Đánh giá ngập lụt hạ du hồ chứa nước liệt sơn trong tình huống khẩn cấp và vỡ đập

HTP : Lượng mưa lớn nhất trong thời gian tính toán T tương ứng với tần suất thiết kế P, mm 1: Hệ số triết giảm đỉnh do ảnh hưởng điều tiết của ao hồ đầm lầy trên lưu vực; 2: Hệ số triế

MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN

TÓM TẮT LUẬN VĂN

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

CÁC KÝ HIỆU

CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC HÌNH

MỞ ĐẦU 1

1.Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 3

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

4 Phương pháp nghiên cứu 4

5 Ý ngh a hoa h c và thực ti n của đề tài 4

6 Bố cục đề tài 4

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN LŨ LỤT VÀ ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN XÃ HỘI VÙNG HẠ LƯU HỒ CHỨA NƯỚC LIỆT SƠN 5

1 TỔNG QUAN LŨ LỤT 5

1.1 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về lũ lụt 5

1.2 Các nghiên cứu liên quan đến Hồ Liệt Sơn 10

2 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN XÃ HỘI 10

2.1 Điều iện địa lý tự nhiên 10

2.2 Điều iện inh tế xã hội 19

3 THÔNG SỐ KỸ THUẬT HỒ CHỨA NƯỚC LIỆT SƠN 20

4 TÍNH TOÁN THỦY LỰC VÙNG HẠ LƯU HỒ CHỨA NƯỚC LIỆT SƠN 22

4.1 Giới thiệu chung 23

4.2 Mô hình MIKE 21 24

4.3 Mô hình MIKE Flood 26

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THỦY VĂN VÀ VẬN HÀNH HỒ 29

CHỨA NƯỚC LIỆT SƠN 29

2.1 THU THẬP TÀI LIỆU, TÍNH TOÁN ĐẾN LŨ HỒ CHỨA 29

2.1.1 Tính lưu lượng đỉnh lũ của Hồ Liệt Sơn và các tiểu lưu vực vùng hạ du 29

2.1.2 Tính lũ thiết ế theo công thức Alêchxâyép (Cục thuỷ văn) 29

2.1.3 Xác định đường quá trình lũ thiêt ế 31

2.2 ĐIỀU TIẾT LŨ 32

2.2.1 Mục đích tính toán điều tiết lũ 32

2.2.2 Nguyên lý và phương pháp tính toán điều tiết lũ 33

2.2.3 Cơ sở lý thuyết áp dụng 35

CHƯƠNG 3 MÔ PHỎNG CÁC KỊCH BẢN NGẬP LỤT HẠ LƯU 41

HỒ CHỨA NƯỚC LIỆT SƠN 41

3.1 HIỆU CHỈNH MÔ HÌNH THỦY LỰC MIKE 21 HẠ LƯU HỒ LIỆT SƠN ỨNG VỚI TRẬN LŨ NĂM 2019 41

3.1.1 Điều iện ban đầu và điều iện biên của mô hình 41

3.1.2 Kết quả mô phỏng ngập lụt 44

3.2 KẾT QUẢ TÍNH TOÁN 46

3.2.1 Kết quả tính toán kịch bản 1 46

3.2.2 Kết quả tính toán kịch bản 2 49

3.2.3 Kết quả tính toán kịch bản 3 51

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 53

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 55

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂ THẠC SĨ (BẢN SAO)

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan:

1 Những nội dung trong đồ án tốt nghiệp này là do tôi tự thực hiện dưới sự

hướng dẫn trực tiếp của giáo viên hướng dẫn

2 Các số liệu sử dụng trong luận văn có nguồn gốc rõ ràng Các kết quả nghiên

cứu trong luận văn do tôi tự tìm hiểu, phân tích một cách trung thực, khách quan

3 M i tham khảo dùng trong luận văn đều được trích dẫn rõ ràng tên tác giả,

tên công trình

Học viên thực hiện

Trương Ngọc Trung

TÓM TẮT LUẬN VĂN ĐÁNH GIÁ NGẬP LỤT HẠ DU HỒ CHỨA NƯỚC LIỆT SƠN

TRONG TÌNH HUỐNG KHẨN CẤP VÀ VỠ ĐẬP

Tóm tắt: Hồ chứa Liệt Sơn nằm trong địa phận của huyện Đức Phổ tỉnh Quảng

Ngãi Hồ được xây dựng tại thượng nguồn sông Lò Bó một nhánh sông nhỏ phụ lưu

của sông Trà Câu đổ vào sông Trà Câu tại bờ bên phải tại vị trí chỉ cách cửa sông

hoảng 1 m Hồ Liệt Sơn là hồ chứa nhân tạo có dung tích phòng lũ lớn nhất của lưu

vực sông Lò Bó, nên hoạt động điều tiết của hồ Liệt Sơn có ảnh hưởng rất lớn đến

ngập lụt vùng hạ du Với mục đích tránh ngập lụt vùng hạ du hồ Liệt Sơn, nghiên cứu

được thực hiện bằng cách mô phỏng các ịch bản hác nhau của vấn đề điều tiết hồ

chứa Liệt Sơn Mô hình hóa dựa trên mô hình MIKE (DHI) và mô hình HEC-RESSIM

được hy v ng cung cấp những điều cơ bản hữu ích cho chính quyền địa phương và cơ

quan quản lý thiên tai trên địa bàn tỉnh những thông tin cần thiết để chủ động đối phó

cũng như giảm thiểu thiệt hại do lũ lụt gây ra

Từ Khoá: Ngập lụt; Hồ chứa nước Liệt Sơn; mô hình MIKE; mô hình HEC-RESSIM

ESSAY BRIEF EVALUATION OF FLOOD IN LOWLANDS OF LIET SON RESERVOIR

IN EMERGANCY CASES AND DAM FAILURE Abstract: Liet Son reservoir is located in the vicinity of Duc Pho district, Quang Ngai

province The lake is constructed at the upper part of Lo Bo River, a small tributary of

Tra Cau River that flows into Tra Cau River on the right bank at a distance of merely 1

km from the river mouth Liet Son Lake is an artificial reservoir with the largest flood

control capacity of the Lo Boi river basin, so the regulating activity of Liet Son lake

has a great influence on flooding lowlands For the purpose of flooding the lower part

of Liet Son reservoir, the study was carried out by simulating different scenarios of the

regulation of Liet Son reservoir Modeling based on MIKE (DHI) model and

HEC-RESSIM model is expected to provide useful basics for local authorities and disaster

management agencies in the province with the necessary information to proactively

deal with and minimize damage caused by floods

HTP : Lượng mưa lớn nhất trong thời gian tính toán T tương ứng với tần suất thiết kế P, (mm)

1: Hệ số triết giảm đỉnh do ảnh hưởng điều tiết của ao hồ đầm lầy trên lưu vực;

2: Hệ số triết giảm đỉnh do ảnh hưởng điều tiết của lớp phủ thực vật;

3: Hệ số triết giảm đỉnh do ảnh hưởng điều tiết của lòng sông;

Qng: Lưu lượng nước ngầm trước khi có lũ, (m3/s)

f : Hệ số hình dạng lũ, là đại lượng không thứ nguyên;

F: Diện tích lưu vực (km2);

QmaxP : Lưu lượng đỉnh lũ thiết kế theo tần suất P, (m3/s);

Ls: Chiều dài sông chính, ( m);

DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Đặc trưng thủy văn các sông chính tỉnh Quảng Ngãi 12

Bảng 2: Đặc trưng hình thái lưu vực tính đến tuyến đập 13

Bảng 3: Danh sách các trạm khí tượng vùng công trình 14

Bảng 4: Danh sách các trạm thủy văn vùng công trình 14

Bảng 5: Đặc trưng nhiệt độ tháng, năm trên khu vực 15

Bảng 6: Độ ẩm tương đối (%) tháng và năm 15

Bảng 7: Hướng và tốc độ gió lớn nhất 16

Bảng 8: Tốc độ gió lớn nhất không kể hướng ứng với các tần suất 16

Bảng 9: Phân phối lượng bốc hơi trong năm 16

Bảng 10: Lượng mưa trung bình nhiều năm X (mm) 17

Bảng 11: Lượng mưa bình quân nhiều năm các lưu vực nghiên cứu 17

Bảng 12: Lượng mưa một ngày lớn nhất trạm Đức Phổ 18

Bảng 13: Các đặc trưng dòng chảy năm tính đến các tuyến hồ 19

Bảng 14: Dòng chảy năm thiết kế đến các tuyến công trình (Đơn vị: m 3 /s) 19

Bảng 15: Tên xã và dân số 19

Bảng 16: Thông số lúa và hòa mùa của các xã 20

Bảng 17: Thông số cơ bản của hồ Liệt Sơn 21

Bảng 18: Kết quả tính lũ theo công thức Cục thuỷ văn tại tuyến công trình hồ Liệt Sơn 30

Bảng 19: Lưu lượng lũ hồ Liệt Sơn và vùng hạ du đập 31

Bảng 20: Đường quan hệ Z ~ V hồ chứa nước Liệt Sơn 36

Bảng 21: Đường quan hệ Z ~ F hồ chứa nước Liệt Sơn 36

Bảng 22: Các công thức tính toán mô phỏng vỡ đập 38

Bảng 23: Tổng hợp kết quả mô phỏng hồ Liệt Sơn 40

Bảng 24 Kết quả hiệu chỉnh các mốc báo lũ lớn nhất năm 2013 tại vị trí Xã Phổ Vinh 42

Bảng 25: Kết quả hiệu chỉnh các mốc báo lũ lớn nhất năm 2013 tại vị trí Xã Phổ Minh 42

Bảng 26: Kết quả hiệu chỉnh các mốc báo lũ lớn nhất năm 2013 tại vị trí Xã Phổ Hòa 42

Bảng 27: Thông số vết vỡ do tràn đỉnh 46

Bảng 28: Thông số vết vỡ do xói ngầm 46

Bảng 29: Diễn toán kết quả ứng với kịch bản 1 (lũ 0.01%) (đơn vị km 2 ) 47

Bảng 30: Diễn toán kết quả ứng với kịch bản 2 (đơn vị km 2 ) 49

Bảng 31: Diễn toán kết quả ứng với kịch bản 3 (đơn vị km 2 ) 51

DANH MỤC HÌNH Hình 1: Vị trí hồ Liệt Sơn 2

Hình 2: Bản đồ mạng lưới sông ngòi Quảng Ngãi 13

Hình 3: Một số hình ảnh hiện trạng công trình 21

Hình 4: Sơ đồ tính MIKE FLOOD 24

Hình 5: Mô hình thủy lực 2 chiều phạm vi từ hạ lưu đập Liệt Sơn đến của Mỹ Á 26

Hình 6: Các trường hợp liên kết giữa mô hình MIKE 11 và MIKE 21 27

Hình 7: Dạng kết nối bên theo hình thức đập tràn từ mô hình MIKE 11 liên kết với mô hình MIKE 21 27

Hình 8: Bản đồ phân chia các tiểu lưu vực hồ chứa và vùng hạ lưu đập 30

Hình 9: Kết quả tính đường quá trình lũ của hồ Liệt Sơn và các tiểu dự lưu vực theo trận lũ 2009 31 Hình 10: Kết quả tính đường quá trình lũ của hồ Liệt Sơn và các tiểu lưu vực theo trận lũ tần suất P=1% 32

Hình 11: Kết quả tính đường quá trình lũ của hồ Liệt Sơn và các tiểu lưu vực theo trận lũ tần suất P=0.01% 32

Hình 12: Lỗ vỡ đập dạng hình thang 37

Hình 13: Kết quả điều tiết lũ hồ chứa Liệt Sơn ứng với trường hợp lũ với tần suất P=0.01% 39

Hình 14: Lưu lượng lũ xả ra khỏi hồ Liệt Sơn ứng với tần suất lũ kiểm tra (P=0.2%) 40

Hình 15: Lưu lượng lũ xả ra khỏi hồ Liệt Sơn ứng với trường hợp vỡ đập do xói ngầm 40

Hình 16: Đường quá trình lũ vị trí hồ Liệt Sơn và các tiểu lưu vực vùng hạ lưu hồ chứa 2009 41

Hình 17: Mực nước triều cửa Mỹ Á năm 2009 42

Hình 18: Đường quá trình lũ vị trí hồ Liệt Sơn và các tiểu lưu vực vùng hạ lưu hồ chứa 2013 43

Hình 19: Mực nước triều cửa Mỹ Á năm 2013 43

Hình 20:Biểu đồ phân bố diện tích ngập ứng với chiều sâu ngập KB1 (đơn vị Km 2 ) 47

Hình 21: Bản đồ ngập lụt hạ du hồ chứa Liệt Sơn ứng với KB1 48

Hình 22: Biểu đồ phân bố diện tích ngập ứng với chiều sâu ngập KB2 (đơn vị km2) 49

Hình 23: Bản đồ ngập lụt hạ du hồ chứa nước Liệt Sơn ứng với KB2 50

Hình 24: Biểu đồ diện tích ngập ứng với các chiều sâu ngập KB 3 (đơn vị km 2 ) 51

Hình 25: Bản đồ ngập lụt hạ du hồ chứa nước Liệt Sơn ứng với KB3 52

MỞ ĐẦU

1.Tính cấp thiết của đề tài

Đức Phổ là huyện đồng bằng ven biển nằm ở phía nam tỉnh Quảng Ngãi Phía

Bắc giáp huyện Mộ Đức; phía Nam giáp huyện Hoài Nhơn (tỉnh Bình Định); phía Tây

giáp huyện Ngh a Hành và huyện Ba Tơ; phía Đông giáp biển Đông Hình thể của

huyện trải dài theo bờ biển phía Nam tỉnh Quảng Ngãi, có trục giao thông Quốc lộ 1

và đường sắt chạy qua Diện tích: 372,76 m2 Dân số: 144.272 người (năm 2015) Mật

độ dân số: 387 người/ m2 Đơn vị hành chính trực thuộc gồm 14 xã (Phổ Hòa, Phổ

Thuận, Phổ Văn, Phổ Phong, Phổ An, Phổ Quang, Phổ Ninh, Phổ Minh, Phổ Nhơn,

Phổ Cường, Phổ Khánh, Phổ Thạnh, Phổ Châu và Phổ Vinh) và 1 thị trấn Đức Phổ

Đức Phổ là huyện đồng bằng chạy dài theo biển, nơi có di chỉ Văn hóa Sa

Huỳnh nổi tiếng, là nơi đất đai canh tác hông rộng, điều iện sản xuất hông được

thuận lợi cho sự phát triển nông nghiệp, nhưng nhờ nằm trên các trục giao thông huyết

mạch (Quốc lộ 1, Quốc lộ 24), có trên 40 m bờ biển nên có thế mạnh về ngư nghiệp,

thương mại - dịch vụ, du lịch, góp phần vào phát triển inh tế của huyện nói riêng và

tỉnh Quảng Ngãi nói chung Đức Phổ có địa hình phức tạp, đa dạng, bị chia cắt mạnh,

núi và đồng bằng xen ẽ, một số nhánh núi của dãy Trường Sơn chạy ra tận bờ biển

Có 3 dạng địa hình:

1) Vùng bắc và nam sông Trà Câu có địa hình tương đối bằng phẳng, là vùng

tr ng điểm sản xuất lúa;

2) Vùng nam sông Trà Câu đến núi Dâu có núi và đồng bằng xen ẽ, có nhiều

sông, suối, địa hình phức tạp, chia cắt mạnh, độ dốc giảm từ tây sang đông, thường bị

ngập úng vào mùa mưa;

3) Vùng nam núi Dâu đến đèo Bình Đê chủ yếu là đồi núi và có một số dãy núi

chạy suốt ra bờ biển, có một ít đồng bằng nhỏ hẹp nằm cạnh các suối và xen ẽ với núi

Hồ chứa nước Liệt Sơn thuộc địa phận xã Phổ Hòa, là một xã nằm ở phía Nam

của Thị trấn Đức Phổ, cách trung tâm thị trấn hoảng 4,3Km Tuyến đập chính có vị

trí địa lý: X = 1632410,39m; Y = 278565,30m

Hình 1: Vị trí hồ Liệt Sơn

Sự tồn tại của hồ Liệt Sơn với lượng tích nước trong hồ trong mùa mưa lũ gần

24,97 triệu m3, lại nằm ở phía thượng lưu cách các hu dân cư hông xa, luôn tiềm ẩn

nguy cơ ngập lụt Hiện nay, do biến đổi hí hậu toàn cầu, mưa lũ ngày càng phức tạp,

hàng năm huyện Đức Phổ nói chung và 4/14 xã và thị trấn thuộc hạ lưu hồ chứa nước

Liệt Sơn đều có thiệt hại rất lớn về tài sản, cơ sở hạ tầng Mưa lũ gây chết người, nhà

cửa bị ngập, bị sập, các cơ sở hạ tầng như trường h c, bệnh viện bị hư hỏng, đường sá

cầu cống công trình thuỷ lợi bị sạt lở, bị vỡ và bồi lấp Diện tích đất trồng tr t bị ngập

lâu ngày làm cho các loại cây trồng bị chết gây thất thu nặng nề cho người nông dân

Qua thống ê của Ban chỉ huy Phòng chóng thiên tai và tìm iếm cứu nạn huyện Đức

Phổ từ năm 2010 đến nay, năm nào cũng xảy ra bão, lũ Mỗi năm có từ 1-2 cơn bão và

trung bình mỗi năm có 3,75 đợt mưa lũ lớn gây thiệt hại về người và tài sản, trong đó

thiệt hại lớn nhất là năm 2010 và 2016

- Trong năm 2010 tổng ết thiệt hại bão, lũ của 04 xã và thị trấn hạ lưu hồ Liệt

Sơn như sau:

+ Về người: Chết 04 người, bị thương 05 người do mưa lũ

+ Về tài sản: Tổng thiệt hại ước hoảng 245 tỷ đồng

Trong năm 2016 tỉnh Quảng Ngãi chịu 6 đợt mưa lớn trên diện rộng gây ngập

lụt nghiêm tr ng đến các huyện thị, tổng thiệt hại lên đến 2.900 tỷ đồng - Con số này

tương đương với thu ngân sách tỉnh trong một năm

- Với 04 xã, thị trấn hạ lưu hồ Liệt Sơn thiệt hại như sau:

+ Về người: 03 người chết, 06 người bị thương

+ Về tài sản: Tổng thiệt hại ước tính hoảng 523,0 tỷ đồng

Trong những năm gần đây do biến đổi hí hậu, thời gian duy trì các trận lũ thường

chỉ 2-3 ngày Có biên độ lũ cao, cường suất nước lũ lớn, thời gian lũ lên ngắn, dạng lũ

nh n, đặc điểm này là do cường độ mưa lớn (tại Quảng Ngãi từ 13h đến 19h ngày

14/10/2016 lượng mưa đo được 500mm và lượng mưa 24h ngày 14/10/2016 đạt 747mm)

Do tác hại lớn của mưa lũ gây ảnh hưởng lớn đến đời sống, inh tế-xã hội của

12 xã và thị trấn, huyện Đức Phổ nên ngoài những thông tin dự báo của các hệ thống

hí tượng thủy văn Việc xây dựng một hệ thống công cụ mô phỏng ngập lụt hạ du của

hồ Liệt Sơn có sự hỗ trợ của công nghệ thông tin để xác định mức độ ngập lụt là hết

sức cần thiết cho cơ quan quản lý hồ, các ban ngành hữu quan và nhân dân vùng hạ du

Là cẩm nang để xây dựng Phương án phòng chống lụt bão hàng năm, giúp việc vận

hành điều tiết lũ đảm bảo an toàn công trình, hạn chế thiệt hại do ngập lụt hạ du, đồng

thời làm cơ sở hoa h c để các cơ quan đơn vị quản lý Nhà nước thực hiện tốt công

tác phòng chống, giảm nhẹ thiên tai; do đó đề tài Luận văn: “Đánh giá ngập lụt hạ du

hồ chứa nước Liệt Sơn trong tình huống khẩn cấp và vỡ đập” là rất cần thiết

2 Mục tiêu nghiên cứu

Để xác định được mức độ ngập lụt và dự báo mức độ thiệt hại làm cơ sở cho việc

cảnh báo và di dời dân cư và cơ sở vật chất trong hu vực ảnh hưởng của sóng lũ từ tháo

lũ qua tràn, cần phải lên các ịch bản và tính toán mô phỏng ngập lụt vùng hạ du công

trình Kết quả của việc xây dựng phương án đảm bảo an toàn đập và phương án phòng

chống lũ, lụt vùng hạ du là cơ sở để cơ quan quản lý lập ế hoạch phòng chống lụt bão

Kế hoạch này cần chứa đựng cả các vấn đề về luật pháp, thông tin đến đối tượng dân cư

có thể chịu rủi ro, hoanh vùng các hu vực có thể chịu ảnh hưởng, các vấn đề về thể chế

và tài chính Các ế hoạch phải được chuẩn bị để đối phó với hả năng lũ bất thường

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Mô phỏng quá trình ngập lụt ở hạ du hồ chứa nước Liệt

Sơn trong tình huống hẩn cấp và vỡ đập

Phạm vi nghiên cứu: Hạ du hồ chứa nước Liệt Sơn

4 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp phân tích, tổng hợp: Tổng hợp, phân tích các nghiên cứu trong và

ngoài nước liên quan đến l nh vực vận hành hồ chứa, từ đó xác định hướng tiếp cận

hoa h c cho bài toán đặt ra

Phương pháp phân tích nguyên nhân hình thành: Trên cơ sở phân tích đặc điểm

mưa và sự hình thành lũ trên hệ thống sông, lựa ch n hoặc thiết lập mô hình mô phỏng

lũ phục vụ cho việc đánh giá, cảnh báo lũ và vận hành hệ thống

Phương pháp phân tích hệ thống: Ứng dụng các mô hình toán thủy văn, thủy lực

đánh giá tác động của vận hành hồ chứa phòng lũ, từ đó đề xuất các ịch bản vận hành hợp

lý và hiệu quả, làm cơ sở cho việc vận hành hệ thống hồ chứa Liệt Sơn

5 Ý nghĩa khoa học và thực ti n của đề tài

Mô phỏng được ngập lụt của hu vực nghiên cứu, từ đó biết được: độ sâu ngập

lụt, tổng diện tích ngập lụt, cơ sở hạ tầng bị ngập, vùng bị ngập lụt

Chủ động trong công tác phòng chống lụt bão, giảm nhẹ thiên tai

6 Bố cục đề tài

Trên cơ sở các nội dung nghiên cứu, để đạt mục tiêu đề ra và đảm bảo tính logic

và chỉnh thể của vấn đề nghiên cứu, ngoài hai phần mở đầu, ết luận và iến nghị, đề

tài được cấu trúc gồm 3 chương sau đây:

Chương 1 Tổng quan lũ lụt và đặc điểm tự nhiên xã hội vùng hạ lưu hồ chứa

nước Liệt Sơn

Chương 2 Tính toán thủy văn và vận hành hồ chứa nước Liệt Sơn

Chương 3 Mô phỏng các ịch bản ngập lụt hạ lưu hồ chứa nước Liệt Sơn

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN LŨ LỤT VÀ ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN XÃ HỘI

VÙNG HẠ LƯU HỒ CHỨA NƯỚC LIỆT SƠN

1 TỔNG QUAN LŨ LỤT

1.1 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về lũ lụt

1.1.1 Các nghiên cứu ở nước ngoài

Trái đất hiện nay đang ở trong thời kỳ biến đổi khí hậu, những trận lũ lớn xuất

hiện ngày càng nhiều (Ấn Độ, Trung Quốc, Philippin, Nhật Bản, Mỹ, ) đã gây thiệt

hại nghiêm tr ng về người và của Thiên tai lũ lụt đang có xu thế gia tăng cả về tần

suất lẫn cường độ Nhiều nhà khoa h c, nhiều tổ chức quốc tế đã tập trung nghiên cứu

nhằm tìm ra các giải pháp phòng chống và phòng tránh hữu hiệu giảm thiệt hại do lũ

lụt gây ra Đối với các nước phát triển các nghiên cứu về lũ lụt thường gắn với quản lý

tài nguyên, môi trường theo lưu vực sông Đối với các nước đang phát triển việc dự

báo, cảnh báo lũ lụt còn gặp nhiều hó hăn, các nghiên cứu này chủ yếu phục vụ cho

công tác phòng tránh, giảm nhẹ thiên tai

Hiện nay đã có rất nhiều nghiên cứu về điều tiết vận hành hồ chứa, nhằm cắt

lũ, chống ngập cho hạ du Bước đầu là các phương pháp tính toán điều tiết hồ chứa,

chủ yếu dựa vào phương trình cân bằng nước Ở Liên Xô cũ việc nghiên cứu này được

nhiều nhà khoa h c quan tâm như Krits i-Menkel, Xvanhidze, Pleskov, Gugly,

Potapov, Matiski, Ratkovich; h đã nghiên cứu các phương pháp điều tiết cho các mục

đích hác nhau Phương trình cân bằng nước có thể được áp dụng cho bất kỳ thời

khoảng tính toán nào

Tổng quan một số mô hình thủy văn, thủy lực tính toán ngập lụt trên thế giới:

 Mô hình thủy văn

- Mô hình Ltank: do PGS.TS Nguy n Văn Lai đề xuất năm 1986 và ThS

Nghiêm Tiến Lâm chuyển về giao diện máy vi tính trên ngôn ngữ VisualBasic, là một

phiên bản cải tiến từ mô hình Tank gốc của tác giả Sugawara (1956) Mô hình toán

mưa rào dòng chảy dựa trên quá trình trao đổi lượng ẩm giữa các tầng mặt, ngầm lưu

vực, và bốc hơi ứng dụng tốt cho lưu vực vừa và nhỏ

- Mô hình Hec-HMS: là mô hình mưa dòng chảy của Trung tâm Thủy văn ỹ

thuật quân đội Hoa Kỳ được phát triển từ mô hình HEC-1, mô hình có những cải tiến

đáng ể cả về kỹ thuật tính toán và khoa h c thủy văn thích hợp với các lưu vực sông

vừa và nhỏ Là dạng mô hình tính toán thủy văn được dùng để tính dòng chảy từ số

liệu đo mưa trên lưu vực Trong đó các thành phần mô tả lưu vực sông gồm các công

trình thủy lợi, các nhánh sông

Kết quả của Hec-HMS được biểu di n dưới dạng sơ đồ, biểu bảng tường minh rất

thuận tiện cho người sử dụng Ngoài ra, chương trình có thể liên kết với cơ sở dữ liệu

dạng DSS của mô hình thủy lực Hec-RAS

- Mô hình NAM: được xây dựng 1982 tại khoa thủy văn viện kỹ thuật thủy động

lực và thủy lực thuộc đại h c kỹ thuật Đan Mạch Mô hình dựa trên nguyên tắc các bể

chứa theo chiều thẳng đứng và hồ chứa tuyến tính Mô hình tính quá trình mưa - dòng

chảy theo cách tính liên tục hàm lượng ẩm trong năm bể chứa riêng biệt tương tác lẫn

nhau Các mô hình thủy văn trên đây cho ết quả là các quá trình dòng chảy tại các

điểm khống chế (cửa ra lưu vực) vì vậy tự thân chúng đứng độc lập chưa đủ khả năng

để đưa ra các thông tin về diện tích và mức độ ngập lụt mà phải kết hợp với một số các

công cụ hác như GIS, hoặc là biên cho các mô hình thủy động lực 1-2 chiều khác

 Mô hình thủy lực

- Mô hình Hec-RAS: do Trung tâm Thủy văn ỹ thuật quân đội Hoa Kỳ xây dựng

được áp dụng để tính toán thủy lực cho hệ thống sông Phiên bản mới hiện nay đã được

bổ sung thêm modul tính vận chuyển bùn cát và tải khuếch tán Mô hình HEC-RAS

được xây dựng để tính toán dòng chảy trong hệ thống sông có sự tương tác 2 chiều giữa

dòng chảy trong sông và dòng chảy vùng đồng bằng lũ Khi mực nước trong sông dâng

cao, nước sẽ tràn qua bãi gây ngập vùng đồng bằng, khi mực nước trong sông hạ thấp

nước sẽ chảy lại vào trong sông

- Họ mô hình MIKE: do Viện thủy lực Đan mạch (DHI) xây dựng được tích

hợp rất nhiều các công cụ mạnh, có thể giải quyết các bài toán cơ bản trong l nh vực

tài nguyên nước Tuy nhiên đây là mô hình thương mại, phí bản quyền rất cao nên

không phải cơ quan nào cũng có điều kiện sử dụng

+ MIKE 11: là mô hình một chiều trên kênh hở, bãi ven sông, vùng ngập lũ, trên

sông kênh có kết hợp mô phỏng các ô ruộng mà kết quả thủy lực trong các ô ruộng là

"giả 2 chiều" MIKE 11 có một số ưu điểm nổi trội so với các mô hình hác như:

(i) Liên kết với GIS

(ii) Kết nối với các mô hình thành phần khác của bộ MIKE ví dụ như mô hình

mưa rào - dòng chảy NAM, mô hình thủy động lực h c 2 chiều MIKE 21, mô hình

dòng chảy nước dưới đất, dòng chảy tràn bề mặt và dòng bốc thoát hơi thảm phủ

(MIKE-SHE)

(iii) Tính toán chuyển tải chất khuếch tán

(iv) Vận hành công trình

(v) Tính toán quá trình phú dưỡng

Hệ phương trình sử dụng trong mô hình là hệ phương trình Saint-Venant không

gian một chiều, với mục đích tìm quy luật di n biến của mực nước và lưu lượng d c

theo chiều dài sông hoặc kênh dẫn và theo thời gian

Mô hình MIKE 11 đã được ứng dụng tính toán rộng rãi tại Việt Nam và trên

phạm vi toàn thế giới Tuy nhiên, MIKE 11 lại hông có hả năng mô phỏng tràn bãi

nên trong các bài toán ngập lụt MIKE 11 chưa mô phỏng một cách đầy đủ quá trình

nước dâng từ sông tràn bãi vào ruộng và ngược lại Để cải thiện vấn đề này bộ mô

hình MIKE có thêm mô hình thủy lực hai chiều MIKE 21 và bộ kết nối MIKE-Flood

+ MIKE 21: Là mô hình thủy động lực h c dòng chảy 2 chiều trên vùng ngập lũ

đã được ứng dụng tính toán rộng rãi tại Việt Nam và trên phạm vi toàn thế giới Mô

hình MIKE21 HD là mô hình thủy động lực h c mô phỏng mực nước và dòng chảy

trên sông, vùng cửa sông, vịnh và ven biển Mô hình mô phỏng dòng chảy không ổn

định hai chiều ngang đối với một lớp dòng chảy

MIKE 21 HD có thể mô hình hóa dòng chảy tràn với nhiều điều kiện được tính

đến, bao gồm:

(i) Ngập và tiêu nước cho vùng tràn

(ii) Tràn bờ

(iii) Dòng qua công trình thủy lợi

(iv) Thủy triều

(v) Nước dâng do mưa bão

Phương trình mô phỏng bao gồm phương trình liên tục kết hợp với phương trình

động lượng mô tả sự biến đổi của mực nước và lưu lượng Lưới tính toán sử dụng

trong mô hình là lưới hình chữ nhật

Tuy nhiên, MIKE 21 nếu độc lập cũng hó có thể mô phỏng tốt quá trình ngập

lụt tại một lưu vực sông với các điều kiện ngập thấp Để có thể tận dụng tốt các ưu

điểm và hạn chế những khuyết điểm của cả hai mô hình một chiều và hai chiều trên,

DHI đã cho ra đời một công cụ nhằm tích hợp (coupling) cả hai mô hình trên; đó là

công cụ MIKE-Flood

+ MIKE-Flood: là một công cụ tổng hợp cho việc nghiên cứu các ứng dụng về

vùng bãi tràn và các nghiên cứu về dâng nước do mưa bão Ngoài ra, MIKE-Flood còn

có thể nghiên cứu về tiêu thoát nước đô thị, các hiện tượng vỡ đập, thiết kế công trình

thủy lợi và ứng dụng tính toán cho các vùng cửa sông lớn

MIKE-Flood được sử dụng khi cần có sự mô tả hai chiều ở một số khu vực

(MIKE 21) và tại những nơi cần kết hợp mô hình một chiều (MIKE 11) Trường hợp

cần kết nối một chiều và hai chiều là khi cần có một mô hình vận tốc chi tiết cục bộ

(MIKE 21) trong khi sự thay đổi dòng chảy của sông được điều tiết bởi các công trình

phức tạp (cửa van, cống điều tiết, các công trình thủy lợi đặc biệt ) mô phỏng theo mô

hình MIKE 11 Khi đó mô hình một chiều MIKE 11 có thể cung cấp đều kiện biên cho

mô hình MIKE 21 (và ngược lại)

- Mô hình MIKE-SHE: Mô hình toán vật lý thông số phân bổ mô phỏng hệ

thống tổng hợp dòng chảy mặt- dòng chảy ngầm lưu vực sông Mô phỏng biến đổi về

lượng và chất hệ thống tài nguyên nước Bao gồm dòng chảy trong lòng dẫn, dòng

chảy tràn bề mặt, dòng chảy ngầm tầng không áp, dòng chảy ngầm tầng có áp, dòng

chảy tầng ngầm chuyển tiếp giữa tầng có áp và tầng không áp, bốc thoát hơi từ tầng

thảm phủ, truyền chất, vận chuyển bùn cát ứng dụng thực ti n: Đã được ứng dụng tính

toán rộng rãi trên phạm vi toàn thế giới Ở Việt Nam MIKE-SHE được ứng dụng mô

phỏng dòng hệ thống dòng chảy ngầm mặt lưu vực

1.1.2 Các nghiên cứu trong nước

Năm 2013, Đặng Đức Thanh, Lê Trung Thành và Nguy n Thái Quyết [1], áp

dụng mô hình MIKEFLOOD để xác định mức độ ngập lụt hạ du do xả lũ Hồ chứa

nước Lòng Sông tỉnh Bình Thuận

Năm 2013, Vũ Thị Thu Lan và Hoàng Thanh Sơn [2], áp dụng mô hình

MIKE11- GIS nghiên cứu biến động của thiên tai (lũ lụt và hạn hán) ở tỉnh Quảng

Nam trong bối cảnh biến đổi hí hậu

Năm 2015, TS Lê Hùng và Cao Đình Huy [3], áp dụng mô hình

HEC-RESSIM và mô hình MIK EFLOOD nghiên cứu hiệu quả cắt giảm lũ hạ du của hệ

thống hồ chứa thủy điện trên Sông Ba tỉnh Phú Yên

Năm 2015, Trương Văn Bốn, Vũ Văn Ng c, Phạm Thị Hân và Vũ Phương

Quỳnh (Phòng thí nghiệm Trọng điểm Quốc gia về động lực học Sông Biển – Viện

KHTLVN) [4], nghiên cứu rủi ro về người do ngập lụt lưu vực sông Kiến Giang và

sông Long Đại tỉnh Quảng Bình

Năm 2010, Nguy n Lan Châu [5], đề xuất dự thảo quy trình vận hành hệ

thống hồ chứa Đa Mi 4, A Vương, Sông Tranh, tư tưởng của đề xuất này tạo dung

tích hồ trống để đón lũ và dựa trên cơ sở là sẽ dự báo được dòng chảy lũ về trong

hoảng 6-24 giờ

Năm 2010, Hà Văn Khối [6], trình bày một số ý iến cũng như ết quả tính

toán sơ bộ về vai trò chống lũ hạ du của hồ chứa A Vương và xem xét hả năng giao

thêm nhiệm vụ chống lũ hạ du cho các hồ chứa trên sông Vu Gia - Thu Bồn

Năm 2011, Ngô Lê Long đã áp dụng mô hình MIKE 11 [7], mô phỏng hệ thống

liên hồ chứa sông Srêpoo với mục đích cắt giảm lũ cho hạ du, tác giả đã ứng dụng ết

hợp với mô đun vận hành công trình (SO) mô phỏng vận hành các công trình cửa van

Năm 2012, Tô Thúy Nga, Lê Hùng [8], đã nghiên cứu áp dụng mô hình

MIKE FLOOD mô phỏng lại trận lũ năm 2009 và đánh giá ảnh hưởng của việc xả lũ

hồ A Vương đến ngập lụt hạ du

Năm 2013, Lê Hùng, Tô Thúy Nga [9], đã áp dụng mô hình HEC-RESSIM -

mô phỏng hệ thống hồ chứa trên lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn

Năm 2014, Lê Hùng, Tô Thúy Nga [10] đánh giá vận hành hệ thống hồ chứa

thủy điện trên các lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn 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 dự báo lũ lụt

1.2 Các nghiên cứu liên quan đến Hồ Liệt Sơn

Hạ du hồ Liệt Sơn gồm một số xã như: Phổ Hòa, Phổ Vinh, Phổ Minh, Thị

Trấn Đức Phổ, Phổ Văn, Phổ Quang, Phổ Cường, huyện Đức Phổ, tỉnh Quảng Ngãi

Chính phủ và chính quyền địa phương rất quan tâm đến công tác phòng chống lụt bão,

giảm nhẹ thiên tai cho tỉnh Quảng Ngãi và các huyện lân cận, đặc biệt là các huyện

Mộ Đức, Ngh a Hành, Tư Ngh a, Sơn Tịnh và Bình Sơn Những năm gần đây, để phục

vụ phát triển inh tế, xã hội vùng hạ lưu hồ Liệt Sơn, đã có một số nghiên cứu liên

quan đến công tác phòng chống lũ lụt hu vực hạ lưu hồ Liệt Sơn như: Dự án Sửa

chữa và nâng cao an toàn đập (WB8) [11]do Ngân hàng Thế giới tài trợ với các hạng

mục được đầu tư sửa chữa như mở rộng tràn xả lũ ứng với tần suất lũ iểm tra của

WB Nhằm đáp ứng các mục tiêu là đảm bảo an toàn hồ chứa, giảm thiểu nguy cơ vỡ

đập – Dự án sẽ hoàn thành trong năm 2019

2 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN XÃ HỘI

2.1 Điều kiện địa lý tự nhiên

2.1.1 Vị trí địa lý

Hồ chứa Liệt Sơn nằm trong địa phận của huyện Đức Phổ, tỉnh Quảng Ngãi Hồ

được xây dựng tại thượng nguồn sông Lò Bó một nhánh sông nhỏ phụ lưu của sông Trà

Câu đổ vào sông Trà Câu tại bờ bên phải tại vị trí chỉ cách cửa sông hoảng 1 m

Tuyến tràn nằm cách biệt với đập bằng một quả núi phía tả ngạn, tràn đặt trên

yên ngựa cách đập hoảng 300m Nước xả qua tràn hông gây ảnh hưởng bất lợi cho đập

Cống bố trí đầu đập, phía bờ tả, tuyến cống theo đường cong 1 đỉnh Tháp bố

trí thiết bị đóng mở bố trí ngay đầu cống

2.1.2 Đặc điểm địa hình

Hồ chứa Liệt Sơn nằm trong địa phận của huyện Đức Phổ tỉnh Quảng Ngãi Hồ

được xây dựng tại thượng nguồn sông Lò Bó một nhánh sông nhỏ phụ lưu của sông Trà

Câu đổ vào sông Trà Câu tại bờ bên phải tại vị trí chỉ cách cửa sông hoảng 1 m

Sông bắt nguồn tại vùng núi thấp có độ cao 275m chảy theo hướng Nam Bắc

từ nguồn ra tới cửa nhập lưu của sông Trà Câu Phần thượng lưu sông tính từ nguồn

sông đến tuyến đập dài hoảng 8,7 m là vùng núi thấp , trong đó đoạn từ nguồn tới

cao độ 25 m sông dài 3 m, có độ dốc từ 11,6% sau thoải dần tới 6% Đoạn tiếp theo

tới tuyến đập sông thoải hơn và dài 5,7 m

Sau tuyến đập sông chảy qua vùng đồi thấp rồi xuống vùng đồng bằng thuộc

huyện Đức Phổ nhập lưu vào sông Trà Câu tại vị trí gần cửa biển

Tuyến đập ở vị trí trung lưu của sông Lò Bó dựa vào sườn núi có cao độ 75m

Hai bờ trái và phải của tuyến đập là các sườn núi dốc từ 25o

tới 30o Lòng sông tại tuyến đập rộng hơn 20m Tuyến ênh chính xuất phát từ sau cống lấy nước trong thân

đập bờ tả sông Lò Bó và men theo sườn núi hoảng 6 m từ cao trình 17,0m tới 10,5m

thì đi vào hu tưới thuộc vùng đồng bằng ven biển thuộc huyện Đức Phổ

2.1.3 Sông ngòi

Quảng Ngãi có 04 con sông lớn là Trà Bồng, Trà Khúc, sông Vệ và sông Trà

Câu Các con sông này có đặc trưng chung là đều có hướng chảy v tuyến hoặc á v

tuyến, phân bố há đều trên vùng đồng bằng Quảng Ngãi

Sông Trà Bồng: Nằm ở phía Bắc tỉnh, bắt nguồn từ dãy núi phía Tây của huyện

Trà Bồng, chảy qua huyện Bình Sơn ra biển tại của Sa Cần Sông dài hoảng 45 m,

hướng chảy cơ bản từ Tây sang Đông, đoạn cửa sông hướng rẽ hướng Nam- Bắc suối

nhỏ chảy ngược, hợp nước vào sông chính trước hi đổ ra biển

Sông Trà Khúc: Nằm ở giữa tỉnh, sông Trà Khúc là sông lớn có lượng nước

dồi dào nhất so với các sông hác trong toàn tỉnh Sông Trà Khúc ở các hợp lưu thượng

nguồn sông đào lòng nước dữ dội qua các thung lũng, đến hạ lưu nước vẫn chảy rất xiết

cho đến hi đổ nước ra cửa Đại Cổ Lũy Sông Trà Khúc có độ dài hoảng 135 m, trong

đó có hoảng 1/3 chiều dài sông chảy qua vùng núi và rừng rậm, có độ cao 200-

1.000m, phần còn lại chảy qua vùng đồng bằng Sông Trà Khúc có diện tích lưu vực

hoảng 3.240 m2, bao gồm phần đất của các huyện Sơn Hà, Tư Ngh a, một phần huyện

Ba Tơ, Minh Long, Sơn Tịnh, Trà Bồng và Tây Trà, có một phần nguồn nhỏ thuộc địa

phận tỉnh Kon Tum

Sông Vệ: Bắt nguồn từ rừng núi phía Tây của huyện Ba Tơ Sông chảy theo

hướng Tây Nam- Đông Bắc, giữa các huyện Ngh a Hành, Tư Ngh a, Mộ Đức đổ ra

biển Đông tại cửa Cổ Lũy và cửa Đức Lợi Sông dài hoảng 90 m, trong đó 2/3 chiều

dài chảy trong vùng núi có độ cao 100- 1.000m Sông Vệ có diện tích lưu vực

1.260km2, bao gồm địa hạt các huyện Ba Tơ, Minh Long, Mộ Đức, Ngh a Hành và

một phần nhỏ diện tích của huyện Tư Ngh a Độ cao trung bình lưu vực hoảng 170m,

mật độ lưới sông 0,79 m/ m2

Sông Trà Câu: Bắt nguồn từ vùng núi Ba Trang (huyện Ba Tơ), với độ cao

400m Dòng sông chính chủ yếu chảy theo hướng Tây- Đông, đoạn trên thường g i là

sông Vực Liêm Ở cuối nguồn, sông Trà Câu nhập lưu với sông Thoa tại Sa Bình, xã

Phổ Minh, huyện Đức Phổ, rồi đổ ra cửa Mỹ Á cách đó hoảng 2,5 m

Sông Trà Câu có diện tích lưu vực 442 m2, chiều dài sông hoảng 32 m;

chiều dài lưu vực 19 m và chiều rộng bình quân lưu vực 14 m Đây là con sông nhỏ

nhất trong các sông ể trên, nước thường cạn iệt về mùa hô

Lưu vực sông Trà Câu bao gồm một phần phía Đông và phía Đông Nam

huyện Ba Tơ, các xã Phổ Phong, Phổ Thuận, Phổ Nhơn huyện Đức Phổ Lớp phủ thực

vật chủ yếu là rừng thưa và đồi tr c

Sông ngòi Quảng Ngãi đều xuất phát từ Đông Trường Sơn và chảy ra biển

Đông Dòng sông ngắn, độ dốc cao (từ 10,5 độ đến 33 độ), lòng sông cạn và hẹp nên

vào mùa mưa (có lượng mưa rất nhiều) dòng chảy cường độ mạnh, thường gây ra lũ

lụt lớn, gây tác hại cho sản xuất và đời sống, mặt hác cũng mang về cho đồng bằng

một lượng phù sa đáng ể Với mạng lưới sông suối dày đặc, các phụ lưu của hệ thống

sông Trà Bồng, Trà Khúc, sông Vệ và Trà Câu đều bắt nguồn từ những vùng núi cao

có độ dốc lớn với lượng nước nhiều là những nguồn thuỷ năng có giá trị Ở các huyện

miền núi nhân dân đã đắp đập để làm thuỷ điện

Bảng 1: Đặc trưng thủy văn các sông chính tỉnh Quảng Ngãi

Hình 2: Bản đồ mạng lưới sông ngòi Quảng Ngãi

Khu vực nghiên cứu vùng hạ du hồ chứa nước Liệt Sơn thuộc lưu vực Sông Trà Câu

2.1.4 Khí hậu đặc trưng hình thái của lưu vực hạ lưu hồ chứa nước Liệt Sơn

Bảng 2: Đặc trưng hình thái lưu vực tính đến tuyến đập

L : Chiều dài sông

Lsn : Tổng chiều dài sông nhánh

Js : Độ dốc lòng sông

Jd : Độ dốc lưu vực

2.1.5 Khí tượng thủy văn

Mạng lưới quan trắc hí tượng trong vùng dự án há đầy đủ và phân bố tương

đối hợp lý Đa số các trạm quan trắc là do Tổng cục Khí tượng Thủy văn quản lý, thời

gian đo dài năm, chất lượng đo đạc đảm bảo

Bảng 3: Danh sách các trạm khí tượng vùng công trình

(Nguồn trích từ Báo cáo Nghiên cứu khả thi dự án Sửa chữa và nâng cao an toàn

đập tỉnh Quảng Ngãi)

Khu vực nghiên cứu vùng hạ du hồ chứa nước Liệt Sơn số liệu được lấy từ

Trạm Đức Phổ

2.1.6 Thủy văn

Bảng 4: Danh sách các trạm thủy văn vùng công trình

1 Sơn Giang Trà Khúc H, Q, , X 1977 – nay

(Nguồn trích từ Báo cáo Nghiên cứu khả thi dự án Sửa chữa và nâng cao an toàn

đập tỉnh Quảng Ngãi)

Khu vực nghiên cứu hồ chứa nước Liệt Sơn số liệu được lấy từ Trạm An Chỉ

2.1.7 Đặc trưng khí tượng

Lưu vực hồ Liệt Sơn tính đến tuyến công trình nằm trong huyện Đức Phổ,

tỉnh Quảng Ngãi Trong vùng khí hậu đồng bằng ven biển và chịu ảnh hưởng của yếu

tố khí hậu thời tiết bất lợi như: mưa lớn tập trung chủ yếu vào 4 tháng trong năm

(thường là tháng IX - XII) gây lũ lụt làm sạt lở, xói mòn đất đai, gây thiệt hại lớn tới

sản xuất, tính mạng, tài sản của Nhà nước và nhân dân

Từ tháng I đến tháng VIII năm sau là mùa hô, ít mưa, thời tiết này duy trì

đến cuối tháng III Từ tháng IX đến tháng XII là mùa mưa, trong mùa mưa lượng mưa

phân bố há đều theo các tháng trong cả mùa, tuy nhiên tháng X và tháng XI có xu thế

mưa nhiều hơn Lượng mưa mùa mưa chiếm khoảng 75% lượng mưa năm

2.1.8 Nhiệt độ không khí

Từ số liệu quan trắc được của các trạm hí tượng lân cận cho thấy chế độ

nhiệt độ hông hí trong vùng có những biến động tương đối lớn Nhiệt độ trung bình

năm hoảng 25,80C Nhiệt độ thấp nhất đã quan trắc được xấp xỉ 9,20C và cao nhất

hoảng 40,60C Biến động nhiệt độ ngày đêm dao động hoảng 100C120C

Bảng 5: Đặc trưng nhiệt độ tháng, năm trên khu vực

2.1.9 Độ ẩm không khí tương đối

Độ ẩm tương đối trung bình năm thay đổi hông nhiều giữa các vùng, hoảng

từ 83 86% Độ ẩm tương đối nhỏ nhất ở vùng này đã xuất hiện là 60% xuất hiện vào

tháng VI hàng năm Các tháng có độ ẩm lớn là các tháng trong mùa mưa thường là

2.1.10 Tốc độ gió

Từ tháng IV - IX thịnh hành hướng Tây và Tây Nam; tháng X đến tháng III

năm sau là hướng Bắc đến Đông Bắc Khu vực miền trung còn chịu nhiều ảnh hưởng

của dải hội tụ nhiệt đới, thường xuyên phát triển thành bão gây ra mưa to gió lớn Tốc

độ gió trung bình năm tại đồng bằng ven biển hoảng 1,5m/s, tại vùng núi hoảng

1,2m/s, tại ven biển và Lý Sơn là 4,5m/s

Các trạm hí tượng thường đo lượng bốc hơi bằng ống Piche Tương ứng với

đặc điểm của chế độ nhiệt ẩm, lượng bốc hơi trên hu vực cũng biến đổi rõ rệt theo

mùa và theo độ cao địa hình Tháng có lượng bốc hơi nhỏ nhất trong năm thường là

tháng XI và tháng I Các tháng thời tiết hô, lượng bốc hơi lớn là các tháng V - VIII

Bảng 9: Phân phối lượng bốc hơi trong năm

2.1.12 Lượng mưa năm, lượng mưa gây lũ, lượng mưa khu tưới

Từ số liệu quan trắc mưa của các trạm Trà Bồng, Sơn Giang, Quảng Ngãi, Ba Tơ

và Đức Phổ, tính mưa trung bình cho vùng dự án, hi tính có xem xét hiệu chỉnh theo sự

thay đổi của thảm phủ, sự biến động của lượng mưa theo địa hình, theo thời gian

Xem xét qui luật phân bố lượng mưa theo thời gian của các trạm lân cận, qui

luật của vùng dự án thấy mùa mưa ở đây thường bắt đầu từ tháng IX và ết thúc vào

tháng XII, các tháng còn lại là mùa hô Lượng mưa chủ yếu tập trung vào mùa mưa,

mùa này chiếm hoảng 75% lượng mưa cả năm Lượng mưa trong mùa mưa phân bố

há đều trong cả mùa, tuy nhiên tháng X và XI lượng mưa thường lớn hơn cả Mùa

hô rất ít mưa, các tháng II và tháng III hầu như hông có mưa, tổng lượng mưa của

toàn bộ các tháng mùa hô (I đến tháng VII) chỉ chiếm hoảng 25% lượng mưa cả

năm Các tiêu chuẩn mưa năm vùng dự án như sau:

Bảng 10: Lượng mưa trung bình nhiều năm X (mm)

Từ các số liệu mưa của các trạm hí tượng, đo mưa trong vùng tính toán được

lượng mưa bình quân nhiều năm của các lưu vực hồ chứa như ở bảng sau:

Bảng 11: Lượng mưa bình quân nhiều năm các lưu vực nghiên cứu

Mưa gây lũ thiết ế theo tần suất

Lượng mưa ngày lớn nhất tại lưu vực hồ Liệt Sơn hông có, vì vậy trong tính

toán lũ cho công trình đã lựa ch n trạm Đức Phổ làm đại biểu Từ số liệu lượng mưa

một ngày lớn nhất tính ết quả như bảng sau:

Bảng 12: Lượng mưa một ngày lớn nhất trạm Đức Phổ

a Dòng chảy năm thiết kế

Dòng chảy lưu vực có biến động lớn phân bố hông đều trong năm, mùa

hô hàng năm lượng nước đến hông đủ, mùa mưa lượng nước đến tập trung nhanh dư

thừa nhiều Lưu vực hồ Liệt Sơn hoàn toàn hông có số liệu đo đạc dòng chảy nhưng

lưu vực bên cạnh có trạm thủy văn An Hòa có chuỗi thuỷ văn liên tục từ năm 1982 -

2014 Do lưu vực tính toán có diện tích nhỏ nên trong quá trình tính toán phải tính đến

hệ số triết giảm dòng chảy hệ số này nằm trong hoảng 0,7 - 0,9; ết hợp với bản đồ

đường đẳng trị moduyn dòng chảy năm của hu vực, từ đó ta có thể xác định moduyn

dòng chảy hu vực dự án

- Hệ số biến động Cv

Hệ số biến động dòng chảy năm Cv được xác định theo công thức inh

nghiệm trong Quy phạm Thủy lợi QP.TL C-6-77

 0 08 4

0 0

A

C v

A’ – Được xác định theo trạm thủy văn An Hòa

Xác định được A’ = 2,84

Thay A’ và các mô đuyn dòng chảy của các lưu vực (M0) vào công thức trên

xác định được hệ số Cv ứng với mỗi lưu vực

- Hệ số thiên lệch Cs

Theo Quy phạm Thủy lợi QP.TL C-6-77 trong điều iện công trình hông có

tài liệu dòng chảy năm, dùng hệ số thiên lệch theo inh nghiệm Cs = 2Cv

Xác định dòng chảy năm ứng với các tần suất thiết ế theo hàm phân bố P–III

b Phân phối dòng chảy năm thiết kế

Dựa vào chuỗi lưu lượng trung bình tháng, lưu lượng trung bình năm ứng với

tần suất thiết ế, sử dụng phương pháp phân phối theo năm đại biểu xác định được lưu

lượng trung bình tháng ứng tần suất thiết ế

Bảng 14: Dòng chảy năm thiết kế đến các tuyến công trình (Đơn vị: m 3 /s)

2.2 Điều kiện kinh tế xã hội

Vùng hưởng lợi của hồ Liệt Sơn gồm 6 xã và 1 thị trấn, huyện Đức Phổ, tỉnh Quảng

Ngãi Tổng dân số vùng hưởng lợi: 40.897 nhân hẩu phân theo địa giới hành chính

(Nguồn trích từ Báo cáo Nghiên cứu khả thi dự án Sửa chữa và nâng cao an toàn

đập tỉnh Quảng Ngãi)

Đời sống inh tế các xã chiếm 85% là nông nghiệp, chỉ riêng thị trấn Đức Phổ

có 40% sống bằng Nông nghiệp Toàn huyện Đức Phổ có Tổng đất tự nhiên: 38.705

ha Trong đó Đất Nông nghiệp: 10.434 ha; Đất Lâm nghiệp: 13.642 ha; Đất XDCB:

4.477 ha; Đất hác: 10.152 ha

Cơ cấu đất nông nghiệp bao gồm: Lúa: 5.891 ha; Màu: 2.296 ha; Mía: 1.150 ha;

Cây công nghiệp ngắn ngày hác: 109 ha Tại vùng dự án có tổng diện tích gieo trồng:

6.393 ha Trong đó: Lúa: 6.118 ha; Màu: 275 ha

Bảng 16: Thông số lúa và hòa mùa của các xã

3 THÔNG SỐ KỸ THUẬT HỒ CHỨA NƯỚC LIỆT SƠN

Tràn xả lũ nằm bên vai trái đập đất Năm 2010 sửa chữa lại và lắp thêm 02 cánh

van clape để xả lũ Kết cấu hiện trạng tràn cụ thể như sau: tràn tự do, thực dụng B =

19,8m; Zng = 38,1m và Có cửa, đỉnh rộng B = (2x7,0m) = 14,0m; Zng = 36,1m Hiện

trạng vẫn đang hoạt động bình thường, ổn định

Hình 3: Một số hình ảnh hiện trạng công trình

Bảng thông số ỹ thuật của hồ chứa nước Liệt Sơn

Bảng 17: Thông số cơ bản của hồ Liệt Sơn

(Nguồn trích từ Báo cáo Nghiên cứu khả thi dự án Sửa chữa và nâng cao an toàn

đập tỉnh Quảng Ngãi)

4 GIỚI THIỆU MÔ HÌNH TÍNH TOÁN THỦY LỰC CHO VÙNG HẠ LƯU

HỒ CHỨA NƯỚC LIỆT SƠN

4.1 Giới thiệu chung

MIKE FLOOD là một công cụ mạnh liên kết mô hình MIKE 11 một chiều và

mô hình MIKE 21 hai chiều, để mô phỏng lũ trên một lưu vực và vùng cửa sông,

thuộc bộ phần mềm MIKE Bộ phần mềm MIKE bao gồm: MIKE 11, MIKE 21,

MIKE MOUSE, MIKE FLOOD, MIKE VIEW, MIKE SHE, MIKE BASIN được Viện

thủy lực Đan Mạch xây dựng để dự báo và điều khiển lũ Phần mềm này đã được sử

dụng rộng rãi ở nhiều nước bởi nhiều đặc điểm tiện ích: Sử dụng giao diện Window,

tương thích với nhiều phần mềm GIS, nhập được số liệu đầu vào từ nhiều nguồn…

Hiện tại, phần mềm này vẫn không ngừng được cải tiến để đáp ứng nhu cầu của người

sử dụng

Bộ mô hình MIKE gồm: mô hình thủy văn MIKE NAM, MIKE UHM, dùng để

tính toán các biên đầu vào cho mô hình thủy lực một chiều MIKE 11, cũng như biên

gia nhập hu giữa cho mô hình thủy lực hai chiều MIKE 21 Mô hình thủy lực một

chiều MIKE 11 mô phỏng dòng chảy một chiều trong sông và mô hình hai chiều

MIKE 21 mô phỏng dòng chảy hai chiều ngang bãi tràn Bộ mô hình này rất phù hợp

để mô phỏng ngập lụt ở hạ lưu lưu vực sông Lò Bó Điều iện số liệu đo đạc trong hu

vực hạn chế do nhiều nguyên nhân hác nhau nên việc sử dụng mô hình MIKE UHM

để tính toán dòng chảy từ mưa làm biên đầu vào cho mô hình thủy lực là cần thiết

MIKE FLOOD được sử dụng hi cần có sự mô tả hai chiều ở một số hu vực

(MIKE 21) và tại những nơi cần ết hợp mô hình một chiều (MIKE 11) Trường hợp

cần ết nối một chiều và hai chiều là hi cần tìm vận tốc chi tiết cục bộ (MIKE 21)

trong hi thay đổi dòng chảy sông được điều tiết bởi các công trình phức tạp (cửa van,

cống điều tiết, các công trình thủy lợi đặc biệt…) thì dùng mô phỏng theo mô hình

MIKE 11 Khi đó mô hình một chiều MIKE 11 có thể cung cấp điều iện biên cho mô

hình MIKE 21 và ngược lại

Để mô phỏng quá trình ngập lụt các vùng đất ven sông và vùng đồng trũng, mô

hình thủy lực 2 chiều được sử dụng làm công cụ tính toán Quá trình dòng chảy trong

sông do mô hình thủy lực 1 chiều đảm trách

Mô hình Mi e 21 FM sử dụng phương trình nước nông :

S x

S 1 x

x 2

gh x

p h x gh h f y

vu h x

u h t

u

h

s xy

xx xy

xx 0 0 bx 0 sx 0

sx

0

2 a 0 2

S x

S 1

y 2

gh y

p h y gh h f y

v h x

uv h t

v

h

s yy xy

yy yx 0 0 by 0 sy

0

2 a 0 2

h

Các ứng suất mặt bên hối nước Tij bao gồm: lực ma sát nhớt, ma sát rối do trượt,

vận tốc được xác định qua hệ số nhớt rối và gradient vận tốc trung bình độ sâu dạng:

Xây dựng mô

hình thủy lực

MIKE Flood

Tính toán các ịch bản lũ

Kết quả tính toán

mô phỏng Xây dựng mô

hình lũ tràn

Quá trình mực nước, lưu lượng hồ Liệt Sơn

Mực nước hạ lưu hồ Liệt Sơn đến Cửa Mỹ

Á

Kết quả mô phỏng ngập lụt hạ du hồ Liệt Sơn

Xây dựng bản đồ ngập lụt hu vực hạ

du với các ịch bản khác nhau

x

u A 2

uA

y

vA2

Tyy







t: Thời gian; x, y: các thành phần trong t a độ Đề các;

: chiều sâu mực nước so với mốc cao độ;

Trong mô phỏng 2D có hai phương pháp tích phân hệ phương trình sóng nước

nông Phương pháp bậc cao là phương pháp Euler hiện

Mô hình MIKE-21 FM (Flexible Mesh) được áp dụng với các phần tử lưới tam giác

Chúng tạo thành lưới phi cấu trúc trên mặt phẳng nằm ngang Để giải hệ phương trình trong

bài toán hai chiều trong mô hình MIKE 21 dùng phương pháp thể tích hữu hạn

MIKE 21 HD có thể mô hình hóa dòng chảy tràn với nhiều điều iện được tính

- Nước dâng do mưa bão

Hệ thống giải hệ phương trình phi tuyến bao gồm phương trình liên tục và

phương trình bảo toàn động lượng theo thời gian Phương pháp giải bằng cách sử dụng

sơ đồ sai phân hữu hạn ẩn có độ chính xác bậc hai

Các lực và hiện tượng được xét đến trong giải pháp bao gồm:

- Ứng suất cắt đáy;

- Động lượng tải và ngang;

- Ứng suất cắt của gió tại bề mặt;

- Sự phân tán động lượng (momentum dispersion);

- Lưu lượng qua công trình thủy lợi;

- Vùng tràn ướt và hô (floodplain flooding and drying);

- Bốc hơi

Đảm bảo điều kiện ổn định của mô hình

Một cách iểm tra d dàng hác là dùng chức năng thống ê giá trị lớn nhất

(Maximum Statistics) trong hộp công cụ MIKEZero Toolbox để tính vận tốc tối đa tại

tất cả các điểm lưới tại tất cả các bước thời gian Kiểm tra các lưu tốc lớn trong ết quả

và iểm tra hệ số Courant theo công thức:

Cr = Umax ∆t /∆x hông lớn hơn 1 Cách này đặc biệt hữu ích hi ta phải lưu ý

đến những bất ổn định có thể xảy ra gần các biên dòng vào hở Nếu gặp giá trị vận tốc

lớn thì phải tăng chiều rộng của vùng

Hình 5: Mô hình thủy lực 2 chiều phạm vi từ hạ lưu đập Liệt Sơn đến của Mỹ Á

4.3 Mô hình MIKE Flood

Để kết hợp các ưu điểm của cả mô hình một và hai chiều, đồng thời khắc phục

được các nhược điểm của chúng, MIKE Flood cho phép kết nối 2 mô hình MIKE 11

và MIKE 21 trong quá trình tính toán, tăng bước lưới của mô hình (ngh a là giảm thời

gian tính toán) nhưng vẫn mô phỏng được cả dòng chảy trong lòng dẫn và trên mặt

ruộng hoặc ô chứa

Hình 6: Các trường hợp liên kết giữa mô hình MIKE 11 và MIKE 21

Mike Flood áp dụng ết nối bên liên ết giữa mô hình một và hai chiều:

Kết nối bên cho phép một chuỗi các ô lưới trong MIKE 21 có thể liên kết vào

hai bên của một đoạn sông, một mặt cắt trong đoạn sông hoặc toàn bộ một nhánh sông

trong MIKE 11, dòng chảy chảy qua kết nối bên được tính toán bằng cách sử dụng các

phương trình của các công trình hoặc các bảng quan hệ Q-H, loại kết nối này đặc biệt

hữu ích trong việc tính toán dòng chảy Tràn từ trong kênh dẫn ra khu ruộng hoặc bãi,

nơi mà dòng chảy tràn qua bờ đê sẽ được tính bằng công thức đập tràn đỉnh rộng

Hình 7: Dạng kết nối bên theo hình thức đập tràn từ mô hình MIKE 11 liên kết với mô hình

MIKE 21

Kết luận chương 1: Đã tổng quan được tình hình nghiên cứu lũ lụt, đặc điểm

hí tượng thủy văn của hu vực nghiên cứu cũng như các lưu vực sông ở Quảng Ngãi

từ đó làm cơ sở cung cấp các số liệu thủy văn để phục vụ tính toán cho các công trình

ở Quảng Ngãi cũng như lưu vực hạ lưu

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THỦY VĂN VÀ VẬN HÀNH HỒ

CHỨA NƯỚC LIỆT SƠN

2.1 THU THẬP TÀI LIỆU, TÍNH TOÁN ĐẾN LŨ HỒ CHỨA

2.1.1 Tính lưu lượng đỉnh lũ của Hồ Liệt Sơn và các tiểu lưu vực vùng hạ du

Các lưu vực hạ du đập Liệt Sơn đều là lưu vực nhỏ Flv <100 km2 nên dùng công

thức cường độ giới hạn nêu ở TCVN 9845:2013 để tính lưu lượng đỉnh lũ

Lưu vực công trình không có số liệu thuỷ văn Do đó đối với lưu vực khi không

có số liệu đo đạc dòng chảy việc xác định lưu lượng lớn nhất được xác định từ trạm

tương tự hoặc xác định dựa vào số liệu mưa ngày lớn nhất và được tính theo các công

thức kinh nghiệm của Qui phạm QPTL C6-77 như trình bày ở các phần sau

2.1.2 Tính lũ thiết kế theo công thức Alêchxâyép (Cục thuỷ văn)

Trong những năm 1980 do xảy ra trận lũ lớn gây nhiều sự cố sạt lở đập của nhiều

hồ chứa và đập dâng, Bộ Thuỷ Lợi (cũ) đã yêu cầu trích lũ iểm tra Cục thuỷ văn là cơ

quan được giao đã nghiên cứu và đưa ra công thức tính lũ iểm tra từ mưa cho các vùng

trên toàn quốc dưới dạng công thức tổng quát sau:

QP = 16.67  P HP F (2-1) Trong đó:

  : Hệ số dòng chảy lũ, phụ thuộc vào loại đất, lượng mưa một ngày lớn nhất

và diện tích lưu vực Với các điều iện lưu vực (đất thịt, lượng mưa một ngày lớn nhất

thiết ế >200mm, diện tích lưu vực từ 10-100km2

ch n  = 0,75

p : Tỷ số giữa cường độ mưa ap của thời đoạn , tần suất P% với lượng

mưa ngày Hp (quan hệ p ~ thời đoạn , theo phân hu mưa 12 “Từ Quảng Đà đến

Quảng Ngãi, lưu vực Trà Khúc, sông Vệ”