Ứng dụng mô hình toán nghiên cứu tính toán dòng chảy tối thiểu trên dòng chính lưu vực sông cả

- Trang i - LỜI CẢM ƠN Sau tháng thực hiện, hướng dẫn tận tình PGS.TS.Ngô Lê Long, TS Huỳnh Thị Lan Hương ủng hộ động viên gia đình, bạn bè, đồng nghiệp, với nỗ lực thân, tác giả hoàn thành luận văn thạc sỹ kỹ thuật chuyên ngành Thủy văn với đề tài: “Ứng dụng mô hình tốn nghiên cứu tính tốn dịng chảy tối thiểu dịng lưu vực sơng Cả” Trong q trình thực hiện, tác giả có hội học hỏi tích lũy thêm nhiều kiến thức kinh nghiệm q báu phục vụ cho cơng việc Tuy nhiên thời gian có hạn, trình độ cịn hạn chế, số liệu công tác xử lý số liệu với khối lượng lớn nên thiếu sót Luận văn khơng thể tránh khỏi Do đó, tác giả mong tiếp tục nhận bảo giúp đỡ thầy cô giáo ý kiến đóng góp bạn bè đồng nghiệp Qua tác giả xin bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS.Ngô Lê Long, TS Huỳnh Thị Lan Hương tận tình hướng dẫn, giúp đỡ cho tác giả hoàn thành Luận văn Đồng thời, tác giả xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo khoa Thủy văn Tài nguyên nước truyền đạt kiến thức chun mơn suốt q trình học tập Tác giả xin trân trọng cảm ơn quan, đơn vị nhiệt tình giúp đỡ trình điều tra thu thập tài liệu cho Luận văn Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, quan, bạn bè đồng nghiệp động viên, khích lệ tác giả suốt q trình học tập hồn thành Luận văn Xin chân thành cảm ơn./ Hà Nội, ngày 30 tháng 08 năm 2013 Tác giả Ngô Thu Hằng Ứng dụng mơ hình tốn nghiên cứu tính tốn dịng chảy tối thiểu dịng LVS Cả - Trang ii - BẢN CAM KẾT Tên tác giả: Ngô Thu Hằng Học viên cao học CH19V Người hướng dẫn: PGS.TS.Ngô Lê Long; TS Huỳnh Thị Lan Hương; Tên đề tài Luận văn: “Ứng dụng mơ hình tốn nghiên cứu tính tốn dịng chảy tối thiểu dịng lưu vực sông Cả” Tác giả xin cam đoan đề tài Luận văn làm dựa số liệu, tư liệu thu thập từ nguồn thực tế, công bố báo cáo quan nhà nước…để tính tốn kết quả, từ đánh giá đưa số nhận xét Tác giả không chép Luận văn đề tài nghiên cứu trước Tác giả Ngơ Thu Hằng Ứng dụng mơ hình tốn nghiên cứu tính tốn dịng chảy tối thiểu dịng LVS Cả - Trang iii - MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1 I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU .2 III ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU IV CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .2 V BỐ CỤC CỦA LUẬN VĂN CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ DÒNG CHẢY TỐI THIỂU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ DÒNG CHẢY TỐI THIỂU 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG .4 1.2 CÁC KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA .4 1.2.1 Dịng chảy mơi trường (DCMT) 1.2.2 Dòng chảy tối thiểu (DCTT) .4 1.3 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU DÒNG CHẢY TỐI THIỂU TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 1.3.1 Tổng quan nghiên cứu giới 1.3.2 Tổng quan nghiên cứu Việt Nam .11 1.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ DỊNG CHẢY MƠI TRƯỜNG NỀN 15 1.4.1 Phương pháp thủy văn (Hydrological methods) 15 1.4.2 Phương pháp thủy lực (Hydraulic rating methods) 17 1.4.3 Phương pháp mô môi trường sống (Habitat simulation of microhabitat modelling methods) .19 1.4.4 Phương pháp tổng thể .22 1.4.5 Phương pháp chuyên gia 24 1.4.6 Phương pháp kết hợp 25 Ứng dụng mơ hình tốn nghiên cứu tính tốn dịng chảy tối thiểu dịng LVS Cả - Trang iv - CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI .26 LƯU VỰC SÔNG CẢ 26 2.1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN .26 2.1.1 Vị trí địa lý 26 2.1.2 Đặc điểm địa hình lưu vực sơng Cả 27 2.1.4 Đặc điểm địa chất thổ nhưỡng lưu vực sông Cả .30 2.2 ĐẶC ĐIỂM KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN .31 2.2.1 Mạng lưới trạm khí tượng, thủy văn 31 2.2.2 Chế độ khí hậu, khí tượng lưu vực sơng Cả 35 2.2.3 Đặc điểm thủy văn sơng lưu vực sơng Cả 43 2.3 ĐẶC ĐIỂM DÂN SINH KINH TẾ 50 2.3.1 Dân số 50 2.3.2 Phát triển kinh tế 50 2.3.3 Mục tiêu phát triển kinh tế xã hội đến năm 2010 2020: .52 CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH HIỆN TRẠNG KHAI THÁC SỬ DỤNG NƯỚC VÀ THIẾT LẬP MƠ HÌNH MƠ PHỎNG DỊNG CHẢY TRÊN DỊNG CHÍNH SƠNG CẢ 53 3.1 PHÂN TÍCH HIỆN TRẠNG KHAI THÁC SỬ DỤNG NƯỚC TRÊN DỊNG CHÍNH SƠNG CẢ 53 3.1.1 Hiện trạng khai thác sử dụng nước cho nông nghiệp 53 3.1.2 Hiện trạng, khai thác sử dụng nước cho sinh hoạt 63 3.1.3 Hiện trạng khai thác sử dụng nước cho công nghiệp 64 3.1.4 Hiện trạng giao thông thủy 66 3.2 THIẾT LẬP MƠ HÌNH MƠ PHỎNG DỊNG CHẢY MÙA CẠN TRÊN LƯU VỰC SÔNG CẢ 66 Ứng dụng mơ hình tốn nghiên cứu tính tốn dịng chảy tối thiểu dịng LVS Cả - Trang v - 3.2.1 Phân tích lựa chọn cơng cụ mơ hình mô .66 3.2.2 Giới thiệu khái qt mơ hình MIKE – NAM, MIKE 11 68 3.2.3 Thiết lập mơ hình NAM tính tốn dịng chảy khu 70 CHƯƠNG 4: XÁC ĐỊNH DÒNG CHẢY TỐI THIỂU VÀ ĐÁNH GIÁ 87 KHẢ NĂNG ĐÁP ỨNG NHU CẦU SỬ DỤNG NƯỚC 87 TRÊN DÒNG CHÍNH SƠNG CẢ 87 4.1 HIỆN TRẠNG TÀI NGUYÊN NƯỚC TRÊN LƯU VỰC SÔNG CẢ 87 4.2 XÁC ĐỊNH ĐIỂM KIỂM SỐT VÀ TÍNH TỐN NHU CẦU NƯỚC TRÊN VÙNG NGHIÊN CỨU 90 4.2.1 Đề xuất điểm kiểm soát .90 4.2.2 Tính toán nhu cầu nước khu tưới 91 4.3 XÁC ĐỊNH DÒNG CHẢY TỐI THIỂU TẠI CÁC ĐIỂM KIỂM SOÁT 103 4.3.1 Lượng nước khai thác cho nông nghiệp vùng hạ du tuyến kiểm sốt dịng chảy tối thiểu 104 4.3.2 Lượng nước khai thác cho sinh hoạt vùng hạ du tuyến kiểm sốt dịng chảy tối thiểu 108 4.3.3 Lượng nước khai thác cho công nghiệp vùng hạ du tuyến kiểm sốt dịng chảy tối thiểu 108 4.3.4 Xác định dịng chảy mơi trường sinh thái cho vùng hạ du điểm kiểm sốt dịng chảy tối thiểu 108 4.3.5 Xác định dòng chảy tối thiểu điểm kiểm soát 110 4.4 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ĐÁP ỨNG NHU CẦU KHAI THÁC, SỬ DỤNG NƯỚC TRÊN DỊNG CHÍNH SƠNG CẢ 116 4.4.1 Xây dựng kịch 116 Ứng dụng mơ hình tốn nghiên cứu tính tốn dịng chảy tối thiểu dịng LVS Cả - Trang vi - 4.4.2 Đánh giá khả đáp ứng nhu cầu dung nước tối thiểu dòng sơng Cả .117 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .121 TÀI LIỆU THAM KHẢO Ứng dụng mơ hình tốn nghiên cứu tính tốn dịng chảy tối thiểu dịng LVS Cả - Trang vii - DANH MỤC HÌNH Hình Bản đồ lưu vực sơng Cả [luận án TS Hồng Thanh Tùng] 27 Hình 2 Bản đồ địa hình lưu vực sông Cả 27 Hình Bản đồ mạng lưới trạm khí tượng lưu vực sơng Cả 32 Hình Bản đồ mạng lưới trạm thủy văn lưu vực sơng Cả .34 Hình Biểu đồ độ ẩm trung bình năm số trạm đo lưu vực sơng Cả 38 Hình Bản đồ mơ duyn dịng chảy trung bình năm lưu vực sơng Cả 47 Hình Vị trí đập Đơ Lương 54 Hình Sơ đồ thẳng trục kênh hệ thống thủy lợi Đơ Lương 54 Hình 3 Một số trạm bơm từ huyện Anh Sơn tới đập dâng Đô Lương 56 Hình Một số trạm bơm từ đập Đô Lương đến huyện Thanh Chương .59 Hình Cống Nam Đàn cũ .60 Hình Sơ đồ hệ thống cống Nam Đàn- Bến Thủy- Nghi Quang 61 Hình Một số trạm bơm vùng hạ lưu sông Cả .62 Hình Sơ đồ mơ cấu trúc mơ hình NAM 69 Hình Đa giác Thiessen lưu vực thượng lưu Thác Muối 72 Hình 10 Quá trình lưu lượng trung bình ngày thực đo – tính tốn .73 Hình 11 Quá trình lưu lượng trung bình ngày thực đo – tính tốn 74 Hình 12 Mạng lưới tính tốn MIKE 11 .76 Hình 13 Giao diện thiết lập biên thủy lực MIKE 11 77 Hình 14 Đường trình lưu lượng mực nước biên tính tốn .77 Hình 15 Đường trình lưu lượng gia nhập khu tính tốn NAM .78 Hình 16 Nhu cầu sử dụng nước vị trí lưu vực sơng Cả 79 Hình 17 Mô vận hành đập Đô Lương theo mực nước .80 Hình 18 Mơ cống Nam Đàn theo thời gian lấy nước 81 Hình 19 Kết mơ tính toán thực đo lưu lượng 82 Hình 20 Kết mơ tính tốn thực đo mực nước 83 Hình 21 Kết mơ tính tốn thực đo mực nước 83 Hình 22 Kết mơ tính tốn thực đo mực nước 84 Ứng dụng mơ hình tốn nghiên cứu tính tốn dịng chảy tối thiểu dịng LVS Cả - Trang viii - Hình 23 Kết mơ tính tốn thực đo mực nước 84 Hình 24 Kết mơ tính tốn thực đo mực nước 85 Hình 25 Kết mơ tính tốn thực đo mực nước 85 Hình 26 Kết mơ tính tốn thực đo mực nước 85 Hình Biến thiên M0 Dừa theo thời gian 88 Hình Biến thiên M0 Hòa Duyệt theo thời gian .89 Hình Biến thiên M0 Sơn Diệm theo thời gian 89 Hình 4 Đường trình nhu cầu nước tính tốn lưu lượng thiết kế 102 Hình Đường q trình nhu cầu nước tính tốn lưu lượng thiết kế 103 Hình Đường tần suất dịng chảy trung bình tháng kiệt trạm Dừa 109 Hình Đường tần suất dịng chảy trung bình tháng kiệt 110 Hình Đường tần suất dịng chảy trung bình mùa kiệt (XII-VI) trạm Dừa .116 Hình Đường q trình dịng chảy mùa kiệt 79-80 đường q trình dịng chảy tối thiểu tính tốn tuyến đập Đô Lương 117 Hình 10 Đường q trình dịng chảy mùa kiệt 79-80 đường q trình dịng chảy tối thiểu tính tốn cống Nam Đàn 118 Hình 11 Đường q trình dịng chảy mùa kiệt 77-78 đường q trình dịng chảy tối thiểu tính tốn tuyến đập Đô Lương 119 Hình 12 Đường q trình dịng chảy mùa kiệt 77-78 đường q trình dịng chảy tối thiểu tính tốn cống Nam Đàn 120 Ứng dụng mơ hình tốn nghiên cứu tính tốn dịng chảy tối thiểu dịng LVS Cả - Trang ix - DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Phần trăm dịng chảy bình qn năm (AAF- Percentage of Average Annual Flow) yêu cầu để đạt mục tiêu khai thác khác .16 Bảng 2.1 Thống kê số trạm đo mưa khí tượng lưu vực sông Cả 32 Bảng 2.2 Thống kê lưới trạm đo thuỷ văn thời kỳ đo đạc 34 Bảng 2.3 Nhiệt độ khơng khí trung bình tháng, năm trạm đo (t°C) 37 Bảng 2.4 Bốc trung bình tháng trạm (đo ống Piche) 39 Bảng 2.5 Lượng mưa trung bình nhiều năm trạm đo (mm) 41 Bảng 2.6 Đặc trưng hình thái lưu vực sơng Cả 45 Bảng 2.7 Đặc trưng dịng chảy năm lưu vực sơng Cả .46 Bảng Thống kê trạm bơm đoạn sông Cả từ huyện Anh Sơn tới 55 Bảng Thống kê trạm bơm đoạn sông Cả từ huyện Thanh Chương tới đập dâng Đô Lương 57 Bảng 3 Thống kê trạm bơm vùng hạ lưu sông Cả 61 Bảng Điểm cấp nước thị sinh hoạt tập trung dịng sơng Cả 64 Bảng Thống kê khu công nghiệp địa bàn tỉnh Nghệ An 65 Bảng Các tuyến giao thông thủy dịng sơng Cả 66 Bảng Kết tính tốn trọng số trạm mưa theo phương pháp Thiessen 72 Bảng Chuẩn dòng chảy năm số trạm dòng lưu vực 87 Bảng Diện tích trồng lúa vụ đông xuân lưu vực sông Cả 91 Bảng Hệ số tương ứng với thời kỳ sinh trựởng lúa 92 Bảng 4Nhu cầu nước lúa vụ Đông Xuân vùng Bắc Nghệ An 93 Bảng 5Nhu cầu nước lúa vụ Hè Thu vùng Bắc Nghệ An .93 Bảng Nhu cầu nước lúa vụ Đông Xuân vùng Nam Nghệ An 94 Bảng Nhu cầu nước lúa vụ Hè Thu vùng Nam Nghệ An 95 Bảng Lượng nước tưới lúa khu tưới tháng mùa kiệt thời kỳ 10 ngày khu vực Bắc Nghệ An 96 Bảng Lượng nước tưới lúa khu tưới tháng mùa kiệt thời kỳ 10 ngày khu vực Nam Nghệ An 97 Ứng dụng mơ hình tốn nghiên cứu tính tốn dịng chảy tối thiểu dịng LVS Cả - Trang x - Bảng 10 Nhu cầu dùng nước sinh hoạt vùng nghiên cứu hàng tháng 98 Bảng 11 Số gia súc, gia cầm có vùng nghiên cứu tính đến năm 2010 .99 Bảng 12 Tiêu chuẩn cấp nước cho chăn nuôi (l/ngày đêm) 99 Bảng 13 Nhu cầu nước cho chăn nuôi (m3/s) .99 Bảng 14Nhu cầu nước cho công nghiệp (m3/s) 100 Bảng 15 Tổng hợp nhu cầu nước vùng Bắc Nghệ An (m3/s) .100 Bảng 16 Tổng hợp nhu cầu nước vùng Nam Nghệ An (m3/s) 101 Bảng 17 Lượng nước mặt khai thác trạm bơm vùng hạ du 104 Bảng 18 Lượng nước mặt khai thác cho nông nghiệp vùng hạ du 105 Bảng 19 Lượng nước mặt bơm khai thác vùng hạ du cống Nam Đàn 106 Bảng 20 Lượng nước mặt khai thác cho nông nghiệp vùng hạ du cống Nam Đàn 107 Bảng 21 Dịng chảy tối thiểu tuyến đập Đơ Lương theo phương án .110 Bảng 22 Dòng chảy tối thiểu tuyến đập Đô Lương theo phương án .112 Bảng 23 Dòng chảy tối thiểu cống Nam Đàn theo phương án 113 Bảng 24 Dòng chảy tối thiểu cống Nam Đàn theo phương án 115 Bảng 25 Kết tính tốn tần suất lý luận chọn năm điển hình 116 Ứng dụng mơ hình tốn nghiên cứu tính tốn dịng chảy tối thiểu dịng LVS Cả - Trang 113 - Tháng V VI Ngày Nông nghiệp Sinh hoạt Công nghiệp Môi trường Tổng 2-10 33.3 0.0 0.7 42.3 76.3 11-19 31.7 0.0 0.7 42.3 74.7 20-30 39.4 0.0 0.7 42.3 82.4 1-5 39.4 0.0 0.7 42.3 82.4 6-9 33.3 0.0 0.7 42.3 76.3 10 39.4 0.0 0.7 42.3 82.4 11-15 37.8 0.0 0.7 42.3 80.8 16-23 31.7 0.0 0.7 42.3 74.7 24-30 37.8 0.0 0.7 42.3 80.8 31 31.7 0.0 0.7 42.3 74.7 1-3 33.3 0.0 0.7 42.3 76.3 4-5 39.4 0.0 0.7 42.3 82.4 6-10 37.8 0.0 0.7 42.3 80.8 11-12 31.7 0.0 0.7 42.3 74.7 13-14 37.8 0.0 0.7 42.3 80.8 15-21 39.4 0.0 0.7 42.3 82.4 22-25 33.3 0.0 0.7 42.3 76.3 26-27 31.7 0.0 0.7 42.3 74.7 28-30 37.8 0.0 0.7 42.3 80.8 Bảng 23 Dòng chảy tối thiểu cống Nam Đàn theo phương án Qmt=Qtháng 95% (m3/s) Tháng XII I Ngày Nông nghiệp Sinh hoạt Công nghiệp Môi trường Tổng 1-14 32.0 0.0 1.3 77.7 111 15-25 45.2 0.0 1.3 77.7 124.2 26-31 32.0 0.0 1.3 77.7 111 1-4 32.0 0.0 1.3 77.7 111 5-12 45.2 0.0 1.3 77.7 124.2 Ứng dụng mơ hình tốn nghiên cứu tính tốn dịng chảy tối thiểu dịng LVS Cả - Trang 114 - Tháng II III IV V VI Ngày Nông nghiệp Sinh hoạt Công nghiệp Môi trường Tổng 13-24 32.0 0.0 1.3 77.7 111 25-30 45.2 0.0 1.3 77.7 124.2 1-9 32.0 0.0 1.3 77.7 111 10-17 45.2 0.0 1.3 77.7 124.2 18-28 32.0 0.0 1.3 77.7 111 1-10 45.2 0.0 1.3 77.7 124.2 11-24 32.0 0.0 1.3 77.7 111 25-31 45.2 0.0 1.3 77.7 124.2 1-5 45.2 0.0 1.3 77.7 124.2 6-14 32.0 0.0 1.3 77.7 111 15-25 45.2 0.0 1.3 77.7 124.2 26-30 32.0 0.0 1.3 77.7 111 1-7 45.2 0.0 1.3 77.7 124.2 8-19 32.0 0.0 1.3 77.7 111 20-25 45.2 0.0 1.3 77.7 124.2 26-29 32.0 0.0 1.3 77.7 111 30-31 45.2 0.0 1.3 77.7 124.2 1-10 45.2 0.0 1.3 77.7 124.2 11-19 32.0 0.0 1.3 77.7 111 20-25 45.2 0.0 1.3 77.7 124.2 26-30 32.0 0.0 1.3 77.7 111 Ứng dụng mơ hình tốn nghiên cứu tính tốn dịng chảy tối thiểu dịng LVS Cả - Trang 115 - Bảng 24 Dòng chảy tối thiểu cống Nam Đàn theo phương án Qmt=10%Q0 (m3/s) Tháng XII I II III IV V VI Ngày Nông nghiệp Sinh hoạt Công nghiệp Môi trường Tổng 1-14 32.0 0.0 1.3 48.8 82.1 15-25 45.2 0.0 1.3 48.8 95.3 26-31 32.0 0.0 1.3 48.8 82.1 1-4 32.0 0.0 1.3 48.8 82.1 5-12 45.2 0.0 1.3 48.8 95.3 13-24 32.0 0.0 1.3 48.8 82.1 25-30 45.2 0.0 1.3 48.8 95.3 1-9 32.0 0.0 1.3 48.8 82.1 10-17 45.2 0.0 1.3 48.8 95.3 18-28 32.0 0.0 1.3 48.8 82.1 1-10 45.2 0.0 1.3 48.8 95.3 11-24 32.0 0.0 1.3 48.8 82.1 25-31 45.2 0.0 1.3 48.8 95.3 1-5 45.2 0.0 1.3 48.8 95.3 6-14 32.0 0.0 1.3 48.8 82.1 15-25 45.2 0.0 1.3 48.8 95.3 26-30 32.0 0.0 1.3 48.8 82.1 1-7 45.2 0.0 1.3 48.8 95.3 8-19 32.0 0.0 1.3 48.8 82.1 20-25 45.2 0.0 1.3 48.8 95.3 26-29 32.0 0.0 1.3 48.8 82.1 30-31 45.2 0.0 1.3 48.8 95.3 1-10 45.2 0.0 1.3 48.8 95.3 11-19 32.0 0.0 1.3 48.8 82.1 20-25 45.2 0.0 1.3 48.8 95.3 Ứng dụng mơ hình tốn nghiên cứu tính tốn dịng chảy tối thiểu dịng LVS Cả - Trang 116 - Tháng Ngày Nông nghiệp Sinh hoạt Công nghiệp Môi trường Tổng 26-30 32.0 0.0 1.3 48.8 82.1 4.4 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ĐÁP ỨNG NHU CẦU KHAI THÁC, SỬ DỤNG NƯỚC TRÊN DỊNG CHÍNH SƠNG CẢ 4.4.1 Xây dựng kịch Ở vùng trung lưu vực sông Cả, mùa kiệt kéo dài từ tháng XII tháng VI năm sau Để đánh giá khả đáp ứng nhu cầu sử dụng nước dịng sơng Cả, luận văn tiến hành đánh giá với năm kiệt điển hình ứng với tần suất dịng chảy trung bình mùa kiệt (XII-VI) 85, 90 trạm thủy văn Dừa Hình Đường tần suất dịng chảy trung bình mùa kiệt (XII-VI) trạm Dừa Các năm điển hình năm có dịng chảy trung bình mùa kiệt ứng với tần suất 85, 90 Kết thể bảng 4.25 Bảng 25 Kết tính tốn tần suất lý luận chọn năm điển hình mùa kiệt trạm Dừa Tần suất (%) 85 90 Qp (m3/s) 145 134 Năm điển hình 77-78 79-80 QXII-VInăm điển hình (m3/s) 145 135 Ứng dụng mơ hình tốn nghiên cứu tính tốn dịng chảy tối thiểu dịng LVS Cả - Trang 117 - 4.4.2 Đánh giá khả đáp ứng nhu cầu dùng nước tối thiểu dịng sơng Cả Nhu cầu nước tổng hợp tuyến: đập Đô Lương cống Nam Đàn đáp ứng đầy đủ dòng chảy mùa kiệt đến lớn nhu cầu nước Để đánh giá nhu cầu dùng nước tối thiểu dịng sơng Cả, tiến hành diễn tốn dịng chảy dịng sơng Cả từ trạm Dừa vị trí kiểm sốt tương ứng với năm điển hình Việc mơ dịng chảy thực mơ hình MIKE 11 thiết lập chương Dòng chảy tối thiểu vị trí điểm kiểm sốt xác định mục 4.3.5 4.4.2.1 Đánh giá khả đáp ứng nước mùa kiệt ứng với P=90% (1979-1980) Hình 4.9, 4.10 mơ q trình dịng chảy đến tuyến kiểm sốt mùa kiệt năm 1979-1980 tính tốn từ mơ hình MIKE 11 Trên sở so sánh với giá trị đề xuất dòng chảy tối thiểu tính tốn theo hai phương pháp khác đưa số nhận xét sau: Qtt_Qthmin95% Qtt_10%Qo Q den 79-80 700 600 500 400 300 200 100 1-Dec 20-Jan 11-Mar 30-Apr 19-Jun Hình Đường trình dịng chảy mùa kiệt 79-80 đường q trình dịng chảy tối thiểu tính tốn tuyến đập Đơ Lương Tại tuyến đập Đơ Lương, với đường dịng chảy tối thiểu ứng với Qmt=Qtháng 95% thời đoạn thiếu nước nhiều: 27/1-23/2; 28/2-26/4; 1-7/5; 13-16/5 Ứng dụng mơ hình tốn nghiên cứu tính tốn dịng chảy tối thiểu dịng LVS Cả - Trang 118 - với tổng lượng nước thiếu 16.1 tỷ m3 Sau trừ lượng nước khai thác cho mục đích dân sinh, lượng nước cịn lại sau đập trì từ 33-99%Qmt Với đường dịng chảy tối thiểu tính với Qmt=10%Qo dịng chảy đến đáp ứng hầu hết thời điểm lấy nước mùa kiệt Chỉ trừ số thời đoạn sau: 7-16/3; 29-31/3; 19-24/4, thiếu lượng nhỏ 20m3/s, tương ứng với tổng lượng nước thiếu 275.6 triệu m3 Qtt_Qmin95% Qtt_10%Qo Q79-80 800 700 600 500 400 300 200 100 1-Dec 20-Jan 11-Mar 30-Apr 19-Jun Hình 10 Đường q trình dịng chảy mùa kiệt 79-80 đường q trình dịng chảy tối thiểu tính tốn cống Nam Đàn Cũng năm này, cống Nam Đàn đường q trình dịng chảy tối thiểu kể tính Qmt với giá trị thấp khơng đáp ứng 100% Các thời đoạn thiếu nước trường hợp là: 2-11/2; 16-19/2; 7-17/3; 26/3-1/4;711/4;17-26/4; 1-8/5, với lượng nước thiếu từ 1-38m3/s (tương ứng với tổng lượng thiếu 3.1 tỷ m3) Trong thời điểm thiếu nước từ 7-17/3 Khi dòng chảy tối thiểu tăng thêm 28.9 m3/s đương nhiên, Q đến mùa kiệt năm 79-80 không đủ để đáp ứng trọn vẹn nhu cầu khai thác hạ du cống Nam Đàn Lúc thời đoạn thiếu 10-19/1; 25/1-24/2; 1/3-1/4; 4-11/4;15-26/4; 18/5, 15-16/5, với lượng nước thiếu dao động từ 0.9-66.9m3/s (tổng lượng nước thiếu 27.2 tỷ m3) Nếu sử dụng nước hồn tồn cho mục đích dân sinh trường hợp lưu lượng cịn lại sau cống cịn từ 13.8-98.7% dịng chảy mơi trường Ứng dụng mơ hình tốn nghiên cứu tính tốn dịng chảy tối thiểu dịng LVS Cả - Trang 119 - 4.4.2.2 Đánh giá khả đáp ứng nước mùa kiệt ứng với P=85% (1977-1978) Khi lượng nước đến mùa kiệt tăng lên thời kỳ thiếu nước tuyến đập Đô Lương cống Nam Đàn cải thiện phần Mơ q trình dịng chảy đến mùa kiệt năm 1977-1978 trình bày hình 4.11, 4.12 Qtt_Qthmin95% Qtt_10%Qo Q den 77-78 800 700 600 500 400 300 200 100 1-Dec 20-Jan 11-Mar 30-Apr 19-Jun Hình 11 Đường q trình dịng chảy mùa kiệt 77-78 đường q trình dịng chảy tối thiểu tính tốn tuyến đập Đơ Lương Đường q trình dịng chảy đến tuyến đập Đơ Lương với dịng chảy tối thiểu tính trường hợp Qmt=10%Qo, lượng nước đến đáp ứng tất ngày, vài ngày từ 9-16/3 29/3-2/4 thiếu 1-10m3/s (tổng lượng nước thiếu 93.4 triệu m3) Với dòng chảy tối thiểu tính trường hợp Qmt=Qtháng 95%, thời đoạn thiếu nước cải thiện rõ rệt, cụ thể thời kỳ ngắn thiếu nước 9-16/3 27-31/3, lượng nước thiếu không lớn dao động từ 1-10m3/s (tổng lượng nước thiếu 8.5 tỷ m3) Ứng dụng mơ hình tốn nghiên cứu tính tốn dịng chảy tối thiểu dịng LVS Cả - Trang 120 - Qtt_Qmin95% Qtt_10%Qo Q77-78 900 800 700 600 500 400 300 200 100 1-Dec 20-Jan 11-Mar 30-Apr 19-Jun Hình 12 Đường q trình dịng chảy mùa kiệt 77-78 đường q trình dịng chảy tối thiểu tính tốn cống Nam Đàn Tương tự tuyến Đơ Lương, đường q trình dịng chảy đến mùa kiệt năm 77-78 Nam Đàn thuận lợi nhiều thiếu từ 2-23m3/s (tổng lượng nước thiếu 137.6 triệu m3) vào 11 ngày 15-17/2; 10-16/3; 3-4/4 với trường hợp Qmt=10%Qo Với trường hợp Qmt= Qtháng 95% thời đoạn thiếu nước tăng lên đáng kể, tập trung vào số giai đoạn: 10-22/2; 8-23/3; 27/3-6/4; 8-9/4 với tổng lượng nước thiếu 3.6 tỷ m3 Nếu thời đoạn này, ưu tiên khai thác nước dân sinh dòng chảy lại dao động khoảng 32.4-99.7% dòng chảy mơi trường sau đập Ứng dụng mơ hình tốn nghiên cứu tính tốn dịng chảy tối thiểu dịng LVS Cả - Trang 121 - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Với mục tiêu nghiên cứu cở sở khoa học cho việc tính tốn dịng chảy tối thiểu lưu vực sông Cả, luận văn cố gắng bám sát mục đích nghiên cứu đặt phần mở đầu báo cáo Các kết đạt được, tồn cần khắc phục phương hướng phát triển vấn đề nghiên cứu sau: Các kết đạt được: - Đã thu thập tài liệu điều kiện tự nhiên, đặc điểm khí tượng - thủy văn, số liệu đo đạc mưa, bốc hơi, mực nước lưu lượng trạm khí tượng, thủy văn lân cận lưu vực sông Cả - Đã thu thập tài liệu trạng quản lý, khai thác vận hành cơng trình thủy lợi lớn nhỏ dịng sơng Cả - Đã phân tích, đánh giá lựa chọn cơng cụ mơ hình tốn phù hợp cho nghiên cứu mơ hình Mike11 đồng thời thiết lập thơng số mơ hình làm sở cho việc tính tốn dịng chảy đến điểm kiểm sốt; - Đã tính tốn, mơ lưu lượng đến tuyến kiểm soát theo tần suất đảm bảo cấp nước - Đã tính tốn nhu cầu nước cho khu tưới lớn lưu vực sơng Cả - Đã phân tích, tính tốn tổ hợp cạn kiệt điển hình nhu cầu dịng chảy tối thiểu điểm kiểm soát hạ du lưu vực Những tồn trình thực luận văn: - Tại mặt cắt, tài liệu địa hình cịn thiếu nên việc hiệu chỉnh mực nước sát với thực tế cịn gặp nhiều khó khăn - Khi tính tốn nhu cầu nước, đặc biệt nhu cầu nước cho nông nghiệp thiếu liệu đất đai nên kết tính tốn có sai số định - Việc tính tốn dịng chảy tối thiểu điểm kiểm soát hạ du dừng lại việc tính tốn giá trị lưu lượng, chưa tính đến giá trị mực nước Ứng dụng mơ hình tốn nghiên cứu tính tốn dịng chảy tối thiểu dịng LVS Cả - Trang 122 - - Bước thời gian tính tốn ngày, kết mơ mơ hình chưa phản ánh trình vận hành thực tế trạm bơm vận hành theo tiếng ngày Do để khắc phục nhược điểm cần thu thập thêm số liệu chi tiết - Với mục đích xây dựng sở khoa học cho việc tính tốn dòng chảy tối thiểu, luận văn dừng lại việc xây dựng, mơ phỏng, tính tốn nhu cầu nướctheo phương án Trong nghiên cứu sâu hơn, cần đặt phương án tính tốn nhu cầu nước tương lai, nhằm mục đích đề xuất giải pháp phương hướng đề xuất giá trị dòng chảy tối thiểu làm sở vận hành cho hệ thống thủy lợi, thủy điện phía thượng lưu Những kiến nghị hướng nghiên cứu tiếp theo: - Để giúp cho việc sử dụng nước đạt hiệu quả, tránh lãng phí, đồng thời trì lượng nước có sơng, cần có nghiên cứu sâu cho dịng chảy mơi trường - Cần có nghiên cứu mơ rộng phía thượng lưu để đánh giá tác động cơng trình thủy lợi thượng lưu đến q trình dịng chảy tối thiểu đề xuất Ứng dụng mơ hình tốn nghiên cứu tính tốn dịng chảy tối thiểu dịng LVS Cả - Trang - TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt IUCN Cục Quản lý tài ngun nước (2007), Cẩm nang Dịng chảy Mơi trường, Hà Nội Các đặc điểm thủy văn nguồn nước sông Việt Nam-PGS.TS Trần Thanh Xuân Hà Văn Khối (2008), Giáo trình Thủy văn cơng trình, NXB Xây dựng, Hà Nội Ngơ Đình Tuấn (2008), Xác định nhu cầu sử dụng nước dịng chảy mơi trường cho hệ sinh thái hạ du, Hà Nội Uỷ hội sông Mêkông Quốc tế (2006), Thủ tục trì dịng chảy dịng chính, TP Hồ Chí Minh Viện Quy hoạch thủy lợi (2004), Quản lý Tổng hợp Tài nguyên Nước lưu vực sông Cả, Hà Nội Tiếng Anh DHI Water & Environment (2007), Mike 11 User and Reference Manual Ứng dụng mơ hình tốn nghiên cứu tính tốn dịng chảy tối thiểu dịng LVS Cả - Trang - PHỤ LỤC Kết tính tốn dịng chảy đến đập Đơ Lương năm 1979-1980 (m3/s) Ngày/Tháng 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 XII 156 154 153 151 150 148 148 148 146 145 144 142 142 142 142 140 139 138 136 136 135 132 130 129 126 124 124 123 122 121 118 I 119 121 120 118 115 113 113 115 118 116 116 115 112 110 108 107 106 107 109 112 112 111 108 107 106 106 104 100 96 94 93 II 92 88 89 91 92 94 93 91 94 100 102 104 104 103 101 96 95 93 91 90 90 89 96 111 128 131 122 108 III 92 86 84 86 85 81 77 73 72 67 66 64 65 66 68 71 77 82 87 89 93 94 92 91 91 93 87 84 79 75 72 IV 90 103 102 98 100 94 84 80 82 91 103 103 102 105 99 85 78 75 74 81 81 77 74 74 88 107 124 131 131 116 V 100 94 92 90 92 98 105 133 149 142 128 123 107 97 95 96 123 154 218 295 379 339 258 214 200 233 272 355 340 245 188 VI 160 166 195 193 193 219 311 344 291 247 228 215 199 196 224 241 223 202 191 191 214 264 396 471 459 500 560 631 635 573 Ứng dụng mơ hình tốn nghiên cứu tính tốn dịng chảy tối thiểu dịng LVS Cả - Trang - Kết tính tốn dịng chảy đến đập Đơ Lương năm 1977-1978 (m3/s) Ngày/Tháng 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 XII 205 175 159 150 146 142 139 137 136 134 133 131 129 127 125 124 124 123 121 121 121 120 118 116 134 160 178 173 154 138 133 I 140 149 145 135 129 125 124 125 124 120 121 121 117 114 112 110 108 105 102 104 104 105 105 103 101 100 100 98 95 95 95 II 97 97 99 98 97 95 94 93 91 88 86 86 84 84 85 81 85 88 87 85 85 98 112 113 112 114 121 120 III 114 109 102 95 89 86 84 81 81 75 74 72 72 72 72 72 78 80 86 90 86 84 92 99 97 91 82 81 81 77 74 IV 76 77 75 94 121 111 97 91 126 196 223 182 143 125 121 116 110 126 154 173 159 146 131 122 134 139 129 113 104 100 V 102 123 140 153 155 170 174 156 132 126 156 191 196 172 146 136 155 201 211 208 201 175 153 139 126 142 183 190 172 158 163 VI 181 202 246 297 398 659 757 614 519 468 383 315 277 257 251 257 258 249 240 225 218 260 327 366 366 323 273 291 587 730 Ứng dụng mơ hình tốn nghiên cứu tính tốn dịng chảy tối thiểu dịng LVS Cả - Trang - Kết tính tốn dịng chảy đến cống Nam Đàn 1979-1980 (m3/s) Ngày/Tháng 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 XII 186 182 179 179 177 175 173 172 171 170 168 167 164 166 165 164 163 161 159 158 157 156 153 150 149 146 145 145 144 142 140 I 138 138 140 138 137 133 132 132 131 106 96 96 94 91 95 95 94 93 97 121 128 129 127 125 123 123 122 122 110 106 102 II 101 78 68 68 72 72 74 79 79 85 97 119 116 113 109 84 81 82 81 81 85 88 92 102 113 126 145 132 III 107 100 97 98 98 96 91 86 80 60 44 44 45 45 52 63 95 95 94 101 98 100 101 99 98 99 81 69 66 61 58 IV 102 153 134 118 103 95 86 75 72 75 83 113 118 117 119 113 101 91 89 90 76 74 68 59 71 95 118 128 127 119 V 101 84 75 72 73 75 86 91 121 143 131 139 134 119 109 108 135 174 227 300 370 440 388 321 265 258 297 333 399 339 253 VI 201 151 158 210 221 217 271 362 358 303 266 260 246 222 210 212 218 202 184 178 198 241 319 472 520 547 622 649 693 659 Ứng dụng mơ hình tốn nghiên cứu tính tốn dịng chảy tối thiểu dịng LVS Cả - Trang - Kết tính tốn dịng chảy đến cống Nam Đàn 1977-1978 (m3/s) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 XII 298 250 209 190 180 173 164 159 157 153 149 147 145 142 141 139 138 141 140 138 135 133 132 130 150 191 215 221 205 181 162 I 154 162 172 169 165 169 173 173 167 144 166 193 195 181 176 170 161 159 162 177 163 155 154 154 152 148 145 143 137 136 138 II 135 116 119 121 114 110 106 106 105 104 101 116 107 98 93 75 81 97 102 100 98 104 126 144 147 147 168 156 III 150 150 149 145 137 130 126 118 100 72 61 72 76 77 79 78 105 108 103 106 100 96 100 121 134 129 101 102 114 118 117 IV 128 118 88 78 104 136 117 94 98 155 283 325 238 185 157 142 134 140 166 205 216 212 203 187 172 174 169 146 123 111 V 110 121 151 192 206 199 207 205 178 158 162 254 276 248 214 191 187 214 262 268 267 249 222 202 182 161 173 204 210 195 176 VI 174 172 220 327 390 524 814 856 712 614 547 474 386 327 290 267 286 304 300 281 258 258 315 374 410 410 382 327 361 712 Ứng dụng mơ hình tốn nghiên cứu tính tốn dịng chảy tối thiểu dịng LVS Cả ... tốn dịng chảy tối thiểu hạ lưu lưu vực sơng Cả - Ứng dụng tính tốn dịng chảy tối thiểu số điểm kiểm sốt dịng lưu vực sông Cả III ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Về không gian nghiên cứu: Tài... Ứng dụng mơ hình tốn nghiên cứu tính tốn dịng chảy tối thiểu dịng LVS Cả - Trang vii - DANH MỤC HÌNH Hình Bản đồ lưu vực sơng Cả [luận án TS Hồng Thanh Tùng] 27 Hình 2 Bản đồ địa hình lưu vực. .. lập mơ hình mơ dịng chảy dịng sơng Cả - Chương 4: Xác định dòng chảy tối thiểu đánh giá khả đáp ứng nhu cầu sử dụng nước dịng sơng Cả Ứng dụng mơ hình tốn nghiên cứu tính tốn dịng chảy tối thiểu