CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE BASIN ĐỂ PHÂN BỔ TÀI NGUYÊN NƯỚC CHO LƯU VỰC SÔNG TRÀ KHÚC

- 42 -



Hình 3.1:



Khái niệm của Mike Basin về lập mô hình phân bổ nước



Mô hình Mike Basin được vận hành trên cơ sở một mạng sông được “số

hoá” thiết lập trực tiếp trên máy tính trong nền của ArcView GIS. Tất cả những

thông tin liên quan đến hình dạng của một mạng mô phỏng dòng chảy, vị trí của

người sử dụng nước, vị trí hồ chứa và điểm lấy nước cũng như là điểm thoát

nước được xác định bằng cách chỉnh sửa trực tiếp trên màn hình để hình thành

sơ đồ hệ thống của phương án tính toán.

Đầu vào cơ bản của mô hình bao gồm dữ liệu chuỗi thời gian về dòng

chảy của lưu vực. Các file đầu vào bổ sung xác định đặc tính và quy tắc vận

hành của từng hồ chứa, chuỗi thời gian khí tượng thuỷ văn và dữ liệu thích hợp

cho từng công trình cấp nước hay công trình thuỷ lợi như các yêu cầu về chuyển

dòng và các thông tin khác mô tả dòng chảy hồi quy.

Thông thường, một vài người sử dụng mong muốn lấy nước từ cùng một

nguồn. Trong mô hình Mike Basin, tình huống này được trình bày bằng cách

một vài người sử dụng sẽ kết nối đến cùng một điểm nút. Trong trường hợp

thiếu nước, sẽ có mâu thuẫn về cách phân bổ nguồn nước có sẵn tại một điểm

cấp nước cho những người sử dụng kết nối đến đó. Một nguyên tắc để giải quyết

vấn đề phân bổ nước được yêu cầu, Mike Basin có thể giải quyết vấn đề phân

chia nước với hai nguyên tắc cơ bản là ưu tiên cục bộ và ưu tiên toàn bộ.

Luận văn thạc sỹ



Chuyên ngành Quy hoạch và Quản lý tài nguyên nước



- 43 -



Nguyên tắc ưu tiên cục bộ thường được xem xét giải quyết cho các điểm nút lân

cận có kết nối trực tiếp. Nguyên tắc ưu tiên toàn bộ sử dụng trên lưu vực sông

khi hộ dùng nước được quyền ưu tiên sẽ đáp ứng trước tiên.

Trong Mike Basin, thuật toán ưu tiên toàn bộ được thực hiện bởi một bộ

những nguyên tắc và các loại nguyên tắc khác nhau sẽ được xác định. Nguyên

tắc có ảnh hưởng ít nhất là đến nút mà chúng được ấn định nguyên tắc và có thể

đến một nút thứ hai, điểm khai thác trước. Nhiều nguyên tắc sử dụng có thể

được áp dụng cho cùng một người sử dụng, không nhất thiết phải theo một thứ

tự ưu tiên. Thí dụ, người sử dụng có thể có quyền ưu tiên cao đối với mức cấp

nước tối thiểu cần thiết và quyền ưu tiên rất thấp đối với cấp nước bổ sung.



Hình 3.2:



Bố trí phác họa mô hình lưu vực sông



Một điều rất quan trọng của mô hình Mike Basin là mô hình có khả năng

tác động tới phát triển tài nguyên nước và quản lý hệ thống tài nguyên nước của

lưu vực sông. Mô hình có thể chỉ ra một cách rõ ràng sự cân bằng giữa các đầu

vào thuỷ văn với các nhu cầu sử dụng nước trong hệ thống và:

- Đánh giá các mối quan hệ giữa các phương án phát triển tài nguyên

nước đã được lựa chọn, các phương án phân chia tài nguyên nước trên lưu vực.

Luận văn thạc sỹ



Chuyên ngành Quy hoạch và Quản lý tài nguyên nước



- 44 -



- Lựa chọn khả năng của hồ chứa và những quy tắc vận hành của hồ chứa

đa mục tiêu.

- Cân nhắc giữa các mục tiêu quy hoạch nguồn nước, phân chia tài

nguyên nước Thí dụ như giữa mục tiêu cung cấp nước sinh hoạt và nước tưới

hoặc giữa nước tưới và phát điện.

- Lựa chọn các nguyên tắc vận hành hồ chứa đối với những mục tiêu khác

nhau. Thí dụ như sự lựa chọn giữa việc vận hành theo mục đích phòng lũ và

mục đích trữ nước, phát điện và cấp nước tưới và sinh hoạt.

Có bốn nhóm nhân tố chủ yếu được mô phỏng trong mô hình:

- Nhóm nhân tố hạ tầng cơ sở của hệ thống sông, bao gồm hồ chứa/ đập

nước, trạm bơm, sông suối, kênh mương và các đường ống dẫn nước.

- Nhóm nhân tố sử dụng nước trong hệ thống, như là sử dụng nước cho

sinh hoạt, cho công nghiệp, nông nghiệp, thủy điện, thuỷ sản, hay các hoạt động

khác liên quan đến nước.

- Nhóm nhân tố liên quan đến quản lý hệ thống tài nguyên nước, như các

nguyên tắc vận hành hồ chứa, các phương pháp phân phối nước trong hệ thống.

- Nhóm các nhân tố thuỷ văn như mưa, bốc hơi, dòng chảy... tại các lưu

vực bộ phận và nhập lưu địa phương... đầu vào cho tính toán cân bằng nước của

mô hình toán.

Tất cả những nhóm nhân tố trên đều được đưa vào mô hình toán thông

qua các phương pháp mô phỏng toán học của mô hình.

Nòng cốt của mô hình là mạng lưới các nút và các đường dẫn. Cấu hình

của mạng lưới các đường dẫn phản ánh mối quan hệ không gian giữa các nhân

tố trong hệ thống tài nguyên nước. Những hoạt động sử dụng nước như việc

cung cấp hay xả nước đều được mô phỏng trong mạng lưới thông qua các nút.

Sự vận chuyển của nước trong mạng lưới được thay thế bởi các đường dẫn và

quá trình này luôn được kiểm soát bởi các quy tắc vận hành mà chúng ta đã chỉ

ra cho hệ thống. Ngoài ra khía cạnh về thời gian cũng được thể hiện qua các

chuỗi thời gian của lưu lượng, mưa và bốc hơi.



Luận văn thạc sỹ



Chuyên ngành Quy hoạch và Quản lý tài nguyên nước



- 45 -



Trong mô hình Mike Basin đã sử dụng và mô phỏng hoạt động của hệ

thống qua nhiều loại nút khác nhau như là những nút trên sơ đồ hệ thống sông

tính toán (nút dòng chảy đến, dòng chảy đi nút nhập lưu, nút phân lưu...), các

nút biểu thị các khu vực dùng nước hay nút nhu cầu (như nút tưới, nút cung cấp

nước, nút hồ chứa phát điện...), các nút kiểm soát.

 Các bước ứng dụng mô hình

Cũng như các mô hình cân bằng nước hệ thống sông, mô hinh Mike Basin

khi ứng dụng cần theo các bước chủ yếu sau:

- Phân chia các lưu vực bộ phận và lưu vực nhập lưu địa phương.

- Lập sơ đồ hệ thống cho phương án tính toán: xác định các nút, các khu

vực sử dụng nước, xác định các mối liên hệ bên trong hệ thống và gán trực tiếp

trên màn hình sẽ được sơ đồ hệ thống của phương án tính toán.

- Tính toán xác định các số liệu đầu vào của mô hình: dòng chảy trên các

lưu vực bộ phận, dòng chảy đến các nút tính toán, nhu cầu dùng nước tại các

khu vực sử dụng, các thông số các công trình dùng nước.

- Tính toán cân bằng nước hệ thống theo sơ đồ tính toán, phân tích kết quả

tính toán nguồn nước trên các vị trí đặc trưng của mạng sông và khả năng cấp

nước tại các nơi sử dụng, kết quả vận hành các công trình.... từ đó rút ra nhận

xét về sử dụng nước.

3.2 Ứng dụng mô hình MIKE BASIN để phân bổ nguồn nước trên lưu vực

sông Trà Khúc

3.2.1 Phân tích, lựa chọn kịch bản

a)

Trình tự, nội dung xây dựng mô hình cân bằng nước

Luận văn tập trung nghiên cứu ứng dụng mô hình MIKE BASIN tính toán

phân bổ nguồn nước cho lưu vực sông Trà Khúc - tỉnh Quảng Ngãi (giai đoạn

hiện tại và đến năm 2020) đồng thời. Qua kết quả tính toán cân bằng nước bằng

mô hình MIKE BASIN đề xuất nguyên tắc và tỷ lệ phân bổ nguồn nước trên lưu

vực sông Trà Khúc, đặc biệt là trong tình huống thiếu nước.

Với mục tiêu đã được xác định gồm: (1) xây dựng được công cụ ứng dụng

mô hình MIKE BASIN tính cân bằng nước lưu vực sông Trà Khúc giai đoạn

Luận văn thạc sỹ



Chuyên ngành Quy hoạch và Quản lý tài nguyên nước



- 46 -



hiện trạng 2012 và giai đoạn 2012 – 2020 đồng thời, (2) đề xuất phương pháp

luận phân bổ chia sẻ nguồn nước áp dụng đối với lưu vực sông Trà Khúc. Trên

cơ sở đó, hướng giải quyết bài toán phân bổ nguồn nước trên lưu vực sông Trà

Khúc thông qua việc ứng dụng công cụ mô hình MIKE BASIN được nghiên cứu

sử dụng trong luận văn này như sau:

Phân chia LV/ tiểu LV, khu/ phân khu cân



bằng nước



Lập sơ đồ tính

- Số hóa mạng sông/ suối

- Đưa nút cân bằng (nút đơn, nút lưu vực,

nút kiểm tra)

- Đưa hệ thống công trình

- Xác định các hộ/ ngành dùng nước

Chuẩn bị số liệu thủy văn

- Xác định Qi, Mi tại các lưu vực bộ phận

- Xác định Qp 50%, 85%  năm đại

biểu  Xác định Qi, Mi tại các lưu vực

bộ phận



Chuẩn bị số liệu

- Qi (m3/s); Mi (l/skm2); Xi(mm); Ui(mm)

- Nhu cầu SD nước của các hộ ngành/ phân

khu tính toán cân bằng nước

- Thông số kỹ thuật các công trình KTSD



Tính toán cân bằng nước theo các kịch

bản nguồn nước đến TS 50%, 85%

- Phương án hiện trạng

- Kỳ quy hoạch 2020



Chạy

MIKE BASIN



Kết xuất số số liệu, phân tích, đánh giá và

xây dựng báo cáo

- Cân bằng nước hiện trạng

- Cân bằng nước 2020



Luận văn thạc sỹ



Chuyên ngành Quy hoạch và Quản lý tài nguyên nước