Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Thủy văn học: Dự báo lũ và cảnh báo ngập lụt trên sông Ngàn Sâu khi có ảnh hưởng của hồ chứa

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nao Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.

Tác giả luận văn

Phan Thị Toàn

LỜI CÁM ƠN

Sau một thời gian làm việc nghiêm túc, học viên đã hoàn thành đề tài “Dự bao lũ và cảnh báo ngập lụt sông Ngàn Sâu khi có ảnh hưởng của hồ chứa” theo đúng nội

dung đề cương đã đăng ký.

Đề đạt được kết quả trên, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy, cô giáo Trường Đại học Thủy lợi nói chung, các thầy cô Khoa Thủy văn và Tài nguyên nước nói riêng đã dành thời gian, công sức giúp đỡ, hướng dẫn tôi hoàn thành đề tài nghiên

cứu, đặc biệt là TS Vũ Thanh Tú và PGS.TS Nguyễn Hoàng Sơn, giáo viên trực tiếp

hướng dẫn giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn này Xin cảm ơn Đài Khí tượng Thủy văn khu vực Bắc Trung Bộ tạo điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành đề

tài nghiên cứu.

Đề tài nghiên cứu sử dụng tài liệu thực tế và vận dụng tổng hợp các kiến thức đã học.

Dù bản thân đã rất có gắng nhưng do sự hạn chế về mặt thời gian cũng như kiến thức

nên dé tài nghiên cứu không thé tránh khỏi những thiếu sót Dé đề tài tiếp tục được hoàn thiện, tôi mong nhận được sự đóng góp từ các thầy, cô giáo và các anh, chị, bạn bè và đồng nghiệp.

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Vinh, ngày 01 thang 11 năm 2019 Học viên

Phan Thị Toàn

li

MỤC LỤC

08908990 a ẽ ẽ ẽ ẽẽ i

LOICAM ON ii

MUC LUC iii

DANH MỤC BANG BIEU u.ccsssssssssssscssssescsssoesssssonsssecsssssessssssesasscssssussensaucansauecauscassauseaseassesssauceassaseess v

IỦ.\):810/90:)n).0.0).0777 i DANH MỤC CAC VIET TAT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGU

MO DAU 1

1 Tính cấp thiết của đề tab cccccssssssesssssscssessussssessecsssesesssesssesstssseesseeasess |

2 Mục tiêu nghiên €ỨU: -. - Ă 2 21323199111 911 2 119119111 1 1 vn ng ng re 1

3 Đối tượng và phạm vỉ nghiên cứu 2 2 s+x+£E£+EE+EeEEeEEerEerrkrrkerkees 2

CHUONG1 TONG QUAN LƯU VỰC NGHIÊN CỨU DU BAO LŨ VÀ ĐẶC DIEM LƯU

VUC NGHIEN 1090002327257 ÔÖÖÔÖ 3

1.2 Tổng quan các nghiên cứu trong nước -¿- +++++x++zx+zz++zx+zrxe+zxez 5

1.3 Tổng quan về khu vực nghiên Cứu - 2-2 2+£+E++£E+EE£+E+EEtEErEezrerrxerxee 8

V3.1 Vi 02 8

1.3.2 Đặc điểm địa Wim oe eeseeeseecsseeessseeesseeesseeessseessneeesncesnscesneeeeneeesneeesseeennsees 9 1.3.3 Đặc điểm khí tượng, thủy VaN oc ececececcescesceseesessessessessesseseeseeseeseeseesessees 10

1.4.1 Hệ thống hồ chứa -¿ 2¿©2+¿©5++2++2EE2EEEEEEEEEEEEEEEEEEEErkrrrkrrrree 14

15 Các mô hình mô phỏng va dự báo ngập lụt thường được sử dụng tại Việt Nam 17

2.1.4 Phần mềm MK4 - -52:22++t2E tre 18

2.1.5 BO m6 hinh MIKE 011 19

CHUONG 2 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN s°-°E©£e£EV2+d££22vzdeerrcee 22

2.2 Phân tích và lựa chọn phương pháp tính toán - c5 sSssscxseseerees 22 2.3 Giới thiệu các mô hình ứng dụng - c5 S233 321 3EEEEEereerrrsrrrrrrrree 23

2.3.1 0iïìi:80/00.0706 7.1) 23

1H

Pˆ 2000:8000 5n 27 2.3.3 0ï: 80/0007 31

VN MO Wile Tau 37

2.3.5.1 Phương pháp đường lũ đơn Vị tAM QIAC Le eecccccscccesccesneceseeeeteceseeesneeeteeeses 38

CHUONG3 DIỄN TOÁN LŨ VA DỰ BAO NGAP LUT HẠ LƯU SÔNG NGÀN SAU 50

SEN nh 8i m6 hinh 0 d435 52

3.3.2 Thiết lập mô hình MIKE-11 c ccccccccsscessessessesssessesseesesessesseesessesseeseesesses 55

3.3.4 Thiết lập mô hình MIKE-FlO0d csscsscsssessesseessessessesssessessessesseeseesesseessees 61

3.5 Mô phỏng ngập lụt các trận lũ điển hình 2 + 2 5 x+£++£++£zzzxezxee 74

3.6 Xây dựng đường quan hệ mực nước tai Hòa Duyệt và vùng ngập 84 3.6.1 Xây dựng đường quan hệ mực nước tại Hòa Duyệt và diện tích ngập 34

3.6.2 Xây dựng đường quan hệ mực nước tại Hòa Duyệt và một số xã thường

XUYED NGAP 0 es 8 ố 9]

3.7.2 Cách 2: Sử dụng đường quan hệ Hypa DpuyệC ngập lưu vee và quan hệ Hypa

bì an n ồồồẼÃ'£ 99

KET LUAN VA KIEN NGHỊ, 5-5 5 5< 5 5 5 9 0.0 0000900004009 009607 101

Kiến nghị, - St St E12 2E 2121711121121111 2111111111111 .11 11111111111 11a 102

TAT LIEU THAM KHAOO co G5 < G9 9 0 00 0 0 0.0.0 0004.000.004 0004 0009 00004600906 117

1V

DANH MỤC BANG BIEU

Bảng 1.2: Danh sách các trạm thủy văn trên lưu vực sông La ‹ s+++s+2 13

Bảng 1.3: Danh sách các trạm khí tượng văn trên lưu vực sông La - 13

Bang 1.4: Các công trình thủy điện trên lưu vực sông La - ¿+55 5+ +<<++ss2 14 Bang 3.1: Sơ đồ tiếp cận bài toán dự báo ngập lụt -¿- sc2+cz+xczxerxerxerxereee 51 Bảng 3.2: Diện tích lưu vực bộ phận - 2332232133112 EEEEErrrrrrrerree 52 Bang 3.3: Trọng số lưu vực theo đa giác Theissen - 2-52 sccczEzrerxerxcres 53 Bảng 3.4: Toa độ trạm Imưa - - 2c 3113111 119111911111 911111 TH HH ng ng ng 54 Bảng 3.5: Số lượng mặt cắt trên SONG o.ceeccecscsssesssessessesssesssesseessecssecsusssessseessecstesseesses 56 Bảng 3.6: Biên trong mô hình MIIKE- Í Ì - c5 32+ 33+ E£**EEEeEEseereeeeeeeeseeeers 58 Bang 3.7: Tên các biên trong mô hình MIKE- l Ì - - 6+5 £++£+eeeeseeeseersees 58 Bang 3.8: Đầu vào MIKE-FI00d ceccssessessessesssesessessessessesecsessessessessesscsseseesessessessesees 61 Bang 3.9: Liên kết bên trong MIKE-Fl00d ccsccscsscssessssessessessessessesssssssessesseesesseseeees 61 Bảng 3.10: Mực nước lớn nhất trạm Hòa DuyỆt nn SH Hye 62 Bảng 3.11: Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định 2-2552 22£E+EE+£E£EzEEzrxsrxezes 64 Bảng 3.12: Bộ thông số mô hình MIKE-NAM 2-©22©5¿22++22xccxvrxesrxrrxeee 68 Bảng 3.13:Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định 2-2-2 25+ 2+££Ee£xe£xerxsreee 69 Bang 3.14: Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định 2-2 5£ 22££+£E+£EezEzEzrxerxezes 70 Bang 3.15: Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định 2-2-5 £2£££E+£Ee£EzEzrxerxezes 71 Bảng 3.16: Hệ số nhám trong lòng sông -2- 22 ++©+£+++£x+2Ex+£E+erxezrxezrxeee 72 Bảng 3.17: Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định 2-22 52 5+22x2x+vzxezrxsrxees 73 Bang 3.18: Diện tích vùng ngập các xã thuộc tỉnh Hà Tĩnh năm 2010 76

Bảng 3.19: Diện tích vùng ngập các xã thuộc tỉnh Hà Tinh năm 2016 79

Bảng 3.20: Diện tích vùng ngập các xã thuộc tỉnh Hà Tĩnh năm 2018 82

Bảng 3.21: Đường quan hệ mực nước Hòa Duyệt và diện tích bi ngập - 84

Bảng 3.22: Độ sâu ngập sâu nhất tại các vị trí thường xuyên xảy ra ngập ứng với cáccấp mực nước tại Hòa IDuyỆT - 2c 222 3132111211191 11111511111 111 1 T1 HH ng Hy 91Bang 3.23: Độ sâu ngập sâu nhất tại các vi tri thường xảy ra ngập ứng với các cap mựcNUOC tai HOa DUYEt ee he a.Ả 92

ĐANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình L.l: Bản đồ lưu vực sông Ngân Sâu

Hình 2.1: Sơ 46 mô hình NAM.

Hình 22: Sơ đồ sai phân 6 điểm in Abbott

Hình 2.3: Sơ đồ sai phân 6 điểm én Abbott trong mặt phẳng x~t

Hình 24: Sai phân với các diém lưới xen kế

Hình 25: Clu trúc các điểm lưới xung quanh điểm nhập lưuHình 26: Cắu trúc các điểm lưới trong mạng vòng.

Hình 2.7: Sơ đồ liên kết chuẩn Hình 2.8: Sơ đồ kết nổi bên

Hình 29: Sơ đồ kết nối công trình

Hình 2.10: Sơ đồ điều khiển lưu vực sông Chu

Hình 2.11: Sơ đồ thuật toán d tim theo phương pháp Hooke — leeves [4]

Hình 2.12: Sơ đỗ các bước nghiên cứu.

Hình 2.13: Giao di‘menu chính.Hình 2.14: Menu hệ thống.

Hình 2.15: Menu thông số lưu vực bộ phận.

Hình 2.16: Menu thông số đoạn sôngHình 2.17: menu tạo dữ liệu cho mô hình

Hình 2.18: Menu vận hành hỗ chứa

Hình 2.19: Menu tính toán qu trình lũ (Q-t) tại mặt cất cửa ra

Hình 3.1: Tiểu lưu vực trong hi

inh 32: Sơ đồ tinh mưa bình quân lưu vục bằng Đa giác Thiessen,

Hình 3.3: Lược dé giản thể mô phỏng mạng lưới thủy lực MIKE-I1 Hình 3.4 Sơ đồ mạng lưới trong mồ hình thủy lực MIKE-11

Hình 3.5: Hệ thống đ trong lưu vụng LaHình 3.616a sông và đề trong lưới tính toán,

Hình 3.7: Mang lưới tính toán 2 chiều 60

Hình 3.8: Đường tần suất Hous tại Hòa Duyệt 63

Hình 3.9: Kết quả hiệu chỉnh Mike Nam tại Som Digm trận lồ T9/1978 đến thing

Hình 3.12: Kết quả kiểm đình tại Son Diệm với trận lũ từ 17/9/2013 đến 24/9/2013 68

Hình 3.13: Kết quả hiệu chỉnh mô hình MIKE 11 tại Hòa Duyệt từ 1012/2010.

Hình 3.22: Đường quan hệ Huss eeFaat ss

Hình 3.23: Các xã bj ngập khi mực nước ở Hòa Duyệt 7m 86

Hình 3.24: Các x8 bj ngập khi mục nước ở Hòa Duyệt 75m (BDI) 86Hình 325: Các xa bj ngdp ki mực nước ở Hòa Duyệt 8.0m, 87Hình 3.26: Các xã bị ngập khi mực nước ở Hòa Duyệt 8.5m 87

Hình 3.27: Các xã bị ngập khi mực nước ở Hòa Duyệt 9.0m (BD2), $8Hình 3.28: Các xã bị ngập khi mực nước ở Hỏa Duyệt 9.5m: 88Hình 3.29: Các xã bi ngập khi mực nước ở Hòa Duyệt 10.0m s9Hình 3.30: Các xã bị ngập khi mực nước ở Hỏa Duyệt 10.5m (BĐ3) 89Hình 3.31: Các xã bị ngập khi mực nước ở Hỏa Duyệt 1.0m 90Hình 3.32: Các xã bị ngập khi mực nước ở Hòa Duyệt ầm 90

Hình 3.33 Quan hệ mực nước tại Hòa Duyệt va độ sâu ngập lớn nhất xã Hương Khê 92 Hình 3.34:Quan hệ mực nước tại Hỏa Duyệt và độ sâu ngập lớn nhất xã Gia Phổ 93

Hình 3.35: Quan hệ mực nước tại Hòa Duyệt và độ sâu ngập lớn nhất xã HươngHình 3.38: Đường quá trình lưu lượng tính toán ra hồ Hồ Hô 96Hình 3.39: Đường quá trình lưu lượng tinh toán tại Hỏa Duyệt trận lồ tháng 9/2019 96Hình 3.40: Đường quá trình mục nước tính toán tại Hòa Duyệt trận lồ tháng 9/2019 97

Hình 3.41: Duong quá trình mực nước tính toán tại Chu LỄ trận lĩ thang 9/2019 97

Hình 3.42: Đường quá trình mực nước tính toán tại Hòa Duyệt trận lũ thắng 9/2019.98Hình 3.43: Đường quá trình mực nước tính toán tại Linh Cảm trận lũ thắng 9/2019 98

Hình 3.44: Kết quả ving ngập hạ lưu sông Ngàn Sâu trận lũ tháng 9/2019 99

DANH MỤC CÁC VIỆT TÁT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGO”

ATND Áp thấp nhiệ đối

DHI "Viện Thủy lực Dan Mạch.MNDBT Mure nước ding bình thường

1 Tính cắp thiết của đề tài

“Các nguyên nhân chính ảnh hưởng tới lĩ miễn Trung có thể kể đến là biến đổi

khí hậu, biển đổi về địa hình, thảm phủ Mưa tăng đồng nghĩa vi lụt tăng cả vẻ độ.

lớn và sự phức tạp Các hỗ chứa thủy lợi, thủy điện có ảnh hưởng trực tiếp đến lũ, lụt ở

vùng he du, Các hồ chứa da mục tiêu như phòng chẳng lũ, phát điện, cưng cắp nướccho ving hạ du cing được xây dựng nhiều từ đó gdp một phần điều tit lũ cho các

vũng hạ du, Theo thông kế, hiện nay các hồ chữa thuộc lưu vực sông La ~ Hà Tĩnh có (06 hồ thủy điện bao gồm: Hương Son 1, Hương Son 2, Kim Sơn, Hồ Hồ, Ngân Trươi và Đá Hàn Trong đó hỗ Hỗ Hô đóng góp rit lớn trong việc điều tiết lũ trên sông Ngàn Siu, Việc vận hành hỗ chứa này trong mùa 10 có ảnh hướng rt lớn tới ngập lạt vùng hạ du sông Ngân Sâu Lượng xả ra từ hd Hồ Hồ đóng góp rất lớn đến quả trình hình

thành lũ ở ha du sông Ngân Sâu Vì vậy thực tế việc dự báo lã trên hạ du sông Ngân

Siu không những chỉ dựa vào dự báo mưa, ma còn phải phụ thuộc rắt lớn vào sự điều

ét của ho Hồ Hô.

Là một dự báo viên đang công tác tại Đài KTTV khu vực Bắc Trung Bộ, nhận thấy thục tế lã lụt ở Hà Tĩnh khốc it và xây ra trong thời gian ngắn, đồng Đời chịu nh hưởng rit nhễu từ gi it đu tt của cc hồ cha pia đương

nguồn, vi vậy rất edn có một cơ sở để đưa ra các nhận định trong một thời gian nyTrong kh các sổ liệu đo đạc quan trắc KTTV chuyển về Đài KTTV khu vực phải qua

rit nhiều bước xử lý và chuyển định dạng mới có tổ thể đưa vào to chạy,mô hình, làm mi

rit nhiều thời gan mới có thé đưa ra cơ sở

này dẫn đến inh trạng bản tin dự báo li nhiều khỉ còn chưa kịp về mặt thỏi gian cũng

như chưa dạt vỀ mặt chất lượng

Xuất phit từ những bắt cắp thực tế trên, luận văn sẽ tiếp cập xử lý với tên “Dự báo ngập lụt ha du sông Ngàn Sâu khí có ảnh hưởng của hỗ chữa".

2 Mục tiêu nghiên cứu:

Luận văn thực hiện những mục tiêu như sau:

- Tỉnh toán điều tiết đồng chủy qua các hỗ chứa lớn trên lưu vực sông Ngân Sâu

~ Thiết lập mô hình mô phỏng ngập lụt vùng hạ du lưu vực sông Ngàn Sâu.

~ Tinh toán mức độ ngập lạt trên lưu vực sông Ngàn Sâu và xây dựng đường quan

hệ Huuaps-Euuylưu vực và Huu.nsichuup tại một số vị trí

- Thử nghiệm dự bảo ngập lụt năm 2019 hạ du sông Ngân Sâu

3, Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.

Pham vi nghiên cứu của luận văn là hệ thống hồ chứa, công trinh chống lũ lưu vực

sông Ngàn Sâu

Đối tượng nghiên cứu của luận văn là chế độ dòng chảy lũ và các đặc trưng ngập,ạt vụng hạ du sông Ngàn Sâu.

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

"Để dat được mục tiêu nghiên cứu, báo cáo sử dụng một số phương pháp nghiên cứudưới đây:

+ Phương pháp xử lí số liệu, thu thập thống kê: Tiến hành thu thập số lig, tả liệu

liên quan đến dễ tải nghiên cứu, ta liệu Khu vục nghiễn cứu lưu vực sông Ngàn

Sâu Các số liệu được thu thập bao gồm về địa hình, khí tượng, hủy văn, thủy lực phục vụ tính toán, phân tích.

- Phương pháp mô hình toán: Ứng dựng mô hình toán để mô phỏng lã và ngập lụt

trên lưu vực sông

- Phương pháp kế thừa: Để kết quả nghiên cứu để tải có tinh khoa học và thực tiễn

tắc giá đã nghiên cứu, tham khảo các kết quả, công trình da được nghiên cứu trước

đây của các tác gia từ đó rút ra kinh nghiệm và ké thừa một số sản phẩm 5 Bố cục và nội dung nghiên cứu

Ngoài phân Mở đầu và kết luận luận văn gồm 3 chương:

Chuang I: Tổng quan nghiên cứu dự báo lũ và đặc điểm lưu vực nghiền cứu

.CHương 2: Phương pháp nghiên cứu

“Chương 3: Diễn toán lũ và dự báo ngập lụt hạ lưu sông Ngàn Sâu.

CHƯƠNG 1: TONG QUAN VAN ĐÈ NGHIÊN COU DIEM LƯU VỰC NGHIÊN COU

Ự BAO LŨ VÀ ĐẶC.

1.1 Tổng quan các nghiên cứu trên thể giới

"Những năm gần day trên thé giới, nghiên cứu vận hành hồ chứa tập trung vào sử dụng sông cụ mô hình toần lý thuyết tối vu nhằm tính toán vận hành hỗ chứa theo thời gian thực, tính toán tối ưu vận hành hé chứa phỏng lũ, phát điện, cấp nước hạ du và các vin

đề liên quan, Tại các nước phat iễn, ệ thống số liệu, ti liệu nên của các ngành ding

nước được xây dựng một cách đầy đủ và đồng bộ Công tác quan lý tài nguyên nước.

cũng được thực hi một cách hiệu quả và có sự đồng thuận cao giữa cée ngành cũng

như các mục tiêu vận bành Tuy nhiên, dưới tác động của biển đổi khí hậu: ảo, 10 lớn

tăng cả tin số lẫn cượng độ cũng với mực nước biển cing dẫn đến nguy co thoátlũ kém,

kèm theo hệ thống phông, chống lũ nhưng đề điều được xây dựng đã liu chưa được

nâng cấp hoàn chỉnh làm cho lũ lụt ngảy cảng xảy ra nghiêm trọng, thiệt hai cảng tăng.

“Trước thực trạng đó, các quốc gia phát tiễn đã tập trang nghiên cứu cúc tác động do

việc xã lũ từ các hồ chứa gây ra dé phòng trường hợp thời tiết khí hậu cực đoan, từ đó<a m các phương án khả thi và ng tính hiệu quả cao cho an toàn hỖ chứa, lẫn hạ đu

Long, N L và nnk [12] đã nghiên cứu kết hợp mô hình mô phỏng và mồ hình tôi ưu để

vân hành hồ Hòa Bình gii quyết xung đột chính giữa phòng lũ và phát điện ở giai đoạn cuỗi mùa lũ và đầu mùa lúệc Tác giả đã sử dụng phần mềm MIKE 11 để mô

phỏng hệ thống sông và hồ chứa kết hợp với các thuật toán tối ưu SCE (shuffled

somplexevoluion) để tim ra quỹ đạo tối tụ (pareto) khỉ xem xét cả hai tụ tiên giữa

phòng lũ và phát đệ Kết quả đạt được cho thấy hoàn toàn có thé đăng mô bình mô

phỏng để gi quyết vin đề phòng ũ cho công trinh và cho ha du mà vẫn có th duy mi

mực nước cao ở cuổi mùa lũ để đảm bảo hiệu ích cao trong phát điện ở mùa kiệt kế

tiếp, Ding thời nghiên cứu công cho thấy thuật toán tối tu SCE là một công cụ hữu hiệu trong giải quyết các bi toán hệ thống phức tp.

hóa (EvolutionChang, L C và Chang, F J [23] đã nghiên cứu áp dụng thuật toán ti

Algorithm ~ NSGA-II) vào vận hành hệ thông ồŠ chứa gồm citsui và Shihmen ở

Dai Loan Cúc tác giả đã mô phông và vận hành hệ thống hỗ chứa theo thời đoạn ngày, sau đó tính toán các chỉ số thiếu hụt nước thorage indices ~ SI) cho cả 2 hồ 16 trong

một thời gian di mô phòng Thuật toin NSGA-II đã được sử dung dé làm giảm chỉ số

SĨ thông qua chiến lược phối hợp vận hành 2 hồ Với 49 năm số liệu, ác tác giá cho

thấy hoàn toàn có thể tim các chiến lược phổi hợp vận hành tốt hơn nhiều so với thực 4É vận hành trong 49 năm qua và giải tối ưu Pareto tim được cho 2 hồ chính là giải kiến nghị cho việc vận hành phối hợp.

Wei, C C and Hsu, N S 25] nghiên cứu áp dung vận hành tối ưu với các quy tắc

nhánh cây (recbased rules) cho hệ thống hi chứa đa mục tiêu phòng lũ với thời gian

thực bằng việc ích hợp vào hệ thống mô hình dự báo thủy văn Phương pháp này đãđược áp dung cho hệ thống hồ chữa trên sông Tanshui ở Dai Loan Kết quả vận hànhthử nghiệm cho các trận mưa lũ lịch sử năm 2004 (trận Aere, Haima và Neck-ten) cho.

thấy phương pháp này cỏ kết quả tốt nhơn nhiều đảm bảo cắt được đình lũ theo yêu cầu của các điểm kiểm sodt ở hạ lưu mà vẫn đảm bảo yêu cầu tích nước ở cối mùa lũ

ở các hồ chứa.

Knebla, M R và nnk (2005) [24] đã xây dựng một mô hình dự báo lũ cho lưu vye

sông San Antonio (diện tích khoảng 10.000 km?) ở Bang Texas, Hoa Kỳ Mô hình dự

báo lũ này thực chất là sự kết hợp giữa mô bình thủy văn, thủy lye HEC - HMS, HEC

— RAS và mô hình dự báo mưa bing radar NEXRAD với sự trợ giúp của công cụ GIS

có tên * fap to Map” sử dụng phần mở rộng AreHydro trong ArcGIS cho khu vực

nghiên cứu Mô hình HEC ~ HMS trong nghiên cứu này là mô hình thông số phân bổ

(sử đụng lựa chọn lũ đơn vị ModClark) với 6 lưới 4 km x 4 km tương ứng với độ phân

giải của mưa lưới từ mô hình dự báo mưa bằng radar NEXRAD Công cụ “Map to Map” được sử dụng để xây dựng các bản đỗ đất, thảm phủ dạng lưới làm đầu vào cho HEC - HMS Mô hình kết hợp này đã được hiệu chỉnh với lưu lượng thực đo tại 12

trạm thủy văn trong lưu vực vả được kiểm định với thông tin từ ảnh vệ tinh Landsat

‘TM để đảm bảo độ tin cậy, Công cụ GIS được sử dụng để xây đụng cơ sở dữ liệu bản

đồ ngập lụt Nghiên cứu đã thir nghiệm dự báo cho trận lũ lớn mủa hẻ năm 2002 và kết

aq đạt được là khả tốt Mô hình kết hợp này đã mở ra triển vọng cho việc dự bảo lũ

với phạm vi vùng và có thể áp dung cho nhiều vùng khác nhau ở Hoa Kỳ.

1.2 Tổng quan các nghiên cứu trong nước

Các hồ chứa thượng nguồn đã có những ảnh hưởng không nhỏ đến chế độ lũ và ngập

lụt hạ du các lưu vực sông Nếu có chế độ vận hành hợp lý các hồ chứa sẽ có tác động tích cực đến hạ du mà vẫn đảm bảo được mục tiêu phát điện, an toàn hồ chứa, phòng

lũ cho hạ du Vì vậy, việc đánh giá tác động của hệ thống hồ chứa đến lũ lụt hạ do trong điều kiện biến đổi khí hậu là hết sức cần thiết.

Nguyễn Tiền Giang và nnk [13] đã đánh giá ảnh hưởng của hệ thống hồ chứa và biến

đôi khí hậu tới quá trình lũ tại hạ du lưu vực sông Bến Hải — Thạch Han sử dụng bộ

mô hình mô phỏng bao gồm mô đun mưa rào — dòng chảy, diễn toán lũ trong kênh, và diễn toán lũ qua hồ chứa, đập dâng Từ các kết quả từ các kịch bản mà nghiên cứu đã chọn co thầy tác dụng cắt lũ của các hồ chứa thủy điện, thủy lợi đã lựa chọn đưa vào kịch bản vận hành là đáng kể Tác động của điều tiết hồ chứa tới đặc trưng dòng chảy

lũ mạnh mẽ hơn so với biến đổi khí hậu Khi có sự tham gia của vận hành hồ chứa, quá trình lưu lượng sau hồ bị điều tiết bởi quy trình vận hành hồ chứa Lưu lượng xả phụ thuộc vào mực nước trong hồ Do vậy, với kịch bản không có hồ thì lũ có đỉnh cao hơn và xuất hiện sớm hơn đối với kịch bản có hồ, dòng chảy về hồ bị giữ lại và được xả theo quy trình vận hành hồ chứa Đối với các hồ chứa thủy lợi có dung tích và diện tích khống chế nhỏ thì lưu lượng khống chế phòng lũ đáng kê so với tổng lượng dòng

chảy lũ của cả lưu vực Kết quả nghiên cứu cho thấy việc đánh giá ảnh hưởng của hồ

chứa đến dòng chảy hạ lưu là rất cần thiết.

Cao Đình Huy, Lê Hùng [1] “Nghiên cứu hiệu quả cắt giảm lũ hạ du của hệ thống hồ chứa thủy điện trên sông Ba” đã tính toán hai nội dung: Từ dòng chảy lũ đến hồ tiến

hành vận hành điều tiết hồ và diễn toán lũ phía thượng lưu theo các phương án sau đó

và tính toán ngập lụt phía hạ lưu với công cụ tính toán mô phỏng tương ứng theo hai

mô hình là: Mô hình HEC-Ressim để vận hành điều tiết hồ chứa và diễn toán lũ

thượng lưu; Mô hình được thiết lập điều hành hệ thống 3 hồ chứa lớn trên lưu vực sông Ba là Krông Hnăng, sông Hinh và sông Ba Hạ, các kết quả điều tiết xả lũ tại sông Ba Hạ và sông Hình làm đầu vào cho mô hình thủy lực MIKE FLOOD (DHI) Nghiên cứu mô phỏng điều tiết hồ với 2 phương án: Phương án 1 điều tiết các hồ chứa với

mực nước hô ban dau là mực nước trước lũ, sau đó hạ mực nước hô xuông mực nước

đón lũ theo Quy trình liên hồ chứa của chính phủ; Phương án 2 là điều tiết giữ nguyên

mực nước hồ băng mực nước trước theo Quy trình liên hồ chứa của chính phủ, không hạ mực nước hồ xuống đón lũ Kết quả nghiên cứu đề xuất chế độ vận hành hệ thống hồ chứa thượng nguồn lưu vực sông Ba cho 2 phương án: Phương án theo quy trình liên hồ của chính phủ, tạo dung tích đón lũ và phương án giữ nguyên mực nước đón lũ, ta thấy việc tạo dung tích đón lũ tuy có hiệu quả cắt đỉnh lũ so với phương án giữ

nguyên mực nước đón trước khoảng 5%; tuy nhiên việc cắt lũ không hiệu quả sẽ làm

thiệt hại sản lượng điện năng của các nhà máy thủy điện Đề xuất hai nhóm kịch bản nêu trên, có thé thay được mức độ phòng lũ của hệ thống hồ chứa sông Ba là không

lớn Sự khác nhau giữa kịch bản tạo dung tích đón lũ và giữ nguyên mực nước trước lũ

là không đáng kẻ, trong khi việc vận hành dé tạo dung tích đón lũ sẽ gặp nhiều khó khăn cho người điều hành vì khả năng dự báo lũ hiện nay của các con sông Miền Trung nói chung và sông Ba nói riêng có độ chính xác thấp, thời gian dự báo không

Tô Thúy Nga [15] “Nghiên cứu vận hành hệ thống hồ chứa lớn trên lưu vực sông Vu

Gia — Thu Bồn phục vụ phòng chống lũ” với cơ sở đề xuất phương án vận hành xả lũ

dựa trên kha năng mô phỏng cảnh báo, dự báo lũ khi có thông tin, dự báo mưa từ trung

tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Quốc gia Với thời gian dự báo mưa khoảng 3 ngày sẽ nhận định khả năng gây lũ từ đó vận hành hồ xả nước đón lũ Điều này cho phép các hồ chứa vẫn có thé tích nước cao hơn mực nước trước lũ thậm chí có thé tới mực

nước dâng bình thường Nghiên cứu đã xây dựng mô hình MOPHONG-LU trên cơ sở

tích hop các mô hình mưa — dòng chảy, mô hình vận hành hồ chứa và diễn toán lũ trong sông cho phép mô phỏng, cảnh báo, dự báo lũ đến các nút hồ chứa và các nút sông Kết quả nghiên cứu cho thấy việc cảnh báo, sự báo mưa có thé xả lũ trước 60h kéo dai thời gian xả lũ hạ mực nước hồ xuống mực nước trước lũ sau đó tủy quy mô trận lũ dự báo tiếp theo mà tiến hành hạ tiếp mực nước xuống mực nước đón lũ Điều

này vẫn đảm bảo hiệu quả cắt lũ hạ du mà không ảnh hưởng nhiệm vụ phát điện và

khả năng tích nước đây hô và cuôi mùa lũ.

Nguyễn Thế Toàn và Phạm Thị Hương Lan [14] đề tài “Xây dựng bản đồ ngập lụt

theo các kịch bản chống lũ trên lưu vực sông Hoàng Long” sử dụng mô hình MIKE

Flood kết hợp mô hình thủy lực một chiều mô phỏng hệ thống sông Hồng — Day — Hoàng Long với mô hình thủy lực hai chiều mô tả ngập lụt vùng bãi; ArcGis dé xây

dựng bản đồ ngập lụt với 2 giải pháp quyết định trong quy hoạch phòng chống lũ sông Hoàng Long: phân lũ vào Dam Cut với lưu lượng 208 m?/s mục đích chuyền bớt một phần lũ từ sông Hoàng Long sang sông Đáy; phân lũ qua tràn Lạc Khoái với lưu lượng 303 m3/s để chuyên một phan lũ trên dòng chính Hoàng Long vào khu chậm lũ Lạc Khoái sau đó thoát dan qua sông Bến Dang ra biến Kết quả nghiên cứu xác định được diện tích ngập với độ sâu ngập giúp cho công tác phòng chống lụt bão có tính chủ

động, ứng phó trong trường hợp xảy ra lũ vượt thiết kế.

Dương Quốc Huy nghiên cứu “Ứng dụng mô hình toán xây dựng ban đồ ngập lụt hạ

du lưu vực sông Vu Gia — Thu Bồn” sử dụng bộ phan mềm MIKE phục vụ việc mô

phỏng Trong đó, mô hình MIKE — UHM được sử dụng cho diễn toán mưa rào — dòng

chảy tại các tiểu lưu vực, các hồ chứa Các giá trị tính toán được sử dụng làm đầu vào

cho mô hình vận hành hồ chứa, diễn toán dòng chảy lũ trong sông (MIKE 11) và tính

toán các mức độ ngập lụt khác nhau trong vùng đồng bang của lưu vực (MIKE 21) Các kịch bản tính toán được xác định với tần suất mưa, lũ 1% và 5% cho kết quả điện tích ngập lớn nhất lần lượt là 529,7 km”, 494,1 km? và phân theo từng cấp độ ngập

khác nhau Kết quả nghiên cứu sẽ phuc vụ trực tiếp cho công tác cảnh báo, phòng

tránh thiên tai lũ lụt Bên cạnh đó, bản đồ ngập lụt còn là cơ sở quan trọng trong viéc

đánh giá ảnh hưởng, đề xuất giải pháp giảm thiểu, quy hoạch hạ tầng phòng chống lũ

hiệu quả.

Hồ Đắc Chương nghiên cứu “Ứng dụng mô hình thủy lực một và hai chiều kết hợp dé xây dựng bản đồ ngập lụt hạ du hồ chứa Thác Chuối, Quảng Bình” xây dựng bản đồ

ngập lụt trong hai trường hợp vỡ đập và xả lũ Phạm vi tính toán của nghiên cứu được

xác định từ hạ lưu hồ Thác Chuối ra đến biển Đề tài sử dung công thức kinh nghiệp Froehlich (1995, 2008) xác định các thông số vết vỡ, quá trình xả lũ xuống hạ du được nghiên cứu xác định thông qua quá trình điều tiết hồ chứa, còn đường quá trình dòng

chảy lũ do vỡ đập được tính toán dựa vào các thông số vết vỡ đã được xác định Nghiên cứu sử dụng mô hình thủy văn HEC-HMS dé mô phỏng biên tiểu lưu vực làm

biên đầu vào cho mô hình thủy lực một chiều HEC-RAS Sử dụng số liệu địa hình

1:10.000 mô phỏng các 6 chứa trong mô hình hai chiều HEC-RAS để tính toán và mô

phỏng Kết quả xác định được phạm vi ngập cũng như thời gian và cấp độ ngập cho thấy mô hình 1&2 chiều kết hợp là công cụ thích hợp dé mô phỏng ngập lụt cho khu vực có địa hình phức tạp, đưa ra kết quả trực quan về mô phỏng vỡ đập và xả lũ.

Công ty tư vấn điện 1 (PECC1), “Điều chỉnh Quy trình vận hành liên hồ chứa Sơn La, Hòa Bình, Thác Bà và Tuyên Quang trong mùa lũ hàng năm” [2] đã nghiên cứu đề

xuất một số hiệu chỉnh quy trình vận hành hệ thống hồ chứa trên sông Hồng theo

Quyết định 198/2001/QD-TTg Dé án đã ứng dung mô hình MIKE 11 dé mô phỏng lũ cho hệ thống sông Hồng, sử dụng mô hình lũ PMF và lũ chu kỳ lặp lại 500 băn tại Son Tây tính toán điều chỉnh nâng cao mực nước trước lũ cho hồ chứa Sơn La Thực tế đã được Quyết định 1622/2015/QD-TTg quy định quy trình vận hành liên hồ chứa trên lưu vực sông Hồng đã nâng mực nước trước lũ của hồ chứa Sơn La trong thời kỳ lũ chính vụ từ 194 m lên 197,3 m Kết quả nghiên cứu trong thời kỳ lũ chính vụ, khi không có lũ lớn, mực nước hồ Sơn La và hồ Hòa Bình duy trì ở ngưỡng cao hơn mực nước trước lũ (vận hành theo khung tham chiếu phụ thuộc vào mực nước Hà Nội), khi

dự báo có lũ lớn xảy ra sẽ tiến hành hạ mực nước hồ Sơn La và Hòa Bình về mực

nước trước lũ dé sẵn sang điều tiết, chống lũ thiết kế 500 năm tại Sơn Tây cho ha du Tuy nhiên, đề án chỉ dừng lại điều chỉnh khoản 6 của quy trình 198, chưa đề cập đến van dé vận hành hồ chứa trong thời kỳ lũ muộn khi xảy ra lũ bất thường.

Như vậy các nghiên cứu trước đây đã nghiên cứu khá kỹ và đầy đủ về các phương pháp dự báo lũ và xây dựng bản đồ ngập lụt Tuy nhiên chưa có phương pháp nào đưa ra phương án dự báo mực nước lũ tại một điểm trạm nào đó, sau đó xác định diện tích ngập tương ứng với mực nước đó và độ sâu ngập lớn nhất tại các xã thường

xuyên xảy ra ngập Từ đó đưa ra phương pháp dự báo lũ và ngập lụt một cách nhanh

1.3 Tổng quan về khu vực nghiên cứu

1.3.1 Vị trí địa lý

Lưu vực sông Ngàn Sâu trải dai từ 17°56'40.725" đến 18°38'41.35"N vĩ độ Bắc, từ104°56'28.546" đến 106°1'27.277" kinh độ Đông Phía Bắc giáp lưu vực sông Cả, phía

“Tây giáp lưu vực sông Mê Công, pl

giáp Biển Đông Tổng diện tích lưu vực là 2.060 kmẺ, Dòng chính sông Ngàn Sâu có

đài 139km (Hình 1.1).

BAN ĐỒ LƯU VỰC SÔNG NGAN SAU

Nam giáp lưu vực sông Gianh và phía Đông

Hình 1.1; Ban đồ lưu vực sông Ngàn Sâu.

1.3.2 Đặc diém địa hình

“Toàn bộ địa hình của lưu vực sông Ngàn Sâu nằm gon trong thung lũng lồng mắng của thai đãi núi Trường Sơn và dãy Tra Sơn Bao gồm nhiều đồi núi nhấp nhô, lượn sóng, xen giữa đổi go là đồng ruộng bậc thang, độ déc thoải din từ Nam ra Bắc Riêng ở thượng nguồn sông Ngàn Phố có độ dốc lớn, nghiêng tir Tây sang Đông Lưu vực có

nhiều dạng địa bình chuyển tiếp, xen kế lẫn nhau, có mật độ sông suối khoảng 0.87 -0;9km/kmỂ, Vì vậy bề mặt địa hình bị rửa trôi và xói mòn mạnh Phần phía Tây là

sườn đông dãy Trường Sơn có độ cao trung bình 1 500m, ké tiếp là đổi bát úp và một dai đồng bằng hẹp, có độ cao trung bình Sm, thường bj núi cắt ngang và sau cùng là ải bai ven hạ du sông La rộng có độ dốc nhỏ Chênh lệch độ cao giữa các vùng rit lớn, diện tích đổi gò chiếm đến 80-90% diện ích tự nhiên, dit bằng và thung lũng chỉ

chiếm 10-20% điện tích Do vậy đắt nông nghiệp và đắt ở chạy dài theo hướng từ Tay

Bắc xuống Đông Nam ở giữa là bai dãy núi phía Tây Nam là đây Trường Son độ cao

từ 800 - 1300m, phía Đông Bắc là dãy Trà Sơn, độ cao từ 300 - 470m Lưu vực có 4

dạng địa hình cơ bản sau đây:

- Địa hình núi cao và trung bình: thuộc sườn đông của day Trường Sơn Nền địa hình

chủ yếu là đá trim tích biến chat, các đá magma xâm nhập, phun trio, chiém 45% diện tích đất tự nh p trứng ở phía ty về rãi rác ở phía Đông (gin biển)

- Địa hình đồi và trung du: day là dạng địa hình chuyển tiếp giữa núi cao và đồng

bằng, chạy dọc theo Quốc lộ 15, đường Hồ Chí Minh bao gồm các xã ving thấp cia

huyện Hương Sơn, các xã phía tây huyện Đức Thọ, chiếm 25% diệntíchtự nhién Địa

hình này có dạng xen lẫn giữa các đồi có độ cao trung bình và thấp với đt mộng, bai không bằng phẳng Thành phần thạch học chủ yếu là đã rằm tích biến chất, đã magma

xâm nhập, phun trào bị phong hóa mạnh.

- Địa hình đồng bằng: chủ yéu nằm ven sông Ngân Sâu Vũng này có địa hình tương

đối bằng phẳng do quá trình tích tụ phù sa của các con sông và sản phẩm trên cùng của võ phong hoa từ các đã trim ích và d magma xâm nhập, phan trả cổ tổi ừ Perm

đến Trias,

‘Tom hạ, dia hình sông Ngàn Sâu tổng hợp nhiều dạng địa hình có thể dốc chung theo hướng Nam - Bắc, Tây - Đông và rén ting nhất là cửa sông La Độ dốc bình quân lưu

vực lớn, phần đồng bằng hẹp Địa hình ở lưu vực đa dạng thích hợp cho phát triển kinh.

t tổng hợp đồng thời rit thuận lợi cho nén nông nghiệp đa dạng hoá côtrồng vật

nuôi và có khả năng tạo ra các ving chuyên canh cây hàng hoá, cây công nghiệp.

1.3.3 Đặc diém khí tượng, thấy văn1.3.3.1 Đặc điềm khí tượng:

= Khí hậu lưu vực sông Ngàn §

Mùa khô từ tháng 12

lu mang tính chất của khí hậu nhiệt đới gid mùa rõ rộtthing 7, mùa mưa từ thắng 8 đến thắng 11

= Chế độ nhiệt: Nhiệt độ trung bình năm: 23,5°C; Nhiệt độ cao nhất: 42,6°C (6/1977):

Nhigt độ thấp nhắc: 2,6°C (12/1975); Các tháng nóng là từ thing 4 đến thing 8, có

10

nhiệt độ rung bình: 33,5%C, đặc biệt thắng 6, thing 7 chịu ảnh hưởng của gi6 phon

“Tây Nam khô nóng.

+ Lượng mưa tung bình năm từ 2.200 2.00 mm, lượng mưa cao nhất là vào các thing § đến tháng 10

~ Độ ấm trung bình: 85%,

- Chế độ mia: Về mùa Đông hướng gió thịnh hình là Đông B

thỉnh hành là Tây Nam

; VỀ mia hè hướng giỏ

1.3.3.2 Đặc điền thủy van

~ Mạng lưới sông ngôi

Sông Ngàn Sâu là một nhánh cắp II của sông Cả Sông Ngàn Sâu không có phân lưu,

toàn bộ lượng nước đều dé ra sông Cả tại ngã ba Chợ Tràng Đặc điểm chính của cácxông như sau:

+ Sông Ngân Sâu là sông nhánh cấp Ï lớn nhất bắt nguồn từ day núi cao Phu Hoà có

độ cao đỉnh núi 1.452m trên huyện Hương Liên đỗ vào sông chính tại ngã ba Linh

Cam Diện tích toàn bộ lưu vực là 2060km?, chiều dải sông là 120km, lượng mưa trung bình thượng nguồn sông là 1.200mm, hạ du là 900mm Dòng chủy năm chiếm

32,3% dòng chảy sông La tại Hỏa Duyệt Li lớn trên sông Ngàn Sâu xảy ra vào các

năm 1962, 1978, 1988, 2010, 2013.

+ Sông La là hợp lưu của hai nhánh Ngàn Phổ và Ngàn Sau có tổng diện tích là 3.210km? đồ vào hạ lưu sông Cả tại Chợ Trảng Sông nhãnh lồn Ngàn Sau, ệ

nguồn từ ving núi cao phía Tây Hà Tĩnh có lượng mưa năm lớn Lũ lớn và lũ quétthường xảy ra trên lưu vue đặc biệt là trên sông Ngàn Phố gây thiệt hại nghiêm trong

tới cuộc sống và tài sin của ân trong ving Những năm lũ lớn như năm 1960, 1989 và

.đặc biệt năm 2002, 2010, 2013 gây thiệt hại nghiêm trọng.

"

Bảng 1.1: Đặc trưng hình thái lưu vực sông chính

(Nguồn: Chỉ cục Thủy lợi Hà Tình năm 2017)

= Mạng lưới tram quan tắc: Các tram KT trên lưu vục hầu hết được thành lập từ su

năm 1957 Trước 1957 cũng có một số trạm khí tượng hoặc đo mưa được thiết lập nhưng quan trắc không liên tục do ảnh hưởng của chiến tranh Một số trạm có s liệu

dài như Sơn Diệm từ năm 1946, Hòa Duyệt từ 1958, Chu Lễ từ 1932, Linh Cảm từ

1933 Tuy nhiên số liệu các tram nảy đêu bị gián đoạn Chỉ sau năm 1964 ti tả iệu

mới được liên tục.

Cúc tam KTTV được đưa vào tính toán gồm: 6 tạm thủy văn và 02 tạm khí tượng trong mang lưới trạm KTTV gồm:

+ 02 trạm thủy văn cấp 1: Hòa Duyệt va Sơn Diệm;

+02 trạm thủy văn cấp III ving sông không ảnh hưởng triều: Chu LỄ, Sơn Kim:

+02 tram thủy văn cấp IIL vùng sông ảnh hưởng triểu: Chợ Trang, Linh Cảm;

+02 trạm khí tượng: Hương Sơn và Hương Khê.

Bảng 1.2: Danh sách các tram thủy văn trên lưu vực sông La

Các yến

TT | Tên trạm Địa danh Sông | vido Km tổ quan

| rác

1 |SơnKim | Son Diệm, Hương Sơn ¡ Ngàn Phố | 18°29" | 105001" |H,X,Q 2 |SơnDiêm |SơnDiệm Hương Sơn | Nein Phố | 18°30" | 10521 |H, X,Q

3 [ChuLề — [Huong Thuỷ, Hương Khé | Ngàn Sâu | 18°13" | 105942 [HX4 Đức Liên, Dức Tho Ngàn Sâu | 18°22" | 105035 | H, X, Q

5 Hung Nguyên, Nghệ An | Cả 18044 | 10538 | HAX 6 |LinhCảm | Ting Anb, Bue Tho | La 18032 | 105833" | HAX

Ghi chú: X: lượng mua, He mục nước, Q: lưu lượng,

Bang 1.3: Danh sách các tram khí tượng văn trên lưu vực sông La

Kinh | Cie yéuté

1 | Huong Son | PhS Chiu, HươngSơn | 18°31" |105926|X,T,R,V,Z

2 | Huong Khé | Hương Phd, Huong Khe | 18°11° |10543|X,T,R,V,Z

Ghi chú: T: nhiệt độ, R: độ dim tương đối, V: tốc độ gió, X: bắc hơi

~ Thủy triều: Hầu hết các hoạt động kinh tế - xã hội vùng ven biển liên quan đến nguồn nước vũng ven bién thường chịu tác động bởi chế độ thủy tiểu Thủy tiểu ở Hà Tinh thuộc loại triểu khá mạnh, biên độ triều trung bình khoảng L4 - 2,0 m, lớn nhất

khoảng 22 - 4.7 m Biên độ tiểu có sự thay dỗi rõ ột theo chu kỳ nhất định Dao độngmực nước các tram trong mùa khô khá đồng nhất, thing IX là thắng có biên độ dao

động mạnh nhất và thing HH là dao động nhỏ nhất Trong mỗi tháng thường có 2 kỳ tru cường xây ra vio những ngày trăng tối và trăng sáng, biên độ tiểu lớn nhất trong

tháng thường xuất hiện vào thời kỳ này.

B

1.4.- Tình hình ngập lụt

1.4.1 Hệ thong hồ chứa.

vận hành hồ chứa trên lưu vực

Hiện nay trên địa ban tinh Hà Tĩnh có 3 nhà máy thủy điện với tổng công suất lắp máy

là 43 MW gồm: thủy điện Hương Sơn I và 2; thủy điện Kế Gỗ, Ngoài các công tình

thủy điện hiện o6 nằm trên địa bản tinh Hà Tinh còn có thủy diện Hồ Hô nằm ở giáp

xanh Ha Tĩnh và Quảng Bình; công trình đầu mỗi nằm tại xã Huong Hóa, Tuyên Hoá,

Quang Bình, trên dong chính sông Ngân Sâu, nước phát điện và xả lũ về huyện Hương

Khé, tỉnh Hà Tĩnh.

“Thủy điện Ngân Trươi và thủy điện Đá Hàn là các nhà máy thủy điện tin dụng nước.tưới và nước đảm bảo môi trường từ các hỗ thủy lợi cùng tên để phát điện Hiện nay

hỗ chữa Ba Hàn đã nâng cắp xong và hồ Ngàn Troi bắt đầu ích nước,

Bang 1.4: Các công trình thủy điện trên lưu vực sông La

Điện | pang | Come | Qmax

Tên Dung tich |, hà suất | qua TP, Nhàmáy sing | eh tou SMTP ip ha

siết (eam) vực USO? mấy | máy

(Km?) (MW) | (m‘/s)

1 Huong Son | X3SonKim | Nim | 187 | 736 | 54 | 33 | 87

2 Muongsm2 "Hues CT oo365 90.7 | 59) 7 | 102

3 NgànTrơi | ThiTinVa| Nein | - | 408 | 312 | 135 | 568

Nguén: 1,3,3: CV số 1574/SCT-QLĐN, ngày 31/12/2015 - Sở Công thương Ha Tĩnh,

4: Quyét định phê duyệt dự án đầu te ~ Bộ Nông nghiệpv à phát triển Nông thôn; 5:

Cng ty thủy điện Hồ Ho.

H

1.42 Tình hình lũ, ngập te và thiệt hại trên lưu vực sông1.4.2.1 Trận lũ lớn thắng IX năm 1978

Lũ lớn thing [X/197§ là tận 1a kép với 2 đình thuộc loại lũ đặc biệt lớn trên sông La

Mute nước cao nhất tai Linh Cảm là 7,75m, Binh lũ tei Sơn Diệm là 4.920%, gia nhập khu giữa ước tinh là 3820mŸ⁄+, tại Hòa Duyệt là ó.140mŸs Lũ sông La rất lớn

đã cân trở sự thoát lũ ở hạ lưu sông La và uy hiếp đề ở hạ lưu Dinh lũ tại Linh Cảm là

đầm, Lũ tại Yên Thượng duy tỉ trên mức báo động 3 trong đợt đầu là trên 2 ngày,

đợt sau là 6 ng y

Tir tối ngày 27 đến ngày 28/1X, các để hữu ngạn và tip theo là các để tả ngụn lẫn lượt bị vỡ Có 97 chỗ vỡ, tổng chiều dài là 9.400m với khối lượng đắt vỡ là 87.000m°; để địa phương vỡ 103 chỗ, đài 1.800m, khối lượng 78.000m! Các chỗ vỡ và trần bên bir

hữu sông Ngàn Phố đều là dé dia phương, chỉ giữ được ở mức báo động 2 trở

xuống.Lượng nước tràn vào đồng được giữ lại tạm thời, sau đó lại chảy ra sông.

14/22 Trân lũ lớn thing X/1988

Ngập lực ứng ở đồng bằng Hà Tĩnh xay ra thường xuyên khi mưa bão Năm 1978, khi

lũ mới ở mức báo động 3 (ngày 30/VIII và 20/1X) đã xảy ra ủng ngập nặng và được

xem là năm điển hình để tính toán thiết kế biện pháp chống ding Năm 1988, lũ sông Ca thấp hơn năm 1978, mưa ở đồng bằng nhỏ hơn ở trung, thượng lưu va không có vỡ

hưng thy triều cao gây thoát lũ kém nên diện ứng ngập khá lớn (68.000 ha lúa và

hoa mẫu bị ngập), tuy chỉ bằng một nữa của năm 1978, Năm 1978, maa lớn ở đồng bằng kết hợp với vỡ đểnên ngập ụ rắt nghiêm trọng, Tình bình ngập lụ ing ở 3 vùng

của Hà Tinh như sau:

1.4.2.3 Trận lĩ lớn tháng IX/2002

“Tại Ha Tĩnh, trong các ngày 17-22/1X, do mưa lớn tập trung trong thời gian ngắn trên

toàn bộ lưu vực hai hệ thắng sông La và Cả nên đã xảy ra lũ lớn Lúc ổh sáng ngày

23/9X, mye nước tại Chu Lễ là Ï

6,28 dưới báo động 3 là 022 m.

6 m, trên báo động 3 là 0,26 m, tại Linh Cảm là

Is

1.4244 Trận lũ thẳng X/2007

Do mưa lớn ở phía Tây Nghệ An, Thanh Hóa (khu vực thượng lưu sông Hiểu) rang sáng 5/X/2007 một cơn lũ qut bắt ngờ trản qua các xã Châu Kim, Mường Noe, Tiền Phong, Nim Giải huyện Qué Phong, tinh Nghệ An Mục nước lúc 16 giờ ngày SIX,

trên sông La tại Linh Cảm: 4,56 m (rên BDI: 0,56 m) sông Cả tại Nam Ban: 497 m

(trên BĐII: 0,43 m).

Tại Hà Tĩnh: 2 huyện Hương Son, Hương Khẻ bi ngập lụt năng do nước lũ trần v8 16 xã

nằm ven sông Ngàn Phổ, thuộc địa bin huyện Hương Sơn bị chim sâu trong nước lồ

tong đó 3 xã Sơn Phúc, Sơn Mai, Sơn Thuỷ đã hoàn toàn bị cô lập Tại huyện Hương

Khê, 9 xã bị ngập nặng, bao gồm: Phương Mỹ, Phương Điền, Hà Linh, Hương Giang,

Hương Thuỷ, Hương Độ,

1.4.2.5 Trận lũ lớn tháng X/2010

“Trận lũ tháng X/2010 trên sông Ngắn Sâu đã xảy ra lũ đặc biệt lớn, tại Chu Lễ đạt đỉnh

là 16,56 m (lúc 19h ngày 16/X), tên BD3: 3,06 m, vượt lũ lịch sử năm 2007: 0,43 m.

4 giờ sing ngày 17/X, mực nude trên các sông Cả tại Nam Dàn: 5,38 m, ở mức BDI;

xông Ngân Sâu tại Chu Lễ: 16,49 m, trên BĐ3: 2,99 m (vượt lũ lịch sử năm 2007: 0,36m); sông Ngân Sâu tại Hỏa Duyệt: 12,37 m (lúc 24h, ngày 16/X), trên BĐ3: 1,87 m;

sông Ngàn Phổ tại Sơn Diệm: 12,56 m, dưới BD3: 0,44 m; sông La tại Linh Cảm: 5,99

1m, dưới BD3: 0,51 m; sông Gianh tại Mai Hóa: 7,10 m, trên BD3: 0,6 m; sông KiếnGiang tại Lệ Thủy: 3,14 m, trên BĐ3: 0,44 m,

Đập Khe Mơ ở xã Sơn Hàm (Huong Sơn, Hà Tĩnh), có dung tích 700.000 mỸ đã bị vỡ

lúc 7 giờ sáng ngày 16/X Mục nước hồ Kẻ Gỗ là 30.84 m, hd sông Rác là 21,8 m

cũng đang xi trăn với lưu lượng 1,000 mgiäy đã làm ngập lụt hoàn toàn thin phố Hà Tĩnh, gây mắt điện toàn thành phố, Nhiều xã của các huyện Thach Hà, Cim Xuyên, các tuyến đường Quốc lộ 1A, 15A, và đường Hồ Chí Minh rit ít khi bị ngập.

ụt nhưng da bị ngập lụt nhiều nơi, có nơi ngập sâu trong 2m.

Đến sing 17/X, mục nước lũ đã vượt định lũ lịch sử 0.5m, và vượi định lũ cách đây 10

ngày đến 1.5m, Gần như cả inh Hà Tĩnh đã chim trong nước lũ, 160260 xã bị ngập,

trong 46 hơn 100 xã bị cô lập hoàn toản, tập trung ở các huyện như: Hương Khé

16

(22/22 xã bị ngập), Hương Sơn, Vũ Quang (12/12 xã bị ngập), (hành phố Hà Tinh

(16/16 xã bị ngập).

1.4.2.6, Trận là lớn thang IW/2011

Mưa lớn đã gây ra một đợt lũ lớn trên sông Cả và sông La.Trận lũ đã làm ngập hoàn.h,

toàn các xã Phương Điền, Phương Mỹ, Hương Giang huyện Hương Khê và Đức Lĩnh, ude Hương, Đức Linh, Đức Béng, Hương Tho, Ân Phú huyện Vũ Quang Tuyển

đường Quốc lộ 15A đoạn Khe Giao đi Phúc Đồng, Hương Khê bị chia cắt hoàn toàn,

có chỗ ngập sâu tới 1,2 m.

Như vậy nguyên nhân gây ngập lạt ở lưu vực sông Ngân Sâu chủ yếu là do mưa lớn kết hợp với điều kiện địa hình có độ đốc lớn khiến lũ lên nhanh, đồng thời địa hình thực tế ại tram thủy văn Hòa Duyệt có hai đấy núi chấn dọc hai bên bờ sông khiến

việ tiêu thoát lũ rit chậm, kết hợp với lũ ở sông Cả đồn vẻ, gặp lúc triều cường sẽ gây,

ngập ting nghiêm trọng ở vùng lưu vực sông Ngân Sâu.

LS Các mô hình mô phỏng và dự báo ngập lụt thường được sử dụng tại Việt

"Nhờ sự phát triển mạnh mẽ của công cụ máy tính điện tử cũng như công nghệ tin học

và nhu cầu thực tế inh toán chỉ ết hơn và chính xác hơn đổi với ngành nước, các môi

hình thủy văn thủy lực ngây cảng đa dạng, phong phú hơn; ngày cảng mô phỏng chính

xúc hơn hệ thống dòng chiy trên lưu vực Trước năm 1970, ở Việt Nam, tính toán thủy

lực cũng chỉ dự trên các công thức kính nghiệm của Liên Xô và Trung Quốc Một sốnhà thủy lực ho

‘va ngập ting Một số mô hình thủy lực được sử dung rộng rãi ở Việt Nam như sau;

6 xu hướng nghiêng về phương pháp thủy văn tong phỏng chống lũ

3.1.1 Mô hình VRSAP (Vietnamer System And Plains)

Tin thin là phần mềm KRSAL được cổ Giáo sư Nguyễn Như Khuê cho ra đồi cuỗi năm1978 Đây là chương trinhtinh đối với hệ thống sông và hồ chứa Đến năm 1984, sau nhiễu lần nâng cấp, đặc biệtnâng cấp phần nhập đầu vào, chương trình của

jo sư Nguyễn Như Khuêmang tên VRSAP Phin mém này là công cụ chủ yếu để

tính 1a và quy hoạch thủy lợi,phẩn mềm có xét đến sự gia nhập của mưa trong tính.

toán thủy lực đồng chảy trong các hệ thống sông khi diễn ra lũ hay tinh tiêu nước cho

17

hệ thống thủy nơng Chương trình VRSAP giải hệ phương tình Saiat:Vernant theo sơ

đồ sai phân dn lưới hình chữ nhật cĩ xét đến trọng số đối với các bước sai phân theo

thời gian t và khơng gian x.

2.1.2, Mơ hình KOD- 01 và KOD- 02

Đây là mơ hình do Giáo su Nguyễn Ân Niên xây dựng Chương trình KOD dùng sơ đồ

sai phân hiện, sơ đồ tinh cho phép giải các bài tộn dịng chảy khơng ổn định một

chiều như tính tốn truyền iều, truyền lũ, phân phối nước, tiêu nude cho mạng lưới

sơng, hỗ chứa Cả hai chương trình nay liên tục được bổ sung, hồn thiện để tính tốn.cho mạng lưới sơng, tỉnh truyền lũ, tinh truyền mặn và tính tốn phục vụ quản lý vận

hành hệ thống cơng trinh trình thủy lợi VRSAP được Viện Quy hoạch Thủy lợi ở cả

“Trong khi đĩ, KODI và KOD2 của

Giáo sw Nguyễn An Niên lại thường được Viện Nghiên cứu khoa học Thủy lợi sử

miễn Bắc và miỄn Nam ứng dụng rất rộng r

2.1.3 Phân mềm HydroGIS

Phần mềm do TS Nguyễn Hữu Nhân xây dựng HydroGIS cũng giải hệ phương trình

Sain-Venant một chiều bằng sơ đỗ sai phân Preissmann, nhưng giải trực tiếp hệ sai

phân bằng phương pháp lặp nên tốc độ tính tốn chưa nhanh Để kết hợp phần vẽ tác

giả đã thêm một số điểm tính trừng gian, phin tinh mặn cơng dùng phương pháp phân xã nhưng chi tiết của thuật tốn cả đồng chảy va lan tuyén chất chưa thấy tác giả cơng bố chỉ tiết Gần đây, TS Nhân cĩ thêm ph

sống động học, tuy nhiên trên vùng núi cĩ những đoạn vừa chảy xiết, vừa chảy êm thì

ính dịng chảy xiết bằng phương pháp

phương pháp sĩng động học khơng áp dụng được,

2.1.4, Phần mầm MK4

Do PGS- TS Lê Song Giang, Dai học Bách khoa thành phi

đây là phần mém mang tính học thuật nhiều hơn và chủ yếu dùng trong giảng day, việc

Chỉ Minh xây dựng,

áp dung cho các bài tốn thục tế lớn cịn hạn chế, Phần giao diện của MK-4 khả tt, và

đang trong giai đoạn phát triển Tuy nhiên mơ hình này vẫn cịn rất hạn chế về thuậtốn và ứng dụng tính tốn cho miễn tính tốn cĩ điện tích lớn, mơ hình vẫn chưa được

kiểm định tốt với thực tế

Is

2.1.5 Bộ mô hình MIKE

Mô hình MIKE là bộ phần mềm thương mại nên phần giao diện rit mạnh, hữu hiệu.

Mô hình có sự tích hợp rất tốt với GIS (Phin nỗi kết với công cụ GIS rit mạnh kế cả tạo Database mặc dã phải cần thêm các phn mềm GIS như ArcVieW hay ArcGIS )

Các thành phần của mô hình được kết nối với nhau dễ dàng, nên việc có thé sử dụng.

bộ mô hình MIKE NAM, MIKE 1], MIKE 21 và MIKE URBAN để tinh toán ngập lụt

sắc vùng hạ lưu sông Vì vậy, có thể sử dụng kết hợp mô hình ID+2D để tính toán ngập Int, ngập ting cho các ving ven sông, vùng đồng bing thấp tring; kết hợp mô

hình 1D/1D+2D dé tính toán ngập ting cho vùng đô thị

MIKE 11, do DI Water & Environment phát tiễn, là một sồi phần mễm dùng để mô phỏng đồng chảy! lưu lượng, chit lượng nước và vận chuyển bin cất ở các của sông

sông, kênh tưới và các vật thé nước khác,

MIKE 11 là công cụ thết lập mô hình động lực, một chiều trong kênh hở, bãi ven

sông, vùng ngập lụt Mô hình được xây dựng thân thiện với người sử dụng nhằm phân

tích chỉ tiết, thiết Š quản lý và vận hành cho sông và hệ thống kênh dẫn đơn giản và

phúc tạp, MIKE 11 cung cắp một môi trường thiết kế hữu hiệu về kỹ thuật công ình,

tài nguyên nước, quản lý chat lượng nước va các ứng dụng quy hoạch,

"Đặc trưng cơ bản của hệ thông lập mô hình MIKE 11 1à cắu trie mô-đun tổng hợp với

nhiều loại mô-đun được thêm vào mỗi mô phỏng các hiện tượng liên quan đến hệ

thống sông

Ngoài Mô-dun mô hình thủy động lực (HD) là một phần trọng tâm cia hệ thống đã mô

tả ở trên, MIKE bao gồm các mô-đun bổ sung đối với

1 Thủy van;

2 Tải khuyếch tán;

3 Các mô hình cho nh vấn đễ về Chất lượng nước;

4 Vận chuyển bùn cát có cổ kết (có tinh din)

9

5 Vận chuyển bùn cát không có cổ kết (không có tinh dinh)

Các ứng dụng liên quan đến mô-đun MIKE 11 HD bao gồm:

1 Dự báo là và vận hành hỗ chứa;

3 Các phương pháp mô phỏng kiểm soát lũ;

‘Van hành hệ thống tưới và tiêu thoát bẻ mặt;

4 Thiết kế các hệ thống kênh dẫn;

5 Nghiên cứu sóng triểu vi ding nước do mưa ở sông và cửa sông;

Cúc công tinh được mô phòng trong MIKE 11 bao gồm: Đập dinh rộng, đập tin Céng (công hình chữ nhật, hình tròn ); Bơm; Hỗ chứa; Công trình điều tiết, Môdun

2.1.6 Bộ mô hình HEC

Mô hình toán thuỷ lực HEC-RAS (HEC- River Analysis System) của hiệp hội

sur quân sự Hoa Kỷ là thé hệ phin mém kế tiếp về mô hình phân tích hệ thống sông

các kỹ

được phát tiễn bằng giao điện trong Windows

Mô hình được xây dựng dựa trên sự kết hợp của mô hình HEC-6 và hệ thống thông tin

địa lý (GIS) với những cải tiền đáng kể so với HEC-6 về kỹ thuật tính toán và khoahọc thuỷ van,

Cũng như các mô hình khác, hệ phương trình Saint-Venant trong mô hình HEC-RAS

bao gồm hệ hai phương trình: phương trình liên tục và phương trình động lượng Dựatrên dinh luật bảo toàn khối lượng và định luật bảo toàn động lượng của chất longchuyển động qua một đơn vị thể tích Hệ phương trình thuỷ động lực được thiết lập

dựa trên các giả thiết sau

1 Dang chảy một chiều, độ sâu và vận tốc chỉ biển đổi theo một phương dọc dngchây:

2 Dong chảy biển đổi đều;

3 Đầy sông giả thiết là một đường thẳng;20

4 Độ đốc đáy sông nhỏ, cao trình đây sông không đồi ;

5 Chất long không giãn nở, khối lượng riêng của chất long không đổi

“Các ứng dụng của mô hình bao gồm:

+ Tỉnh toán ngập lụt va vận chuyển bùn cát trong mạng lưới sông cũng như bồi lắp hồ

+ Mô phỏng xu thé dai han của hiện tượng bồi hoặc xói lòng sông do kết quả của sự

thay đội có tinh thưởng xuyên và tính chủ kỳ của lưu lượng hoặc do sự thay đổi hìnhdang kênh;

+ Tính toán bồi lắng hồ chứa;

nh toán khối lượng nạo vét và dự đoán ảnh hưởng củ việc nạo vé đối với ốc độ

bồi lắng v v

+ Mô phỏng tràn bai vào các 6 chứa trong đê, bờ,

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP THỰC HIEN

2.1 Phân tích và lựa chon phương pháp tính toán

Hiện nay trên thé giới dang sử dụng bốn phương pháp chính để nghiên cứu tính toán ngập lụt: Các phương pháp này luôn bổ trợ cho nhau nhằm đưa ra kết quả hợp lý và tối

wu nhất

= Phương pháp đo đạc hiện trường: là cơ sở để đánh giá kết quả tính toán từ mô hình thông qua việc điều tra thực dia qua việc do đạc vất lũ

- Phương pháp mồ hình vật ý là cơ sở để xây dựng các công thức kính nghiệm, cóKhả năng mô phỏng chính xác nhất đoạn sông cần nghiên cứu tuy nhiễn đồi hỏi rit

nhiều công sức và tiền của

~ Phương pháp mô hình toán: sử dụng các hệ phương trình toán học dé mô phỏng;- Phương pháp viễn thám và GIS: sử dng công nghệ ảnh vệ tỉnh chụp qua các thời kỳ

khác nhau để đánh giá

“rong điều kiện thời gian và kinh tẾcó han, luận vănsữ dụng phương php nghiên cứu

chính là phương pháp mô hình toán để thực hiện

Phương pháp điều tra thực địa thông qua việc điều tra vết lũ chính a phương pháp tốt

nhất để xác định mức ngập cho người tính toán và dự báo ngập lụt có cái nhìn trực

quan nhất về mức độ ngập lụt từ đồ cổ thé nâng cắp được kha năng dự bảo, tuy nhiên do tốn kém về kinh phí và thời gian nên uận văn không th thực hiện được

Cúc mô hình phổ biển hiện nay đang được sử dụng rộng rãi trong nước để mô phỏng,

là loại mô hình một chi

bài toán thủy lực hẳu hi (1D) và kết hợp mô phỏng 2 chiều

(2D) đối với dong chảy tràn trên bãi và các vùng tring bên cạnh đòng chỉnh Mô.phỏng như vậy chỉ có thể áp dụng cho ving ngập lụt có tính chất dng chảy là không

đều biến đổi chậm nhưng lại dễ áp dung cho đầu vào mô hình khá đơn giản Đổi vớivùng có độ đốc lớn, địa hình lớn, tốc độ ding chảy lớn, động lượng dòng chảy tràn

trên các dồng lớn thì việc áp dung mô hình một chidu là không thích hợp và kết quả

2

mô phỏng sẽ có nhiễu sa lệch với thực tổ D8 giải quyết vin đề tên cần sử dung mô

hình mô phỏng dòng chảy hai chiều cho cde bài toán tính lũ ở vùng có dòng chảy biển

cđỗi nhanh, động lượng dòng chảy lớn, mô phỏng lưu vực lớn.

Bộ mô hình MIKE của Ban Mạch (DHD trong đó có mô hình MIKE FLOOD được.xem là công cụ đổi chậm và nhanh.“Chính vì vậy Luận vanda sử dụng bộ mé hình MIKE (NAM, 11,

MIKE-ing để mô phỏng lũ cho cả đồng chảy

MIKE-FLOOD) và mô hình TL dé tính toán dự báo cho hạ du sông Ngân Sâuthiệu các mô hình ứng dụng

2.3.1 Mô hình MIKE-NAM

Mô hình NAM là một hệ thống các bể chứa diễn đạt bằng công thức toán học dưới

dạng định lượng don giản thể hiện trạng thải của đất rong chu ky thủy văn Mô hình

NAM còn được gọi là mô hình mang tính xác định, tính khái niệm và khái quất với

yêu cầu dữ liệu đầu vào trung bình Mô hình NAM đã được sử dụng tốt ở nhiều nơi

trên thé giới với các chế độ thủy văn và khí hậu khác nhau như Mantania, Srilanca,Thái Lan, An Độ Ở Việt Nam, mô hình này đã duge nghiên cứu sử dung trong tính

toán dự báo là trên nhiều hệ thống sông Hiện nay trong mô hình thủy động lực MIKE

11 (do Viện Thủy Lực Ban Mạch ~ DHI xây dựng, mô hình NAM đã được tích hợpnhư một môđun tính quá trinh dòng chảy từ mưa Các thành phần của mô hình đượcmiễu tả đưới đây:

~ Bé tuyết

Giáng thủy sẽ được gi li trong bé tuyết kh nhiệt độ đưới 0C, côn nếu nhiệt độ lớn

hơn 0°C thi nó sẽ chuyển xuống bể chứa mặt

Hình 2.1: Sơ đổ mô hình NAM

Trong thực tễ nước ta ở vùng nhiệt đới lên không xét đến bé tuyết

- Bễ chứa mặt:

Lượng ẩm trữ trên bề mat của thực vật, cũng như lượng nước điền tring trên be mat

ưu vục được đặc trưng bởi lượng trừ bề mặt Umax đặc trưng cho giới hạn trữ nước

tối da của bể này, Lượng nước U trong bể chứa mặt sẽ giảm din do bắc hơi, do thất

thoát theo phương nằm ngang (dòng chảy sát mặt) Khi lượng nước này vượt quá

ngưỡng Umax thì một phần của lượng nước vượt ngưỡng PN sẽ chảy vio subi dưới

dang đồng chảy tran b mặt phần còn lại sẽ thắm xuống bể sát mặt và bễ ngầm - B sit mật và bể ting rễ cây:

Bổ này thuộc phần rễ cây, là lớp đất mà thực vật có thé hút nước để thoát ảm.Lmax

đặc trưng cho lượng âm tối da ma bể nay có thể chứa.

Lượng im của bé chứa này được đặc trưng bằng đại lượng L L phụ thuộc vào lượng

tổn thất thoát hơi của thục vật Lượng âm này cũng ảnh hưởng đến lượng nước xẽ đi xuống bể chứa ngim để bổ sung nước ngằm.

z

~ Bốc thoát hơi:

Nhu cầu bốc thoát hơi nước trước tiên là để thỏa man tốc độ bốc thoát hơi tiểm năng,

cca bể chúa mặt Nếu lượng ẩm trong bể chứa mặt nhỏ hơn nhu cầu này, thi nó sẽ lấy ấm từ ting để cây theo tốc độ Ea Trong đó Ea là ty lệ với lượng bốc thoát hơi tiềm

Ea = Ep L/Lmax~ Dòng chảy mặt

Khi bé chứa mặt tràn nước, Ui > Una, thì lượng nước vượt ngưỡng Py (Py = Uị- Une)sẽthành d 1g chảy mặt và thắm xuống dưới QOF là một phần của Py, tham gia

hình thành dang chảy mặt, nó tỷ lệ thuận với Py và thay đổi tuyển tinh với độ ẩm.

tương đối Lau của ting 8 cây:

nếu L/Lmax >TOE.

QoF= 0 nếu L/Lmax < TOF

“Trong đó: CQOF là hệ số dòng chảy mặt(0 <CQOF< 1)

TOF la ngưỡng của ding chảy mặt (0 < TOE< 1)

Phan còn lại của Py sẽ thắm xuống dưới Một phần (Px -QOF) thắm xuống dưới này sẽ: làm tăng lượng âm L của bể chứa ting rễ cây Phần còn lạ sẽ thấm thấu xuống sâu hơn để bổ xung cho bể chứa ting ngim.

~ Dang chảy sắt mặt

Dang chảy sit mat cũng phụ thuộc vào độ dm của tằng rễ cây:

Ly -TIF

QiE= ZUi nếuLiLmax >TIE

QF= 0 nếu L/Lmax < TIF

25

Với ‘TF là ngưỡng sinh ra dang chảy sit mặt (0 < TIE< 1)

'CKIF là hang số thời gian của ding chảy sát mặt

Trong đồ TG là gt en lượng nước bổ sung cho ting ngằm (0 < TG< 1)

Các thông số của mô hình NAM

= CQOF: Hệ số dòng chảy trin không có thứ nguyên, có phạm vi biến đổi từ 0.0 đến

0.9, Nó phản ánh điều kiện thắm và cấp nước ngầm Vi vậy nó ảnh hưởng nhiều đến

tổng lượng dòng chảy và đoạn cuối của đường rút Thông số nảy rắtquan trọng vì nó quyết định phần nước dư thừa để tạo thành đông chảy trần và lượng ước thắm Các lưu

vực có địa hình bằng phẳng, cấu tạo bởi cát thô thi giá trị QOF tương đối nhỏ, ở những,

lưu vực mồ tính thắm nước của thổ nhưỡng kém như sét, đá tang thi giá trị của nó sẽ

rất lớn.

~ CQIE: Hệ số dong chảy sát mặt, có thứ nguyên là thời gian (giờ), Nó chính là phn

của lượng nước trong bé chứa mặt (U) chảy sinh ra ding chảy sắt mặt trong một đơn

vị thời gian Thông số này ảnh hưởng không lớn đến tổng lượng lũ, đường rút nước.

= CBL: lé thông số dong chảy ngim, được dùng để chia dng chiy ngắm ra lim hai

thành phin: BEU va BFL Trường hợp đồng chảy ngầm không quan trong th có thé chỉ dùng một trong 2 bể chứa nước ngim, khi đó chỉ cin CBFL=0 tức là lượng cấp nước ngằm đều di vào bé chứa ngằm tng tru

PLOE, CLIF: Các ngường dưới của các bể chứa để sinh dòng chảy trin, dong chảy, sit mật và đồng chiy ngầm, không có thứ nguyên và có giá tị nhỏ: hơn 1 Ching có

26

liên quan đến độ am trong đất Khi các giá trị của ngưỡng này nhỏ hơn L/Lmax thì sé

không có dòng chảy tràn, dòng chảy sát mặt và dòng chảy ngầm Về ý nghĩa vật lý, các thông số này phản ánh mức độ biến đổi trong không gian của các đặc trưng lưu

vực sông Do vậy, giá trị các ngưỡng của lưu vực nhỏ thường lớn so với lưu vực lớn.

- Umax, Lmax: Thông số khả năng chứa tối đa của các bê chứa tầng trên và tầng dưới Do vậy, Umax và Lmax chính là lượng tôn thất ban đầu lớn nhất, phụ thuộc và điều kiện mặt đệm của lưu vực Một đặc điểm của mô hình là lượng chứa Umax phải nằm trong sức chứa tối đa trước khi có lượng mưa vượt quá, PN xuất hiện, tức là U< Umax Do đó trong thời kỳ khô hạn, tôn thất của lượng mưa trước khi có dong chảy tràn xuất hiện có thể được lây làm Umax ban đầu.

- CKI,2, CKBE: là các hằng số thời gian về thời gian tập trung nước Chúng là các thông số rất quan trọng, ảnh hưởng đến dạng đường quá trình và đỉnh.

2.2.2 Mô hình MIKE-11

Mô hình thủy lực một chiều MIKE-11 do Viện thủy lực Dan Mạch (DHI) tao ra, là mô hình tính toán mạng sông dựa trên việc giải hệ phương trình một chiều Saint —Venant:

Trong đó: A là diện tích mặt cắt ngang (m2); t là thời gian (s); Q là lưu lượng nước (m?/s); x là biến không gian; g là gia tốc trọng trường (m/s?); ø là mật độ của nước

(kg/m*); b là độ rộng của lòng dẫn (m) và R là bán kính thủy lực (m).

27

e Phương pháp giải:

Hệ phương trình Saint - Venant về nguyên lý là không giải được bằng các phương

pháp giải tích, vì thế trong thực tế tính toán người ta phải giải gần đúng bằng cách rời

rạc hóa hệ phương trình Có nhiều phương pháp rời rạc hóa hệ phương trình, và trong

mô hình MIKE II, các tác giả đã sử dụng phương pháp sai phân hữu hạn 6 điểm ân

Abbott Hình 2.2 đưới đây mô tả các cách bố trí sơ đồ Abbott 6 điểm với các phương trình và các biến trong mặt phăng x~t (hình 2.3).

aoo >

‹ Phuong trình động lượng

\ => Phương trnh liên tục |

Hình 2.2: So đồ sai phân 6 điểm ân Abbott

Hình 2.3: Sơ đồ sai phân 6 điểm an Abbott trong mặt phẳng x~t

Trong phương pháp nay, mực nước và lưu lượng dọc theo các nhánh sông được tinh

trong hệ thống các điểm lưới xen kẽ như dưới đây (hình 2.4).

28

© (mute mức) © 0(UuULpn)

Hình 2.4: Sai phân với các điểm lưới xen kế

Đối với mạng lưới sông phức tạp, mô hình cho phép giải hệ phương trình cho nhiều nhắnh sông và các điểm tại các phân ưu nhập lưu Cấu trúc của các nút lưới ở nhập

lưu, tại đó ba nhánh gặp nhau, thể hiện trong hình sau (bình 2.5):

Cấu trúc các điểm lưới trong mạng vòng được thể hiện trong hình 2.6 Tại một điểm.

lưới, mỗi quan hệ giữa biển số Z; (cả mực nước hụ và lưu lượng Q) tại chính điểm đó.

và tại các điểm lần cận được thể hiện bằng phương trình tuyển tinh sau

4/271 + BLS" +7 Zh) =8,24)

Từ đây về sau ta quy ude các chỉ số dưới của các thành phan trong phương trình biểu

thị vị trí đọc theo nhánh, và chỉ số trên chỉ khoảng thời gian Các hệ số a, j, y và ötrong phương trình (2.4) tại các điểm # và tại các điểm Q được tính bằng sai phân hiệnđối với phương trình liên tục và với phương trình động lượng.

Tat cả các điểm lưới theo phương trình (2.4) được thiết lập Giả sử một nhánh có ø điểm lưới: nêu n à số lẻ, điểm đầu và cuối tong một nhánh luôn luôn là điểm ñ Điều

này làm cho ø phương trình tuyến tính có +2 in số Hai dn số chưa biết là do cácphương trinh được đặt tại điểm đầu và điểm cuỗi í tại đồ Z2 và Zs là mực nước,

theo đó phần đầu cuối của nhánh phân nhập lưu được iên kết với nhau Điều kiện biên và điều kiện ban đầu

Hệ phương trinh (2.1 - 2.3) khi được rời rạc theo không gian và thời gian sẽ gồm có số

lượng phương trình luôn ít hơn số biến số, vi thé để khép kin hệ phương trình này cần phải có cc điều kiện biên, và điều kiện ban đầu cin thiết để sử dụng trong tín tod

‘Trong mô hình MIKE 11, điều kiện biển của mô hình khả linh hoạt, có th là điễu kiện

biên hở hoặc i

trao déi nước với bên ngoài Điều kiện biên hở có thể là đường quá

kiện biên kín Điều kiện biên kín là điều kiện tại én đó không có

nước theo thời gian hoặc của lưu lượng theo thời gian, hoặc có thé là hing số.

Các điều kiện ban dầu bao gdm mực nước và lưu lượng trên khu vực nghiên cứu “Thường lấy lưu lượng xắp xi bằng 0, cỏn mực nước lấy bằng mực nước trung bình Điều kiện én định:Để sơ đồ sai phân hữu han én định và chính xác, cin tuân thủ các

điều kiện sau:

- Địa hải đã ốt để mục nước và lưu lượng được giải một cách thoả đăng Giá ị

tối đa cho phép đối với Ax phải được chọn trên cơ sở này.

30

- Điều kiện Courant đưới đây có thể dùng như một hướng dẫn để chọn bước thời gian

sao cho ding thời thoả mãn được các điều kiện trên Điễn hình, giá tỉ của C, là 10

<n 15, nhưng ác gii tị lớn hom (Len đến 100) đã được sử dụng

AHV + fey)

ar với V là vận tốc,

Cr thể hiện tốc độ nhiễu động sóng tại nước nông (biên độ nhỏ), Số Courant biểu thị số.

các điểm lưới trong một bước sóng phát sinh từ một nhiễu động di chuyển trong một

bude thời gian Sơ đỗ sai phân hữu hạn dùng trong MIKE 11 (sơ đổ 6 điểm Abbott),

Froude nhỏ hơn 1)cho phếp số Courant tr 10-20 nếu dòng chiy đười phân giới

2.2.3 Mô hình MIKE-21

Mô hình MIKE 21 (MIKE 21 Flow Model EM) là mô hình thay lực hai chiều thuộc họphần mềm MIKE, được xây dựng và ph t triển i Viện Thủy Lực Đan Mạch (DHI) từcuối những năm 90 Mô hình MIKE 2IEM đã có mặt tại Việt Nam vào thing 11 năm

2005 qua con đường chuyển giao công nghệ giữa DHI và Viện Quy hoạch Thủy Lợi

MIKE 21 là một phần mém ky thuật chuyên dung do Viện Thủy lực Đan Mạch (DH) xây dựng và phát triển, được ứng dụng để mô phỏng các biến động 2 chiều của mực.

nước và đồng chảy trong hỗ, cử sông, vinh, khu vue ven và ngoài biển Mô hình

MIKE 21FM được xây dung và kết hợp các kỹ thuật mô hình mới sử dụng cách tiếp

cận lưới phi cu trúc (tưới tamc) Kỹ thuật nay đã và đang được phat tiền cho cácứng dụng liên quan đến môi trường cử sông, khu vực ven biển, đại đương và trần lũtrong đất liên Mô hình ding hệ phương trình Navier ~ Stock cho bài toán không gianhai chiều, 28m phương trình liên tục và 2 phương trình động lượng: