Chương 1: Tổng quan tỉnh hình nghiên cứu trên thể giới và Việt Nam; đặc điểm mưa, lũ trên lưu vực sông Cả Chương Hl: Phân tich lựa chọn mô hình thay văn và vận dụng để tính biên đầu vào cho mô hình thuỷ lực Chương HH: Thiết lập mô hình thủy lực phục vụ dim toán lồ cho lưu vực sông Cả Chương IV: Để xuất các phương án phòng chống lt bão và giảm nhẹ thiên tr trên lưu vực sông Cả CHƯƠNGL TONG QUAN TINH HÌNH NGHIÊN CỨU TREN THE GIỚI VÀ VIỆT NAM DAC DIEM MƯA, LŨ TREN LƯU VỰC SÔNG CA 1.1 Tình hình ny lên cứu trên thé giới "Hình 1.1: Nước nhắn chùm nhiều 6 ô trong trận lũ lt ở thành phố Greenley, bang Colorado, Mỹ ngày 14/9/2013. Ảnh: Reuters "Hình 1.2: Các tòa nhà ngập chim trong biển nước tại Srinagar-An Độ ngày 11/9/2014, nguồn TheAtlantic Vi vậy việc nghiên cứu các gii pháp phòng trnh lũ, lụt được các nước trên thể giới đã và dang được đặc biệt quan tâm, hiện nay có nhiều hướng iếp cận khác nhau và một trong số đó là giải pháp kết hợp giữa giải pháp công trình và phi công. Các giải pháp công tình thường được sử dụng như hỗ chứa. để điều, edi tạo lòng sông.
trong khi các giải pháp phi công trình có thé là xây dựng bản đỏ nguy cơ ngập lụt, quy hoạch trồng rừng và bảo vệ rừng, xây đựng và vận hành các phương án phỏng trắnh lũ lụt và di dân khi cần thiết. Trong 46, để di dân được sớm và chính xúc thì việc có thông tin dự báo chính xác, cảnh báo lũ lụt và khu vực. ngập lụt chính xác là vô cùng quan trong, ở diy việc xây dựng bản đồ ngập lụt là một trong những nội dung quan trọng của việc phòng tránh lũ lụt. Hiện nay trên U Ê giới có ba phương pháp thường được ứng dụng dé xây dựng bản đồ ngập lụt, đó là Phương pháp truyền thông: xây dựng bản để ngập lụt dựa vào điều tra thủy văn và địa hình.
~ Xây đựng ban đỗ ngập lạt đựa vào di tra các trận lũ lớn thực tế đã xây ra ~ Xây dựng bản đồ ngập ạt dựa vào việc m6 phỏng các mô hình hủy văn, thủy lực Mỗi phương pháp trên đây đều có các ưu nhược diễm riêng trong việc xây dựng và ước lượng diện tích ngập lụt. Bản đỏ ngập lụt xây dựng theo phươg pháp truyền. thống chỉ tái hiện lại biện trang ngập lụt chưa mang tính dự báo nhưng nó vẫn mang ý nghĩa to lớn về nhiều mặt trong công tác chỉ huy phỏng chống lũ lụt cung như lâm cơ sở để đánh gid, so sinh các nghiên cứu tiếp theo. Tuy vậy phương pháp này tốn công, mắt nhiều thời gian, không đáp ứng được nhu cầu thự tễ và có những vị tí mà người nghiên cứu không thể đo đạc được hoặc không thư thập được số liệu đo đạc, Việc xây dựng bản đỗ ngập lụt dựa vào số liệu điều tra, thu thập từ nhiễu trận lũ đã xảy ra là đăng tin cậy nhất, ty nhiên dữ 1 và thông tin tra cho các trận lũ lớn là đáng tin cậy nhất tuy nhiên dữ liệu và thông tin điều tra cho các trận lũ lớn là rất it lại không có tinh dự báo trong tương lai, do vậy hạn cl ưu điểm và tinh ứng dụng của bản đồ ngập lạt trong thực Sử dụng công cụ mô phỏng, mô hình hóa bằng các mô hình thủy văn, thủy lực là rất cần thiết và có hiệu quả hơn rt nhiễu và cũng là cách tgp cận hiên đại và đang được ứng dụng rộng ri trê thé giới trong thời gian gin đây, cùng với đó là sự kết hợp các lợi thể của phương pháp truyền thống Mặt khác, với sự phát triển của máy tinh và các hệ thống thông tin, cơ sở đữ liệu, ngày càng có nhiều ứng dụng phát triển dựa trên nén hệ thông tin địa lý (GIS), mà xây dựng bin đồ ngập lụt là một trong những ứng dung quan trọng, mang lại nhiều lợi ích thiết thực trong thực tiễn công tác phòng chống lụt bão và giảm nhẹ thiên ta Hiện nay trên thé giới có một số mô hình điển hình để tính toán ngập ụt như sau ~ Mô hình HEC-HMS: là mô mưa đồng chảy của Trung tâm Thủy văn ky thuật quân đội Hoa Kỳ được phát trién từ mô hình HEC-1, mô hình có những cải tiến đáng ké cả về kỹ thuật tính toán và khoa học thủy văn thích hợp với các lưu vực.
sông vita và nhỏ, Li một dang mô hình toán thủy văn được dùng để tinh dòng chảy từ số liệu mưa trên lưu vực. Trong đó các thành phần mô tả lưu vực sông gồm các, công trình thủy lợi, các nhánh sông. Kết quả của HEC-HMS được diễn tả dưới dạng sơ đồ, biểu bing tưởng minh rit thuận tiện cho ngườ sử dụng. Ngoài ra, chương trình có thể liên kết với cơ sở dữ.
liệu dang DSS của mô hình thủy lực HBC-RAS ~ Mô hình NAM: được xây đựng năm 1982 tại khoa thủy văn viện kỹ thuật thủy động lực và thủy lực thuộc đại học kỹ thuật Đan Mach, Mô hình dựa trên nguyên tắc các bể chứa theo chiều thẳng đồng và hỗ chứa tuyển tỉnh. Mô hình tính quá trình mưa — dong chảy theo cách tính liên tục ham lượng ẩm trong năm bể chứa riêng biệt tương tác lẫn nhau. Các mô hình thủy văn trên đây cho kết quả là các quá trình dong chảy tại các điểm khống chế (cửa ra lưu vục) vi vậy te thin ching dig độc lập chưa đủ khả năng để đưa ra các thông tin về diện tích và mức độ ngập lụt mà phải kết hợp với một số các công cụ khác như GIS, hoặc là biên cho các mô hình thủy động lực 1-2 chiều khác. ye Hà Lan xây dựng cho phép tính thủy lực.
dang chảy hở, x6i lan truyền, truyễn ải phủ sa và xâm nhập mặn, = Mô hình HBC-RAS: do Trung tim Thủy văn kỹ thuật quân đội Hoa Kỳ xây dạng được ấp dung để tính toán thấy lực cho hệ thống sông. Phiên bản mới nhất hiện nay đã được bổ sung thêm modul tính vận chuyển bản cắt và tải khuếch tân Mô hình HEC-RAS được xây dựng để tính toán dòng chảy trong hệ thống sông có. sử tương tác 2 chiều giữa dòng chảy trong sông và dòng chảy vùng đồng bằng lũ Khi mực nước trong sông dâng cao, nước sẽ tràn qua bãi ngập vùng đồng bằng, khi mực nước rong sông hạ hấp nước sẽ chảy lại vào sông = Họ mô hình MIKE: do Viện thủy lực Ban Mạch xây dựng được tích hợp rất nh công cụ mạnh, có thể giải uyế ic bài toán cơ bản trong lĩnh vực tài nguyên nước. Tuy nhiên đây là mô bình thương mpi, phí bản quyền rt cao nên không phải co quan nào cũng có điều kiện sử dung.
+ MIKE 11: là mô hình một chi trên kênh hở, bãi ven sông, ving ngập lũ, trên sông kênh có kết hợp mô phỏng các 6 ruộng ma kết qui thủy lực trong các ð rung là giả 2 chiều. MIKE 11 có một số ưu điểm nỗi trội so với các m6 hình khác như: (0) liên kết với GIS, Gi) kết nối với các mô hình thành phần khác của bộ MIKE, ví dụ như mô hình mưa rào — đòng chảy NAM, mô hình thủy động lực học 2 ch fu MIKE2I, mô hình dng chảy nước dưới đất, đồng chảy trần bề mặt và dòng bốc thoát hơi thảm phi, (ii) tính toán chuyển tải chất khuyếch tán, (iv) vận bành. công trình, (v) tỉnh tn quá tình phú dưỡng, + MIKE 21&MIKE FOOL: Là mô hình thủy động lực học dòng chảy 2 chiều trên vùng ngập lũ đã được ứng dụng tính toán rộng rãi tại Việt Nam vả trên phạm vi toàn thể giới. Mô hình MIKE 21 HD là mô hình thủy động lực học mô phòng mực nước và ding chảy trên sông, vùng cửa sông, vịnh va ven biển.
Mô hình mô phỏng, dong chảy không én định hai chiều ngang đ với một lớp đồng chảy ~ Bộ mô hình MIKEII và MIKE-GIS của viện thủy lực Đan Mạch sử dụng để xây dựng bản đỗ ngập lụt cho vùng hạ lưu sông. MIKE11-GIS là bộ công cụ mạnh. trong trình bày và biểu diễn về mặt không gian và thích hợp công nghệ mô hình bãi ngập và sông của MIKE11 cùng với kha năng phân tích không gian của hệ thong tin dia lý trên môi trường ArcGIS 9.1 = Mô hình MIKE SHE: Mô hình toán vật lý thông số phân bổ mô phỏng hệ thing tổng hợp đồng chảy mặt ~ dòng chày ngm lưu vực sông. Được ứng rộng rầi trên thể g 1.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam Nước ta nhiều đồi núi, địa hù + điều kiện khí tượng, khí hậu, thuỷ văn diễn biển phúc tạp.
Cùng với sự ấm lên của khí hậu toàn cầu các hiện tượng thời tết bắt thường như han hin, lồ lụt ngày cing gia ting và mức độ gây tổn hại ngày càng lớn Vi vậy việc nghiên cứu xây dựng ban đồ ngập lụt để cảnh báo trước, từ đó có các biện pháp phòng tránh và ứng cứu kịp thời Các phương pháp được sử dụng phổ biến để xây dựng bản đồ ngập lụt ở nước ta hiện nay cũng giống như trên thé giới, đó là; Phương pháp truyền thống: xây dựng bin đồ ngập lụt dựa vào điều tra thủy văn và địa hình. ~ Xây dụng bản đồ ngập lạ đựa vào điều tr các tận lũ lớn thực tế đ xây ra - Xây dung bản đồ ngập lụt dựa vào vi mô phỏng các mô hình thủy văn, thủy lực: Hec-Ras, Mike 11 Ngoài ra, hiện này công nghệ thám sẽ giáp quan sit trên trên khu vực rộng lớn, dic biệt là lưu vực sông, quan sát rõ nước tại lưu vực đó sẽ chảy khu vực sông nào. Từ đồ xây dựng các bản đỗ ngập lụt, ving ngập nước, ngập mặn do nước biển dâng 1. Giới thiệu đặc điểm đị lý tự nhiên hưu vực nghiên cứu 131 Vị trí địt lí Sông Cả là một trong 9 hệ thống sông lớn của nước ta.
Sông bắt nguồn từ nước bạn Lio, chay qua hầu hỗt địa phận tinh Nghệ An, phin này được gọi là sông Cả Đến hạ lưu ving Nam Dan sông tiếp nhận phụ lưu sông La từ Hà Tĩnh chảy sang “Từ ngã ba này ra tới biển sông được gọi là sông Lam. Lưu vực s ng Cả nằm ở vùng Bắc Trung bộ, cổ toa độ dia lý ừ 18°13" đến 20'1030° vi độ Bắc; 103145720" đến 105°15'20" kinh độ Đông. Điểm đầu của lưu vực nằm ở tog độ 2010130" độ vĩ Bắc; 10394594 kinh độ Đông. Cửa ra của lưu vực nằm ở toa độ 18°45°27" độ vĩ Bắc; 1054640" kinh độ Đông.