Ứng dụng MIKE FLOOD mô phỏng ngập lụt và quản lý lũ sông Ba

Mô phỏng chi tiết kịch bản ngập lụt hạ lưu sông Ba bằng mô hình MIKE FLOOD. Phân tích, đánh giá rủi ro và đề xuất các giải pháp phòng chống.

• Tác giả: Nguyễn Hữu Tuấn
• Người hướng dẫn: Ts. Cấn Thu Văn
• Trường học: Trường Đại Học Tài Nguyên Và Môi Trường Tp.hcm
• Chuyên ngành: Thủy Văn
• Đề tài: Ứng Dụng Mô Hình Thủy Lực 1 - 2 Chiều Mike Flood Mô Phỏng Mức Độ Ngập Lụt Khu Vực Hạ Lưu Sông Ba Và Đề Xuất Các Biện Pháp Quản Lý Lũ
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC BẢNG
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ - XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU
• 1.1. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC NGHIÊN CỨU
• 1.1.1. Vị trí địa lý
• 1.1.2. Đặc điểm địa hình
• 1.1.3. Đặc điểm thổ nhưỡng
• 1.1.4. Đặc điểm thực vật
• 1.1.5. Đặc điểm mạng lưới sông suối
• 1.2. ĐẶC ĐIỂM KHÍ TƯỢNG – KHÍ HẬU
• 1.2.1. Bão và áp thấp nhiệt đới
• 1.2.2. Đặc điểm bốc hơi tiềm năng
• 1.2.3. Đặc điểm thủy văn
• 1.3. ĐẶC ĐIỂM DÂN SINH,KINH TẾ - XÃ HỘI
• 1.3.1. Tổ chức hành chính lưu vực sông Ba
• 1.3.2. Đặc điểm dân số
• 1.3.3. Đặc điểm kinh tế
• 1.3.4. Đặc điểm du lịch
• 1.4. MỤC TIÊU CHUNG CÔNG TÁC PHÒNG CHỐNG LŨ HẠ LƯU SÔNG BA
• 1.4.1. Tình hình ngập lụt
• 1.4.2. Thiệt hại do ngập lụt
• 1.4.3. Hiện trạng công trình phòng chống lũ và tiêu úng
• 1.4.4. Mục tiêu phòng chống lũ trên lưu vực
• 1.4.5. Phương án quy hoạch phòng chống lũ
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA MÔ HÌNH
• 2.1. TỔNG QUAN CÁC MÔ HÌNH THỦY VĂN THỦY LỰC ĐANG SỬ DỤNG HIỆN NAY
• 2.1.1. Mô hình toán thủy văn
• 2.1.2. Mô hình thủy lực
• 2.2. LỰA CHỌN MÔ HÌNH DIỄN TOÁN
• 2.2.1. Lựa chọn mô hình thủy văn
• 2.2.2. Lựa chọn mô hình thủy lực
• 2.3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH
• 2.3.1. Mô hình mưa rào – dòng chảy (MIKE NAM)
• 2.3.2. Mô hình MIKE 11
• 2.3.3. Mô hình MIKE 21
• 2.3.4. Mô hình MIKE FLOOD
• 2.3.5. Chỉ tiêu đánh giá mô hình
• 3. CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH THỦY LỰC HẠ LƯU SÔNG BA
• 3.1. PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN NGHIÊN CỨU
• 3.1.1. Phạm vi nghiên cứu
• 3.1.2. Phương pháp tiếp cận nghiên cứu
• 3.2. CÁC TÀI LIỆU ĐƯỢC SỬ DỤNG
• 3.2.1. Tài liệu địa hình
• 3.2.2. Tài liệu thủy văn
• 3.2.3. Tài liệu điều tra vết lũ X/1993
• 3.2.4. Tài liệu hiệu chỉnh và kiểm định mô hình
• 3.3. ÁP DỤNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG DÒNG CHẢY LŨ TỪ MƯA VỀ HẠ LƯU SÔNG BA
• 3.3.1. Thiết lập mô hình 1 chiều MIKE 11
• 3.3.2. Kết quả mô phỏng và hiệu chỉnh mô hình MIKE NAM
• 3.3.3. Thiết lập biên trên cho mô hình MIKE 11
• 3.3.4. Kết quả hiệu chỉnh và mô phỏng MIKE 11
• 3.3.5. Thiết lập mô hình hai chiều MIKE 21
• 3.3.6. Thiết lập mô hình MIKE FLOOD
• 4. CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THỦY LỰC HẠ LƯU SÔNG BA
• 4.1. ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ NGẬP LỤT HẠ LƯU SÔNG BA
• 4.2. ĐÁNH GIÁ TÌNH HÌNH NGẬP LỤT HẠ LƯU SÔNG BA
• 4.2.1. Nhận xét các trận lũ đã mô phỏng và kiểm định
• 4.2.2. Kết quả mực nước tại TP
• 4.2.3. Sự khác nhau giữa hai mô hình 1D và 2D
• 4.3. ĐỀ XUẤT CÁC BIỆN PHÁP QUẢN LÝ LŨ HẠ LƯU LƯU VỰC SÔNG BA
• 4.3.1. Các mục tiêu của công tác quản lý lũ
• 4.3.2. Các biện pháp quản lý lũ
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• Phụ lục 1: Số liệu trận lũ XII/1986
• Phụ lục 2: Số liệu trận lũ XI/1988
• Phụ lục 3: Số liệu trận lũ X/1993

Tóm tắt

I. Tổng Quan Ứng Dụng MIKE FLOOD Mô Phỏng Ngập Lụt Sông Ba

Lũ lụt luôn là mối đe dọa lớn, gây ra thiệt hại đáng kể về người và tài sản. Cùng với sự phát triển kinh tế và xã hội, công tác quản lý và phòng chống thiên tai, đặc biệt là lũ lụt, trở nên vô cùng quan trọng. Lưu vực sông Ba là một trong những khu vực chịu ảnh hưởng nặng nề bởi lũ lụt. Việc khai thác tài nguyên nước cho các mục đích khác nhau trên hệ thống sông, như du lịch, công nghiệp, thủy lợi, năng lượng và nông nghiệp, đã mang lại nhiều lợi ích kinh tế. Tuy nhiên, lũ lụt ở miền Trung nói chung và trên lưu vực sông Ba nói riêng, vẫn là một trong những tai biến tự nhiên đe dọa cuộc sống của người dân và sự phát triển kinh tế - xã hội trong vùng. Theo thống kê, tình hình lũ lụt trên lưu vực ngày càng nghiêm trọng, với mức độ thiệt hại có xu hướng gia tăng. Các trận lũ lớn xảy ra vào các năm 1993, 1998, 1999… Trong đó, lũ năm 1993 là trận lũ lịch sử với lưu lượng thực đo tại Củng Sơn lên tới 20700 m3/s. Hậu quả là hàng ngàn hộ dân phải di dời khỏi các vùng sạt lở, ngập lụt, hệ sinh thái môi trường các vùng cửa sông ven biển bị hủy hoại nghiêm trọng. Để tăng cường ứng phó với lũ lụt, ngoài các biện pháp công trình (đê kè, hồ chứa thượng lưu…), các biện pháp phi công trình đóng vai trò rất quan trọng, đặc biệt là các biện pháp quy hoạch sử dụng đất và bố trí dân cư. Ứng phó nhanh với lũ lụt bằng các biện pháp cảnh báo, dự báo vùng ngập, di dời và sơ tán dân cư đến khu vực an toàn cũng rất hiệu quả trong việc hạn chế các thiệt hại. Trong bối cảnh đó, việc ứng dụng các mô hình thủy lực để mô phỏng và dự báo ngập lụt trở nên vô cùng cần thiết. Mô hình MIKE FLOOD là một công cụ mạnh mẽ, có khả năng mô phỏng diễn biến lũ lụt một cách chi tiết và chính xác. Việc xây dựng mô hình mô phỏng diễn toán cho vùng dự án trong điều kiện hiện trạng, cũng như dự báo khả năng xảy ra lũ trong tương lai, nhằm nâng cao hiệu quả quản lý vận hành, cũng như đề xuất các giải pháp thích ứng, là một việc làm rất cần thiết.

1.1. Tầm quan trọng của mô phỏng ngập lụt bằng MIKE FLOOD

Mô phỏng ngập lụt bằng MIKE FLOOD giúp các nhà quản lý và hoạch định chính sách có cái nhìn tổng quan về nguy cơ ngập lụt tại khu vực hạ lưu sông Ba. Dựa trên kết quả mô phỏng, có thể đưa ra các quyết định chính xác hơn về quy hoạch sử dụng đất, xây dựng cơ sở hạ tầng và các biện pháp phòng chống thiên tai. Việc dự báo chính xác các vùng ngập lụt tiềm năng cho phép chính quyền địa phương chủ động sơ tán dân cư, giảm thiểu thiệt hại về người và tài sản. MIKE FLOOD có khả năng tích hợp nhiều loại dữ liệu khác nhau, bao gồm dữ liệu địa hình, thủy văn, khí tượng và sử dụng đất, cho phép tạo ra các mô hình mô phỏng chi tiết và toàn diện. Điều này giúp nâng cao độ tin cậy của kết quả dự báo và hỗ trợ hiệu quả cho công tác phòng chống lũ lụt. Theo nghiên cứu của Nguyễn Hữu Tuấn (2018), ứng dụng mô hình MIKE FLOOD cho phép mô phỏng chính xác mức độ ngập lụt khu vực hạ lưu sông Ba và đề xuất các biện pháp quản lý lũ hiệu quả.

1.2. Mục tiêu và phạm vi ứng dụng MIKE FLOOD tại hạ lưu sông Ba

Mục tiêu chính của việc ứng dụng MIKE FLOOD tại hạ lưu sông Ba là mô phỏng được mức độ ngập lụt, đánh giá tình hình ngập lụt và đề xuất các biện pháp quản lý lũ phù hợp. Phạm vi ứng dụng bao gồm việc thu thập và xử lý dữ liệu địa hình, thủy văn, khí tượng và sử dụng đất của khu vực. Sau đó, thiết lập mô hình MIKE FLOOD và tiến hành mô phỏng các trận lũ lịch sử, cũng như các kịch bản lũ khác nhau. Kết quả mô phỏng sẽ được sử dụng để đánh giá nguy cơ ngập lụt, xác định các khu vực dễ bị tổn thương và đề xuất các biện pháp giảm thiểu rủi ro. Việc ứng dụng MIKE FLOOD cũng giúp nâng cao năng lực dự báo lũ lụt cho các cơ quan chức năng, góp phần vào công tác phòng chống thiên tai hiệu quả hơn.

II. Thách Thức Rủi Ro Ngập Lụt và Quản Lý Lũ Sông Ba Hiệu Quả

Khu vực hạ lưu sông Ba thường xuyên phải đối mặt với rủi ro ngập lụt, gây ra nhiều thiệt hại về kinh tế và xã hội. Việc quản lý lũ hiệu quả là một thách thức lớn, đòi hỏi sự phối hợp chặt chẽ giữa các cơ quan chức năng, cộng đồng dân cư và các nhà khoa học. Một trong những thách thức lớn nhất là sự thiếu hụt dữ liệu. Dữ liệu địa hình, thủy văn, khí tượng và sử dụng đất cần phải đầy đủ, chính xác và cập nhật thường xuyên để đảm bảo độ tin cậy của các mô hình mô phỏng. Bên cạnh đó, việc lựa chọn và áp dụng các mô hình mô phỏng phù hợp cũng là một vấn đề quan trọng. Các mô hình cần phải có khả năng mô phỏng chính xác các quá trình thủy lực phức tạp, cũng như phản ánh được các đặc điểm địa hình và thủy văn riêng biệt của khu vực. Ngoài ra, biến đổi khí hậu cũng đang làm gia tăng nguy cơ ngập lụt, với tần suất và cường độ các trận lũ có xu hướng gia tăng. Điều này đòi hỏi các biện pháp quản lý lũ cần phải linh hoạt và có khả năng thích ứng với các thay đổi trong tương lai.

2.1. Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến ngập lụt hạ lưu sông Ba

Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến tình hình ngập lụt ở hạ lưu sông Ba. Đầu tiên là yếu tố tự nhiên, bao gồm địa hình dốc, mạng lưới sông ngòi dày đặc, lượng mưa lớn và chế độ thủy văn phức tạp. Địa hình dốc làm cho lũ lên nhanh và rút nhanh, gây khó khăn cho công tác phòng chống. Mạng lưới sông ngòi dày đặc tạo điều kiện cho nước lũ lan rộng, gây ngập lụt trên diện rộng. Lượng mưa lớn, đặc biệt là trong mùa mưa bão, là nguyên nhân chính gây ra các trận lũ lớn. Chế độ thủy văn phức tạp, với sự biến động lớn về lưu lượng và mực nước, gây khó khăn cho việc dự báo và quản lý lũ. Bên cạnh đó, yếu tố con người cũng đóng vai trò quan trọng. Việc khai thác rừng bừa bãi làm giảm khả năng giữ nước của lưu vực, gia tăng dòng chảy mặt và làm tăng nguy cơ ngập lụt. Việc xây dựng cơ sở hạ tầng không hợp lý, như các công trình giao thông và thủy lợi, có thể làm thay đổi dòng chảy tự nhiên và gây ra các vấn đề ngập lụt cục bộ. Cuối cùng, biến đổi khí hậu đang làm gia tăng tần suất và cường độ các trận lũ, cũng như làm thay đổi chế độ thủy văn của khu vực.

2.2. Đánh giá hiện trạng công tác quản lý lũ tại khu vực

Công tác quản lý lũ tại khu vực hạ lưu sông Ba hiện nay còn nhiều hạn chế. Mặc dù đã có nhiều nỗ lực trong việc xây dựng các công trình phòng chống lũ, như đê kè và hồ chứa, nhưng hiệu quả vẫn chưa cao. Các công trình này chưa đủ để kiểm soát các trận lũ lớn, đặc biệt là trong bối cảnh biến đổi khí hậu. Hệ thống cảnh báo lũ còn thiếu chính xác và kịp thời, gây khó khăn cho việc sơ tán dân cư và ứng phó với các tình huống khẩn cấp. Sự phối hợp giữa các cơ quan chức năng còn chưa chặt chẽ, gây ra sự chồng chéo và thiếu hiệu quả trong công tác quản lý. Cộng đồng dân cư chưa được trang bị đầy đủ kiến thức và kỹ năng về phòng chống lũ lụt, làm giảm khả năng tự bảo vệ của người dân. Ngoài ra, việc quy hoạch sử dụng đất còn chưa tính đến yếu tố rủi ro ngập lụt, dẫn đến việc xây dựng nhà cửa và cơ sở hạ tầng tại các khu vực dễ bị tổn thương.

III. Cách Thiết Lập Mô Hình MIKE FLOOD Mô Phỏng Ngập Lụt

Để thiết lập một mô hình MIKE FLOOD hiệu quả, cần thực hiện một quy trình bài bản, bao gồm thu thập dữ liệu, xử lý dữ liệu, xây dựng mô hình, hiệu chỉnh mô hình và kiểm định mô hình. Dữ liệu cần thiết bao gồm dữ liệu địa hình (DEM, lưới tam giác TIN), dữ liệu thủy văn (lưu lượng, mực nước), dữ liệu khí tượng (lượng mưa, nhiệt độ), dữ liệu sử dụng đất (loại đất, độ che phủ thực vật) và dữ liệu công trình (đê kè, cầu cống). Dữ liệu cần được xử lý để đảm bảo tính chính xác, đầy đủ và tương thích với định dạng của MIKE FLOOD. Sau khi có dữ liệu, tiến hành xây dựng mô hình, bao gồm thiết lập mạng lưới tính toán, xác định các điều kiện biên và gán các thông số vật lý cho các đối tượng trong mô hình. Tiếp theo, tiến hành hiệu chỉnh mô hình bằng cách so sánh kết quả mô phỏng với dữ liệu thực đo và điều chỉnh các thông số mô hình cho đến khi đạt được sự phù hợp tốt nhất. Cuối cùng, tiến hành kiểm định mô hình bằng cách sử dụng một bộ dữ liệu khác để đánh giá khả năng dự báo của mô hình.

3.1. Thu thập và xử lý dữ liệu đầu vào cho MIKE FLOOD

Việc thu thập và xử lý dữ liệu đầu vào là bước quan trọng nhất trong quá trình thiết lập mô hình MIKE FLOOD. Dữ liệu địa hình cần được thu thập với độ phân giải cao để đảm bảo tính chính xác của mô hình. Có thể sử dụng các nguồn dữ liệu khác nhau, như dữ liệu LiDAR, dữ liệu từ máy bay không người lái (UAV) hoặc dữ liệu từ các cuộc khảo sát mặt đất. Dữ liệu thủy văn cần phải đầy đủ và liên tục để phản ánh chính xác chế độ thủy văn của khu vực. Dữ liệu khí tượng cần phải có độ phân giải thời gian cao để mô phỏng chính xác các quá trình mưa - dòng chảy. Dữ liệu sử dụng đất cần phải được cập nhật thường xuyên để phản ánh sự thay đổi trong sử dụng đất và độ che phủ thực vật. Dữ liệu công trình cần phải được thu thập chi tiết để mô phỏng chính xác ảnh hưởng của các công trình đến dòng chảy. Sau khi thu thập, dữ liệu cần được kiểm tra, làm sạch và chuyển đổi sang định dạng phù hợp với MIKE FLOOD.

3.2. Thiết lập mô hình thủy lực và các thông số trong MIKE FLOOD

Thiết lập mô hình thủy lực trong MIKE FLOOD bao gồm việc tạo ra một mạng lưới tính toán, xác định các điều kiện biên và gán các thông số vật lý cho các đối tượng trong mô hình. Mạng lưới tính toán cần phải có độ phân giải phù hợp để đảm bảo tính chính xác của mô hình. Có thể sử dụng các loại mạng lưới khác nhau, như mạng lưới vuông góc (structured grid) hoặc mạng lưới không cấu trúc (unstructured grid). Các điều kiện biên cần phải được xác định một cách chính xác để phản ánh đúng các điều kiện thủy văn tại biên của khu vực mô phỏng. Các thông số vật lý cần phải được gán cho các đối tượng trong mô hình, như hệ số Manning cho kênh và bãi, hệ số thấm cho đất và các thông số hình học cho các công trình. Việc lựa chọn các thông số này cần phải dựa trên các tài liệu tham khảo, kinh nghiệm và các kết quả khảo sát thực địa.

3.3. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình MIKE FLOOD

Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình là giai đoạn quan trọng để đảm bảo độ tin cậy và chính xác của mô hình. Việc hiệu chỉnh thường bắt đầu bằng việc so sánh kết quả mô phỏng với các dữ liệu quan trắc thực tế, chẳng hạn như mực nước hoặc lưu lượng tại các trạm thủy văn. Các thông số mô hình, như độ nhám Manning hoặc các hệ số trong các phương trình toán học, sẽ được điều chỉnh để giảm thiểu sai số giữa kết quả mô phỏng và dữ liệu quan trắc. Sau khi mô hình đã được hiệu chỉnh, cần phải kiểm định mô hình bằng cách sử dụng một bộ dữ liệu độc lập khác để đánh giá khả năng dự báo của mô hình trên các tình huống khác nhau. Các chỉ số thống kê, như RMSE (Root Mean Squared Error) hoặc Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE), thường được sử dụng để đánh giá hiệu suất của mô hình. Một mô hình được coi là tốt nếu có sai số nhỏ và có khả năng dự báo tốt trên các tình huống khác nhau.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Đánh Giá Ngập Lụt Hạ Lưu Sông Ba

Sau khi mô hình MIKE FLOOD đã được thiết lập và kiểm định, có thể sử dụng nó để đánh giá nguy cơ ngập lụt tại khu vực hạ lưu sông Ba. Có thể mô phỏng các trận lũ lịch sử, cũng như các kịch bản lũ khác nhau để đánh giá mức độ ngập lụt, xác định các khu vực dễ bị tổn thương và đánh giá hiệu quả của các biện pháp phòng chống lũ. Kết quả đánh giá có thể được sử dụng để xây dựng bản đồ ngập lụt, quy hoạch sử dụng đất và thiết kế các công trình phòng chống lũ.

4.1. Mô phỏng các trận lũ lịch sử và kịch bản ngập lụt

Mô phỏng các trận lũ lịch sử giúp đánh giá khả năng mô phỏng của mô hình và xác định các khu vực dễ bị ngập lụt. Có thể sử dụng dữ liệu từ các trận lũ lớn trong quá khứ, như lũ năm 1993, 1998 và 1999, để mô phỏng và so sánh kết quả với các tài liệu ghi chép thực tế. Mô phỏng các kịch bản lũ khác nhau, như lũ tần suất 10%, 5% và 1%, giúp đánh giá nguy cơ ngập lụt trong tương lai và xác định các biện pháp phòng chống phù hợp. Các kịch bản lũ có thể được xây dựng dựa trên các số liệu thống kê về lượng mưa và dòng chảy, cũng như các dự báo về biến đổi khí hậu.

4.2. Xây dựng bản đồ ngập lụt và đánh giá thiệt hại tiềm năng

Bản đồ ngập lụt là một công cụ quan trọng để quản lý rủi ro ngập lụt. Bản đồ này hiển thị các khu vực bị ngập lụt với các mức độ khác nhau, giúp xác định các khu vực dễ bị tổn thương và đánh giá thiệt hại tiềm năng. Có thể sử dụng kết quả mô phỏng từ MIKE FLOOD để xây dựng bản đồ ngập lụt với các mức độ ngập khác nhau, như độ sâu ngập, thời gian ngập và tốc độ dòng chảy. Đánh giá thiệt hại tiềm năng giúp xác định các đối tượng dễ bị tổn thương, như nhà cửa, cơ sở hạ tầng và đất nông nghiệp. Có thể sử dụng các phương pháp đánh giá khác nhau để ước tính thiệt hại về kinh tế, xã hội và môi trường.

V. Giải Pháp Quản Lý Đề Xuất Biện Pháp Giảm Thiểu Rủi Ro Lũ

Dựa trên kết quả đánh giá nguy cơ ngập lụt, có thể đề xuất các biện pháp quản lý lũ phù hợp cho khu vực hạ lưu sông Ba. Các biện pháp này có thể bao gồm các biện pháp công trình (xây dựng đê kè, hồ chứa, cải tạo kênh mương) và các biện pháp phi công trình (quy hoạch sử dụng đất, cảnh báo lũ, sơ tán dân cư, nâng cao nhận thức cộng đồng). Các biện pháp cần phải được lựa chọn và thiết kế một cách cẩn thận để đảm bảo tính hiệu quả, bền vững và phù hợp với điều kiện kinh tế - xã hội của khu vực.

5.1. Các biện pháp công trình và phi công trình hiệu quả

Các biện pháp công trình có thể giúp kiểm soát dòng chảy và giảm thiểu nguy cơ ngập lụt. Xây dựng đê kè có thể bảo vệ các khu dân cư và cơ sở hạ tầng khỏi bị ngập lụt. Hồ chứa có thể điều tiết dòng chảy và giảm đỉnh lũ. Cải tạo kênh mương có thể tăng khả năng thoát nước và giảm ngập lụt cục bộ. Tuy nhiên, các biện pháp công trình có thể gây ra các tác động tiêu cực đến môi trường và cần phải được đánh giá cẩn thận trước khi thực hiện. Các biện pháp phi công trình có thể giúp giảm thiểu thiệt hại do ngập lụt mà không gây ra các tác động tiêu cực đến môi trường. Quy hoạch sử dụng đất có thể hạn chế xây dựng nhà cửa và cơ sở hạ tầng tại các khu vực dễ bị ngập lụt. Cảnh báo lũ có thể giúp sơ tán dân cư và bảo vệ tài sản. Sơ tán dân cư có thể giảm thiểu thiệt hại về người. Nâng cao nhận thức cộng đồng có thể giúp người dân tự bảo vệ mình và giảm thiểu thiệt hại về tài sản.

5.2. Xây dựng hệ thống cảnh báo lũ sớm và nâng cao nhận thức cộng đồng

Hệ thống cảnh báo lũ sớm là một công cụ quan trọng để giảm thiểu thiệt hại do ngập lụt. Hệ thống này cần phải có khả năng dự báo chính xác và kịp thời các trận lũ, cũng như truyền tải thông tin đến cộng đồng một cách nhanh chóng và hiệu quả. Hệ thống cần phải được trang bị các thiết bị đo đạc hiện đại, như trạm đo mưa tự động, trạm đo mực nước tự động và hệ thống truyền tin vệ tinh. Thông tin cảnh báo cần phải được truyền tải đến cộng đồng thông qua nhiều kênh khác nhau, như tin nhắn điện thoại, loa phát thanh và các phương tiện truyền thông đại chúng. Nâng cao nhận thức cộng đồng là một biện pháp quan trọng để giúp người dân tự bảo vệ mình và giảm thiểu thiệt hại về tài sản. Cần tổ chức các buổi tập huấn, hội thảo và các hoạt động tuyên truyền để cung cấp cho người dân kiến thức và kỹ năng về phòng chống lũ lụt.

VI. Kết Luận Tương Lai MIKE FLOOD và Quản Lý Lũ Bền Vững

Ứng dụng mô hình MIKE FLOOD là một công cụ hữu hiệu để đánh giá và quản lý rủi ro ngập lụt tại khu vực hạ lưu sông Ba. Mô hình có thể giúp mô phỏng các trận lũ lịch sử, dự báo các kịch bản lũ khác nhau, xây dựng bản đồ ngập lụt và đánh giá thiệt hại tiềm năng. Kết quả đánh giá có thể được sử dụng để đề xuất các biện pháp quản lý lũ phù hợp, bao gồm các biện pháp công trình và phi công trình. Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các mô hình mô phỏng ngập lụt tiên tiến hơn, cũng như tăng cường hợp tác giữa các cơ quan chức năng, cộng đồng dân cư và các nhà khoa học để quản lý lũ một cách bền vững.

6.1. Đánh giá độ chính xác và hạn chế của mô hình MIKE FLOOD

Mặc dù MIKE FLOOD là một công cụ mạnh mẽ, nhưng cũng có những hạn chế nhất định. Độ chính xác của mô hình phụ thuộc vào chất lượng và độ phân giải của dữ liệu đầu vào. Các giả định và đơn giản hóa trong mô hình có thể ảnh hưởng đến kết quả mô phỏng. Mô hình có thể gặp khó khăn trong việc mô phỏng các quá trình thủy lực phức tạp, như dòng chảy rối và xâm nhập mặn. Ngoài ra, mô hình đòi hỏi kiến thức và kinh nghiệm chuyên môn để thiết lập, hiệu chỉnh và kiểm định. Cần phải đánh giá cẩn thận độ chính xác và hạn chế của mô hình trước khi sử dụng kết quả để đưa ra các quyết định quan trọng.

6.2. Hướng phát triển và ứng dụng MIKE FLOOD trong tương lai

Trong tương lai, cần tiếp tục phát triển và hoàn thiện mô hình MIKE FLOOD để nâng cao độ chính xác và khả năng ứng dụng. Cần tích hợp các công nghệ mới, như trí tuệ nhân tạo (AI) và học máy (Machine Learning), để cải thiện khả năng dự báo lũ lụt và tự động hóa quá trình hiệu chỉnh mô hình. Cần phát triển các mô hình tích hợp, kết hợp MIKE FLOOD với các mô hình khác, như mô hình kinh tế - xã hội và mô hình môi trường, để đánh giá toàn diện tác động của ngập lụt và đề xuất các giải pháp quản lý bền vững. Cần tăng cường hợp tác quốc tế để chia sẻ kiến thức và kinh nghiệm về mô phỏng ngập lụt và quản lý rủi ro thiên tai.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Lưu vực sông Ba là hệ thống sông lớn nhất vùng ven biển miền Trung Việt Nam với tổng diện tích tự nhiên khoảng 14.132 km², trải qua địa phận 3 tỉnh Gia Lai, Đăk Lăk và Phú Yên. Khu vực hạ lưu, đặc biệt là vùng đồng bằng Tuy Hòa, thường xuyên chịu áp lực từ các trận lũ lớn với mức độ thiệt hại có xu hướng gia tăng qua từng năm. Theo thống kê, trận lũ tháng X/1993 — trận lũ lịch sử lớn nhất từ năm 1976 đến thời điểm nghiên cứu — ghi nhận lưu lượng thực đo tại Củng Sơn lên tới 20.700 m³/s, gây thiệt hại ước tính 394 tỷ đồng, làm 72 người chết, 4 người mất tích, 10.902 ngôi nhà bị sập và gần 20.000 ha cây trồng bị hư hại.

Tác giả xác định rằng, bên cạnh các biện pháp công trình (đê kè, hồ chứa), các biện pháp phi công trình — nhất là mô phỏng và dự báo vùng ngập — có vai trò quan trọng trong việc hạn chế thiệt hại về người và tài sản. Trước đây, tính toán thủy lực lưu vực sông Ba được thực hiện bằng phần mềm VRSAP của cố PGS. Nguyễn Như Khê, vốn không tương thích với các máy tính tốc độ cao hiện đại. Sự phát triển của công nghệ mô hình số tạo điều kiện xây dựng công cụ mô phỏng chính xác hơn, đáp ứng yêu cầu quản lý lũ bền vững.

Mục tiêu nghiên cứu:

1. Mô phỏng được mức độ ngập lụt trên vùng hạ lưu sông Ba.
2. Đánh giá mức độ ngập lụt và đề ra các biện pháp quản lý lũ khu vực hạ lưu sông Ba.

Nhiệm vụ nghiên cứu:

1. Đánh giá điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội và mức độ ngập lũ hạ lưu trên lưu vực.
2. Tìm hiểu cơ sở lý thuyết mô hình MIKE FLOOD.
3. Ứng dụng MIKE FLOOD mô phỏng mức độ ngập lụt hạ lưu lưu vực sông Ba.
4. Phân tích kết quả mô phỏng và nhận xét về mức độ ngập lụt vùng hạ lưu.
5. Đề xuất các biện pháp quản lý lũ.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu là dòng chảy lũ và mức độ ngập lụt vùng hạ lưu sông Ba — đoạn từ Củng Sơn đến cửa Đà Rằng (TP. Tuy Hòa, tỉnh Phú Yên). Phạm vi thời gian: số liệu thủy văn từ năm 1976 đến 1999; ba trận lũ hiệu chỉnh và kiểm định là XII/1986, XI/1988, X/1993. Đồ án hoàn thành tháng 12 năm 2018.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và mô hình sử dụng

Đồ án sử dụng hệ thống mô hình MIKE của DHI (Đan Mạch), bao gồm bốn cấu phần tích hợp:

Mô hình	Chức năng	Phương trình cơ sở
MIKE NAM	Mưa rào – dòng chảy (rainfall–runoff)	Mô phỏng liên tục các thành phần dòng chảy mặt, dòng chảy sát mặt, dòng ngầm
MIKE 11	Thủy lực 1 chiều (1D) trên mạng sông	Phương trình Saint-Venant; sai phân 6 điểm Abbott
MIKE 21	Thủy lực 2 chiều (2D) trên vùng ngập	Phương trình Navier-Stokes 2D trung bình theo chiều sâu
MIKE FLOOD	Kết nối 1D–2D	Kết nối chuẩn (standard link), kết nối hai bên (lateral link), kết nối công trình (structure link)

Chỉ tiêu đánh giá mô hình được áp dụng là hệ số NASH–SUTCLIFFE (chỉ tiêu NASH) và sai số đỉnh lũ giữa thực đo và tính toán.

Ngoài hệ thống MIKE, đồ án điểm qua các mô hình thủy văn–thủy lực khác đang sử dụng phổ biến tại Việt Nam như: mô hình đường đơn vị (Sherman, 1932), TANK (1956), SSARR (Rockwood, 1956), Snyder (1938), Clark (1945), SCS, nhằm làm cơ sở lựa chọn công cụ phù hợp.

Phương pháp nghiên cứu

• Thu thập và xử lý tài liệu: Số liệu địa hình, khí tượng–thủy văn thực đo tại lưu vực sông Ba; điều tra vết lũ tháng X/1993.
• Thống kê và phân tích tài liệu: Hệ thống hóa, phân tích chuỗi số liệu thực đo khí tượng–thủy văn từ các trạm trên lưu vực.
• Phương pháp mô hình số: Thiết lập và hiệu chỉnh mô hình MIKE FLOOD (kết hợp MIKE NAM + MIKE 11 + MIKE 21).
• Phương pháp GIS: Chồng lắp bản đồ, xây dựng bản đồ độ sâu ngập lụt vùng hạ lưu sông Ba cho từng trận lũ mô phỏng.
• Đánh giá và đề xuất giải pháp: Phân tích kết quả mô phỏng để đề xuất biện pháp quản lý lũ.

Nguồn dữ liệu

• Số liệu thủy văn từ các trạm: Củng Sơn (lưu lượng và mực nước, 1977–2006), Phú Lâm (mực nước, 1977–2004), Sông Hinh (1979–1995), An Khê (1978–2006), Ayun Pa (1978–2004).
• Bản đồ số độ cao (DEM/Bathymetry) khu vực hạ lưu sông Ba.
• Tài liệu điều tra vết lũ tháng X/1993.
• Thông số kỹ thuật đập dâng Đồng Cam (công trình thủy lợi quan trọng trong vùng hạ lưu).
• Số liệu mưa tại nhiều trạm; trọng số mưa bình quân lưu vực tính theo phương pháp Thiessen.

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Điều kiện tự nhiên và kinh tế – xã hội khu vực nghiên cứu

Chương này cung cấp nền tảng thực địa cho toàn bộ đồ án. Sông Ba có diện tích lưu vực 13.900 km², chiều dài sông chính 374 km, mật độ lưới sông 0,22 km/km², lưu lượng bình quân nhiều năm tại Củng Sơn đạt 290,7 m³/s, mô đun dòng chảy năm 22,8 l/s·km², hàng năm đổ ra biển khoảng 10 tỷ m³ nước. Địa hình lưu vực phân bậc rõ rệt từ bậc I (1.500–1.700 m) đến bậc VII (< 10 m), trong đó phụ bậc VIIb (< 5 m) là vùng đồng bằng thấp chịu ảnh hưởng mạnh nhất từ lũ lụt — chính là khu vực trọng tâm mô phỏng của đồ án.

Đặc điểm khí hậu cho thấy lưu vực chịu tác động của ba chế độ mưa khác nhau (mưa mùa hè phía Tây Trường Sơn, mưa thu–đông phía Đông Trường Sơn, mưa từ hè sang đông ở khu trung gian), tạo ra bốn thời kỳ lũ: tiểu mãn (tháng V–VI), lũ sớm (tháng VIII–IX), lũ chính vụ (tháng X–XI) và lũ muộn (tháng XII–I). Lưu lượng lũ lớn nhất tại một số trạm:

Trạm	Qmax (m³/s)	Thời gian
An Khê	2.440	9/XI/1981
Củng Sơn	20.700	4/X/1993
Sông Hinh	5.310	2/XII/1986
Krông Hnăng	3.510	2/XII/1986

Về thiệt hại kinh tế–xã hội, chương trình bày bảng thống kê thiệt hại nhiều năm (1993–2003). Hai hồ chứa có khả năng cắt lũ là hồ Ayun hạ (dung tích phòng lũ 153 × 10⁶ m³) và hồ Sông Hinh (dung tích phòng lũ 250 × 10⁶ m³), tổng cộng mới cắt được khoảng 15% tổng lượng lũ trận X/1993 (tổng lượng 7 ngày lớn nhất tại Củng Sơn năm 1993 là 2,6 tỷ m³). Nhận định này trực tiếp luận giải sự cần thiết của các biện pháp phi công trình, trong đó có mô phỏng ngập lụt.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết của mô hình

Chương tổng quan hệ thống các mô hình thủy văn–thủy lực đang được sử dụng tại Việt Nam, phân tích ưu nhược điểm của từng loại (đường đơn vị, TANK, SSARR, NAM; VRSAP, HEC-RAS, MIKE) để lý giải việc lựa chọn bộ công cụ MIKE FLOOD.

Cơ sở lý thuyết MIKE NAM: mô phỏng liên tục chu trình thủy văn theo bốn bể chứa (tuyết, mặt đất, tầng nước ngầm nông, tầng nước ngầm sâu), với ba thành phần dòng chảy ra: dòng chảy mặt, dòng chảy sát mặt và dòng chảy ngầm. Cơ sở lý thuyết MIKE 11: sử dụng phương trình Saint-Venant đầy đủ, giải theo sơ đồ sai phân ẩn 6 điểm Abbott trên mặt phẳng x–t. Cơ sở lý thuyết MIKE 21: phương trình Navier-Stokes 2D trung bình theo chiều sâu trên lưới phi cấu trúc. Cơ sở lý thuyết MIKE FLOOD: ba kiểu kết nối 1D–2D gồm kết nối chuẩn, kết nối hai bên và kết nối công trình — cho phép trao đổi lưu lượng giữa sông (1D) và vùng ngập tràn (2D) tại mỗi bước thời gian tính toán.

Chương 3: Áp dụng mô hình MIKE FLOOD mô phỏng mức độ ngập lụt hạ lưu sông Ba

Đây là chương kỹ thuật trọng tâm. Quy trình thiết lập mô hình gồm các bước chính:

Thiết lập MIKE NAM: Hiệu chỉnh với trận lũ XII/1986 và XI/1988; kiểm định với X/1993 tại trạm Củng Sơn (diện tích lưu vực khống chế 12.410 km²). Kết quả đánh giá tại Bảng 3.4 và 3.5 xác nhận bộ thông số NAM đạt yêu cầu theo chỉ tiêu NASH. Trọng số mưa bình quân lưu vực được tính theo phương pháp Thiessen (trọng số cho từng trạm mưa trong lưu vực Củng Sơn nêu tại Bảng 3.6 và 3.7).

Thiết lập MIKE 11: Mạng sông tính toán từ Củng Sơn đến cửa Đà Rằng; biên trên là quá trình lưu lượng tại Củng Sơn do MIKE NAM cung cấp; biên dưới là mực nước tại cửa Đà Rằng. Công trình đập dâng Đồng Cam được đưa vào mô hình với các thông số chính tại Bảng 3.2. Hiệu chỉnh và kiểm định mực nước tại trạm Phú Lâm với ba trận lũ XII/1986, XI/1988, X/1993 (Bảng 3.8, 3.9, 3.10).

Thiết lập MIKE 21 và MIKE FLOOD: Lưới tính toán 2D được xây dựng từ bản đồ số độ cao Bathymetry toàn vùng hạ lưu. Các kết nối 1D–2D (Bảng 3.11) cho phép mô hình trao đổi lưu lượng qua bờ sông khi nước tràn vào vùng ngập.

Chương 4: Đánh giá mức độ ngập lụt hạ lưu sông Ba và đề xuất biện pháp quản lý lũ

Chương trình bày kết quả mô phỏng ba trận lũ (X/1993, XI/1988, XII/1986) dưới dạng bản đồ độ sâu ngập lụt toàn vùng hạ lưu và bản đồ độ sâu ngập lớn nhất tại TP. Tuy Hòa. Bảng 4.1 trích xuất giá trị Hmax và Hmin tại các vị trí trên sông; Bảng 4.2 thể hiện tọa độ các điểm kiểm tra tại TP. Tuy Hòa.

Chương đối chiếu kết quả mô hình 1D và mô hình 1D–2D (MIKE FLOOD) để làm rõ ưu thế của mô hình kết hợp trong việc tái hiện diện tích và độ sâu ngập tràn vùng đồng bằng. Phần cuối chương đề xuất các biện pháp quản lý lũ theo mô hình quản lý lũ tổng hợp (Hình 4.10), bao gồm các nhóm biện pháp công trình và phi công trình.

---

Kết quả và đóng góp

Kết quả mô phỏng chính:

Mô hình MIKE FLOOD được hiệu chỉnh và kiểm định thành công với ba trận lũ thực đo. Kết quả mô phỏng trận lũ X/1993 — trận lũ có lưu lượng đỉnh 20.700 m³/s tại Củng Sơn — cho thấy hầu hết vùng hạ lưu sông Ba bị ngập, với độ sâu ngập lớn (2–3 m) tại vùng đồng bằng thấp. Bản đồ độ sâu ngập theo không gian được lập cho từng trận lũ, bao gồm bản đồ toàn vùng hạ lưu và bản đồ chi tiết tại TP. Tuy Hòa.

Biện pháp quản lý lũ đề xuất:

• Mục tiêu: Đối với lũ chính vụ (tháng X–XI): chấp nhận ngập, tập trung vào đảm bảo an toàn tính mạng và tài sản; đối với lũ sớm, lũ muộn và lũ tiểu mãn: nghiên cứu các giải pháp chống lũ nhằm bảo vệ sản xuất nông nghiệp.
• Biện pháp công trình: Phát huy vai trò cắt lũ của hồ Ayun hạ và hồ Sông Hinh; xem xét bổ sung hồ chứa lớn trên dòng chính sông Ba.
• Biện pháp phi công trình: Cảnh báo, dự báo vùng ngập; quy hoạch sử dụng đất; bố trí dân cư hợp lý; di dời và sơ tán dân đến khu vực an toàn khi có lũ lớn.

Đóng góp so với nghiên cứu trước:

Tác giả xác nhận đây là ứng dụng mô hình kết hợp 1D–2D (MIKE FLOOD) cho vùng hạ lưu sông Ba, khắc phục hạn chế của phần mềm VRSAP vốn không tương thích với hệ thống máy tính hiện đại. Mô hình cho phép tái hiện không gian ngập lụt chi tiết hơn so với chỉ dùng mô hình 1 chiều, đặc biệt trong việc xác định diện tích và độ sâu ngập tại vùng đồng bằng ven biển.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Tác giả thừa nhận trong phần lời cảm ơn rằng đồ án còn những sai sót do hạn chế về thời gian và kiến thức. Xét theo phạm vi nghiên cứu thực tế của đồ án, có thể nhận thấy một số giới hạn như sau:

• Mạng lưới trạm quan trắc thủy văn trên lưu vực sông Ba được chính tác giả đánh giá là "còn quá ít và thưa thớt", ảnh hưởng đến độ tin cậy của số liệu đầu vào.
• Chỉ ba trận lũ lịch sử (XII/1986, XI/1988, X/1993) được sử dụng để hiệu chỉnh và kiểm định; chưa đề cập đến kịch bản lũ thiết kế theo tần suất hoặc kịch bản biến đổi khí hậu.
• Tác động của vận hành hồ chứa thủy điện sông Ba Hạ và các hồ thượng nguồn khác đến chế độ lũ hạ du chưa được tích hợp vào mô phỏng.
• Chưa kết nối mô phỏng ngập lụt với hệ thống cảnh báo sớm hoặc xây dựng công cụ hỗ trợ ra quyết định thời gian thực.

---

Giá trị tham khảo

Đồ án có giá trị tham khảo đối với các nhóm đối tượng sau:

• Sinh viên ngành Thủy văn, Khí tượng–Thủy văn: Phần Chương 2 cung cấp tổng quan có hệ thống về lý thuyết các mô hình thủy văn–thủy lực phổ biến, bao gồm cơ sở toán học của MIKE NAM, MIKE 11, MIKE 21 và nguyên lý kết nối MIKE FLOOD; phù hợp làm tài liệu học tập ban đầu về mô hình hóa thủy lực.
• Sinh viên và nghiên cứu sinh làm đề tài về lũ lụt miền Trung: Bộ số liệu thống kê thiệt hại do ngập lũ vùng hạ lưu sông Ba giai đoạn 1993–2003 (Bảng 1.10) và mô tả chi tiết điều kiện tự nhiên–khí hậu lưu vực sông Ba là nguồn dữ liệu nền hữu ích.
• Người thực hiện đề tài ứng dụng MIKE FLOOD hoặc các bộ mô hình MIKE: Quy trình thiết lập mô hình từng bước (MIKE NAM → MIKE 11 → MIKE 21 → MIKE FLOOD), cách xác định trọng số Thiessen, thiết lập biên và kết nối công trình thủy lợi (đập dâng Đồng Cam) trong Chương 3 là tài liệu thực hành có tính ứng dụng cao.
• Cán bộ quản lý tài nguyên nước và phòng chống thiên tai tỉnh Phú Yên: Các bản đồ độ sâu ngập lụt và phân tích biện pháp quản lý lũ trong Chương 4 cung cấp cơ sở khoa học ban đầu cho công tác quy hoạch và ứng phó lũ.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao tác giả lựa chọn MIKE FLOOD mà không sử dụng chỉ MIKE 11 (mô hình 1D) để mô phỏng ngập lụt hạ lưu sông Ba?

Mô hình MIKE 11 (1D) chỉ tính toán dòng chảy trong lòng sông và không thể tái hiện không gian phân bố ngập lụt trên vùng đồng bằng rộng. MIKE FLOOD kết hợp MIKE 11 (1D cho mạng sông) với MIKE 21 (2D cho vùng ngập tràn), cho phép mô phỏng quá trình nước tràn qua bờ và lan truyền trên bề mặt đồng bằng, từ đó xác định được diện tích và độ sâu ngập theo không gian — thông tin trực tiếp phục vụ quy hoạch và cảnh báo lũ. Đồ án cũng so sánh kết quả giữa hai mô hình 1D và 2D để minh chứng sự khác biệt này.

2. Ba trận lũ nào được dùng để hiệu chỉnh và kiểm định mô hình, và trạm thủy văn nào được chọn làm điểm đánh giá?

Ba trận lũ sử dụng là XII/1986, XI/1988 và X/1993. Đối với thành phần MIKE NAM, điểm kiểm tra là trạm Củng Sơn (lưu lượng). Đối với thành phần MIKE 11, điểm kiểm tra là trạm Phú Lâm (mực nước). Chỉ tiêu đánh giá là hệ số NASH và sai số đỉnh lũ giữa giá trị thực đo và tính toán, được trình bày trong các Bảng 3.4, 3.8, 3.9 và 3.10.

3. Năm 1993, trận lũ lịch sử gây ra thiệt hại cụ thể như thế nào tại vùng hạ lưu sông Ba?

Theo báo cáo thiệt hại của các huyện Tuy Hòa, Phú Hòa và thị xã Tuy Hòa được dẫn trong đồ án, trận lũ X/1993 làm 72 người chết, 4 người mất tích, 464 người bị thương; 10.902 ngôi nhà bị sập hoàn toàn; 264 trường học sụp đổ; gần 20.000 ha cây trồng bị ngập và hư hại; 370 nghìn gia súc gia cầm chết trôi; 105 cầu cống bị sập; tổng thiệt hại ước tính 394 tỷ đồng.

4. Hai hồ chứa Ayun hạ và Sông Hinh có đủ khả năng cắt lũ cho hạ lưu sông Ba không?

Không đủ. Tổng dung tích phòng lũ của hai hồ Ayun hạ (153 × 10⁶ m³) và Sông Hinh (250 × 10⁶ m³) đạt 403 × 10⁶ m³. Trong khi đó, tổng lượng lũ 7 ngày lớn nhất tại Củng Sơn năm 1993 là 2,6 tỷ m³ và năm 1981 là 2,77 tỷ m³. Như vậy, hai hồ này chỉ cắt được khoảng 15% tổng lượng lũ trận X/1993 và khoảng 20% tổng lượng 7 ngày đối với lũ tần suất 10%.

5. Phương pháp Thiessen được áp dụng như thế nào trong việc xác định mưa bình quân lưu vực cho mô hình MIKE NAM?

Phương pháp Thiessen (phân chia đa giác Voronoi) được dùng để tính trọng số mưa bình quân cho lưu vực khống chế trạm Củng Sơn (12.410 km²). Mỗi trạm mưa được gán một trọng số tỷ lệ thuận với diện tích đa giác Thiessen tương ứng. Kết quả trọng số từng trạm được trình bày trong Bảng 3.6 (lưu vực Củng Sơn) và Bảng 3.7 (các lưu vực phụ khác). Mưa bình quân lưu vực tính theo trọng số Thiessen sau đó được đưa vào làm đầu vào cho mô hình MIKE NAM để tính toán dòng chảy sinh ra từ mưa.

---

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của Nguyễn Hữu Tuấn (Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường TP. Hồ Chí Minh, 2018) xây dựng thành công mô hình thủy lực kết hợp 1D–2D MIKE FLOOD để mô phỏng ngập lụt vùng hạ lưu sông Ba — đoạn từ Củng Sơn đến cửa Đà Rằng — với ba trận lũ lịch sử XII/1986, XI/1988 và X/1993 làm cơ sở hiệu chỉnh, kiểm định. Kết quả bản đồ độ sâu ngập theo không gian và đánh giá mức độ ngập tại TP. Tuy Hòa cung cấp bức tranh định lượng về rủi ro lũ tại vùng hạ lưu, bổ sung cho các nghiên cứu trước đây vốn chỉ sử dụng mô hình 1 chiều. Trên cơ sở phân tích kết quả mô phỏng, đồ án đề xuất hướng tiếp cận quản lý lũ tổng hợp, trong đó nhấn mạnh vai trò của biện pháp phi công trình (dự báo, cảnh báo, quy hoạch sử dụng đất) song song với việc nâng cao năng lực cắt lũ của hệ thống hồ chứa thượng nguồn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ - XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1. Vị trí địa lý Sông Ba là con sông lớn nhất vùng ven biển miền Trung. Lưu vực sông có dạng chữ L, dài và hẹp với tổng diện tích tự nhiên khoảng 14.132 km2, nằm trên địa phận hành chánh của 15 huyện, thị của 3 tỉnh Gia Lai, Đăk Lăk và Phú Yên với 1 thành phố và 22 huyện (Hình 1.1): - Tỉnh Gia Lai gồm các huyện: Kbang, thị xã An Khê, Đăk Pơ, Kông Chro, Đăk Đoa, Mang Yang, Chư Sê, Ayun Pa, Ia Pa, Krông Pa; - Tỉnh Đăk Lăk gồm: Ea Hleo, Krông HNăng, Ea Kar, Krông Buk, Ma Đrăk; - Tỉnh Phú Yên gồm: TP Tuy Hòa, Đồng Xuân, Tuy An, Phú Hòa, Sơn Hòa, Sông Hinh, Tây Hòa, Đông Hòa.

Lưu vực ở vào khoảng 12o55’ đến 14o58’ vĩ độ Bắc và 108o00’ đến 109o55’ kinh độ Đông, phía Bắc giáp với lưu vực sông Sê San và sông Trà Khúc, phía Nam giáp với lưu vực sông Cái (Nha Trang) và sông Srêpôk, phía Tây giáp với lưu vực sông Sê San và sông Srêpôk, phía Đông giáp với lưu vực sông Kône, sông Kỳ Lộ và biển Đông.[2] Phú Yên là một tỉnh thuộc duyên hải Nam Trung Bộ, phía Bắc giáp tỉnh Bình Định, phía Nam giáp tỉnh Khánh Hòa, phía Tây giáp tỉnh Gia Lai và Đắc Lắc, phía Đông giáp Biển Đông. Diện tích tự nhiên toàn tỉnh là 5.045 km2 giới hạn bởi tọa độ 12039’10” đến 13045’20” độ vĩ Bắc, 108039’45” đến 109029’20” độ kinh Đông. Có đường quốc lộ 1A và đường sắt Bắc Nam chạy qua, có sân bay Đông Tác, cảng biển Vũng Rô. Đắc biệt phía Tây giáp ranh với vùng Tây Nguyên rộng lớn, được nối liền bằng quốc lộ 25, tỉnh lộ 645 và hưởng chung nguồn nước sông Ba.

Phái Đông giáp Biển Đông với nhiều loài hải sản phong phú, trữ lượng lớn, có thể đánh bắt quanh năm. Bờ biển Phú Yên dài 198km chạy từ Cù Mông đến Vũng Rô, một bên là núi một bên là biển với nhiều bãi tắm đẹp, cấu trúc khá đặc biệt xen kẽ rất nhiều đầm, vịnh, vũng, mũi điển hình như đầm Cù Mông, đầm Ô Loan, Vũng Rô và Vịnh Xuân Đài đều là vị trí thuận lợi để phát triển 4 du lịch và nuôi trồng hải sản [10].2: Bản đồ địa hình lưu vực Hình 1.1: Bản đồ lưu vực sông Ba sông Ba 1. Đặc điểm địa hình Đại bộ phận diện tích lưu vực sông Ba nằm ở phía Đông Nam dãy Trường Sơn, nhưng ảnh hưởng của dãy đến khu vực này đã yếu dần và được thay thế bằng phông chung của nền cấu trúc khối tảng cao nguyên. Phần thượng lưu của lưu vực sông, chủ yếu là các nhánh núi bị chia cắt mạnh bởi các sông suối có dòng chảy thường xuyên và tạm thời với hướng địa hình chính kéo dài theo hướng á kinh tuyến.

Phần trung lưu của lưu vực sông rất ngắn, đồi núi trung bình làm cho sông gần như không có phần trung lưu, nước từ thượng lưu đổ thẳng xuống vùng đồng bằng ven biển, được cấu thành bởi những gò đồi sót của các bề mặt địa hình cổ hơn bị bóc mòn, cùng với những bậc thềm, bãi bồi, đụn cát, cồn cát nguồn gốc biển, gió biển, sông-biển và sông. Do các nhánh núi đâm ngang ra biển, đặc biệt là ở phía Tây, Tây Nam lưu vực, nên dòng sông bị đổi hướng khá nhanh từ hướng gần Bắc - Nam sang Tây - Đông, từ Ea Ba đến cửa Đà Rằng. Nhìn chung, do chi phối bởi yếu tố các nhánh núi chạy sát ra biển, cùng với các dòng sông trẻ đang đào sâu lòng thành những hẻm vực, nên mặc dù lưu vực chủ yếu là đồi núi thấp và trung bình, nhưng tính tương phản của địa hình khá lớn. Đặc điểm đó 5 của địa hình lưu vực được phản ánh thông qua các chỉ số về phân tầng độ cao, độ chia cắt ngang, phân cắt sâu và độ dốc của địa hình.

Tính phân tầng độ cao của địa hình Trong phạm vi lưu vực sông Ba tồn tại các bậc địa hình sau: - Bậc I (có độ cao 1500 ÷ 1700 m): Mực địa hình này phát triển rất hạn chế, chỉ quan sát thấy ở khu vực Tây Bắc thượng nguồn lưu vực, trong phạm vi khối núi Kon Ka Kinh (1748 m) kéo dài xuống phía Nam tới khối núi Kon Boria (1502 m). - Bậc II (có độ cao dao động từ 800 ÷ 1200 m): Đây là bậc địa hình khá phổ biến ở thượng nguồn và phần đỉnh của một số nhánh núi phân thủy đâm ngang ra biển. Chúng tạo nên một mực địa hình rộng với độ cao 800 ÷ 900 m ở phần cuối của thượng lưu lưu vực và cao dần lên thành bậc chuyển tiếp với bậc I kể trên. - Bậc III (có độ cao dao động từ 400 ÷ 700 m): Phân bố rộng rãi nhất dưới dạng bề mặt trũng trước núi bằng thoải ở khu vực chi lưu Ea Krông Hnăng, còn ở Ya Hleo, Ayun Pa chúng thể hiện dưới dạng bề mặt bazan bằng rộng.

Ngoài ra mực địa hình này còn qua sát thấy ở dạng các bề mặt đỉnh không liên tục thành vành đai kéo dài dọc thung lũng sông Ba và sông Ia Yun. - Bậc IV (có độ cao phổ biến từ 200 ÷ 250 m): Phân bố ở phần trung lưu của lưu vực. Trong địa hình hiện tại chúng là những bề mặt san bằng của địa hình đồi cao, hoặc bề mặt chia nước của các lưu vực cấp II, cấp III; liên hệ với nhau bằng chuỗi các chỏm đồi hoặc dãy đồi ngăn cách nhau bởi các yên ngựa uốn lượn mềm mại. - Bậc V (có độ cao trung bình từ 100 ÷ 150 m): Là bề mặt của các đồi và dãy đồi.

- Bậc VI (có độ cao từ 10 ÷ 30 m): Đóng vai trò chuyển tiếp từ địa hình đồng bằng lên vùng đồi núi, là các bề mặt thềm sông, thềm biển. - Bậc VII (có độ cao < 10 m): Bao gồm toàn bộ địa hình đồng bằng. Trong thực tế mực này có thể chia ra thành 2 phụ bậc: + Phụ bậc VIIa (5 ÷ 10 m): Mang tính chất của đồng bằng cao, ít chịu tác động của biển và lũ lụt. + Phụ bậc VIIb (< 5 m): Mang tính chất của đồng bằng thấp, chịu nhiều ảnh hưởng từ hoạt động của sông, biển và nhất là lũ lụt.

Như vậy địa hình lưu vực có sự phân bậc khá rõ. Tính phân bậc của địa hình phù 6 hợp với tính phân bậc chung của địa hình địa khối Kon Tum và Trường Sơn Nam. Đặc điểm chia cắt ngang của địa hình Thuộc tính chia cắt ngang của địa hình thể hiện giá trị độ dài của dòng chảy thường xuyên và tạm thời trên một đơn vị diện tích, những khu vực có các cấp độ chia cắt ngang sau (mức độ chia cắt ngang tính theo đơn vị km/km2): - Hầu như không bị chia cắt (< 0,5) - Chia cắt ngang yếu (0,5  1,5) - Chia cắt ngang trung bình (1,5  3,0) - Chia cắt ngang mạnh (> 3,0) Có thể thấy rằng những vùng được phân chia này mang tính quy luật chung và bao gồm những đặc điểm sau: + Địa hình hầu như không bị chia cắt chỉ phân bố ở vùng cát ven biển. + Địa hình bị chia cắt yếu ở vùng núi.

+ Địa hình bị chia cắt ngang trung bình tập trung ở vùng đồi, đồng bằng và bề mặt trũng trước núi ở phía Tây Nam lưu vực. + Địa hình bị chia cắt ngang mạnh tập trung thành cụm, điểm trên đồng bằng thấp. Đặc điểm phân cắt sâu của địa hình Đây là thuộc tính thể hiện giá trị về độ chênh cao của địa hình trên một đơn vị diện tích và nó cũng như độ dốc được gián tiếp thể hiện qua thuộc tính năng lượng của địa hình. Việc thành lập bản đồ phân cắt sâu địa hình đã phân chia vùng nghiên cứu thành những khu vực với các cấp độ phân cắt sâu khác nhau như sau (mức độ chia cắt ngang tính theo đơn vị m/km2): - Hầu như không bị chia cắt (< 10).

- Chia cắt sâu yếu (10  20). - Chia cắt sâu trung bình (20  100). - Chia cắt sâu mạnh (100  300). - Chia cắt sâu rất mạnh (> 300).

7 Nhìn chung độ chia cắt sâu địa hình lưu vực có những đặc điểm sau: + Mức độ chia cắt sâu mạnh và rất mạnh chiếm diện tích lớn và thuộc về miền núi của lưu vực. + Mức độ chia cắt sâu trung bình chiếm tỉ lệ diện tích hạn chế dưới dạng vùng đồi chuyển tiếp giữa miền núi và đồng bằng. + Mức độ chia cắt sâu yếu và hầu như không bị chia cắt chiếm tỉ lệ diện tích không lớn. Tuy vậy, ở khu vực miền núi nơi mà những dòng sông suối cắt xẻ vào bề mặt cao nguyên bazan thì tại đó có sự biến động mạnh về độ chia cắt sâu, từ những giá trị rất lớn ở phần sườn dốc xuống đáy thung lũng, máng trũng với hình thái dạng hẻm vực tới giá trị khá nhỏ trên bề mặt cao nguyên.

Đặc điểm độ dốc địa hình Vùng nghiên cứu có thể được phân chia thành các khu vực với các cấp độ dốc sau (đơn vị độ góc): - Hầu như nằm ngang (<3). Độ dốc lưu vực có sự biến đổi đột ngột rõ rệt, từ rất thoải ở vùng đồng bằng ven biển, các bậc thềm sông biển đến rất dốc tại các hẻm vực, sườn dốc ở vùng núi. Thậm chí có rất nhiều nơi ở miền núi Tây Bắc lưu vực có độ dốc lên đến trên 40o. Ngoài những đặc điểm độ dốc trên vừa nêu, thì cũng phải đề cập đến vai trò độ dốc nghiêng thoải tại các bề mặt phủ bazan cao nguyên và trũng bằng thoải trước núi trong vùng nghiên cứu.

[10] Địa tầng: tham gia vào cấu trúc lãnh thổ tỉnh Phú Yên có mặt khá đa dạng các thành tạo trầm tích, trầm tích biến chất và phun trào có tuổi từ Proterozoi đến Kanozoi, theo thứ tự từ già đến trẻ gồm các phân vị địa tầng sau: Giới Proterozoi, Paleozoi, Merozoi, Kainozoi. 8 Mác ma xâm nhập: trong phạm vi tỉnh Phú Yên phát triển khá phong phú và đa dạng cả về không gian lẫn thời gian, chiếm trên 50% diện tích tự nhiên và có các phức hệ Bến Giằng- Quế Sơn, Vân Canh, Tây Ninh, Định Quán, Đèo Cả, Cà Ná - Pha 1, Phan Rang, Cù Mông. Đặc điểm cấu trúc kiến tạo: hệ thống đứt gãy theo phương Đông Bắc - Tây Nam, điển hình là đứt gãy Vĩnh Long - Trung Hòa. Hệ thống đứt gãy theo phương Tây Bắc - Đông Nam gồm nhiều đứt gãy quy mô nhỏ - vừa, điển hình là đứt gãy sông Ba, sông Kỳ Lộ.