Luận văn Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán thích hợp hỗ trợ quản lý sử dụng hiệu quả tài nguyên nước lưu vực sông Bé

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮVIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼVÀ ĐỒTHỊ

MỞ ĐẦU . 1

1. Tính cấp thiết của đềtài. 1

2. Mục tiêu của đềtài. 3

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. 3

4. Phương pháp nghiên cứu. 4

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đềtài. 5

CHƯƠNG 1 . 6

TỔNG QUAN VỀMÔ HÌNH TOÁN THỦY VĂN VÀ CÁC NGHIÊN CỨU

QUẢN LÝ SỬDỤNG TÀI NGUYÊN NƯỚC. 6

1.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước. 6

1.2 Tình hình nghiên cứu trong nước. 7

1.3 Những công trình nghiên cứu tiêu biểu liên quan đến nội dung của đềtài. 9

1.4 Đánh giá nhận xét. 11

CHƯƠNG 2 . 12

GIỚI THIỆU VÙNG NGHIÊN CỨU. 12

2.1 Vịtrí địa lý. 12

2.2 Đặc điểm địa hình. 13

2.3 Đặc điểm địa chất thủy văn. 13

2.4 Đặc điểm vềthảm thực vật. 14

2.5 Đặc điểm sông ngòi. 14

2.6 Đặc điểm các hồchứa. 14

2.7 Đặc điểm khí hậu. 16

2.7.1 Nhiệt độkhông khí. 16

2.7.2 Độ ẩm. 16

2.7.3 Sốgiờnắng. 16

2.7.4 Gió. 17

2.7.5 Bốc hơi. 17

2.7.6 Mưa. 18

2.8 Chất lượng nước. 19

2.9 Nhu cầu sửdụng nước tại các bậc thang trên sông Bé. 20

CHƯƠNG 3 . 21

ỨNG DỤNG MÔ HÌNH NAM ĐỂ ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN NƯỚC LƯU

VỰC SÔNG BÉ. 21

3.1 Giới thiệu mô hình NAM. 21

3.1.1 Khái quát vềmô hình NAM. 21

3.1.2 Cấu trúc mô hình. 22

3.1.3 Hiệu chỉnh các thông sốcủa mô hình. 26

3.1.4 Những điều kiện ban đầu. 27

3.1.5 Đánh giá kết quảmô phỏng. 27

3.2 Mô hình hóa cho lưu vực nghiên cứu. 28

3.2.1 Sơ đồhóa mạng lưới tính của lưu vực sông Bé. 28

3.2.2 Tài liệu đầu vào cho mô hình. 31

3.2.3 Hiệu chỉnh và xác định bộthông sốmô hình. 34

3.2.4 Kết quảmô phỏng dòng chảy. 39

3.3 Phân tích và đánh giá kết quảtính toán. 41

3.3.1 Tính toán đặc trưng dòng chảy. 41

3.3.2 Dòng chảy năm. 45

3.3.3 Dòng chảy theo mùa. 48

3.3.4 Tính toán dòng chảy năm, mùa thiết kế. 52

CHƯƠNG 4 . 55

ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE BASIN PHỤC VỤQUẢN LÝ HIỆU QUẢTÀI

NGUYÊN NƯỚC LƯU VỰC SÔNG BÉ. 55

4.1 Giới thiệu vềmô hình cân bằng nước -MIKE BASIN. 55

4.1.1 Khái niệm. 55

4.1.2 Cấu trúc mô hình. 55

4.2 Mô hình hóa cho lưu vực nghiên cứu. 57

4.2.1 Sơ đồhóa mạng tính toán. 57

4.2.2 Tài liệu đầu vào. 59

4.2.3 Hiệu chỉnh mô hình. 59

4.1.3.1 Thời gian và thủtục hiệu chỉnh mô hình. 59

4.1.3.2 Kết quảhiệu chỉnh. 60

4.3 Tính toán cân bằng nước trên lưu vực theo các phương án. 61

4.3.1 Phương án hiện trạng. 61

4.3.2 Phương án năm 2020. 61

4.4 Đánh giá kết quảtính toán cân bằng nước. 63

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 64

TÀI LIỆU THAM KHẢO. 68

pdf75 trang | Chia sẻ: netpro | Ngày: 19/04/2013 | Lượt xem: 2351 | Lượt tải: 13download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Luận văn Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán thích hợp hỗ trợ quản lý sử dụng hiệu quả tài nguyên nước lưu vực sông Bé, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
dụng mô hình NAM để xây dựng mô hình mưa - dòng chảy cho toàn bộ vùng nghiên cứu nhằm mục đích cung cấp lượng dòng chảy cơ bản theo bước thời gian ngày nhằm phục vụ cho việc tính toán cân bằng nước trong mô hình MIKE BASIN. Lưu vực sông Bé được sơ đồ hóa thành 06 tiểu lưu vực được xác định ranh giới bằng công cụ "Phân định lưu vực" (Catchment Delineation) trên cơ sở dữ liệu cao độ số (DEM 90 × 90 m) và các bậc thang thủy văn đã có và dự kiến xây dựng trong tương lai; thêm vào đó để đánh giá tổng thể tài nguyên nước mưa toàn bộ lưu vực sông Bé các tiểu lưu vực phía hạ lưu được xem xét tính toán thêm: trạm thủy văn Phước Hòa và cửa sông Bé. Việc phân định tiểu lưu vực dựa trên DEM giúp xác định chính xác tiểu lưu vực và diện tích của nó. Sơ đồ hóa các bậc thủy văn, hệ thống sông suối chính và các tiểu lưu vực thuộc lưu vực sông Bé được thể hiện lần lượt ở các Hình 3.2, Hình 3.3, Hình 3.4 và Hình 3.5. Diện tích các tiểu lưu vực trong vùng nghiên cứu này được thống kê trong Bảng 3.2. (3-7) (3-8) Luận văn cao học - chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài nguyên Môi trường Đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán thích hợp hỗ trợ quản lý sử dụng hiệu quả tài nguyên nước lưu vực sông Bé” 29 Hình 3. 2 Sơ đồ các bậc thang thủy văn trên lưu vực sông Bé Hình 3. 3 Sơ đồ hóa một số sông, suối và hồ chính lưu vực sông Bé Suối Đak Huyot Suối Đak Glun Suối Đak R’Lap Suối Nước trong SÔNG ĐỒNG NAII Trạm Thủy văn Phước Hòa Hồ Cần Đơn Hồ Srok Phu Miêng Hồ Phước Hòa Hồ Thác Mơ Sông Bé Trạm thủy văn Phước Long Cửa sông Bé Thác mơ Cần Đơn Srok Phu miêng Phước Hoà Hiện có Đang xây dựng Cửa sông Bé Luận văn cao học - chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài nguyên Môi trường Đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán thích hợp hỗ trợ quản lý sử dụng hiệu quả tài nguyên nước lưu vực sông Bé” 30 Hình 3. 4 Sơ đồ hóa các tiểu lưu vực trên lưu vực sông Bé Hình 3. 5 Sơ đồ các tiểu lưu vực trên sông Bé thể hiện trong MIKE BASIN Tiểu lưu vực Cần Đơn Flv = 3.225km2 Tiểu lưu vực Srok Phu Miêng Flv = 3.822 km2 Tiểu lưu vực Phước Hòa Flv = 5.193 km2 Tiểu Lưu vực Thác Mơ Flv = 2.215 km2 Tiểu lưu vực Hạ Phước Hòa Flv = 5.756 km2Tiểu lưu vực Hạ sông Bé Flv = 7.650 km2 Sông Bé Ghi chú: Flv - Diện tích lưu vực đã bao gồm diện tích lưu vực phía trên nó Số hiệu Tên tiểu lưu vực 23 Thác Mơ 53 Cần Đơn 54 Srok Phu Miêng 52 Phước Hòa 51 Hạ Phước Hòa 38 Hạ sông Bé 23 38 52 53 54 51 § ak R L ap R ¹c h R¹ t Su èi R ¸t S« ng B Ð R ¹c h B Ð Da M eh m §ak Hu« t s. M · § a §a k G lu n §ak Huýt § ak R m e S uèi G iai Suèi C am Suèi Nghiªn S .T μ N iª n S«ng Br« S inh D ak T an g Suèi Das Sg .M · § μ D To ng S . T u m B un g Da Priaum S «n g B Ð § a k R L a p §a k H u« t S « n g B Ð Luận văn cao học - chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài nguyên Môi trường Đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán thích hợp hỗ trợ quản lý sử dụng hiệu quả tài nguyên nước lưu vực sông Bé” 31 Bảng 3. 2 Diện tích của các tiểu lưu vực thuộc lưu vực sông Bé STT Tên tiểu lưu vực Diện tích (km2) 1 Thác Mơ 2.215 2 Cần Đơn 1.010 3 Srok Phu Miêng 597 4 Phước Hòa 1.371 5 Hạ Phước Hòa 572 6 Hạ sông Bé 1.885 Tổng diện tích lưu vực sông Bé 7.650 3.2.2 Tài liệu đầu vào cho mô hình Tài liệu đầu vào cơ bản của mô hình bao gồm mưa, bốc hơi và tài liệu lưu lượng thực đo để hiệu chỉnh mô hình bao gồm: a. Tài liệu mưa Trong khu vực nghiên cứu và vùng lân cận có 8 trạm mưa gồm trạm Phước Long, Đồng Phú và Phước Hòa; và vùng lân cận gồm Đắc Nông, Bình Long, Lộc Ninh, Trị An và Tà Lài, trung bình 900 km2/trạm. Các trạm mưa sau khi được kéo dài đã tạo thành bộ số liệu mưa đồng bộ có thời đoạn từ 1981 đến 2007 (27 năm) [7]. Để phân vùng ảnh hưởng của các trạm mưa, có ba phương pháp thường được sử dụng tính toán lượng mưa trung bình trên một vùng là: phương pháp trung bình số học, phương pháp đa giác Thiessen, và phương pháp đường đẳng mưa. Mỗi một phương pháp đều có những ưu điểm riêng tùy thuộc vào vị trí phân bố của các trạm đo mưa, điều kiện tự nhiên, điều kiện về địa hình của lưu vực tính toán,….Theo các tài liệu đã nghiên cứu, đối với lưu vực sông Bé lượng mưa biến đổi không nhiều và không ảnh hưởng nhiều về điều kiện địa hình, do vậy lượng mưa trung bình trên lưu vực được xác định bằng phương pháp đa giác Thiessen[7],[26]. Kết quả tự động hóa trọng số Thiessen trong chương trình MIKE BASIN được thể hiện trong Hình 3.6 và Bảng 3.3. Luận văn cao học - chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài nguyên Môi trường Đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán thích hợp hỗ trợ quản lý sử dụng hiệu quả tài nguyên nước lưu vực sông Bé” 32 # # # # # # # # 23 38 52 53 54 51 Tri An Ta Lai Loc Ninh Dong Phu Dak Nong Phuoc Hoa Binh Long Phuoc Long Hình 3. 6 Đa giác Thiessen được xác định bằng phần mềm MIKE BASIN Bảng 3. 3 Trọng số Thiessen tính mưa trung bình các tiểu lưu vực Tiểu lưu vực Đắc Nông Tà Lài Trị An Đồng Phú Phước Long Lộc Ninh Bình Long Phước Hòa Thác Mơ 0.321 0.024 0.655 Cần Đơn 0.191 0.809 Srok Phu Miêng 0.490 0.510 Phước Hòa 0.408 0.281 0.049 0.256 0.006 Hạ Phước Hòa 0.109 0.114 0.777 Hạ sông Bé 0.031 0.168 0.498 0.303 b. Tài liệu bốc hơi Thông thường tài liệu bốc hơi được đo đạc trực tiếp bằng chậu Pan hay bằng ống piche. Tuy nhiên, theo một số tài liệu nghiên cứu cho thấy trên thực tế tài liệu bốc hơi ống piche thường có nhiều sai số khó giải thích, và bốc hơi chậu không được coi là chính xác. Mặt khác, để ứng dụng được trong mô hình thủy văn phương pháp Luận văn cao học - chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài nguyên Môi trường Đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán thích hợp hỗ trợ quản lý sử dụng hiệu quả tài nguyên nước lưu vực sông Bé” 33 Penman–Monteith tính toán trực tiếp lượng bốc thoát hơi tiềm năng theo dữ liệu thảm thực vật đang được ứng dụng rộng rãi [8][26]. Theo tác giả Vũ Văn Nghị[8], dựa vào các đặc trưng khí tượng như độ ẩm tương đối, số giờ nắng, tốc độ gió và nhiệt độ trung bình tháng của các trạm khí tượng trong vùng hoặc lân cận lượng bốc thoát hơi nước tiềm năng được xác định trực tiếp theo mô hình Penman-Monteith cho tất cả các loại thảm trong vùng nghiên cứu, sau đó dựa vào tỉ lệ từng loại thảm phủ, lượng bốc thoát hơi tiềm năng trung bình trên các tiểu lưu vực được xác định và định dạng làm đầu vào cho mô hình mưa - dòng chảy NAM. Bảng 3.4 dưới đây thể hiện tỉ lệ thảm phủ theo phân loại của UMD 1km Global Land Cover cho các tiểu lưu vực trong toàn bộ lưu vực sông Bé[7]. Bảng 3. 4 Tỉ lệ các loại thảm phủ trong các tiểu lưu vực của vùng nghiên cứu Loại thảm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Thác Mơ 0.0% 5.7% 5.1% 2.3% 3.3% 22.2% 43.8% 5.7% 3.9% 4.0% 4.2% Cần Đơn 0.0% 2.7% 1.7% 3.7% 3.2% 39.8% 42.1% 4.5% 1.6% 0.2% 0.4% Srok Phu Miêng 0.0% 0.0% 0.1% 0.2% 0.8% 25.7% 25.2% 16.7% 10.6% 13.1% 7.5% Phước Hòa 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 4.0% 27.0% 13.3% 10.2% 20.0% 25.5% Hạ Phước Hòa 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.4% 5.7% 5.0% 2.5% 44.0% 42.3% Hạ sông Bé 0.0% 1.2% 2.3% 3.3% 4.5% 24.7% 26.7% 4.8% 3.2% 12.3% 17.1% Ghi chú: Trong bảng trên (theo hàng) phân loại thảm thực vật trong vùng nghiên cứu kí hiệu như sau: 1 - Rừng lá kim thường xanh, 2 - Rừng lá rộng thường xanh, 3 - Rừng lá kim rụng lá theo mùa, 4 - Cây lá rộng rụng lá theo mùa, 5 - Rừng hỗn tạp, 6 - Cây lấy gỗ, 7 - Cỏ thân gỗ, 8 - Bụi kín, 9 - Bụi hở, 10 - Đồng cỏ, 11 - Hoa màu. Giá trị lượng bốc thoát hơi tiềm năng hàng tháng từ năm 1981 - 2007 của các tiểu lưu vực trong vùng nghiên cứu đã được tính toán và biên tập theo định dạng theo cấu trúc của mô hình NAM làm dữ liệu đầu vào cho mô hình. Luận văn cao học - chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài nguyên Môi trường Đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán thích hợp hỗ trợ quản lý sử dụng hiệu quả tài nguyên nước lưu vực sông Bé” 34 c. Tài liệu lưu lượng Tài liệu lưu lượng thực đo được sử dụng cho hiệu chỉnh mô hình gồm 2 trạm: Trạm thủy văn Phước Long và trạm thủy văn Phước Hòa. • Tài liệu lưu lượng ngày thực đo tại trạm thủy văn Phước Long trên sông Bé khống chế diện tích 2.215 km2 (cửa ra tiểu lưu vực Thác Mơ) từ năm 1981 - 1993 (13 năm) được sử dụng để hiệu chỉnh mô hình và xác định bộ thông số mô hình cho tiểu lưu vực Thác Mơ. Hơn nữa, bộ thông số mô hình này được sử dụng làm bộ thông số đầu vào cho các tiểu lưu vực còn lại. • Tài liệu lưu lượng ngày thực đo tại trạm thủy văn Phước Hòa trên sông Bé khống chế diện tích 5.765 km2 trong giai đoạn từ năm 1981 - 1993 (13 năm) được sử dụng để hiệu chỉnh mô hình cho các tiểu lưu vực còn lại của vùng nghiên cứu. 3.2.3 Hiệu chỉnh và xác định bộ thông số mô hình Với mục đích xác định bộ thông số mô hình cho việc mô phỏng dòng chảy cho toàn bộ lưu vực sông Bé, mô hình mưa dòng chảy NAM được hiệu chỉnh theo không gian và thời gian. Phương pháp hiệu chỉnh mô hình được thực hiện đồng thời bằng kỹ thuật tự động tối ưu và phương pháp thử sai (tính thử và kiểm tra sai số mô phỏng nhiều lần). Tài liệu lưu lượng thực đo để hiệu chỉnh mô hình cho lưu vực sông Bé đủ dài (13 năm), do đó thời kỳ hiệu chỉnh mô hình bao gồm cả những năm nhiều nước, năm bình quân và năm ít nước, vì thế kết quả hiệu chỉnh mô hình cho kết quả tốt, đáng tin cậy và mang tính khách quan. Các bước hiệu chỉnh và xác định thông số mô hình được thực hiện như sau: - Bước 1: Sử dụng tài liệu lưu lượng ngày thực đo tại trạm thủy văn Phước Long hiệu chỉnh mô hình cho tiểu lưu vực Thác Mơ (từ Thác Mơ trở lên) với dòng chảy tự nhiên trước khi nhà máy thủy điện Thác Mơ đi vào hoạt động vào năm 1994. Hiệu chỉnh cho đến khi đường quá trình lưu lượng mô phỏng và thực đo tại Luận văn cao học - chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài nguyên Môi trường Đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán thích hợp hỗ trợ quản lý sử dụng hiệu quả tài nguyên nước lưu vực sông Bé” 35 Thác Mơ trong thời kỳ 1981 - 1993 khớp nhau với 2 chỉ tiêu đánh giá là hệ số hiệu quả mô hình R2 dần tới 1.0 và sai số cân bằng tổng lượng (BIAS%) dần tới 0. Biểu đồ đường quá trình lưu lượng và quá trình tích lũy ngày thực đo và mô phỏng tại Thác Mơ (1981-1993) được trình bày trong Hình 3.7, Hình 3.8. Bộ thông số mô hình NAM từ hiệu chỉnh mô hình cho lưu vực Thác Mơ được tổng hợp trong Bảng 3.5 và tiêu chuẩn đánh giá kết quả được trình bày trong Bảng 3.6. Hình 3. 7 Quá trình lưu lượng ngày thực đo và mô phỏng tại Thác Mơ từ 1981 - 1993 Hình 3. 8 Quá trình lũy tích dòng chảy thực đo và mô phỏng tại Thác Mơ từ 1981 - 1993 Luận văn cao học - chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài nguyên Môi trường Đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán thích hợp hỗ trợ quản lý sử dụng hiệu quả tài nguyên nước lưu vực sông Bé” 36 Bảng 3. 5 Bộ thông số mô hình NAM từ hiệu chỉnh mô hình cho lưu vực Thác Mơ TT Thông số chính của mô hình Giá trị 1 Lớp nước cực đại trong tầng trữ mặt , Umax [mm] 14.5 2 Lớp nước cực đại trong tầng rễ cây, Lmax [mm] 153 3 Hệ số dòng chảy mặt, CQOF [] 0.505 4 Hằng số thời gian của dòng sát mặt, CKIF [giờ] 202.5 5 Hằng số thời gian cho diễn toán dòng sát mặt và dòng chảy mặt, CK12 49.8 6 Giá trị ngưỡng tầng rễ cây sản sinh dòng chảy mặt, TOF [] 0.978 7 Giá trị ngưỡng tầng rễ cây sản sinh dòng chảy sát mặt, TIF [] 0.971 8 Giá trị ngưỡng tầng rễ cây sản sinh dòng thấm xuống tầng nước ngầm, 0.00687 9 Hằng số thời gian dòng chảy ngầm, CKBF [giờ] 1182 Bảng 3. 6 Tiêu chuẩn đánh giá kết quả hiệu chỉnh mô hình NAM lưu vực Thác Mơ Tiêu chuẩn đánh giá Giá Trị Sai số tổng lượng, BIAS % 0.0 Hệ số hiệu quả Nash-Sutcliffe, R2 0.848 - Bước 2: Sử dụng bộ thông số mô hình ở bước 1 cho tất cả các lưu vực còn lại và thực hiện mô phỏng. Kết quả mô phỏng được hiệu chỉnh theo phương pháp thử sai và sử dụng tài liệu lưu lượng ngày thực đo tại trạm thủy văn Phước Hòa trên sông Bé để đánh giá kết quả mô phỏng. Hiệu chỉnh cho đến khi đường quá trình lưu lượng mô phỏng và thực đo tại Phước Hòa trong thời kỳ 1981 - 1993 khớp nhau với 2 chỉ tiêu đánh giá là hệ số hiệu quả mô hình R2 dần tới 1.0 và sai số cân bằng tổng lượng (BIAS%) dần tới 0. Bộ tham số hiệu chỉnh mô hình NAM được tổng hợp trong Bảng 3.7 cho tất cả các tiểu lưu vực trong vùng nghiên cứu sông Bé. Kết quả hoàn nguyên hiệu chỉnh mô hình được trình bày trong Bảng 3.8 tại trạm Phước Hòa với hai chỉ tiêu đánh giá là sai số cân bằng tổng lượng nước (BIAS) và tiêu chuẩn thống kê hiệu quả mô hình R2. Biểu đồ dòng chảy bình quân ngày mô phỏng và thực đo trình bày Luận văn cao học - chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài nguyên Môi trường Đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán thích hợp hỗ trợ quản lý sử dụng hiệu quả tài nguyên nước lưu vực sông Bé” 37 trong Hình 3.9 minh họa cho hệ số hiệu quả mô hình đạt được. Biểu đồ lũy tích dòng chảy trong thời kỳ hiệu chỉnh trình bày trong Hình 3.10 biểu thị cho sai số cân bằng tổng lượng. Hình 3. 9 Quá trình lưu lượng ngày thực đo và mô phỏng tại Phước Hòa từ 1981 - 1993 Hình 3. 10 Quá trình lũy tích dòng chảy thực đo và mô phỏng tại Phước Hòa từ 1981 - 1993 Luận văn cao học - chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài nguyên Môi trường Đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán thích hợp hỗ trợ quản lý sử dụng hiệu quả tài nguyên nước lưu vực sông Bé” 38 Bảng 3. 7 Bộ thông số mô hình NAM từ hiệu chỉnh mô hình cho vùng nghiên cứu Thông số Umax [mm] Lmax [mm] CQOF CKIF [giờ] CK12 [giờ] TOF TIF TG CKBF [giờ] Cần Đơn 27 285 0.505 202.5 49.8 0.978 0.971 0.0069 1182 Srok Phu Miêng 27 285 0.505 202.5 49.8 0.978 0.971 0.0069 1105 Phước Hòa 27 285 0.505 202.5 49.8 0.978 0.971 0.0069 1000 Hạ Phước Hòa 27 285 0.505 202.5 49.8 0.978 0.971 0.0069 1000 Hạ sông Bé 14.5 153 0.505 202.5 49.8 0.978 0.971 0.0069 1000 Ghi chú: Umax [mm] - Lớp nước cực đại trong tầng trữ mặt, Lmax [mm] - Lớp nước cực đại trong tầng rễ cây, CQOF [] - Hệ số dòng chảy mặt, CKIF [giờ] - Hệ số dòng chảy mặt, CKIF [giờ] - Hằng số thời gian của dòng sát mặt, CK12 [giờ] - Hằng số thời gian cho diễn toán dòng sát mặt và dòng chảy mặt, TOF [] - Giá trị ngưỡng tầng rễ cây sản sinh dòng chảy mặt, TIF [] - Giá trị ngưỡng tầng rễ cây sản sinh dòng chảy sát mặt, TG [] - Giá trị ngưỡng tầng rễ cây sản sinh dòng thấm xuống tầng nước ngầm, CKBF [giờ] - Hằng số thời gian dòng chảy ngầm. Bảng 3. 8 Tiêu chuẩn đánh giá kết quả hiệu chỉnh mô hình NAM tại Phước Hòa Tiêu chuẩn đánh giá Giá trị Sai số tổng lượng, BIAS % -1.5 Hệ số hiệu quả Nash-Sutcliffe, R2 0.862 Từ kết quả ở Bảng 3.7 và Bảng 3.8 cho thấy NAM thể hiện tốt sự phù hợp và thoả mãn các điều kiện mô phỏng quá trình dòng chảy lưu vực nghiên cứu với hệ số hiệu quả mô hình R2 đạt tới 85 - 86%, đặc biệt sai số cân bằng tổng lượng BIAS bằng không. Luận văn cao học - chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài nguyên Môi trường Đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán thích hợp hỗ trợ quản lý sử dụng hiệu quả tài nguyên nước lưu vực sông Bé” 39 3.2.4 Kết quả mô phỏng dòng chảy Với kết quả hiệu chỉnh mô hình NAM, dựa vào tài liệu đầu vào như mưa, bốc hơi và bộ thông số mô hình đã hiệu chỉnh, dòng chảy các bậc thang thủy điện cũng như tất cả các tiểu lưu vực trong lưu vực sông Bé được mô phỏng trong thời kỳ từ 1981 đến 2007 (27 năm). Các biểu đồ dưới đây thể hiện kết quả mô phỏng quá trình dòng chảy ngày cho các bậc thang Thác Mơ, Cần Đơn, Srok Phu Miêng, hồ thủy điện Phước Hòa, trạm thủy văn Phước Hòa và cửa sông Bé. Lưu lượng dòng chảy trung bình tháng các tiểu lưu vực của lưu vực Sông Bé được trình bày chi tiết ở phụ lục 1. Hình 3. 11 Quá trình lưu lượng ngày mô phỏng cửa ra Thác Mơ từ 1981 - 2007 Hình 3. 12 Quá trình lưu lượng ngày mô phỏng tại cửa ra Cần Đơn từ 1981 - 2007 Luận văn cao học - chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài nguyên Môi trường Đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán thích hợp hỗ trợ quản lý sử dụng hiệu quả tài nguyên nước lưu vực sông Bé” 40 Hình 3. 13 Quá trình lưu lượng ngày mô phỏng tại cửa ra Srok Phu Miêng từ 1981 - 2007 Hình 3. 14 Quá trình lưu lượng ngày mô phỏng tại cửa ra hồ TĐ Phước Hòa từ 1981 - 2007 Hình 3. 15 Quá trình lưu lượng ngày mô phỏng cửa ra trạm TV Phước Hòa từ 1981 - 2007 Luận văn cao học - chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài nguyên Môi trường Đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán thích hợp hỗ trợ quản lý sử dụng hiệu quả tài nguyên nước lưu vực sông Bé” 41 Hình 3. 16 Quá trình lưu lượng ngày mô phỏng tại cửa ra sông Bé từ 1981 - 2007 3.3 Phân tích và đánh giá kết quả tính toán Từ kết quả tính toán mô phỏng dòng chảy ngày bằng mô hình mưa dòng chảy NAM trong thời kỳ từ 1981 - 2007, dòng chảy tháng, năm và mùa hàng năm và trung bình nhiều năm cho từng lưu vực Thác Mơ, Cần Đơn, Srok Phu Miêng, Phước Hòa, và trạm thủy văn Phước Hòa cũng như cửa ra lưu vực sông Bé được xác định. 3.3.1 Tính toán đặc trưng dòng chảy Từ Bảng 3.9 đến Bảng 3.13 dưới đây thể hiện giá trị các đại lượng biểu thị dòng chảy tháng, năm và mùa trung bình nhiều năm bao gồm: lưu lượng dòng chảy bình quân, tổng lượng dòng chảy, mô đun dòng chảy, lớp dòng chảy và hệ số dòng chảy. Hình 3.17 biểu thị phân phối dòng chảy năm theo lưu lượng bình quân tháng nhiều năm tại cửa ra các bậc thang trên sông Bé. Luận văn cao học - chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài nguyên Môi trường Đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán thích hợp hỗ trợ quản lý sử dụng hiệu quả tài nguyên nước lưu vực sông Bé” 42 Bảng 3. 9 Đặc trưng dòng chảy trung bình nhiều năm bậc thang thủy điện Cần Đơn Các đặc trưng Lưu lượng Q (m3/s) Tổng lượng W (106 m3) Mô đun M (l/s-km2) Lớp dòng chảy Y(mm) Lượng mưa X (mm) Hệ số dòng chảy(α) Tháng 1 53 142 16.4 44 11 3.9 Tháng 2 29 78 9.0 24 16 1.5 Tháng 3 16 44 5.1 14 54 0.3 Tháng 4 14 37 4.3 11 125 0.1 Tháng 5 43 114 13.2 35 297 0.1 Tháng 6 126 338 39.2 105 372 0.3 Tháng 7 232 622 72.1 193 380 0.5 Tháng 8 373 999 115.7 310 444 0.7 Tháng 9 424 1137 131.6 352 478 0.7 Tháng 10 386 1033 119.6 320 293 1.1 Tháng 11 181 484 56.0 150 118 1.3 Tháng 12 97 260 30.1 81 35 2.3 Năm 165 5288 51.0 1640 2622 0.63 319 4276 99.0 1326 2264 Mùa lũ 194% 81% 194% 81% 87% 0.59 54 1013 16.7 314 358 Mùa kiệt 33% 19% 33% 19% 13% 0.88 Bảng 3. 10 Đặc trưng dòng chảy TB nhiều năm bậc thang thủy điện Srok Phu Miêng Các đặc trưng Lưu lượng Q (m3/s) Tổng lượng W (106 m3) Mô đun M (l/s-km2) Lớp dòng chảy Y (mm) Lượng mưa X (mm) Hệ số dòng chảy(α) Tháng 1 61 164 16.0 43 11 4.0 Tháng 2 34 90 8.8 24 15 1.6 Tháng 3 19 51 5.0 13 51 0.3 Tháng 4 15 41 4.0 11 120 0.1 Tháng 5 47 125 12.2 33 289 0.1 Tháng 6 139 373 36.5 98 363 0.3 Tháng 7 256 686 67.0 179 371 0.5 Tháng 8 418 1119 109.3 293 438 0.7 Tháng 9 482 1291 126.1 338 470 0.7 Tháng 10 445 1192 116.4 312 288 1.1 Tháng 11 210 562 54.9 147 113 1.3 Tháng 12 113 302 29.5 79 34 2.3 Năm 187 5997 48.8 1569 2560 0.61 362 4850 94.8 1269 2218 Mùa lũ 194% 81% 194% 81% 87% 0.57 61 1147 16.0 300 342 Mùa kiệt 33% 19% 33% 19% 13% 0.88 Luận văn cao học - chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài nguyên Môi trường Đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán thích hợp hỗ trợ quản lý sử dụng hiệu quả tài nguyên nước lưu vực sông Bé” 43 Bảng 3. 11 Đặc trưng dòng chảy trung bình nhiều năm bậc thang thủy điện Phước Hòa Các đặc trưng Lưu lượng Q (m3/s) Tổng lượng W (106 m3) Mô đun M (l/s-km2) Lớp dòng chảy Y (mm) Lượng mưa X (mm) Hệ số dòng chảy (α) Tháng 1 85 227 16.3 44 10 4.4 Tháng 2 46 124 8.9 24 14 1.7 Tháng 3 26 70 5.0 13 49 0.3 Tháng 4 20 53 3.8 10 117 0.1 Tháng 5 51 136 9.8 26 279 0.1 Tháng 6 151 405 29.1 78 356 0.2 Tháng 7 285 762 54.8 147 362 0.4 Tháng 8 463 1239 89.1 239 428 0.6 Tháng 9 588 1574 113.2 303 462 0.7 Tháng 10 603 1616 116.2 311 292 1.1 Tháng 11 313 839 60.3 162 113 1.4 Tháng 12 160 430 30.9 83 33 2.5 Năm 233 7476 44.8 1440 2513 0.57 450 6031 86.7 1161 2179 Mùa lũ 194% 81% 194% 81% 87% 0.53 77 1446 14.9 278 334 Mùa kiệt 33% 19% 33% 19% 13% 0.83 Bảng 3. 12 Đặc trưng dòng chảy trung bình nhiều năm tại trạm thủy văn Phước Hòa Các đặc trưng Lưu lượng Q (m3/s) Tổng lượng W (106 m3) Mô đun M (l/s-km2) Lớp dòng chảy Y (mm) Lượng mưa X (mm) Hệ số dòng chảy (α) Tháng 1 95 254 16.4 44 10 4.6 Tháng 2 52 139 9.0 24 14 1.8 Tháng 3 29 78 5.1 14 47 0.3 Tháng 4 22 59 3.8 10 115 0.1 Tháng 5 55 147 9.5 25 272 0.1 Tháng 6 160 430 27.8 75 349 0.2 Tháng 7 301 806 52.2 140 355 0.4 Tháng 8 488 1306 84.6 227 419 0.5 Tháng 9 623 1668 108.1 289 451 0.6 Tháng 10 654 1750 113.4 304 290 1.0 Tháng 11 349 935 60.6 162 113 1.4 Tháng 12 180 481 31.2 84 33 2.6 Năm 251 8053 43.5 1397 2467 0.57 483 6466 83.7 1122 2137 Mùa lũ 193% 80% 193% 80% 87% 0.52 85 1588 14.7 275 330 Mùa kiệt 34% 20% 34% 20% 13% 0.84 Luận văn cao học - chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài nguyên Môi trường Đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán thích hợp hỗ trợ quản lý sử dụng hiệu quả tài nguyên nước lưu vực sông Bé” 44 Bảng 3. 13 Đặc trưng dòng chảy trung bình nhiều năm lưu vực sông Bé Các đặc trưng Lưu lượng Q (m3/s) Tổng lượng W (106 m3) Mô đun M (l/s-km2) Lớp dòng chảy Y (mm) Lượng mưa X (mm) Hệ số dòng chảy (α) Tháng 1 123 331 16.1 43 9 4.8 Tháng 2 67 181 8.8 24 13 1.8 Tháng 3 38 102 5.0 13 46 0.3 Tháng 4 29 77 3.8 10 116 0.1 Tháng 5 69 185 9.0 24 267 0.1 Tháng 6 202 542 26.4 71 342 0.2 Tháng 7 377 1009 49.3 132 345 0.4 Tháng 8 608 1630 79.5 213 406 0.5 Tháng 9 792 2122 103.6 277 436 0.6 Tháng 10 849 2274 111.0 297 291 1.0 Tháng 11 452 1211 59.1 158 116 1.4 Tháng 12 234 626 30.5 82 33 2.5 Năm 320 10290 41.8 1345 2420 0.56 616 8247 80.5 1078 2088 Mùa lũ 192% 80% 192% 80% 87% 0.52 109 2043 14.2 267 332 Mùa kiệt 34% 20% 34% 20% 13% 0.80 Lưu lượng dòng chảy trung bình tháng các bậc thang thủy điện lưu vực sông Bé 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 T12 Q (m 3/ s) Cần Đơn Scrok Phu Miêng Phước Hòa TV Phước Hòa Cửa ra Sông Bé Hình 3. 17 Phân phối dòng chảy năm theo lưu lượng bình quân tháng các bậc thủy điện lưu vực sông Bé Luận văn cao học - chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài nguyên Môi trường Đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán thích hợp hỗ trợ quản lý sử dụng hiệu quả tài nguyên nước lưu vực sông Bé” 45 3.3.2 Dòng chảy năm Kết quả tính toán lượng dòng chảy năm trung bình nhiều năm, hay còn gọi là chuẩn dòng chảy năm, cho thấy các đặc trưng dòng chảy của các bậc thang thủy điện Cần Đơn, Srok Phu Miêng, Phước Hòa, tại trạm thủy văn Phước Hòa và cửa ra sông Bé lần lượt như sau: lưu lượng Qo vào khoảng 165, 187, 233, 251 và 320 m3/s; tổng lượng Wo = 5.288, 5.997, 7.476, 8.053 và 10.290 106 m3; mô đun dòng chảy Mo = 51, 49, 45, 44 và 42 l/s-km2; lớp dòng chảy Yo = 1.640, 1.569, 1.440, 1.397 và 1.345 mm; và hệ số dòng chảy α = 0,63, 0,61, 0,57, 0,57 và 0,56. Theo Atlas tài nguyên nước Việt Nam thì các giá trị đặc trưng dòng chảy trên cho thấy tài nguyên nước mặt trong vùng nghiên cứu là dồi dào và cao hơn rất nhiều trung bình cả nước; và theo các tài liệu nghiên cứu của Viện KHTL Miền Nam[7] các vùng khác trong lưu vực Đồng Nai thì lưu vực sông Bé là chi lưu có tiềm năng nguồn nước mặt lớn nhất. Như vậy có thể kết luận rằng tài nguyên nước mặt khu vực nghiên cứu này có tiềm năng lớn đáp ứng các yêu cầu cho phát triển kinh tế xã hội trong vùng cũng như bổ sung cho các hộ dùng nước ngoài lưu vực. Theo không gian, xét riêng trong vùng nghiên cứu này, tiềm năng nguồn nước mặt có xu thế tăng dần từ hạ lưu lên thượng lưu, nguyên nhân của vấn đề này là do toàn bộ lưu vực nằm trong sườn đón gió, cao độ địa hình tăng dần từ hạ lưu lên thượng lưu kéo theo lượng mưa có xu thế tương tự. Diễn biến lưu lượng dòng chảy trung bình năm bậc thang Cần Đơn 0 50 100 150 200 250 1981 1985 1989 1993 1997 2001 2005 Thời gian Lư u lư ợ ng (m 3/ s) Hình 3. 18 Lưu lượng TB năm bậc thang thủy điện Cần Đơn thời kì 1981-2007 Luận văn cao học - chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài nguyên Môi trường Đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán thích hợp hỗ trợ quản lý sử dụng hiệu quả tài nguyên nước lưu vực sông Bé” 46 Diễn biến lưu lượng dòng chảy trung bình năm bậc thang Srok Phu Miêng 0 50 100 150 200 250 300 1981 1985 1989 1993 1997 2001 2005 Thời gian Lư u lư ợ ng (m 3/ s) Hình 3. 19 Lưu lượng TB năm bậc thủy điện Srok Phu Miêng thời kì 1981-2007 Diễn biến lưu lượng dòng chảy trung bình năm bậc thủy điện Phước Hòa 0 50 100 150 200 250 300 350 1981 1985 1989 1993 1997 2001 2005 Thời gian Lư u lư ợ ng (m 3/ s) Hình 3. 20 Lưu lượng TB năm bậc thang thủy điện Phước Hòa thời kì 1981-2007 Dòng chảy hàng năm các bậc thang thủy điệ

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfNghiên cứu ứng dụng mô hình toán thích hợp hỗ trợ quản lý sử dụng hiệu quả tài nguyên nước lưu vực sông Bé.pdf
Tài liệu liên quan