Ứng dụng mô hình MIKE HYDRO tính toán cân bằng nước tỉnh Quảng Ninh

Bài viết Ứng dụng mô hình MIKE HYDRO tính toán cân bằng nước tỉnh Quảng Ninh trình bày kết quả ứng dụng mô hình MIKE HYDRO để đánh giá về tình trạng thừa thiếu nước trên khu vực tỉnh Quảng Ninh, từ đó đề xuất ra các giải pháp cho phù hợp.

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021 ISBN: 978-604-82-5957-0 ỨNG DỤNG MƠ HÌNH MIKE HYDRO TÍNH TỐN CÂN BẰNG NƯỚC TỈNH QUẢNG NINH Nguyễn Thị Thu Nga Trường Đại học Thủy lợi, email: ngatvct@tlu.edu.vn GIỚI THIỆU CHUNG Trong năm gần đây, lĩnh vực khai thác, sử dụng tài nguyên nước gặp nhiều thách thức Các nguồn nước biến động nhiều tác động biến đổi khí hậu, hệ thống cơng trình khai thác xuống cấp, nhu cầu sử dụng nước ngày gia tăng số lượng chất lượng Để đảm bảo an ninh nguồn nước phục vụ nhu cầu sinh hoạt, phát triển kinh tế, phát triển đô thị, bảo vệ mơi trường phịng chống thiên tai, cần thiết phải có đánh giá tổng thể, tồn diện cân nước trạng tương lai Bài báo trình bày kết ứng dụng mơ hình MIKE HYDRO để đánh giá tình trạng thừa thiếu nước khu vực tỉnh Quảng Ninh, từ đề xuất giải pháp cho phù hợp đẩy mạnh phát triển khu kinh tế trọng điểm, giảm bớt diện tích nơng nghiệp, tập trung khai thác phát triển du lịch dịch vụ [4] Hình Mạng lưới sơng ngịi phân vùng sử dụng nước KHU VỰC NGHIÊN CỨU Tỉnh Quảng Ninh nằm khu vực Đơng Bắc - Bắc Bộ (Hình 1) Tài ngun nước tỉnh Quảng Ninh thuộc loại dồi dào, lượng mưa trung bình nhiều năm khoảng 1800-2000mm, lượng nước mặt xấp xỉ 8,3 tỷ m3/năm trữ lượng nước đất mức 374 nghìn m3/ngày đêm Tuy nhiên tài nguyên nước phân bổ không theo không gian thời gian [1] Tổng nhu cầu sử dụng nước toàn tỉnh năm 2020 khoảng 464,9 triệu m3, phần lớn dùng cho nông nghiệp, công nghiệp dịch vụ [2] Tồn tỉnh có 180 hồ chứa với tổng dung tích hữu ích khoảng 313,35 triệu m3 hàng nghìn trạm bơm, đập dâng thủy lợi nhỏ phân bố khơng [3] Hiện nay, Quảng Ninh có trình chuyển dịch kinh tế mạnh mẽ Tỉnh PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Mơ hình MIKE HYDRO mơ hình cân nước phổ biến, cho phép mô động thái hệ thống tài nguyên nước tương ứng với phương án khai thác sử dụng nước cụ thể Mơ hình MIKE HYDRO mơ tả hệ thống lưu vực sông dạng nút liên kết nút (Hình 2) Tùy theo loại nút có phương trình lệnh logic để mơ tả hoạt động Dưới minh họa vài dạng: Tại nút sử dụng nước W(n): (1) Qcấp(t) = Qci(t) Qcấp(t)  Qyc(t) (2) Tại nút hồ chứa R(n): V(t+1) = V(t) + [Qvào(t) – Qcấp (t) - Qxả (t)].t – L(t) (4) Vc  V(t)  Vbt 570 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021 ISBN: 978-604-82-5957-0 Trong đó: Qcấp, Qci, Qyc, Qvào, Qxả lưu lượng cấp tổng, lưu lượng cấp từ nhánh i, lưu lượng yêu cầu, lưu lượng vào hồ lưu lượng xả thừa; V dung tích hồ; L lượng tổn thất; t bước thời gian tính tốn; t thời điểm tính tốn Nguồn cấp nước chủ yếu hồ chứa độc lập, đối tượng sử dụng nước theo mức ưu tiên Sinh hoạt, Công nghiệp, dịch vụ, du lịch, Nông nghiệp, Các nhu cầu khác KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 4.1 Phân vùng sử dụng nước Hình Sơ đồ mô cân nước Trong trường hợp nút sử dụng nước có nhiều nguồn cấp nguồn có mức độ ưu tiên cao lấy trước Tương tự, nguồn cấp cấp cho nhiều đối tượng sử dụng nước khác theo thứ tự ưu tiên Để chạy mơ hình cần số liệu sau: Quá trình lưu lượng đến biên nhập lưu khu giữa, trình lưu lượng nước yêu cầu, đặc trưng mực nước dung tích hồ chứa, quan hệ địa hình lịng hồ Do đặc điểm sơng Quảng Ninh có xu hướng chảy song song biển nên hầu hết hồ chứa nằm sông độc lập, khơng bị ảnh hưởng lẫn Việc sơ đồ hóa thực cho phân vùng sử dụng nước (Hình 3) Hình Sơ đồ hóa phân vùng Hải Hà Căn vào mạng lưới sơng ngịi, trạng cơng trình điều tiết vùng, kế thừa kết nghiên cứu trước thực tế tỉnh Quảng Ninh, phân chia thành 19 vùng, 10 vùng huyện đất liền, 09 vùng đảo có tiềm phát triển kinh tế xã hội (Hình 1) Lần lượt vùng bao gồm: Đơng Triều; Tây Hạ Long + ng Bí + Quảng Yên; Đông Hạ Long + Cẩm Phả; Ba Chẽ; Tiên Yên + Bình Liêu; Đầm Hà; Hải Hà; Bắc Phong Sinh; Móng Cái; 10 Vân Đồn; 11 Đảo Vĩnh Thực; 12 Đảo Cái Chiên; 13 Đảo Bản Sen; 14 Đảo Quan Lạn; 15 Đảo Thắng Lợi; 16 Đảo Ngọc Vừng; 17 Đảo Trần; 18 Đảo Cô Tô; 19 Đảo Thanh Lân 4.2 Các kịch tính tốn Tính tốn cân nước thực cho 05 kịch bản: - Kịch trạng: nước đến nhu cầu nước vào tình hình thực tế năm 2020 [2]; - Kịch 01: nước đến ứng với tần suất 85% (đã xét đến ảnh hưởng BĐKH), nước dùng theo kết dự báo đến 2025 [2]; - Kịch 02: giống kịch 01 có xét thêm số giải pháp cơng trình, chủ yếu xây dựng hồ chứa 12 Khe, Khe Tâm, Tài Chi, Quảng Thành, Pạt Cạp, Đồng Dọng, Vạn Cả, Đông Lĩnh, Vạn Cảnh, Trường Xuân 2; - Kịch 03: nước đến giải pháp cơng trình giống kịch 02, nước dùng theo kết dự báo đến 2030 [2]; - Kịch 04: giống kịch 03 có xem xét thêm số giải pháp cơng trình bổ sung, bao gồm hồ Dân Chủ, Cài, Lưỡng 571 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021 ISBN: 978-604-82-5957-0 Kỳ, Bình Sơn, Nà Pá, Đài Van, Khe Ngái, Đầu Rồng, Cái Xi, Lịng Dinh 2, Cống Đơng, Ngọc Nam, Phượng Hồng, Thượng Mai, Hạ Mai, Ơng Giáo 2, Đá Dựng, Ơng Thanh - Ơng Cự Ngồi cịn có 03 cơng trình chuyển nước từ vùng sang vùng vùng 10, từ vùng sang vùng Các giải pháp đề xuất kịch KB02 KB04 sở kế thừa từ số nghiên cứu trước Số lượng giải pháp tính tốn thử dần để vừa đảm bảo đủ nước vào mốc 2025 2030, vừa tiết kiệm mức đầu tư Huyện Vân Đồn số hịn đảo du lịch có lượng nước thiếu khơng nhiều điều kiện tự nhiên gây khó khăn cho việc xây dựng cơng trình khai thác sử dụng nước Vì thế, số lượng giải pháp cơng trình vùng nhiều, hầu hết có quy mơ nhỏ 4.3 Phân tích kết Kết tính tốn cho thấy thời điểm (KBHT) tính đến 2025 (KB01), vùng (huyện Hải Hà) có lượng nước thiếu nhiều (Hình 4) Điều q trình phát triển nhanh khu cơng nghiệp - cảng biển Hải Hà khu kinh tế Hải Hà - Móng Cái dẫn đến nhu cầu nước tăng cao Trong vùng có hồ Chúc Bài Sơn, cịn lại đập dâng nhỏ, khơng có khả trữ nước Hình Lượng nước thiếu theo KB03 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết tính tốn mơ hình MIKEHYDRO cho thấy tình hình khai thác sử dụng nước khu vực tỉnh Quảng Ninh mười năm tới gặp nhiều khó khăn, đặc biệt khu vực phát triển nhanh công nghiệp, dịch vụ du lịch Giải pháp xây dựng hồ chứa xem giải pháp hiệu Giải pháp chuyển nước xuyên vùng áp dụng số vùng cụ thể Giải pháp nâng dung tích hồ chứa khơng có hiệu TÀI LIỆU THAM KHẢO Hình Tổng lượng nước thiếu vùng Vùng (ng Bí + Quảng Yên + Tây Hạ Long) khu vực thiếu nhiều tính đến 2030 (KB03) Lượng nước thiếu tập trung vào tháng mùa khô đầu mùa mưa (Hình 5) Nguyên nhân dự kiến đến 2030, phần lớn diện tích nơng nghiệp thu hồi để chuyển đổi xây dựng khu công nghiệp, khu đô thị, dẫn đến nhu cầu nước tăng nhanh Ngoài ra, hồ Yên Lập nguồn cấp nước lớn tỉnh với dung tích tồn 127,5 triệu m3 lại hồ điều tiết nhiều năm, khơng thường xun tích đầy [1] Trung tâm Quy hoạch Điều tra TNN Quốc gia 2016 Báo cáo thuyết minh Quy hoạch tài nguyên nước tỉnh Quảng Ninh đến năm 2020, định hướng đến năm 2030 [2] Viện Kỹ thuật cơng trình, 2021 Dự thảo Xây dựng Đề án đảm bảo an ninh nguồn nước tỉnh Quảng Ninh [3] Viện Quy hoạch Thủy lợi, 2016 Báo cáo tổng hợp Quy hoạch Thủy lợi chi tiết tỉnh Quảng Ninh đến năm 2020 định hướng đến năm 2030 [4] UBND tỉnh Quảng Ninh, 2013 Báo cáo tổng hợp Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội tỉnh Quảng Ninh đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030 [5] DHI 2014 MIKE HYDRO User Guide 572 ... vùng sử dụng nước Hình Sơ đồ mô cân nước Trong trường hợp nút sử dụng nước có nhiều nguồn cấp nguồn có mức độ ưu tiên cao lấy trước Tương tự, nguồn cấp cấp cho nhiều đối tượng sử dụng nước khác... Đảo Thanh Lân 4.2 Các kịch tính tốn Tính tốn cân nước thực cho 05 kịch bản: - Kịch trạng: nước đến nhu cầu nước vào tình hình thực tế năm 2020 [2]; - Kịch 01: nước đến ứng với tần suất 85% (đã... cầu nước tăng cao Trong vùng có hồ Chúc Bài Sơn, cịn lại đập dâng nhỏ, khơng có khả trữ nước Hình Lượng nước thiếu theo KB03 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết tính tốn mơ hình MIKEHYDRO cho thấy tình hình