Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng: Nghiên cứu tính toán điều tiết liên hồ chứa phục vụ công tác giảm lũ trên lưu vực sông Hương (Huế)

Luận văn này trình bày một số phương án tính toán diéu tiết các hô chứathượng nguôn nhằm phục vụ công tác giảm lũ cho hạ lưu lưu vực sông Hương.Ung với mỗi phương án dé ra, mô hình thủy

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRUONG ĐẠI HỌC BACH KHOA — ĐHQG-HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa hoc: PGS TS NGUYEN THỊ BAY

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vi và chữ ký)Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS TS HUỲNH THANH SON

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vi và chữ ký)Cán bộ chấm nhận xét 2: PGS TS HUỲNH CÔNG HOÀI

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vi và chữ ký)Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tai Trường Dai học Bach Khoa, DHQG Tp.HCM ngày 31 tháng 08 năm 2014.

Thanh phan Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:(Ghi rõ họ, tên, học ham, học vi của Hội đồng cham bảo vệ luận văn thạc sĩ)1 PGS TS NGUYEN THONG

2 PGS TS HUYNH THANH SƠN

3 PGS TS HUYNH CONG HOAI

4 PGS TS TANG DUC THANG5 TS NGUYEN QUANG TRUONGXác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV va Trưởng Khoa quan lýchuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập — Tư do — Hạnh phúc

NHIEM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: Nguyễn Tường Vĩ MSHV: 11200374

Ngày, thang, năm sinh: 09/09/1987 Nơi sinh: Bình ĐịnhChuyên ngành: Xây dựng công trình Thủy Mã số: 60 58 40I TÊN DE TÀI: Nghiên cứu tính toán điều tiết liên hồ chứa phục vụ công tác giảmlũ trên lưu vực sông Hương (Huế)

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:1 Xây dựng mô hình thủy văn SWAT để tính toán lưu lượng dòng chảy từ dữ

liệu mưa hiệu dụng cho lưu vực sông Hương.2 Thiết lập mô hình thủy lực MIKE FLOOD để tính toán diễn biến ngập lụt

lưu vực sông Hương.3 Tính toán điều tiết liên hồ chứa, đưa ra các phương án điều tiết nhằm phục

vụ công tác giảm ngập cho hạ lưu lưu vực sông Hương khi xảy ra lũ.II NGÀY GIAO NHIỆM VU: 20/08/2012

HI.NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VU: 25/07/2013

IV CÁN BỘ HƯỚNG DÂN: PGS.TS Nguyễn Thị Bảy

Tp HCM, ngày tháng năm 2014

CÁN BỘ HƯỚNG DÂN CHỦ NGHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

KHOA QUAN LÝ CHUYEN NGÀNH

Em xin bay tỏ lòng biết ơn sâu sac đến PGS.TS Nguyễn Thị Bảy, Cô đãhướng dẫn rất tận tâm, truyền đạt cho Em rất nhiều kiến thức, Cô là người luôn hỗtrợ và tạo điều kiện tốt nhất để Em hoàn thành luận văn này.

Em xin gởi lời cảm ơn ThS Nguyễn Ngọc Minh, người đã luôn giúp đỡ và

truyền đạt những kiến thức chuyên sâu trong suốt quá trình làm luận văn

Em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô, các anh chị trong Phòng ThíNghiệm bộ môn Cơ Lưu Chất đã tạo điều kiện tốt nhất trong thời gian Em thực hiệnluận văn tại đây.

Em xin cảm ơn các Thây trong bộ môn Tài Nguyên Nước đã truyền đạtnhững kinh nghiệm, kiến thức bồ ích trong suốt quá trình học tập

Bây giờ và mãi mãi sau này Em sẽ luôn ghi nhớ ơn chỉ dạy của Cô và cácThây

Luận văn này trình bày một số phương án tính toán diéu tiết các hô chứathượng nguôn nhằm phục vụ công tác giảm lũ cho hạ lưu lưu vực sông Hương.Ung với mỗi phương án dé ra, mô hình thủy lực MIKE FLOOD được ding détính toán các diễn biến lưu lượng và mực nước trong sông và lũ tràn bờ toàn bộha lưu lưu vực sông Hương, từ đó đó có thé đánh giá và so sảnh mức độ ngậptrên lưu vực sông của các phương án điều tiết Dé tài cũng đã xây dựng mô hìnhthủy văn SWAT phù hợp với điều kiện và tính chất lưu vực sông Huong, dé có thétính lưu lượng dòng chảy từ dữ liệu mưa hiệu dụng, số liệu lưu lượng này sẽding làm biên dau nguon và nhập bên cho mô hình thủy lực Mặc dù mới chỉ mớidừng lại với các phương án điêu tiết đơn giản nhưng luận văn cũng đã đánhđược kha năng điều tiết của các hồ cũng như dé xuất phương pháp điều tiết phùhợp cho các ho chứa.

ABSTRACTThis thesis will present some methods to regulate reservoir system servingthe flood mitigation for downstream area of Huong basin For each suggestedmethods, the MIKE FLOOD model was used to calculate the changes in flowsand water levels in rivers and flooding from rivers overtopping their banks forall downstream areas From that, the results will be used to assess and comparethe level of flooding in the river basins for each regulating methods Onehydrologic model with the characteristics of this river system is also built onSWAT model to calculate the flow from the rainfall data The flow output willserve as the upstream boundaries and distributed boundaries for the hydraulicmodel which is used to compute flooding Although this thesis only use simplemethods to regulating reservoir system, but these methods are absolute enoughability to evaluate the possibility of all regulating reservoirs and this thesis alsopropose the suitable methods for regulating reservoir.

0/909 22 iDANH MỤC HINH ANH eececcssecececesessesecscececsevevscececsesevecscecesevavaceesevaraceceees iiiDANH MỤC CAC BẢNG óc 111112111 51111151 1E 11119 ng ree viMO DAU ooecceccccccsssescesesscscscscsesssscscscscscsvsvevsvsvssscsesssesesecscacacavavevevststsesesessensesesen |Chương 1 GIÓI THIEU CHƯNG LƯU VỰC SONG HUONG 7LiL Cha 18a nan a Ả 72.1.2.1 1), 000000 a.Ũ ốỀ E5 9na T1 an 101.4 Dong Chay mita lit?! nộ 14Chương 2 TINH TOÁN THUY VAN XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG DAU

NGUON VÀ NHẬP BEN LƯU VUC SONG HƯƠNG - 18

2.1 Giới thiệu mô NINH we eee eeesceceesesesecececsescscscsvscsesscsvsvsvstsesssasevevsessens 182.2 Cở sở lý thuyết mô hìnhh ¿+ - 52k SE+E+E2EE£ESEEEEEEEEEEEEEEEEEkrkrreee 19

„Na an nan ẢẢẢẢẢẢ.Ả.Ả 202.2.2 DONG CHAY NAM TEENttMNạaaa 232.2.3 Diễn toán dòng chảy trong SONG eccccccsssesesevevevevecscssesevevssevasscscssucneneee: 242.3 Dữ liệu đầu vào và cơ sở dữ liệu cho mô hình SWATT 55c: 24

2.3.1 Dữ liệu không gian bản đổ - - + cttEEEEEEkEkEkEEEEEEEEsrrrereerree 252.3.2 Dữ liệu thuộc tính dạng cơ SO dữ GU <<<<+sssssssss 292.3.3 Kết quả và phân tÍCHh ¿tk *k‡k+EEESESESEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEkEkrkrkrerree 31Chương 3 TINH TOÁN LU CHO LƯU VUC SONG HƯƠNG 373.1 Cơ sở lý thuyết MIKE 11, MIKE 21 và MIKE FLOOD 37

3.1.1 Cơ sở lý thuyết MIKE ] Ì -G-ck+ksESESESEEEEEEEEEEEEKEEEEEEEEEEEkrrerrkrerree 373.1.2 Cơ sở lý thuyết MIKE 21 «set EEEEEEEEEEEEEEEEEEEkEkrkekrkrkekred 393.1.3 Cơ sở lý thuyết MIKE FLOOD wuiceccececescscssscstsestsssesssssevesecscscsessenenenenees 403.2 Thiết lập mô phỏng thủy lực cho lưu vực sông Hương 41

3.2.1, Die iG Phuc Vue tithe tOGI nd ẢẢ.ẢẢẢ 4]3.2.2 Thiết lập mô hình một chiều MIKE ] Ì + + +k+k+k+k+t+kekeeeeeesescee 423.2.3 Thiết lập mô hình MIKE 2 1-IFˆM + + +k+kEeEkEEEkrkrkrkekeereeeseecee 453.2.4 Thiết lập mô hình mô phỏng MIKE FLOOID - c+e+esesesesescse 463.3 Tính toán thủy lực lưu vực sông Hương cho các năm - 49

3.3.1 Hiệu chính mô hình MIKE FLOOD (tính cho trận lũ 1999) 493.3.2 Kiểm định mô hình MIKE FLOOD (trận lũ thang 11 năm 2004) 56Chuong 4 DIEU TIET LIEN HO CHUA TREN LUU VUC SONG HUONG604.1 Nguyên ly và phương pháp tính toán điều tiết lũ qua hồ chứa 60

4.1.1 Nguyên lý tính toán điều tiết lũ Qua hồ chứa «se sex se+ezesed ó04.1.2 Phương pháp tính toán điều tiết lũ qua hồ chứa c-s-ssscssesea ó24.2 Các công trình điều tiết lũ trên lưu vực sông Hương - 64

4.2.1 HO 0:n nắn 654.2.2 Hồ Bình Dien cicceccccscecescscscsssscsvsvsesscscsvesssssssvsseassvevscsssscscavavsssvssavavevsessens 674.2.3 HO Hương ĐĐiỄN - + + EEEEEEEEEE TT T111 1111111111111 694.2.4 Các công trình công đập ONG ÏUEM «<< seEkEeErkrkekeeeeeeresree 724.3 Thiết lập các phương án điều tiết lũ va kết qua điều tiét 73

4.3.1 Điều tiết cho đợt lũ tháng 11 năm 1990 -«cscskerrkEerererereeered 734.3.2 Điều tiết cho đợt lũ tháng 11 năm 2004 .- «+ se secexererereeeeed 83KET LUAN G11 519191 1E 9111915811 5111112111 ng ng ưu 87TÀI LIEU THAM KHHẢO G112 3E 56919128 1E 1121 5 1181 erered 89PHU LUC weccccscscscssessessessessessessucsucsuecuessessessessessessussussuesuesuesuessessessessessessesaeeneeaes 93

DANH MUC HINH ANH

Hình 1.1 Bản đồ khu vực nghiên cứu woccecccccccsccsssescscsssscscscscsssscscscsssssscsessssssseeeeas 7Hình 2.1 Chu trình thủy văn trong mô hình SWATT - SH re 19Hình 2.2 Sự khác nhau giữa phân phối độ âm theo chiều sâu theo Green - Ampt vàtheo chiều sâu thực tỀ - tt 111121 1 51919151 1 9 91019101 1101111111 H11 nen: 21

Hình 2.3 Sơ đô khối tién trình mô phỏng dòng chảy trong mô hình SWATT 25

Hình 2.4 Bản đồ địa hình tỉnh Thừa Thiên HuỀ - 2 + 6 s£E2E2EE£eEsEsEexei 26Hình 2.5 Bản đồ phân loại đất tỉnh Thừa Thiên Huế 5-5 5252525525522 27Hình 2.6 Bản đồ sử dụng đất tỉnh Thừa Thiên HuẾ - 5-2-2 25252 cs+s+szxzx228Hình 2.7 VỊ trí các tram đo khí tượng và lưu lượng - 7-57 s+s 30Hình 2.8 Bản đồ phân chia lưu vực và các tiểu lưu vực sông Hương bằng SWAT 32Hình 2.9 Kết quả mô phỏng lưu lượng tại tiểu lưu vực Thượng Nhật 34

Hình 2.10 Kết qua mô phỏng lưu lượng tại tiêu lưu vực Dương Hòa 34

Hình 2.11 Kết quả mô phỏng lưu lượng tại tiểu lưu vực Bình Điện 35

Hình 2.12 Kết quả mô phỏng lưu lượng tại tiểu lưu vực Cổ Bi - 35

Hình 3.1 Lưới tính toán trên một đoạn kênh - - +5 << << << <<<2<++eeeeeeeess 39Hình 3.2 Mạng lưới sông lưu vực sông Hương << - «sSsssss ree 43Hình 3.3 Vị trí các biên và các cống đập trên lưu vực sông Hương 45

Hình 3.4 Lưới tính toán 2D thiết lập cho mô hình (giới hạn tới cửa biển trong đầmphi) 5c St 1 1 121111151511 11 111115111111 01111101 111101111111 11 0111111111111 11 111111 11g 46Hình 3.5 Mô phỏng kết nối bên trong mô hình MIKE FLOOD - ATHình 3.6 Tương quan Q~Z tại Diên Trường, Cau Long! ccccecceseseseseeseseees 48Hinh 3.7 Tuong quan Q~Z tai công Quán cửa, An Xuân và công Quanl'°!, ¬ 48Hình 3.8 Tương quan Q~Z tại đập Thảo Long ”Ì - 25+ 2+s+c+£++xz£zxerszered 48Hình 3.9 Biểu đồ mua ngày tại Thượng Nhật, Nam Dong, Huế tháng 10-11/1999.¬ 49Hình 3.10 Biéu đồ mưa ngày tại Bình Điển, Cổ Bi, Phú Oc tháng 10-1 1/1999 49

Hình 3.11 Lưu lượng đầu nguồn từ mô hình SWATT 5cc+cccscsccscsceee 50Hình 3.12 Biên mực nước tại của biển Thuận An, Tư Hiền Hòa Duan năm 1999 51

Hình 3.13 So sánh đường mực nước tai Kim Long dot lũ thang T1/1999 51

Hình 3.14 So sánh đường mực nước tại Phú Ốc đợt lũ thang 11/1999 52

Hình 3.15 Ban dé ngập lụt đo đạc và bản đồ mức ngập sâu nhất tính toán 1999 52

Hình 3.16 Bản đồ ngập chụp từ vệ tinh và bản đồ diện tích ngập tính từ mô hìnhCUGI NAY 6/11/1999 27777 54

Hình 3.17 Biểu đồ mua 12 giờ tại tram Thượng Nhật và Binh Điền từ ngày 14/11đến ngày 2/12/2044 - ¿E6 + E51 1 15111 121115151511 11 1111511111111 11 11111 56

Hình 3.18 Biểu đồ mưa 4 giờ tại tram Nam Đông, Huế, Phú Oc từ ngày 14/11 đến¡2)80/28V2/20) 2 57

Hình 3.19 Lưu lượng đầu nguồn từ mô hình SWATT 5cccccc+csccsceceee 58Hình 3.20 Biên mực nước tại Thuận An, Tư Hiền đo đạc dot lũ thang 11/2004 58

Hình 3.21 So sánh mực nước thực đo va tinh toán tại Kim Long 59

Hình 3.22 So sánh mực nước thực do va tính toán tại Phú Oc - 5-5: 59Hình 4.1 Sơ đồ khối tính toán điều tiết lũ bằng phương pháp lặp trực tiếp 63

Hình 4.2 Vị trí các hồ chứa cần tính toán trên lưu vực sông Hương 65

Hình 4.3 Quan hệ giữa dung tích Wha Ta Trạch và cao độ mực nước Z2 ¬— 66Hình 4.4 Quan hệ giữa lưu lượng Qya tran qua hồ Tả Trạch và mực nước VI No ¬ 67Hình 4.5 Quan hệ giữa lưu lượng Q4 day hồ Tả Trạch và mực nước Z4 ¬— 67Hình 4.6 Quan hệ giữa dung tích Wha Binh Điền và mực nước Zina! ¬— 68Hình 4.7 Quan hệ giữa lưu lượng Q.4 qua hồ chứa Bình Điền và mực nước Z;¿L!P160Hình 4.8 Quan hệ giữa dung tích W,3 Huong Điền và mực nước Z„¿' ¬ 70Hình 4.9 Quan hệ giữa lưu lượng Q,4 qua hồ Hương Điền và mực nước Znae >! " 70Hình 4.10 Lưu lượng đầu nguồn tại C6 Bi, Bình Điền và Tả Trạch 74

Hình 4.11 Mực nước Kim Long đo và tính dot lũ I999 «<< << ss2 75Hình 4.12 Mực nước Phú Oc do và tính đợt lũ 1999 se xe eEseseexes 75Hình 4.13 Bản đồ diện tích ngập lũ tính so với ảnh chụp viễn thám 6/11/1999 76

Hình 4.14 Lưu lượng điều tiết và mực nước hé Tả Trạch đợt lũ 1999 77

Hình 4.15 Luu lượng điều tiết và mực nước hồ Binh Điền đợt lũ 1999 78

Hình 4.16 Lưu lượng điều tiết và mực nước hồ Hương Điền đợt lũ 1999 78Hình 4.17 Mực nước tại Kim Long trước va sau khi điều tiết với mực nước thực đo

Hình 4.18 Mực nước tại Phú Ốc trước và sau khi điều tiết với mực nước thực đonăm 1999 theo PALI - - - - eeccesccecccsccesccecccsccesccescesscesceuscescesscescesscesccesceescesccesces 70

Dương Hòa trận lũ năm 1199 - G G1113 1 1999 9000101 re 30Hình 4.20 Lưu lượng trước va sau điều tiết theo PA2 (có so sánh với PA1) qua hồBình Điền trận lũ năm 190 s2 S9 519191 1 9 9191919811 9 111111 E111 1119 1n vi 81Hình 4.21 Luu lượng trước va sau điều tiết theo PA2 (có so sánh với PA1) qua hồHương Điền trận lũ năm 1990 + c2 S313 11 111 11111111511111511511 1111k ckrkg 82Hình 4.22 Đường mực nước thực đo và tính toán tại Kim Long cho trận lũ năm1999 khi điều tiết theo PA2 (có so sánh với PA Í) óc s62 sx+EeEeEseseeees 82Hình 4.23 Đường mực nước thực đo và tính toán tại Phú Ốc cho trận lũ năm 1999khi điều tiết theo PA2 (có so sánh với ÌPA Í) - se eEsererkes 83Hình 4.24 Đường điều tiết hồ Tả Trạch dot lũ tháng 11/2004 - +: 84Hình 4.25 Đường điều tiết hồ Bình Điền dot lũ tháng 11/2004 - 84Hình 4.26 Đường điều tiết h6 Hương Điền đợt lũ tháng 11/2004 85Hình 4.27 Mực nước thực đo và tính toán tại Kim Long sau điều tiết lũ 11/2004 85Hình 4.28 Mực nước thực do và tính toán tại Kim Long sau điều tiết lũ 11/2004 86

Bang 1.1.Bang 1.2.Bang 1.3.Bang 1 4.Bang 2.1.Bang 2.2.Bang 2.3.Bang 2.4.Bang 2.5.Bang 2.6.Bang 2.7.Bang 3.1.Bang 3.2.Bang 3.3.Bang 4.1.Bang 4.2.

DANH MỤC CÁC BANG

Mực nước max và lưu lượng max lũ tiểu mãn tại một số trạm 14Tan suất phân bố mực nước lũ tiểu mãn theo các cấp báo động 15Mực nước cực dai trong thang tai Kim Long từ năm 1995 đến 2009 16Phân bố lưu lượng lũ lớn nhất các nhánh chính trên hệ thống S.Huong 16Các loại đất trên lưu vựu sông Hương - ¿2-5552 £2zs+szescee: 27Phân loại tên đất trên lưu vực sông Hương -.- 2-2 255255: 28Các trạm đo mưa trên lưu vực sông HUONG - «<< cs++<<*s 30VỊ trí các trạm đo nhiệt độ không khí băng VE tinh - -«- 31VỊ trí các trạm đo khí tượng băng VỆ tỉnh ccs s1 11x sa 31Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định lưu lượng bang mô hình SWAT 34Bộ thông số hiệu chỉnh mô hình SWATT - 5-66 sEsxcv£EsEseeeeeseree 36Các công trình cống đập và những thông số cơ bản - 43Độ sâu ngập trên lưu vực S.Hương năm 1999 ứng với từng khu vực“! 53Các giá trị hệ số nhám (n) tương ứng với các đoạn sông - 55Các thông số chính của các hỗ chứa thượng nguồn lưu vực sông Huong71So sánh giá tri mực nước lớn nhất tại Kim Long và Phú Oc với PAI 80

MỞ DAU

Tính cấp thiết của dé tàiLũ lụt, ngập ing đã gây ra những thiệt hai to lớn cho cơ sở hạ tang, nhà cửaảnh hưởng rất lớn đến đời sống người dân đồng thời gây tốn that đáng ké vẻ kinh tế.Thừa Thiên Huế là một tỉnh nằm ở miễn Trung Việt Nam, phải thường xuyên hứngchịu nhiều trận lũ lụt ngày cảng gia tăng vé tan suất và mức độ nghiêm trọng Trênlưu vực sông Hương đã và đang hình thành ba hồ chứa lớn là hồ Tả Trạch, BìnhĐiển, Hương Diễn tại thượng nguồn ba sông Tả Trạch, Hữu Trạch và sông Bồ Hệthống ba hồ chứa này kiểm soát hầu hết lượng nước trên lưu vực sông Hương và đãlàm thay đôi mạnh mẽ chế độ dòng chảy trên lưu vực nhất là vào mùa mưa lũ Tuyvậy, việc vận hành mỗi công trình trong tong thể toàn hệ thống chưa được dé cậpđồng bộ và thỏa đáng trong các nghiên cứu khi lập dự án đầu tư, thiết kế kỹ thuật.Đã có lúc các công trình hồ chứa déu đồng loạt xã lũ cùng lúc, hậu quả là gây ngậplụt nặng nề cho vùng hạ lưu song”, Vi vay can nghiên cứu tinh toán điều tiết liênhỗ chứa nhằm phát huy hiệu quả của các hồ chứa thủy điện trong công tác giảm lũtrên lưu vực sông Hương mà vẫn đảm bảo được công tác thủy điện

Khu vực nghiên cứuKhu vực nghiên cứu là lưu vực sông Hương Đây là nguồn cung cấp nước chothủy điện, cho nông nghiệp, công nghiệp và nuôi trồng thủy sản Hầu hết dân cưsinh sống trên địa bàn tỉnh phụ thuộc mạnh mẽ vào nguồn nước trên lưu vực này.Lưu vực sông Hương là lưu vực lớn nhất tỉnh Thừa Thiên Huế, năm vẻ phía Đôngdãy Trường Sơn va vùng đổi núi phía Bac của dãy Bach Mã, với diện tích lưu vựclà 2.830km” trong đó hơn 80% diện tích là déi núi với chiều cao từ 200m đến1.708m so với mực nước biến Địa hình của lưu vực này thay đối nhanh chóng từtrung du phía trên xuống vùng đồng bang với độ dốc trung bình của lưu vực này là28.5% và hầu như không có vùng chuyền tiếp, diéu này dẫn đến lượng nước tậptrung nhanh và cường suất lũ lớn gây ngập lụt trên diện rộng vùng hạ du

Đối Tượng Nghiên CứuHệ thống ba hồ chứa: Tả Trạch trên sông Tả Trạch, Bình Điền trên sông HữuTrạch và Hương Điền trên sông Bồ Ngoài ra còn có một số công đập phía hạ lưucũng đưa vào bài toán vận hành chung của hệ thông.

Nghiên cứu cơ sở khoa học để xây dựng va dé xuất quy trình vận hành hệthống liên hồ chứa trên lưu vực sông Hương trong mùa lũ nhăm khai thác hiệu quảcác hỗ chứa và bảo vệ tài nguyên nước lưu vực sông Hương.

Phương pháp nghiên cứu- Phương pháp thu thập: Thu thập số liệu về địa hình, địa chất, thảm phủ thựcvật, dan cư, chế độ thủy văn, quy trình điều tiết nước ba hồ chứa của lưu vực sôngHương Từ đó phân tích đánh giá tổng quan về hiện trạng ngập lụt trong lưu vựcsông Hương, đánh giá khả năng điêu tiết nước của các hồ chứa.

Phương pháp thống kê xử lý số liệu: nhằm xây dựng bộ dữ liệu tính toán.Phương pháp mô hình toán: để phục vụ tính toán thủy lực, thủy văn.Phương pháp GIS: xử lý dữ liệu DEM, thiết lập các ban đồ

Phương pháp lập trình: lập trình cơ bản dé tính toán điều tiết hồ chứa.Tình hình nghiên cứu liên quan đến mô hình thủy văn, thủy lực, xây dựngquy trình vận hành liên hồ chứa phục vụ giảm lũ

- Mô hình thủy vănMô hình SWAT được dùng để mô phỏng các quá trình thủy văn liên quan tớichu trình thủy văn Mô hình SWAT được phát triển bởi Trung tâm phục vụ Nghiêncứu Nông Nghiệp thuộc Bộ Nông Nghiệp Mỹ là một mô hình mô phỏng dòng chảydựa trên cở sở vật lý của hiện tượng thủy văn Mô hình mô phỏng nhiều quá trìnhvật lý trong cùng một lúc trên lưu vực và cho phép mô phỏng với mức độ chỉ tiếthóa cao băng cách chia lưu vực ra thành nhiều tiểu lưu vực theo địa hình và mạnglưới thủy văn, sau đó mỗi tiểu lưu vực phân chia thành các đơn vị thủy văn dựa vàoloại đất và lớp phủ thực vật bên trong tiểu lưu vực

Một số nghiên cứu liên quan- Trịnh Minh Ngọc” với nghiên cứu “Ứng dung mô hình SWAT tính toán kéodai số liệu dong chảy lưu vực sông Luc Nam” Trong nghiên cứu nay, mô hìnhSWAT được thử nghiệm để tính toán kéo dài số liệu dòng chảy từ tài liệu mưa củalưu vực sông, kết quả tính toán rất phù hợp với số liệu thực đo

[8]

- Nguyên Duy Liêm và các cộng sự ” với nghiên cứu “Ung dung công nghệ

GIS và mô hình SWAT đánh giả hưu hượng dòng chảy hưu vực sông Bé” Các tác giả

đã sử dụng mô hình SWAT dé đánh giá lưu lượng dòng chảy lưu vực sông Bé, đồngthời kết hợp công cụ GIS nhờ đó nâng cao độ chính xác của kết quả mô phỏng dòngchảy từ mưa và các đặc trưng vật lý trên lưu vực, qua đó đánh giá diễn biến lưulượng dòng chảy cũng như rút ra quy luật dòng chảy trên lưu vực.

- Brayan A Tolson & Christine A Shoemarker’”! với nghiên cứu “WatershedModeling of the Cannonsville Basin using SWAT2000”.

- Adam Freihoefer & Paul McGinley"”! với nghiên cứu “Event - BasedHydrologic Calibration os Field - Scale Watersheds in Southwstern Winconsin

Using the SWAT Model”.- Mô hình thuy lựcMô hình MIKE FLOOD thuộc ho mô hình MIKE do Viện Thủy lực DanMạch (DHI) xây dựng và phát triển trong khoảng 20 năm trở lại đây MIKEFLOOD là một công cụ tổng hợp cho việc nghiên cứu các ứng dụng về bãi tràn vàcác nghiên cứu về dâng nước do mưa bão Ngoài ra, MIKE FLOOD còn có thénghiên cứu tiêu thoát nước đô thị, các hiện tượng vỡ đập, thiết kế công trình thủylợi và ứng dụng tính toán cho các vùng cửa sông lớn Mô hình MIKE FLOOD đượcsử dụng khi cần có sự mô tả hai chiều ở một số khu vực (MIKE 21) và tại nơi cầnkết hợp mô hình một chiều (MIKE 11) Trường hợp cần kết nối một chiều và haichiều là khi cần có một mô hình vận tốc chi tiết cục bộ (MIKE 21) trong khi sự thayđổi dòng chảy của sông được điều tiết bởi các công trình phức tạp (cửa van, côngđiều tiết, các công trình thủy lợi đặc biệt, ) được mô phỏng theo mô hình MIKE11 Khi đó mô hình một chiều MIKE 11 có thể cung cấp điều kiện biên cho mô hìnhMIKE 21.

Một số nghiên cứu liên quan:- Huỳnh Thanh Son!""! với nghiên cứu “Nghiên cứu sự phân bố lưu tốc theophương đứng trong đoạn sông Gành Hào (Bạc Liêu)” Nội dung chủ yêu của bàibáo là tính sự phân bố lưu tốc (u,v) theo chiều sâu z (với giả thiết lưu tốc phân bốtheo quy luật logarith) sau khi đã tính trường lưu tốc trung bình (U,V) nhờ áp dụngmột mô hình toán số 2DH cho dòng chảy trong đoạn sông Ganh Hào (tỉnh BacLiêu) Kết quả tính (u,v) này được so sánh với kết quả đo đạc thực tế

- Nguyễn Thong!'*! với nghiên cứu “M6 hình toán 1D+2D tính lũ biến đổichậm” Tác giả đã thiết lập mô hình nhăm mục đích mô phỏng hiện tượng lũ biếnđổi chậm trong một vùng đồng bằng, bằng cách kết hợp giữa giải hai mô hình dòngchảy: mô hình một chiều (1D) mô phỏng dòng chảy cho mạng lưới sông rạch và môhình hai chiều (2D) mô phỏng cho dòng chảy tràn mặt trong các ô ruộng Sự kếthợp giữa hai mô hình toán 1D và 2D thông qua hiện tượng trao đôi nước giữa các 6năm cạnh sông Phương trình động lực mô tả dòng chảy theo hai phương nămngang được xấp xỉ theo quan điểm sóng khuếch tán, theo đó chỉ hai số hạn quantrọng là độ dốc mực nước và lực ma sát đáy sẽ được xét Sai phân sử dụng theo sơđồ ấn Preissmann Mạng lưới 2D được thực hiện trên lưới so le Các ô ruộng bị

ngập hoặc không ngập sẽ được xử lý sau mỗi bước thời gian

- Nguyễn Ngọc Minh, Huỳnh Công Hoài, Nguyễn Thị Bảy!” với nghiên cứu“Nghiên cứu sự thay đôi chất lượng nước trên hệ thong sông Hương trong trườnghợp tháo bỏ một số công trình công đập” Các tác giả đã ứng dụng mô hình MIKEFLOOD dé đánh gia su thay đổi chế độ thủy lực, dự báo lũ trên sông Hương và dựbáo khả năng bồi xóa trên các chi lưu khác khi các công đập bị tháo dỡ Từ đó, đềxuất các phương án và lựa chọn định hướng cải tạo hợp lý các công trình nhăm pháthuy hiệu quả thủy lợi và đảm bảo môi trường.

LéÌ với nghiên cứu “Ứng dụng mô hình MIKE- Đặng Đức Bình và các công sự

FLOOD tính toán ngập lụt hệ thong sông Nhuệ - Pay trên dia bàn thành pho HàNội” Nghiên cứu đã sử dụng MIKE FLOOD làm công cụ mô phỏng ngập lụt hệthống sông Nhué - Day trên địa bàn thành phố Hà Nội, kết qua cho thay mô hinhgmô phỏng với độ chính xác tương đối cao thể hiện khả năng ứng dụng của mô hìnhtrong công tác xây dựng bản đỗ ngập lụt, bản đồ tổn thương cũng như cảnh báonguy cơ úng lụt cho khu vực thành phố Hà Nội

- Trần Ngọc Anh!" với nghiên cứu “Xây dung ban đô ngập lụt các sông BếnHải và Thạch Hãn, tỉnh Quảng Trị” Tác giả giới thiệu kết quả xây dựng bản đồngập lụt hạ lưu các hệ thông sông Thạch Hãn từ các kết quả mô phỏng thủy lực kếtnối 1 — 2 chiều MIKE FLOOD Từ đó làm cơ sở để xây dựng các sê-ri bản đồ ngậplụt ứng với các kịch bản ở các bước tiếp theo phục vụ công tác ứng phó với thiên taiở cấp độ địa phương

- Hoàng Thái Bình, Trần Ngọc Anh, Đặng Đình Khá SI với bài bdo “Ứngdụng mô hình MIKE FLOOD tính toán ngập lụt hệ thong sông Nhật Lệ tinh QuangBình” Bài báo giới thiệu một số kết quả tính toán ngập lụt hệ thông sông Nhật Lệtỉnh Quảng Bình sử dụng mô hình MIKE FLOOD Kết quả đạt được đã chứng tỏmô hình đã mô phỏng tương đối tốt quá trình ngập lụt trên lưu vực sông Nhật Lệ vàbộ mô hình có thể được sử dụng trong thực tế phục vụ công tác cảnh báo, phòngchồng giảm nhẹ thiên tai nói chung và lũ lụt nói riêng.

- Phương pháp xây dựng quy trình vận hành liên hồ chứa phục vụ giảm

lũ.

Mỗi hồ chứa thông thường có một chế độ vận hành riêng Ngay cả khi hỗ chứanăm trong hệ thống vẫn thông thường vận hành một cách độc lập với các hồ chứakhác trong hệ thống Một trong những nguyên nhân chính là sự mâu thuẫn giữakiêm soát lũ và các mục đích bảo toàn như phát điện cấp nước, tưới, Thôngthường vẫn để nảy sinh trong việc sử dụng chiến lược phân phối để xác định dungtích phòng lũ dai hạn trong mùa mưa và xả nước ngăn hạn trong điều hành thời gianthực.

Phương pháp diễn toán hồ chứa: diễn toán dòng chảy (trong đó có sóng lũ)qua một hỗ chứa Do là một phan quan trọng của phân tích hồ chứa mà những ứngdụng chính của nó là: xác định mực nước lớn nhất trong thời kỳ thiết kế hồ chứa,thiết kế các công trình xả tràn, cửa xả nước va phân tích sóng lũ vỡ đập Một hồchứa có thể hoặc được kiểm soát hoặc không được kiểm soát Hồ chứa được kiểmsoát có công trình xả tràn với các cửa cống để kiểm soát dòng chảy ra Công trìnhxả tràn của một hỗ chứa không kiểm soát không có cửa công

Một số nghiên cứu lên quan:- Nguyễn Tuan Anh, Vũ Tat Uyên!” với nghiên cứu “Điều tiết hệ thong liênho chứa phát điện va cấp nước tài Đông bằng sông Hong” Các tác giả đã sử dụngphương pháp mô phỏng để xây dựng quy trình vận hành liên hồ chứa trên sông Đàvà sông Lô phục vụ đa mục tiêu đảm bảo an toàn phát triển kinh tế xã hội đồngbăng Bắc Bộ

[26]

- Tô Trung Nghĩa, Lê Hùng Nam*~ với nghiên cứu “Xáy dung quy trình vậnhành hệ thống liên hô chứa Hòa Bình, Thác Bà, Tuyên Quang phục vụ cấp nước

trong mùa khô cho hạ du lưu vực sông Hong - Thái Binh” Nghiên cứu đưa vào ứngdụng thành công cùng sự hỗ trợ của công cụ tiên tiễn của thé giới như mô hình thủyđộng lực hoc MIKE 11 và công nghệ tôi ưu GAMS đã đề xuất quy trình vận hànhhệ thống liên hồ chứa Hòa Bình, Thác Bà, Tuyên Quang đảm bảo cấp nước cho hạdu (sinh hoạt, công nghiệp, giao thông thủy, nông nghiệp, môi trường) và phát điện.Quy trình được đè xuất sẽ giúp vận hành hệ thống liên hồ chứa đảm bảo cấp đủnước cho hạ du lưu vực sông Hồng — Thái Bình trong mùa khô với mức đảm bảo85% Hướng tiếp cận nghiên cứu có thé mở rộng cho các hệ thông hồ chứa khác ởViệt Nam.

Bồ cục luận vănNgoài phần mở đầu và kết luận, luận văn gồm có 4 chương sau:

Chương 1: Tổng quan về khu vực nghiên cứu.Chương 2: Tính toán thủy văn xác định lưu lượng đầu nguồn và nhập bên

lưu vực sông Hương.Chương 3: Tính toán lũ cho lưu vực sông Hương.Chương 4: Điều tiết liên hồ chứa trên lưu vực sông Hương

1.1 Khu vực nghiên cứu

16°30'0"N

16°0'0"N

15°30'0"N

107°0'0"E 107°30'0"E 108°0'0"E

KHU VUC NGHIEN CUU

QUANG ĐIỀN &

107°0'0"E 107°30'0"E 108°0'0"E

Hình 1.1 Ban do khu vực nghiên cứu

Tả Trạch (dong chính) Các nhánh sông chính nay đều bat nguồn từ khu vực núi caotrung bình thuộc huyện A Lưới, Nam Đông chảy qua các huyện Phong Điện,Hương Trà, Nam Dong, thành phố Huế, thị xã Hương Thủy và cuối cùng chảy vàophá Tam Giang Theo đặc điểm hình thái dòng chính của hệ thống sông Hương cóthé tách thành hai đoạn sông: đoạn chảy qua đổi núi và đoạn sông chảy qua đồngbăng duyên hải Đoạn sông chảy qua đồi núi thường có đáy sông dốc, nhiều thácchênh, không bị ảnh hưởng triều Vào mùa lũ lưu lượng, vận tốc, mực nước đều rất

cao, ngược lại trong mùa cạn các đặc trưng thủy văn này đều đạt giá tri rất thấp,

lòng sông lộ nhiều cuội sỏi, đá tảng Trên đoạn sông chảy qua vùng đồng bằng dòngsông hiền hòa, chảy quanh co và bị ảnh hưởng mạnh của thủy triều và xâm nhậpmặn Ngoài các nhánh sông tự nhiên, còn có các sông đào nối sông Hương với sông

` Aton re an ` : At oa ` re z : 5

Bô, nôi song Huong với đầm Cau Hai, nôi sông Bo với phá Tam Giang! I

Sông Bồ: bắt nguồn từ vùng núi có độ cao tuyệt đối khoảng 650m ở phíaĐông A Lưới, chảy qua lãnh tho Hương Tra, Phong Điển theo hướng Nam - Bắccho đến phía dưới ngã ba hội lưu với Rao Tràng, từ ngã ba đó đến Phú Oc sôngchuyển hướng Tây Nam - Đông Bắc, sau đó sông lại chuyên hướng Đông cho tớichỗ hội lưu với sông Hương ở ngã ba Sình Chiều dài dòng chính sông Bồ tính đếnCô Bi là 64km, đến ngã ba Sình là 94km Diện tích lưu vực tính đến Cổ Bi là720km”, đến ngã ba Sinh là 938km” Độ dốc đáy sông trong vùng đồi núi đạt

10,2m/km, độ dốc bình quân chung là 6,9 m/km!?!,

Sông Hữu Trạch: Bat nguồn từ nơi có độ cao khoảng 500m ở vùng núi thấpphía Đông A Lưới - Nam Đông, chảy theo hướng Nam Bắc cho đến Bình Điền, từBình Điền sông đổi sang hướng Tây Nam - Đông Bắc và cuối cùng hội nhập vớisông Tả Trach ở ngã ba Tuan Tính đến ngã ba Tuan chiều dai dòng chính là 51km,

diện tích lưu vực là 729km” và độ dốc bình quân lòng sông chính là 9,8 m/kmÏ”!

Sông Tả Trạch: Là nhánh sông chính bắt nguồn từ vùng núi trung bìnhhuyện NamĐông với độ cao tuyệt đối 900m Sông chính chảy theo hướng chungNam Đông Nam - Bắc Tây Bắc cho tới ngã ba Tuần thì hội nhập với sông HữuTrạch và trở thành sông Hương Từ đây sông Hương uốn lượn quanh co qua kinhthành Huế và đến Bao Vinh lại chuyển hướng Tây Nam - Đông Bắc để rồi sau đóhội lưu với sông Bỏ tại ngã ba Sình trước khi đồ ra phá Tam Giang và chảy ra biển

theo hai cửa Thuận An và Tư Hiền Tính đến Dương Hoà, chiều dai dòng chính là54km, diện tích lưu vực là 717km” và độ dốc bình quân lòng sông chính là16,5m/km Nếu tính đến nơi d6 ra phá Tam Giang, sông chính có chiều dai là

104km, diện tích lưu vực là 2.830km” và độ dốc bình quân lòng sông là 8,65m/kmPÌ

Sông Nham Biểu: lẫy nước từ sông Hương tại Xước Dũ qua cống Nham Biéu.Sông Nham Biéu chia làm 2 nhánh, một nhánh chảy qua sông Bạch Yến, sông AnHòa rồi đồ vào lại sông Huong tai Bao Vinh, một nhánh chảy qua kênh 7 xã, kênh 5xã và nối với sông Bồ, nhánh này đồ ra phá Tam Giang qua các công An Xuân và

cống Quán Cửa Sông Nham Biéu nằm trong địa phần huyện Hương Trài”

Sông Lợi Nông (An Cựu): nhận nước từ sông Hương tại vị trí côn Dã Viên(cống Phú Cam) chảy trong địa phận thành phố Huế va qua các huyện Hương Thủy,Phú Lộc rồi nhập lưu vào sông Đại Giang và đồ ra phá Tam Giang"!

Sông Như Y: đoạn sông nỗi ra sông Hương tại đập Đá, đây là đoạn sông cụt dobị đập Đá chăn ở cửa vào, sông Như Ý tách ra 2 nhánh , một nhánh chảy ra côngCầu Long đồ ra phá Tam Giang, một nhánh chảy thành sông Cùng rồi nhập lưu lạisông Như Y và cùng chảy về sông Đại Giang dé đồ ra phá Tam Giang Sông Như Ý

chảy trong địa phận thành phố Huế va qua các huyện Phú Vang va Phú Lộc”

Sông Phổ Lợi: Đoạn đầu sông Phố Lợi nỗi với sông Hương qua công La Y.Sông Phô Lợi có đoạn chạy qua khu vực chợ Nọ nên đoạn này còn gọi là sông chợNọ Sông Phố Lợi chảy trên địa phận huyện Phú Vang và đồ ra phá Tam Giang qua

cống Diên Trường!”

1.2 Đặc điểm địa hình”)Đặc điểm địa hình thái Thừa Thiên Huế là sự chuyển bậc nhanh chóng từ vùngnúi xuống vùng đồng bằng ven biển Miễn núi tập trung ở vùng phía Tây, chiếmphan lớn diện tích của lãnh thé va thuộc vào loại núi cao trung bình 1.225 — 1.774m.Các đỉnh cao có độ cao 1.225m, 1.403m, 1.138m nam trên đường chia nước chính(thuộc dãy Trường Son) đồng thời là đường biên giới Việt - Lào; Trong khi đó, cácvùng núi Động Ngài 1.774m ranh giới Quảng Trị - Thừa Thiên Huế ở phía Bắc,vùng núi Mang 1.708 m, Hai Vân 1.517m, ở phía Nam đều cao trên 1.500m, tạonên các vùng sườn cao, dôc đứng hứng mưa lớn của các hướng mưa lớn của các

hướng gió mùa Đông Bac, Đông Nam rồi đồ nhanh nước về các đồng băng, khiếncho Thừa Thiên Huế trở thành một khu vực phân ranh khí hậu theo chiều Bắc -Nam và chịu tác động của các nhiêu động thời tiét gid mùa đặc sac nhat Việt Nam.

Địa hình núi chuyển bậc nhanh và khá đột ngột về phía Đông, xuống dải đồngbang hẹp ven biển thông qua một dải đôi - núi thấp rất phân tan có độ cao trungbình 200 - 300m Diện tích núi và đôi chiếm đến trên 80% diện tích toàn tinh, còndải đồng bằng ven biến thường là dải đồng bang hạ lưu của các sông ngăn, nhìnchung rất hẹp (thường có bề ngang không quá 20km) lại bị các dải cát cao (đê cát)ven biển chắn phía Đông Những nét đặc thù địa hình nêu trên có ảnh hưởng rat lớnđến chế độ dong chảy của các lưu vực sông trong Tỉnh, đặc biệt nó có tac động trựctiếp đến sự vận động của dòng chảy lũ

Tính không cân đối của sự phân bố và qui mô các miền và kiểu địa hình tháitrong đó miền núi chiếm ty trọng lớn hơn nhiều lần miền đồng băng của Thừa ThiênHuế là rất rõ rệt Hình thái nay qui định sự biến đôi gradient địa hình và dòng chảy,diện tích hứng nước, chiều dai chuyền tải nước Hình dạng và kích thước lưu vực lànhững chỉ số có thể định lượng trong phân tích lưu vực cho phép đánh giá mứctruyền nước nhanh hay chậm của lưu vực

1.3 Chế độ mwa!”

Là một trong các tinh nam ở phía Đông dãy Trường Sơn của miền duyên hải

Trung bộ nên chế độ mưa, lượng mưa ở đây vừa chịu sự chi phối của cơ chế hoàn

lưu gió mùa Đông Nam Á, vừa bị tác động mạnh mẽ của vị trí địa lý (địa thế) vàđiều kiện địa hình Nói chung, chế độ mưa Thừa Thiên Huế mang nhiều đặc điểmkhác với chế độ mưa ở Bắc Bộ, Tây Nguyên và Nam Bộ Mùa mưa ở Bắc Bộ, TâyNguyên và Nam Bộ gan liền với hoạt động gió mùa hè Tây Nam, còn mùa mưa ởThừa Thiên Huế lại liên quan chặt chẽ với gió mùa mùa đông Đông Bắc thời ky đầu(khi các nhiễu động nhiệt đới chưa lùi han về phía Nam) Nếu như vào các tháng 6 -8 trên lãnh thổ phía Bắc là thời kỳ mưa do ảnh hưởng của bão, hội tụ nhiệt đới, ápthấp nhiệt đới, đường đứt còn đang ở vĩ độ cao, thì miền Trung lại trải qua thời kỳkhô nóng do hiệu ứng "phon" khi gió mùa Tây Nam vượt qua dãy Trường Son.Nhưng đến các tháng 9, 10, 11 khi vùng hoạt động cua nhiều động nhiệt đới đã lùi

han xuống phía Nam, đồng thời gió mùa Đông Bắc bat đầu hoạt động mạnh thi mưalớn bộc phát Đó là các trận mưa như trút nước, kẻo dài tưởng như không bao giờdứt.

Maa mica và mùa it mưa:Ở lãnh thé này không có sự khác biệt lớn giữa mùa mưa với mùa khô, mà chỉcó mùa mưa và mùa ít mưa Trên lãnh thé Thừa Thiên Huế tôn tại hai vùng chế độmưa khác nhau, nhưng lại có sự trùng hợp về thời ky mưa nhiều nhất và mưa ít nhất:vùng núi Nam Đông - A Lưới và vùng đồng bằng duyên hải Ở đồng bằng duyênhải, mùa mưa (thời kỳ có lượng mưa tháng lớn hơn 100mm với tần suất >75%) diễnra trong 4 tháng (9 - 12), còn mùa it mưa lại chiếm tới 8 thang (1 - 8) Thuộc khuvực núi đổi, mùa mưa kéo dài 7 thậm chí 8 tháng (từ tháng 5 hay tháng 6 - 12),ngược lại mùa it mưa không ton tại qua 4 hoặc 5 tháng (từ thang | - 4 hoặc tháng 5).Về cơ bản mùa mưa và mùa ít mưa ở đồng bang cũng khá phù hợp với chế độ mưaở các tỉnh, thành phố từ Đà Nàng đến Bình Định

Phân bỗ mưa:Thừa Thiên Huế là một trong các tỉnh có lượng mưa nhiều nhất nước ta.Luong mưa trung bình năm trên toan lãnh thé đều vượt quá 2.600mm, có nơi trên4.000mm (Bạch Mã, Thừa Lưu) Nhờ có các dãy núi cao trung bình đón nhận hơiâm khi có gió mùa Dong Bắc lệch đồng thôi về hoặc nhiễu động nhiệt đới hoạt độngmà ở đây xuất hiện hai trung tâm mưa lớn Trung tâm mưa lớn Tây A Lưới - độngNgai (1.774m) có lượng mưa trung bình năm trên 3.400mm, có năm vượt quá5.000mm (5.086mm năm 1990; 6.304mm năm 1996; 5.909mm năm 1999) Tạitrung tâm mưa lớn Nam Đông - Bạch Mã - Phú Lộc lượng mưa trung bình nămkhoảng 3.400 - 4.000mm, có năm vượt quá 5.000mm, thậm chí ở Bạch Mã tới8.664mm (1980) Theo số liệu mới nhất lượng mưa trung bình trong thời kỳ 3 năm1998 - 2000 ở độ cao 1.200m trên núi Bạch Mã là 9.960mm Đồng băng duyên hảiThừa Thiên Huế thuộc khu vực mưa ít nhất Lượng mưa trung bình năm khoảng2.700 - 2.900mm, những năm mưa nhiều có thé cao hơn 3.500mm (năm 1999 ở PhúOc 5.006mm, ở Hué 5.640mm)

Luong mưa tăng dan từ Đông sang Tây va từ Bac xuống Nam cũng như phụthuộc vac mùa mưa hay it mưa, trong đó giữa các trung tam mưa lớn và địa bàn ít

mưa là những vùng chuyén tiếp với lượng mưa 2.800 - 3.200mm (gò đổi phía Tayvà đồng bằng từ Phú Bai đến Trudi Nếu xem khoảng thời gian ít mưa chung chotoàn tỉnh kéo dài từ tháng 1 cho đến tháng 8 thì tổng lượng mưa thời kỳ này daođộng từ 762 đến 907mm, chiếm 26 - 28% tổng lượng mua năm ở đồng băng đến817 - 1.132mm, chiếm 26 - 34% tông lượng mưa năm tại vùng đôi núi, trong đó ALưới - Nam Đông - Bạch Mã là 31 - 34% Lượng mưa của cả 8 tháng ít mưa nhất(tháng 2 - 4) tai Nam Dong, A Lưới dao động trong khoảng 3 - 8% tong lượng muanăm Kết quả quan trac mua còn cho thay tong lượng mua năm tập trung vào thờikỳ mưa chính mùa (tháng 12) Đối với thời kỳ mưa chính mua, tổng lượng mưa đạtđược khoảng 2.009 - 2.127mm ở đồng bang phía Bắc, chiếm 72 - 75% tổng lượngmưa năm ở vùng đồng bang; từ 2.153 - 2.553mm tại đồng bằng phía Nam, A Lưới -Nam Đông - Bạch Mã, chiếm 68 - 78% tổng lượng mưa năm tại vùng núi Mưa đặcbiệt lớn trong hai tháng 10 và 11, tong lượng mưa 2 tháng này chiếm tới 48 - 53%tổng lượng mưa năm Chênh lệch giữa các tháng mưa nhiều nhất và tháng mưa ítnhất đến 700 - 1.000mm, trong đó lượng mưa của tháng mưa nhiều nhất gap 20 - 40lần tháng mưa ít nhất Cũng như các tỉnh duyên hải miền Trung khác, biến trìnhmưa năm của tỉnh nhà cũng có hai cực đại và hai cực Cực đại chính xuất hiện trongtháng 10 với lượng mưa từ 754 đến 1.041mm Cực đại phụ trùng với thời kỳ tiểumãn, có thé xảy ra trong tháng 5 hoặc tháng 6 với lượng mưa khoảng 77 - 277mm.Mưa tiêu mãn nhỏ hơn mưa chính mùa và thường xảy ra 2 - 3 năm 1 lần, nhưng vancó năm (1989) mưa tiểu mãn vảo tháng 5 đã gây lũ lớn hơn lũ chính mùa trên tất cảcác trién sông tỉnh nhà Thời gian từ tháng 2 đến tháng 4 là thời kỳ mưa ít nhấttrong năm, trong đó cực tiểu thứ nhất rơi vào tháng 2 hoặc tháng 3 với lượng mưakhoảng 20 - 76mm Giữa cực đại phụ (mưa tiểu mãn tháng 5 hoặc tháng 6) và cựcđại chính (mưa chính mùa tháng 10) là cực tiểu phụ (tháng 7) với lượng mưa 73 -171mm.

Số ngày mưa:Nhìn chung sự phân bố ngày mưa phù hop với phân bố tổng lượng mưa năm.Hàng năm có khoảng 200 - 220 ngày mưa ở vùng núi, 150 - 170 ngày mưa lên đồngbăng duyên hải Vào mùa mưa, mỗi tháng có 16 - 24 ngày mưa, trong đó các đợtkhông mưa kéo dài từ 3 - 4 ngày đến 6 - 18 ngày Những đợt mưa kéo dài nhiều

ngày (4 - 6 ngày) trên diện rộng thường gay lũ lụt lon Dot mua kéo dai từ ngày

28/10 đến 1/11 năm 1999 có lượng mưa 2.294mm (Huế, A Lưới) tạo ra trận lũ tụt

lịch sử và nước lũ đã chọc thủng eo biển Hòa Duân Ngược lại, mỗi tháng trongmùa ít mua (3, 7) chỉ có 8 - 15 ngày mua, riêng vùng A Lưới vào lúc cực đại phụ sốngày mưa tháng có thể lên đến 16 - 20 ngày Những đợt không mưa kéo dải liên tụctừ 6 -7 ngày đến 19 - 31 ngày Trong các tháng mưa nhiều (10, 11) số ngày mưa đạt21 - 24 ngày Tuy thuộc tỉnh mưa nhiều nhất nước, nhưng vào những năm bị ảnhhưởng El Nino (1977, 1988, 1993 - 1994, 1997 - 1998, 2002) đã xuất hiện nhữngđợt năng nóng không mưa kéo dải gây hạn hán nặng

Cường độ mưa:Theo số liệu quan trắc lượng mưa lớn nhất ngày tại Huế có thé lên tới 500mmđến trên 900mm, ở vùng cao đạt khoảng 600mm đến trên 1.000mm Cá biệt có ngàymưa lớn hơn nhiều như: 1.138,5mm ngày 4/9 - 1983 ở Tà Lương 753mm ngày16/11 - 1983 tại Bạch Mã, 705mm ngày 3/11 - 1981 tại Lang Cô, 758mm ngày 211/- 1999, 864mm ngày 2/11 - 1999 ở A Lưới và 978mm ngày 3/11 - 1999 tại Huế;lượng mưa 2 ngày (2 - 3/11 - 1999) là 1.293,6mm tại Phú Oc, 1.841,3mm ở Huế,2.200mm ở Trudi và 1.120,5mm tại A Lưới Không phân biệt ngày đêm thì còn cócường độ lớn hơn nhiều, như lượng mưa 24 giờ (từ 6 giờ ngày 2 đến 6 giờ ngày 3tháng 11 năm 1999) đạt 1.422mm tại Huế và 1.630mm tại Trudi Lượng mưa lớnnhất đã đồ được trong 10 phút, 30 phút, 60 phút ở Thừa Thiên Huế như sau: ở Huếcường độ mưa 10 phút, 30 phút, 60 phút tương ứng đạt 26mm, 67mm và 120 mm,tại Nam Đông có giá tri tương ứng là 24mm, 54mm và 77mm và tai A Lưới là30mm, 54mm, 96mm.

Biến động lượng mưa:

Ở Thừa Thiên Huế chế độ mưa biến động mạnh nhất Trong khu vực tương

đối hẹp lượng mưa trung bình năm có thể chênh nhau hang trămmilimet Nam Đông cách Thượng Nhật 7km, nhưng chênh lệch lượng mưa năm đến500mm Tổng lượng mưa năm cũng biến động từ năm này sang năm khác và có thésai khác với lượng mưa trung bình năm khoảng 600 - 800mm tùy thuộc vào lãnhtho cụ thé Kết quả quan trắc cũng cho thay, lượng mưa tháng biến động hơn lượngmua năm, lượng mưa mùa it mưa biên động hơn lượng mua mùa nhiều mưa, lượng

mưa ở vùng đồng bằng duyên hải biến động hơn lượng mưa trên vùng núi Nóichung chế độ mưa biến động mạnh đã có ảnh hưởng nhất định đến môi trường, sảnxuất, đời sống Trong mùa ít mưa, nước không đủ cung cấp cho sinh hoạt, sản xuấtthì khi mùa mưa đến với lượng mưa chiếm 68 - 75% lượng mưa năm lại phát sinh lũlụt lớn, gây thiệt hại sản xuất, tài sản, tính mạng cư dân cũng như tác động tiêu cựcđến môi trường sinh thái.

1.4 Dòng chảy mùa lũ”!Dòng chảy bình quân năm trên hệ thống sông Huong là 209,86 m”/s một lưulượng nước khá lớn nhưng phân bố không đều trong năm Hang năm trên sôngHương, sông Bỏ xuất hiện nhiều dot lũ, lũ tiểu mãn, lũ sớm, lũ chính vu, lũ muộnnhưng quan trọng nhất là lũ tiểu mãn ảnh hưởng đến vụ lúa hè thu và lũ chính vụ cóđỉnh lũ lớn gây ra ngập nghiêm trọng trên diện rộng.

Lia tiêu mãnLi tiểu mãn là lũ đặc biệt xảy ra rat sớm vào tháng V, VI do có sự hoạt độngcủa dải hội tụ nhiệt đới làm mưa lớn trong thời gian ngăn từ 3 đến 5 ngày gây ra lũ.Lũ tiểu mãn không phải năm nao cũng xuất hiện, theo số liệu thống kê!” khoảng 2,3 năm xuất hiện một lần Lũ tiểu mãn thường có mực nước lũ không cao và chỉ xảyra trong thời gian từ 2 đến 3 ngày Theo số liệu thông kê của trung tâm khí tượng

"I mực nước lũ tiểu mãn, lưu lượng lũ từ năm1979 đến năm 2009 được trình bày trên bảng 1.1

thủy văn Thừa Thiên Huế và theo

Bang 1.1 Mực nước max và lưu lượng max lñ tiêu mãn tại một sô trạm

Kim " Ta Trach | Hữu Trach BoThai gian Long Phu Oc (Thượng (Bình Điền) (Cô Bi)

_ Quạ„(m /5)

20-25/6/1979 243 2,59 X 324 39925-26/6/1983 3,02 2.47 592 1263 46827-28/5/1984 0,24 1,67 X 299 X

10-11/6/1984 0.92 2/73 253 X 69617-19/6/1985 3,08 3,58 404 2030 106024-25/5/1989 4.09 442 721 896 921

26/5/1990 142 X4/5/1991 1,14 x27/6/1992 146 X X X X

5/5/1993 1,02 X X X X24/6/1994 1,36 X X X X11/5/1995 0,09 X X X X

17/5/1996 0.44 0,86 X X X

31/51997 0.25 X X X X25/5/1998 0,39 0,92 X X X1/5/1999 0,59 0,89 X X X14/5/2000 0.34 X X X X

16/5/2001 2,37 4 29 275 X X26/5/2002 0.41 1,12 X X X

1/5/2003 0.48 X X X X12/6/2004 0,82 1,90 X X X15/5/2006 0,33 X X X X29/5/2007 051 X X X X12/5/2008 0,66 X X X X5/5/2009 0,50 X X X X

Ghi chú : (x) không có sô liệu Nguôn””Lũ tiểu mãn xuất hiện có mực nước ở Kim Long thấp hơn 2 m chiếm 70,65%và mực nước ở Phú Oc nhỏ hơn 3 m chiếm 78,6% Bang 1.2 là tần suất phân bốmực nước lũ theo các cấp báo động tại Kim Long và Phú Ốc

Bang 1.2 Tan suát phân bô muc nước lũ tiêu mãn theo các cap báo độngap BD <I 1-0 II - II > IL Tẳng số

Trạm (<0,5m) (0.5 - 2m) (2 - 3m) (> 3m) 5Kim Long 49 25% 214% 143% 214% 100%

ap BD <I 1-0 II - II >I Tane số

Tram (< Im) (1-3m) | (3-45m) | (45m) OnE 59

Phú Oc 28.6% 50.0% 21.4% 0% 100%

Lũ chính vụ

Li chính vụ thường xuất hiện từ tháng 10, II và 12 Lũ chính vụ có đỉnh lũ,lưu lượng lũ lớn và thường là lũ nhiều đỉnh (lũ kép) Những trận lũ lớn chính vụđược ghi nhận xảy ra vào các năm 1904, 1953, 1975, 1983, 1985, 1990, 1999, đượcxem là những trận lũ lịch sử Bảng 1.3 trình bày mực nước cực đại trong tháng tạiKim Long từ năm 1995 - 2009 cho thay mực nước lớn nhất trong năm xuất hiện chủyếu vào các tháng 10,11 và 12 Đặc biệt năm 1999 mực nước tại Kim Long lên đến

5,81 m, (tại Phú Ốc là 5,18 m) Đây được xem trận lũ lịch sử xuất hiện với tần suất76 năm xảy ra một lần'””!.

Bang 1.3 Mực nước cực đại trong tháng tai Kim Long từ năm 1995 đến 2009

Tháng1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 | 11 121995} 0,51 | 0,47) 0,28] 0,17] 0,09] -0,03;) O | 031] 0,64} 4,65] 3,13] 1,61] 4,651996) 0,44] 0,72] 0,23] 0,35] 044] 0,06; 0,19} 0,1 | 3,98] 4,55] 3,42] 2,58] 4,551997| 0,61 | 0,51) 033] 0,39] 0,25] 0,21} 0,08} 0,19] 3,2 | 2,02] 1,78] 1,89] 3,21998; 0,44] 031) 0,21} 0,01] 039) 0,04) 0.01} 0 | 141} 1,27] 447] 2.131 4,471999) 0,76 | 0,56] 0,66} 0,69] 0,59] 0,21) 0,08] 0,08] 0,55} 2,82] 5,81] 3,73] 5812000} 0,89] 0,53) 0,5 | 037) 034] 031] 036] 338] 0,56] 3,63} 2,97] 232] 3,632001} 0,71] 0,61) 1,13} 0,29} 2,37] 0.17 0,08} 045] 0,53] 2,96] 2661 2,03] 2,962002 0,43 | 0,43) 035] 0,17} 044] 0,06} 0.01) 2,21] 2,52} 3,74] 2.61) 1,71] 3,742003| 0,53 | 0,47) 0,33] 0,19} 0,48) 0,23} 0,09} 0,18] 0/771 2,15] 1,76) 1,29] 2,152004] 0,37] 0,33] 0,42] 0,12] 0,19) 0,42) 0,82) 0,24] 035] 2,34] 4,02] 0.751 40220051 0,47] 0,27) 0,21] 0,03} 0,06] 0,12} 0,13) 0,23] 2,06] 3,18} 3,91] 1,58] 3,912006] 0,72] 0,45) 038] 0,1 | 033) 0,13] 0,26) 234] 2,57] 4,28] 2,12] 236| 4,182007| 0,63 | 0,26) 0,51] 0,54] 0,51] 0,46) 0.44) 1,53] 0,63] 4,21] 435] 2,49) 4352008] 0,77 | 0,38] 034] 05 | 0,66] 0,53} 0.45) 034] 1265| 3,1 | 1,77) 104 3,12009} 1,09] 035) 037] 0,64] 0,5 | 0,45} 0.46) O04 | 4,57] 2,45] 1,8 | 0,67) 4,57

TB | 0,625} 0,44) 0,42] 0,30} 0,51] 0,22} 0,23} 0,80] 1,71] 3,16} 3,11] 1,88

Nguôn: Trung tâm khí twong thuỷ văn Thừa Thién-Hué

Năm Max

Bảng 1 4 trình bày phân bồ lưu lượng lũ lớn nhất tại các nhánh sông chính trên

L4] cho thấy lưu lượng chảy về sông Hương tai Kim Long gầnhệ thông sông Hương

như băng tong lưu lượng của Dương Hòa nhánh Tả Trạch và Bình Điền nhánh HữuTrạch

Bang 1.4 Phân bố lưu lượng lũ lớn nhất các nhánh chính trên hệ thong sông HươngThượng Nhật | Duong Hòa Bình Điền Cô Bi Kim Long

Năm | (S.Ta Trạch) | (S.Tả Trach) | (S.Hữu Trạch) | (Sông Bô) | (S Hương)

Q(m”/s) Q(m*/s) Q(m*/s) Q(m”/s) Q(m”/s)

1953 X 8.000 4.000 4.000 12.5001983 1.470 X 4.020 2.850 X1984 1.330 x 2.400 2.510 x1985 892 x 1.655 2.120 x1999 771 7870 6.990 5.330 14.860

Ghi chú : Nguon'’*

Lũ chớnh vụ thường gõy ra ngập lụt trong diện rộng nờn gõy thiệt hại nặng nềvề tài sản cũng như sinh mạng của người dõn Như trận lũ lịch năm 1999 ước tớnhgay ngập đến 938,6km” đè trong đú cỏc khu vực thành phố Huế, huyện QuangDiộn và huyện Phỳ Vang chịu ảnh hưởng nặng nề nhất.

Chuong 2 TINH TOAN THUY VAN XAC DINH LUU LUONG DAU

NGUON VA NHAP BEN LUU VUC SONG HUONG

Do ảnh hưởng của đặc điểm địa hình va thời tiết khí hậu nên chế độ mưa củalưu vực sông Hương ảnh hưởng chính lên dòng chảy mùa mưa gây lũ lụt và cũngnhư dòng chảy kiệt gây hạn hán của Thừa Thiên Huế Đề xác định lưu lượng nguồnnước ngoài các số liệu thực đo tại các trạm thủy văn thì việc tính toán lưu lượng từsố liệu mưa là rất cần thiết, vì mạng lưới trạm đo lưu lượng không đủ dày để khốngchế tất cả lượng nước cho từng khu sử dụng Việc mô hình hóa quá trình mưa —dòng chảy mặt có thé sử dụng nhiều phương pháp như MIKE-SHE, HEC-HMS,SCS, SWAT, Trong luận văn sẽ xây dựng mô hình mô phỏng lưu lượng dongchảy mặt cho lưu vực sông Hương bằng mô hình SWAT

2.1 Giới thiệu mô hình

SWAT (Soil and Water Assessment Tool — Công cụ đánh giá nước và đất)được Tiến sỹ Jeff Arnold thuộc Trung tâm phục vụ nghiên cứu Nông nghiệp Mỹ(ARS- Agricultural Reseach Service) xây dựng từ những năm 1990 Mô hình môphỏng ảnh hưởng của việc quản lý sử dụng đất đến nguồn nước, bùn cát, hàm lượngchất hữu cơ, trên hệ thông lưu vực sông trong một khoảng thời gian nào đó

Ngày nay với sự hỗ trợ của công cụ GIS (Geographic Information System) mô

hình SWAT phân chia tự động mang lưới sông và các tiểu lưu vực từ bộ dữ liệukhông gian: bản đồ độ cao số lưu vực DEM (Digital Elevation Map), bản đồ phânloại đất trên lưu vực (Soil classification map), bản đồ sử dụng đất (Land Use/ LandCover map) SWAT cho phép mô hình hóa nhiều quá trình vật lý trên cùng một lưuvực, một lưu vực lớn có thé được chia thành chia nhiều tiểu lưu vực Thông tin đầuvào với mỗi tiểu lưu vực sẽ được phân loại và tập hợp thành các nhóm chính sau:khí hậu, HRUs (Hydrologic Response Units — các đơn vị thủy văn), hồ, nước ngầm,sông chính và nhánh, đường phân thủy Sự mô phỏng chế độ thủy văn trong lưu vựcđược phân chia thành hai phần chính sau:

- Thủy văn nước ngâm: kiểm soát lượng nước, bùn cát, hàm lượng chất hữu

cơ, được chuyên đên kênh chính trên lưu vực.

- Nước trong hệ thống sông: diễn toán dòng chảy, bùn cat, đến hệ thốngkênh và mặt cat cửa ra của lưu vực.

2.2 Cở sở lý thuyết mô hìnhPhương trình cân bằng nước trong mô hình SWAT:

Trong đó:SW,:

tong lượng nước ngầm hỗi quy vào sông ngày thir i (mm nước)SWAT mô phỏng chu trình thủy văn theo hình 2.1

XŒ)SWVAT

Tang ré cayDoi không

bão hòaTang thâmnước không áp

thâm nước không áp thầm nước không áp

Khi mưa rơi xuống bề mặt lưu vực, nước bị giữ lại trên tán lá cây, điển vàonhững chỗ trũng bề mặt rồi chảy trên sườn dốc, thâm vào lòng đất thành dòng nướcngầm, chảy vào các lòng sông thành dòng chảy mặt Phân lớn lượng nước được cáclớp thảm thực vật giữ lại, một phần dòng chảy mặt sẽ quay lại bau khí quyển quacon đường bốc thoát hơi, phần còn lại đồ ra sông, và cũng sẽ bốc hơi Lượng nướcngắm trong đất có thé thấm sâu hơn xuống những lớp đất bên dưới để cung cấpnước cho các tầng nước ngầm và sau đó xuất lộ thành các dòng suối hoặc chảy danvào hệ thống sông thành dòng chảy mặt.

2.2.1 Dòng chảy mặtDòng chảy mặt Q,,,¢ trong mô hình SWAT được tính theo phương phápđường cong số hiệu SCS (Soil Conservation Service, 1972) và phương pháp thâmGreen — Ampt (1911).

a) Phương pháp đường cong số hiệu SCSPhương trình tính @„„„; theo phương pháp đường cong số hiệu SCS (SCS,1972) như sau:

2

Rig —Ì,

uy = _ ˆ D - (2-2)

Trong đó:@.,„„: lượng dòng chảy mặt (mm nước)- Raa: lượng mưa ngày (mm nước)- Ii: ton that ban dau (mm nước)- S: thông số lượng trữ (mm nước)Tổn thất ban đầu (/,) xảy ra ở giai đoạn đầu của trận mưa trước thời điểm tonào đó hoặc xảy ra khi cường độ mưa quá bé Tất cả lượng nước mưa bị tốn thất dogiữ lại bởi tán lá cây, nước lấp day chỗ trũng và thấm vào đất, thời điểm này phụthuộc vào cường độ mưa, bề mặt phủ và độ âm ban đầu của đất Qua nghiên cứunhiều vùng nông nghiệp trên lưu vực sông của Mỹ, hệ số J, được xấp xi theophương trình kinh nghiệm sau (Technical Release 55, 1986):

I, = 0,25 (2-3)Phuong trinh (2-2) duoc viét lai:

lộ) Lượng trữ âm =——— O Lượng trữ âm

XI N Y VY WY

0 0

Tham thực tế Tham theo phuong phap Green-Ampt

Hình 2.2 Sự khác nhau giữa phân phối độ âm theo chiêu sâu theo Green - Ampt va

theo chiêu sâu thực tếMein và Larson (1973) đã xây dựng một phương pháp luận để xác định thờigian giữ nước dựa trên phương pháp Green - Ampt Phương pháp xác định mưahiệu quả của Mein - Larson và Green - Ampt được hợp nhất trong mơ hình SWATđể cung cấp một lựa chọn trong việc xác định dịng chảy mặt Tốc độ thấm đượcxác định theo cơng thức sau đây:

.À

Sint = cận (2-5)inf,t

Trong đĩ:-/„;,:_ là tốc độ thấm tai thời điểm t (mm/giị)

- —K,:_ là độ dẫn thủy lực (mm/gid).é€- „„: lượng trữ tiềm năng tại bề mặt phân cách (mm nước).- A@: sự thay đối thể tích âm tại bề mặt phan cách (mm/mm)

lượng thấm tích lũy thời điểm t (mm nước)

Với mỗi bước thời gian, SWAT tính toán tổng lượng nước thấm vào trong đất,lượng nước không thâm sẽ sinh ra dòng chảy mặt.

c) Hệ số trễ dòng chảy matVới những lưu vực lớn có thời gian tập trung nước lớn hon 1 ngày, chỉ mộtphân lưu lượng bề mặt sẽ đóng góp cho kênh chính Mô hình SWAT dùng hệ sốlượng trữ để mô tả phần dòng chảy mặt không đóng góp cho kênh chính trong ngàytheo phương trình sau:

Qa — (Ở,„„ + One.) — exp asurlag Ì (2-6)

Trong đó:

SP : lớp dong chảy sinh ra trên lưu vực trong một ngày (mm)O : lượng trữ của ngày hôm trước (mm)

surlag: hệ sô trê.

tone? thời gian tập trung nước (giờ)

d) Hệ số lưu lượng đỉnh lũHệ số lưu lượng đỉnh lũ là hệ số lưu lượng lớn nhất có thể đạt được với mộttrận mưa, SWAT tính toán hệ số lưu lượng đỉnh lũ theo phương pháp mô phỏng hợplý Hệ số lưu lượng đỉnh lũ được xác định theo:

des = (2-7)Trong đó:

Fea? HỆ số lưu lượng đỉnh lũ (m°/s)

- C: hệ số dòng chảy- I: cường độ tran mua (mm/gi0).- A: dién tích lưu vực (km'?.©) Ton thất lưu lượng

Mô hình SWAT giả thiết không có lưu lượng bộ phận dọc kênh, tổng lượngdòng chảy sau khi khẩu trừ các ton thất được tinh theo phương trình như sau:

0 volo Š vol,

vol, in (2-8)

| a,+b.volg volo > vol,

Trong đó:

- VỌ tong lượng dong chảy đã khấu trừ các tơn thất (m”)

- a hệ số triết giảm do bị chặn.- Dd: hệ số triết giảm theo độ dốc

tổng lượng dịng chảy trước khi khấu trừ tốn thất (m”)

- vol, tong lượng dịng chảy ngưỡng của kênh dẫn cĩ chiều dai L(m)

và bể rộng W (m), với voi, = = (m*)

2.2.2 Dịng chảy ngâmNước ngầm là nước chứa trong tầng bão hồ dưới bề mặt đất Nước vào tầngbão hồ chủ yếu do thắm Nước ngầm cĩ thể quay trở lại dịng chính hoặc cĩ thểthâm xuống tang sâu

a) Nước ngâm tang nơngPhương trình cân bằng nước ngầm cho tầng nơng như sau:

AQsh,i = AQsh,i-1 + Wrehre - Qow — Wrevap -Wdeep — Wpump,sh (2-9)Trong đĩ:

- Ashi: lượng nước trữ trong tang nước nơng trong ngày thứ i (mm).- đđ„,,¡: lượng nước trữ trong tầng nước nơng trong ngày thứ i-1 (mm).- Wrehrge: lượng nước đi vào tang nước nồng ngày thứ i (mm).

Qow: dịng chảy ngầm đi vào kênh chính của ngày thứ ¡ (mm).W revap: lượng nước di chuyển vao trong đất của ngày thứ i (mm).Waeep: — lượng nước thâm từ tầng ngậm nước nơng xuống tầng ngậm

nước sâu của ngày thứ i (mm).Wpumpsh? lưu lượng hut từ máy bơm (mm).b) Nước ngâm tang sâu

Phương trình cân băng nước cho nước ngâm tầng sâu:

AQap,i = Aap,i-1 + Waeep — Wpump,dp (2-10)- AQap,i: lượng nước trữ vào tang nước sâu ngày tht i (mm).- đđ„p;;: lượng nước trữ vào tầng nước sâu ngày thi i-! (mm)

Waeep: — lượng nước thâm từ tầng ngậm nước sâu vào tầng ngậm nước

sầu của ngày thứ I (mm).

Wpzps,: lưu lượng hút từ may bơm (mm).2.2.3 Diễn toán dòng chảy trong sông

SWAT sử dụng công thức Manning để xác định hệ số và tốc độ dòng chảy.Nước được diễn toán qua hệ thông kênh dẫn bởi phương pháp diễn toán lượng trữhoặc diễn toán Muskingum Cả hai phương pháp đều dựa trên mô hình sóng độnghọc T6n that dòng chảy trong sông được chia ra thành hai thành phan: tốn that dọcđường và tốn thất do bốc hơi Lượng nước trữ trong đất dưới đáy kênh sẽ đóng gópcho thành phan dòng chảy Lượng nước đóng góp nay sé được tính toán theo hệ sốtriết giảm tương tự như trong tính toán thành phan dòng chảy ngâm

Lượng nước trữ trong kênh tại cuối mỗi bước thời gian được tính toán theophương trình:

V stored.2 = V stored, + Vin _— Vout ~ Lioss _— Ech + div + VonkTrong đó:

V stored2:V stored, I

Vin?Vout!

(2-11)

(m)

(m)(m)(m)

(m)

(m)(m)

(m)

Lưu vực sông Hương o> Đối tượng nghiên cứu |Luu lượng dòng chảy —*> Mục tiêu nghiên cứu |

Bản đồ DEM

Xác định của đồ nước - Dữ liệu đầu vào —— Mang lưới

vào va của xa của môi | sông suốitiêu lưu vực

Em Dữ liệu đầu vào : L |

Lưu lượng | | Dữ liệu

dòng chảy | | đâu vào ý

Đánh giá mô hình

NOYES y

Hiệu chỉnh mô hình

NOYESự

Kết quảHình 2.3 Sơ đồ khối tiễn trình mô phỏng dong chảy trong mô hình SWAT2.3.1 Dữ liệu không gian bản đô

a Ban do số địa hình lưu vực DEM (Digital Elevation Map):Ban đồ DEM với độ phân giải 90m của tổ chức CGIAR-CSI Dữ liệu được thuthập từ địa chi web: http://srtm.csi.cgiar.org

BAN DO DIA HÌNH TINH THỪA THIEN HUE

BAN ĐÓ PHAN LOẠI DAT

Hình 2.5 Ban đô phân loại dat tỉnh Thừa Thiên HuếBảng 2.1 Các loại đất trên lưu vựu sông HươngMã

Stt | trong Tén dat phan loai theo FAO74 Ghi chú

SWAT4284 | Đất xám điển hình (Orthis Chiếm 53,46% diện tích

Acrisols)2 4260 | Đất xám có tang loang lỗ dé vàng | Chiếm 30,9% diện tích

(Ferric Acrisols)4416 Dat da toi (Eutric Regosols) Chiém 14.85% diện tích4 4499 | Đất Giây chua (Dystric Gleysols) | Chiếm 0.79% diện tích

c Bản dé sử dụng đất (Land Use/ Land Cover map): Dũ liệu thu được từ ảnhvệ tinh SPOT (chụp năm 2000) độ phân giải 1km của tô chức IRC (Joint ResearchCenter) thuộc Liên minh Châu Au[34]

(http://bioval jrc.ec.europa.eu/products/glc2000/2g1c2000 php)

BAN DO SƯ DUNG DAT

BIEN DONG

Ghi chú

[L_] mưa Thiên Huế MB ence

Ei Mang séng is RNGE' 5 ¬ WW Phá Tam Giang- Càu Hai I RNGA

a ee =] SEA l6 | AGRL

Ge FRse |_| RICEWe erst [| watrWW-:-=:o

Hình 2.6 Ban do sử dung dat tỉnh Thừa Thiên HuếBảng 2.2 Phân loại tên đất trên lưu vực sông Hương

SWAT (%) GLC2000; FRSE 54.65 Tree cover, broadleaved, Rừng kín hoặc

, evergreen, closed and closed | thưa, cay lá rộng,

to open thuong xanh.

Mosaics & Shrub Cover, Hỗn hop cây bụi

2 | RNGB 17 Al shrub component dominant, | thường xanh.

mainly evergreen.Cultivated and managed, Dat canh tác nông3 | RICE 13,42 irrigated (flooded, rice,

shrimp farms).

nghiệp ngập nước,ruộng lúa, đâmnuôi Tôm.

4 Mosaic: Tree cover / Other Rừng hỗn hợp

FRST 78 natural vegetation or tham thuc vat tu

Cropland nhién voi dat canh

tac.

Mosaics & Shrub Cover, Hỗn hop cây bụi3 | RNGE +6 shrub component dominant, | thường xanh.

mainly deciduous.6 | WATR 1,5 Water Bodies Mặt nước.

Mosaic sof Cropland /Other | Thực vật tự nhiên

7 JRNGA 042 natural vegetation (Shifting khac

cultivation in maountains)8 | SEA 0,357 | Sea Bién

Tree cover, broadleaved, Rung thua, cay la

9 | FRSD 0,06 deciduous, mainly open rong, rung lá.

2.3.2 Dữ liệu thuộc tinh dang cơ sở dữ liệuSWAT yêu cầu rất nhiều số liệu khí tượng khác nhau như lượng mưa ngày,nhiệt độ không khí cao nhất và thấp nhất trong ngày, bức xạ mặt trời, tốc độ gió, độâm tương đối, bốc thoát hơi Trong đó lượng mưa và nhiệt độ không khí là dữ liệubắt buộc

= Số liệu khí hậu (bao gom tọa độ các tram):- Lượng mưa ngày (Percipitation).- - Nhiệt độ không khí cao nhất thấp và nhất trong ngày (Temperature).- Bức xạ mặt trời (Solar radiation).

- Tốc độ gid (Wind speed).- Độ âm tương đối (Relative humidity).- Bốc hơi (Evaporation)

= Số liệu hô chứa: đặc diém hô chứa (Reservoir Charateristics).- Số liệu cây trồng: loại cây trồng và sự tăng trưởng cây trồng.- Số liệu thủy văn: lưu lượng dòng chảy dùng cho kiểm định mô hình.a) Dữ liệu mira ngà.