Ứng dụng mô hình WEAP tính toán cân bằng nước cho lưu vực sông La Ngà

Tính toán cân bằng nước lưu vực sông La Ngà bằng mô hình WEAP. Nghiên cứu đánh giá tài nguyên nước, cung cấp giải pháp quản lý hiệu quả, bền vững.

• Tác giả: Huỳnh Thị Mỹ Chi
• Người hướng dẫn: Ths. Vũ Thị Vân Anh
• Trường học: Trường Đại Học Tài Nguyên Và Môi Trường Tp.Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Khí Tượng – Thủy Văn
• Đề tài: Ứng dụng mô hình WEAP tính toán cân bằng nước trên lưu vực sông La Ngà
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Tp.HCM

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG I: ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ XÃ HỘI LƯU VỰC SÔNG LA NGÀ
• 1.1. ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN
• 1.2. ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ XÃ HỘI
• 2. CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN DÒNG CHẢY ĐẾN LƯU VỰC SÔNG BẰNG MÔ HÌNH HEC-HMS
• 2.1. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VẦ PHẦN MỀM ARCGIS
• 2.2. GIỚI THIỆU CHUNG MÔ HÌNH HEC-HMS
• 2.3. ỨNG DỤNG MÔ HÌNH HEC-HMS MÔ PHỎNG DÒNG CHẢY ĐẾN TRÊN LƯU VỰC SÔNG LA NGÀ
• 3. CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH WEAP VÀO BÀI TOÁN CÂN BẰNG NƯỚC CHO LƯU VỰC SÔNG LA NGÀ
• 3.1. GIỚI THIỆU CHUNG
• 3.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH WEAP
• 3.3. PHÂN VÙNG CÂN BẰNG NƯỚC
• 3.4. TÍNH TOÁN NHU CẦU NƯỚC TẠI CÁC NÚT
• 3.5. CÂN BẰNG NƯỚC CỦA LƯU VỰC SÔNG LA NGÀ
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC
• DANH MỤC BẢNG
• PHỤ LỤC HÌNH
• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG I: ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ XÃ HỘI LƯU VỰC SÔNG LA NGÀ
• 1.1. ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN
• 1.1.1. Vị trí địa lý
• 1.1.2. Địa hình
• 1.1.3. Sông ngòi
• 1.1.4. Mạng lưới quan trắc
• 1.1.5. Đặc điểm khí hậu
• 1.1.5.1. Mạng lưới quan trắc
• 1.1.5.2. Dòng chảy thường xuyên
• 1.1.5.3. Dòng chảy lũ
• 1.2. ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ XÃ HỘI
• 1.2.1. Đặc điểm xã hội
• 1.2.2. Đặc điểm phát triển kinh tế
• 1.2.2.1. Nông nghiệp
• 2. CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN DÒNG CHẢY ĐẾN LƯU VỰC SÔNG BẰNG MÔ HÌNH HEC-HMS
• 2.1. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VẦ PHẦN MỀM ARCGIS
• 2.1.1. Định nghĩa ArcGIS
• 2.1.2. Ứng dụng ArcGIS
• 2.2. GIỚI THIỆU CHUNG MÔ HÌNH HEC-HMS
• 2.2.1. Giới thiệu mô hình HEC-HMS
• 2.2.2. Ứng dụng của mô hình HEC-HMS
• 2.3. ỨNG DỤNG MÔ HÌNH HEC-HMS MÔ PHỎNG DÒNG CHẢY ĐẾN TRÊN LƯU VỰC SÔNG LA NGÀ
• 2.3.1. Tính toán mưa thiết kế
• 2.3.2. Thu thập và và xử lý dữ liệu đầu vào cho mô hình HEC –HMS
• 2.3.3. Thiết lập mô hình HEC-HMS
• 2.3.4. Khởi động chạy mô hình và kết quả
• 2.3.5. Hiệu chỉnh thông số mô hình HEC-HMS
• 2.3.6. Chạy kiểm định mô hình
• 3. CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH WEAP VÀO BÀI TOÁN CÂN BẰNG NƯỚC CHO LƯU VỰC SÔNG LA NGÀ
• 3.1. GIỚI THIỆU CHUNG
• 3.1.1. Giới thiệu một số hệ thống cân bằng nước
• 3.1.2. Cân bằng nước hệ thống
• 3.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH WEAP
• 3.2.1. Tổng quan về mô hình WEAP
• 3.2.2. Chức năng của mô hình WEAP
• 3.2.3. Môi trường làm việc của WEAP
• 3.2.4. Sử dụng mô hình WEAP
• 3.3. PHÂN VÙNG CÂN BẰNG NƯỚC
• 3.3.1. Quan điểm, nguyên tắc phân vùng cân bằng nước
• 3.3.2. Phân vùng tính cân bằng
• 3.3.3. Căn cứ tính toán nhu cầu sử dụng nước
• 3.4. TÍNH TOÁN NHU CẦU NƯỚC TẠI CÁC NÚT
• 3.5. CÂN BẰNG NƯỚC CỦA LƯU VỰC SÔNG LA NGÀ
• 3.5.1. Khả năng cung cấp nước cho từng ngành trong lưu vực . Lượng nước thiếu giai đoạn năm 2015 trên lưu vực
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng Quan Tính Toán Cân Bằng Nước Lưu Vực Sông La Ngà

Nước là tài nguyên thiết yếu cho sự sống và phát triển kinh tế - xã hội. Việc quản lý tài nguyên nước hiệu quả, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu, trở nên vô cùng cấp thiết. Lưu vực sông La Ngà, một khu vực quan trọng về kinh tế và sinh thái, đang đối mặt với nhiều thách thức liên quan đến cân bằng nước. Bài toán đặt ra là làm sao để đảm bảo cung cấp nước ổn định cho các ngành kinh tế, sinh hoạt, đồng thời bảo vệ nguồn nước và hệ sinh thái. Việc tính toán cân bằng nước một cách chính xác là tiền đề quan trọng để đưa ra các quyết định quản lý tài nguyên nước hợp lý và bền vững. Mô hình WEAP (Water Evaluation and Planning system) là một công cụ mạnh mẽ, được sử dụng rộng rãi trên thế giới, để mô phỏng dòng chảy, đánh giá tài nguyên nước và lập kế hoạch sử dụng nước bền vững. Bài viết này sẽ trình bày phương pháp tính toán cân bằng nước lưu vực sông La Ngà bằng mô hình WEAP, từ đó đề xuất các giải pháp quản lý tài nguyên nước hiệu quả cho khu vực này. Lưu vực sông La Ngà có diện tích khoảng 4010 km2, có chiều dài 299 km chảy qua ba tỉnh Lâm Đồng, Bình Thuận, Đồng Nai. Sự mâu thuẫn giữa nhu cầu dùng nước và lượng nước đến ngày càng gay gắt, trong khi nhu cầu dùng nước mỗi ngày một tăng thì lượng nước đến không tăng mà còn có xu hướng đi xuống không chỉ về mặt chất lượng mà còn cả mặt số lượng. Chính vì thế, đồ án “ Ứng dụng mô hình WEAP tính toán cân bằng nước trên lưu vực sông La Ngà” được thực hiện để giải quyết cho bài toán cân bằng nước trên hệ thống La Ngà nhằm đáp ứng yêu cầu cấp thiết và là nên tản trong công tác quy hoạch tổng hợp, khai thác sử dụng và phát triển tài nguyên nước bền vững.

1.1. Ý nghĩa của Cân Bằng Nước Lưu Vực Sông La Ngà

Cân bằng nước là yếu tố then chốt để đảm bảo sử dụng nước bền vững ở lưu vực sông La Ngà. Việc tính toán chính xác cân bằng nước giúp xác định rõ nguồn nước hiện có, nhu cầu nước của các ngành, và lượng nước thiếu hụt (nếu có). Điều này giúp các nhà quản lý đưa ra các quyết định sáng suốt về phân bổ nguồn nước, đầu tư vào cơ sở hạ tầng cấp nước, và triển khai các biện pháp tiết kiệm nước. Hơn nữa, cân bằng nước còn là cơ sở để đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến nguồn nước, từ đó xây dựng các kế hoạch ứng phó phù hợp. Cân bằng nước lưu vực sông La Ngà là một bài toán quan trọng để đảm bảo ổn định kinh tế - xã hội và bảo vệ môi trường.

1.2. Giới thiệu về Mô hình WEAP trong Cân Bằng Nước

WEAP (Water Evaluation and Planning system) là một công cụ mô phỏng hệ thống tài nguyên nước, được phát triển bởi Viện Nghiên cứu Môi trường Stockholm. WEAP cho phép người dùng xây dựng các kịch bản cung cấp nước và nhu cầu nước, từ đó tính toán cân bằng nước và đánh giá các tác động của các chính sách quản lý nước. WEAP có giao diện thân thiện, dễ sử dụng, và có khả năng tích hợp với các hệ thống thông tin địa lý (GIS), giúp người dùng dễ dàng nhập liệu và phân tích kết quả. WEAP đã được sử dụng rộng rãi ở nhiều quốc gia trên thế giới để quản lý tài nguyên nước, và là một công cụ hữu ích cho việc tính toán cân bằng nước lưu vực sông La Ngà.

II. Thách Thức Quản Lý Nước Lưu Vực Sông La Ngà Hiện Nay

Lưu vực sông La Ngà đang đối mặt với nhiều thách thức trong quản lý tài nguyên nước. Nhu cầu nước ngày càng tăng do sự phát triển kinh tế - xã hội, đặc biệt là trong lĩnh vực nông nghiệp và công nghiệp. Biến đổi khí hậu gây ra những thay đổi về lượng mưa và dòng chảy, làm gia tăng nguy cơ hạn hán và thiếu nước. Ô nhiễm nguồn nước từ các hoạt động sản xuất và sinh hoạt cũng là một vấn đề đáng lo ngại. Bên cạnh đó, cơ sở hạ tầng cấp nước còn hạn chế, và các chính sách quản lý nước chưa thực sự hiệu quả. Những thách thức này đòi hỏi phải có những giải pháp quản lý tài nguyên nước toàn diện và bền vững, dựa trên cơ sở tính toán cân bằng nước chính xác và khoa học. Hiện nay, một số vùng trong lưu vực đang phải đối mặt với tình trạng thiếu nước trầm trọng, nhất là vào mùa kiệt. Đồng thời phương thức khai thác, sử dụng và quản lý tài nguyên nước chưa hiệu quả, thiếu sự đồng bộ. Việc phân bổ tài nguyên nước chưa hợp lý do đó chưa đáp ứng được nhu cầu dùng đối đối với các hộ dùng nước. Sự mâu thuẫn giữa nhu cầu dùng nước và lượng nước đến ngày càng gay gắt, trong khi nhu cầu dùng nước mỗi ngày một tăng thì lượng nước đến không tăng mà còn có xu hướng đi xuống không chỉ về mặt chất lượng mà còn cả mặt số lượng.

2.1. Tăng Nhu Cầu Nước từ Nông Nghiệp và Công Nghiệp

Nông nghiệp là ngành kinh tế quan trọng ở lưu vực sông La Ngà, và đòi hỏi một lượng nước lớn cho tưới tiêu. Sự mở rộng diện tích canh tác và chuyển đổi cơ cấu cây trồng làm gia tăng nhu cầu nước. Bên cạnh đó, sự phát triển của các khu công nghiệp cũng tạo ra nhu cầu nước đáng kể. Việc sử dụng nước không hiệu quả trong cả nông nghiệp và công nghiệp gây ra lãng phí nước và làm trầm trọng thêm tình trạng thiếu nước. Cần có các biện pháp tiết kiệm nước và nâng cao hiệu quả sử dụng nước trong cả hai ngành này.

2.2. Biến Đổi Khí Hậu và Tác Động đến Nguồn Nước

Biến đổi khí hậu đang tác động tiêu cực đến nguồn nước ở lưu vực sông La Ngà. Sự thay đổi về lượng mưa, với xu hướng giảm ở mùa khô và tăng ở mùa mưa, làm gia tăng nguy cơ hạn hán và lũ lụt. Biến đổi khí hậu cũng có thể làm tăng bốc hơi, làm giảm lượng nước có sẵn. Cần có các giải pháp thích ứng với biến đổi khí hậu, như xây dựng các công trình trữ nước, cải thiện hệ thống tưới tiêu, và áp dụng các biện pháp quản lý hạn hán.

2.3. Ô Nhiễm Nguồn Nước và Suy Thoái Hệ Sinh Thái

Ô nhiễm nguồn nước là một vấn đề nghiêm trọng ở lưu vực sông La Ngà. Các hoạt động sản xuất nông nghiệp sử dụng phân bón và thuốc trừ sâu gây ra ô nhiễm nước mặt và nước ngầm. Các khu công nghiệp xả nước thải chưa qua xử lý vào sông, gây ô nhiễm và ảnh hưởng đến chất lượng nước. Tình trạng ô nhiễm nguồn nước làm suy thoái hệ sinh thái, ảnh hưởng đến đa dạng sinh học, và gây hại cho sức khỏe cộng đồng. Cần có các biện pháp kiểm soát ô nhiễm, như xây dựng các hệ thống xử lý nước thải, khuyến khích sản xuất nông nghiệp sạch, và nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ nguồn nước.

III. Phương Pháp Tính Cân Bằng Nước bằng Mô Hình WEAP

Việc tính toán cân bằng nước bằng mô hình WEAP bao gồm các bước sau: (1) Thu thập dữ liệu về nguồn nước (lượng mưa, dòng chảy, nước ngầm), nhu cầu nước (sinh hoạt, nông nghiệp, công nghiệp), và các thông số khác (diện tích lưu vực, hệ số dòng chảy). (2) Xây dựng mô hình WEAP cho lưu vực sông La Ngà, bao gồm các thành phần chính như sông, hồ chứa, khu tưới, khu dân cư, khu công nghiệp. (3) Nhập dữ liệu vào mô hình WEAP, và thiết lập các kịch bản cung cấp nước và nhu cầu nước. (4) Chạy mô hình WEAP, và phân tích kết quả cân bằng nước. (5) Đánh giá các tác động của các chính sách quản lý nước đến cân bằng nước, và đề xuất các giải pháp quản lý tài nguyên nước hiệu quả. Để tính toán cân bằng nước, ta cần xác định các yếu tố chính: lượng mưa, bốc hơi, thấm, dòng chảy mặt, dòng chảy ngầm, và nhu cầu sử dụng nước.

3.1. Thu thập và Xử lý Dữ liệu Đầu vào cho WEAP

Việc thu thập dữ liệu là bước quan trọng nhất trong quá trình tính toán cân bằng nước. Dữ liệu cần thu thập bao gồm: lượng mưa (dữ liệu quan trắc từ các trạm khí tượng), dòng chảy (dữ liệu quan trắc từ các trạm thủy văn), nước ngầm (dữ liệu về trữ lượng và khả năng khai thác), diện tích lưu vực, hệ số dòng chảy, nhu cầu nước của các ngành (dữ liệu về dân số, diện tích canh tác, sản lượng công nghiệp). Dữ liệu cần được xử lý và kiểm tra chất lượng trước khi nhập vào mô hình WEAP.

3.2. Xây dựng Mô hình WEAP cho Lưu vực Sông La Ngà

Việc xây dựng mô hình WEAP bao gồm việc xác định các thành phần chính của lưu vực sông La Ngà, như sông, hồ chứa, khu tưới, khu dân cư, khu công nghiệp. Các thành phần này được kết nối với nhau thông qua các liên kết (link) và nút (node). Mô hình cần phản ánh đúng cấu trúc và đặc điểm của lưu vực, để đảm bảo tính chính xác của kết quả tính toán cân bằng nước.

3.3. Thiết lập Kịch bản và Chạy Mô hình WEAP

Sau khi xây dựng mô hình, cần thiết lập các kịch bản cung cấp nước và nhu cầu nước. Các kịch bản này có thể bao gồm các giả định về biến đổi khí hậu, tăng trưởng dân số, phát triển kinh tế, và các chính sách quản lý nước. Sau khi thiết lập các kịch bản, mô hình WEAP được chạy để tính toán cân bằng nước và đánh giá các tác động của các kịch bản khác nhau. Kết quả tính toán cân bằng nước được phân tích và sử dụng để đưa ra các quyết định quản lý tài nguyên nước.

IV. Ứng Dụng và Kết Quả Tính Toán Cân Bằng Nước WEAP

Kết quả tính toán cân bằng nước bằng mô hình WEAP cho lưu vực sông La Ngà cung cấp thông tin quan trọng về nguồn nước, nhu cầu nước, và lượng nước thiếu hụt (nếu có). Thông tin này giúp các nhà quản lý đưa ra các quyết định sáng suốt về phân bổ nguồn nước, đầu tư vào cơ sở hạ tầng cấp nước, và triển khai các biện pháp tiết kiệm nước. Kết quả tính toán cân bằng nước cũng giúp đánh giá tác động của biến đổi khí hậu và các chính sách quản lý nước đến nguồn nước, từ đó xây dựng các kế hoạch ứng phó phù hợp. Trong quá trình tính toán, các yếu tố như dòng chảy, lượng mưa, bốc hơi, và nhu cầu sử dụng nước cần được xem xét kỹ lưỡng. Các kết quả cần được trình bày một cách rõ ràng và dễ hiểu, để phục vụ cho việc ra quyết định.

4.1. Phân Tích Nhu Cầu Nước Sinh Hoạt Nông Nghiệp Công Nghiệp

Việc phân tích nhu cầu nước của các ngành (sinh hoạt, nông nghiệp, công nghiệp) là rất quan trọng để tính toán cân bằng nước. Nhu cầu nước sinh hoạt phụ thuộc vào dân số và tiêu chuẩn cấp nước. Nhu cầu nước nông nghiệp phụ thuộc vào diện tích canh tác, loại cây trồng, và phương pháp tưới tiêu. Nhu cầu nước công nghiệp phụ thuộc vào quy mô sản xuất và công nghệ sử dụng. Phân tích nhu cầu nước giúp xác định rõ lượng nước cần thiết cho từng ngành, từ đó đưa ra các giải pháp quản lý nước phù hợp.

4.2. Đánh Giá Khả Năng Cung Cấp Nước và Lượng Thiếu Hụt

Sau khi phân tích nhu cầu nước, cần đánh giá khả năng cung cấp nước từ các nguồn nước (sông, hồ chứa, nước ngầm). Khả năng cung cấp nước phụ thuộc vào lượng mưa, dòng chảy, và trữ lượng nước ngầm. So sánh nhu cầu nước và khả năng cung cấp nước giúp xác định lượng nước thiếu hụt (nếu có). Lượng nước thiếu hụt là cơ sở để xây dựng các kế hoạch quản lý hạn hán và tìm kiếm các nguồn nước bổ sung.

4.3. Xây Dựng Kịch Bản Quản Lý Nước và Đánh Giá Tác Động

Việc xây dựng các kịch bản quản lý nước giúp đánh giá tác động của các chính sách và giải pháp quản lý tài nguyên nước đến cân bằng nước. Các kịch bản có thể bao gồm: tăng cường tiết kiệm nước, cải thiện hệ thống tưới tiêu, xây dựng các công trình trữ nước, và áp dụng các biện pháp quản lý hạn hán. Đánh giá tác động của các kịch bản giúp lựa chọn các giải pháp quản lý tài nguyên nước hiệu quả và bền vững.

V. Giải Pháp Quản Lý Tài Nguyên Nước Bền Vững cho La Ngà

Để quản lý tài nguyên nước bền vững cho lưu vực sông La Ngà, cần có các giải pháp toàn diện, bao gồm: (1) Tăng cường tiết kiệm nước trong sinh hoạt, nông nghiệp, và công nghiệp. (2) Cải thiện hệ thống tưới tiêu để giảm lãng phí nước. (3) Xây dựng các công trình trữ nước để tăng khả năng cung cấp nước trong mùa khô. (4) Kiểm soát ô nhiễm nguồn nước để bảo vệ chất lượng nước. (5) Nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ nguồn nước. (6) Hoàn thiện các chính sách quản lý nước để đảm bảo sử dụng nước hiệu quả và công bằng. Việc áp dụng mô hình WEAP giúp đánh giá hiệu quả của các giải pháp này, và đưa ra các quyết định quản lý tài nguyên nước dựa trên cơ sở khoa học.

5.1. Ưu Tiên Tiết Kiệm Nước trong Mọi Lĩnh Vực

Tiết kiệm nước là giải pháp quan trọng nhất để quản lý tài nguyên nước bền vững. Trong sinh hoạt, cần khuyến khích sử dụng nước tiết kiệm, sửa chữa các rò rỉ, và sử dụng các thiết bị tiết kiệm nước. Trong nông nghiệp, cần áp dụng các phương pháp tưới tiêu tiên tiến, sử dụng nước hợp lý, và luân canh cây trồng. Trong công nghiệp, cần tái sử dụng nước thải, áp dụng các công nghệ tiết kiệm nước, và quản lý nước chặt chẽ.

5.2. Đầu Tư vào Cơ Sở Hạ Tầng Cấp và Thoát Nước

Việc đầu tư vào cơ sở hạ tầng cấp nước và thoát nước là rất quan trọng để cải thiện khả năng cung cấp nước và giảm ô nhiễm nguồn nước. Cần xây dựng các hồ chứa, trạm bơm, và hệ thống tưới tiêu để tăng khả năng trữ nước và cung cấp nước trong mùa khô. Cần xây dựng các hệ thống xử lý nước thải để giảm ô nhiễm nguồn nước và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

5.3. Nâng Cao Nhận Thức Cộng Đồng về Bảo Vệ Nguồn Nước

Nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ nguồn nước là yếu tố quan trọng để đảm bảo sử dụng nước bền vững. Cần tổ chức các hoạt động tuyên truyền, giáo dục về giá trị của nước, tầm quan trọng của việc tiết kiệm nước, và các biện pháp bảo vệ nguồn nước. Cộng đồng cần được tham gia vào quá trình quản lý tài nguyên nước, để đảm bảo các quyết định được đưa ra dựa trên sự đồng thuận và phù hợp với thực tế.

VI. Kết Luận và Hướng Nghiên Cứu Cân Bằng Nước Tương Lai

Tính toán cân bằng nước bằng mô hình WEAP là một công cụ hữu ích để quản lý tài nguyên nước bền vững cho lưu vực sông La Ngà. Kết quả tính toán cân bằng nước cung cấp thông tin quan trọng để đưa ra các quyết định sáng suốt về phân bổ nguồn nước, đầu tư vào cơ sở hạ tầng cấp nước, và triển khai các biện pháp tiết kiệm nước. Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển mô hình WEAP, tích hợp thêm các yếu tố mới như biến đổi khí hậu, ô nhiễm nguồn nước, và đa dạng sinh học, để nâng cao tính chính xác và hiệu quả của tính toán cân bằng nước. Đồng thời, cần tăng cường hợp tác giữa các nhà khoa học, nhà quản lý, và cộng đồng, để đảm bảo quản lý tài nguyên nước bền vững và hiệu quả.

6.1. Tóm Tắt Kết Quả Nghiên Cứu và Ứng Dụng WEAP

Nghiên cứu đã trình bày phương pháp tính toán cân bằng nước lưu vực sông La Ngà bằng mô hình WEAP. Kết quả nghiên cứu cho thấy mô hình WEAP là một công cụ hữu ích để đánh giá tài nguyên nước, phân tích nhu cầu sử dụng nước, và xây dựng các kịch bản quản lý tài nguyên nước. Các kết quả này có thể được sử dụng để hỗ trợ các quyết định về phân bổ nguồn nước, đầu tư vào cơ sở hạ tầng, và triển khai các biện pháp tiết kiệm nước.

6.2. Đề Xuất Hướng Nghiên Cứu và Phát Triển Mô Hình WEAP

Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển mô hình WEAP, tích hợp thêm các yếu tố mới như biến đổi khí hậu, ô nhiễm nguồn nước, và đa dạng sinh học, để nâng cao tính chính xác và hiệu quả của tính toán cân bằng nước. Cần nghiên cứu các phương pháp dự báo dòng chảy chính xác hơn, và các phương pháp quản lý hạn hán hiệu quả hơn. Ngoài ra, cần phát triển các công cụ trực quan hóa kết quả tính toán cân bằng nước, để giúp các nhà quản lý và cộng đồng dễ dàng hiểu và sử dụng thông tin.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Nước là nguồn tài nguyên thiết yếu chi phối toàn bộ hoạt động dân sinh, kinh tế và môi trường sinh thái. Mặc dù Việt Nam tiếp nhận lượng mưa trung bình hàng năm khoảng 1.900 mm (tương đương 634 tỷ m³ nước, trong đó lượng dòng chảy mặt chiếm khoảng 316 tỷ m³ với hệ số dòng chảy 0,5), nhưng nguồn nước lại phân bố không đồng đều theo không gian và thời gian. Thực trạng này dẫn đến hiện tượng lũ lụt, ngập úng vào mùa mưa và khô hạn kéo dài vào mùa kiệt tại nhiều lưu vực sông.

Lưu vực sông La Ngà là phụ lưu lớn nhất bên bờ tả ngạn sông Đồng Nai, có diện tích lưu vực khoảng 4.010 km² và chiều dài dòng chính khoảng 210 km (tổng chiều dài dòng chảy tính cả các đoạn quanh co đạt khoảng 299 km). Sông bắt nguồn từ cao nguyên Di Linh (tỉnh Lâm Đồng) ở độ cao trên 1.000 m, chảy qua địa bàn ba tỉnh: Lâm Đồng, Bình Thuận và Đồng Nai trước khi nhập lưu vào hồ Trị An. Đây là khu vực tập trung nhiều cụm công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, đồng thời là vùng sản xuất nông nghiệp phát triển với các vùng chuyên canh cây công nghiệp lâu năm và cây lương thực. Tuy nhiên, tình trạng khai thác và quản lý tài nguyên nước tại lưu vực còn thiếu đồng bộ; sự gia tăng dân số cùng sự phát triển kinh tế làm mâu thuẫn giữa nhu cầu sử dụng nước và lượng nước đến ngày càng gay gắt, đặc biệt là tình trạng thiếu nước cục bộ vào mùa kiệt.

Trước yêu cầu cấp thiết về việc phân bổ nguồn nước hợp lý, đồ án tốt nghiệp "Ứng dụng mô hình WEAP tính toán cân bằng nước trên lưu vực sông La Ngà" được thực hiện bởi tác giả Huỳnh Thị Mỹ Chi (chuyên ngành Khí tượng – Thủy văn, Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường TP. Hồ Chí Minh, năm 2017) nhằm thiết lập cơ sở khoa học cho công tác quy hoạch, khai thác và sử dụng bền vững nguồn nước trên lưu vực.

Nhiệm vụ và mục tiêu nghiên cứu của đồ án được xác định cụ thể như sau:

• Mục tiêu 1: Tính toán dòng chảy đến tại các tiểu vùng trong lưu vực sông La Ngà.
• Mục tiêu 2: Tính toán nhu cầu dùng nước tại các tiểu vùng.
• Mục tiêu 3: Tính toán cân bằng nước cho lưu vực sông La Ngà.

Nội dung nghiên cứu gắn liền với 3 mục tiêu trên bao gồm: thu thập và xử lý số liệu khí tượng - thủy văn; thiết lập và hiệu chỉnh mô hình HEC-HMS để mô phỏng dòng chảy đến; tính toán nhu cầu sử dụng nước cho các ngành chính (sinh hoạt, nông nghiệp, chăn nuôi, công nghiệp); ứng dụng mô hình WEAP để mô phỏng bài toán cân bằng nước.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Tài nguyên dòng chảy mặt và nhu cầu sử dụng nước của các ngành kinh tế - xã hội trên lưu vực sông La Ngà.
• Phạm vi không gian: Toàn bộ lưu vực sông La Ngà trải dài trong tọa độ 107°09’20” – 108°10’ kinh độ Đông và 10°55’ – 11°47’20” vĩ độ Bắc, bao gồm 10 huyện/thị xã thuộc ba tỉnh Lâm Đồng (Bảo Lộc, Bảo Lâm, Di Linh), Bình Thuận (Tánh Linh, Đức Linh, Hàm Thuận Bắc, Hàm Thuận Nam) và Đồng Nai (Tân Phú, Định Quán, Xuân Lộc, Long Khánh, Thống Nhất).
• Phạm vi thời gian và tài liệu: Chuỗi số liệu khí tượng thủy văn quan trắc giai đoạn 1980–2012 (33 năm); kiểm định mô hình thủy văn vào năm 1995; tính toán cân bằng nước hiện trạng lấy mốc năm 2015.
• Giới hạn nghiên cứu: Đồ án tập trung tính toán cân bằng nước mặt, không tính đến lượng nước ngầm và sự tham gia điều tiết của các hồ chứa nhân tạo.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án tiếp cận bài toán cân bằng nước hệ thống dựa trên nguyên lý bảo toàn khối lượng giữa lượng nước đến (mưa, dòng chảy mặt, dòng hồi quy) và lượng nước đi (bốc thoát hơi, ngấm sâu, lượng cấp cho các hộ tiêu thụ và dòng chảy ra khỏi lưu vực).

Khung công cụ và mô hình tính toán:

• Phần mềm ArcGIS: Ứng dụng xử lý mô hình số độ cao DEM độ phân giải 30 m từ nguồn vệ tinh (EarthExplorer) nhằm chiết tách mạng lưới thủy văn, xác định ranh giới lưu vực, chia lưu vực thành 7 tiểu lưu vực phụ và trích xuất các thông số hình thái hình học làm đầu vào cho mô hình thủy văn.
• Mô hình thủy văn HEC-HMS (Hydrologic Engineering Center - Hydrologic Modeling System, phiên bản 3.0): Mô hình thông số tập trung dùng để mô phỏng quá trình mưa - dòng chảy. Thành phần tổn thất thấm được tính theo phương pháp số đường cong SCS (SCS Curve Number) với các thông số $CN$, lượng trữ mặt đệm $S$ và tổn thất ban đầu $I_a$. Thành phần chuyển đổi dòng chảy mặt sử dụng phương pháp đường quá trình đơn vị tổng hợp Clark (thông số thời gian tập trung nước $t_c$ và hệ số trữ $R$). Quá trình diễn toán dòng chảy trong sông sử dụng phương pháp Muskingum (thông số thời gian truyền lũ $K$ và trọng số $X$).
• Mô hình WEAP (Water Evaluation and Planning System): Xây dựng sơ đồ mạng lưới bao gồm các nhánh sông (River), các nút nhu cầu (Demand Sites), các liên kết cấp nước (Transmission Links), dòng hồi quy (Return Flows) và yêu cầu dòng chảy môi trường (Environmental Flow Requirements) theo 5 khung nhìn: Schematic, Data, Results, Scenario Explorer, Notes.
• Tiêu chuẩn và định mức tính toán: Tiêu chuẩn thiết kế TCXDVN 35-85 áp dụng cho cấp nước sinh hoạt; định mức cấp nước chăn nuôi; định mức tưới cho các loại cây trồng theo thời vụ canh tác; định mức cấp nước công nghiệp (65 m³/ha/ngày cho năm 2015 và 70 m³/ha/ngày định hướng năm 2020); tiêu chuẩn dòng chảy môi trường được lựa chọn bằng 10% tổng nhu cầu nước của các ngành trên mỗi tiểu vùng.

Phương pháp nghiên cứu thực tế đã sử dụng:

• Phương pháp thống kê thủy văn: Xây dựng đường tần suất kinh nghiệm theo công thức $P = \frac{m}{n+1}$ và đường tần suất lý luận (phối hợp hệ số dòng chảy $C_v$, hệ số thiên lệch $C_s$) để xác định lượng mưa thiết kế tần suất $P = 85%$ (năm khô điển hình). Phân chia mùa mưa và mùa khô dựa trên chỉ tiêu lượng mưa bình quân tháng nhiều năm so với lượng mưa trung bình năm ($P(X_i \ge X_o) > 50%$). Phương pháp thu phóng hai tỷ số ($K_1$ cho mùa khô, $K_2$ cho mùa mưa) được dùng để phân phối lượng mưa năm thiết kế thành lượng mưa từng tháng.
• Phương pháp đa giác Thiessen: Tính toán trọng số mưa đại biểu của các trạm đo đối với từng tiểu lưu vực.
• Phương pháp mô hình hóa toán học: Kết hợp chuỗi công cụ ArcGIS $\rightarrow$ HEC-HMS $\rightarrow$ WEAP để tính toán dòng chảy đến và mô phỏng cân bằng cung - cầu nước.

Nguồn dữ liệu đầu vào:

• Chuỗi số liệu lượng mưa ngày từ năm 1980 đến 2012 tại 5 trạm quan trắc: Bảo Lộc, Đại Nga, Di Linh, Tà Pao, Xuân Lộc.
• Chuỗi số liệu lưu lượng ngày giai đoạn 1980–2012 tại trạm thủy văn Tà Pao.
• Bản đồ số độ cao DEM 30 m tải từ trang EarthExplorer.
• Số liệu thống kê năm 2015 về dân số đô thị, dân số nông thôn, diện tích đất công nghiệp, diện tích gieo trồng các loại cây hàng năm và lâu năm, số lượng đàn gia súc - gia cầm thuộc 10 huyện trong lưu vực.

Nội dung chính theo từng chương

CHƯƠNG I: ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ XÃ HỘI LƯU VỰC SÔNG LA NGÀ

Chương I phân tích toàn diện các yếu tố tự nhiên, mạng lưới sông ngòi, khí hậu và bức tranh kinh tế - xã hội của lưu vực nghiên cứu. Địa hình lưu vực có tính phân cắt phức tạp do biến động kiến tạo, được phân định thành 3 vùng đặc trưng:

• Vùng thượng lưu (từ thượng nguồn đến công trình Hàm Thuận): Diện tích khoảng 1.280 km² (chiếm 31% diện tích lưu vực), độ cao phổ biến từ 700 đến 900 m, địa hình đồi bát úp, là vùng trọng điểm phát triển cây công nghiệp dài ngày.
• Vùng trung lưu (từ Hàm Thuận đến Tà Pao): Diện tích khoảng 720 km² (chiếm 18% diện tích lưu vực), địa hình đồi núi dốc hiểm trở, lòng dẫn dốc và nhiều thác ghềnh, phù hợp bố trí công trình thủy năng.
• Vùng hạ lưu (từ sau Tà Pao đến ngã ba nhập lưu sông Đồng Nai): Diện tích khoảng 2.100 km² (chiếm 51% diện tích lưu vực), đặc trưng bởi địa hình đồi lượn sóng (cao độ 80–150 m) và vùng đồng bằng lòng chảo (cao độ 105–120 m). Vùng này thường xuyên bị ngập úng vào mùa lũ, tạo nên các vùng chậm lũ tự nhiên như Biển Lạc, là vùng trọng điểm sản xuất cây lương thực và cây công nghiệp ngắn ngày.

Mạng lưới sông ngòi phát triển dày đặc ở thượng nguồn với hai nhánh chính là Đargna và Đariam (hợp lưu tại suối Đại Bình). Toàn lưu vực chỉ có 3 trạm quan trắc lưu lượng thủy văn gồm: trạm Đại Nga (thượng lưu), trạm Tà Pao (trung lưu) và trạm Phú Điền (hạ lưu). Chế độ lũ tập trung nhanh do sườn dốc lớn, thời gian truyền lũ từ Đại Nga về Tà Pao (dài 85 km) chỉ mất 10–12 giờ với tốc độ truyền lũ 2,0–2,5 m/s; đoạn Tà Pao đến Võ Đắt mất khoảng 18 giờ với tốc độ 1,0–1,5 m/s.

Về kinh tế - xã hội, lưu vực bao gồm 96 xã, phường, thị trấn thuộc 10 huyện, thị xã. Hoạt động nông nghiệp đóng vai trò chủ đạo: vùng thượng lưu có 65.453 ha đất nông nghiệp (trong đó 46.426,3 ha chuyên canh cà phê, trà, dâu tằm, chiếm 86,5%); vùng hạ lưu canh tác lúa nước, hoa màu và cao su. Đất lâm nghiệp chiếm 172.607 ha (khoảng 42% diện tích lưu vực), tuy nhiên tình trạng lấn chiếm và phá rừng nghiêm trọng đã làm mất khoảng 50.000 ha rừng (tập trung tại Di Linh 15.000 ha, Bảo Lâm 13.000 ha, Tánh Linh 12.000 ha, Tân Phú và Định Quán 5.000 ha). Về công nghiệp, khu vực phát triển chế biến nông - lâm sản với 6 nhà máy trà quốc doanh (công suất 195 tấn búp tươi/ngày), 17 cơ sở tơ tằm Bảo Lộc (920 tấn tơ và 1 triệu mét lụa/năm), Nhà máy đường La Ngà và mỏ khai thác bô xít Bảo Lộc.

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN DÒNG CHẢY ĐẾN LƯU VỰC SÔNG BẰNG MÔ HÌNH HEC-HMS

Chương II tập trung xử lý dữ liệu không gian, tính toán các đặc trưng mưa thiết kế và mô phỏng dòng chảy lũ, dòng chảy đến lưu vực thông qua mô hình HEC-HMS.

Sử dụng phần mềm ArcGIS để xử lý mô hình số độ cao DEM 30 m, tác giả đã khoanh vẽ mạng lưới sông suối và chia lưu vực sông La Ngà thành 7 tiểu vùng với tổng diện tích tính toán mô phỏng là 3.910 km² (khớp tương đối với diện tích tự nhiên 4.010 km²). Kết quả phân chia diện tích 7 vùng được chuyển đổi trực tiếp sang cấu trúc mô hình HEC-HMS.

Tiểu vùng	Vùng 1	Vùng 2	Vùng 3	Vùng 4	Vùng 5	Vùng 6	Vùng 7	Tổng diện tích
Diện tích (km²)	363,83	396,42	412,15	608,12	754,20	621,18	754,10	3.910,00

Phân tích chuỗi số liệu mưa 33 năm (1980–2012) tại 5 trạm cho thấy quy luật phân hóa mùa rõ rệt: mùa mưa kéo dài từ tháng VII đến tháng XI, mùa khô kéo dài từ tháng XII đến tháng VI năm sau. Lượng mưa năm và mùa khô thiết kế ứng với tần suất $P = 85%$ được xác định thông qua đường tần suất lý luận:

Thông số thống kê	Trạm Bảo Lộc	Trạm Đại Nga	Trạm Di Linh	Trạm Tà Pao	Trạm Xuân Lộc
Mưa bình quân năm $\bar{X}$ (mm)	2.785,4	2.431,2	2.215,6	2.450,8	1.956,2
Hệ số biến sai $C_v$ (năm)	0,18	0,21	0,20	0,23	0,25
Tỷ số $C_s / C_v$ (năm)	1	2	3	1	2
Hệ số $K_{p, 85%}$ (năm)	0,81	0,78	0,79	0,76	0,74
Lượng mưa năm $X_{85%}$ (mm)	2.256,2	1.896,3	1.750,3	1.862,6	1.447,6
Mưa mùa khô $\bar{X}_k$ (mm)	425,1	382,4	354,2	312,5	245,6
Hệ số $C_v$ (mùa khô)	0,38	0,41	0,39	0,45	0,48
Lượng mưa khô $X_{k, 85%}$ (mm)	263,5	225,6	212,5	175,0	132,6

(Ghi chú: Số liệu trong bảng được trích từ các bảng tính toán tần suất và hệ số tương ứng trong báo cáo).

Sau khi phân phối mưa tháng bằng phương pháp thu phóng hai tỷ số ($K_1, K_2$) và tính trọng số diện tích Thiessen, mô hình HEC-HMS được thiết lập với các thông số: độ thấm ban đầu $I_a$, tỷ lệ diện tích không thấm $Imp$ (từ 1% đến 10%), thời gian trễ $t_c$ và hệ số trữ $R = C \times t_c$ (với hệ số $C = 2 \div 2,5$).

Kết quả đánh giá độ chính xác mô phỏng dòng chảy qua hệ số Nash-Sutcliffe ($E_{Nash}$) tại trạm Tà Pao:

• Chạy khởi tạo ban đầu: $E_{Nash} = 0,34$ (đỉnh lũ tính toán thấp hơn thực tế và xuất hiện chậm pha).
• Sau khi hiệu chỉnh thông số: $E_{Nash} = 0,72$ (dạng đường quá trình và lưu lượng đỉnh lũ khớp tốt với thực đo).
• Chạy kiểm định với số liệu năm 1995: $E_{Nash} = 0,70$.

Chuỗi lưu lượng mô phỏng từ HEC-HMS đáp ứng độ tin cậy để làm dữ liệu biên đầu vào cho mô hình WEAP.

CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH WEAP VÀO BÀI TOÁN CÂN BẰNG NƯỚC CHO LƯU VỰC SÔNG LA NGÀ

Chương III trình bày việc xây dựng cấu trúc mô hình cân bằng nước WEAP cho năm hiện trạng 2015. Dựa trên đặc điểm địa hình, hệ thống công trình và ranh giới hành chính, lưu vực được phân chia thành 3 vùng cân bằng nước tương ứng với 3 nút tính toán:

1. Vùng 1 - Nút Hàm Thuận: Khu vực thượng lưu sông La Ngà.
2. Vùng 2 - Nút Tà Pao: Khu vực trung lưu sông La Ngà.
3. Vùng 3 - Nút Võ Đắt: Khu vực hạ lưu sông La Ngà.

Nhu cầu sử dụng nước được tính toán chi tiết cho 4 đối tượng dùng nước chính theo các định mức kỹ thuật quy định:

• Nước sinh hoạt: Áp dụng TCXDVN 35-85 với chỉ tiêu 200 lít/người/ngày cho dân số thành thị và 150 lít/người/ngày cho dân số nông thôn.
• Nước chăn nuôi: Định mức cho trâu và bò là 135 lít/con/ngày (gồm nước uống 20 lít, vệ sinh 65 lít, làm mát môi trường 50 lít); lợn là 60 lít/con/ngày; gia cầm là 11 lít/con/ngày; gia súc khác là 50 lít/con/ngày.
• Nước nông nghiệp: Định mức tưới cho lúa Đông Xuân (3.500–4.000 m³/ha, hệ số tưới lớn nhất 1,16 l/s/ha); lúa Hè Thu và lúa Mùa (5.000–5.500 m³/ha, hệ số tưới 1,46 l/s/ha); hoa màu và cây ngắn ngày (2.000 m³/ha, hệ số tưới 0,35 l/s/ha); cây công nghiệp lâu năm (3.500–4.000 m³/ha).
• Nước công nghiệp: Tính theo suất dùng nước 65 m³/ha/ngày theo hiện trạng năm 2015.
• Dòng chảy môi trường: Thiết lập bằng 10% tổng nhu cầu nước của các ngành tại mỗi nút lưu vực.

Số liệu hiện trạng sử dụng đất và dân sinh kinh tế năm 2015 đưa vào mô hình WEAP tại 3 vùng cân bằng:

Chỉ tiêu thống kê	Đơn vị	Vùng 1 (Hàm Thuận)	Vùng 2 (Tà Pao)	Vùng 3 (Võ Đắt)
Dân số thành thị	Người	83.158	13.074	34.373
Dân số nông thôn	Người	129.963	66.899	141.949
Diện tích đất công nghiệp	ha	360,53	0	53,00
Lúa Đông Xuân vụ 1	ha	719	658	9.859
Lúa Hè Thu vụ 1	ha	303	750	13.855
Lúa Mùa vụ 1	ha	615	832	12.235
Lúa Đông Xuân vụ 2	ha	270	180	9.446
Lúa Hè Thu vụ 2	ha	396	360	0
Hoa màu mùa	ha	414	180	8.502
Rau (Đông Xuân / Hè Thu / Mùa)	ha	57 / 57 / 57	3 / 3 / 3	379 / 379 / 379
Cà phê / Tiêu	ha	63.955	959	2.419
Cây ăn quả	ha	308	1.944	1.460
Đàn trâu	Con	743	962	2.909
Đàn bò	Con	9.452	8.536	22.394
Đàn heo (lợn)	Con	53.493	30.841	365.040
Đàn gia cầm	Con	933.635	499.944	4.211.130

Kết nối các nguồn cung dòng chảy từ mô hình HEC-HMS và mạng lưới tiêu thụ trên mô hình WEAP cho phép xác định khả năng cấp nước, tỷ lệ thỏa mãn nhu cầu và lượng nước thiếu hụt trong các tháng mùa kiệt năm 2015 cho từng tiểu vùng và từng ngành kinh tế.

Kết quả và đóng góp

Kết quả chính của nghiên cứu:

• Thiết lập thành công chuỗi mô phỏng kết nối ArcGIS $\rightarrow$ HEC-HMS $\rightarrow$ WEAP cho lưu vực sông La Ngà với diện tích mô phỏng 3.910 km².
• Kiểm định mô hình HEC-HMS đạt hệ số Nash-Sutcliffe $E_{Nash} = 0,72$ trong pha hiệu chỉnh và $E_{Nash} = 0,70$ trong pha kiểm định (năm 1995), chứng minh khả năng tái tạo tốt diễn biến dòng chảy thực tế tại trạm Tà Pao.
• Định lượng hóa toàn bộ nhu cầu dùng nước hiện trạng năm 2015 của 3 phân vùng (Hàm Thuận, Tà Pao, Võ Đắt) cho 4 nhóm ngành tiêu thụ chính kết hợp dòng chảy môi trường 10%.
• Xác định rõ hiện trạng phân bổ dòng chảy: nguồn nước dồi dào trong mùa lũ nhưng xảy ra hiện tượng thiếu hụt nước cục bộ vào các tháng cao điểm mùa khô (tháng II, III, IV), trong đó ngành nông nghiệp và sinh hoạt tại vùng hạ lưu chịu áp lực thiếu nước lớn nhất.

Giải pháp và kiến nghị đề xuất từ tác giả:

• Bảo vệ tài nguyên rừng: Quản lý nghiêm ngặt 172.607 ha đất lâm nghiệp hiện có, ngăn chặn tình trạng chặt phá 50.000 ha rừng tại các huyện Di Linh, Bảo Lâm, Tánh Linh nhằm duy trì khả năng giữ nước, chống xói mòn và điều tiết dòng chảy kiệt.
• Điều phối nguồn nước: Quy hoạch khai thác tài nguyên nước tổng hợp trên toàn lưu vực, kết hợp điều tiết dòng chảy giữa thượng lưu và hạ lưu nhằm bảo đảm dòng chảy môi trường sau công trình.
• Hoàn thiện mạng lưới quan trắc: Bổ sung thêm các trạm quan trắc thủy văn và đo đạc khí tượng tự động, khắc phục sự thiếu hụt số liệu đo lưu lượng (hiện toàn lưu vực chỉ có 3 trạm thủy văn).

Đóng góp mới của đề tài:

• Khắc phục tình trạng thiếu hụt dữ liệu dòng chảy chi tiết tại các tiểu vùng không có trạm đo bằng cách ứng dụng mô hình bán phân bố HEC-HMS tạo dữ liệu đầu vào trực tiếp cho mô hình cân bằng nước WEAP.
• Cung cấp bức tranh định lượng chi tiết về cân bằng cung - cầu nước mặt cho lưu vực sông La Ngà tại thời điểm năm 2015, làm tài liệu tham khảo cho công tác quy hoạch tài nguyên nước lưu vực sông Đồng Nai.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu:

• Phạm vi nghiên cứu chưa xét đến sự đóng góp của nguồn tài nguyên nước ngầm vào cán cân cung cấp nước chung của lưu vực.
• Mô hình cân bằng nước hiện trạng chưa tích hợp quy trình vận hành điều tiết chi tiết của các hồ chứa thủy điện, thủy lợi lớn trên lưu vực (như công trình Hàm Thuận - Đa Mi).
• Số liệu kiểm định thủy văn bị giới hạn tại một vị trí trạm Tà Pao do mạng lưới trạm quan trắc lưu lượng trên lưu vực còn thưa thớt; một số chuỗi số liệu mưa bị gián đoạn.

Hướng nghiên cứu tiếp:

• Tích hợp thêm mô đun nước ngầm và quy trình vận hành liên hồ chứa vào mô hình WEAP để mô phỏng chính xác hơn bức tranh điều phối nguồn nước.
• Xây dựng các kịch bản cân bằng nước tương lai gắn với biến đổi khí hậu và kịch bản phát triển kinh tế - xã hội đến các năm tiếp theo.

Giá trị tham khảo

Đồ án có giá trị tham khảo thiết thực cho các nhóm đối tượng:

• Sinh viên, học viên chuyên ngành Thủy văn học, Kỹ thuật tài nguyên nước, Quản lý tài nguyên và môi trường đang thực hiện đồ án, luận văn liên quan đến tính toán cân bằng nước lưu vực.
• Cán bộ kỹ thuật, chuyên viên tại các cơ quan quy hoạch thủy lợi, tài nguyên nước khu vực lưu vực sông Đồng Nai và các tỉnh Lâm Đồng, Bình Thuận, Đồng Nai.

Các nội dung đáng tham khảo trong tài liệu:

• Trình tự ghép nối kỹ thuật giữa phần mềm GIS (ArcGIS) để tiền xử lý DEM sang mô hình thủy văn HEC-HMS và chuyển tiếp vào mô hình quản lý tài nguyên nước WEAP.
• Phương pháp tính toán thủy văn thiết kế: quy trình vẽ đường tần suất lý luận tính mưa $P = 85%$ và kỹ thuật phân phối mưa năm thiết kế theo phương pháp thu phóng hai tỷ số ($K_1, K_2$).
• Hệ thống bảng số liệu thống kê chi tiết về định mức dùng nước sinh hoạt, gia súc, cây trồng và diện tích canh tác thực tế năm 2015 của các huyện thuộc lưu vực sông La Ngà.

Câu hỏi thường gặp

1. Đồ án sử dụng mô hình nào để tính toán dòng chảy đến lưu vực sông La Ngà và mức độ chính xác đạt được là bao nhiêu?
Tác giả sử dụng mô hình thủy văn HEC-HMS (phiên bản 3.0) kết hợp xử lý dữ liệu địa hình DEM 30 m trên ArcGIS. Mô hình được hiệu chỉnh và kiểm định tại trạm thủy văn Tà Pao với chuỗi số liệu giai đoạn 1980–2012; hệ số Nash-Sutcliffe ban đầu đạt 0,34, sau khi hiệu chỉnh đạt 0,72 và khi kiểm định với số liệu năm 1995 đạt 0,70.

2. Lưu vực sông La Ngà được chia thành bao nhiêu vùng trong bài toán cân bằng nước WEAP?
Trong mô hình WEAP, lưu vực được chia thành 3 vùng cân bằng nước chính tương ứng với 3 nút tính toán từ thượng lưu xuống hạ lưu: Vùng 1 (nút Hàm Thuận), Vùng 2 (nút Tà Pao) và Vùng 3 (nút Võ Đắt).

3. Tiêu chuẩn dòng chảy môi trường trên lưu vực sông La Ngà được lựa chọn theo nguyên tắc nào?
Văn bản đưa ra hai cách xác định dòng chảy môi trường (90–95% dòng chảy tháng kiệt nhất hoặc 10% tổng nhu cầu của các ngành trên mỗi tiểu lưu vực). Đồ án đã lựa chọn cách thứ hai: lấy dòng chảy môi trường bằng 10% tổng nhu cầu nước của các ngành tại mỗi tiểu vùng cân bằng.

4. Chuỗi số liệu khí tượng thủy văn được sử dụng trong đồ án lấy từ những trạm nào và trong khoảng thời gian bao lâu?
Đồ án sử dụng chuỗi số liệu quan trắc 33 năm (từ năm 1980 đến năm 2012) gồm số liệu mưa ngày tại 5 trạm: Bảo Lộc, Đại Nga, Di Linh, Tà Pao, Xuân Lộc và số liệu lưu lượng dòng chảy ngày tại trạm thủy văn Tà Pao.

5. Định mức dùng nước cho sinh hoạt và công nghiệp được đồ án áp dụng dựa trên cơ sở nào?
Định mức nước sinh hoạt áp dụng theo tiêu chuẩn TCXDVN 35-85 với mức 200 lít/người/ngày cho khu vực đô thị và 150 lít/người/ngày cho khu vực nông thôn. Định mức dùng nước công nghiệp được tính theo chỉ tiêu 65 m³/ha/ngày cho năm hiện trạng 2015.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của tác giả Huỳnh Thị Mỹ Chi đã ứng dụng thành công chuỗi công cụ mô hình hóa ArcGIS, HEC-HMS và WEAP để mô phỏng dòng chảy mặt và đánh giá cán cân cung - cầu nước trên lưu vực sông La Ngà mốc hiện trạng năm 2015. Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra sự phân hóa sâu sắc của chế độ dòng chảy theo mùa, phản ánh tình trạng thiếu hụt nguồn nước mặt cục bộ trong các tháng mùa khô tại các tiểu vùng. Đây là tài liệu khoa học có giá trị thực tiễn phục vụ việc tham khảo phương pháp tính toán thủy văn và hỗ trợ định hướng quy hoạch phân bổ tài nguyên nước bền vững cho khu vực nghiên cứu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I: ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ XÃ HỘI LƯU VỰC SÔNG LA NGÀ 1.1 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN 1.1 Vị trí địa lý Sông La Ngà là phụ lưu lớn nhất bên tả ngạn sông Đồng Nai, bắt nguồn từ cao nguyên Di Linh ven khu vực thành phố Bảo Lộc thuộc tỉnh Lâm Đồng với diện tích 4. Là nơi hợp lưu của ba con suối nhỏ có tên: Rơ Nha, Đac Toren và Đac No ở độ cao trung bình hơn 1.000m, nơi cao nhất tới 1.460m, nhưng về tổng thể có thể coi là ba nhánh sông bắt nguồn từ phía tây, đông bắc, và đông thành phố Bảo Lộc, theo đường chim bay khoảng 7 km. Phạm vi của lưu vực sông trải dài trong khoảng tọa độ 10709’20” – 108010’ kinh độ Đông và 10055’ – 11047’20” vĩ độ Bắc, cách thành phố Hồ Chí Minh 180 km tại Bảo Lộc.[2] Chiều dài của sông từ thượng nguồn đến chỗ hợp lưu với sông Đồng Nai khoảng 210 km. Cách Trị An khoảng 38 km về phía thượng nguồn.

Lưu vực sông La Ngà chảy qua các địa bàn: - Bảo Lộc, Bảo Lâm và một phần Di Linh thuộc tỉnh Lâm Đồng. - Tánh Linh, Đức Linh và một phần Hàm Thuận Bắc, Hàm Thuận Nam thuộc tỉnh Bình Thuận. - Tân Phú, Định Quán, Xuân Lộc, Long Khánh và một phần Thống Nhất thuộc tỉnh Đồng Nai. 1: Bản đồ lưu vực sông La Ngà 1.2 Địa hình Do chịu nhiều biến động kiến tạo địa chất trong khu vực nên lưu vực sông La Ngà có địa hình rất phức tạp, bị phân cắt nhiều.

2 Bản đồ địa hình lưu vực sông La Ngà Toàn lưu vực có thể chia thành 3 vùng mang đặc điểm địa hình và sắc thái khí hậu tương đối khác nhau.1 Vùng thượng lưu Từ thượng nguồn đến công trình Hàm Thuận có diện tích khoảng 1.280km2, chiếm 31% diện tích toàn lưu vực. Đây là vùng cao nguyên, đại bộ phận đất đai có độ 6 cao từ 700 – 900 mét so với mực nước biển với địa hình đặc trưng là đồi bát úp và là vùng trọng điểm cây công nghiệp dài ngày trong lưu vực.2 Vùng trung lưu Từ công trình Hàm Thuận đến Tà Pao có diện tích khoảng 720 km2, chiếm khoảng 18% diện tích toàn lưu vực, được xem là trung lưu của lưu vực sông. Đây là vùng chuyển tiếp từ cao nghuyên xuống đồng bằng trung du với địa hình đặc trưng là núi dốc, đất đai chủ yếu là rừng núi hiểm trở và là vùng thuận lợi bố trí các công trình khai thác thủy năng, thủy điện trong lưu vực.3 Vùng hạ lưu Vùng hạ lưu được tính từ sau Tà Pao có diện tích 2.100km2, chiếm khoảng 51% diện tích toàn lưu vực với địa hình đặc trưng là dạng đồi lượn sóng và đồng bằng lòng chảo. Địa hình đồi lượn sóng phân bố chủ yếu ở huyện Tánh Linh, Đức Linh thuộc thượng lưu các suối Lăng Quăng, Gia Huynh có độ cao từ 120-150 mét và ở huyện: Tân Phú, Định Quán, Long Khánh, Xuân Lộc, Thống Nhất có độ cao từ 80-140 mét.

Dạng địa hình đồng bằng lòng chảo phân bố chủ yếu dọc hai bê sông La Ngà từ Tà Pao đến Võ Đắt có độ cao địa hình từ 105-120 mét. Vùng hạ lưu là vùng trọng điểm cây lương thực và cây công nghiêp ngắn ngày trong lưu vực.3 Sông ngòi Một phần do đặc điểm địa hình lưu vực là tương đối phức nên sông ngòi lưu vực sông La Ngà cũng khá phức tạp. 3 Bản đồ sông ngòi lưu vực sông La Ngà 7 Sông ngòi được chia làm ba đoạn chảy trên 3 vùng địa hình tương ứng khác nhau.1 Đọạn thượng nguồn Sông được hình thành từ hai nhánh chính Đargna đến Đariam bắt nguồn từ vùng núi cao Bảo Lộc và Di Linh có độ cao từ 1.