hồ chứa trên các hệ thống sông với nhiều
mục đích khác nhau đã và đang được tiến hành xây dựng, như hệ thống hồ chứa trên
sông Hồng, sông Ba, sông Sê San, sông Đồng Nai v.v.. để vận hành một hệ thống
không nhỏ các hồ chứa nhiều nhà nghiên cứu trong nước đã sử dụng các mơ hình mô

11


phỏng khác nhau, phổ biến hiện nay là mơ hình HEC-RESSIM một mơ hình vận hành
có điều khiển phát triển lên từ HEC-5. Nghiên cứu của Nguyễn Hữu Khải và Lê Thị
Huệ (2007) [11] áp dụng mơ hình HEC-RESSIM mơ phỏng điều tiết lũ hệ thống hồ
chứa trên lưu vực sơng Hương, cho phép xác định trình tự và thời gian vận hành hợp lý
các hồ chứa bảo đảm kiểm sốt lũ hạ lưu sơng Hương (tại Kim Long và Phú ốc).
Nguyễn Hữu Khải, Lê Xuân Cầu (2010) [9] “Nghiên cứu xây dựng công nghệ điều
hành hệ thống liên hồ chứa đảm bảo ngăn lũ, chậm lũ, an toàn vận hành hồ chứa và sử
dụng hợp lý tài nguyên nước về mùa kiệt lưu vực sông Ba” (đề tài KC.08.30/06-10), Đề
tài đã sử dụng nhiều cơng nghệ trong đó có mơ hình Hec-recssim để mơ phỏng vận
hành liên hồ chứa sơng Ba, sử dụng mơ hình Mike 11 để diễn tốn lũ về hạ lưu. Lê
Hùng, Tơ Thúy Nga [7], áp dụng mơ hình HEC-RESSIM mơ phỏng hệ thống hồchứa
trên lưu vực sơng Vu Gia – Thu Bồn, từ đó đề xuất quy tắc vận hành hồ chứa ứng với
trường hợp mực nước trước khi lũ về nhỏ hơn mực nước đón lũ, nhằm xả lũ an tồn

cho hạ du đồng thời không ảnh hưởng lớn đến mục tiêu phát điện của các hồ chứa.
Ngoài ra Nguyễn Hữu Khải, Thân Văn Đón [10], dựa vào mơ hình Athen điều tiết đơn
hồ chứa và phương pháp Muskingum diễn tồn dịng chảy trong sơng, nghiên cứu phát
triển thuật tốn liên kết 2 mơ hình này thành một mơ hình điều tiết liên hồ chứa và áp
dụng thử nghiệm trên lưu vực sông Ba.
1.1.2. Phương pháp tối ưu hóa
Kỹ thuật tối ưu hố bằng quy hoạch tuyến tính (LP) và quy hoạch động (DP) đã
được sử dụng rộng rãi trong tài nguyên nước và được áp dụng vào vận hành hồ chứa.
Tuy nhiên áp dụng mơ hình tối ưu hố cho điều hành hồ chứa đa mục tiêu cịn nhiều
khó khăn. Các khó khăn đó bao gồm phát triển mơ hình, huấn luyện nhân lực, chi phí
giải quyết bài tốn, cả điều kiện thủy văn tương lai bất định, sự bất lực để xác định và
định lượng tất cả các mục tiêu và sự cần thiết trong việc tương tác tốt hơn với người sử

12


dụng. Vì thế, các nhà khoa học nghiên cứu phương pháp giải bài tốn tối ưu hóa mới
nhằm khắc phục các hạn chế trên.
Phương pháp tối ưu phi tuyến bằng cơng nghệ GAMS mơ phỏng bài tốn tối ưu
phi tuyến hệ thống cơng trình điều tiết, nhà máy thủy điện và các hộ sử dụng nước mới
được nghiên cứu sử dụng trong thời gian gần đây. GAMS có thể giải hầu hết các dạng
bài tốn tối ưu tuyến tính, phi tuyến, tối ưu động.... GAMS được đánh giá là công cụ
rất phù hợp để giải các bài toán tối ưu trong lĩnh vực quản lý nguồn nước. Công nghệ
GAMS đã được ứng dụng thành công cho nhiều lưu vực sông trên thế giới trong đó có
như lưu vực sơng Maipo (Chilê), Mekong.
Phát triển đồng thời với công nghệ GAMS để giải bài tốn tối ưu hóa đa mục
tiêu là cơng nghệ GEN (thuật toán di truyền), đây cũng là một phương pháp rất mới và
ít được sử dụng tại Việt Nam. Luận văn với đối tượng nghiên cứu là thuật tốn di
truyền sẽ trình bày cụ thể các nghiên cứu về GA giải bài tốn tối ưu hóa trong mục
1.1.3

Nghiên cứu nước ngoài: Trên thế giới việc sử dụng phương pháp tối ưu hóa
nghiên cứu tài nguyên nước là rất phổ biến. Young (1967) [25] lần đầu tiên đề xuất sử
dụng phương pháp hồi quy tuyến tính để vạch ra quy tắc vận hành chung từ tối ưu hoá
xác định. Phương pháp mà ông đã dùng được gọi là “quy hoạch động (DP) MonteCarlo”. Về cơ bản phương pháp này dùng kỹ thuật Monte-Carlo tạo ra một số chuỗi
dòng chảy năm tổng hợp cho sơng u cầu. Quy trình tối ưu thu được của mỗi chuỗi
dòng chảy nhân tạo sau đó được sử dụng trong phân tích hồi quy để cố gắng xác định
nhân tố ảnh hưởng đến chiến thuật tối ưu. Các kết quả là một xấp xỉ tốt của quy trình
tối ưu thực. Sau đó là các nghiên cứu của Yakowitz (1982) [25], Yeh (1985) [21],
Simonovic (1992) [29] và Wurbs (1993) [31] áp dụng các kỹ thuật hệ thống cho bài
tốn tài ngun nước.
Một mơ hình quy hoạch để thiết kế hệ thống kiểm soát lũ hồ chứa đa mục tiêu
đã được Windsor (1975) [25] phát triển. Karamouz và Houck (1987) [29] đã vạch ra

13


quy tắc vận hành chung khi sử dụng DP xác định và hồi quy (DPR). Mơ hình DPR sát
nhập thủ tục hồi quy tuyến tính nhiều biến đã được Bhaskar và Whilach (1980) gợi ý.
Quy tắc để điều hành một hệ thống nhiều hồ chứa cũng được phát triển (quy hoạch
động ngẫu nhiên), quy tắc yêu cầu mô tả rõ xác suất dòng chảy và hàm tổn thất.
Phương pháp này được Butcher (1971), Louks (1981) [25] và nhiều người khác sử
dụng.
Mơ hình tối ưu hố thường được sử dụng trong nghiên cứu điều hành hồ chứa
sử dụng dòng chảy dự báo làm đầu vào. Datta và Bunget (1984) [21] vạch ra một chính
sách điều hành hạn ngắn cho hồ chứa đa mục tiêu từ một mơ hình tối ưu hố với mục
tiêu cực tiểu hoá tổn thất hạn ngắn. Nghiên cứu chỉ ra rằng khi có một sự nhân nhượng
chịu một đơn vị độ lệch lượng trữ và một đơn vị độ lệch lượng xả từ các giá trị đích
tương ứng thì phép giải tối ưu hố phụ thuộc vào dịng chảy tương lai bất định cũng
như hình dạng hàm tổn thất.
Một phương pháp khác đang được sử dụng hiện nay để giải thích tính ngẫu

nhiên của đầu vào là chương trình logic mờ. Lý thuyết tập mờ đã được Zadeth (1965)
giới thiệu. Jairaj và Vedula (2000) [23] đã áp dụng phương pháp này cho tối ưu hoá
nhiều hồ chứa.
Nghiên cứu trong nước: Đi đôi với các nghiên cứu sử dụng mơ hình mơ phỏng
thì phương pháp tối ưu hóa vận hành hồ chứa cũng được sử dụng khá phổ biến tại Việt
Nam. Tô Trung Nghĩa, Lê Hùng Nam [12] – Viện Quy hoạch Thủy lợi đã xây dựng
quy trình vận hành hệ thống liên hồ chứa Hịa Bình, Thác Bà, Tuyên Quang phục vụ
cấp nước trong mùa khô cho hạ lưu sơng Hồng – Thái Bình, ứng dụng thành cơng mơ
hình tốn thuỷ động lực học MIKE 11 và mơ hình tối ưu phi tuyến phân bổ nguồn
nước kết hợp phát điện sử dụng công nghệ tối ưu GAMS cho lưu vực sơng Hồng –
Thái Bình, từ đó đề xuất quy trình vận hành hồ chứa bậc thang điều tiết nước trong
mùa cạn cho hạ du sông Hồng – Thái Bình. Hồng Thanh Tùng, Hà Văn Khối, Nguyễn
Thanh Hải (2013) nghiên cứu ứng dụng phần mềm Crystal Ball xác định chế độ vận

14


hành tối ưu phát điện cho hồ chứa Thác Bà, Tun Quang và bậc thang hồ chứa Sơn
La, Hịa Bình có tính đến u cầu cấp nước hạ du. Crystal Ball là phần mềm tối ưu và
phân tích rủi ro rất mạnh trong kinh tế và lần đầu tiên được nhóm tác giả áp dụng thành
cơng cho vận hành các hồ chứa nói trên, nhóm tác giả lựa chọn phương pháp kết hợp
giữa các mơ hình mơ phỏng và mơ hình tối ưu bao gồm: mơ hình mơ phỏng dịng chảy
đến hồ ngẫu nhiên theo mô phỏng Monte Carlo, mô hình mơ phỏng hệ thống hồ chứa,
và mơ hình tối ưu để xác định chế độ vận hành tối ưu. Kết quả đạt được là tương đối
tốt so với các mơ hình tối ưu sử dụng hiện nay vì mơ hình này cho phép phân tích độ
tin cậy và đưa ra chế độ vận hành tối ưu với các mức đảm bảo khác nhau nhằm hỗ trợ
ra quyết định vận hành hồ chứa. Ngồi ra cịn có Trần Hồng Thái (2005) và Ngô Lê
Long (2006) [13] bước đầu áp dụng thuật tối ưu hố trong vận hành hồ Hồ Bình
phịng chống lũ và phát điện.
1.1.3. Nguyên cứu về giải bài tốn tối ưu hóa bằng thuật tốn di truyền (GA)

Thuật toán di truyền được lập dựa trên cơ sở lý thuyết Drawin về “Nguồn gốc của
các giống loài” và được giới thiệu lần đầu tiên bởi John Holland. Thuật toán di truyền
là một phương pháp để giải quyết vấn đề tối ưu hóa dựa trên chọn lọc tự nhiên theo các
q trình tiến hóa sinh học. Tại các bước giải, thuật toán chọn cá thể một cách ngẫu
nhiên từ quần thể ban đầu làm cha mẹ và sử dụng chúng tạo ra con cái trong các thế hệ
tiếp theo. Có thể áp dụng thuật toán di truyền để giải một loạt các vấn đề tối ưu ngay cả
đối với hàm mục tiêu là không liên tục, ngẫu nhiên hoặc phi tuyến,…
Để giải bài toán tối ưu đa mục tiêu ta cịn kết hợp thuật tốn di truyền với các
ràng buộc và phép thử thống kê cho hiệu quả cao mà các phương pháp truyền thống
khơng có. GA cho phép tìm cực trị toàn cục của một hàm mục tiêu liên tục hay gián
đoạn và sự tính tốn mang bản chất tính tốn tổ hợp nên nó có thể tự động chọn
nghiệm tối ưu tốt hơn trong các nghiệm không tồi. Việc sử lý ở mức bit làm cho nó có
khả năng ứng dụng rộng rãi và có hiệu quả.

15


Năm 1991, H. Mühlenbein, D. Schomisch and J. Born [30] sử dụng GA để giải
bài toán Rastrigin (1971), Rastrigin là một hàm khơng lồi, việc tìm giá trị min của hàm
này là một vấn đề khá khó khăn do khơng gian tìm kiếm lớn và số lượng cực tiểu địa
phương rất nhiều, GA đã tự động chọn nghiệm tối ưu tốt trong các cực tiểu địa phương
này. Tại Việt Nam có nghiên cứu của Lê Xuân Cầu (2000) [5] ứng dụng GA giải bài
toán Reid – Vemuri (1974); Nguyễn Trung Thành, Đại Học Đà Nẵng sử dụng thuật
toán di truyền bằng ngơn ngữ lập trình Matlab nghiên cứu giải bài tốn tối ưu hóa cho
cánh tay robot, sử dụng quần thể ban đầu với 30 nhiễm sắc thể ; Nguyễn Thu Hồi, Đại
học Cơng Nghệ giải bài tốn tối ưu hóa cấu trúc mạng nơron mờ bằng giải thuật di
truyền, …
Với bài tốn tối ưu hóa đa mục tiêu sử dụng tài nguyên nước, thuật toán di
truyền đã được Robin Wardlaw (1999) [28] đánh giá bằng cách vận hành tối ưu bốn hồ
chứa, kết quả chứng minh rằng thuật toán di truyền có thể sử dụng tốt trong tính tốn

theo thời gian thực với dòng vào được tạo ra ngẫu nhiên. Ơng cũng xem xét bài tốn
phức tạp hơn với mười hồ chứa, kết quả được đưa ra so sánh với các kết quả đã công
bố trước đây. Nghiên cứu này chỉ ra rằng phương pháp thuật toán di truyền là thiết thực
và dễ dàng áp dụng cho các hệ thống phức tạp, nó có tiềm năng như là một phương án
thay thế cho động lực học ngẫu nhiên. Mohammad Noori và nnk (2013) [26] tối ưu
hóa đa mục tiêu hai hồ chứa thuộc lưu vực sông Ghezel Ozan của Malaysia sử dụng
thuật toán di truyền, trong nghiên cứu này GA sử dụng để giải bài toán vận hành tối ưu
hai hồ chứa với mục tiêu sản xuất thủy điện và kiểm soát lũ, các biến quyết định được
biểu thị dưới dạng các gen nhiễm sắc thể, hàm số mục tiêu cũng được lựa chọn như
một chỉ số thích nghi của nhiễm sắc thể và các rằng buộc của nó, kết quả xây dựng
trung bình tháng cho đường cong điều phối. Anongrit Kangrang và Chavalit
Chaleeraktrakoon (2007) [19] đã kết hợp thuật tốn di truyền (GA) với mơ hình mơ
phỏng (HEC-5) để xây dựng đường cong vận hành hồ chứa Bhumibol và Sirikit của
Thái Lan, nghiên cứu này chỉ ra rằng GA cho phép mã hóa các biến quyết định thành

16


các nhiễm sắc thể, sau đó các hoạt động di truyền (phép chọn lọc, lai ghép, đột biến,...)
được thực hiện để tạo ra bộ nhiễm sắc thể mới, trong đó mỗi biến quyết định đại diện
cho cấp độ tháng của đường cong vận hành hồ chứa.
Tại Việt Nam, sử dụng thuật tốn di truyền tối ưu hóa vận hành hồ chứa có
nghiên cứu của Nguyễn Thế Hùng và Lê Hùng, Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, sử dụng
GA để tìm kiếm quỹ đạo vận hành tối ưu hồ chứa Nhà máy Thủy điện Ea Krong Rou
tỉnh Khánh Hòa, trên cơ sở chuỗi dòng chảy đến hàng tháng của 23 năm nghiên cứu đã
ứng dụng phương pháp mô phỏng Monte Carlo để mở rộng dòng chảy đến là 40 lần
của chuỗi dịng chảy tháng lịch sử. Kết quả tính tốn đạt được bởi thuật toán di truyền
được so sánh với phương pháp quy hoạch động, hàm mục tiêu là sản lượng điện năng
bình qn đạt cực đại, thuật tốn di truyền đơn mục tiêu ở đây cho thấy dễ dàng mở
rộng nó cho vận hành tối ưu nhà máy thủy điện đa mục tiêu. Gần đây nhất là nghiên

cứu của Nguyễn Hữu Khải, Lê Xuân Cầu (2012) [9] đã xây dựng đường cong chuẩn
quy tắc vận hành tối ưu hồ chứa thủy điện mùa cạn, các tác giả đã dùng thuật toán Gen
để giải bài toán tối ưu đa mục tiêu, nghiên cứu đã xây dựng được phần mềm dựa trên
thuật toán di truyền, các hàm mục tiêu bao gồm: maximize tổng sản lượng điện,
minimize tổng lượng nước thiếu hụt và minimize giá trị tuyệt đối hiệu mực nước hồ
cuối mùa cạn và mực nước chết.
Các nghiên cứu trên tại Việt Nam chỉ sử dụng GA với chuỗi dịng chảy trung
bình tháng cho đường cong điều phối và tối ưu hóa cho vận hành hồ chứa mùa cạn mà
chưa nghiên cứu cho mùa lũ, đặc biệt là bài toán cắt lũ. Do đó, Luận văn với mục đích
sử dụng GA tối ưu hóa vận hành liên hồ chứa sơng Ba mùa lũ, sử dụng thuật toán di
truyền tập trung vào bài toán cắt đỉnh lũ, giảm lũ xuống hạ lưu.
1.1.4. Tổng quan về các nghiên cứu vận hành liên hồ chứa sông Ba.
a. Các nghiên cứu về lưu vực và hồ chứa sông Ba

17


Hiện nay, Chính phủ đã ban hành quy trình vận hành liên hồ chứa sông Ba, Tuy
nhiên, với nhiều lý do mà hiệu quả mang lại vẫn chưa cao, dưới đây là một số quy trình
vận hành đã được ban hành cho từng hồ chứa và liên hồ chứa sông Ba:
- Quy trình vận hành hồ chứa thuỷ điện sơng Ba hạ (2009) [1] ban hành theo
quyết định số 3024/QĐ-BCT tháng 6/2009 của Bộ Cơng Thương.
- Quy trình vận hành hồ chứa thủy Ayun hạ (2004) [3] được ban hành theo
Quyết định số 64/2004/QĐ-BNN ngày 11/11/2004 của Bộ NN&PTNN.
- Quy trình vận hành hồ chứa thuỷ điện sơng Hinh (2002) [16] được ban hành
theo Quyết định số 2775/QĐ-EVN-KTNĐ ngày 23/8/2002 của Tơng Cơng ty Điện lực
Việt Nam.
- Quy trình vận hành hồ chứa thuỷ điện Krông H‟năng (2010) [2] được ban hành
theo Quyêt định số 2029 QĐ-BCT ngày 13/8/2010 của Bộ Cơng Thương .
- Quy trình vận hành liên hồ chứa sông Ba (2010) [14] vừa được ban hành theo

Quyết định 1757/QĐ-TTg ngày 23/9/2010 của Thủ tướng Chình phủ.
- Quy trình vận hành liên hồ chứa sơng Ba (2014) [15] vừa được ban hành theo
Quyết định 10777/QĐ-TTg ngày 07/7/2014 của Thủ tướng Chính phủ.
Ngồi ra, đã có một số kết quả nghiên cứu quy hoạch phát triển tài nguyên nước
trên lưu vực sơng Ba, đó là:
- Cân bằng nước lưu vực sơng Ba do đồn khảo sát quy hoạch thuỷ lợi khu 5 lập
năm 1983 - 1984. Tổng quan sông Ba do Viện quy hoạch và quản lý nước nay là Viện
quy hoạch thuỷ lợi lập năm 1993-1994 [21].
- Định hướng quy hoạch phịng chống lũ lưu vực sơng Ba do Viện quy hoạch
thuỷ lợi lập năm 1998-1999 [18].
- Quy hoạch thuỷ lợi tỉnh Gia Lai có một phần lưu vực sông Ba do Viện quy
hoạch thuỷ lợi lập năm 1997-1999 [18].

18


- Quy hoạch sử dụng tổng hợp nguồn nước lưu vực sơng Bàn Thạch và sau thuỷ
điện sơng Hinh có một phần lưu vực sông Ba do Viện quy hoạch thuỷ lợi lập năm
2000-2001 [18].
- Quy hoạch bậc thang thuỷ điện sông Ba do Công ty tư vấn xây dựng điện 1 lập
năm 2002 [5].
Kết quả nghiên cứu các dự án trên có giá trị thiết thực cho đầu tư phát triển các
giải pháp cấp nước và phòng chống úng, lũ cho nhiều vùng trong lưu vực. Thực tế các
đề xuất trong quy hoạch là hợp lý. Tuy nhiên do điều kiện thực tế của mỗi thời kì lập
quy hoạch nên các quy hoạch trước đây đều có những hạn chế nhất định và bất cập
trước yêu cầu mới cao hơn của dân sinh và các ngành kinh tế trong giai đoạn phát triển
tương lai. Điều này được thể hiện ở những mức độ khác nhau đối với các kết quả
nghiên cứu.
- Nghiên cứu luận cứ khoa học cho các giải pháp phòng tránh hạn chế hậu quả
lũ lụt lưu vực sông Ba của Nguyễn Văn Cư (2003) [6] phân tích điều kiện KT-XH, các

đặc điểm KTTV và mặt đệm lưu vực sơng Ba, từ đó đề xuất các giải pháp phòng chống
lũ cho lưu vực, tuy nhiên đề cập rất ít đến vai trị của các hồ chứa.
Gần đây đã có một số đề tài cấp Bộ được tiến hành. Lê Kim Truyền, Nguyễn
Văn Thắng (2003) [17] nghiên cứu cơ sở khoa học và kinh nghiệm thực tiễn về quản
lý tổng hợp lưu vực sông Ba. Viện Quy hoạch thuỷ lợi (2004) [18] đã triển khai dự án
nghiên cứu quy hoạch tổng hợp tài nguyên nước sông Ba. Nguyễn Hữu Khải, Lê Xuân
Cầu (2010) [9] ”Nghiên cứu xây dựng công nghệ điều hành hệ thống liên hồ chứa đảm
bảo ngăn lũ, chậm lũ, an toàn vận hành hồ chứa và sử dụng hợp lý tài nguyên nước về
mùa kiệt lưu vực sông Ba”, Đề tài đã sử dụng nhiều cơng nghệ trong đó có mơ hình
Hec-recssim để mơ phỏng vận hành liên hồ chứa sông Ba, sử dụng mô hình Mike 11 để
diễn tốn lũ về hạ lưu, đặc biệt là sử dụng thuật toán di truyền để xây dựng đường cong
quy tắc (điều phối) chuẩn vận hành liên hồ chứa mùa kiệt, đây là một công nghệ mới,
chưa từng được sử dụng trước đó.

19


1.2. Điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội lƣu vực s ng Ba
1.2.1. Điều kiện tự nhiên
1.2.1.1. Vị trí địa lý
Lưu vực sơng Ba là một trong 9 lưu vực sông lớn ở Việt Nam, thuộc địa phận
của 4 tỉnh: Gia Lai, Đăk Lăk, Phú Yên và một phần nhỏ thuộc Kon Tum. Phạm vi lưu
vực nằm trong khoảng 12035‟ - 14038‟ vĩ độ Bắc, 180000‟ - 190055‟ kinh độ Đơng
với diện tích lưu vực là 13.900 km2. Phía Bắc giáp thượng nguồn sơng Trà Khúc, Bắc
và Tây Bắc giáp sông Sê San, Tây và Tây Nam giáp sơng Srepok. Phía Nam giáp sơng
Bàn Thạch. Phía Đơng là dải Trường Sơn Đông ngăn cách với các lưu vực sông Kone,
sông Kỳ Lộ. Sông Ba đổ ra biển Đông ở Đồng Bằng Tuy Hoà tỉnh Phú Yên.

20

Hình 1. 1 Sơ đồ vị trí lưu vực sơng Ba
1.2.1.2. Hệ thống sơng
Hệ thống sơng Ba có mật độ lưới sơng là 0,22 km/km2; sơng chính sơng Ba có
chiều dài là 372 km. Sông Ba thuộc loại sông kém phát triển so với các sông khác vùng
lân cận. Trong đó, ba sơng nhánh lớn nhất là Iayun, Krơng H‟Năng và sơng Hinh đều
nằm bên phía hữu ngạn:
a. Sơng Iayun

21


Iayun là một sông nhánh lớn nhất của sông Ba có diện tích lưu vực là 2.950
km2 và chiều dài sông là 175 km. Sông bắt nguồn từ vùng núi cao từ 1500 đến 1700 m,
chảy theo hướng Bắc -Nam đến Chư Sê và sau đó chuyển hướng Tây Bắc- Đơng Nam
đến Cheo Reo thì nhập vào bờ phải sơng Ba. Sơng IaYun có lượng mưa năm khoảng
1.600 mm, mơ duyn dịng chảy trung bình nhiều năm 18 l/s km2 và chiếm khoảng
17,5% tổng lượng nước đến của lưu vực sông Ba.
b. Sông Krông Hnăng
Krông H‟Năng là sông nhánh lớn thứ hai của sơng Ba có diện tích lưu vực là
1.840 km2 và chiều dài sông là 130 km. Sông Krông H‟Năng bắt nguồn ở vùng núi cao
trên 1000 m thuộc huyện Krông H‟Năng của tỉnh Dak Lak. Do địa hình phức tạp nên
hướng chảy của sơng này gần như hình vịng cung, đoạn đầu theo hướng Bắc- Nam,
sau đó chuyển sang hướng Tây Bắc- Đông Nam rồi lại chảy ngược lên gần như hướng
Nam - Bắc để nhập vào sông Ba. Lượng nước của sông nhánh Krông H‟Năng đổ vào
sơng Ba chiếm khoảng 12,5% tổng lượng nước của tồn lưu vực sơng Ba.
c. Sơng Hinh:
Với diện tích lưu vực là 1.040 km2 và chiều dài sông là 88 km, sông Hinh là
sông nhánh lớn thứ 3 của sông Ba. Sông Hinh bắt nguồn từ đỉnh núi Chư Hmú cao
2.051m chảy theo hướng Tây Nam - Đông Bắc, đến gần thị trấn Sơn Hồ thì nhập vào

bờ phải sơng Ba. Do có địa hình núi cao chắn gió nên sơng Hinh có lượng mưa tương
đối lớn hơn các nhánh sơng khác với lượng mưa năm trung bình khoảng 2.600 mm và
mơ đun dịng chảy trung bình nhiều năm là khoảng 53 l/s km2. Lượng nước của sông
Hinh chiếm khoảng 17,4% tổng lượng nước của tồn lưu vực sơng Ba.s
1.2.1.3. Đặc điểm khí hậu
Lưu vực sơng Ba đại bộ phận nằm ở phía Tây dải Trường Sơn, chỉ có phần nhỏ
ở hạ lưu nằm phía sườn Đơng Trường Sơn. Do tác dụng của dãy Trường Sơn mà lưu
vực sông Ba chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của hai kiểu khí hậu gió mùa Đông Trường Sơn
và Tây Trường Sơn mang lại khá rõ rệt.

22


Khí hậu Tây Trường Sơn: Đặc điểm của kiểu khí hậu này là do gió mùa Tây
Nam thổi qua vịnh Ben Gan mang theo hơi ẩm vào hàng năm từ tháng V đến tháng X
tạo nên các trận mưa giông với một lượng mưa khá phong phú, tạo cho hầu hết lưu vực
một mùa mưa ẩm dịu mát. Từ tháng XI đến tháng VI năm sau là một mùa khô ít mưa,
gây tình trạng thiếu nước nghiêm trọng.
Khí hậu Đơng Trường Sơn: Đặc điểm của kiểu khí hậu này là sự tác động mạnh
mẽ của các nhiễu động thời tiết từ biển Đơng vào và kết hợp với gió mùa Đông Bắc.
Hàng năm từ tháng IX đến tháng XII các cơn bão muộn từ biển Đông đổ bộ vào đất
liền, gặp dãy Trường Sơn bão bị suy yếu tạo thành vùng áp thấp nhiệt đới kết hợp với
gió mùa Đơng Bắc gây mưa lớn ở phần thượng nguồn trên dòng chính sơng Ba và ảnh
hưởng khá mạnh mẽ cho vùng hạ du sông Ba, trên lưu vực sông Hinh và một phần
sông KRông H‟Năng. Phần lưu vực từ thượng nguồn đến An Khê và hạ lưu Sơn Hồ,
sơng Hinh trở xuống đến cửa ra. Về mùa Đơng do gió mùa Đông Bắc kết hợp bão
muộn từ biển Đông hoạt động mang hơi ẩm từ biển Đông vào nên ở hai phần lưu vực
kể trên vẫn có mưa nhưng với lượng mưa khơng nhiều.
Chế độ mưa
Do đặc điểm địa hình và điều kiện khí hậu mà chế độ mưa của lưu vực sông Ba

khá phức tạp so với các lưu vực khác lân cận. Khi vùng thượng và trung du lưu vực đã
là mùa mưa rồi nhưng vùng hạ du lại đang cịn ở thời kỳ khơ hạn, khi thượng và trung
du đã kết thúc mùa mưa nhưng vùng hạ du vẫn trong thời kỳ mưa lớn. Mùa mưa ở
vùng thượng và trung du thường đến sớm từ tháng V và kết thúc vào tháng X hoặc
tháng XI, kéo dài trong 6-7 tháng. Trong khi đó mùa mưa vùng hạ du đến muộn và kết
thúc sớm, chỉ kéo dài 3-4 tháng khoảng tháng IX đến tháng XII.
Phân bố mưa theo mùa: Sự phân bố mùa mưa trong năm trên lưu vực sơng Ba
chịu sự chi phối mạnh mẽ của khí hậu Tây và Đơng Trường Sơn và đặc điểm địa hình
của lưu vực.

23


Khu vực Tây Trường Sơn: Mùa mưa kéo dài 6 tháng từ tháng V đến tháng X
trùng với mùa gió mùa Tây Nam hoạt động. Lượng mưa cả mùa xấp xỉ 90% lượng mưa
năm. Tháng VIII và tháng IX thường có lượng mưa tháng lớn nhất và đạt trên 200
mm/tháng ở nơi ít mưa, từ 350 đến 470 mm/tháng ở nơi nhiều mưa. Giữa mùa từ tháng
I đến tháng III có nhiều năm khơng mưa và nếu có thì lượng mưa cũng không đáng kể
(chỉ 2-10 mm/tháng) và cũng chỉ mưa trong một vài ngày. Đại diện cho khu vực này là
trạm Pleiku, Pơ Mơ Rê, Chư Sê,…
Khu vực Đông Trường Sơn: Mùa mưa ngắn chỉ 3-4 tháng, từ tháng IX đến tháng
XI hoặc XII hàng năm cùng với thời kỳ gió mùa Đơng Bắc và bão muộn hoạt động trên
biển Đông. Lượng mưa trong mùa mưa ở đây chiếm 65 – 75% lượng mưa cả năm.
Mưa lớn thường xảy ra vào tháng X và tháng XI, tháng có lượng mưa lớn có thể đạt
trên 600 mm/tháng có năm có trạm đạt tới 1920 mm/(XI-81) ở Sông Hinh, 1310
mm/(XI-90) ở Tuy Hoà. Số ngày mưa trong tháng từ 20 – 25 ngày/tháng. Mùa ít mưa
kéo dài 8-9 tháng (từ tháng I đến tháng VIII hoặc IX) lượng mưa trong mùa ít mưa
chiếm 30 – 35% lượng mưa cả năm. Tháng II đến tháng III thường có lượng mưa nhỏ
nhất và chỉ đạt 20 - 30 mm/tháng đối với vùng cao, dưới 20 mm/tháng đối với vùng
thấp. Khu vực này thường có đỉnh mưa từ tháng V đến tháng VI hàng năm. Tháng VII

và tháng VIII lượng mưa lại giảm đi. Đại diện cho vùng này là các trạm Sông Hinh,
Sơn Thành, Tuy Hoà.
Khu vực trung gian: Khu vực này chịu tác động qua lại của khí hậu Tây và
Đơng Trường Sơn. Mùa mưa ở đây kéo dài 7 tháng từ tháng V đến tháng XI. Lượng
mưa dùng hàng năm chiếm khoảng 85 – 93 % lượng mưa năm. Số ngày mưa trong mùa
mưa khoảng 15 – 20 ngày mưa trong một tháng. Tháng IX và tháng X thường có lượng
mưa tháng lớn nhất đạt khoảng 250 – 350 mm/tháng xấp xỉ 20% lượng mưa năm. Mùa
ít mưa kéo dài 5 tháng từ tháng XII đến tháng IV năm sau, trong đó tháng I và tháng II
là những tháng ít mưa nhất, lượng mưa trong 2 tháng này có nhiều năm bằng 0 và nếu
có mưa thì cũng chỉ đạt 2 – 10 mm/tháng và cũng chỉ mưa trong vài ngày. Nếu phân

24


theo khu vực thì khu Đơng Trường Sơn mưa lớn nhất (Sơng Hinh, Sơn Thành), sau đó
là đến Tây Trường Sơn (Pơ Mơ Rê, Chư Sê), có lượng mưa nhỏ nhất là khu trung gian
(An Khê, Cheo Reo, Phú Túc, Krơng H‟Năng).
1.2.1.4 Đặc điểm thủy văn
a. Chế độ dịng chảy
Trên lưu vực sông Ba, sự biến động về mùa ở đây khá phức tạp. Ngay tại vị trí
một trạm đo có năm mùa lũ đến sớm hơn hoặc muộn hơn hai đến ba tháng tạo nên mùa
lũ hàng năm dài ngắn khác nhau, có năm chỉ có 2 -3 tháng mùa lũ, song cũng có năm
tới 5 - 6 tháng mùa lũ, điều này thể hiện tính chất mùa khơng ổn định trên lưu vực. Với
những năm gió mùa Tây Nam hoạt động mạnh ngay từ đầu mùa mưa (tháng V hàng
năm) mùa lũ trên lưu vực đến sớm. Đến cuối mùa nếu gặp mưa do bão, áp thấp nhiệt
đới từ biển Đơng vào thì mùa lũ sẽ kéo dài thêm. Trên lưu vực sơng Ba chỉ có sơng
Hinh và các nhánh sông suối nhỏ khác vùng hạ lưu sông Ba chịu tác động đơn thuần
của khí hậu Đơng Trường Sơn nên có mùa dịng chảy ổn định hơn. Mùa lũ ở các trạm
đo thuỷ văn trong lưu vực sông Ba như sau: An Khê 4 tháng (IX – XII) Củng Sơn 4
tháng (IX – XII) KRông HNăng 4 tháng (IX – XII)

Phân phối dòng chảy các khu vực:
- Khu vực Tây Trường Sơn: Mùa mưa ở đây dài 6 tháng (V – X).
- Khu vực phía Bắc: Bao gồm tồn bộ nhánh sơng Ayun, mùa lũ kéo dài 5
tháng, từ tháng VII đến tháng XI.25
- Khu vực phía Nam: Bao gồm thượng nguồn của sông Krông H‟năng. Mùa lũ
hàng năm khoảng 5 tháng, từ tháng VIII đến tháng XII.
- Khu vực Đơng Trường Sơn: gồm tồn bộ phần hạ lưu sông Ba. Mùa mưa ở
đây muộn và ngắn từ 3 đến 4 tháng từ tháng IX đến tháng XII. Mùa lũ ngắn chỉ 3
tháng, từ tháng X đến tháng XII (chậm hơn mùa mưa 1 tháng) thành phần lượng nước
mùa lũ chiếm 65 - 75 % lượng nước cả năm. Tháng có lượng nước nhiều nhất là tháng
XI thành phần dịng chảy có thể đạt 32 - 36% lượng nước cả năm.

25