HƯỚNG DẪN MÔ HÌNH MITSIM
TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NƯỚC HỆ THỐNG SÔNG
1.1. Phương pháp tính toán cân bằng nước hệ thống sông
Nguồn nước đến của một hệ thống sông, chịu ảnh hưởng rất nhiều khi các
công trình thủy lợi, thủy điện, các công trình cấp nước sinh hoat và công nghiệp
và các công trình khai thác nguồn nước khác trên hệ thống tác động
Do đó việc đánh giá nguồn nước đến của một hệ thống sông phải được
xem xét trên quan điểm hệ thống, phải xét đến yêu cầu lợi dụng tổng hợp nguồn
nước, để phục vụ yêu cầu phát triển kinh tế - xã hội của các địa phương năm
trong lưu vực sông. Cần tính toán sơ đồ khai thác nguồn nước của hệ thống
sông, có xét đến nhu cầu dùng nước của các khu tưới, lượng nước dùng cho sinh
hoạt và công nghiệp của các nhà máy nước trong hệ thống.
Việc đánh giá mức độ ảnh hưởng đến khả năng nguồn nước của hệ thống
sông, khi các công trình sử dụng nguồn nước đi vào vận hành phải trên quan
điểm phát triển bền vững nguồn nước, duy trì môi trường sinh thái và nhu cầu sử
dụng nước ở hạ lưu sông hiện tại và trong tương lai.
Bài toán này chỉ có thể giải quyết được bằng các mô hình tính toán cân
bằng nước nước theo lưu vực sông, điều này cũng rất phù hợp trong công tác
quản lý tài nguyên nước theo lưu vực mà Luật Tài nguyên nước đã qui định.
1.1.1. Mô hình tính toán cân bằng nước trong lưu vực sông
Việc quy hoạch phát triển tài nguyên nước trong tương lai trên một lưu
vực sông cần phải có sự phân tích tổng hợp kết quả tính toán cân bằng nước theo
tài liệu tính toán, thu thập được về khả năng dòng chảy của nguồn nước, qui mô
nhiệm vụ và các thông số chủ yếu của các công trình khai thác nguồn nước, các
yêu cầu nước của các hộ sử dụng nước cũng như các điều kiện được đặt ra với
việc khai thác nguồn nước, nhằm đảm bảo việc phát triển bền vững nguồn nước
trên lưu vực sông.
1
Mô hình tính toán cân bằng nước trong lưu vực sông là công cụ tính toán
cân bằng giữa khả năng nguồn nước và nhu cầu sử dụng nước để quản lý tài
nguyên nước, nhằm hỗ trợ các nhà quản lý trong việc lựa chọn các phương án

nguồn nước hiện trạng và các giai đoạn phát triển thuỷ lợi trong tương lai sẽ
được thực hiện một cách toàn diện và hiệu quả hơn.
1.2.1.2. Mô hình MITSIM
MITSIM là một mô hình tính toán cân bằng nước trên một lưu vực do
Học viện kỹ thuật Massachusetts (Hoa Kỳ) phát triển. Phiên bản gốc được phát
triển bằng ngôn ngữ lập trình FORTRAN. Hiện nay MITSIM đã được Viện Quy
hoạch Thuỷ lợi cải tiến cả về nội dung và giao diện người sử dụng, ngôn ngữ lập
trình được sử dụng là Visual Basic.
Khả năng ứng dụng: Đây là mô hình mô phỏng, một công cụ để đánh giá,
định hướng việc quy hoạch và quản lý một lưu vực sông. Mục đích chung của
mô hình là đánh giá về mặt thuỷ văn và kinh tế của các phuơng án khai thác
nguồn nước. Đặc biệt mô hình có thể đánh giá các tác động của các phương án
khai thác nguồn nước của các hệ thống tưới, hồ chứa (gồm cả nhà máy thuỷ
điện), cấp nước sinh hoạt và công nghiệp tại nhiều vị trí khác nhau. Ngoài ra mô
hình còn xem xét đến việc khai thác nước ngầm.
Các tính năng nổi bật của mô hình MITSIM
- Mô phỏng nhiều phương án phát triển nguồn nước trong thời gian ngắn.
- Cân đối và lựa chọn các phương án với các mục tiêu khai thác nguồn
nước khác nhau: Chống lũ, phát điện, tưới.
- Lựa chọn phương án điều tiết hồ chứa.
- Lựa chọn công trình ưu tiên theo trình tự quy hoạch.
Cả hai mô hình trên đề có tính năng nổi bật riêng biệt.
3
Mô hình MIKE BASIN là phần mềm có tính thương mại ( bản quyền),
giao diện thân thiện với người sử dụng. Tuy nhiên mô hình đòi hỏi số liệu địa
hình lớn.
Mô hình MITSIM có ưu điểm là mô phỏng nhiều phương án phát triển
nguồn nước trong thời gian ngắn, cân đối lựa chọn nhiều phương án khác nhau
và có thể mô phỏng giá thành đầu tư, các chỉ tiêu kinh tế. Đặc biệt là mô hình
MITSIM hiện nay ở Việt Nam có chương trình nguồn thuận lợi cho việc nghiên

đặc trưng giới hạn sau:
Nút khởi đầu: 90
Nút hồ chứa: 35
Nút hợp và phân lưu: 70
Nút chuyển nước: 10
Nút cấp nước công nghiệp, dân sinh: 20
Nút hệ thống tưới: 20
Nút nước ngầm: 15
Nút dòng chảy kiệt: 5
1.1.2.2. Cấu trúc mô hình Mitsim
Mô hình MITSIM là mô hình mô phỏng gồm 8 loại nút cân bằng nước
- Nút khởi đầu hệ thống (biên trên)
- Nút nhập lưu hoặc phân lưu
- Nút hồ chứa riêng lẻ hoặc kết hợp phát điện
- Nút hệ thống tưới
- Nút cấp nước cho công nghiệp, đô thị
- Nút lấy nước ngầm
- Nút chuyển nước
- Nút kiểm tra dòng chảy kiệt.
5
a. Nút khởi đầu hệ thống (START)
Đây là các biên trên của mô hình, dòng chảy nhập lưu là lưu lượng trung
bình tháng theo liệt dòng chảy năm. Các số liệu này là tài liệu quan trắc hoặc mô
phỏng dòng chảy từ mô hình "Mưa dòng chảy". Biên lưu lượng có thể có giá trị
dương (+), âm (-) tùy thuộc vào chế độ của biên.
b. Nút nhập lưu
Nút nhập lưu giới hạn gồm hai nhánh phía thượng lưu và một nhánh hạ lưu
của nút. Trường hợp nút có số nhánh lớn hơn 3 phải xử lý bằng cách tách ra
thành các nút phụ. Phương trình cân bằng nước tại nút là :
Q

Cách thức mô phỏng xử lý nút phân lưu : Mô hình toán là cân bằng tĩnh và
Q
N1
đã biết (lưu lượng vào nút), còn 2 giá trị Q
N2
, Q
N3
phía hạ lưu chưa biết.
Muốn tìm Q
N2
, Q
N3
một cách chính xác ta phải dựa vào kết quả tính toán thủy
lực, nhưng MITSIM không cho phép giải quyết vấn đề này. Khắc phục tình
trạng trên, nhóm nghiên cứu thuộc Viện Quy hoạch thủy lợi đã xử lý bằng cách
dựa vào hàm phân phối lưu lượng giữa thượng và hạ lưu nút sông, hoặc cũng có
thể dùng bộ đường quan hệ lưu lượng Q
N1
= f(Q
N3
) trong từng tháng của năm.
Khi đó trình tự giải theo các bước sau:
Với từng thời đoạn tính toán của tháng (n) năm (t) biết được Q
N1
(n,t);
Tra vào bộ đường quan hệ Q
N1
= f(Q
N3
) tìm được Q

tháng. Trong mô hình sửa đổi giá trị Evs (t,n) đã được qui đổi bao hàm lượng
mưa thực tế, lượng bốc hơi thực tế của tháng (n), năm thứ (t) trong liệt năm mô
phỏng .
Do Qs (t,n) thay đổi theo thời gian nên phương trình cân bằng nước tại nút
hồ chứa S được tính như sau:
Ws (t,n) nếu Ws (t,n) ≤ TRs (n)
Ds (t,n) = TRs (n) nếu TRs (n) < Ws (t,n) ≤ TRs(n) + Vs
7
Ws (t,n) – Vs nếu Ws (t,n) > TRs (n) + Vs
Ds (t,n) : Lượng nước xả xuống hạ lưu tháng (n), năm (t)
TRs (n) : Yêu cầu lưu lượng xả xuống hạ lưu tháng (n)
Vs : Khả năng dung tích hồ chứa
Do lượng xả biến đổi nên dung tích của hồ ở cuối tháng (n) hay đầu tháng
(n+1) cũng có 3 trường hợp tương ứng:
vii) nếu Ws (t,n) ≤ TRs (n)
Ss (t, n+1) = Ws (t,n) nếu TRs (t,n) < Ws (t,n) ≤ TRs(t,n) + Vs
Vs nếu Ws (t,n) > TRs (n) + Vs
Để phù hợp với thực tế, Vs được cho trước đối với từng tháng trong năm
và được khống chế bởi:
Vs (n) = Smax(n) – Smin(n)
Smax(n): Giới hạn dung tích lớn nhất của hồ chứa trong tháng (n)
Smin (n): Giới hạn dung tích nhỏ nhất của hồ chứa trong tháng (n)
e. Nút hệ thống tưới
Sơ đồ cân bằng hệ thống tưới lấy nước từ sông hoặc hồ chứa được trình bày
như hình 4.3
Qs(t,n)
Es(t,n)
q1(t,n)
q2(t,n)
Qd(t,n)

(t,n) * a
3
Q
TT
(t,n) = Es(t,n) – Ss(t,n) * (1-a
2
)
= Es(t,n) – Es(t,n) * a
1
* (1-a
2
)
a
2
số % rò rỉ kênh mương
a
3
hệ số % lượng nước hồi quy lại dòng chính
Qngấm(t,n) : Lượng nước ngấm bổ sung vào tầng ngấm
Qngấm(t,n) = Q
TT
(t.n) * a
4
a
4
hệ số % lượng nước hồi quy vào tầng ngầm
Q
D
(t,n) : Lượng nước xả xuống hạ lưu
Q

Gồm có 4 file
a. File RAIN.SE
File RAIN.SE. mô tả lượng mưa trung bình tháng của số năm tính toán của
từng vùng khí hậu và được lấy theo số liệu của các trạm đo mưa.
b. File FLOW1.SE
File FLOW1.SE mô tả lưu lượng trung bình tháng tương ứng với các biên
trên của mô hình tính toán. .
c. File PART 2.SE
Mô tả cấu trúc hệ thống, sự liên hệ tuần tự giữa các nút trong sơ đồ tính toán.
Phần này là cơ sở để MITSIM tự động ghép nối các nút của mô hình trong quá
trình tính toán
d. File SYS.SE
10
File SYS.SE khai báo về hệ thống sông, mô tả sơ đồ mạng lưới sông, khu
tưới, các nút biên, các nút hợp lưu, phân lưu, nút dòng chảy kiệt, nút nước ngầm,
nút chuyển nước, nút cấp nước và nút kết thúc.
File SYS.SE mô tả các thông tin dùng chạy chương trình, xuất kết quả ra
ngoài. Cấu trúc file sys.se gồm các chương trình con sau:
PART 1: Cung cấp các thông tin chạy chương trình, các dạng in kết quả,
các chỉ tiêu dùng trong tính toán kinh tế của hệ thống;
PART 2: Mô tả cấu trúc hệ thống, số liệu chương trình sẽ lấy từ File PART
2.SE
PART 3: Các thông tin về hồ chứa nước riêng rẽ hoặc kết hợp với nhà máy
thủy điện;
PART 4: Thông tin về nút hợp lưu, phân lưu;
PART 5: Thông tin về nút khởi đầu (biên trên);
PART 6: Thông tin về nút hệ thống tưới;
PART 7: Thông tin về nút chuyển nước;
PART 8: Thông tin về nút cấp nước đô thị và công nghiệp;
PART 9: Thông tin về nguồn nước ngầm;