TUYE
Å
N TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016
VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM 275
NGHIÊN CU CƠ S KHOA HC H TR ĐIU HÀNH TÍCH NƯỚC
HP LÝ VÀ ĐẢM BO AN TOÀN TUYT ĐỐI CÔNG TRÌNH
THY LI DU TING
RESEARCH ON SCIENTIFIC BASE TO SUPPORT OPERATION FOR
REASONABLE WATER ACCUMULATION AND TO ENSURE ABSOLUTE
SAFETY OF DAU TIENG RESERVOIR
ThS. NCS. Nguyn Văn Lanh
Công ty TNHH MTV khai thác thy li Du Tiếng - Phước Hòa
PGS. TS. Lê Văn Dc
Trường Đại Hc Bách Khoa - ĐHQG-TP. HCM
TÓM TT
Điu hành h cha là mt trong nhng nhim v quan trng nht trong công tác
qun lý, khai thác và vn hành công trình thy li. Để giúp cho công tác điu
hành h được hiu qu hơn, trong thi gian qua đã có không ít công trình nghiên
cu vi nhiu công c, phương pháp được đề xut áp dng, bước đầu đã mang li
hiu qu rõ rt. Song mt thc tế v nhng tn ti hin nay trong hu hết các h
cha mà ch h quan tâm nht, lo ngi nht là: (i) Làm sao tích nước đạt hiu
qu nht; (i) Làm sao để phòng, gim lũ cho h du tt nht; (iii) Làm sao để h
thng công trình luôn đảm bo an toàn tuyt đối. Trong bài báo này, chúng tôi
tính toán phc hi giá tr mc nước h khi chưa x nước xung sông Sài Gòn để
tìm lượng nước tích lũy trong mùa mưa lũ t 1/7 đến 30/11 hàng năm trong sut
30 năm vn hành , trên cơ s đó, chúng tôi xây dng đường tích nước h
đường phòng, chng lũ hp lý cho công trình. Vic b sung thêm đường tích nước
hđường phòng, chng lũ hp lý cho công trình vào biu đồ điu hành h
truyn thng to nên cơ s khoa hc điu hành h mi đã giúp ch h vn hành
hiu qu trong mùa mưa lũ, đảm bo hài hòa gia các mc tiêu: Tích nước hiu
qu, an toàn công trình, phòng và gim lũ cho h du.
T khóa: H Du Tiếng, Vn hành h cha, Phòng lũ sông Sài Gòn, Biu đồ
điu phi.
ABSTRACT
Reservoir operation is one of the most important tasks in the management,
exploitation and operation of irrigational works. To help reservoir operation tasks
more effective, in recent years, there have been not less research works with a
variety of tools and methods being proposed for application, and initially declared
effectively. However, the current existent facts, most concerned andworried about
with, in most reservoirs, are: (i) How to collectthe water most effectively; (ii) How is
the best way to prevent and reduce downstream flooding; (iii) How to remain the
system of hydraulic works always in status of absolute safety. In this paper, we
calculated and recovered the reservoir water level without releasing into Saigon
TUYE
Å
N TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016
276 VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM
River to get the accumulating water amount during the rainy season from 1/7 to
30/11 every year, during 30 years of operation, on that basis, we built the reasonable
water collection and flood prevention curve for reservoir. This addition of these two
curvesinto the traditional operational chart creates a new scientificoperational
foundation to helpthe reservoir owner effectively operates in flooding seasons, to
remain the harmonization of multiple objectives: effectively collecting water, safety
of reservoir, prevention and flood mitigation for downstream.
Key words: Dau Tieng Reservoir, Reservoir Operation, flooding prevention for Sai
Gon River, the reservoir operation chart.
1. ĐẶT VN ĐỀ
Nhim v chính trong công tác khai thác vn hành
h cha đa mc tiêu là phi tích đủ nước để phc v cho
các nhu cu s dng nước trong h thng, đảm bo an toàn
tuyt đối cho công trình, phòng và gim lũ cho h du.
Trong thc tế để thc hin tt c ba nhim v trên khi vn
hành h cha là mt nhim v rt khó khăn, mt s nguyên
nhân gii thích cho nhn định này là: (i) vì các mc tiêu
thường mâu thun và liên quan cht ch vi nhau trong quá
trình vn hành. (ii) vì hu hết các quy trình vn hành đều
thiếu nhng quy định "m" để giúp Ch h có th vn hành
thun li trong điu kin thc tế, thường nhng quy định
lp sn và yêu cu Ch h phi tuân th là nguyên nhân dn đến s lúng túng trong
công tác điu hành và mang li hiu qu thp, s liu thng kê trong 30 năm vn hành,
cho thy ch có 10 năm h Du Tiếng tích nước đạt cao trình thiết kế. (iii) Trong quá
trình vn hành, xut hin nhiu tác động thay đổi khó lường ca t nhiên nh hưởng
mnh đến quyết định vn hành. (iv) Nhng cơ s khoa hc h tr điu hành h cha tuy
được quan tâm nghiên cu, nhưng nhìn chung vn còn thiếu, nhiu tài liu h tr điu
hành vn còn tn ti nhiu l hng và thm chí có nhiu nghiên cu mi được tiến hành,
nhưng kết qu nghiên cu chưa đáp ng được yêu cu thc tin.
Xut phát t nhng hn chế nêu trên và để đáp ng cho các yêu cu thc tin.
Chúng tôi nghĩ rng vic nghiên cu b sung cơ s khoa hc h tr điu hành đối vi
nhim v tích nước và phòng chng lũ cho công trình Thy li Du Tiếng là vic làm
hết sc cn thiết.
2. CƠ S VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CU
2.1. Cơ s nghiên cu
Ý tưởng nghiên cu xut phát t yêu cu thc tin, t s thiếu ht thưng xuyên
ngun nước tích và t nhng khó khăn khi điu hành x và gim lũ cho h du; t nhng
l hng đưc tìm thy trong quy trình, quy phm qun lý vn hành h, là nguyên nhân
nh hưởng đến an toàn công trình và thiếu ht nước cp cho mùa khô. Trong s các
phương pháp điu hành h cha hin nay, phương pháp cân bng nước được s dng
chính để tính toán. Tuy nhiên do nhiu nguyên nhân khác nhau, mi thành phn trong
phương trình cân bng nước (lưu lượng đến, lưu lượng x-cp, tn tht, dung tích h…)
Hình 1. Các nhim v vn
hành
Nhimvụtích,
cpnước
Nhimvụđảm
boanton
tuytđốicho
côngtrình
Nhimvụ
phòng,gimlũ
chohạdu
TUYE
Å
N TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016
VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM 277
cha nhiu nguyên nhân nh hưởng đến độ chính xác ca nó. Ví d, trong phương trình
cân bng nước, độ chính xác ca kết qu tính toán lưu lượng đến h ph thuc vào độ
chính xác ca các thành phn khác nhau như lượng nước x qua tràn, lượng nước cp
qua cng, lượng tn tht (thm và bc hơi), đường quan h dung tích-mc nước h. Thế
nhưng, sai s ca nhng yếu t này li ph thuc mt cách ch quan vào công tác đo
đạc, quan trc, vì vy lưu lượng đến h cha được tính toán t cân bng nước s cha
nhiu sai s khó tránh khi. Trong s các đại lượng quan trc hàng ngày thì đại lượng
"mc nước h quan trc hàng ngày" được tiến hành quan trc đơn gin và có độ chính
xác cao, vì thế, chúng ta có th s dng đại lượng này để phc v cho vic nghiên cu.
Mt cơ s tiếp cn khác đối vi vn đề nghiên cu là xem xét s "mt cân đối gia
lượng nước x tha và lượng nước tích được", khái nim lượng nước "x tha" trong
nghiên cu này được chúng tôi s dng hàm ý ch lượng nước mà Ch h đã quyết định
x xung sông Sài Gòn ti các thi đim vn hành trong khong thi gian t 01/7 đến
30/11 hàng năm, t đó đề xut các đường cong quy tc để h tr điu hành h cha.
Hướng tiếp cn này t ra hp lý vì đã xem xét ti yếu t chính xác ca ngun s liu
đầu vào, cũng như đã có xem xét v s mt cân đối gia lượng tích và lượng x.
2.2. Phương pháp nghiên cu
Trên nn s liu trong 30 năm khai thác, vn hành chúng tôi tính toán li các giá
tr mc nước h gi định trong trường hp Ch h chưa x tha để tìm lượng nước tích
lũy trong tng thi đon ca mùa mưa lũ (t 1/7 đến 30/11 hàng năm, trong 30 năm
vn hành), trên cơ s đó s xây dng đường tích nước hđường phòng chng lũ hp
lý cho công trình.
3. KT QU NGHIÊN CU
3.1. Kết qu tính toán phc hi mc nước h trong trường hp chưa x tha
Trên cơ s lượng nước đã x tha xung sông Sài Gòn trong tng thi đon, chúng
tôi cng vào phn dung tích h ng vi mc nước h thc tế đã quan trc để tìm các giá tr
mc nước h tích lũy. Mc nước này tương ng vi dung tích tích lũy (Wtl ) th hin kh
năng tích lũy thc tế ca công trình sau khi đã tr đi phn s dng, và tn tht.
Xét phương trình cân bng nước dưới đây:
W
đầu+Wđến-(Wdùng+Wtn tht)-Wx tha=Wcui (1)
Hay
W
đầu+Wđến-(Wdùng+Wtn tht)=Wcui+Wx tha (2)
Đặt Wtl = Wcui + Wx tha (3)
Trong đó:
Wcui: là dung tích h tích lũy được sau khi đã dùng, đã tn tht và đã x tha
qua tràn trong thi đon vn hành.
Wtl: là dung tích h tích lũy được sau khi đã dùng, đã tn tht và chưa x tha
qua tràn trong thi đon vn hành.
TUYE
Å
N TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016
278 VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM
Nhn xét:
T phương trình (2), cho thy lượng nước h tích được cui thi đon vn hành
(khi chưa x tha) ln hơn lượng nước h tích được cui thi đon vn hành (khi đã x
tha) ca phương trình (1). Xem hình 3 - Biu đồ so sánh mc nước h tích được ln
nht trước và sau khi x tha.
Hình 2. Din biến mc nước h khi chưa x tràn t năm 1990-2012
Hình 3. Biu đồ so sánh mc nước h tích được ln nht trước và sau khi x tha
3.2. Tính dung tích tích lũy và dung tích tích lũy trung bình tng thi đon trong
mùa mưa lũ
Ta chn thi gian tính toán bt đầu t 01/7 năm trước đến 30/6 năm sau (trùng
vi năm Thy văn), trong năm Thy văn có 2 mùa, mùa mưa lũ (mùa tích nước) được
tính t 01/07 -30/11 hàng năm, còn mùa kit (mùa cp nước) được tính t 1/12 - 30/6,
trong nghiên cu này ta ch tính toán dung tích tích lũy trong mùa mưa lũ.
Các bước thc hin như sau:
Bước 1: Ti cui mi thi đon vn hành (vi thi đon là 1 ngày), ta cng
dung tích cui thi đon vi lượng nước đã x tha trong thi đon đó, s được dung
tích tích lũy cui thi đon (bao gm c dung tích chưa x tha), xem phương trình (3)
15.00
17.00
19.00
21.00
23.00
25.00
27.00
29.00
1 19 37 55 73 91 109 127 145 163 181 199 217 235 253 271 289 307 325 343 361
TUYE
Å
N TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016
VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM 279
là giá tr Wtl. Thc hin các bước như trên cho đến hết mùa mưa lũ, ta s được din biến
mc nước h tích lũy (khi chưa x tha).
Bước 2: Trích xut các giá tr dung tích tích lũy trong tng thi đon (ΔWtl)
trong các năm vn hành. Tính toán giá tr dung tích tích lũy trung bình trong tng thi
đon (ΔWtltbtđ), ta được kết qu như ct 3, bng 1.
3.3. Xây dng đường tích nước hp lý và đường phòng chng lũ cho công trình
Bước 1: Tính toán dung tích tích nước hp lý và dung tích phòng chng lũ công
trình trong tng thi đon.
Vi mc tiêu đến ngày 01/12 h cn tích đạt đến cao trình Z tnhl 1/12 = ZMNDBT
=24,40 m (hàng 12, ct 7, bng 1), tương ng dung tích cn tích là Wtnhl 1/12 =1580,80
triu m3 (hàng 12, ct 5, bng 1). Do dung tích tích lũy trung bình trong thi đon t
ngày 25/11 đến ngày 01/12 là 5,84 triu m3 (hàng 12, ct 3, bng 1). Nên dung tích hp
lý cn tích ti thi đim ngày 25/11 (hàng 11, ct 5, bng 1) được tính như sau:
Wtnhl 25/11 = Wtnhl 1/12 - ΔWtltbtđ (25/11-1/12) = (1580,80 - 5,84) = 1574,96 triu m3
Bng 1. Xác định dung tích lũy trung bình thi đon, mc nước tích hp lý và mc nước
phòng lũ cho công trình
Hàng Thi đon ΔWtltbtđ
(106m3) Ngày Wtnhl
(106m3)
Wpclct
(106m3)
Ztnhl
(m)
Zpclct
(m)
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8)
1 01/07 534,49 1.119,53 17,66 22,1
2 01/07-15/07 62,19 15/07 596,68 1.181,72 18,26 22,45
3 15/07-01/08 82,30 01/08 678,98 1.264,02 18,99 22,91
4 01/08-15/08 75,43 15/08 754,40 1.339,44 19,63 23,27
5 15/08-01/09 97,08 01/09 851,49 1.436,53 20,38 23,74
6 01/09-15/09 95,23 15/09 946,72 1.531,76 21,05 24,18
7 15/09-01/10 179,17 01/10 1.125,88 1.710,92 22,13 24,95
8 01/10-15/10 202,12 15/10 1.328,01 1.913,05 23,22 25,83
9 15/10-26/10 106,82 26/10 1.434,82 2.019,86 23,74 26,29
10 26/10-01/11 40,35 01/11 1.475,18 2.060,22 23,93 26,46
11 01/11-25/11 99,78 25/11 1.574,96 2.160,00
24,37 26,89
12 25/11-01/12 5,84 01/12 1.580,80 2.165,84 24,40
26,92
Thc hin các bước tính toán tương t, ta được các giá tr dung tích tích nước
hp lý (Wtnhl ) ti ct 5, bng 1. Tra bng quan h (Z~W), ta được các giá tr mc nước
tích hp lý (Ztnhl) ti ct 7, bng 1.
Vi mc tiêu đến 01/12, nếu s dng dung tích phòng lũ để gim lũ cho h du,
cũng không để cao trình mc nước h vượt quá cao trình Zpclct 1/12 =26,92 m (hàng 12, ct
8, bng 1), tương ng vi dung tích h không được vượt quá dung tích Wpclct1/12= 2165,84
triu m3(hàng 12, ct 6, bng 1). Do dung tích tích lũy trung bình trong thi đon t ngày
25/11 đến ngày 01/12 là 5,84 triu m3 (hàng 12, ct 3, bng 1). Nên dung tích h phi
khng chế ti thi đim ngày 25/11 (hàng 11, ct 6, bng 1) được tính như sau: