XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT LƢU VỰC SÔNG LẠI GIANG, TỈNH BÌNH ĐỊNH LUẬN VĂN THẠC SĨ

trên địa bàn tỉnh 11/11 Do tính chất nghiêm trọng của lũ lụt trên lưu vực các sông tỉnh Bình Định nói chung và lưu vực sông Lại Giang nói riêng, đồng thời quy hoạch phòng chống lũ cho lư

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

BÙI ANH KIỆT

XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT LƯU VỰC SÔNG LẠI GIANG, TỈNH BÌNH ĐỊNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ

KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY

Đà Nẵng - Năm 2018

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

BÙI ANH KIỆT

XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT LƯU VỰC SÔNG LẠI GIANG, TỈNH BÌNH ĐỊNH

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

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

Bùi Anh Kiệt

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài: 1

2 Mục đích nghiên cứu: 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: 2

4 Nội dung nghiên cứu: 2

5 Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu: 2

6 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài: 3

7 Cấu trúc luận văn: 3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ TÌNH HÌNH HÌNH NGẬP LỤT LƯU VỰC SÔNG LẠI GIANG 4

1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên khu vực nghiên cứu 4

1.1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên 4

1.1.2 Điều kiện khí tượng, thủy văn 6

1.1.3 Tài nguyên thiên nhiên 9

1.2 Điều kiện kinh tế xã hội 10

1.2.1 Tình hình dân sinh kinh tế 10

1.2.2 Cơ sở hạ tầng 14

1.3 Tổng quan về lưu vực sông Lại Giang 15

1.3.1 Đặc điểm khí tượng thủy văn lưu vực sông Lại Giang 15

1.3.2 Đặc điểm kinh tế xã hội lưu vực sông Lại Giang 17

1.3.3 Tình hình ngập lụt ở lưu vực sông Lại Giang 17

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT 20

2.1 Tổng quan chung 20

2.1.1 Khái niệm về bản đồ ngập lụt 20

2.1.2 Các phương pháp xây dựng bản đồ ngập lụt 20

2.1.3 Tổng quan về các mô hình thuỷ văn, thuỷ lực 21

2.2 Giới thiệu mô hình MIKE SHE 23

2.2.1 Tổng quan về mô hình MIKE SHE 23

2.2.2 Kết quả tính toán mô hình MIKE SHE cho lưu vực sông Lại Giang 24

2.3 Cơ sở lý thuyết mô hình thủy lực 27

2.3.1 Cơ sở lý thuyết MIKE FLOOD 27

2.3.2 Cơ sở lý thuyết MIKE 11 30

2.3.3 Cơ sở lý thuyết MIKE 21 32

2.4 Giới thiệu quy trình xây dựng bản đồ ngập lụt kết hợp công cụ GIS 33

2.4.1 Khái niệm hệ thống thông tin địa lý (GIS) 34

2.4.2 Xây dựng, quản lý cơ sở dữ liệu 34

2.4.3 Xây dựng bản đồ ngập lụt bằng công nghệ GIS 35

CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT KHU VỰC NGHIÊN CỨU 36

3.1 Xây dựng mô hình thủy lực 36

3.1.1 Xây dựng mô hình thủy lực 1 chiều 36

3.1.2 Xây dựng mô hình thủy lực 2 chiều 38

3.1.3 Thiết lập mô hình mô phỏng MIKE FLOOD 40

3.2 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình 41

3.2.1 Hiệu chỉnh mô hình 42

3.2.2 Kiểm định mô hình 43

3.3 Xây dựng bản đồ ngập lụt ứng với các trường hợp 44

3.3.1 Bản đồ ngập lụt ứng với tần suất lưu lượng 0,1% 46

3.3.2 Mô phỏng kịch bản ngập lụt ứng với tần suất lưu lượng 0,5% 48

3.3.3 Mô phỏng kịch bản ngập lụt ứng với tần suất lưu lượng 1% 50

3.3.4 Mô phỏng các kịch bản biến đổi khí hậu tương ứng với các giai đoạn tương lai 2016-2035 với kịch bản phát thải RCP4.5 52

3.3.5 Mô phỏng các kịch bản biến đổi khí hậu tương ứng với các giai đoạn tương lai 2016-2035 với kịch bản phát thải RCP8.5 57

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 64

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 67

PHỤ LỤC TÍNH TOÁN 70

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Học viên: Bùi Anh Kiệt 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: Việc nghiên cứu lũ lụt do mưa lũ gây ra ở lưu vực sông Lại

Giang là rất cần thiết Để đánh giá tác động do lũ lụt, nghiên cứu được thực hiện bằng cách mô phỏng ngập lụt trên sông Lại Giang ứng với các tần suất lũ, từ đó

hiện được khu vực bị ngập, diện tích ngập, chiều sâu ngập tại khu vực nghiên

cứu Kết quả nghiên cứu cung cấp 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 trên lưu vực sông Lại Giang

Từ Khoá: Ngập lụt; Sông Lại Giang; tần suất; Mike-Flood

BUILD A MAP OF THE FLOODED LAI GIANG RIVER BASIN, BINH

DINH PROVINCE Abstract: The research on floods caused by heavy rain in a Lai Giang

river is an important issue that needs to be identified To access the effects of floods, the study was conducted by using ArcGis software - to simulate for flood frequencies, and then building flood maps The study obtained has been indicated for flood area, inundation area, and the depth distribution of flood backwater The results of these initial analyses are used to provide for Local Government and Provincial Disaster Management Authority, to actively respond

to flood disasters, as well as preventing and minimizing flood risk from Lai Giang River basin

Từ Khoá: flood; Lai Giang River; frequency; Mike-Flood

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT, CÁC KÝ HIỆU

CÁC CHỮ VIẾT TẮT

MIKE SHE : Mô hình mưa – dòng chảy (DHI)

MIKE 11 : Mô hình thủy lực 1 chiều thuộc bộ mô hình MIKE MIKE 21 : Mô hình thủy lực 1 chiều thuộc bộ mô hình MIKE MIKE FLOOD: Mô hình thủy lực 1 chiều thuộc bộ mô hình MIKE

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Các đặc trưng nhiệt độ của khu vực nghiên cứu 6

Bảng 1.2 Các đặc trưng độ ẩm không khí trung bình của khu vực nghiên cứu 6

Bảng 1.3 Số giờ nắng bình quân ngày các tháng trong năm 6

Bảng 1.4 Vận tốc gió bình quân các tháng trong năm 7

Bảng 1.5 Lượng bốc hơi đo bằng ống Piche Zpic (mm) 7

Bảng 1.6 Lượng bốc hơi mặt nước Znc (mm) 7

Bảng 1.7 Dân số trung bình tỉnh theo đơn vị huyện 11

Bảng 1.8 Tỷ suất sinh thô, tỷ suất chết thô và tỷ lệ tăng dân số phân theo thành thị , nông thôn 11

Bảng 3.1 Các chỉ số của mô hình MIKE 11 sau khi hiệu chỉnh 42

Bảng 3.2 Bộ thông số về hệ số nhám Maning (n) 43

Bảng 3.3 Các chỉ số của mô hình MIKE 11 sau khi kiểm định 43

Bảng 3.4 Thống kê diện tích ngập với tần suất lũ 0.1% 47

Bảng 3.5 Thống kê diện tích ngập với tần suất lũ 0.5% 49

Bảng 3.6 Thống kê diện tích ngập với tần suất lũ 1% 51

Bảng 3.7 Thống kê diện tích ngập với tần suất lũ kịch bản RCP4.5 55

Bảng 3.8 Bảng tổng hợp tình hình ngập khi có biến đổi khí hậu, kịch bản RCP4.5 56

Bảng 3.9 Thống kê diện tích ngập ứng với kịch bản RCP8.5 61

Bảng 3.10 Bảng tổng hợp tình hình ngập khi có biến đổi khí hậu, kịch bản phát thải RCP8.5 62

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1-1 Bản đồ hành chính tỉnh Bình Định 5

Hình 1-2 Bản đồ phân bố sông ngòi và trạm khí tượng thủy văn tỉnh Bình Định9 Hình 1-3 Bản đồ lưu vực sông Lại Giang 15

Hình 2-1 Minh họa phương pháp sử dụng trong luận văn 21

Hình 2-2: Các ứng dụng trong kết nối tiêu chuẩn 28

Hình 2-3: Một ứng dụng trong kết nối bên 29

Hình 2-4: Một ví dụ trong kết nối công trình 29

Hình 2-5 Lưới tính toán trên một đoạn kênh 32

Hình 3-1: Sơ đồ mạng lưới sông tính toán trong MIKE11 36

Hình 3-2: Mặt cắt tại vị trí đầu sông Kim Sơn sông trong MIKE11 37

Hình 3-3: Thiết lập bài toán mô phỏng thủy lực Hydrodynamic 38

Hình 3-4: Lưới tính toán lưu vực Lại Giang 39

Hình 3-5: Mô phỏng 2 chiều vùng bãi lưu vực sông Lại Giang trong mô hình 2 chiều 39

Hình 3-6: Thiết lập hệ số nhám trong Mike21 40

Hình 3-7: Thiết lập kết nối mô hình Mike Flood 40

Hình 3-8: Sơ đồ kết nối Mike 11 và Mike 21 FM 41

Hình 3-9: Sơ đồ chi tiết kết nối bên 41

Hình 3-10: So sánh đường mực nước tại trạm Bồng Sơn đợt lũ tháng 11/1999 42 Hình 3-11: So sánh đường mực nước tại trạm Bồng Sơn đợt lũ năm 2007 44

Hình 3-12 Bản đồ ngập lụt ứng với tần suất 0,1% 46

Hình 3-13 Bản đồ thiệt hại ứng với tần suất 0,1% 46

Hình 3-14 Bản đồ ngập lụt ứng với tần suất 0,5% 48

Hình 3-15 Bản đồ thiệt hại ứng với tần suất 0,5% 48

Hình 3-16 Bản đồ ngập lụt ứng với tần suất 1% 50

Hình 3-17 Bản đồ thiệt hại ứng với tần suất 1% 50

Hình 3-18 Bản đồ ngập lụt ứng với tần suất 0.1% 52

Hình 3-19 Bản đồ thiệt hại ứng với tần suất 0.1% 52

Hình 3-20 Bản đồ ngập lụt ứng với tần suất 0.5% 53

Hình 3-21 Bản đồ thiệt hại ứng với tần suất 0.5% 53

Hình 3-22 Bản đồ ngập lụt ứng với tần suất 1% 54

Hình 3-23 Bản đồ thiệt hại ứng với tần suất 1% 54

Hình 3-24 Bản đồ ngập lụt ứng với tần suất 0.1% 57

Hình 3-25 Bản đồ thiệt hại ứng với tần suất 0.1% 58

Hình 3-26 Bản đồ ngập lụt ứng với tần suất 0.5% 58

Hình 3-27 Bản đồ thiệt hại ứng với tần suất 0.5% 59

Hình 3-28 Bản đồ ngập lụt ứng với tần suất 1% 59

Hình 3-29 Bản đồ thiệt hại ứng với tần suất 1% 60

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài:

Lũ lụt luôn là mối đe dọa hàng đầu và đã gây ra nhiều thiệt hại về con người và của cải vật chất Nhất là trong bối cảnh biến đổi khí hậu diễn biến khó lường thì tác động của thiên tai lũ lụt tới sự phát triển kinh tế xã hội ngày càng khốc liệt hơn Do đó nhằm phát triển bền vừng và có kế hoạch thích ứng chủ động với biến đổi khí hậu thì bên cạnh mục tiêu phát triển kinh tế xã hội, công tác phòng chống thiên tai đặc biệt là lũ lụt cũng hết sức quan trọng

Là sông lớn thứ hai của tỉnh Bình Định, sông Lại Giang có diện tích lưu

Lão và sông Kim Sơn Sông An Lão bắt nguồn từ vùng núi cao của huyện An Lão và Ba Tơ, chảy theo hướng Bắc – Nam đến Lại Khánh thì nhập với sông Kim Sơn thành sông Lại Giang, chảy theo hướng Tây Nam, Đông Bắc rồi đổ ra biển Sông Kim Sơn bắt nguồn từ vùng núi cao của huyện Hoài Ân, chảy theo hướng Tây Nam – Đông Bắc đến Lại Khánh nhập với sông An Lão thành sông Lại Giang Dòng chảy sông Lại Giang có vai trò quan trọng đến hoạt động kinh

tế - xã hội của huyện Hoài Ân, An Lão, Hoài Nhơn Trong đó đặc biệt là thị trấn Bồng Sơn, là thị trấn cơ sở để hình thành thị xã Bồng Sơn trong tương lai gần

Khu vực miền Trung nói chung và Bình Định nói riêng có khí hậu nhiệt đới gió mùa, tổng lượng mưa trung bình năm lớn, dao động từ 1.750 - 2.400

mm Tuy nhiên lượng mưa phân bố không đều theo thời gian, tập trung từ tháng

9 đến tháng 12 Đồng thời khu vực này có địa hình tương đối phức tạp Đặc trưng cho khu vực địa hình đồng bằng ven biển Trung – Trung bộ, địa hình khu vực ngắn dốc, phía Tây giáp núi cao, phía Đông là đồng bằng nhỏ hẹp ven biển Địa hình ảnh hưởng đến dòng sông ngắn, dốc, làm tăng tốc độ dòng chảy dẫn

càng phức tạp và hoạt động kinh tế xã hội của con người làm ảnh hưởng dòng chảy trên sông Những nguyên nhân trên đã làm cho lũ lụt trên địa bàn tỉnh Bình Định diễn biến ngày càng phức tạp gây thiệt hại ngày càng gia tăng Trong đó

điển hình là các trận lũ sau: Trận lũ năm 1987 đã làm trôi 664 ngôi nhà, 3.081

ngôi nhà bị sập hoàn toàn, 513 trường học, nhà trẻ, mẫu giáo bị trôi hoàn toàn, thiệt hại nặng nề về nông lâm ngư nghiệp, tổng thiệt hại ước tính 18 tỉ đồng

(thống kê của Ban chỉ huy PCLB Nghĩa Bình) Trận lũ năm 1999 đã làm 22 người chết, 630 ngôi nhà bị sập hoàn toàn, tổng thiệt hại ước tính 228 tỉ đồng Đợt mƣa lũ lịch sử từ ngày 14 - 18/11/2013 đã gây thiệt hại nặng nề: 19 người

chết, 14 người bị thương; hơn 101.900 nhà bị ngập nước với 510.00 người bị ảnh hưởng, trong đó 292 nhà sập, 418 nhà bị hư hỏng nặng; cơ sở hạ tầng giao

thông, thủy lợi, đê điều bị tàn phá, Quốc lộ 1A, QL 19 bị ngập nước và đứt vỡ nhiều đoạn; hệ thống điện, cấp nước, cơ sở kinh tế, văn hóa -xã hội đều bị thiệt

hại nghiêm trọng Thiệt hại vật chất 2.125 tỷ đồng Đợt lũ năm 2016 gây ngập

lụt trầm trọng nhất trong thời gian qua, gây nhiều thiệt hại cho nhân dân và các công trình hạ tầng giao thông, thủy lợi, giáo dục trên địa bàn tỉnh (11/11

Do tính chất nghiêm trọng của lũ lụt trên lưu vực các sông tỉnh Bình Định nói chung và lưu vực sông Lại Giang nói riêng, đồng thời quy hoạch phòng chống lũ cho lưu vực sông Lại Giang chưa được xây dựng nên việc cần thiết hiện nay là phải xây dựng cơ sở khoa học và thực tiễn nhằm đưa ra các phương

án ứng phó, cứu hộ nhân dân trong mùa mưa bão Đây là lý do để tác giả chọn

đề tài: “Xây dựng bản đồ ngập lụt lưu vực sông Lại Giang, tỉnh Bình Định”

Kết quả nghiên cứu cung cấp 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 trên lưu vực sông Lại Giang

2 Mục đích nghiên cứu:

- Ứng dụng bộ phần mềm MIKE (DHI) và công nghệ GIS để mô phỏng ngập lụt lưu vực sông Lại Giang

- Xây dựng bản đồ ngập lụt trên sông Lại Giang

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

- Đối tượng nghiên cứu: sông Lại Giang

- Phạm vi nghiên cứu: vùng ven sông Lại Giang đến cửa An Dũ, huyện Hoài Nhơn, tỉnh Bình Định

4 Nội dung nghiên cứu:

- Mô phỏng ngập lụt trên sông Lại Giang ứng với các tần suất lũ

- Xây dựng bản đồ ngập lụt với các tần suất tương ứng

5 Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu:

- Hiện trạng và Quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội của tỉnh Bình Định

và lưu vực sông Lại Giang

5.2 Phương pháp nghiên cứu:

- Phương pháp phân tích tài liệu;

- Phương pháp kế thừa các kết quả nghiên cứu liên quan;

- Phương pháp mô hình hóa;

- Phương pháp thống kê khách quan;

6 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:

Đề tài nghiên cứu sẽ đưa ra được các kết quả sau: Xây dựng được bản đồ ngập lụt, trong đó cung cấp thông tin cơ bản: khu vực bị ngập, diện tích ngập, chiều sâu ngập

7 Cấu trúc luận văn:

Luận văn gồm phần Mở đầu, 03 chương và Kết luận và Kiến nghị

Mở đầu

Chương 1: Tổng quan về khu vực nghiên cứu và tình hình ngập lụt ở lưu

vực sông Lại Giang

Chương 2: Cơ sở lý thuyết xây dựng bản đồ ngập lụt

Chương 3: Xây dựng bản đồ ngập lụt khu vực nghiên cứu

Kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ TÌNH

HÌNH HÌNH NGẬP LỤT LƯU VỰC SÔNG LẠI GIANG

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

Bình Định là một tỉnh duyên hải miền Trung Việt Nam Lãnh thổ của tỉnh trải dài 110 km theo hướng Bắc – Nam, có chiều ngang với độ hẹp trung bình là 55km (chỗ hẹp nhất 50 km, chỗ rộng nhất 60 km) Phía Bắc giáp tỉnh Quảng Ngãi, phía Nam giáp tỉnh Phú Yên, phía Tây giáp 02 tỉnh Gia Lai, Kon Tum, phía Đông giáp biển Đông Giới hạn bởi hệ toạ độ địa lý như sau:

phố loại I trực thuộc tỉnh (thành phố Quy Nhơn), 01 thị xã (An Nhơn), 03 huyện miền núi (An Lão, Vân Canh, Vĩnh Thạnh), 02 huyện trung du (Hoài Ân, Tây Sơn) và 04 huyện đồng bằng (Hoài Nhơn, Phù Mỹ, Phù Cát và Tuy Phước)

Dân số trong toàn tỉnh tính đến 31/12/2016 là 1,52 triệu người, phân bố ở

126 xã, 21 phường và 12 thị trấn Số dân cư sống ở thành thị chiếm 31% Còn lại 69% sống ở nông thôn

Đại bộ phận dân cư sống bằng nghề nông – lâm – ngư nghiệp Một bộ phận hoạt động trong các ngành công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, khai thác chế biến lâm sản, thủy sản, xây dựng, thương nghiệp dịch vụ y tế, giáo dục v.v…

Hình 1-1 Bản đồ hành chính tỉnh Bình Định

b Đặc điểm địa hình

Bình Định là tỉnh nằm gọn bên sườn phía đông dãy Trường Sơn, có địa hình dốc và bị chia cắt mạnh Hướng dốc chính từ Tây sang Đông, núi và đồng bằng xen kẽ nhau do một số dãy núi từ Trường Sơn kéo dài xuống biển tạo thành

Từ Tây Nguyên xuống đồng bằng của Bình Định địa hình hạ thấp đột ngột đáng kể Các cao nguyên ở phía tây có cao độ từ 500m đến 700m xuống đồng bằng Bình Định chỉ có cao trình 20m đến 30m, vùng ven biển cao trình 2m

đến 3m; hình thành hai bậc địa hình cao thấp nằm kế tiếp nhau và không có khu đệm chuyển tiếp Toàn vùng Bình Định được chia thành 3 dạng địa hình: địa hình núi trung bình và núi thấp, vùng gò đồi ở trung du, đồng bằng và ven biển

1.1.2 Điều kiện khí tƣợng, thủy văn

C Lượng mưa trung bình hàng năm trong 5 năm gần đây là 1845,2 mm Mùa mưa (từ tháng 9 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 78%

33,0 35,4 38,3 36,6 39,7 40,9 42,1 40,9 39,0 37,3 32,9 31,5

15,2 15,7 16,4 19,4 19,1 21,7 20,6 20,7 20,5 17,9 15,0 16,1

- Số giờ nắng, n (giờ/ ngày):

Bảng 1.3 Số giờ nắng bình quân ngày các tháng trong năm

n ( giờ/

ngày) 5,3 7,2 8,2 8,8 8,9 8,0 8,7 7,6 6,7 5,8 4,2 4,2 7,0

26,5 20,7 16,8 16,2 25,1 14,6 44,1 41,8

23,6 18,8 14,3 15,1 21,0 12,9 37,0 33,1

19,8 16,2 11,1 13,5 15,8 10,6 28,0 23,1

- Lượng bốc hơi và tổn thất bốc hơi mặt nước, Z (mm):

Bảng 1.5 Lượng bốc hơi đo bằng ống Piche Zpic (mm)

- Mưa:

Lượng mưa trung bình năm trong vùng vào khoảng 1700 ÷ 1800 mm, phân bố thành 2 mùa rõ rệt Mùa mưa từ tháng 9 đến tháng 12, mùa khô từtháng

1 đến tháng 8 Trong mùa mưa, cường độ mưa lớn thường tập trung vào tháng

10 và tháng 11, thường gây lũ lụt Mùa khô kéo dài khoảng 8 tháng, lượng mưa chỉ chiếm 20% - 30% cả năm, bốc hơi lớn, thường gây ra hạn hán thiếu nước nghiêm trọng

- Tình hình gió, bão trong vùng

Là một loại 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

b Thủy văn

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 Các sông 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 luồng 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, việc xây dựng các công trình hạ tầng không có quy hoạch gây ảnh hưởng đến quá trình tiêu thoát lũ

Hình 1-2 Bản đồ phân bố sông ngòi và trạm khí tượng thủy văn tỉnh Bình Định

1.1.3 Tài nguyên thiên nhiên

a Tài nguyên đất

có thể chia thành 11 nhóm đất với 30 loại đất khác nhau trong đó quan trọng nhất là nhóm đất phù sa có khoảng trên 70 nghìn ha phân bố dọc theo lưu vực các sông Đây là nhóm đất canh tác nông nghiệp tốt nhất thích hợp với trồng cây lương thực và cây công nghiệp ngắn ngày Diện tích đất chưa sử dụng còn rất lớn chiếm tới 34% tổng diện tích tự nhiên của tỉnh Đây là một tiềm năng lớn cần được đầu tư khai thác

b Tài nguyên rừng

Theo kết quả kiểm kê rừng năm 2016, Bình Định hiện có 394.025,44 ha đất lâm nghiệp có rừng trong đó rừng tự nhiên là: 216.346,73 ha, rừng trồng là 134.306,62 ha Rừng hiện nay còn tập trung chủ yếu ở những vùng xa đường giao thông nên chỉ có ý nghĩa lớn về phòng hộ và bảo vệ môi trường Xét theo mục đích kinh tế thì rừng sản xuất có 655 nghìn ha, rừng phòng hộ có 128 nghìn

ha Rừng Bình Định có hơn 40 loài cây có giá trị dược liệu phân bố hầu khắp ở các huyện như: ngũ gia bì, sa nhân, thiên niên kiện, bách bộ, thổ phục linh, hoàng đằng, thiên môn, phong kỷ, kim ngân Vùng trung du ven biển có cây dừa trám, đặc biệt cây mai gừng có giá trị dược liệu cao nhưng chủ yếu phân bố ở vài vùng đất hẹp tại huyện Vĩnh Thạnh Cây sa nhân cũng có giá trị xuất khẩu cao

c Tài nguyên khoáng sản :

Tài nguyên khoáng sản ở Bình Định khá đa dạng đáng chú ý nhất là đá

với nhiều màu sắc đỏ, đen, vàng là vật liệu xây dựng cao cấp được thị trường trong và ngoài nước ưa chuộng; sa

; cát

được đánh giá có chất lượng cao đã và đang được đưa vào khai thác sản xuất nước giải khát chữa bệnh Toàn tỉnh có 4 nguồn nước khoáng là Vân Hội, Chánh Thắng (Phù Cát), Bình Quang (Vĩnh Thạnh), Long Mỹ (Quy Nhơn) riêng nguồn nước khoáng nóng Hội Vân đảm bảo các tiêu chuẩn chữa bệnh và có thể xây dựng nhà máy điện địa nhiệt Ngoài ra còn có các khoáng sản khác như cao lanh đất sét và đặc biệt là các quặng vàng ở Hoài Ân, Vĩnh Thạnh, Tây Sơn

Về vị trí địa lý có thể hình dung Bình Định như một tâm điểm nối với các vùng du lịch của cả miền như Nha Trang, Plâyku, Hội An, Đà Nẵng, Huế, đồng thời cũng là điểm nút giao thông nối với quốc lộ 19 - ngã ba Đông Dương, đường Hồ Chí Minh tạo điều kiện cho tỉnh phát triển du lịch biển gắn với du lịch núi và cao nguyên, phát triển du lịch nội địa và du lịch quốc tế Chính vì vậy trong quy hoạch tổng thể phát triển du lịch Việt Nam trong tương lai, Bình Định được xác định là có một vị trí quan trọng của vùng du lịch Nam Trung Bộ là một mắt xích quan trọng hệ thống các tuyến điểm du lịch quốc gia

1.2 Điều kiện kinh tế xã hội

1.2.1 Tình hình dân sinh kinh tế

a Dân số và lực lƣợng lao động

Dân số trung bình toàn tỉnh trong 3 năm gần đây thể hiện theo bảng 1.8

Tỷ lệ tăng tự nhiên dân số của tỉnh vào loại trung bình, khoảng 8,2/00 mỗi năm, trong đó tỷ lệ sinh 15,9/00, tỷ lệ chết 7,70/00 Tỷ lệ tăng dân số cơ học hầu như không đáng kể, coi như bằng 0 Bảng 1.9 biểu thị tỷ lệ tăng dân số 3 năm gần đây của tỉnh, cụ thể như sau :

Bảng 1.7 Dân số trung bình tỉnh theo đơn vị huyện

Huyện Hoài Ân

Huyện Hoài Nhơn

Huyện Tuy Phước

Huyện Vân Canh

285,5 24,7

86 209,5 172,5 191,6 28,5 125,6 182,1 183,4 25,1

286,7 24,7 86,3 210,3

173 192,2 28,6

126 182,9 184,3 25,2

287,3 24,8 86,6 210,8 173,6 192,8 28,7 126,4 183,6 184,7 25,3

1004,5 35,6

115 500,7 312,2 283,1

40 182,7 752,5 839,5 31,5

( Nguồn cục thống kê Bình Định năm 2016)

Bảng 1.8 Tỷ suất sinh thô, tỷ suất chết thô và tỷ lệ tăng dân số phân theo thành

15,9 15,4 17,6 7,7 7,4 7,9 8,2 8,0 9,7

15,9 15,4 17,5 7,6 7,3 8,0 8,3 8,1 9,5

( Nguồn cục thống kê Bình Định)

b Y tế

Số cơ sở y tế trên địa bàn tỉnh năm 2017 có 186 cơ sở Trong đó, số lượng bệnh viện 22 cơ sở; phòng khám đa khoa khu vực 05 cơ sở; trạm y tế xã, phường, thị trấn 159 cơ sở Phân theo cấp quản lý, trong tổng số 186 cơ sở có 03

cơ sở do cấp Bộ quản lý, 183 cơ sở do địa phương quản lý

Nhằm đáp ứng ngày càng tốt hơn cho hoạt động y tế và chăm sóc sức khỏe nhân dân, hệ thống cơ sở và trang thiết bị khám chữa bệnh ngày càng được đầu tư nâng cấp theo hướng hiện đại, đội ngũ cán bộ y tế tăng cường cho tuyến dưới ngày càng được chú trọng, hoạt động y tế tuyến xã ngày càng được cải thiện về nhân lực và phương tiện làm việc

Tỷ lệ xã, phường, thị trấn đạt chuẩn Quốc gia về y tế đạt 60,4%, tăng

0,7% so với cùng kỳ năm trước

c Giáo dục, đào tạo

Năm 2017, toàn tỉnh có 446 trường học phổ thông Trong đó, trường tiểu học có 243 trường, trường trung học cơ sở có 146 trường; trường trung học phổ thông có 50 trường, trường phổ thông cơ sở có 4 trường, trường trung học có 3, xấp xỉ cùng kỳ

Số lớp học phổ thông có 8.469 lớp, giảm 0,2% so với cùng kỳ Trong đó,

số lớp ở bậc tiểu học có 4.454 lớp, giảm 1,2%; số lớp ở bậc trung học cơ sở có 2.674 lớp, tăng 0,8%; số lớp học ở bậc trung học phổ thông có 1.341 lớp, tăng 1,4%

Số học sinh phổ thông năm 2016 có 265.825 học sinh, giảm 1,9% so với năm trước Trong đó, bậc tiểu học có 119.614 học sinh, giảm 4,2%; bậc trung học cơ sở có 92.653 học sinh, giảm 0,8%; bậc trung học phổ thông có 53.558 học sinh, tăng 1,5%

Số giáo viên phổ thông có 14.075 người, giảm 0,8% so cùng kỳ Trong

đó, số giáo viên tiểu học có 6.286 người, giảm 0,8%; số giáo viên trung học cơ

sở có 5.087 người, giảm 1,5%; số giáo viên trung học phổ thông có 2.702 người, tăng 0,4% so với cùng kỳ

Năm 2016 số học sinh trung cấp chuyên nghiệp trên địa bàn có 1.402 học sinh, giảm 12,4% so với năm học trước Trong khi đó, số sinh viên đại học, cao đẳng có 23.247 sinh viên, giảm 9,5% so với cùng kỳ

Số giảng viên các trường đại học, cao đẳng năm 2016 có 706 người, giảm 15,6%; giảng viên các trường trung cấp chuyên nghiệp có 69 người, giảm 2,8%

so với cùng kỳ

d Tình trạng kinh tế

Hiện trạng kinh tế tỉnh Bình Định nhìn chung có xu hướng phát triển, năm sau tăng hơn năm trước, khối sản xuất nông nghiệp tăng chậm và không đều so với khối công nghiệp và xây dựng cơ bản, thương nghiệp, dịch vụ và các ngành khác

- Sản xuất nông, lâm nghiệp, thủy sản

Giá trị sản xuất nông, lâm nghiệp và thủy sản năm 2016 (theo giá so sánh 2010) ước tính đạt 21.490,2 tỷ đồng, tăng 4,1% so với cùng kỳ Trong đó:

Nông nghiệp: toàn tỉnh có 103.016 ha đất trồng cây hàng năm, trong đó đất trồng lúa là 55.371 ha, sản lượng cả năm là 638.900 tấn, giảm 18.307,7 tấn (-2,8%), do diện tích gieo trồng giảm Giá trị sản sản xuất ngành nông nghiệp đạt 13.645,7 tỷ đồng, tăng 3,7 % so với cùng kỳ

Lâm nghiệp: với 394.025,44 ha đất lâm nghiệp có rừng, trong đó rừng sản xuất chiếm 168.030,42 ha, rừng phòng hộ và đặc dụng là 225.995,02 ha Sản

so với cùng kỳSản lượng nuôi trồng thủy sản năm 2016 ước tính đạt 9.969 tấn, tăng 2,4% (+237 tấn) so với cùng kỳ, tôm các loại thu hoạch đạt 6.112 tấn, tăng

cùng kỳ

Chăn nuôi: theo kết quả điều tra chăn nuôi tháng 10/2016 số lượng gia súc, gia cầm trên địa bàn tỉnh là: đàn trâu 21.139 con; đàn bò 301.713 con đàn lợn 851.069 con, trong đó lợn nái 170.940 con, lợn thịt 678.804 con, gia cầm: 6.974.200 con…

- Sản xuất công nghiệp

Giá trị sản xuất công nghiệp năm 2016 (theo giá so sánh 2010) đạt 34.746,7 tỷ đồng, tăng 9,27% so với cùng kỳ Trong đó: doanh nghiệp ngoài Nhà nước đạt 21.477,7 tỷ đồng, tăng trưởng 7,7%; doanh nghiệp có vốn đầu tư nước ngoài đạt 6.209,6 tỷ đồng, tăng trưởng 19,08%; cơ sở cá thể đạt 6.150,3 tỷ đồng, tăng trưởng 9,42%; doanh nghiệp Nhà nước đạt 909,1 tỷ đồng, giảm 10,89%

Phân theo ngành kinh tế, công nghiệp chế biến, chế tạo đạt 33.389,5 tỷ đồng, tăng trưởng 9,79%; cung cấp nước, quản lý và xử lý rác thải, nước thải đạt 210,1 tỷ đồng, tăng trưởng 15,94%; công nghiệp khai khoáng đạt 436,7 tỷ đồng, giảm 7,65%; công nghiệp sản xuất và phân phối điện đạt 710,5 tỷ đồng, giảm 2,73% so với cùng kỳ

- Xây dựng cơ bản và các ngành kinh tế khác

Giá trị sản xuất xây dựng năm 2016 (theo giá so sánh 2010) ước tính đạt 13.776,1 tỷ đồng, tăng 10,4% so với cùng kỳ

Khu vực dịch vụ ước đạt 19.486,9 tỷ đồng, tăng 8,52% so với cùng kỳ

1.2.2 Cơ sở hạ tầng

a Giao thông:

Hệ thống đường giao thông thuỷ bộ tương đối phát triển Mạng lưới đường bộ, ngoài quốc lộ 1A và quốc lộ 19, các đường giao thông liên tỉnh, liên huyện, liên xã khá thuận lợi Đường sắt Bắc Nam chạy xuyên qua khu vực cùng với cảng biển Quy Nhơn và cảng hàng không Phù Cát là ưu thế nổi bậc so bới các địa phương khác trong cả nước

b Bưu chính viễn thông:

Mạng lưới bưu điện phát triển rộng rãi, từ thành phố, thị trấn, huyện lỵ đến tận xã Có 1 cơ sở thông tin trực thuộc Tổng công ty Bưu Chính Viễn Thông Việt Nam, 13 công ty và bưu điện huyện, 70 bưu cục khu vực, và 127 trạm bưu điện xã Có 37 tổng đài điện thoại tự động các loại với dung lượng 32.812 số, 11 máy thu phát vô tuyến điện liên hợp, 66 thiết bị vi ba….Doanh thu hàng năm: 60,36 tỷ đồng

dụng nước giếng khoan, giếng đào, nước sông suối tự nhiên

1.3 Tổng quan về lưu vực sông Lại Giang

Sông Lại Giang là con sông lớn thứ hai của tỉnh Bình Định, có diện tích

, dài 85km Sông bắt nguồn từ miền núi Tây Bắc huyện An Lão có độ cao từ 400 - 825 m, độ cao trung bình của lưu vực là 300 m, độ dốc bình quân của lưu vực nhỏ hơn 0,25 Sông gồm hai nhánh sông lớn chính là sông An Lão và sông Kim Sơn

Hình 1-3 Bản đồ lưu vực sông Lại Giang

1.3.1 Đặc điểm khí tượng thủy văn lưu vực sông Lại Giang

a Vùng khí hậu của lưu vực

Lưu vực Lại Giang có khí hậu thuộc vùng I.1, I.2 và III.1

Vùng I: Khí hậu vùng núi phía Tây Bắc của tỉnh bao gồm huyện An Lão, Vĩnh Thạnh, các xã phía Tây huyện Hoài Ân và các xã vùng núi phía Tây huyện Hoài Nhơn Vùng này có:

-

C

Vùng này được chia thành hai tiểu vùng khí hậu: I.1 và I.2

Vùng III: Khí hậu vùng đồng bằng ven biển của tỉnh Vùng này có:

Vùng này được chia thành hai tiểu vùng khí hậu: III.1 và III.2

b Mưa tại lưu vực sông Lại Giang

Trạm Mưa trung bình năm Năm mưa lớn nhất Năm xuất hiện Năm mưa nhỏ nhất Năm xuất hiện

c Dòng chảy năm lưu vực sông Lại Giang

năm 1982 cho thấy lưu lượng dòng chảy năm trung bình nhiều năm

1.3.2 Đặc điểm kinh tế xã hội lưu vực sông Lại Giang

a Đặc điểm dân số

Huyện

Diện tích (km2)

tích (km2)

Đất lâm nghiệp

Đất nuôi trồng thủy sản

Đất chuyên dùng

Đất ở Toàn bộ lưu vực Trong

1.3.3 Tình hình ngập lụt ở lưu vực sông Lại Giang

a Hệ thống thủy lợi trong lưu vực

Trên lưu vực hiện có 35 hồ chứa lớn nhỏ với tổng dung tích hữu ích là 52,52 triệu m3 với năng lực tưới là 3.948 ha (hiện tưới được 3.356 ha đạt 85%);

41 đập dâng, 13 đập tạm với năng lực tưới thiết kế là 4.274 ha (hiện tưới được 3.561 ha đạt 83,3%); 62 trạm bơm với 113 tổ máy, năng lực tưới thiết kế là 3.508 ha (hiện tưới được 2.800 ha đạt 79,8%)

b Đặc điểm lũ lưu vực

Hè thu

gây thiệt

Đông xuân

c Tình hình thiên tai

lũ mỗi năm trong đó lũ sớm chiếm khoảng 4%, lũ muộn chiếm khoảng 9%, còn

lũ chính vụ chiếm khoảng 87%

d Tình hình thiệt hại do lũ trên lưu vực

Hoài Ân Hoài Nhơn An Lão

5 Các công trình thủy lợi bị hư hỏng

6

6 Các công trình giao thông bị hư hỏng

17 tuyến đường và vị trí: 13.978 m 10.814 m3 21.156 m

Tổng thiệt hại (ước tính) 36 tỷ 8,5 tỷ 34,5 tỷ

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT

- Xây dựng bản đồ ngập lụt dựa vào điều tra trận lũ lớn thực tế đã xảy ra

- Xây dựng bản đồ ngập lụt dựa vào việc mô phỏng, tính toán các mô hình thủy văn, thủy lực

Mỗi một phương pháp trên đây đều có các ưu nhược điểm riêng trong việc xây dựng và tính toán diện tích ngập lụt Bản đồ ngập lụt xây dựng theo phương pháp truyền thống chỉ thể hiện lại hiện trạng ngập lụt, chưa mang tính

dự báo nhưng nó vẫn mang ý nghĩa to lớn về nhiều mặt trong công tác chỉ huy phòng chống lũ lụt cũng như làm cơ sở để đánh giá, so sánh các nghiên cứu tiếp theo Tuy vậy phương pháp này tốn công, mất nhiều thời gian, không đáp ứng nhu cầu thực tế và có những điểm người nghiên cứu không thể đo đạc hoặc không thu thập được số liệu đo đạc

Việc xây dựng bản đồ ngập lụt dựa vào số liệu điều tra, thu thập từ nhiều trận lũ đã xảy ra là đáng tin cậy nhất, tuy nhiên dữ liệu và thông tin điều tra cho các trận lũ lớn là rất ít lại không có tính dự báo trong tương lai, do vậy hạn chế nhiều ưu điểm và tính ứng dụng của bản đồ ngập lụt trong thực tế

Sử dụng công cụ mô phỏng, mô hình hóa bằng các mô hình thủy văn, thủy lực là rất cần thiết và có hiệu quả hơn rất nhiều và cũng là cách tiếp cận hiện đại và đang được sử dụng rộng rãi trong thời gian gần đây cả trên thế giới

và ở Việt Nam trong sự kết hợp với cả các lợi thế của phương pháp truyền thống

Mặc khác, với sự phát triển của máy tính và các hệ thống thông tin, cơ sở

dữ liệu, ngày càng có nhiều ứng dụng phát triển dựa trên nền hệ thông tin địa lý (GIS), mà xây dựng bản đồ ngập lụt là một trong những ứng dụng quan trọng, mang lại nhiều lợi ích thiết thực trong thực tiễn công tác phòng chống lụt bão và giảm nhẹ thiên tai

Do vậy luận văn này sẽ tập trung giới thiệu và sử dụng mô hình thủy lực, sau đó kết hợp sử dụng phần mềm ArcGis để xây dựng bản đồ ngập lụt

Hình 2-1 Minh họa phương pháp sử dụng trong luận văn

Trong luận văn học viên có tính kế thừa các số liệu thủy văn từ mô hình Mike She được tính toán trong luận văn “Đánh giá tác động của hồ chứa nước Đồng Mít và ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến dòng chảy sông Lại Giang, Bình Định” của Võ Hoàng Hiệp thực hiện, để làm biên đầu vào trong các tính toán trong mô hình thủy lực

2.1.3 Tổng quan về các mô hình thuỷ văn, thuỷ lực

a Các mô hình thuỷ văn

• Mô hình Ltank: do PGS.TS Nguyễn Văn Lai đề xuất năm 1986 và ThS Nghiêm Tiến Lam 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 Thuỷ văn

kỹ thuật quân đội Hoa Kỳ được phát triển từ mô hình HEC-1, mô hình có những cải tiến đáng kể cả về kỹ thuật tính toán và khoa học thuỷ văn thích hợp với các

lưu vực sông vừa và nhỏ Là dạng mô hình tính toán thuỷ 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 thuỷ lợi, các nhánh sông

Kết quả của Hec-HMS được biểu diễn 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 thuỷ lực Hec-RAS

• Mô hình NAM: được xây dựng 1982 tại khoa thuỷ văn viện kỹ

thuỷ động lực và thuỷ lực thuộc đại học 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 thuỷ văn trên đây cho kết 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 khác như GIS, hoặc

là biên cho các mô hình thủy động lực 1-2 chiều khác

• Mô hình đường đơn vị (UHM): Được sử dụng để thay thế cho mô hình NAM để mô phỏng lũ lụt ở các khu vực, nơi không có hồ sơ dòng chảy lũ

b Các mô hình thuỷ lực

• Mô hình Hec-RAS: do Trung tâm Thủy văn kỹ 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 lĩnh vực tài nguyên nước

- 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"

ngập lũ đã được ứng dụng tính toán rộng rãi tại Việt Nam và trên phạm vi toàn

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-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 thúy lợi đặc biệt ) mô phỏng theo mô hình MIKE 11 Khi đó mô hình một chiều MIKE 11 có thể cung cấp điều kiện biên cho mô hình MIKE 21 (và ngược lại)

- MIKE 11-GIS sử dụng để xây dựng bản đồ ngập lụt cho vùng hạ lưu sông MIKE 11-GIS là bộ công cụ mạnh trong trình bày và biểu diễn về mặt không gian và thích hợp công nghệ mô hình bãi ngập và sông của MIKE 11 cùng với khả năng phân tích không gian của hệ thống thông tin địa lý trên môi trường ArcGIS

MIKE 11-GIS có thể mô phỏng diện ngập lớn nhất, nhỏ nhất hay diễn biến từ lúc nước lên cho tới lúc nước xuống trong một trận lũ Độ chính xác của kết quả tính từ mô hình và thời gian tính toán phụ thuộc rất nhiều vào độ chính xác của DEM Nó cho biết diện ngập và độ sâu tương ứng từng vùng nhưng không xác định được hướng dòng chảy trên đó

Do trong khu vực nghiên cứu dữ liệu địa hình, địa hình lòng sông chưa

có Trong khi đó diện tích mô tả ngập lụt lớn, vì vậy trong luận văn này học viên

sử dụng mô hình MIKE-FFLOOD trong bộ mô hình MIKE để mô phỏng quá trình ngập lụt lưu vực sông Lại Giang, tỉnh Bình Định

2.2 Giới thiệu mô hình MIKE SHE

2.2.1 Tổng quan về 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

2.2.2 Kết quả tính toán mô hình MIKE SHE cho lưu vực sông Lại Giang 1

a Từ các dữ liệu độ cao, dữ liệu sử dụng đất, mạng lưới sông ngòi được

kế thừa từ dự án “Xây dựng bản đồ ngập lụt do nước biển dâng trong tình huống bão mạnh, siêu bão tỉnh Bình Định”

Số liệu khí tượng thủy văn:

- Số liệu mưa: Số liệu mưa bình quân ngày được dùng trong tính toán, trong đó có 10 trạm mưa: An Hòa, Hoài Ân, Bồng Sơn, Hoài Nhơn, Vĩnh Kim, Vĩnh Sơn, Phù Mỹ, Ba Tơ, Đức Phổ, Sa Huỳnh Các trạm đo mưa này có số liệu tương đối đủ dài, sử dụng số liệu đo mưa tại các trạm này từ năm 1995 đến năm

2014 đưa vào mô hình MIKE SHE để tính toán dòng chảy đến

- Số liệu lưu lượng trung bình ngày của trạm An Hòa trên sông An Lão,

số liệu từ năm 1995 đến năm 2009

b Kết quả hiệu chỉnh:

Với cơ sở dữ liệu hiện có, mô hình được chạy trong vòng 8 năm, từ năm

1995 đến 2002 Dữ liệu dòng chảy tại trạm An Hòa được sử dụng để hiệu chỉnh

Kết quả hiệu chỉnh được thể hiện như sau:

Bảng 2.2 Các chỉ số của mô hình MIKE SHE sau khi hiệu chỉnh

Hiệu chỉnh (1996-2002)

NASH) Lưu lượng

c Kiểm định mô hình

Tương tự quá trình hiệu chỉnh, quá trình kiểm định mô hình cũng được chạy trong 8 năm từ 2002 đến 2009

Kết quả so sánh được thể hiện như sau:

Bảng 2.3 Các chỉ số của mô hình MIKE SHE sau khi kiểm định

NASH) Lưu lượng

Nhận xét kết quả hiệu chỉnh và kiểm định:

Thông qua so sánh quá trình dòng chảy ta thấy không có sự sai khác nhiều giữa giá trị thực đo và mô phỏng Đồng thời các chỉ số thống kê như hệ số tương quan (R) hệ số Nash sutcliffe (R2) đạt khá cao (hệ số Nash bằng 0,82 ở quá trình hiệu chỉnh và 0,78 ở giai đoạn kiểm định), điều này một lần nữa thể hiện mức độ tin cậy của ứng dụng mô hình phân bố MIKE-SHE cho mô phỏng dòng chảy lưu vực

Qua đó nhận thấy kết quả tính toán (Q~t) trong Luận văn “Đánh giá tác động của hồ chứa nước Đồng Mít và ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến dòng chảy sông Lại Giang, Bình Định” có kết quả tốt để sử dụng làm số liệu đầu vào

để tiến hành thực hiện các bước tiếp theo trong quá trình Xây dựng bản đồ ngập lụt ở lưu vực sông Lại Giang

Trong luận văn học viên tiếp tục sử dụng phần mềm MIKE SHE, kế thừa bộ thông số tính toán để trích xuất lưu lượng theo giờ

2.3 Cơ sở lý thuyết mô hình thủy lực

Mô hình được lựa chọn tính toán lũ cho lưu vực sông Lại Giang là mô hình MIKE FLOOD MIKE FLOOD kết hợp với mô hình một chiều MIKE 11 - mô

tả dòng chảy một chiều trong sông và mô hình hai chiều MIKE 21 - mô phỏng dòng chảy hai chiều ngang bãi tràn Mô hình MIKE FLOOD có thể thể hiện được mức độ ngập lụt theo hướng và vận tốc dòng chảy lũ trong vùng ngập lụt

2.3.1 Cơ sở lý thuyết MIKE FLOOD

Mặc dù mô hình MIKE 11 và MIKE 21 có những ưu điểm vượt trội trong việc mô phỏng dòng chảy 1 chiều trong mạng lưới sông phức tạp (MIKE 11) và

có thể mô phỏng 2 chiều của dòng chảy tràn trên bề mặt đồng ruộng (MIKE 21) Tuy nhiên nếu xét riêng lẻ chúng vẫn còn một số hạn chế trong việc mô phỏng ngập lụt Đối với MIKE 11, sẽ rất khó khăn để mô phỏng dòng chảy tràn nếu không biết trước một số khu chứa và hướng chảy, không mô tả được trường vận tốc trên mặt ruộng hoặc khu chứa, còn trong MIKE 21, nếu muốn vừa tính toán dòng tràn trên bề mặt ruộng, vừa muốn nghiên cứu dòng chảy chủ lưu trong các kênh dẫn thì cần phải thu nhỏ bước lưới đến mức có thể thể hiện được sự thay đổi của địa hình trong lòng dẫn mà hệ quả của nó là thời gian tính toán tăng lên theo cấp số nhân

Để kết hợp các ưu điểm của cả mô hình 1 và 2 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 (nghĩa là giảm thời gian tính toán) nhưng vẫn mô phỏng được cả dòng chảy trong lòng dẫn và trên mặt ruộng hoặc ô chứa

Lưu lượng thoát ra từ biên của MIKE 11 sẽ tham gia vào trong MIKE

2

MIKE 11 tác động đến phương trình liên tục với dạng phương trình động lượng trong MIKE 21 MIKE 11 cần biên mực nước từ MIKE 21 tại bước thời gian 1

nối ở bước thời gian n

1 2

2

n

n n

Q

Q H

g A

Trong MIKE FLOOD có 4 loại kết nối sau đây giữa mô hình 1 chiều (MIKE 11) và 2 chiều (MIKE 21): Kết nối tiêu chuẩn, kết nối bên, kết nối, kết nối công trình, kết nối khô

a Kết nối tiêu chuẩn

Trong kết nối này, thì một hoặc nhiều ô lưới của MIKE 21 sẽ được liên kết với một đầu của phân đoạn sông trong MIKE 11 Loại kết nối này rất thuận tiện cho việc nối một lưới chi tiết của MIKE21 với một hệ thống mạng lưới sông lớn hơn trong MIKE 11, hoặc nối các công trình trong mô hình MIKE 21 Các cách

Hình 2-2: Các ứng dụng trong kết nối tiêu chuẩn

b Kết nối bên

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 khi 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 bối sẽ được tính bằng công thức đập tràn đỉnh rộng Một ví dụ của loại kết nối này được minh họa trong hình 2.3

Hình 2-3: Một ứng dụng trong kết nối bên

c Kết nối công trình (ẩn)

Kết nối công trình là nét mới đầu tiên trong một loạt các cải tiến dự định trong MIKE FLOOD Kết nối công trình lấy thành phần dòng chảy từ một công trình trong MIKE 11 và đưa chúng trực tiếp vào trong phương trình động lượng của MIKE 21 Quá trình này là ẩn hoàn toàn và vì thế không ảnh hưởng đến các bước thời gian trong MIKE 21 Ví dụ về loại kết nối này được minh họa trong hình 2.4

Hình 2-4: Một ví dụ trong kết nối công trình

d Kết nối khô (zero flow link)

Một ô lưới MIKE 21 được gán là kết nối khô theo chiều x sẽ không có dòng chảy chảy qua phía bên phải của ô lưới đó Tương tự, một kết nối khô theo chiều y sẽ không có dòng chảy chảy qua phía trên của nó Các kết nối khô này được phát triển để bổ sung cho các kết nối bên Để chắc chắn rằng dòng chảy tràn trong MIKE 21 không cắt ngang từ bờ này sang bờ kia của sông mà không

liên kết với MIKE 11, các kết nối khô này được đưa vào để đóng các dòng trong MIKE 21 Một cách khác để sử dụng kết nối khô là gán cho các ô lưới là đất cao, mà tùy thuộc vào độ phân giải của lưới tính có thể chưa mô tả được Kết nối khô cũng được sử dụng để mô tả các dải phân cách hẹp trong đồng ruộng ví dụ như đê bối, đường, và khi đó thay vì sử dụng một chuỗi các ô lưới được định nghĩa là đất cao thì nên sử dụng chuỗi các kết nối khô

Sử dụng các kết nối trên đây ta có thể dễ dàng liên kết hai mạng lưới tính trong mô hình 1 chiều và 2 chiều với nhau Khi chạy mô hình, để coupling chúng, MIKE FLOOD cung cấp 3 kiểu coupling sau đây tùy thuộc vào mục đích

- Coupling cả động lực và truyền tải chất

Các lựa chọn này sẽ được người sử dụng dễ dàng lựa chọn thông qua các hộp thoại trong mô hình

2.3.2 Cơ sở lý thuyết MIKE 11

MIKE 11 là mô hình mô phỏng quá trình động lực học dòng chảy một chiều trên kênh hở, bãi ven sông, vùng ngập lụt MIKE 11 có thể mô phỏng một

hệ thống sông rạch phức tạp với chiều dài hàng trăm km và tính toán dòng chảy, chất lượng nước, vận chuyển bùn cát trong một thời gian dài MIKE 11 có khả năng tính toán với dòng chảy thay đổi gấp, dòng chảy ảnh hưởng của thủy triều, sóng lũ, dòng chảy có lòng dẫn dốc, sự thay đổi mặt cắt ngang sông, … Tuy nhiên, vì là mô hình 1 chiều nên không mô phỏng chính xác được các yếu tố hình thái sông trên mặt bằng như đoạn sông cong, hệ số nhám thay đổi …, các yếu tố thủy lực chỉ là giá trị trung bình trên mặt cắt ngang, chưa tính được dòng chảy tràn bờ, xói bồi lòng dẫn cũng chỉ xem xét trung bình, không tính được xói bồi ngang sông

Hệ phương trình sử dụng trong mô hình là hệ phương trình Saint - Venant theo không gian một chiều, với mục đích tìm quy luật diễn biến của mực nước

và lưu lượng dọc theo chiều dài sông theo thời gian Hệ phương trình gồm phương trình liên tục và phương trình động lượng