Luận văn thạc sĩ khoa học Tính toán cân bằng nước hệ thống lưu vực sông thạch hãn tỉnh quảng trị " 1 Đại học quốc gia Hà Nội Trờng đại học khoa học tự nhiên Ngô chí tuấn tính toán cân bằng nớc hệ thống lu vực sông thạch hãn tỉnh quảng trị Luận văn thạc sĩ khoa học Hà Nội - 2009 2 Đại học quốc gia Hà Nội Trờng đại học khoa học tự nhiên Ngô chí tuấn tính toán cân bằng nớc hệ thống lu vực sông thạch hãn tỉnh quảng trị Chuyên ngành: thủy văn học Mã số: 60.44.90 Luận văn thạc sĩ khoa học Ngời hớng dẫn khoa học: TS. Trần ngọc anh Hà Nội 2009 3 Mục Lục Danh mục chữ viết tắt 5 Danh mục bảng biểu 6 Danh mục hình vẽ 8 Mở đầu 9 Chơng 1. Đặc điểm địa lý tự nhiên và kinh tế xã hội lu vực sông Thạch Hãn 10 1.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên 10 1.1.1. Vị trí địa lý 10 1.1.2. Địa hình và địa mạo 11 1.1.3. Địa chất và thổ nhỡng 12 1.1.4. Thảm thực vật 13 1.1.5. Khí hậu 14 1.1.6. Thuỷ văn 18 1.2. Tình hình phát triển kinh tế xã hội trên lu vực sông Thạch Hãn21 1.2.1. Dân số 21 1.2.2. Cơ cấu kinh tế 22 Chơng 2. Cân bằng nớc hệ thống và giới thiệu mô hình mike basin 26 2.1. Khái niệm về hệ thống nguồn nớc và cân bằng nớc hệ thống 26 2.1.1. Hệ thống nguồn nớc 26 2.1.2. Khái niệm cân bằng nớc hệ thống 27 2.1.3. Phơng pháp tính toán cân bằng nớc hệ thống 27 2.1.4 Tình hình nghiên cứu cân bằng nớc hệ thống ở Việt Nam 32 2.2. các mô hình toán cân bằng nớc 34 2.2.1. Hệ thống mô hình GIBSI [25, 31] 35 2.2.2. Chơng trình Sử dụng nớc (Water Utilization Project) [25, 31] 36 2.2.3. Mô hình BASINS [25, 31] 36 2.2.4. Mô hình hệ thống đánh giá và phát triển nguồn nớc WEAP[25, 31] 38 2.2.5. Bộ mô hình MIKE (DHI) [25, 31, 34] 39 2.3. Giới thiệu mô hình MIKE BASIN [25, 34] 40 2.3.1 Giới thiệu chung 40 2.3.2. Số liệu đầu vào cho mô hình 43 2.3.3. Kết quả của mô hình 44 Chơng 3. áp dụng mô hình mike basin tính toán cân bằng nớc hệ thống lu vực sông thạch hãn 45 3.1 Hiện trạng dùng nớc trên lu vực 45 3.1.1. Tài liệu nhu cầu dùng nớc 45 3.1.2. Hiện trạng các hộ sử dụng nớc trên lu vực sông Thạch Hãn 45 4 3.2. Cân bằng nớc lu vực sông Thạch Hãn bằng mô hình MIKE BASIN 50 3.2.1. Phân vùng tính cân bằng nớc 51 3.2.2. Tính toán dòng chảy đến tại các tiểu vùng 57 3.2.3. Tính toán nhu cầu dùng nớc cho các ngành tại các tiểu vùng 58 3.2.4. Tính toán hiện trạng cân bằng nớc hệ thống lu vực sông Thạch Hãn 75 3.2.5. Tính toán cân bằng nớc hệ thống lu vực sông Thạch Hãn theo quy hoạch đến 2010 86 Kết luận 88 Kiến nghị 91 Tài liệu tham khảo 92 Phụ lục 95 Phụ lục 1. số liệu khí tợng trạm đông hà, khe sanh 96 PL1.1 Số liệu khí tợng trạm Đông Hà 96 PL1.2 Số liệu khí tợng trạm Khe Sanh 96 PL1.3 Lợng ma tháng tại trạm Đông Hà (Đơn vị mm) 97 PL1.4 Lợng ma tháng tại trạm Khe Sanh (Đơn vị mm) 98 Phụ lục 2. Tổng hợp nhu cầu sử dụng nớc tại các khu trên lu vực sông Thạch Hãn năm 2007 99 Phụ lục 3. Bảng tổng hợp kết quả tính cân bằng nớc cho các khu trên lu vực sông Thạch Hãn 103 5 Danh mục chữ viết tắt CROPWAT Mô hình tính nhu cầu tới của cây trồng theo chỉ tiêu sinh thái GIBSI Bộ mô hình tổng hợp của Canađa (Gestion Intộgrộe des Bassins versants l'aide d'un Systốme Informatisộ) IQQM Mô hình mô phòng nguồn nớc ISIS Mô hình thuỷ động lực học (Interactive Spectral Interpretation System) MIKE Bộ mô hình thuỷ lực và thuỷ văn lu vực của Viện Thuỷ lực Đan Mạch NAM Mô hình dòng chảy của Đan Mạch (Nedbứr-Afrstrứmnings-Model) QUAL2E Mô hình chất lợng nớc (Water Quality version 2E) SSARR Mô hình hệ thống diễn toán dòng chảy của Mỹ (Streamflow Synthesis and Reservoir Regulation) SWAT Mô hình mô phỏng dòng chảy mặt qua độ ẩm đất (Soil and Water Assessment Tool) TANK Mô hình bể chứa của Nhật Bản WUP Chơng trình sử dụng nớc TM. DV, DL Thơng mại, dịch vụ, du lịch GTT, BVMT Giao thông thủy, bảo vệ môi trờng 6 Danh mục bảng biểu Bảng 1.1. Diễn biến tài nguyên rừng ở Quảng Trị và hiệu quả 13 Bảng 1.2. Chuẩn ma năm và sai số quân phơng tơng đối tính chuẩn ma năm 14 của các trạm trên lu vực sông Thạch Hãn 14 Bảng 1.3. Các cực trị của lợng ma năm trong thời kỳ quan trắc (1977 - 2004) 15 Bảng 1.4. Kết quả phân mùa ma - khô trong tỉnh Quảng Trị 15 Bảng 1.5. Phân phối ma năm theo tháng tại các trạm đo ma trên lu vực sông Thạch Hãn 16 Bảng 1.6. Nhiệt độ bình quân tháng tại trạm Đông Hà 16 Bảng 1.7. Độ ẩm tơng đối trạm Đông Hà (%) 16 Bảng 1.8. Bốc hơi bình quân tháng trạm Đông Hà 17 Bảng 1.9. Số giờ nắng trạm Đông Hà 17 Bảng 1.10. Đặc trng hình thái sông trong vùng nghiên cứu 18 Bảng 1.11. Kết quả phân mùa dòng chảy lu vực sông Thạch Hãn 19 Bảng 1.12. Phân phối dòng chảy năm theo tháng lu vực sông Thạch Hãn 20 Bảng. 1.13. Trữ lợng nớc hồ, đập trên lu vực sông Thạch Hãn 21 Bảng 1.14. Mạng lới trạm khí tợng thủy văn trên lu vực sông Thạch Hãn21 Bảng 1.15. Diện tích, năng suất, sản lợng một số cây trồng chính trên lu vực 22 Bảng 1.16. Số lợng gia súc và gia cầm trên lu vực nh sau 22 Bảng 1.17. Sản lợng thủy sản chủ yếu 22 Bảng 3.1. Kết quả tính toán lu lợng trung bình tháng, năm 58 Bảng 3.2. Định mức dùng nớc sinh hoạt 59 Bảng 3.3. Định mức dùng nớc trong chăn nuôi 59 Bảng 3.4. Định mức dùng nớc trong công nghiệp chủ chốt (các cơ sở lớn) . 59 Bảng 3.5. Định mức dùng nớc trong nông nghiệp 60 Bảng 3.6. Hiện trạng dân số trong các tiểu vùng thuộc lu vực sông Thạch Hãn 60 Bảng 3.7. Nhu cầu sinh hoạt trong các tiểu vùng thuộc lu vực sông Thạch Hãn 61 Bảng 3.8. Số liệu ma đầu vào cho mô hình 64 Bảng 3.9. Thông tin cơ bản về trạm 65 Bảng 3.10. Nhu cầu dùng nớc cho các loại cây trồng trong khu CI1 65 Bảng 3.11. Nhu cầu nớc cho tới trong các tiểu vùng thuộc lu vực sông Thạch Hãn 65 Bảng 3.12. Hiện trạng chăn nuôi trên các tiểu khu trên lu vực sông Thạch Hãn 66 Bảng 3.13. Nhu cầu dùng nớc cho chăn nuôi trong các tiểu vùng thuộc lu vực sông Thạch Hãn 67 Bảng 3.14. Thống kê và nhu cầu nớc cho công nghiệp chủ chốt trên các tiểu vùng thuộc lu vực sông Thực Hãn 67 7 Bảng 3.15. Nhu cầu dùng nớc cho công nghiệp trong các khu thuộc lu vực sông Thạch Hãn 68 Bảng 3.16. Diện tích nuôi trồng thủy sản trong các khu thuộc lu vực sông Thạch Hãn 69 Bảng 3.17. Nhu cầu nớc cho thủy sản trong các khu thuộc lu vực sông Thạch Hãn 69 Bảng 3.18. Nhu cầu nớc cho giao thông thủy và bảo vệ môi trờng trong khu thuộc lu vực sông Thạch Hãn 70 Bảng 3.19. Nhu cầu nớc cho thơng mại, dịch vụ và du lịch trong các khu thuộc lu vực sông Thạch Hãn 70 Bảng 3.20. Nhu cầu nớc cho các hoạt động đô thị trong các khu thuộc lu vực sông Thạch Hãn 71 Bảng 3.21. Tổng hợp nhu cầu sử dụng nớc tại các khu thuộc lu vực sông Thạch Hãn năm 2007 71 Bảng 3.22. Tổng hợp nhu cầu nớc dùng năm 2007 và lợng nớc đến trung bình nhiều năm trên lu vực sông Thạch Hãn 72 Bảng 3.23. Nhu cầu nớc và cơ cấu nhu cầu nớc của các hộ dùng nớc chủ yếu trên lu vực sông Thạch Hãn 73 Bảng 3.24 Tập hợp hiện trạng công trình tới tỉnh Quảng Trị 76 Bảng 3.25 Các thông số công trình thủy lợi hồ Khe Mây 76 Bảng 3.26 Các thông số công trình thủy lợi hồ ái Tử 77 Bảng 3.27 Các thông số công trình thủy lợi hồ Nghĩa Hy 78 Bảng 3.28. Các thông số cơ bản của công trình Rào Quán 80 Bảng 3.29. Các thông số thiết kế hồ Rào Quán 81 Bảng 3.30. Nhu cầu tới cho khu vực Nam Thạch Hãn 82 Bảng 3.31. Bảng tổng hợp kết quả tính cân bằng nớc cho khu CI1 trên lu vực sông Thạch Hãn 83 Bảng 3.32. Kết quả tính nhu cầu tới cho 16.969 ha công trình Nam Thạch Hãn 83 Bảng 3.33. Tổng hợp lợng nớc thiếu các khu trên lu vực sông Thạch Hãn 83 Bảng 3.34. Danh mục công trình trên lu vực sông Thạch Hãn 87 Bảng 3.35. Bảng tổng hợp kết quả tính cân bằng nớc cho các khu CII2, CII3, CIII1 trên lu vực sông Thạch Hãn 87 Bảng 3.36. Kết quả cân bằng cho khu vực CIV1 87 8 Danh mục hình vẽ Hình 1.1. Sơ đồ lu vực sông Thạch Hãn 10 Hình 1.2. Sơ đồ mạng lới sông suối và lới trạm khí tợng thủy văn trên lu vực sông Thạch Hãn 19 Hình 2.1. Sơ đồ phân tích hệ thống 31 Hình 3.1. Sơ đồ phân khu cân bằng nớc lu vực sông Thạch Hãn tỉnh Quảng Trị 54 Hình 3.2. Cấu trúc hệ thống của mô hình ma - dòng chảy phi tuyến 58 Hình 3.3. Sơ đồ làm việc của mô hình CROPWAT 63 Hình 3.4. Biểu đồ phân bố cơ cấu dùng nớc của các hộ dùng nớc trên lu vực 73 Hình 3.5. Biểu đồ so sánh giữa lợng nớc đến và lợng nớc dùng của các khu trên lu vực sông Thạch Hãn tỉnh Quảng Trị 74 Hình 3.6. Sơ đồ tổng quát cân bằng nớc lu vực sông Thạch Hãn 75 Hình 3.7. Sơ đồ cân bằng nớc lu vực sông Thạch Hãn 82 9 Mở đầu 1. Tính cấp thiết của đề tài Sông Thạch Hãn là con sông lớn nhất của tỉnh, với diện tích 2660 km 2 lu vực sông Thạch Hãn chiếm tới 56% diện tích tỉnh Quảng Trị. Có nhiều đề tài nghiên cứu về tài nguyên nớc tỉnh Quảng Trị nhng cha có nghiên cứu về cân bằng nớc hệ thống lu vực. Chính vì vậy, việc sử dụng tài nguyên nớc trên lu vực sông Thạch Hãn còn tồn tại những vấn đề sau : - Nguồn nớc đang đợc khai thác và sử dụng cho những mục đích riêng rẽ, gây lãng phí và kém hiệu quả. Việc phân bổ nguồn nớc cũng cha hợp lý, cha đáp ứng mục tiêu cho các hộ dùng nớc. - Dấu hiệu khan hiếm nớc ngày càng cao (lợng nớc suy giảm về mùa kiệt, mặn xâm nhập sâu vào nội đồng, ô nhiễm nớc thải và chất thải tăng .v.v). - Tài nguyên đất đang đợc khai thác và sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau nh phát triển công nghiệp, dịch vụ, thủy sản, chuyển đổi giống cây trồng và vật nuôi .v.v cũng gây tác động rất lớn đến nguồn nớc. Do vậy, việc Tính toán cân bằng nớc hệ thống lu vực sông Thạch Hãn là một vấn đề cần đợc triển khai nghiên cứu một cách hệ thống 2. Cấu trúc luận văn Luận văn có 3 chơng cùng với mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo, phụ lục: Chơng 1: Đặc điểm địa lý tự nhiên và kinh tế xã hội lu vực sông Thạch Hãn Chơng 2: Cân bằng nớc hệ thống và giới thiệu mô hình MIKE BASIN Chơng 3 : áp dụng mô hình MIKE BASIN tính toán cân bằng nớc hệ thống lu vực sông Thạch Hãn Luận văn đợc hoàn thành tại Khoa Khí tợng Thủy văn và Hải dơng học, trờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quóc Gia Hà Nội. Trong quá trình thực hiện, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy, các cô trong khoa Khí tợng Thuỷ văn & Hải dơng học về sự hỗ trợ chuyên môn và kỹ thuật. Đặc biệt, xin bày tỏ sự cảm ơn chân thành nhất đến hớng dẫn khoa học: TS. Trần Ngọc Anh đã tận tình chỉ đạo và góp ý để tác giả hoàn thành luận văn này. [...]... tế xã hội của tỉnh Quảng Trị nói chung và lưu vực sông Thạch Hãn nói riêng 1.1.6 Thuỷ văn a Mạng lưới thủy văn Hệ thống sông Thạch Hãn (còn gọi là sông Quảng Trị) có 37 con sông gồm 17 sông nhánh cấp I với 3 nhánh tiêu biểu là Vĩnh Phước, Rào Quán và Cam Lộ, 13 sông nhánh cấp II, 6 sông nhánh cấp III Diện tích toàn lưu vực là 2660 km2, độ dài sông chính là 150 km, độ cao bình quân lưu vực 301 m, độ... toàn bộ sông suối trên lưu vực sông Thạch Hãn có tổng lượng dòng chảy trên lưu vực khoảng 3,92 km3 [24, 30, 32, 33] Hình 1.2 Sơ đồ mạng lưới sông suối và lưới trạm khí tượng thủy văn trên lưu vực sông Thạch Hãn Theo [19] có kết quả phân mùa dòng chảy (bảng 1.11) và phân phối dòng chảy năm theo tháng (bảng 1.12) trên lưu vực sông Thạch Hãn Nhìn chung, trên dòng chảy trên lưu vực sông Thạch Hãn chia... hội lưu vực sông Thạch Hãn 1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên 1.1.1 Vị trí địa lý Lưu vực Sông Thạch Hãn nằm trong phạm vi từ 16 018 đến 16054 vĩ độ Bắc và từ 106036 đến 107018 kinh độ Đông Phía đông giáp Biển Đông, phía tây giáp lưu vực sông Sê Pôn phía nam giáp lưu vực sông Ô Lâu và tỉnh Thừa Thiên Huế, phía bắc giáp lưu vực sông Bến Hải Comment [A1]: Tô màu dòng chính Deleted: Hình 1.1 Sơ đồ lưu vực sông. .. nhu cầu sử dụng nước trên lưu vực và dòng chảy ra khỏi lưu vực Lượng nước đến hệ thống được thể hiện dưới các dạng nước mưa, dòng chảy và nước 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 và khả năng điều tiết chúng Từ đó đánh giá sự tương tác về nước giữa các thành... không có ý thức vào hệ thống các công trình thủy lợi 2.1.2 Khái niệm cân bằng nước hệ thống Cân bằng nước là một vấn đề rất xưa nhưng lại luôn mới, nó vừa là phương pháp, vừa là đối tượng nghiên cứu Cân bằng nước là mối quan hệ định lượng giữa nước đến và đi của hệ thống nguồn nước (toàn cầu, miền, lãnh thổ, lưu vực, đoạn sông, ) Lượng nước đi gồm bốc thoát hơi nước, ngấm xuống tầng sâu, nước cấp cho các... Chương 2 Cân bằng nước hệ thống và giới thiệu mô hình mike basin 2.1 Khái niệm về hệ thống nguồn nước và cân bằng nước hệ thống 2.1.1 Hệ thống nguồn nước Quá trình khai thác nguồn nước đã hình thành hệ thống các công trình thủy lợi Những công trình thủy lợi được xây dựng đã làm thay đổi đáng kể những đặc điểm tự nhiên của hệ thống nguồn nước Mức độ khai thác nguồn nước càng lớn thì sự thay đổi thuộc tính. .. vực sông Thạch Hãn Sông Thạch Hãn bắt nguồn từ dãy Trường Sơn, có chiều dài 150 km Dòng chính Thạch Hãn, đoạn thượng nguồn (sông Đakrông) chảy quanh dãy núi Da Ban, khi về tới Ba Lòng sông chuyển hướng Đông Bắc và đổ ra biển tại cửa Việt với diện tích lưu vực 2660 km2 (hình 1.1) Đặc điểm các sông của tỉnh Quảng Trị nói chung 10 Formatted: English (U.S.) và sông Thạch Hãn nói riêng là: lòng sông dốc,... lưu vực là 20,1%, độ rộng trung bình lưu vực là 36,8 km, mật độ lưới sông là 0,92 (hình 1.2 và bảng 1.10) [30, 32, 33] Bảng 1.10 Đặc trưng hình thái sông trong vùng nghiên cứu Tên Diện Cửa Chiều dài Cao độ Độ Độ dốc Mật độ Tỷ lệ sông tích lưu sông dòng bq lưu rộng bq bq lưu lưới sông diện tích vực chính vực (m) lưu vực vực (km/km2) đồng 2 (km) (m) (%0) 38.6 20.1 (km ) Thạch Hãn 2660 Việt 150 301 bằng. .. trong cán cân nước và mối quan hệ tương tác giữa chúng Nghiên cứu cân bằng nước cho phép định lượng đầy đủ và chính xác tài nguyên nước để tìm ra phương thức 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 (i) Phân vùng tiềm năng nguồn nước, (ii) Tính toán nhu cầu nước của các hộ dùng nước khác nhau và (iii) Tính toán các... m3/ha b Tính toán nguồn nước đến - Nước mưa: Có thể lấy trực tiếp từ tài liệu thực đo, cũng có thể thông qua các công thức kinh nghiệm, từ các lưu vực tương tự hoặc các mô hình tính từ các đặc trưng khí hậu - Nước mặt: Nước mặt đến một hệ thống xác định có thể là nước vào từ lưu vực ngoài được lấy bằng tự chảy qua mặt cắt sông thiên nhiên, đập, cống hoặc trạm bơm Việc tính lưu lượng hay mực nước căn . Luận văn thạc sĩ khoa học Tính toán cân bằng nước hệ thống lưu vực sông thạch hãn tỉnh quảng trị " 1 Đại học quốc gia Hà Nội Trờng đại học khoa học tự nhiên. lu vực sông Thạch Hãn Chơng 2: Cân bằng nớc hệ thống và giới thiệu mô hình MIKE BASIN Chơng 3 : áp dụng mô hình MIKE BASIN tính toán cân bằng nớc hệ thống lu vực sông Thạch Hãn Luận văn. 3.2.3. Tính toán nhu cầu dùng nớc cho các ngành tại các tiểu vùng 58 3.2.4. Tính toán hiện trạng cân bằng nớc hệ thống lu vực sông Thạch Hãn 75 3.2.5. Tính toán cân bằng nớc hệ thống lu vực sông