Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Kỹ thuật tài nguyên nước: Nghiên cứu, đề xuất các giải pháp giảm thiểu ngập lụt cho hồ chứa Bản Lải, Lạng Sơn

“TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUAT

NGHIÊN CỨU, ĐÈ XUẤT CÁC GIẢI PHAP GIẢM THIẾU NGAP LUT CHO HO CHỮA BẢN LAI, LẠNG SON

Hoe viên cao hoe: NGUYEN THỊ HIEN Lớp: 25QI1

“Chuyên ngành: Kỹ thuật tải nguyên nước

NGƯỜI HƯỚNG DAN KHOA HOC: TS LÊ THỊ THU HIEN

BỘ MON QUAN LÝ KỸ THUẬT TÀI NGUYÊN NƯỚC

HÀ NỘI, NĂM 2020

LỜI CẢM ON

“Trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thiện luận văn, tác giả đã nhận được sự

động viên, khuyến khích và tạo di

kiện giúp đỡ nhiệt tinh của các cấp lãnh đạo, của y giáo, cô giá, an chị em, bạn bể đồng nghiệp và gia đình,

Đặc biệt tác giả xin bay tỏ sự biết on sâu sắc đến TS LÊ THỊ THU HIE — Người đã

trực tiếp hướng dẫn, tận tinh chỉ dạy trong suốt quá trình thực hiện để tải Đẳng thời,

tic giả cũng bảy tô long biết ơn sâu sắc tới các thiy giáo, cô giáo, phòng Sau đại học

trường Dai học Thủy lợi Hà Nội cùng các thầy cô giáo trực tip giáng day cúc chuyên 4 của toàn khôn học đã go điều kiện, đông gốp ý kiến cho tác giá trong suất quá tinh

học tập và hoàn thành luận văn thạc

\éi thời gian nghiên cứu còn nhiều han ché, thực tiễn công tác Iai vô cing sinh động luận văn không tránh khỏi những thiểu ót, tác giả rất mong nhận được các ý kiến đồng gop chân thành từ các thầy giáo, cô giáo, đồng nghiệp va bạn đọc để đề ti được

hoàn thiện hơn nữa và có ý nghĩa thiết thực áp dung trong thực tiễn cuộc sống“Chân thành cảm ơn!

LỜI CAM DOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các sổ liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bổ trong bắt kj công trinh nào khác.

“Tác giả luận van

Nguyễn Thị Hiền

MỤC LUCDANH MỤC BANG BIEU.

DANH MỤC HiNH ANH MỠ ĐẤU

CHƯƠNG 1 TONG QUAN

11 Giới thiệu chung

1.1.1 Phạm vi vùng nghiên cứu

1.1.2, Vĩ tế công tình đầu mỗi và đặc rơng lưu vực1.1.3 Các đặc trưng lưu vực nhập lưu vào hệ thống1.14 Tinh hình tì liệu KTTV

1.15 Hiện trang hệ thống sông Kỹ Cùng

1.2 Tổng quan về đặc điểm tự nhiên ving nghiên cứu.

1.3 Tổng quan về dong chảy lũ đến lưu vực Hỗ chứa nước Bản Lãi

1.4, Tổng quan v8 áp dụng mô hình ton trong và ngoài nước

141ác mô hình thủy văn.

1-42 Các mô hình thuỷ lực

1.5 Phân tích lựa chọn các mô hình phục vụ nghiên cứu

15.1 Lựa chọn mô hình thủy văn MIKE NAM tính dang chảy lũ1.5.2, Lựa chọn mô hình thủy lực MIKE 11 để mô phỏng thủy lực

'CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN VÀ SO LIEU

2.1 Thiết lập mô hình đồng chảy MIKE NAM3.11 Mô hình MIKE NAM

2.1.2 Xây dựng mô hình MikeNam cho các lưu vực nhập lưu

2.2 Thiết lập mô hình thủy lực MIKE 11 thượng lưu hd Ban Lai,

32.1 Giới thiệu mô hình thủy lực MIKE 11

2.2.2 Thiết lập mạng lưới sông thượng lưu hồ chứa nước Bản La

'CHƯƠNG 3 KET QUÁ TÍNH TOÁN VA PHAN TÍCH

3.1 Kết quả tính toán với mô hình Mike Nam,3.1.1 Hiệu chỉnh, kiểm định xác định bộ th

312 ly chảy đến thượng lưu hỖ và các nút nhập lưu 3⁄2 Kết quả tính toán với mô hình thủy lực MIKE I1

ye số mô hình NAM.nh toán dò

3/21 Hiệu chỉnh, kiêm định mô ình thấy lục Mike số3.2.3 Tính toán kiểm định mô hình với trận lũ từ ngày 24-28/1X/2008 33

3.2.4 Đánh giá va lựa chọn bộ thông số cho mô hình thủy lực 54

3.3.Mô phông thủy lực thượng lưu hỗ chứa nước Bản Lai 55

3.3.1 Xây dmg kịch bản tinh toán thủ lực 3s

3.32 Mô phỏng tính toán thủy lực xác định mye nước đễnh hỗ Bản Lai 55

3.3.3 Phân tích, đánh giá kết quả và để xuất một số giải php giảm ngập cho hỗ chứa

DANH MỤC BANG BIÊU

Bảng I- 1: Bing tổng hợp đặc trưng lưu vực 6

Bang I- 2: Đặc trưng hình thái các lưu vực nhập lưu T

Bảng I- 3: Các tram do khí tượng và mưa xung quanh lưu vực nghiên cứu, 8

Bang 1- 4: Mạng lưới trạm khí tượng thủy văn vùng nghiên cứu 8

Bảng I- 5: Quy mồ kích thước các công trình trên hệ thông sông Kỷ Cùng 9

Bảng I- 6: Các vết lũ điều tra năm thực tẾ doe sông KY Cũng, 9

Bang I- 7: Đặc trưng nhiệt độ không khí tại các trạm khí tượng (°C) 10

Bảng 1-8: $6 giờ nắng bình quân thing, năm tai các tram khí tượng (gid) " Bang I- 9: Độ Âm tương đối trung bình tháng tại các trạm khí tượng (%) in

Bảng 1- 10: Lượng bốc hơi bình quân tháng trung bình nhiều năm trạm Lạng Son

(mm) "

Bảng I- 11: Tốc độ gi trung bình thing tại trạm Lạng Sơn (mls) n

Bảng 1- 12: Thông kế số đình lũ xuất hiện các thing tong năm các trạm ving nghiênsu la

Bảng I- 13: Lượng li thời đoạn i lớn nhắt năm các trạm vũng nghiên cứu 13 Bang 2- 1: Tiêu chuẩn đánh giá hệ số NSE eee SL

Bảng 2- 2: Tiêu chun đánh giá hệ số twong quan (Theo Moriai, 2007) 32Bảng 2- 3: Tham số mô hình NAM 32Bảng 3- I: Kết qui hiệu chỉnh mô hình 45

bu chỉnh mô hình MikeNam cho lưu vực Bản Lai 47

Bảng 3- 4: Lưu lượng lũ lớn nhất ứng với các năm hiện trạng 9/2008, 7/2014, các tin

suất thiết kế vả kiểm tra 48

énh Hồ chứa nước Bản Lai Bảng 3- 7: Kết quả tính toán mô phóng thủy lực nưới

'% và năm thực tế 2014 56

trường hợp P = 1%,

DANH MỤC HÌNH ANH

Hình 1.1 Bản đồ lưu vực Bản Lai, Lạng Sơn 5

Hình 1 2 Đầu mối Bản Lai, Lang Sơn 6 Hình 1 3 Mô hình tham số phân bổ Mari (Pháp) kết hợp với DEM vi GIS l6

inh 2.2 Bảo toàn khối lượng 36

Hình 2.3 Sơ đồ sai phân ấn 6 điểm trung tâm ”

Hình 2.4, Sơ đỗ giải 3

Hình 2 5 Sơ đồ mạng thủy lực sông Kỳ Cũng phía thượng lưu hỗ Bản Lãi 4i

Hinh 2 6 Thiết lập file chạy mô hình thủy lực sông Kỳ Cùng phía thượng lưu đập.

Bản Lái 4Hình 2 7 Thiết lập sơ đồ mặt cắt ngang sông Kỳ Cùng phía thượng lưu đậpBản Lái 4Hình 2 8 Thiết lập điều kiện biên thủy văn nhập lưu vào sông Kỳ Cũng, 4

Hình 2 9 Thiết lập điều kiện ban đầu, nhám thay lực HD 43 Hình 2 10 Biên lia lượng tận lũ 18/7/2014 đến 22/7/2014 4

Hinh 3 1 Quá trình lũ tinh toán va thực đo trận lũ thang 7/1971 tại Bản Lai 45

inh 3.2 Tổng lượng lũ inh toán va thye do trận lã thing 7/1971 tai Bản Lãi đ6Hình 3 3 Quá trình lũ tính toán và thực đo trận lũ tháng 8/1971 tại Bản Lai 46

inh 3.4 Chênh lệch tổng lượng là giữa mô phỏng và thực a7

Hình 3 5, Quá trình lĩ đến các fru vực nhập lưu vào hệ thống = trần lũ thắng

Hình 3 10 Quá trình lũ đẻkếp

sắc I vục nhập lưu vào bệ thống, Trường hợp lũ thi

h 50

Hình 3 11 Diễn biến mực nước tai các vị trí điều tra vết lũ tháng 7/2014 52 Hình 3 12 Bảng thông số điều kiện ban đầu và hệ số nhảm thu được tir việc hiệu

chỉnh kiêm định mô hình thủy lực s

3.13 Diễn biển mục nước ti các vị tỉ điều tra vất lĩ thẳng 6/2008 sỉ

Hình 3.14 Đường mực nước dọc sông Kỷ Cùng khí chưa có hỗ Ban Lai KBI-I 59

Hinh 3 15 Dường mực nước dọc sông Kỳ Cùng khi s hỗ Ban Lái KBI-2 sỹ

Hình 3 16 Đường mực nước dọc sông Kỳ Củng khi chưa có hỗ Bản Lái KBS-1 59

Hình 3 17 Đường mực nước dọc sông Kỳ Củng khi có hồ Bản Lai KB5-2 60 Hình 3 8 Đường mực nước dọc sông Kỹ Cũng khi chưa có hỗ Bin Lái KB2014-1 60

Hình 3 19 Đường mực nước dọc sông Kỳ Cùng khi có hé Ban Lai KB2014-2 60

MO DAU 1 Lý do chon đề tài.

.Công trình Hỗ chứa nước Bán Lai là công trình cắp | lớn nhất tỉnh Lạng Sơn nằm trên xông Kỹ Củng có diện tích lưu vục 457km Sông bit nguồn từ ngọn núi Ba Xã cao

trên 600m chảy theo hướng Đông Nam- Tây Bắc qua Lộc Bình, thị xã Lạng Son,

Diém He, Na Sim Thượng lưu sông Kỳ Cùng rit đốc, có nhiều thác ghẳnh, lưu vực

hẹp ngang, khi chảy qua Lộc Bình dong sông chảy qua sườn phía nam day núi Mẫu,

Sơn rồi chảy vào vùng Lạng Son là vùng hỗ xưa kia, Sông Kỳ Cùng có dạng dài phù

hợp với địa hình máng tring Vingng hồ Bản Lai có dạng sông tương đối đài

khoảng 35km tir đập chính đến cao trình +320 (cao trình định đập dự kiến) chính vi inh nước

vây nên khi xây dựng hd chứa điều tết đồng chảy sẽ lâm hia thượng

lưu, việc này sẽ ảnh hưởng đến giới hạn diện tích ngập lụt ving lòng hồ.

Hồ chứa nước Ban Lãi sau khi được xây đựng, mực nước trong vùng hỗ được ning cao, lưu tốc chậm lại, sức chuyển cát của ding chấy giảm nhỏ, sự bồi lắng bản cất dẫn dần ting lên, đồng thời chuyển dẫn lên thượng lưu đập, cảng làm mực nước trong hỗ dâng cao, đặc biệt địa hình vũng lòng hồ nhỏ có độ dốc lớn, cổ hình dang long sông nên khi xảy ra là lớn dẫn đến khả năng ảnh hưởng của hiện tượng nước dah phía thượng lưu hỗ Qua các phân ích ni trên cỏ thể thấy rằng cin phải có nghiên cửu một

mö hình thủy lực tinh toán nước dénh vùng thượng lưu lòng hỗ do địa hình để xác định.

phạm vi và tốn thất do ngập lụt khi xây ding hỗ Từ đỏ xác định ving an toda lông hồ và làm co sở đễ giải phông mặt bằng di dân tái định cư vũng lông hỗ, đồng thời cũng cấp tải liệu cho đơn vị quản lý vận hành sau này để chủ động trong việc vận hảnh, điều

tiế hồ, giảm thiểu ngập lụt cho các khu dân cư thượng lưu hỒ chứa và các ngành kinh

tế khác Do đó tác giả chọn đề tải: “Nghiém cứu, dé xuất các giải pháp giảm thiểu ngập lụt cho hồ chứa Bản Lải, tinh Lạng Son”.

2 Mục đích nghiên cứu.

Hồ chứa nước Bản Lãi là công trình cấp 1 được Bộ NN&PTNN phê duyệt đầu tư xây

dựng trong giai đoạn 2018-2021 Việc nghiên cứu xây dựng mô hình thủy lực để tính

dénh lòng hỗ Bản Lai theo các kịch bản thi

phục vụ cho công túc bồi thường

kế nhằm xây dựng bản đỗ ngập lụt

i dân, ti định cư vàng lồng hỗ trong thỏi gian xây

dựng công trình Đẳng thời sau này có thé chủ động vận hành, điều tiết lũ góp phần giảm thiểu ngập ạt cho các khu dân cư thượng lưu hỗ chia Bên cạnh đó, hỗ chứa Ban

Lai còn có nhiệm vụ:

+ Chống li tiều mãn và lũ sớm giảm lũ chỉnh vụ cho Thành phố Lạng Son và ving

phụ cận với tần suất (tương đương trận lũ năm 1986), mực nước tại trạm thủy.văn Lạng Sơn giảm khoảng Ì,8Ũm

+ Cấp nước tưới cho 1619,16ha đất canh tác và tạo nguồn cho 374ha lúa 2 vụ + Cp nước mui trồng thủy sin cho tổng cộng 51.76ha các loại

+ Tạo nguồn cấp nước sinh hoạt cho 122000 người vả cho công nghiệp35.40m)/ngàyđêm.

+ Xã nước đảm bảo môi trường sinh thai hạ du trong mùa khô.

3 Đổi tượng và phạm vin

- Đối tượng: Từ đặc tinh dòng chảy Ii v các tiêu lưu vực phía thượng nguồn của hồ

Ban Lái, tác gid nghiên cứu xây dựng mô hình thủy văn, thủy lực dé tính toán mục

nước thượng lưu hồ chứa nước Bản Lai theo các kịch bản khác nhau.

- Phạm vi nghiên cứu

+ Về không gian: Nghiên tính toán thủy văn - thủy lực vùng thượng lưu hồ chứa nước Bản Lai, mã trọng tâm là mô phỏng hiện tượng nước dénh và ngập lụt do lũ vũng

thượng lưu hỗ chứa nước Bản Lãi

+ VỀ thời giam: Dinh giả mức độ ảnh hường cia đường mực nước hỗ chứa nước Bản Lai với các khu dân cư và điện tich đắt đai trong ving lòng hồ bị ngập, ảnh hưởng của nó tới việc giải phóng mặt bằng, di dan tái định cư ứng với các kịch bản tính toán.

4 Phương pháp nghiên cứu.

~ Phương pháp điều tra, khảo sit, tổng hợp số liệu, thu thập tài liệu thực , ti liệu

tham khảo, phân tích, xử lý số liệu:

~ Phương pháp phân tích thống kẻ, xác suit: Thu thập, tổng hợp và phân tích số liệu để

đánh giá hiện trạng hệ thông;

- Phương pháp mô phỏng mô hình toán thủy văn — thủy lực: Với các bài toán về dòng,chảy lũ thì phương pháp mô hình toán thủy lực có hiệu quả khi nghiên cứu trên mộtvũng rộng lớn và là phương pháp duy nhất để cho biết bức tranh động lực dòng chảy,trên hệ thống sông,

5, Ý nghĩa khoa học và thực tiễn cia đề tài.

- ĐÃ với tác giả và các cơ sở ứng dụng kết quả nghiên cứu: Nẵng cao trình độ chuyênmôn cho bản thân kỹ sư tham gia thực hiện, Xây dựng bộ thông số mô hình phù hợp

với lưu ve nghiên cứu, làm cơ sở giúp cho chủ đầu tư thực hiện công tác dn bù, di

dan tái định cự hoặc đề xuất các biện pháp thích ứng cho vùng ngập lụt thượng lưu;hành có t

cần bộ quản lý

công tác vận hành hỗ

lô phỏng được quá trình nước dénh phục vụ kịp thờihứa trong mùa lũ sau này.

xd hội và mỗi trường: Số liệt mô phỏng của bà toán giúp cho chủ

dầu tr thực hiện công tắc dn bồ, tái định cư vùng lòng hỗ hop lý, giáp đơn vĩ quản lý,

van hành hồ chứa nước Ban Lai vừa đảm bảo an toàn cho công trình, tạo tiền đề cho.

việc chủ động vận hành điều it là nhằm giảm ngập lụt các khu din cư thượng lưu hỗ

chứa, có phương án di đồi din khỉ lũ v ảnh hưởng đến đồi sống và sin suất của người

cân, góp phần đảm bảo an sinh xã hội khu vực vùng dự án Do vậy kết quả của đề tài

sẽ là ti liệu tham khảo quan trọng trong công tác đền bù giải phóng mặt bằng cũng như công tác quản lý vận hành Hồ chứa nước Bản Lai sau này.

6 Bố cục luận văn.

Luận văn gồm 4 chương và phần Mỡ đầu

Mỡ đầu

= Chương 1: Tổng quan

Chương 1 nhằm mục dich giới thiệu về:

+ Đặc điểm tự nhiên khu vực nghiên cứu.

+ Tổng quan dòng chảy lũ đến lưu vục hồ chứa

+ Tổng quan về mô hình thủy lực và thủy văn trong và ngoài nước

+ Phâních lựa chọn các mô hình toán phò hợp với nội dung nghiêncứu của Luận văn.

- _ Chương 2: Phuong pháp tính toán và số liệu

Giới thiệu mô hình mô hình Mike Nam và mô hình Mike 11 để tính toán dòng chảy

đến thượng lưu hỗ và các nút nhập lưu,

= Chương 3: Kế quả tính toán và phân tích

= Chương này gồm ede nội dung chính như sau;

+ Tính toán các biên nhập lưu bằng mô hình Mike Nam

+ Xây dung kịch bản tính toán thủy lực

+ Mô phỏng tính toán thủy lực xác định mực nước thượng lưu hé chữa Bản Lai

-+ Phân tích, đánh giá kết quả và đề xuất một số giải pháp giảm thiểu ngập lụt - Chương 4: Két luận và Kiến nghị

CHƯƠNG 1 TONG QUAN

1.1 Giới thiệu chung,

1.1.1 Phạm vi vừng nghiên cửa

Lưu vực sông Kỹ Cùng thuộc ving Dang Bắc Việt Nam, có tog độ địa lý từ 21°1900"

cđến 22727130" vĩ độ Bắc và từ 1060607" đến 107°21'45" kinh độ Đông, Lưu vue sông.

Ky Cũng đoạn chảy trên lãnh thổ Việt Nam có diện tích lưu vực là 6.660km°, sông đài 243km, bắt nguồn từ vùng núi Bắc Xa thuộc huyện Dinh Lập có độ cao 1166m, vĩ độ 21°3820" Bắc và 1072110" kinh độ Đông chạy từ Đông Nam lên Tây Bắc qua huyện Lộc Bình đến Thành Phố Lang Sơn Sông chảy qua TP Lạng Sơn, thị trấn Văn Lãng, thị trấn Thất Khê rồi tới Bi Nhi, từ đây sông vượt biên giới sang Trung Quốc để hợp lưu với sông Bằng Giang tại thị trấn Long Châu, Quảng Tây, Trung Quốc.

1 chứa nước Bản Lai dự kiến được xây dựng trên sông Kỳ Cùng thuộc địa phận xã “Khuất Xá, huyện Lộc Binh, tỉnh Lạng Sơn.

~ Vj trí công trình đầu môi hồ chứa nước Ban Lai thuộc địa phận xã Khuất Xá, huyện

Lộc Bình, tỉnh Lạng Sơn, có vị trí địa lý khoảng:

Hệ thống kênh sau công trình đầu méi Hỗ chữa nước Bản Lai được xây dựng trên sông:

địa phận xã Khuất Xá và Tú Đoạn, huyện Lộc Bình, tỉnh Lạng Sơn.

Hình 1 2 Đẫu méi Bản Lái, Lạng Sơn

1.1.2 Vị trí công trình đầu mối và đặc trưng lưu vực

Các đặc trưng lưu vực nghiên cứu tinh đến các trạm thủy văn và vị trí công trình đầumỗi như sau

Bang 1-1: Bang tổng hop đặc trng lưu vực

“Các đặc trưng Đơn vị TV Lạng Sơn ‘TV Bản Lai Tuyển đập.

Diện tích lưu vực (Fi) km” 1560 459 457Chu dit sing (L.) | km 17 ? 75

113. trơng lưu vực nhập lưu vào hệ thẳng

Trên cơ sở tải liệu địa hình, tinh toán thủy lực nước dễnh hỗ Ban Lai được giới han từ

thượng nguồn sông Kỳ Củng đến tuyển đập Bản Lai, gồm 14 lưu vực nhập lưu, Chỉ tiết hệ thống các nút biên, các lưu vực nhập lưu được trình bảy ở bang sau:

Bang 1-2: Đặc trưng hình thái các ben vực nhập leu str] T9 lgama| be Tén sông hoặc tên địa danhlưu vực (km)

10 | Tả | 4l | 419 | Thang how elu PO Hing

1 | TS | 65 | 525 | CachS Thao Car 3,15km v8 phia he haw

la | T6 | 29 | 127 [s.thaoca

a | TƠ | 163 | 643 [Bint

14 | Z340 | l6 | 264 | Sing Kỷ Củng từ thượng nguồn về cao tinh 340)

1.1.4, Tinh hình tài liệu KTTE.

> Mạng lưới trạm khí tượng.

“Công tác quan trắc khí tượng và đo mưa được tiến hành vào những năm dầu của thể kỳ

20, Tuy nhiên phần lớn các ram khí tượng thuỷ văn trên lưu vục sông Kỳ Cùng được

xây đựng từ khi Miễn Bắc di vào xây dụng đất nước, phổ biển từ 1960, nhưng do có chiến tranh và thiểu kinh phi nên một số trạm đã ngùng đo

Trạm khí tượng trên lưu vực sông Kỳ Cùng quan trắc các yêu tổ như nhiệt độ, độ im, bốc hơi, nắng, gió, mưa và cic đặc trưng khí tượng khác, Thông tin các trạm ở xung

4 quan trắc được thống kế ở bing 1-3 Dây là chuỗi quanh lưu vục hỗ Bản Lãi và số

liệu được do đảm bảo thống nhất về phương pháp do, dung cụ do Cúc số liệu khí tượng, đo mưa có chất lượng đảm bảo, tin cậy.

Bang I- 3: Các trạm đo khí tượng và mưu xưng quanh lưu vực nghiên cứu.

Tr | Tênưạm | Tailigudo Thời gan do Ghỉ chú

1 Lạng Sơn | Khitwong 1956 + nay

2 Đình Lập | Khi tong 1968 + nay

3 Lộc Binh | Mua 1961 + nay

4 Bản Chất | Mưa 1964 + 1978 Dũng do5 | dng Quan | - Mưa 1967 = 1977 oat6 MiuSon | Mưa 2010 = nay

7 | BnhLiêu | Mưa 1960 + nay

> Mạng lưới trạm thủy văn

Mạng lưới trạm thủy văn rên lưu vực sông Kỳ Cùng trước năm 1980 tương đổi phongphú Cả tỉnh có 7 tram do mực nước, lưu lượng, rong đó trên lưu vục sông Kỷ Cùngcó 5 trạm li: Lang Sơn, Bản Trai, Văn Mich, Bản Lai, Bắc Khê, Các trạm Bản Trại

Bản Lai và Bắc Khê đã ngừng hoạt động từ năm 1976 và 1978

“Trên dòng chính Kỳ Củng có 3 trạm và trên nhánh cắp 2 của Kỳ Củng có 2 trạm do có.diện tích lưu vực lớn, Tuy nhiên do nhiều nguyễn nhân khác nhau hiện nay trên lưuvực cô 2 ram còn duy trì trong đồ cổ 1 tram cắp I+ Lang Sơn- trên sông Kỷ Củng và

tram cắp III- Tram Vân Mich bị ha cấp từ năm 1977 - trên sông Bắc Giang Hầu hết các trạm thuỷ văn đều do Trung tâm KTTV Quốc gia quản lý, chất lượng tài

cậy Thông tin các tram thủy văn ở xung quanh lưu vục hồ Bản Lai và s

trắc được thống kê ở bảng 1-3.

Bang 1- 4: Mạng lưới trạm khí tượng thủy văn vùng nghiên cứu:

[STFT Thươ | F8mÐ | Tờijamuk Ghi

1 Bin Lai P7 1966.1977 Dine do2 Lang Son 1560 1958-nay | Tram thy vin ep

1.LŠ Hiện trang hệ thống sông Kj Cùng

Hệ thống sông Kỳ Cùng từ thượng lưu đến tuyển đập Bản Lai hẳu như vẫn còn là hệ

thống sông nguyên thủy chưa bị tác động nhiều của con người Trên sông Ky Cùng tính từ đập Bản Văn xuống đến đập Bản Lái cổ 2 cầu giao thông bắc qua la cầu Hát Loong và cầu Pò Hang với quy mô kích thước như bảng sau:

Bang 1- 5: Quy mô kích thước các công trình trên hệ thống sông Kỳ Cùng

Tên cầu Viti Quy mô (nxBxh)Hit Loong Ki0x650 1x80810

Po Hãng K22+100 3x30x10

“rong thai gian thực hiện dự án đơn vi te vẫn đã di điều tr lũ lich sử, lồ thục tế các năm gn đây như 2008, 2014 khảo át thực địa các công trình trên hệ thống sông Kỳ

“Cảng Đoàn khảo sit được thực hiện vào thing 03/2016

Bing 1- 6: Các vắt la điều tra năm thực tễ đạc sông Kỳ Cùng

srr] 74] vạn giun | EEA hi ch

1 [war [2018 38330 — [CAUNALOONG2 | tvs | 204 soso | CAU POHANG

3 fave | 204 sais [HLCAUFOHANG

+ [tats | 204 306.36 |THON FO PHAT 29H0-MCIs5 [tats | an 241M2 — |THON TAM PATMC3

6 [tats | 20 28044 |THON BANLAI26HO7 | tor | 2008 3651 — [MATCATSO0

s [ve | am 2630 — | DAPBANLAT

1 | tvi0 | 203 sox7i _ | CAUPO HANG

2 | tv | 2008 30876 | DONG PHIENG LUONG

3 | | am 28669 — [THONBANLAI2SHO4 | TVG | 20 29332 — |DAPBANLAL

1.2 Tổng quan về lễm tự nhiên vùng nghiên cứu.

Lưu vực Hồ chứa nước Bản Lai nằm trong vùng nhiệt đới giỏ mùa trong năm chia ra

hai mùa rõ rệt là mùa khô và mùa mưa Mia mưa thưởng bắt đầu từ tháng 5 đến tháng 9,mủa khô từ tháng 10 đến tháng 4 năm sau

12.1 Nhiệt độ

Viing nghiên cửu có nhiệt độ thấp trong cả nước, dạng phân phối một định thấp nhất

°C + 15,6°C) cao nhất vào thing 7 (26,

vào tháng 1 (1 °C + 286°C) Biên độ daođộng ngày đêm cũng như giữa các thing tong năm lớn Theo số liệu quan trắc nhiệt

độ tối thấp tuyệt đối xuống đến -2,8°C (năm 1974 tại Dinh Lập) Vào mia lạnh có nhiều ngày nhiệt độ xuống 5 + 8C, có khi 3 + 4°C Vùng núi dé vôi và vùng đồi trọ, chênh lệch nhiệt độ ngày dm có lúc đến 152C, (Băng 1-1,

“Băng 1-7: Đặc trưng nhiệt độ không khi tai các trạm khí trpng PC)

Tổng số giờ nắng trong năm đã đo đạc được từ một số trạm khí tượng khoảng 1475

1575 giờ Vùng có số giờ nắng lm li khu vục thành phố Lạng Sơn, cồn các huyện Cao, Lộc, Lộc Bình, Đình Lập, ở Bắc Sơn và Văn Quan thấp hơn, và ít nhất vùng Mẫu Sơn.

10

Cée thing trong mùa hề, kể cả những thing mưa nhiều như thing 7, 8, số giờ nắng thing cũng lớn hơn 150 gid, Trong mùa đông, thông thường cũng đạt trên 45 giờ nắng mỗi thing, (Bảng 1-2)

Bing I- 8: SỐ giờ nắng bình quân tháng, năm tại các trạm khí tượng (gid)

| Trạm | 1 II1mHĂ v | vị Jv vat] x | x | x [em

Lạng Sơn 77,4 58,9 61,1 978 1726 1601 1816 1706 1780 158,5 1387 1204 1576

Dinh Lập 740 53/8 55.1 876 1597 151.3 1657 1548 165,1 155,9 14244 1220 1488

1.2.3 Độ Âm

Độ ấm của không khi it biến đổi Độ dm lớn nhất thường vào thing 8 và tháng 3.

Tháng có độ âm tương đối thấp là thắng 12 và thing 5 hing năm, Độ ẩm không khí

trung bình tháng được trình bay ở bảng sau:

Bing 1-9: Độ ẩm tương déi trung bình tháng tại các trạm khí trpng (%)

Tram | 1 | i | fm I] v & VI va] Ix | Xx b pa [Na] LangSon 80 $2 84 Bà §2 84 S5 86 §5 82 §Ú 78 83

Đình Lập 79 82 $5 85 84 $6 §7 88 86 82 79 78 §3

1.2.4 Bắc hoi

Lượng bốc hơi năm trung bình nhiều năm biến đỗừ 1000 + 1100 mm và phân bổ

"không đều Thing có lượng bốc hoi lớn thường vào thang 5 là thang có cần cân bức xạ lớn và độ dm nhỏ nhất trong năm, lượng bốc hơi từ 80 + 120mnv/thang Lượng bốc hơi

tháng nhỏ nhất thường xảy ra vào tháng 2, là thời kỳ mưa phn và 4m ướt, lượng bốc

1.3.5 Chế độ giá

Tốc độ giỏ bình quân năm dao động từ 1,0 đn 1,Smis, khi có bảo mạnh tốc độ gió đã

đạt tới gần 40m/s Tuy nhiên, ngay trong các tháng gió mạnh nhất, tần suất lặng giỏ

cũng đạt tới 24 + 27% ở trạm Lạng Sơn, (Bảng 1-5).

Bão có ảnh hưởng đến Lạng Sơn song tốc độ gid trong bão đã giảm yếu đi nhiễu, ít khi vượt quá 20m/s Tốc độ gió lớn nhất đã quan trắc được lên tới 35 + 36m/s tại trạm

Lang Sơn Thời kỳ gihè

Bing 1- 11: Tốc độ gió trung bình thing tại tram Lang Sơn (nu)

Tháng | 1 | H |HI|IV|V _VI|VH|VH| ix | X XI |XH Năm

vib tháng | 2,5 | 2/5 |221 | 19/17 13 | 13 | 11/13/17 19] 20) 18

1.26 Chế độ mưa

Lượng mưa trung bình năm của lưu vực sông Kỳ Cùng là một trong những vùng mưa

ÍtLở nước ta Lượng mưa trung bình nhiều năm của các trạm biển đổi từ 1200 đến hơn

1500mm, lớn nhất là trạm Mẫu Sơn với lượng mưa trung bình năm khoảng 2500mm,

Lượng mưa phân bó không đều giữa các tháng và chia làm hai mùa rõ rệt: mùa khô và

- Mùa khô thường kéo dai từ tháng 10 + 4 năm sau, trùng với thời kỳ hoạt động củagió mùa Đông Bắc khô hanh Lượng mưa toàn mùa khô chỉ chiếm từ 22+ 26% lượng‘mura cả năm, chủ yếu là lượng mưa phùn vào thắng 2, 3

- Mùa mưa thường kéo đải từ thắng 5 + 9, có lượng mưa chiếm từ 74 + 78% lượng

mưa cả năm, trong đó các tháng 6, 7, 8 là những tháng có lượng mưa lớn Chỉ riêng

lượng mua của 3 thắng này đã chiếm 50 + 54% lượng mưa cả năm.

Xung quanh hưu vực hồ Bản Lai có các trạm đo mưa như Dinh Lập, Lộc Bình, Bản

Chất, Mẫu Sơn, Đồng Quan và Bình Liêu Lượng mưa bình quân lưu vực hỗ Bản Lai

được tinh theo phương pháp trung bình số học của ede tram rên và theo bản 43 đẳng

R

trị mưa của Bộ TNMT Kết quả tính lượng mưa bình quân lưu vực hỗ tương ứng là

1629mm và 1600mm, Chênh lệch kết quả giữa 2 cách tính là không đáng kể, Lượng

‘mua bình quân lưu vực hỗ Ban Lai được chon là 1629mm.

13.1ng quan về dòng chay lũ đến lưu vực Hồ chứa nước Bản Lai,

La trên lưu vực sông Kỳ Củng xuất hiện chủ yếu vào tháng 6,7,8 và thắng 9 trong năm, chịu ảnh hưởng của các đợt mưa lũ toàn min Bắc.

“Bảng 1-12: Thắng ké sd định lĩ xuất hiện các thắng trong năm các tram

vùng nghiên cứu

TT | Tram/Thing VI | vil | vil | TX | X [XLV] Ghi ch4 | ẦmHAi 600 [1200 900 | 900 [1.00 700 | am quan

Tÿlệ(đ%) | 136 | 272 | 204 |204|227 159 | wie 2

> | tanesm [29 [a8 | ae | 29 | 9 | 20 | sônmquan

wee | 1 | 2 | 2) 7 | s ial] ‘ee

Trên dòng chính sông Kỳ Cùng từthượng nguồn về đến Thành phố Lạng Sơn, thống

kê số trận là lớn nhất năm giữa thời ky quan trắc của 2 trạm, cổ 9/11 trận lũ lớn ở Bản

Lai gây lũ lớn ở Thành phổ Lạng Sơn Mức độ đồng góp của thượng nguồn lĩ Bản Lãi

đối với Thành phổ Lạng Sơn như sau: Tổng lượng lũ 10 trận có xét đến trận lũ năm.

1971 (lớn thứ 2 trong năm) trong chuỗi thực do đồng bộ Bản Lai Lạng Son: Tổng

lượng lũ 1 ngày max tại Ban Lai chiếm 51% tổng lượng lũ về tại trạm Lạng Son; Tổng lượng 3 ngày max và 5 ngày max ti Bản Lai chiếm lin lượt là 45%; 44% Lang Sơn.

“Bảng 1- 13: Lượng lĩ chit đoạn lũ lớn nhất năm các trạm vùng nghiên cứu

Đơn vị: (1UẾm))

str] nam Tram Bin Lai | Tram Lang Som Ty số

Wins | Wiows | Wsoas | Wioas Na | Kha | Kus | Kha

‘Tram Bản Lai Tram Lang Son

‘Thai gian xuất hiện lã: Lũ tong năm không những có thể xuất hiện trong tắt cả các

thing mùa lũ (6+9) ma ngay cả những thắng mia can (105) hằng năm:

~ Đặc điểm xuất hiện ũ trên sông như sau:

Tại Lạng Sơn - sông Kỳ Củng, lũ phần lớn rơi vio thắng 6,7,8 và 9 chiếm 77,5%,thing 6, 9 chiếm 33,5%, lũ sém trước thing 6 ch12.7%, lũ muộn sau thing 9

chiếm 6,9%, Tuy vay lũ tên sông Kỹ Cũng có thé xu hi vào các tháng trong năm

với mức độ lớn nhỏ khác nhau. iv tháng 1 năm 1969 xuất hiện trận lũ với Qu 368mYs lớn hơn lũ lớn nhất trong năm của năm 1967 và 1988 Trận lũ lớn nhất năm

đã quan trắc được xảy ra vào tháng 3 năm 1983 với Quix = 857mŸ⁄s, vào ngày.22/10/1961 với Qua = 753m)/s hay 2/1 1/2008 với Q.‹ =2480mŸ/s

‘wing suất và biên độ lũ:

Lưu vực sông Kỳ Củng thuộc vùng núi cao, song độ cao bình quân lưu vực và độ dốc

của các sông suối chỉ thuộc cắp trung bình Sông suỗi lại uén khúe, dạng lông chimnên lũ lên xuống không quá đột ngột.

Sông suối ngắn độ đốc cao do đồ cường suất lên xuống khá lớn Xem kết quả thực do

tại trạm thuỷ văn Lạng Sơn có cường suất dao động trong khoảng 37+155cm/h trung

bình 90cm/h Thời điểm cường sui lớn ft roi vào khoảng 0,3+0,6 thời gian lũ lên, cường suất 1 xuống thấp hơn, lớn nhất chỉ đạt 60:70en/h, rung bình 24cnvh Thời

gian lũ lên và thời gian toàn trận lũ ở trạm thủy văn Lạng Sơn tương đối ôn định Thời

gian lũ lên của các con là biến động từ 24h đến 48h, thời gian một con là dao động từ

80h đến 120h (3+5 ngày)

~ Thời gian truyền lũ

‘Tay theo didn biến của xu thể và lượng mưa gây lĩ mà tinh chất ũ xuất hiện trên sông

tại các vị tí trên sông khác nhau, Thống kẽ những trận lũ lớn, cùng thời gian quan trắc

+ Trận lũ tháng 9/1973 đình lũ Bản Lái xuất hiện sớm hơn ti Lạng Sơn giờ;+ Trim tháng 71971 thời dim xuấtifn đình tại Lạng Sơn sớm hơn Bản Trại 10 gi.

+ Trận lũ thắng 8/1968 xuất hiện đình lũ tại Lạng Sơn và Văn Mich lần lượt là 18h/14/8/1968 và 19h/14/8/1968 thì xuất hiện đỉnh tại Bản Trại Sh/15/8/1968 La tại Bin Tri xuất hiện muộn hơn khoảng 10-11 gi so với Lang Sơn và Vân Mich.

+ Trận lũ tháng 7/1965 lũ tại Lạng Sơn xuất hiện sớm hơn Bản Trại 12 giờ.

Nhìn chung, trên sông Kỹ Cùng tỏi gian truyền là trung bình dọc sông Kỹ Cũng từBản Lai về Lạng Sơn khoảng 6+$ gis từ Lạng Sơn về Bản Trai khoảng 10°12 giờ

Qui trình diễn biến lũ: La trên các sông subi ở lưu vực sông Kỷ Cũng phn lớn là là đơn Vai tr điề tết của lưu vực đá vôi đối với lũ đáng kẻ

‘Tuy nhiên trận lũ kép trên sông Kỳ Củng cũng không ngoại lệ, trận lũ lớn nhất năm

1973, 1974, 1975 và 1980 Trận lũ năm 1975 là trận lũ kép và duy trì ở mực nước cao.Thường lũ kép ở tram Lang Sơn có đỉnh xuất hiện sau nhỏ hơn Riêng năm 1980 cóđình phụ xuất hitrước vàchính xuất hiện sau.

14 Tổng quan về áp đụng mô hình toán trong và ngoài nước

Mô hình toán từ lâu được coi là công cụ hữu hiệu giải quyết các bài toán thủy văn,

thủy lực phic tap Những bai toán về mưa — dòng chảy được xây dựng nhằm tính toán

dong chảy của các lưu vực

1-41 Các mô hình thủy văn

Mo hình thủy văn thông số phân bổ MARINE (Pháp) Mô hình dựa trên phương

trình Saint-Vernant, tính toán dự báo quá trình lưu lượng tại các tuyển hạ lưu Mô hình MARINE đôi hồi phải có số liệu dia hình, thổ nhưỡng, lớp phủ, mạng lưới

trạm KTTV đủ dầy, đặc biệt phải dự báo được mưa với độ phâncao, Lin vyeđược chia theo lưới 6 vuông Phương nh liên tục được sử dụng để tinh giá trịmục nude trong mỗi 6 Tốc độ đông chảy mặt rên lưu vue được xác định bằng

phương trình sóng khuyéch tán (bỏ thành phần gia tốc địa phương và gia tốc đối

lưu chỉ giữ lại thành phần áp lực, trọng lực, ma sắt trong phương trình Saint ‘Venant), Hệ số thắm là hàm số phụ thuộc vio mực nước trong từng 6, Dòng chảy trong sông được xác định bằng hệ phương trinh Saint-Vernant diy đủ với các him

gia nhập khu giữa được xác định từ các lưu vực liễn kể

Lira vực được mô phỏng bằng chuỗi các bể chứa xép theo ting và cột phủ hop với hình dạng lưu vực, cấu trú thổ nhường, địa chất Mưa trên lưu vực được xem như lượng vào của bể chứa trên cùng Mỗi bề chứa đều có một cửa ra ở

đầy,

Hệ thing dự báo thủy văn — thủy lục rong Mikel gồm các modules: () Mưa

tào ~ ding chảy, (2) Thủy lực (Hydrodynamic ~ HD), (3) Qui inh Flood

F) Mo hình NAM (viết tắt của cum từ Nedbor-Afstromning

Forecasting (I

Model) là một phan trong hệ thống mô hình mô phỏng kênh sông Mike 11 Mô

hình có tên gọi "mưa rio dòng chảy" là mô mô hình tập trung gồm nhiềumodule con, mô phỏng đồng chảy trên mặt dit, các dòng chảy kết nối với nhauvà với đồng chảy chính Module RR có thể được áp dụng độc lập hoặc được sử

cdụng để thé hiện một hoặc nhiều lưu vục gia nhập vào mạng lưới sông

AMô hình Luank: do PGS.TS Nguyễn Văn Lai đề xuất năm 1986 và Thể Nghiêm

là motphiên bản cải tiến từ mô hình Tank gốc của tác giả Sugawara (1956) Mô hình.

“Tiến Lam chuyển về giao diện máy vi tính trên ngôn ngữ VisualBasie,

toán mưa rio dòng chảy dựa trên quá trình trao đổi lượng ẩm giữa các ting mặt,

ngằm lưu vực, và bốc hơi ứng dụng tốt cho lưu vục vừa và nhỏ.

Mã hình Hec-HMS: là mô hình mưa dòng chày của Trung tâm Thuỷ văn kỹ, mô hình có những,

củi iến đăng kế cả về kỹ huật tính toán và khoa học huỷ vin thích hợp với các

thuật quân đội Hoa Kỳ được phát triển từ mô hình HỊ

lưu vực sông vừa và nhỏ Là dạng mô hình tính toán thuỷ văn được ding để

tính dong chảy từ số iệu đo mưa trên lưu vue Trong đỏ các thinh phần mô tả

lw vực sông gồm các công nh thuỷ lợi, các nhánh sông.Kế

quả của Hec-HMS được biểu điễn dưới dang sơ đồ, biểu bảng tường minh

rit thuận tiện cho người sử dung Ngoài ra, chương trình có thể liên kết với cơ.sở dữ liệu dang DSS của mô hình thuỷ lực Hec-RAS.

Mô hình NAM: Mô hình NAM (Dan Mạch) Dựa trên nguyên tắc mô phỏng quá

trình hình thành dong chảy bằng chuỗi các bể chứa xếp theo chiễu thẳng đứng

hứa tuyển tính (tương tự như TANK), Trong mô hình NAM, mỗi lưu

vực được xem là một đơn vị xử lý, các thông số và các biển là ác giá tị trung

bình hoá đại điện cho toàn lưu vực Mô hình tính quá trình dòng cháy theolượng Am trong các bé chứa có tương tic lẫn nhau Mô hình được sử dụng đểtính toán khôi phục dong chảy từ mưa; tuy nhiên, chỉ thích hợp với lưu vực vừa

và nhỏ khi tác dụng điễu tết của sườn đốc có thể được thông qua các béchứa xếp theo chiều thing đứng Mô hình NAM có số lượng tham số vừa phải

(16 thông số), dé sử dụng hon TANK,

+ AM6 Bình đường dom vị(URM): Được sử đọng để thay thể cho mô hình NAM đểmô phòng l lụt ở các khu vực, nơi không có hỗ sơ dòng chảy lũ

Lê ThịDiBai Huỳnh Anh, Bùi Tả Long đã ứng dung mô hình diễn toánthủy văn và thủy lực phục vụ cho tínhtoán dòng chảy — trường hợp sông Vệ, Quảng Ngãi, [12] Trong khi Đào.

Nguyên Khôi và Huỳnh Ai Phương áp dung Mang nơ ron nhân tạo mô phỏng dòng chảy lưu vực sông Serepok Phân tích tương quan về thời gian của chuỗi

số liệu lượng mưa và lưu lượng được sử dụng để xác định dẫu vào cho mô hìnhANN Kết quả phân tích cho thấy các giá tị lượng mưa với thời gian tr là 2

và lưu lượng với thời gian trhình ANN, [13]

là 1 ngày được chọn lam đầu vào cho mô

1.4.2 Các mô hình thuỷ lực.

Việc mô phỏng quá tỉnh đồng chảy sông ngòi bằng mô hình toán được bắt đầu từ khỉ Saint - Vennant (1871) công bố hệ phương trình mô phỏng quá trình thuỷ động lực trong hệ thống kênh hở một chiều nỗi tiếng mang tên ông TiẾp theo đố, vige mô phòng

dòng chảy bằng các phương tình thuỷ động lực đã tạo tiễn đề giải bài toán truyền mặnKhi kết hợp với phương trình khuyếch tin Cùng với phương trình bio toàn và phương

tình động lục của đồng chy, còn có phương tình khuyếch tn chất hoà tan rong ding chảy cũng có thé cho phép - tuy ở mức độ kém tỉnh tế - mô phỏng cả sự diễn biển của

vật chất hoà tan tồi theo ding chảy như nước mặn xâm nhập vào vùng cửa sông, chất

chua phén lan truyền từ đất ra mạng lưới kênh sông và các loại chất thải sinh hoạt và

công nghiệp xã vào ding nước Với thành tựu của khoa học và công nghệ được pháttriển nhanh trong thời gian gin đây, công nghệ tin học, thuỷ lực học và (huỷ văn học

hiện đại đã gặp lại nhau ở nhiễu mặt, mặc di chưa phải là hoàn toàn đồng nhất

6 nước ta, mô bình VRSAP do cổ PGS.TS Nguyễn Như Khuê xây dựng và được sửdung rộng rải ở nước ta trong những năm trước đây, Đây là mô hình tính toán thủy văn

18

— hủy lực của dòng chảy một chiều trên hệ thống sông ngồi có nồi với đồng ruộng và các khu chứa khác, Dòng chiy trong các đoạn sông được mô tả bằng phương trinh Saint-Venant đầy đủ Các khu chứa nước và các ô ruộng trao đối nước với sông qua cống điều tit, Do đố, mô hin đã chia các khu chứa và 6 mộng thình hai loi chính

Loại kín trao đổi nước với sông qua cổng điều tiết, loại hở trao đổi nước vớisong qua

mặt trăn hay rực tiếp gắn vị

KOD-01 và KOD-02 của GS.TSKH Nguyễn An Niên phát triển dựa rên kết qua giảitông như các khu chứa thông thường Ngoài ra mô hình.

"hệ phương trình Saint-Venant dang rút gọn, phục vụ tính toán thủy lực, dự báo lũ cũngđã được ứng dụng nhiều ở Việt Nam Ngoài ra, một số nhà khoa học Việt Nam điễn

"Nguyễn Tắt Đắc, Nguyễn Văn Điệp, Nguyễn Minh Sơn, Trần Văn Phúc, Nguyễn Hữu.

"Nhân đã xây dựng thinh công các mô hình thuỷ lực mang như MEKSAL, FWQB7,

SAL, SALMOD, HYDROGIS |6]

Các mô hình thủy lực do nước ngoài xây dựng như, mô hình WENDY do Viện thủylực Hà Lan (DELFT) xây dựng Mô hình HEC-RAS do Trung tâm Thủy văn kỹ thuậtquân đội Hoa Kỷ xây dựng được áp dụng dé tính toán thủy lực cho hệ thong sông.

Phiên bản mới hiện nay đã được bổ sung thêm modun tính vận chuyển bùn cát va tải

khuếch tan, Mô hình HEC-RAS được xây dựng đẻ tính toán dòng chảy trong hệ thông.

xông cổ sự tương tic 2 chiều giữa đồng chảy rong sông và ding chảy vàng đồng bằng

10 Khi mực nước trong sông dâng cao, nước sẽ tràn qua bãi gây ngập vùng đồng bằng,

Khi mực nước trong sông hạ thấp nước sẽ chay qua lại vào trong sông Họ mô hình MIKE: do viện Thủy lực Dan Mạch (DHI) xây dựng được tích hợp tắt nhiều công cụ mạnh, có thể giải quyết các bai toán cơ bản trong lĩnh vực tài nguyên nước Tuy nhiên.

dây là mô hình thương mạ, phí bản quyn rt cao nên không phải cơ quan nào cũng có

điều kiện sử dụng |6]

Các mô hình thủy lực thường được kết hợp với các mô hình thủy văn tính toắn mưadng chảy làm biên đầu vào Một số m6 hình thủy văn hiện nay đang được áp dụng SSARR, NAM, HEC-IIMS, Trong 46 các mô hình nhưTANK, NAM là mô hình ấu trúc dạng bể chứa, mô hình SSARR tinh toán phân chiarộng rãi như mô hình TANI

dong chảy dựa vào các quan hệ giữa lớp dòng chảy mặt lớp dòng chảy mặt, lớp đồng

chiy ngim v.v Mô hình trong phần mém HEC-HMS chủ yếu sửdụng các họ đường

18 đơn v và các phương pháp tính toán tổn tất tính toán dng chay ngằm để tinh tin

dong chay từ mưa 6]

Hiện nay để kết nối giữa mô hình thủy văn và thủy lực thi mô hình HEC-RAS chophép kết nỗi với kết qua tính toán thủy văn của mô hình HEC-HMS thông qua cơ sở

dữ liệu DSS, Mô hình MIKE 11 cũng cho phép kí

NAM thông qua kết nổ kết

chính xác của mồ hình tính toán dae biệt là khi tính toán thủy lực cho các sông ở miễnhình

nồi với mô hình thủy văn MIKE

đoạn nhập lưu Vi khu giữa này làm tăng đội

Trung và Tây Nguyên khi lượng nhập khu giữa đóng góp đáng kể vào quá

thành ding chảy trên sông

+ Mô hình Vrsp: tiền thin là mô hình KRSAL do cổ PGS.TS Nguyễn Như Khuê xây

dựng và được sử dụng rộng rai ở nước ta trong vòng 25 năm trở lại đây.

* Mô hình KOD-01 và KOD-02 của GS.TSKH Nguyễn Ân Niên phát triển dựa trên kết qua giải hệ phương trình Saint-Venant dang rút gọn, phục vụ tính toán thủy

lực, dự báo lũ.

+ M6 hình Wendy: do Viện thủy lực Hà Lan (DELFT) xây dựng cho phép tính.

thủy lực đồng chay hỗ, xi lan uyền, chuyên ti phù sử và xâm nhập mặn

+ Mô hình Hec-RAS: do Trung tâm Thủy văn kỹ thuật quân đội Hoa Ky xây dựngđược áp dụng để tính toán thủy lực cho hệ thống sông Phiên bản mới hiệtnay đãđược bổ sung tiêm modul tinh vận chuyển bùn cát và ải khuch tán, MO hình

HBC-RAS được xây dựng để tinh toán dong chảy ong hệ thống sông có sự tương tác 2

chigu giữa đồng chảy trong sông và dong chảy vùng đồng bing lũ Khi mực nước

trong sông ding cao, nước sẽ tần qua bãi gây ngập ving đồng bằng, khỉ mực nước

trong sông hạ thấp nước sẽ chay lại vào trong sông.

Hee-RAS là một tổ hợp các phẫn mễm được thiết kế dưới dạng thức có thể tương trợ

Jin nhau ding để phân tích, tính toán các đặc trưng thủy lực, Sau khi file dữ liệu hìnhhọc được nhập vào Ras, các dự liệu hình học được hoàn chỉnh và kết hợp với số liệudong chảy đễ tinh toán mặt nghiêng của bé mặt nước đựa trên cúc yếu 6 thủy lực Sau

20

đồ ải liệu mặt nghiêng của 68 mặt nước sẽ được nhập vào Hec-GeoRas

không gian và diễn toán diện tích và độ sâu ngập lụt

+ Momô hình MIKE: do Viện thủy lực Dan mạch (DHI) xây đựng được tích heprit nhiều các công cy mạnh, có thé giải quyết các bài toán cơ bản trong lĩnh vực tài

nguyễn nước.

~ MIKE I1: là mô hình một cttrên kênh hở, bãi ven sông, vùng ngập lũ, trên sông,kênh có kết hop mô phỏng các 6 mộng mà kết qua thủy lực tong các ô ruộng là "giả 2

~ MIKE 21; Là mô hình thủy động lực học dòng chảy 2 chiều trên vùng ngập lũ đã

được ứng đụng tính toán rộng rãi tại Việt Nam và trên phạm vi toàn thể giới Mô hìnhMIKE2I HD là mô hình thủy động lực học mô phỏng myc nước và dòng chảy trênsông, vùng cửa sông, vịnh và ven biển Mô hình mô phỏng dòng chảy không én định.

~ MIKE-Flood được sử dụng khi cin có sự mô tả hai ct

21) và tại những nơi cin hợp mô hình một chỉ

nối một chiều và hai chiều là khi cần có một mô hình vận tốc chỉ 21) trong khi sự thay đổi dong chảy của sông được điều ti

tạp (cửa van, cổng điều tiết, các công tình thủy lợi đặc biệt) mô phỏng theo mô hìnhMIKE 11, Khi đó mô hình một chiều MIKE 11 có thé cung cấp điều kiện biên cho mô."hình MIKE 21 (và ngượclạ).

~ MIKE GIS sử dụng để xây dụng bản đồ ngập lụt cho vùng ha lưu sông MIKE

11-GIS bộ công cụ mạnh tong tình bày và biểu diễn vé mặt không gian và thích hợpcông nghệ mô bình bãi ngập và sông của MIKE L1 cùng với khả năng phân ích không

gian của hệ thống thông tin địa lý trên môi trường AreGIS,

MIKE 11-GIS có thể mồ phỏng diện ngập lớn nhất, nhỏ nhất hay diễn bin từ lúc nước

lên cho tới lúc nước xuống trong một trận lũ, Độ chính xác của kết quả tính từ mô hình,và thời gian tính toán phụ thuộc rit nhiều vio độ chính xác của DEM Nó cho biết diện

ngập và độ sâu tương ứng từng vùng nhưng không xác định được hướng dòng chảytrên đó.

Một số ứng dụng của các mô hình toán tong tính toán thủy lực các hệ thống sông ở

Việt Nam như:

Lê Hùng Nam, Thái Gia Khánh ứng dụng mô hình thủy động lực học MIKE 11 phụcvụ công t quy hoạch và quản lý nguồn nước lưu vục sông Hồng Nghiên cứu ứng

dụng mô hình MIKE 11 các module liên quan đã được tiến hành để đảnh giá các

phương án phát triển nguồn nước phục vụ yêu cầu cắp nước và chống lũ lưu vực sông Hồng Kết quà mô phỏng đã định lượng được tác động từ các phương ấn phát triển nguồn nước đổi với chế độ dòng chảy kiệt, dòng chảy lũ hệ thống sông vả đưa ra khuyến cáo giúp cho công tic quy hoạch và quản lý nguồn nước Nghiên cứu đã đề

xuất hướng mở rộng nghiên cứu ứng dụng bộ n ing thời cũng đánh giá

về những diém còn hạn chế của MIKE 11 Nghiên cứu đã định lượng hiệu quả của các

phương án phátn nguồn nước đến các đặc trưng (i) mực nước và (ji) lưu lượng trên

toàn hệ thống sông Hồng-sông Thái Bình đp ứng nhu cầu dùng nước ngủy cing ting cũng như các phương án chẳng lũ phục vụ hoạt động phát win kinh tế xã hội vùng nghiên cứu Kết quả tính toán cho thấy hau hết các phương án đưa vào xem xét đảm

bảo dip ứng nhủdũng nước cho các giai đoạn phát rin 2010, 2020 và 2040 Tuyvây kết quả tính toán mực nước và lưu lượng tại Hà Nội cho thấy các phương án bổ

sung dung tích điều tiết nước cũng chỉ “via đủ” đáp ứng yêu cầu của tương la, vi vậy

ng trình cin được đặc biệt chú ý trong thời gian tới tong tình hìnhcác biện pháp ph

khả năng phát trién hệ thống hỗ chứa thượng lưu ngủy cảng khó khẩn

M6 hình MIKE 11 qua các nghiên cứu cho thấy hiều tính năng ưu việt như (cổ tính

in thành phẩn khác của MIKEsu được tổ chức có tính khoa

đồng bộ cao thể hiện qua việc kết nỗi với các mô it công như các ứng dạng iên quan, Gi) hệ thống fie x

học cao tiện lợi khi giả quyết những bài toán lớn, phức tp, i) độ ổn định cao trongsir dụng, Tuy vậy MIKE

11 còn một số điểm cần tiếp tue được ải tiến thêm như (i) cần cải tiền hệ thống giao tính toán với hệ thống mã báo lỗi chỉ it thuận tiện cho ngườ

điện MIKE theo hướng đơn giản & thân thiện với người sử dụng hơn nữa, (ii) edn thi

tiếthơn nữa nội dung hướng dẫn thiết lập vận hành hệ thống công tình trên sông.

2

1.5 Phân tích lựa chọn các mô hình phục vụ nghiên cứu.

Với bài toán tinh thủy lực nước dễnh, năm 2007, Vũ Hữu Hãi đã áp dụng mô hình

HEC-6 tinh toán nước doh và bồi lắng hỗ chứa thủy điện Sơn La phục vụ công tác di

dân, tải định cư, [I4] Nguyễn Hữu Tuyến sử dung Mike 11 tinh toán thủy lực mô

phòng hiện tượng nước dénh vùng lòng hồ thủy điện A Lưới [IS], Vì vậy, việc sử dụng mô hình toán, đặc bit là mô hình Mike để giải quyết bài lon tinh thủy lực nước

cdằnh đã và dang được sử dụng rộng rãi

1.5.1 Lựn chọn mô hình thấy vẫn MIKE NAM tính dong chảy lũ.

Ln vực Hồ chứa nước Bản Lai là mu vực nhỏ, tnh hình tải lều khí tượng thủy văn thu thập được đến hiện tại phục vụ nghiên cứu dự báo chưa thật dài và đầy đủ, nên.

việc chọn mô hình NAM để dự báo sẽ thuận lợi hơn so với các mô hình khác vi

~ Mô hình sử dụng các hệ thức toán học đơn giản để chuyển đổi mưa thành dòng chảy,

ít thong số và đễ sử dụng

~ Là mô hình với thông số tập trung nên không yêu cầu nhiễu và chỉ tiết về số liệu đầu

những nhận xét được trình bày ở trên thi mô hình thay van NAM là lựa chọn phù

"hợp để tinh toán dòng chảy lũ cho Hồ chứa nước Ban Lai.

1.5.2, Lựa chọn mô hình thủy lực MIKE 11 dé mô phóng thấy lực

Mô hình MIKE 11 qua các nghiên cứu cho thay nhiều tinh năng ưu việt như (i) có tính ối với các mô hình thành phần khác của MIKE

đồng bộ cao thíiện qua việc

cũng như các ứng dụng liên quan, (i) hệ thống file số liệu được tổ chức có tính khoahọc cao tiên lợi khi giải quyết những bài toán lớn, phức tp, (i độ ổn định cao trong

nh toán với hệ thống mã báo lỗi chỉ tt thuận tiện cho người sử dụng Mặt khác, mô

hình Mike 11 đã đang đang được sử dụng rộng rãi trong tính toán các bải toán lũ và.

kiệtrên nhiều lưu vực sông hay hệ thống kênh mương tưới tu của Việt Nam cũng

như trên thé giới Vì vậy, luận văn này sẽ lựa chọn m6 hình Mike để tính toán nước.

Khi xây ding hồ Bán Lãi, Lạng Son Từ những phân ich ở trên, tác giả sẽ sử

dụng mô hình MIKE NAM (xác định lưu lượng biên thượng lưu và các nhánh.

sau đồ sử dụng mô hình MIKE 11 để mô phỏng thủy lực vùng thượng lưu Hé chứam), tồi

nước Ban Lai

”

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN VÀ SO LIEU.

2.1 Thiết lập mô hình dong chảy MIKE NAM2.1.1 Mô hình MIKE NAM

Hiện nay trong mô hình thủy động lực MIKE 11 (do Viện Thủy lực Đan Mạch - DHIxây dựng), mô hình NAM đã được tích hợp như là một médun tính quá trình dong

chảy từ mưa, coi như mô hình MIKE-NAM NAM là chữ viết tắt của cụm tir tiếng

‘Dan Mạch “Nedbor - Afstromnings - Models” có nghĩa là mô hình mưa rào đồng chảy,

M6 hình NAM đã được sử dụng rộng rãi ở Dan Mạch và một số nước nằm trong nhiều hậu khác nhau như Srilanea, Thái Lan, An Độ và Việt Nam.v.v.

vũng kì

221.11 Dữ liệu đầu vào và đầu ra của mổ hình

= Diu vào của mô hình NAM bao gồm:

+ Mưa

+ Béc hoi tiém năng

+ Nhiệt độ không khí (chi áp dang cho ving cổ tuyét) = Két qué đầu ra của mô hình

+ Ding chủy trên lưu vực

+ Mure nude ngim

+ Các thông tin khác trong chu trình thay văn, như sự thay đổi tạm thời của độ im

đất va khả năng bổ sung nước ngim.

+ Dòng chảy lưu vực được phân một cách gin đúng thành đồng chảy mặt và đồng chiy ngim

2.1.1.2 Cấu trúc mô hình

Mô hình NAM được xây dựng trên nguyên tắc xép Š b chứa heo chiều thẳng đồng và 2 bể chứa tuyển tinh nằm ngang tình 2.)

25

tan: được kiểm soát bằng các điều kiện nhiệt độ Dồi với điều kiện khi hậu nhiệt đới ở Việt Nam, không xế đến bể chứa này

(3) Lượng Âm tr trên bề mặt của thực vật, lượng nước diễn trăng trên bé mặt lưu vực

và lượng nước trong tầng sắt mặt được đặc trưng bởi lượng trữ bé mặt.

nước tối da trong bể chứa này được ký hiệu bằng Una

tới hạn trữ.

Lượng nước ở bể chứa mặt bao gồm lượng nước mưa do lớp phủ thực vật chăn hạ, lượng nước đọng lại trong các chỗ tring và lượng nước trong ting sát mặt.

UE] TT.

RF 400M9.

Hình 2 1.Mô hình Mike-Nam

(4) Bé sat mặt (bẻ ting rễ cây)

ốc thoát hơi nước của thực vật được kỹ hiệu là E, tỷ 18 với lượng bắc thoát hoi nước

tiềm năng Fp Bx Bp L/L.-.

Đốc thoát hơi nước thực vật là để thỏa mãn nhu cầu bốc hơi tiểm năng của bể chứa

mặt, Nếu lượng âm U trong bể chứa mặt nhỏ hơn như cầu này thì nó sẽ lấy dm từ ing

rễ cây theo tốc độ Es.

26

(6) B chứa ngằm

Lượng cắp nước nghm được chia ra thành 2 bổ chứa: bd chứa nước ngÌm ng trên và

"bể chứa nước ngằm ting dưới Hoạt động của hai bể chứa này như các hồ chứa tuyển tính với các hằng số thời gian khác nhau Nước trong hai bé chứa này sẽ tạo thành

dong chảy ngim,

2.1.1.3 Thành phân lập mơ hình cơ bản

a Liew trữ bê mặt

Độ âm trên bé mặt phủ cũng như nước bị chặn lạ trong phần đất bj mao dẫn và trên phần trên cũng như trên phần đất canh tác của bé mặt được tình bày như là lưu trữ bE

mặt Uuạx biểu thị giới hạn trên của lượng nước trên lưu trữ bể mặt.

0 Lưu trữ tằng diy và tằng thấp hơn

Độ ấm của đắt trong ting day, ting đất dưới bỀ mặt từ đĩ thảm thục vật cĩ thể lấy nước cho sự thốt hơi của cây, nĩ được tinh bày như là rữ lượng ting thắp hơn Laas

biểu thị giới hạn trên của lượng nước trong lưu trữ này.

© Sự bốc hơi nước

Sự bắc hơi nước đầu tiên được dip ứng tại mức tỷlệ tầm năng của lưu trữ bE mặt, Nếu mức độ âm U trong lưu trữ bé mặt it hơn yêu cầu (U<E;) thi phần cịn lại được giả thiết a sẽ bị rất bằng một hoạt động đây từ ting lưu tr thấp hơn tịi tỷ lệ thực 8 E, Ey cân bằng với sự bốc hơi tiểm năng và thay đổi tuyển tính với lượng độ ẩm đắt L/L của ting lưu từ thấp nhất

(Bp - ULL as @D

4L Dang chảy trin

Khi lưu lượng bề mat chảy trăn, cụ thể là khi U> Una, số nước thửa Py lâm tăng lên

đơng chảy bé mặt cũng như Lim tăng mức nước thắm QOF biểu thị phin của Py mà

đồng gĩp cho đồng chảy tràn, Giả định là cân xứng với Py và thay đổi tuyến tinh vớilượng độ âm đất tương ứng L/Là, của ting lưu trừ thấp hơn,

an TOF P mổ LI Ly, > TOF

CQOF là hệ số nước chảy trin bề mặt (0 < CQOF < 1)

‘TOF là giá trị ngưỡng cho dong chảy tran (0 < TOF < 1),

Phan lượng nước thừa Py không tham gia vào thảnh phần dòng chảy tràn sẽ thấm xuống lượng trữ ting thấp Một phần trong đồ, AL, của nước có sẵn cho thắm,

(Pu-QF), được giả thết sẽ làm tăng lượng lượng ẩm L trong lượng trữ Am ting thấp

Lượng âm côn lại, G, được giả thiết sẽ thắm sâu hơn và gia nhập lại vào lượng rằng

Việc đồng góp dòng chảy sát mặt, QUF được giả thiết là cân bằng với U va thay đổi

tuyển tính theo quan hệ lượng chưa âm của lượng tr thắp hơn

i LiL, TIF

cxtry' Whos TE yy for LIL, > TIE

(CKE) | Se TH for Li Las >

° {for LI lgg, TIF ea

“Trong đó: CKIF là hing số thời gian đồng chảy sát mặt cho đồng hội lưu và va TIF là

giá trị ngường ting rễ cây của dòng sat mặt (0 < TIF < 1).

toán ding cháy mặt và dang chảy sắt mat

2

Dang sát mặt được diễn toán qua chuỗi hai hỗ chia tuyén tính với cùng một hing s thời gian CKio Diễn toin dòng chảy mặt cũng đựa trên khái niệm hd chứa tuyển tính nhưng với hằng số thời gian có thể biển đổi.

CK for OF <OF.,

BE)! froreor., es) trong đồ OF là dòng chảy trên (mvlr) OE,„ là giới hạn rên của diễn toán tuyển tính(ö= 0,4 mm/gid) Hing số ð = 0,4 tương ứng với việc sử dụng công thức Manning để

mô phòng dòng chảy mặt

“Theo phương tình rên, điễn toán dòng chấy mặt được tinh bằng phương pháp sóng

động học, và ding chảy sát mặt được tinh theo mô hình NAM như ding chảy mặt

(tong lưu vue không có thinh phần ding chấy mặt) được diễn toán như một hỗ chứa

tuyển tính.

g Độ ẩm chứa trong dat

Lượng trữ ting thấp biểu thi lượng nước chứa trong ting rỄ cây Sau khi phân chia mưa giữa dòng chảy mặt và đông thắm xuống tầng ngằm, lượng nước mưa cỏn lại sẽ: đồng gốp vào lượng chứa âm (L) tong lượng trữ ting thấp một lượng AL.

AL=Py =QON=G @6

1 Đông cha cơ bản

Dang chiy cơ bản PF từ ting lưu trữ nước ngằm được tính toán như là đồng chảy ra ngoài của hd chứa tuyển tính với hằng số thời gian CKBF

¡ Thành phần nước ngằm mở rộng:

~ Thoát nước đến hoặc từ những lưu vực kể cận

~ Lona trữ nước ngẫm thấp hơn

~ M6 tả hỗ chứa nhân tạo nước ngim nông,

= Dang chảy mao dẫn4 Cúc điều kiện ban đầu

Các kiện ban đầu mô bình NAM, bao gồm ham lượng nước ban đầu trong trữ lượng bŠ mặt và trữ lượng ting đầy, cũng với các iá tỉ ban đầu của ding chấy trăn,

dòng hội lưu và dòng chảy cơ bản.

A Kiẩm định mô hình

Các thông số và các biển số tong mô hình thể hiện các giá tỉ rung bình của toàn lưuvực Nhưng trong một vai trường hợp, ta có thé ước định được một khoảng của các giá.

tr thông số Ước định thông số sau cùng phải dược thực hiện bằng cách kiém định chuỗi thời gian của các quan sát thủy văn.

Mục tiêu kiểm định và các biện pháp đánh giá

Các mục tiêu sau đây thường được xét đến trong kiểm định mô hình

* Sự hôa hợp tốt giữa đồng chiy mặt mô phỏng trung bình và dòng chảy mặt lưu vực

quan sit được ví dụ cân bằng nước tổ;

* Sự hôn hợp hoàn toàn của ình dạng biểu đồ thủy văn:

* Sự hôn hợp của đồng chấyđịnh về tôi gian, mức độ và lưu lượng;

* Sự hôa hợp tốt của các đồng chảy chân Tham số kiếm định Cơ sở và phương pháp hiệu chỉnh kiểm tra mô bình

Các tham số trong mô hình sẽ được xác định bằng cách tính toán và thir sai Hiệu chỉnh các thông số của mô hình đối với khu vực sao cho kết quả tỉnh toán phù hop với

sé liệu thực đo Phương pháp biểu đồ, đồ thị và phương pháp số được sử dụng trong

quá trình hiệu chỉnh và kiểm định Dùng biểu đổ, đổ thị dé so sánh các đường quá trình, số liệu quan trắc và mô phỏng Sử dụng hệ số Nash-Sutelifie để đánh giá sai số

giữa số liệu mô phỏng và thực đo Trong nghiên cứu này sử dụng hệ số Nash

-Sutcliffe và hộ số tương quan R2 để đánh giá kết quả độ tin cậy của mô hình tính ton

30