b/ Xỏc định bộ thụng số mụ hỡnh thủy lực HEC – RAS
Phương phỏp xỏc định
Dị tỡm bộ thơng số thuỷ lực trong mơ hỡnh thủy lực HEC – RAS trong đú yếu tố quan trọng là hệ số nhỏm Manning. Thụng số mơ hỡnh HEC - RAS là phự hợp nếu dạng quỏ trỡnh lũ và đỉnh lũ mơ phỏng sỏt với thực tế. Mơ hỡnh thủy lực hoạt động theo nguyờn tắc bảo toàn khối lượng, do vậy khi tổng lượng lũ tớnh tốn hay lưu lượng đỉnh lũ bị thấp hơn (hoặc cao hơn) thực đo quỏ nhiều thỡ bộ thơng số của mơ hỡnh là khơng phự hợp và cỏc chỉ tiờu đỏnh giỏ khụng cho kết quả tốt.
Thụng số thuỷ lực được xỏc định thụng qua cỏc bước hiệu chỉnh và kiểm định mơ hỡnh với phương phỏp sử dụng là thử sai. Đối với mơ hỡnh HEC-RAS, thụng số được hiệu chỉnh chủ yếu là hệ số nhỏm ứng với cỏc cấp mực nước tại cỏc đoạn sơng. Vỡ cỏc hệ số nhỏm tại cỏc đoạn của sụng là khú xỏc định chớnh xỏc trước, cỏc chương trỡnh tớnh tốn thuỷ lực phải tỡm cỏch hiệu chỉnh sao cho kết quả tớnh tốn phự hợp với thực đo.
Mạng lưới sụng được phõn chia thành 17 đoạn, mỗi đoạn được gắn liền với một giỏ trị nhỏm tương ứng cho cỏc mặt cắt. Khi hiệu chỉnh cú thể hiệu chỉnh giỏ trị nhỏm cho từng mặt cắt. Nguyờn tắc chung là tăng nhỏm làm đường quỏ trỡnh tăng cao, giảm nhỏm thỡ đường quỏ trỡnh xuống thấp. Cựng một cấp mực
Sử dụng 2 trận lũ XI/1998, trận lũ 2009 lựa chọn xỏc định bộ thụng số nhỏm của vựng hạ lưu hệ thống sụng Thu Bồn – Vu Gia. Sau nhiều lần tớnh tốn thử sai với cỏc bộ thụng số khỏc nhau thỡ xỏc định bộ thụng số thủy lực của hệ thống sụng với kết quả mụ phỏng như sau:
Bảng 3.11: Hệ số nhỏm trung bỡnh của cỏc đoạn sụng
STT Sụng Đoạn Hệ số nhỏm
1
Thu Bồn
Nụng Sơn - Quảng Huế 0.010 - 0.031
2 Quảng Huế - Vĩnh Điện 0.015 - 0.041
3 Vĩnh Điện - Cửa Đại 0.025 -0.055
4
Vu Gia
Thành Mỹ - Quảng Huế mới 0.025 - 0.035
5 Quảng Huế mới - Quảng Huế cũ 0.020 - 0.040
6 Quảng Huế cũ - Ái Nghĩa 0.010 - 0.040
7 Ái Nghĩa - Yờn 0.010 - 0.045
8 Yờn - Hàn 0.025 - 0.040
9
Vĩnh Điện
Thu Bồn - Thanh Quýt 0.025 - 0.030
10 Thanh Quýt - Quỏ Giỏng 0.025 - 0.030
11 Quỏ Giỏng – Vu Gia 0.025 - 0.030
12
Quảng Huế
Quảng Huế mới 0.035 - 0.050
13 Quảng Huế cũ 0.025 - 0.035
14 Nhập lưu - Thu Bồn 0.025 - 0.035
15 Lạc Thành Lạc Thành 0.025 - 0.030
16 Quỏ Giỏng Quỏ Giỏng 0.025 - 0.030
17 La Thọ-Thanh Quýt La Thọ-Thanh Quýt 0.025 - 0.030
Kết quả hiệu chỉnh trận lũ XI/1998
Kết quả diễn tốn q trỡnh lũ trờn hệ thống sơng Vu Gia – Thu Bồn với trận lũ từ ngày 10/XI – 14/XI/ 1998 bằng mơ hỡnh thủy lực một chiều HEC-RAS thể hiện ở hỡnh 3.14 và hỡnh 3.15, cho thấy rằng cú sự phự hợp giữa kết quả tớnh tốn và thực đo về hỡnh dạng đường q trỡnh dịng chảy. Kết quả tớnh đỏnh giỏ sai số (bảng 3.12) cho hệ số NASH cho cỏc trạm với kết quả tốt dao động trờn 0.9 và hệ số tương quan R nằm trong khoảng từ 0.89 đến 0.99. Cỏc đường quỏ trỡnh mực nước tớnh tốn và thực đo tại cỏc trạm cho thấy phần chõn lũ lờn và xuống thỡ kết quả mơ phỏng là khỏ đạt, tuy nhiờn phần đỉnh lũ cú sự chờnh là tương đối nhưng vẫn nằm trong phạm vi cú thể chấp nhận được. Sự sai lệch này
vào, điều kiện ban đầu của lưu vực, đặc điểm địa hỡnh lịng sụng và số liệu biờn triều tại cỏc cửa sụng.
Sụng Thu Bồn
a. Giao Thủy b.Cõu Lõu
Hỡnh 3.14: Biểu đồ so sỏnh đường q trỡnh mực nước thực đo và tớnh toỏn tại cỏc trạm trờn sụng Thu Bồn trận lũ 11/1998
Sụng Vu Gia
a. Hội Khỏch b. Ái Nghĩa
Hỡnh 3.15: Biểu đồ so sỏnh đường quỏ trỡnh mực nước thực đo và tớnh tốn tại cỏc trạm trờn sụng Vu Gia trận lũ 11/1998
Bảng 3.12: Bảng đỏnh giỏ kết quả mụ phỏng của trận lũ 11/1998
Chỉ tiờu Giao Thủy Cõu Lõu Hội Khỏch Ái Nghĩa
Nash 0.994 0.979 0.998 0.993
R 0.998 0.991 0.898 0.996
Với kết quả hiệu chỉnh xỏc định hệ số nhỏm cho cỏc mặt cắt trờn hệ thống sụng trờn luận văn đi đỏnh giỏ mức độ tin cậy của mơ hỡnh cũng như cỏc kết quả tớnh tốn và tiến hành kiểm định mơ hỡnh thuỷ lực với trận lũ năm 2009.
Kết quả kiểm định với trận lũ năm 2009
Sụng Thu Bồn
a. Giao thủy b. Cõu lõu
Hỡnh 3.16: Biểu đồ so sỏnh đường q trỡnh mực nước thực đo và tớnh toỏn tại cỏc trạm trờn sụng Thu Bồn trận lũ 2009
Sụng Vu Gia
a. Hội Khỏch b. Ái Nghĩa
Hỡnh 3.17: Biểu đồ so sỏnh đường quỏ trỡnh mực nước thực đo và tớnh tốn tại cỏc trạm trờn sụng Vu Gia trận lũ trận lũ năm 2009
Bảng 3.13: Bảng đỏnh giỏ kết quả mụ phỏng của trận lũ năm 2009
Chỉ tiờu Giao Thủy Cõu Lõu Hội Khỏch Ái Nghĩa
Nash 0.933 0.982 0.993 0.989
Kết quả kiểm định với trận lũ năm 2009 nhằm đỏnh giỏ độ chớnh xỏc khi mơ phỏng thủy lực kết quả tớnh tốn và số thực đo tại cỏc trạm kiểm tra cho thấy kết quả tương đối phự hợp. Cỏc kết quả tớnh tốn cú sự đồng dạng, cựng pha với cỏc số liệu thực tế, chờnh lệch đỉnh tại 3 trạm Cõu Lõu, Hội Khỏch và Ái Nghĩa là khụng nhiều tuy nhiờn trạm Giao thủy chờnh lệch đỉnh tương đối lớn lờn đến 0.44m. Đỏnh giỏ kết quả với hệ số NASH cho kết quả rất tốt nằm trong khoảng trờn 0.9. Với kết quả kiểm định như vậy thỡ bộ thơng số của mơ hỡnh hồn tồn cú thể ứng dụng vào cỏc bước tớnh tốn tiếp theo.
3.2.3 Nghiờn cứu ứng dụng mơ hỡnh HEC - GEORAS mụ phỏng ngập lụt vựng hạ lưu hệ thống sụng Vu Gia – Thu Bồn
HEC - GEORAS là modul sử dụng để tớch hợp giữa dữ liệu GIS và kết quả mụ phỏng thủy lực bằng mơ hỡnh HEC - RAS. Nú được chạy trờn mụi trường ArcGIS dựa trờn trao đổi "dữ liệu hai chiều" giữa HEC - RAS và ArcGIS. HEC- GEORAS xõy dựng một mặt lưới nước và so sỏnh dựa trờn dữ liệu này với DEM để tạo độ sõu ngập lụt và thời gian dựa trờn thụng tin riờng từ HEC - RAS
Về ngun tắc cần phải tớnh tốn xõy dựng bản đồ ngập lụt với 2 trận lũ sử dụng để hiệu chỉnh và kiểm định q trỡnh diễn tốn thủy lực, tuy nhiờn do hạn chế về số liệu đo đạc điều tra vết lũ cũng như số liệu thống kờ tỡnh hỡnh ngập lụt về cỏc trận lũ, nờn trong khuụn khổ luận văn chỉ tiến hành xõy dựng bản đồ để đỏnh giỏ và kiểm định bộ thụng số mơ hỡnh với trận lũ xảy ra năm 2009 với cỏc số liệu ngập lụt thu thập được.
Trớch xuất kết quả của mơ hỡnh thủy lực HEC - RAS
Sau khi tớnh tốn chạy thủy lực tiến hành trớch xuất kết quả mơ hỡnh thủy lực để đưa vào phần mền HEC-GEORAS, lựa chọn giỏ trị lưu lượng (Q), mực nước(H) tại thời điểm muốn hiển thị kết quả bản đồ ngập lụt. Cú thể lựa chọn giỏ trị tại thời điểm lớn nhất hoặc tại thời điểm xuất hiện đỉnh lũ. Kết quả trớch xuất cú dạng đi *. sdf (hỡnh 3.18) và sau đú được chuyển về dạng *.xml để xử lý trờn phầm mềm ARCGIS 10.1 nhằm xõy dựng cỏc vựng ngập lụt với độ sõu ngập khỏc nhau.