CHƯƠNG 2 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI
3.2. Giới thiệu mơ hình MIKE BASIN
3.2.1. Giới thiệu chung
Mơ hình MIKE BASIN do Viện thuỷ lực Đan Mạch xây dựng, nó là một mơ hình tốn học thể hiện một lưu vực sơng bao gồm cấu hình của các sơng chính và các sơng nhánh, các yếu tố thuỷ văn của lưu vực theo không gian và theo thời gian,
Nguyễn Văn Muôn Trang 44 Lớp CH19Q
Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành: Quy hoạch và quản lý tài nguyên nước
các cơng trình, hệ thống sử dụng nước hiện tại và tương lai và các phương án sử dụng nước khác nhau. Mơ hình cũng biểu diễn cả TNN ngầm và quá trình diễn biến nước ngầm. Mô đun MIKE BASIN WQ bổ sung thêm chức năng mô phỏng chất lượng nước.
MIKE BASIN được xây dựng theo kiểu mơ hình mạng lưới, trong đó sơng và các nhánh hợp lưu chính của nó được biểu diễn bằng một mạng lưới bao gồm các nhánh và các nút. Các nhánh thể hiện các đoạn sông riêng biệt, còn các nút thể hiện các tiểu hợp lưu hoặc các vị trí mà tại đó các hoạt động liên quan đến phát triển nguồn nước có thể diễn ra như điểm của dòng chảy hồi quy từ các khu tưới, hoặc là điểm hợp lưu giữa hai hoặc nhiều sơng hoặc suối hoặc tại các vị trí quan trọng cần có kết quả của mơ hình. Quan niệm tốn học trong mơ hình MIKE BASIN là tìm các lời giải ổn định cho mỗi bước thời gian. Có thể dùng MIKE BASIN để tìm các giá trị điển hình đối với số lượng và chất lượng nước trong hệ thống biến đổi chậm (ví dụ chu kỳ hàng năm của các tháng). Ưu điểm của MIKE BASIN là tốc độ tính tốn của nó cho phép vạch ra nhiều kịch bản khác nhau. Sai số do nhiều giải pháp tính tạo ra khơng đáng kể khi bước thời gian của q trình khơng nhỏ hơn thời gian mơ phỏng.
MIKE BASIN tích hợp với ArcView GIS, vì vậy các thơng tin GIS có thể bao hàm trong mô phỏng TNN. Mạng lưới sông và các nút cũng được soạn thảo trong ArcView. Mơ hình hoạt động trên cơ sở một mạng lưới sơng được số hóa và thiết lập trực tiếp trên màn hình máy vi tính trong ArcView GIS. Tất cả các thơng tin về mạng lưới sơng, vị trí các hộ dùng nước, hồ chứa, cửa lấy nước, các yêu cầu về chuyển dòng, dòng hồi quy đều được xác định trực tiếp từ các giao diện trên màn hình.
Nguyễn Văn Muôn Trang 45 Lớp CH19Q
Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành: Quy hoạch và quản lý tài nguyên nước
Hình 3.1. Sơ đồ lập mơ hình phân bổ nước của Mike Basin
Trên thực tế, có nhiều hộ sử dụng sẽ lấy nước từ cùng một nguồn cấp. Trong khái niệm mơ hình MIKE BASIN, tình huống này được mô phỏng bằng một điểm nút mà các hộ sử dụng này sẽ kết nối đến.
Trong trường hợp thiếu nước, sẽ nảy sinh mâu thuẫn về cách phân bổ nguồn nước có sẵn tại một điểm cấp nước cho những hộ sử dụng kết nối đến điểm đó. Yêu cầu đặt ra là phải có một nguyên tắc để giải quyết vấn đề phân bổ nước. Mơ hình MIKE BASIN có thể giải quyết vấn đề phân bổ nước với hai nguyên tắc cơ bản, ưu tiên cục bộ và toàn bộ. Nguyên tắc ưu tiên cục bộ nghĩa là vấn đề phân bổ nước thường được giải quyết xem xét đến các điểm nút lân cận có kết nối trực tiếp. Nguyên tắc ưu tiên toàn bộ sử dụng chủ yếu trên diện lưu vực sơng ở đó người sử dụng có quyền ưu tiên, tức là quyền về nước được xác định khi thiết lập. Trong những lưu vực sông như vậy, người sử dụng ở thượng lưu cũng không thể khai thác được vị trí địa lý của họ.
Trong MIKE BASIN, thuật tốn ưu tiên tồn bộ được thực hiện bởi một bộ những nguyên tắc. Các loại nguyên tắc khác nhau sẽ được xác định. Nguyên tắc có ảnh hưởng ít nhất là đến nút mà chúng được ấn định nguyên tắc và có thể đến một nút thứ hai, điểm khai thác trước. Nhiều nguyên tắc sử dụng có thể được áp dụng cho cùng một hộ dùng nước, không nhất thiết phải theo một thứ tự ưu tiên. Ví dụ,
Reservoir submodel Irrigation submodel Hydrological timeseries Network configuration
Water supply & irrigation data Meteorological timeseries Reservoir
data
Water Use Simulation Model
• Simulated timeseries of runoff • Performance of reservoirs and irrigation schemes
Nguyễn Văn Muôn Trang 46 Lớp CH19Q
Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành: Quy hoạch và quản lý tài nguyên nước
hộ dùng nước có thể có quyền ưu tiên cao đối với mức cấp nước tối thiểu cần thiết, và quyền ưu tiên rất thấp đối với cấp nước bổ sung. Đối với một hộ dùng nước cụ thể, nhiều nguyên tắc có thể áp dụng cho một điểm khai thác riêng lẻ (nút trên sông) hoặc cho các điểm nút khác. Cơ chế ưu tiên tồn bộ khơng tính đến độ trễ trong dịng chảy (diễn toán, diễn biến nước ngầm).
Trong cơ chế ưu tiên cục bộ, ưu tiên rất nghiêm khắc đối với nước mặt. Chức năng Supply Node cho phép xác định đặc tính trong đó u cầu nhập nhu cầu nước tại nút của người sử dụng. Nút đầu tiên trong danh sách sẽ nhận được toàn bộ nước theo nhu cầu của nó (nếu có nước) trước khi nút thứ hai được tính đến. Nút thứ hai này sẽ nhận được toàn bộ số nước theo nhu cầu (nếu còn nước sau khi nút đầu tiên nhận được đủ nước của mình), và cứ như vậy cho đến nút cuối cùng. Bất kỳ lượng nước còn lại nào chảy vào một điểm nút hạ lưu riêng lẻ hoặc khi khơng có các điểm nút này thì được cho là để lại trên diện tích của mơ hình. Đối với nước ngầm, tất cả người sử dụng phải có cùng một ưu tiên. Họ nhận được cùng một lượng. Khái niệm lập mơ hình tổng thể của MIKE BASIN là tìm giải pháp tĩnh cho mỗi bước thời gian. Theo đó, đầu vào bước thời gian và kết quả được giả định là có chứa các giá trị trung bình thơng lượng trong bước thời gian tính tốn. Sự xấp xỉ trong giải pháp tĩnh sẽ có sai số lớn khi tỷ lệ thời gian của q trình khơng ít hơn bước thời gian của mơ phỏng. Một ví dụ điển hình về u cầu bước thời gian nhỏ đó là mơ phỏng hồ chứa, đặc biệt là thuỷ điện. Lượng điện tạo ra phụ thuộc vào mực nước phát điện trong hồ, do đó nếu mực nước thay đổi nhiều trong một bước thời gian, kết quả tính tốn sẽ ở độ xấp xỉ kém.
Ở Việt Nam mơ hình MIKE BASIN đã được áp dụng để tính tốn cân bằng nước cho các lưu vực như lưu vực sông Ba, lưu vực sơng Sài Gịn - Đồng Nai…