Đại học quốc gia Hà Nội Trường đại học khoa học tự nhiên Phan ngọc thắng Khai thác mô hình iqqm tính toán cân nước hệ thống lưu vực sông kiến giang, tỉnh quảng bình Luận văn thạc sĩ khoa häc Hµ Néi – 2009 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đại học quốc gia Hà Nội Trường đại học khoa học tự nhiên Phan ngọc thắng Khai thác mô hình iqqm tính toán cân nước hệ thống lưu vực sông kiến giang, tỉnh quảng bình Chuyên ngành: thủy văn học Mà số: 60.44.90 Luận văn th¹c sÜ khoa häc Ngêi híng dÉn khoa häc: Ts Nguyễn sơn Hà Nội - 2009 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Môc lôc Danh môc chữ viết tắt Danh mơc b¶ng biĨu .5 Danh mơc h×nh vÏ Mở đầu Chương đặc điểm địa lý tự nhiên kinh tế xà hội lưu vực sông kiến giang, tỉnh quảng bình 1.1 Điều kiện địa lý tự nhiên 1.1.1 Vị trí địa lý 1.1.2 Địa hình, địa m¹o 1.1.3 Địa chất, thổ nhưỡng 11 1.1.4 Th¶m phđ thùc vËt 13 1.1.5 KhÝ hËu 15 1.1.6 Thủy văn 15 1.2 Hiện trạng phát triển kinh tÕ – x· héi 17 1.2.1 D©n c 17 1.2.2 Nông lâm nghiệp 18 1.2.3 C«ng nghiƯp 23 1.2.4 Thđy s¶n 24 1.2.5 Dịch vụ thương mại du lịch 25 Chương Tổng quan cân nước hệ thống mô hình iqqm 27 2.1 Khái niệm hệ thống nguồn nước cân b»ng níc hƯ thèng 27 2.1.1 HƯ thèng nguån níc 27 2.1.2 Khái niệm cân nước hệ thèng 28 2.1.3 Phương pháp tính toán cân nước hệ thống 28 2.2 Các nghiên cứu c©n b»ng níc ë khu vùc MiỊn Trung nãi chung Quảng Bình nói riêng 35 2.3 Mô hình IQQM 36 2.3.1 Giíi thiƯu vỊ c¸c nót 38 2.3.2 Mô tả số nút 38 Ch¬ng áP DụNG MÔ HìNH IQQM TíNH TOáN CÂN BằNG NƯớc hệ thống lưu vực sông kiến giang tỉnh quảng bình 40 3.1 Tình hình tài liệu 40 3.2 Ph©n vïng c©n b»ng níc 41 3.2.1 Vùng đô thị Đồng Hới 42 3.2.2 Vùng sông Đại Giang 42 3.2.3 Vïng s«ng KiÕn Giang 43 3.3 Tính toán nhu cầu nước cho c¸c sư dơng níc 43 3.3.1 N«ng nghiƯp 43 3.3.2 Nhu cÇu níc sinh ho¹t 47 3.3.3 Nhu cầu nước dùng cho công nghiÖp 47 3.3.4 Nhu cầu nước dùng cho nuôi trồng thủy sản 48 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 3.3.5 Nhu cÇu níc dïng cho du lÞch 48 3.4 Tính toán cân nước 48 3.4.1 Sơ đồ tính 48 3.4.2 Tính toán lưu lượng nút cân 49 3.4.3 áp dụng mô hình IQQM tính toán cân nước 53 3.4.4 Quá trình ổn định th«ng sè 55 3.4.5 Kết thảo luận 55 KÕt luËn 59 tài liệu Tham khảo 61 TiÕng ViÖt 61 TiÕng Anh 62 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Danh mục chữ viết tắt CROPWAT GIS HD HEC IQQM KTTV NLRRM MIKE BASIN MITSIM PAM TN Mô hình tính nhu cầu tưới trồng theo tiêu sinh thái Hệ thống thông tin địa lý Hạ du Trung tâm Thủy văn công trình Mỹ Mô hình mô nguồn nước Khí tượng Thủy văn Mô hình mưa - dòng chảy phi tuyến Mô hình thủy văn lưu vực Viện Thủy lực Đan Mạch Mô hình cân nước thủy lợi Chương trình An toàn lương thùc ThÕ giíi Thỵng ngn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Danh mơc b¶ng biĨu B¶ng 1.1 Cơ cấu sử dụng đất lưu vực sông Kiến Giang 13 Bảng 1.2 Đặc trưng hình thái lưu vực sông Kiến Giang 16 Bảng 1.3 Các hồ chứa có dung tích triệu m3 công trình lớn 17 Bảng 1.4 Diện tích, suất sản lượng lúa tỉnh Quảng Bình 19 Bảng 1.5 Tình hình phát triển công nghiệp lâu năm 21 Bảng 1.6 Số lượng tốc độ tăng trưởng đàn gia súc, gia cÇm thêi kú 1991 2006 22 Bảng 1.7 Cơ cấu giá trị sản xuất lâm nghiệp theo hoạt động (1995 - 2000 )(%) 23 Bảng 1.8 Cơ cấu giá trị sản xuất ng nghiÖp (%) 25 Bảng 3.1 Tình hình số liệu mưa lưu vùc 40 Bảng 3.2 Phân vùng cân nước tỉnh Quảng Bình 41 B¶ng 3.3 KÕt qu¶ tính ETo mưa hiệu Peff trạm Đồng Hới 44 Bảng 3.4 Diện tích loại trồng (ha) 45 Bảng 3.5 Thời vụ gieo trồng hàng năm 45 Bảng 3.6 Nhu cầu nước dùng cho trồng tính đến đầu nút năm 2006 45 Bảng 3.7 Thống kê số lượng đàn gia súc năm 2006 46 B¶ng 3.8 Nhu cầu nước chăn nuôi năm 2006 tính đến đầu mối (đơn vị: 106m3) 46 Bảng 3.9 Phân bố dân số năm 2006 47 Bảng 3.10 Tiêu chuẩn dùng nước 47 B¶ng 3.11 Nhu cầu dùng nước cho dân sinh tính đến đầu nút công trình 47 Bảng 3.12 Nhu cầu dùng nước cho công nghiệp năm 2006 48 Bảng 3.13 Lượng nước dùng cho nuôi trồng thủy sản 48 Bảng 3.14 Trạm mưa ảnh hưởng đến khu tưới 53 B¶ng 3.15 KÕt tính toán lưu lượng nút cân (m3/s) 53 B¶ng 3.16 KÕt qu¶ tÝnh toán cân nước lưu vực sông Kiến Giang (106 m3 ) 55 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Danh mục hình vẽ Hình 1.1 Bản đồ vị trí địa lý lưu vực sông Kiến Giang Hình 1.2 Bản đồ địa hình mạng lưới thủy văn lưu vực sông Kiến Giang 10 Hình 1.3 Bản đồ sử dụng đất lưu vực sông Kiến Giang 12 Hình 1.4 Bản đồ thảm thực vật s«ng KiÕn Giang 14 Hình 2.1 Sơ đồ phân tích hệ thống 33 H×nh 2.2 Sơ đồ mô toán quy hoạch toán tối ưu 34 Hình 3.1 Sơ đồ phân vùng cân hệ thống lưu vực sông Kiến Giang 42 Hình 3.2 Sơ đồ tính toán cân nước 49 Hình 3.3 Đường trình dòng chảy thực đo tình toán theo mô hình NLRRM trạm Đồng Tâm thời kỳ (1961-1970) 51 H×nh 3.4 Đường trình dòng chảy thực đo tình toán theo mô hình NLRRM trạm Đồng Tâm thời kỳ (1971-1981) 52 Hình 3.5 Đường trình dòng chảy thực đo tình toán theo mô hình NLRRM trạm Kiến Giang thêi kú (1962-1976) 52 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Mở đầu Trong chiến lược phát triển kinh tế - xà hội tỉnh Quảng Bình việc đẩy mạnh xây dựng cấu trồng, vật nuôi phù hợp, quy hoạch phát triển cụm dân cư với phát triển sở chế biến, nuôi trồng thủy sản nước mặn, lợ cần lượng nước lớn cho việc phát triển sản xuất bền vững Với mục tiêu này, việc cấp nước nhiệm vụ hàng đầu tỉnh Vấn đề đặt cần đánh giá lại trạng khai thác sử dụng nước, lực nguồn cấp, nhu cầu nước phục vụ cho ngành kinh tế, cân cung cầu để sử dụng hiệu bền vững nguồn nước đáp ứng mục tiêu khác Đề tài Khai thác mô hình IQQM tính toán cân nước hệ thống lưu vực sông Kiến Giang tỉnh Quảng Bình luận văn nhằm góp phần phục vụ việc nâng cao công tác quản lý, đảm bảo hài hòa mục tiêu phát triển kinh tế với việc việc phát triển bền vững tài nguyên nước lưu vực sông Kiến Giang nói riêng tỉnh Quảng Bình nói chung Luận văn gồm có chương với mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo phụ lục: Chương 1: Đặc điểm địa lý tự nhiên kinh tế xà hội lưu vực sông Kiến Giang, tỉnh Quảng Bình Chương 2: Tổng quan cân nước hệ thống mô hình IQQM Chương 3: áp dụng mô hình IQQM tính toán cân nước hệ thống lưu vực sông Kiến Giang, tỉnh Quảng Bình Luận văn hoàn thành trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Nhân dịp này, tác giả xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo Sau đại học, Khoa Khí tượng Thủy văn Hải dương học đà tạo điều kiện thời gian, kinh phí hỗ trợ chuyên môn, kỹ thuật trình thực Đặc biệt, xin bày tỏ cảm ơn chân thành tới người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Thanh Sơn đà tận tình đạo góp ý để hoàn thành luận văn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương đặc điểm địa lý tự nhiên kinh tế xà hội lưu vực sông kiến giang, tỉnh quảng bình 1.1 Điều kiện địa lý tự nhiên 1.1.1 Vị trí địa lý Lưu vực sông Kiến Giang thuộc địa phận tỉnh Quảng Bình với diện tích tự nhiên 2650 km2 (chiếm 34.7% diện tích tỉnh Quảng Bình), thuộc địa phận huyện thị: Đồng Hới, Quảng Ninh Lệ Thủy Lưu vùc n»m ph¹m vi 17031’ 51" - 16055’ 16" vĩ độ bắc 106017 08" - 106059 31" kinh độ đông [11] Về phía bắc, khu vực tiếp giáp với huyện Bố Trạch tỉnh Quảng Bình Đường biên giới phía tây dÃy Trường Sơn dài 202 km, giáp tỉnh Khăm Muộn CHĐCN Lào Phía đông giáp với dải cồn cát Biển Đông với đường bờ biển dài 126 km Đoạn hẹp từ tây sang đông qua Đồng Hới dài chừng 45 km Đây đoạn ngang hẹp nước ta (Hình 1.1) 1.1.2 Địa hình, địa mạo Lưu vực sông Kiến Giang có địa hình đa dạng có phân hoá độ cao rõ rệt từ tây sang đông từ nam xuống bắc Độ cao địa hình giảm từ 1624 m đến m với chuyển tiếp liên tục nhanh chóng kiểu địa hình: núi đồi, đồng bÃi biển (Hình 1.2) Địa hình đồi núi chiếm 85% diện tích lưu vực đại phận núi thấp, có vài đỉnh rời rạc có độ cao 1500 m Đồng chiếm diện tích nhỏ thường bị chia cắt dÃy núi với dạng địa hình: - Núi trung bình uốn nếp khối nâng lên mạnh; - Núi thấp uốn nếp nâng lên yếu; - Địa hình núi đá vôi; - Thung lũng kiến tạo - xâm thực; - Đồng Độ dốc địa hình thay đổi khoảng rộng từ thoải đến dốc đứng, tuỳ thuộc vào điều kiện thành tạo chúng Còn lại địa hình đá cát, bột kết, phiến sét tương đối mềm mại với sườn thoải 15 -170.[5] Vùng đồng lan sát biển song song với bờ biển nên đồng lưu vực không phát triển theo bỊ ngang Cã thĨ nãi, khu vùc ®ång b»ng chđ yÕu LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 1.1 Bản đồ vị trí địa lý lưu vực s«ng KiÕn Giang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Bảng 3.12 Nhu cầu dùng nước cho công nghiệp năm 2006 TT Tên vùng Khu công nghiệp Đô thị Đồng Hới Sông Đại Giang Sông Kiến Giang Cụm công nghiệp Đồng Hới Các cum công nghiệp nhỏ Các cụm công nghiệp nhỏ Lượng nước yêu cầu 2006 (m3/ngày đêm) 36.000 8.000 10.500 3.3.4 Nhu cầu nước dùng cho nuôi trồng thủy sản Hiện diện tích nuôi trồng thuỷ sản 495 tập trung chủ yếu vùng đô thị Đồng Hới tiểu vùng hạ du sông Kiến Giang, lại có diện tích nuôi trồng không đáng kể Lượng nước dùng cho nuôi trồng thuỷ sản lượng nước dùng để pha loÃng dòng chảy mùa kiệt độ mặt lớn khoảng 12000m3/ha/năm bổ sung vào tháng IV, V, VI VII Lượng nước dùng cho nuôi trồng thuỷ sản đà xác định thống kê bảng 3.13 Bảng 3.13 Lượng nước dùng cho nuôi trồng thủy sản TT Lượng nước yêu cầu 2006 (106 m3) 12,94 10.5 Tên vùng Đô thị Đồng Hới Sông Kiến Giang 3.3.5 Nhu cầu nước dùng cho du lịch Hàng năm, có khoảng khoảng 972.000 lượt khách du lịch (định mức dùng nước: 200 l/người/ngày) nên lượng nước cần là: 1,9.106 m3 nước Như tổng nhu cầu nước năm 2006 1441.42 106m3, chủ yếu nước dùng cho sản xuất nông nghiệp (chiếm 92.35% tổng nhu cầu nước toàn tỉnh), nước cho dân sinh chiếm 2.94%, nước cho chăn nuôi chiếm 0.83%, nước cho công nghiệp chiếm 2.58% nước cho nuôi trồng thuỷ sản chiếm 1.27% Nhìn chung tỷ trọng dùng nước ngành biến đổi đáng kể, tỷ trọng dùng nước cho nông nghiệp có giảm nhiên lượng giảm nhỏ 3.4 Tính toán cân nước 3.4.1 Sơ đồ tính Sơ đồ tính toán cân nước lưu vực sông Kiến Giang thiết lập hình 3.2 48 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com H×nh 3.2 Sơ đồ tính toán cân nước 3.4.2 Tính toán lưu lượng nút cân Mạng lưới trạm thủy văn lưu vực thưa, gồm trạm Kiến Giang Lệ Thủy Vì vậy, để xác lập cân nước hệ thống cách xác, cần thiết phải khôi phục trình dòng chảy sông thiếu tài liệu đo lưu lượng từ số liệu đo mưa đầy đủ đồng lưu vực Để giải toán cân nước hệ thống sông, vấn đề đặt phải xác định lưu lượng nút cân Hiện nay, có nhiều phương pháp áp dụng để tính toán lưu lượng nút cân bằng, phổ biến dựa mô hình toán thuỷ văn để xác định chuỗi số liệu lưu lượng vị trí cần xác định Trong luận văn này, mô hình NLRRM (Non Linear Rainfall Runoff Model) đà áp dụng để khôi phục trình dòng chảy từ mưa tính toán lưu lượng nút cân Mô hình Viện KTTV xây dựng đà kiểm nghiệm cho lưu vực sông vừa nhỏ Hệ thống mô hình NLRRM mô lưu vực hệ thống động lực có đầu vào mưa đầu dòng chảy Các trình xem xét mô hình là: Lượng mưa sinh dòng chảy Dòng chảy mặt dòng chảy ngầm 49 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Diễn toán dòng chảy mặt dòng chảy ngầm Xác định thông số mô hình Phương pháp diễn toán dòng chảy thực dựa sở phương trình lượng trữ phi tuyến: R(t ) Q(t ) dS (t ) dt (3.1) S (t ) KQ P (t ) đó: (3.2) R(t): lượng mưa sinh dòng chảy (cm/h) Q(t): dòng chảy mặt cắt cửa lưu vực (cm/h) S(t): lượng trữ lưu vực (cm) K: thông số có đơn vị thời gian P: thông số thể độ cong đường cong trữ Mô hình gồm th«ng sè nh sau: C1, C2, C3, C4: th«ng sè ước tính lượng mưa sinh dòng chảy;K1, P1 : thông số diễn toán dòng chảy mặt; K2, P2: thông số diễn toán dòng chảy ngầm Để đánh giá mức độ phù hợp giá trị tính thực đo, mô hình sử dụng tiêu chuẩn đánh giá sai số thông qua độ hữu hiệu xác định tiêu R2 nh sau: R2 F02 F 100 0 F02 N N F (Qid Qit ) ®ã: (3.3) ; F02 (Qid Qd ) i 1 i 1 Víi: Qid lưu lượng thực đo ; Qit lưu lượng tính toán; Qd lưu lượng thực đo trung bình thời kỳ tính toán; N tổng số điểm quan hệ lưu lượng thực đo tính toán Tiêu chuẩn đánh sau: Chỉ tiêu R Mức Loại 40 60% Đạt 65 85% Khá > 85% Tốt Do tình hình số liệu dòng chảy lưu vực thiếu số liệu thực đo dòng chảy nên để khôi phục số liệu trình dòng chảy ngày từ số liệu trình mưa ngày mô hình NLRRM, phải mượn thông số tối ưu đà hiệu chỉnh kiểm định lưu vực sông Gianh-trạm Đồng Tâm (lưu vực có 21 năm số liệu dòng chảy thực đo) chuỗi số liệu thực đo 15 năm lưu vực sông Kiến 50 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Giang-tr¹m KiÕn Giang sở thừa nhận lưu vực có điều kiện địa lý tự nhiên tương tự Để hiệu chỉnh mô hình NLRRM tìm th«ng sè tèi u cho lu vùc s«ng Gianh - trạm Đồng Tâm, nghiên cứu đà sử dụng số liệu mưa dòng chảy thực đo 10 năm đo đạc liên tục (1961-1970) trạm Đồng Tâm sông Gianh phương pháp thử sai cho thông sè tèi u nh sau: C1 = 0,948; C3 = 0,402 C2 = 8,774; C4 = 60,8; K1 = 19,3; K2 = 1138,6; P1 = 0,688; P2 = 0,986 Víi thông số này, đường trình lưu lượng dòng chảy trạm Đồng Tâm tính từ trình mưa nhờ mô hình NLRRM phù hợp với đường trình lưu lượng dòng chảy thực đo; độ hữu hiệu tính theo tiêu R2 đạt tới 99,82 đánh giá vào loại tốt (Hình 3.3) 400.0 Q thc o Q tính tốn Lưu lượng tháng (m 3/s) 350.0 300.0 250.0 200.0 150.0 100.0 50.0 0.0 20 40 60 80 100 120 Thi on (thỏng) Hình 3.3 Đường trình dòng chảy thực đo tình toán theo mô hình NLRRM trạm Đồng Tâm thời kỳ (1961-1970) Để kiểm tra độ ổn định mô hình với thông số đà tối ưu được, đà tiến hành kiểm nghiệm mô hình NLRRM cho lưu vực sông Gianh-trạm Đồng Tâm dựa theo số liệu trình mưa dòng chảy ngày độc lập liên tục 11 năm (1971- 1981) (Hình 3.4) trạm Đồng Tâm sông Gianh với số liệu trình mưa dòng chảy ngày 15 năm (1962-1976) (Hình 3.5) cho trạm Kiến Giang sông Kiến Giang Kết kiểm nghiệm đánh giá độ hữu hiệu mô hình cho hai trạm cho thấy: độ hữu hiệu R2 mô hình với thông số đà tối ưu kiểm nghiệm trạm Đồng Tâm 99,65 trạm Kiến Giang 99,5 từ mô hình NLRMM phù hợp với đường trình dòng chảy thực đo ứng dụng để khôi phục số liệu trình dòng chảy ngày cho lưu vực số liệu lưu vực sông Kiến Giang với ®é tin cËy cao 51 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Lưu lượng tháng (m 3/s) 600 Q thực đo Qtính tốn 500 400 300 200 100 0 20 40 60 80 100 120 140 Thời đoạn (thỏng) Hình 3.4 Đường trình dòng chảy thực đo tình toán theo mô hình NLRRM trạm Đồng T©m thêi kú (1971-1981) 160 Q thực đo Qtính tốn Lưu lượng tháng (m 3/s) 140 120 100 80 60 40 20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Thi on (thỏng) Hình 3.5 Đường trình dòng chảy thực đo tình toán theo mô hình NLRRM trạm Kiến Giang thời kỳ (1962-1976) Mượn thông số mô hình NLRRM đà tối ưu đảm bảo cho kết ổn định lưu vực sông Gianh - trạm Đồng Tâm để khôi phục số liệu trình dòng chảy ngày thời kỳ 1963-2006 từ trình mưa tháng thời kỳ 1963-2006 cho trạm Kiến Giang, Lệ Thủy, Đồng Hới, Trường Sơn sở thừa nhận rằng: điều kiện mặt đệm lưu vực tương tự với điều kiện mặt đệm lưu vực sông Gianh-trạm Đồng Tâm Tất nhiên, khôi phục số liệu dòng chảy ngày cho lưu vực sông này, số liệu diện tích lưu vực thay thÕ b»ng sè liƯu diƯn tÝch lu vùc cđa tr¹m tương ứng số liệu trình mưa ngày thay số liệu trình mưa ngày trạm mưa lựa chọn cho lưu vực với trọng số phù hợp Từ kết lưu lượng khôi phục, tiến hành tính đặc trưng dòng ch¶y chuÈn 52 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Bảng 3.14 Trạm mưa ảnh hưởng đến khu tíi TT TiĨu vïng Ký hiệu Đô thị Đồng Hới Trường Sơn Trường Sơn Sông Long Đại TN sông Kiến Giang HLsông KiÕn Giang KG1 KG2 KG3 KG4 KG5 KG6 Nguån níc từ sông Nhật Lệ Long Đại Long Đại Long Đại Kiến Giang Kiến Giang Trạm mưa ảnh hưởng Đồng Hới Trường Sơn Kiến Giang Kiến Giang, Lệ Thủy Bảng 3.15 Kết tính toán lưu lượng nút cân (m3/s) Lưu lượng trung bình tháng (m3/s) Tên tiểu Tªn vïng nót I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII TB Đồng Hới Trường Sơn Trường Sơn Sông Đại Giang TN Kiến Giang HLKiÕn Giang KG1 KG2 KG3 KG4 KG5 KG6 5.17 3.37 5.44 6.79 3.67 19.1 4.05 1.4 3.97 5.02 4.63 10.8 5.02 0.42 3.24 4.09 2.74 18.17 3.66 0.73 3.01 3.86 5.13 10.3 4.55 0.39 3.7 4.71 1.93 17.4 7.02 0.44 3.47 4.4 11.6 29.3 7.21 0.15 3.13 3.94 5.79 30.5 4.44 0.54 3.4 4.28 0.04 15.8 2.2 4.09 4.55 5.83 13.8 5.52 2.21 12.4 12.1 16.0 13.2 6.1 2.2 16.0 15.4 19.4 13.8 5.52 2.21 9.99 10.8 13.4 13.2 2.24 5.17 3.37 5.44 6.79 3.67 19.1 3.4.3 áp dụng mô hình IQQM tính toán cân nước Tính toán cân b»ng níc cho bÊt kú mét lu vùc nµo cịng phải dựa việc so sánh lượng nước đến lưu vực lượng nước dùng hộ dùng nước lưu vực Qua xác định tiềm cấp nước hệ thống đưa biện pháp thích hợp cho trường hợp cụ thĨ Níc ®Õn cho mét lu vùc cã thĨ tõ nguồn sau đây: o Mưa rơi lưu vực; o Nước từ lưu vực lân cận chuyển sang biện pháp công trình Mưa rơi lưu vực biến thành dòng chảy mặt, dòng chảy sát mặt dòng chảy ngầm Lượng mưa phần nhỏ sử dụng hộ dùng nước, phần lại sinh dòng chảy, chảy theo sông suối nhỏ đổ sông lớn, sau lại sử dụng cho hộ dùng nước phụ thuộc vào mục đích khác người Hiện giới có nhiều mô hình có khả giải toán cân nước mô hình MIKE BASIN, HEC3, MITSIM Trong luận văn, mô hình IQQM chọn để tính toán cho lưu vực sông Kiến Giang Lượng thông tin tối thiểu cần có để chạy mô hình IQQM bao gồm : Diện tÝch lu vùc, ®é dèc, 53 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CÊu tróc hƯ thèng s«ng, Lượng mưa ngày, Bốc ngày, Dòng chảy ngày, Các đặc điểm hồ chứa công trình khác, Vị trí công trình chuyển nước, Mức dùng nước thiết kế Các số liệu bổ sung khác có chỗ thÝch hỵp bao gåm: Sư dơng níc thùc tÕ, Cấp phép dùng nước, Loại mùa vụ diện tích, Khả bơm thực tế, Các định hộ dùng nước, Các quy tắc vận hành dự kiến sách quản lý Dựa tình hình thực tế tài liệu đà thu thập lưu vực tính toán sơ lược: tài liệu để tính toán nhu cầu sử dụng nước ngành dùng nước (như trồng trọt, chăn nuôi, thuỷ sản, nông nghiệp, công nghiệp, môi trường ) tài liệu KTTV tài nguyên nước thiếu, nên việc tính toán cân nước mang tính chất ước lượng Để tính cân nước, toàn lưu vực chia thành tiểu vùng sử dụng nước Thời đoạn cân nước tính tháng Mỗi tiểu vùng sử dụng nước tính toán lượng nước sử dụng lượng nước đến lượng nước (không tính đến nước ngầm nước chuyển từ công trình thủy lợi đến, bỏ qua lượng nước hồi quy) Nhu cầu nước vùng sử dụng nước bao gồm: Nhu cầu nước cho sinh hoạt Nhu cầu nước cho chăn nuôi Nhu cầu nước cho nuôi trồng thuỷ sản Nhu cầu nước cho tưới Công nghiệp, du lịch Nhu cầu nước cho mục đích môi trường sinh thái, tài liệu nên tính toán tạm thời bỏ qua Việc tính nhu cầu nước cho mơc ®Ých sư 54 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com dụng tính từ nhu cầu nước năm chia theo thời đoạn tháng Riêng nhu cầu nước cho nông nghiệp tính toán mô hình CROPWAT đà trình bày mục 3.2 Tính toán nguồn nước đến: Kết lưu lượng nước đến khu vực thể bảng 3.15 3.4.4 Quá trình ổn định thông số Trong mô hình IQQM, lựa chọn phương pháp diễn toán phi tuyến trễ để chuyển nước các nút sông [] Để hiệu chỉnh mô hình IQQM tìm bé th«ng sè tèi u cho lu vùc s«ng KiÕn Giang, đà sử dụng số liệu dòng chảy trạm Kiến Giang (1961-2006) sông Kiến Giang Trong số liệu năm 1961 1993 sử dụng để hiệu chỉnh năm 1994 - 2006 dùng để kiểm định Bằng phương pháp thử sai cho thông số tối u nh sau: K = 0,74; M = 0.65 KÕt kiểm nghiệm đánh giá độ hữu hiệu mô hình cho thấy: độ hữu hiệu R2 với thông số đà tối ưu kiểm nghiệm trạm Kiến Giang 78% 3.4.5 Kết thảo luận Sử dụng thông số đà ổn định trên, đưa vào tính toán mô hình hệ thống IQQM cho kết cân hệ thống nút tính bảng 3.16 Bảng 3.16 Kết tính toán cân nước lưu vực sông Kiến Giang (106 m3 ) Vùng T.vùng Nút Thành phần Nước dÕn KG1 Níc dïng C©n b»ng Níc dÕn KG2 Níc dùng Cân Trường Nước dến Sông Sơn Đại KG3 Nước dùng Giang Cân Sông Nước dến Đại KG4 Níc dïng Giang C©n b»ng TN Níc dÕn KiÕn KG5 Nước dùng Sông Giang Cân Kiến Nước dến HL Giang Kiến KG6 Nước dùng Giang Cân Đô thị Đô thị Đồng Đồng Hới Hới Trường Sơn I 16.7 13.4 3.33 12.6 3.86 8.74 14.1 2.98 11.1 17.6 8.74 8.86 31 9.5 21.5 68 50 18 II 12.8 10.5 2.26 5.41 2.59 10.3 3.47 6.83 13 2.59 10.4 24.9 12 12.9 43 28 15.1 III 11.1 13 -2 5.6 4.5 1.1 8.4 5.46 2.94 10.6 1.1 9.5 42.9 7.1 35.8 25.1 47.1 -22 IV 8.72 9.49 -0.8 3.1 1.9 7.8 7.44 0.36 10 1.9 8.1 63.3 13.3 50 4.7 26.7 -22 V 11.3 11.8 -0.5 7.2 6.2 9.6 8.93 0.67 12.2 11.2 42 37 26 45 -19 VI 12.1 18.2 -6.1 6.4 5.27 1.13 5.46 3.54 11.4 1.13 10.3 44.3 30 14.3 23.7 76 -52.3 VII 15 18.7 -3.7 5.2 4.82 0.38 8.1 7.94 0.16 10.2 0.38 9.82 24.9 15 9.9 43 79 -36 VIII 13.6 11.5 2.14 6.1 4.7 1.4 8.8 5.46 3.34 11.1 1.4 9.7 42.2 0.1 42.1 26 40 -14 IX 52.5 5.69 46.8 10.1 10.1 11.8 11.8 15.1 10.6 4.5 180 35.7 144 374 14 360 X 98.3 5.74 92.6 36.4 36.4 31.4 31.4 41.4 32.1 9.3 206 34.2 172 802 16 786 XI 60.5 5.69 54.8 45.3 45.3 39.8 39.8 50.3 41.5 8.8 340 35.7 304 536 14.3 522 XII 34.3 5.74 28.6 29.8 3.86 25.9 27.9 2.48 25.4 34.8 25.9 8.86 201 34.2 167 269 5.8 263 Năm 28.9 10.8 18.1 14.8 6.4 8.4 11.6 4.1 7.5 19.8 10.7 9.11 121 5.7 116 187 36.8 150 Tõ b¶ng 3.16, cã thĨ rót c¸c nhËn xÐt nh sau: 55 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Vùng đô thị Đồng Hới: tiểu vùng có phát triển kinh tế lớn lưu vực từ nông nghiệp, công nghiệp du lịch dịch vụ Do vấn đề tính toán điều tiết sử dụng nước nhu cầu thiết quanh năm Về tổng thể, lượng nước đến tiểu vùng lớn vào tháng X thấp vào tháng III Lượng nước sử dụng nhiều vào tháng VI VII Dựa vào bảng kết cân nước hệ thống thấy lượng nước đến không đủ để đáp ứng cho nhu cầu sử dụng nước vào tháng mùa kiệt Tình trạng thiếu hụt cân nước xảy tháng từ tháng III đến tháng VII, với tổng lượng nước thiếu hụt 13.1 triệu m3 đặc biệt tháng VI Do vùng trọng điểm phát triển kinh tế lưu vực toàn tỉnh, nên cần phải có giải pháp thích hợp để giải vấn đề thiếu hụt nước, tránh không ảnh hưởng tới hoạt động kinh tế xà hội Đề xuất giải pháp cân nội vùng thường giải cách giữ nước mùa lũ để bù đắp cho mùa kiệt Tuy nhiên vùng đồng bằng, địa hình khônbg cho phép thiếtn kế hồ đập nhân tạo giữ nước nên giải pháp cân hệ thống vùng sử dụng biện pháp theo thứ tự ưu tiên sau: - Bổ sung thêm lượng nước mặt từ ngoại vùng (hai vùng phía trên) biện pháp công trình giữ nước để cung cấp thêm cho vùng vào mùa kiệt Theo phân tích hệ thống tốt lấy nước bổ sung từ vùng Đại Giang (nhất tiểu vùng Trường Sơn & khu vực có địa thuận lợi để xây dùng hå chøa víi tỉng dung tÝch tèi thiĨu lµ 13.1 triệu m3 , - Xem xét khả khai thác nguồn nước ngầm chỗ để sử dụng phục vụ ngành sản xuất - Cơ cấu lại mùa vụ cấu trồng để hạn chế lượng nước dùng tạo nên cân nội vùng, - Quy hoạch lại cấu kinh tế xà hội, tuyên truyền cộng đồng sách tiết kiệm nước với việc ban hành thể chế, sách kèm Vùng sông Đại Giang: lượng nước đến tiểu vùng Trường Sơn 1, Trường Sơn Đại Giang lớn vào tháng XI thấp vào tháng IV Theo kết tính toán cân cho thấy vùng có nguồn nước dồi đủ cân đối đáp ứng nhu cầu sử dụng nước thiếu hụt nước vào mùa kiệt Tại vùng này, trồng trọt trọng phát triển, với hệ thống kênh mương thủy lợi, nội đồng, hệ dẫn nước đầu tư kiên cố Do với lượng nước đến dồi 56 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com đảm bảo cho mục tiêu mở rộng diện tích trồng cây, góp phần ổn định suất sản lượng Tuy nhiên nhằm mục đích bổ sung nước hệ thống cho vùng Đồng Hới cần tìm vùng có địa hình thuận lợi để xây dựng thêm hồ chứa khoảng 20 30 triệu m3 không để cung cấp cho vùng mà đảm nhiệm lượng nước bảo vệ môi trường tránh để suy thoái sông vào năm kiệt Vùng sông Kiên Giang có hai tiểu vùng: Tiểu vùng hạ lưu sông Kiến Giang: theo kết tính toán cân nước tiểu vùng cho thấy năm có đến tháng thiếu nước từ tháng III đến tháng VIII Tổng lượng nước thiếu mùa kiệt 165.3 triệu m3 Đây vùng có lượng nước khan toàn lưu vực, đặc biệt mùa kiệt Tuy nhiên sử dụng nước chưa trọng công tác bảo vệ môi trường phát triển bền vững tài nguyên nước nên thiếu nước thực tế không rõ ràng (do trọng lượng nước tưới cho nông nghiệp) dẫn tới nguồn nước có khả suy kiệt sau - Bổ sung thêm lượng nước mặt từ vùng thượng nguồn biện pháp công trình giữ nước để cung cấp thêm cho vùng vào mùa kiệt cách xây dựng hồ chứa với tổng dung tÝch tèi thiĨu lµ 165.3 triƯu m3 , - Xem xét khả khai thác nguồn nước ngầm chỗ để sử dụng phục vụ ngành sản xuất Tăng cường trồng rừng đầu nguồn để làm tăng khả bảo vệ nuôi dưỡng nguồn nước ngầm - Cơ cấu lại mùa vụ cấu trồng để hạn chế lượng nước dùng tạo nên cân nội vùng, Tiểu vùng thượng nguồn sông Kiến Giang qua kết tính toán cho thấy lượng nước đến phong phú đáp ứng nhu cầu sử dụng tiểu vùng Đây vùng thượng nguồn lưu vực, có giải pháp tích trữ lượng nước thừa góp phần giải thiếu hụt nước tiểu vùng bên Lượng nước thừa tích trữ biện pháp hồ chứa khoảng 250-300 triệu m3 để cung cấp cho vùng mà đảm nhiệm lượng nước bảo vệ môi trường tránh để suy thoái sông vào năm kiÖt 57 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Bức tranh cân nước tổng thể lưu vực sông Kiến Giang cho thấy lưu vực có khả điều tiết cân hệ thống với mức sử dụng Tuy nhiên tính toán chưa đề cập đến biện pháp giữ nước cho môi trường Để tài nguyên nước tránh bị suy thoái cạn kiệt việc sử dụng nước cần tuân theo nhứng quy chế nghiêm ngặt trước hết cần giải toán quy hoạch tổng thể tài nguyên nước cho lưu vực mà khuôn khỏ luận văn không ®ñ thêi gian cho phÐp 58 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Kết luận Sau trình thực luận văn đà thực nội dung rút kết luận sau: Đà phân tích đặc điểm địa lý tự nhiên lưu vực mối liên quan đến trình biến động tài nguyên nước theo thời gian không gian lưu vực sông Kiến Giang, đồng thời tìm hiểu tình hình phát triển kinh tế xà hội địa bàn nghiên cứu để đánh giá nhu cầu sử dụng nước ngành kinh tế dân sinh Đà tổng quan công trình nghiên cứu khu vực Miền Trung, báo cáo tính toán cân nước, đặc biệt mô hình IQQM để tiến hành cân b»ng níc hƯ thèng cho lu vùc s«ng KiÕn Giang tỉnh Quảng Bình, thấy lần địa bàn áp dụng mô hình cân nước hệ thống Đà tìm hiểu vận dụng mô hình NLRRM để khôi phục số liệu dòng chảy từ số liệu mưa nhằm khắc phục tình trạng thiếu số liệu triển khai mô hình IQQM Nghiên cứu vận dụng mô hình CROPWAT để tính toán lượng nước cần tưới cho trồng làm xác nhu cầu sư dơng níc cđa ngµnh trång trät - sư dụng nước lưu vực để đưa vào cân hệ thống mô hình IQQM Đà tiến hành xử lý số liệu địa hình, mạng lưới sông để xác định vùng tưới, nút cân hệ thống sơ đồ tính Lựa chọn phương pháp diễn toán phi tuyến trễ để chuyển nước các nút sông mô hình IQQM để hiệu chỉnh mô hình tìm thông số tối ưu cho lưu vực sông Kiến Giang, với chuỗi số liệu dòng chảy trạm Kiến Giang từ 1961 đến 2006 (trong số liệu năm 1961 - 1993 sử dụng để hiệu chỉnh năm 1994 - 2006 dùng để kiểm định) Bằng phương pháp thử sai cho thông số tối ưu sau: K = 0,74; M = 0.65 Kết kiểm nghiệm đánh giá độ hữu hiệu mô hình cho thấy với thông số đà tối ưu kiểm nghiệm độ hữu hiệu R2 trạm Kiến Giang 78% Kết tính toán cân nước hệ thống lưu vực sông Kiến Giang cho thấy : - TRong tiểu vùng thuộc vùng phân chia hƯ thèng viƯc c©n b»ng níc néi vïng đảm bảo tiểu vùng: Trường Sơn 1, Trường Sơn 2, Đại Giang Thượng nguồn Kiến Giang Riêng tiểu vùng Đô thị Đồng Hới Hạ du 59 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com KiÕn Giang vào tháng mùa kiệt không đảm bảo cân nội vùng, cần có giải pháp để khắc phơc - Híng gi¶i qut sù thiÕu hơt níc tháng mùa kiệt định hướng sau: + Bổ sung thêm lượng nước mặt từ vùng thượng nguồn biện pháp công trình giữ nước để cung cấp thêm cho vùng vào mùa kiệt cách x©y dùng hå chøa víi tỉng dung tÝch tèi thiĨu 165.3 triệu m3 (đối với Hạ du sông Kiến Giang), 13, triệu m3 (đối với vùng đô thị Đồng Hới) Nếu dự tính lượng nước cho bảo vệ môi trường tổng dung tích hồ chứa cần xây dựng lưu vực thượng nguồn lên tới 270 - 300 triệu m3 + Xem xét khả khai thác nguồn nước ngầm chỗ để sử dụng phục vụ ngành sản xuất Tăng cường trồng rừng đầu nguồn để làm tăng khả bảo vệ nuôi dưỡng nguồn nước ngầm + Cơ cấu lại mùa vụ cấu trồng để hạn chế lượng nước dùng tạo nên cân nội vùng + Quy hoạch lại cấu kinh tế xà hội, tuyên truyền cộng đồng sách tiết kiệm nước với việc ban hành thể chế, sách kèm Bức tranh cân nước hệ thống lu vùc s«ng KiÕn Giang cho thÊy lu vùc cã khả điều tiết cân hệ thống với mức sử dụng Tuy nhiên tính toán chưa đề cập đến biện pháp giữ nước cho môi trường Để tài nguyên nước tránh bị suy thoái cạn kiệt việc sử dụng nước cần tuân theo nhứng quy chế nghiêm ngặt trước hết cần giải toán quy hoạch tổng thể tài nguyên nước cho lưu vực để đảm bảo phát triển bỊn v÷ng 60 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com tài liệu Tham khảo Tiếng Việt Lương Tuấn Anh (1996), Một mô hình mô trình mưa - dòng chảy lưu vực vừa nhỏ Miền Bắc Việt Nam Luận án PTS Địa lý - Địa chất, Chuyên ngành Thuỷ văn lục địa nguồn nước, Hà Nội, 123 tr Nguyễn Văn Cư, Nguyễn Thái Sơn, 2005 ứng dụng mô hình SWAT IQQM quản lý tổng hợp lưu vực sông Ba, Tạp chí Các khoa học Trái Đất, số T.27 tr 41-47 Đỗ Cao Đàm nnk (1993), Thuỷ văn công trình NXB Nông nghiệp Nguyễn Thị Nga, Nguyễn Thanh Sơn (2006),"Kết ứng dụng mô hình NLRRM khôi phục số liệu trình dòng chảy lưu vực sông tỉnh Quảng Trị" Tạp chí khoa học Đại học Quốc gia Hà Nội Khoa học Tự nhiên Công nghệ, T.XXII, số 2B PT 2006, Hà Nội tr 80-90 Trần Nghi , 2006 Đánh giá sức chịu tải tới hạn hệ sinh thái môi trường tự nhiên - xà hội khu di sản thiên nhiên giới Phong Nha - Kẻ Bàng tỉnh Quảng Bình, đề xuất mô hình phát triển bền vững kinh tế du lịch Báo cáo tổng kết đề tài QGTĐ 04.03 Nguyễn Đức Ngữ, Nguyễn Trọng Hiệu (2004), Khí hậu tài nguyên khí hậu Việt Nam Viện KTTV, NXB Nông nghiệp, 295 tr Nguyễn Thanh Sơn (2005), Đánh giá tài nguyên nước Việt Nam NXB Giáo dục, Hà Nội, 188 tr Nguyễn Thanh Sơn (2006), "Quy hoạch tổng hợp tài nguyên nước tỉnh Quảng Trị đến 2010" Tạp chí khoa học Đại học Quốc gia Hà Nội Khoa học Tự nhiên Công nghệ, T.XXII, số 2B PT – 2006 tr 139-148, Hµ Néi Ngun Thanh Sơn (2006), Báo cáo Quy hoạch tổng thể tài nguyên nước tỉnh Quảng Trị đến năm 2010, có định hướng năm 2020, Đề tài cấp tỉnh Hợp đồng khoa học kỹ thuật với Sở TN&MT tỉnh Quảng Trị Hà Nội, 180 tr 10 Phạm Ngọc Toàn, Phan Tất Đắc (1993), KhÝ hËu ViƯt Nam, NXB KH&KT, Hµ 61 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Néi 321 tr 11 Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Quảng Bình, 2006 Thu thập chỉnh lý số liệu Khí tượng - Thủy văn tỉnh Quảng Bình từ 1956-2005 Đồng Hới 12 Ngô Đình Tuấn (1993), Đánh giá tài nguyên nước vùng ven biển Miền Trung (từ Quảng Bình đến Bình Thuận) Báo cáo đề tài KC.12 03 Hà Nội 13 Ngô Đình Tuấn (1994), Nhu cầu nước tưới vùng ven biển Miền Trung Báo cáo đề tài KC.12.03 Hà Nội 14 Ngô Đình Tuấn (1994), Cân nước hệ thống lưu vực sông vùng ven biển Miền Trung Báo cáo đề tài KC - 12 03, Hà Néi 15 Hoµng Minh Tun vµ céng sù (2007), "Mét số ứng dụng mô hình thuỷ lực iSIS công tác quy hoạch quản lý tài nguyên nước phòng chống lũ lụt" Tuyển tập báo cáo Hội thảo Khoa học lần thứ 10 - Thuỷ văn tài nguyên nước Môi trường, Viện Khoa học Khí tượng Thuỷ văn Môi trường Tháng 3-2007, tr 464- 476 Tiếng Anh 16 Guide model IQQM, NWS 62 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... vùc s«ng KiÕn Giang, tỉnh Quảng Bình Chương 2: Tổng quan cân nước hệ thống mô hình IQQM Chương 3: áp dụng mô hình IQQM tính toán cân nước hệ thống lưu vực sông Kiến Giang, tỉnh Quảng Bình Luận văn... nót 38 2.3.2 Mô tả mét sè nót chÝnh 38 Chương áP DụNG MÔ HìNH IQQM TíNH TOáN CÂN BằNG NƯớc hệ thống lưu vực sông kiến giang tỉnh quảng bình 40 3.1 Tình hình tài liệu ... Nội Trường đại học khoa học tự nhiên Phan ngọc thắng Khai thác mô hình iqqm tính toán cân nước hệ thống lưu vực sông kiến giang, tỉnh quảng bình Chuyên ngành: thủy văn học Mà số: 60.44.90 Luận