Ứng dụng mô hình Mike tính toán cân bằng nước hồ sông Ray

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUN VÀ MƠI TRƯỜNG TP.HCM
KHOA KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN

LÊ THỊ THANH HẢI

ỨNG DỤNG MƠ HÌNH MIKE
TÍNH TỐN CÂN BẰNG NƯỚC HỒ SƠNG RAY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ THỦY VĂN
Mã ngành: 52440224

TP. HỒ CHÍ MINH - 11/2017


TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUN VÀ MƠI TRƯỜNG TP.HCM
KHOA KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ THỦY VĂN

ỨNG DỤNG MƠ HÌNH MIKE
TÍNH TỐN CÂN BẰNG NƯỚC HỒ SƠNG RAY

Giảng viên hướng dẫn:

TS. Cấn Thu Văn

Sinh viên thực hiện:

Lê Thị Thanh Hải

MSSV: 0250050014

Khóa: 2013 – 2017

TP. HỒ CHÍ MINH - 11/2017


LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan: Đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Ứng dụng mơ hình MIKE tính
tốn cân bằng nước hồ sông Ray” là bài nghiên cứu của cá nhân em. Nội dung bài đồ
án không sao chép nội dung cơ bản từ các bài đồ án khác và sản phẩm của bài đồ án là
của chính bản thân nghiên cứu xây dựng nên. Nếu không đúng như đã nêu trên, em xin
hoàn toàn chịu trách nhiệm về đề tài của mình.
Người cam đoan

Lê Thị Thanh Hải

i


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành đồ án này em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo
hướng dẫn – TS. Cấn Thu Văn và anh Lương Công Tuấn Anh đã quan tâm giúp đỡ,
hướng dẫn em hoàn thành đồ án trong thời gian qua.
Em xin chân thành cảm ơn q thầy cơ trong Khoa Khí Tượng – Thủy Văn của
trường Đại học Tài Nguyên và Môi Trường và các anh chị trong Phịng Đơng Nam Bộ
và Phụ Cân của Viện Quy Hoạch Thủy Lợi Miền Nam đã truyền đạt kiến thức chuyên
môn – cơ sở để em thực hiện được đề tài này.
Do thời gian và kinh nghiệm thực tế và trình độ lý luận cịn hạn chế nên bài đồ
án khơng tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy,
cơ để đề tài được hoàn thiện hơn.

Sinh viên thực hiện

Lê Thị Thanh Hải

ii


MỤC LỤC
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ..................................................................................... vii
DANH MỤC BẢNG .................................................................................................. viii
DANH MỤC HÌNH .......................................................................................................x
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
CHƯƠNG 1 ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ XÃ HỘI LƯU VỰC
HỒ SÔNG RAY .............................................................................................................5
1.1. ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN ............................................ 5
1.1.1.

Phạm vi, vị trí địa lý ....................................................................................5

1.1.2.

Đặc điểm địa hình .......................................................................................6

1.1.3.

Đặc điểm địa chất, thổ nhưỡng ...................................................................6

1.1.4.

Thảm phủ thực vật.......................................................................................7

1.1.5.

Mạng lưới sơng ngịi ...................................................................................7

1.2. ĐẶC ĐIỂM KHÍ TƯỢNG ............................................................................. 9
1.2.1

Đặc điểm mưa ........................................................................................... 10

1.2.2

Bốc hơi ......................................................................................................11

1.2.3

Độ ẩm khơng khí .......................................................................................11

1.2.4

Chế độ nhiệt .............................................................................................. 12

1.2.5

Số giờ nắng ................................................................................................ 12

1.2.6

Gió .............................................................................................................13

1.3. ĐẶC ĐIỂM THỦY VĂN .............................................................................. 13
1.3.1

Dịng chảy năm .........................................................................................13

1.3.2

Dòng chảy kiệt .......................................................................................... 15

1.3.3

Dòng chảy lũ ............................................................................................. 18

1.4. ĐẶC ĐIỂM DÂN SINH, KINH TẾ, XÃ HỘI ............................................ 19
1.4.1.

Dân số ........................................................................................................19

1.4.2.

Hiện trạng phát triển nông nghiệp ............................................................. 19
iii


1.4.3.

Ngành trồng trọt ........................................................................................19

1.4.4.

Xã hội ........................................................................................................21

Kết luận chương 1: ................................................................................................. 21
CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ LỰA CHỌN MÔ HÌNH CÂN BẰNG
NƯỚC ........................................................................................................................... 23
2.1. KHÁI NIỆM VỀ HỆ THỐNG NGUỒN NƯỚC VÀ CÂN BẰNG NGUỒN
NƯỚC HỆ THỐNG ............................................................................................... 23
2.1.1.

Hệ thống nguồn nước ................................................................................23

2.1.2.

Khái niệm cân bằng nước hệ thống ........................................................... 24

2.2. TỔNG QUAN VỀ CÁC MƠ HÌNH TỐN................................................ 24
2.2.1.

Mơ hình mưa dịng chảy ...........................................................................24

2.2.1.1 Mơ hình đường đơn vị............................................................................24
2.2.1.2 Mơ hình TANK .......................................................................................26
2.2.1.3 Mơ hình SSARR ......................................................................................27
2.2.1.4 Mơ hình NAM.........................................................................................27
2.2.2.

Mơ hình cân bằng nước .............................................................................28

2.2.2.1 Hệ thống mơ hình GIBSI........................................................................28
2.2.2.2 Chương trình sử dụng nước (Water Utilization Project) ......................29

2.2.2.3 Mơ hình BASIN ......................................................................................30
2.2.2.4 Mơ hình hệ thống đánh giá và phát triển nguồn nước WEAP...............31
2.2.2.5 Bộ mơ hình MIKE (DHI) .......................................................................32
2.3. LỰA CHỌN MƠ HÌNH DIỄN TỐN ........................................................ 32
2.3.1.

Lựa chọn mơ hình mưa dịng chảy ............................................................ 32

2.3.2.

Lựa chọn mơ hình cân bằng nước ............................................................. 33

2.4. CƠ SỞ LÝ THUYẾT MƠ HÌNH MIKE NAM ......................................... 33
2.5. CƠ SỞ LÝ THUYẾT MƠ HÌNH MIKE BASIN ....................................... 39
2.5.1.

Giới thiệu chung ........................................................................................39

2.5.2.

Giới thiệu về MIKE BASIN......................................................................40

2.5.3.

Cơ sở lý thuyết mơ hình MIKE BASIN ....................................................41
iv


2.5.4.

Mơ đun mưa dịng chảy- NAM .................................................................44

Kết luận chương 2: ................................................................................................. 44
CHƯƠNG 3 ÁP DỤNG MƠ HÌNH MIKE NAMMƠ PHỎNG DỊNG CHẢY
ĐẾN HỒ CHỨA SƠNG RAY ....................................................................................45
3.1. CƠ SỞ DỮ LIỆU .......................................................................................... 45
3.1.1.

Tài liệu khí tượng ......................................................................................45

3.1.2.

Tài liệu thủy văn ........................................................................................46

3.2. THIẾT LẬP MƠ HÌNH MIKE NAM ......................................................... 46
3.2.1.

Phạm vi mô phỏng ....................................................................................46

3.2.2.

Thiết lập sơ đồ khối ...................................................................................46

3.2.3.

Xác định trọng số các trạm đo khí tượng (mưa và bốc hơi) .....................47

3.3. HIỆU CHỈNH MƠ HÌNH MIKE NAM ..................................................... 48
3.3.1.

Chỉ tiêu đánh giá .......................................................................................48

3.3.2.

Hiệu chỉnh mơ hình ...................................................................................49

3.4. KIỂM ĐỊNH MƠ HÌNH MIKE NAM ........................................................ 50
3.5. KẾT QUẢ MƠ PHỎNG DỊNG CHẢY ĐẾN HỒ CHỨA SÔNG RAY . 52
Kết luận chương 3: ................................................................................................. 54
CHƯƠNG 4 ÁP DỤNG MƠ HÌNH MIKE BASIN TÍNH TỐN CÂN BẰNG
NƯỚC HỒ SƠNG RAY .............................................................................................. 55
4.1. TÍNH TỐN NHU CẦU NƯỚC CHO HẠ LƯU HỒ SƠNG RAY NĂM
2015.. ........................................................................................................................ 56
4.1.1.

Nhu cầu nước nông nghiệp .......................................................................56

4.1.2.

Cấp nước sinh hoạt ....................................................................................57

4.2. CƠ SỞ DỮ LIỆU MƠ HÌNH MIKE BASIN ............................................. 58
4.3. THIẾT LẬP TÍNH TỐN TRONG MƠ HÌNH MIKE BASIN CHO HỒ
SƠNG RAY ............................................................................................................. 59
4.3.1.

Phạm vi mơ phỏng ....................................................................................59

4.3.2.

Sơ đồ tính tốn cân bằng nước sử dụng mơ hình MIKE BASIN ..............60

v


4.4. ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ PHÙ HỢP GIỮA MỰC NƯỚC HỒ TÍNH TỐN
TỪ MƠ HÌNH MIKE BASIN VÀ MỰC NƯỚC HỒ THỰC ĐO NĂM 2015 . 61
4.4.1.

Các chỉ tiêu đánh giá .................................................................................61

4.4.2.

Đánh giá mức độ phù hợp giữa mực nước hồ tính tốn từ mơ hình MIKE

BASIN và mực nước hồ thực đo năm 2015 cho hồ sông Ray................................ 62
4.5. ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ PHÙ HỢP GIỮA MỰC NƯỚC HỒ TÍNH TỐN
TỪ MƠ HÌNH MIKE BASIN VÀ MỰC NƯỚC HỒ THỰC ĐO NĂM 2016 . 63
4.6. KẾT QUẢ TÍNH TỐN CÂN BẰNG NƯỚC BẰNG MƠ HÌNH MIKE
BASIN CHO HỒ SƠNG RAY NĂM 2016........................................................... 66
Kết luận chương 4: ................................................................................................. 69
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................71
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 74
PHỤ LỤC ...................................................................PL.Error! Bookmark not defined.

vi


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
CROPWAT Mơ hình tính nhu cầu nước tưới của cây trồng theo chỉ tiêu sinh thái

GIBSI

Bộ mơ hình tổng hợp của Canada

IQQM

Mơ hình mơ phỏng nguồn nước

ISIS

Mơ hình thủy động lực học (Interactive Spectral Interpretation System)

MIKE

Bộ mơ hình thủy lực và thủy văn lưu vực Viện Thủy lực Đan Mạch

NAM

Mơ hình mưa rào – dịng chảy của Đan Mạch (Nedbor-AfstromingsModel)

QUAL2E

Mơ hình chất lượng nước (Water Quality version 2E)

SSARR

Mơ hình hệ thống diễn tốn dịng chảy của Mỹ (Streamflow Synthesis
and Reservoir Regulation)

WEAP

Mơ hình hệ thống đánh giá và phát triển nguồn nước (Water Evaluation
and Planning System)

SWAT

Mơ hình mơ phỏng dịng chảy mặt qua độ ẩm đất (Soil and Water
Assessment Tool)

WUP

Chương trình sử dụng nước

vii


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Đặc trưng chính các sơng suối tỉnh Đồng Nai ................................................8
Bảng 1.2: Tổng lượng mưa trung bình (mm) trung bình nhiều năm (thời kì 1978-2007)
.......................................................................................................................................11
Bảng 1.3: Lượng bốc hơi ngày (mm/ngày) trạm Vũng Tàu (thời đoạn 1978-2007) tính
bằng cơng thức Blaney-Criddle ....................................................................................11
Bảng 1.4: Độ ẩm khơng khí lớn nhất, nhỏ nhất và trung bình (%) (thời đoạn 19782007) .............................................................................................................................. 11
Bảng 1.5 : Nhiệt độ khơng khí lớn nhất, nhỏ nhất và trung bình trạm Vũng Tàu (0C) .12
Bảng 1.6: Tổng số giờ nắng trung bình (giờ/ngày) trạm Vũng Tàu (thời đoạn 19782007) .............................................................................................................................. 12
Bảng 1.7: Tốc độ gió trung bình (m/s) trạm Vũng Tàu (thời đoạn 1978-2007) ............13
Bảng 1.8: Dịng chảy bình qn năm tại trạm Lá Buông ..............................................14
Bảng 1.9: Lưu lượng tháng lớn nhất, nhỏ nhất tại trạm Lá Buông ............................... 14
Bảng 1.10: Tổng hợp lưu lượng các tháng kiệt nhất tại trạm Lá Buông .......................15
Bảng 1.11: Dân số trung bình theo đơn vị hành chính (Đơn vị: Người) .......................19

Bảng 1.12: Diễn biến diện tích một số cây hàng năm chính .........................................20
Bảng 1.13: Diễn biến diện tích và sản lượng một số cây lâu năm chính.......................20
Bảng 2.1: Các thơng số mơ hình NAM .........................................................................34
Bảng 2.2: Tiêu chuẩn đánh giá chỉ tiêu NASH ............................................................. 39
Hình 2.2: Sơ đồ minh họa cấu trúc mơ hình MIKE BASIN .........................................43
Bảng 3.1: Bảng kết quả trọng số khí tượng lưu vực Lá Buông theo phương pháp thử
dần .................................................................................................................................47
Bảng 3.2: Bảng kết quả trọng số khí tượng lưu vực hồ sơng Ray theo phương pháp
THIESSEN ....................................................................................................................48
Bảng 3.3: Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định tại trạm Lá Buông (An Viễn) ...................51
Bảng 3.4: Bảng kết quả thơng số mơ hình NAM .......................................................... 52
Bảng 3.5: Kết quả mơ phỏng dịng chảy đến hồ chứa sơng Ray .................................53
Bảng 4.1: Mức tưới cho cây trồng tính bằng mơ hình CROPWAT .............................. 56
Bảng 4.2: Nhu cầu nước tưới nông nghiệp hạ lưu hồ sông Ray

....................57
viii


Bảng 4.3: Nhu cầu nước sinh hoạt hạ lưu hồ sông Ray ................................................57
Bảng 4.4: Nhu cầu nước và cơ cấu nhu cầu nước chủ yếu cho hạ lưu hồ sông Ray ....57
Bảng 4.5: Tổng hợp nhu cầu dùng nước hạ lưu hồ sông Ray năm 2015

...........58

Bảng 4.6: Kết quả đánh giá mức độ phù hợp giữa mực nước hồ tính tốn từ mơ hình
MIKE BASIN với mực nước hồ thực đo năm 2015 và 2016 ........................................64
Bảng 4.7: Kết quả đánh giá mức độ phù hợp giữa mực nước hồ tính tốn từ mơ hình
MIKE BASIN với mực nước hồ thực đo tháng 1 năm 2015 và 2016 ........................... 65
Bảng 4.8: Kết quả tính tốn cân bằng nước hồ sơng Ray từ mơ hình MIKE BASIN

năm 2016 .......................................................................................................................68
Bảng 4.9: Kết quả tính tốn tổng lượng nước thiếu tại nút nhu cầu nước hồ sông Ray
và chuyển nước hồ Đá Đen năm 2016 từ mơ hình MIKE BASIN ................................ 68
Bảng 4.10: Tổng lượng nước đến hồ Đá Đen năm 2016 tính tốn từ mơ hình MIKE
BASIN ........................................................................................................................... 68

ix


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Bản đồ lưu vực hồ sơng Ray ...........................................................................5
Hình 1.2: Mạng lưới sơng ngịi tỉnh Đồng Nai [9] .........................................................8
Hình 1.3: Phân bố trạm đo khí tượng khu vực Hồ Sơng Ray........................................10
Hình 1.4: Q trình mưa và dịng chảy trung bình tại trạm Lá Bng (An Viễn) ........14
Hình 1.5: Xu thế dịng chảy kiệt trạm Lá Bng .......................................................... 16
Hình 1.6: Quan hệ giữa mưa năm và dịng chảy trong thời gian kiệt ........................... 17
Hình 1.7: Quan hệ giữa mưa các tháng mùa khơ và dịng chảy trong thời gian kiệt ....17
Hình 2.1: Cấu trúc mơ hình NAM .................................................................................36
Hình 2.2: Sơ đồ minh họa cấu trúc mơ hình MIKE BASIN .........................................43
Hình 3.1: Sơ đồ phác họa phạm vi mơ phỏng dịng chảy đến hồ chứa sơng Ray .........46
Hình 3.2: Sơ đồ khối xây dựng mơ hình NAM ............................................................. 47
Hình 3.3: Q trình dịng chảy thực đo và tính tốn tại vị trí trạm Lá Bng (thời đoạn
ngày) từ năm 1978-1982................................................................................................ 50
Hình 3.4: Q trình dịng chảy thực đo và tính tốn tại vị trí trạm Lá Bng (thời đoạn
ngày) từ năm 1985-1988................................................................................................ 51
Hình 4.1: Biểu đồ phân bố cơ cấu dùng nước hạ lưu hồ sông Ray năm 2015 ..............58
Hình 4.2 : Bản đồ mơ phỏng phạm vi nghiên cứu tính tốn cân bằng nước hồ sơng Ray
.......................................................................................................................................60
Hình 4.3 : Mô phỏng kênh chuyển nước từ hồ sông Ray sang hồ Đá Đen ...................60
Hình 4.4 Sơ đồ hệ thống cân bằng nước lưu vực hồ sơng Ray .....................................61

Hình 4.5 : Sơ đồ khối xây dựng mơ hình MIKE BASIN cho hồ sơng Ray ..................61
Hình 4.6: Đường q trình mực nước hồ tính tốn và thực đo năm 2015 ....................63
Hình 4.7: Đường q trình mực nước hồ tính tốn và thực đo năm 2016 ....................64
Hình 4.8: Kết quả mơ phỏng dòng chảy đến node nhu cầu dùng nước hạ lưu hồ sơng
Ray từ mơ hình MIKE BASIN ......................................................................................66
Hình 4.9: Kết quả mô phỏng nhu cầu dùng nước hạ lưu hồ sơng Ray tính tốn từ mơ
hình MIKE BASIN ........................................................................................................66
Hình 4.10: Kết quả mơ phỏng dịng chảy đến node chuyển nước cho hồ Đá Đen từ mơ
hình MIKE BASIN ........................................................................................................67
x


Hình 4.11: Kết quả mơ phỏng nhu cầu dùng nước tại node chuyển nước cho hồ Đá
Đen tính tốn từ mơ hình MIKE BASIN.......................................................................67
Hình 4.12: Lượng nước đến hồ Đá Đen năm 2016 tính tốn từ mơ hình MIKE BASIN
.......................................................................................................................................69

xi


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đồ án
Nước đóng một vai trị vơ cùng quan trọng đối với sự sống và phát triển của con
người cũng như bất kì sinh vật nào trên Trái Đất. Nước ngọt là nguồn tài nguyên quý
giá nhưng không phải là vô tận. Nước vừa là mơi trường vừa là đầu vào cho các q
trình sản xuất nông nghiệp, công nghiệp,…
Ngày nay cùng với sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế xã hội, nhu cầu dùng
nước của con người ngày càng tăng cao thì trình trạng thiếu hụt nước lại trở thành vấn
đề quan tâm hàng đầu của con người. Hơn thế nữa điều trở ngại lớn nhất là sự phân bố
không đều theo không gian, thời gian của tài nguyên nước và nhu cầu sử dụng nước,

nhu cầu dùng nước trong mùa khơ kiệt rất cao, trong khi dịng chảy mùa kiệt lại rất
hạn chế, ngược lại dòng chảy mùa lũ phong phú thì nhu cầu dùng nước trong mùa này
lại khơng nhiều.
Ở nước ta một trong những giải pháp giải quyết mâu thuẫn giữa nhu cầu dùng nước
và sự phân bố nước không đều theo không gian và thời gian là xây dựng các hồ chứa
cụ thể như: Hồ Thác Bà, hồ Trị An, hồ Dầu Tiếng, hồ Đa Tôn, hồ Sơng Ray,… nhằm
để điều tiết dịng chảy tự nhiên, phát điện, trữ nước và giảm đỉnh lũ vào mùa lũ, cung
cấp nước dùng vào mùa cạn. Tuy nhiên để vận hành các hồ chứa có hiệu quả thì cần
phải tính tốn chính xác lượng nước đến hồ, nhu cầu sử dụng nước nhằm tính tốn cân
bằng nước.
Vì thế việc tính tốn cân bằng nước là vơ cùng quan trọng nhằm xác định một vùng
nào đó trong lưu vực cần xét là có đủ, thừa hay thiếu nước ứng với nền kinh tế cụ thể
trong điều kiện bình thường, hạn hán hay một phương án khai thác sử dụng nguồn
nước. Để từ đó xây dựng nên phương án quy hoạch, sử dụng và phát triển hợp lý tài
nguyên nước, xây dựng quy cách quản lý và vận hành hồ chứa, đảm bảo khắc phục
trình trạng thiếu hụt nguồn nước trong phát triển kinh tế xã hội vào mùa khô.
Hồ sông Ray là một hồ chứa lớn với diện tích lưu vực là 770 km2, cơng trình đầu
mối và lịng hồ thuộc các xã Sơn Bình, huyện Châu Đức và xã Hịa Bình, Hịa Hưng,
Bàu Lâm, huyện Xun mộc, tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu và một phần thuộc hai xã Sông
Ray và Lâm San, huyện Cẩm Mỹ. Tỉnh Đồng Nai. Tuyến đập chính có bờ trái thuộc xã
Hịa Hưng, huyện Xun Mộc và bờ phải thuộc xã Xuân Sơn, huyện Châu Đức, cách
1


cầu Sơng Ray khoảng 800m về phía Thượng lưu, hồ có tổng dung tích 215.36×106 m3
là nguồn cung cấp nước sinh hoạt, nông nghiệp cho hầu hết tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu –
tỉnh thành có tốc độ tăng trưởng kinh tế khá cao, có ý nghĩa vơ cùng quan trọng trong
việc thúc đẩy phát triển kinh tế của tỉnh.
Hơn thế nữa hồ sơng Ray cịn làm nhiệm vụ dẫn nước về hồ Đá Đen cung ứng kịp
thời nguồn nước nông nghiệp, sinh hoạt cho các huyện trên địa bàn tỉnh Bà Rịa Vũng

Tàu giải nguy cho trình trạng thiếu nước nông nghiệp, sinh hoạt trong mùa khô.
Trong những năm gần đây, những nghiên cứu áp dụng mơ hình tính tốn cân bằng
nước trên lưu vực sông như một công cụ hỗ trợ quản lý tổng hợp tài nguyên nước khi
xem xét phát triển nguồn nước, quy hoạch tài nguyên nước, điều hành quản lý nguồn
nước trên một lưu vực sông ở trên thế giới cũng như ở trong nước ngày càng diễn ra
mạnh mẽ. Việc áp dụng công cụ mô hình tính tốn cân bằng nước tham gia vào q
trình quản lý tổng hợp lưu vực nhằm giúp cho các nhà quản lý, các hộ ngành sử dụng
nước trên lưu vực có cái nhìn tồn diện hơn về nguồn tài nguyên nước trên lưu vực,
đồng thời các bên liên quan tìm kiếm sự đồng thuận, chia sẻ cơ hội và định hướng khai
thác nguồn nước trên lưu vực đáp ứng cho các mục tiêu trước mắt và lâu dài.
Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ về máy tính và các cơng cụ tính tốn nên
phương pháp mơ hình tốn ngày càng được sử dụng phổ biến trong bài toán cân bằng
nước lưu vực. Các mơ hình có thể kể đến để giải quyết bài tốn đó là: MITSIM, WUS,
WEAP, MIKE BASIN,…
Trong đồ án này, mơ hình MIKE BASIN với các tính năng vượt trội về xử lý số
liệu gắn với GIS, đa dạng về số liệu đầu vào, giao diện dễ sử dụng, đã được chọn làm
cơng cụ tính cân bằng nước cho lưu vực hồ sông Ray. Đồng thời mơ hình MIKE
BASIN được kết hợp với mơ hình mưa - dịng chảy MIKE NAM tính tốn dịng chảy
số liệu đầu vào của lưu vực.
Vì vậy với đề tài “Ứng dụng mơ hình MIKE tính tốn cân bằng nước hồ sơng
Ray” đã được thực hiện giải quyết bài tốn cân bằng nước cho hồ sông Ray. Nhằm đáp
ứng nhu cầu cấp thiết có ý nghĩa thực tiễn trong cơng tác quy hoạch khai thác và sử
dụng tài nguyên nước một cách hợp lý và bền vững, khắc phục trình trạng thiếu nước
trong mùa kiệt, thừa nước trong mùa lũ đảm bảo phát triển kinh tế xã hội.

2


2. Mục tiêu của đồ án
Tính tốn cân bằng nước trên lưu vực hồ chứa sông Ray trên cơ sở tính tốn, mơ

phỏng dịng chảy đến do mưa và so sánh với nhu cầu nước phục vụ dân sinh kinh
tế lưu vực hồ sông Ray. Mục tiêu cụ thể là:
-

Áp dụng thành cơng mơ hình MIKE NAM để mơ phỏng dịng chảy đến từ mưa
cho lưu vực hồ sơng Ray;

-

Áp dụng thành cơng mơ hình MIKE BASIN để tính tốn cân bằng nước cho
lưu vực hồ sông Ray.

3. Nội dung và phạm vi nghiên cứu
Nội dung nghiên cứu
-

Phân tích tổng quan các điều kiện địa lý tự nhiên và kinh tế xã hội vùng nghiên
cứu;

-

Tính tốn dịng chảy đến hồ chứa sơng Ray bằng mơ hình MIKE NAM;

-

Tính tốn nhu cầu nước hạ lưu hồ sơng Ray;

-

Tính tốn cân bằng nước lưu vực hồ sơng Ray bằng mơ hình MIKE BASIN.

Phạm vi nghiên cứu: Lưu vực hồ sông Ray
4. Phương pháp nghiên cứu
-

Phương pháp thu thập số liệu:

•

Thu thập số liệu về mưa, bốc hơi, nhiệt độ, độ ẩm, số giờ nắng, gió từ năm
1978-2007 để trình bày trong phần đặc điểm khí tượng thủy văn của lưu vực và
làm đầu vào cho mơ hình MIKE NAM;

•

Thu thập số liệu về dân số, diện tích canh tác,cây trồng, các giai đoạn phát
triển cây trồng, các tiêu chuẩn Việt Nam... để tính nhu cầu nước;

•

Thu thập các số liệu về các thông số của hồ chứa sông Ray là điều kiện cơng
trình thiết lập tính tốn trong MIKE BASIN tính tốn cân bằng nước lưu vực
hồ sơng Ray.

-

Tìm hiểu, tổng hợp tài liệu:

•

Sử dụng mạng internet, sách để tìm kiếm và tổng hợp thông tin về đặc điểm,
điều kiện địa lý tự nhiên, khí tượng, thủy văn, kinh tế - xã hội của lưu vực hồ
sông Ray ;

3


•

Tìm hiểu và tổng hợp các tài liệu về mơ hình như: MIKE NAM, MIKE
BASIN,.. để trình bày ở chương: Cơ sở lý thuyết và lựa chọn mơ hình cân bằng
nước trong bài đồ án.

-

Phương pháp mơ hình tốn: Sử dụng mơ hình mưa dịng chảy MIKE NAM
tính tốn dịng chảy đến lưu vực và mơ hình tốn MIKE BASIN tính tốn cân
bằng nước hồ sơng Ray.

5. Bố cục của Đồ án
Ngoại trừ phần Mở đầu và Kết luận-Kiến nghị, bài đồ án gồm 4 chương chính:
Chương 1: Điều kiện địa lý tự nhiên và kinh tế xã hội lưu vực hồ sông Ray;
Chương 2: Cơ sở lý thuyết và lựa chọn mơ hình cân bằng nước;
Chương 3: Áp dụng mơ hình MIKE NAM mơ phỏng dịng chảy đến hồ chứa sơng
Ray;
Chương 4: Áp dụng mơ hình MIKE BASIN tính tốn cân bằng nước hồ sơng Ray.

4

CHƯƠNG 1
ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ XÃ HỘI
LƯU VỰC HỒ SÔNG RAY
1.1.

ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN

1.1.1. Phạm vi, vị trí địa lý

Hình 1.1: Bản đồ lưu vực hồ sông Ray
Lưu vực hồ sông Ray thuộc lưu vực Ven Biển, nằm trên địa bàn tỉnh Bà Rịa
Vũng Tàu và một phần nhỏ tỉnh Đồng Nai. Phía Bắc giáp với lưu vực sơng La Ngà;
Phía Tây giáp với lưu vực sông Đồng Nai và lưu vực sơng Thị Vải; Phía Nam và phía
Đơng giáp với lưu vực Ven Biển. Diện tích tự nhiên của tồn lưu vực là 770 km2
(Hình 1.1).
Cơng trình đầu mối và lịng hồ thuộc các xã Sơn Bình, huyện Châu Đức và xã
5


Hịa Bình, Hịa Hưng, Bàu Lâm, huyện Xun mộc, tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu và một
phần thuộc hai xã Sông Ray và Lâm San, huyện Cẩm Mỹ, tỉnh Đồng Nai.
Tuyến đập chính có bờ trái thuộc xã Hịa Hưng, huyện Xuyên Mộc và bờ phải thuộc
xã Xuân Sơn, huyện Châu Đức, cách cầu Sơng Ray khoảng 800m về phía Thượng
lưu.[6]
Tọa độ địa lý :

10o 35’ vĩ bắc
107 o 24’ độ Kinh đơng

1.1.2. Đặc điểm địa hình

Nhìn chung lưu vực hồ sơng Ray mang đặc điểm địa hình miền núi thấp độ cao
từ 100 đến 300 mét so với mực nước biển. Đó là phần cuối của miền cao nguyên đất
đỏ cực Nam Trung Bộ, thấp dần từ huyện Tân Phú, tỉnh đồng Nai xuống. Xen lẫn giữa
dãy đồi núi thấp là núi đá hoa cương như núi Mây cao hơn 700 mét, núi Dinh cao 504
mét, núi Thị Vải cao gần 407 mét.[5]
1.1.3. Đặc điểm địa chất, thổ nhưỡng
Đó là hệ đất Peralit, chủ yếu trên nền đá của vùng đồi núi thấp. Loại đất này tập
trung ở các huyện Tân Thành, Châu Đức, Xuyên Mộc và Côn Đảo. Xen lẫn trong hệ
đất này có đất đỏ Bazan.[8,5]
Căn cứ vào địa hình và thổ nhưỡng có thể chia đất thành 7 loại:
Đất cát biển nhiễm mặn: phân bố ở Phước Bửu, Bình Châu, Xuyên Mộc phần
lớn là các dãy cồn cát trắng, vàng có thể cải tạo trồng các loại cây, tạo môi trường phát
triển du lịch.
Đất phù sa mới: Phân bố dọc sông Ray, ven những thung lũng rộng do phù sa
bồi tụ. Thành phần của loại đất này là cát pha đất thịt nhẹ, tầng mặt thường có màu
xám đen nhạt, tầng dưới có màu xám đen và vàng ẩm, hơi chặt và có lẫn sỏi cuội. Đây
là loại đất có nhiều tiềm năng về dinh dưỡng, sự phân giải hữu cơ khá mạnh, có thể
trồng lúa và nuôi trồng thủy sản.
Đất đỏ bazan: Do nham thạch phun xuất tạo thành. Đất đai màu mỡ có thể
trồng các loại cây công nghiệp như cao su, cà phê, các loại đậu xuất khẩu, cây ăn trái
cho năng xuất khá.
Nhóm đất đen: Phân bố một phần nhỏ trong lưu vực, tầng mặt màu đen đến
nâu, cấu trúc viên xốp hơi ẩm, tầng dưới nâu đen ẩm ướt, chặc nhiều sét hàm lượng
6


hữu cơ cao, giàu lân. Đây là loại đất giàu tiềm năng dinh dưỡng. Đại bộ phận trồng
được lúa, màu, cây công nghiệp ngắn nhất là đậu nành, đậu phộng, thuốc lá cho năng
suất cao.
Nhóm đất đỏ trên Granites: Hình thành những khối núi đối lập, đỉnh nhọn, độ

dốc từ 25-300, đất dưới chân thoải, mặt bằng thường có màu đỏ ít sét, có nhiều hạt
thạch anh nên dễ bị rửa trơi. Đây là loại đất có thể khai thác lâm nghiệp.
Nhóm đất vàng trên núi phù sa cổ: Có địa hình lượn sóng, ít dốc, hình thành
cách đây mấy nghìn năm. Đất có màu thay đổi từ nâu vàng đến vàng đỏ, thành phần
gồm cát pha đất thịt nhẹ lẫn sỏi, thạch anh kết vón trịn, giữ nước kém, dễ hình thành
đá ong. Vùng đất kết vón có thể trồng rừng hoặc cây có rễ sâu, chịu hạn (mít, xồi,
điều).
Nhóm đất xám bạc màu: Có màu xám trắng, xám tro, có thể trồng các loại cây
ăn trái, loại cây cạn như mía, mì, bắp ở vùng trũng thấp có thể trồng một vụ lúa.
Khống sản: Cát trắng Bình Châu đạt tiêu chuẩn kỹ thuật, là nguồn nguyên
liệu quý để sản xuất các mặt hàng thủy tinh tiêu dùng, xuất khẩu.[8,5]
1.1.4. Thảm phủ thực vật
Miền núi thấp của lưu vực hồ sông Ray thuộc hệ núi già, nhưng trong điều kiện
khí hậu phù hợp, đây là mơi trường tốt để các loại động thực vật sinh sôi phát triển.
Rừng nhiệt đới ở đầu rừng sông Ray và ven biển, đất rừng thuộc loại bằng
phẳng. Đây là loại rừng kín ẩm, luôn luôn giữ được màu xanh nhiệt đới duy nhất bên
bờ biển Đơng, có giá trị nghiên cứu sinh thái ở vùng ven biển.
Do có đất đỏ Bazan xen lẫn trong hệ đất Peralit thích hợp cho các lợi cây trồng
công nghiệp như cao su, chè, cà phê, tiêu, điều,... và các loại cây ăn quả nhiệt đới.[5]
1.1.5. Mạng lưới sơng ngịi
Sơng Ray: Bắt nguồn từ xã Hàng Gịn thị xã Long Khánh tỉnh Đồng Nai chảy
qua huyện Xuyên Mộc (Bà Rịa-Vũng Tàu) rồi đổ ra biển Đông tại cửa Bà Đáp giữa 2
huyện Xuyên Mộc và Long Đất với chiều dài 101 km và diện tích lưu vực 1.250 km2;
riêng phần chảy qua tỉnh Đồng Nai có diện tích lưu vực 545,07 km2. Đây là con sơng
có nguồn nước khá dồi dào. Trên dịng chính, hồ Sơng Ray đã được khởi công xây
dựng trong năm 2005 để phục vụ cấp nước phát triển kinh tế tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu
(Hình 1.2).[9]
7