NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MƠ HÌNH DỰ BÁO LŨ CHO SƠNG VU GIA - THU BỒN ThS Nguyễn Hồng Sơn Tóm tắt: Lũ lụt xảy hàng năm miền Trung Việt Nam thường xuyên gây tổn thất lớn người Các lưu vực sông Miền Trung thường có hình trịn địa hình dốc nên lũ thường lên xuống nhanh, trình lũ phức tạp nên việc dự báo lũ gặp nhiều khó khăn Trong nghiên cứu tác giả sử dụng mơ hình thủy văn HEC-HMS mơ hình thủy lực HECRAS để mô dự báo lũ cho sông Vu Gia – Thu Bồn thuộc tính Quảng Nam Thành phố Đà Nẵng Mơ hình HEC-RAS dùng để tính tốn thủy lực hệ thơng sơng bao gồm hai nhánh sơng Thu Bồn từ trạm Nơng Sơn đến cửa Đại Hội An Vu Gia từ trạm Thành Mỹ đến cửa Hàn tai Đà Nẵng Kết tính tốn thủy lực kết hợp với liệu GIS phần mềm HEC-GEORAS chạy Arcview GIS để tính tốn xây dựng đồ ngập lụt Vùng hạ lưu chia làm 15 ô chứa cịn vùng khơng có trạm đo lưu lượng phía hạ lưu chia làm 12 lưu vực phụ Dòng chảy từ 12 lưu vực tính tốn mơ hình HEC-HMS 12 lưu vực 12 biên nhập lưu vào mơ hình thủy lực HEC-RAS Kết đầu mơ hình HEC-HMS đầu vào mơ hình HEC-RAS kết nối tự động file *.DSS Kết tính tốn cho thấy, kết tối ưu mơ hình HEC-HMS cho trận lũ năm 1998,1999 Nông Sơn Thành Mỹ với EI đạt từ 0.85 đến 0.99 Kết tối ưu mơ hình HEC-RAS Giao Thủy với EI từ 0.7 đến 0.95, Ái Nghĩa với EI từ 0.72 đến 0.9 Kết áp dụng để tính toán cho trận lũ năm 2004 với kết EI đạt 0.88 Giao Thủy Ái Nghĩa EI=0.92 Kết vùng ngập lụt dự đoán phù hợp với vùng ngập xác định từ ảnh vệ tinh Landsat kết điều tra tình hình ngập lụt năm 1999 Giới thiệu chung Miền Trung Việt Nam với 1200 km bờ biển trải dài từ Thanh Hóa đến Bình Thuận Sơng Vu Gia – Thu Bồn thuộc miền Trung Việt Nam có diện tích 10,350 km2 từ 107o12’40’’, 14o57’07’’ to 108o44’18’’, 16o04’03’’ bao gồm thành phố Đà Nẵng, tỉnh Quảng Nam phần tỉnh Kom Tum Hầu hết sông suối thuộc hệ thống sông Vu Gia Thu Bồn ngắn dốc nên lũ khu vực lên xuống nhanh Một nguyên nhân gây nên lũ lụt miền Trung mưa lớn thượng nguồn vùng đồng Nguyên nhân gây mưa thường gió mùa Đơng bắc bão, gió mùa Đơng bắc kết hợp với bão Ngoài ra, lũ lớn kết hợp với triều cường nguyên nhân làm tình trạng ngập lũ vùng đồng nghiêm trọng Đường quốc lộ 1A từ bắc vào Nam theo dọc ven biển miền Trung đê ngăn nước lũ biển làm tình hình ngập lụt vùng đồng trở lên nghiêm trọng Công tác dự báo cảnh báo lũ địa phương nhiều hạn chế, phương pháp dự báo theo xu phổ biến Trong sơng suối miền Trung gần biển nên vùng hạ lưu ảnh hưởng thủy triều Ngoài sông Vu Gia – Thu Bồn nối nhánh sơng Quảng Huế nhiều nhánh sơng suối nhỏ phía hạ lưu, nước thường xuyên trao đổi hai sông nên nên dự báo theo xu khó xác Hình 1: Lưu vực sơng Vu Gia – Thu Bồn Trong nghiên cứu này, tác giả tập trung nghiên cứu áp dụng số mơ hình thủy văn thủy lực có sẵn để dự báo lũ cảnh báo ngập lụt cho vùng hạ lưu sông Vu Gia – Thu Bồn Sơ đồ trình bày tóm tắt phương pháp nghiên cứu Thu thập liệu Phân tích liệu mưa, dịng chảy… Mơ hình thủy văn Mơ hình thủy lực Xây dựng đồ ngập lụt Hình 2: Phương pháp nghiên cứu Trong nghiên cứu này, tất liệu mưa, dịng chảy, mực nước, tài liệu địa hình …… thu thập Sau tài liệu phân tích xử lý, lựa chọn để đưa vào mơ hình tốn Đầu mơ hình thủy văn liên kết tự động với biên đầu vào mơ hình thủy lực HEC-RAS Đầu mơ hình HEC-RAS liên kết với phần mềm GIS để xây dựng đồ ngập lụt Tất mơ hình liên kết chặt chẽ với nhau, thuận tiện sử dụng Thiết lập mơ hình dự báo HEC-HMS sử dụng phương pháp chia nhỏ lưu vực đại biểu cho thành phần dịng chảy.Đối với thành phần dịng chảy, mơ hình thấm ban đầu thấm ổn định sử dụng để tính tổn thất Mơ hình gồm ba thông số, thấm ban đầu, thấm ổn định phần trăm diện tích khơng thấm Mơ hình lũ đơn vị Snyder sử dụng để tính tốn thành phần dịng chảy mặt Mơ hình lũ đơn vị Snyder bao gồm hai thơng số Tp có ý nghĩa thời gian trễ đỉnh mưa đỉnh lũ, Cp hệ số đỉnh lũ Phương pháp cắt nước ngầm sử dụng phương pháp đường cong triết giảm nước ngầm Phương pháp sử dụng ba thông số lưu lượng ban đầu Q, số triết giảm lưu lượng bắt đầu triết giảm Phương pháp Muskingum sử dụng toán truyền lũ sơng Mơ hình HEC-RAS ứng dụng hệ phương trình Sant-venant để mơ dịng chảy sơng thiên nhiên Lý thuyết mơ hình HEC-HMS HEC-RAS download miễn phí địa http://www.hec.usace.army.mil/ Hai biên toán thủy lực xác định trạm Nông Sơn sông Thu Bồn trạm Thành Mỹ sơng Vu Gia Hai trạm có số liệu quan trắc lưu lượng, mực nước, mưa Số liệu hai trạm có số liệu ngày thời gian lũ số liệu mưa thời đoạn Hai biên toán thủy lực hai biên triều cửa Hàn thuộc nhánh sông Vu Gia cửa Hội An thuộc nhánh sông Thu Bồn Vùng từ hai trạm Nông Sơn Thành Mỹ trở xuống hạ lưu khơng có trạm đo lưu lượng chiếm diện tích 5,077 km2 49 % tổng diện tích lưu vực sơng Vu Gia Thu Bồn Từ đồ địa hình hệ thống mạng lưới sơng, vùng khơng có trạm đo chia 12 lưu vực phụ tương ứng với 12 nhánh nhập lưu vào tốn thủy lực Hình 3: Đa giác Thiessen lưu vực Dòng chảy từ 12 lưu vực phụ hai biên biên nhập lưu mơ hình HEC- RAS Sơ đồ hệ thống sơng mặt cắt phía trạm Nơng Sơn Thành Mỹ tạo phần mềm HEC-GEORAS từ DEM địa hình đồ hệ thống sơng HEC-GEORAS phần mềm hỗ trợ cho mơ hình HEC-RAS Hệ thống mặt cắt sau tạo từ DEM phần mềm HECGEORAS chỉnh sửa số liệu đo đạc thực tế Hệ thống sông Vu Gia Thu Bồn từ trạm Nông Sơn – Thành Mỹ đến biển chia làm 148 mặt cắt vùng hạ lưu chia làm 15 khu chứa Các ô chứa phân chia địa hình, đường giao thơng, đường sắt, đồng ruộng…… dịng chảy từ chứa sang ô chứa khác mô đập tràn cống Sơ đồ thủy lực bao gồm hai biên trạm Nông Sơn sông Thu Bồn trạm Thành Mỹ sông Vu Gia, Hai biên toán thủy lực hai biên triều cửa Hàn thuộc nhánh sông Vu Gia cửa Hội An thuộc nhánh sông Thu Bồn Nhánh sông Quảng Huế nối hai nhánh sông Vu Gia Thu Bồn Hai trạm thủy văn sông Quảng Huế trạm Giao Thủy sông Thu Bồn trạm Ái Nghĩa sông Vu Gia dùng để kiểm tra kết tính tốn Vu Gia river Sub2 Area1 Sub11 Area10 Sub10 50147.33 42336.71 43137.41Area3 44151.48 45284.75 46658.22 Sub8 ia Area8 T Area4 Sub4 3052.521 1617.416 206.679 4245.312 5360.355 6530.936 8068.984 Interflow Area0 way flow 05-061 Storages Da Nang Area5 Area Hoi An 05-06 Sub-basins Area0 04-072 Boundaries Sub21 Area5 Area4 Nong Son Area6 08-05 Sub7 LEGEND 10047.93 10000 Sub6 Area7 14266.08 Area11 Area9 51801.53 Reach Area14 48216.74 Sub14 17095.4709-08-2 Sub12 19051.41 Area12 Sub Area3 Sub3 Area10 15774.37 Sub13 20294.71 Area13 Area2 22000 08-061 23600.00 09-08-3 G Reach 24942.39 Vu Area8 Area6 Area9 Area11 26360.69 28465.44 09-08 30225.86 08-062 179.335 31174.09 1174.960 36758.43 13095.929896.034 28819.25 23375.19 36000 33534.91 6485.589 2701.232 Area12 38783.01 20260.15 17398.47 16084.28 30500 27824.85 24765.63 3400.811 n 16800 47993.56 31755.33 Bo 26864.93 Area13 41820.84 Reach 25817.58 1688.71833325.99 14-04 hu26000 50278.80 04-071 Reach 45229.96 442.660 52589.53 36039.96 37623.03 54216.76 Area2 04-173 Area1 39218.58 56322.19 Area14 41034.51 Area7 60397.78 Reach Thanh My Nong Son Thu Bon river Figure 4: Sơ đồ thủy lực hệ thống sông Vu Gia – Thu Bồn Vì q trình lũ sơng lên xuống nhanh, thời gian lũ tập trung ngắn nên tác giả chọn thời đoạn tính tốn Trong q trình dự báo thực tế, ta lấy kết 12 tùy theo thời đoạn dự báo Tính tốn mưa Trên lưu vực sơng Vu Gia – Thu Bồn có trạm Trà My Đà Nẵng có số liệu đo đạc mưa thời đoạn ngắn Các trạm khác có số liệu mưa ngày mưa 12 mưa có lũ Chính để tính tốn mưa trạm này, ta cần chuyển đổi mưa ngày sang mưa Để chuyển đổi mưa từ mưa ngày sang mưa giờ, tác giả sử dụng mưa thực đo Trà My nhiều năm Mưa trạm khác tính tốn cách lấy hệ số mưa ngày trạm với mưa ngày Trà My nhân với mưa Trà My Cách tính tốn cụ thể sau: Đầu tiên, ta chia mưa ngày trạm cần tính tốn cho mưa ngày Trà My k R2 R1 R1: Mưa ngày Trà My R2: Mưa ngày trạm cần tính mưa k: tỷ số mưa ngày trạm cần tính mưa với mưa ngày Trà My Từ mưa Trà My tính mưa cho trạm khác sau R '2  k * R '1 R’2: Mưa trạm cần tính tốn R’1: Mưa Trà My Thông thường phương pháp thường dùng cho lưu vực nhỏ, trạm mưa gần nhau, lượng mưa không biến đổi nhiều theo không gian Đối với lưu vực mà có lượng mưa biến đổi nhiều theo không gian, phương pháp không hợp lý áp dụng Ví dụ ngày, trạm có lượng mưa nhỏ thường mưa tập trung vào vài định, trạm có lượng mưa lớn mưa phân bố theo có mưa Vì thu phóng lượng mưa từ trạm có lượng mưa ngày nhỏ sang trạm có lượng mưa ngày lớn lượng mưa lớn, đơi khơng phù hợp với thực tế mưa lớn lại tập trung vào vài định Để tính tốn lượng mưa cho trạm này, tác giả tìm trận mưa xảy có đo đạc Trà My mà có lượng mưa ngày, xu mưa ngày phù hợp với trận mưa mà cần thu phóng mưa Từ thu phóng mưa trạm khơng có mưa cách hợp lý Kết thu phóng minh họa hình Lượng mưa ngày thực đo Trà My từ 14/12/1994 tới ngày 21/12/1994 từ 01/11/1998 tới ngày 08/11/1998 Lượng mưa tính tốn thực đo trạm Trà My từ 01/11/1998 tới ngày 08/11/1998 250 45 40 200 Rainfall (mm/hour) Rainfall (mm/day) 35 150 1994 1998 100 30 25 Computed Observed 20 15 10 50 0 14 27 40 53 66 79 92 105 118 131 144 157 170 183 Days Hours Hình 5: Mưa tính tốn thực đo Tối ưu thơng số mơ hình 4.1 Dị tìm thong số mơ hình HEC-HMS Kết tối ưu thơng số mơ hình HEC-HMS Nông Sơn cho thấy sai số EI = 0.99 Đỉnh lũ thực đo 10,600 m3/s vào lúc 17 ngày 20/11/1998 cịn đỉnh lũ tính tốn 10,566 m3/s vào lúc 18 ngày 20/11/1998, sai số đỉnh lũ thực đo đỉnh lũ tính tốn 0.32 % Tại trạm Thành Mỹ, sai số EI = 0.96 Đỉnh lũ thực đo 7,000 m3/s vào lúc 15 ngày 20/11/1998 cịn đỉnh lũ tính tốn 5,468 m3/s vào lúc 12 ngày 20/11/1998 12000 Calculated discharge Observed discharge Dịng chảy tính tốn thực đo trạm Thành Mỹ từ 1/12/1999 tới gnày 10/12/1999 Q(m3/s) Q(m3/s) Dịng chảy tính tốn thực đo trạm Nông Sơn từ 1/12/1999 tới ngày 10/12/1999 3000 2500 8000 2000 6000 1500 4000 1000 2000 500 Calculated discharge Observed discharge 10000 01 02 03 04 05 06 07 08 09 Dec 1999 Dịng chảy tính tốn thực đo trạm Phú Ninh from 1/12/1999 tới ngày 10/12/1999 01 02 03 04 05 06 07 08 09 Nov 1998 Q(m3/s) 3000 Calculated discharge Observed discharge 2500 2000 1500 1000 500 27 28 29 30 01 02 03 04 05 06 07 Nov 1999 Hình 6: Kết tối ưu thơng số mơ hình HEC-HMS trạm Nông Sơn Trận lũ vào thang 11 năm 1999 xảy từ 07 ngày 31/10/1999 đến 19 ngày 10/11/1999 Đây trận lũ kép có hai đỉnh, đỉnh lũ thứ đạt 9890 m3/s vào lúc ngày 3/11/1999 đỉnh thứ hai 7,490 m3/s vào lúc ngày 6/11/1999 Kết tối ưu thông số mơ hình cho thấy đỉnh lũ thực đo Nông Sơn 9890 m3/s vào lúc ngày 3/11/1999 cịn đỉnh lũ tính tốn 9948 m3/s vào lúc ngày 3/11/1999, sai số đỉnh lũ thực đo đỉnh lũ tính tốn 0.58 %, sai số EI =0.99 Tại trạm Thành Mỹ, đỉnh lũ thực đo 4930 m3/s vào lúc ngày 2/11/1999 cịn đỉnh lũ tính tốn 4740 m3/s vào lúc ngày 2/11/1999, sai số EI=0.88 Tại hồ Phú Ninh, đỉnh lũ thực đo 1439 m3/s vào lúc 16 ngày 3/11/1999 cịn đỉnh lũ tính tốn 1283 m3/s vào lúc 24 ngày 5/11/1999 Hình cho thấy kết kiểm định mơ hình cho trận lũ tháng 12/1999 Trận lũ tháng 12/1999 xảy từ ngày 01/12/1999 đến 9/12/1999 Tại Nông Sơn, , đỉnh lũ thực đo 10600 m3/s vào lúc ngày 4/12/1999 cịn đỉnh lũ tính tốn 10270 m3/s vào lúc ngày 4/12/1999, sai số EI=0.99 Tại trạm Thành Mỹ, đỉnh lũ thực đo 2690 m3/s vào lúc ngày 3/12/1999 cịn đỉnh lũ tính toán 2244 m3/s vào lúc ngày 4/11/1999, sai số EI = 0.85 Tại Phú Ninh, , đỉnh lũ thực đo 2682 m3/s vào lúc ngày 4/12/1999 cịn đỉnh lũ tính tốn 2512 m3/s vào lúc ngày 5/12/1999 Kết kiểm định mơ hình thống kê bảng Bảng 1: So sánh kết kiểm định thông số mô hình Kiểm định thơng số Trạm EI Kết đo đạc Đỉnh lũ Thời gian xuất Đỉnh đỉnh lũ m3/s m3/s Thời gian xuất đỉnh Nông Sơn 0.94 11,797 07 04/12/1999 ngày 10,600 05 ngày 04/12/1999 Thành Mỹ 0.85 2,244 05 4/12/1999 ngày 2,690 02 ngày 3/12/1999 Phú Ninh 0.62 2,512 03 5/12/1999 ngày 2,682 08 ngày 04/12/1999 Kết kiểm định mơ hình HEC-HMS cho kết tính tốn phù hợp với lũ thực đo 4.2 Diễn tốn lũ mơ hình thủy lực Mơ hình thủy lực HEC-RAS thiết lập cho hệ thống sông Vu Gia – Thu Bồn với hai nhánh sơng Vu Gia từ Thành Mỹ cửa Hàn Đà Nẵng Thu Bồn từ Nông Sơn cửa Đại Hội An Hai sông nối với nhánh sơng Quảng Huế Dưới nhánh sơng Quảng Huế có hai trạm thủy văn Ái Nghĩa sông Vu Gia Giao Thủy sông Thu Bồn Hai trạm dùng để kiểm tra thơng số mơ hình thủy lực Hệ số nhám mơ hình HEC-RAS xác định n=0.03 lịng sơng 0.033 cho bãi sông Kết kiểm định hệ số nhám cho thấy trận lũ năm 1998 xảy từ ngày 18/11/1998 đến ngày 25/11/1998 có đỉnh lũ thực đo Giao Thủy 9.41 m lúc 24 ngày 20/11/1998, sai số EI=0.97, RMSE=0.33 Tại trạm ÁI nghĩa sông Vu Gia, đỉnh lũ thực đo 10.43 m lúc 23 ngày 20/11/1998 cịn đỉnh lũ tính tốn 10.37 m lúc 23 ngày 20/11/1998, sai số EI = 0.90, RMSE = 0.56 Kết tối ưu mực nước Giao Thủy (MSL) Kết tối ưu mực nước Ái Nghĩa (MSL) Plan: November 199 River: Thu Bon Reach: Reach RS: 34177.78 10 Plan: November 199 River: Vu Gia Reach: Reach RS: 31174.09 12 Legend Legend Comput ed st age Computed stage Observ ed stage 10 Observ ed stage St age (m) St age (m ) 6 19 20 21 22 Nov98 Time 23 24 25 Kết tối ưu mực nước Giao Thủy(MSL) 20 21 22 Nov 98 Time 23 24 Plan: 111 River: Thu Bon Reach: Reach RS: 34177.78 10 Legend Legend Comput ed stage Computed st age 25 Kết tối ưu mực nước Giao Thủy Plan: plan River: Thu Bon Reach: Reach RS: 34177.78 10 19 Observ ed stage Observ ed stage St age (m) St age (m ) 7 5 4 01 Oct99 02 03 04 05 06 Nov 99 Time 07 08 09 10 02 03 04 05 06 07 Dec99 Time Figure 7: Kết kiểm định mơ hình thủy lực 4.3 Bản đồ ngập lụt Bản đồ ngập lụt xây dựng từ DEM địa hình với độ phân giải 90 m Kết tính tốn thủy lực mơ hình HEC-RAS nhập vào Arcview GIS HEC-GEORAS Phần mềm HEC-GEORAS tạo bề mặt nước từ kết tính tốn thủy lực từ cao độ mực nước sơng ô chứa Độ sâu ngập lụt cao độ mặt nước trừ cao độ DEM địa hình Những điểm ngập điểm có cao độ mặt nước lớn cao độ địa hình Kết đồ ngập lụt cho ta diện tích ngập độ sâu ngập lụt tương ứng với mực nước thời điểm định Hình 8: Bản đồ ngập lụt Bản đồ ngập lụt cần kiểm tra ảnh vệ tinh số liệu đo đạc thực tế thực địa Tuy nhiên thời điểm tính tốn lũ khơng có ảnh vệ tinh chụp khu vực nghiên cứu số liệu điều tra thực địa sau trận lũ năm 1999 xảy Vì nghiên cứu tác giả chọn phương pháp kiểm tra kết tính tốn với trạm mực nước sơng kết tính tốn ngập lụt dựa ảnh Landsat chụp năm 2001 Ảnh vệ tinh thể rõ vùng đồng thường xuyên bị ngập nước hàng năm Kết tính tốn cho thấy điểm ngập năm vùng bị ngập nước hoàn toàn phù hợp với thực tế Ứng dụng mơ hình 5.1 Lựa chọn thơng số mơ hình cho lưu vực phụ Vì lưu vực khơng có trạm đo vùng hạ lưu sông Vu Gia – Thu Bồn biến đổi từ thượng lưu đến hạ lưu (hình 3), khơng nên chọn chung thơng số cho tất lưu vực Ví dụ lưu vực số 13 có diện tích 2,450 km2, độ cao bình quân lưu vực 650 m lưu vực số 14 phía hạ lưu có diện tích 160 km2 độ cao bình quân lưu vực 50 m Trong nghiên cứu phương pháp lưu vực tương tự sử dụng để xác định thong số cho lưu vực khơng có trạm đo dịng chảy Thơng số tối ưu lưu vực Nông Sơn, Thành Mỹ, Phú Ninh áp dụng cho lưu vực trạm đo Các lưu vực lưu vực 13, 12, 11, gần trạm Thành Mỹ nằm vùng đồi núi Chiều dài sơng diện tích lưu vực tương tự lưu vực thuộc lưu vực Thành Mỹ Chính thơng số mơ hình HEC-HMS lưu vực Thành Mỹ sử dụng cho lưu vực Các lưu vực 1, nằm phía trạm Nơng Sơn có hình dạng lưu vực diện tích lưu vực tương tự lưu vực lưu vực Nông Sơn Thông số lưu vực lấy từ lưu vực Nông Sơn Các lưu vực khác thuộc vùng đồng lấy từ lưu vực hồ Phú Ninh 5.2 Ứng dụng mơ hình 5.2.1 Tính tốn dịng nhập lưu từ biên Mơ hình HEC-HMS dùng để tính tốn dịng chảy biên Nơng Sơn Thành Mỹ 15 biên nhập lưu phía hạ lưu sơng Vu Gia – Thu Bồn Lượng mưa lấy từ 16 trạm mưa có số liệu đo đạc mưa lưu vực Lượng mưa mô từ mưa ngày trình bày phần 12000 Calculated discharge Observed discharge Kết tính tốn lưu lượng trạm Thành Mỹ năm 2004 Q(m3/s) Q(m3/s) Kết tính tốn lưu lượng trạm Nơng Sơn năm 2004 5000 Calculated discharge Observed discharge 4500 10000 4000 3500 8000 3000 6000 2500 2000 4000 1500 1000 2000 500 22-Nov-04 23-Nov-04 24-Nov-04 25-Nov-04 26-Nov-04 27-Nov-04 28-Nov-04 29-Nov-04 Nov 1998 22-Nov-04 23-Nov-04 24-Nov-04 25-Nov-04 26-Nov-04 27-Nov-04 28-Nov-04 29-Nov-04 Nov 1998 Hình 9: kết tính tốn trạm Nơng Sơn Thành Mỹ năm 2004 Hình cho thấy kết tính tốn thủy văn trạm Nơng Sơn Thành Mỹ Đỉnh lũ tính tốn 4,727.2 m3/s lút 08 ngày 27/11/2004, đỉnh lũ thực đo 3,910 m3/s lúc 07 ngày 27/11/2004 Chênh lệch đỉnh lũ tính tốn so với thực đo 21%, sai số EI 0.8 Tại trạm Nơng Sơn, Đỉnh lũ tính tốn 10,825 m3/s lút 19 ngày 26/11/2004, đỉnh lũ thực đo 9,350 m3/s lúc 13 ngày 27/11/2004 Chênh lệch đỉnh lũ tính tốn so với thực đo 15.8%, sai số EI 0.0.72 5.2.2 Tính tốn dịng chảy hạ lưu mơ hình thủy lực Mơ hình thủy lực HEC-RAS dùng để tính tốn mực nước vùng hạ lưu sông Vu Gia – Thu Bồn Hai trạm mực nước Ái Nghĩa sông Vu Gia Giao Thủy sông Thu Bồn dùng để kiểm tra kết tính tốn Đối với trận lũ năm 2004, đỉnh lũ thực đo trạm Giao Thủy 8.87 m lúc 14 ngày 27/11/2004 Ái Nghĩa 9.61 m lúc 14 ngày 27/11/2004 Kết tính tốn cho thấy mực nước Giao Thủy 9.0 m lúc 16 ngày 27/11/ 2004 Ái Nghĩa mực nước đạt đỉnh 9.58 m thời gian Sai số EI = 0.92 Ái Nghĩa Giao Thủy EI=0.88 Kết tính tốn mực nước trạm Giao Thủy năm 2004 Kết tính tốn mực nước trạm Ái Nghĩa năm 2004 Plan: Plan River: Thu Bon Reach: Reach RS: 34177.78 Plan: Plan River: V u Gia Reach: Reach RS: 31174.09 10 Legend Legend Computed stage Computed stage Observed stage Observ ed stage Stage (m) Stage (m) 6 -2 23 24 25 26 27 Nov 2004 Time 28 29 30 23 24 25 26 27 Nov 2004 Time 28 29 30 Hình 10: Kết tính tốn thủy lực Vì thiếu số liệu mưa nên đa số trạm mưa mô theo mưa trạm Trà My Chính làm ảnh hưởng đến kết tính tốn 5.2.3 Dự báo đồ ngập lụt Hình 11: Bản đồ ngập lụt sơng Vu Gia- Thu Bồn năm 2004 Kết luận Trong nghiên cứu này, mơ hình dự báo lũ cho hệ thống sơng Vu Gia – Thu Bồn thiết lập, tối ưu thông số cho kết tốt Phương pháp tính tốn sử dụng mơ hình dự báo phù hợp với điều kiện có Việt Nam Các mơ hình dự báo tính tốn đồ ngập lụt có giao diện dễ sử dụng, chạy ổn định nhiều người biết đến Trung tâm dự báo khí tượng Thủy Văn tỉnh Quảng Nam biết đến số mơ hình có ý định áp dụng vào dự báo cho sơng Thu Bồn Các mơ hình phù hợp với điều kiện có lưu vực loại liệu, nhân viên kinh nghiệm tin học sử dụng phần mềm Lũ hệ thống sơng Vu Gia –Thu Bồn lên xuống nhanh Có thể rút kết luận sau 1) Phân phối mưa có ảnh hưởng lớn đến q trình 2) Điều kiện biên có ảnh hưởng lớn đến kết tính tốn thủy lực Nếu tính tốn xác biên vào kết thủy lực xac 3) Mơ hình HEC-HMS HEC-RAS phù hợp để dự báo lũ 4) Chương trình HEC-GEORAS phù hợp để mô ngập lụt 5) Các mô hình thích hợp để dự báo lũ cho hệ thống sông Thu 6) Độ tin cậy liệu có ảnh hưởng lớn đến kết tính tốn Trong nghiên cứu tiếp theo, hệ thống cảnh báo lũ nên xây dựng Các thông tin lũ cung cấp mạng internet người truy cập tìm hiểu thơng tin lũ lụt mạng Ngoài ra, hệ thống nhắn tin di động SMS cung cấp thơng tin cảnh báo lũ lụt đến người cách nhanh Người dùng di động đăng ký số với tổng đài lũ lụt xảy tổng đài gửi tin nhắn cảnh báo lũ tới máy di động, người dùng di động nhắn tin tới tổng đài để biết thơng tin tình hình lũ lụt vùng quan tâm Các lớp đào tạo, tập huấn để nâng cao nhận thức người dân hiểm họa lũ lụt phương pháp phòng chống lũ nên tổ chức hàng năm vào trước mùa mưa lũ TÀI LIỆU THAM KHẢO HEC (Hydrologic Engineering Center) (1997) HEC-RAS River Analysis System, Hydraulic Reference Manual Hydrologic Engineering Center HEC (Hydrologic Engineering Center) (2000) Hydrologic Modeling System HECHMS, Technical Reference Manual HEC (Hydrologic Engineering Center) (2001) Hydrologic Modeling System, HECHMS, version 2.1, user’s manual HEC (Hydrologic Engineering Center) (2003).Geospatial Hydrologic modeling extension, HEC-GeoHMS, version 1.1, user’s manual Eric Tate, David Maidment (1999) Floodplain Mapping Using HEC-RAS and ArcView GIS, CRWR Online Report 99-1 G.J Arcement, Jr and V.R Schneider, USGS, Guide for Selecting Manning's Roughness Coefficients for Natural Channels and Flood Plains, United States Geological Survey Water-supply Paper 2339, Metric Version, http://www.usgs.gov/ Trần Thục (2003) Cơ sở khoa học xác định cấp mực nước báo động lũ, hệ thống sông Thu Bồn, Internet site, www.imh.ac.vn/c_tt_chuyen_nganh/cn_cacbaibao_dadang_n /Baibai_Nam2003/ Dr Nguyen Thi Tan Thanh.(2005) Flood monitoring and forecasting in Vietnam Asian water cycle symposium, Tokyo, 2-4 Nov 2005 Philip B Dedient, Way C Huber (2002) Hydrology and Floodplain Analysis, Third Edition 10 David Maidment, Dean Djokic (2000) Hydrologic and Hydraulic modeling support with Geographic Information Systems 11 Ven Te Chow, David R Maidment, Larry W Mays (1988) Applied Hydrology A M Gurnell, D R Montgomery (1999) Hydrological applications of GIS 12 US Army Corps of Engineers (1994) Flood-Runoff Analysis EM 1110-2-1417 13 Juraj M Cunderlik, Slobodan P Simonovic (2004) Selection of calibration and verification data for the HEC-HMS hydrologic model CFCAS project: Assessment of water resources risk and vulnerability to changing climatic conditions Project report II 14 Juraj M Cunderlik, Slobodan P Simonovic (2004) Calibration, verification, and sensitivity analysis of the HEC-HMS hydrologic model CFCAS project: Assessment of water resources risk and vulnerability to changing climatic conditions Project report IV 15 David T Soong and Yanqing Lian (2001) Management Strategies for Flood Protection in the Lower Illinois River, Phase I: Development of the Lower Illinois River - Pool 26 UNET Model, Contract Report 2001-10 16 Daniel Baldwin Snead (2000) Development and Application of Unsteady Flood Models Using Geographic Information Systems, CRWR Online Report 17 David James Anderson (2000) GIS-based hydrologic and hydraulic modeling for floodplain delineation at highway river crossings, Thesis Master, The University of Texas at Austin 18 Peter B Andrysiak Jr, David Maidment (2000) Visual Floodplain Modeling with Geographic Information Systems (GIS), CRWR Online Report 00-4 Abstract: Floods in Central Vietnam occur annually and cause property damages and losses of life Shape of basins in central Vietnam is quite concentrated and terrain is quite steep, so the flood water level goes up and down very fast Moreover, floods always fluctuate making flood forecasting becomes difficult in this area In this study, hydrologic models HEC-HMS and hydrodynamic model HEC-RAS are used to simulate flood in Vu Gia- Thu Bon river, Quang Nam – Da Nang province, Central Vietnam The HEC-RAS model is applied to route flood from two stations which are Nong Son at upstream of Thu Bon river and Thanh My at upstream of Vu Gia river, to two downstream boundaries which are Han mouth in Da Nang city and Dai mouth at Hoi An district in Quang Nam province The results of HEC-RAS model are used to prepare inundation map to determine flooded area at floodplain by HEC-GEORAS which are an extension of Arcview-GIS The floodplain in downstream area is divided into 15 storages, in which each storage is separated by roads, railways, etc The connections between two storages are simulated by a spillway or gate Runoff from floodplain or ungaged area is divided into 12 sub-basins with basin areas ranging from 200 to 600 km2 and hydrologic software models HEC-HMS are applied to calculate runoff from rainfall The model parameters are selected from calibration result The outflows from 12 sub-basins are inflows into 12 storages which are the boundaries of the hydrodynamic model The output of HEC-HMS is input of HEC-RAS model and it is auto-connected by DSS files Rainfall input for HEC-HMS is hourly rainfall which is simulated from hourly rainfall observed stations Calibration results of HEC-HMS for flood in 1998, 1999 at Nong Son and Thanh My station with EI range from 0.85 to 0.99 and a set of validation parameter is selected The results of HEC-RAS model are obtained at Giao Thuy station on Thu Bon river with EI range from 0.7 to 0.95 and Ai Nghia station on Vu Gia river with EI range from 0.72 to 0.9 These results are applied for flood in 2004 with EI = 0.88 at Giao Thuy station and EI = 0.92 at Ai Nghia The predicted flooded area is compared reasonably well with floodplain archived by Landsat images  .. .Hình 1: Lưu vực sơng Vu Gia – Thu Bồn Trong nghiên cứu này, tác giả tập trung nghiên cứu áp dụng số mơ hình thủy văn thủy lực có sẵn để dự báo lũ cảnh báo ngập lụt cho vùng hạ lưu sông Vu. .. Gia- Thu Bồn năm 2004 Kết luận Trong nghiên cứu này, mơ hình dự báo lũ cho hệ thống sông Vu Gia – Thu Bồn thiết lập, tối ưu thông số cho kết tốt Phương pháp tính tốn sử dụng mơ hình dự báo phù... nhánh sông Thu Bồn Nhánh sông Quảng Huế nối hai nhánh sông Vu Gia Thu Bồn Hai trạm thủy văn sông Quảng Huế trạm Giao Thủy sông Thu Bồn trạm Ái Nghĩa sông Vu Gia dùng để kiểm tra kết tính toán Vu