Luận Văn Thạc Sĩ: Tính Toán Cân Bằng Nước Hệ Thống Lưu Vực Sông Cầu Bằng Mô Hình MIKE BASIN

Luận văn thạc sĩ HUS phân tích cân bằng nước hệ thống lưu vực sông Cầu bằng mô hình Mike Basin, cung cấp giải pháp quản lý tài nguyên nước hiệu quả.

• Tác giả: Nguyễn Phương Nhung
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Thanh Sơn
• Trường học: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Thủy văn học
• Đề tài: Tính Toán Cân Bằng Nước Hệ Thống Lưu Vực Sông Cầu Bằng Mô Hình Mike Basin
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ khoa học
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ XÃ HỘI LƯU VỰC SÔNG CẦU
• 1.1. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN
• 1.2. Vị trí địa lý
• 1.3. Địa hình
• 1.4. Địa chất
• 1.5. Thổ nhưỡng
• 1.6. Thảm phủ thực vật
• 1.7. Đặc điểm khí hậu
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CÂN BẰNG NƯỚC HỆ THỐNG
• 3. CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG MÔ HÌNH MIKE BASIN CÂN BẰNG NƯỚC HỆ THỐNG LƯU VỰC SÔNG CẦU
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Tính Toán Cân Bằng Nước Hệ Thống Lưu Vực Sông Cầu

Tính toán cân bằng nước là một phần quan trọng trong quản lý tài nguyên nước, đặc biệt là trong bối cảnh phát triển kinh tế xã hội. Hệ thống lưu vực sông Cầu, với diện tích lớn và vai trò quan trọng trong cung cấp nước cho sinh hoạt và sản xuất, cần được nghiên cứu kỹ lưỡng. Mô hình MIKE BASIN là một công cụ hữu ích trong việc tính toán và phân tích cân bằng nước, giúp đưa ra các giải pháp hợp lý cho việc quản lý tài nguyên nước.

1.1. Khái Niệm Cân Bằng Nước Hệ Thống Lưu Vực

Cân bằng nước hệ thống lưu vực là sự cân đối giữa lượng nước đến và lượng nước sử dụng trong một khu vực nhất định. Điều này bao gồm việc tính toán lượng nước mưa, dòng chảy, và nhu cầu sử dụng nước cho các mục đích khác nhau như nông nghiệp, công nghiệp và sinh hoạt.

1.2. Vai Trò Của Mô Hình MIKE BASIN Trong Tính Toán

Mô hình MIKE BASIN cung cấp một phương pháp tiếp cận toàn diện để mô phỏng và phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng nước. Mô hình này cho phép người dùng thực hiện các tính toán phức tạp và đưa ra các dự báo về tình hình nước trong tương lai.

II. Vấn Đề Quản Lý Nước Trong Lưu Vực Sông Cầu Hiện Nay

Quản lý nước trong lưu vực sông Cầu đang đối mặt với nhiều thách thức. Sự gia tăng nhu cầu sử dụng nước từ các hoạt động kinh tế xã hội, cùng với sự biến đổi khí hậu, đã tạo ra áp lực lớn lên nguồn nước. Việc khai thác và sử dụng nước chưa hiệu quả, dẫn đến tình trạng thiếu nước và ô nhiễm nguồn nước.

2.1. Thách Thức Từ Nhu Cầu Sử Dụng Nước Tăng Cao

Nhu cầu sử dụng nước cho nông nghiệp, công nghiệp và sinh hoạt ngày càng tăng, trong khi lượng nước đến không tăng tương ứng. Điều này dẫn đến tình trạng thiếu nước, đặc biệt trong mùa khô.

2.2. Vấn Đề Ô Nhiễm Nguồn Nước

Ô nhiễm nguồn nước do hoạt động sản xuất và sinh hoạt không được kiểm soát đang trở thành một vấn đề nghiêm trọng. Các chất thải từ công nghiệp và nông nghiệp đã làm giảm chất lượng nước, ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng và hệ sinh thái.

III. Phương Pháp Tính Toán Cân Bằng Nước Bằng Mô Hình MIKE BASIN

Mô hình MIKE BASIN sử dụng các phương pháp mô phỏng để tính toán cân bằng nước trong hệ thống lưu vực. Các yếu tố như lượng mưa, dòng chảy, và nhu cầu sử dụng nước được tích hợp vào mô hình để đưa ra các kết quả chính xác.

3.1. Cấu Trúc Của Mô Hình MIKE BASIN

Mô hình MIKE BASIN bao gồm nhiều mô-đun khác nhau, cho phép người dùng tùy chỉnh theo nhu cầu cụ thể của từng lưu vực. Cấu trúc này giúp mô phỏng chính xác các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng nước.

3.2. Quy Trình Tính Toán Dòng Chảy Và Nhu Cầu Nước

Quy trình tính toán trong MIKE BASIN bao gồm việc thu thập dữ liệu về lượng mưa, dòng chảy và nhu cầu sử dụng nước. Dữ liệu này được sử dụng để mô phỏng và dự đoán tình hình nước trong tương lai.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Mô Hình MIKE BASIN Tại Lưu Vực Sông Cầu

Mô hình MIKE BASIN đã được áp dụng thành công trong việc tính toán cân bằng nước tại lưu vực sông Cầu. Kết quả từ mô hình giúp các nhà quản lý đưa ra các quyết định hợp lý về quy hoạch và sử dụng tài nguyên nước.

4.1. Kết Quả Tính Toán Cân Bằng Nước Hiện Trạng

Kết quả tính toán cho thấy sự mất cân bằng giữa lượng nước đến và lượng nước sử dụng, đặc biệt trong các tháng mùa khô. Điều này nhấn mạnh sự cần thiết phải có các biện pháp quản lý hiệu quả hơn.

4.2. Đề Xuất Giải Pháp Quản Lý Nước

Dựa trên kết quả từ mô hình, các giải pháp như cải thiện hệ thống tưới tiêu, nâng cao hiệu quả sử dụng nước và bảo vệ nguồn nước cần được thực hiện để đảm bảo cân bằng nước trong tương lai.

V. Kết Luận Về Tính Toán Cân Bằng Nước Hệ Thống Lưu Vực Sông Cầu

Tính toán cân bằng nước hệ thống lưu vực sông Cầu bằng mô hình MIKE BASIN đã chỉ ra những thách thức và cơ hội trong quản lý tài nguyên nước. Việc áp dụng mô hình này không chỉ giúp cải thiện tình hình nước hiện tại mà còn tạo nền tảng cho các kế hoạch phát triển bền vững trong tương lai.

5.1. Tương Lai Của Quản Lý Nước Tại Lưu Vực Sông Cầu

Tương lai của quản lý nước tại lưu vực sông Cầu phụ thuộc vào việc áp dụng các công nghệ mới và cải tiến trong quản lý tài nguyên nước. Sự hợp tác giữa các bên liên quan là rất cần thiết để đạt được mục tiêu bền vững.

5.2. Ý Nghĩa Của Nghiên Cứu Đối Với Phát Triển Kinh Tế

Nghiên cứu này không chỉ có ý nghĩa trong việc quản lý nước mà còn góp phần vào phát triển kinh tế xã hội của khu vực. Việc sử dụng hiệu quả tài nguyên nước sẽ thúc đẩy sự phát triển bền vững cho các ngành kinh tế khác.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ XÃ HỘI LƯU VỰC SÔNG CẦU 1.1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN 1.1 Vị trí địa lý Lƣu vực sông Cầu nằm ở toạ độ từ 21007’ đến 22018’ vĩ độ bắc, 1050 28’ đến 106008’ kinh độ đông và có diện tích 6. Lƣu vực bao gồm toàn bộ hoặc một phần lãnh thổ của các tỉnh Bắc Cạn, Thái Nguyên, Bắc Ninh, Bắc Giang, Vĩnh Phúc, Hà Nội, đƣợc giới hạn bởi: cánh cung sông Gâm ở phía tây, cánh cung Ngân Sơn ở phía đông, phía bắc và tây bắc giới hạn bởi những dãy núi cao hơn 1000m, phía nam giáp với Hải Dƣơng và Hà Nội. Sơ đồ lƣu vực sông Cầu đƣợc thể hiện trong hình 1. Sông Cầu bắt nguồn từ vùng núi Phia-Đeng cao 1527 m ở sƣờn đông nam của dãy Pia-bi-óc, vùng núi cao của tỉnh BắcCạn.

Dòng chính sông Cầu có hƣớng chảy Bắc - Nam từ Bắc Cạn về Thái Nguyên, sau đó đổi hƣớng tây bắc - đông nam, chảy qua Chợ Đồn, Chợ Mới, Thái Nguyên, Bắc Giang, Bắc Ninh và đổ vào sông Thái Bình tại Phả Lại - Hải Dƣơng. Lƣu vực có tổng chiều dài các nhánh sông khoảng 1600 km.2 Địa hình Địa hình lƣu vực sông Cầu đa dạng và phức tạp bao gồm cả 3 dạng địa hình miền núi, trung du và đồng bằng. Ở phía bắc và tây bắc có những đỉnh núi cao trên 1000m (Hoa Sen 1525m, Phia Đeng 1527m, Pianon 1125m. Ở phía đông có những đỉnh núi cao trên 700m (Cóc Xe 1131m, Lung Giang 785m, Khao Khiên 1107m).

Dãy núi Tam Đảo ở phía tây có đỉnh Tam Đảo cao 1592m, chạy theo hƣớng tây bắc-đông nam. Nhìn chung, địa hình lƣu vực thấp dần theo hƣớng tây bắc-đông nam và có thể chia ra làm 3 vùng: thƣợng lƣu, trung lƣu và hạ lƣu.[11] Thung lũng sông phía thƣợng lƣu và trung lƣu nằm giữa cánh cungsông 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Gâm và cánh cung Ngân Sơn - Yên Lạc. Đƣờng phân nƣớc của lƣu vực sông Cầu đƣợc xác định rõ ràng. Thƣợng lƣu sông Cầu chảy trong vùng núi theo hƣớng gần bắc - nam, cao trung bình 300-400 m, có những đỉnh cao tới 1326-1525 m; lòng sông hẹp và rất dốc, nhiều thác ghềnh; uốn khúc quanh co, hệ số uốn khúc lớn (lớn hơn 2,0); độ rộng trung bình trong mùa cạn khoảng 50-60m và mùa lũ tới 80-100m; độ dốc đáy sông đạt trên 10 o oo.

Sơ đồ lưu vực sông Cầu 11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Trung lƣu có thể kể từ chợ Mới, nơi sông Cầu cắt qua cánh cung Ngân Sơn chảy theo hƣớng tây bắc - đông nam trên một đoạn khá dài rồi lại trở lại hƣớng cũ cho tới Thái Nguyên. Đoạn này thung lũng sông mở rộng, núi đã thấp xuống rõ rệt và ở xa bờ sông; độ cao trung bình chỉ khoảng 100-200 m, độ dốc đáy sông cũng o giảm chỉ còn khoảng 0,5 oo. Lòng sông còn mở rộng tới 80-100 m, dòng sông còn uốn khúc mạnh (hệ số uốn khúc 1,90). Hạ lƣu kể từ dƣới Thác Huống cho tới Phả Lại.

Hƣớng chảy của dòng sông lại chuyển sang hƣớng tây bắc - đông nam. Địa hình hai bên sông cao trung bình o 10-25 m và độ dốc sông chỉ còn 0,1 oo ; lòng sông rộng tới 70-150 m và sâu trung bình từ 3-7 m trong mùa cạn.3 Địa chất  Vùng hạ lưu thuộc hệ đệ tứ bồi tích, trầm tích sỏi, cát, đất thịt. Với các đặc điểm địa chất ở vùng đồng bằng, khi xây dựng các công trình thủy lợi thƣờng gặp khó khăn trong việc xử lý nền móng.  Vùng thượng và trung lưu bao gồm các hệ nhƣ sau: - Hệ Jura không phân chia, tạo thành trầm tích của núi lửa màu đỏ phún xuất axit và bazơ, sa thạch, alơrolit.

- Hệ Trias không phân chia: sa thạch, diệp thạch, sạn kết, đá vôi, phún xuất bazơ và axit. - Hệ Đề vôn: các bậc Eifili, Givêti, đá vôi, diệp thạch sét. - Hệ Odôvialôlit và sa thạch, đôi khi dạng dải, đá vôi. Đặc điểm địa chất vùng miền núi rất thuận tiện cho việc xây dựng công trình.

Trên lƣu vực có 4 tầng chứa nƣớc lỗ hổng, 21 tầng chứa nƣớc khe nứt và 2 tầng rất nghèo nƣớc. Trong đó có 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 Đề vôn hệ tầng Tốc Tác, tầng trầm tích Đề vôn hệ tầng Nà Quản và tầng trầm tích Silua- Đề vôn hệ tầng Pia Phƣơng) thuộc hệ tầng chứa nƣớc khe nứt là những tầng 12 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] chứa nƣớc đƣợc khai thác phục vụ sản xuất, sinh hoạt cho các tỉnh trên lƣu vực.4 Thổ nhưỡng Dựa theo nguồn gốc phát sinh, thổ nhƣỡng trong lƣu vực sông Cầu có thể phân thành những nhóm chính dƣới đây: - Nhóm đất feralít đỏ vàng phát triển trên đá phiến thạch sét, phiến sa và biến chất. Loại đất này thƣờng chu, khả năng giữ nƣớc kém, tỷ lệ sắt trong đất cao, giầu canxi. Đây là nhóm đất thích hợp cho phát triển sản xuất lâm nghiệp, cây công nghiệp (chè), cây ăn quả.

Nhóm đất feralít đỏ vàng phát triển trên đá macma a xít, phân bố tập trung ở sƣờn một số dãy núi nằm ở phía tây và tây nam lƣu vực; độ dày tầng đất vào loại trung bình và mỏng. - Nhóm đất phát triển trên đá kiềm (đá vôi, đá bazic). Loại đất phát triển trên đá vôi ở huyện Bạch Thông, đất tốt, thích hợp cho trồng cây nông nghiệp ngắn ngày, giầu chất canxi, nhƣng độ dày không đồng đều và thiếu nƣớc mặt. Loại đất phát triển trên đá kiềm tập trung ở phía tây và tây nam huyện Phú Lƣơng tỉnh Thái Nguyên, giầu chất dinh dƣỡng, độ dày thƣờng sâu, thuận tiện cho trồng cây công nghiệp.

- Nhóm đất phát triển trên phù sa cổ tập trung ở phần hạ lƣu sông, đất có tầng sâu dày, nhƣng bạc màu, tập trung ở các huyện Hiệp Hòa, Việt Yên, Sóc Sơn. - Nhóm đất trồng lúa phân bố ở các huyện Vĩnh Lạc, Tiên Sơn, Quế Võ, Yên Dũng. Thành phần cơ giới thịt nhẹ hay trung bình, dinh dƣỡng khá.5 Thảm phủ thực vật Theo số liệu thống kê, đến năm 2004 diện tích rừng tự nhiên của tỉnh Bắc Kạn là 224.032 ha, tỉnh Thái Nguyên là 104.824ha , Vĩnh Phúc 9.409ha, và Bắc Giang là 73. Diện tích rừng trồng của Bắc Cạn 37.272ha, Thái Nguyên: 50.511ha, Vĩnh Phúc: 18.404ha, Bắc Giang: 81.

Diện tích rừng bị tàn phá 13 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] hàng năm cũng khá lớn, trong năm 1992 : Bắc Cạn và Thái Nguyên diện tích rừng bị tàn phá là 2. 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 Cạn: có 831 thực vật bậc cao thuộc 537 chi và 145 họ trong đó có 250 loài cây thuốc, trên 120 loài cây cho gỗ và 52 loài thực vật quý. - Ở Thái nguyên: tài nguyên rừng 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 đó hổ, báo, gấu, lợn rừng, hƣơu, nai gần nhƣ tuyệt chủng. - Ở Vĩnh Phúc: trên 620 loại thực vật trong đó có nhiều loại gỗ quý nhƣ pơ mu, các loài thảo đƣợc quý, trên 120 loài chim, khoảng trên 45 loài thú trong đó có nhiều loại quý hiếm nhƣ cầy mực, sóc bay, vƣợn , v.6 Đặc điểm khí hậu Khí hậu của lƣu vực sông Cầu mang đặc điểm cơ bản của khí hậu nhiệt đới gió mùa của khí hậu miền Bắc Việt Nam, đƣợc coi là đặc tính chủ đạo quy định về cơ bản hƣớng phát triển của hệ sinh thái lƣu vực.

Mặt khác, mùa đông lạnh là một dị thƣờng đã phá vỡ tính điển hình của khí hậu nhiệt đới đƣa đến những hạn chế trong phát triển của hệ sinh thái nhiệt đới thuần chủng. Tuy nhiên, ở mặt khác nó lại góp phần tạo ra tính đa dạng của khí hậu và 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 có đƣợc.  Nhiệt độ trung bình của không khí hàng năm dao động từ 18 - 230C , nơi có nhiệt độ thấp là vùng Tam Đảo và Chợ Đồn từ 18 - 200C, nơi có nhiệt độ cao là vùng hạ du Vĩnh Yên, Bắc Giang, Hiệp Hoà, Tân Yên,… từ 23 - 240C.  Độ ẩm không khí trung biǹ h nhiề u năm ở các vùng trên lƣu vƣ̣c dao đô ̣ng tƣ̀ 81-87%, ở các vùng núi còn nhiều cây rừng , có mƣa nhiều thì độ ẩm cao hơn.

Nơi có đô ̣ ẩm cao nhất là vùng núi Tam Đảo 87% rồ i đế n vùng Bắ c Ca ̣n , Đinh ̣ Hoá , Đình Lâ ̣p tƣ̀ 83- 84%. Vùng có độ ẩm thấp nhất là vùng Vĩnh Yên, Lục Ngạn, Sơn Đô ̣ng, Bắ c Giang 81% 14 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Nhiêṭ đô ̣ không khí trung bin ̀ h tháng, tố i cao và tố i thấ p trong thời kỳ quan trắ c ta ̣i các tra ̣m trên lưu vư ̣c Đơn vi ̣: oC Tháng Yế u TT Trạm tố I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm Tmax 19.2 Đinh ̣ 2 Hoá Tmin 13 14.3 Thái 3 Nguyên Tmin 13.9 Bắc 4 Ninh Tmin 13. Độ ẩm tương đối của không khí trung bình nhiều năm tại một số vùng Đơn vi ̣: % TT Tháng Trạm I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm 1 Bắ c Ca ̣n 82 82 83 83 82 84 86 86 84 83 82 81 83 2 Đinh ̣ Hoá 82 83 85 85 82 83 84 85 84 83 82 81 83 3 Thái Nguyên 80 81 85 86 82 83 84 85 83 80 78 77 82 4 Bắc Ninh 80 83 87 88 84 83 83 85 85 82 78 78 83 Nguồn [11]  Gió: khí hậu lƣu vực sông C ầu thuộc vùng nhiệt đới gió mùa , trong năm hình thành hai mùa rõ rệt : mùa hè nóng ẩm mƣa nhiều , mùa đông lạnh khô và ít mƣa.

Sƣ̣ tác đô ̣ng của hoàn lƣu khí quyể n tới điạ hin ̀ h lƣu vƣ̣c ta ̣o nên chế đô ̣ khí hâ ̣u riêng cho lƣu vƣ̣c. Tố c đô ̣ gió trung biǹ h tháng và năm trong lƣu vƣ̣c sông Cầ u biế n đô ̣ng theo điạ hình và đô ̣ cao khá rõ rê ̣t. Chẳ ng ha ̣n ở thung lũng Bắ c Ca ̣n , tố c đô ̣ gió bình 15 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.