Mô phỏng lũ trên lưu vực sông Trà Bồng - Quảng Ngãi và Tính toán các giải pháp chống ngập Quốc lộ 1A

LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian nghiên cứu, tác giả đã hoàn thành luận văn thạc sĩ “Mô phỏng lũ trên lưu vực sông Trà Bồng - Quảng Ngãi và Tính toán các giải pháp chống ngập Quốc lộ 1A”..

LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian nghiên cứu, tác giả đã hoàn thành luận văn thạc sĩ “Mô

phỏng lũ trên lưu vực sông Trà Bồng - Quảng Ngãi và Tính toán các giải pháp chống ngập Quốc lộ 1A” Đây là một đề tài phức tạp và khó khăn trong cả việc thu

thập, phân tích thông tin số liệu và cả những vấn đề liên quan đến đề xuất các giải pháp cụ thể Tuy vậy, trong quá trình triển khai thực hiện tác giả đã cố gắng đến mức cao nhất để hoàn thành luận văn với khối lượng và chất lượng tốt nhất có thể Trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, tác giả đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ của thầy cô, bạn bè và gia đình

Trước hết tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và trân trọng tới TS Nguyễn Mai Đăng, người Thầy đã chỉ bảo, hướng dẫn và giúp đỡ tác giả rất tận tình trong suốt thời gian thực hiện và hoàn thành luận văn

Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến Phòng Đào tạo đại học và sau đại học, Khoa Thủy văn & Tài nguyên nước của trường Đại học Thủy lợi và toàn thể các thầy cô

đã giảng dạy, giúp đỡ tác giả trong thời gian học tập cũng như thực hiện luận văn

Nhân dịp này, tác giả xin chân thành cảm ơn tập thể cán bộ viên chức Đài Khí tượng Thủy văn khu vực đồng bằng Bắc Bộ, Đài Khí tượng Thủy văn khu vực Trung Trung Bộ và những đồng nghiệp đã giúp đỡ tác giả trong quá trình thực hiện luận văn

Cuối cùng tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các bạn bè, người thân trong gia đình đã động viên, ủng hộ, chia sẻ và là chỗ dựa tinh thần giúp tác giả tập trung nghiên cứu và hoàn thành bản luận văn

Do thời gian nghiên cứu không dài, trình độ và kinh nghiệm thực tiễn chưa nhiều nên luận văn chắc chắn không thể tránh được những hạn chế và thiếu sót Tác giả kính mong các thầy, cô giáo, đồng nghiệp đóng góp ý kiến để kết quả nghiên cứu được hoàn thiện hơn

Hà Nội, ngày … tháng… năm 2014

Học viên

Phạm Văn Hanh

CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đề tài luận văn thạc sĩ “Mô phỏng lũ trên lưu vực sông

Trà Bồng - Quảng Ngãi và Tính toán các giải pháp chống ngập Quốc lộ 1A” là

do tôi thực hiện với sự hướng dẫn của TS Nguyễn Mai Đăng Đây không phải là bản sao chép của bất kỳ một cá nhân, tổ chức nào Các kết quả nghiên cứu trong luận văn đều do tôi thực hiện và đánh giá

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những nội dung mà tôi trình bày trong

luận văn này

Hà Nội, ngày … tháng… năm 2014

Học viên

Phạm Văn Hanh

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 4

1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu: 4

1.1.1 Trên thế giới 4

1.1.2 Trong nước 5

1.2 Điều kiện tự nhiên và kinh tế - xã hội lưu vực sông Trà Bồng 6

1.2.1 Vị trí địa lý 6

1.2.2 Đặc điểm địa hình 7

1.2.3 Đặc điểm địa chất và thổ nhưỡng 8

1.2.4 Đặc điểm thảm phủ thực vật 9

1.2.5 Đặc điểm mạng lưới sông ngòi 9

1.2.6 Đặc điểm khí hậu 11

1.2.7 Bão và các hình thế thời tiết đặc biệt 16

1.2.8 Định hướng phát triển kinh tế xã hội 17

1.3 Mạng lưới các trạm Khí tượng Thủy văn trên lưu vực sông Trà Bồng 18

1.3.1 Trạm khí tượng 18

1.3.2 Trạm thuỷ văn 18

CHƯƠNG 2 : TÌNH HÌNH SỐ LIỆU VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA CÁC MÔ HÌNH ỨNG DỤNG 21

2.1 Thu thập và xử lý số liệu khí tượng thủy văn 21

2.2 Giới thiệu mô hình MIKE NAM 22

2.3 Giới thiệu mô hình MIKE11 24

2.4 Giới thiệu mô hình MIKE21 và MIKE Flood 26

2.4.1 Mô hình thủy lực 2 chiều MIKE 21 26

2.4.2 Mô hình mô phỏng lũ MIKE Flood 27

CHƯƠNG 3 : HIỆU CHỈNH VÀ KIỂM ĐỊNH CÁC MÔ HÌNH PHỤC VỤ TÍNH TOÁN NGẬP LỤT KHU VỰC NGHIÊN CỨU 29

3.1 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình MIKE NAM 29

3.2 Tính toán biên đầu vào cho mô hình thủy lực 34

3.2.1 Biên trên lưu lượng 34

3.2.2 Biên dưới mực nước 36

3.3 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình thủy lực một chiều MIKE11 38

3.3.1 Số hoá mạng lưới sông trong mô hình 38

3.3.2 Hiệu chỉnh mô hình 42

3.3.3 Kiểm định mô hình 43

3.4 Ứng dụng mô hình thủy lực hai chiều (2D) MIKE 21 và MIKE Flood tính toán ngập lụt khu vực nghiên cứu 44

3.4.1 Thiết lập lưới tính toán 44

3.4.2 Thiết lập địa hình tính toán 45

3.4.3 Tạo hệ số nhám phân bố trong miền mô phỏng 2 chiều thuộc lưu vực sông Trà Bồng 47

3.4.4 Mô phỏng phương án hiện trạng (PAHT) 48

CHƯƠNG 4 : PHÂN TÍCH, ĐỀ XUẤT VÀ TÍNH TOÁN CÁC PHƯƠNG ÁN CHỐNG NGẬP QUỐC LỘ 1A 56

Phân tích và đề xuất các phương án 56

4.1 Đề xuất nâng cấp tuyến đường quốc lộ 1A qua lưu vực Trà Bồng 57

4.2 Đề xuất tuyến tránh phía Đông và tính toán chống ngập QL1A 61

4.2.1 Thiết lập lưới tính toán phương án tuyến tránh phía Đông 64

4.2.2 Kết quả nghiên cứu bằng mô hình 65

4.2.3 Đề xuất phương án làm cầu cạn 66

4.3 Đề xuất tuyến tránh phía Tây và tính toán chống ngập QL1A (PA3) 68

4.3.1 Thiết lập lưới tính phương án tuyến tránh phía Tây 71

4.3.2 Kết quả mô phỏng thuỷ lực 72

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 77

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Bản đồ hành chính huyện Bình Sơn 7

Hình 1.2 : Bản đồ mạng lưới trạm khí tượng thuỷ văn 20

Hình 2.1 : Cấu trúc mô hình MIKE NAM 23

Hình 3.1 : Tính đa giác Thiessen cho lưu vực An Chỉ 30

Hình 3.2: Quá trình lũ thực đo và tính toán lũ năm 1999 khi hiệu chỉnh mô hình 31

Hình 3.3: Quá trình lũ thực đo và tính toán lũ năm 2003 khi kiểm định mô hình 32

Hình 3.4 : Sơ đồ phân chia các lưu vực bộ phận sông Trà Bồng 34

Hình 3.5: Quá trình trận lũ năm 2003 lưu vực Trà Bồng 35

Hình 3.6: Quá trình trận lũ năm 2009 lưu vực Trà Bồng 35

Hình 3.7: Quá trình trận lũ tần suất 4% lưu vực sông Trà Bồng 36

Hình 3.8: Quá trình triều trạm Cổ Luỹ trận lũ thasng10/2003 37

Hình 3.9: Quá trình triều trạm Cổ Luỹ trận lũ tháng 9/2009 37

Hình 3.10: Số hóa mạng lưới sông Trà Bồng 38

Hình 3.11 : Các loại cống trên quốc lộ 1A 41

Hình 3.12: Quá trình mực nước thực đo và tính toán trạm Châu Ổ năm 2003 42

Hình 3.13 : Quá trình mực nước thực đo và tính toán trạm Châu Ổ 43

Hình 3.14: Miền chia lưới phi cấu trúc trong mô hình 2D 44

Hình 3.15 : Địa hình khu vực tính toán thủy lực 2D 45

Hình 3.16 : Địa hình khu vực nghiên cứu dưới dạng 3D 46

Hình 3.17: Lưới tính khu vực nghiên cứu dạng 3D 46

Hình 3.18: Hệ số nhám phân bố trong miền mô phỏng 2 chiều thuộc lưu vực sông Trà Bồng 47

Hình 3.19: Hiện trạng tuyến đường quốc lộ 1A khi chưa xảy ra lũ 49

Hình 3.20: Hiện trạng tuyến đường quốc lộ 1A sau khi xảy ra lũ 50

Hình 3.21: Trắc dọc lưu tốc và lưu lượng đơn vị đoạn Km1032+500 đến Km1034+800 – QL1A 51

Hình 3.22 : Trắc dọc mực nước đoạn Km1032+500 đến Km1034+800 – QL1A 51

Hình 3.23 : Trắc dọc mực nước đoạn Km1037+000 đến Km1038+000 – QL1A 52

Hình 3.24 : Trắc dọc lưu tốc và lưu lượng đơn vị đoạn Km1037+000 đến Km1038+000 – QL1A 52

Hình 3.25: Bản đồ độ sâu ngập lúc 29/09/2009 lúc 16:00h cách 6 tiếng trước khi lũ

đạt đỉnh 53

Hình 3.26 : Bản đồ độ sâu ngập lúc 29/09/2009 lúc 20:00h cách 3 tiếng trước khi lũ đạt đỉnh 53

Hình 3.27: Bản đồ độ sâu ngập lúc 29/09/2009 lúc 23:00h thời điểm lũ đạt đỉnh 53

Hình 3.28: Bản đồ độ sâu ngập lúc 30/09/2009 lúc 2:00h cách 3 tiếng sau khi lũ đạt đỉnh 53

Hình 4.1: Bản đồ các phương án thiết kế tuyến tránh 57

Hình 4.2: Vị trí các đoạn đường thuộc QL1A được nâng cấp 59

Hình 4.3: Ngập trên lưu vực thời điểm đỉnh lũ ứng với phương án 59

thiết kế nâng cấp QL1A 59

Hình 4.4: Thiết lập lưới tính toán phương án thiết kế 64

Hình 4.5: Địa hình phương án thiết kế tuyến tránh phía Đông dạng 3D 64

Hình 4.6: Ngập trên lưu vực thời điểm đỉnh lũ 4% ứng với phương án thiết kế tuyến tránh Châu Ổ ở hạ lưu 65

Hình 4.7: Trắc dọc mực nước đoạn Km1032+500 đến Km1034+100 QL1A trước và sau khi có tuyến tránh Châu Ổ (P=4%) 65

Hình 4.8: Thiết kế cầu cạn cho khu vực tuyến tránh từ Km 1034 đến Km 1038 67

Hình 4.9: Mực nước trên đoạn tuyến quốc lộ 1A từ Km 67

1032 đến 1034 trước và sau khi làm cầu cạn 67

Hình 4.10: Lưới tính phương án tuyến tránh phía Tây 71

Hình 4.11: Địa hình tuyến tránh phía Tây dạng 3D 71

Hình 4.12: Kết quả mô phỏng ngập phương án tuyến tránh phía tây kết hợp với nâng cấp đoạn tuyến Km 1030 – Km 1034 72

Hình 4.13 : Vị trí các điểm trích xuất kết quả mực nước 73

Hình 4.14: Mực nước của ba phương án tại vị trí KCN Làng Nghề Bình Nguyên 74

Hình 4.15: Mực nước của ba phương án tại vị trí xóm Chí Nguyện, 74

Xã Bình Trung 74

Hình 4.16 : Mực nước của ba phương án tại thị trấn Châu Ổ 75

gần Km 1035 + 600 75 Hình 4.17: Mực nước của ba phương án tại thị trấn Châu Ổ gần thôn Long Vĩnh 75

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 : Đặc trưng hình thái của các sông suối chính trong và lân cận vùng

nghiên cứu 10

Bảng 1.2 : Nhiệt độ bình quân tháng, năm tại các trạm trong vùng nghiên cứu 12

Bảng 1.3 : Nhiệt độ không khí tối cao trung bình tháng và năm tại các trạm 13

trong vùng nghiên cứu 13

Bảng 1.4 : Nhiệt độ không khí tối thấp trung bình tháng và năm tại các trạm 13

trong vùng nghiên cứu 13

Bảng 1.5 : Nhiệt độ không khí tối cao tuyệt đối tháng và năm tại các trạm 13

trong vùng nghiên cứu 13

Bảng 1.6 : Nhiệt độ không khí tối thấp tuyệt đối tháng và năm tại các trạm 13

trong vùng nghiên cứu 13

Bảng 1.7 : Số giờ nắng bình quân tháng trung bình nhiều năm trạm ( giờ) 14

Bảng 1.8 : Độ ẩm bình quân tháng trung bình nhiều năm ( %) 14

Bảng 1.9: Độ ẩm tương đối thấp nhất tuyệt đối ( %) 15

Bảng 1.10 : Lượng bốc hơi ống piche bình quân tháng trung bình nhiều năm ( mm) 15

Bảng 1.11 : Tốc độ gió trung bình tháng và lớn nhất tại các trạm (m/s) 16

Bảng 1.12 : Thống kê các trạm khí tượng- thủy văn trong và lân cận 19

vùng nghiên cứu 19

Bảng 2.1 : Các trạm khí tượng được dùng trong tính toán thủy văn 21

Bảng 3.1 :Một số thông tin ứng dụng mô hình MIKE NAM cho trạm An Chỉ 29

Bảng 3.2: Thống kê kết quả đánh giá sai số trận lũ hiệu chỉnh mô hình năm 1999 trạm An Chỉ 31

Bảng 3.3: Thống kê kết quả đánh giá sai số trận lũ kiểm định mô hình năm 2003 trạm An Chỉ 32

Bảng 3.4: Bộ thông số mô hình MIKE NAM lưu vực An Chỉ 33

Bảng 3.5: Bảng thống kê các mặt cắt trên sông Trà Bồng 38

Bảng 3.6: Thông số các mặt cắt sông mô phỏng trong mô hình Mike 11 39

Bảng 3.7: Bảng thống kê đoạn tuyến bị ngập trên quốc lộ 1A 48

Bảng 3.8: Thống kê ngập lụt tại các đoạn tuyến trên quốc lộ 1A đoạn qua thị trấn Châu Ổ 55

Bảng 4.1: Thống kê các công trình trong phương án nâng cấp QL1A 58

Bảng 4.2: Thống kê ngập tại một số vị trí trong phương án nâng cấp đường 60

Bảng 4.3: Thống kê các công trình trong phương án tuyến tránh phía Đông 62

Bảng 4.4: Thống kê các công trình trong phương án tuyến tránh phía Tây 69

Bảng 4.5: Thống kê các vị trí trích xuất kết quả 73

Bảng 4.6: Thống kê cao trình ngập lớn nhất tại các vị trí kiểm tra 76

MỞ ĐẦU

1 Giới thiệu chung

Lưu vực sông Trà Bồng bao gồm hầu hết huyện Trà Bồng và huyện Bình Sơn Diện tích lưu vực khoảng 697km2, chiều dài 56 km, chiều rộng 12,4 km [9] Sông Trà Bồng nằm ở phía Bắc tỉnh, bắt nguồn từ dãy núi phía Tây của huyện Trà Bồng, chảy qua huyện Bình Sơn ra biển tại cửa Sa Cần Hướng chảy cơ bản của sông từ Tây sang Đông, đoạn cửa sông có hướng rẽ sang hướng Nam- Bắc Phần lớn sông chảy qua vùng địa hình rừng núi có độ cao 200- 1.300 m, phần còn lại chảy trong vùng đồng bằng xen đồi trọc và bãi cát [9] Phía thượng nguồn của sông Trà Bồng có nhiều phụ lưu gồm nhiều sông suối, đáng kể như suối Nun, suối Cà

Đú, sông Trà Bói ở các xã Trà Thủy, Trà Giang Sông Trà Bồng có 5 nhánh cấp I Ở vùng hạ lưu còn có các nhánh sông suối nhỏ, hợp nước vào sông chính trước khi đổ

ra biển

Theo định hướng phát triển kinh tế - xã hội tỉnh Quảng Ngãi trong tương lai các huyện Trà Bồng và Bình Sơn thuộc lưu vực sông Trà Bồng sẽ hình thành nên nhiều trung tâm kinh tế mới, kết cấu cơ sở hạ tầng sẽ được đầu tư nâng cấp và xây dựng đồng bộ Khu kinh tế dung quất sẽ trở thành khu vực phát triển trọng điểm của huyện Bình Sơn Đây sẽ là một trong những trung tâm đô thị - công nghiệp - dịch

vụ của vùng kinh tế trọng điểm miền Trung và là một trong những đầu mối giao lưu quốc tế quan trọng khu vực miền Trung và Tây Nguyên

Những năm gần đây, do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu, những trận bão và mưa lớn xảy ra càng khốc liệt hơn Mùa bão trong khu vực này thường kéo dài từ tháng 8 đến tháng 12, và trung bình hàng năm có 4 cơn bão [9] Những cơn bão này thường xuất phát từ biển Đông rồi 3- 4 ngày sau đổ bộ vào bờ gây ra những trận mưa lớn trong nhiều ngày liên tục Ngoài ra, nạn phá rừng, việc khai thác cát sỏi và

hệ thống đê đập còn chưa được kiên cố nên khi lũ lụt xảy ra trên khu vực đã uy hiếp nghiêm trọng khu vực đồng bằng dân cư sinh sống và làm ngập nhiều đoạn trên đường sắt Thống Nhất và Quốc lộ 1A

2 Tính cấp thiết của đề tài

Quốc lộ 1A từ Hữu Nghị Quan đến Năm Căn với chiều dài khoảng 2.300Km, là trục đường bộ huyết mạch của Việt Nam, tập trung khối lượng vận tải cao, Có thể nói rằng tuyến quốc lộ 1A là tuyến đường giao thông huyết mạch của cả nước, tuyến đường có ý nghĩa quan trọng về nhiều mặt như kinh tế, văn hóa, chính trị, xã hội Những năm vừa qua, Quốc lộ 1A đã được nâng cấp cải tạo từng đoạn bằng nguồn vốn vay của ADB, WB, JBIC (OECF)… đạt tiêu chuẩn đường cấp III,

2 làn xe; một số đoạn đi qua các thành phố, thị xã, thị trấn và các đoạn gần đô thị lớn có quy mô 4 - 6 làn xe [2] Tuy nhiên, một số đoạn tuyến ở khu vực miền Trung vẫn thường xuyên bị ngập, gây ách tắc giao thông và làm cho kết cấu mặt đường bị

hư hỏng

Đặc biệt trên địa bàn tỉnh Quảng Ngãi, tuyến đường quốc lộ 1A đoạn qua đoạn qua thị trấn Châu Ổ, huyện Bình Sơn, thuộc lưu vực sông Trà Bồng thường xuyên xảy ra tình trạng ngập úng kéo dài khi có lũ lớn xảy ra Theo tài liệu điều tra gần đây nhất (2011) vào các năm 2007, 2009 có tất cả 7 đoạn đường bị ảnh hưởng nghiêm trọng do ngập lụt, bắt đầu từ Km1029 đến Km1042, với tổng chiều dài ngập khoảng 3,2 km, nơi có độ sâu ngập lớn nhất trên 1,2 m Ngập lụt đã gây ra ùn tắc giao thông trên địa bàn huyện trong một thời gian dài và phá huỷ nhiều tuyến đường quốc lộ Vì vậy, việc nghiên cứu để cải thiện tình hình ngập lụt cho Quốc lộ 1A, giảm thời gian ách tắc giao thông, tăng cường khả năng thoát nước của các công trình trên tuyến, cải thiện tình trạng mặt đường, tăng cường an toàn giao thông và góp phần khắc phục hậu quả lũ lụt… là vấn đề cấp bách hiện nay cần phải được giải quyết

Ngày nay với sự phát triển của khoa học công nghệ, nhiều công cụ và phương pháp tính toán hiện đại ra đời cho các kết quả chính xác, đáng tin cậy và trực quan hơn các phương pháp truyền thống Đặc biệt là trong lĩnh vực vực thủy văn, thủy lực với sự ra đời của các mô hình toán cho phép mô tả, tính toán các quy

luật và hiện tượng tự nhiên một cách gần đúng hơn Với ý nghĩa đó đề tài “Mô

phỏng lũ trên lưu vực sông Trà Bồng - Quảng Ngãi và tính toán các giải pháp

chống ngập Quốc lộ 1 A” đã ứng dụng các mô hình toán đang được sử dụng ở

nhiều nước trên thế giới và cũng đã được kiểm nghiệm rất nhiều ở Việt Nam vào nghiên cứu và đề xuất các giải pháp giảm thiểu ngập lụt cho quốc lộ 1A đoạn qua lưu vực sông Trà Bồng

3 Mục tiêu đề tài

Nghiên cứu diễn biến ngập lụt trên tuyến quốc lộ 1A đoạn qua lưu vực sông Trà Bồng – Quảng Ngãi, từ đó đề xuất nghiên cứu các giải pháp công trình, nhằm hạn chế và giảm thiểu đến mức tối đa ngập lụt trên tuyến quốc lộ 1A đoạn qua lưu vực sông Trà Bồng – Quảng Ngãi

4 Phạm vi nghiên cứu

Lưu vực sông Trà Bồng bao gồm hầu hết huyện Trà Bồng và huyện Bình Sơn Diện tích lưu vực khoảng 697 km2, chiều dài 56 km, chiều rộng 12,4 km

5 Cấu trúc luận văn

Luận văn sẽ bao gồm các phần sau đây:

Mở đầu

Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Tình hình số liệu và cơ sở lý thuyết của các mô hình ứng dụng Chương 3 : Hiệu chỉnh và kiểm định các mô hình phục vụ tính toán ngập lụt khu vực nghiên cứu

Chương 4 : Phân tích, đề xuất và tính toán các phương án chống ngập Quốc lộ 1A

Kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu:

1.1.1 Trên thế giới

Thế giới hiện nay đang ở trong thời kỳ biến đổi khí hậu, những trận lũ lớn xuất hiện ngày càng nhiều (Ấn Độ, Banlades, Trung Quốc, Philipin, Mianma, Mỹ, ) đã gây thiệt hại nghiêm trọng về người và của Thiên tai lũ lụt đang có xu thế gia tăng cả về tần suất lẫn cường độ Đối với các nước phát triển các nghiên cứu

về lũ lụt thường gắn với quản lý tài nguyên, môi trường theo lưu vực sông Đối với các nước đang phát triển việc dự báo, cảnh báo lũ lụt còn gặp nhiều khó khăn, các nghiên cứu chủ yếu phục vụ cho công tác phòng tránh, giảm nhẹ thiên tai Nhiều nhà khoa học, nhiều tổ chức quốc tế đã tập trung nghiên cứu nhằm tìm ra các giải pháp phòng chống và phòng tránh hữu hiệu giảm thiệt hại do lũ lụt gây ra Đơn cử một số nghiên cứu:

- A simple raster-based model for flood inundation simulation, P.D Bates, A.P.J De Roo Journal of Hydrology Volume 236, Issues 1–2, 10 September 2000, Pages 54–77 Bài báo đã trình bày một mô hình mới cho việc mô phỏng ngập lụt-

Mô hình raster cơ bản Mô hình này được thiết kế để tính toán kết hợp với mô hình

số độ cao có độ phân giải cao Mô hình số độ cao được sử dụng rộng rãi trong việc

mô phỏng các bãi ngập, bãi tràn và được sử dụng nhiều trong các mô hình 2 chiều

Mô hình được ứng dụng nghiên cứu cho đoạn sông Meuse ở Hà Lan, với chiều dài

35 Km, sử dụng các số liệu đo đạc trận lũ lớn đã xảy ra vào năm 1995 để tính toán

Mô hình đã xây dựng các độ phân giải 100, 50 và 25m và so sánh với hai kĩ thuật

dự báo ngập lụt khác Mô hình đã cho kết quả tính toán dự báo ngập lụt khá tốt đạt 81.9% Cuối cùng, bài báo đã xem xét các sai sót về dữ liệu của các trạm đo đạc và

dữ liệu mức độ ngập cho thấy mô hình raster là gần với giới hạn dự báo hiện tại

- Simulation of river stage using artificial neural network and MIKE 11 hydrodynamic model Rabindra K Panda, Niranjan Pramanik, Biplab Bala Computers & Geosciences Volume 36, Issue 6, June 2010, Pages 735–745 Tính toán mô phỏng mực nước trên các con sông thường sử dụng các mô hình diễn toán dòng chảy, và các mô hình này thường yêu càu rất nhiều loại dữ liệu như: số liệu

thuỷ văn, địa hình sông, các công trình điều khiển và hệ số nhám lòng dẫn Thông thường ở những quốc gia đang phát triển như Ấn Độ thì rất khó có thể thu thập các loại số liệu và dữ liệu này Mặt khác, mô hình Mạng trí tuệ nhân tạo (ANN) được sử dụng rất hiệu quả trong việc nghiên cứu các quá trình thuỷ văn Bài báo này đã so sánh kết quả từ mô hình ANN và mô hình thuỷ động lực MIKE11 Mô hình MIKE

11 được hiệu chỉnh và kiểm định cho các năm 2006 và 2001 Kết quả dự báo giữa hai mô hình cho thấy, ANN cho kết quả tốt hơn MIKE 11HD Hệ số NASH và sai

số quân phương của mô hình ANN là 0.819 và 0.8939 với MIKE 11HD là 0.7836

và 1.00 Bên cạnh đó, bài báo cũng chỉ ra rằng kết quả sai số giữa giá trị thực đo và tính toán của mô hình ANN là thấp hơn so với mô hình MIKE11 HD

Evaluation of 1D and 2D numerical models for predicting river flood inundation M.S Horritt, P.D Bate Journal of Hydrology Volume 268, Issues 1–4,

1 November 2002, Pages 87–99 Mô hình thuỷ lực 1D và 2D (HEC-RAS, LISFLOOD-FP và TELEMAC-2D) được nghiên cứu ứng dụng trên 60 km chiều dài sông Severn, UK Dữ liệu của trận lũ năm 1998 và 2000 từ vệ tinh được sử dụng

để tính toán trong các mô hình Các số liệu thực đo trong các trận lũ được dùng để hiệu chỉnh mô hình, các dữ liệu độc lập khác được sử dụng để kiểm định mô hình Bài báo đã chỉ ra rằng khi sử dụng mô hình HEC-RAS và TELEMAC-2D cho kết quả khá tốt, trong khi đó mô hình LISFLOOD-FP cần có sự kiểm định lại để cho kết khả quan hơn Sự khác nhau giữa các kết quả mô phỏng từ 3 mô hình nguyên nhân là do sự thay đổi thông số sức cản thuỷ lực trong các mô hình

1.1.2 Trong nước

Nước ta là một trong những nước trên thế giới chịu tác động nhiều nhất của

sự biến đổi khí hậu toàn cầu Những năm gần đây do ảnh hưởng của sự biến đổi khí hậu, hiện tượng lũ lớn, lũ quét đã xảy ra với tần suất, qui mô và cường độ ngày càng gia tăng, đặc biệt là ở các lưu vực sông miền Trung Theo một số tài liệu điều tra gần đây; mưa lũ năm 1996 gây thiệt hại rất lớn Số người chết và mất tích lên tới

605 người và tổng thiệt hại ước tính lên tới 2.142,117 tỷ đồng Năm 1999, lũ lịch sử

ở miền Trung, chỉ trong vòng hơn 1 tháng (từ 1/XI đến 6/XII), đã có 2 đợt lũ, diện rộng hiếm thấy trong lịch sử, làm ngập lụt nghiêm trọng, dài ngày, thiệt hại lớn cho kinh tế, dân sinh, môi trường: hơn 700 người chết, gần 500 người bị thương, hàng

vạn hộ gia đình bị mất nhà cửa, tài sản, thiệt hại ước tính lên tới gần 5.000 tỷ đồng Hiện tượng lũ quét, xói lở, sạt trượt các sườn núi, bờ sông xảy ra rộng khắp ở các huyện miền núi, đồng bằng ven biển của Quảng Ngãi Lũ lụt miền Trung nói chung

và tỉnh Quảng Ngãi nói riêng đã trở thành một tai hoạ tự nhiên thường xuyên đe doạ cuộc sống của người dân trong vùng

Nhận thức được vấn đề nghiêm trọng của lũ, lụt các Bộ, ngành và các địa phương đã triển khai một loạt các chương trình, đề tài, đề án điều tra, nghiên cứu về

lũ lụt nhằm đưa ra các giải pháp giảm thiểu thiệt hại do lũ lụt gây ra Có thể nêu một

số công trình nghiên cứu tiêu biểu:

- KS Hoàng Tấn Liên, 2001 Xây dựng Bản đồ ngập lụt và dự báo nguy cơ ngập lụt hạ lưu sông Trà Bồng, sông Trà Khúc, sông Vệ Đài KTTV khu vực Trung Trung bộ

- GS VS Nguyễn Trọng Yêm, 2000 Điều tra, đánh giá hiện tượng sạt lở dọc hệ thống sông Trà Khúc tỉnh Quảng Ngãi Đề xuất các biện pháp phòng tránh giảm thiểu thiệt hại Viện Địa chất - Trung tâm KHTN & CNQG

- PGS TSKH Nguyễn Văn Cư - Nghiên cứu luận cứ khoa học cho các giải pháp phòng tránh, hạn chế hậu quả lũ lụt sông Ba (đề tài KHCN trọng điểm cấp Nhà nước KC-08-25) năm 2001 - 2003 Đề tài đã cung cấp luận cứ khoa học về lũ lụt và diễn biến lũ lụt, đề xuất các giải pháp khoa học công nghệ phòng tránh và giảm nhẹ thiên tai lũ lụt phục vụ qui hoạch tổng thể phát triển KT - XH, phòng tránh giảm nhẹ thiên tai lũ lụt lưu vực sông Ba

- TS Nguyễn Lập Dân - Nghiên cứu cơ sở khoa học cho các giải pháp tổng thể phòng tránh lũ lụt ở miền Trung (đề tài KHCN cấp Nhà nước KC-08-12) năm

2001 - 2004 Đề tài đã đưa ra các giải pháp tổng thể phòng tránh và giảm nhẹ thiên tai lũ lụt ở miền Trung trong đó có các giải pháp trước mắt và lâu dài, các biện pháp công trình và phi công trình; xây dựng được chương trình dự báo lũ trên lưu vực

sông Hương và sông Thu Bồn

1.2 Điều kiện tự nhiên và kinh tế - xã hội lưu vực sông Trà Bồng

1.2.1 Vị trí địa lý

Bình Sơn là huyện thuộc vùng

đồng bằng ven biển, nằm ở phía Bắc

tỉnh Quảng Ngãi, có tọa độ địa lý từ

15011 đến 15025 vĩ độ Bắc và từ

108034 đến 108056 kinh độ Đông

Phía Bắc: giáp tỉnh Quảng Nam,

nằm kề với Khu kinh tế mở Chu Lai,

Sông Trà Bồng: phát nguyên từ vùng núi Trà Bồng với những núi cao trung bình từ 1300-1500m, sông chảy theo hướng Tây Đông rồi đổ ra biển tại cửa Dung Quất Sông có chiều dài 59km với diện tích 697 km2, mật độ lưới sông 0,43km/km2,

độ cao bình quân lưu vực 196m, độ dốc bình quân lưu vực 10,5% [9]

1.2.2 Đặc điểm địa hình

Nhìn chung địa hình của lưu vực có dạng thấp dần từ Tây sang Đông và khá phức tạp núi và đồng bằng xen kẽ nhau, chia cắt đất đai thành những cánh đồng nhỏ nằm dọc theo các thung lũng, từ vùng núi xuống đồng bằng địa hình đột nhiên hạ thấp đáng kể, đã hình thành hai bậc địa hình cao thấp nằm kế tiếp nhau, không có khu đệm chuyển tiếp Vùng phía Tây là những dãy núi cao có cao độ từ 500 – 1000

m, đồng bằng có cao độ từ 5 - 20 m [9]

Từ đặc điểm địa hình này đã tạo dòng chảy của lưu vực khá bất lợi, về mùa mưa thường gây lũ lụt, còn mùa khô dòng chảy cạn kiệt gây hạn hán Có thể chia địa hình ra làm 4 vùng:

- Vùng núi: Nằm phía Tây của tỉnh, chiếm một phần lớn diện tích chạy dọc ranh giới tỉnh Kon Tum và tỉnh Quảng Ngãi Đó chính là sườn núi phía Đông hoặc nhánh núi kéo dài của dãy Trường Sơn gồm những đỉnh núi có cao độ trung bình 500-700 m, thỉnh thoảng có đỉnh núi cao trên 1000 m mà đỉnh cao nhất là Hòn Bà nằm phía Tây Vân Canh 1146 m Vùng núi phía Bắc có nhiều đỉnh núi cao, nhất là vùng núi Trà Bồng, Sơn Hà có những đỉnh núi cao từ 1400 – 1600 m Địa hình phân cách mạnh, sông suối trong khu vực có độ dốc lớn, lớp phủ thực vật khá dày

- Vùng địa hình đồi gò: Đây là địa hình trung gian giữa núi và đồng bằng, độ cao hạ thấp đột ngột gồm nhiều đồi gò nhấp nhô xen kẽ có những đồng bằng khá rộng Độ cao nói chung dưới 200 m, vùng bằng thường có độ cao 30-40 m Độ dốc còn tương đối lớn, cây rừng bị tàn phá nhiều

- Vùng đồng bằng: Trải dài ven biển và tiếp giáp với vùng đồi gò, có độ dốc

từ Tây sang Đông

- Vùng cát ven biển: Cồn cát, đụn cát phân bố thành một dải hẹp ven biển Dạng địa hình này được hình thành do sông ngòi mang vật liệu từ núi xuống bồi lắng ven biển, sóng đẩy dạt vào bờ và gió thổi vun cao thành cồn, đụn

1.2.3 Đặc điểm địa chất và thổ nhưỡng

Đất vùng núi nói chung rất dốc, những vùng còn cây cối có lớp màu khá dày

do tích tụ lá cây qua nhiều năm Đất vùng thung lũng hình thành trong quá trình bào mòn từ núi xuống, những chỗ có nước đất thường bị lầy và chua

Đất vùng đồi gò bị bào mòn, bạc màu, tầng đất canh tác mỏng chủ yếu tập trung trong các huyện: Sơn Hà, Sơn Tây, Nghĩa hành và Minh Long

Vùng đồng bằng chủ yếu là đất phù sa, hàm lượng NPK khá, đây là nhóm đất màu mỡ được hình thành do tích tụ phù sa của các sông rất thích hợp với các loại cây lương thực và hoa màu Loại đất này được phân bố rộng rãi ở hạ lưu sông Trà Bồng, Trà Khúc và Sông Vệ trong phạm vi các huyện: Bình Sơn, Sơn Tịnh, Tư Nghĩa, Nghĩa Hành, Mộ Đức, Đức Phổ và thị xã Quảng Ngãi Đất cát ven biển

phần lớn là đất cát rời rạc, dinh dưỡng kém

1.2.4 Đặc điểm thảm phủ thực vật

Thảm phủ thực vật có tác dụng quan trọng trong việc điều hòa khí hậu và điều tiết dòng chảy Đặc biệt rừng có tác dụng làm giảm dòng chảy lũ và tăng lượng dòng chảy mùa kiệt Rừng ở Quảng Ngãi tuy ít so với cả nước, chủ yếu là rừng nghèo và rừng trung bình nhưng trữ lượng rừng rất phong phú và có nhiều loại gỗ quý như gõ, sơn, dổi, và có nhiều quế… như ở Minh Long, Ba Tơ, Sơn Tây, Sơn Hà [9]

Rừng trong lưu vực chủ yếu tập trung ở vùng thượng nguồn trên các vùng núi cao, độ dốc lớn (50 - 300) [9] Việc trồng cây gây rừng vẫn chưa hàn gắn được những tổn thất về rừng trong thời kỳ chiến tranh và hậu quả của việc khai thác bừa bãi, chưa hợp lý và tệ chặt phá rừng lấy gỗ và làm nương rẫy Hiện nay có xu thế giảm rừng giàu

và trung bình, tăng diện tích rừng nghèo Độ che phủ của rừng thấp làm cho xói mòn đất, suy thoái nguồn nước làm cho tình hình lũ lụt hạn hán ngày càng gia tăng

1.2.5 Đặc điểm mạng lưới sông ngòi

Mạng lưới sông ngòi trong và lân cận vùng nghiên cứu phân bố tương đối đều

và có một số đặc điểm :

- Các sông đều bắt nguồn từ sườn Đông của dãy Trường Sơn và đổ ra biển, các sông có dạng hình cành cây và đều ngắn, có độ dốc tương đối lớn Phần hạ du các sông đều chịu ảnh hưởng của thuỷ triều và bị mặn xâm nhập

- Các sông chảy trên 2 dạng địa hình, chủ yếu là đồi núi phức tạp và đồng bằng dọc theo bờ biển

- Hiện tượng bồi lắng, xói lở cửa sông và phân dòng khá mạnh ở hạ lưu các sông Các đặc trưng hình thái sông suối trong và lân cận lưu vực sông Trà Bồng được trình bày như bảng dưới đây:

Bảng 1.1 : Đặc trưng hình thái của các sông suối chính trong và lân cận vùng

nghiên cứu

Tên sông

Chiều dài sông (km)

Diện tích lưu vực (km 2 )

Độ cao bình quân lưu vực (m)

Độ dốc bình quân lưu vực (%)

Chiều rộng bình quân lưu vực (km)

Hệ số uốn khúc

Mật độ lưới sông (km/km 2 )

1.69 1.73 1.51 1.47 1.64 1.30 1.43 1.26 1.67 1.18

17024

12.60

6.2 2.9 8.3 5.5 8.6

1.41 1.37 1.59 1.27 1.11

362332192

23.333.120.0

7.4 3.3 6.8

1.20 1.55 1.43

0.590.931.27

46.899.5

3.3 5.5 8.78

1.27 1.45 1.32 0.66

(Nguồn: Báo cáo tình hình khí tượng thủy văn tỉnh Quảng Ngãi, 2009)

1.2.6 Đặc điểm khí hậu

Vùng nghiên cứu có chế độ khí hậu nhiệt đới gió mùa nội chí tuyến, chịu ảnh hưởng sâu sắc của địa hình dãy Trường sơn và các nhiễu động thời tiết ngoài biển Đông Trong vùng nghiên cứu có hai mùa khí hậu khác nhau:

- Khí hậu mùa Đông : từ tháng XI đến tháng IV là thời kỳ hoạt động của gió mùa Đông Bắc và tín phong Đông Bắc :

+ Gió mùa Đông Bắc mang không khí lạnh (tuy đã biến tính trong quá trình

di chuyển qua các dãy núi Bạch Mã, Hải Vân) làm cho nhiệt độ của vùng nghiên cứu thời kỳ này tương đối lạnh Nhiệt độ thấp nhất tại một số trạm xuống đến 10 –

130C Vào đầu mùa Đông gió mùa Đông Bắc qua biển mang theo hơi ẩm và kết hợp với hoạt động của các nhiễu động thời tiết trên biển Đông như bão, ATNĐ, khi vào đến đất liền gặp dãy Trường sơn đã gây mưa vừa đến mưa to [9] Giữa và cuối mùa Đông cường độ hoạt động của các nhiễu động thời tiết này đã lùi sâu hơn vào phía Nam nên sự hội tụ giữa gió mùa Đông Bắc với hướng gió Đông, Đông Nam đã yếu

đi hoặc không tồn tại do đó trong thời kỳ này trong vùng chỉ có mưa nhỏ hoặc mưa rào nhẹ

+ Tín phong Đông Bắc mà nguồn gốc là không khí lạnh cực đới đã nhiệt đới hoá (ấm và ẩm hơn nhiều so với ban đầu) luân phiên với gió mùa Đông Bắc chi phối thời tiết trong suốt mùa đông

- Khí hậu mùa hạ : Từ tháng V đến tháng X là các hoạt động của gió mùa Tây Nam và Đông Nam

+ Gió mùa hướng Tây Nam có nguồn gốc từ Vịnh Thái Lan mang theo hơi

ẩm, khi qua sườn phía Tây của dải Trường Sơn đã để lại lượng mưa đáng kể và tạo thành hiện tượng “phơn” làm cho không khí sườn phía Đông Trường sơn khô và nóng

+ Gió hướng Đông Nam có nguồn gốc từ Đông châu úc hoặc xích đạo gây nên các nhiễu động biển Đông, mang theo hơi ẩm vào các tỉnh Nam Trung bộ vào các tháng V, VI hàng năm cung cấp lượng mưa vừa làm dịu mát và làm bớt đi sự khô hạn trong vùng Từ tháng VII đến tháng IX toàn vùng có lượng mưa không đáng kể nên lại là thời kỳ khô hạn trong vùng

Tóm lại với chế độ gió mùa, điều kiện bức xạ và vị trí địa lý, đặc điểm địa hình đã tạo cho khí hậu Quảng Ngãi những đặc điểm chủ yếu sau:

- Chế dộ gió mùa cùng với dải Trường Sơn đã tạo ra sự tương phản sâu sắc giữa mùa khô và mùa mưa trên toàn vùng nghiên cứu

- Hoạt động của gió mùa, tín phong Đông Bắc và các nhiễu động thời tiết ở biển Đông cùng với địa hình dãy Trường Sơn đã tạo ra mùa mưa phong phú trong các tháng từ tháng IX đến tháng XII

- Do sự xâm nhập sâu về phía Nam của gió mùa Đông Bắc nên Quảng Ngãi tương đối lạnh trong tháng XII, I

- Do hiệu ứng “phơn” của dãy Trường Sơn đối với gió mùa Tây Nam nên ở vùng nghiên cứu xuất hiện một thời kỳ nắng nóng và khô hạn trong suốt các tháng mùa hạ

a) Nhiệt độ :

Do được thừa hưởng chế độ bức xạ mặt trời nhiệt đới đã dẫn đến một nền nhiệt độ cao trong toàn vùng Nhiệt độ có xu hướng tăng dần từ Bắc vào Nam và từ miền núi xuống đồng bằng Nhiệt độ bình quân hàng năm vùng núi : 25.30C, vùng đồng bằng ven biển: 25.70C, nhiệt độ bình quân nhiều năm tại Đà Nẵng : 25.60C, Quảng Ngãi 25.70C, Hoài Nhơn 260C , Quy Nhơn : 26,8oC

Tháng có nhiệt độ bình quân cao nhất là tháng VI, VII có thể đạt tới 28oC - 29oC, tháng có nhiệt độ bình quân nhỏ nhất là tháng I đạt 220C – 230C Chênh lệch nhiệt độ giữa tháng nóng nhất và tháng lạnh nhất từ 6 – 70C

Trong ngày biên độ nhiệt thường đạt từ 6 – 110C Đối với vùng núi (Ba Tơ), biên độ nhiệt trong ngày cao nhất đạt 11.40C xảy ra vào tháng IV, thấp nhất đạt 6.1

oC vào tháng I Đối với vùng đồng bằng (Quảng Ngãi) biên độ nhiệt trong ngày cao nhất đạt 90C xảy ra vào tháng IV, biên độ nhiệt trong ngày thấp nhất đạt từ 6.40C vào tháng I

Bảng 1.2 : Nhiệt độ bình quân tháng, năm tại các trạm trong vùng nghiên cứu

Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm

Ba Tơ 21.4 22.7 24.6 26.8 27.7 28.1 28.0 27.8 26.5 25.1 23.5 21.6 25.3 Quảng Ngãi 21.7 22.5 24.4 26.7 28.3 28.8 28.7 28.6 27.1 25.8 24.1 22.0 25.7

Nhiệt độ tối cao trung bình tháng đạt trên 300C, có cực đại vào tháng V đạt

từ 37-380C Nhiệt độ tối thấp trung bình tháng đạt từ 15 – 240C, trị số thấp nhất rơi vào tháng I với nhiệt độ đạt từ 15-160C

Bảng 1.3 : Nhiệt độ không khí tối cao trung bình tháng và năm tại các trạm

trong vùng nghiên cứu

Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm

Ba Tơ 30.1 33.8 36.3 37.9 38.3 37.6 37.1 37.1 35.9 33.1 30.7 29.2 34.8 Quảng Ngãi 29.4 31.1 33.5 35.0 37.0 37.0 37.0 37.2 35.2 32.6 30.4 28.6 33.7

Bảng 1.4 : Nhiệt độ không khí tối thấp trung bình tháng và năm tại các trạm

trong vùng nghiên cứu

Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm

Ba Tơ 15.4 16.7 17.5 20.1 21.9 22.5 22.4 22.2 21.8 19.8 18.2 16.1 19.5 Quảng Ngãi 16.1 16.8 18.1 20.9 22.9 23.6 23.6 23.2 22.7 20.4 18.7 16.4 20.3

Nhiệt độ tối cao tuyệt đối đã quan trắc được đạt 41,5 0C tại Ba Tơ xảy ra ngày 4/V/1994, 40,50C tại Quảng Ngãi xảy ra vào ngày 5/VI/1983 Phần lớn các giá trị cực đại này đều xuất hiện vào tháng IV, V hoặc VI Nhiệt độ tối thấp tuyệt đối đã quan trắc xuống tới 11,30C tại Ba Tơ xảy ra vào ngày 30/I/1993, 12,40C vào ngày 30/I/1993 tại Quảng Ngãi

Bảng 1.5 : Nhiệt độ không khí tối cao tuyệt đối tháng và năm tại các trạm

trong vùng nghiên cứu

Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm

Ba Tơ 34.2 35.8 38.9 40.4 41.5 39.5 38.2 39.7 37.4 34.6 33.0 32.3 41.5 Quảng Ngãi 33.1 35.3 35.4 38.7 39.5 40.5 38.2 38.7 37.6 34.5 32.4 31.4 40.5

Bảng 1.6 : Nhiệt độ không khí tối thấp tuyệt đối tháng và năm tại các trạm

trong vùng nghiên cứu

Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm

Ba Tơ 11.3 14.7 13.2 18.3 20.3 21.0 20.4 20.9 20.0 16.1 14.9 12.6 11.3 Quảng Ngãi 12.4 14.1 13.4 18.6 21.4 22.4 22.4 21.4 21.7 17.1 16.4 13.8 12.4

b) Số giờ nắng:

Tổng số giờ nắng trên vùng nghiên cứu khoảng 2000 - 2200 giờ/năm Tháng

có số giờ nắng nhiều nhất là tháng V, ở vùng núi (Ba Tơ) đạt 222 giờ/tháng, bình quân 7,2 giờ/ngày), vùng đồng bằng ven biển 242 giờ/tháng đạt bình quân 8,2 giờ/ngày

Tháng có số giờ nắng ít nhất là tháng XII, ở vùng núi 72 giờ/tháng đạt bình quân 2,3 giờ/ngày ở đồng bằng ven biển : 90 giờ/tháng bình quân đạt : 2,9 giờ/ngày

Bảng 1.7 : Số giờ nắng bình quân tháng trung bình nhiều năm trạm ( giờ)

Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm

Ba Tơ 114.2 154.6 205.5 215.6 222.6 210.1 222.3 201.8 166.9 132.2 91.5 71.1 2008 Quảng

Ngãi

130.2 154.7 210.9 224.1 250.5 229.8 240.5 225.2 183.2 155.8 111.3 84.6 2201

Quảng Ngãi là vùng có một nền nhiệt độ cao và ít biến động Đây là một thuận lợi cho sản xuất nông nghiệp Tuy nhiên trong mùa Đông, gió mùa Đông Bắc ảnh hưởng yếu đến Quảng Ngãi, những vùng núi cao có nhiệt độ rét hại trong mùa Đông, những ngày có nhiệt độ thấp làm chậm khả năng sinh trưởng của cây trồng

c) Chế độ ẩm:

Độ ẩm không khí có quan hệ chặt chẽ với nhiệt độ không khí và lượng mưa Biến trình năm của độ ẩm không khí tương tự như biến trình mưa và tỷ lệ nghịch với biến trình của nhiệt độ không khí

Độ ẩm tương đối trung bình năm trong vùng khoảng 85% Vào các tháng mùa mưa (từ tháng IX tới tháng XII) độ ẩm không khí đạt từ 85% - 90%, vào các tháng mùa khô chỉ còn đạt trên dưới 80% Độ ẩm không khí thấp nhất có thể xuống tới mức 35% Ở Ba Tơ trị số độ ẩm thấp nhất quan trắc được 34%, ở Quảng Ngãi trị

số này là 37%

Bảng 1.8 : Độ ẩm bình quân tháng trung bình nhiều năm ( %)

Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm

Ba Tơ 88 87 84 82 83 81 80 80 86 89 90 90 85 Quảng Ngãi 88 87 86 84 82 81 80 80 85 88 89 89 85

Bảng 1.9: Độ ẩm tương đối thấp nhất tuyệt đối ( %)

Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm

Ba Tơ 47 45 36 34 36 44 43 44 43 49 54 55 34 Quảng Ngãi 46 52 37 42 43 39 40 39 39 44 46 50 37

d) Bốc hơi :

Khả năng bốc hơi trên lưu vực phụ thuộc vào điều kiện mặt đệm và các yếu

tố khí hậu như nhiệt độ không khí, nắng, gió, độ ẩm Theo tài liệu bốc hơi bằng ống piche tại các trạm trong lưu vực vùng nghiên cứu cho thấy lượng bốc hơi ống piche hàng năm khoảng 800 mm - 900 mm, Vùng núi bốc hơi khoảng 800mm/năm Vùng đồng bằng ven biển bốc hơi nhiều hơn, khoảng 900mm/năm

Vào các tháng mùa khô lượng bốc hơi có thể đạt tới 95 - 100 mm/tháng Tháng có lượng bốc hơi lớn nhất là tháng VII đạt 101.8 mm/tháng tại Ba Tơ, 103.9 mm/tháng tại Quảng Ngãi Tháng có lượng bốc hơi nhỏ nhất là tháng XI, XII, chỉ đạt 33,6 mm/tháng tại Ba Tơ, 47,8 mm/tháng tại Quảng Ngãi

Bảng 1.10 : Lượng bốc hơi ống piche bình quân tháng trung bình nhiều năm ( mm)

Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm

Ba Tơ 43.3 50.7 75.1 86.6 87.0 96.2 101.8 97.1 61.1 44.3 35.8 33.6 812.7 Quảng Ngãi 52.9 54.9 73.9 83.6 94.6 94.9 103.9 96.1 68.6 69.1 50.1 47.8 890.5

e) Gió :

Hàng năm vùng nghiên cứu chịu ảnh hưởng của chế độ gió mùa gồm hai mùa gió chính trong năm: gió mùa đông và gió mùa hạ Về mùa hạ từ tháng V tới tháng IX hướng gió thịnh hành nhất là hướng Đông Nam và Tây Nam, về mùa đông

từ tháng X đến tháng IV hướng gió thịnh hành nhất là hướng Đông và Đông Bắc

Tốc độ gió trung bình hàng năm ở vùng nghiên cứu khoảng 1,3 m/s Vận tốc gió trung bình nhiều năm ghi ở bảng 1.11 Tốc độ gió lớn nhất đã quan trắc được ở

Ba Tơ và Quảng Ngãi là 40 m/s do bão lớn gây ra

Bảng 1.11 : Tốc độ gió trung bình tháng và lớn nhất tại các trạm (m/s)

Tháng Yếu

tố I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm

Ba Tơ

Vtb 1.1 1.3 1.4 1.4 1.4 1.5 1.5 1.4 1.3 1.3 1.3 1.2 1.3 Vmax 13.0 20.0 16.0 40.0 28.0 34.0 24.0 20.0 20.0 22.0 28.0 20.0 40.0

Quảng

Ngãi

Vtb 1.2 1.4 1.5 1.5 1.2 1.0 1.0 1.0 1.1 1.4 1.6 1.4 1.3 Vmax 18.0 17.0 16.0 19.0 20.0 16.0 18.0 20.0 20.0 28.0 40.0 20.0 40.0Hướng N N NNE,SE SE SW,

WNW

S, WNW

1.2.7 Bão và các hình thế thời tiết đặc biệt

a) Bão và áp thấp nhiệt đới

Bão và áp thấp nhiệt đới thường phát sinh ở vùng biển Thái Bình Dương hoặc ở biển Đông Bão thường đổ bộ vào bờ biển nước ta từ tháng VII đến tháng

XI, vào các tháng VII, VIII đường đi của bão thường hướng vào đoạn bờ biển Bắc

bộ, càng vào phía Nam, bão đổ bộ càng muộn dần

Bão và ATNĐ ảnh hưởng đến Quảng Ngãi thường trùng vào mùa mưa (tháng IX đến tháng XII) Các cơn bão đổ bộ vào Quảng Ngãi thường gây ra gió mạnh và mưa rất lớn hoặc các cơn bão đổ bộ vào các vùng lân cận cũng thường gây

ra mưa lớn ở vùng nghiên cứu Mặt khác địa hình vùng nghiên cứu rất thuận lợi cho việc đón gió bão và mưa bão, do đó cần chú ý công tác phòng chống lũ lụt Hàng năm mưa bão lũ lụt gây những tác hại nghiêm trọng làm thiệt hại người, vật chất và huỷ hoại môi trường, cảnh quan Tại Quảng Ngãi, bão thường tập trung vào tháng

IX, X và tháng XI Khả năng xuất hiện vào tháng X là lớn nhất, tuy nhiên mùa bão diễn biến khá phức tạp qua các năm: có năm bão ảnh hưởng sớm, có năm muộn, có năm lại không có bão ảnh hưởng

Bão thường gây ra mưa lớn dữ dội, lượng mưa có thể đạt 400-500mm ngày hoặc lớn hơn Theo thống kê từ năm từ 1891 - 1999, tổng số cơn bão đổ bộ vào bờ biển Việt nam có 526 cơn, trung bình mỗi năm 4,83 cơn/năm nhưng trong 39 năm trở lại đây (từ 1961 - 1999) bão xuất hiện nhiều hơn (248 cơn), trung bình 6,36

cơn/năm Đặc biệt là từ Quảng Ngãi trở vào có 47 cơn(trong 39 năm), trung bình 1,21 cơn/năm, trong khi 7 thập kỷ trước đó (1891-1960) chỉ xuất hiện 20 cơn, trung bình chỉ có 0,29 cơn/năm [9]

Sức gió mạnh nhất của bão : 60% số cơn bão từ cấp 10 trở lên, trung bình cứ

2 - 3 năm có một cơn bão mạnh cấp 11, 12 trở lên [9]

b) Dải hội tụ nhiệt đới

Đây là dạng nhiễu động đặc trưng của gió mùa mùa hạ, thể hiện sự hội tụ giữa gió tín phong Bắc Bán cầu và gió mùa mùa hạ Khi có dải hội tụ nhiệt đới, không khí hai bên trục hội tụ là không khí nóng ẩm liên tục bố lên cao, duy trì một vùng mây dày đặc, có bề rộng vài trăm km và gây mưa lớn kèm theo dông trên diện rộng Dạng thời tiết này thưởng ảnh hưởng đến khu vực Trung bộ nói chung và Quảng Ngãi nói riêng vào các tháng IX, X và đôi khi vào các tháng V, VI

c) Không khí lạnh

Không khí lạnh ảnh hưởng đến Quảng Ngãi vào các tháng X đến tháng XII Trung bình mỗi năm có 1 đến 2 đợt không khí lạnh ảnh hưởng đến duyên hải Nam Trung Bộ

Thống kê từ 1961 - 1996 có tới 45 đợt KKL và các hình thế thời tiết khác phối hợp, trung bình mỗi năm có 1 đến 2 đợt, năm nhiều nhất có tới 4 đợt như năm

1993, 3 đợt như 1976, 1982, 1984, năm ít nhất không có đợt nào như năm 1961,

1962, 1964

Qua phân tích các số liệu cho thấy vào các tháng X, XI hoạt động của KKL

và các hình thái thời tiết khác gây mưa chiếm 82% vì trong thời kỳ này các tỉnh Miền Trung có nền nhiệt độ tương đối cao, độ ẩm lớn, nếu có KKL về kết hợp với các hình thái thời tiết khác thì sẽ gây ra những trận mưa rất lớn

1.2.8 Định hướng phát triển kinh tế xã hội

Xây dựng và phát triển trở thành một trọng điểm phát triển của tỉnh Quảng Ngãi có cơ cấu kinh tế hợp lý là công nghiệp - dịch vụ - nông, lâm, ngư nghiệp hàng hóa Đến năm 2025, kinh tế lãnh thổ huyện Bình Sơn đóng góp khoảng 60-65% giá trị sản xuất của tỉnh; thu nhập bình quân đầu người gấp 2 lần mức thu nhập bình quân đầu người của tỉnh [4] Trên địa bàn huyện có 3 đô thị với kết cấu hạ tầng kỹ

thuật và xã hội hoàn chỉnh và xây dựng đồng bộ là đô thị Vạn Tường, đô thị Châu ổ

và đô thị Dốc Sỏi Mạng lưới kết cấu hạ tầng trên địa bàn huyện được xây dựng đồng bộ Chênh lệch vùng về phát triển giữa các xã thuộc Khu kinh tế Dung Quất

và các xã ngoài Khu kinh tế Dung Quất được thu hẹp dần

Khu vực trọng điểm phát triển của huyện là Khu kinh tế Dung Quất Tiếp tục đầu tư phát triển theo quy hoạch của một khu kinh tế tổng hợp, đa ngành, đa lĩnh vực bao gồm: công nghiệp, thương mại, dịch vụ, du lịch, đô thị và nông, lâm, ngư nghiệp Trong đó trọng tâm là phát triển công nghiệp lọc - hóa dầu - hóa chất; các ngành công nghiệp có quy mô lớn bao gồm: công nghiệp cơ khí, đóng và sửa chữa tàu biển, luỵện cán thép, sản xuất xi măng, các ngành công nghiệp sản xuất hàng tiêu dùng và các ngành công nghiệp khác gắn với việc khai thác hiệu quả cảng nước sâu Dung Quất, sân bay Chu Lai và có sự hỗ trợ về dịch vụ hậu cần của các đô thị Vạn Tường, đô thị Dốc Sỏi

Đây sẽ là một trong những trung tâm đô thị - công nghiệp - dịch vụ của vùng kinh tế trọng điểm miền Trung và là một trong những đầu mối giao lưu quốc tế quan trọng khu vực miền Trung và Tây Nguyên

1.3 Mạng lưới các trạm Khí tượng Thủy văn trên lưu vực sông Trà Bồng

Ngoài ra, còn có các trạm thuộc tỉnh Quảng Nam và Bình Định Mạng lưới trạm khí tượng thủy văn xin xem ở bảng 1.12 [9]

Bảng 1.12 : Thống kê các trạm khí tượng- thủy văn trong và lân cận

Nông Sơn Thu Bồn H, Q, ∂, X 1976 – Nay

Ghi chú: X: Mưa; T: Nhiệt độ; U: Độ ẩm; Z: Bốc hơi V: Gió; H: Mực nước Q: Lưu lượng ; ∂ : Độ đục

Vị trí các trạm đo nằm trong lưu vực sông Trà khúc – Vệ và Trà Bồng được thể hiện trong hình 1.2

Hình 1.2 : Bản đồ mạng lưới trạm khí tượng thuỷ văn

CHƯƠNG 2 : TÌNH HÌNH SỐ LIỆU VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA CÁC

MÔ HÌNH ỨNG DỤNG

Trong lưu vực sông Trà Bồng hiện nay chỉ có trạm khí tượng Trà Bồng và trạm đo mực nước Châu Ổ Ngoài ra không có trạm thủy văn đo lưu lượng dòng chảy, do vậy để tính toán thủy lực và nghiên cứu ngập lụt thì cần thiết phải tính toán dòng chảy thông qua số liệu mưa Trong phần này tác giả sẽ tiến hành tính toán dòng chảy lũ sinh ra do các trận mưa gây lũ cho một số năm bằng mô hình thủy văn Kết quả tính toán thuỷ văn sẽ dùng để hiệu chỉnh và kiểm định mô hình thủy lực, đồng thời tính toán trận lũ thiết kế phục vụ cho việc mô phỏng thủy lực

2.1 Thu thập và xử lý số liệu khí tượng thủy văn

Các số liệu thuỷ văn được thu thập từ các cơ quan, trung tâm chuyên môn về lĩnh vực khí tượng thuỷ văn nên đảm bảo độ tin cậy cao Trong đó tác giả đã thu thập số liệu mưa, mực nước, lưu lượng và một số yếu tố khác trong nhiều năm của các trạm Trà Bồng, Sơn Hà, Sơn Giang, Trà Khúc, Minh Long, Giá Vực, An Chỉ,

Ba Tơ và Quảng Ngãi

Các số liệu được kiểm tra, thống kê kỹ lưỡng và xử lý trước khi vào các mô hình tính toán Danh sách các trạm được dùng như sau:

Bảng 2.1 : Các trạm khí tượng được dùng trong tính toán thủy văn

STT Tên Trạm Yếu tố đo Thời gian đo Ghi chú

Ghi chú: Xh,Xng: Mưa giờ, ngày T: Nhiệt độ U: Độ ẩm Z: Bốc hơi

V: Gió H: Mực nước Q: Lưu lượng ∂ : Độ đục

2.2 Giới thiệu mô hình MIKE NAM

Mô hình thuỷ văn MIKE NAM mô phỏng quá trình lượng mưa – dòng chảy mặt xảy ra tại phạm vi lưu vực sông Mô hình MIKE NAM hình thành nên một phần của mô đun lượng mưa – dòng chảy mặt (RR) của hệ thống lập mô hình sông MIKE11 Mô đun lượng mưa – dòng chảy mặt có thể được áp dụng độc lập hoặc sử dụng để trình bày một hoặc nhiều lưu vực tham gia mà tạo ra dòng chảy kế bên vào một mạng sông Theo cách này thì việc thực hiện xử lý một lưu vực sông nhỏ riêng

lẻ hoặc xử lý một lưu vực sông lớn có chứa nhiều lưu vực sông nhỏ và một mạng sông ngòi phức tạp trong một khung công việc lập mô hình đều có thể thực hiện [1]

Một mô hình khái niệm giống như NAM được dựa trên phương trình và cấu trúc vật lý được sử dụng cùng với cấu trúc bán kinh nghiệm Là một mô hình trọn gói, NAM xử lý mỗi một lưu vực như là một đơn vị riêng lẻ Do đó, tham số và biến số trình bày giá trị trung bình cho toàn bộ lưu vực Như là kết quả, một vài tham số mô hình có thể được đánh giá từ dữ liệu lưu vực vật lý nhưng ước tính tham số cuối cùng phải được tiến hành bằng cách thẩm định với chuỗi thời gian của quan sát thuỷ văn

Hình 2.1 : Cấu trúc mô hình MIKE NAM

Cấu trúc mô hình NAM được trình bày trong Hình 2.1 Nó là một sự mô phỏng của giai đoạn đất trong chu kỳ thủy văn NAM mô phỏng quá trình lượng mưa – dòng chảy mặt bằng việc giải thích liên tục cho các thành phần trong nước trong bốn lưu trữ tương tác lẫn nhau và khác nhau mà trình bày thành tố vật lý của lưu vực( Quang, 2006) Những lưu trữ như sau:

• Lưu trữ tuyết

• Lưu trữ bề mặt

• Lưu trữ vùng gốc và vùng thấp

• Lưu trữ nước ngầm

Ngoài ra mô hình MIKE NAM cho phép xử lý các can thiệp của con người trong chu kỳ thủy văn như tưới và bơm nước ngầm Dựa trên dữ liệu thuỷ văn MIKE NAM sản xuất dòng chảy của lưu vực cũng như thông tin về các thành tố khác của giai đoạn đất trong chu kỳ thuỷ văn chẳng hạn như biến đổi thời gian của

sự bốc hơi, thành phần độ ẩm của đất, lượng ngấm nước bề mặt và mức nước ngầm Dòng chảy lưu vực kết quả được chia theo từng dòng chảy trên mặt đất, chảy vào và các dòng chảy phía dưới

2.3 Giới thiệu mô hình MIKE11

Mô-đun mô hình thủy động lực (HD) là một phần trọng tâm của hệ thống lập

mô hình MIKE 11 và hình thành cơ sở cho hầu hết các mô-đun bao gồm Dự báo lũ, Tải khuyếch tán, Chất lượng nước và các mô-đun vận chuyển bùn lắng không có cố kết Mô-đun MIKE 11 HD giải các phương trình tổng hợp theo phương đứng để đảm bảo tính liên tục và động lượng (momentum), nghĩa là phương trình Saint Venant [1]

Khi được áp dụng với trường hợp xem xét tất cả các thành phần trong phương trình sóng động lực, MIKE 11 giải hệ phương trình bảo toàn khối lượng và động lượng (Phương trình Saint Venant) Phương trình Saint Venant được thiết lập từ dạng phương trình chuẩn đối với việc bảo toàn khối lượng và động lượng dựa trên bốn giả thiết sau:

- Nước là chất đồng nhất, không nén được, có thể bỏ qua thay đổi về khối lượng riêng

- Độ dốc của sông nhỏ, nên giá trị Cosine của góc độ dốc có thể coi bằng 1

- Bước sóng của mặt nước phải lớn hơn độ sâu của sông, điều đó để đảm bảo rằng dòng chảy tại mọi nơi có thể coi là song song với đường đáy sông

- Trạng thái dòng chảy là dưới tới hạn Trạng thái dòng chảy tới hạn thì phương trình moment được giải với trường hợp tối giản, trong đó bỏ qua các thành phần không tuyến tính

Với những giả thiết nêu trên, hệ phương trình chuẩn về bảo toàn khối lượng và

động lượng có thể chuyển đổi thành phương trình 1 và 2 dưới đây, trong đó có xét

đến dòng chảy nhập lưu bên trong phương trình liên tục

Phương trình liên tục: q

t

A x

∂

∂+

∂

∂+

∂

∂

A C

Q Q g x

h gA x

A Q t

(2-2) Trong đó:

Trong chương trình MIKE 11 hệ phương trình trên được biến đổi thành hệ

phương trình sai phân hữu hạn ẩn và được giải cho các lưới điểm (tại mỗi nút)

Phương trình Saint Venant ở trên được đơn giản hoá cho trường hợp mặt cắt ngang

sông là hình chữ nhật Mặt cắt sông tự nhiên thường không phải là hình chữ nhật, vì

vậy mô hình MIKE 11 chia mặt cắt thành nhiều hình chữ nhật nhỏ theo hướng

ngang và giải hệ phương trình trên cho những hình chữ nhật đó và sau đó tổng hợp

lại [5]

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

- Dự báo lũ và vận hành hồ chứa

- Các phương pháp mô phỏng kiểm soát lũ

- Vận hành hệ thống tưới và tiêu thoát bề mặt

- Thiết kế các hệ thống kênh dẫn

- Nghiên cứu sóng triều và dâng nước do mưa ở sông và cửa sông

2.4 Giới thiệu mô hình MIKE21 và MIKE Flood

2.4.1 Mô hình thủy lực 2 chiều MIKE 21

- Môđun thuỷ động lực học và chất lượng nước ECO Lab

Các phương trình cơ bản trong MIKE 21 HD

Mô hình MIKE 21 HD là mô hình thủy động lực học mô phỏng tốt mực nước và dòng chảy ở vùng sông, cửa sông, vịnh và vùng biển Nó mô phỏng dòng chảy không ổn định theo 2 hướng trong mỗi tầng chất lỏng và được ứng dụng rất rộng rãi

Phương trình mô phỏng bao gồm phương trình liên tục kết hợp với phuơng trình động lượng mô tả sự biến đổi của mực nước và lưu luợng Lưới tính toán sử dụng trong mô hình là lưới hình chữ nhật Các phương trình mô phỏng gồm 3 phương trình dưới đây:

0

=

∂

∂+

2

2 2 2

=

∂

∂ +

∂

∂

−

+ +

∂

∂ +

xy xx

w

p x

h fVV

q

h y

h x h

C

q p gp x

gh h

pq y h

p x

t

p

ρ

ττ

ρς

(2-4)

1 2

2

2 2 2

=

∂

∂ +

∂

∂

−

+ +

∂

∂ +

xy yy

w

p y

h fVV

p

h x

h y h

C

q p gq y

gh h

pq x h

q y

t

q

ρ

ττ

ρς

(2-5)

Trong phương trình các ký hiệu được sử dụng như sau:

Khả năng ứng dụng của mô hình

Mô đun thuỷ động lực học Mike 21 HD có thể ứng dụng:

- Tính toán lưu lượng và vận tốc dòng chảy theo hai hướng, độ sâu mực nước và cao trình mực nước của tất cả các điểm tính toán ở tất cả các bước thời gian

- Tính toán các đặc trưng thuỷ văn trên khi có ảnh hưởng của các công trình thuỷ lợi

- Mô phỏng và tính toán tốt ở những vùng có ảnh hưởng triều như cửa sông ven biển, vịnh, biển

2.4.2 Mô hình mô phỏng lũ MIKE Flood

Mike Flood là một hệ thống mô hình thủy lực kết nối giữa mô hình một chiều Mike Urban, Mike 11 và mô hình 2 chiều Mike 21 lưới chữ nhật hoặc Mike 21 FM lưới phi cấu trúc

Những đặc điểm nổi bật của Mike Flood:

- Bảo toàn động lượng qua các link liên kết

- Liên kết bên, cho phép mô phỏng dòng chảy tràn từ sông vào các bãi tràn

- Có mô phỏng các công trình thủy lực

- Công trình liên kết mô phỏng dưới dạng ẩn

- Mô phỏng các lỗ cống nơi kết nối giữa hệ thống cống, kênh tiêu với dòng chảy tràn trên mặt

- Có sự kết nối với GIS

- Các liên kết giữa mô hình 1 chiều và 2 chiều theo mọi hướng

- Có các công cụ cho phép nhập và xem kết quả một cách dễ dàng

- Có đầy đủ tài liệu hướng dẫn sử dụng với hệ thống trợ giúp trực tiếp

Có nhiều lợi ích trong sử dụng mô hình Mike Flood và nhiều ứng dụng được cải thiện qua việc sử dụng nó, bao gồm:

+ Ứng dụng mô phỏng lũ tràn

+ Nghiên cứu sóng dâng do bão

+ Tiêu thoát nước đô thị

+ Vỡ đập

+ Thiết kế các công trình thủy lực

+ Ứng dụng cho vùng cửa sông rộng lớn

Mô hình Mike Flood là sự kết hợp giữa những đặc điểm tốt nhất của mô hình 1 chiều và mô hình 2 chiều Những khó khăn của mô hình 1 chiều trong mô phỏng dòng chảy tràn bãi và vùng cửa sông, ven biển được mô phỏng tốt trong mô hình 2 chiều Việc mô phỏng các công trình và vận hành công trình chưa được mô phỏng

rõ ràng trong mô hình thủy lực 2 chiều thì trong mô hình 1 chiều hoàn toàn mô phỏng tốt

CHƯƠNG 3 : HIỆU CHỈNH VÀ KIỂM ĐỊNH CÁC MÔ HÌNH PHỤC VỤ

TÍNH TOÁN NGẬP LỤT KHU VỰC NGHIÊN CỨU

3.1 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình MIKE NAM

Như đã trình bày ở phần trên, lưu vực sông Trà Bồng không có trạm đo lưu

lượng vì thế việc hiệu chỉnh mô hình thủy văn để tìm ra bộ thông số lưu vực là hết

sức khó khăn Trong trường hợp này tác giả sử dụng phương pháp lưu vực tương tự,

mục đích của phương pháp là tìm ra bộ thông số của lưu vực tương tự rồi từ đó hiệu

chỉnh lại bộ thông số này cho thích hợp với lưu vực nghiên cứu Trong đó lưu vực

tương tự được chọn là An Chỉ có diện tích khoảng 864 km2 Lưu vực nằm gần lưu

vực sông Trà Bồng và thoả mãn các điều kiện tương tự về diện tích, đặc điểm về khí

hậu, địa hình với lưu vực nghiên cứu

An chỉ là trạm thủy văn đặt trên sông Vệ, có diện tích khống chế khoảng 864

Km2 Để xác định thông số của lưu vực trong mô hình MIKE NAM tác giả sử dụng

3 trạm đo mưa nằm trong và ngoài lưu vực bao gồm trạm An Chỉ, Ba Tơ, Giá Vực

Số liệu mưa giờ năm 1999, 2003 của ba trạm và số liệu lũ giờ năm 1999, 2003 của

trạm An Chỉ được dùng để hiệu chỉnh và kiểm định mô hình Do số liệu đo đạc mưa

giờ hiện nay không có nhiều chỉ có một số trạm mới có mưa tự ghi, trong lưu vực

sông Trà Khúc có hai trạm Ba Tơ và Quảng Ngãi có đo mưa giờ vì vậy phải thu

phóng mưa của trạm An Chỉ và trạm Giá Vực theo mô hình mưa Ba Tơ

Bảng 3.1 :Một số thông tin ứng dụng mô hình MIKE NAM cho trạm An Chỉ

Thời gian hiệu chỉnh 1/11/1999 – 31/12/1999

Thời gian kiểm định 01/9/2003 – 30/10/2003

Thời gian hiệu chỉnh mô hình từ ngày 1/11/1999 đến ngày 31/12/1999 và

thời gian kiểm định từ ngày 01/09/2003 đến ngày 30/10/2003, bước thời gian tính

toán là 1 giờ Trong mô hình MIKE NAM mưa bình quân được tính theo phương

pháp Theissen, kết quả dòng chảy tính toán được so sánh với số liệu thực đo tại An Chỉ theo chỉ tiêu NASH [1], công thức như sau:

)(

1)(

Qobsaver Qobs

Qobs Qcal

Q : Lưu lượng lũ thực đo

Ngoài ra, có thể sử dụng các chỉ tiêu khác để đánh giá mức độ chính xác như : Sai số về đỉnh lũ, sai số về tổng lượng, sai số thời gian xuất hiện đỉnh, hệ số tương quan

Hình 3.1 : Tính đa giác Thiessen cho lưu vực An Chỉ

Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình MIKE NAM: (Thể hiện ở hình

vẽ bên dưới) cho ta thấy giữa đường quá trình lũ tính toán và thực đo là khá phù hợp Hệ số NASH tính toán được lần lượt là 0.85, 0.78 và hệ số tương quan cho từng năm đều cao, ngoài ra các chỉ tiêu khác cũng cho kết quả hợp lý Kết quả đánh giá chất lượng hiệu chỉnh, kiểm định mô hình thể hiện trong bảng 3.2 và 3.3

Hình 3.2: Quá trình lũ thực đo và tính toán lũ năm 1999 khi hiệu chỉnh mô hình

Bảng 3.2: Thống kê kết quả đánh giá sai số trận lũ hiệu chỉnh mô hình năm 1999

Sai số đỉnh lũ (Peak error) 0.018

Hệ số tương quan (Correlation

Hình 3.3: Quá trình lũ thực đo và tính toán lũ năm 2003 khi kiểm định mô hình

Bảng 3.3: Thống kê kết quả đánh giá sai số trận lũ kiểm định mô hình năm 2003

trạm An Chỉ

Các yếu tố Tính toán Thực đo

Thời gian xuất hiện đỉnh (Peak time) 17/10/2003 4:00PM 17/10/2003 6:00PM

Sai số đỉnh lũ (Peak error) -0.071

Hệ số tương quan (Correlation

Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình đạt loại tốt, với hệ số NASH đạt

trên 0.78 Đường quá trình thể hiện lưu lượng tính toán và thực đo có sự đồng dạng

nhau về đỉnh, quá trình lũ và thời gian xuất hiện Ngoài ra, hệ số tương quan đạt

trên 0.9, như vậy bộ thông số lưu vực mô hình MIKE NAM trạm An Chỉ hoàn toàn

có thể ứng dụng cho mô phỏng quá trình dòng chảy từ mưa trên lưu vực An Chỉ và

các lưu vực tương tự