3.2.2.1 Tổng quan về phần mềm WEAP
WEAP (The Water Evaluation and Planning System) – Hệ thống đánh giá
và quản lý nguồn nước. Là sản phẩm của Viện Nghiên Cứu Môi trường
Stockholm có trụ sở ở Boston (Mỹ) (SEL – Boston: Stockholm Environment Institute – Boston) nghiên cứu và phát triển. Phần mềm WEAP cho phép tải miễn phí sử dụng và gia hạn khóa phần mềm trong vòng nhiều năm đối với mục
đích sử dụng cho nghiên cứu và học tập. Cập nhật phiên bản mới nhất sử dụng trong luận văn này là Version: 3.22
Phầm mềm WEAP tính toán nhu cầu dùng nước dựa trên nguyên lý cơ bản của tính toán cân bằng nước. Thành phần cung cấp nước có thể là các dòng chảy mặt, kho nước ngầm, các hồ chứa nước hay từ các lưu vực khác. Thành sử dụng nước là các khu đô thị, khu công nghiệp, các khu tưới cho nông nghiệp… có tính đến các điều kiện thực tế như việc tái sử dụng nước, dòng chảy môi trường, năng suất máy móc, chi phí và việc phân phối ưu tiên và sử dụng tài
nguyên nước.
Hình 3.2: Giao diện mô hình Weap
Với khả năng lập kịch bản và tính toán nhu cầu nước WEAP là một công cụ rất mạnh trong việc lựa chọn hướng phát triển và đề xuất các chiến lược quản lý tài nguyên nước trong lưu vực. Sử dụng WEAP có thể quản lý tài nguyên nước ở đô thị cũng như nông thôn, cho một lưu vực nhỏ hay cả một hệ thống sông. Hơn nữa, WEAP còn có nhiều tính năng khác như phân tích nhu cầu sử dụng nước cho các ngành kinh tế,phân phối ưu tiên sử dụng nước, mô phỏng sự hoạt động của các nguồn cung cấp nướ (dòng chảy mặt, kho nước ngầm, hồ chứa …), theo dõi ô nhiễm và nhu cầu sinh thái của từng vùng. Ngoài ra, phần mềm này còn có thể phân tích và tính toán kinh tế các dự án quản lý tài nguyên nước.
Cấu trúc của Weap: WEAP bao gồm 5 thành phần (khung làm việc) chính gồm: Schematic, Data, Results, Scenario Explorer và Notes.
Schematic: đây là bước đầu tiên khi thiết lập ứng dụng mô hình WEAP, khung này chứa đựng các công cụ GIS cơ bản cho phép xây dựng hệ thống các
đối tượng một cách dễ dàng từ các file có dạng vectơ hay rastơ.
Data: Khung dữ liệu cho phép đưa các dữ liệu đầu vào cho mô hình bao gồm nhu cầu nước, thông số công trình, nước dưới đất …
Results: Khung kết quả cho phép trình bày chi tiết và linh hoạt tất cả các dạng kết quả, ở dạng biểu đồ và bảng, và trên sơ đồ.
Scenario Explorer: Khung Scenario Explorer cho phép phân tích lựa chọn xây dựng các kịch bản tính toán cân bằng nước dựa trên kịch bản nền hay phân
tích đánh giá kết quả tính toán cân bằng nước với việc thay đổi các dữ liệu đầu vào một cách nhanh chóng và trực quan
Notes: Khung ghi chú cung cấp một không gian để người sử dụng đưa
vào toàn bộ các chú thích, dẫn giải về quá trình xây dựng và tính toán với mô hình WEAP.
3.2.2.2 Tiếp cận mô hình WEAP
WEAP là công cụ tổng hợp các vấn đề tài nguyên nước trong lĩnh vực thành một thể thống nhất. Đó là sự kết hợp giữa nhu cầu sử dụng nước với việc
cung cấp nước, số lượng nước với chất lượng nước, phát triển kinh tế bảo vệ môi trường.
Phân tích kịch bản là một trong những tính năng rất mạnh của WEAP. Đầu tiên, người sử dụng phải tạo được hiện trạng của lưu vực nghiên cứu. Sau
đó dựa trên sự thay đối cơ cấu kinh tế, thủy văn, tiến độ của công nghệ của khu vực mà lập ra một kịch bản cho tương lai của khu vực đó, được gọi là kịch bản tham khảo (Reeference Scenario). Người sửdụng có thể phát triển theo một hay nhiều hướng kịch bản khác nhau về sự phát triển trong tương lai.
3.2.2.3 Khả năng của mô hình WEAP
- Weap là công cụ mô phỏng hệ thống tài nguyên nước mặt và nước ngầm, dựa trên nguyên lý cân bằng cơ bản của việc tính toán cân bằng nước, có thể tính toán cho cả nguồn cung cấp lẫn sử dụng. Người sử dụng có thể thay đổi kịch bản sử dụng, cung cấp, ô nhiễm, đưa ra một chiến lược quản lý. Weap được thiết kế nhờ một công cụ so sánh. Trường hợp cơ bản được phát triển, lựa chọn kịch bản đã tạo ra và so sánh với kịch bản đó.
- Tính toán cân bằng nước cho lưu vực trong đó có xét đến hiện trạng lưu vực và xây dựng các kịch bản trong tương lai, trợ giúp đắc lực cho công việc qui hoạch và quản lý tài nguyên nước
- Tính toán các quá trình lan truyền ô nhiễm nước trong đó có xét đến các công trình sử lý
- Tính toán công suất phát điện của các nhà máy thủy điện.
- Tính toán thủy văn thông qua các mô hình như Mưa rào- dòng chảy, truyền ẩm, mô phỏng mối quan hệ giữa nước ngầm và nước mặt.
- Tính toán hiệu quả kinh tế, lựa chọn mô hình phân phối nước hiệu quả cho các ngành dùng nước khác nhau trong lưu vực.
3.2.2.4 Cách sử dụng Weap (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Dữ liệu đầu vào
Tuỳ theo bài toán cụ thể mà các yêu cầu của số liệu đầu vào sẽ được nhập tương ứng.
Các yếu tố mô phỏng như sau:
- Mô phỏng các sông và nhánh sông
- Mô phỏng các nhu cầu dùng nước của các ngành - Yêu cầu về dòng chảy môi trường
- Mô phỏng hồ chứa và các yếu tố khác
Các yếu tố mô phỏng được liên kết với nhau thông qua Transmission Linhk và Return Flow.
(2) Mô hình hoá lưu vực nghiên cứu
Để mô hình hoá lưu vực nghiên cứu trước tiên cần: - Tạo lưu vực (Area → Create area)
- Chọn khoảng thời gian nghiên cứu và thời đoạn tính toán (General→Years and Time Steps)
- Đặt đơn vị cho các đại lượng tính toán (General→Units)
Thực hiện xong các bước trên mới tiến hành xây dựng mạng lưới và vào dữ liệu.
(3) Nhập số liệu cho Weap
Việc nhập số liệu cụ thểnhư sau:
- Với các nhánh sông cần nhập số liệu dòng chảy tháng trung bình nhiều
năm (Supply and Resources→River)
- Về nhu cầu dùng nước
+ Nhập tổng lượng nước dùng (Annual Water use Rate)
+ Nhập lượng nước dùng cho từng tháng dưới dạng % (Monthly
variation)
+ Nhập số liệu về phần trăm lượng nước hồi quy trở lại sông (Return flow) và tỷ lệ nước không bị thất thoát của lượng hồi quy này (Consumption)
- Số liệu về dòng chảy môi trường tối thiểu để duy trì sinh thái sông ( River → Flow Requirements→ Envi)
- Số liệu về hồ chứa cần nhập các thông tin sau: + Năm hồ chứa được xây dựng (startup year) + Dung tích lớn nhất
+ Dung tích hiệu dụng + Dung tích chết
+ Đường đặc trưng của hồ
Với các đối tượng khác (nếu có mô phỏng trong hệ thống) việc vào dữ
liệu hoàn toàn tương tự và có thể thực hiện dễ dàng trên cửa sổ làm việc Dataview.
(4) Phương pháp tính toán:
Tất cả các thao tác tính toán trong mô hình đều dựa trên nguyên lý cân bằng nước.
(5) Kết quả (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hoàn thành việc nhập dữ liệu ta chọn Result View, WEAP sẽ chạy mô hình mô phỏng theo thời đoạn tháng và ra kết quả cho tất cả các thành phần hệ
thống của khu vực nghiên cứu bao gồm: nhu cầu nước của nơi sử dụng, mức độ
cung cấp được, dòng chảy, thoả mãn nhu cầu dòng chảy đến, dung tích hồ chứa Kết quả tính toán có thể hiển thị dưới dạng bảng (Table), biểu đồ (Chart) hoặc bản đồ (Map).