Luận văn Xây dựng bản đồ nguy cơ ngập lụt cho quận Ninh kiều, thành phố Cần Thơ

Hình 2.9. Mức thay đổi lượng mưa ngày lớn nhất (%) vào giữa thế kỷ 21 so với thời kỳ 1980 - 1999 ở Cần Thơ ứng với kịch bản phát thải trung bình (B2) [10] Hình 2.10. Mức thay đổi lượng mưa ngày lớn nhất (%) vào cuối thế kỷ 21 so với thời kỳ 1980 - 1999 ở Cần Thơ ứng với kịch bản phát thải trung bình (B2) [10] 20 Hình 2.11. Mức thay đổi lượng mưa 5 ngày lớn nhất (%) vào giữa thế kỷ 21 so với thời kỳ 1980 - 1999 ở Cần Thơ ứng với kịch bản (B2) [10] Hình 2.12. Mức thay đổi lượng mưa 5 ngày lớn nhất (%) vào cuối thế kỷ 21 so với thời kỳ 1980 - 1999 ở Cần Thơ ứng với kịch bản (B2) [10] 21 2.2.2. Kịch bản nước biển dâng Kịch bản nước biển dâng được xây dựng cho khu vực đồng bằng sông Cửu Long trong đó có Cần Thơ ứng với ba kịch bản A1FI (kịch bản cao), B2 (kịch bản trung bình), B1 (kịch bản thấp). Mực nước biển dâng tương đối cho khu vực được xây dựng theo mực nước dâng trung bình toàn cầu trong tương lai và mực nước dâng trong quá khứ bao gồm cả số liệu quan trắc từ trạm hải văn và từ vệ tinh theo phương trình tuyến tính. Các đánh giá cho thấy hệ số tương quan giữa mực nước biển dâng trung bình toàn cầu với mực nước biển dâng trong quá khứ phân tích từ số liệu vệ tinh và số liệu thực đo tương ứng là 0,65 và 0,64 [10]. Trên cơ sở đó, kịch bản mực nước biển dâng tương đối cho khu vực Cần Thơ với các kịch bản được trình bày tương ứng trong Bảng 2.5 và Hình 2.13. Trong 50 năm đầu của thế kỉ, mực nước biển dâng với tốc độ chậm hơn so với 50 năm sau của thế kỷ (chỉ khoảng 20-25 cm/50 năm). Theo kịch bản cao, mực nước biển có xu hướng tăng nhanh hơn kịch bản thấp và kịch bản trung bình. Tới giữa thế kỷ 21, mực nước biển dâng vào khoảng 22-30 cm. Vào cuối thế kỷ, mực nước biển dâng do biến đổi khí hậu cao nhất cho khu vực đồng bằng sông Cửu Long khoảng 79- 99 cm đối với kịch bản cao và 51-66 cm đối với kịch bản thấp, kịch bản trung bình có mực nước dâng 59-75 cm. Vào cuối thế kỷ 21, theo kịch bản cao, phần lớn diện tích Thành phố Cần Thơ có nguy cơ ngập nếu không có các biện pháp ứng phó kịp thời. Bảng 2.5. Kịch bản nước biển dâng do biến đổi khí hậu cho khu vực [2] Năm Kịch bản Cao (A1FI) Trung bình (B2) Thấp (B1) 2020 8-9 8-9 8-9 2030 13-14 14-Dec 13-Nov 2040 19-21 17-20 17-19 2050 26-30 23-27 22-26 2060 35-41 30-35 28-34 2070 45-53 37-44 34-42 2080 56-68 44-54 40-50 2090 68-83 51-64 46-59 2100 79-99 59-75 51-66 22 0 20 40 60 80 100 120 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100 Năm M ứ c tă ng m ự c nư ớ c (c m ) Cận trên - Kịch bản A1FI Cận dưới - Kịch bản A1FI Cận trên - Kịch bản B2 Cận dưới - Kịch bản B2 Cận trên - Kịch bản B1 Cận dưới - Kịch bản B1 Hình 2.13. Kịch bản nước biển dâng do biến đổi khí hậu cho khu vực [2] Trong nghiên cứu [11], mô hình ROMS (Regional Ocean Model System) đã được dùng để tái tạo lại dao động mực nước và các trường thủy động lực. Dao động mực nước theo tính toán tại các trạm Hòn Dáu và Vũng Tàu đã được so sánh với thực đo. Các hằng số điều hòa có được sau khi phân tích số liệu tính toán và thực đo đã được so sánh và cho thấy, để mô phỏng tốt các dao động thủy triều vùng Biển Đông và ngoài khơi Philipines miền tính cần có độ phân dải cao hơn nữa. Dao động thủy triều với các kịch bản nước biển dâng do biến đổi khí hậu cũng đã được dự tính. Tác động chính của nước biển dâng do biến đổi khí hậu đến chế độ thủy động lực Biển Đông là: hoàn lưu, biên độ thủy triều, ngập lụt vùng ven biển do thủy triều, v.v. Ngoài ra các yếu tố tác động đến chế độ thủy động lực biển Đông cũng thay đổi do biến đổi khí hậu như gió, bão, nhiệt độ không khí. 23 Hình 2.14. Quá trình mực nước cửa biển ứng với các kịch bản [11] Trong tương lai, dưới tác động của biển đổi khí hậu, mực nước trung bình toàn cầu dâng lên thì mực nước trung bình của các khu vực khác nhau trên đại dương thế giới cũng khác nhau do thay đổi của các hoàn lưu, nhiệt độ và độ muối (IPCC4). Đồng thời, quá trình cộng hưởng sóng dài cũng cũng thay đổi khác nhau với mỗi khu vực do độ sâu tăng thêm và nhất là theo phương ngang, kích thước các vùng biển có xu hướng tăng lên. Mô hình ROMS mô phỏng lại quá trình thủy triều trong tương lai thông qua mô hình hóa các quá trình thủy động lực dưới một số giả thiết về ảnh hưởng của mực nước biển dâng trung bình toàn [11]. 24 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT ĐÔ THỊ CHO QUẬN NINH KIỀU - THÀNH PHỐ CẦN THƠ 3.1. Giới thiệu các mô hình 3.1.1. Lựa chọn mô hình tính toán Hiện nay có rất nhiều mô hình toán thủy văn, thủy lực được sử dụng rộng rãi trên thế giới và ở Việt Nam; các mô hình thủy văn thường dùng có thể kể đến như: - Các mô hình lũ đơn vị (HEC-HMS) [12]; mô hình nhận thức (TANK, SSARR, NAM); - Các mô hình thủy lực một chiều như VRSAP, HEC-RAS [13], MIKE11 [14,15]; - Các mô hình 2 chiều như MIKE 21 [16], SMS, HydroGIS - Mô hình thủy văn đô thị như SWMM, MIKE URBAN [17].... Mỗi một mô hình đều có điểm mạnh và điểm yếu riêng tùy thuộc vào khu vực nghiên cứu, điều kiện và mục tiêu áp dụng vì vậy việc lựa chọn mô hình phù hợp là rất quan trọng. Với mục tiêu của đề tài là xây dựng được bản đồ ngập lụt đô thị cho khu vực quận Ninh Kiều, thành phố Cần Thơ, đề tài đã lựa chọn các mô hình tính toán như sau: - Mô hình MIKE NAM: Mô hình mưa rào - dòng chảy để tính toán dòng chảy lũ cho các lưu vực bộ phận trong hệ thống sông vùng đồng bằng sông Cửa Long, lượng nhập lưu khu giữa làm biên đầu vào cho mô hình thủy lực MIKE11; - Mô hình MIKE 11: Mô hình thủy lực một chiều cho hệ thống sông, kênh rạch để nghiên cứu đặc điểm, chế độ dòng chảy trong sông, kênh rạch khu vực địa bàn tỉnh Cần Thơ, làm điều kiện đầu vào cho mô hình MIKE21; - Mô hình MIKE 21: Mô hình thủy lực hai chiều dùng để nghiên cứu dòng chảy trong hệ thống ô đồng trên địa bàn tỉnh Cần Thơ, làm điều kiện nền để tính toán ngập lụt; - Mô hình MIKE URBAN: Mô hình thủy văn đô thị sử dụng để nghiên cứu đặc điểm, chế độ dòng chảy thủy lực trong hệ thống công trình cống, hố ga, kênh rạch của hệ thống tiêu thoát nước trong khu vực nội đô; - Mô hình MIKE FLOOD: mô hình liên kết mô hình thủy lực 1 chiều, mô hình thủy văn đô thị với mô hình thủy lực 2 chiều để mô phỏng ngập lụt. 25 3.1.2. Giới thiệu chung về các mô hình 3.1.2.1. Mô hình MIKE NAM Mô hình NAM là mô hình và cải tiến của mô hình Nielsen-Hansen, được công bố trong tạp chí “Nordic Hydrology” năm 1973 và sau này được Viện Thủy lực Đan Mạch phát triển và đổi thành NAM (là 3 từ viết tắt tiếng Đan Mạch của mô hình mưa - dòng chảy). Mô hình gồm 4 bể chứa, nguyên lý tính toán trong mỗi bể chứa là giải phương trình cân bằng theo quy luật phi tuyến (dạng đường cong nước rút) [14, 15]. Hình 3.1. Cấu trúc của mô hình NAM [14, 15] Mô hình NAM là mô hình thủy văn mô phỏng quá trình mưa - dòng chảy diễn ra trên lưu vực. Là một mô hình toán thủy văn, mô hình Nam gồm một tập hợp các biểu thức toán học đơn giản để mô phỏng các quá trình trong chu trình thủy văn. Mô hình NAM là mô hình nhận thức, tất định, thông số tập trung. Đây là một mô đun tính mưa từ dòng chảy trong bộ phần mềm thương mại MIKE 11 do Viện Thủy lực Đan Mạch xây dựng và phát triển. 26 Mô hình NAM mô phỏng quá trình mưa – dòng chảy một cách liên tục thông qua việc tính toán cân bằng nước ở bốn bể chứa thẳng đứng, có tác dụng qua lại lẫn nhau để diễn tả các tính chất vật lý của lưu vực. Các bể chứa đó gồm: Bể tuyết (chỉ áp dụng cho vùng có tuyết); bể mặt; bể sát mặt hay bể tầng rễ cây; bể ngầm. Dữ liệu đầu vào của mô hình là mưa, bốc hơi tiềm năng, và nhiệt độ. Kết quả đầu ra của mô hình là dòng chảy trên lưu vực, mực nước ngầm, và các thông tin khác trong chu trình thủy văn, như sự thay đổi tạm thời độ ẩm của đất và khả năng bổ sung nước ngầm. Dòng chảy lưu vực được phân một cách gần đúng thành dòng chảy mặt, dòng chảy sát mặt, dòng chảy ngầm. Mô hình NAM thuộc loại mô hình tất định, thông số tập trung, và là mô hình mô phỏng liên tục. Những ứng dụng chủ yếu của mô hình NAM gồm: - Phân tích thủy văn: Phân phối dòng chảy, ước tính thấm và bốc hơi. - Dự báo lũ: Dòng chảy lưu vực nhỏ đổ vào mô hình sông, liên kết với các mô hình khí tượng. - Kéo dài số liệu dòng chảy: Phục hồi những số liệu bị thiếu, cơ sở xác định các giá trị cực đoan. - Dự báo dòng chảy kiệt: Phục vụ tưới. 3.1.2.2. Mô hình MIKE 11 [14, 15] MIKE 11 do DHI Water & Environment (Đan Mạch) phát triển, là một gói phần mềm kỹ thuật chuyên môn để mô phỏng lưu lượng, chất lượng nước và vận chuyển bùn cát ở cửa sông, sông, hệ thống tưới, kênh dẫn và các vật thể nước khác. MIKE 11 là công cụ lập mô hình động lực, một chiều được sử dụng nhằm phân tích chi tiết, thiết kế, quản lý và vận hành cho sông và hệ thống kênh dẫn đơn giản và phức tạp. Với môi trường đặc biệt thân thiện với người sử dụng, linh hoạt và tốc độ tính toán khá cao, MIKE 11 cung cấp một môi trường thiết kế hữu hiệu về kỹ thuật công trình, tài nguyên nước, quản lý chất lượng nước và các ứng dụng phục vụ cho quy hoạch. Mô đun mô hình thủy động lực (HD) là một phần trọng tâm của hệ thống mô hình MIKE 11 và hình thành cơ sở cho hầu hết các mô đun bao gồm: Dự báo lũ, tải khuyếch tán, chất lượng nước và các mô đun vận chuyển bùn lắng không kết dính. Mô đun HD giải các phương trình tổng hợp theo phương đứng để đảm bảo tính liên tục và bảo toàn động lượng, nghĩa là giải hệ phương trình Saint-Venant. Các ứng dụng liên quan đến mô đun HD bao gồm: - Dự báo lũ và vận hành hồ chứa; 27 - Các phương pháp mô phỏng kiểm soát lũ; - Vận hành hệ thống tưới và tiêu thoát bề mặt; - Thiết kế các hệ thống kênh dẫn; - Nghiên cứu sóng triều và dâng nước do mưa ở sông và cửa sông. Đặc trưng cơ bản của hệ thống mô hình MIKE 11 là cấu trúc mô đun tổng hợp với nhiều loại mô đun được thêm vào mỗi mô phỏng các hiện tượng liên quan đến hệ thống sông. Ngoài các mô đun HD đã mô tả ở trên, MIKE bao gồm các mô đun bổ sung đối với: Thủy văn; tải khuyếch tán; các mô hình cho nhiều vấn đề về chất lượng nước; vận chuyển bùn cát có cố kết (có tính dính); vận chuyển bùn cát không có cố kết (không có tính dính). Phương trình liên tục: q t A x Q       (1) Phương trình động lượng 2 2 0 AR Q gQ QAQ h gA t x x C               (2) Trong đó: - Q: Lưu lượng (m3/s); - A: Diện tích mặt cắt (m2); - q: Lưu lượng nhập lưu trên một đơn vị chiều dài dọc sông (m2/s); - C: Hệ số Chezy; - α: Hệ số sửa chữa động lượng; - R: Bán kính thủy lực (m). Phương pháp giải hệ phương trình Saint-Venant Hệ phương trình Saint-Venant là một hệ gồm hai phương trình vi phân đạo hàm riêng phi tuyến bậc nhất. Trong trường hợp tổng quát, hệ phương trình có dạng này không giải được bằng phương pháp giải tích, do đó, phương trình này được giải bằng phương pháp gần đúng (phương pháp số) và MIKE11 cũng dùng phương pháp này để 28 giải hệ phương trình Saint-Venant với lược đồ sai phân hữu hạn 6 điểm sơ đồ ẩn Abbott-Ionescu. Hình 3.2. Sơ đồ sai phân 6 điểm Abbott [14, 15] 3.1.2.3. Mô hình MIKE 21 [16] Mô đun dòng chảy trong mô hình MIKE 21 FM được phát triển bởi phương pháp lưới phần tử hữu hạn. Mô đun này được dựa trên nghiệm số của hệ các phương trình Navier-Stokes cho chất lỏng không nén được 2 hoặc 3 chiều kết hợp với giả thiết Boussinesq và giả thiết về áp suất thủy tĩnh. Do đó, mô đun bao gồm các phương trình: phương trình liên tục, động lượng, nhiệt độ, độ muối và mật độ và chúng khép kín bởi sơ đồ khép kín rối. Với trường hợp ba chiều sử dụng hệ tọa độ sigma. Việc rời rạc hóa không gian của các phương trình cơ bản được thực hiện bằng việc sử dụng phương pháp thể tích hữu hạn trung tâm. Miền không gian được rời rạc hóa bằng việc chia nhỏ miền liên tục thành các ô lưới/phần tử không trùng nhau. Theo phương ngang thì lưới phi cấu trúc được sử dụng còn theo phương thẳng đứng trong trường hợp 3 chiều thì sử dụng lưới có cấu trúc. Trong trường hợp hai chiều các phần tử có thể là phần tử tam giác hoặc tứ giác. Trong trường hợp ba chiều các phần tử có thể là hình lăng trụ tam giác hoặc lăng trụ tứ giác với các phần tử trên mặt có dạng tam giác hoặc tứ giác. Phương trình liên tục (3) 29 Phương trình động lượng theo phương x và y tương ứng (4) (5) Trong đó: t là thời gian; x, y và z là tọa độ Đề các;  là dao động mực nước; d là độ sâu; h=+d là độ sâu tổng cộng; u, v và w là thành phần vận tốc theo phương x, y và z; f=2sin là tham số Coriolis; g là gia tốc trọng trường;  là mật độ nước; t là nhớt rối thẳng đứng; pa là áp suất khí quyển; o là mật độ chuẩn; S là độ lớn của lưu lượng do các điểm nguồn và (us,vs) là vận tốc của dòng lưu lượng đi vào miền tính. Fu, Fv là các số hạng ứng suất theo phương ngang. 3.1.2.4. Mô hình MIKE URBAN [17] MIKE URBAN là phần mềm lập mô hình nước đô thị, khả dụng, độ linh hoạt cao, tính mở, được tích hợp với hệ thống GIS, sử dụng mô hình tính toán hiệu quả ổn định và tin cậy về khoa học. MIKE URBAN có thể tính toán và mô phỏng toàn bộ mạng lưới nước trong thành phố bao gồm hệ thống cấp nước, hệ thống thoát nước mưa và nước thải trong một hệ thống thoát thải gộp hoặc riêng biệt. Dưới đây là danh sách một số ứng dụng điển hình của phần mềm MIKE URBAN: Lập mô hình Hệ thống thoát nước: - Lập mô hình hệ thống thoát nước thải và nước mưa; - Quản lý hệ thống nước thải; - Lập kế hoạch tổng thể thoát nước; - Dự báo ngập lụt cục bộ (vị trí ngập và mức độ ngập); - Phân tích hệ thống thoát thải gộp (SCOs) và hệ thống riêng biệt (SSOs); - Đánh giá được khả năng tải chịu của hệ thống cống và những điểm bị tắc nghẽn; 30 - Ước tính lượng vận chuyển bùn cát và bồi lắng trong hệ thống cống; - Phân tích chất lượng nước và các vấn đề bùn cát; - Tối ưu hóa và thiết kế các giải pháp vận hành theo thời gian thực (Real-Time Control Solution); - Lập mô hình theo thời gian thực (RTC Model) nhúng trong các giải pháp vận hành theo thời gian thực (RTC Solution). Lập mô hình Hệ thống cấp nước: - Quản lý áp lực nước và áp lực khu vực; - Ước tính nhu cầu nước tại nút cấp; - Phân tích lưu lượng dòng chảy và áp lực trong đường ống dành cho cứu hỏa; - Dự báo tuổi của nước và hàm lượng clo trong ống; - Dự báo sự lan truyền và xác định vị trí của các chất ô nhiễm có trong nước; - Lập kế hoạch dự phòng và đánh giá rủi ro; - Lập quy mô và tính toán kích thước hồ chứa, bể chứa. MIKE URBAN được xây dựng trên nền tảng phát triển của ESRI ArcObjects có nghĩa là cùng cách lưu trữ dữ liệu, xử lý, các quá trình và phương pháp trực quan giống như các công cụ của ArcGIS. Dữ liệu MIKE URBAN được lưu trong định dạng Geodatabase chuẩn dễ dàng truy xuất đầy đủ với bộ công cụ ArcGIS của ESRI. MIKE URBAN cho phép phát triển cả mô hình hệ thống cấp nước và mô hình hệ thống thoát nước trong cùng một dữ liệu tích hợp GIS. Sản phẩm có thể cài đặt trên một giao diện đồ họa duy nhất cho tất cả các mô hình nước mưa, nước thải, các mô hình nước và tất cả các mô hình có thể chuyển đổi tương tác với nhau. MIKE URBAN bao gồm các thành phần sau: Hệ thống thoát nước (Collection System): Hệ thống thoát nước dựa trên 2 lõi tính toán lập mô hình là MOUSE-HD và SWMM5. Gồm có các Module con: - CS – PipeFlow: Mô phỏng dòng chảy không ổn định trong ống và kênh dẫn; - CS – Control: được xem là có khả năng vận hành giám sát theo thời gian thực các đập tràn, cửa xả, máy bơm Nó cho phép mô tả hoạt động của các thiết bị điều khiển và đưa ra lô gic rõ ràng về cách thức vận hành của thiết bị điều khiển; 31 - CS – Rainfall-Runoff: Mô phỏng lượng mưa – dòng chảy theo thời gian trong khu vực, theo sóng động lực, hồ chứa tuyến tính; - CS – Pollution Transport: Mô phỏng sự lan truyền và khuếch tán các chất ô nhiễm trong đó có cả bùn cát. Bao gồm cả lập mô hình chất lượng nước khi lập mô hình lan truyền các chất ô nhiễm từ nước mặt xuống hệ thống thải; - CS – Biological Processes: Mô phỏng chất hóa học và tiến trình sinh học của hệ thống bị ô nhiễm hoặc hệ thống gộp. Hệ thống cấp nước (Water Distribution): Các thành phần của hệ thống WD được dựa trên sự mở rộng cao cấp của DHI đối với lõi tính toán chuẩn EPANET và lõi mô phỏng dòng chảy chậm WH của DHI. Các thành phần cơ bản của hệ thống WD: - Mô phỏng dòng chảy đều; - Mô phỏng theo các giai đoạn mở rộng; - Mô phỏng chất lượng nước theo thời gian; - Mô phỏng dòng chảy chậm. Phân tích dòng chảy cho cứu hoả: - Cho phép phân tích nhanh chóng các đề xuất cải tiến hệ thống cấp nước đáp ứng nhu cầu dòng chảy trong ụ cứu hoả; - Tính toán áp lực còn dư đã thiết kế và lưu lượng dòng chảy có sẵn. Phân bố và cấp nước theo nhu cầu: - Xây dựng và tính toán nhu cầu tại nút, dựa trên hệ thống GIS; - Mã hóa địa chỉ kết hợp với dữ liệu tiêu dùng nước; - Tính toán nhu cầu nước tại mỗi điểm nút trong hệ thống dựa trên phương pháp phân bổ nước. Phân tích chất lượng nước: - Lẫn tạp chất từ các nguồn nước khác nhau; - Tuổi của nước trên toàn hệ thống; - Hàm lượng Clo dư; - Gia tăng hàm lượng các chất tẩy trùng; - Sự di chuyển các chất ô nhiễm. 32 3.1.2.5. Mô hình MIKE FLOOD MIKE FLOOD là một công cụ mạnh liên kết mô hình MIKE 11 một chiều và mô hình MIKE 21 hai chiều để mô phỏng lũ trên một lưu vực và vùng cửa sông; liên kết mô hình MIKE URBAN và mô hình MIKE21 để mô phỏng ngập lụt đô thị, thuộc bộ phần mềm MIKE. Bộ phần mềm MIKE bao gồm: MIKE 11, MIKE 21, MIKE MOUSE, MIKE FLOOD, MIKE VIEW, MIKE SHE, MIKE BASIN được Viện thủy lực Đan Mạch xây dựng để dự báo và điều khiển lũ. Phần mềm này đã được sử dụng rộng rãi ở nhiều nước bởi nhiều đặc điểm tiện ích: Sử dụng giao diện Window, tương thích với nhiều phần mềm GIS, nhập được số liệu đầu vào từ nhiều nguồn... Hiện tại, phần mềm này vẫn không ngừng được cải tiến để đáp ứng nhu cầu của người sử dụng. 3.2. Số liệu đầu vào 3.2.1. Số liệu địa hình Đồng bằng sông Cửu Long nằm ở hạ lưu lưu vực sông Mê Công, do đó, địa hình ở đây thường xuyên có sự thay đổi, đặc biệt là sau những trận lũ lớn như trận lũ năm 2000. Tuy nhiên, số liệu địa hình không được đo đạc thường xuyên hàng năm mà chỉ có của một số năm. Do đó, số liệu địa hình được sử dụng trong luận văn sẽ cập nhật số liệu mới nhất để tính toán. Số liệu địa hình mặt cắt sông, kênh phục vụ cho việc tính toán thủy lực 1 chiều trong sông được kế thừa từ dự án Quy hoạch ĐBSCL trong điều kiện BĐKH - NBD và được đo đạc năm 2012. Mô hình số độ cao (DEM) phục vụ cho việc tính toán thủy lực 2 chiều của vùng nghiên cứu cũng được kế thừa từ dự án Quy hoạch ĐBSCL trong điều kiện BĐKH- NBD với độ phân giải 15m x 15m. Số liệu các cống, hố ga của hệ thống tiêu thoát nước đô thị trên địa bàn quận Ninh Kiều được kế thừa từ dự án thoát nước và xử lý nước thải thành phố Cần Thơ thuộc dự án thoát nước tại các tỉnh thành - Chương trình miền Nam: Sóc Trăng, Cần Thơ và Trà Vinh. 3.2.2. Số liệu khí tượng - Số liệu mưa: Số liệu mưa của các trạm đo mưa phân bố trên khu vực ĐBSCL như Tân Châu, Châu Đốc, Vàm Nao, Long Xuyên, Cao Lãnh, Cần Thơ, Mỹ Thuận, ... được sử dụng để tính toán dòng chảy từ mưa cho các lưu vực bộ phận tạo đầu vào gia nhập khu giữa cho mô hình thủy lực 1 chiều. Vị trí các trạm đo mưa trên khu vực ĐBSCL được thể hiện trên Hình 3.3. Số liệu mưa tại trạm 33 Cần Thơ được sử dụng để tính toán dòng chảy từ mưa cho khu vực Ninh Kiều trong mô hình tiêu thoát nước đô thị. - Số liệu bốc hơi: Số liệu bốc hơi ở các trạm khí tượng trên khu vực ĐBSCL được sử dụng cùng với số liệu mưa tại các trạm mưa để để tính toán dòng chảy từ mưa cho các lưu vực bộ phận. 3.2.3. Số liệu thủy văn - Số liệu lưu lượng: Lưu lượng tại trạm Kratie và lưu lượng xả tại các hồ: Trị An, Dầu Tiếng, Phước Hòa được sử dụng tại các biên đầu vào cho mô hình thủy lực 1 chiều. Q dùng kiểm định tại Tân Châu, Châu Đốc, Vàm Nao, Mỹ Thuận, Cần Thơ. - Số liệu mực nước: Mực nước tại các trạm Hà Tiên, Xẻo Rô, Rạch Giá, Ông Đốc, Gành Hào, Bến Trại, An Thuận, Trần Đề, Vàm Kênh, Vũng Tàu được sử dụng tại các biên dưới của mô hình thủy lực 1 chiều. Số liệu mực nước tại các trạm Tân Châu, Châu Đốc, Vàm Nao, Long Xuyên, Mỹ Thuận, Cần Thơ, Hưng Thạnh và Mộc Hóa được dùng để hiệu chỉnh và kiểm định bộ thông số của mô hình thủy lực 1 chiều. Hình 3.3. Vị trí các trạm khí tượng thủy văn khu vực ĐBSCL [4] 34 3.3. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình 3.3.1. Mô hình thủy lực 1 chiều trong sông (MIKE 11) Mạng lưới sông tính toán của mô hình thủy lực 1 chiều trong sông được kế thừa từ dự án Quy hoạch ĐBSCL trong điều kiện BĐKH- NBD với phạm vi tính toán từ trạm Kratie ra tới biển. Mạng sông tính toán thủy lực trong mô hình được thể hiện trên Hình 3.4. Hình 3.4. Mạng sông tính toán thủy lực trong mô hình MIKE11 [4] Diện tích khu giữa của mô hình thủy lực tính từ các biên trên xuống đến các biên dưới là rất lớn. Do đó, ngoài lượng dòng chảy từ các vị trí biên trên, lượng dòng 35 chảy sinh ra từ mưa trên phần diện tích khu giữa cũng đóng góp một phần đáng kể vào quá trình sinh lũ trên sông và gây ngập lụt, ảnh hưởng rất lớn đến độ chính xác của mô hình. Để tính toán lượng dòng chảy sinh ra từ mưa trên các lưu vực khu giữa, luận văn đã kế thừa các kết quả tính toán từ dự án Quy hoạch ĐBSCL trong điều kiện BĐKH- NBD. Vị trí các lưu vực khu giữa vùng ĐBSCL và sơ đồ đa giác Thiessen tính trọng số cho các lưu vực này được thể hiện trên Hình 3.5. Hình 3.5. Sơ đồ đa giác Thiessen cho các lưu vực khu giữa vùng ĐBSCL [4] Diện tích của các lưu vực bộ phận khu giữa vùng ĐBSCL được trình bày trong Bảng 3.1. Bảng 3.1. Diện tích của các lưu vực bộ phận khu giữa [4] Lưu vực bộ phận TGLX1 TGLX2 TGLX3 TSH BDCM1 BDCM2 BDCM3 BDCM4 Diện tích (km2) 1320 350 2190 3430 1730 910 2530 1290 Lưu vực bộ phận BDCM5 BDCM6 KG1 KG2 KG3 KG4 DTM1 DTM2 36 Diện tích (km2) 2720 1450 230 740 1360 2220 310 1820 Lưu vực bộ phận DTM3 BT1 BT2 DTM4 VCT VCD Diện tích (km2) 1440 980 1120 510 3640 1880 Lượng dòng chảy sinh ra từ mưa trên các lưu vực bộ phận khu giữa của vùng ĐBSCL được tính toán bằng mô hình mưa – dòng chảy MIKE-NAM. Sau khi hiệu chỉnh, dự án Quy hoạch ĐBSCL trong điều kiện BĐKH- NBD đã xác định được bộ thông số của mô hình MIKE-NAM cho các lưu vực bộ phận và được trình bày trong Bảng 3.2. Bảng 3.2. Thông số của mô hình MIKE-NAM cho các lưu vực bộ phận [4] Thông số Lưu vực bộ phận Umax Lmax CQOF CKIF CK1,2 TOF TIF TGLX1 10 150 0.4 1000 5 0.2 0 TGLX2 10 120 0.4 1000 5 0.2 0 TGLX3 10 110 0.4 1000 5 0.3 0 TSH 10 110 0.4 1000 5 0.2 0 BDCM1 10 110 0.4 1000 5 0.2 0 BDCM2 10 110 0.4 1000 5 0.2 0 BDCM3 10 110 0.4 1000 5 0.2 0 BDCM4 10 110 0.4 1000 5 0.2 0 BDCM5 10 130 0.4 1000 5 0.2 0 BDCM6 10 120 0.4 1000 5 0.2 0 KG1 10 115 0.45 1000 5 0.2 0 37 Thông số Lưu vực bộ phận Umax Lmax CQOF CKIF CK1,2 TOF TIF KG2 10 130 0.45 1000 5 0.2 0 KG3 10 140 0.35 1000 5 0.2 0 KG4 10 150 0.35 1000 6 0.2 0 DTM1 10 160 0.35 1000 6 0.2 0 DTM2 10 160 0.35 1000 6 0.2 0 DTM3 10 130 0.35 1000 6 0.2 0 BT1 10 130 0.3 1000 6 0.2 0 BT2 10 130 0.3 1000 6 0.2 0 DTM4 10 120 0.3 1000 6 0.2 0 VCT 10 120 0.45 1000 6 0.2 0 VCD 10 110 0.45 1000 6 0.2 0 Lượng dòng chảy sinh ra trên các lưu vực bộ phận này được liên kết trực tiếp vào mô hình thủy lực MIKE11. Trên khu vực ĐBSCL đã xảy ra nhiều trận lũ lớn gây ngập lụt, trong đó, trận lũ năm 2000 được coi là trận lũ lịch sử đã gây ngập lụt cho hầu hết các tỉnh thuộc ĐBSCL và duy trì ngập trong một thời gian dài và trận lũ năm trận lũ năm 2011 được coi là trận đặc biệt lớn. Do đó, trận lũ năm 2000 được hiệu chỉnh bộ thông số cho mô hình MIKE11 và trận lũ năm 2011 được sử dụng để kiểm định bộ thông số này. 3.3.1.1. Kết quả hiệu chỉnh mô hình MIKE11 Về cơ bản luận văn đã thừa kế bộ thông số chung của mô hình MIKE11 từ dự án Quy hoạch ĐBSCL trong điều kiện BĐKH- NBD. Tuy nhiên, luận văn đã tiến hành hiệu chỉnh thêm cho một số vị trí quan trọng trên hệ thống mạng lưới sông của khu vực nghiên cứu. Bộ thông số mô hình MIKE11 sau khi hiệu chỉnh tại một số vị trí chính của các sông được trình bày trong Bảng 3.3. 38 Bảng 3.3. Bộ thông số của mô hình MIKE11 tại một số vị trí chính Thứ tự Sông/kênh Vị trí Hệ số nhám Thứ tự Sông/kênh Vị trí Hệ số nhám 1 Mekong 22000 0,016 19 Cua Dai 0 0,017 2 Mekong 69000 0,017 20 Co Chien 96000 0,017 3 Mekong 125000 0,018 21 Co Chien 0 0,018 4 Mekong 158000 0,019 22 Ham Luong 73000 0,017 5 Mekong 225000 0,024 23 Ham Luong 0 0,018 6 Mekong 238000 0,026 24 CO CHIEN2 30000 0,017 7 Mekong 320000 0,028 25 CO CHIEN2 0 0,018 8 Mekong 340000 0,029 26 Tran de 38300 0,017 9 Mekong 356000 0,03 27 Tran de 0 0,018 10 Mekong 558000 0,03 28 VamNao1 0 0,022 11 Bassac 27000 0,017 29 VamNao1 23800 0,022 12 Bassac 110000 0,019 30 Vam Co Tay 142600 0,019 1