3. CễNG CỤ TÍNH
4.2.GIỚI THIỆU Mễ HèNH MIKEBASIN
Mụ hỡnh Mike Basin do Viện thuỷ lực Đan Mạch (ĐHI) xõy dựng, là một mụ hỡnh toỏn thể hiện một lưu vực sụng bao gồm cỏc sụng chớnh và cỏc sụng nhỏnh, cỏc yếu tố thuỷ văn của lưu vực theo khụng gian và theo thời gian, cỏc cụng trỡnh, hệ thống sử dụng nước hiện tại và tương lai và cỏc phương ỏn sử dụng nước khỏc nhau. Mụ hỡnh cũng biểu diễn cả tài nguyờn nước ngầm và quỏ trỡnh diễn biến nước ngầm. Mụ đun Mike Basin WQ bổ sung thờm chức năng mụ phỏng chất lượng nước.
Mike Basin được xõy dựng theo kiểu mụ hỡnh mạng lưới, trong đú sụng và cỏc nhỏnh hợp lưu chớnh của nú được biểu diễn bằng một mạng lưới bao gồm cỏc nhỏnh và cỏc nỳt. Cỏc nhỏnh thể hiện cỏc đoạn sụng riờng biệt, cũn cỏc nỳt thể hiện cỏc tiểu hợp lưu hoặc cỏc vị trớ mà tại đú cỏc hoạt động liờn quan đến phỏt triển nguồn nước cú thể diễn ra như điểm của dũng chảy hồi quy từ cỏc khu tưới, hoặc là điểm hợp lưu giữa hai hoặc nhiều sụng hoặc suối hoặc tại cỏc vị trớ quan trọng cần cú kết quả của mụ hỡnh (hỡnh 4.3).
Luận văn thạc sĩ 75 Chuyờn ngành Phỏt triển nguồn nước
Hỡnh 4.3. Minh họa mạng lưới tớnh toỏn trong mụ hỡnh Mike Basin
Mụ hỡnh Mike Basin cũn rất linh hoạt trong xỏc định bước thời gian. Người sử dụng cú thể xỏc định thời gian theo ngày hoặc thỏng. Cần xem xột cõ̉n thận khi lựa chọn bước thời gian thớch hợp, căn cứ vào dữ kiện hiện cú và xuất liệu yờu cầu. Đối với những mụ hỡnh lớn thời gian tớnh và nhu cầu bộ nhớ sẽ tăng đỏng kể khi giảm bước thời gian.
Mike Basin sử dụng giao diện đồ hoạ với người dựng (GUI) nú liờn kết phần mụ hỡnh với ArcView GIS. Giao diện được thiết kế trong mụi trường ArcView và sử dụng cỏc chức năng của ArcView để làm việc.
Kết quả của mụ hỡnh sẽ cho ta thụng tin về hoạt động của cỏc hồ chứa và cỏc hộ dựng nước trong toàn bộ thời gian mụ phỏng bao gồm cả mức độ thiếu nước và thời gian thiếu nước. Hơn nữa liệt dũng chảy thỏng tại tất cả cỏc nỳt cũng được đưa ra cho phộp ta xỏc định và đỏnh giỏ được ảnh hưởng tổng hợp của cỏc cụng trỡnh cũng như cỏc khu tưới đối với dũng chảy trong sụng.
Kết quả cú thể được xem như là chuỗi thời gian cho mỗi giao cắt hoặc chụp nhanh trong thời gian như tổng quan của một khu vực mụ hỡnh toàn bộ trong ArcView. Cuốn qua thời gian, người sử dụng cú thể tạo một sự mụ phỏng hỡnh hoạt và xem ảnh địa lý của kết quả đặc biệt phỏt triển như thế nào.
Như vậy mụ hỡnh MikeBasin đó thực hiện được việc đỏnh giỏ nguồn nước của lưu vực, ảnh hưởng của cỏc hệ thống lấy nước hiện trạng và đỏnh giỏ tỏc động của cỏc cụng trỡnh cũng như của cỏc khu tưới lờn nguồn nước cho cỏc phương ỏn và cỏc giai đoạn phỏt triển thuỷ lợi trong tương lai.
Cỏc đặc trưng cơ bản của Mike Basin bao gồm:
Luận văn thạc sĩ 76 Chuyờn ngành Phỏt triển nguồn nước
A, Sơ đồ hoỏ
Trước khi lập mụ hỡnh, điều quan trọng là bạn phải xỏc định phự hợp mụ tả khỏi quỏt của lưu vực sụng và cỏc đặc tớnh kốm theo. Khi đỏnh giỏ tài nguyờn nước trờn một lưu vực sụng thỡ người ta thường xem xột nhiều nhu cầu và đặc điểm về nước. Thường thỡ cú nhiều người sử dụng nước cho nụng nghiệp lại nằm rải rỏc trong khu vực. Để kết hợp tất cả những cỏ thể này trong phần lớn trường hợp cần cú nhiều nguồn số liệu để chạy mụ hỡnh.
Chớnh vỡ thế tại giai đoạn xõy dựng mụ hỡnh một điều quan trọng là xỏc định giản đồ linh hoạt với mục đớch của cỏc nỗ lực lập mụ hỡnh và mức độ cú sẵn của thụng tin.
Cỏc loại mụ tả khỏi quỏt hay giản đồ đơn giản cú thể bao gồm cỏc loại sau: Nhúm những nhỏnh sụng nhỏ thành một nhỏnh sụng riờng lẻ nằm trờn thượng lưu của điểm lấy nước;
Nhúm khu vực tưới nhỏ vào một cụng trỡnh riờng lẻ với một điểm lấy nước; Nhúm cấp nước đụ thị và cấp nước cụng nghiệp vào thành một thực thể. Một mạng sụng mụ hỡnh là việc
đơn giản hoỏ một hệ thống cú tớnh chất vật lý. Giản đồ mụ tả mạng sụng vỡ thế nờn phản ỏnh được chức năng và mối quan hệ qua lại được xỏc định trong hệ thống sụng tự nhiờn. Bố trớ đú cú thể khụng nhất thiết phải giống như bố trớ và kớch thước quan sỏt được trờn hệ thống sụng tự nhiờn. Sơ đồ hệ thống chủ yếu được xõy dựng từ cỏc nỳt, trong trường hợp đầy đủ nhất, một hệ thống sẽ bao gồm cỏc loại nỳt như hỡnh bờn.
B, Giới thiệu về theme
Trong ArcView GIS một View bao gồm cỏc Themes. Trong MIKE BASIN, một mụ hỡnh mạng sụng được xõy dựng bằng cỏch đưa vào một số cỏc theme đó được xỏc định trước trong View. Những Theme này cú thể được xem là diễn trỡnh hoặc hoạt động mà được xỏc định về mặt chức năng.
Theme cú thể được chia làm hai nhúm:
Luận văn thạc sĩ 77 Chuyờn ngành Phỏt triển nguồn nước
1) Theme xỏc định mạng sụng
2) Theme đại diện cho đối tượng hoạt động: Hồ chứa, hộ dựng nước... Themes được đưa vào một cỏch tự động trong View như bạn đó thực hiện. Theme cú thể được sử dụng như là hỡnh ảnh nền hoặc shapefiles, nú đại diện cho những thụng tin hữu ớch để biểu diễn lưu vự nghiờn cứu. Bất kỳ một theme bổ sung nào được chốn thờm vào trong view bằng cỏch sử dụng nỳt ‘Insert themes into the view’ trong ArcView. Cỏc theme sau khi mạng lưu vực sụng được thiết lập bao gồm: - Network.shp - Nodes.shp - Branches.shp - Runoff.shp - Reservoir.shp - Watersupply.shp - Irrigation.shp - Hydropower.shp C, Số hoỏ mạng lưới sụng
Một mạng sụng để sử dụng trong mụ hỡnh MIKE BASIN cú thể được tạo ra bằng hai cỏch:
Từ việc mụ phỏng lưu vực (một cụng cụ MIKE INFO khỏc), sử dụng cụng cụ Mụ hỡnh mặt chiếu số (DEM) và sinh ra một mạng tỷ lệ chi tiết.
Từ việc số hoỏ một mạng sụng, tạo ra một mạng sụng đơn giản. Người sử dụng cú thể số hoỏ một mạng sụng bằng cỏch dựa vào một hỡnh ảnh minh hoạ hệ thống con sụng tự nhiờn đú hoặc là chỉ đơn giản sử dụng một màn hỡnh trống. Một hỡnh ảnh nền cú thể được nạp qua trỡnh đơn ‘View’/‘Add Theme…’ (Chọn nguồn dữ liệu hỡnh ảnh) của ArcView.
Bắt đầu bằng cỏch nhấp vào ‘River button’, đấy là nỳt chỉnh sửa nằm bờn trỏi:
Số hoỏ bằng cỏch nhấp chuột trỏi vào cuối mỗi đoạn (leg), sau đú di chuyển con trỏ đến vị trớ mới. Những phần sụng riờng lẻ (một chuỗi cỏc legs) được hoàn thiện bằng cỏch kớch đỳp vào điểm cuối cựng. Cỏc nhỏnh sụng nờn cú điểm cuối cựng nằm trờn sụng chớnh tại vị trớ của ngó ba sụng.
D, Node trờn sụng
Hệ thống sụng tự nhiờn được biểu diễn như là cấu trỳc nhỏnh - điểm. Dũng chảy trờn sụng được tớnh toỏn tại mỗi điểm nỳt hay giao cắt. Dũng chảy tại một
Luận văn thạc sĩ 78 Chuyờn ngành Phỏt triển nguồn nước (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
điểm nỳt ở cuối hạ lưu của một nhỏnh cụ thể nào đú sẽ là hàm số của dũng chảy từ điểm nỳt trờn thượng lưu gần nhất;
Đối với một vài nỳt mà biểu diễn đặc tớnh bổ sung thỡ dũng chảy cũng sẽ là hàm số của:
Diễn toỏn lưu vực chẳng hạn như thoỏt nước bề mặt hoặc sự tương tỏc giữa nước mặt và nước ngầm;
Dũng chảy hồi và/hoặc dũng lấy nước
Nỳt sẽ tự động quy chiếu với cỏc nỳt khỏc. Cỏc điểm nỳt trờn mạng sụng cú thể cú hỡnh dạng khỏc nhau phụ thuộc xem đối tượng sử dụng cú được đi kốm với điểm nỳt đú hay khụng hoặc xem rằng ở đú cú sự chuyển dũng hay khụng.
Node được thờm vào bằng cỏch kớch vào nỳt tương ứng trờn trỡnh đơn trong danh sỏch trỡnh đơn và sau đú kớch vào vị trớ trờn View tại vị trớ mà nỳt sẽ được đặt. Chỳng cú thể được đặt trờn hoặc cỏch xa sụng phụ thuộc vào từng loại node:
Nỳt được đặt trờn mạng sụng bằng cỏch nhấp chuột trỏi vào vị trớ mong muốn. Một điều quan trọng là thường phải đặt điểm nỳt tại:
Điểm đầu thượng lưu của mọi nhỏnh sụng;
Một ngó ba/ một điểm mà cú hai nhỏnh sụng riờng biệt được số hoỏ gặp nhau;
Điểm chuyển dũng / điểm mà một nhỏnh sụng bị chia làm hai; Điểm lấy nước trờn hệ thống sụng;
Vị trớ của hồ chứa (được thờm vào sau).
Khi số hoỏ một mạng sụng, cú hai loại điểm nỳt cơ bản, được gọi là nỳt lưu vực (catchment node) và điểm nỳt đơn giản (simple node). Điểm nỳt lưu vực là cỏc nỳt tại đú cú đớnh kốm diện tớch của lưu vực phụ trờn thượng lưu (tức là nú đại diện cho dũng chảy của một lưu vực). Điểm nỳt đơn giản (simple node) thỡ khụng đớnh kốm diện tớch của lưu vực phụ (xem hỡnh vẽ). Khi chốn thờm điểm nỳt vào mạng sụng thỡ sẽ cú một cửa sổ hội thoại xuất hiện để bạn xỏc định loại điểm nỳt sẽ chốn. Lưu ý rằng, lưu vực trước tiờn sẽ được vẽ sau bước tạo mạng sụng (Making the network).
Luận văn thạc sĩ 79 Chuyờn ngành Phỏt triển nguồn nước
Thứ tự đặt cỏc điểm nỳt trờn mạng sụng khụng quan trọng. Nếu điểm nỳt được đặt ngoài mạng sụng đó số hoỏ thỡ cỏc nỳt đú sẽ tự động di chuyển đển điểm gần nhất sụng nếu nú được cụng cụ “Snap tolerance” tỡm thấy.
Bước tiếp theo:
Sau khi cỏc nỳt được thờm/xoỏ trờn mạng sụng: tiến hành tạo mạng sụng (Make the network).
Sau khi người sử dụng nước được thờm vào mạng sụng (hoặc khi mạng sụng đó được tạo xong): xỏc định thuộc tớnh (specifying properties).
E, Tạo mạng sụng (Make the network)
Trong bước này, MIKE BASIN sẽ thiết lập hỡnh một mạng sụng. Ngoài ra diện tớch lưu vực trờn phớa hạ lưu của điểm nỳt lưu vực được thiết lập và hiển thị trờn View. Yờu cầu là phải tạo lại mạng sụng mỗi khi thờm hay xoỏ đi điểm nỳt trờn sụng.
Để tạo một mạng sụng, nhấp vào nỳt Make trờn trỡnh đơn:
Bước đầu tiờn ‘Make’ được thực hiện, hai themes mới sẽ được tạo ra, hai theme đú được gọi là Runoff.shp và Branches.shp sẽ xuất hiện trong Table of Content cựng với cỏc theme khỏc. Đối với mạng sụng dưới dạng giản đồ (schematic networks), vật thể hiện tờn file Runoff.shp cú màu xanh búng. Chỳng được vẽ trờn từng nhỏnh sụng biểu diễn cho một khu lưu vực phụ (đú là đoạn giữa hai nỳt lưu vực hoặc đoạn giữa nỳt hạ lưu cuối và nỳt lưu vực).
Luận văn thạc sĩ 80 Chuyờn ngành Phỏt triển nguồn nước
Bước tiếp theo sau khi tạo mạng sụng, cú thể thờm vào phần phõn loại của cỏc loại nỳt (add the other categories of nodes) như hồ chứa, điểm cấp nước cho nụng nghiệp, cụng nghiệp, sinh hoạt và thuỷ văn cho mụ hỡnh.
Với cỏc bước xõy dựng mụ hỡnh như nờu ở trờn thỡ mạng sơ đồ mụ phỏng hệ thống tớnh cõn bằng nước cho sụng Mó trong mụ hỡnh Mike Basin được xõy dựng và thể hiện như hỡnh 4.5. Trong đú, mạng sụng, cỏc lưu vực hứng nước, cỏc khu sử dụng nước dọc sụng và cỏc hồ chứa là cỏc đối tượng chớnh được đưa vào nghiờn cứu.
Do hạn chế về mặt thời gian và trong khuụn khổ của luận văn, tỏc giả chỉ tớnh cõn bằng nước với Q thời kỳ nền, nhu cầu nước theo cỏc kịch bản biến đổi khớ hậu trong cỏc thời kỳ khỏc nhau.