ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

------------------------------

Bùi Văn Chanh

ỨNG DỤNG MÔ HÌNH THỦY LỰC MỘT VÀ HAI CHIỀU KẾT

HỢP HDM XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT HẠ LƯU SÔNG

CÁI NHA TRANG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2013

 

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

------------------------------

Bùi Văn Chanh

ỨNG DỤNG MÔ HÌNH THỦY LỰC MỘT VÀ HAI CHIỀU KẾT

HỢP HDM XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT HẠ LƯU SÔNG

CÁI NHA TRANG

Chuyên ngành: Thủy văn học

Mã số: 60 44 0224

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS. LƯƠNG TUẤN ANH

Hà Nội - 2013

 

1  

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU Trang

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT ... 9

1.1 KHÁI NIỆM NGẬP LỤT ……………………………………….. 9

1.1.1 Khái niềm về ngập lụt ………………………………………... 9

1.1.2 Mục đích xây dựng bản đồ ngập lụt ………………………… 10

1.1.3 Nguyên nhân và đặc điểm ngập lụt hạ lưu sông Cái Nha Trang 10

1.2 GIỚI THIỆU MỘT SỐ CÔNG CỤ XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT

12

1.2.1 Mô hình HDM ………………………………………………… 12

1.2.2 Phần mềm MIKE FLOOD WATCH ………………………... 13

1.2.3 Mô hình MIKE FLOOD ……………………………………... 14

1.2.4 Mô hình NK-GIAS ……………………………………………. 16

1.3 LÝ DO LỰA CHỌN ĐỀ TÀI 17

CHƯƠNG 2: ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ XÃ HỘI LƯU VỰC SÔNG CÁI NHA TRANG …………………………….

19

2.1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN ……………………………….. 19

2.1.1 Vị trí địa lý …………………………………………………….. 19

2.1.2 Địa hình ...................................................................................... 19

2.1.3 Đặc điểm địa chất, thổ nhưỡng, lớp phủ thực vật ………….. 21

2.1.4 Đặc điểm khí hậu, thủy văn ………………………………….. 22

2.2. ĐIỀU KIỆN KINH TẾ - XÃ HỘI ………………………………. 25

2.2.1. Tình hình kinh tế …………………………………………….. 25

2.2.2. Tình hình xã hội ……………………………………………… 26

CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH HDM ………………… 27

3.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT ……………………………………………. 27

3.1.1 Mô hình một chiều trong sông ……………………………….. 28

3.1.2 Mô hình hai chiều trong vùng ngập …………………………. 30

3.1.3 Ghép nối mô hình một chiều và hai chiều …………………... 31

 

2  

3.2 YÊU CẦU CỦA MÔ HÌNH ……………………………………... 32

3.2.1 Yêu cầu về mô phỏng …………………………………………. 32

3.2.2 Yêu cầu về số liệu ……………………………………………... 33

CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH HDM XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT HẠ LƯU SÔNG CÁI NHA TRANG ………………………

35

4.1 TÍNH TOÁN SỐ LIỆU ĐẦU VÀO ……………………………... 35

4.1.1 Tính toán số liệu địa hình …………………………………….. 35

4.1.2 Tính toán số liệu quan trắc đồng bộ ………………………… 42

4.1.3 Tính toán số liệu cho các kịch bản ngập …………………….. 44

4.2 HIỆU CHỈNH MÔ HÌNH ………………………………………... 48

4.2.1 Lựa chọn thông số ban đầu …………………………………... 49

4.2.2 Mục tiêu hiệu chỉnh …………………………………………... 49

4.2.3 Chạy mô hình toán …………………………………………… 50

4.2.4 Kết quả tối ưu hóa mô hình ...................................................... 51

4.3 KIỂM ĐỊNH MÔ HÌNH …………………………………………. 54

4.3.1 Số liệu kiểm định ……………………………………………… 54

4. 3.2 Kết quả kiểm định …………………………………………… 56

4.4 KẾT QUẢ XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT ………………... 59

4.4.1 Đặc điểm ngập lụt hạ lưu sông Cái Nha Trang …………….. 59

4.4.2 Ứng dụng bản đồ ngập lụt …………………………………… 62

4.4.3 Chương trình cảnh báo ngập lụt …………………………….. 63

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...………………………………………….. 67

TÀI LIỆU THAM KHẢO ……………………………………………….. 69

PHỤ LỤC …………………………………………………………………. 70

 

3  

DANH MỤC HÌNH

Hình 1. Bản đồ lưu vực sông Cái Nha Trang

Hình 2. Bản đồ mạng lưới trạm lưu vực sông Cái Nha Trang

Hình 3. Mô hình 1 chiều trong hệ thống sông

Hình 4. Liên kết mô hình 1 chiều và 2 chiều

Hình 5. Miền tính mô hình HDM

Hình 6. Sơ đồ thủy lực mô hình HDM

Hình 7. Tính toán các yếu tố mặt cắt ngang

Hình 8. Phân bố các mặt cắt ngang trên hệ thống sông Cái Nha Trang

Hình 9. Mô phỏng sông suối và công trình trên miền tính

Hình 10. Chia lưới và đánh số trên bản đồ

Hình 11. Đường quá trình lưu lượng đồng bộ sông Cái Nha Trang

Hình 12. Đường quá trình mực nước triều đồng bộ cửa sông Cái

Hình 13. Đường quá trình lưu lượng đầu vào tần suất 1%

Hình 14. Đường quá trình lưu lượng đầu vào tần suất 3%

Hình 15. Đường quá trình lưu lượng đầu vào tần suất 5%

Hình 16. Đường quá trình lưu lượng đầu vào tần suất 10%

Hình 17. Mực nước triều theo các tần suất thiết kế

Hình 18: Các ô lưới kiểm tra giữa tính toán với thực đo sông Cái Nha Trang

Hình 19. Đường tính toán và thực đo mặt cắt số 9

Hình 20. Đường tính toán và thực đo mặt cắt số 11

Hình 21. Đường tính toán và thực đo mặt cắt số 27

Hình 22. Đường tính toán và thực đo mặt cắt số 29

Hình 23. Đường tính toán và thực đo trạm thủy văn Đồng Trăng

Hình 24. Bản đồ vị trí vết lũ hạ lưu sông Cái Nha Trang

Hình 25. Vết lũ điều tra

 

4  

Hình 26. Mức độ ngập lớn nhất ứng với tần suất 1%

Hình 27. Mức độ ngập lớn nhất ứng với tần suất 3%

Hình 28. Mức độ ngập lớn nhất ứng với tần suất 5%

Hình 29. Mức độ ngập lớn nhất ứng với tần suất 10%

Hình 30. Bàn đồ ngập chi tiết vùng hạ lưu sông Cái Nha Trang

Hình 31. Cảnh báo hình thế thời tiết gây mưa lũ lớn

Hình 32. Bản đồ ngập lụt độ phân giải thấp

Hình 33. Kết nối với bản đồ ngập lụt độ phân giải cao

Hình 34. Bản đồ di dời và cứu hộ hạ lưu sông Cái Nha Trang

Hình 35. Phương án sơ tán và di dời

Hình 36. Các điểm cao độ và đường bình đồ sau khi được gán cao độ

Hình 37. Chuyển đường bình đồ thành điểm cao độ

Hình 38. Cập nhật tọa độ tự động hệ tọa độ VN 2000 cho các điểm cao độ

Hình 39. Hệ thống đường giao thông sông Cái Nha Trang

Hình 40. Tần suất mưa 5 ngày lớn nhất trạm khí tượng Nha Trang

Hình 41. Tần suất mưa 5 ngày lớn nhất trạm thủy văn Đồng Trăng

Hình 42. Tần suất mưa 5 ngày lớn nhất điểm đo mưa Khánh Vĩnh

Hình 43. Tần suất lưu lượng trạm Đồng Trăng

Hình 44. Tần suất mực nước triều vịnh Nha Trang

Hình 45. Bản đồ dự án chỉnh trị sông Tắc - sông Quán Trường

Hình 46: Code chương trình hỗ trợ trên Fortran

 

5  

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1. Cán cân nước các lưu vực

Bảng 2. Các trạm đo KTTV trên lưu vực sông

Bảng 3. Lượng mưa 5 ngày lớn nhất ứng với tần suất thiết kế

Bảng 4. Tần suất các yếu tố các trạm thủy văn lưu vực sông Cái Nha Trang

Bảng 5. Mực nước triều ứng với các tần suất thiết kế

Bảng 6. Đánh giá chỉ tiêu R2 của WMO

Bảng 7. Kết quả kiểm định theo chỉ tiêu R2

Bảng 8. Kết quả kiểm tra vết lũ năm 2009 với sản phẩm mô hình HDM

Bảng 9. Hệ số nhám Maning của lòng dẫn nhân tạo

Bảng 10. Hệ số nhám Maning của những lòng sông thiên nhiên

 

6  

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

HDM : Hydro Dynamic Model

BCH PCLB : Ban chỉ huy Phòng chống lụt bão

UBND : Ủy ban Nhân dân

GIS : Geographic Information System

ESRI : Hãng sản xuất các phần mềm GIS

MIKE 11 : Mô hình thủy lực 1 chiều trong bộ mô hình MIKE của Đan Mạch

MIKE 21 : Mô hình thủy lực 2 chiều trong bộ mô hình MIKE của Đan Mạch

HD : Mô đun thủy lực

AD : Mô đun lan truyền chất ô nhiễm

DEM : Digital Elevation Model

WRF : Weather Research and Forecasting Model

ATNĐ : Áp thấp nhiệt đới

KTTV : Khí tượng Thủy văn

TP : Thành phố

X : Yếu tố đo mưa

H : Yếu tố đo mực nước

Q : Yếu tố đo lưu lượng

WMO : World Meteorological Organization

GPS : Global Positioning System

MS-DOS : Microsoft Disk Operating System

 

7  

MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây tình hình thủy văn diễn biến phức tạp, các trận lũ

đặc biệt lớn, cường suất lũ lên nhanh xảy ra trên hầu hết các sông khu vực Miền

Trung. Các trận lũ những năm gần đây có xu thế ngày càng gia tăng về số lượng và

mức độ thiệt hại, đặc biệt trong các năm 1993,1999, 2003, 2009 trên nhiều sông khu

vực Miền Trung đã xuất hiện lũ lịch sử gây hậu quả vô cùng nghiêm trọng về tính

mạng, tài sản và môi trường sinh thái. Lũ lụt khu vực Miền Trung thường xuất hiện

bất ngờ, dồn dập, cường suất lũ lên nhanh, rút nhanh gây khó khăn trong công tác

phòng chống và hậu quả rất nghiêm trọng.

Khánh Hòa là một tỉnh thuộc khu vực Nam Trung Bộ, hàng năm cũng chịu

thiệt hại nặng nề do bão lũ gây ra. Trung bình Khánh Hòa chịu ảnh hưởng của 0,4

cơn bão và từ 4 - 5 trận lũ mỗi năm, các hiện tượng thời tiết thủy văn nguy hiểm

này đã gây thiệt hại rất lớn về người và tài sản. Điển hình gần đây nhất là cơn bão

số 11 (đầu tháng 11 năm 2009) đã gây thiệt hại khoảng 450 tỷ đồng và đợt mưa cuối

tháng 10 đầu tháng 11 năm 2010 đã gây hại khoảng gần 300 tỷ đồng.

Sông Cái Nha Trang là con sông lớn nhất của tỉnh Khánh Hòa, với diện tích

lưu vực khoảng 2000 km2, hạ lưu có thành phố Nha Trang là trung tâm kinh tế của

khu vực Nam Trung Bộ và Tây Nguyên. Những thiệt hại do mưa lũ lớn xảy ra trên

địa bàn tỉnh Khánh Hòa phần lớn thuộc về lưu vực sông Cái Nha Trang. Để giảm

nhẹ những thiệt hại do lũ lụt gây ra và đề xuất được những phương án thích hợp cho

từng vùng, từng khu vực trong việc di dời, ứng cứu thì cần phải có thông tin về mức

độ ngập lụt, phạm vi ngập lụt tại từng vùng, từng địa phương cụ thể. Vì vậy đề tài

”Ứng dụng mô hình thủy lực một và hai chiều kết hợp HDM xây dựng bản đồ ngập

lụt hạ lưu sông Cái Nha Trang” sẽ góp phần lớn đáp ứng yêu cầu phòng chống lũ lụt

cho người dân và chính quyền địa phương nhằm giảm thiểu đến mức thấp nhất thiệt

hại do lũ lụt gây ra.

Đề tài nghiên cứu trong luận văn là một phần nội dung trong dự án “Lập bản

đồ ngập lụt lưu vực sông Dinh Ninh Hòa và sông Cái Nha Trang”, các số liệu, dữ

liệu của luận văn được kế thừa từ dự án này. Học viên thực hiện đề tài của luận văn

 

8  

là thư ký của dự án và trực tiếp chạy mô hình HDM để lập bản đồ ngập lụt. Sản

phẩm của dự án đã được chuyển giao cho BCH PCLB các cấp ở địa phương từ năm

2011 và đến năm 2013 đã được UBND tỉnh Khánh Hòa đồng ý cho cập nhật bổ

sung. Sản phẩm của đề tài đã được sử dụng có hiệu quả ở địa phương không chỉ

trong công tác PCLB mà còn đối với công tác quy hoạch vùng sản xuất, thiết kế thi

công các công trình giao thông, thủy lợi.

Sau một thời gian nghiên cứu và ứng dụng mô hình thủy lực 1 và 2 chiều kết

hợp HDM trong việc xây dựng bản đồ ngập lụt hạ lưu sông Cái Nha Trang tỉnh

Khánh Hòa. Học viên báo cáo kết quả đạt được trong luận văn với bố cục gồm 4

chương cùng với phần mở đầu, kết luận, phụ lục và tài liệu tham khảo:

Chương 1: Tổng quan về xây dựng bản đồ ngập lụt.

Chương 2: Điều kiện địa lý tự nhiên và kinh tế xã hội lưu vực sông Cái Nha Trang.

Chương 3: Cơ sở lý thuyết mô hình HDM.

Chương 4: Ứng dụng mô hình HDM xây dựng bản đồ ngập lụt hạ lưu sông

Cái Nha Trang.

Luận văn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Lương

Tuấn Anh - Viện Khí tượng Thủy văn và Môi trường Hà Nội. Học viên xin gửi lời

cảm ơn sâu sắc tới PGS. TS. Lương Tuấn Anh, người đã tận tình chỉ dẫn, tạo điều

kiện giúp đỡ học viên hoàn thành luận văn này. Học viên chân thành cảm ơn các

thầy, cô giáo bộ môn Thủy văn đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho học viên trong suốt

quá trình học tập và nghiên cứu tại trường.

 

9  

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT

1.1 KHÁI NIỆM NGẬP LỤT

1.1.1 Khái niềm về ngập lụt

Mỗi lưu vực có đặc điểm về ngập lụt khác nhau, tùy thuộc vào đặc điểm của

địa hình, sông suối, thổ nhưỡng, thảm phủ thực vật và chế độ mưa. Mưa rơi xuống

bề mặt lưu vực, ban đầu bị tổn thất trên các tán lá cây, khi rơi xuống bề mặt lưu vực

bị tổn thất do thấm và điền trũng. Khi lượng mưa lớn hơn lượng thấm hoặc cường

độ mưa lớn hơn cường độ thấm thì bắt đầu sự hình thành dòng chảy sườn dốc.

Lượng nước chảy trên sườn dốc tập trung đổ vào các rãnh, khe suối rồi đổ vào sông.

Nước trong sông liên tục chảy từ thượng nguồn đổ ra biển, khi lượng nước đổ vào

sông lớn hơn lượng nước chảy ra biển thì mực nước trong sông dần dần dâng cao.

Cường suất tăng mực nước đến một giới hạn nhất định được gọi là lũ. Mực nước

sông tiếp tục dâng cao và tràn bờ sông sang các bãi ven sông sau đó tràn qua các

công trình giao thông, đê vào đồng ruộng, chảy qua các công trình cầu cống gây

ngập các khu dân cư, cánh đồng được gọi là ngập lụt.

Ngoài nước sông dâng cao gây ngập lụt còn có nguyên nhân khác là lượng nước

chảy trực tiếp từ sườn dốc xuống khu dân cư, đồng ruộng. Ở các khu đô thị, do tổn thất

kém bởi các công trình, các công trình thoát nước kém nên khi mưa lớn lượng nước

chảy qua các cống rãnh, hố ga, hàm ếch thoát nước ít hơn lượng nước mưa đã gây ngập

gọi là ngập úng. Một nguyên nhân khác gây ngập úng là mưa lớn tại các vùng trũng

thấp, lượng nước mưa chảy từ chỗ cao xung quanh xuống gây ngập cục bộ.

Khi nước lũ trong sông rút, nước ngập lụt ở các khu dân cư và đồng ruộng chảy

tràn qua các công trình và chảy qua cầu, cống vào sông. Các vùng trũng không được

nối với kênh, rãnh thoát nước thì nước lũ không thể rút ra được gây ngập úng cục bộ.

Đối với các vùng cửa sông, nước trong sông chịu tác động mạnh bởi thủy

triều, khi triều lên làm chậm dòng chảy từ sông ra biển, khi triều rút làm tăng dòng

chảy. Lũ về gặp triều cường sẽ làm tăng mức độ ngập lụt vùng cửa sông ven biển.

 

10  

Ngoài ra, dưới tác động của nước dâng do bão, gió mạnh cũng làm giảm lượng

nước chảy từ sông ra biển, tăng mức độ ngập lụt vùng cửa sông, ven biển.

1.1.2 Mục đích xây dựng bản đồ ngập lụt

Vùng hạ lưu các sông là nơi tập trung đông dân cư, kinh tế xã hội phát triển.

Ngập lụt sẽ gây tác hại rất lớn cho vùng hạ lưu các sông về tài sản và tính mạng

người dân. Vì vậy lập bản đồ ngập lụt phục vụ công tác phòng chống, ứng cứu là

hết sức cần thiết.

Công tác dự báo thủy văn trước đây chỉ dự báo mực nước tại các trạm, người

dân và các cấp chính quyền địa phương triển khai phòng chống, cứu hộ dựa vào

mực nước các trạm kết hợp với kinh nghiệm gây khó khăn trong công tác phòng

chống lũ lụt. Do thay đổi của địa hình, công trình, địa vật trên vùng ngập đã thay

đổi mức độ ngập lụt vì vậy cách so sánh khả năng ngập với mực nước các trạm dự

báo không chính xác. Với sự phát triển của kinh tế xã hội thì yêu cầu của dự báo

thủy văn không chỉ dừng lại ở việc dự báo mực nước các trạm mà cần phải dự báo,

cảnh báo diện ngập, độ sâu ngập vùng hạ lưu. Việc xây dựng bản đồ ngập lụt giúp

nhân dân và chính quyền địa phương trong vùng ngập triển khai phòng chống lũ lụt

hiệu quả và tiết kiệm. Bản đồ ngập xác định được diễn biến ngập theo thời gian của

diện tích và độ sâu ngập. Các cấp chính quyền địa phương chủ động trong công tác

phòng tránh, xây dựng phương án cứu hộ kịp thời và hiệu quả.

Các bản đồ ngập được xây dựng theo các tần suất mưa lũ giúp công tác quy

hoạch, xây dựng, phát triển kinh tế xã hội đạt hiệu quả cao. Bản đồ ngập là cơ sở để

lựa chọn vị trí xây dựng các công trình dân sinh, kinh tế, xã hội; là căn cứ để xác

định quy mô, cao độ, độ dài của các công trình giao thông, thủy lợi.

1.1.3 Nguyên nhân và đặc điểm ngập lụt hạ lưu sông Cái Nha Trang

* Nguyên nhân gây lũ lụt

Nguyên nhân gây ngập lụt vùng hạ lưu sông Cái Nha Trang là do mưa lớn,

lượng mưa vùng thượng nguồn sông Chò và sông Thác Ngựa có ảnh hưởng quyết

định đến diễn biến ngập lụt vùng hạ lưu. Qua thống kê và phân tích số liệu, dữ liệu

 

11  

nhiều năm đã tổng kết được 8 loại hình thế thời tiết chính gây mưa lũ lớn trên lưu

vực sông sông Cái Nha Trang như sau:

Loại 1: Bão hoặc áp thấp nhiệt đới đổ bộ vào Phú Yên. Tổng lượng mưa các

nơi phổ biến từ 100 - 150 mm, thường thì phía bắc mưa to hơn phía nam. Mực nước

lũ trên sông Cái Nha Trang đạt báo động I - II.

Loại 2: Bão hoặc áp thấp nhiệt đới đổ bộ trực tiếp vào tỉnh Khánh Hoà mà

không kết hợp với các hình thế thời tiết khác. Tổng lượng mưa toàn đợt phổ biến từ

150 - 300 mm. Lũ trên sông Cái Nha Trang đạt mức báo động II - III.

Loại 3: Bão, áp thấp nhiệt đới đổ bộ vào khu vực phía bắc hoặc phía nam

tỉnh Khánh Hoà, đồng thời kết hợp với không khí lạnh tăng cường mạnh. Tổng

lượng mưa toàn đợt phổ biến từ 300 - 400 mm. Lũ trên sông Cái Nha Trang đạt trên

mức báo động III.

Loại 4: Bão hoặc áp thấp nhiệt đới đổ bộ vào các tỉnh phía nam (Ninh

Thuận, Bình Thuận...), đồng thời kết hợp với không khí lạnh tăng cường mạnh.

Tổng lượng mưa toàn đợt phổ biến từ 300 - 450 mm. Lũ trên sông Cái Nha Trang

đạt trên mức trên báo động III.

Loại 5: Không khí lạnh tăng cường mạnh, kết hợp với rìa phía bắc dải hội tụ

nhiệt đới hoặc rãnh thấp có trục đi qua 7- 10oN hoạt động mạnh. Tổng lượng mưa

phổ biến từ 200 - 300 mm. Lũ trên sông Cái Nha Trang đạt mức báo động II - III.

Loại 6: Dải hội tụ nhiệt đới có trục đi qua Nam Trung Bộ kèm xoáy thuận

nhiệt đới ở vùng biển Nam Trung Bộ, lượng mưa phổ biến 250 - 350 mm. Lũ trên

sông Cái Nha Trang đạt mức báo động II - III.

Loại 7: Dải hội tụ nhiệt đới có trục qua 7- 10oN, kèm xoáy thuận đi vào đất

liền có tác động đồng thời của không khí lạnh đến rìa bắc xoáy thuận và dải ITCZ.

Lượng mưa trong toàn đợt phổ biến từ 300 - 400 mm. Lũ trên sông Cái Nha Trang

đạt trên mức báo động III. Đặc biệt khi bão, ATNĐ hình thành trên dải ITCZ sau đó

đổ bộ vào tỉnh Ninh Thuận - Bình Thuận, kết hợp với không khí lạnh tăng cường

mạnh. Tổng lượng mưa cả đợt các nơi phổ biến từ 400 - 500 mm.

 

12  

Loại 8: Áp cao lạnh lục địa tăng cường kết hợp với nhiễu động trong đới gió

đông trên cao hoạt động mạnh. Lượng mưa toàn đợt phổ biến từ 150 - 250 mm. Lũ

trên sông Cái Nha Trang đạt báo động II - III. Đặc biệt trường hợp khi kết hợp với

rìa bắc của vùng thấp trên vùng biển Nam Bộ sẽ là tăng quá trình mưa và kéo dài

thời gian gây mưa. Tổng lượng mưa cả đợt có thể lên đến 400 - 600 mm, lũ trên

sông Cái Nha Trang đạt trên báo động III.

* Đặc điểm ngập lụt

Đặc điểm địa hình lưu vực và sông suối của sông Cái Nha Trang là ngắn và

dốc, phía tây và tây nam là vùng núi cao độ dốc rất lớn. Đặc điểm này đã là điều

kiện hội tụ làm tăng lượng mưa vùng thượng nguồn, tốc độ sinh dòng chảy nhanh,

thời gian tập trung lũ ngắn. Do đó tính chất lũ ở lưu vực sông Cái Nha Trang cũng

rất khốc liệt, lũ lên nhanh, xuống nhanh, tốc độ dòng chảy và biên độ lũ lớn. Cường

suất mực nước lũ trên sông Cái Nha Trang tại trạm Đồng Trăng trung bình là 40 -

50 cm/h, lớn nhất 201cm/h xảy ra ngày 3/11/1978. Biên độ mực nước lũ trung bình

tại trạm Đồng Trăng là 7,0 - 8,0 m, biên độ lớn nhất khoảng gần 10,0 m. Thời gian

xuất hiện lũ trên lưu vực sông Cái Nha Trang phổ biến từ 3 đến 4 ngày, cá biệt có

một số trận lũ xảy ra từ 6 đến 7 ngày. Đối với các trận lũ lớn thường xuất hiện một

đỉnh, các trận lũ vừa thường xuất hiện đỉnh phụ.

Do lũ lên nhanh nên dòng chảy trong sông không đủ thoát nước ra biển nên

tình trạng ngập lụt vùng hạ lưu sông Cái Nha Trang rất nghiêm trọng. Sông có độ

uốn khúc lớn, bờ sông có nhiều cây cối đã làm chậm đáng kể lượng nước thoát

trong sông. Biên độ triều vùng biển Nha Trang khá lớn đã tác động đáng kể đến

diễn biến ngập lụt vùng hạ lưu. Vùng ngập lụt hạ lưu sông Cái Nha Trang có độ sâu

ngập lớn, thời gian duy trì ngập lụt không dài. Các công trình đường Quốc lộ 1,

đường sắt cắt ngang hướng thoát lũ đã làm tăng đáng kể độ sâu ngập lụt vùng

thượng lưu các công trình.

1.2 GIỚI THIỆU MỘT SỐ CÔNG CỤ XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT

1.2.1 Mô hình HDM

 

13  

Đây là mô hình có nguồn gốc từ Hoa Kỳ, được Viện Khoa học Khí tượng

Thủy văn & Môi trường Hà Nội cải tiến để dễ sử dụng, phù hợp với điều kiện của

Việt Nam và tích hợp thêm các công cụ tính toán. Mô hình đã được ứng dụng có hiệu

quả cho nhiều sông ở Việt Nam và đã đem lại kết quả tốt. Điển hình là đã ứng dụng

thành công cho nhiều đề tài như đề tài cấp nhà nước về diễn toán ngập lụt hạ lưu hồ

Hòa Bình khi hệ thống hồ Sơn La - Hòa Bình bị vỡ đập, đề tài cấp tỉnh về xây dựng

bản đồ nguy cơ ngập lụt sông Cái - Cà Ty và sông La Ngà tỉnh Bình Thuận, xây dựng

bản đồ nguy cơ ngập lụt tỉnh Bình Định, xây dựng bản đồ ngập lụt các sông tỉnh Phú

Yên, dự án lập bản đồ ngập lụt lưu vực sông Dinh Ninh Hòa và sông Cái Nha Trang,

bản đồ ngập lụt hạ lưu hồ thủy đện Eakrôngru tỉnh Khánh Hòa.

Mô hình HDM là mô hình thủy lực 1 và 2 chiều kết hợp, khi nước chảy trong

sông thì mô hình là một chiều, khi nước tràn bờ sang bãi tràn thì mô hình tự động

chuyển 1 chiều thành 2 chiều. Mô hình được chạy trên lưới ô vuông, với kích thước

các ô lưới đều nhau và cố định. Cao độ ô lưới được tính trung bình theo các điểm

cao độ địa hình của các điểm trong ô lưới đó. Hệ thống sông suối được mô phỏng

theo đường gấp khúc qua trung tâm các ô, các công trình được mô phỏng qua các

biên của ô lưới. Mô hình mô phỏng được các loại công trình như đường giao thông,

đê, đập tràn, cầu, cống, xi phông.

Mô hình chạy trên ngôn ngữ lập trình Fortran 77, là ngôn ngữ tính toán

nhanh và có độ chính xác cao. Số liệu đầu vào được biên tập trong 1 file số liệu

trong bộ soạn thảo văn bản Notepad của hệ điều hành, các thông số khai báo trong

mô hình được xác định ở phần đầu, các phần số liệu tiếp theo là dữ liệu về địa hình

nền, mặt cắt sông, công trình, số liệu khí tượng thủy văn và hải văn.

1.2.2 Phần mềm MIKE FLOOD WATCH

Phần mềm MIKE FLOOD WATCH là mô hình dự báo thời gian thực, được

hợp nhất công cụ quản lý dữ liệu, giám sát và dự báo. Môi trường sử dụng được tích

hợp bởi phần mềm ArcMap GIS của ESRI nên dễ dàng tính toán số liệu địa hình

đầu vào. Phần mềm MIKE FLOOD WATCH được vận hành tự động, thủ công hay

 

14  

kết hợp cả hai, tuy nhiên người sử dụng có thể tự lập trình để dễ dàng sử dụng bằng

ngôn ngữ lập trình Visual Basic.

Dữ liệu thời gian thực được cập nhật vào trong mô hình gồm các trạm đo,

lưới dữ liệu cơ bản của mô hình số trị, radar và ảnh mây vệ tinh. Người sử dụng có

thể điều khiển tốt với các thủ tục cho từng dữ liệu con suối và kết nối với các dữ

liệu cơ bản. Phần mềm MIKE FLOOD WATCH tích hợp công cụ dự báo thủy văn

và thủy lực 1 và 2 chiều với các modul về động lực và môi trường. Phần mềm tích

hợp công cụ quản lý trợ giúp việc so sánh, đánh giá để hỗ trợ việc ra quyết định và

cung cấp thông tin dự báo. Phần mềm MIKE FLOOD WATCH cung cấp dự báo

thời gian thực ở các vùng dễ xảy ra ngập lụt và đưa ra thông tin dự báo sớm, sự đảm

bảo tiềm tàng trong đời sống, cảnh báo của người quản lý dự báo và dân số dễ bị

tổn thương. Các ứng dụng điển hình gồm có:

- Cung cấp việc giám sát và quyết định thời gian thực.

- Dự báo và cảnh báo lũ thời gian thức.

- Điều khiển đập, hồ chứa và các công trình thủy lợi.

- Phổ biến số liệu lũ, bản đồ ngập thời gian thực và hành động phản ứng với lũ.

- Giám sát tài nguyên và môi trường nước.

- Dự báo hạn dài.

Modul dự báo chuẩn trong MIKE FLOOD WATCH là modul thủy lực

MIKE 11, đó là modul rất cần thiết và nâng cao công cụ đồng hóa dữ liệu để nâng

cao độ chính xác dự báo [6] .

1.2.3 Mô hình MIKE FLOOD

Mô hình MIKE FLOOD là mô hình thủy lực trong bộ mô hình MIKE của

Viện Thủy lực Đan Mạch. Mô hình chạy trên môi trường Windows, được ứng dụng

rộng rãi. Mô hình MIKE FLOOD liên kết động lực giữa mô hình một chiều và mô

hình hai chiều được phát triển trong dạng cặp điểm nơi mà điểm kết của nhánh sông

có thể được gán với một điểm hoặc vùng trong mô hình hai chiều, ví dụ như con

sông chảy vào hoặc ra khỏi hồ.

 

15  

Tất cả các mô hình được phân tích từng bước độc lâp với nhau, do đó

phương pháp giải số được dùng khách quan cho mỗi loại phương trình và có tính

liên tục. Liên kết với mô hình một chiều gồm có mức lên xuống tại điểm nối trong

mô hình hai chiều hoặc số trung bình trong vùng liên kết, nơi mà phương trình là

điều kiện biên. Mô hình hai chiều nhận toạ độ từ điểm nối trong mô hình một chiều

thông qua nguồn Fs. Để có thời gian trung tâm chính xác của hai mô hình, toạ độ

được ngoại suy từ bước thời gian n tới bước thời gian n+1/2 sử dụng phương trình

dự báo đơn giản hoá, bao hàm cả trọng lực và lực ma sát.

Liên kết động lực đã được bổ sung trong hệ thống mô hình MIKE 11và

MIKE 21. Điều thuận lợi là hệ thống các phần mềm này có khả năng xuất hiện ngay

lập tức để liên kết mô hình.

Các loại kết nối trong MIKE FLOOD bao gồm có: kết nối tiêu chuẩn

(Standard link); kết nối bên (Lateral link); kết nối công trình (Structure link) và kết

nối khô (Zero flow link).

Trong kết nối tiêu chuẩn, một hay một vài ô lưới của MIKE 21 được liên kết

với một đầu của dòng chảy trong MIKE 11. Ta sử dụng kết nối tiêu chuẩn khi chỉ

có các đầu của dòng chảy có nước đổ ra, ví dụ như ống nước.

Trong kết nối bên, một chuỗi các ô lưới trong MIKE 21 sẽ được liên kết vào

hai bên của một đoạn dòng chảy (một mặt cắt, một phần dòng chảy, hay toàn bộ

dòng chảy). Ta sử dụng liên kết bên khi dòng chảy có khả năng tràn lên bề mặt, ví

dụ như sông hay kênh.

Trong kết nối công trình, một thành phần dòng chảy từ công trình trong

MIKE 11 được đưa trực tiếp vào phương trình động lượng của MIKE 21. Quá trình

này là ẩn hoàn toàn nên không ảnh hưởng đến các bước thời gian trong MIKE 21.

Ví dụ như dòng chảy qua một con đường .

Trong kết nối khô, một ô lưới MIKE 21 được gán kết nối theo chiều x thì

không có dòng chảy chảy qua phía bên phải của ô lưới đó. Tương tự như thế, một

kết nối khô theo chiều y thì không có dòng chảy chảy qua phía bên trên ô đó. Các

kết nối khô này được phát triển để bổ sung cho các kết nối bên, để ngăn cách dòng

 

16  

chảy tràn trong MIKE 21. Kết nối này được dùng để mô tả dải phân cách hẹp. Khi

đó thay vì gán giá trị độ cao đất cho dải phân cách, ví dụ như đê bối phân cách trong

đồng ruộng, thì ta dùng một chuỗi kết nối khô.

MIKE FLOOD có các kiểu cặp đôi mô hình như sau: cặp đôi kiểu động lực

(HD coupling), cặp đôi kiểu lan truyền chất (AD coupling) và cặp đôi kiểu cả động

lực và lan truyền chất. Việc lựa chọn kiểu cặp đôi thì phụ thuộc vào kiểu mô hình

MIKE 11 và MIKE 21 [7].

1.2.4 Mô hình NK-GIAS

Mô hình NK-GIAS là mô hình thủy lực 2 chiều của công ty Nippon Koei -

Nhật Bản. Các công cụ tính toán số liệu đầu vào và kiết xuất sản phẩm đầu ra được

xây dựng trên ngôn ngữ lập trình Visual Basic, các công cụ tính toán của mô hình

được xây dựng trên ngôn ngữ lập trình Fortran. Dữ liệu địa hình đưa vào mô hình là

bản đồ mô hình số độ cao (DEM), bản đồ sử dụng trong mô hình là bản đồ địa hình

của cả lưu vực sông. Sau khi đọc số liệu địa hình, mô hình sẽ tự động khoanh lưu

vực. Mô hình chạy trên lưới ô vuông và được chia tự động trên nền bản đồ DEM,

mạng lưới sông suối được số hóa bằng cách đánh dấu vào ô vuông có sông chảy

qua. Mặt cắt được nhập vào mô hình tại vị trí các ô lưới có đo mặt cắt, các ô lưới

còn lại mô hình sẽ tự nội suy.

Mô hình NK-GIAS có modul tính lưu lượng giống như mô hình toán thủy

văn. Số liệu đầu vào cho modul lưu lượng dùng để tính số liệu dòng gồm:

- Số liệu mưa thực đo tại các trạm trên lưu vực. Lượng mưa tại các ô lưới

được tính lấy từ các trạm đo mưa trên cơ sở phân vùng ảnh hưởng các trạm theo

phương pháp đa giác Thiessen.

- Số liệu mưa được lấy từ mô hình số trị WRF được chi tiết cho lưu vực cần

tính thông qua phương pháp downscaling cho các trạm trên lưu vực nhằm tăng thời

gian dự kiến và dự báo cả đường quá trình lũ trong mô hình.

- Bản đồ về sử dụng đất trên lưu vực.

- Bản đồ độ dốc lưu vực được tính từ bản đồ DEM.

 

17  

Các ô lưới liên kết với sông để xác định lượng nước đổ vào sông, suối và

lượng nước tràn từ sông suối vào các bãi để gây ngập lụt. Các ô lưới cũng được liên

kết với nhau để xác định lượng nước chảy giữa các ô và lượng nước gia nhập từ

sườn dốc xuông vùng ngập lụt.

1.3 LÝ DO LỰA CHỌN ĐỀ TÀI

Với sự phát triển mạnh mẽ về kinh tế, xã hội và yêu cầu ngày càng cao về

công tác phòng chống lũ lụt trên lưu vực sông Cái Nha Trang thì công tác cảnh báo,

dự báo không chỉ dừng lại ở mức cảnh báo, dự báo tại các trạm thủy văn mà cần thể

hiện được mức độ ngập, phạm vị ngập lụt biến đổi theo thời gian. Để phục vụ tốt

công tác phòng chống lũ lụt của nhân dân và chính quyền địa phương thì cần phải

cảnh báo, dự báo phạm vi, mức độ ngập cho từng khu vực dân cư, thôn, xóm. Với

sự phát triển mạnh của máy tính, công nghệ thông tin đã xuất hiện nhiều mô hình

thủy lực đặc biệt là mô hình thủy lực hai chiều cho phép diễn toán ngập lụt vùng hạ

lưu các sông. Công nghệ viễn thám và GIS giúp xây dựng được bản đồ địa hình với

độ chính xác và phân giải cao, đồng thời trợ giúp công tác điều tra khảo sát thực

địa, nâng cao độ chính xác của các vết lũ điều tra và đo đạc mặt cắt ngang sông từ

đó nâng cao độ chính xác của mô hình thủy lực hai chiều đáp ứng yêu cầu lập bản

đồ ngập lụt.

Bản đồ ngập lụt lưu vực sông Cái Nha Trang giúp Ban chỉ huy Phòng chống

lụt bão (BCH PCLB) tỉnh Khánh Hòa và các địa phương chủ động hơn trong công

tác chỉ đạo phòng tránh lũ, ứng cứu nhanh chóng kịp thời, có kế hoạch triển khai

hợp lý tiết kiệm về kinh phí và công sức triển khai. Giúp các đơn vị vận hành các

công trình thủy lợi hợp lý, cắt lũ thượng lưu và tăng khả năng thoát lũ hạ lưu. Làm

cơ sở để đề xuất các giải pháp công trình cắt giảm lũ hạ lưu sông Cái Nha Trang.

Giúp quy hoạch các công trình, cơ sở hạ tầng, vùng sản xuất hợp lý thúc đẩy phát

triển kinh tế xã hội ở địa phương. Đài Khí tượng Thủy văn khu vực Nam Trung Bộ

sử dụng kết quả nghiên cứu để nâng cao năng lực cảnh báo và dự báo ngập lụt giúp

BCH PCLB các cấp chủ động trong công tác phòng tránh.

 

18  

Hiện nay có nhiều mô hình khác nhau có thể sử dụng để xây dựng bản đồ

ngập lụt như Mike Flood của Đan Mạch, NK-GIAS của Nhật Bản, các mô hình này

đã được áp dụng ở nhiều nơi trên Thế giới và đã mang lại hiệu quả nhất định trong

công tác giảm nhẹ thiên tai. Ở Việt Nam hiện nay đang phổ biến sử dụng mô hình

Mike Flood để xây dựng bản đồ ngập lụt, tuy nhiên không có mô hình nào dự báo

đúng được cho mọi trường hợp và tốt cho tất cả các lưu vực sông vì vậy nghiên cứu

và phổ biến thêm nhiều mô hình trong đó có mô hình thủy lực hai chiều để ứng

dụng trong công tác nghiệp vụ dự báo và phòng chống lũ lụt là cần thiết. Đề tài

“Ứng dụng mô hình thủy lực một và hai chiều kết hợp HDM xây dựng bản đồ ngập

lụt hạ lưu sông Cái Nha Trang” sẽ bổ sung thêm một công cụ cảnh báo, dự báo ngập

lụt ứng dụng trong tác nghiệp dự báo. Mô hình thủy lực một và hai chiều kết hợp

HDM (Hydraulic Dynamic Model) có nguồn gốc từ mô hình khuyếch tán thủy lực

hai chiều DHM (Diffusion Hydraulic Model) của Hoa Kỳ đã được Viện Khoa học

Khí tượng Thủy văn và Môi trường Hà Nội cải tiến thành mô hình thủy động lực

một và hai chiều kết hợp HDM.

Mô hình HDM có nhiều tính năng nổi trội trong việc xử lý và mô phỏng các

công trình, trong khi đó tác động các công trình vùng hạ lưu sông Cái Nha Trang rất

phức tạp. Đây là mô hình một và hai chiều kết hợp, miền tính được mô phỏng trên

lưới ô vuông, có nhiều khác biệt với các mô hình phổ biến hiện nay về mô phỏng.

Mô hình HDM ít được sử dụng, vì vậy việc nghiên cứu và áp dụng mô hình mở ra

hướng nghiên cứu mới, nghiên cứu ưu nhược điểm để phát triển mô hình bổ sung

công cụ lập bản đồ ngập lụt cho hạ lưu các lưu vực sông.

 

19  

CHƯƠNG 2

ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ XÃ HỘI LƯU VỰC SÔNG

CÁI NHA TRANG

2.1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN

2.1.1 Vị trí địa lý

Sông Cái Nha Trang là con sông lớn nhất tỉnh Khánh Hòa có vị trí địa lý

nằm trong khoảng 12003' - 12037' vĩ độ Bắc, 108041' - 109012' kinh độ Đông. Sông

bắt nguồn từ đỉnh núi phía tây bắc xã Khánh Thượng cao 1477,5 m, chảy theo

hướng Tây Bắc - Đông Nam. Khi đến thôn Trang xã Khánh Thượng sông đổi sang

hướng Tây - Đông và nhập với sông Chò tại thôn 1 xã Diên Đồng. Sông tiếp tục

chảy theo hướng Tây - Đông và nhập với sông Suối Dầu tại Cầu Hà Dừa - thị trấn

Diên Khánh, sông đổ ra vịnh Nha Trang tại cầu Trần Phú.

Diện tích lưu vực 2000 km2, chiều dài sông chính 79 km, độ rộng bình quân

lưu vực là 25,3 km với hệ số uốn khúc 1,4 hệ số hình dạng là 0,3, độ dốc sông

3,70/00, mật độ lưới sông 0,8 km/km2.

Lưu vực sông Cái Nha Trang bao trùm toàn bộ Thành phố Nha Trang, huyện

Diên Khánh, Khánh Vĩnh và một phần diện tích của huyện Cam Lâm tỉnh Khánh

Hòa và MaĐrăk tỉnh ĐăkLăk. Phía bắc giáp lưu vực sông Dinh Ninh Hòa, phía nam

giáp lưu vực sông Cái Phan Rang, phía tây giáp lưu vực sông Đăkrông, phía đông

giáp Biển Đông.

2.1.2 Địa hình

Địa hình lưu vực sông Cái Nha Trang có xu hướng dốc dần từ tây sang đông,

đỉnh núi cao nhất ở phía tây là đỉnh Hòn Giao Bắc có độ cao 2038,2 m, khu vực trung

du có độ cao phổ biến từ 10 đến 25 m, khu vực đồng bằng có độ cao phổ biến từ 2

đến 10 m. Độ dốc trung bình vùng núi là 16% , độ dốc trung bình lưu vực 2,8%.

Lưu vực sông Cái Nha Trang nằm ở sườn đông của dãy Trường Sơn, địa

hình bị chia cắt nhiều bởi những ngọn núi, khu vực ven biển có những dãy núi đâm

ngang ra biển. Khu vực đồng bằng và trung du xen kẽ những đỉnh núi nhỏ có độ cao

từ 40 đến 50 m, cá biệt có đỉnh núi Chín Khúc có độ cao 592,6 m, các quả đồi nhỏ

 

20  

có độ cao 20 đến 30m. Địa hình cao nhất và dốc nhất là khu vực phía tây nam của

lưu vực, khu vực này là thượng nguồn của các nhánh sông đổ vào sông Thác Ngựa

là nhánh sông chính của sông Cái Nha Trang.

Hình 1. Bản đồ lưu vực sông Cái Nha Trang

Tỷ lệ:1/350.000

Sông Chò

Sông Chò

Sông Thác Ngựa SôngCái Nha Trang

Suối Cát

Sông Quán Trường

108.8 109.0 109.2

108.8 109.0

12.1

12.3

12.5 12.5

12.3

 

21  

2.1.3 Đặc điểm địa chất, thổ nhưỡng, lớp phủ thực vật

* Địa chất

Địa chất lưu vực sông Cái Nha Trang cơ bản thuộc các nhóm: nhóm đá Macma

phân bố phần lớn phía tây tỉnh; nhóm đá phiến phân bố chủ yếu ở Khánh Vĩnh; nhóm

trầm tích đệ tứ phân bố vùng ven sông, suối, sườn núi đến chân núi với thành phần

bở rời [5].

* Thổ nhưỡng

Thổ nhưỡng lưu vực sông Cái Nha Trang gồm nhiều loại đất khác nhau, chủ

yếu là:

- Nhóm đất đỏ vàng: chiếm tỷ lệ lớn và phân bố rộng, nhất là những vùng đồi núi

có Feralit xẩy ra mạnh. Đất đỏ vàng phát triển trên đá mẹ phiến thạch ở Khánh Vĩnh.

- Đất mùn vàng trên núi cao 900-1000 m.

- Đất thung lũng có thành phần cơ giới nhẹ đến trung bình và đất phù sa phân

bố dọc các sông suối trong tỉnh.

- Đất pha cát thành phần cơ giới nhẹ và thô, kết cấu rời rạc, phân bố phần lớn

vùng ven biển phía đông.

* Thảm thực vật

Vùng thượng lưu sông Cái Nha Trang chủ yếu là rừng nguyên sinh lá rộng,

xen kẽ là rừng hỗn giao tre nứa và trảng cỏ cây bụi. Tùy theo độ cao của địa hình có

sự phân hóa về thảm phủ thực vật như sau:

- Khu vực đỉnh núi ở độ cao trên dưới 2000 m: Thảm thực vật thân gỗ chỉ cao

khoảng 7 - 10 m, tán xen kẽ, thân có thế nằm xiên hay cong queo. Sự phân tầng của

thảm thực vật không thật sự rõ rệt. Ở đây chủ yếu là sự góp mặt của các loài thực

vật có nhiều thân trên một gốc. Trên thân cây phủ lớp rêu mỏng. Một số loài thực

vật bì sinh phát triển trên cành, nhánh cây. Điểm đáng lưu ý là các sườn của đỉnh

núi rất dốc, độ dốc lên tới 35-50O nhưng vẫn được bao phủ bởi thảm thực vật rừng

khá dày với sức sống tốt. Dưới tán rừng, lớp lá rụng 3 - 4 cm với quá trình phân giải

chậm. Cây có độ cao đạt tới 10m, đường kính 50 - 100 cm, tán đan xen. Cây có sự

phân cành sớm, ở độ cao khoảng 2 - 3 m.

 

22  

- Khu vực đỉnh - sườn núi ở độ cao 1400 - 1700 m: Rừng á nhiệt đới thường

xanh cây lá rộng và cây lá rộng + lá kim núi trung bình. Rừng có diện tích lớn với

cây đa trội và cấu trúc thảm phức tạp. Rừng phân ra nhiều tầng nhưng có 2 tầng chủ

đạo, các tầng trung gian không liên tục, xen kẽ nhau. Ngoài ra ở độ cao này còn có

rừng lá kim núi trung bình (rừng thông 3 lá tự nhiên).

- Khu vực có độ cao dưới 1.400m: Rừng chủ yếu là rừng trồng, loại cây lá

rộng thường là cây keo, cao su, cà phê, hồ tiêu, ca cao và cây lá kim là cây thông.

- Khu vực trung du có độ cao dưới 100m thường là các trảng cây cỏ bụi, các

cây lá rộng với tán cây có đường kính từ 2 đến 4m, thân cây có đường kính từ 10

đến 30cm, độ cao từ 2 đến 5m. Các cây được trồng chủ yếu là mía và cây keo từ 2

đến 5 năm tuổi [2].

Theo niên giám thống kê tỉnh Khánh Hòa, khu vực trung du và đồng bằng

lưu vực sông Cái Nha Trang là đất nông nghiệp với diện tích 1262,2 km2, đất phi

nông nghiệp với diện tích 131,1 km2, đất chưa sử dụng 363,9 km2.

2.1.4 Đặc điểm khí hậu, thủy văn

* Khí hậu [2]

Nhìn chung lưu vực sông Cái Nha Trang tỉnh Khánh Hòa chịu sự chi phối

chung của khí hậu nội chí tuyến nhiệt đới gió mùa, có ảnh hưởng khí hậu đại dương.

So với các vùng phía Bắc thì mùa đông ít lạnh hơn, mùa khô nóng kéo dài hơn; so

với các vùng phía Nam thì mùa mưa muộn hơn. Mùa khô bắt đầu từ tháng 01 và kết

thúc vào tháng 8, trong mùa khô xuất hiện thời kỳ mưa tiểu mãn vào khoảng trung

tuần tháng 5 đến hạ tuần tháng 6; mùa mưa, bắt đầu từ tháng 9 và kết thúc vào trung

tuần tháng 12.

- Nhiệt độ: Nhiệt độ trung bình năm ở vùng đồng bằng và ven biển dao động

từ 26,3 đến 26,90C, lên đến độ cao 400 m nhiệt độ giảm xuống khoảng 23,0 -

24,00C. Nhìn chung trong năm ít xảy ra các đợt nắng nóng kéo dài nhiều ngày gây

ảnh hưởng lớn đến sản xuất và đời sống.

- Độ ẩm: Độ ẩm khá thấp, trung bình năm vào khoảng 80% tại Nha Trang.

Hàng năm chỉ có 2 - 3 tháng đầu mùa đông (tháng 10, 11, 12) là khá ẩm với độ ẩm

 

23  

trung bình 85%. Còn trong nửa cuối mùa đông độ ẩm giảm xuống 80 - 83%. Tháng

ẩm nhất là tháng 11 có độ ẩm khoảng 85 - 87%..

- Bốc hơi: Tổng lượng bốc hơi trung bình nhiều năm dao động từ 1000 - 1100

mm/năm tức là bằng 2/3 lượng mưa. Trong 3 tháng (từ tháng 6 - 8), mỗi tháng lượng

bốc hơi đạt tới 120 - 150 mm, vượt quá lượng mưa các tháng này. Thời kỳ bốc hơi ít

nhất là các tháng mùa mưa, từ tháng 10 - 12, lượng bốc hơi chỉ khoảng 60 - 80 mm.

- Gió: Hướng gió thịnh hành mùa đông là hướng Đông Bắc hoặc Bắc; mùa

hè, hướng gió thịnh hành là hướng Tây và Tây Nam.

- Mưa: Do địa hình phức tạp nên lượng mưa giữa các khu vực có sự chênh

lệch nhau khá lớn. Lượng mưa trung bình năm trên lưu vực sông Cái Nha Trang thì

lớn hơn khoảng từ 1300 - 1500 mm. Tổng lượng mưa mùa mưa khoảng 900 - 1059

mm, chiếm khoảng 67 - 75% lượng mưa năm; tổng lượng mưa mùa khô khoảng 300

- 450 mm. Những trận mưa, lũ lớn chủ yếu tập trung vào tháng 10 và 11.

* Thuỷ văn [5]

- Dòng chảy năm: Dòng chảy trên các sông chủ yếu do mưa cung cấp, nên sự

phân bố của dòng chảy tương tự sự phân bố của mưa. Độ sâu dòng chảy trên lưu

vực sông Cái Nha Trang là 1159 mm.

Bảng 1. Cán cân nước các lưu vực

STT TÊN LƯU VỰC Diện tích F(km2)

Mưa X0

(mm)

Dòng chảy

Y0(mm)

Bốc hơi Z0

(mm)

Hệ số

dòng chảy

Tổng lượng

dòng chảy(km3)

1 Sông Cái Nha Trang ( Trong tỉnh) 1840 1808 1129 679 0.62 2078

2 Sông Cái Nha Trang ( Ngoài tỉnh) 160 2248 1496 752 0.66 239

3 Sông Cái Nha Trang ( Toàn bộ) 2000 1931 1159 772 0.60 2319

Lượng dòng chảy 4 tháng mùa lũ chiếm từ 65% - 66 % lượng dòng chảy cả

năm, lượng dòng chảy 8 tháng mùa cạn chỉ chiếm từ 34% - 35% lượng dòng chảy cả

năm. Tổng lượng dòng chảy (W) phụ thuộc vào độ sâu dòng chảy (Y) và diện tích

lưu vực (F), có giá trị lớn nhất đối với sông Cái Nha Trang 2319 km3.

 

24  

* Thuỷ triều [5]

Thuỷ triều ở Nha Trang là chế độ nhật triều không đều, trong một tháng có

khoảng 20 ngày là chế độ nhật triều. Trong thời kỳ triều cường, nước triểu lớn nhất

từ 1,8 - 2,3m (tính theo 0 Hải đồ), mực nước triều nhỏ nhất từ 0,4 - 0,8m. Trong

năm, các tháng 11, 12, 1, 2 luôn luôn xuất hiện thời kỳ triều cường có mực nước

đỉnh triều cao nhất năm và các tháng 6, 7, 8 luôn xuất hiện thời kỳ triều cường có

mực nước đỉnh triều thấp nhất năm. Nguyên nhân là do về các tháng mùa đông xuất

hiện trường gió đông bắc tạo nước dềnh phía tây Biển Đông. Một nguyên nhân nữa

là do ảnh hưởng của ATNĐ và bão đã tạo nên nước dâng ở vùng bờ biển.

Khi xét ảnh hưởng của lũ và triều ta thấy khi gặp triều lên mực nước có thể

dâng cao hơn trường hợp không có triều từ 20 - 30 cm, khi triều xuống mực nước

có thể chênh lệch so với mực nước không ảnh hưởng triều từ 9 - 10 cm.

* Mạng lưới trạm đo khí tượng thủy văn trên lưu vực sông

Hình 2. Bản đồ mạng lưới trạm lưu vực sông Cái Nha Trang

 

25  

Bảng 2. Các trạm đo KTTV trên lưu vực sông

STT Tên trạm Vị trí Yếu tố đo

Thời gian đo Ghi chú

1 Nha Trang TP. Nha Trang X,… 1976- nay Trạm cơ bản

2 Diên An Thị trấn Diên Khánh H 1976-1985 Trạm cơ bản

3 Đồng Trăng Diên Lâm, Diên Khánh H,Q,X 1976- nay Trạm cơ bản

4 Khánh Vĩnh Thị trấn Khánh Vĩnh X 1976- nay Trạm đo mưa

2.2. ĐIỀU KIỆN KINH TẾ - XÃ HỘI

2.2.1. Tình hình kinh tế

* Sản xuất kinh doanh Giá trị sản xuất nông nghiệp năm 2009 trên lưu vực sông Cái Nha Trang đạt

khoảng 36 tỷ đồng, công nghiệp đạt 8343 tỷ đồng, sản lượng nuôi trồng thủy sản đạt

38279 tấn. Trên lưu vực có 15 doanh nghiệp nhà nước (chiếm 78,9% so với toàn

tỉnh), 488 doanh nghiệp tư nhân (chiếm 75,9%), 11 doanh nghiệp có vốn đầu tư

nước ngoài (chiếm 39,3%). Có 2551 cơ sở sản xuất, chiếm 39,3% và 7586 công

nhân, chiếm 37,9%. Doanh nghiệp thương mại là 20 (chiếm 100%), doanh nghiệp

vận tải là 3 (chiếm 75%). Trọng điểm của sản xuất kinh doanh thuộc địa phận thành

phố Nha Trang, trong đó có ngành du lịch rất phát triển [1].

* Một số khu công nghiệp và vùng kinh tế trọng điểm Trên lưu vực sông Cái Nha Trang bao gồm huyện Khánh Vĩnh, huyện Diên

Khánh và Thành phố Nha Trang. Trong đó về kinh tế TP. Nha Trang là trung tâm

chính trị, văn hóa, kinh tế của tỉnh Khánh Hòa. Sự phát triển của Nha Trang luôn

được đánh giá là có tính chất đầu tàu, làm động lực phát triển chung cho cả tỉnh.

Hiện nay, cơ cấu kinh tế của TP. Nha Trang đã hình thành khá rõ nét theo hướng

dịch vụ, du lịch - công nghiệp - nông nghiệp. Hướng tới, TP. Nha Trang sẽ tiếp tục

đầu tư phát triển mạnh lĩnh vực dịch vụ, du lịch nhằm xây dựng TP. Nha Trang

thành một trung tâm du lịch có tầm cỡ quốc gia, quốc tế.

- Khu công nghiệp Suối Dầu: đã có 21 doanh nghiệp trong và ngoài nước

đang hoạt động; khu công nghiệp Ninh Thủy đang xây dựng; ngoài ra các khu công

 

26  

nghiệp Nam và Bắc như: Cam Ranh, Vạn Ninh chuẩn bị xây dựng sẽ tạo điều kiện

thuận lợi cho các nhà đầu tư.

- Cụm công nghiệp Bình Tân (Nha Trang): bao gồm các ngành sản xuất

chính là chế biến thủy sản, dệt, nhuộm, thuốc lá, song mây. Trong cụm có nhà máy

Dệt Tân Tiến, nhà máy thuốc lá Khánh Hòa, xí nghiệp chế biến song mây xuất khẩu

Nha Trang, công ty sản xuất hàng thủ công xuất khẩu Nha Trang.

- Cụm công nghiệp Suối Hiệp (Diên Khánh): bao gồm các ngành sản xuất

chính là đường Diên Khánh, nhà máy bia Rồng Vàng, phân xưởng sản xuất cồn

công nghiệp, phân xưởng sản xuất giấy Hoa Hồng, nước ngọt Suối Tiên và cụm khu

công nghiệp Suối Dầu.

- Cụm công nghiệp Hòn Khô (Nha Trang): bao gồm các ngành khai thác và

chế biến thủy sản, sản xuất vật liệu xây dựng [5].

2.2.2. Tình hình xã hội

* Dân số: Theo số liệu niên giám thống kê tỉnh Khánh Hoà năm 2009 dân số

trên lưu vực sông Cái Nha Trang là 552060 người (trong đó nam là 271602 người

chiếm 49,2%, nữ là 280458 người chiếm 50,8%). Dân số ở thành thị là 317496

người chiếm 57,5%, nông thôn là 234564 người chiếm 42,5%; nơi có mật độ dân số

cao nhất là Thành phố Nha Trang với 1540 người/km2.

* Giáo dục : Trên lưu vực sông Cái Nha Trang có 82 trường tiểu học, chiếm

25,6% so với toàn tỉnh; 37 trường trung học cơ sở, chiếm 37%; 14 trường trung học

phổ thông, chiếm 50%. Giáo viên tiểu học là 2010, chiếm 42,4% so với toàn tỉnh;

1756 giáo viên trung học cơ sở, chiếm 41,8%; 873 giáo viên trung học phổ thông,

chiếm 47,9%. Trên lưu vực có 5 trường đại học, 3 trường cao đẳng, tập trung ở

thành phố Nha Trang.

* Y tế : Tổng số giường bệnh các huyện, thành phố trên lưu vực sông Cái

Nha Trang là 1941, chiếm 64,5% so với toàn tỉnh, có 410 bác sĩ (chiếm 68,8%), 399

y sĩ (chiếm 60,1%), 600 y tá (chiếm 64,2%), 20 dược sĩ cao cấp (chiếm 76,9%), 124

dược sĩ trung cấp (chiếm 76%), 39 dược tá (chiếm 52%) [1].

 

27  

CHƯƠNG 3

CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH HDM

3.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Đây là mô hình có nguồn gốc từ Hoa Kỳ, được Viện Khoa học Khí tượng

Thủy văn & Môi trường Hà Nội cải tiến để dễ sử dụng, phù hợp với điều kiện của

Việt Nam và tích hợp thêm các công cụ tính toán. Điển hình là đã ứng dụng thành

công cho nhiều đề tài như đề tài cấp nhà nước về diễn toán ngập lụt hạ lưu hồ Hòa

Bình khi hệ thống hồ Sơn La - Hòa Bình bị vỡ đập, đề tài cấp tỉnh về xây dựng bản

đồ nguy cơ ngập lụt sông Cà Ty và sông La Ngà tỉnh Bình Thuận, xây dựng bản đồ

nguy cơ ngập lụt tỉnh Bình Định, bổ sung đặc điểm khí tượng thủy văn Phú Yên và

xây dựng bản đồ ngập lụt sông Kỳ Lộ, đề tài cấp bộ về nghiên cứu xây dựng hệ

thống phân tích, giám sát, cảnh báo và dự báo lũ, ngập lụt và hạn hán cho hệ thống

sông Ba, dự án cấp tỉnh: Lập bản đồ ngập lụt lưu vực sông Dinh Ninh Hòa và sông

Cái Nha Trang. Mô hình HDM được PSG.TS Lương Tuấn Anh phát triển từ mô

hình DHM, mô hình DHM nguyên bản chỉ là mô hình thủy lực một chiều trong

kênh hình chữ nhật đã được phát triển thành mô hình HDM là mô hình một chiều

trong sông tự nhiên kết hợp với hai chiều trong bãi ngập. Ngoài ra mô hình HDM

còn được thêm các công cụ tính toán và xử lý các công trình tác động đến diễn biến

ngập lụt. Khi diễn toán trong sông mô hình là một chiều đối với khu vực tràn từ

sông vào bãi ngập mô hình tự động chuyển thành hai chiều. Lượng nước tràn qua

công trình được tính theo công thực đập tràn đỉnh rộng.

Mô hình HDM (Hydro Dynamic Model) được phát triển từ mô hình DHM

(Diffusion Hydrodynamic Model), là sự kết hợp giữa mô hình dòng một chiều trong

sông và dòng hai chiều trên bãi sông cơ sở:

- Thêm 01 thành phần quán tính vào phương trình chuyển động của dòng

chảy trong hệ thống sông tạo ra khả năng mô hình có thể mô phỏng dòng chảy trong

vùng có ảnh hưởng của thuỷ triều, nước dâng ven biển.

- Bổ sung các điều kiện biên trong bao gồm đập tràn, cống có cửa điều khiển

vào hệ phương trình 01 chiều và đập tràn, cống đồng thời đê, đường phía trên, cống

 

28  

phía dưới đối với hệ phương trình 02 chiều mô tả chuyển động của dòng ngập lụt

trên bãi sông, cho phép mô hình có thể mô phỏng đê, đường, cống qua đê ...

- Mô hình có thể ứng dụng cho lòng sông có hình dạng bất kỳ thay thế mặt

cắt hình chữ nhật như trong mô hình DHM.

Hệ phương trình sóng động lực Saint - Venant được áp dụng trong tính toán

truyền lũ một chiều trong hệ thống sông và xấp xỉ sóng khuyếch tán bằng cách bỏ

qua các thành phần gia tốc trong phương trình bảo toàn động lượng trong hệ

phương trình 02 chiều mô tả quá trình ngập lụt. Mô hình 1 chiều và 2 chiều được

kết nối với nhau dựa trên nguyên tắc liên tục và chảy tràn bờ, tràn qua đê, đường và

các công trình khác. Hệ phương trình cơ bản của mô hình có dạng như sau.

3.1.1 Mô hình một chiều trong sông

Dòng chảy trong hệ thống sông được mô tả bằng phương trình sóng động lực

bao gồm:

Phương trình liên tục:

qtA

xQ

=∂∂

+∂∂

(3.1)

Phương trình động lực:

0)(2

=+∂∂

+∂∂

+∂∂

fSxZg

AQ

xtQ

(3.2)

Độ dốc ma sát được xác định theo phương trình Manning:

3/42

2

f RAQQn

S =

Giải hệ phương trình trên có thể được dựa trên cơ sở quan niệm đoạn sông

như một thể tích hữu hạn và xấp xỉ phương trình liên tục, phương trình động lượng

bằng các quan hệ:

* Quan hệ dạng sông

Áp dụng cách xử lý tương tự cách xử lý của GS. Nguyễn Ân Niên trong mô

hình KOD bằng việc xấp xỉ phương trình liên tục và động lượng dưới dạng:

dtdZFQQ ii .1 =− −

 

29  

),( 1 iii ZZfQ −=

Hình 3. Mô hình 1 chiều trong hệ thống sông

Trong phương trình (3.2) gia tốc đối lưu có trị số nhỏ nhất và không đáng kể

trong trường hợp dòng chảy trong kênh dẫn hoặc sông tự nhiên có hình dạng mặt

cắt ít thay đổi. Đối với các kênh dẫn thành phần này có thể bỏ qua và phương trình

động lượng có dạng:

03/42

2

=+∂∂

+∂∂

RAQQn

gAxZgA

tQ

Áp dụng sơ đồ sai phân hiện tăng cường (enhanced explicit):

0)1(3/41

1211

11

1

=+∆−

+∆−

++

++−

++

+

jj

jji

Ji

jij

ji

ji

RA

QQng

xZZ

Agt

QQ

Đặt xZZ

GRADj

ij

i

∆−

=+−

+ 11

1

; Ta có:

)1/()1(),()1(3/41

211

111

++

++−

++ +∆

−∆

==jj

jjj

ij

ij

ij

iRA

Qng

tGRADAgQ

tZZfQ

* Quan hệ dạng đê, đập tràn

- Trường hợp chảy tự do: 1

11 *3/2 +

−+ j

ij

i hh p 1

11

111 2**35.0),( +

−+−

++ == ji

ji

ji

ji ghBZZfQ

 

30  

- Trường hợp chảy ngập: 1

11 *3/2 +

−+ j

ij

i hh f

)(2***91.0),( 111

111

11 ++−

++−

++ −== ji

ji

ji

ji

ji

ji hhgBhZZfQ

Trong đó: oj

ij

i ZZh −= +−

+−

11

11 và oZ là cao độ ngưỡng tràn

* Quan hệ cống có cửa điều khiển

- Trường hợp 1

11 +

−+ j

ij

s hh f và 11 ++ j

ij

s hh f (chảy kiểu đập tràn): phương pháp

tính như trường hợp (b)

- Trường hợp 1

11 +

−+ j

ij

s hh p và 11 ++ j

ij

s hh p (chảy kiểu cống hoàn toàn):

)(**2***7.0 111

11 ++−

++ −= ji

ji

js

ji hhghBQ

- Trường hợp 1

111 +

−++ j

ij

sj

i hhh pp (trường hợp chảy nửa cống):

211 QQQ j

i +=+

[ ]2/311

12/311

11 )()(****2*3/2 ++−

++− −−−= j

sj

ij

ij

i hhhhBgQ µ

)(**2*** 111

12

++−

+ −= ji

ji

ji hhghBQ µ ; .61.0=µ

Ký hiệu h, độ mở của cống.

3.1.2 Mô hình hai chiều trong vùng ngập

Dòng chảy hai chiều trong vùng bãi ngập được mô tả bằng phương trình

sóng khuyếch tán hai chiều:

- Phương trình liên tục:

qth

yvh

xuh

=∂∂

+∂∂

+∂∂

(3.3)

- Phương trình động lượng theo phương x và theo phương y:

0)SxZ(g

yuv

xuu

tu

fx =+∂∂

+∂∂

+∂∂

+∂∂

(3.4)

0)SxZ(g

yvv

xvu

tv

fy =+∂∂

+∂∂

+∂∂

+∂∂

(3.5)

Khi bỏ qua thành phần gia tốc theo xấp xỉ của sóng khuyếch tán thì phương

trình động lượng theo phương Ox và theo phương Oy trở thành:

 

31  

fxx0 SSxh

−=∂∂

(3.6)

fyy0 SSyh

−=∂∂

(3.7)

- Độ dốc ma sát được xác định theo phương trình Manning theo phương Ox

và theo phương Oy:

3/42

2

fx RAQQn

S = và 3/42

2

fy RAQQn

S = (3.8)

Trong đó: h = độ sâu.

z = cao độ mực nước.

vx và vy = các thành phần vận tốc theo phương Ox và Oy.

t = thời gian.

g = gia tốc trọng trường.

Sox và Soy = độ dốc đáy theo phương Ox và Oy.

Sfx và Sfy = thành phần độ dốc ma sát theo phương Ox và Oy.

nfx và nfy = hệ số Manning theo phương Ox và Oy.

3.1.3 Ghép nối mô hình một chiều và hai chiều

Kết nối giữa mô hình dòng chảy một chiều trong hệ thống sông và mô hình

dòng chảy hai chiều trong vùng ngập.

Mô hình một chiều dòng chảy trong sông và mô hình hai chiều dòng chảy

trong vùng ngập được liên kết qua sự trao đổi dòng chảy vùng ngập và dòng chảy

Hình 4. Liên kết mô hình 1 chiều và 2 chiều

 

32  

trong sông. Dựa trên cơ sở nguyên tắc liên tục và trao đổi dòng chảy trong sông và

vùng ngập lụt thông qua điều kiện biên trong dưới dạng công trình như bờ sông, đê

bao, đập tràn… trên cơ sở lý thuyết được thể hiện trong công trình nghiên cứu.

Mô hình 1 chiều dòng chảy trong sông và mô hình chảy tràn được kết nối

dựa trên phương trình trao đổi nước giữa sông và ô lưới.

tOIVV tttl

tl ∆−+= +++ )( 111

Trong đó:

Vl: thể tích nước trong ô tại thời điểm t+1 hoặc t, phụ thuộc vào mực nước.

I: dòng chảy từ đoạn sông vào ô lưới gần kề.

O: dòng chảy từ ô lưới ra đoạn sông gần kề.

Dựa theo công thức đập tràn đỉnh rộng, dòng chảy vào hoặc ra ô lưới được

tính theo công thức sau:

LhhscI wrbf ∆−= 2/3)( nếu wr hh > và fpr hh >

LhhscO wfpbf ∆−= 2/3)( nếu wfp hh > và rfp hh >

Trong đó:

cf: hệ số lưu lượng.

hfp: mực nước trong khu ngập.

∆L: chiều dài đoạn sông.

hr: mực nước trong sông.

hw: cao trình bờ.

sb: hệ số dòng chảy ngập.

3.2 YÊU CẦU CỦA MÔ HÌNH

3.2.1 Yêu cầu về mô phỏng

Miền tính được mô phỏng là các ô lưới hình vuông có kích thước như nhau,

mỗi ô lưới được đánh số thứ tự từ trái sang phải, từ trên xuống dưới. Ô lưới chia

càng nhỏ thì độ phân giải càng cao, mô phỏng càng sát với thực tế. Tuy nhiên ô lưới

càng nhỏ thì sô lượng ô lưới càng lớn khi đó số lượng phép tính quá lớn dẫn đến

tình trạng tràn bộ nhớ trong quá trình tính toán.

 

33  

Các công trình được mô phỏng theo biên của các ô, sông suối được mô

phỏng theo các đường gấp khúc đi qua trung tâm của các ô. Vì vậy ô lưới càng nhỏ

thì mô phỏng công trình và sông suối càng chính xác. Chiều rộng của sông lớn nhất

không được lớn hơn kích thước của ô nên cần xác định kích thước ô lưới phù hợp

để đảm bảo số lượng ô lưới không quá nhiều, sông suối nằm trọn trong ô lưới và có

độ phân giải phù hợp để đảm bảo độ chính xác cho mô phỏng công trình, mô phỏng

sông. Hệ thống ô lưới được bao hết cả vùng có khả năng ngập dùng để diễn toán

ngập lụt. Các ô lưới được tạo liên kết hệ thống với các ô lưới xung quanh thông qua

số thứ tự của ô lưới đã được đánh dấu. Các công trình như đường giao thông, đê

được tạo liên kết công trình để xác định lượng nước tràn bờ giữa các ô lưới, đánh

giá tác động của công trình đến diễn toán ngập lụt. Cao độ ô lưới được tính toán từ

bản đồ địa hình, mỗi ô lưới được xác định một trị số cao độ nền của ô được tính từ

cao độ nền địa hình. Hệ số nhám ô lưới được xác định vào điều kiện lớp phủ và thổ

nhưỡng bề mặt của vùng diễn toán ngập lụt. Ngoài tạo liên kết hệ thống ô lưới còn

phải tạo liên kết sông với ô lưới mà sông chảy qua, đối với các ô lưới này hệ số

nhám được xác định là hệ số nhám trung bình của lòng sông và địa hình được xác

định trên cơ sở số liệu mặt cắt ngang. Tổng cao trình đáy sông và độ sâu bằng cao

trình nền của ô lưới có sông chảy qua nên sau sau khi tính toán các đặc trưng của

mặt cắt thì cần phải kiểm tra lại.

3.2.2 Yêu cầu về số liệu

Địa hình nền ảnh hưởng rất lớn đến diễn toán ngập lụt nên số liệu địa hình sử

dụng trong mô hình càng chi tiết càng tốt. Bản đồ địa hình có thể sử dụng là bản đồ

giấy, tuy nhiên loại bản đồ này rất bất tiện khi sử dụng. Để thuận tiện tính toán số

liệu địa hình thì bản đồ địa hình cần được số hóa và có thuộc tính cao độ của đường

bình đồ và điểm cao độ. Tạo thêm các lớp về lưới tính và số ô lưới trên bản đồ số để

dễ dàng biên tập, xử lý và tính toán. Mỗi ô lưới nên có ít nhất một điểm cao độ và

giá trị cao độ nền ô lưới được tính trung bình của các điểm trong ô, các ô lưới

không có điểm cao độ thì được nội suy từ các ô lưới lân cận.

 

34  

Số liệu mặt cắt đo đạc được dẫn cao độ với hệ cao độ và tọa độ thống nhất

với bản đồ địa hình nền. Số liệu mặt cắt sông càng nhiều thì càng tốt, tuy nhiên vì

điều kiện kinh tế không thể đo mặt cắt ngang nhiều vì vậy để đảm bảo độ chính xác

của trong quá trình diễn toán ngập lụt thì cần đo mặt cắt tại những vị sông cong,

sông co thắt hoặc mở rộng đột ngột, những đoạn sông có thay đổi nhiều về các yếu

tố thủy lực. Mỗi ô lưới có sông chảy qua đều phải tính toán mặt cắt, tuy nhiên

không phải ô lưới nào cũng có mặt cắt được đo vì vậy các ô lưới không được đo

mặt cắt thì được nội suy và ngoại suy từ số liệu mặt cắt thực đo. Các số liệu mặt cắt

nội suy và ngoại suy sau khi tính toán thì được kiểm tra tính hợp lý với cao độ của

bản đồ địa hình nền.

Số liệu Khí tượng Thủy văn dùng để kiểm định mô hình là số liệu của một

trận mưa lũ quan trắc đồng bộ. Để mô phỏng đúng với thực tế, ngoài các trạm Thủy

văn đang sử dụng cần phải bổ sung thêm các trạm mới, khống chế tất cả các nhánh

sông gây ngập lụt cho hạ lưu. Các số liệu quan trắc đều được chỉnh biên tại Đài Khí

tượng Thủy văn khu vực Nam Trung Bộ, đảm bảo số liệu sử dụng là chính xác, theo

đúng quy trình quy phạm của ngành Khí tượng Thủy văn. Các số liệu đo đồng bộ

trên lưu vực sông Cái Nha Trang gồm lưu lượng của sông Thác Ngựa, sông Chò,

sông Suối Dầu, số liệu thủy triều tại cầu Bình Tân, cầu Trần Phú, số liệu mực nước

kiểm tra tại 5 trạm mực nước từ biên trên xuống biên dưới. Các trạm mực nước

kiểm tra được bố trí trên, dưới Quốc lộ 1 và đường sắt, bên trái và phải đường 23/10

vì đây là các công trình ảnh hưởng nhiều đến diễn toán ngập lụt ở hạ lưu.

Số liệu khí tượng, thủy văn, hải văn dùng để chạy cho các kịch bản ngập

được thống kê và tính theo các tần suất thiết kế là 1%, 3%, 5%, 10%. Các số liệu

thống kê để tính tần suất càng dài thì càng tốt, đối với lưu vực sông Cái Nha Trang

sử dụng số liệu thống kê của trạm Khí tượng Nha Trang, trạm Thủy văn Đồng

Trăng và điểm đo mưa Khánh Vĩnh. Vì sông đổ ra biển nên biên dưới của mô hình

cần phải tính toán số liệu mực nước triều ứng với các kịch bản ngập. Số liệu triều

của các mô hình dự báo đều tính theo “0” Hải đồ nên phải chuyển cao độ số liệu

mực nước triều cùng hệ cao độ với bản đồ địa hình nền.

 

35  

CHƯƠNG 4

ỨNG DỤNG MÔ HÌNH HDM XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT HẠ LƯU

SÔNG CÁI NHA TRANG

4.1 TÍNH TOÁN SỐ LIỆU ĐẦU VÀO

4.1.1 Tính toán số liệu địa hình

* Địa hình

Dữ liệu địa hình là dữ liệu rất quan trọng của mô hình thủy lực, số lượng tính

toán rất lớn, đòi hỏi độ chính xác cao. Dữ liệu địa hình của lưu vực sông Cái Nha

Trang được tính toán từ bản đồ tỷ lệ 1/10.000 hệ tọa độ VN 2000 do Bộ Tài nguyên

Môi trường xây dựng năm 2006 bằng công nghệ hàng không và được lưu ở dạng

Microstation. Trên lưu vực sông Cái Nha Trang thu thập bản đồ dùng để tính số liệu

địa hình gồm có 46 xã, phường, thị trấn, tập trung ở huyện Diên Khánh, Cam Lâm

và thành phố Nha Trang. Bản đồ được lưu thành các mảnh theo các xã riêng biệt, xã

ít nhất có 1 mảnh bản đồ, xã nhiều nhất có 12 mảnh bản đồ. Để có dữ liệu địa hình

cho lưu vực sông Cái Nha Trang thì cần phải chuyển đổi và ghép các mảnh bản đồ

thành bản đồ lưu vực hoàn chỉnh bao gồm các lớp thông tin là đường bình đồ, giao

thông, sông suối, điểm cao độ và tên địa danh. Đã dùng phần mềm MapInfo 11.0 để

chuyển đổi bản đồ từ Microstation sang MapInfo, hệ quy chiếu và hệ tọa độ VN

2000 - Khánh Hòa múi 3.

Cao độ địa hình đầu vào của mô hình là cao độ của các ô lưới, các cao độ

này được tính từ bản đồ địa hình trên. Từ các đường bình đồ và các điểm cao độ

trên bản đồ tính toán được cao độ của các ô lưới. Các điểm cao độ và các đường

bình đồ đều chưa được cấy các giá trị, sau khi chuyển đổi từ bản đồ gốc ở dạng

Microstation bản đồ mới chỉ ở dạng số, chưa có thuộc tính về cao độ. Để tính toán

cao độ ô lưới được dễ dàng và xử lý kết quả chạy mô hình sau này thì cần phải gán

cao độ cho các đường bình đồ và điểm cao độ. Các đường bình đồ sau khi gán cao

độ dược chuyển thành các điểm bằng phần mềm Vertical Maper 3.0 dùng để tính

toán số liệu đầu vào và xử lý kết quả đầu ra của mô hình. Các điểm cao độ được cập

nhật tọa độ tự động bằng phần mềm MapInfo 11.0.

 

36  

Ngoài ra do bản đồ địa hình được xây dựng từ năm 2006, sau 7 năm đã có sự

thay đổi ở một số vùng phía tây thành phố Nha Trang do xây dựng các công trình.

Việc đô thị hóa của thành phố đã xây dựng nhiều khu đô thị, kéo theo đó là việc san

lấp mặt bằng để xây dựng công trình đã ảnh hưởng đến ngập cục bộ của các vùng

này. Các khu đô thị được cập nhật thay đổi cao độ nền so với trước đây là khu đô

thị Phước Long, Mỹ Gia, Vĩnh Điềm Trung, Nam Sông Cái, tăng cao độ nền thêm

từ 1,5 - 2,0m. Những thay đổi cao độ địa hình tại các khu đô thị được cập nhật bổ

sung trên nền bản đồ địa hình và sử dụng để tính toán số liệu đầu vào cho mô hình.

Hình 5. Miền tính mô hình HDM

* Mặt cắt

Các mặt cắt được đo tại vị trí sông cong, lòng sông bị biến đổi nhiều, có sự

thay đổi về thủy lực. Trên lưu vực sông Cái Nha Trang được bố trí 32 mặt cắt

ngang, trong đó 3 mặt cắt trùng với trạm đo lưu lượng, 4 mặt cắt trùng với trạm đo

 

37  

mực nước kiểm tra và 2 mặt cắt tại cửa ra trùng với trạm đo thủy triều. Mặt cắt được

dẫn cao độ Quốc gia, đã được kiểm tra thẩm định và kế thừa từ dự án “Lập bản đồ

lưu vực sông Dinh Ninh Hòa và sông Cái Nha Trang” do Đài Khí tượng Thủy văn

khu vực Nam Trung Bộ thực hiện năm 2010.

Các mặt cắt ngang sông được bố trí trên sông Thác Ngựa, sông Chò, sông

Cái, sông Suối Dầu và sông Quán Trường trên lưu vực sông Cái Nha Trang. Ngoài

ra còn xác định thêm các mặt cắt ở mương Bầu Sấu, sông Tháo và sông Tắc để mô

phỏng phù hợp với thực tế. Ngập lụt ở vùng hạ lưu do sông Cái Nha Trang và sông

Suối Dầu gây ra vì vậy mặt cắt của trên các sông này có vai trò rất quan trọng trong

mô hình, đối với mương Bầu Sấu, sông Tháo và sông Tắc không gây ngập lụt

nhưng lại ảnh hưởng rất nhiều đến quá trình thoát lũ.

Hình 6. Sơ đồ thủy lực mô hình HDM

Các số liệu mặt cắt đo từ năm 2010, đến nay tại một số đoạn sông đã có sự

thay đổi của việc xây dựng các công trình thủy lợi. Xác định vị trí thay đổi do xây

dựng kè ở khu vực thị trấn Diên Khánh và thành phố Nha Trang để đo lại mặt cắt

ngang. Vùng hạ lưu sông Cái Nha Trang có 03 mặt cắt được đo lại và đo thêm 02

mặt cắt vào giữa năm 2013 để kịp thời cập nhật sự thay đổi. Ngoài ra do dự án

chỉnh trị sông Tắc và sông Quán Trường đã xây dựng kè 2 bờ bằng đá hộc với mặt

 

38  

cắt được mở rộng gấp khoảng 3 lần trước đây và cao trình bờ sông được nâng cao

gấp khoảng 2 lần. Sông được chỉnh trị ngắn và thẳng hơn trước đã tăng khả năng

thoát lũ cho phía tây thành phố Nha Trang. Những thay đổi do chỉnh trị sông Tắc và

sông Quán Trường được cập nhật dựa trên hồ sơ thiết kế thi công và bản đồ quy

hoạch của dự án này (hình 42 - phụ lục).

Hình 7. Tính toán các yếu tố mặt cắt ngang

Hình 8. Phân bố các mặt cắt ngang trên hệ thống sông Cái Nha Trang

Mỗi mặt cắt ngang được tính toán các yếu tố về độ sâu, cao trình đáy sông,

chiều ngang sông ứng với các mức độ sâu khác nhau, hệ số nhám lòng sông. Mặt

 

39  

cắt ngang tính cho từng ô lưới có sông chảy qua, đối với ô lưới không được đo mặt

cắt thì nội suy và ngoại suy từ các ô lưới có số liệu đo.

* Số liệu công trình

Các công trình giao thông thủy lợi ảnh hưởng đến diễn biến ngập lụt ở hạ lưu

vì vậy cần phải nhập dữ liệu công trình vào mô phỏng ngập lụt. Dữ liệu công trình

bao gồm cao độ của đường giao thông, đập tràn, thông số của cống ngầm…. Các dữ

liệu này được đo đạc ở ngoài thực địa, hồ sơ kỹ thuật các công trình và trên bản đồ số

hóa. Các công trình được mô phỏng theo đường biên của các ô lưới, cao độ công

trình sẽ quyết định đến việc lượng nước tràn từ ô này sang ô khác. Cao độ của một

đường giao thông trên thực tế ở các đoạn đường khác nhau không cùng một trị số, số

điểm cao độ của đường giao thông trên bản đồ là không nhiều, chính vì vậy cần phải

bổ sung thêm cao độ từ các hồ sơ kỹ thuật xây dựng và điều tra khảo sát thực địa.

Các công trình ảnh hưởng đến quá trình ngập lụt hạ lưu sông Cái Nha Trang

bao gồm đường Quốc lộ 1A, đường sắt, đường 23 tháng 10. Các đường liên huyện,

liên xã và đường làng ít ảnh hưởng, có những đoạn đường không ảnh hưởng đến

quá trình ngập lụt. Những đường và đoạn đường không ảnh hưởng đến ngập lụt là

những đường và đoạn đường có cao trình thấp hơn cao độ vùng đất hai bên đường.

Các con đường ảnh hưởng nhiều đến ngập lụt hạ lưu sông Cái Nha Trang có cao

trình từ 4,5 đến 5,0 m và cao hơn vùng đất hai bên đường từ 0,5 đến 2,5 m. Đường

Quốc lộ 1A và đường sắt chạy theo hướng bắc - nam nên ảnh hưởng rất nhiều đến

thoát lũ hạ lưu, gây ngập lụt sâu về phía thượng lưu các con đường này. Đối với

đường 23 tháng 10 ảnh hưởng đến việc trao đổi nước giữa sông Cái Nha Trang và

sông Quán Trường. Trên các con đường này có nhiều cầu cống bắc qua các kênh,

mương và sông nhỏ, đáng chú nhất là cầu Lùng trên Quốc lộ 1A không bắc qua

sông mà qua một cái hồ nhỏ và có ảnh hưởng rất nhiều đến quá trình thoát lũ hạ lưu

sông Cái Nha Trang. Khi lũ trên sông Cái lớn hơn sông Suối Dầu thì lượng nước

trên sông Cái tràn chảy ngược vào sông Suối Dầu khiến mực nước phía tây nam thị

trấn Diên Khánh dâng cao lúc đó sẽ có lượng nước đáng kể qua cầu Lùng xuống

phía hạ lưu đường Quốc lộ 1A và nhập vào sông Quán Trường. Các cầu lớn khác ít

 

40  

ảnh hưởng đến quá trình ngập lụt hạ lưu sông Cái Nha Trang như cầu Phú Cốc, cầu

Sông Cái, cầu Suối Cát, cầu Hà Dừa, cầu Vĩnh Phương, cầu Bình Tân và cầu Trần

Phú vì các cầu này có các mố cầu nằm trên hai bờ, các yếu tố thủy lực ảnh hưởng

không đáng kể đến lưu lượng chảy qua chân cầu. Ngoài cầu Lùng còn có cầu khác

ảnh hưởng nhiều đến ngập lụt hạ lưu sông Cái Nha Trang đó là cầu tràn sông Cái,

làm cản trở dòng chảy. Hạ lưu sông Cái Nha Trang có hai công trình thủy lợi ảnh

hưởng đến ngập lụt đó là đập ngăn mặn Vĩnh Phương và đập Suối Cát, đây là hai

đập tràn. Đập Suối Cát nằm trên sông Suối Dầu ảnh hưởng đến phân phối lưu lượng

giữa sông Suối Dầu và sông Quán Trường, đập ngăn mặn Vĩnh Phương làm chậm

quá trình thoát lũ trên sông Cái. Tuy nhiên trong quá trình khảo sát đã đặt mặt cắt

tại vị trí các tuyến đập nên mức độ ảnh hưởng của các đập cũng đã có trong tài liệu

mặt cắt ngang, mặt khác trên đập Suối Cát có nhiều cửa mở khi lũ về và đập Vĩnh

Phương được làm bằng đá xếp, nước chảy được qua thân đập.

+ Mô phỏng công trình hiện trạng

Hình 9. Mô phỏng sông suối và công trình trên miền tính

Để xây dựng dữ liệu công trình cần phải xác định cao độ của từng đoạn

đường giao thông và mô phỏng trên hệ thống lưới tính. Các công trình được mô

Mô phỏng sông suối

Mô phỏng công trình giao thông

 

41  

phỏng theo biên của các ô lưới, liên kết công trình được xác định giữa các ô lưới

liền kề nhau theo quy luật ô lưới đó với ô lưới phía trước, phía phải, phía sau và

phía trái. Quá trình liên kết công trình được thực hiên ở tất cả các ô lưới, nếu giữa

các ô không có liên kết công trình thì cao độ công trình được xác định là “0”, nếu có

liên kết công trình thì cao độ được xác định bằng cao độ của đoạn công trình đó. Tất

cả các cao độ này được quy đổi thống nhất sang cao độ Quốc gia.

Giữa hai ô lưới vừa có liên kết công trình, vừa có sông chảy qua thì cần phải

xác định đặc điểm của công trình bắc qua sông. Nếu đó là cống hoặc cầu làm ảnh

hưởng đến mặt cắt ngang sông thì sẽ gây ảnh hưởng nhiều đến diễn biến dòng chảy

trong sông, nếu là cầu không ảnh hưởng đến mặt cắt ngang sông thì không mô

phỏng, lúc đó dòng chảy qua cầu như dòng chảy trong sông tự nhiên. Khác với mô

phỏng công trình, sông được mô phỏng theo trung tâm các ô lưới, các nhánh sông

cách nhau ít nhất một ô lưới, trừ các ô lưới chéo nhau.

+ Chia lưới ô vuông

Sau khi chuyển đổi định dạng bản đồ và hệ tọa độ, tiến hành chia lưới ô

vuông. Đối với sông Cái Nha Trang đã chia lưới với kích thước 300 x 300m khống

chế toàn bộ vùng có khả năng ngập bao gồm 2250 ô lưới. Việc chia ô lưới được căn

cứ trên cơ sở xác định sơ bộ vùng có khả năng ngập để xác định phạm vi vùng chia

ô lưới. Ngoài ra việc chia ô lưới còn căn cứ vào yêu cầu mô phỏng của mô hình để

xác định kích thước ô lưới cho phù hợp.

Sử dụng bản đồ địa hình để tính toán cao độ các ô lưới, đánh số ô lưới, cập

nhật số ô và kinh vĩ độ của trọng tâm các ô. Các ô liên kết với nhau theo một trật tự

nhất định, để tạo dữ liệu đầu vào cho mô hình cần phải tạo liên kết hệ thống. Việc

tạo liên kết hệ thống theo cách thủ công mất rất nhiều thời gian và dễ bị nhầm lẫn,

để khắc phục dự án đã mô phỏng lưới ô vuông theo ma trận hai chiều và lập chương

trình để tạo liên kết bằng ngôn ngữ lập trình Fortran. Mỗi ô lưới được tạo liên kết

với ô lưới phía trước, phía phải, phía sau và phía trái, đối với các ô ở biên thì phía

nào giáp biên thì được liên kết với ô số “0”. Việc đánh số các ô theo một quy luật

nhất định, các số sử dụng là số tự nhiên được bắt đầu bằng 1. Chia ô lưới là bước

 

42  

đầu tiên của việc tạo số liệu địa hình cho mô hình, ảnh hưởng tới tất cả các quá trình

tính toán sau này.

Các thông tin cần xác định với một ô lưới bao gồm: liên kết hệ thống, liên

kết công trình, cao độ ô lưới, cao độ mốc so với mặt chuẩn, kinh độ, vĩ độ và hệ số

nhám. Để xác định các thông tin này cần đến sự hỗ trợ của phần mềm MapInfo 11.0

và ngôn ngữ lập trình Fortran (hình 43 - phụ lục).

Tọa độ trọng tâm ô được xác định rất nhanh bằng phần mềm MapInfo 11.0,

tuy nhiên trước đó cần phải gán thuộc tính số ô lưới cho nó. Hệ tọa độ của bản đồ

sử dụng trong dự án là hệ VN - 2000 của Việt Nam sử dụng nội bộ, không có sẵn

trên MapInfo. Để cập nhật tọa độ trọng tâm ô lưới với hệ tọa độ VN - 2000 thì cần

phải chạy chương trình chuyển đổi hệ tọa độ trong MapInfo và trước đó phải cập

nhật hệ này vào trong hệ thống. Việc ứng dụng các công nghệ tin học trên sẽ tạo ra

bộ số liệu địa hình chính xác, giảm bớt thời gian và công sức tính thủ công.

Hình 10. Chia lưới và đánh số trên bản đồ

4.1.2 Tính toán số liệu quan trắc đồng bộ

Số liệu đầu vào trên sông Cái Nha Trang được quan trắc đồng bộ từ 7h00 ngày

29 tháng 10 đến 13h00 ngày 13 tháng 11 năm 2010. Số liệu biên trên gồm lưu lượng

tại trạm Sông Chò trên sông Chò, trạm Thác Ngựa trên sông Thác Ngựa và trạm Suối

 

43  

Cát trên sông Suối Dầu. Số liệu biên dưới là mực nước triều tại cầu Trần Phú trên

sông Cái Nha Trang và cầu Bình Tân trên sông Quán Trường.

Các số liệu quan trắc đồng bộ được biên tập để tạo số liệu đầu vào cho mô

hình HDM, là cơ sở để hiệu chỉnh mô hình. Ngoài các trạm đo xác định dữ liệu đầu

vào của mô hình ở trên còn có các trạm mực nước kiểm tra. Vùng hạ lưu sông Cái

Nha Trang được bố trí 5 trạm đo mực nước có thời gian quan trắc đồng thời với các

trạm đầu vào trên dùng để kiểm tra kết quả hiệu chỉnh thông số của mô hình.

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1 13 25 37 49 61 73 85 97 109 121 133 145 157 169 181 193 205 217 229

Sông Chò

Thác Ngựa

Suối Cát

Hình 11. Đường quá trình lưu lượng đồng bộ sông Cái Nha Trang

Hình 12. Đường quá trình mực nước triều đồng bộ cửa sông Cái

m3/s

giờ

cm

 

44  

4.1.3 Tính toán số liệu cho các kịch bản ngập

* Số liệu mưa

Số liệu mưa sử dụng để tính toán bao gồm các trạm đo mưa trên lưu vực

sông Cái Nha Trang gồm các trạm sau: trạm Đồng Trăng, Nha Trang, Khánh Vĩnh.

Các trạm mưa này dùng để mô phỏng lượng mưa thêm vào khu giữa trong mô hình

hình thủy lực HDM. Các trạm này có thời gian quan trắc từ năm 1977 đến nay,

trong đó có trạm Nha Trang là trạm khí tượng cấp I có số liệu từng giờ, hai trạm còn

lại có liệu đo thời đoạn 12 giờ.

Trên sông lưu vực sông Cái Nha Trang qua phân tích chuỗi số liệu quan trắc

thì những trận lũ gây lên ngập lụt với thời gian mưa phổ biến từ 4 ngày đến 5 ngày.

Vì vậy lượng mưa để tính toán tần suất xây dựng bản đồ ngập lụt được chọn là

lượng mưa 5 ngày. Kết quả tính toán tần suất tại các trạm như sau:

Bảng 3. Lượng mưa 5 ngày lớn nhất ứng với tần suất thiết kế

Đơn vị: mm

Tần suất

Trạm 1% 3% 5% 10%

Đồng Trăng 778 624 553 456

Nha Trang 919 735 649 531

Khánh Vĩnh 656 572 530 470

+ Trạm Đồng Trăng

Tổng lượng mưa từ ngày 30/10 - 3/11/2010 là 749mm thu phóng ứng tần

suất 1%, 3% với hệ số thu phóng K1%=1,03871; K3%=0,83311.

Tổng lượng mưa ngày từ 7 - 11/11/1981 là 486mm thu phóng ứng tần suất

5%, 10% với hệ số thu phóng K5%=1,13786, K10%=0,93827.

+ Trạm Nha Trang

Tổng lượng mưa từ ngày 30/10 - 3/11/2010 là 1029mm thu phóng ứng tần

suất 1%, 3% với hệ số thu phóng K1%=1,11969; K3%=1,4.

 

45  

Tổng lượng mưa ngày từ 7 - 11/11/1981 là 651mm thu phóng ứng tần suất

5%, 10% với hệ số thu phóng K5%= 1,00308; K10%=1,22598 .

+ Trạm Khánh Vĩnh

Tổng lượng mưa từ ngày 30/10 - 3/11/2010 là 544mm thu phóng ứng tần

suất 1%, 3% với hệ số thu phóng K1%=1,20588; K3%=1,05147.

Tổng lượng mưa ngày từ 11 - 15/12/2005 là 531mm thu phóng ứng tần suất

5% với hệ số thu phóng K5%= 0,99811.

Tổng lượng mưa ngày từ 11 - 15/12/2005 là 469mm thu phóng ứng tần suất

10% với hệ số thu phóng K10%= 1,00213.

* Số liệu lưu lượng

Biên lưu lượng đầu vào của mô hình HDM là nhánh sông Thác Ngựa, sông

Chò và sông Suối Dầu. Tuy nhiên trên lưu vực sông Cái Nha Trang chỉ có trạm

thủy văn Đồng Trăng là trạm cơ bản có số liệu quan trắc dài, đủ điều kiện để tính

tần suất cho kịch bản ngập lụt. Với các hình thế thời tiết gây mưa lũ lớn thì sự phân

bố mưa tương đối đều trên toàn lưu vực, do đặc điểm địa hình, thổ nhưỡng và thảm

phủ thực vật biến đổi không nhiều ở các nhánh sông nên lớp dòng chảy của sông

Thác Ngựa, sông Chò và sông Suối Dầu biến đổi không nhiều. Do đó lưu lượng chủ

yếu của các nhánh sông và trên sông chính chủ yếu phụ thuộc vào diện tích lưu vực.

Vì vậy lưu lượng đầu vào của kịch bản ngập của các trạm đầu vào trên được thu

phóng theo diện tích lưu vực của đường quá trình lũ thiết kế tại trạm Thủy văn

Đồng Trăng. Từ đỉnh lũ lớn nhất năm của trạm Đồng Trăng, tính tần suất và lựa

chọn các trận lũ điển hình có đỉnh gần với tần suất thiết kế để thu phóng.

Bảng 4. Tần suất các yếu tố các trạm thủy văn lưu vực sông Cái Nha Trang

Yếu tố P%

1% 3% 5% 10%

Q Đồng Trăng (m3/s) 4074 3485 3195 2778

H Đồng Trăng (cm) 1465 1413 1384 1337

H Diên An (cm) 726 706 695 676

 

46  

Quá trình lưu lượng 1% và 3% được thu phóng từ trận lũ lớn nhất năm 2003,

lưu lượng 3320m3/s, hệ số thu phóng K1% = 1,23, K3% = 1,05. Quá trình lưu lượng

5% được thu phóng từ trận lũ lớn nhất năm 2009, lưu lượng 3130m3/s, hệ số K5% =

1,02. Quá trình lũ 10% được thu phóng từ trận lũ lớn nhất năm 1998, lưu lượng

2870m3/s, hệ số K10% = 0,97.

Hình 13. Đường quá trình lưu lượng đầu vào tần suất 1%

Hình 14. Đường quá trình lưu lượng đầu vào tần suất 3%

 

47  

Hình 15. Đường quá trình lưu lượng đầu vào tần suất 5%

Hình 16. Đường quá trình lưu lượng đầu vào tần suất 10%

* Số liệu thủy triều

Theo lý thuyết trình bày phần trên ta tính toán cho tần suất mực nước triều

lớn nhất năm cho trạm Cầu Bình Tân, Cầu Trần Phú. Từ chuỗi số liệu mực nước lớn

nhất từ năm 1977 - nay tính toán được theo phương trình tương quan kết quả tính

toán tần suất mực nước triều cho các trạm ứng với tần suất 1%, 3%, 5%, 10%.

 

48  

Bảng 5. Mực nước triều ứng với các tần suất thiết kế

Tần suấtTrạm 1% 3% 5% 10%

Cầu Trần Phú (m) 1,49 1,41 1,37 1,31

Cầu Bình Tân (m) 1,39 1,32 1,29 1,23

Chọn các con triều có mực nước lớn nhất gần với giá trị tần suất nhất để thu

phóng. Số liệu sau khi tính toán được là đường quá trình triều thiết kế từng giờ được

đưa vào biên dưới của mô hình HDM.

Hình 17. Mực nước triều theo các tần suất thiết kế

4.2 HIỆU CHỈNH MÔ HÌNH

Quá trình mô phỏng ngập lụt được tính toán theo các phương trình toán lý, trong mỗi phương trình có hệ số để điều chỉnh cho từng khu vực cụ thể. Để kết quả mô phỏng sát với thực tế thì cần phải có một bộ thông số chuẩn, bộ thông số này là tối ưu cho lưu vực cần nghiên cứu. Các thông số tối ưu này là các hệ số của các phương trình toán lý trên. Đối với quá trình ngập lụt thì thông số cần chỉnh là hệ số nhám của lòng sông và bãi tràn. Tùy thuộc vào điều kiện cụ thể của vùng ngập và đoạn sông mà các hệ số nhám lòng sông, bãi tràn của các ô lưới có thể khác nhau.

 

49  

4.2.1 Lựa chọn thông số ban đầu

Đối với sông Cái Nha Trang, hệ số nhám của đoạn sông có bờ kè ở thị trấn Diên Khánh được lấy trung bình loại 11 của Paverlopxki (bảng 9 - phụ lục) và loại 3 của M.F. Xripnut (bảng 10 - phụ lục). Vì đoạn sông này mới kè bờ phải mới kè bằng đất, đang được gia cố cẩn thận, bờ trái là lòng sông tự nhiên có cây loại nhỏ mọc, lòng sông bãi bồi. Đoạn kè từ cầu Hà Ra đến cầu Trần Phú được kè bằng bê tông rất chắc chắn nên hệ số nhám nhỏ và được lấy là loại 3 của Paverlopxki, tuy nhiên đoạn sông này mới chỉ kè bờ phải, còn bờ trái là khu dân cư với bờ sông nhiều vật chất của bờ làm cản trở dòng chảy vì vậy hệ số nhám bờ trái được lấy theo loại 5 của M.F. Xripnut. Dự án chỉnh trị sông Quán Trường được kè 2 bờ bằng đá hộc, vì vậy hệ số nhám hai bờ được lấy theo loại 10 của Paverlopxki, tuy nhiên lòng sông có nhiều có nhiều hố, rãnh và kết cấu bằng đất nên hệ số nhám lòng sông lớn hơn và được lấy theo loại 2 của M.F. Xripnut. Đối với các đoạn sông tự nhiên hệ số nhám được lấy trung bình của loại 2 và 3 của M.F. Xripnut vì vùng hạ lưu sông Cái Nha Trang là sông trung bình, dòng chảy không ổn định, dòng sông tương đối sạch trong điều kiện bình thường, uốn khúc với một số nét không đều đặn của mặt đáy (có bãi cạn, nhiều chỗ có đá).

Các bãi tràn, vùng đồng bằng ngập lụt, khu dân cư có nhiều trảng cây cỏ, cây

bụi, lúa và mía. Hệ số nhám bãi tràn hầu hết các ô lưới được xác định là 0,072, hệ

số nhám này được lấy cho các ô lưới ở vị trí tương ứng. Các hệ số nhám sau khi xác

định thì chạy thử mô hình HDM, sau khi chạy mô hình tiến hành so sánh số liệu đo

đạc đồng bộ và kết quả tại các trạm kiểm tra. Nếu kết quả kiểm tra chưa đạt yêu cầu

tại vùng nào thì điều chỉnh hệ số nhám tại vùng đó, quá trình tối ưu hóa bằng

phương pháp thử sai này được tiến hành nhiều lần đến khi được bộ thông số của mô

hình đạt yêu cầu.

4.2.2 Mục tiêu hiệu chỉnh

Hiệu chỉnh thông số mô hình nhằm xác định thông số mô hình để cho đường

tính toán phù hợp với đường thực đo. Việc hiệu chỉnh thông số mô hình được tiến

hành theo phương pháp thử sai theo 2 hàm mục tiêu: (1) Cực tiểu hóa sai số mực

nước đỉnh lũ; (2) Cực tiểu hóa sai số đường quá trình mực nước.

 

50  

Mức độ phù hợp giữa các kết quả tính toán và thực đo có thể được đánh giá

theo tiêu chuẩn của WMO. Theo tiêu chuẩn này, độ hữu hiệu của mô hình được

đánh giá bằng chỉ tiêu R2 xác định như sau:

Trong đó: yi là giá trị thực đo thứ i

y'i là giá trị tính toán thứ i

là giá trị thực đo trung bình

Tiêu chuẩn đánh giá như sau:

Bảng 6. Đánh giá chỉ tiêu R2 của WMO

Chỉ tiêu Mức Loại

R2

40 - 65% Đạt65 - 85% Khá

> 85% Tốt4.2.3 Chạy mô hình toán

Thời gian diễn toán quá trình lũ đối với các sông là 231 giờ, thời gian để mô

hình ổn định là 50 giờ, từ giờ thứ 0 đến giờ thứ 49, trong thời gian này đặt chế độ

cho mô hình không in kết quả đầu ra. Thời gian bắt đầu chạy cho các trận lũ là từ

giờ thứ 50 đến hết, thời gian diễn toán ở các lưu vực sông tùy thuộc và đặc điểm

của từng trận lũ.

Các sản phẩm đầu ra của mô hình thủy lực hai chiều HDM có 4 sản phẩm

bao gồm kiểm tra số liệu đầu vào (địa hình, mặt cắt, lưu lượng và mực nước triều),

độ sâu ngập từng giờ tại các ô lưới, độ sâu ngập lớn nhất tại các ô lưới và quá trình

lũ tại các ô lưới kiểm tra.

Trên lưu vực sông Cái Nha Trang đặt 9 ô lưới kiểm tra tại các vị trí có sự

thay đổi nhiều về thủy lực và bị ảnh hưởng nhiều bởi các công trình. Các ô lưới

kiểm tra bao gồm các ô lưới 550, 1153, 1097, 886, 894, 1196, 1646, 1313, 1716

tương ứng với các trạm thủy văn TV-1, TV-2, TV-3, TV-4, TV-5, TV-6, TV-7, TV-

8, TV-9. Đường tính toán của mô hình được lấy từ các ô lưới kiểm tra, đường quá

 

51  

trình thực đo được lấy tại các trạm quan trắc mực nước đồng bộ, các trạm này được

đặt tại một số mặt cắt ngang của dự án. Trên lưu vực sông Cái Nha Trang lấy các ô

lưới kiểm tra: ô 1153 trùng với mặt cắt số 9, ô 1097 trùng với mặt cắt số 11, ô 1313

trùng với mặt sắt số 27, ô 1716 trùng với mặt cắt số 29, ô 550 trùng với mặt cắt số 6

và trạm thủy văn Đồng Trăng. Các quá trình lũ tính toán từ mô hình thủy lực hai

chiều HDM bao gồm quá trình lưu lượng - Q (m3/s) và quá trình mực nước - H (m).

Hình 18: Các ô lưới kiểm tra giữa tính toán với thực đo sông Cái Nha Trang

4.2.4 Kết quả tối ưu hóa mô hình

Các trạm kiểm tra quan trắc mực nước sông trong trận lũ đồng bộ để hiệu

chỉnh bộ thông số mô hình. Sau khi tối ưu bộ thông số, tiến hành kiểm tra lại giá trị

mực nước tính toán và thực đo tại các trạm vùng hạ lưu sông Cái Nha Trang gồm:

- Mặt cắt số 6 tại trạm Thủy văn Đồng Trăng.

- Mặt cắt số 9 thuộc thôn Thanh Minh xã Diên Lạc huyện Diên Khánh.

- Mặt cắt số 11 thuộc thôn Phú Ân Nam xã Diên An huyện Diên Khánh.

- Mặt cắt số 27 thuộc thôn Vĩnh Điềm Thượng xã Vĩnh Hiệp TP Nha Trang.

- Mặt cắt số 29 thuộc tổ 3 phường Phước Hải thành phố Nha Trang.

Ô lưới kiểm

550

1153 1097 1313

1716

 

52  

Bảng 7. Kết quả kiểm định theo chỉ tiêu R2

STT Trạm Chỉ tiêu R2 Đạt loại

1 Mặt cắt số 9 91,7% Tốt

2 Mặt cắt số 11 89,7% Tốt

3 Mặt cắt số 27 54,7% Đạt

4 Mặt cắt số 29 66,3% Khá

5 Trạm Đồng Trăng 87,1% Tốt

Hình 19. Đường tính toán và thực đo mặt cắt số 9

Hình 20. Đường tính toán và thực đo mặt cắt số 11

 

53  

Hình 21. Đường tính toán và thực đo mặt cắt số 27

Hình 22. Đường tính toán và thực đo mặt cắt số 29

Hình 23. Đường tính toán và thực đo trạm thủy văn Đồng Trăng

 

54  

Các trạm kiểm tra được bố trí tại các vùng đại diện của vùng ngập, phản ánh

tính chất ngập của vùng đó và ảnh hưởng của các công trình giao thông thủy lợi, địa

hình đến diến toán ngập lụt. Trên đường quá trình tính toán và thực đo tại các trạm

đều sát và phù hợp với nhau. Chỉ tiêu đánh giá R2 tại các trạm đạt từ 54,7% đến

91,7%, hầu hết chất lượng đánh giá đều đạt khá và tốt. Nhìn chung các trạm phía trên

sông Cái có mực nước thực đo cao hơn mực nước tính toán và có chất lượng mô

phỏng tốt hơn trên sông Quán Trường.

4.3 KIỂM ĐỊNH MÔ HÌNH

4.3.1 Số liệu kiểm định

Sau khi tối ưu bộ thông số, để kiểm tra mức độ tin cậy thì cần phải kiểm định

với bộ số liệu độc lập. Số liệu để kiểm định là các vết lũ điều tra vùng hạ lưu sông

Cái Nha Trang năm 2010 của trận lũ lớn nhất năm 2009. Trận lũ điều tra là trận lũ

lịch sử trên sông Cái Nha Trang, có diện ngập lớn nên xác định được nhiều vết lũ ở

nhiều vị trí khác nhau. Các vết lũ đều được định vị bằng máy GPS cầm tay, dẫn cao

độ Quốc gia bằng máy thủy chuẩn SOKIA của Nhật Bản. Hệ thống các vết lũ được

dẫn từ các mốc cao độ cơ sở (hạng IV), vị trí các vết còn mới và lưu trên các công

trình xây dựng như nhà cửa, tường bao, cột điện, chùa chiền. Các vết lũ sau khi điều

tra được đưa lên bản đồ số và số hóa các thuộc tính về cao trình và độ sâu để dễ so

sánh với kết quả ngập lụt chạy từ mô hình thủy lực HDM.

Hệ thống các vết lũ được điều tra trong vùng có khả năng ngập vùng hạ lưu

sông và ven sông Cái Nha Trang, các vết lũ chủ yếu ở phía đông huyện Diên Khánh

và phía tây Thành phố Nha Trang. Các vết lũ được xác định các thông tin trên phiếu

điều tra bao gồm tên vị trí, địa chỉ, tọa độ, sơ họa và mô tả mức độ ngập với nền

nhà, nền ruộng, nền vườn, nền đường. Các vết lũ được xác định thông tin từ những

người dân sống trong vùng ngập lụt, vết lũ cần điều tra xảy ra gần với thời gian tiến

hành điều tra (1 năm) nên thông tin cung cấp từ người dân có mức độ tin cậy cao.

Các vết lũ được số hóa và kiểm tra sự phù hợp với bản đồ địa hình tỷ lệ 1/10.000 hệ

tọa độ VN 2000 là bản đồ nền được sử dụng để xây dựng bản đồ ngập lụt.

 

55  

Hình 24. Bản đồ vị trí vết lũ hạ lưu sông Cái Nha Trang

Hình 25. Vết lũ điều tra

Số liệu tính toán của mô hình được xác định từ bản đồ ngập lụt, trên bản đồ

ngập xác định thời điểm ngập sâu nhất và so sánh độ sâu ngập của các vết lũ điều

 

56  

tra. Tuy nhiên mức độ ngập sâu tính từ mô hình là độ sâu ngập so với đồng hoặc

vườn vì các cao độ nền trên bản đồ chủ yếu là cao độ của các đồng ruộng và vườn,

nên khi so sánh độ sâu ngập với đường hoặc nền nhà thì cần phải tính toán chênh

lệch của công trình với cao trình ruộng vườn xung quanh.

4. 3.2 Kết quả kiểm định

Trận lũ năm 2009, đỉnh lũ trên sông Cái Nha Trang tại trạm Đồng Trăng là

13,44 m, đây là trận lũ lịch sử có vùng ngập và độ sâu ngập lớn. Kiểm tra kết quả

vết lũ điều tra năm 2009 và kết quả đầu ra từ mô hình HDM với số liệu của trận

mưa lũ đó cho thấy các giá trị điều tra chênh lệch với khoảng tính toán từ 3,9 - 20,8

cm. Sai số giữa thực đo và tính toán có xu hướng giảm về phía hạ lưu do địa hình về

hạ lưu biến đổi ít hơn vùng thượng lưu, chế độ dòng chảy vùng hạ lưu là dòng chảy

tầng, phù hợp với các điều kiện và phương pháp giải trong hệ phương trình Saint -

Venant và phương trình khuếch tán. Chênh lệch giữa mực nước tính toán và mực

nước thực đo của số liệu kiểm định tương đối nhỏ. Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định

mô hình HDM được sử dụng từ hai bộ số liệu độc lập cho kết quả tốt. Vì vậy bộ

thông số của mô hình HDM đủ tin cậy để sử dụng diễn toán ngập lụt vùng hạ lưu

sông Cái Nha Trang ứng với các tần suất mưa lũ thiết kế 1%, 3%, 5% và 10%.

Sử dụng số liệu địa hình, mặt cắt, công trình và hệ số nhám sau khi hiệu

chỉnh và kiểm định mô hình HDM, thay các chuỗi số liệu mưa, lưu lượng, mực

nước triều của hiệu chỉnh và kiểm định bằng chuỗi số liệu ứng với các tần suất thiết

kể để diễn toán ngập lụt, xây dựng bản đồ ngập ứng với các kịch bản 1%, 3%, 5%

và 10%. Tạo bản đồ ngập từng giờ của các kịch bản ngập với sự trợ giúp của phần

mềm Surfer 7.0 và ngôn ngữ lập trình Fortran. Mô hình tính toán cho cao trình mặt

nước của các ô lưới, để tính toán độ sâu ngập học viên đã sử dụng các điểm cao độ

địa hình xử lý ở trên và lập trình chương trình xử lý trên Fortran 90 để tính toán độ

sâu ngập tại từng điểm sau đó dùng phần mềm Surfer 7.0 để nội suy các đường

đẳng ngập, làm mịn sản phẩm của mô hình HDM. Các bản đồ ngập được xuất từ

phần mềm Surfer 7.0 để sử dụng.

 

57  

Bảng 8. Kết quả kiểm tra vết lũ năm 2009 với sản phẩm mô hình HDM

STT Vị trí Địa chỉ Kinh độ (m) Vĩ độ (m)Mực nước (m)

Điều tra Tính toán 1 Nguyễn Quý Phát Tổ 4, Vĩnh Thái, Nha Trang 598917 1354703 3.047 2.935 2 Nguyễn Đức Thanh Tổ 11, Vĩnh Trung, Nha Trang 595322 1355363 5.427 5.346 3 Lê Xây Tổ 15, Vĩnh Trung, Nha Trang 596067 1356204 4.921 4.800 4 Nguyễn Văn Ngộ Thôn Đông, Vĩnh Phương, Nha Trang 597889 1357421 4.205 4.031 5 Phan Nhung Thôn Ngọc Thảo, Ngọc Hiệp, Nha Trang 601707 1356279 1.687 1.757 6 Phạm Văn Lượng Tổ 10, Ngọc Hiệp, Nha Trang 601387 1355646 1.795 1.916 7 Nguyễn Văn Thật Thôn Xuân Lạc, Vĩnh Ngọc, Nha Trang 598983 1357494 3.325 3.141 8 Nguyễn Văn Mỹ Thôn Phú Nông, Vĩnh Ngọc, Nha Trang 599858 1356826 3.039 2.975 9 Trần Thị Đậm Thôn Phú Ving, Vĩnh Thạnh, Nha Trang 598705 1356783 3.948 3.844 10 Nguyễn Xuân Hưng Tổ 5, Vĩnh Ngọc, Nha Trang 599328 1355675 3.467 3.314 11 Nguyễn Anh Dũng Tổ 10, Vĩnh Ngọc, Nha Trang 599260 1356125 3.427 3.319 12 Võ Thị Hồng Sương Tổ 9, Vĩnh Hiệp, Nha Trang 598887 1355165 3.333 3.272 13 Nguyễn Thị phương Tổ 7, Vĩnh Hiệp, Nha Trang 598647 1355430 4.573 4.469 14 Lê Văn Nghĩa Tổ 8, Vĩnh Hiệp, Nha Trang 598581 1355842 3.884 3.713 15 Nguyễn Thị Kim Nhung Tổ 3, Vĩnh Hiệp, Nha Trang 597316 1356262 4.585 4.429 16 Đỗ Thị Nẻo Phú Ân 1, Diên An, Diên Khánh 593381 1356162 6.394 6.212 17 Nguyễn Thị Rơi Thôn 4, Diên Phú, Diên Khánh 593719 1356606 6.143 5.935 18 Nguyễn Văn Xuân Thôn 2, Diên Phú, Diên Khánh 594924 1357258 5.118 5.035 19 Nguyễn Tại Tổ 10, TT Diên Khánh, Diên Khánh 593114 1356523 6.855 6.764

 

58  

20 Nguyễn Thị Mường Thôn Trung 1, Diên Điền, Diên Khánh 592992 1357159 5.631 5.585 21 Phạm Lánh Thôn Trung 1, Diên Điền, Diên Khánh 592574 1357580 5.575 5.438 22 Nguyễn Thị Yến Tổ 15, TT Diên Khánh, Diên Khánh 591410 1356401 7.145 6.956 23 Nguyễn Thị Được An Ninh, Diên An, Diên Khánh 593624 1353793 6.152 5.920 24 Huỳnh Thị Hoài Phước Trạch, Diên Toàn, Diên Khánh 592508 1353911 6.491 6.394 25 Nguyễn Văn Tú Tổ 1, TT Diên Khánh, Diên Khánh 591477 1355665 7.569 7.422 26 Nguyễn Xuân Nguyền Tổ 2, TT Diên Khánh, Diên Khánh 592243 1355767 7.243 7.182 27 Phan Đông Thành Tổ 5, TT Diên Khánh, Diên Khánh 592479 1355586 6.63 6.591 28 Trần Trung Trường Thạnh, Diên Thạnh, Diên Khánh 590831 1355351 7.864 7.767 29 Nguyễn Thị Tẩu Trường Lạc, Diên Lạc, Diên Khánh 590374 1355354 7.626 7.504 30 Lê Nhâm Phú Khánh, Diên Thạnh, Diên Khánh 591351 1354985 7.485 7.591 31 Võ Thị Kim Thoa Hội Phước, Diên Bình, Diên Khánh 588758 1353538 7.965 7.898 32 Anh Quý Thanh Minh, Diên Lạc, Diên Khánh 589012 1355615 7.439 7.316 33 Lê Xuân Hiệp Thanh Minh, Diên Lạc, Diên Khánh 588987 1355151 7.919 7.815 34 Hoa Lý Quang Thạnh, Diên Hoà, Diên Khánh 587761 1354870 8.879 8.743 35 Huỳnh Thị Bé Thôn Phò Thiện, Diên Phước, Diên Khánh 586729 1355648 9.253 9.144 36 Lưu Văn Quế Thôn 2, Diên Đồng, Diên Khánh 581747 1359010 14.027 13.922 37 Ngô Đình Quốc Xuân Trung, Diên Xuân, Diên Khánh 579165 1362634 18.308 18.247 38 Phạm Anh Vũ Xuân Trung, Diên Xuân, Diên Khánh 579070 1363174 19.223 19.180 39 Nguyễn Chúc Xuân Tây, Diên Xuân, Diên Khánh 578046 1363573 19.793 19.645 40 Trần Thị Hòa Phước Bình, Phước Đồng, Nha Trang 598840 1350239 1.434 1.354

 

59  

4.4 KẾT QUẢ XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT

4.4.1 Đặc điểm ngập lụt hạ lưu sông Cái Nha Trang

Vùng ngập lụt hạ lưu sông Cái Nha Trang bao gồm hầu hết vùng đồng bằng

của huyện Diên Khánh và ngoại thành Nha Trang. Ngoài ra nhánh sông Chò còn

gây ngập lụt lớn tại thôn Khánh Xuân xã Diên Lâm. Vùng nội thành Nha Trang hầu

như không bị ảnh hưởng ngập lụt của lũ sông Cái mà chỉ ảnh hưởng ngập úng do

mưa lớn gây ra. Vùng ngập sâu nhất là xã Diên Thạnh, Diên Toàn và Diên Lạc của

huyện Diên Khánh. Diện ngập và độ sâu thay đổi theo các kịch bản, các hình dưới

đây thể hiện độ ngập sâu lớn nhất ứng với các tần suất lũ thiết kế.

Hình 26. Mức độ ngập lớn nhất ứng với tần suất 1%

Các công trình nâng cao độ nền ở các khu đô thị mới chủ yếu ảnh hưởng đến

độ sâu ngập lụt cục bộ ở các khu này. Các công trình này đã giảm độ sâu ngập lụt ở

khu đô thị Nam Sông Cái, Vĩnh Điềm Trung, Mỹ Gia và Phước Long. Ngoài ra các

khu đô thị Nam Sông Cái và Mỹ Gia còn ảnh hưởng đến tốc độ, lượng nước tràn lũ

sang các khu vực lân cận. Các công trình xây dựng khu đô thị này không ảnh hưởng

đến diễn biến ngập lụt một cách hệ thống như các công trình thủy lợi.

 

 

60  

Hình 27. Mức độ ngập lớn nhất ứng với tần suất 3%

Hình 28. Mức độ ngập lớn nhất ứng với tần suất 5%

Công trình kè sông Cái ở thị trấn Diên Khánh làm đoạn sông thẳng hơn và hệ

số nhám nhỏ hơn nên đã tăng khả năng thoát lũ ở thượng lưu công trình do đó làm

giảm mức độ ngập ở thượng lưu nhưng tăng mức độ ngập ở hạ lưu. Tuy nhiên tác

dụng của công trình nhỏ, chủ yếu làm giảm diện ngập ở xã Diên Lạc. Tác động của

 

 

 

61  

kè sông Cái đoạn từ cầu Hà Ra đến cầu Trần Phú đã làm tăng khả năng thoát lũ, đặc

biệt là các trận lũ lớn. Độ sâu và diện ngập lụt ở các khu vực gần đường sắt giảm

đáng kể. Tuy nhiên với các trận lũ nhỏ thì tác động của công trình này không nhiều.

Ngoài ra sự giảm mức độ ngập ở các khu vực này còn chịu sự tác động của công

trình chỉnh trị sông Quán Trường. Công trình này đã làm giảm mức độ ngập ở phía

tây thành phố Nha Trang đáng kể. Thể hiện rõ nhất là phía dưới đường Phong Châu.

Ngoài ra công trình chỉnh trị sông Quán Trường tăng khả năng thoát lũ qua cửa

Bình Tân, nên một lượng nước đáng kể chảy tràn và nhập vào sông Tháo chảy sang

sông Quán Trường, làm giảm mức độ ngập ở khu vực gần cầu đường sắt.

Hình 29. Mức độ ngập lớn nhất ứng với tần suất 10%

Dưới tác động của các công trình, đặc biệt là công trình chỉnh trị sông Quán

Trường đã làm giảm đáng kể mức độ ngập lụt vùng cửa biển ở hạ lưu sông Cái Nha

Trang. Công trình này kết hợp với công trình kè bờ từ cầu Hà Ra đến cầu Trần Phú

làm tăng lượng dòng chảy trong sông và giảm mức độ ngập lụt. Tuy nhiên công

trình sau khi xây dựng sẽ làm tăng tốc độ dòng chảy do đó sẽ gây tác động lớn đến

các công trình ven sông, trên sông.

Lũ lịch sử trên sông Cái Nha Trang mới đạt tần suất 10%, các tần suất 1%,

3% và 5% chưa từng xảy ra. Với tần suất ngập 10%, ở hạ lưu sông Cái Nha Trang

 

 

62  

có diện ngập và độ sâu lớn. Các tuyến đường giao thông hầu hết đều bị ngập, chỉ trừ

có đường Quốc lộ 1, đường sắt Bắc Nam và đường Cầu Lùng - Khánh Lê, đây là

các tuyến đường cao hơn cao độ nền xung quanh từ 1,5 - 3 m. Do ảnh hưởng của

công trình giao, mặt nước lũ phía trên và dưới Quốc lộ 1, đường sắt chênh lệch từ

0,5 đến 1,0m, hai bên đường 23/10 và Cầu Lùng - Khánh Lê chênh lệch từ 0,2 đến

0,5m. Đối với mức lũ cao hơn tần suất 10% thì hầu hết tuyến đường 23/10 bị ngập,

chỉ cho đầu đường và cuối đường trong khoảng 2 km và các đoạn có cống chảy qua,

cao trình mặt đường cao là không bị ngập.

4.4.2 Ứng dụng bản đồ ngập lụt

Bản đồ ngập lụt được ứng dụng chủ yếu trong công tác phòng chống lũ lụt ở

địa phương. Trên cơ sở các kịch bản ngập Ban chỉ huy Phòng chống lụt bão (BCH

PCLB) các địa phương xây dựng kế hoạch, phương án di dời, cứu hộ sát với thực tế,

hiệu quả và tiết kiệm. Các sở ban ngành của tỉnh dựa trên các kịch bản ngập để có

những quy hoạch về vùng sản xuất, khu công nghiệp, nuôi trồng nông sản, thủy sản,

khu đô thị, khu dân cư và các công trình công cộng khác. Ngành giao thông dựa vào

bản đồ ngập để có quy hoạch về tuyến đường và cao trình đảm bảo yêu cầu kỹ

thuật. Ngành thủy lợi có căn cứ trong thiết kế, thi công các công trình chỉnh trị

sông, xây dựng bờ kè, các tuyến kênh mương, quy mô và cao trình của tuyến đập ở

thượng lưu các sông.

Từ kết quả xây dựng bản đồ ngập, Ủy ban Nhân dân (UBND) tỉnh Khánh

Hòa, huyện Diên Khánh và thành phố Nha Trang có chiến lược định hướng phát

triển kinh tế xã hội của tỉnh. Bản đồ cũng hỗ trợ cho UBND các cấp có sự chỉ đạo

và điều hành kịp thời khi có lũ lụt xảy ra. Bản đồ và phần mềm hỗ trợ sau khi xây

dựng và cập nhật hàng năm đều được chuyển giao cho UBND các xã, huyện, thành

phố trong vùng ngập. Bàn giao sản phẩm ngập cho các sở, ban, ngành của tỉnh, đặc

biệt là thường trực BCH PCLB tỉnh. Trên cơ sở về diện và độ sâu ngập để xây dựng

các tuyến di dời và cứu hộ phù hợp cho vùng hạ lưu sông Cái Nha Trang.

Bản đồ ngập lụt hạ lưu sông Cái Nha Trang xây dựng chi tiết đến từng thôn,

xóm, thể hiện rõ các công trình, địa hình và địa vật trên bản đồ ngập. Các bản đồ chi

 

63  

tiết với độ phân giải cao này không chỉ hữu ích cho các cấp chính quyền mà còn đối

với từng người dân và hộ gia đình. Người dân sử dụng bản đồ chi tiết có thể biết

được mức độ ngập của vùng xung quanh nhà ở, căn cứ cao độ nền nhà so với vùng

xung quanh để xác định mức độ ngập so với nền nhà để có kế hoạch di dời và bảo

vệ tài sản. Sản phẩm này đến với người dân giúp phát huy cao hiệu quả của phương

án “4 tại chỗ” trong PCLB đồng thời nâng cao ý thức, nhận thức cộng đồng trong

phòng chống thiên tai trong đó có lũ lụt.

Bản đồ ngập được xuất thành bản đồ độ phân giải cao và phân giải thấp, tích

hợp các bản đồ ngập trong chương trình để cài đặt và sử dụng trên máy tính. Bản đồ

phân giải thấp cho cái nhìn tổng quan về vùng ngập, bản đồ độ phân giải cao cho

biết độ ngập rất chi tiết. Quá trình ngập được diễn toàn và tích hợp từng giờ trong

chương trình, giúp cung cấp nhiều thông tin về đợt lũ lụt.

Hình 30. Bàn đồ ngập chi tiết vùng hạ lưu sông Cái Nha Trang

4.4.3 Chương trình cảnh báo ngập lụt

Chương trình cảnh báo ngập lụt được xây dựng trên ngôn ngữ lập trình

Visual Studio 2010 là ngôn ngữ được hệ điều hành hỗ trợ rất nhiều. Giao diện của

chương trình đẹp và thân thiện với người sử dụng. Chương trình tích hợp các bản đồ

ngập, các công cụ để hỗ trợ để kết nối bản đồ ngập, các công cụ khác để hỗ trợ

Trường học

Nhà dân Nghĩa trang

Cao độ nền

 

64  

trong điều hành, quyết định của công tác PCLB. Trong chương trình tích hợp các

hình thế thời tiết gây mưa lũ lớn cho lưu vực sông Cái Nha Trang nhằm kéo dài thời

gian dự kiến cho việc cảnh báo ngập lụt. Xây dựng các phương pháp dự báo đỉnh lũ

cho trạm thủy văn Diên An là một trạm ở hạ lưu sông Cái Nha Trang từ số liệu

mưa, mực nước tại trạm thủy văn Đồng Trăng và xả của hồ Suối Trầu. Thiết lập kết

nối dự báo mực nước đỉnh lũ của trạm thủy văn Diên An với các kịch bản ngập 1%,

3%, 5% và 10% đã được xây dựng. Các bản đồ ngập của các kịch bản thể hiện độ

sâu và diện ngập theo thời gian, sự biến động theo thời gian được thể hiện trong bản

đồ ngập độ phân giải thấp. Bản đồ độ phân giải thấp cho biết mực độ và diễn biến

ngập lụt của toàn vùng. Để biết độ ngập sâu cụ thể thì kết nối với bản đồ ngập lụt độ

phân giải cao. Trên bản đồ này, người sử dụng biết được mực độ ngập chi tiết ở

từng thôn, xóm, khu dân cư tại thời điểm bất kỳ của quá trình ngập lụt.

Chương trình còn tích hợp nhiều công cụ khác như định độ sâu ngập theo

màu, đường cứu hộ và phương án di dời khi có lũ, định vị vùng ngập. Chương trình

đã được đóng gói, cài đặt và chạy thử cho BCH PCLB tỉnh Khánh Hòa, huyện Diện

Khánh, TP. Nha Trang và các xã trong vùng ngập.

Hình 31. Cảnh báo hình thế thời tiết gây mưa lũ lớn

 

65  

Hình 32. Bản đồ ngập lụt độ phân giải thấp

Hình 33. Kết nối với bản đồ ngập lụt độ phân giải cao

 

66  

Hình 34. Bản đồ di dời và cứu hộ hạ lưu sông Cái Nha Trang

Hình 35. Phương án sơ tán và di dời

 

67  

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Với đề tài “Ứng dụng mô hình thủy lực một và hai chiều kết hợp HDM xây

dựng bản đồ ngập lụt hạ lưu sông Cái Nha Trang”, luận văn đã đạt được một số kết

quả, rút ra một số kết luận và kiến nghị sau:

1. Tổng hợp điều kiện địa lý tự nhiên, dân sinh, kinh tế xã hội trên lưu vực

sông Cái Nha Trang. Thu thập các tài liệu địa hình, mặt cắt, số liệu khí tượng, thủy

văn và hải văn lưu vực sông phục vụ xây dựng bản đồ ngập lụt.

2. Tính toán số liệu đầu vào cho mô hình thủy lực HDM, chạy hiệu chỉnh bộ

thông số với trận lũ đồng bộ đo năm 2010. Kiểm định bộ thông số của mô hình với

các vết lũ năm 2009 tương ứng với tần suất lũ 10% tại trạm Thủy văn Đồng Trăng.

3. Xây dựng bản đồ ngập lụt ứng với tần suất lũ 1%, 3%, 5% và 10% cho

vùng hạ lưu sông Cái Nha Trang. Mô phỏng diễn biến ngập lụt theo thời gian, tạo

bản đồ ngập lụt và tích hợp chương trình sử dụng.

4. Ứng dụng các phần mềm của GIS và ngôn ngữ lập trình hỗ trợ tính toán số

liệu đầu vào và xử lý kết quả đầu ra của mô hình HDM.

5. Mô hình HDM được lập trình trên ngôn ngữ Fortran, là một ngôn ngữ

mạnh, thời gian tính toán nhanh, chính xác, xử lý được khối lượng số liệu và phép

tính. Tuy nhiên giao diện của mô hình là MS-DOS nên chưa kết nối và chưa được

hỗ trợ của GIS nên các công đoạn tính toán số liệu đầu vào bằng phương pháp thủ

công còn nhiều. Để sử dụng tốt mô hình thì người sử dụng ngoài kỹ năng về ứng

dụng mô hình toán còn cần phải có các kỹ năng về sử dụng các phần mềm của GIS

và ngôn ngữ lập trình hỗ trợ.

6. Mô hình HDM chạy trên lưới ô vuông nên các công trình và sông mô

phỏng theo đường gấp khúc vì vậy những đoạn sông, đường có độ cong lớn và lưới

chia lớn thì việc mô phỏng ít sát với thực tế so với các mô hình khác. Để phát triển

mô hình và nâng cao mức độ mô phỏng thì nên xây dựng mô hình có cấu trúc lưới

lồng. Trong những ô vuông lớn có thể chia thành các ô vuông nhỏ hơn, đầu vào của

các ô vuông trong được lấy từ các ô lớn lân cận.

 

68  

7. Các điểm cao độ của địa hình vẫn còn thưa, để nâng cao độ chính xác của

các mô hình thủy lực hai chiều thì cần phải bổ sung thêm các điểm cao độ. Đối với

vùng có tốc độ đô thị hóa mạnh, có sự thay đổi lớn về địa hình thì cần thường xuyên

cập nhật. Ngoài ra sự thay đổi của các công trình giao thông thủy lợi cũng cần cập

nhật thường xuyên để nâng cao độ chính xác của bản đồ ngập lụt.

8. Mô hình HDM là mô hình kết hợp 1 và 2 chiều nên việc mô phỏng sát với

thực tế hơn các mô hình chạy 1 và 2 chiều độc lập. Mô hình mô phỏng được nhiều

loại công trình, kể cả các công trình phức tạp.

9. Sản phẩm bản đồ ngập lụt hỗ trợ rất lớn trong công tác PCLB, là cơ sở để

quy hoạch các công trình giao thông thủy lợi. Xu hướng phát triển trong dự báo

thủy văn không chỉ dừng lại ở việc dự báo mức nước tại các trạm mà còn dự báo

ngập lụt thời gian thực. Vì vậy cần phải phát triển thêm nhiều mô hình diễn toán

ngập lụt 2 chiều, có sự hỗ trợ nhiều của GIS để giảm thời gian tính toán số liệu địa

hình, tự động hóa trong giải mã và tính toán số liệu khí tượng thủy văn và hải văn

để giảm thời gian tính toán số liệu đầu vào, cải thiện tốc độ tính toán hoặc xây dựng

trên hệ máy tính bó song song để giảm thời gian tính toán trong mô hình HDM.

 

69  

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tài liệu Tiếng Việt

1. Cục thống kê tỉnh Khánh Hòa, 2010. Niên giám thống kê tỉnh Khánh Hòa

2009. Nhà xuất bản thống kê.

2. Nguyễn Đăng Hội, Kuznetsov A.N, 2009. “Đặc điểm địa hình và vai trò của

nó trong việc hình thành và phát triển thảm thực vật VQG Bidoup - Núi Bà”.

Tuyển tập báo cáo Hội nghị Sinh thái và Tài nguyên sinh vật lần thứ 3,

22/10/2009 - Viên ST&TNSV - Viện KH&CN Việt Nam.

3. Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Bình Định (2009). Đề tài: “Xây dựng bản

đồ nguy cơ ngập lụt tỉnh Bình Định”.

4. Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Bình Thuận (2004). Đề tài: “Xây dựng

phương án dự báo và phân vùng nguy cơ ngập lụt sông Cái - Sông Cà Ty

tỉnh Bình Thuận”.

5. Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tỉnh Khánh Hòa (2011). Dự án:

“Lập bản đồ ngập lụt lưu vực sông Dinh Ninh Hòa và sông Cái Nha Trang”.

Tài liệu Tiếng Anh

6. Claus Skotner, Anders Klinting, Hans Christian Ammentorp, 2004. “MIKE

FLOOD WATCH - Managing Real - Time Forecasting”. DHI Water &

Environment, Denmark.

7. DHI (2007), MIKE FLOOD User Manual.

 

70  

PHỤ LỤC

 

Hình 36. Các điểm cao độ và đường bình đồ sau khi được gán cao độ

 

Hình 37. Chuyển đường bình đồ thành điểm cao độ

 

Hình 38. Cập nhật tọa độ tự động hệ tọa độ VN 2000 cho các điểm cao độ

 

71  

 

Hình 39. Hệ thống đường giao thông sông Cái Nha Trang

TẦN SUẤT LƯỢNG MƯA 5 NGÀY LỚN NHẤT NĂM TRẠM NHA TRANG

0.01

%

0.05

%0.

1%

0.2%

0.3%

0.5%

1.0%

1.5%

2.0%

3.0%

5.0%

10.0

%

20.0

%25

.0%

30.0

%

40.0

%

50.0

%

60.0

%

70.0

%75

.0%

80.0

%85

.0%

90.0

%

95.0

%

97.0

%

99.0

%

99.9

%

100%

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

1700

P(%)

Mư

a m

ax (m

m)

Dạng đường: PEARSON IIIĐộ dài chuỗi số: 34Trị trung bình: 296Trị số Cv: 0.60Trị số Cs: 1.80

P(%) 0.01% 0.1% 0.5% 1% 3% 5% 10% 20% 50%Rp(mm) 1677 1300 1034 919 735 649 531 411 246

Hình 40. Tần suất mưa 5 ngày lớn nhất trạm khí tượng Nha Trang

 

72  

TẦN SUẤT LƯỢNG MƯA 5 NGÀY LỚN NHẤT NĂM TRẠM ĐỒNG TRĂNG

0.01

%

0.05

%

0.1%

0.2%

0.3%

0.5%

1.0%

1.5%

2.0%

3.0%

5.0%

10.0

%

20.0

%25

.0%

30.0

%

40.0

%

50.0

%

60.0

%

70.0

%75

.0%

80.0

%85

.0%

90.0

%

95.0

%

97.0

%

99.0

%

99.9

%

100%

050

100150200250300350400450500550600650700750800850900950

10001050110011501200125013001350140014501500

P(%)

Mư

a m

ax (m

m)

Dạng đường: PEARSON IIIĐộ dài chuỗi số: 34Trị trung bình: 276Trị số Cv: 0.50Trị số Cs: 2.04

P(%) 0.01% 0.1% 0.5% 1% 3% 5% 10% 20% 50%Rp(mm) 1424 1101 875 778 624 553 456 360 233

Hình 41. Tần suất mưa 5 ngày lớn nhất trạm thủy văn Đồng Trăng

TẦN SUẤT LƯỢNG MƯA 5 NGÀY LỚN NHẤT NĂM TRẠM KHÁNH VĨNH

0.01

%

0.05

%

0.1%

0.2%

0.3%

0.5%

1.0%

1.5%

2.0%

3.0%

5.0%

10.0

%

20.0

%25

.0%

30.0

%

40.0

%

50.0

%

60.0

%

70.0

%75

.0%

80.0

%85

.0%

90.0

%

95.0

%

97.0

%

99.0

%

99.9

%

100%

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

750

800

850

900

950

1000

P(%)

Mư

a m

ax (m

m)

Dạng đường: PEARSON IIIĐộ dài chuỗi số: 34Trị trung bình: 311Trị số Cv: 0.38Trị số Cs: 0.81

P(%) 0.01% 0.1% 0.5% 1% 3% 5% 10% 20% 50%Rp(mm) 968 818 706 656 572 530 470 404 295

Hình 42. Tần suất mưa 5 ngày lớn nhất điểm đo mưa Khánh Vĩnh

 

73  

TẦN SUẤT LƯU LƯỢNG LỚN NHẤT NĂM TRẠM ĐỒNG TRĂNG

0.01

%

0.05

%0.

1%0.

2%0.

3%0.

5%

1.0%

1.5%

2.0%

3.0%

5.0%

10.0

%

20.0

%25

.0%

30.0

%

40.0

%

50.0

%

60.0

%

70.0

%75

.0%

80.0

%85

.0%

90.0

%

95.0

%

97.0

%

99.0

%

99.9

%

100%

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

5500

6000

P(%)

Q(m

3 /s)

Dạng đường: PEARSON IIIĐộ dài chuỗi số: 27Trị trung bình: 1692Trị số Cv: 0.48Trị số Cs: 0.86

P(%) 0.01% 0.1% 0.5% 1% 3% 5% 10% 20% 36% 81%Qp(m3/s) 6277 5213 4427 4074 3485 3195 2778 2319 1872 976

Hình 43. Tần suất lưu lượng trạm Đồng Trăng

TẦN SUẤT MỰC NƯỚC TRIỀU LỚN NHẤT NĂM TẠI TRẦN PHÚ

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

1.10

1.20

1.30

1.40

1.50

1.60

1.70

P(%)

H(m

) Dạng đường: PEARSON IIIĐộ dài chuỗi số: 35Trị trung bình: 1Trị số Cv: 0.12Trị số Cs: 0.35

P(%) 0.01% 0.1% 0.5% 1% 3% 5% 10% 20% 50%Hp(cm) 1.75 1.63 1.53 1.49 1.41 1.37 1.31 1.24 1.12

Hình 44. Tần suất mực nước triều vịnh Nha Trang

 

74  

Hình 45. Bản đồ dự án chỉnh trị sông Tắc - sông Quán Trường

 

75  

Hình 46: Code chương trình hỗ trợ trên Fortran

Bảng 9. Hệ số nhám Maning của lòng dẫn nhân tạo (Paverlopxki)

STT Tính chất thành bờ n

1 Mặt ngoài rất trơn, mặt có tráng men hoặc đánh vecni. 0,009

2 Bản được bào rất kỹ và đặt rất cẩn thận. Mặt trát xi măng nguyên chất.

0,01

3 Mặt trát xi măng rất tốt (1/3 cát), ống sứ, ống sắt, ống gang sạch (mới). Mặt bản được bào kỹ.

0,011

4 Mặt bản chưa bào, đặt cẩn thận. Ống dẫn nước làm việc trong điều kiện tiêu chuẩn, không có dấu vết rõ ràng về những vết khớp, ống tháo nước rất sạch, công trình bê tông rất tốt.

0,012

5 Bản xây khá tốt, công trình xây gạch rất tốt. Ống tháo nước làm việc trong điều kiện tiêu chuẩn, ống dẫn nước hơi bị bẩn.

0,013

6 Ống bị bẩn (ống dẫn và ống tháo), kênh máng bằng bê tông trong điều kiện trung bình.

0,014

 

76  

7 Bản xây bằng gạch loại trung bình, mặt lát bằng đá, điều kiện trung bình, đường tháo nước rất bị bẩn, vải buồm đặt theo các thang của bản gỗ.

0,015

8 Bản xây bằng đá hộc tốt, bản cũ xây bằng gạch (đã bị hư). Công trình bê tông tương đối thô. Nham thạch rất trơn, được thi công cẩn thận.

0,017

9 Kênh máng phủ bằng tầng đất bùn đầy, ổn định: kênh máng bằng hoàng thổ chắc và cuội nhỏ chắc, có phủ lên một tầng bùn mỏng liên tục.

0,018

10

Bản xây bằng đá hộc trung bình, mặt phủ bằng cuôi tròn. Kênh máng đào hoàn toàn giữa nham thạch. Kênh máng bằng hoàng thổ, đá cuội chắc, đất chắc phủ bằng một tầng bùn mỏng (ở trạng thái tiêu chuẩn).

0,020

11

Kênh máng bằng đất sét chặt, kênh máng bằng hoàng thổ, đá cuội; đất phủ bằng một tầng bùn mỏng, không chặt (có nơi bị nứt vỡ); kênh máng bằng đất ở tình trạng giữ gìn và sửa chữa khá hơn tình trạng trung bình.

0,0225

12

Bản xây khô tốt, kênh máng lớn bằng đất ở điều kiện giữ gìn, sửa chữa trung bình, kênh máng nhỏ ở điều kiện tốt. Lòng sông ở tình trạng khá (lòng sông nhỏ và sạch, thẳng, chảy tự do, không có lở bờ và hố sâu)

0,025

13 Kênh máng bằng đất: loại to trong điều kiện giữ gìn, sửa chữa kém hơn điều kiện trung bình, kênh nhỏ trong điều kiện trung bình.

0,0275

14 Kênh máng bằng đất trong điều kiện tương đối kém (có cỏ rêu, đá cuội ở đáy kênh), có cỏ mọc nhiều kéo dài, bờ lở. Dòng sông tình hình khá.

0,030

15 Kênh máng ở tình trạng rất xấu (có mặt cắt méo mó, có nhiều đá, cỏ làm chướng ngại vật). Dòng sông ở tình trạng tương đối

0,035

 

77  

khá nhưng có một số đá và cỏ.

16

Kênh máng ở tình trạng vô cùng xấu (có nhiều hố sâu, bờ cỏ, có nhiều rễ cây, nhiều đá tảng và hòn đá học đáy kênh). Dòng sông trong điều kiện càng khó khăn (so sánh với các mục trên); số đá và cỏ tăng lên, lòng sông quanh co, có bãi và hố sâu không nhiều lắm.

≥ 0,040

Bảng 10. Hệ số nhám Maning của những lòng sông thiên nhiên (M.F. Xripnut)

STT Tính chất lòng sông n

1 Lòng sông thiên nhiên trong những điều kiện rất tốt (sạch, thẳng, không có rác rưởi, lòng sông bằng đất với dòng chảy tự do).

0,025

2

Lòng sông mà dòng chảy không ổn định, loại sông đồng bằng (chủ yếu là sông lớn và trung bình), trong những điều kiện tốt về tình trạng của lòng sông và của dòng nước chảy. Những dòng chảy có tính chu kỳ (lúc nhiều nước, lúc ít nước) với mặt nước và hình dạng lòng sông ở tình trạng tốt.

0,033

3

Những dòng sông không đổi ở đồng bằng, tương đối sạch trong những điều kiện bình thường, uốn khúc với một số nét không đều đặn của mặt đáy (có bãi cạn, vực, nhiều chỗ có đá). Những lòng sông bằng đất của những sông có tính chu kỳ (lòng khô) trong điều kiện tương đối tốt.

0,040

4

Lòng sông của những sông lớn và trung bình, gặp nhiều trở ngại uốn khúc, có bộ phận cỏ mọc, có nhiều đá, với dòng chảy không được êm. Những dòng nước có tính chu kỳ (về mùa mưa và về mùa xuân), trong thời gian lũ mang một số lượng lớn bùn cát, lòng sông có đá, sỏi lớn hoặc thực vật (cỏ, cây dại). Các bãi của những sông lớn và trung bình, đã được khai khẩn tương đối, có phủ thực vật (cây, cỏ dại) với một số lượng bình thường.

0,050

 

78  

5

Lòng sông của những sông có tính chất chu kỳ bị ngăn trở nhiều và uốn khúc nhiều. Những bãi mọc nhiều cỏ, không bằng phẳng, khai khẩn chưa tốt (có vực, cây lá rộng, cây lá hình kim). Sông miền núi có lòng sông bằng đá sỏi và đá tảng có mặt nước không bằng phẳng. Những đoạn có nhiều chỗ chảy xiết của sông đồng bằng.

0,067

6

Những sông và bãi có cây mọc nhiều (với dòng chảy yếu), có vực lớn, sâu. Những lòng sông có đá tảng, loại sông miền núi có dòng chảy cuồn cuộn, sủi bọt, có mặt nước bị vỡ (bọt nước bay ngược tung lên trời).

0,080

7

Những bãi cùng loại với loại trên (loại 6) nhưng dòng chảy rất không đều đặn, có những vùng nước xiên, những vũng …. Loại sông miền núi có thác, lòng sông có đá, sỏi lớn, hình dạng méo mó, uốn khúc, hiện tượng đổ nước rõ rệt, bọt sủi nhiều đến nỗi nước không trong suốt mà có màu trắng, tiếng chảy của dòng át hẳn tất cả các tiếng động khác, nói chuyện cũng khó.

0,100

8

Những sông miền núi có đặc tính đại khái cũng giống như các loại trên nhưng ở mức độ xấu hơn, những sông loại vũng lầy (có bụi cây, bụi cỏ, ở nhiều nơi nước hầu như là tù hãm …). Những bãi có khu nước tù đọng rất lớn, có những hố tù đọng cục bộ (hồ, vũng).

0,133

9 Những dòng chảy loại hoang dã, lòng sông bằng đất bùn, đá …. Những bãi có cát hoang dại (có hàng đám cây rậm).

0,200