3.1.1.Thiết lập thông số tính toán
a. Bộ số liệu phục vụ cho mô hình thủy lực
– Mạng lưới sông Hương được đưa vào trong tính toán là mạng 1-D, gồm: + Các sông bắt nguồn từ phía Đông dãy Trường Sơn có: Bồ, Hữu Trạch, Tả
Trạch.
+ Các sông đổ ra đầm phá sông: Diên Hồng, Nham Biều 2 (qua cống An Xuân), Diên Hồng (qua cống Quán Của), Hương (qua cống Thảo Long), Phổ Lợi (qua Diên Trường), Đại Giang (qua cống Quan).
+ Các sông phân lũ: Đại Giang (đoạn Lợi Nông), Nham Biều 1, Như Ý, Phát Lạt.
45
+ Các sông quanh thành nội Huế: Đào, Kẻ Vạn, Đông Ba, Bạch Yến.
(xem tên sông tại hình 1.2 của chương 1 và xem mạng lưới dòng chảy được xây dựng trên mike 11 ở hình 3.2).
Hình 3.1. Sơđồ mô phỏng quá trình thủy lực và chất lượng nước.
– Các sông được đưa vào mô phỏng trong mike 11 được mô tả chi tiết trong bảng 3.1, trong đó: cột 1 thể hiện tên sông, cột 2 là chiều dài của sông, cột 2, 3 là vị
trí bắt đầu và kết thúc của sông.
– Mặt cắt sử dụng trong mô hình: số mặt cắt được đo năm 2004 là 186 [10] và bổ sung thêm hoặc thay thế bởi 118 mặt cắt đo mới vào năm 2009 từ sở Khoa học Công nghệ tỉnh Thừa Thiên Huế [7]. Vậy tổng số có 220 mặt cắt đo đạc thực thế được sử dụng trong tính toán. Khoảng cách của mỗi mặt cắt đo đạc thực tế trung
Biên Mực nước: - Biên triều - Biên kết nối sông với đầm phá Điều kiện ban đầu Bộ thông số tính toán chếđộ thủy lực và chất lượng nước trong Mike 11) Tính toán chế độ thủy lực trên mô hình Mike 11 Hệ số nhám Hiệu chỉnh và kiểm tra mô hình thủy lực Thiết lập, hiệu chỉnh và kiểm tra mô hình chất lượng nước
Hiệu chỉnh Biên lưu lượng đầu nguồn: - Sông Tả Trạch - Sông Hữu Trạch - Sông Bồ Điều kiện biên
46
bình 500 m, khoảng cách giữ các mặt cắt đưa vào trong tích toán sau khi đã nội suy là từ 120 m đến 200 m.
Hình 3.2 Mạng sông và lưới tính mô phỏng trong mô hình Mike 11.
– Thiết lập mô phỏng các công trình cống đập vào trong mô hình tính toán. Các công trình cống đập cùng với cùng những thông số cơ bản của chúng được liệt kê trong bảng 1.1. Trong đó công trình có số thứ tự (STT) 3, 4, 5 là công trình cống
đập nối giữa sông Hương với các chi lưu của nó trong khu vực Nam sông Hương. Những cống còn lại nằm tại vị trí tiếp giáp sông với đầm phá (tham khảo vị trí của công trình tại hình 1.2 thuộc chương 1).
– Quy trình vận hành các công trình cống đập được mô phỏng giống như đã trình bày trong chương 1 (xem mục 1.2.2).
47
Bảng 3.1 Mô tả vị trí dòng chảy được đưa vào tính toán trong mô hình.
b. Điều kiện biên – Biên đầu nguồn
+ Biên đầu nguồn sông Bồ: Biên lưu lượng tính từ mưa bằng phần mềm HMS [7] (xem hình 3.3).
+ Biên đầu nguồn sông Tả Trạch: Biên lưu lượng tính từ mưa bằng phần mềm HMS [7] (xem hình 3.3).
Điểm bắt đầu Điểm kết thúc Tên sông dài (km) Chiều
Sông V(m) ị trí Sông - Đầm phá V(m) ị trí
Kênh Diên Hồng 5,4 Nham
Biều 2 5385 Đầm Phá (cống Quan Cửa) Nham Biều 1, 2 26,4 Sông Hương 9640 Đầm Phá (cống An Xuân)
Bạch Yến 5,4 Nham Biều 1 730 Kè Văn 1600
Đông Ba 2,6 Hương 17464 Hương 21259
Kè Văn 2,4 Hương 13990 An Hòa 0
An Hòa 3,6 Kè Văn 2600 Hương 22023
La Ỷ - Chợ Nọ 8,2 Hương 20017 Đầm Phá (cống Diên Trường) Như Ý 14,8 HĐươá) ng (Cống Đập Đại Giang 10529 Đại Giang - đoạn An Cựu 27,1 Hương (cống Phú Cam) Đại Giang - đoạn Lợi Nông 0 Đại Giang - đoạn Lợi Nông 6,7 Đại Giang 0 Đầm Phá (cống Quan) Thiệu Hóa 8,4 Đại Giang 19600 Đại Giang 26481 Hương 34,3 Ngã Ba Tuần Đầm Phá (Đập Thảo Long) Sông Bồ cách trạm thuỷ văn Phú ốc về thượng lưu 7,5 km, đổ về sông Hương tại ngã ba Sình.
Sông Hữu Trạch bắt đầu từ tuyến thuỷđiện Bình Điền đổ bềđầu sông Hương tại ngã ba Tuần.
Sông Tả Trạch bắt đầu từđiểm cách Ngã ba Tuần 15,86 km đổ bềđầu sông Hương tại ngã ba Tuần.
48
+ Đầu nguồn sông Hữu Trạch: Biên lưu lượng với lưu lượng qua 1 tua bin là 36,5 m3/s của nhà máy thủy điện Bình Điền [2]. 0 10 20 30 40 01/06 11/06 21/06 01/07 11/07 21/07 31/07 10/08 20/08 30/08 m3 /s
Lưu lượng đầu nguồn sông Tả Trạch Lưu lượng đầu nguồn sông Bồ
Hình 3.3 Lưu lượng đầu nguồn sông Bồ, Tả Trạch [7].
– Biên nhập bên
+ Biên lưu lượng nước thải được ước tính từ tổng lượng nước cấp cho số dân. Số dân của các khu vực được sử dụng để tính toán lưu lượng thải gồm số dân của khu vực Thành phố Huế, huyện Phú Vang và thị xã Hương Thủy. Chỉ tiêu sử dụng nước của tỉnh năm 2008 là 100 lít/người/ngày [1], nếu xem như lượng nước thải bằng 80% nước cấp [29], lượng nước thải sẽđược ước tính như trên bảng 3.2.
Bảng 3.2 Lượng ước thải của từng khu vực.
Dân số Chỉ tiêu snướửc dụng Lượng ndụng ước sử Lượng nsông ước thoát ra
Ước tính
Khu vực (người) (lít/người/ngày) (m3/ngày) (m3/ngày) Bắc thành phố Huế 151.024 100 15.102,4 12.081,9 Nam thành phố Huế 336.920 100 33.692,0 26.953,6 Thị Xã Hương Thủy 24.035 100 2.403,5 1.922,8 Huyện Phú Vang 36.024 100 3.602,4 2.881,9
Dựa vào địa hình, mỗi khu vực sẽ được chia thành nhiều khu vực và nước thải từ mỗi khu vực sẽ được cho đổ vào các đoạn sông tương ứng thoát nước cho khu vực này (xem chi tiết các tính toán tại phụ lục 3).
49
+ Biên lưu lượng nhập bên: Gồm biên lưu lượng nước ngầm (nguồn bổ cập)
được tính từ phần mềm HMS[7] và biên lưu lượng (mất nước) do hoạt động bơm hút nước phục vụ sản xuất nông nghiệp [7].
– Biên cuối sông: Nhập trực tiếp giá trị biên triều ngoài khơi thay cho biên triều phía trong đầm phá (hình 3.4) vì lý do sau: Khi miền tính toán được mở rộng ra ngoài biển khơi bằng cách kết nối mạng 1-D trên Mike 11 và lưới 2-D của mô hình Mike 21-FM, thì kết quả tính toán thu được dao động triều bên trong đầm phá và triều ngoài khơi có biên độ và pha gần như nhau (xem hình 3.5). Chính vì thế trong
đề tài sử dụng trực tiếp dao động triều ngoài khơi làm biên cuối sông (tham khảo quá trình tính toán kết nối 1-D và 2-D trong phụ lục 4).
-0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 01/06/09 11/06/09 21/06/09 01/07/09 11/07/09 21/07/09 31/07/09 10/08/09 20/08/09 30/08/09 m
Biên triều Thuận An Biên triều ở Tư Hiền
Hình 3.4 Biên dao động triều tại khu vực cửa Thuận An – Tư Hiền [24].
-0.4 -0.2 0 0.2 0.4 1 7 13 19 25 31 37 m
Biên triều trong đầm phá Biên triều ngoài khơi
giờ
Hình 3.5 Sự chênh lệch biên triều phía trong và ngoài cửa Thuận An trong 37 giờ
50
3.1.2.Hiệu chỉnh và kiểm tra mô hình
a. Số liệu phục vụ hiệu chỉnh và kiểm tra mô hình
Số liệu phục vụ cho hiệu chỉnh và kiểm tra mô hình thủy lực gồm những số liệu thực đo tại các vị trí sau:
– Lưu lượng và mực nước trung bình ngày thực đo tại ngã ba Tuần trung bình ngày từ 11/08/2009 đến 13/08/2009 (xem bảng 3.3) [7].
– Mực nước trung bình ngày thực
đo tại trước cống Thảo Long từ
10/08/2009 đến 15/08/2009 [7].
– Mực nước trung bình ngày thực
đo tại trạm thủy văn Kim Long từ
01/07/2009 đến 30/08/2009 [7].
Hình 3.6 Vị trí kiểm tra lưu lượng và mực nước.
THỊ XÃ HƯƠNG THỦY Kim Long
Mực nước trung bình ngày (01/07-30/08/2009)
Bảng 3.3 Mực nước, lưu lượng trung bình ngày tại Tuần. Trung bình ngày Thời gian Mực nước (m) Lưu lượng (m3/s) 11/08 0,38 57,8 12/08 0,35 44,4 13/08 0,23 46,6
51 b. Tính toán chếđộ thủy lực
Thời gian tính toán và hiệu chỉnh mô hình là từ 01/06/2009 đến 30/08/2009, bước thời gian tính toán: 60 giây; bước thời gian xuất kết quả: 3600 giây.
Những kết quảđược xuất ra để sử dụng cho việc hiệu chỉnh mô hình:
– Mực nước và lưu lượng trung bình ba ngày tại vị trí ngã ba Tuần (11, 12, 13 của tháng 8/2009).
– Mực nước trung bình ngày trong năm ngày trước cống Thảo Long (10 - 15/08/2009).
– Mực nước trung bình ngày tại trạm thủy văn Kim Long từ 01/07/2009 đến 30/08/2009.
c. Kết quả hiệu chỉnh và kiểm tra mô hình thủy lực
– Mực nước và lưu lượng trung bình ngày tính toán và thực đo tại ngã ba Tuần
được thể hiện trong bảng 3.4. Trong đó cột bên trái của hình thể hiện giá trị mực nước, cột bên phải thể hiện giá trị lưu lượng.
Bảng 3.4 Mực nước và lưu lượng tính toán, thực đo tại ngã ba Tuần trong 3 ngày.
Lưu lượng qua ngã ba Tuần Mực nước qua ngã ba Tuần Thời gian Thực đo Tính toán Thực đo Tính toán
11/08 53,0 57,8 0,38 0,38
12/08 56,0 54,4 0,40 0,35
13/08 56,5 49,6 0,25 0,23
– Mực nước trung bình ngày tính toán từ thực đo tại vị trí thượng lưu cống Thảo Long được thể hiện trên hình 3.7.
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 10/08 10/08 11/08 11/08 12/08 12/08 13/08 13/08 14/08 m
Mực nước thực đo Mực nước tính toán
Hình 3.7 Mực nước trung bình này thực đo và tính toán tại ngã ba Tuần.
52
– Mực nước trung bình ngày tính toán và thực đo tại Kim Long được thể hiện trên hình 3.8. 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 01/07/09 11/07/09 21/07/09 31/07/09 10/08/09 20/08/09 30/08/09 m Tính toán Đo đạc
Hình 3.8 Lưu lượng trung bình ngày qua cống Thảo Long thực đo và tính toán.
ÆSau khi hiệu chỉnh và kiểm tra mô hình, ta nhận thấy kết quả tính toán cũng khá phù hợp so với thực đo. Trong giới hạn của đề tài, kết quả này được chấp nhận là đủ yêu cầu tính toán cho bài toán chất lượng nước.