Luận án tiến sĩ thủy văn học - Dự báo mưa lũ trung hạn cho vận hành hệ thống hồ chứa phòng lũ sông Cả

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI HOÀNG THANH TÙNG NGHIÊN CỨU DỰ BÁO MƯA, LŨ TRUNG HẠN CHO VẬN HÀNH HỆ THÓNG HÒ CHỨA PHÒNG LŨ - ỨNG DỤNG CHO LƯU VỰC SÔNG CÁ Chuyên ngành: Thủy văn học Mã số: 62 44 90 01 Hà Nội - 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRUONG ĐẠI HỌC THỦY LỢI HOANG THANH TUNG NGHIÊN CỨU DỰ BAO MƯA, LŨ TRUNG HAN CHO VẬN HANH HỆ THONG HO CHUA PHÒNG LŨ - UNG DUNG CHO LƯU VUC SÔNG CA. Chuyên gginh: —Thiiy van hoe Mã số 62449001 LUẬN ÁN TIEN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DAN KHOA HỌC 1. VŨ MINH CAT, DH THỦY LỢI, VIỆT NAM 2. ROBETTO RANZI, DH BRESCIA, ITALIA.

Hà Nội - 2011 LỜI CAM BOAN Tôi là Hoàng Thanh Tùng. Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tiên tôi. Các nội dung và kết quả nghiên cứu trong Luận án là trung thực và chưa được công b6 rong bắt kỹ công trình khoa học nào TÁC GIẢ HOÀNG THANH TÙNG LỜI CÁM ON Với lòng kính trong và biết ơn sâu sắc tác giả xin gử lời cảm ơn tới PGS. Vũ Minh Cát, ĐH Thủy Lợi, Việt Nam „ đến GS, TS.

Robeto Ranzi, DH Brescia, Italia đã hướng dẫn té giả trong suốt quá tình tim hiểu, nghiên cứu và hoàn thiện Luận án “Tác giả xin được bày tỏ lồng biết ơn sâu sắc đến các thẳy, cô giáo và các ban đồng nghiệp ở trường Đại học Thủy lợi đã tạo điều kiện thuận lợi cho tá giả rong suốt quá trình học tập và thực hiện Luận án. “ác giả cũng trân trong cảm ơn các cơ quan: Trung tâm Dự báo Khí lượng “Thủy văn Trung Ương, Đài Khí tượng Thủy văn Bắc Trung Bộ đã giúp đỡ tác giả trong quá tình thu thập tài liệu, các thông tn cin thiễtliên quan đến vẫn để nghiên Cuối cùng, tác giá xin gũi lời cảm ơn én bạn bè, đồng nghiệp và người thân đã giáp đỡ, ạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giã trong suốt thời gian học tập, nghiên cưu và thực hiện Luận án TÁC GIẢ HOANG THANH TÙNG. UC LUC Trang “Trang phụ bia Lời cam đoán Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt Danh mục các bảng Danh mục các hình vẽ, đồ thị MO DAU CHUONGI: TONG QUAN VE TINH HÌNH NGHIÊN CỨU DỰ BAO MUA, LŨ TRUNG HAN, VAN HANH HE THONG HO CHỮA VÀ ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CUU CHO LƯU VỰC SÔNG CA ng quan tình hình nghiên cứu về dự báo mưa, lĩ trong han và vận hành hệ thong hỗ chứa trên th giới 1. Dự báo mưa, lũ trung han.

Vận hành hệ thống hồ chứa 1. Tổng quan tình hình nghiên cứu trong nước về dự báo mưa, lũ trung, hạn và vận hành hồ chứa. Dự báo lũ trung hạn, 12. Vận hành hệ thống hỗ chứa 1.

Những tan tại và hướng phát triển 1. Hướng tiếp cận và phương pháp nghiên cứu. Phương pháp nghiê cứu dự báo mưa trung hạn. Phương pháp nghiên cứu dự báo lũ trung hạn.

Phuong pháp nghiên cứu vận hành hệ thống hỗ chứa. Giới thiệu lưu vực hệ thống sông Cả và bệ thing hỗ chứa 1. Vị trí địa lý. Đặc điểm địa hình.

Đặc điểm địa chất. Đặc điểm mạng lưới sông ngồi trong lưu vực. Dặc điểm khí hậu. Hệ thông hỗ chứa nước trên lưu vực.

36 Kết luận chương I 3 CHƯƠNG I : NGHIÍ CỨU DỰ BAO MUA CHO LƯU VỤC SONG 39 fo 2. Hình thể thôi tết gây mưa lĩ lớn trên lưu vực sông Cả 3o 2.1 Các vùng mưa lũ trên lưu vực sông Cả 39 2.2 Các hệ thống thời Ht hủ đạo chỉ phối chế độ mưa lũ lớn 39 2.3 Đặc điểm quá tình synop gây mưa lớn trên khu vục Bắc Trung 45 Bộ trong đó có ưu vục sông Cả 2. Nghiên cứu dự báo mưa trên lưu vực sông Cả 58 2.1 Dự báo mưa bằng mồ hình số tị - BOLAM 58 2.2 Dự báo mưa dựa vào phân tích nhận dạng hình thể thời tiết gây 65 mưa Kết luận chương II 71 CHUONG Il: NGHIÊN CỨU DỰ BAO LŨ TRUNG HAN CHO 72 LƯU VỰC SONG CA 3.1, Một số khi niệm và thực trang dự báo lũ tác nghiệp cho lưu vực sông ca 3. Khái niệm dự báo thủy van n 3.

Phân loại dự báo thủy van n 3.3, Các chỉ tiêu đánh giá dự báo thủy van n 3. Thực trạng dự báo lũ tác nghiệp cho lưu vực sông Cả T6 32. Nghiên cứu đồng chiy lũ lưu vực sông Cả T6 3.3, Nghiên cứu dự báo lũ trùng hạn lưu vực sông Cả khi chưa có hỗ chứa 81 3. Dự báo lũ trung hạn lưu vực sông Cả bằng mô hình lai ghép tắt 81 định (HEC-HMS) và ngẫu nhiên (ARIMA(p.

Dự báo lũ trung hạn lưu vực sông Cả bằng mô hình lai ghép. 91 mạng No ron nhân tạo EANN và ARIMA(p. Nghiên cứu phương án dự báo lũ trung hạn khi các 9 Vực sông Cả được đưa vào vận hành. Kết luận chương IIL 99 “HƯƠNG IV: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIEN TRONG VAN 101 HANH HE THONG HO CHUA PHÒNG LU TREN LƯU VUC SÔNG.

Lựa chọn và giới thiệu tom tắt các hồ chứa đưa vào nghiên cứu vận 101 hành dé phòng lũ trên lưu vực sông Cả. Nghiên cứu xác định các yêu cầu đối với việc vận hành hệ thống hồ 104 chứa 4. Mô hình hóa hệ thống hỗ chứa trên lưu vực sông Cả. Xây dưng các phương ấn vận hành phối hợp hệ thống hỗ chứa trơng 17 ứng với từng kịch Banfinh huống đồng chảy đến hỗ.

Tích hợp mô hình dự báo mưa, lũ với mô hình vận hành hệ thống hồ 119 chứa phòng lũ tên lưu vực sông Cả 4. Thiết lập cơ sở khoa học vận hình phối hợp hé thing hỗ chia 123 Kết luận chương IV 126 KET QUÁ VÀ BAN LUẬN 127 Kết luận 127 Những nội dung chính của Luận án đã được thực hiện. 128 Những đóng góp mới của Luận ấn 128 Hướng phát tiển của Luận án 128 Kiến nghị 129 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIÁ 130 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 131 PHY LỤC 138 PHU LUC 1: Giới thiệu phương pháp An “Implicit”, Hiện “Explicit”, và 137 ‘Quy hoạch động sử dụng trong vận hành phối hợp hệ thông hồchứa.

PHY LỤC 2: Các thông số chính của các hỗ chứa tồn lưu vực sông Cả. 148 DANH MỤC CAC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VỊ KTTV Khí tượng Thủy văn KTTVTW Khí tượng Thủy văn Trung ương KTTVQG 'Khí tượng Thủy văn Quốc gia NCKH Nghiên cứu khoa học PTNT Pháttiển Nông thôn PCLBTW Phòng chống lụ bão Trung ương DHTL Đại học Thủy li BPNN Meng No ron thin kính lan truyền ngược ANN Mang trí tuệ nhân tạo KKL Không khí lạnh XIN Xoáy thuận nhigt dé ATND Áp thấp nhigt đói mez Dai hội tụ nhiệt di NW Gió mùa đông bắc SE Gió mùa tây nam Cao áp TBD Cao áp Thái Bình dương Tạ Thời gian dự kiến dự báo VHHC Van hành hỗ chứa grvú Quy tình vận hành Nes Nohin cứu sinh GHTND Giải hội tụ nhiệt đới. DANH MỤC CÁC BANG Trang Bảng 1-1 Phân bổ diện tích lưu vực một s sông nhánh lớn của lưu 31 Cả Bảng 1-2: Đặc trưng hình thái lưu vực sông nhánh lớn của lưu vực 31 sông Cá Bảng 1-3 € "hứa lớn trên lưu vựcs ng Cả 37 Bảng 2-1 “Thống kế lượng mưa do KKL ảnh hưởng gây mưa vừa và 47 06 một số ving lưu vực sông Cả Bang 2-2: “Thống kê lượng mưa do XTND ảnh hưởng gây mưa vừa va to ở một số vùng lưu vực sông Cả Bảng 2-3 “Cấu hình động lực, vậtlý và phương pháp số của 2 phiên 61 bản mô hình BOLAM trong dự báo định lượng mưa cho Việt Nam Bảng 2-4 Bảng nhận dạng hình thé thời tiết gay mưa trên lưu vực 0 sông Cả Bảng 3-1 Bảng chỉ tiêu chit lượng của phương ấn dự báo ” Bảng 3-2 Xe nước lũ thực do tại một số v trí kì Bảng 3-3 Mức báo động li dọc sông Cả 81 Bảng 3-4 CCác trận hi sử đụng chỉnh và kiểm định mô hình. 86 HEC - HMS Bảng 3-5 Kết quả đính giá mo hình cho các lưu vục bộ phận $6 Bang 3-6 Bộ thông s tủa mô hình HEC-HMS cho các lưu vực bộ.

87 phận Bảng 3-7 “Các chỉ tiêu đánh giá kết quả kiếm định $7 Bảng 3-8 Bộ thông số của các đoạn sông sử dụng diễn toán $7 Muskingum Bảng 3-9: “Các chỉ tiêu đánh giá kết quả dự báo với thời gian Tra $0 ngày Bảng 3-10: “Các chỉ tiêu đánh giá kết quả dự báo với thời gian Ty, = 5 Bang 3-11 Kết quả đánh giá mô hình cho các lưu vực hd chứn % Bang 3-13) Bộ thông số của mô hình HEC-HMS cho các lưu vực hồ % chứa Bảng 3-14: “Các chỉ tiêu đánh giá kết quả kiểm định mô hình cho các 99 lưu vực hỗ chứa Bang 4-1 (Quy ắc phối hợp vận hành hệ thẳng hồ chứa phòng lã trên —_ 124 lưu vực sông Cả DANH MỤC CÁC HÌNH VE VÀ ĐỎ THỊ Trang Hình 1-1 Sơ đồ tấp cận nghiên cứu 23 Hình 1-2. Sơ đồ nghiên cứu dự báo mưa Hình 1-3. Sơ đồ nghiên m dự báo lũ 25 Hình 1-4 Sơ đồ nghiên cửu vận hành hệ thống hỗ chứa 29 Hình 1-5: Bin đỗ lưu vực sông Cả trên lãnh thổ Việt Nam, 32 Hình 1-6, Bin đồ địa hình lưu vực sông Cả 33 Hình 2-1 During đi các cơn bão đỗ bộ hoặc ảnh hưởng đến lưu vực sỊ sông Cả từ năm 1970- 2009 Hình 2-2 ‘Tin suất xuất hiện các trận bão đổ bộ và ảnh bưởng đến lưu % vực sông Cũ từ năm 1970 ~ 2009 Hình 2-3: Miễn số liệu đầu vào của mô hình toàn cau GES và miễn tính toán của mô hình khu vực BOLAM cho phiên bản FATHER và SON, Hình 2-4 Phân bổ sai số trung bình theo phân ích và dự báo với hạn cự báo 1 và 2 ngày theo BOLAM_FATHER và BOLAM_SON Hình 2-5: Phân bỗ hệ số tương quan COR theo phân tích và dự báo với hạn dự báo I và 2 ngày theo BOLAM_ FATHER và BOLAM.