Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật tài nguyên nước: Nghiên cứu đề xuất các phương án vận hành hệ thống thủy lợi quản lộ - Phụng Hiệp để phù hợp với tình hình sản xuất nông nghiệp trong hệ thống

TÊN ĐÈ TÀI: Nghiên cứu đề xuất các phương án vận hành hệ thống thủy lợiQuản Lộ - Phụng Hiệp để phù hợp với tình hình sản xuất trong hệ thống.. LỜI CÁM ƠNLuận văn thạc sỹ khoa học: “Nghiê

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCMTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRAN MẠNH THỨ

NGHIÊN CỨU DE XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN VAN HANH

HE THONG THỦY LỢI QUAN LỘ - PHỤNG HIỆP DE

PHÙ HỢP VỚI TINH HÌNH SAN XUẤT NÔNG NGHIỆP

TRONG HE THONGChuyên ngành: Kỹ Thuật Tài Nguyên Nước

Mã số: 60580212

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Tp Hồ Chí Minh, tháng 02 năm 2018

Công trình được hoàn thành tại: Trường Dai học Bách Khoa —- ĐHQG HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS TS Châu Nguyễn Xuân Quang

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS Trương Chí Hiền

Cán bộ cham nhận xét 2: PGS.TS Lê Song Giang

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Dai học Bach Khoa, DHQG Tp.HCMngày 02 tháng 02 năm 2018

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

1 PGS.TS Huỳnh Thanh Son

2 TS Hỗ Tuan Đức3 TS Truong Chi Hién

4.PGS.TS Lé Song Giang5 PGS.TS Huynh Công HoàiXác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận Văn và Trưởng Khoa quản lý

chuyền ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa.

CHỦ TỊCH HỘI DONG TRUONG KHOA KY THUẬT XÂY DỰNG

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAMTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập — Tự do — Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: Trần Mạnh Thứ MSHV: 1570086

Ngày tháng năm sinh: 06/03/1990 Nơi sinh: Hà Tĩnh

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Tài Nguyên Nước Mã số: 60580212I TÊN ĐÈ TÀI: Nghiên cứu đề xuất các phương án vận hành hệ thống thủy lợiQuản Lộ - Phụng Hiệp để phù hợp với tình hình sản xuất trong hệ thống

Il NHIEM VU VÀ NỘI DUNG: Nhiệm vụ chính của luận văn là: Nghiên cứuphương án vận hành cấp đủ mặn cho vùng nuôi trồng thủy sản và vẫn đảm bảokiểm soát mặn cho vùng trồng lúa

IH NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:v CÁN BỘ HUONG DÂN: PGS.TS Châu Nguyễn Xuân Quang

Tp.HCM, ngày thang năm 20

CÁN BO HƯỚNG DAN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

LỜI CÁM ƠN

Luận văn thạc sỹ khoa học: “Nghiên cứu dé xuất các phương án vận hành hệthống thủy lợi Quản Lộ - Phụng Hiệp để phù hợp với tình hình sản xuất trong hệthống” hoàn thành tại khoa Tài Nguyên Nước thuộc trường Dai Học Bách Khoa-ĐHQG-TP.HCM vao tháng 12 năm 2017 dưới sự hướng dẫn trực tiếp của PGS.TSChâu Nguyễn Xuân Quang

Tôi xin chân thành cảm ơn đến Thầy PGS.TS Châu Nguyễn Xuân Quang.người đã hướng dẫn tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp cũng như hỗ trợ và độngviên tôi trong suốt quá trình làm luận văn

Đồng thời tôi xin gửi lời tri ân đến tất cả quý thầy cô bộ môn Tài NguyênNước đã có ý kiến đóng góp cũng như truyền đạt kiến thức trong suốt quá trình học

tập và thực hiện luận văn.

Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn đồng nghiệp, đơn vị và các cá nhâncông tác tại Viện Quy Hoạch Thủy Lợi Miền Nam, Viện Kỹ Thuật Biển đã giúpđỡ, hỗ trợ tôi trong suốt thời gian thực hiện đồ án, đặc biệt là về mặt số liệu

Tp.Hồ Chi Minh, ngày tháng năm 20

HỌC VIÊN THỰC HIỆN

Trần Mạnh Thứ

TÓM TẮTHệ thống thủy lợi Quản Lộ - Phụng Hiệp (QL-PH) nằm trong dự án “Ngọthóa bán đảo Cà Mau”, với diện tích đất tự nhiên và đất sản xuất hơn 300.000 ha, đi

qua địa bàn ba tỉnh Sóc Trăng, Bạc Liêu, Cà Mau, Kiên Giang, và Hậu Giang.

Mặc dù đã được Chính phủ hỗ trợ đầu tư xây dựng trong nhiều năm qua,nhưng đến nay hệ thống thủy lợi vùng Quản Lộ - Phụng Hiệp, vẫn chưa được khépkín hoàn toàn Trong điều kiện thủy lợi “con hở” cùng với yếu tố phức tap của nhucầu nước ứng với nhiều loại hình sản xuất trong vùng QL-PH Công tác vận hànhcông trình dé kiểm soát phân phối nguồn nước trên địa ban còn nhiều hạn chế, dẫnđến những bat cập trong hệ thống như mặn xâm nhập vào vùng ngọt, mặn khôngđủ cho vùng nuôi trông thủy sản Vì vậy trong nghiên cứu này đề xuất phươngán vận hành công trình thủy lợi trong hệ thống QL-PH dé có thé khắc phục, hoặc

giảm thiêu được những tác động xâu nêu trên.

Mô hình Mike 11 được dùng để mô phỏng chế độ thủy lực, và lan truyền

mặn của các phương án vận hành công trình Do thời gian có hạn, và quy mô

nghiên cứu khá lớn, nên không xem xét đến các phương án biến đối khí hậu nướcbiển dâng trong tương lai

Kết quả mô phỏng các phương án sẽ được phân tích, đánh giá mức độ tácđộng lên hệ thống thủy lợi QL-PH của từng phương án Từ đó chọn ra phương ánvận hành tối ưu nhất cho hệ thống

Từ khóa: Công trình thủy lợi, hệ thong thủy lợi OL-PH, xâm nhập mặn, vận hành, Mike 11

ABSTRACTThe irrigation system of Quan Lo - Phung Hiep (QL-PH) is one componentof the project "Freshen Ca Mau Peninsula” Its natural area is of about 300,000 haincluding parts of Soc Trang, Bac Lieu, and Ca Mau province.

Although the Government has supported the investment for many years, theirrigation system of Quan Lo - Phung Hiep has not been completely closed yet.Under "unclosed" conditions and the complexity of water demand from many typesof production in the QL-PH area, the operation of the hydraulic works to distributewater sources is still limited This leads to some problems such as salinity intrusionin the fresh areas and inadequate saline water in aquaculture areas, etc Because ofthe mentioned reason, this study aims to propose the operational regulations for thehydraulic works in this irrigation system to overcome and mitigate thosedisadvantages.

Mike 11 model is used to simulate the hydraulic regime and salinitytransmission in different operational options Due to the time limitation and thecomplexity of the study irrigation system, sea level rise in the future is not takeninto account.

The results of hydraulic simulation are analyzed to understand the impactsof different operational options on the QL-PH irrigation system The bestoperational option is identified for those assessment.

Key words: Hydraulic works, the OL-PH irrigation system, salinity intrusion, operation, Mike 11.

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan:Những nội dung trong luận văn cao học này là do tôi thực hiện dưới sự trực

tiếp hướng dẫn của PGS.TS Châu Nguyễn Xuân Quang

Mọi tham khảo dùng trong luận văn cao học này được trích dân rõ ràng têntac giả, tên công trình, thời gian và địa diém công bô Các sô liệu có nguôn gôc rõràng.

Kết quả của dé tài là hoàn toàn trung thực Mọi sao chép không hợp lệ hay

gian trá tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm.

Tp Hô Chi Minh, ngày tháng năm 20

HỌC VIÊN THỰC HIỆN

Trần Mạnh Thứ

CÁC TỪ NGU VIET TAT

ĐBSCL: Đồng bằng sông Cứu Long

BDCM: Bán đảo Cà MauQL-PH: Quản Lộ Phụng HiệpNTTS: Nuôi trông thủy sản

DANH MỤC BANG BIEUBảng 1 Lượng mưa mùa và ty lệ của nó so với lượng mưa năm ở một số nơi 12Bảng 2 Lượng bốc hơi (Piche-mm) trung bình tháng tại các trạm gan vùng nghiên cứu 13Bang 3 Danh sách biên đầu vào cho mô hình 5+ S233 SE EEEEEEEESEEEEEEEEEEEEEEEEEESkerrrrree 32Bảng 4 Danh sách trạm đo mặn bồ sung mùa khô năm 2015 2s vEvESEEEEzEzErrrrer 39Bảng 5 Kết quả hiệu chỉnh mực nước tại các trạm vùng QL-PH 5+ 2+scccx£zxzEcrs2 44Bảng 6 Kết quả hiệu kiểm định mực nước tại các trạm vùng QL,-PH - 5-5 c+<<ssccc++ 49Bang 7 Kết quả kiểm định lưu lượng tại các trạm vùng QL-PH 7+ x+x+EcEcEzxerered 52Bang 8 Mực nước lớn nhất tại các điểm đánh giá -i- - tt SE SE E211 1E E2 TT Eeererrreh 60Bảng 9 Giá trị lớn nhất và thời gian giá trị mặn lớn hơn 7g/I tại các điểm đánh giá 68Bang 10 Các phương án tính toán đánh giá năng lực cống vùng mặn s2 ss+scxczvzrc 70Bảng 11 Các phương án vận hành cấp mặn 5-2123 SE E3 EEEEEEEESEEEEEEEEEEEEEEEEEESksrerrree 73Bang 12 Giá trị lớn nhất tháng 2 và số ngày có giá trị mặn lớn hơn hoặc bằng 7g/1 ở các

Bang 17 Phuong án vận hành tối ưu cho vùng nghiên cứu 2-5: + cx+x+EcxvEvEEErEsksrrrrree 90

Hình 1.Hình 2.Hình 3.Hình 4.Hình 5.Hình 6.Hình 7.Hình 8.Hình 9.Hình 10.Hình 11.Hình 12.Hình 13.Hình 14.Hình 15.Hình 16.Hình 17.Hình 18.Hình 19.Hình 20.Hình 21.Hình 22.Hình 23.Hình 24.Hình 25.Hình 26.Hình 27.Hình 28.Hình 29.Hình 30.Hình 31.Hình 32.Hình 33.Hình 34.

DANH MỤC HÌNHBản đồ sử dụng dat vùng QL-PH năm 20 12 - 2 2+ SE EEESEEEEEE2ESEEEEEEEEEEEErEsrrrrree 2

Ban đô hệ thống công trình phân ranh mặn ngọt vùng QL-PH năm 2012 3

Vùng nghiIÊn CUU - 21122222231 1111355301 11111551 1111 TT HH ngư 5Bản đồ hành chính vùng nghiên cứu - - c2 SEEESEEEEEEEEEEEEEESEEEEEEEEEEEErkekereree 9Bản đồ địa hình vùng nghiên cứu oo cccsecesececsescsesesecececsvsceessececscevsvevstsessececevevsee 10Ban đồ hệ thống sông kênh vùng nghiên COU cece ccececcceceescscsesesesessesvsvsvseseseseceeevaee 11Ban đồ mưa lũy tích trung bình năm vùng DBSCL cece cecsececescsesscseseseseseseeeeeveee 13Màn hình giao diện chính của mô hình Mike T Ï 5 2255522 S22‡++seseceseexss 17Man hình giao diện chính của mô hình VRSAP 22 22 22222211111 221 ccserka 18Man hình giao diện chính của mô hình SOBEK 7-55 52222 s22 seccszea 19Man hình giao diện chính của mô hình IDelÏta - 25525222222 *+++>>eeeeecezzes2 20Màn hình giao diện chính của mô hình HEC-R AS - 27c 22 S222 ‡++svvesssessi 21So đồ thủy lực vùng nghiên CỨU ¿5:52 tt SE EEEEEEEEESEEEEEEEEEEEEEESEEEEEEEEErrkrrkerrke 32Mặt cat đại diện một số sông kênh trong vùng nghiên cứu -:-scxsesxcxccec 34Ban đồ hệ thống sông kênh và công trình thủy lợi vùng QL-PH c-scccssc: 36Lịch vận hành năm 2012 tại công Gia Rai, Láng Trâm và Hộ Phòng 36

Lich vận hành năm 2012 một số công huyện Long Phú tỉnh Sóc Trăng 37

Tổng nhu cau nước mặn và ngọt mùa khô vùng BĐCM - 22c vzxsxcrrren 38Nhu cầu nước mặn tháng 2 năm 2012 vùng BĐCM - ¿S22 tt xxx tEvEEEereersee 38Nhu cầu nước ngọt tháng 4 năm 2012 vùng BĐCM - - 5 c St errrrrrrrersre 38Trạm tủy văn phục vụ hiệu chỉnh kiểm định mô hình 22s S v3 S23 S223 z se szesee 39Mực nước thực đo với tính toán mùa kiệt trạm Cân Tho năm 2012 - s22: 42Mực nước thực đo với tính toán mùa kiệt trạm Tân Hiệp năm 2012 - 43

Mực nước thực do với tính toán mùa kiệt trạm VỊ Thanh năm 2012 ‹ 43

Mực nước thực đo với tính toán mùa kiệt trạm Phước Long năm 2012 43

Mực nước thực đo với tính toán mùa kiệt trạm Phụng Hiệp năm 2012 - 44Mực nước thực do với tính toán mùa kiệt tram Cà Mau năm 2012 << <<5 44

Man thực do với tính toán trạm Cau Quan năm 20]2 - - << ccccs*‡ +22 sexss 45

Man thực do với tính toán tram Đại Ngai năm 2012 - 5 272522232 2S scccssee2 45Man thực đo với tính toán trạm Tra Kha năm 2012 - -L-cc 211111 sa 45Man thực do với tính toán tram Sóc Trăng năm 2012 - 27c c 5+ +3 22+ scccssss2 46Man thực đo với tính toán trạm Ca Mau - c1 123111111 v 1111k vn ky 46Man thực do với tính toán trạm Phước Long năm 2012 555552222 ccc+sss2 46Man thực đo với tính toán trạm Ninh Quoi (9K) năm 2012 55555 <<<<52 47

Hình 35.Hình 36.Hình 37.Hình 38.Hình 39.Hình 40.Hình 41.Hình 42.Hình 43.Hình 44.Hình 45.Hình 46.Hình 47.Hình 48.Hình 49.Hình 50.Hình 51.Hình 52.Hình 53.Hình 54.Hình 55.Hình 56.Hình 57.Hình 58.Hình 59.Hình 60.Hình 61.Hình 62.Hình 63.Hình 64.Hình 65.Hình 66.Hình 67.Hình 68.Hình 69.

Man thực đo với tính toán trạm Gò Quao năm 20]2 - 252cc cc+ccsssess2 47Man thực đo với tính toán tram An Ninh năm 2012 - - L c2 111111133 xa 47Man thực do với tính toán tram Xẻo RO năm 2012 - L c2 111111133 Ea 48

Mực nước thực do và tính toán tại trạm Can Thơ mùa khô 2015 - 222 c2sszczs2 48

Mực nước thực do và tính toán tại trạm Vi Thanh mùa khô 2015 - «<5 49Mực nước thực đo va tính toán tại trạm Phước Long mùa khô 2015 49

Lưu lượng thực do và tính toán tại công Gia Rai mùa khô 2015 -cc << << css: 50Lưu lượng thực do và tính toán tại công Noc Nang mùa khô 2015 50Lưu lượng thực do và tính toán tại công Hộ Phòng mùa khô 2015 - 55c: 50Lưu lượng thực do và tính toán tại cống Su Son mùa khô 2015 - << <2 S1Lưu lượng thực do và tính toán tại cong Cây Gừa mùa khô 2015 c5: 51Lưu lượng thực do và tính toán tai cong Lang Trâm mùa khô 2015 -: 51Luu luong thuc do va tinh toan tai công Tac Vân mùa khô 2015 .c s22: 52Luu luong thuc do va tinh toan tai công Cà Mau mùa khô 2015 -. - c5: 52Lưu lượng thực do và tinh toán tại công Bạch Ngưu mùa khô 2015 - : 52Man tính toán và thực đo tại điểm 7 K trên kênh QLPH 22222 +E+E2E2EzEzEzEzx2 53Man tính toán và thực do tại điểm Ninh Quoi (9 K) trên kênh QLPH 54Man tính toán và thực do tại điểm 10 K trên kênh Ngàn Dừa Bạc Liêu 54Man tính toán và thực do tại điểm 11 K trên kênh Ngàn Dừa Bạc Liêu 54Man tinh toán và thực đo tại điểm 13 K trên kênh QLPH 2 2c c c2 55Man tính toán và thực do tai điểm 14 K trên kênh QLPH 0 ccceccccecccccecceeeeeeeesereeeeeees 55Vi tri các điểm đánh giá kết quả mô phỏng oo ec ceccecececcescecsesesececevscsestsesesecevevevaee 57Các cụm công trình trong hệ thống QL-PH - - s3 SEEEE2EEE£EEEEEEEEESEEEEskrrerrrees 59Mực nước lớn nhất tháng 2 năm 2012 - 2:52 S221 SE SE EEEEEEEEEEEESEEEEEEEEEEEEEESEsrrkrree 61Mực nước nhỏ nhất do đạc tháng 2 năm 20]2 + - 2211111132231 1 111221112 62

VỊ trí trạm đo mặn tạm thời trên vùng nghiên cứu - - - <5 +52 ++<<ecc+sss2 63

Diễn bién mặn trên kênh QL — PH năm 2012 2 2S SE+E2E2E2EEE2E2E2E2E2E2E2E2EEEzEsesxd 63Man tháng 4 trên tuyến Năm Ngã - Phú Lộc và Năm Ngã - Tra Cú - 64Man lớn nhất theo thang đo trên tuyến Ngan Dừa - Ninh Quới c5: 64Man lớn nhất theo tháng đo khu vực xã Lộc Ninh huyện Hồng Dân 65Man lớn nhất mùa kiệt năm 2012 khu vực BĐCM -5¿-222cc2xc2zcccrrrxrsrrcee 66Man thực đo Ngã 5 và tính toán tại Ngã 5 (điểm A4) -c cccctenrerrrrrrkererren 67Man lớn nhất tháng 2 khu vực BĐCM 2+ St 2E E33 EEEEEEEEEESEEEEEEEEEEEErererrree 68

Thời gian mặn có gia tri >= 7g/l tháng 2 khu vực BDCM cece 52c ca 69

Man tháng 2, 3 và 4 tại điểm A6 trên kênh Ngàn Dừa - ccncEcrrexsrerrren 69

Hình 70 Lưu lượng qua cống Hộ Phòng va Giá Rai ở trường hợp PA l - -cscs+sccccs¿ 71Hình 71 Man trên kênh Ngàn Dừa điểm đánh giá A5 ở các phương án 5ccsccccz sen 72Hình 72 Man tại Phước Long điểm đánh giá Al ở các phương án - ¿2-5 scccszxzzczs2 72Hình 73 Diễn biến mặn lớn nhất tháng 2 tại điểm A5 nhóm phương án cấp mặn 76Hình 74 Man lớn nhất tháng 2 vùng BĐCM phương án D-Opt I~13 - 7: zcssscxsxsecrrzee 78

Hình 75 Thời gian duy trì mặn >=7g/I tháng 2 phương án D- Opt.1-13 ‹: «- 78

Hình 76 So sánh điện tích mặn lớn nhất va thời gian có giá tri mặn >=79/1 oe eects 79Hình 77 Man tại điểm A5 trên kênh Ngàn Dừa trong nhóm phương án khống chế mặn 82Hình 78 Man tại Ngã 5 (A4) trên kênh QLPH trong nhóm phương án khống chế mặn 83Hình 79 Man lớn nhất tháng 4 trong phương án D-Opt.2-2 ¿5:52 xxx cxvEvEEEEEzksrrrrree 83

Hình 80 Thời gian mặn duy trì >=7g/I tháng 2 phương án D-Opt.2-12 -.-. + +55: 84Hình 81 Quá trình mặn tai Ngã 5 trong 2 ngày vận hành rút mặn so với hiện trạng 87

DANH MỤC PHU LUC

Phụ lục 1 Danh mục các cống lớn trong vùng Quan Lộ - Phụng Hiệp 2-25 +sszczvzrc 95

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1._ MỞ ĐẦU 5 5c 1 TT 111511111 11111 111111111111 1 11 trêu |LL ĐẶT VAN ĐẼ s2 HT TH 1 H1 1n r1 rêu |1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ¿-k E1 E111 1E2121E1111E712121111111111 1111011111111 xe 31.2.1 Miuc ti@u Chung ooo 31.2.2 Mục tiêu cụ thé voice cccccccscsccsecscssecscsvsesevsvessecevsvsusevevssasevsvstsavevensesevevevsesevevsvsesevseees 313 Ý NGHĨA KHOA HOC VÀ THUC TIỂN 5:-k St SE 1 1E 1218111111111 1111k crxe 31.3.1 Ý nghĩa khoa hoc e.cccccccscssssesesscsssesscevssevecssecevsveusecsvsvsusecsvsveusevsvsvsesevsnsesavevsnssavavsvencevevees 41.3.2 Ý nghĩa thực tien ccc ccccccccscsecesececssecscsesecevsveusecsvevsusessvsveasevsvsesesevsnsesevevsnsasavsvsvensevavees 414 ĐÓI TƯỢNG VA VUNG NGHIÊN CỨU - 52k E212 E1E1112181111E1111111 51kg 41.4.1 Đối tượng nghiên cỨU -.- + St E3 ESEEEEE211111 1771511 1EEE E5 EETETETE1E115EE1EEET1EE tre 4I Ai: o2 ái o 41.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - 52s S‡E2EEEE2EEE12157111111121E11111 11111111 rxg 51.6 © TONG QUAN NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC VA THE GIỚI cccccccccsccceceseseseeeeeeeeee 51.6.1 Nghién ctu trong nue 0 occ ccccccccccccnseceecessseeeecceessseecccecssseeeecenseeeeesesssaeeceeensaeeeseeeaas 6II VAN | 0 2.0/08 /20)8/)0 2211 6CHƯƠNG2 TONG QUAN VÉ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 5:52 222222E2E252E2E155222x 82.1 ĐẶC DIEM TỰ NHIÊN VUNG NGHIÊN CỨU : 5 221213 EEEEESEEEEEEEESErrrrkererrrea 8PA Vi tri ALY 82.1.2 Địa inh 2 cece eccccccceecececccecccucccecececeuavsececcceeecuscesecccecauasecececeauausesereeeeauaeeeeeeeesenansees 92.1.3 Mang lưới sông, kênh, rach 2c 11 2221111115253 1111555311111 1551111111 H vn 102.1.4 Đặc điểm khí hậu - 5: SE E1 EE11111E111111111111 111111111111 T111 011111111111 112.1.5 Đặc điểm thủy Van oc cccccccccecccscsecececesecececsesvesecececevevsvsusecececevevsvesesecevevevevevsnseseveseceveveee 13CHUONG 3 CO SỞ LÝ THUYET ooceeccccccccccsccscsssesscsssscsesersvssesessssrsesetsesevsnsecevssevsesetsesesensess 163.1 GIỚI THIỆU MOT SO MO HINH THUY LUC cccccccccsesssscscseceesvevsesecevsnsesecsvssesevsvees 163.1.1 Mô hình MIKE 11 ooccccccccccccccccsesscsesecsecsesecsecsesevsecsnsevssevsesssevsessnserssensecssevsevsnsesseceesecens 163.1.2 Mô hình VRSAP io ecceccccccscsscsesscsesecsececscesescsscsvsesecsucevsesevsesessvsesevsesetsesevsnsesinsveviesetsesevensess 173.1.3 Mô hình SOBEK 7+ SE S1 EEE121E1111E111117111 1111011111 1111111111111 E111 tra 183.1.4 Mô hình SAÌL 5c 5c 1211 1111211111 1111111121111 1110111111111 11111111 t ra 193.1.5 Mô hình DeÌta cecceccccccccccccccecuecueaaaavaeeeeseececeececescesesauaauaaaaeaeeeeseeserseseseeeeeanaaas 193.1.6 Mô hình HEC-RAS 7: 5c 1 1E 121E1111E112121111 1111011111 111111101 101111 11t rg 203.1.7 Mô hình Telemac (2D/3D) 221111222311 111 11152 1111115901111 11g01 1kg vn 213.2 LỰA CHỌN MO HINH 0 eececceccccsccscscsscscsessvsscecsececsucersvesssvsesevssetsusevsnsessesesevssersesetsetees 223.3 CƠ SỞ LÝ THUYET MÔ HINH MIKE LI 22-552 E2 ‡EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErrkekerees 223.3.1 Hệ phương trình Saint Venian( - - - c5 2211122222211 11 1555311111 5581 111119 g 111kg 22

3.3.2 Thuật toán giải hệ phương trình Saint Venanf - + + 5 22113332222 E+++zzeeeeeeseeea 243.3.3 Các điều kiện ôn định của mô hình 2 Sa SE 1131911815353 15155 1811111555 12155 E155 trrrg 29CHƯƠNG 4 THIET LẬP MÔ HÌNH THỦY LUC CHO VUNG QUAN LỘ - PHỤNG

HIỆP U 2n HH HH HH HH HH HH ng eg 314.1 THIẾT LẬP MÔ HÌNH - 5c St 1211 211111171111111 1111111111111 101011 Ee te 314.1.1 Phạm vi sơ d6 tính - 5c s EEx E1 EE11111E1111111111111 1111111111111 1110111110 greg 314.1.2 Biên sơ đồ tính ¿- x1 EEE1 1 1111111111111 11111 11111111111 E1 110111111 greg 324.1.3 Tài liệu địa hình - ¿+ c1 1E x21 EE111EE111511111111111111 1110111111111 E111 E1 greg 33

4.1.4 Số liệu công trình, và lịch vận hành công trình -ssE SE E211 £EEEEEEEEEEEErkskererrreeo 344.1.2 Nhu cầu nưỚC 5c 2k SE 3 11111 1E1E1111111211111111111 1111111111111 1101111111 374.1.3 Tài liệu trạm thủy văn . - 2c 111122 22111111 1221111115901 111g 11T vn kg 39

4.2 HIỆU CHỈNH VA KIÊM ĐỊNH MÔ HÌNH - 2-5 St CS E21 2182111 1.111 txet 41

4.2.1 Đánh giá sai số mô hime cc cccccecccecececsescsesecececsvsvscsucecececevevsvesecececevevsvevsnsecevevevevseeee 4]4.2.2 Hiệu chỉnh mô hình mùa khô năm 202 - - - - - c2 311111101111 111 8013511111111 1511k ky 424.1.5 Kết quả hiệu chỉnh mực nưỚC - - c2 2 2211122232531 31133531 1111155531111 1 1581111 ng 424.1.6 Kết quả hiệu chỉnh mặyn - - - 2c 5 22 1111222111113 3 1358111113553 1111155811111 1182 1 vn ky 454.2.3 Kiểm định mô hình mùa khô năm 2015 ¿2E S21 2EEEEEE2EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErkerrred 484.1.7 Kiểm định mực nu6 oo.ccccccccccccccccccssccssssecssvesescessesevsssssassesassevassesassevavstvasstescssvavsevecsevavseeees 484.1.8 Kiểm định Lưu 1u0ng o.ccececcccccccccccccesesscecscscsesecececsvevsveusecececevevsvesecececevevsvevsnssevevevevevsee 494.1.9 Kiểm định Mặn - 5 Ss s kEEEx 1 1111111121111 1111111 1111111111101 111i 53CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN CÁC PHƯƠNG ÁN VẬN HANH CONG TRÌNH 565.1 MỤC TIEU VAN HANH CONG TRINH ccccccscsscsssecsesscsesecsessetsecevsesersesecsvssevseseveneees 565.2 CÁC DIEM PHAN TÍCH KET QUA eeececccccssscsssscseseseseseeveusececscsrscevssusecetarsestsesvststseteeees 565.3 CÁC BÀI TOÁN CAN THUC HIEN DE ĐẠT ĐƯỢC MỤC TIỂU s5: 575.3.1 Bài toán đánh giá công tác vận hành công trình, diễn biến xâm nhập mặn hiện trạng

NAM 2012 (BT 1) 575.3.2 Bài toán đánh giá năng lực cống (BT2) oo cecccesecescsscsesesvsesecececevsvevsnssececevevsvsvsestseseseeens 695.3.3 Bài toán vận hành cấp mặn (BT3) c.cecccceccccsesesesecesececevscsvssecececevsvevsesesesecevevevsvevsnseseceeers 735.3.4 Bài toán vận hành khống chế xâm nhập mặn (BTA) 2S: E2E2ESEEEtEvEerrrkrrsee 79

5.3.5 Bài toán vận hành rút mặn (BÏÏ Š) - - 2c 11322 221113113553 1111155531111 1 15511111 net 86CHUONG 6 KẾT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ 12s 1E 3E 212211 2111121E1111 1111211 xe 9]6.1 KET LUAN oceeccccccccccccecsesscsesscsesecscsscsvsesecsusecsesecsvesssvsevevsveassvsesensisetsusevitsevevsesevsesssesetensess 9]6.2 — KIẾNNGHỊ 2 ST TT T111 1 1E 11H 1 H1 ng Ha 926.3 HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 52 SE EEE2EEEE21EE111E1111211111E1111 21111 1e 92TÀI LIEU THAM KHẢO c1 5c 1 1E 121EE111EE12157111111111111 1111111111110 E111 E111 11a 93PHU LỤỤC - c1 SE S1 EEEk 1E 1218711111 111111 1111 1111111111111 T11 E111 1111 n 11111 eg 95

CHUONG1 MỞ ĐẦUII DAT VẤN ĐÈ

Nước là một dạng tài nguyên hữu hạn, đặc biệt quan trọng đôi với sự tôn tại vàphát triên của con người Nước cân thiệt cho tât cả các ngành kinh tê, ngành sử dụngnhiêu nước nhat là ngành nông nghiệp, trong đó nghề trông lúa, và nuôi thủy sản can

nhiều nước nhất trong ngành nông nghiệp.Đối với vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL), trong những năm gần đâychịu ảnh hưởng nặng nề do hạn hán và xâm nhập mặn Mùa khô kéo dài, lượng mưa it,cộng với việc xây dựng nhiều công trình thủy điện thượng nguồn sông Mê Kông là

những nguyên nhân chính dẫn tới hạn hán và xâm nhập mặn trên ĐBSCL Dòng chảy

thượng nguồn về DSCL nhỏ, khá năng day mặn kém, thời gian nang kèo dai, dẫn đến

lượng boc hơi cao, làm nông độ mặn trong nước vào mùa khô tăng lên đáng kê.

Việc nghiên cứu giải pháp sử dụng nguồn nước một cách hợp lý trong vùngĐBSCL nói chung và trong các hệ thống thủy lợi nói riêng đang ngảy càng trở nên cấpthiết, khi nguồn nước đang ngày càng khan hiếm và chất lượng nước ngày càng xấu đido tác động của biến đổi khí hậu và vận hành công trình dòng chính sông Mê Công.Theo tài liệu nghiên cứu của nhiều tổ chức và các nhà khoa học trong nước và trên thếgiới, biến đổi khí hậu (BDKH) đang diễn biến ngày một phức tạp trên phạm vi toàncầu sẽ ảnh hưởng trực tiếp và gián tiếp đến nguồn tài nguyên nước, trong đó Việt Namđược cảnh báo sẽ là một trong năm quốc gia bị ảnh hưởng nặng nề BDKH gây ra sựthay đổi về nhiệt độ, lượng mưa và mực nước biên dâng cao, v.v từ đó dẫn đếnnhững thay đôi về chế độ dòng chảy, chất lượng nước trên sông, cụ thé như mực nướctrên sông giảm mạnh, xâm nhập mặn tăng lên vào mùa khô, gây ảnh hưởng xấu đến

sản xuât nông nghiệp.

Vùng Quản Lộ - Phụng Hiệp (QL-PH) nằm trong dự án “Ngọt hóa bán đảo CàMau”, diện tích đất tự nhiên và đất sản xuất hơn 300.000 ha, qua địa bàn năm tỉnh SócTrang, Bạc Liêu, Ca Mau, Kiên Giang, va Hậu Giang Những công trình dé bao, côngngăn mặn phục vụ cho việc ngọt hóa đã được xây dựng nhăm ngăn nước mặn vào sâutrong đất liền, giữ ngọt ôn định và thau chua, x6 phèn

Mặc dù đã được Chính phủ hỗ trợ đầu tư xây dựng hàng chục năm qua, hoàn

thành việc mở rộng nạo vét hơn 1.000 Km kênh trục loại lớn và hàng trăm công, đập

phân ranh mặn - ngọt Nhưng đến nay hệ thống thủy lợi vùng Quản Lộ - Phụng Hiệpvan chưa được khép kín hoan toàn Trong điều kiện thủy lợi “con hở” cùng với yếu tốphức tạp của nhu cầu nước ứng với nhiều loại hình sản xuất trong vùng như trồng lúa,nuôi thủy san, trồng lúa kết hợp nuôi thủy san, nên yêu cầu về việc phân phối nguồnnước, kiểm soát chất lượng nước trong hệ thống được là rất quan trọng Tuy nhiên

công tác vận hành công trình hiện nay đang còn đơn lẻ, tự phát theo từng địa phương,chưa có một quy trình vận hành hiệu quả có cơ sở khoa học, nên dẫn tới những bất cập

trong việc phân phối nguồn nước, kiểm soát chất lượng nước trong hệ thống, nhữngbat cập nỗi cộm trong hệ thống thủy lợi QL-PH hiện nay là: Man xâm nhập lên vùngtrong lúa thuộc huyện Ngã Năm tỉnh Sóc Trăng, và thiếu mặn cho vùng nuôi trongthủy sản thuộc huyện Hong Dân tinh Bạc Liêu Vì thé cần có những giải pháp vậnhành hệ thống thủy lợi để giải quyết những bat cập trên Chính vi vậy dé tài luận văncao học: “Nghiên cứu dé xuất các phương án vận hành hệ thong thủy lợi Quản Lộ -Phụng Hiệp để phù hop với tình hình sản xuất trong hệ thong” là cần thiết

+ — SOC TRANG ia

*S< 3 -—E Lae | sAA or P n ` a oa

CHÚ ĐẪN

À 2 qm, =F — 7A Sm ema ; GoN Rite) ai aoa [BN 081 ving 3 ww tin it os ring turnhién phang lộ€ wha at a [i 22= ] ost wing 2-3 vụ tia Đất khoanh nuôi phục hốa ring sản xuất

th i = H Fbã ị a7 BAC LIE \ LH | Đất trồng lúa + kết hap nuôi cả Đất nuôi trồng thưỷ sản nóc bg, man TT §

ĐC rw (| ie] 0st răng cây hàng nam khác [J 0st cuyên nuts trúng uỷ sản nóc ngợi

{ Hi * Í — |EWEI:« ,6.ee2- L(E214L2| Đất tréng búa kết hợp nuôi xm

Zz ie _— | ae [HB ot wing cay an gus (ER ot 5 ca tne tin c tập trưng

es ff NCA MAUL h2 L ws Đất có rừng tng sản xuất [EE os ause chang

| gs ⁄ 2, _ x2 TỶ LỆ1/800 000 whos EERE bát rồng rama đặc dung [CC bát chuyên đăng (công nghiệp, tru si.)

»2 7 +, \ “ng @ [ERR T] pát váng ram phòng ne HT] cst em se

20000 540000 560000 §80000 600000 620000

Nguồn: Viện OHTL Miền Nam

Hình 1 Bản đồ sử dụng đất vùng QL-PH năm 2012

age tru.” te N A.A SKS 7

BAN ĐÓ HIEN TRANG CONG TRINH THUY LOI VUNG QUAN LO - PHỤNG HIỆP | “@ \

| TÔ a M + ran ¿gi 4Xe ° ‘ % ` ` : g « " ir Vu

Mike ; ex TẠI yi 2 ¬— ¬

| An: ee — :

ẹ = as š

SÓC TRĂNG i

on BY Tra Mime Cénghién trang

: 8 Tram bom hiền trang

gi BABE i đà 2.- mà t0 ' 3# UBND Tinh, Thành phổ

| ea eee teri Mee nang BAC LIEU - ¬ ee :

A “ TA le Tráo — Phân IP= af ngọt ,e* —— Kănh rach

CA MA ose Ranh giết xã

| `1 | Ỉ rt a520000 : 540000 560000 590000 600000 ko

Nguồn: Viện QHTL Miền Nam

Hình 2 Bản đồ hệ thống công trình phân ranh mặn ngọt vùng QL-PH năm

1.2.2 Mục tiêu cu thể

Vận hành hợp lý hệ thống cống phân ranh mặn ngọt để có thể ngăn mặn chovùng trông lúa ở khu vực huyện Ngã Năm tỉnh Sóc Trăng, nhưng vẫn cấp đủ mặn chovùng nuôi trồng thủy sản cho khu vực huyện Hồng Dân tỉnh Bạc Liêu

I3 Ý NGHĨA KHOA HOC VÀ THUC TIEN

1.3.1 Y nghĩa khoa học

Đánh giá một cách tương đối diễn biến nguồn nước và chất lượng nước cấp chocác loại hình sản xuất nông nghiệp trong hệ thống Từ đó cho thấy được mức độ hiệu

quả của phương án vận hành.

Đóng góp cơ sở khoa học, giải pháp vận hành công trình ngăn mặn, cũng như

cấp mặn cho những vùng sản xuất nông nghiệp có nhu cầu sử dụng cả nước mặn vànước ngọt thuộc vùng ven biển trong nước cũng như trên thế giới

1.3.2 Y nghĩa thực tiễn

Các kết quả của nghiên cứu có thể đem ra kiểm nghiệm thực tế và sau khi thấyhiệu quả thì có thé công bố đưa vào sử dụng nhằm đáp ứng nhu cầu sản xuất cho cácnăm tới Mặt khác nghiên cứu này còn làm tiền dé cho các nghiên cứu sau, đặc biệt lànhững nghiên cứu liên quan đến thủy lợi phục vụ nuôi trồng thủy sản và tưới tiêu nông

nghiệp.

1.4 ĐÓI TƯỢNG VA VUNG NGHIÊN CUU1.4.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của luận văn là mực nước và nông độ mặn trên khu vực

trồng lúa và nuôi trồng thủy sản trong hệ thống thủy lợi QL-PH

1.42 Vung nghiên cứu

Vùng nghiên cứu là hệ thống thủy lợi QL-PH, năm trong dự án “Ngọt hóa bán

đảo Cà Mau”, đi qua địa ban 5 tinh Sóc Trang, Bạc Liêu, Cà Mau, Kiên Giang, va HậuGiang.

VI TRI VUNG

NGHIEN CU'UQLPH

Phong HÌiệp

Chú thíchKênh cap 1

9°30'0"N9°30'0"N My Xuyen

KThạch MS

Vung QLPH

¿SN| ~

Ry 2.

S inh Ca Ma Pong Hải

7z i]

Y

S Đám Dp BIEN DONG 9°0'0"N9°0'0"N

106°0'0"E105°30'0"E

Hình 3 Vùng nghiên cứu

1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Phương pháp thống kê: Phương pháp này được thực hiện dựa trên quá trìnhkhảo sát thu thập tong hop, va trinh bay cac số liệu như số liệu dòng chảy, địa hình, số

liệu khí tượng thủy văn

Phương pháp kế thừa: Phương pháp này được thực hiện dựa trên cơ sở nghiêncứu, sử dụng có chọn lọc các kết quả nghiên cứu khoa học trước đây ké cả trong và

ngoài nước.

Phương pháp sử dụng mô hình toán: sự phát triển của phương pháp tính vàmáy tính điện tử ngày nay đã tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của mô hìnhtoán, cầu trúc của mô hình ngày càng đa dạng, phức tạp giúp cho mô phỏng hiện tượng

sát thực hơn.

Trong luận văn sẽ ứng dụng mô hình thủy lực Mike 11 cho việc mô phỏng diễn

biên nông độ mặn ứng với các phương án vận hành công trình.

1.6 TỎNG QUAN NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC VÀ THẺ GIỚI

1.6.1 Nghiên cứu trong nước

1 Quy trình kỹ thuật quản ly, duy trì, vận hành hệ thống tưới tiêu trên địa bànThành phố Hà Nội do công ty TNHH Một thành viên DTPT thủy lợi sông đáy thựchiện năm 2015 Trong báo cáo đề cập tới việc vận hành công trình để cấp nước phụcvụ nuôi trồng thủy sản, quy trình vận hành tiêu úng bằng máy bơm, quy trình vận hànhcông dưới đê trong mùa lũ [5]

2 Quy hoạch tong thé thủy loi vùng ĐBSCL trong điều kiện biến đổi khí nước biển dâng, do Viện Quy hoạch Thủy lợi Miền Nam thực hiện giai đoạn 2009-2011, báo cáo đã đề ra các phương án quy hoạch các ô thủy lợi sản xuất tập trung, kếthợp xây dựng hệ thống công trình thủy lợi bao kin dé chủ động làm vụ 3 [6]

hậu-3 Giám sát, dự báo chất lượng nước trong hệ thống công trình thủy lợi QuảnLộ - Phụng Hiệp, phục vụ lay nước sản xuất nông nghiệp, do Viện kỹ thuật Biển thựchiện Đây là nhiệm vụ hàng năm, báo cáo kết quả giám sát dự báo chất lượng nước

năm 2016 cho thấy, tình hình xâm nhập mặn và một số chỉ số ô nhiễm vi sinh ở mứccao [7].

4 Quyết định của Bộ trưởng Bộ Thủy lợi về việc ban hành quy trình vận hành

hệ thống thủy nông Bắc Hưng Hải, năm 1985 Quyết định đề cập tới quy trình vậnhành các công trình thủy lợi theo mực nước, để đảm bảo nước cung cấp cho nông

nghiệp và xã ô nhiễm môi trường [8]

1.6.2 Nghiên cứu ngoài nước

1 United Uations Educational, Scientific and Cultural Organization(UNESCO), 2005 đã thực hiện nghiên cứa “Water Resources Systems Planning &

Management” [9], bài báo trình bày phương pháp quy hoạch quan lý hệ thống tàinguyên nước các lưu vực sông thế giới, bằng các mô hình mưa dòng chảy, mô hình

thủy lực.

Kết quả đã nêu ra được các cách thức quản lý quy hoạch tải nguyên nước chocác hệ thống, nhăm đảm bảo tính bền vững của tài nguyên nước

2 Tổ chức ACIAR, (2011 - 2014), đã thực hiện dự án “Climate Change

affecting Land Use in the Mekong Delta: Adaption of Rice-based Cropping Systems

(CLUES)” [10], báo cáo đã cho thay tác động của biến đổi khí hậu lên sử dụng đất trênvùng ĐBSCL của Việt Nam, và sự thích ứng của các hệ thống canh tác trên nên lúa.

3 Tổ chức JICA, (2012), đã thực hiện dự án “Climate Change Adaptation For

Sustainable Agriculture And Rural Development In The Coastal Mekong Delta In

Vietnam” [11], báo cáo dé cập về phương phá thích ứng với BDKH cho phat triển bềnvững nông nghiệp va nông thôn vùng ven biển ĐBSCL của Việt Nam

4 Mohamed Mahgoub, Reinhard Hinkelmann năm 2014 đã thực hiện nghiêncứu "Three-Dimensional Flow and Transport Simulation of the Nile Estuary

Taking into Account the Sea Level Rise" [12], bang mô phỏng phan mém thủy lựcmô phỏng dòng chảy dòng chảy không gian ba chiều lan truyền mặn ở sông Nile xem

xét đền nước biên dâng.

Các mô phỏng thủy động lực học cho thấy vận tốc dòng chảy tương đối chậmqua miễn tính và độ dốc bề mặt tự do gần như bằng không Các mô phỏng lan truyềnmặn cho thấy nước mặn đang xâm nhập vào sông Nile cho khoảng cách khác nhau,11,3 đến 12 km ở bề mặt và khoảng 16 km gan phía dưới đáy, lưỡi nước mặn đượcdao động trong một hình thức chu kỳ giống nhau (cycle-like) Nong độ muối được tìmthấy là biến thiên theo chiều dọc, chiều ngang và theo chiều thăng đứng

Bài báo còn nhận xét: Mực nước biên dâng gây xâm nhập mặn nhiêu hơn Đêduy trì chiêu dài xâm nhập hiện tại trong trường hợp mực nước biên dâng, xả nước ởthượng lưu cũng phải được tăng lên, tuy nhiên điêu này có thê có tác động tiêu cực đôivới ngân sách của một quôc gia.

CHUONG 2 TONG QUAN VE KHU VỰC NGHIÊN CỨU2.1 ĐẶC DIEM TỰ NHIÊN VUNG NGHIÊN CUU

2.1.1 Vị trí địa lý

Vùng nghiên cứu hệ thống thủy lợi Quản Lộ - Phụng Hiệp năm trong vùng Bánđảo Ca Mau, là vùng giáp ranh giữa 3 tinh Bạc Liêu, Sóc Trăng và Cà Mau (phan lớnthuộc vào tinh Bạc Liêu) Vị trí năm từ Kinh độ 105909?00°° đến 106910°00° và vĩ độ099°10°00°? đến 09922?00°° Phía Đông giáp tỉnh Sóc Trăng: Phía Tây giáp thành phốCau Mau; phía Nam giáp biển Đông: phía Bắc giáp vùng U Minh Thuong của tỉnh

Kiên Giang.Vùng nghiên cứu đi qua địa phận các huyện thuộc năm tỉnh: Tỉnh Cà Mau (Bao

gồm một phan diện tích cua huyện Thới Binh, va TP Ca Mau); Tinh Bạc Liêu (Baogồm toàn bộ diện tích của các huyện Hồng Dân, huyện Phước Long, huyện Gia Rai,huyện Vĩnh Lợi, và một phan diện tích của huyện Hoa Binh, TP Bac Liêu); Tinh SócTrăng (Bao gồm toàn bộ diện tích của các huyện Mỹ Tú, Ngã Năm, Thạnh Trị, TrầnDé, và một phan diện tích của các huyện Mỹ Xuyên, TP Sóc Trang, Long Phú, ChâuThanh); Tỉnh Kiên Giang (Một phan diện tích của huyện Vĩnh Thuận); Tinh HậuGiang (Một phân diện tích của huyện Phụng Hiệp)

BIEN TAY ( SG "+ = 3 7) Hậu Giang

l ẽ 2 1 oN I) kiên Giang

L_] Sóc Trăng[| Vùng BĐCM[_ ] vùng QLPH

9°30'0"N9°30'0"N

Vung QLPH

prec eo

© WLAN 2oy ^ Bs,

vùng bồi tích từ phù sa sông va phù sa biển, hình thành các dải đất cao ven các sôngrạch lớn, ven bờ biến Khu vực tiếp giáp với biển có nhiều bãi bồi, ven biển có rừngngập mặn, rừng tràm phân bố dọc bờ biển của các tỉnh Bạc Liêu, Cà Mau và Kiên

Giang.

Địa hình vùng nghiên cứu có dang địa hình tring, nhưng tương đối bang phangcó cao độ pho biến từ 0,2 — 0,6 m với hướng dốc chính là Đông Bắc — Tây Nam Khuvực đất cao hơn tập trung ở các huyện ven sông lớn và ven biên thuộc tỉnh Bạc Liêu và

Sóc Trăng, với cao độ ở mức 1,0 — 1,2 m.

Địa hình bang phẳng và thấp nên hau hết hệ thống tưới tiêu trong vùng QL-PH làtươi tiêu áp lực, cụ thể là sự dụng hệ thống bơm điện

Tinh An GiangBAN DO DIA HÌNH

m-:

E1o-oa[EfTdoz-o4[_ ]o.4-0.6[_ ]oe6-0.8[_ ]o.8-1.oi 1.0-1:2mM::-14E4:‹4-:<sGM 16-28

Vung QLPH

BIEN TAY

BIEN DONG

AHình 5 —_ Ban đồ địa hình ving nghiên cứu

2.1.3 Mạng lưới sông, kênh, rạch

Do địa hình thấp, bằng phăng, và năm gần cửa sông, cửa biển nên vùng QL-PHcó hệ thống sông, kênh, rạch khá dày đặc

Hệ thống sông chảy vào vùng nghiên cứu gồm: Sông Mỹ Thanh, sông BạcLiêu, sông Gành Hào, sông Bảy Háp, sông Cửa Lớn, sông Đốc, sông Trẹm với tổngchiều dai khoảng 450 km Đây là các sông có khả năng cung cấp nước mặn và tiêu

nước chính cho vùng QL-PH nói riêng, cũng như cho vùng BĐCM nói chung.

Trong vùng nghiên cứu có khoảng 80 tuyến kênh trục và kênh cấp 1, với tongchiều dải khoảng 1000 Km, có nhiệm vụ quan trọng trong việc chuyển nước từ cácsông chính vào nội đồng như kênh Quản Lộ — Phụng Hiệp, kênh Cà Mau — Bạc Liêu,Kênh Chắc Băng-rạch Xẻo Chít, Kênh Ngàn Dừa

Ngoài ra trong vùng nghiên cứu còn có khoảng 500 tuyến kênh cấp 2 và nộiđồng với tổng chiều dài khoảng 3000 Km, có nhiệm vụ chuyển nước vào khu vực sản

xuât nông nghiệp và ngược lại.

HỆ THÓNG SÔNG

KENH RACH VUNG

QUAN LO PHUNG HIEPChu Thich* Thành phố

[_] vùng QLPHyoo Sông

Kênh cáp 1Kênh cap 2

9°30'0"N9°30'0"N VUNG QLPH

BIEN DONG

9°0'0"N9°0'0"N

nguyên nhân gây ra lượng mua lon trên lưu vực, lượng mưa chiếm từ 90-95% lượngmưa cả năm Mùa khô lượng mưa ít bắt đầu từ tháng XII và kết thúc tháng IV nămsau, trùng với thời kỳ gió mùa Đông Bắc.

Biến động lượng mưa theo thời gian là khá lớn, đặc biệt là thời kỳ đầu và cuốimùa mưa Do sự biến động của mưa nên ngay cả các tháng trong mùa mưa cũng cómột hoặc nhiều thời kỳ không mưa hoặc lượng mưa rất nhỏ, xảy ra trên diện rộng sinhra hạn khí tượng (hạn bà chăng) là trở ngại rất lớn đối với sản xuất nông nghiệp ởnhững nơi còn phụ thuộc nhiều vào nước mưa như khu vực Trung tâm và phía Tây

cứu cụ thể như sau: tại trạm Cà Mau là 2.376 mm, tại trạm Bạc Liêu là 1.742 mm, tại

Phụng Hiệp là 1.731 mm, và tại tram Sóc Trăng là 1.843 mm.

Bang 1 Lượng mua mùa va tỷ lệ của nó so với lượng mua năm ở một số nơi

Lượng mưa Mùa mưa (V-XD Mùa khô (XIH-IV)Vị trí Š L.mưa m% maNăm (mm) (mm) Tỉ lệ (3%) | Lumưa (mm) | Tỉ lệ (%)Long Xuyên 1491 1352 91 139 9

Rach Gia 2136 1966 92 170 8Tan Hiép 1856 1733 93 123 7Can Tho 1705 1604 94 101 6Vi Thanh 1829 1706 93 122 7Phụng Hiệp 1731 1644 95 86 5Sóc Trang 1843 1719 93 124 7Ca Mau 2376 2145 90 231 10Bac Liéu 1742 1606 92 136 8

Xéo RO 2083 1951 94 132 6

Nguồn: Viện OHTL Miền Nam

TRUNG BÌNHLŨY TÍCH MƯA NĂM

VÙNG ĐBSCL

TỪ 1985 - 2008

b *—\ Svay Rieng

i> SôngE— vùng BĐCM Vùng QLPH

[_ ]<1500[|] 1500 - 1700lễ] 17oo - 19004 1900 - 2100BR 2100 - 2300BE 2300 - 2500BIEN TAY

9°30'0"N9°30'0"N

BIEN DONG

8°30'0"N

104°30'0"E 105°0'0"E 105°30'0"E 106°0'0"E 106°30'0"E 107°00"E

Hình 7 Bản đồ mưa lũy tích trung bình năm vùng ĐBSCL2.1.4.4 Bốc hơi

Lượng bốc hơi trung bình hàng năm trong vùng nghiên cứu khá lớn, đạt trên1000 mm (Piche-mm) Mùa khô, do nắng nhiều và độ âm không khí thấp nên lượngbóc hơi lớn (tháng III lớn nhất: 140—160mm) Mùa mưa, lượng bốc hơi giảm nhiều,tháng X lượng bốc hơi thấp nhất (6070mm)

Bảng 2 Lượng bốc hơi (Piche-mm) trung bình tháng tại các trạm gan vùng

nghiên cứu.

ThángVị trí Năm

| | Wl [IV | Vy Vi} VH |VHII IX | X | XI |XH

Cần Thơ 90 | 118} 149} 144/102} 84 | 81 | 81 | 72 | 74 | 72 | 81 | 1148

Rach Gia 108 | 120 | 140] 129] 99 | 105} 93 | 99 | 99 | 74 | 75 | 90 | 1230Soc Trang 118 | 134] 158] 144) 96 | 84 | 90 | 87 | 72 | 59 | 66 | 90 | 1198Ca Mau 118 | 103 | 146] 126) 104} 74 | 65 | 67 | 57 | 53 | 78 | 99 | 1088

2.1.5 Đặc điểm thủy văn

2.1.5.1 Đặc điểm dòng chảy vùng nghiên cứu

Vùng nghiên cứu nói riêng va vùng BDCM nói chung chịu ảnh hưởng bởi dòng

chảy thượng nguôn thông qua sông Hậu và chế độ thủy triều Vào mùa kiệt nhìn chung

mực nước chiu chi phối bởi thủy triều là chính, sự khác biệt về mực nước giữa năm

nhiều nước và ít nước (dòng chảy thượng nguồn) là không nhiều, chỉ phân biệt đượcqua sự xâm nhập của mặn Vào mùa lũ, nhìn chung vùng nghiên cứu vẫn phan lớnchịu ảnh hưởng của triều và mưa nội đồng là chính, ít bị ảnh hưởng của lũ thượngnguồn

Vùng nghiên cứu chịu ảnh hưởng mạnh của thủy triều, triều biển Đông chỉ phốithông qua sông Hau và các hệ thống sông kênh nối ra biển từ cửa Trần Đề đến ĐấtMũi, triều biển Tây chi phối qua hệ thống sông kênh từ Dat Mũi đến cửa Cái San

Ngoài ra, chế độ mưa nội đồng cũng ảnh hưởng đáng kế đến dòng chảy trong

vùng, đặc biệt là khu vực Trung tâm BĐCM là khu vực thường xảy ra úng ngập.

2.1.5.2 Đặc điểm thủy triéu

Theo Viện Kỹ Thuật Biển, đặc điểm thủy triều vùng nghiên cứu nói riêng vatoàn vùng Nam bộ nói chung có những đặc điểm chính như sau:

> Chế độ thủy triéu:Vùng nghiên cứu chịu tác động của hai hệ thống thủy triều khác nhau xuất pháttừ biển Đông và biển Tây Nam bộ Chế độ thủy triều dải ven bờ biển từ Vũng Tàu đếnmũi Cà Mau là bán nhật triều không đều, trong khi đó, chế độ thủy triều dải ven bờbiển từ mũi Cà Mau đến Hà Tiên là nhật triều không đều Mũi Cà Mau là khu vựcchuyền tiếp

> Độ lớn của thủy triều:Độ lớn triều vùng ven biển Đông Nam bộ đạt khoảng 3,0-4,0m (lớn nhất ViệtNam), trong khi đó độ lớn triều vùng ven biển Tây Nam bộ đạt khoảng 0.8-1.2m

> Diên biên mực HƯỚC triéu trong HĂM:

Trong toàn khu vực ven bờ biên Nam bộ, mực nước triều cao nhất năm thườngxuất hiện vào các tháng X, XI Trong các tháng VI va VIL, mực nước triều thấp nhất

năm.

> Diễn biến mực nước triều theo không gian:Mực nước triều cao nhất tại ven bờ biển Đông Nam bộ có xu thế tăng dần từBac (Vũng Tàu, Cửa Tiểu) xuống Nam (Ganh Hao) Trong khi đó, tại vùng ven bờbiển phía Tây Nam Bộ, mực nước cực đại giảm theo hướng từ Nam (mũi Cà Mau) lênBắc (Rạch Giá, Hà Tiên)

Trong những ngày triều cường nếu xuất hiện gió chướng mạnh sẽ làm nông độ

mặn tăng cao, không gian xâm nhập mặn sâu hơn vào các dòng chính và kênh rạch nội

đồng

CHƯƠNG3 CƠ SỞ LÝ THUYET3.1 GIOLTHIEU MOT SO MÔ HÌNH THỦY LUC

Hiện nay các mô hình thủy lực đang được ứng dụng rộng rãi trong nghiên cứu

và ứng dung cả trong và ngoài nước nhằm giải những bài toán trong thực tế như : tính

toán dòng chảy trong mùa lũ, mùa kiệt, xâm nhập mặn ô nhiêm hữu cơ

Về mặt học thuật các mô hình thủy lực tính toán dòng chảy và chất lượng nướctrên sông đều xuất phát từ phương trình Sain-Venant 1 chiều và phương trình lantruyền chất 1 chiều Tuy nhiên so đồ và thuật toán giải các hệ lại khác nhau từ đó độ

chính xác cũng như thời gian tính là khác nhau.3.1.1 Mô hình MIKE 11

Mô hình thủy động lực học cho dòng chảy một chiều trong sông, kênh Mikel 1,được xây dựng và phát triển bởi Viện Thủy Lực Dan Mạch (DHI) Mike 11 là mộtphan mém kỹ thuật chuyên dụng mô phỏng lưu lượng, chat lượng nước va vận chuyềnbùn cát ở cửa sông, sông, hệ thống tưới, kênh dẫn và các hệ thống dẫn nước khác.MIKE 11 là công cụ lập mô hình động lực một chiều, thân thiện với người sử dụngnhăm phân tích chỉ tiết, thiết kế, quản lý và vận hành cho sông và hệ thống kênh dẫn

đơn giản và phức tạp Với môi trường đặc biệt thân thiện với người sử dụng, linh hoạt

và tốc độ, MIKE 11 cung cấp một môi trường thiết kế hữu hiệu về kỹ thuật công trình,tài nguyên nước, quản lý chất lượng nước và các ứng dụng quy hoạch

Mikel1 bên cạnh những ưu điểm về mặt tính toán như cho kết quả khá tốt, thờigian tính toán nhanh và ổn định Mô hình phù hợp với tính toán dòng chảy xiết ởnhững khu vực có địa hình thay doi lớn Mô hình còn hỗ trợ đánh giá số liệu đầu vào,kết quả tính và truy xuất kết quả tính toán rất tiện ích Đặc biệt mô hình thường xuyêncập nhật về phương pháp tính toán và các tính năng hỗ trợ người dùng ngày càng tối

ưu hơn.

Các mô đun chính trong mô hình Mike 11 bao gồm:

- M6 đun mưa dòng chảy (RR);- Mô đun thủy lực (HD);

- Mô đun tải khuếch tán (AD);

- Mô đun chất lượng nước (Ecolab).Các ứng dụng chính của mô đun thủy lực RR bao gồm:- M6 phỏng tính toán dòng chảy sinh ra từ mưa làm đầu vào cho mô đun HD

- Du báo dòng chảy sinh ra từ mưa dự báo.

Các ứng dụng chính của mô đun thủy lực HD bao gồm:- Du báo lũ và vận hành hồ chứa

- Cac phương pháp mô phỏng kiểm soát lũ.- _ Vận hành hệ thống tưới và tiêu thoát bề mặt.- _ Thiết kế các hệ thông kênh dẫn

Các ứng dụng chính của mô đun thủy lực AD bao gồm:

- Kiém soát, đánh giá lan truyền xâm nhập mặn- Du báo man

Các ứng dụng chính của mô dun thủy lực Ecolab bao gồm:

- Kiem soát, đánh gia chat lượng nước

= MIKE Zero - [Start Page] (= |e} 4

(#] File View Window Help - 8x

He Project Explorer a x)

` OOS BY ọ ⁄ — =) BDKH-Full Dry

SS = More than software : (= External Data— = es J (©) Final ReportSS = == == a 4 (=) Model Inputs

SS ` = SSS = ( = (2) Project Documents

(3) Administration

Open an Existing Project (©) Client Communications

Name Created Modified = Location eS Meeting Minutes

BDKH-Full Dry 9/10/2011 Today E:\Division\4 Khoi\SG-DN project) iy Photos `

DB_Lu 2012 10/12/2012 10/12/2012 E:\Division\& Khoi\Du bao Project! (C5 Presentations

(>) Status Reports

=) Result(Ti Google Earth+ (9) Results

Ready No Tracking

Hình 8 Man hình giao diện chính cua mô hình Mike 113.1.2 Mo hình VRSAP

VRSAP là tên viết tắt của cụm từ tiếng Anh “Vietnam River Systems AndPlains” (Hệ thống sông kênh và đồng ruộng Việt Nam), do cô PGS.Nguyễn Như Khuênghiên cứu và phát triển từ năm 1978 Đây là mô hình thủy lực được xem là khởi đầucho quá trình áp dung mô hình toán dé giải quyết các bai toán thủy lực kênh hở ở Việtnam VRSAP được cải tiến, phát triển liên tục và dựa trên thuật toán sai phân trung

tâm tương tự thuật toán của MEKSAL VRSAP được nhóm mô hình của Viện

QHTLMN liên tục phát triển bổ xung các tiện ích Ban đầu từ năm 1978 đến khoảng1991 mô hình được viết trên ngôn ngữ ForTran, sau đó được chuyển sang Visual Basicđể tận dụng bộ nhớ mở rộng của máy tính cũng như sự phát triển của công nghệ thông

tin.

VRSAP là một chương trình tính dòng chảy và nông độ chất hòa tan thích hợpvới các vùng đồng bang của Việt Nam Đây là chương trình tính dòng không ổn địnhvà xâm nhập mặn một chiều trên mạng lưới sông kênh, có mở rộng dé xét đến sự traođổi nước giữa sông kênh với các 6 đồng ruộng ở đồng bang, các dòng chảy trên vùngngập lũ hoặc ngập triều, sự hình thành dòng chảy do mưa rào trên đồng thấp, mangtính cách “tựa hai chiều”

Mô hình này do Delft (Hà Lan) phát triển gồm phan dòng chảy cà tính toán 6nhiễm 1,2 chiều, đã kết nỗi với công cụ GIS Mô hình sử dụng hệ phương trình Saint-Venant 1 chiều cho dòng chảy trong kênh sông (trong phương trình có tính đến tác

động của gió và ảnh hưởng góc nhập lưu) SOBEK cũng sử dụng sai phân xen kẽ như

MIKE 11, có điểm H va Q, địa hình được cho tại các điểm tính

tính toán nhanh.3.1.5 Mo hình Delta

Delta là phần mềm tinh dòng chảy và chất lượng nước trên hệ thông kênh sông,là sự phát triển và kế thừa các phan mém VRSAP, SAL, SALBOD đồng thời chọn lọc

và học hỏi các ưu điêm của các phân mém nước ngoài như Mike 11, Ecolab, ISIS Tác

giả của Delta là GS.TS Nguyễn Tất Đắc, nguyên cán bộ của Viện Quy hoạch thủy lợimiền Nam Vẻ mặt khả năng tính toán Delta tương đương với bộ Mike 11 + Ecolabcủa DHI, nhưng chạy rất nhanh và ôn định hơn nhiều Dùng Delta có thể tính dòngchảy (chảy xiết, chảy êm) và một số yếu tố chính của chất lượng nước như mặn, BOD,DO tổng Nito, tổng Phốt pho trên hệ thống kênh sông phức tạp với các điều kiện sửdụng nước khác nhau và các công trình có thể vận hành theo các mục tiêu khác nhau.DELTA được tổ chức thành 2 khối: Khối cơ sở đữ liệu khi bắt đầu một bài toán hoàntoàn mới và khối mô phỏng khi chỉ chạy mô phỏng ma ít cần thay đôi dữ liệu Khối cosở dữ liệu sử dụng ngôn ngữ lập trình C#.net (qua bộ VisualStudio), Khối mô phỏng

Seems) Simulation Post-Process Image_Save ExitCallCSDL1 j ^

CallC5sDL2 |

Call CSDL 3Call CSDL 4

DELTA MODEL FOR FLOW & WATER QUALITY

IN RIVER NETWORK - Version 2009

By Prof NGUYEN TAT DAC - SIWRP

Hinh 11 Man hình giao diện chính của mô hình Delta3.1.6 Mo hình HEC-RAS

Mô hình HEC-RAS là mô hình phân tích dòng chảy do trung tâm thủy văn của

Cục Kỹ Thuật Công Trình Quân Đội Hoa Kỳ thiết kế Phần mềm này dùng để xâydựng mo hình toán thủy động lực học cho dòng chảy ôn định hoặc không ôn định, vận

chuyển bùn cát và phân tích chất lượng nước của mạng lưới sông, kênh Mô hìnhHEC-RAS được xây dựng dé tính toán dòng chảy trong hệ thống sông có sự tương tác2 chiều giữa dòng chảy trong sông và dòng chảy vùng đồng bằng lũ Khi mực nước

trong sông dâng cao, nước sẽ tràn qua bãi gây ngập vùng dong băng, khi mực nước

Hinh 12 Man hình giao diện chính cua mô hình HEC-RAS3.1.7 Mô hình Telemac (2D/3D)

Đây là một trong những mô hình thủy động lực hàng dau trên thế giới giải hệphương trình ba chiều có bề mặt thoáng tự do (có hoặc không có giả thiết áp suất phânbó theo quy luật thủy tĩnh) và các phương trình vận tải khuếch tán của chất lượng nước(nhiệt độ, nồng độ, độ mặn) và có thé đáp ứng cho việc dự báo quá trình biến đồi hìnhthái cho vùng cửa sông, ven biển TELEMAC-3D sử dụng phương pháp phan tử hữuhạn hoặc thể tích hữu hạn, giải phương trình Navier — Stokes dạng phi thủy tĩnh hoặcthủy tĩnh với lưới phi cấu trúc, đặc biệt rất mạnh với khả năng tính toán song song.Module SISYPHE dùng để mô phỏng quá trình vận chuyển bùn cát, module

TOMAWAC tính toán sóng và module TELEMAC-3D/2D là hạt nhân của mô hình có

kha năng kết nôi với các module khác Tuy nhiên dé có thé sử dụng được mô hình nàyđòi hỏi người làm mô hình phải am hiệu vê một sô ngôn ngữ lập trình, va máy tínhmạnh.

3.2 LỰA CHỌN MÔ HÌNH

Hiện nay khá nhiều các mô hình thủy lực trong và ngoài nước đã và đang đượcứng dụng thành công cho tính toán diễn biến dòng chảy ở ĐBSCL như: mô hình

MIKE11, VRSAP, SAL, Delta, HEC-RAS, SOBEK, ISIS, Telemac, v.v MIKE11 là

mô hình được ứng dụng rộng rãi trong các dự án quy hoạch thủy loi của hau hết các dựán lớn trên vùng ĐBSCL và vùng Đông Nam Bộ của Việt Nam như quy hoạch tổnghợp ĐBSCL, quy hoạch thủy lợi các tỉnh, dự án vận hành hệ thống thủy lợi TGLX,quy hoạch tong thé thủy lợi ĐBSCL trong điều kiện BĐKH — NBD, quy hoạch thủy

lợi vùng Đông Nam Bộ và phụ cận v.v

Dựa trên cơ sở phân tích các ưu nhược điểm và khả năng ứng dụng của các môhình nêu trên Trong phạm vi chuyên dé này mô hình MIKE11 được lựa chọn dé tínhtoán chế độ thủy lực, xâm nhập mặn cho vùng nghiên cứu

3.3 CƠ SỞ LÝ THUYET MÔ HÌNH MIKE 11

3.3.1 Hệ phương trình Saint Venant

Hệ phương trình sử dụng trong mô hình là hệ phương trình Saint Venant, được

viết dưới dạng thực hành cho bài toán một chiều không gian, tức quy luật diễn biếncủa độ cao mặt nước và lưu lượng dòng chảy dọc theo chiều dài dòng sông/kênh vàtheo thời gian Hệ phương trình Saint Venant gồm hai phương trình: phương trình liên

a ¬ = thời điểm t+ a

dx

h Q h Q h Q h—® ® ® ® ® ®

«4 - > ¢ - >

«—* Phương trình động lượng

~ ? Phương trình liên tục

Trong đó:

B: Chiều rộng mặt nước ở thời đoạn tính toán (m)

h: Cao trình mực nước ở thời đoạn tính toán (m).

t: Thời gian tính toán (giây).Q: Lưu lượng dòng chảy qua mặt cắt (m3/s).X: Không gian (dọc theo dong chay) (m).A: Diện tích mặt cắt ướt (m?)

q: Lưu lượng ra nhập dọc theo đơn vị chiều dai (m/s)

C: Hệ số Chezy, được tinh theo công thức: C = TR.

fh

n: Hệ số nhám.R: Bản kính thuy lực (m).y: Hệ số, theo Maning y=1/6.g: Gia tốc trọng trường = 9,81 m/s?.œ: Hệ số động năng.

3.3.2 Thuật toán giải hệ phương trình Saint Venant

Giải pháp cho hệ phương trình cho các bước thời gian thông thường theo

nguyên tac chung Từ phương trình (3-1) và (3-2) ở trên sai phân an không hoàn toàncho các điểm Q và h xen kẽ nhau với mỗi Q có một h tương ứng và tính toán cho mỗi

bước thời gian.

Sự tính toán trong lưới hoàn toàn tự động dựa trên yêu cầu Q luôn luôn namgiữa hai điểm h trong khi khoảng cach giữa hai điểm h có thé khác nhau

Trong MIKE 11, hệ phương trình Saint — Venant được giải bang sơ đồ an 6điểm với tên gọi Abbott — Ionescu như sau:

(h) 0| h [9] (h) [o—@

nt] + - Œ==——O —~ OD

| >~x “|| NAT |n+1⁄2 + - | CL |

a TM~ |-Z —

> Phương trình liên tục.Chỉ có Q sai phân hóa theo x, phương trình dễ dàng tinh cho h tại trung tâm như

sơ đồ sau:

¬ Ax, | AX 1

Thoi gian <a „- >

~ ⁄X

(3-5d)x " ” h,

1 2A2x,” AI” 2A2x,)Ù ` 2A2x, 2A2x, - Ai

Phương trình cuối cùng có dạng: @ O77 + Ø,h”+y,Q„ =6, (3-6)

Trong đó:

A,.,: diện tích bề mặt dòng chảy giữa hai điểm lưới j-1 và j.A,.;41: điện tích bề mặt dòng chảy giữa hai điểm lưới j và j+1.A2x,: khoảng cách giữa 2 điểm j-1 và j+1

At: bước thời gian tính toán.

> Phương trình động lượngPhương trình động lượng tại điểm trung tâm Q được họa như sơ đồ sau:

Từ phương trình động lượng (3-2) các số hạng được khai triển như sau:

J+I—* Không gian