CHƯƠNG 1 TONG QUAN TINH HÌNH NGHIÊN CỨU VE VAN HANH HE THONG HO CHUA 1.1 Hồ chứa va phương pháp VHHTHC 1-1-1. Khái quát về hỗ chứa Do sự phân bố không déu của lượng mưa và dòng chảy trong năm, hồ chứa được xây dạng phục vụ cho các nhu cầu như phát điện, cắp nước tưới cho nông ng! nước cho sinh hoạt và công nghiệp, phòng lũ và các nhu cầu sử dụng tổng hợp khác. Bắt kể là hỗ chứa kích cỡ nào hay mục đích sử dụng nước nào, nhiệm vụ chính của hồ. chứa chính vẫn là điều hòa đồng chảy tự nhiên để thỏa mãn nhu cầu dùng nước biển đổi của các hộ ding, Hỗ chứa đóng vai trò quan trọng trong việc điều tiết và phân phối.
nước cho hệ thing. Hỗ chứa có thể được phân loại theo mục dich điề tết như: (1) phòng lũ; (2) phát điện; (3) tối; (4) lợi đụng tổng hợp. hoc theo chu kỳ điều tết nhưc ngắn hạn (ngày, tins di hạn (năm, nhiễu năm). Đối với công trình thủy điện, thì tùy vào phương hie tập trung cột nước và lưu lượng phát điện có thể phân ra thành: nhà máy thủy điện sau.
đường dẫn, đặc "Ngày nay, dé đáp ứng nhu cầu phát triển thì có nhiều hỗ chứa trên lưu vực sông đã và đang được xây dựng, hình tình nên các HTHC. Các hỗ chứa trong HTHC có thể có các mỗi quan hệ thủy văn, thủy lực, thủy lợi với nhau. Theo cấu trúc thì HTHC có thể phân ra là (1) HTHC song song: là các hỗ chứa nằm trên các sông nhánh của sông chính. Trong hệ thống này có thể tồn tại mỗi quan hệ thủy văn, thủy lợi, nhưng không có các quan hệ thủy lực; (2) HTHC bậc thang: là các hỗ chứa nằm nối tiếp nhau trên cùng sông chính hoặc trên cùng một sông nhánh.
Trong hệ thống này có thể tồn tại mỗi quan hệ thủy văn, thủy lợi, thủy lục; (3) HTHC hỗn hợp: là HTHC có cả hai cấu trúc trên, trong đó hệ thống bậc thang này có thé tạo thành hd chứa song song với các, hỗ chứa khác và ngược lại. Phân biệt HTHC và các mối quan hệ giữa các hỗ chứa là đặc điểm cần quan trọng khi tính toán điều tiết dòng chảy và vận hành cho HTHC. Phương pháp VHHTHC CCác mô hình cho nghiên cửu hd chữa có thể chia hành: (1) nghiên cứu mô phông và điều khiển trên mô hình vật lý; (2) sử dụng mô hình toán mô phỏng và tối ưu; (3) thực nghiệm và đánh giá bằng cách diễu khiễn thực tế trực tgp tụi công tình. Trong quản lý hệ thống nguồn nước nói chung và VHHTHC nói riêng thì sử dụng mô hình toán hay thường là chuỗi mô hình toán aia sắc quyết định quản lý, được đánh giá kiểm định trước khi áp dụng vào thực tế là khoa học và kinh tế hơn cả.
Mô hình toán “được chia làm hai loại: () sô hình mồ phỏng (simulation models); (ii) md hình tối ww (optimization models) Mô bình mô phỏng diễn tả các quá trình diễn ra bên trong hệ thống, các mối liên hệ giữa các quá trình và phản hồi của hệ thống đổi với một khiễn áp đặt vào nó. Một cách tổng quát, mô hình mô phỏng phải trả lời được câu hỏi là: điều gì sẽ xay ra trong ệ thống ni như một quy tắc vận hành cụ thể nào đó được áp dụng hoặc nếu một thành phần của hệ thống đó hoặc là một vài thông sổ, đặc tinh nào đó của hệ thống đồ thay đổi? Mô hình toán mô phỏng cơ bản là khác với mô hình tối ưu. Các mô hình mô. phỏng không đưa ra tường mình cho việc vận hành tốt nhất bởi vì nó Không đưa ra, được tiêu chí đánh giá các quyết định vận hành.
Tuy nhiên, bằng vi sử dụng các phương pháp mô phông. quyết định vận hành được d xuất trên cơ sở thir dẫn và đánh sid tên các phương án, bi cảnh dang cân nhắc. Mô hình mô phòng là một công cụ hữu dụng, không thé thay thé được cho quy hoạch vận hành các hệ thống nguồn nước. (HTNN) và HTHC lớn.
Quyết định vận hành hợp lý nhất có thé xác định một cách tưởng minh từ tiếp cận tối ‘ru. Mô hình tối ưu đưa các tiêu chí và ràng buộc nhất định vào bài toán xem xét. Khác với mô hình mô phỏng, mô hình tối ưu phải phân tích chọn hàm tối ưu và hàm này phải xác định rõ rằng iêu chí chọn quyết định vận hành. Khi có hai ch trở lên thì cần giải quyết bai toán bằng các phương pháp da mục ti, Các mô hình toán da mục tiêu (MCDM) cũng được ứng đụng trong việc tìm ra một giải pháp cân bằng mâu.
thuẫn giữa các mục iêu nhủ cầu khác nhau Hiện nay, việc vận hành hỗ chia được thực hiện bằng các phương pháp như: (1) biểu đồ điều phổi: Biểu đồ điều phối các đường phân chia dung tích hỗ thành các vùng. Khác nhau như cấp nước hạn chế, cấp nước gia tăng, phòng xã thừa, phòng lũ v.v Các đường này được xây dựng từ mô hình mô phỏng tén cơ sở tà liệu thủy văn trong «qué khứ. Phương thúc đang được sử dung phổ biển và người vận hành căn cứ vào mực nước hồ và tình hình nước đến trong thời đoạn để quyết định đưa mực nước về đường nào; (2) vận hành tối wu: Cách thức vận hành được tính toán từ mô hình tối ưu theo đã xác định. Vận hành theo cách này yêu cầu toàn bộ số liệu đầu vào như thời đoạn trong tương lat phải được biết trước hoặc dự báo phải chính xác.
Điều này có hạn chế lớn khi mà dự báo đài hạn hiện nay chưa chính xác. Mặc dù từ mô hình tối ưu có thể xây dựng ra các đường cong tham chiếu theo tin suất nước đến, nhưng người điều hành vẫn khó khăn khi chọn đường nào sẽ đi theo khi mà nước đến là rt biển động trong năm VỀ khả năng điều tết thì hd chứa có thể được chia thành hỗ chứa nước đài hạn (năm, mùa) và hỗ chứa nước ngắn hạn (tin, ngày). Do vậy nghiên cứu vận hành hỗ chứa được tít toán với các bước thời gian khác nhau theo thời đoạn như năm, thắng, ngày. Đối với hỗ chứa điều tiết đài hạn và trong mùa kiệt, khi mà lưu lượng đến không thay đỗi lớn đột ngột, thì việc tính toán thời đoạn tháng cho cả liệt năm thường được sử dụng.
“Trong lĩnh vực khí tượng, thuỷ văn, môi trường, phòng ching giảm nhẹ thiên ti nổi chung và vận hành hồ chứa nói riêng thì việc sử dụng mô hình toán học và mô hình bản đồ có se trợ giúp của mấy tính ví thám (RS) và hệ thống thông tin địa lý (GIS) 1a công cụ rất sắc bén, đang đòi hỏi ngày một cao cả về số lượng và chất lượng. Nhờ" có kỹ thuật mô hình đã cho phép đi sâu vào bản chất của hiện tượng va quá trình mô. phòng rất sắt với thực tế hg thống nghiên cửu, nên rắt đắc dụng cho công tắc dự bio và tinh toin ra quyết định. Việc xây dựng được một mô hình mô phỏng, tối ưu tốt cho quá trình VHHTHC đã và đang đem lại gu quả kinh t kỹ thuật vi ta chỉ cần có giải pháp diều a hợp lý nhất cho biển số chính à lưu lượng phát điện hay lưu lượng cấp từ hỗ xuống hạ lưu, tác động đến quá trình vận hành của cả hệ thống, đem lại hiệu quá.
kinh tế - xã hội - môi trường lớn, góp phần phát triển bén vững nguồn nước. Bên cạnh đồ là c mô hình thích ng sử dụng tả liệu dự báo nhằm trợ ep, tng của kết quả phương án điều hành quản lý có lợi nhất "Trên thé giới và Việt Nam đã có nhiều các nghiên cứu về mé bình cả về mô phống, tdi ưu củng các hệ thống trợ giúp ra quyết định (DSS). Trong phần này sẽ tập trung vào tổng hợp các mô hình toán mô phỏng và tối ưu phổ biến hiện có trong VHHTHC và ‘img dung của chúng ở Việt Nam 1.2 Tổng quan về tình hình nghiên cứu VHHC trên thé giới 1.1 Các mô hình mô phẳng và ứng đụng trên thế giỗi “Các mô hình mô phòng đã được Hiệp hội các kỹ sư quân đội Mỹ sử dụng nghiên cứu vn hành của hệ thống sáu hỗ chứa ở sông Missouri vio năm 1953 (Hall and Dracup, 1970) [2]. Ké từ đó thì mô phòng đã trở thành công cụ hiệu quả để phân tích các hệ thống nguồn nước.
Nhiều ứng dụng mô phỏng được đề cập đến trong các nguồn tư liệu. Các mô hình và phần mềm nỗi tiếng có thể nêu tên là: HE (1971; HEC-S (1979) được Trung tâm Kỹ thuật Thay văn (HEC) phát trên, mô hình (SIM 1 và II) cho hệ thống nguồn nước ở Texas (Evanson and Mosely, 1970) (3]: mô hình MODSIM do Colorado State University phát triển (Labdie vả nnk 1984) [4]; BRASS. (2003) [8] là chương trình thể hệ tiếp theo của mô phỏng hồ chứa HEC-5. Phần mềm HEC-ResSim bao gém các chương tỉnh tính toắn mô phỏng vận hình hồ chứa.
quản lý lưu trữ số liệu, chức năng hiển thị và bảo cáo. HEC-DSS (HEC, 1995 and HEC, 2003) là hệ thống di liệu ding lưu trữ và truy xuất số liệu vào-ra dang chuỗi thồi sian cho bộ HEC. Colon và MeMahon (1987) [5] đã phát triển mô hình đông chảy lưu vực vi trong sông BRASS để cải tiến việc xác định dòng chảy tức thời và dự báo quá trình dng chảy lũ. Mã hình đã được áp dụng ở ba hỗ chứa lớn ở bệ thông sông Savannah nhằm trợ giúp quản lý 10.
Việc kết hop mô hình mô phỏng và tối ưu được sử dụng trong mô hình bán mô phỏng. Liễu hết các ứng dụng phân tích hệ thing hỒ chứa theo chương trình đồng mạng đều liên quan đến bai toán chỉ phí dòng mạng là nhỏ nhất với ham mục tiêu tuyển tính. Trong thuật toán tối ưu đồng mạng thì một hệ thống có thể được diễn đạt bằng mang lưới với các nút và đường nỗi (hoặc cung). Ford và Fulkerson (1962) [9] sử ‘dung các mô hình Quy hoạch tuyến tính (LP) hiệu quả như thuật toán sai lệch để tìm ra lời giải Phát triển của chuỗi các mô hình mô phỏng dòng chảy mặt bắt đầu từ Ban Phát triển nguồn nước Texas (Texas Water Development Board - TWDB) như là một phần của nghiên cứu quy hoạch nước ở Texas.
Đầu tiên, mô hình SIM-I và tiếp đó là SIM-II đã được lập (Evanson và Mosely, 1970) [3]. Sau đó thi mô hình phân phối nước mặt (AL~ V) và mô hình mô phỏng và tối ưu HTHC (SIM-V) là các mô hình thủy van tổng quát cho hệ thống nguồn nước (Martin; 1981, 1982, 1983) [10] (11) [12].