NG DNG Mễ HèNH HEC-HMS TNH TON L TRấN CC SễNG TNH QUNG TR & BèNH NH PGS TS Lờ Vn Nghinh ThS Phm Xuõn Hũa KS Nguyn c Hnh Túm tt: Nhng nm gn õy, l lt xy ngy mt nghiờm trng v khú kim soỏt cỏc tnh trung Vit Nam Nghiờn cu v mụ phng chớnh xỏc quỏ trỡnh l trờn cỏc sụng ln trung s gúp phn ỏng k vic a cỏc gii phỏp thớch hp kim soỏt v chng l vựng Bi bỏo trỡnh by ng dng mụ hỡnh HEC-HMS mụ phng v tớnh toỏn l trờn cỏc sụng Bn Hi, Hiu, Thch Hón (tnh Qung Tr) v sụng Kone (tnh Bỡnh nh) I t L trờn cỏc sụng trung ó v ang l bi toỏn cn c gii quyt liờn tc v cú h thng Mt bi toỏn ny c gii quyt, nú s ng thi tr li hiu qu cỏc tớnh toỏn, quy hoch, thit k cỏc cụng trỡnh thu li Vi vic ỏp dng mụ hỡnh HEC-HMS, tỏc gi mong mun a nhng kt qu tớnh toỏn l v mụ phng quỏ trỡnh l xy lch s trờn cỏc sụng cỏc sụng Kone ti trm Bỡnh Tng, v sụng Bn Hi ti trm Gia Vũng Mụ hỡnh HEC-HMS liờn kt rt hiu qu vi Geo-HMS mụ phng quỏ trỡnh l xỏc thc nht vi iu kin t nhiờn ca lu vc nghiờn cu II Ni dung v phng phỏp nghiờn cu Ni dung nghiờn cu: Nghiờn cu kt hp v ng dng mụ hỡnh Geo-HMS v HECHMS mụ phng quỏ trỡnh l cho lu vc nghiờn cu vi cỏc trn l lch s xy trờn lu vc Phng phỏp nghiờn cu: Thu thp ti liu a hỡnh, thu trờn hai lu vc nghiờn cu Phõn tớch, x lý cỏc d liu v mụ phng cỏc lu vc v tớnh toỏn cỏc quỏ trỡnh l cho cỏc nm in hỡnh Hỡnh 1: Liờn kt mụ hỡnh HEC-GeoHMS and HEC-HMS mụ phng ma dũng chy II.1 Mụ hỡnh HEC-GeoHMS Vi mc ớch h tr cỏc nh k thut tớnh toỏn thy thy lc, cỏc k s thuc Trung tõm Thu Vn Cụng Trỡnh, cc K thut Quõn i Hoa K phỏt trin mt phn mm phõn tớch khụng gian h thụng tin a lý (GIS) c gi l HEC-GeoHMS Cỏc thnh phn ca mụ hỡnh c th hin hỡnh Hỡnh Th tc thc hin HEC-GeoHMS Input: Ti liu a hỡnh Output: (1) Cỏc c trng lu vc, bao gm: dc, chiu di, rng, lu tc dũng chy , (2) Bn mụ t lu vc II.2 Mụ hỡnh HEC-HMS L mt dng mụ hỡnh toỏn thu c dựng tớnh dũng chy t s liu o lng ma trờn lu vc HEC-HMS l phn mm thụng dng cỏc k s thuc Trung tõm Thu Vn Cụng Trỡnh, cc K thut Quõn i Hoa K thc hin Mt lu vc sụng bao gm nhiu lu vc nh, nhiu h cha, nhiu nhỏnh sụng v cỏc cụng trỡnh Thu li khỏc nh trm bm, p dõng, chuyn nc t vựng ny sang vựng khỏc khai thỏc phn mm HEC- HMS hiu qu, s tớnh toỏn c th cho c vựng nghiờn cu, v cho tng lu vc nh nờn tuõn theo trỡnh t sau: - Tớnh ma bỡnh quõn lu vc - Tớnh tng lng dũng chy (lng ma hiu qu) bng lng ma ó khu tr tn tht (Cú th chn mt cỏch khu tr tn tht) - Chn ng l n v dng ng l n v phn mm cung cp Kt hp vi ti liu ma tng ng, theo ng n v ó chn, tớnh c quỏ trỡnh lu lng l - Mụ phng dũng chy ngm t mt kiu ct nc ngm c ci t trc phn mm Ly tng ca dũng chy l v dũng chy ngm s c ng quỏ trỡnh dũng chy lng ma trờn lu vc cung cp Precipitation Evapotranspiration Water body Land surface Infiltration Overland flow & interflow Hỡnh S tớnh toỏn dũng chy t ma mụ hỡnh HEC-HMS Trng hp lu vc tng i ln cú th chia thnh nhiu lu vc nh, nhiu on sụng thỡ phn mm HEC-HMS cho phộp t hp dũng chy ti ca theo s tớnh toỏn ó lp sn cho vựng nghiờn cu Thông số phương pháp tính toán sử dụng Tính toán tổn thất: theo phương pháp Initial Loss có thông số sau: - fo: Tổn thất thấm ban đầu (mm) - fc: Cường độ thấm ổn định (mm/h) Hai thông số phụ thuộc vào nhân tố mưa, điều kiện ẩm ban đầu đất, đặc tính tầng thổ nhưỡng, địa hình lớp phủ thực vật Các thông số xác định theo phương pháp dò tìm Ngoài hai thông số có thông số gọi hệ số không thấm SKt (phần trăm diện tích không thấm lưu vực: hồ chứa, đường trảI nhựa ,) thông số xác định theo đồ hành lưu vực tính toán, phần diện tích không thấm coi không xảy tổn thất (100% sinh dòng chảy) Tính toán chuyển đổi dòng chảy: phương pháp đường đơn vị tổng hợp Snyder yêu cầu hai thông số: + tLag thời gian trễ tính từ lúc xảy đỉnh mưa đến lúc xảy đỉnh lũ tLag=0,75 Ct (L.Lc)0,3 Trong đó: Ct - hệ số phụ thuộc vào độ dốc khả trữ nước lưu vực L- chiều dài sông từ đầu nguồn đến tuyến cửa lưu vực Lc - chiều dài từ tuyến cửa đến vị trí trọng tâm lưu vực Các hệ số L Lc xác định từ chương trình HEC- GEO HMS CP - Hệ số phụ thuộc vào độ dốc khả trữ nước lưu vực, chọn khoảng 0,4 - 0,8 Tính toán dòng chảy ngầm: Dùng đường cong nước rút để cắt nước ngầm theo phương pháp độ dốc biến đổi , phương pháp yêu cầu ba thông số sau: + Qo: lưu lượng dòng ngầm ban đầu (khi chưa xảy lũ) + RC: số nước rút + TQ: ngưỡng dòng chảy ngầm III Kt qu nghiờn cu v tho lun III.1 Sụng Kone Tnh Bỡnh nh S liu khụng gian c xỏc nh thụng qua phn mm ArcView v mụ hỡnh HECGEO-HMS v kt qu x lý cui cựng c a vo mụ hỡnh HEC- HMS (Hỡnh 4) Trờn mụ hỡnh lu vc tớnh toỏn c hin th di dng ng biờn (ng phõn thy) v mng li sụng sui lu vc Do mng li trm trờn lu vc rt tha tht, vỡ vy tớnh toỏn l trờn sụng Kone, s liu s dng l lu lng o c ti trm thy Bỡnh Tng Mụ hỡnh HEC-HMS mụ phng li quỏ trỡnh l ca nm l lch s 1999 (30-XI n 8-XII) bi cỏc lý sau: Nm 1999 l nm gn õy nht cú l ln xy ton vựng, l l kộp cú c nh v lng u ln, gõy ngp ỳng kộo di trờn din rng; Ti liu a hỡnh mi o c nm 2001, rt gn vi nm xy l ln nờn cú th dựng kim chng a hỡnh lũng dn khụng cú thay i gỡ ỏng k; Trm thu Bỡnh Tng l trm thu cp 1, cú ti liu thc o v mc nc v lu lng trn l thỏng 12/1999; Cú ti liu iu tra vt l dc cỏc nhỏnh sụng trờn h thng so sỏnh H Lưu vực Lưu vực Hỡnh S lu vc Sụng Kone ArcView GIS (a) v HEC- HMS (b) Bảng Bộ thông số mô hình HEC-HMS Thông số Tổn thất thấm ban đầu Diễn toán lũ sông Trung du ồng Tổn thất thấm ban đầu Chỉ số SCS 80 70 63 % impervious 0 6.0 5.7 5.5 Hệ số co dãn đỉnh 0.705 0.6955 0.6955 Recession 0.77 071 0.731 Threshold 100 100 100 K 1.1 4.5 X 0.1 0.2 0.25 Tp (hr) Chuyển mưa thành dòng chảy hiệu Miền núi Kt qu tớnh toỏn ng quỏ trỡnh l thc o v tớnh toỏn v ỏnh giỏ sai s gia tng lng l, nh l thc o v tớnh toỏn c th hin hỡnh Hỡnh Quỏ trỡnh lu lng tớnh toỏn - thc o v ỏnh giỏ sai s gia tng lng l v nh l ca quỏ trỡnh l lu vc sụng Kone trn l 30/XI 8/XII/1999 T kt qu trờn ta thy b thụng s ó chn khỏ phự hp vi thc o, ch tiờu Nash t 85.1%, iu ny chng t mụ hỡnh HEC-HMS s dng tớnh ng quỏ trỡnh l trm Bỡnh Tng (sụng Kone) rt phự hp v cú th ng dng tớnh cho cỏc lu vc khỏc III.2 Sụng Bn Hi, Hiu v Thch Hón Tnh Qung Tr Hỡnh Bn mng li trm khớ tng thy tnh Qung Tr Do c im t nhiờn ca luu vc Qung Tr khỏ phc li nm vựng ma ln ca trung nờn s hỡnh thnh l cng phc Mng li trm phõn b ri rc v thiu s liu: Ti liu ma ch cú ti trm Ca Vit, Khe Sanh, ụng H, Thch Hón v Gia Vũng Ti liu dũng chy ch cú ti Gia Vũng mụ phng l trờn cỏc nhỏnh sụng, b thụng s xỏc nh trờn lu vc sụng Bn Hi c gi thit phự hp v ỏp dng tớnh toỏn cho cỏc nhỏnh sụng khỏc trờn h thng sụng Qung Tr vi ba sụng chớnh l sụng Bn Hi, Hiu v Thch Hón Trờn sụng Bn Hi, s liu ca trm thy Gia Vũng b thụng s mụ hỡnh xỏc nh t chui s liu cỏc trn l tng i ln l: trn l nm 1978 (t 13/IX n 17/IX), trn l 1981 (t 26/X n 29/X) v trn l 1983 (t 30/X n 3/XI) Kt qu b thụng s ca mụ hỡnh cho trm Gia Vũng c thng kờ Bng Bng B thụng s ca mụ hỡnh HEC - HMS trm Gia Vũng Thụng s Giỏ tr fo fc Skt tLag (mm) (mm/h) (%) (h) 23 2,82 4,96 CP 0,648 Qo (m3/s) 60,8 RC 0,71 TQ (m3/s) 135 Kt qu tớnh toỏn ng quỏ trỡnh l thc o - tớnh toỏn v ỏnh giỏ sai s gia tng lng l, nh l thc o - tớnh toỏn th hin cỏc hỡnh 8-10 Hỡnh S lu vc Gia Vũng HEC- HMS Hỡnh Quỏ trỡnh lu lng tớnh toỏn - thc o v ỏnh giỏ sai s gia tng lng l v nh l ca quỏ trỡnh l lu vc Gia Vũng Trn l 15/IX 16/IX/1978 Hỡnh Quỏ trỡnh l tớnh toỏn v thc o v ỏnh giỏ sai s gia tng lng l v nh l ca quỏ trỡnh l trm Gia Vũng, sụng Bn Hi trn l 28/X 29/X/1981 Hỡnh 10 Quỏ trỡnh l tớnh toỏn - thc o v ỏnh giỏ sai s gia tng lng l v nh l ca quỏ trỡnh l trm Gia Vũng - sụng Bn Hi trn l 30/X 1/XI/1983 T kt qu trờn ta thy b thụng s ó chn khỏ phự hp vi thc o, ch tiờu Nash t 91.0%, iu ny chng t mụ hỡnh HEC-HMS s dng tớnh ng quỏ trỡnh l trm Gia Vũng sụng Bn Hi rt phự hp v cú th ng dng b thụng s ny tớnh cho cỏc lu vc khỏc Tuy nhiờn, khng nh b thụng s trờn cú th ỏp dng cho cỏc lu vc b phn khỏc, rt cn thit tin hnh bc kim nh mụ hỡnh vi cỏc trn l khỏc kim nghim b thụng s chỳng tụi s dng hai trn l ngy 18-20/ X-1990 v 14/XI-1999 Kt qu tớnh toỏn ng quỏ trỡnh l v ỏnh giỏ saii s c trỡnh by trờn cỏc hỡnh 11 v 12 T cỏc ng qua trỡnh l ny cho thy b thụng s ó chn khỏ phự hp v cú th s dng tớnh toỏn l cho cỏc lu vc khỏc ca h thng Hỡnh 11 Quỏ trỡnh l tớnh toỏn - thc o v ỏnh giỏ sai s gia tng lng l v nh l ca quỏ trỡnh l trm Gia Vũng, sụng Bn Hi trn l 18/X 20/X/1990 Hỡnh 12 Quỏ trỡnh l tớnh toỏn - thc o v ỏnh giỏ sai s gia tng lng l v nh l ca quỏ trỡnh l trm Gia Vũng, sụng Bn Hi trn l 1/XI 4/XI/1999 mụ phng l trờn cỏc sụng nhỏnh Hiu v Thch Hón u da trờn s liu trm thy Khe Sanh v ụng H phớa h lu sụng theo b thụng s xỏc nh ti trm Gia Vũng (Hỡnh 13 & 14) Hỡnh 13 Quỏ trỡnh l tớnh toỏn v cỏc thụng s tng lng l, nh l ca quỏ trỡnh l trờn sụng Hiu trn l 1/X 5/X/1999 Hỡnh 14 Quỏ trỡnh l tớnh toỏn v cỏc thụng s tng lng l, nh l ca quỏ trỡnh l trờn sụng Thch Hón trn l 1/X 5/X/1990 IV Kt lun Mụ phng cỏc quỏ trỡnh l lch s trờn cỏc sụng tnh Qung Tr v Bỡnh nh bc u cho kt qu khỏ thuyt phc da trờn nhng phõn tớch ỏnh giỏ c im t nhiờn (HECGeoHMS) v khớ tng thy (HEC-HMS) khu vc Qua cỏc kt qu thu nhn c t nghiờn cu, chỳng tụi thy rng, mụ hỡnh HEC-HMS cú th s dng hiu qu mụ phng quỏ trỡnh l vựng Tuy nhiờn, phỏt huy kt qu tt hn na hin ti v cho tng lai ũi hi s liu vựng dy c v ng b hn Ti liu tham kho Hũa, Phm Xuõn 2004 Master Dissertation Universiti Malaysia Sarawak (UNIMAS), Sarawak, Malaysia L lt sụng Kone H Thanh 2002 Trung tõm nghiờn cu thy Vin Khớ tng thy H Ni Khụi, ỡnh & Hong Niờm 1991 Dũng chy l sụng ngũi Vit Nam Vin Khớ tng thy H Ni HEC-GeoHMS Users Manual, Version 2.0 2000 US Army Corps of Engineering USA HEC-HMS Users Manual, Version 2.1 2001 US Army Corps of Engineering USA Abstract: Recently, flooding had more regularly happened in the central part of Viet Nam where a successfully ideal solution against flood and its consequences not yet completed Due to an accurate flood simulation and estimation, it would be very useful in flood controlling and mitigating for whole area This paper presents the application of HEC-HMS model in flood simulating and estimating for the typical Ben Hai, Hieu and Thach Han, and Kone River in Quang Tri and Binh Dinh province ... pháp tính toán sử dụng Tính toán tổn thất: theo phương pháp Initial Loss có thông số sau: - fo: Tổn thất thấm ban đầu (mm) - fc: Cường độ thấm ổn định (mm/h) Hai thông số phụ thuộc vào nhân tố... lu vc Sụng Kone ArcView GIS (a) v HEC- HMS (b) Bảng Bộ thông số mô hình HEC-HMS Thông số Tổn thất thấm ban đầu Diễn toán lũ sông Trung du ồng Tổn thất thấm ban đầu Chỉ số SCS 80 70 63 % impervious... đến vị trí trọng tâm lưu vực Các hệ số L Lc xác định từ chương trình HEC- GEO HMS CP - Hệ số phụ thuộc vào độ dốc khả trữ nước lưu vực, chọn khoảng 0,4 - 0,8 Tính toán dòng chảy ngầm: Dùng đường