Bài viết Mô phỏng ngập lụt hạ du hồ Ngàn Trươi khi vỡ đập và xả lũ trình bày tóm tắt kết quả nghiên cứu mô phỏng ngập lụt khi vỡ đập và xả lũ lớn hồ Ngàn Trươi nằm trong khuôn khổ dự án Việt Nam - New Zealand về An toàn đập và vùng hạ du - Pha 2.
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 MÔ PHỎNG NGẬP LỤT HẠ DU HỒ NGÀN TRƯƠI KHI VỠ ĐẬP VÀ XẢ LŨ Hoàng Thanh Tùng1, Nguyễn Hoàng Sơn1 Trường Đại học Thủy lợi, email: httung@tlu.edu.vn, MỞ ĐẦU Hồ Ngàn Trươi thuộc lưu vực hệ thống Sơng Cả (Hình 1), nằm địa bàn huyện miền núi Vũ Quang cơng trình hệ thống thủy lợi đa mục tiêu Ngàn Trươi Cẩm Trang, có nhiệm vụ cung cấp nước tưới cho 32.585 đất canh tác, 6.000 nuôi trồng thủy sản huyện, thị xã phía Bắc Hà Tĩnh Với cao trình thiết kế đỉnh đập đạt 57,8m, dung tích hồ chứa 775 triệu m3, đập hồ Ngàn Trươi có nhiệm vụ tích nước điều tiết lũ cho vùng hạ du với dung tích phịng lũ 157 triệu m3 Vùng hạ du đập Ngàn Trươi gồm phần huyện: Vũ Quang, Đức Thọ, Hương Sơn, Hương Khê thị xã Hồng Lĩnh số cơng trình quan trọng liên quan đến an ninh quốc gia, việc mô ngập lụt vỡ đập xả lũ quan trọng xây dựng kế hoạch dự phòng khẩn cấp (EPP Emergency Preparedness Plan) xả lũ lớn hồ Ngàn Trươi nằm khuôn khổ dự án Việt Nam - New Zealand An toàn đập vùng hạ du - Pha 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Sơ đồ tiếp cận mô ngập lụt hạ du hồ Ngàn Trươi minh họa Hình đây: Tính tốn d/c lũ đến hồ, lưu vực phụ cận PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN Số liệu mưa, dịng chảy Mơ hình thủy lực, mơ vỡ đập & ngập lụt Tính tốn thủy lực với u cầu xả lũ, nguy kịch vỡ đập Công cụ GIS (phân tích khơng gian) Bản đồ ngập lụt với cấp độ sâu, vận tốc Cảnh báo nguy ngập lụt cho hạ du, ước tính nhanh thiệt hại Hình Sơ đồ tiếp cận tính tốn mơ ngập lụt hạ du hồ Ngàn Trươi Hình Lưu vực hệ thống sông Cả thuộc địa phận Việt Nam Bài báo trình bày tóm tắt kết nghiên cứu mơ ngập lụt vỡ đập Theo sơ đồ đây, mơ hình thủy văn mơ dịng chảy đến hồ khu phía sau hồ Ngàn Trươi sử dụng mơ hình MIKE-NAM; Mơ hình mơ vỡ đập lựa chọn cho hồ Ngàn Trươi modun Dambreak tích hợp phần mềm MIKE Modun tích hợp nhiều cơng thức kinh nghiệm sử dụng rộng rãi giới nghiên cứu sử dụng cơng thức Froehlich (2008); Mơ hình thủy lực diễn tốn dịng chảy lũ phía sau đập xuống hạ du mơ hình thủy lực MIKE 11 MIKE 21 kết nối với MIKE-FLOOD Vì điều kiện khơng có trạm đo 709 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 thủy văn hạ lưu hồ Ngàn Trươi, nên nhóm nghiên cứu khai thác ảnh vệ tinh Landsat chụp khu vực hồ Ngàn Trươi bị ngập lụt trận lũ tháng năm 2013 tài liệu điều tra vết lũ để hiệu chỉnh mơ hình thơng qua diện ngập lụt giải đoán từ ảnh để tăng độ xác mơ hình Đây cách làm mà nước tiên tiến giới thường áp dụng Mơ hình phân tích khơng gian ArcGIS sử dụng để xây dựng đồ ngập lụt ứng với kịch tính tốn khác từ kết mơ mơ hình thủy lực chiều nói KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Xây dựng mô hình MIKE-NAM cho lưu vực sơng La Từ đồ địa hình 1:10.000 DEM30m, nhóm nghiên cứu tiến hành xây dựng mơ hình MIKE NAM cho lưu vực sơng La minh họa Hình đây: 3.2 Xây dựng mơ hình thủy lực MIKE 11 cho lưu vực sông La Mạng thủy lực MIKE 11 lưu vực sơng La (Hình 4) xây dựng từ tài liệu mặt cắt ngang, mặt cắt dọc sông Viện Kỹ thuật cơng trình, trường ĐHTL vừa khảo sát, đo đạc năm 2018 Mơ hình hiệu chỉnh với trận lũ từ 1h ngày 12/10/2010 đến 1h ngày 30/10/2010 trạm thủy văn Hòa Duyệt trạm Linh Cảm với hệ số tương quan dòng chảy tính tốn thực đo đạt 0.975, số Nash–Sutcliffe đạt 0.92 Sai số đỉnh lũ nhỏ (1.7%) Thời gian xuất đỉnh lũ chênh lệch không nhiều Kết kiểm định mơ hình cho trận lũ từ 1h ngày 12/10/2016 đến 1h ngày 25/10/2016 tốt với hệ số tương quan dịng chảy tính tốn thực đo đạt 0.948, số Nash– Sutcliffe đạt 0.90 Sai số đỉnh lũ nhỏ (1.8%) Thời gian xuất đỉnh lũ chênh lệch khơng nhiều Như hồn tồn sử dụng mơ hình MIKE11 mơ biên cho mơ hình MIKE 21 khu vực hạ du hồ Ngàn Trươi Chợ Tràng Sơn Diệm Ngàn Trươi Khe Trí Đá Hàn Hình Mơ hình MIKE-NAM lưu vực sơng La Sông Tiêm Hố Hô Số liệu đầu vào mô hình MIKE NAM mưa, bốc lưu lượng dòng chảy thực đo Do lưu vực hồ Ngàn Trươi khơng có số liệu đo đạc dịng chảy, nên lưu vực khống chế trạm thủy văn Sơn Diệm lựa chọn làm lưu vực tương tự Các trận lũ tháng 9/1978 trận lũ tháng 10/2010 chọn để hiệu chỉnh mơ hình; trận lũ tháng tháng 10 năm 2013 chọn để kiểm định mơ hình Chỉ số đánh giá q trình hiệu chỉnh mơ hình NASH cho trận lũ đạt 0,91 0,9, cho kiểm định mơ hình đạt 0,96 0,75 Hình Mạng thủy lực xây dựng MIKE 11 cho lưu vực sơng La 3.3 Xây dựng mơ hình thủy lực MIKE 21 cho khu vực hạ du hồ Ngàn Trươi Mô hình xây dựng vào tài liệu địa hình DEM bay chụp năm 2019 với độ phân giải 5cm cho khu vực hạ du hồ Ngàn Trươi Lưới tính tốn bao gồm 46993 lưới tam giác bao phủ khu vực hạ du hồ Ngàn Trươi khu vực từ hồ Hố Hô đến ngã ba Chợ Tràng (Hình 5) Thơng số mơ 710 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 hình MIKE 21 chủ yếu hệ số nhám tìm thơng qua q trình hiệu chỉnh kiểm định mơ hình Tuy nhiên, đề cập trên, phía sau hồ Ngàn Trươi khơng có trạm đo đạc thủy văn khơng thể hiệu chỉnh kiểm định mơ hình thủy lực theo cách Nhóm nghiên cứu tìm khai thác ảnh vệ tinh chụp ngày 22/9/2013, vào thời điểm khu vực hạ du hồ Ngàn Trươi bị ngập lụt kết hợp với vết lũ điều tra để hiệu chỉnh mơ hình đến mức chấp nhận diện ngập Hình Bản đồ ngập lụt hồ Ngàn Trươi xả lũ TK 0,5% Bảng Minh họa kết ảnh hưởng ngập lụt đến mạng lưới giao thông khu vực hạ lưu hồ Ngàn Trươi Đơn vị: km Hình Mạng thủy lực chiều khu vực hạ du Hồ Ngàn Trươi MIKE 21 3.4 Xây dựng đồ ngập lụt ước tính ảnh hưởng ngập lụt khu vực hạ du hồ Ngàn Trươi Từ mô hình thủy văn, thủy lực chiều xây dựng trên, nhóm nghiên cứu tiến hành tính tốn mơ ngập lụt khu vực hạ du hồ Ngàn Trươi ảnh hưởng ngập lụt đến sở hạ tầng, dân sinh cho 10 kịch Các kịch mô bao gồm: hồ xả lũ thiết kế 0,5%, lũ kiểm tra 0,1%, lũ 0,01%, lũ thường xuyên 10%, 5%, vỡ đập chính, vỡ đập phụ ngày mưa, vỡ đập chính, vỡ đập phụ ngày nắng, vỡ cửa tràn ngày nắng Hình Bảng sau minh họa kết xây dựng đồ ngập lụt hồ xả lũ thiết kế 0,5% kết đánh giá ảnh hưởng ngập lụt đến mạng lưới giao thông hạ du hồ TT Xã/ Thị trấn Thị trấn Vũ Quang Xã Sơn Thọ Xã Hương Minh Xã Hương Thọ Đường Đường giao làng, Đường thơng ngõ nơng nhỏ thơn 0.2 9.9 2.9 0.0 0.8 0.5 6.2 15.4 4.7 6.3 9.0 0.9 KẾT LUẬN Nghiên cứu áp dụng thành công công cụ tiên tiến mô hình thủy văn, thủy lực 1, chiều với kỹ thuật Viễn thám GIS mô ngập lụt đánh giá ảnh hưởng ngập lụt khu vực hạ du hồ Ngàn Trươi vỡ đập xả lũ lớn Với số liệu thu thập, khảo sát điều tra bổ sung có nguồn gốc rõ ràng nên kết đạt nghiên cứu tài liệu tham khảo có giá trị việc xây dựng Chương trình dự phịng khẩn cấp (EPP) cho hồ điều hành cơng tác phịng chống giảm nhẹ thiên tai tỉnh Hà Tĩnh TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Danish Hydraulic Institute (DHI) Tài liệu hướng dẫn sử dụng phần mềm MIKE [2] Tung, H T., Son N H (2019) Báo cáo thủy văn, thủy lực mô ngập lụt hạ du hồ Ngàn Trươi 711 ... thông khu vực hạ lưu hồ Ngàn Trươi Đơn vị: km Hình Mạng thủy lực chiều khu vực hạ du Hồ Ngàn Trươi MIKE 21 3.4 Xây dựng đồ ngập lụt ước tính ảnh hưởng ngập lụt khu vực hạ du hồ Ngàn Trươi Từ mơ... tính tốn mơ ngập lụt khu vực hạ du hồ Ngàn Trươi ảnh hưởng ngập lụt đến sở hạ tầng, dân sinh cho 10 kịch Các kịch mô bao gồm: hồ xả lũ thiết kế 0,5%, lũ kiểm tra 0,1%, lũ 0,01%, lũ thường xuyên... 5%, vỡ đập chính, vỡ đập phụ ngày mưa, vỡ đập chính, vỡ đập phụ ngày nắng, vỡ cửa tràn ngày nắng Hình Bảng sau minh họa kết xây dựng đồ ngập lụt hồ xả lũ thiết kế 0,5% kết đánh giá ảnh hưởng ngập