Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu chế độ vận hành tích nước trong thời kỳ mùa lũ cho hệ thống hồ chứa bậc thang Hòa Bình và Sơn La

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

VŨ THỊ MINH HUỆ

NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH TÍCH NƢỚC TRONG THỜI KỲ MÙA LŨ CHO HỆ THỐNG HỒ CHỨA BẬC THANG HOÀ BÌNH VÀ SƠN LA

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI, NĂM 2017

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

VŨ THỊ MINH HUỆ

NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH TÍCH NƢỚC TRONG THỜI

KỲ MÙA LŨ CHO HỆ THỐNG HỒ CHỨA BẬC THANG

HOÀ BÌNH VÀ SƠN LA

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC 1.PGS.TS PHẠM THỊ HƢƠNG LAN

2.GS.TS HÀ VĂN KHỐI

HÀ NỘI, NĂM 2017

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả

nghiên cứu và các kết luận trong luận án là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một

nguồn nào và dƣới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã

đƣợc thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.

Tác giả luận án

Vũ Thị Minh Huệ

iii

LỜI CẢM ƠN

Trƣớc tiên tác giả xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến các thầy cô hƣớng

dẫn khoa học GS.TS Hà Văn Khối và PGS.TS Phạm Thị Hƣơng Lan đã tận tình định

hƣớng, chỉ bảo theo sát tác giả trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thiện Luận án.

Tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Trƣờng Đại học Thuỷ Lợi, Phòng Đào tạo Đại

học và Sau Đại học đã tạo điều kiện thuận lợi, hỗ trợ tác giả trong quá trình làm Luận

án. Tác giả xin cảm ơn các thầy cô, đồng nghiệp trong Khoa Thuỷ Văn và TNN đã

dành nhiều thời gian công sức hỗ trợ tác giả hoàn thành Luận án.

Đồng thời tác giả cũng nhận đƣợc sự động viên và ủng hộ rất lớn về vật chất và tinh

thần từ trƣờng ĐH Thủy lợi, từ gia đình và bạn bè trong đó có chồng và các con. Từ

đáy lòng mình, tác giả xin gửi đến họ những lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất.

Tác giả xin trân trọng cám ơn .

iv

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ……………………………………………………………………………..1 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VẬN HÀNH HỒ CHỨA ĐA 6 MỤC TIÊU

Hồ chứa và vấn đề vận hành hồ chứa ................................................................ 6

1.1

Phƣơng pháp quản lý và nguyên tắc vận hành hệ thống hồ chứa đa mục tiêu .. 8

1.2

1.2.1 Các phƣơng pháp quản lý vận hành hệ thống hồ chứa ................................ 8

1.2.2 Nguyên tắc vận hành hệ thống hồ chứa .................................................... 10

1.3 Tổng quan các phƣơng pháp xây dựng quy trình vận hành hệ thống hồ chứa đa mục tiêu ................................................................................................................. 13

1.3.1 Phƣơng pháp sử dụng kỹ thuật tối ƣu hóa ................................................. 14

1.3.2 Phƣơng pháp mô phỏng ............................................................................. 19

1.3.3 Phƣơng pháp kết hợp ................................................................................. 20

Tổng quan về lƣu vực sông Hồng ................................................................... 23

1.4

1.4.1 Lƣu vực sông và mạng lƣới sông ngòi ...................................................... 23

1.4.2 Giới thiệu các công trình hồ chứa trên dòng chính sông Hồng ................. 25

1.4.3 Nhiệm vụ chống lũ hạ du và nguyên tắc chung của chế độ vận hành chống lũ hạ du .................................................................................................................. 29

1.4.4 Tổng quan các nghiên cứu phục vụ vận hành hệ thống hồ chứa lƣu vực sông Hồng trong mùa lũ ........................................................................................ 30

1.4.5 Quá trình phát triển văn bản pháp lý ......................................................... 35

Kết luận chƣơng 1: .......................................................................................... 38

1.5

CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ VẬN

CHƢƠNG 2 HÀNH TÍCH NƢỚC TRONG THỜI KỲ MÙA LŨ ĐỐI VỚI HỆ THỐNG HỒ CHỨA HÒA BÌNH VÀ SƠN LA ................................................................................. 40

2.1 Nhận xét về các quy trình đã ban hành và đề xuất hƣớng nghiên cứu chế độ vận hành tích nƣớc ..................................................................................................... 40

2.1.1 Nhiệm vụ chống lũ hạ du và nguyên tắc chung của chế độ vận hành cắt lũ 40

2.1.2 Một số hạn chế của các quy trình vận hành hồ chứa đã ban hành ............ 42

2.1.3 Phân tích thực trạng và những bất cập khi vận hành theo các quy trình đã ban hành ................................................................................................................. 47

2.1.4 Đánh giá khả năng tích nƣớc đầy hồ của hê thống hồ chứa trên sông Đà 50

v

2.1.5 Sự cần thiết và định hƣớng nghiên cứu bổ sung chế độ vận hành tích nƣớc hồ chứa Hòa Bình và Sơn La ................................................................................. 55

Cơ sở khoa học nghiên cứu xây dựng chế độ vận hành tích nƣớc .................. 57

2.2

2.2.1 Quan điểm nghiên cứu ............................................................................... 57

2.2.2 Phân chia thời kỳ tích nƣớc ....................................................................... 59

2.2.3 Phƣơng pháp thiết lập chế độ vận hành trong thời kỳ tích nƣớc hạn chế . 60

2.2.4 Xây dựng chế độ vận hành ứng phó trong trƣờng hợp xảy ra lũ bất thƣờng trong thời kỳ tích nƣớc .......................................................................................... 63

2.3 Phân tích cơ sở thực tiễn và tính khả thi xác định mực nƣớc giới hạn Hgh cho hồ chứa Sơn La và Hòa Bình ..................................................................................... 68

2.3.1 Thực trạng thay đổi chế độ mực nƣớc hạ du thời kỳ mùa lũ .................... 68

2.3.2 Phân tích đặc điểm mƣa lũ và sự hình thành lũ lớn trên lƣu vực .............. 73

2.3.3 Khả năng dự báo và nhận dạng lũ lớn trên hệ thống sông Hồng .............. 76

Công cụ tính toán ............................................................................................. 81

2.4

2.4.1 Ứng dụng MS Excel tính toán điều tiết dòng chảy qua hồ chứa ............... 81

2.4.2 Mô hình MIKE 11 ..................................................................................... 83

Kết luận chƣơng 2 ........................................................................................... 85

2.5

CHƢƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH TRONG THỜI KỲ TÍCH NƢỚC HỆ THỐNG HỒ CHỨA BẬC THANG HÒA BÌNH VÀ SƠN LA 86

Thiết lập bài toán ............................................................................................. 87

3.1

3.1.1 Thiết lập kịch bản mực nƣớc Hà Nội ........................................................ 89

3.1.2 Chọn phƣơng án lũ để tính toán xác định mực nƣớc giới hạn Hgh .......... 89

3.1.3 Kết quả tính toán bảng nguyên tắc vận hành tích nƣớc ............................ 90

3.1.4 Kiểm tra đánh giá tính khả thi của việc vận hành theo bảng nguyên tắc vận hành tích nƣớc................................................................................................. 94

3.2 Kết quả nghiên cứu phƣơng án vận hành ứng phó trong trƣờng hợp xảy ra lũ bất thƣờng trong thời kỳ tích nƣớc đầy hồ .............................................................. 100

3.2.1 Các giải pháp vận hành ứng phó trong trƣờng hợp khẩn cấp trên lƣu vực sông Hồng ............................................................................................................ 101

3.2.2 Đề xuất phƣơng án vận hành hệ thống hồ chứa ứng phó trƣờng hợp xảy ra lũ bất thƣờng trong thời kỳ tích nƣớc .................................................................. 103

3.2.3 Xây dựng kịch bản tính toán ................................................................... 104

vi

3.2.4 Kết quả tính toán .................................................................................... 108

3.3 Đề xuất cơ chế vận hành tích nƣớc hệ thống hồ chứa bậc thang Hòa Bình và Sơn La ...................................................................................................................... 114

3.3.1 Thời kỳ tích nƣớc hạn chế (từ 15/06 đến 21/08 hàng năm) .................... 114

3.3.2 Phƣơng án vận hành hồ chứa Sơn La và Hoà Bình ứng phó trƣờng hợp xảy ra lũ bất thƣờng trong thời kỳ tích nƣớc, ...................................................... 115

Kết luận chƣơng 3 ......................................................................................... 116

3.4

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 117

vii

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1-1: Nguyên tắc vận hành hệ thống hồ chứa bậc thang [10] ............................... 10 Bảng 1-2: Nguyên tắc vận hành hệ thống hồ chứa song song [11] .............................. 12 Bảng 1-3: Các nhà máy thủy điện trên sông Lý Tiên-thƣợng nguồn sông Đà [46] ...... 25 Bảng 2-1: Quy định về phân bổ dung tích phòng lũ dành cho cắt lũ hạ du theo mực nƣớc khống chế tại Hà Nội của các hồ Sơn La và Hòa Bình trong QT1622. .............. 41 Bảng 2-2 Tóm tắt nội dung QT80, QT198 và QT1622 ................................................. 44 Bảng 2-3: Thống kê mực nƣớc Hà Nội lớn nhất và nhỏ nhất trong mùa lũ .................. 45 Bảng 2-4: Thống kê các phƣơng án vận hành ............................................................... 52 Bảng 2-5: Thống kê số năm tích đến mực nƣớc dâng bình thƣờng hồ chứa ................ 54 Bảng 2-6: Thống kê thời điểm tích đầy hồ chứa Sơn La theo phƣơng án 1 và 3 .......... 54 Bảng 2-7: Các hình thế thời tiết gây mƣa lớn ở lƣu vực sông Hồng – Thái Bình [54] . 74 Bảng 2-8: Đặc trƣng đỉnh lũ đặc biệt lớn trên các sông thuộc sông Hồng [50] ............ 75 Bảng 2-9: Một số hình thế thời tiết kết hợp gây mƣa lũ lớn và các mực nƣớc đỉnh lũ trong một số trận lũ lớn điển hình trên hệ thống sông Hồng ......................................... 75 Bảng 2-10: Đánh giá dự báo hạn ngắn và hạn vừa cho trạm Hà Nội 2008 -2013 [56] . 78 Bảng 2-11: Các phƣơng pháp dự báo thủy văn hạn vừa trên lƣu vực sông Hồng [55] . 78 Bảng 2-12: Đánh giá dự báo dòng chảy 3 ngày tại Hòa Bình và Hà Nội [56] .............. 80 Bảng 2-13: Kết quả dự báo tác nghiệp quá trình dòng chảy hồ Sơn La năm 2016 [55] ....................................................................................................................................... 80 Bảng 2-14: Kết quả dự báo tác nghiệp dòng chảy hồ Hòa Bình năm 2016 [55] .......... 80 Bảng 2-15: Bảng thống kê các biên trên và biên dƣới .................................................. 85 Bảng 3-1: Kết quả tính toán Hgh của hồ chứa Sơn La ................................................. 90 Bảng 3-2: Quan hệ mực nƣớc và dung tích hồ chứa Hòa Bình và Sơn La ................... 94 Bảng 3-3: Tổng hợp các phƣơng án điều chỉnh Hgh .................................................... 94 Bảng 3-4: Các trận lũ lớn xảy ra tại Sơn Tây ................................................................ 96 Bảng 3-5: Bảng nguyên tắc vận hành tích nƣớc ............................................................ 98 Bảng 3-6: Bảng tổng hợp mực nƣớc hồ chứa Sơn La, Hòa Bình và Hà Nội vận hành theo phƣơng án 1 và 3 ................................................................................................... 99 Bảng 3-7: Quy định mực nƣớc thấp nhất các hồ chứa đƣợc phép hạ xuống để đón lũ theo QT 1622 ............................................................................................................... 103 Bảng 3-8: Đặc trƣng của lũ có chu kỳ lặp lại 500 năm tại Sơn Tây với các dạng lũ năm 1969, 1971 và 1996 ..................................................................................................... 104 Bảng 3-9: Mực nƣớc các hồ chứa thƣợng nguồn ........................................................ 107 Bảng 3-10: Tổng hợp các phƣơng án tính toán kiểm tra tính khả thi của phƣơng án vận hành ứng phó trƣờng hợp xảy ra lũ bất thƣờng đề xuất .............................................. 108 Bảng 3-11: Bảng nguyên tắc vận hành tích nƣớc ........................................................ 114

viii

Bảng 3-12: Quy định mực nƣớc thấp nhất các hồ chứa đƣợc phép hạ xuống để đón lũ theo QT 1622 ............................................................................................................... 116

ix

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1-1 Sự cần thiết của điều tiết dòng chảy đáp ứng yêu cầu của xã hội [2] .............. 7 Hình 1-2: Hệ thống hồ chứa bậc thang .......................................................................... 11 Hình 1-3: Hệ thống hồ chứa song song ......................................................................... 12 Hình 1-4: Bản đồ lƣu vực sông Hồng............................................................................ 24 Hình 1-5 Sơ đồ các hồ chứa trên thƣợng nguồn sông Đà phía Trung Quốc ................. 26 Hình 1-6: Bản đồ lƣu vực sông Đà ................................................................................ 28 Hình 1-7: Sơ đồ khối nghiên cứu chế độ vận hành tích nƣớc cho hệ thống hồ chứa Hòa Bình và Sơn La .............................................................................................................. 38 Hình 2-1: Biểu đồ quá trình mực nƣớc hồ Sơn La thời kỳ mùa lũ từ năm 2012-2015 . 48 Hình 2-2: Biểu đồ quá trình mực nƣớc hồ Hòa Bình thời kỳ mùa lũ từ năm 2012- 2015 ....................................................................................................................................... 49 Hình 2-3: Biểu đồ quá trình mực nƣớc Hà Nội thời kỳ mùa lũ năm 2012-2015 .......... 49 Hình 2-4 Sơ đồ tính toán thử dần xác định giới hạn của mực nƣớc hồ ......................... 61 Hình 2-5: Quá trình lũ tháng 09 năm 1985 tại Hà Nội .................................................. 64 Hình 2-6: Quá trình lƣu lƣợng mùa lũ (thời đoạn 6h) trạm Trung Ái Kiều và Thổ Khả Hà trên sông Đà năm 2008 ............................................................................................ 65 Hình 2-7: Sơ đồ tiếp cận nghiên cứu đề xuất giải pháp vận hành ứng phó trong trƣờng hợp lũ bất thƣờng ........................................................................................................... 67 Hình 2-8: Đƣờng bao mực nƣớc thấp nhất và mực nƣớc bình quân thời gian tại Hà Nội trƣớc khi có hồ chứa Hòa Bình thời kỳ từ 1/6 đến 15/10 hàng năm. ............................ 69 Hình 2-9: Đƣờng bao mực nƣớc thấp nhất và mực nƣớc bình quân thời gian tại Hà Nội sau khi có hồ chứa Hòa Bình thời kỳ từ 1/6 đến 15/10 hàng năm ................................ 70 Hình 2-10: Biểu đồ Trị số mực nƣớc trung bình và nhỏ nhất tại Hà Nội theo thời gian mùa lũ giai đoạn 1960-1990 và 1991-2012 ................................................................... 71 Hình 2-11: Biểu đồ mực nƣớc Hà Nội lớn nhất và nhỏ nhất trong thời kỳ lũ chính vụ và trong mùa lũ từ năm 1960-2013 ............................................................................... 72 Hình 2-12: Đƣờng Q H tại trạm thuỷ văn Hà Nội qua các năm ................................ 72 Hình 2-13: Sơ đồ mạng thủy lực hệ thống sông lƣu vực sông Hồng. ........................... 84 Hình 3-1: Sơ đồ tính toán thiết lập bảng nguyên tắc vận hành .................................... 88 Hình 3-2: Quá trình lƣu lƣợng vào và xả qua hồ chứa Sơn La và Hòa Bình điều tiết lũ 500 năm mô hình 1996 với cấp mực nƣớc Hà Nội từ 6,0 m đến 8,0 m. ....................... 91 Hình 3-3: Quá trình mực nƣớc hồ chứa Sơn La và Hòa Bình và Hà Nội với cấp mực nƣớc Hà Nội từ 6,0 m đến 8,0 m. .................................................................................. 91 Hình 3-4: Quá trình lƣu lƣợng vào và xả qua hồ chứa Sơn La và Hòa Bình điều tiết lũ 500 năm mô hình 1996 với cấp mực nƣớc Hà Nội từ 4,0 m đến 6,0 m. ....................... 92 Hình 3-5: Quá trình mực nƣớc hồ chứa Sơn La và Hòa Bình và Hà Nội với cấp mực nƣớc Hà Nội từ 4,0 m đến 6,0 m. .................................................................................. 92

x

Hình 3-6: Quá trình lƣu lƣợng vào và xả qua hồ chứa Sơn La và Hòa Bình điều tiết lũ 500 năm mô hình 1996 với cấp mực nƣớc Hà Nội < 4,0 m. ......................................... 93 Hình 3-7: Quá trình mực nƣớc hồ chứa Sơn La và Hòa Bình và Hà Nội với cấp mực nƣớc Hà Nội < 4,0 m. .................................................................................................... 93 Hình 3-8: Sơ đồ mô tả quá trình hiệu chỉnh vận hành xả lũ theo cập nhật số liệu dự báo lũ hàng ngày................................................................................................................... 95 Hình 3-9: Sơ đồ nghiên cứu phƣơng án vận hành ứng phó trƣờng hợp lũ bất thƣờng trong thời kỳ tích nƣớc. ............................................................................................... 101 Hình 3-10: Quá trình lũ tại các biên trên với tần suất 0,2% tại Sơn Tây dạng lũ 1969 ..................................................................................................................................... 105 Hình 3-11: Quá trình lũ tại các biên trên với tần suất 0,2% tại Sơn Tây dạng lũ 1971 ..................................................................................................................................... 105 Hình 3-12 Quá trình lũ tại các biên trên với tần suất 0,2% tại Sơn Tây dạng lũ 1996106 Hình 3-13: Quá trình lƣu lƣợng nhập lƣu tần suất 0,2% tại Sơn Tây dạng lũ 1971 .. 106 Hình 3-14: Biểu đồ quá trình mực nƣớc hồ chứa Sơn La, Hoà Bình và Hà Nội theo phƣơng án PA1.96_500 ............................................................................................... 109 Hình 3-15: Biểu đồ quá trình mực nƣớc hồ chứa Sơn La, Hoà Bình và Hà Nội theo phƣơng án PA1.69_500 ............................................................................................... 109 Hình 3-16: Biểu đồ quá trình lƣu lƣợng đến Hồ Sơn La và xả qua hồ Hòa Bình và Sơn La theo phƣơng án PA1.69_500 .................................................................................. 110 Hình 3-17: Biểu đồ quá trình mực nƣớc hồ chứa Sơn La, Hoà Bình và Hà Nội theo phƣơng án PA2.71_300 ............................................................................................... 111 Hình 3-18: Quá trình mực nƣớc hồ chứa Sơn La, Hoà Bình và Hà Nội theo phƣơng án PA1.71_300 ................................................................................................................. 111 Hình 3-19: Biểu đồ quá trình lƣu lƣợng đến và xả qua các hồ chứa Sơn La và Hoà Bình theo phƣơng án PA2.69_TN ............................................................................... 112 Hình 3-20: Biểu đồ quá trình mực nƣớc hồ chứa Sơn La, Hoà Bình và Hà Nội theo phƣơng án PA2.69_TN ................................................................................................ 113

xi

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

QT198

Quy trình vận hành liên hồ chứa Sơn La - Hòa Bình - Thác Bà - Tuyên Quang trong mùa lũ hàng năm, ban hành theo Quyết định số 198/QĐ-TTg ngày 10 tháng 2 năm 2011 của Thủ tƣớng Chính Phủ.

QT1622

Quy trình vận hành liên hồ chứa trên lƣu vực sông Hồng, ban hành theo Quyết định số 1622/QĐ-TTg ngày 17 tháng 09 năm 2015 của Thủ tƣớng Chính Phủ.

TKKT Thiết kế kỹ thuật

KTTV Khí tƣợng Thuỷ văn

MNDBT Mực nƣớc dâng bình thƣờng

MNTL Mực nƣớc trƣớc lũ:

Trạng thái mực nƣớc hồ chứa trƣớc trƣớc khi cắt lũ hạ du.

MNLKT Mực nƣớc lũ kiểm tra:

Mực nƣớc hồ cao nhất khi cắt lũ kiểm tra.

PMF Possible Maximum Flood: Lũ cực hạn (lớn nhất có khả năng xảy ra)

DHTNĐ Dải hội tụ nhiệt đới

ATNĐ Áp thấp nhiệt đới

CATBD Cao áp Thái Bình Dƣơng

RTN Rãnh thấp nóng

XT Xoáy thuận

HTNĐ Hội tụ nhiệt đới

KKL Không khí lạnh

DAT Dải áp thấp

TBNN Trung bình nhiều năm

xii

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài:

Đồng bằng sông Hồng trải rộng từ vĩ độ 21°34´ Bắc (huyện Lập Thạch) tới vùng bãi

bồi khoảng 19°5´Bắc (huyện Kim Sơn), từ 105°17´Đông (huyện Ba Vì) đến

107°7´Đông (trên đảo Cát Bà). Toàn vùng có diện tích: 15.000 km², chiếm 4,5% diện

tích của cả nƣớc. Đồng bằng sông Hồng tập trung nhiều trung tâm kinh tế, văn hóa và

chính trị quan trọng, với mật độ dân cƣ cao, tổng số dân trên 20,4 triệu ngƣời (năm

2015) chiếm 22,78% dân số cả nƣớc, GDP là 43,3 tỷ USD trong đó nông nghiệp đóng

góp 19,4%. Đây là vùng đồng bằng rộng lớn nằm bao quanh hạ lƣu sông Hồng, bao

gồm 11 tỉnh và thành phố: Hà Nội, Hải Phòng, Hải Dƣơng, Hƣng Yên, Bắc Ninh,

Vĩnh Phúc, Quảng Ninh, Thái Bình, Hà Nam, Nam Định và Ninh Bình với tổng diện

tích tự nhiên khoảng 2,1 triệu ha. Dân số thành thị tăng nhanh hơn, trong khi dân số

nông thôn giảm do quá trình đô thị hóa, công nghiệp hóa. Dự kiến dân số đô thị chiếm

28% tổng dân số và sẽ tăng lên hơn 40% vào năm 2020, 50% vào năm 2030 và 60%

vào năm 2050. Theo quyết định số 1554/QĐ-TTg ban hàng ngày 17 tháng 10 năm

2012 phê duyệt quy hoạch thuỷ lợi vùng đồng bằng sông Hồng 2012-2020 và định

hƣớng đến năm 2050 trong điều kiện biến đổi khí hậu và nƣớc biển dâng, lƣợng nƣớc dùng cho phát triển kinh tế xã hội ở hạ du năm 2010 là 24 tỷ m3, dự báo đến năm 2020 là 31 tỷ m3 và đến năm 2050 là 36 tỷ m3. Lƣợng nƣớc cần này chủ yếu trong các tháng

mùa kiệt (từ tháng 12 đến tháng 5) chiếm đến 80%.

Về mùa lũ, lũ lớn trên thƣợng lƣu luôn là mối hiểm họa hàng năm đối với thủ đô Hà

Nội và đồng bằng sông Hồng, ảnh hƣởng không nhỏ đến sự phát triển kinh tế xã hội và

dân cƣ trong vùng. Bởi vậy phòng chống lũ lụt là một trong những nhiệm vụ quan

trọng trong mọi giai đoạn quy hoạch khai thác quản lý các công trình trên hệ thống

sông Hồng. Vì vậy, các hồ chứa Sơn La, Hòa Bình, Tuyên Quang và Thác Bà đƣợc

quy hoạch và thiết kế đã đƣợc xây dựng đóng vai trò quan trọng về an ninh nguồn

nƣớc, cung cấp điện năng cho kinh tế xã hội và phòng chống lũ cho hạ du.

Tổng dung tích phòng chống lũ cho hạ du của các hồ chứa Hòa Bình, Sơn La, Tuyên

Quang và Thác Bà khá lớn và đều đặt dƣới mực nƣớc dâng bình thƣờng. Các hồ chứa

1

này theo thiết kế chỉ đƣợc tích nƣớc ở cuối mùa lũ (cuối tháng 8 hàng năm). Do đó,

mẫu thuẫn giữa nhiệm vụ chống lũ và phát điện, cấp nƣớc rất gay gắt. Khi lập quy

trình vận hành liên hồ chứa trên sông Hồng, các cơ quan lập quy trình với sự tham gia

của nhiều chuyên gia đầu ngành và các nhà khoa học của nhiều lĩnh vực đã cố gắng

đƣa ra những phƣơng án giảm thiểu các mâu thuẫn trên, điều này đã đƣợc thể hiện

trong các quy trình đƣợc ban hành theo quyết định số 198/QĐ –TTg ngày 10/02/2011

và quyết định số 1622/QĐ-TTg ngày 17 tháng 09 năm 2015. Tuy nhiên hai quy trình

này chỉ tạo khung cứng, vận hành cụ thể còn phải căn cứ vào dự báo quá trình nƣớc

đến hồ. Trong thực tế vận hành, vẫn còn có hai câu hỏi đặt ra cho các nhà nghiên cứu,

đó là:

- Có cho phép các hồ chứa trên đƣợc tích nƣớc từ đầu mùa lũ không, và nếu cho

phép thì quy định tích nƣớc phải nhƣ thế nào mới đảm bảo an toàn chống lũ hạ du?

- Theo quy định, thời kỳ lũ muộn các hồ chứa phải tích nƣớc dần đến mực nƣớc

dâng bình thƣờng, nhƣng nếu xảy ra lũ lớn bất thƣờng thì các hồ chứa sẽ ứng phó nhƣ

thế nào để giảm lũ cho hạ du mà vẫn đảm bảo an toàn cho công trình?

Hiện nay, chƣa có nghiên cứu nào giải quyết trọn vẹn đƣợc các câu hỏi trên. Thực tiễn

vận hành nhiều năm qua các hồ chứa Hòa Bình và Sơn La trong mùa lũ thƣờng duy trì

mực nƣớc cao hơn quy định (tích sớm) để đảm bảo an toàn cấp nƣớc. Điều này cho

thấy các cơ quan quản lý nhận thức đƣợc rằng tích nƣớc vào hồ ngay trong thời kỳ

mùa lũ là cần thiết và có thể thực hiện đƣợc nhƣng vì chƣa có cơ sở khoa học nên việc

tích nƣớc sớm vẫn coi là ảnh hƣởng đến an toàn công trình và chống lũ hạ du.

Do vậy, nghiên cứu sinh đã lựa chọn đề tài “Nghiên cứu chế độ vận hành tích nước

trong thời kỳ mùa lũ cho hệ thống hồ chứa bậc thang Hòa Bình và Sơn La” với

mong muốn nghiên cứu cơ sở khoa học về chế độ vận hành tích nƣớc các hồ chứa Hòa

Bình và Sơn La nhằm nâng cao hiệu quả tích nƣớc cho phát điện và cấp nƣớc, đảm

bảo an toàn công trình và chống lũ hạ du.

2

2. Mục tiêu nghiên cứu:

- Nghiên cứu đƣa ra đƣợc cơ sở khoa học và thực tiễn để xác định chế độ vận

hành tích nƣớc trong kỳ mùa lũ, đảm bảo an toàn tích nƣớc đầy hồ, nâng cao hiệu quả

cấp nƣớc và phát điện mà vẫn đảm bảo an toàn chống lũ hạ du và chống lũ cho công

trình cho hai hồ chứa Hòa Bình và Sơn La.

- Nghiên cứu đề xuất đƣợc chế độ vận hành điều tiết cắt lũ cho hạ du trong thời

kỳ lũ muộn, khi mà các hồ chứa Sơn La và Hòa Bình đƣợc phép tích nƣớc đầy hồ,

đảm bảo giảm thiểu tác động tiêu cực cho hạ du khi xảy ra lũ lớn bất thƣờng.

3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu:

t n n n cứu: Vận hành điều tiết và chống lũ cho hệ thống hồ chứa bậc

thang Hoà Bình và Sơn La trong thời kỳ mùa lũ.

p ạm v n n cứu: Chế độ điều tiết chống lũ hạ du đƣợc xem xét trong hệ thống

liên hồ chứa bao gồm 4 hồ Hòa Bình, Sơn La, Tuyên Quang và Thác Bà, nhƣng

nghiên cứu chế độ vận hành tích nƣớc theo mục tiêu của luận án đƣợc giới hạn nghiên

cứu với hệ thống hồ chứa Sơn La và Hoà Bình trên sông Đà.

4. Phƣơng pháp nghiên cứu:

a. P ơn p áp p ân tíc tổn p

Phân tích đặc điểm hình thành mƣa lũ trên lƣu vực sông Hồng, hiện trạng vận hành hệ

thống trong giai đoạn quản lý vận hành thực tế, khả năng làm việc của hệ thống công

trình hồ chứa phòng lũ trên sông Hồng và khả năng đáp ứng dự báo khí tƣợng thủy

văn, làm cơ sở xác định các kịch bản vận hành tích nƣớc thời kỳ mùa lũ.

b. P ơn p áp kế t ừa

Kế thừa những kết quả nghiên cứu có liên quan đến nội dung của luận án, các dữ liệu

sử dụng trong tính toán, công cụ tính toán và những kết quả nghiên cứu đã thực hiện

có thể là cơ sở cho phát triển trong nghiên cứu trong luận án.

3

c. P ơn p áp mô hình toán

Sử dụng mô hình MIKE 11, HEC-RESSIM,… trong tính toán xác định chế độ vận

hành tích nƣớc trong thời kỳ mùa lũ cho các hệ thống hồ chứa trên lƣu vực sông Hồng.

Các mô hình này đã đƣợc sử dụng rộng rãi cho các nghiên cứu quy hoạch và vận hành

hệ thống hồ chứa trên sông Hồng.

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn:

Ý nghĩa khoa học: Luận án đề xuất quan điểm nghiên cứu mới về vận hành hệ thống

hồ chứa trên lƣu vực sông Hồng trong thời kỳ mùa lũ theo hƣớng kết hợp với kết quả

dự báo để vận hành theo thời gian thực, xem xét khi mực nƣớc Hà Nội ở ngƣỡng thấp

để nâng cao mực nƣớc các hồ chứa thƣợng nguồn.

Ý nghĩa thực tiễn: Xây dựng chế độ vận hành tích nƣớc hợp lý cho các hồ chứa trên

sông Đà đảm bảo đƣợc mục tiêu tối đa hoá lợi ích mà vẫn an toàn cho hạ du là một

vấn đề thực tế đang đặt ra. Kết quả nghiên cứu của luận án sẽ là cơ sở cho điều chỉnh,

bổ sung các quy định trong quy trình vận hành liên hồ chứa trên sông Hồng thời kỳ

mùa lũ; là cơ sở hỗ trợ ra quyết định trong quá trình quản lý, vận hành thực tế chống lũ

hàng năm cho các hồ chứa Hòa Bình và Sơn La.

6. Những đóng góp mới của luận án:

- Đề xuất đƣợc chế độ tích nƣớc sớm có điều kiện cho 2 hồ chứa Sơn La và Hòa

Bình. Trên cơ sở đó, đề xuất cơ sở khoa học xác định mực nƣớc giới hạn trên của quá

trình tích nƣớc hồ chứa Sơn La trong thời kỳ tích nƣớc hạn chế, đảm bảo tích nƣớc

hiệu quả mà vẫn an toàn chống lũ hạ du và công trình.

- Đề xuất đƣợc chế độ vận hành điều tiết chống lũ cho hạ du và phƣơng thức ứng

phó khi xảy ra lũ bất thƣờng trong thời kỳ tích nƣớc đầy hồ ở cuối thời kỳ mùa lũ.

7. Cấu trúc luận án:

Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, luận án đƣợc trình bày trong ba chƣơng,

bao gồm:

4

Chƣơng 1: Tổng quan nghiên cứu vận hành hồ chứa đa mục tiêu. Chƣơng này

trình bày về tổng quan các phƣơng pháp quản lý vận hành hồ chứa; Phƣơng pháp lập

quy trình vận hành hồ chứa; Giới thiệu đặc điểm của lƣu vực nghiên cứu; Các nghiên

cứu về vận hành hồ chứa trên sông Hồng từ đó xác định định hƣớng nghiên cứu;

Chƣơng 2: Cơ sở khoa học và thực tiễn xác định chế độ vận hành tích nƣớc trong

thời kỳ mùa lũ đối với hệ thống hồ chứa Hoà Bình và Sơn La. Nội dung chính của

chƣơng gồm có: Đánh giá những tồn tại trong quy trình vận hành hồ chứa Sơn La và

Hoà Bình trong thời kỳ mùa lũ; Khả năng cảnh báo, dự báo hạn ngắn và hạn vừa lũ

trên hệ thống. Qua những phân tích đánh giá đó, đƣa ra quan điểm về vận hành tích

nƣớc của hai hồ chứa, giải pháp vận hành ứng phó trong trƣờng hợp bất thƣờng;

phƣơng án tính toán và lựa chọn công cụ tính toán.

Chƣơng 3: Kết quả nghiên cứu chế độ vận hành trong thời kỳ tích nƣớc hạn chế

và phƣơng án vận hành ứng phó trong trƣờng hợp lũ bất thƣờng. Chƣơng này

trình bày kết quả tính toán giới hạn tích nƣớc; đề xuất phƣơng án vận hành ứng phó

trong trƣờng hợp lũ bất thƣờng và vận hành thử nghiệm đánh giá tính hợp lý. Đề xuất

cơ chế vận hành tích nƣớc cho hệ thống hồ chứa bậc thang Hòa Bình và Sơn La trong

thời kỳ mùa lũ.

5

CHƢƠNG 1

TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VẬN HÀNH HỒ

CHỨA ĐA MỤC TIÊU

1.1 Hồ chứa và vấn đề vận hành hồ chứa

Sự tăng trƣởng kinh tế, dân số, quá trình đô thị hóa và công nghiệp hóa đã làm gia tăng

nhu cầu về nƣớc cho các mục đích khác nhau nhƣ cấp nƣớc cho sinh hoạt, công

nghiệp, nông nghiệp, phát điện… Để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về nguồn nƣớc

cũng nhƣ ứng phó với sự biến đổi khí hậu mạnh mẽ theo không gian và thời gian,

nhiều hồ chứa đã đƣợc xây dựng, nhƣ một biện pháp hiệu quả trong công tác quản lý

quy hoạch nguồn nƣớc và trở thành cơ sở quan trọng nhất để điều tiết phân bổ nguồn

nƣớc hợp lý giữa các mục đích khác nhau [1].

Hồ chứa là công trình trữ nƣớc nhân tạo, đƣợc xây dựng trên các khe suối, trên sông

bằng các đập chắn ngang sông. Hồ chứa là biện pháp thiết yếu trong hệ thống các công

trình điều tiết, nó có khả năng làm thay đổi sâu sắc chế độ dòng chảy sông ngòi theo

thời gian và không gian. Chức năng chính của hồ chứa là điều tiết dòng chảy tự nhiên

nhằm thỏa mãn các nhu cầu khác nhau về nguồn nƣớc của các đối tƣợng sử dụng

nƣớc. Ngoài ra nó còn có vai trò quan trọng đặc biệt trong công tác phòng chống lũ

đảm bảo an toàn cho hạ du.

Vận hành hồ chứa là một khâu trọng yếu trong quy hoạch và quản lý tài nguyên nƣớc.

Sau khi xây dựng hồ chứa, các hƣớng dẫn vận hành chi tiết đƣợc thiết lập nhằm hỗ trợ

cho ngƣời quản lý đƣa ra các quyết định hợp lý. Quy trình vận hành quy định lƣợng xả

từ lƣợng trữ tại một thời điểm nào đấy phụ thuộc vào trạng thái của hồ chứa, mức yêu

cầu cấp nƣớc và các thông tin về lƣợng dòng chảy có thể đến hồ chứa. Bài toán vận

hành cho hồ chứa đơn mục tiêu là quyết định quy trình tích, xả từ hồ chứa sao cho lợi

ích cho mục tiêu đó là tối đa.

Hầu hết các hồ chứa lớn hiện nay đều là hồ chứa lợi dụng tổng hợp. Tuy nhiên, các

mục tiêu cơ bản của hồ chứa thƣờng lại mâu thuẫn với nhau, có thể kể đến các mâu

thuẫn sau: (i)Mâu thuẫn giữa mục tiêu phòng lũ và phát điện: mâu thuẫn này xuất hiện

khi hồ kết hợp phục vụ phát điện và chống lũ, việc thoả mãn các mục tiêu phát điện

6

đòi hỏi hồ phải đƣợc tích nƣớc càng nhiều càng tốt để tạo ra đầu nƣớc cao, trong khi

mục đích phòng lũ lại đòi hỏi có đủ dung tích trống trong hồ; (ii) Mâu thuẫn giữa các

mục tiêu cấp nƣớc cho các đối tƣợng sử dụng: cấp nƣớc cho nông nghiệp đƣợc phân

phối dựa trên thời vụ, mùa hay tình hình mƣa, nắng trong khi yêu cầu phát điện đòi hỏi

hồ vận hành dựa trên nhu cầu thay đổi theo ngày, tuần, hay mùa; (iii) Mâu thuẫn trong

cùng một mục tiêu: nhu cầu nƣớc và lƣợng nƣớc đến thƣờng không phải lúc nào cũng

thoả mãn theo thời gian, đòi hỏi việc tiết kiệm nƣớc cần đƣợc đặt ra trong khi vận

hành các hồ chứa.

Hình 1-1 Sự cần thiết của điều tiết dòng chảy đáp ứng yêu cầu của xã hội [2]

Đối với hệ thống hồ chứa, các quyết định vận hành cần đƣợc cân nhắc xem xét một

cách kỹ lƣỡng trên cơ sở cân đối lƣợng nƣớc trữ trong từng hồ chứa. Quy trình vận

hành đơn hồ phù hợp với hồ chứa đó nhƣng không đáp ứng đƣợc với mục tiêu liên hồ

chứa vì vậy cần có quy trình vận hành liên hồ chứa giải quyết các mâu thuẫn. Thiết lập

quy trình vận hành liên hồ chứa tìm ra giải pháp "thoả hiệp" giữa các mục tiêu là một

bài toán khó và cũng là chủ đề chính đƣợc nhiều nhà nghiên cứu trong, ngoài nƣớc

quan tâm giải quyết trong nhiều năm qua nhằm khai thác tối đa năng lực của hệ thống

hồ chứa.

Theo nhận định của Ủy Ban Đập Thế Giới (World Commision on Dams) [3], một

trong những nguyên nhân làm cho nhiều hệ thống hồ chứa lớn trên thế giới hoạt động

kém hiệu quả, không đáp ứng đƣợc yêu cầu đặt ra từ giai đoạn lập dự án là do những

7

công tác điều hành hệ thống. Vì vậy, cần phải quan tâm nghiên cứu xây dựng quy định

vận hành hồ chứa, hƣớng dẫn ngƣời điều hành hồ chứa giải quyết các mâu thuẫn, tìm

ra giải pháp thỏa hiệp giữa các mục tiêu nhằm nâng cao hiệu quả hệ thống, tối đa lợi

ích kinh tế và lợi ích xã hội, môi trƣờng mà hồ chứa có thể đem lại trong thực tế hoạt

động.

Để khai thác sử dụng các hồ chứa lợi dụng tổng hợp với lợi ích cao nhất, các nhà khoa

học trên thế giới tập trung tìm ra quy tắc vận hành hợp lý, giải quyết các mẫu thuẫn

giữa các mục tiêu khác nhau nâng cao hiệu quả vận hành hồ chứa, từ các nghiên cứu

đơn giản lƣợng trữ cấp nƣớc của Rippl (1883) [4] đến các nghiên cứu phức tạp gần

đây vận hành tối ƣu hệ thống hồ chứa theo thời gian thực phục vụ đa mục tiêu của

Mehdipour và nnk (2012) [5]. Mặc dù đã đƣợc đầu tƣ nghiên cứu rất bài bản và chi

tiết từ các cơ quan quản lý khai thác sử dụng, nhiều nhà khoa học cũng đã sử dụng các

phƣơng pháp khác nhau để thiết lập quy tắc vận hành cho hệ thống hồ chứa nhƣng các

ứng dụng thành công chủ yếu gắn liền với đặc thù từng hệ thống, không có phƣơng

pháp luận, công cụ có thể dùng chung cho mọi hệ thống.

1.2 Phƣơng pháp quản lý và nguyên tắc vận hành hệ thống hồ chứa đa mục tiêu

1.2.1 Các phương pháp quản lý vận hành hệ thống hồ chứa

Trên thế giới, đã có nhiều nghiên cứu về điều hành lũ, điều phối cấp nƣớc, phát điện

và các lợi ích kinh tế khác của hồ chứa. Một trong những nghiên cứu chuyên sâu là

điều tiết hồ chứa, nhằm phân phối tài nguyên nƣớc cho các mục đích khác nhau [6].

Mỗi hệ thống hồ chứa khi hoạt động đều tuân thủ theo một quy trình đã đƣợc thiết lập

sẵn, trong đó có các quy tắc vận hành cho từng thời kỳ mà ngƣời quản lý phải tuân thủ

theo. Quy trình vận hành hồ chứa đƣợc thiết lập trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật thông

qua mô hình mô phỏng hoặc tối ƣu. Các quy tắc vận hành, đƣợc biểu diễn dƣới dạng

đồ thị hay bảng hƣớng dẫn theo mực nƣớc (dung tích) ứng với từng thời gian trong

năm [7] [8] đƣợc thể hiện trong biểu đồ điều phối, là căn cứ chính cho việc ra quyết

định khi vận hành hồ chứa. Vận hành theo các đƣờng cong quy tắc là một trong những

cách quản lý đơn giản và phổ biến nhất, nhằm hỗ trợ việc ra quyết định điều hành hồ

chứa của ngƣời quản lý [9].

8

Hiện nay, hầu hết tất cả các hồ chứa độc lập đều đƣợc quản lý vận hành theo biểu đồ

điều phối lập sẵn, đối với hệ thống hồ chứa đa mục tiêu có hai hƣớng quản lý chính là

quản lý vận hành theo biểu đồ điều phối cấp nƣớc và quản lý vận hành theo thời gian

thực.

Quản lý vận hành hồ chứa theo biểu đồ điều phối: vận hành theo biểu đồ điều phối

thì ngƣời quản lý ra quyết định dựa theo trạng thái mực nƣớc hồ tại thời điểm hiện tại

(so với các đƣờng quy tắc vận hành trong biểu đồ điều phối). Biểu đồ điều phối là căn

cứ chính cho việc ra quyết định hàng ngày khi vận hành hồ chứa (đối với hồ chứa độc

lập và các hồ chứa nằm trong hệ thống bậc thang). Quản lý vận hành theo cách này

thƣờng đƣợc sử dụng đối với hồ chứa độc lập đơn thuần chỉ có nhiệm vụ cấp nƣớc

phát điện và chống lũ cho bản thân công trình. Đối với hệ thống hồ chứa bậc thang

phát điện đã đƣợc nhiều nhà khoa học nghiên cứu phát triển các phƣơng pháp tối ƣu

hóa để xác định chế độ làm việc tối ƣu cho hồ chứa.

Quản lý vận hành hồ chứa theo thời gian thực: vận hành hồ chứa theo thời gian

thực là một phƣơng pháp mà quyết định vận hành tại một thời điểm nào đó tùy thuộc

vào trạng thái hệ thống tại thời điểm đó và thông tin dự báo ở những thời đoạn tiếp

theo. Đây là phƣơng pháp quản lý hiện đại.

Khác với cách quản lý theo biểu đồ điều phối, quản lý vận hành theo thời gian thực,

các quyết định vận hành không chỉ căn cứ vào biểu đồ điều phối, trạng thái mực nƣớc

hồ và lƣu tại thời điểm ra quyết định mà còn phải dựa vào lƣu lƣợng nƣớc đến hồ hiện

tại và lƣu lƣợng dự báo trong tƣơng lại ở các thời điểm tiếp theo, đối với bài toán

phòng lũ hạ du cần thêm dự báo mực nƣớc hạ du ở thời đoạn tiếp theo. Vì biểu đồ điều

phối đƣợc xây dựng là điều kiện tham chiếu để đảm bảo vận hành an toàn hồ chứa

theo nhiệm vụ thiết kế nên nó vẫn phải là căn cứ để điều chỉnh các quyết định vận

hành. Do dự báo dòng chảy đến hồ và diễn biến mực nƣớc hạ du có sai số nên Quyết

định vận hành tại thời điểm ra quyết định vẫn bị sai lệch và có thể mực nƣớc hồ vƣợt

ra khỏi các vùng của Biểu đồ điều phối (điều kiện tham chiếu), bởi vậy quyết định vận

hành vẫn phải điều chỉnh liên tục theo sự cập nhật của kết quả dự báo và chính vì thế

mới có tên gọi là vận hành theo thời gian thực.

Hệ thống các hồ chứa và công trình phân phối nƣớc đƣợc thiết lập nhƣ một hệ thống

tổng hợp. Các nghiên cứu theo hƣớng này, tập trung xây dựng các mô hình mô phỏng

9

kết hợp với dự báo để trợ giúp điều hành cho công tác quản lý vận hành. Một loạt các

mô hình mô phỏng phục vụ công tác điều hành và quản lý hệ thống đã đƣợc phát triển:

các mô hình mô phỏng tính toán dòng chảy trong hệ thống sông nhƣ mô hình thủy lực

1 chiều, 2 chiều, 3 chiều, họ mô hình HEC (HEC-3,HEC-5, HEC-RAS; HEC

RESSIM) ....; mô hình tính toán và điều phối nguồn nƣớc lƣu vực (MIKE 11, MIKE

21, MIKE BASIN, ...). Quản lý hồ chứa theo mô hình vận hành theo thời gian thực,

giúp ngƣời điều hành chọn đƣợc ra quyết định vận hành hợp lý nhất đem lại hiệu quả

tốt nhất nếu dự báo lũ đảm bảo yêu cầu.

1.2.2 Nguyên tắc vận hành hệ thống hồ chứa

1.2.2.1 Đ i với hệ th ng hồ chứa bậc thang

Nguyên tắc vận hành cho hệ thống hồ chứa đa mục tiêu bao gồm cấp nƣớc, phát điện

và kiểm soát lũ … đƣợc tóm tắt trong Bảng 1-1. Các quy tắc cho hệ thống hồ chứa bậc

thang đơn mục tiêu cung cấp nƣớc chỉ đơn giản là trữ vào các hồ chứa trên cùng trƣớc,

và thấp nhất cuối cùng với mục tiêu là tối đa hóa số lƣợng nƣớc trữ trong hồ và giảm

thiểu lƣợng xả.

Bảng 1-1: Nguyên tắc vận hành hệ thống hồ chứa bậc thang [10]

Mục tiêu Nguyên tắc trữ Nguyên tắc xả

Cấp nƣớc Tích đầy hồ trên cùng trƣớc Xả hồ dƣới cùng trƣớc

Phòng lũ Tích đầy hồ trên cùng trƣớc Xả hồ dƣới cùng trƣớc

Dự trữ năng lƣợng Tích đầy hồ trên cùng trƣớc Xả hồ dƣới cùng trƣớc

Phát điện Tối đa hóa lƣợng trữ trong hồ cho sản xuất năng lƣợng cao nhất

Giải trí Cân bằng lƣợng trữ phục vụ giải trí với lƣợng xả

Đối với hệ thống hồ chứa đơn mục tiêu phòng lũ hạ du có gia nhập khu giữa (Hình

1-2) thì nguyên tắc tối ƣu là tích đầy hồ trên cùng trƣớc và khi có điều kiện tháo nƣớc

của hồ cuối cùng trƣớc tiên, nhằm kiểm soát đƣợc các trận lũ lớn hoặc lũ vƣợt thiết kế.

Một ngoại lệ, khi khả năng xả lũ của hồ hạ lƣu hạn chế thì cách tốt nhất là tích đầy hồ

thấp trƣớc, với mục tiêu nâng cao đƣợc mực nƣớc hồ hạ lƣu từ đó tăng khả năng xả

của toàn hệ thống, để tăng dung tích phòng lũ cho trận lũ sắp đến cho phép xả xuống

hạ du lƣu lƣợng lớn hơn lƣu lƣợng đến hồ.

10

Hình 1-2: Hệ thống hồ chứa bậc thang

Quy tắc điều hành chống lũ trong hệ thống hồ bậc thang là: khi cần cắt lũ, tích đầy hồ

thƣợng lƣu trƣớc, khi cần dung tích trống chuẩn bị điều tiết trận lũ sau thì xả trống hồ

hạ lƣu trƣớc. Quy tắc này giống quy tắc điều hành phát điện trình bày trong Bảng 1-1

là tích nƣớc tối đa vào hồ có công suất phát điện lớn nhất.

Vùng đƣợc bảo vệ chung thƣờng nằm ở hạ lƣu của toàn hệ thống, tuy nhiên nếu có

vùng bảo vệ riêng nằm ở hạ du một hồ khi đó ngƣời điều hành chống lũ phải cân nhắc

phân chia dung tích chống lũ của từng hồ để bảo vệ từng vùng.

1.2.2.2 Đ i với hệ th ng hồ chứa song song

Vận hành hệ thống hồ chứa song song (Hình 1-3) khác với hệ thống bậc thang ở chỗ

hồ chứa không đƣợc tích nƣớc từ dòng chảy đến nhỏ hay lợi ích từ việc chuyển nƣớc

từ hồ chứa khác nếu dòng chảy lớn do không có hồ chứa cùng nhánh sông ở phía

thƣợng lƣu. Nguyên tắc vận hành đƣợc trình bày tóm tắt trong Bảng 1-2. Những

nguyên tắc này có xu hƣớng giúp các hồ hoạt động tốt trong các điều kiện khác nhau

có lẽ do dòng chảy mặt đến đáp ứng hiệu quả của từng hồ cho quyết định phân bổ lƣu

trữ nhƣ vậy [11].

Nguyên tắc điều hành kiểm soát lũ trong hệ thống hồ song song là cân bằng giữa dung

tích trống dành cho trữ lũ với lƣợng dòng chảy dự báo trên từng lƣu vực. Khi cần cắt

lũ sẽ giảm lƣợng xả xuống hạ du của hồ có dung tích còn trống nhiều hơn và mƣa lũ

đến hồ nhỏ hơn. Khi cho phép tăng lƣu lƣợng xả xuống hạ du thì tăng ở hồ tích đầy

hơn và có dụ báo lƣợng mƣa lớn hơn trƣớc, đƣợc điều hòa bằng giảm lƣợng xả từ hồ

11

dự báo có mƣa nhỏ, để tổng lƣợng xả bé hơn hoặc bằng lƣu lƣợng cho phép (lƣu lƣợng

an toàn chống lũ).

Hình 1-3: Hệ thống hồ chứa song song

Bảng 1-2: Nguyên tắc vận hành hệ thống hồ chứa song song [11]

Mục tiêu Nguyên tắc trữ Nguyên tắc xả

Cấp nƣớc Cân bằng khả năng xả từng thời kỳ giữa các hồ Cân bằng khả năng tháo nƣớc giữa các hồ.

Phòng lũ Giữ dung tích trống phòng lũ ở hồ chứa có lũ đến.

Vào cuối mùa, cân bằng ƣớc tính lƣợng xả nƣớc từ các hồ. Dự trữ năng lƣợng Cân bằng ƣớc tính lƣợng xả cho thời kỳ phát năng lƣợng giữa các hồ.

Phát điện Tối đa hóa lƣợng trữ trong hồ để sản xuất năng lƣợng tốt nhất.

Để vận hành theo nguyên tắc này là hoàn toàn không dễ, do mục tiêu của phòng lũ là

giảm lƣu lƣợng đỉnh lũ tại hạ du, giữ lại một phần nƣớc lũ ở hồ chứa. Tuy nhiên lũ đến

hồ thƣờng nhanh và khó dự báo đƣợc chính xác, vì vậy khó có thể cắt đúng đỉnh lũ.

Mặt khác, khi xảy ra lũ lớn đồng bộ trên tất cả các nhánh sông gây lũ đặc biệt lớn ở hạ

du thì cần thiết phải làm lệch đỉnh lũ bằng cách cho đỉnh lũ ở hạ du hồ A xuất hiện

nhanh hơn, đỉnh lũ ở hồ B chậm lại hoặc ngƣợc lại, để làm lệch thời gian xuất hiện đỉnh lũ

của các nhánh. Khi đỉnh lũ đi qua, xả nƣớc từ các hồ cũng cần đề phòng hiện tƣợng nƣớc

12

xả từ các hồ gối lên nhau, đạt lƣu lƣợng cực đại ở vùng cần bảo vệ tránh trƣờng hợp xảy

ra lũ chồng lên lũ.

Với hệ thống hồ song song, quy tắc chung nhất trong kiểm soát lũ là cân bằng dung

tích dành cho cắt lũ với lƣợng dòng chảy dự báo xảy ra trên từng lƣu vực, quy tắc

chung nhất trong phát điện là tích nƣớc tối đa vào hồ có sản lƣợng điện lớn nhất.

Điều hành tối ƣu là phối hợp hợp lý giữa các quy tắc kiểm soát lũ và phát điện. Trong

điều hành tác nghiệp hàng năm, ở thời đoạn xác định, khi có đủ số liệu thủy văn thực

đo và dự báo trung hạn, dùng các thuật toán tối ƣu, có thể tính đƣợc lƣợng nƣớc cần

xả, hoặc cần tích lại cho từng hồ.

Theo Vũ Tất Uyên [12] trong bƣớc xây dựng quy trình vận hành hệ thống hồ chứa,

dựa vào số liệu thủy văn lịch sử, chỉ có thể phán đoán đƣợc quy mô các trận lũ có thể

xảy ra ở từng thời kỳ trong mùa lũ. Do đó, điều có thể làm đƣợc là phân nhỏ kỳ lũ tại

các vùng cần bảo vệ ở hạ du các hồ, xác định quy mô lũ, dung tích cần thiết cho điều

tiết lũ trong từng kỳ lũ, trên cơ sở đó cho phép tích nƣớc tối đa vào hồ có sản lƣợng

điện lớn nhất theo từng kỳ lũ.

Thực tiễn điều hành hệ thống hồ chứa theo mô hình vận hành hệ thống dựa vào kết

quả tính theo mô hình mô phỏng là cách làm hợp lý nhất, vì trong mô phỏng số các

quy tắc điều hành đƣợc kiểm nghiệm lại kỹ càng và đƣợc làm cho tinh tế hơn. Trong

đa số trƣờng hợp kết quả tính mô phỏng rất gần với kết quả điều hành thực. Với hệ

thống hồ lớn, nguyên tắc điều hành cần đƣợc bổ sung thêm từ thực tiễn điều hành.

1.3 Tổng quan các phƣơng pháp xây dựng quy trình vận hành hệ thống hồ chứa

đa mục tiêu

Oliveira và Loucks (1997) [13] cho rằng vấn đề vận hành hệ thống hồ chứa đa mục

tiêu rất phức tạp vì liên quan đến nhiều biến số quyết định, bị chi phối bởi nhiều yếu tố

ngẫu nhiên, là khâu quan trọng trong quy hoạch và quản lý tài nguyên nƣớc. Các

phƣơng pháp xây dựng quy trình vận hành hồ chứa có thể tóm tắt thành ba nhóm chính

nhƣ sau:

13

1.3.1 Phương pháp sử dụng kỹ thuật tối ưu hóa

Phƣơng pháp sử dụng kỹ thuật tối ƣu hóa đƣợc nghiên cứu khá phổ biến đối với hệ

thống hồ chứa đa mục tiêu, đặc biệt là các hồ chứa cấp nƣớc, phát điện. Mục tiêu của

ứng dụng kỹ thuật tối ƣu là xác định các giới hạn vận hành của hồ chứa để vận hành là

tối ƣu. Kết quả nghiên cứu của các mô hình tối ƣu đƣợc sử dụng để lập biểu đồ điều

phối, đồng thời làm cơ sở cho việc quy định những giới hạn vận hành trong quy trình

vận hành nhằm đạt đƣợc mục tiêu tối ƣu hoạt động của hồ chứa và hỗ trợ ngƣời quản

lý ra quyết định trong vùng thỏa hiệp giữa các mục tiêu tranh chấp.

Áp dụng kỹ thuật tối ƣu cho bài toán vận hành hồ chứa không phải là một ý tƣởng

mới, nhiều kỹ thuật tối ƣu đa dạng đã đƣợc áp dụng nhằm nâng cao hiệu quả của các

hồ chứa nhƣ các nghiên cứu của Yeh (1985) [7], Simonovic (1992) [14] và Wurbs

(1993) [15]. Mô hình tối ƣu đem lại hiệu quả cao trong việc phân tích các phƣơng án

khác nhau đạt mục tiêu tốt nhất dƣới một tập các ràng buộc. Các kỹ thuật tối ƣu

thƣờng sử dụng bao gồm: quy hoạch tuyến tính (Linear Programming – LP); quy

hoạch phi tuyến (Nonlinear Programming – NLP); quy hoạch động (Dynamic

Programming -DP); quy hoạch động ngẫu nhiên (Stochastic Dynamic Programming –

SDP) và phƣơng pháp Heuristic (Heuristic Programming) nhƣ là thuật toán tiến hóa,

logic mờ, thuật toán di truyền và hệ thống nơron thần kinh …

Quy hoạch tuyến tính (LP) trong vận hành hồ chứa đƣợc nhiều nhà nghiên cứu ứng

dụng vì sự linh hoạt dễ sử dụng mà không cần các xử lý số liệu ban đầu. Một vài ví dụ

sử dụng LP trong tính toán vận hành hồ chứa đƣợc nhiều tác giả giới thiệu nhƣ Yeh

(1985) [7], Mujumdar và Teegavarapu (1998) [16] phát triển mô hình LP tất định

cho thời đoạn ngắn vận hành hồ chứa điều tiết tƣới; Uner và Mays (1990) [17] ứng

dụng mô hình LP vận hành hồ chứa kiểm soát lũ theo thời gian thực đã chứng minh

rằng có thể kết hợp mô hình tối ƣu phi tuyến với mô hình thủy văn ngẫu nhiên để giải

quyết vấn đề vận hành kiểm soát lũ cho hồ chứa.

Quy hoạch động (DP) là phƣơng pháp cũng đƣợc ứng dụng trong vận hành hồ chứa.

Năm 1967, Young [18] 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 hoá. Phƣơng pháp mà ông đã

14

dùng đƣợc gọi là “quy hoạch động (Dynamic Programming - DP) Monte-Carlo”. Về

cơ bản phƣơng pháp của ông dùng kỹ thuật Monte-Carlo tạo ra một số chuỗi dòng

chảy nhân tạo. Quy trình tối ƣu thu đƣợc của mỗi chuỗi dòng chảy nhân tạo sau đó

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. Korsak và

Larson (1970) [19] kiến nghị sử dụng quy hoạch động xấp xỉ liên tục (Dynamic

Programming Successive Approximation- DPSA); Heidari và nnk (1971) [20] lại ứng

dụng phƣơng pháp quy hoạch động sai phân rời rạc (Discrete Differential Dynamic

Programming - DDDP) giải quyết bài toán tối ƣu hóa vận hành hệ thống hồ chứa với

tính toán thử nghiệm trên hệ thống gồm 4 hồ chứa giả tƣởng.

Nguyễn Thế Hùng và Lê Hùng (2011) [21] nghiên cứu lập trình chƣơng trình tính

toán để giải bài toán tối ƣu vận hành hồ chứa đa mục tiêu (phòng lũ, cấp nƣớc và phát

điện…) dựa trên các mô hình có sẵn và ứng dụng kỹ thuật tối ƣu DP. Nghiên cứu ứng

dụng cụ thể cho hai hồ chứa đa mục tiêu là hồ chứa Bình Định và A Vƣơng, với ba

trƣờng hợp ƣu tiên khác nhau. Trƣờng hợp 1: mục tiêu phát điện và cấp nƣớc tƣới là

nhƣ nhau, thì không đƣa ra đƣợc lời giải duy nhất bởi chỉ có thể đảm bảo một trong hai

mục tiêu. Do vậy, tùy vào từng giai đoạn thực tế mà phải gán trọng số cho tƣới và phát

điện để có đƣợc giá trị tối ƣu tƣơng ứng. Trƣờng hợp 2: Phát điện đƣợc ƣu tiên trƣớc

cấp nƣớc tƣới, tác giả đƣa ra các ràng buộc để bài toán trở thành bài toán tối ƣu một

mục tiêu. Kết quả thử nghiệm vận hành đối với hồ A Vƣơng cho thấy có thể nâng cao

sản lƣợng điện từ 4,8-6,8% so với thực tế năm 2009. Trƣờng hợp 3: ƣu tiên tƣới, mục

tiêu phát điện là phụ, thì kết quả cho thấy tối đa hóa đƣợc lƣợng điện và lƣợng nƣớc

thiếu là rất nhỏ dƣờng nhƣ không đáng kể. Nghiên cứu, đã chứng minh hiệu quả loại

bỏ các phƣơng án không khả thi nhờ ứng dụng DP xác định mực nƣớc vận hành. Để có

thể áp dụng vào thực tế, thì ứng với mỗi cao trình mực nƣớc hồ đầu thời đoạn, xây

dựng các đƣờng bao tối ƣu, và căn cứ vào mực nƣớc hồ và lƣu lƣợng dòng chảy thực

tế mà vận hành theo các đƣờng bao đã thiết lập.

Một phƣơng pháp khác đƣợc mở rộng từ DP xác định quy trình điều hành một hệ

thống nhiều hồ chứa khác là quy hoạch động ngẫu nhiên (SDP). Phƣơng pháp này

yêu cầu mô tả rõ xác suất của dòng chảy đến và tổn thất. Phƣơng pháp này đƣợc

15

Louks và nnk (1981) [22] và nhiều ngƣời khác sử dụng. Mô hình tối ƣu hoá thƣờng

đƣợc sử dụng trong nghiên cứu điều hành hồ chứa sử dụng dòng chảy dự báo nhƣ đầu

vào. Mujumdar và Vedula (1992) [23] đề xuất một quy trình điều hành tối ƣu hồ

chứa thủy lợi sử dụng SDP. Trong nghiên cứu này, Mujumdar coi hồ chứa, dòng chảy

vào và độ ẩm của vùng tƣới nhƣ là biến trạng thái. Áp dụng mô hình tối ƣu hoá cho

điều hành hồ chứa đa mục tiêu là khá khó khăn. Sự khó khăn trong áp dụng bao gồm

phát triển mô hình, đào tạo nhân lực, giải bài toán, điều kiện thủy văn tƣơng lai bất

định, sự bất lực để xác định và lƣợng hóa tất cả các mục tiêu và mối tƣơng tác giữa

nhà phân tích với ngƣời sử dụng.

Trong những thập kỷ gần đây, phƣơng pháp Heuristic đƣợc phát triển giải quyết vấn

đề tối ƣu hóa vận hành hồ chứa. Tất cả các mô hình tối ƣu hóa nói trên là những thủ

tục thuật toán, nghĩa là có cấu trúc, quy trình giải pháp hội tụ đƣợc áp dụng cho các

thông tin định lƣợng. Ngƣợc lại, phƣơng pháp heuristic lập trình dựa trên những quy

ƣớc chung, kinh nghiệm, hoặc nội suy khác nhau áp dụng cho cả định tính và định

lƣợng. Ƣu điểm của các phƣơng pháp này là đơn giản và có thể cho kết quả tốt trong

các bài toán tối ƣu mà không gian tìm kiếm đơn giản. Tuy nhiên, các phƣơng pháp này

dễ rơi vào điểm cực trị địa phƣơng và chỉ đảm bảo hội tụ tại điểm cực trị toàn phần khi

hàm tối ƣu là hàm lồi, đơn trị. Thực tế lại cho thấy rất nhiều hàm không lồi và có vô số

các điểm cực trị mà các phƣơng pháp cổ điển không thể giải quyết đƣợc. Nó đòi hỏi

phải có những công cụ tối ƣu mạnh hơn để có thể tìm ra những giải pháp tối ƣu toàn

phần cho những bài toán phức tạp. Bắt đầu từ thập kỷ 90 các thuật toán tiến hoá (bao

gồm cả thuật toán di truyền và chiến thuật tiến hoá) đã đƣợc áp dụng và chứng minh

cho tối ƣu hệ thống các bài toán hệ thống tài nguyên nƣớc. Một số nghiên cứu tiêu

biểu có thể kể đến nhƣ sau:

Thuật toán tiến hóa (Evolutionary algorithms) đƣợc ứng dụng rộng rãi trong bài toán

tối ƣu vận hành hồ chứa đa mục tiêu. Nhiều thuật toán đã đƣợc kiểm tra bằng các mô

hình khác nhau để giải phi tuyến, tuyến tính lồi và vấn đề hồ chứa đa chiều. Chang

(2008), [24] đã sử dụng thuật toán tiến hóa đa mục tiêu, (NSGA –II) vào vận hành hệ

thống hồ chứa đa mục tiêu ở Đài Loan (gồm hai hồ Shihmen và Feitsui), thiết lập một

mô hình mô phỏng và vận hành hồ chứa theo thời đoạn ngày và tính toán chỉ số thiếu

16

hụt nƣớc (Shortages Indices –SI) trong suốt thời gian mô phỏng. Mục tiêu của việc

ứng dụng thuật toán là để làm giảm chỉ số SI thông qua sách lƣợc vận hành tối ƣu hệ

thống hồ.

Phƣơng pháp kết hợp thuật toán Gen (Genetic Algorithm - GA) với quy hoạch

tuyến tính (LP) đƣợc Reis, [25] giới thiệu để tìm sách lƣợc vận hành tối ƣu cho hệ

thống hồ chứa phát điện trong giai đoạn lập dự án với nhiều điều kiện dòng chảy ngẫu

nhiên. Phƣơng pháp này cho phép lƣợc giảm các tham số nhờ GA và bằng LP giảm số

lƣợng biến. Thuật toán này đƣợc coi nhƣ là quy hoạch động xấp xỉ ngẫu nhiên cho vận

hành hệ thống hồ thủy điện, với nhiều lợi thế nhƣ là ứng dụng đơn giản, lựa chọn đƣợc

những thông số hữu ích cho việc vận hành trong tƣơng lai. Các thuật toán đƣợc đề xuất

là một xấp xỉ ngẫu nhiên để hệ thống thủy văn hoạt động, với những lợi thế nhƣ thực

hiện đơn giản và khả năng trích xuất các thông số hữu ích cho các quyết định hoạt

động trong tƣơng lai. Kết quả ứng dụng phƣơng pháp này cho một hệ thống thủy điện

giả giống nhƣ phƣơng pháp quy hoạch động ngẫu nhiên kép (Stochastic Dual Dynamic

Programming - SDDP) mà Pereira và Pinto, [26] đã gợi ý trƣớc đây cho thấy phƣơng

pháp kết hợp GA –LP tốt hơn nhiều so với SDDP.

Kerachian và Karamouz [27] nghiên cứu phát triển một mô hình từ sự liên kết giữa

mô hình tối ƣu hóa GA và mô hình chất lƣợng nƣớc hồ chứa, dựa trên hàm mục tiêu

của mô hình tối ƣu theo lý thuyết Nash để tối đa hóa độ tin cậy của nguồn nhu cầu cấp

nƣớc cho hạ du và yêu cầu chất lƣợng nƣớc. Kết quả mô hình tối ƣu GA đƣợc ứng

dụng xây dựng quy trình vận hành cho các hồ chứa Satarkhan ở Iran có xem xét đến

chất lƣợng nƣớc và lƣợng nƣớc yêu cầu. Heidari và nnk [20] giới thiệu mạng

Bayesian (BN) để tìm ra các quy tắc vận hành cho một hệ thống hồ chứa đa mục tiêu

(tƣới tiêu và phòng lũ), với tài liệu thủy văn đầu vào theo thời đoạn tháng, mực nƣớc

hồ chứa và yêu cầu nƣớc hạ du. Các mô hình tối ƣu chế độ vận hành hồ chứa dài hạn

(theo tháng) đƣợc xây dựng nhằm mục đích giảm thiểu thiệt hại do lũ lụt và thiếu hụt

nƣớc cho nông nghiệp và mô hình tối ƣu thời đoạn ngắn (theo giờ) kết hợp với mô

hình ƣớc tính thiệt hại lũ lụt.

Elferchichi và nnk [28] trình bày một phƣơng pháp phân tích đầy đủ về sự khác biệt

giữa cung cấp nƣớc và nhu cầu sử dụng. Các hoạt động của hồ chứa trong một hệ

17

thống thủy lợi theo yêu cầu sử dụng một phƣơng pháp ngẫu nhiên dựa trên thuật toán

GA. Mô hình xác định đầy đủ đƣờng quá trình dòng chảy để đảm bảo các quy định tối

ƣu các hồ chứa trong thời gian cao điểm. Mô hình này đã đƣợc áp dụng và thử nghiệm

trên các hệ thống tƣới Sinista Ofanto (Foggia, Italy).

Wei và Hsu (2008), trƣờng đại học Toko Đài loan, [29] nghiên cứu giới thiệu phƣơng

pháp vận hành tối ƣu hồ chứa theo thời gian thực cho mỗi bƣớc thời gian dòng chảy lũ

ứng dụng thuật toán tối ƣu với các quy tắc nhánh cây (treebased rules) cho hệ thống

hồ chứa đa mục tiêu. Phƣơng pháp này là sự tích hợp hai mô hình thủy văn vận hành

hồ chứa và mô hình dự báo thủy văn. Nghiên cứu so sánh việc ứng dụng thuật toán

quyết định nhánh cây (C5.0), thuật toán quyết định nhánh cây thần kinh (NDT) và

thuật toán quyết định nhánh cây logic mờ (FIDs) vào quá trình vận hành cấp nƣớc cho

hồ chứa. Việc ứng dụng thuật toán trên cho hệ thống hồ chứa trên sông Shihmen, Đài

Loan, chứng minh rằng mô hình FIDs, các tập mờ hình thang linh hoạt đƣợc sử dụng

để định nghĩa các hàm thành viên, đƣợc đánh giá hiệu quả hơn so với các mô hình

khác hiện nay. Áp dụng kỹ thuật tối ƣu nhánh cây này để xác định vận hành tối ƣu cho

hệ thống hồ chứa trên sông Shihmen trong hoàn cảnh có cảnh báo bão xa từ Phòng dự

báo thời tiết Trung ƣơng (CWB), các phƣơng pháp đề xuất đã cung cấp giải pháp hiệu

quả giữa kiểm soát lũ và cấp nƣớc. Sau đó, năm 2009, Wei [30] cùng đồng nghiệp của

mình thiết lập bộ quy tắc vận hành tối ƣu dựa trên quy tắc nhánh cây để kiểm soát lũ

theo thời gian thực thử nghiệm đối với hệ thống hồ chứa Tanshui, Đài Loan, với các

quá trình dự báo thời đoạn 6 giờ và 3 trận bão lịch sử, bao gồm cả Aere, Haima và

Nock-ten năm 2004. Kết quả cho thấy giải pháp sử dụng kỹ thuật tối ƣu này đem lại

hiệu quả cắt lũ cao và cho phép duy trì đƣợc mực nƣớc cao ở thời kỳ cuối mùa lũ, đảm

bảo dung tích hồ cho cấp nƣớc mùa kiệt.

Chaves và Chang (2008) [31] đã đề xuất sử dụng mạng trí tuệ nhân tạo (Artificial

Neural Networks – ANN) xây dựng quy tắc vận hành hồ chứa Shihmen (với 5 biến ra

quyết định) ở Đài Loan để xem xét tính ứng dụng và khả thi của nó. Với ƣu điểm dễ

dàng xử lý các biến điều kiển và ít thông số, ANN đem lại hiệu quả vận hành của hồ

chứa cao hơn khi so sánh với các quy tắc hoạt động hiện tại. Kết quả nghiên cứu cũng

18

chứng minh rằng mạng ANN hoàn toàn có khả năng giải quyết bài toán vận hành hồ

chứa đa mục tiêu.

1.3.2 Phương pháp mô phỏng

Trong thực tế, để xây dựng một mô hình vật lý thí nghiệm các hoạt động của hồ chứa

là rất khó khăn và tốn kém mà không thể thí nghiệm trực tiếp trên hệ thống hồ chứa

thực đƣợc, chính vì vậy nghiên cứu phát triển mô hình toán đƣợc nhiều nhà khoa học

quan tâm sử dụng nhằm mô phỏng các phƣơng án vận hành để tìm hiểu sâu hơn về

hoạt động của hồ chứa. Mô hình mô phỏng trong điều hành hệ thống hồ chứa bao gồm

tính toán cân bằng nƣớc của đầu vào, đầu ra hồ chứa và biến đổi lƣợng trữ. Kỹ thuật

mô phỏng đã cung cấp cầu nối từ các công cụ giải tích trƣớc đây cho phân tích hệ

thống hồ chứa đến các tập hợp mục đích chung phức tạp. Các mô hình mô phỏng có

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 yêu cầu để chuẩn bị đầu vào, chạy mô hình và các yêu cầu

tính toán khác của mô phỏng là đơn giản hơn so với mô hình tối ƣu hoá. Các kết quả

mô phỏng là cơ sở để thỏa hiệp trong bài toán đa mục tiêu. Hầu hết các phần mềm mô

phỏng có thể chạy trong máy vi tính cá nhân đang sử dụng rộng rãi.

Hiện nay, phƣơng pháp mô phỏng đƣợc ứng dụng rộng rãi trong các bài toán vận hành

hồ chứa, đặc biệt là với các hệ thống hồ chứa đa mục tiêu. Các mô hình mô phỏng vận

hành hồ chứa dựa vào phƣơng trình cân bằng nƣớc theo quy tắc vận hành không có

điều khiển. Ví dụ nhƣ: mô hình HEC-RESSIM là mô hình vận hành có điều khiển phát

triển lên từ HEC-5 do Trung tâm Kỹ Thuật Thủy Văn – Quân đội Mỹ (The US Army

Corps of Engineers, Hydrologic Engineering Center) xây dựng và phát triển đƣợc

Feldman giới thiệu trong cuốn Advances in Hydroscience và Wurbs trình bày trong

quyển Modeling and Analysis of resevoir system operation [10] [32]. Mô hình này

thích hợp vận hành hồ chứa theo quy trình vận hành đƣợc thiết lập sẵn (biểu đồ điều

phối) tìm ra đƣờng vận hành tối ƣu. Một trong những mô hình mô phỏng nổi tiếng

khác là mô hình MIKE 11 của Viện Thủy lực Đan Mạch (DHI) nghiên cứu và phát

triển, mô hình tổng hợp dòng chảy và điều tiết hồ chứa (SSARR), mô hình mô phỏng

hệ thống sóng tƣơng tác (IRIS) [33]. Gói phần mềm phân tích quyền lợi các hộ sử

dụng nƣớc (WRAP).

19

Do mỗi một hồ chứa hay hệ thống hồ chứa có một đặc điểm riêng về đặc tính thủy văn

cũng nhƣ mục tiêu khác nhau, cho nên không có một mô hình tổng quát đƣợc thiết lập

sẵn có thể phù hợp với mọi hệ thống mà phải tùy thuộc vào từng hệ thống hồ mà có

những điều khiển riêng. Chính vì vậy, nhiều nhà khoa học trên thế giới đã thiết lập

những mô hình mô phỏng để sử dụng vận hành cho từng hệ thống hồ chứa, ƣu điểm

của các mô hình này đƣợc viết phù hợp với đặc điểm của hệ thống hồ và dễ dàng can

thiệp để thay đổi chế độ vận hành và chỉnh sửa hệ thống.

1.3.3 Phương pháp kết hợp

Trong thời gian gần đây, với sự phát triển mạnh mẽ về khoa học công nghệ, nhận thấy

sự kết hợp mô hình mô phỏng với mô hình tối ƣu mở ra hƣớng tiếp cận giải quyết bài

toán vận hành hồ chứa theo thời gian thực. Trong bài báo tổng quan về các mô hình

mô phỏng và tối ƣu sử dụng thiết lập quy trình vận hành hệ thống hồ chứa, Wurb

(1993) [15] đã tổng kết “Mặc dù, t u óa và mô p ỏn là a ớn t ếp cận mô

ìn óa k ác n au v ặc tín , n n sự p ân b ệt rõ ràn ữa a ớn này là

k ó vì ầu ết các mô ìn , xét v mức ộ nào ó u c ứa các t àn p ần của a

ớn t ếp cận tr n”. Wurb cũng đề cập đến nhóm Quy hoạch mạng lƣới dòng

(Network Flow Programming) nhƣ là một kết hợp hoàn thiện của hai hƣớng tiếp cận

tối ƣu và mô phỏng. Labadie (2004) đã nhận định cần thiết phải có mô hình mô phỏng

để kiểm tra các quy trình tối ƣu đƣợc thiết lập [34]. Một số nghiên cứu tiêu biểu giải

quyết tốt mâu thuẫn kinh điển giữa kiểm soát lũ và các mục đích khác trong vận hành

hồ chứa đa mục tiêu, có thể kể đến nhƣ sau:

Ngô Lê Long và nnk (2007) [8] sử dụng kết hợp mô hình mô phỏng MIKE 11 và mô

hình tối ƣu SCE (Shuffled Complex Evolution), các tác giả đã đƣa ra đề xuất phƣơng

án giải quyết mâu thuẫn trong thời kỳ này tìm ra quỹ đạo tối ƣu (Pareto) điều khiển

vận hành hồ Hòa Bình. Đã đƣa ra các quy tắc vận hành tối ƣu hồ chứa Hòa Bình với

mục tiêu tối đa hóa phát điện và phòng lũ cho vùng đồng bằng hạ du, giải quyết xung

đột giữa mục đích phát điện và phòng lũ xảy ra trong quá trình tìm kiếm quy tắc vận

hành đặc biệt vào thời kỳ chuyển tiếp cuối mùa lũ đầu mùa kiệt. Kết quả chứng minh

rằng việc sử dụng mô hình MIKE 11 có thể giúp duy trì mực nƣớc cao vào cuối mùa

lũ đảm bảo an toàn cho phát điện mà vẫn giải quyết đƣợc vấn đề phòng lũ cho hạ du

20

và công trình. Nghiên cứu cũng cho thấy hiệu quả cao của việc ứng dụng thuật toán tối

ƣu SCE để tìm lời giải vận hành cho các hệ thống phức tạp.

Bahram và nnk (2009) [35], kết hợp mô hình tối ƣu thuật toán Gen GA, công nghệ

GIS xác định vùng sử dụng nƣớc; vùng thiệt hại do ngập lụt và mô hình HEC-RAS,

HEC-GEORAS mô phỏng đƣờng quá trình mực nƣớc trong hệ thống sông; nghiên

cứu vận hành hệ thống bậc thang hai hồ chứa Bakhtiari và Dez ở Tây Nam, Iran theo

thời gian thực thành công, đem lại hiệu quả cao cho việc quản lý lũ lụt ở đây. Điều này

chứng tỏ rằng việc kết hợp các mô hình mô phỏng và mô hình tối ƣu đem lại nhiều lợi

ích trong thực tiễn vận hành hồ chứa.

Hoàng Thanh Tùng (2011) [36] đã nghiên cứu xây dựng phƣơng án tích hợp mô hình

dự báo mƣa lũ và mô hình vận hành hành hệ thống hồ chứa để giải quyết bài toán vận

hành phối hợp các hồ chứa phòng lũ theo thời gian thực, nghiên cứu ứng dụng cho lƣu

vực điển hình là lƣu vực sông Cả. Đƣa ra phƣơng pháp áp dụng hiệu quả mạng ANN

với thuật toán quét ngƣợc (BPNN) bằng việc sử dụng thuật toán giải đoán gen GA

trong quá trình tìm cấu trúc mạng tối ƣu. Với nghiên cứu vận hành hệ thống hồ chứa,

tác giả đã lựa chọn hƣớng tiếp cận kết hợp giữa mô hình mô phỏng (HEC-HMS, HEC-

ReSSim) với mô hình điều khiển hệ thống trong đó sử dụng cả hai phƣơng pháp "Ẩn"

và "Hiện" để xác định các ƣu tiên vận hành cho từng hồ trong hệ thống (phân nhỏ các

vùng dung tích để vận hành theo các ƣu tiên của biểu đồ điều phối của từng hồ sao cho

có hiệu quả) và các ƣu tiên vận hành kết hợp giữa các hồ với các ƣu tiên về ràng buộc

về mực nƣớc và lƣu lƣợng của các vùng bị ảnh hƣởng dƣới hạ lƣu để đảm bảo mục

tiêu phòng lũ cho các công trình và cho các vùng ảnh hƣớng dƣới hạ du các công trình.

Với những hồ chƣa có quy trình vận hành, nghiên cứu đã lập chƣơng trình tính theo

phƣơng pháp quy hoạch động với dòng chảy đến hồ là ngẫu nhiên đƣợc mô phỏng

bằng phƣơng pháp Monte Carlo.

Viện Quy Hoạch Thủy Lợi liên kết cùng Trƣờng Đại Học Thủy Lợi (2014) [37] đã

nghiên cứu ứng dụng mô hình MIKE11, mô hình HEC-RESSIM và xây dựng mô

hình MOPHONG, công cụ tối ƣu GAMS và Crystal Ball làm công cụ chính để phân

tích các phƣơng án vận hành hệ thống hồ chứa điều tiết cấp nƣớc và phát điện phục vụ

lập quy trình hệ thống hồ chứa Sơn La, Hòa Bình, Thác Bà vàTuyên Quang thời kỳ

21

mùa kiệt. Đề xuất phƣơng án vận hành hệ thống hồ chứa Sơn La, Hòa Bình, Thác Bà

và Tuyên Quang thời kỳ lũ chính vụ và chế độ tích nƣớc của các hồ chứa này trong

thời kỳ chuyển tiếp lũ-kiệt, đảm bảo an toàn tích nƣớc đầy hồ và vẫn đảm bảo an toàn

chống lũ cho hạ du và công trình. Đây là cơ sở để lập quy trình vận hành cả năm cho

hệ thống liên hồ chứa Sơn La, Hòa Bình, Thác Bà và Tuyên Quang. Kết quả nghiên

cứu mặc dù còn có tồn tại cần đầu tƣ thêm nhƣng đã mở ra một hƣớng nghiên cứu mới

trong lĩnh vực vận hành hệ thống hồ chứa chƣa đƣợc nghiên cứu nhiều ở Việt Nam.

Tô Thúy Nga [38,39] đã nghiên cứu thiết lập chƣơng trình tính toán mô phỏng lũ từ

việc tích hợp ba mô hình: mô hình mƣa dòng chảy, mô hình vận hành hồ chứa và diễn

toán lũ trong sông cho vùng thƣợng du sông Vu Gia – Thu Bồn phục vụ cho dự báo lũ

với thời gian dự kiến từ 3 đến 5 ngày làm cơ sở cho việc xác định chế độ vận hành hồ

chứa theo thời gian thực. Với công cụ mô hình MOPHONG-LU đã thiết lập, xây dựng

một quy trình vận hành theo thời gian thực nhằm nâng cao hiệu quả cắt giảm lũ, xả lũ

an toàn và đảm bảo an toàn tích nƣớc cho nhiệm vụ phát điện và cấp nƣớc hạ du. Kết

quả nghiên cứu chứng minh rằng mô hình MOPHONG-LU mà tác giả xây dựng có thể

áp dụng cho công tác dự báo lũ (cho phép kéo dài thời gian dự kiến dự báo lũ so với

quy định trong quy trình liên hồ chứa 1880/QĐTTg1880/QĐ-TTg) và vận hành an

toàn các hồ chứa phòng lũ trên lƣu vực sông Vu Gia-Thu Bồn. Do vậy, có thể chủ

động hạ thấp mực nƣớc hồ để đón lũ xuống dƣới mực nƣớc đón lũ đã quy định và do

đó sẽ nâng cao đƣợc hiệu quả cắt giảm lũ cho hạ du mà vẫn đảm bảo an toàn tích nƣớc

cho các hồ chứa thủy điện. Nghiên cứu mới chỉ tính toán thử với hai kịch bản, cần

đƣợc tiếp tục với những kịch bản khác để phân tích tính hiệu quả của sử dụng trong

thực tế.

Công ty tƣ vấn điện 1 (PECC1), "Điều chỉnh Quy trình vận hành liên hồ chứa Sơn

La, Hòa Bình, Thác Bà và Tuyên Quang trong mùa lũ hàng năm," [40] đã nghiên cứu

đề xuất một số hiệu chỉnh quy trình vận hành hệ thống hồ chứa trên sông Hồng theo

Quyết định 198/2001/QĐ-TTg. Đề án đã ứng dụng mô hình MIKE 11 để mô phỏng lũ

cho hệ thống sông Hồng, sử dụng mô hình lũ PMF và lũ chu kỳ lặp lại 500 năm tại

Sơn Tây tính toán điều chỉnh nâng cao mực nƣớc trƣớc lũ cho hồ chứa Sơn La. Thực

tế đã đƣợc Quyết định 1622/2015/QĐ-TTg quy định quy trình vận hành liên hồ chứa

22

trên lƣu vực sông Hồng đã nâng mực nƣớc trƣớc lũ của hồ chứa Sơn La trong thời kỳ

lũ chính vụ từ 194 m lên 197,3 m. Kết quả nghiên cứu trong thời kỳ lũ chính vụ, khi

không có lũ lớn, mực nƣớc hồ Sơn La và hồ Hòa Bình duy trì ở ngƣỡng cao hơn mực

nƣớc trƣớc lũ (vận hành theo khung tham chiếu phụ thuộc vào mực nƣớc Hà Nội), khi

dự báo có lũ lớn xảy ra sẽ tiến hành hạ mực nƣớc hồ Sơn La và Hòa Bình về mực

nƣớc trƣớc lũ để sẵn sàng điều tiết, chống lũ thiết kế 500 năm tại Sơn Tây cho hạ du.

Tuy nhiên, đề án chỉ dừng lại điều chỉnh khoản 6 của quy trình 198, chƣa đề cập đến

vấn đề vận hành hồ chứa trong thời kỳ lũ muộn khi xảy ra lũ bất thƣờng.

Kết luận:

Bài toán vận hành hệ thống hồ chứa là bài toán đa dạng và phức tạp, cho đến nay các

nghiên cứu về lĩnh vực này trên thế giới, đặc biệt ở Việt Nam đã đƣợc nhiều cơ quan

chức năng và nhà khoa học quan tâm. Hƣớng nghiên cứu xây dựng quy trình vận hành

hệ thống hồ chứa thƣờng tập trung sử dụng công cụ mô hình toán, áp dụng lý thuyết

tối ƣu hoặc mô phỏng. Kỹ thuật tối ƣu thƣờng đƣợc sử dụng để thiết lập ra quy tắc vận

hành khung, xây dựng biểu đồ điều phối cho từng hồ chứa trong hệ thống. Phƣơng

pháp mô phỏng giúp chi tiết hoá vận hành hệ thống hồ chứa với các kịch bản khác

nhau để lựa chọn phƣơng án vận hành hợp lý giải quyết các mâu thuẫn nhằm tối đa

hoá các mục tiêu của hệ thống hồ chứa. Chính vì vậy, khi nghiên cứu bài toán vận

hành hệ thống hồ chứa đa mục tiêu, mặc dù phƣơng pháp sử dụng mô hình tối ƣu ngày

càng phát triển mạnh mẽ nhƣng tìm ra quy tắc vận hành tối ƣu vẫn gặp nhiều khó khăn

[41], nên phƣơng pháp mô phỏng vẫn đƣợc ứng dụng rộng rãi nhằm xác định các quy

tắc vận hành hợp lý và linh hoạt.

1.4 Tổng quan về lƣu vực sông Hồng

1.4.1 Lưu vực sông và mạng lưới sông ngòi

Lƣu vực sông Hồng nằm ở vĩ độ 20º – 25º 30’ Bắc, kinh độ 100º - 107º 10’ Đông

thuộc vùng nhiệt đới gió mùa, nằm trên cả lãnh thổ Việt Nam và lãnh thổ Trung Quốc.

Diện tích toàn lƣu vực là 169.020 km², diện tích lƣu vực thuộc lãnh thổ Việt Nam là

87.840 km², chiếm 51% diện tích toàn lƣu vực. Phần châu thổ nằm hoàn toàn ở Việt Nam với diện tích gần 17.000 km2, với chiều dài 328 km.

23

Lƣu vực sông Hồng – Thái Bình là lƣu vực sông lớn nhất miền Bắc Việt Nam. Đây là

lƣu vực sông quốc tế đƣợc tạo thành bởi hai hệ thống sông lớn là hệ thống sông Hồng

và hệ thống sông Thái Bình.

Hệ thống sông Hồng bắt nguồn từ tỉnh Vân Nam, Trung Quốc với 05 phụ lƣu lớn khi

chảy vào địa phận Việt Nam hợp thành 03 nhánh sông chính là Đà, Thao, Lô.

Sông Thao là dòng chính của sông Hồng bắt nguồn từ hồ Đại Lý ở độ cao gần 2000 m

trên đỉnh Nguỵ Sơn, Trung Quốc chảy theo hƣớng Tây Bắc - Đông Nam chảy vào

nƣớc ta tại tỉnh Lào Cai đến Việt Trì nhập với sông Lô và sông Đà và mang tên gọi là

sông Hồng. Ngoài sông Đà và sông Lô còn có các sông nhánh lớn nhƣ: Đáy, Luộc, Trà

Lý, Đào và Ninh Cơ. Sông Hồng đổ ra vịnh Bắc Bộ qua cửa chính là Ba Lạt và các

cửa Trà Lý, Lạch Giang và sông Thái Bình. Sông Hồng có chiều dài 1126 km, trong

lãnh thổ nƣớc ta có 556 km.

Hình 1-4: Bản đồ lƣu vực sông Hồng

Địa hình lƣu vực sông Hồng rất đa dạng, núi và đồng bằng thấp dần theo hƣớng Tây

Bắc - Đông Nam. Địa hình đồi núi chiếm phần lớn diện tích với độ cao trung bình là

1090 m. Các đỉnh núi cao tiêu biểu là Pu Sam Sao (1897m) trên biên giới Việt - Lào,

Pia Oóc (1930m) trên cánh cung sông Gâm và cánh cung Ngân Sơn. Trên dãy Hoàng

24

Liên Sơn có đỉnh Phanxipan (3143m), Lang Cung (2913m) và Phu Luông (2985m).

Vùng đồi núi thấp có độ cao dƣới 100m - 200m là trung lƣu các sông Cầu, Thƣơng và

Lục Nam. Vùng đồng bằng châu thổ sông Hồng là do phù sa của hệ thống sông Hồng -

Thái Bình bồi đắp có địa hình bằng phẳng nghiêng ra biển. Dọc theo các sông có đê

bao bọc.

Lƣu vực sông Hồng nằm giữa ranh giới của vùng nhiệt đới nội chí tuyến (phần lãnh

thổ Việt Nam, một phần lãnh thổ Trung Quốc) và vùng cận chí tuyến (phần còn lại

phía địa phận Trung Quốc). Khí hậu vùng này là khí hậu nhiệt đới gió mùa với mùa

đông lạnh, khô, ít mƣa và mùa hè nóng ẩm mƣa nhiều, chịu tác động của cơ chế gió

mùa Đông Nam Á với hai mùa gió: gió mùa mùa Đông và gió mùa mùa Hạ, nhƣng do

chịu tác động của địa hình nên các yếu tố khí hậu biến đổi mạnh mẽ theo không gian

và thời gian [42] [43].

1.4.2 Giới thiệu các công trình hồ chứa trên dòng chính sông Hồng

1.4.2.1 Tr n ịa phận Trung Qu c

Trung Quốc đã đang và sẽ khai thác ngày càng mạnh mẽ hơn nữa nguồn tài nguyên

nƣớc ở thƣợng nguồn, hàng loạt các hồ chứa mới đƣợc xây dựng đƣa vào vận hành từ

năm 2007 đến nay với mục tiêu thủy điện. Phía Trung Quốc cũng đã hoàn thành bản

kế hoạch xây dựng khoảng 52 nhà máy thủy điện trên thƣợng nguồn các sông Đà, sông

Lô và sông Thao.

Bảng 1-3: Các nhà máy thủy điện trên sông Lý Tiên-thƣợng nguồn sông Đà [44]

TT Tên công trình Vị trí Ghi chú Công suất (MW) Dung tích (106m3) Chiều cao đập (m)

1 Tọa Dƣơng Sơn 88 Nhánh Bả Biên Vận hành 120 247

2 Thạch Môn Khảm 108 Nhánh Bả Biên Vận hành 130 195

3 Tân Bình Trại Nhánh Bả Biên 300

4 Long Mã 590 135 Nhánh Bả Biên Vận hành 240

5 Chung Ái Kiều Nhánh A Mặc

6 Phổ Tú Kiều Nhánh A Mặc

25

TT Tên công trình Vị trí Ghi chú Công suất (MW) Dung tích (106m3) Chiều cao đập (m)

7 Tam Giang Khẩu 99 84,5 77 Nhánh A Mặc Vận hành

8 Tứ Nam Giang 210 246 115 Nhánh Tứ Nam Vận hành

9 Cƣ Phổ Độ 285 174 95 Nhánh Lý Tiên Vận hành

10 Qua Lan Than 450 409 113 Nhánh Lý Tiên Vận hành

11 Thổ Khả Hà 165 78 59,2 Nhánh Lý Tiên Vận hành

Tổng 1.945 1.724

Theo số liệu của Công ty Tƣ vấn Điện 1 năm 2009 [44], trên thƣợng nguồn sông Đà

(sông Lý Tiên) thuộc lãnh thổ Trung Quốc, hiện có 11 hồ chứa đƣợc quy hoạch, trong

đó có 9 hồ đã đi vào vận hành, còn trên thƣợng nguồn sông Lô (sông Bàn Long) thuộc

lãnh thổ Trung Quốc hiện có 8 hồ chứa thủy điện đã đƣợc quy hoạch, trong đó nhiều

hồ chứa đã đi vào hoạt động, trên thƣợng nguồn sông Thao (sông Nguyên) hiện có 1

nhà máy đang hoạt động. Phía thƣợng nguồn sông Đà trên địa phận Trung Quốc [45]

đã xây dựng 7 nhà máy thủy điện trên dòng chính, 4 nhà máy trên sông nhánh và 18

đập ngăn nƣớc.

Hình 1-5 Sơ đồ các hồ chứa trên thƣợng nguồn sông Đà phía Trung Quốc

Trung Quốc chỉ cung cấp cho Việt Nam thông tin sơ lƣợc về hồ chứa, số liệu quan trắc

mực nƣớc và lƣu lƣợng của 05 trạm thủy văn: Trung Ái Kiều, Thổ Khả Hà, Kim Thuỷ

26

Hà (trên nhánh sông Đà) và Nguyên Giang, Mạn Hảo (trên nhánh sông Thao) mà

không có thông tin về quy mô và chế độ vận hành của các hồ chứa. Từ năm 2013 đến

nay trạm Trung Ái Kiều nằm trong vùng lòng hồ nên đã ngừng đo đạc nên phía Trung

Quốc cấp trạm Tứ Nam nằm trên sông Tứ Nam là nhánh cấp 3 của sông Đà. Tuy

nhiên, qua phân tích chế độ dòng chảy tại các trạm thuỷ văn phía Trung Quốc và

thƣợng nguồn nƣớc ta nhận thấy những dấu hiệu thiếu hụt nguồn nƣớc trên thƣợng

- Các nhà máy Thủy điện phía Trung Quốc làm việc theo chế độ điều tiết ngày

nguồn do việc khai thác vận hành của các hồ chứa phía Trung Quốc nhƣ sau:

đêm nên dao động mực nƣớc giữa giờ cao điểm và thấp điểm trong ngày lớn nhất. Ví

dụ, tại trạm thủy văn Mƣờng Tè trên sông Đà (cách biên giới khoảng 60 km) mực

nƣớc chênh lệch trong ngày khoảng 1,5-2,0 m. Tại trạm thủy văn Hà Giang trên sông

- Trong thời kỳ tháng V-VI năm 2008, các hồ thƣợng nguồn phía Trung Quốc

Lô (cách biên giới 18 km) chênh lệch mực nƣớc trong ngày khoảng 1,0-1,3 m.

- Thời kỳ cấp nƣớc khẩn trƣơng tháng I-III, các hồ chứa trên sông Đà phía Trung

làm giảm bớt 30- 50% lƣợng nƣớc về Việt Nam.

Quốc giảm phát điện tới mức thấp nhất. Theo thống kê từ 22/3 đến 6/6 (2005- 2008), dòng chảy ở thƣợng nguồn sông Đà chỉ vào khoảng 10-30 m3/s. Về mùa lũ VI-X các

hồ chứa phía Trung Quốc đã giữ lại một lƣợng nƣớc khoảng 14-20% tổng lƣợng nƣớc

chảy vào Việt Nam.

1.4.2.2

Tr n ịa phận Việt Nam

Do vị trí địa hình thuận lợi nên hiện nay trên lƣu vực sông Hồng ở phần lãnh thổ nƣớc

ta đã xây dựng đƣợc rất nhiều hệ thống các hồ chứa, công trình thuỷ lợi để phát điện,

cấp nƣớc và phòng lũ bao gồm: hồ chứa, đập dâng, cống và trạm bơm cấp nƣớc cho

Đồng bằng sông Hồng. Theo thống kê chƣa đầy đủ, trên lƣu vực hiện đã có 53 hồ

chứa trong trạng thái đã vận hành, đang xây dựng và quy hoạch. Các hồ chứa này có

quy mô khác nhau với nhiệm vụ chủ yếu là chỉ phát điện hoặc cấp nƣớc. Hiện nay,

trên dòng chính hệ thống sông Hồng - Thái Bình đã có 05 hồ chứa đa mục tiêu đã

đƣợc xây dựng và vận hành, đó là:

27

Hồ chứa Thác Bà (trên sông Chảy): Cao trình mực nƣớc dâng bình thƣờng 58,0 m; mực nƣớc dâng gia cƣờng 61,0 m; dung tích chống lũ cho hạ du 0,45 tỷ m3.

Hình 1-6: Bản đồ lƣu vực sông Đà

Hồ chứa Hòa Bình (trên sông Đà): Cao trình mực nƣớc dâng bình thƣờng 117,0 m; mực nƣớc dâng gia cƣờng 122,0 m; dung tích chống lũ cho hạ du 2,9 tỷ m3.

Hồ chứa Tuyên Quang (trên sông Gâm): Cao trình mực nƣớc dâng bình thƣờng 120,0 m; mực nƣớc dâng gia cƣờng 122,55 m; dung tích chống lũ cho hạ du 1,0 tỷ m3.

Hồ chứa Sơn La (trên sông Đà): Cao trình mực nƣớc dâng bình thƣờng 215,0 m;

mực nƣớc dâng gia cƣờng 217,83 m; dung tích chống lũ cho hạ du (kết hợp với hồ Hòa Bình) 7,0 tỷ m3.

Hồ chứa Lai Châu (trên sông Đà): Cao trình mực nƣớc dâng bình thƣờng 295,0 m;

mực nƣớc lớn nhất thiết kế 297,0 m; không có nhiệm vụ phòng lũ hạ du.

Hệ thống hồ chứa trên dòng chính sông Hồng, chỉ có hồ chứa Lai Châu mới vận hành

02 tổ máy thuỷ điện cuối năm 2016 là không có nhiệm vụ phòng chống lũ cho hạ du,

04 hồ chứa Hoà Bình, Sơn La, Tuyên Quang và Thác Bà đều là các hồ chứa lợi dụng

tổng hợp với nhiệm vụ phòng chống lũ cho hạ du trong thời kỳ mùa lũ. Tổng dung tích

28

chống lũ cho hạ du của bậc thang sông Đà là 7 tỷ m3 và hệ thống sông Lô, Gâm là 1,45 tỷ m3. Với đặc tính giảm lũ trên, nếu xuất hiện lũ có chu kỳ lặp lại 500 năm tại

Sơn Tây thì có thể bảo đảm mực nƣớc tại Hà Nội không vƣợt quá 13,40 m. Tổng dung tích chống lũ hạ du và công trình của hồ chứa Hòa Bình Sơn La là 10,26 tỷ m3, nếu tính thêm Bản Chát và hồ Lai Châu thì dung tích này là 10,7 tỷ m3. Tổng dung tích

hiệu dụng tính đến mực nƣớc dâng bình thƣờng của các hồ chứa Hòa Bình, Sơn La, Lai Châu, Bản Chát và Huổi Quảng là 14,672 tỷ m3.

1.4.3 Nhiệm vụ chống lũ hạ du và nguyên tắc chung của chế độ vận hành chống lũ

hạ du

Quyết định 257/2016 QĐ-TTg của Thủ tƣớng chính phủ ban hành ngày 18 tháng 02

năm 2016 về việc phê duyệt quy hoạch phòng chống lũ và quy hoạch đê điều hệ thống

sông Hồng, sông Thái Bình quy định nhƣ sau:

- Tiêu chuẩn phòng, chống lũ giai đoạn đến năm 2030: Khu vực đô thị trung tâm

thành phố Hà Nội đảm bảo an toàn với lũ thiết kế có chu kỳ lặp lại 500 năm (tần suất

0,2%). Các khu vực còn lại của đồng bằng sông Hồng đảm bảo an toàn với lũ thiết kế

có chu kỳ lặp lại 300 năm (tần suất 0,33%).

- Thành phố Hà Nội đảm bảo an toàn với mực nƣớc lũ thiết kế trên sông Hồng là 13,4 m, ứng với lƣu lƣợng thiết kế là 20.000 m3/s, các khu vực còn lại mức nƣớc an

toàn tại Hà Nội là 13,1 m khi xảy ra lũ 300 năm.

- Giải pháp điều tiết lũ tại các hồ chứa: dung tích chống lũ cho hạ du của các hồ chứa Hồ Sơn La và hồ Hoà Bình trên sông Đà là 7,0 tỷ m3; hồ chứa Tuyên Quang là 1,0 tỷ m3; hồ chứa Thác Bà là 450 triệu m3. Vận hành điều tiết liên hồ, đảm bảo lƣu lƣợng lũ trên sông Hồng tại trạm thuỷ văn Sơn Tây nhỏ hơn hoặc bằng 28.000 m3/s; tại trạm thuỷ văn Hà Nội nhỏ hơn hay bằng 20.000 m3/s và mực nƣớc Hà Nội không

vƣợt quá 13,4 m. Trƣờng hợp xảy ra sự cố nghiêm trọng đối với hệ thống đê điều hoặc

dự báo xảy ra trận lũ 500 năm xuất hiện một lần, nhƣng nhỏ hơn lũ thiết kế công trình

hồ Sơn La (lũ 10.000 năm xuất hiện một lần) đƣợc sử dụng một phần dung tích chống

lũ cho công trình để cắt lũ cho hạ du nhƣng phải đảm bảo an toàn cho công trình.

29

Theo quyết định số 1622/QĐ-TTg của Thủ tƣớng chính phủ ngày 19 tháng 07 năm

2015 về việc ban hành quy trình vận hành liên hồ chứa trên lƣu vực sông Hồng

(QT1622) thì hồ chứa Hòa Bình và hồ chứa Sơn La, với sự hỗ trợ của các hồ chứa

Tuyên Quang và hồ chứa Thác Bà có khả năng chống lũ chu kỳ 300 năm cho đồng

bằng Bắc Bộ, đảm bảo mực nƣớc tại Hà Nội không vƣợt quá 13,1 m và chống lũ chu

kỳ 500 năm cho Hà Nội, đảm bảo mực nƣớc tại Hà Nội không vƣợt quá 13,4 m. Vào mùa lũ, hồ chứa Tuyên Quang phải dành dung tích 0,5 tỉ m3 chống lũ cho thị xã Tuyên Quang và 1 tỉ m3 để chống lũ cho đồng bằng Bắc Bộ. Hồ chứa Tuyên Quang đƣợc xây

dựng trên sông Gâm (nhỏ hơn sông Đà với dung tích phòng lũ ít hơn hồ Hòa Bình

khoảng 5 lần). Khác với hồ chứa Thác Bà là hồ điều tiết nhiều năm, gần nhƣ không

phải xả lũ, hồ chứa Tuyên Quang thƣờng xuyên phải cắt xả lũ hàng năm và nhƣ vậy

tham gia vào quá trình chống lũ thƣờng xuyên giống nhƣ hồ chứa Hòa Bình và hồ

chứa Sơn La.

Hệ thống hồ chứa thƣợng nguồn hiện tại gồm Sơn La, Hòa Bình trên sông Đà, Tuyên

Quang trên sông Gâm và Thác Bà trên sông Chảy có vai trò quan trọng trong công tác

phòng chống lũ cho đồng bằng sông Hồng và Thủ đô Hà Nội. Hệ thống hồ bậc thang

Sơn La và Hoà Bình nằm trên sông Đà đóng vai trò chính trong việc phòng chống lũ

hạ du, sau đến hồ Tuyên Quang, rồi đến hồ Thác Bà.

1.4.4 Tổng quan các nghiên cứu phục vụ vận hành hệ thống hồ chứa lưu vực sông

Hồng trong mùa lũ

Các nghiên cứu về chế độ vận hành và lập quy trình vận hành 1.4.4.1

Trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật các hồ chứa Hòa Bình, Sơn La, Tuyên Quang và

Thác Bà, cơ quan lập thiết kế xác định các tham số thiết kế hồ chứa theo nhiệm vụ

chống lũ hạ du và chống lũ cho công trình, việc lập quy trình vận hành cắt lũ hạ du lại

do Cục phòng chống thiên tai đảm nhiệm. Bởi vậy, ngay sau khi công trình hồ chứa

Hòa Bình đƣợc khởi công thì quy trình vận hành chống lũ hạ du cũng đƣợc nghiên

cứu. Nhiệm vụ lập quy trình vận hành hồ chứa trƣớc đây do Bộ Nông Nghiệp và

PTNT đảm nhiệm, đã thực hiện đối với các hồ chứa Hòa Bình, Tuyên Quang và Thác

Bà. Khi xây dựng thêm hồ Sơn La thì nhiệm vụ này do Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng

đảm nhiệm. Các nghiên cứu về lập quy trình vận hành liên hồ chứa trên sông Hồng

30

chủ yếu thực hiện theo các dự án có sự tham gia của các cơ quan có kinh nghiệm bao

gồm: Viện Quy hoạch Thủy lợi; Trƣờng Đại học Thủy lợi; Viện Khoa học thủy lợi;

Viện Khoa học KTTV và BĐKH; Viện Cơ học Việt Nam. Các dự án đã thực hiện sau

khi có hồ chứa Hòa Bình gồm:

- Xây dựng quy trình vận hành hệ thống hồ chứa trên lƣu vực sông Hồng và sông

Thái Bình gồm 2 hồ chứa (Hòa Bình và Thác Bà) năm 1997.

- Xây dựng quy trình vận hành hệ thống hồ chứa trên lƣu vực sông Hồng và sông

Thái Bình gồm 3 hồ chứa (Hòa Bình, Tuyên Quang và Thác Bà) năm 2005.

- Xây dựng quy trình vận hành hệ thống hồ chứa trên lƣu vực sông Hồng và sông

Thái Bình gồm 3 hồ chứa (Hòa Bình, Tuyên Quang và Thác Bà) năm 2007.

- Xây dựng quy trình vận hành hệ thống hồ chứa trên lƣu vực sông Hồng và sông

Thái Bình gồm 4 hồ chứa (Hòa Bình, Tuyên Quang, Thác Bà, và Sơn La) năm

2011.

- Xây dựng quy trình vận hành hệ thống hồ chứa trên lƣu vực sông Hồng gồm:

Hồ chứa Hoà Bình, Sơn La, Tuyên Quang, Thác Bà, Lai Châu và Huội Quảng

năm 2015.

Các nghiên cứu khác do các cơ quan của Bộ Nông nghiệp và PTNT, Bộ Tài nguyên và

Môi trƣờng, Bộ Công thƣơng tiến hành chủ yếu tập trung xác định các giới hạn mực

nƣớc hồ trong quá trình cắt lũ, các mực nƣớc khống chế tại Hà Nội, thời điểm cắt lũ hạ

du, thời điểm bắt đầu tích nƣớc và chế độ phối hợp giữa các hồ chứa trong quá trình

cắt lũ hạ du theo đúng nhiệm vụ thiết kế đối với các hồ chứa trên.

1.4.4.2 Các nghiên cứu dự báo thủy văn phục vụ công tác vận hành

Dự báo dòng chảy đến hồ là một trong những nhiệm vụ quan trọng cần thiết trong

công tác quản lý vận hành hệ thống hồ chứa, chất lƣợng dự báo trong các bản tin tƣ

vấn ảnh hƣởng không nhỏ đến hiệu quả vận hành liên hồ chứa, đặc biệt dự báo dòng

chảy trong thời kỳ tích nƣớc. Hiện nay, việc nghiên cứu dự báo thủy văn phục vụ vận

hành hồ chứa chống lũ đƣợc chú trọng về công nghệ và nâng cao về chất lƣợng. Một

số nghiên cứu điển hình đến nhƣ sau:

31

Đề tài cấp Nhà nƣớc: “Nghiên cứu công nghệ nhận dạng lũ trong điều hành hồ

Hòa Bình chống lũ hạ du”, Trịnh Quang Hòa và nnk, Đại học Thủy Lợi (1994)

[46], đã cung cấp công nghệ cho phép nhận dạng lũ để cảnh báo sớm, chứ không phải

là công cụ dự báo lũ hạn ngắn. Công nghệ này đã đƣợc cài đặt và ứng dụng trong tổ

nghiệp vụ Dự báo thủy văn hạn vừa và hạn dài thuộc Đề tài “Ứng dụng một số mô

hình thích hợp để dự báo lũ thƣợng lƣu hệ thống sông Thái Bình”, Nguyễn Lan

Châu, Trung tâm KTTV Quốc gia, (1995-1997) [47]. Trên cơ sở phân tích các hình

thế thời tiết gây mƣa và các chế độ nƣớc lũ ở thƣợng lƣu sông Thái Bình, sông Cầu,

sông Thƣơng, sông Lục Nam, đã nghiên cứu ứng dụng các mô hình Tank, Nam và

phƣơng pháp hồi qui bội để tính toán dự báo quá trình dòng chảy lũ tại Thái Nguyên

trên sông Cầu, Phủ Lạng Thƣơng trên sông Thƣơng và Lục Nam trên sông Lục Nam.

Nghiên cứu có kết quả tính toán và dự báo dòng chảy lũ theo 3 mô hình nêu trên đều

cho chất lƣợng tốt. Mô hình đã đƣợc Trung tâm bổ sung và đƣa vào dự báo tác nghiệp

từ năm 1997 đến nay.

Đề tài cấp Nhà nƣớc KC-08-13 “Nghiên cứu cơ sở khoa học cho các giải pháp tổng

thể dự báo phòng tránh lũ lụt ở đồng bằng sông Hồng” và KC-08-17/06-10 “Hoàn

thiện công nghệ dự báo lũ cho hệ thống sông Hồng, sông Thái Bình (Phát triển

kết quả đề tài KC-08-13)” do Nguyễn Văn Điệp, Viện Cơ học, Trung tâm KHTN

&CNQG, [48] [49]. Đề tài đã xây dựng công nghệ mô phỏng và dự báo lũ cho toàn hệ

thống sông Hồng với hệ thống các mô hình thủy văn, thủy lực, điều tiết hồ. Công nghệ

phù hợp với Quy trình vận hành hồ Hòa Bình đã ban hành, đã gắn kết với GIS, với mô

hình dự báo các biên triều và đƣợc áp dụng trong mùa lũ 2004, 2005 và 2006. Kết quả

dự báo của nghiên cứu đã đƣợc Ban chỉ huy phòng chống lụt bão Trung ƣơng đánh giá

rất cao, tuy nhiên công nghệ này chƣa gắn kết đƣợc với mô hình dự báo mƣa và chƣa

có biện pháp hiệu chỉnh sai số dự báo thích hợp.

Đề tài NCKH cấp nhà nƣớc “Hợp tác nghiên cứu xây dựng công nghệ dự báo lũ

trung hạn kết nối với công nghệ điều hành hệ thống công trình phòng chống lũ

cho đồng bằng sông Hồng – sông Thái Bình”, Vũ Minh Cát, Đại học Thủy lợi,

(2008) [50] đã nghiên cứu ứng dụng mô hình DIMOSOP mô phỏng để dự báo lũ trung

hạn cho hệ thống sông Hồng và sông Thái Bình. Điểm nổi bật của mô hình DIMOSOP

32

so với các mô hình thủy văn thông số tập trung là khả năng sử dụng thông tin toàn cầu

nhƣ bản đồ đất, hiện trạng sử dụng đất, ảnh vệ tinh để mô phỏng lƣu vực, đặc biệt hữu

ích cho các lƣu vực liên quốc gia nhƣ lƣu vực hệ thống sông Hồng và Thái Bình, khi

mà thông tin phần lƣu vực thuộc Trung Quốc hầu nhƣ không có. Mô hình DIMOSOP

đƣợc mô phỏng cho lƣu vực sông Hồng và sông Thái Bình với kích thƣớc ô lƣới là

1km x 1km. Mô hình này đƣợc kết nối với mô hình khí tƣợng BOLAM để đƣa ngay

kết quả dự báo mƣa vào dự báo dòng chảy với thời gian dự kiến là 5 ngày.

Ngoài ra còn các dự án có liên quan hoặc phục vụ cho lập quy trình vận hành và quy

hoạch lũ trên sông Hồng. Dự án “Xây dựng quy trình vận hành liên hồ chứa Sơn

La - Hòa Bình - Thác Bà - Tuyên Quang trong mùa lũ hàng năm”, Viện Cơ Học,

(2010) [51], đã hoàn thiện công nghệ dự báo dòng chảy đến hồ Sơn La với mức đảm

bảo từ 75-80% (với thời gian dự kiến 48h), và mức đảm bảo từ 55-75% (với thời gian

dự kiến 5 ngày) bằng việc sử dụng ba mô hình HRM, ETA, BOLAM để dự báo mƣa,

Mô hình MARINE dự báo dòng chảy đến hồ Sơn La hạn ngắn (thời gian dự kiến 48h),

Mô hình TANK-MUSKINGUM dự báo dự báo dòng chảy đến hồ Sơn La hạn ngắn

(thời gian dự kiến 5 ngày).

Đề tài NCKH cấp nhà nƣớc “Nghiên cứu cơ sở khoa học cho việc xóa các khu chậm

lũ sông Hồng, sông Đáy, sông Hoàng Long”, Hà Văn Khối, Đại học Thủy lợi, 2010

[52], nghiên cứu chế độ vận hành hệ thống hồ chứa thƣợng nguồn sau khi có hồ chứa

Sơn La theo hƣớng xóa các khu chậm lũ. Đây cũng là một trong những cơ sở khoa học

cho việc lập quy trình vận hành liên hồ chứa sau khi có hồ Sơn La. Đề xuất các giải

pháp cụ thể cho việc xóa các khu chậm lũ và tạo dòng chảy thƣờng xuyên cho sông

Đáy trong mùa lũ, đƣợc Bộ Nông nghiệp và PTNT sử dụng trình Chính phủ về việc

xóa các khu chậm sông Hồng và sông Đáy. Kết quả cho thấy có thể sử dụng một phần

dung tích chống lũ công trình cho nhiệm vụ chống lũ hạ du. Kết quả đã đƣợc đƣa vào

nội dung của Nghị định 04/2011/NĐ-CP của Chính phủ ban hành ngày 14 tháng 01

năm 2011 về việc thực hiện bãi bỏ khu phân lũ, làm chậm lũ thuộc hệ thống sông

Hồng. Đây cũng là cơ sở để nghiên cứu chế độ vận hành và phƣơng án ứng xử khi xẩy

ra lũ bất thƣờng ở thời kỳ cuối mùa lũ.

33

Nhằm nâng cao năng lực dự báo dòng chảy đến hồ phục vụ điều hành liên hồ chứa

trên lƣu vực sông Hồng, Trung tâm Khí tƣợng Thuỷ văn quốc gia thực hiện đề tài

NCKH cấp bộ " Nghiên cứu xây dựng công nghệ dự báo lũ đến các hồ chứa lớn

trên hệ thống sông Hồng" trong 03 năm 2014-2016, do Bùi Đình Lập là chủ nhiệm

[53]. Nghiên cứu đã ứng dụng thành công mô hình thuỷ văn thông số phân bố

MARINE để diễn toán mƣa dòng chảy cho 06 lƣu vực hồ chứa lớn: Lai Châu, Sơn La,

Hoà Bình, Thác Bà và Tuyên Quang; Dự báo dòng chảy đến các hồ chứa theo 04

phƣơng pháp: (i) Nhận dạng lũ; (ii) Điều hoà; (iii) Thống kê khách quan; (iv) Hồi quy

bội trên cơ sở số liệu 09 năm mƣa, lũ (2001 đến 2009) kết hợp với một số năm lũ đặc

biệt lớn. Tác giả cũng tiến hành dự báo thử nghiệm cho mùa lũ năm 2015 và 2016. Kết

quả dự báo cho thấy công nghệ dự báo đƣợc thiết lập đảm bảo chất lƣợng với sai số

đều nằm trong giới hạn cho phép với thời gian dự kiến 48h -72h. Dự báo dòng chảy

đến 02 hồ chứa Sơn La và hồ chứa Hoà Bình có mức đảm bảo đạt trên 70% với thời

gian dự kiến 03 ngày, ngày thứ 4 và 5 mức đảm bảo giảm dần nhƣng vẫn đạt trên 60%.

Kết quả dự báo thử nghiệm cho thời kỳ tích nƣớc hai năm (2015 và 2016) cho thấy

phƣơng án nhận dạng lũ có xu thế dự báo tốt nhất; về trị số dự báo phƣơng án hồi quy

bội có chất lƣợng dự báo cao đạt trên 71%. Kết quả dự báo dòng chảy từ ngày thứ 4

trở đi phụ thuộc phần lớn vào kết quả dự báo mƣa số trị mà chất lƣợng dự báo mƣa

còn chƣa thật tốt.

Dự báo lũ trên hệ thống sông Hồng là bài toán phức tạp, còn một số khó khăn khi ngày

càng nhiều hồ chứa thƣợng nguồn đƣợc xây dựng và tình trạng thiếu thông tin từ các

trạm đo trên địa phận Trung Quốc, vấn đề về chất lƣợng dự báo mƣa số trị. Dự báo và

cảnh báo lũ trên hệ thống đã đƣợc nhiều nhà khoa học [46] [54] [53] quan tâm ứng

dụng những công nghệ hiện đại, tiên tiến trên thế giới nâng cao lƣợng dự báo phục vụ

hiệu quả vận hành hệ thống hồ chứa trên lƣu vực sông Hồng, đảm bảo yêu cầu vận

hành theo thời gian thực. Dự báo dòng chảy lũ với thời gian dự kiến 3 ngày đạt mức

dự báo “Tốt” là một trong những điều kiện cho việc giải quyết mâu thuẫn giữa tích

nƣớc và phòng lũ hệ thống hồ chứa trên hệ thống sông Hồng.

34

1.4.5 Quá trình phát triển văn bản pháp lý

Trên thƣợng lƣu sông Đà và sông Lô, nhiều hồ chứa lớn đã và đang đƣợc xây dựng,

những hồ chứa này góp phần quan trọng đối với sự phát triển kinh tế, xã hội của toàn

đồng bằng Bắc Bộ. Một số hồ chứa lớn nhƣ là: Thác Bà đƣợc xây dựng trên sông

Chảy cách đây trên 50 năm chủ yếu nhằm phát điện; sau đó hồ chứa Hòa Bình trên

sông Đà ra đời là một hồ chứa đa mục tiêu phòng lũ, phát điện và cấp nƣớc vào những

năm cuối thế kỷ 20; gần đây là hàng loạt các hồ chứa nhƣ Tuyên Quang, Sơn La và

Lai Châu … Nhận thấy tầm quan trọng của các hồ chứa này, ngay khi hồ chứa Hòa

Bình đi vào hoạt động Nhà nƣớc đã ban hành Quy trình điều hành 2 hồ chứa Thác Bà

và Hòa Bình trong mùa lũ để giảm lũ cho hạ du. Qua thời gian cùng với sự ra đời hàng

loạt các công trình hồ chứa trên hệ thống; các công trình phòng chống lũ; Chính phủ

đã ban hành nhiều quy trình vận hành liên hồ chứa trên sông Hồng làm nhiệm vụ

phòng, chống lũ cho hạ du.

- Ngày 29/06/1991 Trƣởng ban chỉ đạo PCLBTƢ Nguyễn Cảnh Dinh ký phê

duyệt bản “Quy trình vận hành hồ chứa Thủy điện Hòa Bình và các công trình cắt

giảm lũ sông Hồng trong mùa lũ hàng năm” [55]. Đây đƣợc coi là bản quy trình vận

hành đầu tiên của hồ chứa Hòa Bình.

- Quyết định số 57/PCLBTƢ/QĐ của trƣởng ban chỉ đạo PCLBTƢ ngày 12

tháng 6 năm 1997 về Quy trình vận hành hồ chứa thủy điện Hòa Bình và các công

trình cắt giảm lũ sông Hồng trong mùa lũ hàng năm (QT57) [56], quy trình đƣợc lập

khi mới chỉ có hồ Hòa Bình và Thác Bà đƣợc xây dựng.

- Quyết định số 103/PCLBTƢ/QĐ của trƣởng ban chỉ đạo PCLBTƢ ngày 16

tháng 6 năm 2005 phê duyệt Quy trình vận hành hồ chứa thuỷ điện Hoà Bình và các

công trình cắt giảm lũ sông Hồng trong mùa lũ hàng năm (QT103) [57] thay thế cho

Quyết định số 57 PCLBTƢ/QĐ ngày 12/6/1997. Đây là quy trình đƣợc lập cho dự án

nâng cấp đập Hòa Bình.

- Quyết định số 80/2007/QĐ-TTg của Thủ tƣớng Chính phủ ngày 01 tháng 06

năm 2007 về Vận hành liên hồ chứa các công trình thủy điện Hòa Bình, Tuyên Quang,

35

Thác Bà trong mùa lũ hàng năm [58], đƣợc ban hành khi có thêm hồ chứa Tuyên

Quang (QT80).

- Quyết định số 848/QĐ-TTg của Thủ tƣớng Chính phủ về việc Sửa đổi, bổ

sung một số Điều của Quyết định số 80/2007/QĐ-TTg ngày 11 tháng 6 năm 2010 của

Thủ tƣớng Chính phủ về việc ban hành Quy trình vận hành liên hồ chứa thủy điện Hòa

Bình, Tuyên Quang, Thác Bà trong mùa lũ hàng năm (QT848) [59].

- Quyết định số 198/2011/QĐ-TTg ngày 10 tháng 02 năm 2011 về việc Ban

hành quy trình vận hành liên hồ chứa Sơn La, Hòa Bình, Tuyên Quang, Thác Bà trong

mùa lũ hàng năm, đƣợc ban hành sau khi có thêm hồ chứa Sơn La (QT198) [60].

- Quyết định số 859/2011/QĐ-TTg của Thủ tƣớng Chính phủ ngày 06 tháng 6

năm 2011 về việc Ban hành Quy trình vận hành liên hồ chứa Sơn La, Hòa Bình, Tuyên

Quang, Thác Bà trong mùa lũ năm 2011 (QT859) [61]. Quy trình này đƣợc biên soạn

do thủy điện Sơn La chƣa hoàn thành nên chƣa thể áp dụng QT198.

- Quyết định số 1622/2015/QĐ-TTg của Thủ tƣớng Chính phủ ngày 17 tháng 9

năm 2015 về việc Ban hành quy trình vận hành liên hồ chứa trên lƣu vực sông Hồng

(QT1622) [62]. Quy trình này sửa đổi một số điều của QT198 và bổ sung thêm nội

dung vận hành hồ chứa thời kỳ mùa cạn.

Các quy trình đã ban hành, đều quy định vận hành hệ thống hồ chứa trong thời kỳ mùa

lũ theo 03 thời kỳ với các mực nƣớc trƣớc lũ khác nhau và có nhắc đến việc vận hành

tích sớm (duy trì mực nƣớc hồ cao hơn mực nƣớc trƣớc lũ quy định). Cụ thể nhƣ sau:

- Ngay từ quy trình vận hành hồ chứa Hòa Bình đầu tiên [55] do trƣởng ban

PCLBTƢ có quy định mực nƣớc hồ chứa Hòa Bình trong thời kỳ lũ chính vụ dao động

91,0 1,0 m.

- QT80 có quy định mực nƣớc hồ chứa Hòa Bình trong thời kỳ lũ chính vụ tại

điều 6 [58] nhƣ sau: “Quy ịn v mực n ớc: cao trìn mực n ớc tr ớc lũ các ồ

tron t ờ kỳ lũ c ín vụ k ôn c v t quá quy ịn tron Bản 6.1.

Bản 6.1

36

T n ồ Hòa Bình Tuyên Quang Thác Bà

Cao trìn mực n ớc (m) 90 ÷ 94 105,2 56

Hồ Hòa Bìn : Căn cứ n ận ịn tìn ìn t ờ t ết của Trun tâm K í t n T ủy văn

Qu c a - Bộ Tà n uy n và Mô Tr ờn , nếu t ấy k ả năn xuất ện lũ có c u kỳ

lặp lạ tr n 100 năm tạ Sơn Tây, k c a t am a cắt lũ, p ả n an c ón a mực

n ớc ồ v cao trìn 90 m” (trích Quyết ịn s 80/2007/QĐ-TTg của T ủ t ớn

C ín p ủ).

- QT848 cũng quy định mực nƣớc trƣớc lũ của hồ chứa Hòa Bình [59] dao động

từ 97,7 m đến 101,3 m, khi có dự báo xuất hiện lũ chu kỳ lặp lại 100 năm tại Sơn Tây

phải đƣa mực nƣớc hồ về cao trình 97,7 m.

- QT198 quy định cho phép nâng mực nƣớc hồ chứa cao hơn mực nƣớc trƣớc lũ

tại chƣơng 2, điều 6, khoản 6 [60]“Tron tr ờn p k ôn có lũ, tùy t eo d ễn b ến

của t ờ t ết, Ban C ỉ ạo p òn , c n lụt, bão Trun ơn có t ể xem xét, quyết

ịn c o p ép dân mực n ớc các ồ c ứa cao ơn mức quy ịn tron Bản 2 ể

nân cao ệu quả p át ện. K dự báo có lũ xảy ra, xả n ớc ể a mực n ớc các

ồ v mức quy ịn tron Bản 2.” (tríc Quyết ịn 198/2011/QĐ-TTg).

- QT1622 cũng cho phép duy trì mực nƣớc hồ cao hơn mực nƣớc trƣớc lũ quy

định nhƣng không chỉ dựa vào dự báo mà có quy định thêm tùy theo mực nƣớc Hà Nội

tại chƣơng 2, điều 9, khoản 6 của quy trình [62].

Hệ thống văn bản quy định chế độ vận hành hệ thống hồ chứa trên sông Hồng đƣợc

xây dựng và chỉnh sửa theo sự phát triển của hệ thống này trải qua nhiều lần sửa đổi và

bổ sung để phù hợp với điều kiện thực tế nhằm tối đa hóa lợi ích kinh tế và xã hội. Đặc

biệt, những quy định về vận hành hệ thống hồ chứa trong thời kỳ tích nƣớc khá linh

hoạt với việc đƣợc duy trì mực nƣớc hồ lên trên mực nƣớc trƣớc lũ. Tuy nhiên chƣa có

quy định rõ ràng về thời điểm đƣợc tích và khi hồ chứa đã đƣợc tích lên mực nƣớc cao

mà gặp lũ lớn thì xử lý nhƣ thế nào? Vấn đề vận hành hệ thống hồ chứa trong thời kỳ

tích nƣớc còn một số hạn chế gây khó khăn cho ngƣời ra quyết định (vấn đề này sẽ

37

đƣợc phân tích kỹ trong chƣơng 2). Vì vậy cần thiết nghiên cứu chế độ vận hành tích

nƣớc nhằm nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống hồ chứa trên sông Hồng.

1.5 Định hƣớng nghiên cứu

Đối với hệ thống sông Hồng, đặc biệt là hệ hồ chứa thống bậc thang Sơn La, Hoà Bình

đã có nhiều nghiên cứu làm cơ sở khoa học cho việc xây dựng quy trình vận hành

cùng rất nhiều báo cáo phân tích thực tiễn vận hành với nhiều công nghệ hiện đại

[8,37,51,52]tuy nhiên ngƣời ra quyết định vận hành còn gặp rất nhiều khó khăn ở

những thời điểm mà quy trình không có quy định cụ thể [60,62]. Mặt khác, vận hành

liên hồ chứa này vào mùa lũ chủ yếu nhằm thực hiện hai mục tiêu: an toàn chống lũ và

an toàn phát điện. Dung tích của các hồ chứa có hạn, trong mùa lũ có phần dung tích

phải dùng chung cho cả chống lũ và phát điện, nên xảy ra mâu thuẫn giữa lợi ích

chống lũ và phát điện. Vì vậy, luận án nghiên cứu cơ sở khoa học cho việc vận hành

hệ thống hồ chứa trên lƣu vực sông Hồng trong thời kỳ tích nƣớc, hỗ trợ ngƣời quản lý

vận hành trong quá trình ra quyết định, nhằm nâng cao hiệu quả tích nƣớc và phát điện

nhƣng vẫn an toàn chống lũ hạ du [46]. Sơ đồ nghiên cứu đƣợc thể hiện trong Hình

1-7 dƣới đây.

Hình 1-7: Sơ đồ khối nghiên cứu chế độ vận hành tích nƣớc cho hệ thống hồ chứa

Hòa Bình và Sơn La

38

Sự phát triển khoa học kỹ thuật, công nghệ dự báo dòng chảy lũ trên hệ thống sông

Hồng đƣợc cải thiện nhiều về chất lƣợng, kết quả các nghiên cứu của Trung tâm dự

báo KTTV Trung Ƣơng, Viện Cơ Học, Đại học Thủy Lợi,… [53,47,51,50] cho thấy

dự báo với thời gian dự kiến dƣới 72h có mức đảm bảo khá tốt, có thể sử dụng hiệu

quả trong việc ra quyết định vận hành hồ chứa. Quy trình vận hành hệ thống hồ chứa

trên lƣu vực sông Hồng hiện nay (QT1622) [62], đã đề ra một khung vận hành cứng

cho việc quản lý vận hành hồ chứa. Sau khi phân tích về ƣu nhƣợc điểm của phƣơng

pháp mô phỏng (giúp chi tiết hoá đƣợc vận hành hệ thống hồ chứa với những các kịch

bản khác nhau để lựa chọn phƣơng án vận hành hợp lý) giải quyết đƣợc các mâu thuẫn

nhằm tối đa hóa các mục tiêu của hệ thống hồ chứa, luận án sử dụng phƣơng pháp này

để nghiên cứu chế độ vận hành tích nƣớc cho hệ thống hồ chứa bậc thang Hòa Bình và

Sơn La.

Cơ sở khoa học và thực tiễn thiết lập chế độ vận hành tích nƣớc cho hệ thống hồ chứa

từ những phân tích về quy trình vận hành, thực tiễn vận hành, đặc điểm hình thành

mƣa lũ trên lƣu vực từ đó đƣa ra quan điểm nghiên cứu và lựa chọn công cụ tính toán

sẽ đƣợc trình bày chi tiết trong Chƣơng 2.

39

CHƢƠNG 2

CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ

VẬN HÀNH TÍCH NƢỚC TRONG THỜI KỲ MÙA LŨ ĐỐI VỚI HỆ THỐNG HỒ CHỨA HÒA BÌNH VÀ SƠN LA

2.1 Nhận xét về các quy trình đã ban hành và đề xuất hƣớng nghiên cứu chế độ

vận hành tích nƣớc

2.1.1 Nhiệm vụ chống lũ hạ du và nguyên tắc chung của chế độ vận hành cắt lũ

2.1.1.1 Quy ịnh v mức n ớc cần kh ng chế tại hạ du

Hệ thống đê sông là giải pháp chính trong các giải pháp công trình phòng chống lũ hạ

du sông Hồng - Thái Bình. Giải pháp hồ chứa phòng lũ, và các giải pháp khác chỉ để

hỗ trợ cho hệ thống đê. Bởi vậy, tất cả các quy định về mực nƣớc khống chế tại hạ du

tại Hà Nội có liên quan đến sự cố của hệ thống đê. Trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật,

quy định các hồ chứa chỉ bắt đầu cắt lũ khi mực nƣớc Hà Nội có khả năng cao hơn

mực nƣớc lớn nhất cho phép bằng 13,1 m tƣơng ứng với lũ 300 năm và 13,4 m tƣơng

ứng với lũ 500 năm theo tiêu chuẩn thiết kế phòng lũ. Tuy nhiên, khi xây dựng quy

trình vận hành hệ thống hồ chứa trên sông Hồng chống lũ hạ du, mực nƣớc cần khống

chế tại Hà Nội đƣợc thay đổi theo 3 mức:

- Mức 1: Khống chế mực nƣớc Hà Nội không quá cao trình 11,5 m. Mức này

đƣợc quy định xuất phát từ các lý do sau: (1) Đảm bảo an toàn cho hệ thống đê vì ở

mức nƣớc cao hơn 11,5 m thƣờng hay xảy ra sự cố; (2) để bảo vệ các khu dân cƣ và

các hoạt động dân sinh kinh tế vùng bãi sông ngoài đê; (3) không nên quy định thấp

hơn mức này vì mức nƣớc sông Hồng thời kỳ mùa lũ đạt cao trình từ 9,5 m đến 10,5 m

rất có lợi vì lũ sẽ bồi đắp phù sa cho các vùng bãi sông có tác dụng cải tạo đất cho các

hoạt động nông nghiệp. Mức 11,5 m là mức quan trọng nhất, có ý nghĩa kinh tế lớn vì

vừa đảm bảo an toàn đê, vừa đảm yêu cầu sinh thái vùng bãi sông và đảm bảo an toàn

cho các khu dân cƣ vùng ngoài sông khi lũ không quá lớn. Với mức cắt lũ nhƣ vậy, đa

số những trận lũ lớn đã xảy ra trong lịch sử đều có thể khống chế đƣợc mực nƣớc

không quá 12,0 m, là mức nƣớc đảm bảo an toàn cho hệ thống đê.

40

- Mức 2: Khống chế mực nƣớc Hà Nội không vƣợt quá 13,1 m đây là mức chống

lũ 300 năm cho đồng bằng sông Hồng.

- Mức 3: Khống chế mực nƣớc Hà Nội không vƣợt quá 13,4 m đây là mức chống

lũ 500 năm đảm bảo an toàn cho thủ đô Hà Nội.

Ba mức mực nƣớc khống chế tại Hà Nội này đƣợc duy trì trong suốt quá trình nghiên

cứu xây dựng quy trình vận hành liên hồ chứa trên sông Hồng từ khi hồ Hòa Bình đi

vào hoạt động đến nay.

2.1.1.2 Chế ộ vận hành cắt lũ của hệ th ng hồ chứa có nhiệm vụ ch n lũ ạ du.

Với các cấp mực nƣớc cần khống chế ở hạ du tại Hà Nội, các hồ chứa thƣợng nguồn

cần phải phân chia các thành phần dung tích đủ lớn để khống chế các giới hạn trên sao

cho đảm bảo khi xảy ra lũ thiết kế có thể khống chế đƣợc mực nƣớc lớn nhất tại Hà

Nội theo mức 13,1 m với lũ 300 năm và 13,4 m với lũ 500 năm tại Sơn Tây. Bảng 2-1

trích QT1622 quy định phân bố dung tích phòng lũ của hồ Sơn La và Hòa Bình đảm

nhiệm cắt lũ theo các mực nƣớc khống chế tại Hà Nội.

Bảng 2-1: Quy định về phân bổ dung tích phòng lũ dành cho cắt lũ hạ du theo mực

nƣớc khống chế tại Hà Nội của các hồ Sơn La và Hòa Bình trong QT1622.

Dung tích dành cắt lũ theo mực nƣớc khống chế tại Hà Nội (tỷ m3)

Hồ Sơn La Hồ Hòa Bình Tổng cộng Mức nƣớc cần khống chế tại Hà Nội

1,00 1,13

2,13 ZHN 11,5 m

(mực nƣớc hồ từ 197,3÷203 m) (mực nƣớc hồ từ 101÷107m)

3,00 1,87

4,87 ZHN > 13,1 m Đến 13,4 m (mực nƣớc hồ từ 203 ÷217,2 m) (mực nƣớc hồ từ 107 ÷117 m)

Các quy định về sự phối hợp điều tiết cắt lũ của các hồ chứa trên theo mức nƣớc

khống chế tại Hà Nội cần đƣợc xây dựng sao cho có hiệu quả cao và đảm bảo an toàn

cho hạ du. Quá trình vận hành trong thực tế chống lũ hạ du phụ thuộc vào tổ hợp lũ

trên hệ thống sông. Các nghiên cứu cho thấy rằng dung tích phòng lũ của các hồ chứa

Tuyên Quang và Thác Bà không lớn, tỷ lệ tổng lƣợng lũ các sông Lô và sông Chảy

41

cũng nhỏ hơn nhiều so với hồ chứa trên sông Đà. Bởi vậy, các hồ chứa Tuyên Quang

và Thác Bà đƣợc quy định trong QT1622 là chỉ tham gia cắt lũ sau khi mực nƣớc Hà

Nội đã vƣợt cao trình 12,5 m khi dung tích chống lũ hạ du của hồ Sơn La và Hòa Bình

đã đƣợc huy động đến một giới hạn nhất định (mực nƣớc hồ chứa Hòa Bình vƣợt cao trình 108,0 m). Riêng hồ chứa Tuyên Quang sử dụng 0,5 tỷ m3 cắt lũ cho thị xã Tuyên

Quang.

Những nguyên tắc trên đã đƣợc coi là những căn cứ để lập quy trình vận hành liên hồ

chứa theo nhiệm vụ chống lũ hạ du của các hồ chứa trên. Nguyên tắc này và những

quy định trong quy trình QT1622 cũng đƣợc luận án tuân thủ khi tiến hành các nội

dung nghiên cứu chế độ vận hành của hệ thống hồ chứa Hòa Bình và Sơn La.

2.1.2 Một số hạn chế của các quy trình vận hành hồ chứa đã ban hành

Vấn đề xây dựng quy trình vận hành hệ thống hồ chứa trên sông Hồng luôn đƣợc các

nhà quản lý và khoa học quan tâm, hàng loạt quy trình đƣợc ban hành và sửa đổi bổ

sung theo sự phát triển của hệ thống. Việc vận hành hiệu quả chống lũ hạ du đƣợc

khẳng định qua mùa lũ 1996 và 2002. Tuy nhiên, do sự phát triển nhanh chóng của các

công trình trên lƣu vực sông Hồng, nên việc chống lũ trong thực tế của vận hành các

hồ chứa này vẫn có những hạn chế cần phải tiếp tục nghiên cứu. Các quy trình vận

hành đã ban hành có những tồn tại chung nhƣ sau:

1) Trong thời kỳ lũ sớm và lũ chính vụ quy trình vận hành chủ yếu quan tâm

đến các quy định cắt lũ khi mực nước Hà Nội có khả năng vượt cao trình

11,5 m, chưa có quy định vận hành cụ thể khi mực nước Hà Nội ở dưới mức

này.

Trong các hồ sơ kỹ thuật phục vụ lập quy trình vận hành hệ thống hồ chứa trên sông

Hồng nhƣ là QT80; QT198 và QT1622 đều sử dụng 3 mô hình lũ bất lợi 1969, 1971

và 1996 với tần suất 300 năm và 500 năm để tính toán điều tiết lũ thiết kế khi mực

nƣớc chân lũ tại Hà Nội đã ở cao trình 10,5 m đến 11,5 m theo đó các hồ chứa đã mở

từ 3 đến 5 cửa xả. Hầu hết các nghiên cứu lập quy trình vận hành hồ chứa trên sông

Hồng thời kỳ mùa lũ không tính toán chế độ vận hành khi mực nƣớc tại Hà Nội ở dƣới

mức này. Các quy định chế độ vận hành với trƣờng hợp này chƣa rõ ràng và chỉ mang

42

tính “thỏa hiệp” giữa yêu cầu phát điện và phòng lũ. Do vậy không có căn cứ để quy

định cụ thể chế độ vận hành trong trƣờng hợp không xảy ra lũ lớn. Quy trình QT198

và QT1622 chỉ quy định chung chung [60] [62] là “Tron tr ờn p k ôn có lũ, tùy

t eo d ễn b ến của t ờ t ết và mực n ớc tạ Hà Nộ , Tr ởn Ban C ỉ ạo trun ơn

v p òn , c n t n ta có t ể xem xét, quyết ịn c o p ép dân mực n ớc các ồ

c ứa cao ơn mức quy ịn tron Bản 2 ể nân cao k ả năn cấp n ớc c o ạ du

và nân cao ệu quả p át ện. K dự báo có lũ xảy ra, xả n ớc ể a mực n ớc

các ồ v mức quy ịn tron Bản 2”. Nhƣ vậy, cần có định nghĩa cụ thể thế nào là

không có lũ, mực nƣớc cao hơn có giới hạn là bao nhiêu và dự báo thế nào thì cho

phép dâng mực nƣớc cao hơn.

Rõ ràng là, những ngƣời biên soạn quy trình cũng hiểu rõ sức ép của việc cần phải tích

nƣớc cao hơn mực nƣớc trƣớc lũ trong thời kỳ mùa lũ để đảm bảo an toàn tích nƣớc

đầy hồ. Tuy nhiên, do chƣa có nghiên cứu về chế độ vận hành khi không xảy ra lũ lớn

nên quy định nhƣ vậy gây khó khăn cho ngƣời ra quyết định.

Mặt khác, theo tài liệu thống kê 56 năm quan trắc mực nƣớc tại Hà Nội (từ năm 1959-

2015) chỉ có 9 năm (chiếm khoảng 16% số năm quan trắc) các hồ chứa thƣợng nguồn

phải tham gia cắt lũ cho hạ du (khi mực nƣớc Hà Nội trong điều kiện tự nhiên có khả

năng vƣợt cao trình 11,5 m. Điều đó cho thấy rất ít năm các hồ chứa thƣợng nguồn

phải vận hành cắt lũ cho hạ du. Do vậy, việc quy định cụ thể chế độ vận hành hồ chứa

trong mùa lũ khi không có lũ (mực nƣớc Hà Nội ở ngƣỡng <11,5 m) là rất cần thiết,

đặc biệt là khi cần đảm bảo tích nƣớc đầy hồ an toàn khi gặp những năm lũ nhỏ.

43

Bảng 2-2 Tóm tắt nội dung QT80, QT198 và QT1622

Quy Trình

Quyết định số 80/2007/QĐ-TTg Quyết định số 198/2011/QĐ-TTg

Quyết định số 1622/2015 QĐ-TTg

Hệ thống hồ chứa

Thác Bà, Hoà Bình và Tuyên Quang.

Thác Bà, Hoà Bình, Tuyên Quang và Sơn La.

Thác Bà, Hoà Bình, Tuyên Quang, Sơn La, Huội Quảng và Bản Chát.

Mùa lũ

Cả năm

Thời kỳ vận hành

Mùa lũ

Thời kỳ lũ sớm

15/06 – 15/07

15/06 – 19/07

Thời kỳ lũ chính vụ

16/07 – 25/08

20/07 – 21/08

Thời kỳ lũ muộn

26/08 – 15/09

22/08 – 15/09

MNTL thời kỳ lũ chính vụ

HB: 90 ÷ 94 m

HB: 101m; SL: 194m

HB: 101 m; SL: 197,3 m

Thời gian bắt đầu tích

26/08

22/08

Tích từ 16/8 (HB: MNDBT)

Tích từ 10/8 (HB<110m; SL<209m)

Nếu lũ chính vụ có khả năng kết thúc sớm

Nhiệm vụ chống lũ hạ du

- Trận lũ tại Sơn Tây có chu kỳ lặp lại nhỏ hơn hoặc bằng 300 năm, giữ mực nƣớc sông Hồng tại Hà Nội không vƣợt quá cao trình 13,1m;

- Trận lũ có chu kỳ lặp lại 150 năm một lần tại Sơn Tây, giữ mực nƣớc sông Hồng tại Hà Nội không vƣợt quá 13,1 m;

- Đảm bảo an toàn cho thủ đô Hà Nội với các trận lũ tại Sơn Tây có chu kỳ lặp lại nhỏ hơn hoặc bằng 500 năm, giữ mực nƣớc sông Hồng tại Hà Nội không vƣợt quá cao trình 13,4 m.

- Đảm bảo an toàn cho thủ đô Hà Nội với mọi trận lũ có chu kỳ lặp lại 250 năm một lần tại Sơn Tây, giữ mực nƣớc sông Hồng tại Hà Nội không vƣợt quá 13,4 m.

44

Bảng 2-3: Thống kê mực nƣớc Hà Nội lớn nhất và nhỏ nhất trong mùa lũ

H max

H min

H max

H min

H max H min H max H min

H max H min

H max

H min

TT

Năm

TT

Năm

TT

Năm

mùa lũ mùa lũ

mùa lũ mùa lũ

15/7- 22/8

15/7- 22/8

mùa lũ

mùa lũ

15/7- 22/8

15/7- 22/8

15/7- 22/8

1

1023

794

1960

19

1978

1112

15/7- 22/8 751

1243

37

1996

730

1023

513

1243

453

1142

584

2

1095

698

1961

20

1979

1037

616

1030

38

1997

601

1095

566

1109

603

1168

601

3

950

672

1962

21

1980

1047

677

951

39

1998

798

972

492

1096

330

1180

545

4

967

688

1963

22

1981

1106

620

989

40

1999

816

967

484

1095

450

1106

572

5

1009

752

1964

23

1982

1122

651

994

41

2000

695

1009

558

1129

397

1122

597

6

920

600

1965

24

1983

1207

654

1120

42

2001

673

942

454

1120

410

1207

399

7

1149

703

1966

25

1984

880

802

1201

43

2002

600

1177

552

1201

360

1048

600

8

1080

602

1967

26

1985

930

569

802

44

2003

614

1080

493

917

392

1196

515

9

1219

626

1968

27

1986

1192

484

785

45

2004

790

1219

615

1102

366

1235

562

10

1320

682

1969

28

1987

872

550

952

46

2005

636

1320

475

952

361

1018

585

11

1089

770

1970

29

1988

828

261

800

47

2006

628

1205

531

946

392

1015

402

12

1405

1006

1971

30

1989

759

412

734

48

2007

472

1405

582

987

396

949

420

13

905

703

1972

31

1990

1180

582

1042

49

2008

612

997

606

1042

334

1194

424

14

1008

790

1973

32

1991

1149

397

692

50

2009

776

1116

588

878

206

1149

419

15

992

630

1974

33

1992

962

400

480

51

2010

481

992

610

646

206

1146

366

16

836

606

1975

34

1993

916

263

431

52

2011

745

1010

510

436

150

962

408

17

1089

804

1976

35

1994

1020

568

848

53

2012

725

1089

481

846

248

1073

605

1123

653

1977

36

1995

1173

396

722

54

2013

712

1123

477

722

324

1173

510

18

45

2) Chưa có quy định cụ thể về chế độ vận hành cắt lũ hạ du trong thời kỳ tích

nước (lũ muộn) khi xảy ra lũ bất thường.

Theo các quy trình đã ban hành, các hồ chứa phải tích nƣớc dần đến cao trình mực

nƣớc dâng bình thƣờng trong thời kỳ lũ muộn (sau ngày 21/8 hàng năm) hoặc sớm hơn

(từ 10/08) khi có dự báo mùa lũ kết thúc sớm. Tuy nhiên, trong các hồ sơ tính toán khi

lập quy trình thƣờng chƣa xem xét đầy đủ tình huống ứng phó cắt lũ cho hạ du khi gặp

lũ lớn bất thƣờng. Chẳng hạn, nếu dự báo mùa lũ kết thúc sớm các hồ chứa đƣợc phép

tích nƣớc từ ngày 10/8 thì mực nƣớc các hồ chứa thƣờng ở ngƣỡng cao (trên 110 m

đối với hồ Hoà Bình và 209 m đối với hồ Sơn La), dung tích dành cho chống lũ hạ du chỉ còn khoảng 2,65 tỷ m3, với dung tích này sẽ không đủ khả năng chống lũ hạ du với

mức lũ 300 năm tại Sơn Tây. Trong trƣờng hợp hồ chứa đã tích nƣớc cao hơn mức quy

định trên thì tình hình có thể nghiêm trọng hơn khi xảy ra trận lũ tƣơng đƣơng lũ 300

năm. Mặt khác, trong các hồ sơ kỹ thuật phục vụ lập quy trình vận hành chƣa thấy có

nội dung tính toán kiểm tra khả năng cắt lũ và phƣơng án ứng xử trong vận hành điều

tiết các hồ chứa trong trƣờng hợp xảy ra lũ bất thƣờng vào thời kỳ tích nƣớc này.

3) Quy định chế độ vận hành cắt lũ hạ du khi xảy ra lũ lớn hợp lý nhưng chưa

đầy đủ.

Các hồ chứa đƣợc quy định vận hành cắt lũ hạ du khi mực nƣớc tại Hà Nội có khả

năng vƣợt 11,5 m, tuy nhiên không có sự phân bổ dung tích của hồ chứa giữa hai mức

khống chế 13,1 m và 13,4 m. Điều này gây khó khăn cho ngƣời vận hành hệ thống hồ

chứa chống lũ hạ du trong thực tế.

4) Chia mùa lũ thành 3 thời kỳ với mốc thời gian cố định để xây dựng chế độ

điều tiết vận hành cho từng thời kỳ đó.

Trong các quy trình đã đƣợc ban hành, đều quy định chế độ vận hành hệ thống hồ

chứa mùa lũ theo 3 thời kỳ: lũ sớm, lũ chính vụ và lũ muộn. Thời điểm bắt đầu tích

nƣớc vào hồ chứa đƣợc quy định vào đầu thời kỳ lũ muộn (sau ngày 21 tháng 08 hàng

năm) và chỉ cho phép tích nƣớc sớm từ ngày 10 tháng 8 hàng năm với điều kiện dự

báo mùa lũ kết thúc sớm.

46

2.1.3 Phân tích thực trạng và những bất cập khi vận hành theo các quy trình đã

ban hành

Mặc dù các quy trình đã quy định mực nƣớc lớn nhất trong thời kỳ mùa lũ nhằm có đủ

dung tích cắt lũ cho hạ du, nhƣng do các hồ chứa phải tích nƣớc đầy hồ để đảm bảo an

toàn cấp nƣớc và phát điện nên trong thực tế đã vận hành theo hƣớng tích nƣớc trƣớc

thời điểm cho phép. Điều này, thực chất là vi phạm điều khoản của quy trình đã ban

hành.

2.1.3.1 Tr ờng h p có ba hồ Hòa Bình, Thác Bà và Tuyên Quang

Theo Quyết định số 80/2007/QĐ-TTg ngày 01 tháng 6 năm 2007 của Thủ tƣớng

Chính phủ về việc ban hành Quy trình vận hành liên hồ chứa thủy điện Hòa Bình,

Tuyên Quang, Thác Bà trong mùa lũ hàng năm. Quy định mực nƣớc trƣớc lũ hồ chứa

Hòa Bình là từ 90÷94 m, thời gian cho phép tích nƣớc sớm là ngày 16 tháng 8 hàng

năm, nhƣng trong quá trình vận hành thấy rằng có thể duy trì mực nƣớc cao hơn quy

định và tích nƣớc sớm hơn thời gian quy định trong quy trình. Cụ thể nhƣ sau:

- Năm 2007 mực nƣớc thƣợng lƣu hồ chứa Hòa Bình thời điểm cao nhất đã đƣợc

đƣa lên tới 102,74 m (ngày 16/7) và phần lớn thời gian mực nƣớc hồ đƣợc duy trì ở

mức 95 m, cao hơn mực nƣớc trƣớc lũ lớn nhất (94,0 m) 1,0 m. Ngày 11/8 đã quyết

định tích nƣớc vào hồ;

- Năm 2008 ngay từ ngày 10/8 hồ Hòa Bình đã đƣợc đƣa lên mức trên 100,0 m

và phần lớn thời gian mực nƣớc hồ đƣợc duy trì ở mức 96,0 m đến 97,0 m, cao hơn

mực nƣớc trƣớc lũ khoảng 3,0 m. Ngày 17/8 hồ chứa bắt đầu tích nƣớc;

- Năm 2009 mực nƣớc thƣợng lƣu hồ chứa Hòa Bình lúc thấp nhất trong thời kỳ

lũ chính vụ chỉ là +95,5 m (cao hơn mức quy định 1,5 m) và thƣờng xuyên đƣợc duy

trì ở mức 97,0 m đến 98,0 m, ngày bắt đầu tích nƣớc hồ là 9/8 sớm nhất kể từ khi có

hồ chứa Hòa Bình, nhƣng hồ chỉ tích đƣợc đến cao trình 116,5 m.

- Năm 2010 ngay từ đầu quý 3/2010, mực nƣớc hồ Hòa Bình ở mức 85,0 m, thấp

hơn mực nƣớc dâng bình thƣờng 32 m và thấp hơn cùng kỳ năm 2009 (95,13 m) 10,13

m. Quý 3 năm 2010 là năm đầu tiên kể từ khi bắt đầu vận hành thủy điện Hòa Bình

không mở cửa xả đáy nào trong mùa lũ chính vụ để điều tiết chống lũ. Nguyên nhân

của hiện tƣợng này là do: trong mùa lũ chính vụ, trên hệ thống sông Đà xảy ra rất ít lũ,

47

lũ nhỏ và dòng chảy đến hồ Hòa Bình phụ thuộc hoàn toàn vào chế độ điều tiết của

thủy điện Sơn La. Trong quý 3, thủy điện Sơn La điều tiết đóng thêm các cửa xả sâu

để dâng mực nƣớc hồ, dòng chảy đến hồ Hòa Bình đã giảm đi nhanh chóng, mực nƣớc

hồ Hòa Bình trong cả quý ở mức thấp so với trung bình nhiều năm, cụ thể suốt cả quý

ở mực thấp chỉ đạt +102m (23h, 30-IX), thấp hơn cùng kỳ năm 2009 (+113,20 m) là

11,20 m.

2.1.3.2

Tr ờng h p có thêm hồ chứa Sơn La

Từ năm 2011, sau khi có hồ chứa Sơn La, vận hành các hồ chứa Hòa Bình và Sơn La

thực hiện theo Quyết định số 198/QĐ-TTg ngày 10 tháng 02 năm 2011 của Thủ tƣớng

Chính phủ về việc ban hành Quy trình vận hành liên hồ chứa Sơn La, Hòa Bình, Thác

Bà và Tuyên Quang trong mùa lũ hàng năm. Riêng năm 2011 ba hồ chứa Hòa Bình,

Thác Bà, Tuyên Quang vận hành theo QT859, còn hồ Sơn La (do chƣa hoàn thành)

nên vận hành theo quy trình tạm thời của Bộ Công Thƣơng. Mặc dù, theo quy trình

này mực nƣớc của hồ Hòa Bình đã đƣợc nâng cao hơn so với trƣớc vì có sự tham gia

cắt lũ cho hạ du của hồ chứa Sơn La nhƣng trong quá trình vận hành có những năm

gần đây mực nƣớc Hà Nội không vƣợt quá 8,5 m, các hồ chứa vẫn duy trì mực nƣớc

hồ chứa cao hơn mực nƣớc trƣớc lũ quy định. Diễn biến mực nƣớc hồ chứa Sơn La,

Hòa Bình và Hà Nội trong thời kỳ mùa lũ năm 2012-2015 đƣợc thể hiện trong các

Mực nƣớc trƣớc lũ trƣớc lũ

Hình 2-1, Hình 2-2 và Hình 2-3.

Hình 2-1: Biểu đồ quá trình mực nƣớc hồ Sơn La thời kỳ mùa lũ từ năm 2012-2015

48

Mực nƣớc hồ chứa Sơn La và hồ chứa Hòa Bình hầu hết thời gian lũ chính vụ duy trì ở

mức trên mực nƣớc trƣớc lũ, điều này là vi phạm quy trình vận hành. Đặc biệt năm

2012, mực nƣớc hồ chứa Sơn La lớn nhất đạt 201,84 m cao hơn 5,84 m so với mực

nƣớc lớn nhất trƣớc lũ quy định (+194 m), mực nƣớc lớn nhất hồ chứa Hòa Bình là

Mực nƣớc trƣớc lũ trƣớc lũ

106,76 m cao hơn 5,76 m so với mực nƣớc lớn nhất trƣớc lũ quy định (+101 m).

Hình 2-2: Biểu đồ quá trình mực nƣớc hồ Hòa Bình thời kỳ mùa lũ từ năm 2012- 2015

Hình 2-3: Biểu đồ quá trình mực nƣớc Hà Nội thời kỳ mùa lũ năm 2012-2015

49

Khi hồ chứa Sơn La đi vào hoạt động đến nay đã qua 05 mùa lũ, thực tế vận hành hồ

chứa cho thấy do việc vận hành tích nƣớc sớm của các thủy điện phía Trung Quốc và

khi xảy ra tác động của hiện tƣợng El Nino, nhận thấy có khả năng mùa lũ kết thúc

sớm, thiếu nƣớc trong mùa kiệt, Trung tâm Dự báo KTTV Trung ƣơng đã phát bản tin

phục vụ tích nƣớc và đã tƣ vấn các nhà máy thủy điện Hòa Bình, Tuyên Quang, Thác

Bà, Sơn La tích nƣớc sớm từ 10/08. Mặc dù đã tích sớm nhƣng cuối mùa lũ, dòng

chảy trong sông giảm nhanh, các hồ chứa này có những thời gian giảm công suất phát

điện để đảm bảo tích nƣớc đƣợc đầy hồ chứa an toàn cấp nƣớc cho hạ du mùa kiệt [56,

54]. Trong tình trạng khô hạn, thiếu nƣớc ngày càng tăng và thiếu điện nghiêm trọng

nhƣ hiện nay thì việc tích vào hồ nhƣ thế nào để đảm bảo đầy hồ là vấn đề đáng quan

tâm.

Việc tích nƣớc trong thời kỳ mùa lũ chính vụ là yêu cầu thực tế và có tính khả thi. Tuy

nhiên, do chƣa có quy định cụ thể về chế độ giữ mực nƣớc cao hơn mực nƣớc trƣớc lũ

(thực ra là tích nƣớc) nên gây khó khăn trong việc điều hành chống lũ hạ du, vì vậy

cần có nghiên cứu bổ sung để xây dựng các quy định cụ thể hơn, tạo thuận lợi cho quá

trình ra quyết định vận hành.

2.1.4 Đánh giá khả năng tích nước đầy hồ của hê thống hồ chứa trên sông Đà

Qua quá trình vận hành thực tế các hồ chứa phòng lũ trên sông Hồng cho thấy mâu

thuẫn giữa nhiệm vụ phòng lũ và nhiệm vụ cấp nƣớc, phát điện rất gay gắt. Bởi do

dung tích phòng lũ chiếm tỷ trọng lớn dung tích hiệu dụng nên khả năng tích nƣớc đầy

luôn là nỗi băn khoăn của các cơ quan quản lý vận hành. Đã có nhiều nghiên cứu đánh

giá khả năng tích nƣớc đầy hồ và hiệu quả phát điện khi vận hành theo các quy trình

đã ban hành.

2.1.4.1 Kết quả nghiên cứu của Viện khoa học K í t ng Thủy văn và BĐKH

Theo nghiên cứu của đề tài "Phân tíc án á tác ộn của ện t n l N no ến

t ếu ụt l n m a ây cạn k ệt mực n ớc, l u l n và xuất cơ c ế tíc n ớc

sớm của các ồ c ứa n ằm bổ sun n uồn n ớc tron tr ờn p t ếu n ớc c o k u

vực ạ l u sôn Hồn " do Viện Khoa Học Khí tƣợng Thuỷ văn và BĐKH chủ trì thực

hiện [63], kết quả tính toán cân bằng nƣớc rút ra những nhận xét nhƣ sau:

50

Hồ chứa Hoà Bình

- Theo tài liệu thống kê tính toán cân bằng nƣớc qua số liệu thủy văn 10 năm gần

đây (không tính năm 2010 là năm đặc biệt cạn kiệt) cho thấy: nếu chỉ cho phép hồ Hoà

Bình bắt đầu tích nƣớc từ sau 10/8 thì dung tích nƣớc tính toán bị thiếu hụt là 3,66 tỷ m3, với lƣợng nƣớc này có thể sản xuất đƣợc hơn 1 tỷ Kwh/năm - nhiều hơn 2 lần sản

lƣợng điện của nhà máy thủy điện Thác Bà (tƣơng đƣơng hàng ngàn tỷ đồng) và lớn

hơn nhiều lƣợng nƣớc xả cho vụ đông xuân hàng năm. Nếu tính toán cho 21 năm vận

hành (khi mức độ cạn kiệt ít hơn so với hiện nay) thì mức độ thiếu hụt vẫn khoảng 3,12 tỷ m3, chứng tỏ tổng lƣợng của thời kỳ lũ muộn (mặc dù quy trình đã linh hoạt

cho tích sớm hơn 10 ngày - vào thời kỳ lũ chính vụ) vẫn không đáp ứng đƣợc việc tích

nƣớc đầy hồ. Đối với quy trình tạm thời cho năm 2011, mức độ thiếu hụt ít hơn do dung tích cần tích nƣớc chỉ trong khoảng 4,9 tỷ m3.

- Tính toán cân bằng thời kỳ tích nƣớc cho liệt số liệu 51 năm từ 1961 đến 2011

cho thấy, nếu chỉ cho phép bắt đầu tích nƣớc từ sau 11/8 thì dung tích nƣớc tính toán bị thiếu hụt là 1,954 tỷ m3. Với lƣợng nƣớc này có thể sản xuất đƣợc hơn 1 tỷ Kwh/năm và lớn hơn nhiều lƣợng nƣớc xả cho vụ Đông xuân (1500 triệu đến 2 tỷ m3)

hàng năm. Điều này chứng tỏ tổng lƣợng của thời kỳ lũ muộn (mặc dù quy trình đã

linh hoạt cho tích sớm hơn 10 ngày - vào thời kỳ lũ chính vụ) vẫn không đáp ứng đƣợc

việc tích nƣớc đầy hồ.

- Chỉ có 8 năm (1969, 1971, 1974, 1979, 1982, 1985,1997, 1999) chiếm 15,6 %

trên tổng số 51 năm là tích đƣợc đầy hồ vào ngày 30 tháng 9. Năm nhiều nƣớc nhất là năm 1979, có tới 3,817 tỷ m3 nƣớc đƣợc tích. Năm 2011 là năm thiếu nƣớc nghiêm trọng nhất, thiếu tới 4,150 tỷ m3.

Hồ chứa Sơn La

- Kết quả tính toán cân bằng nƣớc qua số liệu thủy văn 51 năm cho thấy, nếu chỉ

cho phép bắt đầu tích nƣớc từ sau 10/8 thì dung tích nƣớc tính toán bị thiếu hụt khoảng 5,28 tỷ m3. Với lƣợng nƣớc này có thể sản xuất đƣợc hơn 2 tỷ Kwh/năm và lớn hơn nhiều lƣợng nƣớc xả cho vụ đông xuân (700 triệu đến 1 tỷ m3) hàng năm. Điều này

51

chứng tỏ tổng lƣợng của thời kỳ lũ muộn (mặc dù quy trình đã linh hoạt cho tích sớm

hơn 10 ngày - vào thời kỳ lũ chính vụ) vẫn không đáp ứng đƣợc việc tích nƣớc đầy hồ.

- Chỉ có 5 năm (1969, 1971, 1979, 1996, 1999) chiếm 9,8% trên tổng số 51 năm

là tích đƣợc đầy hồ vào ngày 30 tháng 9. Năm nhiều nƣớc nhất là năm 1971, có tới 2,894 tỷ m3 nƣớc đƣợc tích. Năm 2011 là năm thiếu nƣớc nghiêm trọng nhất, thiếu tới 2,101 tỷ m3.

Thông qua tính toán điều hành hồ chứa trong nhiều năm và 10 năm gần đây cho thấy

để đảm bảo tích đủ nƣớc theo yêu cầu vận hành của các hồ chứa cần thiết phải tích

nƣớc từ 26/7 đối với các hồ Hòa Bình, Sơn La, Tuyên Quang, tích nƣớc từ 1/8 đối với

hồ Thác Bà. Riêng đối với hồ chứa Tuyên Quang cần giảm mực nƣớc trƣớc lũ xuống

103 m. Đồng thời trong trƣờng hợp có thể xuất hiện các chu trình El Nino dài cần thiết

phải có cơ chế tích nƣớc dự phòng phục vụ cho mùa kiệt trên cơ sở dự báo thiếu hụt

mƣa trên các lƣu vực sông và dự báo dòng chảy đến các hồ chứa.

2.1.4.2 Ứng dụng mô hình HEC-RESSIM kiểm tra mức ảm bảo tíc n ớc

Để có cơ sở đánh giá khả năng tích nƣớc đầy hồ, trên cơ sơ quy định về thời điểm tích

nƣớc của quy trình vận hành QT198, luận án đã tiến hành tính toán điều tiết tích nƣớc

(tính toán cân bằng nƣớc không điều tiết cắt lũ hạ du) theo mô hình HEC-RESSIM cho

hệ thống hồ chứa Sơn La và Hòa Bình, thời đoạn tính toán 10 ngày, thời kỳ tính toán

theo chuỗi tài liệu từ năm chuỗi tài liệu từ năm 1961 đến năm 2009. Theo thiết kế của

hai nhà máy thủy điện Sơn La và Hòa Bình thì trong mùa lũ sẽ phát điện theo công

suất lắp máy và thời kỳ mùa kiệt duy trì công suất đảm bảo. Tính toán đƣợc thực hiện

theo 03 phƣơng án:

Bảng 2-4: Thống kê các phƣơng án vận hành

Phƣơng án 1 Ngày bắt đầu tích Mực nƣớc bắt đầu tích (m) Mực nƣớc dâng bình thƣờng (m) Hồ Hòa Bình 21/8 101 117

Yêu cầu phát điện trong mùa lũ

Phƣơng án 2 Hồ Sơn La 21/8 194 215 Công suât đảm bảo Công suất đảm bảo 582.3 MW Hồ Sơn La 816 MW Hồ Hòa Bình

52

21/8

Ngày bắt đầu tích Yêu cầu phát điện từ 21/8 đến 15/9 1920 MW

Yêu cầu phát điện từ 15/9

816 MW Hồ Hòa Bình 10/8

Phƣơng án 3 Ngày bắt đầu tích Yêu cầu phát điện từ 10/8 hàng năm 21/8 Công suât lắp máy Công suất lắp máy 2400 MW Công suât đảm bảo Công suất đảm bảo 582.3 MW Hồ Sơn La 10/8 Công suât đảm bảo Công suất đảm bảo 582.3 MW 816 MW

Phƣơng án 1: Các thủy điện Sơn La và Hòa Bình vận hành tuân thủ theo quy trình

vận hành liên hồ chứa. Thời gian tích nƣớc bắt đầu từ 21 tháng 8 hàng năm, công suất

phát điện trong thời kỳ tích nƣớc lấy bằng công suất đảm bảo.

Phƣơng án 2: Tƣơng tự nhƣ phƣơng án 1 nhƣng công suất phát điện thời kỳ tích

nƣớc đƣợc chia thành 2 giai đoạn: Từ 21/8 đến 15/9 (thời kỳ mùa lũ) các nhà máy phát

theo công suất lắp máy, thời kỳ sau 15/9 phát điện theo công suất đảm bảo.

Phƣơng án 3: Các hồ chứa tích nƣớc trong mùa lũ sớm hơn quy định, bắt đầu từ 10

tháng 8 hàng năm, công suất phát điện lấy theo công suất đảm bảo (hạn chế công suất

phát điện thời kỳ mùa lũ).

Kết quả vận hành tích nƣớc hồ chứa Sơn La, Hoà Bình theo 03 phƣơng án vận hành

đƣợc thống kê tóm tắt trong Bảng 2-5 và Bảng 2-6.

QT198 và QT1622 đều quy định các hồ Sơn La và Hòa Bình đƣợc phép tích dần sao

cho ngày 30 tháng 9 đạt mực nƣớc dâng bình thƣờng [62,60]. Do vậy ngoài mức đảm

bảo tích đầy hồ, thời điểm tích đƣợc lên MNDBT của 2 hồ chứa cũng rất quan trọng.

Từ kết quả tính toán cho thấy:

- Vận hành theo phƣơng án 1, các hồ chứa tích nƣớc từ ngày 21/8 hàng năm và

phát điện theo công suất đảm bảo, thì hầu hết các năm hồ chứa Sơn La (95%) và Hòa

Bình (86%) sẽ tích đến mực nƣớc cao nhất nhƣng thời điểm tích đến MNDBT của hồ

thƣờng rơi vào ngày 10 đến 12 tháng 10 hàng năm (muộn hơn so với quy trình là ngày

30/09).

53

- Vận hành theo phƣơng án 2, các hồ chứa tích nƣớc từ 21/8 hàng năm, trong

mùa lũ các nhà máy thủy điện phát điện theo công suất lắp máy, thì mức đảm bảo tích

nƣớc đầy hồ chứa Sơn La thấp chỉ đạt 28%. Hầu hết các năm tích đƣợc lên MNDBT

sau 20/11 tuy nhiên 100% số năm tính toán hồ chứa Hòa Bình tích đƣơc đủ nƣớc nhờ

hƣởng lợi từ việc phát điện của hồ chứa Sơn La. Trong thực tế sẽ có điều chỉnh để

thủy điện Sơn La không bị thiệt hại. Tuy nhiên, tổng hợp lại thì tần suất tích đầy hai hồ

chứa này vẫn rất thấp.

Bảng 2-5: Thống kê số năm tích đến mực nƣớc dâng bình thƣờng hồ chứa Sơn La và Hòa Bình chƣa kể ảnh hƣởng của hồ chứa Bản Chát, Lai Châu.

Sơn La Hòa Bình

Phƣơng án Số năm tích đầy % Số năm tích đầy %

Phƣơng án 1 56/59 94,92 51/59 86,44

Phƣơng án 2 17/59 28,81 59/59 100,00

Phƣơng án 3 59/59 100% 56/59 94,92

Bảng 2-6: Thống kê thời điểm tích đầy hồ chứa Sơn La theo phƣơng án 1 và 3

Năm

Ngày tích đầy

Năm

Ngày tích đầy

Năm

Ngày tích đầy

PA3

PA3

PA3

PA1

PA1

PA1

1960 -1961

1976-1977

1992-1993

09/10

19/09

09/10

19/09

28/10

1961- 1962

1977-1978

1993-1994

10/10

21/09

11/10

23/09

10/10

20/09

1962 -1963

1978-1979

1995-1996

10/10

24/09

10/10

20/09

10/10

28/09

1963 -1964

1979-1980

1996-1997

10/10

22/09

10/10

20/09

09/10

09/10

1964 -1965

1980-1981

1997-1998

09/10

19/09

09/10

19/09

10/10

10/10

1965 -1966

1981-1982

1998-1999

20/10

03/10

10/10

20/09

11/10

20/09

1966 -1967

1982-1983

1999-2000

10/10

20/09

10/10

20/09

28/10

13/10

1967 -1968

1983-1984

2000-2001

10/10

20/09

10/10

20/09

09/10

09/10

1968 -1969

1984-1985

2001-2002

09/10

19/09

09/10

19/09

10/10

20/09

1969-1970

1985-1986

2002-2003

11/10

19/09

10/10

20/09

10/10

20/09

1970-1971

1986-1987

2003-2004

10/10

20/09

10/10

20/09

11/10

20/09

1971-1972

1987-1988

2004-2005

10/10

20/09

10/10

21/09

09/10

20/09

1972-1973

1988-1989

2005-2006

09/10

19/09

09/10

19/09

11/10

20/09

1973-1974

1989-1990

2006-2007

10/10

20/09

31/07

18/10

10/10

21/09

1974-1975

1990-1991

2007-2008

11/10

20/09

30/07

11/10

10/10

04/10

1975-1976

1991-1992

2008-2009

10/10

20/09

10/10

28/09

09/10

21/09

54

- Đối việc vận hành theo phƣơng án 3, các hồ chứa tích sớm từ 10/8 hàng năm thì

mức đảm bảo tích nƣớc đầy hồ của 02 hồ chứa Sơn La (100%) và Hòa Bình (95%) là

rất tốt đảm bảo yêu cầu thiết kế. Hơn nữa, vận hành theo phƣơng án này thời điểm hồ

chứa Hòa Bình vào Sơn La hầu hết trƣớc ngày 30/09 hàng năm, sớm hơn phƣơng án 1

khoảng 20 ngày. Tuy nhiên, theo phƣơng án này các hồ chứa thủy điện Sơn La và Hòa

Bình đã phải hạn chế công suất phát điện thời kỳ lũ chính vụ (chỉ chạy với công suất

đảm bảo ngay từ 10/8 hàng năm) sẽ gây ra tổn thất điện năng cho nhà máy thủy điện.

- Các tính toán trên đây mới chỉ thực hiện với trƣờng hợp mới chỉ có 2 hồ Sơn La

và Hòa Bình, nếu tính thêm tác động tích nƣớc của các hồ chứa Bản Chát, Lai Châu,

Huổi Quảng, Nậm Chiến (của Việt Nam) và các hồ chứa thƣợng nguồn trên địa phận

Trung Quốc thì khả năng tích nƣớc đầy hồ sẽ còn thấp hơn nữa.

2.1.5 Sự cần thiết và định hướng nghiên cứu bổ sung chế độ vận hành tích nước

hồ chứa Hòa Bình và Sơn La

Sự cần thiết phải nghiên cứu bổ sung 2.1.5.1

Từ những phân tích về quy trình và thực tiễn vận hành hệ thống hồ chứa trên lƣu vực

sông Hồng những năm qua kết hợp nghiên cứu đánh giá khả năng tích nƣớc đầy hồ ở

các mục trên, có thể rút ra kết luận nhƣ sau:

1) Các hồ chứa phòng lũ trên sông Hồng có dung tích kết hợp rất lớn gây nên mâu

thuẫn giữa nhiệm vụ phòng lũ hạ du và yêu cầu phát điện – cấp nƣớc rất gay gắt

bởi khả năng tích nƣớc đầy hồ ở cuối mùa lũ khó khăn nếu không có chế độ vận

hành hợp lý. Bởi vậy, việc tích nƣớc sớm trong thời kỳ mùa lũ là một yêu cầu thực

tế hiện nay tuy nhiên vấn đề này chƣa đƣợc giải quyết một cách thấu đáo và triệt

để.

2) Các quy trình vận hành liên hồ chứa trên lƣu vực sông Hồng đã ban hành, trong

thời kỳ lũ chủ yếu quan tâm đến các quy định cắt lũ khi xuất hiện lũ lớn (mực nƣớc

Hà Nội có khả năng vƣợt cao trình 11,5 m). Khi mực nƣớc tại Hà Nội ở dƣới

ngƣỡng 11,5 m, các quy trình vận hành đều quy định giữ mực nƣớc các hồ ở mực

nƣớc trƣớc lũ. Tuy đã có quy định đƣợc phép nâng mực nƣớc hồ cao hơn mực

nƣớc trƣớc lũ, nhƣng không có quy định rõ ràng về các giới hạn và điều kiện cụ

55

thể. Đây là sự bất cập của các quy trình hiện nay vì trạng thái mực nƣớc Hà Nội

nhỏ hơn 11,5 m là thƣờng xuyên (chiếm phần lớn thời gian mùa lũ). Các quy trình

vận hành không coi nhiệm vụ tích nƣớc trong thời kỳ lũ chính vụ là trọng tâm và

chỉ chú trọng đến an toàn chống lũ cho hạ du. Nhận thức nhƣ vậy là chƣa hợp lý vì

sẽ gây ra lãng phí nguồn nƣớc và thiếu an toàn tích nƣớc đầy hồ nếu không cắt

giảm công suất phát điện trong thời gian cuối mùa lũ. Bởi vậy, cần nghiên cứu bổ

sung chế độ vận hành theo hƣớng cho phép tích nƣớc trong thời kỳ mùa lũ với các

giới hạn và điều kiện vận hành cụ thể.

3) Thời kỳ tích nƣớc bắt buộc (sau 21/08 hàng năm) và các quy định về chế độ tích

nƣớc trong QT1622 là hợp lý. Tuy nhiên, do chƣa có những nghiên cứu về việc

ứng phó khi xảy ra các trận lũ lớn bất thƣờng nhằm giảm thiểu tác động tiêu cực

đối với hạ du. Do đó, nếu xảy ra tình huống sẽ rất khó ra quyết định gây lúng túng

trong điều hành thực tế, nhƣ thực tế vận hành cắt lũ đối với trận lũ muộn năm 2007

(khi mới chỉ có hồ Hòa Bình và Tuyên Quang).

4) Theo hồ sơ kỹ thuật và nhiệm vụ chống lũ hạ du của hệ thống hồ chứa trên sông

Hồng cho thấy bậc thang Sơn La và Hoà Bình đóng vai trò chủ đạo trong kiểm soát lũ hạ du (tổng dung tích chống lũ hạ du của hai hồ là 7 tỷ m3 trong 8,5 tỷ m3 của cả

bốn hồ Sơn La, Hoà Bình, Tuyên Quang và Thác Bà). Mặt khác, lũ lớn và đặc biệt

lớn ở hạ du sông Hồng có sự đóng góp lớn nhất từ dòng chảy trên sông Đà (lũ

1969, 1971 và 1996 chiếm tỷ lệ khoảng từ 40% đến 60%). Bởi vậy, luận án mới chỉ

tập trung nghiên cứu bổ sung chế độ vận hành các hồ chứa trên sông Đà.

2.1.5.2 Nội dung nghiên cứu

Với những phân tích trên đây cho thấy còn 02 nội dung liên quan đến quy trình vận

hành liên hồ chứa trên sông Hồng thời kỳ mùa lũ cần nghiên cứu bổ sung và cũng là

nội dung nghiên cứu của luận án, đó là:

- Nghiên cứu chế độ vận hành tích nƣớc thời kỳ mùa lũ nhằm nâng cao hiệu

quả phát điện, cấp nƣớc, đảm bảo an toàn tích nƣớc đầy hồ và vẫn an toàn chống lũ

cho hạ du và cho công trình.

56

- Nghiên cứu xây dựng chế độ vận hành điều tiết cắt lũ, giảm thiểu tác động

tiêu cực cho hạ du trong trƣờng hợp xảy ra lũ lớn bất thƣờng vào thời kỳ tích nƣớc sau

ngày 21/8 hàng năm hoặc sau ngày 10/8 khi cho phép tích nƣớc sớm.

2.2 Cơ sở khoa học nghiên cứu xây dựng chế độ vận hành tích nƣớc

2.2.1 Quan điểm nghiên cứu

Hồ chứa lớn trên sông Hồng là hồ đa mục tiêu, vấn đề kiểm soát lũ đƣợc ƣu tiên số

một trong mùa lũ, trong đó cần duy trì mực nƣớc hồ gần mực nƣớc trƣớc lũ. Tuy nhiên, do dung tích kết hợp của hồ Sơn La và Hòa Bình (7 tỷ m3) chiếm khoảng 60% dung tích hiệu dụng (12,67 tỷ m3), nên phải xả thừa xuống hạ du, làm giảm khả năng

tích nƣớc đầy hồ và gây lãng phí. Mặt khác, khi hàng loạt các hồ chứa đi vào hoạt

động nhƣ Bản Chát, Lai Châu, Huội Quảng, Nậm Chiến (Việt Nam) và các hồ thƣợng

nguồn thuộc phía Trung Quốc, tổng dung tích hiệu dụng của các hồ chứa trên sông Đà là khoảng 17 tỷ m3 (tăng gấp 3 lần khi chỉ có hồ Hòa Bình (6,06 tỷ m3)) nên khả năng

tích đầy hồ sẽ giảm thấp.

Trong quản lý vận hành hồ chứa, thƣờng chia ra ba phƣơng án tích nƣớc:

(i) P ơn án tích sớm: cho phép hồ chứa tích nƣớc đến mực nƣớc dâng bình thƣờng

từ đầu mùa lũ, chế độ tích nƣớc này áp dụng cho các hồ chứa không có dung tích kết

hợp, dung tích phòng, chống lũ nằm trên mực nƣớc dâng bình thƣờng;

(ii) P ơn án tích muộn: cho phép hồ chứa tích nƣớc đến mực nƣớc trƣớc lũ và đến

cuối mùa lũ mới đƣợc tích nƣớc đến mực nƣớc dâng bình thƣờng. Chế độ tích nƣớc

này áp dụng cho các hồ chứa có dung tích kết hợp, trong suốt thời kỳ lũ chính vụ hồ

chứa phải duy trì mực nƣớc nhỏ hơn hoặc bằng mực nƣớc trƣớc lũ để có đủ dung tích

làm nhiệm vụ chống lũ hạ du và công trình;

(iii) P ơn án tíc n ớc sớm có u kiện (p ơn án trun an): hồ tích nƣớc sớm

nhƣng trong thời lũ sớm và lũ chính vụ chỉ cho phép tích nƣớc cao hơn mực nƣớc

trƣớc lũ đến một giới hạn nào đó sao cho khi xảy ra lũ lớn phải đƣa mực nƣớc về mực

nƣớc trƣớc lũ.

57

Trong QT1622 cũng nhƣ các quy trình vận hành hệ thống hồ chứa trên lƣu vực sông

Hồng ban hành trƣớc đây đều quy định phải duy trì mực nƣớc các hồ chứa thƣợng

nguồn không lớn hơn mực nƣớc trƣớc lũ trong điều kiện trạng thái hạ lƣu sông Hồng

không có lũ (đƣợc hiểu là mực nƣớc Hà Nội thấp, ít thay đổi theo thời gian) [62]. Với

quy định nhƣ vậy, hồ chứa Sơn La và Hòa Bình đƣợc tích theo phƣơng án tích muộn.

Chế độ tích nƣớc muộn trên sông Đà chỉ có thể phù hợp khi chỉ có hồ chứa Hòa Bình, dung tích hiệu dụng hồ Hòa Bình (6,06 tỷ m3) thấp hơn tổng lƣợng nƣớc có thể tích trong thời kỳ lũ muộn là 15,04 tỷ m3 (tính trung bình từ 21/8÷31/10 hàng năm giai

đoạn 1960-2010 tại vị trí hồ Hòa Bình). Với sự phát triển hệ thống hồ chứa trên sông

Đà nhƣ hiện, tổng dung tích hiệu dụng của các hồ chứa trên sông Đà (kể cả địa phận Trung Quốc) đã lên tới khoảng 17 tỷ m3, lớn hơn tổng lƣợng nƣớc bình quân nhiều năm tính đến tuyến hồ Hòa Bình của thời kỳ lũ muộn (15,04 tỷ m3); trong trƣờng hợp

hồ chứa Sơn La và Hòa Bình đã tích đạt MNTL (197,3 m và 101 m) thì dung tích hai hồ còn phải tích đến cuối mùa lũ khoảng 6,5 tỷ m3. Nếu gặp những năm không có lũ

lớn, các hồ chứa thƣợng nguồn không thể tích đầy hồ vào cuối mùa lũ (tất nhiên là các

hồ này vẫn điều tiết nƣớc xuống hạ du để phát điện), thì áp dụng chế độ tích nƣớc

muộn nhƣ hiện nay sẽ có rất nhiều năm các hồ chứa Sơn La và Hòa Bình không thể

tích nƣớc đầy hồ mà không giảm công suất phát điện. Trong QT1622 đã đề xuất

phƣơng án tích nƣớc sớm hơn (từ 10/8 hàng năm) khi có dự báo mùa lũ kết thúc sớm.

Đề xuất này là hợp lý vì khi Trung tâm Dự báo KTTV TW dự báo “mùa lũ kết thúc

sớm” thì năm đó cũng khó có nguồn nƣớc dồi dào để tích nƣớc đến mực nƣớc dâng

bình thƣờng. Vì thế nếu để chế độ vận hành tích nƣớc theo phƣơng án tích muộn đối

với hồ chứa Sơn La và Hòa Bình nhƣ hiện nay là không hợp lý vì sẽ dẫn đến trƣờng

hợp nhiều năm không đủ nƣớc để tích đầy hồ.

Chính vì vậy, luận án đề nghị nghiên cứu áp dụng chế độ tích nƣớc sớm đối với hồ

chứa Sơn La và Hòa Bình. Tuy nhiên, dù hồ chứa đƣợc tích nƣớc sớm nhƣng không có

nghĩa là nên tích nƣớc ngay đến mực nƣớc dâng bình thƣờng trƣớc thời điểm kết thúc

mùa lũ mà chỉ nên tích nƣớc đến một giới hạn nào đó để khi dự báo có lũ lớn xảy ra thì

phải kịp đƣa mực nƣớc hồ về mực nƣớc trƣớc lũ, sẵn sàng làm nhiệm vụ chống lũ theo

thiết kế. Chế độ tích nƣớc đƣợc gọi là có điều kiện vì tại mỗi thời điểm tích nƣớc, mực

nƣớc đƣợc tích trong hồ phụ thuộc vào 3 yếu tố: (1) Mực nƣớc hồ chứa và mực nƣớc

58

hạ du (tại Hà Nội) tại thời điểm tích nƣớc; (2) Mức độ dự báo lũ và diễn biến dòng

chảy đến hồ và mực nƣớc hạ du trong thời gian dự kiến; (3) Ràng buộc về chế độ điều

tiết xả lũ qua công trình xả lũ. Tính khả thi để áp dụng chế độ tích nƣớc theo phƣơng

án này luận án sẽ phân tích ở mục 2.3. Để thực hiện chế độ tích nƣớc sớm có điều kiện

phải phân chia mùa lũ thành 2 thời kỳ: thời kỳ tích nƣớc hạn chế và thời kỳ tích nƣớc

đầy hồ, sẽ đƣợc trình bày chi tiết trong mục 2.2.2. dƣới đây.

2.2.2 Phân chia thời kỳ tích nước

Các quy trình vận hành liên hồ chứa trên sông Hồng hiện nay đƣợc lập theo nguyên

tắc chia mùa lũ ra hai thời kỳ chính: thời kỳ vận hành chống lũ hạ du và thời kỳ tích

nƣớc với mốc thời gian sau ngày 21 tháng 8 hàng năm. Thời kỳ lũ sớm và lũ chính vụ

(trƣớc ngày 21/8 hàng năm) các hồ chứa phải đảm bảo cắt lũ an toàn cho hạ du nên

việc tích nƣớc cần đƣợc hạn chế đến một mức độ nhất định, sau ngày 21/8 hàng năm

các hồ chứa mới bắt đầu tích dần đến mực nƣớc dâng bình thƣờng. Trên cơ sở này

luận án đề nghị chọn thời điểm 21/08 hàng năm để phân chia giữa hai thời kỳ tích

nƣớc.

Thời kỳ tích nƣớc hạn chế (trƣớc ngày 21/08 hàng năm)

Thời kỳ vận hành tích nƣớc hạn chế gồm thời kỳ lũ sớm và lũ chính vụ. Đây là thời kỳ

mà nhiệm vụ cắt lũ cho hạ du là chính, bởi vậy các hồ chứa chỉ cho phép tích nƣớc đến

mực nƣớc nhất định gọi là mực nƣớc giới hạn Hgh. Hgh đƣợc xác định sao cho khi dự

báo hoặc cảnh báo có lũ lớn kịp đƣa mực nƣớc hồ về mực nƣớc trƣớc lũ để kịp sẵn

sàng cắt lũ an toàn cho hạ du.

Thời kỳ tích nƣớc đầy hồ (sau ngày 21/08 hàng năm)

Đây là thời kỳ tích nƣớc bắt buộc các hồ chứa phải tích nƣớc đến mực nƣớc dâng bình

thƣờng. Đối với trƣờng hợp này phải xây dựng chế độ vận hành cắt giảm lũ để hạn chế

đến mức tối thiểu thiệt hại cho hạ du khi các hồ chứa không đủ khả năng cắt lũ theo

đúng tiêu chuẩn thiết kế phòng lũ hạ du.

59

2.2.3 Phương pháp thiết lập chế độ vận hành trong thời kỳ tích nước hạn chế

Nhiệm vụ nghiên cứu của luận án là xác định mực nƣớc giới hạn Hgh theo các yếu tố

ảnh hƣởng làm cơ sở vận hành tích nƣớc các hồ chứa Hòa Bình và Sơn La. Trong thời

kỳ tích nƣớc hạn chế, hệ thống hồ chứa Hòa Bình và Sơn La vận hành tƣơng ứng với

các mực nƣớc giới hạn. Mực nƣớc giới hạn (Hgh) của mỗi hồ chứa là giá trị thay đổi

theo thời gian phụ thuộc vào các yếu tố sau đây:

- Mực nƣớc hiện tại ở Hà Nội và xu thế thay đổi mực nƣớc trong những ngày tới

theo kết quả dự báo hoặc cảnh báo lũ.

- Kết quả dự báo và cảnh báo lũ trên hệ thống sông (lƣu lƣợng đến hồ và nhập

lƣu); (Kết quả dự báo, cảnh báo lũ lấy theo bản tin dự báo của Trung tâm dự báo

KTTV trưng ương phục vụ điều hành hệ thống hồ chứa trên lưu vực sông Hồng

(chi tiết xem phụ lục 6)).

- Khả năng xả cho phép tại tuyến Hòa Bình: thời gian giữa các lần đóng mở cửa

xả và lƣu lƣợng xả lớn nhất cho phép;

Với các phƣơng pháp dự báo đã định, quy luật diễn biến dòng chảy và khả năng xả lũ

qua tuyến Hòa Bình, Tuyên Quang cũng đã đƣợc xác định, khi đó, các mực nƣớc giới

hạn (Hgh) chỉ còn phụ thuộc vào diễn biến mực nƣớc tại Hà Nội. Do vậy, để có cơ sở

đƣa ra quyết định tích nƣớc cần thiết phải lập “Bảng nguyên tắc vận hành tích nƣớc”

là bảng quan hệ giữa mực nƣớc giới hạn Hgh với mực nƣớc tại Hà Nội.

Để xác định Bảng nguyên tắc vận hành tích nƣớc cần thực hiện 2 nội dung tính toán

sau:

Nội dung 1: Với mỗi kịch bản về mực nƣớc Hà Nội tại thời điểm quyết định tích

nƣớc, xác định mực nƣớc giới hạn Hgh khi có dự báo xuất hiện lũ lớn tƣơng đƣơng với

lũ thiết kế phòng lũ tại tuyến phòng lũ (lũ 500 năm tại Sơn Tây). Từ đó xác định các

phƣơng án Hgh theo cấp mực nƣớc Hà Nội. Giá trị mực nƣớc giới hạn Hgh phụ thuộc

vào thời gian dự kiến của phƣơng pháp dự báo đã áp dụng. Đối với lƣu vực sông

Hồng, thời gian dự kiến của dự báo có thể chọn bằng 3-5 ngày (sẽ phân tích ở mục

2.3).

60

Nội dung 2: Tính toán kiểm tra với các trận lũ lớn đã xảy ra trong thực tế. Trên cơ sở

đó lựa chọn phƣơng án Hgh thiết lập “Bảng nguyên tắc vận hành”. Nếu thấy không đáp

ứng yêu cầu chống lũ cho hạ du đề nghị tính toán lại mực nƣớc giới hạn.

Nội dung 1 đƣợc thực hiện theo các bƣớc tính toán sau:

Bƣớc 1: Xác định mực nƣớc ban đầu tại Hà Nội.

Mực mƣớc Hà Nội

Kết quả dự báo

(cảnh báo) lũ Giả định Hgh của hồ chứa Hòa Bình và Sơn La

Trạng thái hệ thống

Vận hành hệ thống hồ chứa điều

tiết lũ và diễn toán dòng chảy lũ.

Kiểm tra điều kiện: Mực nƣớc

hồ về MNTL; an toàn hạ du.

Không Thỏa mãn

Có

Xác nhận Hgh của hệ thống

hồ chứa Hòa Bình và Sơn

La. Hình 2-4 Sơ đồ tính toán thử dần xác định giới hạn của mực nƣớc hồ

Bƣớc 2: Xác định kịch bản lƣu lƣợng đến các tuyến hồ chứa và nhập lƣu tại thời điểm

hiện tại tƣơng ứng với kịch bản mực nƣớc Hà Nội.

61

Bƣớc 3: Xác định sự thay đổi lƣu lƣợng trong khoảng thời gian dự kiến của dự báo kể

từ thời điểm hiện tại. Từ đó xác định quá trình lƣu lƣợng đến các tuyến hồ và tuyến

nhập lƣu trong khoảng thời gian dự kiến của phƣơng pháp chọn sao cho đến cuối thời

gian dự kiến, lƣu lƣợng tại các tuyến tƣơng đƣơng với chân lũ của trận lũ thiết kế (theo

tiêu chuẩn phòng lũ hạ du) tại Sơn Tây.

Bƣớc 4: Giả định mực nƣớc có thể duy trì tại hồ Sơn La và Hoà Bình thời điểm hiện

tại.

Bƣớc 5: Xác định chế độ xả nƣớc từ hồ chứa Hoà Bình xuống hạ du trong thời gian dự

kiến. Trong nghiên cứu này chọn chế độ xả nƣớc nhƣ sau:

- Mở dần các cửa xả của hồ chứa Sơn La và Hoà Bình theo chế độ mở mỗi cửa

xả đáy cách nhau tổi thiểu 6h.

- Lƣu lƣợng xả lớn nhất xuống hạ du không vƣợt quá 12.000 m3/s (đảm bảo an

toàn cho thị xã Hoà Bình).

Bƣớc 6: Diễn toán lũ về hạ du, xác định quá trình mực nƣớc tại Hà Nội trong khoảng

thời gian dự kiến của dự báo.

Bƣớc 7: Xác định mực nƣớc lớn nhất tại Hà Nội và mực nƣớc hồ chứa Sơn La và Hoà

Bình. Nếu mực nƣớc Hà Nội xấp xỉ mực nƣớc cho phép và mực nƣớc các hồ chứa

đƣợc hạ thấp đến MNTL thì giá trị mực nƣớc giả định ở bƣớc 4 là giá trị cần tìm.

Trong trƣờng hợp không thỏa mãn quay ngƣợc lại bƣớc 4.

Nội dung 2 đƣợc thực hiện nhƣ sau:

Bƣớc 1: Lựa chọn các trận lũ lớn đã xảy ra trong thực tế có mực nƣớc lớn nhất tại Hà

Nội lớn hơn mức 11,5 m và giả định rằng quá trình lũ thực đo là quá trình lũ dự báo.

Bƣớc 2: Lựa chọn thời điểm ban đầu, là thời điểm sớm hơn thời điểm chân lũ đúng

bằng thời gian dự kiến của phƣơng án dự báo đối với tất cả nút hồ và nút nhập lƣu của

hệ thống sông Hồng.

Bƣớc 3: Căn cứ vào mực nƣớc Hà Nội, chọn mực nƣớc ban đầu của các hồ Sơn La và

Hòa Bình theo Hgh đã lập.

62

Bƣớc 4: Vận hành đƣa mực nƣớc các hồ chứa về mực nƣớc trƣớc lũ theo nguyên tắc lƣu lƣợng xả xuống hạ du không vƣợt quá 12.000 m3/s và thời gian giữa các lần mở

cửa xả lũ không nhỏ hơn 6h.

Bƣớc 5: Kiểm tra mực nƣớc hồ và mực nƣớc Hà Nội trƣớc thời điểm chân lũ của trận

lũ đã lựa chọn kiểm tra. Nếu mực nƣớc tại Hà Nội vƣợt cao trình 11,5 m hoặc mực

nƣớc các hồ chứa cao hơn mực nƣớc trƣớc lũ thì phải tính toán lại Hgh ở nội dung 1.

Bƣớc 6: Lựa chọn phƣơng án Hgh theo cấp mực nƣớc Hà Nội thiết lập bảng nguyên

tắc vận hành.

Kết quả tính toán Bảng nguyên tắc vận hành tích nƣớc sẽ đƣợc thực hiện cụ thể ở

Chƣơng 3.

2.2.4 Xây dựng chế độ vận hành ứng phó trong trường hợp xảy ra lũ bất thường

trong thời kỳ tích nước

Trong bài viết “Đán á k ả năn u t ết, n ữn t uận l và k ó k ăn tron v ệc

vận àn ệ t n ồ c ứa cắt lũ và p ơn án ứn p ó k xảy ra lũ k ẩn cấp”,

GS.TS Hà Văn Khối phân tích những thuận lợi và khó khăn trong công tác vận hành

hệ thống hồ chứa trong thời kỳ mùa lũ. Bên cạnh những thuận lợi còn rất nhiều tồn tại

nổi bật là việc xây dựng hàng loạt hồ chứa thƣợng nguồn phía bên Trung Quốc, với

thời gian chảy truyền từ hồ chứa gần nhất trên sông Lý Tiên (Trung Quốc) về đến

Mƣờng Tè trên sông Đà chỉ có 6h [64]. Tuy nhiên, phía Trung Quốc chỉ cung cấp cho

Việt Nam số liệu theo ốp 1, 7, 13 và 19 giờ hàng ngày bằng đúng thời gian chảy truyền

chính vì vậy gây khó khăn rất nhiều trong công tác dự báo.

Một vấn đề khó khăn trong công tác vận hành hệ thống hồ chứa là xảy ra lũ vào thời

kỳ tích nƣớc đến mực nƣớc dâng bình thƣờng. Theo quy trình vận hành thì sau ngày

21/8 hàng năm các hồ chứa bắt đầu tích nƣớc, chính vì vậy nếu có xảy ra lũ lớn trong

thời kỳ này là rất nguy hiểm vì các hồ chứa không còn đủ dung tích phòng lũ cho hạ

du ứng với trận lũ nhỏ hơn hay bằng trận lũ thiết kế (chu kỳ lặp lại 500 năm). Trong

thực tế cũng đã xảy ra 02 trận lũ lớn trong thời kỳ tích nƣớc nhƣ sau:

63

- Trận lũ 1985 vào giữa tháng 09 này khá lớn trên sông Hồng, sông Hoàng Long

và sông Thái Bình, với mực nƣớc lũ Hà Nội lên đến 11,96 m tƣơng ứng lƣu lƣợng đỉnh lũ 13.700 m3/s. Đây là trận lũ lớn nhất trong năm xảy ra vì vậy có thể coi năm

1985 thời kỳ lũ chính vụ kéo dài đến ngày 15/9.

- Trận lũ muộn xảy ra từ ngày 31/10 đến ngày 04/11 năm 2008 trên sông Đà là

trận lũ lớn nhất trong thời kỳ năm của 60 năm qua. Mực nƣớc lớn nhất tại Mƣờng Tè

đạt 286,61 m với biên độ lũ 42 m trong 42 giờ. Mực nƣớc tại tuyến đập Sơn La là

117,83 m lúc 13h ngày 02/11 và đạt đỉnh 122,73 m vào 07h sáng ngày 04/11, biên độ

dao động 4,9 m trong 39 giờ. Mực nƣớc tại Hà Nội đạt đỉnh 9,86 m biên độ dao động

5,74 m trong 123 giờ.

Mặt khác trong quy trình vận hành liên hồ chứa trên sông Hồng không quy định cụ thể

việc dành bao nhiêu dung tích cắt lũ cho hạ du tại Hà Nội khi mực nƣớc đã vƣợt

ngƣỡng 13,1 m mà vẫn có khả năng tăng cao.

Hình 2-5: Quá trình lũ tháng 09 năm 1985 tại Hà Nội

Theo nhiều nghiên cứu về các hồ chứa Trung Quốc trên thƣợng nguồn sông Hồng [44]

[64] cho thấy, các hồ chứa này thƣờng tích sớm từ giữa tháng 06 đến tháng 08 thì đầy

vì không có nhiệm vụ phòng lũ cho hạ du. Với cơ chế tích nƣớc nhƣ vậy các hồ chứa

64

này thƣờng đầy sớm đến thời kỳ lũ chính vụ có thể họ sẽ phải xả với lƣu lƣợng lớn và

có những thay đổi đột ngột (xem Hình 2-6). Nếu xảy ra tình huống nhƣ vậy sẽ gây

nguy hiểm cho các hồ chứa trên sông Đà nhƣ Hoà Bình và Sơn La. Bởi vậy trong quá

trình chống lũ cho hạ du tại thời kỳ tích nƣớc khi các hồ chứa ở ngƣỡng mực nƣớc cao

có thể gặp nhiều rủi ro.

Hình 2-6: Quá trình lƣu lƣợng mùa lũ (thời đoạn 6h) trạm Trung Ái Kiều và Thổ Khả Hà trên sông Đà năm 2008

Nh vậy có thể t ấy tình u n xảy ra lũ bất t ờn có t ể xảy ra n ay cả k lũ n ỏ

ơn lũ t ết kế. Bở vậy v ệc xây dựn p ơn án ứn p ó tron tr ờn p có lũ bất

t ờn là rất quan trọn .

2.2.4.1 Các tình hu ng khẩn cấp có thể xảy ra trên hệ th ng sông Hồng

Thời kỳ mùa lũ, hệ thống sông Hồng tồn tại nhiều nguy cơ do những yếu tố tự nhiên

và con ngƣời gây ra nhiều khó khăn trong công tác quản lý vận hành hệ thống công

trình thuỷ lợi. Một số tình huống khẩn cấp đã đƣợc thống kê nhƣ sau [52]:

- Xảy ra sự cố vỡ đê khi mực nƣớc sông dâng cao. Hệ thống đê của lƣu vực sông

Hồng đã đƣợc đầu tƣ xây dựng kiên cố vững chắc, mặc dù thƣờng xuyên đƣợc tu bổ

gia cố nhƣng vẫn tiềm ẩn những yếu tố không an toàn. Khi xuất hiện lũ đặc biệt lớn,

các hồ chứa giữ lại một phần nƣớc lũ làm giảm mực nƣớc hạ du hơn so với lũ tự nhiên

65

nhƣng lại kéo dài thời gian duy trì mực nƣớc cao làm đê bị ngâm nƣớc trong thời gian

dài. Điển hình là trận lũ năm 2002, hệ thống đê xuất hiện hơn 200 điểm xuất hiện

mạch sủi hoặc thấm qua đê là mối hiểm hoạ của hạ du.

- Mực nƣớc hạ du cao hơn giới hạn an toàn khi xảy ra lũ nhỏ hơn hay bằng lũ

500 năm. Trƣờng hợp này xảy ra do hai nguyên nhân chủ yếu: (i) Công tác quản lý bãi

không tốt là lòng dẫn hạ du bị lấn chiếm và bồi lấp; (ii) Sai sót trong công tác dự báo

lũ làm mất kiểm soát vận hành hồ chứa. Làm gia tăng mực nƣớc hạ du lên 13,4 m khi

lũ nhỏ hơn lũ 500 năm.

- Xuất hiện các tổ hợp lũ bất lợi hơn các tổ hợp lũ đã xảy ra. Khi thiết kế cũng

nhƣ xây dựng quy trình vận hành cho hệ thống hồ chứa trên lƣu vực sông Hồng tính

toán với những tổ hợp lũ tƣơng tự dạng lũ đã xảy ra trong thực tế năm 1969, 1971 và

1996. Tuy nhiên trong thực tế còn có khả năng xảy ra các tổ hợp lũ khác bất lợi cho

khả năng kiểm soát lũ hạ du, đặc biệt khi lũ lớn xuất hiện trên sông Thao hoặc các chi

lƣu ở hạ du.

- Lũ lớn xảy ra trong thời kỳ tích nƣớc của các hồ chứa. Thời kỳ này, các hồ chứa

đều ở ngƣỡng mực nƣớc cao, dung tích chống lũ cho hạ du không còn đủ để chống

trận lũ tƣơng ứng lũ thiết kế 300, 500 năm. Chính vì vậy, lũ lớn xuất hiện vào thời kỳ

này gây khó khăn cho công tác vận hành cắt lũ hạ du cho nên cần xem xét sử dụng một

phần dung tích chống lũ cho công trình tham gia chống lũ hạ du.

- Vận hành xả lũ bất thƣờng của các hồ chứa phía thƣợng nguồn trên địa phận

Trung Quốc. Những năm gần đây, trên thƣợng nguồn sông Hồng phía Trung Quốc

khai thác mạnh mẽ nguồn nƣớc bằng việc xây dựng hàng loạt các công trình hồ chƣá.

Thông tin về chế độ vận hành và thông số kỹ thuật của các hồ chứa này không đƣợc

phía Trung Quốc chia sẻ. Vì vậy, nếu lũ lớn xảy ra trên địa phận Trung Quốc khi các

hồ chứa đã đi vào hoạt động thì tác động do xả lũ của nó sẽ gây bất lợi không lƣờng

trƣớc đối với lũ trên các sông suối trên lƣu vực sông Hồng phía Việt Nam, đó là chƣa

kể đến tình huống vỡ đập không đƣợc thông báo trƣớc.

66

Trong phạm vi nghiên cứu của luận án, tác giả chỉ tập trung nghiên cứu trƣờng hợp

xảy ra lũ bất thƣờng trong giai đoạn tích nƣớc, khi hồ chứa không còn đủ khả năng

phòng lũ cho hạ du ứng với trận lũ thiết kế.

2.2.4.2 Ph ơn ớng xây dựng chế ộ vận hành thời kỳ tích n ớc khi xảy ra lũ

bất t ờng

Đây là vấn đề chƣa đƣợc nghiên cứu đầy đủ khi lập các quy trình liên hồ chứa cho hệ

thống hồ chứa phòng lũ trên sông Hồng. Vì vậy đòi hỏi phải có giải pháp vận hành

liên hồ chứa trên lƣu vực sông Hồng đảm bảo an toàn chống lũ hạ du trong giai đoạn

tích nƣớc. Phƣơng hƣớng nghiên cứu đƣợc thể hiện trong Hình 2-7.

Hình 2-7: Sơ đồ tiếp cận nghiên cứu đề xuất giải pháp vận hành ứng phó trong trƣờng hợp lũ bất thƣờng

Nội dung nghiên cứu của phần này bao gồm:

- Tiến hành phân tích các giải pháp có thể sử dụng trong các tình huống khẩn cấp

cùng với nghiên cứu đặc điểm của thành phần dung tích chống lũ hạ du và công trình

của hệ thống hồ chứa Hoà Bình và Sơn La để đề xuất giải pháp hợp lý vận hành khi

xảy ra tình huống lũ bất thƣờng.

- Đánh giá tính khả thi của phƣơng án vận hành đề xuất thông qua việc vận hành

thử nghiệm với các trƣờng hợp lũ bất thƣờng xảy ra trong các giai đoạn khác nhau của

thời kỳ tích nƣớc.

67

2.3 Phân tích cơ sở thực tiễn và tính khả thi xác định mực nƣớc giới hạn Hgh

cho hồ chứa Sơn La và Hòa Bình

2.3.1 Thực trạng thay đổi chế độ mực nước hạ du thời kỳ mùa lũ

Diễn biến mực nƣớc hạ du sông Hồng càng ngày càng phức tạp cả về mùa lũ và mùa

kiệt. Theo kết quả nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu xây dựng quy trình hệ thống liên hồ

chứa Hòa Bình, Sơn La, Tuyên Quang và Thác Bà trong mùa kiệt” [37] đƣợc Viện

Quy hoạch và Trƣờng Đại học Thủy lợi thực hiện năm 2014 do PGS.TS Bùi Nam

Sách là chủ nhiệm, trong thời kỳ mùa kiệt, với cùng cấp lƣu lƣợng tƣơng đƣơng với

mực nƣớc thiết kế tại các cửa lấy nƣớc tƣới khi hiện tƣợng hạ thấp mực nƣớc chƣa xảy

ra (trƣớc năm 2003), mực nƣớc vùng hạ du đã hạ thấp đáng kể. Cụ thể, tại Sơn Tây, ứng với lƣu lƣợng 2.365 m3/s (tƣơng ứng mực nƣớc 2,3 m tại Hà Nội), mực nƣớc năm 2010 giảm 2,16 m so với năm 2003. Tai Hà Nội, với lƣu lƣợng 1.500 m3/s (tƣơng ứng

mực nƣớc 2,3 m), mực nƣớc năm 2010 giảm 1,25 m so với năm 2003. Tại Thƣợng Cát với cấp lƣu lƣợng bằng 1.000 m3/s, thì năm 1996 mực nƣớc lên tới 6,10 m nhƣng đến

năm 2008 mực nƣớc là 3,43 m và đến năm 2009 mực nƣớc là 3,25 m, giảm gần 3,0 m

so với năm 1996. Tại Vụ Quang chỉ sau 3 năm từ 2007-2010, mực nƣớc giảm đến mức 3,2 m với cấp lƣu lƣợng 500 m3/s và 1,7 m với cấp lƣu lƣợng 1.100 m3/s. Đối với cấp lƣu lƣợng 400 m3/s, năm 1996 tƣơng ứng với mực nƣớc 11,8 m, nhƣng đến năm

2008 tƣơng ứng mực nƣớc 9,5 m và đến năm 2010, chỉ còn 6,9 m, giảm đến 4,9 m so

với năm 1996. Do thiếu hụt mực nƣớc hạ du nên các hồ Sơn La, Hòa Bình phải xả một

lƣợng nƣớc khá lớn phục vụ đồ ải vụ Đông Xuân. Tổng lƣợng nƣớc mà các hồ xả xuống hạ du trong khoảng thời gian 15 ngày lên tời từ 3÷5 tỷ m3. Do vậy, áp lực phải

tích nƣớc sớm đối với các hồ chứa thƣợng nguồn càng lớn nhằm đảm bảo an toàn tích

nƣớc đầy hồ và bù đắp những thiệt hại cho ngành điện.

Về mùa lũ hiện tƣợng hạ thấp mực nƣớc cũng xảy ra tƣơng tự. Sau khi các hồ chứa lớn

trên dòng chính sông Hồng đƣợc xây dựng và đi vào vận hành dòng chảy lũ trên hệ

thống đã không còn ở trạng thái tự nhiên nhƣ trƣớc, đã bị ảnh hƣởng do điều tiết vận

hành hồ chứa. Đặc biệt sau khi hồ chứa Tuyên Quang (2007), hồ chứa Sơn La (2011)

vào vận hành, dòng chảy lũ và dòng chảy kiệt tại Hà Nội có nhiều biến đổi vì thế cần

thiết phải tính toán khôi phục dòng chảy làm cơ sở cho việc nghiên cứu chế độ vận

68

hành hợp lý hệ thống hồ chứa trên lƣu vực. Từ kết quả hoàn nguyên lũ [37], ta có thể

thấy hồ chứa Hòa Bình phát huy khá tốt vai trò phòng chống lũ, đăc biệt với lũ vừa và

lũ lớn. Nhờ có hồ điều tiết, các đỉnh lũ thƣờng thấp hơn và chân lũ cao hơn so với khi

không có hồ, mực nƣớc trong sông đồng thời cũng thấp hơn, đảm bảo an toàn về mùa

lũ cho vùng hạ du. Tuy nhiên trong những năm lũ nhỏ, nếu vẫn vận hành đúng theo

quy trình phòng lũ, thời kỳ cuối mùa lũ hồ chứa thƣờng không tích đủ nƣớc trong khi

lƣu lƣợng thực tế khi có hồ chứa lại cao hơn so với lƣu lƣợng khi không có hồ điều

tiết. Việc thiếu hụt nƣớc trong hồ Hòa Bình sẽ gây ảnh hƣởng lớn đến việc cấp nƣớc

và phát điện của hồ trong mùa khô tiếp theo, do đó cần phải có sự thay đổi trong quy

trình vận hành hồ, đặc biệt trong những năm có lũ nhỏ.

Hình 2-8: Đƣờng bao mực nƣớc thấp nhất và mực nƣớc bình quân thời gian tại Hà Nội

trƣớc khi có hồ chứa Hòa Bình thời kỳ từ 1/6 đến 15/10 hàng năm.

Theo thống kê dòng chảy tại trạm thuỷ văn Hà Nội từ năm 1960 đến năm 1990 và

dòng chảy hoàn nguyên từ năm 1991 đến năm 2012 (Hình 2-8 và Hình 2-9) nhận thấy:

Trong suốt 54 năm chỉ có 4 năm mực nƣớc Hà Nội vƣợt 12,5 m (trên báo động 3) là

những năm 1969, 1971, 1986 và 1996 và 30 năm vƣợt 10,5 m. Thời gian xuất hiện lũ

lớn tập trung vào tháng 07 và tháng 08 hàng năm.

69

Đƣờng bao chân lũ (đƣờng nối các điểm mực nƣớc bắt đầu của các trận lũ) qua các

năm đều nằm dƣới 6,0 m và mực nƣớc chân lũ tăng dần từ đầu mùa đến thời kỳ lũ

chính vụ sau đó giảm dần.

Hình 2-9: Đƣờng bao mực nƣớc thấp nhất và mực nƣớc bình quân thời gian tại

Hà Nội sau khi có hồ chứa Hòa Bình thời kỳ từ 1/6 đến 15/10 hàng năm

So sánh hai thời kỳ trƣớc và sau năm 2002 nhận thấy mực nƣớc nền của mùa lũ có xu

hƣớng giảm dần theo thời gian. Điều này có nghĩa là mực nƣớc Hà Nội trƣớc khi xảy

ra trận lũ lớn (đỉnh lũ tại Hà Nội lớn hơn 11,5 m) luôn nhỏ hơn 6,0 m và có xu thế

giảm thấp hơn nữa trong tƣơng lai.

Trị số trung bình và trị số nhỏ nhất của mực nƣớc Hà Nội trong mùa lũ giữa các thời

kỳ đƣợc thể hiện trong Hình 2-10. Mực nƣớc trung bình tại Hà Nội thời kỳ lũ sớm có

xu thế dao động tăng dần từ 5,0 m đến 8,0 m và luôn ở ngƣỡng lớn hơn 2,0 m. Khi hồ

chứa Hoà Bình đi vào hoạt động, mực nƣớc Hà Nội giảm xuống khoảng 1,0 m so với

trƣớc khi có hồ và xu thế ngày càng giảm. Trƣớc năm 1989, mực nƣớc Hà Nội sau

ngày 15/7 luôn > 6,0 m, sau năm 1989, mực nƣớc Hà Nội < 4,0 m. Trong thời kỳ lũ

muộn, mực nƣớc Hà Nội trung bình thời gian giảm xuống mức 2,0 m so với trƣớc khi

70

có hồ do thời gian này các hồ chứa bắt đầu tích nƣớc, mực nƣớc trung bình thực đo

giai đoạn có hồ giảm xuống gần bằng mực nƣớc thấp nhất giai đoạn chƣa có hồ chứa.

Theo tài liệu thống kê mực nƣớc lớn nhất và mực nƣớc nhỏ nhất trong toàn mùa lũ và

thời kỳ chính vụ trong Hình 2-10 và Hình 2-11 cho thấy:

- Mực nƣớc lớn nhất trong mùa lũ rơi vào thời kỳ lũ chính vụ và chỉ có 09 năm

mực nƣớc Hà Nội lớn nhất vƣợt cao trình 11,5 m, nhƣ vậy là trong 53 năm (từ 1960

đến năm 2012) có 16% số năm các hồ chứa thƣợng nguồn bắt buộc phải làm nhiệm vụ

cắt lũ cho hạ du. Những năm còn lại lũ không lớn và hồ chứa ít khả năng tích đầy hồ

nếu mùa lũ kết thúc sớm. Trong thực tiễn vận hành liên hồ chứa thƣợng nguồn, ngƣời

ta thƣờng giảm công suất phát điện cuối mùa lũ để tích đầy nƣớc cho hồ chứa đảm bảo

an toàn cấp nƣớc mùa kiệt.

- Xu thế mực nƣớc thấp nhất ngày càng giảm theo thời gian, nếu nhƣ những năm

ở giai đoạn trƣớc 1990 mực nƣớc thƣờng trên 6,0 m thì những năm sau lại giảm nhỏ

hơn nhiều đặc biệt năm 2006, 2011 xuống còn 2,6 m trong thời kỳ lũ chính vụ và trong

mùa lũ có thời điểm giảm xuống dƣới 2,0 m. Từ năm 2002 đến nay, mực nƣớc lũ giảm

xuống đáng kể nhất là trong thời kỳ chính vụ, mực nƣớc cao nhất chỉ đạt 10,5 m, nghĩa

H(cm)

là trong hơn 10 năm qua không có năm nào hồ chứa tham gia cắt lũ cho hạ du.

Trị số mực nƣớc trung bình và nhỏ nhất tại Hà Nội theo thời gian mùa lũ giai đoạn 1960-1990 và 1991-2012

1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0

Thời gian

HTB 1960-1988 1960-1990 Hmin 1989-2013 1990-2012

Hmin 1960-1988 1960-1990 HTB hoàn nguyên

HTB 1960-1988 1991-2012 H minhoàn nguyên

Hình 2-10: Biểu đồ Trị số mực nƣớc trung bình và nhỏ nhất tại Hà Nội theo thời gian mùa lũ giai đoạn 1960-1990 và 1991-2012

71

1600

1400

1200

1000

)

800

m c ( H

600

400

200

0

1960

1965

1970

1975

1980

1985

1990

1995

2000

2005

2010

Năm

H max15/7-22/8

H min 15/7 -22/8

H max

H min

Mực nƣớc Hà Nội lớn nhất và nhỏ nhất trong thời kỳ lũ chính vụ và trong mùa lũ từ năm 1960-2012

Hình 2-11: Biểu đồ mực nƣớc Hà Nội lớn nhất và nhỏ nhất trong thời kỳ lũ chính vụ và trong mùa lũ từ năm 1960-2012

Quan hệ Q =f(H) qua các năm tại trạm thủy văn Hà Nội

Hình 2-12: Đƣờng Q H tại trạm thuỷ văn Hà Nội qua các năm

Đƣờng quan hệ Q = f(H) trung bình hàng năm của trạm Hà Nội những năm gần đây

cho thấy sự hạ thấp của các cấp mực nƣớc tƣơng đối rõ nét. Ví dụ: với cấp lƣợng

72

2.000 m3/s, thì năm 1996 mực nƣớc lên tới 4,50 m nhƣng đến năm 2008 mực nƣớc chỉ

đạt 3,75 m và đến năm 2009 mực nƣớc chỉ còn 3,25 m. Với mực nƣớc 3 m thì năm 1996 đạt lƣu lƣợng 1.240 m3/s, nhƣng đến năm 2009 với cấp mực nƣớc này thì lƣu lƣợng đạt 1.890 m3/s và năm 2010 là 2.100 m3/s.

Mặt khác, lòng dẫn hạ du có sức tải nƣớc và trữ nƣớc rất lớn, nếu xem xét tận dụng

lòng dẫn tự nhiên này sẽ giúp giảm áp lực cắt lũ của các hồ chứa thƣợng nguồn. Theo

tài liệu phân tích [52], khi mực nƣớc Hà Nội nhỏ hơn 7,0 m thì lòng dẫn có thể tải thêm 1300 m3/s để tăng mực nƣớc thêm 1,0 m. Lòng dẫn tải thêm đƣợc 2000 m3/s khi

tăng mực nƣớc Hà Nội từ 8,0 m lên 9,0 m. Trong toàn mùa lũ, có tới 50% thời gian

mùa lũ mực nƣớc Hà Nội thấp hơn 8,0 m.

Nhƣ vậy, nếu mực nƣớc ban đầu tại Hà Nội ở ngƣỡng thấp căn cứ kết quả dự báo, có

thể giảm dần mực nƣớc hồ chứa Sơn La và Hoà Bình xuống mức phù hợp để sao cho

khi mực nƣớc Hà Nội dâng lên trên 11,5 m (mực nƣớc mà hồ chứa bắt đầu tham gia

cắt lũ hạ du), mực nƣớc hồ Sơn La và Hoà Bình đạt về MNTL để sẵn sàng chống lũ

thiết kế hạ du và bảo vệ an toàn cho công trình.

2.3.2 Phân tích đặc điểm mưa lũ và sự hình thành lũ lớn trên lưu vực

Tổ hợp các nguyên nhân gây mƣa lũ lớn với lƣợng mƣa trận trên 300 mm phía thƣợng

lƣu lƣu vực sông Hồng – Thái Bình đƣợc thống kê trong Bảng 2-7. Mƣa lũ lớn trên

diện rộng toàn lƣu vực thƣờng do sự phối hợp của các hình thế thời tiết chủ yếu với

các hình thế thời tiết khác tạo gây nên. Những tổ hợp điển hình đó là:

- Dải hội tụ nhiệt đới (HTNĐ) có xoáy thuận (XT) kết hợp với áp cao Thái Bình

Dƣơng (CTBD). Lũ tháng 08/1971 trên hệ thống sông Hồng là do hình thế thời tiết

này kết hợp với áp thấp nhiết đới (ATNĐ) vào từ Vịnh Bắc Bộ.

- Dải hội tụ nhiệt đới có xoáy thuận kết hợp với không khí lạnh (KKL). Hình thế

thời tiết này thƣờng gây mƣa lớn khoảng 200 ÷ 300 mm, các trận mƣa lũ 08/1968 và

1969 trên hệ thống sông Hồng và sông Thái Bình là do hình thế thời tiết này gây ra.

- Áp thấp nhiệt đới kết hợp với hoạt động của Áp cao Thái Bình Dƣơng. Hình thế

thời tiết này gây gió lớn 9 ÷ 10 m/s và mƣa đạt 200 mm. Đặc trƣng cho loại hình thế

gây mƣa này là trận mƣa lũ 07/ 1968 và 07/ 1966.

73

- Rãnh thấp nóng (RTN) có xoáy thuận kết hợp với hoạt động của Áp cao Thái

Bình Dƣơng. Hình thế thời tiết tổ hợp này thƣờng gây ra mƣa khoảng 100 ÷ 150 mm

và kéo dài 2 ÷ 3 ngày. Điển hình cho hình thế gây mƣa này là trận mƣa lũ 08/1983.

Từ thống kê một số hình thế thời tiết kết hợp gây mƣa lũ lớn và các mực nƣớc đỉnh lũ

trong một số trận lũ lớn điển hình trên hệ thống sông Hồng và Thái Bình, có thể nhận

thấy phần lớn các trận lũ lớn trên sông Hồng tại Hà Nội có mực nƣớc đỉnh lũ (Hmax)

trên mức báo động III (11,5 m) đều do hoạt động liên tiếp các loại hình thế thời tiết

nêu trên gây ra. Các trận lũ lớn trên sông Hồng vào các năm: 1968, 1969, 1971, 1986,

1996 (Hmax > 12,0 m) đều do 02 hoặc nhiều loại hình thời tiết cùng hoạt động hay

hoạt động liên tiếp gây ra, thậm chí những trận mƣa lớn nhƣ 07/1980 có tới 5 hình thế

thời tiết kết hợp hoặc liên tiếp hoạt động.

Bảng 2-7: Các hình thế thời tiết gây mƣa lớn ở lƣu vực sông Hồng – Thái Bình [52]

Hình thế phối hợp Hình thế thời tiết chủ yếu >500 mm Số lƣợng mƣa theo cấp mƣa 300 - 300 500mm mm

Tổng số 30

1. Rãnh áp thấp nhiệt đới 1. Không khí lạnh 2. Xoáy thuận lạnh trên cao 30 12 0 0 0 0 12

2. Hội tụ kinh hƣớng mực AT850-AT700 0 6 0 6

26

3. Dải hội tụ nhiệt đới 48

0 22 2 26 16 8 0 10 0 10

4. Xoáy thuận nhiệt đới 27 63 108

1.Có áp thấp đóng kín Bắc Bộ từ mặt đất tới AT 500 2.Có không khí lạnh 3. KKL hội tụ với tín phong 1.Đơn thuần 2.Có gió đông nam 3.Có không khí lạnh 4.Có gió Tây Nam 18

Trong số 08 trận lũ đặc biệt lớn trên sông Hồng 1968, 1969, 1970, 1971, 1983, 1986,

1996, 2002 thì chỉ có 02 trận lũ đã hình thành do mƣa đặc biệt lớn ở trung và thƣợng

lƣu sông Đà vùng lãnh thổ Việt Nam (vùng Mƣờng Tè, Lai Châu, Tạ Bú), còn 06 trận

lũ khác là do mƣa đều khắp ở cả 03 sông nhánh. Lũ tháng 08/1968 do mƣa lớn trên

74

sông Thao; lũ 08/1983 và 07/1986 do mƣa lũ lớn sông Lô; lũ 08/1971 do mƣa lũ lớn

sông Thao và Lô; lũ 08/1969 và 08/1996 do mƣa lũ lớn sông Đà và Lô.

Bảng 2-8: Đặc trƣng đỉnh lũ đặc biệt lớn trên các sông thuộc sông Hồng [48]

Loại lũ

Hòa Bình

Yên Bái

Tuyên Quang

Sơn tây

21.600m3/s

10.400m3/s

11.700m3/s

37.800 m3/s

Lũ lịch sử

T xuất hiện

18.08.1996

10.08.2008

15.08.1971

21.08.1971

21.000 m3/s

10.400 m3/s

8.490 m3/s

34.250 m3/s

Lũ thứ 2

T xuất hiện

19.08.1945

15.08.1968

26.07.1986

21.08.1945

17.200 m3/s

8.450 m3/s

28.900 m3/s

Lũ thứ 3

T xuất hiện

9.07.1964

26.08.1986

17.08.1989

13.08.1969

16.200 m3/s

7.510 m3/s

7.140 m3/s

27.500 m3/s

Lũ thứ 4

T xuất hiện

19.08.1971

18.08.1945

20.08.1990

21.08.1996

Bảng 2-9: Một số hình thế thời tiết kết hợp gây mƣa lũ lớn và các mực nƣớc đỉnh lũ

trong một số trận lũ lớn điển hình trên hệ thống sông Hồng

Mực nƣớc đỉnh lũ (cm)

TT

Trận Lũ

Hình thế thời tiết gây mƣa

Tạ Bú

Tuyên Quang

Lai Châu 18748

12047

Yên Bái 3089 2404

Sơn Tây 1364

Hà Nội 1142

2-26/07/1964

1 2

17768

11451

3493 2501

1438

1203

8-25/08/1968

3

18589

12042

3208 2966

1530

1304

7-27/08/1969

4

25/07-3/08/1970

18268

11924

3141 2632

1426

1189

5

14/08-12/09/1971

18189

12047

3239 3137

1680

1480

6

8-19/09/1979

17872

11497

2994 2526

1416

1152

7

23-29/07/1980

17354

11097

3129 2577

1419

1164

8

30/07-15/08/1983

18488

11746

3019 2680

1448

1191

9

KKL+B CTBD+KKL +RTN HTNĐ+RTN +KKL+CTBD KKL+HTNĐ +RTN ATNĐ+RTN +CTBD KKL+CTBD +RTN KKL+CTBD +RTN+HTNĐ+B KKL+RTN +CTBD+RT B+ATNĐ +HTNĐ

9-26/09/1985

17943

11381

3119 2464

1433

1178

75

10

11 12 13

15/07-13/08/1986 16-31/08/1996 4-25/07/1998 10-30/08/2002

B+KKL+ HTNĐ+RTN ATNĐ+HTNĐ RTN+DAT RTN+HTNĐ

18269 18766 18644 18421

11745 12327 11777 11849

3225 2920 3202 2790 3065 2651 3194 2672

1474 1509 1396 1468

1219 1243 1100 1201

Qua phân tích và đánh giá đặc điểm mƣa lũ lớn, chƣa thấy xảy ra tổ hợp bất lợi nhất

hình thành lũ sông Hồng khi có mƣa lũ đặc biệt lớn đồng bộ trên cả 3 sông Đà, Thao,

Lô. Song các trận đặc biệt lớn 08/1969, 08/1971 và 08/1996 đều do mƣa lớn xảy ra

trên cả 3 lƣu vực sông nhánh và không phải đều đã gây lũ lớn lịch sử ở 3 sông. Lũ lịch

sử tại Hà Nội 08/1971 xảy ra khi có lũ lịch sử trên sông Lô và lũ đặc biệt lớn trên sông

Thao, trên sông Đà. Lũ đặc biệt lớn tại Hà Nội xảy ra khi có lũ đặc biệt lớn trên 01

hoặc 02 sông.

Từ những phân tích về đặc điểm mƣa gây lũ và diễn biến lũ của những trận lũ lớn đã

xảy ra trong thực tế có thể rút ra nhận xét sau:

(1) Nguyên nhân gây lũ lớn ở khu vực sông Hồng hầu nhƣ là do hoạt động liên

tiếp hoặc tổ hợp từ hai hình thế thời tiết trở lên gây ra, thậm chí những trận mƣa

lớn nhƣ 08/1968 có tới 5 hình thế thời tiết kết hợp hoặc liên tiếp hoạt động. Trận

lũ từ ngày 11/07 đến 10/08/1990 có tới 7 hình thế thời tiết kết hợp hoặc liên tiếp

hoạt động.

(2) Lũ đặc biệt lớn tại Hà Nội thƣờng do 01 đến 03 đợt lũ liên tiếp, kéo dài

08 - 10 ngày với lƣợng mƣa phổ biến 100 - 300 mm, có nơi tới 500 - 700 mm và

tâm mƣa khoảng 700 - 800 mm.

Với đặc điểm trên cho thấy, có thể nhận biết và dự báo sớm sự hình thành một trận

lũ để hình thành trận lũ lớn, và có đủ thời gian để đƣa mực nƣớc hồ từ Hgh về mực

nƣớc trƣớc lũ. Khả năng dự báo sẽ đƣợc luận án phân tích kỹ ở mục 2.3.3.

2.3.3 Khả năng dự báo và nhận dạng lũ lớn trên hệ thống sông Hồng

Hơn 20 năm qua, các bản tin dự báo khí tƣợng thủy văn đã góp phần tích cực trong

việc giảm nhẹ các thiệt hại do thiên tai gây ra và đặc biệt trong công tác thi công cũng

nhƣ công tác điều hành các nhà máy thủy điện Thác Bà, Hòa Bình, Tuyên Quang, Sơn

La, Lai Châu các loại bản tin sau:

76

- Dự báo hạn ngắn: đƣợc thực hiện từ ngày 01/4 đến ngày 31/12 hàng năm. Bản

tin cung cấp tài liệu mực nƣớc, lƣu lƣợng thực đo tại các trạm thƣợng hạ lƣu hồ chứa.

Cung cấp tài liệu dự báo về dao động mực nƣớc và lƣu lƣợng nƣớc đến hồ với thời

gian dự kiến 24-48 giờ. Khi có lũ lớn, có thể nhận định xu thế dòng chảy dài hơn, mức

bảo đảm tính chung: 85%.

- Dự báo hạn vừa (dự báo trƣợt 5 ngày) có thời gian dự kiến từ 5 ngày, đƣợc

thực hiện hàng ngày cả năm và dự báo quá trình 5 ngày với t= 6h.

- Nhận dạng lũ lớn chu kỳ lặp lại 100 năm tại Sơn Tây, đƣợc tiến hành từ

01/07 hàng năm.

Dự báo ngắn hạn và hạn vừa (5 ngày) rất quan trọng cho bài toán vận hành liên hồ

chứa theo thời gian thực trong mùa lũ nhằm nâng cao hiệu quả và giảm thiểu thiệt hại

rủi ro lũ lụt cho hạ du. Hàng năm, Cục Phòng chống thiên tai điều hành liên hồ chứa

trên sông Hồng trong mùa lũ, với sự tham gia tƣ vấn của nhiều đơn vị giàu kinh

nghiệm nghiên cứu xây dựng công nghệ dự báo lũ trên hệ thống sông Hồng nhƣ là

Trƣờng Đại học Thuỷ lợi, Viện Khoa học Thuỷ lợi, Viện Cơ học, Viện Quy hoạch

Thuỷ lợi, Viện Khí tƣợng Thuỷ văn và BĐKH và Trung tâm dự báo KTTV Trung

ƣơng. Năm 2010, dự án “ Xây dựn quy trìn vận àn l n ồ c ứa Sơn La – Hoà

Bình – T ác Bà và Tuy n Quan tron mùa lũ àn năm” do Viện Cơ Học [51] chủ trì

đã hoàn thành với kết quả nổi bật khi ứng dụng mô hình thuỷ văn MARINE và mô

hình thuỷ lực IMECH-1D-MARINE có sử dụng công nghệ GIS để diễn toán dòng

chảy trên sông Đà từ biên giới Việt – Trung về đập Hoà Bình, nâng cao chất lƣợng dự

báo lũ phù hợp xu thế phát triển trên thế giới về công nghệ dự báo. Năm 2016, Bùi

Đình Lập, Trung tâm dự báo KTTV Trung Ƣơng đã xây dựng công nghệ dự báo dòng

chảy lũ đến các hồ chứa lớn trên sông Hồng [53]. Theo đánh giá của Trung tâm dự báo

KTTV Trung Ƣơng, chất lƣợng dự báo hạn vừa đối với trạm Hà Nội và đến hồ chứa

Sơn La đạt chất lƣợng tốt ( 80%); đối với hồ chứa Hòa Bình, Tuyên Quang và Thác

Bà đạt mức trên 70%. Mức đảm bảo đối với dự báo hạn ngắn trong những năm gần

đây đạt trên 85% với thời gian dự kiến 24h, trên 80% với thời gian dự kiến 36h và trên

75% với thời gian dự kiến 48h.

77

Bảng 2-10: Đánh giá dự báo hạn ngắn và hạn vừa cho trạm Hà Nội 2008 -2013 [54]

Năm

Mức đảm bảo phƣơng án theo thời gian dự báo P(%)

Hạn ngắn

Hạn vừa

2008 2009 2010 2011 2012 2013

24 giờ 89,4 92,6 85,3 87,5 93,2 93,0

36 giờ 87,5 92,6 79,2 81,2 86,6 88,0

48 giờ 82,8 94,1 75,5 84,8 81,2 82,0

Tổng 86,4 92,9 80 84,5 87,3 88,3

83,8 88,9 67,5 80,4 86

Bảng 2-11: Các phƣơng pháp dự báo thủy văn hạn vừa trên lƣu vực sông Hồng [53]

Năm Yếu tố Dự báo Diện dự báo Phuơng pháp dự báo

2001-2004 Quá trình lũ 5 ngày với t=1 ngày Mô Hình TANK đơn

2005 đến nay TANK Muskingum+Cunge Quá trình lũ 5 ngày với t= 6h Hà Nội, Phả Lại, Hòa Bình, Thác Bà, Tuyên Quang, Yên Bái, Đáp Cầu, Phủ Lạng Thƣơng, Lục Nam (9 vị trí) Q đến các hồ Sơn La, Hòa Bình, Thác Bà, Tuyên Quang và tại các nút sông: Yên Bái, Tạ Bú, Thái Nguyên, Cầu Sơn, Chũ

2005 đến nay Hà Nội, Phả Lại. Đáp Cầu, Phủ Lạng Thƣơng, Lục Nam Thủy lực IMECH- 1D, MIKE 11, NAM …. Quá trình lũ 5 ngày với t= 6h

Tuy nhiên, dự báo hạn ngắn không quyết định đƣợc chiến lƣợc điều hành hệ thống hồ

chứa trên sông Hồng chống trận lũ sắp xảy ra, do vì thiếu thông tin, ngƣời ra quyết

định điều hành hồ vẫn luôn phải để dung tích dự phòng cho những trận lũ lớn, đặc biệt

đối với những trận lũ xấp xỉ lũ thiết kế. Nhận dạng lũ dựa trên việc xác định tổ hợp

những điều kiện về mặt đệm lƣu vực, hình thức, hình thế thời tiết về lƣợng mƣa gây lũ

xác định quy mô trận lũ sắp tới. C ất l n của v ệc n ận dạn lũ lớn c nân cao

góp p ần c o v ệc vận àn hiệu quả ệ t n ồ c ứa, làm cơ sở c o v ệc duy trì

mực n ớc ồ c ứa tron mùa lũ cao ảm bảo an toàn tíc n ớc.

Hàng năm từ ngày 01 tháng 07, khi có hình thế thời tiết gây mƣa lũ, Trung tâm dự báo

KTTV Trung Ƣơng tiến hành nhận dạng lũ đặc biệt lớn từ ba nguồn thông tin phối

hợp: (i) Lƣợng trữ nƣớc trên lƣu vực; (ii) Tổ hợp các hình thế thời tiết; (iii) Lƣợng

78

mƣa rơi trên lƣu vực. Mức độ chính xác trong quá trình nhận dạng đƣợc tăng dần theo

thời gian trong 3 nấc sau:

- Nhận dạng chiến lược đây là bƣớc nhận dạng thô chỉ dựa trên một loại thông

tin là lƣợng trữ trên lƣu vực. Dựa trên loại thông tin này qui mô trận lũ đƣợc phát hiện

khá sớm trƣớc 15-20 ngày, nhƣng qui mô đƣợc nhận dạng thƣờng thiên lớn khá nhiều.

- Nhận dạng chiến thuật đây là mức nhận dạng dựa trên lƣợng trữ nƣớc kết hợp

với tổ hợp các hình thế thời tiết. Mức nhận dạng đã chính xác hơn nhƣng chỉ biết trƣớc

qui mô lũ khoảng 3-4 ngày.

- Nhận dạng vi chỉnh khi mƣa đã bắt đầu rơi trên lƣu vực và khi thông tin về

lƣợng mƣa đƣợc thông báo, có thể nhận định về qui mô lũ khá chính xác trƣớc 1 – 2

ngày.

Kết quả nhận dạng lũ các năm của Trung tâm dự báo KTTV Trung Ƣơng nhƣ sau:

 Chất lƣợng nhận dạng lũ tại Sơn Tây năm 2001: Lũ năm 2001 tại Sơn Tây là 16600 m3/s ứng với mực nƣớc đỉnh lũ tại Hà Nội là 11,21 m vào ngày 4/8 và nằm

trong vùng lũ 1969 từ ngày 29/7/2001. Kết quả thực đo cũng khá sát với nhận dạng.

 Chất lƣợng nhận dạng lũ tại Sơn Tây năm 2002: Lũ năm 2002 tại Sơn Tây là 21000 m3/s ứng với mực nƣớc đỉnh lũ tại Hà Nội là 12,01 m (phục hồi là 12,29 m) vào

ngày 18/8, nằm trong vùng lũ 1969 từ ngày 28/7/2002.

 Chất lƣợng nhận dạng lũ tại Sơn Tây năm 2008: Lũ năm 2008 nằm trong vùng lũ trung bình từ ngày 20/7 và đỉnh lũ tại Sơn Tây là 14500 m3/s ứng với mực nƣớc tại

Hà Nội là 10,42 m (phục hồi là 12,11 m) vào ngày 11/8.

 Chất lƣợng nhận dạng lũ tại Sơn Tây năm 2012 đến nay: đều nằm trong vùng

an toàn (lũ nhỏ).

Với những tiến bộ về kỹ thuật, công nghệ dự báo nhƣ hiện nay cho phép ra quyết định

vận hành các hồ chứa với thời gian dự kiến 5 ngày và đƣợc vi chỉnh 24h và 48h. Ngoài

ra, công nghệ nhận dạng lũ trƣớc 10-15 ngày [65] [66] cho phép chuẩn bị phƣơng án

xả trƣớc nếu kết quả cho biết lũ trong những ngày tới là lũ lớn.

79

Bảng 2-12: Đánh giá dự báo dòng chảy 3 ngày tại Hòa Bình và Hà Nội [54]

Dự báo ngắn hạn (3 ngày)

Năm Tỉ lệ dự báo đúng (%)

(Trong đó: Tỉ lệ dự báo đúng là giá trị dự báo và thực đo chênh lệch dƣới 20%)

2012 2013 80,4% 86% Sai số dự báo lớn nhất: Q dự báo/ Q thực đo (%) 35-45% tại Hòa Bình; 30% tại Hà Nội 35-45% tại Hòa Bình; 26% tại Hà Nội

Bảng 2-13: Kết quả dự báo tác nghiệp quá trình dòng chảy hồ Sơn La năm 2016 [53]

Hồ Sơn La

Thời gian dự báo Sai số cho phép % P% S/  Số điểm đúng

Tổng số điểm phát báo 356 352 348 344 340 89.9% 87.8% 82.2% 66.9% 64.1% 0.43 0.54 0.80 0.81 0.82 0.90 0.84 0.60 0.59 0.57 1-24 24-48 48-72 72-96 96-120 18 20 25 30 30 320 309 286 230 218

Bảng 2-14: Kết quả dự báo tác nghiệp dòng chảy hồ Hòa Bình năm 2016 [53]

Hồ Hòa Bình

Thời gian dự báo Sai số cho phép % P% S/  Số điểm đúng Tổng số điểm phát báo

356 352 348 344 340 80.1% 77.8% 71.6% 67.4% 62.6% 0.42 0.47 0.65 0.81 0.85 0.91 0.88 0.76 0.59 0.53 1-24 24-48 48-72 72-96 96-120 18 20 25 30 30 285 274 249 232 213

Nhƣ vậy khoảng 70% bản tin dự báo có sai số nhỏ hơn 20% và khoảng 30% bản tin có

sai số từ 30-45% tại tuyến Hòa Bình và 26-30% tại tuyến Hà Nội. Với lƣu lƣợng lũ lớn

sai số nhỏ hơn 30%, với lƣu lƣợng nhỏ sai số lớn đến 45%. Dự báo dòng chảy đến hồ

chứa Sơn La đạt trên 80% với thời gian dự kiến 72h đảm bảo chất lƣợng tốt. Công

nghệ nhận dạng lũ lớn hạ du (10-15 ngày) ngày càng đƣợc nâng cao do nguyên nhân

gây lũ lớn ở khu vực miền Bắc hầu nhƣ là do hoạt động liên tiếp hoặc tổ hợp từ hai

hình thế thời tiết trở lên gây ra, thậm chí những trận mƣa lớn nhƣ 08/1968 có tới 5

80

hình thế thời tiết kết hợp hoặc liên tiếp hoạt động hay đợt mƣa kéo dài từ 11/07 đến

10/08/1990 có tới 7 hình thế thời tiết kết hợp hoặc liên tiếp hoạt động.

Bởi vậy, chất lƣợng bản tin dự báo lũ lƣu vực sông Hồng hoàn toàn đảm bảo yêu cầu

về dự báo phục vụ vận hành tích nƣớc theo đề xuất của luận án, nghĩa là khi các phân

tích hình thế thời tiết gây mƣa lớn có thể nhận dạng lũ đƣợc khá sớm. Đây là một

trong những cơ sở có đủ thời gian hạ mực nƣớc của hồ chứa Hòa Bình và Sơn La về

MNTL khi có dự báo (cảnh báo) có khả năng xảy ra lũ lớn.

2.4 Công cụ tính toán

2.4.1 Ứng dụng MS Excel tính toán điều tiết dòng chảy qua hồ chứa

Excel là chƣơng trình xử lý bảng tính nằm trong bộ Microsoft Office của hãng phần

mềm Microsoft đƣợc thiết kế để giúp ghi lại, trình bày các thông tin xử lý dƣới dạng

bảng, thực hiện tính toán và xây dựng các số liệu thống kê trực quan có trong bảng từ

Excel. Cũng nhƣ các chƣơng trình bảng tính Lotus 1-2-3, Quattro Pro… bảng tính của

Excel cũng bao gồm nhiều ô đƣợc tạo bởi các dòng và cột, việc nhập dữ liệu và lập

công thức tính toán trong Excel cũng có những điểm tƣơng tự, tuy nhiên Excel có

nhiều tính năng ƣu việt và có giao diện rất thân thiện với ngƣời dùng.

Thiết lập chƣơng trình tính toán điều tiết dòng chảy qua hệ thống hồ chứa trên sông

Hồng trên MS Excel với nguyên lý tính toán nhƣ sau:

Nguyên lý tính toán điều tiết dòng chảy qua hồ chứa: dựa vào hệ phƣơng trình cân

bằng nƣớc và phƣơng trình động lực cùng với các đƣờng đặc trƣng, tham số mô tả đặc

tính của hệ thống công trình

Phƣơng trình cân bằng nƣớc: ( ) ( ) (2-1)

Phƣơng trình động lực cho các công trình xả: ( ) ( ) ( ) (2-2)

Trong đó: Q(t) là quá trình lũ đến, qr(t) là quá trình lƣu lƣợng xả khỏi hồ bao gồm lƣu

lƣợng xả qx(t) qua công trình xả lũ và qua tuabin nhà máy (qtb(t)).

81

Diễn toán dòng chảy trên sông: sử dụng phƣơng pháp Muskingum để diễn toán dòng

chảy trong một đoạn sông tự nhiên là một phƣơng pháp cổ điển nhƣng rất hiệu quả.

Xuất phát từ hai phƣơng trình viết cho đoạn sông:

Phƣơng trình cân bằng nƣớc: (2-3)

Phƣơng trình lƣợng trữ: (2-4)

Phƣơng pháp Muskingum cho rằng lƣu lƣợng đại biểu cho đoạn sông Q’ tỉ lệ với lƣu

lƣợng chảy vào và ra của đoạn sông.

(2-5)

[ ( ) ] (2-6)

Trong đó: x, K là các hằng số (K có ý nghĩa nhƣ thời gian chảy truyền của đoạn sông,

x là hằng số biểu thị chiều dài đoạn sông tính toán).

Các giá trị của lƣợng trữ tại thời điểm j và j+1 theo (2-6) đƣợc viết là:

(2-7) Wj = K[XQvàoj + (1 - X)Qraj]

(2-8) Wj+1 = K[XQvàoj+1 + (1 - X)Qraj+1]

Sử dụng các phƣơng trình (2-7) và (2-8), tính đƣơc số gia của lƣợng trữ trên khoảng

thời gian t là:

(2-9) Wj+1 - Wj =K{[QvàoXj+1 + (1 - X)Qraj+1] - [XQvàoj + (1 - X)Qraj]}

Số gia của lƣợng trữ còn có thể biểu thị bằng phƣơng trình:

(2-10)

Kết hợp (2-9), (2-10) và sau khi rút gọn ta thu đƣợc:

(2-11) Qj+1 = C1Ij+1 + C2Ij + C3Qj

đó là phƣơng trình diễn toán của phƣơng pháp Muskingum, trong đó

(2-12)

(2-13)

82

(2-14)

Trong đó C1 + C2 + C3 = 1

2.4.2 Mô hình MIKE 11

MIKE 11 do DHI Water & Environment phát triển, là một gói phần mềm dùng để mô

phỏng dòng chảy/ lƣu lƣợng, chất lƣợng nƣớc và vận chuyển bùn cát ở các cửa sông,

sông, kênh tƣới và các vật thể nƣớc khác.

MIKE 11 là mô hình động lực, một chiều nhằm phân tích chi tiết, thiết kế, quản lý và

vận hành cho sông và hệ thống kênh dẫn đơn giản và phức tạp. Với môi trƣờng đặc

biệt thân thiện với ngƣời sử dụng, linh hoạt và tốc độ, MIKE 11 cung cấp một môi

trƣờng thiết kế hữu hiệu về kỹ thuật công trình, tài nguyên nƣớc, quản lý chất lƣợng

nƣớc và các ứng dụng khác.

Với những ƣu điểm của mô hình MIKE 11, mô hình đã đƣợc sử dụng trong nghiên cứu

và ứng dụng rộng rãi vào thực tiễn ở Việt Nam. Đặc biệt, ứng dụng MIKE 11 diễn

toán dòng chảy cho toàn lƣu vực sông Hồng của các nghiên cứu trƣớc đây [8] [40]

[51] [52] [37] cho kết quả mô phỏng rất sát với thực tế. Vì vậy, luận án kế thừa toàn bộ

mạng lƣới sông, mặt cắt và các thông số của MIKE 11 đã đƣợc thiết lập cho lƣu vực

sông Hồng làm công cụ tính toán để mô phỏng dòng chảy từ sau hệ thống hồ chứa về

đến hạ du (Hà Nội).

Mạng lưới sông Hồng và các biên

Toàn bộ hệ thống sông gồm có 25 sông chính chia thành 52 nhánh sông, đƣợc thiết lập

trên mặt cắt đo đạc năm 2012. Số lƣợng các mặt cắt đƣợc thống kê chi tiết ở phụ lục 4

và sơ đồ mạng lƣới sông và vị trí các mặt (xem Hình 2-13).

Biên trên và biên dưới: Là quá trình lƣu lƣợng xả từ các hồ chứa Hòa Bình (sông Đà),

Thác Bà (sông Chảy), Tuyên Quang (sông Gâm). Quá trình lƣu lƣợng và mực nƣớc tại

trạm thủy văn đƣợc thống kê trong Bảng 2-15.

83

Hình 2-13: Sơ đồ mạng thủy lực hệ thống sông lƣu vực sông Hồng.

Biên khu giữa: Các khu giữa đƣợc xác định trên cơ sở các tài liệu địa hình và tài liệu

khí tƣợng thuỷ văn. Các khu giữa có nguồn bổ sung dòng chảy đáng kể cho hệ thống

sông đƣợc xác định gồm 06 khu vực:

- Khu giữa Na Hang - Thác Hốc - Chiêm Hoá (qn1) trên sông Gâm. Diện tích lƣu vực khoảng 982 km2.

- Khu giữa Chiêm Hoá - Hàm Yên - Tuyên Quang (qn2) tính từ trạm Chiêm Hoá trên

sông Gâm, trạm Hàm Yên trên sông Lô đến trạm Tuyên Quang trên sông Lô.

- Khu giữa Sơn La - Hoà Bình – Trung Hà trên sông Đà (qn3) có diện tích lƣu vực khoảng 8000 km2.

- Khu giữa Yên Bái - Thanh Sơn - Phú Thọ trên sông Thao (qn4) có diện tích khoảng 3000 km2. Khu giữa này có điểm nhập lƣu Thanh Sơn tập trung.

84

- Khu giữa Việt Trì – Sơn Tây trên sông Hồng (qn5) có diện tích khoảng 182 km2.

Khu giữa này lƣợng nhập lƣu đƣợc phân bố đều trên toàn tuyến.

- Khu giữa Tuyên Quang - Thác Bà - Vụ Quang (qn6) có diện tích khoảng 1069 km2.

Bảng 2-15: Bảng thống kê các biên trên và biên dƣới

Sông Loại biên Trạm

Tài liệu sử dụng Q,H TT 1 Hoà Bình Đà Biên trên

2 Yên Bái Thao Q,H Biên trên

3 Hàm Yên Lô Q,H Biên trên

Tuyên Quang 4 Gâm Q,H Biên trên

Thác Bà 5 Chảy Q,H Biên trên

6 Quảng Cƣ Phó Đáy Q,H Biên trên

Thác Huống 7 Cầu Q Biên trên

Cầu Sơn 8 Thƣơng Q, H Biên trên

Chũ 9 Lục Nam Q,H Biên trên

10 Chí Thủy Tích Q, H Biên trên

11 Hƣng Thi Hoàng Long Q,H Biên trên

12 Nhƣ Tân Đáy H Biên dƣới

13 Phú lễ Ninh Cơ H Biên dƣới

14 Ba Lạt Hồng H Biên dƣới

15 Định Cƣ Trà Lý H Biên dƣới

16 Đông Xuyên Thái Bình H Biên dƣới

17 Quang Phục Văn Úc H Biên dƣới

18 Kiến An Lạch Tray H Biên dƣới

19 Cửa Cấm Cấm H Biên dƣới

20 Do Nghi Đá Bạch H Biên dƣới

2.5 Kết luận chƣơng 2

1) Chƣơng này, luận án chỉ ra những tồn tại của quy trình vận hành liên hồ chứa

trên lƣu vực sông Hồng, những bất cập trong thực tiễn điều hành những năm

qua, đƣa ra quan điểm nghiên cứu chế độ vận hành tích nƣớc hệ thống hồ chứa

bậc thang Hòa Bình và Sơn La tích nƣớc sớm. Theo đó, mùa lũ đƣợc chia ra

làm hai thời kỳ vận hành: Tích nƣớc hạn chế và tích nƣớc đến mực nƣớc đầy hồ

(quá trình tích sẽ diễn ra trong suốt thời kỳ mùa lũ).

85

2) Với quan điểm nghiên cứu tích sớm có điều kiện, Luận án đề xuất phƣơng pháp

tính toán mực nƣớc giới hạn Hgh (cho thời kỳ tích nƣớc hạn chế) và thiết lập

phƣơng án vận hành trong trƣờng hợp xảy ra lũ bất thƣờng.

3) Những cơ sở khoa học và thực tiễn (cơ chế hình thành mƣa lũ lớn, chế độ dòng

chảy lũ và chất lƣợng dự báo lũ) của chế độ vận hành tích nƣớc mà luận án đề

xuất, chứng minh tính khả thi của định hƣớng nghiên cứu cũng đƣợc phân tích

và trình bày trong chƣơng này.

4) Luận án sử dụng kết hợp ứng dụng MS Excel thiết lập chƣơng trình tính toán

vận hành hệ thống hồ chứa trên sông Hồng và MIKE11 để tính toán thử dần xác

định các giới hạn tích nƣớc cho hệ thống hồ chứa Hoà Bình và Sơn La, theo

hƣớng vận hành theo thời gian thực dựa trên quan điểm đồng nhất hoá quá trình

tích nƣớc và phòng lũ hạ du.

5) Kết quả tính toán thiết lập mực nƣớc giới hạn và vận hành thử nghiệm với các

trận lũ lớn đã xảy ra trong thực tế và phƣơng án ứng phó trong trƣờng hợp xảy

ra lũ bất thƣờng đƣợc trình bày trong Chƣơng 3.

86

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CHƢƠNG 3 TRONG THỜI KỲ TÍCH NƢỚC HỆ THỐNG HỒ CHỨA BẬC THANG HÒA BÌNH VÀ SƠN LA

3.1 Thiết lập bài toán

Nội dung nghiên cứu chế độ tích nƣớc thời kỳ tích nƣớc hạn chế bao gồm:

(1) Xác định giới hạn trên của quá trình tích nƣớc, là mực nƣớc cao nhất (Hgh)

mà các hồ chứa đƣợc phép tích tuỳ thuộc vào mực nƣớc Hà Nội khi không có lũ hoặc

khi có lũ nhỏ (mực nƣớc Hà Nội 11,5 m). Mực nƣớc này đƣợc xác định sao cho khi

cảnh báo, dự báo có khả năng xuất hiện một trận lũ lớn (trận lũ mà mực nƣớc Hà Nội

có thể vƣợt cao trình 11,5 m) trong 3 đến 5 ngày tới, kịp đƣa mực nƣớc hồ về MNTL

sẵn sàng cắt lũ hạ du. Xác định các giá trị mực nƣớc Hgh của bảng nguyên tắc vận

hành tích nƣớc đƣợc thực hiện theo trình tự các bƣớc trình bày trong Chƣơng 2.

(2) Đề xuất chế độ vận hành tích nƣớc vào hồ theo bảng nguyên tắc vận hành

tích nƣớc bao gồm quá trình tích nƣớc khi mực nƣớc Hà Nội thấp hơn 11,5 m và quá

trình điều tiết xả nƣớc đƣa mực nƣớc hồ về mực nƣớc trƣớc lũ khi dự báo có khả năng

lũ lớn xảy ra trong thời gian dự kiến.

Lựa chọn thời gian dự kiến

Xác định chế độ vận hành đƣa mực nƣớc hồ về mực nƣớc trƣớc lũ phụ thuộc vào khả

năng dự báo và cảnh báo lũ trên sông Hồng. Theo phân tích ở Chƣơng 2, hiện nay cơ

quan dự báo lũ có thể nhận dạng lũ (cảnh báo) và dự báo lũ trên sông Hồng với thời

gian dự kiến từ 3 ngày với độ chính xác tƣơng đối cao, với thời gian dự kiến 5 ngày có

thể tham khảo đƣợc, mức đảm bảo trên 70%. Do vậy, luận án sử dụng kết quả cảnh

báo lũ, dự báo lũ 3 ngày và tham khảo dự báo 5 ngày để điều tiết đƣa mực nƣớc hồ về

MNTL khi có thể xảy ra lũ lớn.

Chế độ xả của hồ chứa Hòa Bình và Sơn La

Để đƣa mực nƣớc các hồ về mực nƣớc trƣớc lũ cũng phải đảm bảo an toàn cho hạ du,

luận án đề nghị các cửa xả đáy của hồ chứa Hòa Bình, Sơn La mở tuân theo quy định

của QT1622. Mỗi lần mở (đóng) 1 cửa xả đáy, cách nhau từ tối thiểu 6h; Lƣu lƣợng

87

xả lớn nhất tại hồ chứa Hòa Bình không vƣợt quá 12.000 m3/s (theo yêu cầu bảo vệ

thành phố Hòa Bình).

Mực nƣớc khống chế tại Hà Nội

Theo quy định [62], các hồ chứa Sơn La và Hòa Bình bắt đầu tham gia cắt lũ hạ du khi

mực nƣớc Hà Nội có khả năng vƣợt cao trình 11,5 m. Mặt khác, theo phân tích khả

năng dự báo lũ tại trạm thủy văn Hà Nội có sai số dự báo nhỏ hơn 30%. Mực nƣớc Hà Nội đạt 11,5 m tƣơng ứng với cấp lƣu lƣợng khoảng 13.500 m3/s. Để đảm bảo vận

hành an toàn chống lũ hạ du, luận án chọn mực nƣớc khống chế tại Hà Nội vƣợt 10,5 m (tƣơng ứng lƣu lƣợng khoảng 9.500 m3/s) thay vì chọn 11,5 m.

Nhƣ vậy, các hồ chứa Sơn La và Hòa Bình sẽ vận hành điều tiết về MNTL khi có cảnh

báo, dự báo lũ lớn xảy ra trong 3 đến 5 ngày tới, sao cho mực nƣớc Hà Nội đảm bảo

nhỏ hơn 10,5 m.

Sơ đồ tính toán thiết lập bảng nguyên tắc vận hành tích nƣớc

Hình 3-1: Sơ đồ tính toán thiết lập bảng nguyên tắc vận hành

Để thiết lập bảng nguyên tắc vận hành tích nƣớc, luận án tiến hành tính toán thử dần

ứng với từng cấp mực nƣớc Hà Nội theo sơ đồ tính toán Hình 3-1 để xác định các giới

88

hạn mực nƣớc của các hồ chứa Sơn La và Hoà Bình với sự sử dụng MS Excel để tính

toán điều tiết dòng chảy qua hồ chứa và mô hình MIKE 11 diễn toán dòng chảy từ các

hồ chứa về Hà Nội để kiểm tra mực nƣớc. Trong quá trình tính toán thử dần mực nƣớc

giới hạn của hai hồ chứa Sơn La và Hoà Bình thì mực nƣớc ban đầu tại hồ chứa Tuyên

Quang và Thác Bà là MNTL nhƣ quy định trong QT1622 (Tuyên Quang 105,2 m;

Thác Bà 56 m).

3.1.1 Thiết lập kịch bản mực nước Hà Nội

Theo những thống kê phân tích về quá trình mực nƣớc tại Hà Nội trong thời kỳ mùa lũ

ở Chƣơng 2 cho thấy, mực nƣớc chân lũ thƣờng dao động từ 2,0 m đến dƣới 8,0 m. Vì

vậy trong nghiên cứu này tính toán xác định Hgh của hai hồ chứa với mực nƣớc Hà

Nội theo 3 cấp: (i) Từ 6,0-8,0 m; (ii) Từ 4,0-6,0 m; (iii) và nhỏ hơn 4,0 m. Trong

trƣờng hợp mực nƣớc tại Hà Nội lớn hơn 8,0 m thì duy trì mực nƣớc hồ chứa bằng

mực nƣớc trƣớc lũ (MNTL).

3.1.2 Chọn phương án lũ để tính toán xác định mực nước giới hạn Hgh

3.1.2.1 Lựa chọn mô ìn lũ t ết kế

Mực nƣớc giới hạn Hgh cần đƣợc xác định sao cho khi bắt đầu xảy ra lũ thiết kế phòng

lũ, mực nƣớc hồ phải đƣợc đƣa về mực nƣớc trƣớc lũ. Bởi vậy, luận án đã chọn quá

trình lũ thiết kế để tính toán xác định trị số Hgh tƣơng ứng với các cấp mức nƣớc tại Hà

Nội. Trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật và lập quy trình vận hành QT198 và QT1622 đã

xác định đƣợc các quá trình lũ tại các nút biên tƣơng ứng với lũ chu kỳ lặp lại 500 năm

tại Sơn Tây theo các mô hình lũ 1969, 1971 và 1996. Mô hình lũ 1996 là mô hình bất

lợi cho vận hành điều tiết các hồ chứa trên sông Đà (lƣu lƣợng đỉnh lũ vào hồ chứa Sơn La là 31.863 m3/s, tổng lƣợng lũ 20 ngày nhánh sông Đà chiếm hơn 50% tổng

lƣợng hạ du) nên luận án chọn mô hình lũ này để tính toán.

3.1.2.2 Thiết lập quá trìn lũ tr ớc khi xảy ra lũ t ết kế

Quá trình lũ thiết kế đƣợc tính toán theo tiêu chuẩn chống lũ hạ du, với mực nƣớc chân

lũ tại Hà Nội dao động từ 10,5 m đến 11,5 m. Do vậy quá trình dòng chảy lũ 3 đến 5

ngày trƣớc đƣợc xác định từ trạng thái ban đầu của hệ thống nối với điểm bắt đầu của

89

quá trình lũ thiết kế. Để xác định đƣờng quá trình lũ 3 đến 5 ngày này tại các biên trên

luận án đã thực hiện nhƣ sau:

- Chọn trận lũ thực tế có mực nƣớc chân lũ tại Hà Nội xấp xỉ với giới hạn trên của cấp

mực nƣớc tại Hà Nội đã phân chia ở 3.1.1.

- Tạo quá trình lũ theo xu thế nối tiếp với chân lũ thiết kế tại các nút biên trên.

Từ số liệu đo đạc dòng chảy lũ tại các biên, luận án đã lựa chon đƣợc các quá trình

dòng chảy tƣơng ứng với từng cấp mực nƣớc ban đầu tại Hà Nội nhƣ sau:

1) Đối với mực nƣớc Hà Nội từ 6,0 m đến 8,0 m: trận lũ từ ngày 08/07/2004.

2) Đối với mực nƣớc Hà Nội từ 4,0 đến 6,0 m: trận lũ từ ngày 20/07/2007.

3) Đối với mực nƣớc Hà Nội 4,0 m: trận lũ từ ngày 18/06/2009

3.1.3 Kết quả tính toán bảng nguyên tắc vận hành tích nước

Để đơn giản và thuận tiện trong tính toán xem xét nâng cao đƣợc mực nƣớc của hồ

chứa Sơn La và Hoà Bình trong thời kỳ mùa lũ, trƣớc tiên luận án cố định mực nƣớc

hồ chứa Hoà Bình ở mức 101 m; các hồ chứa Tuyên Quang và Thác Bà đang ở mực

nƣớc trƣớc lũ và vận hành theo quy định trong QT1622 và chỉ xem xét nâng dần mực

nƣớc hồ chứa Sơn La, kiểm tra khả năng xả trong 3 đến 5 ngày đƣa về mực nƣớc hồ về

mực nƣớc trƣớc lũ. Kết quả tính toán thử dần mực nƣớc hồ chứa Sơn La theo từng cấp

mực nƣớc Hà Nội đƣợc thể hiện trong Bảng 3-1 và Hình 3-6 đến Hình 3-3.

Bảng 3-1: Kết quả tính toán Hgh của hồ chứa Sơn La

Mực nƣớc Hà Nội

Ban đầu Hgh của Hồ Sơn La 207,5 205,5 200,5 197,3

Mực nƣớc Hà Nội 8,3 9,67 9,75

Sơn La xuống MNTL 8.270 11.289 11.126 QxảmaxHoà Bình (m3/s)

90

Quá trình lƣu lƣợng vào và xả hồ chứa Sơn La và Hòa Bình

40000

Q xả Hòa Bình

Q vào Sơn La

Q xả Sơn La

35000

30000

) s / 3 m

25000

20000

( g n ợ ƣ l

u ƣ L

15000

10000

5000

0

1

49

97

145

193

241

289

337

385

433

481

529

577

Thời gian (h)

Hình 3-2: Quá trình lƣu lƣợng vào và xả qua hồ chứa Sơn La và Hòa Bình điều tiết lũ 500 năm mô hình 1996 với cấp mực nƣớc Hà Nội từ 6,0 m đến 8,0 m.

16

215

14

195

12

)

m

)

m

175

10

(

ồ h

8

155

c ớ ƣ n

( i ộ N à H c ớ ƣ n

6

c ự M

135

c ự M

4

115

2

Z Hòa Bình

Z Sơn La

Z Hà Nội

95

0

1

49

97

145

193

241

289

337

385

433

481

529

577

Thời gian (h)

Quá trình mực nƣớc hồ chứa Sơn La, Hòa Bình và Hà Nội

Hình 3-3: Quá trình mực nƣớc hồ chứa Sơn La và Hòa Bình và Hà Nội với cấp mực nƣớc Hà Nội từ 6,0 m đến 8,0 m.

91

40000

Q xả Hòa Bình

Q vào Sơn La

Q xả Sơn La

35000

30000

) s / 3 m

25000

20000

( g n ợ ƣ l

u ƣ L

15000

10000

5000

0

1

49

97

145

193

241

289

337

385

433

481

529

577

Thời gian (h)

Quá trình lƣu lƣợng vào và xả hồ chứa Sơn La và Hòa Bình

Hình 3-4: Quá trình lƣu lƣợng vào và xả qua hồ chứa Sơn La và Hòa Bình điều tiết lũ 500 năm mô hình 1996 với cấp mực nƣớc Hà Nội từ 4,0 m đến 6,0 m.

16

215

14

195

12

)

m

)

m

175

10

(

ồ h

8

155

c ớ ƣ n

( i ộ N à H c ớ ƣ n

6

c ự M

135

c ự M

4

115

2

Z Hòa Bình

Z Sơn La

Z Hà Nội

95

0

1

49

97

145

193

241

289

337

385

433

481

529

577

Thời gian (h)

Quá trình mực nƣớc hồ chứa Sơn La, Hòa Bình và Hà Nội

Hình 3-5: Quá trình mực nƣớc hồ chứa Sơn La và Hòa Bình và Hà Nội với cấp mực nƣớc Hà Nội từ 4,0 m đến 6,0 m.

92

40000

Qxả Hòa Bình

Qvào Sơn La

Qxả Sơn La

35000

30000

) s / 3 m

25000

20000

( g n ợ ƣ l

u ƣ L

15000

10000

5000

0

1

49

97

145

193

241

289

337

385

433

481

529

577

Thời gian (h)

Quá trình lƣu lƣợng vào và xả hồ chứa Sơn La và Hòa Bình

Hình 3-6: Quá trình lƣu lƣợng vào và xả qua hồ chứa Sơn La và Hòa Bình điều tiết lũ

500 năm mô hình 1996 với cấp mực nƣớc Hà Nội < 4,0 m.

16

215

14

195

12

)

m

)

m

175

10

(

ồ h

8

155

c ớ ƣ n

( i ộ N à H c ớ ƣ n

6

c ự M

135

c ự M

4

115

2

Z Hòa Bình

Z Sơn La

Z Hà Nội

95

0

1

49

97

145

193

241

289

337

385

433

481

529

577

Thời gian (h)

Quá trình mực nƣớc hồ chứa Sơn La, Hòa Bình và Hà Nội

Hình 3-7: Quá trình mực nƣớc hồ chứa Sơn La và Hòa Bình và Hà Nội với cấp mực nƣớc Hà Nội < 4,0 m.

Sau khi tính toán đối với hồ chứa Sơn La, tiến hành tính toán xem xét đến việc nâng

cao dần mực nƣớc hồ chứa Hoà Bình và điều chỉnh giảm Hgh của hồ chứa Sơn La. Hồ

Hòa Bình đƣợc thiết kế với cột nƣớc tính toán phát điện khá cao Htt = 88 m nghĩa là để

93

đảm bảo cột nƣớc tính toán mực nƣớc hồ Hòa Bình phải ở cao trình là 105 m (với qmaxtuabin= 2.400 m3/s mực nƣớc hạ lƣu nhà máy là 17 m). Do vậy, lựa chọn nâng mực

nƣớc hồ chứa Hòa Bình càng gần 105 m (MNTL của hồ chứa Hòa Bình trong thời kỳ

lũ sớm quy định trong QT1622) là có lợi cho phát điện.

Bảng 3-2: Quan hệ mực nƣớc và dung tích hồ chứa Hòa Bình và Sơn La

Z Hòa Bình (m) V hồ (106 m3) V đến MNTL (106 m3) Z Sơn La (m) V hồ (106 m3) V đến MNTL (106 m3) 101 6830,50 0,00 197,3 5779,19 0,00 103,5 7223,5 491,25 200,5 6311,25 532,06 104 7420,00 589,50 205,5 7273,75 1494,56 105 7603,33 772,83 207,5 7658,75 1879,56

Theo nguyên tắc cân bằng tổng lƣợng, luận án đề xuất phƣơng án điều chỉnh mực

nƣớc giới hạn của hồ chứa Sơn La thấp xuống và nâng mực nƣớc hồ chứa Hòa Bình

lên (các phƣơng án đƣợc trình bày trong Bảng 3-3).

Bảng 3-3: Tổng hợp các phƣơng án điều chỉnh Hgh

Mực nƣớc Hà Nội (m)

Phƣơng án 1

Phƣơng án 2

Phƣơng án 3

Phƣơng án 4 197,3 101,0 197,3 101,0 197,3 101,0 197,3 101,0 200,5 101,0 200,5 101,0 200,5 101,0 200,5 101,0 205,5 101,0 203,0 103,5 202,4 104,0 201,5 105,0 207,5 101,0 205,0 103,5 204,4 104,0 203,5 105,0 Z Sơn La (m) Z Hòa Bình (m) Z Sơn La (m) Z Hòa Bình (m) Z Sơn La (m) Z Hòa Bình (m) Z Sơn La (m) Z Hòa Bình (m)

3.1.4 Kiểm tra đánh giá tính khả thi của việc vận hành theo bảng nguyên tắc vận

hành tích nước

Để đánh giá tính khả thi của các phƣơng án mực nƣớc Hgh của hồ chứa Sơn La và

Hòa Bình, luận án tiến hành vận hành hệ thống hồ chứa thử nghiệm cho các trận lũ lớn

đã xảy ra trong thực tế. Từ đó đề xuất bảng nguyên tắc vận hành tích nƣớc cho hệ

thống hai hồ, kiểm tra tính khả thi của chế độ vận hành này trong thực tế tiến hành

theo trình tự trình bày trong Hình 3-8.

94

Các bƣớc tính toán nhƣ sau:

Bƣớc 1: Theo mực nƣớc tại Hà Nội ở thời điểm 3 ngày trƣớc khi có lũ, đối chiếu

phƣơng án mực nƣớc Hgh trong Bảng 3-3, xác định mực nƣớc hiện tại đƣợc tích lên

tại hồ chứa Sơn La và Hòa Bình.

Bƣớc 2: Tính toán điều tiết xả nƣớc và tính toán thủy lực mạng sông, xác định diễn

biến mực nƣớc tại hệ thống hồ chứa Sơn La, Hoà Bình và tại Hà Nội.

Bƣớc 3: Đánh giá kết quả tính toán và tính khả thi của chế độ vận hành này.

Hình 3-8: Sơ đồ mô tả quá trình hiệu chỉnh vận hành xả lũ theo cập nhật số liệu dự báo lũ hàng ngày

95

Tuy nhiên, luận án chƣa có điều kiện kiểm nghiệm tính khả thi của các phƣơng án vận

hành tích nƣớc với tài liệu dự báo thực tế.

Bảng 3-4: Các trận lũ lớn xảy ra tại Sơn Tây

TT Trận lũ

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 8/1969 7/1970 8/1971 7/1972 8/1996 9/1999 7/2000 8/2002 7/2006 8/2008 Q max Tạ Bú (m3/s) 14800 (13/8) 14272 (25/7) 15600(18/8) 10900 (16/7) 22700 (18/8) 8400 (30/8) 7810 (24/7) 13900 (11/8) 14900(19/7) 9020(10/8) QMax Sơn Tây (m3/s) 28300 (18/8) 21800 (28/7) 37800 (21/8) 13900 (17/7) 29000 (21/8) 19178 (3/9) 21404 (25/7) 26217 (18/8) 18339(20/7) 29398(11/8)

Nguyên tắc vận hành cắt lũ hạ du: Tuân theo quy định của QT1622

- Khống chế mực nƣớc Hà Nội không vƣợt 11,5 m, hồ chứa Sơn La dành phần dung tích 1,0 tỉ m3 (từ mực nƣớc 197,3 đến 203,0 m) và hồ chứa Hòa Bình dành 1,13 tỉ m3 (từ mực nƣớc 101 đến 107 m).

- Khống chế mực nƣớc Hà Nội từ 13,1 đến 13,4 m, hồ chứa Sơn La dành phần dung tích 3,0 tỉ m3 (từ mực nƣớc 203 đến 217,2 m) và hồ chứa Hòa Bình dành 1,87 tỉ m3 (từ mực nƣớc 107 đến 117 m).

- Khi mực nƣớc hạ du dƣới 11,5 m; dự báo 3 đến 5 ngày tới mực nƣớc Hà Nội ít

thay đổi hoặc có xu hƣớng giảm vận hành điều tiết mực nƣớc hồ chứa theo quy định

trong Bảng 3-3.

- Khi mực nƣớc tại Hà Nội đang ở mức thấp hơn cao trình 11,5 m, nếu dự báo

trong vòng 3 đến 5 ngày tới có khả năng xảy ra lũ lớn (trận lũ là cho mực nƣớc Hà Nội

có thể vƣợt cao trình 11,5 m) phải xả nƣớc từ hồ chứa Sơn La và Hòa Bình để đƣa

mực nƣớc hồ chứa dần về mực nƣớc trƣớc lũ. Các cửa xả lũ chỉ đƣợc xả từng cửa một

và thời gian giữa hai lần mở cửa xả lũ không đƣợc nhỏ hơn 6h và lƣu lƣợng lớn nhất không vƣợt 12.000 m3/s. Sau khi lũ kết thúc, nếu dự báo mực nƣớc Hà Nội xuống dƣới

96

mức 10,5 m đƣợc phép giữ mực nƣớc Hà Nội cao hơn mực nƣớc trƣớc lũ theo nguyên

tắc vận hành tích nƣớc ở Bảng 3-3.

- Trong trƣờng hợp dự báo có lũ nhỏ (mực nƣớc Hà Nội không có khả năng vƣợt

cao trình 10,5 m), phải vận hành mực nƣớc hồ chứa Sơn La và Hoà Bình sao cho phù

hợp với các giá trị trong Bảng 3-3 theo sự thay đổi của mực nƣớc tại Hà Nội.

Kết quả vận hành điều tiết lũ thử nghiệm

Theo thống kê các trận lũ xảy ra trên hệ thống sông Hồng từ năm 1960 đến nay cho

thấy đã xuất hiện rất nhiều trận lũ lớn với những tổ hợp bất lợi. Luận án lựa chọn các

trận lũ đƣợc chọn là các trận lũ xẩy trong thời kỳ lũ chính vụ của các năm 1969, 1970,

1971, 1972, 1996, 1999, 2000, 2002, 2006 và 2008 (xem Bảng 3-4) để vận hành thử

nghiệm theo nguyên tắc đƣợc thiết lập. Đây là những trận lũ lớn đƣợc hình thành do

nhiều hình thế thời tiết phức tạp, một số trận lũ trận lũ có nhiều đỉnh. Kết quả kiểm

nghiệm cho 10 trận lũ đƣợc trình bày chi tiết tại phụ lục 4. Tổng hợp kết quả vận hành

điều tiết thử nghiệm theo phƣơng án 1 (chỉ nâng mực nƣớc hồ chứa Sơn La, giữ

nguyên mực nƣớc hồ chứa Hòa Bình) và phƣơng án 3 (điều chỉnh nâng mực nƣớc hồ

chứa Hòa Bình lên 104 m) đƣợc tóm tắt trong Bảng 3-6.

Kết quả vận hành điều tiết thử nghiệm với các trận lũ lớn thực tế xảy ra theo các

phƣơng án Hgh đề xuất đều khả thi. Vận hành điều chỉnh mực nƣớc hồ chứa theo cấp

mực nƣớc Hà Nội linh hoạt và không gây lũ nhân tạo cho hạ du, hồ chứa Hòa Bình chỉ

vận hành mở tối đa 7 cửa xả đối với hai trận lũ lớn 1971 và 1996. Đối với các trận lũ

tính toán, mực nƣớc hồ chứa đều đƣợc đƣa về gần MNTL theo quy định để sẵn sàng

cắt lũ hạ du và mực nƣớc Hà Nội không vƣợt quá cao trình 10,5 m. Trận lũ năm 1971,

là trận lũ kép mực nƣớc lũ lớn nhất Hà Nội thực đo là hơn 14 m, vận hành hệ thống hồ

chứa thử nghiệm cắt lũ giảm đƣợc 2,0 m ở Hà Nội (12,02 m) mực nƣớc lớn nhất của

hồ Sơn La 211,93 m và Hòa Bình là 113,21 m (đều nhỏ hơn quy định).

Lựa chọn phƣơng án Hgh thiết lập bảng nguyên tắc vận hành tích nƣớc

Các phƣơng án Hgh trình bày trên đều bảo toàn tổng dung tích phía trên tính đến hồ

Hòa bình là không thay đổi. Trong thời kỳ lũ chính vụ, nhiệm vụ phòng lũ vẫn đƣợc

97

ƣu tiên. Vì vậy, luận án lựa chọn phƣơng án chỉ nâng cao mực nƣớc hồ chứa Sơn La

hơn MNTL (197,3 m) và đề xuất bảng nguyên tắc vận hành tích nƣớc (Bảng 3-5) để

chủ động trong vận hành thực tế, bởi những lý do sau:

- Theo nguyên tắc vận hành hệ thống hồ chứa bậc thang tích nƣớc thì tích đầy hồ

trên cùng trƣớc, thực tế nếu hồ chứa Sơn La tích đầy sớm sẽ điều tiết hỗ trợ tích

nƣớc cho hồ chứa Hòa Bình.

- Duy trì mực nƣớc hồ chứa Hòa Bình ở ngƣỡng 101,0 m thiên an toàn, khi xảy

ra lũ trên nhánh nhập lƣu khu giữa Sơn La và Hòa Bình lớn (thực tế đã xảy ra lũ

2007 rất lớn cho nên Sơn La không thể hỗ trợ cho hồ Hòa Bình đƣợc).

Bảng 3-5: Bảng nguyên tắc vận hành tích nƣớc

Mực nƣớc Hà Nội (m)

Hgh của Hồ Sơn La (m) 207,5 205,5 200,5 197,3

Hgh của Hồ Hòa Bình (m) 101,0 101,0 101,0 101,0

98

Bảng 3-6: Bảng tổng hợp mực nƣớc hồ chứa Sơn La, Hòa Bình và Hà Nội vận hành theo phƣơng án 1 và 3

Trận Lũ

Thứ tự

Số cửa xả lớn nhất của hồ chứa Hòa Bình

Mực nƣớc lớn nhất tại Hà Nội (m)

Mực nƣớc cao nhất của hồ chứa Hòa Bình khi cắt lũ (m)

Mực nƣớc Ban đầu hồ Sơn La (m)

Mực nƣớc ban đầu tại Hà Nội (m)

Mực nƣớc thấp nhất hồ chứa Sơn La (m)

Mực nƣớc ban đầu hồ Hòa Bình (m)

Mực nƣớc cao nhất hồ chứa Sơn La khi cắt lũ (m)

1 8/1969 6,43 200,49 197,18 205,33 100,99 108,33 7 11,79

7/1970 4,43 205,49 197,52 202,19 101,01 101,96 6 10,25 2 7/1970 4,43 202,49 197,31 201,76 104,01 103,21 6 10,23

3 8/1971 6,12 200,5 197,52 211,93 101,00 113,19 5 12,02

7/1972 4,41 205,49 196,97 198,27 101,01 103,34 6 10,91 4 7/1972 4,41 202,39 197,25 198,66 104,01 102,38 6 10,91

5 8/1996 6,32 200,5 197,05 201,88 101,00 106,63 7 11,67

9/1999 4,47 205,49 197,32 200,01 101,09 101,84 6 10,28 6 9/1999 4,47 202,37 197,33 201,11 101,09 102,37 6 10,04

7/2000 4,63 205,51 197,03 200,16 101,06 101,86 6 11,22 7 7/2000 4,63 202,39 197,21 200,6 103,99 102,77 6 11,02

8 8/2002 7,15 200,45 197,81 201,61 101,00 106,9 6 11,61

7/2006 5,84 205,50 197,41 201,88 101,04 104,56 6 11,25 9 7/2006 5,84 202,37 197,22 202,73 104,02 105,07 6 11,41

6,48 200,57 197,43 10 8/2008 100,96 104,25 5 11,91 201,29 99

Nghiên cứu đã thiết lập "Bảng nguyên tắc vận hành tích nƣớc" sử dụng trong vận

hành tích nƣớc hồ chứa Sơn La và Hoà Bình sau đó thử nghiệm vận hành với một số

trận lũ thực đo khẳng định tính khả thi. Vận hành theo nguyên tắc này, cho phép duy

trì mực nƣớc hồ chứa Sơn La là 207,5 m (tăng hơn 10 m so với quy định trong QT1622 là 197,3 m) tăng thêm đƣợc hơn 1,87 tỉ m3 nƣớc; khi mực nƣớc Hà Nội ở

ngƣỡng thấp (nhỏ hơn 4,0 m). Thử nghiệm vận hành với 10 trận lũ lớn đã xảy ra trên

hệ thống sông Hồng cho thấy hoàn toàn có thể đƣa mực nƣớc các hồ chứa Sơn La về

mực nƣớc trƣớc lũ quy định là 197,3 m khi có cảnh báo, dự báo có lũ lớn xảy ra trong

3 đến 5 ngày tới. Hơn thế nữa, mực nƣớc tại hạ du (Hà Nội) luôn không vƣợt quá cao

trình 10,5 m trƣớc khi các hồ chứa thƣợng nguồn tham gia cắt lũ hạ du. Vì vậy, căn cứ

dự báo “chiến thuật” 3 đến 5 ngày và căn cứ dự báo “chiến lƣợc” 10 ngày việc vận

hành theo chế độ này trong thực tiễn vận hành các hồ chứa là khả thi sẽ tạo điều kiện

nâng cao hiệu quả phát điện và khả năng tích đầy hồ sớm của các hồ chứa Hoà Bình và

Sơn La.

3.2 Kết quả nghiên cứu phƣơng án vận hành ứng phó trong trƣờng hợp xảy ra

lũ bất thƣờng trong thời kỳ tích nƣớc đầy hồ

Hệ thống bậc thang thuỷ điện Sơn La và Hoà Bình đóng vai trò quan trọng trong việc

phát triển kinh tế xã hội của đồng bằng sông Hồng. Theo Quyết định 1622/QĐ-TTg về

việc ban hành quy trình vận hành liên hồ chứa trên lƣu vực sông Hồng thì sau ngày

21/8 hàng năm các hồ chứa bắt đầu tích nƣớc, chính vì vậy nếu có lũ lớn xảy ra trong

thời kỳ này sẽ rất nguy hiểm do các hồ chứa không còn đủ dung tích phòng lũ cho hạ

du ứng với trận lũ thiết kế (chu kỳ lặp lại 500 năm). Luận án tiến hành nghiên cứu đề

xuất phƣơng án vận hành ứng phó trong trƣờng này theo sơ đồ dƣới đây (Hình 3-9).

Các bƣớc thực hiện nhƣ sau:

a. Phân tích lựa chọn giải pháp ứng phó trong trƣờng hợp xảy ra lũ bất thƣờng.

b. Xây dựng hệ thống kịch bản về các dạng lũ bất thƣờng.

c. Xây dựng hệ thống kịch bản về trạng thái mực nƣớc của hồ chứa Sơn La và

Hoà Bình.

100

d. Phân tích khả năng điều tiết cắt lũ cho hạ du. Từ đó kiến nghị các phƣơng án

ứng phó.

Hình 3-9: Sơ đồ nghiên cứu phƣơng án vận hành ứng phó trƣờng hợp lũ bất thƣờng trong thời kỳ tích nƣớc.

3.2.1 Các giải pháp vận hành ứng phó trong trường hợp khẩn cấp trên lưu vực

sông Hồng

Về mặt quản lý nhà nƣớc, Cục Phòng chống thiên tai, Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển

Nông Thôn đã xây dựng và bổ sung liên tục các phƣơng án ứng phó với trƣờng hợp lũ

khẩn cấp tuy nhiên chƣa đƣa ra phƣơng án triển khai kỹ thuật cụ thể. Mặt khác khi xóa

các khu phân lũ và chậm lũ theo nghị định 04/2011-NĐCP của Thủ Tƣớng Chính Phủ,

Quy hoạch phòng chống lũ đƣợc phê duyệt theo quyết định số 257 ngày 18 tháng 02

năm 2016 có quy định hai giải pháp chính để xử lý ứng phó với trƣờng hợp lũ khẩn

cấp nhƣ sau:

- Giải pháp 1: Cải tạo lòng sông Đáy tạo thành hành lang thoát lũ, tăng khả năng tải lũ lên 2500 m3/s, chuyển lũ từ sông Hồng vào sông Đáy khi dự báo xuất hiện trận

lũ lớn hơn lũ chu kỳ 500 năm xuất hiện một lần hoặc khi xảy ra sự cố nghiêm trọng

đối với hệ thống đê điều khu vực nội thành Hà Nội.

101

- Giải pháp 2: Sử dụng một phần dung tích chống lũ cho công trình của hồ chứa

Sơn La làm nhiệm vụ phòng lũ cho hạ du trong trƣờng hợp xảy ra sự cố nghiêm trọng

đối với đê điều khu vực nội thành Hà Nội hoặc xuất hiện trận lũ lớn hơn hay bằng trận

lũ chu kỳ 500 năm nhƣng vẫn đảm bảo an toàn cho công trình.

Trong phạm vi nghiêm cứu, luận án không đi sâu tính toán phƣơng án theo hƣớng giải

pháp chuyển một phần nƣớc lũ từ sông Hồng sang sông Đáy mà chỉ xem xét phƣơng

án ứng phó vận hành hệ thống hồ chứa trên sông Đà có sử dụng một phần dung tích

chống lũ cho công trình để tham gia chống lũ hạ du khi trong trƣờng hợp cần thiết mà

vẫn đảm bảo an toàn cho công trình (Giải pháp 2). Nhận thấy giải pháp này có nhiều

ƣu điểm nhƣ là giảm thiệt hại cho hạ du (do không phân lũ) và nâng cao hiệu quả tích

nƣớc trong thực tế bởi những lý do sau:

- Các nghiên cứu phân tích về nguyên nhân đặc điểm hình thành mƣa lũ trên

sông Đà [67,47] cho thấy lũ trên sông Đà thƣờng xuất hiện và kết thúc sớm hơn sông

Hồng, sông Đáy và sông Hoàng Long. Chính vì vậy nhiều trƣờng hợp lũ hạ du vẫn

đang lên mà lũ trên sông Đà lại xuống. Tính toán lũ ứng với chu kỳ 500 năm cho thấy

thời gian xuất hiện đỉnh lũ ở Hà Nội luôn trễ hơn lũ đến hồ chứa Sơn La, nhƣ là trận lũ

năm 1996 trễ 3 ngày; 5 ngày đối với trận lũ năm 1971 và trễ 23 giờ với trận lũ năm

1969. Theo thống kê các trận lũ xảy ra trong thời kỳ lũ muộn thấy rằng chân lũ thời kỳ

này rất thấp và có xu hƣớng ngày càng thấp hơn dƣới 4 m và lũ thƣờng là lũ lớn ở hạ

du do lũ trên hệ thống sông Đáy và Hoàng Long.

- Trong mùa lũ, sông Đà dành 11,644 tỷ m3 trống phục vụ chống lũ cho hạ du và công trình, trong đó Sơn La bỏ trống 7 tỷ m3 cho hạ du và 3,21 tỷ m3 cho công trình.

Do hồ chứa Sơn La và Hoà Bình đều đảm bảo an toàn cho công trình đối với lũ PMF

nên phần dung tích từ MNDBT đến MNTK là rất lớn, tổng của hồ chứa Sơn La và Hoà Bình là 4,26 tỷ m3 bằng hơn một nửa dung tích phòng lũ cho hạ du. Mặt khác, khi tính

toán điều tiết chống lũ 0,01% cho công trình thì mực nƣớc hồ lớn nhất đạt 217,83 m,

nhƣng khi xuất hiện lũ PMF thì lên đến 228,08 m, tăng lên 10,25 m nƣớc và thêm 2,581 tỷ m3. Phân tích đặc điểm thành phần dung tích chống lũ của hai hồ chứa Sơn La

và Hoà Bình, thấy rằng xem xét sử dụng một phần dung tích chống lũ cho công trình

để phòng lũ hạ du thời kỳ tích nƣớc vẫn an toàn cho công trình.

102

3.2.2 Đề xuất phương án vận hành hệ thống hồ chứa ứng phó trường hợp xảy ra

lũ bất thường trong thời kỳ tích nước

Trƣờng hợp xảy ra lũ bất thƣờng trên hệ thống sông Hồng khi các hồ chứa đang trong

thời kỳ tích nƣớc (sau ngày 10/8 hàng năm), vận hành các hồ chứa tuân thủ theo quy

trình vận hành đƣợc phê duyệt tuy nhiên xem xét đến việc sử dụng một phần dung tích

chống lũ cho công trình của hồ chứa Sơn La và Hoà Bình tham gia hỗ trợ cắt lũ hạ du

khi thật cần thiết. Luận án đề xuất phƣơng án vận hành cụ thể nhƣ sau:

- Khi dự báo trong 72h tới có khả năng xảy ra lũ lớn (tƣơng đƣơng quy mô lũ

300 năm hoặc 500 năm hoặc lớn hơn), các hồ chứa trên hệ thống sông Hồng tiến hành

mở dần các cửa xả để đƣa mực nƣớc hồ về mức quy định trong Bảng 3-7, nhƣng phải

đảm bảo an toàn cho hạ du. Lƣu lƣợng xả xuống thị xã Hoà Bình không vƣợt quá 12.000 m3/s và khống chế mực nƣớc Hà Nội luôn nhỏ hơn 12,5 m (thời kỳ này ƣu tiên

tích nƣớc vào hồ chứa; theo phân kỳ lũ thời kỳ này khả năng xuất hiện lũ lớn nhỏ).

- Khi Hà Nội có khả năng vƣợt 12,5 m và dự báo lũ trên sông Đà tiếp tục tăng

lên, mực nƣớc hồ Sơn La đạt trên 215 m và Hoà Bình đạt trên 115 m thì xem xét cho

phép hồ chứa Sơn La tích lên trên 217,83 m. Chỉ huy động dung tích chống lũ cho

công trình của hồ chứa Sơn La và Hoà Bình khi lƣu lƣợng lũ trên sông Đà nhỏ hơn 20.000 m3/s (tƣơng đƣơng lƣu lƣợng đỉnh lũ năm 1996) và đang giảm nhƣng khống

chế mực nƣớc hồ chứa Sơn La nhỏ hơn 228 m và hồ chứa Hòa Bình không quá 122 m

(ngang mực nƣớc kiểm tra).

Bảng 3-7: Quy định mực nƣớc thấp nhất các hồ chứa đƣợc phép hạ xuống để đón lũ

theo QT 1622

Thời kỳ Từ 10/8-22/8 Từ 22/8 - hết mùa lũ

Mực nƣớc hồ

Sơn La 209 197,3

Hoà Bình 110 101

Tuyên Quang 110 hoặc thấp hơn 105

103

3.2.3 Xây dựng kịch bản tính toán

Hệ thống hồ chứa bậc thang Sơn La và Hoà Bình đƣợc thiết kế chống lũ an toàn cho

công trình với lũ PMF xảy ra bất kể thời gian nào trong thời kỳ hoạt động. Cho nên,

Luận án chỉ nghiên cứu về chống lũ an toàn cho hạ du trong thời kỳ tích nƣớc của hệ

thống hồ chứa trên lƣu vực sông Hồng. Vì vậy lựa chọn các kịch bản tính toán là lũ bất

thƣờng dạng lũ tự nhiên, lũ có chu kỳ lặp lại 500 năm và 300 năm xảy ra trong thời kỳ

lũ chính vụ (trƣớc ngày 22/8); thời kỳ lũ muộn chỉ tính với kịch bản lũ có chu kỳ lặp

lại 300 năm và lũ tự nhiên theo mô hình lũ 1969, 1971 và 1996 (khả năng xuất hiện lũ

có chu kỳ lặp lại 500 năm gần nhƣ không có).

3.2.3.1 Quá trìn l u l ng biên trên

Quá trình thiết kế 300 năm và 500 năm mô hình lũ 1969, 1971 và 1996 đƣợc sử dụng

theo tài liệu thiết kế công trình thuỷ điện Sơn La và tính toán thuỷ văn lập quy trình

vận hành QT 198 với các đặc trƣng lũ đƣợc thống kê trong Bảng 3-8.

Bảng 3-8: Đặc trƣng của lũ có chu kỳ lặp lại 500 năm tại Sơn Tây với các dạng lũ năm 1969, 1971 và 1996

Dạng lũ Tạ Bú Sơn Tây Hòa Bình Yên Bái Tuyên Quang Thác Bà

48.500 23.442 26.000 8.550 12.280 2.420 Qmax(m3/s)

46,7 21,6 23,4 8,43 9,43 1,98 W20 ngày (109m3) 1969

50,1 18,1 20,2 W500 năm (%)

50,8 17,2 20,0 W1969 (%)

48.500 19.500 20.600 13.087 15.080 3.183 Qmax(m3/s)

47,63 18,04 18,92 10,94 11,74 2,46 W20 ngày (109m3)

1971

39,7 23,0 24,6 W500 năm (%)

40,2 23,0 23,2 W1969 (%)

104

48.500 31.863 33.671 10.633 12.210 2.771 Qmax(m3/s)

46,31 21,44 24,59 7,84 9,75 2,15 W20 ngày (109m3)

1996

51,8 16,5 20,5 W500 năm (%)

58,5 18,3 21,2 W1969 (%)

Hình 3-10: Quá trình lũ dạng 1969, chu kỳ lặp lại 500 năm tại Sơn Tây

Hình 3-11: Quá trình lũ dạng 1971, chu kỳ lặp lại 500 năm tại Sơn Tây

105

Hình 3-12 Quá trình lũ dạng 1996, chu kỳ lặp lại 500 năm tại Sơn Tây

3.2.3.2 Các biên nhập l u

Quá trình lƣu lƣợng nhập lƣu khu giữa đƣợc lấy từ kết quả nghiên cứu của Đề án

“Điều chỉnh QTVH liên hồ chứa Sơn La, Hòa Bình, Thác Bà và Tuyên Quang trong

mùa lũ hàng năm” [40].

1000

qn1

qn2

qn3

qn4

qn5

qn6

800

) s / 3

m

(

600

g n ợ ƣ l

400

u ƣ L

200

0

1

31

61

91

121

151

181

211

241

271 301 331 Thời gian (h)

Quá trình lƣu lƣợng nhập lƣu tần suất 0,2% tại Sơn Tây dạng lũ 1971

Hình 3-13: Quá trình lƣu lƣợng nhập lƣu dạng lũ 1971 chu kỳ lặp lại 500 năm

106

3.2.3.3 Trạng thái mực n ớc Hà Nội

Những thống kê phân tích về mực nƣớc lũ trên sông Hồng tại Hà Nội trong thời kỳ lũ

chính vụ và lũ muộn ở chƣơng 2, cho thấy mực nƣớc chân lũ ở Hà Nội luôn nằm dƣới

cao trình 6,0 m và có xu thế giảm dần theo thời gian suốt thời kỳ tích nƣớc. Vậy nên

luận án tính toán với trạng thái ban đầu của mực nƣớc tại Hà Nội bằng 6,0 m (trƣờng

hợp mực nƣớc chân lũ cao nhất trong thời kỳ tích nƣớc).

3.2.3.4

Trạng thái mực n ớc ở hệ th ng hồ chứa Sơn La và Hoà Bìn

QT1622 có quy định về thời điểm bắt đầu tích nƣớc của các hồ chứa thƣợng lƣu cụ thể

nhƣ sau:

- Tại điều 9 về vận hành trong thời kỳ lũ chính vụ có ghi “Sau ngày 10 tháng 8,

căn cứ n ận ịn lũ c ín vụ có k ả năn kết t úc sớm c Tr ởn ban c ỉ ạo

trun ơn v p òn , c n t n ta c o p ép dân dần mực n ớc các ồ n n

k ôn v t quá cao trìn quy ịn tron bản 3, r n ồ Sơn La c xem xét tích

sớm ơn.”

- Tại điều 10 về vận hành trong thời kỳ lũ muộn có ghi “Từ n ày 22 t án 8 ến

n ày 15 t án 9, căn cứ n ận ịn của Trun tâm dự báo KTT Qu c a nếu mùa lũ

có k ả năn kết t úc sớm, Tr ởn ban c ỉ ạo trun ơn v p òn , c n t n ta

quyết ịn v ệc tíc dần ồ Sơn La l n cao trìn 213 m, Hoà Bìn ến cao trìn 115 m,

Tuy n Quan ến cao trìn 118 m.”

Căn cứ vào quy định này tác giả nghiên cứu lũ bất thƣờng xảy ra trong hai giai đoạn:

(i) Lũ xảy ra trong thời gian từ ngày 10/8 – 21/08; (ii) Lũ xảy ra trong thời kỳ lũ muộn

từ ngày 22/8 đến 15/9.

Bảng 3-9: Mực nƣớc các hồ chứa thƣợng nguồn

Trƣờng hợp 1 Trƣờng hợp 2 Hồ chứa

Sơn La 213 209

Hoà Bình 115 110

Tuyên Quang 118 115

107

3.2.3.5 Tổng h p các tr ờng h p tín toán án á tín k ả thi của p ơn án vận

àn xuất

Để phân tích khả năng cắt lũ hạ du và đánh giá tính khả thi của phƣơng án vận hành đề

xuất, luận án lựa chọn 15 trƣờng hợp tính toán thống kê trong Bảng 3-10 với các dạng

lũ thiết kế theo mô hình lũ 1969, 1971 và 1996 dạng lũ tự nhiên và có chu kỳ lặp lại

300 năm và 500 năm xuất hiện ở những thời gian khác nhau trong thời kỳ tích nƣớc

với kết quả dự báo lũ 3 ngày.

Bảng 3-10: Tổng hợp các phƣơng án tính toán kiểm tra tính khả thi của phƣơng án vận hành ứng phó trƣờng hợp xảy ra lũ bất thƣờng đề xuất

Thời gian Trƣờng hợp xảy ra Dạng lũ bất thƣờng 10/8-22/8 22/8-15/9

1969 PA1.69_500

1971 PA1.71_500 Lũ chu kỳ lặp lại 500 năm

1996 PA1.96_500

1969 PA1.69_300 PA2.69_300

1971 PA1.71_300 PA2.71_300 Lũ chu kỳ lặp lại 300 năm

1996 PA1.96_300 PA2.96_300

1969 PA1.69_TN PA2.69_TN

1971 PA1.71_TN PA2.71_TN Lũ tự nhiên

1996 PA1.96_TN PA2.96_TN

3.2.4 Kết quả tính toán

Kết quả tính toán vận hành hệ thống hồ chứa điều tiết chống lũ hạ du ứng với các

trƣờng hợp tính toán đƣợc trình bày trong các Hình 3-14 đến Hình 3-20. Dƣới đây là

một số nhận xét chung đối với từng trƣờng hợp tính toán.

Lũ chu kỳ lặp lại 500 năm

Trƣờng hợp, dự báo xảy ra lũ có chu kỳ lặp lại 500 năm vào thời kỳ lũ chính vụ (trƣớc

ngày 22/8) thì các hồ chứa Sơn La và Hòa Bình huy động thêm phần dung tích chống

lũ cho bản thân công trình tham gia cắt lũ hạ du thì mới đảm bảo mực nƣớc Hà Nội

108

không vƣợt 13,4 m. Cụ thể đối với trận lũ mô hình 1996, mực nƣớc lớn nhất hồ chứa

Hòa Bình và Sơn La lần lƣợt là 121,39 m và 227,41 m gần lên đến mực nƣớc lũ thiết

Quá trình mực nƣớc hồ chứa Sơn La, Hoà Bình và Hà Nội theo phƣơng án PA1.96_500

16

235

227,41 m

ZHB

ZtBu

ZNHT

14

220

)

)

205

12

m

m

(

190

ồ h

13,32 m

10

175

8

160

145

6

c ớ ƣ n c ự M

121,39 m

130

( i ộ N à H c ớ ƣ n c ự M

4

115

2

100

1

51

101

151

201

351

401

451

501

551

301

251 Thời gian (h)

kế (228,07 m với Sơn La và 122 m với Hòa Bình).

Quá trình mực nƣớc hồ chứa Sơn La, Hoà Bình và Hà Nội theo phƣơng án PA1.69_500

16

235

227,62 m

ZHB

ZtBu

ZNHT

220

14

)

205

m

12

)

190

m

(

13,33 m

10

175

ồ h

160

8

145

6

c ớ ƣ n c ự M

121,22 m

130

( i ộ N à H c ớ ƣ n c ự M

4

115

100

2

1

51

101

151

201

401

451

501

551

251

351

301 Thời gian (h)

Hình 3-14: Biểu đồ quá trình mực nƣớc hồ chứa Sơn La, Hoà Bình và Hà Nội theo phƣơng án PA1.96_500

Hình 3-15: Biểu đồ quá trình mực nƣớc hồ chứa Sơn La, Hoà Bình và Hà Nội theo phƣơng án PA1.69_500

109

25000

QxTbu

Qxhb

20000

) s / 3 m

15000

10000

( g n ợ ƣ l u ƣ L

5000

0

1

51

101

151

201

401

451

501

551

251 351 301 Thời gian (h)

Quá trình lƣu lƣợng đến Hồ Sơn La và xả qua hồ Hòa Bình và Sơn La theo phƣơng án PA1.69_500 QTbu

Hình 3-16: Biểu đồ quá trình lƣu lƣợng đến Hồ Sơn La và xả qua hồ Hòa Bình và Sơn La theo phƣơng án PA1.69_500

Lũ chu kỳ lặp lại 300 năm

Khi xảy ra lũ bất thƣờng tƣơng đƣơng lũ có chu kỳ lặp lại 300 năm trong thời kỳ lũ

muộn (sau ngày 22/8) thì các hồ chứa thƣợng nguồn vận hành theo đề xuất ứng phó

hoàn toàn đảm bảo mực nƣớc Hà Nội không vƣợt cao trình 13,4 m. Tuy nhiên mực

nƣớc của hồ chứa Sơn La và Hòa Bình đều đạt ngƣỡng cao 227,06 m và 121,16 m và

thời gian duy trì mực nƣớc Hà Nội trên 13,1 m kéo gần 03 ngày.

Thời kỳ lũ chính vụ, xảy ra lũ chu kỳ 300 năm do mực nƣớc các hồ chứa Sơn La và

Hòa Bình mới chỉ đƣợc tích lên 209 m và 110 m nên chỉ cần dung một phần hạn chế

của dung tích chống lũ cho công trình đã đảm bảo đƣợc an toàn cho hạ du. Cụ thể khi

cắt lũ mô hình 1971, hồ chứa Sơn La chỉ tích lên đến 221,94 m (nhỏ hơn MNLTK hơn

6 m) đã khống chế đƣợc mực nƣớc Hà Nội không vƣợt cao trình 13,1 m và hồ chứa

Hòa Bình chỉ lên ngang mực nƣớc 120 m.

110

16

220

14

227,06 m

)

m

200

)

12

m

(

13,35 m

10

180

ồ h

8

160

6

ZHB

ZtBu

ZNHT

140

c ớ ƣ n c ự M

4

( i ộ N à H c ớ ƣ n c ự M

120

2

121,16 m

100

0

1

51

101

151

201

251

301

351

401

Thời gian (h)

Quá trình mực nƣớc hồ chứa Sơn La, Hoà Bình và Hà Nội theo phƣơng án PA2.71_300

Hình 3-17: Biểu đồ quá trình mực nƣớc hồ chứa Sơn La, Hoà Bình và Hà Nội theo

phƣơng án PA2.71_300

240

16

220

14

)

m

)

200

13,07 m

m

12

(

ồ h

180

10

160

8

c ớ ƣ n c ự M

140

( i ộ N à H c ớ ƣ n c ự M

120,04 m

6

120

ZHB

ZtBu

ZNHT

100

4

1

51

101

151

301

351

401

251

201 Thời gian (h)

Quá trình mực nƣớc hồ chứa Sơn La, Hoà Bình và Hà Nội theo phƣơng án PA1.71_300

Hình 3-18: Quá trình mực nƣớc hồ chứa Sơn La, Hoà Bình và Hà Nội theo phƣơng án

PA1.71_300

111

Các trận lũ đặc biệt lớn đã xảy ra

Khi xảy ra trận lũ đặc biệt lớn nhƣ tƣơng đƣơng lũ năm 1969, 1971 và 1996 các hồ

chứa hoàn toàn có thể đảm bảo cắt lũ hạ du và mực nƣớc Hà nội không vƣợt quá 12,0

m, mà không cần sử dung đến phần dung tích trên MNDBT. Đối với, trận lũ tự nhiên

1969 xảy ra trong thời kỳ lũ muộn, hệ thống hồ chứa Sơn La và Hòa Bình chỉ vận

hành mở tối đa 06 cửa xả vẫn đảm bảo cắt lũ hạ du khống chế mực nƣớc Hà Nội nhỏ

hơn 12,0 m (11,84 m). Mực nƣớc cao nhất của hồ chứa Sơn La và Hòa Bình trong quá

trình chống lũ hạ du đều thấp hơn giới hạn cho phép trong giai đoạn này (Hòa Bình:

116,62 m; Sơn La: 215,2 m).

Điều này chứng tỏ các hồ chứa hoàn toàn đủ khả năng đảm bảo an toàn cho hạ du với

trong giai đoạn tích nƣớc trƣớc mọi trận lũ đặc biệt lớn tƣơng ứng lũ tự nhiên dạng

Quá trình lƣu lƣợng đến và xả qua các hồ chứa Sơn La và Hoà Bình theo phƣơng án PA2.69_TN

18000

16000

14000

12000

) s / 3

10000

(

m Q

8000

6000

4000

2000

Qxhb

QTbu

QxTbu

0

1

51

101

151

201

251

301

351

401

451

501

Thời gian (h)

1969, 1971 và 1996.

Hình 3-19: Biểu đồ quá trình lƣu lƣợng đến và xả qua các hồ chứa Sơn La và Hoà Bình theo phƣơng án PA2.69_TN

112

Quá trình mực nƣớc hồ chứa Sơn La, Hoà Bình và Hà Nội theo phƣơng án PA2.69_TN

14

215,2 m

220

12

205

)

11,83 m

m

)

190

10

m

(

175

8

160

145

6

ồ h c ớ ƣ n c ự M

130

( i ộ N à H c ớ ƣ n c ự M

ZHB

ZtBu

ZNHT

116,62 m

4

115

100

2

1

51

101

151

201

251

301

351

401

451

501

Thời gian (h)

Hình 3-20: Biểu đồ quá trình mực nƣớc hồ chứa Sơn La, Hoà Bình và Hà Nội theo phƣơng án PA2.69_TN

Từ kết quả tính toán điều tiết lũ cho các trƣờng hợp lũ bất thƣờng xảy ra trong giai

đoạn tích nƣớc của các hồ chứa Sơn La và Hòa Bình theo phƣơng án ứng phó đề xuất

nhận thấy nhƣ sau:

- Trong thời kỳ tích nƣớc khi mực nƣớc các hồ chƣa vƣợt quá 209 m đối với hồ

chứa Sơn La, 110 m đối với hồ chứa Hoà Bình, nếu có xảy ra lũ bất thƣờng với quy

mô nhƣ lũ chu kỳ có chu kỳ lặp lại nhỏ hơn 500 năm mà đƣợc cảnh báo trƣớc 72h thì

các hồ chứa thƣợng nguồn có đủ năng lực cắt lũ đảm bảo an toàn cho hạ du nếu sử

dụng thêm một phần dung tích chống lũ cho công trình tham gia hỗ trợ bảo vệ hạ du.

Thời gian duy trì mực nƣớc Hà Nội trên 13 m kéo dài từ 5-8 ngày tuy nhiên vào thời

kỳ lũ trên các sông thƣợng nguồn đang xuống. Đặc biệt dạng lũ năm 1969 là dạng bất

lợi nhất khi lũ kép và lũ xuất hiện đặc biệt lớn trên sông Thao mà trên đó không có hồ

chứa là nhiệm vụ phòng lũ cho hạ du cho nên dù các hồ phía sông Đà không xả lũ thì

mực nƣớc Hà Nội lên rất nhanh do vậy phải xem xét thêm phƣơng án phân lũ để giảm

lƣu lƣợng về hạ du.

- Khi mực nƣớc ở các hồ chứa ở ngƣỡng cao đạt mức 213 m đối với hồ Sơn La

và 115 m đối với Hoà Bình, mà xảy ra lũ bất thƣờng nhỏ hơn hay bằng lũ có chu kỳ

113

lặp lại 300 năm thì các hồ chứa thƣợng nguồn phải sử dụng một phần của dung tích

chống lũ công trình (Sơn La tích lên mực nƣớc 220 m) sẽ bảo vệ đƣợc Hà Nội, thời

gian duy trì mực nƣớc Hà Nội trên 13 m khoảng từ 6-8 ngày và cũng vào khi lũ trên

các sông đều đang xuống.

- Các hồ chứa sẽ luôn an toàn cũng nhƣ bảo vệ đƣợc cho hạ du trƣớc mọi trận lũ

đặc biệt lớn quy mô tƣơng đƣơng các trận lũ lịch sử đã xảy ra trên sông Hồng trong

suốt thời kỳ tích nƣớc.

3.3 Đề xuất cơ chế vận hành tích nƣớc hệ thống hồ chứa bậc thang Hòa Bình và

Sơn La

Qua những phân tích và tính toán các mực nƣớc giới hạn và quy tắc vận hành hệ thống

hồ chứa trên sông Hồng ở trên nhằm cụ thể hoá các quy định trong quy trình vận hành

liên hồ chứa trên hệ thống sông Hồng, luận án đề xuất cơ chế vận hành tích nƣớc sớm

có điều kiện cho hệ thống hồ chứa bậc thang Hoà Bình và Sơn La. Mùa lũ đƣợc chia

làm hai thời kỳ: (i) Thời kỳ tích nƣớc hạn chế và (ii) Thời kỳ tích nƣớc đến MNDBT.

3.3.1 Thời kỳ tích nước hạn chế (từ 15/06 đến 21/08 hàng năm)

Thời kỳ này, luận án đề xuất cơ chế vận hành khi mực nƣớc Hà Nội nhỏ hơn 11,5 m

nhƣ sau: Vận hành các hồ chứa thƣợng nguồn dựa vào kết quả cảnh báo, dự báo lũ hạn

vừa (3-5 ngày) và mực nƣớc Hà Nội tại thời điểm hiện tại. Mực nƣớc hồ chứa Sơn La

đƣợc dao động từ 197,3 m đến 207,5 m. Hồ chứa Hoà Bình giữ nguyên MNTL (101,0

m) quy định cụ thể trong Bảng 3-11.

Bảng 3-11: Bảng nguyên tắc vận hành tích nƣớc

Mực nƣớc Hà Nội (m) < 4 4-6 6-8 >8

Mực nƣớc Sơn La (m) 207,5 205,5 200,5 197,3

- Khi dự báo mực nƣớc tại Hà Nội trong 3 ngày tới thấp hơn cao trình 4,0 m, điều

Mực nƣớc Hoà Bình (m) 101 101 101 101

tiết để mực nƣớc hồ Sơn La duy trì ở mức không cao hơn cao trình 207,5 m, mực nƣớc

hồ Hòa Bình duy trì ở mức không cao hơn cao trình 101,0 m.

114

- Khi dự báo mực nƣớc tại Hà Nội trong 3 ngày tới nằm trong khoảng cao trình

4,0 m ÷ 6,0 m, điều tiết để mực nƣớc hồ Sơn La duy trì ở mức không cao hơn cao trình

- Khi dự báo mực nƣớc tại Hà Nội trong 3 ngày tới nằm trong khoảng cao trình

205,5 m, mực nƣớc hồ Hòa Bình duy trì ở mức không cao hơn cao trình 101,0 m.

6,0 m ÷ 8,0 m, điều tiết để mực nƣớc hồ Sơn La duy trì ở mức không cao hơn cao trình

- Khi dự báo mực nƣớc tại Hà Nội trong 3 ngày tới vƣợt cao trình 8,0, điều tiết

200,5 m, mực nƣớc hồ Hòa Bình duy trì ở mức không cao hơn cao trình 101 m.

để mực nƣớc hồ Sơn La duy trì ở mức không cao hơn cao trình 197,3 m, mực nƣớc hồ

Hòa Bình duy trì ở mức không cao hơn cao trình 101,0 m.

3.3.2 Phương án vận hành hồ chứa Sơn La và Hoà Bình ứng phó trường hợp xảy

ra lũ bất thường trong thời kỳ tích nước,

Phƣơng án vận hành ứng phó trƣờng hợp xảy ra lũ bất thƣờng trong thời kỳ tích nƣớc

đƣợc đề xuất nhƣ sau:

- Khi mực nƣớc Hà Nội nhỏ hơn 6 m, dự báo trong 72 h tới có khả năng xảy ra lũ

lớn (tƣơng đƣơng quy mô lũ 300 năm hoặc 500 năm hoặc lớn hơn). Các hồ chứa trên

hệ thống sông Hồng tiến hành mở dần các cửa xả để đƣa mực nƣớc hồ về mức quy

định trong Bảng 3-12 tuỳ từng thời điểm xảy ra, nhƣng phải đảm bảo an toàn cho hạ du. Lƣu lƣợng xả xuống thị xã Hoà Bình không vƣợt quá 12.000 m3/s và khống chế

mực nƣớc Hà Nội luôn nhỏ hơn 11,5 m.

- Khi Hà Nội có khả năng vƣợt 11,5 m và dự báo lũ trên sông Đà tiếp tục tăng

lên, mực nƣớc hồ Sơn La đạt trên 215 m và Hoà Bình đạt trên 115 m thì xem xét cho

phép hồ chứa Sơn La tích lên trên 217,83 m. Chỉ huy động dung tích chống lũ cho

công trình của hồ chứa Sơn La và Hoà Bình khi lƣu lƣợng lũ trên sông Đà nhỏ hơn 20.000 m3/s và đang giảm nhƣng khống chế mực nƣớc hồ chứa Sơn La nhỏ hơn 228 m

và hồ chứa Hoà Bình không quá 122 m (ngang mực nƣớc kiểm tra).

115

Bảng 3-12: Quy định mực nƣớc thấp nhất các hồ chứa đƣợc phép hạ xuống để đón lũ theo QT 1622

Thời kỳ Từ 10/8-22/8 Từ 22/8 - hết mùa lũ

Mực nƣớc hồ

Sơn La 197,3 209

Hoà Bình 101 110

Tuy nhiên, khi có dấu hiệu lũ lớn hơn lũ 500 năm xảy ra đặc biệt là lũ có dạng nhƣ lũ

1969 hay bất lợi hơn nữa có thể xảy ra thì sử dụng kết hợp với giải pháp phân lũ sang

sông Đáy theo nghị định số 04 của Thủ tƣớng Chính phủ.

3.4 Kết luận chƣơng 3

1) Chƣơng 3 trình bày kết quả tính toán thử dần xác định Hgh của hồ chứa và vận

hành thử nghiệm với một số 10 trận lũ lớn đã xảy ra, khẳng định tính khả thi

của quan điểm vận hành tích sớm có điều kiện, tạo cơ sở khoa học cho vận

hành hệ thống hồ chứa Sơn La và Hòa Bình tích nƣớc trong suốt thời kỳ mùa

lũ. Vận hành theo bảng quy tắc vận hành tích nƣớc, cho phép tích đƣợc thêm 1,87 tỷ m3 trên MNTL khi mực nƣớc Hà nội ở ngƣỡng thấp dƣới 4,0 m giúp

nâng cao hiệu quả tích nƣớc mà vẫn đảm bảo an toàn chống lũ hạ du.

2) Các hồ chứa thƣợng lƣu trong thời kỳ tích nƣớc cuối mùa vẫn đảm bảo năng lực

bảo đảm an toàn cho hạ du khi xuất hiện lũ bất thƣờng nhỏ hơn hay bằng lũ chu

kỳ 300 năm, có sự tham gia hỗ trợ cắt lũ hạ du của phần dung tích chống lũ

công trình khi cần thiết. Kết quả của luận án bƣớc đầu đánh giá sơ bộ tính khả

thi của giải pháp sử dụng một phần dung tích chống lũ cho công trình của hệ

thống hồ chứa Sơn La và Hoà Bình tham gia phòng lũ hạ du khi xảy ra lũ khẩn

cấp trong thời kỳ tích nƣớc (với quy mô lũ tƣơng đƣơng lũ 300 năm). Giải pháp

này có thể coi là giải phải dự phòng. Tuy nhiên trƣớc khi quyết định sử dụng

cần xem xét cân nhắc giữa việc hy sinh vùng kinh tế thƣợng lƣu và sử dụng các

giải pháp khác nhƣ là phân lũ vào sông Đáy hay hy sinh một vùng hạ du.

116

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Kết luận

1) Hệ thống hồ chứa trên lƣu vực sông Hồng, đặc biệt là hệ hồ chứa thống bậc

thang Hoà Bình và Sơn La đƣợc nhiều nhà khoa học và quản lý quan tâm nghiên cứu

thiết lập quy trình vận hành. Chính vì vậy ngay từ khi hồ chứa Hòa Bình ra đời đến

nay đã có rất nhiều quy trình vận hành đƣợc ban hành mới hoặc bổ sung nhằm phù

hợp với thực tiễn và nâng cao hiệu quả khai thác. Tuy nhiên, quy trình vận hành mới

nhất hiện nay QT1622 vẫn còn tồn tại một số bất cập. Luận án đã nghiên cứu, phân

tích các quy trình vận hành và quá trình thực tiễn điều hành hệ thống. Trên cơ sở đó,

định hƣớng nghiên cứu vận hành tích nƣớc hệ thống hồ chứa bậc thang Hòa Bình và

Sơn La theo quan điểm tích nước sớm có điều kiện, với 2 thời kỳ tích nƣớc: thời kỳ

tích nƣớc hạn chế và thời kỳ tích nƣớc đầy hồ. Theo đó, quyết định vận hành hệ thống

sẽ phụ thuộc vào kết quả cảnh báo lũ, dự báo lũ hạn vừa và trạng thái mực nƣớc Hà

Nội.

2) Luận án đã thiết lập đƣợc căn cứ khoa học để xác định giới hạn trên của quá

trình tích nƣớc của hệ thống hồ chứa bậc thang Hòa Bình và Sơn La. Thông qua việc

tính toán thử dần, đã xác định đƣợc mực nƣớc giới hạn của hồ chứa Sơn La ứng với

mực nƣớc Hà Nội ở ngƣỡng thấp (khi không có lũ) và sẵn sàng đƣa về mực nƣớc trƣớc

lũ khi có cảnh báo, dự báo có khả năng lũ lớn xuất hiện trong 3 đến 5 ngày tới. Đƣa ra

các phƣơng án Hgh theo từng cấp mực nƣớc Hà Nội và đã đánh giá tính khả thi của

các phƣơng án qua vận hành thử nghiệm đối với 10 trận lũ lớn đã xảy ra. Từ đó, lựa

chọn và đề xuất đƣợc Bảng nguyên tắc vận hành tích nƣớc. Vận hành theo cơ chế

luận án đề xuất giúp nâng cao hiệu quả tích nƣớc đầy hồ mà vẫn đảm bảo an toàn

chống lũ hạ du (mực nƣớc hồ chứa Sơn La có thể tăng thêm 10 m so với MNTL khi

Hà Nội ở dƣới mức 4,0 m).

3) Với đề xuất sử dụng một phần dung tích chống lũ cho công trình tham gia

phòng lũ hạ du để ứng phó trƣờng hợp xảy ra lũ bất thƣờng khi các hồ chứa Sơn La

(trên 209 m) và Hòa Bình (trên 110 m), đem lại một giải pháp dự phòng trong quá

117

trình vận hành hồ chứa trong thực tiễn và là cơ sở cho những nghiên cứu thiết lập quy

trình vận hành trong các tình huống khẩn cấp.

Hƣớng phát triển của Luận án

Sau một thời gian dài tìm tòi và nghiên cứu trải qua gần 10 năm tham gia tổ tƣ vấn tính

toán điều hành hệ thống hồ chứa trên sông Hồng mùa lũ hàng năm, mặc dù đã cố gắng

rất nhiều nhƣng NCS nhận thấy những kết quả đạt đƣợc trong Luận án mới chỉ là

thành công bƣớc đầu đánh dấu sự trƣởng thành trong sự nghiệp nghiên cứu khoa học

của NCS.

Luận án mới chỉ dừng lại ở nghiên cứu chế độ tích nƣớc cho hai hồ chứa Sơn La và

Hoà Bình, chƣa xem xét đƣợc cho toàn bộ hệ thống hồ chứa trên dòng chính sông

Hồng và không tính toán về điện năng (những lợi ích và thiệt hại). Luận án chƣa tính

toán sự phối hợp giữa hai hồ chứa Sơn La và Hòa Bình về phân phối dung tích hợp lý

nhất cho lợi ích phát điện nên chỉ đề xuất phƣơng án nâng cao mực nƣớc hồ Sơn La và

giữ nguyên mực nƣớc trƣớc lũ hồ Hòa Bình. Đối với các giải pháp trong trƣờng hợp lũ

bất thƣờng, luận án chƣa giải quyết đƣợc với tất cả các trƣờng hợp, đặt biệt là vấn đề

xả lũ bất thƣờng của các hồ chứa trên địa phận Trung Quốc.

Việc tiếp tục nghiên cứu những vấn đề này và mở rộng hơn nữa kiến thức, cần phải

đƣợc NCS tiến hành trong suốt sự nghiệp nghiên cứu khoa học của mình. Cụ thể: i)

nghiên cứu nâng cao chất lƣợng nhận dạng lũ đến các hồ chứa trên lƣu vực sông Hồng

phục vụ công tác điều hành hệ thống hồ chứa; ii) Xác lập quy tắc vận hành theo thời

gian thực các hồ chứa phòng lũ cho lƣu vực sông Hồng nhằm tối đa hoá lợi ích kinh tế

và xã hội mà các hồ chứa mang lại; iii) Xây dựng phƣơng án chi tiết ứng phó với các

trƣờng hợp khẩn cấp trên hệ thống; Từ đó thiết lập quy trình vận hành hệ thống hồ

chứa trên toàn lƣu vực sông Hồng hoàn chỉnh làm cơ sở thuận lợi cho ngƣời quản lý

vận hành thực tế.

118

Kiến nghị

Những đề xuất cơ chế vận hành tích nƣớc hệ thống hồ chứa bậc thang Hòa Bình và

Sơn La cùng phƣơng án ứng phó của luận án cần phải đƣợc kiểm chứng trong thực

tiễn một thời gian. Với phƣơng pháp luận về cơ sở khoa học nêu trong luận án có thể

là một hƣớng nghiên cứu để giúp cho các nhà quản lý phòng chống lũ điều chỉnh bổ

sung vào quy trình vận hành liên hồ chứa trên sông Hồng để tăng hiệu quả tích nƣớc

của các hồ chứa, nâng cao công suất phát điện và phòng chống lũ hạ du.

119

DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ

1. Vũ Thị Minh Huệ “Nghiên cứu đề xuất phƣơng án vận hành hệ thống bậc thang

Hòa Bình và Sơn La chống lũ hạ du khi xảy ra lũ bất thƣờng trong thời kỳ tích

nƣớc”, Tuyển tập ộ n ị K oa ọc t ờn n n, Đại học Thủy Lợi, 2016.

2. Vũ Thị Minh Huệ "Nghiên cứu chế độ vận hành tích nƣớc hồ chứa Sơn La và

Hoà Bình", Tạp c í k oa ọc kỹ t uật T uỷ l và Mô tr ờn , vol,54, pp 81-

88, Sept,2016.

3. Vũ Thị Minh Huệ, Hà Văn Khối "Nghiên cứu nâng cao mực nƣớc trƣớc lũ hồ

chứa thuỷ điện Sơn La, Hoà Bình trong giai đoạn khai thác vận hành", Tuyển

tập ộ n ị K oa ọc t ờn n n, Đại học Thuỷ Lợi, 2015.

4. Ngô Lê An, Vũ Thị Minh Huệ "Nghiên cứu dự báo dòng chảy lũ đến hồ chứa

Sơn La, Hoà Bình và Tuyên Quang trên sông Hồng", Tạp c í k oa ọc kỹ t uật

T uỷ L và Mô Tr ờn , vol,49, pp 73-79, Jun,2015.

5. Hà Văn Khối, Vũ Thị Minh Huệ, "Phân tích ảnh hƣởng của các hồ chứa thƣợng

nguồn trên địa phận Trung Quốc đến dòng chảy hạ lƣu sông Đà, sông Thao",

Tạp c í k oa ọc kỹ t uật T uỷ L và Mô Tr ờn , vol,38, pp 3-8, Sep,2012.

120

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Li.X; Guo.S.L; Lui.P; Chen.G.Y, "Dynamic control of flood limited water level for reservoir operation by considering inflow uncertain," Journal of Hydrology, vol. 391, pp. 124-132, 2010.

[2] Loucks D.P and Beek E.V, Water resources systerms planning and management. Netherland: The United Nations Educational Scientific and Cultural Organization, 2005.

[3] World Commission on Dams, "Dam and development: A new framework for

decision-making," Earthscan Publication Ltd, London and Sterling, 2000.

[4] W Rippl, "The capacity of storage reservoir for water supply," Inst Civil Engrs,

pp. 270-278, 1883.

[5] E Fallah-Mehdipour, O Bozorg Haddad, MA Mariño, "Real-Time Operation of Reservoir System by Genetic Programming," Water resources management , vol. 26, no. 14, pp. 4091-4103, 2012.

[6] Guo G.L; Zhang H.G; Chen H; Peng D.Z; Liu P; Pang B, "A resevoir flood forecasting and control systerm in China," Hydrology Science, vol. 49, no. 6, pp. 959-972, 2004.

[7] W Yeh, "Reservoir management and operations models: A state-of-the-art

review," Water Resources Research, vol. 12, no. 21, pp. 1979-1818, 1985.

[8] Long, N. L, Madsen, H., and Rosbjerg, D., "Simulation and optimisation modelling approach for operation of the Hoa Binh reservoir, Vietnam," Journal of Hydrology, vol. 336, pp. 269– 281, 2007.

[9] Liu P; Guo S.L; Xu X.W; Chen J.H, "Derivation of aggregationbased joint operation rule curve for hydropower resevoirs," Water Resources Management, vol. 25, no. 13, pp. 3177-3200, 2011.

[10] Feldman A.D, "HEC model for water resources systerm simulation: Theory and exprience," in Advances in Hydroscience. New York: Acedemic Press Tnc, 1981, ch. 12, pp. 297-423.

[11] Sand G M, "An Analytical Investigation of Operating Policies for Water - Supply Resevoir in Parallet," Cornell University, Ithaca, New York, Ph.D Dissertation 1984.

[12] Vũ Tất Uyên, K ểm soát lũ và t oát lũ.: Viện Khoa Học Thủy Lợi, 2004.

[13] Oliveira, R and loucks, D.P, "Operating rules for multireservoir systems," Water

Resour. Res, vol. 33, no. 4, pp. 839-852, 1997.

[14] Simonovic K; Venema H.D; Burn D.H, "Risk-Based Parameter Selection for

Short Term Reservoir Operation," Joural of Hydrology, p. 269, 1992.

[15] Wurbs R, "Reservoir-system simulation and optimization models," Journal of

121

Water Resources Planning and Management, vol. 4, no. 119, p. 455, 1993.

[16] Mujumdar P. P and Teegavarapu R, "A short-term reservoir operation model for multicrop irrigation," Hydrological Sciences Journal, vol. 3, no. 43, pp. 479-494, 1998.

[17] Unver O. I and Mays L. W, "Model for real-time optimal flood control operation of a reservoir system," Water Resources Management, vol. 4, no. 1, pp. 21-46, 1990.

[18] G.K Young, "Finding reservoir operating rules," Journal of Hydrology, 1967.

[19] A.J. Korsak, R.E. Larson, "A dynamic programming successive approximations technique with convergence proofs," Automatica, vol. 6, no. 2, pp. 253-260, 1970.

[20] Manoutchehr Heidari, Ven Te Chow, Dale D. Meredith, Petar V. Kokotović, "Discrete Differential Dynamic Programing Approach to Water Resources Systems Optimization," Water Resources Research, vol. 7, pp. 272-283, 1971.

[21] Nguyễn Thế Hùng, Lê Hùng, "Mô hình điều tiết tối ƣu vận hành hồ chứa đa mục đích (với mục đích tƣới, phát điện, phòng lũ, đảm bảo môi trƣờng sinh thái hoặc cấp nƣớc cho hạ du)," Tạp c í k oa ọc côn n ệ Đà Nẵn , vol. 2, no. 43, 2011.

[22] Loucks.D ; Stedinger.J ; Haith.D, Water resources systerms planning and

analysis. Englewood Cliffs, N.J: Prentice-Hall, 1981.

[23] Mujumdar P. P and Vedula S., "Optimal reservoir operation for irrigation of

multiple crops," Water Resources Research, vol. 28, no. 1, pp. 1-9, 1992.

[24] Chang, L. C. and Chang, F. J, "Multi-objective evolutionary algorithm for operating parallel reservoir system," Journal of Hydrology, vol. 377, pp. 12-20, 2009.

[25] L. F. R. Reis, G. A. Walters, D. Savic and F. H. Chaudhry, "Multi-Reservoir Operation Planning Using Hybrid Genetic Algorithm and Linear Programming (GA-LP): An Alternative Stochastic Approach," Water Resources Management, pp. 831-848, 2005.

[26] Pereira, M.V.F, Pinto, L.M.V.G, "Stochastic Optimization of a Multireservoir Hydroelectric System: A Decomposition Approach," Water Resources Research, pp. 779-792, 1985.

[27] Kerachian, R and Karamouz, M, "A stochastic confic resolution model for water quality in resevoir management systerm," Advand Water Resourses, pp. 866-882, 2007.

[28] Elferchichi, "The genetic algorithm apporoach for indentifying the operation of a

multi resevoir on demand irrigation systems," Biosyst, pp. 334-344, 2009.

[29] Chih-Chiang Wei, "Derived operating rules for a reservoir operation system: Comparison of decision trees, neural decision trees and fuzzy decision trees," Water resources research, vol. 4, 2008.

122

[30] Wei, C. C. and Hsu, N. S., "Optimal tree-based release rules for real-time flood control operations on a multipurpose multireservoir system.," Journal of Hydrology, , vol. 365, pp. 213–224, 2009.

[31] Chaves, P. and Chang F. J., "Intelligent reservoir operation system based on evolving artificial neural networks," Advances in Water Resources , vol. 31, pp. 926-936, 2008.

[32] Wurbs R.A, Modeling and Analysis of Resevoir Systerm operation. New Jersey:

Prentice Hall, 1996.

[33] Loucks D.P and Salewier K.A, IRIS - An interactive river systerm simulation program, general introduction and description. Laxemburg: Internal Institute for apply systerm analysis, 1989.

[34] John W. Labadie, "Optimal Operation of Multireservoir Systems: State-of-the-Art Review," Journal of Water Resources Planning and Management, vol. 130, no. 2, pp. 93-111, 2004.

[35] Bahram M; Banafsheh Z and Reza K, "Racnking solutions of multi-objective resevoir operation optimization models using multi-criteria decision analysis," Journal of Expert Systems with application, vol. 38, pp. 7851-7863, 2009.

[36] Hoàng Thanh Tùng, "Luận án Tiến sĩ: "Nghiên cứu dự báo mƣa, lũ trung hạn cho vận hành hệ thống hồ chứa phòng lũ -Ứng dụng cho lƣu vực sông Cả"," 2011.

[37] Viện Quy Hoạch Thuỷ Lợi, "Đề tài NCKH độc lập cấp nhà nƣớc : "Nghiên cứu xây dựng quy trình xây dựng quy trình vận hành hệ thống hồ Sơn La, Hoà Bình, Thác Bà và Tuyên Quang trong mùa kiệt"," 2011 -2013.

[38] Tô Thúy Nga, Nguyễn Thế Hùng, "Một phƣơng pháp tiếp cận bài toán vận hành hệ thống hồ chứa phòng lũ trên lƣu vực sông Vũ Gia - Thu Bồn," Tạp c í Kỹ t uật T ủy L và Mô Tr ờn , pp. 34-39, 2013.

[39] Tô Thúy Nga, "Thiết lập mô hình mô phỏng lũ phục vụ vận hành hệ thống hồ chứa trên sông Vũ Gia - Thu Bồn trong thời kỳ mùa lũ," Tạp c í K oa ọc kỹ t uật T ủy L và Mô Tr ờn , no. 42, p. 18, Sep. 2013.

[40] PECC1, "Điều chỉnh Quy trình vận hành liên hồ chứa Sơn La, Hòa Bình, Thác Bà

và Tuyên Quang trong mùa lũ hàng năm," 2014.

[41] Labadie J, "Resevoir system optimization of storage for stochastic resevoir

operation," Water Resources Research, vol. 13, no. 1, pp. 149-158, 1997.

[42] Phạm Xuân Sử, Lê Đức Năm, Các l u vực sôn lớn ở ệt Nam. Hà Nội: Văn

phòng quản lý quy hoạch các lƣu vực sông, 2005.

[43] Nguyễn Thanh Sơn, Đán á tà n uy n n ớc ệt Nam. Hà Nội: Nhà Xuất Bản

Giáo Dục, 2005.

[44] Nguyễn Lan Châu, "Đánh giá tác động của hệ thống hồ chứa trên sông Đà, sông Lô đến dòng chảy mùa cạn hạ lƣu sông Hồng và đề xuất giải pháp đảm bảo nguồn

123

nƣớc cho hạ du," 2011.

[45] Lƣơng Tuấn Anh, "Nghiên cứu tác động của việc sử dụng nƣớc phía thƣợng lƣu

đến tài nguyên nƣớc lƣu vực sông Hồng," 2009-2011.

[46] Trịnh Quang Hòa và nnk, "Nghiên cứu công nghệ nhận dạng lũ trong điều hành hồ chứa Hòa Bình chống lũ hạ du và ảnh hƣởng của nó đến đồng bằng sông Hồng-Thái Bình," 1994.

[47] Nguyễn Lan Châu, "Nghiên cứu xây dựng công nghệ dự báo lũ phục vụ điều tiết hồ chứa Hòa Bình trong công tác phòng chống lũ lụt," Đề tài NCKH cấp bộ, 11/2006.

[48] Nguyễn Văn Điệp và nnk, "Quy luật hình thành lũ lớn và đặc biệt lớn ở đồng băng sông Hồng - Thái Bình, nguyên nhân gây ra sự gia tăng lũ lụt do yêu tố tự nhiên và con ngƣời, Đề tài KC 08 Nghiên cứu CSKH cho giải pháp tổng thể dự báo phòng tránh lũ lụt ở đồng bằng sông Hồng," Hà Nội, 2005.

[49] Nguyễn Văn Điệp, "Nghiên cứu cơ sở khoa học cho các giải pháp tổng thể phòng tránh lũ lụt ở đồng bằng sông Hồng," Đề tài NCKH cấp nhà nƣớc 2001-2004.

[50] Vũ Minh Cát, "Hợp tác nghiên cứu xây dựng công nghệ dự báo lũ trung hạn kết nối với công nghệ điều hành hệ thống công trình phòng chống lũ cho đồng bằng sông Hồng - Thái Bình," Đề tài NCKH cấp nhà nƣớc 2008.

[51] "Xây dựng quy trình vận hành liên hồ chứa Sơn La - Hòa Bình - Thác Bà và

Tuyên quang trong mùa lũ hàng năm," 2010.

[52] Hà Văn Khối, "Nghiên cứu cơ sở khoa học cho việc xóa các khu chậm lũ sông

Hồng, sông Đáy, sông Hoàng Long," Đề tài NCKH cấp nhà nƣớc 2010.

[53] Bùi Đình Lập, "Nghiên cứu xây dựng công nghệ dự báo dòng chảy lũ đến các hồ

chứa lớn trên hệ thống sông Hồng," 2016.

[54] Nguyễn Văn Điệp, "Hoàn thiện công nghệ dự báo lũ cho hệ thống sông Hồng

sông Thái Bình," 2013.

[55] Ban chỉ đạo phòng chống lụt bão Trung ƣơng, "Quy trình vận hành hồ chứa Thủy điện Hòa Bình và các công trình cắt giảm lũ sông Hồng trong mùa lũ hàng năm ," 1991.

[56] Quyết định số 57/PCLBTƢ/QĐ ngày 12 tháng 06 năm 1997, "Quy trình vận hành hồ chứa thủy điện Hòa Bình và các công trình cắt giảm lũ sông Hồng trong mùa lũ hàng năm".

[57] Quyết định số 103/PCLBTƢ/QĐ ngày 16 tháng 06 năm 2005, "Quy trình vận hành hồ chứa thuỷ điện Hoà Bình và các công trình cắt giảm lũ sông Hồng trong mùa lũ hàng năm".

[58] Quyết định 80/2007/QĐ-TTg, "Vận hành liên hồ chứa các công trình thủy điện Hòa Bình, Tuyên Quang, Thác Bà trong mùa lũ hàng năm," ngày 01 tháng 06 năm 2007.

124

[59] Quyết định 848/QĐ-TTg ngày 11 tháng 06 năm 2010, "Sửa đổi, bổ sung một số Điều của Quyết định số 80/2007/QĐ-TTg ngày 11 tháng 6 năm 2010 của Thủ tƣớng Chính phủ về việc ban hành Quy trình vận hành liên hồ chứa thủy điện Hòa Bình, Tuyên Quang, Thác Bà trong mùa lũ hàng năm ".

[60] Quyết định 198/2011/QĐ-TTg ngày 10 tháng 02 năm 2011, "Ban hành quy trình vận hành liên hồ chứa Sơn La, Hòa Bình, Tuyên Quang, Thác Bà trong mùa lũ hàng năm, đƣợc ban hành sau khi có thêm hồ chứa Sơn La ".

[61] Quyết định 859/2011/QĐ-TTg, "Ban hành Quy trình vận hành liên hồ chứa Sơn La, Hòa Bình, Tuyên Quang, Thác Bà trong mùa lũ năm 2011," ngày 06 tháng 06 năm 2011.

[62] Quyết định 1622/2015/QĐ-TTg , "Ban hành quy trình vận hành liên hồ chứa trên

lƣu vực sông Hồng," ngày 17 tháng 09 năm2015.

[63] Viện Khoa học KTTV và BĐKH, "Phân tích đánh giá tác động của hiện tƣơng EL Nino đến thiếu hụt lƣợng mƣa gây cạn kiệt mực nƣớc, lƣu lƣợng và đề xuất cơ chế tích nƣớc sớ của các hồ chứa nhằm bổ sung nguồn nƣớc trong trƣờng hợ thiếu nƣớc cho khu vực hạ lƣu sông Hồng," 2014.

[64] Hà Văn Khối và Vũ Thị Minh Huệ, "Phân tích ảnh hƣởng của các hồ chứa thƣợng nguồn trên địa phận Trung Quốc đến dòng chảy hạ lƣu sông Đà, sông Thao," Tạp c í k oa ọc kỹ t uật t ủy l và mô tr ờn , vol. 38, p. 3, Sep. 2012.

[65] Nguyễn Lan Châu, "Ứng dụng một số mô hình tích hợp để dự báo lũ thƣợng lƣu

hệ thống sông Thái Bình," 1995-1997.

[66] Trịnh Quang Hòa và nnk, "Báo cáo Khoa học Đề tài Nghiên cứu công nghệ nhận dạng lũ trong điều hành hồ Hòa Bình và ảnh hƣởng của nó đối với dòng chảy sông Hồng và sông Thái Bình," 1996.

[67] Nguyễn Ngọc Thục và Lê Bắc Huỳnh, "Đánh giá các hình thế thời tiết sinh lũ lớn phục vụ dự báo và cảnh báo trƣớc khả năng có lũ lớn, lũ cực hạn trên hệ thống sông Hồng - Thái Bình," C ơn trìn lũ ồn bằn sôn Hồn - T á Bìn , Bộ Nôn N ệp và PTNT, 2001.

125

PHỤ LỤC

126

Phụ lục 1: Một số thông số cơ bản của các hồ chứa Sơn La, Hoà Bình, Tuyên Quang và Thác Bà

Bảng 1.1 Các thông số thiết kế các hồ chứa phòng lũ thượng nguồn

Hồ chứa

Đơn vị

Sơn La

Hòa Bình

Tuyên Quang

Thác Bà

Lưu lượng lũ thiết kế:

(m3/s)

- Lũ thiết kế

47.700 (P=0,01%)

49.000 (P=0,01%)

12.735 (P=0,02%)

- Lũ kiểm tra

60.000 (Lũ PMF)

63.000 (Lũ PMF)

17.258 (P=0,01%)

6.245(*) (P=0,1%) 8.171(*) (P=0,01%)

215

117

120

Mực nước dâng bình

58

(m)

thường

194,0

101,0

105,2

Mực nước trước lũ

56,0

(m)

(m)

217,83(P=0,01%)

122,0

122,55

Mực nước gia cường: - Lũ thiết kế

58,85

228,08(Lũ PMF)

122,0

123,89

- Lũ kiểm tra

61,0

6,504

9,50

1,699

Dung tích hiệu dung

2,16

109 m3

Dung tích phòng lũ

109 m3

4,0 Từ 194,0 ÷ 215 m

3,0 Từ 101 ÷ 117 m

1,0 Từ 105,2 ÷ 120,0

0,45 Từ 56,0 ÷ 58,0

m

m

109 m3

Dung tích gia cường - Tần suất thiết kế

0,634 Từ 215 ÷ 217,83 m

1,042 Từ 117 ÷ 122 m

0,239 Từ 120 ÷ 122,55

m

- Lũ kiểm tra

109 m3

3,22

1,042

0,364

Từ 215 ÷ 228,08 m

Từ 117 ÷ 122m

Từ 120 ÷ 123,89

m

Công trình xả lũ

Xả đáy

- Số cửa xả đáy, kích

nBH

12610

12106

84.56

thước

m

145

56

79

- Cao trình ngưỡng xả đáy

Xả mặt

nBH

61513

61015

41515.5

31015

- Số cửa xả , kích thước

m

197.8

102

104.85

45

- Cao trình ngưỡng xả mặt

490

455

420

385

350

315

280

245

210

175

140

105

70

F (km2) 0

35

280

280

260

260

240

240

220

220

200

200

)

)

m

m

(

(

180

180

Z

Z

160

160

140

140

120

120

100

100

0

2000

4000

6000

8000

10000 12000 14000 16000 18000 20000 22000 24000 26000 28000 W (106m3)

W, 106m3 F, km2

390

360

330

300

270

240

210

180

150

120

90

60

Hình 1.1: Đường đặc tính hồ chứa Sơn La

F (km2) 30 0

160

160

140

140

120

120

100

100

)

)

m

m

(

(

80

80

Z

Z

60

60

40

40

20

20

0

1500

3000

4500

6000

7500

9000

10500

12000

13500

16500

18000

19500

15000 W, 106m3 F, km2

W (106m3)

Hình 1.2: Đường đặc tính hồ chứa Hoà Bình

Hình 1.3: Đường đặc tính hồ chứa Tuyên Quang

Bảng 1.2: Quan hệ địa hình lòng hồ chứa Thác Bà

Z (m) 20 30 35 40 45 50 55 60 65 70

V (106m3) 0 0.0165 0.0811 0.2738 0.6756 1.3338 2.2251 3.3956 4.7662 6.3558

Phụ lục 2: Ứng dụng Hecressim tính toán toàn liệt hệ thống hồ chửa Sơn La, Hoà Bình.

Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống hồ chứa mô phỏng bằng mô hình HEC-RESSIM

Hình 2.2 Mô tả quan hệ địa hình lòng hồ Sơn La

Hình 2.3 Mô tả biểu đồ điều phối hồ Sơn La

Hình 2.4 Thứ tự xả xuống hạ du từ hồ Sơn La

Hình 2.5 Kết quả vận hành tích nước của hồ chứa Sơn La theo phương án 2

Hình 2.6 Kết quả vận hành tích nước của hồ chứa Hòa Bình theo phương án 2

Phụ lục 3: Các nhánh sông và đoạn sông trên hệ thống

sông Hồng - Thái Bình được thể hiện trong MIKE 11

TT Tên sông Đoạn Chiềudài (m) Số m/cắt

Thao Từ Yên Bái đến Phú Thọ 1 69361 34

Từ Phú Thọ đến ngã 3 T-Đ-H 24400 27

3 Hồng Ngã 3 T-Đ-H đến ngã 3 Nam Định 170728 152

Ngã 3 N Định đến cửa Ba Lạt 58225 26

4 Đà Hoà Bình đến ngã 3 sông Hồng 54700 47

5 Chảy Thác Bà tới ngã 3 sông Lô 36000 5

6 Lô Hàm Yên đến ngã ba sông Gâm 26650 6

(Gềnh gà)

Từ Gềnh Gà tới ngã 3 S.Hồng 111105 43

7 Gâm Từ Na Hang đến Gềnh Gà 75900 20

8 Đáy

Từ Ba Thá đến Gián Khẩu 99340 38

Từ Gián Khẩu đến Cửa Đáy 89249 146

9 Hoàng Long Hưng Thi đến gián khẩu 6320 84

10 Đào Ngã 3 Đáy tới ngã 3 S.Hồng 25240 9

11 Trà Lý Ngã 3 S.Hồng tới cửa Trà Lý 59300 35

12 Ninh Cơ Ngã 3 S.Hồng tới cửa Ninh Cơ 43450 25

13 Luộc Ngã 3 S.Hồng tới ngã 3 Thái Bình 62800 34

14 Đuống Ngã 3 S.Hồng tới ngã 3 Thái Bình 56740 32

15 Hoá Ngã 3 S.Luộc tới cửa biển 35450 19

16 Cầu Thác Bưởi tới ngã 3 s.Thương 137420 47

17 Lục Nam Chũ tới ngã 3 Thái Bình 53150 15

TT Tên sông Đoạn Chiềudài (m) Số m/cắt

18 Thái Bình Trạm TV Phả Lại tới của biển 90970 51

19 Thương Cầu Sơn tới Phả Lại 87650 32

20 Gùa Ngã 3 Thái Bình - Lai Vu 1367 3

21 Mía Ngã 3 Thái Bình - Văn úc 1350 2

22 Mới Ngã 3 Thái Bình - Văn úc 2300 2

23 Kinh Thày Ngã 3 Thái Bình - ngã 3 Đá Bạch 45750 25

24 Đá Bạch Ngã 3 Kinh Thày - cửa Đá Bạch 20550 12

25 Cấm Ngã 3 Kinh Môn - Cảng Cấm 24240 13

26 Kinh Môn Ngã 3 Kinh Thày - sông Cấm 35450 17

27 Lai Vu Ngã 3 Kinh Môn - Văn úc 24750 13

28 Văn úc Ngã 3 Gùa - cửa Văn úc 34961 20

29 Lạch Tray Ngã 3 Văn úc – cửa Lạch Tray 40727 24

30 Sông Tích Từ Lương Phú đến Ba Thá 77342 20

Phụ lục 4: Kết quả tính toán thử nghiệm với các trận lũ lớn đã xảy ra

16000

14000

12000

Sơn La Hòa Bình Yên Bái Thác Bà Na Hang

) s / 3

m

10000

(

8000

g n ợ ư

l

6000

u ư L

4000

2000

0

0

0 5

0 0 1

0 5 1

0 0 2

0 5 2

0 0 3

0 5 3

0 0 4

0 5 4

Thời gian (h)

Quá trình lũ năm 1969

Hình 4.6: Quá trình lũ thực đo tại các biên năm 1969

206

18

204

16

)

202

m

14

)

200

m

12

(

198

ồ h

10

196

8

194

( i ộ N à H c ớ ư n c ự M

c ớ ư n c ự M

Sơn La

6

192

Hà Nội

190

4

0

0 5

0 0 1

0 5 1

0 0 2

0 5 2

0 0 3

0 5 3

0 0 4

0 5 4

Thời gian (h)

Quá trình mực nước hồ chứa Sơn La và Hà Nội điều tiết lũ 1969

Hình 4.7: Quá trình mực nước hồ chứa Sơn La và Hà Nội điều tiết lũ 1969

112

16

108

14

Quá trình mực nước hồ chứa Hòa Bình và Hà Nội điều tiết lũ 1969

)

104

)

m

m

12

(

100

ồ h

96

10

92

8

c ớ ư n c ự M

88

( i ộ N à H c ớ ư n c ự M

Hòa Bình

6

84

Hà Nội

80

4

0

0 5

0 5 3

0 0 1

0 5 1

0 0 2

0 5 2

0 0 3

0 0 4

0 5 4

Thời gian (h)

Hình 4.8: Quá trình mực nước hồ chứa Hòa Bình và Hà Nội điều tiết lũ 1969

14000

Hòa Bình

12000

Sơn La

10000

) s / 3

m

(

8000

g n ợ ư l

6000

u ư L

4000

2000

0

0 5

0 0 1

0 5 1

0 0 2

0 5 2

0 0 3

0 5 3

0 0 4

0 5 4

Thời gian (h)

Quá trình lưu lượng xả hồ chứa Sơn La, Hòa Bình điều tiết lũ 1969

Hình 4.9: Quá trình lưu lượng xả hồ chứa Sơn La, Hòa Bình điều tiết lũ 1969

16000

14000

12000

Sơn La Hòa Bình Yên Bái Thác Bà Na Hang Hàm Yên

) s / 3

10000

m

(

8000

g n ợ ư

l

6000

u ư L

4000

2000

0

0

0 5

0 0 5

0 0 1

0 5 1

0 0 2

0 0 4

0 5 4

0 5 5

0 5 2

0 5 3

0 0 3 Thời gian (h)

Quá trình lũ năm 1970

Hình 4.10: Quá trình lũ thực đo tại các biên năm 1970

204

18

Sơn La

16

Hà Nội

202

)

m

)

14

( i

m

200

(

ồ h

12

198

10

196

c ớ ư n c ự M

8

ộ N à H c ớ ư n c ự M

194

6

192

4

0

0 5

0 0 1

0 5 1

0 0 2

0 0 4

0 5 4

0 0 5

0 5 5

0 5 2

0 5 3

0 0 3 Thời gian (h)

Quá trình mực nước hồ chứa Sơn La và Hà Nội điều tiết lũ 1970 PA3 (Mực nước Hòa Bình 104 m)

Hình 4.11: Quá trình mực nước hồ chứa Sơn La và Hà Nội điều tiết lũ 1970 theo PA3(Mực nước Hòa Bình 104 m)

105

16

104

14

Quá trình mực nước hồ chứa Hòa Bình và Hà Nội điều tiết lũ 1970 PA3 (Mực nước Hòa Bình 104 m)

)

103

m

)

m

102

12

(

ồ h

101

10

100

99

8

c ớ ư n c ự M

( i ộ N à H c ớ ư n c ự M

98

Hòa Bình

6

97

Hà Nội

96

4

0

0 5

0 0 4

0 0 1

0 5 1

0 0 2

0 5 4

0 0 5

0 5 5

0 5 2

0 5 3

0 0 3 Thời gian (h)

Hình 4.12: Quá trình mực nước hồ chứa Hòa Bình và Hà Nội điều tiết lũ 1970 theo PA3(Mực nước Hòa Bình 104 m)

14000

12000

) s / 3

m

10000

(

8000

g n ợ ư l

u ư L

6000

Hòa Bình

4000

Sơn La

2000

0

0 5

0 0 1

0 5 1

0 0 2

0 0 4

0 5 4

0 0 5

0 5 5

0 5 2

0 5 3

0 0 3 Thời gian (h)

Quá trình lưu lượng xả hồ chứa Sơn La, Hòa Bình điều tiết lũ 1970 PA3 (Mực nước hồ Hòa Bình 104 m)

Hình 4.13: Quá trình lưu lượng xả hồ chứa Sơn La, Hòa Bình điều tiết lũ 1970 PA3 (Mực nước hồ Hòa Bình 104 m)

209

20

Sơn La

Hà Nội

205

Quá trình mực nước hồ chứa Sơn La và Hà Nội điều tiết lũ 1970 PA1 (Mực nước Hòa Bình 101 m)

)

16

m

)

201

m

(

ồ h

197

12

193

c ớ ư n c ự M

8

( i ộ N à H c ớ ư n c ự M

189

185

4

0

0 5

0 5 5

0 0 1

0 5 1

0 0 2

0 5 2

0 0 3

0 5 3

0 0 4

0 5 4

0 0 5

Thời gian (h)

Hình 4.14: Quá trình mực nước hồ chứa Sơn La và Hà Nội điều tiết lũ 1970 theo PA1(Mực nước Hòa Bình 101 m)

103

16

102

14

Quá trình mực nước hồ chứa Hòa Bình và Hà Nội điều tiết lũ 1970 PA1 (Mực nước Hòa Bình 101 m)

)

m

)

m

101

12

(

ồ h

100

10

99

8

c ớ ư n c ự M

( i ộ N à H c ớ ư n c ự M

Hòa Bình

98

6

Hà Nội

97

4

0

0 5

0 0 1

0 5 1

0 0 2

0 0 4

0 5 4

0 0 5

0 5 5

0 5 2

0 5 3

0 0 3 Thời gian (h)

Hình 4.15: Quá trình mực nước hồ chứa Sơn La và Hà Nội điều tiết lũ 1970 theo PA1(Mực nước Hòa Bình 101 m)

14000

12000

Quá trình lưu lượng xả hồ chứa Sơn La, Hòa Bình điều tiết lũ 1970 PA1 (Mực nước Hòa Bình 101 m)

) s / 3

10000

m

(

8000

g n ợ ư l

6000

u ư L

Hòa Bình

4000

Sơn La

2000

0

0 5

0 0 1

0 5 1

0 0 2

0 0 4

0 5 4

0 0 5

0 5 5

0 5 2

0 5 3

0 0 3 Thời gian (h)

Hình 4.16: Quá trình lưu lượng xả hồ chứa Sơn La, Hòa Bình điều tiết lũ 1970 PA1 (Mực nước hồ Hòa Bình 101 m)

20000

16000

Sơn La Hòa Bình Yên Bái Thác Bà Na Hang Hàm Yên

) s / 3

m

12000

(

g n ợ ư

l

8000

u ư L

4000

0

0

0 5

0 0 1

0 5 1

0 0 2

0 5 2

0 0 3

0 5 3

0 0 4

0 5 4

Thời gian (h)

Quá trình lũ năm 1971

Hình 4.17: Quá trình lũ thực đo tại các biên năm 1971

213

20

209

Quá trình mực nước hồ chứa Sơn La và Hà Nội điều tiết lũ 1971

)

16

m

205

)

m

(

201

ồ h

12

197

193

c ớ ư n c ự M

8

( i ộ N à H c ớ ư n c ự M

Sơn La

189

Hà Nội

185

4

0

0 5

0 5 2

0 0 1

0 5 1

0 0 2

0 0 3

0 5 3

0 0 4

0 5 4

Thời gian (h)

Hình 4.18: Quá trình mực nước hồ chứa Sơn La và Hà Nội điều tiết lũ 1971

114

16

110

14

Quá trình mực nước hồ chứa Hòa Bình và Hà Nội điều tiết lũ 1971

)

106

m

)

m

12

(

102

ồ h

98

10

94

8

c ớ ư n c ự M

( i ộ N à H c ớ ư n c ự M

90

Hòa Bình

6

86

Hà Nội

82

4

0

0 5

0 0 1

0 5 1

0 0 2

0 0 3

0 5 3

0 0 4

0 5 4

0 5 2 Thời gian (h)

Hình 4.19: Quá trình mực nước hồ chứa Hòa Bình và Hà Nội điều tiết lũ 1971

12000

10000

) s / 3

m

(

8000

g n ợ ư l

6000

u ư L

4000

Hòa Bình

Sơn La

2000

0

0 5

0 0 1

0 5 1

0 0 2

0 0 3

0 5 3

0 0 4

0 5 4

0 5 2 Thời gian (h)

Quá trình lưu lượng xả hồ chứa Sơn La, Hòa Bình điều tiết lũ 1971

Hình 4.20: Quá trình lưu lượng xả hồ chứa Sơn La, Hòa Bình điều tiết lũ 1971

16000

Hòa Bình

Sơn La

14000

Yên Bái

Thác Bà

Na Hang

Hàm Yên

12000

) s / 3

m

10000

(

8000

g n ợ ư

l

u ư L

6000

4000

2000

0

0

0 5

0 0 3

0 0 1

0 5 1

0 5 3

0 0 4

0 5 4

0 0 2

0 5 2

Thời gian (h)

Quá trình lũ năm 1972

Hình 4.21: Quá trình lũ thực đo tại các biên năm 1972

204

18

202

16

)

m

)

200

14

( i

m

(

ồ h

198

12

196

10

194

8

c ớ ư n c ự M

ộ N à H c ớ ư n c ự M

Sơn La

192

6

Hà Nội

190

4

0

0 5

0 0 1

0 5 1

0 0 2

0 0 3

0 5 3

0 0 4

0 5 4

0 5 2 Thời gian (h)

Quá trình mực nước hồ chứa Sơn La và Hà Nội điều tiết lũ 1972 PA3 (Mực nước Hòa Bình 104 m)

Hình 4.22: Quá trình mực nước hồ chứa Sơn La và Hà Nội điều tiết lũ 1972 PA3 (Mực nước Hòa Bình 104 m)

105

16

104

14

Quá trình mực nước hồ chứa Hòa Bình và Hà Nội điều tiết lũ 1972 PA3 (Mực nước Hòa Bình 104 m)

)

103

m

)

m

102

12

(

ồ h

101

10

100

99

8

c ớ ư n c ự M

( i ộ N à H c ớ ư n c ự M

98

Hòa Bình

6

97

Hà Nội

96

4

0

0 5

0 0 1

0 5 1

0 0 2

0 0 3

0 5 3

0 0 4

0 5 4

0 5 2 Thời gian (h)

Hình 4.23: Quá trình mực nước hồ chứa Sơn La và Hà Nội điều tiết lũ 1972 PA3 (Mực nước Hòa Bình 104 m)

14000

Hòa Bình

Sơn La

12000

) s / 3

m

10000

(

8000

g n ợ ư l

u ư L

6000

4000

2000

0

0 5

0 0 1

0 5 1

0 0 2

0 0 3

0 5 3

0 0 4

0 5 4

0 5 2 Thời gian (h)

Quá trình lưu lượng xả hồ chứa Sơn La, Hòa Bình điều tiết lũ 1972 PA3 (Mực nước Hòa Bình 104 m)

Hình 4.24: Quá trình lưu lượng xả hồ chứa Sơn La, Hòa Bình điều tiết lũ 1972 PA3 (Mực nước Hòa Bình 104 m)

207

20

203

Quá trình mực nước hồ chứa Sơn La và Hà Nội điều tiết lũ 1972 PA1 (Mực nước Hòa Bình 101 m)

)

16

m

)

199

m

(

ồ h

195

12

191

c ớ ư n c ự M

( i ộ N à H c ớ ư n c ự M

8

Sơn La

187

Hà Nội

183

4

0

0 5

0 0 1

0 5 1

0 0 2

0 5 2

0 0 3

0 5 3

0 0 4

0 5 4

Thời gian (h)

Hình 4.25: Quá trình mực nước hồ chứa Sơn La và Hà Nội điều tiết lũ 1972 PA1 (Mực nước Hòa Bình 101 m)

104

16

103

14

Quá trình mực nước hồ chứa Hòa Bình và Hà Nội điều tiết lũ 1972 PA1 (Mực nước Hòa Bình 101 m)

)

102

m

)

m

12

(

101

ồ h

100

10

99

8

c ớ ư n c ự M

( i ộ N à H c ớ ư n c ự M

98

6

97

Hòa Bình Hà Nội

96

4

0

0 5

0 0 1

0 5 1

0 0 2

0 5 2

0 0 3

0 5 3

0 0 4

0 5 4

Thời gian (h)

Hình 4.26: Quá trình mực nước hồ chứa Hòa Bình và Hà Nội điều tiết lũ 1972 PA1 (Mực nước Hòa Bình 101 m)

14000

Hòa Bình

12000

Sơn La

Quá trình lưu lượng xả hồ chứa Sơn La, Hòa Bình điều tiết lũ 1972 PA1 (Mực nước Hòa Bình 101 m)

) s / 3

10000

m

(

8000

g n ợ ư l

6000

u ư L

4000

2000

0

0 5

0 0 1

0 5 1

0 0 2

0 0 3

0 5 3

0 0 4

0 5 4

0 5 2 Thời gian (h)

Hình 4.27: Quá trình lưu lượng xả hồ chứa Sơn La, Hòa Bình điều tiết lũ 1972 PA1 (Mực nước Hòa Bình 101 m)

Phụ lục 5: Chương trình tính toán điều tiết dòng chảy hồ chứa Hòa Bình - Sơn La

CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA SƠN LA - HOÀ BÌNH

Tổng lưu lượng xả

Tổng lưu lượng xả

Htl

Qvao

Htl

Qvao

Q khu giữa

Nghiên cứu sinh: Vũ Thị Minh Huệ - 2016

Thời gian

Số cửa xả mặt

Số cửa xả đáy

Số cửa xả mặt

Giờ

(m)

(m3/s)

(m3/s)

(m)

(m3/s)

Số cửa xả đáy

Qxả qua cửa (m3/s)

Qxả qua cửa (m3/s)

Tổng lưu lượng xả (m3/s)

Tổng lưu lượng xả (m3/s)

Lưu lượng Qua nhà máy (m3/s)

Lưu lượng Qua nhà máy (m3/s)

Sơn La

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

200.5 200.49 200.49 200.48 200.48 200.48 200.48 200.48 200.47 200.47 200.47 200.47 200.47 200.48 200.48 200.48 200.49

4850 4872 4893 4915 4937 4958 4980 5007 5033 5060 5087 5113 5140 5185 5230 5275 5320

3,462 3,462 3,462 3,462 3,462 3,462 3,462 3,462 3,462 3,462 3,462 3,462 3,462 3,462 3,462 3,462 3,462

1,619 1,619 1,619 1,619 1,619 1,619 1,619 1,619 1,619 1,619 1,619 1,619 1,619 1,619 1,619 1,619 1,619

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

92 94 96 98 101 103 105 111 117 123 129 135 141 149 157 166 174

101.00 100.99 100.99 100.99 100.99 100.99 100.99 100.99 101.00 101.00 101.00 101.01 101.00 100.98 100.96 100.94 100.92

5111 5164 5218 5271 5324 5378 5431 5466 5501 5536 5571 5606 5641 5669 5698 5726 5754

Hoà Bình 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400

2,940 2,940 2,940 2,940 2,940 2,940 2,940 2,940 2,940 2,940 2,940 2,940 4,410 4,409 4,407 4,406 4,405

2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

5081 5081 5081 5081 5081 5081 5081 5081 5081 5081 5081 5081 5081 5081 5081 5081 5081

5340 5340 5340 5340 5340 5340 5340 5340 5340 5340 5340 5340 6810 6809 6807 6806 6805

TRUNG TÂM

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN QUỐC GIA

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

TRUNG TÂM DỰ BÁO

-----------

Hà Nội, ngày 1 tháng 8 năm 2016

KHÍ TƢỢNG THỦY VĂN TRUNG ƢƠNG

Số: 0108 /DBTƯ

THÔNG TIN, SỐ LIỆU THỦY VĂN VÀ

NHẬN ĐỊNH TÌNH HÌNH LŨ TỪ NGÀY 1 /8 ĐẾN NGÀY 6/8

1 – Các trị số mực nƣớc thực đo trong 24 giờ qua

Mực nƣớc thực đo (cm)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Đà Thao Thao Lô Lô Hồng Hồng Cầu Thương Lục Nam Thái Bình

Hòa Bình Yên Bái Phú Thọ Tuyên Quang Vụ Quang Sơn Tây Hà Nội Đáp Cầu Phủ Lạng Thương Lục Nam Phả Lại

74114 74129 74154 74146 74155 74162 74165 91311 91313 91316 91170

STT Sông Trạm Mã số trạm

Ngày 31/7/2016 19h 13h 1247 1236 2864 2900 1587 1591 1859 1880 1098 1122 768 794 442 456 296 308 214 215 213 185 223 193 Ngày 1/8/2016 7h 1h 1254 1275 2815 2834 1568 1580 1825 1839 1062 1084 739 750 413 430 266 287 204 224 185 209 178 209

2. Các trị số thủy văn dự báo 48 giờ tới

1/7 - 2/8

Trạm Hồ Hòa Bình

Ngày Giờ H, cm

13h 9810

19h 9808

1h 9807

7h 9801

13h 9798

2/8 - 3/8 1h 19h 9798 9795

7h 9790

Hồ Hòa Bình

Q, m3/s

1000

1200

1700

1200

1000

1300

1600

1300

Yên Bái

H, cm

2800

2780

2770

2760

2750

2740

2735

2730

Phú Thọ

H, cm

1552

1535

1523

1510

1500

1490

1485

1480

Tuyên Quang

H, cm

1810

1795

1788

1780

1770

1760

1755

1750

Vụ Quang

H, cm

1046

1030

1020

1010

1005

1000

993

985

Sơn Tây

H, cm

730

720

713

705

695

685

675

665

Hà Nội

H, cm

402

390

382

373

364

355

348

340

Đáp Cầu

H, cm

251

235

222

208

-

-

-

-

Phủ Lạng Thương H, cm

200

195

190

185

-

-

-

-

Lục Nam

H, cm

190

195

184

172

-

-

-

-

Phả Lại

H, cm

189

200

180

160

168

175

163

150

3. Các trị số thủy văn dự báo 24 giờ tới

Trạm

Ngày

1/7 - 2/8

13h

19h

1h

7h

Hồ Sơn La

Giờ H, cm

18822 18826 18831 18850

Hồ Sơn La

Q, m3/s

1700

1650

1700

1750

Hồ Tuyên Quang

H, cm

9657

9643

9629

9615

Hồ Tuyên Quang

Q, m3/s

400

390

380

370

Hồ Thác Bà

H, cm

-

-

-

-

Hồ Thác Bà

Q, m3/s

450

400

380

350

Bảo Yên

H, cm

6920

6900

6880

6870

Hòa Bình

H, cm

1315

1275

1250

1250

4. Nhận định

4.1. Nhận định tình hình dòng chảy 5 ngày (xem chi tiết trong bảng dƣới) 4.2. Nhận định tình hình dòng chảy 5 -10 ngày tới: Trong 5 đến 10 ngày tới, dòng chảy đến các hồ tiếp tục giảm chậm; mực nước trên sông sẽ biến đổi chậm và xuống.

Dòng chảy (m3/s) đến 4 hồ

Tháng Ngày Hồ Sơn La Hồ Hòa Bình Hồ Tuyên Quang Hồ Thác Bà 1550 1500 1600 1800 1500

1800 1850 4000 2700 2100

410 430 550 500 450

520 500 600 550 500

8 8 8 8 8

2 3 4 5 6

Mực nƣớc, lƣu lƣợng tại các trạm

Trạm

1/8

2/8

3/8

4/8

5/8

Ngày Đơn vị H, cm

2762

2732

2716

2699

2684

Hàm Yên

Q, m3/s

642

549

499

450

410

1813

1791

1752

1765

1774

Tuyên Quang H, cm Q, m3/s

1241

1116

908

976

1027

6947

6915

6884

6878

6876

Bảo Yên

H, cm Q, m3/s

294

234

182

171

169

H, cm

2803

2784

2770

2767

2745

Yên Bái

Q, m3/s

957

878

822

811

733

H, cm

1551

1528

1510

1504

1490

Phú Thọ

Q, m3/s

949

816

714

683

612

H, cm

726

669

655

674

674

Sơn Tây

Q, m3/s

4372

3868

3749

3911

3907

H, cm

392

381

371

385

396

Hà Nội

Q, m3/s

3546

3428

3318

3475

3590

TƢQ. GIÁM ĐỐC TRƢỞNG PHÒNG

Nơi nhận: - Vp BCĐ TƯ về PCTT; - Bộ Công thương – EVN; - Công ty Thủy điện Sơn La; - Công ty Thủy điện Hòa Bình; - Công ty Thủy điện Tuyên Quang; - Công ty Thủy điện Thác Bà.

Trịnh Thu Phương