Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8

ỨNG DỤNG MƠ HÌNH TỐN THỦY VĂN TÍNH TỐN
DỊNG CHẢY ĐẾN THỦY ĐIỆN CHI KHÊ
SAU KHI HỒ BẢN VẼ XÂY DỰNG
1

Trần Kim Châu1, Vũ Thị Minh Huệ1, Lê Thị Thu Hiền1
Trường Đại học Thủy lợi, email:

1. GIỚI THIỆU CHUNG

Để xác định dịng chảy năm thiết kế cho
các cơng trình thủy lợi trong trường hợp
khơng có tài liệu thực đo, các đơn vi tư vấn
thiết kế thường sử dụng các phương pháp
được quy định trong quy phạm Tính tốn các
đặc trưng thủy văn thiết kế (QPTL-C6-77) [1].
Tuy nhiên các phương pháp này bộc lộ một số
khó khăn trong thực tế ứng dụng. Điển hình
như phương pháp lưu vực tương tự là phương
pháp được nhiều đơn vị tư vấn thiết kế sửu
dụng nhưng việc lựa chọn lưu vực tương tự
gặp nhiều khó khăn. Hơn nữa, hiện nay do
việc xây dựng rất nhiều các hồ chứa trên các
sông suối dẫn đến việc dịng chảy đo tại các
trạm thuỷ văn khơng cịn tính tự nhiên mà phụ
thuộc vào việc vận hành các cơng trình hồ
chứa phía trên. Ngày nay với sự phát triển của
mơ hình tốn thủy văn mạnh mẽ, nhiều đơn vị
tư vấn đã sử dụng cơng cụ này trong tính tốn

các đặc trưng thủy văn thiết kế có kết quả tốt.
Tuy nhiên phương pháp này chưa được quy
định trong Quy phạm C6-77. Bài báo trình
bày so sánh một số phương pháp khác nhau
xác định đặc trưng dòng chảy năm thiết kế
trong trường hợp khơng có tài liệu, tính tốn
cụ thể cho cơng trình hồ chứa Chi Khê khi có
quy trình vận hành liên hồ chứa trên sơng Cả,
từ đó kiến nghị xem xét bổ sung phương pháp
mơ hình tốn trở thành một trong những
phương pháp tính trong Quy phạm.
2. CƠNG TRÌNH THỦY ĐIỆN CHI KHÊ

Nhà máy thủy điện Chi Khê là bậc thang
cuối cùng trong quy hoạch dịng chính sơng
Cả, cách NMTĐ Khe Bố khoảng 27km về

phía hạ lưu, tuyến cơng trình đặt tại xã Chi
Khê huyện Con Cng tỉnh Nghệ An. Diện
tích tập trung mưa phía trên tuyến đập là
15380km2, chiều dài dịng chính 341km,
chiều rộng trung bình của lưu vực là 45,5km.
Tồn bộ lưu vực sơng Cả có 26 trạm khí
tượng và đo mưa, trong đó có 7 trạm khí
tượng có tài liệu đo đạc đầy đủ các yếu tố.
Lưới trạm đo mưa trên lưu vực khá dày
nhưng phân bố không đều và thời gian đo đạc
không đồng bộ. Trạm có tài liệu đo mưa dài
nhất là trạm Vinh (bắt đầu đo từ năm 1930
nhưng không liên tục), cịn hầu hết đều đo từ

năm 1960 trở lại đây.

Hình 1. Bản đồ mạng lưới trạm sơng Cả
tính đến cơng trình thủy điện Chi Khê
Dịng chảy trên lưu vực sơng Cả biến đổi
mạnh theo thời gian và không gian, tăng dần
từ thượng lưu xuống hạ lưu. Mơ đuyn dịng
chảy trung bình năm vùng thượng lưu đạt 20
l/s.km2, vùng trung lưu đạt 25 l/s.km2 và hạ
lưu đạt 2530 l/s.km2. Mạng lưới trạm thủy
văn trên lưu vực sông Cả khá phong phú,

736


Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8

nhưng hầu hết tập trung ở hạ du. Vùng
thượng nguồn: sơng chính có trạm cấp I Cửa
Rào chỉ quan trắc đến năm 1987, sơng nhánh
Nậm Mơ có trạm cấp II Mường Xén đo đạc
từ 1969 đến nay.
3. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH DỊNG
CHẢY NĂM THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH
THỦY ĐIỆN CHI KHÊ

Bài báo sử dụng phương pháp lưu vực
tương tự và phương pháp mơ hình tốn để
xác định dịng chảy chuẩn đến cơng trình
thủy điện Chi Khê.

3.1. Phương pháp lưu vực tương tự
Dịng chảy tháng, năm tại tuyến cơng trình
thủy điện Chi Khê thời khoảng 1960 đến
2009 được tính theo giai đoạn TKKT [2] (sử
dụng tài liệu của các trạm thủy văn chính là
Mường Xén, Cửa Rào, Thạch Giám, Khe Bố,
Nghĩa Khánh và trạm Dừa).
Trạm thuỷ văn Khe Bố nằm trên dịng chính
phía thượng lưu thuỷ điện Chi Khê là trạm
dùng riêng. Xây dựng tương quan giữa trạm
Khe Bố và trạm Cửa Rào để kéo dài dịng
chảy. Tính tốn theo lưu vực khu giữa Dừa và
Nghĩa Đàn tuy nhiên do vận hành hệ thống hồ
chứa trên lưu vực sông cả nên dịng chảy
khơng cịn tự nhiên. Dịng chảy tháng, năm tại
tuyến cơng trình thủy điện Chi Khê từ 2010
đến 2017 được tính theo các cách như sau:

3.2. Phương pháp mơ hình tốn
Ứng dụng mơ hình Mike Nam để mơ phỏng
mưa dịng chảy đến các tiểu lưu vực. Diễn tốn
dịng chảy trên lưu vực bằng mơ hình MIKE
11 giới hạn phạm vi mơ hình tại trạm thủy văn
Mường Xén trên sơng Nậm Mơ, lưu lượng
dịng chảy thủy điện Bản Vẽ trên sơng Cả,
trạm Nghĩa Khánh trên sông Hiếu và biên hạ
lưu tới trạm Nam Đàn trên sông Cả.
Sử dụng biên trong mô hình:
Biên trên: Trạm thủy văn Mường Xén
(sơng Nậm Mơ); Lưu lượng xả thủy điện Bản

Vẽ (sông Cả); Trạm thủy văn Nghĩa Khánh
(sông Hiếu).
Biên dưới: Trạm thủy văn Nam Đàn (sông Cả).
Biên nhập lưu khu giữa trên sông bao gồm
16 tiểu lưu vực.

Hình 2. Vị trí nhập lưu khu giữa
của các tiểu lưu vực trên sông Cả
4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

4.1. Phương pháp lưu vực tương tự
Bảng 1. Kết quả dòng chảy chuẩn
theo phương pháp lưu vực tương tự

a) Mượn mô đun dòng chảy chuẩn của lưu
vực Khe Bố
Trạm thủy văn Khe Bố có diện tích 14300
km2 là trạm dùng riêng do Công ty Tư vấn
Xây dựng Điện 1 đo từ 1994 - 1997; 20032005 được kiểm tra và chỉnh biên đạt chất
lượng tốt, tài liệu này đã được đối chứng với
trạm Cửa Rào là hợp lý.
M0 Chi Khê = M0 Khe Bố
b) Tính theo lưu vực khu giữa trạm thủy
văn Dừa và Nghĩa Đàn
Q0 Chi Khê = Q0 Kg * (FChi Khê / FKg)
Diện tích khu giữa:
FKg = Fdừa  Fnghĩađàn = 20800  3970
= 16830 km2.

Đặc

trưng

Khe
Bố

Dừa

KG:
Nghĩa DừaĐàn Nghĩa
đàn

Chi Khê
A

B

Flv
14300 20800 3970 16830
15380
(km2)
Qo
259,7 427,2 115 312,3 279,3 285,4
(m3/s)
Mo
18,2
20,5 29,0 18,6 18,16 18,55
(l/skm2)

Kết quả xác định dòng chảy chuẩn theo hai
lưu vực tương tự là lưu vực Khe Bố và lưu

vực khu giữa được thể hiện trong Bảng 1.
Lựa chọn luật phân bố xác suất PIII xác định
đặc trưng dòng chảy năm thiết kế (thể hiện
trong Bảng 2).

737


Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8

Bảng 2. Dòng chảy năm thiết kế
tại Khe Bố và Chi Khê
Tuyến
Qo
Cv
Cs
10
Cơng
m3/s
%
trình
Khe Bố 250,3 0,25 1,5Cv 334
Chi Khê 273,8 0,24 1,5Cv 360

Qp (m3/s)
50%

90%

247,6 173,4

270,0 192,3

4.2. Phương pháp mơ hình tốn
Mơ phỏng dịng chảy trên sơng được giới
hạn bởi các biên tính tốn. Biên trên sử dụng
số liệu lưu lượng thực đo tại các trạm thủy
văn Mường Xén, Nghĩa Khánh, lưu lượng xả
từ thủy điện Bản Vẽ; biên dưới sử dụng mực
nước tại trạm thủy văn Nam Đàn để giới hạn
tính tốn.
Các biên từ nhập lưu khu giữa thì sử dụng
số liệu lượng mưa thực đo tại các trạm
Mường Xén, Thạch Giám, Tương Dương,
Con Cuông, Dừa, Nghĩa Khánh, Quỳ Châu,
Quỳ Hợp, Tây Hiếu để phục vụ tính tốn. Dữ
liệu bốc hơi sử dụng trạm khí tượng Con
Cng làm đầu vào cho các tiểu lưu vực.
Do dữ liệu quan trắc không đồng bộ và
Thủy điện Bản Vẽ trên sông Cả năm 2009
mới bắt đầu đi vào vận hành (năm 2010 chưa
có dữ liệu quan trắc) nên dữ liệu sử dụng để
tính tốn hiệu chỉnh và kiểm định mơ hình
NAM được mơ phỏng từ năm 2011 - 2018.
Để hiệu chỉnh và kiểm định bộ thơng số
mơ hình nghiên cứu sử dụng dữ liệu lưu
lượng quan trắc tại trạm thủy văn Dừa trên
sông Cả.
Sử dụng dữ liệu từ năm 2011 - 2015 để
hiệu chỉnh mơ hình và kiểm định lại bộ thơng
số với số liệu năm 2016 - 2018.

Bảng 3. Kết quả hiệu chỉnh
kiểm định mơ hình
Nội dung
Hiệu chỉnh
Kiểm định

Giai đoạn
2011 - 2015
2016 - 2018

NASH
0.81
0.88

ΔW (%)
6.95
18.38

Kết quả hiệu chỉnh - kiểm định bộ thơng
số mơ hình NAM cho chỉ số NASH tương
đối tốt và sự chênh lệch tổng lượng là không
nhiều vẫn nằm trong phạm vi cho phép. Vì
vậy, sử dụng bộ thơng số trên để diễn tốn
dịng chảy đến hồ Chi Khê trong giai đoạn
2011 - 2018. Dưới đây là đường quá trình lưu
lượng đến hồ thủy điện Chi Khê:

Hình 3. Đường q trình lưu lượng dịng
chảy đến hồ Chi Khê giai đoạn 2011 - 2018
Từ đó chuỗi dịng chảy đến cơng trình thủy

điện Chi Khê mơ phỏng từ mơ hình, tiến hành
vẽ đường tần xuất xác định được các đặc trưng
chuẩn dòng chảy năm, hệ số phân tán và hệ số
thiên lệch, kết quả được ghi trong Bảng 4.
Bảng 4. Đặc trưng thống kê dòng chảy năm
tại tuyến Chi Khê
Mo
Qo
Qp (m3/s)
Cv Cs
3
2
(m /s) (l/skm )
10% 50% 90%
282,7 18,38 0,25 1,2 376,7 269,0 205,5

5. KẾT LUẬN

Sau khi hồ Bản Vẽ đi vào hoạt động (2009)
dịng chảy trên hạ lưu sơng Cả khơng còn tự
nhiên nữa nên các phương pháp tương quan
kéo dài và tương tự khơng cịn sử dụng được.
Dịng chảy đến Thuỷ điện Chi Khê gồm ba
nhánh, 1 nhánh Nậm Mô có trạm thuỷ văn
Mường xén, 2 nhánh nữa từ hồ Bản Vẽ xả và
nhập lưu, mạng lưới trạm đo mưa dày vì vậy
sử dụng mơ hình tốn mơ phỏng q trình
dịng chảy đến hồ Chi Khê cho kết quả tin cậy
hợp lý vì có xem xét được ảnh hương của vận
hành hồ chứa trên lưu vực. Sau khi phân tích

kết quả tính tốn cho thuỷ điện Chi Khê bằng
các phương pháp khác nhau cho thấy việc sử
dụng mơ hình tốn trong tính tốn đặc trưng
thuỷ văn thiết kế có nhiều ưu việt. Tuy nhiên
hiện nay phương pháp này chưa được quy định
trong Quy Phạm C6-77 cần có nghiên cứu bổ
sung tạo cơ sở cho các đơn vị tư vấn sử dụng.
6. TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Bộ Thủy lợi, 1979, “Tính tốn các đặc trưng
thủy văn thiết kế C-6-77”.
[2] Cơng ty Tư vấn điện 1, 2018, “Báo cáo tính
tốn lại năng lượng Eo cho Nhà máy thủy
điện Bản Vẽ”.

738