6. Bố cục của luận án
2.2 Phương pháp thực hiện đánh giá nguồn nước và cân bằng nước trên các lưu
2.2.2 Phương pháp xây dựng mơ hình thuỷ văn đánh giá nguồn nước
Hiện nay có rất nhiều mơ hình thủy văn được phát triển và sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới, mỗi một mơ hình có ưu nhược điểm riêng và có tính ứng dụng riêng cho các mục đính tính tốn khác nhau. Để lựa chọn mơ hình ứng dụng thực tế, tốt nhất nên chọn trong số các mơ hình mà người ứng dụng đã có sự hiểu biết đầy đủ, ứng dụng thử nghiệm có kết quả và chú ý đến phạm vi ứng dụng của mơ hình xem có phù hợp với bài tốn và điều kiện lưu vực tính tốn hay khơng (ví dụ như lưu vực nhỏ hay lưu vực lớn, lưu vực vùng ẩm ướt hay vùng khô hạn,..) cũng như yêu cầu tài liệu đầu vào của mơ hình có khả năng đáp ứng hay không. Trên cơ sở về phạm vi khơng gian theo phân vùng, thời gian tính tốn theo các kịch bản đã xây dựng, mơ hình thuỷ văn được xây dựng để đánh giá được cụ thể và chi tiết nguồn nước trên các phân vùng, các vùng, lưu vực sông và cung cấp số liệu đầu vào cho bài toán cân bằng nước trên các lưu vực cho và nhận nước cũng như cân bằng nước khi vận hành cơng trình chuyển nước.
Bảng 2.2 Tổng hợp các kịch bản tính tốn đánh giá
Ký hiệu Yếu tố ảnh hưởng
Phát triển Kịch bản lượng mưa, nhiệt độ KB0 Hiện trạng thuỷ lợi và nhu cầu nước đến 2019 Giai đoạn 1986÷2019 KB1 Phát triển thủy lợi và nhu cầu nước đáp ứng
mục tiêu phát triển bền vững
RCP4.5 2046÷2065
KB2 RCP8.5 2046÷2065
KB3 Phát triển thủy lợi và nhu cầu nước đáp ứng mục tiêu phát triển ở mức cao
RCP4.5 2046÷2065
Bộ mơ hình MIKE 11 NAM đã được xây dựng, phát triển và ứng dụng ở nhiều dự án trên thế giới và vùng nghiên cứu nhiều năm trở lại đây [42], [55]. Trong nghiên cứu của Luận án, mơ hình được kế thừa từ các đề tài dự án đã có mà nghiên cứu sinh làm chủ nhiệm trong quá trình công tác như dự án QHTL vùng Tây Nguyên [42], đề tài KC08.24/11-15 [46], đề tài KC.08.29/16-20 [45] và được thiết lập, hiệu chỉnh và kiểm định lại theo phạm vi không gian và thời gian của nghiên cứu, đồng bộ hóa và cập nhật mới đến năm 2019 với các số liệu thực đo để cho kết quả sát thực tế nhất.
Tổng cộng có 122 trạm mưa, 24 trạm khí hậu và 23 trạm thủy văn được cập nhật sử dụng trong nghiên cứu này.
Kết quả cập nhật nâng cấp mơ hình đánh giá nguồn nước MIKE 11 NAM cho vùng Tây Nguyên và Nam Trung Bộ với bộ số liệu đến 2019 được thể hiện ở bảng dưới:
Bảng 2.4 Kết quả cập nhật nâng cấp mơ hình thuỷ văn trên các lưu vực sơng theo các phân vùng ID Lưu vực Trạm đo, phương pháp Hiệu chỉnh Kiểm định Thời gian R2 ΔW (%) Thời gian R2 ΔW (%)
NTB1 Sông Cu Đê Tương tự NTB2
NTB2 Thượng Vu Gia Thành Mỹ 1980-1994 0,8 6,9 1995-2008 0,8 6,6
NTB3 Thượng Thu Bồn Nông Sơn 1980-1994 0,82 5,6 1995-2008 0,81 2,6
NTB4 Hạ Vu Gia-Thu Bồn Tương tự NTB2,3
NTB5 Sông Tam Kỳ Tương tự NTB2,3
NTB6 Thượng Trà Khúc Sơn Giang 1981-1995 0,85 6,1 1996-2009 0,865 5,2
NTB7 Hạ Trà Khúc An Chỉ 1980-1995 0,9 8 1996-2014 0,88 5,8
NTB8 Sông Trà Câu Tương tự NTB7
NTB9 Sơng Lại Giang An Hịa 1983-1998 0,83 2,6 1999-2014 0,83 6,2
NTB10 Đầm Trà Ổ Tương tự NTB9
NTB11 Sông Kôn – Hà Thanh Bình Tường 1980-1995 0,71 4,2 1996-2005 0,82 5,5
NTB12 Sông Cầu-Kỳ Lộ Tương tự NTB13
1980÷1990 0,84 4 1991÷1995 0,89 3
NTB13 Thượng Đồng Cam Củng Sơn
Bảng 2.3 Các trạm đo đạc sử dụng xây dựng mơ hình MIKE NAM cho vùng Tây Nguyên và Nam Trung Bộ
TT Trạm đo Số lượng Thời gian đo Loại số liệu
1 Trạm mưa 122 1980-2019 Ngày 2 Trạm khí hậu 24 1980-2019 Ngày 3 Trạm thủy văn 23 1980- 2019 Ngày
ID Lưu vực Trạm đo, phương pháp
Hiệu chỉnh Kiểm định
Thời gian R2 ΔW
(%) Thời gian R2 ΔW (%) NTB14 Hạ lưu Đồng Cam Tương tự NTB13
NTB15 Vạn Ninh Tương tự NTB16
1977-1983 0,68 0
NTB16 Sơng Cái Ninh Hịa Đá Bàn
NTB17 Sông Cái Nha Trang Đồng Trăng 1983-1996 0,79 2,4 1997-2009 0,8 4,1
NTB18 Cam Lâm, Cam Ranh Tương tự NTB20
2006-2015 0,8 0
NTB19 Bắc Sông Cái Tương tự NTB20
NTB20 Sơng Cái Phan Rang Phước Hịa NTB21 Nam Ninh Thuận Tương tự NTB20
NTB22 Lịng Sơng Tương tự NTB23
1988-1998 0,765 -3,4 1998-2008 0,7 0
NTB23 Sông Lũy Sông Lũy
NTB24 Sông Quao Tương tự NTB23
NTB25 Sông Phan Tương tự NTB23
NTB26 Sông Dinh Tương tự NTB23
NTB27 Sông La Ngà Tà Pao 1978-1988 0,84 5,9 1989-1998 0,83 0
TN1 Sông Pô Kô Trung Nghĩa 1991÷1996 0,7 6,6 1997÷1998 0,88 7,6
TN2 Sông Đăk Bla Kon Tum 1982÷1990 0,7 3,7 1991÷1995 0,7 2,4
TN3 Hạ lưu Sê San Tương tự TN1,2
TN4 Nam Bắc An Khê An Khê 1980÷1990 0,8 3 1991÷1993 0,78 7
TN5 Thượng Ayun Pơ Mơ Rê 2005÷2015 0,85 0,6
TN6 Ayun Pa Tương tự TN4,5
TN7 Krông Pa Củng Sơn 1980÷1990 0,84 4 1991÷1995 0,89 3
TN8 Krông Hnăng Krông Hnăng 1980-1988 0,74 8,9
TN9 Krông Ana Krông Buk 1980÷1990 0,81 7 1991÷1993 0,9 3
TN10 Krơng Knơ Đức Xun 1980÷1988 0,77 1,8 1989÷1991 0,81 10
TN11 Hạ lưu Srêpơk Cầu 14 1980÷1987 0,72 0,7 1987÷1989 0,77 1,4
TN12 Sơng Ea Hleo Tương tự TN9
TN13 Sông Đa Nhim Tương tự TN14
1981÷1990 0,74 0,5 1991÷1995 0,76 0,3
TN14 Sông Đa Dâng Thanh Bình
TN15 Sơng Đa Huoai Tương tự TN18
TN16 Sơng Đồng Nai Đắk Nơng
1981÷1988 0,81 1 1989÷1991 0,89 0,1
TN17 Sơng Bé Tương tự TN16
TN18 Thượng La Ngà Đại Nga 1980÷1990 0,81 3,7 1991÷1994 0,84 0,1
Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mơ hình tại các trạm đo đạc trên các sơng lớn vùng Tây Nguyên và Nam Trung Bộ khá tốt, hệ số tương quan R2 giữa dòng chảy thực đo và
có mật độ trạm đo mưa cao hơn cho kết quả R2 tốt hơn như các vùng sông Vu Gia – Thu Bồn, Trà Bồng – Trà Khúc, sông La Ngà. Với kết quả kiểm định và hiệu chỉnh như trên, bộ mơ hình hồn tồn có thể sử dụng trong tính tốn đánh giá nguồn nước ở quy mô vùng, lưu vực sông. Xem minh họa kết quả như hình đi kèm, chi tiết kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mơ hình thuỷ văn trên các lưu vực sông được thể hiện như Phụ lục 2: Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mơ hình thuỷ văn trên các lưu vực sơng.
* Phương pháp lưu vực tương tự cho các lưu vực thiếu dữ liệu đo đạc:
- Áp dụng phương pháp lưu vực tương tự đối với các nhóm lưu vực liền kề, có mức độ tương quan cao về điều kiện khí hậu thổ nhưỡng và thảm phủ, cụ thể như sau: Lưu vực sông Tam Kỳ sử dụng bộ tham số của lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn; Lưu vực sông Trà Câu sử dụng bộ tham số của lưu vực sông Trà Khúc; Lưu vực đầm Trà Ổ sử dụng bộ tham số lưu vực sông Lại Giang; Lưu vực sông Cầu – Kỳ lộ sử dụng bộ tham số của lưu vực sông Ba; Lưu vực sông vùng Vạn Ninh sử dụng bộ tham số lưu vực sông Cái Ninh Hịa; Lưu vực sơng vùng Cam Lâm – Cam Ranh, Bắc sông Cái, Nam Ninh Thuận sử dụng bộ tham số LV sơng Cái Phan Rang; Lưu vực sơng vùng Lịng Sông, sông Quao, sông Phan, sông Dinh sử dụng bộ tham số của lưu vực sông Lũy; Lưu vực sông Ea Hleo sử dụng bộ tham số sông Krông Ana; Lưu vực sông Đa Nhim sử dụng bộ tham
Hình 2.2 Minh họa về kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mơ hình MIKE NAM tại trạm Củng Sơn trên sông Ba
số lưu vực sông Đa Dâng; Lưu vực sông Đa Huoai sử dụng bộ tham số lưu vực sông La Ngà; Lưu vực sông Bé sử dụng bộ tham số lưu vực sông Đồng Nai.
Phương pháp tính tốn đánh giá nguồn nước
Trên cơ sở mơ hình được xây dựng, dữ liệu mưa được thu thập từ năm 1980 ÷ 2018, dịng chảy năm giai đoạn hiện trạng được tính tốn để xác định các giá trị lưu lượng, tổng lượng dòng chảy theo từng phân vùng và được phân tích tính tốn theo tần suất mức đảm bảo, cụ thể gồm các tham số sau:
- Wo: Tổng lượng dịng chảy trung bình nhiều năm; - Mo: Mơ đun dịng chảy trung bình nhiều năm;
- W85%: Tổng lượng dịng chảy với mức đảm bảo 85% dựa trên liệt dòng chảy nhiều năm tính tốn.
- Wo_mc: Tổng lượng dịng chảy trung bình nhiều năm trong mùa cạn - Wo_ml: Tổng lượng dịng chảy trung bình nhiều năm trong mùa lũ.
Đánh giá nguồn nước trong tương lai dựa trên số liệu biến đổi mưa và nhiệt độ theo kịch bản BĐKH cho Việt Nam của Bộ TN&MT [56], các dữ liệu về khí tượng khác theo chương trình CMIP5 của IPCC. Hai kịch bản được lựa chọn để tính tốn là kịch bản RCP4.5 và RCP8.5 cho giai đoạn 2050 (2046÷2065) là hai kịch bản được khuyến cáo sử dụng trong các dự án quy hoạch dài hạn [57].
Hình 2.3 Phân vùng tính tốn và vị trí các trạm sử dụng trong mơ hình MIKE NAM nước khu vực Tây Nguyên và Nam Trung Bộ, Việt Nam.