Nghiên cứu xây dựng bản đồ ngập lụt hạ lưu

lưu vực sông Ba

Bùi Minh Hòa

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Luận văn Thạc sĩ ngành: Thủy văn học; Mã số: 60 44 90

Người hướng dẫn: TS. Huỳnh Thị Lan Hương

Năm bảo vệ: 2012

Abstract: Đánh giá tổng hợp đặc điểm tự nhiên, kinh tế xã hội và hệ thống tài nguyên

nước trên lưu vực sông Ba. Áp dụng thành công mô hình EFDC để tính toán, mô

phỏng diện ngập, độ sâu ngập và trường vận tốc tại các vị trí thuộc vùng hạ lưu sông

Ba. Qua đó có thể sử dụng mô hình để phục vụ công tác dự báo, cảnh báo và phòng

chống lũ. Xây dựng được các bản đồ cảnh báo cho khu vực nghiên cứu ứng với trận lũ

thực năm 2009 và các tần suất lũ 1%, 2%, 5% và 10%.

Keywords: Bản đồ; Sông Ba; Thủy văn học

Content

MỞ ĐẦU

i. Đặt vấn đề

Từ xưa tới nay lũ lụt luôn là mối đe dọa hàng đầu và đã gây ra nhiều thiệt hại về người

và của. Cùng với sự tăng trưởng của các ngành kinh tế và sự phát triển của xã hội, đòi hỏi

công tác quản lý, phòng chống thiên tai đặc biệt là lũ lụt nhằm đảm bảo mức độ an toàn ngày

càng cao và hạn chế đến mức thấp nhất về thiệt hại.

Trong quá trình phát triển kinh tế - xã hội, việc khai thác tổng hợp tài nguyên nước

cho các mục đích khác nhau trên các hệ thống sông thuộc miền Trung nói chung và lưu vực

sông Ba nói riêng đã đem lại những giá trị to lớn về của cải xã hội đóng vai trò quan trọng cho

các ngành kinh tế trong tỉnh như: du lịch, công nghiệp, thủy lợi, năng lượng, thủy sản, nông

nghiệp...

Sông Ba là một trong những con sông lớn ở miền trung Trung Bộ Việt Nam với tổng

diện tích lưu vực 14.132 km2 nằm trên địa phận 3 tỉnh Gia Lai, ĐakLak và Phú Yên. Hàng

năm, về mùa lũ, nước sông Ba dồn từ thượng lưu về gây ngập lụt nghiêm trọng cho hạ lưu

sông Ba. Lũ đã gây ngập lụt, thiệt hại khá lớn về người và tài sản trên lưu vực. Mưa lũ gây

2

chết người, nhà cửa bị ngập, bị sập, các công trình hạ tầng cơ sở như trường học, bệnh viện bị

hư hỏng, đường sá cầu cống công trình thuỷ lợi bị sạt lở, bị vỡ và bồi lấp. Diện tích đất trồng

trọt bị ngập lâu ngày làm cho lúa, hoa màu và các loại cây trồng khác bị chết gây thất thu.

Theo thống kê một số năm gần đây cho thấy tình hình lũ lụt trên lưu vực ngày càng nghiêm

trọng với mức độ thiệt hại có xu thế ngày càng tăng:

Lũ năm 1990 thiệt hại 21,6 tỷ đồng; Lũ năm 1992 thiệt hại 51,5 tỷ đồng; Lũ năm 1993

thiệt hại 394 tỷ đồng; Lũ năm 1995 thiệt hại 17 tỷ đồng; Lũ năm 1999 thiệt hại 50 tỷ đồng.

Năm 2009, lưu lượng nước về sông Ba do Trung Tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn tỉnh Phú

Yên này đo được gần 15.000 m3/s nhưng đã làm cả hạ du ngập trắng, thiệt hại nặng cho vùng

hạ du lưu vực sông Ba. [6]

Do tính chất nghiêm trọng của lũ đối với vùng hạ lưu sông Ba, đồng thời hiện nay quy

hoạch phòng chống lũ riêng cho lưu vực chưa được xây dựng nên việc cần thiết hiện nay là

phải xây dựng cơ sở khoa học và thực tiễn nhằm đưa ra được phương án phòng chống lũ bảo

vệ cho vùng hạ lưu sông Ba đồng thời phục vụ phát triển kinh tế xã hội trong vùng.

Nhằm mục tiêu giảm thiểu các thiệt hại do lũ lụt gây ra, đề xuất các phương án phòng

chống thông qua các cảnh báo về khả năng và diện tích ngập lụt ứng với các trận lũ khác

nhau, nghiên cứu này tiên hành: “ Nghiên cứu xây dựng bản đồ ngập lụt hạ lưu lưu vực

sông Ba”. Kết quả nghiên cứu sẽ là cơ sở quy hoạch phòng chống lũ cho cả khu vực cũng như

làm tài liệu tham khảo cho các nhà hoạch định chính sách và ra quyết định ở địa phương.

ii. Ý nghĩa của bản đồ ngập lụt

Bản đồ ngập lụt là một công cụ trực quan cho phép nắm bắt được khả năng ngập lụt khi

dự báo được diễn biến mực nước ở một vị trí đặc trưng nào đó trong khu vực ngập. Điều này rất

cần thiết cho các nhà quản lý khi quyết định xử lý tình huống khẩn cấp. Bản đồ ngập lụt nhằm:

1. Cho biết trước diện tích ngập, mức ngập tại bất kỳ điểm nào trong vùng ngập khi biết

được cấp mực nước lũ tại điểm chốt.

2. Đánh giá nguy cơ thiệt hại hàng năm và việc phân tích chi phí - lợi ích của những dự án

công trình phòng chống ngập lụt.

3. Tạo cơ sở lựa chọn và phối hợp các biện pháp phòng lụt và ngập úng.

4. Trợ giúp thực hiện phân vùng quản lý sử dụng đất trong khu vực thường xuyên ngập úng.

5. Tạo cơ sở nghiên cứu biện pháp phòng ngập trong xây dựng cơ bản.

6. Thiết kế và vận hành các công trình khống chế ngập úng. Việc thiết kế và vận hành các

công trình khống chế ngập như hồ chứa, trạm bơm phải dựa vào nhiều tài liệu nghiên cứu,

tính toán thuỷ văn, thuỷ lực trong đó bản đồ ngập lụt là tài liệu không thể thiếu.

Quy trình Vận hành hồ chứa đã có ảnh hưởng rất lớn đến ngập lụt vùng hạ lưu, điều

3

này cần được đánh giá đầy đủ hơn.

iii. Mục tiêu, phương pháp:

1. Mục tiêu :

Xây dựng bản đồ ngập lụt do ảnh hưởng của trận lũ thực năm 2009 và các bản đồ ngập

lụt ứng với các tần suất lũ đặc trưng nhằm trợ giúp cho việc hoạch định các hoạt động kinh tế

- xã hội trong trong khu vực hạ lưu sông Ba .

2. Phương pháp

Hiện nay trên thế giới có 2 phương pháp được sử dụng để xây dựng bản đồ ngập lụt, đó

là:

a. Xây dựng bản đồ ngập lụt dựa vào điều tra các trận lũ lớn thực tế đã xảy ra.

b. Xây dựng bản đồ ngập lụt dựa vào việc mô phỏng bằng các mô hình thủy văn, thủy lực.

Luận văn này sử dụng phương pháp thứ 2, tập trung vào ứng dụng các mô hình thủy

văn, thủy lực kết hợp với cơ sở dữ liệu GIS để xây dựng bản đồ ngập lụt.

CHƢƠNG 1: ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN VÀ XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU

LIÊN QUAN ĐẾN NGẬP LỤT

Giới thiệu tổng quan về khu vực nghiên cứu:

Lưu vực sông Ba nằm ở miền Trung Trung Bộ Việt Nam có hình dạng chữ L. Phạm vi lưu

vực ở : 12035‟ đến 14

038‟ vĩ độ Bắc và 108

000‟ đến 109

055‟ kinh độ Đông.

Phía Bắc giáp lưu vực sông Trà Khúc; Phía Nam giáp lưu vực sông Cái và sông

Sêrêpôk; Phía Tây giáp lưu vực sông Sêsan và sông Sêrêpôk; Phía Đông giáp lưu vực sông

Kône, sông Kỳ Lộ và biển Đông.

Diện tích tự nhiên toàn lưu vực là 14.132 km2

nằm trên địa phận hành chính của 15

huyện, thị thuộc 3 tỉnh Gia Lai, Đak Lăk và Phú Yên bao gồm hầu hết diện tích đất đai các

huyện K„bang, An Khê, KonchRô, Mưang Yang, A. Yunpa, K.Rông Pa, K.Rông H Năng,

Mưa Rak, Sơn Hoà, sông Hinh, Tuy Hoà và thị xã Tuy Hoà và một phần diện tích các huyện

Chư Sê, Ea H Leo, Krông Buk, Eaka. Tổng diện tích nông nghiệp 352.811 ha.

Phú Yên là một tỉnh thuộc duyên hải Nam Trung Bộ, phía Bắc giáp tỉnh Bình Định, phía Nam

giáp tỉnh Khánh Hòa, phía Tây giáp tỉnh Gia Lai và Đắc Lắc, phía Đông giáp Biển Đông.

Diện tích tự nhiên toàn tỉnh là 5.045km2

giới hạn bởi tọa độ 12039‟

10‟‟

đến 13045‟20‟‟ độ vĩ

bắc, 108039‟45‟‟

đến 109029‟20‟‟

độ kinh Đông. Có đường Quốc lộ 1A và đường sắt Bắc

Nam chạy qua, có sân bay Đông Tác, cảng biển Vũng Rô. Đặc biệt phía Tây giáp ranh với

vùng Tây Nguyên rộng lớn, được nối liền bằng quốc lộ 25, tỉnh lộ 645 và hưởng chung nguồn

4

nước sông Ba. Phía Đông giáp Biển Đông với nhiều loài hải sản phong phú, trữ lượng lớn, có

thể đánh bắt quanh năm. Bờ biển Phú Yên dài 198km chạy từ Cù Mông đến Vũng Rô, một

bên là núi một bên là biển với nhiều bãi tắm đẹp, cấu trúc khá đặc biệt xen kẽ rất nhiều đầm,

vịnh, vũng, mũi điển hình như đầm Cù Mông, đầm Ô Loan, Vũng Rô và vịnh Xuân Đài đều là vị trí

thuận lợi để phát triển du lịch và nuôi trồng hải sản.

Lưu vực sông Ba có dạng chữ L, phình rộng ở trung lưu và thu hẹp ở hai đầu thượng và

hạ lưu. Mạng lưới sông ngòi khá dầy và được phân bố đều khắp trong vùng. Chiều rộng bình

quân lưu vực 48,6km, có nơi rộng 80 km.

Dòng chính sông Ba được bắt nguồn từ đỉnh Ngọc Rô (tỉnh Kon Tum) cao 1.544m, sông

chảy qua các tỉnh KonTum, Gia lai, ĐakLăk và Phú Yên. Diện tích lưu vực sông Ba 14132

km2

với chiều dài 374 km, mật độ lưới sông 0,22 km/km2. Từ thượng nguồn tới gần An Khê,

sông chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam qua địa hình hiểm trở, chia cắt mạnh, lòng sông

hẹp, lắm thác ghềnh, độ dốc lòng sông 20%. Sông Ba có nhiều nhánh sông , suối nhỏ đổ vào

trong đó có 36 phụ lưu cấp I, 54 phụ lưu cấp II, 14 phụ lưu cấp III.

Từ Cheo Reo đến thị trấn Củng Sơn, sông chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam lại

nhận thêm nước của phụ lưu sông Krong H,

Năng, diện tích lưu vực 1750 km2, chiều dài sông

130km, đổ vào bên phải sông Ba tại ranh giới Gia Lai - Phú Yên. Sông Hinh diện tích lưu vực

932km2, dài 85km, bắt nguồn từ dãy núi Chư Mu cao 2051m, đổ vào bên phải Sông Ba tại xã

Đức Bình Đông huyện Sông Hinh, đây là vùng mưa lớn nhất trong toàn lưu vực sông Ba.

Năm 2000 thuỷ điện Sông Hinh bắt đầu tích nước phát điện, làm cho chế độ thuỷ văn ở đây

khác biệt cón bản đặc biệt là trong mùa lũ.

Đoạn sông cuối cùng chảy theo hướng gần như Tây - Đông, nhưng từ Đồng Bò, sông

hơi chuyển hướng lệch về phía Bắc và đổ nước ra cửa Đà Rằng. Đoạn sông này còn nhận

thêm nước sông Con, sông Cái bên trái, sông Đồng Bò bên phải, lòng sông khá rộng, độ dốc

nhỏ chỉ khoảng 1‰. Dọc theo hai bên bờ sông là các bãi bồi rộng lớn tạo thành cánh đồng phì

nhiêu, trù phú. (hình 2)

Ngoài dòng chính, lưu vực sông Ba có 3 nhánh sông đáng chú ý:

Sông Ayun: bắt nguồn từ đỉnh núi Krong Hơ Dung ở độ cao 1.220m, chảy theo hướng

Bắc Nam, sau chuyển hướng Tây Bắc - Đông Nam rồi nhập với dòng chính sông Ba tại vị trí

cách thị trấn Cheo Reo khoảng 1km về phía Bắc. Sông có diện tích lưu vực 2.950km2, độ dài

sông 175km.

Sông Krong H'Năng: bắt nguồn từ đỉnh núi Chư Tung ở độ cao 1.215m. Hướng dòng

chảy tương đối phức tạp song chủ yếu là Bắc - Nam và Tây Bắc - Đông Nam rồi nhập với

5

sông chính tại ranh giới Gia Lai và Phú Yên. Sông có diện tích lưu vực là 1.840km2, độ dài là

130km.

CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT

Các quá trình mô phỏng bằng mô hình thủy văn và thủy lực trên đây mới chỉ cho

chúng ta bức tranh về diện ngập, trường vận tốc, độ sâu ngập dưới dạng các hình ảnh số liệu.

Với số liệu thô này mới chỉ xây dựng được các bản đồ giấy thể hiện các trận ngập lụt xảy ra

mà chưa thể có các dạng thông tin hữu ích cần thiết. Ngày nay với sự phát triển không ngừng

của công nghệ thông tin địa lý thì những số liệu, dữ liệu trên lại là một phần không thể thiếu,

là cơ sở dữ liệu để các công cụ GIS tiến hành tính toán, phân tích và triết xuất ra các dạng dữ

liệu cần thiết để xây dựng bản đồ ngập lụt.

Khái niệm hệ thống thông tin địa lý

GIS (Geographic Information System) là một nhánh của công nghệ thông tin được

hình thành vào những năm 1960 và phát triển rất rộng rãi trong 10 năm lại đây. GIS ngày nay

là công cụ trợ giúp quyết định trong nhiều hoạt động kinh tế - xã hội, quốc phòng của nhiều

quốc gia trên thế giới. GIS có khả năng trợ giúp các cơ quan chính phủ, các nhà quản lý, các

doanh nghiệp, các cá nhân... đánh giá được hiện trạng của các quá trình, các thực thể tự nhiên,

kinh tế - xã hội thông qua các chức năng thu thập, quản lý, truy vấn, phân tích và tích hợp các

thông tin được gắn với một nền hình học (bản đồ) nhất quán trên cơ sở tọa độ của các dữ liệu

đầu vào...

Hệ thống thông tin địa lý là một tập hợp các công cụ cho việc thu thập, lưu trữ, thể

hiện và chuyển đổi các dữ liệu mang tính chất không gian từ thế giới thực để giải quyết các

bài toán ứng dụng phục vụ cho các mục đích cụ thể. Là phương pháp để hình dung, mô

phỏng, phân tích và thể hiện dữ liệu không gian.

Xét dưới góc độ hệ thống, thì GIS có thể được hiểu như một hệ thống gồm các thành

phần: con người, phần cứng, phần mềm, cơ sở dữ liệu và quy trình - kiến thức chuyên gia, nơi

tập hợp các quy định, quy phạm, tiêu chuẩn, định hướng, chủ trương ứng dụng của nhà quản

lý, các kiến thức chuyên ngành và các kiến thức về công nghệ thông tin. Hệ thống thông tin địa

lý là hệ thống quản lý, phân tích và hiển thị tri thức địa lý, tri thức này được thể hiện qua các

tập thông tin:

Các bản đồ: giao diện trực tuyến với dữ liệu địa lý để tra cứu, trình bày kết quả và sử

dụng như là một nền thao tác với thế giới thực;

6

Các tập thông tin địa lý: thông tin địa lý dạng file và dạng cơ sở dữ liệu gồm các yếu

tố, mạng lưới, topology, địa hình, thuộc tính;

Các mô hình xử lý: tập hợp các quy trình xử lý để phân tích tự động;

Các mô hình dữ liệu: GIS cung cấp công cụ mạnh hơn là một cơ sở dữ liệu thông

thường bao gồm quy tắc và sự toàn vẹn giống như các hệ thông tin khác. Lược đồ, quy tắc

và sự toàn vẹn của dữ liệu địa lý đóng vai trò quan trọng

Metadata: hay tài liệu miêu tả dữ liệu, cho phép người sử dụng tổ chức, tìm hiểu và

truy nhập được tới tri thức địa lý…

Hệ thống thông tin địa lý (GIS) sử dụng cơ sở dữ liệu địa lý (geodatabase) làm dữ liệu

của mình, bao gồm các thành phần như sau:

Tập hợp các dữ liệu dạng vector (tập các điểm, đường và vùng);

Tập hợp các dữ liệu dạng raster (dạng mô hình DEM hoặc ảnh);

Tập hợp các dữ liệu dạng mạng lưới (ví dụ như đường giao thông, lưới cấp thoát

nước, lưới điện ...);

Tập hợp các dữ liệu địa hình 3 chiều và bề mặt khác;

Dữ liệu đo đạc;

Dữ liệu dạng địa chỉ;

Các bảng dữ liệu là thành phần quan trọng của cơ sở dữ liệu không gian, được liên kết

với các thành phần đồ họa với nhiều kiểu liên kết khác nhau.

GIS được sử dụng để cung cấp thông tin nhanh hơn và hiệu quả hơn cho các nhà hoạch

định chính sách. Các cơ quan chính phủ dùng GIS trong quản lý các nguồn tài nguyên thiên

nhiên, trong các hoạt động quy hoạch, mô hình hoá và quan trắc.

Các phƣơng pháp GIS xây dựng bản đồ ngập lụt

Rất nhiều các phần mềm GIS được ứng dụng trong ngành KTTV, đặc biệt hữu ích

trong lĩnh vực quản lý lưu vực cũng như xây dựng bản đồ ngập lụt. dưới đây là quy trình

chung khi tiến hành thành lập bản đồ ngập lụt (hình 14).

Xây dựng quản lý cơ sở dữ liệu

Các dữ liệu về lưu vực sông nghiên cứu được thu thập, số hóa từ các phần mềm khác

nhau như MicroStation, Mapinfo, ArcGIS, sau đó được quản lý thống nhất và lưu lại dưới

dạng .TAB file trong Mapinfo.

7

Chuẩn bị, phân tích và đánh giá các thông số cho mô hình, vấn đề chuẩn bị dữ liệu và

thông số đầu vào cho các mô hình là một trong những vấn đề lớn nhất, đòi hỏi tốn nhiều thời

gian và khá phức tạp.

Sơ đồ xây dựng bản đồ ngập lụt bằng phương pháp GIS

Trong trường hợp liên kết với mô hình thủy văn - thủy lực, GIS là một hợp phần

quan trọng không thể thiếu được. Vai trò của công cụ GIS thể hiện ở:

1. Tổng hợp và chọn lọc tài liệu như là đầu vào cần thiết cho mô hình thủy văn, thủy

lực đặc biệt trong đó là việc phân tích các đặc trưng bề mặt của lưu vực.

2. Phân tích, hình dung và đánh giá diện tích và mức độ ngập lụt sử dụng các kết quả

tính toán từ mô hình nêu trên.

3. Bằng các mô hình hóa tài liệu về các trận mưa dưới các tình huống (lượng mưa, phân

bố mưa) khác nhau trong nhóm GIS, chúng ta có thể trả lời hàng loạt câu hỏi dạng “nếu - thì”

về quan hệ mưa - lũ - ngập lụt trong một thời gian nhanh nhất.

Cũng cần nhận thấy rằng, do liên kết với mô hình thủy văn - thủy lực nên đòi hỏi tài liệ

đầu vào cho GIS cũng sẽ khác với yêu cầu tài liệu đầu vào cho GIS trong các trường hợp

thông thường khác. Quá trình xây dựng đầu vào cho mô hình rất quan trọng vì nó sẽ quyết

định mức độ chính xác của việc dự báo. Các thông tin đầu vào cần thiết cho việc phân tích,

tổng hợp trong quy trình được xây dựng và chuẩn bị trong GIS bao gồm:

1. Dữ liệu độ cao địa hình;

2. Dữ liệu hướng dòng chảy;

3. Dữ liệu về phân chia lưu vực;

4. Dữ liệu về dòng chảy;

5. Dữ liệu về thủy văn đất;

6. Dữ liệu phân bố không gian của trạm đo mưa;

7. Dữ liệu cao trình đường giao thông, đê điều;

8. Dữ liệu về hồ, mặt nước;

9. Dữ liệu về vùng không bị ảnh hưởng của ngập lụt;

Các thông tin đầu vào như trên đều được sử dụng cho toàn bộ quá trình tính toán và

mô phỏng ngập lụt. Nếu dùng các phương pháp truyền thống để tích hợp các thông tin trên sẽ

gặp rất nhiều khó khăn và tốn thời gian, nhưng với GIS và tiện ích mở rộng, các thông tin này

Thực đ ị a Thu thậ p dữ liệ u GIS

Phân loạ i ả nh VT & cậ p nhậ t dữ liệ u GIS

Dữ liệ u GIS đ ã đ ược cậ p nhậ t

Kế t quả từ mô hình thủ y lực

Các công cụ củ a GIS

Kế t quả : bả n đ ồ ngậ p lụ t

Thu thậ p dữ liệ u

Tiề n xử lý ả nh

8

được tích hợp hoàn toàn tự động, nhanh chóng. Trong trường hợp một thông số đầu vào nào

thay đổi thì việc tính toán lại các thông số đầu vào cũng dễ dàng hơn.

CHƢƠNG 3: XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT KHU VỰC NGHIÊN CỨU Mô hình

mưa rào dòng chảy NAM

Xác định bộ thông số cho mô hình và hiệu chỉnh mô hình được thực hiện bằng việc

thiết lập bộ thông số cho lưu vực phía thượng lưu Củng Sơn, với số liệu lượng mưa ở 3 trạm

Sơn Hòa, Yaun và An Khê. Bộ thông số được hiệu chỉnh bằng giá trị lượng mưa sinh dòng

chảy tới Củng Sơn và lưu lượng thực đo tại Củng Sơn.

Bộ thông số được lấy từ kết quả hiệu chỉnh con lũ 10/1993 trên lưu vực sông Ba phía

thượng lưu trạm Củng Sơn với số liệu của 3 trạm đo mưa trên lưu vực là Sơn Hòa, Ayun và

An Khê. Việc chạy mô hình MIKE NAM để xác định bộ thông số được thực hiện chạy hiệu

chỉnh với con lũ 10/1993 và kiểm định với con lũ tháng 11/2003.

Mô hình EFDC

a. Lựa chọn và xây dựng miền mô hình

Khu vực mô phỏng là nhánh sông chính phần hạ lưu sông Ba từ Củng Sơn đến cửa Đà

Rằng

Sơ hoạ phạm vi mô phỏng hạ lưu sông Ba

9

Miền mô hình được xây dựng thuộc dạng lưới ĐềCác. Đây là dạng lưới mô hình phù

hợp với vùng nghiên cứu vì nó đáp ứng được các đặc điểm về địa hình và dòng chảy trong

sông có độ chính xác khá cao so với dòng chảy thực tế.

Kết quả mô phỏng quá trình ngập lụt bằng mô hình EFDC

Kết quả hiệu chỉnh mô hình:

Trận lũ mô phỏng được trích từ con lũ 10/1993 trong trận lũ này biên trên là lưu lượng

thực đo tại Củng Sơn, biên dưới là biên triều tại cửa Đà Rằng và lượng gia nhập khu giữa tính

từ MIKE NAM. Số liệu mực nước tại trạm Phú Lâm và các điểm điều tra vết lũ cũng được

quan trắc và sử dụng vào việc hiệu chỉnh trong quá trình mô phỏng được thể hiện trong các

hình (hình 27, hình 28và hình 29) và các bảng (bảng 15và bảng 16).

Wa

ter

Su

rfa

ce

Ele

va

tio

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

5.50

6.00

03-Oct-1993 12:00 04-Oct-1993 12:00 05-Oct-1993 12:00 06-Oct-1993 12:00 07-Oct-1993 12:00 08-Oct-1993 12:00

Time (days)

Legend

H_PhuLam-Model

H_PhuLam-Data

Biểu đồ đường quá trình mực nước thực đo và tính toán trận lũ 10/1993

Phú Lâm

Kết quả kiểm định mô hình:

Sau khi hiệu chỉnh, bộ thông số thủy lực đã được chọn sẽ được kiểm định cho con lũ

11/2003 để kiểm định mô hình. Đây là con lũ có mức độ lớn trung bình thường xuyên xảy ra

trên lưu vực. Lưu lượng đỉnh lũ tại Củng Sơn đạt 10000m3/s, trong trận lũ này, mực nước tại

Phú Lâm được quan trắc và sử dụng để đánh giá kết quả kiểm định. Bước thời gian thực hiện

mô phỏng kiểm định cũng được lựa chọn là 1.5s. Kết quả mô phỏng kiểm định cho con lũ

11/2003 được thể hiện trong các hình .

Chỉ tiêu đánh giá sai số thực đo và tính toán tại trạm Phú Lâm

10

∆Hmax (m) ∆tmax (h) Nash (%) R2

0.22 1.2 89 0.86

W

ate

r S

urf

ace

Ele

va

tio

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

Biểu đồ đường quá trình mực nước thực đo và tính toán trận lũ 11/2003

Phú Lâm

Kết quả mô phỏng với trận lũ tháng 11/2009:

Chỉ tiêu đánh giá sai số thực đo và tính toán tại trạm Phú Lâm

∆Hmax (m) ∆tmax (h) Nash (%) R2

0.21 1.3 88 0.85

11

Wate

r S

urf

ace E

levati

on

(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

Biểu đồ đường quá trình mực nước thực đo và tính toán trận lũ 11/2009

Phú Lâm

XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT

Quy trình chuyển kết quả của mô hình EFDC sang GIS và xây dựng bản đồ ngập lụt

Từ kết quả mô hình EFDC xác định thời điểm ngập lớn nhất của khu vực nghiên cứu,

sau đó sử dụng công cụ Export Tecplot trích xuất ra kết quả độ sâu ngập lớn nhất từ mô hình

EFDC. Từ file kết quả tecplot vừa export ở trên sử dụng công cụ của phầm mềm mapinfo đưa

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 tạo ra nền DEM từ phép nội - ngoại suy này, sau đó sử dụng công

Contour Grid để xác định các đường contour và phân cấp độ sâu ngập lụt, sau đó kết hợp với

nền địa hình để hiệu chỉnh, loại bỏ sai số trước khi đưa vào thành lập bản đồ ngập lụt.

Cơ sở dữ liệu về GIS được 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 đường, ký hiệu

Ranhgioixa.Tab, Ranhgioihuyen.Tab

Giao thông: bao gồm đường quốc lộ, tỉnh lộ, đường liên tỉnh, liên huyện,

đường sắt. Dữ liệu dạng đường, ký hiệu: Giaothong.Tab, Duongsat.Tab

Sông ngòi: gồm sông một và hai nét, hồ, đầm lầy. Dữ liệu dạng vùng và

đường, ký hiệu: Thuyhe.Tab

12

Địa danh: bao gồm tên các huyện, xã, phường….Dữ liệu dạng text, ký hiệu:

Diadanh.Tab

Khung và lưới: dạng đường và text, ký hiệu: Khung.Tab, Luoi.Tab.

Đường contour địa hình: dạng đường ký hiệu contour.Tab

của bản đồ tỉ lệ 1: 200 000

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Kết luận

So với một số mô hình thủy văn, thủy lực khác cho thấy mô hình EFDC cho phép tính

toán đồng thời một hệ thống với đầy đủ các thuộc tính đặc trưng của lưu vực.

Qua phân tích tình hình lũ lụt vùng hạ lưu sông Ba có thể nói lũ ở đây khá trầm trọng.

Kết quả tính toán thủy lực cho thấy, khi con lũ chính vụ 10/1993 (là con lũ có lưu lượng 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 ô ngập vùng hạ lưu, trong đó có khoảng 110485 ha

bị ngập sâu trong nước 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 Hòa luôn bị ngập

mỗi khi có lũ

Những năm gần đây, do hoạt động của các hồ chứa phía thượng lưu làm cho tình hình

lũ lụt càng trở nên phức tạp và khó kiểm soát hơn như 10/2010 vừa qua làm TP.Tuy Hòa ngập

sâu trong nước.

Với bộ thông số đã hiệu chỉnh và kiểm định, cho ta kết quả tương đối chính xác về

lượng, dạng lũ và thời gian xuất hiện. Vì vậy có thể sử dụng cho việc mô phỏng, cảnh báo lũ

cho vùng hạ lưu sông Ba.

Vùng nghiên cứu thuộc hạ lưu sông Ba, là vùng thường xuyên bị ngập úng do tác

động của mưa lớn và bão hàng năm gây ảnh hưởng và thiệt hại đến đời sống dân sinh kinh tế.

Để góp phần giảm thiểu nguy cơ ảnh hưởng của lũ lụt luận văn đã xây dựng bản đồ cảnh báo

ngập lụt bằng mô hình thủy động lực học kết hợp với công cụ GIS là hướng tiếp cận hiện đại

và cho kết quả khả quan.

Luận văn cũng đã tổng quan được phương pháp thành lập bản đồ nói chung và phương

pháp GIS để xây dựng bản đồ nói riêng. Xây dựng được quy trình thành lập bản đồ ngập lụt

kết hợp giữa các tài liệu GIS và kết quả mô phỏng từ mô hình thủy động lực học EFDC.

13

Luận văn cũng đã áp dụng thành công mô hình EFDC để tính toán, mô phỏng diện

ngập, độ sâu ngập và trường vận tốc tại các vị trí thuộc hạ lưu lưu vực sông Ba .

Luận văn đã xây dựng được 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 phòng chống lũ cũng như phát triển kinh tế xã hội cho khu

vực nghiên cứu.

Những hạn chế

Chưa 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 còn chưa được hiệu chỉnh thêm chính xác hơn nên việc

mô phỏng còn có những sai sót;

Các kết luận và đánh giá còn mang tính tổng quát, chưa sâu sắc và chi tiết;

Chưa kiểm định với những con lũ có lượng lũ nhỏ để đánh giá bộ thông số được

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 lưu.

Tính toán thêm nhiều trận lũ với các phương án khác nhau nhằm tìm ra bộ thông số

đảm bảo mô phỏng và dự báo tốt.

Xây dựng mô hình 2 chiều và mô 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 nước trầm trọng trong

mùa khô, ngược lại tiềm ẩn nguy cơ gây lũ lụt nặng nề ở hạ lưu. Vì vậy cần có quy trình vận

hành hồ chứa sao cho phục vụ tối ưu mục đích sử dụng.

References

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).

2. Hoàng 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).

14

3. Bộ môn tính toán thủy văn – Trường 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 sông Ba. Tạp

chí khoa học Đại học Quốc gia Hà Nội. Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, T.27 số 1S

– 2011, tr 151-157. Hà Nội.

5. Tổng cục thống kê tỉnh Phú Yên (2010): Niên giám thống kê tỉnh Phú Yên năm 2009.

6. Cấn Thu Văn (2010), luận văn thạc sĩ: Ứng dụng mô hình MIKE-FLOOD tính toán

ngập lụt hạ lưu sông Ba.

Tiếng Anh

1. Craig, P.M., 2009, “Users Manual for EFDC_Explorer: A Pre/Post Processor for the

Environmental Fluid Dynamics Code”, Dynamic Solutions, LLC, Hanoi, Vietnam.

2. Craig, P.M., 2010, “Hydrodynamics of the Lower Nam Hinboun Floodplain Hydraulic

Model”, Dynamic Solutions, LLC, Hanoi, Vietnam.

3. Hamrick, J.M., 1992a: A Three-Dimensional Environmental Fluid Dynamics

Computer Code: Theoretical and Computational Aspects. The College of William and

Mary, Virginia Institute of Marine Science. Special Report 317, 63 pp.

4. Hamrick, J.M., 1996: A User's Manual for the Environmental Fluid Dynamics

Computer Code (EFDC). The College of William and Mary, Virginia Institute of

Marine Science, Special Report 331, 234 pp.