Nghiên Cứu Mô Hình Dự Đoán Lũ Lụt Tại Lưu Vực Sông La

Luận văn thạc sĩ trình bày ứng dụng mô hình DHM trong việc mô phỏng diễn biến ngập lụt hạ lưu sông La Ngà, mang lại giải pháp hiệu quả.

• Người hướng dẫn: PGS. HỒNG MINH TƯỞNG
• Trường học: Đại học quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Khoa học tự nhiên
• Đề tài: Nghiên Cứu Mô Hình Dự Đoán Lũ Lụt Tại Lưu Vực Sông La
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH MÔ PHỎNG NGẬP LỤT
• 1.1. Hiện tượng ngập lụt và mô phỏng ngập lụt
• 1.2. Giới thiệu một số phương pháp, mô hình mô phỏng ngập lụt
• 1.3. Một số thành tựu ứng dụng mô hình tính toán mô phỏng ngập lụt ở Việt Nam
• 2. CHƯƠNG 2: ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN VÀ ĐẶC ĐIỂM DÂN SINH - KINH TẾ LƯU VỰC SÔNG LA NGÀ
• 3. CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH DYNAMIC HYDROLOGIC MODEL (DHM) TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG DIỄN BIẾN NGẬP LỤT HẠ LƯU SÔNG LA NGÀ
• 3.1. Tính toán xử lý số liệu đầu vào
• 3.2. Mô tả khu vực nghiên cứu
• 3.3. Xây dựng lưới tính cho khu vực nghiên cứu
• 3.4. Tính toán xử lý số liệu địa hình
• 3.5. Xử lý số liệu khí tượng thủy văn và điều kiện biên của mô hình
• 3.6. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình
• 3.7. Tính toán mô phỏng ngập lụt theo độ lớn của lũ
• 3.8. Tính toán mô phỏng ngập lụt do tắc đọng của công trình đê trái
• 3.9. Kết quả tính toán mô phỏng diễn biến ngập lụt
• 4. CHƯƠNG 4: MỘT SỐ NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ VỀ MÔ HÌNH DYNAMIC HYDROLOGIC MODEL VÀ ĐẶC ĐIỂM LŨ LỤT HẠ LƯU SÔNG LA NGÀ
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Mô Hình Dự Đoán Lũ Lụt Sông La

Tình hình thủy văn diễn biến phức tạp, lũ lớn xảy ra thường xuyên ở miền Trung, Tây Nguyên. Các trận lũ có xu hướng gia tăng về số lượng, phạm vi ảnh hưởng và mức độ thiệt hại. Trên lưu vực sông La, tỉnh Bình Thuận, thiệt hại do bão lũ gây ra hàng năm rất nặng nề. Các trận lũ lớn gây ngập lụt nghiêm trọng, thiệt hại lớn về dân sinh, kinh tế và môi trường. Do đó, nghiên cứu mô hình dự đoán lũ lụt cho sông La là vô cùng cấp thiết. Mục tiêu là giảm nhẹ thiệt hại và đề xuất phương án phòng chống lũ lụt phù hợp cho vùng hạ lưu.

1.1. Hiện Trạng Ngập Lụt và Yêu Cầu Dự Báo Chính Xác

Mỗi lưu vực có đặc điểm ngập lụt khác nhau, phụ thuộc vào địa hình, mạng lưới sông suối, thổ nhưỡng, thảm phủ thực vật và chế độ mưa. Hiện tượng ngập lụt là do nước lũ dâng cao tràn bờ, gây ngập vùng ven sông, lan rộng ra khu dân cư, đồng ruộng. Do đó, bản chất dòng chảy trong hiện tượng ngập lụt là dòng chảy một chiều trong hệ thống sông ban đầu và sau đó là dòng chảy hai chiều trong vùng ngập lụt. Yêu cầu dự báo chính xác phạm vi ngập lụt, độ sâu ngập là vô cùng quan trọng.

1.2. Mục Tiêu và Phạm Vi Nghiên Cứu Mô Hình Dự Đoán

Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá mức độ ngập lụt, bao gồm diện tích ngập lụt, độ sâu ngập lụt và diễn biến ngập lụt theo thời gian đối với các trận lũ có độ lớn khác nhau ở vùng hạ lưu sông La, trên cơ sở áp dụng mô hình thủy động lực DHM. Phạm vi nghiên cứu là khu vực ngập lụt trọng điểm vùng hạ lưu sông La, dọc theo thung lũng đoạn sông từ trạm thủy văn Tà Pao đến trạm thủy văn Phú Hiệp.

II. Thách Thức Trong Dự Báo Lũ Lụt Lưu Vực Sông La

Công tác dự báo thủy văn trước đây chủ yếu chỉ dự báo mực nước tại các trạm. Người dân và chính quyền địa phương triển khai phòng chống, cứu hộ dựa vào mực nước các trạm kết hợp với kinh nghiệm phòng tránh, gây khó khăn trong công tác phòng chống lũ lụt. Do thay đổi của địa hình, công trình dân sinh trên vùng ngập đã làm thay đổi mức độ, phạm vi ngập lụt theo thời gian. Vì vậy cách đánh giá khả năng ngập lụt theo mực nước tại các trạm dự báo thường có chính xác không cao.

2.1. Hạn Chế Của Phương Pháp Dự Báo Truyền Thống

Phương pháp dự báo truyền thống dựa trên mực nước tại trạm không còn phù hợp do địa hình thay đổi, công trình dân sinh ảnh hưởng đến dòng chảy. Việc dự báo chỉ dựa vào kinh nghiệm gây khó khăn cho công tác phòng chống lũ lụt hiệu quả. Cần có phương pháp dự báo hiện đại, chính xác hơn để ứng phó kịp thời.

2.2. Yêu Cầu Nâng Cao Độ Chính Xác Dự Báo Ngập Lụt

Với sự phát triển kinh tế xã hội, nhu cầu của công tác phòng chống lụt đòi hỏi ngày càng cao và cập nhật diễn biến ngập lụt nên công tác dự báo, cảnh báo thủy văn không chỉ dừng lại ở việc dự báo mực nước các trạm mà còn có yêu cầu cảnh báo được diện ngập, độ sâu ngập vùng hạ lưu. Cần xây dựng bản đồ ngập lụt ứng với các cấp lũ khác nhau để hỗ trợ công tác phòng chống lũ lụt.

2.3. Thiếu Dữ Liệu và Mô Hình Phù Hợp Lưu Vực Sông La

Việc thiếu dữ liệu lịch sử về lũ lụt, dữ liệu địa hình chi tiết và các thông số thủy văn khác là một thách thức lớn. Đồng thời, việc lựa chọn và hiệu chỉnh mô hình thủy văn phù hợp với đặc điểm lưu vực sông La cũng đòi hỏi nhiều công sức và kiến thức chuyên môn sâu rộng.

III. Phương Pháp Mô Hình DHM Dự Đoán Ngập Lụt Hạ Lưu

Trong Đề tài nghiên cứu của luận văn, mô hình DHM được lựa chọn áp dụng để tính toán mô phỏng diễn biến ngập lụt đối với các trận lũ có độ lớn khác nhau và đánh giá tác động của phương án xây dựng tuyến đường đê ngăn lũ bờ hữu vùng hạ lưu sông La trong phương án công trình nhằm giảm lũ và thiệt hại do ngập lụt gây ra ở khu vực thung lũng hạ lưu sông La, tỉnh Bình Thuận. Mô hình DHM đơn giản, dễ ứng dụng, có chương trình nguồn có khả năng can thiệp của người ứng dụng để mở rộng phạm vi ứng dụng của mô hình.

3.1. Ưu Điểm Của Mô Hình DHM Trong Mô Phỏng Lũ Lụt

Mô hình DHM (Diffusion Hydrodynamic Model) là mô hình đơn giản hóa của mô hình thủy động lực học đầy đủ dưới dạng hệ phương trình sóng khuếch tán. Ưu điểm của mô hình DHM là đơn giản, dễ ứng dụng, có chương trình nguồn mở, cho phép người dùng can thiệp và mở rộng phạm vi ứng dụng.

3.2. Các Bước Áp Dụng Mô Hình DHM Cho Lưu Vực Sông La

Các bước áp dụng mô hình DHM bao gồm: thu thập và xử lý dữ liệu đầu vào (địa hình, khí tượng thủy văn), xây dựng lưới tính toán, hiệu chỉnh và kiểm định mô hình, tính toán mô phỏng ngập lụt cho các trận lũ khác nhau, đánh giá tác động của các công trình phòng chống lũ.

3.3. Hiệu Chỉnh và Kiểm Định Mô Hình DHM Với Dữ Liệu Thực Tế

Việc hiệu chỉnh và kiểm định mô hình DHM là rất quan trọng để đảm bảo độ tin cậy của kết quả mô phỏng. Quá trình này bao gồm so sánh kết quả mô phỏng với dữ liệu thực tế (mực nước, diện tích ngập lụt) và điều chỉnh các thông số của mô hình cho đến khi đạt được sự phù hợp tốt nhất.

IV. Ứng Dụng Mô Hình DHM Mô Phỏng Ngập Lụt Hạ Lưu Sông La

Luận văn đã ứng dụng mô hình DHM để mô phỏng diễn biến ngập lụt ở hạ lưu sông La với các trận lũ có độ lớn khác nhau. Kết quả mô phỏng cho thấy mô hình DHM có khả năng mô tả khá tốt diễn biến ngập lụt thực tế. Đồng thời, luận văn cũng đánh giá tác động của phương án xây dựng đê ngăn lũ đến diễn biến ngập lụt, cung cấp thông tin hữu ích cho công tác quy hoạch phòng chống lũ lụt.

4.1. Kết Quả Mô Phỏng Ngập Lụt Với Các Cấp Lũ Khác Nhau

Kết quả mô phỏng cho thấy diện tích ngập lụt và độ sâu ngập lụt tăng lên khi độ lớn của lũ tăng lên. Các khu vực trũng thấp ven sông là những khu vực bị ngập lụt nặng nề nhất. Kết quả này cung cấp thông tin quan trọng cho việc xác định các khu vực ưu tiên phòng chống lũ lụt.

4.2. Đánh Giá Tác Động Của Đê Ngăn Lũ Đến Ngập Lụt

Việc xây dựng đê ngăn lũ có tác dụng giảm diện tích ngập lụt ở khu vực được bảo vệ. Tuy nhiên, nó cũng có thể làm tăng mực nước ở các khu vực khác, gây ra ngập lụt nghiêm trọng hơn. Do đó, cần phải đánh giá kỹ lưỡng tác động của đê ngăn lũ trước khi quyết định xây dựng.

4.3. Xây Dựng Bản Đồ Ngập Lụt Chi Tiết Cho Hạ Lưu Sông La

Dựa trên kết quả mô phỏng, luận văn đã xây dựng bản đồ ngập lụt chi tiết cho hạ lưu sông La. Bản đồ này cung cấp thông tin về diện tích ngập lụt, độ sâu ngập lụt và thời gian ngập lụt cho từng khu vực, giúp cho công tác phòng chống lũ lụt được thực hiện một cách hiệu quả hơn.

V. Đánh Giá và Nhận Xét Về Mô Hình DHM Dự Báo Lũ

Mô hình DHM là một công cụ hữu ích để mô phỏng ngập lụt và đánh giá tác động của các biện pháp phòng chống lũ lụt. Tuy nhiên, mô hình cũng có một số hạn chế, như độ chính xác phụ thuộc vào chất lượng dữ liệu đầu vào và cần có kiến thức chuyên môn để hiệu chỉnh và kiểm định mô hình. Cần tiếp tục nghiên cứu và cải tiến mô hình để nâng cao độ chính xác và khả năng ứng dụng.

5.1. Ưu Điểm và Hạn Chế Của Mô Hình DHM Trong Thực Tế

Mô hình DHM có ưu điểm là đơn giản, dễ sử dụng và tính toán nhanh. Tuy nhiên, mô hình cũng có một số hạn chế, như không mô tả được các quá trình thủy lực phức tạp và độ chính xác phụ thuộc vào chất lượng dữ liệu đầu vào.

5.2. So Sánh Mô Hình DHM Với Các Mô Hình Dự Báo Khác

So với các mô hình thủy văn khác, mô hình DHM có độ phức tạp trung bình và yêu cầu dữ liệu đầu vào vừa phải. Các mô hình phức tạp hơn có thể cho kết quả chính xác hơn, nhưng đòi hỏi nhiều dữ liệu và thời gian tính toán hơn.

5.3. Đề Xuất Cải Tiến Mô Hình DHM Để Nâng Cao Độ Chính Xác

Để nâng cao độ chính xác của mô hình DHM, cần cải thiện chất lượng dữ liệu đầu vào, kết hợp mô hình DHM với các mô hình khác (ví dụ: mô hình khí tượng), và phát triển các phương pháp hiệu chỉnh và kiểm định mô hình tiên tiến hơn.

VI. Kết Luận và Kiến Nghị Về Nghiên Cứu Lũ Lưu Vực Sông La

Nghiên cứu đã thành công trong việc ứng dụng mô hình DHM để mô phỏng ngập lụt ở hạ lưu sông La. Kết quả nghiên cứu cung cấp thông tin hữu ích cho công tác quy hoạch phòng chống lũ lụt và giảm thiểu thiệt hại do lũ lụt gây ra. Cần tiếp tục nghiên cứu và ứng dụng các mô hình dự báo lũ lụt tiên tiến hơn để bảo vệ người dân và tài sản.

6.1. Tóm Tắt Kết Quả Nghiên Cứu và Đóng Góp Mới

Nghiên cứu đã thành công trong việc xây dựng và ứng dụng mô hình DHM để mô phỏng ngập lụt ở hạ lưu sông La. Kết quả nghiên cứu cung cấp bản đồ ngập lụt chi tiết và đánh giá tác động của đê ngăn lũ, đóng góp vào công tác phòng chống lũ lụt.

6.2. Kiến Nghị Giải Pháp Phòng Chống Lũ Lụt Hiệu Quả

Cần kết hợp các giải pháp công trình (xây dựng đê, hồ chứa) và phi công trình (quy hoạch sử dụng đất, nâng cao nhận thức cộng đồng) để phòng chống lũ lụt hiệu quả. Đồng thời, cần tăng cường hợp tác giữa các cơ quan chức năng và cộng đồng để ứng phó kịp thời với các tình huống khẩn cấp.

6.3. Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Về Dự Báo Lũ Lụt

Hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc kết hợp mô hình DHM với các mô hình khác (ví dụ: mô hình khí tượng), sử dụng dữ liệu viễn thám để cải thiện độ chính xác của mô hình, và phát triển các hệ thống cảnh báo lũ lụt sớm dựa trên công nghệ thông tin.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Khu vực Nam Trung Bộ hàng năm chịu ảnh hưởng trực tiếp từ 3 đến 4 đợt bão lũ lớn, gây ra những thiệt hại nặng nề về người và cơ sở hạ tầng. Điển hình tại miền Trung, thiệt hại do lũ lụt lưu vực sông Lam trong giai đoạn 1990 - 2010 đã vượt mức 3.300 tỷ đồng, trong khi lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn ghi nhận tổn thất hơn 18.000 tỷ đồng. Tại tỉnh Bình Thuận, hạ lưu sông La Ngà chảy qua hai huyện Đức Linh và Tánh Linh là vùng trọng điểm thường xuyên chịu ngập úng nghiêm trọng, tiêu biểu là các trận lũ lịch sử năm 1999 và năm 2005 làm gián đoạn toàn bộ hoạt động kinh tế - xã hội.

Trước bối cảnh biến đổi khí hậu diễn biến phức tạp, việc chỉ dự báo mực nước đơn thuần tại các trạm thủy văn không còn đáp ứng được yêu cầu ứng phó thực tế. Nghiên cứu tập trung giải quyết bài toán mô phỏng thủy lực không gian hai chiều nhằm đánh giá định lượng diện tích ngập, độ sâu ngập và diễn biến ngập lụt theo thời gian. Mục tiêu cụ thể là ứng dụng mô hình thủy động lực học sóng khuếch tán (DHM) để mô phỏng diễn biến ngập lụt tương ứng với các cấp lũ tần suất 1%, 5% và 10%, đồng thời lượng hóa tác động của công trình đê ngăn lũ bờ trái đến cán cân thủy lực toàn vùng.

Phạm vi không gian nghiên cứu trải dài dọc thung lũng hạ lưu sông La Ngà đoạn từ trạm Tà Pao đến Phú Hiệp, nằm trong tọa độ từ 11°12' đến 11°79' vĩ độ Bắc và 107°68' đến 108°16' kinh độ Đông. Chuỗi dữ liệu khí tượng thủy văn được thu thập liên tục từ năm 1978 đến năm 2016. Kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn to lớn khi cung cấp hệ thống bản đồ ngập lụt số hóa với độ phân giải cao, hỗ trợ địa phương giảm thiểu từ 20% đến 30% thiệt hại kinh tế thông qua quy hoạch chủ động và nâng cao năng lực cảnh báo sớm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết cơ học chất lỏng và thủy lực học công trình, kết hợp giữa mô hình dòng chảy một chiều trong lòng dẫn và mô hình dòng tràn hai chiều trên đồng bằng ngập lũ. Khung lý thuyết cốt lõi bao gồm hai mô hình trụ cột:

• Thuyết thủy động lực học Saint-Venant một chiều: Áp dụng phương trình liên tục và phương trình chuyển động mô tả dòng chảy không ổn định trong mạng lưới sông suối tự nhiên.
• Mô hình sóng khuếch tán hai chiều (Diffusion Hydrodynamic Model - DHM): Mô phỏng dòng lan truyền trên bề mặt bãi ngập thông qua việc xấp xỉ hệ phương trình Navier-Stokes, bỏ qua các thành phần gia tốc quán tính để tối ưu hóa tốc độ giải tích số.

Các khái niệm then chốt cấu thành mô hình bao gồm: định luật bảo toàn khối lượng, định luật bảo toàn động lượng, độ dốc ma sát theo công thức Manning, mô hình số độ cao (DEM) và liên kết ô lưới thủy lực. Sự trao đổi động lượng và lưu lượng giữa lòng sông và bãi ngập được mô tả qua các phương trình đập tràn chảy tự do hoặc chảy ngập theo sơ đồ sai phân hiện tăng cường (enhanced explicit scheme).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng nguồn dữ liệu quan trắc đồng bộ từ mạng lưới khí tượng thủy văn quốc gia bao gồm chuỗi số liệu lưu lượng và mực nước 38 năm liên tục (1978 - 2016) tại trạm Tà Pao, Võ Xu và Phú Hiệp. Cỡ mẫu địa hình gồm 21 mặt cắt ngang đo đạc chi tiết dọc chiều dài sông La Ngà kết hợp bản đồ độ cao số hóa DEM phân giải cao. Phương pháp chọn mẫu áp dụng nguyên tắc chọn lọc chuỗi cực trị hàng năm (Annual Maximum Series) và phân tích thống kê đường tần suất theo quy luật phân bố Pearson loại III để xác định lũ thiết kế cho các chu kỳ lặp 10 năm, 20 năm và 100 năm.

Lý do lựa chọn mô hình DHM xuất phát từ cấu trúc địa hình đồng bằng thung lũng sông La Ngà có nhiều bãi trũng chia cắt. Mô hình DHM lập trình trên nền tảng Fortran 77 có khả năng xử lý linh hoạt ma trận ô lưới cố định, ghép nối mượt mà với phần mềm hệ thống thông tin địa lý ArcGIS. Phương pháp này tiết kiệm tài nguyên tính toán hơn so với các mô hình 2D đầy đủ nhưng vẫn đảm bảo độ chính xác vượt trội so với các mô hình 1D truyền thống. Tiến trình hiệu chỉnh và kiểm định mô hình được thực hiện dựa trên hai trận lũ thực đo điển hình năm 1999 và năm 2005.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình chạy mô phỏng thủy lực trên mô hình DHM đối với hạ lưu sông La Ngà đã đem lại bốn phát hiện khoa học mang tính đột phá:

• Diện tích ngập lụt mở rộng phi tuyến tính theo cấp độ lớn của lũ: Ứng với trận lũ tần suất 10%, diện tích ngập lụt toàn vùng đạt khoảng 14.500 ha. Khi cường suất lũ tăng lên tần suất 5% và 1% (tương đương trận lũ lịch sử năm 1999), diện tích ngập nước mở rộng mạnh mẽ lên lần lượt là 21.200 ha và 26.500 ha, tương ứng mức tăng từ 46% đến 82% so với cấp lũ thông thường.
• Phân bố độ sâu ngập tập trung cao tại vùng thung lũng trũng: Khu vực trũng thấp thuộc huyện Đức Linh và Tánh Linh ghi nhận độ sâu ngập phổ biến từ 2,5 m đến trên 4,0 m. Mực nước dâng cực đại xuất hiện trong khoảng thời gian từ giờ thứ 115 đến giờ thứ 140 của chu kỳ lũ.
• Tác động thủy lực hai mặt của tuyến đê ngăn lũ bờ trái: Khi đưa công trình tuyến đê bờ trái vào kịch bản tính toán, 100% diện tích vùng nội đồng bảo vệ (khoảng 8.200 ha đất nông nghiệp và khu dân cư) hoàn toàn không bị ngập. Tuy nhiên, việc co hẹp không gian thoát lũ tự nhiên đã làm mực nước đỉnh lũ trong lòng dẫn dâng cao thêm từ 0,25 m đến 0,45 m, khiến diện tích ngập vùng bờ hữu tăng thêm từ 12% đến 15%.
• Thời gian lưu lũ kéo dài bất thường: Do độ dốc lòng dẫn hạ lưu khá thoải và chịu ảnh hưởng truyền triều ngược từ hồ Trị An, quá trình rút nước diễn ra rất chậm. Sau 250 giờ tính toán, nhiều vùng trũng thấp vẫn ghi nhận ngập sâu trên 1,0 m, gây úng ngập kéo dài từ 7 đến 10 ngày.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân cốt lõi dẫn đến tình trạng ngập sâu và kéo dài tại hạ lưu sông La Ngà là do sự kết hợp giữa địa hình thung lũng lòng chảo bị thắt hẹp ở hạ lưu và cường suất lũ tập trung nhanh từ vùng núi cao Bảo Lâm, Di Linh đổ về. Khi lưu lượng vượt quá dung tích tải của lòng sông chính, nước lũ nhanh chóng tràn bờ qua các điểm xung yếu và chảy tràn trên diện rộng.

Dữ liệu mô phỏng được trực quan hóa rõ nét thông qua biểu đồ đường quá trình mực nước Z(t) so sánh giữa giá trị tính toán và số liệu thực đo tại trạm Tà Pao, cho thấy hệ số tương quan đạt trên 0,85. Bảng tổng hợp ma trận phân cấp diện tích ngập theo độ sâu (dưới 1 m, 1 - 2 m, 2 - 3 m, trên 3 m) kết hợp cùng bản đồ không gian ArcGIS tại các mốc thời gian 115 giờ, 140 giờ và 250 giờ đã mô tả chi tiết từng hướng lan truyền dòng chảy tràn. So với các công trình ứng dụng mô hình DHM trên lưu vực sông Trà Khúc hay sông Thu Bồn, kết quả này hoàn toàn tương thích về mặt quy luật thủy lực và khẳng định độ tin cậy vững chắc của bộ thông số nhám Manning đã hiệu chỉnh.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả mô phỏng định lượng từ mô hình DHM, bốn giải pháp trọng tâm được đề xuất nhằm nâng cao hiệu quả phòng chống ngập lụt hạ lưu sông La Ngà:

• Xây dựng và kiên cố hóa 35 km tuyến đê bao kết hợp đường giao thông: Thiết kế hệ thống đê bờ bao bờ trái tích hợp cống tiêu thoát một chiều, đặt mục tiêu bảo vệ an toàn 100% diện tích lúa vụ Hè Thu trước các trận lũ sớm tần suất 10%, triển khai hoàn thành trong giai đoạn 2024 - 2026 do Ủy ban nhân dân tỉnh Bình Thuận và Sở Nông nghiệp & Phát triển Nông thôn làm chủ đầu tư.
• Lắp đặt bổ sung 12 trạm quan trắc mưa tự động và 03 trạm đo mực nước chuyên dùng: Nâng cấp mạng lưới viễn thám khí tượng nhằm kéo dài thời gian dự báo cảnh báo sớm trước 24 đến 36 giờ, nâng cao độ chính xác dự báo lưu lượng đỉnh lũ lên trên 90%, thực hiện trong giai đoạn 2024 - 2025 do Đài Khí tượng Thủy văn khu vực Nam Trung Bộ chủ trì.
• Nạo vét 18 km lòng dẫn và mở rộng các điểm co thắt dòng chảy hạ du: Giải phóng dòng chảy từ khu vực trạm Tà Pao về phía hạ lưu, gia tăng khả năng tiêu thoát nước thêm 15% đến 20%, rút ngắn thời gian ngập úng từ 250 giờ xuống dưới 180 giờ, thực hiện định kỳ trong các năm 2024 - 2028 dưới sự giám sát của Chi cục Thủy lợi tỉnh.
• Số hóa bản đồ rủi ro ngập lụt tỷ lệ 1:10.000 lồng ghép vào quy hoạch sử dụng đất: Ứng dụng kết quả phân vùng ngập sâu trên 3,0 m để quy hoạch di dời 100% hộ dân nằm trong vùng trũng hiểm trở sang cụm dân cư an toàn, thực hiện xuyên suốt giai đoạn 2025 - 2030 do UBND huyện Đức Linh và Tánh Linh phối hợp Sở Tài nguyên & Môi trường triển khai.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang giá trị tham khảo học thuật và ứng dụng thực tế sâu sắc cho bốn nhóm đối tượng:

• Ban Chỉ huy Phòng chống thiên tai và Tìm kiếm cứu nạn các cấp: Cung cấp cơ sở khoa học chính xác về ranh giới ngập và độ sâu ngập để xây dựng phương án sơ tán dân, bố trí lực lượng cứu hộ và điều tiết hồ chứa hợp lý trong mùa mưa bão.
• Kỹ sư quy hoạch công trình thủy lợi, giao thông và nông nghiệp: Cung cấp các thông số thủy lực thiết kế quan trọng như cao trình đỉnh lũ, lưu lượng tràn và vận tốc dòng chảy để tính toán khẩu độ thoát nước cho cầu cống, nâng cao trình đê bao chắn lũ.
• Học viên cao học, nghiên cứu sinh và giảng viên chuyên ngành Thủy văn, Tài nguyên nước: Sử dụng tài liệu như một nghiên cứu điển hình về phương pháp tích hợp mô hình thủy lực 1D-2D, kỹ thuật xử lý dữ liệu địa hình số hóa DEM và thuật toán sai phân hữu hạn.
• Chính quyền địa phương và cộng đồng dân cư hai huyện Đức Linh, Tánh Linh: Giúp người dân nắm bắt bản đồ ngập lụt chi tiết để chủ động điều chỉnh lịch thời vụ sản xuất nông nghiệp, cải tạo nhà ở và công trình dân sinh thích ứng an toàn với lũ lụt.

Câu hỏi thường gặp

Mô hình DHM có ưu điểm gì vượt trội so với các mô hình thủy lực một chiều truyền thống?

Mô hình DHM giải quyết triệt để bài toán dòng tràn bãi mà mô hình một chiều không thể xử lý chính xác. Khi nước sông tràn bờ, DHM tự động kích hoạt mô phỏng hai chiều trên ma trận ô lưới không gian, cho phép xác định chính xác diện tích và độ sâu ngập cục bộ tại từng tọa độ thay vì chỉ nội suy mực nước trung bình.

Tại sao nghiên cứu lựa chọn chuỗi số liệu thủy văn 38 năm từ năm 1978 đến năm 2016?

Chuỗi dữ liệu 38 năm quan trắc liên tục tại trạm Tà Pao đảm bảo độ đại diện thống kê theo tiêu chuẩn ngành khí tượng thủy văn. Giai đoạn này bao gồm đầy đủ các chu kỳ lũ từ nhỏ đến lũ lịch sử như năm 1999 và 2005, giúp quá trình kiểm định hệ số nhám đạt độ tin cậy khoa học cao nhất.

Việc xây dựng đê ngăn lũ bờ trái gây ra những biến đổi thủy lực như thế nào?

Tuyến đê bờ trái giúp bảo vệ trọn vẹn hơn 8.200 ha vùng nội đồng, nhưng làm giảm không gian trữ lũ tự nhiên của thung lũng. Hệ quả là mực nước đỉnh lũ trong lòng sông chính bị dâng cao thêm từ 0,25 m đến 0,45 m, làm tăng diện tích ngập phía bờ hữu đối diện thêm khoảng 12% đến 15%.

Dữ liệu mô hình số độ cao DEM đóng vai trò quyết định ra sao đến kết quả mô phỏng?

DEM quyết định trực tiếp đến hướng chảy và vận tốc lan truyền ngập giữa các ô lưới. Khi DEM được số hóa chi tiết và tích hợp cùng 21 mặt cắt thực đo, sai số mực nước mô phỏng tại các điểm khống chế được kiểm soát dưới 0,15 m, phản ánh sát thực tế địa hình tự nhiên.

Phương pháp mô hình hóa trong luận văn có thể nhân rộng cho các lưu vực sông khác không?

Quy trình ứng dụng mô hình DHM kết hợp hệ thống thông tin địa lý GIS hoàn toàn có thể chuyển giao cho các lưu vực sông khác. Phương pháp này đặc biệt tối ưu cho các hệ thống sông tại miền Trung và Tây Nguyên có đặc trưng sườn dốc hẹp chuyển tiếp đồng bằng trũng.

Kết luận

• Ứng dụng thành công mô hình thủy động lực học sóng khuếch tán DHM để tái hiện chi tiết bức tranh ngập lụt không gian hạ lưu sông La Ngà.
• Định lượng chính xác diện tích ngập lụt từ 14.500 ha đến 26.500 ha tương ứng với các cấp lũ tần suất thiết kế từ 10% đến 1%.
• Làm sáng tỏ quy luật thủy lực và tác động dâng cao mực nước từ 0,25 m đến 0,45 m khi xây dựng công trình đê ngăn lũ bờ trái.
• Thiết lập hệ thống bản đồ số hóa ngập lụt độ phân giải cao tại các mốc thời gian đỉnh lũ 115 giờ, 140 giờ và thời điểm rút lũ 250 giờ.
• Đề xuất danh mục giải pháp công trình và phi công trình đồng bộ, hướng tới mục tiêu cắt giảm hơn 25% thiệt hại thiên tai hàng năm cho địa phương.

Luận văn đã đóng góp một phương pháp tiếp cận khoa học chuẩn xác, cung cấp bộ công cụ đắc lực phục vụ công tác quy hoạch phát triển bền vững lưu vực sông La Ngà giai đoạn 2025 - 2030. Các nhà quản lý, kỹ sư thủy lợi và độc giả quan tâm hãy liên hệ và khai thác toàn văn tài liệu để ứng dụng hiệu quả bộ thông số thủy lực số hóa vào thực tiễn quản lý rủi ro thiên tai.