Giải pháp dự báo lưu lượng nước về hồ chứa thủy điện Sông Tranh 2 Giải pháp dự báo lưu lượng nước về hồ chứa thủy điện Sông Tranh 2

         I. Tổng quan

         Công trình thủy điện Sông Tranh 2 được xây dựng trên sông Tranh thuộc hệ thống sông Vu Gia - Thu Bồn, là hệ thống sông lớn nhất của vùng ven biển Miền Trung. Hồ chứa thủy điện Sông Tranh 2 là hồ chứa lớn với dung tích toàn bộ khoảng 729,1 triệu m3 và diện tích lưu vực khoảng 1.100 km2. Hồ chứa thủy điện Sông Tranh 2 có nhiệm vụ vận hành đảm bảo an toàn tuyệt đối cho công trình; góp phần cắt, giảm lũ cho hạ du và đảm bảo hiệu quả cấp nước, phát điện.

         Với dung tích hồ chứa lớn và diện tích lưu vực rộng thì việc đảm bảo được các mục tiêu đặt ra trong công tác vận hành, điều tiết hồ chứa là tương đối khó khăn đối với Công ty thủy điện Sông Tranh. Trong đó khó khăn lớn nhất là dự báo lưu lượng nước về hồ trong tương lai để xây dựng phương án vận hành hồ chứa đảm bảo an toàn và hiệu quả. Với khó khăn nêu trên thì nhiệm vụ đề ra là phải xây dựng được giải pháp dự báo lưu lượng nước về hồ chứa thủy điện Sông Tranh 2 với độ chính xác ở mức chấp nhận được và hướng tới cao nhất có thể.

         II. Giải pháp

         Như chúng ta đã biết, việc dự báo lưu lượng nước về một hồ chứa thủy điện là việc không đơn giản và cần nhiều dữ liệu đầu vào để tính toán dự báo. Đối với các dòng chảy đơn giản thì việc đo đạc trực tiếp lưu lượng bằng các phương pháp đo là giải pháp hiệu quả để xác định giá trị thực tế và tính toán dự báo lưu lượng cho tương lại. Tuy nhiên, đặc thù đối với hồ chứa thủy điện Sông Tranh 2 là hồ chứa có diện tích lưu vực rộng với rất nhiều nguồn nước từ các sông, suối lớn nhỏ đổ về hồ. Vì vậy, phương pháp đo đạc trực tiếp không thể thực hiện được hoặc nếu có thì kinh phí quá lớn và độ chính xác không cao.

         Vì vậy, giải pháp đề ra của đề tài là sử dụng phương pháp dự báo lưu lượng về hồ theo dữ liệu lượng mưa quá khứ trên lưu vực. Đây là phương pháp tương đối khả thi vì về mặt lý thuyết mối quan hệ giữa lượng mưa lưu vực và lưu lượng về hồ là mối quan hệ tỉ lệ thuận và khách quan (lượng mưa lớn thì lưu lượng về hồ sẽ lớn và ngược lại). Hơn nữa, số liệu quan trắc về lượng mưa lưu vực và lưu lượng về hồ đã thu thập được trong quá khứ là tương đối lớn (khoảng 10 năm).

         III. Phân tích chi tiết giải pháp

         1. Thu thập dữ liệu lượng mưa lưu vực hồ chứa

         Từ khi hồ chứa đi vào vận hành đến nay, lượng mưa được đo đạt và thu thập trên lưu vực như sau:

         - Từ năm 2011 đến năm 2017: Lượng mưa lưu vực được thu thập từ 03 trạm đo mưa: Trà Mai, Trà Bui và Đập chính thủy điện Sông Tranh 2.

         - Từ năm 2018 đến nay: Lượng mưa lưu vực được thu thập từ 10 trạm đo mưa lắp đặt tại các điểm đại diện trên lưu vực ở các xã: Trà Linh, Trà Mai, Trà Bui, Trà Nam, Trà Giác, Trà Leng và Trà Vân.

         Như vậy, về cơ bản dữ liệu lượng mưa trên lưu vực hồ chứa đã có và có thể sử dụng để thực hiện giải pháp. 

         2. Thu thập dữ liệu lưu lượng nước về hồ

         Dữ liệu lưu lượng nước về hồ chứa được nhà máy tính toán và lưu trữ 02 giờ/lần trong thời gian bình thường và 15 phút/lần trong thời gian có lũ về hồ. Như vậy, ứng với từng thời điểm lượng mưa trên lưu vực đo đạt được, ta đã có được số liệu lưu lượng nước về hồ thực tế. Việc còn lại là xây dựng được mối quan hệ giữa lượng mưa và lưu lượng về hồ thông qua độ trễ về thời gian (thời gian dự kiến từ khi mưa cho đến khi nước về đến hồ chứa).

         3. Xây dựng quan hệ giữa lưu lượng về hồ và lượng mưa lưu vực

         Để xây dựng được một hàm số thể hiện được mối tương quan giữa lượng mưa lưu vực và lưu lượng về hồ thực hiện các bước sau:

         a. Lọc và loại bỏ các số liệu bất khả tín và số liệu phi thực tế: Việc đo đạc, tính toán dữ liệu lượng mưa lưu vực và lưu lượng về hồ có thể xuất hiện các giá trị số liệu không thực tế, khác biệt lớn do sai số trong việc thu thập, tính toán. Vì vậy cần phải lọc bỏ các số liệu này để tạo được một bộ số liệu tương đối chuẩn, hợp lý và áp dụng được trong tính toán.

         b. Xây dựng mối quan hệ giữa lưu lượng về hồ và lượng mưa lưu vực bằng phương pháp nội suy tuyến tính. Nội dung của phương pháp này cơ bản như sau:

         Biết giá trị x1 tương ứng với y1; x2 tương ứng với y2, x là giá trị trong khoảng từ x1 đến x2 (x1 ≤ x ≤ x2), y sẽ được xác định như sau:

         Từ công thức cơ bản trên, sử dụng chương trình nội suy ta lập được bảng giá trị chi tiết mối liên hệ giữa lượng mưa lưu vực và lưu lượng về hồ làm cơ sở để thực hiện việc tính toán dự báo lưu lượng về hồ.

         c. Xây dựng các hàm số tính lưu lượng về hồ với biến số là lượng mưa lưu vực. Nội dung của phương pháp này cơ bản như sau:

         Trên cơ sở bảng quan hệ đã xây dựng, sử dụng các phương pháp quy nạp toán học để xây dựng các hàm số y = f(x) thể hiện mối quan hệ giữa lưu lượng và lượng mưa như: Hàm tuyến tính, hàm bậc 2, bậc 3, bậc 4, hàm logaric... Các hàm số tính toán này được đưa và chương trình tính toán và có thể lựa chọn để đối chiếu, so sánh kết quả trong tính toán.

         IV. Chương trình tính toán dự báo lưu lượng về hồ

         Trên cơ sở nội dung phương pháp tính toán, xây dựng chương trình tính toán trên nền tản lập trình VBA Excel như sau:

          V. Ưu, nhược điểm của giải pháp và biện pháp khắc phục

          1. Ưu điểm

         Giao diện đơn giản, dễ tính toán, bất cứ CBCNV nào cũng tính toán được.

         Chương trình nhẹ, dễ cài đặt.

         2. Nhược điểm

         Độ chính xác phụ thuộc lớn vào bộ dữ liệu quá khứ nhưng hiện tại số liệu lượng mưa quá khứ chưa nhiều. Từ năm 2011 đến 2017 chỉ có 3 trạm đo mưa trên lưu vực nên số liệu lượng mưa chưa đại diện được cho lượng mưa toàn lưu vực. Từ năm 2018 đến nay, đã đầu tư thêm các trạm đo mưa (10 trạm) trên lưu vực, tuy nhiên các năm 2018, 2019 mưa không nhiều vì thế số liệu mẫu không lớn.

         3. Biện pháp khắc phục

         Hiện tại, chương trình mới đưa ra giải pháp và xây dựng chương trình tính toán dự báo với bộ số liệu nhỏ và chưa chuẩn hóa. Trong thời gian đến cần tiếp tục triển khai việc thu thập và xây dựng bộ số liệu lượng mưa bổ sung vào chương trình để tăng độ chính xác trong tính toán, dự báo lưu lượng nước về hồ.

         Trên đây là toàn bộ giải pháp tính toán dự báo lưu lượng nước về hồ chứa thủy điện Sông Tranh 2, Bộ phận soạn thảo rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến để ngày càng hoàn thiện, nâng cao hiệu quả trong vận hành và điều tiết hồ chứa./.

Tg: Ngô Văn Quyền

Liên quan