Luận văn thạc sĩ Quy hoạch và quản lý tài nguyên nước: Nghiên cứu ứng dụng phần mềm Duflow đánh giá hiệu quả tiêu nước của trạm bơm Cấn Hạ, huyện Quốc Oai, thành phố Hà Nội

Tuy nhiên một số hệ thống thủy lợi tiêu bằng.động lực không đáp ứng được yêu cầu tiêu gây ứng ngập bởi vi cô tram bơm đầu mỗi xây dựng đã lâu, nhà trạm máy bơm và hệ thống kênh dẫn hiện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGUYEN THI MINH QUYÊN

HUYEN QUOC OAI, THANH PHO HA NOI

LUAN VAN THAC Si KY THUAT

Chuyên ngành: Quy hoạch va quan lý tài nguyên nước

Người hướng dẫn khoa học:

1 TS NGUYEN TUNG PHONG

2 GS.TS DƯƠNG THANH LƯỢNG

Hà Nội - 2010

LỜI NÓI DAU

Qua 3 năm học, được sự tân tình giảng day của các giảng viên của Trưởng Đại

hoe Thủy lợi, học viên đã hoàn thành khóa học và được nhận dé tài luận văn thạc sĩ kỳthuật Dén nay luận văn đã cơ bản hoàn thành đúng han

Trước hét, xin bày tỏ sự biết on sâu sắc tới TS Nguyễn Tùng Phong và GS TS.Duong Thanh Lượng, người hướng dẫn khoa học trực tiền, đã không quan thổi gian,tao moi điều kiện thuận lợi và nhiệt tình giúp đỡ học viên trong suốt quá trình thựckiện dé tài luận văn

Tite giả xin bay tỏ làng cảm ơn chân thành tới Ban giảm hiệu, Ban chủ nhiệm

Khoa Kỳ thuật tài nguyễn nước, các théy cỏ giáo ở các bộ môn đã giảng day và cưng.cắp những kiễn thức quỷ bau giúp cho sự trưởng thành vé cả về chuyên môn và nhậnthức của học viên

Xin căm om lãnh đạo Phòng Kinh tễ huyện Quốc Oui, Thành phố Hà Nội đã taođiều kiện về thời gian, vật chất và tinh than một cách tối nhất Cảm ơn các đẳng

"nghiệp v sự tương tro trong quá trình hoc tập và công tác, cũng như những ÿ kiểnđông góp thiết thực cho luận văn Xin cảm ơn những người thân yêu trong gia dink,bạn bè đã thông cảm chia sẻ với học viên nổi vat vả, động viên, khích lệ lúc khó khăn

sudt quả trình học tập và thực hiện luôn vẫn này:

Với sự nỗ lực của bản thân, cùng vii sve giúp đỡ quý báu của mọi người, đến

nay luận vẫn cơ bản đã hoàn thành và chờ sự dank giá của Hội đẳng chuyên môn Tuy

nhiên, do trình độ của bản thân và thời gian có han, nên luận van có thể không tránh

khỏi những thiểu sốt nhất định Tác giả kính mong nhận được sự gấp ý, chỉ bảo của các thay cô giảo và đẳng nghiệp đễ luận văn được bồ sung chỉnh sửa kip thời và tác

giả nhận được sự tiễn bộ, phục vụ cho công việc Chuyên môn sau này:

“Hà Nội, thắng 12 năm 2010

Hoe viên

Ngwrén Thi Minh Quyên

MỤC LỤC

MÔ ĐẦU, 1

1 CHUONG 1: TONG QUAN VE HOAT DONG CUA HE THONG TIEUBANG DONG LỰC VA VAN ĐÈ NGHIÊN CUU 4

1.1 Higa rang thay toi ở Việt Nam 4

1.1.1 Tinh hinh pit ign thy lio Việt Nam [2,3] 4

1.1.2 Tinh hinh hoạt động của các hệ thong iêu động lực ở nước ta 6

1.1.3 Hiệu quả hoạt động bệ thông tiêu ở Vigt Nam 7

1.2 Tinh inh ứng dụng mô hình số mô phòng đồng chy hở 10

12.1 Tinh hinh ứng dung rên thé giới "

122 Tinh hinh ing ding ở Viet Nam "

1ã — ĐỀxuấtphương pháp nghiên cứu ụ KẾT LUẬN CHƯƠNG I B

'CHƯƠNG 2: GIỚI THIEU PHAN MEM DUFLOW 4

2.1 GiGi thigu md hinh Duttow “

211 Lieh sử và mục đích của ms hinh [13] 14

212 Cosa Vậtlý va Toán học 1s

2.13 Cơaởlý (huy cia mô hình mưa~ đồng chảy RAM [12] 0

2.2 Dữ Hiệu đầu vào cho các mô hình Duflow [11] 21

221 Nitin toán (Node) 2

2.22 oan tinh toén (Section) 2

223 Mat eit ngang (Cross Section 24

224 Công Culver 26

225 Daptin (Weir) 2

2.2.6 Tram bom (Pump), 38

2.27 Điểm xa (Discharge Point) 29

228 Dig tich phye vy (Area) 29

229 Kich bin ( Senarios) 31

23 Kétqui diu ra của Duflow „ KẾT LUẬN CHƯƠNG 2: 35

‘CHUONG 3: ÁP DUNG PHAN MEM DUFLOW MÔ PHONG HE THONG

TRAM BOM TIỂU CAN HẠ 36

3.1 Gidi thigu hệ thông tiêu trạm bơm Cấn Hạ 36

3d Điềukiện nhiên 36

3.1.2 Die diém kinh xa hoi 40

3.13 Hiện rang thy lợi hệ thing rạm bom tiêu Can Hạ 41

32 Thiết ập mô hình hệ thống trạm bom tiêu Cấn Hạ bằng pin mềm Duflow 85

3.24 Tàiliệu sử dụng để chit Kp mô hình 45

322 Thi lập mạng hi kênh mương 45

“Trường Đại học Thủy Lợi ii Ldn văn Thạc sĩ kỹ thuật

323 XáedinhbiÊntnhtoản 46

324 Kiểmđnh môhinh 47

3.3, M6 phông kiểm traning lực hệ thống tram bơm tiêu Cấn Hạ 2

3.3.1 Thông sb đầu vào sử dụng chạy mô hình 32

3.3.2 Kết quả chạy mô hình 53 KET LUẬN CHƯƠNG 3 38

'CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT MOT SỐ GIẢI PHAP NANG CAO HOẠT ĐỘNG HETHONG TIE 37

4.1 Gili phip về công Hình 37

4.1.1 Quy trình nang cao hoạt động hệ thống $7 4.1.2 Môphông hệ thống tram bơm Cấn Hạ với phương én đề xuất ning cấp 57

4.2 Giả pháp về quản lý điều hành 6

KET LUẬN CHUONG 4; 64

KET LUẬN VA KIEN NGHỊ %6TẢI LIỆU THAM KHẢO “3

PHỤ LỤC T0

Hạc viên: Nguyễn Thị Minh Quyên Lớp CHI6Q

DANH MỤC BANG BIÊU

Bảng 3.1 Hiện trạng sử dụng dit lưu vực tiều trạm bơm Cin Ha, 41

Bảng 3.2 Hệ thống kênh hiện trạng 4

Bảng 3.3 Các cổng tigu đầu kênh cấp 2 44

Bang 3.4 Phân vùng điện tích hứng nước theo kênh tiêu cấp 2 41

Bảng 3.5 Trin mưa ding tinh toán kiểm định mô hình 41 Bảng 3.6 Lưu lượng và mực nước lớn nhất tại các nút tính toán - Phương án kiểm, định 50

Bảng 3.7 So sánh mục nước tại bể hút trạm bom Cin Hạ : sỉBang 3.8 Mô hình mưa tiêu của lưu vực tram bơm Cần Hạ, - 52Bảng 3.9 Lưu lượng và mye nước lớn nhất tại các nút tinh toán - Phương án môphỏng hiện trạng 54

Bảng 4.1 Đề xuất nâng cắp hệ thông kênh 0 Bảng 42, Lưu lượng và mục nước lớn nhất ại các nút tính toán ~ Phương án ning

cấp 62

“Trường Đại học Thủy Lợi iv Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

ĐANH MỤC HÌNH VEinh 2.1 Sơ đồ 4 điểm dn Prismann "

inh 2.2 Chu tình thủy van, 20 inh 2.3 Mang lưới kênh được thế lập bằng Dutfow 2 inh 24 Các thuộc tinh của nút 23 Hình 2.5 Các thuộc tinh của đoạn 24

Hình 2.6 Các thuộc tinh của mặt cắt ngang 25inh 2.7 Thiết lập kích thước mặt eft ngang 25Hinh 2.8, Các thuộc tính của e8ng 26Hinh 2.9, Các thuộc tỉnh của đập tran - 27 Hinh 2.10 Các thuộc tinh của trạm bom - 28 Hinh 2.11 Các thuộc tính của điểm xả nước 29

Hình 2.12 Các thuộc tính của điện tích 30 Hình 2.13 Số liệu mưa sử dụng cho đối tượng điện tích 30

Hình 2.14 Các thuộc tinh RAM của đổi tượng diện tic 31

Hình 2.15 Thiết lập tính toán 32 Hình 2.16 Chie nang quản ý kịch bản 3

inh 2.17 Quả trình ding chảy trên hệ thống 3Hình 2.18 Đồ thị quá trình lưu lượng và mực nước tại một mặt cất 34Hinh 2.19 Kết quả dang bảng biểu quả trình QH tai một mặt cắt 3sHình 3.1 Hiện trang Trạm bơm Cin Hạ, 4i

inh 3.2 Hiện trang kênh tiêu chính TÌ 4 inh 3.3 Hiện trang kênh tiêu Thạch Thần 43

Hinh 34 Hiện trang cổng đầu kênh cắp 2 44

Hình 3.5 Mô phỏng mạng lưới kênh mương tram bơm Clin H 46

Hình 3.6 Qua trình Q-H trên kênh TI- Phương án kiểm định mô hình 48Hình 3.7, Quá trình Q-H trên kênh Đầm Bung- Phuong án kiểm định mô hinb 49Hình 3.8 Quá Q-H trên kênh tiêu Thể Chu - Phương án kiểm định mô hình 49)

Hình 3.9 Quá trình Q-H trên kênh T12L- Phương án kiểm định mô hình 49

Hạc viên: Nguyễn Thị Minh Quyên Lớp CHI6Q

Hình 3.10 So sảnh mục nước mô phòng và thực đo tại bể út trạm bom Cần Hạ 51Hình 3.11 Quả tình Q-H tai bể hút trạm bơm Cá Ha - Phương án hiện trạng S3 Hình 3.12 Quá trình Q-H trên kênh TI - Phương án hiện trạng 3

Hình 3.13 Qué trình Q-H trên kênh Đầm Bung - Phương án hiện trang 54Hình 4.1 Qui trình đề xuất nâng cắp công trnh : stHình 4.2 Quá trình Q-H tại bể hút tram bom Cắn Ha - Phương án nâng cấp 61Hình 4.3 Quá trình Q-H trên kênh TI - Phuong án nâng cấp ¬

Hình 4.4 Quá trình Q-H trên kênh Dim Bung - Phương án năng cắp “

“Trường Đại học Thủy Lợi 1 Tuận văn Thạc sĩ kỳ thuật

1 Tính cấp thiết của đề tài

Các hệ thống tiêu hiện nay ở đồng bằng sông Hồng được thiết kế và xây

ng

sm được vụ

‘dmg vào những năm 60 của thé ky 20 phục vụ nước cho hw hết diện tích nnghiệp vùng đồng bing Hệ thing này phục vụ tốt vì vậy đã tăng

mia, đạt trùng bình trên hai vụ một năm Các hệ thống đã được thiết kế và cải tiến

theo tiêu chuẩn thiết kế quốc gia Tuy nhiên một số hệ thống thủy lợi tiêu bằng.động lực không đáp ứng được yêu cầu tiêu gây ứng ngập bởi vi cô tram bơm đầu

mỗi xây dựng đã lâu, nhà trạm máy bơm và hệ thống kênh dẫn hiện đã bị xuống

hiết kế chưa đúng, nhủ cầu tiêu thay đổi so với ban đẫu, hoại

hay thông,

Hiệu quả của hệ thống thủy lợi tiêu bằng động lực được thể biện nhiễu mặt

‘Tram bơm tiêu ủng cho ving sản xuất nông nghiệp, tăng diện tích và sản lượng

nông nghiệp, đời sống nhân dân được én định; khắc phục hậu qua úng ngập; phòng.chống lũ lụt gây ảnh hưởng các ngành dân sinh kỉnh tế; cái thiện môi trường Để

tự cao hiệu quả của hệ thing tiêu phục vụ sản xuất nông nghiệp n nay thường

sử dung biện pháp xây dựng mới hoặc ning cấp cả tạo tram bơm tiêu

“Theo một số nghiên cứu gin đây việc chưa đáp ứng trong tiều nước hiện nay ngoàinguyên nhân trạm bơm đầu mỗi hoạt động không hiệu qua còn có nguyên nhân.quan trong khác là việc iều nước từ mặt rng về kênh tiêu chính tồn tại nhiễu bắtcập như: kênh tiêu chính và kênh cáp 2 bị bồi lắp đáy kênh cao hon, bé mat rộnghơn so với thết kế, kênh qua một số khu vục din cư bị ách tức gây thủ hẹp; bệ

thống kênh cắp 3 và mat ruộng không được thiết kế và xây dựng nghiêm túc, thiểu

sống tiêu mặt ruộng, không cổ một tổ chức chuyên trích riêng quản lý hệ thống tiêu

hợp lý, trích nhiệm rõ ring Do vậy cin xem xét tổng hợp nhiều nguyên nhân đểđánh giá hiệu quả hoạt động của hệ thống tiêu phục vụ sản xuất nông nghiệp Dé tài

sé tập trung nghiên cứu nguyên nhân những tồn tại trong hoạt động hệ thông kênhtiêu từ mặt ruộng về tram bơm đầu mối

Hạc viên: Nguyễn Thị Minh Quyên Lớp CHI6Q

Ở nước ta, vấn đề nâng cao hiệu quả quản lý, khai thác các hệ thống thuỷlợi tiêu bằng động lực đã được nhiều tổ chức và nhiều nhà khoa học quan tâm Tuynhiên, vin đề đánh giá hiệu quả hoạt động của hệ thống một cách toàn diện, khoa

học mới chỉ bắt đầu được nghiên cứu và áp dụng ở một vài hệ théng mang tính chit

thí điểm và tập trung chủ yếu vào hoạt động trạm bơm đầu mỗi Việc nghiên cứu.hiệu quả các hệ thing thu lợi tiêu bằng động lực một cách khoa học và toàn điện làmột yêu cầu cấp thiết đặt ra nhằm đánh giá và xác định những hạn chế chính để cảitiến ting sản lượng nông nghiệp, đưa ra những đề xuất khoa học áp dung vào thực

tế sản xuất

Mie đích của đề tài

Mặc dich của luận văn là nghiên cứu sử dụng các phương pháp và công cụ

để đánh giá năng lực tiêu thực sự vả tim ra những nguyên nhân chính một cách toàn.diện ảnh hưởng đến hiệu quả hoạt động của hệ thống tiêu nước bằng động lực Nộidụng nghiên cứu của luận văn làm cơ sở khoa bọc để dé xuất biện pháp cái tạo, đề

ra cách thức quản lý vận hành nâng cao hiệu quả hoạt động, bước đầu đưa ra những,

thể chế cho công te quản ý của hệ thông

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Pham vi nghiên cứu của luận văn: Đánh giá hiệu quả tiêu nước hệ thông.

thủy lợi tiêu bằng động lực bằng mô hình thủy lực Duflow

Đối tượng nghiên cứu của luận văn: Luận văn lựa chọn hệ thống trạm bom, tiêu Cin Ha, huyện Quốc Oai, Thành phố Hà Nội là hệ thống tiêu có đầy đủ tải liệu

để làm đổi tượng nghiên cứu

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

Các cách tiếp cận và phương pháp nghiễn cứu sau sẽ được sử dụng trong.

quá trình thực hiện luận văn.

"Phương pháp tp cô

+ Tip cân tông hợp: Tổng quan vé nghiên cứu đánh giá hiệu quả tiêu ở Việt

Nam và trên thé giới, các yêu tổ ảnh hưởng đến hiệu quả tiêu được tiếp cận một

cách tổng hợp.

“Trường Đại học Thủy Lợi 3 Tuận văn Thạc sĩ kỳ thuật

- Tiếp cân ké thửa: Cúc kinh nghiệm và phương phip tinh toán phục vụ

công tác nghiên cứu đánh giá hiệu quả tiêu tong các nghiễn cứu trước đây cũng

được tham khảo trong luận văn.

Phương pháp nghiên ei

~ Phương pháp thu thập, xử lử và phân tích số liệu: Các số liệu cần thiết chonghiên cứu đánh giá hiệu quả tiêu như: số liệu dân sinh kinh tẾ vùng nghiên cứu, số

liệu khí tượng thủy văn, số iệu biện trang hệ thống sẽ được thu thập và phân tch

8 phục vụ công tác nghiên cứu đánh giá.

~ Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Các phương pháp tính toán lý thuyết

thủy nông, thủy văn, thủy lực, trạm bom cũng như các lý thuyết của các môn hoe

khác liên quan cũng được sử dụng trong quá trình thực hiện luận văn.

~ Phương pháp mỏ hình toán: Phần mềm Duflow được sử dụng trong luậnvăn để mô phòng cúc kich bản tiêu của hệ thống để lim cơ sở đánh giá ning lực của

hệ thống cũng như kiểm a các tinh hiệu quả của các đề xuất nhằm cải thiện hiệu

quả tiêu nước của hệ thống.

Hạc viên: Nguyễn Thị Minh Quyên Lớp CHI6Q

CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE HOẠT DONG CUA HỆ THONG.TIÊU BANG ĐỘNG LỰC VA VAN ĐÈ NGHIÊN COU

1.1 Hiện trạng thủy lợi ở Việt Nam

1.1.1 Tình hình phát triển thủy lợi ở Việt Nam [2,3]

"Ngoài một số công tình thuỷ lợi được xây dựng từ thời Pháp thuộc như công trình đập dâng và hệ thông thuỷ loi sông Chu, tinh Thanh Hoá, đập dâng Cầu Sơn,

tỉnh Bắc Giang, hệ thông thuỷ lợi Liễn Sơn - Bạch Hạc, tỉnh Vĩnh Phúc, hệ thông.đập ding và âu thuyển Thác Huéng, tinh Thái Nguyên Các hệ thống này đã hoạt

động hang trim năm, và gin đây đã được đầu tư nâng cấp cải tạo Hầu hết các hệ

thing thuỷ lợi của nước ta được xây dưng và đưa vào vận hình từ những năm 1960

tr lại đây, và có thể chia thành 3 giai đoạn gắn liỀn vớ tiến tình đầu tranh giải

phỏng dit nước và xây dựng chủ nghĩa xã hội ở nước ta

Giai đoạn sau hoà bình lập lai năm 1954 đến năm 1975, với chính sich phát

động toàn dân làm thuỷ lợi bắt đầu từ những năm 1960 với sự giúp do về kỹ thuật

và thết bị của Liên Xô cũ và các nước Đông Âu một loạt các công trình thuỷ lợi ở

vùng dor

Phù Sa, Ap Bắc, Nam Hồng, Hà Nội: Như Quỳnh, Văn lâm, Văn Giang, tinh HưngYên, Đại thuỷ nông Bắc Hưng Hải mãi dải trên ba tinh Bắc Ninh, Hưng Yên, vàHai Dương; Hệ thống 6 tram bơm tiêu lớn Như Trác, Cổ Dam, Hữu Bị, Cốc Thanh,Vĩnh Trị thuộc tính Hà Nam và Nam Định, đã được xây dựng đồng loạt tạo ra hạ

bằng Bắc Bộ được xây dựng như các tram bơm tưới Ban Hoải, La Khê,

ting cơ sở vật chất lớn phục vụ phát triển nông nghiệp và nông thôn miễn Bắc vàkết quả thu được là hầu hét điện tích canh tác nông nghiệp ở miễn Bắc được sin

xuất từ một vụ thành sản xuất hai vụ Một vùng đất gần hai trăm ngân ha thuộc hệ

thống Bắc Hưng Hải trước khi có hệ thống thuỷ lợi là ving tring, chua phén thành

những vùng đất canh tác phì nhiêu, nông thôn tri phú như ngày nay.

Giai đoạn sau giải phóng Miễn Nam tir năm 1975 đến năm 1985, cùng với sự.tiếp quan hạ ting cơ sở thuỷ lợi từ chế độ cũ để lại, hàng loạt các công tinh thuỷ

lợi lớn ở miễn Trung và Miễn Nam được xây dựng như hệ thống thuỷ lợi Phú Ninh

“Trường Đại học Thủy Lợi 5 Tuận văn Thạc sĩ kỳ thuật

— tính Quảng Nam, Dầu Tiếng ở Tây Ninh Kẻ Gỗ ở Hà Tinh và hing ngàn ki 16

mét kênh mương cũng như các công trình khác được xây dựng.

“Giai đoạn sau năm 1985 đến nay: Chính sách đổi mới của Đảng ta vạch ra tại

‘Dai hội Bang toàn quốc lin thứ 6 năm 1986, tấp tục tiền tinh đầu tư phát triển thuỷlợi của những năm sau giải phóng, ing với việc mở rộng xây dựng phát triển các.

công trình thu lợi nhỏ ở trung du min ni từ Bắc vào Nam thi các công tình thuỷ

lợi vừa và lớn thuộc các vùng đồng bằng cũng thường xuyên được nhà nước đầu hư

sửa chữa, nâng cấp.

Tính ti thời điểm năm 200, cả nước đã xây dựng được 75 hệ thống thuỷ lợi

vừa và lớn và rắt nhiều hệ thống thuỷ lợi loi nhỏ, Đã xây dựng được 743 hỗ chứa

6 dung tích trên 1 tiệu m` (riéng các hồ dung tich trên 10 iệu mÌ có 70 hồ),khoảng 3.000 — 3.500 hỗ chứa nhỏ; 1.020 đập dâng (không kể những hồ đập tam);

số liệu thống ké gần đây nhất cổ khoảng gin 2000 hồ chứa có dung tích từ200.000m` trở lên Khoảng trên 2.000 trạm bơm lớn các loại với công suất lắp maycho tới là 250MW và tigu là 300MW; có gần 5.000 cổng ti tiêu lớn cúc lại,trên 23.000 km bờ bao ngăn lũ đầu vụ hè thu ở đồng bằng sông Cứu Long, 5.700

km để sông, 2.000 km dé biển, và cù ự với hàng vạn km kênh mương và các công

trình rên kênh Riêng vùng núi phía Bắc đã xây dựng được 1.750 hồ chứa vừa và

nhỏ, 4.190 đập dâng và hàng trăm công trình thuỷ điện, thuỷ luân (tính cả đập hồ.tam), Tổng gif trị tải sin phần nhà nước đã đầu tr khoảng 100.000 tỷ đồng (tính

đến thời giá năm 1998) chưa tính ti sin cố định cho các hệ thống để điều, công

trình thuỷ điện và công sức của nhân dân đóng góp [3]

Hiệu quả của các công tình thuỷ lợi đem lạ là dt to lớn, iện nay năng lựctưới của các công trình thuỷ lợi trên toàn quốc là trên 3 triệu ha diện tích đắt canh.tác, gop phẫn mỡ rộng điện tích canh ác, thâm canh tăng vụ, lăng năng suất câytrồng Thuỷ lợi là biện pháp cơ bản để nâng chỉ số quay ving sử dụng đất Tínhbinh quân trong các năm từ 1986 đến 1998 mỗi năm diện tích tưới tăng 6 vạn ha lúa

đông xu „7 vạn ha lúa mùa, và 8-10 vạn ha lúa hề thủ, kết quả này lãm tăng hệ số

quay vòng sử dụng đất tăng từ 1,5 lần năm 1958 lên trên 2 lin vào năm 1990 và lên2.2 lần vào năm 1997 và đến nay hệ số sử dụng đắt da ới 24 ở một số ving đồng

Hạc viên: Nguyễn Thị Minh Quyên Lớp CHI6Q

ng Bắc Bộ, Công với tng diện ch tưới iu và cúc biện pháp giống dé ting năng

ú

suất, sn lượng lúa năm 2002 trên cả nước dat tới 33,6 tr

Ngoài hiệu quả các công trình thủy lợi mang lại về mặt nông nghiệp, thủy

lợi côn mang lại nhiều hiệu ích trên nhiều lĩnh vục khác Các hệ thống thu lợi ở

ién đã ngăn mặn, giữ ngọt tao điều kiện cấp nước sản xuất và đặc

các vùng ven.

biệt à cấp nước ngọt cho hing tigu người ng ở các vùng đất ven biển không sửdung được nước ngằm do nguồn nước ngầm bị nhiễm phèn Các hồ chứa đã cungsắp noc ăn, nước sinh hoạt cho nhân dân trong vũng, nguồn nước cho phát triểnnông nghiệp ở các vùng trước khi có hd chứa dân sống thưa thốt vi không có nướcngọt, và đất đai hầu hết là bo hoang Ngoài ra các công trình thuỷ lợi đã góp phầncai ạo môi trường sinh thi, hệ thống bờ bao thoát lĩ ở đồng bằng sông Ci Long

đã tạo cơ sở xây dựng hàng trăm cụm, tuyến dân cư chung sông với lũ Nhiễu hệthing hồ đập đã tạo ra các tải nguyên du lịch lớn như hd Đại Lái hệ thống thuỷ lợiSuối Hai, Đồng Mô, Núi Cốc, Dầu Tiếng, Phú Ninh

112 Tĩnh hình hoạt động của các bệ thống tiên động lực ở nước ta

ở hầu

Hiện nay các hệ dl ig tiêu bằng động lực được xây dựng phổ bị

khắp các vùng trong cả nước Có hai hình thức xây dựng là trạm bơm tiêu và tưới

tiêu kết hợp, Các tram bom vừa va lớn hầu hết được xây dựng ở vũng đồng bằng,tất đai trong khu vực được bao bọc bởi các con sông lớn Chẳng hạn hệ thong 6tram bơm điện vừa và lớn của tỉnh Hà Nam trới, tiêu cho khu vực Bắc Nam Định

và Nam Hà Nam là một khu vực đồng chiêm tring Phía Đông Bắc khu vực giáp sông Hing và sông Dio, phía Tây giáp sông Diy, Đông và Đông Nam có sông Đào

Nam Định nỗi liền sông Hồng và sông Bay Địa hình khu vực lông chảo, cốt đất từ0,5 = 2 m chiếm đa số, VỀ mùa mưa (từ tháng 6 đến thing 11) nước từ thượngnguồn dồn về lim cho mực nước sông lên co, trong khi đó cũng do mưa ma trong

đồng bị ngập trắng nước Vì mục nước sông cao hơn tong đồng nên việc tháo nước

tự chảy không thực hiện được, tình hình này kéo đãi hầu như cả mia mưa làm cho

tinh trang ngập ứng nghiêm trọng, vụ mùa hiu như mắt trắng, Ngược lại, v8 mùa

khô lượng mut it, mực nước sông lại thấp, việc lẫy nước tự chảy từ ngoài sông vào, cũng khó thực hiện, vụ mùa đã úng, vụ chiêm lại khô vì thiếu nước Để giải quyết

“Trường Đại học Thủy Lợi 7 Tuận văn Thạc sĩ kỳ thuật

u kết

chủ động việc tưới, iêu nước thì không th thiểu vai rồ các trạm bơm tưới ú

hợp Việc quyết định cho 5 trạm bơm Nam Hà kết hợp 2 nhiệm vụ tưới tiêu là hợp

lý Ngoài ra còn một số trạm bơm tưới tiêu kết hợp lớn khác đã được xây dưng

Năm 1967 xây dụng xong 2 trạm bơm lớn Cốc Thành, Cổ Đam (Nam Định), tam

'Cốc Thành tưới cho một phan diện tích huyện Mỹ Lộc, huyện Vụ Bản và phía Dong

huyện Ý Yên với tổng điện tích tưới là 23.508 ha a cho huyện Mỹ Lộc và một

phần huyện Vụ Bản với tổng diện tích tiêu là 13.748 ha Trạm lắp 7 may 0116 - 145

của Liên Xô (ei), Trạm bơm Hữu Bị kết hợp ti iu, tưới cho huyện Bình Lục vàThành phố Nam Định với ổng diện tch tưới là 12420 ha ề cho 2 huyện Lý

Nhân, Bình Lục và Thành phố Nam Định với tổng điện tích tiêu là 10.835 ha Tramlắp 4 my 0116 - 145 của Liên Xô (ci), Một số trạm bơm tiêu lớn khác được xâydựng như trạm bơm tiêu Vân Dinh (Ứng Hòa) 28 máy 8.000 mÌ?h tiêu ra sông Day,tram bom tiêu Bạch Tuyết (Mỹ Đức) 6 máy 8.000 mh tiê ra kênh Bạch Tuyết,

Địa hình phúc tạp và khí hậu khắc nghiệc các tram bơm thực sự được quan

tâm và là biện pháp công trình chủ yêu trong tiêu nước cho cây trồng

11-3 Hiệu quả hoạt động hệ thẳng tiêu ở Việt Nam

Việc tiêu nước chủ động bằng trạm bơm đã tác động mạnh mé đến sự pháttiễn nông nghiệp, mang li hiệu quả rõ rt, không chỉ đồi với sản xuất nông nghiệp

mà còn đối với các ngành kinh tế ä hội và môi trường, sinh thái Những diện tích

trước đây chỉ cấy 1 vụ do Ging hạn nay đã chuyển thành diện tích cấy 2, 3 vụ ăn chắc, Do đó làm cho hệ số sử dụng ruộng dit, hệ số gieo trồng tăng lên Các biện

pháp thâm canh cây trồng được áp dung rộng rãi, góp phần tăng năng suất cây

trồng

Mie dù đã có những hiệu quả rõ rệt, nhưng trong thời gian qua, hệ thông các

tram bơm tiêu nước ta vẫn côn nhiễu tồn ti cin khắc phục ở những mặt sau:

HỆ thống công trình

= HG thẳng đã được hình thành qua nhiễu thời kỳ và được đầu tư xây dụng

với tốc độ khá nhanh Công việc này diễn ra trong hoàn cảnh đất nước có

chiến ranh, trong cơ chế bao cấp nặng né và kéo dài, nên tắt nhiên có

Hạc viên: Nguyễn Thị Minh Quyên Lớp CHI6Q

những tôn tại, khuyết điểm nhưng lại mang tính lịch sử Công trình bị hưhỏng và xuống cắp nhiều do việc sửa chữa, nông cấp, bảo dưỡng còn hạn

chế

= _ Điều kiện dẫn va phân phối nước về mgt kỹ thuật chưa đảm bảo, còn rấtnhiều tổn tại Kênh dẫn là kênh đất, thi công vội vàng, không đảm bảo kythuật, chiều dải chuyển nước quá lớn, địa hình phúc tạp chịu tie độngcủa nhiễu yêu tổ xã hội phức tạp Các công trinh trên kênh, đặc biệt làsông trình điều khiển phân phối nước chưa đầy di, hoàn chỉnh, mức độ

ứng dạng các tiến bộ khoa học và công nghệ còn thấp, quan điểm vận

hành đạt higu quả cao chưa được xem xét diy đủ trong quy hoạch thiết

kế Do vậy chuyển tải nước và phân phối nước là điểm nóng hiện naytrong cải tạo nâng cắp hệ thông

+ Nhu cầu tiêu thoát nước của đi tượng nông nghiệp trong vùng rit phức.

tap, có nhiều loại không đồng nhất về cả không gian và thời gian, Phin

tăng lượng nước tiêu; tỷ lệ diện tích trồng các loại cây hoa mảu, cây công,

nghiệp dign tích phi canh tác như: đất thổ cư, đường số, trường học,

"bệnh viện, khu công nghiệp, khu vui chơi, giải trí với yêu cầu tiêu nước

triệt để không ngừng tăng lên và diện tích ao, hỗ, dim những nơi có khả

năng trữ nước ngảy một thu hẹp.

juan lý khai thác công trình thuỷ lợi

- _ Tổ chức bộ mây quản lý Nhà nước không rõ ring côn chung chung trong

Khâu quản lý, dẫn đến thiểu trích nhiệm, Chưa phân định rõ chức năng

khai quan lý Nhà nước ic công trình thuỷ lợi và chức năng sản xuất kinh doanh của đơn vị trực tiếp quản lý khai thác công trình Đội ngũ cán.

“Trường Đại học Thủy Lợi ° Tuận văn Thạc sĩ kỳ thuật

bộ công nhân viên ở các cơ quan quản lý thuy nông tuy có tăng cường

nhưng không đồng đều, số giản tiếp sản xuất còn nhiều, ảnh hưởng đếncông tác quản lý, Do đó bộ máy quản lý của ta phải phấn đầu đạt gọn nhẹ,

dâm bảo đủ người cin thiết cho sản xuất với chất lượng cao, ác loại ein

bộ gián tiếp sản xuất phải rút bớt, nhiều nhất cũng không vượt quá 12%tổng số cán bộ công nhân trực tiếp sản xuất Cin ting cường cin bộ

chuyên môn về kinh tế thuỷ lợi, kỹ sư nông nghiệp cho các Công ty quản.

lý

= Vb công tác quản ý, vận hành, duy tu bảo dưỡng để duy t hoại động của

công trình thuỷ lợi là chưa hoàn chỉnh và bén vững, Hầu hết, công tác

duy tu bảo đưỡng công trình trong hệ thống không thể tiến hành thường

xuyên do thiếu kinh phí Hang năm, Công ty QLKTCTTL chỉ có khả

năng sửa chữa những công trình bị hư hỏng nghiêm trọng, ảnh hưởng,

nhiều đến vận chuyển và phân chia nước, Và cứ như vậy số lượng các

công trình bị hư hong nặng ngày cing nhiều, và Công ty quản ly không

có đủ khả năng nâng cắp và cải tạo, mà phải chờ vào nguồn kinh phí của Nhà nước.

= Không có liên hệ giữa các doanh nghiệp Nhà nước khai thie công trinh

thuỷ lợi với các hợp tác xã nông nghiệp, các tổ chức dùng nước Việc sử

cđụng nước còn King phí, tay tiện Người din nhiễu nơi chưa tham gia tích cee cùng với các tổ chức của nhà nước trong đầu tư quản lý, vận hành,

uy tu, bảo dưỡng công trình thuỷ lợi, rong khi đồ nguồn ngân sich Nhànước cấp cho vẫn đề duy tu bảo dưỡng, vận hành công trình rit hạn hẹp

Do vậy mà nhiều hệ thống công trình dần dần bị xuống cắp, hiệu quả hoạtđộng của các công trình thủy lợi vẫn chưa tương xứng với mức độ đầu tr

- Tổ chức sản xuất trên địa bàn nông thôn còn có sự chồng chéo, các tỏchức dich vụ chưa được xác định Tư tưởng bao cấp còn nặng nỄ, cực

doan, việc quản lý khai thác công trình thủy lợi vẫn phụ thuộc vào địa

giới hình chính, chị sự chỉ phổi nhiễu ea địa phương,

Hạc viên: Nguyễn Thị Minh Quyên Lớp CHI6Q

= Các Công ty quản lý khai thác công trình thuỷ lợi là những doanh nghiệp [Nha nước có đặc thủ riêng Đây là những doanh nghiệp có nhiệm vụ quản

lý khai thie các hệ thing phục vụ cho sản xuất nồng nghiệp và các ngànhkinh tế quốc dân khác không được tổ chức thống nhất quản lý theo hệthống công trình mà chia cắt theo lãnh thổ bảnh chinh khó khăn trong

giám sắt

Vi những lý do đó hầu hết các bệ thing tiêu không đảm bảo tiêu nước kịp

thời, gây ứng ngập như trong thiết kế, khả năng tiêu của các hệ thống còn giảm dẫn

theo thời gian phục vụ của hệ thống

(Qua đánh gid hiệu qua hệ thông tiêu & Việt Nam ta thấy hoạt động tiêu bịảnh hưởng rt nhiều yêu tổ Cin đưa ra những phương pháp nghiên cứu khoa học đểđánh giá một cách day đủ, cụ thé hiệu quả tiêu thực sự của hệ thống Từ đó tim ragiải pháp về công tình, thể chế trong quản lý nẵng cao hiệu quả hoạt động hệ

thống,

1.2 Tình hình ứng dụng mô hình số mô phỏng đồng chảy ho

“Cũng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tn, việc giải các bài

toán thủy lực mô phỏng dòng chảy trở nên dễ dàng hơn Các cơ quan nghiên cứu về

thủy lực đã từng bước đưa các mô hình số mô phỏng dòng chảy cho những ứngdụng khác nhau trong thực tế, Có thé kể đến phần mềm thủy lực họ MIKE của Việnthủy lực Dan Mạch (DHI); phần mềm HEC-RAS của US Army Corps of Engineers;phần mềm Duflow của Viện nghiên cứu thủy lục và môi trường (IHE) thuộc trườngđại học Delft ~ Hà Lan; phin mém ID Pro của Trường Đại học Thủy lợi: phần mềm

IMSOP của Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam.

Mỗi một phần mém có một ưu điểm riêng tong các lĩnh vực mô phòng khácnhau: quản lý tổng hợp tải nguyên nước, mô phỏng dong chảy lũ, mô phỏng tiêuthoất nước, mô phông quá tỉnh tới, quá tinh tuyền chit Với mỗi mục dichkhác nhau ma người dùng có thé lựa chọn một phần mềm phù hợp dé thực hiện mô

phỏng

“Trường Đại học Thủy Lợi " Tuận văn Thạc sĩ kỳ thuật

41.2.1 Tình hình ứng dụng trên thé gic

'Việc mô phòng đồng chảy bằng mô hình số được thực h

thịnh bành trén thể giới Có 1

từ rất lâu và rất

một vải dự án dưới đây:

“Trong dự án nghiên cứu về quản lý tài nguyên thích ứng với biển đổi khíhậu vùng cao nguyên Đông Nam Trung Quốc, mô hình MIKE SHE đượctrường Dai học Lim nghiệp Bắc Kinh sử dụng để mô phỏng ding chiy

trên vùng cao nguyên làm cơ sở để xuất chiến lược sử dụng đít, tỉ

nguyên nước thích ứng với biển đổi khi hậu

Năm 2008, tong khuôn khổ nghiên cứu ứng dụng mô hình thủy lực,

Ammar H Kamel~ trường Đại học công nghệ Slovak ~ Slovakia sử dụng

mô hình MIKE 11 để mô phòng dòng chảy trên Euphrates ở Iraq

Mô hình số HEC-RAS được sử dụng để mô phỏng dòng chảy từ hồMeConaughy và trên hệ thống sông Platte, miỄn trung bang Nebraska —

Mỹ nhằm đề xuất giải pháp cải thiện mỗi trường sống cho các loài chim

[Nam 2004, tổ chức DANIDA ~ Dan Mach đã trợ giáp Việt Nam dự án

“Tang cường năng lực các Viện ngành nước" mà nội dung chủ yêu là

chuyên giao các phần mém họ MIKE cho các Viện Khoa học Thủy lợi vàViên Qui hoạch thủy lợi Cũng trong khuôn khổ dự ân này, các phầnmềm họ MIKE được sử dụng để mô phóng lũ lụt lưu vực sông Hương:

mô phỏng quá tỉnh lũ lụt ở Tứ giác Long Xuyên thuộc đồng bằng sông

“Cửu Long: mô phòng quá tình dòng chảy trên hệ thống thủy nông Bắc

Hưng Hải.

= Trong những năm 2000 - 2003, trong dự án " Hỗ trợ thủy lợi Việt NamVWRAP” do WB tài trợ, các nha tư vấn quốc tế như BCOM (Pháp),Royal Haskoning (Hà Lan): Nipon Koei (Nhật Ban) đã sử dựng phần

mềm HEC-RAS để mô phòng dòng chây trên hệ thống kênh tưới của các

hệ thống thủy lợi: Diu Tiếng, Da Bàn, Phủ Ninh, Kẻ Gỗ, Yên Lập, CầuSơn ~ Cắm Sơn để năng cắp hệ thống tưới trong khuôn khổ dự án

= Tit năm 2000 với sự giúp đỡ của tổ chức ACIAR ~ Australia, phn mễm

IMSOP được Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam phát triển và ứng dụng

để quản lý tưới ở các hệ thống thủy nông Nam Sông Mà, Phú Yên

= Nam 2004, trong dự án “ Thủy lợi đồng bằng sông Hồng giai đoạn 2 ~

phần B” sử dụng phẩn mém Duflow để nghiên cứu hiệu quả của hai trạm.

bơm tiêu Phin Động và Triểu Dương phục vụ lô trình nâng cấp hiệu quả

tiêu cho lưu vực hai tram bơm trên

~ Mô hình Duflow cũng được sử dung trong nghiên cứu thủy động lực hoe

và én định của các cửa sông thuộc hệ đầm phá Tam Giang ~ Cầu Hai dotác giả Nghiêm Tién Lam, H.J Verhagen và M-Van der Wegen thực hiện.1.3 ĐỀ xuất phương pháp nghiên c

Qua những nghiên cứu về hiện trạng thủy lợi Việt Nam và tỉnh hình ứng dạng mô hình số để mô phỏng dòng chảy trên th giới và trong nước Luận văn

nhận thấy rằng

= Che hệ thống thủy lợi ở nước ta do được xây dụng từ lâu nên đã xuốngsắp, iệc năng cấp các công trình này là cin tiết Việc nghiên cứu biệntrạng các hộ thống này để ning cấp còn mang tinh chủ quan của ngườiđánh giá Vấn đề sử dụng những công cụ tiên tiến để đánh giá các hệthống vừa và nhỏ chưa được chú trọng

“Trường Đại học Thủy Lợi 3B Tuận văn Thạc sĩ kỳ thuật

~_ Mỗi một mô hình số cô những ưa nhược điểm và mức độ chỉ tết khác

nhau dẫn đến khả năng ứng dụng trong những trường hợp cụ thể là khác

nhau Ví dục phin mềm HEC-RAS, IMSOP phù hợp với việc mô phòng

hệ thống tưới Các phần mềm họ MIKE có tính toàn diện cao đối với mô

én, dòng chảy mặt trên lưuphòng đồng chảy trên sông, cửa sông ven

vực, ty chất.iễn phạm vi rộng Phin mm Duflow thích hợp với

mô phỏng tiêu trên các hệ thống tiêu vừa và nhỏ.

Với phân ích như trên, luận văn để xuất sử dụng phần mm Dufow để môphỏng hiện trang của hệ thống tiêu tram bom Cin Hạ, huyện Quốc Oai, Thành phố

Hà Nội dé làm cơ sở để xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả tiêu của hệ thống

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1:

“Trong chương 1 tác giả đã nghiên cứu được các vấn để sau:

1 Hiện trang thủy lợi Việt Nam cũng như sự phát triển của các hệ thống

thủy lợi trong những năm gin đây được tác giả phân tích và nhận xét Tỉnh hình các,

hệ thống tiêu động lực và hiệu quả hoạt động cũng được kế đến

2 Tinh hình sử dung mô hình số trong việc mô phỏng dòng chảy trên thé

cứu một cích toàn diện Ung dụng của các

giới và ở Việt Nam được tác giả ni

mô hình số như: các phần mềm họ MIKE, phin mềm HEC-RAS, phần mémDuflow cũng được tie giả nghiên cứu kỹ lưỡng,

3 Dựa trên các phân tích về tổng quan hệ thống thủy lợi và tinh hình

ứng dụng các mô hình số đẻ mô phỏng dòng chảy, tác giả đã đề xuất được hướng,nghiên cửu cho luận văn là ứng dung phần mềm Dullow để nghiên cứu hiệu quả của

hệ thống tiêu trạm bơm Cn Hạ, huyện Quốc Oai, Thành phổ Hà Nội.

Học viên: Nguyễn Thị Minh Quyên Lớp CHI6Q

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU PHAN MEM DUFLOW,

2.1 Giới thiệu mô hình Duflow

211 Lịch sử và mục dich của mô hình [13]

Sự ra đời của máy tính cá nhân hoặc máy và tinh trong các 16 chức có liên quan đến quản lý nước và ngành kỹ thuật nước kích thích nhu chu về mô hình mây

Năm 1988 phần mềm Daflow 1.0 đã được phát miễn bởi sự cộng tie nỗ lựccủa Viện Quốc tế về nước và Kỹ thuật Môi trường (IHE), Khoa Kỹ thuật Xây dựng

tại Đại học Công nghệ Deft.

Năm 1992 phiên bản Duflow 2.0 đã được hoàn thành Theo đề nghị của

STOWA, Đại học Nông nghiệp Wageningen mỡ rộng chương trình với mô hình

chit lượng nước, được gọi là DUPROL Kể từ khi mỗi quan hệ giữa chất lượngnước và dong chảy nhận được sự chú ÿ đặc biệt hiện nay, một chương trình phù hợp.

cho cả hai khía cạnh làm cho mô hình Duflow trở thành một công cụ hữu Ích trong

quản lý chất lượng nước

Bởi vi người đăng cũng cần phải cỏ khả năng tinh ton quả trình mưa, Modul

ma đồng chảy RAM đã được phát trién bởi Witeveen + Bos và EDS theo đề nghị của STOWA,

Năm 1998, Duflow 3.0 được viết cho hệ điều hành Windows 95 và da trởthành một thành phần của DUFLOW MODELLING STUDIO (DMS) Trong DMSthành phần RAM được tích hợp với các thành phần Duflow Trong tương hi

MODUFLOW sẽ có sẵn như là một thành phn của DMS.

Mét phin mềm miễn phí dành cho đào tạo của phần mém Duflow bao gồmtắt cả các ủy chọn, nhưng bị han chế về số lượng các đoạn và các biến bên ngoài.được cung cắp cho các sinh viên với mục đích học tập và trở thành công cụ hữu ích

giúp các sinh viên thực hiện các mô phỏng giúp sinh viên học tập một cách hiệu quả

hon, Việc sử dụng với mục đích thương mại được cung cấp bản quyền bởi EDS

Leidschendam, Hà Lan.

“Trường Đại học Thủy Lợi 1s Tuận văn Thạc sĩ kỳ thuật

212 Cosi Vị và Toán học

2.1.2.1 Các phương trình dòng chảy không én định

Duflow được dựa trên hệ phương trình Saint-Venant mô tả dong chảy không

‘in định trong kênh hở trong trường hợp sóng nước nông bao gồm phương trình liên

tục và phương trình động lượng

(a)

a9") mam cold 2-2)2 =az °eos(Đ~g) (2-2)

Q Lưu lượng ding chảy

Q2vxA 63)

t “Thời gian [s]

x: Khoảng cách được đo đọc theo trục kênh [m]

H(.): Cao tinh mưc nude [en]

W(x,0: Vậntốc tung bình tên mat et ngang) [mvs]

Q(x: Law long {m3 /s]

R(xH): Bánkinhthủy lực cita mat ct ngang {m]

a(x, H): “Chiều rộng ding chảy của mặt cắt ngang [m]

A(x.HD: — Diện tich mat eft ngang đồng chiy [m2]

b (x, H): “Chiều rộng mặt cắt ngang khu chứa [m]

B(x.H): Diệntúch mat ct ngang khu chứa [m2]

8 Gia tốc trong trường [m/s2]

C(x, H): HG s6 Chezy [ml/25]

w) Van tốc gió [mvs]

®() Hướng gió tinh theo độ [độ]

Học viên: Nguyễn Thị Minh Quyên Lớp CHI6Q

‘0 (x): Hướng trục kênh tinh theo độ [độ]

i09: Hệ số chuyển đổi gió

a: Yếu tổ chính sửa cho sự không đồng nhất của sự phân bổ vận

tốc trong giới hạn, được tính như sau:

G3)

Phương trình liên tục (1) chỉ rằng thay đổi dng chảy tại một vị tí là kết quảcủa dòng chây vio trừ i dòng chảy ra khỏi vịt đó Phương tinh động lượng (2)thể hiện sự thay đối động lượng là kết quả của lục bên rong và bên ngoài như ma

Froude này có thể dẫn đến mắt én định dòng chảy trong tính toán.

“Xác định một đoạn Ax, đoạn từ nút x, tới nút x„; và một khoảng thời gian At

từ L= đến t= t,„,, Kết quả rời rac hóacmực nước H được thể hiện như sau;

“Trường Đại học Thủy Lợi " Tuận văn Thạc sĩ kỳ thuật

“Tại các nút x, và thời gian t+ 0At

=(I~8)H7 +67°! @)

“Tại giữa các nút x, và x, và tại thời gian ¢

Hộ, +H?

ha 8)

“rong một cách tương tự các biển khắc phụ thuộc khắc có thé được tiếp cân

Việc chuyển đổi phương trình vi phân từng phần có thể được viết như là một

thương trình đại số bằng cách thay thé các đạo him bing biểu thức khác Cácbiểu thức gin đúng tại điểm tham chiếu (x12 như tong hình 21

Hil x

Hình 2.1, Sơ đồ điểm an Preismann.

"Với điều kiện ban đầu:

Phương trình (2-2) trở thành:

Qua _ ĐT oan

etn gat, (ume, ore) an 2m nu

đãi, 0u; , Auli, =0) - Kì a"),

theo được điều chỉnh thành: a” = Ê T4

G đây A°*" là giá trị mới mới của A

Vi vậy, cuối cùng tắt cả các đoạn kênh trong sơ đồ tính toán hai phương trình

() và (8) với Q và H là dn số được đưa về thời điểm € như sau:

OPEN VAY tN HE + Nyy (2-41) Of5! = NaH + NH + Noy (212)

2.1.2.3Didu hign biên và điều ign ban du

Dé có thé giải được hệ phương trình (2-11) và (2-12) cần thêm điều kiện bổ.sung và phải được xác dinh bằng các điều kiện tw nin của hệ thống Các điều kiện

do người dùng xác định ở điều kiện tự nhiên có thể được xác định như mực nước,lưu lượng hoặc mỗi quan bệ giữ lưu lượng và mục nước

Do dong chảy liên tục nên:

“Trong đó:

i Các nútgiaonhau

“Trường Đại học Thủy Lợi 19 Tuận văn Thạc sĩ kỳ thuật

Qh Lưu lượng từ nit đến nit

.4,: Lưu lượng bổ sung hoặc bên cạnh dòng chảy đến nit

Các phương tinh trên được giải ở mỗi bước thời gian Chúng trở thành một

hệ phương trình tuyến tinh đối với mực nước thay cho các phương trình (2-11) và

(2-12) Sau khi mực nước được tính toán thì lưu lượng cũng được xác định từ

1) va @-12) phương trình (2

Phương trình (2-13) khong được sử dụng trong ede nút mà mực nước được

xác định là điều kiện biên và trong nút này mực nước đã được xác định Điều kiện

biên được tính đến như là lưu lượng ding chảy bổ sung q,

Để bắt đầu tính toán, giá trị ban đầu cho H và Q ein phải được xác địnhNhững giá trị ban đầu nay phải được cung cấp bởi người sử dụng mô hình Chúng

có thé được đo tử thực tế, hoặc có được từ tinh toán trước, hoặc chỉ một phỏng đoánban đầu hợp lý Ngoài ra sức cản của gió và các điều kiện lượng mưa có thể đượcgii định

-.12.4Cñc han chế của mổ hình thy lực Duffow

“Thực ế có một số hạn chế trong các phương trình và phương pháp giải được

sử dụng trong Duflow Các phương trình là cho dòng chảy một chiều, điều này cónghĩa là dòng chảy trong một đoạn sẽ được tính trung bình trên bề rộng và chiều sâucủa đoạn đó, Do vậy Duflow không thích hợp để tính toán dòng chảy đa chiều Vận

tốc dòng chảy trong không được mô hình hóa Ví dụ mô hình là không thích hợp cho ving nước phân ting.

2. 3 Cư sử lý thuyết của mô hình mua ~ đồng chảy RAM [12]

Co sở lý thuyết của mô hình mưa ~ dang chảy RAM là thiết kip cân bằng

nước dựa trên chu trình thủy văn của lưu vực.

2.1.3.1Chu trình thủy vấn

(Chu trình thủy văn là một quá trình liên tye, rong đồ nước twin hoàn từ các

dại dương thông qua bầu khi quyén và các dòng sông và trở lạ đại dương, Nước

biển bốc hơi vio khí quyển va tao thành mưa, lượng mưa này một phin rơi xuống,

Học viên: Nguyễn Thị Minh Quyên Lớp CHI6Q

mặt dit và một phần rời xuống các đại đương Lượng mưa roi trên mặt đắt được lưutrữ tạm thời trên thảm thực vật, trên những vùng trũng, trong đất va trong các ao hồ.Lượng mưa còn lại tạo thành dòng chảy ( dng chảy mặt hoặc dòng chảy ngằm) đỗ

ra sông, suối và cuỗi cing chay ta biển

I" le oF

0 cman —Th `

Hình 2.2 Chu trình thủy văn2.1.3.2Can bằng nước:

Nguyên lý cân bằng nước của lưu vực như sau:

Dang chảy đến = Dang chảy đi + Lượng nước trữ rên lưu vực.

Khi tinh toán cân bằng nước trong một thời gian đãi thì lương nước tr lạitrên lưu vực có thé được bỏ qua Tuy nhiên, khi tính toán cân bằng nước trong mộtthời gian ngắn thi lượng nước trữ lạ trên lưu ve đóng vai trồ quan trọng tong mỗiliên hệ giữa lượng mưa và dòng chảy ra khỏi lưu vực.

“rong tinh toán cân bằng nước thi lượng nước đến là lượng mưa và dòngchảy vào lưu vực Lượng nước đi bao gồm bốc hơi và lượng nước ra khỏi lưu vực

“Tổng lượng nước trữ lại trên lưu vực được xác định dựa trên điện tích lưu vực.

Phương trình cân bing nước:

P+Q(+K=Q,+E+W+AS (2-14)

“Trường Đại học Thủy Lợi bì Tuận văn Thạc sĩ kỳ thuật

AS: Sw thay đổi lượng nước trữ hạ trên lưu vực (mm)

2.2 Dữ liệu đầu vào cho các mô hình Duflow [11]

Mạng lưới kênh mương là yêu cầu dau tiên của việc thiết lập mô hình trên.Duflow Phin mềm cung cấp chương trình soạn thảo đồ hoa cho phép thiết lậpmạng lưới mô phỏng một cách dé dàng Giao diện bao gồm các cửa số và thanh.công cự giáp người dùng dé dàng trong việc tiết lập mô hình Các đối tượng muốn

xác định (ví dụ như một nú có thể dB ding được lựa chọn từ thanh công cụ này

Trong Duflow, một hệ thông được xây dựng bởi các nút và đoạn:

Nii la điểm ma tại đó một hay nhiều đoạn được phát sinh hoặc kết thúc,

© Đoạn là phần kết nói hai nút.

Một số thành phần sau có thé được sắc định trên một đoạn

= _ Các công trình như đập, cổng, xỉ phông, may bơm và các công trình khác + ign tich phục vụ

= Những điểm xả nước

~ _ Dữ liệu mặt cắt ngang

Trong cửa số của trình soạn thảo cũng có thé hiển thị kết quả tính toán, ví dụ

như mẫu sắc của từng đoạn cổ thể đại điện cho một giả tị đối với mực nước hoặc

lưu lượng tai một thời điểm nhất định Cách này thé hiện kết quả như vậy trongDuflow được gọi là chế độ trình diễn.

Học viên: Nguyễn Thị Minh Quyên Lớp CHI6Q

Hình 2.3 Mang lưới kênh được thế lập bằng Duflow

2.2.1 Nii tinh toán (Node)

Nút là điểm mà tại đó một hay nhiều đoạn được phát sinh hoặc kết thúc Cácthông số sau đây cần được mô tả khi xác định một nút tính toán trong Dullow:

1D Mã của nút

Name: “Tên của nút

X-coordinate Toa độ trục X của nút

‘Y-coordinate Toa độ Y của nút

Boundary Conditions — Điểukiệnbiêncủanút

'Nếu một nút được thêm vào một đoạn của một mạng lưới hiện tại, ngườidùng có thể sử dung lệnh chèn nút thay

mà trên đó nút được chèn vào sẽ bị chia thành hai đoạn và kế thừa các thuộc tính

0 đối tượng từ thanh công cụ Đoạn

‘eta đoạn ban đầu,

“Trường Đại học Thủy Lợi 2B Tuận văn Thạc sĩ kỳ thuật

2.22 Đoạn tính toán (Section)

Đoạn tính toán mô phỏng một đoạn kênh hoặc một đoạn sông ngoài thực 18

Một đoạn được hình thành từ việc kết nối hai nút tính toán với nhau Các thông số.

sau đây cin được mô tả khi xác định một đoạn tính toán trong Duflow:

1D Mã của đoạn

Name “Tên của đoạn.

Length “Chiều dai của đoạn tinh toán.

Cross sections defined in Khung này cho hiển tất cả các mặt cấtthis section ngang thuộc đoạn tính toán.

‘Minimum Length Minimum Length

‘MaximumLength Chiều dai tối da của đoạn

Initial Conditions "Điều kiện ban đầu của đoạn tinh toán

Hướng của đoạn sẽ được sử dụng đẻ tính khoảng cách của các đối tượng trên.

đoạn đó Khoảng cách duge tinh từ nút bắt đầu của đoạn Hướng của đoạn xácđịnh nút bắt đầu của đoạn đến nút kết thúc của đoạn

oe viên: Nguyễn Thị Minh Quyên Lớp CHI6Q,

2.2.3 Mat cắt ngang (Cross Section)

Mặt cắt ngang là thành phần bắt buộc trên một đoạn Các thông số sau đâycần được mô tả khi xác định một mặt cắt ngang trong Duflow:

Mi của mặt eft ngang

“Tên của mặt cất ngang

Toa độ mặt cắt trên trục X

Toa độ mặt cắt trên trục Y,Khoảng cách từ nút bắt đầu đoạn đến mặt cắt

ngang.

Tên của mặt cắt ngang

Cao trình đáy mặt cắt

Mực nước mặt khu vực lần cận.

Hệ số sức cản theo hướng dương

Hệ số sức can theo hướng âm

“Trường Đại học Thủy Lợi 2s Tuận văn Thạc sĩ kỳ thuật

"Hình 2.6, Các thuộc tinh của mặt cắt ngang

= =)

"

—.

een

Hình 2.7 Thiết lập kích thước mặt cắt ngang

Học viên: Nguyễn Thi Minh Quyên Lớp CHI6Q

224 Cing (Calvert)

Cống là công trình kết nối hai đường nước chảy Các thông số sau đây cầnđược mô tả khi xác định một cổng trong Duflow:

ID Mã của công.

Name Tên của cổng

Section ID Mã đoạn mà công năm trên đó

Distance Khoang cách từ nút bắt đầu của đoạn đến vị tri cống.

‘Tube Form Hình dang cổng

Tube Width Chiéu rộng của cổng

Tube Height Chiềucsocủacông

Tube Length Chiềudàiciacông

Side Resistance Hé số ma sit

Cao trình đây côngInddeLevel Cao trình mực nước thắpnhắtrong cổng

p=—=== —

Gover |RAM | Dow |

E See cei nner

| ĐK ] cớ | só | ta

Hình 2.8 Các thuộc tính của cổng

“Trường Đại học Thủy Lợi 7 Tuận văn Thạc sĩ kỳ thuật

Name Ten của đập trin

Section ID Mã đoạn mà đập trần năm «ren đó

Distance Khoảng cách từ nit bit đầu của đoạn đến vi tí đập tri.

Crown Shape _ Hình dang đập trin

Shape Height Chiều cao định đập tràn

Crown Width Chiều rộng của đập tràn

Crown Height Chiều cao của cột nước trên đỉnh đập,

(Object Properties (SenBound) =" =

Gover | RAM |04o|

Quen to Chane) ae eject n neta eter

CSwetueh m} i]Crowe Height ara) s=|

Hu postive aecion overTow 38

Hu epatve oreconoveTow Ũ

(| kee

Hình 2.9, Các thuộc tinh của dập trần

oe viên: Nguyễn Thị Minh Quyên Lớp CHI6Q,

22.6 Trạm bom (Pump)

‘Tram bơm là công trình chuyển nước trong hệ thống Các thông số sau đâycần được mô tả khi xác định một trạm bơm trong Duflow:

1D Mã của tram bom

Name "Tên của tram bom

Section ID Mã đoạn mà tram bơm nằm trên đó

Distance Khoảng cách từ nút bắt đầu đoạn đến vị trí đập tr, Capacity "Năng lực của tram bơm

Start and Stop Level Mức nước mà tram bơm bắt đằu kết thúc hoạt động

Initial Conditions Điều kiện ban đầu

" Object Properties (Scenario) =

teen | Raw | Diem |

“Trường Đại học Thủy Lợi 2» Tuận văn Thạc sĩ kỳ thuật

22.7 Diém xã (Discharge Point)

Bi xa là điểm mã tại đó nước vio hoặc ra khỏi đoạn tinh toán Các thong

tu đây cần được mô tả khi xác định một điểm xã trong Duflow:

1D Mã của điểm tiêu nước

Name Ten của tiêu nước.

‘Schematization point ID Mã của điểm kết nổi điểm xả và đoạn tính toán

Boundary Conditions Digu kiện biên

Diện tích phục vụ là khu vực hứng nước mưa và xã vào các đoạn trong

mạng lưới Các thông số sau đây cần được mô tả khi xác định một điện tích trong

Duflow:

ID Mã của diện tích

Name Tên của

liểm xả và đoạn tinh toán.

oe viên: Nguyễn Thị Minh Quyên Lớp CHI6Q,

Surfaee "Tổng diện tích

Precipitation "Tên của kịch bản mưa

Evaporation 'Tên của kịch bản bốc hoi

“Trường Đại học Thủy Lợi 31 Tuận văn Thạc sĩ kỳ thuật

Đồ cần phải thiết lập các thông số cho mô hình mưadng chảy RAM Cúc loại diện tích như: ao, hi, ruộng và tính chất của đất cần

với đối tượng điện tí

được xác định ở các hộp thoại.

‘Object Properties (Scenario) —

Gewd FAM [tow

het rae:

TNT

[lo] cree] a_i _ |]

Hình 2.14 Các thuộc tinh RAM của đối tượng diện tích

22.9 Kịch bản ( Senarios)

Một kịch bản có chứa các dữ liệu đầu vào của mô hình như:

~_ Mạng lưới

~ Điều kiện ban đầu.

~ _ Các điều kiện khác như: lượng mưa, bốc hơi, hướng gió, tốc độ gió, côngtrình điều khiến

~ _ Thiết lập tinh toán,

oe viên: Nguyễn Thị Minh Quyên Lớp CHI6Q,

teeeeeee Tan si] |f |] | ==m +

emu (ra ——T] ng ~ Fie

one RH ——J] ee

jer eee] | E7

Beeetmme eq =] ||) | meat-19 PS Lee

[tet coe ae tin

Với chức năng quản lý kịch bản tiện lợi, người ding cũng có thể xác định

ống Các kịch bản khác nhau được xác định khingười dùng muốn tính toán hiệu quả của những thay đổi trong cũng một hệ thống.nhiều kịch bản cho cing một hệ

Chức năng quản lý kịch bản cỏ ba nhiệm vụ chính:

= Too thuận lợi cho quản lý một hệ thống Một hệ thống bao gồm dữ liệuđầu vào và ra ning buộc với nhau Dữ liệu nảy được lưu giữ trong các

hình thức tập tn

~ Giám sát toàn bộ của dit liệu bên trong kịch bản.

= Quản lý các thông số đầu vào khi sử dụng nhiều hơn một kịch bản rong cùng một hệ thống,

“Trường Đại học Thủy Lợi 3 Tuận văn Thạc sĩ kỳ thuật

Kết quả mô phòng hệ thống tiêu bằng phần mém Duflow là mực nước và lưu

lượng tại các mặt cắt của hệ thống kênh trong suốt quá tình mô phòng Các kết qua

này được thể hiện 6 dang đỗ thị hoặc bảng biểu

oe viên: Nguyễn Thị Minh Quyên Lớp CHI6Q,