3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
3.3.2.Đánh giá tác động ngập lụt đến các loại hình sử dụng đất trên địa bàn thành phố
phố Quy Nhơn mở rộng
3.3.2.1. Chuẩn bị cơ sở dữ liệu
- Lưu vực sông Kôn – sông Hà Thanh nằm trọn trong lãnh thổ của tỉnh Bình Định, do nằm ở sườn phía Đông của dãy núi Trường Sơn, nên có hướng dốc chính từ Tây sang Đông với độ chênh lệch cao độ địa hình khá lớn, khoảng 1000m, và độ cao trung bình so với mực nước biển là 700 m. Bề mặt địa hình chuyển tiếp từ núi cao qua vùng gò đồi xuống đồng bằng, có thể phân thành 4 vùng địa hình đặc trưng là: vùng núi cao khe sâu; vùng gò đồi; vùng đồng bằng; và vùng cồn cát ven biển. Cả 2 sông đều chảy qua vùng mở rộng thành phố Quy Nhơn và đổ về vùng hạ lưu (Đầm Thị Nại) nội thành Quy Nhơn, cuối cùng là đổ ra biển.
Hình 3.37. Bản đồ cao độ địa hình thành phố Quy Nhơn hiện trạng và quy hoạch phần mổ rộng
-Thành phố Quy Nhơn chia làm 2 khu vực: Khu vực thành phố cũ và Khu vực
mở rộng.
+ Khu vực thành phố cũ:
Nằm sát bên bờ biển ở giữa khu vực nội thành có núi Bà Hoả cao 279,2 m và núi Vũng Chua chia thành phố cũ thành 2 khu vực: Khu vực nội thành và Khu vực phường Bùi Thị Xuân - Trần Quang Diệu - Long Mỹ.
Khu vực nội thành: Có địa hình tương đối bằng phẳng. Cao độ thay đổi từ 1,5m đến 4m Huớng dốc nghiêng từ núi ra biển và từ núi dốc về các triền sông. Độ dốc trung bình từ 0,5% đến 1% thường bị ngập lụt từ 0,5 m đến 1,0 m (p = 10 %) ở các khu vực có cao độ < 2.0 m.
Khu vực phường Bùi Thị Xuân - Trần Quang Diệu - Long Mỹ: Nằm hai bên Đông và Tây của đường quốc lộ 1A là thung lũng hẹp kẹp giữa núi Vũng Chua và núi Hòn Chà.
Địa hình phía Tây đường quốc lộ 1A cao, tương đối bằng phẳng. Cao độ thấp nhất là 5,5m, cao độ trung bình 8,0 m. Có hướng dốc từ Tây sang Đông và từ Nam ra Bắc với độ dốc từ 0,5% đến 1,5% rất thuận lợi cho xây dựng.
Địa hình phía Đông đường quốc lộ 1A thấp trũng, phần lớn là ruộng lúa, cao độ thấp nhất: 1,1m,cao độ lớn nhất 15,0 m, có hướng dốc dần từ Nam ra Bắc với độ dốc từ 0,5% đến 2%. Thường bị ngập lụt từ 0,5 m đến 2,5 m (p =10 %) ở các khu vực có cao độ < 3.0 m.
+ Khu vực mở rộng:
Có Cồn cát ổn định, chỗ rộng nhất 4,5 km, chỗ hẹp nhất 1 km. Chiều dài của bán đảo khoảng 18 km. Cao độ lớn nhất: 315 m. Cao độ trung bình: 15 m. Cao độ thấp nhất: - 0,3 m (Khu ruộng nuôi tôm phía Tây bán đảo). Địa hình có hướng dốc về hai phía Đông và Tây của bán đảo với độ dốc từ 0,5% đến 2%. Bán đảo không bị ngập lụt khá thuận lợi cho xây dựng.
- Để đánh giá mức độ ngập lũ theo kịch bản BĐKH và nước biển dâng và xây dựng các bản đồ ngập lụt, vấn đề đầu tiên là phải có bộ số liệu dùng để đưa vào mô hình tính toán như các tài liệu, số liệu về địa hình, mạng lưới sông, mặt cắt địa hình phục vụ tính toán..., mô hình số độ cao (DTM, DEM) từ CSDL bản đồ nền địa hình thành phố Quy Nhơn và vùng lân cận với tỷ lệ 1: 2.000 và tỉ lệ 1:10.000 hệ tọa độ VN2000 với độ phân giải cao trên cơ sở sử dụng dữ liệu thu thập tại Trung tâm Công nghệ thông tin thuộc Sở TN&MT Bình Định.Tiến hành các bước tạo topology và chuẩn hóa CSDL địa lý, kiểm tra và sửa lỗi mô hình số độ cao và tạo lưới ô vuông mô hình số độ cao.
Hình 3.38. CSDL bản đồ nền + Đỉnh lũ 2009thành phố Quy Nhơn và vùng mở rộng
Hình 3.39. CSDL bản đồ nền địa hìnhtỉ lệ 1/2000 (DEM, DTM, vecter, mạng lưới sông... ) thành phố Quy Nhơn và vùng mở rộng
Hình 3.13a. CSDL và biên giới hạn vùng nghiên cứu
3.3.2.2. Thu thập, biên hội cơ sở dữ liệu thủy văn
Tiến hành thu thập bổ sung 27 mặt cắt địa hình đáy sông, lưu lượng dòng chảy sông Kôn và sông Hà Thanh. Xác định bằng thực địa một số vị trí trọng điểm trong khu vực. Kế thừa các dữ liệu mực nước, địa hình đáy sông của sông Kôn và sông Hà Thanh từ mô hình Thủy văn trong Nghiên cứu về BĐKH tác động đến vùng hạ lưu và kết quả đo đạc của Viện Quy hoạch thủy lợi Miền Nam tại khu vực nghiên cứu.
Để tiến hành tính toán, đánh giá ảnh hưởng của sự phát triển khu đô thị mới mở rộng Quy Nhơn đến thay đổi dòng chảy lũ và các khu vực lân cận, nghiên cứu đã tiến hành thu thập các tài liệu có liên quan đến lưu vực sông Kôn – sông Hà Thanh, các số liệu thu thập được khá chi tiết và đảm bảo độ tin cậy cao. Ngoài ra, nghiên cứu còn tham khảo một số tài liệu, các nghiên cứu liên quan đã thực hiện trước đây trên lưu vực sông Kôn – sông Hà Thanh nhằm mục đích bổ sung thêm nguồn tài liệu, những kết quả đã đạt được, kết quả cần bổ sung làm rõ, phục vụ thiết thực cho nghiên cứu này.
Mặc dù số liệu khí tượng (mưa, nhiệt độ, bốc hơi) lưu vực sông Kôn – sông Hà Thanh có khá đầy đủ nhưng số liệu thủy văn (lưu lượng và mực nước thực đo) phục vụ cho đầu vào của mô hình thủy lực còn ít. Vì vậy, cần phải sử dụng kết hợp 2 mô hình tính toán là mô hình thủy văn và mô hình thủy lực nhằm hoàn nguyên lại dòng chảy lũ từ mưa và mô phỏng thủy lực dòng chảy trong sông, dòng chảy lũ và đánh giá hiện trạng và mức độ ngập.
DỮ LIỆU BỔ SUNG VÀ GIỚI HẠN BIÊN KHU VỰC TÍNH TOÁN NGẬP BIỂN ĐÔNG Biên, vùng bổ sung nghiên cứu Dữ liệu Đường bờ giả định Vùng dữ liệu kế thừa
Để đánh giá ảnh hưởng khu đô thị mới Quy Nhơn đến thay đổi hướng dòng chảy lũ cũng như ảnh hưởng của BĐKH trong tương lai đến khu đô thị mới này, nghiên cứu đã sử dụng kết hợp 2 công cụ trong bộ mô hình MIKE của Viện Thủy lực Đan Mạch (DHI) đã được thương mại hóa và áp dụng khá rộng rãi với các ưu điểm nổi trội, (Trong nghiên cứu này, do thiếu các số liệu thực đo về lưu lượng, các biên lưu lượng được mô phỏng từ mô hình NAM).
CSDL đầu vào để chạy mô hình như:
+ Các số liệu sử dụng cho mô hình và nguồn số liệu; tổng hợp số liệu mưa; tổng hợp
số liệu khí tượng; số liệu thủy văn; Số liệu dùng để hiệu chỉnh mô hình; Tỷ trọng mưa cho các tiểu lưu vực thuộc hệ thống sông Kôn – Hà Thanh (Thông tin chi tiết của các
thông số có thể xem thêm ở Phụ lục Bảng số: Bảng 3.16a; Bảng 3.16b; Bảng 3.16c;
Bảng 3.16d; Bảng 3.16đ; Bảng 3.16e).
+ Danh sách các đập dâng; các cống điều tiết; các tràn thoát lũ,...(Thông tin chi tiết của các thông số có thể xem thêm ở Phụ lục Bảng số: Bảng 3.16f; Bảng 3.16g;
Bảng 3.16h; Bảng 3.16i).
Biên triều biển là số liệu thực đo trạm hải văn Quy Nhơn đã hiệu chỉnh về cao độ chuẩn quốc gia bao gồm: Các sông rạch chính; các công trình đập dâng; Các cống điều tiết; Các tràn thoát lũ trên hệ thống đê Đông. Biên mực nước triều theo số liệu thực đo trạm hải văn Quy Nhơn. Các Biên lưu lượng được lấy theo tài liệu thực đo (trạm Bình Tường) và từ kết quả mô phỏng từ mô hình NAM (biên đầu nguồn sông Hà Thanh và các biên nhập lưu khác). Các số liệu mặt cắt sông được thu thập từ bản đồ địa hình và các nghiên cứu liên quan. Các tràn thoát lũ trên hệ thống đê Đông.
- Kết quả biên tập hệ thống sông kết hợp số liệu quan trắc thực địa để xây dựng
hệ thống thủy động lực sông Kôn- Hà Thanh.
Hình 3.42. Sơ đồ tính toán thủy lực hệ thống sông Kôn- Hà Thanh
- Mô hình thể hiện trực quan mặt cắt sông và mực nước chuyển động tại thời điểm lũ, kiệt tại các vị trí quang trắc kiểm định.
- Kết quả Biên mực nước năm kiệt 2008 và năm đỉnh lũ 2009 ở vùng thấp hạ lưu sông Kôn - Hà Thanh.
Hình 3.44. Biên mực nước hạ lưu
- Kết quả số liệu các công trình: cống, đập, tràng... để kết hợp tính toán mô hình ngập lũ trên sông và khi tràn bờ.
3.3.2.3. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình - Hiệu chỉnh mô hình:
Để khắc phục tình trạng số liệu quan trắc không đầy đủ trên toàn lưu vực sông Kôn –sông Hà Thanh, nghiên cứu đã ứng dụng phương pháp lưu vực tương tự kết hợp với việc phân tích các thông số về điều kiện địa hình các tiểu lưu vực mô phỏng thuộc lưu vực sông Kôn- sông Hà Thanh, tham khảo thông số của các lưu vực khác.
Kết quả mô phỏng cho thấy, đường quá trình lũ mô phỏng và thực đo khá chặt chẽ, kết quả cân chỉnh không chỉ sát với đỉnh lũ mà còn sát cả về đường quá trình lũ, thời gian lũ lên và lũ rút. Kết quả tính toán này từ mô hình NAM được sử dụng làm đầu vào cho mô hình thủy lực sông Kôn – sông Hà Thanh.
Đồ thị 3.14. Lưu lượng tính toán và thực đo đỉnh lũ năm 2009 tại trạm Bình Tường
Đồ thị 3.15. Kết quả tính toán dòng chảy mặt trên từng tiểu lưu vực sông Kôn năm lũ nhỏ 2008 & năm lũ lịch sử 2009
- Kiểm định mô hình:
Mô hình Thủy lực được hiệu chỉnh và kiểm định với tài liệu thực đo trong lũ năm 2009 của Trung tâm Khí tượng Thủy văn Bình Định. Dữ liệu đưa vào mô hình 01 chiều được kế thừa dữ liệu của mô hình ISIS (biên mực nước, lưu lượng,...), nên trong khuôn khổ đề tài chỉ hiệu chỉnh và kiểm định mô hình sau khi kết nối 1 - 2 chiều cho trận lũ ngập bãi tràn năm 2009.
Bảng 3.19. Các vị trí quan trắc dùng để hiệu chỉnh và kiểm định mô hình
TT Tên trạm đo Vị trí đo Thời gian quan trắc
1 An Vinh
Tại dòng chính sông Kôn, trước phân lưu 2 nhánh Tân An và Đập Đá
17/10/2009 -24/10/2009
2 Bình Thạnh Nhánh Đập Đá, tại hạ lưu đập
Bình Thạnh 17/10/2009 -24/10/2009
3 Phú Ngọc Nhánh Tân An, tại sau phân lưu
sang sông Gò Chàm 17/10/2009 -24/10/2009 4 Cầu Gềnh Nhánh sông Thanh Hoà tại cầu
Đường bộ 17/10/2009 -24/10/2009
5 Cầu Diêu Trì Sông Hà Thanh tại cầu Diêu Trì 17/10/2009 -24/10/2009
6 Cống Lão Đông
Thuộc Thôn An Lợi- xã Phước Thắng- huyện Tuy Phước- tỉnh Bình Định
17/10/2009 -24/10/2009
7 Cống Tân Giảng
Thuộc Thôn Tân Giảng - xã Phước Hòa- huyện Tuy Phước- tỉnh Bình Định
17/10/2009 -24/10/2009
8 Cống Cao Don
Thuộc Thôn Diêm Dân- xã Phước Thuận- huyện Tuy Phước- tỉnh Bình Định
17/10/2009 -24/10/2009
Hình 3.46. Các vị trí quan trắc dùng để hiệu chỉnh và kiểm định mô hình - Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình:
Kết quả mô phỏng cho thấy, đường quá trình diễn biến mực nước tính toán khá phù hợp với kết quả thực đo về xu thế lẫn trị số. Như vậy, bộ thông số của mô hình có thể sử dụng được để mô phỏng các kịch bản tính toán (có Kèm theo Phụ lục hình, đồ thị).Thông tin chi tiết có thể xem Phụ lục hình, đồ thị số: Đồ thị 3.17a; Đồ thị 3.17b; Đồ thị 3.17c; Đồ thị 3.17d; Đồ thị 3.17đ; Đồ thị 3.17e; Đồ thị 3.17f; Đồ thị 3.17g. 18-10-2009 23-10-2009 28-10-2009 2-11-2009 7-11-2009 12-11-2009 17-11-2009 22-11-2009 27-11-2009 2-12-2009 7-12-2009 12-12-2009 17-12-2009 22-12-2009 27-12-2009 10.2 10.4 10.6 10.8 11.0 11.2 11.4 11.6 11.8 12.0 12.2 12.4 12.6 12.8 13.0 13.2 13.4 13.6 13.8 14.0
[meter] KET QUA MUC NUOC TAI TRAM AN VINH
Ngoài các vị trí cân chỉnh như đã nêu ở trên, việc cân chỉnh mực nước và lưu lượng đỉnh lũ tại các vị trí trên lưu vực sông Hà Thanh bao gồm 6 vị trí là Cầu Diêu Trì trên dòng chính sông Hà Thanh và trên hai nhánh phân lưu của sông Hà Thanh sau khi qua cầu Diêu Trì: tại đập Cây Dừa trên nhánh sông Trường Úc, tại cầu sông Ngang và đập Phú Hòa trên nhánh sông Hưng Thạnh, và hai vị trí là cầu số 8 và cầu số 7 nằm trên hai hướng thoát lũ qua tuyến quốc lộ 19 cũng đã được thực hiện trong sơ đồ tính. Kết quả cân chỉnh so với số liệu thực đo cũng khá phù hợp như thể hiện trong Bảng 3.27, Bảng 3.28 và Hình 3.17, Hình 3.18.
Bảng 3.20. Cân chỉnh mực nước đỉnh lũ năm 2009 tại các vị trí - lưu vực sông Hà Thanh
STT Vị trí Thực đo (m) Mô phỏng (m)
1 Cầu Diêu Trì 7,36 7,40
2 Đập Cây Dừa 4,18 4,15
3 Cầu số 8 3,26 3,25
4 Cầu số 7 3,28 3,20
5 Cầu sông Ngang 5,83 5,95
6 Đập Phú Hòa 3,31 3,39
Bảng 3.21. Cân chỉnh lưu lượng đỉnh lũ năm 2009 tại các vị trí - lưu vực sông Hà Thanh
STT Vị trí Thực đo (m) Mô phỏng (m)
1 Cầu Diêu Trì 3.329 3.143
2 Đập Cây Dừa 373 388
3 Cầu số 8 79 82
4 Cầu số 7 180 241
5 Cầu sông Ngang 451 450
Đồ thị 3.17. Cân chỉnh lưu lượng đỉnh lũ năm 2009 tại các vị trí - lưu vực sông Hà Thanh
Kết luận: Chênh lệch mực nước đỉnh lũ giữa thực đo và mô phỏng giữa các vị trí dao động từ 2-11 cm (tương đương 0,4% – 3,2%), đây là kết quả chấp nhận được.
3.3.2.4. Xây dựng mạng thủy lực và xây dựng bản đồ ngập lũ
- Dữ liệu và các kịch bản tính toán:
Để sử dụng mô hình MIKE FLOOD cho tính toán mô phỏng quá trình ngập lũ trên khu vực nghiên cứu là sông Hà Thanh cần phải xây dựng mạng lưới thủy lực 1 chiều (MIKE 11) và 2 chiều (MIKE 21) trên lưu vực tính toán.
CSDL sử dụng trong mạng thủy lực hai chiều là Bản đồ DEM khu vực nghiên cứu, số lượng điểm cao độ là trên 400.000, các độ cao này đã được lấy theo hệ tọa độ VN2000; 1080,00‘. Tiến hành khoanh vùng có nguy cơ ngập do tràn bãi sông trên địa bàn thành phố Quy Nhơn. Chọn lưới tính toán mô phỏng quá trình ngập lụt xảy ra tại thành phố Quy Nhơn đảm bảo được các yêu cầu về thời gian tính toán mô hình hai chiều MIKE 21.
Kết quả mô hình thủy văn thủy lực được xây dựng cho hạ lưu lưu vực sông Kôn – Hà Thanh theo các kịch bản mô phỏng. Các kết quả tính toán được xuất và đưa vào TIN, mạng lưới tam giác nội suy, trong đó các mắt lưới của TIN hay đỉnh các tam giác là các điểm tính toán trong sơ đồ thủy lực, để thiết lập các lớp mực nước lớn nhất cho từng thời đoạn tính toán.
Kịch bản tính toán được xây dựng để đánh giá ảnh hưởng của BĐKH nước biển dâng đến thay đổi dòng chảy lũ và tác động đến khu qui hoạch khu đô thị này trong tương lai. Các kịch bản BĐKH trong nghiên cứu này được xây dựng trên nền kịch bản BĐKH chi tiết cho tỉnh Bình Định năm 2013, đặc biệt quan tâm đến hai mốc thời gian quan trọng là giữa thế kỷ 21 (năm 2050) và cuối thế kỷ 21 (năm 2100). Nghiên cứu lựa chọn kịch bản phát thải trung bình để tính toán thay đổi lượng mưa và chọn kịch bản phát thải cao đối với nước biển dâng cho khu vực tỉnh Bình Định.
Ứng dụng mô hình tính toán thủy lực thời điểm đỉnh lũ hiện trạng năm 2009 và