Ứng dụng mô hình thủy văn mô phỏng dòng chảy lũ đến hồ chứa nước định bình

Tính cấp thiết của đề tài Công trình hồ chứa nước Định Bình, xây dựng trên lưu vực sông Kôn.. Theo đánh giá của ngân hành thế giới WB, Việt Nam là một trong những quốc gia chịu tác động

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

LÊ VĂN TRỰC

ỨNG DỤNG MÔ HÌNH THỦY VĂN MÔ PHỎNG DÒNG CHẢY LŨ ĐẾN HỒ CHỨA NƯỚC ĐỊNH BÌNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY

Đà Nẵng - Năm 2018

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY

Người hướng dẫn khoa học: TS TÔ THÚY NGA

Đà Nẵng - Năm 2018

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai

công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả luận văn

Lê Văn Trực

TÓM TẮT LUẬN VĂN ỨNG DỤNG MÔ HÌNH THỦY VĂN MÔ PHỎNG DÒNG CHẢY LŨ

ĐẾN HỒ CHỨA NƯỚC ĐỊNH BÌNH

Học viên: Lê Văn Trực Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng công trình thủy

Mã số: 60.58.02 02 Khóa:2016-2018 Trường Đại học Bách khoa -ĐHĐN

Tóm tắt - Hồ Định Bình là hồ chứa nhân tạo lớn nhất Bình định- một vùng duyên hải của

VN Với chiều dài 612m và cao 54m, dung tích hồ có thể chứa đến 226.106 m3 nước Nó cung cấp nguồn nước tưới tiêu cho hơn 30.000ha và cung cấp nước cho 800.000 người Tuy nhiên, nằm ở thượng nguồn hệ thống sông kôn, nơi thiên tai lũ lụt thường xuyên xảy ra và nghiêm trọng, hoạt động của hồ Định Bình chứa nhiều rủi ro tiềm ẩn đối với hạ lưu Với mục đích đánh giá các rủi ro tiềm ẩn, nghiên cứu được thực hiện bằng cách ứng dụng phần mềm Hec-Hms để mô hình hóa dòng chảy thượng lưu hệ thống sông Kone nhằm phục vụ cho công tác dự báo lũ các sông để giảm thiểu những thiệt hại cho dân trong vùng Kết quả tính toán đã được hiệu chỉnh bởi các trận mưa lũ xảy ra trong các năm 2013, 2016 và 2017

Từ khóa – Lưu vực hồ Định Bình, mô phỏng dòng chảy lũ đến hồ, mô hình Hec-Hms

HYDROLOGIC MODELLING FOR THE SIMULATION OF

RAINFALL-RUNOFF AT DINH BINH RESERVOIR

Student: Le Van Truc Major: Civil Engineering

Code:60.58.02.02.Course:2016-2018 University of Technology – Da Nang university

Summary – Dinh Binh reservoir is the largest artificial reservoir in Binh Dinh - a

coastal area of Vietnam With a length of 612m and a height of 54m, the lake capacity can hold up to 226,106 m3 of water It provides irrigation water for more than 30,000 hectares and supplies water to 800,000 people However, in the upper part of the river system, where floods occur frequently and severely, the operation of the reservoir poses many potential risks

to the downstream areas For the purpose of assessing potential risks, this study was conducted by applying Hec-Hms software to model the upstream flow of the Kone river system for flood forecasting and to minimize damage to local people Results of the analysis have been corrected by floods occurring in 2013, 2016 and 2017

Keywords - Dinh Binh reservoir, Hydrologic Modelling Simulation, Hec-Hms model

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 3

TÓM TẮT LUẬN VĂN 4

MỤC LỤC 5

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 8

CÁC KÝ HIỆU 9

DANH MỤC CÁC BẢNG 10

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ……… 11

Mở đầu……… 12

1.Tính cấp thiết của đề tài 12

2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 14

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài: 14

4 Phương pháp nghiên cứu: 14

5 Nội dung nguyên cứu: 14

6 Ý nghĩa thực tiễn đề tài: 15

7 Bố cục và nội dung luận văn 15

8 Kế hoạch thực hiện đề tài 15

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC HỒ CHỨA NƯỚC ĐỊNH BÌNH 16

1.1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên: 16

a Vị trí địa lý khu vực 16

b Đặc điểm địa hình, địa mạo 17

c Đặc điểm địa chất 17

d Điều kiện thổ nhưỡng, thảm thực vật 18

1.1.2 Điều kiện khí tượng, thủy văn: 18

a Khí Tượng: 20

b Thủy Văn: 20

c Dòng chảy năm: 22

d Dòng chảy lũ 25

e Dòng chảy kiệt 26

NHẬN XÉT 26

f Tài liệu nghiên cứu: 28

1.3 CÁC TRẬN LỤT LỊCH SỬ: 28

1.4 HỒ CHỨA NƯỚC ĐỊNH BÌNH 29

1.4.1 Tổng quan: 29

1.4.2 Vai trò của Hồ chứa nước Định Bình trong điều tiết dòng chảy lũ ở hạ lưu sông Kôn:

……….……… 30

1.5 Tổng quan các công trình nguyên cứu ngập lụt trên Thế giới và Việt Nam: 31

CHƯƠNG 2: THIẾT LẬP MÔ HÌNH THỦY VĂN 31

2.1 GIỚI THIỆU MÔ HÌNH HEC-HMS 34

2.1.1.Giới thiệu mô hình 34

2.1.2 Mô phỏng các thành phần lưu vực 34

2.1.3 Khả năng của mô hình 35

2.2 LÝ THUYẾT MÔ HÌNH 36

2.2.1 Mưa 36

2.2.2 Tổn thất 38

2.2.3 Chuyển đổi dòng chảy 45

2.2.4 Tính toán dòng chảy ngầm 52

2.2.5 Diễn toán dòng chảy 54

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH HEC-HMS MÔ PHỎNG DÒNG CHẢY LŨ ĐẾN HỒ CHỨA NƯỚC ĐỊNH BÌNH……….63

3.1 Thiết lập mô hình thủy văn HEC-HMS cho lưu vực thượng nguồn hồ Định Bình……… ………… .63

3.1.1 VỊ TRÍ LƯU VỰC TÍNH TOÁN 63

3.1.2 ĐƯA LƯU VỰC TÍNH TOÁN VÀO MÔ HÌNH 63

3.1.3 Tạo một project mới……… 64

3.1.4 Nhập thông tin tiểu lưu vực 64

3.1.5 Nhập thông tin mô đun kiểm soát 65

3.1.6 Nhập dữ liệu mưa 65

3.2 CƠ SỞ DỮ LIỆU TỪ CÁC TRẠM 65

3.2.1 Yêu cầu số liệu đầu vào 65

3.2.2 Phân tích, xử lý số liệu 65

3.3 Hiệu chỉnh bộ thông số của mô hình……… ……….69

3.4 Xây dựng bộ thông số của mô hình HEC–HMS để mô phỏng dòng chảy lũ đến hồ

chứa nước Định Bình……… ……… 69

3.5 KẾT QUẢ HIỆU CHỈNH VÀ KIỂM NGHIỆM MÔ PHỎNG BẰNG MÔ HÌNH HEC-HMS … 70

3.5.1 Hiệu chỉnh mô hình 70

3.5.2 Kiểm nghiệm mô hình 72

3.5.3 Phân tích, đánh giá, nhận xét kết quả mô phỏng 74

3.5.4 Nhận xét kết quả hiệu chỉnh, kiểm định ……… ………….74

3.6 BỘ THÔNG SỐ CỦA MÔ HÌNH HEC-HMS CHO CÁC TRẬN LŨ……… 75

3.7 DỰ BÁO THỬ NGHIỆM BẰNG MÔ HÌNH HEC-HMS 76

Kết luận: 77

Kiến nghị: 79

Tài liệu tham khảo 80

Quyết định giao đề tài 81

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

CÁC CHỮ VIẾT TẮT

TCKT :Tiêu chuẩn kỹ thuật TCTL :Tiêu chuẩn thủy lợi GDP : Cơ cấu sản phẩm KTTV : Khí tượng thủy văn MNDBT : Mực nước dâng bình thường MNLTK : Mực nước lũ thiết kế

MNC : Mực nước chết MNLKT : Mực nước lũ kiểm tra MNHL : Mực nước hạ lưu BNN : Bộ Nông nghiệp

TT : Thứ tự

CÁC KÝ HIỆU

F : Diện tích lưu vực (Km 2 ) P% : Tần suất

Q : Lưu lượng

t : Thời gian

Q p% : Lưu lượng tương ứng với từng tần suất

V c : Thể tích chết

V MNDBT : Thể tích mực nước dâng bình thường

X : Lượng mưa năm

Z nc : Lượng bốc hơi đo bằng mực nước

E : Sai số tương quan về từng cặp

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 0.1: Các thông số kỹ thuật cơ bản của hồ Định Bình: 13

Bảng 1.1: Các đặc trưng lưu vực hồ Định Bình 17

Bảng 1 2: Thống kê các trận lũ lịch sử của tỉnh Bình Định 28

Bảng 1.3: Các thông số chủ yếu hồ chứa nước Định Bình 30

Bảng 3.1: Trọng số của các trạm mưa thượng nguồn lưu vực Hồ Định Bình 63

Bảng 3.2: Số liệu mưa giờ trận lũ từ ngày 06h.15/11/2013- 07h.18/11/2013 66

Bảng 3.3: Số liệu mưa giờ trận lũ từ ngày 0h.15/12/2016- 23h.17/12/2016 67

Bảng 3.4: Số liệu mưa giờ trận lũ từ ngày 7h.03/11/2017- 23h 06/11/2017 68

Bảng 3.5: Chỉ tiêu Nash-Sutcliffe của các trận lũ 74

Bảng 3.6: Sơ đồ quá trình dự báo lũ 77

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Bản đồ lưu vực hồ Định Bình 16

Hình 1.2: Bản đồ đẳng trị mưa của tỉnh Bình Định 19

Hình 1.3: Bản đồ mạng lưới sông, suối 21

Hình 2.1: Biểu đồ mưa 37

Hình 2.2: Tổn thất dòng chảy theo phương pháp SCS 40

Hình 2 3: Các biến số trong phương pháp thấm Green- Ampt 42

Hình 2.4: Sơ đồ tính thấm theo độ ẩm đất 44

Hình 2.5: Các phương pháp cắt nước ngầm 54

Hình 3.1: Sơ đồ vị trí các trạm đo mưa lưu vực Định Bình……….63

Hình 3.2: Tạoprojec Lưu vực Hồ Định Bình………64

Hình 3.3: Tạo Subbasin Lưu vực Định Bình 64

Hình 3.4: Các thông số của phương pháp dòng chảy đơn vị 65

Hình 3.5: Các thông số của dòng chảy ngầm 65

Hình 3.6: Biểu đồ Q ~ t tính toán và thực đo Lưu vực hồ Định Bình năm 2013 71

Hình 3.7: Hệ số Nash –Sutcliffe 71

Hình 3.8: Biểu đồ Q ~ t tính toán và thực đo Lưu vực hồ Định Bình năm 2016 72

Hình 3.9: Hệ số Nash –Sutcliffe 73

Hình 3.10: Biểu đồ Q ~ t tính toán và thực đo Lưu vực hồ Định Bình năm 2017 73

Hình 3.11: Hệ số Nash –Sutcliffe 74

Hình 3.12:Dự báo thử nghiệm trận lũ ngày 15-18/11/2013 78

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Công trình hồ chứa nước Định Bình, xây dựng trên lưu vực sông Kôn Khu vực đầu mối hồ thuộc địa bàn xã Vĩnh Hảo, huyện Vĩnh Thạnh, tỉnh Bình Định, cách Quy Nhơn khoảng chừng 70 km về hướng Tây Với diện tích lưu vực tính đến tuyến công trình là F = 1.040 km2

Hồ được khởi công vào tháng 7/2004 và đi vào hoạt động từ năm 2009

chứa nước là cung cấp nước tưới cho hơn 28.060 ha đất nông nghiệp; xả về hạ lưu Q=3 m3/s chống cạn kiệt dòng chảy và xâm nhập mặn ở cửa sông, bảo vệ môi trường sinh thái trong khu vực; cấp nước cho công nghiệp nông thôn, cho dân sinh và nuôi trồng thủy sản; cắt lũ bảo vệ mùa màng, giảm nhẹ lũ chính vụ cho các vùng hạ du; kết hợp với nuôi trồng thủy sản, phát điện (công suất N=9,9MW) và khai thác các nguồn lợi khác

Vì diễn biến ngập lụt trên hạ lưu các con sông ngày càng phức tạp và có chiều hướng bất lợi cho nhân dân ở khu vực nhất là sau khi thượng nguồn có thêm các hồ chứa thủy điện, nhằm nâng cao hiệu quả vận hành hồ chứa Thủ tướng Chính phủ ban hành kèm theo Quyết định số 1841/QĐ-TTg ngày 29/10/2015 về việc Ban hành quy trình vận hành liên hồ chứa trên lưu vực sông Kôn – Hà Thanh

Những trận lũ trên lưu vực Sông Kôn–Hà Thanh những năm gần đây có diễn biến phức tạp làm thiệt hại ngày càng gia tăng, như trận lũ năm 2009 thiệt hại 1.332

tỷ đồng; lũ năm 2013 thiệt hại 2.215 tỷ đồng; lũ năm 2016 thiệt hại 2.214 tỷ đồng

Theo Quy trình vận hành liên hồ chứa sông Kôn – Hà Thanh số TTg ngày 29/10/2015 thì nhiệm vụ của các hồ chứa nước Định Bình trong mùa

1841/QĐ-lũ là: Đảm bảo an toàn công trình; Góp phần giảm 1841/QĐ-lũ cho hạ du

Với nhiệm vụ đặt ra như trên, đòi hỏi công tác vận hành hồ chứa nước Định Bình vừa đảm bảo cung cấp nước tưới cho hạ du, đồng thời phải đảm bảo tuyệt đối an toàn cho công trình khi mùa lũ đến, bên cạnh đó vấn đề xả lũ và dự báo ngập lụt ở hạ lưu như thế nào cho hợp lý nhằm chủ động ứng phó khi có mưa lũ xảy ra, để hạn chế thiệt hại đến mức thấp nhất

- Để làm tốt nhiệm vụ đề ra như trên thì công tác vận hành hồ Định Bình phải luôn gắn liền với vấn đề dự báo dòng chảy lũ về hạ lưu

- Trong xu hướng diễn biến của biến đổi khí hậu hiện nay cũng là một nguyên nhân gia tăng sự ảnh hưởng rủi ro cho ngập lụt hạ lưu

Theo đánh giá của ngân hành thế giới (WB), Việt Nam là một trong những quốc gia chịu tác động nhiều nhất của Biến đổi khí hậu, do đó việc nghiên cứu tính toán đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố Biến đổi khí hậu đến vấn đề dòng chảy lũ đối với hạ lưu hồ chứa nước Định Bình khi hồ chứa vận hành theo quy trình của Chính phủ sẽ đáp ứng mục tiêu giảm nhẹ thiệt hại do lũ lụt gây ra Đây là cơ sở để các cấp chỉ đạo và điều hành xây dựng các Phương án cảnh báo, chủ động ứng phó lũ lụt kịp thời, hiệu quả trong công tác phòng chống lụt bão hằng năm

Do đó tôi chọn đề tài: “Ứng dụng mô hình thủy văn mô phỏng

dòng chảy lũ đến hồ chứa nước Định Bình” là rất cần thiết

Bảng 0.1: Các thông số kỹ thuật cơ bản của hồ Định Bình:

2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Nghiên cứu xây dựng mô hình thủy văn Hec-Hms để mô phỏng dòng chảy lũ đến Hồ chứa nước Định Bình nhằm chủ động trong công tác điều tiết

hồ, giảm bớt thiệt hại cho vùng hạ du

Xây dựng bộ thông số mô hình phù hợp với lưu vực nghiên cứu, làm cơ

sở tính toán dự báo nguồn nước đến đủ độ tin cậy để kịp thời phục vụ công tác

vận hành hồ chứa

Dùng bộ thông số vừa xây dựng kiểm định cho trận lũ 2016, 2017, dự báo thử nghiệm cho trận lũ ngày 15- 18/11/2013

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài:

Đối tương nguyên cứu:

Chế độ dòng chảy lũ trên lưu vực thượng lưu hồ chứa nước Định Bình

Phạm vi nguyên cứu: lưu vực thượng lưu hồ chứa nước Định Bình sử

dụng số liệu trong các đợt lũ năm 2013, 2016 và 2017 trên địa bàn tỉnh Bình

Định

4 Phương pháp nghiên cứu:

Đề tài sẽ sử dụng các phương pháp nghiên cứu:

- Phương pháp kế thừa nghiên cứu: kế thừa một số các tài liệu, cơ sở dữ

liệu và kết quả nghiên cứu các đề tài nghiên cứu đi trước trên lưu vực hồ chứa nước Định Bình;

- Phương pháp phân tích, thống kê và xử lý số liệu: dùng trong việc phân

tích và xử lý số liệu đầu vào và kết quả đầu ra của bài toán

- Phương pháp ứng dụng mô hình toán: dựa trên khả năng ứng dụng và sự

phổ cập của các mô hình, trong nghiên cứu này sẽ sử dụng mô hình thủy văn phù hợp để mô phỏng dòng chảy lũ đến hồ chứa nước Định Bình

5 Nội dung nguyên cứu:

- Thu thập các số liệu thủy văn trên thượng nguồn của hồ của hồ chứa nước Định Bình

- Áp dụng mô hình thủy văn để mô phỏng dòng chảy lũ trên lưu vực

thượng lưu hồ chứa nước Định Bình

- Nhận xét và dự báo thử nghiệm

- Viết báo cáo tổng hợp toàn bộ kết quả thực hiện đề tài

6 Ý nghĩa thực tiễn đề tài:

- Đối với tác giả và các cơ sở ứng dụng kết quả nghiên cứu:

Từ kết quả nghiên cứu có thể chuyển giao cho cơ quan quản lý hồ chứa, nâng cao trình độ chuyên môn cho những người kỹ sư tham gia thực hiện Xây dựng bộ thông số mô hình phù hợp với lưu vực nghiên cứu, làm cơ sở tính toán

dự báo nguồn nước đến đủ độ tin cậy để kịp thời phục vụ công tác vận hành hồ chứa, có chế độ cấp nước cho sinh hoạt, sản xuất và phục vụ tưới tiêu một cách hợp lý

- Đối với kinh tế - xã hội và môi trường:

Số liệu dự báo sẽ giúp cho các đơn vị có liên quan có cái nhìn tổng thể về chế độ dòng chảy Giúp cho đơn vị Quản lý, có kế hoạch vận hành hồ chứa nước Định Bình hợp lý, vừa đảm bảo an toàn cho công trình, vừa tránh được tình trạng thiếu nước tưới, sinh hoạt và sản xuất trong mùa khô, góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất kinh doanh cho doanh nghiệp và đảm bảo an sinh xã hội trong lưu vực hưởng lợi

7 Bố cục và nội dung luận văn

Lời cam đoan

Mục lục

Mở đầu

Chương 1: Tổng quan về công trình hồ chứa nước Định Bình và vấn đề

nghiên cứu

Chương 2: Thiết lập mô hình thủy văn

Chương 3: Ứng dụng mô hình thủy văn HEC-HMS mô phỏng dòng chảy

CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC HỒ CHỨA NƯỚC ĐỊNH BÌNH VÀ VẤN

ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN KHU VỰC NGHIÊN CỨU

1.1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên:

a Vị trí địa lý khu vực

Hồ chứa nước Định Bình được xây dựng ở thượng nguồn sông Kôn tại xã Vĩnh Hảo, huyện Vĩnh Thạnh, tỉnh Bình Định Cụm công trình đầu mối cách thành phố Quy Nhơn khoảng 80 km về phía Tây Vị trí lưu vực thượng lưu hồ chứa Phía Bắc giáp huyện An Lão, phía Đông giáp huyện Phù Cát, phía Nam giáp huyện Tây Sơn và phía Tây giáp thị xã An Khê (tỉnh Gia Lai) Tổng diện tích lưu vực tính đến tuyến công trình F=1.040km2

Hình 1.1: Sơ đồ lưu vực hồ Định Bình [12]

Bảng 1.1: Các đặc trưng lưu vực hồ Định Bình

Ca ́ c đă ̣c trưng lưu vực Giá tri ̣

Diê ̣n tích lưu vực F (Km2) 1.040

Đô ̣ dốc lòng suối chính Js (%0) 40

Đô ̣ dốc sườn khu vực Jd (%0) 150

MNDBT (m) 91,93

MNC (m) 65

Vc (106 m3) 16,28

VMNDBT (106 m3) 226,21

b Đặc điểm địa hình, địa mạo

Khu vực nghiên cứu nằm trong vùng có địa hình đồi núi cao, các dãy núi phát triển theo hướng Bắc Nam, các đỉnh núi có cao độ 800 ÷ 900m và bị phân cách bỡi các nhánh suối nhỏ của sông Kôn Vị trí đập bê tông ngăn sông nằm ngang dòng chính sông Kôn, tại đây dòng chảy sông Kôn theo hướng Đông – Tây Mặt cắt ngang sông tại tim tuyến đập rộng khoảng 180 mét

Địa mạo khu vực đặc trưng bởi dạng thung lũng mở rộng, với các sườn đồi hai bên khá thoải, kết quả của một quá trình bào mòn, phát triển mạnh cả về chiều thẳng đứng và chiều nằm ngang trên một nền địa chất tương đối tương đối đồng nhất, không có tính phân lớp Quá trình bào mòn phát triển mạnh dọc theo các hệ thống đứt gãy chính trong vùng Lớp phủ tàn tích, sản phẩm của quá trình phong hoá đá gốc thường có bề dày lớn từ 5 ÷ 15 m, hoặc hơn Dạng địa hình tích tụ chỉ gặp ở dọc sông, các thềm sông thường có bề rộng 50 ÷ 60 m kéo dài hàng trăm mét, Từ phía đập Định Bình về phía phía hạ lưu địa hình tích tụ phát triển mạnh, tạo thành cánh đồng rộng vài km thuộc xã Vĩnh Thịnh

c Đặc điểm địa chất

Theo các kết quả nghiên cứu địa chất, cấu tạo và kiến tạo mới nhất, nền đá biến chất của địa khối Kon Tum trong vùng công trình bị phân cách bởi hệ thống đứt gãy cấp III chạy dọc theo hướng Bắc- Nam Đứt gãy lớn nhất gọi là đứt gãy sông Kôn chạy phía bên phải và gần song song với hướng chảy của sông Kôn Do tác động của đứt gãy này đã kéo theo sự hình thành của một loại đứt gãy nhỏ khác theo hướng tương tự

Hệ thống đứt gãy thứ hai cáo hướng Tây Bắc – Đông Nam Dọc theo các đứt gãy thuộc hệ thống này đã hình thành các khối xâm nhập Granit nhỏ như đã nêu

trên Một đứt gãy thuộc hệ thống này chạy ngang phía hạ lưu vị trí đầu mối Định Bình, và có thể là nguyên nhân chính làm thay đổi hướng chảy của sông Kôn ngay phía hạ lưu vị trí dự định xây dựng đập

Do nền địa chất là các lớp đất đá kết tinh và đá xâm nhập liền khối, có tính thấm nước và trữ nước nhỏ, do đó nước ngầm chỉ gặp ở phần trên cùng của nề

đá gốc trong đới đá phong hoá nứt nẻ Nước ngầm có nguồn bù cấp chính là nước mưa và có hướng vận động về phía sông Kôn và các nhánh của nó Do lượng mưa trong vùng tương đối cao, khoảng 1700 ÷ 1800 mm/năm, nên nước ngầm khá dồi dào Mực nước ngầm tại các sườn đồi nói chung nằm sâu từ 7÷ 15m

Nước mặt tập trung chủ yếu ở sông Kôn và các chi lưu chính như Đắc Sem, Kriêng- Tin Dòng chảy hiện tại của sông Kôn phụ thuộc một mặt vào sự làm việc của hồ chứa Vĩnh Sơn, cách vị trí dự định xây dựng đập Định Bình khoảng

20 km về thượng lưu, và vào lưu lượng của các chi lưu nhỏ nằm dưới thuỷ điện Vĩnh Sơn

d Điều kiện thổ nhưỡng, thảm thực vật

Lớp phủ trong khu vực công trình bao gồm: các lớp trầm tích Đệ tứ trong khu vực công trình chủ yếu là cát sạn sỏi, bột, á sét vừa đến á sét nặng, độ dày thay đổi 1-5m, phân bố chủ yếu tại các vùng trũng có suối uốn lượn quanh co và tích tụ thành các giải hẹp không liên tục dọc theo suối về phía hạ du

Về thảm thực vật, khu vực công trình bao gồm khu vực lòng hồ, tuyến đập, tuyến tràn và cống là rừng tương đối rậm rạp, các hợp thủy có nhiều tầng và

độ che phủ tốt, phía thượng lưu lòng hồ là rừng tự nhiên có một số diện tích rừng trồng tái sinh

1.1.2 Điều kiện khí tượng, thủy văn:

Bình Định thuộc vùng nhiệt đới ẩm gió mùa Nhiệt độ trung bình 270C Lượng mưa trung bình hàng năm trong 5 năm gần đây là 2.185 mm Mùa mưa (từ tháng 8 đến tháng 12) tập trung 70 - 80% lượng mưa cả năm Mùa mưa trùng với mùa bão nên thường gây ra lũ lụt Ngược lại mùa nắng kéo dài nên gây hạn hán ở nhiều nơi Độ ẩm trung bình là 80%

a Khí Tượng:

- Mạng lưới các yếu tố và thời gian quan trắc khí tượng khu vực và vùng liên quan:

Công tác nghiên cứu KTTV trên lưu vực sông Kôn đã được quan tâm từ lâu Cho đến nay, tài liệu đo đạc từ mạng lưới trạm trên lưu vực sông Kôn khá đầy

đủ, tuy nhiên việc phân bố trạm lại chưa thật hợp lý

Mạng lưới trạm đo mưa trên lưu vực sông Kôn, nhất là vùng hạ du khá dày, nhưng trạm đo thủy văn thì thưa thớt, tài liệu thiếu đồng bộ và đây là một hạn chế trong việc đánh giá nguồn nước của dòng chính sông Kôn

- Mưa:

Lượng mưa trung bình năm trong vùng vào khoảng 1800 ÷ 2.800 mm, phân

bố thành 2 mùa rõ rệt Mùa mưa từ tháng 9 đến tháng 12, mùa khô từ tháng 1 đến tháng 8 Trong mùa mưa, cường độ mưa lớn thường tập trung vào tháng 10

và tháng 11, chiếm tới 80% lượng mưa cả năm, thường gây lũ lụt Mùa khô kéo dài khoảng 8 tháng, lượng mưa chỉ chiếm 20% cả năm, bốc hơi lớn, thường gây

ra hạn hán thiếu nước nghiêm trọng

Lượng mưa ngày lớn nhất: 390mm (huyện Phù Cát, ngày 17/11/1996); 342mm (An Hòa, ngày 26/10/1995); 338mm (Quy Nhơn, ngày 15/10/1988); 304mm ( ngày 4/11/2007)

Hình 1.2: Bản đồ đẳng trị mưa của tỉnh Bình Định [13]

- Tình hình gió, bão, lũ trong vùng

* Gió

Vùng lãnh thổ Bình Định chịu ảnh hưởng của hai hướng gió chính, gió mùa mùa Đông và gió mùa mùa Hạ có thời gian thịnh hành tương ứng là tháng 1 và tháng 7 hàng năm

Vận tốc gió trung bình là 2,1 m/s, trung bình tháng lớn nhất là 2,8 m/s và nhỏ nhất là 1,5 m/s

* Bão

Là một loài hình thời tiết nguy hiểm thường gây ra thiệt hại nghiêm trọng về người và tài sản Thời gian bão xuất hiện tập trung chủ yếu trong 3 tháng, từ tháng 9 đến tháng 11, trong đó bão trong tháng 10 chiếm đến 40%, tháng 11 chiếm khoảng 20% trong tổng số các cơn bão đổ bộ vào từ tháng 6 đến tháng 12

* Lũ

Mùa lũ lưu vực sông Kôn từ tháng 10 -12, có thể kéo dài đến tháng 1 năm sau Trên các hệ thống sông khác chủ yếu tập trung vào tháng 10 -11 Lũ trên vùng thượng lưu sông Kôn lên nhanh, xuống nhanh Vùng hạ lưu sông Kôn do ảnh hưởng của hồ đập nên cường suất lũ nhỏ hơn so với vùng thượng lưu

b Thủy Văn:

Hệ thống sông ngòi

Các sông trong tỉnh đều bắt nguồn từ vùng núi cao của sườn phía đông dãy Trường Sơn Ở thượng lưu có nhiều dãy núi bám sát bờ sông nên độ dốc rất lớn, lũ lên xuống rất nhanh, thời gian truyền lũ ngắn, Ở đoạn đồng bằng lòng sông rộng và nông có nhiều luòng lạch, mùa kiệt nguồn nước rất nghèo nàn; nhưng khi lũ lớn nước tràn ngập mênh mông vùng hạ lưu gây ngập úng dài ngày

vì các cửa sông nhỏ và các công trình che chắn nên thoát lũ kém Mạng lưới sông ngòi của tỉnh Bình Định bao gồm có 4 con sông chính là sông Lại Giang, sông Kôn, Sông La Tinh, Sông Hà Thanh Vùng dự án tập trung con sông lớn là sông Kôn:

Sông Kôn: là sông lớn nhất trong các sông trong tỉnh, có tổng diện tích

lưu vực là Flv = 3067km2, dài L = 178km Sông bắt nguồn từ vùng rừng núi của dãy Trường Sơn Sông chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam đến Thạnh Quang

- Vĩnh Phúc sông chảy theo hướng Bắc Nam về đến Bình Tường sông chảy theo hướng Tây Đông và về đến Bình Thạnh sông chia thành hai nhánh chính: Nhánh Đập Đá chảy ra cửa An Lợi rồi đổ vào đầm Thị Nại; nhánh Tân An có nhánh sông Gò Chàm cách ngã ba về phía hạ lưu khoảng 2km, sau khi chảy trên vùng đồng bằng rồi nhập với sông Tân An cùng đổ vào đầm Thị Nại tại cửa Tân Giảng Tất cả các nhánh sông Đập Đá và Tân An sau khi đổ vào đầm Thị Nại

được thông qua biển qua cửa Quy Nhơn Trên sông Kôn về mùa mưa hầu hết nước sông không bị mặn, độ mặn chỉ vào khoảng 0,03 đến 0,330/00; Từ thượng lưu về hạ lưu sông chảy giữa các vách núi cao có độ dốc lưu vực lớn nên lũ tập trung nhanh Đoạn sông Kôn ở vùng đồng bằng có lòng sông rộng và nông, nhiều chi lưu nhỏ, ngắn, mùa kiệt nguồn nước rất nghèo nàn, khả năng điều tiết lưu vực kém Ngược lại gặp lũ lớn, nước ngập mênh mông vùng hạ lưu Rừng đầu nguồn sông Kôn còn tương đối tốt, ít bị chặt phá, nguồn nước sông khá dồi dào nhưng phân bố không thuận lợi Thượng nguồn sông Kôn có khả năng xây dựng một số hồ chứa nước lớn, tạo nguồn và làm nhiệm vụ điều tiết khai thác tổng hợp phục vụ phát triển kinh tế khu vực

Hình 1.3: Bản đồ mạng lưới sông, suối [14]

c Dòng chảy năm:

Dòng chảy năm là lượng dòng chảy sản sinh ra của lưu vực trong thời đoạn bằng một năm cùng với sự thay đổi của nó trong năm Sự thay đổi dòng chảy theo thời gian trong một năm được gọi là phân phối dòng chảy năm Như vậy khái niệm dòng chảy năm bao hàm lượng dòng chảy năm phân phối dòng chảy trong năm

Dòng chảy năm được biểu thị bởi các đặc trưng sau:

Tổng lượng dòng chảy năm: Tổng lượng dòng chảy năm của một lưu

vực sông thường được ký hiệu Wn , đơn vị tính m3: là lượng dòng chảy qua mặt cắt cửa ra của lưu vực trong khoảng thời gian bằng một năm

Lưu lượng dòng chảy bình quân năm: Lưu lượng dòng chảy bình quân

năm, thường ký hiệu Qn, đơn vị tính (m3/s): là lưu lượng tính bình quân cho thời đoạn một năm Theo định nghĩa ta có:

đó lưu lượng dòng chảy bình quân năm được tính theo công thức:

n

Q Q

n

i i n

Mô đun dòng chảy năm: Mô đun dòng chảy năm, ký hiệu Mn, đơn vị (l/s.km2), là mô đun dòng chảy tính cho thời đoạn một năm:

Hệ số dòng chảy năm: kí hiệu  là tỷ số giữa lớp dòng chảy năm và lượng mưa năm tương ứng:

6

1010

5,3110

5,

Dòng chảy chuẩn hay còn gọi là chuẩn dòng chảy năm: là trị số trung

bình của đặc trưng dòng chảy năm trong thời kỳ nhiều năm đã tiến tới ổn định, với điều kiện cảnh quan địa lý, điều kiện địa chất không thay đổi, không kể đến quy luật tự nhiên của dòng chảy do các hoạt động dân sinh kinh tế con người

Dòng chảy chuẩn bao gồm các đặc trưng sau: Lưu lượng bình quân nhiều năm Q0, tổng lượng dòng chảy bình quân nhiều năm W0, mô đun dòng chảy bình quân nhiều năm M0, lớp bình quân dòng chảy bình quân nhiều năm Y0, hệ

số dòng chảy bình quân nhiều năm 0

0

0 0

n n

i i

m n Q

Q n

Q

1 1

1 1

Trong đó: Qn+m là giá trị lưu lượng bình quân khi ta bổ sung thêm m năm quan trắc nữa Dòng chảy phải được xét trong điều kiện cảnh quan địa lý và điều kiện địa chất không thay đổi và không kể đến sự ảnh hưởng của các hoạt động dân sinh kinh tế con người, đây là yêu cầu về tính đồng nhất khi chọn mẫu thống

kê

Thực ra các hoạt động dân sinh kinh tế con người ít nhiều có tác động đến

sự hình thành dòng chảy sông ngòi Nếu sự tác động của con người ảnh hưởng không lớn đến quy luật hình thành dòng chảy sông ngòi thì tác động này được coi là không có Trong trường hợp sự tác động này là đáng kể (chẳng hạn việc xây dựng các hồ chứa lớn ở thượng nguồn, việc chuyển nước sông sang lưu vực khác ), trong tính toán thủy văn phải loại trừ những ảnh hưởng này bằng cách khôi phục lại trạng thái tự nhiên của dòng chảy sông ngòi

Trị số dòng chảy chuẩn biểu thị mức độ phong phú của nguồn nước Dòng chảy chuẩn càng lớn lượng nước càng phong phú và ngược lại

Dòng chảy năm của một con sông có sự biến đổi lớn theo thời gian và không gian Do vậy để tính toán được chuẩn dòng chảy năm, trước hết phải nghiên cứu sự biến đổi của dòng chảy năm kết hợp với sự biến đổi của mưa năm

để chọn thời kỳ tính toán hợp lý Vì khi nước trong sông lớn hơn bình thường gọi là mùa lũ, còn thời kỳ nhỏ hơn bình thường gọi là mùa kiệt Người ta phân chia mùa theo tiêu chuẩn như sau: Các tháng lũ là các tháng có lưu lượng dòng chảy bình quân tháng lớn hơn lưu lượng dòng chảy bình quân năm với tầng suất xuất hiện lớn hơn 50%:

Q thangluQ nam 50 %

Hệ số phân tán của chuỗi dòng chảy năm Cv: là tham số thống kê của đại

lượng dòng chảy năm Khi số năm đo đạt đủ lớn thì hệ số phân tán được ước lượng theo công thức sau:

1

) (

1 1

2 0

Q Cv

n

i

i Q

- Loại thứ hai mô tả phân phối dòng chảy theo dạng đường duy trì lưu lượng bình quân ngày Loại này không mô tả sự thay đổi lưu lượng theo thời gian mà chỉ xem xét theo thời gian duy trì một lưu lượng nào cần xác định

Các nhân tố ảnh hưởng đến dòng chảy năm trong thời đoạn một năm, lượng dòng chảy năm phụ thuộc vào hai nhân tố quan trọng là lượng mưa (X) và

bốc hơi năm (Z) Lượng mưa năm quyết định mức độ phong phú của dòng chảy năm, và phụ thuộc vào các điều kiện hình thành chế độ và lượng mưa của nó Bốc hơi năm phụ thuộc vào điều kiện khí hậu và nhân tố đệm Xét trong điều kiện nhiều năm, mức điều hòa dòng chảy giữa các năm phụ thuộc vào sự thay đổi lượng mưa trong thời kỳ nhiều năm Lượng nước trên lưu vực trong một năm phản ánh khả năng điều tiết dòng chảy của lưu vực từ năm này sang năm khác

Vậy chuẩn dòng chảy năm có tính ổn định được quyết định bởi 2 điều kiện:

- Là đại lượng trung bình nhiều năm, nếu thêm vào chuỗi nhiều năm này một số năm quan trắc thì giá trị của chúng hầu như không thay đổi hoặc thay đổi rất ít

- Là hàm số chủ yếu của các nhân tố khí hậu: mưa và bốc hơi, ngay cả bản thân trị số trung bình nhiều năm của các nhân tố này cũng phải là những đặc trưng khí hậu ổn định của một vùng hoặc của một lưu vực

d Dòng chảy lũ

Hằng năm vào mùa mưa bão từ trung tuần tháng IX đến trung tuần tháng XII, vùng lưu vực sông Kôn - Hà Thanh luôn bị mưa bão lũ lụt đe dọa nghiêm trọng và ngày càng diễn biến phức tạp gây nhiều thiệt hại lớn về tài sản và tính mạng nhân dân trong vùng, đặc biệt là vùng đồng bằng hạ du với gần 47.000 ha đất canh tác có mức đất giữa lòng sông và mặt ruộng chênh nhau không lớn (khoảng 0,5 ÷1,5 m) tiến gần ra vùng cửa sông và ven sông xấp xỉ bằng nhau Theo số liệu điều tra trong những năm gần đây tình hình ngập úng, lũ lụt vùng

hạ lưu sông Kôn - Hà Thanh càng trở nên nghiêm trọng hơn Trong một thời gian ngắn 13 năm liền kề nhau (1980, 1981, 1984, 1990, 1992, 1996, 1998,

1999, 2005, 2007, 2009, 2013 và 2016) xảy ra mưa bão và ngập lụt rất nghiêm trọng vào tháng X và trung tuần tháng XI, đã làm ngập lụt toàn bộ đồng ruộng

và các khu dân cư trong khu vực hạ du, thời gian ngập úng khoảng 10 ÷ 15 ngày, độ sâu ngập trung bình khoảng 1 - 2m, gây thiệt hại nặng nề cho người và tài sản

Ngoài yếu tố hình thành lũ lụt là do mưa bão lớn bởi các hình thế thời tiết nói chung đối với nguyên nhân gây lũ lớn thì các yếu tố sau cũng cần được đề cập đến đối với vùng lưu vực sông Kôn – Hà Thanh thuộc phạm vi nghiên cứu

- Thảm phủ thực vật trên lưu vực có xu thế giảm, nhất là diện tích rừng bị chặt phá để trồng trọt của dân kinh tế tự do, đã làm giảm khả năng cản dòng chảy, dẫn đến lũ tập trung nhanh

- Dọc sông có khu đồng bằng lòng chảo, thấp trũng, cao độ mặt đất thấp hơn bờ sông nên khi lũ tràn bờ chảy vào tạo ra các khu ngập tự nhiên với diện tích lớn, sâu, thời gian lâu, làm ảnh hưởng đến bố trí thời vụ gieo trồng, nhất là khi có lũ lớn thượng lưu gặp mưa lớn nội đồng sẽ làm tăng thêm mức độ ngập

và thời gian ngập

- Trên dòng chính sông Kôn có nhiều đoạn mặt cắt bị co hẹp, sông chảy uốn khúc lớn đã làm cản trở không nhỏ đến khả năng thoát lũ và tăng thời gian truyền lũ

- Hiện trạng công trình chống lũ còn yếu, một số công trình quy mô lớn chưa có nhiệm vụ chống lũ cụ thể và quy trình vận hành phối hợp điều tiết để giảm lũ cho hạ lưu công trình

- Thời gian truyền lũ trên lưu vực sông Kôn – Hà Thanh mang đặc tính chung của các sông miền trung là ngắn và có độ dốc lòng sông lớn, do đó mà tốc

độ truyền lũ trong sông lớn và thời gian truyền lũ ngắn Đây là một khó khăn trong công tác cảnh báo và dự báo lũ cho các sông trên địa bàn tỉnh

Hiện trạng lũ lụt, là loại thiên tai thường xuyên xảy ra ở vùng dự án Mưa bão thường đi liền với lũ lụt, gây nhiều thiệt hại cho sản xuất và đời sống của nhân dân trong vùng Và đặc biệt lũ lụt chủ yếu xảy ra trên lưu vực sông Kôn, chu kỳ xuất hiện lũ thường vào tháng 10,11 hàng năm Giải pháp triệt để hạn chế tác hại của lũ lụt chỉ có thể xây dựng một số hồ chứa lớn ở thượng du, đắp đê bao ở những vùng trũng ven sông Kôn, nạo vét kênh rạch nhất là vùng cữa sông

để tăng khả năng thoát nước Địa hình khu vực cho phép tiêu lũ úng lụt phần lớn

tự chảy khi mực nước triều thấp hơn mực nước trong đồng Có ít trường hợp phải dùng đến bơm tiêu động lực

e Dòng chảy kiệt

Mùa cạn trên lưu vực sông Kôn – Hà Thanh được bắt đầu tính từ tháng 01 đến tháng 9 hàng năm Thực chất tháng 01 là tháng chuyển tiếp từ mùa lũ sang mùa cạn và tháng 9 là tháng chuyển tiếp từ mùa cạn sang mùa lũ Trong tháng 5,

6 thường xuất hiện lũ tiểu mãn nên dòng chảy trong 2 tháng này chi phối rất mạnh đến chế độ dòng chảy thời kỳ cuối mùa cạn

Dòng chảy kiệt được cung cấp chủ yếu bởi lượng nước ngầm và lượng mưa trong mùa cạn Trong các tháng khô hạn từ tháng 2 - 4 và từ tháng 7 - 8, dòng chảy trong sông chủ yếu là do nước ngầm cung cấp

NHẬN XÉT

Lưu vực sông Kôn – Hà Thanh có nguồn tài nguyên đất, nước khá phong phú, đất đai thích hợp với nhiều loại cây lương thực như lúa, ngô, khoai và

các cây công nghiệp ngắn ngày như: mía, lạc, đậu Đất canh tác tập trung chủ yếu ở vùng hạ lưu có nhiều điều kiện thuận lợi để phát triển sản xuất Vùng núi

ở thượng lưu có điều kiện địa hình phức tạp, đất đai phân tán, có nhiều khó khăn trong sản xuất nông nghiệp

Lưu vực Sông Kôn – Hà Thanh nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa điển hình, nền nhiệt độ cao và ít biến động, chế độ ánh sáng, mưa ẩm phong phú , lượng bức xạ khá lớn vì vậy rất thuận lợi để phát triển sản xuất nông nghiệp Tuy nhiên lượng mưa tập trung chủ yếu vào mùa mưa, mùa mưa trùng với mùa

lũ bão, nên thường gây lũ lụt, ngập úng ở nhiều vùng đặc biệt ảnh hưởng đến thời kỳ thu hoạch lúa vụ 3 (Tháng 9) và gây khó khăn cho việc gieo trồng vụ Đông Xuân (Tháng 12) Mùa khô từ tháng 1 đến tháng 8 mưa ít, nền nhiệt độ cao thường gây hạn hán vào thời kỳ gieo trồng của vụ Xuân Hè, Hè Thu (Tháng

4, tháng 5) và vụ 3 (Tháng 7)

Hệ thống sông Kôn – Hà Thanh có lượng dòng chảy khá dồi dào nhưng phân bố không đều, lượng nước tập trung vào mùa mưa, trong khi sản xuất nông nghiệp lại tập trung chủ yếu vào 8 tháng mùa khô, trong thời kỳ này dòng chảy cạn kiệt dẫn đến mực nước sông xuống thấp, mặn xâm nhập ở vùng hạ lưu Vì vậy điều hoà và phân phối nguồn nước trên hệ thống sông là rất cần thiết có như vậy mới đảm bảo các nhu cầu nước cho sản xuất nông nghiệp và các ngành dân sinh kinh tế khác

Khu vực tính toán thuô ̣c vùng núi thấp và chuyển tiếp sang vùng núi cao của dãy Trường Sơn, mức đô ̣ phân cắt ma ̣nh, có đi ̣a hình khá dốc, các sườn có

đô ̣ nghiêng từ 15- 35o, cao đô ̣ biến thiên từ 80 m đến gần 700 m, với vài đỉnh núi lân câ ̣n cao trên 1.800 m

Khu vực này có 2 mùa gió rõ rê ̣t, từ tháng III đến tháng VIII hướng gió thi ̣nh hành là Đông và Đông Nam, với tần suất xuất hiện khoảng 2,2  6,5%, từ tháng IX đến tháng II năm sau hướng gió thi ̣nh hành là Bắc và Đông Bắc, với tần suất xuất hiện 6,0  13,9% Tốc đô ̣ gió trung bình năm là: 2.2 m/s

Mùa mưa ở khu vực này thường bắt đầu vào tháng IX và kết thúc vào tháng XII, lượng mưa 4 tháng mùa mưa chiếm khoảng 70% lượng mưa năm Các tháng V và VI không phải mùa mưa nhưng thường có lượng mưa khá lớn, đây là nguyên nhân sinh ra lũ tiểu mãn ở khu vực này

Dòng chảy lưu vực hồ Định Bình và khu vực lân cận có hai mùa rõ rệt Mùa lũ từ tháng X đến tháng XII, mùa kiệt từ tháng I đến tháng IX năm sau Mùa lũ tuy ngắn (chỉ trong 3 tháng), nhưng lượng nước mùa lũ chiếm khoảng 6070% lượng nước cả năm Ngược lại mùa cạn kéo dài tới 9 tháng nhưng chỉ

chiếm khoảng 3040% lượng nước cả năm Lưu lượng giảm dần từ tháng I đến tháng IV, tháng V-VI dòng chảy tăng lên nhờ mưa tiểu mãn Tháng kiệt nhất trong năm thường là tháng IV

f Tài liệu nghiên cứu:

Sau khi nghiên cứu và phân tích tổng hợp tài liệu đo đạc KTTV trên cả hệ thống sông Kôn, xem xét tính đồng pha, đồng bộ của tài liệu mưa và dòng chảy trong các đợt lũ thấy rằng:

Về mưa: Với trạm đo mưa tương đối, tài liệu khá đầy đủ, chất lượng đo đạc đáng tin cậy

Trong phạm vi lưu vực nghiên cứu có trạm đo mưa Vĩnh Sơn, Vĩnh Kim, Định Bình nằm trên lưu vực sông Kôn ảnh hưởng đến dòng chảy đến của Hồ Định Bình Trạm được đánh giá là hoạt động tốt, tài liệu có độ tin cậy cao và sử

dụng tốt cho tính toán thuỷ văn công trình

Cả tỉnh 21 người chết

136,7 tỷ đồng

4 1996

-Đợt 1 từ ng 02-04/11 -Đợt 2 từ ng 15-25/11

An Lão

Cả tỉnh

Tương tự lũ lịch sử 1964

Tất cả các huyện trong tỉnh và thành phố Quy Nhơn

Chết 22 người

Bị thương 42 Thiệt hại ước 1.100 tỷ

công trình thuộc nhóm A cấp II với kết cấu bê tông đầm lăn, có tổng chiều dài là

612 mét Công trình hồ chứa nước Định Bình và đập dâng Văn Phong là một dự

án đa mục tiêu: cắt giảm lũ cho hạ du sông Kôn, tạo nguồn ổn định để tưới cho 30.000 ha đất canh tác vùng phía Nam của tỉnh, cấp nước cho dân sinh và các ngành kinh tế khác trong khu vực, nuôi trồng thủy sản, kết hợp phát điện, xả về

hạ du chống cạn kiệt dòng chảy, bảo vệ môi trường sinh thái trong vùng

Bảng 1.3: Các thông số chủ yếu hồ chứa nước Định Bình

STT Nội dung Đơn vị Trị số

2 Lưu lượng lũ thiết kế, Q 0,5% m3/s 8 130

3 Lưu lượng lũ kiểm tra, Q 0,1% m3/s 9 690

4 Mực nước dâng bình thường, MNDBT m 91,93

Cao trình ngưỡng, Z ngưỡng m 80,93

12 Cửa xả đáy n cửa  (BxH) m 5x(6x5)

Cao trình ngưỡng, Z ngưỡng m 58

13 Đường kính cống lấy nước bờ phải,  cm 100

Cao trình ngưỡng, Z ngưỡng m 63

14 Đường kính cống lấy nước bờ trái,  cm 280

Cao trình ngưỡng, Z ngưỡng m 59

1.4.2 Vai trò của Hồ chứa nước Định Bình trong điều tiết dòng chảy

lũ ở hạ lưu sông Kôn:

- Cắt giảm lũ cho hạ du sông Kôn, tạo nguồn ổn định để tưới cho 30.000 ha đất canh tác vùng phía Nam của tỉnh, cấp nước cho dân sinh và các ngành kinh

tế khác trong khu vực, nuôi trồng thủy sản, kết hợp phát điện, xả về hạ du chống cạn kiệt dòng chảy, bảo vệ môi trường sinh thái trong vùng

- Hồ Định Bình chỉ có khả năng cắt giảm lũ cho khoảng 30% lưu vực sông Kôn vì không có bụng hồ, chống lũ tiểu mãn, lũ sớm, lũ muộn cùng tần suất 10%, giảm lũ chính vụ cho hạ lưu sông Kôn

- Với nhiệm vụ phòng chống lũ cho hạ lưu, mực nước hạ lưu khống chế dưới mức báo động cấp 3 khi gặp các trận lũ điển hình 2013 ( khi có tần suất tương ứng P=3%) Để đạt được mục đích này cần thiết phải có dự báo lũ chính xác, khống chế mực nước đón lũ ở cao trình +65m trong hồ kịp thời trước khi lũ đến

1.5 Tổng quan tình hình nguyên cứu lũ lụt trên thế giới và Việt nam: 1.5.1 Tình hình nghiên cứu dự báo lũ trên thế giới

Trên thế giới việc áp dụng các mô hình toán thủy văn, thủy lực đã được sử dụng từ những năm 1958 (khi mô hình SSARR ra đời) Cho đến nay với sự hỗ trợ của máy tính nhiều mô hình đã được xây dựng với cơ sở toán học chặt chẽ, giao diện trình bày đẹp, trực quan Có thể kể đến một số mô hình đã và đang được sử dụng rộng rãi trên thế giới cũng như ở Việt Nam như:

-Viện Điện lực của Pháp đã xây dựng phần mềm TELEMAC tính các bài toán thuỷ lực 1 và 2 chiều TELEMAC-2D là phần mềm tính toán thủy lực 2 chiều, nằm trong hệ thống phần mềm TELEMAC TELEMAC-2D đã được kiểm nghiệm theo các tiêu chuẩn nghiêm ngặt của Châu Âu về độ tin cậy; mô hình này đã được áp dụng tính toán rất nhiều nơi ở Cộng hòa Pháp và trên TG giới

-Với mục đích mô phỏng chính xác hơn quá trình hình thành dòng chảy trên lưu vực, trong thời gian gần đây nhiều nhà thủy văn, thủy lực đã cố gắng xây dựng các mô hình sử dụng các thành tựu mới nhất của lĩnh vực thông tin địa

lý GIS Một trong các loại mô hình này là mô hình MARINE do Viện cơ học chất lỏng Toulouse (Pháp) phát triển Mô hình MARINE có bộ thống số phân phối hội tụ đầy đủ các yếu tố cần thiết của một mô hình thủy văn, như xét sự biến đổi của các yếu tố mưa, bề mặt thảm phủ, cấu trúc đất, độ cao địa hình, độ dốc địa hình v.v

-Một mô hình đáng kể đến nữa là mô hình MIKE do Viện Thủy lực Đan Mạch (Danish Hydraulics Institute, DHI) xây dựng, phần mềm dự báo lũ bao gồm: Mô hình NAM tính toán và dự báo dòng chảy từ mưa; Mô hình Mike 11 tính toán thủy lực, dự báo dòng chảy trong sông và cảnh báo ngập lụt Phần mềm này đã được áp dụng rất rộng rãi và rất thành công ở nhiều nước trên thế giới Trong khu vực Châu Á, mô hình đã được áp dụng để dự báo lũ lưu vực sông Mun-Chi và Songkla ở Thái Lan, lưu vực sông ở Bangladesh, Indonesia Ngoài các modul Nam để tính toán dự báo dòng chảy, Mike 11 tính thủy lực một chiều, bộ mô hình Mike còn có các modul như Mike 21 hai chiều để tính ngập lụt, Mike basin để tính toán nguồn nước

Ngoài ra còn rất nhiều mô hình khác nữa như: mô hình iSIS của Anh; bộ

mô hình HEC của Trung tâm kỹ thuật quân đội Mỹ; mô hình HydroGIS của Đài KTTV Nam Bộ; mô hình TANK cải tiến v.v

1.5.2 Tình hình nghiên cứu dự báo lũ tại Việt Nam

Hiện nay, công tác dự báo tác nghiệp mưa lũ cho các hệ thống sông toàn quốc được thực hiện tại Trung tâm KTTV Quốc gia Ngoài các cơ quan thuộc Trung tâm Khí tượng Thuỷ văn Quốc gia còn có nhiều viện nghiên cứu, trường đại học tham gia nghiên cứu như: Viện Khí tượng Thuỷ văn thuộc bộ Tài Nguyên và Môi trường, Viện khoa học Thuỷ lợi thuộc bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn, Trường Đại học Thuỷ lợi, Trường Đại học Tổng hợp, Trường Cao đẳng Khí tượng Thuỷ văn v.v

Tại các đơn vị trực thuộc Trung tâm Khí tượng Thuỷ văn Quốc Quốc gia hiện đang sử dụng các phương pháp dự báo truyền thống như các phương pháp phân tích thống kê, nhận dạng hình thế thời tiết gây mưa lớn, phương pháp mực nước tương ứng, phương pháp hồi quy nhiều biến một số mô hình toán thủy văn như mô hình SSARR, TANK, NAM và một số mô hình mới hơn như MIKE 11, MARINE , HEC là những công cụ chủ yếu để dự báo lũ, lụt

Ngoài ra các đơn vị khác cũng đã nghiên cứu và áp dụng thành công một

số mô hình tiên tiến cho các hệ thống sông ở Việt Nam như:

Trường Đại học Kỹ thuật Đà Nẵng và đã được áp dụng mô hình TELEMAC-2D để tính toán ngập lụt cho sông Hàn khu vực tp Đà Nẵng

Viện cơ học Việt Nam đã hợp tác với Viện cơ học chất lỏng Toulouse trong việc ứng dụng mô hình MARINE cho lưu vực sông Đà và hiện nay mô hình đã được Viện cơ học ứng dụng dự báo lũ cho sông Hương

Viện KTTV đã nghiên cứu và ứng dụng thành công mô hình MIKE 11 dự báo lũ cho hệ thống sông Hồng v.v

Năm 2010, Hoàng Minh Tuyển, xây dựng quy trình vận hành liên hồ chứa sông Ba cắt giảm lũ cho hạ du Nghiên cứu đã đề xuất các vấn đề mang đặc thù riêng của hệ thống hồ chứa sông Ba Đây là những luận cứ thực tiễn phục vụ xây dựng quy trình vận hành liên hồ chứa sông Ba để cắt giảm lũ đã được Thủ tướng phê duyệt tháng 9/2010

Năm 2011, Nguyễn Lan Châu và Bùi Đình Lập, đã sử dụng các mô hình mưa rào dòng chảy TANK và diễn toán Muskingum - Cunge dự báo dòng chảy thượng lưu hệ thống sông Đà, Thao, Lô và Thái Bình

Năm 2011, Hoàng Thanh Tùng, Vũ Minh Cát và Ngô Lê An, đã tích hợp

dự báo mưa trung hạn trong vận hành hệ thống hồ chứa phòng lũ cho lưu vực sông Cả, tiến hành vận hành thử nghiệm cho các kịch bản dòng chảy lũ khác

nhau đến các hồ chứa, từ đó xây dựng cơ sở khoa học vận hành hệ thống hồ chứa phòng lũ cho lưu vực sông Cả

Năm 2011, Nguyễn Hữu Khải, Đã nghiên cứu tính toán điều hành hệ thống hồ chứa trên lưu vực sông Ba trong mùa lũ và mùa cạn, tác giả đã áp dụng

mô hình HEC-RESSIM, MIKE 11 để mô phỏng tính toán thủy văn, điều tiết hồ chứa, thủy lực, các kết quả nghiên cứu làm cơ sở để tác giả đề xuất Quy trình vận hành liên hồ chứa trên lưu vực sông Ba

Năm 2013, Tô Thúy Nga, đã dùng mô hình MOPHONGLU do tác giả viết để dự báo lũ về hồ phục vụ cho bài toán vận hành liên hồ chứa thủy điện trên các lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn mùa lũ theo thời gian thực sao cho đảm bảo lợi ích mục tiêu phát điện của các hồ chứa, đồng thời giảm thiểu thiệt hại do

lũ gây ra cho hạ du

Nhìn chung các công trình nghiên cứu ở Việt Nam sử dụng mô hình mô phỏng là công cụ chủ yếu để vận hành quản lý hồ chứa, cũng như dự báo lũ lụt

1.5.3 Tình hình nghiên cứu dự báo lũ cho hệ thống sông Kôn – Hà Thanh

- Ủy ban nhân dân tỉnh Bình Định đang có dự án “ Xây dựng phương án phòng chống lũ, lụt cho hạ du đập hồ chứ nước Định Bình do Liên danh Viện khoa học thủy lợi Miền Trung và phòng thí nghiệm trọng điểm Quốc gia về động lực học sông biển làm

- Nguyễn Bá Tùng, Nguyễn Quang Ngân, Nguyễn Đức Anh, Nguyễn Nhật Cường (2017) đã ứng dụng mô hình Hec –HMS dự báo lũ trên lưu vực sông Kôn – Hà Thanh

CHƯƠNG 2:

THIẾT LẬP MÔ HÌNH THỦY VĂN 2.1 GIỚI THIỆU MÔ HÌNH HEC-HMS

2.1.1.Giới thiệu mô hình

Mô hình HEC là sản phẩm của tập thể các kỹ sư thuỷ văn thuộc quân đội Hoa Kỳ HEC-1 đã góp phần quan trọng trong việc tính toán dòng chảy lũ tại những con sông nhỏ không có trạm đo lưu lượng Tính cho đến thời điểm này,

đã có không ít đề tài nghiên cứu khả năng ứng dụng thực tế Phiên bản đầu tiên của HEC- HMS là version 2.0, hiện nay phiên bản mới nhất của HEC- HMS là version 4.2 tháng 8 năm 2016

Phần mềm bao gồm : giao diện đồ họa, các thành phần phân tích thủy văn, lưu trữ số liệu, các công cụ quản lý và các bản ghi Chương trình đã kết hợp các ngôn ngữ lập trình C, C++ và Fortran Phương tiện tính toán và giao diện đồ họa được lập trình theo hướng đối tượng C++ Các thuật toán thủy văn được viết bằng Fortran và được tổ chức trong một thư viện Lib Hydro Quản lý số liệu được trình bày dùng thư viện HEC- Lib Mặc dù đã được kết hợp trong một chương trình nhưng vẫn có sự tách biệt rõ ràng giữa giao diện, công cụ tính toán

và lưu trữ số liệu

2.1.2 Mô phỏng các thành phần lưu vực

Các đặc trưng vật lý của khu vực và của các sông được miêu tả trong mô hình lưu vực Các yếu tố thủy văn như: lưu vực con, đoạn sông, hợp lưu, phân lưu, hồ chứa, nguồn, hồ, đầm được gắn kết trong một hệ thống mạng lưới để tính toán quá trình dòng chảy Các quá trình tính toán được bắt đầu từ thượng lưu đến hạ lưu

+ Tính toán mưa - dòng chảy

Chương trình tính toán được tạo bằng cách kết hợp mô hình lưu vực, mô hình khí tượng - thủy văn và mô hình điều khiển chương trình

Các kết quả tính toán được xem từ lược đồ mô hình lưu vực Bảng tổng kết chung và bảng tổng kết từng phần chứa các thông tin về lưu lượng đỉnh lũ và tổng lượng Mỗi một yếu tố đều có các bảng tổng kết và đồ thị

+ Tổn thất

Một tập hợp các phương pháp khác nhau có sẵn trong mô hình để tính toán tổn thất Có thể lựa chọn một phương pháp tính toán tổn thất trong số các phương pháp: Phương pháp tính thấm theo hai giai đoạn- Thấm ban đầu và thấm hằng số (Initial and Constant), thấm theo số đường cong thấm của cơ quan bảo

vệ đất Hoa Kỳ(SCS Curve Number), thấm theo Gridded SCS Number và thấm

theo hàm Green and Ampt Phương pháp Deficit and Constant có thể áp dụng cho các mô hình liên tục đơn giản Phương pháp tính độ ẩm đất bao gồm 5 lớp đước áp dụng cho các mô hình mô phỏng quá trình thấm phức tạp và bao gồm bốc hơi

+ Chuyển đổi dòng chảy

Có nhiều phương pháp để chuyển lượng mưa hiệu quả thành dòng chảy trên bề mặt của khu vực Các phương pháp đường đơn vị bao gồm: đường đơn

vị tổng hợp Clack, Snyder và đường đơn vị không thứ nguyên của cơ quan bảo

vệ đất Hoa Kỳ Ngoài ra phương pháp tung độ đường đơn vị xác định bởi người

sử dụng cũng có thể được dùng Phương pháp Clark sửa đổi (Mod Clark) là một phương pháp đường đơn vị không phân bố tuyến tính được dùng với lưới mưa

Mô hình còn bao gồm cả phương pháp sóng động học

+ Diễn toán kênh hở

Một số phương pháp diễn toán thủy văn được bao gồm để tính toán dòng chảy trong các kênh hở Diễn toán mà không tính đến sự suy giảm có thể được

mô phỏng trong phương pháp trễ Mô hình bao gồm cả phương pháp diễn toán truyền thống Muskingum Phương pháp Puls sửa đổi cũng có thể được dùng để

mô phỏng một đoạn sông như là một chuỗi các thác nước, các bể chứa với quan

hệ lượng trữ - dòng chảy ra được xác định bởi người sử dụng Các kênh có mặt cắt ngang hình thang, hình chữ nhật, hình tam giác hay hình cong có thể được

mô phỏng với phương pháp sóng động học hay Muskingum- Cunge Các kênh

có diện tích bãi được mô phỏng với phương pháp Muskingum- Cunge và phương pháp mặt cắt ngang 8 điểm

+ Hiệu chỉnh thông số

Hầu hết thông số của các phương pháp có trong mô hình lưu vực và trong yếu tố đoạn sông đều có thể ước tính bằng phương pháp dò tìm tối ưu Mô hình gồm có 4 hàm mục tiêu để dò tìm thông số Việc dò tìm thông số tối ưu nhằm mục đích tìm ra bộ thông số thích hợp nhất để cho kết quả tính toán phù hợp với kết quả thực đo

Số liệu đầu vào và kết quả tính ra có thể biểu thị dưới hệ đơn vị mét hay đơn vị của Anh và được tự động chuyển khi cần thiết

2.1.3 Khả năng của mô hình

Về lý thuyết, HEC- HMS cũng dựa trên cơ sở lý luận của mô hình HEC-1: nhằm mô phỏng quá trình mưa- dòng chảy Mô hình bao gồm hầu hết các phương pháp tính dòng chảy lưu vực và diễn toán, phân tích đường tần suất lưu

lượng, công trình xả của hồ chứa và vỡ đập của mô hình HEC-1 Chức năng phân tích thiệt hại lũ không được xây dựng trong mô hình HEC-HMS mà được trình bày trong phần mềm HEC-FDA

Những phương pháp tính toán mới được đề cập trong mô hình HEC-HMS : tính toán đường quá trình liên tục trong thời đoạn dài và tính toán dòng chảy phân bố trên cơ sở các ô lưới của lưu vực Việc tính toán liên tục có thể dùng một bể chứa đơn giản biểu thị độ ẩm của đất hay phức tạp hơn là mô hình 5 bể chứa bao gồm sự trữ nước tầng trên cùng, sự trữ nước trên bề mặt, trong lớp đất

và trong hai tầng ngầm Dòng chảy phân bố theo không gian có thể được tính toán theo sự chuyển đổi phân bố phi tuyến (Mod Clak) của mưa và thấm cơ bản

2.2 LÝ THUYẾT MÔ HÌNH

Mô hình HEC-HMS được sử dụng để mô phỏng quá trình mưa - dòng chảy khi nó xảy ra trên một lưu vực cụ thể Ta có thể biểu thị mô hình bằng sơ

đồ sau:

Mưa (X) -> Dòng chảy (Y) -> Đường quá trình lũ (Q~t)

Ta có thể hình dung bản chất của sự hình thành dòng chảy của một trận lũ như sau: Khi mưa bắt đầu rơi cho đến một thời điểm ti nào đó, dòng chảy mặt chưa được hình thành, lượng mưa ban đầu đó tập trung cho việc làm ướt bề mặt

và thấm Khi cường độ mưa vượt quá cường độ thấm (mưa hiệu quả) thì trên bề mặt bắt đầu hình thành dòng chảy, chảy tràn trên bề mặt lưu vực, sau đó tập trung vào mạng lưới sông suối Sau khi đổ vào sông, dòng chảy chuyển động về

hạ lưu, trong quá trình chuyển động này dòng chảy bị biến dạng do ảnh hưởng của đặc điểm hình thái và độ nhám lòng sông

Tổn thất(P) Y=X-P

Đường lũ đơn vị

qp

Hình 2.1: Biểu đồ mưa

*Mưa tính theo phương pháp trung bình số học:

Lớp nước mưa trung bình trên lưu vực là giá trị trung bình số học của lượng mưa tại các trạm đo mưa nằm trên lưu vực

 

n

X X

n

i i

Xi : lượng mưa tại trạm thứ i

n : số trạm đo mưa trên lưu vực

* Mưa tính theo phương pháp trung bình có trọng số:

+ Phương pháp đa giác Thiessen: Trọng số là hệ số tỷ lệ giữa phần diện tích của lưu vực do một trạm mưa nằm trong lưu vực hoặc bên cạnh lưu vực đại biểu với toàn bộ diện tích lưu vực Diện tích bộ phận khống chế bởi mỗi trạm mưa được xác định như sau: Nối liền các trạm đo mưa bằng các đoạn thẳng chia lưu vực thành nhiều hình tam giác, kẻ các đường trung trực của các cạnh tam giác, các đường này sẽ là giới hạn diện tích bộ phận của từng trạm đo

Lượng mưa trung bình trên lưu vực được tính theo công thức sau:

i i i

f

f X X

n : số trạm đo mưa ( cũng là số diện tích lưu vực bộ phận )

+ Phương pháp đường đẳng trị mưa:

Trọng số là diện tích kẹp giữa hai đường đẳng trị mưa và tính lượng mưa trung bình theo công thức (2.2) Trong đó: Xi là lượng mưa trung bình của hai đường đẳng trị mưa kề nhau, fi là diện tích bộ phận nằm giữa hai đường ấy

2.2.2 Tổn thất

Nước mưa điền trũng và thấm được gọi là lượng tổn thất trong HMS Lượng điền trũng và thấm được biểu thị bằng lượng trữ nước trên bề mặt của lá cây hay cỏ, lượng tích đọng cục bộ trên bề mặt đất, trong các vết nứt, kẽ

HEC-hở hoặc trên mặt đất ở đó nước không tự do di chuyển như dòng chảy trên mặt đất Thấm biểu thị sự di chuyển của nước xuống những vùng nằm dưới mặt đất

Hai nhân tố quan trọng nên được chú ý khi tính toán tổn thất mưa Thứ nhất, lượng mưa không tham gia vào quá trình dòng chảy được coi là bị tổn thất

từ hệ thống Thứ hai, các phương trình được dùng để tính toán lượng tổn thất không tính đến sự phục hồi độ ẩm hay lượng trữ bề mặt đất Thực tế này đã cho biết chương trình HEC-HMS là mô hình có xu thế áp dụng cho hiện tượng mưa

- lũ đóng

Tính toán tổn thất mưa có thể được sử dụng theo cả đường đơn vị hay các thành phần mô hình sóng động học Trong trường hợp dùng thành phần đường đơn vị, lượng tổn thất được xem là đều trên toàn lưu vực (phân bố đều trên toàn lưu vực) Theo cách khác lượng tổn thất mưa riêng biệt có thể được xác định cho mỗi vùng dòng chảy riêng biệt trên mặt đất trong thành phần sóng động học Lượng tổn thất được xem là phân bố đều trên toàn bộ mỗi vùng dòng chảy tràn qua

Trong vài trường hợp cá biệt có những lượng tổn thất không đáng kể theo

vị trí của lưu vực con Điều này đúng cho những vùng là hồ tự nhiên, hồ nhân

tạo hay những vùng không thấm Trong trường hợp này tổn thất không được tính toán theo phần trăm xác định của diện tích không thấm

Mô hình HEC-HMS có 4 phương pháp được dùng để tính toán tổn thất Dùng bất kỳ phương pháp nào ta đều tính được lượng tổn thất trung bình trong một thời đoạn tính toán, lượng mưa hiệu quả được dùng để tính toán đường quá trình dòng chảy ra cho lưu vực Một hệ số không thấm tính theo phần trăm được

sử dụng với các phương pháp để bảo đảm tại phần diện tích không thấm đó 100% mưa sẽ sinh dòng chảy

a.Tốc độ thấm ban đầu và thấm ổn định (Intial and Constant Rate)

Khái niệm cơ bản của phương pháp này là: Tỷ lệ tiềm năng lớn nhất của tổn thất mưa fc, nó không đổi trong suốt cả trận mưa Do vậy, nếu pt là lượng mưa trong khoảng thời gian từ t đến t + t, lượng mưa hiệu quả pet trong thời đoạn đó được cho bởi:

pet = pt – fc nếu pt  fc

pet = 0 nếu pt  fc

Quá trình thấm bắt đầu từ một cường độ thấm Ia nào đó, sau đó giảm dần cho đến khi đạt tới một giá trị không đổi fc Tổn thất ban đầu được thêm vào mô hình để biểu thị hệ số trữ nước của lưu vực Hệ số trữ là kết quả của sự giữ nước của thảm phủ thực vật trên lưu vực, nước được trữ trong những chỗ lõm bị thấm hay bốc hơi gọi là tổn thất điền trũng Tổn thất này xảy ra trước khi hình thành dòng chảy trên lưu vực Khi lượng mưa rơi trên lưu vực chưa vượt quá lượng tổn thất ban đầu thì chưa sinh dòng chảy

Lượng mưa hiệu quả được tính theo công thức:

pet = 0 nếu  pi  Ia pet = pt - fc nếu  pi  Ia và pt  fc (2.4) pet = 0 nếu  pi  Ia và pt fc

Những thông số của phương pháp này biểu thị các đặc trưng vật lý các lớp đất của lưu vực, điều kiện ẩm kỳ trước

Nếu lưu vực ở điều kiện bão hòa ẩm, tổn thất ban đầu sẽ tiến dần tới 0 Nếu lưu vực khô hạn, tổn thất ban đầu sẽ lớn biểu thị lớp nước mưa lớn nhất rơi trên lưu vực nhưng không sinh dòng chảy, điều này sẽ phụ thuộc vào địa hình lưu vực, việc sử dụng đất, loại đất và việc xử lý đất

b SCS Curve Number (Chỉ số CN)

(2.3)

Cơ quan bảo vệ thổ nhưỡng Hoa Kỳ (1972) đã phát triển một phương pháp để tính tổn thất dòng chảy từ mưa gọi là phương pháp SCS Mục đích là thành lập một hệ thống phân loại đất để sử dụng trong bản đồ dùng đất trên toàn quốc Ta đã thấy, trong một trận mưa, độ sâu mưa hiệu dụng hay độ sâu dòng chảy trực tiếp Pe không bao giờ vượt quá độ sâu mưa P Tương tự như vậy, sau khi quá trình dòng chảy bắt đầu, độ sâu nước bị cầm giữ có thực trên lưu vực Fa bao giờ cũng nhỏ hơn hoặc bằng một độ sâu nước cầm giữ tiềm năng tối đa S nào đó Ta còn có một lượng mưa Ia bị tổn thất hết nên không sinh dòng chảy,

đó là lượng tổn thất ban đầu trước thời điểm sinh nước đọng trên bề mặt lưu vực Do đó, ta có lượng dòng chảy tiềm năng là P – Ia Trong phương pháp SCS, người ta giả thiết rằng: tỷ số giữa hai đại lượng có thực Pe và Fa thì bằng với tỷ

số giữa hai đại lượng tiềm năng P – Ia và S Vậy ta có:

a

e a

I P

P S

I P P

Hình 2.2: Tổn thất dòng chảy theo phương pháp SCS

Qua nghiên cứu các kết quả thực nghiệm trên nhiều lưu vực nhỏ, người ta

đã xây dựng được qua hệ kinh nghiệm:

n