Ứng dụng mô hình sober 1dflow tính toán dòng chảy cạn lưu vực sông đáy tính đến trạm thủy văn ba thá

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG MÔ HÌNH SOBER - 1DFLOW TÍNH TOÁN DÒNG CHẢY CẠN LƯU VỰC SÔNG ĐÁY TÍNH ĐẾN TRẠM THỦY VĂN BA THÁ Giáo viên hướng dẫn: ThS... 30 CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH SOBEK

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ỨNG DỤNG MÔ HÌNH SOBER - 1DFLOW TÍNH TOÁN DÒNG CHẢY CẠN LƯU VỰC SÔNG ĐÁY TÍNH ĐẾN TRẠM THỦY VĂN BA THÁ

Giáo viên hướng dẫn: ThS Trần Ngọc Huân

Hà Nội, năm 2015

LỜI CẢM ƠN

đo đạc chưa đầy đủ, kinh nghiệm bản thân còn hạn chế nên nội dung đồ án vẫn không

Sinh viên

Chu Việt Anh

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN LƯU VỰC SÔNG ĐÁY 3

1.1 Điều kiện tự nhiên 3

1.1.1 Vị trí địa lý 3

1.1.2 Các tiểu lưu vực chính trong lưu vực sông Đáy 4

1.1.3 Đặc điểm địa hình, địa mạo 6

1.1.4 Đặc điểm thổ nhưỡng 8

1.1.5 Đặc điểm khí hậu 8

1.1.6 Đặc điểm thủy văn hệ thống sông Đáy 11

1.2 Đặc điểm kinh tế- xã hội 13

1.2.1 Dân cư 13

1.2.2 Kinh tế - xã hội 13

1.2.3 Vị trí vùng nghiên cứu 14

CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH TÀI NGUYÊN NƯỚC LƯU VỰC SÔNG ĐÁY 16

2.1 Tài nguyên nước mặt 16

2.2.1 Mạng lưới trạm thủy văn 19

2.2.2 Các đặc trưng thủy văn dòng chảy 20

2.2 Công trình khai thác Tài nguyên nước và tình hình sử dụng dọc sông Đáy24 2.2.1 Các công trình đầu mối 24

2.2.2 Các công trình lấy nước và tình hình sử dụng nước dọc sông Đáy 27

2.3 Các thách thức liên quan đến Tài nguyên nước lưu vực sông Đáy 29

2.3.1 Chất lượng nước 29

2.3.2 Sông chết 30

CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH SOBEK 1DFLOW TÍNH TOÁN DÒNG CHẢY CẠN SÔNG ĐÁY 31

3.1 Giới thiệu mô hình SOBEK 31

3.1.1 Giới thiệu chung 31

3.1.2 Cơ sở lý thuyết mô hình SOBEK 1D FLOW 32

3.2 Số liệu đầu vào mô hình 33

3.2.1 Sơ đồ thủy lực 33

3.2.2 Tài liệu địa hình 34

3.2.3 Tài liệu thủy văn 34

3.3 Xây dựng mô hình thủy lực mùa cạn trong mô hình SOBEK 1DFLOW 37

3.3 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình 39

3.3.1 Quy trình hiệu chỉnh và các chỉ tiêu đánh giá 39

3.3.2 Thông số của mô hình 40

3.3.3 Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình 42

3.4 Nghiên cứu đánh giá khả năng cấp nước của lưu vực sông Tích 44

3.4.1 Bài toán tiếp nước từ lưu vực sông Tích 44

3.4.2 Ứng dụng mô hình SOBEK 1DFLOW đánh giá khả năng cấp nước 45

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Đặc trưng hình thái sông suối lưu vực sông Đáy 11

Bảng 1.2 Vị trí các vị trí biên vùng nghiên cứu 15

Bảng 2.1 Đặc trưng dòng chảy năm ở một số vị trí 20

Bảng 2.2 Tiềm năng tài nguyên nước mặt 21

Bảng 2.3: Khả năng xảy ra lũ lớn nhất các tháng trong năm 22

Bảng 3.1 Địa hình lòng dẫn sông Tích - Đáy 34

Bảng 3.2: Bảng thống kê diện tích các nhánh sông 34

Bảng 3.3: Bảng thống kê các trạm kiểm tra 36

Bảng 3.4 Hệ số nhám sông Đáy và sông Tích trong mô hình SOBEK 1D FLOW 40

Bảng 3.5: Kết quả mực nước lớn nhất giữa thực đo và tính toán mô phỏng 43

Bảng 3.6: Kết quả mực nước nhỏ nhất giữa thực đo và tính toán mô phỏng 44

Bảng 3.7: Bảng tống hợp so đánh các phương án 51

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Bản đồ lưu vực sông Đáy 3

Hình 1.2: Tỷ lệ diện tích của các địa phương trong lưu vực 4

Hình 1.3 Các trạm thủy văn trong vùng đồng bằng sông Hồng và trong lưu vực sông Đáy 13

Hình 2.1: Tiềm năng tài nguyên nước mặt 21

Hình 2.2: Bản đồ hệ thống công trình lấy nước và các khu thủy lợi sông Đáy 29

Hình 3.1: Sơ họa sơ đồ thủy lực 33

Hình 3.2: Quá trình mực nước đập Mai Lĩnh mùa cạn 2014 35

Hình 3.3: Quá trình lưu lượng tại Cầu vượt Nam Thăng Long và Lâm sơn mùa cạn 2014 35

Hình 3.4: Quá trình mực nước thực đo tại trạm Thủy văn Ba Thá 36

Hình 3.5: Sơ đồ tiếp cận mô hình SOBEK 37

Hình 3.6: Mạng lưới thủy lực lưu vực nghiên cứu trong mô hình SOBEK 37

Hình 3.7: Nhập thông số nhám 38

Hình 3.8: Đưa điều kiện biên 38

Hình 3.9: Sơ đồ quá trình hiệu chỉnh mô hình 39

Hình 3.10: Đường quá trình mực nước tính toán và thực đo trạm Trí Thủy tháng I – III năm 2014 42

Hình 3.11: Đường quá trình mực nước tính toán và thực đo trạm Trí Thủy 43

Hình 3.12: Sơ đồ khối bài toán cấp nước hệ thống sông Đáy -Tích 45

Hình 3.13: Đường quá trình lưu lượng chuyển nước tại sông Tích theo các kịch bản 1, 2 và 3 46

Hình 3.14: Đường quá trình mực nước tại trạm Trí Thủy sông Tích – KB 1 46

Hình 3.15: Đường quá trình mực nước tại trạm Trí Thủy sông Tích – KB 2 47

Hình 3.16: Đường mực nước tại trạm Trí Thủy sông Tích – KB 3 47

Hình 3.17: Đường mực nước nhỏ nhất dọc sông Tích ứng với năm hiện trạng 2014 (KB1) 48

Hình 3.18: Đường mực nước nhỏ nhất dọc sông Tích với Q=60 m3/s (KB 2) 48

Hình 3.19: Đường mực nước nhỏ nhất dọc sông Tích với Q=130 m3/s (KB 3) 49

Hình 3.20: Đường mực nước nhỏ nhất dọc sông Đáy với lưu lượng ban đầu (KB1) 49

Hình 3.21: Đường mực nước nhỏ nhất dọc sông Đáy với Q=60 m3/s (KB2) 50

Hình 3.22: Đường mực nước nhỏ nhất dọc sông Đáy với Q=130 m3/s (KB 3) 50

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết

Việt Nam có 9 hệ thống sông lớn và một số sông suối nhỏ có lượng nước rất phong phú Tuy nhiên, dòng chảy trên các sông suối phân phối không đều trong năm; mùa lũ lượng dòng chảy rất lớn dẫn đến thừa nước gây ra lũ lụt, mùa cạn lượng dòng chảy nhỏ dẫn đến thiếu nước dùng Do đó, phía thượng lưu của các sông suối đã xây dựng các hồ chứa, nhằm điều tiết dòng chảy Nếu có phương án khai thác hiệu quả, thì đây là nguồn tài nguyên thiên nhiên vô cùng quí giá, để phục vụ phát triển các ngành kinh tế của đất nước

Hệ thống sông Hồng là hệ thống sông lớn thứ hai ở nước ta, chỉ sau hệ thống sông

Mê Kông Lưu vực sông Đáy là một tiểu lưu vực của sông Hồng nó là con sông chính của lưu vực sông Nhuệ - Đáy ở phía tây nam vùngchâu thổ sông Hồng Sông Đáy chảy gọn trong các tỉnh thành Hà Nội, Hà Nam, Ninh Bình và Nam Định với dòng sông chảy gần song song bên hữu ngạn hạ lưu sông Hồng

Sông Đáy có chiều dài khoảng 240 km và lưu vực (cùng với phụ lưu sông Nhuệ) hơn 7.500 km² trên địa bàn các tỉnh thànhHà Nội, Hòa Bình, Hà Nam, Ninh Bình và Nam Định.Sông Đáy ngoài vai trò là sông chính của các sông Bùi, sông Nhuệ, sông Bôi, sông Hoàng Long, sông Vạc nó còn là một phân lưu của sông Hồng khi nhận nước từ sông Nam Định nối tới từ sông Hồng

Sông Đáy có tầm quan trọng đối với các tỉnh Hà Nội, Nam Định,…Bên cạnh những lợi ích to lớn, các hồ chứa thuỷ lợi - thủy điện làm thay đổi chế độ dòng chảy, ảnh hưởng đến việc khai thác sử dụng và quản lý tài nguyên nước, môi trường sinh thái trên lưu vực Sự thay đổi chế độ dòng chảy của sông Đáy, đặc biệt là dòng chảy lũ

có những tác động rất lớn và trực tiếp đến tình hình ngập lụt cũng như vùng đồng bằng

hạ lưu cũng như khả năng cung cấp nước ngọt cho các nhu cầu phát triển kinh tế- xã hội của thủ đô

Do vậy để có thể quản lý và khai thác tài nguyên nước lưu vực sông Đáy hiệu quả hơn cần xác định những thay đổi dòng chảy hạ lưu sông Đáy.Bài báo này trình bày kết quả ứng dụng bộ công cụ mô hình thủy văn SOBEK – 1DFLOW bước đầu mô phỏng

dòng chảy cạn` phục vụ việc nghiên cứu đánh giá tác động của các công trình thủy lợi- thủy điện lên dòng chảy lưu vực sông Đáy

2 Mục tiêu của đề tài

Mục tiêu của đề tài: Đề tài nghiên cứu ứng dụng mô hình toán nhằm thực hiện mô phỏng dòng chảy lũ cho lưu vực sông Đáy tính đến trạm Ba Thá

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu : Dòng chảy cạn lưu vực sông Đáy

- Phạm vi nghiên cứu: Lưu vực sông Đáy tính đến trạm Ba Thá

4 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp phân tích, tổng hợp, thống kê

- Phương pháp mô hình toán

5 Nội dung đề tài

Ngoài phần mở đầu và kết luận đồ án tiến hành nghiên cứu với 3 chương chính sau đây:

- Chương 1 Đặc điểm tự nhiên lưu vực sông Đáy

- Chương 2 Tổng quan về tình hình Tài nguyên nước lưu vực sông Đáy

- Chương 3 Ứng dụng mô hình SOBEk 1D FLOW tính toán dòng chảy cạn sông Đáy