Ứng dụng Mô hình Toán Dự báo Lũ Hệ thống Sông Vệ

ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN LƯU VỰC SÔNG 1. Vị trí địa lý, địa hình

Địa hình vùng bãi cát ven biển Quảng Ngãi có đặc điểm chung giống như các khu vực khác ở miền Trung là sự hiện diện của các dải cát cao song song với đường bờ giữ vai trò như những đê cát chắn sóng tự nhiên, bảo vệ phần đất phía sau các cồn cát. Địa hình có hướng nghiêng từ Tây sang Đông với độ dốc khá lớn.Do điều kiện địa hình khá đặc biệt của Quảng Ngãi với phần núi phía Tây chủ yếu chạy theo chiều Tây Bắc-Đông Nam và thấp dần từ Tây sang Đụng, là nhõn tố chớnh tạo nờn sự khỏc biệt rừ rệt giữa hai mựa mưa và mùa ít mưa.

CHẾ ĐỘ MƯA - LŨ

Đợt mưa này xuất hiện cùng thời điểm với đợt mưa gây lũ đặc biệt lớn năm 1986 (đầu tháng 12), có dạng phân bố tương tự nhau (mưa tập trung vùng núi nhiều hơn), nhưng cường độ và tổng lượng mưa trong đợt này lớn hơn rất nhiều. Theo số liệu đo đạc dòng chảy trong nhiều năm tại trạm An Chỉ (Sông Vệ) cho thấy: Dòng chảy phân bố không đồng đều trong năm, trong 3 tháng X-XII có lượng dòng chảy trung bình chiếm 70% dòng chảy cả năm. Vùng hạ lưu có nhiều khu công nghiệp, khu kinh tế, dân cư được xây dựng cũng tác động không nhỏ đến quá trình tiêu thoát mưa và dòng chảy lũ từ thượng nguồn đổ về làm thay đổi nhiều về quá trình ngập lụt.

Các trận lũ lớn gây ngập lụt nghiêm trọng thường là do mưa rất lớn trên vùng thượng nguồn làm cho cường suất lũ lên nhanh, tốc độ truyền lũ về vùng hạ lưu lớn hơn rất nhiều so với khả năng tiêu thoát lũ ra biển, trong khi đó vùng hạ lưu cũng mưa rất to càng làm cho lũ vùng hạ lưu lên nhanh hơn. Trong đa số các trận lũ, cường xuất lũ lên thường thay đổi liên tục, cường suất lũ lên của hai giờ liên tục có thể có sự chênh lệch rất lớn, chênh lệc giữa cường suất lũ lên trung bình và cường suất lũ lên lớn nhất khá lớn.

GIỚI THIỆU MÔ HÌNH HEC-HMS 1.Giới thiệu mô hình

Có thể lựa chọn một phương pháp tính toán tổn thất trong số các phương pháp : Phương pháp tính thấm theo hai giai đoạn- Thấm ban đầu và thấm hằng số (Initial and Constant), thấm theo số đường cong thấm của cơ quan bảo vệ đất Hoa Kỳ(SCS Curve Number), thấm theo Gridded SCS Number và thấm theo hàm Green and Ampt. Các kênh có mặt cắt ngang hình thang, hình chữ nhật, hình tam giác hay hình cong có thể được mô phỏng với phương pháp sóng động học hay Muskingum- Cunge. Mô hình bao gồm hầu hết các phương pháp tính dòng chảy lưu vực và diễn toán, phân tích đường tần suất lưu lượng, công trình xả của hồ chứa và vỡ đập của mô hình HEC-1.

Những phương pháp tính toán mới được đề cập trong mô hình HEC- HMS : tính toán đường quá trình liên tục trong thời đoạn dài và tính toán dòng chảy phân bố trên cơ sở các ô lưới của lưu vực. Việc tính toán liên tục có thể dùng một bể chứa đơn giản biểu thị độ ẩm của đất hay phức tạp hơn là mô hình 5 bể chứa bao gồm sự trữ nước tầng trên cùng, sự trữ nước trên bề mặt, trong lớp đất và trong hai tầng ngầm.

LÝ THUYẾT MÔ HÌNH

Diện tích bộ phận khống chế bởi mỗi trạm mưa được xác định như sau: Nối liền các trạm đo mưa bằng các đoạn thẳng chia lưu vực thành nhiều hình tam giác, kẻ các đường trung trực của các cạnh tam giác, các đường này sẽ là giới hạn diện tích bộ phận của từng trạm đo. Do Sherman đưa ra đầu tiên vào năm 1932, đường quá trình đơn vị (lúc đầu gọi là biểu đồ đơn vị) được định nghĩa là đường quá trình dòng chảy trực tiếp tạo ra bởi 1 inch mưa vượt thấm (hay 1cm đối với hệ met) phân bố đều trên lưu vực theo một cường độ mưa không đổi trong một đơn vị thời gian. Từ các quan hệ đó, ta có thể xác định được 5 đặc trưng cần thiết của một đường quá trình đơn vị đối với một thời gian mưa hiệu dụng cho trước: lưu lượng đỉnh trên một đơn vị diện tích qpR, thời gian trễ của lưu vực tpR, (tức là khoảng chênh lệch thời gian giữa tâm của biểu đồ quá trình. mưa hiệu dụng với thời gian xuất hiện đỉnh đường quá trình đơn vị), thời gian đáy tb và các chiều rộng W (theo đơn vị thời gian) của đường quá trình đơn vị tại các tung độ bằng 50% và 75% của lưu lượng đỉnh.

Khi một lưu vực không có số liệu đo đạc, nhưng có các đặc trưng tương tự với một lưu vực khác có số liệu đo đạc, ta có thể sử dụng các hệ số Ct và Cp của lưu vực có số liệu được tính từ các phương trình ở trên để suy ra đường quá trình đơn vị tổng hợp của lưu vực không có đo đạc. Trong đường quá trình đơn vị không thứ nguyên này, tung độ lưu lượng được biểu thị bằng tỷ số của lưu lượng q so với lưu lượng đỉnh qp và thời gian được biểu thị bằng tỷ số của thời gian t so với thời gian nước lên Tp của đường quá trình đơn vị. * Phương pháp độ dốc biến đổi: Từ điểm bắt đầu dòng chảy mặt, ta kéo dài đường quá trình dòng chảy ngầm về phía trước như trên, mặt khác, từ điểm kết thúc dòng chảy mặt ta kéo dài đường quá trình dòng ngầm về phía sau cho đến khi gặp đường thẳng đứng đi qua điểm uốn trên nhánh nước hạ.

Khi giải phương trình sóng động học giả thiết rằng độ dốc đáy kênh và độ dốc mặt nước là như nhau và các ảnh hưởng của gia tốc trọng trường là không đáng kể (các thông số theo đơn vị mét được chuyển thành đơn vị Anh để sử dụng trong phương trình).