Luận văn khai thác mô hình iqqm týnh toán cân bằng nước hử thống lưu vực sông kiên giang, tỉnh quảng bình

Đại học quốc gia Hà Nội Trờng đại học khoa học tự nhiên Phan ngọc thắng Khai thác mô hình iqqm tính toán cân nớc hệ thống lu vực sông kiến giang, tỉnh quảng bình Luận văn thạc sĩ khoa học Hà Nội 2009 Đại học quốc gia Hà Nội Trờng đại học khoa học tự nhiên Phan ngọc thắng Khai thác mô hình iqqm tính toán cân b»ng níc hƯ thèng lu vùc s«ng kiÕn giang, tØnh quảng bình Chuyên ngành: thủy văn học Mà số: 60.44.90 Luận văn thạc sĩ khoa học Ngời hớng dẫn khoa học: Ts Nguyễn sơn Hà Nội - 2009 Mục lục Danh mục chữ viết tắt Danh mơc b¶ng biÓu .5 Danh mơc h×nh vÏ Mở đầu Chơng đặc điểm địa lý tự nhiên kinh tế xà hội lu vực sông kiến giang, tỉnh quảng bình 1.1 Điều kiện địa lý tù nhiªn 1.1.1 Vị trí địa lý 1.1.2 Địa hình, địa mạo 1.1.3 Địa chất, thổ nhỡng 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 triÓn 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 Thñy s¶n .24 1.2.5 Dịch vụ thơng mại du lịch 25 Chơng Tổng quan cân nớc hệ thống mô hình iqqm 27 2.1 Kh¸i niệm hệ thống nguồn nớc cân nớc hƯ thèng 27 2.1.1 HƯ thèng ngn níc 27 2.1.2 Khái niệm cân nớc hệ thống .28 2.1.3 Phơng pháp tính toán cân b»ng níc hƯ thèng 28 2.2 Các nghiên cứu cân nớc khu vực Miền Trung nói 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 lu 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 Híi 42 3.2.2 Vùng sông Đại Giang 42 3.2.3 Vïng s«ng KiÕn Giang 43 3.3 Tính toán nhu cầu nớc cho hộ sư dơng níc 43 3.3.1 N«ng nghiÖp .43 3.3.2 Nhu cầu nớc sinh hoạt 47 3.3.3 Nhu cÇu níc dïng cho c«ng nghiƯp 47 3.3.4 Nhu cầu nớc dùng cho nuôi trồng thđy s¶n .48 3.3.5 Nhu cầu nớc dùng cho du lịch 48 3.4 Tính toán cân nớc 48 3.4.1 Sơ đồ tính .48 3.4.2 TÝnh to¸n lu lợng nút cân 49 3.4.3 áp dụng mô hình IQQM tính toán cân nớc .53 3.4.4 Quá trình ổn định thông số 55 3.4.5 Kết thảo luận 55 KÕt luËn 59 tài liệu Tham khảo .61 TiÕng ViÖt 61 TiÕng Anh 62 Danh mục chữ viết tắt CROPWAT GIS HD Mô hình tính nhu cầu tới trồng theo tiêu sinh thái Hệ thống thông tin địa lý Hạ du HEC IQQM KTTV NLRRM MIKE BASIN MITSIM PAM TN Trung tâm Thủy văn công trình Mỹ Mô hình mô nguồn nớc Khí tợng Thủy văn Mô hình ma - dòng chảy phi tuyến Mô hình thủy văn lu vực Viện Thủy lực Đan Mạch Mô hình cân nớc thủy lợi Chơng trình An toàn lơng thực Thế giới Thợng nguồn Danh mục bảng biểu Bảng 1.1 Cơ cấu sử dụng đất lu vực sông Kiến Giang 13 Bảng 1.2 Đặc trng hình thái lu 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 lợng lúa tỉnh Quảng Bình 19 Bảng 1.5 Tình hình phát triển công nghiệp lâu năm 21 Bảng 1.6 Số lợng tốc độ tăng trởng 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 nghiệp (%) 25 Bảng 3.1 Tình hình số liệu ma lu vực 40 Bảng 3.2 Phân vùng cân nớc tỉnh Quảng Bình 41 Bảng 3.3 Kết tính ETo ma hiệu Peff trạm Đồng Hới 44 Bảng 3.4 Diện tích loại trồng (ha) 45 B¶ng 3.5 Thêi vơ gieo trồng hàng năm 45 Bảng 3.6 Nhu cầu nớc dùng cho trồng tính đến đầu nút năm 2006 45 Bảng 3.7 Thống kê số lợng đàn gia súc năm 2006 .46 B¶ng 3.8 Nhu cầu nớc chăn nuôi năm 2006 tính đến đầu mối (đơn vị: 10 m ) 46 Bảng 3.9 Phân bố dân số năm 2006 .47 Bảng 3.10 Tiêu chuẩn dùng níc 47 Bảng 3.11 Nhu cầu dùng nớc cho dân sinh tính đến đầu nút công trình .47 Bảng 3.12 Nhu cầu dùng nớc cho công nghiệp năm 2006 48 Bảng 3.13 Lợng nớc dùng cho nuôi trồng thủy sản 48 Bảng 3.14 Trạm ma ảnh hởng đến khu tới .53 B¶ng 3.15 KÕt qu¶ tính toán lu lợng nút cân (m3/s) 53 B¶ng 3.16 KÕt qu¶ tÝnh toán cân nớc lu vực sông Kiến Giang (10 m ) 55 Danh mơc h×nh vÏ H×nh 1.1 Bản đồ vị trí địa lý lu vực sông Kiến Giang Hình 1.2 Bản đồ địa hình mạng lới thủy văn lu vực sông Kiến Giang 10 Hình 1.3 Bản đồ sử dụng đất lu 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 u 34 Hình 3.1 Sơ đồ phân vùng cân hệ thống lu vực sông Kiến Giang 42 Hình 3.2 Sơ đồ tính toán cân nớc 49 Hình 3.3 Đờng trình dòng chảy thực đo tình toán theo mô hình NLRRM trạm §ång T©m thêi kú (1961-1970) .51 Hình 3.4 Đờng trình dòng chảy thực đo tình toán theo mô hình NLRRM trạm Đồng Tâm thời kỳ (1971-1981) 52 Hình 3.5 Đờng trình dòng chảy thực đo tình toán theo mô hình NLRRM trạm Kiến Giang thời kỳ (1962-1976) .52 Mở đầu Trong chiến lợc 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 c với phát triển sở chế biến, nuôi trồng thủy sản nớc mặn, lợ cần lợng nớc lớn cho việc phát triển sản xuất bền vững Với mục tiêu này, việc cấp nớc nhiệm vụ hàng đầu tỉnh Vấn đề đặt cần đánh giá lại trạng khai thác sử dụng nớc, lực nguồn cấp, nhu cầu nớc phục vụ cho ngành kinh tế, cân cung cầu để sử dụng hiệu bền vững nguồn nớc đáp ứng mục tiêu khác Đề tài Khai thác mô hình IQQM tính toán cân nớc hệ thống lu 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 nớc lu vực sông Kiến Giang nói riêng tỉnh Quảng Bình nói chung Luận văn gồm có chơng với mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo phụ lục: Chơng 1: Đặc điểm địa lý tự nhiên kinh tế xà hội lu vực sông Kiến Giang, tỉnh Quảng Bình Chơng 2: Tổng quan cân nớc hệ thống mô hình IQQM Chơng 3: áp dụng mô hình IQQM tính toán cân nớc hệ thống lu vực sông Kiến Giang, tỉnh Quảng Bình Luận văn đợc hoàn thành trờng 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 tợng Thủy văn Hải dơng 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 tíi ngêi híng dÉn khoa häc: TS Ngun Thanh S¬n đà tận tình đạo góp ý để hoàn thành luận văn Chơng đặc điểm địa lý tự nhiên kinh tế xà hội lu vực sông kiến giang, tỉnh quảng bình 1.1 Điều kiện địa lý tự nhiên 1.1.1 Vị trí địa lý Lu 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 Lu vực n»m ph¹m vi 17031’ 51" - 16055’ 16" vÜ độ bắc 106017 08" - 106059 31" kinh độ đông [11] Về phía bắc, khu vực tiếp giáp với huyện Bố Trạch tỉnh Quảng Bình Đờng biên giới phía tây dÃy Trờng Sơn dài 202 km, giáp tỉnh Khăm Muộn CHĐCN Lào Phía đông giáp với dải cồn cát Biển Đông với đờng bờ biển dài 126 km Đoạn hẹp từ tây sang đông qua Đồng Hới dài chừng 45 km Đây đoạn ngang hẹp nớc ta (Hình 1.1) 1.1.2 Địa hình, địa mạo Lu 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 lu vực đại phận núi thấp, có vài đỉnh rời rạc có độ cao 1500 m Đồng chiếm diện tích nhỏ thờng 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 tơng đối mềm mại với sờn thoải 15 -170.[5] Vùng đồng lan sát biển song song với bờ biển nên đồng lu vực không phát triển theo bề ngang Cã thĨ nãi, khu vùc ®ång b»ng chđ u Hình 1.1 Bản đồ vị trí địa lý lu vực sông Kiến Giang Bảng 3.12 Nhu cầu dùng nớc 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 Lợng nớc yêu cầu 2006 (m3/ngày đêm) 36.000 8.000 10.500 3.3.4 Nhu cầu nớc 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 Lợng nớc dùng cho nuôi trồng thuỷ sản lợng nớc dùng để pha loÃng dòng chảy mùa kiệt độ mặt lớn khoảng 12000m3/ha/năm đợc bổ sung vào tháng IV, V, VI VII Lợng nớc dùng cho nuôi trồng thuỷ sản đà đợc xác định thống kê bảng 3.13 Bảng 3.13 Lợng nớc dùng cho nuôi trồng thủy sản TT Lợng nớc yêu cầu 2006 (106 12,94 10.5 Tên vùng Đô thị Đồng Hới Sông Kiến Giang m) 3.3.5 Nhu cầu nớc dùng cho du lịch Hàng năm, có khoảng khoảng 972.000 lợt khách du lịch (định mức dùng nớc: 200 l/ngời/ngày) nên lợng nớc cần là: 1,9.10 m nớc Nh tổng nhu cầu nớc năm 2006 1441.42 106m3, chủ yếu nớc dùng cho sản xuất nông nghiệp (chiếm 92.35% tổng nhu cầu nớc toàn tỉnh), nớc cho dân sinh chiếm 2.94%, nớc cho chăn nuôi chiếm 0.83%, nớc cho công nghiệp chiếm 2.58% nớc cho nuôi trồng thuỷ sản chiếm 1.27% Nhìn chung tỷ trọng dùng nớc ngành biến đổi đáng kể, tỷ trọng dùng nớc cho nông nghiệp có giảm nhiên lợng giảm nhỏ 3.4 Tính toán cân nớc 3.4.1 Sơ đồ tính Sơ đồ tính toán cân nớc lu vực sông Kiến Giang đợc thiết lập nh hình 3.2 48 Hình 3.2 Sơ đồ tính toán cân nớc 3.4.2 Tính toán lu lợng nút cân Mạng lới trạm thủy văn lu vực tha, gồm trạm Kiến Giang Lệ Thủy Vì vậy, để xác lập đợc cân nớc hệ thống cách xác, cần thiết phải khôi phục trình dòng chảy sông thiếu tài liệu đo lu lợng từ số liệu đo ma đầy đủ đồng lu vực Để giải toán cân nớc hệ thống sông, vấn đề đặt phải xác định lu lợng nút cân Hiện nay, có nhiều phơng pháp đợc áp dụng để tính toán lu lợng nút cân bằng, phổ biến dựa mô hình toán thuỷ văn để xác định chuỗi số liệu lu lợng vị trí cần xác định Trong luận văn này, mô hình NLRRM (Non Linear Rainfall Runoff Model) đà đợc áp dụng để khôi phục trình dòng chảy từ ma tính toán lu lợng nút cân Mô hình Viện KTTV xây dựng đà đợc kiểm nghiệm cho lu vực sông vừa nhỏ Hệ thống mô hình NLRRM mô lu vực hệ thống động lực có đầu vào ma đầu dòng chảy Các trình xem xét mô hình là: Lợng ma sinh dòng chảy Dòng chảy mặt dòng chảy ngầm 49 Diễn toán dòng chảy mặt dòng chảy ngầm Xác định thông số mô hình Phơng pháp diễn toán dòng chảy đợc thực dựa sở phơng trình R(t) Q(t) lợng trữ phi tuyến: dS(t) dt (3.1) S (t) KQP (t) đó: (3.2) R(t): lợng ma sinh dòng chảy (cm/h) Q(t): dòng chảy mặt cắt cửa lu vực (cm/h) S(t): lợng trữ lu vực (cm) K: thông số có đơn vị thời gian P: thông số thể độ cong đờng cong trữ Mô hình gồm thông số nh sau: C , C ,2 C ,3 C :4 thông số ớc tính lợng ma sinh dòng chảy;K , P 1: thông số diễn toán dòng chảy mặt; K ,2 P :2 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 tiªu R2 nh sau: F R2   F2 100 F0 (3.3) N N F   (Qid  Qit )2 ®ã: ; F0   (Qid  Qd )2 i1 i1 Với: Qid lu lợng thực đo ; Q làit lu lợng tính toán; Q lu lợng thực đo d trung bình thời kỳ tính toán; N tổng số điểm quan hệ lu lợng thực đo tính toán Tiêu chuẩn đánh giá nh sau: Chỉ tiêu R Mức Loại 40 60% Đạt 65 85% > 85% Khá Tốt Do tình hình số liệu dòng chảy lu vực thiếu số liệu thực đo dòng chảy nên để khôi phục số liệu trình dòng chảy ngày từ số liệu trình ma ngày mô hình NLRRM, phải mợn thông số tối u đà đợc hiệu chỉnh kiểm định lu vực sông Gianh-trạm Đồng Tâm (lu vực có 21 năm số liệu dòng chảy thực đo) chuỗi số liệu thực đo 15 năm lu vực sông Kiến 50 Giang-trạm Kiến Giang sở thừa nhận lu vực có điều kiện địa lý tự nhiên tơng tự Để hiệu chỉnh mô hình NLRRM tìm thông số tối u cho lu vực sông Gianh - trạm Đồng Tâm, nghiên cứu đà sử dụng số liệu ma dòng chảy thực đo 10 năm đo đạc liên tục (1961-1970) trạm Đồng Tâm sông Gianh phơng pháp thử sai cho bé th«ng 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 Với thông số này, đờng trình lu lợng dòng chảy trạm Đồng Tâm tính từ trình ma nhờ mô hình NLRRM phù hợp với đờng trình lu lợng dòng chảy thực đo; độ hữu hiệu tính theo tiêu R2 đạt tới 99,82 đợc đánh giá vào loại tốt (Hình 3.3) 400.0 Q thực đo Q tính tốn 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 Đờng 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 u đợc, đà tiến hành kiểm nghiệm mô hình NLRRM cho lu vực sông Gianh-trạm Đồng Tâm dựa theo số liệu trình ma dòng chảy ngày độc lập liên tục 11 năm (1971- 1981) (Hình 3.4) trạm Đồng Tâm sông Gianh với số liệu trình ma 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 u kiểm nghiệm trạm Đồng Tâm 99,65 trạm Kiến Giang 99,5 từ mô hình NLRMM phù hợp với đờng trình dòng chảy thực đo ứng dụng để khôi phục số liệu trình dòng chảy ngày cho lu vực số liệu lu vực sông Kiến Giang với ®é tin cËy cao 51 600 Q thực đo Qtính toán 500 400 300 200 100 0 20 40 60 80 100 120 140 Thời đoạn (tháng) H×nh 3.4 Đờng trình dòng chảy thực đo tình toán theo mô hình NLRRM trạm Đồng Tâm thời kỳ (1971-1981) 160 Q thực đo Qtính tốn 140 120 100 80 60 40 20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Thời đoạn (tháng) H×nh 3.5 Đờng trình dòng chảy thực đo tình toán theo mô hình NLRRM trạm Kiến Giang thời kỳ (1962-1976) Mợn thông số mô hình NLRRM đà tối u đảm bảo cho kết ổn định lu vực sông Gianh - trạm Đồng Tâm để khôi phục số liệu trình dòng chảy ngày thời kỳ 1963-2006 từ trình ma tháng thời kỳ 1963-2006 cho trạm Kiến Giang, Lệ Thủy, Đồng Hới, Trờng Sơn sở thừa nhận rằng: điều kiện mặt đệm lu vực tơng tự với điều kiện mặt đệm lu vực sông Gianh-trạm Đồng Tâm Tất nhiên, khôi phục số liệu dòng chảy ngày cho lu vực sông này, số liệu diện tích lu vực ®ỵc thay thÕ b»ng sè liƯu diƯn tÝch lu vùc trạm tơng ứng số liệu trình ma ngày đợc thay số liệu trình ma ngày trạm ma đợc lựa chọn cho lu vực với trọng số phù hợp Từ kết lu lợng đợc khôi phục, tiến hành tính đặc trng dòng chảy chuẩn 52 Bảng 3.14 Trạm ma ảnh hởng đến khu tới TT Tiểu vùng Ký hiệu Đô thị Đồng Hới Trờng Sơn Trờng Sơn Sông Long Đại TN s«ng KiÕn Giang HLs«ng KiÕn Giang KG1 KG2 KG3 KG4 KG5 KG6 Nguồn nớc từ sông Nhật Lệ Long Đại Long Đại Long Đại Kiến Giang Kiến Giang Trạm ma ảnh hởng Đồng Hới Trờng Sơn Kiến Giang Kiến Giang, Lệ Thủy Bảng 3.15 Kết tính toán lu lợng nút cân (m 3/s) Tên tiểu Tên Lu lợng trung bình tháng (m 3/s) vùng nút I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII TB Đồng Hới Trờng Sơn Trờng Sơn Sông Đại Giang TN Kiến Giang HLKiến 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 nớc Tính toán cân nớc cho lu vực phải dựa việc so sánh lợng nớc đến lu vực lợng níc dïng cđa c¸c dïng níc lu vùc Qua xác định đợc tiềm cấp nớc hệ thống đa biện pháp thích hợp cho trờng hợp cụ thể Nớc đến cho lu vực từ nguồn sau đây: o Ma rơi lu vực; o Nớc từ lu vực lân cận chuyển sang biện pháp công trình Ma rơi lu vực biến thành dòng chảy mặt, dòng chảy sát mặt dòng chảy ngầm Lợng ma phần nhỏ đợc sử dụng hộ dùng nớc, phần lại sinh dòng chảy, chảy theo sông suối nhỏ đổ sông lớn, sau lại đợc sử dụng cho hộ dùng nớc phụ thuộc vào mục đích khác cđa ngêi HiƯn trªn thÕ giíi cã nhiều mô hình có khả giải toán cân nớc nh mô hình MIKE BASIN, HEC3, MITSIM Trong luận văn, mô hình IQQM đợc chọn để tính toán cho lu vực sông Kiến Giang Lợng thông tin tối thiểu cần có để chạy mô hình IQQM bao gåm : DiƯn tÝch lu vùc, ®é dốc, 53 Cấu trúc hệ thống sông, Lợng ma ngày, Bốc ngày, Dòng chảy ngày, Các đặc điểm hồ chứa công trình khác, Vị trí công trình chuyển nớc, Møc dïng níc thiÕt kÕ C¸c sè liƯu bỉ sung khác có chỗ thích hợp bao gåm: Sư dơng níc thùc tÕ, CÊp phép dùng nớc, Loại mùa vụ diện tích, Khả bơm thực tế, Các định hộ dùng nớc, Các quy tắc vận hành dự kiến sách quản lý Dựa tình hình thực tế tài liệu đà thu thập đợc lu vực tính toán sơ lợc: tài liệu để tính toán nhu cầu sử dụng nớc ngành dùng nớc (nh trồng trọt, chăn nuôi, thuỷ sản, nông nghiệp, công nghiệp, môi trờng ) nh tài liệu KTTV tài nguyên nớc thiếu, nên việc tính toán cân nớc mang tính chất ớc lợng Để tính cân nớc, toàn lu vực đợc chia thành tiểu vùng sử dụng nớc Thời đoạn cân nớc đợc tính tháng Mỗi tiểu vùng sử dụng nớc đợc tính toán lợng nớc sử dụng nh lợng nớc đến lợng nớc (không tính đến nớc ngầm nớc chuyển từ công trình thủy lợi đến, bỏ qua lợng nớc hồi quy) Nhu cầu nớc vùng sử dụng nớc bao gồm: Nhu cầu nớc cho sinh hoạt Nhu cầu nớc cho chăn nuôi Nhu cầu nớc cho nuôi trồng thuỷ sản Nhu cầu nớc Công nghiệp, du lịch Nhu cầu nớc cho mục đích môi trờng sinh thái, tài liệu nên tính toán tạm thời bỏ qua Việc tính nhu cầu nớc cho mục đích sử 54 dụng đợc tính từ nhu cầu nớc năm chia theo thời đoạn tháng Riêng nhu cầu nớc cho nông nghiệp đợc tính toán mô hình CROPWAT nh đà trình bày mục 3.2 Tính toán nguồn nớc đến: Kết lu lợng nớc đến khu vực thể bảng 3.15 3.4.4 Quá trình ổn định thông số Trong mô hình IQQM, lựa chọn phơng pháp diễn toán phi tuyến trễ để chuyển nớc 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 đợc sử dụng để hiệu chỉnh năm 1994 - 2006 dùng để kiểm định Bằng phơng 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 u kiểm nghiệm trạm Kiến Giang 78% 3.4.5 Kết thảo luận Sử dụng thông số đà đợc ổn định trên, đa vào tính toán mô hình hệ thống IQQM cho kết cân hệ thống nút tính nh bảng 3.16 Bảng 3.16 Kết tính toán cân nớc lu vực sông Kiến Giang (10 m ) Vùng T.vùng Nút Thành phÇn I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm Nớc dến 16.7 12.8 11.1 8.72 11.3 12.1 15 13.6 52.5 98.3 60.5 34.3 28.9 KG1 Níc dïng 13.4 10.5 13 9.49 11.8 18.2 18.7 11.5 5.69 5.74 5.69 5.74 10.8 C©n b»ng 3.33 2.26 -2 -0.8 -0.5 -6.1 -3.7 2.14 46.8 92.6 54.8 28.6 18.1 Níc dÕn 12.6 5.6 7.2 6.4 5.2 6.1 10.1 36.4 45.3 29.8 14.8 KG2 Níc dïng 3.86 5.41 4.5 3.1 6.2 5.27 4.82 4.7 0 3.86 6.4 C©n b»ng 8.74 2.59 1.1 1.9 1.13 0.38 1.4 10.1 36.4 45.3 25.9 8.4 S«ng Trêng Níc dÕn 14.1 10.3 8.4 7.8 9.6 S¬n 8.1 8.8 11.8 Đại 31.4 39.8 27.9 11.6 Giang KG3 Níc C©n dïng b»ng 2.98 11.1 3.47 6.83 5.46 2.94 7.44 0.36 8.93 0.67 5.46 3.54 7.94 0.16 5.46 3.34 11.8 31.4 39.8 25.4 7.5 2.48 19.8 4.1 Níc dÕn 17.6 13 10.6 10 12.2 11.4 10.2 11.1 15.1 41.4 50.3 34.8 Sông Đại KG4 Nớc dùng 8.74 2.59 1.1 1.9 1.13 0.38 1.4 10.6 32.1 41.5 25.9 10.7 Giang C©n b»ng 8.86 10.4 9.5 8.1 11.2 10.3 9.82 9.7 4.5 9.3 8.8 8.86 9.11 Níc dÕn 31 24.9 42.9 63.3 42 44.3 24.9 42.2 180 206 340 201 121 TN Níc dïng 9.5 12 7.1 13.3 KiÕn KG5 30 15 0.1 35.7 34.2 35.7 34.2 5.7 Sông Giang Cân 21.5 12.9 35.8 50 37 14.3 9.9 42.1 144 172 304 167 116 KiÕn HL Níc dÕn Giang KiÕn 68 43 25.1 4.7 26 23.7 43 26 374 802 536 269 187 Giang KG6 Níc dïng 50 28 47.1 26.7 45 76 79 40 14 16 14.3 5.8 36.8 Từ bảng 3.16, thể rút nhËn xÐt nh sau: C©ncã b»ng 18 15.1 -22 -22 -19 -52.3 -36 -14 360 786 522 263 150 Đô thị Đô thị Đồng Đồng Hới Hới Trờng Sơn 55 Vùng đô thị Đồng Hới: tiểu vùng có phát triển kinh tế lớn lu vực từ nông nghiệp, công nghiệp du lịch dịch vụ Do vấn đề tính toán điều tiết sử dụng nớc nhu cầu thiết quanh năm Về tổng thể, lợng nớc đến tiểu vùng lớn vào tháng X thấp vào tháng III Lợng nớc sử dụng nhiều vào tháng VI VII Dựa vào bảng kết cân nớc hệ thống thấy lợng nớc đến không đủ để đáp ứng cho nhu cầu sử dụng nớc vào tháng mùa kiệt Tình trạng thiếu hụt cân nớc xảy tháng từ tháng III đến tháng VII, với tổng lợng nớc thiếu hụt 13.1 triệu m3 đặc biệt tháng VI Do vùng trọng điểm phát triển kinh tế lu vực toàn tỉnh, nên cần phải có giải pháp thích hợp để giải vấn đề thiếu hụt nớc, tránh không ảnh hởng tới hoạt động kinh tế xà hội Đề xuất giải pháp cân nội vùng thờng giải cách giữ nớc 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 nớc nên giải pháp cân hệ thống vùng sử dụng biện pháp theo thứ tự u tiên nh sau: - Bổ sung thêm lợng nớc mặt từ ngoại vùng (hai vùng phía trên) biện pháp công trình giữ nớc để cung cấp thêm cho vùng vào mùa kiệt Theo phân tích hệ thống tốt lấy nớc bổ sung từ vùng Đại Giang (nhất tiểu vùng Trờng Sơn & khu vực có địa thuận lợi để xây dựng hồ chứa với tổng dung tích tèi thiĨu lµ 13.1 triƯu m3 , - Xem xÐt khả khai thác nguồn nớc ngầm chỗ để sử dụng phục vụ ngành sản xuất - Cơ cấu lại mùa vụ cấu trồng để hạn chế lợng nớc dùng tạo nên cân nội vùng, - Quy hoạch lại cấu kinh tế xà hội, tuyên truyền cộng đồng sách tiết kiệm nớc với việc ban hành thể chế, sách kèm Vùng sông Đại Giang: lợng nớc đến tiểu vùng Trờng Sơn 1, Trờng Sơn Đại Giang lớn vào tháng XI thấp vào tháng IV Theo kết tính toán cân cho thấy vùng có nguồn nớc dồi đủ cân đối đáp ứng nhu cầu sử dụng nớc thiếu hụt nớc vào mùa kiệt Tại vùng này, trồng trọt đợc trọng phát triển, với hệ thống kênh mơng thủy lợi, nội đồng, hệ dẫn nớc đợc đầu t kiên cố Do với lợng nớc đến dồi nh 56 đảm bảo cho mục tiêu mở rộng diện tích trồng cây, góp phần ổn định suất sản lợng Tuy nhiên nhằm mục đích bỉ sung níc hƯ thèng cho vïng §ång Híi 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 dới mà đảm nhiệm lợng nớc bảo vệ môi trờng tránh để suy thoái sông vào năm kiệt Vùng sông Kiên Giang có hai tiểu vùng: Tiểu vùng hạ lu sông Kiến Giang: theo kết tính toán cân nớc tiểu vùng cho thấy năm có ®Õn th¸ng thiÕu níc tõ th¸ng III ®Õn th¸ng VIII Tỉng lỵng níc thiÕu mïa kiƯt 165.3 triƯu m3 Đây vùng có lợng nớc khan toàn lu vực, đặc biệt mùa kiệt Tuy nhiên sử dụng nớc cha trọng công tác bảo vệ môi trờng phát triển bền vững tài nguyên nớc nên thiếu nớc thực tế không rõ ràng (do trọng lợng nớc tới cho nông nghiệp) dẫn tới nguồn nớc có khả suy kiệt sau - Bổ sung thêm lợng nớc mặt từ vùng thợng nguồn biện pháp công trình giữ nớc để cung cấp thêm cho vùng vào mùa kiệt cách xây dùng hå chøa víi tỉng dung tÝch tèi thiĨu lµ 165.3 triệu m3 , - Xem xét khả khai thác nguồn nớc ngầm chỗ để sử dụng phục vụ ngành sản xuất Tăng cờng trồng rừng đầu nguồn để làm tăng khả bảo vệ nuôi dỡng nguồn nớc ngầm - Cơ cấu lại mùa vụ cấu trồng để hạn chế lợng nớc dùng tạo nên cân nội vùng, Tiểu vùng thợng nguồn sông Kiến Giang qua kết tính toán cho thấy lợng nớc đến phong phú đáp ứng nhu cầu sử dụng tiểu vùng Đây vùng thợng nguồn lu vực, có giải pháp tích trữ đợc lợng nớc thừa góp phần giải thiếu hụt nớc tiểu vùng bên dới Lợng nớc thừa đợc tích trữ biện pháp hồ chứa khoảng 250-300 triệu m3 để cung cấp cho vùng dới mà đảm nhiệm lợng nớc bảo vệ môi trờng tránh để suy thoái sông vào năm kiệt 57 Bức tranh cân nớc tổng thể lu vực sông Kiến Giang cho thấy lu vực có khả điều tiết c©n b»ng hƯ thèng víi møc sư dơng hiƯn Tuy nhiên tính toán cha đề cập đến biện pháp giữ nớc cho môi trờng Để tài nguyên nớc tránh bị suy thoái cạn kiệt việc sử dụng nớc cần tuân theo nhứng quy chế nghiêm ngặt trớc hết cần giải toán quy hoạch tổng thể tài nguyên nớc cho lu vực mà khuôn khỏ luận văn không đủ thời gian cho phép 58 Kết luận Sau trình thực luận văn đà thực nội dung rút kết luận nh sau: Đà phân tích đặc điểm địa lý tự nhiên lu vực mối liên quan đến trình biến động tài nguyên nớc theo thời gian không gian lu 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 nớc ngành kinh tế dân sinh Đà tổng quan công trình nghiên cứu khu vực Miền Trung, báo cáo tính toán cân nớc, đặc biệt mô hình IQQM để tiến hành cân níc hƯ thèng cho lu vùc s«ng KiÕn Giang tØnh Quảng Bình, thấy lần địa bàn áp dụng mô hình cân nớc hệ thống Đà tìm hiểu vận dụng mô hình NLRRM để khôi phục số liệu dòng chảy từ số liệu ma nhằm khắc phục tình trạng thiếu số liệu triển khai mô hình IQQM Nghiên cứu vận dụng mô hình CROPWAT để tính toán lợng nớc cần tới cho trồng làm xác nhu cầu sử dơng níc cđa ngµnh trång trät - sư dơng nớc lu vực để đa vào cân hệ thống mô hình IQQM Đà tiến hành xử lý số liệu địa hình, mạng lới sông để xác định vùng tới, nút cân hệ thống sơ đồ tính Lựa chọn phơng pháp diễn toán phi tuyến trễ để chuyển nớc các nút sông mô hình IQQM để hiệu chỉnh mô hình tìm thông số tối u cho lu vực sông Kiến Giang, với chuỗi số liệu dòng chảy trạm Kiến Giang từ 1961 đến 2006 (trong số liệu năm 1961 - 1993 đợc sử dụng để hiệu chỉnh năm 1994 - 2006 dùng để kiểm định) Bằng phơng pháp thử sai cho thông số tối u nh sau: K = 0,74; M = 0.65 Kết kiểm nghiệm đánh giá độ hữu hiệu mô hình cho thấy với thông số đà tối u kiểm nghiệm độ hữu hiệu R2 trạm Kiến Giang 78% Kết tính toán cân nớc hệ thống lu vùc s«ng KiÕn Giang cho thÊy : - TRong tiểu vùng thuộc vùng đợc phân chia hệ thống việc cân nớc nội vùng đảm bảo tiểu vùng: Trờng Sơn 1, Trờng Sơn 2, Đại Giang Thợng nguồn Kiến Giang Riêng tiểu vùng Đô thị Đồng Hới Hạ du 59 Kiến Giang vào tháng mùa kiệt không đảm bảo cân nội vùng, cần có giải pháp để khắc phục - Hớng giải thiếu hụt nớc tháng mùa kiệt đợc định hớng nh sau: + Bổ sung thêm lợng nớc mặt từ vùng thợng nguồn biện pháp công trình giữ nớc để cung cấp thêm cho vùng vào mùa kiệt cách xây dựng hồ chứa với tổng dung tích tối thiểu 165.3 triệu m3 (đối với Hạ du sông Kiến Giang), 13, triệu m3 (đối với vùng đô thị Đồng Hới) Nếu dự tính lợng nớc cho bảo vệ môi trờng tổng dung tích hồ chứa cần xây dựng lu vực thợng nguồn lên tíi 270 - 300 triƯu m3 + Xem xÐt kh¶ khai thác nguồn nớc ngầm chỗ để sử dụng phục vụ ngành sản xuất Tăng cờng trồng rừng đầu nguồn để làm tăng khả bảo vệ nuôi dỡng nguồn nớc ngầm + Cơ cấu lại mùa vụ cấu trồng để hạn chế lợng nớc dùng tạo nên cân nội vùng + Quy hoạch lại cấu kinh tế xà hội, tuyên truyền cộng đồng sách tiết kiệm nớc với việc ban hành thể chế, sách kèm Bức tranh cân nớc hệ thống lu vực sông Kiến Giang cho thấy lu vực có khả điều tiết cân hệ thống víi møc sư dơng hiƯn Tuy nhiªn tÝnh toán cha đề cập đến biện pháp giữ nớc cho môi trờng Để tài nguyên nớc tránh bị suy thoái cạn kiệt việc sử dụng nớc cần tuân theo nhứng quy chế nghiêm ngặt trớc hết cần giải toán quy hoạch tổng thể tài nguyên nớc cho lu vực để đảm bảo phát triển bền vững 60 tài liệu Tham khảo Tiếng Việt Lơng Tuấn Anh (1996), Một mô hình mô trình ma - dòng chảy lu vực vừa nhỏ Miền Bắc Việt Nam Luận án PTS Địa lý - Địa chất, Chuyên ngành Thuỷ văn lục địa nguồn nớc, Hà Nội, 123 tr Nguyễn Văn C, Nguyễn Thái Sơn, 2005 ứng dụng mô hình SWAT IQQM quản lý tổng hợp lu 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 lu 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 trờng 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 ViƯn KTTV, NXB N«ng nghiƯp, 295 tr Ngun Thanh Sơn (2005), Đánh giá tài nguyên nớc Việt Nam NXB Giáo dục, Hà Nội, 188 tr Nguyễn Thanh Sơn (2006), "Quy hoạch tổng hợp tài nguyên nớc tỉnh Quảng Trị đến 2010" Tạp chí khoa học Đại học Quốc gia Hà Nội Khoa học Tự nhiên Công nghƯ, T.XXII, sè 2B PT – 2006 tr 139-148, Hµ Nội Nguyễn Thanh Sơn (2006), Báo cáo Quy hoạch tổng thể tài nguyên nớc tỉnh Quảng Trị đến năm 2010, có định hớng 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), Khí hậu Việt Nam, NXB KH&KT, Hà 61 Nội 321 tr 11 Trung tâm Dự báo Khí tợng Thủy văn Quảng Bình, 2006 Thu thập chỉnh lý số liệu Khí tợng - Thủy văn tỉnh Quảng Bình từ 1956-2005 Đồng Hới 12 Ngô Đình Tuấn (1993), Đánh giá tài nguyên nớc 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 nớc tới vùng ven biển Miền Trung Báo cáo đề tài KC.12.03 Hà Nội 14 Ngô Đình Tuấn (1994), Cân nớc hệ thống lu vực sông vùng ven biển Miền Trung Báo cáo đề tài KC - 12 – 03, Hµ Néi 15 Hoµng Minh Tun cộng (2007), "Một số ứng dụng mô hình thuỷ lực iSIS công tác quy hoạch quản lý tài nguyên nớc phòng chống lũ lụt" Tuyển tập báo cáo Hội thảo Khoa học lần thứ 10 - Thuỷ văn tài nguyên nớc Môi trờng, Viện Khoa học Khí tợng Thuỷ văn Môi trờng Tháng 3-2007, tr 464- 476 TiÕng Anh 16 Guide model IQQM, NWS 62 ... sông Kiến Giang, tỉnh Quảng Bình Chơng 2: Tổng quan cân nớc hệ thống mô hình IQQM Chơng 3: áp dụng mô hình IQQM tính toán cân nớc hệ thống lu vực sông Kiến Giang, tỉnh Quảng Bình Luận văn đợc hoàn... Chơng áP DụNG MÔ HìNH IQQM TíNH TOáN CÂN BằNG NƯớc hệ thống lu vực sông kiến giang tỉnh quảng bình 3.1 Tình hình tài liệu Những tài liệu sử dụng để tính toán cân nớc cho lu vực sông Kiến Giang... học tự nhiên Phan ngọc thắng Khai thác mô hình iqqm tính toán cân nớc hệ thống lu vực sông kiến giang, tỉnh quảng bình Chuyên ngành: thủy văn học Mà số: 60.44.90 Luận văn thạc sĩ khoa học Ngời hớng