Sử dụng mô hình mike 21 đánh giá quá trình lan truyền nhiệt vùng cửa sông trà lý dưới ảnh hưởng của nhà máy nhiệt điện thái bình 2

1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Họ và tên tác giả luận văn HOÀNG THỊ HẰNG NGA TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN Sử dụng mô hình Mike 21 đánh giá quá trình lan truyền nhiệt vùng cửa sông Trà Lý dưới ảnh hưởng của nhà máy nhiệt điện Thái Bình 2. LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2013 2 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Họ và tên tác giả luận văn HOÀNG THỊ HẰNG NGA TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN Sử dụng mô hình Mike 21 đánh giá quá trình lan truyền nhiệt vùng cửa sông Trà Lý dưới ảnh hưởng của nhà máy nhiệt điện Thái Bình 2. Chuyên ngành: Hải dương học Mã số: 60440228 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. Nguyễn Thọ Sáo Hà Nội – 2013 3 LỜI CẢM ƠN. Nghiên cứu này được thực hiện trong khuôn khổ đề tài luận văn tốt nghiệp lớp cao học chuyên ngành Hải Dương học, khóa 2011-2013 tại khoa Khí tượng, Thủy văn và Hải dương học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên. Trong quá trình tham gia khóa học, học viên đã nhận được sự chỉ dạy tận tình của các thầy trong Bộ môn Hải dương học cho các môn học chuyên ngành. Học viên xin trân trọng cảm ơn các Thầy về những kiến thức đã được truyền thụ thông qua các môn học. Luận văn này được thực hiện từ tháng 1-2013 đến tháng 12 năm 2013, trong quá trình nghiên cứu để đi đến những kết quả trong luận văn này, học viên luôn nhận được sự hướng dẫn rất tận tình, những gợi ý, chỉ dẫn và khích lệ quý báu của PGS. TS. Nguyễn Thọ Sáo (Khoa KTTV và HDH, Đại học KHTN), học viên xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy về những hỗ trợ đó. Học viên cũng xin chân thành cảm ơn Trung tâm động lực học thủy khí môi trường cùng các cán bộ trung tâm đã luôn dành thời gian giải đáp, thảo luận một số vấn đề học viên khúc mắc liên quan đến ứng dụng mô hình trong quá trình thực hiện luận văn này. Cuối cùng, tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy cô khác trong bộ môn Hải dương học, Văn phòng khoa KTTV và HDH, các bạn đồng nghiệp đã quan tâm động viên và tạo điều kiện thuận lợi nhất để học viên hoàn thành nhiệm vụ của mình. Trong quá trình học tập và thực hiện luận văn, chắc không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong những ý kiến đóng góp của các thầy và các đồng nghiệp để học viên hoàn thiện luận văn. Hà Nội, ngày 1 tháng 12 năm 2013 Học viên 4 MỞ ĐẦU Nhà máy nhiệt điện Thái Bình 2 là dự án quan trọng trong mục tiêu chiến lược phát triển nguồn điện của Tập đoàn Dầu khí Việt Nam đến năm 2015, định hướng đến năm 2025. Đây cũng là dự án nguồn điện cấp bách thuộc tổng quy hoạch điện VI đã được Chính phủ phê duyệt. Nhà máy nhiệt điện Thái Bình 2 có công suất thiết kế 1.200MW với tổng mức đầu tư hơn 34.295 tỉ đồng, mỗi năm sản xuất được 6,739 tỉ kWh điện thương phẩm. Đây là một trong 2 nhà máy điện thuộc Trung tâm nhiệt điện Thái Bình nằm ở tả ngạn sông Trà Lý, cách cửa sông Trà Lý khoảng 3km về phía tây, nằm trên diện tích 254.22 ha. Sự ra đời của nhà máy nhiệt điện Thái Bình 2 sẽ góp phần quan trọng trong việc bổ sung một lượng công suất lớn cho hệ thống điện, đáp ứng một phần nhu cầu tiêu thụ điện ngày càng tăng của hệ thống điện quốc gia Việt Nam giai đoạn từ 2013 trở đi. Bên cạnh việc cung cấp điện lưới quốc gia, xuất khẩu và dự trữ điện năng phục vụ những nhu cầu thiết yếu để phát triển kinh tế thì việc sử dụng than đá làm nhiên liệu đốt, quá trình lấy nước làm mát cho hệ thống tua bin của nhà máy rồi xả ra khu vực cửa sông Trà Lý sẽ ít nhiều gây ảnh hưởng tới môi trường và hệ sinh thái dưới nước xung quanh cửa sông này. Nước được lấy vào từ cửa sông qua ống bình ngưng, làm mát các tua bin rồi xả trở lại môi trường. Nước thải từ quá trình làm nguội thiết bị của nhà máy nhiệt điện có lưu lượng lớn, loại nước thải này ít bị ô nhiễm, thường chỉ được làm nguội và cho chảy thẳng ra nguồn nước mặt khu vực. Tuy nhiên nước xả từ lò hơi lại có nhiệt độ, độ pH cao và có chứa một lượng nhỏ dầu mỡ, cặn lò không hoà tan, chất vô cơ dẫn đến làm giảm lượng oxi hòa tan, thay đổi nồng độ của các chất dinh dưỡng cũng như các chất hòa tan dẫn đến thay đổi môi trường sống của các sinh vật dưới nước. Đặc biệt sự thay đổi nhiệt độ trong nước có ý nghĩa rất lớn đối với ngưỡng nhiệt cuả sinh vật, mức độ lan 5 truyền và khuếch tán nhiệt ảnh hưởng trực tiếp đối với hệ sinh thái trong môi trường nước. Việc sử dụng các mô hình số để tính toán các trường hợp giả định sẽ đưa ra bức tranh đầy đủ về quá trình lan truyền, khuếch tán nhiệt. Trên cơ sở đó cùng với sự nhận thức được mức độ cấp thiết của vấn đề, học viên đã lựa chọn đề tài “Sử dụng mô hình Mike 21 tính toán lan truyền nhiệt vùng cửa sông Trà Lý dưới ảnh hưởng của nhà máy nhiệt điện Thái Bình 2”. Các kịch bản mô phỏng sự lan truyền nhiệt với các giả thiết được nêu ra có thể đánh giá mức độ lan truyền và ảnh hưởng của sự biến đổi nhiệt độ trong môi trường nước tới sinh vật trong hệ sinh thái nước cửa sông Trà Lý. Các kết quả nghiên cứu trong luận văn góp phần bổ sung thêm thông tin khoa học và nghiên cứu đánh giá vai trò, tác động của biến đổi nhiệt tới hệ sinh thái môi trường nước. 6 Mục lục MỞ ĐẦU Chương I: Tổng quan khu vực nghiên cứu 13 1.1 Điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu 13 1.2 Đặc điểm khí tượng thủy văn Thái Bình. 15 1.2.1 Nhiệt độ không khí 16 1.2.2 Độ ẩm không khí 17 1.2.3 Nắng và bức xạ 19 1.2.4 Hướng gió và tốc độ gió 20 1.2.5 Lượng mưa 21 1.2.6 Chế độ bão 22 1.3 Chế độ thuỷ văn 22 1.3.1 Chế độ thủy triều 22 1.3.2 Chế độ dòng chảy 23 1.3.3 Chế độ sóng, gió. 24 Chương 2: TÀI LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 26 2.1 Tài liệu 28 2.1.1 Địa hình vùng nghiên cứu 28 2.1.2 Số liệu khí tượng, thủy văn. 28 2.2 Phương pháp 31 2.3 Thiết lập mô hình tính toán 35 2.4 Các kịch bản 42 Chương 3: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN. 44 7 3.1 Mùa khô 44 3.1.1 Phương án 1: Q=60m3/s W=45o 45 3.1.2 Phương án 2: Q=24m3/s, W=45o 51 3.1.3 Phương án 3: Q=60m3/s, no wave 53 3.1.4 Phương án 4: Q=24m3/s, no wave 55 3.1.3 Phương án 5: Q=60m3/s, W=90o 57 3.1.6 Phương án 6: Q=24m3/s, W=90o 59 3.2 Mùa mưa 64 3.2.1 Phương án 7: q=60m3, w=135o 65 3.2.2 Phương án 8: q=24m3/s, w=135o 68 3.2.3 Phương án 9: Q=60m3/s, W=90o 69 3.2.4 Phương án 10: Q=24m3/s, W=90o 69 3.2.5 Phương án 11: Q=60m3/s, No wave 71 3.2.6 Phương án 12: Q=24m3/s, No wave 71 KẾT LUẬN Phụ lục 8 Danh mục các hình. Hình 1: Địa hình vịnh Bắc Bộ 14 Hình 2: Địa hình sông Trà Lý 14 Hình 3: Bản thiết kế nhà máy 15 Hình 4: Diễn biến nhiệt độ trung bình nhiều năm theo các tháng 17 Hình 5: Sự thay đổi độ ẩm tương đối trung bình các tháng trong năm 18 Hình 6: Tổng số giờ nắng trung bình tháng trong tháng của năm 20 Hình 7: Lượng mưa trung bình tháng của tỉnh Thái Bình 22 Hình 8: Địa hình vùng nghiên cứu 28 Hình 9: Trường gió 29 Hình 10: Chuỗi số liệu mực nước thực đo tại trạm Thái Bình-sông Trà Lý từ năm 1990-2010 29 Hình 11: Lưu lượng nước sông 30 Hình 12: Lưới tính toán 36 Hình 13: Đồ thị trường nhiệt độ nước trung bình tháng 37 Hình 14: Mực nước thực đo 40 Hình 15: Đường quá trình mực nước thực đo và tính toán trạm Định Cư 41 Hình 16: Mực nước tính toán phương án 1 45 Hình 17: Lan truyền nhiệt trong pha triều lên kỳ triều cường 46 Hình 18: Lan truyền nhiệt trong pha triều xuống kỳ triều cường 47 Hình 19: Đồ thị so sánh diện tích chênh lệch nhiệt độ khi triều lên và triều xuống 48 Hình 20: Lan truyền nhiệt trong pha triều lên kỳ triều yếu 49 Hình 21: Lan truyền nhiệt trong pha triều xuống kỳ triều yếu 49 Hình 22: So sánh diện tích lan truyền nhiệt 50 9 Hình 23: Diện tích lan truyền nhiệt (km 2 ) 51 Hình 24: Đường mực nước và vận tốc tại trạm Định CưError! Bookmark not defined. Hình 25: Quá trình lan truyền nhiệt trong các pha triều 52 Hình 26: So sánh diện tích truyền nhiệt (km 2 ) 53 Hình 27: Đường mực nước và vận tốc 53 Hình 28: Quá trình lan truyền nhiệt trong các pha triều 54 Hình 29: So sánh diện tích lan truyền nhiệt 55 Hình 30: Đường mực nước và vận tốc Error! Bookmark not defined. Hình 31: Quá trình lan truyền nhiệt trong các pha triều 56 Hình 32: So sánh diện tích lan truyền nhiệt 57 Hình 33: Đường mực nước và vận tốc Error! Bookmark not defined. Hình 34: Quá trình lan truyền nhiệt trong các pha triều 58 Hình 35: So sánh diện tích lan truyền nhiệt 59 Hình 36: Đường mực nước và vận tốc Error! Bookmark not defined. Hình 37: Quá trình lan truyền nhiệt trong các pha triều 60 Hình 38: So sánh diện tích lan truyền nhiệt Error! Bookmark not defined. Hình 39: Quá trình lan truyền nhiệt trong các pha triều 67 Hình 40: So sánh diện tích lan truyền nhiệt Error! Bookmark not defined. Hình 41: Đường mực nước và vận tốc Error! Bookmark not defined. Hình 42: Quá trình lan truyền nhiệt trong các pha triều 69 Hình 43: So sánh diện tích lan truyền nhiệt Error! Bookmark not defined. Hình 44: Đường mực nước và vận tốc Error! Bookmark not defined. Hình 45: Quá trình lan truyền nhiệt trong các pha triều 70 10 Hình 46: So sánh diện tích lan truyền nhiệt Error! Bookmark not defined. Hình 47: Đường mực nước và vận tốc Error! Bookmark not defined. Hình 48: Quá trình lan truyền nhiệt trong các pha triều 71 Hình 49: So sánh diện tích lan truyền nhiệt Error! Bookmark not defined. Hình 50: Đường mực nước và vận tốc Error! Bookmark not defined. Hình 51: Quá trình lan truyền nhiệt trong các pha triều 72 Hình 52: So sánh diện tích lan truyền nhiệt Error! Bookmark not defined. [...]... 20 ,3 20 ,9 20 ,2 4 24 ,2 22, 3 23 ,8 23 ,4 22 ,4 23 ,2 5 26 ,5 26 ,0 26 ,4 26 ,1 27 ,4 26 ,5 6 29 ,0 29 ,7 28 ,0 29 ,6 30,0 29 ,3 7 29 ,4 30,0 29 ,2 29,4 30,1 29 ,6 8 27 ,4 28 ,1 28 .3 28 ,9 27 ,7 28 ,1 9 26 ,7 26 ,2 27,1 27 ,6 27 ,5 27 ,1 10 26 ,1 24 ,8 25 ,9 25 ,4 24 ,4 25 ,3 11 24 ,0 20 ,2 21 , 1 20 ,8 21 , 5 22 ,2 12 17,7 19,9 17.7 19,1 19 ,2 18,7 TB 23 ,8 23 ,7 23 ,8 23 ,9 24 ,0 23 ,8 Nguồn: Niên giám thống kê tỉnh Thái Bình 20 10 Từ những kết quả... “Tính toán truyền nhiệt trên hệ thống sông Trà Lý tỉnh Thái Bình khi trung tân điện lực Thái Bình lấy nước làm mát” [2] “Ứng dụng mô hình MIKE 21 để mô phỏng quá trình truyền nhiệt cho nhà máy nhiệt điện Vân Phong”; “Ứng dụng mô hình Mike 3 tính toán lan truyền nhiệt cho nhà máy nhiệt điện Quảng Trạch”[1]; Mô phỏng quá trình lan truyền nhiệt của nước làm mát nhà máy nhiệt điện Ô Môn Các phương trình cơ... của sông Trà Lý về cốt cao đáy, mực nước, hàm lượng phù sa dao động lớn, từ 2, 54 đến 5,17 g/m3 Chiều rộng lòng sông từ 300 đến 350 m Lưu lượng trung bình khoảng 26 1 m3/s 13 Hình 1: Địa hình vịnh Bắc Bộ Nhà máy Nhiệt điện TB2 Hình 2: Địa hình sông Trà Lý 14 Bản thiết kế nhà máy nhiệt điện Phối cảnh nhà máy nhiệt điện Thái Bình2 Hình 3: Bản thiết kế nhà máy 1 .2 Đặc điểm khí tượng thủy văn Thái Bình Thái. .. 76 80 19 28 66 62 12 0 Ba Lạt 27 9 309 21 7 24 9 540 64 10 10 77 46 26 25 8.5 95 91 5 7 6 8 Trà Lý 143 157 108 127 27 9 33 53 54 39 24 14 13 2 7 2 6 3 1 4 Thái Bình 89 99 70 82 187 22 37 37 27 17 11 10 4 3 0 0 7 2 0 Thái Bình 516 26 1 179 Nguồn: Trung tâm Quy hoạch, Điều tra, Đánh giá tài nguyên-môi trường biển và hải đảo 1.3.3 Chế độ sóng, gió Chế độ sóng khu vực Thái Bình có tính chất chung của sóng khu... 1 .2. 1 Nhiệt độ không khí Nhiệt độ không khí có ảnh hưởng đến sự lan truyền và chuyển hoá các chất ô nhiễm trong không khí gần mặt đất và nguồn nước Nhiệt độ trung bình các tháng, năm từ 20 06 -20 10 được trình bày ở bảng 1 Bảng 1: Nhiệt độ không khí Đơn vị tính : oC Tháng Năm TB 20 06 20 07 20 08 20 09 20 10 1 17,5 16 ,2 15,0 15,4 17,4 16,3 2 18,1 20 ,7 23 ,3 21 , 4 19,8 20 ,6 3 19,3 20 ,6 20 ,0 20 ,3 20 ,9 20 ,2 4 24 ,2. .. và số liệu độ sâu phần trên sông được lấy từ số liệu thực đo từ đề tài “Tính toán lan truyền nhiêt trên hệ thống sông Trà Lý- tỉnh Thái Bình khi trung tâm điện lực Thái Bình lấy nước làm mát.” [2] , số liệu địa hình vùng biển sử dụng trong mô hình lấy từ chuỗi số liệu địa hình Vịnh Bắc Bộ Trạm Định Cư Nhà máy nhiệt điện Trạm Thái Bình th Đ Hình 8: Địa hình vùng nghiên cứu 2. 1 .2 Số liệu khí tượng, thủy... từ năm 20 06 đến năm 20 10 được trình bày ở bảng 3 Bảng 3: Số giờ nắng trung bình nhiều năm của các tháng giai đoạn 20 06 -20 10 Đơn vị: giờ 20 06 20 07 20 08 20 09 20 10 Trung Bình Bình quân năm 122 ,9 113 ,2 110,6 129 ,1 111,0 117,3 Tháng 1 69 ,2 25 65,1 122 ,2 31 62, 5 Tháng 2 14,5 39,8 28 ,8 74,9 75 46,6 Tháng 3 11,6 5,8 67,1 42, 7 43 34,0 Tháng 4 125 ,1 73,5 83,5 63,4 55 80,1 Tháng 5 20 4,8 151,3 177,5 1 62, 6 157... vào tháng 1 tháng 7 và tháng 8 năm 20 06 và tháng 2 năm 20 06 Hình 11: Lưu lượng nước sông Nhiệt muối Số liệu nhiệt độ và độ muối trung bình năm 20 10 lấy từ niên giám thống kê tỉnh Thái Bình 30 2. 2 Phương pháp Phương pháp để tính toán quá trình phát tán và lan truyền nhiệt trong luận văn được sử dụng là phương pháp số, sử dụng mô hình Mike 21 / 3 coupled FM Bộ phần mềm MIKE do Viện Thuỷ lực Đan Mạch (DHI)... 20 07 20 08 20 09 20 10 TB Bình quân năm 119,9 100,4 107,3 118 ,2 105 ,2 110 ,2 Tháng 1 7,0 11,7 105,8 2, 5 136,0 52, 6 Tháng 2 37,1 44,4 15,9 1,1 11,0 21 , 9 Tháng 3 23 ,3 30,5 15,7 1 12, 5 17,0 39,8 Tháng 4 31,9 69,5 13,1 23 5,9 43,0 78,7 Tháng 5 158,8 134,4 90 120 ,2 75,0 115,7 Tháng 6 140,4 72, 9 24 ,4 73,1 124 ,0 87,0 Tháng 7 26 6,3 81,8 128 ,5 26 4,1 22 3,0 1 92, 7 Tháng 8 473,8 27 1,6 170,1 148,6 381,0 28 9,0 Tháng 9 123 ,8... Nhà máy Nhiệt điện Thái Bình 2 là dự án quan trọng thuộc Trung tâm Điện lực Thái Bình Theo thiết kế, nhà máy gồm 2 tổ máy với tổng công suất 1 .20 0 MW do Tập đoàn Dầu khí quốc gia Việt Nam giao cho Tổng công ty Điện lực dầu khí làm chủ đầu tư Nhà máy được đặt ở phía nam xã Mỹ Lộc, thuộc tả ngạn sông Trà Lý, cách cửa sông 3 km về phía Tây, cách thành phố Thái Bình khoảng 20 km về phía Đông (hình 3) Thái . 19,8 20 ,6 3 19,3 20 ,6 20 ,0 20 ,3 20 ,9 20 ,2 4 24 ,2 22 ,3 23 ,8 23 ,4 22 ,4 23 ,2 5 26 ,5 26 ,0 26 ,4 26 ,1 27 ,4 26 ,5 6 29 ,0 29 ,7 28 ,0 29 ,6 30,0 29 ,3 7 29 ,4 30,0 29 ,2 29 ,4. 29 ,4 30,1 29 ,6 8 27 ,4 28 ,1 28 .3 28 ,9 27 ,7 28 ,1 9 26 ,7 26 ,2 27 ,1 27 ,6 27 ,5 27 ,1 10 26 ,1 24 ,8 25 ,9 25 ,4 24 ,4 25 ,3 11 24 ,0 20 ,2 21 , 1 20 ,8 21 , 5 22 ,2 12 17,7 19,9. VĂN Sử dụng mô hình Mike 21 đánh giá quá trình lan truyền nhiệt vùng cửa sông Trà Lý dưới ảnh hưởng của nhà máy nhiệt điện Thái Bình 2. LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 20 13