LÝ THUYẾT LAN TRUYỀN CÁC NGUỒN NƯỚC TRONG HỆ THỐNG VÀ ỨNG DỤNG TRONG CÁC HỆ THỐNG THỦY LỢI VÙNG BÁN ĐẢO CÀ MAU

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

Thêm vào BST

Báo xấu

89
lượt xem 10
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong gần mười năm qua, Viện Khoa học Thủy lợi Miền Nam đã phát triển một lý thuyết mới với tên gọi Lý thuyết về sự lan truyền các nguồn nước trong hệ thống sông kênh. Cho đến nay, lý thuyết này đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong các cơ quan nghiên cứu, sản xuất, ứng dụng trong nhiều đề tài nghiên cứu phức tạp cấp Nhà nước, cấp Bộ. Cùng với những công cụ tính toán mạnh hiện nay (chẳng hạn phần mềm MIKE), lý thuyết này đã có khả năng giải quyết nhiều vấn đề, nhất là các hệ...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: LÝ THUYẾT LAN TRUYỀN CÁC NGUỒN NƯỚC TRONG HỆ THỐNG VÀ ỨNG DỤNG TRONG CÁC HỆ THỐNG THỦY LỢI VÙNG BÁN ĐẢO CÀ MAU

Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam www.vncold.vn ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ LÝ THUYẾT LAN TRUYỀN CÁC NGUỒN NƯỚC TRONG HỆ THỐNG VÀ ỨNG DỤNG TRONG CÁC HỆ THỐNG THỦY LỢI VÙNG BÁN ĐẢO CÀ MAU PGS.TS. Tăng Đức Thắng1, GS.TSKH. Nguyễn Ân Niên1, NCS.ThS. Nguyễn Việt Dũng2, NCS.ThS. Nguyễn Anh Đức3, NCS.ThS. Tô Quang Toản1,4, NCS.ThS. Phạm Đức Nghĩa4 Tóm tắt Trong gần mười năm qua, Viện Khoa học Thủy lợi Miền Nam đã phát triển một lý thuyết mới với tên gọi Lý thuyết về sự lan truyền các nguồn nước trong hệ thống sông kênh. Cho đến nay, lý thuyết này đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong các cơ quan nghiên cứu, sản xuất, ứng dụng trong nhiều đề tài nghiên cứu phức tạp cấp Nhà nước, cấp Bộ. Cùng với những công cụ tính toán mạnh hiện nay (chẳng hạn phần mềm n MIKE), lý thuyết này đã có khả năng giải quyết nhiều vấn đề, nhất là các hệ thống thủy lợi phục vụ nuôi trồng thủy sản ven biển. Bài này sẽ giới thiệu một số điểm chính về lý thuyết này và đề cập đến một số kết quả nghiên cứu ban đầu về nguồn nước vùng Bán Đảo Cà .v Mau. MỞ ĐẦU 1. d Hiện nay khoa học tính toán về nguồn nước đã phát triển rất mạnh, với nhiều phần mềm tiện ích, chẳng hạn MIKE, ISIS, SOBEK, KOD, SAL, VRSAP,… Tuy vậy, việc giải quyết các bài toán thực tế vẫn còn nhiều khó khăn do hạn chế khả năng của công cụ và ol phương pháp tính toán. Nhằm bổ sung, tăng cường sức mạnh cho công cụ tính toán và phương pháp luận đánh giá nguồn nước hiện nay, Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam đã phát triển một lý thuyết mới, dựa trên ý tưởng xem xét hệ thống nguồn nước thông qua các nc nguồn nước thành phần của nó [4,6,7,8,9,10,11,12,13]. Cho đến nay, lý thuyết này đã được ứng dụng giải quyết nhiều vấn đề lớn [1,2,5,11,14,19]. Chẳng hạn khả năng lấy nguồn nước phù sa từ Sông Hậu vào TGLX, vai trò các cống biển Tây trong việc tiêu thoát chua Tứ giác Hà Tiên; động thái các nguồn nước sông Vàm Cỏ và vùng lân cận; khả năng tiêu thoát nước chua của các phương án .v Cống Vàm Cỏ; động thái các nguồn nước vùng Bán Đảo Cà Mau; Phân bố các nguồn nước lũ và dòng phù sa vùng Đồng Tháp Mười, tính toán lan truyền nước ô nhiễm hạ lưu Đồng Nai,… Việc kết hợp lý thuyết này với các phần mềm thủy động lực hiện đại (ví dụ MIKE) w đã mở ra khả năng lớn, đa dạng giải quyết các vấn đề về nguồn nước. Nhằm trao đổi, thông tin giúp bạn đọc quan tâm đến hiểu và vận dụng lý thuyết này trong quy hoạch, thiết kế vận hành các hệ thống nguồn nước, đặc biệt là các hệ thống thủy w lợi phục vụ thủy sản, dưới đây xin giới thiệu một số nét chính về cơ sở lý thuyết lan truyền các nguồn nước trong hệ thống. Ngoài ra, một số kết quả tính toán ban đầu về động thái các nguồn nước vùng Bán đảo Cà Mau cũng được giới thiệu. w CƠ SỞ LÝ THUYẾT SỰ LAN TRUYỀN CÁC NGUỒN NƯỚC TRONG HỆ 2. THỐNG SÔNG KÊNH Các khái niệm cơ bản 2.1. Dưới đây sẽ đề cập đến những vấn đề chính của lý thuyết lan truyền các nguồn nước (bài toán một chiều –1D), bắt đầu từ những khái niệm, sau đó là các phương trình cơ bản và cách giải. 1 Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam NCS Postdam University (Đức) 2 3 NCS Delft University of Technology 4 NCS Bonn University 13
Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam www.vncold.vn ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ 2.1.1. Khái niệm về nguồn nước Nguồn nước theo quan niệm trong nghiên cứu này có ý nghĩa tổng quát. Nguồn nước có thể được phân chia theo nghĩa không gian, thời gian hay một đặc tính tác động nào đó. Sau đây là một số trường hợp cụ thể: - Nguồn nước theo nghĩa không gian: Đây là trường hợp thông thường nhất mà chúng ta đã biết, như các nguồn nước từ các nhánh sông đổ vào sông chính, nước mưa, nước thải,... (xem Hình 1). - Nguồn nước theo nghĩa thời gian: Chẳng hạn nguồn nước mang nhiều phù sa đầu các trận lũ là một nguồn; nước trong khu nuồn tôm bơm ra vào thời kỳ xả nước, Hình 1. n - Nguồn nước theo một số đặc tính tác động: Chẳng hạn nước xả ra sau các hồ chứa là một nguồn, nước mặn xâm nhập từ các cửa sông là một nguồn,… Thậm .v chí, khi ta xét tác động đẩy mặn, lúc này có thể coi các nguồn không mặn là một nguồn chung (bao gồm nguồn từ hồ chứa, nước thải, nước mưa,…). Trong nghiên cứu về nguồn nước, tùy theo từng mục tiêu nghiên cứu mà sử dụng d các cách phân chia nguồn nước được đề cập trên đây. Hình 1 minh họa một hệ thống nguồn nước thông thường. Đơn giản nhất, ta có thể ol coi nước xả ra sau các hồ chứa A, B và C, nước thải đô thị, nước thải công nghiệp, nước biển, nước bẩn từ các ô ruộng, nước mang mầm bệnh là từng nguồn nước riêng biệt. nc p2 Hồ chứa Hồ chứa C Hồ chứa B p4 p3 p1 .v p5 Thành phố w Khu nông p6 nghiệp w Khu nuôi thủy sản p7 p8 Khu công K nghiệp w p9 p11 p10 Cửa sông Cửa sông Cửa sông Hình 1: Sơ đồ một hệ thống nguồn nước 2.1.2. Khái niệm về tỷ lệ nguồn nước Xét một thể tích nước dw trong dòng chảy do các thể tích nguồn nước thành phần dwi tạo nên, xem Hình 2. 14
Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam www.vncold.vn ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ = + + +... dw d w1 d w2 d w3 = + + +... n .v Hình 2: Sơ họa khối nước dw và các nguồn nước thành phần dwi của nó Tỷ lệ thành phần nguồn nước i (pi) tại điểm M ở thời gian t được định nghĩa là: dw i n p i (M, t ) = (1) ; với các điều kiện: ∑ p i = 1 ; 0 ≤ pi ≤ 1; (2) d dw i =1 Trong bài toán một chiều (1D): ol Qi p i (M, t ) = (3) Q Phương trình cơ bản và cách giải 2.2. nc Phương trình cơ bản Hệ phương trình cơ bản bài toán lan truyền các thành phần nguồn nước bao gồm hai loại phương trình: (1) Phương trình bảo tồn thành phần nước, (2) Phương trình thủy lực (Saint Venant). Hệ phương trình lan truyền nguồn nước i (bài toán 1 D): .v ∂ω ∂Q + −q = 0 (4) ∂t ∂x 1 ∂v αv ∂v ∂z + + + kv v = 0 (5) w g ∂t g ∂x ∂x ∂p i ∂p ∂p 1∂ q +v i − D i ω i − (p iq − p i ) + [εp i ] = 0 (6) ∂t ∂x ω ∂x ∂x ω w i = 1, n (n – số nguồn nước trong hệ thống) Điều kiện biên và điều kiện ban đầu w Điều kiện biên cho bài toán lan truyền nguồn nước (để giải các phương trình (4), (5), (6) bao gồm các điều kiện biên và điều kiện ban đầu về thủy lực và về tỷ lệ nguồn nước. Điều kiện biên và điều kiện ban đầu cho bài toán thủy lực đã được biết rộng rãi, xin không nêu ra ở đây. Dưới đây chỉ thảo luận về các điều kiện biên và điều kiện ban đầu của bài toán tỷ lệ nguồn nước. • Điều kiện biên Điều kiện biên của nguồn nước i là tỷ lệ của nguồn i tại biên, tổng quát có dạng: p b,i = f ( t ) (7) 15
Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam www.vncold.vn ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ Trong nhiều trường hợp, tại biên chỉ có một nguồn nước, lúc đó pb=1 hoặc không xuất hiện nguồn nước quan tâm, lúc đó pb=0. • Điều kiện ban đầu Điều kiện ban đầu của nguồn nước i là tỷ lệ của nguồn i tại tại thời điểm ban đầu trong hệ thống. Tổng quát điều kiện ban đầu có dạng: p ini,i = f ( x , t 0 ) (8) Cách giải, các công cụ tính toán - Giải như phương trình truyền chất thông thường. - Sử dụng các phần mềm tính toán truyền chất để giải (MIKE, KOD, SAL, ISIS…). n 2.3. Các ứng dụng • Tính nồng độ chất .v Nồng độ tức thời: Nồng độ chất A do nguồn i gây ra: C A,i ( t ) = p i ( t )C* ,i ; (13) A d Khi có nhiều nguồn, nồng độ tổng cộng của chất tan A do n nguồn khác nhau gây n n ra tại một mặt cắt là: C A = ∑ C A,i = ∑ p i C * ,i ol (14). A i =1 i =1 Nồng độ trung bình thời gian: Nồng độ trung bình thời gian của chất tan A do nguồn thứ i gây ra tại một mặt cắt nc có thể tính theo công thức: C A,i = p A,i C * ,i (15) A Nồng độ trung bình thời gian tổng cộng của chất A do n nguồn khác nhau gây ra là: n n n C A = ∑ C A,i = ∑ (p i C* ,i ) = ∑ p i C* ,i ) ; .v (16) A A i =1 i =1 i =1 • Các chỉ tiêu đánh giá nguồn nước w Ngòai tỷ lệ nguồn nước, dưới đây xin nêu thêm một số thông số có thể được sử dụng để đánh giá nguồn nước. Thể tích thành phần nguồn nước i trao đổi qua mặt cắt w Dòng thành phần nguồn i đi qua mặt cắt nào đó trong thời gian T: - Dạng tích phân: Wp i = ∫ Q i dt = ∫ p i Qdt (17) T T w - Dạng sai phân (thường hay dùng trong thực hành): Wp i = ∑ p i QΔt = ∑ p i ( t + kΔt )Q( t + kΔt )Δt (18) T k Thể tích thành phần nguồn nước i trao đổi trong vùng Để biết tổng lượng thành phần nguồn nước i trao đổi trong miền khảo sát (vào-ra) ta cô lập miền khảo sát bằng Nj mặt cắt và tính tổng đại số (vào lấy trị dương, ra lấy trị âm): 16
Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam www.vncold.vn ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ Nj - Dạng tích phân: Wp i = ∑ ∫ p i Qdt (19) j=1T - Dạng sai phân (thường hay dùng trong thực hành): Nj Wp i = ∑ ∑ p ijQΔt = ∑ ∑ p ij ( t + kΔt )Q( t + kΔt )Δt (20) j=1 T jk Đánh giá sự thay đổi thành phần nguồn nước theo sự thay đổi ở biên Tỷ lệ các thành phần nguồn nước ở trạng thái “M” khi biên thay đổi có thể tính theo: n ∂p i (M cb ) n p i (M ) ≈ p i (M cb ) + ∑ Δa i (21) ∂a i i =1 .v trong đó: - Mcb = {a1,cb,a2,cb,…,an,cb} là biến trạng thái ở trường hợp cơ bản, trạng thái này thường được chọn là trường hợp thiết kế, điển hình, đại biểu, trung bình,… của nguồn ai ; d - ai,cb (i=1,n) là biến nguồn tại biên i (nguồn i) ở trạng thái cơ bản, trường hợp thiết kế, điển hình, đại biểu, trung bình,... ol - Δai = ai – ai,cb : số gia biến trạng thái. Cường suất ảnh hưởng của nguồn, I Tỷ lệ thành phần nước tại một vị trí phản ảnh vai trò của nguồn đến vị trí đó. Để nc đánh giá được rõ hơn suất ảnh hưởng của các nguồn đến từng vị trí trong hệ thống, ta đưa thêm vào thông số cường suất ảnh hưởng của nguồn, được định nghĩa như sau: pi Ii = (22) Q bien cua nguon i .v trong đó: - Ii là cường suất ảnh hưởng của nguồn i; p i là tỷ lệ thành phần i tính trung bình thời gian; w - Q bien - cua nguon i là l.lượng trung bình cùng thời kỳ của nguồn i tại biên hệ w thống. Theo định nghĩa, Ii tại một vị trí trong hệ thống bằng tỷ lệ thành phần nguồn i do một đơn vị nguồn (1m3/s) gây ra tại đó (tính trung bình), vì thế nó phản ảnh độ mạnh của đơn vị w nguồn. Chỉ số so sánh độ mạnh các nguồn, Ni/j Để đánh giá vai trò tương đối về độ mạnh giữa nguồn i so với nguồn j tại một vị trí trong hệ thống ta đưa vào thông số hệ số ảnh hưởng giữa các nguồn, được định nghĩa là: I Ni / j = i (23) Ij Trị số Ni/j cho biết ảnh hưởng của 1 đơn vị (tức là 1 m3/s) tác động (tại biên) nguồn i lớn hơn ảnh hưởng của một đơn vị tác động (tại biên) nguồn j bao nhiêu lần (tại một vị trí nào đó trong hệ thống). Đây là thông số quan trọng giúp tính toán nhanh cách 17
Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam www.vncold.vn ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ điều khiển các nguồn theo hướng có lợi nhất (xả đẩy mặn, xả nguồn để pha loãng ô nhiễm,…). Mức độ triết giảm tỷ lệ thành phần nước, Δpi Mức triết giảm thành phần nước i tại điểm (vị trí) M trong một thời đoạn từ thời điểm t=t1 đến thời điểm t=t2 được định nghĩa là: Δp i ( M ) = p i ( M , t 1 ) − p i ( M , t 2 ) (24) Chỉ số triết giảm tương đối tỷ lệ thành phần nước, K Tại một vị trí M nào đó trong vùng nghiên cứu, chỉ số triết giảm pi trong một thời đoạn từ thời điểm ban đầu t=t0 đến thời điểm t=t2 được định nghĩa là: p (M, t 2 ) n K pl−pi (M ) = i 100 (%) (25) p i ( M, t 0 ) .v Chỉ số triết giảm cũng là yếu tố quan trọng cho biết thành phần nước còn lại bao nhiêu phần trăm (%) so với ban đầu. Đây cũng là thông số đánh giá mức độ lưu cữu thành phần i. Chỉ số tốc độ pha loãng, I d Tốc độ pha loãng tức thời: Tốc độ pha loãng tức thời nguồn nước i tại điểm M trong hệ thống là giới hạn: ol Δp i ( M ) I pl−pi (M ) = lim (%/giờ) (26) Δt Δt →0 trong đó: nc - Δp i ( M ) = p i ( M , t 1 ) − p i ( M , t 2 ) - Δt = t 2 − t1 : thời gian triết giảm Trong một số trường hợp, để thủy sản và thủy sinh không bị sốc bởi sự thay đổi pi .v quá nhanh thì cần phải khống chế sự thay đổi thành phần nguồn nước đó không được quá lớn, tức là: [ ] I pl−pi ≤ I pl−pi w Tốc độ pha loãng trung bình thời gian: Tốc độ pha loãng thành phần nguồn nước trung bình thời gian là biểu thức: Δp i (M ) w I pl−pi (M ) = (%/ngày, %/tuần,...) (27) Δt trong đó các ký hiệu giống như trên. Đây là thông số đánh giá mức độ lưu cữu thành phần i. w Tốc độ trung bình thời gian cũng là một chỉ tiêu rất quan trọng đối với một số nhiệm vụ của hệ thống, như việc thay nước làm sạch các ao nuôi hay hệ thống thủy sản. Chẳng hạn, đối với nuôi tôm cần khống chế tốc độ thay nước trong ao thỏa mãn điều kiện: I pl (M ) ≥ I pl (M ) trong đó [Ipl] là tốc độ triết giảm yêu cầu, thường tính theo ngày hoặc vài ba ngày, tuần và có thể khống chế ở mức (20% ÷ 30%)/ngày tùy theo từng vùng thổ nhưỡng khác nhau. Đây là một tốc độ rất lớn đòi hỏi công trình phải có quy mô rất lớn, vượt xa quy mô yêu cầu cho mục đích tưới tiêu nông nghiệp. 3. VÍ DỤ ÁP DỤNG: NGUỒN NƯỚC BÁN ĐẢO CÀ MAU 18
Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam www.vncold.vn ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ Vùng nghiên cứu 3.1. Bán đảo Cà Mau, diện tích khoảng 1.645.000 ha, có thể coi là một hệ thống ven biển điển hình, phức tạp và bao gồm nhiều hệ thống nhỏ hơn trong đó. Do địa hình thấp, kênh rạch chằng chịt, liên thông và chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của thủy triều từ nhiều phía, với nhiều loại nguồn nước, nên việc nghiên cứu bất kỳ một vùng nào trong hệ thống cũng phải xét đến tương tác với các vùng khác và thường phải xét trong tổng thể bán đảo. Dưới đây trình bày ứng dụng lý thuyết nghiên cứu đặc tính thủy động của các nguồn nước chính trong hệ thống vào mùa khô (ở mức độ sơ bộ). Phần mềm MIKE11 đã được sử dụng để tính các thành phần nước, rồi từ đó tính ra độ mặn, nồng độ chất,… Dưới đây là vài trong số nhiều kết quả nghiên cứu ban đầu. Sơ đồ tính toán mô phỏng n 3.2. .v d ol Hình 3 : Sơ đồ tính Bán đảo Cà Mau nc .v Đặc điểm động thái của một số nguồn nước trong bán đảo được giới thiệu rất sơ lược như dưới đây (tính cho thời kỳ mùa khô 2005). 3.3. Các kết quả mô phỏng nguồn nước vùng bán đảo Cà Mau w • Lan truyền nguồn nước mặn - Nguồn nước mặn có khả năng ảnh hưởng lớn nhất vùng bán đảo là nguồn Biển Đông, nhất là từ cửa Gành Hào. Mặn biển Đông có khả năng lan truyền tận biển w Tây. - Nguồn mặn biển Tây lan truyền không sâu lắm vào vùng bán đảo. Nhưng triều cường biển Tây góp phần đẩy nguồn mặn biển Đông vào sâu hơn trong nội w vùng. Ví dụ: lan truyền nguồn nước mặn Bạc Liêu - Gành Hào – Bảy Háp 19
Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam www.vncold.vn ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ 100.00 90.00 80.00 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 5.00 1.00 0.10 Hình 4: Hình ảnh 1 ngày sau (kể từ ngày mô Hình 5: Hình ảnh 7 ngày sau n phỏng) .v d ol nc Hình 6: Hình ảnh 15 ngày sau Hình 7: Hình ảnh 30 ngày sau • Lan truyền nước bẩn, nước thải từ các thành phố - Nước thải từ các thành phố có khả năng lan truyền rộng trong bán đảo. .v - Vùng Bắc tỉnh Cà Mau bị ô nhiễm lớn từ thành phố Cà Mau. Vấn đề quản lý nước thải đô thị, các vùng dân cư rất quan trọng trong việc cải thiện chất lượng nước trong bán đảo. Ví dụ: Lan truyền nguồn nước thải Thị xã Cà Mau vào bán đảo w Tự nhiên 6 .00 5.40 w 4.80 4.20 3.60 3.00 2.40 w 1.80 1.20 0.60 0.10 Hình 8: pCaMau-TN - Hình ảnh hệ thống sau 1 ngày Hình 9: pCaMau-TN - Hình ảnh hệ thống sau 7 ngày 20
Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam www.vncold.vn ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ Hình 10: pCaMau-TN - Hình ảnh hệ thống sau 14 ngày Hình 11: pCaMau-TN - Hình ảnh hệ thống sau 30 n ngày .v Hiện trạng d 6 .00 5.40 4.80 4.20 ol 3.60 3.00 2.40 1.80 1.20 nc 0.60 0.10 Hình 12: pCaMau-HT2005 - Hình ảnh hệ thống sau 1 ngày Hình 13: pCaMau-HT2005 - Hình ảnh hệ thống sau 7 .v ngày w w w Hình 14: pCaMau-HT2005 - Hình ảnh hệ thống sau 14 Hình 15: pCaMau-HT2005 - Hình ảnh hệ thống sau ngày 30 ngày • Lan truyền chua đầu mùa mưa - Nước chua có khả năng lan rộng và ảnh hưởng các vùng sản xuất. - Việc tiêu thoát nước chua các vùng giữa bán đảo rất chậm, nhất là khi không vận hành kịp thời và hợp lý các cống trong hệ thống QL-PH. • Lan truyền nước mang mầm bệnh 21
Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam www.vncold.vn ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ - Nước bệnh có khả năng lan truyền khá nhanh, trên phạm vi rộng và lưu cữu lâu trong hệ thống, có khả năng gây lan nhiễm trong nhiều vùng. Điều này được minh chứng rất rõ các đợt dịch bệnh lan nhanh ở tỉnh Cà Mau, Bạc Liêu. - Có thể dùng các công trình trong vùng để điều chỉnh hướng lan truyền bệnh, tuy vậy, khả năng hạn chế lan truyền bệnh của các công trình hiện hữu còn chưa cao. Ví dụ: Lan truyền nguồn nước mang mầm bệnh (vùng phát bệnh là giả thiết) Hiện trạng vận hành hệ thống 2005 1 00.00 90.00 80.00 50.00 n 40.00 30.00 20.00 10.00 .v 5 .00 1 .00 0 .10 d Hình 16: pBenh-HT - hình ảnh vùng phát bệnh ban Hình 17: pBenh-HT - hình ảnh sau 1 ngày lan đầu (trước khi lan truyền) truyền bệnh ol nc .v Hình 18: pBenh-HT - hình ảnh sau 7 ngày lan Hình 19: pBenh-HT - hình ảnh sau 14 ngày lan truyền bệnh truyền bệnh 1 0 0 .0 0 9 0 .0 0 w 8 0 .0 0 5 0 .0 0 4 0 .0 0 3 0 .0 0 2 0 .0 0 1 0 .0 0 w 5 .0 0 1 .0 0 0 .1 0 w Hình 20: pBenh-HT - hình ảnh sau 21 ngày lan Hình 21: pBenh-HT - hình ảnh sau 29 ngày lan truyền bệnh truyền bệnh 22
Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam www.vncold.vn ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ Lan truyền bệnh theo các chế độ vận hành QL-PH khác nhau (với vùng giả thiết trên đây) 1 00.00 90.00 80.00 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 5 .00 1 .00 0 .10 n Hình 22: pBenh-HT - hình ảnh sau 7 ngày lan Hình 23: pBenh-HT - hình ảnh sau 7 ngày lan truyền bệnh, PA tiêu bệnh về phía Tây (PA - truyền bệnh, PA tiêu bệnh về phía Đông (PA - .v O_All_West_1) O_All_East) • Thau rửa hệ thống - Thau rửa hệ thống diễn ra rất chậm, nhất là các vùng giữa bán đảo. d - Việc thau rửa một tiểu hệ thống nào đó có thể gây ảnh hưởng đến các vùng khác. 3.4. Một số nhận xét về các vấn đề nguồn nước vùng bán đảo Cà Mau ol • Tính chất các nguồn nước - Ở trạng thái tự nhiên, hoặc có công trình ở trạng mở tự do 2 chiều, nguồn ngọt phân bố khá hẹp trong hệ thống, trong khi đó nguồn nước mặn lại chiếm ưu thế. Đây là một căn cứ nc quan trọng để cân nhắc phạm vi ngọt hóa vùng Bán đảo. - Các nguồn nước trong vùng giữa bán đảo có tính lưu cữu cao, nằm lâu trong hệ thống. - Vùng giữa bán đảo nước có chất lượng rất kém (chua lưu cữu lâu dài, bẩn,…) • Hoạch định, phân vùng sản xuất .v Hiện nay, trong bán đảo và trong hệ thống Quản Lộ – Phụng Hiệp đã có một sự phân vùng tương đối rõ về nhiệm vụ sản xuất (các vùng chuyên lúa, chuyên tôm, lúa - tôm). Tuy nhiên vẫn còn một số tồn tại sau đây: w - Cơ sở khoa học về phát triển bền vững trong vùng chuyển đổi chưa thật rõ, đặc biệt là động thái chế độ nguồn nước thay đổi theo thời gian còn chưa được đánh giá tin cậy, chưa định lượng đủ chi tiết; w - Ranh giới các vùng chuyển đổi với mô hình khác nhau chưa được giới hạn bằng các công trình có tính điều tiết cao và đa năng; Các vùng ngọt chưa được bảo vệ chắc chắn do thiếu công trình. w Như vậy cần phải hoàn thiện việc phân vùng không chỉ bằng địa giới mà còn được kiểm soát qua công trình. Trong việc phân vùng cần chú ý đặc biệt đến tính mềm dẻo, tính thích nghi và tính khả thi cao của nguồn nước, nhất là vùng nuôi trồng thủy sản. • Nâng cấp hạ tầng Việc nâng cấp hệ thống chủ yếu là giải quyết năng lực điều tiết nước của hệ thống, nhằm nâng cao chất lượng nguồn nước trong hệ thống (tạo chế độ thủy lực tốt hơn, nước có chất lượng cao, có khả năng xử lý các sự cố nguồn nước như ô nhiễm môi trường, lan truyền các nguồn nước mang mầm bệnh thủy sản,…). Việc nâng cấp hạ tầng bao gồm các mặt sau đây: 23
Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam www.vncold.vn ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ - Cải tạo quy mô hệ thống (cống, kênh): cải tạo nâng cấp mở rộng một số cống, kênh; xây dựng thêm các công trình mới điều tiết nước trong hệ thống nhằm làm cho hệ thống mềm dẻo hơn, thích nghi được với nhiều mục tiêu sử dụng. Đây là một vấn đề rất phức tạp, phải tính toán nhiều phương án cho nhiều loại bài toán thành phần nguồn nước (đã nêu) và so sánh chi phí - lợi ích. - Vận hành: tăng cường trang thiết bị phục vụ cho vận hành để tận dụng tối đa năng lực hệ thống, đáp ứng được các yêu cầu thiết kế. Qua một số khảo cứu ban đầu về tính toán một số đặc trưng về nguồn nước trong vùng BĐCM, có thể đưa ra một số gợi ý sau về cải tạo và nâng cấp hạ tầng: - Cải tạo nâng cấp một số kênh trục chính để các nguồn nước lưu thông tốt, dễ điều khiển hơn; n - Nâng cấp (mở rộng) một số cống / xây mới một số cống khác phía Biển Đông; - Xây mới các cống điều tiết trong nội hệ thống (trên các kênh cấp 1, 2) để có thể kiểm soát .v mặn, ô nhiễm, lây lan bệnh thủy sản chủ động hơn cho bán đảo; - Xem xét khả năng xây các công trình lớn có tác động mạnh đến toàn vùng (cống trên sông Cái Lớn, Cái Bé,…) để có thể kiểm soát mặn và ô nhiễm cho vùng bán đảo, tạo điều d kiện tốt hơn cho kiểm soát nguồn nước cho phần giữa và ven biển của bán đảo. 4. KẾT LUẬN ol Lý thuyết lan truyền các nguồn nước trong hệ thống là sản phẩm khoa học có tính học thuật cao, tổng quát, đa ứng dụng. Cùng với các lý thuyết truyền thống (các bài toán chất lượng nước và sinh thái), lý thuyết lan truyền các thành phần nguồn nước góp phần hoàn thiện dần bộ công cụ tính toán, phân tích nguồn nước. nc Việc tính toán thành công cho nhiều vùng, dự án khẳng định lý thuyết lan truyền các nguồn nước là công cụ rất hữu ích, đa năng cho giải quyết các bài tóan phức tạp, nhất là các hệ thống nuôi trồng thủy sản ven biển nhạy cảm với nguồn nước. Kết quả tính toán ban đầu vùng Bán đảo Cà Mau cho thấy còn nhiều vấn đề cần phải nghiên cứu tiếp, như phạm vi (khả năng) ngọt hóa trên bán đảo, tính bền vững của các .v mô hình sản xuất trên các vùng sinh thái, các công trình kiểm soát chế độ nước và chế độ vận hành của chúng trong các tiểu vùng và toàn vùng,… 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO w 1. Huỳnh Chức và Tăng Đức Thắng (2004), “Một số kết quả bước đầu nghiên cứu sự lan truyền nước thải TP. Hồ Chí Minh đến các nhà máy nước trên sông Đồng Nai”, Tuyển tập kết quả NCKH Viện Khoa học Thủy lợi Miền Nam 2004. 2. Nguyễn Quang Kim, Tăng Đức Thắng và Phạm Đức Nghĩa (2005), Báo cáo đề tài nhánh: “Động thái w các nguồn nước sông Vàm Cỏ và các vùng lân cận”, Đề tài cấp NN “Nghiên cứu diễn biến tài nguyên nước và môi trường phục vụ phát triển bền vững lưu vực sông Vàm Cỏ”, 2005. 3. Nguyễn Văn Minh (2005), Những kinh nghiệm trong công tác điều tiết nước phục vụ sản xuất nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản tỉnh Bạc Liêu, Bản tin Nông Nghiệp và Nông thôn Bạc Liêu, sô1/2005. w 4. Nguyễn Ân Niên (1997), “Về một bài toán định xuất xứ của khối nước (ứng dụng cho đồng bằng sông Cửu long”, Tuyển tập kết qủa NCKH, Viện khoa học thủy lợi miền Nam, NXB Nông nghiệp. 5. Nguyễn Ân Niên (2001), Báo cáo đề tài NN 07-03: “Nghiên cứu biến động môi trường do thực hiện quy hoạch phát triển kinh tế xã hội và kiến nghị phương hướng giải quyết ở Đồng Bằng Sông Cửu Long”. 6. Nguyễn Ân Niên và Tăng Đức Thắng (2002), “Thủy lợi phục vụ cho công cuộc phát triển nuôi trồng thủy sản trên vùng chuyển đổi ở các tỉnh phía nam- Các cách tiếp cận phát triển bền vững”, Tuyển tập Báo cáo khoa học tại hội thảo Quốc gia “Nghiên cứu khoa học phục vụ nuôi trồng thủy sản ở các tỉnh Phía nam”, 2002. 7. Nguyễn Ân Niên và Tăng Đức Thắng (2003), “Tính toán các thành phần nguồn nước – một công cụ mới đa năng phục vụ quản lý tổng hợp nguồn nước và môi trường”, Tuyển tập kết quả NCKH Viện Khoa học Thủy lợi Miền Nam 2003. 24
Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam www.vncold.vn ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ 8. Nguyễn Ân Niên, Tăng Đức Thắng và Nguyễn Anh Đức (2003), “ Thành phần nguồn nước, tuổi của nó và cách tính các chất có nồng độ biến đổi từ thành phần nguồn nước”, Tuyển tập kết quả NCKH Viện Khoa học Thủy lợi Miền Nam 2003. 9. Nguyễn Ân Niên và Tăng Đức Thắng (2004), “Các phát triển mới về lý thuyết lan truyền các thành phần nguồn nước và mở rộng ứng dụng”, Tuyển tập kết quả NCKH Viện Khoa học Thủy lợi Miền Nam 2004. 10. Nguyễn Ân Niên, Tăng Đức Thắng và Hồ Trọng Tiến (2004), “ Tuổi của nguồn nước và biến đổi trong không gian”, Tuyển tập kết quả NCKH Viện Khoa học Thủy lợi Miền Nam 2004. 11. Tăng Đức Thắng (2002), “Nghiên cứu hệ thống thủy lợi chịu nhiều nguồn nước tác động – Ví dụ ứng dụng cho Đồng bằng Sông Cửu Long và Đông Nam Bộ”, Luận án Tiến sỹ. 12. Tăng Đức Thắng (2005), “Ứng dụng bài toán lan trruyền khối nước lưu cữu nâng cao chất lượng thiết kế và vận hành hiệu quả các hệ thống sông kênh và hệ thống thủy lợi”, Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Số 15/2005. n 13. Tăng Đức Thắng (2005), “Một phương pháp nghiên cứu nước lưu cữu trong các hệ thống sông kênh”, Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Số 16/2005. 14. Đặng Hòa Vĩnh (2007), Báo cáo tổng kết đề tài Viện KHCN Việt Nam: “Chế độ dòng chảy rắn (phù sa, bùn cát) vùng Đồng Tháp Mười – Những tính chất cơ bản có liên quan đến bồi lắng kênh mương và .v lấy phù sa cải tạo đồng ruộng”. 15. MIKE11 – Uses’ Guide 16. Steven Chapra, “Surface water quality modelling”, Mac.GrawHill 17. Nguyen An Nien and Tang Duc Thang (2000), Computation of components of different derivative d flood water in Mekong Data, Proc. of International European – Asian Workshop ECOSYSTEM&FLOOD 2000, Hanoi, Vietnam. 18. Nguyen An Nien, Tang Duc Thang (2000), “Computation of Mass-Transmission by a Forced-Mixed ol Model (One Dimentional Problem)”, International Coloquium in Mechanics Solid, Fluids and Structures and Interraction, Nha trang, Vietnam. 19. Nguyen An Nien and Tang Duc Thang (2005), Water Source components Computation, New Development and widering Application, Proc. of International Symposium on Sustainable nc Development in the Mekong River Basin, Ho Chi Minh City, 10/2005, Japan Science and Technology. 20. Elliott, D. J., James, A. (1984), An Introduction to Water Quality Modelling, John Wileyand Sons. 21. J.A. Cunge, F.M. Holly, A. Verwey (1980), Practical Aspects of Computational Hydraulics, Pitman Advanced Publishing Program, London. .v w w w 25