VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI VIỆT NAM PHÒNG TNTĐ QUỐC GIA VỀ ĐLH SÔNG BIỂN BÁO CÁO TÍNH TOÁN THÔNG SỐ THỦY VĂN LƯU VỰC SÔNG PÔ CÔ HÀ NỘI - 2013 VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI VIỆT NAM PHÒNG TNTĐ QUỐC GIA VỀ ĐLH SÔNG BIỂN  TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ VỀ DÒNG CHẢY SÔNG PÔ CÔ Chủ đầu tư : Sở Nông nghiệp PTNT tỉnh Kon Tum Đơn vị quản lý dự án : Chi cục Thủy lợi PCLB Kon Tum Chủ nhiệm dự án : Hồ Việt Cường PHÒNG THÍ NGHIỆM TRỌNG ĐIỂM QUỐC GIA VỀ ĐỘNG LỰC HỌC SÔNG BIỂN HÀ NỘI - 4/2013 MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN LƯU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 VỊ TRÍ ĐỊA LÝ Sông Pô Kô phụ lưu sông Sê San, bắt nguồn từ vùng núi huyện Đắk Glei chảy theo hướng Bắc- Nam qua huyện Ngọc Hồi, đổi hướng Tây Bắc Đông Nam qua huyện Đắk Tô, đổi hướng Bắc - Nam làm thành ranh giới tự nhiên Đắk Tô với Đắk Hà, Sa Thầy với Đắk Hà, Sa Thầy với thành phố Kon Tum hợp với sông Đak Bla Thuộc vùng sinh thái Tây Nguyên, vị trí địa lí lưu vực nghiên cứu có tọa độ 13045’ đến15010’ vĩ độ Bắc 106025’ đến 108020’ kinh độ Đông Lưu vực nghiên cứu Krông Pôcô giới hạn lấy đến trạm Trung Nghĩa có diện tích lưu vực 3260km2, chiều dài 121km 1.2 ĐIỀU KIỆN ĐỊA HÌNH Lưu vực sông Pô Kô có địa hình núi cao, độ dốc lớn, hướng thấp dần từ Bắc xuống Nam, từ Đông sang Tây Địa hình phức tạp đa dạng, gò đồi, cao nguyên xen lẫn vùng trũng Phía bắc có đỉnh Ngọc Linh cao Việt Nam với độ cao 2598m Độ cao trung bình phía Bắc lưu vực từ 800-1200m, phía Nam có độ dốc 2-5% với độ cao khoảng 500-530m Sự đa dạng địa hình tạo cho khu vực nghiên cứu có đỉnh núi cao, hệ thống cánh rừng đan xen dải hù sa dọc theo sông suối lớn Các dạng địa hình lưu vực gồm: + Kiểu địa hình bóc mòn – xâm thực núi thấp phân cắt mạnh phát triển đá macma xâm nhập đá biến chất phân bố trung tâm vùng nghiên cứu Kiểu địa hình thường tạo thành núi cao riêng biệt với cao trình tuyệt đối khoảng 700m + Kiểu địa hình bóc mòn – xâm thực trung bình phát triển chủ yếu đá biến chất khối xâm nhập, phun trào nhỏ Kiểu địa hình phân bố chủ yếu vùng nghiên cứu, chúng tạo thành đồi núi cao với độ cao tuyệt đối 500-600m + Kiểu địa hình bóc mòn – xâm thực đồi núi thấp phát triển trầm tích Neogen Kiểu địa hình phân bố chủ yếu phía Đông phía Bắc + Kiểu địa hình xâm thực tích tụ dòng chảy: thung lũng sông Đăk Pôcô, Đăk Psi, Pôcô Kroong nhánh suối lớn chúng Thung lũng sông có dạng chữ U, số nơi chảy qua vùng đá xâm nhập thung lũng sông thường hẹp, vách bờ dốc + Kiểu địa hình tích tụ thềm sông, kiểu địa hình xuất số nơi Diên Bình, Đăk Tô 1.3 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT THỔ NHƯỠNG Lưu vực Pô Kô nằm thung lũng Cao nguyên Nam Trung Bộ, nguyên nhân dẫn đến đất vừa mang đặc trưng đất đỏ bazan cao nguyên, vừa mang đặc điểm đất đá xám dốc tụ Theo số liệu điều tra phân tích thổ nhưỡng Viện quy hoạch thiết kế Nông nghiệp năm 1978, chỉnh sửa chương trình 48C điều tra bổ sung 1993-1994 đất Kon Tum chia làm nhóm đất sau: a) Nhóm đất phù sa: gồm ba loại đất đất phù sa bồi, đất phù sa loang lổ, đất phù sa suối Các loại đất phân bố chủ yếu phần lớn huyện thị tỉnh b) Nhóm đất xám: gồm hai loại đất đất xám mácma axít đất xám phù sa cổ, nhóm đất nằm rải rác khắp nơi huyện thị Thảm phủ loại đất thường tre, nứa, rừng khộp thưa thớt Loại đất còn thích hợp với số loại trồng khác lúa, ngô, lạc, thuốc lá,… c) Nhóm đất đỏ vàng: gồm loại đất nâu vàng phù sa cổ, tập trung xã huyện Sa Thầy, loại đất phân bố tập trung gần nguồn nước, địa hình tương đối bằng phẳng, thích hợp trồng loại ngắn ngày Mía, Đậu tương hoặc vùng chuyên canh tập trung ăn Đất đỏ vàng mácma axít, đất phù hợp cho lương thực hoa màu Đất đỏ vàng đá sét biến chất có mặt hầu hết ở huyện Ngọc Hồi huyện Đăk Hà Đất nâu đỏ đá bazan phong hoá, đất vàng nhạt đá cát đất nâu tím đá bazan Nhóm đất có tầng dầy lớn nên thích hợp trồng loại công nghiệp cao su, cà phê, chè, thích hợp cho việc trồng rừng công nghiệp ngắn ngày mía, đậu tương,… d) Nhóm đất mùn vàng núi: gồm loại đất đất mùn vàng nhạt có nơi Potzon hoá, đất mùn vàng nhạt đá sét biến chất, đất mùn nâu đỏ mácma bazơ trung tính nằm rải rác huyện Đăk Glêi, Đăk Tô Loại đất tương đối màu mỡ phân bố nơi có độ cao lớn nên hạn chế cho việc sử dụng chúng vào mục đích nông nghiệp, phù hợp cho phát triển lâm nghiệp đặc biệt dược liệu quí (cây Sâm) e) Nhóm đất thung lũng trước núi: đất hình thành sản phẩm trôi từ bề mặt sườn đồi, núi bồi tụ xuống thung lũng gần Đất phân bố hầu hết huyện lưu vực nghiên cứu phù hợp cho việc sản xuất lúa, hoa màu, rau loại Nhìn chung địa hình chia cắt mạnh, cấu trúc địa chất đa dạng phân hóa khí hậu đã tạo cho vùng nghiên cứu đặc điểm thổ nhưỡng đa dạng phong phú Các loại đất xám phù sa cổ, đất xám macma axít, phù sa bồi phù sa có tầng loang lổ có khả canh tác nông nghiệp Ở số vùng có tầng dầy canh tác phù hợp phát triển công nghiệp dài ngày Đăk Tô, Ngọc Hồi 1.4 THẢM PHỦ THỰC VẬT Thực vật lưu vực nghiên cứu phong phú, theo kết điều tra bước đầu, tỉnh Kon Tum có khoảng 300 loài, thuộc 180 chi 75 họ thực vật có hoa Cây hạt trần có 12 loài, chi, họ; hạt kín có 305 loài, 175 chi, 71 họ; mầm có 20 loài, 19 chi, họ; có mầm 285 loài, 156 chi, 65 họ Trong đó, họ nhiều họ đậu, họ dầu, họ long não, họ thầu dầu, họ trinh nữ, họ đào lộn hột, họ xoan họ trám Hiện nay, trội rừng rậm, rừng rậm có quần hợp chủ đạo thông hai lá, dẻ, re, pơmu, đỗ quyên, chua, độ cao 1.500 1.800 m chủ yếu thông ba lá, chua, dẻ, re, kháo, chẹc, Nhắc đến nguồn lợi rừng lưu vực phải kể đến vùng núi Ngọc Linh với dược liệu quý sâm Ngọc Linh, đẳng sâm, hà thủ ô quế Trong năm gần đây, diện tích rừng bị thu hẹp chiến tranh, khai thác gỗ lậu sản phẩm khác rừng, có nhiều rừng gỗ quý có giá trị kinh tế cao Trên lưu vực tồn loại thảm phủ sau: + Rừng nhiệt đới xanh quanh năm: chủ yếu phát triển núi cao 600-1200m, khe suối vùng hợp lưu có nhiều tầng nhiều loại quí Cẩm lai, Hương trắc, độ che phủ thấp, tầng thảm phủ dầy Loại rừng phát triển nhiều lưu vực huyện Đăk Glêi, Đăk Hà, Đăk Tô, tài nguyên quí lưu vực nói riêng nước ta nói chung Tài nguyên đã quy hoạch thành vườn quốc gia, khu bảo tồn sinh thái phục vụ cho nhiều mục đích đem lại nguồn lợi cho lưu vực + Rừng thưa rộng: phát triển địa hình đồi lượn sóng nhiều loại đất với loại tiêu biểu như: khộp, tre, nứa, phân bố huyện Đăk Glêi, Đăk Tô, Ngọc Hồi + Rừng hỗn hợp tre, nứa: chủ yếu loại tre, nứa, gỗ thuộc họ dầu + Rừng non tái sinh bụi: kết việc khai thác rừng nhiều năm, rừng non tái sinh thay cho rừng rộng Các loại cao từ 2-15m phát triển hầu khắp địa bàn tỉnh Kon Tum, tất dạng địa hình, loại đất khác Hiện rừng còn bị phá để chuyển sang mục đích phát triển công nghiệp + Trảng cỏ thứ sinh: trảng cỏ hình thành khai thác gỗ, đốt rừng làm nương rẫy sau bỏ hoang CHƯƠNG ĐIỀU KIỆN KHÍ TƯỢNG KHÍ HẬU 2.1 LƯỚI TRẠM KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN 2.1.1 Lưới trạm khí tượng Trong tỉnh Kon Tum vùng lân cận có 10 trạm khí tượng điểm đo mưa, chỉ có trạm: Kon Tum, Plei Ku Đak Tô quan trắc yếu tố khí tượng chính: lượng mưa (X ), nhiệt độ không khí (T), tốc độ gió (V), độ ẩm không khí (U) lượng bốc (Z) Trạm Kon Tum trạm Plei Ku có số liệu quan trắc gần 60 năm nay, còn trạm Đak Tô hoạt động từ năm 1977 tới nay, chất lượng tài liệu nói chung tốt, đảm bảo độ tin cậy Ngoài trạm trên, trạm khác thực chất chỉ điểm đo mưa mà tuyệt đại phận thiết lập sau ngày giải phóng miền Nam (1975), có số liệu không liên tục không đảm bảo chất lượng, chỉ dùng để tham khảo Sự phân bố trạm chưa hợp lý, nói chung nằm thị trấn Các trạm khí tượng tỉnh Kon Tum vùng lân cận với yếu tố quan trắc thời kỳ có số liệu chúng trình bày bảng Bảng 1-3 Mạng lưới trạm khí tượng địa bàn tỉnh Kon Tum vùng lân cận STT Tên trạm Yếu tố đo Thời gian đo Kon Tum X,T,U,V,Z 1917-1941; 1961-1974; 1976 đến Đak Tô X,T,U,V,Z 1977 đến Đak Glei X 1977-1984; 1986 đến Trung Nghĩa X 1978 đến Sa Thầy X 1980-1985 ; 1988 đến Kon Plong X 1932-1940 ; 1978-1984 Đak T Re X 1978-1986; 1988 đến Chư Prông X 1978 đến Plei Ku X,T,U,V,Z 10 Biển Hồ X 1964-1974; 1981-1990 11 Chư Pah X 1978 đến 1929-1944; 1956-1974 ; 1976 đến Hình 2- Lưới trạm khí tượng tỉnh Kon Tum 2.1.2 Lưới trạm thuỷ văn Trong tỉnh Kon Tum có trạm thuỷ văn quan trắc lưu lượng mực nước dòng sông, tất nằm hệ thống sông Sê San Đó trạm: Kon Tum, Trung Nghĩa, Sa Bình, Ya Ly, Đak Tô Đak Cấm - Trạm Kon Tum: Là trạm thuỷ văn quan trắc mực nước lưu lượng sông Đak Bla từ trước ngày giải phóng miền Nam (1975) Tài liệu không liên tục, hình thành thời kỳ quan trắc gián đoạn: Từ tháng 7/1959 đến tháng 2/1964 từ tháng 1/1967 đến tháng 12/1971 Năm 1977 trạm phục hồi, tiến hành đo mực nước, lưu lượng phù sa nay; nhiên vị trí trạm đã dịch chuyển lên tuyến cách tuyến đo cũ km Chất lượng tài liệu thời kỳ đo trước ngày giải phóng không tốt lắm, lưu lượng ngày suy từ mực nước ngày có sai số lớn, mùa mưa lũ - Trạm Trung Nghĩa: Là trạm thuỷ văn quan trắc mực nước lưu lượng sông Pô Kô từ tháng 7/1959 tới tháng 2/1964 Chất lượng tài liệu thời kỳ đo không đủ độ tin cậy (chủ yếu dựa vào mực nước ngày để suy lưu lượng ngày) Sau ngày giải phóng miền Nam, trạm xây dựng lại tiến hành quan trắc theo quy phạm quy định, gia đoạn đầu chỉ đọc mực nước, từ 1990 trở tiến hành đo lưu lượng 10 Thông số mô hình Lmax Các thông số hiệu chỉnh mô hình NAM Mô tả Lượng nước tối đa bể chứa tầng rễ L max có thể gọi lượng ẩm tối đa tầng rễ để thực vật có thể hút để thoat nước Umax Lượng nước tối đa bể chứa mặt Lượng trữ có thể gọi lượng nước để điền trũng, rơi mặt thực vật, chứa vài Cm bề mặt đất CQOF Hệ số dòng chảy mặt (0 ≤ CQOF ≤ 1) CQOF định phân phối mưa hiệu cho dòng chảy ngầm thấm TOF Giá trị ngưỡng dòng chảy mặt (0 ≤ TOF ≤ 1) Dòng chảy mặt chỉ hình thành lượng ẩm tương đối đất tầng rễ lớn TOF TIF Giá trị ngưỡng dòng chảy sát mặt (0 ≤ TOF ≤ 1) Dòng chảy sát mặt chỉ hình thành chỉ số ẩm tương đối tầng rễ lớn TIF TG Giá trị ngưỡng lượng nước bổ sung cho dòng chảy ngầm (0 ≤ TOF ≤ 1) Lượng nước bổ sung cho bể chứa ngầm chỉ hình thành chỉ số ẩm tương đối tầng rễ lớn TG CKIF Hằng số thời gian dòng chảy sát mặt CKIF với Umax định dòng chảy sát mặt Nó chi phối thông số diễn toán dòng chảy sát mặt CKIF >> CK12 CK12 Hằng số thời gian cho diễn toán dòng chảy mặt sát mặt Dòng chảy mặt dòng chảy sát mặt diễn toán theo bể chứa tuyến tính theo chuỗi với hằng số thời gian CK12 CKBF Hằng số thời gian dòng chảy ngầm Dòng chảy ngầm từ bể chứa ngầm tạo sử dụng mô hình bể chứa tuyến tính với hằng số thời gian CKBF Những điều kiện ban đầu Những điều kiện ban đầu theo yêu cầu mô hình NAM bao gồm lượng nước bể tuyết, bể mặt, bể chứa tầng rễ cây, với giá trị ban đầu dòng chảy từ bể chứa tuyến tính cho dòng chảy mặt sát mặt dòng chảy ngầm Thông thường tất giá trị ban đầu có thể lấy bằng trừ lượng nước tầng rễ tầng ngầm, ước tính điều kiện ban đầu có thể lấy từ lần mô phỏng trước đó, năm trước đây, cần với thời gian bắt đầu mô phỏng Trong việc hiệu chỉnh mô hình, thông thường nên bỏ qua kết mô phỏng nửa năm để loại bỏ ảnh hưởng sai số điều kiện ban đầu 22  Chỉ tiêu đánh giá chất lượng mô phỏng mô hình Chất lượng mô phỏng mô hình đánh giá qua chỉ tiêu thống kê đỉnh lũ, tổng lượng dòng chảy độ phù hợp trình dòng chảy năm hoặc mùa lũ Cụ thể sau: Đánh giá khả mô phỏng đỉnh lũ, sử dụng chỉ tiêu sau: - Sai số tương đối lưu lượng đỉnh lũ (∆Q/Q - %); - Độ lệch thời gian xuất đỉnh (τ – h), đánh giá khả phù hợp thời gian xuất hiện; Đánh giá khả mô phỏng tổng lượng toàn năm, hoặc toàn mùa: - Sai số tương đối tổng lượng dòng chảy năm hoặc mùa lũ (∆W/W - %); Đánh giá khả mô phỏng trình dòng chảy: - Sử dụng chỉ tiêu Nash-Sutcliffe: n R =1 − ∑ Qobs,i − Qsim,i  i =1 n ∑ Qobs,i − Qobs  2 i =1 Trong đó: Qobs, i: lưu lượng thực đo thời điểm thứ i Qsim, i: lưu lượng tính toán thời điểm thứ i Q obs : lưu lượng thực đo trung bình thời đoạn 3.2.2 Xây dựng mô hình thủy văn MIKE NAM tính toán dòng chảy cho lưu vực sông Pôkô Phạm vi tính toán Phạm vi tính toán bao gồm toàn phần lưu vực sông Pô kô tính từ thượng nguồn đến hợp lưu với sông Đăk Bla sông Sê san có diện tích lưu vực 3530km2 dài 121 km 23 Tài liệu sử dụng a Tài liệu khí tượng thủy văn + Tài liệu mưa Trên lưu vực sông Pô kô có trạm đo mưa bao gồm trạm Đăk Glei, Đăk Tô, Sa Thầy, Trung nghĩa, dự án sử dụng tài liệu mưa ngày trạm từ năm 1991- 2010 Để sử dụng số liệu mưa trạm vào tính toán cho mô hình MIKE Nam cần phải xác định trọng số trạm mưa lưu vực, việc xác định trọng số trạm mưa dựa vào phương pháp đa giác Theison Xác định đa giác Thaison bằng cách nối liền trạm mưa lưu vực bằng đoạn thẳng chia lưu vực thành nhiều hình tam giác, kẻ đường trung trực cạnh tam giác, đường giới hạn diện tích phận trạm đo Từ phần diện tích giới hạn tính trọng số trạm, kết tính toán bảng dưới: Tên trạm Đak Glei Đakto Sa Thầy Trung nghĩa Pô kô Diện tích lưu vực 1875 1395 170 90 3530 Mưa bình quan 1669 1884 1818 1787 1764 Bảng 3- 1: Bảng kết tính toán trọng số mưa lưu vực Pô kô 24 Trọng số 0.53 0.4 0.05 0.02 Hình 3- : Chia lưu vực bằng phương pháp đa giác Theisson + Tài liệu bốc Tài liệu bốc sử dụng tài liệu bốc ngày thu thập trạm khí tượng thu thập lưu vực gồm trạm Đăk Glei, Đăk Tô, Sa Thầy, Trung nghĩa từ năm 19912010 + Tài liệu dòng chảy Thu thập số liệu lưu lượng bình quân ngày trạm Trung Nghĩa từ năm 1991-1997 để làm số liệu hiệu chỉnh kiểm định mô hình + Tài liệu khu vực nghiên cứu Bao gồm thông tin diện tích lưu vực, đơn vị hành chính… Hiệu chỉnh mô hình Do số liệu dòng chảy thực đo trạm Trung Nghĩa chỉ có số liệu từ năm (19911997) nhiên số liệu đo mưa trạm Đăk Gliei chiếm trọng số lớn trạm lại số liệu đo mưa năm 1996 năm có lũ lớn xảy ra, dự án chỉ sử dụng số liệu dòng chảy thực đo trạm Trung Nghĩa từ năm (1991-1995) để hiệu chỉnh kiểm định mô hình Sử dụng số liệu dòng chảy thực đo trạm Trung Nghĩa từ năm (1991-1995) số liệu mưa, bốc trạm khí tượng lưu vực thời gian để hiệu chỉnh kiểm định mô hình 25 Kết hiệu chỉnh thông số cho mô hình mưa dòng chảy lưu vực sông Pô kô thể hình đây: Bảng 3- 2: Bảng thông số hiệu chỉnh mô hình Name Pô kô Umax Lmax 150 CQO F 0.4 CKIF CK1,2 TOF TIF TG CKBF 1000 41 0.55 0.1 0.01 1450 Bảng 3- 3: Đánh giá sai số mô hình Chỉ tiêu Trạm ∆Qmax(%) Pô kô ∆W(%) 0.69 Kiểm định mô hình 26 ∆T(h) NASH(%) 0.75 Sử dụng thông số mô hình tiến hành kiểm định cho số liệu dòng chảy thực đo trạm Trung Nghĩa từ năm 1993-1995 , kết kiểm định mô hình thể đây: Bảng 3- 4: Bảng thông số hiệu chỉnh mô hình Name Pô kô Umax Lmax 150 CQO F 0.4 CKIF CK1,2 TOF TIF TG CKBF 1000 41 0.55 0.1 0.01 1450 Bảng 3- 5: Đánh giá sai số kiểm định mô hình Chỉ tiêu Trạm Pô kô ∆Qmax(%) ∆W(%) 8.57 ∆T(h) NASH(%) 0.78 Sử dụng thông số đã hiệu chỉnh ,kiểm định mô hình tiến hành tính toán dòng chảy cho lưu vực Pô kô từ năm (1997-2010) 27 Hình 3- 2: Dòng chảy kéo dài tài trạm Trung Nghĩa từ năm 1997-2010 Bảng 3- 6: Bảng số liệu lưu lượng bình quân năm trạm Trung nghĩa từ năm 19912010 TT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Năm 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 28 Lưu lượng bình quân năm 144.6 110.0 95.9 164.9 102.7 186.6 163.9 71.5 169.7 161.1 203.8 154.5 128.4 131.0 155.0 168.2 128.2 107.8 175.0 79.4 3.3 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ DÒNG CHẢY TỪ SỐ LIỆU KÉO DÀI Sử dụng thông số mô hình đã hiệu chỉnh kiểm định tiến hành tính toán dòng chảy từ số liệu mưa lưu vực sông Pôkô từ năm 1997 -2010, kết tính toán ghép với số liệu dòng chảy thực đo từ năm 1991-1996 cho chuỗi số liệu dòng chảy từ năm 1991-2010 Sử dụng chuỗi số liệu để tính toán thông số dòng chảy 3.3.1 Lưu lượng dòng chảy năm Q0 ( m3/s) Lưu lượng dòng chảy trung bình nhiều năm Q0 xác định theo công thức: Q0= ( m3/s) =140 m3/s Trong : Qi lưu lượng bình quân năm thứ i n : Tổng số năm 3.3.2 Môđuyn dòng chảy năm M0(l/s/km2); Mô đun dòng chảy nhiều năm, kí hiệu M 0, đơn vị Môđuyn dòng chảy năm M0(l/s/km2), tính theo công thức: M0 = x103 = = 39.6 l/s/km2; 3.3.3 Tổng lượng dòng chảy bình quân nhiều năm W (m3): Tổng lượng dòng chảy trung bình nhiều năm lưu vực sông kí hiệu W0, đơn vị ( m3) W0= Q0T Q0: Lưu lượng bình quân nhiều năm ( m3/s) T : Thời gian năm , T= 31,5x106 Thay vào ta tính W0= 140x31,5x106 = 4410 ( 106 m3) 3.3.4 Lớp dòng chảy năm Y0 ( mm) Kí hiệu Y0 , đơn vị ( mm) , lớp dòng chảy tính cho thời đoạn nhiều nhiều năm: Y0= = =1249 ( mm) 3.3.5 Hệ số dòng chảy năm: Hệ số dòng chảy α0 biểu thị cho khả tập trung dòng chảy lưu vực, xác định theo công thức: α0 = Y0 1249 = = 0,7 X 1764 3.3.6 Hệ số phân tán dòng chảy năm Cv;  Xác định hệ số Cv, Cs theo phương pháp Moment: C V = ∑ ( k i −1) n −1 Bảng tính toán sau: 29 (3- 0) Bảng 3- 7: Bảng tính toán hệ số Cv, Cs TT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 tb Năm 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Q 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 1991 Ki 145.4 110.2 96.4 165.5 102.9 186.6 164.5 77.9 137.4 146.3 67.1 130.8 142.6 129.0 118.4 141.1 120.5 120.2 154.8 106.4 145.4 ( Ki-1) 1.134 0.859 0.752 1.291 0.803 1.456 1.283 0.608 1.072 1.141 0.523 1.020 1.112 1.006 0.923 1.101 0.940 0.938 1.207 0.830 1.134 (Ki-1)2 0.134 -0.141 -0.248 0.291 -0.197 0.456 0.283 -0.392 0.072 0.141 -0.477 0.020 0.112 0.006 -0.077 0.101 -0.060 -0.062 0.207 -0.170 0.134 Từ công thức (3-1) , Cv = 0.26 3.3.7 Hệ số thiên lệch Cs; Sau xác định CV, với dạng phân phối dòng chảy năm chọn hệ số thiên lệch CS = CV  Xác định hệ số Cv, Cs theo phương pháp đồ giải: Từ chuỗi số liệu dòng chảy trạm Trung Nghĩa từ năm 1991-2010 tiến hành vẽ đường tần suất lý luận theo dạng Pearson III Kết sau: Bảng 3- 8:Bảng tính đặc trưng thống kê Đặc trưng thống kê Giá trị Đơn vị Giá trị trung bình 140.1 m³/s Hệ số phân tán CV 0.29 Hệ số thiên lệch CS 0.13 Bảng 3- 9: Bảng kết tính tần suất Thứ tự Tần suất 0.01 0.10 0.20 0.33 Q ( m3/s 302.65 273.25 263.50 256.12 30 Thời gian lặp ( năm ) 10000.000 1000.000 500.000 303.030 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 0.50 1.00 1.50 2.00 3.00 5.00 10.00 20.00 25.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 75.00 80.00 85.00 90.00 95.00 97.00 99.00 99.90 99.99 FFC 2008 © Nghiem Tien Lam 249.75 238.52 231.55 226.38 218.75 208.43 192.72 174.02 167.00 160.75 149.55 139.23 129.02 118.20 112.26 105.69 98.09 88.63 74.80 65.94 49.47 22.03 0.18 200.000 100.000 66.667 50.000 33.333 20.000 10.000 5.000 4.000 3.333 2.500 2.000 1.667 1.429 1.333 1.250 1.176 1.111 1.053 1.031 1.010 1.001 1.000 ĐƯỜNG TẦN SUẤT DÒNG CHẢY NĂM TRẠM TRUNG NGHĨA 320 300 Qmaxx TB=140.11, Cv=0.26, Cs=-0.31 280 TB=140.11, Cv=0.29, Cs=0.13 260 240 220 Lưu lượng, Q(m³/s) 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0.01 0.1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 99 Tần suất, P(%) Hình 3- 3: Đường tần suất dòng chảy năm trạm Trung Nghĩa 31 99.9 99.99 © FFC 2008 3.3.8 Xác định dòng chảy năm thiết kế Dựa vào đường tần suất dòng chảy năm trạm Trung Nghĩa, xác định giá trị QO, CV, CS từ xác định QP theo toạ độ đường tần suất lý luận Pearson III Bảng 3- 10 Dòng chảy năm thiết kế P% lưu vực Pô kô STT Trạm Trung nghĩa N 20 Qtb 140, M 39, Cv 0,2 Cs 0,1 P= 10% P= 25% P= 50% P= 75% P= 85% 192,7 167 139,2 112 98,1 3.3.9 Phân phối dòng chảy năm; Phân mùa dòng chảy Việc phân mùa chọn theo chỉ tiêu vượt trung bình Mùa lũ gồm tháng liên tiếp đạt chỉ tiêu mùa lũ Bảng 3- 11: Bảng kết phân mùa dòng chảy TT Trạm Trung Nghĩa Sông Pô kô Mùa kiệt XII-VI Mùa lũ VII-XI Theo kết mùa lũ lưu vực sông Pô kô từ tháng VII- XI, mùa kiệt kéo dài từ tháng XII tháng VI Phân phối dòng chảy trung bình nhiều năm; Để có mô hình phân phối dòng chảy trung bình nhiều năm ta dùng số liệu quan trắc tháng, áp dụng phương pháp thống kê tính trị số dòng chảy trung bình nhiều năm sau tính tỷ lệ phần trăm dòng chảy tháng so với năm Phân phối dòng chảy năm tiến hành cho trạm Trung Nghĩa, kết phân phối thể bảng đây: Trạm Trung nghĩa Q% Qm3/ s I 64 II 46 III 38 IV 39 V 60 VI 89 VII 191 VIII 320 IX 331 X 239 XI 161 XII 98 Năm 1681 Q% 3.8 2.8 2.3 2.3 3.6 5.3 11.4 19.0 19.7 14.2 9.6 5.9 100 Hình 3- : Mô hình phân phối dòng chảy trung bình nhiều năm trạm Trung nghĩa 3.4 DÒNG CHẢY LŨ Việc tính toán đặc trưng dòng chảy lũ tuân theo tiêu chuẩn ngành 22TCN22095 tính toán đặc trưng dòng chảy lũ Chọn mẫu dòng chảy lũ: Do số liệu thu thập dòng chảy lũ lớn trạm Trung Nghĩa chỉ có từ năm 1991-1997, việc kéo dài số liệu dòng chảy trạm dựa vào mô hình Mike Nam chỉ có thể kéo dài theo số liệu bình quân ngày từ năm 1997-2009 từ tài liệu mưa ngày lưu vực Do vậy để kéo dài số liệu dòng chảy lũ lớn trạm Trung Nghĩa dự án tiến hành xây dựng tương quan dòng chảy trạm Trung nghĩa dòng chảy trạm Đăk Mốt sông 32 Poko có số liệu đo đạc dòng chảy đến năm 2009 Kết tương quan tốt, R = 0.978 vậy sử dụng tương quan để kéo dài số liệu dòng chảy lũ trạm Trung Nghĩa từ năm 1997-2009 đảm bảo yêu cầu quy phạm Hình 3- 5: Tương quan dòng chảy thực đo trạm Trung Nghĩa trạm Đăk Mốt Từ chuỗi số liệu dòng chảy lũ trạm Trung Nghĩa từ năm 1991-2010 tiến hành vẽ đường tần suất để tính toán đặc trưng dòng chảy lũ Kết thể bảng hình đây: Bảng 3- 12: Bảng kết đặc trưng dòng chảy lũ Đặc trưng thống kê Giá trị Giá trị trung bình Đơn vị 1815.53 m³/s Hệ số phân tán CV 1.06 Hệ số thiên lệch CS 4.01 Bảng 3- 13: Bảng kết tần suất dòng chảy lũ Thứ tự Tần suất P(%) Thời gian lặp lại (năm) Q m³/s 0.01 26724 10000.000 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 0.10 0.20 0.33 0.50 1.00 1.50 2.00 3.00 5.00 10.00 20.00 25.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 75.00 17804 15333 13616 12237 10037 8811 7971 6832 5476 3799 2350 1944 1638 1214 943 854 854 854 1000.000 500.000 303.030 200.000 100.000 66.667 50.000 33.333 20.000 10.000 5.000 4.000 3.333 2.500 2.000 1.667 1.429 1.333 33 20 21 22 23 24 25 26 27 80.00 854 85.00 854 90.00 854 95.00 854 97.00 854 99.00 854 99.90 854 99.99 854 Bảng 3- 14 : Lưu lượng lũ thiết kế 1.250 1.176 1.111 1.053 1.031 1.010 1.001 1.000 Đặc trưng 1% 2% 5% QmaxP%(m3/s) 10037 7971 5476 3.4.1 Đường trình lũ thiết kế Quá trình lũ thiết kế trình thay đổi lưu lượng theo thời gian trận lũ có tần suất xuất bằng tần suất thiết kế Để xác định trình lũ thiết kế chọn trận lũ lớn đã xảy gọi lũ điển hình Căn vào tài liệu thực đo lưu lượng lũ thiết kế, chọn năm có lũ điển sau: + L lớn P= 1% chọn lũ điển hình năm 2009 có lưu lượng lũ bằng 7884 m 3/s gần với giá trị lưu lượng lũ thiết kế 1% 10037 m3/s; + Lũ lớn P = 2% chọn lũ điển hình năm 2009 có lưu lượng lũ bằng7884 m 3/s gần với giá trị lưu lượng lũ thiết kế 5% 7971 m3/s; + Lũ thiết kế P= 5% chọn lũ điển hình năm 2009 có lưu lượng lũ bằng 7884 m 3/s xấp xỉ bằng lưu lượng lũ thiết kế 10% 5476 m3/s; Như vậy ứng với tần suất lũ thiết kế P= 1%;P= 2%; P= 5% chọn trận lũ điển hình từ 1h ngày 26/9/2009 đến 1h ngày 7/10/2009 làm đường trình lũ thiết kế * Thời gian lũ lên : ( ký hiệu Tl ) thời gian kể từ bắt đầu lũ đến thời điểm xuất đỉnh lũ Qmax, từ đường trình lũ tính TL = 94h; * Thời gian lũ xuống ( ký hiệu TX) khoảng thời gian kể từ thời điểm xuất đỉnh Qmax đến kết thúc lũ TX = 170h; * Thời gian lũ T = TL+ TX = 94+170 = 264h; Do ảnh hưởng điều tiết lưu vực lòng sông, nên thời gian lũ xuống thường lớn thời gian lũ lên, vậy đường trình lũ có dạng không đối xứng Sự bất đối xứng trình lũ có thể mô tả bằng hệ số không đối xứng γ; γ = = 1,8 3.4.2 Lưu lượng đỉnh lũ lớn Qmax (m3/s); Lưu lượng lũ Qmax :7537 m3/s 34 3.4.3 Mô đuyn dòng chảy lũ Ml(m3/s/km2); ML = = 2135 m3/s/km2 3.4.4 Tổng lượng lũ WP(m3); tổng lượng dòng chảy trận lũ, tổng lượng lũ tính theo công thức: Wmax= ∑QiΔt =1159 (106) m3/s) Trong đó: Qi trị số bình quân muỗi thời đoạn Δt : Thời gian thời đoạn ( s) 3.4.5 Lớp dòng chảy lũ Y ( mm) : Là lớp dòng chảy trận lũ đơn vị mmm tính theo công thức : Y = = 328.33 mm 3.5 DÒNG CHẢY KIỆT: Dòng chảy kiệt đặc trưng thuỷ văn bản, thường sử dụng nhiều qui hoạch xây dựng, tưới tiêu, sử dụng nước sinh hoạt vệ sinh môi trường Dòng chảy kiệt chỉ tiêu để điều chỉnh phân phối dòng chảy năm đặc biệt công trình đòi hỏi vận hành liên tục công nghiệp nặng, thuỷ điện… Các đặc trưng lưu lượng dòng chảy kiệt đáp ứng nhu cầu đánh giá dòng chảy tự nhiên sông ngòi để đánh giá mức độ hoạt động kinh tế qua dòng chảy sông ngòi 3.3.1 Mô đuyn dòng chảy kiệt Mk(l/s/km2); Công thức tính Mô đun dòng chảy kiệt sau : MK = = = 17,79 ( l/s/ km2); 3.3.2 Mực nước kiệt Hmin (m3/s); Số liệu mực giá trị mực nước nhỏ chuỗi quan trắc trạm Trung Nghĩa đưa giá trị mực nước kiệt Hmin min= 3.3.3 Lưu lượng kiệt Qmin (m3/s); Lưu lượng kiệt Qminmin = 4.5 m3/s; 3.3.4 Lưu lượng bình quân tháng nhỏ Qk (m3/s); Lưu lượng bình quân tháng nhỏ nhất: Qk = 34,14( m3/s); 3.6 TÍNH TOÁN, XÂY DỰNG MÔ HÌNH PHÂN PHỐI DÒNG CHẢY NĂM ĐIỂN HÌNH: Phân phối dòng chảy năm điển hình tính toán theo phương pháp năm đại biểu Để tính phân phối dòng chảy năm ứng với tần suất P = 10% ; P = 25% ứng với năm nhiều nước, P = 50% ứng với năm nước trung bình, P = 75%, P = 85% ứng với năm nước Từ kết đường tần suất ta có bảng tổng kết đặc trưng thống kê dòng chảy năm thiết kế Bảng 3- 15: Các đặc trưng thống kê dòng chảy năm thiết kế STT Trạm N Qtb M Cv P= 10% Cs 35 P= 25% P= 50% P= 75% P= 85% Trung nghĩa 20 140, 39, 0,2 0,1 192,7 167 139,2 112 98,1 Căn vào tài liệu thực đo lượng dòng chảy năm thiết kế tính toán phân phối dòng chảy năm điển hình: 3.6.1 Năm nước, tần suất P=75% ; 85%; + Năm đại biểu nước P = 75% chọn năm ( 2008-2009) có lưu lượng dòng chảy năm bằng 109,89 m3/s xấp xỉ bằng lưu lượng thiết kế 112 m3/s + Năm đại biểu nước P = 85% chọn năm ( 1993-1994) có lưu lượng dòng chảy năm bằng 98,93 m3/s xấp xỉ bằng lưu lượng thiết kế bằng 98,09 m3/s Biểu đồ thể phân phối dòng chảy năm thiết kế: Hình 3- Phân phối dòng chảy năm lưu vực Pô kô ứng với năm nước (tần suất P = 75%) Hình 3- 7: Phân phối dòng chảy năm lưu vực Pô kô ứng với năm nước (tần suất P = 85%) 3.6.2 Năm trung bình, tần suất P=50%; + Năm đại biểu nước trung bình P= 50% chọn năm (1997-1998) có lưu lượng dòng chảy năm bằng 140,72 m3/s xấp xỉ bằng lưu lượng năm thiết kế 139,23 m3/s Hình 3- Phân phối dòng chảy năm lưu vực Pô kô ứng với năm nước trung bình (tần suất P = 50%) 3.6.3 Năm nhiều nước, tần suất P=10% ; 25%; + Năm đại biểu nhiều nước P= 10% chọn năm ( 2001-2002) có lưu lượng dòng chảy năm bằng 194,59 xấp xỉ bằng lưu lượng thiết kế 192,7 m3/s; + Năm đại biểu nhiều nước P= 25% chọn năm ( 2006-2007) có lưu lượng dòng chảy năm bằng 169,91 m3/s xấp xỉ bằng lưu lượng năm thiết kế 167 m3/s Hình 3- 9: Phân phối dòng chảy năm lưu vực Pô kô ứng với năm nhiều nước P = 10% Hình 3- 10.Phân phối dòng chảy năm lưu vực Pô kô ứng với năm nhiều nước (tần suất P = 25%) 36 [...]... các thời đoạn 3.2.2 Xây dựng mô hình thủy văn MIKE NAM tính toán dòng chảy cho lưu vực sông Pôkô 1 Phạm vi tính toán Phạm vi tính toán bao gồm toàn bộ phần lưu vực sông Pô kô tính từ thượng nguồn ra đến hợp lưu với sông Đăk Bla và sông Sê san có diện tích lưu vực là 3530km2 dài trên 121 km 23 2 Tài liệu sử dụng a Tài liệu khí tượng thủy văn + Tài liệu mưa Trên lưu vực sông Pô kô có 4 trạm đo mưa bao... 176.46 17 - CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ THỦY VĂN 3.1 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG DÒNG CHẢY NĂM Dòng chảy năm có thể biểu thị dưới dạng các thông số như sau: - Lưu lượng bình quân năm : Q0 ( m3/s) - Tổng lượng dòng chảy năm : W0(m3) -Mô đuyn dòng chảy năm : M0 - Lớp dòng chảy năm : Y0 3.1.1 TÌNH HÌNH TÀI LIỆU Tài liệu sử dụng để tính toán đặc trưng dòng chảy năm cho lưu vực sông Pô kô được... 2009 2010 28 Lưu lượng bình quân năm 144.6 110.0 95.9 164.9 102.7 186.6 163.9 71.5 169.7 161.1 203.8 154.5 128.4 131.0 155.0 168.2 128.2 107.8 175.0 79.4 3.3 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ DÒNG CHẢY TỪ SỐ LIỆU KÉO DÀI Sử dụng bộ thông số của mô hình đã hiệu chỉnh và kiểm định ở trên tiến hành tính toán dòng chảy từ số liệu mưa trên lưu vực sông Pôkô từ năm 1997 -2010, kết quả tính toán ghép với số liệu dòng... từng trạm đo Từ các phần diện tích giới hạn này tính được trọng số của các trạm, kết quả tính toán ở bảng dưới: Tên trạm Đak Glei Đakto Sa Thầy Trung nghĩa Pô kô Diện tích lưu vực 1875 1395 170 90 3530 Mưa bình quan 1669 1884 1818 1787 1764 Bảng 3- 1: Bảng kết quả tính toán trọng số mưa lưu vực Pô kô 24 Trọng số 0.53 0.4 0.05 0.02 1 Hình 3- 1 : Chia lưu vực bằng phương pháp đa giác Theisson + Tài liệu... i Diễn toán dòng chảy mặt và dòng chảy sát mặt Dòng chảy mặt và dòng chảy sát mặt sẽ được diễn toán thông qua 2 bể chứa tuyến tính theo chuỗi thời gian với cùng một hằng số thời gian CK12 k Diễn toán dòng chảy ngầm Dòng chảy ngầm được diễn toán thông qua một bể chứa tuyến tính với hằng số thời gian CKBF 3 Hiệu chỉnh các thông số của mô hình Mô hình NAM đơn bao gồm 9 thông số cần... quân lưu vực Trên lưu vực sông Poko có 4 trạm đo mưa bao gồm các trạm Kon Tum, Đăk Tô, Đăk Glei, Sa Thầy, Trung nghĩa Do vậy để tính toán lượng mưa bình quân lưu vực Poko sử dụng phương pháp trung bình có tỷ lệ hay còn gọi là phương pháp đa giác Theison Công thức tổng quát như sau: X0tb = Xác định đa giác Theison bằng cách nối liền các trạm mưa trên lưu vực bằng các đoạn thẳng chia lưu vực thành... lấy tại trạm thủy văn Trung Nghĩa, tuy nhiên số liệu đo đạc dòng chảy tại trạm chỉ có 7 năm số liệu từ năm 1991-1997 Như vậy với chuỗi tài liệu ngắn như vậy thì việc tính toán các thông số đặc trưng dòng chảy năm trên lưu vực không đảm bảo do vậy cần phải kéo dài chuỗi tài liệu trên Dự án sử dụng mô hình mưa dòng chảy được tích hợp trong bộ mô hình Mike để tính toán kéo dài số liệu dòng... chảy tính cho thời đoạn nhiều nhiều năm: Y0= = =1249 ( mm) 3.3.5 Hệ số dòng chảy năm: Hệ số dòng chảy α0 biểu thị cho khả năng tập trung dòng chảy trên lưu vực, được xác định theo công thức: α0 = Y0 1249 = = 0,7 X 0 1764 3.3.6 Hệ số phân tán dòng chảy năm Cv;  Xác định hệ số Cv, Cs theo phương pháp Moment: C V = ∑ ( k i −1) 2 n −1 Bảng tính toán như sau: 29 (3- 0) Bảng 3- 7: Bảng tính toán hệ số. .. dòng chảy thực đo từ năm 1991-1996 cho được chuỗi số liệu dòng chảy từ năm 1991-2010 Sử dụng chuỗi số liệu này để tính toán các thông số dòng chảy 3.3.1 Lưu lượng dòng chảy năm Q0 ( m3/s) Lưu lượng dòng chảy trung bình nhiều năm Q0 được xác định theo công thức: Q0= ( m3/s) =140 m3/s Trong đó : Qi là lưu lượng bình quân năm thứ i n : Tổng số năm 3.3.2 Môđuyn dòng chảy năm M0(l/s/km2); Mô đun... ngày tại 4 trạm trên từ năm 1991- 2010 Để sử dụng số liệu mưa tại các trạm vào tính toán cho mô hình MIKE Nam thì cần phải xác định được trọng số của các trạm mưa trên lưu vực, việc xác định trọng số của các trạm mưa dựa vào phương pháp đa giác Theison Xác định đa giác Thaison bằng cách nối liền các trạm mưa trên lưu vực bằng các đoạn thẳng chia lưu vực thành nhiều hình tam giác, kẻ các đường trung ... 259.30 211.97 176.46 17 - CHƯƠNG TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ THỦY VĂN 3.1 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG DÒNG CHẢY NĂM Dòng chảy năm có thể biểu thị dạng thông số sau: - Lưu lượng bình quân năm : Q0... diễn toán thông qua bể chứa tuyến tính với hằng số thời gian CKBF Hiệu chỉnh thông số mô hình Mô hình NAM đơn bao gồm thông số cần hiệu chỉnh (xem1) 21 Thông số mô hình Lmax Các thông số hiệu... dòng chảy cho lưu vực sông Pôkô Phạm vi tính toán Phạm vi tính toán bao gồm toàn phần lưu vực sông Pô kô tính từ thượng nguồn đến hợp lưu với sông Đăk Bla sông Sê san có diện tích lưu vực 3530km2