Luận văn thạc sĩ Bản đổ, viễn thám và hệ thống thông tin địa lý: Ứng dụng GIS và mô hình Mike để đưa ra cảnh báo lũ vùng hạ du hồ Krông Búk Hạ tỉnh Đắk Lắk

GIS đóng vai trò quan trọng trong việc xử lý số liệu đầu vào, kết quả đầu ra của mô hình MIKE, xây dựng banđồ ngập lụt tương ứng với các kịch ban tính toán.. | hạ du Trong những năm gần

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYÊN THỊ KHAY

UNG DUNG GIS VÀ MÔ HÌNH MIKE DE DUA RA CANH

BAO LU VUNG HA DU HO KRONG BUK HA

TINH DAK LAKChuyên ngành: Ban Đồ, Viễn Thám Và Hệ Thống Thông Tin Dia LyMã số: 60440214

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Công trình được hoàn thành tại: Trường Dai học Bách Khoa- DHQGHCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS Trần Trọng Đức

Cán bộ cham nhận xét 1: TS Nguyễn Trường Ngân

Cán bộ cham nhận xét 2: TS GVC Lê Thanh Hòa

Luận văn thạc si được bảo vệ tại Trường Dai hoc Bach Khoa, DHQG Tp HCMngày 14 tháng 7 năm 2017

Thanh phan hội đồng đánh giá luận văn thạc sỹ gồm:

1 PGS TS Nguyễn Kim Lợi

2 TS Nguyễn Trường Ngân

3 TS.GVC Lê Thanh Hòa4 TS Lương Bảo Bình

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng khoa quản lý chuyên

ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa.

CHỦ TỊCH HỘI DONG TRƯỞNG KHOA KTXD

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAMTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập — Tu do — Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: NGUYÊN THỊ KHAY MSHV: 1570194

Ngày, tháng, năm sinh: 15/11/1987 Nơi sinh: Thái Bình

Chuyên ngành: Bản Đỏ, Viễn Thám Và Hệ Thống Thông Tin Địa LýMã số: 60440214

I TÊN ĐÈ TÀI:UNG DUNG GIS VÀ MÔ HINH MIKE DE BUA RA CANH BAO LU VUNGHA DU HO KRONG BUK HA TINH DAK LAK

NHIEM VU VA NOI DUNG:Cảnh báo lũ cho vùng ha du hồ chứa Krông Búk Hạ thuộc huyện Krông Pak tỉnhĐắk Lắk bằng công nghệ GIS kết hợp với mô hình thủy văn thủy lực MIKE

H NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 16/01/2017II NGÀY HOÀN THÀNH NHIEM VU: 18/6/2017IV.CÁN BO HUONG DÂN: PGS.TS TRAN TRỌNG DUC

Tp HCM, ngay tháng năm 2017

CÁN BO HƯỚNG DAN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TRƯỞNG KHOA KTXD

LỜI CÁM ƠNTrong suốt quá trình học tập nghiên cứu và thực hiện luận văn, em được quýThay Cô bộ môn Dia Tin Học, trường Dai học Bách Khoa TP.HCM va đồngnghiệp, bạn bè đã tạo điều điện, tận tình giúp đỡ em.

Em xin chân thành cám ơn Thây Cô giáo trường Đại học Bách Khoa TP.HCMđã tận tình giảng day va truyền kiến thức quý báu cho em Đặc biệt em xin đượccám ơn sâu sắc tới Thay giáo hướng dẫn PGS.TS Trần Trọng Đức Thay đã tận tìnhhướng dẫn, giúp đỡ em từ trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Trong thời gian thực hiện dé tài ban thân em đã cô gắng hết sức dé dat đượckết quả tốt nhất Tuy nhiên vẫn còn còn nhiều thiếu sót, kính mong sự đóng góp ýkiến của Quý Thay Cô va các bạn dé luận văn của em được hoàn chỉnh hơn

Cuối cùng em kính chúc Quý Thầy Cô luôn mạnh khỏe, hạnh phúc và đạt

nhiều thành công trong công việc cũng như trong cuộc sông

Em xin trân trọng cảm ơn!

TÓM TẮTHồ chứa Krông Búk Hạ là một hồ chứa lớn của tỉnh Đắk Lắk và khu vực TâyNguyên Cảnh báo lũ cho vùng ha du hồ Krông Buk Hạ nói riêng và hồ chứa nóichung là vô cùng cân thiết, trong nghiên cứu nảy giới thiệu phương pháp ứng dụngGIS và mô hình thủy lực MIKE để cảnh báo lũ Mô hình thủy lực MIKE FLOOD làmô dun tổng hợp kết nối mô hình thủy lực trong sông 1 chiều (MIKE11) và môhình thủy lực hai chiều cho vùng bai tràn (MIKE21) Miền tính toán của mô hìnhmột chiều là sông Krông Búk với chiều dài khoảng 40km từ chân đập tới ngã basông Krông Pach, miễn tính toán của mô hình hai chiều là toàn bộ vùng hạ du hồchứa Bộ tham số tính toán mô hình một chiều và hai chiều được hiệu chỉnh và kiểm

định với các trận lũ năm 2007 và trận lũ năm 2014 GIS đóng vai trò quan trọng

trong việc xử lý số liệu đầu vào, kết quả đầu ra của mô hình MIKE, xây dựng banđồ ngập lụt tương ứng với các kịch ban tính toán Dé đưa ra cảnh báo lũ đòi hỏi sựkết hợp chặt chẽ của GIS và mô hình MIKE trong suốt quá trình xử lý tính toán Kếtquả nghiên cứu là các bản đồ ngập lụt tương ứng với từng kịch bản lũ, đây là cơ sởđể đưa ra các phương án ứng phó phòng chống lụt bão, cảnh báo lũ cho vùng hạ du

hồ chứa.

Krong Buk Ha Reservoir is a large reservoir of Dak Lak Province and theCentral Highlands Flood warnings for the downstream areas of Krong Buk Hareservoir in particular and reservoirs in general is extremely necessary Theapplication of GIS and hydraulic modelling MIKE for flood warnings is showed inthis study The MIKEFLOOD model is a coupled one dimensional (1D) — twodimensional (2D) hydrodynamic model for river and floodplain The mathematicaldomain of the one-dimensional model is the Krong Buk river with a length of about40 km, from the dam toe to the confluence of the Krong Pach and Krong BukRivers while the calculated area of the two-dimensional model is the entiredownstream of the reservoir Model parameters are calibrated for the 2007 floodand validated for the 2014 flood GIS plays an important role in processing MIKEmodel input/output data and producing flood maps Flood warnings require closeintegration between GIS and MIKE models throughout the computing process Theresearch results are flood maps corresponding to the computation scenarios, whichare the basis for making flood prevention plans and issuing flood warnings for thedownstream.

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả luận văn xin cam đoan bản luận văn này là nghiên cứu khoa học của

riêng tôi với sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Trần Trọng Đức Các dữ liệu sửdụng trong luận văn có nguồn gốc rõ rang được trích dẫn đúng quy định Các số liệukết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bat ky

công trình nghiên cứu nào khác.

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU - S561 E2 E1 1 1115151111 2111111111 1111k |1.1 Tinh cần thiết của dé tài + 5< SE tt SE E1 1111111111111 111k, |

1.2 Mục tiêu nghiÊn CUU (<< 0 nà 4

1⁄2.1 Muc tiêu tong quất - + c5 St S323 1115131111 1111171111 111111111111 41.2.2 Mục tiêu cụ thỂ -:- S213 1 1 1111111111111 1111111111101 01 012011011 41.3 Đối tượng và phạm vi nghiên €Ứu - ¿+ + 2 2 ££+E£E+Ez£e£Ezereeeersrered 5

14 Nội dung nghiÊn CỨU - G0990 re 5

1.4.1 Điều tra thu thập tài liệu ¿E222 S231 15 2 1212111511111 11 11111, 5

14.2 Đánh giá và xử lý các tài liệu đã thu thập được << <<<<<<++2 6

1.4.3 Lập và phân tích các tình huống xả lũ chủ động, xả lũ khan cấp và vỡ đập 6144 Tính toán thủy lực hạ du hỗ chứa . - ¿2 255 +S+£+£2£E+E+EzEzrrerereee 91.4.5 Ứng dụng GIS để xây dựng bản đồ ngập lụt, đánh giá mức độ thiệt hại

tương ứng với các kịch bản tính - - «<< + + x99 9930111 ng ng 91.5 Phương pháp nghiÊn CUU Ă 000g 91.5.1 Phuong pháp mô hình thủy UC - (<< 99 ng re, 91.5.2 Phương pháp phân tích GIS - S9 ng re 10

1.6 Y nghĩa khoa học và thực tiễn của GE {ài ng ng rrerskd II1.6.1 nghĩa khoa hoe - 5-5256 E223 1 E5 1 1 1111115111111 11111 1x xe 1]1.6.2 Y nghĩa thực tine cccscscscscsssscscscscssescscscsssssscscscsssssssscsessssesseeseess 1]CHUONG 2 TONG QUAN wiveeccccccccccccesscscscsesssscscscscscscevesevsssesessssssssssssesssssecseas 12

2.1 Các nghiên cứu ở nước ngoài có liÊn quan << s2 132.2 Các nghiên cứu ở Việt Nam - << < ng, 18

CHƯƠNG 3 GIỚI THIỆU DOI TƯỢNG - KHU VỰC NGHIÊN CỨU 22

3.1 M30 9:00: nn 22

3.2 Đặc điểm công trình nghiên cứu ¿+5 + 2 2££+E£E+Ez£e£ezEzxzeerrered 23

3.2.1 Nhiệm vụ của hỗ Krông Bak Hạ: - - 52 252 552E+£+££E£E£Ezezerered 233.2.2 Thông số kỹ thuật của hồ chứa nước - + + + 2 s+s+s+£z£e£xzxzxzrsrsred 233.2.3 Đập tạo hồ chứa ¿- - -Ekk E*E5E5E51515 15 1 1 1 1111111111111 113111 1e 23

3.2.4 Tràn xả lũ - ch TT T1 111111111111 11 1111111111011 ae 24

3.3 Đặc điểm tự nhiên, kinh tế xã hội - - +52 2 2+E+E+E+E£EzErerrererered 253.3.1 Đặc diém tự nhiên - - S6 SE E9 5 E321 E51 1112117111111 111 Ee xe 253.3.2 Đặc điểm xã hội, dân sinh kinh tẾ ¿2-5 +2 2£££E+E+E+£e£EzEzEzxzrrsred 28CHƯƠNG 4 CƠ SỞ LÝ THUYET VÀ CÔNG CỤ TINH TOÁN 324.1 Giới thiệu về mô hình MIKE - ¿2-25 + 2 £2£E+E£E+E£EE£E£E£EzEerzrerereee 32

Al Mô hình MIKE lI -G- - E56 SE +E£E£EEEEEEEEEEEEEEEEEEE E211 131 xe 324.12 Mô hình MIKE NAMM - - 5c E223 E2 1 111111151111 1111111 111.116 344.1.3 Mô hình MIKE 21 G- - SE ESESEEESEEEEEEEEEEEEEEEEEEEE125 11115111131 XU 35ALA Mô hình MIKE Flood ¿5-5 2E SE +E£E£EE£E£E£EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEkrkrvere 364.1.5 Phân tích sự khác biệt giữa mô hình MIKE11 và MIKE2T 36

42 — Giải pháp GIS trong việc xử lý kết quả từ MIKE và xây dựng ban đồ ngập

lụt vùng hạ du hồ Krông Buk Hạ -Ă S5 55B S111 s2 3842.1 Ứng dụng ArcGIS phân chia lưu Vue ¿ - +52 2 s+s+ez£szrszsreee 38A422 Xây dựng bản đồ ngập lt - + cscsesessssssesssessssssssssesesesseeeseens 43CHƯƠNG 5 XÂY DỰNG MÔ HINH THUY LỰC, BẢN ĐÔ NGAP LUT 46

5.15.25.2.15.2.25.2.3

5.2.45.3

Dữ liệu đầu vào phục vụ xây dung mô hình tính -++<<<<<*+ 46Xây dựng mô hình thủy lực kết hợp dòng chảy và mưa -. - 50Xây dựng so đồ thủy lực một chiều theo mô hình MIKE II1 54Xây dựng sơ đồ thủy lực hai chiều và tràn bãi theo mô hình MIKE.21 59Xây dựng sơ đồ thủy lực cho hệ thống sông rạch theo mô hình MIKE FloodXác định bộ thông số và kiếm định tính phù hợp của mô hình 61Kết qua tinh toán va xây dựng ban đồ ngập lụt -. - c2 555552 64

53.1 Kết quả tính toán mực nước, lưu lượng << ssseeeeessss 645.3.2 Xây dựng bản đồ ngập lụt - <5: 55c 1 E22 E11 1215111111111 rkee 7454 Tính toán mức độ thiệt hại và kế hoạch phòng chống lũ - 83

54.1 Mite độ thiệt hat 0 ceccssceccessseeceesseeeceeseeecesenneeceeeseeeeeesenaeeeeseeaees 83

542 Kế hoạch phòng chống lũ ¿ + 252 E22 E2SESE£E£ESEEEEEEEEEESErErkrkrree 875.5 So sánh kết quả tính toán ngập lụt từ MIKE Flood va từ MIKE 11 đơn

thuần cho toan vùng hạ du ¿5-5 5 S225 E£E2EEEEEEEEEEEEErErkrrrrrrkred 91CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ cc-ccccccsrerrrsrrrrreee 94DANH MỤC TAI LIEU THAM KHẢO 6E EEE+EEEsE+E£EeE£EEeEseseexei 96

BANG BIEUBang 1 Một số vu vỡ đập và thiệt hại trên thé giới - + 2 2 c2 £e£rezezezered 2Bảng 2 Một số vụ vỡ đập và thiệt hại ở Việt Nam - + + <czccrsrerrrerkeered 3Bảng 3 Diễn biến lượng mưa tại trạm Krông Búk -2-5 55 +2 z£s+scc+2 26Bang 4 Lượng mưa lớn nhất trung bình thời đoạn - 2 2555 £+c2£z£s+<zS+2 27

Bang 5 Mực nước tại trạm Krong Buk theo tháng <5 5S SSSssssSSSerss 27

Bảng 6 Dân số trung bình theo giới tính và phân theo thành thị, nông thôn 29Bảng 7 Dân số các xã của huyện Krông Pak năm 2015 - 5-22 25s5s+s+<2 29Bang 8 Bang tong hop thông số tràn xả lũ 5-5252 525223 2E £E£EcEErrxrerree 46Bảng 9 Các loại dữ liệu đầu vào của từng mô hình tính toán +49Bảng 10 Trọng số ảnh hưởng của các trạm quan trắc tới lưu vực - 52Bảng 11 Đường mực nước lớn nhất dọc sông theo các kịch bản tính toán 65Bảng 12 Lưu lượng lớn nhất tại các vị trí mặt cắt dọc sông theo các kịch bản xả lũ

— G7

Bảng 13 Mực nước và vận tốc lớn nhất dọc sông theo các kịch bản vỡ đập 70Bang 14 Lưu lượng lớn nhất dọc sông theo các kịch bản vỡ đập 72Bảng 15 Tổng hợp diện tích ngập vùng hạ du ứng với các kịch bản xả lũ và vỡ đập

HINH ANHHình 1 Lược đồ tinh toán xây dựng bản đô ngập (trường hop xả lũ) 8Hình 2 Lược đồ tính toán xây dựng bản đồ ngập (trường hop sự cỗ vỡ đập) 8Hình 3 Ban đồ lưu vực sông Euphrates-Tigres ở Ïraq, -5- <2 2 <<: 13Hình 4 Vị trí các mặt cắt tuyến sông nghiên cứu - + 2 2 2 52s+s+csczszeceee 14Hình 5 Số liệu mặt cắt nhập vào mô hình + + 2 2 5£+£+££2££+E+E+£z£z£zzxceeẻ 15Hình 6 Lưu vực con đập Yuvacik, tiểu lưu vực và trạm đo khí tượng 16Hình 7 Cao độ tuyết phủ trên 3 tiểu lưu VUC Lecce csessesescsessscssesesesseesseseseens 17Hình 8 Độ dày của tuyết phủ tại một SỐ tram dO - 2 6xx SE EsEseskeeseree 17Hình 9 Sơ đồ thủy lực dé tài xây dựng, - 5-5-5252 SE SE t SE ktrrrrrkrreg 20Hình 10 Bản đồ vị trí khu vực nghiên cứu - - 2 2 2 52+s+£+£+£££E+E+Ez£zzzzszxreee 22Hình 11 Đập đất Krông Buk hạ - - + 2562 E22 EE2E£E£E2EEEEEEEEEEEEEEEErkrkrree 24Hinh 12 Tran xa 10 1 25

Hình 13 Luu lượng dong chảy tại tram Krông Búk - 5555555 << s+2 27

Hình 14 Cau trúc mô hình thủy văn - + ¿22 SE2 E2 £E+E£E+E£EE£E£E£EeEererxrerree 34Hình 15 Cau trúc một tiểu lưu VỰC c¿-5cc+ctsrtsrerttrrrrrrirrrirrrrrirrrrrirrrie 39

Hình 16 VỊ tri CỬa Xả - TC Q1 0000 ng nh 4I

Hình 17 Thanh phan Của MOt ÏƯU VUC Lu ceeeccccccccccccccccceesseeeeccccceeeseaeeaaesseeeeecceeeeeeas 42

Hình 18 VỊ trí trạm do mua cccsssssssseeecccccceeeecceesesseeeeecccceeeeeeuaeseseeeeecceeeeees 42

Hình 19 Một số mặt cắt ngang sông Krông Búk - + + 2 5+s+s+cz£z£s+xcceẻ 47

Hình 20 Tài liệu lưu lượng trén sÔng - - c1 1S ng 1 re, 46

Hình 21 Hình anh một phan bản đồ hiện trạng sử dụng đất xã Vu Bồn 49

Hình 22 Phân chia lưu vực trong vùng nghiên cứu «55s s+s 51

Hinh 23 Két quả tính toán mô hình Nam cho lưu vực tram Krông Búk 53Hình 24 Sơ đồ vỡ đập hỗ Krông Búk hạ trên mô hình 1D - +: 55Hình 25 Thiết lập điều kiện biên - ¿52 2 +E+E+E+EEE£E£E£E#E£EEEE£EEEeErerkrkrree 56Hình 26 Ban đồ vị trí các công trình trên sông Krông Búk - +: 57Hình 27 Sơ đồ tính toán thủy lực 1 chiều trên MIKEII - 2 25555: 58Hình 28 So đồ tính toán thủy lực 2 chiều trên MIKE 21 - 2 255555: 59Hình 29 So đồ tính toán trong MIKE FLOODD 5- 52 525222 EcEsEsrrsrereee 60

Hình 30.Hình 31.Hình 32.Hình 33.Hình 34.

Hình 35.

Hình 36.

Hệ số nhám sử dụng trong mô hình ( Bộ số hiệu chỉnh) 62

Thời gian mô phỏng các kịch bản 5c S11 1 reg 63Mực nước mô phỏng và thực do tại trạm Krong Buk (8/2007) 63

Đường mực nước mô phỏng và vết lũ thu thập tháng 8 năm 2007 64

Đường quá trình mực nước giờ tại một số vị trí dọc sông khi hồ KrôngBuk xả lũ theo KB1Đường quá trình mực nước giờ tại một số vị trí dọc sông khi hồ KrôngBúk xả lũ theo KB2Đường quá trình lưu lượng giờ tại một số vị trí dọc sông khi hồ Krông Búkxa lũ theo KB1Hình 37 Duong quá trình lưu lượng giờ tại một số vị trí dọc sông khi hồ Krông BúkX@ 10 00,108,057 c4 69

Hình 38 Bản d6 nên 5c c+ kg gà hà ng hư 75Hình 39 Ban đồ ngập vùng hạ du hồ Krông Buk Ha lũ lịch sử năm 2007 76

Hình 40 Bản đồ ngập vùng hạ du hồ Krông Buk Ha_ Kịch bản 1 (KBI) 79

Hình 41 Ban đồ ngập vùng hạ du hồ Krông Buk Ha_ Kịch bản 2 (KB2) 80

Hình 42 Ban đồ ngập vùng ha du hồ Krông Buk Ha_ Kịch ban 3 (KB3) 81

Hình 43 Ban đồ ngập vùng ha du hồ Krông Buk Ha_ Kịch bản 4 (KBA4) 82Hình 44 Kết qua tính toán ngập bang MIKE 11 - - 2 2 2 555+£+££2£sz<zc+2 91Hình 45 Sự khác biệt về mức độ ngập khi sử dụng mô hình MIKE Flood và MIKE

.Ẽ Ẽ äẼẼ Ẽ.ẼốẼ 92

DANH MỤC VIET TATBĐKH: Biến đổi khí hậu

BTCT: Bê tông cốt thép

DEM: Digital Elevation ModelDHI: Institute for Water and EnvironmentESRI: Environmental Systems Research InstituteGIS : Geographic Information System

KHCN: Khoa hoc cong nghéMNDBT: Mực nước dâng bình thường

MNC: Mực nước chết

NAM: Nedbor-afstromnings-Model

CHUONG 1 MO DAU1.1 Tinh cần thiết của dé tài

Lũ là hiện tượng mực nước và tốc độ dòng chảy trên sông, suối vượt quá mứcbình thường Nguyên nhân do mưa trên lưu vực gây ra, song cũng có thể là do vỡđê, vỡ đập hoặc các dang tắc ứ tạm thời dòng chảy trong các lòng dẫn sau vỡ làm

cho mực nước sông dâng cao.

Lụt xảy ra khi nước lũ dâng cao tràn qua sông, suối, hồ, đập và đê vào cácvùng trũng, làm ngập nhà cửa, cây cối, đồng ruộng kéo dải một khoảng thời gian

xác định.

Li xảy ra do xả lũ hoặc sự cô hồ đập thường là lũ quét, là những trận lũ bùnđá lớn, xảy ra bất ngờ trong thời gian ngắn, dòng chảy xiết có tỷ lệ chất ran cao và

có sức tàn phá lớn Khi có hiện tượng dòng nước do mưa lớn tích luỹ từ nơi cao tràn

về dữ dội làm ngập lụt một khu vực hoặc một vung tring, thấp hơn Nếu mưa lớn,nước mưa lại bi tích luỹ bởi các chướng ngại vật như đất đá, cây cối cho đến khilượng nước vượt quá sức chịu đựng của vật chắn, phá vỡ vật chăn, ào xuống ratnhanh, cuốn theo đất đá, cây cối và quét đi mọi vật có thé quét theo dong chay thiđược gọi là lũ quét, thường diễn ra rất nhanh

Lũ lụt là một trong những hiện tượng ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sốngcon người Nguyên nhân của lũ lụt có thể do mưa lớn làm mực nước trong sôngsuối dâng cao gây ảnh hưởng đến vùng ven sông: do thủy triều dâng cao gây ngậpvùng hạ du ven biển; hoặc do tác động của con người lên các công trình trên sôngnhư kênh đào, hồ chứa Ngoài ra, lũ lụt cũng có thể sinh ra bởi các sự cố, thảm họanhư động đất, sóng thần hay vỡ đập ở các hồ thủy lợi, thủy điện Đối với các côngtrình hỗ chứa lớn, có vai trò quan trọng đối với hạ du thì khả năng gây lũ lụt cho hạ

du càng nghiêm trọng.

Thiệt hại do xả lũ và đặc biệt là vỡ đập là vô cùng lớn cả về người và tài sản.Về nguyên tắc các thiết kế vẻ hồ, đập đều phải đáp ứng yêu cầu đảm bảo an toàn vàphù hợp với tiêu chuẩn an toàn của từng quốc gia Tuy nhiên, trên thực tế thế giới

và ở Việt Nam đã từng xảy ra các sự cô vỡ đập do nhiêu nguyên nhân khác nhau.

Trong những nguyên nhân đó có cả thiên tai (động đất, lũ lụt) vượt tan suất thiết kế

và lỗi cua con người do nguyên nhân thiết kê, xây dựng hoặc vận hành hô dap v.v.

Bang 1 Một số vụ vỡ đập và thiệt hại trên thé giớiÀ/ TA Quốc XÃ x Nguyên nhân Tổn thất nhân

Hô/ Đập gia Ket câu Năm chính mang/ Chỉ phí

Taum sauk USA | Bêtông 2005 | Tran đỉnh đập Không có tồn that

Big BayDam |USA | Đập đất 2004 | N/A 100 ngôi nhà bịphá hủy

Folsom Dam USA | Bêtông 1995 | Do đập tràn Không có tồn that

Bảo đưỡngsai/ |268 người chết;

Val di stava | taly | Dap đất 1985 | thiệt hại 155 triệu

Dam Thiét kê sai lia

Tous Dam Spain | Đá đồ 1982 p tran không | 20 người chet

Morvi river | Ta Dap dat 1979 Tran qua đỉnh | 15,000 ngườiDam đập

Laurel Run Dam | USA_ | Đập đất 1977 Tran qua đỉnh MÃ người ($5 3đập triệu

Kelly | Bames USA | Dap dat 1977 | Do thấm 39 người /$2.5

Dam triệu

Teton Dam USA | Dap đất 1976 | Nền móng 14 người /$1 triệuBangiao Dam China | Đập đất đá đố | 1975 | Tran dinh dap | 200,000 người

Maupassant France | Vom 1959 Tran qua đỉnh | 450 người

Bang 2 Một số vụ vỡ đập và thiệt hại ở Việt Namvw Dia kk ~ Nguyên nhân Ton thất nhân

Hô/ Đập Phương Kếtcâu | Năm chính mạng/ Chỉ phí

Đập thuỷ lợi Khe Hà Tĩnh Đập đât 2010 Cao hơn mức | phá hoại tài sản và

Mơ đá nước an toàn | m | hoa mau

Đập Cửa Đạt Thanh |Đập bê Do mưa lũ kéo | gây thiệt hại lớn về

: R 2007 | Tk

Hoa | tong dai kinh té

Dap thuỷ 101) thank | pap đất Do mua lũ kéo

Mướng ái ; : 2012 | dài, và sự xuông

a 4h dở, dap chưa | nghiêm trọngGiaLai | Đậpđât | 2013 | ân chỉnh, thí | 135ha hoa màu ở

công sai thiệt kê | hạ du

Trong những năm gần đây, với sự tác động của biến đổi khí hậu và hiệntượng xây hồ đập một cách tràn lan thì van đề cảnh báo lũ càng trở nên cấp thiết.Các nhà khoa học đã đưa ra một loạt các cảnh báo lũ cho các hồ chứa, hồ thủy điệnbăng các phương pháp khác nhau, các nghiên cứu thường sử dụng mô hình tính toánthủy văn thủy lực như HEC-RAS (Ví dụ: Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.01.24/11-15: Hệ hỗ trợ trực tuyến cảnh báo lũ cho lưu vực sông Vu Gia — Thu Bồn, tỉnhQuảng Nam, do Dai học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh thực hiện và PGS.TSNguyễn Kim Lợi làm chủ nhiệm đề tài); mô hình MIKE (Ví dụ:Ứng dụng mô hình

thủy lực MIKE tính toán mô hình dòng chảy sông Euphrates ở Iraq Ing Ammar H.Kamel, Slovak University of Technology Faculty of Civil Engineering Department

of Hydraulic Engineering Radlinskeho) ; Các mô hình tính toán hau như sử dungmô hình một chiều đơn thuần để tính toán nên kết quả đưa ra chưa hoàn toàn chínhxác Do vậy trong luận văn này, học viên dé xuất tính toán bang mo hinh MIKEFlood: kết hop mô hình một chiều (MIKE11) va mô hình hai chiều (MIKE21) dé cóthé đưa ra một kết quả hoàn thiện và đáng tin cậy hơn Và vai trò của GIS trong quátrình tính toán là không thể thiễu như xây dựng dữ liệu đầu vào, phân chia lưu vực,

sự ảnh hưởng của các trạm mưa, phân tích tính toán và cảnh báo thiệt hại, xây dựng

bản đỗ ngập lut Chinh vì vậy, luận văn này làm rõ sự kết hợp của GIS và mô hìnhthủy văn thủy lực MIKE trong cảnh báo lũ, quản lý tải nguyên nước Sự kết hợp nàycũng là điểm nồi bật của mô hình MIKE so với các mô hình tính toán thủy văn thủy

lực khác.1.2 Mục tiêu nghiên cứu

1.2.1 Mục tiêu tong quát

Xây dựng bản đồ ngập lụt ứng với các kịch bản có thể xảy ra bằng mô hìnhthủy lực MIKE kết hợp GIS Từ các kết quả đó để đưa ra cảnh báo lũ và biện phápdi dời giảm thiểu tối đa những thiệt hại cho vùng hạ du hồ chứa Krông Búk Hạ.Phương pháp tính toán này có thể nhân rộng với các hồ chứa khác trong tỉnh ĐắkLắk nói riêng và cả nước nói chung

1.2.2 Mục tiêu cụ thể- - Xây dựng lên các kịch bản có thể xảy ra khi xả lũ hoặc vỡ đập; sử dụng bộ

mô hình thủy văn thủy lực MIKEI1, MIKE 21 để tính toán đưa ra kết qua

ngập cho từng kịch bản.

- Ung dụng GIS kết hợp với mô hình, đồng thời dùng ArcGIS là công cụ xâydựng lên bản đồ ngập lụt vùng hạ du hồ Đây sẽ là căn cứ để các nhà hoạchđịnh quy hoạch sản xuất, bố trí dân cư và cơ sở hạ tầng kỹ thuật và xây dựngcác phương án di tản dân, giúp giảm bớt đáng ké những thiệt hại về người và

của khi trường hợp xả lũ hay vỡ đập xảy ra, công tác phòng tránh và giảmnhẹ thiên tai đạt được hiệu quả cao.

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứuPhạm vi nghiên cứu xây dựng bản đồ ngập lụt cho vùng hạ du đập Krông Búk

Hạ tập trung cho các vùng bị ảnh hưởng lũ lụt dọc sông Krông Búk từ chân đập tới

ngã 3 sông Krông Búk và Krông Pắc bao gồm 7 xã: xã Krông Búk, xã Ea Phê, xãEa Kly, xã EaKuăng, xã Ea Hiu, xã Vụ Bồn và xã Ea Uy đây là các xã chịu ảnh

hưởng ngập do xả lũ và khi ho có sự cô.1.4 Nội dung nghiên cứu

Lược đã neghién cứu

Thu thập số liệu, tài

liệu

J

1.4.1 Diéu tra thu thập tài liệu.Các số liệu, tài liệu chính cần thiết cho việc xây dựng bản đồ ngập lụt chovùng ha du hồ chứa nước Krông Buk Ha trong tình huống xả lũ khan cấp va vỡ đập

bao gom:

- H6 sơ thông tin về hồ chứa Krông Buk Hạ, quản lý vận hành công trình hồchứa nước Krông Buk Ha - tinh Dak Lắk;

- Mô hình số độ cao vùng hạ du hồ;- Các mặt cắt lòng sông Krông Búk;- Số liệu về khí tượng thủy văn, thông tin về lưu vực;- Các loại bản đồ vùng nghiên cứu: Bản đồ địa hình, bản đồ hiện trạng sử dụng

đất - Số liệu về dân sinh, kinh tế, hạ tang cơ sở vùng nghiên cứu

1.42 Đánh gia và xử lý các tài liệu đã thu thập được

Sau khi thu thập các tài liệu, số liệu lịch sử liên quan, cần có kiểm tra điềukiện hiện tại của vùng hạ du công trình, đặc biệt là sự phát triển giao thông, đô thịdọc sông bao gồm: các công trình đã xây dựng, đang xây dựng và quy hoạch trongtương lai dé cập nhật

Các tài liệu thu thập phải được phân tích, đánh giá, chọn lọc: Yêu cầu các dữliệu sử dụng có nguôn gốc rõ ràng với độ chính xác và tin cậy cao Các dữ liệu saukhi được chọn lọc sử dụng phải được chuẩn hóa thống nhất trên cơ sở các ứng dụngGIS Các dữ liệu đầu vào xử lý bao gồm : Dữ liệu mô hình số độ cao, đữ liệu mặt

cat ngang lòng sông, ban do nên

1.4.3 Lap và phân tích các tình huống xa lũ chú động, xả lũ khẩn cấp và vỡ

đậpĐối với một công trình hồ chứa, việc vận hành xả lũ phụ thuộc chặt chẽ vàodòng chảy lũ đến và quy mô kích thước hồ Dòng chảy lũ đến là đại lượng gần nhưngẫu nhiên do đó dé có tính sát thực cần đưa ra nhiều kịch bản tính toán Tuy nhiên

do thời gian nghiên cứu có hạn nên trong luận văn này học viên chỉ đưa ra các kịch

bản điển hình đại diện dé tính toán Các kịch bản tính toán bao gồm:i _ Kịch ban 1 (KBI): Hồ xả lũ chủ động với lũ thiết kế P= 0,5%, vùng ha du có

mưa tương tng;

Đây là mức lũ dùng để làm căn cứ để xây dựng lên kích thước quy mô củahồ chứa, đập và tràn Krông Búk Hạ và có xác suất được tính là 200 năm xảyra một lần.

ii Kịch bản 2 (KB2)Li cấp 1: Q=150m3⁄s -220m3⁄s vùng hạ du có mưa tươngứng;

Trường hợp này thường xảy ra trong thực tếII Kịch bản 3 (KB3): Hồ bị vỡ đập trong mùa kiệt, hạ du không có mưa

Trường hợp xảy ra khi hồ đập có sự cố do động đất, chiến tranh, mối xông

gây vỡ đập và không có mưa Tuy mức độ ngập (phạm vi ngập và độ sâu

ngập) có thể không nặng so với kịch bản vỡ đập tràn đỉnh hạ du có mưa,song thiệt hai lai vô cùng lớn vì yếu t6 bất ngờ, không có dự phòng kết hợpvới sự chủ quan của người dân ở vùng hạ du hỗ

iv Kịch ban 4 (KB4): Hồ bị vỡ đập trong mùa lũ, ha du có mưa tương ứng va

mực nước ứng với lũ lịch sử.

Kịch ban nay là kịch bản bat lợi, cực đoan nhất khi có tac động của điều kiệnthiên tai bất thường

v _ Xây dựng hoàn nguyên lũ lịch sử xảy ra năm 2007

Các kịch bản tính toán dựa trên hai trường hợp cụ thể là xả lũ và vỡ đập đượcthể hiện chỉ tiết trong lược đồ sau:

Các phương án xả lũ (ứng Dòng chảy lũ các tiểu lưu

với tân suât thiệt kê) vực dưới ha du

J J

Hình 1 Lược đồ tính toán xây dựng bản đồ ngập (trường hợp xả li)

Các kịch bản vỡ đập Dòng chảy lũ các tiểu lưu

vực dưới hạ du

Lũ về g Mực Loại vỡ đập

hô nước hô (vết vỡ)

Hình 2 Lược đồ tính toán xây dựng bản đồ ngập (trường hợp sự cố vỡ đập)

1.4.4 Tinh toán thủy lực ha du hồ chứa.Lập mô hình tính toán thủy lực cho ha du đập Bao gồm: Xây dựng sơ đồ, vào

sô liệu, các biên đâu vào, đâu ra, thông sô các công trình trên dòng chảy lũ Chạy thông mô hình

Hiệu chỉnh và kiêm định mô hình.Tính toán các phương án theo các kịch bản xa lũ & vỡ đập mô hình toán ID,

từng kịch bản ngập.

Hiển thị kết quả ngập trong không gian 2 chiều (trên ArcMap)Trên cơ sở phạm vi ngập và bản đồ hiện trạng sử dụng đất của các xã bị ảnhhưởng, tính toán sơ bộ diện tích từng loại hình sử dụng đất của các xã bị ảnh hưởngtrong từng trường hợp bat lợi xảy ra

1.5 Phương pháp nghiên cứu

Thu thập các tài liệu từ các nghiên cứu về lũ lụt tính toán ngập lụt trên thế giớicũng như ở Việt Nam Các tài liệu liên quan được tổng hop và phân tích phục vụ

việc hiệu chỉnh mô hình thủy văn, thủy lực tính ngập lũ khi mô phỏng lại các trận lũ

trong quá khứ Ngoài ra thu thập kế thừa các tai liệu về lưu vực: tài liệu về điều kiệntự nhiên của khu vực nghiên cứu; các tài liệu về kinh tế, xã hội, hiện trạng lũ lụt qua

các năm.1.5.1 Phương pháp mồ hình thủy lực

Dòng chảy hạ du trong các trường hợp xả và đặc biệt trong bài toán vỡ đập

thường là dòng chảy tràn 2 chiều theo phương ngang, vừa có dòng chảy tập trung

trong các mạng lưới sông suôi vừa có dòng chảy tràn trên bê mặt Nêu sử dụng mô

hình 2 chiều khi mô phỏng toàn bộ cả khu vực lòng sông và tràn bãi thi cần mức độchỉ tiết ô lưới cao nên khối lượng tính toán lớn và phải có địa hình chỉ tiết lòngsông Tuy nhiên, dòng chảy trong sông chủ yếu chảy một chiều nên khi mô phỏngtheo bài toán 1 chiều trong lòng sông kết quả không ảnh hưởng lớn đến tổng thé baitoán Trên cơ sở dữ liệu đã có là các mặt cắt ngang sông Krông Búk, giảm thời gianvà khối lượng tính toán thì có thể kết hợp các ưu điểm của cả mô hình 1 chiều(MIKE 11) và 2 chiều (MIKE 21) bằng cách liên kết 2 mô hình nay bang mô hìnhMIKE FLOOD Mô hình MIKE FLOOD kết hợp giải phương trình Saint Vernantcho bài toán một chiều trong sông và phương trình dòng chảy 2 chiều cho nhữngkhu vực tràn bờ Quá trình trao đôi nước được thực hiện qua 4 dạng kết nối bao

- - Kết nối công trình (an): sử dụng các dạng liên kết qua công trình;- _ Kết nối khô (zero flow link): là kết nỗi không cho dòng chảy tràn qua.Trong nghiên cứu nay dé nghị sử dụng kết nỗi bên, trong đó dòng chảy trong cácsông, suối chính hạ du hồ chứa Krông Buk sẽ được mô hình hóa bằng mô hình 1chiều, còn dòng chảy tràn trên bãi sẽ được mô phỏng bằng mô hình 2 chiêu

1.5.2 Phương pháp phan tích GIS

Các công cụ GIS được sử dụng để xử lý số liệu địa hình làm cơ sở cho việcxây dựng lưới tính toán cho mô hình MIKE FLOOD đồng thời dùng để trích xuấtkết quả và thành lập các bản đồ chuyên đề, đánh giá thiệt hại

Quản lý toàn bộ thông tin trong lưu vực, phân tích các thông tin và đề xuấtgiải pháp, đánh giá tình hình ngập lụt, đánh giá thiệt hại ton that sau thiên tai;

Từ những tải liệu thu thập, xử lý và xây dựng ban đồ nên trên ArcGIS, đồng

thời đây cũng là công cụ dé phân chia lưu vực và sự ảnh hưởng của các trạm đo

mưa Tính toán thiệt hại, xây dựng bản đồ ngập lụt hạ du hồ chứa bằng phan mémArcGIS từ các số liệu xuất ra từ mô hình thủy lực.

Tích hợp thông tin và hiệu chỉnh dữ liệu cho mô hình, kết hợp với kết quả tínhtoán của mô hình thủy lực dé đưa ra các bản đỗ dự báo ngập lụt

1.6 Y nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài1.6.1 Ý nghĩa khoa học

Đề tài thực hiện nhăm góp phân hệ thống hóa cơ sở khoa học trong việc sửdụng công nghệ GIS trong quản lý nguồn nước và ở đây là quản lý hồ đập đặc biệttrong điều kiện khí hậu ngày càng có nhiều thiên tai với diễn biến phức tạp, bấtthường và số lượng hỗ chứa nước ở nước ta là tương đối nhiều Phương pháp và kếtquả nghiên cứu có thể áp dụng với vùng hạ du của các hồ chứa khác của Việt Nam.Qua nghiên cứu này có thể thấy được sự kết hợp chặt chẽ của GIS với ngành quản

lý tài nguyên nước nói chung và mô hình thủy văn thủy lực nói riêng, ở đây là môhình MIKE.

1.6.2 Y nghĩa thực tiễne Kết quả nghiên cứu là tài liệu hỗ trợ cho các nhà quản lý hồ chứa cùng cơ

quan quản lý địa phương xây dựng kế hoạch vận hành hợp lý trong việc xả lũđi kèm với các cảnh báo lũ cho người dân Đặc biệt trong điều kiện thiên taibất thường thì có các biện pháp ứng phó kịp thời để giảm thiệt hại cho ngườidân và có thé làm chủ tình thế

e Trên cơ sở kết quả tính toán đưa ra các bản đồ ngập có thé là căn cứ để xâydựng các mốc cảnh báo cho người dân, để có thể chủ động phòng tránh lũ

kip thời.

e Việc xây dựng bản đồ ngập lũ phục vụ cho việc quy hoạch sản suất nôngnghiệp, bố trí dan cư và cơ sở hạ tầng kỹ thuật tránh những nơi có thé bị

ảnh hưởng lớn do lũ.

CHƯƠNG 2 TONG QUANLũ lụt là bai toán mà nhiều nước trên thé giới van đã va đang gap khó khan dùlà nước phát triển hay nước đang phát triển như Việt Nam Các công trình hồ chứathủy lợi được xây dựng có tác dụng rất lớn trong việc điều tiết dòng chảy phục vụnhu cầu dùng nước của các ngành kinh tế như nông nghiệp (trồng trọt, chăn nuôi,nuôi trông thủy sản), cho công nghiệp, cho sinh hoạt, môi trường vv Tuy nhiêntheo thời gian nhiều công trình cũng xuống cấp, có nhiễu hỗ chứa thủy lợi xây dựngđã nhiều năm, công nghệ xây dựng cũ cùng với quá trình vận hành trong thời giandải có nhiều hư hỏng, kinh phí đầu tư sửa chữa lại hạn hẹp, chính vì vậy nguy cơmat an toàn từ các hồ đập rất cao, nhất là các hồ do tư nhân quản lý hoặc cấp xãquản lý Thêm vào đó là những tác động bất lợi của BĐKH nên gần đây liên tiếpxảy ra các hiện tượng vỡ đập, xả lũ khan cấp gây ngập lụt nặng dưới hạ du.

Ở Việt Nam cũng như trên thế giới đã có một số nghiên cứu vé ngập lụt, cảnhbáo lũ, công cụ sử dụng có thể là bộ mô hình MIKE được xây dựng và phát triểnbởi Viện Thủy lực Đan Mạch (DHI) hoặc một số mô hình thủy lực khác vào việccảnh báo lũ trong điều kiện khan cấp: xả lũ, vỡ đập

Nghiên cứu tính toán ngập lụt và sóng vỡ đập trong điều kiện bất lợi đối vớihạ lưu công trình được thực hiện tại các nước phát triển trên thế giới như Mỹ vàchâu Âu được sự quan tâm của nhiễu nhà nghiên cứu Mô hình sóng vỡ đập đượcdùng phổ biến nhất ở Hoa Kỳ là mô hình DAMBRK (A Dam-Break Flood

Forecasting Model ) do Fread (Director, Hydrologic Research Laboratory, Office of

Hydrology, National Weather Service viết tat là NWS) thiết lập Ngoài ra gan đâycòn có một số mô hình tính toán vỡ đập khác rất tiện lợi như mô hình HEC-RAS do

Trung tâm Kỹ Thuật Thủy Văn — Quân đội Mỹ (The US Army Corps of

Engineers Hydrologic Engineering Center) thiết kế va ISIS (Bộ phần mềm naycủa công ty Halcrow và trường Wallingford phối hợp xây dựng, được sử dụng trongchương trình sử dụng nước WUP của Ủy Ban sông Mekong) nhưng MIKE cũng

luôn khăng định được vi trí là một mô hình tính toán tin cậy không chỉ trong nướcma cả trên thế giới.

2.1 Các nghiên cứu ở nước ngoài có liên quan

a Ung dung mô hình thủy lực MIKE tính toán mô hình dòng chảy sông

Euphrates ở Iraq

pana van me

yp Swamps and

SẠC Sa || CC] Salt Nats

4 = — l1 Co} Sand areas

Map of lraq with Euphraies-Tigres Rivers basin

Hình 3 Ban đồ lưu vực sông Euphrates-Tigres ở Iraq(Nguôn: Ing Ammar H Kamel, Slovak University of Technology Faculty of Civil

Engineering Department of Hydraulic Engineering Radlinskeho)

Trong nghiên cứu nay, tac giả đã dé cập tới việc ứng dụng mô hình MIKE 11để nghiên cứu về thủy lực dòng chảy của sông Eupharates với chiều dài 1,6 km ởIrap do đại học Slovak thực hiện Nghiên cứu nói lên sự phát triển của mô hình

MIKE II và so sánh độ chính xác mô phỏng của MIKE 11 với mô hình thủy lực

Uday trên cùng một dòng sông và những dữ liệu đầu vào là như nhau Từ đó chothay sự mô phỏng của mô hình MIKE là tốt hơn Sông Eupharates bắt nguồn từ phíađông của Thổ Nhĩ Kỳ, đây là con sông dài nhất phía Tây nam chau A với chiều dai2.700 km Sông Euphrates được hình thành ở Thổ Nhĩ Kỳ từ hai nhánh chính làMurat và Karasu, sau khi vào Syria sông Eupharates tiếp tục chảy theo hướngĐông- Nam vảo lãnh thé Iraq và đồ ra vịnh Arabian.

Với chiều dai 1,6 km dé liệu phục vụ tính toán bao gồm 14 mặt cắt ngang củatuyến sông trong phạm vi nghiên cứu khúc gần thành phố Al-Fallujah và dé liệu lưu

lượng, dòng chảy, mực nước Và tương tự dữ liệu này cũng được sử dụng cho môhình Uday (day là mô hình đã được su dụng rộng rãi 6 Iraq từ năm 1998 với nhữngmục đích tính toán khác nhau)

1 tam

1500 =} E2

1400 ++ |1 ——.

1 rent

+ 1 So

1300 1 io1200 4

==| ¡ Se

500 4

—400 -

1 —

1 ST:300 + {

pone S4 vow Sete we iat

cứ Kì tạ Œ tx

“ xxi =ƒ†

.~ ow rwe a2

T xơ

= x * ÌMed*sx Mark

7)

1t5 —i

Pm i

io

textật

“2 Geen xơ

J4 7 1 ° +

Sone

in TraktetHình 5 Số liệu mặt cắt nhập vào mô hình

Kết quả nghiên cứu so sánh giữa mô hình MIKE và mô hình UDAY như sau:

Eunhrates_sec3

+

436 ~† -x/Llday model {meter} |

; _@ Evakisted MRE meter]

1 \

} \] \

434-4 |4 \}

| 4 w |

22-4 -*“-4 + 1

++421 -‡

|

420 + AT Rn en Sn nn A a ene On Se000a 0000 0000 000

2000.05.01 05.08 05.11 6-16

(Nguon: Ing Ammar H Kamel, Slovak University of Technology Faculty of Civil

Engineering Department of Hydraulic Engineering Radlinskeho)

Biéu đồ so sánh thé hiện kết quả tinh toán từ mô hình MIKE II là tương đồngvới kết quả đo đạc và hiệu qua hon rất nhiều so với mô hình Uday dù tài liệu sử

dụng là như nhau và trên cùng một khu vực.

b Ứng dung mô hình MIKE 11 dé mô phỏng dong chảy của tuyết tan phía trênđập Yuvacik, Thổ Nhĩ Kỳ

Trong nghiên cứu này nghiên cứu về mô hình hóa và dự báo dòng chảy tuyếttan, đặc biệt là với địa hình núi non Tuyết tan cũng là yếu tố chính gây ra lũ lụttheo mùa va tác động tới cân bằng nước của vùng Mô hình MIKE 11 được áp dụngđể mô phỏng chính xác dòng chảy tuyết tan, dòng nước mưa trong giai đoạn từ năm2001- 2006 Mục đích cuối cùng của nghiên cứu là xác định nguồn cung cấp nướcsinh hoạt cho thành phố Kocaeli đồng thời để kiểm soát lũ, vận hành tối ưu hồ chứacung cấp nhu câu của thành phố khi nguồn nước cung cấp không đủ

Vùng hạ lưu dưới con đập được chia thành 3 tiểu lưu vực nhỏ để tính toán yếutố tuyết tan và mưa Hiện tượng tuyết tan và mưa tuyết trên khu vực nghiên cứuthường xảy ra bat đầu từ giữa tháng 12 Con đập Yuvacik được xây dựng với mụcđích ngăn chặn lũ và dự trữ cung cấp nước sinh hoạt cho thành phố Kocaeli Dapđược điều hành bởi công ty nước Thames Water, Tho Nhĩ Kỳ Nghiên cứu naynhằm để hỗ trợ ra quyết định vận hành con đập, hồ chứa hợp lý, dự báo những sự cố

có thê xảy ra.

Dữ liệu sử dụng dé tính toán là mô hình số độ cao (DEM) được tính toán từbản đồ địa hình ty lệ 1/25.000 và tài liệu khí tượng thủy văn từ 15 trạm do trong va

lân cận khu vực nghiên cứu Các trạm đo cung câp sô liệu bao gôm: nhiệt độ, lượng

mưa, độ sâu của tuyết, lưu lượng dòng chảy.Việc phân chia lưu vực được sử dụng bang công cu ArcHydro cua phan mém

ArcGIS phién ban 9.1.

Legend

Serindere<VALUE>

Kazandere

<VALUE>

AM: ›GEE 600-1000

1,000 - 1,347

Ộ Hình 7 Cao độ tuyết phủ trên 3 tiểu lưu vực

Nguồn: Fatih KESKIN, State Hydraulic Works, Planning and Investigation Department,

06100 Yucetepe-Ankara/Turkey, E-mail: fatihk@ dsi.gov.tr

0.0 ” ;15-Ara-05 29-Ara-05 12-Oca-06

00:00 00:00 00:00

26-Oca-06 09-Sub-06 23-Sub-06 09-Mar-06 23-Mar-06 06-Nis-0600:00 00:00 00:00 00:00 00:00 00:00

; Hình 8 Độ dày của tuyết phủ tai một số tram do

Nguồn: Fatih KESKIN, State Hydraulic Works, Planning and Investigation Department,

06100 Yucetepe-Ankara/Turkey, E-mail: fatihk@ dsi.gov.tr

Từ các tài liệu về địa hình, nhiệt độ, độ 4m, lượng mưa và ứng dụng của môhình thủy lực MIKE11 nghiên cứu cho ra được kết quả tính toán khôi phục lại dòngchảy tuyết tan trong lịch sử, phù hợp với kết quả quan sát được tại thời điểm đó.Trên cơ sở kết quả tính toán tin cậy, các nhà nghiên cứu đề xuất xây dựng ứng dụng

có thê dự báo hàng ngày dựa trên sô liệu quan trắc trong vùng nghiên cứu.2.2 Các nghiên cứu ở Việt Nam

Việc nghiên cứu cảnh báo ngập lụt và vỡ đập vùng ha du các công trình hồthủy lợi, thủy điện rất được các nhà khoa học quan tâm Hiện nay công cụ và cơ sởtính toán cho bài toán ngập lụt và vỡ đập đang ngày cảng được cải tiến nhằm môphỏng tốt hơn và thuận tiện trong sử dụng Các mô hình toán thường được sử dụngtrong tính toán ngập lụt và vỡ đập ở Việt Nam bao gồm bộ mô hình HEC (Mỹ),MIKE (Đan Mạch), ISIS (Anh) ngoài ra một số mô hình được các nhà khoa họcViệt Nam phát triển cũng được sử dụng để tính toán ngập lụt vùng hạ dụ như mô

hình HEC-RAS, TELEMAC

Việt Nam có trên 6.500 hỗ chứa thủy lợi có tác dụng rat lớn trong việc điềutiết dòng chảy phục vụ nhu cầu dùng nước của các ngành kinh tế Tuy nhiên theothời gian nhiều công trình cũng xuống cấp, thêm vào đó là những ảnh hưởng bat lợicủa biến đổi khí hau, vi vậy an toàn hồ chứa là vẫn đề được quan tâm hàng đầu củanhiều bộ ngành Để đảm bảo an toàn hồ chứa, nhất là trong mùa mưa lũ, việc dựbáo lũ, cảnh báo ngập lụt do xả lũ và do vỡ đập gây ra có ý nghĩa rất quan trọng.Đây cũng là cơ cở dé xây dựng các phương án phòng chống lụt bão và vận hành hồchứa an toàn, hiệu quả Dưới đây là một số nghiên cứu của Việt Nam đã giải quyếtvan dé nay:

a Dé tai KHCN cap nhà nước KC.01.24/11-15: Hệ hỗ tro trực tuyến cảnh bao lũcho lưu vực sông Vu Gia — Thu Bon, tỉnh Quảng Nam, do Đại học Nông Lâmthành phố Hồ Chi Minh thực hiện và PGS.TS N guyễn Kim Lợi làm chủ nhiệm dé

tài.

Ƒ 3 v05 hcmuaf.edu.vn Af =

a — đồ nên : i ‘ fag « Điều kiện tìm kiểmDan ee = 'báo tồn Da Nang “ey Thời điểm bắt đầu:

© Google Street Thời điểm kết thúc: 3J SU Tỉnh Quảng Nam Trạm khí tượng: Chọn tram khí tương hà

' Mạng tưới sông ; :⁄ Lọc sẽ liệu Tạo bieu do

¥) Ranh giới lưu vực

n Bảng thông kê lượng mưa

Ranh giới xã Thời điễm Lượng mưa (mm)

- : tp Tam Kỳ

Ranh giới huyện

Ranh giới tỉnh [am]

JS) ` Mạng lưới trạm khí tượng4 (IC) Đài KTT Trung Trung BộGy! De tai KC.01.24 11-15

¥| Tram khí tương

tà

= SC) Số liệu KT theo thởi gian thực

(3) Tân suất 30 phút 2016-9-8 ~1:5 : VI S4 b : Map date #2016 Google

Te ero tice > ” | ÑMJ | Q Oo ® ` = @ @ 1: 868688 Danh sách trạm khi tượng Lượng mưa quan trắc

Nguôn: http://vgtb.hcmuaf.edu.vn/Trong dé tai ứng dụng công nghệ WebGIS dé hiến thị kết quả từ mô hình

ArcSwat và HEC-RAS từ đó đưa ra cảnh báo lũ cho toàn bộ lưu vực sông Vu Gia —

Thu Bồn

Mô hình HEC-RAS: là mô hình của Trung tâm thủy văn công trình thuộc

hiệp hội kỹ sư quân sự Hoa Kỳ xây dựng Mô hình có ưu điểm cho kết quả rõ ràng,có sơ đồ mạng lưới sông, mặt cắt từng nút sông Các dạng quan hệ Q-t và Z-t đượctrình bày ở dạng bảng biểu và đồ thị, đường mặt nước trong sông được mô tả chỉtiết Mô hình HEC-RAS là mô hình tính dòng chảy một chiều của hệ thống sông.Mô hình HEC-RAS là mô hình hoàn toàn miễn phi, giao diện webgis hiến thị kếtquả sử dụng tiện lợi, hiệu quả Song mô hình HEC-RAS không xét đến lượng mưarơi xuống các khu chứa sau đó gia nhập dòng chảy Do đây là mô hình một chiềumô phỏng tính toán dòng chảy việc mô phỏng một chiều trên sông là chưa đủ, docòn chịu tác động của các dòng chảy tràn bãi cần phải có mô hình hai chiều mới cóthé mô phỏng chính xác Việc kết nối với GIS của mô hình HEC-RAS không đượcthuận lợi và dễ sử dụng như MIKE

b Kế hoạch chuẩn bị sẵn sàng trong trường hợp khẩn cấp hỗ Dau Tiếng (bao gomcác tỉnh Bình Duong, Tây Ninh, Long An, Hồ Chi Minh) do Viện Thủy lợi và

Môi trường — Dai học Thuy Lợi thực hiện

Hồ Dau Tiếng thuộc địa phận tinh Tây Ninh và Binh Dương với đặc trưngthiết kế là công trình cấp I Vùng hạ du bị ảnh hưởng là các tỉnh Bình Dương, TâyNinh, Long An và Tp Hồ Chí Minh

6on000 640000 700000

Hình 9 So đồ thủy lực dé tài xây dựng

Tài liệu đưa vào để tính toán bao gồm:- Tài liệu mặt cắt ngang sông Sai Gòn từ chân đập đến Thủ Dau Một ( 30 mặt

Dé tài đưa ra các kịch bản ứng phó trong trường hợp hồ Dau Tiếng có sự cố,đồng thời dựa trên các kịch bản đó để đưa ra các phương án di đời Trong đề tài nàyđã sử dụng phương pháp tính toán bằng mô hình ho MIKE: MIKE11 và và MIKE21 được kết nối trong mô hình MIKE Flood rất phù hợp Mô hình MIKE Nam đượcáp dụng để tính toán cho mưa dòng chảy Phương pháp nảy đang là phương pháphiệu quả nhất hiện nay va cũng được áp dụng trong nghiên cứu nay Phương pháptính này được các nhà khoa học nhận xét là độ tin cậy cao, hiệu quả Song đề tài vẫngặp một số hạn chế nhỏ là do tài liệu DEM không đồng đều về độ chính xác, khuvực hạ du hồ Dau Tiếng có địa hình khá bằng phang, chênh lệch độ cao khôngnhiều Nên độ chính xác của DEM ảnh hưởng rất nhiều tới kết quả tính toán.

Các dé tai trong và ngoài nước được nêu trên là một trong những nghiên cứutiêu biểu Mỗi nghiên cứu có một phương pháp thực hiện riêng phù hợp với điều

kiện địa hình của từng khu vực nghiên cứu Và trong những nghiên cứu đó mô hình

MIKE đã đều được đánh giá là một mô hình hiệu quả, đem lại kết quả đáng tin cậycao Mô hình MIKE 11 (mô hình một chiều) đem lại kết quả tốt nhưng kết qua đócó thé tốt hơn nữa khi kết hop với MIKE 21 (mô hình hai chiều) thông qua mô hìnhkết nối MIKE FLOOD mà đề tài “Kế hoạch chuẩn bị sẵn sàng trong trường hợpkhẩn cấp hồ Dâu Tiếng" đã rất thành công

Dé phục vụ tốt cho công tác trong thực tế và công nghệ hiện tại được ứng

dụng trong lĩnh lực tài nguyên nước Học viên lựa chọn phương pháp tính toán cảnh

báo lũ hỗ chứa Krông Búk Hạ băng mô hình MIKE Flood kết hợp GIS

CHƯƠNG 3 GIỚI THIEU DOI TƯỢNG - KHU VỰC NGHIÊN CỨU

3.1 VỊ trí nghiên cứu

H6 Krông Buk Ha là công trình đầu mối tại ngã ba sông Krông Buk và Ea

Krông thuộc xã Ea Phê Khu hưởng lợi là các xã ven hai bờ sông Krông Búk thuộc

địa phận huyện Krông Pak tinh Đắk Lak

21 0000 21 5000 220000 225000

A KP'H*K:RONG Hes

Vu [| 551 - 752 1400000

215000 220000 2250002500 1.250 0 2.500 Meters

es

Hình 10 Ban đồ vi trí khu vực nghiên cứu

3.2 Đặc điểm công trình nghiên cứu3.2.1 Nhiệm vụ của hỗ Krông Buk Hạ:

Cấp nước tưới cho diện tích 11.400 ha đất canh tác nông nghiệp trong đó :Dat lúa (2 vu): 2.810 ha

Dat 1 lúa + 1 màu: 1.400 haDat màu+ cây công nghiệp: 5.790 haDat trồng ca phê: 1.400 haCấp nước sinh hoạt cho khoảng 60.000 dân đang sinh sống ven hệ thống kênh

của công trình.

Phòng chống lũ cho khu vực hạ du.Nuôi trồng thuỷ sản trong lòng hỗ.Tạo cảnh quan du lịch và góp phần cải thiện khí hậu của vùng nghiên cứu

trong các tháng mùa khô.

3.2.2 Thông số kỹ thuật của hồ chứa nước- Diện tích lưu vực đến tuyến đập: Fy, =452 km”

- Mực nước dâng bình thường: MNDBT = + 483,00 m- Mực nước gia cường (P = 0,5%): MNGC = + 483,76 m

- Mực nước chết: MNC =+ 469,00 m- Dung tích toàn bộ: Vi» = 109,30 x 10° m°- Dung tích hữu ích: Vii = 95,70 x 10° mŠ.- Dung tich chét: V.= 13,60 x 10° mẺ.3.2.3 Đập tạo hồ chứa

Tuyến đập gồm hai nhánh đập dưới ngã ba sông Nhánh trái chặn sông EAKrông Nhánh phải cách tuyến đập Krông Búk hiện tại khoảng 250m về phía hạ lưu

- Cao trình đỉnh đập: Vạa = 486,00m

- Cao trinh tuong chan song: Vics = 486,80m- Chiéu rộng đỉnh đập : Baa = 8,00m- Chiéu dai dinh dap: Lea= 2.303m

- Chiều cao đập lớn nhất: Hm„= 33.0mHình thức đập: đập đất hỗn hợp 2 khối Mái thượng lưu gia cố bang đá xâyvữa thành tâm (70x70)cm, dày 25,0cm, dưới là 2 lớp lọc cuội soi và cát Mái hạ lưugia cố bang trông cỏ, có bố trí rãnh tiêu thoát nước mái bằng bê tông Tiêu nướcthân đập bằng dai lọc, ống khói và đống đá đỗ tiêu nước hạ lưu Đỉnh đập gia côbăng BTCT.

Xử lý nền đập: Dao chân khay rộng 8,0m, sâu (7 + 8)m mái dao (m =1,50),khoan phụt vữa xi măng ba hàng tại tim dap, bồ trí dạng hoa thị trên bệ phản áp.Giới hạn xử lý để sao cho [q] < 0.051/ph.m

3.2.4 Tran xa lũ

e Tran xa lũ số 1Tuyến tran đặt phía vai phải Hình thức là tran mặt có cửa, nối tiếp dốc nước,tiêu năng mặt Khống chế lưu lượng bang van cung kết cau băng thép nx(BxH) =3x(7x8)m đóng mở băng toi điện kết hop piston thuỷ lực

a Tràn xả lũ số 2Tuyến tran đặt phía trái (theo chiều dòng chảy) của tràn số 1 Hình thức là tràntự do (mỏ vit), nỗi tiếp dốc nước, tiêu năng mặt Kết cầu BTCT

Đáy của toàn bộ thân tràn, dốc nước, bề tiêu năng được đặt trên nên đá phonghoá nhẹ, không xử lý nên

3.3 Đặc điểm tự nhiên, kinh tế xã hội3.3.1 Đặc diễm tự nhiên

a Địa hình dia mao

Khu vực nghiên cứu nam hoàn toàn trong huyện Krông Pak có độ dốc caotrung bình 500m so với mặt nước biển, nghiêng dan từ Tây Bắc xuống Đông Nam,là vùng tương đối băng phăng Địa hình của huyện chia làm 3 vùng chính:

Vùng núi thấp - sườn dốc: là phần phía Nam và Tây Nam của huyện, vùng nàycó nhiễu dãy núi rải rác như Cư Drang (664m), Cư Kplang (648m) giáp huyệnKrông Bông và dãy núi cao nhất là Cư Quien (788m) giáp huyện Cư Kuin, độ dốckhu vực từ 20,5” trở lên

Vùng cao nguyên dãy đôi lượn sóng: Là phần phía Đông cao nguyên Buôn MaThuột và Buôn Hỗ, phân bố từ Tây sang Đông khu vực phía Bắc huyện Độ caotrung bình 500 - 550m Đây là vùng có diện tích lớn nhất của huyện (&hoảng

40.000ha).

Vung trũng thấp: Có độ cao trung bình từ 400 - 450m, có diện tích khoảng12.000 ha nằm ven hạ lưu sông Krông Búk và sông Krông Pắk ở phía Nam và ĐôngNam huyện Kiểu địa hình băng phang xen lẫn núi sót (Cư Mui cao 502m, Cu Plungcai 581m), vùng này có nhiều sình lầy, một số khu vực ngập nước vào mùa mưa

Lưu vực sông Krông Búk được bao bọc bởi các dãy núi, địa hình chuyển tiếpcao dan từ phía tây sang phía đông nên rất thuận lợi đón gió mùa Tây nam thối vàova tạo nên mùa mưa bat dau từ tháng 5 đến tháng 10, mùa ít mưa từ tháng 11 đến

tháng 4 năm sau.b Khí hậu khí tượng

Vùng nghiên cứu chịu ảnh hưởng khí hậu nhiệt đới gió mùa, một năm chia

làm hai mùa rõ rệt: mùa mưa và mùa khô Mùa mưa từ tháng 5 đến thang 11 và mùakhô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau

Lượng mưa trong năm tập trung vào mùa mưa chiếm từ 85 đến 90% lượngmưa cả năm Lượng mưa lớn trong năm bắt đầu từ tháng 7 đến tháng 9 Lượng mưangày lớn nhất không dữ dội như vùng duyên hải miền Trung nhưng cũng đã xuấthiện lượng mưa ngày lớn hơn 200 mm Tại Buôn Ma Thuột đã quan trắc được

lượng mưa 245mm ngày xảy ra năm 1993.

Tổng số giờ năng trung bình năm là 2.473 giờ, tháng 10 là tháng có giờ nắngtrung bình thấp nhất (157 giờ) tháng 3 là tháng có giờ nắng trung bình cao nhất

(238 giò).

Nền nhiệt tương đối cao so với các khu vực khác, tong nhiét trong nam tir

8.500°C - 9.000°C Nhiệt độ bình quan năm là 23°C - 24°C; nhiệt độ bình quan

tháng thấp nhất trên 20°C; nhiệt độ cao nhất bình quân năm 29,5°C.Độ âm trung bình trong năm là 82%; độ âm trung bình thấp nhất 21%; độ âmtrung bình cao nhất 86%

Lượng bốc hơi trung bình năm 1.026,3mm, trong đó các tháng mùa khô là102,36mm; lượng bốc hoi mùa khô lớn gấp 15 - 20 lần lượng mưa (tháng 1, 2) gây

ra khô hạn.

Có 2 hướng gió chính, gió Đông - Bắc, Đông - Đông Bắc vào mùa khô và gióTây, Tây - Nam vào mùa mưa Chưa có bão, nhưng chịu ảnh hưởng trực tiếp của

các cơn bão đô bộ vào Nam Trung Bộ gây mưa to kéo dài.

Bảng 3 Diễn biến lượng mưa tại trạm Krông Búk

Tháng I H II IV V VỊ Vil Vill Ix X XI XITrung bình TA 45 | 29,7 | 81/6 | 1846 | 1483 | 143.6 | 188,7 | 230.9 | 217,1 | 193.9 | 56.6Max 56.9 | 38,5 | 167,2 | 2923 | 4613 | 5072 | 291,7 | 4733 | 4264 | 533.8 738 | 256,7