bài tập thực hành mô hình MIKE 11

Bài tập thực hành mô hình MIKE 11. Đánh giá hiện trạng cấp nước, các vấn đề nổi côm trên lưu vực sông Cầu, nghiên cứu xây dựng mô hình MIKE 11 để giải quyết bài toán cấp nước cho lưu vực sông Cầu.Vận dụng kiến thức học, biết lựa chọn mô hình toán cho các bài tập phù hợp

B TI NGUYấN V MễI TRNG H NI TRNG I HC TI NGUYấN V MễI TRNG H NI KHOA KH TNG THY VN BI THC HNH QUY HOCH V QUN Lí TI NGUYấN NC XY DNG Mễ HèNH THY LC CHO MNG LI SễNG CU Sinh viờn thc hin : Lu Th Hip Mó sinh viờn : DC00201215 Lp : H2TNN Giỏo viờn hng dn: Trn Ngc Huõn H Ni, 11/2015 MC LC 1.1 CHNG 1: IU KIN A Lí T NHIấN LU VC SễNG CU V trớ a lý Lu vc sụng Cu nm to t 210 07 n 220 18 v bc, 1050 28 n 1060 08 kinh ụng v cú din tớch 6.030 km2 Lu vc bao gm ton b hoc mt phn lónh th ca cỏc tnh Bc Cn, Thỏi Nguyờn, Bc Ninh, Bc Giang, Vnh Phỳc, H Ni, c gii hn bi: cỏnh cung sụng Gõm phớa tõy, cỏnh cung Ngõn Sn phớa ụng, phớa bc v tõy bc gii hn bi nhng dóy nỳi cao hn 1000m, phớa nam giỏp vi Hi Dng v H Ni Sụng Cu bt ngun t vựng nỳi Phia-eng cao 1527 m sn ụng nam ca dóy Pia-bi-úc, vựng nỳi cao ca tnh Bc Cn Dũng chớnh sụng Cu cú hng chy Bc - Nam t Bc Cn v Thỏi Nguyờn, sau ú i hng tõy bc - ụng nam, chy qua Ch n, Ch Mi, Thỏi Nguyờn, Bc Giang, Bc Ninh v vo sụng Thỏi Bỡnh ti Ph Li - Hi Dng Lu vc cú tng chiu di cỏc nhỏnh sụng khong 1600 km Hỡnh 1.1 S lu vc sụng Cu 1.2 c im khớ hu Khớ hu ca lu vc sụng Cu mang c im c bn ca khớ hu nhit i giú ca khớ hu Bc Vit Nam, c coi l c tớnh ch o quy nh v c bn hng phỏt trin ca h sinh thỏi lu vc Nhit trung bỡnh ca khụng khớ hng nm dao ng t 18 23 o C , ni cú nhit thp l vựng Tam o v Ch n t 18 20 oC, ni cú nhit cao l vựng h du Vnh Yờn, Bc Giang, Hip Ho, Tõn Yờn, t 23 24o C m khụng khớ trung bỡnh nhiu nm cỏc vựng trờn lu vc dao ng t 81-87%, cỏc vựng nỳi cũn nhiu cõy rng, cú ma nhiu thỡ m cao hn Ni cú m cao nht l vựng nỳi Tam o 87% ri n vựng Bc Cn, nh Hoỏ, ỡnh Lp t 83- 84% Vựng cú m thp nht l vựng Vnh Yờn, Lc Ngn, Sn ng, Bc Giang 81% Ma: Trờn lu vc Sụng Cu, lng ma trung bỡnh hng nm khụng ln lm, dao ng t 1500- 2000mm Lng ma lu vc phõn b khụng u v chia thnh hai rừ rt: - Mựa ma t thỏng V n thỏng IX, chim t 75-80% tng lng ma c nm, thỏng cú lng ma ln nht l thỏng VII v thỏng VIII trờn 300 mm/ thỏng - Mựa khụ t thỏng X n thỏng IV nm sau, lng ma chim t 20-25% tng lng ma c nm Thỏng ma ớt nht l thỏng XII v thỏng I Trung tõm ma ln nht l vựng Tam o khong 2500 mm /nm Lng bc hi trung bỡnh cỏc vựng dao ng t 540-1000 mm/nm, tựy thuc v trớ, a hỡnh, cỏc c trng v nhit , s gi nng Vựng cú lng bc hi nh nh Tam o 561 mm/nm, thng ngun sụng Cu t 760-800 mm/nm Cỏc vựng thp cú lng bc hi ln nh Bc Giang, Thỏi Nguyờn trờn 1000 mm/nm 1.3 c im thy Mng li sụng ngũi trờn lu vc sụng Cu, cỏc nhỏnh sụng chớnh phõn b tng i u dc theo dũng chớnh, nhng cỏc sụng nhỏnh tng i ln u nm phớa hu ngn lu vc, nh cỏc sụng: Ch Chu, u, Cụng, C L Trong ton lu vc cú 68 sụng sui cú di t 19 km tr lờn vi tng chiu di 1600 km, ú cú 13 sụng sui cú di t 15 km tr lờn v 20 sụng sui cú din tớch lu vc ln hn 100 km2 Sụng C L bt ngun t sn tõy bc dóy nỳi Tam o, chy qua vựng ng bng Vnh Phỳc ri vo sụng Cu phớa phi ti Lng Phỳ Sụng C L di 89 km, cao trung bỡnh lu vc 87 m, c dc 4.7%, mt li sụng 0.73 km/km2 , din tớch lu vc 88 km2 Trong lu vc sụng C L cú h i Li cú din tớch mt nc l 550 vi dung tớch 25.0 ì 106 m3 , h X Hng cú din tớch mt nc l 46.2 vi dung tớch 12.7ì106 m3 , m Vc din tớch mt nc 255 Tuy nhiờn on u ngun ca C L (ch phõn lu sụng Hng) ó b bt vo u th k 20 nờn sụng C L hin khụng cũn ni vi sụng Hng u ngun sụng C L hin huyn Mờ Linh (H Ni) v ngun nc ca sụng ch yu l t cỏc dũng sui t dóy nỳi Tam o Sụng C L to thnh ranh gii t nhiờn gia huyn Súc Sn vi huyn Mờ Linh v gia huyn Súc Sn vi huyn Yờn Phong Ton chiu di ca sụng l 89 km ú on trờn a bn Vnh Phỳc di 27 km H lu sụng C L (t Ph L) cú dũng chy quanh co Tuy iu ny hp dn nhng ngi thớch ngm cnh sụng, nhng ngi lm phim v nhng ngi kinh doanh bt ng sn , nhng nú li l mt nguyờn nhõn gõy hin tng nc sụng khụng thoỏt nhanh vo ma Thng kờ cho thy nh hng ca l thng t 30-40 ngy Ngi ta ó dựng m Vc thoỏt l cho sụng C L u ngun, nhng hiu qu khụng cao Hin cú ý tng nn dũng C L, ct cỏc on quanh co cú dũng chy thng m gim l v phc v du lch Hỡnh 1.2 Bn li trm khớ tng thy lu vc sụng Cu CHNG 2: XY DNG V KIM NH Mễ HèNH MIKE 11 2.1 Gii thiu mụ hỡnh MIKE 11 Mụ hỡnh MIKE 11 l mt phn mm k thut chuyờn dng Vin Thu lc an Mch (DHI) xõy dng v phỏt trin khong 20 nm tr li õy, c ng dng mụ phng ch thy lc, cht lng nc v chuyn bựn cỏt vựng ca sụng, sụng, h thng ti, kờnh dn v cỏc h thng dn nc khỏc MIKE 11 bao gm nhiu mụ un cú cỏc kh nng v nhim v khỏc nh: mụ un ma dũng chy (RR), mụ un thu ng lc (HD), mụ un ti - khuch tỏn (AD), mụ un sinh thỏi (Ecolab) v mt s mụ un khỏc Trong ú, mụ un thu lc (HD) c coi l phn trung tõm ca mụ hỡnh, nhiờn tu theo mc ớch tớnh toỏn m chỳng ta kt hp s dng vi cỏc mụ un khỏc mt cỏch hp lý v khoa hc 2.1.1 Mụ un thy lc HD (HD-Hydrodynamics) Mụ un thy lc c xõy dng trờn c s h phng trỡnh Saint Venant mt chiu cho trng hp dũng khụng n nh, gm hai phng trỡnh sau: Phng trỡnh liờn tc Phng trỡnh ng lng L mt h hai phng trỡnh vi phõn o hm riờng phi tuyn bc nht, h phng trỡnh cú dng ny núi chung khụng gii c bng phng phỏp gii tớch Do ú, ngi ta ó gii h phng trỡnh ny bng phng phỏp s vi lc sai phõn hu hn im n (Abbott-Inoescu) 2.1.2 Cỏc mụ un cht lng nc gii quyt cht lng nc cú liờn quan n nhng phn ng sinh húa, mụ hỡnh MIKE 11 s dng ng thi hai mụ un l mụ un ti - khuch tỏn (AD) v mụ un sinh thỏi (Ecolab) tớnh toỏn a Mụ un truyn ti khuch tỏn (AD-Avection Dispersion) Mụ un truyn ti khuch tỏn c dựng mụ phng chuyn mt chiu ca cht huyn phự hoc ho tan (phõn hu) cỏc lũng dn h da trờn phng trỡnh tr tớch lu vi gi thit cỏc cht ny c ho tan trn ln Quỏ trỡnh ny c biu din qua phng trỡnh sau: Trong ú : A: din tớch mt ct (m2 ) C: nng (kg/m3 ) D:h s khuch tỏn (m2 /s) q: lu lng nhp lu trờn n v chiu di dc sụng(m2 /s) K: h s phõn hy sinh hc (ngy-1 ) ch c dựng cỏc hin tng hay quỏ trỡnh xem xột cú liờn quan n cỏc phn ng sinh hoỏ Phng trỡnh th hin hai c ch truyn ti, ú l truyn ti i lu tỏc dng ca dũng chy v truyn ti khuch tỏn Gradien nng gõy Phng trỡnh ny cng c gii theo phng phỏp s vi s sai phõn n trung tõm b Mụ un sinh thỏi (Ecolab) Mụ un sinh thỏi mụ hỡnh MIKE 11 gii quyt khớa cnh cht lng nc sụng ti nhng vựng b nh hng bi cỏc hot ng dõn sinh kinh t.v.v Mụ un ny phi c i kốm vi mụ un ti - khuch tỏn, iu ny cú ngha l mụ un cht lng nc gii quyt cỏc quỏ trỡnh bin i sinh hc : Mi quan h gia BOD/DO ; cỏc nhõn t nh hng n Oxy hũa tan (t , dũng chy,); quỏ trỡnh Nitrat húa; nh hng ca thc vt ỏy; s khuy ng v lng ng ca bựn cỏt ca cỏc hp cht sụng cũn mụ un ti - khuch tỏn c dựng mụ phng quỏ trỡnh truyn ti khuch tỏn ca cỏc hp cht ú 2.2 S liu u vo 2.2.1 S liu mt ct Bng 2.1 Thụng tin mt ct TT Song Cau Tên mặt cắt Tên mặt cắt (sơ đồ tính) 374 375 Khoảng Khoảng cách cách hai mặt cắt dồn cộng (m) (m) 0.00 2000 0.00 2000 Chú thích 376 377 378 Song Ca Lo 379 380 381 Hỡnh 2.1 S vựng nghiờn cu 2000 3500 2500 4000 7500 10000 1500 2500 1500 4000 2.2.2 S liu a hỡnh Hỡnh 2.2 S mng sụng tớnh toỏn 2.2.3 S liu thy - Lu lng quan trc ti trm A trờn sụng Cu Lu lng quan trc ti trm B trờn sụng C L Mc nc quan trc ti trm C trờn sụng Cu Mc nc quan trc ti trm D trờn sụng Cu S liu lu lng v mc nc thc o dựng lm iu kin biờn v hiu chnh, kim nghim mụ hỡnh thu lc Cỏc s liu thu (t =2h) t ngy 3/10/1978 n ngy 7/10/1978 c dựng hiu chnh mụ hỡnh thu lc, s liu thu (t =2h) t ngy 9/ 11/1984 n ngy 13/11/1978 c dựng kim nghim mụ hỡnh thu lc ( bng 1, bng ph lc) 10 2.3 Xõy dng mụ hỡnh Hỡnh 2.3 D liu c s Hỡnh 2.4 File chy 11 Hỡnh 2.5 Mng li sụng v biờn khng ch Hỡnh 2.6 Thụng s thy lc 12 Hỡnh 2.7 Nhp s liu mt ct 2.4 Kt qu hiu chnh v kim nh 2.4.1 Hiu chnh [meter] Water Level SONG_CAU 5000.00 DUONG MUC NUOC TINH TOAN VA THUC DO NAM 1978 16.0 External TS H_tram_D 15.0 14.0 13.0 12.0 11.0 10.0 9.0 8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 00:00:00 3-10-1978 06:00:00 12:00:00 18:00:00 00:00:00 4-10-1978 06:00:00 12:00:00 18:00:00 00:00:00 5-10-1978 06:00:00 12:00:00 18:00:00 00:00:00 6-10-1978 06:00:00 12:00:00 Hỡnh 2.8 Biu mc nc tớnh toỏn v thc o nm 1978 13 18:00:00 00:00:00 7-10-1978 2.4.1 Kim nh [meter] Water Level SONG_CAU 5000.00 DUONG MUC NUOC TINH TOAN VA THUC DO NAM 1984 14.0 External TS H_tram_D 13.5 13.0 12.5 12.0 11.5 11.0 10.5 10.0 9.5 9.0 Cỏc trng hp 8.5 8.0 H s NASH 7.5 7.0 6.5 6.0 5.5 5.0 Hiu chnh 0.99914 Kim nh 0.99401 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 00:00:00 9-11-1984 06:00:00 12:00:00 18:00:00 00:00:00 10-11-1984 06:00:00 12:00:00 18:00:00 00:00:00 11-11-1984 06:00:00 12:00:00 18:00:00 00:00:00 12-11-1984 06:00:00 12:00:00 18:00:00 00:00:00 13-11-1984 Hỡnh 2.8 Biu mc nc tớnh toỏn v thc o nm 1984 Bng 2.2 H s NASH Nhn xột: - Vi kt qu h s NASH nh trờn, ỏnh giỏ s b l b thụng s khỏ phự hp cho khu vc nghiờn cu Hỡnh dng ca ng tớnh toỏn v thc o ng dng, giỏ tr tng i phự hp 2.5 Phng ỏn ct dũng D ỏn no vột kờnh ni t mt ct n mt ct vi chiu di kờnh l: (800 + a) m Trong ú a l s th t ca sinh viờn v = 810(m) 14 Hỡnh 2.9 Kờnh ni t mt ct n mt ct Hỡnh 2.10 Mt ct kờnh Mc nc ln nht ti MC3 sau no vộ trn l 11/1978 l : 14,654(m) lỳc 14:00:00 ngy 4/10/1978 - D ỏn no vột kờnh nyrt cso ý ngha vic thoỏt l So sỏnh ng mc nc v lu lng MC cho c trng hp - Hỡnh 2.11 Biu th hin mc nc tớnh toỏn cha cú kờnh v cú kờnh nm 1978 15 Hỡnh 2.12 Biu th hin lu lng tớnh toỏn cha cú kờnh v cú kờnh nm 1978 * Nhn xột: ng Z ~ t cha no vột kờnh v no vột kờnh khỏ trựng hp v dng ng nhng mc nc ó no vột kờnh ó gim xung ỏng k chng t phng ỏn ct dũng ó mang li hiu qu ln vic ct l ng Q ~ t cha no vột kờnh v no vột kờnh khỏ trựng hp v dng ng v tng ng v giỏ tr, hai ng gn nh trựng nhau, s thay i v lu lng l khụng ỏng k 2.6 Phng ỏn khng ch lu lng ti trm A Gi s rng lu lng vo thng ngun sụng Cu (ti MC1) c khng ch vi mt giỏ tr hng s Q = (2000 + 10a) m3/s = 2100 (m3/s) Trong ú a l s th t ca sinh viờn Hỡnh 2.13 D liu u vo trng hp Q khng ch Mc nc ln nht ti MC3 cho trn l 1978 trng hp ny l 11.943 (m) 16 Hỡnh 2.14 So sỏnh mc nc tớnh trng hp khng ch v cha khng ch nm 1978 Hỡnh 2.15 So sỏnh lu lng tớnh toỏn trng hp khng ch v cha khng ch nm 1978 *Nhn xột : Khi thay i giỏ tr lu lng ti thng ngun v l hng s xột thi on tớnh toỏn t thy ng Z ~t trng hp khng ch v khụng khng ch: hỡnh dng khỏc v giỏ tr thay i tng i ln, mc nc ln nht trng hp khng ch thp hn mc nc trng hp khụng khng ch v thi gian xut hin giỏ tr max sm hn ng Q ~ t v hỡnh dng ng tng i ging nhau, nhugnw thi gian xut hin nh lỳc trng hp khng ch sm hn v giỏ tr max thp hn trng hp khụng khng ch KT LUN - Thu thp s liu v xõy dng c mụ hỡnh Mike 11 cho lu vc sụng Cu, xỏc nh h s nhỏm phự hp cho sụng Xỏc nh mc nc v lu lng cỏc trng hp khỏc - MIKE 11 l mt cụng c hu hiu vic tớnh toỏn thy lc cng nh ỏnh giỏ cỏc phng ỏn ct gim l cho vựng Sụng Cu Vic ỏp dng mụ hỡnh rt tin li vic tớnh toỏn cỏc phng ỏn.Ph lc Bng S liu lu lng, mc nc nm 1978 STT Date Trm A (sụng Cu) (m3/s) Trm B (sụng C L) (m3/s) 17 Trm C (Sụng Cu) (cm) Trm D (cm) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 10/3/78 0:00 10/3/78 2:00 10/3/78 4:00 10/3/78 6:00 10/3/78 8:00 10/3/78 10:00 10/3/78 12:00 10/3/78 14:00 10/3/78 16:00 10/3/78 18:00 10/3/78 20:00 10/3/78 22:00 10/4/78 0:00 10/4/78 2:00 10/4/78 4:00 10/4/78 6:00 10/4/78 8:00 10/4/78 10:00 10/4/78 12:00 10/4/78 14:00 10/4/78 16:00 10/4/78 18:00 10/4/78 20:00 10/4/78 22:00 10/5/78 0:00 10/5/78 2:00 10/5/78 4:00 10/5/78 6:00 10/5/78 8:00 10/5/78 10:00 10/5/78 12:00 10/5/78 14:00 10/5/78 16:00 10/5/78 18:00 10/5/78 20:00 10/5/78 22:00 10/6/78 0:00 10/6/78 2:00 10/6/78 4:00 10/6/78 6:00 10/6/78 8:00 50 49.9 49.7 49.5 49.3 51.5 69.6 118.2 214.1 373.3 608.7 943.8 1479.3 2239.1 3216.1 4466.2 5785.3 7058.3 8186.8 8979.8 9372.6 9446.7 9206.3 8779.6 8315.1 7801.9 7304.2 6838.3 6402.4 5994.3 5612.5 5255.1 4920.6 4607.6 4314.7 4040.5 3783.9 3543.7 3319 3108.6 2911.8 50 49.9 49.7 50.9 59 76.4 164.3 327.5 526.5 745.8 996.5 1343.6 2300.1 3313.3 3900.8 4795.8 4523.1 3849.2 3415.9 2697.2 2072 1594.1 1228.9 949.7 736.2 573.1 448 351.9 299.6 298.3 297 295.8 294.5 293.3 292 290.8 289.5 288.3 287.1 285.8 284.6 18 348 348 349 349 349 350 351 352 353 353 354 356 358 360 362 365 366 367 369 372 373 375 377 379 382 384 387 391 394 398 401 404 409 413 418 429 428 433 439 445 451 356.7 356.7 357.3 357.6 358.8 362.6 381.2 430.1 515.1 619.9 738.7 860.9 1014.2 1188.6 1319.6 1441.0 1509.6 1541.1 1570.1 1579.2 1572.6 1557.6 1534.1 1504.3 1473.0 1439.6 1405.8 1373.5 1343.1 1316.3 1291.2 1266.7 1243.2 1220.3 1196.9 1174.5 1150.5 1126.1 1102.7 1079.6 1056.9 42 43 44 45 46 47 48 49 10/6/78 10:00 10/6/78 12:00 10/6/78 14:00 10/6/78 16:00 10/6/78 18:00 10/6/78 20:00 10/6/78 22:00 10/7/78 0:00 2727.5 2555.1 2393.7 2242.6 2101.3 1968.9 1845.1 1729.2 283.4 282.2 281 279.8 278.6 277.4 276.2 275 458 462 468 472 476 480 484 490 1035.4 1021.9 1008.9 994.7 979.5 963.7 946.9 929.8 Bng S liu lu lng, mc nc nm 1984 STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 Date 11/9/84 0:00 11/9/84 2:00 11/9/84 4:00 11/9/84 6:00 11/9/84 8:00 11/9/84 10:00 11/9/84 12:00 11/9/84 14:00 11/9/84 16:00 11/9/84 18:00 11/9/84 20:00 11/9/84 22:00 11/10/84 0:00 11/10/84 2:00 11/10/84 4:00 11/10/84 6:00 11/10/84 8:00 11/10/84 10:00 11/10/84 12:00 11/10/84 14:00 11/10/84 16:00 11/10/84 18:00 11/10/84 20:00 11/10/84 22:00 11/11/84 0:00 11/11/84 2:00 11/11/84 4:00 11/11/84 6:00 Trm A (sụng Cu) (m3/s) 50 49.9 49.7 49.5 50.2 64 98.9 167.2 323.4 605.8 1003.8 1526.5 2178.2 2922.8 3727.2 4516.2 5191.7 5723.1 6086.8 6246.8 6210.6 6026.7 5744.8 5427.2 5102 4780.9 4476.9 4192.4 Trm B (sụng C L) (m3/s) 50 49.9 49.7 50.7 85.3 197.8 309.8 423.4 824.5 1415.5 1708.9 1943.1 2327.8 2701.2 2865.6 2762.1 2388.3 1989.6 1628.7 1270.4 981.5 760.8 592 463 364.2 299.8 298.5 297.2 19 Trm C (Sụng Cu) (cm) 249 250 252 256 259 260 263 268 272 276 279 285 291 297 304 311 318 326 333 341 349 358 366 373 379 384 389 394 Trm D (cm) 265.6 266 267.45 270.6 280.25 312.1 369.05 442.2 578.05 763.45 893.9 1000.95 1108.95 1212.4 1290.45 1341.95 1368.5 1380.8 1384.5 1377.65 1362 1340.35 1314.45 1286.6 1258.3 1230.9 1206.45 1183.3 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 11/11/84 8:00 11/11/84 10:00 11/11/84 12:00 11/11/84 14:00 11/11/84 16:00 11/11/84 18:00 11/11/84 20:00 11/11/84 22:00 11/12/84 0:00 11/12/84 2:00 11/12/84 4:00 11/12/84 6:00 11/12/84 8:00 11/12/84 10:00 11/12/84 12:00 11/12/84 14:00 11/12/84 16:00 11/12/84 18:00 11/12/84 20:00 11/12/84 22:00 11/13/84 0:00 3926.2 3677 3443.8 3225.5 3021.2 2830.1 2651.1 2483.7 2326.9 2180.2 2042.9 1914.4 1794.2 1681.6 1576.3 1477.7 1385.4 1299 1218.1 1142.5 1071.6 296 294.7 293.4 292.2 290.9 289.7 288.5 287.2 286 284.8 283.6 282.4 281.2 280 278.8 277.6 276.4 275.2 274 272.9 271.7 20 400 406 410 412 412 417 422 426 429 433 437 439 443 448 451 453 453 452 452 453 454 1159.7 1135.55 1111.8 1087.75 1063.75 1040.35 1017.95 997.05 983.1 970.05 956.2 940.65 924.5 908.3 891.35 873.55 855.5 836.85 818.35 800.5 783.6