CHƯƠNG 2 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI
3.2. Giới thiệu mơ hình MIKE BASIN
3.2.3. Các mô đun trong Mike Basin
MIKE BASIN có nhiều mơ đun có khả năng và nhiệm vụ khác nhau như: - Mơ đun tính tốn cân bằng nước lưu vực;
- Mô đun mưa rào - dịng chảy (NAM); - Mơ đun nước ngầm;
Nguyễn Văn Muôn Trang 48 Lớp CH19Q
Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành: Quy hoạch và quản lý tài nguyên nước
- Mô đun chất lượng nước và một số mô đun khác. (1) Mơ đun tính tốn cân bằng nước lưu vực
Mơ hình MIKE BASIN là một mơ hình phân tích hệ thống bao gồm 7 loại nút cân bằng nước;
- Nút đơn (simple node): là nút khởi đầu của hệ thống (biên trên);
- Nút hứng nước (catchment node): là nút được xác định ở cuối của lưu vực; - Nút chuyển nước (offtake node): là những nút từ đó nước được lấy ra để cung cấp cho các nhu cầu tưới hoặc sử dụng nước;
- Nút tưới (irrigation): là những nơi sử dụng nước cho nông nghiệp;
- Nút cung cấp nước (water supply): là những nơi sử dụng nước dùng cho sinh hoạt, công nghiệp và các nhu cầu khác;
- Nút hồ chứa (reservoir): là vị trí các hồ chứa;
- Nút thủy điện (hydropower): là nơi đặt các nhà máy thủy điện. (2) Mơ đun mưa rào - dịng chảy (NAM)
MIKE BASIN được tích hợp với mơ đun mưa rào - dịng chảy (NAM) của Mike 11 để tính tốn số liệu dòng chảy đầu vào của lưu vực từ số liệu mưa.
Mơ hình NAM được xây dựng tại Khoa Thủy văn Viện Kỹ thuật Thủy động lực và Thủy lực thuộc Đại học Kỹ thuật Đan Mạch năm 1982. Mơ hình NAM đã được sử dụng rộng rãi ở Đan Mạch và một số nước nằm trong tiểu vùng khí hậu khác nhau như Srilanca, Thái Lan, Ấn Độ…và Việt Nam. Trong mơ hình NAM, mỗi lưu vực được xem là một đơn vị xử lý. Do đó, các thơng số và các biến là đại diện cho các giá trị được trung bình hóa trên tồn lưu vực. Mơ hình tính q trình mưa rào - dòng chảy theo cách tính liên tục hàm lượng ẩm trong 5 bể chứa riêng biệt có tương tác lẫn nhau.
Cấu trúc mơ hình NAM được xây dựng trên nguyên tắc các hồ chứa theo chiều thẳng đứng và các hồ chứa tuyến tính, gồm có 5 bể chứa theo chiều thẳng đứng:
- Bể chứa tuyết tan được kiểm soát bằng các điều kiện nhiệt độ. Đối với điều
Nguyễn Văn Muôn Trang 49 Lớp CH19Q
Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành: Quy hoạch và quản lý tài nguyên nước
- Bể chứa mặt: lượng nước ở bể chứa này bao gồm lượng nước mưa do lớp
phủ thực vật chặn lại, lượng nước đọng lại trong các chỗ trũng và lượng nước trong tầng sát mặt. Giới hạn trên của bể chứa này được ký hiệu bằng Umax.
- Bể chứa tầng dưới: là vùng đất có rễ cây nên cây cối có thể hút nước do
bốc, thoát hơi. Giới hạn trên của lượng nước trong bể chứa này được ký hiệu bằng Lmax, lượng nước hiện tại được ký hiệu là L và tỷ số L/Lmax biểu thị trạng thái ẩm của bể chứa.
- Bể chứa nước ngầm tầng trên. - Bể chứa nước ngầm tầng dưới.
Mưa hoặc tuyết tan đều đi vào bể chứa mặt. Lượng nước (U) trong bể chứa mặt liên tục cung cấp cho bốc hơi và thấm ngang thành dòng chảy sát mặt. Khi U đạt đến Umax, lượng nước thừa là dòng chảy tràn trực tiếp ra sơng và một phần cịn lại sẽ thấm xuống các bể chứa tầng dưới và bể chứa ngầm.
Nước trong bể chứa tầng dưới liên tục cung cấp cho bốc thoát hơi và thấm xuống bể chứa ngầm. Lượng cấp nước ngầm được phân chia thành hai bể chứa: tầng trên và tầng dưới, hoạt động như các hồ chứa tuyến tính với các hằng số thời gian khác nhau. Hai bể chứa này liên tục chảy ra sơng tạo thành dịng chảy gốc.
Dòng chảy tràn và dòng chảy sát mặt được diễn tốn qua một hồ chứa tuyến tính thứ nhất, sau đó các thành phần dịng chảy được cộng lại và diễn tốn qua hồ chứa tuyến tính thứ hai. Cuối cùng cũng thu được dòng chảy tổng cộng tại cửa ra.
3.2.4. Số liệu đầu vào của mơ hình
Dữ liệu đầu vào của mơ hình gồm có: (1) Thơng số tổng quan
- Vị trí các hồ chứa.
- Thơng số cho mỗi lưu vực. - Diện tích các lưu vực. - Hệ số nước hồi quy. (2) Thông số nhánh sông
Nguyễn Văn Muôn Trang 50 Lớp CH19Q
Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành: Quy hoạch và quản lý tài nguyên nước
- Thông số hồ đập.
- Thời gian trễ, mực nước hoặc quan hệ Q~H. (3) Thông số đối với các hộ dùng nước. - Nhu cầu dùng nước.
- Phần trăm triết giảm dòng chảy ngầm. - Tốc độ dòng chảy hồi quy.
- Chuỗi thời gian nước hồi quy đối với nút tưới. - Vị trí dịng chảy hồi quy.
- Nồng độ chất thải. (4) Thông số hồ chứa - Điều kiện ban đầu. - Quy tắc điều khiển. - Quan hệ Z~F~V. - Chuỗi số liệu mưa. - Chuỗi số liệu bốc hơi. - Liên kết với người sử dụng. - Liên kết với hạ lưu.
(5) Thông số cho các điểm tách dịng: Thơng số tách dòng.
3.2.5. Kết quả của mơ hình
- Kết quả đầu ra là lượng nước đến và lượng nước thiếu tại các nút cân bằng. - Kết quả đầu ra của mơ hình được biểu diễn dưới nhiều dạng khác nhau như video *.avi, file *.html, hay *.dfs0.
- Các số liệu đầu ra được biểu diễn dưới dạng các chuỗi số liệu theo thời gian tại các nút, khu tưới, khu sử dụng.
Nguyễn Văn Muôn Trang 51 Lớp CH19Q
Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành: Quy hoạch và quản lý tài nguyên nước
CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP SỬ DỤNG TỔNG HỢP VÀ HIỆU QUẢ NGUỒN NƯỚC LƯU VỰC
SÔNG HƯƠNG
4.1. Hiện trạng sử dụng nước trên lưu vực sông Hương
4.1.1. Hiện trạng sử dụng nước cho sinh hoạt
Cấp nước cho sinh hoạt là một trong những cơ sở hạ tầng rất quan trọng, đáp ứng nhu cầu cần thiết của đời sống hàng ngày, quyết định việc đảm bảo chất lượng vệ sinh mơi trường sống cho người dân và góp phần tích cực phát triển và hiện đại hố đơ thị. Tuy nhiên, tình hình cấp nước các đơ thị vẫn còn yếu kém, các hệ thống cấp nước xây dựng khơng đồng bộ, cơng nghệ cịn lạc hậu, phạm vi cấp nước còn hạn chế, tiêu chuẩn cấp nước và chất lượng nước còn thấp, tỷ lệ dân số các đô thị được cấp nước chưa cao.
Từ năm 2006, nguồn nước sinh hoạt đô thị tỉnh Thừa Thiên Huế chủ yếu do nhà máy nước Vạn Niên, Quảng Tế và Tứ Hạ cung cấp. Nguồn nước này chiếm 50% tổng lượng nước cấp hàng năm của các nhà máy. Công suất của nhà máy Quảng Tế và Vạn Niên là 55.000 m3/ngày đêm. Nhà máy nước Tứ Hạ công suất 4.000 m3/ngày đêm (2002). Tính trung bình người dân thành phố mới được cung cấp 95 lít/người/ngày đêm, đây là 1 tiêu chuẩn thấp đối với một thành phố du lịch. Tỷ lệ số dân dùng nước không ngừng được nâng cao và có bước phát triển nhảy vọt, từ 45% (1990) lên 75% năm 2006. Đến năm 2006 tỷ lệ dân thành phố được cấp nước máy đạt 95%. Tỷ lệ thất thốt nước ln giảm mạnh và liên tục qua các năm (giảm từ 45% năm 1990 xuống còn 26% năm 1999 và 19,5% năm 2005 xuống cịn dưới 17% năm 2006).
Ngồi ra, năm 2010 đã hoàn thành dự án nâng cấp mở rộng nhà máy nước Quảng Tế II từ 27.500 m3/ngày đêm lên 82.500 m3/ngày đêm nhằm đáp ứng đầy đủ nhu cầu sử dụng nước của dân thành phố Huế và vùng phụ cận.
4.1.2. Hiện trạng sử dụng nước trong công nghiệp
Các ngành công nghiệp chủ yếu của tỉnh Thừa Thiên Huế bao gồm khai thác và chế biến khoáng sản; sản xuất vật liệu xây dựng, sản xuất và phân phối điện; chế
Nguyễn Văn Muôn Trang 52 Lớp CH19Q
Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành: Quy hoạch và quản lý tài nguyên nước
biến nông sản, thủy sản, thực phẩm và đồ uống; chế biến gỗ; chế tạo máy và sản xuất kim loại; dệt may và giày da; hóa chất và dược phẩm; công nghiệp công nghệ thông tin và công nghệ cao, sản xuất và phân phối nước, đây là các ngành mà nhu cầu sử dụng nước cao.
Hiện nay, các nhà máy nước kể trên chỉ cung cấp được 50% tổng lượng nước của các nhà máy. Nhìn chung, hiện trạng cấp nước cho công nghiệp thành phố của Thừa Thiên Huế chưa ổn định, tỷ lệ cấp cịn ít, không đủ cho nhu cầu sản xuất. Khu công nghiệp Chân Mây nhu cầu tương lai 1,45 m3/s khoảng 100.000 m3/ngày đêm, nhưng hiện tại mới có nhà máy nước Boghe cấp 6.000 m3/ngày đêm so với nhu cầu còn thiếu rất nhiều. Các điểm công nghiệp khác như Phú Bài, Thuận An, Tứ Hạ, Phong Điền đang sử dụng nguồn nước kém ổn định.
4.1.3. Hiện trạng sử dụng nước trong nông nghiệp
Nông nghiệp vẫn là ngành sử dụng nhiều nước nhất, trong đó chủ yếu là nước tưới cho cây trồng, nuôi trồng thủy sản, cịn chăn ni sử dụng nước ít hơn. Tùy thuộc vào loại cây trồng, vật nuôi mà nhu cầu sử dụng nước cũng khác nhau.
Hiện trạng tưới: Nguồn nước sử dụng cho tưới nhờ vào nguồn nước các sông suối trong nội địa tỉnh như sông Hương, sông Nông, sông Truồi, sông Bù Lu, sơng A Sáp. Tồn tỉnh hiện có 100 hồ chứa các loại, được xây dựng ở vùng trung du và vùng cát nội đồng. Trong đó, các hồ chứa có dung tích hữu ích lớn bao gồm: Hồ Truồi (52,2.106 m3), hồ Tả Trạch (509,8.106 m3), hồ Bình Điền (423,7.106 m3), hồ Hương Điền (440,31.106 m3).
Hiện trạng tiêu úng: Vùng cần tiêu thoát tập trung chủ yếu ở đồng bằng hạ du sông Hương. Trong các thời kỳ cần tiêu: tiểu mãn, hè thu và đầu vụ đơng xn thì u cầu tiêu đầu vụ đơng xn để tạo nền là căng thẳng hơn cả. Nếu không tiêu úng sẽ gây ảnh hưởng đến vụ lúa hè thu.
4.1.4. Hiện trạng sử dụng nước cho nuôi trồng thủy sản
Diện tích nước mặt phục vụ cho nuôi trồng thủy sản trên lưu vực sông Hương chủ yếu khoanh nuôi dưới dạng ao, hồ... nước ngọt. Trong đó hình thức ni cá nước ngọt phát triển mạnh với đa dạng các lồi: cá dìa, cá hồng, cá tràu, cá rô
Nguyễn Văn Muôn Trang 53 Lớp CH19Q
Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành: Quy hoạch và quản lý tài nguyên nước
phi, cá trê, cá chim... Nuôi cá nước ngọt tiếp tục phát triển mạnh, nhất là các vùng có mặt nước ngọt, ruộng trũng như Hương Thủy, Phong Điền, A Lưới, Phú Lộc... Một số địa phương đã đưa vào ni mơ hình cá-lúa, cá-sen, 1 vụ lúa 1 vụ cá. Ngoài ra, nhiều địa phương cịn phát triển hình thức ni cá lồng như các xã: Phú Dương, Phú Thanh (huyện Phú Vang), Phong Mỹ, Phong Chương (huyện Phong Điền), Quảng Thái, Quảng Thọ (huyện Quảng Điền) Hương Phong (huyện Hương Trà)...
Nhìn chung, diện tích mặt nước tự nhiên đáp ứng tốt cho nhu cầu nuôi trồng thủy sản của người dân, nhưng hiện nay do chất lượng nguồn nước khơng đảm bảo nên gây khó khăn cho việc ni trồng và đánh bắt thủy sản nước ngọt.
4.1.5. Hiện trạng sử dụng nước cho du lịch
Hệ thống các sông trên lưu vực sông Hương tạo ra cảnh quan thiên nhiên đẹp cho phát triển du lịch, trong đó nổi bậc nhất là sơng Hương, không chỉ sử dụng cảnh quan thiên nhiên cho du lịch mà với hệ thống 123 khách sạn - nhà hàng, 33 nhà nghỉ với hơn 4.896 phòng và hơn 1 triệu khách lưu trú một năm. Nếu dựa vào lượng nước tiêu thụ trung bình 95 lít/người/ngày thì nhu cầu sử dụng nước của ngành này là rất lớn. Nước phục vụ cho du lịch được lấy bằng 20% nhu cầu nước sinh hoạt đối với đô thị Huế và 15% đối với đô thị khác.
4.1.6. Hiện trạng sử dụng nước cho giao thông thủy
Giao thông thủy ở tỉnh Thừa Thiên Huế khá phát triển, tuy nhiên vận tải sơng cịn ở dạng tự nhiên, khả năng khai thác còn hạn chế. Các tuyến sơng chính chỉ có thể khai thác loại phương tiện ≤10 tấn (vào mùa mưa). Cịn mùa khơ phương tiện đi lại rất khó khăn, chủ yếu là ghe, thuyền nhỏ. Vận tải trên sơng chính chủ yếu là phục vụ khách du lịch và một số mặt hàng phục vụ nhu cầu sản xuất và tiêu thụ nội tỉnh bao gồm các loại vật liệu xây dựng như: cát, đá, sỏi, hàng bách hóa tiêu dùng, hàng lâm thủy sản và các loại hàng khác như than, phân bón, xi măng...
4.1.7. Hiện trạng sử dụng nước cho thủy điện
Với sự phát triển mạnh của nền kinh tế, xã hội và sự gia tăng dân số thì nhu cầu điện cho sản xuất và sinh hoạt ngày càng tăng mạnh. Hiện nay, trên lưu vực sơng Hương có các thủy điện lớn như: thủy điện A Roàng được xây dựng trên suối
Nguyễn Văn Muôn Trang 54 Lớp CH19Q
Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành: Quy hoạch và quản lý tài nguyên nước
A Roàng thuộc lưu vực sông Bồ; thủy điện Hương Điền nằm trên sông Bồ cách thành phố Huế 16 km về phía Tây Bắc, thuộc địa phận xã Hương Vân, huyện Hương Trà; thủy điện Bình Điền nằm trên sơng Hữu Trạch, cách thành phố Huế 23 km về phía Tây Nam; thủy điện Dương Hịa nằm trên sơng Tả Trạch…
Dự kiến đến năm 2020, trên lưu vực sơng Hương sẽ có 13 dự án Nhà máy thủy điện được quy hoạch, trong đó sơng Bồ (9 nhà máy thủy điện), sơng Hữu Trạch (1 nhà máy), sông Tả Trạch (3 nhà máy). Điều đó chứng tỏ TNN mặt đáp ứng cho nhu cầu phát triển thủy điện của lưu vực sông Hương là rất lớn.
4.2. Áp dụng mơ hình MIKE BASIN tính tốn cân bằng nước lưu vực sơng
Hương
4.2.1. Tài liệu dùng cho tính tốn
Các tài liệu được sử dụng để tính tốn cân bằng nước trên lưu vực sông Hương tỉnh Thừa Thiên Huế bao gồm:
- Niên giám thống kê Thừa Thiên Huế năm 2011, cung cấp số liệu về dân số, diện tích gieo trồng các loại cây lương thực, cây công nghiệp và cây ăn quả, số lượng gia súc và gia cầm, diện tích ni trồng thủy sản, tình hình phát triển công nghiệp, du lịch và thương mại.
- Hệ thống chỉ tiêu định mức dùng nước được Nhà nước Việt Nam ban hành: Quy chuẩn Quốc gia về chất lượng nước mặt (QCVN 08: 2008/BTNMT)…
- Các tài liệu về hệ thống hồ chứa, thủy điện hiện có trên lưu vực.
- Các tài liệu khí tượng thủy văn từ các trạm: Cổ Bi, Bình Điền, Dương Hịa, Thượng Nhật, Nam Đơng, Phú Ốc, Huế….
4.2.2. Phân vùng tính tốn
4.2.2.1. Ngun tắc phân vùng
Trên quan điểm cần quản lý TNN theo lưu vực sơng, các tính tốn trong luận văn này đều được tiến hành cho các vùng (các lưu vực con hay các khu cấp nước độc lập). Cụ thể là:
- Dựa trên đặc điểm tự nhiên, sự phân cắt của địa hình tạo nên các khu có tính độc lập tương đối được bao bọc bởi các dịng sơng hoặc các đường phân thủy.
Nguyễn Văn Muôn Trang 55 Lớp CH19Q
Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành: Quy hoạch và quản lý tài nguyên nước
- Căn cứ theo ranh giới hành chính được xem xét theo góc độ quản lý nhà nước và quản lý khai thác hệ thống cơng trình thủy lợi.
- Khu và tiểu khu thủy lợi được hình thành vừa là một hộ dùng nước trong hiện tại đồng thời sẽ là một hộ dùng nước trong tương lai.
- Khu và tiểu khu thủy lợi có đủ điều kiện để xác định các nút lấy nước, thốt nước, xả nước... góp phần xây dựng được sơ đồ phát triển nguồn nước toàn lưu vực.
- Các vùng đều có tính độc lập tương đối trong quản lý khai thác TNN và có liên hệ với các khu, tiểu khu khác trên cơ sở khung trục.
- Theo các vùng cây trồng có tính chất khác nhau như lúa, cây trồng cạn và cây công nghiệp.
4.2.2.2. Các vùng cân bằng nước trên lưu vực sông Hương
Từ các nguyên tắc phân vùng trên, các vùng tính tốn cân bằng nước trên lưu