TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI KHOA KHÍ TƯỢNG - THỦY VĂN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG MÔ HÌNH SOBER - 1DFLOW TÍNH TOÁN DÒNG CHẢY CẠN LƯU VỰC SÔNG ĐÁY TÍNH ĐẾN TRẠM THỦY VĂN BA THÁ Sinh viên thực hiện: Chu Việt Anh Giáo viên hướng dẫn: ThS Trần Ngọc Huân Hà Nội, năm 2015 LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo Khoa Khí tượng Thủy văn – Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội truyền thụ kiến thức cho em suốt trình học tập vừa qua Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo Th.S Trần Ngọc Huân tận tình hướng dẫn, bảo suốt thời gian qua để đồ án hoàn thành thời gian quy định Em xin gửi lời cảm ơn tới người thân toàn thể bạn lớp chia sẻ, giúp đỡ, động viên tạo điều kiện để em hoàn thành nhiệm vụ học tập làm đồ án Do đồ án thực thời gian có hạn, tài liệu tham khảo số liệu đo đạc chưa đầy đủ, kinh nghiệm thân hạn chế nên nội dung đồ án không tránh khỏi thiếu sót Vì vậy, em mong nhận đóng góp quý báu thầy cô giáo toàn thể bạn sinh viên để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 15 tháng năm 2015 Sinh viên Chu Việt Anh MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG I ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN LƯU VỰC SÔNG ĐÁY 1.1 Điều kiện tự nhiên 1.1.1 Vị trí địa lý 1.1.2 Các tiểu lưu vực lưu vực sông Đáy 1.1.3 Đặc điểm địa hình, địa mạo 1.1.4 Đặc điểm thổ nhưỡng 1.1.5 Đặc điểm khí hậu 1.1.6 Đặc điểm thủy văn hệ thống sông Đáy 11 1.2 Đặc điểm kinh tế- xã hội 13 1.2.1 Dân cư 13 1.2.2 Kinh tế - xã hội 13 1.2.3 Vị trí vùng nghiên cứu 14 CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH TÀI NGUYÊN NƯỚC LƯU VỰC SÔNG ĐÁY 16 2.1 Tài nguyên nước mặt 16 2.2.1 Mạng lưới trạm thủy văn 19 2.2.2 Các đặc trưng thủy văn dòng chảy 20 2.2 Công trình khai thác Tài nguyên nước tình hình sử dụng dọc sông Đáy24 2.2.1 Các công trình đầu mối 24 2.2.2 Các công trình lấy nước tình hình sử dụng nước dọc sông Đáy 27 2.3 Các thách thức liên quan đến Tài nguyên nước lưu vực sông Đáy 29 2.3.1 Chất lượng nước 29 2.3.2 Sông chết 30 CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH SOBEK 1DFLOW TÍNH TOÁN DÒNG CHẢY CẠN SÔNG ĐÁY 31 3.1 Giới thiệu mô hình SOBEK 31 3.1.1 Giới thiệu chung 31 3.1.2 Cơ sở lý thuyết mô hình SOBEK 1D FLOW 32 3.2 Số liệu đầu vào mô hình 33 3.2.1 Sơ đồ thủy lực 33 3.2.2 Tài liệu địa hình 34 3.2.3 Tài liệu thủy văn 34 3.3 Xây dựng mô hình thủy lực mùa cạn mô hình SOBEK 1DFLOW 37 3.3 Hiệu chỉnh kiểm định mô hình 39 3.3.1 Quy trình hiệu chỉnh tiêu đánh giá 39 3.3.2 Thông số mô hình 40 3.3.3 Kết hiệu chỉnh kiểm định mô hình 42 3.4 Nghiên cứu đánh giá khả cấp nước lưu vực sông Tích 44 3.4.1 Bài toán tiếp nước từ lưu vực sông Tích 44 3.4.2 Ứng dụng mô hình SOBEK 1DFLOW đánh giá khả cấp nước 45 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Đặc trưng hình thái sông suối lưu vực sông Đáy 11 Bảng 1.2 Vị trí vị trí biên vùng nghiên cứu 15 Bảng 2.1 Đặc trưng dòng chảy năm số vị trí 20 Bảng 2.2 Tiềm tài nguyên nước mặt 21 Bảng 2.3: Khả xảy lũ lớn tháng năm 22 Bảng 3.1 Địa hình lòng dẫn sông Tích - Đáy 34 Bảng 3.2: Bảng thống kê diện tích nhánh sông 34 Bảng 3.3: Bảng thống kê trạm kiểm tra 36 Bảng 3.4 Hệ số nhám sông Đáy sông Tích mô hình SOBEK 1D FLOW 40 Bảng 3.5: Kết mực nước lớn thực đo tính toán mô 43 Bảng 3.6: Kết mực nước nhỏ thực đo tính toán mô 44 Bảng 3.7: Bảng tống hợp so đánh phương án 51 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Bản đồ lưu vực sông Đáy Hình 1.2: Tỷ lệ diện tích địa phương lưu vực Hình 1.3 Các trạm thủy văn vùng đồng sông Hồng lưu vực sông Đáy 13 Hình 2.1: Tiềm tài nguyên nước mặt 21 Hình 2.2: Bản đồ hệ thống công trình lấy nước khu thủy lợi sông Đáy 29 Hình 3.1: Sơ họa sơ đồ thủy lực 33 Hình 3.2: Quá trình mực nước đập Mai Lĩnh mùa cạn 2014 35 Hình 3.3: Quá trình lưu lượng Cầu vượt Nam Thăng Long Lâm sơn mùa cạn 2014 35 Hình 3.4: Quá trình mực nước thực đo trạm Thủy văn Ba Thá 36 Hình 3.5: Sơ đồ tiếp cận mô hình SOBEK 37 Hình 3.6: Mạng lưới thủy lực lưu vực nghiên cứu mô hình SOBEK 37 Hình 3.7: Nhập thông số nhám 38 Hình 3.8: Đưa điều kiện biên 38 Hình 3.9: Sơ đồ trình hiệu chỉnh mô hình 39 Hình 3.10: Đường trình mực nước tính toán thực đo trạm Trí Thủy tháng I – III năm 2014 42 Hình 3.11: Đường trình mực nước tính toán thực đo trạm Trí Thủy 43 Hình 3.12: Sơ đồ khối toán cấp nước hệ thống sông Đáy -Tích 45 Hình 3.13: Đường trình lưu lượng chuyển nước sông Tích theo kịch 1, 46 Hình 3.14: Đường trình mực nước trạm Trí Thủy sông Tích – KB 46 Hình 3.15: Đường trình mực nước trạm Trí Thủy sông Tích – KB 47 Hình 3.16: Đường mực nước trạm Trí Thủy sông Tích – KB 47 Hình 3.17: Đường mực nước nhỏ dọc sông Tích ứng với năm trạng 2014 (KB1) 48 Hình 3.18: Đường mực nước nhỏ dọc sông Tích với Q=60 m3/s (KB 2) 48 Hình 3.19: Đường mực nước nhỏ dọc sông Tích với Q=130 m3/s (KB 3) 49 Hình 3.20: Đường mực nước nhỏ dọc sông Đáy với lưu lượng ban đầu (KB1) 49 Hình 3.21: Đường mực nước nhỏ dọc sông Đáy với Q=60 m3/s (KB2) 50 Hình 3.22: Đường mực nước nhỏ dọc sông Đáy với Q=130 m3/s (KB 3) 50 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết Việt Nam có hệ thống sông lớn số sông suối nhỏ có lượng nước phong phú Tuy nhiên, dòng chảy sông suối phân phối không năm; mùa lũ lượng dòng chảy lớn dẫn đến thừa nước gây lũ lụt, mùa cạn lượng dòng chảy nhỏ dẫn đến thiếu nước dùng Do đó, phía thượng lưu sông suối xây dựng hồ chứa, nhằm điều tiết dòng chảy Nếu có phương án khai thác hiệu quả, nguồn tài nguyên thiên nhiên vô quí giá, để phục vụ phát triển ngành kinh tế đất nước Hệ thống sông Hồng hệ thống sông lớn thứ hai nước ta, sau hệ thống sông Mê Kông Lưu vực sông Đáy tiểu lưu vực sông Hồng sông lưu vực sông Nhuệ - Đáy phía tây nam vùngchâu thổ sông Hồng Sông Đáy chảy gọn tỉnh thành Hà Nội, Hà Nam, Ninh Bình Nam Định với dòng sông chảy gần song song bên hữu ngạn hạ lưu sông Hồng Sông Đáy có chiều dài khoảng 240 km lưu vực (cùng với phụ lưu sông Nhuệ) 7.500 km² địa bàn tỉnh thànhHà Nội, Hòa Bình, Hà Nam, Ninh Bình Nam Định.Sông Đáy vai trò sông sông Bùi, sông Nhuệ, sông Bôi, sông Hoàng Long, sông Vạc phân lưu sông Hồng nhận nước từ sông Nam Định nối tới từ sông Hồng Sông Đáy có tầm quan trọng tỉnh Hà Nội, Nam Định,…Bên cạnh lợi ích to lớn, hồ chứa thuỷ lợi - thủy điện làm thay đổi chế độ dòng chảy, ảnh hưởng đến việc khai thác sử dụng quản lý tài nguyên nước, môi trường sinh thái lưu vực Sự thay đổi chế độ dòng chảy sông Đáy, đặc biệt dòng chảy lũ có tác động lớn trực tiếp đến tình hình ngập lụt vùng đồng hạ lưu khả cung cấp nước cho nhu cầu phát triển kinh tế- xã hội thủ đô Do để quản lý khai thác tài nguyên nước lưu vực sông Đáy hiệu cần xác định thay đổi dòng chảy hạ lưu sông Đáy.Bài báo trình bày kết ứng dụng công cụ mô hình thủy văn SOBEK – 1DFLOW bước đầu mô dòng chảy cạn` phục vụ việc nghiên cứu đánh giá tác động công trình thủy lợithủy điện lên dòng chảy lưu vực sông Đáy Mục tiêu đề tài Mục tiêu đề tài: Đề tài nghiên cứu ứng dụng mô hình toán nhằm thực mô dòng chảy lũ cho lưu vực sông Đáy tính đến trạm Ba Thá Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu : Dòng chảy cạn lưu vực sông Đáy - Phạm vi nghiên cứu: Lưu vực sông Đáy tính đến trạm Ba Thá Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp phân tích, tổng hợp, thống kê - Phương pháp mô hình toán Nội dung đề tài Ngoài phần mở đầu kết luận đồ án tiến hành nghiên cứu với chương sau đây: - Chương Đặc điểm tự nhiên lưu vực sông Đáy - Chương Tổng quan tình hình Tài nguyên nước lưu vực sông Đáy - Chương Ứng dụng mô hình SOBEk 1D FLOW tính toán dòng chảy cạn sông Đáy