Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG 3. ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE SHE ĐÁNH GIÁ CÂN BẰNG NƯỚC TỰ NHIÊN CHO LƯU VỰC SÔNG LA

CHƯƠNG 3. ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE SHE ĐÁNH GIÁ CÂN BẰNG NƯỚC TỰ NHIÊN CHO LƯU VỰC SÔNG LA

Tải bản đầy đủ - 0trang

42



Điều kiện mực nước ban đầu: Đề tài giả thiết tại thời điểm ban đầu thời đoạn

tính tốn khơng có dòng chảy tràn trên bề mặt, do đó mực nước ban đầu được thiết

lập bằng 0 m so với bề mặt địa hình cho tồn bộ lưu vực.

Lượng bốc thốt hơi nước Eto đã được tính tốn bằng cách sử dụng phương

pháp của FAO Penman-Montieth biến đổi.

Để mô phỏng quá trình truyền lũ trong lòng sơng, mơ đun mạng lưới sơng của

mơ hình thủy lực trong kênh hở 1 chiều MIKE 11 đã được sử dụng và liên kết với mơ

hình MIKE SHE thơng qua mơ đun river links.

Để mơ phỏng q trình trao đổi ẩm trong tầng khơng bão hòa, MIKE SHE cung

cấp 3 mơ hình tính tốn sự trao đổi ẩm trong tầng khơng bão hòa, bao gồm: mơ hình

2 lớp giản hóa, mơ hình dòng chảy trọng lực hoặc mơ hình dựa vào phương trình

Richard. Do sự hạn chế về tài liệu mặt cắt thổ nhưỡng của vùng nghiên cứu, mơ hình

2 lớp giản hóa (2–layer UZ) đã được sử dụng để mơ phỏng q trình trao đổi ẩm

trong tầng khơng bão hòa. Mơ hình này sử dụng các phương trình và hệ thức cân

bằng nước dựa trên nghiên cứu của Yan và Smith (1994) để mô phỏng q trình bốc

thốt hơi nước và thấm diễn ra trong tầng khơng bão hòa.

Để tính tốn dòng chảy cơ sở trong tầng bão hòa, lưu vực sơng La được giả

đỉnh là lưu vực kín (đường chia nước mặt trùng với đường chia nước dưới đất), do đó

biên ngồi của mơ hình được sử dụng là biên zero-flux (khơng có trao đổi ẩm với các

lưu vực xung quanh). Mạng lưới sơng được thiết lập có trao đổi ẩm với tầng bão hòa

trên tồn miền mơ phỏng. Điều kiện mực nước ban đầu được lấy theo giá trị trung

bình thời đoạn từ tháng 4/2015 đến tháng 3/2016 tại giếng QT3-HT thuộc xã Sơn

Lộc, huyện Can Lộc, tỉnh Hà Tĩnh. Giá trị này là -0.79m so với bề mặt địa hình.

3.2 THIẾT LẬP CÁC DỮ LIỆU ĐẦU VÀO CHO MƠ HÌNH

Để thực hiện nghiên cứu đánh giá độ ẩm đất cũng như sự thay đổi của độ ẩm

đất nhóm thực hiện nghiên cứu đã tiến hành thu thập, tổng hợp các loại số liệu, dữ

liệu sau:

3.2.1 Tài liệu về khí tượng thủy văn

Đề tài sử dụng số liệu mưa đầu vào cho mơ hình là số liệu mưa thực đo thời

đoạn ngày từ năm 2000 đến năm 2008 của 4 trạm: Sơn Diệm, Linh Cảm, Hòa Duyệt



43



và Hương Khê. Phân phối mưa trên lưu vực được xác định theo phương pháp đa giác

Thiessen (Hình 3.2).



Hình 3.2 Sơ đồ phân phối mƣa trên lƣu vực theo phƣơng pháp đa giác Thiessen

Tài liệu về địa hình, địa chất thủy văn và mặt cắt

Đầu vào cho mơ hình MIKE SHE liên quan đến các thành phần địa chất thuỷ

văn của nghiên cứu là một nhân tố quan trọng để xác định lưu lượng dòng chảy mặt, hệ

thống thoát nước ngầm, và thấm sâu ra khỏi lưu vực. Các yếu tố đầu vào quan trọng để

xác định dòng chảy tràn trên mặt là địa hình và các thơng số địa chất thủy lực.

a. Địa hình

Đề tài sử dụng dụng bản đồ độ cao số độ phân giải 30x30 m (DEM -30) để mơ

phỏng tồn bộ lưu vực sơng La tính từ thượng lưu, bao gồm cả phần lưu vực nằm

trên lãnh thổ Lào, tới điểm hợp lưu đổ vào sơng Cả (Hình 3.3). Dữ liệu DEM 30m đã

được chuyển thành DEM 300m cho phù hợp kích thước ơ lưới và đưa vào mơ hình

tính tốn.



44



Hình 3.3 Địa hình và đƣờng bao giới hạn lƣu vực nghiên cứu

b. Các tài liệu về mặt cắt lòng sơng, bao gồm:

- Sơng Ngàn Phố: 16 mặt cắt tính từ vị trí trạm Sơn Diệm tới ngã 3 hợp lưu đổ

vào sơng La.

- Sơng Ngàn Sâu: 14 mặt cắt tính từ vị trí trạm Hòa Duyệt tới ngã 3 hợp lưu đổ

vào sơng La.

- Sơng La: 12 mặt cắt tính từ ngã 3 hợp lưu sông Ngàn Phố và Ngàn Sâu tới vị

trí trạm Linh Cảm.

Trên thực tế, do có sự tương tác vật lý giữa bề mặt với lòng sơng (chảy tràn) và

tầng bão hòa với lòng sơng (dòng chảy cơ sở) trên toàn lưu vực, việc sử dụng mạng

lưới sông đủ dày là cần thiết để đảm bảo kết quả mơ phỏng phù hợp với các q trình

vật lý diễn ra trên lưu vực. Xét thấy số liệu mặt cắt rất hạn chế, khơng đủ để phục vụ

diễn tốn thủy lực cho mạng lưới sông được sử dụng; hơn nữa, nghiên cứu tập trung

vào việc mô phỏng lưu lượng dòng chảy. Vì vậy phương pháp diễn tốn Muskingum

đã được áp dụng để mơ phỏng q trình lan truyền dòng chảy trong lòng sơng. Mạng

lưới sơng được sử dụng trong mơ hình bao gồm 37 nhánh sơng trải đều trên lưu vực

(Hình 3.4).



45



Hình 3.4 Sơ đồ mạng lƣới sơng đƣợc sử dụng trong mơ hình

Trong MIKE SHE, việc mơ phỏng sự tương tác giữa lòng sơng và bề mặt đất

được dựa trên cơ sở tính tốn sự chênh lệch tương đối giữa mực nước trong sơng và

địa hình xung quanh. Do đó mơ hình u cầu tất cả các sơng đều phải có dữ liệu mặt

cắt. Nghiên cứu đã thiết lập các mặt cắt giả định cho các sông nhánh thiếu số liệu mặt

cắt thực đo. Cao trình đáy và 2 bờ của các mặt cắt giả định được điều chỉnh để thấp

hơn nhiều so với địa hình bề mặt, đồng thời vẫn đảm bảo cao trình mặt cắt phía

thượng lưu lớn hơn phía hạ lưu. Việc thiết lập như vậy nhằm giảm thiểu tối đa sai số

trong quá trình mơ phỏng và được xem là hợp lý vì 2 lý do:

- Nghiên cứu sử dụng phương pháp diễn toán dòng chảy Muskingum, do đó kết

quả mơ phỏng lưu lượng khơng bị ảnh hưởng bởi hình dạng mặt cắt.

- Phần lớn các sông nhánh sử dụng mặt cắt giả định đều nằm ở vùng địa hình

núi cao, độ dốc lớn. Do vậy, trên thực tế rất khó xảy ra hiện tượng lũ trên sông tràn

bờ gây ngập trên bề mặt. Việc thiết lập cao trình đáy và bờ các mặt cắt giả định của

lòng sơng thấp hơn nhiều so với địa hình bề mặt là phù hợp.



46



Các thơng số lòng dẫn thiết lập bao gồm:

- Thông số thời gian chảy truyền K và hệ số hình dạng x của lòng dẫn ứng với

phương pháp Muskingum được ước lượng dựa trên độ dài sơng và độ dốc của địa hình.

- Hệ số nhám và hệ số thấm lòng dẫn được xác định bằng phương pháp tra bảng.

- Hệ số bờ được lấy bằng 1,838 cho tất cả các sông.

Tài liệu về tính chất và thành phần của đất

Đề tài sử dụng bộ số liệu sử dụng đất nằm trong bản đồ thổ nhưỡng của lưu

vực sơng La năm 2009 (Hình 3.5) và thông tin về thành phân cơ giới của mỗi loại đất

trong “Báo cáo tóm tắt đất tỉnh Hà Tĩnh” do Viện Quy hoạch và Thiết kế Nông

nghiệp cung cấp. Trên cơ sở đó, đề tài đã tiến hành phân chia lại các loại đất trên lưu

vực sông La thành các nhóm có thành phần cơ giới giống nhau (Bảng 3.1) dựa trên

cơ sở phân loại của Cơ quan Nông nghiệp Hoa Kỳ – USDA (Hình 3.6). Kết quả

phân loại thể hiện ở Hình 3.7. Theo đó, các giá trị độ rỗng, độ rỗng hữu dụng đối với

cây trồng, điểm héo và tốc độ thấm ứng với từng nhóm đất được xác định theo

phương pháp tra bảng (Bảng A.2 – phụ lục A).



Hình 3.5 Bản đồ thổ nhƣỡng lƣu vực sông La

[Nguồn: Viện Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp, 2009]



47



Bảng 3.1 Phân loại đất trên lƣu vực sông La theo thành phần cơ giới

Loại đất

Đất xám bạc màu trên

đá Macma axít

Đất xám bạc màu trên

đá cát

Đất thung lũng do sản

phẩm dốc tụ

Đất sói mòn trơ sỏi đá

Đất vàng đỏ trên đá

Macma axít

Đất đỏ vàng biến đổi do

trồng lúa nước

Đất nâu vàng trên phù

sa cổ

Đất vàng nhạt trên đá

cát

Đất đỏ vàng trên đá

phiến sét

Đất mùn vàng đỏ trên

đá Granit

Đất mùn vàng đỏ trên

phiến thạch sét

Đất phù sa không được

bồi hàng năm

Đất phù sa được bồi

hàng năm



Phân loại đất theo







Tỷ lệ cấp



Tỷ lệ cấp



hiệu



hạt cát (%)



hạt sét (%)



Ba



61,4 – 75,4



11,7 – 24,4



Mùn pha cát



Bq



14 – 29



44,6 – 62,8



Sét



D



51,2 – 69



14,5 – 27,2



Mùn pha cát sét



E











Mùn pha cát sét



Fa



53,4 – 60,2



18,9 – 25,9



Mùn pha cát sét



Fl



16,2 – 35,8



30,8 – 48,3



Sét



Fp



14,6 – 39,4



35 – 58



Sét



Fq



55,1 – 61,8



23,5 – 24,0



Mùn pha cát sét



Fs



51 – 60,2



18,2 – 34



Mùn pha cát sét



Ha



20,4 – 44,2



31,8 – 32,0



Mùn pha sét



Hs



12,3 – 35



48,5 – 57,5



Sét



P



45 – 62



12 – 17



Mùn pha cát



Pb



41,6 – 47,2



10,6 – 23,2



Mùn



thành phần cơ giới

(theo USDA)



48



Phân loại đất theo







Tỷ lệ cấp



Tỷ lệ cấp



hiệu



hạt cát (%)



hạt sét (%)



Pf



21,8 – 52,4



15,4 – 27,4



Mùn



Đất phù sa glây



Pg



25,2 – 40,4



30,8 – 37,6



Mùn pha sét



Đất phù sa úng nước



Pj



13,2 – 24,4



16,4 – 51,8



Mùn pha sét bùn



Đất phù sa ngòi suối



Py



52 – 61



9,4 – 26



Mùn pha cát



Loại đất

Đất phù sa có tầng

loang lổ đỏ vàng



thành phần cơ giới

(theo USDA)



Hình 3.6 Sơ đồ phân loại đất theo thành phần cơ giới – USDA



49



Hình 3.7 Bản đồ phân loại đất theo USDA cho lƣu vực sông La

Do hạn chế về tài liệu mặt cắt địa chất cho lưu vực, tầng bão hòa được giả

định là đồng nhất theo phương thẳng đứng. Độ sâu mô phỏng tối đa là 10m. Các

thông số về độ dẫn thủy lực, độ rỗng hiệu dụng được xác định theo bảng tra (Bảng

A.2 – phụ lục A).

Tài liệu thực vật và thảm phủ bề mặt

a. Đặc điểm sinh trưởng của lớp thảm phủ bề mặt

Đề tài đã tiến hành xây dựng bộ số liệu về đặc điểm sinh trưởng của lớp thảm

phủ trên bề mặt lưu vực nghiên cứu, bao gồm: sự biến đổi của tán lá (chỉ số LAI), sự

biến đổi của bộ rễ (độ sâu rễ) và sự thay đổi của hệ số cây trồng (hệ số k c). Các thông

số này được xác định dựa trên tài liệu về sự phát triển cây trồng do FAO cung cấp.

b. Mùa vụ cây trồng

Cơ cấu thảm phủ được giả thiết là không thay đổi theo thời gian. Riêng với đối

tượng đất phục vụ sản xuất nơng nghiệp, do có sự luân canh mùa vụ trong năm, đề tài



50



đã sử dụng số liệu về thảm phủ, lịch thời vụ và tài liệu về cây trồng do Sở

NN PTNT tỉnh Hà Tĩnh cung cấp (Bảng 3.2). Cụ thể, lúa được trồng hai vụ chiêm

xuân và vụ mùa. Vụ chiêm xuân thường từ 20/01 đến 05/5, vụ mùa từ 25/05 đến

20/9. Ngoài ra trong 2 vụ này với các vùng đất chuyên trồng màu và cây cơng nghiệp

ngắn ngày còn trồng các cây ngơ, đậu tương, lạc, khoai, bí, chè, trong đó ngô là loại

cây được trồng phổ biến nhất. Trong nghiên cứu này, cây ngô làm đại diện được lựa

chọn làm đại diện để tính tốn. Bản đồ phân vùng sử dụng đất theo khả năng trữ nước

của tỉnh Hà Tĩnh (Hình 3.8).

Bảng 3.2. Lịch thời vụ trên lƣu vực sơng La

Thời gian

Cây trồng



sinh trƣởng



Tuổi mạ

Thời kỳ gieo mạ



(số lá)



(ngày)

Vụ Chiêm

xuân



Vụ mùa



khi cấy



Lúa



125 – 135



20/01 – 25/01



Ngô



110 – 125



05/02 – 20/02



Lúa



110–125



25/5–5/6



Ngô



90–115



5/6–15/6



3,5 – 4

Gieo trực

tiếp

12–15

Gieo trực

tiếp



Thời kỳ

thu hoạch

30/4– 05/5

15/3–25/3

10/9–20/9

15/9–25/9



[Nguồn: Sở NN&PTNN Hà Tĩnh, 2010)

Độ sâu bốc thoát hơi tới hạn của đất phụ thuộc vào độ sâu tầng rễ của thảm phủ

bề mặt và đặc tính của đất. Do điều kiện nghiên cứu hạn chế, độ sâu bốc thoát hơi tới

hạn được giả thiết là khơng đổi trên tồn lưu vực và giá trị được lấy bằng 1m.



51



Hình 3.8. Bản đồ phân vùng sử dụng đất theo khả năng trữ nƣớc tỉnh Hà Tĩnh

[Nguồn: 17]

c. Hệ số nhám Manning – Strickler

Hệ số nhám sườn dốc phụ thuộc vào hiện trạng sử dụng đất và đặc tính thảm

phủ thực vật phía trên bề mặt. Vì vậy, căn cứ trên bản đồ sử dụng đất của lưu vực

sơng La năm 2009 (Hình 3.9), đề tài sử dụng phương pháp tra bảng (Bảng A.1 – phụ

lục A) để xác định hệ số nhám sườn dốc trên bề mặt lưu vực. Dữ liệu sử dụng đất

được giả thiết là khơng thay đổi đáng kể trong tồn bộ chuỗi thời đoạn mơ phỏng của

mơ hình. Sơ đồ phân bố hệ số nhám Manning’s M trên sườn dốc của lưu vực sơng La

được thể hiện trong Hình 3.10.



52



Hình 3.9. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2009 trên lƣu vực sông La

[Nguồn: Viện Quy hoạch và Thiết kế Nơng nghiệp, 2009]



Hình 3.10 Sơ đồ phân bố hệ số nhám Manning’s M trên bề mặt lƣu vực



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG 3. ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE SHE ĐÁNH GIÁ CÂN BẰNG NƯỚC TỰ NHIÊN CHO LƯU VỰC SÔNG LA

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×