Đang tải... (xem toàn văn)
MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết. Lũ lớn là một trong những thiên tai xảy ra thường xuyên và nghiêm trọng trên toàn thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng. Đặc biệt, trong những năm gần đây, tình hình thiên tai diễn ra ngày càng mạnh mẽ và phức tạp. Tại các lưu vực vừa và nhỏ, lũ lớn, lũ quét thường xảy ra rất nhanh, có sức tàn phá lớn, gây tổn thất rất nặng nề về người, tài sản, huỷ hoại môi trường sinh thái với cường suất và quy mô ác liệt. Cũng như các sông miền núi khác, lưu vực sông Thu Bồn có những trận lũ gây ra hậu quả rất nghiêm trọng, do đó, việc mô phỏng lại gần đúng quá trình trận lũ diễn ra có ý nghĩa rất quan trọng trong công tác phòng chống, giảm nhẹ thiệt hại do các trận lũ trong tương lai gây ra. 2. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu. Mục tiêu nghiên cứu : + Xây dựng mô hình thủy lực để tính toán thủy lực của lưu vực sông Thu Bồn + Nghiên cứu tổng quan về đặc điểm tự nhiên và kinh tế xã hội hạ du lưu vực sông Thu Bồn liên quan đến chế độ dòng chảy + Nghiên cứu chế độ dòng chảy hạ du lưu vực sông Thu Bồn Phạm vi nghiên cứu : + Hạ du lưu vực sông Thu Bồn + Phạm vi không gian: được giới hạn bởi ba biên thủy lực lần lượt là biên 1,biên 2,biên 3. + Phạm vi mô phỏng: mô phỏng lưu lượng và mực nước tại vị trí trạm các trạm Nông Sơn, trạm Thạch Mỹ trên hạ du sông Thu Bồn 3.dPhương pháp nghiên cứu và nội dung chuyên đề. Phương pháp nghiên cứu : Phương pháp thống kê, phân tích tài liệu: Thu thập hệ thống hoá xử lý phân tích đánh giá tất cả các tài liệu số liệu có sẵn. Phương pháp kế thừa: Trong quá trình thực hiện, sinh viên đã tham khảo và kế thừa một số tài liệu, kết quả có liên quan đã được nghiên cứu trước đó. Phương pháp mô hình toán: Ứng dụng mô hình MIKE NAM để mô phỏng dòng chảy Nội dung chuyên đề : Cấu trúc nội dung của đề tài gồm 3 chương, không kể mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo, phụ lục Mở đầu Chương 1. Giới thiệu về Trung Tâm Nghiên Cứu Biến Đổi Khí Hậu Chương 2. Giới thiệu về khu vực nghiên cứu Chương 3. Cơ sở lý thuyết mô hình MIKE NAM Chương 4. Xây
MỞ ĐẦU Tính cấp thiết Lũ lớn thiên tai xảy thường xuyên nghiêm trọng toàn giới nói chung Việt Nam nói riêng Đặc biệt, năm gần đây, tình hình thiên tai diễn ngày mạnh mẽ phức tạp Tại lưu vực vừa nhỏ, lũ lớn, lũ quét thường xảy nhanh, có sức tàn phá lớn, gây tổn thất nặng nề người, tài sản, huỷ hoại môi trường sinh thái với cường suất quy mô ác liệt Cũng sông miền núi khác, lưu vực sông Thu Bồn có trận lũ gây hậu nghiêm trọng, đó, việc mô lại gần trình trận lũ diễn có ý nghĩa quan trọng công tác phòng chống, giảm nhẹ thiệt hại trận lũ tương lai gây Mục tiêu phạm vi nghiên cứu - Mục tiêu nghiên cứu : + Xây dựng mô hình thủy lực để tính toán thủy lực lưu vực sông Thu Bồn + Nghiên cứu tổng quan đặc điểm tự nhiên kinh tế xã hội hạ du lưu vực sông Thu Bồn liên quan đến chế độ dòng chảy + Nghiên cứu chế độ dòng chảy hạ du lưu vực sông Thu Bồn - Phạm vi nghiên cứu : + Hạ du lưu vực sông Thu Bồn + Phạm vi không gian: giới hạn ba biên thủy lực biên 1,biên 2,biên + Phạm vi mô phỏng: mô lưu lượng mực nước vị trí trạm trạm Nông Sơn, trạm Thạch Mỹ hạ du sông Thu Bồn 3.dPhương pháp nghiên cứu nội dung chuyên đề Phương pháp nghiên cứu : - Phương pháp thống kê, phân tích tài liệu: Thu thập hệ thống hoá xử lý phân tích đánh giá tất tài liệu số liệu có sẵn 1 - Phương pháp kế thừa: Trong trình thực hiện, sinh viên tham khảo kế thừa số tài liệu, kết có liên quan nghiên cứu trước - Phương pháp mô hình toán: Ứng dụng mô hình MIKE NAM để mô dòng chảy Nội dung chuyên đề : Cấu trúc nội dung đề tài gồm chương, không kể mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo, phụ lục Mở đầu Chương Giới thiệu Trung Tâm Nghiên Cứu Biến Đổi Khí Hậu Chương Giới thiệu khu vực nghiên cứu Chương Cơ sở lý thuyết mô hình MIKE NAM Chương Xây dựng mô hình MIKE NAM tính toán dòng chảy lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn 2 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU I,CƠ CẤU TỔ CHỨC, CHỨC NĂNG NHIỆM VỤ 1.1.Cơ sở pháp lý Trung tâm Nghiên cứu Biến đổi khí hậu thành lập theo Quyết định số 1116/QĐ-BTNMT ngày 10 tháng năm 2011 Bộ Tài nguyên Môi trường Biến đổi khí hậu thách thức lớn nhân loại kỷ 21 Hiện nay, biến đổi khí hậu không vấn đề môi trường, không vấn đề ngành riêng lẻ mà vấn đề phát triển bền vững Trong bối cảnh đó, từ thành lập đến nay, Trung tâm Nghiên cứu biến đổi khí hậu thực nhiều chương trình, đề tài nghiên cứu, ứng dụng khoa học công nghệ,… liên quan đến vấn đề Các hoạt động khoa học công nghệ Trung tâm Nghiên cứu biến đổi khí hậu triển khai thực cấp: сấp nhà nước, cấp Trong giai đoạn 2011- 2015, Trung Tâm thực nhiều đề tài nhánh thuộc đề tài NCKH cấp nhà nước Giai đoạn Trung tâm hoàn thành đề tài cấp nhà nước nhiều đề tài cấp cấp tỉnh dự án hợp tác nước Các đề tài thực với kết tốt xuất sắc, góp phần quan trọng vào công phát triển KT-XH bền vững bối cảnh biến đổi khí hậu, quy hoạch vùng phòng chống thiên tai 1.2.Cơ cấu tổ chức A,Lãnh đạo Trung tâm Nghiên cứu Biến đổi khí hậu có Giám đốc không 02 Phó Giám đốc; Giám đốc chịu trách nhiệm trước pháp luật trước Viện trưởng nhiệm vụ phân công toàn hoạt động Trung tâm; quy định chức 3 năng, nhiệm vụ đơn vị trực thuộc Trung tâm; xây dựng điều lệ tổ chức hoạt động, quy chế làm việc Trung tâm theo quy định; Phó Giám đốc giúp việc Giám đốc, chịu trách nhiệm trước Giám đốc trước pháp luật lĩnh vực công tác phân công B, Các đơn vị trực thuộc Trung tâm: a) Phòng Nghiên cứu Thích ứng với biến đổi khí hậu; b) Phòng Nghiên cứu Giảm nhẹ biến đổi khí hậu; c) Phòng Nghiên cứu Kinh tế biến đổi khí hậu Tăng trưởng xanh SƠ ĐỒ TỔ CHỨC BỘ MÁY TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 4 1.3 Vị trí chức Trung tâm Nghiên cứu Biến đổi khí hậu tổ chức khoa học công nghệ công lập trực thuộc Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Biến đổi khí hậu có chức nghiên cứu bản, phát triển công nghệ biến đổi khí hậu; đào tạo trình độ tiến sĩ chuyên ngành Biến đổi khí hậu Phát triển bền vững Trung tâm Nghiên cứu Biến đổi khí hậu đơn vị hạch toán phụ thuộc, có dấu riêng, mở tài khoản tiền gửi để giao dịch theo quy định pháp luật; trụ sở đặt thành phố Hà Nội 1.4 Nhiệm vụ quyền hạn Xây dựng, trình Viện trưởng kế hoạch nghiên cứu, phát triển công nghệ dài hạn, năm, hàng năm biến đổi khí hậu Trung tâm; tổ chức thực sau phê duyệt Nghiên cứu sở khoa học phục vụ xây dựng sách, pháp luật, tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật, định mức kinh tế - kỹ thuật biến đổi khí hậu Nghiên cứu, thực nghiệm phát triển công nghệ phục vụ giám sát biến đổi khí hậu Nghiên cứu khoa học biến đổi khí hậu: 5 a) Thực trạng xu biến đổi khí hậu; đánh giá tác động, rủi ro tính dễ bị tổn thương biến đổi khí hậu; nghiên cứu giải pháp thích ứng với biến đổi khí hậu; b) Xây dựng phương án kiểm soát phát thải khí nhà kính, hoạt động giảm nhẹ biến đổi khí hậu theo hướng tiếp cận kinh tế bon thấp, phù hợp điều kiện quốc gia, đảm bảo phát triển bền vững; c) Các chế sách, định hướng đổi công nghệ, sản phẩm dịch vụ môi trường, hội giảm nhẹ khí nhà kính, tăng cường lực cho sở sản xuất công nghiệp, doanh nghiệp vừa nhỏ nhằm phát triển giải pháp công nghệ sạch; d) Tích hợp vấn đề biến đổi khí hậu vào chiến lược, kế hoạch, quy hoạch, chương trình phát triển kinh tế - xã hội, phát triển ngành địa phương; e) Các phương án phát triển định hướng tăng trưởng xanh; phân tích kinh tế biến đổi khí hậu hội biến đổi khí hậu mang lại Nghiên cứu phát triển, ứng dụng, chuyển giao tiến khoa học, công nghệ biến đổi khí hậu Thực chương trình, dự án, đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ biến đổi khí hậu; tham gia nhóm công tác Ban liên phủ biến đổi khí hậu (IPCC) theo phân công Viện trưởng Tham gia đào tạo trình độ tiến sỹ, chuyên môn, nghiệp vụ khí tượng thủy văn, môi trường biến đổi khí hậu theo phân công Viện trưởng Tham gia thẩm định chương trình, dự án, đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ khí tượng thủy văn, môi trường biến đổi khí hậu theo phân công Viện trưởng Tổ chức thực hoạt động thông tin khoa học, công nghệ lĩnh vực khí tượng thủy văn biến đổi khí hậu theo quy định pháp luật 10 Cung cấp tin thông báo biến đổi khí hậu theo phân công Viện trưởng 6 11 Phát triển ứng dụng phần mềm, sở liệu khí tượng thủy văn biến đổi khí hậu 12 Thực hoạt động dịch vụ, tư vấn khí tượng thủy văn, môi trường biến đổi khí hậu theo quy định pháp luật 13 Tổ chức thực cải cách hành theo chương trình, kế hoạch cải cách hành Viện 14 Quản lý tổ chức, vị trí việc làm, viên chức, người lao động; tài chính, tài sản thuộc phạm vi quản lý Trung tâm theo quy định pháp luật theo phân công Viện trưởng 15 Thống kê, báo cáo định kỳ đột xuất tình hình thực nhiệm vụ giao 16 Thực nhiệm vụ khác Viển trưởng phân công II NHỮNG HOẠT ĐỘNG VÀ THÀNH TỰU CHỦ YẾU Từ thành lập đến Trung tâm Nghiên cứu Khí tượng Thủy văn biển thực nhiều đề tài, dự án, hợp đồng khoa học nghiên cứu, ứng dụng khoa học công nghệ, xây dựng quy trình, quy phạm, điều tra, khảo sát, nghiên cứu thực địa v.v Trung tâm tham gia thực nhiều đề tài/dự án thuộc chương trình khoa học trọng điểm có ý nghĩa quan trọng phát triển KT-XH đất nước Đồng thời đề tài nghiên cứu góp phần quan trọng vào việc đào tạo nâng cao trình độ, lực nghiên cứu, tổ chức nghiên cứu, đạo quản lý nghiên cứu khoa học cán khoa học, cấp quản lý Trung tâm Các nghiên cứu Trung tâm tập trung lĩnh vực: +,Ngiên cứu biến đổi khí hậu nước biển dâng - Ngiên cứu biến đổi khí hậu nước biển dâng Tăng cường lực quốc gia ứng phó với Biến đổi khí hậu Việt Nam, giảm nhẹ tính dễ bị tổn thương kiểm soát phát thải khí nhà kính Điều tra phân tích trình bồi tụ xói lở Cà Mau Biến đổi khí hậu 7 CHƯƠNG II : Giới thiệu lưu sông nghiên cứu Vị trí địa lý : Hệ thống sông Thu Bồn - Vu Gia hệ thống sông lớn nước ta hệ thống sông lớn khu vực Trung Trung Bộ Lưu vực có tọa độ: 107015 - 108020 kinh độ Đông; 14055’ - 16004’ vĩ độ Bắc 8 Có gianh giới lưu vực: Phía Bắc giáp lưu vực sông Hương lưu vực Cu Đê, giới hạn dãy núi Bạch Mã - nhánh núi đâm biển phần cuối dãy Trường Sơn Bắc Phía Nam giáp lưu vực sông Trà Bồng Sê San Phía Tây giáp Lào, giới hạn khối núi Nam - Ngãi - Định thuộc phần đầu dãy Trường Sơn Nam với đỉnh núi cao 2000m Phía Đông giáp biển Đông lưu vực sông Tam Kỳ Hình 1: Bản đồ lưu vực Vu Gia - Thu Bồn Hệ thống sông Thu Bồn - Vu Gia bao trùm hầu hết lãnh thổ thành phố Đà Nẵng tỉnh Quảng Nam, có khoảng 500 km thượng nguồn sông Cái nằm tỉnh Kon Tum Toàn lưu vực thuộc địa giới hành 17 huyện, thành phố Bắc Trà My, Nam Trà My, Tiên Phước, Phước Sơn, Hiệp Đức, Đông Giang, Tây Giang, Nam Giang, Quế Sơn, Duy Xuyên, Đại Lộc, Điện Bàn, Thành phố Hội An, thành phố Đà Nẵng, Hoà Vang phần huyện Thăng Bình, Đăk Glei (Kon Tum) 2.Đặc điểm địa hình Địa hình lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn biến đổi phức tạp 9 bị chia cắt mạnh Địa hình có xu hướng nghiêng dần từ Tây sang Đông tạo cho lưu vực dạng địa hình núi, trung du đồng Vùng núi thượng nguồn dòng sông nằm sườn phía Đông dãy Trường Sơn Nam Địa hình cao mà dốc bị chia cắt mạnh Độ cao địa hình từ 1000m trở lên với đỉnh núi cao 1000m như: Núi Mang (1768m), Bà Nà (1467m), A Tuất (2500m), Lum Heo (2045m), núi Tiên (2032m) thượng nguồn sông Vu Gia, Ngọc Linh (2598m), Hòn Ba (1358m) thượng nguồn sông Tranh Vùng trung du vùng chuyển tiếp từ vùng núi đến đồng có độ cao từ 100m đến 800m Ở trung lưu sông Thu Bồn có dãy núi chạy theo hướng Bắc Nam huyện: Tiên Phước, Hiệp Đức, Quế Sơn với đỉnh núi cao từ 500-800m Các dải núi trung lưu chạy theo hướng Bắc - Nam độ dốc địa hình thấp dần theo hướng Bắc-Nam địa phận bắc huyện Trà My đến giáp phía Tây huyện Duy Xuyên Đây nơi hợp lưu sông nhánh tương đối lớn dòng sông Thu Bồn sông: Tranh, Trường, Tiên, Lân, Ngọn Thu Bồn, Khe Diên, Khe Le Địa hình vùng đồng hệ thống sông Vu Gia - Thu Bồn thấp 30m, tương đối phẳng, biến đổi, tập trung chủ yếu phía Đông lưu vực, hình thành từ sản phẩm tích tụ phù sa cổ, trầm tích phù sa bồi đắp biển, sông, suối Do đặc điểm địa hình lưu vực đồi núi ăn sát biển nên đồng thường nhỏ hẹp chạy dọc theo hướng Bắc - Nam, gồm địa phận huyện: Đại Lộc, Duy Xuyên, Điện Bàn, Thăng Bình, thành phố Hội An, thành phố Tam Kỳ huyện Hoà Vang (thành phố Đà Nẵng) Ở có số sông nhỏ như: Khe Công, Khe Cầu, Quảng Huế Trong đồng có dải cát chạy dọc theo bờ biển với độ cao 5m 10 10 Qtt = (Ytt Flv)/Dt(m3/s) a Các thông số mô hình - Umax: Là lượng nước tối đa bể chứa mặt (mm) - Lmax: Lượng ẩm lớn bể chứa tầng rễ (mm) - CQOF: Là hệ số dòng chảy mặt, không thứ nguyên, phản ánh điều kiện thấm - TOF: Là ngưỡng dòng chảy tràn - TIF: Là ngưỡng dòng chảy sát mặt - TG: Là giá trị ngưỡng tầng rễ - CKIF: Là hệ số thời gian dòng chảy sát mặt, phần U tạo thành dòng chảy sát mặt đơn vị thời gian - CK12: Là số thời gian chảy truyền dòng chảy mặt - CKBF: Là số thời gian chảy truyền dòng chảy ngầm Các thông số xác định thông qua hiệu chỉnh mô hình - Những giá trị thường gặp thông số chính: ·Umax: (5 – 35 mm) ·Lmax: (50 – 350 mm) ·CQOF: (0.01 – 0.99 mm) ·CKIF: (50 – 1000 giờ) ·TOF: (0.0 – 0.9) ·TIF: (0.0 – 0.9) ·TG: (0.0 – 0.9) ·CK12: (3 – 72 giờ) ·CKBF: (500 – 5000 giờ) b Mô hình số viết FORTRAN mô hình NAM Mô hình toán trình bày mục chuyển đổi sang mô hình số sử dụng ngôn ngữ lập trình FORTRAN thể hình từ hình đến hình Hình Phần code khai báo mô hình Hình Phần code tính toán thành phần dòng chảy mô hình diễn bể chứa Hình Phần code tính toán thành phần mô hình bể chứa diễn toán tiêu Nash- Sutcliffe CHƯƠNG IV: Xây dựng mô hình MIKE NAM tính toán dòng chảy cho lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn 4.1 Thu thập, phân tích, chỉnh lý số liệu 4.1.1 Thu thập tài liệu Thu thập xử lý số liệu yêu cầu việc xây dựng mô hình toán 4.2 Thiết lập mô hình MIKE NAM Các bước làm Bước 1: Tạo tệp tin lưu trữ liệu mô hình Bước 2: Để làm việc với Mike NAM tạo đề án Khởi động Mike NAM vào New → File, xuất sổ New file chọn hình Hình 1: cửa sổ bắt đầu dự án mô hình Mike NAM Bước : Đưa liệu vào cho mô hình hình Vào add new file time series Chọn ok xuất cửa sổ Đưa liệu cần cho mô hình vào Số liệu mưa, bốc hơi, lưu lượng Đưa Số liệu mưa vào: Đưa Số liệu lưu lượng vào: Đưa Số liệu bốc vào: Bước 4: vào cửa sổ mike 11 chọn RR parameters Ghi tên sông diện tích lưu vực tính toán vào dao diện Trong báo cáo đề cập đến chạy thủy văn nên chọn mô đun rainfallrunoff Hình 2: Mô đun thủy văn (rainfall- runoff) Bước 5: tạo cửa sổ simulation Hình 3: cửa sổ điều khiển simulation mô hình Mike nam Trong hình ta vào Input ấn chọn File đầu vào cần cho mô hình Sau ta vào start để chạy mô hình Kết tính toán xem mike view 4.3.Hiệu chỉnh mô hình Phương pháp hiệu chỉnh thông số dùng phương pháp thử dần theo sơ đồ hình 4: Hình 4: sơ đồ trình hiệu chỉnh thông số mô hình Việc chọn hệ số thực theo kinh nghiệm Nhập số liệu trạm số liệu mực nước sơ đồ ,tính toán hệ thống sông Thu Bồn mô hình MIKE NAM em nhận thấy: Khi chạy mô hình với hệ số lựa chọn điều kiện ban đầu lòng dẫn xem ổn định, dựa số liệu năm 1995 thu thập lưu vực sông Thu Bồn mục nêu Kết mô đưa trình mực nước trình lưu lượng năm 1995 sơ đồ tính toán Để đánh giá kết tính toán mô mô hình, đánh giá dò tìm thông số cho mô hình nút kiểm tra mô hình, tiến hành tính toán đánh giá sai số kết tính toán từ mô hình với kết thực đo dựa tiêu đánh giá EI (NASH) Trong đó: Qtđi lưu lượng thực đo thời điểm i (m3/s) Qtti lưu lượng tính toán thời điểm i (m3/s) Qtdtb lưu lượng thực đo trung bình (m3/s) Mức độ phù hợp tiêu NASH đánh sau: EI = 40% - 65% : đạt EI = 65% - 85% : EI > 85% : tốt So sánh đường trình lũ tính toán với đường trình lũ thực đo Qua trình tính toán hiệu chỉnh, thu kết sau: Hệ số NASH trạm nông sơn EI= 0.85 % tốt Biểu đồ thể kết thực đo kết tính toán: Hình 5: Kết thực đo kết tính toán trạm Nông Sơn - Nhận xét: Đường trình mực nước tính toán mực nước thực đo trạm Nông Sơn tương đối ổn định Sau tính toán xác định giá trị tiêu NASH đánh giá vào loại tốt.đạt.0.85 ... 6,02 274 , Tháng 91,3 84,4 4,26 3,94 179 , 106, 7, 40 4,36 129, 92,6 5 ,79 4,13 92 ,7 72,3 4,59 3,58 136, 98,8 5 ,77 4,19 86,4 59,8 4,02 2 ,78 178 , 144, 8,15 6,61 120, 74 ,3 4,10 2,53 202, 156, 6, 97 5,40... Sơn 27 27 Trạm Tháng Năm 10 11 12 Thành Q 1 07 67. 4 48.6 41.4 53.3 57. 6 45.9 54 .7 98.4 279 368 244 122 Mỹ K% 7. 30 4.60 3.32 2.82 3.64 3.93 3.13 3 .74 6 .72 19.0 25.1 16 100 Nông Q 230 134 91.4 71 .3... 104, 2215 4 ,74 100 416, 3024 13 ,7 100 490, 4016 1.3 K% 3,21 1,8 1,5 2,50 6,83 5,51 4,20 5, 27 9,54 23 ,7 Trao X 19,6 17, 35, 91,5 204, 174 , 1 27, 161, 293, 479 , (Hiên) K% 0, 97 0,8 1 ,7 4,53 10,1