BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN
VIỆN QUI HOẠCH THỦY LỢI

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KH&CN CẤP BỘ:
“NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC
VÀ GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ ĐỂ PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG
LƯU VỰC SÔNG HỒNG”
Chủ nhiệm đề tài: TS. Tô Trung Nghĩa
_________________________________________________

BÁO CÁO TỔNG KẾT CÁC CHUYÊN ĐỀ NGHIÊN CỨU:

TỔNG THUẬT TÀI LIỆU CƠ QUAN CHỦ TRÌ THỰC HIỆN Chủ nhịêm đề tài : TS. Tô Trung Nghĩa
Chủ nhiệm chuyên đề : Ks. Vũ Phương Nam Hà nội, 2007

2
MỤC LỤC

Mục Trang
I. GIỚI THIỆU CHUNG 1
II. PHƯƠNG PHÁP VÀ SỐ LIỆU NGHIÊN CỨU 2
II.1. MÔ HÌNH THUỶ VĂN 2
II.1.1. Khái niệm về mô hình trong thuỷ văn 2
II.1.2. Phân loại mô hình toán thuỷ văn 3
II.1.3. Xác định thông số trong mô hình toán thuỷ văn 4
II.1.4. Một số hướng tiếp cận của các mô hình thuỷ văn 5
A. Mô hình TANK 5
B. Mô hình NAM 8
II.2. TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NƯỚC
II.2.1. Đặt vấn đề 13
II.2.2. Mục đích và yêu cầu tính toán cân bằng nước 13

mô hình tính toán dòng chảy đang và sẽ là những công cụ rất quan trọng trong các
nghiên cứu, tính toán của ngành nước.
II. PHƯƠNG PHÁP VÀ SỐ LIỆU (TÀI LIỆU) NGHIÊN CỨU
Trong chuyên đề này sẽ nghiên cứu các tài liệu trong và ngoài nước có liên quan
đến tính toán thuỷ văn và cân bằng nước, phân tích và đánh giá một số các mô hình
tính toán dòng chảy đã được áp dụng nhiều trong các nghiên cứu về dòng chảy ở các
lưu vực sông của Việt Nam như mô hình TANK, NAM, MITSIM và MIKE BASIN.
II.1. MÔ HÌNH THUỶ VĂN
II.1.1. Khái niệm về mô hình trong thuỷ văn
Việc nghiên cứu quá trình chuyển động của nước giữa khí quyển, các lục
địa và
các đại dương của một tuần hoàn thuỷ văn có ý nghĩa quan trọng và được đặt ra một
cách toàn diện nhờ sự phát triển của công nghệ thông tin và lý thuyết phân tích hệ
thống.
Việc nghiên cứu các quá trình chuyển động của nước được giải quyết bằng kỹ
thuật phân tích hệ thống mà trọng tâm của nó là mô hình hoá các quá trình nghiên cứu.
Trong thuỷ văn, mô hình là sự biểu diễn bằng toán hay vật lý một hiệ
n tượng hay tổng
thể các hiện tượng nghiên cứu và các thông số đặc trưng cho tính phức tạp, sự thay đổi
theo không gian và thời gian của chúng.
Các mô hình này có thể chia làm 3 loại chính:
- Mô hình vật lý
- Mô hình tương tự
- Mô hình toán thuỷ văn
Việc mô tả các hiện tượng thuỷ văn bằng các biểu thức toán học được gọi là mô
hình toán thuỷ văn. Vì các hiện tượng thuỷ văn phụ thuộc vào nhiều y
ếu tố và biến đổi

4
theo cả thời gian và không gian, cho nên các mô hình toán học biểu diễn đầy đủ các

hoặc cân bằng nước), bảo toàn năng lượng (phương trình cân bằng động lực),
bảo toàn động lượng (phương trình động lượng). Hệ Sain - Venant cùng với
phương pháp số cụ thể giải nó là ví dụ minh hoạ về cách tiế
p cận này trong việc
mô hình hoá giai đoạn cuối cùng của sự hình thành dòng chảy - giai đoạn chảy
trong hệ thống sông. Tuy nhiên cần phải có tài liệu về địa hình, các đặc trưng
địa mạo …
• Cách tiếp cận thông số hoá: Cách xây dựng mô hình trên cơ sở sử dụng tài liệu
quan trắc đồng bộ giữa mưa và dòng chảy. Điều này cho phép lựa chọn các
thông số theo tài liệu đo đạc
Mô hình thông số t
ập trung thường xét diện tích dòng chảy cơ sở và các thông số
đặc trưng trung bình cho cảc lưu vực. Mô hình thông số tập trung biểu diễn hàm vào
và hàm ra phụ thuộc vào thời gian mà không xét theo không gian.
Mô hình thông số phân tán ngoài yếu tố thời gian còn chứa ít nhất một thông số
nữa thí dụ như không gian.
Những mô hình có thông số tập trung lại có thể được chia làm 2 loại mô hình hộp
đen và mô hình quan niệm

5
- Mô hình hộp đen: Cấu tạo và thông số của mô hình không rõ ràng Các mô hình
thông số đơn giản của dòng chảy mặt đã sớm được dùng trong thuỷ văn. Những mô
hình đầu tiên thường là những mô hình mô phỏng quan hệ giữa dòng chảy mặt với
lượng mưa và diện tích hứng nước có dạng thuần tuý kinh nghiệm.
- Mô hình quan niệm: Khi hiểu biết càng sâu hơn thì mô hình được dùng ngày
càng phức tạp hơn. Do độ phức tạp ngày càng tăng dẫ
n đến sự phân chia về mặt
phương hướng sử dụng mô hình. Sự phân chia này đã đẫn đến mô hình thành phần và
mô hình hệ thống
Chu trình thuỷ văn xảy ra trên mặt đất có thể chia thành nhiều thành phần. Quan

biến đổi của các thông số đối với mỗi lưu vực và tính áng chừng ít nhiều giá trị ban
đầu của thông số.
Dựa vào cách đặt bài toán xác định thông số của mô hình, phần tử nào là cho
trước, phần tử nào cần xác định ta phân ra bài toán thuận hay ngược.
MÔ HÌNH TOÁN THUỶ VĂN
Mô hình tất định Mô hình ngẫu nhiên
Mô hình thông
số tập trung
Mô hình thông
số phân tán
Mô hình
hộp đen
Mô hình
quan niệm

6
+ Bài toán thuận là bài toán dựa trên lượng vào và điều kiện ban đầu cho trước
của mô hình, cần phải xác định lượng ra.
+ Bài toán ngược, lượng ra được coi là cho trước và cần tìm các giá trị thông số.
Bài toán ngược quan trọng nhất đối với thuỷ văn hiện đại là xác định các thông
số và các phần tử chưa biết của cấu trúc mô hình. Những bài toán ngược thường là các
bài toán thiết lập không đúng đắn bởi vì những sai sót nhỏ củ
a số liệu gốc có thể dẫn
đến những sai số lớn trong những đại lượng ra (những thông số của mô hình)
Việc xác định những thông số dùng trong thuỷ văn rất phức tạp mặt khác lại
không thể đảm bảo tính duy nhất nghiệm. Bởi vậy cần sử dụng các phương pháp tối ưu
hoá giải quyết trên máy tính. Một trong những phương pháp được dùng nhiều là
phương pháp tối
ưu của Rosenbrock.
Đối với bất kỳ mô hình toán thuỷ văn nào, muốn sử dụng cho một lưu vực cụ

a bình
quân lưu vực được tính toán theo phương pháp đa giác Thiesen hoặc bình quân số học.
- Tài liệu bốc hơi lưu vực : Lấy theo số liệu của trạm khí tượng
- Tài liệu dòng chảy của các năm có số liệu đo đạc để làm cơ sở kiểm định sự
phù hợp của mô hình (các thông số mô hình chọn tính toán phù hợp).
d. Cơ sở lý thuyết

7
Mô hình TANK là điển hình của mô hình dạng bể chứa, có cấu trúc tương tự như
các bể chứa ẩm trong các tầng đất lưu vực. Trong quá trình phát triển tác giả đưa ra hai
loại mô hình cấu trúc dạng đơn và cấu trúc dạng kép
Mô hình TANK dạng đơn gồm một số bể chứa xếp theo chiều thẳng đứng. Mỗi
bể chứa có một cửa ra ở đáy và 1 hoặc một số cử
a ra ở thành bên. Nước mưa là lượng
vào bể trên cùng, sau khi khấu trừ tổn thất, một phần thấm xuống dưới theo cửa ra ở
đáy, một phần cung cấp cho dòng chảy trong sông theo các cửa ra thành bên. Dòng
chảy tổng cộng các cửa ra thành bên cuối cùng được diễn toán qua một bể điều tiết
phản ánh khả năng điều tiết của lưu vực, cuối cùng của cửa ra.
Cấu trúc mô hình tương
đối đơn giản thích hợp với các lưu vực vừa và nhỏ nằm
trong vùng ẩm ướt. Thường dùng dạng 4 bể chứa (A,B,C,D) và bể trên cùng (A) có 2
hoặc 3 cửa ra thành bên, các cửa dưới chỉ có 1 cửa ra thành bên.
Biểu thị dòng chảy qua các cửa ra thành bên, tác giả dùng một quan hệ đơn giản,
lượng dòng chảy ra là hàm tuyến tính của lượng trữ.
Y=β(X-H)
Yo=α.X
Trong đó : β, α là hệ số dòng chảy cử
a ra thành bên và đáy
H: ngưỡng của cửa ra
X: Lượng trữ trong bể

T2=TCo+(1-XS/SS)TC
PS
TBo
T1
XA
T1=TBo+(1-XA/PS)TB

9
Khi phần trên chưa bão hoà ẩm (XA< PS) và phần dưới bão hoà ẩm (XS=SS) thì
có sự truyền ẩm lên theo tốc độ T1 theo công thức: T1=TBo+(1-XA/PS)TB
Trong đó : TC0,TC, TB0,TB là các hệ số truyền ẩm, có thể lấy theo kinh ngiệm
hoặc xác định theo thử sai.
e. Các bước tính toán của mô hình
- Tính mưa bình quân lưu vực vực lấy theo phương pháp bình quân gia quyền
hoặc theo phương pháp Thiesien
- Tính bốc thoát hơi nước và truyền ẩm.
Cân bằng nước bể A và tính dòng chảy mặt Y=YA1+YA2+YA3 và dòng xuống
bể B (YA0)
Tiếp tục cân bằng nước bể B, C và D để tính dòng chảy sát mặt và dòng chảy
ngầm
Tính bể điều tiết để tìm dòng chảy ở cửa ra của lưu vực
Khi diễn toán dòng chảy như cấu trúc mô hình khó thể hiện được sự trễ của dòng
chảy so với quá trình mưa. Để giải quyết tác giả dùng cách dịch chuyển nhân tạo với
thời gian trễ Tlag
f. Thông số củ
a mô hình
Mô hình TANK là mô hình nhiều thông số nhưng nhóm thông số chính là hệ số
các cửa ra các bể, hệ số hiệu chỉnh mưa và tỷ trọng trạm mưa. Các thông số khác ảnh
hưởng đến dòng chảy tính toán ở mức độ thấp hơn.
Các thông số cửa ra các bể trong việc diễn tả cân bằng nước từng bể và giữa các

là lưu lượng mô phỏng tại thời gian i, Q
do, i
: là lưu lượng quan sát được
tương ứng và Q
do
là lưu lượng thực đo trung bình.
Khi hiệu chỉnh thông số của mô hình, có một số điểm cần chú ý:
- Với tính toán dòng chảy ngày: cần hiệu chỉnh thông số cho một số năm bao
gồm cả năm lũ lớn và lũ bé. Khi mô phỏng dòng chảy lũ chủ yếu quan tâm đến các
thông số bể A. Vấn đề mô phỏng dòng chảy kiệt phức tạp hơn, nhất là các thời kỳ kiệ
t
trong năm (thời điểm, trị số), muốn đạt được kết quả hợp lý phải xem xét chủ yếu cơ
cấu ẩm trong tầng đất và thông số bể D, thông qua diễn biến XD.
B. Mô hình NAM
a. Giới thiệu mô hình NAM
Mô hình thuỷ văn NAM mô phỏng quá trình lượng mưa-dòng chảy mặt xảy ra tại
phạm vi lưu vực sông. NAM hình thành nên một phần của mô đun lượng mưa-dòng
chảy mặt (RR) c
ủa hệ thống lập mô hình sông MIKE 11. Mô đun lượng mưa-dòng
chảy mặt có thể được áp dụng độc lập hoặc dùng để thể hiện một hoặc nhiều lưu vực

10
thành phần tạo ra dòng ngang chảy vào một mạng sông. Như vậy, việc thiết lập mô
hình để mô phỏng một lưu vực sông nhỏ riêng lẻ hay một lưu vực sông lớn có ( nhiều
lưu vực sông nhỏ và một mạng sông ngòi phức tạp đều có thể thực hiện được.
NAM là từ viết tắt của tiếng Đan Mạch “ Nedbor – afstromnings – Model”, có
nghĩa là mô hình giáng thuỷ – dòng chảy mặt. Mô hình này đầu tiên do Khoa Tài
nguyên nước và Thu
ỷ lợi của Trường Đại học Đan Mạch xây dựng (Nielsen và
Hansen, 1973).

11
Hình 4. CHU TRÌNH THUỶ VĂN Hình 5. CẤU TRÚC MÔ HÌNH NAM

Cấu trúc mô hình NAM được trình bày trong Hình 3. Đó là mô phỏng pha đất
thuộc chu kỳ thuỷ văn. NAM mô phỏng quá trình mưa – dòng chảy mặt bằng tính
toán sự biến đổi lượng nước trong 4 thành phần lượng trữ khác nhau có tương tác lẫn
nhau, thể hiện các thành phần vật lý khác nhau của lưu vực. Các thành phần lượng trữ
gồm:
• Lưu trữ tuyết
• Lưu trữ bề mặ
t
• Lưu trữ vùng bộ sát mặt hoặc vùng bộ rễ
• Lưu trữ nước ngầm
Ngoài ra NAM cho phép xử lý các can thiệp của con người trong chu kỳ thủy văn
như tưới và bơm nước ngầm.
Dựa trên dữ liệu thuỷ văn, NAM tính được dòng chảy ra của lưu vực cũng như các
yếu tố khác của pha đất trong chu kỳ thuỷ văn, chẳng hạn như s
ự thay đổi trong bốc
hơi, độ ẩm của đất, lượng ngấm nước bề mặt và mực nước ngầm. Dòng chảy ra của
lưu vực được chia thành dòng chảy trên mặt đất, chảy sát mặt và dòng chảy ngầm.
Dòng chảy mặt QOF được xác định từ lượng mưa P
N
theo:

12
⎪
⎩

⎨
⎧
<
>
−
=
TIFLLKhi
TIFLLKhiU
TIF
CKI
QI
max/0
max/
1
TIF -L/Lmax
F
F

Hình 7. Dòng chảy sát mặt

Lượng bổ sung cho nước ngầm được tính bằng:
G-F)(
max/0
max/
1
TG -L/Lmax
F)(

<−
=
−
0
0
1
0
0
)()(
F
GWLBFGWLKhi
GWLBFGWLKhiCKSyGWLGWLBF
Q
BF

Các thông số cơ bản của mô hình NAM:
- U
max
: Khả năng trữ tối đa của lớp bề mặt, giá trị thường trong khoảng 10-
25mm.
- L
max
: Khả năng trữ tối đa của tầng sát mặt, gia trị thường trong khoảng 50-
300mm.
- CQOF: Hệ số dòng chảy mặt, thực chất đây là hệ số chia lượng nước mưa chảy
tràn thành dòng chảy mặt và lượng nước ngấm xuống tầng dưới, CQOF = 0.01
– 0.99
- TOF: Thể hiện sự quan hệ giữa độ ẩm (L/L
max
) của tầng đất sát mặt đối với

dụng nó trong quản lý tổng hợp tài nguyên nước.
II.2. Mục đích và yêu cầu tính toán cân bằng nước
II.2.1. Mục đích tính toán cân bằng
Nước là một tài nguyên được coi là một sản phẩm quan trọng nhất để duy trì
cuộc sống của động thực vật trên toàn thế giới. Tương tự như mọi loại hàng hoá cung
và cầu là vấn đề cần được xem xét đầu tiên để hoạch
địch sự phát triển của mọi ngành
kinh tế. Không có sự cân bằng phù hợp thì sẽ xảy ra khủng hoảng, cung lớn hơn cầu
thì khủng hoảng thừa, cung nhỏ hơn cầu gây ra khủng hoảng thiếu. Do sự biến động
của tự nhiên và sự phát triển của xã hội, cung và cầu luôn luôn biến động với xu thế
ngày càng tăng về số lượng và đòi hỏi chất lượng ngày càng cao. Phải luôn tạ
o ra được
trạng thái cân bằng mới duy trì được sự phát triển bền vững. Đặc thù của nguồn nước
lại là một tài nguyên hữu hạn, xuất hiện theo một chu kỳ nhưng lại không đều theo
không gian và thời gian, muốn cân bằng được phải có tác động của con người vào chu
trình trên.
Nước thừa gây ra lụt lội, úng ngập, thiếu nước gây ra hạn hán, thừa hoặc thiếu
đều gây ra khủng hoảng ảnh hưở
ng to lớn tới cuộc sống của con người và phát triển
của xã hội. Cân bằng nước là cơ sở để con người biết khả năng của tự nhiên, mức độ
mất cân bằng do biến động của nguồn nước và kế hoạch phát triển kinh tế xã hội, cuộc
sống của con người hiện tại cũng như tương lai gây ra, từ đó tìm mọi biện pháp tạo ra
s
ự cân bằng mới đáp ứng phát triển bền vững nguồn nước đó là mục đích của tính toán
cân bằng nước.
II.2.2. Yêu cầu tính toán cân bằng nước
Để xây dựng được bài toán và tiến hành tính toán cân bằng nước phải dựa trên
một số yêu cầu chủ yếu được đặt ra. Đồng thời với những điều kiện nhất định sẽ cho
kết quả tính toán cân bằng tương
ứng. Một số yêu cầu cơ bản để xây dựng bài toán cân

dụng mang tính ngẫu nhiên (chủ yếu cho hộ dùng nước nông nghiệp, có dân sinh
nhưng không đáng kể), mưa nhân tạo chỉ là ví dụ.
- Nguồn nước ngầm th
ường khi khai thác cũng trở thành nước mặt, nguồn nước
ngầm thường biến đổi mạnh theo không gian cả về số lượng và chất lượng [nguồn
nước ngầm là một hàm toạ độ địa lý (x, y)] tuy nhiên nó lại là nguồn ít biến động theo
thời gian nhất là trong các vỉa nước ngầm tầng sâu. Con người với các biện pháp công
trình nhằm khai thác là chính khó có biện pháp điều chỉnh trữ lượng của nguồn này.
- Nguồ
n nước kể cả nước mặt và nước ngầm là hữu hạn và nó có mức sử dụng
giới hạn nhằm đảm bảo cân bằng sinh thái và phát triển bền vững nguồn nước (chuyên
đề khí tượng thủy văn sẽ nêu rõ và kỹ vấn đề này). Trong tính toán cân bằng sẽ xem
xét với hai trường hợp đó là nguồn tự nhiên và thời gian xuất hiện phục vụ nhu cầu sử
dụng và chế ng
ự thiên tại do nước gây ra theo tiêu chuẩn đề ra. Sự can thiệp được chấp
nhận qua cân bằng nó trở thành phương án phát triển nguồn nước (phương án quy
hoạch thủy lợi cho mục tiêu nào đó).
* Yêu cầu về nhu cầu dùng nước (Cầu): sẽ được nêu đầy đủ trong chuyên đề “Dự
báo nhu cầu nước”. Tuy nhiên đây là yêu cầu rất quan trọng, việc tính đúng tính đủ các
nhu cầu dùng nước sẽ làm cho tính toán cân bằng phù hợp và phương án quy ho
ạch
thủy lợi đề ra là đúng đắn. Trên một phạm vi quy hoạch nào đó đều cần được xem xét
hai loại nhu cầu nước chủ yếu đó là nhu cầu sử dụng nước mang tính tiêu thụ và nhu
cầu sử dụng nước không mang tính tiêu thụ.
- Nhu cầu sử dụng nước mang tính tiêu thụ là nhu cầu mà sau khi được cung cấp
lượng nước sẽ bị tổn hao trong sử dụng phần lớn, phần hồi quy tr
ả lại nguồn cung cấp
hầu hết là bị ô nhiễm (dù có xử lý hay không), muốn sử dụng được cần có lượng nước
pha loãng từ nguồn nước. Các nhu cầu sử dụng nước mang tính tiêu thụ có thể nêu là:
Nước dùng cho nông nghiệp (trồng trọt, chăn nuôi), nước cho dân sinh (đô thị, nông

3. Các tài liệu cơ bản về bản đồ, bình đồ, trắc ngang dọc sông trục kênh rạch, quy
mô các công trình đã có và dự kiến, tài liệu về môi trường, chất lượng nước, đo đạc bổ
sung tài liệu về ch
ất lượng nước và các tài liệu cơ bản khác.
4. Hiện trạng thủy lợi và các phương án quy hoạch thủy lợi dự kiến trong tương
lai theo mục tiêu và nhiệm vụ quy hoạch.
+ Phương án cho cấp nước (nếu là quy hoạch cấp nước).
+ Phương án cho tiêu thoát nước (nếu là quy hoạch tiêu úng).
+ Phương án cho phòng chống lũ (nếu là quy hoạch lũ).
+ Kết luận cả 3 nhiệm vụ đều phải có phương án tổng hợ
p dự kiến.
5. Hai chuyên đề quan trọng cũng phải được chuẩn bị để kết hợp trong tính toán
cân bằng đó là chuyên đề tính toán khí tượng và chuyên dề tính toán nhu cầu dùng
nước.
II.2.4. Phương pháp tính toán cân bằng nước
a. Phương pháp cân bằng đại diện: là phương pháp được tính cân bằng giữa khả
năng cung cấp nước và nhu cầu dùng nước được tính với các năm có tần suất đặc trưng
cho cả nguồn và nhu cầ
u (ví dụ 75%, 85%, 95%) với mức bảo đảm cấp nước của các
hộ dùng nước chính. Đôi khi cũng tính với năm trung bình 50% để đánh giá một cách
tổng quát.
Để tính toán cân bằng cũng có thể cân bằng tổng lượng hoặc lưu lượng theo năm,
theo mùa, theo tháng hoặc trong giai đoạn giới hạn nào đó và đều bám chặt vào tần
suất đại diện. Tuy nhiên cũng cần được kiểm chứng theo một năm th
ực tế tương đương
để hiệu chỉnh cho phù hợp.

17
b. Phương pháp cân bằng theo chuỗi tài liệu (phương pháp lịch): phương pháp
cân bằng này dựa trên cơ sở chuỗi tài liệu khí tượng thủy văn của lưu vực hay vùng

quản lý một lưu vực sông, do thờ
i đoạn cân bằng là một tháng và phương trình cân
bằng cho mỗi nút là cân bằng tĩnh, không xét đến khả năng chảy truyền nên chỉ có tác
động đánh giá một cách tổng quan toàn bộ hệ thống sông trong một thời đoạn dài.
Mô hình MITSIM hiện có bản chương trình gốc được viết bằng ngôn ngữ
FORTRAN77 chạy trên hệ điều hành UNIX và cũng là mô hình duy nhất có xét đến
hiệu quả sử dụng nước thông qua các chỉ tiêu về m
ức bảo đảm dòng chảy được điều
tiết và các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật trên toàn hệ thống, cũng như các tiểu vùng và từng
cấp công trình riêng rẽ.
Do mô hình vẫn còn một số hạn chế chưa đáp ứng được yêu cầu phục vụ nghiên
cứu quy hoạch:
- Phân lưu dòng chảy
- Cấp nước cho hệ thống phải căn cứ theo mưa thực tế
hàng năm và phù hợp với
tính toán trong quy hoạch
- Mưa và bốc hơi ảnh hưởng trực tiếp trong thời gian tính toán

18
- Phân bố xác suất của biến ngẫu nhiên (dòng chảy, mực nước, hồ chứa, điện
lượng )
- Vấn đề khai thác bậc thang của nhiều hồ chứa khác nhau.
Vì vậy, trong đề tài KC12.07, Viện Quy hoạch Thuỷ lợi đã có một số cải tiến
nhằm khắc phục các hạn chế trên:
- Tính toán lượng nước cần thực tế cho các công trình lấy nước tưới
-
Đưa thêm nút kết thúc và phân lưu
- Sửa lại cách tính biểu thị HISTOGRAM và chuyển thành đường duy trì cho
từng tháng
- Cải tiến phấn trình bày xuất lượng phục vụ đồ hoạ

liệu dòng chảy , ghép nối vào trong sơ đồ phân phối dòng
chảy thuộc hệ thống tính toán. Biên lưu lượng có thể mang giá trị (-) hoăc (+).
Nút nhập lưu:19
Trong mô hình hệ thống sông, tại các điểm nhánh hợp lưu, MITSIM giới hạn hai
nhánh phía thượng lưu và một nhánh phía hạ lưu của nút, những trường hợp nút có số
nhánh lớn hơn 3 bằng cách tách ra thành các nút phụ cận nữa.Trong hình vẽ dưới đây,
phương trình cân bằng nước tại nút là:
Q
N3
= Q
N1
+ Q
N2
(1)
Q
N1
, Q
N2
lµ l−u l−îng ®i vµo nót Q
N1
Q
N2

Q
N3
l−u l−îng ra khái nót


thứ t.
Lượng bốc hơi là hàm số của diện tích mặt hồ và tỷ lệ bốc hơi tháng. Trong mô
hình sửa đổi giá trị EVs (t,n) đã được quy đổi bao gồm lượng mưa thực tế lượng bốc
hơi th
ực tế của tháng thư n, năm thứ t để mô phỏng.
Do Qs (t,n) thay đổi theo năm tháng nên phương trình cân bằng nước tại nút hồ
chứa được viết như sau:
Ds (t,n) = Ws(t,n) nếu Ws(t,n)<= TRs(n) (3)
= TRs(n) nếu TRs<Ws(t,n)<=TRs(n) + Vs (4)
=Ws(t,n) - Vs nếu Ws(t,n)>TRs(n) + Vs (5)

20

Trong đó:
Ds(t,n) - Lượng xả nước xuống hạ lưu tháng thứ n, năm thứ t
TRs (t,n) - Yêu cầu lưu lượng xả xuống hạ lưu tháng thứ n
Vs - Khả năng dung tích hồ
Do lượng xả biến đổi nên dung tích hồ ở cuối tháng n hay đầu tháng n+1 cũng có
3 trường hợp tương ứng:
Ss (t,n+1): = 0 nếu Ws(t,n) <=TRs (n)
=Ws (t,n) nếu TRs(t,n)<Ws(t,n)<=TRs(t,n)+Vs (6)
= Vs nếu Ws(t,n)>TRs(t,n)+Vs
Để phù hợp với thực tế, Vs được cho trước đối vớ
i từng tháng trong năm: Vs(n)
= Smax(n) - Smin(n) (7)
Smax(n), Smin(n) là giới hạn dung tích lớn nhất và nhỏ nhất của hồ chứa trong
từng tháng n. Dung tích hồ chứa phảo nằm trong 2 đường giới hạn trên. Chương trình
cân bằng đối với nút hồ chứa được tính toán theo các phương trình cân bằng (4), (5),
(6), (7).
Khi hồ chứa kết hợp với phát điện thì mô hình sẽ tính toán năng lượng bảo đảm,

21
Es(t,n) - Lượng nước lấy vào hệ thống tưới, đại lượng này biến đổi theo nhu cầu
dùng nước của cây trồng và lượng mưa có hiệu quả trong thời đoạn tính toán
Nếu Es(t,n)>Qs(t,n) thì Es(t,n) = Qs(t,n)
Ss(t,n) - lượng nước cần cho cây trồng tại ruộng và
Ss(t,n) = Es(t,n)*a1 (8)
Trong đó: a1 hệ số chuyển nước của kênh mương
q1(t, n) và q2(t, n): lượng nước hồi quy vào dòng chính và cách tính như sau:
Lượng nước tổn thất đối với hệ th
ống tưới là Q
TT
(t,n):
Q
TT
(t,n) = Es(t,n) - Ss(t,n)*(1-a2) (9)
= Es(t,n) - Es(t,n)*a1*(1 - a2)
Lượng nước hồi quy vào dòng chính
q1(t,n) + q2(t,n) = Q
HQ
(t,n)
Q
HQ
(t,n) = Q
TT
(t,n) * a3 (10)
Trong đó: a2 hệ số % tổn thất do rò rỉ kênh mương
a3 hệ số % lượng nước hồi quy lại dòng chính
Qngấm(t,n): lượng nước ngấm bổ sung cho tầng nước ngầm
Q ngấm(t,n) = Q
TT

W(i+1) = (W(i) - Wbơm (i+1) -Ws(i+1)) +W1(i+1) +W2(i+1) (13)

22
W(i+1) - dung tích tầng ngầm tại tháng i+1
W(i) - dung tích tầng ngầm tại tháng i
Wbơm (i+1) - lượng nước bơm tháng i+1 từ giếng nươc ngầm
Ws(i+1) - lượng nước ngầm đi vào sông yháng i+1
W1(i+1) - lượng nước từ khu tưới bổ sung vào tầng ngầm
W2(i+1) - lượng nước đến từ ngoại lai đi vào tầng ngầm.
Điều kiện ràng buộc như sau:
Khi lượng nước yêu cầu tưới bằng nước ngầm>khả năng l
ấy nước ngầm từ giếng
bơm thì yêu cầu bị phá vỡ và:
Q yêu cầu tưới bằng nước ngầm = Q bơm từ giếng bơm
Khi yêu W(i+1)>W chứa lớn nhất của nước ngầm Wmax thì: W(i+1) = Wmax và
lượng nước còn lại W(i+1) - Wmaxx sẽ bổ sung trực tiếp vào sông cùng lượng nước
ngầm bổ sung vào sông trong từng tháng mô phỏng (phần này được tính bằng phần
trăm dòng chảy ngầm đi vào sông)
Khi W(i+1)<W chứa lớn nh
ấ của nước ngầm thì lượng nước bơm từ giếng khai
thác nước ngầm thoả mãn lượng nước yêu cầu tưới.
W(i+1)<W chứa nhỏ nhất của tầng nước ngầm thì khả năng Q bơm từ tầng ngầm
cũng bị phá vỡ.
Nút chuyển nước:
Nút này có ý nghĩa chuyển lượng nước từ sông chính cho yêu cầu dùng nước,
hoặc chuyển nước sang nhánh khác. Mỗi bước tính toán của tháng thứ
i phải tuân thủ
các điều kiện ràng buộc sau:
Nếu lượng nước đến đủ thì phải đảm bảo yêu cầu nước cho công trình.
Nếu lượng nước đến thiếu thì yêu cầu chuyển nước bị phá vỡ và chúng ta có Q

thể.
Tổ chức của MITSIM:

Cấu trúc của chương trình được tóm tắt trong 3 phần chính:
Nhập lượng
Tính toán hiệu quả sử dụng nước và các chỉ tiêu kinh tế
Xuất lượng
Chương trình sau khi sửa đổi có tất cả 38 chương trình con và 1 chương trình
chính dùng để chạy trên PC
Nội dung từng phần được trình bày dưới đây:
Nhập lượng:
Có 11 dạng số liệu mô tả về cấu trúc hệ thống, thông số các nút công trình tương
ứng v
ới 11 chương trình con từ PART1 đến PART11:
PART1: Cung cấp các thông tin được xác địnhđể chạy chương trình, các dạng in
kết quả, các chỉ tiêu trong tính toán kinh tế hệ thống
PART2: Mô tả cấu trúc hệ thống, sự liên hệ tuần tự giữa các nút trong sơ đồ toán.
Phần này là cơ sở để MITSIM nối ghép mô hình trong quá trình tính toán
PART3: Các thông tin về hồ chứa riêng rẽ hoặc kết hợp nhà máy thuỷ điện.
PART4: Các thông tin về nút hợp lưu và phân lư
u
PART5: Cá thông tin về nút khởi đầu (biên trên)
PART6: Các thông tin về nút hệ thống tưới
PART7: Thông tin về nút chuyển nước
PART8: Thông tin về nút cấp nước đo thị và công nghiệp
PART9: Thông tin về nguồn nước ngầm
PART10: Thông tin về dòng chảy kiệt
PART11: Thông tin về nước kiểm soát lũ
Tính toán hiệu quả sử dụng nước và các chỉ tiêu kinh tế:
Có 6 chương trình con đảm nhận các chức năng trên là: IEVAL, OPER, ROUT,


Tính toán lượng nước cần cho cây lúa:
Phương trình cân bằng có dạng m(i) = Wh(i) - Wđ (i)
Trong đó:
- m(i) lượng nước cần tưới thời đoạn thứ i
- Wh(i) lượng nước hao thời đoạn thứ i, tuỳ thuộc từng thời đoạn tính toán
mà lượng nước bao gồm:
+ Wa(i): lượng nước tạo thành lớp nước mặt ruộng
+ Wb(i): lượng nước ngấm bão hoà
MAIN
PART1 PART11 SEQUEN INDEX IEVAL OPER NETBEN