XÂY DỰNG PHẦN MỀM QUẢN LÝ VÀ VẬN HÀNH HỒ CHỨA NƯỚC ĐỊNH BÌNH, BÌNH ĐỊNH

14 Võ Ngọc Dương, Nguyễn Quang Bình, Phan Thanh Sỹ XÂY DỰNG PHẦN MỀM QUẢN LÝ VÀ VẬN HÀNH HỒ CHỨA NƯỚC ĐỊNH BÌNH, BÌNH ĐỊNH SOFTWARE DEVELOPMENT FOR MANAGING AND OPERATING DINH BINH RE

14 Võ Ngọc Dương, Nguyễn Quang Bình, Phan Thanh Sỹ

XÂY DỰNG PHẦN MỀM QUẢN LÝ VÀ VẬN HÀNH HỒ CHỨA NƯỚC

ĐỊNH BÌNH, BÌNH ĐỊNH

SOFTWARE DEVELOPMENT FOR MANAGING AND OPERATING DINH BINH

RESERVOIR, BINH DINH PROVINCE

Võ Ngọc Dương, Nguyễn Quang Bình, Phan Thanh Sỹ

Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng; vnduong@dut.udn.vn

Tóm tắt - Tính toán thủy văn và điều tiết lũ là một yêu cầu quan trọng

trong thiết kế, vận hành các hồ chứa, với mục đích đảm bảo an toàn cho

công trình, thỏa mãn yêu cầu phòng lũ cho hạ du và các nhiệm vụ khác

Thông qua mô phỏng chính xác dòng chảy về hồ chứa và tính toán điều

tiết lũ hợp lý sẽ tăng thêm độ tin cậy, giúp cho công tác vận hành đảm

bảo an toàn và hiệu quả hơn Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả sử

dụng mô hình thủy văn bán phân bố SWAT để mô phỏng dòng chảy đến

hồ chứa nước Định Bình – Bình Định từ năm 1984 - 2014 và xây dựng

phần mềm điều tiết lũ theo quyết định về Quy trình vận hành liên hồ chứa

trên lưu vực sông Kôn - Hà Thanh (1841/QĐ-TTg) do Thủ tướng Chính

phủ ký ban hành ngày 29 tháng 10 năm 2015 Kết quả bài báo hy vọng

sẽ mở ra một hướng tiếp cận mới trong công tác vận hành hồ chứa, đặc

biệt là hồ Định Bình, góp phần giảm rủi ro do lũ lụt ở vùng hạ du

Abstract - Hydrological modelling and flood regulation is vital

requirements for reservoir design and operation It is to support the project safety, flood prevention for downstream areas, and other missions An accurate modelling of reservoir inflow is expected to make flood regulation more reasonable, increasing the confidence, efficiency of system operation In this study, the semi distributed hydrological model – SWAT is chosen for modelling the inflow of Dinh Binh reservoir from 1984 to 2014 and developing a new tool for optimizing the flood drainage according to government rule of 1841/QĐ-TTg released on 29 October 2015 This tool is expected

to provide a new approach for reservoir operation, especially with Dinh Binh reservoir, contributing to mitigating the risks of floods for downstream areas

Từ khóa - điều tiết lũ; 1841/QĐ-TTg; phần mềm; sông Kôn - Hà

Thanh; hồ Định Bình Key words - flood Thanh river; Dinh Binh reservoir regulation; 1841/QĐ-TTg; software; Kon - Ha

1 Đặt vấn đề

Hồ chứa Định Bình là một trong những công trình thủy

điện lớn của cả nước, có dung tích toàn bộ là 226,21x106 m3,

nằm ở vị trí thượng nguồn sông Kôn - Hà Thanh, có nhiệm

vụ phòng lũ, phát điện và tưới tiêu phục vụ cho phát triển

kinh tế xã hội của tỉnh Bình Định [3] Vì vậy, yêu cầu đảm

bảo an toàn hồ chứa trong suốt thời gian khai thác, đặc biệt

là vào mùa lũ là một nhiệm vụ quan trọng Hiện nay, theo

chỉ đạo của Chính phủ và Bộ Công thương, mỗi hồ chứa đều

phải xây dựng phương án và quy trình vận hành riêng để

phục vụ ra quyết định trong quá trình điều tiết hồ chứa

Theo Quy trình vận hành liên hồ chứa trên lưu vực sông

Kôn - Hà Thanh do Thủ tướng Chính phủ ký ngày 29 tháng

10 năm 2015 [2], thì lưu lượng dòng chảy dùng cho phát

điện luôn duy trì trong cả mùa khô và mùa lũ là 37,5 m3/s

Khi mực nước trong hồ đạt cao trình mực nước dâng bình

thường 91,93m, để đảm bảo an toàn cho công trình hồ

chứa, lưu lượng xả qua tràn lúc này bằng lưu lượng đến hồ

Nghiên cứu được thực hiện nhằm mục đích xây dựng

một mô hình quản lý quá trình điều tiết dòng chảy qua hồ

về hạ lưu để giúp nhà quản lý đưa ra những quyết định

nhanh chóng, kịp thời, chính xác, đảm bảo an toàn cho hồ

chứa và vùng hạ lưu Ngoài ra, còn cung cấp thêm kết quả

phục vụ cho việc xây dựng quy trình vận hành, lên phương

án và quy hoạch sử dụng nguồn nước trên sông Kôn - Hà

Thanh Trong nghiên cứu này, tác giả sẽ lập trình phần

mềm dựa theo quyết định Quy trình vận hành liên hồ chứa

trên lưu vực sông Kôn - Hà Thanh do Thủ tướng Chính phủ

ký ngày 29 tháng 10 năm 2015, kế thừa kết quả tính toán

dòng chảy về hồ Định Bình từ năm 1984 – 2014 bằng mô

hình thủy văn bán phân bố SWAT

2 Hồ chứa nước Định Bình

Hồ Định Bình thuộc xã Vĩnh Hảo, huyện Vĩnh Thạnh,

tỉnh Bình Định, cách Quy Nhơn khoảng chừng 70 km về hướng Tây Hồ chứa nước Định Bình có tổng kinh phí đầu

tư trên một ngàn tỷ đồng với nhiều nhiệm vụ: chống lũ tiểu mãn, lũ sớm, lũ muộn, giảm nhẹ lũ chính vụ, và sau khi phát huy hết năng lực sẽ cấp nước tưới cho 34.000 ha đất nông nghiệp Ngoài ra, công trình này còn cấp nước cho công nghiệp, nông thôn, dân sinh và nuôi trồng thủy sản Lưu lượng xả về hạ lưu thường xuyên 3 m3/s để bảo vệ môi trường, duy trì hệ sinh thái hạ lưu và chống xâm nhập mặn

ở cửa sông, đồng thời kết hợp phát điện công suất 6.600 KW Các thông số chi tiết về hồ chứa Định Bình tại Bảng 1 [3]

Bảng 1 Các thông số của hồ Định Bình [3]

STT Thông số Giá trị Đơn vị

2 Diện tích lưu vực 1.040 Km2

3 Cao trình đỉnh đập 95,3 m

4 Cao trình mực nước lũ kiểm tra 94,8 m

5 Cao trình mực nước dâng BT 91,93 m

6 Cao trình mực nước chết 65,0 m

7 Dung tích toàn bộ 226,21 x 106 m3

8 Dung tích hữu ích 209,93 x 106 m3

9 Dung tích chết 112,00 x 106 m3

10 Lưu lượng lũ thiết kế Q0,5% 8.130 m3/s

11 Lưu lượng lũ kiểm tra Q0,1% 9.690 m3/s

12 Tràn xả lũ có ncửa x (BxH) 6 x (14 x 11) m

13 Cao trình ngưỡng tràn 80,93 m

14 Cửa xả đáy ncửa x (BxH) 5 x (6 x 5) m

15 Cao trình ngưỡng cửa xả đáy 58 m

16 Lưu lượng lớn nhất qua nhà máy 37,5 m3/s

ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 5(126).2018, Quyển 2 15 Đập ngăn sông được xây dựng bằng bê tông đầm lăn

(RCC) có chiều dài 611,25 m; cao trình đỉnh 95,30 m, cao

trình đáy thấp nhất 43,00 m, chiều cao lớn nhất 52,30 m,

chiều rộng đỉnh đập 9 m; trên đỉnh đập có bố trí cầu giao

thông có trọng tải 18 T

3 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu kế thừa kết quả tính toán thủy văn về

hồ Định Bình bằng mô hình bán phân bố SWAT từ

năm 1984 - 2014

Căn cứ vào dòng chảy đến, nghiên cứu sẽ phát triển

phần mềm dựa theo quyết định về Quy trình vận hành liên

hồ chứa trên lưu vực sông Kôn - Hà Thanh do Thủ tướng

Chính phủ ký ngày 29 tháng 10 năm 2015 (1841/QĐ-TTg)

Cơ sở lý thuyết để xây dựng phần mềm là phương trình

cân bằng nước [1]

Trong đó: t là thời đoạn tính toán; Các đại lượng Q1,

Q2 là lưu lượng lũ về hồ đầu và cuối thời đoạn; q1, V1 lần

lượt là lưu lượng xả lũ và dung tích hồ chứa đầu thời đoạn

tính toán; q2, V2 là lưu lượng xả và dung tích hồ chứa cuối

thời đoạn tính toán

t



2

t



f = + f Q , Q = 0,5 ( Q1+ Q2)

Trong đó, Q là lưu lượng bình quân thời đoạn; f1, f2 là

biểu đồ phụ trợ phục vụ việc xây dựng biểu đồ xả lũ qua

tràn qxả ~ t

4 Kết quả nghiên cứu

4.1 Dòng chảy đến hồ chứa Định Bình

Dòng chảy đến hồ Định Bình từ năm 1984 - 2014 được

thể hiện tại Hình 1

Hình 1 Lưu lượng dòng chảy đến hồ Định Bình

4.2 Xây dựng phần mềm

Phần mềm được xây dựng trên ngôn ngữ lập trình C#,

là một ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng được phát triển

bởi Microsoft, là phần khởi đầu cho kế hoạch NET của họ

Microsoft phát triển C# dựa trên C++ và Java C#, được

miêu tả là ngôn ngữ có được sự cân bằng giữa C++, Visual

Basic, Delphi và Java [4]

Giao diện chính của phần mềm thể hiện ở Hình 2

Hình 2 Giao diện chính của phần mềm

Các thông số về đường đặc tính lòng hồ được thể hiện chi tiết tại Hình 3

Hình 3 Đường đặc tính lòng hồ

4.3 Kết quả điều tiết

Kế thừa từ kết quả tính toán thủy văn, nhóm tác giả tiến hành đọc và phân tích dữ liệu Sau đó, sử dụng dữ liệu dòng chảy thực đo của trận lũ điển hình năm 2017 từ ngày 03/11 – 07/11 về hồ Định Bình (Hình 4) Kết hợp với tài liệu dòng chảy thiết kế và kiểm tra ứng với tần suất 0,5%, 0,1%, nhóm tác giả sử dụng công cụ để thu phóng đường quá trình

lũ đến và tiến hành điều tiết ứng với mực nước thấp nhất đón lũ trong khoảng thời gian tương ứng theo quy định 1841/QĐ-TTg (Bảng 2, Hình 5)

Hình 4 Trận lũ điển hình đến hồ Định Bình từ ngày

03/11/ 2017 - 07/11/2017

16 Võ Ngọc Dương, Nguyễn Quang Bình, Phan Thanh Sỹ

Bảng 2 Mực nước thấp nhất đón lũ của hồ Định Bình [3]

Hồ

Mực nước hồ (m)

Từ 01/09 –

30/09

Từ 01/10 – 31/10

Từ 01/11 – 15/11

Từ 16/11 – 15/12

Hình 5 Dòng chảy thu phóng đến hồ Định Bình

tương ứng với tần suất 0,5% và 0,1%

Dựa vào biểu đồ phụ trợ xây dựng đường quá trình xả

qxả ~ t ứng với mực nước thấp nhất đón lũ trong ba khoảng

thời gian 01/09 – 31/10, 01/11 – 15/11, 16/11 – 15/12 Kết

quả điều tiết chi tiết từ Hình 6 đến Hình 11

Kết quả điều tiết tương ứng với tần suất lũ thiết kế và

kiểm tra cho thấy có sự phù hợp cao với quy trình vận hành

thực tế hiện nay tại hồ Định Bình Từ kết quả điều tiết có

thể xác định nhanh chóng lưu lượng xả, cao trình mực nước

trên tràn, dung tích trên ngưỡng tràn và dung tích toàn bộ

hồ chứa tại các bước thời gian cụ thể

Hình 6 Kết quả điều tiết lũ ứng với tần suất thiết kế 0,5%, ứng

với mực nước thấp nhất đón lũ là 65 m (01/09 – 31/10)

Hình 7 Kết quả điều tiết lũ ứng với tần suất thiết kế 0,5%, ứng

với mực nước thấp nhất đón lũ là 75 m (01/11 – 15/11)

Hình 8 Kết quả điều tiết lũ ứng với tần suất thiết kế 0,5%, ứng với mực nước thấp nhất đón lũ là 82 m (16/11 – 15/12)

Hình 9 Kết quả điều tiết lũ ứng với tần suất kiểm tra 0,1%, ứng với mực nước thấp nhất đón lũ là 65 m (01/09 – 31/10)

Hình 10 Kết quả điều tiết lũ ứng với tần suất kiểm tra 0,1%, ứng với mực nước thấp nhất đón lũ là 75 m (01/11 – 15/11)

Hình 11 Kết quả điều tiết lũ ứng với tần suất 0,1%, ứng với mực nước thấp nhất đón lũ là 82 m (16/11 – 15/12)

5 Kết quả

Nghiên cứu đã xây dựng được phần mềm quản lý và điều tiết dòng chảy lũ qua hồ chứa Định Bình, tỉnh Bình

ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 5(126).2018, Quyển 2 17 Định, dựa theo quyết định Quy trình vận hành liên hồ chứa

trên lưu vực sông Kôn - Hà Thanh do Thủ tướng Chính phủ

ký ngày 29 tháng 10 năm 2015

Kết quả điều tiết sẽ cung cấp nhanh chóng lưu lượng

xả, cao trình mực nước trên tràn, dung tích trên ngưỡng

tràn và dung tích toàn bộ hồ chứa tại các bước thời gian cụ

thể tương ứng với từng trận lũ và tần suất Từ kết quả điều

tiết sẽ giúp cho nhà quản lý chủ động hơn trong công tác

dự báo, điều tiết, ra quyết định để đảm bảo an toàn hồ chứa

và tránh hiện tượng ngập lũ ở hạ du

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Hà Văn Khối, Thuỷ văn công trình, NXB Khoa học và Tự nhiên, Hà

Nội, 2008

[2] Quyết định về việc ban hành Quy trình vận hành liên hồ chứa trên lưu vực sông Kôn - Hà Thanh, Số 1841/QĐ-TTg, ngày 29 tháng 10

năm 2015

[3] Công ty TNHH Khai thác Công trình thủy lợi Bình Định, www.khaithacthuyloibinhdinh.com.vn/

[4] https://msdn.microsoft.com/

(BBT nhận bài: 04/5/2018, hoàn tất thủ tục phản biện: 24/5/2018)