Giới thiệu mơ hình MIKEBASIN

Một phần của tài liệu Quản lý tổng hợp lưu vực sông bé trên cơ sở cân bằng tài nguyên nước (Trang 76 - 80)

7. Cấu trúc của luận án

2.3.2. Giới thiệu mơ hình MIKEBASIN

Mơ hình MIKE BASIN do DHI (Viện thuỷ lực Đan Mạch) xây dựng từ năm 1972. MIKE BASIN là một mơ hình tốn học mơ phỏng việc phân bổ nguồn nước, thể hiện các tính chất thủy văn của lưu vực về khơng gian và thời gian. Mơ hình MIKE BASIN là một cơng cụ nh m tính tốn cân b ng giữa nhu cầu nước và nguồn nước đến theo phân bổ tối ưu nhất, phục vụ cho cơng tác quản lý tài nguyên nước và quy hoạch lưu vực sơng.

a) Khả năng áp dụng

Mơ hình này đã được áp dụng thành cơng cho nhiều lưu vực ở Việt Nam và nhiều nước trên thế giới như lưu vực Kabul ở Đơng Nam Afghanistan (2005), Mun ở Thái Lan (2003), Sungai Skudai ở Malaysia (2002), Kuala Lumpur (2001), một số lưu vực ở Lithuania, Nethelands, Đức, Myanmar. Mơ hình đã được DHI hỗ trợ cho Việt Nam trong Dự án Tăng cường năng lực phát triển ngành nước. Ở Việt Nam, một số dự án như sau:

- Dự án Quy hoạch phát triển tài nguyên nước các lưu vực sơng ven biển Quảng Ninh (của Viện quy hoạch Thuỷ lợi)

- Nghiên cứu xây dựng chiến lược quản lý phát triển bền vững lưu vực sơng Vu Gia – Thu Bồn. (2002- 2004)

- Quy hoạch sử dụng tổng hợp nguồn nước lưu vực sơng Hồng – Thái Bình do TS Tơ Trung Nghĩa (2001- 2003)

- Dự án quản lý tổng hợp tài ngyên nước lưu vực sơng Hương (2004- 2005) - Ứng dụng mơ hình MIKE BASIN tính tốn cân b ng nước mặt lưu vực sơng Đà PGS.TS. Trần Đình Hợi, TS. Nguyễn Quang Trung, Viện KH Thủy lợi năm 2004

- Ứng dụng mơ hình MIKE BASIN tính cân b ng nước cho lưu vực sơng Cái Nha Trang (Nguyễn Văn Tiến, 2005)

Ngồi ra, nhiều sinh viên đã ứng dụng để giải quyết các bài tốn khác như: - Nghiên cứu đề xuất các giải pháp quy hoạch phát triển và quản lý bền vững tài nguyên nước lưu vực sơng Ba” của ThS. Nguyễn Quang Hữu (bảo vệ 5/2005).

- Hạn hán ở lưu vực sơng Vũ Gia – Thu Bồn và các giải pháp giảm thiểu thiệt hại (Ths. Trần Thị Nhung, 2004)

- Xác định phương án quy hoạch phát triển và sử dụng bền vững tài nguyên nước lưu vực sơng Cả sử dụng phần mềm MIKE BASIN (Ths. Nguyễn Thu Thủy)

Với khả năng ứng dụng rộng rãi của mơ hình MIKE BASIN, việc đánh giá nguồn nước cho các lưu vực sơng, ảnh hưởng của các hệ thống lấy nước lên nguồn nước, hiện trạng và các giai đoạn phát triển thủy lợi trong tương lai sẽ được thực hiện một cách tồn diện và hiệu quả hơn. Kết quả chung của các dự án là kịch bản phát triển tài nguyên nước bền vững trên lưu vực sơng.

Với những lý do trên và khả năng ứng dụng của mơ hình MIKE BASIN, nên trong luận án nghiên cứu sinh đã chọn làm cơng cụ để tính cân b ng nước cho lưu vực sơng Bé, từ đĩ tìm phương án khai thác sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên nước .

b) Phương pháp luận

Phương pháp luận (về mặt tốn học) mơ hình MIKE BASIN tìm ra lời giải cho mỗi bước thời gian (chu kỳ tháng hay ngày) và cho phép xác định việc sử dụng tài nguyên nước một cách tối ưu giữa các ngành trong điều kiện áp lực, cạnh tranh hay chọn lựa ưu tiên trong việc dùng nước. MIKEBASIN cĩ thể giải quyết vấn đề phân chia nước dựa trên hai nguyên tắc cơ bản là ưu tiên cục bộ và ưu tiên tồn bộ.

1. Nguyên tắc ưu tiên cục bộ (local priority) thường được tính cho các điểm nút cĩ kết nối trực tiếp. Cơ chế “ưu tiên cục bộ” tuân theo một quy tắc rất nghiêm ngặt. Nút (dùng nước) đầu tiên trong danh sách sẽ nhận được tồn bộ nước theo yêu cầu của nĩ (nếu cĩ nước) trước khi nút thứ hai được tính đến. Nút thứ hai này sẽ nhận được tồn bộ số nước theo nhu cầu (nếu cịn nước sau khi cung cấp cho nút đầu tiên nhận được đủ nước của mình). Bất kỳ lượng nước cịn lại nào chảy vào một điểm nút hạ lưu riêng lẻ hoặc khi khơng cĩ các điểm nút này thì được cho là để lại trên diện tích của lưu vực. 2. Nguyên tắc ưu tiên tồn cục (global priority) sử dụng trên lưu vực sơng khi

hộ dùng nước được quyền ưu tiên sẽ được đáp ứng trước tiên, tức là quyền về nước được xác định khi thiết lập. Trong trường hợp như vậy, người sử dụng ở thượng lưu cũng khơng thể khai thác nước được tại vị trí của họ. Trong MIKE BASIN, thuật tốn “ưu tiên tồn bộ” được thực hiện bởi tập hợp các nguyên tắc khác nhau đã được xác định. Nguyên tắc này cĩ ảnh hưởng ít nhất là đến nút mà chúng được ấn định, và cĩ thể ảnh hưởng đến nút thứ hai (điểm khai thác trước).

Đối với nước ngầm, tất cả người sử dụng phải cĩ cùng một ưu tiên. Họ nhận được cùng một lượng nước như nhau.

Mơ h

Mơ hìình mơ phnh mơ phỏỏng ng vi việệc dc dùùng nng nưướớcc Mơ hình hồ chứa Mơ hình tưới tiêu Dữ liệu hồ chứa Chuỗi số liệu khí tượng Dữ liệu về nguồn cung cấp nước và tưới tiêu Cấu hình mạng lưới Chuỗi số liệu thủy văn

•Chuỗi số liệu dịng chảy mơ phỏng • Hoạt động của các hồ chứa và các kế hoạch tưới tiêu

Mơ h

Mơ hìình mơ phnh mơ phỏỏng ng vi việệc dc dùùng nng nưướớcc Mơ hình hồ chứa Mơ hình tưới tiêu Dữ liệu hồ chứaDữ liệu hồ chứa Chuỗi số liệu khí tượng Chuỗi số liệu khí tượng Dữ liệu về nguồn cung cấp nước và tưới tiêu Dữ liệu về nguồn cung cấp nước và tưới tiêu Cấu hình mạng lướiCấu hình mạng lưới Chuỗi số liệu thủy văn Chuỗi số liệu thủy văn

•Chuỗi số liệu dịng chảy mơ phỏng • Hoạt động của các hồ chứa và các kế hoạch tưới tiêu

•Chuỗi số liệu dịng chảy mơ phỏng • Hoạt động của các hồ chứa và các kế hoạch tưới tiêu

Hình 2.10.Sơ đồ mơ hình MIKE BASIN

MIKE BASIN là một cơng cụ cĩ thể ứng dụng trong quản lý và qui hoạch lưu vực sơng, thể hiện khả năng nguồn nước sẵn cĩ, lượng nước sử dụng và thiếu hụt trên lưu vực một cách khá đầy đủ và trực quan trên giao diện của phần mềm ArcView GIS.

MIKE BASIN đánh giá nguồn nước của lưu vực dưới tác động của các cơng trình lấy nước hiện trạng và tác động của các cơng trình theo các phương án phát triển kinh tế xã hội trong tương lai.

MIKE BASIN cĩ tốc độ xử lý và tính tốn nhanh, cho phép người sử dụng thiết lập nhiều kịch bản hay tính huống khác nhau. Mặt khác, mơ hình khơng địi hỏi một khối lượng số liệu nhiều.

Mơ hình MIKE BASIN đã được nhiều nước trên thế giới và nhiều tổ chức cơ quan nghiên cứu sử dụng trong tính cân b ng nước hệ thống cho lưu vực sơng.

c) Cấu trúc mơ hình

MIKE BASIN là mơ hình tốn thể hiện các yếu tố của một lưu vực sơng bao gồm: hệ thống của sơng chính và sơng nhánh, các yếu tố thủy văn theo khơng gian và thời gian, các cơng trình và hệ thống sử dụng nước hiện tại và tương lai tương ứng với các phương án sử dụng nước khác nhau. Mơ hình cũng thể hiện tài nguyên nước dưới đất và quá trình diễn biến nước ngầm. Ngồi ra, cịn cĩ module MIKE BASIN-WQ bổ sung thêm chức năng mơ phỏng chất lượng nước trên lưu vực.

Nguyên lý

MIKE BASIN được xây dựng theo kiểu mơ hình mạng lưới được số hĩa gồm: - Nhánh: thể hiện các đoạn sơng riêng biệt

- Nút (node): thể hiện các điểm tụ hội của sơng, điểm chuyển dịng, vị trí lấy nước hay những vị trí quan trọng mà kết quả mơ hình yêu cầu.. Ví dụ như các cơng trình khai thác nước, nút dịng chảy hồi quy từ các khu tưới, nút hợp lưu giữa hai hoặc nhiều sơng, suối.

Vì vậy, mơ hình cĩ thể mơ phỏng được nguồn nước và đánh giá nguồn nước, mơ phỏng việc vận hành hồ chứa, cơng trình chuyển nước.

Các thành phần trong mơ hình

Các thành phần chính được đưa vào mơ hình thơng qua các phương pháp mơ phỏng tốn học làm đầu vào cho mơ hình tính tốn cân b ng nước.

- Thành phần thủy văn: gồm hạ tầng cơ sở của hệ thống sơng suối (bao gồm hồ chứa, sơng suối) mưa, bốc hơi, dịng chảy tại các lưu vực bộ phận, dịng chảy mơi trường,

- Thành phần nhu cầu nước sử dụng nước trong hệ thống (bao gồm nước sinh hoạt, cơng nghiệp, nơng nghiệp, thủy điện, thuỷ sản…)

- Thành phần thể chế: liên quan đến hệ thống quản lý tài nguyên nước như nguyên tắc vận hành hồ chứa, các nguyên tắc phân phối nước.

d) Các số liệu đầu vào của mơ hình

- Số liệu khí tượng thủy văn: bao gồm lượng mưa và bốc hơi của các trạm đo mưa khống chế trên tồn lưu vực và tiểu vùng.

- Số liệu nhu cầu nước của các ngành sử dụng nước trên lưu vực (được tính b ng mơ hình CROPWAT và GAMS)

- Số liệu dịng chảy trên lưu vực bao gồm dịng chảy trung bình ngày trên các tiểu lưu vực (tính b ng mơ hình mưa rào - dịng chảy NAM)

- Các thơng số thiết kế xây dựng của nhà máy thủy điện, hồ chứa, các quy tắc vận hành của hồ chứa, các thơng tin về dịng chảy hồi quy.

Mơ hình hoạt động trên cơ sở một mạng lưới sơng được số hĩa và các thơng tin về các hoạt động liên quan đến tài nguyên nước được xây dựng trực tiếp trên giao diện phần mềm ArcView GIS.

e) Kết quả từ mơ hình Mike Basin

MIKE BASIN được tiến hành hiệu chỉnh các thơng số để bảo đảm độ tin cậy cĩ thể mơ phỏng hệ thống lưu vực sơng Bé. Các kết quả mơ hình thể hiện:

- Mức độ thiếu hụt nước (tính b ng phần trăm) và lượng nước thiếu của các khu dùng nước (m3

/s).

- Lượng điện năng sản xuất (MW) và mức độ thiếu hụt điện năng (phần trăm). - Dịng chảy đến tại các nút cơng trình và tại khu dùng nước (m3

/s).

Một phần của tài liệu Quản lý tổng hợp lưu vực sông bé trên cơ sở cân bằng tài nguyên nước (Trang 76 - 80)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(194 trang)