Nghiên cứu xây dựng bản đồ ngập lụt lưu vực sông Cái – Ninh Hòa trong bối cảnh biến đổi khí hậu

Nghiên cứu đã tiến hành ứng dụng mô hình thủy văn thủy lực nhằm mô phỏng đánh giá hiện trạng ngập lụt trên lưu vực sông Cái – Ninh Hòa với dữ liệu khí tượng thủy văn và điều kiện địa hình được cập nhật mới theo các kịch bản lũ và xét đến BĐKH theo các KB phát thải RCP 4.5 và 8.5.

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020 ISBN: 978-604-82-3869-8 NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT LƯU VỰC SƠNG CÁI – NINH HỊA TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Vũ Thanh Tú1, Nguyễn Hồng Sơn1, Vũ Thị Minh Huệ1 Trường Đại học Thủy lợi, email: vutu@tlu.edu.vn TỔNG QUAN Lưu vực sơng Cái Ninh Hịa gần bao trùm hết diện tích Thị xã Ninh Hịa với tổng diện tích khoảng 964 km2 Mạng lưới sơng có dạng hình nan quạt, chiều dài lưu vực 38 km Hàng năm, sông đổ biển với tổng lượng trung bình 0,96 tỉ m3 với moduyn dịng chảy 35,7 l/s/km2 Sơng Cái Ninh Hồ có phụ lưu: sông Đá Bàn, Tân Lâm, Chư Chay, Bông sông Trầu Mặc dù lưu vực sông có số trạm KTTV, nhiên có trạm đo mưa mực nước Ninh Hòa hoạt động mùa lũ Viện Quy hoạch Thủy lợi năm 2014; Gói thầu “Xây dựng đồ ngập lụt nước biển dâng tình bão mạnh, siêu bão tỉnh Khánh Hòa, Ninh Thuận, Bình Thuận”, năm 2017 [2] Các nghiên cứu tiến hành mô ngập lụt lưu vực sơng theo kịch lũ, nhiên cịn có hạn chế định, ví dụ nghiên cứu (NC) [1] xét tới kịch (KB) lũ ứng với tần suất thiết kế mà chưa đề cập tới BĐKH NC [2] xét đến nước biển dâng (NBD) bão mà chưa xét tới điều kiện lũ thượng lưu Chính vậy, để phục vụ cho việc lập kế hoạch phòng chống thiên tai (PCTT) giai đoạn 2020-2025 xây dựng Kế hoạch phát triển kinh tế - xã hội (KT-XH) địa phương có lồng ghép giải pháp PCTT có xét đến KB BĐKH, nghiên cứu tiến hành ứng dụng mơ hình thủy văn thủy lực nhằm mơ đánh giá trạng ngập lụt lưu vực sông Cái – Ninh Hịa với liệu khí tượng thủy văn điều kiện địa hình cập nhật theo kịch lũ xét đến BĐKH theo KB phát thải RCP 4.5 8.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Hình Bản đồ lưu vực sơng Cái - Ninh Hịa Trong năm trước, lưu vực sơng có số nghiên cứu điển hình như: Dự án "Lập đồ ngập lụt khu vực sông Cái Ninh Hồ sơng Cái Nha Trang” Đài KTTV Nam Trung Bộ thực năm 2011 [1]; Đề tài xây dựng Quy trình vận hành liên hồ chứa Đá Bàn, Suối Trầu, Ea Krông Rou Để thực mục tiêu đề cập trên, nghiên cứu thực theo trình tự với phương pháp nghiên cứu sau: Phương pháp thu thập, phân tích thống kê: Thu thập số liệu KTTV đến năm 2019, cập nhật tài liệu địa hình năm 2019, điều chỉnh quy hoạch xây dựng thị Ninh Hồ đến năm 2020 tầm nhìn đến năm 2030; Kịch BĐKH năm 2016 Các tài liệu 543 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020 ISBN: 978-604-82-3869-8 sử dụng để tính tốn đặc trưng mưa lũ thiết kế, triều thiết kế, thiết lập mạng thủy văn, thủy lực xây dựng kịch lũ bối cảnh BĐKH Phương pháp tính tốn thử sai: sử dụng tính tốn điều tiết dịng chảy qua hồ chứa Phương pháp mơ hình tốn: Trong phạm vi lưu vực có trạm Đá Bàn trạm đo lưu lượng thực đo từ năm 1976-1981 Vì vậy, để tính tốn xác định dịng chảy làm biên đầu vào cho mơ hình thủy văn - thủy lực, nghiên cứu thiết lập mơ hình MIKE NAM, phân chia 22 lưu vực phận từ đồ địa hình 1:10.000 DEM30m Để tính tốn mơ lũ sơng ngập lụt tồn lưu vực, nghiên cứu ứng dụng mơ hình MIKE FLOOD (kết hợp MIKE 11 MIKE21) với điều kiện biên, biên q trình Q~t tại: xả tràn Hồ Ea Krông Rou thượng nguồn sông Dinh; xả tràn hồ Đá Bàn sông Đá Bàn; xả tràn hồ Suối Trầu suối Trầu nhập lưu vào sông Dinh; xã Ninh Thượng thượng nguồn sông Tân Lâm; xã Ninh Tân thượng nguồn sông Cầu Lâm; xã Ninh An thượng nguồn sông Đá Hàn; Biên mực nước triều Ninh Phú Nhập lưu khu xác định từ mơ hình MIKE NAM đề cập Mạng lưới mô ngập bãi tràn xây dựng từ đồ địa hình 1:10.000 với DEM10m Lưới tính tốn bao gồm 70973 lưới tam giác Mỗi tam giác có diện tích từ 1.000-10.000 m2 Phương pháp phân tích đồ: sử dụng cơng cụ GIS để xây dựng đồ ngập lụt theo kịch tính tốn Xây dựng kịch mơ phỏng: Do tính chất đặc thù lưu vực nhỏ, nghiên cứu đề xuất kịch tính Bảng 1: Các kịch trạng KB Tần suất lũ Tần suất mưa Triều KB 1% 1% 5% KB 2A 5% 5% 5% KB 2B 5% 5% 10% KB 10% 10% 10% Trường hợp xét đến BĐKH, nghiên cứu xem xét trường hợp lũ 5% 10% với NBD theo KB phát thải RCP 4.5 (13cm, 15cm, 18cm) RCP 8.5 (13cm, 15cm, 25cm) tương ứng năm 2025, 2035 2050 KẾT QUẢ TÍNH TỐN Dựa tài liệu đo mưa trạm Ninh Hòa từ năm 1977 – 2019, lượng mưa 1, 3, ngày max thiết kế xác định theo P-III thu phóng theo mơ hình mưa năm 1986 (mưa lũ lịch sử) Do mực nước triều trạm Ninh Phú cửa sơng Cái dừng đo, để xác định mực nước triều Ninh Phú, nghiên cứu sử dụng quan hệ mực nước triều Ninh Phú với trạm Nha Trang Đài KTTV khu vực Nam Trung Bộ xây dựng Kết đường trình triều thiết kế theo tần suất 1%, 5% 10% xác định Để xác định thông số mơ hình MIKE NAM nghiên cứu sử dụng số liệu trạm thủy văn Đá Bàn (1976-1981) Trong đó, trận lũ tháng 9/1978, 10/1980 trận lũ tháng 11/1981 lựa chọn để hiệu chỉnh kiểm định Kết cho thấy hình dạng lũ tính tốn phù hợp với thực đo Sai số tổng lượng nhỏ sai số đỉnh khoảng 0.6%, hệ số NASH đạt từ 0.77 - 0.93 Để hiệu chỉnh kiểm định mô hình trạm Ninh Hịa đo mực nước sử dụng làm trạm kiểm tra Nghiên cứu sử dụng trận lũ tháng 11/2009, 11/2010, 11/2013, 11/2017, 11/2018, 11/2019 để hiệu chỉnh kiểm định, kết cho thấy dạng lũ tính tốn thực đo phù hợp, đỉnh lũ tính tốn thực đo khơng chênh lệch nhiều, hệ số tương quan đạt 0.8, tiêu NASH đạt 0,67 - 0.82, chênh lệch mực nước vết lũ 40 điểm lưu vực dao động từ 0.01m - 0.35m Nhìn chung, với tiêu sai số sau hiệu chỉnh kiểm định mơ hình, mơ hình sử dụng để mơ cho kịch nghiên cứu Từ kết mô mưa - dòng chảy, trận lũ ứng với tần suất thiết hồ Đá Bàn, Suối Trầu, Ea Krơng Rou xác định tính điều tiết qua hồ chứa làm biên đầu vào để mô 544 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020 ISBN: 978-604-82-3869-8 Theo kết mô ngập lụt lưu vực theo kịch lũ thiết kế cho thấy: phạm vi lưu vực nghiên cứu, xã Ninh Lộc Ninh Hà có diện tích ngập lớn nhất, 1000 ha, khu vực có độ sâu ngập lớn 2.5m chiếm khoảng 70% diện tích, cá biệt có khu vực (3.5ha) độ sâu ngập lên tới 4.5m Kế đến xã Ninh Xuân, Ninh Đa, Ninh Phụng, Ninh An, Ninh Quang xã có diện tích ngập khoảng 700ha, nhiên độ sâu ngập 2.5m chiếm khoảng 30% 20% độ sâu ngập từ - 2.5m Các xã có diện độ sâu ngập nhỏ xã Ninh Tây, Ninh Sơn khu vực thượng lưu lưu vực ngập theo KB khơng có nhiều biến động, mức độ tăng khơng đáng kể Hình Diện tích ngập theo KB lũ KẾT LUẬN Nghiên cứu thu thập, cập nhật tài liệu phục vụ mô ngập lụt lưu vực sông Cái - Ninh Hòa điều kiện bối cảnh BĐKH Các tài liệu thu thập từ Sở, Ban ngành Thị xã Ninh Hòa, Khánh Hòa với nguồn tài liệu tin cậy kết phù hợp Theo kết mơ cho 10 kịch bao gồm tần suất lũ khác kịch BDKH, cho thấy vùng hạ lưu sơng Cái Ninh Hịa thường xun bị ngập lụt với độ sâu ngập phổ biến từ 1-2.5m, diện ngập 2.5m chiếm lớn Các xã Ninh Lộc, Ninh Hà, Ninh Xuân, Ninh Phụng, Ninh An nằm vùng rốn lũ nên ngập lụt thường xuyên Mặc dù tác động mực NBD BĐKH diện tích ngập độ sâu ngập không thay đổi đáng kể phạm vi lưu vực Các kết sử dụng để tính tốn thiệt hại đề xuất giải pháp để giảm phạm vi ảnh hưởng lũ lụt lên kế hoạch ứng phó lũ lụt xảy địa phương, nhằm có kế hoạch phát triển KT-XH phù hợp giai đoạn tới Hình Diện tích ngập theo KB lũ TÀI LIỆU THAM KHẢO Hình Bản đồ ngập lụt ứng với tần suất 1% Theo KB BĐKH, phân bố vị trí ngập lụt xã tồn lưu vực khơng có nhiều thay đổi, xã Ninh Lộc, Ninh Hà xã bị ngập lớn Về diện tích ngập, NBD tổng diện tích [1] Đài KTTV khu vực Nam Trung Bộ (2011) Lập đồ ngập lụt khu vực sơng Dinh Ninh Hồ sơng Cái - Nha Trang [2] Trường Đại học Thủy lợi (2017) Báo cáo Xây dựng đồ ngập lụt nước biển dâng tình bão mạnh, siêu bão tỉnh Khánh Hịa, Ninh Thuận, Bình Thuận 545 ... lưu sơng Cái Ninh Hịa thường xuyên bị ngập lụt với độ sâu ngập phổ biến từ 1-2.5m, diện ngập 2.5m chiếm lớn Các xã Ninh Lộc, Ninh Hà, Ninh Xuân, Ninh Phụng, Ninh An nằm vùng rốn lũ nên ngập lụt. .. tích ngập, NBD tổng diện tích [1] Đài KTTV khu vực Nam Trung Bộ (2011) Lập đồ ngập lụt khu vực sông Dinh Ninh Hồ sơng Cái - Nha Trang [2] Trường Đại học Thủy lợi (2017) Báo cáo Xây dựng đồ ngập lụt. .. Phương pháp phân tích đồ: sử dụng công cụ GIS để xây dựng đồ ngập lụt theo kịch tính tốn Xây dựng kịch mơ phỏng: Do tính chất đặc thù lưu vực nhỏ, nghiên cứu đề xuất kịch tính Bảng 1: Các kịch trạng