Nghiên cứu xây dựng bản đồ ngập lụt lưu vực sông Bùi và vùng phụ cận

Bài viết Nghiên cứu xây dựng bản đồ ngập lụt lưu vực sông Bùi và vùng phụ cận trình bày kết quả nghiên cứu đã sử dụng mô hình MIKE FLOOD kết hợp với phần mềm ArcGIS để đánh giá diễn biến ngập lụt và xây dựng bản đồ ngập lụt, úng cho lưu vực sông Bùi và vùng phụ cận theo các kịch bản.

TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN Bài báo khoa học Nghiên cứu xây dựng đồ ngập lụt lưu vực sông Bùi vùng phụ cận Nguyễn Duy Quang1, Lê Viết Sơn1, Bùi Tuấn Hải1*, Bùi Thế Văn1, Trần Thị Thanh Dung1 Viện Quy hoạch Thủy lợi, Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn; nguyenduyquang.wru@gmail.com; levietson2211@gmail.com; buituanhai@gmail.com; vanbt53@wru.vn; thanhdung240185@gmail.com *Tác giả liên hệ: buituanhai@gmail.com; Tel.: +84–989336330 Ban Biên tập nhận bài: 9/8/2022; Ngày phản biện xong: 12/9/2022; Ngày đăng bài: 25/9/2022 Tóm tắt: Lưu vực sơng Bùi vùng phát triển kinh tế trọng điểm thủ đô Hà Nội, nhiên lưu vực lại thường xuyên xảy ngập úng Bài báo trình bày kết nghiên cứu sử dụng mơ hình MIKE FLOOD kết hợp với phần mềm ArcGIS để đánh giá diễn biến ngập lụt xây dựng đồ ngập lụt, úng cho lưu vực sông Bùi vùng phụ cận theo kịch Nghiên cứu tính tốn mơ hình thủy lực lũ chiều chiều sông vùng ngập khu vực nghiên cứu với kịch tần suất mưa, lũ 1%, 2%, 5%, 10% Kết tính tốn sử dụng để xây dựng đồ ngập lụt tương ứng với kịch tần suất cho lưu vực sông Bùi vùng phụ cận Sản phẩm nghiên cứu áp dụng giúp quan quản lý chuẩn bị ứng phó giảm thiểu thiệt hại có lũ lụt xảy địa bàn Từ khóa: Sơng Bùi; Bản đồ ngập lụt; MIKE11; MIKE21 Giới thiệu Việt Nam nước chịu ảnh hưởng nặng nề biến đổi khí hậu (BĐKH) Những biến đổi gây trình động lực trái đất, xạ mặt trời phần hoạt động người Trong điều kiện phức tạp BĐKH tồn cầu, loại hình thiên tai tự nhiên có nguồn gốc khí tượng thủy văn đặc biệt tai biến lũ lụt loại hình thiên tai xảy mức độ cường độ ngày mạnh hơn, gây thiệt hại nặng nề cho người môi trường Thiên tai lũ lụt trở thành mối đe dọa thường xuyên sản xuất đời sống Những mối đe dọa ngày trở lên nghiêm trọng mật độ dân số tăng lên hoạt động kinh tế xã hội ngày phát triển Việc nghiên cứu tổng thể đánh giá tác động thiệt hại mưa lũ gây với đời sống kinh tế xã hội lưu vực sơng Đáy nói chung lưu vực sơng Bùi phụ cận nói riêng [1–2], từ có phương pháp ứng phó với mưa lũ tương lai đặt cấp thiết Trên giới, năm gần có thay đổi quan điểm phương thức ứng phó với thiên tai nói chung với lũ lụt nói riêng Thế giới chuyển dần từ phương thức phịng chống sang thích ứng Một khái niệm nhiều nước áp dụng “Room for rivers” Ở Việt Nam, nghiên cứu lũ ngập lụt quan tâm năm gần đây, đặc biệt sử dụng công nghệ viễn thám mưa vệ tinh [3–4] Đặc biệt nghiên cứu xây dựng đồ ngập lụt từ đề xuất giải pháp cho vấn đề ngập lụt nghiên cứu xây dựng đồ ngập lụt Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2022, 741, 29-41; doi:10.36335/VNJHM.2022(741).29-41 http://tapchikttv.vn/ Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2022, 741, 29-41; doi:10.36335/VNJHM.2022(741).29-41 30 công cụ hỗ trợ cơng tác ứng phó với thiên tai triển khai nhiều vùng Việt Nam [5– 12] Các phương án giải trình trạng ngập lụt đưa hầu hết tập trung vào chỉnh trị dòng chảy việc xây dựng cơng trình Ngay thủ đô Hà Nội, địa bàn tập trung đông dân cư thuộc huyện Chương Mỹ, Quốc Oai lại thường xuyên xảy tình trạng ngập lụt làm ảnh hưởng tới đời sống dân sinh kinh tế mặt thủ đô Dù hay xảy ngập lụt đến chưa có nghiên cứu cụ thể áp dụng cho lưu vực Những năm gần đây, thành phố Hà Nội quan tâm đến tình trạng ngập lụt đến địa bàn giải pháp quy mô cục việc lên đê số vị trí tuyến đê Tả Hữu Bùi, giải pháp chưa mang lại hiệu rõ rệt Để đánh giá rủi ro ngập lụt lưu vực sông Bùi vùng phụ cận, nghiên cứu ứng dụng mơ hình thủy lực phần mềm họ MIKE gồm MIKE 11, MIKE 21FM MIKE FLOOD để nghiên cứu dòng chảy lũ sơng Tích, Bùi, Đáy, Thanh Hà, sơng Con, kết hợp với phần mềm ArcGIS xây dựng đồ ngập lụt, đánh giá nguy ngập lụt cho lưu vực Ngồi kết đồ ngập lụt, cơng cụ mơ hình thủy lực bàn giao cho sở ban ngành có chun mơn sử dụng cho việc dự báo lũ sớm cho lưu vực Số liệu sử dụng phương pháp nghiên cứu 2.1 Phạm vi nghiên cứu Lưu vực sông Bùi vùng phụ cận (bao gồm sơng Tích, sơng Đáy) có diện tích lưu vực khoảng 1.726 km2, giới hạn sơng Đà sơng Hồng phía Bắc, sơng Đáy phía Đơng phía Nam, phía Tây đường phân lưu với lưu vực sơng Hồng Long (Hình 1) Hình Bản đồ lưu vực sông Bùi phụ cận Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2022, 741, 29-41; doi:10.36335/VNJHM.2022(741).29-41 31 Về phạm vi hành lưu vực sơng Bùi vùng phụ cận bao gồm huyện, thị sau: Ba Vì, Sơn Tây, Phúc Thọ, Thạch Thất, Quốc Oai, Chương Mỹ, Mỹ Đức (Hà Nội) huyện Lương Sơn (Hồ Bình), đó, khu vực chịu ngập lụt, úng nghiêm trọng phía hữu Bùi huyện Chương Mỹ hữu Tích Quốc Oai, bao gồm xã Thuỷ Xuân Tiên, Thanh Bình, Tân Tiến, Nam Phương Tiến, Hữu Văn, Hoàng Văn Thụ, Mỹ Lương, Trần Phú, Hồng Phong Đồng Lạc (Chương Mỹ), Đông Yên (Quốc Oai) Vấn đề ngập lũ lưu vực sông Bùi vấn đề phức tạp vừa có nguyên nhân lũ sơng lớn tràn vào đồng, vừa có ngun nhân từ lũ núi (lũ rừng ngang) chảy tràn qua lưu vực, vừa phải nghiên cứu việc chuyển lũ từ sông Hồng vào sông Đáy Hệ thống đê điều lưu vực sơng Tích, sơng Bùi bao gồm tuyến Hữu Đáy ngăn lũ từ sơng Đáy, Tả Tích, Hữu Tích ngăn lũ sơng Tích, Tả Bùi, Hữu Bùi tuyến đê suối nội đồng vùng hữu Bùi ngăn lũ sơng Bùi Nhìn chung hệ thống đê địa bàn hồn chỉnh, đảm bảo phịng chống lũ Tồn vùng nghiên cứu thuộc huyện, thị có tổng số 68 cống đê đó: 45 cống đê Tả Tích, cống đê Hữu Tích, 10 cống đê Tả Bùi, cống đê Hữu Bùi Ngồi địa bàn lưu vực cịn có hàng chục trạm bơm tiêu lớn nhỏ với quy mơ cơng suất máy bơm từ 1.000÷8.400 m3/h Trong năm 2008, 2017 2018 mưa lớn gây ngập lụt nghiêm trọng địa bàn, ước tính thiệt hại hàng nghìn tỷ đồng (Hình 2) Tình trạng ngập sâu, kéo dài thường xảy số xã phía tả Bùi thuộc huyện Chương Mỹ Thủy Xuân Tiên Nam Phương Tiến (a) (b) Hình Ngập lụt lưu vực sông Bùi: (a) năm 2017; (b) năm 2018 2.2 Thiết lập mơ hình thủy lực tính tốn ngập lụt 2.2.1 Thiết lập mơ hình thủy lực chiều MIKE11 Bộ mơ hình thủy lực MIKE xây dựng phát triển Viện Thủy lực Đan Mạch (DHI), du nhập áp dụng thử nghiệm cho số lưu vực sông Việt Nam khuôn khổ dự án Tăng cường lực cho Viện ngành nước DANIDA tài trợ Mơ hình MIKE 11 phần mềm kỹ thuật chuyên dụng Viện Thuỷ lực Đan Mạch (DHI) xây dựng phát triển khoảng 20 năm trở lại đây, ứng dụng để mô chế độ thủy lực, chất lượng nước vận chuyển bùn cát vùng cửa sông, sông, hệ thống tưới, kênh dẫn hệ thống dẫn nước khác [13] Xây dựng mơ hình thủy lực chiều MIKE 11 cho lưu vực nghiên cứu với việc thiết lập thông số kỹ thuật sau: a) Thiết lập sơ đồ mạng sông Mạng sông: Mạng sông đưa vào tính tốn thể hình + Sông Hồng: Từ trạm thủy văn Sơn Tây đến trạm thủy văn Hà Nội dài: 45,283 km Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2022, 741, 29-41; doi:10.36335/VNJHM.2022(741).29-41 32 + Sông Đuống: Từ ngã ba Hồng–Đuống đến trạm thủy văn Thượng Cát dài 3,625 km + Kênh Cẩm Đình–Hiệp Thuận từ cống Cẩm Đình đến Đập Đáy dài 13,64 km + Tồn sơng Đáy: từ sau ngã ba Đập Đáy đến trạm thủy văn Phủ Lý, dài 124,396 km + Sơng Tích: từ Lương Phú (vị trí giáp với sông Đà) đến cửa nhập lưu vào sông Bùi cầu Tân Trượng dài 96,576 km + Sông Bùi: từ Cầu Tân Trượng đến cử nhập lưu vào sông Đáy Ba Thá dài 25,096 km + Sông Con: cầu Đồng Chũi (thị trấn Lương Sơn) đến nhập lưu vào sông Bùi Xuân Mai dài 14,329 km + Sông Thanh Hà: từ Quan Sơn đến cửa nhập lưu vào sông Đáy cầu Hội Xá, dài 13,635 km Ngồi cịn các nhánh kênh: sơng Bến Gị, suối Cầu Tây, kênh An Mỹ Hình Sơ đồ mạng sơng tính tốn Bảng Tổng hợp mạng sơng tính tốn TT Tên sơng Chiều dài (km) Sơng Tích 96,576 Hạ lưu cống Lương Phú Sông Bùi Sông Con Sông Hồng Sơng Đuống Sơng Đáy Kênh Cẩm Đình 25,096 14,329 45,283 Cầu Tân Trượng Cầu Đồng Chũi TV Sơn Tây Điểm cuối Nhập lưu vào sông Bùi Cầu Tân Trượng Nhập lưu vào sông Đáy Ba Thá Nhập lưu vào sông Bùi TTV Hà Nội 3,625 Ngã ba Hồng _Đuống TTV Thượng Cát Hạ lưu đập Đáy Ngã sơng Hồng Cẩm Đình TTV Phủ Lý 124,396 13,64 Điểm đầu 13,625 Hồ Quan Sơn Bến Gò 7,72 Hồ Văn Sơn Cầu Tây 8,41 Hồ Đồng Sương Thanh Hà 10 Điểm đầu sông Đáy Nhập lưu vào sơng Đáy Đốc Tín – Mỹ Đức Nhập lưu vào sông Bùi cầu Yên Trình Nhập lưu vào sơng Bùi cầu Thuần Lương Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2022, 741, 29-41; doi:10.36335/VNJHM.2022(741).29-41 33 b) Thiết lập thơng số cơng trình Trong phạm vi vùng nghiên cứu mơ hình chiều Mike 11, thiết lập đưa vào hai cơng trình kiểm sốt đầu mối bao gồm cống Cẩm Đình Hiệp Thuận Bảng Bảng thơng số cơng trình mơ TT Thơng số Sông Cao độ đáy cửa vào Cao độ đáy cửa Hệ số nhám Số cửa cống Cống Cẩm Đình CD_HT 3 0,025 Cống Hiệp Thuận Đoạn Đập Đáy 2 0,025 Hình Mơ cơng trình mơ hình Mike11 c) Thiết lập tài liệu địa hình tính tốn cập nhật số liệu mặt cắt ngang Tài liệu địa hình thừa kế dự án Quy hoạch phòng chống lũ quy hoạch đê điều hệ thống sơng Hồng, Thái Bình [14], ngồi cịn cập nhật địa hình năm 2019, 2020 Chi tiết sơng chính, sơng nhánh đưa vào mạng sơ đồ tính tốn thủy lực sau: - Sơng Hồng: từ trạm thủy văn Sơn Tây đến trạm thủy văn Hà Nội sử dụng 36 mặt cắt ngang từ mặt cắt 46 đến mặt cắt 86 Tổng cục Phòng, Chống Thiên Tai đo năm 2019 - Sơng Tích: Từ Vật Lại đến cầu Tân Trượng, sử dụng 47 mặt cắt ngang Cục Đê điều Phòng chống lụt bão đo năm 2009 30 mặt cắt đề tài đo năm 2020 - Sông Bùi: Sử dụng 25 mặt cắt đề tài năm 2020 - Sông Đáy: Sử dụng 85 mặt cắt ngang Cục Đê điều Phòng chống lụt bão đo năm 2011 - Kênh Cẩm Đình: sử dụng 18 mặt cắt Cục Đê điều Phòng chống lụt bão đo năm 2011 - Sông Thanh Hà: Sử dụng 17 mặt cắt Viện Quy hoạch Thủy lợi đo năm 2009 - Cập nhật mặt kênh đề tài đo năm 2020: Sông Con (15 mặt cắt), sơng Bến Gị (6 mặt cắt), suối Cầu Tây (8 mặt cắt), kênh An Mỹ (16 mặt cắt) d) Thiết lập điều kiện biên mô hình Tổng cộng mơ hình MIKE 11 thiết lập có biên trên, biên dọc trục sơng biên Các biên tính tốn thủy văn thiết lập vào mơ hình MIKE 11 Các biên tính tốn thủy văn cho dạng lũ năm 2018, 2020 phục vụ hiệu chỉnh kiểm định dạng lũ năm 2008 ứng với tần suất 1%, 2%, 5%, 10% phục vụ mơ Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2022, 741, 29-41; doi:10.36335/VNJHM.2022(741).29-41 34 Bảng Mưa diện ngày max theo trạm ứng với số năm mô STT Năm X5max (mm) Tần suất (%) 2008 514,8 1,2 2017 259,9 33,2 2018 306,0 19,7 2020 121,2 94 Hình Phân chia tiểu lưu vực mơ hình MIKE NAM - Biên mơ hình thuỷ lực: q trình lưu lượng theo thời gian Q = f(t) vị trí điểm đầu đoạn sơng tính tốn với mạng sơng tính tốn xác định ta có biên mơ hình thủy lực vị trí sau: Quan Sơn sơng Thanh Hà; Cầu Đồng Chũi sông Con; hồ Văn Sơn kênh Bến Gò hồ Đồng Sương suối Cầu Tây - Biên dọc sơng mơ hình thủy lực: đường trình lưu lượng Q = f(t) gia nhập khu tính tốn mơ hình thuỷ văn (mơ hình NAM) (Hình 5) - Biên mơ hình thuỷ lực: q trình mực nước theo thời gian Z = f(t) trạm thủy văn Phủ Lý sông Đáy e) Thiết lập điều kiện ban đầu Cần xác định mặt nước ban đầu cho MIKE11, điều kiện không ảnh hưởng đến kết tính tốn sau thời gian mơ đủ dài Mực nước ban đầu với mục đích làm trơn tru mơ hình Trong tính tốn cao độ mặt nước ban đầu lấy số với mực nước, lưu lượng ban đầu lấy Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2022, 741, 29-41; doi:10.36335/VNJHM.2022(741).29-41 35 Khi chạy mơ hình chạy Parameter trước để lấy điều kiện chạy cho file host Thì mực nước ban đầu lấy theo file Parameter f) Thiết lập thông số thủy lực Độ nhám đáy sông: Độ nhám đáy sông thông số thủy lực quan trọng mơ hình MIKE 11 Độ nhám đáy sông phụ thuộc vào mức độ gồ ghề đáy sơng, đặc tính vật lý hạt đáy sông Độ nhám đáy sông thông số đo đạc được, mà xác định thống qua q trình hiệu chỉnh mơ hình 2.2.2 Mơ hình thủy lực chiều MIKE21 MIKE 21 FM mơ hình hai chiều ứng dụng cho khu vực cửa sông, vùng ngập lũ, vùng ven biển khơi, phát triển Viện thủy lực Đan Mạch (Denmark Hydraulic Institute) “FM” viết tắt từ “flexible mesh” (nghĩa lưới linh hoạt), đặc điểm bật khác biệt mơ hình với mơ hình hai chiều khác việc tạo lưới tính tốn mà thường lưới chữ nhật lưới cong [15] a) Xây dựng lưới chiều Miền tính thủy lực hai chiều xác định khu vực có khả chịu ảnh hưởng lớn có lũ xuất mưa lớn Tại khu vực nghiên cứu miền tính xác định dựa vào kết phân tích tài liệu điều tra vết lũ, đồ địa hình tỷ lệ 1:5.000, 1:10.000 Sau phân tích, vùng tính tốn ngập lụt giới hạn phía bên hữu sơng Tích sơng Bùi Tuy nhiên, xác định miền tính tồn phần diện tích nói mơ hình MIKE 21 mô giới hạn tài ngun thời gian tính tốn Tồn miền tính tốn sau xác định sơ thơng qua mơ hình số độ cao tồn cầu SRTM, tiếp tục chia thành vùng nhỏ diện tích khoảng 28.406 (Hình 6) Để cân yếu tố kể việc thiết lập lưới tính cần xem xét cho điều kiện tính tốn cụ thể Trong nghiên cứu này, việc thiết lập thơng số lưới tính chia thành loại, với mật độ lưới giảm dần từ phía sơng vào đồng Hình Lưới tính tốn vùng nghiên cứu Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2022, 741, 29-41; doi:10.36335/VNJHM.2022(741).29-41 36 Đặc biệt vùng nghiên cứu khu vực hữu sông Bùi Khu vực đê qua chia lưới dày với diện tích lưới lớn 400 m2, khu vực ven sơng khơng có đê qua chia lưới có diện tích lưới lớn 1.000 m2, khu vực đồng chia thưa để giảm thời gian tính tốn Tương tự, khu vực hữu Tích, nơi có đê bối qua chia lưới với diện tích lưới lớn 400 m2, khu vực đồng chia thưa Diện tích lưới nhỏ thiết lập với diện tích 88 m2 Các ô lưới chia tự động phương pháp nội suy Khi miền tính chia thành 79.798 phần tử với 41.532 nút lưới đáp ứng yêu cầu ổn định, độ phân giải thời gian tính tốn mơ hình chiều (Hình 6) b) Biên tập liệu cao độ Một bước quan trọng q trình thiết lập mơ hình hai chiều cần phải thiết lập địa hình miền tính Dữ liệu sở để mơ hình mơ hướng chuyển động dòng chảy tương tác thủy lực toàn hệ thống Mơ hình sử dụng bình đồ địa hình chi tiết 1:5.000, 1:10.000 cho khu vực tính tốn c) Thiết lập mơ cơng trình Trong kịch tính tốn mơ hình đưa vào đê chính, đê bối đường quốc lộ, tỉnh lộ Chiều dài đê, đường giao thông đoạn qua khu vực nghiên cứu Cao độ đường thay đổi theo chiều dọc đê, đường - Tuyến đê Hữu Bùi, tuyến đê bối: Bình Phúc–Ngọc Bài, Phú Sơn–Phú Bài, Khoang Ơng, Gơ Rơm–Việt n, Đồng Thượng - Đường giao thông: đường quốc lộ 6, 21; đường Láng Hòa Lạc, Cao độ tuyến đê, đường điều tra thu thập, tuyến đường chuyển thành file xyz để đưa vào mơ hình, khoảng cách trung bình nút 80–100 m Các trường hợp tính tốn giả thiết với kịch đê khơng bị vỡ nước tràn qua Vị trí số tuyến đê, đường đưa vào tính tốn thể Hình 7b Trong kịch tính tốn mơ hình đưa vào đường đê chính, đê bối, đường quốc lộ để đảm bảo ổn định chi tiết cho mô hình (a) (b) Hình (a) Bản đồ số độ cao (Bathymetry) khu vực nghiên cứu; (b) Vị trí đường giao thông, đê (các nút thể điểm cao độ dọc đường 2.2.3 Liên kết mơ hình thủy lực chiều chiều Mặc dù mơ hình MIKE 11 MIKE 21 có ưu điểm vượt trội việc mơ dịng chảy chiều mạng lưới sơng phức tạp mơ chiều dòng chảy tràn bè mặt đồng ruộng Nhưng xét riêng rẽ có nhiều hạn chế mơ ngập Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2022, 741, 29-41; doi:10.36335/VNJHM.2022(741).29-41 37 lụt Vì cần phải kết nối MIKE 11 MIKE 21 để tạo thành mơ hình MIKE FLOOD Nối kết nhiều ô MIKE 21 với phần cuối nhánh MIKE 11 nối kết với đầu nhánh khác để hạ du mạng sông MIKE FLOOD tạo kết nối lưới MIKE 21 chi tiết vào mạng MIKE 11 lớn [16–17] Mô hình MIKE FLOOD sử dụng nhiều nghiên cứu mơ dịng chảy lũ gây ngập lụt, úng nước giới [18–20] Đối với kịch tính tốn, mực nước lịng sơng mơ hình MIKE 11 vượt q cao độ bờ sơng điểm nước tràn vào bãi (khu vực thuộc phạm vi tính tốn mơ hình MIKE 21) Mơ hình MIKE FLOOD nghiên cứu đoạn liên kết: hữu sông Tích, hữu Bùi, tả hữu sơng Con 2.3 Xây dựng đồ ngập lụt, úng Dựa kết tính tốn thủy lực lũ lưu vực sơng Bùi vùng phụ cận với kịch trích xuất thơng tin u cầu diện ngập, vị trí ngập, độ sâu ngập, vận tốc dịng chảy… từ mơ hình MIKE FLOOD số hóa theo định dạng file phần mềm đồ Arc–Map thông qua công cụ nội suy điểm Natural Neighbor sau chồng lớp lên đồ tỷ lệ 1:10.000, 1:50.000 theo hệ tọa độ WGS84–48N Các trị số tính tốn mơ hình tính tốn cho nút lưới với cao độ mặt đất tự nhiên, cao trình mực nước ngập, độ sâu mực nước ngập, vận tốc dòng chảy theo thời đoạn Bản đồ tiếp tục biên tập, chỉnh sửa theo yêu cầu kỹ thuật, giao diện thể đáp ứng tiêu chuẩn Kết thảo luận 3.1 Kết hiệu chỉnh, kiểm định mô mơ hình thủy lực Sau liên kết mơ hình MIKE 11 với MIKE 21, mơ mơ hình tiến hành Kết nhận từ mơ hình lần chạy so sánh với tài liệu thực đo trạm Ba Thá để xác định xem tính xác kết Trong nghiên cứu mà tài liệu yêu cầu đầy đủ xác việc hiệu chỉnh mơ hình cần thông qua việc hiệu chỉnh hệ số Manning Lựa chọn thời gian mô lũ từ 15/07/2018 đến 27/08/2018 (Hình 8) Bảng Kết tính tốn mực nước trận lũ tháng 7–8/2018 (từ 15/7/2018–27/08/2018) hiệu chỉnh mơ hình Mike Flood TT Vị trí Ba Thá Sơng Đáy MN thực đo max (m) 6,25 MN mô (m) 6,251 Hình Mực nước tính tốn thực đo trạm Ba Thá, hiệu chỉnh cho năm 2018 Sai số 0,001 Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2022, 741, 29-41; doi:10.36335/VNJHM.2022(741).29-41 38 Trên sở thông số xác định q trình tính tốn mơ trận lũ thực tế tháng 7–8/2018, nhóm nghiên cứu tiến hành tính tốn kiểm định mơ hình với trận lũ thực tế xảy tháng 11/2008 10/2020 Bảng Mực nước lớn thực đo mô vị trí trận lũ tháng 11/208 (từ 31/10/2008– 10/11/2008), kiểm định mơ hình Mike Flood TT Vị trí Ba Thá Sơng Đáy MN thực đo max (m) 6,341 MN mô (m) 6,34 Sai số 0,001 Bảng Mực nước lớn thực đo mô vị trí trận lũ tháng 10/2020 (từ 1/10/2020– 26/10/2020), kiểm định mơ hình Mike Flood TT Trạm Sơng Cầu Đồng Chũi Ba Thá Sông Con Đáy Hmax (m) Thực đo Tính tốn 13,389 13,368 4,001 Sai số (m) –0,021 0,001 Kết tính tốn mơ trận lũ tháng 11/2008 10/2020 cho thấy sai số tính tốn đo đạc –0,021÷0,001 m Mặt khác tồn đường q trình mực nước, lưu lượng vị trí có dạng đường lũ lên xuống phù hợp bám sát với (Hình 9) (a) (b) Hình Mực nước tính tốn thực đo trạm Ba Thá, kiểm định: (a) năm 2008; (b) năm 2020 3.2 Kết xây dựng đồ ngập lụt, úng Sau hiệu chỉnh, kiểm định so sánh kịch bất lợi, nhóm nghiên cứu chọn đường trình lũ năm 2008 để tiến hành tính tốn kịch tần suất xác định diện tích ngập lụt cho xã theo mức ngập cụ thể Các kịch tính toán lũ tần suất mưa lũ 10%, 5%, 2%, 1% Chi tiết số liệu đồ thể hình 10–11, bảng 7, kết ngập lụt úng, so sánh diện tích ngập với kịch Bảng Diện tích ngập lụt huyện lưu vực ứng với kịch tính tốn Diện tích ngập ứng với kịch tính tốn (ha) STT Huyện Quốc Oai Chương Mỹ Lương Sơn Thạch Thất Mỹ Đức Tổng Tần suất 1% Tần suất 2% Tần suất 5% Tần suất 10% 1.556 3.488 248 1.036 344 6.672 1.486 3.245 236 938 305 6.210 1.292 2.500 151 876 29 4.847 793 1.866 105 829 3.593 Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2022, 741, 29-41; doi:10.36335/VNJHM.2022(741).29-41 (a) (b) (c) (d) 39 Hình 10 Bản đồ ngập lụt lưu vực sông bùi kịch mưa lũ (a) tần suất 1%, (b) tần suất 2%, (c) tần suất 5%, (d) tần suất 10% Hình 11 So sánh diện tích ngập lụt xã địa bàn ứng với kịch tính tốn Kết luận Lưu vực sông Bùi vùng phụ cận đặc biệt huyện Quốc Oai, Chương Mỹ vùng đông dân cư phát triển công nghiệp nông nghiệp thủ đô Hà Nội lại thường xuyên xảy ngập úng cần thiết phải có nghiên cứu khoa học vấn đề cần phải xây dựng đồ ngập lụt cho lưu vực Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2022, 741, 29-41; doi:10.36335/VNJHM.2022(741).29-41 40 Mơ hình thủy lực MIKE FLOOD xây dựng nghiên cứu nhằm tính tốn mơ dịng chảy lũ cho lưu vực, kết hiệu chỉnh kiểm định vị trí Ba Thá sơng Đáy, đảm bảo cho việc tính tốn kịch Kết tính tốn kịch tần suất mưa lũ từ mơ hình sử dung kết hợp với hệ thống sở liệu ArcGIS biên soạn đồ ngập lụt, úng cho vùng nghiên cứu Bộ mơ hình thủy lực đồ nguy ngập úng sử dụng việc cảnh báo lũ địa bàn giúp quan chức quản lý giảm thiểu thiệt hại ngập, lũ xảy Tuy nhiên, để đáp ứng việc cảnh báo sớm, xác lũ địa bàn cần bổ sung trạm đo mưa mực nước tự động Ngoài hệ thống camera nhằm thu thập hình ảnh ngập lũ bề mặt nên lắp đặt để bổ sung tài liệu cho nghiên cứu chi tiết sau Đóng góp tác giả: Xây dựng ý tưởng nghiên cứu: L.V.S., B.T.V., B.T.H.; Xử lý số liệu: N.D.Q., T.T.T.D.; Viết thảo báo: N.D.Q., T.T.T.D.; Chỉnh sửa báo: B.T.H Lời cam đoan: Tập thể tác giả cam đoan báo cơng trình nghiên cứu tập thể tác giả, chưa công bố đâu, không chép từ nghiên cứu trước đây; khơng có tranh chấp lợi ích nhóm tác giả Tài liệu tham khảo Viện Quy hoạch Thủy lợi Báo cáo tổng hợp Quy hoạch phòng, chống lũ đê điều hệ thống sông Đáy, 2014 Viện Quy hoạch Thủy lợi Báo cáo tổng hợp Rà soát quy hoạch thủy lợi cấp, tiêu nước lưu vực sông Đáy, 2018 Hải, B.T.; Sơn, L.V Nghiên cứu ứng dụng mơ hình IFAS liệu viễn thám mơ dịng chảy lũ xun biên giới lưu vực sơng Thao Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2020, 713, 24–36 Như, N.Y.; Nghĩa, T.N.; Giang, P.V.; Vũ, T.Đ.Q.; Liên, N.T.; My, L.H.; Lan, N.T Đánh giá hệ thống giám sát lũ toàn cầu GFMS cho thành phố Hà Tĩnh Tạp chí Khí tượng Thuỷ văn 2022, 740(1), 24–37 Chau, T.K Mapping extent of flooded areas using Sentinel–1 satellite image Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Thủy lợi Môi trường 2017, 58, 78–82 Chinh, L.T.D.; Nam, D.Đ.; Lai, T.Đ.; Quỳnh, B.D Nghiên cứu xây dựng đồ hiểm họa lũ lụt sử dụng vết lũ lịch sử mơ hình độ cao số Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng, 2021, 15(3V), 152–164 Hưng, N.V.; Cường, N.Q.; Hưng, B.V.; Thanh, Đ.Q Xây dựng đồ ngập lụt phục vụ công tác chống ngập, quy hoạch thị bàn thành phố Hồ Chí Minh Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2021, 725, 29–39 Nữ, H.T.; Quyên, T.T.; Anh, V.T.V.; Thảo, N.T.H.; Văn, C.T Ứng dụng mơ hình thủy văn thị mơ mức độ ngập gia tăng mực nước triều khả thoát nước cho hệ thống kênh Tân Hóa – Lị Gốm thành phố Hồ Chí Minh Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2022, 740, 22–35 Hạnh, L.Đ.; Sơn, H.T.; Tuấn, T.P.; Tuấn, B.A.; Đăng, V.H.; Yến, N.T.H.; Nga, T.V Ứng dụng công nghệ viễn thám, RTK, GIS thành lập đồ ngập lũ đồng Tuy Hịa – tỉnh Phú n Tạp chí Khí tượng Thuỷ văn 2022, 740, 36–45 10 Đức, Đ.A.; Chiến, P.V Áp dụng cơng cụ tích hợp phục vụ xây dựng đồ ngập lụt lưu vực sông Kỳ Cùng, tỉnh Lạng Sơn Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Thủy lợi 2016, 33, 1–10 11 Hải, B.T.; Sơn, L.V.; Quang, N.D.; Trình, P.V.; Văn, B.T Nghiên cứu ứng dụng mơ hình PCSWMM mơ ngập úng hệ thống thủy lợi Bắc Nam Hà Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2021, 729, 14–28 Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2022, 741, 29-41; doi:10.36335/VNJHM.2022(741).29-41 41 12 Tuấn, H.N Xây dựng đồ ngập lụt hạ du hồ chứa nước Ea Drăng tỉnh Đắk Lắk ứng với kịch xả lũ đánh giá thiệt hại ngập lụt gây Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Thủy lợi 2017, 39, 1–8 13 DHI Mike 11 – HD User Manual, 2014 14 Viện Quy hoạch Thủy lợi Báo cáo tổng hợp Quy hoạch phòng chống lũ quy hoạch đê điều hệ thống sơng Hồng, Thái Bình, 2016 15 DHI MIKE 21 & MIKE Flow Model FM Hydrodynamic Module, Scientific documentation, 2014 16 DHI MIKE FLOOD User Guide, 2014 17 DHI Mike Flood modelling of river flooding step by step tranining guide, 2014 18 Bình, H.T; Anh, T.N; Khá, Đ.Đ Ứng dụng mơ hình MIKE FLOOD tính tốn ngập lụt hệ thống sơng Nhật Lệ tỉnh Quảng Bình Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên Cơng nghệ 2010, 26(3S), 34–42 19 Khá, Đ.Đ Ứng dụng mô hình MIKE FLOOD tính tốn mức độ ngập lụt khu vực Bắc Thường Tín Khóa luận tốt nghiệp, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, 2009 20 Dũng, N.K.; Tuyết, Q.T.T Ứng dụng MIKE FLOOD xây dựng đồ nguy ngập lụt hệ thống cảnh báo sớm úng ngập cho lưu vực sông Kim Ngưu tám quận nội thành Hà Nội Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường 2016, 32(3S), 34–42 Studying on building inundation maps of Bui basin and its vicinity Nguyen Duy Quang1, Le Viet Son1, Bui Tuan Hai1*, Bui The Van1, Tran Thi Thanh Dung1 Institute of Water Resources Planning; nguyenduyquang.wru@gmail.com; levietson2211@gmail.com; buituanhai@gmail.com; vanbt53@wru.vn; thanhdung240185@gmail.com Abstract: Bui river basin is one of the key economic development areas of Hanoi capital, however, this basin is often flooded This paper presents the results of the research that used the MIKE FLOOD model in combination with ArcGIS software to assess the flood behavior and build the flood and inundation map for the Bui river basin and its vicinity according to the scenarios The study calculated by 1-way and 2-dimensional flood hydraulic model on rivers and flooded areas in the study area with the scenarios of 1%, 2%, 5%, 10% rain and flood frequency scenarios Calculation results are used to build inundation maps corresponding to frequency scenarios for Bui river basin and its vicinity The products of the study can be applied to help management agencies prepare and respond to minimize damage when floods occur in the area Keywords: Bui basin; Inundation map; MIKE11; MIKE21  ... MIKE FLOOD để nghiên cứu dịng chảy lũ sơng Tích, Bùi, Đáy, Thanh Hà, sông Con, kết hợp với phần mềm ArcGIS xây dựng đồ ngập lụt, đánh giá nguy ngập lụt cho lưu vực Ngoài kết đồ ngập lụt, cơng cụ... việc dự báo lũ sớm cho lưu vực Số liệu sử dụng phương pháp nghiên cứu 2.1 Phạm vi nghiên cứu Lưu vực sông Bùi vùng phụ cận (bao gồm sơng Tích, sơng Đáy) có diện tích lưu vực khoảng 1.726 km2,... trạng ngập lụt đến địa bàn giải pháp quy mô cục việc lên đê số vị trí tuyến đê Tả Hữu Bùi, giải pháp chưa mang lại hiệu rõ rệt Để đánh giá rủi ro ngập lụt lưu vực sông Bùi vùng phụ cận, nghiên cứu