Luận văn Nghiên cứu tính dễ bị tổn thương do lũ lụt hạ lưu sông Thạch Hãn, tỉnh Quảng Trị

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU .5

Chương 1 – TỔNG QUAN .6

1.1 Các khái niệm về tính dễ bị tổn thương.6

1.1.1 Khái niệm chung về tính dễ tổn thương .6

1.1.2 Tổn thương do lũ lụt .8

1.2 Sự cần thiết của đánh giá tổn thương lũ.9

1.3 Tổng quan về các nghiên cứu trong và ngoài nước .10

1.4 Đặc điểm địa lý tự nhiên, kinh tế - xã hội.11

1.4.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên.11

1.4.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội.16

1.5 Tình hình về lũ lụt và những tổn thương do lũ gây ra trong những năm gần

đây trên lưu vực sông Thạch Hãn. .18

Chương 2 - CƠ SỞ KHOA HỌC ĐÁNH GIÁ TÍNH DỄ BỊ TỔN THưƠNG

DO LŨ .21

2.1 Phương pháp.21

2.2 Xây dựng bản đồ nguy cơ lũ .23

2.2.1 Giới thiệu về mô hình MIKE FLOOD.23

2.2.2 Xây dựng mạng lưới thủy lực cho vùng nghiên cứu .24

2.2.3 Mạng thủy lực kết nối 1 chiều và 2 chiều.29

2.3 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình thủy lực kết nối 1-2 chiều.33

2.4 Xây dựng bản đồ nguy cơ với các tần suất 1%.39

Chương 3 - ĐÁNH GIÁ TÍNH DỄ TỔN THưƠNG DO LŨ GÂY RA TRÊN

HẠ LưU LưU VỰC SÔNG THẠCH HÃN TỈNH QUẢNG TRỊ .45

3.1 Điều tra khả năng chống chịu của cộng đồng .45

3.2 Thành lập bản đồ tính dễ bị tổn thương do lũ gây ra vùng hạ lưu lưu vực sông

Bến Hải, Thạch Hãn tỉnh Quảng Trị .51

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .58

TÀI LIỆU THAM KHẢO .60

PHỤ LỤC.64

pdf64 trang | Chia sẻ: mimhthuy20 | Lượt xem: 584 | Lượt tải: 1download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận văn Nghiên cứu tính dễ bị tổn thương do lũ lụt hạ lưu sông Thạch Hãn, tỉnh Quảng Trị, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
rí thấp hơn. Các xã trong vùng đồng bằng đã thực hiện tốt công tác xoá mù chữ. Lực lượng lao động vùng nông thôn có tới 60% đã qua trình độ văn hoá cấp cơ sở và 20% số lao động có trình độ văn hoá phổ thông trung học. Ở vùng núi, tình trạng bỏ học còn phổ biến. Tỷ lệ mù hoặc tái mù chữ còn cao. Khả năng nhận thức của người dân đối với các hiện tượng thiên tai còn ở mức hạn chế, họ chủ yếu dựa vào kinh nghiệm của mình để đối phó với các hiện tượng thiên tai. c, Cơ cấu kinh tế Nền kinh tế phát triển trên lưu vực tương đối toàn diện và liên tục. Nông, lâm nghiệp và thủy sản chiếm 30.4%, dịch vụ 36,2%, công nghiệp và xây dựng 33,4% tổng sản lượng của tỉnh (số liệu năm 2010). Có tới 70% dân số sống nhờ vào sản xuất nông nghiệp, 12% sống dựa vào công nghiệp, 5% dựa vào ngư nghiệp, 8% sống nhờ vào lâm nghiệp còn lại là nhờ dịch vụ buôn bán nhỏ và các ngành khác. 17 d. Cơ sở hạ tầng Y tế : Mạng lưới y tế ở vùng đồng bằng phát triển rộng khắp ở các cộng đồng dân cư nhất là y tế cộng đồng, phòng ngừa quản lý và phát hiện các dịch bệnh. Mỗi huyện có một bệnh viện với quy mô 80 giường bệnh, công tác y tế đã đóng vai trò tích cực trong việc bảo vệ sức khoẻ nhân dân và phát huy thắng lợi chương trình sinh đẻ có kế hoạch. Tuy nhiên, ở các xã miền núi, hệ thống y tế còn chưa được phát triển, nhìn chung mỗi xã có 1 trạm y tế, song do khoảng cách từ các cụm dân cư tới trạm xá còn xa và do mê tín dị đoan, nên tệ nạn chữa bệnh bằng cúng vái vẫn còn tồn tại ở một số địa phương. Giao thông: Hệ thống giao thông ở đây tương đối phát triển, tuy nhiên vẫn có sự khác biệt giữa vùng đồng bằng ven biển và miền núi. Có 3 tuyến quốc lộ chính đi qua: tuyến đường 1A từ ranh giới Quảng Bình - Quảng Trị đến Thừa Thiên Huế, tuyến đường 9 từ thị xã Đông Hà đi Lào và cửa Việt (đường 9 đến cửa khẩu Lao Bảo dài 82km). Tuyến đường 14 từ cầu Đakrông đi sang thượng nguồn sông Hương. Tuyến đường này cùng với đường mòn Hồ Chí Minh trở thành tuyến đường Trường Sơn công nghiệp. Đường thuỷ có trục đường theo sông Bến Hải, Sông Hiếu, sông Thạch Hãn từ biển vào sâu đất liền, tuy nhiên tuyến đường thuỷ này cũng chỉ cho phép thuyền trọng tải 10 tấn đi lại. Tuyến đường sắt chạy theo hướng Bắc Nam có ga chính Đông Hà là nơi trung chuyển hàng hoá ra Bắc và vào Nam. Ngành dịch vụ thương mại, du lịch: Ngành dịch vụ ở đây phát triển đã lâu. Dịch vụ chủ yếu là buôn bán hàng hoá qua Lào, Thái Lan theo trục đường 9 và phục vụ sản xuất nông nghiệp như sửa chữa công cụ lao động, cung cấp vật tư và bao tiêu sản phẩm cho sản xuất nông nghiệp Về du lịch, trong vùng có bãi tắm Cửa Việt khá đẹp, nhưng chủ yếu mới chỉ thu hút được khách địa phương đến trong mùa hè. Các cơ sở vui chơi giải trí, ăn nghỉ chưa được xây dựng nên cũng chưa thu hút được nhiều khách [3,7]. 18 1.5 Tình hình về lũ lụt và những tổn thƣơng do lũ gây ra trong những năm gần đây trên lƣu vực sông Thạch Hãn. Quảng Trị là một trong các tỉnh duyên hải Miền Trung có đặc điểm về khí hậu và địa hình phức tạp. Là nơi chịu ảnh hưởng của hầu hết các loại thiên tai thường xảy ra ở Việt Nam nhưng với tấn suất cao hơn, mức độ ác liệt hơn như bão lũ, ngập lụt. Mùa lũ ở đây đựơc chia làm 3 thời kỳ trong năm. Lũ tiểu mãn xảy ra vào tháng V, VI hàng năm. Tính chất lũ này nhỏ, tập trung nhanh, xảy ra trong thời gian ngắn, đỉnh lũ nhọn, lên xuống nhanh, thường xảy ra trong 2 ngày nên ít ảnh hưởng đến đời sông dân cư, chủ yếu ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản. Lũ sớm xảy ra vào tháng 6 đến đầu tháng IX hàng năm. Lũ này không có tính chất thường xuyên nhưng lũ có tổng lượng lớn hơn lũ tiểu mãn, tập trung lũ nhanh. Thời kỳ xảy ra lũ sớm thường bắt đầu vào thời kỳ triều bắt đầu cao. Do vậy mực nước lũ cao hơn lũ tiểu mãn. Lũ này ít ảnh hưởng tới dân sinh mà chủ yếu là ảnh hưởng tới nông nghiệp và thủy sản. Nguồn Chi cục PCLB & TKCN tỉnh Quảng Trị Hình 2: Những thiệt hại về kinh tế do lũ lụt gây ra trong những gần đây 19 Nguồn Chi cục PCLB & TKCN tỉnh Quảng Trị Hình 3. Những thiệt hại về người do lũ lụt gây ra trong những năm gần đây Lũ chính vụ xảy ra từ trung tuần tháng IX đến cuối tháng XI đầu tháng XII hàng năm. Đây là thời kỳ mưa lớn trong năm và lũ thời kỳ này có thể xảy ra lũ quét sườn dốc gây đất đá lở hay ngập lụt ở hạ du. Lũ này thường đi liền với bão gây thiệt hại lớn cho kinh tế xã hội, gây chết người và hư hỏng công trình, cơ sở hạ tầng. Lũ kéo dài 5 – 7 ngày, đỉnh lũ cao, tổng lượng lớn. Do đó những tổn thất do lũ lụt gây ra cho tỉnh Quảng Trị là đáng kể [6,7]. Đặc biệt trong những năm gần đây, do tăng trưởng kinh tế ngày càng nhanh cùng với việc các trận lũ xuất hiện với cường độ ngày càng lớn làm cho những thiệt hại về kinh tế - xã hội ngày càng tăng [2,8]. Mức độ thiệt hại do lũ lụt trên địa bản tỉnh Quảng Trị được thể hiện trên hình 2 và hình 3. Với tình hình phát triển kinh tế hiện tại thì với các trận lũ lớn thì người dân không thể khống chế hay làm giảm lũ lụt mà chỉ có thể tránh và chủ động làm giảm mức thiệt hại do lũ gây ra . Do đó các biện pháp phi công trình như; cảnh báo lũ sớm, chủ động thu hoạch hoa màu khi có lũ, lập các phương án ứng cứu khẩn cấp, nâng cao nhận thức của người dân về lũ 20 vvđóng vai trò chủ đạo trong công tác phòng chống lũ lụt trong tỉnh cũng như trên các lưu vực sông. Lũ lụt trên địa bản lưu vực sông Thạch Hãn đã ảnh hưởng sâu rộng tới sự phát triển kinh tế - xã hội của vùng. Do vậy, để giảm thiểu những tổn thương do lũ gây ra cần có cách tiếp cận đa ngành trong công tác quản lý tổng hợp rủi ro thiên tai. Trong đó việc nghiên cứu đánh giá những tổn thương do lũ lụt gây ra có vai trò quan trọng để đưa ra các biện pháp giảm thiểu những thiệt hại do lũ. Cơ sở khoa học để đánh giá tổn thương do lũ sẽ được trình bày trong chương 2. 21 Chƣơng 2 - CƠ SỞ KHOA HỌC ĐÁNH GIÁ TÍNH DỄ BỊ TỔN THƢƠNG DO LŨ 2.1 Phƣơng pháp Năm 2006, Villagra’n de Leo’n JC [28] đã đưa ra mối quan hệ giữa tính dễ tổn thương lũ, sự lộ diện, tính nhạy và khả năng chống chịu qua công thức; Trong khi đó UNESCO – ihe lại đưa ra một cách tính khác; Tổn thương lũ = Sự lộ diện + Tính nhạy – Khả năng phục hồi (2) Trong đó, sự lộ diện được hiểu như là các giá trị có mặt tại vị trí lũ lụt có thể xảy ra. Những giá trị này có thể là hàng hóa, cơ sở hạ tầng, di sản văn hóa, con người, nông nghiệphay sự lộ diện có thể được hiểu là mức độ phơi bày của tài sản, con người nằm trong vùng nguy cơ lũ. Sự lộ diện phụ thuộc vào tần suất xuất hiện con lũ, cường độ lũ và giá trị tài sản, con người có mặt tại đó. Tính nhạy được định nghĩa là các yếu tố tiếp xúc trong hệ thống, ảnh hưởng đến xác suất bị tổn hại ở những thời điểm nguy hại của lũ lụt. Tính nhạy liên quan đến các đặc tính của hệ thống, bao gồm bối cảnh xã hội của dạng thiệt hại do lũ. Đặc biệt là nhận thức và sự chuẩn bị sẵn sàng của người dân trước nguy cơ lũ, các tổ chức liên quan đến giảm nhẹ thiên tai, các biện pháp bảo vệ cộng đồng trước lũ. Khả năng phục hồi là khả năng của hệ thống chịu được những nhiễu loạn do lũ gây ra và duy trì hiệu quả các hoạt động của thành phần kinh tế xã hội, môi trường, vật lý của hệ thống. Trong tình hình thực tế, rất khó khăn để đánh giá tính nhạy cảm, khả năng phục hồi và khả năng đối phó một cách riêng biệt cho các cộng đồng, do vậy những khía cạnh đó có thể được kết hợp thành khả năng chống chịu, khi đó tổn thương lũ có thể tính như sau: (1) 22 Tổn thương = Sự lộ diện – Khả năng chống chịu (3) Nếu như sự lộ diện thể hiện sự phơi bày của tài sản, con người trước nguy cơ lũ thì khả năng chống chịu lại đặc trưng cho các biện pháp mà con người sử dụng trước thiên tai nhằm chống lại những thương tổn do lũ gây ra. Khả năng chống chịu phụ thuộc vào sự nhận thức của cộng đồng, các biện pháp phòng chống lũ, sự hỗ trợ của các cơ quan chức năng, công tác cảnh báo lũ, sự phục hồi sau lũ. Dựa trên công thức (3) tác giả đã xây dựng khung tính toán tính tổn thương lũ (hình 4). Hình 4. Các bước xác định tính tổn thương lũ Qua hình 4, để xây dựng được bản đồ tổn thương lũ cần xác định đựơc sự phơi bày của các đối tượng trước lũ và khả năng chống chịu của cộng đồng. Trong đó sự phơi bày của các đối tượng trước lũ được thành lập dựa trên bản đồ nguy cơ lũ và bản đồ sử dụng đất. Ở đây bản đồ nguy cơ lũ được tích hợp dựa trên ba bản đồ; bản đồ độ sâu ngập, bản đồ thời gian ngập, bản đồ vận tốc đỉnh lũ. Các bản đồ 23 này là kết quả đầu ra của mô hình thủy lực, cụ thể là mô hình thủy lực Mike Flood đã được sử dụng để xây dụng bản đồ nguy cơ lũ. 2.2 Xây dựng bản đồ nguy cơ lũ Bản đồ nguy cơ lũ có thể được đánh giá thông qua các chỉ số cơ bản như bản đồ ngập lụt, thời đoạn lũ, vận tốc lũ, xung lượng lũ (là tích của mực nước lũ và vận tốc lũ), vật liệu trong dòng lũ (trầm tích, muối, các chất hóa học, nước thải và đất đá) vvTrong các yếu tố đó thì độ sâu ngập lụt, vận tốc đỉnh lũ, thời gian ngập lụt đóng một vai trò quan trọng trong việc xác định các thiệt hại về lũ. Sự tích hợp giữa độ sâu ngập và vận tốc đỉnh lũ thể hiện khả năng phá hủy các đối tượng trên vùng mà lũ đi qua, ảnh hưởng trực tiếp đến các đối tượng như nhà cửa, các công trình, tính mạng của người dân và sức khỏe của cộng đồng. Thời đoạn lũ hay thời gian ngập lụt lại ảnh hưởng gián tiếp đến sự phá hủy như làm ngập úng hoa màu, gián đoạn các hoạt động kinh tế xã hội, gây ô nhiễm, bệnh dịch vv Để đánh giá được nguy cơ lũ trong vùng nghiên cứu luận văn đã sử dụng bộ mô hình MIKE FLOOD để mô phỏng lại các trận lũ trong lịch sử để hiệu chỉnh và kiểm định mô hình và qua đó mô phỏng cho trận lũ với tần suất 1% . Dựa trên phương pháp chồng xếp bản đồ độ sâu ngập, vận tốc lũ, thời gian ngập (kết quả đầu ra của mô hình MIKE FLOOD) theo trọng số luận văn đã xây dựng bản đồ nguy cơ lũ ứng với tần suất lũ 1%. 2.2.1 Giới thiệu về mô hình MIKE FLOOD Mô hình MIKE FLOOD được phát triển bởi Viện Thủy lực Đan Mạch (DHI) thực chất là phần mềm liên kết giữa mô hình MIKE 11 và MIKE 21 đã được xây dựng trước đó. Mô hình MIKE FLOOD thực hiện các kết nối giữa mô hình MIKE 11 (tính toán thủy lực mạng sông 1 chiều) với mô hình MIKE 21 (mô phỏng dòng chảy nước nông 2 chiều theo phương ngang) bằng 4 loại kết nối [1,5]: a) kết nối tiêu chuẩn: sử dụng khi một nhánh sông một chiều đổ trực tiếp vào vùng ngập 2 chiều; b) kết nối bên: sử dụng khi một nhánh sông nằm kề vùng ngập, và khi mực nước trong sông cao hơn cao trình bờ thì sẽ kết nối với ô lưới tương ứng của mô hình 2 24 chiều; c) kết nối công trình (ẩn): sử dụng các dạng liên kết qua công trình; và d) kết nối khô (zero flow link): là kết nối không cho dòng chảy tràn qua. Bộ mô hình này có thể tích hợp nhiều mô đun khác nhau, nhưng trong khuôn khổ luận văn chỉ sử dụng mô đun RR (mô hình mưa-dòng chảy NAM) để tạo dòng chảy biên đầu vào cho mô hình thủy lực mạng sông (HD) kết hợp với mô hình thủy lực 2 chiều MIKE 21. Giới thiệu và mô tả chi tiết về mô hình MIKE FLOOD và các khả năng ứng dụng của mô hình có thể dễ dàng tìm thấy trong các tài liệu và nghiên cứu gần đây [1,4]. 2.2.2 Xây dựng mạng lưới thủy lực cho vùng nghiên cứu Vùng hạ lưu sông Thạch Hãn có chế độ thủy văn phức tạp, chịu sự chi phối của cả hệ thống sông Bến Hải (qua sông Cách Hòm) và Ô Lâu (qua sông Vĩnh Định). Ngoài ra, hiện tượng ngập lụt trong khu vực còn chịu ảnh hưởng bởi mưa nội đồng do vùng nghiên cứu có dải cát ven biển, các dải cát này chạy dọc từ Cửa Việt đến bãi biển Mỹ Thuỷ có vai trò như một tuyến đê, do đó vùng đồng bằng phía trong có dạng thung lũng sâu kẹp giữa các giải đồi thấp và các cồn cát ven dẫn tới vùng này thường xuyên xảy ra hiện tượng ngập lụt khi có mưa lớn. Tuy nhiên, trong mùa mưa lũ đặc biệt trong các trận lũ lớn, chế độ dòng chảy hạ lưu sông Thạch Hãn lại chịu ảnh hưởng bởi chế độ lũ của hệ thống sông Bến Hải do có sông Cánh Hòm kết nối giữa 2 hệ thống sông Thạch Hãn và Bến Hải. Thực tế hai đầu sông Cánh Hòm có các cống Xuân Hòa và Mai Xá để điều tiết quá trình trao đổi dòng chảy giữa hạ lưu 2 hệ thống sông Thạch Hãn và Bến Hải nhưng chủ yếu các cống chỉ hoạt động điều tiết trong mùa hạn nhằm ngăn mặn giữ ngọt phục vụ nông nghiệp, và mở hoàn toàn trong mùa lũ. Do đó, khi lũ trên sông Thạch Hãn lớn hơn lũ trên sông Bến Hải, một phần dòng chảy sẽ được chuyển qua sông Cánh Hòm và ngược lại. Còn sự trao đổi nước giữa lưu vực sông Thạch Hãn và Ô Lâu thông qua sông Vĩnh Định và đập tràn An Tiêm trên sông Vĩnh Định. Đập tràn này có nhiệm vụ phân lũ từ sông Thạch Hãn trong mùa lũ chính vụ sang sông Vĩnh Định để bảo vệ kênh chính Thạch Hãn, không cho lũ hè thu và tiểu mãn từ sông 25 Thạch Hãn đổ vào sông Vĩnh Định để bảo vệ sản xuất nông nghiệp vùng đồng bằng Nam Thạch Hãn . Vì vậy để có bức tranh tổng thể về hiện tượng ngập lụt vùng hạ lưu lưu vực sông Thạch Hãn thì mô hình thủy lực được mở rộng để mô phỏng dòng chảy lũ đồng thời trên cả 3 hệ thống sông: sông Bến Hải, sông Thạ Ô Lâu [1]. 2.2.2.1 Mạng lưới thủy văn và sơ đồ mạng thủy lực 1 chiều (1D) , tác giả , chủ : - Lương. - . - 31,8 km. Ngoài ra còn có sông Thác Ma được tính toán từ trạm thủy văn Hải Sơn đến điểm gia nhập vào sông Ô Lâu với chiều dài 4.08km. 26 5. Sơ đồ tính toán thủy lực trên 3 lưu vự 27 Hình 6. Mặt cắt điểm hình của sông Cam Lộ Hình 7. Mặt cắt điểm hình của sông Thạch Hãn 28 - Nối kết giữa hệ thố 16,1 km. Sông Vĩnh Định nối từ cống Việ ộc xã Triệu An chảy qua các huyện Triệu Phong, Hải Lăng rồi nhập với hệ thống sông Ô Lâu trước khi đổ ra biể 37,6 km. ợc thiết lập với 140 mặt cắt, 398 nút tính toán với sơ đồ rút gọn biểu diễn trong hình 5, mặt cắt điểm trình như trên hình 6-7. 6 biên lưu lượng phía trên bao gồm: Cầu Sa Lung, Gia Vòng, Cam Tuyền, Dakrông, Hải Sơn, Phò Trạch và 3 biên mực nước ở phía dưới tại Cửa Tùng, Cửa Việt, Cửa Lác. Căn cứ số liệu quan trắc, trong số các biên trên duy nhất có Gia Vòng lấy giá trị thực đo lưu lượng, các biên trên còn lại cũng như các biên gia nhập khu giữa bắt buộc sử dụng tài liệu dòng chảy tính toán từ mưa bằng mô hình thủy văn NAM (hình 8). Các mô tả về áp dụng mô hình NAM cho khu vực có thể tham khảo trong một số các công trình nghiên cứu [1,5]. 8. ậ 29 Biên dưới là mực nước, khi hiệu chỉnh và kiểm định với các số liệu quá khứ, sử dụng mực nước thực đo tại trạm Cửa Việt (cách cửa sông 4 km). Với các biên còn lại mạng thủy lực 1 chiều kéo đến sát cửa và do vậy có thể sử dụng mực nước thủy triều thiên văn. 2.2.3 Mạng thủy lực kết nối 1 chiều và 2 chiều a) Thiết lập miền tính hai chiều (2D) trong MIKE 21 Để đảm bảo được thời gian tính toán cho mô hình và miền tính toán 2 chiều có thể bao quát được các trận lũ có tần suất lớn, đã tiến hành xác định miền tính toán 2D dựa trên việc mở rộng vùng ngập lụt trên cơ sở bản đồ ngập lụt năm 1999 do UNDP xây dựng vào năm 2004 (hình 9). Hình 9. Giới hạn vùng tính toán 2 chiều 30 Từ bản đồ số hóa tỷ lệ 1/10.000 đã trích xuất các điểm cao độ được nhập trực tiếp vào mô hình MIKE 21. Lưới phần tử hữu hạn được sử dụng để rời rạc hóa khu vực nghiên cứu. Trên khu vực bằng phẳng là đồng ruộng thì kích thước các ô lưới được chọn với các cạnh tam giác có chiều dài khoảng 150 ~ 200m. Nhằm thể hiện được ảnh hưởng của các đối tượng là hệ thống đường giao thông, kênh tưới nổi, đê bối... các ô lưới lân cận, các đối tượng này được chia nhỏ hơn (khoảng 30 ~ 40m) như minh họa trên hình 10. Tóm lại, toàn bộ vùng nghiên cứu hai chiều được rời rạc hóa thành 78234 ô lưới với 39772 nút. Hình 10. Chia lưới tại khu vực nghiên cứu b) Các biên của miền tính hai chiều Nguyên nhân ngập lụt vùng ngập lũ là do lượng nước từ thượng nguồn dồn về trên hệ thống các sông chính (được mô phỏng trong mô hình 1 chiều), do mưa nội đồng trên bề mặt miền tính 2 chiều (được tính trực tiếp thông qua đưa mưa vào trong mô hình 2 chiều), ngoài ra lượng nước trên các sông nhánh chảy vào vùng ngập lũ cũng góp phần đáng kể. Các lượng nước trên các sông nhánh gia nhập vào vùng ngập lũ được đưa vào trong mô hình tính toán dưới dạng biên lưu lượng của mô hình 2 chiều, vị trí các biên này được thể hiện trên hình 11. 31 c) Kết nối 1-2 chiều Việc kết nối giữa mô hình 1 – 2 chiều trong mô hình MIKE FLOOD nhằm tạo ra sự trao đổi nước trong sông và trên bãi ngập lũ thông qua các liên kết giữa mô hình MIKE 11 và mô hình MIKE 21. Khi mực nước trong sông lên cao vượt quá cao trình bờ sông thì dòng chảy tính toán từ mô hình MIKE 11 đóng vai trò là nguồn cung cấp nước cho mô hình MIKE 21 tại ô lưới liên kết với mô hình 1 chiều trên sông. Ngược lại, khi mực nước trong sông thấp hơn mực nước trên bãi ngập lũ thì dòng chảy tính toán từ mô hình MIKE 21 trở thành nguồn cấp nước cho mô hình MIKE 11. Hình 11. Vị trí tương đối các biên trong mô hình 2 chiều Cụ thể, trong mạng thủy lực 1D đã xây dựng ở trên thì việc kết nối với mô hình MIKE 21 chủ yếu là kết nối bên. Ngoài ra còn có kết nối của các cống, bản ngầm qua các đường giao thông và đường sắt, các cống này có ảnh hưởng tới việc thoát lũ trên lưu vực. Các kết nối này được thể hiện trên hình 12 và bảng 1. 32 Bảng 1. Lựa chọn kết nối trong mô hình MIKE FLOOD Loại kết nối Mô đun kết nối Tên sông Bờ sông kết nối Số ô lƣới Mike 21 kết nối trong MikeFlood Lateral HD only Sa Lung trái 56 Lateral HD only Sa Lung phải 53 Lateral HD only Bến Hải trái 221 Lateral HD only Bến Hải phải 226 Lateral HD only Cánh Hòm trái 150 Lateral HD only Cánh Hòm phải 150 Lateral HD only Cam Lộ trái 134 Lateral HD only Cam Lộ phải 134 Lateral HD only Thạch Hãn trái 303 Lateral HD only Thạch Hãn phải 290 Lateral HD only Vĩnh Định trái 179 Lateral HD only Vĩnh Định phải 179 Lateral HD only Ô Giang trái 58 Lateral HD only Ô Giang phải 58 Lateral HD only Ô Lâu trái 153 Lateral HD only Ô Lâu phải 153 Lateral HD only Thác Ma trái 23 Lateral HD only Thác Ma phải 23 33 12. - 2.3 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình thủy lực kết nối 1-2 chiều Mô hình thủy lực kết nối 1-2 chiều đã xây dựng ở trên được hiệu chỉnh và kiểm định với 2 trận lũ lớn. Các trận lũ được lựa chọn là các trận lũ điển hình, gây ngập lụt trên diện rộng, và cần có đầy đủ số liệu quan trắc, đặc biệt là các số liệu mưa quan trắc và tài liệu khảo sát vết lũ cũng như độ sâu và diện ngập lụt. Trận lũ từ 1h ngày 5/10 đến 23h ngày 13/10/2005 được sử dụng cho hiệu chỉnh, và trận lũ lịch sử từ 1h ngày 1/11 đến 23h 11/11/1999 sử dụng để kiểm định mô hình. Các số liệu đầu vào là mưa tại các trạm Gia Vòng (1999, 2005), Thạch Hãn (1999, 2005), Đông Hà (2005), Cửa Việt (2005), mực nước quan trắc tại trạm Cửa Việt và triều thiên văn tại cửa sông. Số liệu kiểm chứng là mực nước thực đo tại các trạm Thạch Hãn (1999, 2005), Đông Hà (1999, 2005), số liệu mực nước lũ sông Bến Hải (2005), số liệu điều độ sâu ngập lụt và diện tích ngập lụt (1999). 34 a) Hiệu chỉnh Trận lũ từ ngày 06 đến 09/10/2005 là trận lũ lịch sử, đã gây ngập lụt trên diện rộ ờ lớn nhất đạt 96mm trong 1 giờ, trong 12 giờ ạ - 1,5-4m Kết quả so sánh mực nước tính toán và thực đo tại trạm Thạch Hãn và Đông Hà biểu diễn trên hình13 với chỉ tiêu Nash đạt loại tốt (trên 90%). Trong khi so sánh số liệu vết lũ giữa tính toán và thực đo trên hình 14 cho thấy mô hình đã mô phỏng tương đối tốt mực nước lũ với hệ số tương quan đạt 0.91. b) Kiểm định Sử dụng mô hình với bộ thông số đã hiệu chỉnh ở trên để chạy cho trận lũ tháng 11năm 1999, kết quả tính toán mực nước tại trạm Thạch Hãn và Đông Hà được so sánh với số liệu quan trắc như trên hình 15. Dễ nhận thấy kết quả mô phỏng tương đối phù hợp thực đo, đặc biệt là giá trị đỉnh lũ. Thời gian xuất hiện đỉnh lũ có sai khác, tuy nhiên mục đích của mô hình kết nối 1-2 chiều là xây dựng bản đồ ngập lụt ứng với đỉnh lũ nên sai số về thời gian như trên có thể được bỏ qua. Chỉ tiêu đánh giá sự phù hợp giữa tính toán và thực đo Nash đạt loại tốt (trên 90%). Thạch Hãn Đông Hà Hình 13. Quá trình mực nước tính toán và thực đo trận lũ 10/2005 Trạm Thạch Hãn (R2 = 98.65%) -1 0 1 2 3 4 5 6 10/5/05 10/6/05 10/8/05 10/9/05 10/11/05 10/12/05 10/14/05 Thời gian (h) Mực nƣớc (m) Thực đo Tính toán 35 Bên cạnh số liệu quan trắc mực nước đỉnh lũ, số liệu khảo sát về độ sâu ngập lụt đã được sử dụng để kiểm định mô hình. Số liệu điều tra độ sâu ngập trích xuất trực tiếp từ bộ số liệu của dự án UNDP thực hiện năm 2004 cho trận lũ lịch sử năm 1999. Đây là bộ số liệu trên nền GIS thể hiện giá trị đo đạc độ sâu ngập lụt tối đa tại các điểm khảo sát, tuy nhiên giá trị tính toán của mô hình là giá trị độ sâu ngập lụt trung bình trong từng ô lưới với nền địa hình đã được trung bình hóa cho toàn bộ ô lưới tính toán. Do vậy, nhằm đảm bảo tính tương thích khi so sánh, số liệu khảo sát Hình 14. So sánh vết lũ tính toán và thực đo trên lưu vực sông Bến Hải với trận lũ tháng 10/2005 Thạch Hãn Đông Hà Hình 15. Quá trình mực nước tính toán và thực đo trận lũ năm 1999 So sánh mực nƣớc tính toán và khảo sát 0 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 1213 141516 1718 1920 2122 2324 252627 2829 3031 3233 343536 3738 3940 Điểm khảo sá t H ( m ) Z khao sat Z tinh toan Đƣờng tƣơng quan mực nƣớc tính toán và khảo sát R 2 = 0.9121 2 3 4 5 6 7 2 3 4 5 6 7 8 Khảo sát (m) T ín h t o á n ( m ) 36 được chồng lên bản đồ chia ô lưới tính toán và giá trị so sánh lấy là giá trị trung bình số học của tất cả các điểm khảo sát có trong ô lưới. Cụ thể, kết quả được biểu diễn trong bảng 2 và hình 16 cho thấy sự phù hợp khá tốt giữa tính toán và thực đo. Bảng 2 Kết quả thực đo và tính toán độ sâu ngập lụt cực đại lũ năm 1999 STT Tọa độ Thực đo Tính toán Chênh lệch X Y 1 713404.58 1885572.65 3.05 3.05 -0.01 2 734328.00 1861951.73 3.09 2.93 -0.16 3 721970.62 1871116.54 2.77 2.86 0.09 4 743158.83 1845002.34 2.75 2.83 0.08 5 724820.07 1863752.19 2.55 2.66 0.10 6 715114.78 1884948.23 2.63 2.62 -0.01 7 745398.95 1845072.33 2.27 2.58 0.30 8 747574.07 1850721.74 2.62 2.55 -0.07 9 744418.34 1846832.41 2.50 2.47 -0.03 10 716180.93 1884826.45 2.40 2.41 0.00 11 727048.32 1864717.05 2.15 2.35 0.20 12 717258.41 1883620.02 2.05 2.03 -0.02 13 730815.64 1861403.75 2.13 1.97 -0.16 14 717801.49 1882607.29 1.94 1.93 -0.01 15 733008.69 1865557.13 1.94 1.83 -0.11 16 750568.97 1850070.46 1.25 1.80 0.55 17 722117.10 1877394.67 1.66 1.65 -0.02 18 727424.36 1869370.55 1.50 1.63 0.13 19 720821.67 1879008.19 1.52 1.37 -0.15 20 730069.64 1871115.28 0.95 1.14 0.19 21 724513.34 1882412.87 0.65 0.22 -0.43 37 Nhằm tăng thêm độ tin cậy của mô hình thủy lực kết nối đã xây dựng, tác giả tiếp tục kiểm định mô hình với số liệu thống kê về diện tích ngập lụt tối đa theo các đơn vị hành chính, với số liệu do dự án UNDP cung cấp. Phân bố độ sâu ngập lụt được biểu diễn trong hình 17. Có thể thấy về mặt định tính, phân bố tính toán bằng mô hình có nhiều nét tương đồng với bản đồ ngập lụt theo số liệu điều tra khảo sát. So sánh định lượng (hình 18 và 19) cho thấy có tương quan giữa số liệu tính toán bằng mô hình và bản đồ đã xây dựng trước đây. Hình 16. Độ sâu ngập lụt cực đại tính toán và khảo sát trận lũ năm 1999 Hình 17. So sánh diện ngập tính toán và diện ngập thống kê năm 1999 So sánh độ sâu ngập tính toán và kết quả điều tra vết lũ 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 Số điểm khảo sát Đ ộ s â u n g ậ p ( m ) Thực đo Tính toán Đường tương quan độ sâu ngập tính toán và khảo sát R 2 = 0.9185 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 Khảo sát (m) T ín h t o á n ( m ) 38 Thông qua việc hiệu chỉnh và kiểm định mô hình thủy lực với 2 trận lũ lớn đã thu được, mạng thủy lực cùng các điều kiện về địa hình, bộ thông số độ nhám đảm bảo độ tin cậy để tính toán mô phỏng lũ thiết kế cũng như với các kích bản trong các giai đoạn tiếp theo. Hình 18. So sánh diện tích ngập thống kê và tính toán theo các xã năm 1999 Hình 19. Tương quan diện ngập tính toán và diện ngập thống kê năm 1999 Diện tích ngập thống kê và tính toán R2=57.3% 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 Số tứ tự các xã D iệ n t íc h ( h a ) Thống kê Tính toán Phần trăm diện tích ngập theo thống kê và tính toán R2= 69.3% 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 Số thứ tự P h ầ n t r ă m ( % ) Thống kê Tính toán Đường tương quan diện tích ngập thống kê và khảo sát R 2 = 0.6242 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 0 500 1000 1500 2000 2500 Diện tích ngập thống kê (ha) D i ệ n t í c h n g ậ p t í n h t o á n ( h a ) Đường tương quan phần trăm diện tích ngập thống kê và tính toán R 2

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfluanvanthacsi_chuaphanloai_33_9957_1870077.pdf
Tài liệu liên quan