3.6.3.1. Thiết lập sơ đồ tính trong mô hình WEAP
Sơ đồ tính toán phân bổ nguồn nước mặt lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn được phân theo 11 vùng tính toán với các lưu vực sông chính như đã trình bày ở mục 3.1.3, gồm:
Các đối tượng sử dụng nước được mô phỏng là: Sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp, thủy sản, thủy điện và dòng chảy tối thiểu. Ngoài ra, hoạt động khai thác nước ngầm trên lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn rất nhỏ so với sử dụng nước mặt, do đó, yếu tố khai thác nước ngầm trong sơ đồ tính toán phân bổ không tính đến.
Trên các vùng tính toán phân bổ nguồn nước mặt, các yếu tố dòng chảy tối thiểu được khống chế tại cửa ra của vùng tính toán nhằm đảm bảo các yêu cầu dòng chảy tối thiểu chảy về hạ du hoặc sang các tiểu lưu vực sông khác.
Các đối tượng dùng nước được mô phỏng trong mô hình WEAP đều được mô tả hồi quy của dòng chảy sau khi sử dụng với mức độ khác nhau theo từng vùng, từng mức độ sử dụng của các đối tượng... Cụ thể như: Sinh hoạt trong khoảng từ 65% đến 75%, Công nghiệp khoảng 60%, Thủy sản 80% và trồng trọt trong Nông nghiệp khoảng 40% đến 70% [24].
- Số điểm nút dẫn lấy nước: 12 nút - Số điểm nút dòng hồi quy: 11 nút
- Số hộ sử dụng nước mặt (nút lấy nước mặt): 5 hộ
- 02 điểm kiểm tra (dùng để kiểm định mô hình phân bổ nước): sử dụng trạm Nông Sơn và Thành Mỹ.
- 8 điểm kiểm soát dòng chảy tối thiểu (tại cửa ra của các vùng từ vùng 1 đến vùng 8, đồng thời đảm bảo tại 2 điểm kiểm soát Nông Sơn, Thành Mỹ).
Ký hiệu và tên các đối tượng sử dụng nước được chú thích như trình bày tại hình 3.10.
Hình 3.10: Thống kê các thành phần được xây dựng và đưa vào mô hình
Trên cơ sở đó, mô phỏng các vùng phân bổ nước cụ thể trên mô hình WEAP như sơ đồ Hình 3.11.
Hình 3.11: Sơ đồ tính toán phân bổ nước lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn trong WEAP
[Nguồn Luận án]
Hình 3.12: Nhập số liệu lượng nước có thể phân bổ trong WEAP
3.6.3.2. Chỉnh lý mô hình phân bổ nước WEAP
Bản chất của mô hình WEAP là dựa trên cơ sở cân bằng nước. Do đó, trong WEAP ngoài các yếu tố đầu vào gồm nguồn nước mặt đến và nhu cầu sử dụng nước thực tế trên các vùng tính toán thì các tham số hiệu chỉnh mô hình chủ yếu là các tổn thất do bốc hơi, thất thoát tuyến chuyển nước, khả năng dòng chảy hồi quy về sông sao cho kết quả kiểm tra lưu lượng tại trạm Nông Sơn, Thành Mỹ là phù hợp nhất, phản ánh đúng hiện trạng hoạt động khai thác nguồn nước trên lưu vực.
Công thức tính toán hệ số Nash như sau:
2=1− ∑ −1( , − đ, ) 2 (3.6) ̅ 2 ∑ −1( , − đ) Trong đó:
R2 : Hệ số Nash, chỉ số Nash ≥ 0,8 là đạt yêu cầu.
Qtt : là giá trị lưu lượng tính toán; Qtđ : là giá trị lưu lượng thực đo;
̅ : là giá trị lưu lượng thực đo trung bình.
tđ
Kết quả mô phỏng hiện trạng nước đến và nhu cầu sử dụng nước năm 2014 cho kết quả phù hợp (trạm Nông Sơn có Nash = 0,874, trạm Thành Mỹ có Nash = 0,821), chi tiết tại phụ lục 6.
900 Qtđ 800 Qt 780 700 728 Q (m 3/ s) 600 550 500 469 400 387 361 300 245 200 225 164150 14551 107 160145 23 130 145 100 98 110 109 99,8 102 90 0
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Tháng
Qt 112,60 100 Qtđ 90,60 80 (m 3/ s) 60 64,90 53,90 Q 40 41,50 35,50 24,50 27,80 20 21,30 24,80 19,50 16,10 12,85 9,1887 10,30 9,85 4,602 4,003 93 6,30 0 4,07
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Tháng
Hình 3.14: Biểu đồ lưu lượng tính toán từ WEAP, thực đo Thành Mỹ
Trên cơ sở kết quả chính lý của mô hình, mô hình được sử dụng để mô phỏng phân bổ nguồn nước mặt theo các kịch bản và phương án phân bổ cho các vùng tính toán trên lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn, chi tiết như sau:
3.6.3.3. Phương án phân bổ theo hiện trạng sử dụng nước - phân bổ đều cho các hộ dùng nước
a) Phương án 1a - KB1:
Kết quả tính phân bổ theo hiện trạng sử dụng nước năm 2014 ứng với lượng nước đến 85% với phương án cấp đều cho các ngành dùng nước, lượng nước đến các tháng mùa kiệt chỉ đáp ứng nhu cầu dùng nước của các vùng LVS Đăk Mi, vùng lưu vực sông Cái, vùng sông Quảng Huế, vùng trung lưu sông Thu Bồn, còn các vùng khác đều bị thiếu. Lượng nước thiếu từ tháng 2 đến tháng 8, tập trung vào tháng 2, 3, 4, và 6, 7, thiếu nhiều nhất là tháng 7 khoảng 20,78 triệu m3. Tổng lượng nước thiếu toàn vùng vào khoảng 51,44 triệu m3, trong đó công nghiệp: 0,30 triệu m3 (Ly Ly: 0,19 triệu m3; Túy Loan: 0,11 triệu m3); nông nghiệp: 48,32 triệu m3 (Ly Ly: 15,10 triệu m3, Sông Tranh 2: 10,54 triệu m3, Sông Tranh 3: 14,02 triệu m3, thượng lưu Thu Bồn: 2,91 triệu m3, Túy Loan: 5,75 triệu m3); sinh hoạt: 1,46 triệu m3 ở lưu vực sông Túy Loan; thủy sản:
0,13 triệu m3, thượng lưu Thu Bồn: 0,31 triệu m3, Túy Loan: 0,17 triệu m3) được thể hiện ở bảng 3.23.
Bảng 3.23: Lượng nước thiếu tại các tiểu vùng dùng nước năm 2014 tần suất 85%
Đơn vị tính: Triệu m3
Khu dùng nước Tháng Tổng
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
CN Ly Ly 0 0,04 0,05 0,04 0,03 0,00 0,03 0,01 0 0 0 0 0,19 CN Tuy Loan 0 0,01 0,02 0,03 0,00 0,00 0,02 0,03 0 0 0 0 0,11 NN Ly Ly 0 3,63 4,68 3,00 0,61 0,00 2,42 0,77 0 0 0 0 15,10 NN song Tranh 2 0 0,00 1,77 0,00 0,00 2,52 6,25 0,00 0 0 0 0 10,54 NN song Tranh 3 0 0,00 4,10 0,00 0,00 2,85 7,08 0,00 0 0 0 0 14,02 NN TL Thu Bon 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 2,91 0,00 0 0 0 0 2,91 NN Tuy Loan 0 0,75 1,37 1,20 0,00 0,00 1,17 1,27 0 0 0 0 5,75 SH Tuy Loan 0 0,15 0,29 0,34 0,00 0,00 0,30 0,37 0 0 0 0 1,46 TS Ly Ly 0 0,06 0,08 0,13 0,09 0,00 0,09 0,01 0 0 0 0 0,47 TS song Tranh 2 0 0,00 0,02 0,00 0,00 0,02 0,05 0,00 0 0 0 0 0,09 TS song Tranh 3 0 0,00 0,03 0,00 0,00 0,03 0,07 0,00 0 0 0 0 0,13 TS TL Thu Bon 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,31 0,00 0 0 0 0 0,31 TS Tuy Loan 0 0,04 0,07 0,09 0,00 0,00 0,08 0,09 0 0 0 0 0,37 Sum 0 4,67 12,47 4,82 0,72 5,41 20,78 2,55 0 0 0 0 51,44
Hình 3.15: Biểu đồ lượng nước thiếu trên cac tiểu lưu vực năm 2014 tần suất 85%
b) Phương án 1b - KB1:
Kết quả tính phân bổ theo hiện trạng sử dụng nước năm 2014 ứng với lượng nước đến 95% với phương án cấp đều cho các ngành dùng nước, thì lượng nước đến các tháng mùa kiệt chỉ đáp ứng nhu cầu dùng nước của các vùng thượng Vu Gia, LVS Đăk Mi, vùng lưu vực sông Cái, vùng sông Quảng Huế, vùng trung lưu sông Thu Bồn, còn lại các vùng khác đều bị thiếu nước. Lượng nước thiếu từ tháng 1 đến tháng 8, tập trung vào tháng 2, 3, 4, và 6, 7, lượng nước thiếu lớn nhất vào tháng 3 khoảng 18,38 triệu m3. Tổng lượng nước thiếu toàn vùng vào khoảng 60,13 triệu m3, trong đó công nghiệp: 0,70 triệu m3; nông nghiệp: 56,90 triệu m3; sinh hoạt: 0,44 triệu m3 (lưu vực sông Túy Loan); thủy sản: 2,09 triệu m3 được thể hiện ở bảng 3.24.
Bảng 3.24: Lượng nước thiếu tại các tiểu vùng dùng nước năm 2014 tần suất 95%
Đơn vị tính: Triệu m3
Khu dùng nước Tháng Tổng
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
CN Ly Ly 0,02 0,07 0,08 0,09 0,08 0,10 0,11 0,11 0 0 0 0 0,64 CN Tuy Loan 0,00 0,00 0,02 0,02 0,01 0,00 0,00 0,00 0 0 0 0 0,05 NN Ly Ly 1,07 3,72 4,68 3,75 0,99 4,64 4,94 4,73 0 0 0 0 28,52 NN song Tranh 2 0,00 0,00 2,94 0,00 0,00 2,32 3,15 0,00 0 0 0 0 8,41 NN song Tranh 3 0,00 0,00 6,81 0,00 0,00 2,63 3,57 0,00 0 0 0 0 13,01 NN TL Thu Bon 0,00 0,00 2,10 0,00 0,00 1,34 1,05 0,00 0 0 0 0 4,50 NN Tuy Loan 0,00 0,08 1,13 1,05 0,20 0,00 0,00 0,00 0 0 0 0 2,46 SH Tuy Loan 0,00 0,00 0,16 0,24 0,04 0,00 0,00 0,00 0 0 0 0 0,44 TS Ly Ly 0,02 0,08 0,11 0,22 0,20 0,25 0,26 0,13 0 0 0 0 1,26 TS song Tranh 2 0,00 0,00 0,04 0,00 0,00 0,02 0,02 0,00 0 0 0 0 0,08 TS song Tranh 3 0,00 0,00 0,06 0,00 0,00 0,02 0,04 0,00 0 0 0 0 0,12 TS TL Thu Bon 0,00 0,00 0,21 0,00 0,00 0,14 0,11 0,00 0 0 0 0 0,46 TS Tuy Loan 0,00 0,00 0,06 0,08 0,04 0,00 0,00 0,00 0 0 0 0 0,18 Sum 1,12 3,96 18,38 5,45 1,54 11,46 13,25 4,97 0 0 0 0 60,13
Hình 3.16: Biểu đồ lượng nước thiếu trên các tiểu vùng năm 2014 tần suất 95%
c) Phương án 1c - KB1:
Kết quả tính phân bổ theo sử dụng nước trong tương lai năm 2030 ứng với lượng nước đến 85% với phương án cấp đều cho các ngành dùng nước, thì lượng nước đến các tháng mùa kiệt chỉ đáp ứng nhu cầu dùng nước của các vùng thượng Vu Gia, vùng lưu vực sông Cái, vùng sông Quảng Huế, vùng trung lưu sông Thu Bồn, còn lại các vùng khác đều bị thiếu nước. Lượng nước thiếu từ tháng 2 đến tháng 8, tập trung vào tháng 2, 3, 4, và 6, 7, lượng nước thiếu lớn nhất vào tháng 7 khoảng 25,36 triệu m3. Tổng lượng nước thiếu toàn vùng vào khoảng 68,55 triệu m3, trong đó công nghiệp: 1,01 triệu m3; nông nghiệp: 50,43 triệu m3; sinh hoạt: 3,59 triệu m3, tập trung ở lưu vực sông Túy Loan; thủy sản: 13,52 triệu m3 được thể hiện ở bảng 3.25.
Bảng 3.25: Lượng nước thiếu tại các tiểu vùng dùng nước năm 2030 tần suất 85%
Đơn vị tính: Triệu m3
Khu dùng nước Tháng Tổng
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
CN Ly Ly 0 0,13 0,17 0,15 0,13 0,02 0,12 0,06 0 0 0 0 0,78 CN Tuy Loan 0 0,03 0,04 0,05 0,00 0,00 0,05 0,06 0 0 0 0 0,23 NN Dak mi 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,23 0,18 0,00 0 0 0 0 0,41 NN Ly Ly 0 4,18 5,25 3,50 0,90 0,65 3,01 1,38 0 0 0 0 18,85 NN Song Cai 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,35 0,28 0,00 0 0 0 0 0,63 NN song Tranh 2 0 0,00 2,33 0,00 0,00 3,47 7,23 0,00 0 0 0 0 13,02 NN song Tranh 3 0 0,00 5,40 0,00 0,00 3,93 8,19 0,00 0 0 0 0 17,51 NN TL Thu Bon 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,06 3,54 0,00 0 0 0 0 3,59 NN Tuy Loan 0 1,17 1,79 1,58 0,00 0,15 1,58 1,65 0 0 0 0 7,92 SH Tuy Loan 0 0,39 0,61 0,69 0,00 0,04 0,64 0,74 0 0 0 0 3,10 TS Ly Ly 0 0,11 0,14 0,24 0,21 0,04 0,19 0,05 0 0 0 0 0,97 TS song Tranh 2 0 0,00 0,06 0,00 0,00 0,05 0,10 0,00 0 0 0 0 0,20 TS Tuy Loan 0 0,15 0,24 0,30 0,00 0,02 0,28 0,33 0 0 0 0 1,33 Sum 0 6,15 16,03 6,51 1,24 9,01 25,36 4,25 0 0 0 0 68,55
Hình 3.17: Biểu đồ lượng nước thiếu trên các tiểu vùng năm 2030 tần suất 85%
d) Phương án 1d - KB1:
Kết quả tính phân bổ nguồn nước đến ứng với tần suất 95%, nhu cầu sử dụng nước trong tương lai năm 2030 với phương án cấp đều cho các ngành dùng, thì lượng nước đến các tháng mùa kiệt chỉ đáp ứng nhu cầu dùng nước của các vùng thượng Vu Gia, vùng lưu vực sông Cái, vùng sông Quảng Huế, vùng trung lưu sông Thu Bồn, còn lại các vùng khác đều bị thiếu nước. Lượng nước thiếu từ tháng 1 đến tháng 8, tập trung vào tháng 2, 3, 4, và 6, 7, lượng nước thiếu lớn nhất vào tháng 3 khoảng 22,51 triệu m3. Tổng lượng nước thiếu toàn vùng vào khoảng 77,51 triệu m3, trong đó công nghiệp: 2,10 triệu m3 (Ly Ly: 1,83 triệu m3; Túy Loan: 0,27 triệu m3); nông nghiệp: 66,03 triệu m3 (Ly Ly: 0,16 triệu m3, Sông Tranh 2: 32,08 triệu m3, Sông Tranh 3: 10,96 triệu m3, thượng lưu Thu Bồn: 16,58 triệu m3, Túy Loan: 6,25 triệu m3); sinh hoạt: 4,44 triệu m3 ở lưu vực sông Túy Loan; thủy sản: 4,94 triệu m3 (Ly Ly: 1,46 triệu m3, Sông Tranh 2: 2,28 triệu m3, Sông Tranh 3: 0,18 triệu m3, thượng lưu Thu Bồn: 0,12 triệu m3, Túy Loan: 0,90 triệu m3) được thể hiện ở bảng 3.26.
Bảng 3.26: Lượng nước thiếu tại các tiểu vùng dùng nước năm 2030 tần suất 95%
Đơn vị tính: Triệu m3
Khu dùng nước Tháng Tổng
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
CN Ly Ly 0,08 0,19 0,24 0,25 0,23 0,27 0,29 0,29 0 0 0 0 1,83 CN TL Thu Bon 0,00 0,00 0,11 0,00 0,00 0,08 0,07 0,00 0 0 0 0 0,27 CN Tuy Loan 0,00 0,01 0,04 0,05 0,05 0,01 0,00 0,00 0 0 0 0 0,16 NN Ly Ly 1,76 4,24 5,22 4,17 1,17 5,06 5,36 5,11 0 0 0 0 32,08 NN song Tranh 2 0,00 0,00 3,50 0,00 0,00 3,25 4,14 0,08 0 0 0 0 10,96 NN song Tranh 3 0,00 0,00 8,11 0,00 0,00 3,68 4,69 0,10 0 0 0 0 16,58 NN TL Thu Bon 0,00 0,00 2,74 0,00 0,00 1,92 1,59 0,00 0 0 0 0 6,25 NN Tuy Loan 0,00 0,55 1,57 1,45 0,60 0,27 0,00 0,00 0 0 0 0 4,44 SH Tuy Loan 0,00 0,04 0,44 0,57 0,42 0,00 0,00 0,00 0 0 0 0 1,46 TS Ly Ly 0,06 0,15 0,19 0,39 0,37 0,43 0,46 0,23 0 0 0 0 2,28
TS song Tranh 2 0,00 0,00 0,08 0,00 0,00 0,04 0,06 0,00 0 0 0 0 0,18 TS song Tranh 3 0,00 0,00 0,06 0,00 0,00 0,03 0,04 0,00 0 0 0 0 0,12 TS Tuy Loan 0,00 0,07 0,21 0,28 0,29 0,05 0,00 0,00 0 0 0 0 0,90 Sum 1,90 5,26 22,51 7,14 3,12 15,09 16,68 5,81 0 0 0 0 77,51
Hình 3.18: Biểu đồ lượng nước thiếu trên các tiểu vùng năm 2030 tần suất 95%
3.6.3.4. Phương án phân bổ theo thứ tự ưu tiện và tỷ lệ
a) Phương án 2a - KB2:
Kết quả tính phân bổ theo hiện trạng sử dụng nước năm 2014 ứng với lượng nước đến 85% với phương án cấp theo thứ tự ưu tiên theo vùng, theo ngành và tỷ lệ phân bổ cho các ngành dùng nước, lượng nước đến các tháng mùa kiệt cơ bản đã đáp ứng được nhu cầu sử dụng nước, chỉ một số vùng bị thiếu như Đăk Mi, sông Cái và Ly Ly. Lượng nước thiếu từ tháng 3 đến tháng 8, tập trung vào tháng 6, 7 và 8, trong đó thiếu nhiều nhất là tháng 7 khoảng 6,83 triệu m3.
Tổng lượng nước thiếu toàn vùng khoảng 23,30 triệu m3, trong đó công nghiệp:
0,59 triệu m3 ở lưu vực sông Ly Ly; nông nghiệp: 18,98 triệu m3 (Đăk Mi: 0,04 triệu m3, Ly Ly: 18,87 triệu m3, sông Cái: 0,08 triệu m3); thủy sản: 3,73
triệu m3 (Đăk Mi: 0,01 triệu m3, Ly Ly: 3,71 triệu m3, sông Cái: 0,01 triệu m3) được thể hiện ở bảng 3.27.
Bảng 3.27: Lượng nước thiếu tại các tiểu vùng dùng nước năm 2014 tần suất 85%
Đơn vị tính: Triệu m3
Khu dùng nước Tháng Tổng
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
CN Ly Ly 0,00 0,00 0,03 0,07 0,03 0,14 0,16 0,17 0,00 0,00 0,00 0,00 0,59 NN Dak mi 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,04 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,04 NN Ly Ly 0,00 0,00 1,13 2,17 0,26 4,63 5,34 5,34 0,00 0,00 0,00 0,00 18,87 NN Song Cai 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,08 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,08 TS Dak Mi 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,01 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,01 TS Ly Ly 0,00 0,00 0,11 0,53 0,21 1,03 1,19 0,63 0,00 0,00 0,00 0,00 3,71 TS Song Cai 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,01 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,01 Tổng 0,00 0,00 1,27 2,77 0,50 5,80 6,83 6,14 0,00 0,00 0,00 0,00 23,30
Hình 3.19: Biểu đồ lượng nước thiếu trên các tiểu vùng năm 2014 tần suất 85% theo thứ tưu ưu tiên và tỷ lệ phân bổ
b) Phương án 2b - KB2:
Kết quả tính phân bổ theo hiện trạng sử dụng nước năm 2014 ứng với lượng nước đến 95% với phương án cấp theo thứ tự ưu tiên theo vùng, theo ngành và tỷ lệ phân bổ cho các ngành dùng nước, lượng nước đến các tháng mùa kiệt cơ bản đã đáp ứng được nhu cầu sử dụng nước, chỉ một số vùng bị thiếu như Đăk Mi, sông Cái và Ly Ly. Lượng nước thiếu từ tháng 2 đến tháng 8, tập trung vào tháng 2, 3, 4 và 7, trong đó thiếu nhiều nhất là tháng 3 khoảng