ứng dụng mô hình nam tính toán dòng chảy trên lưu vực sông cầu

ứng dụng mô hình nam tính toán dòng chảy trên lưu vực sông cầu

CHƯƠNG 1: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH NAM TÍNH TOÁN DÒNG CHẢY

TRÊN LƯU VỰC SÔNG CẦU 1.1 Giới thiệu mô hình NAM

Mô hình NAM là mô hình cải tiến từ mô hình Nielsen-Hansen, được công bố trong tạp chí “Nordic Hydrology” năm 1973 và sau này được viện thủy lợi Đan Mạch phát triển

và đổi thành NAM Mô hình gồm 4 bể chứa, nguyên lí tính toán trong mỗi bể chứa là giải phương trình cân bằng nước Điều khác biệt so với mô hình TANK là dòng chảy từ các

bể chứa vào sông, tính theo mô hình TANK là tính theo quy luật tuyến tính, còn tính theo

mô hình NAM là theo quy luật phi tuyến (dạng đường cong nước rút)

Mô hình NAM là mô hình thủy văn mô phỏng quá trình mưa – dòng chảy diễn ra trên lưu vực Là một mô hình toán thủy văn, mô hình NAM bao gồm một tập hợp các biểu thức toán học đơn giản để mô phỏng các quá trình trong chu trình thủy văn Mô hình NAM thuộc loại mô hình nhận thức, tất định, thông số tập trung, và là mô hình mô phỏng liên tục Đây là một mođun tính mưa từ dòng chảy trong bộ phần mềm thương mại MIKE

11 do Viện Thủy lực Đan Mạch xây dựng và phát triển

Mô hình NAM thuộc loại mô hình tất định, thông số tập trung và là mô hình mô phỏng liên tục Mô hình NAM hiện nay được sử dụng ở rất nhiều nơi trên thế giới và gần đây cũng hay sử dụng ở Việt Nam

Cơ sở lý thuyết của mô hình được trình bày cụ thể ở phần phụ lục I.1

1.2 Ứng dụng mô hình NAM tính toán dòng chảy ngày trên lưu vực sông Cầu

1.2.1 Tìm bộ thông số của các trạm lưu lượng trên lưu vực:

Số liệu đầu vào:

- Số liệu mưa trung bình ngày tại các trạm trên lưu vực

- Tài liệu bốc hơi tiềm năng của lưu vực

- Tài liệu dòng chảy thực đo của các năm có số liệu đo đạc

Bộ thông số của mô hình:

Các thông số hiệu chỉnh của mô hình Nam như sau:

- Umax: Lượng nước tối đa trong bể chứa mặt

- Lmax: Lượng nước tối đa trong bể chứa tầng rễ cây

- CQOF: Hệ số dòng chảy mặt, giá trị trong khoảng [0,1]

- TOF: Giá trị ngưỡng của dòng chảy mặt, trong khoảng [0,1]

- TIF: Giá trị ngưỡng của dòng chảy sát mặt, trong khoảng [0,1]

- TG: Giá trị ngưỡng của lượng nước bổ sung cho dòng chảy ngầm, trong khoảng [0,1]

- CKIF: Hằng số thời gian diễn toán dòng chảy sát mặt

- CK1,2: Hằng số thời gian diễn toán dòng chảy mặt và sát mặt

- CKBF: Hằng số thời gian diễn toán dòng chảy ngầm

Yêu cầu tính toán:

Lựa chọn, thử sai các thông số của mô hình để xác định quá trình dòng chảy (dòng

chảy tính toán) của trạm từ mưa và bốc hơi lưu vực

Các bước tính toán :

- Tính mưa trung bình tháng tại các trạm trên lưu vực

- Tính bốc hơi tiềm năng tại các trạm trên lưu vực

- Tính thấm qua các cửa ra ở đáy

Phương pháp hiệu chỉnh và kiểm định:

Ta sử dụng từ 60%  80% số liệu để hiệu chỉnh, phần còn lại để kiểm định

Có những phương pháp hiệu chỉnh sau:

- Phương pháp thử sai

- Phương pháp dò tìm tối ưu: ô vuông, mặt cắt vàng, độ dốc, Rosenbroc

- Kết hợp cả 2 phương pháp trên

Chỉ tiêu kiểm định trong mô hình NAM:

Ở đây ta sử dụng chỉ tiêu NASH để đánh giá:

2 obs obs

n

1 i

2 obs cal

2

) Q (Q

) Q (Q

1

Một bộ thông số được coi là tối ưu khi và chỉ khi các chỉ tiêu đánh giá đạt theo đúng quy định, chỉ tiêu Nash phải đạt từ 80% – 100% Bên cạnh đó còn phải kết hợp phân tích

đồ thị quan hệ Qđo& Qtính để tìm được kết quả tốt nhất

1.2.1.1 Số liệu đầu vào của mô hình:

Việc tính toán được thực hiện cho các tiểu lưu vực thuộc lưu vực sông Cầu với thời đoạn tính toán được trình bày ở bảng 3-1 Đối với phần lưu vực thượng sông Cầu có thể thấy rằng các đặc tính dòng chảy đã thay đổi theo thời gian do sự thay đổi trong sử dụng đất Do vậy đối với các tiểu lưu vực này, luận văn sử dụng chuỗi dữ liệu mới nhất (1990-1996) để tính toán Đối với các lưu vực khác, do hạn chế về dữ liệu dòng chảy nên luận văn sử dụng toàn bộ chuỗi dữ liệu hiện có

Bảng 1-1: Bảng số liệu đầu vào của mô hình NAM

1508 Bắc Kạn,

Thác Riềng, Chợ Mới, Định Hóa

Thác Bưởi Bắc

Kạn, Thái Nguyên

Giang Tiên Thái

Sử dụng phương pháp đa giác Theisson để xác định trọng số của từng trạm mưa đối với các tiểu lưu vực

Trọng số các trạm mưa được sử dụng để tính toán được trình bày ở bảng 3-2

Bảng 1-2: Trọng số các trạm mưa được sử dụng để tính toán trong mô hình

Chuỗi số liệu bốc hơi ngày sẽ được nội suy tuyến tính từ chuỗi số liệu bốc hơi tháng

1.2.1.2 Kết quả dò tìm thông số:

Luận văn sử dụng mô hình NAM trong bộ mô hình Mike (mô hình Mike 11) để tính toán Những điều kiện ban đầu theo yêu cầu của mô hình NAM bao gồm lượng nước trong bể tuyết, bể mặt, bể chứa tầng rễ cây, cùng với những giá trị ban đầu của dòng chảy

từ 2 bể chứa tuyến tính cho dòng chảy mặt, sát mặt và dòng chảy ngầm

Các giá trị ban đầu lấy bằng 0, còn lượng nước ban đầu ở tầng rễ cây và tầng ngầm lấy từ lần mô phỏng trong những năm trước đó

Luận văn sử dụng khoảng 70% số liệu để hiệu chỉnh và 30% số liệu để kiểm định Bộ thông số tại các trạm trên lưu vực như bảng 3-3

Bảng 1-3: Bộ thông số tại một số trạm đo lưu lượng trên lưu vực sông Cầu

Sông Cầu (Thác Riềng- Thác Bưởi)

Sông Đu (Giang Tiên)

Sông Công (Tân Cương)

Sông Cà Lồ (Phú Cường)

Bảng 1-4: Hệ số Nash của quá trình hiệu chỉnh và kiểm định

- Thác Bưởi) Thác Bưởi (1990-1994) 0,768 (1995-1996) 0,809 Sông Đu Giang Tiên (1962-1969) 0,672 (1970-1971) 0,753 Sông Công Tân Cương (1961-1972) 0,730 (1973-1976) 0,608 Sông Cà Lồ Phú Cường (1965-1973) 0,684 (1974-1975) 0,733

Đồ thị biểu thị quá trình biến đổi của dòng chảy thực đo và tính toán được trình bày ở phần phụ lục II

1.2.2 Kết quả tính toán:

Để tính toán nguồn nước đến làm đầu vào cho quá trình tính toán cân bằng nước trên lưu vực, căn cứ vào tình hình đo đạc thuỷ văn trên lưu vực ta phân chia LVS Cầu thành các lưu vực bộ phận như bảng 3-5 (hình 1-1) Sử dụng bộ thông số của mô hình NAM cho các trạm thủy văn trên lưu vực để khôi phục số liệu dòng chảy cho các tiểu lưu vực lân cận vị trí của trạm thủy văn đó Mục đích là để giảm sự sai khác về các điều kiện tự nhiên và mặt đệm, qua đó cải thiện kết quả khôi phục

Bảng 1-5: Các lưu vực bộ phận lưu vực sông Cầu

Thác Bưởi (Bộ thông số Thác Bưởi)

Thác Riềng, 0,138 Định Hóa 0,168 Chợ Mới, 0,635 Lưu vực sông Đu (Bộ thông số

Với bài toán cân bằng nước, chỉ số Nash càng lớn thì độ chính xác càng cao, ngoài ra cũng cần quan tâm đến sai số tổng lượng W Do kinh nghiệm tính toán còn hạn chế nên kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình của luận văn có chỉ số Nash chưa cao, sai số tổng lượng W còn lớn Tuy nhiên với thời gian hạn hẹp của luận văn ở đây ta tạm chấp nhận kết quả này Để có thể sử dụng kết quả của mô hình trong bài toán thực tế cần tiếp tục hiệu chỉnh bộ thông số của mô hình để có kết quả tốt hơn

CHƯƠNG 2: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKEBASIN TÍNH CÂN BẰNG

NƯỚC TRÊN LƯU VỰC SÔNG CẦU

Cân bằng nước hệ thống là sự cân bằng giữa nước đến và đi, trong đó đã bao gồm các yêu cầu về nước và khả năng điều tiết của hệ thống Từ đó đánh giá sự tương tác về nước giữa các thành phần trong hệ thống, các tác động của môi trường lên nó và đề ra các biện pháp khai thác, bảo vệ nguồn nước một cách hợp lý

Trên quan điểm đó, bài toán cân bằng nước hệ thống đã tập trung giải quyết các vấn

đề (i) Phân vùng tiềm năng nguồn nước, (ii) Tính toán lượng nước đến và nhu cầu nước của các hộ, (iii) Tính toán các phương án sử dụng nguồn nước hay thực chất là bài toán cân bằng kinh tế nước

Hiện nay có nhiều phương pháp và mô hình cân bằng nước hệ thống như hệ thống

mô hình GIBSI, MITSIM, BASINS, WUP, MIKE BASIN,… Luận văn sử dụng mô hình MIKE BASIN để tính toán cân bằng số lượng nước hệ thống lưu vực sông Cầu

2.1 Giới thiệu mô hình MIKEBASIN

Mô hình MIKE BASIN là một công cụ cân bằng giữa nhu cầu về nước và nước có sẵn theo cách tối ưu nhất giúp cho công tác quy hoạch lưu vực sông tổng hợp và quản lý tài nguyên nước, do Viện thuỷ lực Đan Mạch (ĐHI) xây dựng Nó là một mô hình toán học thể hiện một lưu vực sông bao gồm cấu hình của các sông chính và các sông nhánh, các yếu tố thuỷ văn của lưu vực theo không gian và theo thời gian, các công trình, hệ thống sử dụng nước hiện tại và tương lai và các phương án sử dụng nước khác nhau Mô hình cũng biểu diễn cả tài nguyên nước ngầm và quá trình diễn biến nước ngầm Mô đun

MIKE BASIN WQ bổ sung thêm chức năng mô phỏng chất lượng nước

Hình 2-1: Cấu trúc mô hình và quá trình mô phỏng trong MIKE BASIN

Quan niệm toán học trong mô 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 toán của nó cho phép vạch ra nhiều kịch bản

khác nhau Sai số do nhiều giải pháp tính tạo ra không đáng kể khi bước thời gian của quá trình không nhỏ hơn thời gian mô phỏng

Mô hình hoạt động trên cơ sở một mạng lưới sông được số hoá và các thiết lập trực tiếp trên màn hình máy tính trong ArcView GIS Tất cả các thông tin về mạng lưới sông,

vị trí các hộ dùng nước, hồ chứa, cửa lấy nước, các yêu cầu về chuyển dòng, dòng hồi quy đều được xác định trên màn hình

Nhập liệu chủ yếu của mô hình bao gồm số liệu theo thời gian của dòng chảy trên lưu vực của từng nhánh Các tệp số liệu bổ trợ gồm các đặc tính hồ chứa và các quy tắc vận hành của từng hồ chứa, liệt số liệu khí tượng và số liệu tương ứng với hệ thống hoặc cấp nước như nhu cầu nước và các thông tin về dòng hồi quy

Cơ sở lý thuyết của mô hình được trình bày trong phần phụ lục I.2

2.2 Ứng dụng mô hình MIKEBASIN tính toán cân bằng nước trên lưu vực sông

Cầu với các kịch bản khác nhau

Để ứng dụng được mô hình cần phải tập trung vào các nội dung chủ yếu như sau:

- Thiết lập sơ đồ hệ thống cho bài toán mô phỏng cân bằng số lượng nước cho vùng nghiên cứu

- Chuẩn bị số liệu đầu vào cho việc tính toán ứng dụng mô hình bao gồm vấn đề hiệu chỉnh xác định bộ thông số và tính toán các phương án

- Tính toán các phương án dựa trên sơ đồ và số liệu đo đạc

2.2.1 Lập sơ đồ hệ thống và mô hình tính toán cho khu vực nghiên cứu

Các bước tiến hành xây dựng sơ đồ hệ thống cho bài toán cân bằng số lượng nước sông Cầu như sau:

- Phân chia các lưu vực bộ phận để tính toán nguồn nước đến

- Phân chia các vùng sử dụng nước cho nông nghiệp, công nghiệp, sinh hoạt

- Lập sơ đồ mô hình hệ thống

2.2.1.1 Phân chia các lưu vực bộ phận

Việc phân chia các lưu vực bộ phận và tính toán số liệu dòng chảy đến các lưu vực

bộ phận đã được trình bày ở mục 3.2.2, chương III

2.2.1.2 Phân chia các vùng sử dụng nước

Căn cứ theo các đặc điểm địa hình, sông suối, khí tượng thủy văn và các điều kiện tự nhiên khác, tiến hành phân vùng sử dụng nước trên lưu vực sông Cầu Các vùng sử dụng nước được phân chia chủ yếu dựa vào nước dùng của nông nghiệp, trên cơ sở các vùng

sử dụng nước này sẽ tổng hợp lượng nước dùng của các ngành khác như công nghiệp, sinh hoạt, thuỷ sản…

Ở đây ta xét 4 vùng tưới lớn trên lưu vực sông Cầu như sau:

a Vùng tưới thượng lưu Thác Huống

Vùng thượng lưu Thác Huống bao gồm diện tích của các huyện: Bạch Thông, Chợ Đồn, Thị xã Bắc Kạn, Chợ Mới, Phú Lương, Đồng Hỷ và một phần đất đai của các huyện Đại Từ, Võ Nhai, Định Hóa, TP Thái Nguyên

Toàn vùng có tổng diện tích tự nhiên 404.916 ha, đất canh tác là 31.149 ha

Tiểu vùng có đặc điểm địa hình đa phần là đồi núi, nên ruộng đất phân tán nhỏ lẻ xen

kẽ giữa đồi núi và các khe lạch sông suối Cao trình đất đai canh tác thường nằm cao hơn

so với mực nước sông suối, do đó việc xây dựng các công trình thủy lợi thường rất khó khăn Biện pháp công trình thủy lợi ở đây là các trạm bơm, hồ chứa, đập dâng vừa và nhỏ, các công trình thường chỉ phục vụ độc lập cho từng khu tưới

Vùng tưới thượng lưu Thác Huống được chia thành các tiểu khu dùng nước như sau:

- Tiểu khu Chợ Đồn, Bạch Thông, thị xã Bắc Kạn: tổng diện tích đất tự nhiên 211.813 ha, đất canh tác 9.098 ha

- Tiểu khu Định Hóa, Phú Lương: tổng diện tích đất tự nhiên: 39.646 ha, đất canh tác 3.462 ha

- Tiểu khu Phú Lương, Võ Nhai, Đồng Hỷ: tổng diện tích đất tự nhiên 81.120 ha, đất canh tác 6.471 ha

- Tiểu khu Đại Từ, Phú Lương: tổng diện tích đất tự nhiên 32.097 ha, đất canh tác 4.611 ha

- Tiểu khu Đồng Hỷ, TP Thái Nguyên: tổng diện tích đất tự nhiên 40.240 ha, đất canh tác 7.508 ha

b Vùng tưới hạ lưu Thác Huống

Vùng tưới hạ lưu Thác Huống bao gồm diện tích của các huyện: Hiệp Hòa, Tân Yên, Việt Yên, và một phần huyện Yên Dũng, thị xã Bắc Giang, huyện Phú Bình (tỉnh Thái Nguyên) Toàn vùng có tổng diện tích tự nhiên 95.192 ha, đất canh tác là 45.815 ha Đặc điểm của vùng là ruộng đất tương đối tập trung và khá bằng phẳng, nằm trong vùng hưởng lợi của hệ thống thủy nông sông Cầu nên nguồn nước tưới cho vùng là nguồn nước mặt sông Cầu được lấy nhờ công trình đập dâng Thác Huống

Công trình đập Thác Huống dài 100m có 5 khoang, Hđ = 6,5 m, đỉnh đập = 21,13m,

Qtk tràn = 1300 m3/s Với nhiệm vụ thiết kế ban đầu là đảm bảo tưới cho 28000 ha diện tích đất canh tác, với lưu lượng thiết kế Qmax = 28m3/s, Qmin = 12m3/s Trong quá trình quản lý và khai thác, do yêu cầu dùng nước trong hệ thống ngày càng tăng, hệ thống đã được xây dựng bổ sung thêm một số công trình hồ, đập và các trạm bơm tưới hỗ trợ ven sông Cầu Song thực tế quá trình quản lý khai thác cho thấy các chỉ tiêu không đạt được theo thiết kế ban đầu

Vùng tưới hạ lưu Thác Huống được chia thành các tiểu khu dùng nước như sau:

- Tiểu khu đập Thác Huống:

Là khu lấy nước trực tiếp từ kênh Thác Huống Tiểu khu bao gồm: huyện Tân Yên và một phần các huyện Phú Bình, Việt Yên, Yên Dũng, Thị xã Bắc Giang Có tổng diện tích

tự nhiên: 60.196 ha, diện tích đất canh tác là 26.830 ha

- Tiểu khu trạm bơm Thác Huống

Tiểu khu bao gồm diện tích của các huyện Hiệp Hoà và một phần các huyện Việt Yên, Yên Dũng Nguồn nước tưới được lấy từ các sông suối nhỏ và được lấy từ sông Cầu bằng các công trình trạm bơm ven sông Tiểu khu có tổng diện tích tự nhiên: 34.995 ha, diện tích đất canh tác là 18.984 ha

c Vùng tưới thượng lưu Núi Cốc

Từ hồ Núi Cốc trở lên, bao gồm một phần diện tích vùng thượng hồ Núi Cốc của huyện Định Hoá và phần lớn diện tích đất huyện Đại Từ (23 xã) Toàn vùng có tổng diện tích tự nhiên: 56.456 ha, diện tích đất canh tác là 7.955 ha Hệ thống công trình trong vùng gồm 55 hồ đập, 77 trạm bơm và 306 công trình tạm Nguồn nước cấp chủ yếu cho vùng là lấy nước trên các nhánh sông suối nhỏ bằng các hồ đập nhỏ và các trạm bơm lấy nước trực tiếp trên sông Công Các hồ chứa và đập dâng tiêu biểu như: hồ Bản Ngoạ, đập Hoàng Nông, hồ Gò Miếu…

d Vùng tưới hạ Núi Cốc

Từ hồ Núi Cốc trở xuống, bao gồm diện tích của các huyện, thị: thị xã Sông Công, huyện Phổ Yên, và một phần huyện Phú Bình, Thành phố Thái Nguyên Toàn vùng có tổng diện tích tự nhiên: 46.463 ha, diện tích đất canh tác là 15.225 ha Nguồn nước tưới cho vùng này chủ yếu lấy từ hệ thống kênh Núi Cốc, ngoài ra còn ở những vùng cao cục

bộ thì xây dựng các trạm bơm tưới cấp II khai thác nước từ các kênh tưới Núi Cốc phía hữu sông Công và xây dựng các hồ, đập nhỏ để lấy nước tưới như ở thị xã sông Công có

2 xã nằm ở hữu sông Công là Bình Sơn và Vinh Sơn, huyện Phổ Yên có 6 xã, huyện Đại

Từ có 2 xã, thành phố Thái Nguyên có xã Tân Cương

Nhiệm vụ thiết kế của hệ thống Núi Cốc: Cấp nước tưới cho 12000 ha đất canh tác khu vực phía Nam của tỉnh Thái Nguyên với lưu lượng thiết kế max qua cống là 30m3/s,

kết hợp cấp nước cho khu công nghiệp Gang thép Thái Nguyên với Qtk công nghiệp là 7,2 m3/s Ngoài ra hồ Núi Cốc còn có nhiệm vụ cấp nước hỗ trợ hệ thống thuỷ nông sông Cầu vào các tháng mùa kiệt với Q bổ sung là 11-12 m3/s, song thực tế mới chỉ cung cấp được 4-6 m3/s

2.2.1.3 Lập sơ đồ hệ thống

Hình 2-2: Sơ đồ tính toán cân bằng nước lưu vực sông Cầu

Khu thượng Thác Huống

Khu CN Thái Nguyên

Đập Thác Huống

Khu Thượng Núi Cốc

Khu Hạ Núi Cốc

Hồ Núi Cốc

Tiếp nước đập Thác Huống

Sông Công

Khu Hạ Thác Huống

Hình 2-3: Sơ đồ mô phỏng hệ thống sử dụng nước lưu vực sông Cầu theo mô hình

Mike Basin

Theo sơ đồ hệ thống trên thì các khu tưới nhỏ trong từng vùng sẽ được tập hợp lại thành môt khu tưới lớn, tập trung lấy nước tại một nút trên sông và lượng nước hồi quy lại sông được coi như xả tập trung tại một nút Các khu công nghiệp, sinh hoạt dùng nước mặt trên hệ thống sông được tập hợp theo vùng, tập trung lấy nước tại một nút trên sông

và lượng nước thải được quay trở lại sông tại các nút xả

a Nút tưới

Các vùng tưới được đưa vào mô hình dưới dạng các nút tưới có các đặc điểm như thống kê trong bảng 4-1

Bảng 2-1: Khu dùng nước và diện tích tương ứng của từng vùng

Đặc điểm chung của các khu dân cư trên lưu vực sông Cầu là dùng nước ngầm, chỉ

có Thành phố Thái Nguyên, thị xã sông Công và một số khu công nghiệp, làng nghề dùng nước mặt Các hoạt động dùng nước mặt trên lưu vực được đưa vào mô hình dưới dạng nút cung cấp nước, ký hiệu và đặc điểm của các nút này được thống kê trong bảng

4-2:

Bảng 2-2: Các nút cấp nước cho dân sinh, công nghiệp

Khu cấp nước Ký hiệu nút

Khu công nghiệp Thái Nguyên W4

c Nút công trình thuỷ lợi

Trong mô hình Mike Basin cho phép mô phỏng các quá trình hoạt động, quá trình vận hành của các công trình thuỷ lợi như: Đập dâng, hồ chứa nước, cống lấy nước vào kênh Xét trên lưu vực sông Cầu có hai hệ thống công trình thuỷ lợi lớn đó là: Hệ thống thuỷ lợi đập dâng Thác Huống và hệ thống thuỷ lợi hồ Núi Cốc

- Đập dâng Thác Huống được mô phỏng trong mô hình dưới dạng nút phân chia nước vào kênh, lượng nước phân chia được giới hạn bởi lưu lượng thiết kế lớn nhất của

d Các thông số của mô hình

Các thông số tính toán cân bằng nước của mô hình được xác định thông qua hệ số tổn thất vào nước ngầm và hệ số hồi quy

- Hệ số tổn thất vào dòng chảy ngầm được xác định chung cho các khu vực: 1%

- Hệ số hồi quy trở lại sông được xác định dựa trên đặc điểm của khu vực sử dụng nước Đối với nút tưới ở khu vực đồng bằng, hệ số được lấy bằng 20%, khu vực miền núi được lấy bằng 25% Đối với các nút cấp nước hệ số hồi quy được lấy bằng 70%

2.2.2 Tính toán nhu cầu sử dụng nước:

Nước là nhu cầu thiết yếu đối với các hoạt động phát triển kinh tế xã hội và cuộc sống của con người Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế và sự bùng nổ

về dân số thì nhu cầu sử dụng nước cũng tăng theo Nhu cầu nước cho các hoạt động kinh

tế xã hội trên lưu vực bao gồm: Nhu cầu nước cho nông nghiệp, dân sinh, công nghiệp, chăn nuôi và cho thuỷ sản

 Nhu cầu nước cho nông nghiệp

 Nhu cầu nước của các loại cây trồng

Tính toán nhu cầu nước cho các loại cây trồng thực chất là bài toán cân bằng nước tại mặt ruộng cho các khu tưới và tổng hợp cho toàn hệ thống với các kiểu bố trí cây trồng khác nhau vào những thời điểm khác nhau

Luận văn sử dụng phần mềm CROPWAT để tính toán nhu cầu nước cho cây trồng tại khu vực tính toán Cơ sở lý thuyết của mô hình được trình bày ở phần phụ lục I.5

Số liệu đầu vào của chương trình bao gồm: Số liệu khí hậu và số liệu về cây trồng

 Tài liệu khí hậu:

- Nhiệt độ không khí (Tmax và Tmin), độ ẩm không khí (%), tốc độ gió (km/ngày),

số giờ nắng (giờ/ngày) Các yếu tố trên được tính theo trung bình tháng trung bình nhiều năm Trong đó:

+ Khu thượng Thác Huống: sử dụng tài liệu khí tượng trạm Bắc Kạn

+ Khu thượng Núi Cốc: sử dụng tài liệu khí tượng trạm Định Hóa

+ Khu hạ Thác Huống và hạ Núi Cốc: sử dụng tài liệu khí tượng trạm Thái Nguyên

Bảng 2-3: Tài liệu khí tượng phục vụ tính toán nhu cầu nước cho nông nghiệp

Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII

Trạm khí tượng thủy văn Bắc cạn Nhiệt độ (0C) 14,6 16 19,2 21,7 26,1 27,3 27,1 26,7 25,7 22,9 19,1 15,8

Độ ẩm (%) 82 82 83 84 83 85 86 87 86 84 83 82 Tốc độ gió 1,4 1,5 1,3 1,2 1,2 1 0,9 0,8 0,9 1,1 1,4 1,3

Số giờ nắng 68 52 60 94 161 160 170 177 179 152 129 112 NĐộ tối đa tb 19,3 20,7 24 27,8 31,2 32,5 32,6 32,2 30,8 27,9 23,9 20,5 NĐộ tối thấp 11,9 13,2 16,3 19,7 22,8 24 24,1 23,7 22,5 19,8 16,1 13 Mưa tb tháng 22,3 28,8 55,9 110 183,4 265 286 277,3 154,4 85,4 41,7 18,3

Trạm khí tượng thủy văn Định Hóa Nhiệt độ (0C) 15,1 16,4 19,5 23,3 26,7 27,9 28,1 27,5 26,3 23,6 19,8 16,5

Độ ẩm (%) 82 83 85 86 83 84 87 86 86 83 83 81 Tốc độ gió 1,2 1,3 1,2 1,4 1,3 1,2 1,2 1,1 1,1 1,1 1,1 1,2

Số giờ nắng 46 42 36 49 140 141 124 161 158 160 118 89 NĐộ tối đa tb 19,8 20,6 23,5 27,4 31,4 32,5 32,7 32,4 31,3 28,4 24,8 21,3 NĐộ tối thấp 12,8 14,2 17,1 20,7 23,5 24,8 25 24,6 23,3 20,5 16,8 13,7 Mưa tb tháng 21,4 30 56,6 103 212,4 275 336 301 170,3 111,4 40,8 17,2

Trạm khí tượng thủy văn Thái Nguyên Nhiệt độ (0C) 15,6 16,8 19,7 23,5 27,1 28,4 28,5 27,9 26,9 24,4 20,7 17,4

Độ ẩm (%) 80 82 85 86 82 93 83 86 83 80 19 78 Tốc độ gió 1,4 1,5 1,5 1,7 1,8 1,5 1,5 1,3 1,3 1,4 1,3 1,5

Số giờ nắng 68 48 45 68 172 163 185 179 186 179 148 118 NĐộ tối đa tb 20,1 20,9 23,8 27,9 31,8 33,2 33,4 32,9 31,9 29,3 25,6 22,3 NĐộ tối thấp 13,3 14,5 17,2 20,8 23,9 25,2 25,3 24,9 23,9 21,4 17,8 14,6 Mưa tb tháng 25,3 33,8 61 118 234,8 325 425 349,4 241,3 144,7 49 22,7