CHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG MÔ HÌNH GR4J TẠI LƯU VỰC SÔNG CÁI TỈNH NINH THUẬN
4.4 Các trường hợp tính toán
4.4.1 Phân tích độ nhạy các tham số x1, x2, x3, x4 trong mô hình GR4J
Độ nhạy của từng tham số được phân tích để tìm ra khoảng thay đổi giá trị các tham số phù hợp với khu vực nghiên cứu và sự ảnh hưởng của từng tham số đến hệ số hiệu quả NSE. Việc phân tích độ nhạy được thực hiện bằng cách thay đổi khoảng giá trị của một tham số và giữ nguyên các giá trị còn lại, lần lượt cho các tham số x1, x2, x3, x4.
Trong nghiên cứu này, trạm Tân Mỹ được lựa chọn để phân tích độ nhạy của các tham số. Khi đó, mô hình GR4J sẽ mô phỏng dòng chảy tại trạm Tân Mỹ sử dụng dữ liệu bốc hơi tại trạm khí tượng Phan Rang (Hình 4-12) và lượng mưa ngày tại các trạm Tân Mỹ, Sông Pha, Khánh Sơn, Phước Bình (Hình 4-13a và Hình 4-14) trong thời đoạn 2005-2008. Kết quả lưu lượng mô phỏng được so sánh với lưu lượng thực đo theo ngày của trạm Tân Mỹ (Hình 4-13b)
Hình 4-12. Lượng bốc hơi hàng ngày tại trạm thủy văn Phan Rang giai đoạn năm 2005-2008
a) Lượng mưa b) Lưu lượng dòng chảy Hình 4-13. Biểu đồ a) Lượng mưa và b) Lưu lượng dòng chảy tại trạm Tân Mỹ
từ năm 2005 đến 2008
Hình 4-14. Biểu đồ lượng mưa ngày tại trạm Sông Pha; Khánh Sơn;
Phước Bình trong giai đoạn từ năm 2005-2008
4.4.2 Trường hợp 1: Đánh giá khả năng mô phỏng của GR4J cho lưu vực CPR ở nhiều thời đoạn khác nhau
Theo số liệu thống kê, tỉnh Ninh Thuận đã trải qua nhiều đợt khô hạn nặng kể từ năm 1994 đến nay. Tuy nhiên do sự hạn chế về chuỗi số liệu thực đo về dòng chảy, nghiên cứu này sử dụng dữ liệu từ năm 1998 đến 2008 tại các trạm thủy văn, khí tượng tại tiểu lưu vực Tân Mỹ vì tính sẵn có, liên tục và chuỗi số liệu đủ dài để thực hiện trường hợp này.
Việc hiệu chỉnh mô hình được thực hiện trong thời đoạn từ năm 2005 đến 2008 trên Source phiên bản 4.5. Dòng chảy thực đo tại trạm thủy văn tại Tân Mỹ được sử dụng để kiểm định hiệu suất mô hình với các giai đoạn thời gian khô kiệt 1998-2000 và 200-2004 (chi tiết xem tại Bảng 4-2).
4.4.3 Trường hợp 2: Đánh giá khả năng mô phỏng của GR4J cho lưu vực CPR tại các vị trí khác nhau
Để xem xét khả năng mô phỏng dòng chảy của mô hình GR4J cho toàn lưu vực sông CPR, mô hình này cần được kiểm chứng tại nhiều vị trí khác nhau trên lưu vực. Dựa vào tính có sẵn, liên tục của chuỗi dữ liệu về lượng mưa, lượng bốc hơi, lưu lượng dòng chảy hàng ngày cũng như độ dài thời gian được thu thập trong bộ dữ liệu, 2 trạm thủy văn Tân Mỹ và Phước Hòa được lựa chọn để đánh giá khă năng mô phỏng của mô hình GR4J tại những vị trí khác nhau.
Do trạm Tân Mỹ đã được mô phỏng ở trường hợp 1 nên trong trường hợp này chỉ tiến hành kiểm định mô hình cho trạm Phước Hòa với chuỗi số liệu 2013-2015.
Trong trường hợp này bộ 4 tham số đã được hiệu chỉnh tại trạm thủy văn Tân Mỹ cho giai đoạn 2005-2008 sẽ được sử dụng để mô phỏng dòng chảy tại trạm Phước Hòa và so sánh với giá trị thực đo tại trạm này.
4.4.4 Trường hợp 3: Mô phỏng dòng chảy bằng GR4J tại điểm ra của lưu vực sông CPR
Hiện nay tình hình hạn hán thường xảy ra nghiêm trọng ở vùng hạ lưu của lưu vực sông CPR (trình bày tại chương 2) gây ảnh hưởng lớn đến sản xuất cũng như sinh hoạt của người dân khu vực này đặc biệt là cho Tp. Phan Rang-Tháp Chàm.
Tuy nhiên lưu vực này lại chưa có trạm thủy văn quan trắc mực nước hay lưu lượng
ở khu vực cửa ra của sông CPR. Điều này ảnh hưởng lớn đến việc quản lý và phân phối nguồn nước ở khu vực hạ lưu của lưu vực. Do đó việc mô phỏng dòng chảy tại khu vực của ra của sông CPR là cần thiết nhằm hỗ trợ các nhà quản lý tài nguyên nước tỉnh Ninh Thuận có cái nhìn tổng quan về diễn biến dòng chảy vùng hạ lưu trong thời gian qua; đồng thời làm cơ sở trong việc ra quyết định điều phối nguồn nước một cách hợp lý.
Trong trường hợp này, dòng chảy tại điểm cuối của lưu vực sông CPR sẽ được mô phỏng với bộ 4 tham số tối ưu tìm được từ các trường hợp tính toán ở trên. Với trường hợp tính toán này, chuỗi số liệu từ các trạm mưa và thủy văn Khánh Sơn, Phước Bình, Phước Hòa, Tân Mỹ, Sông Pha, Ba Tháp, Nhị Hà, và Phan Rang sẽ được sử dụng để tính toán với thời đoạn từ năm 1998 đến năm 2015.
4.4.5 Trường hợp 4: Dự báo dòng chảy cho lưu vực sông CPR trong điều kiện BĐKH
Trong trường hợp này, tiểu lưu vực Tân Mỹ sẽ được lựa chọn để dự báo dòng chảy tại lưu vực sông CPR theo hai kịch bản BĐKH phát thải trung bình RCP 4.5 và phát thải cao RCP8.5 vì tính sẵn có, thời gian được ghi nhận liên tục trong khoảng thời gian đủ dài để thực hiện việc dự báo dòng chảy trong tương lai.
Vì vậy, chuỗi dữ liệu mưa và bốc hơi ngày tại trạm Phước Bình và Tân Mỹ sẽ được lựa chọn để mô phỏng dòng chảy trên hệ thống sông CPR trong các điều kiện khí tượng, thủy văn thay đổi do BĐKH theo kịch bản RCP 4.5 và RCP8.5 đến năm 2030. Trong đó, chuỗi dữ liệu lượng mưa sẽ tăng khoảng 22%-29% cho kịch bản RCP 4.5 và 35%-40% cho kịch bản RCP8.5.