Báo cáo Đánh giá mức độ tổn thương về kinh tế - Xã hội do lũ lụt trên một số lưu vực sông chính ở miền Trung trong bối cảnh biến đổi khí hậu và khai thác công trình thủy điện, thủy lợi

ông khí lạnh ở phía Bắc lấn xuống, từ ngày 30/IX đến ngày 05/X/2010, trên lưu vực đã xuất hiện mưa vừa, mưa to. Lượng mưa tập trung chủ yếu ở khu vực vùng núi 165 (Thành Mỹ, Hiệp Đức) với tổng lượng mưa từ ngày khoảng 650mm; lượng mưa ngày lớn nhất khoảng 300-500mm. Lượng mưa một ngày lớn nhất tại Ba Tơ 385mm, tại Giá Vực 498mm. Trận lũ từ ngày 30/IX - 05/X/2010, trên sông Thu Bồn là lũ khá lớn với mực nước đỉnh lũ ở hạ sông tại Câu Lâu vượt báo động III là 0,30m. Kết quả tính toán hiệu chỉnh mô hình thủy văn và thủy lực cho trận lũ tháng X/2010, cho thấy hệ thống mô hình thủy lực một chiều đảm bảo chạy ổn định và cho kết quả khá tốt. Cụ thể, chỉ số Nash đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo tại trạm Nông Sơn đạt 73.8%, tại trạm Thành Mỹ đạt 67.3% (hình 3.46-3.47). Chỉ số Nash đường quá trình mực nước trạm Ái Nghĩa và Câu Lâu lần lượt là 81% và 86%, sai số đỉnh lũ tương ứng 0.49 và 8.58% (hình 3.48-3.49). Hình 3.46. Kết quả hiệu chỉnh tại trạm thủy văn Nông Sơn Hình 3.47. Kết quả hiệu chỉnh tại trạm Thành Mỹ 166 Hình 3.48. Đường quá trình mực nước tính toán và thực đo tại Ái Nghĩa trận lũ 5 - 10/XI/2011 Hình 3.49. Đường quá trình mực nước tính toán và thực đo tại Câu Lâu trận lũ 5 - 10/XI/2011 Kết quả hiệu chỉnh hệ số nhám cho toàn bộ hệ thống là nlòng = 0,018, nbãi = 0.035 đối với mô hình MIKE 11. Vì các đoạn sông có đặc thù khác nhau nên hệ số nhám của chúng cũng khác nhau. Một số vị trí trong lòng sông được hiệu chỉnh cục bộ với hệ số nhám lòng thay đổi nlòng = 0,017 - 0,020. Kiểm định mô hình Để kiểm nghiệm mô hình thủy lực 1 chiều kết nối 2 chiều, nghiên cứu đã sử trận lũ lớn năm 2013, trận lũ từ 15/XI – 20/XI/2013. Do ảnh hưởng mưa của bão số 12 kết hợp ảnh hưởng hoạt động mạnh của đới gió đông trên cao, nên các sông từ Quảng Ngãi đã xẩy ra lũ lớn. Đỉnh lũ trên các sông Thu Bồn tại Câu Lâu là 4,55m, vượt mức Báo động3 0,55m. 167 Kết quả kiểm định lưu lượng tại trạm Nông Sơn và Thành Mỹ cho kết quả tốt, chỉ số Nash đạt 94.4% và 92.9% (hình 3.50-3.51). Kết quả kiểm tra mực nước tính toán và thực đo tại Ái Nghĩa và Câu Lâu cho kết quả tốt, chỉ số Nash đạt tương ứng 90% và 86%, sai số đỉnh lũ nhỏ 0.67 và 2.35% (hình 3.52-3.53 và bảng 3.18). Hình 3.50. Kết quả kiểm định tại trạm Nông Sơn Hình 3.51. Kết quả kiểm định tại trạm Thành Mỹ Hình 3.52. Đường quá trình mực nước tính toán và thực đo tại Ái Nghĩa trận lũ 15 - 20/XI/2013 168 Hình 3.53. Đường quá trình mực nước tính toán và thực đo tại Ái Nghĩa và Câu Lâu trận lũ 15 - 20/XI/2013 Bảng 3.18. Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình MIKE-FLOOD trên lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn STT Trận lũ Trạm kiểm tra Chỉ tiêu Nash Sai số đỉnh lũ (%) 1 05/XI - 10/XI/2011 Ái Nghĩa 0,81 0,49 Câu Lâu 0,86 8,58 2 14/XI - 20/XI/2013 Ái Nghĩa 0,90 0,67 Câu Lâu 0,86 2,35 Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định bộ thông số mô hình (bảng 3.18) cho thấy giá trị chỉ tiêu Nash cho chuỗi số liệu giữa thực đo và tính toán đạt kết quả tương đối tốt, đều đạt trên 0,8. Ngoài ra đánh giá về sai số đỉnh lũ cho thấy giá trị sai số cao nhất là 8,58% ở Câu Lâu trận lũ năm 2010 còn lại các trận khác đều từ xấp xỉ 5% trở xuống. Với kết quả hiệu chỉnh và kiểm định như vậy, đảm bảo rằng bộ thông số mô hình đạt yêu cầu để mô phỏng lũ. Nhận xét Mô hình Mike Flood được sử dụng để kết nối mạng thủy lực 1 chiều Mike 11 và 2 chiều Mike 21 nhằm mô phỏng lũ cho hạ lưu lưu vực sông Thu Bồn. Mạng sông, miền tính toán đã được thiết lập, lưới tính toán đã được chia, 169 các thông số cơ bản đã được xác định làm cơ sở cho việc mô phỏng lũ, hiệu chỉnh và kiểm định các trận lũ. Chỉ số Nash và sai số đỉnh lũ đối với trận lũ hiệu chỉnh và kiểm định đảm bảo đạt yêu cầu cho việc mô phỏng các trận lũ khác trên lưu vực sông Thu Bồn. 3.4. XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA 3.4.1. Xây dựng mô hình trên mã nguồn mở FORTRAN 3.4.1.1. Mở đầu Hình 3.54. Sơ đồ tính toán để xây dựng bản đồ ngập lụt theo các kịch bản Để xây dựng bản đồ tính dễ bị tổn thương do lũ lụt gây ra dưới ảnh hưởng của các công trình thủy điện, thủy lợi, một nhiệm vụ quan trọng cần thực hiện là xây dựng được bản đồ ngập lụt có xét đến các quá trình vận hành Điều tra, phân tích lưu vực, công trình Lựa chọn kịch bản vận hành hồ chứa, biến đổi khí hậu Xây dựng kịch bản tính toán Xác định yếu tố mưa lũ Mô hình mưa – dòng chảy (NAM) Quá trình lũ đến các hồ hồ theo kịch bản Mô hình điều tiết lũ hệ thống hồ chứa Diễn toán lũ về điểm khống chế hạ du Quá trình lũ tại điểm khống chế Mô hình thủy lực 1, 2 chiều để xây dựng bản đồ ngập lụt 170 của các công trình này. Hình 3.54 thể hiện các bước tính toán sử dụng các mô hình mô phỏng để xây dựng bản đồ ngập lụt. Hình 3.55. Các bước xây dựng một mô hình mô phỏng (Shannon, 1992) Với mô hình thủy lực, đề tài áp dụng mô hình MIKE 11 (mô đun HD) và Bước 1. Thiết lập và định nghĩa vấn đề: Bước này xác định được các mục tiêu xây dựng mô hình . Bước 2. Định nghĩa hệ thống: Xác định các biên và các ràng buộc của hệ thống và sự làm việc của hệ thống. Bước 3. Thiết lập mô hình nhận thức: Xây dựng mô hình sơ bộ bằng lưu đồ, định ra các thành phần, các biến mô tả, sự tương tác của hệ thống. Bước 4. Thiết lập mô hình toán: Từ mô hình nhận thức lựa chọn các các phương trình toán học, logic mô tả các thành phần và quan hệ tương tác giữa chúng. Bước 5. Xây dưng mô hình số: Từ mô hình toán thiết lập mô hình số bằng các công cụ lập trình. Ở đề tài này dùng ngồn ngữ FORTRAN Bước 6. Kiểm tra lỗi cú pháp và các lỗi lập trình khác: Bước này kiểm tra các cú pháp và các lỗi lập trình thực hiện ở bước 5. Bước 7. Xác định các thông số của mô hình: Xác định bộ thông số mô hình theo yêu cầu của mô hình để đáp ứng kết quả theo mục tiêu xây dựng mô hình mô phỏng. Bước 8. Kiểm định chất lượng mô hình. Có thể dùng Phân tích độ nhạy và phân tích bất định để đánh giá chất lượng và kiểm định mô hình mô phỏng đã xây dựng. 171 MIKE 21. Các mô đun còn lại phục vụ mô phỏng điều tiết hồ chứa để cung cấp các biên tới mô hình thủy lực sẽ gồm: mô đun mưa – dòng chảy để tính dòng chảy đến hồ và nhập lưu khu giữa từ mưa, mô đun diễn toán lũ qua hệ thống hồ chứa có điều khiển và mô đun diễn toán lũ trong kênh đến các điểm nút thủy lực. Để thực hiện mục tiêu xây dựng mô hình mô phỏng gồm 3 mô đun trên, đề tài sử dụng 8 bước trong 10 bước xây dựng và tiến hành một mô phỏng của Shannon, 1992 (hình 3.55). 3.4.1.2. Mục tiêu xây dựng mô hình mô phỏng Mục tiêu của việ xây dựng bộ mô hình này có được bộ công cụ có thể mô phỏng được quá trình hình thành lũ từ mưa và có thể diễn toán dòng chảy qua các hồ chứa có điều khiển cũng như trong kênh dẫn đến các biên của bộ mô hình thủy lực 1, 2 chiều xây dựng bản đồ ngập lụt. 3.4.1.3. Xác định các hệ thống trong mô hình mô phỏng Hệ thống tính toán trong mô hình mô phỏng gồm các khối như sau: Khối mô phỏng mưa - dòng chảy Khối này là đầu vào cho toàn bộ mô hình. Như đã biết hệ thống quan trắc dòng chảy, đặc biệt là sông chảy lũ trên các sông rất hạn chế, vì vậy để có quá trình lũ theo các kịch bản tính toán cần có khối mô hình này để mô hình hóa quá trình mưa rào sinh dòng chảy lũ cho lưu vực. Khối mô phỏng vận hành hồ chứa Khối vận hành hồ chứa là một trong những khối quan trọng nhất. Với đầu vào của hệ thống là đường quá trình dòng chảy đến theo thời gian (Q-t), quá trình đầu vào này thu được sau khi sử dụng mô hình mưa-dòng chảy. Dựa vào thông số của công trình xả lũ, quá trình lũ đến, thông qua quá trình điều 172 tiết lũ của từng hồ để tính lưu lượng xả ra từ các hồ. Khối diễn toán dòng chảy trong kênh (sông) Sản phẩm sau khi diễn toán đơn hồ chứa chỉ là lưu lượng xả từ hồ chứ không có khả năng diễn toán dòng chảy xuống hạ du, vì vậy, cần phải dùng phương pháp diễn toán dòng chảy xuống hạ du. DO đó cần xay dựng khối diễn toán dòng cahyr lũ từ cửa ra của hồ đến các nút cần thiết cho mô hình thủy lực. Kết nối các môđun Trong toàn bộ bộ mô hình hoàn chỉnh gồm các khối như trên và được liên kết với nhau để thực hiện quá trình mô phỏng từ mưa cho đến quá trình lũ tại các biên thủy lực. 3.4.1.4. Thiết lập mô hình nhận thức và mô hình toán Hệ thống mô hình mô phỏng gồm các khối mô hình như sau: Mô hình mưa rào - dòng chảy Mô hình điều tiết lũ qua hồ chứa Mô hình diễn toán lũ trong kênh Trong đề tài đã lựa chọn mô hình nhận thức và mô hình toán của mô hình mưa dòng chảy NAM (Nedbor Afstromnings Model) được pháp triển đầu tiên vào năm 1973 và sau đó được DHI tiếp tục phát triển đến nay (DHI, 2007). Mô hình nhận thức mô hình NAM được thiết lập theo sơ đồ khối (lưu đồ) như hình 3.56. Hình 3.57. mô tả tóm tắt mô hình toán của NAM. Chi tiết về mô hình nhận thức và mô hình toán của NAM có thể được tham khảo từ báo cáo chuyên đề 173 Hình 3.56. Mô hình nhận thức của mô hình NAM a. Mô hình mưa rào – dòng chảy (NAM) Hình 3.57. Mô hình tính toán của mô hình NAM Bốc thoát hơi Chảy mặt OF Chảy ngầm BF Bể diễn toán mặt Bể diễn toán ngầm Lưu lượng tính toán (Q) Chảy sát mặt IF Bể chứa tầng dưới (DL) Bể chứa tầng ngầm (G) L) Bể chứa mặt (QOF) Tràn (Pn) Bể chứa sát mặt (QIF) Lượng trữ (U) Giáng Thủy (R) Thấm (Pn – QOF) 174 b. Mô hình diễn toán lũ qua hồ chứa Về nguyên tắc, các mô hình mô phỏng diễn toán lũ qua hồ chứa áp dụng hệ phương trình sau để tính toán lưu lượng xả qua hồ: Q t q t dV dt ( ) ( )  (1.2.1) q t f Z ho ( ) ( ) (1.2.2) Trong đó: - Q(t): lưu lượng vào hồ tại thời điểm t (m3/s). - q(t): lưu lượng xả qua hồ tại thời điểm t bao gồm lưu lượng xả qua cửa xả đáy, xả mặt và tuốc bin, q(t)=qđáy + qmặt + qtuốcbin (m3/s). - V : Dung tích hồ chứa (m3). - Zho : Mực nước hồ (m). Xấp xỉ hệ (1.2.1) và (1.2.2) bằng hệ phương trình sai phân sau: 12 2121 22 VVt qq t QQ     (1.2.3) )()( Vftq  (1.2.4) Trong đó: Q1, Q2: Lưu lượng vào hồ đầu và cuối thời đoạn tính toán (m3/s). q1, q2: Lưu lượng xả đầu và cuối thời đoạn tính toán (m3/s). V1, V2: Dung tích hồ chứa đầu và cuối thời đoạn tính toán (m3). Lưu lượng xả qua công trình xả lũ viết dưới dạng tổng quát: q=f(Zt,Zh,C) (1.2.5) và thể tích hồ chứa V=f(Z) (1.2.6) 175 Trong đó: Zt: Mực nước thượng lưu công trình xả lũ (m). Zh: Mực nước hạ lưu công trình xả lũ (m). C: Véc tơ thông số của các công trình xả lũ qua hồ. Hình 3.58. Sơ đồ khối tính toán theo phương pháp Runge – Kutta Hiện nay có nhiều phương pháp khác nhau dùng trong diễn toán lũ qua hồ chứa. Ba trong số các phương pháp thường được sử dụng hiện nay là: phương pháp thử dần, phương pháp Potapop, phương pháp Runge Kutta. Đưa vào các tài liệu cho trước i =1 Tính Q(ti), Q(ti + 3 t ), Q(ti + 2 3 t ) Tính ∆Z1, ∆Z2, ∆Z3 theo công thức Tính 31 3 4 4 ZZ Z     hoăc̣ Zi+1 = Zi + ∆Z qi+1 = f(Zi+1) Kết thúc In kết quả Dừng i = i +1 176 Trong phần thiết lập mô hình diễn toán qua hồ chứa, đề tài sử dụng phương pháp Runge-Kutta bậc 3 để xây dựng mô hình diễn toán. Sơ đồ các bước tính toán được thể hiện trong hình 3.58. a. Mô hình diễn toán lũ trong kênh Phương pháp Muskingum là một phương pháp diễn toán lũ đã được dùng phổ biến để điều khiển quan hệ động giữa lượng trữ và lưu lượng. Phương pháp này đã mô hình hoá lượng trữ của lũ trong một lòng sông bằng tổ hợp của hai loại dung tích, một dung tích hình nêm và một dung tích lăng trụ. Trong khi lũ lên, dòng vào vượt quá dòng ra nên đã tạo ra một dung tích hình nêm. Khi lũ rút, lưu lượng dòng ra lớn hơn lưu lượng dòng vào, dẫn đến dung tích hình nêm mang dấu âm. Hình 3.59. Diễn toán lũ trong kênh theo Muskingum – Cunge SỐ LIỆU ĐẦU VÀO MÔ HÌNH Quá trình lũ đến Số liệu mưa, bốc hơi Bộ thông số của mô hình NAM MÔ HÌNH NAM TÍNH TOÁN Q NHẬP LƯU DIỄN TOÁN DÒNG CHẢY THEO MUSKINGUM- CUNGE Q TÍNH TOÁN 177 + Ngoài ra, ta còn có dung tích lăng trụ được tạo thành bởi thể tích của lòng dẫn lăng trụ với diện tích mặt cắt ngang không đổi dọc theo lòng dẫn. Cunge (1969) đã đề nghị một phương pháp dựa trên phương pháp Muskingum để diễn toán lũ khi có nhập lưu khu giữa. Phương pháp Muskingum-Cunge sử dụng một trong hai hình dạng mặt cắt ngang kênh để tính toán trong mô hìnhMặt cắt ngang tiêu chuẩn: Gồm có các mặt cắt: hình tròn, hình tam giác, hình vuông, hình chữ nhật và hình thang với các hệ số,m tươn gứng. + Phương pháp mặt cắt ngang 8 điểm. b. Liên kết mô hình Dòng chảy vào hồ chứa được xác định theo kết quả của mô hình NAM (mô hình mưa-dòng chảy) hoặc là số liệu được đo trực tiếp tại các hồ. Dòng chảy vào hồ chứa thượng lưu đầu tiên được diễn toán qua hồ theo mô hình điều tiết đơn hồ chứa. Dòng chảy xả qua hồ được diễn toán tiếp theo về hồ chứa thứ 2 theo phương pháp Muskingum-Cunge. Ở đây có 2 trường hợp : + Nếu 2 hồ chứa song song: Dòng chảy từ 2 hồ chứa được cộng lại cùng với lưu lượng dòng chảy nhập lưu khu giữa, có tính đến độ lệch thời gian chảy truyền, sau đó diễn toán về hồ sau theo Muskingum-Cunge. + Nếu 2 hồ chứa là nối tiếp: Dòng chảy từ hồ thứ nhất giữ nguyên, diễn toán về hồ thứ 2 theo Muskingum - Cunge, có tính đến thời gian chảy truyền. Mỗi đoạn sông có bộ thông số x, k và các tham số này sẽ được xác định theo phương pháp tối ưu hoá hoặc bằng phương pháp thử sai. Việc diễn toán lũ theo mô hình Muskingum – Cunge sẽ được thực hiện cho từng đoạn sông. Tại những nút hợp lưu giữa hai đoạn sông thì lưu lượng đầu đoạn hợp lưu sẽ bằng tổng của lưu lượng tại các đoạn tạo nên hợp lưu đó 178 Hình 3.60. Các khối liên kết tính toán với hệ thống hồ chứa 3.4.1.5. Xây dựng mô hình số và kiểm tra lỗi cú pháp của mô hình số Nội dung này thực hiện các bước xây dưng mô hình số; kiểm tra lỗi cú pháp và các lỗi lập trình khác; xác định các thông số của mô hình. Tất cả các mô hình toán đều được chuyển sang mô hình số, sử dụng ngôn ngữ lập trình Fotran. Các mô hình gồm: Mô hình mưa-dòng chảy (NAM), mô hình điều tiết lũ qua hồ chứa, mô hình diễn toán lũ dưới hạ lưu bằng phương pháp Muskingum-Cung. Hình 3.61. và hình 3.62 là ví dụ một phần các đoạn code viết trên FORTRAN của 2 mô đun mưa-dòng chảy NAM và mô đun diễn toán Số liệu đầu vào (mưa, bốc hơi, quá trình Q~t) Mô hình NAM Q vào hồ Điều tiết qua hồ Q xả xuống hạ lưu Muskingum-Cunge Kết quả diễn toán Kết thúc Hồ song song Hồ nối tiếp Q 1 +Q 2 Q 1 +Q 2 179 lũ qua hồ. Trong quá trình xây dựng mô hình trên ngôn ngữ lập trình Fortran, các mô đun của hệ thống mô hình mô phỏng được kiểm tra lỗi rất chi tiết. Quá trình kiểm tra lỗi của mô hình đi từ nhỏ đến lớn. Từng công thức của mô hình toán khi được lập trình đưa vào mô hình đều được kiểm tra liên tục tính đúng đắn của công thức toán và sự logic khi đưa vào mô hình số. Từ các công thức tính toán đến các mô đun tính toán như mô đun tính mưa rào – dòng chảy, mô đun điều diễn lũ qua hồ và mô đun diễn toán dòng chảy xuống hạ lưu được kiểm tra riêng biệt với nhau. Sau khi hoàn rất việc rà soát các lỗi lập trình và khắc phục các lỗi phát hiện ra mới tiến hành liên kết các mô đun lại với nhau thành hệ thống mô hình mô phỏng liên tiếp nhau: tính toán lưu lượng lũ đế hồ chứa, dòng chảy lũ qua điều tiết hồ chứa được diễn toán về hạ lưu. Hình 3.61. Phần code của mô hình mưa-dòng chảy 180 Hình 3.62. Phần code của mô hình diễn toán lũ qua hồ chứa Sau khi liên kết xong bộ mô hình mô phỏng, nhóm tác giả bắt đầu xây dựng bộ mô hình mô phỏng riêng cho từng lưu vực sông do các đặc điểm và số lượng hồ chứa, thủy văn, mạng lưới sông của từng lưu vực là khác nhau để áp dụng riêng cho lưu vực sông đó. a. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình đã được xây dựng Nhằm mục đích kiểm định chất lượng mô hình, thử nghiệm mô hình đã lập, đề tài đã chọn lưu vực sông Ba để ứng dụng thử nghiệm. Hệ thống liên hồ chứa lưu vực sông Ba Lưu vực sông Ba là một trong chín lưu vực sông lớn nhất Việt Nam. Sông Ba là sông có tiềm năng lũ rất cao với mô đun đỉnh lũ lớn. Hệ thống hồ chứa và mạng lưới sông được đưa vào mô phỏng gồm các hồ chứa An Khê, 181 Ayun Hạ, Krông Hnăng, Ba Hạ, Sông Hinh và các đoạn sông thuộc hệ thống. Do 2 hệ thống hồ chứa An Khê-Kanak cùng một nhánh sông và gần nhau, nên chỉ xét diễn toán trên một hồ chứa ở dưới hạ lưu là hồ chứa An Khê. Sơ đồ mạng lưới hệ thống hồ chứa trên sông Ba như hình 3.63. Sơ đồ diễn toán của hệ thống gồm 4 nhánh nhập lưu, chia thành 7 đoạn sông để diễn toán. b. Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình Trận lũ lựa chọn để hiệu chỉnh mô hình là trận lũ tháng 10 năm 1993. Kết quả hiệu chỉnh mô hình tại trạm thủy văn Củng Sơn. Năm 1993, chưa có hồ chứa nào trong hệ thống tính toán được xây dựng và đi vào hệ thống vận hành nên chỉ đánh giá được kết quả mô hình thủy văn và mô hình diễn toán lũ xuống hạ lưu. Trận lũ kiểm định mô hình là trận lũ tháng 11 năm 2010. Năm 2010, các hồ chứa An Khê, Ayun Hạ, Sông Hinh, Ba Hạ, Ea Krong Hnang đều đã đi vào hoạt động. Các mô đun của mô hình gồm mô đun mưa dòng chảy, điều tiết lũ qua hồ và diễn toán lũ xuống hạ lưu. Hình 3.63. Sơ đồ mạng lưới hệ thống hồ chứa, sông của lưu vực sông Ba Dưới đây là kết quả hiệu chỉnh và kiểm định của mô hình. 182 Hình 3.64. Kết quả hiệu chỉnh mô hình - Đường quá trình lưu lượng tại trạm Củng Sơn Kết quả hiệu chỉnh của mô hình (hình 3.64) theo chỉ tiêu Nash-Sutcliffe tại trạm Củng Sơn là 0,989. Kết quả kiểm nghiệm cho thấy kết quả tính toán mô hình mưa dòng chảy và mô hình diễn toán lũ tại các đoạn sông đến trạm Củng Sơn rất tốt. Hình 3.65. Kết quả kiểm định mô hình- đường quá trình lưu lượng tại trạm Củng Sơn Kết quả kiểm định mô hình theo chỉ tiêu Nash-Sutliffe: 0,88. Kết quả của chỉ tiêu Nash-Sutcliffe cho ta thấy kết quả diễn toán khá chính xác. Kết quả chênh lệch là do quá trình điều tiết lũ qua hồ và tổng lượng dòng chảy nhập khu giữa chưa được tính một cách chính xác. Giá trị lưu lượng tính toán có thể được hiểu chỉnh thông qua quy trình vận hành hồ chứa. Bộ mô hình do đề tài xây dựng đã được áp dụng thử nghiệm cho lưu Q (m3/s) Q (m3/s) 183 vực sông Ba. Quá trình hiệu chỉnh và kiểm định mô hình đạt độ tin cậy đảm bảo cho tính toán mô phỏng quá trình mưa ~ dòng chảy và diễn toán lũ đến hạ lưu. 3.4.2. Diễn toán dòng chảy đến hồ và từ sau hồ đến nút mạng tính thủy lực từng lưu vực Sau khi kiểm nghiệm bộ mô hình mô phỏng cho lưu vực sông Ba và đạt được kết quả tốt, đáng tin cậy, đề tài tiến hành xây dựng riêng bộ mô hình mô phỏng cho các lưu vực sông Lam, lưu vực sông Thu Bồn và lưu vực sông Bến Hải – Thạch Hãn và tiến hành xác định bộ thông số mô hình cho từng lưu vực. Tiếp theo, bộ thông số mô hình thu được sẽ được sử dụng để tính toán các kịch bản, đánh giá ảnh hưởng của hồ chứa đến các chế độ, đặc trưng dòng chảy lũ... 3.4.2.1. Diến toán dòng chảy đến hồ và từ sau hồ đến các nút mạng thủy lực lưu vực sông Lam Từ những hồ chứa đã được lựa chọn, ta có được hệ thống liên hồ chứa để đưa vào mô hình tính toán. Đồng thời xác định các nút mạng tính toán của mô hình và nút tính toán đầu vào cho mô hình thủy lực (hình 3.66). Các nút mạng tính toán trên lưu vực sông Lam: 1. Lưu lượng đến hồ Bản Vẽ 2. Lưu lượng xả qua hồ Bản Vẽ 3. Lưu lượng đến trạm Cửa Rào 4. Lưu lượng đến hồ Bản Mồng 5. Lưu lượng xả qua hồ Bản Mồng 6. Lưu lượng đến hồ Thác Muối 7. Lưu lượng xả qua hồ Thác Muối 184 8. Lưu lượng đến hồ Ngàn Trươi 9. Lưu lượng xả qua hồ Ngàn Trươi 10. Lưu lượng đến trạm Hòa Duyệt 11. Lưu lượng đến trạm Sơn Diệm Hình 3.66. Sơ đồ hệ thống hồ chứa và các nút mạng tính toán trên lưu vực sông Lam a. Hiệu chỉnh, kiểm định mô hình Trận lũ hiệu chỉnh mô hình là trận lũ tháng 10 năm 2010. Hiệu chỉnh tại trạm thủy văn Con Cuông và trạm thủy văn Nghĩa Khánh. Năm 2010 đã có hồ thủy điện Bản Vẽ đi vào hoạt động. Mô hình gồm có các mô đun mưa dòng chảy, mô đun điều tiết lũ qua hồ và mô đun diễn toán lũ xuống hạ lưu. Trận lũ kiểm định là trận lũ tháng 10 năm 2013. Kiểm định tại trạm thủy văn Con Cuông và Nghĩa Khánh. Năm 2013 cũng chỉ có hồ thủy địa Bản Vẽ đi vào hoạt động. 185 Hình 3.67. Kết quả hiệu chỉnh tại trạm thủy văn Nghĩa Khánh Hệ số đánh giá Nash 91,33%, Tốt Hình 3.68. Kết quả hiệu chỉnh tại trạm Con Cuông Hệ số đánh giá Nash là 76,7%, Khá. Hình 3.69. Kết quả kiểm định tại trạm Nghĩa Khánh Hệ số Nash là 84,96%%, Khá 186 Hình 3.70. Kết quả kiểm định tại trạm Con Cuông Hệ số đánh giá Nash là 90,05 %, Tốt b. Kết quả tính toán các kịch bản Các kịch bản tính toán cụ thể cho lưu vực sông Lam như sau: Kịch bản 1: Tính toán dòng chảy lũ và diễn toán lũ đến nút tính thủy lực với trận lũ thực tế tháng 10 năm 2007. Kịch bản 2: Tính toán với trận lũ tháng 10 năm 2007 như trên và trong hệ thống có các công trình tham gia điều tiết cho hạn du. Kịch bản 3: Tính toán với trận lũ đại biểu tháng 10 năm 2007 trong điều kiện biến đổi khi hậu theo kịch bản BĐKH B2 với sự thay đổi lượng mưa đến cuối thế kỷ 21 bằng tỷ lệ tăng lượng mưa mùa thu của lưu vực sông La – sông Cả là 7,5% và trong hệ thống có các công trình tham gia điều tiết cho hạn du. Sau đây là một số kết quả và nhận xét kết quả tính toán từ các kịch bản: Tại nút mạng số 1- lưu lượng vào hồ chứa Bản Vẽ (Hình 3.71) ứng với kịch bản 2 và kịch bản 3, ta thấy lưu lượng vào hồ tại kịch bản 3 tăng không đáng kể so với kịch bản 2. Lưu lượng chủ yếu tăng tại đỉnh, lưu lượng tại đỉnh của kịch bản 2 là 2329,2 m3/s, còn với kịch bản 3 là 2504,87 m3/s. Do sự thay đổi lượng mưa do kịch bản BĐKH không cao, lượng mưa tại lưu vực hồ Bản Vẽ không quá lớn nên sự chênh lệch lưu lượng giữa 2 kịch bản là không đáng kể. 187 Hình 3.72 thể hiện kết quả tính toán lưu lượng sau hồ Bản Vẽ với 3 kịch bản tính toán. Sự khác biệt lưu lượng tính toán ra sau hồ là ảnh hưởng của điều tiết hồ chứa Bản Vẽ. Khi có tác động điều tiết của hồ chứa, đỉnh lũ được cắt, quá trình lũ tăng và giảm ổn định hơn (KB2 và KB3) so với khi không có sự tham gia điều tiết của hồ chứa (KB1). Qua điều tiết hồ chứa, đỉnh lũ của kịch bản 2 (1715,5 m3/s) và kịch bản 3 (1801 m3/s) xuất hiện vào khoảng 3h 07/10 thấp hơn và trễ hơn so kịch bản 1 (2329,2 m3/s) (không có sự tham gia của hồ chứa) khoảng 7h 05/10. Sự chênh lệch lưu lượng giữa kịch bản 2 và kịch bản 3 (KB BĐKH) là không đáng kể. Hình 3.71. Kết quả tính toán tại nút mạng số 1-Lưu lượng vào hồ Bản Vẽ Hình 3.72. Kết quả tính toán tại nút mạng 2-Lưu lượng sau hồ Bản Vẽ Dưới đây là một số kết quả tính toán của các kịch bản tại các nút mạng tính toán khác: Q(m3/s) Q(m3/s) 188 Hình 3.73. Kết quả tính toán tại nút mạng 4-Lưu lượng đến hồ Bản Mồng Hình 3.74. Kết quả tính toán tại nút 5- Lưu lượng sau hồ Bản Mồng Hình 3.75. Kết quả tính toán tại nút 7- Lưu lượng sau hồ Thác Muối Q(m3/s) Q(m3/s) Q(m3/s) 189 Hình 3.76. Kết quả tính toán tại nút 10-Lưu lượng tính toán tại trạm Hòa Duyệt Từ kết quả tính toán tại các nút mạng cho thấy tác dụng cắt lũ của các hồ chứa tại lưu vực sông Lam là khá đáng kể. Qua vận hành điều tiết của hồ chứa, lũ đã được cắt đỉnh, làm chậm đỉnh lũ xuống hạ lưu có thể tránh và giảm thiểu lũ lụt dưới hạ lưu. Kết quả tính toán giữa kịch bản 2 (kịch bản chạy toàn hồ với số liệu trận lũ tiêu biểu) và kịch bản 3 (kịch bản chạy toàn hồ với trận lũ tiêu biểu có kết hợp với kịch bản BĐKH trung bình B2 đến năm 2100 với lượng mưa tăng tại lưu vực sông Lam là 7,5%) cho thấy lưu lượng tăng không quá nhiều và tăng chủ yếu vào đỉnh lũ. So sánh giữa sự thay đổi của biến đổi khí hậu và sự điều tiết hồ chứa cho thấy sự tác động của điều tiết hồ chứa rõ ràng và mạnh hơn sự tác động của biến đổi khí hậu từ đỉnh lũ đến thời gian xuất hiện đỉnh lũ trước và sau hồ. 3.4.2.2. Diến toán dòng chảy đến hồ và từ sau hồ đến các nút mạng thủy lực lưu vực sông Bến Hải – Thạch Hãn Các hồ chứa thủy điện, thủy lợi, các nút mạng tính toán của mô hình và nút tính toán đầu vào cho mô hình thủy lực của lưu vực sông Bến Hải – Thạc Hãn được trình bày ở hình 3.77. Q(m3/s) 190 Hình 3.77. Sơ đồ hệ thống hồ chứa và các nút mạng tính toán trên lưu vực sông Bến Hải- Thạch Hãn Các nút mạng tính toán trên lưu vực sông Bến Hải-Thạch Hãn: 1. Lưu lượng đến sông Sa Lung (đoạn điểm nhập lưu lưu lượng xả của hồ Là Ngà, Bảo Đại 2. Lưu lượng đến hồ Bảo Đại 3. Lưu lượng xả qua hồ Bảo Đại 4. Lưu lượng đến hồ Là Ngà 5. Lưu lượng xả qua hồ Là Ngà 6. Lưu lượng đến biên thủy lực sông Sa Lung 7. Lưu lượng đến trạm Gia Vòng, sông Bến Hải 8. Lưu lượng đến hồ Kinh Môn 9. Lưu lượng xả qua hồ Kinh Môn (nhập vào sông Bến Hải) 10. Lưu lượng đến nút mạng đầu vào thủy lực sông Cam Lộ 11. Lưu lượng đến hồ Rào Quán 12. Lưu lượng xả hồ Rào Quán (nút vào tại Drakrong) 191 13. Lưu lượng đến hồ Ái Tử 14. Lưu lượng xả q