∆Hmax (m) ∆tmax (h) Nash (%) R2
0.09 0.25 96 0.95
Bảng 16: Kết quả mô phỏng mực nước lũ tại các vị trí điều tra vết lũ
Vết lũ Z vết lũ năm 1993 (m) Z maxtính tốn theo model (m) ∆Z
VL15 22.98 22.98 0 VL14 17.73 17.683 -0.047 VL13 17.5 17.554 0.054 VL12 17.23 17.309 0.079 VL11 16.53 16.08 -0.45 VL29 13.11 12.934 -0.176 VL17 6.95 7.101 0.151 VL18 5.85 5.86 0.01 VL19 5.80 5.65 -0.15 VL20 5.45 5.566 0.116 VL21 5.24 5.536 0.296 VL22 5.56 5.546 -0.014 VL9 6.12 5.667 -0.453 VL10 7.05 6.949 -0.101 VL8 5.83 5.782 -0.048 VL7 5.71 5.879 0.169 VL5 5.51 5.46 -0.05 VL6 5.28 5.535 0.255 VL4 3.46 3.502 0.042 VL3 3.39 3.514 0.124 VL2 3.40 3.537 0.137 VL1 3.44 3.543 0.103 VL24 5.84 5.379 -0.461 VL25 6.63 6.679 0.049 VL27 7.04 6.716 -0.324 VL30 10.55 10.477 -0.073 VL36 5.88 6.091 0.211 VL37 5.72 5.966 0.246 VL38 5.69 5.588 -0.102 VL39 5.76 5.593 -0.167 VL40 5.83 5.809 -0.021 VL48 3.61 3.92 0.31 VL23 5.20 5.345 0.145 Nguồn việc qhasdfa
Hình 28. Mực nước tại thời điểm ngập lớn nhất
Nhận xét kết quả mô phỏng trận lũ tháng 10/1993:
Việc mô phỏng con lũ 10/1993 đã đạt kết quả khá tốt tại trạm đo Phú Lâm đƣờng q trình mực nƣớc giữa tính tốn và thực đo khá phù hợp về hình dạng và có sai số đỉnh lũ rất bé (= 0,09m), chỉ tiêu Nash đạt 96% và hệ số tƣơng quan R2
đạt 0,95 ta thất kết quả mô phỏng là rất tốt. Tại các vết lũ, kết quả mô phỏng ở các bãi ngập lũ là ở mức chấp nhận đƣợc. Sai số trung bình tuyệt đối các vết lũ giữa tính tốn và thực đo là 0,155m. Hầu hết các vết lũ đều có chênh lệch mực nƣớc giữa tính tốn và điều tra nhỏ hơn 0,20m. Về thời gian xuất hiện đỉnh lũ, giữa tính tốn và thực đo lệch nhau 0.25 giờ (tính tốn xuất hiện sớm hơn). Với một trận lũ có cƣờng suất lũ lớn và đỉnh khá cao nhƣ vậy thì sai số thời gian xuất hiện đỉnh nhƣ vậy là chấp nhận đƣợc. Vì vậy có thể kết luận bộ thơng số thủy lực ta đã chọn có đủ độ tin cậy để tính tốn các phƣơng án lũ sau này.
B. Kết quả kiểm định mơ hình:
Sau khi hiệu chỉnh, bộ thơng số thủy lực đã đƣợc chọn sẽ đƣợc kiểm định cho con lũ 11/2003 để kiểm định mơ hình. Đây là con lũ có mức độ lớn trung bình thƣờng xuyên xảy ra trên lƣu vực. Lƣu lƣợng đỉnh lũ tại Củng Sơn đạt 10000m3
/s, trong trận lũ này, mực nƣớc tại Phú Lâm đƣợc quan trắc và sử dụng để đánh giá kết quả kiểm định. Bƣớc thời gian thực hiện mô phỏng kiểm định cũng đƣợc lựa chọn là 1.5s. Kết quả mô phỏng kiểm định cho con lũ 11/2003 đƣợc thể hiện trong các hình (hình 30 và hình 31) và (bảng 17).
Bảng 17: Chỉ tiêu đánh giá sai số thực đo và tính tốn tại trạm Phú Lâm
∆Hmax (m) ∆tmax (h) Nash (%) R2
Wat er Su rf ac e El ev at io n (m ) -1.00 -0.50 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00
11-Nov-03 12-Nov-03 13-Nov-03 14-Nov-03 15-Nov-03 16-Nov-03 17-Nov-03
Time (days) Legend
H_PhuLam-Model H_PhuLam-Data
Hình 30. Biểu đồ đường q trình mực nước thực đo và tính tốn trận lũ 11/2003
Phú Lâm
Kết quả kiểm định lũ tháng 11/2003 cho thấy chênh lệch mực nƣớc đỉnh lũ tại trạm Phú Lâm giữa tính tốn và thực đo là khơng đáng kể. Tại Phú Lâm chênh lệch đỉnh lũ là 0,22m. Ngoài sai số mực nƣớc đỉnh lũ nhỏ nhƣng hình dạng lũ giữa thực đo và tính tốn cũng đã có sự phù hợp tƣơng đối.
C. Kết quả mô phỏng với trận lũ tháng 11/2009:
Bảng 18: Chỉ tiêu đánh giá sai số thực đo và tính tốn tại trạm Phú Lâm
∆Hmax (m) ∆tmax (h) Nash (%) R2
0.21 1.3 88 0.85 Wat er Su rf ac e El ev at io n (m ) -0.50 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00
02-Nov-2009 12:00 03-Nov-2009 12:00 04-Nov-2009 12:00 05-Nov-2009 12:00 06-Nov-2009 12:00 07-Nov-2009 12:00 Time (days)
Legend H Phu Lam-Model H Phu Lam-data
Hình 32. Biểu đồ đường q trình mực nước thực đo và tính tốn trận lũ 11/2009
Hình 33. Trường vận tốc tại thời điểm ngập lớn nhất trận lũ 11/2009
Bảng 19: Thống kê diện tích ngập theo xã - phường hạ lưu sông Ba trận lũ tháng 11/2009
Ma_DVHC Tên xã Diện tích tự (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
nhiên (km2 ) Diện tích ngập (km2 ) Phần trăm ngập lụt (%) 570601 TT. Phú Lâm 20.590 19.150 93 570717 Hoà Thắng 16.280 6.991 43 570514 An Phú 21.870 2.000 9 570708 P.8 1.400 0.642 46 570611 Hoà Phong 14.520 4.154 29 570707 P.7 1.510 1.510 100 570713 Hoà An 13.180 11.260 85 570602 Hoà Đồng 12.400 2.000 16 570511 An Nghiệp 40.430 6.000 15
570613 Hồ Tân Đơng 22.740 7.000 31
570504 An Chấn 13.500 13.500 100
570715 Hoà Kiến 29.470 3.913 13
570605 Hoà Hiệp Bắc 14.520 4.295 30
570718 Hoà Trị 15.990 12.350 77
Ma_DVHC Tên xã Diện tích tự nhiên (km2 ) Diện tích ngập (km2 ) Phần trăm ngập lụt (%) 570604 Hồ Bình 2 14.050 10.110 72 570712 Hoà Định Tây 42.660 10.660 25 570705 P.5 1.390 1.390 100 570701 P.1 0.530 0.200 38 570709 Bình Kiến 22.720 9.406 41
570614 Hoà Tân Tây 15.860 3.034 19
570617 Hoà Vinh 8.870 4.698 53 570610 Hoà Phú 34.850 3.268 9 570703 P.3 0.290 0.221 76 570706 P.6 1.770 1.770 100 570709 Bình Kiến 22.720 9.406 41 570615 Hoà Thành 16.430 11.320 69 570702 P. 2 0.640 0.300 47 570716 Hoà Quang 88.380 3.690 4 570710 Bình Ngọc 4.070 2.847 70 570603 Hồ Bình 1 13.780 8.011 58
Hình 34. Ảnh vệ tinh hiện trạng ngập lụt khu vực sông Ba tháng 11/2009
3.3. TÍNH TỐN NGẬP LỤT THEO TẦN SUẤT 1%, 2%, 5% VÀ 10%
Để tiến hành xây dựng bản đồ ngập lụt tại khu vực nghiên cứu theo các tần suất lũ thiết kế 1%, 2%, 5% và 10%, sử dụng chuỗi số liệu lƣu lƣợng max lớn nhất các năm từ năm 1977 đến năm 2009 (hình 35). Để xây dựng đƣờng tần suất bằng phân phối PIII. Kết quả tính tốn đƣợc thể hiện trong (bảng 20 và hình 36).
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000 22000 24000 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Q m ax (m 3/s) Năm
Giá trị Qmax tại trạm Củng Sơn
Hình 35. Lưu lượng lớn nhất tại trạm Củng Sơn qua các năm Bảng 20: Tần suất lũ thiết kế tại trạm Củng Sơn - Sông Ba Bảng 20: Tần suất lũ thiết kế tại trạm Củng Sơn - Sơng Ba
Hình 36. Đường tần suất lũ trạm Củng Sơn
Từ bảng thống kê tần suất lý luận ta chọn đƣợc trận lũ tháng 11/1993 làm trận lũ đại biểu, tiến hành thu phóng theo trận lũ đại biểu để đƣợc các trận lũ ứng với các tần suất trên. Các biên gia nhập khu giữa đƣợc tính bằng cách lấy theo tỉ lệ diện tích với trạm Củng Sơn (bảng 21).
Bảng 21: Diện tích lưu vực tại Củng Sơn và các vị trí nhập lưu
Vị trí Diện tích lƣu vực (Km2 ) Củng Sơn 12224.0 Nhập lƣu 01 132.8 Nhập lƣu 02 388.7 Nhập lƣu 03 61.4 Nhập lƣu 04 210.6 Nhập lƣu 05 60.0 Nhập lƣu 06 162.8 3.4. XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT
3.4.1. Quy trình chuyển kết quả của mơ hình EFDC sang GIS và xây dựng bản đồ ngập lụt đồ ngập lụt
Từ kết quả mơ hình EFDC xác định thời điểm ngập lớn nhất của khu vực nghiên cứu, sau đó sử dụng cơng cụ Export Tecplot trích xuất ra kết quả độ sâu ngập lớn nhất từ mơ hình EFDC (hình 37). Từ file kết quả tecplot vừa export ở trên
sử dụng công cụ của phầm mềm mapinfo đƣa vào phần mềm Mapinfo version 11.0, Sử dụng phần mềm vertical mapper kết nối với mapinfo để xây dựng lớp thông tin về độ sâu ngập lụt tối đa, sử dụng các công cụ nội - ngoại suy của vertical mapper (hình 38và hình 39) tạo ra nền DEM từ phép nội - ngoại suy này, sau đó sử dụng cơng Contour Grid (hình 40) để xác định các đƣờng contour và phân cấp độ sâu ngập lụt, sau đó kết hợp với nền địa hình để hiệu chỉnh, loại bỏ sai số trƣớc khi đƣa vào thành lập bản đồ ngập lụt.
Hình 38. Nội-ngoại suy độ sâu ngập lụt lớn nhất bằng cơng cụ Vertical mapper
Hình 40. Xây đựng đường contour phân cấp ngập lụt từ công cụ của vertical
mappper
Cơ sở dữ liệu về GIS đƣợc thu thập làm bản đồ nền cho khu vực nghiên cứu xây dựng bao gồm các lớp:
Ranh giới: bao gồm ranh giới huyện, xã. Dữ liệu dạng đƣờng, ký hiệu Ranhgioixa.Tab, Ranhgioihuyen.Tab
Giao thông: bao gồm đƣờng quốc lộ, tỉnh lộ, đƣờng liên tỉnh, liên huyện, đƣờng sắt. Dữ liệu dạng đƣờng, ký hiệu: Giaothong.Tab, Duongsat.Tab
Sơng ngịi: gồm sơng một và hai nét, hồ, đầm lầy. Dữ liệu dạng vùng và đƣờng, ký hiệu: Thuyhe.Tab
Địa danh: bao gồm tên các huyện, xã, phƣờng….Dữ liệu dạng text, ký hiệu: Diadanh.Tab (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Đƣờng contour địa hình: dạng đƣờng ký hiệu contour.Tab của bản đồ tỉ lệ 1: 200 000
3.4.2. Kết quả xây dựng bản đồ ngập lụt
Bản đồ ngập lụt khu vực nghiên cứu đƣợc xây dựng cho trận lũ lịch sử tháng 11/2009 và các trận lũ thiết kế 1%, 2%, 5% và 10%.
Kết quả đƣợc chuyển về hệ quy chiến longtitude/latitude (WGS84) và đƣợc biểu diễn trong các hình từ 41 đến hình 46.
Nhận xét:
Các kết quả mơ phỏng q trình lũ trong sơng và quá trình ngập lụt khu vực nghiên cứu cho thấy, kết quả tính tốn khá phù hợp với thực đo. Mặc dù khơng có số liệu kiểm chứng về diện tích ngập lụt nhƣng theo kết quả so sánh điều tra vết lũ thực đo và tính tốn cho thấy triển vọng và độ tin cậy chấp nhận đƣợc của bộ thông số của mơ hình trong việc mơ phỏng diện tích ngập lụt, vốn là yếu tố quan trọng trong xây dựng bản đồ ngập lụt. Các tính tốn cho thấy mơ hình EFDC xây dựng trong luận văn có thể áp dụng cho thực tế cảnh báo lũ cho hạ lƣu lƣu vực sông Ba. Bộ bản đồ xây dựng cho trận lũ năm 2009 và các trận lũ thiết có thể làm cơ sở cho việc quy hoạch phòng chống lũ, quy hoạch sử dụng đất cũng nhƣ quy hoạch phát triển kinh tế xã hội trên khu vực nghiên cứu nói riêng và tỉnh Phú Yên nói chung.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận
So với một số mơ hình thủy văn, thủy lực khác cho thấy mơ hình EFDC cho phép tính tốn đồng thời một hệ thống với đầy đủ các thuộc tính đặc trƣng của lƣu vực.
Qua phân tích tình hình lũ lụt vùng hạ lƣu sơng Ba có thể nói lũ ở đây khá trầm trọng. Kết quả tính tốn thủy lực cho thấy, khi con lũ chính vụ 10/1993 (là con lũ có lƣu lƣợng lớn nhất tại Củng Sơn đạt 20700 m3/s) xảy ra có khoảng gần 22612 ha đất tự nhiên bị ngập lũ chiếm tới 52% diện tích đất tự nhiên các ơ ngập vùng hạ lƣu, trong đó có khoảng 110485 ha bị ngập sâu trong nƣớc từ 2m trở lên, 4178 ha bị ngập sâu hơn 4 m trở lên. Còn đối với con lũ 11/2009 vẫn có khoảng 18300 ha bị ngập lũ. Đặc biệt là khu vực TP.Tuy Hịa ln bị ngập mỗi khi có lũ
Những năm gần đây, do hoạt động của các hồ chứa phía thƣợng lƣu làm cho tình hình lũ lụt càng trở nên phức tạp và khó kiểm sốt hơn nhƣ 10/2010 vừa qua làm TP.Tuy Hòa ngập sâu trong nƣớc.
Với bộ thông số đã hiệu chỉnh và kiểm định, cho ta kết quả tƣơng đối chính xác về lƣợng, dạng lũ và thời gian xuất hiện. Vì vậy có thể sử dụng cho việc mô phỏng, cảnh báo lũ cho vùng hạ lƣu sông Ba.
Vùng nghiên cứu thuộc hạ lƣu sông Ba, là vùng thƣờng xuyên bị ngập úng do tác động của mƣa lớn và bão hàng năm gây ảnh hƣởng và thiệt hại đến đời sống dân sinh kinh tế. Để góp phần giảm thiểu nguy cơ ảnh hƣởng của lũ lụt luận văn đã xây dựng bản đồ cảnh báo ngập lụt bằng mơ hình thủy động lực học kết hợp với công cụ GIS là hƣớng tiếp cận hiện đại và cho kết quả khả quan.
Luận văn cũng đã tổng quan đƣợc phƣơng pháp thành lập bản đồ nói chung và phƣơng pháp GIS để xây dựng bản đồ nói riêng. Xây dựng đƣợc quy trình thành lập bản đồ ngập lụt kết hợp giữa các tài liệu GIS và kết quả mô phỏng từ mơ hình thủy động lực học EFDC.
Luận văn cũng đã áp dụng thành cơng mơ hình EFDC để tính tốn, mơ phỏng diện ngập, độ sâu ngập và trƣờng vận tốc tại các vị trí thuộc hạ lƣu lƣu vực sơng Ba .
Luận văn đã xây dựng đƣợc các bản đồ cảnh báo cho khu vực nghiên cứu với trận lũ tháng 11/2009 và các trận lũ thiết kế 1%, 2%, 5% và 10% đạt kết quả tốt, là cơ sở khoa học cho các nhà quản lý có kế hoạch phịng chống lũ cũng nhƣ phát triển kinh tế xã hội cho khu vực nghiên cứu.
Những hạn chế
Chƣa có điều kiện tham gia nghiên cứu và điều tra thực địa; Số liệu khảo sát bãi tràn còn hạn chế;
Cao độ trên bản đồ DEM cịn chƣa đƣợc hiệu chỉnh thêm chính xác hơn nên việc mơ phỏng cịn có những sai sót;
Các kết luận và đánh giá cịn mang tính tổng quát, chƣa sâu sắc và chi tiết;
Chƣa kiểm định với những con lũ có lƣợng lũ nhỏ để đánh giá bộ thông số đƣợc toàn diện hơn.
Kiến nghị
Cần điều tra, tổng hợp và thu thập thêm những số liệu về bãi ngập, cao độ bản đồ DEM.
Xây dựng mộ quy trình vận hành hồ chứa trên hệ thống một cách hợp lý và có hiệu quả nhằm đảm bảo phòng và tránh lũ cho hạ lƣu.
Tính tốn thêm nhiều trận lũ với các phƣơng án khác nhau nhằm tìm ra bộ thơng số đảm bảo mô phỏng và dự báo tốt.
Xây dựng mơ hình 2 chiều và mơ phỏng cho các trận lũ cực lớn nhằm đối phó với khả năng đập có sự cố và chủ động tránh lũ trong nhân dân.
Với sự “có mặt” của các hồ trên hệ thống có khả năng gây thiếu nƣớc trầm trọng trong mùa khô, ngƣợc lại tiềm ẩn nguy cơ gây lũ lụt nặng nề ở hạ lƣu. Vì vậy cần có quy trình vận hành hồ chứa sao cho phục vụ tối ƣu mục đích sử dụng.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt
1. Trần Ngọc Anh: xây dựng bản đồ ngập lụt các sông Bến Hải và Thạch Hãn
tỉnh Quảng Trị.Tạp chí khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công
nghệ 27, số 1S (2011). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2. Hồng Thái Bình (2009), luận văn thạc sĩ: xây dựng bản đồ ngập lụt hạ lưu hệ thống sông Nhật Lệ ( Mỹ Trung – Tám Lu – Đồng Hới).
3. Bộ mơn tính tốn thủy văn – Trƣờng Đại học Thủy Lợi (2004): Bài tập thực
hành viễn thám GIS.
4. Nguyễn Hữu Khải, Doãn Kế Ruân: Tổ hợp lũ và điều tiết lũ liên hồ chưa