a) Thiết lập chung
Mô hình MARINE thiết lập cho lưu vực sông Cái Nha Trang đến trạm thủy văn Diên An bao gồm các lớp bản đồ: địa hình, thảm phủ, loại đất, độ ẩm đất và mực nước ngầm. Các lớp bản đồ được chuyển đổi sang dạng raster kích thước lưới 90 × 90 m, hệ tọa độ VN2000 kinh tuyến gốc 105o múi chiếu 6o, với số ô lưới gồm 721 hàng và 723 cột (Hình 3.1 và 3.2). Thông số ban đầu về dẫn suất thủy lực, mao dẫn, độ rỗng đất và hệ số nhám được xác định từ Bảng 3.1 và 3.2. Các ô lưới đầu vào cho mô hình được lấy bằng với ô lưới trong dữ liệu DEM nhằm tiết kiệm thời gian nhập và nội suy số liệu địa hình.
Hình 3.1. Minh họa bản đồ DEM (a) [74] và bản đồ đất (b) [13] lưu vực sông Cái Nha Trang
Hình 3.2. Minh họa bản đồ độ ẩm đất (a) [30] và thảm phủ thực vật (b) [74] lưu vực sông Cái Nha Trang
b) Mô hình hóa hệ thống sông
Hệ thống sông phức tạp trên lưu vực sông Cái Nha Trang được mô hình hóa phục vụ tính toán trong mô đun sóng động học một chiều tuyến tính và phi tuyến gồm dòng chính sông Cái (sông cấp 1) và các nhánh sông (Hình 3.3). Mạng lưới sông bao gồm: sông Chò (sông cấp 2), sông Giang (sông cấp 2), sông Khế (sông cấp 2), sông Cầu (sông cấp 2), Ear Thour (sông cấp 3) và Suối Dầu (sông cấp 2) với tổng chiều dài là 251,9 km. Trong đó, sông Cái có chiều dài 56100 m gồm 661 nút, sông Chò có chiều dài 65620 m gồm 773 nút, sông Giang có chiều dài 43775 m gồm 516 nút, sông Cầu có chiều dài 24565 m gồm 219 nút, sông Khế có chiều dài 20995 m gồm 248 nút, sông Ear Thour có chiều dài 17510 m gồm 207 nút, sông Suối Dầu có chiều dài23290 m gồm 275 nút. Các trường dữ liệu về khoảng cách cộng dồn từ thượng lưu, độ dốc, chiều rộng, hệ số nhám Manning và được tính toán, số hóa bổ sung bằng phần mềm MapInfo 15.0, xuất sang định dạng ASCII (*.txt) để làm đầu vào cho mô hình.
Hình 3.3. Sơ đồ mạng lưới sông Cái Nha Trang
c) Thiết lập mô đun diễn toán dòng chảy qua hồ
Trên lưu vực sông Cái Nha Trang có nhiều hồ chứa, tuy nhiên có 3 hồ ảnh hưởng lớn đến dòng chảy trong sông là hồ thủy lợi Suối Dầu, hồ thủy điện Sông Giang 1 và Sông Chò 2. Trong đó, hồ Suối Dầu là hồ thủy lợi lớn thứ 2 của tỉnh Khánh Hòa, có 4 cửa xả tràn tự do; hồ Sông Giang 1 và Sông Chò 2 có 2 cửa tràn tự do. Dữ liệu đầu vào của các hồ định dạng ASCII (*.txt), đường đặc tính lòng hồ và bảng tra quan hệ V~F~Z các hồ Suối Dầu, Sông Chò 2, Sông Giang 1 được thể hiện trong Bảng 3 và từ Hình 6 đến Hình 8 của Phụ lục.
d) Đồng bộ hóa số liệu lượng mưa các trạm
Số liệu đầu vào là mưa phân bố không gian được nội suy từ các trạm; tuy nhiên, có nhiều loại trạm như: khí tượng, thủy văn, đo mưa thủ công, đo mưa tự động nên chế độ quan trắc và tần suất quan trắc khác nhau. Do đó, cần tính toán số liệu các trạm thống nhất cùng thời đoạn 1 giờ và khoảng thời gian sử
dụng. Để tính toán mưa đầu vào cho lưu vực sông Cái Nha Trang, Luận án đã sử dụng số liệu tại các trạm khí tượng Nha Trang, MadRắk, trạm thủy văn Đồng Trăng, trạm đo mưa thủ công Khánh Sơn và Khánh Vĩnh tương ứng trong thời gian các trận lũ lớn nhất năm 2009, 2010, 2013 và 2016 (Hình 3.4 đến 3.7).
Hình 3.4. Biểu đồ lượng mưa thời đoạn 1 giờ của trận lũ năm 2009
Hình 3.5. Biểu đồ lượng mưa thời đoạn 1 giờ của trận lũ năm 2010
0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0
Đồng Trăng Khánh Vĩnh MadRắk Nha Trang Khánh Sơn
X (mm) Thời gian 0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0
Đồng Trăng Khánh Vĩnh MadRắk Nha Trang Khánh Sơn
Thời gian X (mm)
Hình 3.6. Biểu đồ lượng mưa thời đoạn 1 giờ của trận lũ năm 2013
Hình 3.7. Biểu đồ lượng mưa thời đoạn 1 giờ của trận lũ năm 2016
e) Thiết lập công cụ nội suy mưa phân bố không gian
Công cụ nội suy mưa phân bố không gian được thiết lập để tính toán lượng mưa cho các ô lưới của mô hình MARINE cải tiến từ lượng mưa các trạm và bản đồ DEM. Lượng mưa thời đoạn 1 giờ trạm Đồng Trăng, Khánh Vĩnh, MadRắk, Nha Trang và Khánh Sơn sau khi đồng bộ cho các trận lũ năm 2009, 2010, 2013 và 2016 (Hình 3.4 đến 3.7) được biên tập làm đầu vào cho
0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0
Đồng Trăng Khánh Vĩnh MadRắk Nha Trang Khánh Sơn
Thời gian X (mm) 0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 100.0
Đồng Trăng Khánh Vĩnh MadRắk Nha Trang Khánh Sơn
X (mm)
công cụ. Tọa độ tương ứng với số liệu lượng mưa các trạm được chuyển về cùng hệ VN2000 với bản đồ DEM để tính khoảng cách từ trạm đến các ô lưới. Phương trình hồi quy mưa theo địa hình được công cụ nội suy tự động xây dựng từ số liệu quan trắc chi tiết theo thời gian tại các trạm ở độ cao khác nhau. Số liệu quan trắc tại các trạm đo mưa tự động trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa, Ninh Thuận và Đắk Lắk được thu thập để công cụ xây dựng phương trình hồi quy; vị trí các trạm được thể hiện trên Hình 1.1, Hình 1.2 và 1.3.