Đánh giá khả năng tháo lũ công trình tràn hồ chứa nước liệt sơn, huyện đức phổ trong điều kiện biến đổi khí hậu

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRẦN VĂN HẢI

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG THÁO LŨ CƠNG TRÌNH TRÀN
HỒ CHỨA NƯỚC LIỆT SƠN, HUYỆN ĐỨC PHỔ
TRONG ĐIỀU KIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng – Tháng 9/2019


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRẦN VĂN HẢI

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG THÁO LŨ CƠNG TRÌNH TRÀN
HỒ CHỨA NƯỚC LIỆT SƠN, HUYỆN ĐỨC PHỔ
TRONG ĐIỀU KIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
Chun ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy
Mã số:

8580202

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Người hướng dẫn khoa học: TS. Tô Thúy Nga

Đà Nẵng – Tháng 9/2019


LỜI CAM ĐOAN

Tơi, xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai
cơng bố trong bất kỳ cơng trình nghiên cứu nào khác.

Tác giả đề tài


LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian làm việc nghiêm túc, tác giả đã hoàn thành luận văn Thạc sỹ
kỹ thuật “Đánh giá khả năng tháo lũ cơng trình tràn hồ chứa nƣớc Liệt Sơn,
huyện Đức Phổ trong điều kiện biến đổi khí hậu". Trong q trình học tập,
nghiên cứu, hồn thành luận văn ngoài sự cố gắng nỗ lực của bản thân, cịn có sự
giúp đỡ rất nhiệt tình và hữu ích của Thầy cơ giáo, gia đình, bạn bè và đồng nghiệp.

Trước hết tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến TS Tô Thúy Nga đã trực tiếp
hướng dẫn và giúp đỡ học viên từ lúc bắt đầu viết Đề cương đến lúc hoàn thành
luận văn.
Tác giả xin bày tỏ lịng biết ơn đến các Thầy, Cơ giáo trong trường đã truyền
đạt những kiến thức bổ ích trong quá trình học tập. Xin cảm ơn Phân hiệu Đại học
Đà Nẵng tại Quảng Ngãi, Khoa Thủy lợi - Thủy điện trường Đại học Bách khoa đã
tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình học tập cũng như trong quá trình thực hiện
luận văn của tác giả.
Cuối cùng tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến sự giúp đỡ, động viên,
khích lệ to lớn của Gia đình, các anh chị và bạn bè ... trong quá trình học tập và
thực hiện luận văn.

Trong khuôn khổ một luận văn, do thời gian và điều kiện có hạn nên khơng
tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy, tác giả rất mong nhận được những ý kiến đóng
góp quý báu của các Thầy, Cô và Đồng nghiệp.
Xin trân trọng cảm ơn!
Đà Nẵng,ngày 30 tháng 9 năm 2019
Học viên


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU.....................................................................................................................1
1. Tính cấp thiết của đề tài.......................................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................................... 2
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu .......................................................................... 2
4. Phƣơng pháp nghiên cứu ........................................................................................ 2
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ............................................................... 3
6. Bố cục của đề tài..................................................................................................... 3
CHƢƠNG 1: ............................................................................................................... 4
TỔNG QUAN VỀ VẬN HÀNH HỒ CHỨA ............................................................ 4
1. Tình hình nghiên cứu và vận hành hồ chứa ........................................................... 4
1.1 Tình hình nghiên cứu dự báo lũ lụt và vận hành hồ chứa trên thế giới ................ 4
1.2. Tình hình nghiên cứu dự báo lũ lụt và vận hành hồ chứa ở Việt Nam ...................... 8
1.3 Hiện trạng lũ lụt và công tác dự báo tại Hồ chứa nƣớc Liệt Sơn. ............................ 11
1.4 Vấn đề luận văn cần tập trung giải quyết. .............................................................. 12
CHƢƠNG 2 .............................................................................................................. 13
ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN VÀ DÒNG CHẢY HỒ CHỨA NƢỚC LIỆT SƠN ........ 13
2.1 Đặc điểm tự nhiên lƣu vực Hồ chứa nƣớc Liệt Sơn. .......................................... 13
2.1.1 Vị trí địa lý khu vực nghiên cứu ...................................................................... 13
2.1.2 Đặc điểm địa hình ........................................................................................... 14
2.2. Tài liệu khí tƣợng - thủy văn ............................................................................. 15
2.3. Đặt điểm lũ lụt ................................................................................................... 22

2.4 Ảnh hƣởng của biến đổi khí hậu đối với dịng chảy lƣu vực Hồ chứa nƣớc Liệt
Sơn. ........................................................................................................................... 26
2.4.1 Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đối với thế giới và Việt Nam. ...................... 27
2.4.2 Lựa chọn các kịch bản BĐKH để tính tốn khả năng tháo lũ hồ chứa nước
Liệt Sơn. .................................................................................................................... 29


CHƢƠNG 3 .............................................................................................................. 33
TÍNH TỐN THỦY VĂN DỊNG CHẢY LŨ THEO TẦN SUẤT VÀ THIẾT LẬP
MƠ HÌNH ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA HEC-RESSIM, ỨNG DỤNG VÀO TÍNH TỐN
ĐIỀU TIẾT HỒ ......................................................................................................... 33
3.1 Tính tốn dịng chảy lũ. ...................................................................................... 33
3.1.1 Cơ sở lý thuyết về cơng thức tính lũ. ............................................................... 33
3.1.2 Các cơng thức tính tốn lũ. ............................................................................. 34
3.1.2 Kết quả tính tốn lũ và đường q trình lũ thu phóng theo các trường hợp tính
tốn. .......................................................................................................................... 37
3.2. Thiết lập mơ hình HEC-RESSIM trong việc tính tốn điều tiết hồ chứa Liệt Sơn
.................................................................................................................................. 40
3.2.1. Cơ sở lý thuyết mơ hình HEC-RESSIM. ......................................................... 41
3.2.2. Thiết lập mơ hình hồ chứa nước Liệt Sơn bằng HEC-RESSIM. .................... 45
CHƢƠNG 4 .............................................................................................................. 48
ỨNG DỤNG MƠ HÌNH HEC-RESSIM TÍNH TỐN ........................................... 48
ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA NƢỚC LIỆT SƠN ............................................................ 48
4.1. Xây dựng kịch bản mô phỏng điều tiết Hồ chứa nƣớc Liệt Sơn. ...................... 48
4.2. Kết quả áp dụng mơ hình HEC-RESSIM mơ phỏng Hồ chứa nƣớc Liệt Sơn
theo các kịch bản. ..................................................................................................... 48
4.3. Đề xuất giải pháp nâng cao an tồn cho cơng trình. ......................................... 54
4.3.1. Tổng hợp kết quả các kịch bản mô phỏng quá trình điều tiết của hồ chứa
nước Liệt Sơn: .......................................................................................................... 54
4.3.2. Đánh giá hiện trạng Tràn xả lũ ...................................................................... 55

4.3.3. Giải pháp nâng cao an tồn cho cơng trình: ................................................. 56
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................. 58
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 59


ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG THÁO LŨ CƠNG TRÌNH TRÀN HỒ CHỨA NƢỚC
LIỆT SƠN, HUYỆN ĐỨC PHỔ TRONG ĐIỀU KIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
Học viên: Trần Văn Hải; Chuyên ngành: K thuật xây dựng cơng trình thủy
M số: 60.58.02.02; Kh a: K35-CTT.QNg - Trƣờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN
T m tắt – Hồ chứa nƣớc Liệt Sơn đƣợc xây dựng tại thƣợng nguồn sơng Lị B một
nhánh sơng nhỏ phụ lƣu của sông Trà Câu đổ vào sông Trà Câu. Thuộc địa phận x Phổ
Hòa, huyện Đức Phổ và đƣợc đƣa vào vận hành khai thác tháng 11 năm 1984. Tràn xả
lũ nằm bên vai trái đập đất. Năm 2010 sửa chữa lại và lắp thêm 02 cánh van clape để xả
lũ. Để tính tốn khả năng tháo lũ cơng trình tràn Hồ chứa nƣớc Liệt Sơn theo cấp cơng
trình mới hiện nay và trong điều kiện biến đổi khí hậu đ sử dụng số liệu về lƣu lƣợng,
mực nƣớc, bốc hơi của các lƣu vực tƣơng tự và số liệu mƣa đƣợc đo đạc thông qua trạm
thủy văn Đức Phổ từ năm 1977 đến 2016; Mức biến đổi (%) lƣợng mƣa theo mùa so với
thời kỳ cơ sở khu vực Quảng Ng i với các mốc thời gian giai đoạn 2030, 2050 của thế
kỉ 21 trong điều kiện ảnh hƣởng của biến đổi khí hậu. Từ đ , tác giải đ sử dụng các dữ
liệu này làm số liệu đầu vào cho bài tốn mơ phỏng q trình vận hành điều tiết hồ chứa
nƣớc Liệt Sơn theo quy trình vận hành hồ chứa ứng với các kịch bản BĐKH bằng mơ
hình điều tiết HEC-RESSIM. Kết quả đạt đƣợc đ chứng minh với cấp cơng trình mới
ứng với tần suất lũ kiểm tra và ảnh hƣởng của BĐKH ngày càng lớn nhƣ hiện nay và
trong tƣơng lai cụ thể là những khoản thời kỳ năm 2030, 2050 thì hồ chứa nƣớc Liệt
Sơn sẽ không tháo đƣợc những trận lũ ngày càng lớn này. Tác giả đ đề xuất phƣơng án
mở rộng tràn nhằm đáp ứng nhu cầu quản lý và vận hành cơng trình trƣớc ảnh hƣởng
của BĐKH hiện nay và trong tƣơng lai.
T kh a – Hồ chứa nƣớc Liệt Sơn; Tính tốn dịng chảy lũ; Khả năng tháo lũ cơng
trình tràn; Vận hành hồ chứa; Điều tiết mơ hình Hec - Ressim.
ASSESSMENT OF SPILLWAY DRAINAGE CAPACITY OF LIET SON

RESERVOIR PROJECT, DUC PHO DISTRICT IN THE CLIMATE CHANGE
CONDITIONS
Extract - Liet Son reservoir was built upstream of Lo Bo river, a small tributary of Tra
Cau river, which flows into Tra Cau river. It belongs to Pho Hoa commune, Duc Pho
district and was put into operation in November 1984. The spillway is located to the left
abutment of the earth dam. It was repaired in 2010 to be installed with two more clape
valve wings for flood drainage. In order to calculate the spillway flood drainage
capacity of Liet Son reservoir project according to the new current grade of construction
and in the context of climate change, data on flow, water level and evaporation of
similar basins and rainfall data measured at Duc Pho hydrological station from 1977 to
2016 were used; Variation (%) of seasonal precipitation compared to the baseline period
in Quang Ngai with the milestones of 2030, 2050 periods of the 21st century in terms of
climate change impacts. Since then, the author has used these data as input data to
simulate the operation of regulating Liet Son reservoir according to the reservoir
operation process corresponding to climate change scenarios by HEC-RESSIM
regulating models. The achieved results have proved that with the new grade of
construction corresponding to the frequency of inspection floods and the impact of
climate change as increasingly large as now and in the future, namely the period of 2030
and 2050, Liet Son reservoir will fail to drain these growing floods. The author has
proposed a spillway expansion plan to meet the needs of management and operation of
works while facing the impacts of climate change now and in the future.
Keywords - Liet Son reservoir; Calculation of flood flow; Spillway flood drainage
capacity; Reservoir operation; Hec - Ressim regulating model.


DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
+ MNDBT:

Mực nƣớc dâng bình thƣờng

+ MNC:

Mực nƣớc chết

+ MNLTK:

Mực nƣớc lũ thiết kế

+ MNLKT

Mực nƣớc lũ kiểm tra

+NN&PTNN:

Nông nghiệp và phát triển nơng thơn

+ BĐKH:

Biến đổi khí hậu

+ KTTV:

Khí tƣợng thủy văn


DANH MỤC CÁC BẢNG TÍNH
Bảng 1.1. Một số phƣơng pháp diễn toán s ng lũ qua hồ chứa..................................6
Bảng 2.1 Đặc trƣng lƣu vực hồ chứa........................................................................15
Bảng 2.2. Danh sách các trạm khí tƣợng khu vực nghiên cứu..................................16
Bảng 2.3. Danh sách các trạm thủy văn trong khu vực.............................................16

Bảng 2.4. Đặc trƣng nhiệt độ tháng, năm trên khu vực............................................17
Bảng 2.5. Độ ẩm tƣơng đối (%) tháng và năm.........................................................18
Bảng 2.6. Hƣớng và tốc độ gi lớn nhất...................................................................18
Bảng 2.7. Tốc độ gi

lớn nhất không kể hƣớng ứng với các tần

suất............................................................................................................................19
Bảng 2.8. Phân phối lƣợng bốc hơi trong năm.........................................................19
Bảng 2.9. Lƣợng mƣa trung bình nhiều năm X (mm)..............................................20
Bảng 2.10. Lƣợng mƣa bình quân nhiều năm các lƣu vực nghiên
cứu.............................................................................................................................21
Bảng 2.11. Lƣợng mƣa một ngày lớn nhất trạm Đức Phổ........................................21
Bảng

2.12.

Các

đặc

trƣng

dịng

chảy

năm

tính

đến

các

tuyến

hồ...............................................................................................................................22
Bảng 2.13. Lƣu lƣợng lớn nhất tại trạm An Chỉ - Sông Vệ......................................24
Bảng 2.14. Mực nƣớc lớn nhất trạm Sông Vệ..........................................................25
Bảng 2.15. Mức biến đổi (%) lƣợng mƣa theo mùa so với thời kỳ cơ sở khu vực
Quảng Ng i với các mốc thời gian của thế kỉ 21......................................................30
Bảng 2.16. Tổng thông số k thuật hiện trạng công trình.........................................31
Bảng 3.1. Kết quả tính tốn đỉnh lũ bằng cơng thức cƣờng độ giới hạn theo các
trƣờng hợp.................................................................................................................38
Bảng 3.2.

Đƣờng

quá trình lũ điển

hình tại trạm Đức Phổ năm

2009...........................................................................................................................39
Bảng 3.3. Đƣờng quá trình lũ thiết kế theo kịch bản nền.........................................39


Bảng

3.4.

Đƣờng

q

trình

lũ

thiết

kế

theo

kịch

bản

BĐKH

2030...........................................................................................................................40
Bảng

3.5.

Đƣờng

q

trình

lũ

thiết

kế

theo

kịch

bản

BĐKH

2050...........................................................................................................................40
Bảng 4.1. Các

kịch bản mơ phỏng

điều tiết Hồ chứa nƣớc Liệt

Sơn............................................................................................................................48
Bảng 4.2. Tổng hợp kết quả điều tiết hồ chứa nƣớc Liệt Sơn theo các kịch
bản.............................................................................................................................55


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1. Vị trí hồ Liệt Sơn......................................................................................14

Hình 3.1. Biểu đồ quá trình lũ đến và xả lũ hồ chứa.................................................42
Hình 3.2. Thơng tin chung về Mơ hình HEC-RESSIM............................................43
Hình 3.3. Các chức năng khai báo lƣu vực sông và hồ chứa trong mơ hình HECRESSIM…………………………............................................................................43
Hình 3.4. Thiết lập mơ hình hồ chứa nƣớc Liệt Sơn bằng HEC-RESSIM
………………………………...................................................................................46
Hình 3.5. Thiết lập các thông số hồ chứa nƣớc Liệt Sơn bằng HEC-RESSIM
…………………………...........................................................................................46
Hình 3.6. Thiết lập các trƣờng hợp tính tốn điều liết Simulation hồ chứa Liệt Sơn
bằng HEC-RESSIM……..........................................................................................47
Hình 4.1. Vận hành điều tiết hồ chứa nƣớc Liệt Sơn theo kịch bản I-1, tần suất lũ
1,0%..........................................................................................................................49
Hình 4.2. Vận hành điều tiết hồ chứa Nƣớc Liệt Sơn theo kịch bản I-2, BĐKH
2030, tần suất lũ 1,0%...............................................................................................50
Hình 4.3. Vận hành điều tiết hồ chứa nƣớc Liệt Sơn theo kịch bản II-3, BĐKH
2050, tần suất lũ 1,0%...............................................................................................51
Hình 4.4. Vận hành điều tiết hồ chứa nƣớc Liệt Sơn theo trƣờng hợp II-1, tần suất lũ
0,2%..........................................................................................................................52
Hình 4.5. Vận hành điều tiết hồ chứa nƣớc Liệt Sơn theo trƣờng hợp II-2, BĐKH
2030, tần suất 0,2%...................................................................................................33
Hình 4.6. Vận hành điều tiết hồ chứa nƣớc Liệt Sơn theo kịch bản II-3, BĐKH
2050, tần suất lũ 0,2%...............................................................................................54
Hình 4.7. Vận hành điều tiết hồ chứa Liệt Sơn theo kịch bản II-3, BĐKH 2050, tần
suất 0,2% ứng với khả năng xả lũ mới………………………..........................……56
Hình 4.8. Vận hành điều tiết hồ chứa Liệt Sơn theo kịch bản II-3, BĐKH 2050, tần
suất 0,2% ứng với khả năng xả lũ mới…………………………..........................…57


1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài

Hồ chứa nƣớc Liệt Sơn thuộc địa phận x Phổ Hòa, là một x nằm ở phía Nam
của Thị trấn Đức Phổ, cách trung tâm thị trấn khoảng 4,3Km. Tuyến đập chính c vị
trí địa lý: X = 1632410,39m; Y = 278565,30m
Cơng trình hồ chứa Liệt Sơn đƣợc Pháp nghiên cứu thiết kế từ năm 1942 và đ
tiến hành xây dựng dở dang một số hạng mục.
Tháng 9 năm 1959, ngƣời Nhật lại tiếp tục khảo sát nghiên cứu và đến tháng 11
năm 1964 mới lập xong hồ sơ thiết kế. Tuy vậy việc triển khai xây dựng vẫn chƣa
đƣợc tiến hành.
Sau khi miền Nam hoàn toàn giải ph ng, do yêu cầu của việc phục vụ sản xuất
nông nghiệp địa phƣơng. Bộ Thuỷ lợi (trƣớc đây) đ cho tiếp tục nghiên cứu hoàn
thiện hồ sơ (năm 1976) tiến hành xây dựng bàn giao cho địa phƣơng để quản lý khai
thác vào tháng 11 năm 1984.
Hồ chứa nƣớc Liệt Sơn đƣợc xây dựng tại thƣợng nguồn sơng Lị B một
nhánh sơng nhỏ phụ lƣu của sông Trà Câu đổ vào sông Trà Câu tại bờ bên phải tại vị
trí chỉ cách cửa sơng khoảng 1 km.
Tràn xả lũ nằm bên vai trái đập đất. Năm 2010 sửa chữa lại và lắp thêm 02 cánh
van clape để xả lũ. Kết cấu hiện trạng tràn cụ thể nhƣ sau: tràn tự do, thực dụng B =
19,8m; Zng = 38,1m và C cửa, đỉnh rộng B = (2x7,0m) = 14,0m; Zng = 36,1m.
- Khu tƣới gồm 06 x và 01 thị trấn phía nam huyện Đức Phổ và Bắc Sông Trà
Câu (Cấp nƣớc tƣới cho 1.738ha), diện tích tự nhiên là 38.705 ha, diện tích đất nơng
nghiệp là 10.434 ha.
Việc tính tốn lũ theo hồ sơ thiết kế đƣợc phê duyệt số liệu năm 1976 là Q TK
ứng với tần suất lũ thiết kế P=1.5% và QKT ứng với tần suất lũ kiểm tra P=0.5% (Cơng
trình cấp III), tài liệu này đƣợc dùng để sử dụng trong quy trình vận hành Hồ chứa
nƣớc Liệt Sơn của Cơng ty TNHH Một thành viên khai thác cơng trình thủy lợi Quảng
Ngãi.
Theo dữ liệu tính tốn lũ thiết kế và kiểm tra trƣớc đây là năm 1976 là quá cũ,
chƣa cập nhập đƣợc dữ liệu mới trong vòng 40 năm trở lại đây, đồng thời với sự gia
tăng dòng chảy trong tƣơng lai thì hồ chứa c đảm bảo khả năng thốt lũ hay khơng?
Theo QCVN 04-05-2012, thì Hồ chứa nƣớc Liệt Sơn thuộc cơng trình cấp II,

dựa trên các thông số sau:


2
+ Diện tích tƣới TK: 2.500 ha => cơng trình cấp III
+ Dung tích ứng với MNDBT: 23,75×106 m³ => cơng trình cấp II
+ Chiều cao đập đất lớn nhất: 26,8m trên nền đất => cơng trình cấp II
Nếu ứng với cơng trình cấp II, tần suất thiết kế là P=1%, tần suất kiểm tra P =
0,2% . Do đ , vấn đề đặt ra ở đây là cơng trình tràn xả lũ hiện tại c đảm bảo khả năng
thoát lũ với cấp cơng trình mới hay khơng?
Hiện nay, Quy trình vận hành Hồ chứa nƣớc Liệt Sơn đ c (phê duyệt năm
2010), tuy nhiên nội dung của quy trình này vẫn cịn dựa trên các thơng số hiện trạng
cơng trình cũng nhƣ căn cứ vào các Quy chuẩn, Tiêu chuẩn cũ đ khơng cịn phù hợp
với các quy định hiện hành. Do vậy, Hồ chứa nƣớc Liệt Sơn c thể hoạt động tốt theo
các quy định hiện hành về vận hành hồ chứa hay không?
Đồng thời với sự ảnh hƣởng của biến đổi khí hậu đến sự gia tăng dịng chảy
trong tƣơng lai thì liệu hồ chứa nƣớc Liệt Sơn c đảm bảo khả năng thoát lũ ứng với
trận lũ thiết kế và kiểm tra mới hay không?
Xuất phát từ những vấn đề trên, tôi đề xuất đề tài “Đánh giá khả năng tháo lũ
cơng trình tràn Hồ chứa nước Liệt Sơn, huyện Đức Phổ trong điều kiện biến đổi
khí hậu”
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Tính tốn cập nhật số liệu dòng chảy đến hồ, phục vụ cho việc tính tốn điều
tiết vận hành hồ chứa.
- Xây dựng các kịch bản vận hành điều tiết cho Hồ chứa nƣớc Liệt sơn vào mùa
lũ bằng mơ hình HEC-RESSIM.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tƣợng nghiên cứu: Hồ chứa nƣớc Liệt Sơn, huyện Đức Phổ.
- Phạm vi nghiên cứu: Là lƣu vực thƣợng nguồn Hồ chứa nƣớc Liệt Sơn.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu

- Phƣơng pháp phân tích thống kê: Tổng hợp, phân tích các nghiên cứu trong và
ngồi nƣớc liên quan đến lĩnh vực vận hành hồ chứa, từ đ xác định hƣớng tiếp cận
khoa học cho bài tốn đặt ra.
- Phƣơng pháp mơ hình tốn: Dựa trên khả năng ứng dụng và sự phổ cập của
các mô hình, trong luận văn, học viên sử dụng mơ hình HEC - RESSIM.
- Phƣơng pháp kế thừa nghiên cứu.


3
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 k sƣ tham gia thực hiện. Nắm bắt
đƣợc cách xây dựng bộ thơng số mơ hình phù hợp với lƣu vực nghiên cứu làm cơ sở
giúp cho công việc hiện tại, đồng thời giúp theo dõi, dự báo đƣợc quá trình lƣu lƣợng
lũ đến nhằm đánh giá khả năng làm việc của Hồ chứa nƣớc Liệt Sơn khi vận hành theo
quy trình hồ chứa trong mùa lũ.
- Đối với kinh tế - xã hội và môi trƣờng:
Số liệu dự báo và kiểm tra sẽ giúp cho đơn vị quản lý xem xét số liệu với các
thông số thiết kế năm 1976 thì Hồ chứa nƣớc Liệt Sơn c thể vận hành tốt đƣợc hay
không? Từ đ đề xuất phƣơng án để vận hành Hồ chứa nƣớc Liệt Sơn, giúp ổn định và
phát triển nông nghiệp.
Đồng thời sẽ giúp cho đơn vị quản lý, vận hành Hồ chứa nƣớc Liệt Sơn hợp lý
theo quy trình vận hành hồ chứa, đảm bảo an tồn cho cơng trình g p phần nâng cao
hiệu quả sản xuất nông nghiệp.
6. Bố cục của đề tài
Chƣơng 1: Tổng quan.
Chƣơng 2: Đặc điểm tự nhiên và dòng chảy hồ chứa nƣớc Liệt Sơn.
Chƣơng 3: Tính tốn thủy văn dịng chảy lũ theo tần suất và thiết lập mơ hình vận
hành điều tiết hồ chứa HEC-RESSIM, ứng dụng vào tính tốn điều tiết hồ.
Chƣơng 4: Ứng dụng mơ hình HEC-RESSIM tính tốn điều tiết hồ chứa nƣớc

Liệt Sơn.
Kết luận và kiến nghị.


4
CHƢƠNG 1:
TỔNG QUAN VỀ VẬN HÀNH HỒ CHỨA
1. Tình hình nghiên cứu và vận hành hồ chứa
1.1 Tình hình nghiên cứu dự báo lũ lụt và vận hành hồ chứa trên thế giới
Trong bối cảnh Biến đổi khí hậu, khi sự gia tăng về quy mô và cƣờng độ các hiện
tƣợng cực đoan cùng với sự tác động của quá trình đơ thị h a, các cơng trình xây dựng giao
thông, thủy lợi, thủy điện... không hợp lý c thể làm cho vấn đề ngập úng càng nghiêm trọng
hơn. TS. Schwarzer Klaus của Viện nghiên cứu khoa học địa chất, trầm tích học, thềm lục địa
và duyên hải thuộc Đại học Kiel (Đức) chỉ ra rằng, hơn 40% dân số thế giới (tƣơng đƣơng
khoảng 2,8 tỷ ngƣời) hiện đang sống trong phạm vi 100km từ bờ biển. X i mòn bờ biển, một
tác động của nƣớc biển dâng, đ và đang ảnh hƣởng tới khoảng 30% dân số thế
giới. TS. Athanasios Vafeidis, chuyên gia Khoa địa chất, vùng duyên hải và nƣớc biển dâng
thuộc Đại học Kiel, cảnh báo tốc độ nƣớc biển dâng c xu thế tăng trong vòng 1 thập kỷ trở
lại đây và gây ra các hậu quả nghiêm trọng, bao gồm ngập lụt gia tăng cả về mức độ và cƣờng
độ; x i mòn vùng duyên hải; xâm nhập mặn.
Thiên tai và những tác động của chúng đến kinh tế, x hội và môi trƣờng ngày càng
gia tăng trên toàn thế giới với một tốc độ rất đáng báo động. Con ngƣời, tài sản, x hội và môi
trƣờng đang bị ảnh hƣởng rất nhiều từ các hiểm họa tự nhiên. Những sự thay đổi nhƣ: Hiện
tƣợng n ng lên toàn cầu, tăng dân số, tăng trƣởng kinh tế, đô thị h a, công nghiệp h a, phá
rừng, mở rộng khu dân cƣ, di canh, di cƣ... đ làm cho x hội trở nên dễ bị tổn thƣơng hơn
trƣớc các hiểm họa tự nhiên. Theo Jonkman (2005), tổng số ngƣời chết và bị ảnh hƣởng do
các loại thiên tai trên thế giới giai đoạn 1975-2001 tƣơng ứng là 2 triệu và 4,2 tỷ. Trong đ số
ngƣời chết và bị ảnh hƣởng do lũ lụt trong gian đoạn này tƣơng ứng là 175 nghìn và 2,2 tỷ
ngƣời So với các loại thiên tai khác, mặc dù không phải nguyên nhân gây tử vong lớn
nhất, lũ lụt lại c mức độ ảnh hƣởng rất lớn. Năm 2011, lũ lịch sử đ gây ngập lụt

nghiêm trọng tại Thái Lan. Trận lũ này đ gây thiệt hại: 813 ngƣời chết và bị thƣơng;
ảnh hƣởng đến 2.5 triệu ngƣời và 1.886.000 hộ gia đình; làm thiệt hại 32 tỷ đơ la.
Trung Quốc c nhiều hệ thống sông lớn, trong lịch sử đ c nhiều trận lũ kinh hoàng
xảy ra và gây ra những thảm họa không kể hết. Các ghi chép chỉ ra rằng, từ năm 602
đến ngày nay, sơng Hồng Hà đ ít nhất 5 lần đổi dịng và các con đê bao bọc đ vỡ
không dƣới 1.500 lần. Để khắc phục tác hại của lũ lụt, Trung Quốc đ đề ra chiến
lƣợc: “Tăng cƣờng chứa lũ ở thƣợng nguồn; bảo vệ lũ ở vùng trung lƣu và hạ lƣu các
sông lớn; phối hợp chứa lũ, giảm lũ ở trung du; chuẩn bị tốt khả năng chống lũ trƣớc
mùa mƣa lũ. Nepal là một trong những nƣớc chịu nhiều ảnh hƣởng của lũ lụt. Hằng
năm, lũ lụt và sạt lở đất làm chết 300 ngƣời, 20.000 ngƣời mất nhà cửa, thiệt hại ƣớc
tính 8 triệu đơ la. Tại M , từ năm 1989-1994, 80% trong số thiên tai công bố ở cấp
liên bang liên quan đến lũ lụt và làm thiệt hại 4 tỷ đô la mỗi năm.


5
Chris Nielsen (2006). đ ứng dụng mơ hình MIKE SHE để tính tốn ngập lụt
vùng đồng bằng và tiêu thốt nƣớc đô thị, đ áp dụng cho khu vực Đông Nam Á đông
đúc dân cƣ sinh sống với đặc trƣng các dịng sơng lớn chảy qua các vùng đồng bằng
trũng và các khu đô thị. Nathalie Asselman và các tác giả khác (2009) đ công bố
nghiên cứu về một số mơ hình số mơ phỏng ngập lụt. Tác giả đ phân tích các kiểu mơ
hình số mơ phỏng ngập lụt. Tác giả đ chọn 3 lƣu vực tính tốn thử nghiệm: Vùng cửa
sông Scheldt (Hà Lan) với đặc điểm địa hình thấp và đƣợc bảo bệ bởi đê; vùng dọc
theo sông Thames (Anh), c đồng bằng thấp trũng c đê bảo vệ và lƣu vực sông
Brembo (Italia) với đặc điểm địa hình núi cao, dịng sơng dốc. L. Liu và các tác giả
khác (2015).đ nghiên cứu ngập úng do mƣa lớn bằng mơ hình Máy tự động di động
CA (Cellular Automata). Q trình thấm, dịng chảy cửa vào, động lực dịng chảy
đƣợc mơ phỏng trên cơ sở xử lý trƣớc một phần nhỏ dữ liệu địa hình đơ thị nhỏ ở
Guangzho, miền nam Trung Quốc. Kết quả cho thấy sai số mực nƣớc ở đầu ra là 4cm;
so sánh với bản đồ ngập lụt cho thấy mơ hình này c khả năng mơ phỏng động lực
dịng chảy hiệu quả; tốc độ nhanh của mơ hình đáp ứng đƣợc u cầu điều hành khẩn

cấp ở vùng đô thị.
Các nghiên cứu về điều tiết vận hành hồ chứa nhằm chống ngập lụt và cắt lũ
hiện nay c rất nhiều. Bƣớc đầu là phƣơng pháp tính tốn điều tiết hồ chứa, chủ yếu
dựa vào phƣơng trình cân bằng nƣớc. Ở Liên Xơ cũ việc nghiên cứu này đƣợc nhiều
nhà khoa học quan tâm nhƣ Kritski-Menkel, Xvanhidze, Pleskov, Gugly, Potapov,
Matiski, Ratkovich; họ đ nghiên cứu các phƣơng pháp điều tiết cho các mục đích
khác nhau. Nghiên cứu vận hành hệ thống liên hồ chứa đa mục tiêu đ đƣợc các nhà
khoa học, các cơ quan quản lý khai thác lƣu vực sông trên thế giới đầu tƣ nghiên cứu
từ những năm 50 và 60 của thế kỷ 20. Kết quả nghiên cứu đ g p phần làm tăng hiệu
quả khai thác hệ thống nguồn nƣớc các lƣu vực sơng trên tồn thế giới, c thể kể đến
các nghiên cứu về vận hành hệ thống liên hồ chứa ở bang Calionia, M , nghiên cứu về
quản lý lƣu vực sông của Cơ quan quản lý vùng hạ lƣu sông Colorado (LCRA), nghiên
cứu của cơ quan năng lƣợng quốc gia Brazin về quản lý hệ thống hồ chứa thuỷ điện
trên sơng Amazon... Các phƣơng pháp tính toán điều tiết c thể chia thành 3 loại nhƣ sau:
a. Phƣơng pháp đơn giản.
a1) Phƣơng pháp đƣờng tích lũy: Đây là phƣơng pháp đơn giản sử dụng để xác
định thể tích hồ chứa xét đến thời kỳ cực hạn nhất của dịng chảy trong lịch sử. Dung tích
hồ chứa tính đƣợc bằng việc tìm chênh lệch lớn nhất giữa dịng chảy vào lũy tích và lƣợng
xả ra lũy tích. Trong phƣơng pháp đƣờng lũy tích dịng chảy, khả năng trữ nƣớc c thể đƣợc
xác định bằng đồ thị hoặc bằng giải tích.
a2) Phƣơng pháp diễn tốn hồ chứa: Đây là phƣơng pháp cơ bản trong giai đoạn
thiết kế và vận hành hồ chứa. Diễn tốn dịng chảy (trong đ c s ng lũ) qua một hồ


6
chứa đƣợc gọi là diễn toán hồ chứa. Đ là một phần quan trọng của phân tích hồ chứa
mà những ứng dụng chính của n là: Xác định mực nƣớc lớn nhất trong thời kỳ thiết
kế hồ chứa, thiết kế các cơng trình xả tràn và cửa xả nƣớc và phân tích s ng lũ vỡ đập.
Một hồ chứa c thể đƣợc kiểm sốt hoặc khơng đƣợc kiểm sốt. Hồ chứa đƣợc kiểm
sốt bởi cơng trình xả tràn với các khoang tràn khống chế bằng các cửa van để kiểm

soát dịng chảy ra. Cơng trình xả tràn của một hồ chứa khơng kiểm sốt là cơng trình
tràn tự do khơng c cửa van để khống chế lƣợng xả.
Một vài phƣơng pháp diễn toán s ng lũ qua hồ chứa đ đƣợc xây dựng, nhƣ
trong bảng sau:
Bảng 1.1. Một số phƣơng pháp diễn toán s ng lũ qua hồ chứa
Phƣơng pháp đƣờng cong lũy tích

Phƣơng pháp Puls

Phƣơng pháp Puls cải tiến

Phƣơng pháp Wisler-Brater

Phƣơng pháp Goodrich

Phƣơng pháp Steinberg

Phƣơng pháp hệ số
b) Phƣơng pháp tối ƣu h a.
Lĩnh vực tối ƣu h a hệ thống đƣợc xem là một trong những lĩnh vực nghiên cứu
thu hút tập trung các nhà nghiên cứu trong suốt lịch sử phát triển để điều hòa, phân bố
nguồn nƣớc giữa các mục tiêu sử dụng trong nghiên cứu quy hoạch cũng nhƣ quản lý
Trong quy hoạch và quản lý tài nguyên nƣớc hiện nay việc áp dụng k thuật tối
ƣu h a bằng quy hoạch tuyến tính (LP) và quy hoạch động (DP) đƣợc sử dụng rộng
r i. Loucks và nnk (1981) đ minh họa áp dụng LP, quy hoạch phi tuyến NLP và DP
cho tài nguyên nƣớc.
Phƣơng pháp quy hoạch động (Dynamic Programming -DP) do Bellman đề
xuất năm 1957 đ đƣợc áp dụng trong quản lý vận hành tối ƣu ở nhiều ngành k thuật
khác nhau. Giles và Wunderwich (1981) lần đầu tiên ứng dụng vào thực tế giải thuật
quy hoạch động xấp xỉ liên tục tăng (IDPSA) ở hệ thống hồ chứa nƣớc thuộc vùng

l nh thổ thung lũng sông Tenessee (Tenessee Valley Authority -TVA) ở Hoa Kỳ. Năm
1992 Simonovic đƣa ra cách thức mô phỏng và tối ƣu h a vận hành một hệ thống hồ
chứa. Young (1967) lần đầu tiên đề xuất sử dụng phƣơng pháp hồi quy tuyến tính để
xây dựng quy tắc vận hành chung từ kết quả tối ƣu h a. Phƣơng pháp mà ông đ dùng
đƣợc gọi là “quy hoạch động (DP) Monte-Carlo”. Về cơ bản phƣơng pháp của ông
dùng k thuật Monte - Carlo tạo ra một số chuỗi dịng chảy nhân tạo. Quy trình tối ƣu
thu đƣợc của mỗi chuỗi dòng chảy nhân tạo sau đ đƣợc sử dụng trong phân tích hồi
quy để cố gắng xác định nhân tố ảnh hƣởng đến chiến thuật tối ƣu. Các kết quả là một
xấp xỉ tốt của quy trình tối ƣu thực. Mơ hình tối ƣu h a thƣờng đƣợc sử dụng trong


7
nghiên cứu điều hành hồ chứa sử dụng dòng chảy dự báo nhƣ đầu vào. Datta và
Bunget (1984) đề xuất một quy trình điều hành hạn ngắn cho hồ chứa đa mục tiêu
từ một mơ hình tối ƣu h a với mục tiêu cực tiểu h a tổn thất hạn ngắn. Một
phƣơng pháp khác đang đƣợc sử dụng hiện nay để giải thích tính ngẫu nhiên của
đầu vào là logic mờ. Lý thuyết tập mờ đ đƣợc Zadeth (1965) giới thiệu. Jairaj và
Vedula (2000) đ áp dụng phƣơng pháp này cho tối ƣu h a hệ thống liên hồ chứa.
c) Phƣơng pháp mô phỏng.
Mô phỏng là việc nghiên cứu trạng thái của mơ hình để qua đ hiểu đƣợc hệ
thống thực, mô phỏng là tiến hành thử nghiệm trên mô hình. Đ là quá trình tiến hành
nghiên cứu trên vật thật nhân tạo, tái tạo hiện tƣợng mà ngƣời nghiên cứu cần để quan
sát và làm thực nghiệp, từ đ rút ra kết luận tƣơng tự vật thật. Vì khơng c khả năng để
thí nghiệm với hồ chứa thực, mơ hình mơ phỏng tốn học đƣợc phát triển và sử dụng
trong nghiên cứu. Mơ hình mơ phỏng đƣờng q trình lũ kết hợp với điều hành hồ
chứa bao gồm tính toán cân bằng nƣớc của đầu vào, đầu ra hồ chứa và biến đổi lƣợng
trữ. K thuật mô phỏng đ cung cấp cầu nối từ các cơng cụ giải tích trƣớc đây cho
phân tích hệ thống hồ chứa đến các tập hợp mục đích chung phức tạp. Các mơ hình mô
phỏng c thể cung cấp các biểu diễn chi tiết và hiện thực hơn về hệ thống hồ chứa và
quy tắc điều hành chúng. Thời gian để chuẩn bị đầu vào chạy mơ hình và các u cầu

tính tốn khác của mơ phỏng là ít hơn nhiều so với mơ hình tối ƣu hố. Các kết quả
mơ phỏng sẽ dễ dàng thỏa hiệp trong trƣờng hợp đa mục tiêu. Số phần mềm máy tính
đa mục tiêu phổ biến c sẵn c thể sử dụng để phân tích mối quan hệ quy hoạch, thiết
kế và vận hành hồ chứa. Hầu hết các phần mềm c thể chạy trong máy vi tính cá nhân
đang sử dụng rộng r i hiện nay. Hơn nữa, ngay sau khi số liệu yêu cầu cho phần mềm
thực hành đ đƣợc chuẩn bị, n dễ dàng chuyển đổi cho nhau và do đ các kết quả của
các thiết kế, quyết định điều hành, thiết kế lựa chọn khác nhau c thể đƣợc đánh giá
nhanh chóng.
Một trong số mơ hình phổ biến rộng r i nhất đƣợc sử dụng trong mô phỏng hệ
thống hồ chứa tổng quát là mơ hình HEC-5, phát triển bởi Trung tâm thủy văn cơng
trình (Feldman 1981, Wurbs 1996); Mơ hình tổng hợp dịng chảy và điều tiết hồ chứa
(SSARR) (USACE 1987); Mơ hình HEC-RESSIM đƣợc Trung tâm k thuật thủy văn
Hoa Kỳ (Feldman 1981, Wurbs 1996) phát triển lên từ mơ hình HEC-5; Mơ hình
MIKE11 một phần của thế hệ phần mềm mới của Viện Thủy lực Đan Mạch (DHI)
dùng để diễn toán dịng chảy, tính tốn vận hành hồ chứa. Một trong những mơ hình
mơ phỏng nổi tiếng khác là mơ hình Acres (Sigvaldson 1976); Mô phỏng hệ thống
s ng tƣơng tác (IRIS) (Loucks và nnk 1989). G i phân tích quyền lợi nƣớc (WRAP)
(Wurbs và nnk, 1993). Lund và Ferriera (1996) đ nghiên cứu hệ thống hồ chứa sơng
Missouri và tìm thấy mơ hình mơ phỏng để nâng cấp k thuật hồi quy cổ điển cho quy


8
tắc điều hành chi tiết và suy luận vạch ra từ mơ hình tất định quy hoạch động. Jain và
Goel (1999) đ giới thiệu một mơ hình mơ phỏng tổng quát cho điều hành cấp nƣớc
của hệ thống hồ chứa dựa trên các đƣờng điều phối.
Nhiều phần mềm vận hành tối ƣu hệ thống hồ chứa đ đƣợc xây dựng, tuy
nhiên khả năng giải quyết các bài toán thực tế vẫn còn hạn chế. Các phần mềm tối ƣu
hiện nay n i chung vẫn chỉ đƣa ra lời giải cho những điều kiện đ biết mà không đƣa
ra đƣợc các nguyên tắc vận hành hữu ích. Phần lớn các phần mềm vận hành hồ chứa
đƣợc kết nối với mơ hình diễn tốn lũ dựa trên mơ hình Muskingum hay s ng động

học nhƣ các phần mềm thƣơng 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 không áp dụng đƣợc cho lƣu vực c ảnh
hƣởng của thủy triều. Các nghiên cứu mới nhất gần đây về điều hành chống lũ cũng
chỉ đƣợc áp dụng cho hệ thống một hồ Hsu & Wei (2007), Madsen et al. (2007).
Mặc dù sự sẵn c của một số mơ hình tổng qt, vẫn cần thiết phát triển các mơ
hình mơ phỏng cho hồ chứa xác định cụ thể vì mỗi hệ thống hồ chứa c những đặc
điểm riêng. Mơ hình mơ phỏng nhiều hồ chứa đ dùng để đánh giá tác động của các
chính sách điều hành khác nhau chỉ c lợi nếu đầu ra nhiều mặt từ tất cả các lần chạy
khác nhau c thể đƣợc so sánh và đánh giá. Phân tích tính tốn giá trị trung bình,
phƣơng sai và phân bố theo thời gian của các chỉ số đánh giá họat động hồ chứa, nhƣ
dung tích hồ chứa, lƣợng xả, các lợi ích và tổn thất liên quan và chúng c thể sử dụng
để đánh giá và so sánh quy trình. Việc đánh giá cũng c thể sử dụng các khái niệm nhƣ
độ tin cậy, độ phục hồi và tính dễ bị tổn thƣơng hệ thống. Các mơ hình mơ phỏng cho
điều hành hồ chứa là công cụ trợ giúp trong đánh giá tác động c thể của các quy trình
vận hành thay đổi và cho dự báo trạng thái tiếp theo của hệ thống, đƣa ra các quy trình
vận hành và các kịch bản thủy văn dự báo.
1.2. Tình hình nghiên cứu dự báo lũ lụt và vận hành hồ chứa ở Việt Nam
Theo số liệu thống kê của Tổng cục Thủy lợi (Bộ Nơng nghiệp và Phát triển
Nơng thơn), tính đến 2018, cả nƣớc đ đầu tƣ xây dựng đƣợc 6.648 hồ chứa thủy lợi
với tổng dung tích khoảng 13,5 tỷ m3 nƣớc, phân bố tại 45 tỉnh /thành trên cả nƣớc
Các địa phƣơng c nhiều hồ chứa (chƣa tính các hồ chứa thủy điện) là: Nghệ An 625
hồ, Thanh H a 610 hồ, Đắc Lắc 543 hồ, Hịa Bình 513 hồ, Tuyên Quang 346 hồ, Đắc
Nông 195 hồ… Hồ chứa thủy lợi đƣợc phân loại bao gồm 702 hồ chứa lớn và 5.946 hồ
chứa nhỏ. Các hồ chứa c dung tích từ 1 triệu m3 trở lên (1.800 hồ, chiếm 27% tổng
số lƣợng hồ chứa thủy lợi cả nƣớc) đƣợc giao cho các công ty TNHH MTV khai thác
công trình thủy lợi trực thuộc các tỉnh quản lý. Cịn đối với những hồ chứa c dung
tích dƣới 1 triệu m3 thƣờng đƣợc giao cho các đơn vị cấp huyện, x quản lý. Việc
quản lý, vận hành đối với những cơng trình do các cơng ty TNHH MTV khai thác thủy

9
lợi ở các tỉnh, thành phố thực hiện tƣơng đối bài bản. Đối với cơng trình hồ chứa nhỏ
do cấp huyện, x quản lý bộc lộ khơng ít kh khăn, bất cập từ bộ máy, năng lực cán
bộ.
Sử dụng hiệu quả tài nguyên nƣớc yêu cầu không chỉ thiết kế đúng đắn mà cả
quản lý đúng cách sau khi xây dựng. Biswas (1991) ƣớc lƣợng rằng giá một đơn vị
nƣớc từ các dự án cung cấp nƣớc đô thị thế hệ kế tiếp sẽ thƣờng cao hơn (2 - 3) lần thế
hệ hiện tại. Do đ , bắt buộc tất cả các dự án phải đƣợc quản lý một cách tốt nhất. Điều
hành hồ chứa là một phần quan trọng của quy hoạch và quản lý tài nguyên nƣớc. Sau
khi đƣợc xây dựng, các hƣớng dẫn chi tiết đƣợc đƣa đến cho ngƣời điều hành để đƣa
ra các quyết định đúng. Chính sách (quy trình) vận hành hồ chứa xác định lƣợng xả từ
lƣợng trữ tại một thời điểm nào đấy phụ thuộc vào trạng thái của hồ chứa, mức u
cầu cấp nƣớc và các thơng tin về lƣợng dịng chảy c thể đến hồ chứa. Bài toán vận
hành cho hồ chứa đơn mục tiêu là quyết định quy trình tháo từ hồ chứa sao cho lợi ích
cho mục tiêu đ là tối đa. Vận hành hệ thống hồ chứa là một trong những vấn đề đƣợc
nhiều cơ quan nghiên cứu quan tâm nhƣ các Viện Khoa học thủy lợi Việt Nam, Viện
Cơ học, Viện Khí tƣợng Thủy văn, cũng nhƣ các trƣờng Đại học trong nƣớc nghiên
cứu ứng dụng vào thực tiễn hệ thống các hồ chứa ở nƣớc ta.
Năm 2014, Thủ tƣớng Chính phủ đ phê duyệt quy trình vận hành liên hồ chứa
cho 11 lƣu vực sơng theo quyết định số 1077/QĐ-TTg ngày 07/7/2014.
Hiện nay, tuy đ c quy trình vận hành của một số các lƣu vực sơng trên cả
nƣớc n i chung do Chính phủ ban hành và quy trình vận hành hồ chứa nƣớc Liệt Sơn
n i riêng do Sở Nông nghiệp và PTNT Quảng Ng i ban hành. Tuy nhiên quy trình vận
hành hồ chứa dựa trên dự báo lũ c nhiều rủi ro vì khả năng dự báo mƣa lớn ở thƣợng
nguồn và cộng với việc các trạm đo mƣa rất thƣa nên việc dự báo thủy văn kh chính
xác.
Theo tính tốn của Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng (MONRE, 2016), ở Việt
Nam, nhiệt độ trung bình năm tăng khoảng 0,62°C trong thời kỳ 1958 đến 2014, tăng
khoảng 0,10°C/10 năm, trong 20 năm gần đây tăng 0,38°C so với thời kỳ 1981-1990;

Lƣu lƣợng mƣa giảm ở phía Bắc; Nhiệt độ cực trị tăng ở các vùng, nhƣng nhiệt độ tối
cao giảm ở một số trạm ở phía Nam; Hạn hán trong mùa khô xảy ra thƣờng xuyên
hơn; Mƣa cực đoan giảm ở vùng Đồng bằng Bắc Bộ, tăng mạnh ở Nam Trung Bộ và
Tây Nguyên; Số lƣợng b o mạnh c xu hƣớng tăng; Số lƣợng rét đậm, rét hại giảm
nhƣng xuất hiện những đợt rét dị thƣờng; Ảnh hƣởng của El-Nino và La-Nina có xu
thế tăng.
Việc ảnh hƣởng của biến đổi khí hậu ngày càng cao, hạn hán xảy ra kéo dài, tần
suất mƣa lũ giảm nhƣng cƣờng độ lại tăng gây kh khăn trong việc vận hành và điều
tiết hồ chứa.


10
Một số cơng trình nghiên cứu về dự báo lũ và điều tiết vận hành hồ chứa
của các tác giả trong nƣớc:
Năm 2010, Nguyễn Lan Châu [2], đề xuất dự thảo quy trình vận hành hệ thống
hồ chứa Đak Mi 4, A Vƣơng, Sông Tranh; Đề xuất này tạo dung tích hồ trống để đ n
lũ và dựa trên cơ sở là sẽ dự báo đƣợc dòng chảy lũ về trong khoảng 6-24 giờ.
Năm 2011[1], Nguyễn Hữu Khải “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 nƣớc về mùa kiệt lƣu vực sông Ba”. Tác giá sử dụng mơ hình HECRESSIM để phân tích và đƣa ra các quy tắc xả lũ bảo đảm an toàn hồ chứa, cắt lũ hợp
lý để giảm lũ cho hạ lƣu, làm cơ sở cho quy trình vận hành liên hồ chứa mùa lũ.
Năm 2011, Hoàng Thanh Tùng, Vũ Minh Cát và Ngơ Lê An [4], đ tích hợp dự
báo mƣa trung hạn trong vận hành hệ thống hồ chứa phòng lũ cho lƣu vực sông Cả,
tiến hành vận hành thử nghiệm cho các kịch bản dòng chảy lũ khác nhau đến các hồ
chứa, từ đ xây dựng cơ sở khoa học vận hành hệ thống hồ chứa phòng lũ cho lƣu vực
sông Cả.
Năm 2011 Nguyễn Hữu Khải, Lê Thị Huệ [5], “Mô phỏng vận hành liên hồ
chứa sông Ba mùa lũ bằng mơ hình HEC-RESSIM”. Báo cáo này trình bày việc lựa
chọn quy tắc và kết quả áp dụng mơ hình HEC- RESSIM trong vận hành liên hồ chứa
sông Ba nhằm tạo dung tích đ n lũ và xác định ngƣỡng cắt giảm đỉnh lũ, đảm bảo xả

lũ an toàn cho hạ du và bản thân các hồ chứa, đồng thời hạn chế tổn thất điện năng.
Năm 2012, Nguyễn Hữu Khải, Thân Văn Đ n [3] Nghiên cứu ứng dụng và phát
triển mơ hình Athen vận hành liên hồ chứa lƣu vực sơng Ba. Tác giả dựa vào mơ hình
Athen điều tiết đơn hồ chứa và phƣơng pháp Muskingum để diễn tốn dịng chảy trong
sơng. 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 lƣu vực Sông Ba.
Năm 2013 Lê Hùng - Tô Thúy Nga [6] “Áp dụng mơ hình HEC-RESSIM mơ
phỏng hệ thống hồ chứa thủy điện trên lƣu vực sông Vu Gia - Thu Bồn”. Trong nghiên
cứu này, tác giá áp dụng mơ hình HEC-RESSIM mô phỏng hệ thống hồ chứa trên lƣu
vực sông Vu Gia - Thu Bồn, tác giả đề xuất quy tắc vận hành hồ chứa ứng với trƣờng
hợp mực nƣớc trƣớc khi lũ về nhỏ hơn mực nƣớc đ n lũ, nhằm xả lũ an toàn cho hạ du
đồng thời không ảnh hƣởng lớn đến mục tiêu phát điện của các hồ chứa.
Năm 2014, Lê Hùng, Tô Thúy Nga [7], đánh giá vận hành hệ thống hồ chứa
thủy điện trên các lƣu vực sông Vu Gia - Thu Bồn sao cho đảm bảo lợi ích mục tiêu
phát điện của các hồ chứa, đồng thời giảm thiểu thiệt hại do lũ gây ra cho hạ du.


11
Năm 2014, Tơ Thúy Nga [8], “Mơ hình vận hành điều tiết thời gian thực thời
kỳ mùa lũ Đà Nẵng, hệ thống hồ chứa trên sông Vu Gia - Thu Bồn”. Xây dựng
phƣơng án vận hành theo thời gian thực cho phép ngƣời quản lý xử lý hiệu quả, kịp
thời và an tồn trong q trình ra quyết sau khi phân tích một số hữu hạn các kịch bản
vận hành tại thời điểm ra quyết định. Dự báo lũ và xây dựng mơ hình mơ phỏng vận
hành hệ thống hồ chứa là các nội dung cốt lõi của bài toán vận hành hệ thống hồ chứa
theo thời gian thực thời kỳ mùa lũ.
Năm 2014, Hoàng Thanh Tùng, Nguyễn Hoàng Sơn, Lê Kim Truyền [9], Xây
dựng công cụ dự báo lũ đến hồ và cảnh báo ngập lụt khi xả lũ và do vỡ đập gây ra cho
hồ chứa vừa và nhỏ. Tác giải đ Xây dựng mơ hình mƣa – dòng chảy cho lƣu vực hồ
chứa. Trên cơ sở nghiên cứu và đánh giá các mơ hình và phần mềm hiện tại, nh m
nghiên cứu đ lựa chọn và tích hợp 2 phần mềm HEC-geo-HMS và HEC-HMS vào

cơng cụ tính tốn, dự báo lũ đến hồ. Bộ cơng cụ dự báo dòng chảy đến hồ và cảnh báo
ngập lụt do xả lũ lớn và do rủi ro vỡ đập đƣợc xây dựng đ tích hợp đƣợc các phƣơng
pháp ƣớc tính, dự báo đơn giản, với một số mô đun thủy văn, thủy lực của bộ phần
mềm họ HEC. Từ đ dự báo lũ đến hồ và cảnh báo ngập lụt khi xả lũ và do vỡ đập gây
ra cho hồ chứa vừa và nhỏ.
Năm 2017, Hồng Thanh Tùng [10], Tích hợp dự báo dịng chảy với mơ hình
mơ phỏng phục vụ vận hành hệ thống hồ chứa phòng lũ trên sơng Hƣơng. Kỷ yếu
HTTN trường ĐHTL năm 2017.
Năm 2017, Hồng Thanh Tùng, Nguyễn Hồng Sơn, Ngơ Lê An [11], Nghiên
cứu xây dựng công cụ cảnh báo lũ đến hồ chứa vừa và nhỏ. Kỷ yếu HTTN trường
ĐHTL năm 2017.
Nhìn chung các cơng trình nghiên cứu ở Việt Nam sử dụng mơ hình mơ phỏng
là cơng cụ chủ yếu để vận hành quản lý hồ chứa và dự báo lũ lụt.
Với sự biến động bất thƣờng của thời tiết và c xu hƣớng ngày càng ác liệt hơn cùng
với sự phát triển kinh tế x hội nên vấn đề thiệt hại do lũ sẽ gây ra là rất lớn. Vì vậy, công
tác kiểm tra, đánh giá khả năng làm việc của hồ chứa thủy lợi dƣới sự ảnh hƣởng của
BĐKH, để phòng tránh nhằm giảm thiệt hại về ngƣời và tài sản nhân dân đến mức thấp
nhất là rất cần thiết; đặc biệt là tại những vùng chịu ảnh hƣởng trực tiếp của mƣa lũ mà
trong vùng này c Trung tâm hành chính, khu cơng nghiệp, khu di tích và các cơ sở hạ tần
quan trọng khác.
1.3 Hiện trạng lũ lụt và công tác dự báo tại Hồ chứa nƣớc Liệt Sơn.
Theo thiết kế cơng trình hồ chứa nƣớc Liệt Sơn đƣợc phê duyệt năm 1976, tiến
hành xây dựng bàn giao cho địa phƣơng để quản lý khai thác vào tháng 11 năm 1984.
Tràn xả lũ nằm bên vai trái đập đất kết cấu bê tông cốt thép, mặt cắt thực dụng. Năm


12
2010 sửa chữa lại và lắp thêm 02 cánh van clape để xả lũ. Kết cấu hiện trạng tràn cụ
thể nhƣ sau: Tràn tự do, thực dụng B = 19,8m; Zng = 38,1m và C cửa, đỉnh rộng B =
(2x7,0m) = 14,0m; Zng1 = 38,1m , Zng2= 36,1m. Lƣu lƣợng lũ thiết kế Q tk = 720,0

m3/s, Thông số hồ chứa nƣớc: Mực nƣớc dâng bình thƣờng 38,1m, mực nƣớc chết
22,5m, mực nƣớc lũ thiết kế (1%) 40,52m, dung tích hữu ích 23,72 triệu khối. Đây là
cơng trình cấp II theo QCVN 04-05:2012/BNNPTNT.
Khi đƣa vào vận hành năm 1984, Xí nghiệp Quản lý thủy nông huyện Đức Phổ
(Nay trực thuộc Cơng ty TNHH MTV khai thác cơng trình thủy lợi Quảng Ng i) đ
lập 1 trạm đo mƣa bằng thùng tuy nhiên số liệu chỉ đƣợc thu thập lƣu trữ từ nằm 1984
đến nay, đồng thời trạm mƣa này lại nằm ở hạ lƣu hồ chứa nƣớc Liệt Sơn đo đ khơng
thể sử dụng tài liệu này vào việc tính tốn dịng chảy lũ về hồ Liệt Sơn đƣợc.
Do diện tích lƣu vực hồ chứa nƣớc Liệt Sơn (36,8km2), lƣợng lũ về hồ là tƣơng
đối lớn, với việc trên lƣu vực của hồ chứa nƣớc Liệt Sơn chƣa c một cơng nghệ dự
báo và tính tốn lũ nào c cơ sở khoa học, nên việc tính tốn, cập nhật dịng chảy lũ
đến hồ và xây dựng mơ hình tính tốn điều tiết vận hành hồ chứa nƣớc Liệt Sơn xét
đến ảnh hƣởng của BĐKH là rất cần thiết.
1.4 Vấn đề luận văn cần tập trung giải quyết.
Cập nhật số liệu mƣa, sử dụng chuỗi số liệu mƣa từ năm 1977 - Nay, tính tốn cập
nhật dịng chảy lũ đến hồ chứa nƣớc Liệt Sơn ứng với các kịch bản lũ.
Sử dụng kịch bản biến đổi khí hậu, nƣớc biển dâng cho Việt Nam
(MONRE,2016) để mơ phỏng đƣờng q trình lũ về hồ khi xét đến ảnh hƣởng của
biến đổi khí hậu.
Trên cơ sở kết quả dự báo thử nghiệm, luận văn mơ phỏng q trình điều tiết
của hồ chứa nƣớc Liệt Sơn ứng với các kịch bản biến đổi khí hậu nhằm nâng cao hiệu
quả trong công tác vận hành cho đơn vị quản lý.


13
CHƢƠNG 2
ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN VÀ DÒNG CHẢY HỒ CHỨA NƢỚC LIỆT SƠN
2.1 Đặc điểm tự nhiên lƣu vực Hồ chứa nƣớc Liệt Sơn.
2.1.1 Vị trí địa lý khu vực nghiên cứu
Đức Phổ là huyện đồng bằng ven biển nằm ở phía nam tỉnh Quảng Ng i. Phía

bắc giáp huyện Mộ Đức; phía nam giáp huyện Hồi Nhơn (tỉnh Bình Định); phía tây
giáp huyện Nghĩa Hành và huyện Ba Tơ; phía đơng giáp biển Đơng. Hình thể của
huyện trải dài theo bờ biển phía nam tỉnh Quảng Ng i, c trục giao thông Quốc lộ 1 và
đƣờng sắt chạy qua. Diện tích: 372,76km2. Dân số: 144.272 ngƣời (năm 2015). Mật độ
dân số: 387 ngƣời/km2. Đơn vị hành chính trực thuộc gồm 14 x (Phổ Hòa, Phổ
Thuận, Phổ Văn, Phổ Phong, Phổ An, Phổ Quang, Phổ Ninh, Phổ Minh, Phổ Nhơn,
Phổ Cƣờng, Phổ Khánh, Phổ Thạnh, Phổ Châu và Phổ Vinh) và 01 thị trấn Đức Phổ.
Đức Phổ là huyện đồng bằng chạy dài theo biển, nơi c di chỉ Văn h a
Sa Huỳnh nổi tiếng, là nơi đất đai canh tác không rộng, điều kiện sản xuất không đƣợc
thuận lợi cho sự phát triển nông nghiệp, nhƣng nhờ nằm trên các trục giao thông huyết
mạch (Quốc lộ 1, Quốc lộ 24), c trên 40km bờ biển nên c thế mạnh về ngƣ nghiệp,
thƣơng mại - dịch vụ, du lịch, g p phần vào phát triển kinh tế của huyện n i riêng và
tỉnh Quảng Ng i n i chung. Đức Phổ c địa hình phức tạp, đa dạng, bị chia cắt mạnh,
núi và đồng bằng xen kẽ, một số nhánh núi của d y Trƣờng Sơn chạy ra tận bờ biển.
C 3 dạng địa hình: 1) Vùng bắc và nam sơng Trà Câu c địa hình tƣơng đối bằng
phẳng, là vùng trọng điểm sản xuất lúa; 2) Vùng nam sông Trà Câu đến núi Dâu c núi
và đồng bằng xen kẽ, c nhiều sơng, suối, địa hình phức tạp, chia cắt mạnh, độ dốc
giảm từ tây sang đông, thƣờng bị ngập úng vào mùa mƣa; 3) Vùng nam núi Dâu đến
đèo Bình Đê chủ yếu là đồi núi và c một số d y núi chạy suốt ra bờ biển, c một ít
đồng bằng nhỏ hẹp nằm cạnh các suối và xen kẽ với núi. Hồ chứa nƣớc Liệt Sơn thuộc
địa phận x Phổ Hòa, là một x nằm ở phía Nam của Thị trấn Đức Phổ, cách trung tâm
thị trấn khoảng 4,3Km. Tuyến đập chính c vị trí địa lý: X = 1632410,39m; Y =
278565,30m.


14

Hình 2.1 - Vị trí hồ Liệt Sơn
2.1.2 Đặc điểm địa hình
Quảng Ngãi có địa hình tƣơng đối phức tạp, c xu hƣớng thấp dần từ tây

sang đông với các dạng địa hình đồi núi, đồng bằng ven biển, phía tây của tỉnh là sƣờn
Đông của d y Trƣờng Sơn, tiếp đến là địa hình núi thấp và đồi xen kẽ đồng bằng, có
nơi núi chạy sát biển. Huyện Đức Phổ c địa hình phức tạp, đa dạng, bị chia cắt mạnh,
núi và đồng bằng xen kẽ, một số nhánh núi của d y Trƣờng Sơn chạy ra tận bờ biển.
C 3 dạng địa hình:
Vùng bắc và nam sơng Trà Câu c địa hình tƣơng đối bằng phẳng, là vùng
trọng điểm sản xuất lúa;
Vùng nam Sông Trà Câu đến núi Dâu c núi và đồng bằng xen kẽ, c nhiều
sông, suối, địa hình phức tạp, chia cắt mạnh, độ dốc giảm từ tây sang đông, thƣờng bị
ngập úng vào mùa mƣa;
Vùng nam núi Dâu đến đèo Bình Đê chủ yếu là đồi núi và c một số d y núi
chạy suốt ra bờ biển, c một ít đồng bằng nhỏ hẹp nằm cạnh các suối và xen kẽ với
núi.
2.1.3 Đặc điểm thổ nhưỡng, thảm phủ thực vật
Nông nghiệp ở Đức Phổ phát triển khá toàn diện theo hƣớng sản xuất hàng h a.
Ngành chăn nuôi đƣợc đẩy mạnh. Theo báo cáo Tình hình thực hiện kế hoạch phát
triển kinh tế - x hội, quốc phòng - an ninh năm 2018 của Ủy ban nhân dân huyện Đức
Phổ: Tổng giá trị sản xuất (Giá so sánh năm 2010) năm 2018 ƣớc đạt 19.212 tỷ đồng,