Xây dựng bản đồ ngập lụt hạ lưu sông Nhật Lệ phục vụ quy hoạch phát triển kinh tế xã hội

Tình hình lũ lụt trên hệ thống sông Nhật Lệ

Nhưng tại ủõy, sau khi nhận ủược 1 lượng nước khổng lồ tại thượng nguồn ủổ về với tốc ủộ khỏ nhanh thỡ nú khụng thể ủổ thẳng ra biển vỡ gặp phải một dóy cồn cỏt khỏ cao (30- 40m) chạy song song với bờ biển như một con ủờ chắn lũ ủó ngăn dũng chảy ủổ thẳng ra biển mà buộc nú uốn khỳc chảy dọc theo dóy cồn cỏt, và chỉ có một cửa thoát duy nhất là cửa Nhật Lệ. Cỏc hồ chứa khỏ nhiều nhưng ủa số là với dung tớch nhỏ chỉ chủ yếu nhằm phục vụ cho việc tưới tiờu vào mựa khụ cũn ủể phũng chống lũ thỡ với dung tớch nhỏ như vậy lại ủứng trươc những cơn lũ lớn, trong khi ủú hai hồ chứa lớn là An Mó và Cẩm Ly lại nằm ở ủầu nguồn nên việc làm giảm lượng nước, tiêu thoát lũ không có tác dụng ở hạ lưu. Mặt khác, trong quá trình quy hoạch phát triển kinh tế xã hội ở Việt Nam trong bối cảnh thiên tai ngày càng gia tăng kết hợp với tỏc ủộng biến ủổi khớ hậu thỡ nhu cầu sử dụng cỏc bản ủồ ngập lụt phục vụ quy hoạch và xỏc ủịnh nguy cơ rủi ro do lũ càng trở nờn bức thiết hơn.

Giới thiệu quy trỡnh xõy dựng bản ủồ ngập lụt kết hợp cụng cụ GIS

Hệ thống thụng tin ủịa lý - Geographic Information System (GIS) là một nhỏnh của cụng nghệ thụng tin, ủó hỡnh thành từ những năm 60 của thế kỷ trước và phỏt triển rất mạnh trong những năm gần ủõy. GIS ủược sử dụng nhằm xử lý ủồng bộ cỏc lớp thụng tin khụng gian (bản ủồ) gắn với cỏc thụng tin thuộc tớnh, phục vụ nghiờn cứu, quy hoạch và quản lý cỏc hoạt ủộng theo lónh thổ. Cú nhiều ủịnh nghĩa về GIS, nhưng núi chung ủó thống nhất quan niệm chung: GIS là một hệ thống kết hợp giữa con người và hệ thống máy tính cựng cỏc thiết bị ngoại vi ủể lưu trữ, xử lý, phõn tớch, hiển thị cỏc thụng tin ủịa lý ủể phục vụ một mục ủớch nghiờn cứu, quản lý nhất ủịnh.[2, 11].

Xột dưới gúc ủộ ứng dụng trong quản lý nhà nước, GIS cú thể ủược hiểu như là một cụng nghệ xử lý cỏc dữ liệu cú toạ ủộ ủể biến chỳng thành cỏc thụng tin trợ giỳp quyết ủịnh phục vụ cỏc nhà quản lý. Rất nhiều cỏc phần mềm GIS ủược ứng dụng trong ngành KTTV, ủặc biệt trong hữu ớch trong lĩnh vực quản lý lưu vực cũng như xõy dựng bản ủồ ngập lụt. Cỏc dữ liệu về lưu vực sụng nghiờn cứu ủược thu thập, số hoỏ từ cỏc phần mềm khỏc nhau như MicroStation, Mapinfow, Arcinfor, ArcGIS, sau ủú ủược quản lý thống nhất và lưu lại dưới dạng ủịnh dạng shape file trong ArcViewGIS.

Chuẩn bị, phõn tớch và ủỏnh giỏ cỏc thụng số cho mụ hỡnh, vấn ủề chuẩn bị dữ liệu và thụng số ủầu vào cho cỏc mụ hỡnh là một trong vấn ủề lớn nhất, ủũi hỏi tốn nhiều thời gian và khỏ phức tạp. Nếu dựng cỏc phương phỏp truyền thống ủể tích hợp các thông tin trên sẽ gặp rất nhiều khó khăn và tốn thời gian, nhưng với GIS và tiện ớch mở rộng, cỏc thụng tin này ủược tớch hợp hoàn toàn tự ủộng, nhanh chúng. - Tiến hành thu thập, xõy dựng cỏc mặt cắt ủịa hỡnh ngang sụng cho khu vực nghiên cứu bao gồm: 09 mặt cắt trên sông Nhật Lệ, 28 mặt cắt trên sông Long ðại, 26 mặt cắt trên sông Kiến Giang, 02 mặt cắt trên nhánh Hói Dài, 06 mặt cắt trên nhánh Sao Vàng.

Ngoài ra luận văn cũn sử dụng bản ủồ ủẳng trị mưa toàn tỉnh Quảng Bỡnh tỷ lệ 1: 100.000 phục vụ công tác tính toán trọng số mưa lưu vực theo tài liệu mưa của trạm ðồng Hới.

Ứng dụng mô hình MIKE FLOOD .1 Xây dựng mạng thủy lực

Do trong khu vực nghiờn cứu cỏc trạm ủo chỉ ủo lưu lượng trong khoảng thời gian rất ngắn từ 1970 - 1974 mà lại không có số liệu mưa giờ tương ứng nờn ủể cú thể tớnh toỏn biờn ủầu vào lưu lượng cho hai trạm Kiến Giang và Tỏm Lu, tỏc giả ủó sử dụng quan hệ Q~H tại hai trạm thủy văn trờn ủể tớnh toỏn giỏ trị lưu lượng và sử dụng mụ hỡnh NAM tớnh toỏn dũng chảy từ mưa làm biờn ủầu vào cho cỏc lưu vực bộ phận ủúng vai trũ gia nhập khu giữa trong khu vực nghiờn cứu (hình 3.5). Từ bản ủồ DEM trờn ta trớch ủược trong vựng ngập lũ với diện tớch khoảng 475 km2, số lượng ủiểm cao ủộ là trờn 500.000 ủiểm, cỏc ủiểm cao ủộ này ủó ủược chuẩn húa theo cao ủộ quốc gia VN 2000 với mốc chuẩn tại Hũn Dấu. Khoanh vùng ngập lũ hạ lưu sông Nhật lệ: Bằng các tài liệu trong quỏ khứ cũng như phõn tớch ủặc ủiểm ủịa lý tự nhiờn của khu vực nghiờn cứu cú ảnh hưởng ủến quỏ trỡnh gõy ngập ỳng khu vực nghiờn cứu, tỏc giả của luận văn ủó khoanh vựng ủược vựng ngập thường xuyên hạ lưu sông Nhật Lệ với diện tích 475 km2 (hình 3.4).

Chọn lưới tớnh toỏn: ðể cú thể tớnh toỏn, mụ phỏng ủược quỏ trỡnh ngập lụt khu vực hạ lưu sụng Nhật Lệ trờn cơ sở cỏc tài liệu ủịa hỡnh ủó cú, tài liệu khớ tượng thủy văn vựng nghiờn cứu và mức ủộ chính xác tài liệu sau khi mô phỏng tác giả của luận văn lựa chọn lưới phần tử hữu hạn (FEM) với khoảng cách các ô lưới là từ 200 – 250 m. Sau khi xây dựng mạng lưới thủy lực trong Mike 11 và Mike 21, chạy thông cả 2 mạng thủy lực, tiến hành Coupling cả hai mạng thủy lực 1 và 2 chiều trong Mike Flood và các lựa chọn trong Mike Flood ủược thể hiện trong bảng 3.1. Mặt khỏc, do hạn chế về số liệu mưa giờ (chỉ thu thập ủược mưa giờ tại trạm ðồng Hới từ năm 1980 ủến nay, trạm Kiến Giang số liệu mưa ngày và 6h ủều khụng ủầy ủủ) nờn trong khuụn khổ luận văn này ủó sử dụng quan hệ Q-H tại trạm Kiến Giang ủể tớnh toỏn lưu lượng từ mực nước cho cỏc.

Sau quỏ trỡnh hiệu chỉnh mụ hỡnh bằng phương phỏp thử sai, ủó thu ủược bộ thụng số ủộ nhỏm ủỏy sụng và ủộ nhỏm trờn bói ngập lũ, cỏc kết quả tớnh toỏn từ mụ hỡnh so sỏnh với kết quả thực ủo ủược thể hiện trong hình 3.9 và bảng 3 trong phụ lục. Về nguyờn tắc cần phải hiệu chỉnh và kiểm ủịnh mụ hỡnh ngập lụt cho cả 2 trận lũ trờn ủõy, tuy nhiờn do hạn chế về số liệu ủo ủạc vết lũ cũng như số liệu thống kê tình hình ngập lụt với các trận lũ khác nhau, nờn trong khuụn khổ luận văn này chỉ tiến hành ủỏnh giỏ và kiểm ủịnh bộ thụng số mụ hỡnh với số liệu ngập lụt trận lũ lịch sử 1999. Kết quả tính toán bằng mô hình MIKE FLOOD xuất ra dưới dạng file ASCII, ủược xử lý bằng phần mềm ArcGis 9.1 nhằm xõy dựng cỏc vựng ngập lụt với ủộ sõu ngập khỏc nhau thành cỏc lớp thụng tin (layer) trờn hệ GIS.

Kết quả trong bảng 3.3 và hình 3.11cho thấy tuy rằng mô hình tính toán diện tích ngập lụt cú thiờn lớn nhưng với sai số NASH=73,6% ủó chứng tỏ mụ hỡnh mụ phỏng tương ủối tốt diện tớch ngập lụt trong trận lũ năm 1999.

Xõy dựng bản ủồ ngập lụt

Cỏc kịch bản ngập lụt 1%, 5% và 10% ủược mụ phỏng sử dụng mụ hỡnh thủy ủộng lực kết nối 1-2 chiều tương ứng với cỏc biờn là cỏc sự kiện mưa lũ thiết kế ủó tớnh toỏn. Sử dụng cụng cụ ArcGIS nhập số liệu trờn cựng với bản ủồ DEM khu vực nghiờn cứu, tiến hành tớnh toỏn bản ủồ mức ủộ ngập lụt (bằng hiệu giữa mực nước lũ với cao ủộ ủịa hỡnh tại ủiểm ủang xột). Cỏc kết quả tớnh toỏn từ mụ hỡnh MIKE FLOOD ủược trớch xuất ra bao gồm các thông tin về: mực nước lũ tại các vị trí (file chứa các thông tin x, y, H), vận tốc ủỉnh lũ tại cỏc vị trớ (file chứa cỏc thụng tin x, y, u và v).

Cỏc thụng tin này ủược cập nhật vào thành cỏc layer trong ArcGIS theo hệ quy chiếu VN2000 và biểu diễn trong cỏc hỡnh 1 ủến hỡnh 5 trong phụ lục.

Nhận xét

Bộ bản ủồ ngập lụt xõy dựng cho trận lũ lịch sử 1999 và cỏc trận lũ thiết kế là cơ sở cho việc quy hoạch phũng chống lũ, quy hoạch sử dụng ủất cũng như quy hoạch phát triển kinh tế xã hội trên khu vực nghiên cứu nói riêng và tỉnh Quảng Bình nói chung. Bờn cạnh ủú bộ bản ủồ ngập lụt cũn biểu diễn trường vận tốc dũng chảy tại từng vị trớ ứng với cỏc thời ủiểm lũ lờn và lũ xuống nờn cú khả năng dự báo các khu vực dân cư nguy hiểm hai bên bờ sông giúp cho công tác di dời dân ra khỏi vùng bị ảnh hưởng, cảnh báo dự báo, phòng tránh và giảm nhẹ thiờn tai ủạt hiệu quả cao.