Phân khu sử dụng nước là một bước rất quan trọng trong việc tắnh toán cân bằng nước, là cơ sở cho việc thu thập, phân tắch tài liệu, tắnh toán nhu cầu nước cũng như phân bổ nguồn nước. Cơ sở phân khu dựa vào điều kiện địa hình, điều kiện kinh tế xã hội và các điều kiện về thủy văn, nguồn nước, tình hình phân bố dân cư, cơ sở hạ tầng và tập tục canh tác ở từng khu vực trong vùng dự án.
Để thuận lợi trong việc đánh giá nguồn nước cũng như nhu cầu sử dụng nước, vùng dự án được chia thành 4 vùng cân bằng theo 4 lưu vực sông, chi tiết xem Bảng 2.13.
a. Lưu vực sông Gâm:
Đặc điểm của vùng này là có lượng mưa hàng năm nhỏ nhất so với toàn tỉnh nên dòng chảy đến tương đối nhỏ; dân cư phân bố thưa thớt; diện tắch đất sản xuất
Nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tắnh trong bài toán phân bổ tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng
nông nghiệp rải rác, manh mún trên các khe núi hoặc dọc theo sông, suối; hoạt động công nghiệp chủ yếu là khai thác và chế biến khoáng sản.
b. Lưu vực sông Bằng Giang
Đặc điểm của khu này là có lượng mưa năm vào loại lớn so với các vùng khác trong tỉnh, đặc biệt khu vực sông Hiến thuộc huyện Nguyên Bình hình thành tâm mưa lớn ởđây.
c. Lưu vực sông Bắc Vọng:
Đặc điểm của vùng này là núi đá vôi, vì vậy chế độ dòng chảy có tắnh đặc biệt, vào mùa mưa nước phong phú, mùa khô các sông lớn ắt nước còn các suối hầu như cạn kiệt.
d. Lưu vực sông Quây Sơn:
Đặc điểm của vùng này là núi đá xen lẫn những vùng bằng phẳng thuận tiện cho canh tác nông nghiệp, nguồn nước đương đối phong phú với lượng mưa vào loại khá so với các vùng khác trong tỉnh.
Bảng 2.13. Kết quả phân khu sử dụng nước tỉnh Cao Bằng TT Tikhu ểu Di(kmện tắch 2) Phạm vi hành chắnh
1 Sông Gâm 2.006 Bình (3 xã) Huyện Bảo Lạc (14 xã + 1 thị trấn), Bảo Lâm, Nguyên
2 Sông
Bằng 2.377
Hà Quảng, Hòa An, Trà Lĩnh (6 xã + 1 thị trấn), TP Cao Bằng, Thạch An, Quảng Uyên (8 xã), Phục Hòa (4 xã + 2 thị trấn), Bảo Lạc (2 xã), Nguyên Bình (15 xã + 2 thị
trấn), Thông Nông
3 VBọắng c 845 Trà LKhánh (6 xã), Hĩnh (3 xã), Quạ Lang (9 xã +1 thảng Uyên (8 xã + 1 thị trấn), Phị trấụn), Trùng c Hòa (3 xã) 4 Quây Sơn 489 Trùng Khánh (13 xã + 1 thị trấn), Hạ Lang (4 xã)
Nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tắnh trong bài toán phân bổ tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng 2 5 Bộn ợạ phờn vĩng l−u vùc từnh Cao Bững L−u vùc sỡng Quờy SŨn L−u vùc sỡng Quờy SŨn LLLLLLL−−−−−−−u vùc sỡng Quờy SŨnu vùc sỡng Quờy SŨnu vùc sỡng Quờy SŨnu vùc sỡng Quờy SŨnu vùc sỡng Quờy SŨnu vùc sỡng Quờy SŨnu vùc sỡng Quờy SŨn
L−u vùc sỡng B¾c Vảng L−u vùc sỡng B¾c Vảng LLLLLLL−−−−−−−u vùc sỡng B¾c Vảngu vùc sỡng B¾c Vảngu vùc sỡng B¾c Vảngu vùc sỡng B¾c Vảngu vùc sỡng B¾c Vảngu vùc sỡng B¾c Vảngu vùc sỡng B¾c Vảng L−u vùc sỡng Gờm L−u vùc sỡng Gờm LLLLLLL−−−−−−−u vùc sỡng Gờmu vùc sỡng Gờmu vùc sỡng Gờmu vùc sỡng Gờmu vùc sỡng Gờmu vùc sỡng Gờmu vùc sỡng Gờm L−u vùc sỡng Bững L−u vùc sỡng Bững LLLLLLL−−−−−−−u vùc sỡng Bữngu vùc sỡng Bữngu vùc sỡng Bữngu vùc sỡng Bữngu vùc sỡng Bữngu vùc sỡng Bữngu vùc sỡng Bững Hình 2.2. Bản đồ phân vùng lưu vực tỉnh Cao Bằng
2.3.2.Mô hình tắnh toán mưa Ố dòng chảy và thông số của mô hình
Để tắnh toán từ mưa ra dòng chảy, luận văn sử dụng mô hình NAM. Mô hình thủy văn toán học NAM là một bộ biểu thức toán học kết nối với nhau mô tả hoạt động của chu kỳ thủy văn trong pha đất bằng hình thức định lượng được đơn giản hóa. NAM thể hiện các thành phần khác nhau trong quá trình mưa Ố dòng chảy mặt bằng cách tắnh toán sự thay đổi lượng nước liên tục trong bốn thành phần trữ lượng khác nhau có tương tác lẫn nhau. Mỗi trữ lượng thể hiện một thành phần vật lý của lưu vực sông nhỏ. NAM có thểđược sử dụng để lập mô hình thủy văn liên tục cho một thời đoạn có dòng chảy hoặc để mô phỏng những sự kiện riêng lẻ.
Với vùng có khắ hậu nhiệt đới ẩm như tỉnh Cao Bằng, yêu cầu cơ bản về số liệu đầu vào cho mô hình NAM bao gồm:
+ Tham số mô hình + Điều kiện ban đầu
+ Dữ liệu khắ tượng thủy văn
+ Dữ liệu dòng chảy cho việc mô phỏng và thẩm định mô hình. Yêu cầu về dữ liệu khắ tượng thủy văn cơ bản là:
Nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tắnh trong bài toán phân bổ tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng
+ Lượng mưa (tháng)
+ Bốc hơi (ống piche Ố tháng)
2.3.3.Thiết lập các tài liệu, dữ liệu cần thiết cho mô hình
2.3.3.1.Thiết lập mạng lưới tắnh toán cho mô hình Nam
Mô hình NAM là một modul trong mô hình Mike11, mô phỏng lượng mưa Ố dòng chảy mặt (Rainfall Ố Runoff)
Hình 2.3. Các modul trong mô hình Mike11
Để thực hiện mô phỏng quá trình mưa Ố dòng chảy trong mô hình NAM, trước hết phải tiến hành phân chia tỉnh Cao Bằng thành các tiểu lưu vực.
Ứng dụng kết quả mô phỏng trong mô hình NAM để đánh giá tiềm năng nguồn nước mặt trên tỉnh Cao Bằng. Hiện nay nguồn nước tỉnh Cao Bằng được sử dụng nhiều nhất để tưới cho nông nghiệp. Nguồn nước sử dụng cho nông nghiệp trên hệ thống sông suối tỉnh Cao Bằng chủ yếu vẫn là sử dụng nguồn nước cơ bản. Việc điều tiết nguồn nước để bổ sung cho mùa kiệt trên dòng chắnh không có mà chủ yếu là trên dòng nhánh và suối nhỏ. Mức độ sử dụng nguồn nước ở các vùng
Nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tắnh trong bài toán phân bổ tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng
trên địa bàn tỉnh cũng khác nhau và hình thức lấy nước để sử dụng cũng khác nhau. Vì vậy kiến nghị phân chia tỉnh Cao Bằng thành 4 vùng đểđánh giá như Bảng 2.13.
Sau khi tiến hành phân chia tỉnh Cao Bằng thành 4 vùng, lựa chọn các trạm khắ tượng thủy văn tắnh toán:
+ Trạm thủy văn (đo lưu lượng): Bắc Mê, Cao Bằng, Bản Co và Bản Giốc + Trạm khắ tượng (đo mưa, bốc hơi): Cao Bằng, Bảo Lạc, Nguyên Bình, Trùng Khánh.
Hình 2.4. Mạng lưới trạm khắ tượng, thủy văn tắnh toán
2.3.3.2.Xây dựng số liệu đầu vào cho mô hình Nam
Số liệu đầu vào cho mô hình NAM bao gồm: + Tên lưu vực và diện tắch lưu vực
+ Các thông sốđầu vào
+ Số liệu mưa và bốc hơi, số liệu dòng chảy để hiệu chỉnh và thẩm định.
Do đặc điểm có một hoặc nhiều hoặc không có trạm khắ tượng nằm trong lưu vực và mỗi trạm khắ tượng chỉ đại diện cho một vùng xung quanh. Vì vậy khi sử dụng yếu tố đo đạc của các trạm để tắnh toán dòng chảy trong lưu vực cần xác định
Nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tắnh trong bài toán phân bổ tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng
tỷ trọng của trạm đối với mỗi lưu vực. Tỷ trọng mưa của các tiểu lưu vực được tắnh toán bằng phương pháp đa giác Thiessen. Hình 2.5 và Hình 2.6 mô tả cửa sổ nhập số liệu của mô hình NAM.
Hình 2.5. Cửa sổ nhập tên và diện tắch tiểu lưu vực
Hình 2.6. Cửa sổ nhập số liệu mưa, bốc hơi, lưu lượng thực đo
2.3.3.3.Xác định thông số mô hình Nam
Sau khi đã xây dựng được chuỗi số liệu vào cho mô hình NAM, tiến hành mô phỏng quá trình mưa Ố dòng chảy cho các lưu vực thuộc tỉnh Cao Bằng. Quá trình này được thực hiện theo các bước:
1- Nhập các thông sốđầu vào: Mưa, bốc hơi, diện tắch lưu vực. 2- Mô hình tựđộng xác định thông số.
Nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tắnh trong bài toán phân bổ tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng
4- Hiệu chỉnh thông số.
5- Kết quả xây dựng được bộ thông số cho các lưu vực như trong Bảng 2.14
Bảng 2.14. Bộ thông số mô hình MIKE NAM tại các trạm trong vùng tắnh toán Bộ thông số
TT Tên trạm
Umax Lmax CQOF CKIF CK12 TOF TIF TG CKBF
1 Bắc Mê 18.8 300 0.99 542.6 45.5 0.68 0.095 0.085 1000
2 Cao Bằng 10.8 115 0.653 236.3 49 0.0832 0.365 0.0255 1124
3 Bản Co 16.1 107 0.989 690.7 30 0.75 0.441 0.717 3085
4 Bản Giốc 15.1 151 0.667 483.4 46.6 0.577 0.436 0.109 1186
2.3.4.Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình
Việc thẩm định sẽ áp dụng cả hai phương thức là đồ họa và phương pháp số. Đánh giá theo phương thức đồ họa bao gồm việc so sánh dòng chảy mặt mô phỏng và dòng chảy mặt lũy tắch quan trắc. Các phương pháp số bao gồm sai số cân bằng