MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết của đề tài Sông Cả là một lưu vực lớn ở vùng Bắc Trung Bộ, có diện tích lưu vục 27.200 km? phân bố trên lãnh thỏ 2 quốc gia: Việt Nam và CHDCND Lào. Ở Việt Nam, sông Cả. nằm trên địa giới hành chính của 3 tỉnh: Nghệ An, Ha Tĩnh và Thanh Hoá, chiếm tới 65% điện tích toản bộ lưu vực. Đây là lưu vực sông cỏ nguồn tải nguyên thiên nhiên hết sức đa dạng và phong phú như: Tai nguyên rừng, khoáng sin, nông nghip - thuỷ sin.
C6 thể nói sông Cả có vai trò đặc biệt quan trọng cho phất iển kinh t ~ xã hội và an ninh quốc phòng đổi với các tinh trong lưu vực, Bên cạnh những nguồn lợi vô cùng to lớn mà nguồn nước sông Cả đem lại thì các tỉnh. trên lưu vực cũng phải chịu những tác động bat lợi do lũ gây ra. Diễn biến thời tiết khí hậu ngày cảng phức tap đã Lim thay đổi quy luật về thời gian xuất hiện lũ, chẳng hạn: những trận lũ lớn xây ra vào các năm 1978, 1988, 2002, 2007, 2010 đã gây tổn thất năng nỄ cho nên kinh tổ, xã hội trên lưu vực Mặt khác tác động của biến đổi khí hậu toàn edu, trong dé lưu vực sông Cả cũng là lưu vực sông ở Việt Nam chịu ảnh hưởng nghiêm trọng từ biến đổi khí hậu, nước biển dâng. Những diễn biển về biển đổi khí hậu trong tương lai được dự báo là ảnh hưởng rit nghiêm trọngtới các ngành kinh tế trong lưu vực sông Cả: Mưa lũ với cường suất lớn và bat thường gây nên tinh trạng lũ lụt trên diện rộng gây ảnh hưởng đến các hoạt động phát triển kinh tế xã hội ở ving đồng bằng hạ du sông Cả Mật số vin 48 còn tồn tại về công tác phông chống lũ trên lưu vực sông Cả: ~ Mite độ ngập lụt ngày cảng tăng, lũ xây ra ngày càng lớn và rất phức tap.
~ Kinh té xã hội ngày cing phát triển nên thiệt hại càng tăng khi lũ lụt xây rà - Hệ thống công tình để phòng chống lũ cho hạ du chưa đủ đảm bảo an toàn, chắc chin khi gặp lũ lớn. Nhiễu tuyển edn thiểu về chiễu cao, chưa đủ mat cắt an toàn chống lũ. Nhiễu điểm nguy hiểm khi dé phải chịu mức nước là cao Hiện nay, trên lưu vục đã đầu tư xây dựng một số công trình tổng hợp lớn trong dé có nhiệm vụ phòng lũ cho hạ du như: Hỗ Bản Vẽ, Bản Mông, Ngàn Trươi,. số quy tình vận hành liên hồ chứa trên lưu vue sông Cả do Thủ tướng chính phủ phê duyệt, tuy nhiên, công tác dự báo lũ còn gặp nhiều khó khăn; Việc phối hợp vận hành.
sắt lũ cho hạ du của các công trình thượng nguồn chưa chặt chế dẫn đến hiệu quả cắt 1 chưa được như mong đợi Từ những phân tích trên đặt ra yêu cầu cin thực hiện các nghiễ cứu làm cơ sở lý thuyết để phòng chống lũ cho vùng hạ du lưu vực sông Cả, Do đó, việc thực hiện (ghiên cứu, đánh giá khả năng cắt giảm lũ cho hạ du của các hồ chứa thượng nguồn. sông Cat là bốt sức cần thiết. Nghiên cứu sẽ hướng tới các kết quả sau để phục vụ cho việc phối hợp vận hành cắt lũ cho hạ du của các hé thượng nguồn đạt hiệu quả: - Đảnh giá được khả năng trữ lũ của các hi chứa thượng nguồn với các tin suất lũ, tổ hợp lũ ~ Lâm co sở cho việc nghiên cứu chuyên sâu hơn vé các giải pháp phòng chống lũ cho vũng hạ du sông Cả. 2 Myc tiêu nghiên cứu.
“Xác định được khả năng cắt giảm lũ cho hạ đu của các hỗ chứa thượng nguồn sông Cả 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. Đối tượng nghiên cứu Đổi tượng nghiền cứu: Hệ thống công trình phòng chống Id trên lưu vực sông Cả 342. Phạm vi nghiên cứ.
Pham vi nghiên cứu: Toàn bộ lưu vực sông Cả. 4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 41. Cách tiếp cận Tiép cận theo mục tiêu: Khảo sát, thu thập, nghiên cứu các số liệu thống kê liên quan dn quá tình phấ tiến kính ế - xã hội thuộc lưu vực sông Cả giai đoạn 2011-2018, các tả liệu liên quan đến các công trình khai thác, hỗ chứa trong lưu vực sông Ca, Tiếp cận kết quả của các nghiên cứu trong và ngoài nước về phòng chống lũ. Từ đó đưa ra phương pháp, nghiên cứu, đánh giá khả năng cat giảm lũ cho hạ du của các hd chứa thượng nguồn Tiếp cận theo mô hình: Luận văn sử dụng mô hình thủy lực lũ Mike 11 với modul thủy lực lũ để mô phỏng lũ theo các kịch bản của luận văn.
42° Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp ké thừa: Luận văn sử dụng, ké thừa quả nghiên cứu, để tài, dự án trên thể giới cũng như tại Việt Nam về phòng chống lũ "Phương pháp điều tra, khảo sắt tu thập sổ iệu: Luận van th thập các sé liệu thông kê liên quan đến quá trình phát triển kinh tế — xã hội thuộc lưu vực sông Cả giai đoạn 2011-2018, các tải liệu liên quan đến các công trình khai thác, hồ chứa trong lưu vực sông Cả, Nhằm đánh giá hiện trạng, thu thập sốliệu phục vụ công tác tính toán, đánh giá Phung pháp thẳng ké phân tích: Thông kê và phân tích các số iệu do đạc, thu thập được dé phục vụ tinh toán phân tích “Phương pháp ứng dung mô hình: Luận văn sử đụng mô hình thủy lực lũ Mike 11 để mô phỏng 4 kịch bản: lũ thực tế năm 1978 hoàn nguyên, kịch bản lũ với tần suất 1% 2% và 5% Từ đó đánh giả khả năng cắt giảm lũ các hỗ chứa thượng nguồn tương ứng với các kịch bản trên CHUONG 1 TONG QUAN 1-1 Tổng quan về tinh vực nghiên cứu LLL Các nghiên cứu liên quan trên thé giới 1.1 Các đề tài, dự án liên quan đến phòng chẳng lũ trên thể giới Nghiên cứu của G.Guariso và cộng sự về vận hành hổ chứa Como trên dòng ct nh phục vụ chống lũ, phát điện lưu vực sông Adda miền Bắc nước lialia. Nghiên cứu đã phân tích số liệu vận hành quá khứ, đánh giá các thiệt hại cũng như hiệu ích đến các mặt phát dig, mức độ ngập lũ, cấp nước cho nông ng! p để xây dựng mặt tối ưu Pareto làm cơ sở so sánh được mắt, giúp cho nhà hoạch định có thể chọn được các. phương én vận hành hỗ Como tốt hơn so với quá khử [1] Nghiên cứu vận hành hệ thống các công tình trên đồng chính để đáp ứng da mục iều trong đó cổ nhu cầu duy bì đồng cháy tối hiểu ở hạ du đã được các nhà khoa học, các eo quan quân lý khai thác lưu vục sông trên th giới đầu tư nghiên cứu từ những nấm 50 và 60 của thể ky 20 (Mays, 1996, [2], id và juzman, 1999 [3]). Kết quả nghiên cứu đã g6p phần làm tang hiệu qua kh thác hệ thống nguồn nước và quản lý dòng chiy ở hạ du theo hướng bền vũng, có thể ké đến các nghiên cứu về vận hành hệ thống liên hỗ chứa ở bang Califonia, Mỹ, nghiên cứu về quản lý lưu vực sông của Cơ quan cquản lý ving ha lưu sông Colorado (LCRA) (Lower Colorado River Authority, 1992), (41.
Nghiên cứu về việc thay dồi chế độ dng chảy ở hạ du do các công tình trên dong chính gây ra đã được nhiễu tác giả quan tâm, Nghiễn cứu trên lưu vục Murray Darling (Úc) là một trong những nghiên cứu điển hình. Với điện tích lưu vực rất lớn, hơn Ì triệu km2, việc sử dụng nước, xây dựng các công trình trên dòng chính đã làm cho lưu vực gin như cạn kiệt. Để duy tr sự tổn ti của con sông, ban quản lý lưu we sông Murray Darling đã đề xuất các sing kiến và đã được sự đồng thuận của các tiễu bang trong lưu vực, gdm các điểm sau: Chuẩn bị một chiến lược tổng thể vé sử dụng nước mặt nước ngằm và nước mặt một cách bền vữn đề suất tiêu chuẫn về chất lượng nước; quy hoạch sử dụng nước và định mức sử dụng nước cho các tiểu bang; phân bổ 4 vie sử dung nước theo mùa; các nguyên ắc về kính doanh và chế độ xử phạt tong sử dụng nước. Để lạt được mục tiêu về sử dụng nguồn nước trên sông Murray Darling bén vũng, duy tri sự sống của con sông, các hành động cụ thể cần thực hiện bao gồm: Dũng việc xây dựng thêm các công trình khai thúc nước; xác định hạn ngạch cược khai thắc cho từng khu vực trên lu vực; đăng ky khai thắc nước, tht lập cơ chế cquản lý môi trường độc lập; việc sử dụng nước cin mang lại hiệu quả kinh tễ, tích hợp trong việc quản lý đất và nước.2 Các công cu, mô hình toän được sử dụng trên thé giỏi Ứng dụng các công cụ.
mô hình toán cho tính toán ding chảy trên các hệ thống sông từ lâu không còn là mới mẻ. Với các đặc điểm vượt trội hơn các mô hình vật lý vẻ tố độ, chỉ phí, độ chính xác cho phép. và đặc bit, ngày nay với sự phát triển của máy tính và các ngôn ngữ lập trình, mô hình toán thực sự đang trở (hành công cụ tiên phong và rất hữu hiệu trong mô tả các hiện tượng dòng chảy thiên nhiễn phúc tạp Việc tính toán, dự báo diễn bign và tác động của ding chây sẽ là co sở để xuất các giải pháp công trình và phi công trình nhằm giảm thiểu các tác động này. “Mã hình ho nhà MIKE: tại Ban Mạch, Viện Thủy lực Ban Mạch phát triển các mô hình họ MIKE và một loạt các phần mềm khác.
Vi ứng dụng các mô hình toán trong nh toán dng chây đã mang lại những kết quả khá chính xắc và nhanh chồng đưa ra các quyết định cho việc quản lý vận hành công trình thủy lợi. Trong đó, các ứng dụng mô hình Mike 11 đã được công nhận latin cậy và cho kết qu tốt, và được ứng đụng rộng rãi trên toàn thé giới Công cụ quản lý hm vực, đánh giá đất và nước: Công cụ đánh giá đất và nước “SWAT (Soil and Water Assement Tools) là một mô hình vật lý được xây dung từ những năm 90's đo tiến sỹ Dr. Jeff Amold thuộc trung tâm nghiên cứu đất nông nghiệp USDA- Agricultural Research Service (ARS) xây dựng nên. Mô hình này được xây dựng để mô phỏng ảnh hưởng của việc quản lý sử dụng đất đến nguồn nước, bùn sất và him lượng chit hữu cơ trong đất trên hệthng lưu vực sông trong một khoảng thời gian nào đó.
Tiền thân của mô hình SWAT là mô hình SWRRB - Simulator for Water Resources in Rural Basins (Williams et al.