Ứng Dụng Mô Hình HEC-RESSIM Trong Điều Tiết Hồ Chứa Phước Hòa

• Tác giả: Nguyễn Thị Hồng Mai
• Người hướng dẫn: ThS. Vũ Thị Vân Anh
• Trường học: Đại học Tài nguyên và Môi trường Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Thủy Văn
• Đề tài: Ứng Dụng Mô Hình HEC-RESSIM Trong Điều Tiết Hồ Chứa Phước Hòa
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ - XÃ HỘI LƯU VỰC SÔNG BÉ
• 1.1. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN
• 1.1.1. Vị trí địa lý
• 1.1.2. Địa hình, địa mạo
• 1.1.3. Đặc điểm thảm phủ, thổ nhưỡng
• 1.1.4. Điều kiện khí hậu
• 1.2. ĐẶC ĐIỂM CHẾ ĐỘ THỦY VĂN
• 1.2.1. Chế độ dòng chảy trên lưu vực sông Bé
• 1.2.2. Mạng lưới sông suối
• 1.2.3. Mạng lưới trạm khí tượng thủy văn trên lưu vực
• 1.2.4. Đặc trưng thủy văn
• 1.3. ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ XÃ HỘI
• 1.3.1. Đặc điểm xã hội
• 1.3.2. Tình hình phát triển kinh tế
• 1.4. HIỆN TRẠNG CÔNG TRÌNH THỦY LỢI
• 1.4.1. Đặc điểm hồ chứa trên lưu vực sông
• 1.4.2. Hồ chứa Phước Hòa
• 2. CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN XỬ LÝ SỐ LIỆU ĐẦU VÀO CHO MÔ HÌNH HEC-RESSIM
• 2.1. GIỚI THIỆU MÔ HÌNH HEC-RESSIM
• 2.1.1. NGUYÊN LÝ, CẤU TRÚC MÔ HÌNH
• 2.1.2. CÁC BƯỚC SỬ DỤNG MÔ HÌNH
• 2.1.2.1. Mô-đuyn thiết lập lưu vực (Watershed Setup)
• 2.1.2.2. Mô-đuyn mạng lưới hồ (Reservoir Network)
• 2.1.2.3. Mô-đuyn mô phỏng (Simulation)
• 2.2. TÍNH TOÁN, XỬ LÝ SỐ LIỆU ĐẦU VÀO CHO MÔ HÌNH HEC-RESSIM
• 2.2.1. Lựa chọn mô hình
• 2.2.2. Giới thiệu mô hình HEC-HMS
• 2.2.3. Cơ sở lý thuyết của mô hình HEC-HMS
• 2.3. ỨNG DỤNG MÔ HÌNH HEC-HMS TÍNH TOÁN DÒNG CHẢY ĐẾN HỒ CHỨA PHƯỚC HÒA
• 2.3.1. Tính toán mưa thiết kế
• 2.3.2. Thu thập và chỉnh lý số liệu
• 2.3.3. Hiệu chỉnh mô hình
• 2.3.4. Kết quả xác định bộ thông số mô hình HEC-HMS
• 2.3.5. Kiểm định bộ thông số mô hình HEC-HMS
• 3. CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH HEC-RESSIM ĐIỀU TIẾT HỒ PHƯỚC HÒA
• 3.1. SƠ LƯỢC MẠNG LƯỚI TRẠM DÙNG TRONG TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT
• 3.1.1. Điều tiết hồ chứa
• 3.1.2. Mạng lưới các trạm
• 3.2. PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ SỐ LIỆU ĐẦU VÀO
• 3.2.1. Số liệu đặc trưng hồ chứa
• 3.2.2. Tổn thất do bốc hơi và thấm
• 3.2.3. Nhu cầu nước
• 3.3. HIỆU CHỈNH MÔ HÌNH HEC-RESSIM
• 3.3.1. Mô đun thiết lập lưu vực (Watershed Setup)
• 3.3.2. Mô đun mạng lưới hồ (Reservoir Network)
• 3.3.3. Mô đun mô phỏng (Simulation)
• 3.4. ÁP DỤNG MÔ HÌNH HEC-RESSIM ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA
• KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC CHƯƠNG 2

Tóm tắt

I. Tổng Quan Ứng Dụng HEC ResSim Điều Tiết Hồ Phước Hòa

Bài viết này tập trung vào việc ứng dụng mô hình HEC-ResSim trong điều tiết hồ chứa Phước Hòa. Hồ Phước Hòa đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý tài nguyên nước và cấp nước cho hạ du. Việc mô phỏng điều tiết hồ chứa bằng HEC-ResSim giúp tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên nước bền vững, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu. Nghiên cứu này nhằm mục đích cung cấp cái nhìn tổng quan về cách phần mềm HEC-ResSim có thể được sử dụng để cải thiện hiệu quả điều tiết và đáp ứng nhu cầu nước ngày càng tăng. Việc sử dụng mô hình toán trong bài toán điều tiết sẽ giúp đưa ra các kịch bản điều tiết tối ưu hơn.

1.1. Giới thiệu về Hồ Phước Hòa và Vai Trò Quan Trọng

Hồ Phước Hòa là một công trình thủy lợi quan trọng trên lưu vực sông Bé. Hồ đóng vai trò chính trong việc điều tiết dòng chảy, cấp nước cho sinh hoạt, sản xuất nông nghiệp và công nghiệp, đồng thời góp phần giảm thiểu nguy cơ lũ lụt. Theo tài liệu, sông Bé có lưu lượng dòng chảy trung bình hàng năm là 251,4 m3/s. Sự phân bố dòng chảy không đều giữa mùa mưa và mùa khô gây ra nhiều thách thức trong việc đảm bảo nguồn nước. Do đó, việc điều tiết hồ chứa một cách hiệu quả là vô cùng cần thiết.

1.2. Tầm Quan Trọng của Mô Hình HEC ResSim Trong Quản Lý Nước

HEC-ResSim là một công cụ mô phỏng điều tiết hồ chứa mạnh mẽ, cho phép các nhà quản lý tài nguyên nước đánh giá các kịch bản điều tiết khác nhau và đưa ra quyết định dựa trên cơ sở khoa học. Mô hình này giúp dự đoán mực nước hồ, lưu lượng xả lũ và lưu lượng dòng chảy hạ du, từ đó tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên nước và giảm thiểu tác động tiêu cực của lũ lụt. Việc đánh giá hiệu quả điều tiết bằng HEC-ResSim là bước quan trọng trong việc lập kế hoạch quản lý tài nguyên nước bền vững.

II. Thách Thức Trong Điều Tiết Hồ Chứa Phước Hòa Hiện Nay

Việc điều tiết hồ chứa Phước Hòa đối mặt với nhiều thách thức, bao gồm sự biến đổi khí hậu, nhu cầu nước ngày càng tăng và yêu cầu về an toàn đập. Biến đổi khí hậu gây ra sự thay đổi trong lưu lượng dòng chảy, làm cho việc dự đoán và điều tiết trở nên khó khăn hơn. Nhu cầu nước cho sinh hoạt, sản xuất nông nghiệp và công nghiệp ngày càng tăng, đòi hỏi việc tối ưu hóa điều tiết để đáp ứng nhu cầu. Ngoài ra, việc đảm bảo an toàn đập trong quá trình xả lũ cũng là một thách thức lớn. Cần có các giải pháp điều tiết linh hoạt và hiệu quả để đối phó với những thách thức này.

2.1. Tác Động của Biến Đổi Khí Hậu Đến Lưu Lượng Dòng Chảy

Biến đổi khí hậu gây ra sự thay đổi đáng kể trong lưu lượng dòng chảy đến hồ chứa Phước Hòa. Các nghiên cứu chỉ ra rằng lượng mưa có xu hướng trở nên thất thường hơn, với các đợt hạn hán kéo dài và các đợt mưa lớn bất thường. Điều này gây khó khăn cho việc dự đoán lưu lượng dòng chảy và lập kế hoạch điều tiết hiệu quả. Việc phân tích rủi ro liên quan đến biến đổi khí hậu là rất quan trọng để đưa ra các giải pháp điều tiết thích ứng.

2.2. Sự Gia Tăng Nhu Cầu Nước và Yêu Cầu Về Cấp Nước

Nhu cầu nước cho sinh hoạt, sản xuất nông nghiệp và công nghiệp trong khu vực hạ du hồ Phước Hòa ngày càng tăng. Việc đáp ứng nhu cầu này đòi hỏi việc tối ưu hóa điều tiết để đảm bảo cấp nước đầy đủ và liên tục. Cần có các giải pháp điều tiết linh hoạt để đáp ứng các nhu cầu khác nhau trong các thời kỳ khác nhau. Theo tài liệu, việc cấp nước cho dân sinh là một trong những mục tiêu quan trọng của việc điều tiết hồ chứa.

III. Phương Pháp Ứng Dụng HEC ResSim Điều Tiết Hồ Phước Hòa

Việc ứng dụng HEC-ResSim để điều tiết hồ Phước Hòa bao gồm các bước: thu thập và xử lý số liệu đầu vào, xây dựng mô hình mạng lưới hồ chứa, hiệu chỉnh thông số hồ chứa và mô phỏng các kịch bản điều tiết. Số liệu đầu vào bao gồm lưu lượng dòng chảy, mực nước hồ, thông số hồ chứa và nhu cầu nước. Mô hình mạng lưới hồ chứa thể hiện mối quan hệ giữa các thông số hồ chứa. Quá trình hiệu chỉnh giúp đảm bảo độ chính xác của mô hình. Mô phỏng các kịch bản điều tiết giúp đánh giá tác động của các quyết định điều tiết khác nhau.

3.1. Thu Thập và Xử Lý Số Liệu Đầu Vào Cho Mô Hình

Để ứng dụng HEC-ResSim, cần thu thập và xử lý một lượng lớn số liệu đầu vào. Các số liệu này bao gồm: lưu lượng dòng chảy đến hồ (có thể được tính toán bằng HEC-HMS), mực nước hồ, thông số hồ chứa (quan hệ Z~F~V), nhu cầu nước cho các mục đích khác nhau (sinh hoạt, nông nghiệp, công nghiệp), và thông số về bốc hơi và thấm. Các số liệu này cần được kiểm tra và xử lý cẩn thận để đảm bảo tính chính xác và phù hợp với mô hình.

3.2. Xây Dựng Mô Hình Mạng Lưới Hồ Chứa Bằng HEC ResSim

Xây dựng mô hình mạng lưới hồ chứa trong HEC-ResSim là bước quan trọng để mô tả hệ thống hồ chứa và các mối quan hệ giữa chúng. Mô hình này bao gồm các thành phần chính như: hồ chứa, các tuyến sông, các công trình điều tiết và các điểm lấy nước. Cần xác định rõ vị trí, kích thước và các thông số kỹ thuật của từng thành phần. Theo tài liệu, cần tạo network liên kết với hồ chứa để đưa các thông số vào. Mô hình này sẽ giúp mô phỏng quá trình điều tiết một cách chính xác.

IV. Kết Quả Ứng Dụng HEC ResSim Trong Điều Tiết Phước Hòa

Việc ứng dụng HEC-ResSim trong điều tiết hồ Phước Hòa mang lại nhiều kết quả tích cực. Mô hình giúp dự đoán chính xác mực nước hồ, lưu lượng xả lũ và lưu lượng dòng chảy hạ du. Từ đó, các nhà quản lý có thể đưa ra quyết định điều tiết tối ưu, đảm bảo cấp nước đầy đủ và giảm thiểu tác động tiêu cực của lũ lụt. Đánh giá hiệu quả của các kịch bản điều tiết khác nhau giúp cải thiện quy trình vận hành và sử dụng tài nguyên nước một cách bền vững.

4.1. Đánh Giá Hiệu Quả Điều Tiết Nước Cho Dân Sinh

Sử dụng HEC-ResSim cho phép đánh giá hiệu quả điều tiết nước cho dân sinh. Điều này bao gồm việc so sánh lưu lượng dòng chảy thực tế với nhu cầu nước, xác định các thời điểm thiếu nước và đánh giá tác động của các kịch bản điều tiết khác nhau. Kết quả này giúp các nhà quản lý đưa ra các quyết định điều tiết phù hợp để đảm bảo cấp nước đầy đủ và liên tục cho người dân.

4.2. Mô Phỏng Các Kịch Bản Xả Lũ An Toàn

HEC-ResSim cho phép mô phỏng các kịch bản xả lũ khác nhau và đánh giá tác động của chúng đến hạ du. Điều này giúp các nhà quản lý lựa chọn kịch bản xả lũ an toàn nhất, giảm thiểu rủi ro ngập lụt và bảo vệ tính mạng và tài sản của người dân. Phân tích rủi ro là một phần quan trọng trong quá trình này.

V. Kết Luận và Hướng Phát Triển Ứng Dụng HEC ResSim

Việc ứng dụng HEC-ResSim trong điều tiết hồ chứa Phước Hòa là một giải pháp hiệu quả để quản lý tài nguyên nước một cách bền vững. Mô hình giúp tối ưu hóa việc sử dụng nước, giảm thiểu tác động tiêu cực của lũ lụt và đảm bảo an toàn đập. Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển mô hình HEC-ResSim để đối phó với những thách thức mới, như biến đổi khí hậu và sự gia tăng nhu cầu nước. Việc tích hợp mô hình với các hệ thống thông tin địa lý (GIS) và hệ thống cảnh báo sớm cũng là một hướng phát triển tiềm năng.

5.1. Tích Hợp HEC ResSim Với Các Hệ Thống Cảnh Báo Sớm

Việc tích hợp HEC-ResSim với các hệ thống cảnh báo sớm về lũ lụt có thể giúp cải thiện khả năng dự báo và ứng phó với các tình huống khẩn cấp. Hệ thống cảnh báo sớm có thể cung cấp thông tin về lượng mưa, mực nước sông và mực nước hồ, cho phép các nhà quản lý đưa ra quyết định điều tiết kịp thời để giảm thiểu tác động của lũ lụt.

5.2. Nâng Cấp Mô Hình Với Dữ Liệu Biến Đổi Khí Hậu

Để đối phó với tác động của biến đổi khí hậu, cần nâng cấp mô hình HEC-ResSim với dữ liệu về biến đổi khí hậu, chẳng hạn như các kịch bản về lượng mưa và nhiệt độ trong tương lai. Điều này sẽ giúp mô hình dự đoán chính xác hơn lưu lượng dòng chảy và cho phép các nhà quản lý đưa ra các giải pháp điều tiết thích ứng với biến đổi khí hậu.