SỬ DỤNG NƯỚC LƯU VỰC SÔNG CẢ
3.1.2. Các phương pháp mô phỏng bài toán cân bằng nước và lựa chọn phương pháp mô phỏng
pháp mô phỏng
- Phương pháp lập bảng: là phương pháp tính toán cân bằng tổng lượng nước đến và tổng lượng nước dùng theo thời đoạn tháng trung bình nhiều năm , những năm ít nước và rất ít nước theo tần suất thiết kế cho các nút tính toán trên lưu vực . Ưu điểm của phương pháp này là tính toán nhanh, dễ sử dụng, phù hợp cho tính toán cân bằng sơ bộ. Tuy nhiên, phương pháp chỉ cho phép tính toán với thời đoạn dài và không xét đến sự ưu tiên
- Phương pháp mô hình toán: Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ tin học là sự ra đời của các mô hình toán bao gồm cả mô hình toán thuỷ văn, mô hình toán thuỷ lực hoặc có thể kết hợp cả 2 loại hình trên nhằm tìm ra kết quả tốt nhất cho bài toán cân bằng nước trên mỗi lưu vực. Hiện nay trên thế giới có rất nhiều mô hình toán mô phỏng bài toán cân bằng nước như MITSIM, WUS, RIBASIM, MIKE BASIN... tiêu chí để đánh giá chất lượng của mô hình là thuận tiện sử dụng và có tính chính xác cao.
Một số mô hình tính cân bằng nước thường dùng trong bài toán quy hoạch tài nguyên nước hiện nay như là:
a. Mô hình MITSIM
Mô hình MITSIM do viện kỹ thuật Massachusets xây dựng năm 1977-1978. Đây là mô hình mô phỏng, là một công cụ để đánh giá, định hướng quy hoạch và quản lý lưu vực sông. Mục đích của mô hình là đánh giá về mặt thuỷ văn và kinh tế của các phương án khai thác nước mặt. Đặc biệt mô hình có thể đánh giá những tác động của các phương án khai thác của hệ thống tưới, hồ chứa, nhà máy thủy điện, cấp nước sinh
hoạt và công nghiệp tại nhiều vị trí khác nhau theo trình tự thực hiện trong phạm vi lưu vực.
Mô hình có thể đánh giá tác động về mặt kinh tế đối với việc khai thác tài nguyên nước thông qua các chỉ tiêu kinh tế. Mô hình cũng cho biết hiệu ích đầu tư khai thác cho từng lưu vực nhỏ trong lưu vực lớn cũng như các công trình trong khai thác tài nguyên nước.
Vai trò quan trọng nhất của mô hình là đánh giá các phương án khai thác tài nguyên nước trong lưu vực sông. Thực tế cho thấy, hoạt động của các công trình thủy lợi có thể biểu diễn dưới dạng hàm phi tuyến, vì vậy khó có thể dùng các mô hình tối ưu để tìm kết quả hoạt động của hệ thống.
Đầu vào của mô hình là các số liệu thủy văn và nhu cầu nước, thông qua vận hành các hệ thống công trình sẽ cho kết quả tương ứng.
Kết quả nghiên cứu theo mô hình có thể đáp ứng những vấn đề sau:
- Thực hiện nhiều phương án khai thác tài nguyên nước trong thời gian ngắn. - Cân đối và lựa chọn các phương án khai thác với các mục tiêu khác nhau: phát điện, cấp nước tưới, sinh hoạt...
- Lựa chọn các quy tắc điều phối hồ chứa - Lựa chọn các biện pháp khai thác nguồn nước - Lựa chọn quy mô khu tưới có lợi
Mô hình MITSIM có hạn chế là bộ nhớ chỉ mô tả được 100 nút, 35 nút hồ chứa, 20 nút khu tưới trong đó không có nút phân lưu. Tổ chức cập nhật số liệu còn cứng nhắc vì vào trực tiếp trên file theo format định sẵn. Chưa sử dụng menu vào điều hành chương trình, chưa áp dụng kỹ thuật đồ họa vào lập trình để có thể kết xuất dưới dạng hình vẽ. Mô hình mô phỏng quá trình tính toán kinh tế cho một hệ thống sông hoàn hảo ở Việt Nam khó thu thập tài liệu đủ nên thường bỏ qua phần này.
b. Mô hình WUS
Mô hình WUS là mô hình cân bằng nước tương tự như mô hình MITSIM đã được ứng dụng cho một số lưu vực sông ở Trung Bộ và Tây Nguyên như sông Srepok, sông Kone và thu được một số kết quả khá phù hợp. Ưu điểm của mô hình là đơn giản, dễ sử dụng. Tuy nhiên do mô hình WUS không cho kết quả tính toán kinh tế nên
khó so sánh quyết định các phương án. c. Mô hình RIBASIM
Mô hình này đã được ứng dụng ở một số nơi như Indonesia, ở Việt nam được áp dụng tính toán cho sông Hồng, mô hình không tính toán kinh tế nên khó lựa chọn phương án tính toán.
Ưu điểm lớn của mô hình toán là tốc độ tính toán nhanh , có thể xem xét nhiều kịch bản khác nhau. Sai số do nhiều giải pháp tính tạo ra không đáng kể khi bước thời gian của quá trình không nhỏ hơn thời gian mô phỏng.
d. Mô hình MIKE BASIN
Mô hình Mike Basin được vận hành trên cơ sở một mạng sông được “số hoá” thiết lập trực tiếp trên máy tính trong nền của ArcView GIS. Tất cả những thông tin liên quan đến hình dạng của một mạng mô phỏng dòng chảy, vị trí của người sử dụng nước, vị trí hồ chứa và điểm lấy nước cũng như là điểm thoát nước được xác định bằng cách chỉnh sửa trực tiếp trên màn hình để hình thành sơ đồ hệ thống của phương án tính toán.
Trong luận văn này đã sử dụng mô hình MIKE BASIN làm công cụ tính cho bài toán cân bằng nước trên lưu vực.