Bài viết trình bày mô phỏng tải lượng bùn cát tới hồ chứa Đắk Uy; Công thức tính toán các thành phần bùn cát; Phương pháp hiệu chỉnh và kiểm định; Đánh giá hiện trạng của hồ Đắk Uy và dự báo xu thế diễn biến lòng hồ.
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 MÔ PHỎNG TẢI LƯỢNG BÙN CÁT TỚI HỒ CHỨA ĐẮK UY Nguyễn Thanh Thủy Trường Đại học Thủy lợi, email: thanhthuy_rt@tlu.edu.vn GIỚI THIỆU CHUNG KHU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ SỐ LIỆU Sự phát triển kinh tế làm thay đổi bề mặt lưu vực ảnh hưởng tới khả xói lở bề mặt lưu vực lịng sơng Do u cầu sản xuất, hồ thủy điện Đắk Uy xây dựng sông Đắk Uy Trong thời gian tích nước, nước từ lưu vực trữ lại Sự không lưu chuyển nước làm bùn cát lắng đọng lại lòng hồ làm giảm dung tích nước hồ chứa Vì vậy, việc đánh giá tải lượng bùn cát đến hồ yếu tố then chốt việc vận hành hồ Trong đó, nghiên cứu bùn cát lưu vực hồ Đắk Uy nói chung lưu vực thượng lưu hồ Đắk Uy nói riêng cịn Các nghiên cứu bùn cát lưu vực nước phân thành hai nhóm Nhóm thứ sử dụng số liệu thực đo thông qua lấy mẫu phân tích mẫu Nhóm thứ hai sử dụng phương pháp mơ hình tốn để mơ chất lượng nước Mơ hình tốn xem cơng cụ hữu hiệu việc đánh giá lượng tải chất bùn cát lưu vực Mơ hình mơ bùn cát lưu vực phát triển từ thập niên cuối kỉ 20 Một số mơ hình mơ bùn cát lưu vực thường biết đến mơ hình TELEMAC, INCA-N SWAT Trong đó, TELEMAC mơ hình phân bố với thời gian mơ dài Mơ hình INCA-N SWAT mơ hình bán phân bố Mơ hình bán phân bố có khả mơ nguồn ô nhiễm dạng diện với số liệu đầu vào thời gian mơ ngắn Vì vậy, mơ hình SWAT sử dụng rộng rãi mơ chất lượng nước lưu vực nói chung bùn cát lưu vực nói riêng Hồ chứa Đắk Uy nằm sông Đắk Uy, nhánh cấp I sông Krông Pô Cô, thuộc xã Đắk Uy, huyện Đắk Hà, tỉnh Kon Tum Phía bên phải nhánh Đắk Uy có suối Đắk Prơng có hồ chứa Đắk Prơng Diện tích lưu vực tính đến tuyến đập Đắk Uy trừ diện tích lưu vực tính đến tuyến đập K’Tu 83km2 Hồ chứa Đắk Uy xây dựng vị trí địa lý 14o32’30’’ vĩ độ Bắc 107o58’10’’ kinh Đông thuộc xã Đắk Uy, huyện Đắk Hà, tỉnh Kon Tum Sau qua hồ, dòng nước chảy theo sông Kroong Pô Cô hạ du nhập lưu vào sơng Đắk Bla (Hình 1) Hình Bản đồ lưu vực nghiên cứu Theo số liệu khí tượng đo đạc trạm Kon Tum, lượng mưa hàng năm dao động khoảng từ 2600-3000 mm Lượng mưa vào mùa mưa (tháng V đến tháng X) chiếm từ 80-90% tổng lượng mưa năm 780 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 Chế độ dòng chảy sông Krông Pô Cô phân làm hai mùa rõ rệt Cụ thể, mùa lũ từ tháng VII đến XI với tổng lượng dòng chảy mùa lũ chiếm (70 80)% tổng lượng dòng chảy năm PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Để mô bùn cát SWAT, module thủy văn bùn cát hiệu chỉnh kiểm định Phần hiệu chỉnh kiểm định module thủy văn trình bày báo tác giả (Nguyễn Thanh Thủy, 2018) 3.1 Công thức tính tốn thành phần bùn cát Bùn cát đến hồ bao gồm bùn cát rửa trôi từ bề mặt lưu vực xói lịng sơng (Neitsch nnk 2009) Hai thành phần bùn cát tính tương ứng theo hai công thức đây: sed = 11.8 (Qsurf qpeak areaaru)0.56 KUSLE CUSLE PUSLE LSUSLE CFRG sed lượng bùn cát ngày (tấn), Qsurf lớp dòng chảy mặt (mm H2O/ha), qpeak lưu lượng đỉnh (m3/s), areahru diện tích HRU (ha), KUSLE hệ số xói USLE, CUSLE hệ số bao phủ quản lý USLE, PUSLE hệ số ảnh hưởng giải pháp hỗ trợ, LSUSLE hệ số ảnh hưởng địa hình USLE CFRG hệ số ảnh hưởng độ thô thành phần hạt sedch = sedch,i seddep + seddeg đó, sedch lượng bùn cát cửa cuối thời đoạn, sedchi lượng bùn cát cửa đầu thời đoạn, seddep lượng bùn cát bồi lắng đoạn sông, seddeg lượng bùn cát xói từ lịng sơng 3.2 Phương pháp hiệu chỉnh kiểm định Phương pháp hiệu chỉnh Nghiên cứu sử dụng công cụ tự động hiệu chỉnh SWAT-CUP để hiệu chỉnh thông số module bùn cát Thuật toán SUFI-2 sử dụng phần mềm SWAT-CUP để hiệu chỉnh, kiểm định, phân tích độ nhậy độ bất định (Abbaspur, 2011) Mơ hình SWAT hiệu chỉnh kiểm định rộng rãi thông qua việc so sánh kết mơ số liệu dịng chảy thực đo Trong đó, Nash-Efficient sử dụng làm hàm mục tiêu Phương pháp kiểm định Mô thực với giá trị thông số tìm bước hiệu chỉnh cho năm có số liệu thực đo mà chưa sử dụng cho phần hiệu chỉnh Để đánh giá kết mô phỏng, nghiên cứu sử dụng số Nash (NS) hệ số tương quan (R2) Số liệu tháng từ năm 1988 đến 1990 dùng để khởi động mơ hình (warming up period), số liệu từ năm 1991-1995 dùng để hiệu chỉnh 1996-1997 dùng để kiểm định KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Các trạm lưu vực Trung Nghĩa không tiến hành đo đạc bùn cát Vì vậy, tải lượng bùn cát cửa lưu vực Trung Nghĩa ước tính từ lưu vực tương tự Cùng lưu vực sông Sesan, trạm Kon Tum tiến hành đo đạc số liệu thủy văn bùn cát Quan hệ tải lượng bùn cát ngày lưu lượng trung bình ngày xác định từ số liệu thực đo với hệ số tương quan lớn (R2=0.86) Vì vậy, quan hệ sử dụng để ước tính tải lượng bùn cát cửa lưu vực Trung Nghĩa Những giá trị sử dụng số liệu thực đo phục vụ cho hiệu chỉnh kiểm định mô bùn cát 4.1 Hiệu chỉnh Giá trị thông số mô bùn cát xói mịn từ bề mặt lưu vực xác định dựa điều kiện địa chất, canh tác sử dụng đất Vì thơng số mơ bùn cát xói mịn từ lịng dẫn xem xét hiệu chỉnh, cụ thể hệ số biến đổi lưu lượng đỉnh lũ prf, hệ số cơng thức tính sức tải bùn cát csp, hệ số mũ công thức tính sức tải bùn cát spexp, hệ số bề mặt lịng sơng CCH hệ số xói lịng sơng KCH Trước hiệu chỉnh thông số này, mô thực với giá trị mặc định Bảng so sánh kết thực đo tính tốn Hình rằng, kết mô tương 781 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 đối tốt với giá trị NS=0.81 R2=0.74 Sự khác biệt lớn xảy vào mùa lũ năm 1991 1994 Lượng tải bùn cát chịu tác động lớn dòng chảy Vì vậy, sai số mơ dịng chảy góp phần vào sai số mô lượng bùn cát Bộ giá trị mặc định thông số mô bùn cát dụng mơ Hình Đường trình tải lượng bùn cát tháng thực đo tính tốn trạm Trung Nghĩa sau kiểm định Bảng Giá trị mặc định thông số prf csp Spexp CCH KCH 0.0001 0 Hình Đường trình tải lượng bùn cát tháng thực đo tính tốn trạm Trung Nghĩa sau hiệu chỉnh Hình Biểu đồ tương quan lượng tải bùn cát tháng thực đo tính tốn sau kiểm định KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Nghiên cứu mô tốt tải lượng bùn cát, đặc biệt vào mùa kiệt Độ xác tải lượng bùn cát vào mùa lũ khơng ổn định năm Vì vậy, nghiên cứu cần tiếp tục xem xét để nâng cao chất lượng mô bùn cát vào mùa lũ Kết nghiên cứu sử dụng làm sở để đánh giá trạng hồ Đắk Uy dự báo xu diễn biến lòng hồ Hình Biểu đồ tương quan tải lượng bùn cát tháng thực đo tính tốn 4.2 Kiểm định Bộ thơng số tìm thơng qua hiệu chỉnh sử dụng để tính tốn cho dịng chảy năm 1996 1997 có kết kiểm định cho lượng tải bùn cát tháng Hình Hình Sự khác biệt dịng chảy thực đo tính tốn hai năm lớn nên dẫn tới kết mô lượng tải bùn cát không tốt (cụ thể NS=0.56 R2=0.36) TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Neitsch S.L., Arnold J.G., Kiniry J.R (2011) Soil & Water Assessment Tool Theoretical Documentation Version 2009 Texas, US [[2] Nguyễn Thanh Thủy (2018) Modelling inflow to Dak Uy reservoir by the means of SWAT model Báo cáo HNKH thường niên Trường Đại học Thủy lợi 782 ... sedch,i seddep + seddeg đó, sedch lượng bùn cát cửa cuối thời đoạn, sedchi lượng bùn cát cửa đầu thời đoạn, seddep lượng bùn cát bồi lắng đoạn sơng, seddeg lượng bùn cát xói từ lịng sơng 3.2 Phương... đạc bùn cát Vì vậy, tải lượng bùn cát cửa lưu vực Trung Nghĩa ước tính từ lưu vực tương tự Cùng lưu vực sông Sesan, trạm Kon Tum tiến hành đo đạc số liệu thủy văn bùn cát Quan hệ tải lượng bùn cát. .. Nghiên cứu mô tốt tải lượng bùn cát, đặc biệt vào mùa kiệt Độ xác tải lượng bùn cát vào mùa lũ không ổn định năm Vì vậy, nghiên cứu cần tiếp tục xem xét để nâng cao chất lượng mô bùn cát vào mùa lũ