Nghiên cứu ứng dụng mô hình Mike 11 mô phỏng nguồn nước phục vụ vận hành hệ thống thủy nông Thác Huống (Luận văn thạc sĩ)

Nghiên cứu ứng dụng mô hình Mike 11 mô phỏng nguồn nước phục vụ vận hành hệ thống thủy nông Thác HuốngNghiên cứu ứng dụng mô hình Mike 11 mô phỏng nguồn nước phục vụ vận hành hệ thống thủy nông Thác HuốngNghiên cứu ứng dụng mô hình Mike 11 mô phỏng nguồn nước phục vụ vận hành hệ thống thủy nông Thác HuốngNghiên cứu ứng dụng mô hình Mike 11 mô phỏng nguồn nước phục vụ vận hành hệ thống thủy nông Thác HuốngNghiên cứu ứng dụng mô hình Mike 11 mô phỏng nguồn nước phục vụ vận hành hệ thống thủy nông Thác HuốngNghiên cứu ứng dụng mô hình Mike 11 mô phỏng nguồn nước phục vụ vận hành hệ thống thủy nông Thác HuốngNghiên cứu ứng dụng mô hình Mike 11 mô phỏng nguồn nước phục vụ vận hành hệ thống thủy nông Thác HuốngNghiên cứu ứng dụng mô hình Mike 11 mô phỏng nguồn nước phục vụ vận hành hệ thống thủy nông Thác HuốngNghiên cứu ứng dụng mô hình Mike 11 mô phỏng nguồn nước phục vụ vận hành hệ thống thủy nông Thác HuốngNghiên cứu ứng dụng mô hình Mike 11 mô phỏng nguồn nước phục vụ vận hành hệ thống thủy nông Thác Huống

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE 11 MÔ PHỎNG NGUỒN NƯỚC PHỤC VỤ VẬN HÀNH HỆ

THỐNG THỦY NÔNG THÁC HUỐNG

CHUYÊN NGÀNH: THỦY VĂN HỌC

CẤN THỊ THANH HIỀN

HÀ NỘI, NĂM 2018

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1 TS TRƯƠNG VÂN ANH

HÀ NỘI, NĂM 2018

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

Cán bộ hướng dẫn chính: TS.Trương Vân Anh

Cán bộ hướng dẫn phụ:

Cán bộ chấm phản biện 1: PGS TS Nguyễn Kiên Dũng

Cán bộ chấm phản biện 2: PGS TS Nguyễn Thanh Hùng

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại:

HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

Ngày 17 tháng 9 năm 2018

i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là hoàn toàn trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Các thông tin tham khảo của các tác giả đã được trích dẫn đầy đủ nguồn trong luận văn theo đúng quy định của cơ sở đào tạo

Hà Nội, ngày 18 tháng 7 năm 2018

Tác giả luận văn

Cấn Thị Thanh Hiền

ii

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong Khoa Khí Tượng Thủy Văn, Trường Đại học Tài Nguyên và Môi Trường Hà Nội đã truyền thụ kiến thức cho tôi trong suốt quá trình học tập vừa qua, đặc biệt là cô TS Trương Vân Anh đã tạo điều kiện, hướng dẫn và chỉ dạy rất tận tình để tôi hoàn thành đề tài này

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Lãnh đạo Viện Quy hoạch và Thiết kế nông nghiệp, Lãnh đạo Trung tâm Phát triển bền vững Nông nghiệp Nông thôn đã cho phép, tạo điều kiện về thời gian, động viên tinh thần cho tôi hoàn thiện luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn đến Công ty TNHH MTV KTCTTL Sông Cầu, Chi cục thống kê các huyện đã giúp đỡ tôi trong tiếp cận thông tin, tài liệu liên quan đến luận văn

Cuối cùng tôi cũng xin chân thành cảm ơn tới gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã cùng chia sẻ, giúp đỡ, động viên, khích lệ và tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn này

Trong khuôn khổ của đề tài : “Nghiên cứu ứng dụng mô hình MIKE 11 mô phỏng nguồn nước phục vụ vận hành hệ thống thủy nông Thác Huống”, với sự

giúp đỡ của các thầy cô và các bạn cùng khả năng và sự cố gắng nỗ lực của bản thân tôi đã hoàn thành việc nghiên cứu của đề tài này, nhưng do thời gian và lượng kiến thức thực tế còn hạn chế, không tránh khỏi những thiếu sót trong quá trình nghiên cứu Vì vậy, tôi rất mong nhận được sự đóng góp quý báu của thầy cô giáo, các chuyên gia và các bạn để luận văn của tôi được hoàn thiện hơn

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 18 tháng 7 năm 2018

Cấn Thị Thanh Hiền

iii

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC HÌNH viii

MỞ ĐẦU 1

1.Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Phạm vi nghiên cứu 2

3.1 Phạm vi không gian 2

3.2 Phạm vi thời gian 2

3.3 Đối tượng nghiên cứu 3

4 Nội dung nghiên cứu 3

5 Phương pháp nghiên cứu 3

6 Bố cục luận văn 4

CHƯƠNG 1 5

TỔNG QUAN VỀ VẤN NGHIÊN CỨU 5

1.1 Hệ thống tài nguyên nước và quản lý hệ thống tài nguyên nước 5

1.2 Tình hình nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam 6

1.2.1 Nghiên cứu trên thế giới 6

1.2.2 Nghiên cứu tại Việt Nam 7

1.2.3 Một số nghiên cứu đã có trên hệ thống 9

1.3 Tổng quan về vùng nghiên cứu 10

1.3.1 Vị trí địa lý [15] 10

1.3.2 Địa hình 11

1.3.3 Địa chất, thổ nhưỡng 12

1.3.4 Thảm phủ thực vật [14] 12

1.3.5 Đặc điểm khí tượng thủy văn 13

1.3.6 Hiện trạng Hệ thống thủy nông Thác Huống và công trình trên hệ thống sông 15

1.3.7 Hiện trạng điều kiện tự nhiên kinh tế xã hội 20

iv

CHƯƠNG2…… ……… ………21

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ CƠ SỞ DỮ LIỆU 22

2.1 Cơ sở lý thuyết mô hình MIKE 11 22

2.1.1 Mô hình MIKE 11 22

2.1.2 Cấu trúc của mô hình 22

2.1.3 Hệ phương trình cơ bản trong mô hình MIKE 11 22

2.2 Công trình điều khiển trong hệ thống (kiểm soát hệ thống) 24

2.2.1 Vị trí (Location) 24

2.2.2 Thuộc tính (Attributes) bao gồm 25

2.2.3 Định nghĩa Kiểm soát (Control Definitions) 25

2.3 Yêu cầu về số liệu của mô hình 28

2.4 Các bước thực hiện 28

CHƯƠNG 3 29

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 29

3.1 Đánh giá hiện trạng vận hành hệ thống 29

3.1.1 Đánh giá hiện trạng vận hành hệ thống 29

3.1.2 Xây dựng phương án vận hành cho hệ thống 31

3.1.3 Đánh giá nhu cầu nước trên hệ thống thủy nông Thác Huống 33

3.2 Nghiên cứu đánh giá tình hình cấp nước tưới hệ thống thủy nông Thác Huống bằng mô hình MIKE 11 37

3.2.1 Thu thập số liệu và thiết lập mô hình toán 37

3.2.2 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình thủy lực 41

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 59

1 Kết luận 59

2 Kiến nghị 59

TÀI LIỆU THAM KHẢO 60

v

TÓM TẮT LUẬN VĂN

+ Họ và tên học viên: Cấn Thị Thanh Hiền

+ Cán bộ hướng dẫn: TS.Trương Vân Anh

+ Tên đề tài: Nghiên cứu ứng dụng mô hình Mike 11 mô phỏng nguồn nước phục vụ vận hành hệ thống thủy nông Thác Huống

+ Tóm tắt:

Hệ thống thủy nông Thác Huống là một trong tổng số 75 công trình trên cả nước, có nhiệm vụ tưới cho 52.520 ha đất canh tác Tuy nhiên do yêu cầu phát triển giai đoạn hiện tại và trong tương lai, đã bộc lộ những hạn chế và nhiều vấn đề tồn tại cần khắc phục đó là lượng nước tưới không đủ để vận hành hệ thống không theo kế hoạch đề ra, thực tế cho thấy một số vùng tưới ở phía hạ nguồn vẫn không đủ nước tưới so với kế hoạch được đặt ra Luận văn này tập trung vào việc mô phỏng thực trạng nguồn nước dựa vào số liệu thực đo và sử dụng công cụ mô hình thủy lực MIKE 11, dựa vào kết quả mô phỏng để nghiên cứu đưa ra giải pháp vận hành hệ thống thủy nông Thác Huống một cách hiệu quả nhất Kết quả của nghiên cứu đạt được là thiết kế thành công phương án vận hành HTTN Thác Huống

Từ khóa: Vận hành hệ thống; Hệ thống thủy nông; Hệ thống tài nguyên nước; Thác Huống; MIKE 11

+ Abstract:

Thac Huong irrigation system is one of the 75 systems in Viet Nam, which is responsible for irrigating 52,520 ha of cultivated land However, for current and future development requirements, it’s said to express many limitations and problems that need

to be overcome, that is not enough water to operate the system following tentative plan

In fact, in some areas of the downstream, irrigation is not sufficient as planned Dissertation focuses on the simulation of actual water status based on the measured data and using the MIKE 11 hydraulic modeling tool, based on simulated results to investigate solutions for Thac Huong irrigation system operationin the most effective way The study result is that the water level calculated at all locations in Thac Huong irrigation system will be at suitable water level to irrigate the areas during the key irrigation period The research result is successful design of the Thac Huong irrigation system

Keywords: System operation;Irrigation system; Water resources system; Thac

Huong; MIKE 11

vi

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

GDP Tổng sản phẩm nội địa

HTTNN Hệ thống tài nguyên nước

TNHH MTV KTCTTL Trách nhiệm hữu hạn một thành viên

kỹ thuật công trình thủy lợi

vii

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Hiện trạng kênh Trôi 18

Bảng 1.2 Hiện trạng kênh N5 18

Bảng 1.3 Bảng thống kê các công trình sử dụng tính toán trong hệ thống 19

Bảng 3.1: Lịch tưới vụ chiêm xuân giai đoạn I năm 2014 29

Bảng 3.2: Lịch tưới vụ chiêm xuân giai đoạn II năm 2014 30

Bảng 3.3 : Phương án vận hành cống theo lịch tưới 31

Bảng 3.4: Thống kê tài liệu địa hình trên hệ thống thủy nông Thác Huống 38

Bảng 3.5: Biểu thời gian tính toán được sử dụng trong mô hình 41

Bảng 3.6: Chỉ tiêu đánh giá chất lượng hiệu chỉnh bộ thông số của mô hình 43

Bảng 3.7: Bộ thông số (thông số nhám) của mô hình cho hệ thống thủy nông Thác Huống 44

Bảng 3.8: Chỉ tiêu đánh giá chất lượng kiểm định bộ thông số của mô hình 44

viii

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Bản đồ ranh giới hệ thống thủy nông Thác Huống 11

Hình 3.1: Phương án vận hành cống theo lịch tưới 33

Hình 3.2: Vận hành cống Lữ Vân và nhu cầu nước của 34

khu tưới Hạ Lữ Vân 35

Hình 3.3: Vận hành cống Lăng Trình và nhu cầu nước tưới của 35

khu Thượng An Cập 35

Hình 3.4: Vận hành cống đầu kênh N3 và nhu cầu nước tưới của 36

khu tưới N3 36

Hình 3.5: Vận hành cống An Cập, cống đầu kênh N3 và nhu cầu nước tưới của 36

khu Hạ An Cập 36

Hình 3.6: Vận hành cống đầu kênh N5 và nhu cầu nước tưới của khu tưới Kênh N5 37

Hình 3.9 :Thiết lập hệ thống cống trên Hệ thống thủy nông Thác Huống 40

Hình 3.11: Kết quả tính toán và thực đo quá trình mực nước tại cống Lữ Vân (03/01/2014 – 30/05/2014) 42

Hình 3.12: Kết quả tính toán và thực đo quá trình mực nước tại cống An Cập (03/01/2014 – 30/05/2014) 43

Hình 3.14: Kết quả tính toán và thực đo quá trình mực nước tại cống Lữ Vân (02/01/2015 – 30/05/2015) 46

Hình 3.15: Kết quả tính toán và thực đo quá trình mực nước tại cống An Cập (02/01/2015 – 30/05/2015) 46

Hình 3.16: Biểu đồ đường quá trình mực nước thực đo (màu xanh lá cây) và tính toán (màu xanh nước biển) tại khu Thượng Lũ Yên GD1; đường màu đỏ là cốt nước yêu cầu 48

Hình 3.17: Biểu đồ đường quá trình mực nước thực đo (màu xanh lá cây) và tính toán (màu xanh nước biển) tại khu Thượng Lữ Vân GD1; đường màu đỏ là cốt nước yêu cầu 49

Hình 3.18 Biểu đồ đường quá trình mực nước thực đo (màu xanh lá cây) và tính toán (màu xanh nước biển) tại khu Hạ Lữ Vân GD1; đường màu đỏ là cốt nước yêu cầu 50

Hình 3.19: Biểu đồ đường quá trình mực nước thực đo (màu xanh lá cây) và tính toán (màu xanh nước biển) tại khu Thượng An Cập GD1; đường màu đỏ là cốt nước yêu cầu 51

Hình 3.20: Biểu đồ đường quá trình mực nước thực đo (màu xanh lá cây) và tính toán (màu xanh nước biển) tại khu Hạ An Cập GĐ1; đường màu đỏ là cốt nước yêu cầu 52

Hình 3.21: Biểu đồ đường quá trình mực nước thực đo (màu xanh lá cây) và tính toán (màu xanh nước biển) tại khu Thượng Lũ Yên GD2; đường màu đỏ là cốt nước yêu cầu 53

Hình 3.22: Biểu đồ đường quá trình mực nước thực đo (màu xanh lá cây) và tính toán (màu xanh nước biển) tại khu Thượng Lữ Vân GD2; đường màu đỏ là cốt nước yêu cầu 54

Hình 3.23: Biểu đồ đường quá trình mực nước thực đo (màu xanh lá cây) và tính toán(màu xanh nước biển) tại khu Hạ Lữ vân GD2 55

Hình 3.24: Biểu đồ đường quá trình mực nước thực đo (màu xanh lá cây) và tính toán (màu xanh nước biển) tại khu Thượng An Cập GD2; đường màu đỏ là cốt nước yêu cầu 56

Hình 3.25: Biểu đồ đường quá trình mực nước thực đo (màu xanh lá cây) và tính toán (màu xanh nước biển) tại khu Hạ An Cập GD2; đường màu đỏ là cốt nước yêu cầu 57

1

MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết của đề tài

Nước là tài nguyên đặc biệt quan trọng, là thành phần thiết yếu của sự sống

và môi trường, là điều kiện để khai thác và sử dụng tài nguyên khác và là nguyên liệu không thể thay thế của các ngành kinh tế Ngoài lợi ích mà nước đem lại, nước cũng có thể gây những tai họa khủng khiếp cho dân sinh, kinh tế và môi trường Tài nguyên nước luôn vận động và luân hồi nhưng hữu hạn Vì thế việc khai thác xây dựng và quản lý hiệu quả các công trình thuỷ lợi để phát huy những mặt lợi, hạn chế những tác hại của nước, vừa là giải pháp, vừa là mục tiêu hết sức quan trọng đảm bảo sự nghiệp phát triển bền vững nông nghiệp và nông thôn trong thời kỳ mới

Với mục tiêu đẩy mạnh công nghiệp hoá, hiện đại hoá, xây dựng nền kinh tế độc lập tự chủ, đưa nước ta cơ bản trở thành một nước công nghiệp theo hướng hiện đại vào năm 2020; muốn vậy trước hết nông nghiệp và nông thôn phải phát triển lên một trình độ mới bằng việc đổi mới cơ cấu cây trồng, vật nuôi, tăng giá trị thu được trên một đơn vị diện tích, ứng dụng tiến bộ khoa học và công nghệ; phát triển công nghiệp, dịch vụ, các làng nghề ở nông thôn, tạo nhiều việc làm mới

Để đáp ứng những mục tiêu đó, công tác thuỷ lợi phục vụ sản xuất nông –lâm – ngư - diêm nghiệp và kinh tế nông thôn đang đứng trước những thời cơ và thách thức mới Đó là việc đảm bảo nước để ổn định cho 4 triệu ha đất có điều kiện sản xuất lúa, giữ vững an ninh lương thực với sản lượng lương thực có hạt trên 50 triệu tấn vào năm 2015;

có các giải pháp thuỷ lợi hiệu quả phục vụ cho 2,97 triệu ha cây công nghiệp và cây ăn quả lâu năm, cho 0,68 triệu ha cây công nghiệp hàng năm; cung cấp nước cho các cơ sở sản xuất tiểu thủ công nghiệp, các làng nghề nông thôn, cung cấp nước sạch cho cư dân nông thôn; xây dựng các hệ thống cung cấp nước để làm muối chất lượng cao và nuôi trồng thuỷ, hải sản với qui mô lớn; xử lý nước thải từ các vùng nuôi trồng thuỷ sản tập trung, từ các làng nghề, từ các cơ sở sản xuất công nghiệp dịch vụ ở nông thôn

Hiện nay Việt Nam đã và đang xây dựng nhiều các công trình tài nguyên nước nhằm điều hòa nguồn nước phục vụ cho các lĩnh vực bao gồm sinh hoạt, sản xuất nông nghiệp, công nghiệp bước đầu đã đem lại được nhiều thành tựu đáng kể

Luận văn đủ ở file: Luận văn full