BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

VŨ NGỌC DƯƠNG

NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH THÍCH NGHI
HỒ CHỨA NƯỚC CỬA ĐẠT TRONG MÙA KIỆT PHỤC VỤ
PHÁT TRIỂN KINH TẾ - XÃ HỘI TỈNH THANH HÓA

Chuyên ngành: Phát triển nguồn nước
Mã số chuyên ngành: 62 44 92 01

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI, NĂM 2017


Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Thủy lợi
DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
1. Vũ Ngọc Dương, Ngô Lê An và Nguyễn Mai Đăng (2016). Nghiên cứu dự
báo dòng chảy 10 ngày đến hồ chứa Cửa Đạt phục vụ vận hành hồ chứa
Người hướng dẫn khoa học 1: PGS. TS. Nguyễn Mai Đăng
Người hướng dẫn khoa học 2: GS. TS. Hà Văn Khối

hợp lý. Tạp chí Khoa học kỹ thuật Thủy lợi và Môi trường (ISSN 1859 –
3941), số 54, tháng 9/2016, trang 96-100.
2. Vũ Ngọc Dương, Nguyễn Mai Đăng (2016). Mô phỏng ngẫu nhiên dòng
chảy tháng đến hồ Cửa Đạt bằng phương pháp Monte – Carlo. Tạp chí Khí

MỞ ĐẦU
1.

Tính cấp thiết của luận án

Thanh Hóa là một trong năm tỉnh, thành phố có diện tích và dân số lớn nhất nước
ta, nhưng cũng là một trong những tỉnh hứng chịu nhiều tác động nhất của thiên
tai lũ, bão và hạn hán. Những năm gần đây thiên tai xảy ra nhiều hơn, với mức
độ trầm trọng hơn. Ngoài các nguyên nhân khách quan do thời tiết, khí hậu, còn
có những nguyên nhân chủ quan khác như khả năng dự báo mưa lũ, sự phối hợp
quản lý, vận hành các hồ chứa hiện có trên lưu vực sông chưa hợp lý.
Trước thực trạng đó, Chính phủ đã ban hành Quy trình vận hành liên hồ chứa
Sông Mã theo Quyết định số 1911/QĐ-TTg ngày 5/11/2015 (Quy trình 1911).
Tuy nhiên quy trình trên mới chỉ được xây dựng dựa trên hiện trạng tài nguyên
nước lưu vực sông Chu (thuộc sông Mã) mà chưa xét tới những ảnh hưởng tiêu
cực của biến đổi khí hậu (BĐKH) và sự gia tăng của nhu cầu sử dụng nước cho
phát triển dân sinh, kinh tế của tỉnh; đồng thời quy định về giới hạn đẩy mặn đến
đâu, độ mặn là bao nhiêu và khả năng đáp ứng của hồ cửa Đạt cũng chưa được
làm rõ.
Để nâng cao hiệu quả kinh tế - xã hội và môi trường từ việc vận hành hồ chứa
Cửa Đạt trong mùa kiệt, đặc biệt có xét tới tác động của BĐKH thì việc tính toán
các nhu cầu sử dụng nước gia tăng, nghiên cứu các kỹ thuật tối ưu hồ chứa và
các phương pháp dự báo trung hạn lưu lượng đến hồ để vận hành mềm dẻo và
hợp lý (thích nghi) hồ Cửa Đạt trong mùa kiệt; đồng thời chỉnh sửa những thiếu
sót và những bất hợp lý có thể của quy trình vận hành liên hồ chứa Sông Mã là
cấp thiết. Chính vì vậy NCS đã lựa chọn vấn đề “Nghiên cứu chế độ vận hành
thích nghi hồ chứa nước Cửa Đạt trong mùa kiệt phục vụ phát triển kinh tế xã
hội tỉnh Thanh Hóa“ làm đề tài nghiên cứu Luận án tiến sĩ của mình.
2.


-

Phương pháp mô hình toán (tất định và ngẫu nhiên) mô phỏng dòng chảy

ngẫu nhiên đến hồ và dự báo trung hạn dòng chảy đến hồ;
-

Phương pháp phân tích hệ thống sử dụng mô hình mô phỏng kết hợp với kỹ

thuật tối ưu để nghiên cứu vận hành hồ chứa Cửa Đạt.
5.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

Ý nghĩa khoa học
Vận hành mềm dẻo và hợp lý (vận hành thích nghi) hồ chứa nước đa mục tiêu
hiện nay là xu hướng chung của các nước tiên tiến trên thế giới. Nếu như các kỹ
thuật tối ưu được sử dụng chủ yếu trong các nghiên cứu, còn mô phỏng được
dùng trong xây dựng quy trình vận hành áp dụng trong thực tế sản xuất thì việc
kết hợp giữa hai hướng cùng với phân tích độ tin cậy và dự báo dòng chảy đến
hồ để có những ứng xử hợp lý khi vận hành hồ chứa đa mục tiêu là một tiếp cận
phù hợp với xu thế chung nói trên. Chính vì vậy kết quả nghiên cứu của Luận
án sẽ góp phần hoàn thiện những luận cứ khoa học vận hành thích nghi hồ chứa
nước đa mục tiêu.

2


Ý nghĩa thực tiễn
Việc nghiên cứu chế độ vận hành thích nghi hồ chứa nước Cửa Đạt trong mùa

3


CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ VẬN

HÀNH HỒ CHỨA ĐA MỤC TIÊU TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƯỚC
1.1

Một số khái niệm dùng trong Luận án

Mục này trình bày một số khái niệm sử dụng trong luận án trong đó có khái niệm
vận hành thích nghi hồ chứa. Vận hành thích nghi hồ chứa là quá trình vận hành
mà việc xả nước ở từng bước thời gian được quyết định dựa trên trạng thái ban
đầu của hệ thống và thông tin dự báo dòng chảy đến hồ trong khoảng thời gian
dự kiến. Quy trình ra quyết định cho việc vận hành thích nghi hồ chứa gồm:
1) Dự báo trung hạn lưu lượng nước đến hồ.
2) Trên cơ sở các thông tin dự báo, áp dụng mô hình tối ưu để xác định lượng
nước tối ưu xả qua hồ. Lượng nước xả cần được tính toán đảm bảo sự thoả hiệp
giữa các mục tiêu dài hạn và các mục tiêu ngắn hạn. Các mục tiêu này bao gồm
cấp nước, phát điện, cao trình mực nước, hay lưu lượng tại các điểm khống chế
ở hạ lưu và có thể đánh giá thông qua các tiêu chuẩn kinh tế.
3) Các thông tin quan trắc sau một số bước thời gian sẽ được cập nhật và quy
trình lại lặp lại từ đầu.
1.2

Tổng quan tình hình nghiên cứu về vận hành hồ chứa đa mục tiêu và
dự báo trung hạn dòng chảy trên thế giới


- Các phương pháp mạng trí tuệ nhân tạo (ANN) với nhiều thuật toán tối ưu
khác nhau như BPNN, GA, Fuzzy Loggic…
1.3

Tổng quan tình hình nghiên cứu về vận hành tối ưu hồ chứa đa mục
tiêu và dự báo trung hạn dòng chảy ở Việt Nam

1.3.1

Vận hành tối ưu hồ chứa đa mục tiêu

Việt Nam là nước nông nghiệp có nhiều hồ chứa thủy lợi (trên 6.600 hồ). Chính
vì vậy, nghiên cứu vận hành hồ chứa cũng được nhiều nhà khoa học, nhiều cơ
quan nghiên cứu trong nước quan tâm. Các nghiên cứu vận hành tối ưu chủ yếu
phục vụ chống lũ, phát điện cho hệ thống hồ chứa trên sông Hồng – Thái Bình
và một số hồ ở thủy điện ở Miền Trung. Gần đây, Bộ Tài nguyên và Môi trường
chủ trì xây dựng qui trình cho một số hệ thống hồ chứa cho cả mùa lũ và mùa
kiệt. Phần lớn các nghiên cứu đều sử dụng một số kỹ thuật tối ưu như quy hoạch
tuyến tính, quy hoạch động… và các phần mềm GAMS. Tuy nhiên các kết quả
nghiên cứu tối ưu vẫn chưa được sử dụng nhiều trong thực tế vận hành.
1.3.2

Dự báo trung hạn dòng chảy

Nghiên cứu dự báo trung hạn dòng chảy đến hồ chưa nhiều và chủ yếu là các
nghiên cứu cho lưu vực (chứ ít cho riêng từng hồ). Các phương pháp dự báo chủ
5


yếu là ARIMA (p,d,q), ANN, phân tích tương quan và gần đây sử dụng các mô

dụng đơn thuần các phương pháp trên không mang lại kết quả mong muốn và
cần phải có một tiếp cận mới mang tính kết hợp.
- Yêu cầu đẩy mặn được quy định đối với hồ Cửa Đạt nhưng chưa có luận cứ
rõ ràng, và khả năng đáp ứng của Hồ tối đa là bao nhiêu cần phải đánh giá.
6


Do vậy để đưa kết quả nghiên cứu vào thực tế vận hành thì cần phải tích hợp dự
báo vào mô hình vận hành để vận hành thích nghi hồ chứa.
1.6

Hướng tiếp cận và phương pháp nghiên cứu trong luận án

Sau khi tổng quan tình hình nghiên cứu vận hành hồ đa mục tiêu, dự báo dòng
chảy trung hạn đến hồ và đánh giá những tồn tại, NCS đã lựa chọn cho mình
hướng tiếp cận vừa mang tính kế thừa vừa đảm bảo tính sáng tạo trong nghiên
cứu. Hướng tiếp cận chung của nghiên cứu được tóm tắt trong sơ đồ Hình 1-2.
Theo sơ đồ này, mô hình mô phỏng kết hợp với tối ưu trong vận hành hồ chứa
được xây dựng và kết hợp từ 3 mô hình:
-

Mô hình mô phỏng dòng chảy ngẫu nhiên đến hồ (bao gồm dòng chảy khu

giữa từ hồ Hủa Na đến hồ Cửa Đạt và dòng chảy ra của hồ Hủa Na có xét đến
những quy định về vận hành của hồ Hủa Na trong quy trình 1911). Mô hình này
được xây dựng trên cơ sở sử dụng mô phỏng Monte Carlo cấp phát ngẫu nhiên
dòng chảy đến hồ theo thời đoạn 10 ngày. Bộ thông số của các phân bố xác suất
sử dụng trong mô phỏng Monte Carlo được xác định từ số liệu thực đo dòng chảy
đến hồ trong 51 năm (1959 - 2010).
-

hồ với mô hình vận hành hồ chứa cùng với các quỹ đạo vận hành ứng với các
8


mức đảm bảo nói trên để tạo thành công cụ vận hành thích nghi hồ chứa. Vận
hành thử nghiệm sẽ được tiến hành cho 2 năm 2014 và 2015 để đánh giá so với
2 năm vận hành vừa qua từ đó đưa ra các khuyến nghị trong thực tế vận hành
đồng thời đánh giá lưu lượng tối thiểu góp phần đẩy mặn ở hạ du sông Mã quy
định trong quy trình 1911 có còn phù hợp hay cần phải điều chỉnh.
Các phương pháp sử dụng trong nghiên cứu bao gồm:
-

Phương pháp phân tích, thống kê, kế thừa có chọn lọc các tài liệu đã có nhằm
tập hợp, đánh giá và tình toán nhu cầu sử dụng nước các ngành có xét đến
tác động của BĐKH;

-

Phương pháp mô hình toán (tất định và ngẫu nhiên) mô phỏng dòng chảy
ngẫu nhiên đến hồ và dự báo dòng chảy trung hạn đến hồ trong mùa kiệt;

-

Phương pháp phân tích hệ thống sử dụng mô hình mô phỏng kết hợp với kỹ
thuật tối ưu để nghiên cứu vận hành hồ chứa Cửa Đạt.

Các phương pháp sử dụng trong Luận án và các bước áp dụng sẽ được trình bày
cụ thể ở các mục tính toán trong chương II và chương III.
1.7


dụng các phương pháp thống kê, mạng trí tuệ nhân tạo, và gần đây sử dụng các
mô hình thủy văn phân bố. Tuy nhiên trong điều kiện lưu vực có nhiều thay đổi
do con người xây dựng các công trình khai thác tài nguyên nước như hồ thủy lợi,
thủy điện đan xen nhau thì việc áp dụng đơn thuần các phương pháp trên không
mang lại kết quả mong muốn và cần phải có một tiếp cận mới mang tính kết hợp.
Qua nghiên cứu tổng quan, NCS đã lựa chọn cho mình hướng tiếp cận hướng
tiếp cận mang tính kết hợp để phù hợp hơn với thực tế vận hành hồ chứa Cửa Đạt
trong bối cảnh BĐKH.
10


CHƯƠNG 2

NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC VẬN HÀNH THÍCH

NGHI HỒ CHỨA ĐA MỤC TIÊU
2.1

Nghiên cứu dự báo trung hạn dòng chảy đến hồ Cửa Đạt

Do dòng chảy đến hồ Cửa Đạt phụ thuộc vào việc vận hành của hồ chứa Hủa Na
và dòng chảy khu giữa từ Hủa Na đến hồ Cửa Đạt, nên ngoài nghiên cứu sử dụng
mô hình ANN thuật toán lan truyền ngược (BPNN), NCS đã nghiên cứu sử dụng
kết hợp mô hình cân bằng nước thời đoạn tháng với 2 thông số điều chỉnh thành
10 ngày và mô hình mô phỏng điều tiết hồ chứa nhằm mô phỏng và dự báo dòng
chảy đến hồ.
2.1.1

Nghiên cứu xây dựng mô hình thủy văn 2 thông số kết hợp với mô
hình điều tiết hồ chứa dự báo dòng chảy 10 ngày đến hồ Cửa Đạt

một số giai đoạn nhiều ngày xuống thấp hơn cao trình cho phép hay lưu lượng
xả tổng cộng về hạ lưu đôi khi bằng không. Kết quả dự báo dòng chảy 10 ngày
về hồ Cửa Đạt vì thế vẫn có sai lệch đáng kể. Nếu hồ Hủa Na vận hành đúng quy
trình liên hồ chứa Sông Mã 1911 (2015) thì kết quả dự báo dòng chảy đến hồ
Cửa Đạt sẽ khả quan hơn.
2.1.2

Nghiên cứu xây dựng mô hình mạng trí tuệ nhận tạo (ANN) dự báo
dòng chảy tháng đến hồ Cửa Đạt

NCS đã sử dụng mạng Nơ ron thần kinh 3 lớp với thuật toán quét ngược (BPNN)
để nghiên cứu dự báo dòng chảy tháng đến hồ Cửa Đạt.

Hình 2. 10: Mạng nơron thần kinh 3 lớp

12


Số liệu dùng để luyện mạng là chuỗi số 1980 đến 1999 còn số liệu dùng để kiểm
định là chuỗi số từ 2000 đến 2009. Mặc dù khi hiệu chỉnh và kiểm định cho kết
quả khá tốt với chỉ tiêu Nash đạt khoảng 0,7, xong kết quả dự báo thử nghiệm lại
không tốt đặc biệt trong thời kỳ mùa kiệt, có sự sai lệch nhiều vì hồ chứa Hủa Na
bắt đầu hoạt động từ cuối năm 2013 nên dòng chảy vào hồ Cửa Đạt (gồm dòng
chảy xả ra từ hồ Hủa Na và dòng chảy sinh ra trên lưu vực khu giữa từ Hủa Na
đến Cửa Đạt) đã bị thay đổi, mạng ANN chưa được luyện với thay đổi này. Cần
phải có số liệu dòng chảy thực đo xả ra từ Hủa Na để đưa vào thêm một biến đầu
vào trong quá trình luyện mạng. Tuy nhiên chỉ có số liệu 2 năm vận hành vừa
qua là chưa đủ để luyện mạng. Nhưng trong tương lai, khi số liệu thực đo xả ra
từ hồ Hủa Na đủ dài thì đây có thể coi là một phương pháp dự báo tốt dòng chảy
đến hồ Cửa Đạt

(được Bộ Tài nguyên và Môi trường công bố năm 2012) theo các bước được
minh họa trong hình được Sơ đồ hình 2.13.
Tài liệu khí tượng, thủy văn, nông nghiệp
Sử dụng phần mềm Cropwat
Xét tới BĐKH: X, t thay
đổi
Nhu cầu tưới cho cây trồng/ha giai đoạn 2020 - 2050

Nhu cầu tưới cho cây trồng/ha hiện
trạng

Đánh giá về sự thay đổi nhu cầu tưới/ha

Nhu cầu tưới hồ Cửa Đạt có xét tới BĐKH (P đảm bảo 85%)

Hình 2.13: Sơ đồ tính toán nhu cầu tưới cây trồng khi xét đến BĐKH
Kết quả tính toán nhu cầu sử dụng nước tưới của hồ Cửa Đạt giai đoạn đến 2050
được tóm tắt trong Bảng 2.16
Bảng 2.16: Nhu cầu nước tưới từ hồ Cửa Đạt (p=85%) giai đoạn đến 2050
theo kịch bản BĐKH- B2 (m3/s)
Khu tưới

VII

VIII

IX

X


III

IV

V

VI

Nghiên cứu đánh giá và xác định lưu lượng tối thiểu góp phần đẩy
mặn khu vực hạ lưu sông Mã đối với hồ chứa Cửa Đạt

Hạ du sông Mã cũng như các sông khác có cửa đổ ra biển những năm gần đây
đều bị mặn uy hiếp. Trạm bơm cấp nước sinh hoạt cho thành phố Thanh Hóa
2,5m3/s gần cửa sông Chu cũng nhiều lần bị mặn uy hiếp. Nước mặn xâm nhập
sâu vào nội địa có nhiều nguyên nhân nhưng nguyên nhân chính là do nguồn
nước ngọt đổ xuống vùng cửa sông không đủ đẩy mặn.
14


Các hồ chứa ở thượng nguồn sông Mã, sông Chu đều là hồ chứa đa mục tiêu cấp
nước, chống lũ, phát điện,…Vùng hồ Cửa Đạt có nhiệm vụ trả lại dòng chính
sông Chu 30-31m3/s trong mùa kiệt để cải tạo môi trường vùng hạ du sông Chu,
lưu lượng này là lưu lượng tăng thêm để đẩy mặn cho hạ du sông Mã, cải thiện
chất lượng nước vùng hạ du. Trong khuôn khổ luận án này NCS đã nghiên cứu
chứng minh điều này là một trong những điểm ràng buộc đối với quy trình vận
hành hồ và khả năng có thể đáp ứng đến đâu của hồ Cửa Đạt.
NCS đã thu thập toàn bộ số liệu từ năm 2007 đến 2015 về độ mặn, lưu lượng và
mực nước vào thời kỳ kiệt nhất trong năm (tháng III) tại 4 trạm: Giàng, Hàm
Rồng, Nguyệt Viên và Quảng Châu lần lượt cách cửa Hới (cửa sông Mã) là 24km,
18,6km, 14km và 5,3 km. Số liệu này do Sở Tài nguyên và Môi trường Thanh

“Correlation and Fitting” trong phần mềm Crystal Ball [54] để xác định hàm
phân bố xác suất phù hợp nhất cho dòng chảy của từng tháng. Kết quả cho thấy
các phân bố tìm được đều là các phân bố thường gặp trong thủy văn như phân bố
Normal, phân bố Extreme …etc. Bộ thông số của các phân bố tìm được này sẽ
làm đầu vào cho việc mô phỏng dòng chảy ngẫu nhiên đến hồ bằng phương pháp
Monte Carlo.
2.2.5

Thiết lập bài toán tối ưu trong vận hành hồ chứa nước Cửa Đạt

Hàm mục tiêu của bài toán vận hành tối ưu hồ đa mục tiêu có thể được biểu diễn
tổng quát như sau:
Maximise F(X) = [F1(X), F2(X), ... , FN(X),]

(2-10)

Trong đó: Fj(X), j=1 .. N là các hàm mục tiêu; X: véc tơ của các biến ra quyết
định; qi(X) ≤ 0 : các ràng buộc xác định trong miền khả thi
16


NCS đã lựa chọn phương pháp tập hợp để áp dụng cho hồ Cửa Đạt. Hồ Cửa
Đạt là hồ chứa đa mục tiêu, tuy nhiên có thể gộp các mục tiêu thành 3 mục tiêu
chính đó là: i) cấp nước (cấp nước cho khu tưới khu Bắc Sông Chu, khu tưới
Nam Sông Chu, cấp nước cho sinh hoạt và công nghiệp), ii) cải thiện môi trường
sinh thái (góp phần đẩy mặn ở hạ lưu sông Mã), iii) phát điện. Trong 3 mục tiêu
này thì 2 mục tiêu cấp nước và cải thiện môi trường sinh thái là quan trọng nhất,
do vậy NCS đã coi 2 mục tiêu này là ràng buộc trong đó mục tiêu cấp nước tưới,
sinh hoạt và công nghiệp là ràng buộc ưu tiên 1, mục tiêu cải thiện môi trường
sinh thái và góp phần đẩy mặn khu vực hạ lưu sông Mã là ưu tiên số 2. Vì vậy

hồ được quy định cho từng giai đoạn 10 ngày trong thời kỳ mùa kiệt từ 1/12 đến
30/6 hàng năm được tóm tắt trong bảng 2.19 còn ràng buộc mực nước trong mùa
lũ tuân theo biểu đồ điều phối của quy trình 3944
-

Ràng buộc nhu cầu cấp nước (đây là ràng buộc với biến quyết định)

Các ràng buộc của biến quyết định về lưu lượng cấp nước hồ Cửa Đạt trong thời
kỳ mùa kiệt được tóm tắt trong bảng sau cho các trường hợp tính toán:
17


Bảng 2.20: Ràng buộc lưu lượng cấp nước hồ Cửa Đạt trong thời kỳ mùa kiệt
quy định trong Quy trình 1911 và trong các kịch bản tính toán

STT
1
2
3
3
3
4
5

Thời đoạn
01/12
01/01
01/02
01/03
01/04

Tăng dần từ 81,00
81
59,00
70,00

QNM
Quy trình
1911+xét đến
BĐKH
55,00
79,41
81,00
106,91
97,50
59,00
70,00

Biến quyết định: Biến quyết định của bài toán tối ưu vận hành hồ Cửa Đạt chính
là lưu lượng đi qua nhà máy điện và nó phải thỏa mãn các ràng buộc trong Bảng
2.20 trên đây.
2.2.6

Xây dựng mô hình mô phỏng kết hợp với tối ưu vận hành hồ Cửa Đạt

Các bước xây dựng mô hình mô phỏng kết hợp với tối ưu vận hành hồ Cửa Đạt
gồm: i) Xây dựng mô hình mô phỏng vận hành hồ trong bảng tính Excel; ii) Kết
nối mô hình mô phỏng chuỗi dòng chảy ngẫu nhiên đến hồ với mô hình mô phỏng
vận hành hồ (mô phỏng Monter Carlo đã xây dựng ở mục 2.2.4); iii) Tích hợp
module tối ưu OptQuest trong phần mềm Crystal Ball vào mô hình mô phỏng đã
xây dựng trong Excel.

nước tưới.
Quá trình tìm kiếm tối ưu cho từng trường hợp nghiên cứu trên được thiết lập với
5000 mô phỏng (5000 năm). Sau khi tối ưu được sản lượng điện và xác định
được các giá trị của 36 biến quyết định là lưu lượng qua nhà máy điện Cửa Đạt,
NCS tiến hành chạy mô phỏng lại với 3000 lần để phân tích và dự báo sản lượng
điện ứng với các mức đảm bảo khác nhau nhằm xây dựng bảng hỗ trợ vận hành
và chương trình tích hợp với dự báo để vận hành thích nghi hồ (vì quỹ đạo vận
hành tối ưu chỉ là trường hợp lý tưởng trong thời kỳ nhiều năm, trong thực tế do
lượng nước đến hồ là ngẫu nhiên nên cần phải có những phân tích về độ tin cậy
này để có thể thích nghi với từng trạng thái cụ thể của dòng chảy đến hồ mà vẫn
đem lại hiệu quả phát điện tốt nhất có thể)
3.2

Xây dựng chương trình tích hợp dự báo trung hạn (10 ngày) dòng
chảy đến hồ với mô hình vận hành hồ chứa Cửa Đạt

Với mô hình dự báo trung hạn (10 ngày) dòng chảy đến hồ Cửa Đạt đã xây dựng
được trong Chương 2 (mục 2.1) và kết quả nghiên cứu chế độ vận hành tối ưu hồ

19


Cửa Đạt theo các trường hợp vận hành khác nhau (mục 3.1), NCS có thể tiến
hành vận hành thích nghi hồ chứa Cửa Đạt theo hai cách:
Cách 1: Triết xuất thông tin các quỹ đạo vận hành ứng với các mức dự báo điện
lượng khác nhau lập thành bảng tra sẵn – mỗi bảng có ít nhất 10 cột quy định
giá trị mực nước hồ theo thời đoạn 10 ngày tương ứng với các mức đảm bảo 95%,
90%, 85%, 80%, 75%, 70%, 65%, 60%, 55%, 50% (các quỹ đạo này đều nằm
trong giới hạn trên và dưới của mực nước quy định trong các quy trình xem xét
khi nghiên cứu các kịch bản nhưng có những mức dự báo điện lượng khác nhau.

NCS tiến hành vận hành thích nghi hồ Cửa Đạt trong hai năm 2014 và 2015 theo
3 kịch bản sau: KB 1: Hồ điều tiết theo quy trình 3944 + 1911; KB 2: Hồ điều
tiết dựa trên cơ sở dữ liệu của các quỹ đạo vận hành ứng với các mức đảm bảo
và dự báo điện lượng khác nhau đã xây dựng ở mục 3.1; KB 3: Hồ điều tiết theo
quy trình 3944. Kết quả thử nghiệm được tóm tắt trong bảng 3.7. Ta có thể thấy
Cả 3 kịch bản vận hành thích nghi đều cho tổng sản lượng điện trong 2 năm 2014
và 2015 vượt so với sản lượng điện thực tế sản xuất của hồ Cửa Đạt. Quá trình
thao tác vận hành thuận tiện vì đã có bảng hỗ trợ và chương trình tính.
Bảng 3.7: Sản lượng điện hồ Cửa Đạt đạt được theo 3 kịch bản và so với vận
hành thực tế trong 2 năm
Kịch bản

KB 1
KB 2
KB 3
3.4

Tổng sản lượng điện trong 2
năm 2014-2015
(triệu kWh)
858,38
869,08
879,85

Tổng Sản lượng điện thực tế sản
xuất trong 2 năm 2014-2015
(triệu kWh)
844,20

Kết luận chương III

Luận án đã xây dựng được các mô hình dự báo trung hạn dòng chảy (10 ngày, 1
tháng) đến hồ Cửa Đạt. Trong đó mô hình dự báo dòng chảy 10 ngày đến hồ là
mô hình kết hợp giữa mô hình thủy văn 2 thông số và mô hình điều tiết hồ chứa.
Việc kết hợp này cho phép xem xét ảnh hưởng việc xả nước của thủy điện Hủa
Na đến dòng chảy tới hồ Cửa Đạt. Kết quả dự báo theo mô hình này khi chưa có
dự báo mưa và thông tin vận hành của hồ Hủa Na là chấp nhận được. Nhưng khi
Quy trình 1911 được ban hành thì những thông tin và các ràng buộc vận hành
trong mùa kiệt hồ Hủa Na sẽ tốt hơn thì công tác dự báo dòng chảy đến hồ Cửa
Đạt sẽ tốt hơn. Đồng thời khi chuỗi số liệu thực đo về dòng chảy xả ra từ hồ Hua
Na được thu thập đủ dài thì phương pháp mạng trí tuệ nhân tạo ANN sẽ có thể
luyện và dự báo tốt hơn.
Luận án đã đánh giá được tác động của BĐKH theo kịch bản BĐKH – B2 của
Bộ Tài nguyên và Môi trường năm 2012 đến nhu cầu sử dụng nước. Kết quả tính

22


toán cho thấy nhu cầu sử dụng nước tưới tăng lên ở cả 2 khu tưới Bắc và Nam
Sông Chu nhưng mức tăng không nhiều.
Luận án đã phân tích, đánh giá được yêu cầu dòng chảy tối thiểu góp phần đẩy
mặn khu vực hạ du sông Mã. Qua phân tích và đánh giá có thể thấy quan hệ độ
mặn trung bình ở hạ du sông Mã với lưu lượng đến tại Xuân Khánh (sông Chu)
là khá tốt; nếu trong tháng III (thời kỳ kiệt nhất trong năm) muốn có độ mặn tại
Nguyệt Viên ≤ 4%o thì lưu lượng tại Xuân Khánh phải có 85m3/s (tương đương
với Cửa Đạt phải 121 m3/s, bao gồm cả 42 m3/s cho khu tưới Nam Sông Chu),
và đồng thời cũng đảm bảo trạm cấp nước thành phố Thanh Hóa tại cửa sông
Chu có thể đảm bảo lấy nước thường xuyên không bị mặn uy hiếp. Đề tài đã đưa
được cụ thể lưu lượng ở Xuân Khánh từ đó suy ra lưu lượng phải điều tiết tại hồ
Cửa Đạt, đây là căn cứ vận hành hồ chứa Cửa Đạt trong mùa kiệt. Hiện nay mức
đóng góp đẩy mặn của hồ Cửa Đạt chỉ đạt 30,42 m3/s (theo Quy trình 3944, nhỏ