Nghiên cứu ứng dụng mô hình phân bổ nước mặt phục vụ quản lý tài nguyên nước lưu vực sông Cầu

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu hus nghiên cứu ứng dụng mô hình phân bổ nước mặt phục vụ quản lý tổng hợp tài nguyên nước lưu vực, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện

• Tác giả: Nguyễn Hùng Anh
• Người hướng dẫn: Ts. Lê Văn Chính
• Trường học: Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên
• Chuyên ngành: Thủy văn học
• Đề tài: Nghiên Cứu Ứng Dụng Mô Hình Phân Bổ Nước Mặt Phục Vụ Quản Lý Tổng Hợp Tài Nguyên Nước Lưu Vực Sông Cầu
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 0.1. Đặt vấn đề
• 0.2. Mục tiêu của nghiên cứu
• 0.2.1. Mục tiêu tổng quát
• 0.2.2. Mục tiêu cụ thể
• 0.3. Đối tượng
• 0.4. Phạm vi nghiên cứu
• 0.5. Nội dung nghiên cứu
• 1. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
• 1.1. Giới thiệu về lưu vực sông Cầu
• 1.1.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên
• 1.1.1.1. Vị trí địa lý
• 1.1.1.2. Địa hình
• 1.1.2. Địa chất thủy văn
• 1.1.3. Thổ nhưỡng
• 1.1.4. Thảm thực vật
• 1.1.5. Khí hậu
• 2. CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN BÀI TOÁN PHÂN BỔ NGUỒN NƯỚC MẶT TRÊN LƯU VỰC SÔNG CẦU
• 3. CHƯƠNG III: KẾT QUẢ PHÂN BỔ NGUỒN NƯỚC MẶT LƯU VỰC SÔNG CẦU
• KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về mô hình phân bổ nước mặt cho quản lý tài nguyên nước sông Cầu

Mô hình phân bổ nước mặt là một công cụ quan trọng trong việc quản lý tài nguyên nước, đặc biệt là trong bối cảnh biến đổi khí hậu và gia tăng nhu cầu sử dụng nước. Lưu vực sông Cầu, với diện tích khoảng 6.030 km², đóng vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế xã hội của các tỉnh miền Bắc Việt Nam. Việc nghiên cứu và ứng dụng mô hình này giúp tối ưu hóa việc phân bổ nguồn nước, đảm bảo sự bền vững cho các ngành sử dụng nước như nông nghiệp, công nghiệp và sinh hoạt.

1.1. Đặc điểm địa lý và thủy văn của lưu vực sông Cầu

Lưu vực sông Cầu có địa hình đa dạng, bao gồm núi, trung du và đồng bằng. Đặc điểm này ảnh hưởng đến chế độ dòng chảy và phân bổ nước mặt. Các tầng chứa nước trong khu vực cũng rất phong phú, với nhiều loại thành tạo địa chất khác nhau, tạo điều kiện cho việc khai thác và sử dụng nước.

1.2. Tầm quan trọng của tài nguyên nước trong phát triển bền vững

Tài nguyên nước là yếu tố thiết yếu cho sự phát triển bền vững. Việc quản lý hiệu quả nguồn nước không chỉ giúp đáp ứng nhu cầu hiện tại mà còn bảo vệ tài nguyên cho các thế hệ tương lai. Nghiên cứu này sẽ chỉ ra các phương pháp phân bổ nước mặt nhằm tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên nước.

II. Vấn đề và thách thức trong quản lý tài nguyên nước sông Cầu

Quản lý tài nguyên nước sông Cầu đang đối mặt với nhiều thách thức, bao gồm sự gia tăng nhu cầu sử dụng nước từ các ngành khác nhau, sự biến đổi khí hậu và ô nhiễm nguồn nước. Những vấn đề này đòi hỏi các giải pháp quản lý hiệu quả và bền vững.

2.1. Mâu thuẫn giữa các ngành sử dụng nước

Sự cạnh tranh giữa các ngành như nông nghiệp, công nghiệp và sinh hoạt đang gia tăng. Nhu cầu nước cho tưới tiêu trong nông nghiệp thường xung đột với nhu cầu nước cho sản xuất công nghiệp và sinh hoạt, dẫn đến tình trạng khan hiếm nước.

2.2. Tác động của biến đổi khí hậu đến nguồn nước

Biến đổi khí hậu đang làm thay đổi lượng mưa và dòng chảy, ảnh hưởng đến khả năng cung cấp nước cho các ngành. Việc dự đoán và ứng phó với những thay đổi này là một thách thức lớn trong quản lý tài nguyên nước.

III. Phương pháp nghiên cứu mô hình phân bổ nước mặt hiệu quả

Nghiên cứu này áp dụng mô hình WEAP (Water Evaluation and Planning) để tính toán và phân bổ nguồn nước mặt. Mô hình này cho phép đánh giá nhu cầu sử dụng nước và khả năng cung cấp nước trong lưu vực sông Cầu.

3.1. Quy trình xây dựng mô hình WEAP cho lưu vực sông Cầu

Quy trình xây dựng mô hình WEAP bao gồm việc thu thập dữ liệu về lượng mưa, dòng chảy, nhu cầu sử dụng nước và các yếu tố khác. Dữ liệu này sẽ được sử dụng để hiệu chỉnh và kiểm định mô hình, đảm bảo tính chính xác trong dự báo.

3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến mô hình phân bổ nước

Các yếu tố như địa hình, loại đất, và khí hậu đều ảnh hưởng đến khả năng cung cấp nước trong lưu vực. Việc phân tích các yếu tố này giúp tối ưu hóa mô hình và đưa ra các kịch bản phân bổ nước hợp lý.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn mô hình phân bổ nước

Kết quả nghiên cứu cho thấy mô hình WEAP có khả năng dự đoán chính xác lượng nước có thể phân bổ cho các ngành sử dụng nước. Các kịch bản phân bổ nước được xây dựng giúp các nhà quản lý đưa ra quyết định hợp lý hơn trong việc sử dụng tài nguyên nước.

4.1. Tính toán lượng nước có thể phân bổ cho các ngành

Mô hình đã tính toán được lượng nước có thể phân bổ cho từng ngành, từ đó giúp các nhà quản lý xác định được mức độ ưu tiên trong việc phân bổ nguồn nước.

4.2. Đánh giá hiệu quả của mô hình trong quản lý tài nguyên nước

Mô hình WEAP đã chứng minh được hiệu quả trong việc quản lý tài nguyên nước, giúp giảm thiểu xung đột giữa các ngành và đảm bảo cung cấp nước bền vững cho các nhu cầu khác nhau.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu mô hình phân bổ nước mặt cho quản lý tài nguyên nước sông Cầu đã chỉ ra tầm quan trọng của việc ứng dụng công nghệ trong quản lý tài nguyên nước. Tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các mô hình mới để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về nước.

5.1. Đề xuất các giải pháp quản lý tài nguyên nước bền vững

Cần xây dựng các chính sách và quy định rõ ràng về phân bổ nước giữa các ngành, đồng thời khuyến khích sử dụng nước tiết kiệm và hiệu quả.

5.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực tài nguyên nước

Nghiên cứu cần mở rộng ra các lưu vực khác và áp dụng các công nghệ mới trong quản lý tài nguyên nước, nhằm đảm bảo sự bền vững cho các nguồn nước trong tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

phần mở đầu và kết luận đƣợc chia thành 3 chƣơng: Chƣơng 1. Tổng quannghiên cứu; Chƣơng 2.Phƣơng pháp tiếp cận bài toán phân bổ nguồn nƣớc mặt trên lƣu vực sông Cầu; Chƣơng 3.Kết quả phân bổ nguồn nƣớc mặt lƣu vực sông Cầu. 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] CHƢƠNG I: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1. Giới thiệu về lƣu vực sông Cầu 1.

Đặc điểm địa lý tự nhiên 1. Vị trí địa lý Lƣu vực sông Cầu là một trong những lƣu vực sông lớn ở nƣớc ta, có vị trí địa lý kinh tế quan trọng, đa dạng và phong phú về tài nguyên cũng nhƣ về lịch sử phát triển KTXH. Tổng diện tích toàn lƣu vực đạt khoảng 6.030 km2, bao gồm toàn bộ diện tích tỉnh Thái Nguyên và một phần diện tích của các tỉnh Bắc Kạn, Bắc Giang, Bắc Ninh, Vĩnh Phúc và thành phố Hà Nội.1: Vị trí địa lý lƣu vực sông Cầu 1. Địa hình Lƣu vực sông Cầu c địa hình đa dạng và phức tạp mang đặc trƣng của ba dạng địa hình miền núi, trung du và đồng bằng.

Núi trung bình c độ cao lớn hơn 1000m phân bố theo các đƣờng phân nƣớc phía bắc và phía tây bắc của lƣu vực, đỉnh núi thƣờng nhọn với sƣờn rất dốc (đạt tới 40-450. Vùng núi thấp, đồi trung bình đƣợc phân bố chủ yếu ở các vùng Chợ Đồn, Bắc Kạn, Định H a, Thác Bƣởi, Đại Từ. 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Đồi thấp đƣợc phân bố xen kẽ trong các thung lũng rộng, c độ cao trung bình khoảng 15- 20m với lớp phong h a tƣơng đối dầy, nằm trong thung lũng của các núi đồi nhƣ vùng Chợ Chu, Nông Hạ, Núi Hồng, Giang Tiên, Tân Cƣơng, Phổ Yên, Đa Phúc, Vĩnh Yên. Vùng đồng bằng: Độ cao trung bình từ 15m trở xuống chủ yếu do sự bồi đắp của phù sa sông Cầu.

Trong vùng địa hình bằng phẳng đ còn nhiều đồi núi sót lại trên cao 100m nhƣ núi Mỏ Thổ, Sơn Dƣơng cấu tạo bằng diệp thạch mầu đỏ tƣơi Triát, phù sa cổ đƣợc phân bố ở vùng hạ du của sông Công, sông Cà Lồ, sông Cầu. Nhìn chung địa hình lƣu vực thấp dần theo hƣớng Tây Bắc – Đông Nam, độ dốc biến đổi từ 00 đến 600, phổ biến nhất là từ 150-250. Địa chấtthủy văn: trên lƣu vực sông Cầu có mặt của nhiều loại thành tạo địa chất khác nhau, từ các thành tạo có tuổi rất trẻ cho đến kỷ Cambri với thành phần biến đổi từ trầm tích vụn bở hiện đại đến những loại đá trầm tích biến chất, macma có tuổi cổ đến rất cổ. Trên lƣu vực có 4 tầng chứa nƣớc lỗ hổng, 21 tầng chứa nƣớc khe nứt và 2 tầng rất nghèo nƣớc.

Trong đ cả 4 tầng chứa nƣớc thuộc tầng chứa nƣớc lỗ hổng và 4 tầng chứa nƣớc (tầng trầm tích cacbonat hệ tầng Bắc Sơn, tầng trầm tích Devon hệ tầng Tốc Tác, tầng trầm tích Devon hệ tầng Nà Quản và tầng trầm tích Silua-Devon hệ tầng Pia Phƣơng) thuộc tầng chứa nƣớc khe nứt là những tầng chứa nƣớc chính đƣợc khai thác phục vụ sản xuất và sinh hoạt cho các tỉnh trên lƣu vực. Thổ nhưỡng Trên lƣu vực sông Cầu c 6 nh m đất chính: Nh m đất phù sa: Tập trung phần lớn ở vùng hạ lƣu thuộc địa phận tỉnh Bắc Ninh, Bắc Giang, Vĩnh Phúc, S c Sơn (Hà Nội). Nh m đất xám và xám bạc màu: Phân bố ở Yên Phong (Bắc Ninh), Sóc Sơn (Hà Nội), Việt Yên (Bắc Giang). Nh m đất x i mòn trơ sỏi đá: Phân bố chủ yếu ở 3 huyện Phổ Yên, Phú Bình, Đồng Hỷ (Thái Nguyên).

Nh m đất dốc tụ và lầy thụt: Phân bố ở một số vùng của huyện Phổ Yên, Phú Bình, Đồng Hỷ, Định Hóa (Thái Nguyên) và Bạch Thông, Chợ Đồn (Bắc Kạn). Nh m đất đỏ vàng: Phân bố chủ yếu ở thƣợng lƣu và trung lƣu của lƣu vực. 11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Nh m đất mùn vàng đỏ trên núi: Phát triển ở độ cao trên 600m, chủ yếu phân bố ở các huyện Bạch Thông, Chợ Đồn (Bắc Kạn) và Đại Từ (Thái Nguyên). Thảm thực vật Trên lƣu vực sông Cầu độ che phủ rừng đạt khoảng 60 đƣợc đánh giá vào loại trung bình, rừng nguyên sinh một phần đã bị thay thế bằng rừng tái sinh nghèo, tỷ lệ mất rừng tự nhiên hàng năm khoảng trên 1 /năm.

Hệ thực vật có khoảng gần 1000 loài, động vật có gần 500 loài; trong đ c nhiều loài động, thực vật thuộc loại quý hiếm hoặc đặc biệt quý hiếm. Hệ động thực vật trong lƣu vực rất phong phú và đa dạng. Theo thống kê các nhà khoa học đã phát hiện đƣợc ở Bắc Kạn: có 831 thực vật bậc cao thuộc 537 chi và 145 họ trong đ c 250 loài cây thuốc, trên 120 loài cây cho gỗ và 52 loài thực vật quý hiếm cần đƣợc bảo vệ, khoảng 420, 91 chi, 28 bộ thuộc 4 lớp động vật; Thái Nguyên có 134 loài cây thuộc 39 họ, có 3 loài gỗ quý, 100 loài cây thuốc, 422 loài động vật, thuộc 91 họ, 28 bộ, 4 lớp động vật (chim, thú, bò sát, ếch nhái) trong đ hổ, báo, gấu, lợn rừng, hƣơu, nai gần nhƣ tuyệt chủng. Vĩnh Phúc c trên 620 loại thực vật trong đ c nhiều loại gỗ quý nhƣ pơmu, các loài thảo dƣợc quý, trên 120 loài chim, khoảng trên 45 loài thú trong đ c nhiều loại quý hiếm nhƣ Cầy mực (Articrs breatoirong), S c bay (Petranrists), vƣợn, v.

Khí hậu Khí hậu trên lƣu vực sông Cầu mang đặc điểm cơ bản của khí hậu nhiệt đới gió mùa của miền Bắc Việt Nam. Có một mùa đông lạnh dị thƣờng, ít nắng và mƣa phùn nhiều nên đã phá vỡ tính điển hình của khí hậu nhiệt đới, tuy nhiên n đã g p phần tạo ra tính đa dạng của khí hậu, là tiền đề cho sự phát triển một hệ sinh thái phong phú mà những vùng nhiệt đới hay ôn đới điển hình thƣờng không c đƣợc Khí hậu miền Bắc Việt Nam n i chung, lƣu vực sông Cầu n i riêng thuộc vùng khí hậu nhiệt đới gi mùa. Nhƣ trên đã trình bày khí hậu trong năm hình thành hai mùa r rệt.Mùa hè n ng m mƣa nhiều, mùa đông lạnh, khô và ít mƣa.1: Tốc độ gi trung bình tháng và năm trong lƣu vực sông Cầu Đơn vị: m/s Th ng TT Trạm Năm I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII 12 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] TT Trạm Th ng Năm 1 Bắc Kạn 1,4 1,5 1,3 1,2 1,2 1,0 0,9 0,8 0,9 1,1 1,4 1,3 1,2 2 Định Hoá 1,2 1,3 1,2 1,4 1,3 1,2 1,2 1,1 1,1 1,1 1,1 1,2 1,2 3 Thái Nguyên 1,4 1,5 1,5 1,7 1,8 1,5 1,5 1,3 1,3 1,4 1,3 1,5 1,5 4 Tam Đảo 3,1 3,0 3,2 3,1 3,2 2,8 2,7 2,3 3,1 3,5 3,3 3,0 3,0 5 Vĩnh Yên 1,5 1,7 1,8 2,0 2,0 1,7 1,7 1,4 1,1 1,1 1,2 1,2 1,5 6 Bắc Ninh 1,9 2,2 3,1 2,2 2,2 2,1 2,4 1,5 1,5 1,6 1,6 1,8 1,9 Nguồn: Trung tâm dự báo khí tượng thủy văn Sự tác động của hoàn lƣu khí quyển tới địa hình lƣu vực tạo nên chế độ khí hậu riêng cho lƣu vực sông. Tốc độ gi trung bình tháng và năm trong lƣu vực sông Cầu biến động theo địa hình và độ cao khá r rệt.

Các khu thuộc đồng bằng hạ du sông nhƣ Hà Nội, Bắc Ninh, Bắc Giang tốc độ gi trung bình năm đạt khoảng 1,2 đến 1,9 m/s., còn vùng núi cao Tam Đảo đạt tới 3 m/s. Nắng – Nhiệt độ Lƣu vực c số giờ nắng trung bình cả năm dao động từ 1200h - 1800h/năm. Vùng Tam Đảo c số giờ nắng ít nhất khoảng 1270 h/năm còn vùng Vĩnh Yên, Lục Ngạn, Bắc Giang c số giờ nắng nhiều nhất: 1700 - 1800 h/năm. Nhiệt độ trung bình của không khí hàng năm dao động từ 18 - 230C , thấp nhất là vùng Tam Đảo và Chợ Đồn từ 18 - 200C, cao nhất là vùng hạ du Vĩnh Yên, Bắc Giang, Hiệp Hoà, Tân Yên, v.2: Nhiệt độ không khí trung bình tháng, tối cao và tối thấp trong thời k quan trắc tại các trạm trên lƣu vực Th ng TT Trạm Y u tố Năm I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII ToC 14,6 16,0 19,2 21,7 26,1 27,3 27,1 26,7 25,7 22,9 19,1 15,8 21,8 1 Bắc Kạn Tmax 30,8 33,2 34,4 37,8 38,8 39,4 37,8 37,4 36,6 34,1 33,6 30,7 39,4 Tmin -0,9 3,6 5,3 10,4 15,3 16,5 18,7 19,8 13,7 8,5 4,0 -1,0 -1,0 ToC 15,1 16,4 19,5 23,3 26,7 27,9 28,1 27,5 26,3 23,6 19,8 16,5 22,6 2 Định Hoá Tmax 31,3 34,6 35,9 35,7 39,6 38,1 37,7 37,8 37,0 33,9 32,8 30,8 39,6 Tmin 0,5 3,2 6,5 11,4 16,2 18,3 20,2 20,5 14,8 8,1 4,9 -0,4 -0,4 3 Thái Nguyên ToC 15,6 16,8 19,7 23,5 27,0 28,4 28,5 27,9 26,9 24,4 20,7 17,4 23,1 13 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Th ng TT Trạm Y u tố Năm I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Tmax 31,1 33,5 35,7 35,2 39,4 39,5 38,8 37,5 36,7 34,9 34,0 30,6 39,5 Tmin 3,0 4,2 6,1 12,9 16,4 19,7 20,5 21,7 16,3 10,2 7,2 3,2 3,0 ToC 10,9 12,2 15,2 18,7 21,6 23,1 23,1 22,7 21,6 19,1 15,8 12,8 18,1 4 Tam Đảo Tmax 25,1 28,8 30,6 32,1 33,1 33,1 31,6 31,1 30,3 29,5 26,5 24,5 33,1 Tmin 0,4 0,2 2,0 5,3 9,5 14,3 16,2 17,3 10,6 9,1 4,5 1,1 0,2 ToC 16,5 17,5 20,4 24,0 27,6 29,0 29,2 28,7 27,3 25,0 21,5 18,1 23,7 5 Vĩnh Yên Tmax 31,4 33,1 36,6 35,8 39,4 40,2 39,2 37,4 36,0 34,3 33,7 30,3 40,2 Tmin 3,7 5,0 9,9 13,8 16,3 20,4 21,1 21,8 17,4 13,1 8,9 4,4 3,7 ToC 15,8 17,4 20,2 23,4 27,1 28,6 28,9 28,3 27,2 24,5 20,8 17,7 23,3 6 Bắc Ninh Tmax 31,0 31,2 33,1 32,9 37,9 39,5 36,7 35,8 34,1 33,1 33,1 30,2 39,5 Tmin 5,3 5,9 10,2 13,4 17,0 21,3 20,5 21,8 16,8 12,2 8,6 4,9 4,9 Nguồn: Trung tâm dự báo khí tượng thủy văn 1.

Độ ẩm không khí Độ m không khí trung bình nhiều năm ở các vùng trên lƣu vực dao động từ 81- 87 các vùng núi còn nhiều cây rừng, c mƣa nhiều thì độ m cao hơn. Nơi c độ m cao nhất là vùng núi Tam Đảo rồi đến vùng Bắc Kạn, Định Hoá, Đình Lập, vùng c độ m thấp nhất là vùng Vĩnh Yên, Lục Ngạn, Sơn Động, Bắc Giang.