TÍNH TOÁN THỦY LỰC MÔ PHỎNG HIỆN TƯỢNG NƯỚC DỀNH VÙNG LÒNG HỒ THỦY ĐIỆN A LƯỚI TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
----------------------

NGUYỄN HỮU TUYẾN

TÍNH TỐN THỦY LỰC MƠ PHỎNG HIỆN TƯỢNG
NƯỚC DỀNH VÙNG LỊNG HỒ THỦY ĐIỆN A LƯỚI

Chuyên ngành : Xây dựng công trình thuỷ
Mã số: 85.80.202

TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THỦY

Đà Nẵng- Năm 2018


Cơng trình được hồn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: TS. Tô Thúy Nga

Phản biện 1: TS Hoàng Ngọc Tuấn
Phản biện 2: TS. Võ Ngọc Dương

Luận văn sẽ được bảo vệ cấp khoa trước Hội đồng chấm Luận
văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 10
tháng 11 năm 2018.

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Trung tâm Thơng tin - Học liệu, Trường Đại học Bách Khoa, Đại
học Đà Nẵng.
- Thư viện Khoa Xây dựng Thủy Lợi – Thủy Điện, Trường Đại học
Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng


MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài.
Lưu vực cơng trình thủy điện A Lưới nằm về phía Tây tỉnh Thừa Thiên Huế, trên sườn Tây dãy Trường Sơn, phía Bắc tiếp giáp với lưu vực sơng A
Lin, phía Tây bên bờ trái tiếp giáp với lưu vực sông Sê Lôn (Lào), phía Nam
tiếp giáp với lưu vực sơng Sê Lơn, phía Đơng tiếp giáp với lưu vực sơng Bồ.
Cơng trình thủy điện A Lưới nằm trên sông A Sáp, là phụ lưu cấp 3 của hệ
thống sông Mê Kông.
Đặc biệt, địa hình lịng hồ có hình dạng thắt cổ chai, nên khi xảy ra lũ lớn
thì dẫn đến hiện tượng nước dềnh, (chênh lệch mực nước tại vị trí thu hẹp so
với mực nước hồ trước đập), đây là điều đã xảy ra trong trận lũ năm 2013. Khi
đó, mực nước dềnh đầu hồ lên đến cao trình trên 554,78m trong khoảng thời
gian vài giờ do lượng mưa về quá lớn, tại thời điểm đó mực nước hồ vẫn giữ
ở 553m (chênh lệch 1,78m). Qua thông tin Huyện A Lưới cung cấp có một số
hộ dân thượng lưu hồ phải sơ tán trong đêm 18/9/2013 do nước ngập vào nhà
dân khi vượt quá mực nước lũ kiểm tra (mốc đã đền bù).
Qua các phân tích nói trên có thể thấy rằng cần phải có một mơ hình thủy
lực tính nước dềnh để đơn vị quản lý vận hành chủ động trong việc vận hành,
điều tiết hồ, giảm thiểu ngập lụt cho các xã thượng lưu hồ chứa. Do đó tác giả
chọn đề tài: “tính tốn thủy lực mơ phỏng hiện tượng nước dềnh vùng lịng hồ
thủy điện A Lưới”.
Đính kèm: (i) Bảng các thơng số chính của cơng trình
(ii) Bản đồ lưu vực A Lưới
2. Mục đích nghiên cứu.
Xây dựng bộ thơng số mơ hình thủy lực bằng mơ hình MIKE 11 để tính

nước dềnh lịng hồ A Lưới nhằm chủ động vận hành, điều tiết góp phần giảm
thiểu ngập lụt cho các vùng dân cư, các xã thượng lưu hồ chứa và đảm bảo
hiệu quả phát điện.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.
- Đối tượng: Nghiên cứu mô hình thủy lực để tính tốn mực nước dềnh
thượng lưu hồ chứa thủy điện A Lưới.

1


- Phạm vi nghiên cứu:
+ Về khơng gian: tính tốn thủy văn - thủy lực vùng thượng lưu hồ chứa
A Lưới mà trọng tâm là mô phỏng hiện tượng nước dềnh trong hồ chứa thủy
điện A Lưới do địa hình co thắt.
+ Về thời gian: Đánh giá co thất ứng với các trận lũ theo tần suất 10%,
5%, 1%, 0,2%.
4. Phương pháp nghiên cứu.
- Phương pháp phân tích, thống kê.
- Phương pháp mơ hình.
- Phương pháp kế thừa nghiên cứu.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.
- Đối với tác giả và các cơ sở ứng dụng kết quả nghiên cứu: Nâng cao
trình độ chun mơn cho bản thân kỹ sư tham gia thực hiện. Xây dựng bộ
thơng số mơ hình phù hợp với lưu vực nghiên cứu làm cơ sở giúp cho cán bộ
làm công tác theo dõi, quản lý điều hành có thể mơ phỏng được q trình nước
dềnh phục vụ kịp thời cơng tác vận hành hồ chứa trong mùa lũ.
- Đối với kinh tế, xã hội và môi trường: Số liệu mô phỏng của luận văn
giúp cho đơn vị quản lý, vận hành hồ chứa A Lưới hợp lý vừa đảm bảo an tồn
cho cơng trình, tạo tiền đề cho việc chủ động vận hành điều tiết lũ nhằm giảm
ngập lụt các xã thượng lưu hồ chứa, có phương án di dời dân trong trường hợp

nước dềnh vượt quá mực nước lũ kiểm tra, góp phần đảm bảo an sinh xã hội
khu vực dự án. Do vậy kết quả của đề tài sẽ là tài liệu tham khảo quan trọng
trong công tác vận hành hồ chứa thủy điện A Lưới.
6. Bố cục đề tài.
Mở đầu
Chương 1: Tổng quan
Chương 2. Thiết lập mơ hình thủy văn xác định dòng chảy lũ thượng lưu
hồ chứa thủy điện a lưới
Chương 3: Ứng dụng mơ hình thủy lực để mơ phỏng dịng chảy cho
vùng thượng lưu hồ chứa
Kết luận và kiến nghị
2


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1 Giới thiệu chung
Lưu vực sông A Sáp thuộc địa phận huyện A Lưới tỉnh Thừa Thiên Huế,
nằm cách trung tâm Thành phố Huế 70 km theo quốc lộ 49 về hướng Tây, cách
cửa khẩu Lao Bảo 70 km về phía Nam theo đường Trường Sơn (Quốc lộ 14).
Trên lưu vực sông A Sáp, tại đồng bằng A Lưới thổ nhưỡng chủ yếu là đất
trầm tích aluvi. Trên các sườn đồi là đất nâu-đỏ, xám-vàng chiều dày 1-2m, là
sản phẩm phong hóa từ các đá phiến, trầm tích và xâm nhập sâu. Tại bề mặt
các sườn đồi q trình bóc mịn xảy ra mạnh mẽ, phần cao nhất bị rửa trơi sau
đó là các rãnh xâm thực cắt sâu vào các sườn, hiện nay bề mặt sườn bị phân
cắt mạnh, do lớp phủ thực vật bị tàn phá và những trận mưa kéo dài, do đó làm
tăng hàm lượng bùn cát trên sông.
Thủy điện A Lưới đã có Quy trình vận hành hồ chứa do Bộ Cơng Thương
phê duyệt, tuy nhiên quy trình này chỉ mới đưa ra cách vận hành ứng với 2 trận
lũ 1% và 0,2%. Với trận lũ 1% thì quá trình xả lũ được xả bằng lượng lũ đến,
gần như không cắt lũ cho hạ du, cịn trận lũ 2% thì có cắt lũ cho hạ du. Quy

trình cũng quy định việc ln duy trì mực nước hồ chứa ở mực nước dâng bình
thường như vậy do đặc điểm của hồ có đoạn co hẹp nên ở mực nước này thượng
nguồn bị ngập. Chính vì vậy có thể thấy quy trình hiện nay cần phải thay đổi
cho sát hơn với thực tế dựa trên khả năng dự báo dòng chảy đến của hồ chứa
A Lưới.
1.2. Sự cần thiết tính tốn dịng chảy lũ trên lưu vực Hồ chứa Thủy
điện A Lưới.
Thời điểm 19 đến 21 giờ, lượng mưa đo được là 60,83 mm. Lũ lên nhanh
với lưu lượng lớn nhất thời điểm 2 giờ 19/9 là 2162 m3/s. Lưu lượng xả thời
điểm 21 giờ 18/9 là 2796 m3/s.
Mực nước dềnh cao nhất tại khu vực cửa nhận nước: 554.78m (đã giải
phóng mặt bằng và di dân đến 554.5m)
- Đặc điểm hồ Thuỷ điện A Lưới là hồ nhỏ chỉ có dung tích hữu ích
24,04x106 m3, trong khi đó tổng lượng nước về hồ ngày 18/9/2013 lên đến 85
triệu m3, do đó hồ khơng có khả năng cắt lũ, khi mực nước hồ đạt mực nước
dâng bình thường thì buộc phải xả lưu lượng bằng với lưu lượng về.

3


- Theo tính tốn thiết kế, hồ chỉ được phép tích nước cao hơn mực nước
dâng bình thường khi lưu lượng về quá lớn vượt quá khả năng xả tràn của 3
cửa van cung (khi đó cả 3 cửa đã mở hoàn toàn). Thực tế ngày 18/9 độ mở tối
đa của 3 cửa van cung là 4,5/10m.
+ Phía thượng lưu lòng hồ: Mực nước dềnh đầu hồ lên đến cao trình trên
554,78m trong khoảng thời gian vài giờ do lượng mưa về quá lớn, tại thời điểm
đó mực nước hồ vẫn giữ ở 553m. Qua thông tin Huyện A Lưới cung cấp có
một số hộ dân phải sơ tán trong đêm 18/9.
+ Phía hạ lưu đập: Mực nước sơng SêKơng đoạn thấp của huyện KLừm Lào được thông báo là dâng lên 3m, khơng có thiệt hại.
Đối với trận lũ này, Nhà máy đã chủ động xả sớm khi bắt đầu dự báo

mưa trước 6 giờ, lưu lượng xả cao nhất là 2796 m3/s, cao hơn nhiều so với đỉnh
lũ, tuy nhiên theo biểu đồ vận hành cho thấy đường lũ đến và xả lũ chênh lệch
khá lớn, việc này tiềm ẩn nhiều rủi ro cho Chủ đập. Nguyên nhân là công tác
dự báo chưa được thực hiện đúng mức.
1.2.2. Hiện trạng công tác dự báo của Chủ đập:
Khi nhà máy được đưa vào vận hành, Công ty cổ phần Thủy điện miền
Trung đã chủ động khảo sát và lập 3 trạm đo mưa trên lưu vực và thuê nhân
công địa phương đo quan trắc và báo về công ty hàng ngày bằng tin nhắn điện
thoại.

4


Hình 1.1: Bản đồ bố trí trạm đo mưa lưu vực lòng hồ
1.3 Đặc điểm tự nhiên và dòng chảy hồ chứa thủy điện A Lưới
1.3.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên lưu vực Sơng A Sáp.
Lưu vực cơng trình thủy điện A Lưới nằm về phía Tây tỉnh Thừa Thiên Huế, trên sườn Tây dãy Trường Sơn, phía Bắc tiếp giáp với lưu vực sơng A
Lin, phía Tây bên bờ trái tiếp giáp với lưu vực sông Sê Lôn (Lào), phía Nam
tiếp giáp với lưu vực sơng Sê Lơn, phía Đơng tiếp giáp với lưu vực sơng Bồ.
Tồn bộ lưu vực dự án nằm trong địa phận của các xã Nhâm, Hồng Thái, Hồng
Quảng, Sơn Thủy, Phú Vinh thuộc huyện A Lưới, tỉnh Thừa Thiên Huế.
Cơng trình thủy điện A Lưới nằm trên sông A Sáp, là phụ lưu cấp 3 của
hệ thống sông Mê Kông. Sông A Sáp bắt nguồn từ dãy núi cao 1200m trên
đỉnh Trường Sơn, tại biên giới Việt - Lào. Ở thượng nguồn, sông A Sáp chảy
theo hướng Đông Nam - Tây Bắc, khi nhập với phụ lưu bên bờ phải là sơng
Tà Rình dịng chảy chuyển theo hướng Đơng - Tây, sau khi thêm nhiều nhánh
suối lớn nhỏ, đến biên giới Việt - Lào có phụ lưu bờ phải là sơng A Lin, sau
đó theo sơng Xê Xáp chảy theo hướng Đơng Bắc - Tây Nam, đến hợp lưu với
sông Sê Lôn bên bờ trái rồi chảy vào sông Xê Kông, một nhánh lớn của hệ
thống sông Mê Kông trên lãnh thổ nước Lào.

5


Vị trí co hẹp
Đập dâng

Hình 1.2: Hình ảnh vị trí lưu vực hồ chưa thủy điện A Lưới
Bảng 1.1: Đặc trưng hình thái lưu vực sơng
TT

Tuyến

1

A Lưới

Flv
(km2)
331

Lsc
(km)
43

Js
(%o)
11.47

Hbqlv

(m)
764

Bbqlv
(km)
7.70

D
(km/km2)
0.99

1.3.2 Đặc điểm khí tượng thủy văn
1.3.2.1. Chế độ bốc hơi
Lượng bốc hơi trung bình nhiều năm tại A Lưới là 841mm. Các tháng
mùa đơng xn khơng khí thường ẩm ướt lượng bốc hơi nhỏ hơn các tháng
cuối mùa hè đầu mùa thu. Thường tháng VII là tháng có lượng bốc hơi lớn
nhất, tháng XII là tháng có lượng bốc hơi nhỏ nhất. Càng lên cao, nhiệt độ càng
giảm, độ ẩm tương đối tăng lên làm giảm khả năng bốc hơi.
1.3.2.2. Chế độ mưa
Phân bố lượng mưa: lưu vực sông A Sáp là vùng có lượng mưa tương đối
lớn, lượng mưa năm trung bình nhiều năm dao động trong khoảng từ 28003400mm. Nơi có lượng mưa TB năm lớn nằm ở vùng núi phía Tây Bắc của
khu vực A Lưới, đạt trên 3.400mm. Nơi ít mưa hơn là khu vực giáp với huyện
Hương Trà, khoảng từ 2.800-3.200mm. Nhìn chung, khu vực nghiên cứu có
6


lượng mưa TB năm cao hơn so với các khu vực khác trong tỉnh Thừa Thiên
Huế.
1.4. Tổng quan về các mơ hình thuỷ văn, thuỷ lực
1.4.1. Các mơ hình thuỷ văn

• Mơ hình Ltank: do PGS.TS Nguyễn Văn Lai đề xuất năm 1986 và ThS
Nghiêm Tiến Lam chuyển về giao diện máy vi tính trên ngơn ngữ VisualBasic,
là một phiên bản cải tiến từ mơ hình Tank gốc của tác giả Sugawara (1956).
Mơ hình tốn mưa rào dịng chảy dựa trên quá trình trao đổi lượng ẩm giữa các
tầng mặt, ngầm lưu vực, và bốc hơi ứng dụng tốt cho lưu vực vừa và nhỏ.
• Mơ hình Hec-HMS: là mơ hình mưa dịng chảy của Trung tâm Thuỷ
văn kỹ thuật qn đội Hoa Kỳ được phát triển từ mơ hình HEC-1, mơ hình có
những cải tiến đáng kể cả về kỹ thuật tính tốn và khoa học thuỷ văn thích hợp
với các lưu vực sông vừa và nhỏ. Là dạng mơ hình tính tốn thuỷ văn được
dùng để tính dịng chảy từ số liệu đo mưa trên lưu vực. Trong đó các thành
phần mơ tả lưu vực sơng gồm các cơng trình thuỷ lợi, các nhánh sơng.
Kết quả của Hec-HMS được biểu diễn dưới dạng sơ đồ, biểu bảng tường
minh rất thuận tiện cho người sử dụng. Ngoài ra, chương trình có thể liên kết
với cơ sở dữ liệu dạng DSS của mơ hình thuỷ lực Hec-RAS.
• Mơ hình NAM: được xây dựng 1982 tại khoa thuỷ văn viện kỹ thuật
thuỷ động lực và thuỷ lực thuộc đại học kỹ thuật Đan Mạch. Mơ hình dựa trên
ngun tắc các bể chứa theo chiều thẳng đứng và hồ chứa tuyến tính. Mơ hình
tính q trình mưa - dịng chảy theo cách tính liên tục hàm lượng ẩm trong năm
bể chứa riêng biệt tương tác lẫn nhau. Các mơ hình thuỷ văn trên đây cho kết
quả là các q trình dịng chảy tại các điểm khống chế (cửa ra lưu vực) vì vậy
tự thân chúng đứng độc lập chưa đủ khả năng để đưa ra các thơng tin về diện
tích và mức độ ngập lụt mà phải kết hợp với một số các công cụ khác như GIS,
hoặc là biên cho các mơ hình thủy động lực 1-2 chiều khác.
• Mơ hình đường đơn vị (UHM): Được sử dụng để thay thế cho mơ hình
NAM để mơ phỏng lũ lụt ở các khu vực, nơi khơng có hồ sơ dịng chảy lũ.

7


1.4.2. Các mơ hình thuỷ lực

• Mơ hình Vrsap: tiền thân là mơ hình KRSAL do cố PGS.TS Nguyễn
Như Kh xây dựng và được sử dụng rộng rãi ở nước ta trong vịng 25 năm
trở lại đây.
• Mơ hình KOD-01 và KOD-02 của GS.TSKH Nguyễn Ân Niên phát
triển dựa trên kết quả giải hệ phương trình Saint-Venant dạng rút gọn, phục vụ
tính tốn thủy lực, dự báo lũ...
• Mơ hình Wendy: do Viện thủy lực Hà Lan (DELFT) xây dựng cho
phép tính thủy lực dịng chảy hở, xói lan truyền, chuyển tải phù sa và xâm nhập
mặn.
• Mơ hình Hec-RAS: do Trung tâm Thủy văn kỹ thuật quân đội Hoa Kỳ
xây dựng được áp dụng để tính tốn thủy lực cho hệ thống sông. Phiên bản
mới hiện nay đã được bổ sung thêm modul tính vận chuyển bùn cát và tải
khuếch tán. Mơ hình HEC-RAS được xây dựng để tính tốn dịng chảy trong
hệ thống sơng có sự tương tác 2 chiều giữa dịng chảy trong sơng và dịng chảy
vùng đồng bằng lũ. Khi mực nước trong sông dâng cao, nước sẽ tràn qua bãi
gây ngập vùng đồng bằng, khi mực nước trong sông hạ thấp nước sẽ chảy lại
vào trong sông.
Hec-RAS là một tổ hợp các phần mềm được thiết kế dưới dạng thức có
thể tương trợ lẫn nhau dùng để phân tích, tính tốn các đặc trưng thủy lực. Sau
khi file dữ liệu hình học được nhập vào Ras, các dự liệu hình học được hồn
chỉnh và kết hợp với số liệu dịng chảy để tính tốn mặt nghiêng của bề mặt
nước dựa trên các yếu tố thủy lực. Sau đó tài liệu mặt nghiêng của bề mặt nước
sẽ được nhập vào Hec-GeoRas để phân tích khơng gian và diễn tốn diện tích
và độ sâu ngập lụt.
• Họ mơ hình MIKE: do Viện thủy lực Đan mạch (DHI) xây dựng được
tích hợp rất nhiều các cơng cụ mạnh, có thể giải quyết các bài tốn cơ bản trong
lĩnh vực tài ngun nước.
- MIKE 11: là mơ hình một chiều trên kênh hở, bãi ven sông, vùng ngập
lũ, trên sơng kênh có kết hợp mơ phỏng các ơ ruộng mà kết quả thủy lực trong
các ô ruộng là "giả 2 chiều".

8


- MIKE 21: Là mơ hình thủy động lực học dòng chảy 2 chiều trên vùng
ngập lũ đã được ứng dụng tính tốn rộng rãi tại Việt Nam và trên phạm vi tồn
thế giới. Mơ hình MIKE21 HD là mơ hình thủy động lực học mơ phỏng mực
nước và dịng chảy trên sông, vùng cửa sông, vịnh và ven biển. Mơ hình mơ
phỏng dịng chảy khơng ổn định hai chiều ngang đối với một lớp dòng chảy.
- MIKE-Flood được sử dụng khi cần có sự mơ tả hai chiều ở một số khu
vực (MIKE 21) và tại những nơi cần kết hợp mơ hình một chiều (MIKE 11).
Trường hợp cần kết nối một chiều và hai chiều là khi cần có một mơ hình vận
tốc chi tiết cục bộ (MIKE 21) trong khi sự thay đổi dịng chảy của sơng được
điều tiết bởi các cơng trình phức tạp (cửa van, cống điều tiết, các cơng trình
thúy lợi đặc biệt...) mơ phỏng theo mơ hình MIKE 11. Khi đó mơ hình một
chiều MIKE 11 có thể cung cấp điều kiện biên cho mơ hình MIKE 21 (và
ngược lại).
- MIKE 11-GIS sử dụng để xây dựng bản đồ ngập lụt cho vùng hạ lưu
sông. MIKE 11-GIS là bộ công cụ mạnh trong trình bày và biểu diễn về mặt
khơng gian và thích hợp cơng nghệ mơ hình bãi ngập và sơng của MIKE 11
cùng với khả năng phân tích khơng gian của hệ thống thông tin địa lý trên môi
trường ArcGIS.
MIKE 11-GIS có thể mơ phỏng diện ngập lớn nhất, nhỏ nhất hay diễn
biến từ lúc nước lên cho tới lúc nước xuống trong một trận lũ. Độ chính xác
của kết quả tính từ mơ hình và thời gian tính tốn phụ thuộc rất nhiều vào độ
chính xác của DEM. Nó cho biết diện ngập và độ sâu tương ứng từng vùng
nhưng khơng xác định được hướng dịng chảy trên đó.
1.5 Phân tích lựa chọn các mơ hình tính tốn nước dềnh áp dụng cho
nhà máy thủy điện A Lưới.
1.5.1. Kế thừa mơ hình thủy văn MIKE NAM để tính dịng chảy lũ.

Kế thừa nghiên cứu từ luận văn của Hồ Hoàn Kiếm, các nghiên cứu của
giáo viên hướng dẫn về giải pháp hạn chế nước dềnh vùng lòng hồ thủy điện
A lưới để có dịng chảy đến hồ và các nút nhập lưu mơ phỏng thủy lực đánh
giá nước dềnh lịng hồ.
Lưu vực hồ chứa Thủy điện A Lưới là lưu vực nhỏ, tình hình tài liệu khí
tượng thủy văn thu thập được đến hiện tại phục vụ nghiên cứu dự báo chưa

9


thật dài và đầy đủ, nên việc chọn mơ hình NAM để dự báo sẽ thuận lợi hơn so
với các mơ hình khác vì:
- Mơ hình sử dụng các hệ thức tốn học đơn giản để chuyển đổi mưa thành
dịng chảy, ít thơng số và dễ sử dụng.
- Là mơ hình với thơng số tập trung nên khơng u cầu nhiều và chi tiết
về số liệu đầu vào.
- Đã được áp dụng để dự báo lũ cho nhiều lưu vực sông ở Miền Trung và
Tây Nguyên và cho kết quả dự báo với độ tin cậy khá cao.
Với những nhận xét được trình bày ở trên thì mơ hình thủy văn NAM là
lựa chọn phù hợp để tính tốn dịng chảy lũ cho hồ chứa nhà máy thủy điện A
Lưới.
1.5.2. Lựa chọn mơ hình thủy lực MIKE 11 để mơ phỏng thủy lực cho
vùng thượng lưu hồ chứa.
Từ kết quả tính tốn dịng chảy lũ từ mơ hình MIKE NAM (xác định lưu
lượng biên thượng lưu và các nhánh bên), sử dụng mơ hình MIKE 11 để mơ
phỏng thủy lực vùng thượng lưu hồ chứa thủy điện A Lưới.

10

CHƯƠNG 2. ỨNG DỤNG MƠ HÌNH THỦY VĂN XÁC ĐỊNH DÒNG
CHẢY LŨ THƯỢNG LƯU HỒ CHỨA THỦY ĐIỆN A LƯỚI
2.1. Mơ hình thủy văn MIKE NAM
2.1.1 Giới thiệu
Hiện nay trong mơ hình thủy động lực MIKE 11 (do Viện Thủy lực Đan
Mạch - DHI xây dựng), mơ hình NAM đã được tích hợp như là một mơđun
tính q trình dịng chảy từ mưa, coi như mơ hình MIKE-NAM.
2.1.2. Xây dựng bộ thơng số mơ hình NAM để tính dịng chảy lũ về
hồ chứa thủy điện A Lưới.
Lưu vực thuỷ điện A Lưới thuộc phía Tây dãy Trường Sơn tiếp giáp với
biên giới nước Lào, sông A Sáp là phụ lưu đổ về Sơng Mê Kơng. Việc nghiên
cứu tính tốn dịng chảy và ảnh hưởng của nó trên lưu vực này thường gặp khó
khăn về số liệu. Trạm đo mưa thưa và số liệu mưa khơng đồng bộ. Hiện lưu
vực có 3 trạm đo mưa do Nhà máy thuỷ điện A Lưới lập và mới quan trắc từ
cuối năm 2012; Năm 2015 lắp thêm 2 trạm thành 5 trạm, đến 2017 lắp thêm 2
trạm khu vực đập nữa thành 7 trạm và 1 trạm đặt ở nhà máy.
Phân chia tiểu lưu vực bằng Arcgis: Sử dụng DEM 30x30 phân chia lưu
vực A Lưới thành 4 tiểu lưu vực như bảng 2.4 và hình 2.2
Bảng 2.1: Diện tích các tiểu lưu vực hồ chứa thủy điện A Lưới
Tên lưu vực
Tiểu lưu vực 1 (LV1)
Tiểu lưu vực 2 (LV2)
Tiểu lưu vực 3 (LV3)
Tiểu lưu vực 4 (LV4)
Tổng

Diện tích (km2)
160.5
78.1
34.9

57.5
331

11


2.2. Mơ phỏng dịng chảy lũ đến các nút thượng lưu hồ chứa A Lưới

FLV2=78.1

79.632

Ghi chú
Tram_Mua
Song
TieuLuuVuc

FLV3=34.9
35.4555

FLV4=57.5

58.5693

FLV1=160.5
163.4814

Hình 2.1: Bản đồ phân chia các tiểu lưu vực hồ chứa thủy điện A Lưới
a. Dữ liệu đầu vào: Qua phân tích số liệu lũ từ năm 2013 đến 2016 ở đây
sẽ chọn các trận lũ xấp xỉ gần 1000 m3/s đến gần 3000 m3/s để hiệu chỉnh và

kiểm định mơ hình. Trong nghiên cứu này chọn 2 trận lũ sau:
Trận lũ số 1: từ ngày 14/10/2013 đến 15/10/2013
Trận lũ số 2: từ ngày 2/12/2014 đến 3/12/2014
+ Số liệu mưa, bốc hơi:
Số liệu bốc hơi của lưu vực vào mùa mưa không đáng kể nên bỏ qua.
Số liệu mưa: Đối với các trận lũ ứng với năm 2013 và năm 2014 để tính
tốn thủy văn sử dụng lượng mưa bình quân lưu vực theo số liệu mưa 3 trạm
trong lưu vực là Trạm đo Khu tái định cư, Trạm Hồng Quảng, Trạm tại Đập
tràn. Trọng số của 3 trạm mưa trên được tính theo phương pháp đa giác
Thiessen như bảng 2.5.

12


Bảng 2.2: Các tiểu lưu vực và trọng số mưa sử dụng để tính tốn
Tên trạm
Trạm đo Khu Tái định cư (TĐC)
Trạm đo Hồng Quảng (HQ)
Trạm đo tại Đập tràn (ĐẬP)
Tổng

Diện tích lưu vực f (km2) Tỷ lệ %
183,93
55,4
91,44
27,6
56,36
17,0
331,73
100

1/ Hiệu chỉnh trận lũ 14/10/2013 đến 15/10/2013
+ Số liệu dòng chảy lũ:
Dùng số liệu quan trắc lũ năm 2013 tại trạm đo quan trắc mực nước đập
tràn và số liệu của phòng điều khiển trung tâm Nhà máy thuỷ điện A Lưới
Công ty cổ phần Thuỷ điện miền Trung để xây dựng bộ thơng số mơ hình.

Hình 2.2: Kết quả hiệu chỉnh trận lũ từ ngày 14/10/2013 đến
15/10/2013
Kiểm định trận lũ 2/12/2014 đến 3/12/2014

Hình 2.3: Kết quả kiểm định trận lũ từ ngày 2/12/2014 đến 3/12/2014

13


Bảng 2.3: Chỉ số Nash và hệ đô tương quan trong hiệu chỉnh và kiểm
định mơ hình thủy văn
Trạm

Hiệu chỉnh lũ 2013
Nash
0,80

R
0,90

Kiểm định lũ 2014
Nash
0,81

R
0,92

A Lưới
Đánh giá kết quả:
- Hiệu chỉnh trận lũ ngày 14-15/10/2013 cho bộ thông số mô hình, kiểm
định lại cho trận lũ ngày 2-3/12/2014 cho chỉ số NASH tương đối cao, hình
dạng đường quá trình lưu lượng là tương đối phù hợp.
Với bộ thông số này có thể tính tốn lưu lượng dịng chảy đến lưu vực A
Lưới khi có số liệu mưa.

CHƯƠNG 3. ỨNG DỤNG MƠ HÌNH THỦY LỰC ĐỂ MƠ PHỎNG
DỊNG CHẢY CHO VÙNG THƯỢNG LƯU HỒ A LƯỚI
3.1 Giới thiệu mơ hình thủy lực một chiều MIKE 11
Mơ hình thủy động lực MIKE 11 (HD) là một phần trọng tâm của mơ
hình MIKE 11, mơ hình cho phép tính thủy lực trên mạng lưới sơng, kênh có
thể áp dụng với chế độ sóng động lực hoàn toàn ở cấp độ cao.
3.2. Xây dựng bộ thơng số mơ hình MIKE 11 để tính dịng chảy lũ về hồ
chứa thủy điện A Lưới:
* Số liệu địa hình thiết lập mơ hình thủy lực MIKE 11 bao gồm:
- Các mặt cắt khảo sát của Công ty cổ phần thủy điện A Lưới ngoài ra kết
hợp các mặt cắt từ bình đồ
+ Mạng lưới sơng để xây dựng cấu trúc mơ hình MIKE 11 lịng hồ chứa
thủy điện A Lướibao gồm:
Chiều dài sông hồ : 11,067 km,
Mặt cắt ngang sông gồm 25 mặt cắt, khoảng cách giữa các mặt cắt trung
bình khoảng 0,5 km, các mặt cắt chỗ co hẹp (khoảng từ 50-100m). Vị trí mặt
cắt được xác lập đại diện cho một đoạn sơng có hình mặt cắt và độ dốc tương
đồng nhau.

14


Thiết lập mơ hình thủy lực MIKE 11

Biên(Q~t)
(Thượng lưu)

Hình 3.1: Sơ đồ thủy lực mạng lưới thượng lưu hồ chứa thủy điện

Hình 3.2: Thiết lập sơ đồ mặt cắt ngang sông
Số liệu biên:
Biên thủy lực được khôi phục cho các nhập lưu và phân bố gồm hai nhánh đổ
vào thượng lưu và hai nhánh phân bố dọc theo hồ.

15


Trận lũ 14/10/2013 đến 15/10/2013
Điều kiện biên thượng lưu và các nhánh đổ vào trận lũ 14/10/2013 đến
15/10/2013

Tiểu lưu vực 1 (m3/s)
Tiểu lưu vực 2 (m3/s)
Tiểu lưu vực 3 (m3/s)
Tiểu lưu vực 4 (m3/s)

Hình 3.3: Biên lưu lượng trận lũ 14/10/2013 đến 15/10/2013
Biên hạ lưu: Z(t) mực nước thực tế của hồ theo vận hành xả lũ 14/10/2013

đến 15/10/2013 do cơng ty cung cấp.

Hình 3.4: Biên mực nước hạ lưu Z(t) trận lũ 14/15/2013 đến 15/15/2013
Kết quả mô phỏng đường mực nước trận lũ từ ngày 14/10/2013 đến
15/10/2013 cho thấy đường mực nước dọc hồ như hình 3.8 và diễn biến mực
nước hồ tại cửa lấy nước và tại đập như hình 3.9.
16


Bờ trái
Bờ phải

Mực nước hồ
Mực nước Max

Hình 3.5: Đường mực nước từ thượng lưu hồ chứa thủy điện A Lưới đến
đập A Lưới trận lũ từ 14/10/2013 đến 15/10/2013
Kết quả mô phỏng mực nước trận lũ từ ngày 14/10/2013 đến 15/10/2013

Zđập (t)
Zcửa lấy nước(t)

Hình 3.6: Mực nước tại đập và cửa lấy nước trận lũ từ ngày 14/10/2013
đến 15/10/2013

17


Trận lũ 2/12/2014 đến 3/12/2014
Điều kiện biên thượng lưu và các nhánh đổ vào trận lũ 2/12/2014 đến

3/12/2014

Tiểu lưu vực 1 (m3/s)
Tiểu lưu vực 2 (m3/s)
Tiểu lưu vực 3 (m3/s)
Tiểu lưu vực 4 (m3/s)

Hình 3.7: Biên lưu lượng trận lũ 2/12/2014 đến 3/12/2014
Điều kiện biên hạ lưu: Z(t) mực nước vận hành xả lũ 2/12/2014 đến 3/12/2014

Hình 3.8: Biên mực nước hạ lưu Z(t) trận lũ 2/12/2014 đến 3/12/2014

18


Kết quả mô phỏng đường mực nước trận lũ từ ngày 2/12/2014 đến
3/12/2014

Bờ trái
Bờ phải

Mực nước hồ
Mực nước Max

Hình 3.9: Đường mực nước từ thượng lưu hồ chứa thủy điện A Lưới đến
đập A Lưới trận lũ từ 2/12/2014 đến 3/12/2014
Kết quả mô phỏng mực nước trận lũ từ ngày 2/12/2014 đến 3/12/2014

Zđập (t)
Zcửa lấy nước(t)

Hình 3.10: Mực nước tại đập và cửa lấy nước trận lũ từ ngày 2/12/2014
đến 3/12/2014

19


Bảng 3.1: Kết quả hiệu chỉnh lũ 2013
Chênh lệch
Chênh lệch
MNH MNH tại
CNN- Đập
CNN- Đập
tại Đập CNN (m)
mô phỏng
Thực đo (m)
(m)

STT

Q về
(m3/s)

QXả
(m3/s)

1

1428.0

1450.9 550.967 552.810

1.843

2.000

Trận lũ
ngày
15/10/2013

- Qua kết quả hiệu chỉnh mô hình các trận lũ trên, thì ta thấy kết quả giữa
mô phỏng và thực đo tương đối phù hợp, chênh lệch giữa mực nước của lấy
nước và đập bé (chưa đến 10%).
- Bộ thông số nhám được xác định từ bản đồ địa hình thảm thực vật khu
vực hạ du và thơng qua hiệu chỉnh mơ hình dựa trên mực nước tại cống lấy
nước và đập. Độ nhám lịng sơng của mạng lưới thủy lực do các điều kiện địa
hình thay đổi không lớn nên M=1/n = 15-25
3.3. Mô phỏng thủy lực dịng chảy hồ chứa A Lưới.
Mơ phỏng dịng chảy hồ chứa A Lưới theo 2 kịch bản
Mực nước hồ đã hạ thấp trước khi trận lũ đến (hay mực nước trước lũ)
Bảng 3.2: Các kịch bản tính tốn
TT

NỘI DUNG KỊCH BẢN
Trận lũ có lưu lượng ứng với tần suất lũ 5.0 %, Biên hạ lưu là mực nước

KB 1

điều tiết lũ ứng tần suất lũ 5.0% Mực nước ban đầu của hồ là từ mực nước
549m-551m

Trận lũ có lưu lượng ứng với tần suất lũ 10 %,

KB 2

- Biên hạ lưu là mực nước điều tiết lũ ứng tần suất lũ 10%
- Mực nước ban đầu của hồ là từ mực nước 549m-551m

20


MN Vị trí đập
MN Cửa lấy nước

Q Vị trí đập
Q Vị trí co hẹp
Q Vị trí cửa lấy nước

Hình 3.11 Kết quả mô phỏng ứng với kịch bản 1 (MNĐ =549m)
MN Vị trí đập
MN Cửa lấy nước

Q Vị trí đập
Q Vị trí co hẹp
Q Vị trí cửa lấy nước

Hình 3.12 Kết quả mô phỏng ứng với kịch bản 1 (MNĐ =551m)

21

MN Vị trí đập
MN Cửa lấy nước

Q Vị trí đập
Q Vị trí co hẹp
Q Vị trí cửa lấy nước

Hình 3.13 Kết quả mô phỏng ứng với kịch bản 2 (MNĐ =549m)

MN Vị trí đập
MN Cửa lấy nước

Q Vị trí đập
Q Vị trí co hẹp
Q Vị trí cửa lấy nước

Hình 3.14 Kết quả mô phỏng ứng với kịch bản 2 (MNĐ =551m)

22


Chú thích:
Water Level (mực nước) : A Lưới 11067 (vị trí tại đập)
A Lưới 0 (vị trí cửa lấy nước)
Discharge (lưu lượng): A Lưới 10832.4 (vị trí đập)
A Lưới 4497.5 (vị trí co hẹp)
A Lưới 890 (vị trí cửa lấy nước)
Phân tích về vấn đề chênh lệch mực nước dềnh:
- Trường hợp duy trì mực nước dâng bình thường trong quá trình xã lũ,
nếu lưu lượng đến càng lớn thì chênh lệch mực nước dềnh càng cao.

- Trường hợp cùng một lưu lượng đến, nếu mực nước trong hồ càng thấp
thì càng tạo ra mực nước dềnh lớn hơn.
3.4. Đánh giá kết quả và đề xuất giải pháp giảm ngập thượng lưu hồ chứa
Vì hồ A Lưới có dung tích khơng lớn nên các trường hợp điều tiết, thì hồ
A lưới có thể dựa vào q trình lũ xuống để tích đầy hồ, cho phép hồ có thể
chủ động xả trước đón lũ. Cụ thể đối với các trận lũ đầu mùa (khoảng tháng 910) khi có dự báo lũ sẽ về thì có thể hạ mực nước lũ xuống để đón lũ, nếu lũ
đến khơng như dự báo thì có thể sử dụng q trình lũ xuống để tích đầy hồ.
Qua số liệu thu thập được thì thấy với lưu lượng đến hồ khoảng từ 500-1000
m3/s thì chỉ cần tích nước chưa đến 10 giờ thì hồ đã đạt được mực nước dâng
bình thường.
Đề xuất giải pháp giảm ngập thượng lưu hồ chứa: Do chính quyền địa
phương chỉ đền bù, đã giải phóng mặt bằng và di dân đến 554.5m, vì vậy, để
đảm bảo an tồn cho dân cư vùng ven hồ, cần bố trí dân cư lên cao hơn cao
trình mực lước lũ kiểm tra, đảm bảo cho người dân ổn định đời sống và sản
xuất.

23