3. Mục tiêu, nội dung và phương pháp nghiên cứu
4.2 Kết quả mô phỏng dòng chả y
Từ kết quả so sánh và đánh giá mô h trong chương 3, trong chương này, h tài nguyên nước lưu vực Thác
Với kết quả hiệu chỉnh mô hình bộ thông số mô hình đã hiệ
lưu vực Thác Mơ được mô ph dòng chảy ngày cho lưu vự
lưu vực được trình bày chi ti
Hình 4.1 Quá trình lưu lư 4.3 Phân tích và đánh giá k Từ kết quả tính toán mô phỏ từ 1982 - 2007, dòng chảy tháng, năm và mùa hàng năm và trung b cho lưu vực Thác Mơ được xác đ 4.3.1 Tính toán đặc trưng d
Từ tài liệu lưu lượng ngày t
(1982- 2007), dòng chảy tháng, năm và mùa hàng năm và trung b được xác định. Bảng 4.1 dư 0 200 400 600 800 1000 1200 1982 1985 1988 ng dòng chảy
so sánh và đánh giá mô hình ứng dụng thích trong cho lưu v trong chương 3, trong chương này, học viên sử dụng mô hình FRASC
Thác Mơ theo không gian và thời gian.
mô hình FRASC, dựa vào tài liệu đầu vào như mưa, b
ệu chỉnh, độ che phủ thực vật và dữ liệu GIS c mô phỏng. Hình 4.1 thể hiện kết quả mô phỏ
ực Thác Mơ. Lưu lượng dòng chảy trung bình tháng c c trình bày chi tiết ở phụ lục.
ưu lượng ngày mô phỏng cửa ra Thác Mơ 198
Phân tích và đánh giá kết quả tính toán
ỏng dòng chảy ngày bằng mô hình FRASC y tháng, năm và mùa hàng năm và trung bình nhi
c xác định.
c trưng dòng chảy
ng ngày tại cửa ra vùng nghiên cứu trong thời kỳ 26 y tháng, năm và mùa hàng năm và trung bình nhi .1 dưới đây thể hiện giá trị các đại lượng biểu th
1988 1991 1994 1997 2000 2003
ng thích trong cho lưu vực Thác Mơ
ng mô hình FRASC để đánh giá
u vào như mưa, bốc hơi, u GIS, dòng chảy ỏng quá trình y trung bình tháng của 1982 - 2007 trong thời kỳ ình nhiều năm 6 năm liên tục ình nhiều năm u thị dòng chảy 2003 2007
tháng, năm và mùa trung bình nhiều năm bao gồm: lưu lượng dòng chảy bình quân, tổng lượng dòng chảy, mô đun dòng chảy, lớp dòng chảy và hệ số dòng chảy. Hình 3.3 biểu thị phân phối dòng chảy năm theo lưu lượng bình quân tháng nhiều năm tại cửa ra lưu vực Thác Mơ.
Bảng 4.1 Đặc trưng dòng chảy trung bình nhiều năm lưu vực nghiên cứu
Các đặc trưng Lưu lượng Q (m3/s) Tổng lượng W (106 m3) Mô đun M (l/s-km2) Lớp dòng chảy Y (mm) Lượng mưa X (mm) Hệ số dòng chảy α Tháng 1 36 96.4 16.3 43.5 10.0 4.4 Tháng 2 20 53.6 9.0 24.2 14.0 1.7 Tháng 3 11 29.5 5.0 13.3 48.0 0.3 Tháng 4 10 26.8 4.5 12.1 124.0 0.1 Tháng 5 31 83.0 14.0 37.5 294.0 0.1 Tháng 6 93 249.1 42.0 112.5 361.0 0.3 Tháng 7 172 460.7 77.7 208.0 374.0 0.6 Tháng 8 267 715.1 120.5 322.9 447.0 0.7 Tháng 9 298 798.2 134.5 360.3 467.0 0.8 Tháng 10 270 723.2 121.9 326.5 314.0 1.0 Tháng 11 128 342.8 57.8 154.8 123.0 1.3 Tháng 12 66 176.8 29.8 79.8 38.0 2.1 Năm 117 3,755.1 52.7 1695.3 2614.0 0.65 Mùa lũ 227.0 3,040.0 102.5 1372.5 2257.0 0.61 194.3% 81.0% 194.3% 81.0% 86.3% Mùa kiệt 38 715.1 17.2 322.9 357.0 0.90 32.6% 19.0% 32.6% 19.0% 13.7%
Hình 4.2 Lưu lượng dòng chảy trung bình tháng tại lưu vực Thác Mơ 4.3.2 Dòng chảy năm
Kết quả tính toán lượng dòng chảy năm trung bình nhiều năm, hay còn gọi là chuẩn dòng chảy năm, cho thấy các đặc trưng dòng chảy như: lưu lượng Qo vào khoảng 117 m3/s, tổng lượng Wo = 3755.1 106 m3, mô đun dòng chảy Mo = 52.7 l/s-km2, lớp dòng chảy Yo = 1695.3 mm và hệ số dòng chảy α = 0,65. Hình 4.3 Diễn biến lưu lượng trung bình năm tại Thác Mơ thời kì 1982-2007 0 50 100 150 200 250 300 350
Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Otc Nov Dec
L ư u l ượ ng (m3 /s) Lưu lượng dòng chảy trung bình tháng tại lưu vực thác Mơ 0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 120.0 140.0 1982 1985 1988 1991 1994 1997 2000 2003 2006
Theo Atlas tài nguyên nước Việt Nam và theo các tài liệu nghiên cứu của Viện KHTL Miền Nam[4] thì các giá trị đặc trưng dòng chảy trên cho thấy tài nguyên nước mặt trong vùng nghiên cứu là dồi dào và cao hơn rất nhiều trung bình cả nước, và xét riêng trong lưu vực Đồng Nai. Như vậy có thể kết luận rằng tài nguyên nước mặt khu vực nghiên cứu này có tiềm năng rất lớn đáp ứng các yêu cầu cho phát triển kinh tế xã hội.
Dòng chảy hàng năm tại Thác Mơ biến đổi một cách tương đối. Theo liệt tài liệu dòng chảy trong thời kỳ nghiên cứu từ 1982 đến 2007, lưu lượng trung bình năm lớn nhất đạt 124 m3/s (năm 2000) trong khi năm kiệt nhất là 85.6 m3/s (năm 1995) với khoảng lệch quân phương chỉ khoảng 13.54 m3/s (tương đương 13% so với giá trị lưu lượng trung bình nhiều năm).
4.3.3 Dòng chảy theo mùa
Theo thống kê các đại lượng đặc trưng dòng chảy, mùa lũ bắt đầu từ tháng 7 và kết thúc vào tháng 11 tức là chậm hơn so với mùa mưa 2 tháng (5 – 10).
Hình 4.4 Diễn biến lưu lượng trung bình mùa lũ tại Thác Mơ thời kì 1982-2007
Theo tính toán lượng dòng chảy mùa lũ kéo dài trong 5 tháng nhưng chiếm tới 81% 0.0 50.0 100.0 150.0 200.0 250.0 300.0 1982 1985 1988 1991 1994 1997 2000 2003 2006
với trị số lưu lượng 298 m3/s (cao hơn 255% so với trị số trung bình năm). Quy luật dòng chảy phân bố không đều dẫn đến tình trạng hạn thủy văn vào những tháng đầu năm, đặc biệt là tháng 3 và 4 khi mà lưu lượng dòng chảy bình quân chỉ có 10 – 11 m3/s (tức chỉ khoảng 8 – 9% so với trị số trung bình năm), như vậy trên các con sông suối nhỏđầu nguồn hầu như không có nước trong những tháng này. Do đó, đối với các nhà quy hoạch, quản lý và sử dụng tài nguyên nước mặt trên lưu vực cần có những biện pháp điều phối nguồn nước hợp lý.
Diến biến lượng dòng chảy mùa lũ hàng năm biến đổi một cách tương đối như diễn biến lượng dòng chảy năm, theo liệt tài dòng chảy trong thời kỳ nghiên cứu 1982- 2007 lưu lượng mùa lũ lớn nhất là 260.5 m3/s (năm 1999) trong khi năm kiệt nhất là 147.7 m3/s (năm 2003) với trị số trung bình trong nhiều năm là 212.7 m3/s và khoảng lệch quân phương 29.2 m3/s (tương đương 13.7% so với giá trị lưu lượng mùa lũ trung bình nhiều năm).
Hình 4.5 Diễn biến lưu lượng trung bình mùa kiệt tại Thác Mơ thời kì 1982-2007
Lượng dòng chảy mùa kiệt biến đổi tương đối lớn, theo liệt tài liệu dòng chảy trong thời kỳ nghiên cứu 1982 – 2007 lưu lượng dòng chảy mùa kiệt lớn nhất là 77.1 m3/s (năm 1999) trong khi năm kiệt nhất chỉ có 9.6 m3/s (năm 1983) với trị số trung bình
0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 1982 1985 1988 1991 1994 1997 2000 2003 2006
trong nhiều năm là 31.7 m3/s mà khoảng lệch quân phương lên đến 15.4 m3/s (tương
đương 48.7% so với giá trị lưu lượng trong mùa kiệt trung bình nhiều năm).
4.3.4 Tính toán dòng chảy năm, mùa thiết kế
Dòng chảy năm/mùa thiết kế là đặc trưng quan trọng cần phải xác định khi quy hoạch, thiết kế hệ thống công trình thủy lợi, đặc biệt là công trình hồ chứa. Dòng chảy năm/mùa thiết kế là căn cứ hoạch định phương án quy hoạch và quy mô kích thước công trình. Vì dòng chảy năm/mùa thiết kế là dòng chảy năm/mùa tương ứng với tần suất thiết kế nên nó được xác định theo phương pháp thống kê toán học. Các tần suất thiết kếđưa ra cho công tác quy hoạch sử dụng tài nguyên nước đối với các tiêu chí phát triển kinh tế xã hội khác nhau như sau: P = 5% - năm nhiều nước
để đánh giá và quy hoạch sử dụng nguồn nước đảm bảo đồng thời cho tất cả các hộ
dùng nước trên toàn lưu vực; P = 50% - năm nước trung bình đểđánh giá tổng quan tiềm năng nguồn nước; và P = 90% - năm ít nước đánh giá mức đảm bảo cấp nước thiết yếu nhất ví dụ như cấp nước cho dân sinh. Các tần suất thiết kế này được tính cho bài toán quy hoạch sử dụng nguồn nước tổng thể; còn đối với các công trình và các ngành cụ thể tần suất thiết kế phải được lấy từ TCXDVN-285-2002.
Phân phối tài nguyên nước mặt theo từng tháng để tính toán cân bằng nước lưu vực theo các kịch bản khác nhau được thu phóng từ mô hình phân phối nước mặt tháng trung bình nhiều năm theo tỉ lệ K:
tb p
Q Q
K =
Trong đó Qp là lưu lượng với tần suất P và Qtb là lưu lượng trung bình nhiều năm. Dưới đây là kết quả tính toán dòng chảy năm/mùa theo một số tần suất thiết kế cho lưu vực Thác Mơ. Tổng hợp kết quả phân phối xác suất thống kê lưu lượng dòng chảy năm và dòng chảy mùa (mùa lũ và mùa kiệt) của lưu vực nghiên cứu được trình bày chi tiết trong phụ lục đính kèm.
Bảng 4.2 Lưu lượng dòng chảy TB năm tại Thác Mơ theo các tần suất thiết kế
Tần suất P = 5% 50% 90%
Biến chuẩn hóa y = 1.64 0.00 -1.28
Giá trị lưu lượng TB năm Q (m3/s)= 712 555 432
Bảng 4.3 Lưu lượng dòng chảy TB mùa lũ tại Thác Mơ theo các tần suất thiết kế
Tần suất P = 5% 50% 90%
Biến chuẩn hóa y = 1.64 0.00 -1.28
Giá trị lưu lượng mùa lũ Q (m3/s)= 1291 1022 812
Bảng 4.4 Lưu lượng dòng chảy TB mùa kiệt tại Thác Mơ theo các tần suất thiết kế
Tần suất P = 5% 50% 90%
Biến chuẩn hóa y = 1.64 0.00 -1.28
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết luận
- Ngày nay cùng với sự phát triển của máy tính và phương pháp tính, nhiều mô hình thủy văn đã được xây dựng. Tuy nhiên, như đã trình bày trong nghiên cứu, không có mô hình phổ biến có thể thích hợp giải quyết mọi vấn đề thủy văn cũng như cho mọi lưu vực có điều kiện khí hậu khác nhau. Việc chọn lựa mô hình cho mỗi tình huống khác nhau cũng là vấn đề khó khăn đối với các chuyên gia thủy văn.
- Luận văn đã tiến hành so sánh ứng dụng hai mô hình thủy văn NAM và FRASC để tìm ra mô hình thích hợp giải quyết các bài toán thủy văn cho lưu vực Thác Mơ. Kết quả hai mô hình mô phỏng khá tốt cho lưu vực Thác Mơ
với hệ số BIAS < 5%, R2 > 0.8 và r > 0.9 cho cả hai thời kỳ hiệu chỉnh và kiểm định mô hình.
- Trên cơ sở các tiêu chuẩn đánh giá mô hình cũng như các yêu cầu về thông tin nguồn nước cần thiết cho các hộ sử dụng nước đang khai thác mạnh mẽ ở
vùng nghiên cứu, FRASC được lựa chọn và đã mô phỏng dòng chảy ngày cho lưu vực nghiên cứu theo không gian và thời gian, cụ thể chuỗi tài liệu 26 năm (1982 - 2007) với độ phân giải 30’.
- Bằng phương pháp phân tích thống kê, tiềm năng nguồn nước lưu vực Thác Mơ được đánh giá. Ví dụ tại vị trí cửa ra lưu vực các đặc trưng dòng chảy trung bình nhiều năm như: lưu lượng Q= 117 m3/s; tổng lượng W = 3755.1 m3; môđun M = 52.7 l/s-km2; lớp dòng chảy Y = 1695.3 mm; và hệ số dòng chảy α = 0.65; thêm vào đó là dòng chảy các năm thủy văn thiết kế khác nhau: P5% - năm nhiều nước, P50% - năm trung bình và P90% - năm ít nước; Kết quả ứng dụng mô hình FRASC độ tin cậy cao, là cơ sở khoa học hỗ trợ
Kiến nghị
Kết quả nghiên cứu của luận văn đã đạt được kết quả tốt là một trong những công cụ rất hữu ích trong quản lý tổng hợp và quản lý sử dụng hiệu quả tài nguyên nước lưu vực Thác Mơ. Tuy nhiên, Luận văn cũng đề xuất một số nghiên cứu mở rộng nhằm đạt đến mục tiêu quản lý, khai thác và sử dụng hiệu quả tài nguyên nước theo lưu vực Thác Mơ như sau:
- Thu thập, đánh giá sự biến đổi của thảm thực vật và ảnh hưởng của nó tới quá trình hình thành dòng chảy;
- Mô phỏng dòng chảy lũ (thời đoạn ngắn) và các tác động của nó;
- Nghiên cứu mở rộng sang các các lãnh vực như mô hình mô phỏng chất lượng nước, phân tích kinh tế tài nguyên nước phục vụ cho việc phát triển bền vững kinh tế xã hội trên lưu vực Thác Mơ.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
[1]. Nguyễn Hải Âu (2009), Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán thích hợp hỗ trợ quản lý sử dụng hiệu quả tài nguyên nước lưu vực sông Bé, Luận văn thạc sỹ môi trường – Viện Tài nguyên Môi trường;
[2]. Đoàn Văn Cánh (2001-2004), Nghiên cứu xây dựng cơ sở khoa học và đề xuất các giải pháp bảo vệ và sử dụng hợp lý tài nguyên nước vùng Tây Nguyên, Đề tài cấp Nhà nước KC.08.05, Trường Đại học Mỏ - Địa chất;
[3]. Đỗ Đức Dũng và nnk (2006), Đánh giá tài nguyên nước mặt lưu vực sông Lá Buông, Viện Quy hoạch Thủy Lợi Miền Nam;
[4]. Đỗ Tiến Lanh (2007 – 2010), Quản lý tổng hợp lưu vực và sử dụng hợp lý tài nguyên nước hệ thống sông Đồng Nai, Đề tài cấp nhà nước KC.08.18/06-10 Viện Khoa học Thuỷ lợi Miền Nam;
[5]. Vũ Văn Nghị (2003), Bốc thoát hơi nước – Phương pháp xác định và tính toán lượng bốc hơi thực tế cho lưu vực sông Bé, tuyển tập Khoa học Công nghệ năm 2003, Viện KHTL Miền Nam;
[6]. Lê Văn Nghinh, Bùi Công Quang, Hoàng Thanh Tùng (2006), Giáo trình cao học Thuỷ lợi Mô hình toán thuỷ văn, NXB Xây dựng – Hà Nội;
[7]. Nguyễn Hữu Khải – Nguyễn Thanh Sơn (2003), Mô hình toán thuỷ văn – nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội;
[8]. Lâm Minh Triết (1999 - 2000), Xây dựng một số cơ sở khoa học phục vụ cho việc quản lý thống nhất và tổng hợp môi trường nước lưu vực sông Đồng Nai, Đề tài cấp nhà nước KHCN.07.17, Viện Môi trường và Tài nguyên.
[9]. Nguyễn Quang Trung (2001-2004), Nghiên cứu xây dựng mô hình quản lý tổng hợp tài nguyên và môi trường lưu vực sông Đà, Đề tài cấp Nhà nước KC.08.04, Viện Khoa học Thủy lợi;
[10]. Mô hình DELTA sông Mekong – Ban thư ký uỷ ban sông Mekong, 1980; [11]. Giáo trình thuỷ văn công trình (2008), trường Đại học Thuỷ lợi;
[12]. Trung tân Khí tượng Thuỷ văn quốc gia (2008), Khái quát đặc điểm khí tượng
[13]. Viện QHTL Miền Nam (2006), Rà soát quy hoạch thuỷ lợi phục vụ phát triển kinh tế xã hội và đảm bảo quốc phòng an ninh vùng kinh tế trọng điểm phía Nam – Báo cáo tổng hợp, Tp . Hồ Chí Minh;
[14]. Viện QHTL Miền Nam (2004), Rà soát quy hoạch thuỷ lợi tỉnh Bình Phước đến năm 2010 – Báo cáo tổng hợp;
[15]. Viện KHTL Miền Nam (2004), Nghiên cứu sử dụng tổng hợp nguồn nước hồ Dầu Tiếng khi có bổ sung từ hồ Phước Hoà. Tp HCM;
[16]. Viện KHTL Miền Nam (2006), Nghiên cứu các giải pháp khoa học công nghệ
nhằm sử dụng có hiệu quả nguồn nước mặt và nước ngầm ở vùng khan hiếm nước phục vụ cây trồng vật nuôi ở Tây Nguyên;
Tiếng Anh
[17]. ASHIM DAS GUPTA, Application of MIKE BASIN for water management strategies in a watershed, JHA Manoj K;
[18]. DHI Water & Environment. MIKE 11. Horsholm, Denmark, 2004a;
[19]. Beven, K.J. and Kirkby, M.J., A physically based variable contributing area model of basin hydrology, Hydrological Sciences Bulletin, 1979, 24: 43-69; [20]. Crawford, N. H. and Linsley, R. S., Digital simulation in hydrology: The Stanford
Watershed Model IV, Technical Report No. 39, Stanford University, Palo Alto, California: Department of Civil Engineering, 1966;
[21]. Expert Meeting on Economics in Water Management Models, Copenhagen, Denmark, 15-16 November 2004; HarmonIT Workshop on Model Linking using OpenMI, Munich, Germany, 27 September 2005 v.v…;
[22]. Pilgrim, D.H., Estimation of large and extreme floods, Civ. Eng. Trans. Inst. Engrs. Aust., 1986, CE28: 62-73;
[23]. Rockwood, D.M., Theory and practice of the SSARR model as related to analyzing and forecasting the response of hydrologic systems, Proceedings of the International Symposium on Rainfall-Runoff Modeling, May 1981, Mississippi State University, 1982;
[24]. Nielsen, S.A. and Hansen, E. Numerical simulation of the rainfall runoff process on a daily basis, Nordic Hydrology, 4, 171-190, 1973;
[25]. Vu, V.N., Dang, T.L., Do, D.D. Comparison of two hydrological model simulations using nam and xinanjiang for Nong Son catchment, Vietnam Journal of Mechanics, 2008;
[26]. Vu, V.N., Dang, T.L., Do, D.D. Potential evapotranspiration estimation and its effect on hydrological model response, Vietnam Journal of Mechanics, 2008; [27]. Vu, V.N. Comparison of conceptual hydrological models and improvement via