SO SÁNH LỰA CHỌN MÔ HÌNH THÍCH HỢP ĐỂ MÔ PHỎNG CHẾ ĐỘ THỦY VĂN LƯU VỰC SÔNG VU GIA - THU BỒN TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA  LÊ VĂN QUẾ SO SÁNH LỰA CHỌN MƠ HÌNH THÍCH HỢP ĐỂ MÔ PHỎNG CHẾ ĐỘ THỦY VĂN LƯU VỰC SÔNG VU GIA - THU BỒN Chuyên ngành: Xây dựng cơng trình thủy Mã số: 60.58.02.02 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THỦY Đà Nẵng – Năm 2017 Cơng trình hồn thành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Người hướng dẫn khoa học: TS Võ Ngọc Dương Phản biện 1: TS Tô Thúy Nga Phản biện 2: TS Lê Hùng Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy họp Trường Đại học Bách khoa vào ngày 20 tháng 08 năm 2017 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin – Học liệu,Đại học Đà Nẵng - Thư viện Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Nước xem yếu tố sống cịn sống Do đó, ln đóng vai trị quan trọng hình thành phát triển xã hội loài người Tuy nhiên, phân bố yếu tố sống cịn khơng đồng theo khơng gian thời gian, có khu vực dồi loại tài nguyên này, có nhiều khu vực lại khơng có, ví Việt Nam, tổng lượng dịng chảy năm sông Mê Kông khoảng 500 km3, chiếm tới 59% tổng lượng dịng chảy năm sơng nước, sau đến hệ thống sơng Hồng 126,5 km3 (14,9%), hệ thống sông Đồng Nai 36,3 km3 (4,3%), sơng Mã, Cả, Thu Bồn có tổng lượng dịng chảy xấp xỉ nhau, khoảng 20 km3 (2,3 - 2,6%), hệ thống sơng Kỳ Cùng, Thái Bình sông Ba xấp xỉ nhau, khoảng km3 (1%), sơng cịn lại 94,5 km3 (11,1%) [15] Do tính chất quan trọng tài nguyên nước nên phân bố không đồng theo không gian dẫn tới mâu thuẫn tranh chấp khốc liệt địa phương, quốc gia với Về mặt thời gian, việc phân bố không đồng loại tài nguyên dẫn đến nhiều tác động tiêu cực tới sinh tồn hoạt động kinh tế xã hội người Hàng năm, loại hình thiên tai tự nhiên liên quan tới phân bố không đồng nước theo thời gian lũ lụt, hạn hán…đã gây nhiều thiệt hại to lớn người Theo thống kê năm 2013 thiên tai lũ lụt, hạn hán… hàng năm gây thiệt hại khoảng 30.000 tỷ đồng, số người bị chết tích khoảng 313 người, số người bị thương 1.150 người [15], gây hệ lụy lâu dài khác Thêm vào đó, năm gần đây, tác động tượng biến đổi khí hậu, thiệt hại thiên tai lũ lụt hạn hán ngày tăng khốc liệt Đứng trước yêu cầu thực tiễn, việc tìm hiểu trình thủy văn lưu vực để từ đề xuất biện pháp đối phó xem chìa khóa quan trọng hàng đầu để giảm thiểu tác động thiên tai đến sống dân cư Vấn đề tiến hành từ lâu, nhiên ngày phát triển mạnh mẽ tốn học hỗ trợ tích cực cơng cụ máy tính, việc nghiên cứu chế độ thủy văn lưu vực ngày trở nên dễ dàng xác Những tiến giúp cho nhà nghiên cứu thủy văn có nhìn chi tiết đầy đủ trình thủy văn lưu vực để từ đưa định, sách đắn đóng góp tích cực cho cơng tác phịng chống giảm nhẹ thiệt hại thiên tai gây Vu Gia-Thu Bồn lưu vực sông lớn khu vực miền Trung Dịng chảy Vu Gia-Thu Bồn có ảnh hưởng lớn đến phát triển kinh tế xã hội địa phương Bên cạnh mặt tích cực thiên tai lũ lụt xuất phát từ Vu Gia - Thu Bồn, hàng năm gây nhiều thiệt hại người Hậu thiên tai cho phức tạp nghiêm trọng tương lai tác động tượng nóng lên tồn cầu Do thật cần thiết có nghiên cứu tổng thể diễn biến thủy văn lưu vực sông Vu Gia-Thu Bồn để từ đưa giải pháp thích ứng phù hợp, giúp giảm thiểu thiệt hại thiên tai biến đổi khí hậu gây Với mục đích lựa chọn mơ hình thích hợp làm cơng cụ mơ hiệu chế độ thủy văn lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn, nghiên cứu tiến hành so sánh mơ hình thủy văn có, đặc trưng cho loại hình thủy văn tiêu biểu phân bố, bán phân bố tập trung Kết so sánh hy vọng cung cấp nhìn tổng quan loại mơ cung cấp cho nhà mô điểm mạnh, yếu khác loại mơ hình ứng với lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn Mục tiêu nghiên cứu đề tài So sánh ưu nhược điểm loại mơ hình thủy văn làm giúp nhà nghiên cứu lựa chọn mơ hình thủy văn cách hiệu quả, phù hợp với điều kiện thực tế lưu vực nghiên cứu; Phân tích độ nhạy tham số mơ hình, giúp cho việc xây dựng mơ hình thủy văn nhanh chóng, thuận lợi Đối tượng phạm vi nghiên cứu Các phần mềm thủy văn thông dụng thị trường nay; Chế độ thủy văn lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn Phạm vi nghiên cứu đề tài Nghiên cứu thực phạm vi lưu vực sông Vu Gia Thu Bồn, tỉnh Quảng Nam Nội dung nghiên cứu Đánh giá thực trạng liệu dùng cho nghiên cứu chế độ thủy văn lưu vực; So sánh ưu nhược điểm mơ hình thủy văn phổ biến nay; Áp dụng mô hình thủy văn thơng dụng thị trường cho mô chế độ thủy văn lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn; So sánh kết quả, phân tích để lựa chọn mơ hình thủy văn thích hợp cho lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn Phương pháp nghiên cứu Đề tài sử dụng phương pháp nghiên cứu: Phương pháp phân tích tài liệu; Phương pháp kế thừa kết nghiên cứu liên quan; Phương pháp mơ hình hóa; Phương pháp so sánh, phân tích kết Ý nghĩa thực tiễn đề tài So sánh tính ưu việt mơ hình thủy văn có, giúp nhà mơ phỏng, nghiên cứu có lựa chọn mơ hình hợp lý mơ chế độ thủy văn lưu vực; Dựa vào thực trạng liệu có lưu vực sơng Vu Gia Thu Bồn, đề xuất mơ hình thủy văn phù hợp cho lưu vực này; Đánh giá độ nhạy thông số mơ hình ứng với lưu vực Vu Gia - Thu Bồn, từ giúp việc xây dựng, hiệu chỉnh, kiểm định mơ hình lưu vực hiệu nhanh chóng Bố cục luận văn Luận văn gồm phần Mở đầu, 04 chương, phần Kết luận kiến nghị Chương 1: Khái quát mô hình vai trị mơ hình nghiên cứu chế độ thủy văn lưu vực Chương 2: Phân tích lựa chọn mơ hình thủy văn cho lưu vực Chương 3: Lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn Chương 4: So sánh vài mơ hình thủy văn thơng dụng áp dụng mơ hình MIKE-SHE cho nghiên cứu chế độ thủy văn lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn CHƯƠNG KHÁI QUÁT VỀ MÔ HÌNH VÀ VAI TRỊ CỦA MƠ HÌNH TRONG NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ THỦY VĂN LƯU VỰC 1.1 ĐỊNH NGHĨA MÔ HÌNH Dựa nghiên cứu nay, nhà nghiên cứu thủy văn đưa khái niệm khái qt q trình thủy văn, theo khái quát đơn giản thủy văn tập hợp q trình vật lý, hóa học sinh học tác động lên yếu tố đầu vào, chuyển đổi thành yếu tố đầu [39] 1.2 DỮ LIỆU CẦN THIẾT CHO MƠ HÌNH Dữ liệu cần thiết cho mơ hình thủy văn bao gồm nhiều loại khác thuộc vào mơ hình Mỗi mơ hình thủy văn có u cầu liệu khác định dạng theo quy định riêng Tuy nhiên có mơ hình thủy văn thơng thường có u cầu số loại liệu như: Địa hình, sử dụng đất, thổ nhưỡng, khí tượng thủy văn… 1.3 VAI TRỊ CỦA MƠ HÌNH TRONG NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ THỦY VĂN LƯU VỰC Trong nghiên cứu thủy văn học nói chung việc nghiên cứu, khai thác mơ hình tốn ngày đóng vai trị vơ quan trọng 1.4 PHÂN LOẠI MƠ HÌNH Cho đến nay, nhiều mơ hình thủy văn phát triển dựa lý thuyết khác để mô tượng thuỷ văn lưu vực 1.4.1 Mơ hình thực nghiệm 1.4.2 Mơ hình tượng trưng Chương PHÂN TÍCH LỰA CHỌN MƠ HÌNH THỦY VĂN CHO LƯU VỰC 2.1 CÁC LOẠI MƠ HÌNH THỦY VĂN TRÊN THỊ TRƯỜNG Hiện nay, có nhiều mơ hình thủy văn phát triển Những mơ hình đa dạng phát triển sở nhiều tảng lý thuyết khác đặt trọng tâm giải khác Những khuôn khổ luận văn tác giả sâu vào số mơ hình thủy văn thơng dụng như: MIKE-NAM, HEC-HMS, SWAT MIKE-SHE 2.1.1 Mơ hình MIKE-NAM 2.1.2 Mơ hình HEC- HMS 2.1.3 Mơ hình SWAT 2.1.4 Mơ hình MIKE-SHE 2.2 KẾT QUẢ MƠ PHỎNG CỦA BỐN MƠ HÌNH Lưu vực Vu Gia - Thu Bồn có nhiều tác giả thực nghiên cứu khoa học với việc sử dụng mơ hình thủy văn MIKENAM, HEC-HMS, SWAT MIKE-SHE để mô chế độ thủy văn lưu vực Nghiên cứu chế độ thủy văn lưu vực sông Vu Gia-Thu Bồn có sử dụng mơ hình thủy văn MIKE-NAM, HEC-HMS, SWAT MIKE-SHE nghiên cứu khoa học sinh viên khoa xây dựng Thủy lợi-Thủy điện, trường Đại học Bách KhoaĐà Nẵng Trong trình thực luận văn, tác giả tập trung sâu vào việc tìm hiểu, phân tích cấu trúc, q trình thiết lập, liệu đầu vào, cách thức mơ phỏng, q trình hiệu chỉnh, kiểm định trích xuất kết 04 mơ hình MIKE-NAM, HEC-HMS, SWAT MIKE-SHE Kết mơ hình kế thừa từ cơng trình nghiên cứu trước [3, 4, 37] 2.2.1 Mơ hình HEC-HMS Q trình hiệu chỉnh kiểm định mơ hình HEC-HMS thực 20 năm, từ 1991-2000 để hiệu chỉnh từ 2001-2010 để kiểm định Kết kiểm định hiệu chỉnh HEC-HMS Bảng 2.1 Bảng 2.1: Kết hiệu chỉnh kiểm định mơ hình HEC-HMS [4] 2.2.2 Mơ hình MIKE-NAM Q trình hiệu chỉnh kiểm định mơ hình HEC-HMS thực 20 năm, từ 1991-2000 để hiệu chỉnh từ 2001-2010 để kiểm định Kết kiểm định hiệu chỉnh MIKE-NAM Bảng 2.2 Bảng 2.2: Kết hiệu chỉnh kiểm định mơ hình MIKE NAM [4] 2.2.3 Mơ hình SWAT Q trình hiệu chỉnh kiểm định mơ hình HEC-HMS thực 20 năm, từ 1991-2000 để hiệu chỉnh từ 2001-2010 để kiểm định Kết kiểm định hiệu chỉnh SWAT Bảng 2.3 Bảng 2.3:Kết hiệu chỉnh kiểm định mơ hình SWAT [3] 2.2.4 Mơ hình MIKE-SHE Q trình hiệu chỉnh kiểm định mơ hình HEC-HMS thực 20 năm, từ 1991-2000 để hiệu chỉnh từ 2001-2010 để kiểm định Kết kiểm định hiệu chỉnh MIKE-SHE Bảng 2.4 Bảng 2.4: Kết hiệu chỉnh kiểm định MIKE-SHE [37] 10 Bảng 2.5a: Tiêu chuẩn lựa chọn mơ hình WMO đưa [41] Bảng 2.5b: Tiêu chuẩn lựa chọn mơ hình WMO đưa [41] 11 Trên phổ quát tiêu chí để so sánh lựa chọn mơ hình tổ chức khí tượng giới, chuyên gia đầu ngành thủy văn đề Những tiêu chí để so sánh lựa chọn mơ hình cho lưu vực sông Vu Gia Thu Bồn Chương LƯU VỰC SÔNG VU GIA THU BỒN 3.1 TỔNG QUAN VỀ LƯU VỰC Sông Vu Gia - Thu Bồ n là ̣ thố ng sông lớn ở vùng Duyên hải Trung Trung Bô ̣ Toàn bô ̣ lưu vực nằ m ở sườn Đông của daỹ Trường Sơn có diê ̣n tić h lưu vực: 10.350 km2, đó diê ̣n tích nằ m ở tin̉ h Kon Tum: 301,7 km2, còn la ̣i chủ yế u thuô ̣c điạ phâ ̣n tin̉ h Quảng Nam và Thành phố Đà Nẵng 3.2 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN VÀ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN 3.2.1 Đặc điểm địa hình 3.2.2 Đặc điểm sơng ngịi 3.2.3 Đặc điểm địa chất, thổ nhưỡng 3.2.4 Đặc điểm khí hậu 3.2.5 Đặc điểm thủy văn 3.3 THIÊN TAI TRÊN LƯU VỰC 3.3.1 Tổng quan thiên tai tỉnh Quảng Nam Vấn đề thiên tai, cụ thể thiên tai lũ lụt hạn hán Quảng Nam hạn chế phát triển kinh tế tỉnh, đồng thời tàn phá môi trường, môi sinh tác động mạnh đến đời sống xã hội tỉnh Đặc biệt bối cảnh biến đổi khí hậu, lượng mưa dự báo tăng tập trung chủ yếu mùa mưa lũ 12 giảm vào mùa kiệt nguyên nhân gia tăng thiên tai liên quan đến dòng chảy: lũ lụt, hạn hán… 3.3.2 Đặc điểm thiên tai lũ ngập lụt Quảng Nam Lũ ngập lụt loại thiên tai gây thiệt hại nặng nề người, tài sản sở hạ tầng khắp địa bàn toàn tỉnh Từ năm 1997 đến 2016, lũ gây 668 người chết; 1.656 người bị thương Thiệt hại tài sản, sở hạ tầng lên tới 12.232,95 tỷ đồng [15] 3.3.3 Thiệt hại hạn hán Quảng Nam Hạn hán Quảng Nam gây tổn thất nghiêm trọng thứ tư sau lũ lụt, bão sạt lở bờ sơng Tuy gây thiệt hại trực tiếp người thiệt hại kinh tế, xã hội, phức tạp, gây hậu lâu dài, khó khắc phục 3.4 THỰC TRẠNG DỰ LIỆU CHO NGHIÊN CỨU VÀ MÔ PHỎNG CHẾ ĐỘ THỦY VĂN 3.5.1 Địa hình mạng lưới sơng Đối với lưu vực Vu Gia-Thu Bồn liệu đồ số hưởng lợi từ hai dự án LUCCi VIE-08-P1 [8] Chương trình LUCCi [14] bao gồm tồn lưu vực sơng Vu Gia-Thu Bồn Dữ liệu trình bày địa hình lưu vực có độ phân giải (15x15) m đồ có kích thước lưới nhỏ (10x10)m VIE-08-P1 Đây sở để xây dựng liệu địa hình mạng lưới sông 3.5.2 Sử dụng đất đồ đất Diện tích lưu vực Vu Gia- Thu Bồn bao gồm 10.350 Km2 Hiện nay, đồ sử dụng đất lựa chọn cho nghiên cứu bắt nguồn từ dự án LUCCI Dữ liệu gom lại thành loại sử dụng đất 13 Bản đồ đất cung cấp dự án VIE-08-P1 mô tả 44 loại đất lưu vực Vu Gia - Thu Bồn Bản đồ gom lại thành loại đất 3.4.3 Nước ngầm Dữ liệu nước ngầm Phòng Quy hoạch Điều tra Tài nguyên nước Trung ương Việt Nam cung cấp Số liệu mơ tả tình hình phân bố nước ngầm sơ Quảng Nam Đà Nẵng thông qua hai báo cáo Các báo cáo kèm với quy trình cấp nước ngầm 27 giếng khoan qua lưu vực Tuy nhiên, hầu hết lỗ nằm khu vực phẳng, tập trung chủ yếu vào phần hạ lưu Không có giếng khoan vùng núi 3.5.4 Dữ liệu thủy văn Dữ liệu Trung tâm khí tượng thuỷ văn Trung tâm Trung tâm hỗ trợ Có trạm Đà Nẵng, đại diện cho vùng duyên hải Trà My, phục vụ vùng núi Các trạm khác, bao gồm: Tiên Phước, Khâm Đức, Hiệp Đức, Hiên, Thành Mỹ, Nông Sơn, Quế Sơn, Hội Khách, Ái Nghĩa, Giao Thủy, Cẩm Lệ, Câu Lâu trạm đo mưa phổ thông Mực nước quan sát điểm, có hai trạm có khả đo số liệu xả, Nông Sơn Thành Mỹ 3.5.5 Kết luận Nghiên cứu trình thuỷ văn lưu vực Vu Gia-Thu Bồn, gặp nhiều khó khăn hệ thống sơng ngịi quy mô lớn, phức tạp, đặc biệt thiếu liệu cho mơ hình hóa Do khó khăn này, chưa có nhiều nghiên cứu đầy đủ đánh giá rủi ro lũ lụt biến đổi khí hậu lưu vực Việc xác định mơ hình hiệu cao, hy vọng vượt qua khó khăn điểm nghiên cứu Mơ hình lựa chọn trình bày chương 14 Chương SO SÁNH MỘT VÀI MÔ HÌNH THỦY VĂN THƠNG DỤNG CHO NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ THỦY VĂN LƯU VỰC SÔNG VU GIA-THU BỒN 4.1 SO SÁNH LỰA CHỌN MƠ HÌNH Để tiến hành so sánh mơ hình thủy văn MIKE-NAM, HECHMS, SWAT, MIKE-SHE tác giả tiếp cận cụ thể mơ trình bày chương đồng thời tập trung nghiên cứu số đề tài, tạp chí khoa học có liên quan [1, 2, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12] để hỗ trợ cho trình so sánh mơ hình thủy văn với sở tiêu tổ chức khí tượng giới đưa 4.1.1 So sánh lý thuyết mơ hình: Trên sở tiêu chuẩn khuyến nghị tổ chức khí tượng giới đưa bảng tiêu chuẩn lựa chọn mơ hình WMO đề xuất [41] Xét tiêu chí cụ thể vào đặc trưng lưu vực nghiên cứu, tác giả có nhận xét sau: - Với 10.350 km2 Vu Gia-Thu Bồn xếp vào loại lưu vực lớn Với diện tích ứng dụng mơ hình thủy văn phân bố thi liệu lưu vực rộng lớn không bị đồng nhất, dẫn tới chắn mơ phịng Từ tăng độ tin cậy mơ hình theo tiêu chí WMO ứng với diện tích nên sử dụng mơ hình thủy văn phân bố - Xét điều kiện địa hình, với địa hình lưu vực tương đối phức tạp Phần lớn diện tích phần đối núi trung du, phần đồng phân bố theo dải phía tây Sự thay đổi địa hình tương đối lớn, theo tiêu chí WMO, ứng với lưu vực sơng Vu Gia Thu Bồn, việc lựa chọn mơ hình phân bố khuyến nghị 15 - Căn vào điều kiện thổ nhưỡng, phân bố thảm phủ, diễn tiến thủy văn thấm, bốc hơi, mơ hình phần bố phù hợp để mô chế độ thủy văn lưu vực - Về mặt liệu nghiên cứu, liệu sẵn có khu vực đủ đáp ứng yêu cầu để xây dựng mơ hình thủy văn phân bố - Về mặt mục đích sử dụng, sở xây dựng mơ hình thủy văn nhằm phục vụ cho cơng tác nghiên cứu chế độ thủy văn lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn thời điểm tại, tương lai, đánh giá tác động biến đổi khí hậu nhằm cung cấp nhìn tổng quan tượng xảy lưu vực, quy hoạch phát triển phịng cơng thiên tai, mơ hình chi tiết, xác, phản ảnh đầy đủ đặc trưng lưu vực cần phải lựa chọn để xây dựng Căn so sánh trên, mơ hình thủy văn phân bố tất định, điển hình MIKE SHE, mặt lý thuyết phù hợp 4.1.2 So sánh kết mơ phịng b Nhận xét q trình hiệu chỉnh Quá trình hiệu chỉnh thực tay độc lập mơ hình nhằm đảm bảo tính khách quan đạt tới mức độ mô tối ưu cho mô hình, thơng số ảnh hưởng đến q trình hiệu chỉnh mơ hình thể Bảng 4.1 Bảng 4.1 Các tham số hiệu chỉnh mơ hình 16 Căn vào bảng tham số ảnh hưởng ta thấy mơ hình với mức độ phân bố cao số lượng tham số hiệu chỉnh giảm xuống Qua đó, mơ hình có mức độ phân bố cao có trình hiệu chỉnh đơn giản kết mơ hình phản ánh thực tế Từ đưa kết đáng tin cậy Tuy nhiên, khối lượng xử lý lớn với mức độ cấu trúc mơ hình phức tạp hơn, mơ hình có mức độ phân bố cao thường có thời gian mơ lâu 17 c Nhận xét kết hiệu chỉnh Tuy nhiên, chất lượng mơ hình cần phải đánh giá thơng qua hiệu mơ q trình tự nhiên nó, ứng với mơ hình thủy văn điều quan trọng khả tái q trình dịng chảy lưu vực Do đó, luận văn này, quan điểm sử dụng để so sánh mơ hình Theo ứng với hình dạng đường q trình dịng chảy thể phân cho thấy đường trình dịng chảy mơ bám sát đường q trình dịng chảy thực đo Tuy nhiên, tổng quan khả mơ MIKE SHE có vượt trội mà kết MIKE-NAM, HEC-HMS, SWAT thấp so với thực đo, ngược lại MIKE-SHE cho kết cao Bảng 4.2: So sánh lưu lượng đỉnh lũ bốn mơ hình Bảng 4.3: Các số thống kê bốn mơ hình 18 So sánh mặt số thống kê thể Bảng 4.3 Trên sở Bảng 4.2 ta thấy ưu thuộc mơ hình MIKE-SHE mà hệ số so sánh vượt trội so với mơ hình cịn lại Một cách tổng qt, mơ hình tập trung HEC-HMS, MIKE-NAM có cấu trúc mơ hình đơn giản việc thiết lập dễ dàng dẫn tới thời gian chạy rút ngắn Ngược lại, phần lớn thơng số mơ hình khơng xác định trực tiếp từ liệu đầu vào dẫn tới trình thiết lập phức tạp lâu Đối với mơ hình phân bố, u cầu liệu nhiều mơ hình tập trung, đồng thời mức độ xác liệu ảnh hưởng kể đến chất lượng mơ mơ hình phân bố Do đặc tính xây dựng tảng liệu xác cao hơn, q trình hiệu chỉnh mơ hình phân bố đơn giản cho hiệu suất cao 4.2 ÁP DỤNG MƠ HÌNH MIKE-SHE Trên sở kết so sánh phần trên, nhằm lần làm sáng tỏ tính hiệu quả, độ tin cậy việc sử dụng mơ hình phân bố mơ chế độ thủy văn lưu vực, tác giả tiến hành áp dụng lại mơ hình MIKE-SHE để nghiên cứu chế độ thủy văn lưu vực sơng Vu GiaThu Bồn tính đến đoạn Nơng Sơn Thành Mỹ Ngoài dựa ưu điểm phần mềm MIKE-SHE, khuôn khổ luận văn, tác giả tiến hành đánh giá phần tác động biến đổi khí hậu đến dịng chảy mặt dịng chảy ngầm lưu vực sơng nghiên cứu 4.2.1 Thiết lập mơ hình MIKE-SHE Để thể đặc tính lưu vực Vu Gia-Thu Bồn, mơ hình MIKE-SHE thiết lập với tất thành phần cấu thành dòng chảy lưu vực như: Dòng chảy mặt, dịng chảy ngầm, dịng chảy sơng, bốc hơi, dịng bão hịa, dịng chưa bão hịa a Phạm vi mơ 19 Áp dụng mơ hình MIKE-SHE để mơ phạm vi lưu vực sơng Vu Gia-Thu Bồn tính đến đoạn Nông Sơn Thạnh Mỹ b Dữ liệu đầu vào mơ hình MIKE-SHE cần có số liệu đầu vào cần thiết như: Dữ liệu độ cao, liệu sử dụng đất, liệu đồ đất, mạng lưới sơng ngịi, liệu mưa, liệu bốc hơi, liệu nước ngầm, liệu thảm phủ… c Các thơng số mơ hình Để đảm báo tính kế thừa, thơng số mơ hình thiết lập dựa nghiên cứu trước [37] 4.2.2 Hiệu chỉnh mơ hình Với sở liệu có, chạy vòng 11 năm từ 1990 đến 2000, nhiên năm dùng để làm ấm mơ hình nên khơng đưa vào q trình hiệu chỉnh Dữ liệu dịng chảy trạm Nơng Sơn Thành Mỹ liệu mực nước trạm Hiệp Đức sử dụng để hiệu chỉnh Kết so sánh thể sau: Bảng 5.1: Các số mơ hình Mike She sau hiệu chỉnh 4.2.3 Kiểm định mơ hình Kiểm định mơ hình: tương tự q trình hiệu chỉnh, mơ hình chạy 11 năm từ 2000 đến 2010, năm để làm ấm mơ hình nên khơng đưa vào so sánh Dữ liệu dịng chảy trạm Nơng Sơn Thành Mỹ liệu mực nước trạm Hiệp Đức sử dụng để kiểm định mơ hình 20 Kết so sánh thể sau: Bảng 5.2: Các số mơ hình Mike She sau kiểm định 4.2.4 Nhận xét kết hiệu chỉnh kiểm định Kết mô hai giai đoạn hiệu chỉnh kiểm định cho thấy, mặt dầu thay đổi phạm vi mô phỏng, số liệu đầu vào nhau, tham số mô hình giống kết mơ giống mơ hình thủy văn phân phối Thơng qua so sánh q trình dịng chảy đường q trình mực nước ta thấy khơng có sai khác nhiều giá trị thực đo mô Đồng thời số thống kê hệ số tương quan (R) hệ số Nash sutcliffe (E) đạt cao giống nghiên cứu trước [37] Điều lần thể ổn định mức độ tinh cậy ứng dụng mơ hình phân bố MIKE-SHE cho mơ dịng chảy lưu vực Đây luận chứng quan trọng giúp khôi phục liệu (mực nước, lưu lượng…) cho lưu vực gần khơng có liệu đo đạc 4.2.5 Dòng chảy ngầm a Tổng quan Phần lớn mơ hình thủy văn khác chủ yếu tập trung mơ q trình dịng chảy mặt, cịn q trình dịng chảy ngầm thể bỏ qua, nhiên giảm hiệu suất mô mơ hình Mơ hình phân bố MIKE- SHE số mơ hình có tích hợp mơ q trình dịng chảy tầng bão hịa tầng chưa 21 bão hịa Trên sở đó, tác giả tiến hành đánh giá q trình dịng chảy ngầm số điểm nằm phạm vi khu vực mô Đây thao tác nhằm chứng minh tính ưu việt mơ hình phân bố phát họa bước đầu diễn biến mực nước ngầm khu vực nghiên cứu b Kết mô mực nước ngầm Kết mơ phân tích dựa vào diễn biến mực nước ngầm số vị trí, đồng thời nhận xét phân bố nước ngầm theo không gian thời gian c Nhật xét mực nước ngầm Trên sở kết quả, diễn biến mực nước ngầm vị trí tương đối phù hợp với diễn biến khí tượng thủy văn giai đoạn 1991-2000 Theo năm 1996, 1998, 1999, mà lượng mưa khu vực lớn, dẫn tới cao độ mực nước ngầm thời đoạn tăng cao so với năm lại 4.2.6 Đánh giá tác động biến đổi khí hậu Bộ phần mềm MIKE DHI có chức hỗ trợ để đánh giá tác động biến đổi khí hậu, mơ hình MIKE-SHE có chức Theo đó, kịch biến đổi khí hậu DHI ban hành tự động tích hợp mơ hình a Sự thay đổi yếu tố khí hậu Trong khn khổ luận văn này, tác giả lựa chọn kịch tiêu biểu để mô tác động biến đổi khí hậu đến khu vực, kịch MIROC- A2 ta dễ dàng thấy lượng mưa tháng mùa kiệt tương ứng từ tháng 01 đến tháng 06 lượng mưa bình quân thời đoạn 2090-2100 giảm, tháng cịn lại từ tháng 07 đến tháng tháng 12 lượng mưa tăng Ngược lại, nhiệt độ tăng nên ta thấy lượng bốc cuối kỷ tăng hầu hết tháng Những 22 thay đổi cho ảnh hưởng lớn đến dòng chảy lưu vực sông mực nước ngầm b Sự thay đổi dòng chảy mặt Sự thay đổi yếu tố khí hậu tương lại phân tích phần cho ảnh hưởng tới thay đổi dịng chảy Trong khn khổ luận văn, tác giả gói gọn phân tích thay đổi dịng chảy thơng qua dịng chảy trung bình tháng tổng lượng dòng chảy tháng thời kỹ 2090-2100 so với thời kỳ 1991-2000 c Nhật xét ảnh hưởng biến đổi khí hậu Qua kết so sánh trên, ta dễ nhận thấy, với kịch MIROC – A2, mà lượng mưa tháng mùa kiệt giảm mạnh so với nay, lượng bốc lại tăng nhanh, dẫn tới dòng chảy thời đoạn 2091-2100 giảm so với thời đoạn 1991-2000 23 LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Nắm bắt rõ chế độ thủy văn lưu vực xem chìa khóa quan trọng quản lý lưu vực, lĩnh vực quy hoạch phát triển phòng chống thiên tai Ngày với phát triển mạnh mẽ tốn học cơng cụ hỗ trợ, mơ hình mơ việc hiểu biết chế độ thủy văn lưu vực trở nên đơn giản Các trình chuyển đổi, diễn biến thiên tai tác động quy hoạch, phát triển đơn giản tái thơng qua mơ hình tốn Tuy nhiên, xuất phát từ nhiều trường phái khác nhau, quan niệm khác yếu tố nằm trình thủy văn lưu vực dẫn tới có nhiều loại hình mơ hình khác Do đó, mức độ tương hợp loại mơ hình với lưu vực đặt trưng khác khác Điều dẫn tới không chắn mô phỏng, kết mô thể thiên lệch so với thực Nhưng mà bối cảnh chưa có tiêu chuẩn cụ thể lựa chọn thích hợp mơ hình mơ chế độ thủy văn lưu vực Cho nên việc so sánh lựa chọn mơ hình cần thiết nhằm giảm thiểu mức độ không chắn, nâng cao độ tin cậy kết mô Lưu vực sông Vu Gia Thu Bồn lưu vực sông lớn khu vực Miền Trung Hệ thống sông ảnh hưởng to lớn đến phát triển kinh tế xã hội địa phương, có Thành Phố Đà Nẵng Tỉnh Quảng Nam, động lực tăng trưởng kinh tế khu vực Tuy nhiên, đặc trưng địa hình phức tạp lại nằm khu vực nhiệt đới gió mùa, lượng mưa phân bố không đồng theo thời gian, chịu ảnh hưởng nhiều bão, thiên tai lũ lụt thường xuyên diễn khu vực Điều ảnh hưởng không nhỏ đến người dân khu vực trở lực to lớn cho phát triển kinh tế xã hội địa 24 phương bối cảnh biến đổi khí hậu diễn phức tạp tác động mạnh mẽ đến khu vực Do việc nghiên cứu chế độ thủy văn lưu vực sông Vu Gia Thu Bồn cần thiết nhằm cung cấp hiều biết định để giảm thiểu tác động thiên tai tự nhiên đến đời sống nhân dân khu vực thích ứng với biến đổi khí hậu Với mực đích giảm thiểu mức độ không chắn nghiên cứu chế độ thủy văn lưu vực Vu Gia - Thu Bồn, luận văn tiến hành so sánh mặt lý thuyết ứng dụng bốn mơ hình thủy văn phổ biến nay: HEC-HMS, MIKE-NAM, SWAT, MIKE-SHE đại diện cho ba dạng mơ hình bản: Tập trung, bán phân bố phân bố So sánh rằng, với kích thước lớn, địa hình phức tạp, tình hình thổ nhưỡng, trồng thay đổi nhiều lưu vực mật độ trạm đo mưa, dòng chảy thưa, nên mặt lý thuyết mặt áp dụng đưa khuyến nghị sử dụng mơ hình thủy văn phân bố tất định MIKE-SHE để mô chế độ thủy văn lưu vực sông Vu Gia Thu Bồn thích hợp Để nâng cao mức độ tin cậy kết so sánh mơ hình thủy văn nói chung bốn mơ hình thủy văn luận văn này, cần tiếp tục có nghiên cứu sâu hơn, đầy đủ, chi tiết đặc biệt yêu cầu việc đồng liệu đầu vào, xét đầy đủ yếu tố có ảnh hưởng đến chu trình thủy văn (như vận hành hồ chứa, yếu tố chuyển nước lưu vực sông, thay đổi thường xuyên thảm thực vật, sử dụng đất…)./