5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu
3.2.4 Xây dựng bản đồ ngập lụt cho khu vực Xuân Thủy
3.2.4.1 Số liệu đầu vào:
- Biên trên:
Biên lưu lượng ứng với các kịch bản, với 17 biên lưu lượng: Cống số 7, Chợ Đê, C.Đông Nê, C.Trà Thượng, vị trí 136, Vị trí 102, Vị trí 201, Vị trí 174, Vị trí 186, Vị trí 93, Vị trí 69, Vị trí 138, Vị trí 89, C.Ngô Đồng, C.Quất Lâm, Vị trí 182, Vị trí 110.
Ở đây được giả thiết các cống được đóng nên biên lưu lượng bằng 0. - Biên dưới:
Biên dưới là biên mực nước cửa Hạ Lan. Được tính theo các kịch bản nước biển dâng.
Biên được dùng có chuỗi số liệu năm 1/1/1980 đến 12/11/1999.
Biên được dùng có chuỗi số liệu ngày liên tục từ 1/1/1980 đến 12/11/1999. Theo kịch bản nước biển dâng biên dưới (biên cửa Hạ Lan) được tính là mực nước của Hạ Lan từ 1/1/1980 đến 12/11/1999 cộng thêm với lượng nước biển dâng theo từng năm đó ghi tại bảng trên (Bảng 3.3).
*) Xây dựng cơ sở dữ liệu:
- Dữ liệu địa hình: Bản đồ mô hình số độ cao khu vực nghiên cứu được xây dựng với độ phân giải 40m x 40m và các dữ liệu mặt cắt ngang sông cho lưu vực nghiên cứu.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
- Dữ liệu thủy văn: Bao gồm các số liệu về biên lưu lượng và mực nước tại một số trạm thủy văn,...
*/ Xây dựng bản đồ ngập lụt bằng Mike11 GIS:
Đề tài sử dụng bộ mô hình Mike 11 và Mike 11 GIS của Viện Thủy Lực Đan Mạch (DHI) để xây dựng bản đồ ngập lụt cho vùng lưu vực sông Sò. Trong đó, phần mô hình Mike 11 thực hiện các tính toán thủy văn, thủy lực nhằm đưa ra các giá trị mực nước, lưu lượng tại tất cả các mặt cắt trên hệ thống sông, sau đó những giá trị này được đưa lên bản đồ tương ứng với vị trí trong không gian của mỗi mặt cắt từ đó xác định được phạm vi và độ sâu ngập lụt gây ra bởi các trường hợp nước biển dâng bằng mô hình Mike 11 GIS.
Từ các kết quả tính toán từ mô hình Mike 11, ta xây dựng các bản đồ ngập lụt ứng với các trường hợp nước biển dâng như sau:
Sử dụng các kết quả của Mike 11 và các số liệu khác bao gồm: + Bản đồ cao độ số dạng TIN
+ Hệ thống sông + Mặt cắt ngang sông
+ Mực nước tính toán tại các mặt cắt
Số liệu mô hình Mike 11 sử dụng để tính toán giá trị mực nước tại các mặt cắt là số liệu mực nước ở cửa sông Hạ Lan từ 1/1/ 1980 đến 12/11/1999 ứng với trường hợp hiện trạng (và cộng thêm với lượng nước biển dâng theo từng năm như đã ghi tại bảng 3.3 ở trên ứng với các năm 2020, 2030, 2050, 2060, 2070, 2100 ).
Mạng lưới sông của lưu vực sông Sò
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Hình 3.7: Sơ đồ tính toán mạng lưới sông Sò trong Mike 11
3.2.4.2 Số liệu mặt cắt sông
Dữ liệu về mặt cắt sông bao gồm hai bộ dữ liệu, dữ liệu thô và dữ liệu đã xử lý. Dữ liệu thô là bộ số liệu được mô tả dưới dạng cột từ tài liệu mặt cắt đo đạc được bằng cách dùng trục toạ độ( x,z) thường được lấy từ những cuộc khảo sát, đo đạc lòng sông. Dữ liệu đã xử lý được tính từ dữ liệu thô và có chứa các giá trị tương ứng về cao trình, diện tích mặt cắt, chiều rộng sông, bán kính thủy lực, lực cản. Bảng dữ liệu đã xử lý được dùng trực tiếp vào mô đuyn tính toán.
Mỗi một mặt cắt đơn nhất được xác định bằng ba yếu tố chủ yếu sau đây: Tên sông( river name) là chuỗi, không giới hạn độ dài.
Đặc điểm địa hình (Topo ID) là chuỗi không giới hạn độ dài. Vị trí( chainage) là số biểu thị vị trí của mặt cắt.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Hình 3.9: Mặt cắt editor dữ liệu thô của kênh Cát Xuyên
Hình 3.10: Mặt cắt editor dữ liệu thô của kênh Mã
3.2.4.3 Thông số mô hình
Dữ liệu cuối cùng cần phải có để chạy mô hình là HD parameters, và để xác định được các parameters (thông số) này, cần phải tạo HD parameter file thông qua File menu. Tại đây các điều kiện thủy lực phải được mô tả đầy đủ, ví dụ như hệ số nhám, giá trị mực nước, lưu lượng ban đầu...
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Đối với hệ thống sông này, hệ số nhám của sông được thể hiện trong bảng sau:
Bảng 3.5: Hệ số nhám của sông Sò bao gồm các nhánh và các vị trí
STT Vị trí Độ nhám 1 Chợ đê 0.033333 2 Cát Xuyên 0.033333 3 Quất Lâm 0.033333 4 Đông Nê 0.025 5 S.Mã 0.025 6 Tra Thương 0.025 7 Cống tàu 1 0.03 8 Sông Sò( dòng chính) 0.025 9 Thanh quan 0.023-0.032 10 Cống Lạng 0.028 11 ND 0.03 12 KM7 0.025 13 Trung kính 0.034 14 Cống Giao Sơn 0.034 15 Cống con giữa 0.034 16 Cống Thức Hóa 0.034
Độ nhám không phải là hằng số trên toàn bộ mặt cắt, ví dụ tại một bãi ngập lũ hoặc tại một mặt cắt kênh dẫn phức hợp, biến thiên về độ nhám có thể được đưa vào bằng cách nhập một lực cản tương đối khác 1 vào phần này của đoạn sông. Lực cản thường là tương đối so với lực cản của lòng sông chính. Lực cản tương đối lớn hơn 1.0 thể hiện độ nhám cao hơn và ngược lại. Tại Lưu vực sông Sò độ nhám tính được giao động từ 0,025 đến 0.034 điều này khảng định lực cản trong lòng sông rất nhỏ.
3.2.4.4 Tính toán hiệu chỉnh và kiểm định cho khu vực nghiên cứu
Simulation Editor là file chính tổng hợp bao gồm tất cả các file trên, để chạy được mô phỏng lũ ta phải chỉ đường dẫn đến các file Network, Cross-section, Boundary, HD Parameter mà đã biên tập ở trên tại trang Input của Simulation Editor. Tại đây các editor được chỉnh sửa và nhập đầy đủ dữ liệu để chuẩn bị cho việc chạy mô hình.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Hình 3.12: Sơ đồ file simulation editor trong giao diện chính của Mike 11
3.2.4.5 Bản đồ ngập lụt trong mùa mưa với kịch bản nước biển tăng:
Bản đồ ngập lụt với năm nhiều nƣớc 1971:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
c) Mực nước biển tăng 30 cm d) Mực nước biển tăng 46cm
e) Mực nước biển tăng 75 cm
Hình 3.13: Bản đồ ngập lụt ứng với năm nhiều nước (1971) trong trường hợp mực nước biển: Mực nước biển hiện trạng (a), tăng 12cm (b), tăng 30cm (c)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
*) Bản đồ ngập lụt với năm nƣớc trung bình:
a) Mực nước biển hiện trạng năm 1999 b) Mực nước biển tăng 12 Cm
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
e) Mực nước biển tăng 75Cm
Hình 3.14: Bản đồ ngập lụt tương ứng với năm nước trung bình (1999) trong trường hợp mực nước biển: Hiện trạng (a), tăng 12cm (b), tăng 30cm (c) tăng
46cm (d), tăng 75cm (e)
*) Bản đồ ngập lụt ứng với năm ít nƣớc
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
c) Mực nước biển tăng 30 cm d) Mực nước biển tăng 46 cm
e) Mực nước biển tăng 75Cm
Hình 3.15: Bản đồ ngập lụt tương ứng với năm ít nước (1989) trong trường hợp nước biển: Hiện trạng (a), tăng 12cm (b), tăng 30cm (c) tăng 46cm
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
3.2.4.6 Đánh giá các mô hình dự đoán ngập lụt khu vực tỉnh Nam Định
Để có biện pháp thích ứng đối với ngập lụt do tác động của biến đổi khí hậu và nước biển dâng ở tỉnh Nam Định mà trước hết là lưu vực Sông Sò là một trong những khu vực chịu tác động ngập lụt mạnh nhất của tỉnh Nam Định. Trên cơ sở bản đồ ngập lụt báo cáo đã thống kê diện tích ngập lụt lưu vực Sông Sò ứng với năm ít nước, trung bình, nhiều nước và ứng mỗi kịch bản nước biển dâng đến năm 2100. Kết quả thể hiện ở bảng 3.6 dưới đây:
Bảng 3.6: Bảng tổng hợp kết quả tính toán ngập lụt trong mùa mƣa
3Năm
kịch bản
Năm Ít Nƣớc (1989) Năm Nƣớc Trung Bình (1999) Năm Nhiều Nƣớc (1985) Mức Ngập Diện Ngập Mức Ngập Diện Ngập Mức Ngập Diện Ngập Hiện Trạng 0-1 m 3517,9 ha 0-1 m 2505,2 ha 0-1 m 1978,4 ha 12 cm (Năm 2020) 0-1 m 3605,8 ha 0-1 m 3251,6 ha 0-1 m 2815,9 ha 30 cm (Năm 2050) 0-1 m 4673,7 ha 0-1 m 4427,6 ha 0-1 m 3978,5 ha 46 cm (Năm 2070) 0-1 m 6149,8 ha 0-1 m 5704,4 ha 0-1 m 5113,2 ha 1-2 m 400,7 ha 1-2 m 66,2 ha 75 cm(Năm 2100) 0-1 m 18202,3 ha 0-1 m 18025,9 ha 0-1 m 16936,7 ha 1-2 m 2128,9 ha 1-2 m 1941,6 ha 1-2 m 1603,5 ha Từ bảng trên có thể thấy:
Đối với năm nƣớc ít:
Diện tích ngập tăng từ 3517.9 ha với năm hiện trạng lên 18202,3 ha khi nước biển dâng thêm 75 cm ứng với độ sâu từ 0-1 mét
Đối với năm nƣớc trung bình:
Diện tích ngập tăng từ 2505,2 ha với năm hiện trạng lên 18025,9 ha khi nước biển dâng thêm 75 cm ứng với độ sâu từ 0-1 mét
Đối với năm nƣớc nhiều:
Diện tích ngập tăng từ 1978,4 ha với năm hiện trạng lên 16936.7 ha khi nước biển dâng thêm 75 cm ứng với độ sâu từ 0-1 mét
Nhƣ vậy:
- Khi thay đổi kịch bản (mực nước biển tăng lên) thì diện ngập và mức ngập cũng tăng lên.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
- Từ kịch bản nước biển dâng 46 cm (năm 2100) trở đi bắt đầu xuất hiện thêm
mức ngập mới.
- Đối với các trường hợp năm ít nước, năm nước trung bình và năm nhiều nước cũng có sự khác nhau về diện ngập. Cụ thể: năm ít nước diện ngập là lớn nhất và năm nhiều nước diện ngập là nhỏ nhất.
Như vậy ở bất ký năm nào (nước ít, nước nhiều, nước trung bình), khả năng mất đất canh tác là rất lớn do mực nước biển dâng gây ngập úng và nhiễm mặn, vì
vậy cần phải tăng cường đê biển, bố trị lại các cống tiêu và thoát nước hợp lý. Cụ
thể như sau:
- Nâng cao hệ thống quản lý đê và đê biển
- Mở thêm các cống tưới ở phía thượng nguồn sông Hồng của tỉnh Nam Định
những nơi xâm nhập mặn chưa thể lên tới. Song song với việc mở thêm cống cần
cải tạo lại hệ thống thủy lợi, đưa nước ngọt từ phía Tây Bắc tỉnh Nam Định xuống phía Đông.
- Xây dựng thêm các trạm bơm tiêu nước ở hạ nguồn sông Đáy đề phòng khi nước biển dâng các cống không còn khả năng tiêu nước.
- Nghiên cứu lai tạo các giống lúa có khả năng chịu ngâp, chịu mặn để bố trí cơ
cấu thời vụ cho các vùng phía lưu vực sông Sò, sông Ninh Cơ tỉnh Nam Định, nơi có
khả năng thời gian ngập úng và nhiễm mặn cao hơn các khu vực khác trong tỉnh.