Hướng dẫn sử dụng WEAP

WEAP Hệ thống đánh giá và lập kế hoạch dùng nước KS. Triệu Ánh Ngọc Giảng viên Trường Đại học Thủy lợi – Cơ sở 2 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG WEAP Đề tài nghiên cứu khoa học thường xuyên 2006 Hướng dẫn sử dụng WEAP qua các ví dụ 2 MỤC LỤC MỤC LỤC 2 Phần 1: TỔNG QUAN 4 I. Giới thiệu 4 II. Đặt vấn đề 4 III. Sự phát triển WEAP 5 IV. Cách tiếp cận WEAP 5 V. Cấu trúc chương trình 6 VI. Cấu trúc sách hướng dẫn 9 Phần 2: WEAP TRONG MỘT GIỜ 12 I. Tạo vùng nghiên cứu mới 13 II. Thiết lập các thông số chung 16 III. Nhập các nhân tố vào trong sơ đồ 18 IV. Những kết quả đầu tiên 29 Phần 3: CÔNG CỤ CƠ BẢN 32 I. Tạo và sử dụng các giả thiết chính 33 II. Sử dụng xây dựng biểu thức (Expression Builder) 36 Phần 4: CÁC KỊCH BẢN 40 I. Chuẩn bị nền cho các kịch bản 41 II. Tạo kịch bản tham chiếu Reference Scenario 41 III. Tạo và chạy các kịch bản 45 IV. Sử dụng phương pháp dòng chảy năm điển hình (Water Year Method) 48 Phần 5: XÂY DỰNG PHÂN TÍCH NHU CẦU 57 I. Nhu cầu tổng thể: 58 II. Mô hình quản lý vị trí cấp nước, tổn thất và tái sử dụng 63 III. Thiết lập quyền ưu tiên phân phối cấp nước 70 Phần 6: SẮP ĐẶT NGUỒN CẤP NƯỚC 74 I. Thay đổi quyền ưu tiên cấp nước 75 II. Mô hình hồ chứa 77 III. Thêm vào dòng chảy yêu cầu 83 IV. Mô hình nguồn nước ngầm 86 Phần 7: DỮ LIỆU, KẾT QUẢ & ĐỊNH DẠNG 90 I. Chuyển đổi dữ liệu 91 II. Nhập chuỗi thời gian 94 III. Làm việc với kết quả 96 IV. Định dạng 99 Phần 8: HỒ CHỨA VÀ SẢN XUẤT NĂNG LƯỢNG 105 Đề tài nghiên cứu khoa học thường xuyên 2006 Hướng dẫn sử dụng WEAP qua các ví dụ 3 I. Mô hình hồ chứa 106 II. Thêm vào sự ước lượng năng lượng thuỷ điện 109 III. Mô hình trạm phát điện nhờ dòng chảy trên sông 111 Phần 9: CHẤT LƯỢNG NƯỚC 114 I. Thiết lập mô hình chất lượng nước 115 II. Nhập dữ liệu chất lượng nước 117 III. Sử dụng dòng chảy chất lượng nước vào bắt buộc cho một vị trí nhu cầu 121 IV. Nhập vào khả năng phát chất ô nhiễm cho vị trí nhu cầu 123 V. Mô hình một trạm xử lý nước thải 125 Phần 10: THỦY LỰC 132 I. Mô hình lưu vực : mô hình dòng chảy mặt nước mưa 133 II. Mô hình lưu vực : mô hình độ ẩm đất 136 III. Mô hình tương tác giữa nước mặt và nước ngầm 141 Phần 11: PHÂN TÍCH TÀI CHÍNH 146 I. Thiết lập mô hình lợi nhuận và chi phí 147 II. Mô hình chi phí 148 III. Mô hình lợi nhuận 153 Đề tài nghiên cứu khoa học thường xuyên 2006 Hướng dẫn sử dụng WEAP qua các ví dụ 4 Phần 1: TỔNG QUAN I. Giới thiệu WEAP © là một công cụ tiện ích trong việc lập kế hoạch sử dụng nguồn tài nguyên nước. Khung giao diện thông minh, linh hoạt và thân thiện cho việc phân tích thể chế, chính sách. Ngày càng nhiều các nhà khoa học về ngành nước thấy được tiện ích của WEAP và đưa thêm WEAP vào như là các công cụ trong các mô hình, cơ sở dữ liệu, bảng tính, hay trong các phần mềm khác của họ. Trong phần này chỉ nêu tóm tắt mục đích, cách tiếp cận và cấu trúc của WEAP. H ướng dẫn này được cấu trúc dưới dạng các module để giúp cho bạn nắm bắt được tất cả các khía cạnh tiềm năng trong WEAP. Mặc dù cuốn sách này chỉ hướng dẫn ví dụ đơn giản nhưng nó thể hiện được hầu hết các khía cạnh trong WEAP. Một mô hình thực phức tạp hơn được trình bày trong WEAP mang tên “Weeping River Basin”. Các đặc tính kỹ thuật của chương trình được miêu tả cụ thể trong hướng dẫ n sử dụng WEAP21. II. Đặt vấn đề Nhiều vùng đang đối mặt với những thách thức trong việc quản lý nguồn nước ngọt. Nhưng nguồn nước có hạn, chất lượng và chính sách môi trường về bền vững sử dụng nước ngày càng quan trọng và cấp thiết. Việc ứng dụng các hệ thống mô hình mô phỏng trong việc cung cấp nước không phải luôn luôn thích hợp. Ở thập niên trước, tiếp cập phát triển tổng hợp nguồn n ước nổi trội với các dự án cung cấp nguồn nước trong bối cảnh gặp phải các vấn đề về nhu cầu, chất lượng nước, bảo tồn hệ sinh thái. Mục đích WEAP là kết hợp những giá trị này vào trong một công cụ thực hành cho việc quy hoạch tài nguyên nước. WEAP được phân biệt bởi cách tiếp cận tổng hợp của nó cho tính toán những hệ thống nước và sự định h ướng chính sách của nó. WEAP giải phương trình với một vế là các yếu tố thể hiện nhu cầu: các mô hình dùng nước, hiệu quả các thiết bị, tái sử dụng, giá cả và sự phân phối. Vế còn lại là các yếu tố thể hiện khả năng cung cấp: dòng chẩy, nước ngầm, hồ chứa và sự trao đổi nước. WEAP được xem như một phòng thí nghiệm để khảo thí các chiến lược phát triển và qu ản lý nước. WEAP mô phỏng một cách toàn diện, đáng tin cậy và dễ sử dụng, và trợ giúp đắc lực hơn là thay thế cho kỹ năng của người quy hoạch. Như một cơ sở dữ liệu, WEAP cung cấp một hệ thống duy trì thông tin về cung và cầu. Như một công cụ dự báo, WEAP mô hình hóa các yếu tố: nhu cầu nước, khả năng cấp, dòng chảy, kho nước, tạo ô nhiễm, xử lý và th ải ra. Như một công cụ phân tích chính sách, WEAP đánh giá Đề tài nghiên cứu khoa học thường xuyên 2006 Hướng dẫn sử dụng WEAP qua các ví dụ 5 đầy đủ, rộng dãi các tùy chọn phát triển và quản lý nước, và sử dụng các tính toán đa dạng và tính cạnh tranh trong sử dụng của các hệ thống cấp nước. III. Sự phát triển WEAP Viện môi trường Stockholm đã cung cấp các hỗ trợ chính cho việc phát triển WEAP. Trung tâm kỹ thuật thuỷ văn của quân đội Mỹ cũng tài trợ một cách đáng kể. Mộ số các đối tác khác bao gồm ngân hàng Thế giới, USAID and Global Infrastructure Fund của Nhật bản đã cung cấp hỗ trợ dự án. WEAP được áp dụng trong vấn đề đánh giá nguồn nước ở nhiều quốc gia, bao gồm United States, Mexico, Brazil, Germany, Ghana, Burkina Faso, Kenya, South Africa, Mozambique, Egypt, Israel, Oman, Central Asia, Sri Lanka, India, Nepal, China, South Korea, and Thailand. IV. Cách tiếp cận WEAP Hoạt động dựa trên nguyên lý cơ bản của cân bằng nước, WEAP thích hợp cho đô thị, hệ thống nông nghiệp, các lưu vực đơn lẻ hoặc các hệ thống sông phức tạp. Hơn thế nữa, WEAP có thể khéo léo mở rộng các vấn đề: phân tích các nhu cầu, bảo tồn nguồn nước, quyền dùng nước, các ưu tiên phân phối, mô hình nước ngầm và dòng chảy, vận hành hồ chứa, thủy đi ện, lan truyền ô nhiễm, các yêu cầu của hệ sinh thái, đánh giá khả năng tổn thương và phân tích lợi ích và chi phí của dự án. WEAP phân tích hệ thống dưới dạng nhiều nguồn cung cấp (ví dụ như: sông, lạch, nước ngầm, những hồ chứa, xâm nhập mặn); khả năng lấy, vận chuyển và sử lý nước thải, các yêu cầu của hệ sinh thái, nhu cầu nước và phát sinh ô nhiễm. Cấu trúc dữ liệu và mứ c độ chi tiết có thể dễ dàng đáp ứng các yêu cầu phân tích chi tiết và để phản chiếu những tác động gây ra bởi hạn chế của dữ liệu. Đề tài nghiên cứu khoa học thường xuyên 2006 Hướng dẫn sử dụng WEAP qua các ví dụ 6 Những ứng dụng của WEAP bao gồm vài bước. Giới hạn nghiên cứu (Study definition) thiết lập bởi khung thời gian, biên không gian, các thành phần của hệ thống và các đực trưng của vấn đề cần giải quyết. Miêu tả hiện trạng (Current Accounts) có thể nhìn nhận như như một bước mốc trong phát triển ứng dụng, cung cấp sơ cảnh hiện trạng nhu cầu nước, sức t ải ô nhiễm, tài nguyên và khả năng đáp ứng cho hệ thống. Những số liệu thực, mấu chốt có thể xây dựng vào Current Accounts để mô tả thể chế, chi phí và các yếu tố ảnh hưởng tới nhu cầu, ô nhiễm, khả năng cấp nước và thủy văn. Các kịch bản (Scenarios) xây dựng trong Current Acounts và cho phép xác định tác động của sự thay đổi hoặc chính sách về khả năng và sử dụng nướ c trog tương lai. Cuối cùng, những kịch bản được ước lượng với sự lưu tâm tới sự đầy đủ nước, chi phí và lợi ích, tính tương thích với những mục đích môi trường, và tính nhạy cảm tới sự không chắc chắn trong những biến số quan trọng. V. Cấu trúc chương trình WEAP bao gồm 5 khung chính: Schematic, Data, Results, Overviews and Notes. Các khung này được mô tả dưới đây. Schematic: sơ đồ Khung này chứa đựng các công cụ GIS cơ bản cho phép xây dựng hệ thống một cách dễ dàng. Các đối tượng (Ví dụ như các điểm yêu cầu (Demand nodes), các hồ chứa (reservoirs)) có thể được tạo và định vị bên trong hệ thống bằng việc kéo và thả các đối tượng từ menu. Chương trình có thể kết nối với ArcView hay các dạng file GIS tiêu chuẩn vector hay raster làm lớp nền. Bạn có thể truy xuất một cách nhanh chóng đến các dữ li ệu và kết quả với bất kỳ nút nào bằng việc nhấp chuột lên đối tượng quan tâm. Data: Dữ liệu Khung dữ liệu cho phép bạn tạo các biến và các mối quan hệ, nhập vào các giả thiết và các tính toán sử dụng các biểu thức toán học hoặc kết nối với Excel một các linh động. Đề tài nghiên cứu khoa học thường xuyên 2006 Hướng dẫn sử dụng WEAP qua các ví dụ 7 Results: Kết quả Khung kết quả cho phép trình bày chi tiết và linh hoạt tất cả các dạng kết quả, ở dạng biểu đồ và bảng, và trên sơ đồ. Đề tài nghiên cứu khoa học thường xuyên 2006 Hướng dẫn sử dụng WEAP qua các ví dụ 8 Overviews : Tổng quan Bạn có thể nhấn mạnh các chỉ số trong hệ thống bằng xem nhanh. Notes: Ghi chú Khung ghi chú cung cấp một không gian để đưa vào các chú thích về tài liệu của bạn. Đề tài nghiên cứu khoa học thường xuyên 2006 Hướng dẫn sử dụng WEAP qua các ví dụ 9 VI. Cấu trúc sách hướng dẫn Sách hướng dẫn này giúp bạn hiểu được các ứng dụng rộng rãi của WEAP và có thể thực hành với WEAP. Module thứ nhất trong 3 module (WEAP trong 1 giờ, Các thanh công cụ cơ bản và các kịch bản) giới thiệu các thành phần thiết yếu cho bất cứ mô hình nào của WEAP. Các module còn lại trình bầy các phần nâng cao có thể hoặc không ứng dụng cho tất cả các tình huống. Bên cạnh 3 module trên, các phần hướng dẫn được thiết kế theo cách mà bạn co thể hoàn thành b ất kỳ thứ tự nào và độc lập nhau như ý của bạn. Tất cả bắt đầu tương tự như mô hình sẽ tạo lập sau khi hoàn thiện module dầu tiên. WEAP trong 1 giờ Các kịch bản Các công cụ cơ b ản Phân tích nhu cầu Định dạng, dữ liệu và k ết q uả Chất lượng nước Phân tích tài chính Phân tích khả năng cun g cấ p Hồ chứa và sản xuất năn g lư ợ n g Thuỷ lực Đề tài nghiên cứu khoa học thường xuyên 2006 Hướng dẫn sử dụng WEAP qua các ví dụ 10 Bên dưới liệt kê tất cả các module, bắt đầu với 3 phần cơ bản: WEAP trong một giờ  Tạo ra vùng nghiên cứu  Thiết lập các thông số chung  Vẽ mô hình  Các kết quả đầu tiên Các thanh công cụ cơ bản  Tạo và sử dụng các giả thiết chính  Sử dụng công cụ xây dựng biểu thức Các kịch bản  Thiết lập nền cho các kịch bản  Tạo kịch bản tham chiếu  Tạo và chạy các kịch bản  Sử dụng phương pháp năm nước Sắp đặt phân tích nhu cầu  Phân loại yêu cầu  Mô hình nhu cầu nước, quản lý, tổn thất và tái sử dụng  Thiếtlậpyêucầucácưutiênphânphối Sắp đặt cấp nước (Refining the Supply)  Thay đổi quyền ưu tiên cấp  Mô hình các hồ chứa  Thêm vào các dòng chảy yêu cầu  Mô hình các nguồn nước ngầm Định dạng, dữ liệu và các kết quả  Trao đổi dữ dữ liệu  Nhập chuỗi thời gian  Làm việc với các kết quả  Định dạng Các hồ chứa và sản xuất điện năng  Mô hình các hồ chứa  Tính toán năng lượng điện  Mô hình nhà máy thủy điện trên sông [...]... vào clipboard bằng cách sử dụng thanh công cụ phải chuột Hướng dẫn sử dụng WEAP qua các ví dụ 31 Đề tài nghiên cứu khoa học thường xuyên 2006 WEAP Hệ thống đánh giá và lập kế hoạch dùng nước Phần 3: CÔNG CỤ CƠ BẢN Hướng dẫn dùng I Tạo và sử dụng các giả thiết chính 33 1 Sử dụng các giả thiết chính 33 2 Tạo các tham chiếu cho các giả thiết cơ bản 35 II Sử dụng xây dựng biểu thức... www.terraserver.com 3 Lưu vực nghiên cứu Nếu bạn muốn lưu lại vùng này để sử dụng sau này, vào “Area”, chọn “Save…” hay nhấn Ctrl+S II Thiết lập các thông số chung Chúng ta bây giờ đang học các tiếp cận WEAP các chức năng của nó Thông qua bài tập trong sách hướng dẫn này chúng ta sẽ sử dụng vùng đặt trước có tên là Hướng dẫn sử dụng WEAP qua các ví dụ 16 Đề tài nghiên cứu khoa học thường xuyên 2006 “Tutorial”... “People”, và nhấp “OK” Hướng dẫn sử dụng WEAP qua các ví dụ 23 Đề tài nghiên cứu khoa học thường xuyên 2006 Ở không gian dưới tên trường ”2000”, nhập vào Annual Activity Level là 800000 Kế tiếp, nhấp chuột lên thẻ “Annual Water Use Rate” và nhập vào 300 dưới tên trường “2000” Cuối cùng, nhấp chuột vào thẻ “Consumption” và nhập vào 15 Chú ý rằng đơn vị là phần trăm % Hướng dẫn sử dụng WEAP qua các ví dụ... biểu thức (Expression Builder) .36 1 Tạo các biểu thức toán học .36 2 Sử dụng Built – in Functions .37 Hướng dẫn sử dụng WEAP qua các ví dụ 32 Đề tài nghiên cứu khoa học thường xuyên 2006 Chú ý: Trong phần này bạn sẽ phải cần hoàn thành phần trước ( WEAP in one hour”) hay có kiến thức cơ bản về WEAP (tạo vùng, vẽ các mô hình, nhập dữ liệu vào, thu các kết quả tính toán được) Để... đường dẫn dòng chảy hồi quy 27 7 Kiểm tra mô hình .28 IV Những kết quả đầu tiên 29 1 Chạy mô hình .29 2 Kiểm tra kết quả 29 3 Xem các kết quả bổ xung 30 Hướng dẫn sử dụng WEAP qua các ví dụ 12 Đề tài nghiên cứu khoa học thường xuyên 2006 I Tạo vùng nghiên cứu mới 1 Thiết lập vùng mới, trống Khi mở WEAP lần đầu tiên, vùng dự án có tên là “Weaping... dữ liệu chất lượng nước Sử dụng các ràng buộc chất lượng nước đầu vào Nhập vào các thông số ô nhiễm cho các vị trí có nhu cầu Mô hình trạm xử lý nước thải Thuỷ văn Mô hình lưu vực: Mô hình dòng chảy bề mặt do mưa Mô hình lưu vực : Mô hình độ ẩm đất Mô hình nước mặt – sự tương tác nước ngầm Hướng dẫn sử dụng WEAP qua các ví dụ 11 Đề tài nghiên cứu khoa học thường xuyên 2006 WEAP Hệ thống đánh giá và... thực đơn này Hướng dẫn sử dụng WEAP qua các ví dụ 21 Đề tài nghiên cứu khoa học thường xuyên 2006 Sử dụng Monthly Time Series Wizard để nhập các dữ liệu: Month Flow (CMS) Jan 12 Feb 7 Mar 11 Apr 17 May 80 Jun 136 Jul 45 Aug 32 Sep 38 Oct 18 Nov 9 Dec 7 Chú ý rằng khi bạn nhập dữ liệu vào mỗi điểm, thì dữ liệu đó cũng sẽ được thể hiện trên biểu Không nhập hoặc thay đổi bất cứ giữ liệu nào vội WEAP chia... xóa Nhấn “Finish” để kết thúc Lặp lại các bước như vậy và thế lượng nước sử dụng 3500 m3/ha cho vị trí nhu cầu nông nghiệp “Agriculture” với giả thiết mới được tạo “Unit Irrigation Water Needs” Kiểm tra lại kết quả bằng cách tính lại, kết quả lần tính này phải giống với kết quả đã tính ở phần WEAP trong 1 giờ: Hướng dẫn sử dụng WEAP qua các ví dụ 35 Đề tài nghiên cứu khoa học thường xuyên 2006 Annual... về phía dưới hạ lưu đường dẫn nước từ “Big City”ra Chọn “Supply Preference” là 1 cho các đường truyền dẫn Transmission Link Thông số ưu tiên cấp nước “Supply Preference parameter” cho phép bạn xác định nguồn nước nào là sử dụng ưu tiên cấp nước cho vị trí nhu cầu này WEAP sẽ cố gắng cấp nước cho tất cả nhu cầu dùng nước với nguồn nước đặt ở mức độ ưu tiên cao nhất, chỉ sử dụng nguồn nuớc có mức ưu... Hướng dẫn sử dụng WEAP qua các ví dụ 27 Đề tài nghiên cứu khoa học thường xuyên 2006 Kế tiếp, thiết lập quy trình dòng chảy hồi quy (Return Flow Routing) cho dòng chảy hồi quy của Big City bằng cách nhấp phải chuột lên mỗi dòng đường dẫn hồi quy và chọn “edit data” , chọn “Return Flow Routing” hay vào “ Data view\Supply and Resources\Return Flows\from Big City” Thực hiện tương tự cho đường truyền dẫn . xuyên 2006 Hướng dẫn sử dụng WEAP qua các ví dụ 9 VI. Cấu trúc sách hướng dẫn Sách hướng dẫn này giúp bạn hiểu được các ứng dụng rộng rãi của WEAP và có thể thực hành với WEAP. Module. cứu khoa học thường xuyên 2006 Hướng dẫn sử dụng WEAP qua các ví dụ 12 WEAP Hệ thống đánh giá và lập kế hoạch dùng nước Phần 2: WEAP TRONG MỘT GIỜ Hướng dẫn dùng I. Tạo vùng nghiên. nó. Thông qua bài tập trong sách hướng dẫn này chúng ta sẽ sử dụng vùng đặt trước có tên là Đề tài nghiên cứu khoa học thường xuyên 2006 Hướng dẫn sử dụng WEAP qua các ví dụ 17 “Tutorial”.