--------------------------------------------------------------------------------------------- https://www.youtube.com/watch?v=wj5sQc-bunA --------------------------------------------------------------------------------------------- Sử dụng mô hinh WEAP tính toán được nhu cầu sử dụng nước trong khu vực nghiên cứu. Qua đó thấy được nhu cầu sử dụng nước của rừng tràm là cao nhất với tổng lượng nước sử dụng là 98.69 (103 m3) và ngược lại nhu cầu sử dụng nước của sinh hoạt là thấp nhất với tổng lượng nước sử dụng là 5.17 (103 m3). Với tổng lượng cung cấp nước từ 4 sông chính bắt nguồn từ kênh QL –PH và kênh Sóc Trăng cho thấy mức độ cung cấp nước cho toàn bộ các nút sử dụng nước trong khu vực nghiên cứu là 100 % và không có sự thiếu hụt nước trong mùa mưa và mùa khô.Kết quả tính toán mô hình WEAP chỉ được thể hiện ở mức độ năm hiện trạng. Trên thực tế do hạn chế về thời gian nghiên cứu và số liệu đo đạc nên chưa thể dự báo tương lai. Do đó cần phải tính toán thêm các kịch bản để dự báo nhu cầu sử dụng nước trong khu vực nghiên cứu càng chính xác trong tương lai. Từ đó chúng ta đưa ra được những giải pháp hữu ích để quản lý sử dụng nước phù hợp cho khu vực nghiên cứu.
Trang 1KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN
BỘ MÔN QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
ỨNG DỤNG MÔ HÌNH WEAP TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NƯỚC – NGHIÊN CỨU TẠI
TRUNG TÂM NÔNG NGHIỆP MÙA XUÂN,
HUYỆN PHỤNG HIỆP – TỈNH HẬU GIANG
SINH VIÊN THỰC HIỆN
HUỲNH GIA BỬU
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
Trang 3KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN
BỘ MÔN QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
ỨNG DỤNG MÔ HÌNH WEAP TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NƯỚC – NGHIÊN CỨU TẠI
TRUNG TÂM NÔNG NGHIỆP MÙA XUÂN,
HUYỆN PHỤNG HIỆP – TỈNH HẬU GIANG
SINH VIÊN THỰC HIỆN
HUỲNH GIA BỬU
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
Cần Thơ, tháng 5/2017
Trang 51.3 Nội dung nghiên cứu
1.3.1 Nội dung thực hiện của mục tiêu 1
1.3.2 Nội dung thực hiện của mục tiêu 2
1.3.3 Nội dung thực hiện của mục tiêu 3
1.4 Phạm vi nghiên cứu
CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1 Mô hình toán thủy văn
2.1.1 Mô hình toán thủy văn là gì?
2.1.2 Các loại mô hình toán thủy văn
2.2 Cân bằng nước
2.2.1 Khái niệm chung về cân bằng nước
2.2.2 Phương trình cân bằng nước
2.3 Mô hình liên quan tới cân bằng nước
2.3.1 Mô hình IQQM ( Intergrated Quantiny and Quality Model)
2.3.2 Mô hình MIKE BASIN
2.3.3 Mô hình WEAP ( Water Evaluation and Planning System)
2.4 Các nghiên cứu trước đây liên quan tới cân bằng nước
2.4.1 Ngoài nước
2.4.2 Trong nước
CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1 Giới thiệu về vùng nghiên cứu
Trang 63.1.1 Điều kiện tự nhiên
3.1.2 Điều kiện kinh tế - Xã hội
3.1.3 Đánh giá chung về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội
3.1.4 Tiến trình thực hiện đề tài
3.2 Phương pháp thu thập số liệu
3.2.1 Thu thập số liệu sơ cấp
3.2.2 Thu thập các số liệu thứ cấp
3.3 Phương pháp xử lý số liệu
3.3.1 Phương pháp thống kê mô tả
3.3.2 Mô hình toán
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1Đánh giá hiện trạng quản lý thủy lợi ở khu vực nghiên cứu
4.2Biến động dòng chảy mặt trong mùa khô và mùa khô năm 2016
4.2.1 Khảo sát đo sâu kết hợp với đo lưu tốc và đo đạc mực nước
4.2.2 Lưu lượng tổng quan trong mùa khô và mùa mưa
4.3 Ứng dụng mô hình WEAP để tính cân bằng nước trong mùa khô và mùa mưa
4.3.1 Sơ đồ mạng lưới cân bằng nước ở Trung tâm nông nghiệp Mùa Xuân
Trang 7DANH MỤC BẢNG
Bảng Tên bảng Tra
Bảng 3.1 Phân loại và quy mô diện tích các loại đất 18
Bảng 3.2 Điểm đo đạc, khảo sát vị trí các điểm quan trắc ở các kênh 24
Bảng 3.3 Diện tích cây trồng chính ở TTNN Mùa Xuân (ha) 34
Bảng 3.4 Diện tích cây trồng chính và đất rừng theo khu vực ở TTNN Mùa Xuân 34
Bảng 3.5 Mức tưới theo năm cho các loại cây trồng trong nông nghiệp ở TTNN Mùa Xuân (m3/ha) 35
Bảng 3.6 Giá trị biến đỗi theo tháng của từng loại cây trồng trong nông nghiệp ở TTNN Mùa Xuân (%) 35
Bảng 3.7 Sự bốc hơi (ET) và thẩm thấm (S&P) từ hồ chứa tràm 35
Bảng 3.8 Thực trạng phân bố dân số của trung tâm năm 2012 36
Bảng 3.9 Số hộ, số dân được phân chia theo khu vực ở TTNN Mùa Xuân 38
Bảng 3.10 Chỉ tiêu cấp nước sinh hoạt các cấp đô thị 38
Bảng 4.1 Thống kê kênh mương tại trung tâm 39
Bảng 4.2 Thống kê cống lớn tại trung tâm 42 Bảng 4.3 Hệ thống thủy lợi ở Trung tâm Nông nghiệp Mùa Xuân năm 2016 42Y
Trang 8DANH MỤC HÌNH
Hình Tên hình Tra
Hình 1.1 Bản đồ phân vùng đất đai ở Trung tâm nông nghiệp Mùa Xuân năm 2015 1
Hình 2.1 Sơ đồ phân loại mô hình thủy văn 6
Hình 2.2 Lưu vực sông và các thành phần cán cân nước 7
Hình 3.1 Bản đồ kênh Trung tâm nông nghiệp Mùa Xuân năm 2016 16
Hình 3.2 Sơ đồ tiến trình thực hiện đề tài 22
Hình 3.3 Bản đồ vị trí đo đạc, khảo sát ở vùng nghiên cứu 23
Hình 3.4 Sơ đồ tính toán diện tích mặt cắt 28
Hình 3.5 Sơ đồ tính toán lưu lượng nước 29
Hình 3.6 Sơ đồ mô phỏng các bước tiến hành xây dựng cơ sở dữ liệu 30
Hình 3.7 Sơ đồ tiến trình sử dụng mô hình WEAP 31
Hình 3.8 Bản đồ hiện trạng sử dụng đất Trung tâm nông nghiệp Mùa Xuân 33
Hình 3.9 Bản đồ hệ thống nhà Trung tâm nông nghiệp Mùa Xuân 37
Hình 4.1 Bản đồ cao trình ở Trung tâm Nông nghiệp Mùa Xuân 44
Hình 4.2 Cao trình mặt cắt ngang của điểm Mù U và Cầu Đúc 45
Hình 4.3 Cao trình mặt cắt ngang của điểm Cây Gáo và Thủy sản 46
Hình 4.4 Cao trình mặt cắt ngang của điểm Trung tâm và Trường học 47
Hình 4.5 Biểu đồ kết hợp mặt cắt ngang và lưu tốc điểm đo của trạm Cầu Đúc 48
Hình 4.6 Biểu đồ kết hợp mặt cắt ngang và lưu tốc điểm đo của trạm Trường học 49
Hình 4.7 Biểu đồ kết hợp mặt cắt ngang và lưu tốc điểm đo của trạm Cầu sắt 49
Hình 4.10 Biểu đồ mặt cắt ngang kết hợp lưu tốc điểm đo của trạm Thủy sản 51
Hình 4.11 Lưu tốc trung bình bộ phận của từng điểm khảo sát trong mùa khô 51
Hình 4.12 Biểu đồ kết hợp mặt cắt ngang và lưu tốc điểm đo của trạm Cầu Đúc 52
Hình 4.13 Biểu đồ kết hợp mặt cắt ngang và lưu tốc điểm đo của trạm Trường học 53
Hình 4.14 Biểu đồ kết hợp mặt cắt ngang và lưu tốc điểm đo của trạm Cầu sắt 53
Hình 4.15 Biểu đồ kết hợp mặt cắt ngang và lưu tốc điểm đo của trạm Trung tâm 54
Hình 4.16 Biểu đồ mặt cắt ngang kết hợp lưu tốc điểm đo của trạm Thủy sản 54
Hình 4.18 Lưu tốc trung bình mỗi thủy trực của từng điểm khảo sát trong mùa mưa 55
Hình 4.19 Bản đồ hướng dòng chảy trong hệ thống kênh tại khu vực nghiên cứu 56
Hình 4.20 Biểu đồ tương quan mùa khô giữa trạm Phụng Hiệp so với điểm Mù U 57
Hình 4.21 Biểu đồ tương quan mùa mưa giữa trạm Phụng Hiệp so với điểm Mù U 57
Hình 4.22 Đường quá trình bình quân mực nước theo ngày từ tháng 12/2015 đến tháng 5/2016 tại trạm Phụng Hiệp so với điểm Cầu Đúc 58
Trang 9Hình 4.23 Đường quá trình bình quân mực nước theo ngày từ tháng 12/2015 đến tháng
5/2016 tại trạm Phụng Hiệp so với điểm Mù U 58
Hình 4.24 Đường quá trình mực nước từ 12/2015 đến 5/2016 tại trạm Phụng Hiệp so với điểm Thủy sản 59
Hình 4.25 Đường quá trình bình quân mực nước theo ngày từ tháng 12/2015 đến tháng 5/2016 tại trạm Phụng Hiệp so với điểm Trung tâm 59
Hình 4.26 Đường quá trình bình quân mực nước theo ngày từ tháng 12/2015 đến tháng 5/2016 tại trạm Phụng Hiệp so với điểm Trường học 60
Hình 4.27 Đường quá trình bình quân mực nước theo ngày từ tháng 12/2015 đến tháng 5/2016 tại trạm Phụng Hiệp so với điểmCầu Sắt 60
Hình 4.28 Đường quá trình mực nước bình quân tháng trong mùa khô 61
Hình 4.29 Đường quá trình bình quân mực nước theo ngày từ tháng6/2016 đến tháng 11/2016 tạitrạm Phụng Hiệp so với điểm Cầu Đúc 62
Hình 4.30 Đường quá trình bình quân mực nước theo ngày từ tháng6/2016 đến tháng 11/2016 tạitrạm Phụng Hiệp so với điểm Mù U 62
Hình 4.31 Đường quá trình bình quân mực nước theo ngày từ tháng6/2016 đến tháng 11/2016 tạitrạm Phụng Hiệp so với điểm Thủy sản 63
Hình 4.32 Đường quá trình bình quân mực nước theo ngày từ tháng6/2016 đến tháng 11/2016 tạitrạm Phụng Hiệp so với điểm Trung tâm 63
Hình 4.33 Đường quá trình bình quân mực nước theo ngày từ tháng6/2016 đến tháng 11/2016 tạitrạm Phụng Hiệp so với điểm Trường Học 64
Hình 4.34 Đường quá trình bình quân mực nước theo ngày từ tháng6/2016 đến tháng 11/2016 tạitrạm Phụng Hiệp so với điểm Cầu Sắt 64
Hình 4.35 Đường quá trình mực nước bình quân tháng trong mùa mưa 65
Hình 4.36 Biểu đồ lưu lượng tại các điểm quan sát trong mùa khô 66
Hình 4.37 Biểu đồ lưu lượng tại các điểm quan sát trong mùa mưa 67
Hình 4.38 Sơ đồ mạng lưới các nút sử dụng nước trên hệ thống dòng chảy tại TTNN Mùa Xuân trong WEAP 68
Hình 4.39 Tổng lượng dòng chảy đến của khu vực nghiên cứu 69
Hình 4.41 Nhu cầu nước của các nút nhu cầu nước trong khu vực nghiên cứu năm 2016 71 Hình 4.42 Mức độ cung cấp nước trong khu vực nghiên cứu 73 Hình 4.43 Nhu cầu chưa được đáp ứng sử dụng nước trong khu vực nghiên cứu 73Y
Trang 104 Geographic Information Systems (Hệ thống thông tin đại
7 Bộ mô hình thủy lực và thủy văn lưu vực Viện Thủy lực
14 Mô hình hệ thống đánh giá và phát triển nguồn nước
Trang 11CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU1.1 Đặt vấn đề
Trung tâm Nông nghiệp Mùa Xuân (TTNN Mùa Xuân) là đơn vị trực thuộc KhuBảo tồn Thiên nhiên Lung Ngọc Hoàng, tỉnh Hậu Giang với tổng diện tích tự nhiên1,434.89 ha, là nơi bảo tồn các loại động, thực vật quý hiếm và cũng là vùng hoạt
động sản xuất nông nghiệp (Hình 1.1).
Hình 1.1 Bản đồ phân vùng đất đai ở Trung tâm nông nghiệp Mùa Xuân năm 2015
(Nguồn: cơ quan quản lý trung tâm, 2015)
Trong đó, có khoảng hơn 30 loài chim đã về sinh sống trú ngụ với tổng đàn daodộng từ 3500 - 4000 cá thể Trung tâm được chia thành 5 phân khu chức năng: (1)Phân khu hành chính; (2) Phân khu sản xuất nông nghiệp – thủy sản – chăn nuôi;(3) Phân khu vườn chim; (4) Phân khu du lịch sinh thái; (5) Phân khu đất rừng.Chế độ thủy văn chịu ảnh hưởng lớn của 2 kênh (kênh Quản lộ và Sóc Trăng).Thủytriều trong ngày lên xuống 2 lần Chế độ nước phụ thuộc hoàn toàn theo mùa mưa
và mùa khô Kênh Quản Lộ – Phụng Hiệp (QL–PH) là nguồn nước mặt chủ yếutrong đó có nhiều kênh rạch phục vụ cho phát triển nông nghiệp ở vùng nghiêncứu.Chế độ mưa phân bố theo mùa rõ rệt, trong đó mùa mưa bắt đầu từ tháng 5 vàchấm dứt vào cuối tháng 11 dương lịch, mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 nămsau.Đặc điểm đáng chú ý là trong mùa mưa, do lượng mưa tập trunglớn cộng vớinước lũ sông Hậu tràn về (tháng 8 và 10) theo kênh Quản Lộ, Sóc Trăng không kịptiêu thoát đã gây ra ngập úng trên diện rộng của trung tâm,theo thống kê toànhuyệncó hơn 1000 ha lúa thu đông năm 2014 bị ảnh hưởng do lũ, tập trung tại cácxã: Tân Phước Hưng, Hòa Mỹ, Tân Long,…Hiện tại, ở huyện Phụng Hiệp, một sốvùng có đê bao nhưng xuống cấp nghiêm trọng, có nguy cơ bị nước lũ tràn vào, kéotheo mối lo vùng nguyên liệu mía lớn nhất tỉnh có nguy cơ bị ngập (Nguyễn Thế
Trang 12Tự, Trưởng Phòng Nông nghiệp – Phát triển Nông thôn (NN-PTNT) huyện PhụngHiệp tỉnh Hậu Giang,2016).
Ngoài ra, biến đổi khí hậu đang có những tác động mạnh mẽ đến Đồng bằng sôngCửu Long(ĐBSCL) nói chung và vùng nghiên cứu nói riêng.Theo Viện Khoa họcThủy lợi miền Nam, vào mùa khô từ tháng 3 đến tháng 5 năm 2015 là thời kỳ mặnxâm nhập cao nhất, thiếu nước ngọt trầm trọng và có khả năng kéo dài đến tháng 6,tháng 7 nếu mùa mưa đến trễ Đối với khu vực dẫn nước đến vùng nghiên cứu,nước mặn sẽ xâm nhập từ Bạc Liêu theo kênh QL–PH ảnh hưởng các huyện Long
Mỹ, thị xã Long Mỹ và huyện Phụng Hiệp, với độ mặn dự báo từ 6‰ – 10‰.Đâyđược xem là lần đầu tiên các xã, thị trấn kể trên bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởinước mặn xâm nhập với nồng độ cao và bất ngờ nhất trong vòng 20 năm qua (TheoĐài Khí tượng - Thủy văn khu vực Nam Bộ).Nguyên nhân là do gió mùa Tây Namhoạt động mạnh trong thời gian gần đây đã đưa mặn từ hướng Bạc Liêu sang Mặtkhác, do ảnh hưởng của đỉnh triều cường Biển Đông và Biển Tây cao hơn cùng kỳcác năm trước nên đẩy nước mặn tràn vào trong lục địa.Mặn xâm nhập đã đe dọađến 18000ha đất nông nghiệp trên địa bàn tỉnh Hậu Giang (Lê Phước Đại, Chi cụctrưởng trưởng Chi cục Thủy lợi tỉnh Hậu Giang, 2016)
Việc đánh giá hiệu quả phân bổ nguồn nước trên lưu vực ĐBSCL nói chung vàvùng nghiên cứu nói riêng để đảm bảo phát triển kinh tế cho các ngành dùng nướcgiúp cho việc quản lý tài nguyên nước lưu vực một cách tổng hợp và bền vững Vì
thế, việc thực hiện đề tài nghiên cứu: “Ứng dụng mô hình WEAP tính toán cân bằng nước – Nghiên cứu tại Trung tâm nông nghiệp Mùa Xuân, huyện Phụng Hiệp, tỉnh Hậu Giang” là thật sự cần thiết Giúp cho các nhà quản lý nước trong
khu vực nghiên cứu đề xuất các giải pháp quản lý nước hiệu quả và có biện phápthích ứng kịp thời với sự thay đỗi lượng nước trong tương lai, đồng thời đưa ra cácgiải pháp đảm bảo cân bằng giữa cung và cầu trong việc sử dụng nguồn nước,bảo
vệ nguồn tài nguyên nước và đa dạng sinh học đặc biệt là các loài chim quý hiếmtrước sự tác động biến đổi khí hậu đang diễn ra
1.2 Mục tiêu nghiên cứu
1.3 Nội dung nghiên cứu
1.3.1 Nội dung thực hiện của mục tiêu 1
Trang 13Đánh giá hiện trạng thủy lợi tại Trung Tâm Nông Nghiệp Mùa Xuân tổng khu vựccủa Trung tâm tiến hành những nội dung:
- Thu thập các số liệu về bản đồ nền và bản đồ thủy lợi (hệ thống kênh mương,cống, đê bao)tại TTNN Mùa Xuân từ cơ quan quản lý;
- Thu thập số liệu về kích thước, mật độ, quy mô hệ thống kênh mương,cống
và đê bao từ cơ quan quản lý
1.3.2 Nội dung thực hiện của mục tiêu 2
Đánh giá biến động dòng chảy mặt trong mùa mưa và mùa khô cần thực hiện nhữngnội dung:
- Thu thập số liệu sơ cấp đo đạc cao độ mặt đất, mực nước, lưu tốc dòng chảy, diện tích mặt cắt ướt vào mùa mưa và mùa khô năm 2016;
- Tính toán lưu lượng dòng chảy từ lưu tốc và diện tích mặt cắt ướt;
- Phân tích số liệu theo phương pháp thống kê mô tả
1.3.3 Nội dung thực hiện của mục tiêu 3
Ứng dụng mô hình WEAP để tính cân bằng nước trong mùa mưa và mùa khô cầntiến hành những nội dung:
- Thu thập số liệu bao gồm: dân số, đất đai, nhu cầu sử dụng nước (nôngnghiệp, sinh hoạt, rừng tràm);
- Phân tích số liệu và nhập số liệu vào mô hình;
- Kết quả mô hình vào mùa khô (tháng 12/2015 đến tháng 5/2016) và mùamưa (tháng 6/2016 đến tháng 11/2016)
Trang 14CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU2.1 Mô hình toán thủy văn
2.1.1 Mô hình toán thủy văn là gì?
Thủy văn là một quá trình tự nhiên phức tạp, chịu tác động của rất nhiều yếu tố.Thủy văn học là khoa học nghiên cứu về nước trên trái đất, cũng giống như nhiềungành khoa học tự nhiên khác, quá trình nghiên cứu, phát triển của nó thường trảiqua các giai đoạn:
- Quan sát, mô tả, ghi chép thời điểm xuất hiện
- Thực nghiệm: lặp lại những điều đã xảy ra trong tự nhiên với quy mô thunhỏ
- Giải thích hiện tượng, phân tích rút ra quy luật Kiểm tra mức độ phù hợpcủa quy luật với điều kiện thực tế, ứng dụng phục vụ lợi ích của con người
Việc lặp lại các hiện tượng thủy văn trong phòng thí nghiệm có thể thực hiện bằngcác mô hình vật lý (như: dụng cụ Lizimet đo bốc hơi và thấm, mô hình mưa nhântạo và bãi dòng chảy để nghiên cứu sự hình thành dòng chảy, xói mòn bề mặt…)song chi phí cho xây dựng mô hình vật lý rất tốn kém Các mô hình vật lý thườngchỉ phù hợp với không gian không quá lớn, ví dụ công trình đầu mối của một hệthống thủy lợi, một đập tràn hoặc một cống ngầm, một đoạn sông… Khi không gian
mở rộng hơn tới hệ thống một vài hồ chứa, một vài trạm bơm hay một vài hệ thốngthủy nông… thì chi phí cho một mô hình vật lý tăng lên rất nhiều Cách giải quyếtđầu tiên là do tỷ lệ thu nhỏ, cách giải quyết thứ hai là chọn tỷ lệ biến dạng Cả haicách này điều làm giảm mức độ chính xác của kết quả tính toán Ví dụ khi nghiêncứu hiện tượng nước lũ tràn qua ĐBSCL, diện tích ngập lụt lên tới 5 vạn km2, chiềudài dòng sông chính tới 433 km chiều rộng từ 400 m tới 2,000 m, chiều sâu ngậpnước có nơi lên tới 45 m nhưng có nơi chỉ không tới 0.5 m, rõ ràng không thể xâydựng mô hình vật lý cho không gian lớn như vậy dù có chọn tỷ lệ biến dạng cỡ nàothì cũng không thể biễu diễn được trên cùng một mô hình vật lý tốc độ 2.5 m/strong sông và tốc độ nước chảy 0.05 m/s tràn qua đồng bằng Chưa kể khi thu nhỏ
mô hình, làm giảm tốc độ chảy sẽ chuyển chế độ chảy rối trong thực tế thành chảytầng trên mô hình làm sai lệch hẳn kết quả tính toán
Xuất phát từ những khó khăn đó chỉ còn cách duy nhất là dùng mô hình toán
Hiện nay mô hình toán thủy văn đang phát triển rất nhanh rất chóng vì các ưu điểmsau:
1- Phạm vi ứng dụng rất rộng rãi, đa dạng với rất nhiều loại mô hình Mô hìnhtoán rất phù hợp với không gian nghiên cứu rộng lớn như quy hoạch thoát lũ cholưu vực sông, hệ thống sông, điều hành hệ thống công trình thủy lợi, quản lý khaithác nguồn nước lưu vực sông…
2- Ứng dụng mô hình toán trong thủy văn giá thành rẻ hơn và cho kết quảnhanh hơn mô hình vật lý
3- Việc thay đổi phương án trong mô hình toán thực hiện rất nhanh
Trang 15Sự phát triển của máy tính điện tử và phương pháp tính đã tạo ra điều kiện thuận lợicho sự phát triển của mô hình toán, cấu trúc của mô hình ngày càng đa dạng, phứctạp, mô tả sát thực hiện tượng thủy văn Tuy nhiên mô hình toán phát triển rấtnhanh, đa dạng và có hiệu quả nhưng không thể hoàn toàn thay thế được mô hìnhvật lý Chính các kết quả đo đạc trên mô hình vật lý sẽ giúp cho việc hiệu chỉnhthông số của mô hình toán được chính xác hơn, bản chất vật lý của hiện tượng đượclàm rõ hơn Vì những lý do trên nên cả hai loại mô hình hiện đang phát triển songsong trong thực tế Do vậy người sử dụng cần biết và chọn đúng loại mô hình trongtừng trường hợp cụ thể mới cho kết quả chính xác và giá thành hạ.
Mô hình toán thủy văn biểu diễn theo nghĩa rộng là cách mô tả hiện thượng thủyvăn bằng các hiện tương toán học Có rất nhiều loại mô hình khác nhau: loại mô tả
sự hình thành dòng chảy trong sông, loại mô tả số lượng nước mặt, loại mô tả sốlượng nước ngầm, loại mô tả lượng bùn cát, loại mô tả chất lượng nước, loại môphỏng cách quản lý lưu vực…
2.1.2 Các loại mô hình toán thủy văn
Việc phân loại mô hình thủy văn không thống nhất vì các mô hình luôn phát triển đadạng, khi xây dựng mô hình người ta chú ý nhiều tới khả năng áp dụng thuận tiện
để giải quyết tốt bài toán thực tế đặt ra chứ không chú ý đến xếp loại, ví dụ nên có
mô hình vừa giải quyết tính toán chất lượng nước như mô hình tiêu nước đô thịSWMM (Storm Water Management Model)
Trên hình 2.1 là hai sơ đồ phân loại mô hình toán thủy văn theo hai quan điểm khác
nhau, tuy nhiên phần lớn theo sơ đồ 1 Sau đây ta xem xét các mô hình toán thủyvăn trong phân loại này
Mô hình ng u nhiênẫu nhiên – tất Mô hình t t đ nhất ịnh
Mô hình nh n th cập ức Mô hình h p đenộng học
S đ 1 - Mô hình th y văn ơ đồ 1 - Mô hình thủy văn ồ 1 - Mô hình thủy văn ủy văn
Trang 16S đ 2 - Mô hình th y văn ơ đồ 1 - Mô hình thủy văn ồ 1 - Mô hình thủy văn ủy văn
2.2.1 Khái niệm chung về cân bằng nước
Cân bằng nước một lưu vực sông hay một hệ thống các lưu vực sông chính là quyhoạch nguồn nước tổng thể của lưu vực sông hay hệ thống lưu vực sông để từ đógiúp chúng ta đánh giá, khai thác và sử dụng nguồn tài nguyên nước trong lưu vựcmột cách hợp lý nhất nhằm mang lại lợi ích lâu dài và bền vững cho người sử dụngnước
Cân bằng nước hệ thống là một vấn đề rất xưa nhưng lại luôn mới, nó vừa làphương pháp, vừa là đối tượng nghiên cứu Cân bằng nước là mối quan hệ địnhlượng giữa nước đến và đi của hệ thống nguồn nước (toàn cầu, miền, lãnh thổ, lưuvực, đoạn sông ) Lượng nước đi gồm bốc thoát hơi nước, ngấm xuống tầng sâu,nước cấp cho các nhu cầu sử dụng nước trên lưu vực và dòng chảy ra khỏi lưu vực
Trang 17Lượng nước đến hệ thống được thể hiện dưới các dạng nước mưa, dòng chảy vànước hồi quy sau khi sử dụng
Cân bằng nước hệ thống là sự cân bằng tổng thể giữa tài nguyên nước của hệ thống;định lượng nước đến, đi khỏi hệ thống, trong đó đã bao gồm các yêu cầu về nước vàkhả năng điều tiết chúng Từ đó đánh giá sự tương tác về nước giữa các thành phầntrong 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
Việc nghiên cứu cân bằng nước có ý nghĩa rất lớn cả về lý thuyết và thực tiễn Từgóc độ lý thuyết, phương trình cân bằng nước cho phép ta cắt nghĩa nguyên nhân,các hiện tượng, chế độ thủy văn của một khu vực xác định, đánh giá các số hạngtrong cán cân nước và mối quan hệ tương tác giữa chúng Nghiên cứu cân bằngnước cho phép định lượng đầy đủ và chính xác tài nguyên nước để tìm ra phươngthức sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên quý giá này
Trên quan điểm đó bài toán cân bằng nước hệ thống đã tập trung giải quyết các vấn
đề như sau:
(i) Phân vùng tiềm năng nguồn nước
(ii) Tính toán nhu cầu nước của các hộ dùng nước khác nhau
(iii) Tính toán các phương án sử dụng nguồn nước hay thực chất là bài toáncân bằng kinh tế nước
2.2.2 Phương trình cân bằng nước
Phương trình cân bằng nước thể hiện một định luật vật lý thông dụng nhất - "địnhluật bảo toàn vật chất" trong thủy văn Phương trình cân bằng nước là công cụ rấthữu hiệu để đánh giá tài nguyên nước và phân tích tính toán dòng chảy sông ngòi Nguyên lý cân bằng nước xuất phát từ định luật bảo toàn vật chất, đối với một lưuvực có thể phát biểu như sau: "Hiệu số lượng nước đến và ra khỏi lưu vực bằng sựthay đổi lượng nước trên lưu vực đó trong một thời đoạn tính toán bất kỳ" Phươngtrình cân bằng nước là sự diễn toán nguyên lý này (Lê Anh Tuấn, 2007)
Hình 2.2 Lưu vực sông và các thành phần cán cân nước
Lấy một lưu vực bất kỳ trên mặt đất với giả thiết có một mặt trụ thẳng đứng bao
quanh chu vi lưu vực đó tới tầng không thấm nước (Hình 2.2) Chọn một thời đoạn
Trang 18t bất kỳ Dựa trên nguyên lý cân bằng nước giữa các thành phần đến, trữ và đi ta
có phương trình cân bằng nước (Lê Anh Tuấn, 2007)
Phần nước đến bao gồm:
X - lượng mưa bình quân trên lưu vực;
Z1 - lượng nước ngưng tụ trên lưu vực;
Y1 - lượng dòng chảy mặt đến;
W1 - lượng dòng chảy ngầm đến;
U1 - lượng nước trữ đầu thời đoạn t;
Phần nước đi gồm có:
Z2 - lượng nước bốc hơi trên lưu vực;
Y2 - lượng dòng chảy mặt chảy đi;
W2 - lượng dòng chảy ngầm chảy đi;
U2 - lượng nước trữ cuối thời đoạn t
Phương trình cân bằng nước tổng quát có dạng:
X + Z1 + Y1 + W1 - (Z2 + Y2 + W2) = U2 - U1 Hoặc là:
X + (Z1 - Z2) + (Y1 - Y2) + (W1 - W2) = ± UTrong đó ± U = U2 - U1
2.3 Mô hình liên quan tới cân bằng nước
2.3.1 Mô hình IQQM ( Intergrated Quantiny and Quality Model)
Do Australia xây dựng và phát triển Mô hình đã được ứng dụng cho một số lưu vựcsông tại Queen (Australia) và gần đây đã được đưa vào ứng dụng cho lưu vực sông
Mê Kông Đây là mô hình mô phỏng sử dụng nước lưu vực nhằm đánh giá các tácđộng của chính sách quản lý tài nguyên nước đối với người sử dụng nước
Mô hình IQQM hoạt động trên cơ sở phương trình liên tục, mô phỏng diễn biến hệthống sông ngòi, kể cả chất lượng nước Trong tính toán cân bằng nước mô hình sửdụng ba môđun chính:
Môđun xử lý số liệu: Cho phép sử dụng, phân tích và nạp số liệu vào môhình;
Môđun mô hình hệ thống sông: Diễn toán dòng chảy trong sông và kênhtưới, vận hành hồ chứa, tưới, cấp nước cho đô thị, công nghiệp ;
Môđun biểu diễn dạng đồ thị: Sử dụng biểu diễn kết quả tính toán dưới dạng
đồ thị
2.3.2 Mô hình MIKE BASIN
Là mô hình tính toán cân bằng nước hệ thống trên cơ sở xác định lượng nước đến( mưa + dòng chảy) và lượng nước yêu cầu của các ngành kinh tế tối ưu nhất cho
Trang 19công tác quy hoạc tổng hợp và quản lý tài nguyên nước lưu vực sông do Viện Thủylực Đan Mạch (DHI) xây dựng Mô hình thuộc kiểu mô hình mạng lưới, trong đósông và các nhánh hợp lưu chính được biểu diễn bằng một lưới bao gồm nhánh vàcác nút.
MIKE BASIN được tính toán trên mô hình ArcView GIS để các thông số có thểtích hợp trong mô phỏng tài nguyên nước Các thông tin về mạng lưới sông, vị trícác hộ dùng nước, hồ chứa, cửa lấy nước, các yêu cầu về chuyển dòng, dòng hồiquy và kết quả đầu ra đều được xác định trực tiếp từ các giao diện GIS
Ngoài hai mô trình trên còn có các mô hình cân bằng nước hệ thống khác như: Môhình WEAP, Mô hình MITSIM, Mô hình GIBSI
2.3.3 Mô hình WEAP ( Water Evaluation and Planning System)
Viện môi trường Stockholm đã cung cấp các hỗ trợ chính cho việc phát triểnWEAP Trung tâm kỹ thuật thủy văn của quân đội Mỹ cũng tài trợ một cách đáng
kể Một số các đối tác khác bao gồm ngân hàng Thế giới, USAID and GlobalInfrastructure Fund của Nhật bản đã cung cấp hỗ trợ dự án WEAP được áp dụngtrong vấn đề đánh giá nguồn nước ở nhiều quốc gia, bao gồm United States,Mexico, Brazil, Germany, Ghana, Burkina Faso, Kenya, South Africa,Mozambique, Egypt, Israel, Oman, Central Asia, Sri Lanka, India, Nepal, China,South Korea, and Thailand
Phần mềm này có khả năng mô phỏng được hệ thống tài nguyên nước trong lưu vựcmột cách trực quan Bằng việc đưa ra rất nhiều kịch bản về việc sử dụng nước trongtương lai cùng các định hướng giải quyết các vấn đề tài nguyên nước nước, WEAP
là một công cụ đắc lực cho công việc quy hoạch và quản lý tài nguyên nước
WEAP là một công cụ tiện ích trong việc lập kế hoạch sử dụng nguồn tài nguyênnước Khung giao diện thông minh, linh hoạt và thân thiện cho việc phân tích thểchế, chính sách Ngày càng nhiều các nhà khoa học về ngành nước thấy được tiệních của WEAP và đưa thêm WEAP vào như là các công cụ trong các mô hình, cơ sở
dữ liệu, bảng tính, hay trong các phần mềm khác của họ
Các Menu và cả thanh công cụ bố trí hợp lý, tiện sử dụng Sơ đồ hệ thống sử dụngnước trong WEAP rất đẹp và trực quan nhờ việc tích hợp các mô đun của phầnmềm GIS Tính năng của WEAP rất đa dạng, từ tính toán nhu cầu nước, quá trình ônhiễm nước, tính toán thủy văn cho đến tính toán công suất phát điện và tính toánkinh tế cho các ngành sử dụng nước
Hoạt động dựa trên nguyên lý cơ bản của cân bằng nước, WEAP thích hợp cho đôthị, hệ thống nông nghiệp, các lưu vực đơn lẻ hoặc các hệ thống sông phức tạp Hơnthế nữa, WEAP có thể khéo léo mở rộng các vấn đề: phân tích các nhu cầu, bảo tồn
Trang 20nguồn nước, quyền dùng nước, các ưu tiên phân phối, mô hình nước ngầm và dòngchảy, vận hành hồ chứa, thủy điện, lan truyền ô nhiễm, các yêu cầu của hệ sinh thái,đánh giá khả năng tổn thương và phân tích lợi ích và chi phí của dự án WEAP phântích hệ thống dưới dạng nhiều nguồn cung cấp (ví dụ như: sông, lạch, nước ngầm,những hồ chứa, xâm nhập mặn); khả năng lấy, vận chuyển và sử lý nước thải, cácyêu cầu của hệ sinh thái, nhu cầu nước và phát sinh ô nhiễm Cấu trúc dữ liệu vàmức độ chi tiết có thể dễ dàng đáp ứng các yêu cầu phân tích chi tiết và để phảnchiếu những tác động gây ra bởi hạn chế của dữ liệu.
Những ứng dụng của WEAP bao gồm vài bước:
- Giới hạn nghiên cứu (Study definition) thiết lập bởi khung thời gian, biênkhông gian, các thành phần của hệ thống và các đặc trưng của vấn đề cần giảiquyết;
- Miêu tả hiện trạng (Current Accounts) có thể nhìn nhận như như một bướcmốc trong phát triển ứng dụng, cung cấp sơ cảnh hiện trạng nhu cầu nước,sức tải ô nhiễm, tài nguyên và khả năng đáp ứng cho hệ thống Những số liệuthực, mấu chốt có thể xây dựng vào Current Accounts để mô tả thể chế, chiphí và các yếu tố ảnh hưởng tới nhu cầu, ô nhiễm, khả năng cấp nước và thủyvăn;
- Các kịch bản (Scenarios) xây dựng trong Current Acounts và cho phép xácđịnh tác động của sự thay đổi hoặc chính sách về khả năng và sử dụng nướctrog tương lai.Cuối cùng, những kịch bản được ước lượng với sự lưu tâm tới
sự đầy đủ nước, chi phí và lợi ích, tính tương thích với những mục đích môitrường, và tính nhạy cảm tới sự không chắc chắn trong những biến số quantrọng
Với khả năng lập kịch bản và tính toán nhu cầu nước, WEAP là một công cụ rấtmạnh trong việc lựa chọn hướng phát triển và đề xuất các chiến lược quản lý tàinguyên nước trong khu vực Sử dụng mô hình WEAP có thể tính toán cân bằngnước cho lưu vực trong đó có xét đến hiện trạng lưu vực và xây dựng kịch bản trongtương lai, trợ giúp đắc lực cho công việc quy hoạch và quản lý tài nguyên nước
- Nguyên lý của mô hình dựa trên phương thức cân bằng nước:
( X + Z1 + Y1 + W1) – ( Z2+ Y2 + W2) = U2 – U1
Trong đó:X: là lượng nước mưa rơi xuống lưu vực;
Z1: là lượng nước ngưng tụ trong khí quyển và đọng lại trong lưu vực;
Y1:là lượng dòng chảy mặt vào lưu vực;
Trang 21W1: là lượng dòng chảy ngầm vào lưu vực;
Z2: là lượng nước bốc hơi khỏi lưu vực;
Y2: là lượng dòng chảy mặt ra khỏi lưu vực;
W2: là lượng dòng chảy ngầm chảy ra khỏi lưu vực;
U1,U2: là lượng nước trữ trên lưu vực đầu vào cuối thời khoảng tính toán.Bài toán phân bổ nước ứng dụng phương trình tuyến tính với hàm mục tiêu là tối đa
sự thỏa mãn nhu cầu với những ràng buộc về quyền ưu tiên trong cung và cầu,phương trình cân bằng nước và những ràng buộc khác (ví dụ như khả năng trữ của
hệ thống)
- Quyền ưu tiên phân phối nước
Việc ưu tiên sử dụng nước cho các khu sử dụng nước, trữ nước của hồ chứa và yêucầu dòng chảy cho môi trường được quy định bởi mức độ ưu tiên Mức độ ưu tiên
có thể thay đỗi từ 1 đến 99 Trong đó 1 là ưu tiên ở mức độ cao nhất, 99 là ưu tiên ởmức độ thấp nhất.Đối với hồ chứa ưu tiên mặc định là 99, tức là nước sẽ đáp ứngcho tất cả các nhu cầu khác sau cùng mới đến trữ cho hồ chứa.Thông thường ưu tiêncho các khu sử dụng nước quan trọng và dòng chảy môi tường ở mức cao nhất số 1.Trong một mô phỏng có rất nhiều các khu sử dụng nước cùng chung một mức độ ưutiên
Mức độ ưu tiên rất quan trọng trong vấn đề áp dụng quyền sử dụng nước tại các khudùng nước, đặt biệt là trong thời kỳ thiếu nước.Tại các khu vực có mức độ ưu tiên
số 1 sẽ được đáp ứng trước tiên, sau đó mới lần lượt tới các khu vực có mức độ ưutiên thấp hơn Nếu mức độ ưu tiên là như nhau với các khu vực sử dụng nước thìlượng nước thiếu sẽ phân chia đều tại các lưu vực
- Quyền ưu tiên cấp nước
Khi khu sử dụng nước được cung cấp từ 2 nguồn trở lên, WEAP đưa ra chế độ cungcấp ưu tiên để xem xét khu sử dụng nước sẽ nhận nước từ nguồn nào trước, nguồnnào sau Vấn đề cung cấp ưu tiên được áp dụng trong hệ thống qua đường nước.Cung cấp ưu tiên cũng được đánh giá theo cấp độ từ 1 đến 99 Đường dẫn nước cómức độ ưu tiên cao nhất là số 1 sẽ được ưu tiên tính toán đầu tiên sau đó mới tínhtoán đến các đường dẫn nước khác có mức độ ưu tiên thấp hơn
- Hiện trạng khu vực cần nghiên cứu
Đây là nền tảng cơ sở cho các kịch bản xây dựng tương lai của khu vực cần nghiêncứu Các thành phần cơ bản của hệ thống tài nguyên nước đang tồn tại trong khuvực nghiên cứu được biểu diễn trong Current Account
- Phân tích kich bản
Đây là phần quan trọng nhất của WEAP Kịch bản mô tả sự biến đỗi trong tương laicủa hệ thống tài nguyên nước Trong thời gian nghiên cứu định sẵn, các thành phầnkinh tế xã hội, các chính sách phát triển và các điều kiện kỹ thuật biến đỗi của hệthống tài nguyên nước Các kịch bản sau khi phân tích sẽ được so sánh với nhau và
Trang 22lựa chọn ra một kịch bản tối ưu nhất, phù hợp với việc phát triển hệ thống tàinguyên nước trong khu vực.
- Data (Dữ liệu)
Khung dữ liệu cho phép bạn tạo các biến và các mối quan hệ, nhập vào các giả thiết
và các tính toán sử dụng các biểu thức toán học hoặc kết nối với Excel một các linhđộng
- Phân tích nhu cầu nước theo ngành
- Phân tích bảo toàn nước
- Phân tích quyền nước và quyền ưu tiên phân bổ nước
- Mô phỏng nước ngầm và dòng chảy trong sông
- Vận hành hồ chứa
- Phân tích tính toán chất lượng nước và yêu cầu sinh thái
- Trong việc Quản lý và Quy hoạch khả năng mô hình có khả năng ứng dụng như
Trang 23- Cung cấp một khung chung cho dữ liệu tài nguyên nước có cấu trúc rõ ràng tại bất cứ tỷ lệ mong muốn: vùng, quốc gia, sông quốc tế
- Kịch bản phát triển có thể để lộ ra những chiều hướng tương lai có thể như: kịch bản thay đỗi khí hậu và những giả sử; giả sử về nhu cầu nước tương lai; những giả sử về phát triển lưu vực trong tương lai
Khả năng ứng dụng của WEAP trong quy hoạch (về mặt sô lượng nước mặt):
- Có thể giải quyết được tại bất kỳ tỉ lệ quy hoạch theo không gian như mongmuốn
- Có thể quản lý các nhu cầu
- Có thể tính toán thủy điện, phân bổ nước và đánh giá ảnh hưởng của cáccông trình thủy vào phân bổ nước
Tuy nhiên WEAP vẫn còn một số hạn chế trong quy hoạch như: Chưa thể giải quyếtđược bước thời gian nhỏ hơn 1 ngày; Tối ưu phân bổ dựa trên hàm kinh tế (tối thiểuchi phí hoặc tối đa lợi nhuận)
2.4 Các nghiên cứu trước đây liên quan tới cân bằng nước
2.4.1 Ngoài nước
Theo nghiên cứu “Quản lý tài nguyên nước trong lưu vực sông Jordan” của
Geeorges F.Comair et al., 2012, quá trình tăng dân số và nhu cầu nông nghiệp đang
góp phần vào việc đóng cửa của lưu vực nguồn nước.Nghiên cứu này phân tích cáckết quả của mô hình quy hoạch tài nguyên nước tổng hợp (WEAP) bằng cáchnghiên cứu các lỗ hổng của các nguồn nước ở sông Jordan thấp dưới một mô hìnhbiến đổi khí hậu và phát triển nhu cầu nước Mô hình cân bằng nước cho thấy rằngtất cả các tầng chứa nước cung cấp thành phố Amman sẽ bị cạn kiệt trong vòng vàichục năm tới Biện pháp giảm thiểu nên bao gồm việc giới thiệu thêm nước vào cáclưu vực thông qua các kênh Red Sea biển Chết, ngoài việc đòi hỏi các biện phápquản lý như bảo tồn nước và gia tăng hiệu quả tưới tiêu Những phát hiện củanghiên cứu này sẽ cung cấp một hướng dẫn hữu ích cho những người chung vensông để xây dựng chính sách, ra quyết định và giải quyết tranh chấp Hợp tác giữacác năm quốc gia ven sông có thể được cải thiện bằng cách xây dựng một cơ sở dữliệu hệ thống thông tin địa lý (GIS) cung cấp quyền truy cập vào dữ liệu chính xác
để phân tích thủy văn
Nghiên cứu “Benin 2025-Cân bằng nước trong tương lai sẵn có và Nhu cầu Sửdụng hệ thống “Đánh giá nước và Kế hoạch” của Weap” của Höllermann, B.,
Giertz, S.et al năm 2010 cho thấy ở Benin, nguồn nước hàng năm bình quân đầu
người vượt xa ngưỡng quan trọng trong khoảng 1.700 m3, nhưng trong mùa khô,thiếu nước xảy ra ở quy mô địa phương Bằng mô hình cân bằng nước của lưu vựcOueme-Bonou với WEAP (Thẩm nước và hệ thống lập kế hoạch) Nghiên cứu nàynhằm phân tích tình hình nước tương lai của Benin theo các kịch bản khác nhau của
sự phát triển xã hội-kinh tế và biến đổi khí hậu đến năm 2025 Kết quả cho thấyrằng áp lực về tài nguyên nước Benin sẽ tăng lên, dẫn đến cạnh tranh lớn hơn chonước mặt Hơn nữa, những hạn chế về tài chính và công nghệ cản trở sự phát triển
Trang 24khả quan, thăm dò nguồn nước ngầm và hồ chứa.Tuy nhiên, những cải tiến cần thiếtnhất, đặc biệt là ở khu vực nông thôn Giảm dòng vốn và nguồn nước ngầm do biếnđổi khí hậu làm trầm trọng thêm tình trạng này Mặc dù có những bất trắc và hạnchế liên quan đến mô hình dữ liệu và đầu vào, nghiên cứu này cho thấy rằng kết quảWeap cung cấp một cơ sở vững chắc để hỗ trợ các nhà hoạch định trong việc pháttriển các khuyến nghị để quản lý tài nguyên nước trong tương lai bằng cách tiết lộnhững điểm nóng của hành động.
Dựa theo nghiên cứu “Áp dụng các đánh giá nước và Kế hoạch (WEAP): Một môhình để đánh giá Nhu cầu nước trong tương lai ở sông Niger (Trong Niger
Republic)” (Mounir, Zakari Mahamadou et al., 2011).Quản lý tài nguyên nước
trong lưu vực sông Niger là một vấn đề có tầm quan trọng rất cao vì giá trị kinh tế
và văn hóa-xã hội, sinh thái tuyệt vời.Các lưu vực bao gồm sinh quyển dự trữ, côngviên với nhiều loại động vật hoang dã, một hoạt động chăn nuôi gia súc lớn, mộtvùng đất rất màu mỡ cho nông nghiệp và ngành công nghiệp phát triển Trong lãnhthổ Niger, các lưu vực sông Niger bao gồm chủ yếu là tất cả các vùng của Tillabéry(bao gồm cả thành phố Niamey), Dosso, Tahoua và một số khu vực của Maradi vàAgadez Khu vực này bao gồm một phần hoạt động, bao gồm cả các thung lũngsông và các nhánh chính và một số khu vực hoạt động.Đánh giá Nước Và QuyHoạch (WEAP) cung cấp một tích hợp liền mạch của cả hai chế độ thủy văn vật lýcủa khu vực và quản lý nước sở hạ tầng mà điều chỉnh việc phân bổ các nguồn nước
có sẵn để đáp ứng nhu cầu nước khác nhau Nó là một phần mềm ưu tiên điềukhiển, sử dụng ưu tiên dựa trên thuật toán tối ưu hóa như một thay thế cho thứ bậcquy tắc logic trên cơ sở có sử dụng một khái niệm về Equity Group để phân bổnước trong thời gian cấp không hiệu quả Có cần để tối ưu hóa của sông Niger nhucầu nguồn lực tương lai của dân số
2.4.2 Trong nước
Gần đây, tham gia vào việc tính toán cân bằng nước trên các lưu vực sông ở ViệtNam ngoài việc ứng dụng mô hình MITSIM (đã được cải tiến chạy trên môi trườngWindow), mô hình MIKE BASIN (đã trở nên phổ biến), mô hình IQQM (tích hợptrong bộ MRC Toolbox của Ủy hội sông Mêkong quốc tế) thì còn có thêm mô hìnhWEAP (do Viện môi trường Stockhom có trụ sở tại Mỹ phát triển) tham gia vàoviệc tính toán cân bằng nước và lập kế hoạch sử dụng nước
Theo Hoàng Thanh Tùng, Nguyễn Thị Minh Tâm, Nguyễn Thị Thu Nga(2015)đãthực hiện “Nghiên cứu phân bổ nguồn nước trên lưu vực sông Ba”.Nghiên cứu nàytóm tắt các kết quả sử dụng phần mềm WEAP nghiên cứu phân bổ nguồn nước trênlưu vực sông Ba Kết quả nghiên cứu bước đầu cho thấy đây là một mô hình môphỏng khá tốt và là một công cụ đơn giản và hữu hiệu nhằm đưa ra phương án phân
bổ nguồn nước hợp lý hơn cho lưu vực sông Ba, góp phần tăng hiệu quả kinh tế từcác hoạt động dùng nước Theo nghiên cứu hướng tiếp cận phân bổ nguồn trên lưuvực sông Ba là sự kết hợp của nhiều mô hình bao gồm các mô hình tính toán nhucầu nước CropWat, mô hình cân bằng nước WEAP và mô hình phân tích tài chính –một mođun tích hợp trong WEAP Kết quả tính cân bằng nước từ nghiên cứu thấyđược khi nhu cầu nước ngày càng tăng mà khả năng đáp ứng của nguồn nước lại cóhạn, đồng nghĩa với đó là lượng nước thiếu ngày càng tăng.Theo kế hoạch phát triển
Trang 25các tỉnh thuộc lưu vực sông Ba, chủ yếu vẫn là phát triển nông nghiệp, do đó nhucầu nước sẽ rất lớn, như vậy lượng nước thiếu sẽ lớn hơn Trước tình trạng đó, việcphân bổ nguồn nước hợp lý và có hiệu quả là điều vô cùng cần thiết.
Theo Nguyễn Ngọc Hà (2012) đã thực hiện “Nghiên cứu áp dụng mô hình WEAPtính cân bằng nước lưu vực sông Vệ” và nhận thấy được việc lựa chọn tài nguyênnước (nước mặt và nước dưới đất) trên lưu vực sông Vệ là đối tượng nghiên cứutrong nghiên cứu này xuất phát từ: tính sẵn có thông tin, số liệu về khí tượng, thủyvăn và tài nguyên nước trên lưu vực; tính phù hợp lựa chọn lưu vực nghiên cứucùng với khả năng tiếp cận triển khai ứng dụng mô hình WEAP; tính khả thi khixây dựng các kịch bản phát triển nguồn nước trên lưu vực bằng mô hình WEAP vàsau cùng là khả năng thử nghiệm áp dụng nguyên tắc, tỷ lệ phân bổ chia sẻ nguồnnước được đề xuất đối với bài toán cân bằng nước trên lưu vực sông Vệ trong tươnglai.Nghiên cứu tập trung thực hiện ứng dụng mô hình WEAP tính toán cân bằngnước cho lưu vực sông Vệ - tỉnh Quãng Ngãi (giai đoạn hiện trang 2010 và đến năm
2015 và 2020) Đồng thời, qua kết quả tính toán cân bằng nước bằng mô hìnhWEAP đề xuất nguyên tắc và tỷ lệ phân bổ nguồn nước trên lưu vực sông Vệ, đặtbiệt là trong tình huống thiếu nước Theo nghiên cứu hướng tiếp cận được thực hiệnvới mục tiêu đã được xác định gồm: (1) xây dựng được công cụ ứng dụng mô hìnhWEAP tính toán cân bằng nước lưu vực sông Vệ giai đoạn hiện trang 2010 và giaiđoạn 2011 – 2020 có xét đến sự sử dụng thành phần nước ngầm; (2) đề xuất phươngpháp luận phân bổ chia sẻ nguồn nước áp dụng đối với lưu vực sông Vệ Kết quảtính toán cân bằng hiện trạng lưu vực sông Vệ có tổng lượng nước thiếu chưa phải
là lớn với lý do bản thân trên lưu vực sông Vệ các vấn đề nổi cộm trong khai thác,
sử dụng nước không quá căng thẳng nếu xem xét với các lưu vực sông khác, không
có nhiều công trình hồ chứa lớn và các hộ ngành sử dụng nước chính tập trung cục
bộ trên một tiểu lưu vực thuộc dải hẹp đồng bằng ven biển Tuy nhiên, xét về phạm
vi không gian, tình hình thông tin, số liệu là hoàn toàn phù hợp để có thể bước đầunghiên cứu ứng dụng mô hình WEAP, đặc biệt là áp dụng thử nghiệm các tỷ lệ phân
bổ giữa các hộ nghành
Theo Đặng Đình Khá, Trần Ngọc Anh, Mai Thị Nga (2015)nghiên cứu về “Cânbằng nước lưu vực sông Lam bằng mô hình WEAP” Lưu vực sông Lâm là mộttrong hai hệ thống sông lớn nhất vùng Bắc Trung bộ, nó đóng vai trò quan trọngtrong sự phát triển kinh tế – xã hội của hai tỉnh Nghệ An, Hà Tĩnh Do công tác khaithác sông suối, thủy vực và nguồn nước ngầm không hợp lý hiện nay có thể dẫn tớinguy cơ cạn kiệt tài nguyên nước Vì thế thấy được tính cấp thiết với việc cách tiếpcận tổng hợp đối với phát triển tài nguyên nước, mô hình WEAP đã được ứng đụng
để đánh giá và phân tích cân bằng nước năm 2012 và tương lai tính đến sự thay đỗitrong các nhân tố, chính sách, biến đỗi khí hậu có thể tác động đến nhu cầu nước tớinăm 2020 Phương hướng tiếp cận giải quyết bài toán cân bằng nước hệ thống trênkhu vực sông Lam đã tập trung giải quyết các vấn đề (i) Phân vùng tiềm năngnguồn nước, (ii) Tính toán lượng nước đến và nhu cầu nước của các hộ sử dụngnước và (iii) Tính toán các phương án sử dụng nguồn nước, thực chất là bài toáncân bằng kinh tế nước Kết quả tính toán cân bằng nước hệ thống bằng mô hìnhWEAP trên lưu vực sông Lam cho thấy tài nguyên nước trên lưu vực phong phú tuynhiên tình trạng thiếu nước vẫn xảy ra vào mùa kiệt và tập trung chủ yếu vào 2 tiểu
Trang 26lưu vực SC2 và SC8 trên sông Hiếu và sông Ngàn Phố bao gồm các huyện QuếPhong, Quỳ Châu, Quỳ Hợp, Nghĩa Đàn, Thị xã Thái Hòa, Tân Kì, Anh Sơn củatỉnh Nghệ An và huyện Hương Sơn của Hà Tĩnh Với thực trạng nhu cầu sử dụngnước của các hộ ngày càng tăng theo thời gian với kịch bản phát triển kinh tế xã hội
và kịch bản biến đỗi khí hậu thì lượng nước thiếu không những tăng lên về lượng
mà còn kéo dài về thời gian thiếu nước Sự thiếu nước xuất hiện ở tất cả các tiểu lưuvực trên sông Lam Lượng nước thiếu chủ yêu tập trung vào tháng I đến tháng V,trong khi đó vào tháng mùa lũ thì xảy ra lũ lụt trên diện rộng Chính vì vậy, để đảmbảo tài nguyên nước không bị cạn kiệt cần có giải pháp bổ sung nguồn nước chomùa kiệt, trữ nước trong mùa mưa, giải quyết bài toán vận hành hồ chứa và quyhoạch tổng thể tài nguyên nước đảm bảo phát triển bền vững
Trang 27CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU3.1 Giới thiệu về vùng nghiên cứu
3.1.1 Điều kiện tự nhiên
Trang 28- Phía Bắc và phía Đông giáp phường Hiệp Thành - thị xã Ngã Bảy, cách quốc
lộ 1A khoảng 1 km;
- Phía Nam và phía Đông giáp Phân trường Phú Lợi tỉnh Sóc Trăng
- Phía Tây giáp xã Tân Phước Hưng - huyện Phụng Hiệp
b Địa hình
Trung tâm nông nghiệp Mùa Xuân có địa hình tương đối bằng phẳng và bị chia cắtbởi các lung bào tự nhiên, địa hình thấp, trũng.Một số khoảnh thường bị ngập nướcquanh năm, thuận lợi cho nuôi trồng thủy sản Cao trình của khu vực này biến đổi từ0,3m đến 0,8m, thấp dần từ Bắc xuống Nam, từ Tây sang Đông
c Khí hậu
Nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, mang đặc trưng của vùng Tây Nam Bộvới nền nhiệt cao, ổn định, các chế độ quang năng, vũ lượng, gió, bốc hơi, ẩm độkhông khí phân hóa thành hai mùa rõ rệt, với những đặc trưng sau:
- Nhiệt độ không khí
Nhiệt độ không khí trung bình cả năm 26.60C, mức chênh lệch giữa các tháng trongnăm không lớn (khoảng 2.5 – 40C), nhưng mức chênh lệch trong ngày khá lớn,trong các tháng mùa khô dao động từ 24 – 350C và trong các tháng mùa mưa daođộng từ 22 – 320C
Tổng tích ôn lớn (9,7500C – 9,8500C/năm), thời gian chiếu sáng bình quân năm lớn(2,202.8 giờ/năm), nhưng phân bố không đều, trong đó các tháng mùa khô có thờigian chiếu sáng từ 250 - 269 giờ/tháng và các tháng trong mùa mưa có thời gianchiếu sáng khoảng 180 giờ/tháng
- Chế độ mưa
Chế độ mưa phân bố theo mùa rõ rệt, trong đó mùa mưa bắt đầu từ tháng 5 và chấmdứt vào cuối tháng 11 dương lịch, với lượng mưa chiếm 90% tổng lượng mưa cảnăm; mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau Lượng mưa trung bình năm khálớn, khoảng 1,946 mm, số ngày mưa trung bình 189 ngày/năm Đặc điểm đáng chú
ý là trong mùa mưa, do lượng mưa tập trung lớn cộng với nước lũ sông Hậu tràn về(tháng 8 và 10) theo kênh Quản Lộ, Sóc Trăng không kịp tiêu thoát đã gây ra ngậpúng trên diện rộng của trung tâm
tố chọn tạo giống mới, chuyển đổi cơ cấu, kỹ thuật canh tác để thu hoạch trái vụ,cung cấp nguyên liệu liên tục cho chế biến Ngoài ra, yếu tố độ ẩm cao, lượng mưa
Trang 29tập trung trong mùa mưa đòi hỏi phải đầu tư trang bị kỹ thuật cho khâu phơi sấy,tồn trữ và bảo quản nông sản.
d Thủy văn
Chế độ thủy văn chịu ảnh hưởng lớn của 2 kênh (kênh Quản lộ và Sóc Trăng).Thủytriều trong ngày lên xuống 2 lần Nói chung chế độ nước phụ thuộc hoàn toàn theomùa mưa và mùa khô
a Tài nguyên đất
Phân loại đất của Trung tâm Nông nghiệp Mùa Xuân được xác định theo truyền
thống phân loại đất Quốc gia Việt Nam (Bộ Nông nghiệp Việt Nam, 1984) đồng thời
có vận dụng một số tiêu chuẩn chẩn đoán đất trong phân loại đất quốc tế của FAO/ WRB, 1988-2006.
Phân loại và quy mô diện tích các loại đất vùng nghiên cứu được chia ra 3 nhóm đất
được thể hiện ởbảng 3.1
Bảng 3.1Phân loại và quy mô diện tích các loại đất
Tên đất
Diện tích (ha) Tỷ lệ (%) Việt Nam
1 Đất phèn hoạt động nông nghiệp 493.33 34.38
TỔNG CỘNG 1,434.89 100,00
(Nguồn theo TTNN Mùa Xuân, 2012)
- Đất phèn hoạt động nông nghiệp
Diện tích và phân bố: diện tích khoảng 493,33 ha, chiếm 34,38% diện tích tự nhiên,phân bố tập trung ở các khoảnh 4, 5, 6, 7, 11, 12, 13, 19, 20, 21, 22, 23, 28, 29, 30,
31, 35, 36 (tập trung khu vực rừng trồng)
Khả năng sử dụng: Hầu như toàn bộ diện tích đất phèn hoạt động nông thích hợpcho việc trồng lúa, trồng mía, cây ăn quả, trồng rừng, nuôi cá Tuy nhiên do đất cótính chất chua, về mùa lũ thường bị ngập nước, vì vậy khi canh tác trên loại đất nàycần phải cải tạo độ chua của đất (bón vôi) và phải có hệ thống đê bao để chốngngập, chống úng thì mới đạt năng suất cao Do địa hình toàn vùng thấp, đối với câymía, cây ăn quả thì cần phải lên líp mới canh tác được
- Đất phèn hoạt động sâu
Diện tích và phân bố:diện tích là 718,91 ha, chiếm 50,10% diện tích tự nhiên, phân
Trang 30b Tài nguyên rừng
Hiện trạng đất rừng toàn trung tâm theo thống kê năm 2010 là 431.2 ha là đất rừngsản xuất được trồng từ những năm 2001, trong đó: diện tích của đội nuôi trồng thủysản 130.79 ha, tiểu khu là 300.41 ha Rừng đa phần ở cấp tuổi I và II Đối với rừng
ở chu kỳ khai thác có trữ lượng rừng trung bình từ 40 – 50 m3/ha
Ngoài đối tượng chủ yếu là tràm, do ảnh hưởng về địa mạo của vùng Tây Sông Hậunên các loại thực bì phân bố trong rừng tràm gồm: dưới tán rừng có các loại dây leonhư: tơ hồng, chọi, cỏ sậy, bòng bong, dưới chân rừng là các loại cỏ sậy, lau láchphát triển mạnh ở những vùng đất hoang, lung đìa
Nhìn chung, trữ lượng rừng của trung tâm chỉ ở mức độ trung bình
3.1.2 Điều kiện kinh tế - Xã hội
3.1.2.1 Tình hình chung của trung tâm nông nghiệp Mùa Xuân
Trung tâm nông nghiệp Mùa Xuân là đơn vị sự nghiệp có thu, tự trang trải toàn bộchi phí hoạt động thường xuyên, được nhà nước hỗ trợ chi phí hoạt động trong 3năm đầu (từ 7/2011 – 7/2014)
Toàn trung tâm hiện có 22 cán bộ công nhân viên Trong đó:
- Ban giám đốc: 3 người
- Phòng Tổ chức Hành chính 3 người
- Phòng quản lý, bảo vệ rừng 2 người
- Phòng nghiệp vụ 3 người
- Đội nuôi trồng thủy sản 5 người
- Tiểu khu: 6 người
Kết quả thực hiện các nhiệm vụ của trung tâm năm 2011:
a Về lâm nghiệp
Công tác tuần tra, bảo vệ rừng thường xuyên nên đất có rừng của trung tâm đượcbảo vệ an toàn
Trong năm tiến hành trồng mới được 29.50 ha
Vệ sinh, tỉa thưa rừng 12.75 ha
Dọn đường đi tuần tra 15.86 ha
Khai thác rừng: Khai thác 9.82 ha tràm (năm 2010 chuyển sang)
b Về nông nghiệp
Trang 31Diện tích đất khoán trồng mía: 449.56 ha, năng suất bình quân từ 80-100 tấn/ha.Diện tích đất khoán trồng lúa: 129.37 ha, năng suất bình quân 7-8 tấn/vụ/ha.
Bảo lãnh cho nông dân vay vốn sản xuất năm 2010-2011: 6.454 tỷ đồng
Nuôi thủy sản tập trung 31.2 ha; nuôi thủy sản kết hợp trên ruộng lúa, ao vườn 30ha
c Hoạt động liên doanh, liên kết
Liên kết nuôi thủy sản trên diện tích 31.2 ha (tổng số có 24 ao, mỗi ao tương đương5,000 m2)
Lập tờ trình xin cải tạo đất lung, đất hoang tại khoảnh 22 và 23, diện tích khoảng 20
ha, sau đó liên doanh với các đối tác; khoảnh 35, 36 khoảng 20 ha, liên doanh trồngcây hàng năm kết hợp nuôi thủy sản
3.1.2.2 Thực trạng về dân số, số hộ nhận khoán đất của trung tâm
Hiện dân số sống trong khu vực quản lý của trung tâm khoảng 497 hộ, 2.217 nhânkhẩu (có 5 hộ khơ me), đây là lực lượng nhận khoán đất sản xuất nông nghiệp chínhcủa trung tâm
Theo hợp đồng giao khoán, hiện nay số hộ nhận khoán đất của trung tâm là 635 hộ(nhiều hộ nông dân nhận hợp đồng cả tiểu khu và đội NTTS):
- Tiểu khu: gồm 256 hộ, nhận khoán trồng mía 246.11 ha
- Đội NTTS: 379 hộ nhận khoán 332.82 ha: trồng lúa 129.37 ha, mía 203.45ha
3.1.2.3 Thực trạng hệ thống cơ sở hạ tầng của trung tâm
a Giao thông
Nhìn chung, hệ thống giao thông của trung tâm còn yếu kém, mặt đường nhỏ hẹp(1.5 – 3.5 m), chủ yếu chỉ lưu thông được xe 2 bánh (trừ đường Hoàng Hoa Thám
từ QL1A vào Trung tâm), cụ thể như sau:
- Giao thông đối ngoại: chủ yếu thông qua tuyến đường Hoàng Hoa Thám từQuốc lộ 1A đến trụ sở của Trung tâm, dài 3.5 km, mặt nhựa, rộng 3.5m.Trong tương lai, để thuận lợi cho việc đẩy mạnh phát triển dịch vụ và thu hútkhách du lịch cần phải nâng cấp mở rộng mặt đường từ 6.5 – 9 m và các cầu
- Giao thông đối nội: chủ yếu kết hợp giữa bờ bao kênh thủy lợi với giaothông nông thôn, tổng chiều dài 14.55 km, mặt rộng từ 2 – 3.5 m, trong đótrải bê tông khoảng 6.03 km, cấp phối 2.45 km, đất 3.85 km
- Giao thông thủy: mạng lưới kênh mương tương đối hoàn chỉnh, các kênh đào
cơ giới lưu thông dễ dàng Bờ kênh được sử dụng cho giao thông bộ (sửdụng cho xe 2 bánh), đồng thời, dựa vào hệ thống kênh mương để làm nơikho bãi vận chuyển máy móc, phân bón, lúa, mía, nhập cây chuyển đi tiêuthụ
- Hệ thống cầu: có 8 cầu bê tông, trong đó có 2 cầu mặt rộng 5 m (cầu số 1, 2),còn lại các cầu khác mặt xi măng bê tông rộng 1.5 m, Tuy nhiên, cầu qua trụ
sở trung tâm nhỏ hẹp, cần nâng cấp, sửa chữa
Trang 32b Thủy lợi
Hệ thống thủy lợi của trung tâm tương đối hoàn thiện, đảm bảo cho công tác phòngchống cháy rừng và tiêu thoát nước cho sản xuất nông nghiệp và nuôi trồng thủysản với tổng chiều dài hệ thống kênh mương của trung tâm khoảng 56.7 km, trongđó: kênh xáng múc 47 km, kênh khoảnh 9.7 km
Tuy nhiên, do quá trình bồi lắng, xuống cấp nên dự kiến từ nay đến năm 2020 sẽnạo vét toàn bộ hệ thống kênh mương nhằm phát triển sản xuất nông nghiệp – thủysản và phòng chống cháy rừng
c Các công trình khác
Trụ sở cơ quan của trung tâm nông nghiệp Mùa xuân: gồm khối nhà cấp 4, diện tích0.15 ha và 2 chốt bảo vệ rừng, mỗi chốt khoảng 100 m2, trong tương lai cần nângcấp, mở rộng trụ sở làm việc và 2 chốt bảo vệ rừng
Đất trường học: gồm 2 trường, 4 điểm: trung học cơ sở Mùa Xuân, tiểu học MùaXuân (1 điểm chính, 2 phân hiệu), diện tích chiếm đất 0.56 ha
Hệ thống điện: đã được kéo đến các tuyến chính của khu dân cư trong trung tâm,đảm bảo cung cấp đủ điện cho sinh hoạt và sản xuất của bà con nông dân Tuynhiên còn 1 số tuyến chưa có lưới điện hạ thế mà bà con kéo câu đuôi để sử dụngrất nguy hiểm
Hệ thống nước sạch chưa được đầu tư xây dựng, hiện nay bà con chủ yếu sử dụngnước giếng khoan, nước kênh mương chưa đảm bảo vệ sinh
3.1.3 Đánh giá chung về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội
Cơ sở hạ tầng phục vụ cho sản xuất nông nghiệp: kênh mương, bờ bao, giao thôngnông thôn, trạm bơm… trong những năm qua được đầu tư, nâng cấp đáp ứng choquá trình phát triển kinh tế, ổn định đời sống cho nông dân nhận khoán trong trungtâm
3.1.3.2 Khó khăn
Trung tâm mới được thành lập, nguồn thu hạn chế, hiện các hoạt động của trungtâm đều phải trợ cấp từ ngân sách cấp trên, đây là một trong những khó khăn rất lớntrong quá trình phát triển của trung tâm tiến tới một đơn vị hạch toán độc lập
Trang 33Cây rừng có giá trị không cao, việc bảo vệ rừng chủ yếu mang tính chất tạo môitrường cảnh quan và đảm bảo an ninh quốc phòng.
Các đề xuất liên kết, liên doanh với doanh nghiệp du lịch, các hộ nuôi trồng thủysản diễn ra chậm, ảnh hưởng rất lớn đến nguồn thu của trung tâm
3.1.4 Tiến trình thực hiện đề tài
Nghiên cứu được thực hiện qua các bước:
Hình 3.2 Sơ đồ tiến trình thực hiện đề tài 3.2 Phương pháp thu thập số liệu
3.2.1 Thu thập số liệu sơ cấp
Cao độ mực nước,lưu tốc và mặt cắt ướt tại vị trđo đạc, khảo sát (Hình 3.3).
Vùng nghiên cứu
Mục tiêu nghiên cứu
Nội dung nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu
Thu thập số liệu
Xử lý số liệu
Viết bài và chỉnh sửa
Bảo vệ luận văn
Phương pháp thống kê mô tả
Phương pháp mô hình toánĐịnh hướng xác định
vấn đề và mục tiêu
Trang 34- Khảo sát và đo đạc mực nước và độ sâu kênh rạch vào mùa khô (từ tháng 12 đếntháng 5) và mùa mưa (từ tháng 6 đến tháng 11); từ đó thể hiện mặt cắt ướt của cáckênh rạch;
- Khảo sát và đo đạc lưu tốc và lưu lượng dòng chảy vào mùa khô (từ tháng 12 đếntháng 5) và mùa mưa (từ tháng 6 đến tháng 11)
Trang 35Hình 3.3 Bản đồ vị trí đo đạc, khảo sát ở vùng nghiên cứu
- Vị trí đo tại các mặt cắt cửa ra: 4 vị trí (các vị trí trao đổi nước với bên ngoài)
để tính toán cân bằng nước
- Đo lưu tốc dòng chảy, diện tích mặt cắt ướt
Đo sâu nước sông tại 04 vị trí ở các kênh xung quanh các điểm quan trắc chung vàquanh khu vực nghiên cứu: Kênh (MX1, N1, N4, N7, MX2, MX5, MX6, MX8,
MX11, K5) được thể hiện ở bảng 3.2.
Bảng 3.2 Điểm đo đạc, khảo sát vị trí các điểm quan trắc ở các kênh
STT Điểm khảo sát Chú thích tuyến sông
6 Cây Gáo
Kênh MX1
7 Trường học
8 Điểm giao giữa MX2 và N4 Kênh MX2
3.2.1.1 Phương pháp đo cao độ
Các bước thực hiện đo cao độ:
Bước1: Công tác chuẩn bị (số liệu, tài liệu, bản đồ) thu thập từ Trung tâm Lưu trữthông tin ở tỉnh Hậu Giang gồm 2 mốc cao độ:
- Hàng Giòng với cao độ thủy chuẩn 0.681m;
- Lâm Trường với cao độ thủy chuẩn 0.845m
Bước2: Khảo sát xác định ranh giới vùng nghiên cứu
Bước3: Thành lập lưới khống chế cao độ hạng IV, lưới khống chế mặt bằng
- Thành lập lưới khống chế độ cao hạng IV;
Trang 36Phương pháp tính toán: Bình sai theo phương pháp chặt chẽ, sai số khép độ cao cho phép: fh ≤ ± 20mm
Phương pháp đo: Đo hai lần (đo đi và đo về)
- Thành lập lưới khống chế mặt bằng
Hệ tọa độ sử dụng theo hệ tọa độ Quốc gia VN 2000 (cùng hệ tọa độ kênh)
Bước4: Chọn các yếu tố địa hình
Bước5: Đo chi tiết và kết quả dẫn truyền cao độ được thể hiện ở (phụ lục 3).
3.2.1.2 Phương pháp đo mực nước
Hiện nay có 2 cách đo mực nước phổ biến là :
- Đo bằng phương tiện thủ công(gồm có hệ thống cọc, hoặc bậc xây và thuỷ chí)
- Đo bằng máy tự ghi mực nước
Mỗi cách đo có ưu nhược điểm khác nhau, tuỳ theo điều kiện địa hình, địa chất vàtính chất dao động mực nước tại vị trí trạm đo, kết hợp với khả năng kinh tế màchọn cách đo thích hợp
Mực nước đo bằng hệ thống cọc, bậc xây, thuỷ chí được tính như sau :
H = + a Trong đó H : mực nước (mm);
: cao trình đầu cọc, bậc xây hoặc cao trình chân thuỷ chí;
a : độ sâu từ mặt nước đến đầu cọc,bậc xây hoặc tới chân thuỷ chí
Trường hợp đo bằng máy tự ghi, trị số mực nước được ghi trên băng giấy ghi theo
tỷ lệ vẽ của từng loại giấy
- Chế độ đo mực nước (Xem xét lại lựa chọn chế độ đo phù hợp)
Theo quy phạm đo đạc thuỷ văn cho thấy có 5 chế độ đo mực nước như sau :
Đo 2 lần trong mỗi ngày tại thời điểm 7 và 19 giờ;
Đo 4 lần vào các giờ 1, 7, 13, 19 hàng ngày;
Đo 8 lần vào các giờ 1, 4, 7, 10, 13, 16, 19, 22 hàng ngày;
Đo 12 lần vào các giờ 1, 3, 5, 19, 21, 23 hàng ngày;
Đo 24 lần cách đều từng giờ trong ngày
Tuỳ theo mức độ thay đổi mực nước mà thay đổi chế độ đo cho phù hợp.Nếu đobằng máy tự ghi sẽ cho biết mực nước ứng với mọi thời điểm trong ngày(giờ ,phút )
3.2.1.3 Phương pháp đo sâu
a Phương pháp đo cao độ mặt cắt được sử dụng bằng máy đo toàn đạc điện tử
Các bước thực hiện tiến hành như sau:
Bước 1: Đặt giá trị tọa độ của điểm trạm máy
Trang 37Đặt các tọa độ của máy theo tọa độ gốc và máy tự động biến động biến đỗi, hiển thịcác tọa độ điểm chưa biết (điểm gương) theo tọa độ gốc.
Bước 2: Đặt độ cao của máy
Để có thể lưu nhớ độ cao của máy sau khi tắt máy
Bước 3: Đặt độ cao mia (độ cao gương)
Mode này có thể được dùng để nhận các giá trị tọa độ Z Để có thể lưu giữ giá trịcủa độ cao bia (độ cao gương) sau khi tắt máy
Bước 4: Thực hiện đo tọa độ
Đo tọa độ bằng cách nhập độ cao máy và độ cao gương, tọa độ điểm chưa biết sẽđược đo trực tiếp
b Phương pháp đo cao độ mực nước được sử dụng bằng máy đo thủy bình
Các bước thực hiện tiến hành như sau:
1 Thao tác dựng máy chuẩn bị đo: Gồm 3 bước sau:
Bước 1: Dựng chân máy vị trí cần dựng máy
Bước 2: Lắp máy vào chân ba: Lấy máy ra khỏi thùng, đặt máy lên đầu chân máychốt ngay chốt nối máy và chân máy lại
Bước 3: Cân máy (đưa bọt nước tròn vào giữa): ở bước này có hai động tác:
- Động tác 1: Vặn 2 trong 3 ốc cân máy ngược chiều nhau, để đưa bọt nước vềhướng vuông góc với hướng nối giữa hai ốc cân đó;
- Động tác 2: Vặn ốc cân còn lại để đưa bọt nước về giữa vòng tròn chuẩn củaống thủy tròn;
- Nếu bọt nước chưa chuẩn xác vào giữa thì lặp Động tác 1 và Động tác 2 nhiềulần
2 Tiến hành đo cao: gồm các thao tác
- Tư thế cầm và dựng mia: Người dựng mia đứng phía sau mia, quan sát và điềuchỉnh mia thẳng đứng, tay cầm mia không che khuất số đọc Người dựng miatập trung quan sát người thao tác máy để nhận dấu hiệu điều chỉnh mia qua tráihoặc qua phải;
- Thao tác ngắm sơ bộ: Trước khi nhìn vào ống kính, ngắm sơ bộ mia bằng ruồi,khe hoặc ống ngắm sơ bộ gắn trên ống kính;
- Thao tác ngắm bắn chính xác mục tiêu (mia):
Bước 1: Nhìn vào ống kính, điều chỉnh ốc tiêu cự cho thấy rõ màn dây chữ thập,điiều chỉnh ốc điều quang cho thấy rõ mia
Bước 2: Sau khi thấy rõ dây chữ thập và mia, điều chỉnh ốc di động xoay ống kính
từ từ đến khi dây đứng trùng mép phải hoặc giữa mia
Luôn luôn kiểm tra bọt nước của ống thủy khi đo
- Cách đọc chỉ số trên mia:
Trang 38 Đọc 4 số theo đơn vị mét hoặc milimét (ví dụ: số đọc dây giữa là G=3,456mhoặc G=3456mm) Số thứ nhất là mét, số thứ hai là decimet, số thứ 3 đếmvạch centimet và số cuối là ước lượng milimét của phần lưng chừngcentimét.
Đọc cả trên (T), dưới (D) và giữa (G) ta kiểm tra theo công thức:
Bằng các dụng cụ và phương tiện nêu trên tiến hành đo sâu tại từng thuỷ trực vàkhoảng cách giữa chúng
d Chọn mặt cắt ngang
Số lượng mặt cắt và số điểm đo trên mặt cắt sẽ quy định độ chính xác của tài liệu
Vị trí mặt cắt và điểm đo được chọn ở những chỗ tùy thuộc vào nơi có địa hình thayđổi nhiều hay ít thay đổi Khoảng cách giữa hai mặt cắt ngang liên tiếp dựa vào chỉtiêu sau: Khi độ rộng B <100 m, khoảng cách giữa hai mặt cắt ngang chọn trongkhoảng (1/2 - 1/3)B ; Khi >100 m thì khoảng cách đó bằng (1/3 - 1/4)B; với B(chiềurộng sông)
e Xác định điểm đo trên mặt cắt
Số điểm đo sâu trên mỗi mặt cắt ngang phụ thuộc vào chiều rộng B của sông và địahình đáy (ghồ ghề, bằng phẳng) mà bố trí cho hợp lý Sông có B < 100m khoảngcách 5m Số lượng đường thuỷ trực đo sâu có thể tham khảo theo bảng sau:
Chiều rộng sông (m) < 100 100 200 200 500 500 1000
Số thuỷ trực đo sâu 20 20 30 30 40 40 50
Để xác định vị trí từng điểm đo trên mặt cắt ngang có thể dùng các phương phápsau:
- Phương pháp căng dây: (B < 300 m) dùng cho khu vực ít thuyền bè qua lại;
- Dùng phương pháp bằng máy thủy bình và mia
f Phương pháp tính toán diện tích mặt cắt
Trang 39b1; b2; b3; bn: Khoảng cách (m) từ mốc khởi điểm đến điểm khảo sát
Sử dụng thiết bị máy lưu tốc và đồng hồ bấm giây
Đo lưu tốc được tiến hành cùng lúc với đo sâu và thực hiện đo lần lượt từng điểm
- Độ sâu h = 2 - 3m đo 3 điểm tại các vị trí: 0.2h, 0.6h, 0.8h;
- Độ sâu h = 1 - 2m đo 2 điểm tại các vị trí: 0.2h, 0.8h;
- Độ sâu h < 1m đo 1 điểm tại vị trí 0.6h
Chú thích: 0.2h : vị trị độ sâu mức 0.2 so với độ sâu tính từ trên mặt tới đáy sông
Phương pháp đo lưu tốc từng thời điểm trên thủy trực được tính theo công thức:
V = 0.6760 * n + 0,0084 (m/s)Trong đó: V lưu tốc tại điểm đo (tức thời) :
T (m/s)
n: là số vòng quay của cánh quạt trong một giây;
R: tổng số vòng quay cánh quạt trong thời gian T;
T: thời gian đo lưu tốc tại mọi điểm, tính bằng giây
Trang 403.2.1.5 Phương pháp xác định lưu lượng tại một mặt cắt sông
Tính lưu lượng nước bộ phận bằng tích của lưu tốc bình quân bộ phận với diện tích
1 2 1 2 1
1 1
22
2
t t t
K
h b
b 1 , b 2 , b 3: khoảng cách giữa các thủy trực (m);
h 1 , h 2: độ sâu của các thủy trực (m);
K b: hệ số biểu thị ảnh hưởng của bờ sông với lưu tốc;
2 1 2
1 1
h h b
h
: diện tích bộ phận (m2);
2 2
1 1
2 b t
t t t
: lưu tốc bình quân từng bộ phận (m/s)
3.2.2 Thu thập các số liệu thứ cấp
- Vềthủy lợi (hệ thống kênh mương, công, đê bao): Dữ liệu thứ cấp về nền bản
đồ hành chính được thu thập tại TTNN Mùa Xuân tỉnh Hậu Giang bao gồm:các số liệu báo cáo về quản lý hiện trạng công trình thủy lợi và dữ liệu bản
đồ về công trình đê bao, kênh mương sông ngòi trong những năm gần đây;
- Tài liệu về dân số ởTTNN Mùa Xuân năm 2016;
- Số liệu về đất đai ởTTNN Mùa Xuânnăm 2016;
- Nhu cầu sử dụng nước (nông nghiệp, sinh hoạt, rừng tràm) trong TTNN MùaXuân năm 2016
3.3 Phương pháp xử lý số liệu
3.3.1 Phương pháp thống kê mô tả
Mục đích sử dụng phương pháp thống kê trong nghiên cứu là để thống kê các sốliệu thu thập được: (i) Kết quả thu thập số liệu thứ cấp về thủy lợi (hệ thống kênhgạch, cống, đê) từ TTNN Mùa Xuân; (ii) Lưu lượng nước toàn mặt cắt (bao gồmmực nước và lưu tốc)
Các số liệu trên sẽ được thống kê trong bảng của Excel và biễu diễn bằng đồ thịthích hợp.Phương pháp dùng đồ thị thống kê sử dụng con số kết hợp với các đường