Đang tải... (xem toàn văn)
Khóa luận được bố cục thành 3 chương (không kể mở đầu và kết luận)Chương 1: Giới thiệu chung về khu vực nghiên cứu và tình hình xâm nhập mặn.Chương 2: Cơ sở lý thuyết mô hình Mike 11Chương 3: Ứng dụng mô hình vào mô phỏng xâm nhập mặn
TRƯỜNG ĐH KHTN – ĐH QGHN KHOA KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN VÀ HẢI DƯƠNG HỌC Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS Trần Ngọc Anh Sinh viên thực hiện: Phan Thị Ghi Báo cáo khóa luận ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE 11 MÔ PHỎNG XÂM NHẬP MẶN HẠ LƯU HỆ THỐNG SÔNG LAM ĐẶT VẤN ĐỀ Xâm nhập mặn biến động phức tạp theo không gian và thời gian Công trình giao thông thủy Cung cấp nước cho nông nghiệp và sinh hoạt Nuôi trồng thủy sản … Để khai thác mặt lợi, hạn chế mặt hại do xâm nhập mặn gây ra trước hết cần phải đánh giá đúng đắn quy luật diễn biến theo không gian và thời gian của nó. Sông Lam là lưu vực lớn thứ 2 ở vùng Bắc Trung Bộ, việc cung cấp nguồn nước cho dân cư trong khu vực hạ lưu đóng vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế. Mô phỏng xâm nhập mặn vùng hạ lưu sông Lam là đề tài có nhu cầu cấp thiết và ý nghĩa thực tiễn cao. Bờ biển VN dài, nhiều cửa sông đổ trực tiếp ra biển . Tại đây xảy ra hiện tượng xâm nhập mặn Chương 1: Giới thiệu chung về khu vực nghiên cứu Chương 2: Cơ sở lý thuyết mô hình MIKE 11 Chương 3: Ứng dụng mô hình vào tính toán xâm nhập mặn BỐ CỤC Lưu vực sông Lam Diện tích: 27.200 km2 (Việt Nam: 17.730 km2) • 18º15'05" - 20º10'30" vĩ độ Bắc • 103º14'10" - 105º47‘53" kinh độ Đông • Phía Bắc giáp với lưu vực sông Chu, sông Bạng • Phía Tây giáp với lưu vực sông Mêkông • Phía Tây Nam giáp với lưu vực sông Gianh • Phía Đông giáp với biển Đông 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU Khu vực nghiên cứu (hạ lưu hệ thống sông Lam): Nghệ An: huyện Nam Đàn (23 xã), huyện Hưng Nguyên (23 xã), huyện Nghi Lộc (32 xã), thành phố Vinh (16 xã), thị xã Cửa Lò (7 xã) Hà Tĩnh: huyện Đức Thọ (35 xã), huyện Nghi Xuân (19 xã), thị xã Hồng Lĩnh (6 xã), Huyện Hương Sơn (31 xã) 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH MIKE 11 1. Mô đun thủy động lực - HD Hệ phương trình Saint- Venant Trong đó: A - diện tích mặt cắt ngang (m2) t - thời gian (s) Q - lưu lượng nước (m3/s) x - biến không gian g - gia tốc trọng trường (m/s2) ρ - mật độ của nước (kg/m3) b - độ rộng của lòng dẫn (m) R - bán kính thủy lực (m) 2. Mô đun khuyếch tán - AD Phương trình khuyếch tán: Trong đó: C – nồng độ chất ô nhiễm D – hệ số khuyếch tán A – diện tích mặt cắt ngang K – hệ số tự phân hủy tuyến tính C2 – nồng độ của nguồn nhập/ra khỏi hệ thống q – lượng gia nhập khu giữa X, t – tọa độ theo không gian và thời gian Phương pháp giải: pp sai phân b)Thiết lập mạng thủy lực: Đoạn diễn toán giới hạn bởi: -) Sông chính là sông Cả dài 67km từ trạm Yên Thượng → cửa Hội -) Nhánh cấp 1 sông La dài 17,5 km từ trạm Linh Cảm tới hợp lưu với sông Cả tại điểm gần trạm Chợ Tràng. -) 2 nhánh cấp 2 là sông Ngàn Sâu dài 25km từ trạm Hòa Duyệt và sông Ngàn Phố dài 28km từ trạm Sơn Diệm đến đoạn nhập lưu tạo thành sông La tại trạm Linh Cảm. -) Tổng số mặt cắt là 106, trung bình 1.3km/1 mặt cắt. 3. ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE 11 VÀO TÍNH TOÁN XÂM NHẬP MẶN 1. Xây dựng mô hình: c) Điều kiện biên: - Biên thủy lực: Biên trên: Lưu lượng thực đo tại các trạm Yên Thượng, Hòa Duyệt và Sơn Diệm Biên dưới: Mực nước thực đo tại Cửa Hội 3. ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE 11 VÀO TÍNH TOÁN XÂM NHẬP MẶN 1. Xây dựng mô hình: - Biên mặn: Độ mặn tại các biên trên : giả thiết bằng 0 Độ mặn tại biên dưới – Cửa Hội (giả thiết bằng hằng số: 32‰) 3. ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE 11 VÀO TÍNH TOÁN XÂM NHẬP MẶN Hiệu chỉnh từ 1h00 ngày 2/2/2006 - 1h00 ngày 31/3/2006 Kiểm định từ 1h00 ngày 2/2/2007 - 1h00 ngày 31/3/2007 Tại các trạm Linh Cảm, Chợ Tràng và Bến Thủy. Sai số thu được từ mô hình tính theo chỉ tiêu Nash: − − −= ∑ ∑ = = n i i n i ii OO OP Nash 1 2 1 2 )( )( 1 Nash > 0.4 phương án dự báo đạt Pi: giá trị dự báo Oi: giá trị thực đo : trung bình thực đo n: số giá trị trong lần dự báo O a) Hiệu chỉnh và kiểm định mô đun HD: 2. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình: Nash (%) Đánh giá chất lượng dự báo < 40 Kém 40 – 70 Trung bình 70 – 85 Khá 85 – 100 Tốt 3. ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE 11 VÀO TÍNH TOÁN XÂM NHẬP MẶN 2. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình: Hiệu chỉnh mô đun HD: - Kết quả so sánh H mô phỏng và thực đo tại Chợ Tràng thời đoạn 1h00 ngày 2/2/2006 - 1h00 ngày 31/3/2006: Nash = 42% 2-2-2006 7-2-2006 12-2-2006 17-2-2006 22-2-2006 27-2-2006 4-3-2006 9-3-2006 14-3-2006 19-3-2006 24-3-2006 29-3-2006 -1.2 -1.1 -1.0 -0.9 -0.8 -0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 [meter] Time Series Water Level 2-2-2006 7-2-2006 12-2-2006 17-2-2006 22-2-2006 27-2-2006 4-3-2006 9-3-2006 14-3-2006 19-3-2006 24-3-2006 29-3-2006 -0.8 -0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 [meter] Time Series Water Level Trạm Linh Cảm: Nash = 68% 7-2-2006 12-2-2006 17-2-2006 22-2-2006 27-2-2006 4-3-2006 9-3-2006 14-3-2006 19-3-2006 24-3-2006 29-3-2006 -0.8 -0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 [meter] Time Series Water Level Trạm Bến Thủy: Nash = 83% Trạm Bến Thủy: R = 0.89 0 10 20 30 40 50 60 70 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 R² = 0.01 H tinh toan H thuc do 3. ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE 11 VÀO TÍNH TOÁN XÂM NHẬP MẶN 2. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình: Hiệu chỉnh mô đun HD: [...]... năm 2100) 3 ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE 11 VÀO TÍNH TOÁN XÂM NHẬP MẶN 3 Ứng dụng mô hình vào tính toán xâm nhập mặn theo các kịch bản: Đường quá trình độ mặn lớn nhất dọc sông Cả kịch bản 1 3 2 3 ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE 11 VÀO TÍNH TOÁN XÂM NHẬP MẶN 3 Ứng dụng mô hình vào tính toán xâm nhập mặn theo các kịch bản: Sơ đồ ranh giới mặn theo kịch bản 2 3 1 Khoảng cách tính từ cửa biển Độ mặn dọc sông Kịch bản... khá Ứng dụng mô hình với bộ thông số đã được hiệu chỉnh và kiểm định vào mô phỏng, tính toán xâm nhập mặn theo 3 kịch bản cho trước EM XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN! 3 ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE 11 VÀO TÍNH TOÁN XÂM NHẬP MẶN 1 Xây dựng mô hình: a) Tài liệu: Để thiết lập và ứng dụng mô hình MIKE 11 vào tính toán xâm nhập mặn khu vực hạ lưu sông Lam, cần phải có 2 loại tài liệu sau đây: b) Tài liệu địa hình: ... 16.5 3 ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE 11 VÀO TÍNH TOÁN XÂM NHẬP MẶN 3 Ứng dụng mô hình vào tính toán xâm nhập mặn theo các kịch bản: • Kịch bản 3 là kịch bản bất lợi nhất, mặn xâm nhập sâu nhất vào trong đất liền (giới hạn 1‰ vào sâu hơn Kb2 là 9km và sâu hơn Kb1 là 14km) • Sự chênh lệch giữa kịch bản 1 và 2 là không quá lớn và chưa gây ảnh hưởng quá nghiêm trọng đến tình hình xâm nhập mặn ở các vùng hạ lưu sông. .. giới mặn 10‰ sẽ lên đến vị trí cách cửa biển 16.5(km) 3 ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE 11 VÀO TÍNH TOÁN XÂM NHẬP MẶN 3 Ứng dụng mô hình vào tính toán xâm nhập mặn theo các kịch bản: Bảng tóm tắt ranh giới mặn theo các kịch bản Độ mặn dọc sông Cả Kịch bản 1 Kịch bản 2 Kịch bản 3 Xã Huyện Tỉnh Cách cửa biển (km) Rg1‰ Hưng Nhân Hưng Nguyên Nghệ An 23.5 Hưng Lam Hưng Nguyên Nghệ An 33 Hưng Lam Hưng Nguyên Nghệ An... quả đưa ra đánh giá được tình hình xâm nhập mặn với điều kiện bất lợi nhất và cảnh báo, nâng cao nhận thức của người dân về những ảnh hưởng của xâm nhập mặn Kết luận Tổng quan về điều kiện địa lý tự nhiên, kinh tế xã hội và tình hình xâm nhập mặn khu vực hạ lưu sông Lam Tổng quan cơ sở lý thuyết mô hình MIKE 11, tập trung chủ yếu vào 2 mô đun: mô đun thủy lực (HD) và mô đun khuyếch tán (AD) Thiết... phát triển kinh tế và công nghệ Dự báo sự dâng mực nước biển trung bình tùy theo các kịch bản phát triển Dự kinh mực nước biển dâng theo kịch bản phát thải cao báo tế và công nghệ khác nhau 3 ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE 11 VÀO TÍNH TOÁN XÂM NHẬP MẶN 3 Ứng dụng mô hình vào tính toán xâm nhập mặn theo các kịch bản: Dựa trên các phân tích và đánh giá trên, tiến hành thử nghiệm bộ mô hình đã được kiểm định với... tính chất và đặc trưng của các quá trình lan truyền chất nói chung và mặn nói riêng Kết luận: Bộ thông số thủy lực (HD), khuyếch tán (AD) tìm được đủ đảm bảo độ tin cậy để có thể áp dụng mô hình cho các phương án tính toán tiếp theo 3 ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE 11 VÀO TÍNH TOÁN XÂM NHẬP MẶN 3 Ứng dụng mô hình vào tính toán xâm nhập mặn theo các kịch bản: a) Dự báo của IPCC: - Theo dự báo của IPCC đến năm... Thủy: R = 0.64 2.5 2 1.5 H thuc do 1 0.5 0 0 R² = 0 10 20 30 -0.5 -1 -1.5 H tinh toan 40 50 60 70 3 ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE 11 VÀO TÍNH TOÁN XÂM NHẬP MẶN 2 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình: a) Hiệu chỉnh và kiểm định mô đun AD: Sai số thu được từ mô hình tính theo chỉ tiêu IOA (theo WMO) cho mô đun xâm nhập măn: n (Oi − Pi ) 2 ∑1 i= IOA = 1 − n ( P − O + O − O )2 i ∑ i i =1 Pi:... 6-2-2007 11- 2-2007 11- 2-2007 11- 2-2007 16-2-2007 16-2-2007 16-2-2007 21-2-2007 21-2-2007 21-2-2007 26-2-2007 26-2-2007 26-2-2007 3-3-2007 3-3-2007 3-3-2007 8-3-2007 8-3-2007 8-3-2007 13-3-2007 13-3-2007 13-3-2007 18-3-2007 18-3-2007 18-3-2007 23-3-2007 23-3-2007 23-3-2007 28-3-2007 28-3-2007 28-3-2007 3 ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE 11 VÀO TÍNH TOÁN XÂM NHẬP MẶN 2 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình: Kiểm định mô. .. 300 NGAN SAU 72800 8 10 180 300 SONG LAM 0 7 10 150 250 3.6 3.4 3.2 3.0 2.8 2.6 2.4 2.2 2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 SONG LAM 7-2-2006 12-2-2006 9600 17-2-2006 22-2-2006 7 27-2-2006 4-3-2006 10 9-3-2006 14-3-2006 150 19-3-2006 24-3-2006 250 29-3-2006 3 ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE 11 VÀO TÍNH TOÁN XÂM NHẬP MẶN 2 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình: Kiểm định mô đun AD: Giữ nguyên bộ thông số khuyếch . thải cao Dựa trên các phân tích và đánh giá trên, tiến hành thử nghiệm bộ mô hình đã được kiểm định với kịch bản theo hướng bất lợi (kịch bản phát thải cao) . mặn vùng hạ lưu sông Lam là đề tài có nhu cầu cấp thiết và ý nghĩa thực tiễn cao. Bờ biển VN dài, nhiều cửa sông đổ trực tiếp ra biển . Tại đây xảy ra hiện