Nghiên cứu ứng dụng mô hình Mike 11 mô phỏng nguồn nước phục vụ vận hành hệ thống thủy nông Thác Huống (Luận văn thạc sĩ)

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE 11 MÔ
PHỎNG NGUỒN NƯỚC PHỤC VỤ VẬN HÀNH HỆ
THỐNG THỦY NÔNG THÁC HUỐNG
CHUYÊN NGÀNH: THỦY VĂN HỌC

CẤN THỊ THANH HIỀN

HÀ NỘI, NĂM 2018


BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE 11 MÔ
PHỎNG NGUỒN NƯỚC PHỤC VỤ VẬN HÀNH HỆ
THỐNG THỦY NÔNG THÁC HUỐNG
CẤN THỊ THANH HIỀN
CHUYÊN NGÀNH: THỦY VĂN
MÃ SỐ: 60440224

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. TS. TRƯƠNG VÂN ANH
HÀ NỘI, NĂM 2018

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

Cán bộ hướng dẫn chính: TS.Trương Vân Anh
Cán bộ hướng dẫn phụ:
Cán bộ chấm phản biện 1: PGS. TS. Nguyễn Kiên Dũng
Cán bộ chấm phản biện 2: PGS. TS. Nguyễn Thanh Hùng

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại:
HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
Ngày 17 tháng 9 năm 2018


i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là hoàn
toàn trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Các
thông tin tham khảo của các tác giả đã được trích dẫn đầy đủ nguồn trong luận văn
theo đúng quy định của cơ sở đào tạo.

Hà Nội, ngày 18 tháng 7 năm 2018
Tác giả luận văn

Cấn Thị Thanh Hiền

ii

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong Khoa Khí
Tượng Thủy Văn, Trường Đại học Tài Nguyên và Môi Trường Hà Nội đã truyền thụ
kiến thức cho tôi trong suốt quá trình học tập vừa qua, đặc biệt là cô TS. Trương Vân
Anh đã tạo điều kiện, hướng dẫn và chỉ dạy rất tận tình để tôi hoàn thành đề tài này.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Lãnh đạo Viện Quy hoạch và Thiết kế nông
nghiệp, Lãnh đạo Trung tâm Phát triển bền vững Nông nghiệp Nông thôn đã cho
phép, tạo điều kiện về thời gian, động viên tinh thần cho tôi hoàn thiện luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn đến Công ty TNHH MTV KTCTTL Sông Cầu,
Chi cục thống kê các huyện đã giúp đỡ tôi trong tiếp cận thông tin, tài liệu liên quan
đến luận văn.
Cuối cùng tôi cũng xin chân thành cảm ơn tới gia đình, bạn bè và đồng
nghiệp đã cùng chia sẻ, giúp đỡ, động viên, khích lệ và tạo điều kiện thuận lợi trong
quá trình học tập và hoàn thành luận văn này.
Trong khuôn khổ của đề tài : “Nghiên cứu ứng dụng mô hình MIKE 11 mô
phỏng nguồn nước phục vụ vận hành hệ thống thủy nông Thác Huống”, với sự
giúp đỡ của các thầy cô và các bạn cùng khả năng và sự cố gắng nỗ lực của bản
thân tôi đã hoàn thành việc nghiên cứu của đề tài này, nhưng do thời gian và lượng
kiến thức thực tế còn hạn chế, không tránh khỏi những thiếu sót trong quá trình
nghiên cứu. Vì vậy, tôi rất mong nhận được sự đóng góp quý báu của thầy cô giáo,
các chuyên gia và các bạn để luận văn của tôi được hoàn thiện hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 18 tháng 7 năm 2018

Cấn Thị Thanh Hiền


iii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ...............................................................................................................................................ii
MỤC LỤC .....................................................................................................................................................iii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT................................................................................................................vi
DANH MỤC HÌNH ................................................................................................................................. viii
MỞ ĐẦU......................................................................................................................................................... 1

1.Tính cấp thiết của đề tài................................................................................................................ 1
2. Mục tiêu nghiên cứu.................................................................................................................... 2
3. Phạm vi nghiên cứu ..................................................................................................................... 2
3.1. Phạm vi không gian.................................................................................................................. 2
3.2. Phạm vi thời gian...................................................................................................................... 2
3.3. Đối tượng nghiên cứu .............................................................................................................. 3
4. Nội dung nghiên cứu ................................................................................................................... 3
5. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................................................ 3
6. Bố cục luận văn............................................................................................................................ 4
CHƯƠNG 1 ................................................................................................................................................... 5
TỔNG QUAN VỀ VẤN NGHIÊN CỨU................................................................................................ 5

1.1. Hệ thống tài nguyên nước và quản lý hệ thống tài nguyên nước ........................................ 5
1.2. Tình hình nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam................................................................... 6
1.2.1. Nghiên cứu trên thế giới ....................................................................................................... 6
1.2.2. Nghiên cứu tại Việt Nam...................................................................................................... 7
1.2.3. Một số nghiên cứu đã có trên hệ thống ............................................................................... 9
1.3. Tổng quan về vùng nghiên cứu............................................................................................. 10
1.3.1. Vị trí địa lý [15] ................................................................................................................... 10
1.3.2. Địa hình ................................................................................................................................ 11
1.3.3. Địa chất, thổ nhưỡng ........................................................................................................... 12

1.3.4. Thảm phủ thực vật [14] ...................................................................................................... 12
1.3.5. Đặc điểm khí tượng thủy văn ............................................................................................. 13
1.3.6. Hiện trạng Hệ thống thủy nông Thác Huống và công trình trên hệ thống sông........... 15
1.3.7. Hiện trạng điều kiện tự nhiên kinh tế xã hội..................................................................... 20


iv

CHƯƠNG2……...………………………………...………………………………21
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ CƠ SỞ DỮ LIỆU ................................................................22

2.1. Cơ sở lý thuyết mô hình MIKE 11 ....................................................................................... 22
2.1.1. Mô hình MIKE 11............................................................................................................... 22
2.1.2. Cấu trúc của mô hình .......................................................................................................... 22
2.1.3. Hệ phương trình cơ bản trong mô hình MIKE 11 ........................................................... 22
2.2. Công trình điều khiển trong hệ thống (kiểm soát hệ thống)............................................... 24
2.2.1. Vị trí (Location) .................................................................................................................. 24
2.2.2. Thuộc tính (Attributes) bao gồm ....................................................................................... 25
2.2.3. Định nghĩa Kiểm soát (Control Definitions) .................................................................... 25
2.3. Yêu cầu về số liệu của mô hình ............................................................................................ 28
2.4. Các bước thực hiện................................................................................................................. 28
CHƯƠNG 3 .................................................................................................................................................29
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ...................................................................................29

3.1. Đánh giá hiện trạng vận hành hệ thống................................................................................ 29
3.1.1. Đánh giá hiện trạng vận hành hệ thống............................................................................. 29
3.1.2. Xây dựng phương án vận hành cho hệ thống................................................................... 31
3.1.3. Đánh giá nhu cầu nước trên hệ thống thủy nông Thác Huống ....................... 33
3.2. Nghiên cứu đánh giá tình hình cấp nước tưới hệ thống thủy nông Thác Huống bằng mô
hình MIKE 11 ................................................................................................................................ 37

3.2.1. Thu thập số liệu và thiết lập mô hình toán ........................................................................ 37
3.2.2. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình thủy lực ...................................................................... 41
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................................................59

1. Kết luận....................................................................................................................................... 59
2. Kiến nghị .................................................................................................................................... 59
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................................................60


v

TÓM TẮT LUẬN VĂN
+ Họ và tên học viên: Cấn Thị Thanh Hiền
+ Lớp: CH1T

Khóa: I

+ Cán bộ hướng dẫn: TS.Trương Vân Anh
+ Tên đề tài: Nghiên cứu ứng dụng mô hình Mike 11 mô phỏng nguồn nước
phục vụ vận hành hệ thống thủy nông Thác Huống
+ Tóm tắt:
Hệ thống thủy nông Thác Huống là một trong tổng số 75 công trình trên cả
nước, có nhiệm vụ tưới cho 52.520 ha đất canh tác. Tuy nhiên do yêu cầu phát triển
giai đoạn hiện tại và trong tương lai, đã bộc lộ những hạn chế và nhiều vấn đề tồn tại
cần khắc phục đó là lượng nước tưới không đủ để vận hành hệ thống không theo kế
hoạch đề ra, thực tế cho thấy một số vùng tưới ở phía hạ nguồn vẫn không đủ nước
tưới so với kế hoạch được đặt ra. Luận văn này tập trung vào việc mô phỏng thực trạng
nguồn nước dựa vào số liệu thực đo và sử dụng công cụ mô hình thủy lực MIKE 11,
dựa vào kết quả mô phỏng để nghiên cứu đưa ra giải pháp vận hành hệ thống thủy
nông Thác Huống một cách hiệu quả nhất. Kết quả của nghiên cứu đạt được là thiết kế

thành công phương án vận hành HTTN Thác Huống.
Từ khóa: Vận hành hệ thống; Hệ thống thủy nông; Hệ thống tài nguyên nước; Thác
Huống; MIKE 11.
+ Abstract:

Thac Huong irrigation system is one of the 75 systems in Viet Nam, which is
responsible for irrigating 52,520 ha of cultivated land. However, for current and future
development requirements, it’s said to express many limitations and problems that need
to be overcome, that is not enough water to operate the system following tentative plan.
In fact, in some areas of the downstream, irrigation is not sufficient as planned.
Dissertation focuses on the simulation of actual water status based on the measured
data and using the MIKE 11 hydraulic modeling tool, based on simulated results to
investigate solutions for Thac Huong irrigation system operationin the most effective
way. The study result is that the water level calculated at all locations in Thac Huong
irrigation system will be at suitable water level to irrigate the areas during the key
irrigation period. The research result is successful design of the Thac Huong irrigation
system.
Keywords: System operation;Irrigation system; Water resources system; Thac
Huong; MIKE 11.


vi

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

BĐKH
CLN

Biến đổi khí hâu
Chất lượng nước

GL
CM
CP
CS

Gate level (Độ mở cửa cống)
Calculation mode (Phương pháp tính toán)
Control points (Giá trị của điểm kiểm soát)
Control strategy (Một chiến lược kiểm soát)

GDP

Tổng sản phẩm nội địa

HTTL

Hệ thống thủy lợi

HTTNN

Hệ thống tài nguyên nước

QCVN 08: 2008/BTNMT
TT

Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng nước mặt
Thị trấn

TNHH MTV KTCTTL

Trách nhiệm hữu hạn một thành viên
kỹ thuật công trình thủy lợi

TP
TPo
UBND

Thành phố
Target point (Giá trị của điểm mục tiêu)
Ủy ban nhân dân


vii

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Hiện trạng kênh Trôi ........................................................................................... 18
Bảng 1.2. Hiện trạng kênh N5. ............................................................................................ 18
Bảng 1.3. Bảng thống kê các công trình sử dụng tính toán trong hệ thống. ........................ 19
Bảng 3.1: Lịch tưới vụ chiêm xuân giai đoạn I năm 2014................................................... 29
Bảng 3.2: Lịch tưới vụ chiêm xuân giai đoạn II năm 2014 ................................................. 30
Bảng 3.3 : Phương án vận hành cống theo lịch tưới ............................................................ 31
Bảng 3.4: Thống kê tài liệu địa hình trên hệ thống thủy nông Thác Huống........................ 38
Bảng 3.5: Biểu thời gian tính toán được sử dụng trong mô hình......................................... 41
Bảng 3.6: Chỉ tiêu đánh giá chất lượng hiệu chỉnh bộ thông số của mô hình ..................... 43
Bảng 3.7: Bộ thông số (thông số nhám) của mô hình cho hệ thống thủy nông Thác Huống
............................................................................................................................................. 44
Bảng 3.8: Chỉ tiêu đánh giá chất lượng kiểm định bộ thông số của mô hình ...................... 44

viii

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Bản đồ ranh giới hệ thống thủy nông Thác Huống.............................................. 11
Hình 3.1: Phương án vận hành cống theo lịch tưới ............................................................. 33
Hình 3.2: Vận hành cống Lữ Vân và nhu cầu nước của ...................................................... 34
khu tưới Hạ Lữ Vân ............................................................................................................. 35
Hình 3.3: Vận hành cống Lăng Trình và nhu cầu nước tưới của......................................... 35
khu Thượng An Cập ............................................................................................................ 35
Hình 3.4: Vận hành cống đầu kênh N3 và nhu cầu nước tưới của ...................................... 36
khu tưới N3 .......................................................................................................................... 36
Hình 3.5: Vận hành cống An Cập, cống đầu kênh N3 và nhu cầu nước tưới của ............... 36
khu Hạ An Cập .................................................................................................................... 36
Hình 3.6: Vận hành cống đầu kênh N5 và nhu cầu nước tưới của khu tưới Kênh N5 ........ 37
Hình 3.9 :Thiết lập hệ thống cống trên Hệ thống thủy nông Thác Huống .......................... 40
Hình 3.11: Kết quả tính toán và thực đo quá trình mực nước tại cống Lữ Vân (03/01/2014
– 30/05/2014) ....................................................................................................................... 42
Hình 3.12: Kết quả tính toán và thực đo quá trình mực nước tại cống An Cập (03/01/2014
– 30/05/2014) ....................................................................................................................... 43
Hình 3.14: Kết quả tính toán và thực đo quá trình mực nước tại cống Lữ Vân (02/01/2015
– 30/05/2015) ....................................................................................................................... 46
Hình 3.15: Kết quả tính toán và thực đo quá trình mực nước tại cống An Cập (02/01/2015
– 30/05/2015) ....................................................................................................................... 46
Hình 3.16: Biểu đồ đường quá trình mực nước thực đo (màu xanh lá cây) và tính toán (màu
xanh nước biển) tại khu Thượng Lũ Yên GD1; đường màu đỏ là cốt nước yêu cầu .......... 48
Hình 3.17: Biểu đồ đường quá trình mực nước thực đo (màu xanh lá cây) và tính toán (màu
xanh nước biển) tại khu Thượng Lữ Vân GD1; đường màu đỏ là cốt nước yêu cầu .......... 49
Hình 3.18 Biểu đồ đường quá trình mực nước thực đo (màu xanh lá cây) và tính toán (màu
xanh nước biển) tại khu Hạ Lữ Vân GD1; đường màu đỏ là cốt nước yêu cầu .................. 50
Hình 3.19: Biểu đồ đường quá trình mực nước thực đo (màu xanh lá cây) và tính toán (màu

xanh nước biển) tại khu Thượng An Cập GD1; đường màu đỏ là cốt nước yêu cầu .......... 51
Hình 3.20: Biểu đồ đường quá trình mực nước thực đo (màu xanh lá cây) và tính toán (màu
xanh nước biển) tại khu Hạ An Cập GĐ1; đường màu đỏ là cốt nước yêu cầu .................. 52
Hình 3.21: Biểu đồ đường quá trình mực nước thực đo (màu xanh lá cây) và tính toán (màu
xanh nước biển) tại khu Thượng Lũ Yên GD2; đường màu đỏ là cốt nước yêu cầu .......... 53
Hình 3.22: Biểu đồ đường quá trình mực nước thực đo (màu xanh lá cây) và tính toán (màu
xanh nước biển) tại khu Thượng Lữ Vân GD2; đường màu đỏ là cốt nước yêu cầu .......... 54
Hình 3.23: Biểu đồ đường quá trình mực nước thực đo (màu xanh lá cây) và tính toán(màu
xanh nước biển) tại khu Hạ Lữ vân GD2............................................................................. 55
Hình 3.24: Biểu đồ đường quá trình mực nước thực đo (màu xanh lá cây) và tính toán (màu
xanh nước biển) tại khu Thượng An Cập GD2; đường màu đỏ là cốt nước yêu cầu .......... 56
Hình 3.25: Biểu đồ đường quá trình mực nước thực đo (màu xanh lá cây) và tính toán (màu
xanh nước biển) tại khu Hạ An Cập GD2; đường màu đỏ là cốt nước yêu cầu .................. 57


1

MỞ ĐẦU
1.Tính cấp thiết của đề tài
Nước là tài nguyên đặc biệt quan trọng, là thành phần thiết yếu của sự sống
và môi trường, là điều kiện để khai thác và sử dụng tài nguyên khác và là nguyên
liệu không thể thay thế của các ngành kinh tế. Ngoài lợi ích mà nước đem lại, nước
cũng có thể gây những tai họa khủng khiếp cho dân sinh, kinh tế và môi trường. Tài
nguyên nước luôn vận động và luân hồi nhưng hữu hạn. Vì thế việc khai thác xây
dựng và quản lý hiệu quả các công trình thuỷ lợi để phát huy những mặt lợi, hạn chế
những tác hại của nước, vừa là giải pháp, vừa là mục tiêu hết sức quan trọng đảm
bảo sự nghiệp phát triển bền vững nông nghiệp và nông thôn trong thời kỳ mới.
Với mục tiêu đẩy mạnh công nghiệp hoá, hiện đại hoá, xây dựng nền kinh tế
độc lập tự chủ, đưa nước ta cơ bản trở thành một nước công nghiệp theo hướng hiện
đại vào năm 2020; muốn vậy trước hết nông nghiệp và nông thôn phải phát triển lên

một trình độ mới bằng việc đổi mới cơ cấu cây trồng, vật nuôi, tăng giá trị thu được
trên một đơn vị diện tích, ứng dụng tiến bộ khoa học và công nghệ; phát triển công
nghiệp, dịch vụ, các làng nghề ở nông thôn, tạo nhiều việc làm mới.
Để đáp ứng những mục tiêu đó, công tác thuỷ lợi phục vụ sản xuất nông –lâm –
ngư - diêm nghiệp và kinh tế nông thôn đang đứng trước những thời cơ và thách thức
mới. Đó là việc đảm bảo nước để ổn định cho 4 triệu ha đất có điều kiện sản xuất lúa, giữ
vững an ninh lương thực với sản lượng lương thực có hạt trên 50 triệu tấn vào năm 2015;
có các giải pháp thuỷ lợi hiệu quả phục vụ cho 2,97 triệu ha cây công nghiệp và cây ăn
quả lâu năm, cho 0,68 triệu ha cây công nghiệp hàng năm; cung cấp nước cho các cơ sở
sản xuất tiểu thủ công nghiệp, các làng nghề nông thôn, cung cấp nước sạch cho cư dân
nông thôn; xây dựng các hệ thống cung cấp nước để làm muối chất lượng cao và nuôi
trồng thuỷ, hải sản với qui mô lớn; xử lý nước thải từ các vùng nuôi trồng thuỷ sản tập
trung, từ các làng nghề, từ các cơ sở sản xuất công nghiệp dịch vụ ở nông thôn.
Hiện nay Việt Nam đã và đang xây dựng nhiều các công trình tài nguyên nước
nhằm điều hòa nguồn nước phục vụ cho các lĩnh vực bao gồm sinh hoạt, sản xuất nông
nghiệp, công nghiệp....bước đầu đã đem lại được nhiều thành tựu đáng kể.


Luận văn đủ ở file: Luận văn full