LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG SO SÁNH ỨNG DỤNG MÔ HÌNH THỦY VĂN NAM VÀ FRASC ĐỂ ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN NƯỚC LƯU VỰC THÁC MƠ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -˜o™ - LÊ THANH TRANG LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG SO SÁNH ỨNG DỤNG MƠ HÌNH THỦY VĂN NAM VÀ FRASC ĐỂ ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN NƯỚC LƯU VỰC THÁC MƠ TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 11 NĂM 2010 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -˜o™ - LÊ THANH TRANG SO SÁNH ỨNG DỤNG MƠ HÌNH THỦY VĂN NAM VÀ FRASC ĐỂ ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN NƯỚC LƯU VỰC THÁC MƠ CHUYÊN NGÀNH : KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG MÃ SỐ : 65.02.14 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS VŨ VĂN NGHỊ TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 11 NĂM 2010 i Luận văn cao học – chuyên ngành Khoa học Môi Trường LỜI CẢM ƠN Em chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn TS Vũ Văn Nghị truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm, dẫn tận tình hỗ trợ mơ hình tốn cho em suốt q trình học tập thực luận văn Chân thành cảm ơn thầy cô khoa môi trường trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên Tp Hồ Chí Minh giúp em có kiến thức bổ ích năm học Khoa Môi trường - trường Đại học Khoa học Tự nhiên Tác giả bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến người thân gia đình, bạn bè, đồng nghiệp Cơng ty Nước Mơi Trường Bình Minh – người ln bên cạnh, tận tình giúp đỡ, động viên tác giả suốt trình thực luận văn Ngoài ra, luận văn tác giả sử dụng số tư liệu thành nghiên cứu công bố nhiều cơng trình khác Rất mong nhận lượng thứ từ tác giả tài liệu tham khảo luận văn này, cho phép trích dẫn tài liệu Xin chân thành cảm ơn! Lê Thanh Trang Tp Hồ chí Minh Tháng 11 năm 2010 Đề tài: “So sánh ứng dụng mơ hình thủy văn NAM FRASC để đánh giá tài nguyên nước lưu vực Thác Mơ” ii Luận văn cao học – chuyên ngành Khoa học Mơi Trường TĨM TẮT Nước tài nguyên cho sống xem nhân tố thiết yếu cho hệ sinh thái Trong năm gần đây, việc thiếu hụt nguồn nước ngày trở nên nghiên trọng trình phát triển kinh tế xã hội Nguyên nhân sâu xa bất cập công tác quản lý (khai thác mức, phá rừng, ô nhiễm…), đánh giá trữ lượng tài nguyên nước lưu vực Do đó, việc đánh giá tài nguyên nước lưu vực phục vụ cho phát triển kinh tế xã hội việc làm cấp bách Ngày với phát triển khoa học máy tính nhiều mơ hình tốn thủy văn đời mô tốt nguồn nước lưu vực sơng hai số mơ hình NAM FRASC Tuy nhiên, mơ hình tốn khơng phải lúc hay mơ hình thích hợp cho vùng nào; hay nói cách khác khơng có mơ hình mang tính chất tồn cầu Việc lựa chọn mơ hình ứng dụng cho điều kiện định vấn đề khó khăn chuyên gia thuỷ văn Do đó, luận văn này, tác giả so sánh ứng dụng hai mơ hình thủy văn NAM FRASC cho lưu vực Thác Mơ Dựa tiêu chí đánh hệ số thặng dư (Bias), hệ số hiệu mơ hình (R2), hệ số tương quan (r) Kết mô cho thấy, hai mô hình mơ tốt, lưu lượng tính tốn mơ hình phù hợp với số liệu thực đo cho lưu vực Thác Mơ Tuy nhiên, mơ hình FRASC đưa thông tin tài nguyên nước điểm lưu vực; đặc biệt, mơ hình FARSC từ kết mơ lũ với mơ hình cao độ số (DEM) xây dựng đồ ngập lụt Vì vậy, mơ hình FRASC xem cơng cụ hữu ích cho việc kiễm soát lũ quản lý tài nguyên nước tổng hợp cho lưu vực Thác Mơ Dựa vào kết mơ mơ hình FRASC, tác giả tính tốn tài ngun nước lưu vực Thác Mơ theo tần suất thiết kế (P = 5% năm nhiều nước; P = 50% năm nước trung bình; P = 90% năm nước) làm sở phục vụ phát triển bền vững kinh tế xã hội lưu vực Thác Mơ vùng hưởng lợi Từ khóa: mơ hình NAM, mơ hình FRASC, so sánh mơ hình, tài ngun nước Đề tài: “So sánh ứng dụng mơ hình thủy văn NAM FRASC để đánh giá tài nguyên nước lưu vực Thác Mơ” iii Luận văn cao học – chuyên ngành Khoa học Môi Trường ABSTRACT Water is an invaluable resource and is considered an essential factor for the ecosystem In recent years, the issue of inadequate water is becoming more and more important to the social and economic development process Deep causes are due to short of the management (overexploitation, deforestation, pollution ), assessment of water resources reserves of each basin… Therefore, the assessment of water resources of the catchment for socio-economic development is an imperative need now Nowadays along with the development of computer science, many mathematics hydrologic (hydrographic mathematical) models imitated pretty well water sources in watersheds, two of those are NAM and FRASC model However, mathematical models are not always correct or any model is also suitable for any region, or in other words there is not any model which does not have a global characteristic The choice of model for each application under certain conditions is a difficult problem for hydrology experts Consequently, in this thesis, the author compares the application the hydrological NAM and FRASC model for Thac Mo catchment Based on the evaluation criteria such as water balance error (Bias), Nash-Sutcliffe (R2) and Pearson correlation coefficient (r) demonstrate that both models imitated very well, the flow calculated by the model fit the data measured for Thac Mo basin However, the information on water resources at each point in the basin was given by FRASC model, especially; with the simulation results of FARSC model and digital elevation model (DEM), we can establish inundation maps So FRASC model can be viewed as a useful tool for flood control and integrated management water resource in Thac Mo basin Based on the simulation results of FRASC model, the authors calculated the water resources in the Thac Mo basin with design frequency (P = 5% wet year; P = 50% average water year, and P = 90% less water year); It will be the basis for the socio-economic sustainable development of Thac Mo catchment and beneficiaries areas Keywords: NAM model, FRASC model, model comparison, water resource Đề tài: “So sánh ứng dụng mơ hình thủy văn NAM FRASC để đánh giá tài nguyên nước lưu vực Thác Mơ” iv Luận văn cao học – chuyên ngành Khoa học Môi Trường MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT ii MỤC LỤC iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii DANH MỤC BẢNG BIỂU viii DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ix MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề Tổng quan vấn đề nghiên cứu 2.1 Thế gới 2.2 Trong nước 2.3 Thảo luận mơ hình tốn nghiên cứu tài nguyên nước 2.4 Đánh giá nhận xét Mục tiêu, nội dung phương pháp nghiên cứu 3.1 Mục tiêu nghiên cứu 3.2 Phạm vi đối tượng nghiên cứu 3.3 Nội dung nghiên cứu 3.4 Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 4.1 Ý nghĩa khoa học 4.2 Ý nghĩa thực tiễn 10 CHƯƠNG 1: MÔ TẢ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 11 1.1 Đặc điểm tự nhiên 11 1.1.1 Vị trí địa lý 11 1.1.2 Địa hình 11 1.1.3 Thổ nhưỡng 12 1.1.4 Thảm thực vật 12 1.1.5 Hệ thống sông 12 1.1.6 Khí hậu 13 1.1.6.1 Nhiệt độ khơng khí 13 1.1.6.2 Độ ẩm 13 1.1.6.3 Số nắng 14 1.1.6.4 Gió 14 1.1.6.5 Bốc 15 1.1.6.6 Mưa 15 Đề tài: “So sánh ứng dụng mơ hình thủy văn NAM FRASC để đánh giá tài nguyên nước lưu vực Thác Mơ” v Luận văn cao học – chuyên ngành Khoa học Môi Trường 1.2 Nhận xét, đánh giá đặc điểm tự nhiên vùng nghiên cứu 16 1.2.1 Thuận lợi 16 1.2.2 Khó khăn 17 1.3 Điều kiện kinh tế xã hội lưu vực 17 1.3.1 Đặc điểm dân số 17 1.3.2 Tình hình kinh tế khu vực 18 1.3.3 Phương hướng phát triển kinh tế xã hội theo giai đoạn phát triển 18 CHƯƠNG 2: MƠ HÌNH THỦY VĂN 20 2.1 Tổng quan mơ hình thủy văn 20 2.2 Phân loại mơ hình thủy văn 21 2.2.1 Mơ hình tất định (Deterministic model) 22 2.2.2 Mơ hình ngẫu nhiên (Stochastic model) 23 2.3 Tiêu chuẩn lựa chọn mô hình 24 2.4 Tiêu chuẩn đánh giá mơ hình mơ 25 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MƠ HÌNH TỐN THỦY VĂN THÍCH HỢP CHO LƯU VỰC THÁC MƠ 27 3.1 Tổng quan 27 3.2 Mơ hình NAM 28 3.2.1 Khái quát mô hình NAM 28 3.2.2 Cấu trúc mơ hình 28 3.2.2.1 Bể tuyết (áp dụng cho vùng có tuyết) 30 3.2.2.2 Bể chứa mặt 30 3.2.2.3 Bể sát mặt bể tầng rễ 30 3.2.2.4 Bốc thoát 30 3.2.2.5 Dòng chảy mặt 30 3.2.2.6 Dòng chảy sát mặt 31 3.2.2.7 Bổ sung dòng chảy ngầm 31 3.2.2.8 Lượng ẩm đất 31 3.2.3 Hiệu chỉnh thông số mơ hình 32 3.2.4 Những điều kiện ban đầu 33 3.3 Mơ hình FRASC 33 3.3.1 Khái quát mô hình FRASC 33 3.3.2 Cấu trúc mơ hình FRASC 34 3.3.3 Cơ sở lý thuyết phương pháp tính 37 3.3.3.1 Bốc thoát nước 37 3.3.3.2 Hình thành dịng chảy 37 3.3.3.3 Sự phân chia thành phần dòng chảy ô lưới 41 Đề tài: “So sánh ứng dụng mơ hình thủy văn NAM FRASC để đánh giá tài nguyên nước lưu vực Thác Mơ” vi Luận văn cao học – chuyên ngành Khoa học Môi Trường 3.3.3.4 Tập trung dòng chảy 43 3.3.3.5 Diễn toán dịng chảy từ lưới đến lưới 44 3.3.4 Thảo luận thông số 45 3.3.4.1 Các thơng số bốc nước 46 3.3.4.2 Các thơng số hình thành dịng chảy 47 3.3.4.3 Các thông số phân chia dòng chảy 47 3.3.4.4 Các thơng số tập trung dịng chảy 48 3.4 Mơ hình hóa cho khu vực nghiên cứu 48 3.4.1 Sơ đồ mạng lưới hóa cho khu vực nghiên cứu 48 3.4.2 Tài liệu đầu vào 49 3.4.2.1 Tài liệu thảm thực vật (land cover) thông số liên quan đến thảm thực vật 49 3.4.2.2 Tài liệu mưa 51 3.4.2.3 Tài liệu bốc 52 3.4.2.4 Tài liệu lưu lượng 52 3.4.2.5 Dữ liệu GIS 52 3.5 Kết mô 55 3.5.1 Mơ hình NAM 56 3.5.2 Mơ hình FRASC 57 3.6 So sánh 59 3.7 Kết luận 63 CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN NƯỚC LƯU VỰC THÁC MƠ 64 4.1 Tổng quan 64 4.2 Kết mơ dịng chảy 65 4.3 Phân tích đánh giá kết tính tốn 65 4.3.1 Tính tốn đặc trưng dịng chảy 65 4.3.2 Dòng chảy năm 67 4.3.3 Dòng chảy theo mùa 68 4.3.4 Tính tốn dịng chảy năm, mùa thiết kế 70 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 PHỤ LỤC 77 Đề tài: “So sánh ứng dụng mơ hình thủy văn NAM FRASC để đánh giá tài nguyên nước lưu vực Thác Mơ” vii Luận văn cao học – chuyên ngành Khoa học Môi Trường DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT DEM DHI GIS KCN KHCN KHTL KT-XH LVS MIKE BASIN NAM QHTL TB TCVN TV : : : : : : : : : : : : : : VKTTĐPN : XINANJIANG : FRASC : Mơ hình cao độ số Viện Thuỷ lực Đan Mạch Hệ thống thông tin địa lý Khu Công nghiệp Khoa học công nghệ Khoa học thủy lợi Kinh tế – xã hội Lưu vực sông Mô hình tính tốn cân nước (DHI) Mơ hình mưa rào - dòng chảy (DHI) Quy hoạch thủy lợi Trung bình Tiêu chuẩn Việt Nam Thủy văn Vùng Kinh tế trọng điểm phía Nam Mơ hình thủy văn Mơ hình diễn tốn lũy tích dịng chảy lưu vực Đề tài: “So sánh ứng dụng mơ hình thủy văn NAM FRASC để đánh giá tài nguyên nước lưu vực Thác Mơ” viii Luận văn cao học – chuyên ngành Khoa học Môi Trường DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Nhiệt độ trung bình hang tháng năm trạm Phước Long 13 Bảng 1.2 Độ ẩm khơng khí bình qn nhiều năm trạm Phước Long 14 Bảng 1.3 Các đặc trưng khí tượng trung bình tháng vùng nghiên cứu 15 Bảng 1.4 Phân bố lượng bốc hàng năm phương pháp Penman Monteith 15 Bảng 1.5 Lượng mưa trung bình tháng trạm đo trung bình lưu vực (mm) 16 Bảng 1.6 Hiện trạng dân số vùng nghiên cứu[13][14] 17 Bảng 1.7 Phân bố diện tích đất khu vực nghiên cứu[13][14] 18 Bảng 1.8 Quy hoạch sử dụng đất khu vực nghiên cứu 19 Bảng 3.1 Bảng tổng hợp thơng số hiệu chỉnh mơ hình NAM 32 Bảng 3.2 Các thơng số mơ hình FRASC 36 Bảng 3.3 Các thông số liên quan loại thảm phủ lưu vực Thác Mơ 50 Bảng 3.4 Trọng số thiessen tính mưa trung bình tiểu lưu vực 52 Bảng 3.5 Bộ thơng số mơ hình NAM từ hiệu chỉnh mơ hình cho lưu vực Thác Mơ 57 Bảng 3.6 Bộ thơng số mơ hình FRASC từ hiệu chỉnh mơ hình cho lưu vực Thác Mơ 58 Bảng 3.7 Tiêu chuẩn đánh giá hai mơ hình NAM FRASC thời kì hiệu chuẩn (1982 – 1984) kiểm định (1985 – 1987) cho lưu vực Thác Mơ 60 Bảng 4.1 Đặc trưng dịng chảy trung bình nhiều năm lưu vực nghiên cứu 66 Bảng 4.2 Lưu lượng dòng chảy TB năm Thác Mơ theo tần suất thiết kế 71 Bảng 4.3 Lưu lượng dòng chảy TB mùa lũ Thác Mơ theo tần suất thiết kế 71 Bảng 4.4 Lưu lượng dòng chảy TB mùa kiệt Thác Mơ theo tần suất thiết kế 71 Đề tài: “So sánh ứng dụng mơ hình thủy văn NAM FRASC để đánh giá tài nguyên nước lưu vực Thác Mơ” ix Luận văn cao học – chuyên ngành Khoa học Mơi Trường DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình Phạm vi khơng gian vùng nghiên cứu Hình 1.1 Phân phối lượng mưa trung bình tháng lưu vực Thác Mơ thời kì 1981-2007 16 Hình 3.1 Sơ đồ cấu trúc mơ hình NAM 29 Hình 3.2 Sơ đồ cấu trúc mơ hình FRASC 35 Hình 3.3 Phân bố sức chứa nước ứng suất lưu vực 38 Hình 3.4 The free water storage capacity distribution curve 42 Hình 3.5 Bản đồ thảm phủ đất UMD km 50 Hình 3.6 Đa giác Thiessen xác định phần mềm MIKE BASIN 51 Hình 3.7 (a) Ảnh DEM gốc, (b) DEM lấp đầy lưu vực Thác Mơ 53 Hình 3.8 (a) Hướng dịng chảy, (b) Lũy tích dòng chảy lưu vực Thác Mơ 54 Hình 3.9 (a) Lưu vực, (b) Mạng lưới sơng lưu vực Thác Mơ 55 Hình 3.10 Q trình lũy tích dịng chảy thực đo mô Thác Mơ thời kỳ hiệu chỉnh mơ hình NAM 57 Hình 3.11 Quá trình lũy tích dịng chảy thực đo mơ Thác Mơ thời kỳ hiệu chỉnh mơ hình FRASC 59 Hình 4.1 Quá trình lưu lượng ngày mô cửa Thác Mơ 65 Hình 4.2 Lưu lượng dịng chảy trung bình tháng lưu vực thác Mơ 67 Hình 4.3 Lưu lượng trung bình năm Thác Mơ thời kì 1981-2007 67 Hình 4.4 Lưu lượng trung bình mùa lũ Thác Mơ thời kì 1981-2007 68 Hình 4.5 Lưu lượng trung bình mùa kiệt Thác Mơ thời kì 1981-2007 69 Đề tài: “So sánh ứng dụng mơ hình thủy văn NAM FRASC để đánh giá tài nguyên nước lưu vực Thác Mơ” Luận văn cao học – chuyên ngành Khoa học Môi Trường MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Nước yếu tố định đến tồn phát triển môi trường sống Nước loại tài nguyên thiên nhiên quý giá có hạn, động lực chủ yếu chi phối hoạt động dân sinh kinh tế người Nước sử dụng cho nông nghiệp, phát điện, giao thông vận tải, chăn nuôi, thuỷ sản, cấp nước sinh hoạt, công nghiệp, du lịch, cải tạo môi trường… Bởi vậy, tài nguyên nước có giá trị kinh tế coi hàng hoá[4] Lưu vực Thác Mơ chi lưu lưu vực sông Bé Là vùng đồi núi trung du nằm địa phận tỉnh Đắc Nông Bình Phước có độ cao từ vài chục đến 1000 m (dữ liệu khai thác từ đồ cao độ số DEM 90 m x 90 m) Tài nguyên nước lưu vực sơng Bé có tiềm dồi dào, phân tích thống kê tài liệu khí tượng thuỷ văn, lượng mưa trung bình lưu vực khoảng 2200 – 2700 mm/năm tăng dần từ hạ lưu lên thượng lưu với hệ số dòng chảy α = 0.55[28], nguồn cung cấp nước cho phát triển kinh tế địa phương khu vực hạ du Về khai thác tài nguyên nước, lưu vực Thác Mơ có hệ thống thuỷ lợi, thuỷ điện Thác Mơ thiết kế vào vận hành từ năm 1994 tổng thể bốn bậc thang dịng sơng Bé (từ thượng lưu tới hạ lưu): Thác Mơ, Cần Đơn,Srok Phu Miêng Phước Hoà Hệ thống thuỷ điện, thuỷ lợi tạo sản lượng điện lớn cho lưới điện quốc gia; cung cấp nước tưới, sinh hoạt, cơng nghiệp, cải tạo mơi trường phịng chống lũ góp phần quan trọng vào phát triển bền vững kinh tế xã hội khu vực Đông Nam Bộ, nơi quy hoạch thành Vùng kinh tế Trọng điểm phía Nam (Southern Focal Economic Area – SFEA) Ngồi cịn có hồ chứa nhỏ xây dựng nhằm thoả mãn nhu cầu nước cục Do đó, dịng chảy tự nhiên hệ thống sơng có thay đổi lớn Đề tài: “So sánh ứng dụng mơ hình thủy văn NAM FRASC để đánh giá tài nguyên nước lưu vực Thác Mơ” Luận văn cao học – chun ngành Khoa học Mơi Trường Đã có nhiều nghiên cứu tài nguyên nước lưu vực sông Bé, đặc biệt năm gần đây[12], [13], [15] Tuy nhiên, việc khai thác nguồn nước nêu biến đổi khí hậu tồn cầu thay đổi mặt đệm (phá rừng, chuyển đổi cấu trồng) nên việc cập nhật nghiên cứu vấn đề thời Ngày nay, với hỗ trợ công nghệ thông tin, nhiều mô hình tốn thuỷ văn mơ tốt nguồn nước lưu vực sông Nhiều phần mềm tính tốn xây dựng, kiểm tra thực tế hiệu chỉnh nên cho kết gần phù hợp với thực tế Sự đời phần mềm mô mở kỹ nguyên cho việc dự báo dự đoán nguồn nước mơ hình trở thành cơng cụ đắc lực, hỗ trợ nhiều việc tính toán nên việc đánh giá tài nguyên nước trở nên dễ dàng nhanh chóng Tuy nhiên, mơ hình tốn khơng phải lúc hay mơ hình thích hợp cho vùng nào; hay nói cách khác khơng có mơ hình mang tính chất tồn cầu[27] Việc lựa chọn mơ hình ứng dụng cho điều kiện định vấn đề khó khăn chuyên gia thuỷ văn Như vậy, việc nghiên cứu mơ hình tốn thuỷ văn ứng dụng đầy lưu vực Thác Mơ để phát huy hiệu việc xây dựng cơng trình, tận dụng tối đa nguồn nước việc làm cấp bách Qua phân tích trên, đề tài “So sánh ứng dụng mơ hình thuỷ văn NAM FRASC để đánh giá tài nguyên nước lưu vực Thác Mơ” đề xuất thực Tổng quan vấn đề nghiên cứu 2.1 Thế gới Cách mạng số hoá bắt đầu với đời máy tính năm 1960 kỷ 20 Khả máy tính từ tăng lên nhanh Cách mạng số cịn thúc đẩy nhiều cách mạng khác, mơ số mơ thống kê Do đó, thuận lợi mơ hình lưu vực đời khởi ngun phát triển mơ hình lưu vực Stanford (the Stanford Watershed Model – SWM) Crawford Linsley vào năm 1966[19] Đề tài: “So sánh ứng dụng mơ hình thủy văn NAM FRASC để đánh giá tài nguyên nước lưu vực Thác Mơ” Luận văn cao học – chuyên ngành Khoa học Môi Trường Trong suốt năm 1970 1980, số mơ hình tốn học phát triển Quả thực có gia tăng đáng kể mơ hình thuỷ văn từ đó, với việc sâu nghiên cứu mơ hình dựa q trình vật lý như: SWMM (Storm Water Managerment Model), NWS (Nation Weather Service River Forecast Systerm), NAM model (Nedbor Afstromnings), TOP model, IHDM (Institute of Hydrology Distributed Model), Xinanjiang[27], SSARR (Streamflow Synthesis and Reservoir Regulation)[23]… tất mơ hình cải tiến đáng kể SWM cải tiến thành HSPF (Hydrological Simulation Program-Fortran) Xinanjiang phát triểu thành FRASC (Flow-Routed Accumulation Sinmulation in a Catchment)[27] Ngày nay, sư phát triển mơ hình hay cải tiến mơ hình trước vẫ diễn Liên quan trực tiếp đến đề tài nghiên cứu, giới có số nghiên cứu thời gian gần đây, điển hình như: Phát triển mơ hình thuỷ văn – kinh tế để giải toán phân bố tối ưu kiểu sử dụng nước định mức phí thích hợp khai thác sử dụng nước gây ô nhiễm nước[21]; Ứng dụng MIKE BASIN xây dựng chiến lước quản lý tài nguyên nước lưu vực sông[17]; Nghiên cứu ứng dụng mơ hình MIKE 11 NAM đánh giá mưa – dịng chảy lưu vực sông Layang; Các nguồn tài nguyên nước ô nhiễm sông Kok lưu vực miền bắc Thái Lan Myanmar phân tích cách sử dụng MIKE BASIN LOAD 2.2 Trong nước Ở Việt Nam, vấn đề ứng dụng mơ hình tốn quản lý tổng hợp lưu vực sơng nói chung quản lý tài nguyên nước nói riêng nhiều tổ chức, nhiều cá nhân quan tâm nghiên cứu từ năm 60, qua việc uỷ ban sông Mekong ứng dụng mơ SSARR[23] (Rokwood D.M Vol 1- 1968) mơ hình tốn triều Hà Lan vào tính tốn, dự báo dịng chảy sơng Mekong Song, sau Đề tài: “So sánh ứng dụng mô hình thủy văn NAM FRASC để đánh giá tài nguyên nước lưu vực Thác Mơ” Luận văn cao học – chuyên ngành Khoa học Môi Trường ngày miền nam giải phóng (1975), đất nước thống phương pháp ngày thực trở công cụ quan trọng tính tốn, dự báo thuỷ văn nước ta Liên quan trực tiếp đến đề tài nghiên cứu, nước có số nghiên cứu thời gian gần đây, điển hình như: Đề tài cấp nhà nước KHCN.07.17 “Xây dựng số sở khoa học phục vụ cho việc quản lý thống tổng hợp môi trường nước lưu vực sông Đồng Nai”[8] viện mơi trường tài ngun chủ trì thực giai đoạn 19992000 Đề tài nghiên cứu thể nghiệm “Đánh giá tài nguyên nước mặt lưu vực sông Lá Buông”[3] viện Quy hoạch thuỷ lợi Nam thực từ tháng năm 2006 Đề tài nghiên cứu số vấn đề sau: • Sử dụng công cụ nghiên cứu cần thiết (mơ hình tốn mơ hình mưa dịng chảy NAM, mơ hình tốn cân nước MIKE BASIN, mơ hình chất lượng nước MIKE BASIN – WQ, mơ hình thuỷ lực MIKE 11, mơ hình lũ MIKE FLOOD) mơ phỏng, phân tích, đánh giá tài nguyên nước mặt lưu vực; • Dự báo nhu cầu sử dụng nước lưu vực theo phương án phát triển; • Xây dựng giải pháp phương án khai thác nguồn nước lưu vực; • Xây dựng đề xuất giải pháp bảo vệ tài nguyên nước lưu vực Đề tài cấp Nhà nước KC.08.04 “Nghiên cứu xây dựng mô hình quản lý tổng hợp tài ngun mơi trường lưu vực sông Đà”[9] Viện Khoa học Thủy lợi chủ trì TS Nguyễn Quang Trung làm chủ nhiệm đề tài, thực từ 10/2001 đến tháng 9/2004 Đề tài xây dựng hồ sơ lưu vực sông Đà, xây dựng phương pháp luận đề xuất mơ hình quản lý tổng hợp lưu vực sơng Đà: Mở rộng mơ hình quản lý quy hoạch lưu vực sơng Hồng (mơ hình pháp lý) Mơ hình quản lý tổng hợp tài ngun mơi trường lưu vực sông Đà Đề tài: “So sánh ứng dụng mơ hình thủy văn NAM FRASC để đánh giá tài nguyên nước lưu vực Thác Mơ” Luận văn cao học – chuyên ngành Khoa học Môi Trường Đề tài cấp Nhà nước KC.08.05 “Nghiên cứu xây dựng sở khoa học đề xuất giải pháp bảo vệ sử dụng hợp lý tài nguyên nước vùng Tây Nguyên”[2] Trường Đại học Mỏ - Địa chất chủ trì PGS.TS Đồn Văn Cánh làm chủ nhiệm đề tài, thực từ 10/2001 đến tháng 9/2004 Những kết đề tài đánh giá tiềm nước Tây Nguyên đề xuất giải pháp khai thác hợp lý nguồn nước để chống hạn giải pháp xây dựng hồ chứa, giải pháp tăng cường trữ lượng tĩnh (bể chứa nước ngầm nhân tạo) Đề tài cấp nhà nước KC.08.18/06-10 “Quản lý tổng hợp lưu vực sử dụng hợp lý tài nguyên nước hệ thống sông Đồng Nai”[4] PGS.TS Đỗ Tiến Lanh - Viện Khoa học Thủy lợi Miền Nam chủ trì triển khai thực (2007 2010) Mục tiêu đề tài xây dựng chế phù hợp nhằm chia sẻ nguồn nước, giải xung đột sử dụng nguồn nước, vận hành hệ thống hồ chứa lưu vực đề xuất giải pháp khả thi nhằm sử dụng hợp lý kiểm sốt nhiễm tài ngun nước lưu vực sơng Đồng Nai 2.3 Thảo luận mơ hình tốn nghiên cứu tài ngun nước Các mơ hình tốn thuỷ văn ngày tỏ có nhiều ứng dụng hiệu lĩnh vực sản xuất đời sống với phát triển nhanh chóng cơng nghệ máy tính phương pháp tính, mơ hình ngày hồn thiện nâng cao độ xác, giải hiệu tốn tính tốn, dự báo, quy hoạch quản lý tài nguyên nước Có thể phân làm hai lĩnh vực ứng dụng ứng dụng dự báo tính tốn thuỷ văn tính tốn thuỷ lợi Mơ hình tốn ứng dụng để giải có hiệu tốn thực tế Có nội dung sau: 2.3.1 Về quy hoạch hệ thống nguồn nước Các mơ hình cho phép mơ hệ thống lưu vực với phương án khác nhau, từ rút kết luận số cơng trình cần xây dựng, vị trí cơng trình quy mơ kích thước hệ thống Hiệu mơ hình cân nhắc Đề tài: “So sánh ứng dụng mơ hình thủy văn NAM FRASC để đánh giá tài nguyên nước lưu vực Thác Mơ” Luận văn cao học – chuyên ngành Khoa học Môi Trường tác động tổng hợp nhân tố lưu vực Mơ hình tốn cho phép xét đến tác động tổng hợp này, đồng thời cung cấp đầu vào cho toán quy hoạch đáng tin cậy 2.3.2 Về điều hành hệ thống Các công trình hoạt động lưu vực có liên hệ với nhau, điều hành hệ thống nguồn nước tốn tổng hợp phức tạp Mơ hình tốn cho phép xem xét đến giải pháp cụ thể cách phân tích chi tiết khả nước đến, yêu cầu nước dùng, lợi ích kinh tế xã hội khả đảm bảo cơng trình Mơ hình tốn đảm bảo dự báo khả nước đến, đầu vào đặc biệt quan trọng để điều chỉnh biểu đồ điều phối, nâng cao hiệu hoạt động cơng trình Mơ hình tốn tất định ngẫu nhiên làm tăng độ xác dự báo phục vụ vận hành cơng trình thuỷ lợi Nếu thực việc nối mạng, thu thập truy cập thơng tin nhanh chóng hiệu điều hành hệ thống nâng cao 2.3.3 Về quản lý lưu vực Mơ hình tốn cho phép tính tốn nguồn nước lưu vực điều kiện khai thác khác nhau, tác động người lên cảnh quan lưu vực Về mặt mơ hình tốn thay cho mơ hình vật lý, thay cho bãi dịng chảy thực nghiệm tốn kém, làm sáng tỏ vai trò nhân tố địa vật lý đến dòng chảy ảnh hưởng dòng chảy đến đặc trưng lưu vực Từ điều kiện khai thác lưu vực, mơ hình tốn giúp cho việc dự báo tính tốn q trình xói lưu vực, khả bồi lấp hồ chứa Từ xây dựng phương án phịng chống có hiệu quả, bảo vệ lưu vực tăng tuổi thọ cơng trình Trên sở phân tính mơ hình tốn, đề xuất biện pháp xây dựng cơng trình đảm bảo khai thác lưu vực hợp lý bền vững Một lưu vực không nằm nước mà thường bao gồm nhiều quốc gia Việc khai thác sử dụng nước phụ thuộc nhiều vào chủ quan người hoạt động quốc gia lưu vực mơ hình tốn giúp ta tìm lời giải tổng hợp cho việc lợi dụng nguồn nước chung, ảnh Đề tài: “So sánh ứng dụng mơ hình thủy văn NAM FRASC để đánh giá tài nguyên nước lưu vực Thác Mơ” Luận văn cao học – chuyên ngành Khoa học Môi Trường hưởng hoạt động quốc gia đến lưu vực Từ có hợp tác liên quốc gia lâu dài, có giải pháp phối hợp chung để khai thác lưu vực có lợi nhất, khơng làm ảnh hưởng lẫn Các mơ hình tốn cịn cơng cụ thuận tiện để nghiên cứu thuỷ văn, đánh giá nhân tố ảnh hưởng đến dòng chảy khơng thua mơ hình vật lý Các lời giải từ mơ hình định hướng cho cơng trình nghiên cứu có giá trị thực tế[7] Tuy nhiên, trình bày trên, mơ hình tốn khơng phải lúc hay mơ hình thích hợp cho vùng Hay nói khơng có mơ hình mang tính chất toàn cầu Như vậy, việc nghiên cứu thuỷ văn ứng dụng đầy đủ lưu vực Thác Mơ để phát huy hiệu việc xây dựng cơng trình, tận dụng tối đa nguồn nước việc làm cấp bách 2.4 Đánh giá nhận xét Nhìn chung, cơng trình nghiên cứu ngồi nước đạt nhiều kết to lớn sở khoa học ứng dụng thực tiễn Phương pháp mơ hình tốn xem cơng cụ quan trọng nghiên cứu, đánh giá, quản lý, phân bố phát triển nguồn nước Tuy nhiên, Việt Nam việc ứng dụng mơ hình tốn nghiên cứu thuỷ văn cịn nhiều hạn chế thiếu kinh phí, tài liệu đầu vào cho mơ hình thường khơng liên tục, đủ dài đồng nhất… Do vậy, việc ứng dụng mơ hình tốn thuỷ văn điều kiện thực tế Việt Nam cần mở rộng nghiên cứu vùng địa lý khác nhau, để cung cấp công cụ trợ giúp cho nhà quản lý, người làm công tác quy hoạch, xây dựng phương án, kế hoạch quản lý sử dụng tài nguyên dễ dàng hiệu Mục tiêu, nội dung phương pháp nghiên cứu 3.1 Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu ứng dụng mơ hình thuỷ văn thích hợp cho lưu vực Thác Mơ, nơi mà tài nguyên nước khai thác mạnh mẽ theo không gian cho lĩnh vực khác Đề tài: “So sánh ứng dụng mơ hình thủy văn NAM FRASC để đánh giá tài nguyên nước lưu vực Thác Mơ” Luận văn cao học – chuyên ngành Khoa học Môi Trường từ mơ dịng chảy đánh giá tiềm nguồn nước phục vụ cho phát triển bền vững kinh tế xã hội vùng hưởng lợi 3.2 Phạm vi đối tượng nghiên cứu - Phạm vi nghiên cứu giới hạn lưu vực Thác Mơ có toạ độ 11035’ – 12017’ vỹ độ Bắc 107000’ – 107030’ kinh độ Đơng, diện tích tự nhiên 2,215 km2 (hình 1) Hình Phạm vi khơng gian vùng nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: nghiên cứu cấu trúc, đặc điểm, chế độ thuỷ văn, tài nguyên nước lưu vực Thác Mơ Tiến hành nghiên cứu ứng dụng mô hình tốn thích hợp cho lưu vực Thác Mơ 3.3 Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan điều kiện tự nhiên KT – XH vùng nghiên cứu; - Tổng hợp, phân tích tài liệu liên quan như: địa hình, địa chất, thảm thực vật, đặc biệt khí tượng thuỷ văn lưu vực (mưa, bốc hơi, dịng chảy…); Đề tài: “So sánh ứng dụng mơ hình thủy văn NAM FRASC để đánh giá tài nguyên nước lưu vực Thác Mơ”