Phần Việt Nam: Lai Châu, Sơn La, Hòa Bình, Nghệ An, Thanh Hóa với F=28490km2,L=370km, B=68,8km. - Từ 20o37’30’’ đến 22o37’30’’ B.Từ 103o05’10’’ đến 106o05’10’’ Đ.Sông Mã từ Cẩm Thủy đến cửa Hới, 89,2 km.Sông Chu từ trạm Cửa Đạt đến ngã ba Giàng 79.2 kmSông Lèn từ phân lưu của sông Mã đến cửa biển Lạch Sung, 37,6 kmLạch Trường từ phân lưu với sông Mã đến cửa biển Lạch Trường 23,4 km; kênh De nối Lạch Trường với sông Lèn, 6,6kmBáo Văn: Mỹ Quan Trang đến lưu sông Lèn, 9,5kmSông Bưởi: Thạch Lâm đến dòng chính sông Mã, 76,2 km
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA KHÍ TƯỢNG THUỶ VĂN VÀ HẢI DƯƠNG HỌC -***** - Báo cáo khóa luận Ứng dụng mơ hình MIKE 11 mô xâm nhập mặn hạ lưu hệ thống sơng Mã, tỉnh Thanh Hóa Trình bày: Lê Thị Phương Thu Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Trần Ngọc Anh Nội dung Đặt vấn đề Tình hình xâm nhập mặn vùng cửa s Nghi Giới thiệu khu vực nghiên cứu •Phần Việt Nam: Lai Châu, Sơn La, Hịa Bình, Nghệ An, Thanh Hóa với F=28490km2,L=370km, B=68,8km - Từ 20o37’30’’ đến 22o37’30’’ B -Từ 103o05’10’’ đến 106o05’10’’ Đ -Sông Mã từ Cẩm Thủy đến cửa Hới, 89,2 km -Sông Chu từ trạm Cửa Đạt đến ngã ba Giàng 79.2 km -Sông Lèn từ phân lưu sông Mã đến cửa biển Lạch Sung, 37,6 km -Lạch Trường từ phân lưu với sông Mã đến cửa biển Lạch Trường 23,4 km; kênh De nối Lạch Trường với sông Lèn, 6,6km -Báo Văn: Mỹ Quan Trang đến lưu sông Lèn, 9,5km -Sơng Bưởi: Thạch Lâm đến dịng sơng Mã, 76,2 km Vùng NC Giới thiệu phương pháp nghiên cứu Các phương pháp : thực nghiệm mô mơ hình tốn Một số mơ hình thường sử dụng nước: TT Tên mơ hình Tác giả, quyền Loại mơ hình VRSAP KOD01 chiều ẩn chiều WENDY SALHO SSARR EXTRAN TELEMAC FLDWAV 10 HEC1 HMS Nguyễn Như Khuê Nguyễn Ân Niên Delf Hydraulics , Hà Lan Trần Văn Phúc Hoa Kỳ EPA - Hoa Kỳ EDF - Pháp Fread - Cục Khí tượng Hoa Kỳ Mỹ Hoa Kỳ 11 Phần mềm MIKE Đan Mạch chiều ẩn chiều ẩn chiều chiều chiều FFM chiều ẩn chiều Hai chiều ẩn Thủy văn, thủy lực 1, chiều Cơ sở lý thuyết mơ hình Cơ sở lý thuyết mơ hình thủy lực Mike 11: Được xây dựng sở hệ phương trình Saint Venant phương trình tải khuếch tán Trong đó: A - diện tích mặt cắt ngang (m2) t - thời gian (s) Q - lưu lượng nước (m3/s) x - biến không gian Hệ phương trình Saint Venant g - gia tốc trọng trường (m/s2) ρ - mật độ nước (kg/m3) b - độ rộng lòng dẫn (m) R - bán kính thủy lực (m) Trong đó: Phương trình tải khuyếch tán : ∂AC ∂QC ∂ ∂C + − ( AD ) = − AKC + C2 q ∂t ∂x ∂x ∂x C – nồng độ chất ô nhiễm D – hệ số khuyếch tán A – diện tích mặt cắt ngang K – hệ số tự phân hủy tuyến tính C2 – nồng độ nguồn nhập/ra khỏi hệ thống q – lượng gia nhập khu X,t – tọa độ theo không gian thời gian Ứng dụng mô hình mơ xâm nhập mặn hạ lưu hệ thống sơng Mã Thiết lập mơ hình Ứng dụng mơ hình mô xâm nhập mặn hạ lưu hệ thống sông Mã Thiết lập mơ hình Tài liệu địa hình lịng dẫn Tổng số 191 mặt cắt cho mạng lưới sông có tổng chiều dài xấp xỉ 318km, trung bình 1,7 km có mặt cắt ngang Ứng dụng mơ hình mơ xâm nhập mặn hạ lưu hệ thống sơng Mã Thiết lập mơ hình Điều kiện biên: - Biên Q = f(t) trạm thủy văn Cẩm Thủy sông Mã, Cửa Đạt sông Chu, Thạch Lâm sông Bưởi, Mỹ Quan Trang sông Báo Văn biên mặn giả thiết 0‰ - Biên mơ hình thuỷ lực H=f(t) ngồi biển phía ngồi cửa sơng Mã, cửa sơng Lèn cửa sông Lạch Trường biên AD giả thiết 32‰ - Điều kiện ban đầu: lấy lưu lượng 0, mực nước mực nước trung bình) • Bộ số liệu hiệu chỉnh :16- 27/3/2009 • Bộ số liệu kiểm định: 20-30/3/2010 Ứng dụng mơ hình mơ xâm nhập mặn hạ lưu hệ thống sông Mã Hiệu chỉnh kiểm định mơ hình thủy lực • Để đánh giá sai số giứa mực nước, lưu lượng tính tốn thực đo, sử dụng tiêu Nash Σ[H obs,i −H sim,i ] n R =1 − 2 i= n [ Σ H obs,i −H obs i= ] Trong đó: Hobs, i : Mực nước thực đo thời điểm thứ i Hsim, i : Mực nước tính tốn thời điểm thứ i Hobs tb : Mực nước thực đo trung bình • Sau hiệu chỉnh, giữ nguyên thông số mơ hình, tiến hành kiểm định với số liệu từ 20/330/3/2010 Ứng dụng mơ hình mơ xâm nhập mặn hạ lưu hệ thống sông Mã Mô xâm nhập mặn ứng với kịch BĐKH, nước biển dâng Nhận xét: •Kịch kịch bất lợi nhất, mặn xâm nhập sâu vào đất liền •Sự chênh lệch kịch 1, kịch không lớn chưa gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến tình hình xâm nhập mặn vùng hạ lưu sơng Mã •Kết đưa nhằm cảnh báo xâm nhập mặn với điều kiện bất lợi xảy nâng cao nhận thức người dân ảnh hưởng xâm nhập mặn Kết luận •Đã đánh giá tổng quan điều kiện địa lí tự nhiên, điều kiện kinh tế - xã hội tỉnh Thanh Hóa •Tổng quan phương pháp nghiên cứu sở lý thuyết mơ hình MIKE 11, tập vào hai mô đun HD AD •Thiết lập mơ hình, hiệu chỉnh, kiểm định thơng số cho moodun HD,AD cho số liệu thực đo thời gian 17/3 – 30/3/2009, Nash đạt tiêu 59-88% •Mơ xâm nhập mặn khu vực theo kịch ứng với kịch BĐKH, nước biển dâng Xin chân thành cảm ơn! Giới thiệu khu vực nghiên cứu Đặc điểm khí hậu, thủy văn, sơng ngịi •Khí hậu: Thuộc vùng Bắc Trung Bộ, miền khí hậu nhiệt đới gió mùa với mùa rõ rệt - Nhiệt độ: Chế độ nhiệt Thanh Hoá chế độ nhiệt đới: nhiệt độ cao, biên độ ngày lớn Thời kì nóng thường kéo dài tháng (từ tháng V- IX) với nhiệt độ TB tháng ≥ 25°C - Mưa: Có lượng mưa phong phú không đồng đều, nơi thấp đạt 1400 mm/năm Mùa mưa từ tháng V - tháng XI, mưa TB năm: 1100m - 1860mm lượng mưa chiếm 65-70%, mùa khô từ tháng XII - VI năm sau chiếm từ 30-35% lượng mưa năm - Độ ẩm: Độ ẩm không khí tương đối TB năm khoảng 85-86% - Gió : Hướng gió phổ biến mùa Đơng Tây Bắc Đông Bắc, mùa hè Đông Đông Nam Giới thiệu khu vực nghiên cứu • Kinh tế xã hội - Chủ yếu nông nghiệp: 60% trồng lúa cịn lại trồng màu cơng nghiệp ngắn ngày - Thuỷ hải sản :tập trung chủ yếu hạ du Ngành thuỷ sản có nhiều tiềm phát triển ngư nghiệp đánh bắt nuôi trồng ven bờ - Công nghiệp: Sản xuất xi măng, gạch, mía đường, đà phát triển tương lai giữ vai trị chủ đạo kinh tế lưu vực - Các ngành giao thông vận tải, y tế, giáo dục du lịch có chuyển biến lớn, đời sống nhân dân dần nâng cao Nhu cầu lớn nguồn nước lưu vực sông Mã lượng chất Nghiên cứu tình hình xâm nhập mặn hạ lưu hệ thống sông quan trọng cần thiết cho phát triển KT - XH khu vực Giới thiệu phương pháp nghiên cứu Giới thiệu mơ hình • MIKE 11 sản phẩm có gói phần mềm ứng dụng họ MIKE DHI (Danish Hydraulic Institute) phát triển • MIKE 11 mơ hình thủy lực chiều, phần mềm kỹ thuật chuyên dụng mô lưu lượng, chất lượng nước vận chuyển bùn cát cửa sông, sông, hệ thống tưới, kênh dẫn hệ thống dẫn nước khác • Thân thiện với người sử dụng nhằm phân tích chi tiết, thiết kế, quản lý vận hành cho sông hệ thống kênh dẫn đơn giản phức tạp Giới thiệu phương pháp nghiên cứu Giới thiệu mơ hình • Ứng dụng: • Tính tốn mơ thủy lực mạng sơng • Mơ q trình vận hành hệ thống cơng trình thủy lợi • Mơ hồ chứa , khu chứa lũ,bãi tràn •Dự báo lũ vận hành hồ chứa • Mô chất lượng nước, vận chuyển bùn cát tải khuếch tán •Vận hành hệ thống tưới tiêu nước mặt •Thiết kế hệ thống kênh dẫn •Nghiên cứu sóng triều dịng chảy mưa sông cửa sông Giới thiệu phương pháp nghiên cứu Giới thiệu mơ hình • MIKE 11 có số ưu điểm trội so với mơ hình khác như: - Liên kết với GIS - Kết nối với mơ hình thành phần khác MIKE MIKE NAM, MIKE 21, mơ hình dịng chảy nước đất, MIKE SHE - Tính tốn chuyển tải chất khuyếch tán, -Vận hành cơng trình, - Tính tốn q trình phú dưỡng… -Dễ sử dụng khơng địi hỏi nhiều kinh phí số mơ hình Ứng dụng mơ hình mơ xâm nhập mặn hạ lưu hệ thống sông Mã Hiệu chỉnh kiểm định mô hình thủy lực • Sử dụng chuỗi số liệu khảo sát đồng vị trí mạng sơng từ 16/3 – 27/3/2009 để tiến hành hiệu chỉnh mô hình • Phương pháp giải: • Mơ hình Mike11 sử dụng phương pháp sai phân hữu hạn điểm ẩn Abbott • Điều kiện ổn định - Địa hình phải đủ tốt để mực nước lưu lượng giải cách thoả đáng Giá trị tối đa cho phép ∆x phải chọn sở • - Điều kiện Courant giá trị Cr 10 đến 15, giá trị lớn (lên đến 100) sử dụng: ∆ V ) vớit (V +làghvận tốc C = r ∆x • Cr thể tốc độ nhiễu động sóng nước nơng (biên độ nhỏ) Số Courant biểu thị số điểm lưới bước sóng phát sinh từ nhiễu động di chuyển bước thời gian • Sơ đồ sai phân hữu hạn dùng MIKE 11 (sơ đồ điểm Abbott), cho phép số Courant từ 10- 20 dòng chảy phân giới (số Froude nhỏ 1) • • • • • • Phương trình khuếch tán phản ánh chế vận chuyển: - Vận chuyển bình lưu/ đối lưu dịng chảy trung bình, - Vận chuyển khuếch tán gradient nồng độ * Các giả thiết: - Vật chất nguồn hoàn toàn xáo trộn mặt cắt ngang, - Vật chất bảo toàn theo định luật khuếch tán bậc Fick, tức vận chuyển khuếch tán tỷ lệ với gradient nồng độ ... 30/3/2009 Ứng dụng mơ hình mơ xâm nhập mặn hạ lưu hệ thống sông Mã Hiệu chỉnh mô đun AD Ứng dụng mơ hình mơ xâm nhập mặn hạ lưu hệ thống sông Mã Hiệu chỉnh kiểm định mô đun AD Hiệu chỉnh mô Giá... sơng + Độ mặn 1(‰) xâm nhập vào sông 30km Ứng dụng mô hình mơ xâm nhập mặn hạ lưu hệ thống sông Mã Mô xâm nhập mặn ứng với kịch BĐKH, nước biển dâng Kết chạy kịch dự báo Đối với sông Mã, mực nước... thời gian Ứng dụng mô hình mơ xâm nhập mặn hạ lưu hệ thống sơng Mã Thiết lập mơ hình Ứng dụng mơ hình mô xâm nhập mặn hạ lưu hệ thống sông Mã Thiết lập mơ hình Tài liệu địa hình lịng dẫn Tổng