...Nguyễn Thị Huyền_.pdf

...Nguyễn Thị Huyền_.pdf tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các lĩnh vực kin...

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

KHOA KHÍ TƯỢNG - THỦY VĂN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

KHAI THÁC MÔ HÌNH WEAP TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NƯỚC CHO LƯU

VỰC SÔNG VU GIA - THU BỒN

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Huyền

Giáo viên hướng dẫn: ThS Lê Việt Hùng

ThS Thi Văn Lê Khoa

Hà Nội, năm 2015

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong Khoa Khí Tượng Thủy Văn và Khoa Tài Nguyên Nước – Trường đại học Tài Nguyên và Môi Trường Hà Nội đã truyền đạt lại những kiến thức cho em trong suốt quá trình học tập vừa qua, đặc biệt là thầy Thi Văn Lê Khoa và thầy Lê Việt Hùng, người đã hướng dẫn và chỉ dạy rất tận tình cho em hoàn thành niên luận này

Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới những người thân cùng toàn thể các bạn trong lớp đã cùng chia sẻ, giúp đỡ, động viên và tạo điều kiện để tôi hoàn thành nhiệm vụ học tập và niên luận

Do hạn chế về thời gian cũng như khả năng của bản thân, mặc dầu đã có nhiều

cố gắng nhưng niên luận không tránh khỏi còn những hạn chế và thiếu sót Vì vậy, em rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo quý báu của thầy cô và các bạn

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Thị Huyền

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 1

MỤC LỤC 2

DANH MỤC BẢNG 4

DANH MỤC HÌNH 6

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT 7

MỞ ĐẦU 8

1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 8

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 9

1.2.1 Mục tiêu tổng quát 9

1.2.2 Mục tiêu cụ thể 9

1.3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU 9

1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 10

1.5 CÂU HỎI NGHIÊN CỨU 11

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÂN BẰNG NƯỚC VÀ MÔ HÌNH WEAP 12

1.1 CÂN BẰNG NƯỚC HỆ THỐNG 12

1.2 NGHIÊN CỨU VỀ MÔ HÌNH WEAP 13

1.2.1 Tổng quan về mô hình WEAP 13

1.2.2 Các chức năng chính của mô hình WEAP 17

1.2.3 Cấu trúc của mô hình 18

1.2.4 Tiếp cận mô hình WEAP 21

1.2.5 Khả năng của WEAP 22

CHƯƠNG 2: TIẾP CẬN BÀI TOÁN CÂN BẰNG NƯỚC LƯU VỰC NGHIÊN CỨU23 2.1 GIỚI THIỆU LƯU VỰC SÔNG VU GIA - THU BỒN 23

2.1.1 Vị trí địa lý 23

2.1.2 Đặc điểm địa hình 24

2.1.3 Đặc điểm khí hậu 25

2.1.4 Đặc điểm thủy văn 32

2.2 CÁC YÊU CẦU CỦA BÀI TOÁN 38

2.2.1 Cơ sở, nguyên tắc phân bổ chia sẻ nguồn nước 38

2.2.2 Phân vùng tính cân bằng nước 41

2.2.3 Tính toán nhu cầu sử dụng nước 43

CHƯƠNG 3: CÂN BẰNG NƯỚC CHO LƯU VỰC NGHIÊN CỨU 51

3.1: CÂN BẰNG NƯỚC HIỆN TRẠNG NĂM 2015 VÀ ĐẾN NĂM 2020 51

3.2: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NƯỚC THEO CÁC KỊCH BẢN 56

3.3: KẾT QUẢ BÀI TOÁN 65

3.4: NHẬN XÉT 67

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 69

I KẾT LUẬN: 69

II KIẾN NGHỊ: 69

TÀI LIỆU THAM KHẢO 71

TIẾNG VIỆT 71

TIẾNG ANH 71

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2-1: Nhiệt độ không khí bình quân tháng, năm tại các trạm 26

Bảng 2-2: Số giờ nắng hàng tháng, năm tại các trạm 27

Bảng 2-3: Độ ẩm trung bình tại các trạm 27

Bảng 2-4: Lượng bốc hơi bình quân tháng, năm tại các trạm 28

Bảng 2-5: Tốc độ gió bình quân và lớn nhất, hướng các vị trí 28

Bảng 2-6: Lượng mưa bính quân năm, mùa các trạm đo (thời kỳ 1977-2006) 30

Bảng 2-7: Tần suất lượng mưa năm các nơi 32

Bảng 2-8: Lưu lượng trung bình nhiều năm tại trạm Nông sơn (thời kỳ 1976-2007) 34

Bảng 2-9: Tần suất dòng chảy năm tại trạm thủy văn Nông sơn 34

Bảng 2-10: Tần suất lưu lượng đỉnh lũ lớn nhất tại trạm Nông sơn 35

Bảng 2-11: Đỉnh lũ lớn nhất đã quan trắc đươc tại trạm Nông sơn 36

Bảng 2-12: Dòng chảy kiệt nhỏ nhất trạm Nông sơn 37

Bảng 2-13: Biên độ triều tháng, năm tại các trạm 38

Bảng 2-14: Kết quả phân chia lưu vực nghiên cứu 43

Bảng 2-15: Xác định các hộ ngành sử dụng nước chính trên lưu vực nghiên cứu 44

Bảng 2-16: Tổng dân số trên các tiểu vùng trên lưu vực nghiên cứu 46

Bảng 2-17: Tổng diện tích của các loại cây trồng trên lưu vực nghiên cứu 46

Bảng 2-18: Tổng số lượng chăn nuôi gia súc trên lưu vực nghiên cứu 47

Bảng 2-19: Kết quả chi tiết nhu cầu sử dụng nước hiện trạng theo các cùng cho các ngành trong lưu vực nghiên cứu 48

Bảng 2-20: Kết quả chi tiết nhu cầu sử dụng nước tương lai theo các cùng cho các ngành trong lưu vực nghiên cứu 49

Bảng 2-21: Kết quả lưu lượng dòng chảy trong sông 50

Bảng 3-1: Kế quả chỉ ra lượng nước thiếu của các hộ ngành tại hiện tại 2015 53

Bảng 3-2: kết quả chỉ ra mức độ thiếu nước của các hộ ngành trong tương lai 2020 (triệu m3) 55 Bảng 3-3: Tổng hợp xây dựng các kịch bản tính toán 57 Bảng 3-4: Tổng hợp nhu cầu nước và mức độ thiếu của các kịch bản tính toán cân bằng nước cho giai đoạn 2016-2020 59 Bảng 3-5: Tổng hợp kết quả mức độ thiếu nước của các kịch bản tính toán cân bằng nước giai đoạn 2016 - 2020 (theo các ngành) 60 Bảng 3-6: Kết quả chỉ ra mức độ nước thiếu (tỷ m3) của các ngành trong gian đoạn

2016 -2020 theo kịch bản 1 61 Bảng 3-7: Kết quả chỉ ra mức độ nước thiếu (tỷ m3) của các ngành trong gian đoạn

2016 -2020 theo kịch bản 2 62 Bảng 3-8: Kết quả chỉ ra mức độ nước thiếu (tỷ m3) của các ngành trong gian đoạn

2016 -2020 theo kịch bản 3 63 Bảng 3-9: Kết quả chỉ ra mức độ nước thiếu (tỷ m3) của các ngành trong gian đoạn

2016 -2020 theo kịch bản 4 64 Bảng 3-10: Kết quả lượng nước thiếu của các ngành theo từng tháng năm 2016 của kịch bản 4 66

Bảng 3-13: Kết quả lượng nước thiếu của các ngành theo từng tháng năm 2020 của kịch bản 4 66

DANH MỤC HÌNH

Hình 1: Bản đồ khu vực nghiên cứu 10 Hình 1.1: Biểu đồ cấu trúc mô hình WEAP 18 Hình 2.1: Biểu đồ lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn 24 Hình 3-1: Sơ đồ hóa mạng lưới sông, các đối tượng sử dụng nước trên lưu vực và các mối quan hệ liên quan 52 Hình 3-2: Biểu đồ chỉ ra lượng nước thiếu của các hộ ngành tại hiện tại năm 2015 53 Hình 3-3: Xu thế phát triển về diện tích và số lượng của các hộ ngành trong tương lai 54 Hình 3-4: Biểu đồ kết quả tính toán lượng nước thiếu của các hộ ngành trong tương lai56 Hình 3-5: Biểu đồ kết quả tính toán lượng nước thiếu của các hộ ngành từ 2015 đến

2020 56 Hình 3-6: Xây dựng các kịch bản tính toán cân bằng nước giai đoạn 2016-2020 trong WEAP 58 Hình 3-7: Xây dựng kịch bản và tính toán cân bằng nước theo các kịch bản 58 Hình 3-8: Biểu đồ kết quả lượng nước thiếu giai đoạn 2016 - 2020 của các ngành theo

4 kịch bản 61 Hình 3-9: Biểu đồ chỉ ra tổng lượng nước thiếu (tỷ m3) của các ngành trong giai đoạn

2016 - 2020 theo kịch bản 1 62 Hình 3-10: Biểu đồ chỉ ra tổng lượng nước thiếu (tỷ m3) của các ngành trong giai đoạn

2016 - 2020 theo kịch bản 2 63 Hình 3-11: Biểu đồ chỉ ra tổng lượng nước thiếu (tỷ m3) của các ngành trong giai đoạn

2016 - 2020 theo kịch bản 3 64 Hình 3-12: Biểu đồ chỉ ra tổng lượng nước thiếu (tỷ m3) của các ngành trong giai đoạn

2016 - 2020 theo kịch bản 4 65 Hình 3-13: Biểu đồ lượng nước thiếu (triệu m3) của các ngành trong giai đoạn 2016 -

2020 của kịch bản 4 66

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

TNN: Tài nguyên nước

VGTB: Vu Gia – Thu Bồn

TNMT: Tài nguyên môi trường

KHTN: Khoa học tự nhiên

KTSD: Kỹ thuật sử dụng

HDTB: Hạ du Thu Bồn

NXB: Nhà xuất bản

TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam

NĐ-CP: Nghị định chính phủ

BOD: Biochemical oxygen Demand

RIBASIM: River Basin Simulation

QUAL2E: Mô hình chất lượng nước (Water Quality version 2E)

GIS: Geographic Information System (Hệ thống thông tin địa lý)

MITSIM: Massachusett Institute of Technology Simualation Mode

QQM: Integrated Quantity and Quality Model (Mô hình mô phỏng nguồn nước)

SWAT: Soil & Water Assessment Tool (Mô hình mô phỏng dòng chảy mặt qua độ ẩm đất)

WEAP: The Water Evaluation and Planning System (Mô hình hệ thống đánh giá và phát triển nguồn nước)

MIKE BASIN: Mô hình tính toán phân phối nước theo thời gian và không gian của Viện Thủy Lực Đan Mạch

IGIBSI: Bộ mô hình tổng hợp của Canada (Gestion Intégrée des Bassins versants à l’aide d’un Système Informatisé)

MỞ ĐẦU

Nước là một tài nguyên vô cùng quý giá không thể thiếu đối với đời sống và các hoạt động kinh tế của con người cũng như mọi sinh vật trên thế giới Nước được sử dụng nhiều trong hoạt động sinh hoạt hàng ngày, trong các nhà máy, xí nghiệp, trong công nghiệp, nuôi trồng thủy hải sản và các hoạt động vui chơi giải trí của con người….Nhưng ngày nay khi cuộc sống đã có vô vàn sự thay đổi, đặc biệt là những thay đổi trong kinh tế, đời sống sản xuất thì tình trạng thiếu hụt nước lại trở thành một trong những mối lo ngại hàng đầu của con người

Tình trạng cạn kiệt nguồn tài nguyên nước đang ngày càng nghiêm trọng và không thể lường trước được, nó gây ra những ảnh hưởng to lớn tới từng cá thể trong cộng đồng sống trên một lưu vực sông hay một vùng lãnh thổ; cuộc sống sinh hoạt và sản xuất sẽ trở nên khó khăn hơn, dẫn đến tình trạng đói nghèo và những hệ quả liên quan Nhiều vùng đang đối mặt với những thách thức trong việc quản lý nguồn nước Nhung nguồn nước có hạn, chất lượng và chính sách môi trường về bền vững sử dụng nước ngày càng quan trọng và cấp thiết Việc ứng dụng các hệ thống mô hình mô phỏng trong việc cung cấp nước không phải luôn luôn thích hợp Ở thập niên trước, tiếp cận phát triển tổng hợp nguồn nước nổi trội với các dự án cung cấp nguông nước trong bối cảnh gặp phải các vấn đề về nhu cầu chất lượng nước, bảo tồn hệ sinh thái 1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Hệ thống sông Vu Gia - Thu Bồn là hệ thống sông lớn nhất của tỉnh Quảng Nam và cũng là một trong những con sông lớn nhất của tỉnh Duyên hải Trung bộ Tọa độ lưu vực nằm ở sườn Đông của dãy Trường Sơn có diện tích lưu vực: 10.350 km2, phía Bắc giáp lưu vực sông Cự Đê, phía Nam giáp lưu vực sông Trà Bồng và Sê San, phía Tây giáp Lào, phía Đông giáp biển Đông là lưu vực sông Tam Kỳ

Lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn là một trong chín lưu vực sông lớn nhất của cả nước và là con sông lớn nhất miền Trung nên việc cân bằng nước, phân bổ tài nguyên nước sao cho hợp lý để đạt được kết quả kinh tế cao nhất và hướng tới việc phát triển bền vững là vấn đề đang được quan tâm ở vùng Duyên hải Trung bộ

Trong những năm gần đây, những nghiên cứu áp dụng mô hình toán cân bằng nước trên lưu vực sông như một công cụ hỗ trợ quản lý tổng hợp tài nguyên nước khi xem xét phát triển nguồn nước, quy hoạch tài nguyên nước, điều hành quản lý nguồn nước trên một lưu vực sông ở trên thế giới cũng như ở trong nước đang ngày càng diễn ra

mạnh mẽ Việc áp dụng công cụ mô hình toán cân bằng nước tham gia vào quá trình quản lý tổng hợp lưu vực có cái nhìn tổng hợp và toàn diện hơn về nguồn tài nguyên nước trên lưu vực, đồng thời các bên liên quan tìm kiếm sự đông thuận, chia sẻ cơ hội

và định hướng khai thác nguồn nước trên lưu vực đáp ứng cho các mục tiêu trước mắt

và lâu dài

Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ về máy vi tính và các coongcuj tính toán nên phương pháp mô hình toán ngày càng được sử dụng phổ biến trong bài toán cân bằng nước lưu vực Các mô hình có thể kể đến để giải quyết bài toán đó là: MITSIM, WUS, RIBASIM, WEAP

Bắt kịp với các vấn đề cấp bách hiện nay, do đó đồ án của em sẽ tập trung nghiên

cứu: “Khai thác mô hình WEAP tính toán cân bằng nước cho lưu vực sông Vu Gia -

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

1.2.1 Mục tiêu tổng quát

Tính toán cân bằng nước cho lưu vực sông Thu Bồn

1.2.2 Mục tiêu cụ thể

Đánh giá mức độ thiếu nước tại lưu vực vào thời điểm hiện tại

Dự đoán mức độ thiếu nước tại lưu vực trong tương lai ứng với các xu thế biến đổi của tự nhiên, con người

Xây dựng các kịch bản và tính toán ân bằng nước theo các kịch bản tương ứng

Phân tích các kịch bản và lựa chọn kịch bản tối ưu nhất

1.3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Đối với khi vực nghiên cứu: Để giảm thiểu khối lượng đề tài, bài toán giới hnaj phần địa giới hành chính chịu ảnh hưởng của sông Thu Bồn

Hình 1: Bản đồ khu vực nghiên cứu

Đối với quá trình mô phỏng: Nghuên cứu này chỉ tập trung tính toán cân bằng nhu cầu sử dụng nước giữa các đối tượng sử dụng nước, bao gồm cả dòng chảy môi trường, chưa xét đến hiệu quả kinh tế của nhà cấp nước

1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1 Đối với khâu đánh gia mức độ thiếu nước hiện tại bao gồm :

Thu thập số liệu như cầu sử dụng nước của các hộ ngành sử dụng nước trên lưu vực

Thu thập số liệu lưu lượng nước đến của các con sông trên lưu vực

Thu thập số liệu nước ngầm trên lưu vực

Đưa số liệu thu thập được vào mô hình WEAP để tính toán mức độ thiếu nước

Phân tích mức độ thiếu nước của các ngành tại các tiểu vùng trên toàn bộ lưu vực

2 Đối với khâu phát triển các kịch bản bao gồm:

Xác định các kịch bản

Đưa vào WEAP để tính toán cân bằng nước

Phân tích mức độ đánh giá sự thiếu nước của mỗi kịch bản

3 Đối với khâu kết quả

Phân tích đánh giá kết quả của các kịch bản

Đưa ra kết quả bài toán

1.5 CÂU HỎI NGHIÊN CỨU

Đề tài dự kiến trả lời một số câu hỏi sau:

1 Khả năng của WEAP và cách nó làm việc như thế nào?

2 Nhu cầu sử dụng nước của từng đối tượng trên lưu vực sông Thu Bồn ra sao?

3 Khả năng cấp nước trên lưu vực sông Thu Bồn như thế nào?

4 Tình trạng thiếu nước trên lưu vực sông Thu Bồn ra sao?

5 Cách để khai thác sử dụng tài nguyên nước trên lưu vực sông Thu Bồn làm sao cho hiệu quả nhất và hướng tới phát triển bền vững?

Đề tài sử dụng mô hình WEAP để tìm lời giải cho các mục tiêu đã nêu ở trên, chương 2 sẽ giới thiệu cụ thể cơ sở lý thuyết xây dựng mô hình và một số ứng dụng của nó trên thế giới và ở Việt Nam

Ngoài phần mở đầu và kết luận kiến nghị bố cực của đồ án gồm 3 chương:

Chương 1: Tổng quan về cân bằng nước và mô hình WEAP

Chương 2: Cách tiếp cận bài toán cân bằng nước lưu vực sông nghiên cứu