Tải bản đầy đủ

Ứng dụng mô hình thủy văn mô phỏng dòng chảy năm hồ chứa nước định bình

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN NGỌC THANH

ỨNG DỤNG MÔ HÌNH THỦY VĂN MÔ PHỎNG
DÕNG CHẢY NĂM HỒ CHỨA NƯỚC ĐỊNH BÌNH

Chuyên ngành : Kỹ thuật xây dựng công trình thuỷ
Mã số: 60.58.02.02

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY

ĐÀ NẴNG - 2018


Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: TS. Tô Thúy Nga


Phản biện 1: PGS. TS. Nguyễn Chí Công
Phản biện 2: TS. Võ Ngọc Dương

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp
thạc sỹ họp tại Trường Đại học Bách khoa vào ngày 21 tháng 6 năm
2018.

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm Thông tin - Học liệu, Trường Đại học Bách Khoa, Đại
học Đà Nẵng.
- Thư viện Khoa Xây dựng Thủy Lợi – Thủy Điện, Trường Đại học
Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng.


1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hồ chứa nước Định Bình được xây dựng hoàn thành và đưa
vào khai thác sử dụng năm 2009, dung tích thiết kế 226,21 triệu m3
nước. Địa điểm xây dựng trên sông Kôn thuộc xã Vĩnh Hảo, huyện
Vĩnh Thạnh, tỉnh Bình Định. Đây là hồ chứa thủy lợi lớn nhất và
cũng là công trình trọng điểm của tỉnh Bình Định, góp phần đáng kể
cho việc phát triển kinh tế xã hội của địa phương.
Nhiệm vụ của hồ chứa nước cung cấp nước tưới cho hơn
28.060 ha đất nông nghiệp; xả về hạ lưu Q = 3 m3/s chống cạn kiệt
dòng chảy và xâm nhập mặn ở cửa sông, bảo vệ môi trường sinh thái
trong khu vực; cấp nước cho công nghiệp nông thôn, cho dân sinh và
nuôi trồng thủy sản; cắt lũ bảo vệ mùa màng, giảm nhẹ lũ chính vụ
cho các vùng hạ du; kết hợp với nuôi trồng thủy sản, phát điện (công
suất N = 9,9 MW) và khai thác các nguồn lợi khác.
Tuy nhiên, theo đánh giá của ngân hàng thế giới (WB), Việt
Nam là một trong những quốc gia chịu tác động nhiều nhất của Biến
đổi khí hậu và nước biển dâng. Trong khoảng 50 năm trở lại đây,
nhiệt độ trung bình năm tăng 0,6 - 0,80C, mực nước biển dâng tăng
khoảng 20cm, lượng mưa có xu hướng gia tăng trong mùa lũ và suy
giảm vào mùa kiệt. Đây là một thách thức rất lớn với nền kinh tế
nông nghiệp của nước ta. Tác động của BĐKH do trái đất nóng lên
sẽ ảnh hưởng lớn đến nhu cầu nước dùng cho nông nghiệp, cho cấp
nước sinh hoạt và môi trường...


Thực tế trong khoảng 10 năm trở lại đây ta thấy, do sự Biến
đổi khí hậu nên lưu vực sông Kôn thuộc hạ lưu hồ chứa nước Định
Bình đã chịu ảnh hưởng nặng nề bởi lũ lụt và hạn hán, với tần suất


2
xảy ra ngày càng tăng và phức tạp, nhất là các năm 2007, 2009,
2011, 2013 và 2016: mùa khô thì ít mưa, nắng nóng kéo dài gây khô
hạn thiếu nước rất nghiêm trọng, cuối năm thì xảy ra mưa lũ lớn bất
thường, do đó đã gây thiệt hại nặng nề, ảnh hưởng lớn đến việc điều
hòa cung cấp nước của công trình, nhất là phục vụ nước tưới cho sản
xuất nông nghiệp. Vì vậy, việc cần thiết hiện nay là phải tính toán
xây dựng trên cơ sở khoa học, phù hợp với thực tiễn và sớm đưa ra
những giải pháp tối ưu để ứng phó với điều kiện Biến đổi khí hậu
trong tương lai.
Xuất phát từ những lý do nêu trên, tác giả chọn đề tài “Ứng
dụng mô hình thủy văn mô phỏng dòng chảy năm hồ chứa nƣớc
Định Bình”.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Đánh giá lại lượng nước đến của lưu vực hồ chứa nước Định
Bình trong tương lai có xét đến Biến đổi khí hậu, để làm cơ sở đề
xuất các giải pháp thích hợp khai thác hiệu quả hồ chứa nước Định
Bình và xây dựng kế hoạch sản xuất cũng như quy hoạch chuyển đổi
cơ cấu các loại cây trồng hợp lý, để góp phần thúc đẩy kinh tế - xã
hội của địa phương phát triển bền vững.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Mô phỏng, đánh giá sự thay đổi chế
độ dòng chảy trên lưu vực hồ chứa nước Định Bình khi xét đến ảnh
hưởng của Biến đổi khí hậu cho các giai đoạn trong thế kỷ 21.
- Phạm vi nghiên cứu: Lưu vực công trình hồ chứa nước
Định Bình.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
4.1. Cách tiếp cận


3
Từ các số liệu thực tế và kịch bản biến đổi khí hậu đã được
Bộ Tài nguyên và Môi trường năm 2016 công bố cho từng vùng, áp
dụng mô hình toán thủy văn tính toán dòng chảy trên các tiểu lưu
vực, tìm bộ thông số tối ưu của mô hình. Sau đó, áp dụng tính toán
dòng chảy năm cho lưu vực hồ chứa nước Định Bình trong tương lai.
4.2. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp kế thừa nghiên cứu.
- Phương pháp phân tích, thống kê và xử lý số liệu.
- Phương pháp ứng dụng mô hình toán.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Từ kết quả nghiên cứu có thể chuyển giao cho cơ quan quản
lý hồ chứa, nâng cao trình độ chuyên môn cho những người kỹ sư
tham gia thực hiện. Xây dựng bộ thông số mô hình phù hợp với lưu
vực nghiên cứu ứng với kịch bản biến đổi khí hậu, làm cơ sở tính
toán dự báo nguồn nước đến đủ độ tin cậy để kịp thời phục vụ công
tác vận hành hồ chứa, có chế độ cấp nước cho sinh hoạt, sản xuất và
phục vụ tưới tiêu một cách hợp lý.
Số liệu dự báo sẽ giúp cho các đơn vị có liên quan có cái
nhìn tổng thể về chế độ dòng chảy ứng với kịch bản biến đổi khí hậu
trong tương lai. Giúp cho đơn vị Quản lý, có kế hoạch vận hành hồ
chứa nước Định Bình hợp lý, vừa đảm bảo an toàn cho công trình,
vừa tránh được tình trạng thiếu nước tưới, sinh hoạt và sản xuất trong
mùa khô, góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất kinh doanh cho doanh
nghiệp và đảm bảo an sinh xã hội trong khu vực hưởng lợi.
6. Nội dung luận văn bao gồm
Luận văn gồm phần Mở đầu, 03 chương và phần kết luận và
kiến nghị.


4
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN KHU VỰC HỒ CHỨA NƢỚC
ĐỊNH BÌNH VÀ SỰ ẢNH HƢỞNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
ĐẾN TÀI NGUYÊN NƢỚC
1.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên
1.1.1. Vị trí địa lý khu vực
Hồ chứa nước Định Bình được xây dựng ở thượng nguồn
sông Kôn tại xã Vĩnh Hảo, huyện Vĩnh Thạnh, tỉnh Bình. Tổng diện
tích lưu vực tính đến tuyến công trình F=1.040km2.
1.1.2. Địa hình địa mạo
Khu vực nghiên cứu nằm trong vùng có địa hình đồi núi cao,
các dãy núi phát triển theo hướng Bắc Nam, các đỉnh núi có cao độ
800 ÷ 900m và bị phân cách bỡi các nhánh suối nhỏ của sông Kôn.
1.2. Đặc điểm địa chất, thổ nhƣỡng khu vực nghiên cứu
1.2.1. Điều kiện địa chất
1.2.2. Điều kiện thổ nhưỡng, thảm thực vật
1.3. Đặc điểm khí hậu thủy văn của khu vực
1.3.1. Đặc điểm khí hậu:
- Mạng lưới các yếu tố và thời gian quan trắc khí tượng khu vực
và vùng liên quan:
Bảng 1. 1: Mạng lưới trạm quan trắc các yếu tố khí tượng - thủy văn
T

Tên trạm

Tọa độ địa lý
Kinh độ

T

Vĩ độ

Thời

Số

Yếu

kỳ

năm

tố

đo

đo

đo

Ghi chú

1

Vĩnh Kim

108.76667

14.23333

1983-2008

26

X(mm)

X(mm):

2

Vĩnh Sơn

108.76666

14.30000

1995-2008

14

X(mm)

Điểm đo

3

Định Bình

108.80000

14.13333

1995-2008

14

X(mm)

mưa

4

Kbang

108.61667

14.16667

1989-2008

20

X(mm)


5
T

Tên trạm

Tọa độ địa lý
Kinh độ

T

Vĩ độ

Thời

Số

Yếu

kỳ

năm

tố

đo

đo

đo

5

Krong

108.43333

14.31667

1983-2008

26

X(mm)

6

An Hòa

108.90594

14.56589

1995-2008

14

X(mm)

7

Hoài Ân

108.88333

14.36667

1995-2008

14

X(mm)

8

An Khê

108.65000

13.95000

1983-2008

26

X(mm)

9

Bình Tường

108.85515

13.94805

1983-2008

26

X,Q

10

Quy Nhơn

109.21760

13.78633

1983-2008

26

Z

Ghi chú

Trạm T.văn

o

- Nhiệt độ không khí (T C):
- Độ ẩm của không khí (u%):
- Số giờ nắng, n (giờ/ngày):
- Vận tốc gió, v (m/s).
- Lượng bốc hơi và tổn thất bốc hơi mặt nước, Z (mm):
- Tình hình gió, bão trong vùng:
- Lượng mưa:

Lượng mưa trung bình nhiề u năm trong vùng đa ̣t từ 1700 ÷
1800 mm ở vùng đồ ng bằ ng và đạt 2000  2200 mm ở các vùng núi
hoă ̣c các sườn phía Đông , Đông Nam . Những vùng núi cao lươ ̣ng
mưa đa ̣t trên 2200 mm.
1.3.2. Đặc điểm thủy văn
1.3.2.1. Mạng lưới sông ngòi
1.3.2.2. Dòng chảy năm
Dòng chảy năm là lượng dòng chảy sản sinh ra của lưu vực
trong thời đoạn bằng một năm cùng với sự thay đổi của nó trong
năm. Lượng dòng chảy năm phụ thuộc vào hai nhân tố quan trọng là
lượng mưa (X) và bốc hơi năm (Z).


6
1.3.2.3. Dòng chảy lũ
1.3.2.4. Dòng chảy kiệt
1.4. Tổng quan về ảnh hƣởng của BĐKH đến tài nguyên nƣớc
1.4.1. Xu thế biến đổi khí hậu
1.4.1.1. Xu thế biến đổi khí hậu quy mô toàn cầu
1.4.1.2. Xu thế biển đổi khí hậu Việt Nam
Trung bình cả nước, nhiệt độ trung bình năm thời kỳ 19582004 tăng khoảng 0,62°C, riêng giai đoạn (1985-2014) nhiệt độ tăng
khoảng 0,42°C.
1.4.2. Tình hình biến đổi khí hậu ở Việt Nam
1.4.2.1. Nhiệt độ
1.4.2.2. Lượng mưa
Bảng 1. 2: Thay đổi lượng mưa (%) trong 57 năm qua (1958-2014) ở các vùng khí hậu

Khu vực

Xuân



Thu

Đông

Năm

Tây Bắc

19,5

-9,1

-40,1

-4,4

-5,8

Đông Bắc

3,6

-7,8

-41,6

10,7

-7,3

Đồng bằng Bắc Bộ

1,0

-14,1

-37,7

-2,9

-12,5

Bắc Trung Bộ

26,8

1,0

-20,7

12,4

0,1

Nam Trung Bộ

37,6

0,6

11,7

65,8

19,8

Tây Nguyên

11,5

4,3

10,9

35,3

8,6

Nam Bộ
9,2
14,4
4,7
80,5
1.4.2.3. Các hiện tượng cực đoan liên quan đến nhiệt độ
1.4.2.4. Các hiện tượng cực đoan liên quan đến mưa
1.4.2.5. Bão và áp thấp nhiệt đới

6,9

1.4.3. Các kịch bản biến đổi khí hậu cho Việt Nam
1.4.4. Tổng quan về nghiên cứu ảnh hưởng của BĐKH đến tài
nguyên nước [3]
1.4.5. Tình hình sử dụng tài nguyên nước ở nước ta hiện nay [4]


7
CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT LẬP MÔ HÌNH
THỦY VĂN TRÊN LƢU VỰC HỒ ĐỊNH BÌNH
2.1. Tổng quan về mô hình thủy văn
2.1.1. Giới thiệu chung
2.1.2. Các bước thiết lập mô hình
- Thu thập thông tin về hệ thống thủy văn, xác định mục tiêu
mô phỏng toán học hệ thống.
- Chọn loại mô hình toán mô tả hệ thống.
- Xác lập cấu trúc hệ thống và mô tả bằng sơ đồ các mối
quan hệ giữa các thành phần trong hệ thống.
- Chọn các thông số của mô hình đặc trưng cho mối quan hệ
giữa các thành phần của hệ thống và thiết lập các biểu thức toán học,
các biểu thức logic của các quá trình trên.
- Xác định bộ thông số của mô hình.
- Kiểm định mô hình.
- Ứng dụng mô hình sau khi đã kiểm định trong tính toán
theo nhiệm vụ của bài toán đặt ra.
2.1.3. Phân loại mô hình dòng chảy
2.1.3.1. Mô hình hộp đen
2.1.3.2. Mô hình quan niệm
2.1.4. Các mô hình thủy văn tiêu biểu
2.1.4.1. Mô hình HEC–HMS (Hydrologic Engineering CenterHydrologic Modeling System)
2.1.4.2. Mô hình TANK
2.1.4.3. Mô hình MIKE – SHE
2.1.4.4. Mô hình SWAT
2.1.5. Phân tích lựa chọn mô hình thủy văn áp dụng mô phỏng cho
lưu vực:


8
Với mô hình với mức độ phân bố càng cao thì số lượng tham
số hiệu chỉnh càng giảm. Những mô hình có mức độ phân bố cao
hơn thì quá trình hiệu chỉnh sẽ đơn giản hơn và kết quả mô hình sẽ
phản ánh đúng thực tế hơn. Từ đó đưa ra kết quả đáng tin cậy hơn.
Tuy nhiên, đối với mô hình phân bố thì yêu cầu dữ liệu chính
xác cao hơn và nhiều hơn so mô hình tập trung. Trong khi lưu vực hồ
chứa nước Định Bình là một trong những lưu vực không quá lớn,
hiện tại tài liệu khí tượng thủy văn trong lưu vực thu thập được để
phục vụ nghiên cứu tính toán chưa đủ dài và đảm bảo độ tin cậy cao.
Vì vậy ta có thể lựa chọn mô hình tập trung MIKE-NAM để tính
toán dòng chảy đến lưu vực hồ Định Bình là phù hợp.
2.2. Khái quát mô hình NAM:
Mô hình NAM là mô hình thuỷ văn mô phỏng quá trình mưa
- dòng chảy diễn ra trên lưu vực. Là một mô hình toán thủy văn, mô
hình NAM bao gồm một tập hợp các biểu thức toán học đơn giản để
mô phỏng các quá trình trong chu trình thuỷ văn. Mô hình NAM là
mô hình nhận thức, tất định, thông số tập trung. Đây là một môđun
tính dòng chảy từ mưa trong bộ phần mềm thương mại MIKE 11 do
Viện Thủy lực Đan Mạch xây dựng và phát triển.
2.2.1. Các điều kiện ban đầu:


9
Cấu trúc mô hình NAM được xây dựng trên nguyên tắc xếp
5 bể chứa theo chiều thẳng đứng và 2 bể chứa tuyến tính nằm ngang.

Hình 2. 1: Cấu trúc của mô hình NAM [13]
2.2.1.1. Bể tuyết tan:
2.2.1.2. Bể chứa mặt:
2.2.1.3. Bể sát mặt (bể tầng rễ cây)
2.2.1.4. Bốc thoát hơi nước:
2.2.1.5. Dòng chảy mặt:
2.2.1.6. Dòng chảy sát mặt:
2.2.1.7. Bổ sung dòng chảy ngầm:
2.2.1.8. Lượng ẩm của đất:
2.2.1.9. Diễn toán dòng chảy mặt và dòng chảy sát mặt:
3.2.1.10. Diễn toán dòng chảy ngầm
2.2.1.11. Bể chứa ngầm
* Điều kiện ban đầu của mô hình
U - lượng nước ban đầu trong bể chứa mặt (mm).
L - lượng nước ban đầu trong bể chứa tầng dưới (mm).
QOF - cường suất dòng chảy mặt sau khi diễn toán qua bể


10
chứa tuyến tính (mm/h).
QIF - cường suất dòng chảy sát mặt khi qua bể chứa tuyến
tính (mm/h).
BF - cường suất dòng chảy ngầm (mm/h).
2.2.2. Các thông số cơ bản của mô hình
Umax

Lượng trữ bề mặt tối đa;

Lmax

Lượng trữ tối đa tầng đáy;

CQOF Hệ số dòng chảy bề mặt, không có thứ nguyên;
TOF

Giá trị ngưỡng tầng đáy cho dòng chảy tràn mặt;

TIF

Giá trị ngưỡng dưới của dòng chảy sát mặt;

TG

Giá trị ngưỡng tầng đáy cho lưu lượng;

CKIF

Hệ số thời gian dòng chảy sát mặt, có thứ nguyên là

thời gian (giờ);
CKBF Hệ số thời gian cho lộ trình dòng chảy đáy;
CK1, CK2

Là hằng số thời gian cho dòng chảy tràn mặt.

2.3. Xây dựng mô hình Mike Nam cho lƣu vực hồ Định Bình
2.3.1. Dữ liệu đầu vào:
- Bản đồ phân chia các tiểu lưu vực; mạng lưới sông suối và vị
trí các trạm khí tượng thủy văn trong vùng nghiên cứu;
- Số liệu mưa ngày thực đo của 04 trạm trong lưu vực gồm:
Vĩnh Sơn, Vĩnh kim, Định Bình và Bình Tường từ năm 1983 đến
năm 2008 (trạm ít nhất 14 năm: từ năm 1995 đến năm 2008);
- Số liệu bốc hơi ngày thực đo của trạm Quy Nhơn, Bình
Định từ năm 1983 đến năm 2008;
- Số liệu dòng chảy ngày thực đo của trạm thủy văn Bình
Tường, Tây Sơn từ năm 1983 đến năm 2008 (26 năm trước khi hồ
Định Bình xây dựng xong năm 2009);


11
- Số liệu biến đổi khí hậu được xác định theo kịch bản nền
và cộng thêm số gia tăng (hoặc giảm) lượng mưa theo các mùa
Xuân, Hạ, Thu, Đông theo các kịch bản BĐKH năm 2016 của Bộ Tài
nguyên và Môi trường.

Hình 2.6. Sơ đồ mạng lưới sông lưu vực Bình Tường


12
- Từ các số liệu đầu vào, tiến hành tạo các tập tin chuỗi thời
gian Time series files (*.DFS0):

Hình 2. 2: Dữ liệu thực đo lưu lượng tại trạm thủy văn Bình Tường
từ năm 1995 – 2008

Hình 2. 3: Dữ liệu thực đo lượng mưa lưu vực Bình Tường từ
năm 1995-2008


13

Hình 2. 4: Dữ liệu bốc hơi thực đo từ năm 1995-2008

- Cách chia tiểu lưu vực: Sử dụng số liệu từ bản đồ địa hình
1/10.000 của Sở Tài nguyên và Môi trường Bình Định, dùng phần
mềm ArcGIS tiến hành phân chia tự động lưu vực của trạm Bình
Tường (bao gồm cả lưu vực hồ Định Bình), ta có được kết quả bản
đồ các tiểu lưu vực gồm: Lưu vực hồ Định Bình và lưu vực hạ lưu hồ
Định Bình.
- Xác định trọng số mưa của lưu vực: Từ vị trí các trạm đo
mưa trong lưu vực thực tế phân bố không đều và thưa, lượng mưa ở
các trạm chênh lệch nhau khá nhiều, cho nên tác giả đã sử dụng
phương pháp hình đa giác Thiessen để tính toán xác định được trọng
số mưa của từng trạm đo mưa đại diện cho từng khu vực (bảng 2.1
và bảng 2.2).


14

Hình 2. 5: Bản đồ vị trí các trạm đo mưa lưu vực Bình Tường


15
Bảng 2. 1: Bảng phân chia tiểu lưu vực Bình Tường

Tên lƣu vực

Diện tích (km2)

Hồ Định Bình

1040

Hạ lưu hồ Định Bình

637

Tổng Bình Tƣờng:

1677

Bảng 2. 2: Bảng trọng số mưa cho các trạm đo mưa

ST

Tên trạm

T

đo mƣa

Lƣu vực Bình Tƣờng

Lƣu vực hồ Định Bình

Diện tích

Diện tích

Trọng

Trọng số

(km )

số mƣa

(km )

mƣa

2

2

01

Vĩnh Sơn

832.60

0.497

832.60

0.800

02

Vĩnh Kim

167.55

0.100

167.55

0.161

03

Định Bình

476.89

0.284

39.85

0.039

04

Bình Tường

199.96

0.119

0

0

*

Tổng cộng:

1677

1.0

1040

1.0

2.3.2. Để đánh giá mức độ hiệu quả của mô hình sử dụng các chỉ
số sau
Bảng 2. 3: Đánh giá mức độ mô phỏng của mô hình tương ứng với chỉ số Nash-Sutcliffe
(Theo Moriasi, 2007)

Nash-

0.75 <

0.65 <

0.50 <

Sutcliffe

NSE ≤

NSE ≤

NSE ≤

(NSE)

1.00

0.75

0.65

Rất tốt

Tốt

Mức độ
mô phỏng

Trung
bình

NSE ≤ 0.50

Dưới trung bình


16
Bảng 2. 4: Tiêu chuẩn đánh giá hệ số tương quan (Theo Moriasi, 2007)

R2

R2< 0,4

Đánh

Không

Giá

đạt

0,4 < R2< 0,8

0,8
R2> 0,85

Đạt

Khá

Tốt

2.4. Kết quả hiệu chỉnh, kiểm định mô hình tại trạm Bình
Tƣờng:
Số liệu khí tượng thủy văn được chia thành hai chuỗi: Chuỗi
số liệu thực đo từ năm 1995-2001 lấy làm thời đoạn hiệu chỉnh thông
số của mô hình và từ năm 2002-2008 lấy làm số liệu kiểm định mô
hình.
Hiệu chỉnh thông số mô hình nhằm xác định các thông số
của mô hình để cho đường quá trình tính toán phù hợp nhất với
đường quá trình thực đo.
2.4.1. Kết quả hiệu chỉnh mô hình NAM:


17

Hình 2. 6: Kết quả hiệu chỉnh mô hình Nam

2.4.2. Kết quả kiểm định mô hình NAM:

Hình 2. 7: Kết quả kiểm định mô hình Nam


18
Bảng 2. 5: Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình NAM tại trạm Bình Tường

T
T
1

Thời kỳ
Trạm

Nash

WBL

Hiệu

Kiểm

Hiệu

Kiểm

Hiệu

Kiểm

chỉnh

định

chỉnh

định

chỉnh

định

Bình

1995-

2002-

Tường

2001

2008

0.784

0.858

-2.8%

-5.3%

Bảng 2. 6: Bộ thông số mô hình NAM sau khi hiệu chỉnh và kiểm định

S
TT
1

Trạm
Bình
Tường

Thông số
Umax

Lmax

CQOF

CKIF

CK1,2

TOF

TIF

19.8

300

0.777

200.8

28.3

0.902

0.968

* Nhận xét:
Qua kết quả kiểm định bộ thông số cho lưu vực trạm Bình
Tường ta rút ra nhận xét sau:
- Quá trình lưu lượng thực đo và mô phỏng khá đồng dạng;
- Hệ số NASH rất tốt đều trên 0,75;
- Pha dao động giữa đường thực đo và mô phỏng khá bám
sát nhau;
- Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình cho thấy, mô
hình NAM mô phỏng khá tốt quá trình hình thành dòng chảy từ mưa
trên lưu vực Bình Tường. Vì vậy, có thể sử dụng bộ thông số tìm
được từ quá trình hiệu chỉnh và kiểm định mô hình của lưu vực Bình
Tường để mô phỏng dòng chảy cho lưu vực hồ Định Bình.


19
CHƢƠNG 3: MÔ PHỎNG DÒNG CHẢY NĂM LƢU VỰC HỒ
ĐỊNH BÌNH THEO CÁC KỊCH BẢN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
3.1. Ứng dụng mô hình MIKE NAM mô phỏng dòng chảy năm
lƣu vực hồ chứa nƣớc Định Bình theo các kịch bản BĐKH:
3.1.1. Lựa chọn các kịch bản tính toán:
Theo khuyến nghị của Bộ Tài nguyên và Môi trường, tác giả
sử dụng 2 kịch bản BĐKH đó là:
- RCP4.5: Kịch bản nồng độ khí nhà kính trung bình thấp.
- RCP8.5: Kịch bản nồng độ khí nhà kính cao.
3.1.2. Sự thay đổi lượng mưa theo các kịch bản BĐKH
Bảng 3. 1: Sự thay đổi lượng mưa trung bình tháng theo kịch bản RCP 4.5

Mùa

Mùa hè

Mùa thu

Mùa đông

xuân

(tháng

(tháng

(tháng 9-

(12-2)

3-5)

6-8)

11)

Đầu thế kỷ (2016-2035)

10,4%

1,5%

19,0%

5,3%

Giữa thế kỷ (2046-2065)

-2,9%

-4,3%

27,9%

12,6%

Cuối thế kỷ (2080-2099)

22,5%

4,3%

22,0%

54,5%

Giai đoạn

Bảng 3. 2: Sự thay đổi lượng mưa trung bình tháng theo kịch bản RCP 8.5

Mùa

Mùa hè

Mùa thu

Mùa

xuân

(tháng 3-

(tháng 6-

đông

(12-2)

5)

8)

(9-11)

Đầu thế kỷ (2016-2035)

2,9%

26,1%

18,2%

1,2%

Giữa thế kỷ (2046-2065)

-8,9%

5,2%

24,5%

11,8%

Cuối thế kỷ (2080-2099)

17,7%

3,2%

16,9%

23,9%

Giai đoạn

3.1.3. Mô phỏng dòng chảy năm lưu vực hồ Định Bình khi xét đến
BĐKH:
Với lượng mưa đã tính toán lại theo các kịch bản đã chọn và
tài liệu bốc hơi của trạm Quy Nhơn, sử dụng bộ thông số đã hiệu


20
chỉnh và kiểm định của lưu vực nghiên cứu, tiến hành mô phỏng
dòng chảy đến của lưu vực hồ Định Bình theo các kịch bản BĐKH.

Q (m3/s)

LƢU LƢỢNG TRUNG BÌNH THÁNG LƢU VỰC HỒ ĐỊNH BÌNH
KHI XÉT ĐẾN BĐKH THEO KỊCH BẢN RCP4.5

250

1986-2005 (kịch bản nền)

200

BĐKH RCP 4.5 (2016-2035)
BĐKH RCP 4.5 (2046-2065)

150

BĐKH RCP 4.5 (2080-2099)
100
50
0

Tháng

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12

Hình 3. 1: Lưu lượng trung bình tháng lưu vực hồ Định Bình theo kịch bản
RCP4.5 của từng giai đoạn

Q (m3/s)
200

LƢU LƢỢNG TRUNG BÌNH THÁNG LƢU VỰC HỒ ĐỊNH BÌNH
KHI XÉT ĐẾN BĐKH THEO KỊCH BẢN RCP8.5

1986-2005 (kịch bản nền)

150

BĐKH RCP 8.5 (2016-2035)
BĐKH RCP 8.5 (2046-2065)

100

BĐKH RCP 8.5 (2080-2099)

50
0

Tháng

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12

Hình 3. 2: Lưu lượng trung bình tháng lưu vực hồ Định Bình theo kịch bản
RCP8.5 của từng giai đoạn


21
Bảng 3. 3: Lưu lượng trung bình tháng lưu vực hồ Định Bình khi xét đến BĐKH theo kịch
bản RCP4.5 Q(m3/s)

Giai đoạn

1

2

3

4

5

6

1986-2005

36.51

23.35

16.45

12.84

14.91

20.23

2016-2035

38.19

24.44

17.18

13.40

15.49

22.77

2046-2065

35.27

22.56

14.30

10.95

12.20

22.27

2080-2099

46.05

29.51

20.57

15.77

17.42

24.73

Giai đoạn

7

8

9

10

11

12

1986-2005

20.08

23.11

42.22

124.85

148.64

103.25

2016-2035

24.95

30.97

52.43

140.58

158.19

111.67

2046-2065

26.08

34.00

58.84

155.01

170.07

99.04

2080-2099

26.89

33.02

80.38

227.02

235.32

134.86

Bảng 3. 4: Lưu lượng trung bình tháng lưu vực hồ Định Bình khi xét đến BĐKH theo kịch
bản RCP8.5 Q(m3/s)

Giai đoạn

1

2

3

4

5

6

1986-2005

36.51

23.35

16.45

12.84

14.91

20.23

2016-2035

36.70

23.47

17.14

14.83

19.85

28.60

2046-2065

33.58

22.59

16.70

13.25

15.86

24.01

2080-2099

41.54

26.61

18.63

14.44

16.40

23.36

Giai đoạn

7

8

9

10

11

12

1986-2005

20.08

23.11

42.22

124.85

148.64

103.25

2016-2035

29.00

33.34

52.39

135.15

151.85

105.42

2046-2065

26.86

33.64

58.03

153.41

168.76

97.43

2080-2099

25.01

30.49

61.05

172.27

187.59

122.59


22
3.2. Đánh giá kết quả ảnh hƣởng BĐKH đến lƣu vực hồ chứa
nƣớc Định Bình:
- Nhìn vào bảng 3.3 và hình 3.1, ta có thể thấy, lưu lượng
trung bình tháng lưu vực hồ Định Bình khi xét đến BĐKH theo kịch
bản RCP 4.5 có xu hướng tăng mạnh vào các tháng 9, 10, 11 và 12;
tăng nhẹ vào các tháng 01 đến tháng 8. Tổ ng lươ ̣ng dòng chảy mùa
kiê ̣t từ tháng 01 tới tháng 9 chiế m 30,1% tổ ng lươ ̣ng dòng chảy năm.
- Bảng 3.4 và hình 3.2, cho ta thấy, lưu lượng trung bình
tháng lưu vực hồ Định Bình khi xét đến BĐKH theo kịch bản RCP
8.5 có xu hướng tăng mạnh vào tháng 10, 11, 12; tăng nhẹ vào các
tháng 01 đến tháng 9. Tổ ng lươ ̣ng dòng chảy mùa kiê ̣t từ tháng 01 tới
tháng 9 chiế m 32,7% tổ ng lươ ̣ng dòng chảy năm.
- Với cả 2 kịch bản BĐKH thì lưu lượng trung bình năm của
các giai đoạn đều tăng, mức độ tăng dần giai đoạn sau cao hơn giai
đoạn trước. Đặc biệt, giai đoạn cuối thế kỷ 2080-2099 tăng mạnh vào
mùa lũ các tháng 10, 11, 12 và giảm mạnh vào mùa kiệt từ tháng 02
đến tháng 8 so với giai đoạn giữa thế kỷ 2046-2065.
Bảng 3. 5: Lưu lượng mô phỏng lưu vực hồ Định Bình theo kịch bản RCP4.5 Q(m3/s)

Trạm
Lưu vực
hồ Định
Bình

Trung bình

Trung bình

Trung

mùa kiệt

mùa lũ

bình năm

1986-2005

20.93

104.74

48.87

2016-2035

23.42

115.72

54.19

2046-2065

22.20

120.74

55.05

2080-2099

26.74

169.40

74.29

Giai đoạn


23

Bảng 3. 6: Lưu lượng mô phỏng lưu vực hồ Định Bình theo kịch bản RCP8.5 Q(m3/s)

Trung bình

Trung bình

Trung bình

mùa kiệt

mùa lũ

năm

1986-2005

20.93

104.74

48.87

Lưu vực hồ

2016-2035

25.37

111.20

53.98

Định Bình

2046-2065

23.31

119.41

55.34

2080-2099

24.56

135.87

61.66

Trạm

Giai đoạn

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
* Kết luận
1. Kết quả nghiên cứu đã áp dụng mô hình MIKE NAM kết
hợp với kịch bản BĐKH và nước biển dâng cho Việt Nam của Bộ
Tài nguyên và Môi trường năm 2016 đã đánh giá được xu hướng
thay đổi của dòng chảy năm đến lưu vực hồ Định Bình ứng với các
kịch bản BĐKH đã được Bộ Tài nguyên và Môi trường khuyến nghị.
2. Dòng chảy đến lưu vực hồ Định Bình có xu hướng tăng.
Tăng nhẹ vào mùa kiệt ở các tháng 01 đến tháng 9 và tăng mạnh vào
mùa lũ là tháng 10 đến tháng 12. Đặc biệt là giai đoạn cuối thế kỷ từ
năm 2080-2099.
3. Dòng chảy trên lưu vực hồ Định Bình dưới tác động của
BĐKH thay đổi không ngừng, phân bố không đều theo không gian
và thời gian. Do đó, trong tương lai khả năng thiếu nước trong mùa
kiệt và xảy ra mưa lũ lớn trong mùa lũ là rất cao.


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×