zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Khoa Học Tự Nhiên

» Môi trường

Nghiên cứu phương pháp tính toán bồi lắng hồ chứa bằng mô hình toán

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Báo xấu

16
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Nghiên cứu phương pháp tính toán bồi lắng hồ chứa bằng mô hình toán đề xuất phương pháp tính toán bồi lắng hồ chứa bằng mô hình toán. Lượng bùn cát đến hồ được tính toán trên cả hai phương diện bùn cát lưu vưc được xác định thông qua mô hình SWAT và bùn cát vận chuyển dọc sông bằng mô hình HEC-RAS.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu phương pháp tính toán bồi lắng hồ chứa bằng mô hình toán

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8 NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN BỒI LẮNG HỒ CHỨA BẰNG MÔ HÌNH TOÁN Đỗ Xuân Khánh1, Trần Kim Châu1, Phạm Thị Hương Lan1 1 Trường Đại học Thủy lợi, email: khanh.thuyluc@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG vận chuyển dọc hồ bằng các mô hình 1 chiều hoặc giả 2 chiều. So với các mô hình 2 chiều, Hồ chứa là một công trình thủy lợi đặc mô hình 1 chiều có nhiều hạn chế khi mô tả biệt, có nhiệm vụ điều tiết nguồn nước đáp quá trình bồi lắng theo không gian, tuy nhiên ứng yêu cầu phát triển kinh tế xã hội của khu chúng lại khả thi hơn khi xét đến thời gian mô vực. Tuy nhiên rất nhiều hồ chứa, sau một phỏng hồ chứa dài hạn. Tuy nhiên nếu chỉ áp thời gian sử dụng đã bị bồi lắng mạnh, ảnh dụng các mô hình thủy lực 1, 2 chiều thì vẫn hưởng đến việc khai thác vận hành hồ. Sự bồi chưa có thể mô phỏng được lượng bùn cátgia lắng này không chỉ ảnh hưởng đến tuổi thọ nhập từ khu giữa do xói mòn và sạt lở. Chính và chức năng của hồ chứa mà còn kéo theo lượng bùn cát nàyvốn bị chi phối mạnh bởi rất nhiều hệ lụy khác về môi trường xã hội. mưa và tình trạng sử dụng đấtlại có vai trò Hiện nay có rất nhiều phương pháp tính quyết định ảnh hưởng trực tiếp đến hiện tượng toán bồi lắng hồ chứa, mỗi phương pháp đều bồi lắng hồ chứa. Hiện nay, đặc biệt tại Việt có những ưu nhược điểm riêng. Các phương nam vẫn chưa có nhiều nghiên cứu về bồi lắng pháp chính có thể kể đến phương pháp so sánh hồ chứa khi xét đến đồng thời cả hai phương thể tích qua việc đo đạc địa hình lòng hồ hàng diện bùn cát dọc sông và bùn cát trên lưu vực. năm (Levec và Skinner 2004 [1]), phương Do vậy mục tiêu của nghiên cứu này là đề pháp sử dụng phương trình kinh nghiệm mô tả mối quan hệ giữa lưu lượng nước với phù sa xuất sử dụng đồng thời mô hình tính toán xói (Mohammad và nnk. 2006 [2]), phương pháp mòn lưu vực (SWAT) và mô hình vận sử dụng đồng vị phóng xạ (Krishnawami và chuyển bùn cát trong sông (HEC-RAS) để nnk. 1971 [3]) và phương pháp sử dụng các tính toán bồi lắng hồ chứa. Phương pháp tính mô hình toán (Mohammad và nnk 2016 [4]). toán này sẽ được áp dụng cho hồ chứa Đăk Trong các phương pháp trên, phương pháp Uy trên lưu vực sông Sê San, Tây Nguyên. mô hình toán được đánh giá là khá hiệu quả khi xét đến chi phí tính toán và độ chính xác. 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Đặc biệt, phương pháp này rất thích hợp khi 2.1. Mô hình SWAT sử dụng tại những khu vực không có hoặc có ít số liệu đo đạc về khí tượng thủy văn. Các Mô hình SWAT được sử dụng để đánh giá mô hình tiêu biểu cho xu hướng này có thể kể tác động của việc sử dụng đất và xói mòn lên đến HEC6 (Phạm 2004 [5]) hay G-STARS một hệ thống lưu vực sông. Việc mô tả các (Ahn và nnk. 2017 [6]) hay HEC-RAS và quá trình thủy văn được chia làm hai phần MIKE 11 (Trần 2017 [7]). Việc lựa chọn mô bao gồm phần xảy ra trên lưu vực với các chu hình tính toán phụ thuộc vào nhiều yếu tố bao trình thủy văn kiểm soát khối lượng nước, gồm mục đích nghiên cứu và tình hình số liệu bùn cát được truyền tải tới các kênh dẫn về địa hình, khí tượng thủy văn, vv… Trong chính và phần diễn toán dòng chảy, bùn cát hầu hết các nghiên cứu trước đây lượng bùn trên hệ thống kênh tới mặt cắt cửa ra của lưu cát đến hồ được tính toán chủ yếu từ quá trình vực (SWAT 2012 user’s manual [8]). 314
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8 2.2. Mô hình HEC-RAS Mô hình HEC-RAS là mô hình có khả năng Đăk Glei Tiểu lưu vực . Đăk Mốt tính toán thủy lực và bùn cát chi tiết cho mạng lưới sông kênh. Để xác định lượng vận chuyển bùn cát trong sông HEC RAS cho phép 6 lựa chọn công thức tính toán bao gồm các công Chú giải Tiểu lưu vực Trạm đo mưa Trạm thủy văn hồ Đăk Uy thức của Ackers và White, Englund-Hansen, SwatLandUseClass(LandUse4) Hồ chứa Classes Nước WATR Đăk Mốt Kon plông Laursen, Myer-Peter-Muller, Tofaleti, và Yang Đất nông nghiệp AGRR Cây công nghiệp CORN Đăk Tô Đất rừng FRST sao cho phù với điều kiện bùn cát và thủy Cây bụi COFF Đất đô thị URBN Sa Thầy 0 5 10 20 30 UTM_48N 40 Kilometers động lực của khu vực nghiên cứu (HEC-RAS 5.1 user’s manual [9]). Hình 2. Vị trí tiểu lưu vực Đak Mốt và 2.3. Sơ đồ tính toán bồi lắng hồ chứa tiểu lưu vực hồ Đăk Uy trong lưu vực Sêsan DEM Bản đồ sử dụng đất Thổ nhưỡng Khí hậu Các trạm này đều có số liệu đo mưa tương đối đầy đủ và bao trong một khoảng thời gian SWAT dài từ năm 1977 đến năm 2017. Trong số này thì chỉ có trạm thủy văn Đăk Mốt có đồng Lưu lượng bùn cat _Qsed (ton/ngày) thời số liệu đo đạc dòng chảy và bùn cát. Do vậy, để xác định lưu lượng bùn cát đến hồ Mặt cắt hồ chứa HEC-RAS Đăk Uy, nghiên cứu trước tiên sẽ sử dụng số Phân bố bùn liệu thực đo tại trạm Đăk Mốt để xác định các cát dọc hồ chứa tham số của mô hình SWAT cho tiểu lưu vực Đăk Mốt,sau đó sẽ áp dụng nguyên lý lưu Hình 1. Sơ đồ tính toán vực tương tự cho lưu vực hồ Đăk Uy. Hai mô hình SWAT và HEC-RAS sẽ được 3. KẾT QUẢ chạy độc lập và nối tiếp nhau như mô tả trên sơ đồ tính toán trong hình 1. Trước tiên mô Mô hình SWAT trước tiên sẽ được thiết lập hình SWAT sẽ xét đến ảnh hưởng của các cho lưu vực Đăk Mốt dựa trên 3 bản đồ DEM yếu tố khí hậu (mưa, nhiệt độ, độ ẩm, vv…), (https://earthexplorer.usgs.gov/), sử dụng đất địa hình, sử dụng đất và thổ nhưỡng để xác (http://www.globallandcover.com/GLC30Do định tổng lượng bùn cát từ lưu vực đến hồ. wnload/index.aspxnăm 2010) và thổ nhưỡng Lượng bùn cát này được biểu diễn dưới dạng (sở TNMT 2014) cũng như các dữ liệu về khí chuỗi thời gian với đơn vị tấn/ngày. Đây là hậu. Có thể thấy loại hình sử dụng đất phổ những số liệu đầu vào cần thiết,được mô hình biến nhất trên lưu vực Đak Mốt là đất rừng HEC-RAS sử dụng sau đó để mô tả sự vận chiếm tới 62% tổng diện tích lưu vực, sau đó chuyển và phân bố bùn cát dọc hồ chứa theo là đất nông nghiệp với 23%, còn lại là các loại thời gian. hình sử dụng đất khác như nước, đô thị… Hình 3 mô tả kết quả mô phỏng dòng chảy 2.4. Khu vực nghiên cứu bùn cát tại trạm Đăk Mốt khi so sánh với số Hồ chứa Đăk Uyvới dung tích hữu ích liệu thực đo khi trình hiệu chỉnh (2005-2013) khoảng 29 triệum3 nằm trên sông Đăk Uy là và kiểm định (2014-2016) mô hình. Việc lựa nhánh cấp I của sông Krông Pô Cô. Hồ nằm chọn thời gian tính toán từ năm 2005 đến trên phần thượng lưu của lưu vực sông Sê 2016 phụ thuộc vào số liệu thực đo bùn cát San nơi xung quanh có các trạm khí tượng có sẵntại trạm Đăk Mốt. Mặt khác trong thủy văn Đăk Glei, Đăk Mốt, Đăk Tô, Sa khoảng thời gian này, thượng ngồn của lưu Thầy và Kon Plong (Hình 2). vực Đăk Mốt là tự nhiên chưa có sự can thiệp 315
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8 của con người thông qua các công trình điều tiết như hồ chứa. Kết quả cho thấy dòng chảy bùn cát mô phỏng bằng mô hình SWAT có Qsedtb=10.023 ton tương quan tốt so với kết quả quan trắc với giá trị Nash đều lớn hơn 0.55. Bảng 1 trình bày một số tham số chính của lưu vực Đak Mốt. Các tham số này sau đó được sử dụng để tính toán lượng bùn cát tới hồ Đăk Uy theo nguyên lý lưu vực tương tự bởi hai lưu vực này nằm gần nhau, có các điều kiện về địa hình, thổ nhưỡng và sử dụng đất tương tự nhau. Quan sát trên Hình 2 cho ta Hình 4. Lưu lượng bùn cát trung bình năm thấy loại hình sử dụng đất chính trên lưu vực tới hồ Đăk Uy Đak Uy là đất rừng, sau đó là đất nông nghiệp. Hình 4 biểu diễn lưu lượng bùn cát tới hồ theo năm từ 1999 đến 2017, lượng bùn cát này biến động khá lớn trong khoảng từ 3000 đến khoảng 22000 tấn/năm. Giá trị trung bình nhiều năm khoảng 10.023 tấn (Hình 4). Bảng 1. Các tham số của lưu vực CN2 Sol_AWC Sol_K USLE_ K 68 0.01 5 mm/hr 0.12 Hình 5. Phân bố bùn cát dọc hồ chứa 350000 Hiệu chỉnh Qsed_sim Qsed_obs 4. KẾT LUẬN Lưu lượng bùn cát (ton) 300000 Kiểm định 250000 R2=0.71 200000 Nash=0.57 R2=0.79 Nghiên cứu đã đề xuất phương pháp tính 150000 Nash=0.72 toán bồi lắng hồ chứa bằng mô hình toán. 100000 Lượng bùn cát đến hồ được tính toán trên cả 50000 hai phương diện bùn cát lưu vưc được xác 0 định thông qua mô hình SWAT và bùn cát vận chuyển dọc sông bằng mô hình HEC-RAS. Thời gian (tháng) Kết quả áp dụng cho hồ Đăk Uy cho thấy tổng lượng bùn cát đến hồ hàng năm là khoảng Hình 3. So sánh bùn cát đo đạc và mô phỏng 10.023 tấn. Quá trình hình thành nêm bùn cát Hình 5 miêu tả diễn biến bồi lắng hồ Đăk phát triển phức tạp. Nêm có xu hướng dịch Uy theo thời gian. Quá trình bồi lắng diễn ra chuyển với tốc độ chậm dần về phía hạ lưu. khá phức tạp. Trong khoảng 10 năm đầu, lòng hồ xuất hiện cả quá trình bồi và xói ở vị trí phía 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO đuôi hồ. Sau 30 năm sau, bồi lắng trở thành xu [1] Trần Kim Châu 2017 “Tính toán bồi lắng thế chính với sự xuất hiện của Nêm bùn cát hồ chứa của hệ thống thủy điện bậc thang hình thành khoảng 2500m về phía thượng lưu thượng lưu sông Đà” Tạp chí khí tượng đập. Xu thế bồi lắng vẫn tiếp tục sau 20 năm thủy văn, Vol. 6, pp- 50-56. nữa nhưng với tốc độ nhỏ hơn. Theo thời gian, [2] SWAT 2012 User’s manual. nêm bùn cát dâng cao và dịch chuyển chậm về [3] HEC-RAS 5.1 User’s manual. phía hạ lưu, đến khoảng 90 năm sau nêm cát ở vị trí cách đập khoảng 1000m. 316

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.