MÔ HÌNH MỨA RÀO DÒNG CHẢYI. MÔ HÌNH TOÁN HỌC TRONG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC:1. Các tính chất của mô hình toán học:a. Thông tin đầu vào:

- Nếu có càng nhiều thông tin đầu vào, mô hình toán học càng có nhiều hi vọng đạt chính xác cao đối với yêu cầu mô tả đối tượng hay sự việc.

- Không có dữ liệu đầu vào, mô hình toán học được gọi là mô hình hộp đen- Có nhiều dữ liệu đầu vào, mô hình toán học gọi là mô hình hộp trắng (hay hộp

trong - clear box model).b. Tính phức tạp:

- Mô hình càng phức tạp, có thể gia tăng tính không chắc chắn của nó.- Lý do là vì mỗi phần riêng biệt của mô hình toán học đóng góp những biến động

nhất định cho đối tượng.- Trong tập hợp nhiều biến số tham số đầu vào, có khi chỉ có vài tham số là chi

phối mạnh hàm mục tiêu (objective function) nghiên cứu.c. Training cho Mô hình toán học:

- Quá trình này còn có thể được gọi là tối ưu hóa mô hình, hoặc thiết lập đường cong xu hướng theo kiểu curve fitting( thường cho các mô hình toán học thông thường, thí dụ như đo một loạt trị số rồi vẽ đường xu hướng của các số liệu đó)

- Tối ưu hóa mô hình là quá trình làm giảm thiểu đến mức tối thiểu sự khác nhau giữa các mục tiêu quan trắc trong thực tế, thông qua việc tính toán tương quan giữa các tham số đầu vào của mô hình.

d. Mô hình có thể được đánh giá:- Mô hình có thể đánh giá bằng cách trả lời các câu hỏi như: mô tả tốt hệ thống

không? Có thể giúp tiên đoán ảnh hưởng của các tham số lên hoạt động hay đáp ứng của đối tượng mục tiêu, mức độ sự tiên đoán đến đâu?...

e. Mô hình toán học giúp không phải làm các thí nghiệm đắt tiền, tốn kém:f. Mô hình toán học càng đơn giản càng tốt, nhưng không nên đơn giản hơn bản chất vốn có của nó:

- Mô hình toán học rất nên đơn giản, nhưng làm sao mô tả được mục tiêu, không quá đơn giản để rồi làm sai lạc, thậm chí bóp méo đi bản chất vốn có của bài toán/vấn đề nghiên cứu.

2. Các bước của quá trình thiết lập mô hình toán học:- Xác định mảng rộng về đề tài- Xác định các vấn đề riêng của mảng đề tài- Tư duy phê phán là chìa khóa cho những nghiên cứu mới- Phát biểu bài toán, xác lập mục tiêu- Đề ra giả thuyết làm cơ sở để nghiên cứu- Giả thiết của mô hình toán học

o Có cơ sở khoa họco Được kế thừa từ những nghiên cứu đã có, nhiều nguồn khác nhauo Phạm vi áp dụng được mở rộng từ những nghiên cứu đã có

1

- Cơ sở khoa học làm nền tảng để xây dựng mô hình toán họco Lý thuyếto Lý thuyết nền thực nghiệm

- Áp đặt các giả thiết và mức độ hợp lý của những giả thiết so với thực tế- Thiết lập phương trình toán

o Biến đầu vàoo Biến đầu rao Tham số

- Giải bài toán- Sử dụng lời giải số (numerical solution)- Xác định tính nhạy cảm với mô hình của những thông số- Thiết lập thí nghiệm - ước tính các thông số- Kiểm chứng tính đúng đắn của mô hình toán- Tối ưu hóa mô hình toán- Kiến giải (ý kiến thảo luận) cho mô hình toán học

II. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÔ HÌNH TẤT ĐỊNH:- Khi xây dựng các mô hình động lực học mô phỏng dòng chảy mặt trên sườn dốc,

người ta thường giả thiết rằng chuyển động của nước trên mặt lưu vực xảy ra dưới dạng lớp mỏng liên tục. Các kết quả khảo sát thực địa cho thấy: Dòng chảy mặt liên tục chỉ quan sát được trong khoảng thời gian không lớn và ít khi bao quát một diện tích rộng. Lớp nước hình thành nhanh chóng chuyển thành hệ thống rãnh suối. Tuy nhiên, nếu bỏ qua thời gian chảy tập trung đến các rãnh suối, khi đó, có thể mô phỏng dòng chảy của các rãnh suối trên sườn dốc và dòng chảy lớp mỏng bằng cùng một hệ phương trình.

- Trên thế giới các mô hình thủy động lực học 2 chiều mưa - dòng chảy mô phỏng quá trình dòng chảy trên sườn dốc, dòng chảy thấm, dòng chảy trong tầng đất bão hoà và không bão hoà có thể kể đến các công trình nghiên cứu của Kuchment L. S. (1980), Abbott M. B., NNK (1986), Hromadka, T. V., NNK(1986), Dutta D., NNK (2000). Đối với các mô hình 1 chiều, phần lớn các nghiên cứu của các nhà khoa học tập trung vào việc nghiên cứu mô hình sóng động học một chiều. Một số công trình tiêu biểu có thể kể đến: Ross B.B., NNK (1979), Kuchment L. S. (1980), Singh V. P. (1996). Mặc dù còn có những ý kiến rất đáng quan tâm về tính lôgic, tính khả thi của một số mô hình thủy động lực học về mưa - dòng chảy được thể hiện trong các công trình nghiên cứu của Grayson R. B. và các cộng tác viên trong các năm 1992, 1993. Tuy nhiên, cùng với việc tích luỹ các số liệu thực nghiệm và kinh nghiệm sử dụng mô hình trong thực tế các mô hình thủy động lực học mưa-dòng chảy sẽ ngày càng được hoàn thiện và sẽ góp phần vào sự phát triển chung của khoa học thủy văn.

2

- Mô hình thủy động lực về mưa - dòng chảy:

Nội dung cơ bản được trình bày trong báo cáo này là việc nghiên cứu kết hợp mô hình thủy động lực học mưa - dòng chảy 1 chiều sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn mô tả sự chuyển động của dòng chảy sườn dốc, trong sông dưới tác dụng của trọng lực và phương pháp SCS (Cơ quan bảo vệ thổ nhưỡng Hoa kỳ) để thể hiện mối quan hệ về mưa - dòng chảy phù hợp với điều kiện tự nhiên và số liệu thực tế đối với các lưu vực sông vừa và nhỏ ở nước ta. Đồng thời, với sự hỗ trợ của công cụ GIS, xử lý một lượng thông tin lớn về các đặc trưng lưu vực phân phối theo không gian đã cho phép tạo ra các số liệu cần thiết cho việc thực hiện mô hình ở quy mô một lưu vực sông.

- Mô hình phần tử hữu hạn sóng động học 1 chiều mô phỏng dòng chảy sườn dốc và trong sông: Phương pháp phần tử hữu hạn 1 chiều ứng dụng trong tính toán dòng chảy sườn dốc của lưu vực sông (Ross B.B., NNK, 1979) dựa trên cơ sở chia lưu vực thành các dải theo hướng chảy và mỗi dải lại chia thành các phần tử cho phép mô phỏng dòng chảy 2 chiều trên sườn dốc thành bài toán 1 chiều. Mô hình phần tử hữu hạn không những có ưu thế về mặt toán học mà còn có nghĩa về vật lý trong việc mô hình hoá sự hình thành dòng chảy với quy mô không gian khác nhau phụ thuộc quan niệm về tính đồng nhất của các phần tử được lựa chọn.

- Bản chất toán học của phương pháp phần tử hữu hạn là việc tìm kiếm các hàm trọng số có khả năng mô phỏng không gian lưu vực một cách tốt nhất và đưa hệ phương trình đạo hàm riêng thành hệ các phương trình vi phân thường có thể được giải bằng các phương pháp khác nhau.

- Nghiên cứu phương pháp phần tử hữu hạn mô phỏng dòng chảy sườn dốc được phát triển theo hướng tăng cường độ ổn định và độ chính xác của phương pháp phần tử hữu hạn đối với hệ phương trình sóng động học 1 chiều.

- Phương pháp SCS tính lượng mưa sinh dòng chảy: Để tính lượng mưa hiệu quả trong phương trình liên tục, phương pháp SCS (Chow V. T, NNK, 1988) được áp dụng trong mô hình nghiên cứu trên cơ sở số liệu địa hình, thổ nhưỡng và sử dụng đất.

- Dòng chảy ngầm: Trong giai đoạn đầu nghiên cứu có tính chất thử nghiệm, tiệm cận các mô hình thủy động lực học, lượng dòng chảy ngầm được chọn là lượng dòng chảy ban đầu trước lũ và không thay đổi trong quá trình lũ.

- Mô hình tất định bao gồm 3 loại:

o Mô hình hộp đen o Mô hình hộp trắng (mô hình thủy lực)

3

o Mô hình hộp xám (mô hình nhận thức)1. Mô hình hộp đen: - Mô hình hộp đen là một hệ thống mà thông tin có sẵn về hệ thống là không có.- Trong mô hình này, ta xem lượng mưa lưu lượng tuyến trên như là hàm vào. Lưu

lượng ở mặt cắt cửa ra như là hàm ra. Đường tập trung nước xem là hàm chuyển hóa.

- Mô hình hộp đen chủ yếu được sử dụng đi tìm ảnh hưởng của hệ thống như: lưu vực sông hoặc đoạn sông thông qua lượng vào và ra thực đo.

- Mô hình chưa chú ý đến bản chất vật lý của hiện tượng.2. Mô hình hộp xám: - Trong mô hình hộp đen, ta không biết thông tin chứa bên trong hệ thống.

Mô hình nhận thức đã xét tới một số quá trình vật lý bên trong thủy văn như quá trình mưa, quá trình thấm, quá trình bốc hơi…

- Trong tính toán dự báo lũ, mô hình Ssarr, Tank, Marine, Nam… được ứng dụng rộng rãi, ngày càng phát triển thêm nhằm nâng cao chất lượng công tác dự báo.

- Mô hình Tank, Nam… còn được gọi là mô hình mưa dòng chảy.3. Mô hình hộp trắng:- Mô hình hộp trắng (hay còn gọi là hộp gương (glass box, clear box)) là một hệ

thống mà mọi thông tin cần thiết đều có sẵn.- Mô hình được xây dựng với cấu trúc riêng, giải phương trình Saint Venant dòng

không ổn định trong sông, kênh… theo nhiều chiều, không tải hoặc có tải, xét đến các quá trình thủy văn trong hệ thống nghiên cứu…

- Một số mô hình đã giải thành công nhiều bài toán thủy văn như: Vrsap, Kod, HydroGis, Sogreah, Mike…

Thông thường, ta sử dụng tối đa thông tin có sẵn để giúp cho mô hình càng chính xác. Vì thế, mô hình hộp trắng thường được ưa thích. Và thông tin có sẵn thường ở dạng là cho biết dạng hàm liên kết quan hệ giữa các biến khác nhau.

Như vậy, với mô hình hộp đen, ta vừa phải cố gắng ước đoán dạng hàm phù hợp, đồng thời tìm ra các giá trị tham số cho dạng hàm đó. Dùng thông tin có sẵn, ta có thể giảm đi một phần công việc. Nếu thông tin có sẵn không có, thì ta nên lựa chọn các hàm đủ tổng quát để có thể bao quát được mọi mô hình khác nhau.

III. MÔ HÌNH NHẬN THỨC MƯA – DÒNG CHẢY: 1. Mô hình nhận thức: - Mô hình nhận thức là loại mô hình mô tả quá trình hình thành dòng chảy bằng

phương pháp toán học, dựa trên những hiểu biết của con người về quá trình đó. Nếu như ở mô hình hộp đen chúng ta không biết các thông tin về hàm nội vận động bên trong của hệ thống, thì ở mô hình nhận thức đã xét tới một số quá trình vật lý bên trong cấu trúc của hệ thống thủy văn như quá trình mưa, quá trình

4

thấm, bốc hơi, giữ nước của thảm thực vật,… có nghĩa là đã xét đến một số quá trình cơ lý của dòng chảy diễn ra trong lưu vực sông.

- Một mô hình nhận thức là mô hình Tank, ra đời năm 1956 tại Trung tâm Quốc gia phòng chống lũ lụt Nhật Bản, của tác giả Sugawara, gồm có mô hình đơn và kép.

2. Mô hình TOP:

- Mô hình TOP (Topography Model) do giáo sư Mike Kirkby thuộc trường Đại học Địa lý Leeds phát triển vào năm 1974 dưới sự bảo trợ của Hội đồng nghiên cứu môi trường thiên nhiên Vương quốc Anh. Năm 1975, Keith Beven bắt đầu xây dựng chương trình TOPMODEL bằng ngôn ngữ Fortran IV.

- Mô hình thông số phân bố TOP là mô hình nhận thức mưa dòng chảy, hoạt động dựa trên các mô tả gần đúng của thủy văn, thủy lực. Để biễu diễn sự biến đổi của các trạng thái cũng như tính chất nội bộ của các lưu vực con, mô hình này đã mô phỏng bằng các hàm số và sử dụng ít thông số nhất có thể để định giá trị các hàm số này. Các khái niệm của mô hình luôn được đơn giản đủ để các nhà làm mô hình có thể sứa đổi sao cho phù hợp với nhận thức cũng như sự khác biệt của lưu vực giúp cho việc sử dụng mô hình hiệu quả hơn. Chính vì sự đơn giản trong khái niệm và thành phần cấu trúc nên mô hình hiện được ứng dụng rộng rãi và phát triển theo nhiều hướng khác nhau để giải quyết các bài toán thủy văn như tính xói mòn, tính phân bố mực nước ngầm,…

- Mô hình này được sử dụng trong tất cả các mô hình nhận thức mưa – dòng chảy, gồm 2 thành phần: sự cân bằng nước trong tầng đất và sự vận chuyển nước tới cửa ra của lưu vực.

- Đây là mô hình dùng trong hệ nước dưới đất.

3. Mô hình số trị thủy động lực học:

- Là một mô hình thủy văn mô tả tính chất vật lý của dòng chảy. Các mô hình toán về mưa – dòng chảy có khả năng tính toán và dự báo dòng chảy lũ từ lượng mưa thực đo hoặc lượng mưa được dự báo thông qua các mô hình số trị thủy động lực học, góp phần làm giảm nhẹ thiên tai gây ra lũ lụt.

- Tất cả các mô hình trên chỉ thỏa tính chất là mô hình nhận thức, vẫn chưa thỏa mô hình mưa rào dòng chảy.

IV. MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA MÔ HÌNH MIKE:1. Vài nét về mô hình:

5

- Phát triển và ứng dụng mô hình toán trong quy hoạch và quản lý tài nguyên nước nói chung được chú ý tập trung phát triển trong suốt bốn thập kỷ qua. Rất nhiều mô hình toán đã được phát triển trong lĩnh vực quản lý tài nguyên nước với phạm vi ứng dụng rộng rãi trên toàn thế giới. Trong số đó mô hình thuỷ động lực học một 1 chiều MIKE.

- Trong số đó mô hình thuỷ động lực học một 1 chiều MIKE 11, thuộc hệ thống mô hình toán thương mại MIKE do Viện Thuỷ lực Đan Mạch phát triển, hiện là một mô hình tiên phong với nhiều ứng dụng thành công trên thế giới.

- Mô hình MIKE 11 là loại mô hình toán, sử dụng phương trình St. Venant, mô phỏng dòng chảy trong sông, liên kết với vùng ngập lũ. MIKE 11 có một số ưu điểm nổi trội so với các mô hình khác như: o Liên kết với GIS.

o Kết nối với các mô hình thành phần khác của bộ MIKE ví dụ như mô hình

mưa rào-dòng chảy NAM, mô hình thuỷ động lực học 2 chiều MIKE 21, mô hình dòng chảy nước dưới đất, dòng chảy tràn bề mặt và dòng bốc thoát hơi thảm phủ (MIKE SHE).

o Tính toán chuyển tải chất khuyếch tán.

o Vận hành công trình.

o Tính toán quá trình phú dưỡng…

- Nghiên cứu ứng dụng mô hình MIKE 11 các module liên quan đã được tiến hành để đánh giá các phương án phát triển nguồn nước phục vụ yêu cầu cấp nước và chống lũ lưu vực sông Hồng. Kết quả mô phỏng đã định lượng được tác động từ các phương án phát triển nguồn nước đối với chế độ dòng chảy kiệt, dòng chảy lũ hệ thống sông và đưa ra khuyến cáo giúp cho công tác quy hoạch và quản lý nguồn nước.

2. Mô phỏng thủy lực sông Sài Gòn-Đồng Nai:- Hạ lưu sông Sài Gòn - Đồng Nai là một trong những lưu vực sông lớn của Viêt

Nam, nằm trải dài qua các tỉnh thành phố Đồng Nai, Bình Dương, thành phố Hồ Chí Minh.

- Áp dụng mô hình Mike 11 tính toán thuỷ lực hạ lưu sông Sài Gòn - Đồng Nai, một hệ thống sông chịu ảnh hưởng triều là chủ yếu. Mô hình thủy lực Mike 11 dựa trên hệ phương trình Saint - Venant một chiều, việc áp dụng mô hình cho phép tính toán, dự báo mực nước, lưu lượng nhằm phục vụ tính toán các đặc trưng khác như lan truyền chất ô nhiễm, tính lũ, truyền mặn....

- Mô phỏng thủy lực sông Đồng Nai nhằm tính toán chế độ thuỷ lực để phục vụ các nghiên cứu tiếp theo về các vấn đề như truyền mặn, lan truyền chất ô nhiễm, dự báo ngập lụt, dự báo thuỷ văn.

6

- Bước đầu ta áp dụng mô hình Mike 11 phần thuỷ lực để tính toán mực nước và lưu lượng.

a. Cơ sở lý thuyết Dòng Chảy Một Chiều:

- Các phương trình cơ bản:

Khi nghiên cứu đặc tính dòng nước, vấn đề diễn biến dòng sông cũng như qui hoạch và thiết kế các công trình thuỷ lợi, giao thông, đều phải xuất phát trên cơ sở tính toán các đặc trưng thuỷ văn thuỷ lực của dòng sông. Hệ phương trình cơ bản của dòng không ổn định do SaintVenant đưa ra.

+ Phương trình liên tục:

(1.1)

Nếu trên đoạn sông đang xét có lưu lượng q (trên đơn vị chiều dài) gia nhập vào hoặc chảy đi từ hai bên bờ thì phương trình liên tục có thể viết:

(1.2)

+ Phương trình chuyển động:

(1.3)

Trong đó:

q > 0: Lưu lượng nhập vào (m3/s)

q < 0: Lưu lượng phân đi (m3/s)

Q : Lưu lượng dòng chảy (m3/s)

A : Diện tích mặt cắt ngang (m2)

x : Khoảng cách tính theo chiều dòng chảy (m)

t : Thời gian (s)

: Dao động mực nước (m)

B: Chiều rộng (m)

g : Gia tốc trọng trường (m/s2)

R : Bán kính thuỷ lực (m)

a1 : Hệ số điều chỉnh động lượng

a2 : Hệ số điều chỉnh động năng

C : Hệ số Sêdi, có thể tính theo công thức Maining

7

+ Điều kiện ban đầu:

Điều kiện ban đầu của mô hình được xác định nếu gần với thực tế thì quá trình tính toán sẽ nhanh và đạt kết quả tốt hơn. Vì vậy, điều kiện ban đầu thường được đặt có dạng:

Q(x,t0) = Q(x,0) = Q0(x) ; Z(x,t0) = Z(x,0) = Z0(x) (1.4)

b. Kết quả tính toán và phân tích:

- Mô phỏng mực nước và lưu lượng cho vùng Sông Sài Gòn - Đồng Nai:

* Các số liệu đầu vào cho mô hình:

Bản đồ địa hình khu vực tính toán: Theo hệ toạ độ địa lý hay UTM.

Số liệu mặt cắt ngang sông.

Các điều kiện ban đầu và biên: Mực nước, lưu lượng theo giờ.

Hệ số nhám cho mô hình (chọn và hiệu chỉnh ).

* Các bước thực hiện:

Tiến hành trên modul River Network để tạo mạng lưới sông, kênh.

Tiếp theo modul Cross Section để tạo các mặt cắt ngang sông.

Module Boundary tạo điều kiện biên.

Và module HD để nhập các thông số thuỷ lực.

Sau đó mở module Simualation để quản lý các modul trên và chạy mô phỏng.

Thực hiện chạy mô hình Mike11 cho đoạn sông nhánh Đồng Nai từ trạm thuỷ văn Biên Hoà đến hợp lưu sông Sài Gòn, với đoạn từ trạm thuỷ văn Thủ Dầu Một, đến Nhà Bè.

- Module Cross Section.

Từ module River Network đặt các mặt cắt ngang vào các nút, tại vị trí đã được xác định (với số liệu mặt cắt là khoảng cách cộng dồn và độ sâu).

Sau khi nhập tất cả các mặt cắt, tính toán cho các mặt cắt

- Module Boundary condition:

Hai biên mực nước trên thượng nguồn tại Thủ Dầu Một và Biên Hoà, biên lưu lượng hay mực nước tại Nhà Bè.

Với các file điều kiện biên được tạo bằng module Time series, ta biểu diễn điều kiện biên về mực nước.

- Module hydrodynamic (HD):

8

Cũng từ modul mạng lưới sông ta thêm các điều kiện ban đầu, các thông số mô hình như hệ số Maning cụ thể như sau:

Hệ số Maning (chọn từ 30 – 65)

Điều kiện ban đầu : Mực nước = 0 và lưu lượng = 0.

Sau khi đã đặt các thông số và các điều kiện biên, chúng ta quay trở về module Simualation để đặt thời gian mô phỏng và các thông số cần thiết. Bước thời gian tính toán là 10s, chạy cho 30 ngày của tháng 4/2003.

c. So sánh kết quả tính toán và số liệu thực đo:

- Một số nhận xét:

Với các thông số mô hình đã chọn như trên thì số liệu tính toán mực nước và lưu lượng có độ chính xác khá cao (theo kết quả so sánh từ ngày 18/4/03 đến ngày 20/4/03.

Kết quả khá tốt trong quá trình mực nước từ thấp lên cao và xuống, tuy nhiên ở các đỉnh và chân thì độ chính xác thấp hơn.

Sai số giữa mực nước tính toán và thực như sau: sai số trung bình: 40 cm; sai số lớn nhất là: 16cm. Hệ số xác định: R2= 0.9703.

Sai số giữa lưu lượng tính toán và thực đo như sau: sai số trung bình: 400 m3/s; sai số lớn nhất: 1400 m3/s. Hệ số xác định: R2 = 0.8985. Trong nghiên cứu này, số liệu lưu lượng thực đo chỉ đại diện cho 1 điểm gần bờ và được tính toán từ số liệu vận tốc đo bằng cốc quay, nên việc so sánh số liệu khó đạt độ chính xác cao.

Trong tính toán trên, với hệ số Maning được chọn là M = 36, thì mực nước và lưu lượng tính toán có pha biến đổi gần với thực tế, nhưng sai số về biên độ còn khá lớn. Với hệ số Maning được chọn là M =50, thì mực nước tính toán (hình 9a) có độ chính xác cao hơn (sai số Max = 24cm). Số liệu tính toán lưu lượng có sai số lớn hơn, nhất là đối với các đỉnh.

Kết quả nghiên cứu bước đầu cho thấy cần chọn một hệ số Maning chung cho cả mực nước và lưu lượng. Nếu không, phải chọn Maning theo 2 tầng khác nhau thì mới có thể hiệu chỉnh để có được độ chính xác cao hơn.

Cần có số liệu đo đạc chính xác bằng máy ADCP và CTD [1] để hiệu chỉnh các thông số mô hình nhằm đạt độ tin cậy cao.

Các kết quả tính toán của MIKE 11 có thể sử dụng tiếp theo trong các nghiên cứu khác như lan truyền chất ô nhiễm, dự báo thủy văn trên sông Sài Gòn - Đồng Nai, hoặc mở rộng cho các hệ thống sông khác.

3. Ứng dụng mô hình MIKE 11 GIS tính toán cảnh báo ngập lụt hạ du sông Hương:

a. Giới thiệu:

9

- Sông Hương với diện tích 2830 km2 nằm trên địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế. Hệ thống sông Hương do 3 con sông lớn hợp thành là sông Tả Trạch, sông Hữu Trạch và sông Bồ, trong đó sông Tả Trạch coi là thượng nguồn sông Hương.Bắt nguồn từ vùng núi Mang ở sườn Tây của dãy Bạch Mã, sông Tã Trạch chảy theo hướng Tây Nam- Đông Bắc đến ngã ba Tuần cách thành phố Huế 10km về phía thượng lưu tiếp nhận thêm nhánh sông Hữu Trạch, sau đó tiếp tục chảy xuôi xuống ngã ba Sình cách thành phố Huế 8 kh về phía Bắc, tiếp nhận thêm nhánh sông Bồ rồi chuyển hướng Nam Bắc đổ ra phá Tam Giang.

b. Phương pháp:- Sử dụng mô hình MIKE 11 và MIKE 11 GIS của viện thủy lực Đan

Mạch( DHI) để xây dựng bản đồ ngập lụt cho vùng hạ lưu sông Hương. Trong đó mô hình MIKE 11 thực hiện các tính toán thủy văn, thủy lực nhằm dưa ra các giá trị mực nước, lưu lượng tại tất cả các mặt cắt của 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 diện và độ sâu ngập lụt gây ra bởi mỗi trận lũ bằng mô hình MIKE 11 GIS.

- Trình tự các bước xây dựng bản đồ ngập lụt được trình bày trong sơ đồ dưới đây.

10

11

c. Tính toán thủy văn, thủy lực hệ thống sông Hương bằng mô hình MIKE-11: Tính toán mưa dòng chảy bằng mô hình NAM:- Ứng dụng mô hình mưa- dòng chảy NAM để tính toán chuyển mưa thành dòng

chảy tại mặt cắt khống chế của các tiểu lưu vực trên hệ thống sông Hương. Số liệu lưu lượng tại các vị trí này sẽ là biên đầu vào của mô đun thủy lực và phần gia nhập khu giữa.

- Các trạm mưa sử dụng để tính toán dòng chảy:

Lưu vực sông Diện tích( km2) Trạm mưa sử dụngLưu vực sông Tả Trạch 775 Thượng Nhật, Nam ĐôngLưu vực sông Hữu Trạch 707 Bình Điền, Tà LươngLưu vực sông Bồ 872 A Lưới, Tà Lương, Cổ Bi

- Số liệu mưa, lưu lượng dòng chảy được sử dụng để hiệu chỉnh và kiểm nghiệm mô hình là số liệu của các trận lũ năm từ 1978 đến 1982 và từ 1983 đến 1985.

Tính toán thủy lực phần hạ lưu sông Hương:- Sau khi đã có lưu lượng tại 3 biên trên bằng cách áp dụng mô hình mưa- dòng

chảy NAM, sử dụng mô đun thủy lực trong MIKE 11 để tính toán thủy lực cho phần hạ lưu sông Hương để thu được các giá trị mực nước, lưu lượng tại tất cả các mặt cắt trên hệ thống sông.

- Điều kiện ban đầu được tính từ mô đun dòng chảy ổn định( Steady Flow) của mô hình MIKE 11 với biên là các giá trị mực nước, lưu lượng tại thời điểm bắt đầu tính toán.

Xây dựng bản đồ ngập lụt bằng mô hình MIKE 11 GIS:- Sau khi hoàn thành tính toán thủy văn thủy lực bằng mô hình MIKE 11, các kết

quả tính toán các mặt cắt trên hệ thống sông được xuất sang mô hình MIKE 11 GIS để xây dựng bản đồ ngập lụt, các thông tin này bao gồm:

o Bản đồ cao độ số TINo Hệ thống sôngo Mặt cắt ngang sông

d. Kết quả tính toán: Kết quả hiệu chỉnh kiểm nghiệm mô hình MIKE 11:- Số liệu mưa, lưu lượng các năm 1978, 1979, 1980, 1981, 1982 được dùng để

hiệu chỉnh mô hình, số liệu năm 1983, 1984, 1985 được dùng để kiểm nghiệm mô hình.

- Sai số giữa lưu lượng tính toán và thực đo trong bước hiệu chỉnh và kiểm nghiệm mô hình được đánh giá theo chỉ số Nash-Sutcliffe:

Khởi động MIKE 11 GIS

DEM Module

TD Module( Modun địa hình)

Tạo file đầu vào cho mô hình MIKE 11

Chạy MIKE 11

Có đủ mặt cắt không?

FM module

Diện ngập lụt có đúng không

Bản đồ có chi tiết không?

Bản đồ ngập lụt

Có đủ mặt cắt k

Giảm kích thước ô lưới

Nhập dữ liệu về địa hìnhNhập dữ liệu mặt cắt ngangXác định tham số của các ô lưới Tạo file địa hình TINTạo các lớp đường hoặc vùng để xác định các ô chứa, để hoặc đường giao thôngĐiều chỉnh cao độ phù hợp

Tạo mạng lưới sông suốiTạo và xuất số liệu mặt cắtTạo và xuất quan hệ diện tích-cao độ của các khu chứa

Tạo 1 project mớiNhận số liệu từ MIKE 11 GISBổ sung thông tin về các công trình và số liệu về dòng chảyTính toán thủy văn, thủy lực

Nhập file kết quả của MIKE 11Tạo file mực nước dạng TINTạo lưới bản đồ ngập lụt

12

Trong đó: Qobs,i : lưu lượng thực đo tại thời điểm thứ i Qsim,I : lưu lượng tính toán tại thời điểm thứ i Qobs : lưu lượng thực đo trung bình các thời đoạn- Từ bộ thông số ổn định đã được hiệu chỉnh và kiểm nghiệm, tiến hành xây dựng

bản đồ ngập lụt cho 1 số trận lũ điển hình xảy ra trên khu vực.e. Kết luận:- Với việc áp dụng đồng thời các mô hình MIKE 11 và MIKE 11 GIS, bản đồ

ngập lụt của một số trận lũ lớn đã được xây dựng tương đối hoàn chỉnh cho lưu vực sông Hương, trong đó các thông tin được cung cấp bởi các mô hình bao gồm diễn biến ngập lụt theo thời gian, độ sâu ngập lụt và thời gian ngập của từng vị trí trên lưu vực.

- Mô hình MIKE 11 còn 1 mô đun rất quan trọng là mô đun dự báo lũ. Khi ứng dụng đồng thời mô đun này với các mô đun thủy văn, thủy lực sẽ cho biết được mực nước và lưu lượng dự báo tại các mặt cắt của hệ thống sông. Từ đó có thể dự báo được mức độ và diện ngập của lưu vực.

- Các thông tin này thực ự hữu ích cho công tác đánh giá thiệt hại do lũ lụt gây ra, dự báo và cảnh báo ngập lụt, di dời dân cư ra khỏi vùng bị ảnh hưởng, phục vụ công tác qui hoạch tài nguyên nước nói riêng và qui hoạch phát triển kinh tế xã hội nói chung.

- Bộ thông số mô hình, qua giai đoạn hiệu chỉnh và kiểm nghiệm, cho thấy tương đối phù hợp và ổn định cho phép áp dụng trong công tác dự báo lũ và cảnh báo ngập lụt trên lưu vực.

V. ỨNG DỤNG MỘT SỐ MÔ HÌNH KHÁC TRONG DỰ BÁO LŨ Ở VIỆT NAM:1. Mô hình hóa lượng mưa và dòng chảy sử dụng mô hình HEC-HMS SMA. Trường hợp cụ thể tại lưu vực sông Cần Lê, tỉnh Bình Phước:

- Bài báo này trình bày việc sử dụng thông tin Viễn Thám (RS) và kỹ thuật Hệ Thống Thông Tin Địa Lý (GIS) vào mô hình mô hình mưa rào - dòng chảy HEC-HMS SMA. Mô hình này được xây dựng tại lưu vực sông Cần Lê, tỉnh Bình Phước. Kết quả của mô hình có thể sử dụng làm công cụ dự báo lũ tại địa phương cũng như tính toán 1 phần lượng nước chảy về hồ Dầu Tiếng. Công việc nghiên cứu được tiến hành như sau:

- Đánh giá vai trò có thể sử dụng kỹ thuật GIS và thông tin RS trong chuẩn bị thông số mô hình;

- Tích hợp RS và GIS vào mô hình mưa rào – dòng chảy HEC-HMS SMA;- Kết quả đo đạc tại hiện trường được sử dụng vào xác định thông số mô hình cũng

như hiệu chỉnh mô hình. Sau đó kết quả quả mô hình sẽ được đánh giá một các nghiêm túc.

- Mô hình tính toán độ ẩm đất (soil moisture accounting- SMA) là một môđun thuộc phần mềm HEC-HMS. Đây là một mô hình khái niệm sử dụng các thông số trung bình (lumped parameters), có khả năng mô phỏng lưu lượng dòng chảy một cách liên tục. Để xác định thông số mô hình, các kỹ thuật chồng lớp GIS và phân tích

13

dòng chảy được áp dụng. Mô hình đã được triển khai thành công tại khu vực nghiên cứu.

2. Dự báo lũ cho các sông lớn ở miền Trung:

a. Mở đầu:- Dự báo lũ và cảnh báo lũ ở miền Trung có 1 ý nghĩa quan trọng. Mưa lớn lũ

đến nhanh, trong thời gian khỏang 6-12h, mạng lưới trạm quan trắc và dòng chảy rất thưa và chưa đại diện.Vì vậy các phương pháp dự báo lũ phức tạp đòi hỏi nhiều dữ liệu và thời gian. Chúng ta cần xây dựng 1 phương pháp cơ sở dữ liệu về nguy cơ ngập lụt ứng với các cấpmực nước tại các trạm thủy văn nằm ở hạ lưu sông, xây dựng các phương án dự báo nhanh,rồi trên cơ sở so sánh dự báo mực nước dự báo với mực nước tương ứng của các bản đồ ngập lụt để cảnh bao nguy cơ ngập lụt cho người dân.

b. Phương pháp nghiên cứu: Xây dựng các phương án dự báo lũ cho các sông lớn ở miền trung: - Hiện nay có nhiều mô hình và phương pháp dự báo, tuy nhiên qua nghiên cứu

và phân tích hệ thống sông, thời gian truyền lũ,số liệu đo đạc của các trạm hiện có, nghiên cứu đã lựa chọn 2 phuơng pháp thích hợp để xây dựng phương án dự báo lũ cho sông lớn ở miền Trung,đó là phương pháp phân tích đuờng hồi qui nhiều biến (MVR), và phương pháp mạng trí tuệ nhân tạo (ANN), trong đó sử dụng thuật tóan quét ngược (BPNN).

- 2 phương pháp trên đều dựa trên các quan hệ giữa mực nước dự báo với các yếu tố ảnh hưởng như mực nước tại thời điểm dự báo, mực nước trạm trên, lượng mưa bình quân lưu vực…Tuy nhiên thuật tóan của 2 phương pháp trên là khác nhau, 1 dựa trên thuật toán tối ưu hàm tuyến tính, còn 1 dự trên thuật tóan tối ưu hàm phi tuyến.

Xây dựng bản đồ ngập lụt: - Có 3 phương án:

Xây dựng bản đồ ngập lụt dựa vào điều tra thủy văn và địa hình; Xây dựng bản đồ ngập lụt dựa vào điều tra các trận lũ lớn thực tế đã xảy ra; Xây dựng bản đồ ngập lụt dựa vào việc mô phỏng các mô hình thủy lực, thủy

văn.- Mỗi 1 phương pháp có ưu điểm nhược điểm riêng trong việc xây dựng và

ước tính diện tích các vùng ngập lụt. Trong các phương pháp trên thì phương pháp xây dựng dựa vào tài liệu thu thập được từ điều tra, đo đạc của nhiều trận lủ là tin cậy nhất. Tuy nhiên dữ liệu và thông tin điều tra cho các trận lũ lớn đã xảy ra nhìn chung là ít.Chính vì vậy việc mô phỏng các mô hình tóan thủy văn, thủy lực là cần thiết, vì vậy sự kếp hợp của phương pháp 2 và 3 có hiệu quả hơn rất nhiều, đặc biệt ở miền Trung.

- Với mục đích cảnh báo lũ, các phuơng pháp dự báo lũ được tiến hành trên các cơ sở lũ lớn nhất đã xảy ra trên khu vực và các trận lũ thiết kế tương ứng với lượng mưa tần suất 1%, 5%, và 10%. Theo tài liệu thống kê thì trận lũ tháng

14

11/1990 là trận lũ lớn nhất xảy ra trên hầu hết các khu vực từ Quảng Trị đến Bình Định và trận lũ này được chọn để xây dựng các phương pháp dự báo. Mức độ ngập lụt trên lưu vực được tính toán tương ứng với cấp cảnh báo khác nhau của từng sông, đó là báo động cấp I, cấp II, cấp III, và Hmax của lũ tháng 11/1990 là H1%, H5%, H10%.

- Để xây dựng bản đồ ngập lụt tháng 11/1990 ta xây dựng bằng mô hình nào đó để tính tóan mực nước ở các vị trí khác nhau tương ứng với các mực nước tại các trạm thủy văn nằm ở hạ lưu các sông. Sau đó sử dụng công nghệ GIS để tính tóan mức độ ngập lụt và xây dựng bản đồ ngập lụt ứng với kịch bản, đồng thời phân tích ảnh hưởng ngập lụt đối với các ngành và ước tính thiệt hại.

c. Kết quả xây dựng các phương pháp dự báo lũ: - Thực hiện các tính toán đã trình bày và sử dụng phần mềm thống kê SPSS version

11.5 để phân tích hồi quy nhiều biến, neuro solution phiên bản 4.1 để xây dựng mạng thần kinh nhân tạo tối ưu dùng cho dự báo. Xây dựng 1 ố phương án dự báo trước 6h khá tốt (>80%) tại các sông như sông Hương, sông Bồ…

- Mô hình dự báo lũ trước 6 tiếng bằng phân tích hồi quy nhiều biến và bằng phương pháp mạng thần kinh nhân tạo đều ở mức đảm bảo trên 80%. Thông thường thì mạng thần kinh nhân tạo cho kết quả tốt hơn bằng phân tích hồi quy nhiều biến nhưng cũng không phải vượt trội hẳn, và dùng phương pháp này dự báo khó hơn.

d. Kết quả xây dựng bản đồ ngập lụt: - Dữ liệu đầu vào cho mô hình thủy lực thông thường là dữ liệu lưu lượng biên trên,

mực nước cho các biên dưới, mưa, các dữ liệu mặt cắt của sông.- Lưu lượng các biên trên và lưu lượng nhập lưu khu giữa đều không có sẵn và tính

toán thông qua việc mô phỏng các quá trình thủy văn như TANK, NAM, HEC-HMS rồi sau đó đưa vào các mô hình thủy lực.

- Thử nghiệm các mô hình như MIKE11, HEC-RAS, VRSAP…3. Mô hình dự báo lũ trên sông Hòa Bình:a. Phương pháp xây dựng qui trình:

- Phương pháp mô phỏng là phương pháp được lựa chọn để xây dựng qui trình- lần này vì những lý do chính sau đây:- Phương pháp mô phỏng là phương pháp mà thế giới đang áp dụng- Liệt số liệu trong 43 năm, từ năm 1962 đến năm 2004 phản ánh được chế- độ lũ tại đồng bằng sông Hồng - Thái Bình. Trong số 56 trận lũ đã xảy ra- có 17 trận lũ nhỏ (mực nước tại Hà Nội nhỏ hơn 10,5 m), 20 trận lũ vừa- (mực nước tại Hà Nội nhỏ hơn 11 m) và 19 trận lũ lớn (mực nước tại Hà- Nội lớn hơn 11,5 m), trong đó có các trận lũ lớn vào các năm 1969, 1971- và 1996.- Kinh nghiệm và công cụ để xây dựng các kịch bản lũ thiết kế, mô hình- toán mô phỏng dòng chảy và vận hành hồ chứa của nhóm nghiên cứu đã- được hoàn thiện và nâng cao đáng kể trong những năm gần đây.

b. Các vấn đề liên quan đến xây dựng qui trình:- Trên cơ sở phương pháp đã lựa chọn, đã tiến hành các bước để xây dựng qui- trình như sau:

15

- Thu thập các tài liệu cơ bản về địa hình, khí tượng, thủy văn.- Nghiên cứu phân kỳ lũ để xác định các thời kỳ điều hành.- Xây dựng các công nghệ mô phỏng.- Xây dựng các kịch bản lũ: thường xuyên, thiết kế, công trình.- Tính toán xác định đường cong qui trình và qui tắc vận hành hồ.- Đánh giá tác động của tiêu úng đối với các tham số của Qui trình vận- hành và xác định một số kịch bản qui trình.- Lựa chọn kịch bản qui trình qua đánh giá sản lượng điện trong mùa lũ và- so sánh sản lượng điện trung bình năm của phương án chọn của Qui trình- liên hồ với các qui trình 97 và 2005- Ứng dụng dự báo thủy văn trung hạn (5 ngày) biên tập qui trình- Xác định một số các tham số khác của đường cong qui trình và qui tắc- vận hành hồ- Đánh giá khả năng tích nước và khả năng đưa mực nước hồ Hòa Bình về- mực nước trước lũ của thời kỳ chính vụ của Qui trình liên hồ đối với hồ- Hoà Bình- Tổng hợp kết quả viết qui trình.- Cụ thể như sau:Thứ nhất, liệt số liệu cơ bản được sử dụng về khí tượng, thủy văn dài 43năm, từ năm 1962 đến năm 2004. Các số liệu địa hình là các số liệu mới nhất đo trong chương trình lũ1999-2001 và các đề tài nghiên cứu khoa học aaaps nhà nước. Số liệu về các hồ chứa được thu thập qua Tổng Công ty điện lực Việt Nam. Tài liệu về các đường giao thông, phân ô, bản đồ DEM được thu thập từ nhiều nguồn khác nhau. Ơ những nơi thiếu số liệu thì áp dụng tính toán khôi phục bằng các phương pháp thủy văn.Thứ hai, đối với nghiên cứu phân kỳ lũ: Tính toán phân kỳ lũ nhằm xác địnhcác thời kỳ điều hành với các đặc điểm và mức độ của lũ khác nhau. Việc nghiêncứu phân kỳ lũ đã được tiến hành trong khi xây dựng các Qui trình 97 và Qui trình2005 cho hồ Hòa Bình, nhưng do yêu cầu của ngành điện đề nghị xem xét rút ngắnthời gian của thời kỳ lũ chính vụ nên nghiên cứu phân kỳ lũ cũng được tiến hànhtrong dự án này.Qua biểu đồ lưu lượng đỉnh lũ lớn nhất tức thời Qmax tại các trạm (Xem ví dụtại Hình 1) có thể nhận thấy hầu hết các trận lũ có lưu lượng đỉnh lũ lớn đều tậptrung vào cuối tháng VII và tháng VIII. Trong đó tập trung chủ yếu trong khoảngthời gian từ 15/VII ÷ 25/VIII hàng năm. Trường hợp lũ tháng 8/1971 có đỉnh xuấthiện vào ngày 22/VIII.Trong tháng VII quy mô lũ xuất hiện với tần suất tương đương với lũ năm1971 chỉ có 27.600 m3/s, tương đương với mực nước lũ tại Hà Nội là 13.30m.Trong tháng IX thì trị số đó là 23.000 m3/s tương đương mực nước tại Hà Nội là12,5m.Xét chuỗi số liệu thống kê từ năm 1960 – 2004 thì trên sông Hồng ở Sơn Tâytần suất xuất hiện lũ cao nhất hàng năm xảy ra vào tháng VI là 6%, tháng VII là28%, tháng VIII là 55% và tháng IX là 11% tổng số lần xuất hiện. Như vậy thì lũ

16

cao nhất hàng năm cũng tập trung vào tháng VII và tháng VII là chủ yếu.Xem xét các khía cạnh về ảnh hưởng của khí hậu, phân tích thông kê các sốliệu và biểu đồ lưu lượng lớn nhất tại các trạm, đặc biệt là trạm Sơn Tây, nghiêncứu này cũng chia sẻ quan điểm với các nghiên cứu trước đây của Viện Qui hoạchThủy lợi và Trường Đại học Thủy lợi là chia thời gian điều hành lũ thành 3 thời kỳlũ sớm từ 15 tháng 6 đến 15 tháng 7, lũ chính vụ từ 15 tháng 7 đến 25 tháng 8 và lũ muộn từ 25 tháng 8 đến 15 tháng 9 .

Thứ ba, để tính toán mô phỏng cắt lũ một mô hình toán được xây dựng dựatrên bộ chương trình MIKE 11 và các số liệu về địa hình, khí tượng thủy văn vàcác số liệu về hồ chứa. Mô hình toán đã được xây dựng cho toàn bộ hệ thống sôngthuộc đồng bằng Bắc Bộ, bao gồm cả 3 hồ chứa Hòa Bình, Tuyên Quang, Thác Bà.Mô hình toán có khả năng điều tiết lũ hồ chứa tự động theo các tiêu chí chotrước. Khả năng cắt lũ tự động của mô hình là ưu thế đáng kể tạo điều kiện để tínhtoán một khối lượng vô cùng lớn các phương án lũ thường xuyên và các kịch bản lũ.Mô hình bao gồm toàn bộ hệ thống sông thuộc đồng bằng sông Hồng - TháiBình, các ô chứa cho các vùng phân lũ, chậm lũ và các vùng khác thuộc đồng bằng.Ranh giới phân ô được xây dựng dựa trên các nghiên cứu phân ô lưu vực sông Đáycủa Viện Qui hoạch thủy lợi, ranh giới các đường giao thông từ đề tài cấp nhà nướcvề nghiên cứu xây dựng các cơ sở khoa học phục vụ phòng chống lũ lụt và giảmnhẹ thiên tai tại đồng bằng sông Hồng do Viện Cơ học chủ trì. Đường đặc tính củacác ô chứa được tính toán bằng chương trình MIKE 11 GIS trên cơ sở bản đồ DEM 90 m x 90 m.Mô hình có tính đến các lưu lượng nhập các khu giữa thượng lưu Yên Bái -Thanh Sơn - Phú Thọ trên sông Thao, Na Hang - Thác Hốc - Chiêm Hóa trên sôngGâm, Chiêm Hóa - Hàm Yên - Tuyên Quang, Tuyên Quang - Thác Bà - Vụ Quangvà tính đến lượng nhập tiêu úng hạ lưu. Thứ tư là tiến hành xây dựng các kịch bản lũ. Đây là một trong các nội dungđầu vào cơ bản và quan trọng nhất đối với nghiên cứu xây dựng các qui trình vậnhành. Nếu xác định các kịch bản không chính xác thì kết quả tính toán mô phỏngcũng không có ý nghĩa. Vì thế việc xây dựng các kịch bản lũ đã được tham khảo vàlấy ý kiến của nhiều chuyên gia trong ngành. Các kịch bản lũ ở đây bao gồm:

- Các kịch bản lũ thường xuyên là các trận lũ đã xảy ra trong lịch sử từ năm 1962 đến 2004.

- Các kịch bản lũ thiết kế bao gồm các trận lũ có các chu kỳ lặp lại 150 năm và 250 năm với các dạng lũ bất lợi như các năm 1969, 1971 và 1996. Sở dĩ phải xây dựng các kịch bản lũ thiết kế này là do trong tiêu chuẩn phòng chống lũ 14 TCN 122 - 2002 đã qui định là hệ thống 3 hồ chứa Hòa Bình, Tuyên Quang, Thác Bà đủ khả năng chống lũ 150 năm cho đồng bằng Bắc Bộ và 250 năm cho Thủ đô Hà Nội. Các kịch bản lũ thiết kế được xây dựng theo phương pháp Monte Carlo do cố GS.TS. Trịnh Quang Hòa đề xuất cho đồng bằng sông Hòng.

- Các kịch bản lũ công trình: là các trận lũ kịch bản tương ứng với tần suất lũ công trình của các hồ chứa.

17

Thứ năm là tính toán mô phỏng xác định đường cong qui trình và qui tắc vận hànhcác hồ chứa.Các tham số của Qui trình trong thời kỳ kũ sớm được xác định qua tính toán và môphỏng các kịch bản lũ thường xuyên. Theo phân tích kết quả tính toán đốii với từngcấp lũ tham số của đường cong qui trình có thể có các giá trị như sau:

1. Thời kỳ lũ sớm: Từ 15 tháng 6 đến 15 tháng 7Bảng 1. Mực nước các hồ trong thời kỳ lũ sớm theo kết quả tính toán QTVHHTXHồ Hòa Bình Tuyên Quang Thác Bà.Mực nước trước lũ 98-102 105,2 56Mực nước chống lũ 117 113 58

2. Thời kỳ lũ chính vụ: Từ 16 tháng 7 đến 25 tháng 8Bảng 2. Mực nước các hồ trong thời kỳ lũ chính vụ theo kết quả tính toán QTVHHTXHồ Hòa Bình Tuyên Quang Thác BàMực nước hồ 95 105,2 56Mực nước chống lũ 117 120 58Theo kết quả này mực nước hồ Hòa Bình tại thời kỳ lũ sớm đã được nâng cao được 5 m so với Qui trình 97 và 3 m so với Qui trình 2005, tức là đã nâng cao hiệu suất phát điện hơn so với các qui trình trước. Đồng thời mực nước bắt đầu cắt. Theo kết quả này mực nước hồ Hòa Bình tại thời kỳ lũ sớm đã được nâng cao được 5m so với Qui trình 97 và 3 m so với Qui trình 2005, tức là đã nâng cao hiệu suất phát điện hơn so với các qui trình trước. Đồng thời mực nước bắt đầu cắt lũ là từ 10,5m.Các tham số đường cong qui trình và qui tắc vận hành các hồ trong thời kỳ lũchính vụ được xác định thông qua tính toán các kịch bản lũ thiết kế. Phương pháp ởđây là xây dựng một số kịch bản tham số của qui trình, sau đó tính toán cắt lũ đáp ứng tiêu chuẩn 14TCN-2002 và xác định ra tham số và qui tắc vận hành tương ứng.Thứ sáu, các kịch bản lũ đều tính đến các lưu lượng nhập lưu khu giữa và tiêu úngra sông.Theo kết quả tính toán các kịch bản lũ thiết kế, các kịch bản lũ công trình vàđánh giá khả năng gia tăng mực nước trên các hệ thống sông do tiêu úng đã lựachọn được ba phương án qui tắc vận hành thời kỳ lũ chính vụ như sau:Bảng 3. Ba phương án Qui tắc vận hành hồ Hòa Bình theo 3 bước trong mùa lũchính vụ Thứ bẩy, qua đánh giá về hiệu ích về điện của từng phương án qui trình thấyrằng PA1 cho hiệu quả điện năng lớn hơn các phương án khác khoảng 30 GWh, đếncuối thời kỳ lũ chính vụ mực nước hồ cao hơn các kịch bản khác 2,13 m, tươngđương với dung tích hồ chứa khoảng 400 triệu m3 và 95 triệu KWh . Như vậy, tổngđiện năng tăng thêm của kịch bản này là 125 triệu KWh, tương đương với 66,3 tỷđồng (nếu tính theo gíá 530đ/KWh).Như vậy Phương án 1 được lựa chọn để xây dựng qui trình. Thứ tám là vấn đề ứng dụng dự báo thủy văn trung hạn. Tổng hợp kết quảthử nghiệm năm 2005 và 2006 có thể thấy rằng dự báo trung hạn giúp điều hànhtheo qui trình mềm dẻo hơn và đặc biệt tạo điều kiện giữ mực nước các hồ để tăng

18

khả năng phát điện cũng như chống lũ lớn, do có thông tin về xu thế lũ trước 5 ngày(các đỉnh và chân lũ trước 5 ngày). Vì thế sử dụng các thông tin về dự báo trung hạntrong việc điều hành hồ chứa nên được sử dụng. Đồng thời, dự báo trung hạn 5 ngày ở Hà Nội là tương đối tốt với chất lượng dự báo trên 60%. Điều này có thể giải thích được là do mực nước dự báo tại Hà Nội 5 ngày chịu ảnh hưởng của dự báo 2 ngày đầu trên thượng lưu và 3 ngày sau ở hạ luu. Mực nước tại Hà Nội lại là một trong những tham số chính của qui trình vận hành. Vì vậy, cũng nên sử dụng dự báo. Trung hạn vào qui trình điều hành.Thứ chín là xác định một số các tham số khác của qui trình vận hành như cắt lũ tiểu mãn, xác định khoảng thời gian mở sáu cửa xả đầu của hồ Hòa Bình.Thứ mười, để đánh giá khả năng tích nước của hồ Hòa Bình và khả năng đưa về mực nước trước lũ của thời kỳ lũ chính vụ đã tiến hành cắt lũ thường xuyên các năm từ 1996 đến 2004 theo Qui trình 2006. Thời gian tính toán từ ngày 1 tháng 6 đến 15 tháng 10 hàng năm. Với mỗi năm lũ có 4 phương án tương ứng với 2 thời điểm đưa mực nước hồ Hòa Bình về mực nước trước lũ của thời kỳ lũ chính vụ (ngày 1 tháng 7 và ngày 10 tháng 7) và hai giá trị của mực nước trước lũ (90 m và 94 m). Kết quả cho thấy Qui trình đảm bảo khả năng cho hồ Hòa Bình tích nước đến cao trình không dưới 110 m vào ngày 15 tháng 9 và đảm bảo khả năng đưa được mực nước hồ Hòa Bình về mực nước trước lũ của thời kỳ chính vụ trong cả hai trường hợp từ ngày 1 tháng 7 và từ ngày 10 tháng 7.

c. Kết luận và kiến nghị:Đối với việc xây dựng qui trình liên hồ chứa Hòa Bình, Tuyên Quang, Thác Bà:• Về khả năng chống lũ:

- Theo các kết quả tính toán, nếu giữ mực nướctrước lũ của hồ Hòa Bình trong thời kỳ lũ chính vụ không quá 90 m thì cóthể chống được lũ chu kỳ 250 năm. Tuy nhiên trong dạng lũ điển hìnhđược chọn để tính toán thì đối với các dạng lũ 1969 và 1971 có thể duy trì

- mực nước trước lũ ở mức 94 m; chỉ có dạng 1996 là phải duy trì ở mức- 90 m. - Có thể thấy rằng con lũ tương tự này chỉ xảy ra xác xuất 250 năm 1- lần nên có thể giữ mức nước trước lũ trong thời kỳ lũ chính vụ của hồ- Hòa Bình ở mức cao đến 94 m; trong trường hợp dự báo có thể xuất hiện- lũ 150 năm thì phải nhanh chóng đưa hồ Hòa Bình về mức nước dưới 90- m là mức nước an toàn theo tính toán. - Điều đó cho phép điều hành mềmdẻo hơn và tạo điều kiện để tăng năng suất

điện, góp phần tích nước hiệuquả hơn đối với lũ thường xuyên. Như vậy thì hệ thống hồ chứa cũng đủkhả năng chống lũ theo tiêu chuẩn phòng lũ hiện hành.

• Về khả năng sử dụng dự báo trung hạn: - Để đánh giá định lượng theotừng thời gian sai số còn chưa đảm bảo, song dự báo

xu thế về lũ là tươngđối chính xác, giúp điều hành theo qui trình mềm dẻo hơn và đặc biệt tạo

- điều kiện giữ mực nước các hồ để tăng khả năng phát điện cũng như chống lũ lớn, do có thông tin về các đỉnh và chân lũ trước 5 ngày.

19

- Vì thế có thể sử dụng dự báo trung hạn 5 ngày trong điều hành hàng năm .4. Bài toán dự báo, cảnh báo lũ vượt thiết kế hồ chứa vừa và nhỏ đảm bảo an toàn hồ chứa:a. Bài toán dự báo,cảnh báo lũ vượt thiết kế:

- Bài toán muốn có kết quả chính xác, yêu cầu phải có sự đầy đủ, chính xác các số liệu về số liệu thủy văn, mặt đệm và các thông số kỹ thuật của các hồ chứa.

- Tuy nhiên trong thực tế các số liệu thực tế này lại thiếu (có thể không có)… Vì thế, việc dự báo và cảnh báo lũ vùng hồ chứa cũng gặp nhiều khó khăn.

- Để đảm bảo tính toán có độ tin cậy với việc khai thác triệt để khu vực hồ nghiên cứu, đưa ra bản tin dự báo kịp thời, việc xây dựng các phần mềm tính toán dòng chảy lũ đến hồ, tính toán điều tiết dòng chảy qua hồ, xác định mực nước trong hồ là cần thiết.

- Việc tính toán mô phỏng theo sơ đồ sau:

Hình 1: Sơ đồ bài toán dự báo, cảnh báo lũ cho hồ chứa vừa và nhỏ

b. Tính toán lũ đến hồ chứa:

20

Tổng hợp các thông tin về hồ chứa, thông tin về dự báo lượng mưa

Tính toán xác định quá trình lũ đến hồ chứa

Tính toán điều tiết dòng chảy qua hồ và xác định diễn biến mực nước hồ

Phân tích đánh giá diễn biến mực nước hồ và phát bản tin

- Lũ lớn vượt thiết kế hình thành dưới tác động tổng hợp của các yếu tố thời tiết gây mưa lớn, điều kiện lưu vực( mạng lưới sông ngòi, địa hình…) và sự cố xảy ra đối với các cửa xả điều tiết.

- Để mô phỏng quá trình lũ do mưa lớn và các điều kiện lưu vực, các mô hình thủy văn tất định được ứng dụng trong tính toán rất đa dạng. Mỗi mô hình đều có những tính năng cho phép tính toán với mức độ khác nhau. Các mô hình đang được ứng dụng tương đối nhiều ở Việt Nam như HEC-HMS,TANK, NAM… Tùy theo điều kiện, ta ứng dụng 1 trong các mô hình đó để tính toán quá trình lũ đến hồ chứa, trên cơ sở lượng mưa đo đạc quan trắc hoặc lượng mưa dự báo.

- Với bài toán dự báo, cảnh báo lũ vượt thiết kế hồ chứa thì lượng mưa dự báo là tốt nhất, nó cho phép tăng thời gian dự kiến, điều này rất có ý nghĩa trong phòng chống thiên tai.

- Để tính toán quá trình lũ theo mô hình nào đó thì vấn đề tính toán dự báo lượng mưa rất quan trọng. Với mỗi lưu vực hồ, cần có sự phân tích các hình thế thời tiết gây mưa lớn, thường xảy ra. Có 2 khả năng :

o Phương pháp dự báo lượng mưa tốt thì thời gian dự kiến tăng lên, tạo điều kiện cho việc điều hành phòng chống lũ đảm bảo an toàn cho hồ chứa.

o Nếu không có phương pháp dự báo lượng mưa thì phải có số liệu thông tin cập nhật kịp thời với thời khoảng 1 hoặc 2 giờ tùy loại hồ chứa.

c. Tính toán điều tiết lũ:- Bài toán lũ trong hồ chứa là bài toán cân bằng nước. Tính toán điều tiết sẽ cho ta

biết được diễn biến mực nước lũ trong hồ, trên cơ sở đó có thể đánh giá mực nước lũ trong hồ có vượt thiết kế hay không.

- Bài toán phụ thuộc vào lũ đến hồ, trạng thái mực nước hồ trước khi xảy ra lũ và sự làm việc của hệ thống cửa tràn xả lũ. Các sự cố về cửa tràn xả lũ như hoạt động đóng mở gây kẹt cửa, thời gian mở khi xảy ra lũ lớn không được dự tính trước đều là những nguyên nhân có thể làm ảnh hưởng đến sự an toàn của công trình.

- Diễn toán dòng chảy lũ qua đập tràn của hồ chứa dựa trên phương pháp thủy văn để tính toán cân bằng nước trong hồ chứa và phương pháp thủy lực để mô phỏng dòng chảy lũ qua đập tràn. Tiến hành lập chương trình để tính toán theo phương pháp lặp đúng đắn.

- Hệ phương trình tính toán điều tiết hồ chứa:

- Giải hệ phương trình trên tại các thời điểm khác nhau ta xác định được quá trình lưu lượng xả qua đập tràn qt với lưu lượng xả lớn nhất qmax , quá trình mực nước trong hồ Zh t.

- Lưu lượng xả mặt:

21

- Trong đó: m hệ số lưu lượng B bề rộng cửa xả mặt h chiều cao cột nước từ tâm cống ngầm đến mặt nước hồ- Lưu lượng xả ngầm: Trong đó: m: hệ số lưu lượng : hệ số co hẹp bên : diện tích mặt cắt ngang cống ngầm

H: chiều cao cột nước từ tâm cống ngầm đến mặt nước hồd. Xây dựng phần mềm tính toán, dự báo:- Để thực hiện các hạng mục của bài toán trên cơ sở lý thuyết tính toán lũ theo mô

hình TANK ( thí dụ như dự báo lũ vượt thiết kế hồ Núi Cốc) hoặc theo mô hình HEC-HMS và tính toán điều tiết theo phương pháp thử sai, người ta đã xây dựng phần mềm tính toán bằng ngôn ngữ lập trình Visual Basic 6.0 với các giao diện hợp lý, thuận tiện cho việc tính toán ứng dụng.

- Phần mềm có thể đáp ứng yêu cầu tính toán đơn lẻ, như có thể tính toán mô phỏng dòng chảy bằng mô hình TANK hoặc HEC-HMS và kết thúc, hoặc có thể tính điều tiết dòng chảy riêng và kết hợp tính toán dòng chảy đến với tính toán điều tiết xác định mực nước hồ.

- Trong trường hợp cập nhật thêm 1 số liệu mưa, phần mềm sẽ tính toán tiếp và đưa ra các kết quả tính toán nhanh chóng, các kết quả này được liên kết với nhau 1 cách chính xác, tạo thuận lợi cho người tính toán.

- Các kết quả hình vẽ, bảng biểu có thể in ấn trực tiếp từ màn hình máy tính, và được xuất ra thành các file dang bimap và bảng tính excel.

- Chương trình xây dựng công cụ trợ giúp Help đắc lực, hướng dẫn chi tiết việc thực hiện chương trình, tính toán, in ấn kết quả…

e. Tính toán dự báo thử nghiệm Hồ Núi Cốc:- Ứng dụng mô hình TANK để tính toán mô phỏng dòng chảy lũ đến hồ. - Dựa vào tài liệu thực đo dòng chảy lũ rước đây tại trạm thủy văn Tân Cương trên

sông Công và tài liệu mưa trạm Đại Từ để xác định thông số mô hình cũng như kiểm định.

- Kết quả bộ thông số được thống kê trong bảng dưới đây:

Thông số

Giá trị Thông số Giá trị Thông số Giá trị

HA1 9.00 C1 0.15 XCH 195.3HA2 12.00 C0 0.01 Tbo 0.07HA3 20.00 HD 100.0 TB 0.25A1 0.30 D1 0.001 Tco 3.27A2 0.10 D0 0.001 TC 0.02A3 0.10 HCH 200.0 PS 14.00A0 0.08 CH2 0.07 SS 26.62HB 35.00 XA 11.99 XAI 12.69B1 0.07 XB 48.04 XS 13.65

22

B0 0.06 XC 50.84 LAG 1HC 50.00 XD 297.99

- Kết quả tính toán trên cho thấy, bộ thông số trên có thể sự dụng được để tính toán mô phỏng cho các trận mưa ứng với các tần suất thiết kế, để xác định dòng chảy lũ thiết kế tương ứng đến hồ chứa. Nếu có lượng mưa dự báo ta có thể tính được quá trình lũ dự báo, kết quả thu được được phân tích để điều hành chống lũ cho hồ chứa. Các phương pháp đưa ra có thể tìm hiểu sâu hơn trên mạng.

5. Quy hoạch và quản lý nguồn nước sông Hồng:a. Giới thiệu:

- Lưu vực sông Hồng-sông Thái Bình là một hệ thống sông quốc tế chảy qua ba quốc gia Trung Quốc, Việt Nam và Lào. Đây là một trong những lưu vực sông có lượng nước dồi dào-đứng thứ 22 trên thế giới với tổng lượng nước hàng năm khoảng 130 đến 140 Km3 nước, song phân bố không đều theo không gian và thời gian.

- Phần lưu vực sông Hồng-sông Thái Bình thuộc lãnh thổ Việt Nam có diện tích 86 660 Km2, chiếm 51% tổng diện tích lưu vực.

- Dòng chảy năm trên lưu vực sông Hồng-sông Thái Bình khá dồi dào. Tổng lượng dòng chảy bình quân nhiều năm lưu vực sông Hồng-sông Thái Bình vào khoảng 133 tỉ m3, trong đó khoảng 82 tỉ m3 (chiếm khoảng 61.2%) sản sinh trên lãnh thổ Việt Nam. Tuy nhiên do địa hình chia cắt nên dòng chảy phân bố rất không đều trên các phần lưu vực khác nhau. Trong ba nhánh lớn của sông Hồng thì sông Đà đóng góp dòng chảy nhiều nhất khoảng 42%, sông Thao 19% mặc dù diện tích lưu vực xấp xỉ bằng lưu vực sông Đà. Lưu vực sông Lô-Gâm nhỏ nhưng lại đóng góp 25.4%. Dòng chảy lũ lưu vực sông Hồng-sông Thái Bình mang đặc điểm lũ miền núi, nhiều đỉnh, lên nhanh, xuống nhanh, biên độ lớn. Tháng VIII thường có mưa lớn gây ra lũ lớn, như các trận lũ 8/1945, 8/1969, 8/1971. Dòng chảy kiệt kéo dài từ tháng XI đến tháng IV hoặc V năm sau, kiệt nhất rơi vào tháng III, một số năm rơi vào tháng II, hoặc IV.

- Sự phát triển hệ thống các công trình thuỷ lợi thượng nguồn cũng ảnh hưởng đáng kể đến chế độ dòng chảy mùa kiệt.

- Đặc biệt tình hình thiếu nước ngày càng trở lên trầm trọng và có diễn biến bất thường như mùa khô năm 2004 khi mực nước sông Hồng tại trạm Hà Nội đã xuống tới mức báo động 1.97m, và ngày 13/2/2005 mực nước tại Hà Nội là 1.75m, thiếu nước gây thiệt hại lớn cho hoạt động sản xuất trên lưu vực.

b. Xây dựng sơ đồ tính:- Hệ thống lưu vực sông Hồng-sông Thái Bình được mô phỏng thành mạng sông

tính toán, được số hoá trên cơ sở ảnh vệ tinh lưu vực sông Hồng theo hệ toạ độ UTM WGS84 vùng 48N. Đầu vào mô hình là các số liệu về đặc tính hệ thống cùng với số liệu của nguồn nước vào ra trên toàn hệ thống.

23

- Trên sông Đà từ trạm Hoà Bình xuống đến Trung Hà,- Trên sông Thao từ Yên Bái đến Trung Hà, - Trên sông Chảy từ Thác Bà xuống đến nhập lưu sông Chảy và sông Lô,- Trên sông Phó Đáy từ Liến Sơn đến cửa ra nhập lưu với sông Lô,- Trên sông Gâm từ Na Hang đến nhập lưu với sông Lô, - Trên sông Lô từ Hàm Yên xuống nhập lưu với sông Hồng tại Việt Trì- Trên sông Cầu từ Thác Bưởi xuống Phả Lại,- Trên sông Thương từ Cầu Sơn xuống Phả lại, - Trên sông Lục Nam từ Chũ xuống nhập lưu với sông Thương,- Trên sông Hoàng Long từ Hưng Thi đến nhập lưu với sông Đáy, - Trên sông Đáy từ hạ lưu đập Đáy xuống đến cửa biển.- Ngoài ra các sông nối giữa hai sông và nối giữa sông và biển như: sông Đuống

nối sông Hồng (tại Hà Nội) với sông Thái Bình (tại Phả Lại), sông Luộc nối sông Hồng với sông Thái Bình, sông Đào Nam Định nối sông Hồng với sông Đáy, bên tả sông Hồng, sông Trà Lý nối sông Hồng với Vịnh Bắc Bộ, hữu sông Hồng, sông Ninh Cơ nối sông Hồng với Vịnh Bắc Bộ.

- Địa hình các mặt cắt ngang sông được thu thập từ nhiều nguồn số liệu đo đạc khác nhau. Tổng số nhánh sông sử dụng trong mô hình là 38 sông, với 33 nhánh có số liệu mặt cắt đo năm 2000.

Hệ thống biên mô hình:

- Biên trên gồm có:o biên dòng chảy tại Hoà Bình trên sông Đà,

o biên dòng chảy tại Yên Bái trên sông Thao,

o biên dòng chảy Thác Bà trên sông Chảy,

o biên dòng chảy Hàm Yên trên sông Lô,

o biên dòng chảy Na Hang trên sông Gâm,

o biên dòng chảy Liễn Sơn trên sông Phó Đáy,

o biên dòng chảy Thác Bưởi trên sông Cầu,

o biên dòng chảy Cầu Sơn trên sông Thương,

o biên dòng chảy Chũ trên sông Lục Nam,

o biên dòng chảy Hưng Thi trên sông Hoàng Long.

- Biên nhập lưu khu giữa cũng được tính toán bằng mô hình NAM sử dụng tính năng tự động hiệu chỉnh thông số, chức năng phân chia lưu vực từ bản đồ cao độ số (DEM), chức năng tính mưa lưu vực đa giác Thiessen, chế độ biên phân bổ dọc sông… của bộ mô hình MIKE.

24

- Biên dưới là biên triều của 9 cửa sông lấy theo số liệu mực nước triều tại trạm Hòn Dấu đã được hiệu chỉnh theo đặc tính triều của từng vùng.

Hiệu chỉnh thông số mô hình:

- Phương pháp thử dần thông thường được sử dụng trong hiệu chỉnh thông số. Hiệu chỉnh mô hình được tiến hành cho trận lũ lớn năm 9-28/8/1996. Số liệu đo đạc lưu lượng, mực nước tại các trạm trên trong thời gian này được sử dụng để hiệu chỉnh mô hình lũ.

- Đầu tiên trong quá trình hiệu chỉnh là xem xét việc cân bằng tổng lượng giữa thực đo và tính toán, tiếp theo của việc hiệu chỉnh mô hình là hiệu chỉnh mực nước. Do giới hạn độ dài nên ta chỉ ra một số kết quả mô phỏng hiệu chỉnh được trình bày trong Hình 3.

Hình 3. Kết quả hiệu chỉnh mực nước lũ 8/1996 tại trạm Sơn Tây, Hà Nội (sông Hồng), và Thượng Cát (sông Đuống), nét mảnh=tính toán, nét dày=thực đo. Kết quả hiệu chỉnh mô hình dòng chảy lũ:

- Trận lũ tháng 8/1996 là trận lũ khá lớn trong đó có sự kết hợp giữa lũ lớn từ thượng nguồn đổ về kết hợp với thuỷ triều lên cao từ phía dưới hạ lưu do ảnh hưởng của bão tới cấp 11 ở vùng ven biển Bắc Bộ. Lưu lượng lớn nhất đo đạc được tại Sơn Tây là 22030m3/s. Trường hợp hồ Hoà Bình không vận hành thì lưu lượng lớn nhất tại Sơn Tây sẽ vào khoảng 27200 m3/s.

- Kết quả mô phỏng lưu lượng tại hai trạm Hà Nội và Thượng Cát khá tốt. Đường quá trình lưu lượng giữa thực đo và tính toán tại 2 trạm này gần như trùng khít. Tổng lượng dòng chảy của tất cả các biên phía trên Sơn Tây và tổng lượng dòng chảy tại Hà Nội + Thượng Cát là xấp xỉ như nhau.

- Ngoài việc so sánh về lưu lượng, mực nước thực đo và tính toán tại 24 trạm trong hệ thống sông Hồng cũng được đánh giá. Nhìn chung qua kết quả thu được khá tốt. Dòng chảy cũng như mực nước thực đo tại hầu hết các trạm kiểm tra

25

trên lưu vực là xấp xỉ nhau cả về độ lớn, hình dạng và pha. Mực nước thực đo và tính toán tại các trạm trên hệ thống sông Hồng là xấp xỉ nhau, trừ kết quả tại 2 trạm Nam Định (sông Đào) và Triều Dương (sông Luộc). Kết quả tính toán trên hệ thống sông Thái Bình là tốt hơn so với sông Hồng.

Tính toán phương án mô hình dòng chảy lũ:

- Trên cơ sở mô hình thuỷ lực lũ sông Hồng – Thái Bình tính toán kiểm tra hiệu quả cắt lũ của các hồ chứa thượng nguồn và công trình phân chậm lũ. Lấy tiêu chuẩn trận lũ lịch sử tháng 8 năm 1971, tương ứng với tần suất 0.8% tại Sơn Tây, có lưu lượng đỉnh lũ tại Sơn Tây là 37.800m3/s. Chọn dạng lũ năm 1996 là năm có dạng lũ bất lợi trên sông Đà để tính toán.

- Hiện tại có 2 hồ chứa lớn nằm ở thượng du, tham gia điều tiết lũ cho vùng đồng bằng sông Hồng. Đó là hồ chứa Hoà Bình trên sông Đà với dung tích phòng lũ là 4.9 tỷ m3. Hồ Thác Bà trên sông Chảy với dung tích phòng lũ 450 triệu m3. Như vậy hồ Hoà Bình giữ vai trò quyết định và chủ đạo cho việc điều tiết lũ ở Hạ du. Các trường hợp được đưa vào để tính toán trong báo cáo này tập trung đánh giá khả năng cắt lũ của hồ chứa Hoà Bình và khả năng phân lũ của sông Đáy, trường hợp được đưa vào tính toán như sau: (i) PA1: Không có hồ Hoà Bình, không phân lũ sông Đáy, (ii) PA2 Có hồ Hoà Bình cắt lũ, không phân lũ sông Đáy, (iii) PA3: Không có hồ Hoà Bình, phân lũ sông Đáy. Hồ Sơn La và Tuyên Quang chưa được xem xét trong nghiên cứu này.

- Biên trên là quy mô trận lũ năm 1971 với dạng lũ năm 1996 với lưu lượng thiết kế tại Sơn Tây là 37.800m3/s. Biên dưới là mực nước triều ứng với tần suất 5% (tháng 8/1996). Để đánh giá khả năng gây lũ do bão mực nước triều được cộng thêm 1.5m vào các ngày 2 và 3 tháng 8/1996 là những ngày có mực nước triều cao nhất. Kết quả tính toán các phương án cho thấy khả năng cắt lũ cho Hà nội ứng với lũ 1971 của hồ Hoà Bình là 2.10m, khả năng cắt lũ cho Hà Nội của hệ thống phân lũ sông Đáy là 0.65m (Bảng 3).

Bảng 3. Kết quả tính toán các phương án

Phương án Sơn Tây Hà Nội Thượng Cát HưngYên

26

Qmax Hmax Qmax Hmax Qmax Hmax HmaxPA1 37641 17.37 26300 14.95 10383 15.11 9.9

PA2 24945 15.61 17 428 12.85 7185 12.89 8.24

PA3 38011 17.35 24400 14.4 9156 14.48 9.44

c. Kết luận: - Nghiên cứu đã định lượng hiệu quả các phương án phát triển nguồn nước và các

đặc trưng mực nước và lưu lượng trên toàn hệ thống sông Hồng-sông Thái Bình, đáp ứng nhu cầu dùng nước ngày càng tăng cũng như các phương án chống lũ phục vụ hoạt động phát triển kinh tế xã hội vùng nghiên cứu.

- Kết quả tính toán cho thấy hầu hết các phương án đưa vào xem xét đảm bảo đáp ứng nhu cầu dùng nước cho các giai đoạn phát triển 2010, 2020 và 2040.

- Tuy vậy kết quả tính toán mực nước và lưu lượng tại Hà Nội cho thấy các phương án bố sung dung tích điều tiết nước cũng chỉ “vừa đủ” đáp ứng yêu cầu của tương lai, vì vậy các biện pháp phi công trình cần được đặc biệt chú ý trong thời gian tới trong tình hình khả năng phát triển hệ thống hồ chứa thượng lưu ngày càng khó khăn.

- Các phương án tính toán được đưa ra nhằm đánh giá lại khả năng cắt lũ của hồ chứa Hoà Bình và hệ thống phân lũ sông Đáy. Kết quả cho thấy rằng hồ chứa Hoà Bình đóng một vai trò hết sức quan trọng trong việc chống lũ cho đồng bằng sông Hồng.

- Qua nghiên cứu, nhìn chung kết quả hiệu chỉnh mô hình dòng chảy lũ cho vùng hạ lưu sông Thái Bình tốt hơn so với vùng hạ lưu phía sông Hồng - sông Đáy.

Nhóm:1. Lê Thúy Hằng2. Nguyễn Thị Như Nguyệt3. Bùi Thị Ngọc Oanh4. Mạc Thị Quyên5. Dương Quỳnh Hưng6. Trần Thị Khá

27