Bài giảng Mô hình hóa hệ thống tài nguyên nước - PGS.TS. Ngô Lê Long

Chia sẻ: Hấp Hấp | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:94

Thêm vào BST

Báo xấu

114
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Mô hình hóa hệ thống tài nguyên nước được biên soạn nhằm giới thiệu các phương trình cân bằng cơ bản sử dụng cho mô hình hệ thống sông và hồ chứa, giới thiệu các kiến thức vận hành cơ bản đối với hồ chứa đơn đa mục tiêu, giới thiệu bài toán vận hành hồ chứa phục vụ đa mục tiêu. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Mô hình hóa hệ thống tài nguyên nước - PGS.TS. Ngô Lê Long

MÔ HÌNH HÓA HỆ THỐNG TÀI NGUYÊN NƯỚC PGS.TS. Ngô Lê Long
Tài liệu tham khảo  Hà Văn Khối, L.Đ. Thành, N.L. Long. Giáo trình Quy hoạch và phân tích hệ thống tài nguyên nước. NXB Giáo dục, 2007.  Mays L.W. and Y.-K. Tung. Hydrosystems Engineering and Management. Water Resources Publications, 1992.  Jain, S.K. and V.P. Singh. Water resources systems planning and management. Elsevier, 2003.  Daniel P. Loucks. Water resources systems planning and management – An Introduction to Methods, Models and Applications. United Nations Educational Publicatio,n 2005.
Giới thiệu Phân tích hệ thống tài nguyên nước có liên quan chặt chẽ với việc sử dụng các mô hình toán. Vận hành hệ thống tài nguyên nước là bài toán phức tạp do không biết đầu vào (tương lai) của hệ thống (mưa & dòng chảy). Mô hình mô phỏng cân bằng nước cung cấp một công cụ nhằm đánh giá biến thiết kế hay chiến lược vận hành trên cơ sở số liệu lịch sử hay số liệu tổng hợp nhằm xem xét hệ thống thực thi thế nào.
Mục tiêu 1. Giới thiệu các phương trình cân bằng cơ bản sử dụng cho mô hình hệ thống sông và hồ chứa. 2. Giới thiệu các kiến thức vận hành cơ bản đối với hồ chứa đơn/đa mục tiêu. 3. Giới thiệu bài toán vận hành hồ chứa phục vụ đa mục tiêu
Hệ thống lưu vực sông Nước sử dụng cho: • Cấp nước • Giải trí • Tự nhiên • Phát điện • Kiểm soát ô nhiễm • Giao thông thủy
Hệ thống lưu vực sông Các thành phần: • Hồ chứa, đập, trạm bơm • Kênh dẫn, đường ống • Cơ sở vật chất • Nhà máy thủy điện • Nhà máy nước, xử lý nước thải • Âu thuyền • Kiểm soát lũ (hồ chứa, đắp đê) • Hệ thống thu gom, phân bổ
1.1 Khái niệm về hệ thống TNN “Hệ thống tài nguyên nước là một hệ thống phức tạp bao gồm nguồn nước, các công trình khai thác tài nguyên nước, các yêu cầu về nước cùng với mối quan hệ tương tác giữa chúng và sự tác động của môi trường lên nó”  Nguồn nước: Lượng và phân bố của chúng theo không gian và thời gian; chất lượng nước và động thái của nước.  Hệ thống các công trình khai thác: Bao gồm các công trình đầu mối, các công trình chuyển nước v.v. được cấu trúc tùy thuộc vào mục đích khai thác TNN.  Các yêu cầu về nước: Bao gồm các hộ dùng nước, yêu cầu phòng chống lũ, lụt, yêu cầu cải tạo môi trường và yêu cầu dùng nước khác.
1.2 Khái quát về mô hình hóa hệ thống TNN Tại sao mô hình: • Làm hay thiết kế gì? • Làm hay thiết kế ở đâu? • Độ lớn, số lượng và vận hành như thế nào? • Khi nào thực hiện? • Thủy văn, kinh tế, sinh thái và xã hội tác động gì? Tại sao?
1.2 Khái quát về mô hình hóa hệ thống TNN Mô hình hoá hệ thống tài nguyên nước là sự biểu đạt các quy luật của hệ thống TNN, bao gồm các quá trình vật lý và động thái của hệ thống bằng các biểu thức toán học.  Giúp cho việc nhận thức được những hành xử của hệ thống một cách thấu đáo  Dễ dàng cung cấp các kịch bản vận hành hệ thống khác nhau  Là cầu nối giữa người quản lý chính sách và nghiên cứu
1.3 Những thách thức trong việc mô hình hóa HTTNN  Thách thức của những nhà hoạch định và quản lý  Xác định được các lựa chọn nhằm giải quyết bài toán  Tìm hiểu các nhu cầu của các nhóm lợi ích nhằm đạt được sự đồng thuận về các vấn đề cần làm.  Thiết lập và sử dụng mô hình đưa ra các kết quả để mọi hộ dùng nước đạt được sự thỏa thuận chung phù hợp với giá trị riêng của họ  Ra quyết định và thực hiện chúng, đưa ra sự khác biệt của các ý tưởng, giá trị xã hội và mục tiêu.
1.3 Những thách thức trong việc mô hình hóa HTTNN  Thách thức của mô hình hóa  Giải pháp hoàn thiện cho việc quy hoạch TNN hiếm khi tồn tại: Các kế hoạch và dự án là động, phát triển theo thời gian.  Bất kỳ quyết định lớn nào cũng bao gồm nhiều quyết định nhỏ được thực hiện bởi các cơ quan khác nhau có trách nhiệm về các khía cạnh khác nhau của dự án.  Thời gian dành cho việc nghiên cứu TNN nói riêng thường ngắn hơn so với yêu cầu. Nếu có đủ thời gian thì mục tiêu của các nghiên cứu có thể thay đổi đáng kể.
Khung phân tích chung của các nghiên cứu HTTNN
1.3 Những thách thức trong việc mô hình hóa HTTNN  Thách thức trong việc áp dụng mô hình vào thực tế  Luôn có một khoảng cách giữa những nghiên cứu về sản phẩm mô hình hóa HTTNN với thực tế sử dụng.  Không phải những nghiên cứu công bố nào cũng sẵn sàng hay hiệu quả trong việc sử dụng.  Liệu mô hình mới (chương trình máy tính) có làm cho người sử dụng dễ dàng giải quyết các vấn đề của họ hay không?
1.4 Đặc điểm của những bài toán mô hình hóa hệ thống TNN  Mục tiêu quy hoạch và quản lý TNN được xác định rõ ràng và các tổ chức và cá nhân có thể nhận dạng được ai có thể đạt được lợi từ kết quả mô hình.  Tồn tại nhiều quyết định khác nhau mà có thể thoả mãn các mục tiêu, và quyết định tốt nhất chưa rõ ràng.  Hệ thống TNN và các mục tiêu có thể miêu tả tường minh bằng các hàm toán học.  Thông tin cần thiết như những tác động thuỷ văn, kinh tế, môi trường, sinh thái từ quyết định nào đó có thể được ước tính tốt hơn thông qua sử dụng mô hình.  Thông số của những mô hình xác định từ dữ liệu có khả năng đạt được dễ dàng..
2.1 Khái quát Ví dụ: - Một hồ chứa có nhiệm vụ phân bổ nước cho các hộ dùng nước ở hạ lưu. - Xem xét xem lợi nhuận tăng thêm của các hộ dùng nước do việc tăng dòng chảy có bù đắp được chi phí xây dựng hồ không?
2.1 Khái quát  Người hoạch định HTTNN phải xác định và đánh giá được các thiết kế/kế hoạch quản lý hệ thống TNN trên cơ sở kinh tế, môi trường, sinh thái hay tác động chính trị của chúng.  Một số hệ thống thực thi các mục tiêu mâu thuẫn với nhau. Trong trường hợp này, mô hình có thể giúp định ra các thỏa hiệp hiệu quả giữa các giải pháp mâu thuẫn đó.  Đòi hỏi các tiếp cận theo hướng mô hình hóa mô phỏng hay tối ưu nhằm nghiên cứu phân tích hệ thống tài nguyên nước
2.2 Các thành phần của mô hình Mô hình toán Các phương trình đại số Biến chưa Biến đã biết biết (Decision (Paramaters) variables) Biến vận Biến thiết kế hành
Biến thiết kế Biến vận hành • Dung tích phòng lũ • Q xả qua hồ (hồ chứa) • Phân bổ nước cho • Dung tích hiệu dụng các hộ dùng nước (hồ chứa) • … • Công suất phát điện • Công suất máy bơm • Diện tích tưới • Năng lực kênh dẫn • Cao trình đê •…