2 Hình : Sơ đồ sai phân hữu hạn 6 điểm ẩn Abbott
3.2.4 Kiểm định tính phù hợp của mô hình tính toán
Trận lũ tháng 11/1988
Dựa trên bộ thông số đã lựa chọn sau khi đã đƣợc hiệu chỉnh cho trận lũ tháng 10/1993, chúng tôi đã kiểm định cho lũ tháng 11/1988. Sở dĩ chúng tôi chọn con lũ tháng 11/1988 để kiểm định bởi đây là con lũ thƣờng xuyên xảy ra ứng với tần suất khoảng 10% và đây là con lũ có số liệu đo đạc về mực nƣớc tại Củng Sơn và Phú Lâm, lƣu lƣợng tại Củng Sơn.
Đƣờng quá trình mực nƣớc lũ tính toán và thực đo tại trạm Phú Lâm trận lũ 11/1988 đƣợc thể hiện trên Hình 3.18
Kết quả đánh giá đƣờng quá trình mực nƣớc lũ bằng chỉ tiêu Nash-Sutcliffe và kết quả so sánh mực nƣớc lũ lớn nhất tại trạm Phú Lâm giữa tính toán và thực đo đƣợc đƣa trong Bảng 3.12.
Bảng 3.13 Kết quả mô phỏng trận lũ tháng 11/1988 tại trạm Phú Lâm
Giá trị Thực đo Tính toán Chênh lệch Nash-Sutcliffe (%) Hmax Phú 4,39 4,42 0,03 97,62
Lâm (m)
Hình 3.18: Kết quả mô phỏng trận lũ tháng 11/1988 tại Phú Lâm
Nhận xét kết quả kiểm đ nh
Kết quả kiểm định bộ thông số mô hình bằng trận lũ tháng 11/1988 cho thấy chênh lệch mực nƣớc đỉnh lũ tại Phú Lâm giữa tính toán và thực đo là không đáng kể. Tại Phú Lâm chênh lệch đỉnh lũ là 0,03 m. Hình dạng đƣờng quá trình lũ giữa thực đo và tính toán cũng khá phù hợp do đó hệ số Nash-Sutcliffe cũng đạt khá cao 97,62%.
Việc kiểm định bằng trận lũ tháng 11/1988 (là con lũ thƣờng xuyên với tần suất tại Củng Sơn khoảng 10%) dựa trên việc áp dụng toàn bộ bộ thông số thủy lực (nhám bãi, nhám ruộng, bề rộng kênh nối....) của việc mô phỏng lũ 10/1993 (là con lũ lớn nhất đã t ng xảy ra) nhƣng cho kết quả có độ chính xác cũng khá cao. Vì vậy, có thể nói rằng bộ thông số thủy lực đã chọn có thể chấp nhận để chạy cho các phƣơng án tính toán lũ tƣơng đối lớn.
Trận lũ tháng 9/2005
Trận lũ tháng 9 năm 2005 là trận lũ nhỏ có lƣu lƣợng đỉnh lũ tại Củng Sơn đạt 3250 m3/s.
Đƣờng quá trình mực nƣớc lũ tính toán và thực đo tại trạm Phú Lâm tháng 9/2005 đƣợc thể hiện trên
Hình 3.19.
Kết quả đánh giá đƣờng quá trình mực nƣớc lũ bằng chỉ tiêu Nash-Sutcliffe và kết quả so sánh mực nƣớc lũ lớn nhất tại trạm Phú Lâm giữa tính toán và thực đo đƣợc đƣa trong Bảng 3.14.
Bảng 3.14 Kết quả mô phỏng trận lũ tháng 9/2005 tại một số vị trí
Giá trị Thực đo Tính toán Chênh lệch Nash- Sutcliffe (%) Hmax Phú Lâm (m) 2,47 2,30 0,19 94,02
Hình 3.19: Kết quả mô phỏng trận lũ tháng 9/2005 tại Phú Lâm
Nhận xét kết quả kiểm đ nh lũ tháng 9/2005
Mực nƣớc tại Phú Lâm cũng có kết quả kiểm định tƣơng đối tốt với hệ số Nash- Sutcliffe đạt tới 94,02%. Tuy nhiên, đƣờng quá trình mực nƣớc giữa thực đo và tính toán chƣa đƣợc phù hợp về hình dạng và pha, nhất là phần đỉnh lũ. Mực nƣớc đỉnh lũ giữa tính toán và thực đo chênh lệch nhau khá lớn 0,19m.
Nhƣ nhận xét trong phần kiểm định lũ tháng 11/1998 là không thể chọn đƣợc một bộ thông số thủy lực để có thể mô phỏng đúng tuyệt đối cho tất cả các con lũ có mức độ chênh nhau quá lớn. Cũng nhƣ việc kiểm định cho con lũ tháng 11/1988, việc áp dụng toàn bộ bộ thông số thủy lực sau khi mô phỏng lũ 10/1993 tính toán cho con lũ tháng 9/2005 là con lũ rất nhỏ có lƣu lƣợng đỉnh lũ tại Củng Sơn chỉ bằng khoảng 15% lƣu lƣợng đỉnh lũ 10/1993 nên việc có sai số lớn là không tránh khỏi. Vì vậy, có thể nói rằng bộ thông số thủy lực đã chọn có thể chấp nhận để chạy cho các phƣơng án tính toán lũ và kết quả tính toán sẽ cho kết quả phù hợp hơn đối với các con lũ có độ lớn không quá nhỏ.
3.2.5 Tính toán ngập l t khu vực
Trận lũ tháng 10/1993 là trận lũ lịch sử đã gây ngập lụt nghiêm trọng cho cả hạ lƣu sông Ba và hạ lƣu sông Bàn Thạch. Qua kết quả tính toán diện tích tƣơng ứng với thời gian bị ngập cho thấy mặc dù lũ sông Ba lên nhanh và rút nhanh nhƣng đã gây thiệt hại nặng nề cho khu vực hạ lƣu.
- Kết quả tính toán thuỷ lực bao gồm hệ thống mạng lƣới sông, đƣờng quá trình mực nƣớc, lƣu lƣợng tại mọi vị trí trong sơ đồ đã đƣợc xuất sang MIKE 11 – GIS kết hợp với bản đồ cao độ số DEM để xây dựng bản đồ ngập lũ.
- -
- Hình 3.20 là bản đồ ngập lũ lớn nhất ứng với trận lũ 10/1993. Vào thời điểm đó, diện tích ven sông Ba thuộc các xã Hoà Định Tây, Hoà Định Đông, Hoà Phong, Hoà Bình và đặc biệt là vùng hạ lƣu lƣu vực sông Bàn Thạch nhƣ các xã Hòa Xuân Đông, Hòa Tam bị ngập rất sâu. Nhiều diện tích bị ngập sâu hơn 5m.
Khi mực nƣớc lũ đạt giá trị lớn nhất, tổng diện tích bị ảnh hƣởng ngập ở hạ lƣu sông Ba và sông Bàn Thạch là 30075 ha, trong đó có tới 26973 ha bị ngập sâu hơn 1 mét, 22691 ha bị ngập sâu hơn 2 mét, 17514 ha bị ngập sâu hơn 3 mét, 11993 ha bị ngập sâu hơn 4 mét và diện tích bị ngập sâu hơn 5 mét là 7094 ha.
Nếu tính trên phần diện tích các ô ruộng, tổng diện tích bị ảnh hƣởng ngập là 24277 ha chiếm tới 52,29% diện tích tự nhiên các ô ruộng, trong đó có tới 21676 ha bị ngập sâu hơn 1 mét, 18218 ha bị ngập sâu hơn 2 mét, 14111 ha bị ngập sâu hơn 3 mét, 10046 ha bị ngập sâu hơn 4 mét và diện tích bị ngập sâu hơn 5 mét là 5770 ha.
Tổng hợp diện tích ngập ứng với các mức ngập lụt lớn nhất trận lũ 10/1993 đƣợc thống kê trong Bảng 3.15. Bảng 3.15 Diện tích ngập ứng với mức ngập lớn nhất (10/1993) Hạng mục F bị ảh (ha)
Diện tích bị ngập sâu (ha) Ftn
(ha) % ảh >=0,2m >=0,5m >=1m >=2m >=3m >=4m >=5m Toàn bộ 30075 29830 28858 26973 22691 17514 11993 7094 Tổng các ô ruộng 24277 24086 23269 21676 18218 14111 10046 5770 46425 52.29 Ô trong kênh ĐC 3093 3058 2942 2724 2105 1531 1126 711 7545 40.99 Trong kênh Bắc 1260 1251 1205 1162 983 817 671 438 3514 35.85 Trong kênh Nam 1833 1806 1737 1562 1122 714 454 273 4032 45.46 Ô ngoài kênh ĐC 21185 21028 20327 18952 16113 12580 8920 5059 38880 54.49 Ngoài kênh Bắc 3797 3745 3545 3268 2502 1041 119 0 9055 41.94 Ngoài kênh Nam 17387 17284 16782 15684 13610 11539 8801 5059 29825 58.30
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
4.1Kết Luận
Sau thời gian thực hiện luận văn, cùng với sự chỉ đạo tận tình của giáo viên hƣớng dẫn khoa học GS.TSKH. Lê Hùng Sơn cùng với những cố gắng của bản thân tôi đã hoàn thành đƣợc đồ án tốt nghiệp của mình với đề tài tốt nghiệp là “Tính toán Khoa học Kỷ
thuật và xây dựng phần mềm dự báo thiên tai”.Đồ án đã đạt được những kết quả sau:
Bƣớc đầu đã nghiên cứu tìm hiểu nguyên lý bài toán thủy văn thủy lực tính toán lũ về phƣơng trình mô phỏng cũng nhƣ phƣơng pháp luận giải bài toán đó. Nghiên cứu tìm hiểu về mô hình MIKE 11, một trong những mô hình thủy văn
thủy lực mạnh đƣợc ứng dụng nhiều trong nghiên cứu thực tế trên thế giới nói chung cũng nhƣ ở Việt Nam nói riêng.
Luận văn đã xây dựng đƣợc sơ đồ tính toán thủy lực của sông Ba trên mô hình Mike 11.
Đã nghiên cứu và áp dụng thành công mô hình Mike 11 để xác định mực nƣớc lũ tại các khu vực trên tuyến sông Ba tỉnh Phú Yên,đồng thời kết quả đƣợc xử lý thông qua phƣơng pháp viễn thám và GIS xây dựng nên khu vực lụt do trận lũ mô phỏng gây ra nhằm phục vụ cho công tác phòng lũ. Kết quả giữa tính toán và thực đo đạt đƣợc là khá tốt.
Trong đồ án công nghệ mô hình đƣợc sử dụng là mô hình một chiều Mike 11, đây là mô hình đƣợc ứng dụng rộng rãi cho các đoạn sông khác nhau, mô hình đƣợc nghiên cứu một cách khác quan và đã chứng minh đƣợc khả năng ứng dụng trong bài toán đặt ra.
Tuy nhiên do thời gian và kinh nghiệm của bản thân còn hạn chế đặc biệt trong lĩnh vực thủy văn còn mới mẻ nên kết quả của đồ án mới chỉ d ng lại ở việc xác định đƣợc mực nƣớc lũ và phạm vi ngập lụt do trận lũ gây ra quanh khu vực sông Ba chứ chƣa xét đƣợc phạm vi lũ và ngập lụt trên toàn hệ thống sông.
4.2Kiến ngh
Luận văn trên cơ sở nghiên cứu tìm hiểu phần mềm mô hình và áp dụng vào thực tế tại sông Ba với trận lũ cụ thể, tuy nhiên việc kiểm chứng độ chính xác của kết quả chỉ dùng lại ở vị trí của một trạm đo thủy văn chứ không có điều kiện để kiểm chứng tại nhiều vị trí trên sông. Để có kết quả tốt hơn ta cần phải kết hợp sử dụng thêm các phƣơng pháp khác nhƣ phƣơng pháp thống kê, khảo sát thực địa hay điều tra lại vết lũ.
Đối với các tiểu vùng trong hệ thống do tài liệu còn hạn chế nên cần tính toán chi tiết ở một số thời điểm trong tƣơng lai, sử dụng mô hình tính toán thủy văn phù hợp để t đó có số liệu chính xác hơn cho các biên của mô hình.
Do kiến thức còn hạn chế, tài liệu thu thập phục vụ nghiên cứu còn chƣa đầy đủ và vấn lũ lụt là một vấn đề lớn có tính chất phức tạp vì vậy tác giả mong các thầy, các chuyên gia quan tâm góp ý kiến để luận văn mang tính thực tiễn cao, áp dụng đƣợc vào thực tế.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Hữu Khải, Nguyễn Thanh Sơn, Giáo trình mô hình toán thủy văn, 2003. 2. Nhà xuất bản Nông nghiệp, Giáo trình động lực học sông ngòi, Hà Nội, 1981.
3.Nguyễn Tất Đắc, ảnh h ởng của gió ch ớng và l u l ợng nguồn tới xâm nhập mặn
ở đồng bằng sông C u Long, Tạp chí KTTV tháng 7 số 463, năm 1999.
4. Lã Thanh Hà (2001), Đánh giá khả năng phân lũ sông Đáy và s d ng lại các khu
phân lũ và đề xuất ph ng án x lý khi gặp lũ khẩn cấp, Đề tài NCKH cấp Nhà nƣớc,
Chƣơng trình Phòng chống lũ 1999-2001 do Bộ NN&PTNT chủ trì.
5. Lã Thanh Hà (2004: Nghiên cứu giải pháp khai thác s d ng hợp lý tài nguyên, bảo
vệ môi tr ờng và phòng tránh thiên tai l u vực sông Lô, sông Chảy, Mã số KC.08.27
thuộc Chƣơng trình Bảo vệ Môi trƣờng và Phòng tránh thiên tai.), Đề tài NCKH cấp Nhà nƣớc, Bộ KH & CN.
6. Lê Bắc Huỳnh, Thực trạng suy giảm nguồn n ớc ở hạ l u các l u vực sông và những vấn đề đặt ra đối với quản lý, Tạp chí KTTV tháng 5 số 557, năm 2007.
7. Trần Văn Hƣng, 1996, Nghiên cứu môi tr ờng và tài nguyên n ớc ph c v phát triển kinh tế- xã hội dải ven biển Đồng bằng Sông Hồng. Luận án Phó tiến sỹ khoa học
Địa lý- Địa chất, Hà Nội.
8. Nguyễn Nhƣ Khuê, 1986,Modelling of tidal propagation and salility intrusion in the Mekong main estuarine system. - Technical paper, Mekong Secretariat, December.
9. Báo cáo đề tài nhánh: “Đánh giá tổng hợp tài nguyên n ớc và quy hoạch thủy lợi -
thủy điện l u vực sông Kone, sông Ba đến năm 2010-2020” - Mã số KC-08-25-01
10. Báo cáo hiện trạng: “Quy hoạch s d ng tổng hợp và bảo vệ nguồn n ớc l u vực
sông Ba” - Mã số: 4281QĐ/BNN-KH
11. Báo cáo tổng hợp: Đề tài “Nghiên cứu c sở khoa học và ph ng pháp tính toán
ng ỡng khai thác s d ng nguồn n ớc và dòng chảy môi tr ờng, ứng d ng cho l u vực sông Ba và sông Trà Khúc”
12. Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật đề tài: “Nghiên cứu giải pháp tổng thể s
d ng hợp lý tài nguyên và bảo vệ môi tr ờng l u vực sông Ba và sông Côn” - Mã số
KC.08.25
13. Hoàng Niêm, 1993, Báo cáo đề tài: “Đánh giá hiện trạng s d ng tài nguyên n ớc
trên quan điểm sinh thái và phát triển lâu bền” Đề tài NCKH cấp Nhà nƣớc (KT-02-
10).
14. Trần Thục (2005), Xây dựng công nghệ tính toán và dự báo lũ lớn trên hệ thống sông Hồng - Thái Bình. Đề tài NCKH cấp Bộ, Bộ TN & MT.
15.Nguyễn Tất Đắc, Nguyễn Văn Điệp, Nguyễn Minh Sơn, 1988, Mô hình tính toán dòng chảy và chất l ợng n ớc trên hệ thống kênh, sông (WFQ87) và kỹ thuật ch ng trình, Uỷ ban Quốc gia về Chƣơng trình Thuỷ văn Quốc tế của Việt Nam
16. DHI, MIKE 11 User Manual, 2007. 17. DHI, MIKE 11 Reference Manual, 2007. 18. DHI, MIKEViewUserGuide, 2007.