Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật tài nguyên nước: Nghiên cứu tính toán ngập lụt và xây dựng bản đồ ngập lụt hạ lưu sông Ba

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGUYỄN ĐỨC HOÀNG

NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN NGẬP LỤT

VÀ XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT HẠ LƯU SÔNG BA

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI - 2019

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGUYỄN ĐỨC HOÀNG

NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN NGẬP LỤT

VÀ XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT HẠ LƯU SÔNG BA

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT TÀI NGUYÊN NƯỚC MÃ SỐ: 8.58.02.12

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS PHẠM VIỆT HÒA

HÀ NỘI - 2019

LỜI CAM ĐOAN

Học viên xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân học viên. Các kết quả

nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một

nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào.Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã

được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.

Tác giả luận văn

Nguyễn Đức Hoàng

i

LỜI CÁM ƠN

Để có thể hoàn thành đề tài luận văn thạc sĩ một cách hoàn chỉnh, bên cạnh sự nỗ

lực cố gắng của bản thân còn có sự hướng dẫn nhiệt tình của quý Thầy Cô, cũng như sự

động viên ủng hộ của gia đình, bạn bè và đồng nghiệp trong suốt thời gian học tập nghiên

cứu và thực hiện luận văn Thạc sĩ.

Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến Thầy PGS.TS Phạm Việt Hòa người đã

hết lòng giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành luận văn này. Xin

chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến toàn thể quý thầy cô trong Khoa Kỹ thuật Tài nguyên

nước – Trường Đại học Thủy lợi đã tận tình truyền đạt những kiến thức quý báu cũng

như tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong suốt quá trình học tập nghiên cứu và

cho đến khi thực hiện đề tài luận văn.

Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến Viện Quy hoạch Thủy lợi, Phòng Quy

hoạch Thủy lợi Nam Trung bộ và Tây Nguyên đã hỗ trợ và tạo mọi điều kiện thuận lợi

cho tôi trong suốt thời gian nghiên cứu và thực hiện luận văn.

Trong khuôn khổ của luận văn này, do thời gian và điều kiện về nguồn số liệu,

nhân lực còn hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả rất mong nhận được

ý kiến đóng góp từ các nhà khoa học, các đồng nghiệp và quý Thầy Cô.

Hà Nội, tháng 02 năm 2019

Tác giả luận văn

Nguyễn Đức Hoàng

ii

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1

1. Tính cấp thiết của đề tài ............................................................................................... 1

2. Mục đích của đề tài ...................................................................................................... 3

3. Đối tượng, hướng tiếp cận và phương pháp nghiên cứu ............................................. 3

4. Kết quả của đề tài ........................................................................................................ 3

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG BẢN ĐỒ

NGẬP LŨ VÀ VÙNG HẠ LƯU SÔNG BA .................................................................. 5

1.1Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu xây dựng bản đồ ngập lũ .................................... 5

1.1.1 Khái niệm bản đồ ngập lũ ....................................................................................... 7

1.1.2 Các phương pháp xây dựng bản đồ ngập lũ ........................................................... 7

1.1.2.1 Phương pháp thống kê, điều tra vết lũ các trận lũ thực tế [3,4] .......................... 7

1.1.2.2 Phương pháp sử dụng bản đồ địa hình, địa mạo ................................................. 9

1.1.2.3 Phương pháp ảnh vệ tinh ................................................................................... 10

1.1.2.4 Phương pháp mô phỏng bằng các mô hình toán [3,4] ....................................... 10

1.1.2.5 Phương pháp kết hợp ......................................................................................... 12

1.1.3 Tổng quan về xây dựng bản đồ ngập lũ thế giới và trong nước hiện nay ............ 12

1.2 Tổng quan về vùng nghiên cứu ............................................................................... 13

1.2.1 Vị trí địa lý, phạm vi hành chính .......................................................................... 13

1.2.2 Đặc điểm kinh tế – xã hội ..................................................................................... 15

1.2.2.1 Dân số ................................................................................................................ 15

1.2.2.2 Đặc điểm chung nền kinh tế .............................................................................. 16

1.2.2.3 Cơ sở hạ tầng ..................................................................................................... 16

1.2.3 Đặc điểm khí hậu, khí tượng ................................................................................ 18

1.2.3.1 Chế độ nhiệt ....................................................................................................... 18

1.2.3.2 Độ ẩm ................................................................................................................ 19

1.2.3.3 Bốc hơi............................................................................................................... 20

1.2.3.4 Số giờ nắng ........................................................................................................ 20

1.2.3.5 Gió ..................................................................................................................... 21

1.2.3.6 Bão ..................................................................................................................... 21

1.2.3.7 Chế độ mưa ........................................................................................................ 22

iii

1.2.4 Đặc điểm mạng lưới sông ngòi ............................................................................ 24

1.2.5 Đặc điểm thủy văn ................................................................................................ 26

1.2.5.1 Dòng chảy năm .................................................................................................. 26

1.2.5.2 Dòng chảy lũ ..................................................................................................... 27

1.2.5.3 Chế độ thủy triều ............................................................................................... 32

1.2.6. Tình hình lũ lụt vùng hạ lưu sông Ba .................................................................. 32

1.2.6.1 Tình hình ngập lụt ............................................................................................. 32

1.2.6.2 Thiệt hại ngập lụt ............................................................................................... 35

1.2.7. Hiện trạng công trình phòng chống lũ ................................................................ 36

CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT VÀ TÍNH TOÁN

PHẠM VI, MỨC ĐỘ NGẬP LỤT ............................................................................... 41

2.1. Đánh giá nguyên nhân ngập lụt hạ lưu sông Ba ..................................................... 41

2.2. Lựa chọn bộ công cụ mô hình toán đề diễn toán lũ lưu vực sông Ba .................... 43

2.2.1 Mô hình mưa dòng chảy ....................................................................................... 43

2.2.2 Mô hình thủy lực .................................................................................................. 45

2.2.3 Lựa chọn mô hình diễn toán ................................................................................. 47

2.2.4 Cơ sở lý thuyết mô hình ....................................................................................... 47

2.3 Nguyên lý xây dựng bản đồ ngập lụt ...................................................................... 54

CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN MỨC ĐỘ NGẬP LỤT VÀ XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP

LỤT VÙNG HẠ LƯU SÔNG BA ................................................................................ 56

3.1 Cơ sở dữ liệu ........................................................................................................... 56

3.1.1 Tài liệu địa hình .................................................................................................... 56

3.1.2 Tài liệu khí tượng, thủy văn ................................................................................. 56

3.1.3 Tài liệu điều tra vết lũ .......................................................................................... 59

3.2 Ứng dụng mô hình thủy văn, thủy lực tính toán ngập lụt theo tần suất 5%,10% ... 60

3.2.1. Xây dựng, hiệu chỉnh, kiểm định mô hình thủy văn mưa dòng chảy lưu vực sông

Ba ................................................................................................................................... 60

3.2.2. Xây dựng, hiệu chỉnh, kiểm định mô hình thủy lực Mike 11, Mike 21, Mike Flood

lưu vực sông Ba ............................................................................................................. 61

3.2.2.1 Xây dựng mô hình thủy lực 1 chiều MIKE 11 .................................................. 62

3.2.2.2 Xây dựng mô hình thủy lực 2 chiều MIKE 21 .................................................. 66

iv

3.2.2.3 Xây dựng mô hình thủy lực kết hợp 1 chiều và 2 chiều MIKE FLOOD .......... 71

3.2.2.4 Kết quả hiệu chỉnh, kiểm định mô hình thủy lực .............................................. 72

3.2.3. Kết quả tính toán quá trình ngập lụt .................................................................... 77

3.3 Xây dựng bản đồ ngập lụt vùng hạ lưu sông Ba ..................................................... 81

3.3.1 Quy trình chuyển kết quả của mô hình toán sang GIS và xây dựng bản đồ ngập lụt

....................................................................................................................................... 81

3.3.2 Kết quả xây dựng bản đồ ngập lụt ........................................................................ 86

3.3.3 Phân tích GIS để tính toán diện tích ngập, mức độ ngập vùng nghiên cứu ......... 88

3.4. Sơ bộ đề xuất phương án giảm ngập lụt vùng hạ lưu sông Ba ............................... 92

3.4.1 Đề xuất phương án................................................................................................ 92

3.4.2 Tính toán hiệu quả giảm ngập lụt các phương án đề xuất .................................... 94

3.4.3 Lựa chọn phương án giảm ngập lụt hiệu quả ....................................................... 95

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................................... 97

v

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 1.1. Vị trí lưu vực sông Ba .................................................................................. 14

Hình 1.2. Vùng hạ lưu sông Ba .................................................................................... 15

Hình 1.3 Đường tần suất lưu lượng lũ lớn nhất – trạm thủy văn Củng Sơn ................. 31

Hình 1.4 Hiện trạng hồ chứa lớn trên lưu vực sông Ba ................................................ 39

Hình 2.1 Minh hoạ lưu vực như một hệ thống thủy văn ............................................... 44

Hình 2.2. Cấu trúc mô hình mưa dòng chảy NAM ....................................................... 48

Hình 2.3. Sơ đồ sai phân 6 điểm Abbott ....................................................................... 50

Hình 2.4 Sơ đồ mạng lưới linh hoạt (flexible mesh) ..................................................... 51

Hình 2.5. Áp dụng kết nối ............................................................................................. 52

Hình 2.6 Ví dụ về kết nối bên ....................................................................................... 53

Hình 2.7. Ví dụ về kết nối công trình ............................................................................ 53

Hình 2.8. Sơ đồ khối nguyên lý xây dựng bản đồ ngập lụt hạ lưu lưu vực sông Ba .... 55

Hình 3.1. Vị trí các mặt cắt đo đạc năm 2018 từ khu vực hạ lưu sông Ba ................... 56

Hình 3.2. Bản đồ mạng lưới trạm khí tượng và đo mưa lưu vực sông Ba .................... 57

Hình 3.3. Bản đồ mạng lưới trạm thủy văn lưu vực sông Ba ....................................... 58

Hình 3.4. Sơ đồ vị trí vết lũ 10/1993 ............................................................................. 59

Hình 3.5. Sơ đồ vị trí vết lũ 11/2009 ............................................................................. 59

Hình 3.6. Kết quả mô phỏng trận lũ 10/1993 tại trạm Củng Sơn ................................. 60

Hình 3.7. Kết quả mô phỏng trận lũ 11/2009 tại trạm Củng Sơn ................................. 61

Hình 3.8. Dữ liệu nền mạng lưới thủy lực MIKE 11 .................................................... 62

Hình 3.9. Sơ đồ mạng lưới thủy lực MIKE 11 .............................................................. 63

Hình 3.10. Vị trí các mặt cắt trên định dạng *.kmz ...................................................... 63

Hình 3.11. Thông số mặt cắt cơ bản.............................................................................. 64

Hình 3.12. Bảng thông số chính của file *.hd11 ........................................................... 66

Hình 3.13. Dữ liệu cao độ địa hình lưu vực sông Ba .................................................... 67

Hình 3.14. Bản đồ cao độ số DEM 10x10 được xây dựng từ bản đồ địa hình 1/2.000;

1/5.000, 1/10.000 của Bộ Tài nguyên và Môi trường ................................................... 67

Hình 3.15. Lưới tính toán mô hình MIKE 21 được xây dựng ...................................... 68

Hình 3.16. Thông số khai báo cạn và ngập ................................................................... 70

vi

Hình 3.17. Thông số nhớt Eddy .................................................................................... 70

Hình 3.18. Thiết lập công trình trên vùng ngập ............................................................ 71

Hình 3.19. Sơ đồ tính toán thủy lực 2 chiều sông Ba .................................................... 72

Hình 3.20. Kết quả hiệu chỉnh mực nước tại trạm thủy văn Củng Sơn ........................ 73

Hình 3.21. Kết quả hiệu chỉnh mực nước tại trạm thủy văn Phú Lâm .......................... 73

Hình 3.22. Sơ đồ vị trí vết lũ 10/1993 ........................................................................... 74

Hình 3.23. Kết quả kiểm định mực nước tại trạm thủy văn Củng Sơn lũ 11/2009 ....... 76

Hình 3.24. Kết quả kiểm định mực nước tại trạm thủy văn Phú Lâm lũ 11/2009 ........ 76

Hình 3.25. Kết quả tính toán mức độ ngập lụt vùng hạ lưu sông Ba tương ứng trận lũ

10/1993 .......................................................................................................................... 79

Hình 3.26. Kết quả tính toán mức độ ngập lụt vùng hạ lưu sông Ba tương ứng trận lũ tần

suất 5% .......................................................................................................................... 79

Hình 3.27. Kết quả tính toán mức độ ngập lụt vùng hạ lưu sông Ba tương ứng trận lũ tần

suất 10% ........................................................................................................................ 81

Hình 3.28. Kết quả trích xuất từ mô hình MIKE FLOOD ............................................ 83

Hình 3.29. Kết quả nội suy ngập lụt của Kriging .......................................................... 85

Hình 3.30. Bản đồ ngập lụt hạ lưu lưu vực sông Ba – Trận lũ 10/1993 ....................... 86

Hình 3.31. Bản đồ ngập lụt hạ lưu lưu vực sông Ba – Trận lũ tần suất 5%, trạm thủy văn

Củng Sơn ....................................................................................................................... 87

Hình 3.32. Bản đồ ngập lụt hạ lưu lưu vực sông Ba – Trận lũ tần suất 10%, trạm thủy

văn Củng Sơn ................................................................................................................ 87

Hình 3.33. Các lớp dữ liệu được chồng xếp để thực hiện phân tích diện tích ngập, mức

độ ngập .......................................................................................................................... 88

Hình 3.34. Nạo vét sông Ba đoạn chảy qua xã Hòa Phú ............................................... 92

Hình 3.35. Nạo vét sông Ba đoạn chảy qua xã Hòa Định Đông ................................... 92

Hình 3.36. Nạo vét sông Ba đoạn chảy qua xã Bình Ngọc ........................................... 93

Hình 3.37. Nạo vét sông mở rộng, ổn định cửa Đà Rằng ............................................. 93

Hình 3.38. Xây dựng tuyến đê, lắp đặt cống điều tiết ................................................... 94

vii

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1. 1. Nhiệt độ trung bình tháng, năm lưu vực sông Ba ........................................ 19

Bảng 1. 2. Độ ẩm tương đối trung bình năm ................................................................. 19

Bảng 1. 3. Tổng lượng bốc hơi trung bình năm ............................................................ 20

Bảng 1. 4. Số giờ nắng trung bình năm ......................................................................... 21

Bảng 1. 5. Sông suối lưu vực sông ba phân theo cấp diện tích lưu vực ....................... 24

Bảng 1.6. Mực nước lũ lớn nhất năm thiết kế các trạm trong lưu vực sông Ba ........... 30

Bảng 1.7. Lưu lượng lũ lớn nhất tại trạm thủy văn Củng Sơn từ 1977-2015 ............... 30

Bảng 1.8. Tần suất lưu lượng lũ thiết kế trạm thủy văn Củng Sơn ............................... 31

Bảng 1.9. Đặc trưng mực nước triều tại cửa Đà Rằng .................................................. 32

Bảng 1.10. Hệ thống đê cửa sông, ven biển lưu vực sông Ba ....................................... 36

Bảng 1.11. Hiện trạng công trình kè đã xây dựng lưu vực sông Ba ............................. 37

Bảng 1.12. Dung tích phòng lũ các hồ chứa lớn thượng nguồn .................................... 39

Bảng 3.1. Bộ thông số mô hình NAM – lưu vực sông Ba ............................................ 61

Bảng 3.2. Phạm vi mạng thủy lực 2 chiều phần bãi sông ............................................. 68

Bảng 3.3. Kết nối 2 mô hình 1 và 2 chiều ..................................................................... 72

Bảng 3.4 Kết quả so sánh đỉnh lũ giữa thực đo và mô phỏng - Trận lũ năm 1993 – Lưu

vực sông Ba ................................................................................................................... 74

Bảng 3.5. Kết quả tính toán mực nước lũ năm 1993 tại các vị trí vết lũ ...................... 74

Bảng 3.6. Kết quả so sánh đỉnh lũ giữa thực đo và tính toán - trận lũ tháng 11/2009 –

lưu vực sông Ba ............................................................................................................. 77

Bảng 3.7 Kết quả tính toán mực nước lũ trận lũ 11/2009 tại các vị trí vết lũ ............... 77

Bảng 3.8. Diện tích lưu vực tại Trạm thủy văn Củng Sơn và các vị trí nhập lưu ......... 78

Bảng 3.9. Kết quả tính toán mực nước, lưu lượng trên sông Ba tại một số vị trí, trận lũ

10/1993 .......................................................................................................................... 78

Bảng 3.10 Kết quả tính toán mực nước, lưu lượng trên sông Ba tại một số vị trí, trận lũ

chính vụ tần suất 5% tại trạm thủy văn Củng Sơn ........................................................ 79

Bảng 3.11 Kết quả tính toán mực nước lũ tại một số vị trí vết lũ, trận lũ chính vụ tần

suất 5% tại trạm thủy văn Củng Sơn ............................................................................. 80

viii

Bảng 3.12 Kết quả tính toán mực nước, lưu lượng trên sông Ba tại một số vị trí, trận lũ

chính vụ tần suất 10% tại trạm thủy văn Củng Sơn ...................................................... 80

Bảng 3.13 Kết quả tính toán mực nước lũ tại một số vị trí vết lũ, trận lũ chính vụ tần

suất 10% tại trạm thủy văn Củng Sơn ........................................................................... 81

Bảng 3.14 Tổng hợp diện tích ngập, mức độ ngập trận lũ tháng 10/1993 vùng hạ lưu

sông Ba .......................................................................................................................... 88

Bảng 3.15 Tổng hợp diện tích ngập, mức độ ngập trận lũ tần suất 5% vùng hạ lưu sông

Ba ................................................................................................................................... 89

Bảng 3.16 Tổng hợp diện tích ngập, mức độ ngập trận lũ tần suất 10% vùng hạ lưu sông

Ba ................................................................................................................................... 91

Bảng 3.17. Cao độ thiết kế đê bao ................................................................................. 94

Bảng 3.18. Mực nước lớn nhất tại một số vị trí ............................................................ 94

Bảng 3.19. Mực nước lớn nhất tại một số vị trí – Phương án xây dựng đê bao ............ 95

ix

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ

DEM

Bản đồ cao độ số

F

Diện tích lưu vực

H

Mực nước

Mực nước lớn nhất

Hmax

KCN

Khu công nghiệp

NASH

Hệ số hiệu quả mô hình

Mô đuyn đỉnh lũ lớn nhất

Mmax

Lưu vực sông

LVS

Thực đo

OBS

Lưu lượng

Q

Lưu lượng lớn nhất

Qmax

Mô phỏng

SIM

TCKT

Tiêu chuẩn kỹ thuật

R2

Hệ số R bình phương

WBL

Tổng lượng

x

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài

Công tác phòng chống thiên tai là một trong những nhiệm vụ trọng tâm của các cấp,

ngành. Bản đồ ngập lụt là một trong những công cụ hữu hiệu phục vụ đắc lực cho công

tác ứng phó chủ động với lũ lụt ở cả trong giai đoạn chuẩn bị và quy hoạch phòng chống

thiên tai cũng như trong giai đoạn ứng phó khẩn cấp.

Để đạt được sự nhất trí đồng thuận trong quá trình điều hành phòng tránh và giảm nhẹ

thiên tai giữa các cấp ngành và giữa các địa phương thì cần phải có bộ công cụ làm cơ

sở cho việc ra quyết định vận hành chống lũ. Bộ bản đồ ngập lũ được xây dựng trong

thời điểm hiện tại sẽ là cơ sở để đạt được sự đồng thuận giữa các bên liên quan khi mà

các quyết định vận hành của từng hồ chứa trong hệ thống và của cả hệ thống có thể dự

đoán được kết quả và triển khai được các biện pháp phòng tránh phù hợp với các điều

kiện và hoàn cảnh.

Bản đồ ngập lũ sẽ góp phần cho công tác tuyên truyền nâng cao ý thức và nhận thức của

người dân trên toàn lưu vực sông về những rủi ro thiên tai lũ lụt và nâng cao khả năng

tự thích nghi của người dân trong vùng.

Lưu vực sông Ba nằm trong phạm vi ranh giới hành chính của 20 huyện thị và 1 thành

phố thuộc 2 tỉnh Tây Nguyên: Gia Lai, Đăk Lăk và một tỉnh Duyên hải miền Trung

Trung Bộ là Phú Yên. Đây là một trong chín lưu vực sông lớn nhất Việt Nam có diện

tích tự nhiên toàn lưu vực 13.417 km2 với gần 40 km bờ biển.Phạm vi lưu vực nằm trong khoảng:12055’ đến 14038’ vĩ độ Bắc và 108000’ đến 109055’ kinh độ Đông.

Dòng chính sông Ba bắt nguồn từ đỉnh núi cao Ngọc Rô 1.549 m của dải Trường Sơn.

Từ thượng nguồn đến An Khê sông chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam sau đó

chuyển hướng Bắc - Nam, đến cửa sông Hinh chảy theo hướng gần như Tây - Đông rồi

đổ ra biển Đông tại Tuy Hoà.

Tính từ thượng nguồn đến cửa ra (sông Đà Rằng), sông Ba có diện tích lưu vực 13.417 km2, với chiều dài sông chính là 396 km, mật độ lưới sông 0,22 km/km2.

Hàng năm trên toàn lưu vực nhận được lượng mưa khoảng 1.880 mm với mô đuyn dòng chảy đạt 22,8 l/s/km2. Hàng năm sông Ba đổ ra biển Đông gần 10 tỷ m3 nước [11]. Các

sông suối thuộc lưu vực sông Ba thường hẹp và sâu, độ dốc sông suối lớn nên có tiềm

năng lớn về nguồn thuỷ năng.

Hàng năm vào mùa mưa bão, vùng hạ lưu sông Ba luôn bị lũ lụt đe dọa nghiêm trọng

với diễn biến ngày càng phức tạp, gây ra nhiều thiệt hại lớn về tài sản và tính mạng nhân

dân trong vùng, điển hình như trận lũ lịch sử tháng 10/1993 đã làm 41 người chết, 263

ngôi nhà bị sập hoàn toàn, 1.900 ngôi nhà bị hư hỏng nặng, mất trắng 5.600 ha lúa, 2.150

ha hoa màu bị thiệt hại; hay như cơn bão Mirinae tháng 11 năm 2009 làm 6 người chết,

36 người mất tích, 131 ngôi nhà bị sập, 7.195 ngôi nhà bị hư hỏng nặng, thiệt hại 526

ha lúa và 5.110 ha hoa màu [11].

Vùng hạ lưu sông Ba là vùng đồng bằng khá rộng lớn với gần 25.000 ha đất canh tác,

với địa hình bằng phẳng và độ chênh cao độ giữa lòng sông và mặt ruộng không lớn

(1,5m). Đặc biệt vùng hạ lưu sông tiếp giáp với biển Đông, vì vậy mỗi khi có mưa lũ về

vùng này hoàn toàn ngập chìm trong nước, trong những năm gần đây tình hình lũ lụt

vùng hạ lưu sông Ba càng trở nên nghiêm trọng hơn [11].

Thời điểm hiện tại, tác động tổng hợp của nhiều yếu tố như sự suy giảm thảm phủ thực

vật do các hoạt động khai thác rừng, xây dựng và vận hành các công trình thủy điện ở

thượng nguồn, kèm theo nhân tố biến đổi khí hậu trong những năm gần đây đã làm gia

tăng rủi ro lũ lụt trên lưu vực sông Ba.

Hiện tại, trên lưu vực sông Ba có 6 công trình thủy lợi, thủy điện vừa và lớn như An

Khê – Ka Năk, Ayun Hạ, Krông H’Năng, Sông Hinh, Sông Ba Hạ và Ia M’la. Trong

mùa lũ, các công trình này vận hành điều tiết để giảm lũ cho hạ du theo quy trình vận

hành liên hồ chứa được Thủ tướng chỉnh phủ phê duyệt ngày 18/07/2018. Theo quy trình, tổng dung tích phòng lũ của cả hệ thống khoảng 537 triệu m3. Tuy nhiên, tổng

dung tích này chỉ đạt khoảng 22,4% so với tổng lượng lũ 7 ngày tương ứng với tần suất

10%. Ngoài ra, công tác vận hành hệ thống thủy điện nhằm giảm lũ cho hạ du vẫn còn

nhiều điều bất cập. Hơn nữa, công tác này còn phụ thuộc rất lớn vào độ chính xác của

kết quả dự báo và quá trình vận hành thực tế của từng hồ chứa trong hệ thống.

Như vậy, vai trò của bản đồ ngập lụt càng trở nên quan trọng đặc biệt ở vùng lưu vực

sông Ba, do hệ thống sông ngòi ở đây ngắn và dốc, thời gian tập trung nước nhanh nên

hầu hết các mô hình tính toán phức tạp về quy mô và mức độ ngập lụt chưa thể đáp ứng

yêu cầu cung cấp thông tin nhanh chóng phục vụ cho công tác di dời dân cư, ứng phó

bão lụt. Chính vì vậy, việc sử dụng các bản đồ ngập lụt xây dựng sẵn với các kịch bản

khác nhau sẽ giúp cho các cơ quan có thẩm quyền ở trung ương và địa phương chủ động

lựa chọn phương án thích hợp để ứng phó kịp thời khi có các thông tin dự báo, cảnh báo

nhanh về tình hình lũ lụt ở hạ lưu.

2. Mục đích của đề tài

Nghiên cứu tính toán phạm vi ngập lụt, mức độ ngập lụt và xây dựng bản đồ ngập lụt

vùng hạ lưu sông Ba tương ứng với trận lũ lịch sử 1993, trận lũ tần suất 5%, 10%

3. Đối tượng, hướng tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là vùng hạ lưu lưu vực sông Ba nằm trên địa bàn 5 huyện Sơn Hòa,

Sông Hinh, Đông Hòa, Tây Hòa, Phú Hòa và thành phố Tuy Hòa thuộc tỉnh Phú Yên.

Hướng tiếp cập đề tài sử dụng bao gồm:

 Tiếp cận hệ thống

 Tiếp cận thực tiễn

 Tiếp cận lịch sử

 Tiếp cận logic

Phương pháp nghiên cứu được sử dụng trong quá trình thực hiện đề tài bao gồm:

 Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa

 Phương pháp kế thừa

 Phương pháp phân tích, thống kê

 Phương pháp mô hình toán, mô hình thủy lực

 Phương pháp tham vấn chuyên gia

4. Kết quả của đề tài

 Đánh giá được nguyên nhân và tình hình ngập lụt hạ lưu sông Ba.

 Lựa chọn được bộ công cụ mô hình toán đề diễn toán lũ lưu vực sông Ba.

 Xây dựng bản đồ ngập lũ hạ lưu sông Ba tương ứng với trận lũ lịch sử năm 1993 và

các trận lũ tương ứng tần suất 5%,10%.

 Phân tích, tính toán được diện tích ngập, độ sâu ngập lụt tương ứng với các trường

hợp tính toán.

 Sơ bộ đề xuất phương án giảm ngập lụt vùng hạ lưu sông Ba.

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LŨ VÀ VÙNG HẠ LƯU SÔNG BA

1.1 Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu xây dựng bản đồ ngập lũ

Lũ lụt lớn trên các sông là thảm họa và thường là tác nhân gây ra thiệt hại lớn về người

và tài sản, ảnh hưởng nghiêm trọng tới đời sống sinh hoạt của người dân và sự phát triển

kinh tế của vùng chịu ảnh hưởng ngập lụt. Trong những năm gần đây, lũ lụt xảy ra trên

thế giới có xu hướng ngày càng gia tăng với cường độ mạnh hơn và diễn biến phức tạp

hơn. Ở vùng hạ lưu của các lưu vực sông, mật độ dân cư thường rất cao và là vùng kinh

tế tập trung, đặc biệt là ở các nước khu vực Châu Á, do vậy khi xảy ra lũ lụt thì thiệt hại

về người và tài sản thường rất lớn.

Tổng quan tình hình lũ lụt ở một số nước trên thế giới như sau:

 Tại Thái Lan, những trận lũ lớn đã xảy ra vào nhiều năm như năm 1917, 1942, 1955,

1964, 1972, 1975, 1980, 1983, 1995 và năm 2011. Trong đó trận lũ lịch sử năm 2011

là trận lũ có ảnh hưởng lớn nhất với 3/4 diện tích của Thái Lan bị ngập, làm chết 500

người, 2 triệu người bị ảnh hưởng, thiệt hại lên đến 5 tỷ đô la Mỹ.

 Tại Trung Quốc, trên sông Hoàng Hà, trận lũ năm 1887 làm chết khoảng 900 nghìn

người; liên tiếp trong 10 năm từ năm 1991 đến năm 2000, trên lưu vực sông đã xảy

ra 7 trận lũ lớn vào các năm 1991, 1993, 1994, 1995, 1996, 1997, 1998 làm chết

khoảng 25 nghìn người; chỉ tính riêng năm 1993, lũ lụt đã làm ảnh hưởng đến 3,6

triệu người và làm 18 nghìn người chết. Trên sông Trường Giang, lũ lụt năm 1931

làm ảnh hưởng tới 28,5 triệu người và 145 nghìn người chết; lũ năm 1998 làm chết

3.000 người, 23 nghìn người mất tích, phá hủy 5 triệu ngôi nhà.

 Tại Hà Lan: Là quốc gia nằm ở khu vực Tây Âu, với khoảng 30% diện tích cả nước

thấp hơn mực nước biển tới 3m và 60% dân số sinh sống ở khu vực này cũng thường

xuyên chịu ảnh hưởng nặng nề của thiên tai lũ lụt. Trận lũ lịch sử năm 1421 đã làm

chế 100 người, lũ năm 1570 làm vỡ đê gây ngập 2/3 diện tích của Hà Lan và làm hơn

2.000 người chết, lũ năm 1953 đã làm nhấn chìm phần lớn khu vực phía Tây Nam

của Hà Lan, làm 1.835 người chết, ngập 150 nghìn ha đất.

 Tại Mỹ, trên lưu vực sông Mississipi, trận lũ lịch sử năm 1993 đã làm 47 người chết,

45 nghìn ngôi nhà bị tàn phá, khoảng 74 nghìn người phải sơ tán, thiệt hai lên đến 16

tỉ đô la Mỹ.

Tổng quan tình hình ngập lụt vùng hạ lưu các sông ở Việt Nam

Tại Việt Nam, lũ lụt thường xuyên xảy ra ở vùng hạ lưu các lưu vực sông và gây thiệt

hại lớn về người và tài sản.

 Lưu vực sông Hồng, trong thế kỷ 20, lũ lụt đã 20 lần làm vỡ đê, các trận lũ đặc biệt

lớn xảy ra vào các năm 1945 và năm 1971. Trận lũ năm 1945 làm vỡ 52 đoạn đê, làm

khoảng 2 triệu người chết do lũ lụt và thiếu lương thực, làm ngập 312 nghìn ha hoa

màu; trận lũ năm 1971 làm 400 km đê bị vỡ, làm ngập hơn 300.000 ha đất.

 Lưu vực sông Mê Công, lũ lụt thường kéo dài từ 3 đến 4 tháng, cường suất lũ thấp,

tốc độ truyền lũ chậm. Hai trận lũ gây ảnh hưởng lớn đến vùng hạ lưu sông Mê Công

có thể kể đến là trận lũ năm 1991 và năm 1994. Trong đó, trận lũ năm 1994 làm gần

2 triệu ha bị ngập, 500 người chết và thiệt hại lên đến 210 triệu đô la Mỹ.

 Tại khu vực miền Trung Việt Nam, lũ lụt thường xuyên xảy ra do nhiều nguyên nhân

như bão, áp thấp nhiệt đới, không khí lạnh. Hơn nữa, do đặc trưng các sông ở khu

vực miền Trung thường hẹp, độ dốc lớn, nước tập trung nhanh nên tình hình ngập lụt

ở khu vực hạ lưu các sông thuộc khu vực miền Trung thường rất nghiêm trọng. Trên

lưu vực sông Hương, lũ lụt năm 1999 làm 359 người chết, hơn 25 nghìn ngôi nhà bị

hư hỏng, thiệt hại lên tới hơn 1.770 tỷ đồng. Trên lưu vực sông Vu Gia Thu Bồn, lũ

lụt năm 1999 là 118 người chết, 399 người bị thương, 4.197 ngôi nhà bị cuốn trôi,

15.168 ha diện tích lúa bị hư hại, thiệt hại lên tới 757 tỷ đồng; năm 2009, lũ lụt làm

chết 52 người, 220 người bị thương, làm thiệt hại tới 3.700 tỷ đồng. Trên lưu vực

sông Trà Khúc, trận lũ tháng 11/2009 làm 51 người chết, 506 người bị thương, thiệt

hại lên tới 4.465 tỷ đồng. Trên lưu vực sông Kone – Hà Thanh, lũ lụt năm 2009 làm

22 người chết, 35 người bị thương, 523 ngôi nhà bị sụp đổ, 4.340 ha lúa bị mất trắng,

thiệt hại lên tới 1.100 tỷ đồng.

1.1.1 Khái niệm bản đồ ngập lũ

Bản đồ ngập lụt là một công cụ trực quan cho phép nắm bắt được khả năng ngập lụt khi

dự báo được diễn biến mực nước ở một vị trí đặc trưng nào đó trong khu vực ngập. Bản

đồ ngập lụt được xây dựng nhằm mục đích cụ thể như:

 Xác định diện tích ngập, mức ngập tại các điểm trong vùng ngập.

 Tạo cơ sở lựa chọn và phối hợp các giải pháp phòng chống lũ

 Hỗ trợ công tác phân vùng quản lý sử dụng đất trong khu vực thường xuyên ngập lụt.

Căn cứ theo tiêu chuẩn kỹ thuật TCKT03:2015 thì bản đồ ngập lũ là một loại bản đồ

chuyên đề trên đó thể hiện các vùng ngập lụt hạ du ở một thời điểm nhất định [1]. Bản

đồ ngập lụt được lập theo hướng tiếp cận sử dụng công cụ mô phỏng, tính toán bằng các

mô hình thủy văn, thủy lực [1].

1.1.2 Các phương pháp xây dựng bản đồ ngập lũ

Hiện nay, để xây dựng bản đồ ngập lụt cho một khu vực, thường sử dụng các phương

pháp sau:

1.1.2.1 Phương pháp thống kê, điều tra vết lũ các trận lũ thực tế [3,4]

Theo phương pháp này, bản đồ ngập lụt được xây dựng trên cơ sở điều tra trên toàn bộ

diện ngập, vết lũ của các trận lũ lớn thực tế đã xảy ra trong quá khứ, thường được phỏng

vấn, điều tra vết lũ còn in dấu trên nhà cửa công trình, ghi nhận từ nhân dân sống trong

vùng bị ngập lụt. Do đó, các thông tin điều tra về tình hình ngập lụt đã xảy ra có vai trò

quan trọng trong quá trình khoanh vùng. Các bước tiến hành:

 Điều tra, khảo sát thực địa

 Thu thập xử lý các số liệu khí tượng thủy văn liên quan

 Phân tích số liệu địa hình

 Tổng hợp xây dựng bản đồ

Việc thu thập xử lý số liệu khí tượng thủy văn bao gồm:

 Số liệu mưa: số liệu mưa được lựa chọn cho các thời đoạn thích hợp khác nhau, từ

khi bắt đầu mưa gây ngập lụt đến khi kết thúc ngập lụt tại các trạm trên lưu vực và

lân cận.

 Số liệu mực nước và dòng chảy: Số liệu mực nước và lưu lượng nước được tập hợp

tại các trạm đo thường xuyên trên sông chính; vết lũ dọc theo lòng sông và vùng ngập

được đưa về cùng hệ cao độ với bản đồ địa hình, số liệu mực nước dọc sông và vùng

ngập phải được kiểm tra mức độ tin cậy số liệu lưu lượng thực đo và khảo sát ở các

trạm và các vị trí cần thiết ở khu vực ngập lụt.

 Số liệu ngập lụt: Các số liệu về phạm vi vùng ngập, độ sâu ngập lụt, thời gian kéo dài

ngập lụt, vận tốc, hướng chảy. Các số liệu về các trận lụt khác xảy ra trước đó cũng

cần được thu thập để nắm được tình hình ngập lụt nói chung như tần suất lặp lại.

 Đa số các số liệu ngập lụt được thu thập từ việc khảo sát thực địa các vết lũ và các

thông tin thu thập được từ dân cư sống trong vùng ngập lụt. Các số liệu về thiệt hại

do lũ lụt được thu thập từ các cơ quan địa phương như: Ban chỉ huy phòng chống lụt

bão các cấp tỉnh, huyện, xã, phường, Bảo hiểm, Hội Chữ thập đỏ...

Tồn tại của phương pháp thống kê, điều tra vết lũ các trận lũ thực tế

 Bản đồ ngập lụt xây dựng theo phương pháp điều tra các trận lũ lớn xảy ra chỉ tái

hiện lại hiện trạng ngập lụt, chưa mang tính dự báo theo kịch bản lũ đặt ra nhưng nó

vẫn mang ý nghĩa to lớn về nhiều mặt trong công tác chỉ huy phòng chống lũ lụt cũng

như làm cơ sở để đánh giá, so sánh các nghiên cứu tiếp theo. Tuy nhiên, phương pháp

này mất nhiều thời gian, công sức và có những điểm người nghiên cứu không thể đo

đạc được hoặc không thu thập được số liệu. Việc xây dựng bản đồ ngập lụt hạ lưu lưu

vực sông Ba dựa vào số liệu điều tra khảo sát thực địa là tương đối chính xác nếu mật

độ vết lũ đủ dày. Trong thực tế, một số vùng thưa dân thì thông tin điều tra vết lũ hạn

chế thiếu tổng thể, chưa chính xác nên ranh giới ngập lụt nhiều khó khăn, độ chính

xác hạn chế.

 Phụ thuộc vào tính chính xác hồi ức chủ quan của người dân sống trong vùng lũ, số

lượng vết lũ còn in dấu mực nước trên nhà cửa, công trình (không bị hư hỏng và còn

tồn tại từ trận lũ đến nay);

 Không tính toán để dự báo bản đồ ngập lụt với các trận lũ có tần suất khác nhau,

không đúng chu kỳ trận lũ đã xuất hiện.

Vì vậy, phương pháp này ít được sử dụng độc lập mà thường kết hợp với một số phương

pháp khác (vệ tinh, mô hình hóa, địa hình địa mạo) để nâng cao độ chính xác.

1.1.2.2 Phương pháp sử dụng bản đồ địa hình, địa mạo

Dùng bản đồ địa hình, địa mạo để phân tích nhận biết các vùng ngập lụt thông qua các

đường đồng mức, các điểm độ cao, nguồn gốc, điều kiện hình thành. Các đặc trưng địa

hình, địa mạo của các lưu vực sông được phân loại thành các dạng khác nhau theo các

đơn vị địa hình, địa mạo. Đồng bằng ngập lụt là một trong các dạng đó, gồm: Các bãi

bồi, gò đất tự nhiên và đồng bằng phù sa được hình thành do phù sa lơ lửng được truyền

tải từ thượng nguồn và lắng đọng ở các vùng đất thấp. Do đó, ngập lụt đã xảy ra ở đồng

bằng để ước lượng được vùng nguy cơ ngập lụt. Đồng bằng ngập lụt về tổng thể được

phân loại thành 2 loại địa hình:

 Các dòng sông và các vùng đầm lầy ở vùng tương đối thấp và có xu thế ngập lụt,vùng

đồng bằng phù sa;

 Các vùng đất cát tương đối cao như các gò đất tự nhiên.

Các dạng địa hình trong đồng bằng ngập lụt được điều tra, khảo sát chi tiết để dự đoán

nguy cơ ngập lụt của vùng. Sự liên hệ giữa nguồn gốc đất và hiện tượng ngập lụt tương

đối rõ. Do đó, việc điều tra địa hình, địa mạo có thể làm sáng tỏ các vùng đất tự nhiên

dễ bị ngập lụt và cung cấp thông tin cơ bản cho việc khoanh vùng nguy cơ ngập lụt.

Trong quá trình điều tra địa hình, địa mạo, các dạng vi địa hình trong vùng được phân

loại chi tiết và được giải thích từ sự phân tích nguy cơ ngập lụt bởi các chuyên gia có

kinh nghiệm thực địa.

Tồn tại của phương pháp sử dụng bản đồ định hình, địa mạo:

 Thường mang tính chất mô tả do chưa xét đến các yếu tố về đặc tính thủy văn, thủy

lực của khu vực nghiên cứu.

 Phụ thuộc vào tài liệu địa hình có mức độ chính xác phù hợp tình hình ngập lụt không.

 Các phân tích chủ yếu là định tính nên chỉ phục vụ cho việc đánh giá khả năng bị

ngập lụt khi thực hiện quy hoạch vùng.

 Không dự báo được mức độ ngập lụt với các tần suất khác nhau.

Vì vậy, phương pháp này là kém chính xác do không liên tục cập nhật sự thay đổi các

điều kiện mặt đệm, địa hình, và các yếu tố khác trên lưu vực.

1.1.2.3 Phương pháp ảnh vệ tinh

Hiện nay ở Việt Nam có các loại tư liệu vệ tinh thông dụng có thể sử dụng vào mục

đích xây dựng bản đồ ngập lụt như: LANDSAT MSS, LANDSAT TM, SPOT HRV,

MOS-1 MESSR, MODIS, ảnh chụp từ máy bay với các tỷ lệ khác nhau...hoàn toàn dựa

trên đặc tính phản xạ phổ của các đối ượng tự nhiên, trong đó có chú trọng tới các dối

tượng ngập nước và chứa nước. Căn cứ theo các đặc tính phản xạ phổ của các yểu tố

cơ bản trong lớp phủ bề mặt có thể xây dựng quy trình công nghệ nhằm tách biệt ranh

giới các khu vực chứa nước (vùng ngập) và không chứa nước. Phương pháp dùng ảnh

vệ tinh để xây dựng bản đồ ngập lụt có tính bao quát và có thể quan sát các vùng ngập

lụt một cách rõ ràng và có độ chi tiết cao.

Tồn tại của phương pháp ảnh vệ tinh

 Việc thu nhận ảnh vệ tinh phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết cũng như vị trí các

vệ tinh (có thể bao quát được khu vực nghiên cứu hay không) hoặc do công tác chuẩn

bị để thu nhận nên thường không chụp được các cảnh ảnh tại những thời điểm cần

thiết.

 Đối với những vùng ngập lụt thường xuyên bằng ảnh vệ tinh không thể phân biệt

được khu vực bị ngập nước với khu vực bán ngập nước;

 Tuy chụp ảnh được tình hình ngập lụt với từng trận lũ cụ thể đã xảy ra, nhưng

cũng chỉ để kiểm tra kết quả bản đồ ngập được lập từ các phương pháp khác;

 Không tính toán để dự báo bản đồ ngập lụt với các trận lũ có tần suất khác nhau,

không đúng chu kỳ trận lũ đã xuất hiện.

Do đó, phương pháp này thường được sử dụng để tạo ra các dữ liệu tham chiếu quan

trọng phục vụ cho các phương pháp khác để lập bản đồ ngập lụt.

1.1.2.4 Phương pháp mô phỏng bằng các mô hình toán [3,4]

Với sự phát triển của công nghệ, việc lập các phần mềm và sử dụng công cụ mô phỏng,

mô hình hóa bằng các mô hình thủy văn, thủy lực là rất cần thiết và có hiệu quả hơn rất

nhiều và cũng là cách tiếp cận hiện đại đang được sử dụng rộng rãi trong thời gian gần

đây trên cả thế giới và Việt Nam, kết hợp với các lợi thế của các phương pháp truyền

thống. Mặt khác, với sự phát triển của máy tính và hệ thống thông tin, cơ sở dữ liệu

ngày càng có nhiều ứng dụng phát triển dựa trên nền hệ thông tin địa lý, trong đó việc

xây dựng bản đồ ngập lụt là một trong những ứng dụng quan trọng mang lại nhiều lợi

ích thực tiễn về công tác phòng chống lụt bão, giảm nhẹ thiên tai. Phương pháp sử dụng

mô hình toán được tiến hành như sau:

 Bằng mô hình dòng chảy một chiều: Từ mô hình xác định được mực nước lớn nhất

tại mỗi tuyến ngang sông. Đường ranh giới ngập lụt là đường nối liền theo các mực

nước lớn nhất ở mỗi tuyến ngang sông.

 Bằng mô hình dòng chảy hai chiều: Bản đồ khoanh vùng nguy cơ ngập lụt được xác

định bằng cách dùng các ô lưới hình chữ nhật (hoặc tam giác), được tính ra từ mức

ngập lụt. Đường viền các vùng ngập lụt được vẽ dựa vào ô lưới đã có.

 Các thông số mô hình thủy lực sông được thiết lập theo lý thuyết và kiểm định theo

kết quả điều tra các trận lũ đã xảy ra trong quá khứ. Từ đó, được sử dụng để mô phỏng

tính cho các trận lũ khác ứng với các tần suất và tình huống khác nhau phục vụ dự

báo tình hình ngập lụt.

Yêu cầu của phương pháp này cần thu thập đầy đủ tài liệu:

 Tài liệu địa hình trong khu vực nghiên cứu (bản đồ, đo vẽ chi tiết mặt cắt sông...);

 Tài liệu điều tra một số trận lũ lớn, tin cậy đều khắp trong vùng ngập để kiểm định

các thông số thủy lực sông;

 Tài liệu hiện trạng, vận hành của các công trình đã xây dựng có khả năng gây ảnh

hưởng việc ngập lụt cho khu vực;

 Tài liệu khí tượng thủy văn, hải văn liên quan như: Mưa ngày lớn nhất, quá trình trận

mưa, lưu lượng lũ, mực nước sông, quá trình triều cửa sông...trong vùng tương ứng

các trận lũ đã điều tra.

Phương pháp mô phỏng được sử dụng để lập bản đồ ngập lụt có những ưu điểm vượt

trội trong việc mô phỏng dòng chảy trong mạng lưới sông và dòng chảy tràn trên mặt

đất. Tuy có một số hạn chế trong việc mô phỏng ngập lụt nhưng nhìn chung có thể đáp

ứng yêu cầu nhiều mặt về đánh giá ngập lụt và dự báo ngập lụt với nhiều kịch bản khác

nhau.

1.1.2.5 Phương pháp kết hợp

Các phương pháp trên đều có các ưu, nhược điểm riêng trong việc xây dựng bản đồ ngập

lụt. Để hạn chế nhược điểm, có thể sử dụng kết hợp các phương pháp nêu trên, tùy theo

điều kiện thu thập tài liệu và yêu cầu xây dựng của từng loại bản đồ ngập lụt. Vì vậy,

trong thời điểm hiện tại, tốt nhất là dùng phương pháp mô phỏng bằng các mô hình thủy

văn, thủy lực làm chủ đạo kết hợp tận dụng tối đa các tài liệu, thế mạnh của các phương

pháp khác để đáp ứng tốt nhất yêu cầu lập bản đồ ngập lụt.

1.1.3 Tổng quan về xây dựng bản đồ ngập lũ thế giới và trong nước hiện nay

Trên thế giới, nghiên cứu về xây dựng bản đồ ngập lũ đã được triển khai rất rộng rãi trên

cơ sở ứng dụng tiến bộ khoa học công nghệ, có thể kể đến như:

 Tại Mozambique, Ủy ban Liên hiệp Quốc về giảm thiểu rủi ro thiên tai thực hiện

nghiên cứu áp dụng bộ cơ sở dữ liệu thủy văn SRTM để lập bản đồ ngập lụt và nghiên

cứu điển hình cho lưu vực sông Zambezi, Mozambique và Malawi.

 Tại Mỹ, tổ chức USGS và quân đoàn kỹ sư Hoa Kỳ đã hợp tác và thực hiện dự án

Phát triển bản đồ ngập lụt cho lưu vực sông Mississippi ở Saint Paul, Minnesota trên

cơ sở ứng dụng mô hình thủy lực HEC-RAS.

 Tại Ấn Độ, tổ chức USGS và Bộ Giao thông đã hợp tác và thực hiện dự án xây dựng

bản đồ ngập lụt cho lưu vực sông Wabash ở Tere Haute trên cơ sở dữ liệu ảnh vệ tinh

kết hợp với sử dụng mô hình thủy lực HEC-RAS.

 Tại Băng-la-đét, đã xây dựng hệ thống giám sát và cảnh báo ngập lụt trên cơ sở sử

dụng mô hình thủy văn, thủy lực MIKE 11 kết hợp với sử dụng tư liệu viễn thám

GMS, NOAA-12 và NOAA-14.

 Tại các nước Thái Lan, Việt Nam, Lào, Campuchia, Ủy hội sông Mê Công đã xây

dựng hệ thống dự báo, cảnh báo lũ trên lưu vực sông Mê Công thuộc phạm vi 4 quốc

gia Thái Lan, Lào, Campuchia và Việt Nam trên cơ sở sử dụng mô hình thủy văn

SWAT và mô hình thủy lực ISIS và tổ chức cũng thường xuyên thực hiện công tác

dự báo lũ trong đó có dự báo phạm vi, mức độ ngập lụt ở các khu vực chịu ảnh hưởng

ngập lũ trong phạm vi lưu vực sông Mê Công.

 Tại Thái Lan, ứng dụng công nghệ viễn thám vào nghiên cứu ngập lụt trong dự án

phát triển hệ thống cảnh báo ngập lụt cho vùng lòng chảo Chao Phraya; Áp dụng ảnh

vệ tinh Landsat 5 TM để xác định vùng ngập lụt cho các lưu vực sông Songkram.

Tại Việt Nam, các nghiên cứu xây dựng bản đồ ngập lũ đã được triển khai khá rộng rãi

trong công tác thực hiện các đề tài nghiên cứu, các dự án thực tiễn như:

 Trường Đại học Thủy lợi đã nghiên cứu xây dựng bản đồ ngập lụt và đề xuất phương

án phòng chống lũ trên lưu vực sông Lam trên cơ sở ứng dụng mô hình thủy lực kết

hợp giữa mô hình thủy lực 1 chiều MIKE 11 và mô hình thủy lực 2 chiều MIKE 21

FM.

 Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam đã nghiên cứu xây dựng bản đồ ngập lụt vùng hạ

lưu sông Đăk Bla trên cơ sở ứng dụng mô hình thủy văn MIKE NAM và mô hình

thủy lực MIKE 11.

 Viện Quy hoạch Thủy lợi đã nghiên cứu Xây dựng bản đồ ngập lụt khi xả lũ sông

Hồng vào sông Đáy trên cơ sở ứng dụng mô hình thủy MIKE NAM và mô hình thủy

lực MIKE 11, MIKE 21. Ngoài ra, đơn vị cũng đã nghiên cứu Xây dựng bản đồ ngập

lụt của nhiều lưu vực sông như sông Hương, sông Vu Gia – Thu Bồn, sông Kone –

Hà Thanh, sông Trà Bồng, sông Trà Khúc, sông Trà Câu, sông Ba, sông Cái Ninh

Hóa, sông Cái Nha Trang trên cơ sở xây dựng bộ mô hình thủy văn MIKE NAM và

mô hình thủy lực MIKE 11, MIKE 21, MIKE 21FM, MIKE FLOOD.

 Viện Môi trường và Tài nguyên – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh đã xây

dựng bản đồ ngập lũ tỉnh Long An trong điều kiện biến đổi khí hậu và mực nước biển

dâng trên cơ sở ứng dụng phần mềm GIS, mô hình thủy lực 1 chiều MIKE 11, mô

hình thủy lực 2 chiều MIKE 21.

1.2 Tổng quan về vùng nghiên cứu

1.2.1 Vị trí địa lý, phạm vi hành chính

Vùng nghiên cứu là lưu vực sông Ba nằm trong phạm vi ranh giới hành chính của 22

huyện thị và 1 thành phố thuộc tỉnh Gia Lai, Phú Yên và Đăk Lăk. Lưu vực sông Ba là

một trong 09 lưu vực sông lớn nhất Việt Nam có diện tích tự nhiên toàn lưu vực 13.417

km2 với gần 40 km bờ biển. Phạm vi lưu vực nằm trong khoảng: 12055’ đến 14038’ vĩ

độ Bắc và 108000’ đến 109055’ kinh độ Đông:

 Phía Bắc và Tây Bắc giáp thượng nguồn sông Trà Khúc, lưu vực sông Sê San.

 Phía Tây và Tây Nam giáp lưu vực sông Srêpôk;

 Phía Nam giáp lưu vực sông Cái Ninh Hòa;

 Phía Đông giáp lưu vực sông Kôn, sông Kỳ Lộ và đổ ra biển Đông ở cửa Đà Rằng,

thành phố Tuy Hoà, tỉnh Phú Yên

Trong đó vùng hạ lưu sông Ba, nằm trên địa bàn của 5 huyện thị và 1 thành phố thuộc

tỉnh Phú Yên bao gồm: Huyện Sơn Hòa, huyện Sông Hinh, huyện Tây Hòa, huyện Đông

Hòa, huyện Phú Hòa và Thành phố Tuy Hòa.

Hình 1.1. Vị trí lưu vực sông Ba

Hình 1.2. Vùng hạ lưu sông Ba

1.2.2 Đặc điểm kinh tế – xã hội

1.2.2.1 Dân số

Dân số lưu vực sông Ba tính đến 31/12/2017 có khoảng 1.570.390 người, mật độ dân

số bình quân 79,6 người/km2, người Kinh chiếm 55,57% dân số toàn vùng còn lại

44,23% là người dân tộc thiểu số (phần lớn là người Gia Rai). Dân số thị trấn huyện lỵ

chiếm 19,5% và nông thôn chiếm 80,5%. Mật độ dân số phân bố không đều chủ yếu

tập trung ở các thành thị và trục giao thông và những vùng kinh tế phát triển, mật độ có

thể đạt từ (305 ÷ 1.435) người/ km2.

Vùng hạ lưu sông Ba có 634.635 người, đa số là người Kinh và sống tập trung chủ yếu

ở vùng đồng bằng thành phố Tuy Hoà và huyện Đông Hòa, Tây Hoà, Phú Hoà. Chỉ có

một số ít người dân tộc tập trung ở hai huyện Sông Hinh và Sơn Hoà nhưng tỷ lệ này

nhỏ chiếm khoảng vài % so với dân số toàn vùng. Dân cư ở đây sống khá tập trung và

trù phú theo từng cụm lớn dọc theo trục lộ giao thông, thị trấn, thị xã đặc biệt khu vực

Thành phố Tuy Hoà là thủ phủ của tỉnh Phú Yên.

1.2.2.2 Đặc điểm chung nền kinh tế

a. Nông nghiệp

Về trồng trọt, khu vực hạ lưu sông Ba là vùng sản xuất nông nghiệp quan trọng của tỉnh

Phú Yên. Tổng diện tích trồng lúa toàn vùng hạ lưu đạt khoảng 20.534 ha, năng suất

trung bình đạt 65 tạ/ha. Về chăn nuôi, lĩnh vực chăn nuôi trên lưu vực mang tính chất

chăn nuôi nhỏ theo hộ gia đình chưa có cơ sở chăn nuôi tập chung theo mô hình trang

trại hoặc nông trường.

b. Công nghiệp

Hiện nay, trên địa bàn vùng nghiên cứu đã hình thành 2 khu công nghiệp (KCN) tập

trung có kết cấu hạ tầng được xây dựng khá hoàn chỉnh là: KCN Hoà Hiệp, KCN An

Phú. Song song với việc hình thành các KCN, tại các huyện đều có các cụm, điểm công

nghiệp - tiểu thủ công nghiệp.

1.2.2.3 Cơ sở hạ tầng

a. Giao thông

Vùng nghiên cứu có mạng lưới giao thông thông suốt khá phát triển, trong đó có cả

đường bộ đường sắt đường biển và đường hàng không.

Quốc lộ:

 Trung tâm vùng nghiên cứu có quốc lộ 25: Kết nối giữa tỉnh Phú Yên và Gia Lai,

tuyến xuất phát từ TP. Tuy hoà tỉnh Phú Yên và kết thúc tại điểm giao nhau với QL14

tại ngã ba Cheo Reo, huyện Chư Sê tỉnh Gia Lai, tổng chiều dài tuyến là 180,8 km.

Đoạn tuyến đi qua địa bàn tỉnh Gia Lai dài 111,8 km, điểm đầu từ Km 69+000 tại cầu

K’Lúi và điểm cuối Km180+800 tại ngã ba Thạch Mỹ huyện Chư Sê. Trên toàn đoạn

QL25 đi qua địa phận tỉnh Gia Lai có tổng số 24 chiếc cầu lớn nhỏ với tổng chiều dài

1.600,4 m; tất cả đều là cầu vĩnh cửu có tải trọng >13T, chất lượng trung bình.

 Phía Nam vùng nghiên cứu có quốc lộ 26 nối liền quốc 1A tại huyện Ninh Hoà (tỉnh

Khánh Hòa) qua các thị trấn M’Đrăk, thị trấn Ea Knốp, thị trấn Ea Kar, thị trấn Phước

An (tỉnh Đăk Lăk) nhập vào quốc lộ 14 tại thành phố Buôn Ma Thuột (tỉnh Đăk Lăk).

Chiều dài qua lưu vực 60 km chất lượng đường tốt, 100% đã được rải bê tông nhựa

đường, hiện nay đang được nâng cấp mở rộng.

 Phía Đông vùng nghiên cứu có đường sắt Bắc Nam chạy dọc vùng nghiên cứu với

chiều dài 117 km, có 7 ga cho tàu hàng và 1 ga cho tàu khách thống nhất (ga Tuy

Hòa). Hiện ga Tuy Hòa và ga Phú Hiệp đã được nâng cấp mở rộng để có thể tiếp nhận

hành khách và hàng hóa từ khu công nghiệp tập trung Hòa Hiệp và các khu vực lân

cận.

Tỉnh lộ: Hệ thống đường tỉnh lộ như đường 674 nối liền An Khê, với chiều dài 75 km.

Đường 1B chạy từ Sơn Hoà đi M’ Đrăk dài 40 km, đường 645 nối từ quốc lộ 1A tại thị

trấn Tuy Hoà đi sông Hinh, KrôngNăng gặp quốc lộ 14 tại Buôn Hồ (thị trấn Krông

Pa) chiều dài qua lưu vực 165 km. Hệ thống đường liên tỉnh mới đảm bảo rải nhựa trên

45% còn lại là đường cấp phối, nhiều đoạn thiếu cầu cống, rãnh thoát nước nên mùa

mưa xe cộ đi lại còn gặp khó khăn.

Đường sắt: Phía Đông lưu vực có tuyến đường sắt Bắc Nam chạy qua dài 25 km.

Đường thủy: Giao thông thuỷ trong lưu vực sông Ba chưa phát triển bởi vì thượng trung

lưu sông Ba có nhiều ghềnh thác mà chỉ phát triển vận tải nhẹ phía hạ lưu đập Đồng

Cam về thành phố Tuy Hòa nhưng rất hạn chế vì về mùa cạn sông này rất nông, nhiều

bãi bồi lấn chiếm dòng chảy.

 Cảng cá Đông Tác: Phường Phú Đông, đây vừa là cảng cá, vừa là Trung tâm dịch vụ

hậu cần nghề cá Đông Tác. Hiện đang được khai thác, với quy mô năng lực (Số lượt

ngày/cỡ loại lớn nhất) 600 lượt/500CV, sản lượng thuỷ sản qua cảng 6.000 tấn/năm.

Quy mô cảng nhỏ, với bến đứng dài 25m, vào mùa khô độ sâu trước cảng 1 – 1,5m,

luồng lạch vào cảng thường bị bồi lấp.

 Bến cá Phường 6: Nằm tại phường 6, quy mô năng lực: 50 lượt/200CV, sản lượng

thuỷ sản qua cảng 5.000 tấn/năm. Tuy quy mô cảng còn nhỏ nhưng là nơi tập trung

các ngư dân của TP Tuy Hoà nên sản lượng qua cảng khá lớn.

Đường hàng không: Trong vùng có cảng hàng không Tuy Hòa với tổng diện tích 697

ha, trong đó diện tích khu hàng không dân dụng 34 ha, khu bay dân dụng 383 ha, khu

quân sự 280 ha. Cuối năm 2013, cảng hàng không đã đầu tư xây dựng hoàn thành Khu

hàng không dân dụng.

b. Đô thị

Trên địa bàn lưu vực sông Ba hiện có khu đô thị của thành phố Tuy Hoà tỉnh Phú Yên,

nằm ở vùng hạ lưu sông Ba là trung tâm hành chính, chính trị, kinh tế kỹ thuật văn hoá

- xã hội và dịch vụ du lịch của tỉnh Phú Yên với diện tích tự nhiên 328.000 ha với 8

phường và 10 xã lân cận, có gần 200.000 dân trong đó tập trung ở khu vực đô thị 70.000

dân chiếm 35% tổng dân số của Thành phố, là một thành phố nằm ở đồng bằng ven

biển duyên hải miền Nam Trung Bộ có nền kinh tế khá phát triển so với toàn lưu vực.

1.2.3 Đặc điểm khí hậu, khí tượng

1.2.3.1 Chế độ nhiệt

Nhiệt độ không khí tăng dần từ Bắc xuống Nam, từ Tây sang Đông và từ cao xuống

thấp. Nhiệt độ bình quân hàng năm vùng thượng du là 21,5oC ÷ 23,5oC, vùng trung du

là 25oC ÷ 26oC, vùng hạ du là 25oC ÷ 27oC.

Nhiệt độ trung bình tháng nhiều năm ở thượng du và trung du thường vào tháng IV đến

tháng V và có thể đạt 24oC ÷ 28oC, ở hạ du thường là tháng VI đến tháng VII và có thể

đạt tới trên 30oC. Nhiệt độ tối cao lớn nhất tại Sơn Hòa là 42,1oC đo được vào 2/IV/2007.

Tháng có nhiệt độ thấp nhất trên toàn lưu vực là tháng XII hoặc tháng I hàng năm, trong

đó vùng thượng lưu nhiệt độ trung bình tháng thấp nhất vào khoảng 18oC ÷ 19oC, vùng

thung lũng và đồng bằng ở hạ lưu đạt khoảng 19oC ÷ 22oC.

Bảng 1. 1. Nhiệt độ trung bình tháng, năm lưu vực sông Ba

Đơn vị: oC

Nhiệt độ trung bình tháng năm

Trạm

I

II

III

IV

V

VI

VII VIII

IX

X

XI

XII Năm

Kon Tum

20,7

22,5

24,6

25,8

25,5

25,2

24,3

24,1

23,9

23,4

22,2

20,8

23,6

M' Đrak

20,2

21,6

23,6

25,6

26,3

26,2

25,8

25,7

24,9

23,6

22,3

20,6

23,9

An Khê

19,8

21,1

23,3

25,4

26,3

26,2

25,6

25,3

24,7

23,5

22,0

19,7

23,6

Ayun Pa

22,3

24,0

26,5

28,3

28,4

27,8

27,2

26,9

26,3

25,4

24,2

22,7

25,8

Sơn Hòa

22,1

23,3

25,5

27,8

28,8

28,7

28,4

28,2

27,1

25,6

24,3

22,6

26,0

Tuy Hòa

23,3

24,0

25,5

27,4

28,9

29,4

29,1

28,9

27,9

26,5

25,5

23,9

26,7

Nguồn: Điều chỉnh Quy hoạch Thủy lợi lưu vực sông Ba và vùng phụ cận đến 2025 và

tầm nhìn đến 2035 - Viện Quy hoạch Thủy lợi [10]

1.2.3.2 Độ ẩm

Độ ẩm không khí có quan hệ chặt chẽ với nhiệt độ không khí và lượng mưa. Vào các

tháng mùa mưa độ ẩm có thể đạt 80 ÷ 90%. Các tháng mùa khô độ ẩm chỉ từ 70 ÷ 80%.

Độ ẩm không khí thấp nhất trên lưu vực sông Ba có thể xuống tới mức 15 ÷ 20%. Riêng

ở Pleiku vào ngày 8/II/1978 đã quan trắc được trị số ẩm thấp nhất là 3%. Trong toàn

vùng, độ ẩm thấp nhất xảy ra ở vùng hạ du ven biển, như trạm Tuy Hòa có độ ẩm trung

bình nhiều năm chỉ là 77% trong khi đó các trạm trong lưu vực độ ẩm trung bình nhiều

năm đều đạt trên 80%.

Bảng 1. 2. Độ ẩm tương đối trung bình năm

Đơn vị: %

Tháng

Năm

Trạm

I

II

III

IV V VI VII VIII

I X X XI XII

Kon Tum An Khê Ayun Pa M' Đrak Sơn Hòa Tuy Hòa

71 69 85 83 78 74 86 83 86 83 81 81

69 81 71 81 81 81

73 80 84 79 79 79 71 76 78 78 79 78 78 78 77 80 76 72

85 81 80 77 76 71

87 82 82 78 77 73

85 85 85 84 84 78

81 77 87 88 86 82 88 89 89 87 80 79

73 84 79 89 85 78

78 83 79 82 82 77

Nguồn: Điều chỉnh Quy hoạch Thủy lợi lưu vực sông Ba và vùng phụ cận đến 2025 và

tầm nhìn đến 2035 - Viện Quy hoạch Thủy lợi [10]

1.2.3.3 Bốc hơi

Khả năng bốc hơi trên lưu vực phụ thuộc vào các yếu tố khí hậu: Nhiệt độ không khí,

nắng, gió, độ ẩm, mặt đệm… Khả năng bốc hơi nhiều thường xảy ra vào các tháng ít

mưa, nhiều nắng, nhiệt độ cao và tốc độ gió lớn, khả năng bốc hơi nhỏ thì ngược lại.

Đối với vùng nghiên cứu, tuỳ từng vị trí lượng bốc hơi hàng năm khoảng 1.000 ÷

1.500mm, trong đó tại thượng lưu và hạ lưu có lượng bốc hơi năm trong khoảng 1.000

÷ 1.300mm. Vùng trung lưu của lưu vực, đặc biệt là khu vực máng trũng dọc theo sông

Ba từ Ayun Pa đến Krông Pa là vùng có mưa lượng ít, thường xảy ra khô hạn thì có

lượng bốc hơi năm là lớn nhất, từ 1.200 ÷ 1.400 mm.

Ở vùng thượng du và trung du, lượng bốc hơi lớn nhất thường vào tháng III và tháng IV

có thể đạt 120 ÷ 200 mm/tháng, lượng bốc hơi nhỏ nhất thường từ tháng X đến tháng

XI và chỉ đạt 50 ÷ 85 mm/tháng. Ở hạ lưu sông Ba lượng bốc hơi lớn nhất vào tháng VI

đến tháng VIII với lượng bốc hơi khoảng 130 ÷ 200 mm/tháng. Bốc hơi nhỏ nhất vào

tháng X đến tháng XII với lượng bốc hơi khoảng 50 ÷ 80 mm/tháng.

Bảng 1. 3. Tổng lượng bốc hơi trung bình năm

Đơn vị: mm

Tháng

Năm

Trạm

I

II

III

IV

V

VI VII VIII

I X X XI XII

Kon Tum

175 179 202 163 114

61 93 122 156

1476

An Khê

93 126 140 144 148 138

127

88 68

1277

Ayun pa

111 131 184 179 146 126 119

104

74 66

1398

M' Đrak

86 119 130 118 132 142

141

87 59

1188

Sơn Hòa

96 133 155 165 177 196

187 110 65

1473

Tuy Hòa

93 102 136 165 168

165 113 73

1330

Nguồn: Điều chỉnh Quy hoạch Thủy lợi lưu vực sông Ba và vùng phụ cận đến 2025 và

tầm nhìn đến 2035 - Viện Quy hoạch Thủy lợi [10]

1.2.3.4 Số giờ nắng

Số giờ nắng trên lưu vực sông Ba hàng năm khoảng 2.180 ÷ 2.440 giờ/năm. Tháng có

số giờ nắng nhiều nhất thường rơi vào tháng III (cuối mùa khô) và đạt tới 240 ÷ 270

giờ/tháng (9 giờ/ngày). Tháng có số giờ nắng ít nhất thường vào tháng cuối mùa mưa

và chỉ đạt khoảng 100 giờ/tháng (3 giờ/ngày).

Bảng 1. 4. Số giờ nắng trung bình năm

Đơn vị: giờ

Tháng

Năm

Trạm

I

II

III

IV

V

VI VII VIII

I X X

XI XII

Kon Tum

285 264 266 240 196 152 139

138

128 182 204 242 2436

An Khê

196 227 255 250 251 213 207

190 168 163 152 151

2422

Ayun pa

138 189 239 247 240 214 212

199 168 141 101

2179

M' Đrak

138 177 229 252 258 228 232

217 184 151 116

2279

Sơn Hòa

164 197 245 265 268 229 236

224 192 166 125 117

2428

Tuy Hòa

221 235 255 244 238 203 194

177 157 163 162 167

2416

Nguồn: Điều chỉnh Quy hoạch Thủy lợi lưu vực sông Ba và vùng phụ cận đến 2025 và

tầm nhìn đến 2035 - Viện Quy hoạch Thủy lợi [10]

1.2.3.5 Gió

Tốc độ gió trung bình hàng năm vùng thượng và hạ du có thể đạt tới 2,3 ÷ 2,9 m/s, vùng

trung du chỉ đạt 1,7 ÷ 1,9 m/s. Tốc độ gió lớn nhất tháng đã quan trắc được ở thượng du

(trạm An Khê) là 23 m/s và ở hạ du (trạm Tuy Hoà) là 36 m/s, trong khi đó ở trung du

trạm Cheo Reo lớn nhất chỉ đạt 20 m/s. Tại vùng thượng lưu tốc độ gió lớn nhất thấp

hơn vùng đồng bằng nhưng lớn hơn vùng trung lưu.

1.2.3.6 Bão

Bão thường xuất hiện từ Biển Đông (BĐ). Do tác động chắn gió của dải Trường Sơn

nên hàng năm lưu vực sông Ba phần thượng và trung lưu thường không có bão. Khi bão

từ biển Đông đổ bộ vào gặp dải Trường Sơn làm cho tốc độ gió và tốc độ di chuyển của

bão chậm lại. Bão trở thành vùng áp thấp gây gió mạnh và mưa lớn cho toàn lưu vực

sông Ba. Riêng phần hạ du lưu vực sông Ba mở ra theo hướng Đông - Tây nên thuận

tiện cho bão tràn vào gây gió mạnh và mưa lớn ở hạ lưu. Vùng hạ lưu sông Ba gánh chịu

khoảng 2,3 cơn bão/năm.

Nguyên nhân gây lũ ở vùng này là do: bão, áp thấp nhiệt đới, không khí lạnh và sự phối

hợp nhiễu động của dải hội tụ nhiệt đới hay của áp cao Thái Bình Dương.

1.2.3.7 Chế độ mưa

Do đặc điểm địa hình và điều kiện khí hậu mà chế độ mưa của vùng nghiên cứu khá

phức tạp so với các lưu vực khác lân cận. Khi vùng thượng và trung du lưu vực đã là

mùa mưa rồi nhưng vùng hạ du lại đang còn ở thời kỳ khô hạn, khi thượng và trung du

đã kết thúc mùa mưa nhưng vùng hạ du vẫn trong thời kỳ mưa lớn. Mùa mưa ở vùng

thượng và trung du thường đến sớm từ tháng V và kết thúc vào tháng X hoặc tháng XI,

kéo dài trong 6 ÷ 7 tháng. Trong khi đó mùa mưa vùng hạ du đến muộn và kết thúc sớm,

chỉ kéo dài 3 ÷ 4 tháng khoảng tháng IX đến tháng XII. Mưa lớn là nguyên nhân của

mọi thiên tai như xói mòn lũ lụt… làm ảnh hưởng không nhỏ đến đời sống của nhân dân

cũng như nền kinh tế quốc dân.

Đặc điểm mưa sinh lũ

 Các đặc trưng của mưa sinh lũ như cường độ mưa, tâm mưa, phân bố mưa là các yếu

tố quyết định đến độ lớn nhỏ của dòng chảy lũ. Mưa sinh lũ trên lưu vực sông Ba chủ

yếu do các nguyên nhân sau:

 Mưa dông do gió mùa mùa hạ hướng Tây Nam kết hợp với dải hội tụ nhiệt đới.

Do bão từ biển Đông vào đất liền, gặp dải Trường Sơn tạo thành vùng áp thấp nhiệt đới.

Sự kết hợp của hai yếu tố trên thường xảy ra vào cuối mùa mưa Tây Trường Sơn, vào

cuối tháng X hoặc tháng XI hàng năm. Khả năng của mưa sinh lũ lớn thường rơi vào

tháng IX đến tháng XI hàng năm. Qua nghiên cứu cho thấy từ tháng V đến tháng VIII

tuy đã là mùa mưa Tây Trường Sơn và lượng mưa cũng khá lớn song lượng mưa và

cường độ mưa vẫn chưa đủ lớn, đất đai lại mới trải qua một mùa khô hạn gay gắt. Vì

vậy mưa trong thời gian này chỉ gây nên các trận lũ nhỏ trên sông suối nhỏ và có biên

độ không lớn.

Từ tháng IX đến tháng XI các nhiễu động thời tiết ở biển Đông (chủ yếu là bão muộn,

có khi là gió mùa Đông Bắc) mạnh lên kết hợp với mưa cuối mùa phía Tây Trường Sơn

làm cho lượng mưa và cường độ mưa trên lưu vực tăng lên mạnh mẽ vượt qua cường

độ thấm, khả năng trữ nước trong đất đã đạt đến mức bão hoà do đó lũ trong thời gian

này là lũ lớn nhất trong năm.

Phần lưu vực sông Ba từ trung du đến thượng nguồn nằm trên các khu vực địa hình khác

nhau, có chế độ mưa khác nhau và cường độ mưa sinh lũ nói chung không lớn nên lũ

vùng này không lớn và hầu như không có sự tổ hợp của các lũ sông nhánh gặp nhau ở

dòng chính gây lũ lớn.

Phần lưu vực phía hạ lưu thì ngược lại, mưa lớn trong năm tập trung trong thời gian tương

đối ngắn, cường độ mưa lớn, khi lũ cuối mùa trên dòng chính sông Ba về đến Củng Sơn

thường trùng với thời kỳ mưa lớn vùng hạ lưu, do đó lũ lớn trong năm thường gặp nhau.

Do lũ lớn hàng năm ở hạ lưu sông Ba thường gặp nhau nên tình hình ngập lụt vùng hạ du

trong thời gian này nói chung là nghiêm trọng, nhất là đối với vùng canh tác lúa Tuy Hoà

thuộc hệ thống Đồng Cam.

Mưa thời đoạn ngắn sinh lũ

Mưa lớn là nguyên nhân của mọi thiên tai như xói mòn lũ lụt… làm ảnh hưởng không

nhỏ đến đời sống của nhân dân cũng như nền kinh tế quốc dân.

Căn cứ số liệu mưa ngày của các trạm đo mưa trong lưu vực thì cường độ mưa ngày tại

các nơi thuộc lưu vực như sau:

Khu vực Tây Trường Sơn và Trung gian: Trong hai khu vực này do ít chịu tác động của

bão cũng như áp thấp nhiệt đới, các nhiễu động biển Đông nên lượng mưa ngày không

lớn lắm. Lượng mưa bình quân ngày nhiều năm khoảng 100 đến 130 mm. Lượng mưa

ngày lớn nhất đã quan trắc được ở các trạm trong hai khu vực trên như sau:

 Pleiku X1max = 227,8 mm ngày 21/VI/1979

 Pơ Mơ Rê X1max = 227,0 mm ngày 18/X/1990

 An Khê X1max = 248,2 mm ngày 15/XI/2013

 Cheo Reo X1max = 250,5mm ngày 2/XI/1980

Trong các chuỗi số liệu quan trắc cho thấy lượng mưa ngày lớn nhất của vùng này chỉ

đạt 250 mm và X1% là 270 mm ở vùng thung lũng, đạt 350 mm ở vùng cao nguyên

Khu vực Đông Trường Sơn: Do chịu tác động mạnh mẽ của mưa do bão, áp thấp nhiệt

đới và các nhiễu động thời tiết biển Đông gây ra nên khu vực này (phần hạ lưu sông Ba)

có lượng mưa ngày khá lớn. Lượng mưa lớn nhất ngày bình quân nhiều năm từ 250 đến

350 mm. Lượng mưa lớn nhất ngày đã quan trắc được tại các trạm trên lưu vực như sau:

 Tuy Hoà X1max = 628,9 mm ngày 3/X/1993

 Sơn Thành X1max = 502,0 mm ngày 4/X/1993

 Sông Hinh X1max = 632,9 mm ngày 2/XI/1980

Lượng mưa lớn nhất ngày bình quân nhiều năm trên 250 mm, lớn nhất có thể đạt trên

600 mm.

1.2.4 Đặc điểm mạng lưới sông ngòi

Lưu vực sông Ba có 36 phụ lưu cấp I, 54 phụ lưu cấp II, 14 phụ lưu cấp III. Trong

đó có các lưu vực sông lớn là sông Ia Pi Hao, sông Đăk Pô Kô, Ia Yun, Krông Hnăng

và sông Hinh.

Bảng 1. 5. Sông suối lưu vực sông ba phân theo cấp diện tích lưu vực

1÷50 (km2) 32

51÷ 100 (km2) 36

101÷ 200 (km2) 16

201÷ 500 (km2) 15

501÷1.000 (km2) 3

> 1.000 (km2) 3

Nguồn: Điều chỉnh Quy hoạch Thủy lợi lưu vực sông Ba và vùng phụ cận đến 2025 và

tầm nhìn đến 2035 - Viện Quy hoạch Thủy lợi [10]

Các phụ lưu có diện tích lưu vực F > 500 km2 gồm có:

 Sông Ia Pi Hao, nhập lưu bờ phải F = 552 km2.

 Sông Đăk Po Kor, nhập lưu bờ trái F = 719 km2.

 Sông Ia Yun, nhập lưu bờ phải F = 2.855 km2.

 Sông Hinh, nhập lưu bờ phải

 Sông Krông năng, nhập lưu bờ phải F = 1.753 km2.

F = 1.021 km2

Sông Ba còn gọi là Eapa ở thượng lưu và sông Đà Rằng ở hạ lưu, đây là con sông lớn

nhất miền Trung, diện tích lưu vực là 13.417 km2 và chiều dài là 396 km, chủ yếu tập

trung ở Gia Lai, Đăk Lăk và Phú Yên. Dòng chính sông Ba bắt nguồn từ đỉnh núi cao

Ngọc Rô cao 1.549 m, thuộc địa phận tỉnh Kon Tum.

Từ thượng nguồn tới gần An Khê sông chảy theo hướng Tây Bắc – Đông Nam, sông

chính và sông nhánh chảy qua địa hình núi cao hiểm trở, chia cắt mạnh lòng sông hẹp,

lắm thác ghềnh, độ dốc dòng sông lớn 20‰.

Từ An Khê đến Cheo Reo lòng sông mở rộng dần, khi đến thung lũng Cheo Reo, lòng

sông hạ thấp, nhận thêm nước của phụ lưu lớn Ayun Pa đổ vào bờ bên phải sông chính

tại Cheo Reo.

Từ Cheo Reo đến gần thị trấn Củng Sơn, sông chảy theo hướng Tây Bắc – Đông Nam

được nhận thêm nước của các phụ lưu chính: sông Krông Hnăng, diện tích 1.750 km2

và dài 130 km, đổ vào bờ phải sông Ba tại biên giới Gia Lai – Phú Yên. Ngoài ra còn có

các sông nhánh nhỏ khác như: sông Cà Lúi, sông Tha bên bờ phải sông Ba.

Đoạn cuối cùng sông chảy theo hướng gần như Tây – Đông, nhưng từ Đồng Bò ra đến

biển Đông thì sông chuyển hướng hơi lệch về Bắc và đổ nước ra cửa Đà Rằng cạnh

Thành phố Tuy Hòa về phía Nam. Đoạn sông này còn nhận thêm nước của các sông nhỏ

như sông Cát bên trái; sông Con và sông Đồng Bò bên phải. Lòng sông chính khá rộng,

độ dốc nhỏ khoảng 1‰, dọc theo sông là các dãy bồi rộng lớn, hai bên sông là cánh

đồng lúa phì nhiêu nhất miền Trung.

Sông Bàn Thạch còn gọi là sông Bánh Lái ở đoạn phía trên và sông Đà Nông ở phía gần

biển, diện tích là 642 km2 và chiều dài sông chính là 69 km. Sông gồm ba nhánh hợp

thành là suối Đá Đen, sông Trong (suối Thoại) và sông Mới. Sông bắt nguồn từ dãy núi

cao Đèo Cả, phần thượng nguồn sông chảy theo hướng Nam – Bắc, gần như vuông góc

với dãy núi Hòn Giữ - Đèo Cả. Sau đó chuyển hướng Tây Nam – Đông Bắc, đến Đông

Mỹ (Phú Yên) chuyển hướng sang Tây Bắc – Đông Nam, đổ xuống cửa Đà Nông ra

biển. Độ dốc sông ở thượng nguồn rất lớn 75‰, sau đó chảy ra vùng đồng bằng độ dốc

chỉ còn khoảng 2‰. Vào mùa khô, diễn biến chế độ dòng chảy trên sông tương đối độc

lập với dòng chảy trên sông Ba. Tuy nhiên, trong mùa lũ (đặc biệt là trong những trận

lũ lớn như trận lũ tháng 10/1993, trận lũ tháng 11/2009) thì chế độ dòng chảy trên sông

Ba và sông Bàn Thạch có sự giao thoa khá rõ ràng, khu vực xen kẹt giữa hai sông Ba và

sông Bàn Thạch chịu đồng thời tác động ngập lũ do ảnh hưởng mực nước dâng trên hai

sông này, kèm theo ảnh hưởng của mưa lớn làm phát sinh dòng chảy tràn trên bề mặt

khu vực xen kẹt giữa hai sông (thuộc huyện Đông Hòa, Tây Hòa tỉnh Phú Yên) sẽ tạo

điều kiện cho sự kết nối, giao thoa dòng chảy lũ giữa sông Bàn Thạch và sông Ba.

1.2.5 Đặc điểm thủy văn

1.2.5.1 Dòng chảy năm

Trên lưu vực sông Ba, sự biến động về mùa ở đây khá phức tạp. Ngay tại vị trí một trạm

đo có năm mùa lũ đến sớm hơn hoặc muộn hơn hai đến ba tháng tạo nên mùa lũ hàng

năm dài ngắn khác nhau, có năm chỉ có 2 ÷ 3 tháng mùa lũ, song cũng có năm tới 5 ÷ 6

tháng mùa lũ, điều này thể hiện tính chất mùa không ổn định trên lưu vực. Với những

năm gió mùa Tây Nam hoạt động mạnh ngay từ đầu mùa mưa (tháng V hàng năm) mùa

lũ trên lưu vực đến sớm. Đến cuối mùa nếu gặp mưa do bão, áp thấp nhiệt đới từ biển

đông vào thì mùa lũ sẽ kéo dài thêm.

Trên lưu vực sông Ba chỉ có sông Hinh và các nhánh sông suối nhỏ khác vùng hạ lưu

sông Ba chịu tác động đơn thuần của khí hậu Đông Trường Sơn nên có mùa dòng chảy

ổn định hơn.

Lưu vực sông Ba có 2 nhánh sông lớn đó là nhánh Ayun và nhánh Krông H’Năng. Sông

Ayun có diện tích là 2.950 km2, lưu lượng trung bình nhiều năm khoảng 55,8 m3/s tương

ứng với mô số dòng chảy 18,9 l/s/km2, trung bình hàng năm đổ vào dòng chính sông Ba

1,76 tỷ m3 nước.

Nhánh Krông H’năng có diện tích là 1.840 km2, lưu lượng trung bình nhiều năm khoảng

39,9 m3/s tương ứng với mô số dòng chảy 21,7 l/s/km2.

Sông Hinh với diện tích lưu vực là 1.040 km2, lưu lượng trung bình nhiều năm là 108

m3/s.

Ngoài ra đặc điểm địa lý tự nhiên cũng có tác động mạnh mẽ đến sự biến động của dòng

chảy trong năm. Căn cứ vào số liệu thực đo của các trạm thuỷ văn trên dòng chính và

dòng nhánh của sông Ba cho thấy: Năm nước lớn, lớn gấp 1,5 đến 2 lần trị số bình quân

nhiều năm. Năm lớn nhất có thể gấp 3 ÷ 6 lần năm nước nhỏ. Trong khi đó sự biến động

của mưa không nhiều.

1.2.5.2 Dòng chảy lũ

a. Nguyên nhân sinh lũ

Nguyên nhân sinh lũ là do mưa có cường độ lớn gây ra lũ trên sông suối trong lưu vực,

gọi là mưa sinh lũ. Mức độ của dòng chảy lũ sẽ do các đặc trưng của mưa sinh lũ như

cường độ mưa, tâm mưa, phân bố mưa là các yếu tố quyết định. Trên lưu vực sông Ba,

các trận lũ lớn nhất trong năm thường diễn ra trong thời gian từ tháng IX đến tháng XI

do lượng mưa và cường độ mưa tăng lên mạnh mẽ vượt qua cường độ thấm và khả năng

trữ nước trong đất.

b. Biến đổi dòng chảy lũ

Từ tháng IX đến tháng XI các nhiễu động thời tiết ở biển Đông (chủ yếu là bão muộn,

có khi là gió mùa Đông Bắc) mạnh lên kết hợp với mưa cuối mùa phía Tây Trường Sơn

làm cho lượng mưa và cường độ mưa trên lưu vực tăng lên mạnh mẽ vượt qua cường

độ thấm, khả năng trữ nước trong đất đã đạt đến mức bão hoà do đó lũ trong thời gian

này là lũ lớn nhất trong năm.

Dòng chảy lũ trên lưu vực sông Ba biến đổi khá phức tạp. Ngay tại vị trí một trạm đo

có năm mùa lũ đến sớm hơn hoặc muộn hơn hai đến ba tháng tạo nên mùa lũ hàng năm

dài ngắn khác nhau, có năm chỉ có 3 ÷ 4 tháng mùa lũ, song cũng có năm tới 5 ÷ 6 tháng

mùa lũ. Thượng và trung lưu mùa lũ đến sớm và kết thúc sớm hơn so với vùng hạ du.

Mùa lũ ở các trạm đo thuỷ văn vùng thượng lưu sông Ba như sau: An Khê 3 tháng (X –

XII); Củng Sơn 4 tháng (IX – XII); Sông Hinh 3 tháng (X – XII); Krông Hnăng 4 tháng

(IX – XII).

Do mùa lũ ở các khu vực khác nhau trên lưu vực dài ngắn khác nhau, mưa sinh lũ cũng

khác nhau vì vậy tổng lượng dòng chảy lũ của các sông suối các khu vực khác nhau

cũng chiếm tỉ lệ khác nhau:

 Phía Bắc khu vực Tây Trường Sơn: Bao gồm toàn bộ nhánh sông IAYun, mùa lũ kéo

dài 5 tháng, từ tháng VII đến tháng XI thành phần dòng chảy mùa lũ chiếm 70 ÷ 75%

lượng nước cả năm. Tháng lớn nhất là tháng VIII ÷ X chiếm 17 ÷ 24% lượng nước

cả năm.

 Phía Nam khu vực Tây Trường Sơn: Bao gồm thượng nguồn của sông Krông HNăng.

Mùa lũ hàng năm khoảng 5 tháng, từ tháng VIII đến tháng XII. Thành phần dòng

chảy mùa lũ đạt 65 ÷ 70 % lượng nước cả năm.

 Khu vực Đông Trường Sơn: Mùa lũ ngắn chỉ 3 tháng, từ tháng X đến tháng XII thành

phần lượng nước mùa lũ chiếm 65 ÷ 75 % lượng nước cả năm. Tháng có lượng nước

nhiều nhất là tháng XI thành phần dòng chảy có thể đạt 32 ÷ 36% lượng nước cả năm.

 Khu vực trung gian: Khu vực này bao gồm phần lớn lưu vực sông Ba, dọc theo thung

lũng sông Ba, kéo dài đến phần thượng nguồn sông, toàn bộ vùng này thể hiện tính

trung gian của 2 khu vực Tây và Đông Trường Sơn. Mùa lũ khu vực này kéo dài 4

tháng từ tháng IX đến tháng XII chậm hơn so với mùa mưa 4 tháng. Do đặc điểm địa

hình bị ngăn cách bởi các dãy núi cao nên lượng mưa trong khu vực không lớn, cộng

với nắng nhiều, nhiệt độ cao, đất đai tơi xốp nên tổn thất qua bốc hơi và thấm rất lớn.

Vì vậy mùa lũ ở đây chậm nhiều so với mùa mưa và mùa lũ ở các khu vực khác.

Thành phần lượng nước mùa lũ chiếm 70 ÷ 75% lượng nước cả năm. Tháng có lượng

nước lớn nhất là tháng XI, lượng nước chiếm 22 ÷ 27% lượng nước cả năm.

c. Đặc điểm dòng chảy lũ

Phần lưu vực sông Ba từ trung du đến thượng nguồn nằm trên các khu vực địa hình khác

nhau, có chế độ mưa khác nhau và cường độ mưa sinh lũ nói chung không lớn nên lũ

vùng này không lớn và hầu như không có sự tổ hợp của các lũ sông nhánh gặp nhau ở

dòng chính gây lũ lớn.

Sông Ba là dòng sông có tiềm năng xảy ra lũ lớn rất cao, là một trong những lưu vực có

mô đuyn đỉnh lũ lớn nhất trên địa bàn lãnh thổ Việt Nam. Trong gần 100 năm qua, tại

Củng Sơn (F=12.410 km2) đã xảy ra 3 con lũ có Qmax trên 20.000 m3/s.

 Qmax (1938) = 24.000 m3/s

 Qmax (1964) = 21.850 m3/s

 Qmax (1993) = 20.700 m3/s

Thời gian duy trì các trận lũ thường chỉ 3÷5 ngày. Lũ có biên độ lũ cao, cường suất nước

lũ lớn, thời gian lũ lên ngắn, dạng lũ nhọn: Đặc điểm này là do cường độ mưa lớn, tập

trung nhiều đợt, tâm mưa nằm ở trung hạ du các lưu vực sông, độ dốc sông lớn, nước

tập trung nhanh.

Tổng lượng lũ 1 ngày lớn nhất chiếm tới 40÷50% tổng lượng của toàn trận lũ. Tại Củng

Sơn, tổng lượng lũ 5 ngày lớn nhất đạt tới 2,51 tỷ m3 lũ vào năm 1993, tại An Khê, tổng

lượng lũ 5 ngày đạt tới 292,8 triệu m3 lũ năm 1981.

Lũ lớn nhất hàng năm tập trung xuất hiện vào 2 tháng X, XI với số trận lũ xuất hiện

trong 2 tháng này chiếm 80%÷85% tổng số các trận lũ lớn nhất năm trên dòng chính và

phần lớn các sông nhánh, riêng ở thượng nguồn sông Ayun chỉ chiếm 49%;.

Lũ lớn nhất năm không hoàn toàn xuất hiện đồng thời trên dòng chính và các sông

nhánh. Trong thời kỳ 1977-2015 đã có 22 năm lũ lớn nhất năm tại trạm An Khê và 19

năm tại trạm AyunPa không xuất hiện đồng thời (sớm hơn 1 tháng) với lũ lớn nhất năm

tại trạm Củng Sơn;

Trong thời kỳ 1979-2015 cũng đã có 23 năm lũ lớn nhất năm tại 2 trạm là Pơ Mơ Rê ở

thượng nguồn sông Ia Yun và tại trạm AyunPa ở trung lưu sông Ba không xuất hiện

đồng thời. Tuy nhiên với quy mô lũ từ lớn đến rất lớn (P<30%) xảy ra tại Củng Sơn thì

có đến 98% lũ lớn nhất trong năm xảy ra tại các nhánh sông.

Tại Phú Lâm, trong số 39 trận lũ có 12 trận lũ loại nhỏ (mực nước đỉnh lũ ở mức nhỏ

hơn hoặc bằng mức báo động II (2,7m) chiếm 30,8 %/ tổng số các trận lũ; 13 trận lũ loại

vừa có mực nước đỉnh lũ ở mức từ BĐII đến BĐIII (2,7 ÷ 3,7m) chiếm 33,3%; còn lại

lũ lớn hơn báo động III (3,7m) là 14 trận, chiếm 35,9%. Đặc biệt lũ gây thiệt hại lớn

(Z>4m) xảy ra 10 con chiếm trên 25,6%. Các trận lũ xảy ra ở hạ lưu sông Ba rải tương

đối đều ở các cấp mực nước.

Hạ du các sông chịu ảnh hưởng thủy triều mạnh, một số cơn bão mạnh đã làm nước

dâng lên ở vùng ven biển rất lớn: Do các cửa sông Miền Trung nằm sát bờ biển nên chịu

ảnh hưởng của thủy triều lớn, nên lũ có cơ hội gặp đỉnh triều thì sẽ gây lũ lớn ở hạ du

các sông. Ví dụ như các trận lũ 12/1986 trên sông Đà Rằng gặp triều cường làm cho

ngập sâu và lâu hơn.

d. Thành phần lũ

Mực nước lũ

Đặc điểm dòng chảy lũ lưu vực sông Ba là biên độ lũ cao, cường suất nước lũ lớn, thời

gian tập trung lũ ngắn, lũ có dạng đỉnh nhọn... nên đã gây lũ, lụt lớn ở vùng hạ lưu sông

Ba (đặc biệt là đồng bằng Tuy Hòa). Theo tài liệu đo mực nước lũ tại trạm Phú Lâm

(sông Đà Rằng), biên độ lũ lên cao nhất là 474cm vào ngày 4/X/1993; cường suất lũ lớn

nhất là 70 cm/h vào ngày 3/X/1993, thời gian lũ trung bình là 64 giờ.

Ngoài ra, hạ lưu các sông ven biển chịu ảnh hưởng mạnh của thủy triều, một số cơn bão

đã làm nước dâng lên ở vùng ven biển rất lớn, nên lũ có cơ hội gặp đỉnh triều và gây

nên các trận lũ lớn ở hạ lưu (trận lũ XII/1986 trên sông Đà Rằng đã làm nước ngập rộng

và sâu hơn).

Bảng 1.6. Mực nước lũ lớn nhất năm thiết kế các trạm trong lưu vực sông Ba

HP%(cm)

Lũ lịch sử

Trạm

Homax (cm)

0,5

1

2

5

10 P%

Hmax (cm)

Thời gian xuất hiện

3356

4275

4153

4027

3853

3712

3990

4/X/1993

Củng Sơn Phú Lâm

335

554

537

517

486

457

521

5/X/1993

Nguồn: Điều chỉnh Quy hoạch Thủy lợi lưu vực sông Ba và vùng phụ cận đến 2025 và

tầm nhìn đến 2035 - Viện Quy hoạch Thủy lợi

Lưu lượng lũ

Trên sông Ba tại Củng Sơn có diện tích lưu vực 12.410 km2, có lưu lượng đỉnh lũ lớn

nhất là 20.700 m3/s được ghi nhận trong liệt quan trắc từ 1977-2015, tương ứng với mô

đuyn lũ 1,67 m3/s.km2, xảy ra vào ngày 04/10/1993; cùng ngày với Qmax=2.528 m3/s,

môđuyn đỉnh lũ Mmax = 3,43 m3/s.km2 xuất hiện tại sông Hinh.

Bảng 1.7. Lưu lượng lũ lớn nhất tại trạm thủy văn Củng Sơn từ 1977-2015

TT

TT Thời gian

Lưu lượng (m3/s)

Tần suất (%)

Lưu lượng (m3/s)

Tần suất (%)

Thời gian 1977 1978 1979 1980 1981 1982

1 2 3 4 5 6

6780 9000 7950 7540 10200 955

37,50 22,50 30,00 32,50 10,00 92,50

21 22 23 24 25 26

1997 1998 1999 2000 2001 2002

3800 9520 6420 5340 3280 2070

70,00 17,50 42,50 55,00 75,00 87,50

TT

TT Thời gian

Lưu lượng (m3/s)

Tần suất (%)

Lưu lượng (m3/s)

Tần suất (%)

27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39

2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

10000 3490 4560 2360 7970 6210 13500 8500 3160 4120 5350 559 633

12,50 72,50 62,50 85,00 27,50 45,00 5,00 25,00 77,50 67,50 52,50 97,50 95,00

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Thời gian 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996

5150 5100 6060 9160 6500 10600 1710 7420 2990 9860 20700 2460 4160 6190

57,50 60,00 50,00 20,00 40,00 7,50 90,00 35,00 80,00 15,00 2,50 82,50 65,00 47,50

Bảng 1.8. Tần suất lưu lượng lũ thiết kế trạm thủy văn Củng Sơn

Tần suất (%)

0,01

0,5

2

25

10

50

5 1 18.816

99 16.621 13.500 10.200 8.126 5.358 809

Lưu lượng (m3/s) 33.135 20.989

Hình 1.3 Đường tần suất lưu lượng lũ lớn nhất – trạm thủy văn Củng Sơn

Tổng lượng lũ

Do đặc điểm địa hình các sông ngắn, dốc, cho nên thời gian duy trì các trận lũ thường

chỉ 3 ÷ 5 ngày. Tổng lượng lũ 1 ngày lớn nhất chiếm tới 40 ÷ 50% tổng lượng của toàn

trận lũ. Tại Củng Sơn, tổng lượng lũ 5 ngày lớn nhất trên dòng chính sông Ba đạt tới

0,32 tỷ m3 tại An Khê năm 2013 (do thủy điện An Khê xả lũ) và 2,507 tỷ m3 lũ vào năm

1993.

1.2.5.3 Chế độ thủy triều

Khu vực cửa sông Ba nằm trong vùng chế độ triều từ Quảng Ngãi đến Nha Trang với

chế độ thủy triều đặc trưng là bán nhật triều không đều.

Đặc trưng cho chế độ bán nhật triều không đều là chế độ triều tại trạm Quy Nhơn với

các đặc trưng thống kê của mực nước triều cao nhất trong bảng dưới.

Số ngày có chế độ nhật triều trong tháng từ 17 đến 26 ngày, vào các ngày nước kém

thường có thêm một con nước nhỏ trong ngày.

Thời gian triều lên thường lớn hơn thời gian triều rút từ 1 đến 2 giờ.

Bảng 1.9. Đặc trưng mực nước triều tại cửa Đà Rằng

Hmax P% (cm)

TB (cm)



1%

2%

5%

10%

20%

85.1

5.45

105.0

101.6

97.1

93.5

90.2

Nguồn: Điều chỉnh Quy hoạch Thủy lợi lưu vực sông Ba và vùng phụ cận đến 2025 và

tầm nhìn đến 2035 - Viện Quy hoạch Thủy lợi [10]

1.2.6. Tình hình lũ lụt vùng hạ lưu sông Ba

1.2.6.1 Tình hình ngập lụt

Hàng năm, vùng lưu vực sông Ba luôn bị mưa bão, lũ lụt đe dọa nghiêm trọng trong

khoảng thời gian từ tháng giữa tháng IX đến tháng giữa tháng XII, diễn biến lũ lụt ngày

càng phức tạp gây nhiều thiệt hại lớn về tài sản và tính mạng nhân dân trong vùng. Vùng

thượng và trung lưu có dòng chính sông Ba cũng như các phụ lưu có địa hình chia cắt

mạnh và lòng sông suối nằm thấp hơn nhiều so với vùng đất canh tác nông nghiệp và

khu dân cư, do vậy tình hình úng lụt không nghiêm trọng như vùng hạ lưu. Hai khu vực

thường bị tác động và thiệt hại do lũ lụt là:

 Vùng trung lưu sông Ba từ thung lũng Cheo Reo tới Phú Túc.

 Khu vực đồng bằng hạ lưu sông Ba (trong đó có Thành phố Tuy Hòa)

Vùng thung lũng hạ lưu sông Ayun - thung lũng Cheo Reo và vùng ven sông Ba thuộc

địa phận huyện Krông Pa thường ngập lụt về mùa lũ, đây là thung lũng độc lập, khá

bằng phẳng, độ chênh cao giữa mặt ruộng và lòng sông rất nhỏ chỉ khoảng 1m lại bị

phân cách bởi một số dãy núi chạy thẳng đến 2 bờ sông tạo nên dạng địa hình co thắt

đột ngột ở chân đèo Tô Na nên thường bị ngập lụt mỗi khi có mưa lớn. Trước năm 2000

vùng hạ Ayun thường bị ngập từ đầu tháng X và tháng XI, diện tích ngập từ 1.000 ha ÷

2.200 ha, cao trình ngập từ 160 m trở xuống, sông Ayun và dòng chính sông Ba chiều

sâu ngập trên dưới 1 m, thời gian ngập từ 2 ÷ 6 ngày mới rút hết.

Đối với vùng hạ lưu sông Ba: Hàng năm từ trung tuần tháng IX đến trung tuần tháng I

vùng này luôn bị mưa bão lũ lụt đe dọa nghiêm trọng và ngày càng diễn biến phức tạp

gây nhiều thiệt hại lớn về tài sản và tính mạng người dân trong vùng. Đây là vùng đồng

bằng khá rộng với gần 25.000 ha đất canh tác. Cao độ giữa lòng sông và mặt ruộng

chênh nhau không lớn (khoảng 1,5 m), tiến gần ra vùng cửa sông và ven sông xấp xỉ

bằng nhau. Đặc biệt vùng hạ lưu sông tiếp giáp trực tiếp với biển Đông, vì vậy mỗi khi

có mưa lũ về vùng này hoàn toàn ngập chìm trong nước, theo số liệu điều tra trong

những năm gần đây tình hình ngập úng lũ lụt vùng hạ lưu sông Ba và sông Bàn Thạch

càng trở nên nghiêm trọng hơn.

Khu vực nội thị Thành phố Tuy Hoà cũng thường xuyên bị ngập với độ sâu ngập từ 0,5

 2 m, khu vực chợ và bệnh viện ngập nặng nhất. Hầu hết các đường nội thị thời gian

ngập 1  1,5 ngày nước mới rút hết. Khu vực Thành phố Tuy Hòa mỗi năm vài lần khi

có lũ lớn ngoài sông, nước sông Đà Rằng tràn vào gây ngập úng 0,3  0,5 m tại khu vực

trung tâm từ 5  10 ngày.

Một số trận lũ điển hình trên lưu vực:

 Năm 1993: Do ảnh hưởng của của trận bão lịch sử cuối tháng IX đầu tháng X, gây

mưa to và rất to toàn bộ vùng hạ lưu sông Ba, lượng mưa đo được ngày 3/X tại Tuy

Hòa là 628,9mm, vào ngày 4/X lượng mưa tại Sơn Hòa là 579,0mm, tại Sơn Thành

là 502,0mm và tại Sông Hinh là 632,9mm. Mực nước tại Củng Sơn là 39,9m lớn hơn

báo động III là 6,4m, mực nước tại Phú Lâm là 5,21m lớn hơn báo động cấp III là

2,01m.

 Năm 2003: Do ảnh hưởng của rìa cao lạnh lục địa ở phía Bắc kết hợp với dải hội tụ

nhiệt đới ở phía Nam gây mưa lớn, đặc biệt mưa to cục bộ ở sông Hinh từ 19h/12 đến

19h/13/11 là 715,4mm. Trận lũ ngày 12-14/11, mực nước tại Củng Sơn là 36,44m

lớn hơn báo động III là 2,94m, mực nước tại Phú Lâm là 3,62m lớn hơn báo động cấp

III là 0,42m.

 Năm 2007: Ảnh hưởng của áp thấp nhiệt đới và không khí lạnh đã gây mưa to đến rất

to, lượng mưa đo được từ 19h/2/11- 13h/3/11 lượng mưa đo được tại Tuy Hòa là

301,1mm, lượng mưa một ngày lớn nhất tại Sơn Thành là 376,1mm gây lũ lớn trên

các sông, tại Củng Sơn mực nước là 35,32m vượt báo động III là 1,82m, tại Phú Lâm

là 4,29 lớn hơn báo động cấp III là 1,09m.

 Năm 2009: Do ảnh hưởng hoàn lưu cơn bão số 11 hạ lưu sông Ba đã có mưa to đến

rất to, lượng mưa lớn nhất đo được tại Sơn Thành là 224.45mm, đặc biệt vùng thượng

nguồn sông Hinh lượng mưa lên dến 430.5mm gây lũ lớn vào ngày 3 và ngày 4/11.

Mực nước tại trạm Củng Sơn là 37,65m lớn hơn báo động III là 4,15m, tại Phú Lâm

là 4,65m cao hơn báo động III là 1,45m.

 Năm 2010: Do ảnh hưởng của không khí lạnh tăng cường, kết hợp với đới gió đông

đã gây mưa lớn trên lưu vực ngày từ ngày 1-4/11 lượng mưa lớn nhất tại Phú Lâm là

309,0mm và tại Tuy Hòa là 303,5mm. Mực nước tại Củng Sơn là 34,85mm lớn hơn

báo động III là 1,35m, tại Phú Lâm là 3,8m cao hơn báo động III là 0,6m.

 Năm 2013: Do ảnh hưởng của ATNĐ kết hợp KKL và ảnh hưởng của nhiễu động gió

Đông trên cao, ở khu vực các tỉnh ven biển Trung và Nam Trung Bộ, Tây Nguyên và

Nam Bộ đã có mưa vừa đến mưa to, có nơi mưa rất to. Tổng lượng mưa đo được từ

19h/04 - 19h/07/11/2013 phổ biến từ 50 ÷ 100mm, một số nơi lớn hơn như Hòa Thịnh

(Phú Yên) 347mm, An Khê (Gia Lai) 216mm, M’Đrăk ( Đăk Lăk) 205mm. Do mưa

lớn tập trung trong thời gian ngắn kết hợp với xả lũ từ các hồ chứa ( lưu lượng lớn tại

thủy điện Sông Ba Hạ: 2.400m3/s) đã gây ngập lụt nghiệm trọng các tỉnh trong lưu

vực, thiệt hại do lũ rất lớn và ảnh hưởng lâu dài tới an sinh, xã hội. Biên độ lũ lên ở

thượng nguồn tại An Khê là 8,6m và ở Ayun Pa là 6,12m. Đỉnh lũ trên phần đạt mức

BĐ3 từ 0,51÷3,65m. Lũ lên nhanh, tập trung trong thời gian ngắn với cường suất lũ

lên lớn (cường suất lớn nhất đạt từ 0,5 ÷ 2,09m/giờ).

 Năm 2016: Ngày 30/10, không khí lạnh tăng cường đã ảnh hưởng đến các tỉnh thuộc

Trung Trung Bộ gây ra mưa vừa, mưa to. Từ ngày 01-05/11, do ảnh hưởng của không

khí lạnh tăng cường tương tác với địa hình, kết hợp với gió đông trên cao, các tỉnh từ

Hà Tĩnh đến Ninh Thuận và khu vực Tây Nguyên đã xảy ra mưa vừa, mưa to đến rất

to. Từ ngày 07-09/11, do ảnh hưởng của không khí lạnh, trên các sông khu vực Trung

Trung Bộ và Tây Nguyên đã xuất hiện một đợt lũ trên diện rộng. Biên độ lũ lên trên

các sông ở Phú Yên từ 6,0÷8,0m. Đỉnh lũ ở sông Ba (Phú Yên) vượt mức BĐIII là

1,53m.

1.2.6.2 Thiệt hại ngập lụt

Theo báo cáo của tỉnh Phú Yên, khi mực nước tại Phú Lâm vượt báo động III (3,7m) thì

nước bắt đầu tràn vào Thành phố Tuy Hòa. Qua số liệu điều tra tổng hợp cho thấy tại

Phú Lâm:

 Những trận lũ có mực nước đỉnh lũ nhỏ hơn hoặc bằng mức báo động III là 19 trận

chiếm 57,6% ứng với thiệt hại khoảng từ 1020%.

 Những trận lũ có đỉnh từ báo động III đến 4m thiệt hại chưa lớn.

 Những trận lũ có đỉnh lũ lớn hơn 4 m chiếm khoảng 30% gây thiệt hại lớn chiếm tỷ

lệ từ 50100%.

Từ năm 1981 đến nay khu vực hạ lưu sông Ba luôn bị ngập úng, lũ lụt gây thiệt hại lớn

về người và tài sản. Điển hình như, trận lũ lịch sử xảy ra vào tháng 10 năm 1993 đã làm

41 người chết, 263 ngôi nhà bị sập hoàn toàn, 1.900 ngôi nhà bị hư hỏng nặng, mất trắng

5.600 ha lúa, 2.150 ha hoa màu bị thiệt hại.

Trong 13 năm trở lại đây, năm 2009 là năm bị thiệt hại nặng nề nhất do lũ lụt gây ra.

Theo thống kê tình hình thiệt hại, trận lũ năm 2009 đã làm cho 82 người chết, 100 người

bị thương, gần 8 ngàn hộ phải di dời, trên 2.100 nhà bị hư hỏng và bị ngập, có tới 6.482

con gia súc, 162.584 con gia cầm bị chết và bị cuấn trôi, thiệt hại ước tính 2.938 tỷ đồng.

Đợt lũ lụt từ ngày 01 ÷ 07/11/2016: Hầu hết các vùng trũng thấp ở các địa phương trên

địa bàn tỉnh Phú Yên bị ngập và cô lập hoàn toàn, trung tâm thành phố Tuy Hòa có nơi

ngập sâu từ 1 m ÷ 1,5 m. Tổng thiệt hại do lũ lụt gây ra trên địa bàn tỉnh Phú Yên từ

ngày 01/11 ÷ 07/11/2016, ước tính gần 420 tỷ đồng.

Đợt lũ lụt từ ngày 11 ÷ 21/12/2016 trên địa bàn tỉnh Phú Yên: Diện tích lúa vụ Đông

Xuân năm 2016 - 2017 mới gieo sạ bị ngập úng, trôi mất giống: 525,6 ha; 1.903 ha cây

trồng hàng năm (mía, sắn...), bị ngập, ngã đổ do mưa lớn kéo dài nhiều ngày; diện tích

cây ăn quả tập trung gãy đổ: 21ha. Các công trình giao thông, thủy lợi tiếp tục bị ngập

hư hỏng, sạt lở nghiêm trọng hơn. Sơ bộ thiệt hại trong đợt lũ từ ngày 11 ÷ 21/12/2016

ước tính gần 150 tỷ đồng.

Tổng thiệt hại do mưa lũ gây ra trên địa bàn tỉnh Phú Yên từ đầu tháng 11/2016 đến cuối

năm 2016 gần 570 tỷ đồng; trong đó thiệt hại về Nông lâm ngư nghiệp, diêm nghiệp và

thủy lợi hơn 350 tỷ đồng.

Trận lũ từ ngày 31/10 – 03/11/2017 trên địa bàn tỉnh Phú Yên. Hầu hết các vùng trũng

thấp ở các địa phương trên địa bàn tỉnh Phú Yên đã bị ngập và chia cắt cục bộ một số

nơi, có nơi ngập sâu từ 0,5 ÷ 1,5 m. Tổng thiệt hại do lũ lụt gây ra trên địa bàn tỉnh Phú

Yên từ ngày 31/10 – 03/11/2017 gần: 9,5 tỷ đồng.

1.2.7. Hiện trạng công trình phòng chống lũ

Lưu vực sông Ba nói chung và vùng hạ lưu nói riêng không có hệ thống đê sông ngăn

lũ như ở vùng Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ. Do tính chất lũ của vùng hạ lưu là lên nhanh,

xuống nhanh theo từng đợt, mỗi năm chỉ xảy ra 2 đến 3 đợt, mỗi đợt trên dưới một tuần

là rút hết. Mà mùa lũ tập trung chủ yếu vào tháng XI. Do vậy không có hệ thống đê

sông. Song do hệ thống sông này toả ra làm nhiều nhánh lại tiếp cận trực tiếp với biển

hoặc các đầm phá rồi sau cùng ra biển, do vậy khi ảnh hưởng thuỷ triều lên xuống gây

xâm ngập mặn vào đồng ruộng hoặc những vùng dân cư. Vùng đồng bằng giáp biển mỗi

khi có bão lớn sóng to thường tràn vào những vùng trên nên người dân ở đây đã xây

dựng một số đoạn đê cục bộ để chống xâm nhập mặn và sóng biển. Thường những đoạn

đê làm ra xây dựng theo kinh nghiệm là chính. Hiện nay những con đê này thường chỉ

dài trên dưới 2 km, mặt đê chỗ rộng nhất chỉ 1m, cao từ 1 ÷ 2 m, mái đê thường bằng

1/1.

a. Hệ thống đê ngăn mặn cửa sông ven biển chủ yếu tập trung ở cửa sông Ba.

Bảng 1.10. Hệ thống đê cửa sông, ven biển lưu vực sông Ba

TT

TUYẾN/ HUYỆN

I Thành phố Tuy Hòa

Phường 6 - Phú Câu

Chiều dài L (km) 4,7 0,5

L thuộc cửa sông (km) 4,7 0,5

L trực tiếp biển (km)

Mực nước triều thiết kế p=5% 0,7

Cao trình đỉnh 1,3

Hệ số mái m biển 1

Hệ số mái m đồng 1

TT

TUYẾN/ HUYỆN

Chiều dài L (km)

L thuộc cửa sông (km)

L trực tiếp biển (km)

Mực nước triều thiết kế p=5%

Hệ số mái m đồng

Hệ số mái m biển

Đê kè Bắc Sông Đà Rằng

3,2

0,7-3,2

0-20

Thị trấn Phú Lâm - Đông Tác

II Huyện Đông Hòa Hòa Hiệp - Bãi Gốc Hòa Xuân - Hòa Tâm Chỉnh trị cửa Đà Nông

1 4,18 2 1,5 0,68 89,08

1 3,72 2 1,5 0,22 26,72

0,47 0,47 62,37

0,7 0,7 0,6 0,7

Cao trình đỉnh 2,6- 4,3 0,9 0,9 0,8 1,59

1 1 4

1 1

Nguồn: Điều chỉnh Quy hoạch Thủy lợi lưu vực sông Ba và vùng phụ cận đến 2025 và

tầm nhìn đến 2035 - Viện Quy hoạch Thủy lợi [10]

Cửa sông Ba: Có hệ thống đê Phú Câu dài 500 m và đê Đông Tác dài 1km.

 Đê Phú Câu tại Phường 6 thành phố Tuy Hoà: Đê có tác dụng bảo vệ cho 140 ha đất

đai phường 6 cùng với khoảng 56.000 dân của khu vực. Đê cao 1,3 m, mặt rộng 2 m,

mái đê m= 1.

 Đê Đông Tác tại thôn Đông Tác: Đê dài 1.000 m cao 1,5 m, mặt rộng 2 m, mái 1:1.

Đê có tác dụng bảo vệ cho 200 ha đất đai phía đông thị trấn Phú Lâm, gần 100 hộ,

khoảng 500 nhân khẩu.

b. Hiện trạng hệ thống kè

Trên vùng lưu vực sông Ba thuộc tỉnh Gia Lai, Phú Yên đã xây dựng được một số công

trình phòng chống sạt lở dọc bờ sông Ba như kè chống sạt lở bờ Tây sông Ba đoạn qua

thị xã Ayun Pa, kè chống sạt lở sông Ia Sol qua thị trấn Phú Thiện, kè nắn dòng đoạn

sông Ayun (Phú Thiện), kè nắn dòng đoạn sông Ayun (Mang Yang), kè bờ Bắc và bờ

Nam sông Ba…

Bảng 1.11. Hiện trạng công trình kè đã xây dựng lưu vực sông Ba

STT

VỊ TRÍ

ĐỊA ĐIỂM

DÀI (m)

I

Huyện Ia Pa

Trồng tre chống sạt lở dọc sông Ba Xã Ia Broái huyện Ia Pa

5.000

Thị xã Ayun Pa Kè bờ Tây sông Ba Kè bờ Tây sông Ayun

Bờ Tây sông Ba đoạn qua thị xã Ayun Pa Bờ Tây sông Ayun đoạn qua thị xã Ayun Pa

6.139 8.380

II 2 3 III Huyện Phú Thiện Kè Ia Sol 4

Sông Ia Sol đoạn qua thị trấn Phú Thiện

500

IV Huyện Mang Yang

STT

VỊ TRÍ

ĐỊA ĐIỂM

DÀI (m)

Kè đá nắn dòng đoạn sông Ayun

Đoạn sông Ayun qua huyện Mang Yang

120

Thị xã An Khê Kè chống sạt lở sông Ba (GĐ 1)

Cách khu dân cư 60m

320,8

V 1

Kè chống sạt lở sông Ba (GĐ 2)

Cách khu dân cư 60m

193

Kè chống sạt lở sông Ba (GĐ 3)

Cách khu dân cư 60m

210

Thành phố Tuy Hòa

V

Kè Phú Câu

Phường 6

500

Kè Long Thủy

An Chấn

240

Bờ Bắc sông Đà Rằng

Phú Lâm - Đông Tác

3.200

Bờ Nam sông Đà Rằng

Phú Lâm - Đông Tác

3.540

VI Huyện Đông Hòa

Kè Thôn 4

Xã Hòa Vinh

560

Kè Nam Bình

Xã Hòa Xuân Tây

500

Kè cầu Bến Sách

Xã Hòa Xuân Tây

300

VII Huyện Tây Hòa

Kè Lương Phước

590

VIII Huyện Phú Hòa

Kè chống xói lở Hòa Quang

Xã Hòa Quang

Kè Hòa Thắng sông Ba

Xã Hòa Thắng

480

Kè thị trấn Phú Hòa sông Ba

Xã Hòa Định Đông

990

Kè Phú Lộc

Xã Hòa Thắng

890

Kè Đông Phước sông Ba

Xã Hòa An

200

Kè thôn Cẩm Thạch

Xã Hòa Định Tây

1.020

Nguồn: Điều chỉnh Quy hoạch Thủy lợi lưu vực sông Ba và vùng phụ cận đến 2025 và

tầm nhìn đến 2035 - Viện Quy hoạch Thủy lợi [10]

c. Hiện trạng công trình phòng chống lũ hồ chứa

Hiện tại trên lưu vực sông Ba có hơn 280 công trình hồ chứa thủy lợi, thủy điện đã được

xây dựng trên lưu vực sông Ba, tuy nhiên chỉ có 6 công trình có nhiệm vụ phòng lũ cho

hạ du bao gồm hồ chứa An Khê – Ka Năk, Ayun Hạ, Sông Hinh, Krông Hnăng, sông

Ba Hạ và Ia M’Lá. Dung tích phòng lũ được xác định theo mực nước đón lũ đã được

quy định ở quy trình vận hành liên hồ chứa số 878-QĐ/TTg ngày 18/7/2018.

Tổng dung tích phòng lũ của 6 hệ thống công trình là 537,24 triệu m3 cụ thể như bảng

Bảng 1.12. Dung tích phòng lũ các hồ chứa lớn thượng nguồn

Hạng mục

Ka Năk Ia M‘Lá

Sông Ba Hạ

Sông Hinh

Ayun Hạ

Krông H'Năng

Tổng dung tích phòng lũ (106m3)

102

204,5 156,74

202 66

251,5 36,86

506 131,78

211,6 12,62

537,24

MNTL (m) Wpl (106 m3) 133,24

Nguồn: Quyết định 878/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ ngày 18/07/2018

Ngoài ra, trên dòng chính sông Ba còn có hệ thống thủy điện vừa và nhỏ dọc sông như

Đăk Srông, Đăk Srông 2, Đăk Srông 2A, Đăk Srông 3A, Đăk Srông 3B. Hệ thống công

trình thủy điện này không có dung tích phòng lũ nhưng cũng có góp phần trong việc

giảm lưu tốc dòng chảy lũ trên dòng sông Ba.

Hình 1.4 Hiện trạng hồ chứa lớn trên lưu vực sông Ba

Nhận xét chung:

 Trên thế giới và tại Việt Nam, các nghiên cứu về xây dựng bản đồ ngập lũ đã được

triển khai rất rộng rãi trên cơ sở ứng dụng tiến bộ khoa học công nghệ như sử dụng

công nghệ phân tích, xử lý ảnh viễn thám hay xây dựng mô hình thủy văn, thủy lực…

 Hiện tại, có nhiều phương pháp xây dựng bản đô ngập lũ như phương pháp thống kê,

điều tra vết lũ các trận lũ thực tế, phương pháp sử dụng bản đồ địa hình, địa mạo,

phương pháp ảnh vệ tinh, phương pháp mô phỏng bằng các mô hình toán, phương

pháp kết hợp. Mỗi phương pháp trên đều có các ưu, nhược điểm riêng trong việc xây

dựng bản đồ ngập lụt. Để hạn chế nhược điểm, có thể sử dụng kết hợp các phương

pháp nêu trên, tùy theo điều kiện thu thập tài liệu và yêu cầu xây dựng của từng loại

bản đồ ngập lụt. Trong thời điểm hiện tại, tốt nhất là dùng phương pháp mô phỏng

bằng các mô hình thủy văn, thủy lực làm chủ đạo kết hợp tận dụng tối đa các tài liệu,

thế mạnh của các phương pháp khác để đáp ứng tốt nhất yêu cầu lập bản đồ ngập lụt.

 Vùng hạ lưu sông Ba nằm trên địa bàn 6 huyện thị thành phố thuộc tỉnh Phú Yên, là

trung tâm văn hóa chính trị của tỉnh Phú Yên và của cả lưu vực sông Ba. Khu vực hạ

lưu sông Ba là vùng tập trung dân cư đông đúc với cơ sở hạ tầng giao thông, đô thị

tương đối phát triển. Do ảnh hưởng của đặc điểm khí hậu và địa hình nên vùng hạ lưu

sông Ba thường xuyên chịu ảnh hưởng của ngập lũ vào mùa mưa (từ tháng IX đến

tháng XI) với lượng mưa rất lớn có thể đạt trên 600mm/ngày. Đặc điểm dòng chảy lũ

trên lưu vực sông Ba có mô đuyn đỉnh lũ rất lớn, thời gian duy trì trận lũ ngắn, biên

độ lũ cao, cường suất lũ rất lớn, tổng lượng lũ rất lớn nên hàng năm vùng hạ lưu của

lưu vực luôn bị mưa bão, lũ lụt đe dọa nghiêm trọng, gây thiệt hại lớn về người và tài

sản. Tuy nhiên, hệ thống công trình chống lũ trên lưu vực sông Ba rất ít, chủ yếu dựa

vào hệ thống công trình chống lũ bằng hệ thống hồ chứa thủy điện, thủy lợi lớn trên

lưu vực nhưng tổng dung tích phòng lũ của 6 công trình này cũng còn khá nhỏ so với

tổng lượng lũ về vùng hạ lưu sông Ba nên hiệu quả chống lũ còn rất hạn chế.

CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT VÀ TÍNH TOÁN PHẠM VI, MỨC ĐỘ NGẬP LỤT

2.1. Đánh giá nguyên nhân ngập lụt hạ lưu sông Ba

Căn cứ trên đặc điểm tự nhiên, cơ sở hạ tầng của vùng lưu vực sông Ba (như đã phân

tích trong chương 1) cho thấy, nguyên nhân chủ yêu gây ra tình trạng ngập lụt vùng hạ

lưu sông Ba bao gồm:

 Do đặc điểm địa hình, vùng thượng lưu có cao độ lớn 600m ÷ 2.000m chiếm 62%

tổng diện tích tự nhiên được bao bọc bởi ba phía: Bắc, Đông, Nam. Phía Tây có các

cao nguyên đất đỏ bazan rộng lớn là: Plei Ku, Mang Yang, Chư Sê có cao độ biến

đổi từ 600m ÷ 800m nên thời gian tập trung dòng chảy đến các sông, suối là rất ngắn.

Trong khi đó, vùng hạ lưu là vùng đồng bằng rộng lớn có cao độ thấp biến đổi từ

0,5m ÷ 2m và được mở ra theo hướng Đông - Tây nên thuận tiện cho bão tràn vào

gây gió mạnh và mưa lớn ở hạ lưu. Mặt khác, địa hình vùng thượng lưu và hạ lưu

sông Ba bị chia cắt bởi dãy Trường Sơn, nên khi bão từ biển Đông tràn vào gặp dải

Trường Sơn tạo thành vùng áp thấp nhiệt đới gây ra mưa lớn ở hạ lưu lưu vực sông

Ba. Ngoài ra, vùng hạ lưu sông Ba có chênh lệch cao độ tự nhiên giữa lòng sông và

mặt ruộng không lớn (khoảng 1,5 m), tiến gần ra vùng cửa sông và ven biển thì cao

độ chênh lệch này càng giảm đi nên dòng chảy lũ thường xuyên tràn từ sông vào các

khu vực diện tích đất đai ven sông ở vùng đồng bằng hạ du lưu vực sông Ba.

 Do đặc trưng khí hậu, tác động dải khí hậu Đông Trường Sơn (bão, gió mùa đông

Bắc) và khí hậu Tây Trường Sơn nên lượng mưa và cường độ mưa trên lưu vực sông

Ba rất lớn. Lượng mưa lũ chủ yếu tập tập trung trong thời gian ngắn là 1 ngày, số liệu

quan trắc được cho thấy lượng mưa 1 ngày tại Tuy Hòa đạt 628,9 mm vào ngày

03/10/1993.

 Do đặc trưng thủy văn, mùa lũ ngắn chỉ tập trung trong 3 tháng từ tháng 10 đến tháng

12 nhưng thành phần nước mùa lũ chiến tới 65 ÷ 75% lượng nước cả năm.

 Do đặc trưng hình thái sông, Sông Ba có là sông ngắn (có chiều dài sông khoảng 388

km, chiều dài lưu vực đạt khoảng 386 km), dốc (độ dốc bình quân lưu vực 10,9%, độ

cao nguồn sông là 1200 m, độ cao trung bình lưu vực là 400 m), hẹp (chiều rộng bình

quân lưu vực là 48,6 km) nên tốc độ truyền lũ trên sông Ba là rất nhanh nên lũ trên

sông Ba thường có biên độ lũ cao, cường suất lũ lớn, hình dạng lũ có đỉnh nhọn với

giá trị lưu lượng đỉnh lũ rất lớn (trong 100 năm đã xảy ra 3 trận lũ có lưu lượng tại

Củng Sơn lớn hơn 20.000 m3/s). Cụ thể như trận lũ tháng 10/1993, tổng lượng lũ 5

ngày lớn nhất đạt tới 2,51 tỷ m3 tại Củng Sơn.

 Do cửa sông Ba (cửa Đà Rằng) nằm sát bờ biển nên chịu ảnh hưởng mạnh của thủy

triều, một số cơn bão mạnh đã làm nước dâng lên ở vùng ven biển thuộc thành phố

Tuy Hòa và huyện Đông Hòa, nên dòng chảy lũ có cơ hội gặp đỉnh triều gây lũ lớn ở

hạ du. Điển hình như trận lũ 12/1986 trên sông Ba gặp triều cường làm cho ảnh hưởng

ngập lũ sâu và lâu hơn.

 Ảnh hưởng của quá trình đô thị hóa: Trong những năm qua, hiện trạng cơ sở hạ tầng

trên lưu vực sông Ba có những thay đổi nhất định. Sự gia tăng đô thị hóa nhất là ở

khu vực thành phố Tuy Hòa làm mất đi một số kênh rạch, ao, hồ tự nhiên nên làm gia

tăng dòng chảy tràn, rút ngắn thời gian tập trung nước. Tại thành phố Tuy Hòa, tốc

độ đô thị hóa phát triển nhanh hơn so với cơ sở hạ tầng thoát nước. Hiện tại, hệ thống

thoát nước cho thành phố Tuy Hòa chỉ tập trung ở khu vực trung tâm với tổng chiều

dài 34 km với đường kính từ 4001250mm nên khi xảy ra mưa lớn lượng nước

mưa tập trung nhanh kèm theo mực nước trên sông lớn nên xảy ra tình trạng tiêu thoát

không kịp thời làm mức độ ngập úng gia tăng. Trong những trận lũ lớn như trận lũ

xảy ra vào tháng 11/2009 kèm theo mưa lớn và triều cường thì khi mực nước sông

tràn vào thành phố dòng chảy lũ sẽ chịu tác động cản trở của các cơ sở hạ tầng đô thị

khiến thời gian ngập lũ của khu vực này bị gia tăng.

 Hiện tại, trong hệ thống công trình phòng chống lũ trên lưu vực sông Ba không có hệ

thống đê sông ngăn lũ mà chỉ có một số công trình đê biển, kè bảo vệ bờ sông mà chỉ

có hệ thống 6 công trình hồ chứa thủy lợi, thủy điện tham gia vào công tác giảm lũ

cho hạ du là hồ thủy điện An Khê, Ka Năk, hồ Ayun Hạ, hồ Ia M’la, hồ Krông

H’Năng, hồ Sông Hinh, hồ Sông Ba Hạ. Tuy nhiên, tổng dung tích phòng lũ của 6

công trình này mới chỉ đạt khoảng 537 triệu m3 (theo quyết định 878/QĐ-TTg của

Thủ tướng Chính phủ) chỉ đạt khoảng 27% so với tổng lượng lũ 5 ngày tương ứng

với trận lũ tần suất 10% tại trạm thủy văn Củng Sơn nên hiệu quả của việc cắt giảm

lũ cho vùng hạ du còn rất hạn chế.

Chính vì những nguyên nhân nêu trên nên vùng hạ lưu lưu vực sông Ba thường xuyên

chịu ảnh hưởng nghiêm trọng của lũ lụt, đặc biệt là khu vực đồng bằng từ hạ lưu đập

Đồng Cam tới cửa biển.

2.2. Lựa chọn bộ công cụ mô hình toán đề diễn toán lũ lưu vực sông Ba

2.2.1 Mô hình mưa dòng chảy

Trong vài chục năm gần đây, những thành tựu khoa học, kỹ thuật đặc biệt là các lĩnh

vực vật lý, toán học tính toán cùng với việc áp dụng máy tính điện tử đã có ảnh hưởng

sâu săc đên khoa học thủy văn. Có thể nói việc ứng dụng những thành tựu này đã làm

thay đôi cả vê chât và lượng bộ môn khoa học thủy văn. Phương pháp mô hỉnh toán đã

cho phép các nhà thủy văn hiệu chỉnh các quá trình, hiện tượng thủy văn - sự vận động

rât phức tạp của nước trong tự nhiên dưới dạng các phương trình toán học lôgíc và giải

chúng trên cảc máy tính điện tử. Phương pháp mô hình toán có nhiều khả năng xem xét

những diễn biến của hiện tượng thủy văn từ vi mô đển vĩ mô. Đây là một trong những

hương nghiên cửu thủy văn hiện đại. Nó đà và đang cho phép cung cấp những thông tin

cân thiết cho các đôi tượng sử dụng nguồn nước khác nhau trong quy hoạch thiết kế và

khai thác tối ưu tài nguyên nước.

Hiện nay có rất nhiều mô hình thủy văn được phát triển và sử dụng rộng rãi trên toàn

thế giới, mỗi một mô hình có ưu nhược điểm riêng và có tính ứng dụng riêng cho các

mục đính tính toán khác nhau. Thông thường việc phân loại mô hình thủy văn dựa trên

cơ sở xem xét sự phân bố của các biến vào và ra hệ thống trong trường không gian, thời

gian. Ở mức tổng quát nhất có thể chia ra thành mô hình tất định và mô hình ngẫu nhiên.

Trong mô hình tất định không xét đến tính ngẫu nhiên còn trong mô hình ngẫu nhiên,

sản phẩm đầu ra ít nhiều mang đặc tính ngẫu nhiên. Trong mô hình tất định lại được

chia làm 2 loại là mô hình hộp đen và mô hình nhận thức, trong đó tham số mô hình

cũng được phân loại theo sự phân bố tập trung hoặc phân tán. Hiện nay với sự phát triển

của công nghệ GIS và dữ liệu GIS, mô hình được phân loại dựa trên tiêu chí ứng dụng

này là mô hình có và không có tích hợp GIS.

Mô hình mưa-dòng chảy là một thành phần mô hình thủy văn, là công cụ giúp tính

toán dòng chảy từ mưa. Thông thường thì số liệu về dòng chảy không đầy đủ, vì vậy,

ước tính dòng chảy dựa vào lượng mưa là bài toán cần giải quyết. Việc phân loại mô

hình có thể thực hiện thông qua nhiều chỉ tiêu theo lĩnh vực mà nó đề cập tới (mô hình

lý, hóa, sinh, thủy văn, thủy lực,…), sự phân bố không gian của kết quả (mô hình phân

bố, tập trung), đặc tính của mô hình (mô hình động, tĩnh),…

Nước rơi I(t)

Hình 2.1 Minh hoạ lưu vực như một hệ thống thủy văn

Các mô hình phổ biến đang được sử dụng tại Việt Nam bao gồm:

 Mô hình MIKE 11 NAM: Là mô hình tất định, khả năng tích hợp GIS thấp, mất phí

nhưng sử dụng đơn giản nên được ứng dụng nhiều tại Việt Nam.

 Mô hình SWAT: Là mô hình khái niệm, dựa trên nền GIS, mã nguồn mở, là mô hình

thủy văn được sử dụng rộng rãi nhất trong nghiên cứu thủy văn trên thế giới và ở Việt

Nam.

 Mô hình HEC-HMS: Là mô hình tất định bán khái niệm, kết hợp GIS, miễn phí, cũng

có rất nhiều ứng dụng trên thế giới và tại Việt Nam, tuy nhiên tương tự như mô hình

tất định, rất thiếu tin cậy khi tính toán cho tương lai, dễ sử dụng [3].

 Mô hình SSARR được giới thiệu năm 1958 do nhóm kỹ sư thuộc quân lực Mỹ, tác

giả là Rockwood. Đây là một mô hình thủy văn tổng hợp dòng chảy và điều hành hồ

chứa, mô hình trình bày chu trình chuyển động tuần hoàn của nước trên lưu vực trong

đó dòng chảy được tổng từ mưa và được diễn toán qua hệ thống sông ngòi thuộc lưu

vực

 Mô hình TANK ra đời năm 1956 tại Trung tâm Quốc gia phòng chống lũ lụt của Nhật

bản, tác giả M.Sugawara. Từ đó đến này mô hình đã được hoàn thiện dần và ứng

dụng rộng rãi nhiều nơi trên thế giới.

Ngoài ra, còn có một số mô hình khác như mô hình SLURP được phát triển bởi Viện

Nghiên cứu Tài nguyên nước Quốc Gia Canada, mô hình SHETRAN/UP được phát

triển bởi trường đại học Newcatsle Vương Quốc Anh, mô hình VIC/SEA/BASINS

được phát triển bởi Khoa hải dương học, Đại học Washington, Mỹ.

2.2.2 Mô hình thủy lực

Hiện nay mô hình thủy lực đã và đang trở thành công cụ thích hợp, hỗ trợ trong lĩnh vực

quản lý và dự báo sự thay đổi về dòng chảy, các yếu tố gây ảnh hưởng trực tiếp hoặc

gián tiếp do dòng nước gây ra ... Có thể kể đến các bộ mô hình thủy lực đang được sử

dụng rộng rãi và đem lại hiệu quả cao như : MIKE, HEC-RAS, VRSAP, HYDROGIS...

HEC-RAS: Mô hình HEC-RAS được xây dựng bởi Trung tâm Nghiên cứu Thủy văn

thuộc Hiệp hội kỹ sư quân đội Mỹ - HEC (Hydrolic Engineering Center, U.S. Army

Corps Engineers). Việc phát triển mô hình HEC-RAS nằm trong một chương trình phát

triển đồng bộ các mô hình bao gồm: phân tích mưa rào–dòng chảy, phân tích thủy lực

trong sông, diễn toán hồ chứa, phân tích thiệt hại do lũ, dự báo điều tiết hồ chứa [3].

HEC-RAS là phần mềm tổng hợp có tính hệ thống. Phần mềm bao gồm giao diện đồ

họa, các thành phần tính thủy lực riêng biệt, hệ thống lưu trữ số liệu và công cụ quản

lý các phương tiện vẽ đồ họa và kết xuất kết quả. HEC-RAS được xây dựng để trình

diễn quá trình tính thủy lực một chiều cho mạng lưới sông suối tự nhiên hay nhân tạo.

Mô hình HEC-RAS có khả năng mô phỏng đặc tính thủy lực của dòng nước (lưu

lượng và mực nước). HEC-RAS sẽ mô phỏng dòng chảy trong hệ thông sông có sự

tương tác 2 chiều giữa dòng chảy trong sông và dòng chảy cùng đồng bằng lũ. Khi

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

mực nước trong sông hạ thấp, nước sẽ chạy lại vào sông, từ các quá trình đó, HEC-

RAS có thể mô phỏng được độ sâu cũng như diện ngập của lưu vực.

MIKE 11: Mô hình thủy lực MIKE11 do Viện Thuỷ Lực Đan Mạch (DHI) xây dựng.

Các mô đun được sử dụng bao gồm:

 Mô đun thủy lực (HD).

 Mô đun mưa dòng chảy (RR).

 Mô đun Mike11-GIS.

Mô đun mô hình thuỷ động lực (HD) là phần trung tâm của hệ thống mô hình MIKE 11

và hình thành cơ sở cho hầu hết các mô đun bao gồm: dự báo lũ, tải khuyếch tán, chất

lượng nước và các mô đun vận chuyển bùn cát. Mô đun thuỷ lực trong MIKE 11 giải

các phương trình tổng hợp theo phương dòng chảy để đảm bảo tính liên tục và bảo toàn

động lượng (hệ phương trình Saint Venant). Đặc trưng cơ bản của hệ thống mô hình

MIKE 11 là cấu trúc mô đun tổng hợp với nhiều loại mô đun được thêm vào để mô

phỏng các hiện tượng liên quan đến hệ thống sông. Ngoài các mô đun thuỷ lực, MIKE

11 còn có các mô đun bổ sung đối với:

 Thuỷ văn;

 Tải - khuyếch tán;

 Các mô hình chất lượng nước;

 Vận chuyện bùn cát dính;

 Vận chuyển bùn cát không dính .v.v.

VRSAP: viết tắt của Vietnamese River System and Plain, là một mô hình thủy lực một

chiều, do Giáo sư Nguyễn Như Khuê xây dựng vào cuối thập niên 1970. Mô hình

VRSAP có thể được áp dụng cho hệ thống sông tự nhiên/kênh dẫn kết hợp với các ô

ruộng hai bên bờ. Các số liệu đầu vào bao gồm:

 Sơ đồ hệ thống sông và ruộng

 Hình dạng mặt cắt và đặc trưng thủy lực của lòng sông

 Một số đặc trưng hình học của ruộng

 Các biên lưu lượng, biên mực nước, biên độ mặn

 Lượng mưa rơi trên mặt ruộng

Kết quả tính toán bao gồm:

 Quá trình mực nước và lưu lượng tại các vị trí khác nhau trên sông

 Diễn biến của mực nước trên các khu ruộng

 Lượng nước trao đổi giữa sông và ruộng

 Quá trình biến đổi độ mặn tại các vị trí khác nhau trên sông

SOBEK là bộ phần mềm do tổ chức DELFT, Hà Lan xây dựng và phát triển. Đây là một

bộ mô hình mạnh mẽ để dự báo lũ, tối ưu hóa hệ thống thoát nước, điều khiển hệ thống

dẫn nước, thiết kế cống thoát nước cho dòng nước lũ, hình thái sông, sự ngập mặn và

chất lượng nước mặt. Chương trình trong giới hạn mô phỏng của bộ mô hình SOBEK

mô phỏng dòng chảy phức tạp và quá trình có liên quan đến nước ở trong hầu như bất

kỳ các hệ thống. Đây là phần mềm được phát triển và ứng dụng khá rộng rãi trên toàn

thế giới. Tuy nhiên, việc ứng dụng phần mềm Sobek trong các lĩnh vực ở Việt Nam còn

chưa phổ biến.

ISIS là bộ phần mềm mô hình hóa được xây dựng và phát triển bởi nhóm nghiên cứu

thủy lực Halcrow và Walingford, Anh. Phần mềm được áp dụng rộng rãi ở Vương Quốc

Anh và khu vực Châu Âu. Ở Đông Nam Á, phần mềm ISIS được áp dụng cho việc mô

hình hóa chế độ thủy lực của hệ thống sông Mê Công trong khuôn khổ của dự án sử

dụng nước (WUP) của Ủy hội sông Mê Kông. Cũng giống như bộ phần mềm MIKE,

ISIS là phần mềm thương mại, có phần giao diện và tiện ích tốt, đặc biệt có phần cơ sở

dữ liệu trợ giúp (DSF). Thuật toán của ISIS sử dụng sơ đồ sai phân 4 điểm của

Preissmann, giải lặp. Phần mềm cho kết quả tại chính xác vị trí nút mô phỏng. Việc áp

dụng phần mềm ISIS trong lĩnh vực nghiên cứu tài nguyên nước ở Việt Nam hiện nay

còn khá hạn chế do nhiều lý do khách quan.

2.2.3 Lựa chọn mô hình diễn toán

Qua phân tích ưu, nhược điểm của các mô hình thủy văn, thủy lực phục vụ tính toán giải

bài toán cho thấy mỗi mô hình đều có ưu, nhược điểm khác nhau. Tuy nhiên, trong đó

bộ mô hình MIKE (MIKE NAM, MIKE 11, MIKE 21, MIKE FLOOD..) là bộ mô hình

có tính năng mạnh mẽ với khả năng mô phỏng chế độ thủy văn, thủy lực trên lưu vực;

đồng thời việc kết nối giữa các kết quả thủy văn thủy lực rất thuận tiện. Đồng thời, việc

sử dụng bộ mô hình MIKE cũng đã được thực hiện qua nhiều đề tài nghiên cứu cấp

Quốc gia và được ứng dụng thực tế trong công tác tính toán chế độ thủy văn – thủy lực

trên nhiều lưu vực sông trên lãnh thổ Việt Nam cũng như thế giới nên trong luận văn

này học viên lựa chọn sử dụng bộ mô hình MIKE để thực hiện các công tác tính toán.

2.2.4 Cơ sở lý thuyết mô hình

a. Mô hình MIKE NAM [5,6]

NAM là mô hình thủy văn khái niệm, thông số tập trung, thông số và biến số trình bày

giá trị trung bình cho toàn bộ lưu vực. Một vài thông số mô hình có thể được đánh giá

từ dữ liệu lưu vực vật lý nhưng kết quả thông số cuối cùng phải được tiến hành bằng

cách so sánh giữa dòng chảy tính toán và dòng chảy thực đo.

Hình 2.2. Cấu trúc mô hình mưa dòng chảy NAM

Cấu trúc mô hình NAM được trình bày trong hình 2.2, mô phỏng giai đoạn đất trong

chu kỳ thủy văn. NAM mô phỏng quá trình lượng mưa - dòng chảy mặt bằng việc giải

thích liên tục cho các thành phần trong các tầng trữ tương tác lẫn nhau và khác nhau mà

trình bày đặc tính vật lý của lưu vực. Trong hình 2.2 có 3 tầng lưu trữ được phân biệt

như sau:

 Lưu trữ bề mặt: lượng nước bị chặn trong thảm phủ thực vật, trữ trong vùng trũng và

trên bề mặt, trong khu vực đất được canh tác.

 Lưu trữ tầng thấp và tầng rễ: lượng nước được trữ trong tầng đáy giữa khả năng giữ

nước ngoài đồng và điểm cây héo.

 Lưu trữ nước ngầm: lượng nước trong tầng ngầm ở dưới lớp nước ngầm.

Ngoài ra NAM cho phép xử lý các can thiệp của con người trong chu kỳ thuỷ văn như

tưới và bơm nước ngầm.

Dựa trên dữ liệu thuỷ văn NAM tính toán dòng chảy của lưu vực cũng như thông tin về

các thành tố khác của các lớp đất trong chu kỳ thuỷ văn chẳng hạn như biến đổi thời

gian của sự bốc hơi, thành phần độ ẩm của đất, lượng ngấm nước bề mặt và mức nước

ngầm. Dòng chảy lưu vực kết quả được chia theo từng dòng chảy trên mặt đất, chảy vào

các dòng chảy phía dưới.

Mô hình NAM mô phỏng dòng chảy lũ đến các biên trên và biên nhập lưu tính toán của

mô hình thủy lực MIKE 11.

b. Mô hình MIKE 11 [5,6]

Mô hình Mike 11 do Viện Thuỷ lực Đan Mạch (DHI) thiết kế để làm chương trình diễn

toán dòng chảy lũ trên sông. Các mô đun được sử dụng bao gồm:

 Mô đun thủy lực (HD).

 Mô đun mưa dòng chảy (RR).

 Mô đun Mike11-GIS.

Mô đun mô hình thuỷ động lực (HD) là phần trung tâm của hệ thống mô hình MIKE 11

và hình thành cơ sở cho hầu hết các mô đun bao gồm: dự báo lũ, tải khuyếch tán, chất

lượng nước và các mô đun vận chuyển bùn cát. Mô đun thuỷ lực trong MIKE 11 giải

các phương trình tổng hợp theo phương dòng chảy để đảm bảo tính liên tục và bảo toàn

động lượng (hệ phương trình Saint Venant). Đặc trưng cơ bản của hệ thống mô hình

MIKE 11 là cấu trúc mô đun tổng hợp với nhiều loại mô đun được thêm vào để mô

phỏng các hiện tượng liên quan đến hệ thống sông. Ngoài các mô đun thuỷ lực, MIKE

11 còn có các mô đun bổ sung đối với:

 Thuỷ văn;

 Tải - khuyếch tán;

 Các mô hình chất lượng nước;

 Vận chuyện bùn cát dính;

 Vận chuyển bùn cát không dính .v.v.

Hệ phương trình cơ bản

Hệ phương trình Saint-Venant viết dưới dạng:

[2] (2.1)

[2] (2.2)

Trong đó:

 Q: Lưu lượng (m3/s)

 A: Diện tích mặt cắt (m2)

 q: Lưu lượng nhập lưu trên một đơn vị chiều dài dọc sông (m2/s)

 C: Hệ số Chezy

 : Hệ số sữa chữa động lượng

 R: Bán kính thuỷ lực (m)

Phương pháp giải

Hệ phương trình được giải theo phương pháp sai phân dùng sơ đồ sai phân ẩn 6 điểm

của Abbott và Inoescu (1967). Hệ phương trình sai phân áp dụng cho một đoạn sông tạo

nên lưới các điểm lưu lượng Q và mực nước h xen kẽ. Mực nước hay lưu lượng tại mỗi

điểm tính trong nhánh có thể biểu diễn bằng hàm của mực nước tại 2 nút thượng và hạ

lưu.

Hình 2.3. Sơ đồ sai phân 6 điểm Abbott

c. MIKE 21 [7,8]

Mô hình MIKE 21 được sử dụng để mô phỏng dòng chảy trên sông, trên bãi tràn. Thuộc

bộ phần mềm MIKE được thiết kế bởi Viện Thủy lực Đan Mạch (DHI), mô hình MIKE

21 đem lại khả năng diễn toán dòng chảy lũ trong sông và trên bãi tràn mạnh mẽ. Đặc

biệt, khả năng trình diễn dòng chảy lũ chi tiết trên bãi tràn theo không gian và theo thời

gian của mô hình này rất phù hợp với công tác xây dựng bản đồ ngập lũ.

Mô hình Mike 21 FM là một mô hình mô phỏng mới dựa trên phương pháp lưới linh

hoạt (flexible mesh).

Mike 21 FM bao gồm các module sau:

 Module thủy động lực học

 Module vận chuyển

 Module Eco Lab

 Module vận chuyển bùn

 Module vận chuyển cát

Mô đun thủy động lực cơ bản trong phương pháp số của các phương trình nước nông 2

chiều- độ sâu- phương trình kết hợp Navier Stoke lấy trung bình hệ số Reynold không

nén.

Bao gồm các phương trình liên tục, phương trình động lượng, nhiệt độ, độ mặn và

phương trình mật độ. Theo chiều nằm ngang cả hệ tọa độ Đề Các và hệ tọa độ cầu đều

được sử dụng.

Hình 2.4 Sơ đồ mạng lưới linh hoạt (flexible mesh)

d. MIKE FLOOD [9]

Mặc dù mô hình Mike 11 và Mike 21 có những ưu điểm vượt trội trong việc mô phỏng

dòng chảy 1 chiều trong mạng lưới sông phức tạp và có thể mô phỏng bức tranh 2 chiều

của dòng tràn trên bề mặt đồng ruộng. Tuy nhiên nếu xét riêng rẽ chúng vẫn còn một số

hạn chế trong mô phỏng ngập lụt. Đối với Mike 11 sẽ rất khó khăn để mô phỏng dòng

chảy tràn nếu không biết trước một số khu chứa và hướng chảy, không mô tả được

trường vận tốc trên mặt ruộng hoặc khu chứa, còn trong Mike 21, nếu vừa muốn tính

toán dòng tràn trên bề mặt ruộng, vừa muốn nghiên cứu dòng chảy chủ lưu trong các

kênh dẫn thì cần phải thu nhỏ bước lưới đến mức có thể thể hiện được sự thay đổi của

địa hình trong lòng dẫn mà hệ quả của nó là thời gian tính toán tăng lên theo cấp số

nhân.

Để kết hợp ưu điểm của cả 2 mô hình 1 và 2 chiều đồng thời khắc phục các nhược điểm

của chúng, Mike Flood cho phép kết nối 2 mô hình Mike 11 và Mike 21 trong quá trình

tính toán, tăng bước lưới của mô hình nhưng vẫn mô phỏng được cả dòng chảy trong

lòng dẫn và trên mặt ruộng hoặc ô chứa.

Trong Mike Flood có 4 loại kết nối sau đây giữa mô hình 1 chiều và 2 chiều:

Kết nối tiêu chuẩn: Trong kết nối này thì một hoặc nhiều ô lưới của Mike 21 sẽ được

liên kết với 1 đầu của phân đoạn sông trong Mike 11. Loại kết nối này rất thuận tiện cho

việc nối một lưới chi tiết của Mike 21 với một hệ thống mạng lưới sông lớn hơn trong

Mike 11, hoặc nối các công trình trong mô hình Mike 21. Các cách áp dụng có thể của

nó được chỉ ra trong hình sau.

Hình 2.5. Áp dụng kết nối

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

vào 2 bên của một đoạn sông, một mặt cắt trong đoạn sông hoặc toàn bộ một nhánh sông

trong Mike 11. Dòng chảy khi chảy qua kết nối bên được tính toán bằng cách sử dụng

các phương trình của các công trình hoặc các bảng quan hệ Q ~ H. Loại kết nối này đặc

biệt hữu ích trong việc tính toán dòng chảy tràn từ trong kênh dẫn ra khu ruộng hoặc

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

rộng.

Hình 2.6 Ví dụ về kết nối bên

Kết nối công trình: Kết nối công trình là nét mới đầu tiên trong một loạt các cải tiến dự

định trong Mike Flood. Kết nối công trình lấy thành phần dòng chảy từ một công trình

trong Mike 11 và đưa chúng trực tiếp vào trong phương trình động lượng của Mike 21.

Quá trình này là ẩn hoàn toàn và vì thế không ảnh hưởng đến các bước thời gian trong

Mike 21.

Hình 2.7. Ví dụ về kết nối công trình

Kết nối khô: Một ô lưới Mike 21 được gán là kết nối khô theo chiều x sẽ không có dòng

chảy chảy qua phía bên phải của ô lưới đó. Tương tự, một kết nối khô theo chiều y sẽ

không có dòng chảy chảy qua phía trên nó. Các kết nối khô này được phát triển để bổ

sung cho các kết nối bên. Để chắc chắn rằng dòng chảy tràn trong Mike 21 không cắt

ngang từ bờ này sang bờ bên kia của sông mà không liên kết với Mike 11, các kết nối

khô là gán cho các ô lưới là đất cao, mà tùy thuộc vào độ phân giải của lưới tính có thể

chưa được mô tả. Kết nối khô cũng được sử dụng để mô tả các dải phân cách hẹp trong

đồng ruộng ví dụ như đê bối, đường… và khi đó thay vì sử dụng một chuỗi các ô lưới

được định nghĩa là đất cao thì nên sử dụng chuỗi các kết nối khô.

Sử dụng các kết nối trên đây ta có thể dễ dàng liên kết hai mạng lưới tính trong mô hình

1 chiều và 2 chiều với nhau. Khi chạy mô hình, để coupling chúng, Mike Flood cung

cấp 3 kiểu Coupling sau đây tùy thuộc vào mục đích sử dụng mô hình:

 Coupling động lực: Các kết nối sẽ chỉ chuyển các thông tin và thủy động lực (cần

thiết cho các tính toán trong Mike 11 và Mike 21).

 Coupling truyền tải chất: Các kết nối chỉ truyền các thông tin liên quan đến các quá

trình vận tải và khuếch tán (cần thiết cho các tính toán trong Mike 11 và Mike 21).

 Coupling cả động lực và truyền tải chất.

Sau khi xây dựng xong mô hình thủy lực Mike 11, Mike 21FM sử dụng mô đun Mike

Flood để chạy kết nối giữa mô hình 1 chiều trong lòng dẫn với mô hình 2 chiều vùng

bãi tràn mới tính toán được chế độ thủy lực cho vùng hạ lưu lưu vực sông Ba.

2.3 Nguyên lý xây dựng bản đồ ngập lụt

Để tiến hành xây dựng bản đồ ngập lụt cần triển khai xây dựng mô hình thủy văn, thủy

lực với các bước như sau:

 Xác định phạm vi mô phỏng và tính toán

 Xác định điều kiện biên: Biên thượng lưu, biên hạ lưu, biên nhập lưu khu giữa

 Thiết lập mạng sông trong miền tính toán

 Tính toán bằng mô hình thủy văn (mưa rào – dòng chảy) MIKE NAM tính toán lượng

mưa biên thượng lưu, nhập lưu khu giữa cho mô hình thủy lực MIKE 11.

 Thiết lập và hiệu chỉnh mô hình thủy lực MIKE 11, MIKE 21

 Kiểm định mô hình thủy lực MIKE 11, MIKE 21 với các số liệu thủy văn thực đo

(lưu lượng, mực nước) và các số liệu điều tra vết lũ.

Hình 2.8. Sơ đồ khối nguyên lý xây dựng bản đồ ngập lụt hạ lưu lưu vực sông Ba

CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN MỨC ĐỘ NGẬP LỤT VÀ XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT VÙNG HẠ LƯU SÔNG BA

3.1 Cơ sở dữ liệu

3.1.1 Tài liệu địa hình

Tài liệu địa hình do Viện Quy hoạch Thủy lợi đo năm 2018:

 Trắc ngang đoạn sông Ba từ ngã ba sông Ba – Krông H’Năng tới cửa Đà Rằng: 33

mặt cắt

Hình 3.1. Vị trí các mặt cắt đo đạc năm 2018 từ khu vực hạ lưu sông Ba

Bản đồ 1/10.000 toàn tỉnh Gia Lai, Phú Yên do Bộ Tài nguyên và Môi trường đo đạc,

cập nhập đến năm 2013.

3.1.2 Tài liệu khí tượng, thủy văn

Tài liệu khí tượng bao gồm:

 Tài liệu bốc hơi: Sử dụng tài liệu bốc hơi tại các trạm đo khí tượng là An Khê, Ayun

Pa, Sơn Hoà.

 Tài liệu mưa: Trong lưu vực có nhiều trạm đo mưa, nhưng tài liệu mưa giờ chỉ có ở

một số trạm khí tượng như An Khê, Ayun Pa, Sơn Hoà. Do đó trong phạm vi của đồ

án này, học viên sử dụng số liệu thực đo mưa giờ tại các trạm này để tiến hành hiệu

chỉnh và kiểm định mô hình tính toán.

Hình 3.2. Bản đồ mạng lưới trạm khí tượng và đo mưa lưu vực sông Ba

Tài liệu thủy văn bao gồm:

 Số liệu lưu lượng: Tài liệu quan trắc lưu lượng mùa lũ tại trạm Củng Sơn được sử

dụng để hiệu chỉnh và kiểm định mô hình NAM cho lưu vực sông Ba. Đây là trạm

thủy văn cấp I với số liệu đo đạc liên tục theo thời gian dài và có mức độ tin cậy cao.

Mặt khác, vị trí của trạm nằm ở vùng hạ lưu sông Ba, không chế diện tích lưu vực

12.410 km2 (chiếm 92,5% diện tích toàn lưu vực sông Ba), nên phản ánh được gần

như toàn bộ chế độ thủy lực, thủy văn của vùng lưu vực sông Ba. Ngoài ra, do mạng

lưới trạm thủy văn trên lưu vực sông Ba rất thưa, trạm Củng Sơn là trạm thủy văn

duy nhất ở vùng hạ lưu sông Ba có số liệu đo đạc cả 2 yếu tố mực nước và lưu lượng

phục vụ cho công tác hiệu chỉnh và kiểm định mô hình thủy văn, thủy lực.

 Tài liệu diễn biến mực nước, lưu lượng thực đo tại các trạm thủy văn Củng Sơn, Phú

Lâm trong thời gian xuất hiện các trận lũ lớn trên lưu vực như trận lũ 10/1993, trận

lũ tháng 11/2009

Hình 3.3. Bản đồ mạng lưới trạm thủy văn lưu vực sông Ba

 Diễn biến quá trình lưu lượng tại các biên trên và biên nhập lưu của mô hình được

tính toán bằng mô hình mưa dòng chảy MIKE NAM

 Diễn biến quá trình mực nước triều tại cửa Đà Rằng.

3.1.3 Tài liệu điều tra vết lũ

48 vết lũ trận lũ 10/1993 do Viện Quy hoạch Thủy lợi điều tra, khảo sát năm 2005.

Hình 3.4. Sơ đồ vị trí vết lũ 10/1993

26 vết lũ của con lũ lịch sử tháng 11/2009 đã được Viện Quy hoạch Thuỷ lợi điều tra và

đã được đo đạc địa hình đưa về cao độ Quốc gia.

Hình 3.5. Sơ đồ vị trí vết lũ 11/2009

3.2 Ứng dụng mô hình thủy văn, thủy lực tính toán ngập lụt theo tần suất 5%,10%

3.2.1. Xây dựng, hiệu chỉnh, kiểm định mô hình thủy văn mưa dòng chảy lưu vực sông Ba

Trên cơ sở kết quả tính toán từ bộ thông số ban đầu, tiến hành hiệu chỉnh và kiểm định

mô hình mưa dòng chảy lưu vực sông Ba với số liệu thực đo các trận lũ 10/1993 và

11/2009 tại Củng Sơn.

Điều kiện để kết quả tính toán của mô hình đảm bảo độ tin cậy bao gồm:

 Không có độ chênh lệch lớn trong cân bằng nước, giữa tổng lượng tính toán và thực

đo.

 Hình dạng đường quá trình tính toán và thực đo phải phù hợp với nhau.

 Mô phỏng dòng chảy trong phần dòng chảy thấp không đóng vai trò quan trọng.

 Đặc biệt quan tâm đến kết quả mô phỏng dòng chảy lũ.

Tính toán

Thực đo

Kết quả mô phỏng trận lũ 10/1993 tại trạm Củng Sơn

R2=0.937. WBL= -9.8% (obs=10966mm/y, sim=12037mm/y), NASH=0.88

Hình 3.6. Kết quả mô phỏng trận lũ 10/1993 tại trạm Củng Sơn

Kết quả mô phỏng trận lũ 11/2009 tại trạm Củng Sơn

Tính toán

Thực đo

R2=0.967. WBL= -0.1% (obs=8217mm/y, sim=8227mm/y), NASH=0.86

Hình 3.7. Kết quả mô phỏng trận lũ 11/2009 tại trạm Củng Sơn

Nhận xét:

 Đối với mô hình mưa dòng chảy lưu vực sông Ba, bộ thông số mô hình NAM cho

dòng chảy lũ tại trạm thủy văn Củng Sơn là bộ thông số ổn định ít nhiễu động nên

cho hệ số tương quan giữa thực đo và tính toán R2 > 0,9 và đảm bảo đỉnh và lượng.

Vì vậy có thể sử dụng bộ thông số tại các trạm đo trên để sử dụng tính toán cho các

biên thủy văn phục vụ tính toán cho mô hình thủy lực.

Bảng 3.1. Bộ thông số mô hình NAM – lưu vực sông Ba

Tên

Flv (km2) Umax Lmax CQOF CKIF CK1,2 TOF TIF TG CKBF

Củng sơn

12.800

18,4 293,0 0,46 857,00 22,73 0,16 0,98 0,623 3855

3.2.2. Xây dựng, hiệu chỉnh, kiểm định mô hình thủy lực lưu vực sông Ba

Căn cứ trên yêu cầu nhiệm vụ của luận văn, học viên tiến hành xây dựng mô hình thủy

lực cho lưu vực sông Ba bao gồm mô hình thủy lực 1 chiều MIKE 11 (diễn toán chế độ

động thủy lực lòng sông), mô hình thủy lực 2 chiều MIKE 21 (diễn toán chế độ động

thủy lực trên khu vực bãi tràn), mô hình thủy lực kết hợp 1 chiều MIKE 11 và 2 chiều

MIKE 21 là mô hình MIKE FLOOD (diễn toán kết hợp chế độ thủy lực của cả lòng sông

và bãi tràn). Các bước xây dựng từng mô hình được trình bày cụ thể theo trình từ xây

dựng mô hình thủy lực 1 chiều, xây dựng thủy lực 2 chiều và xây dựng mô hình thủy

lực kết hợp, cụ thể như sau:

3.2.2.1 Xây dựng mô hình thủy lực 1 chiều MIKE 11

a. Xử lý tài liệu để thiết lập mạng sông tính toán

Căn cứ trên tài liệu GIS đã được thu thập, tổng hợp, cập nhật từ bản đồ số hóa 1/10.000

của tỉnh Phú Yên tiến hành trích xuất các lớp dữ liệu thủy hệ (sông, suối…), công trình

hạ tầng (giao thông, thủy lợi…) theo ranh giới của vùng lưu vực sông Ba và lưu trữ dưới

dạng shapefile (*.shp). Sau đó, các lớp dữ liệu GIS này sẽ được trích nhập vào file cơ

sở dữ liệu nền của mạng lưới thủy lực MIKE 11 (*.nwk11) để phục vụ công tác số hóa

mạng sông tính toán trong mô hình thủy lực MIKE 11 theo vị trí không gian chính xác

so với thực tế.

Hình 3.8. Dữ liệu nền mạng lưới thủy lực MIKE 11

b. Thiết lập sơ đồ thủy lực mạng sông

Căn cứ trên cơ sở dữ liệu nền đã được xử lý, trích nhập vào file mạng lưới thủy lực

(*.nwk11) và yêu cầu tính toán của đồ án, tiến hành mô hình hóa mạng lưới thủy lực lưu

vực sông Ba. Mạng thủy lực 1 chiều được mô phỏng từ trạm thủy văn Củng Sơn đến

cửa biển cụ thể các đoạn sông được đưa vào mô hình thủy lực 1 chiều Mike 11 với tổng

chiều dài từ trạm thủy văn Củng Sơn đến cửa Đà Rằng là 50,35 km.

Hình 3.9. Sơ đồ mạng lưới thủy lực MIKE 11

c. Thiết lập tài liệu địa hình tính toán cập nhật số liệu mặt cắt ngang

Thông số dữ liệu mặt cắt là thông số quan trọng tiếp theo cần được xác lập đưa vào mô

hình. Dựa trên các số liệu khảo sát địa hình, học viên xây dựng file dữ liệu mặt cắt

*.xns11 như sau:

Hình 3.10. Vị trí các mặt cắt trên định dạng *.kmz

Sau khi thực hiện việc khảo sát địa hình, thực hiện trích xuất các tọa độ mặt cắt sang

định dạng file *.kmz, thông qua phần mềm Google Earth mở file và xác định vị trí các

mặt cắt.

Hình 3.11. Thông số mặt cắt cơ bản

Từ vị trí các mặt cắt xác định trên file *.kmz, mở file *.nwk11 và thực hiện vẽ các mặt

cắt. Số liệu các mặt cắt được xác định qua file *.xls (Excel).

Đối với file dữ liệu mặt cắt, cần xác định 3 vị trí quan trọng (1) : Vị trí bờ trái, (2) : Vị

trí tim lạch sâu, (3) : Vị trí bờ phải. Sau khi xác định xong các vị trí (1) (2) và (3), lưu

file và tiếp tục thực hiện đối với các mặt cắt tiếp theo. Kết thúc việc xây dựng file dữ

liệu mặt cắt (file *.xns11)

d. Thiết lập các điều kiện biên

Thông số dữ liệu biên là thông số tiếp theo cần được xác lập đưa vào mô hình. Từ số

liệu tính toán thủy văn mô hình MIKE NAM (mô hình tính toán thủy văn dòng chảy)

đưa ra các thông số biên. Đối với số liệu biên đầu vào tương tự như thông số dữ liệu mặt

cắt, đưa các dữ liệu biên thượng lưu, nhập lưu và hạ lưu vào mô hình thông qua các vị

trí node trên mạng sông đã được xây dựng.

Để xây dựng số liệu biên đầu vào (file *.bnd11) trước tiên cần xây dựng chuỗi số liệu

theo thời gian Time Series (file *.dfs0). Chuỗi số liệu theo thời gian là các số liệu được

tính toán theo mô hình thủy văn MIKE NAM. Từ các số liệu MIKE NAM trích xuất ra

dạng dữ liệu *.xls hoặc *.xlsx (Excel). Từ số liệu Excel đưa vào chuỗi số liệu theo thời

gian (file *.dfs0).

Đối với biên dưới là đường quá trình mực nước triều học viên căn cứ trên kết quả khôi

phục mực nước triều của Trung tâm Hải văn - Tổng cục Biển và Hải đảo Việt Nam tại

Cửa Đà Rằng với liệt số liệu từ 1977÷ 2009.

Chi tiết vị trí các biên như sau:

Biên trên của mô hình: Đường quá trình lưu lượng tại trạm thủy văn Củng Sơn, sử dụng

số liệu lưu lượng thực đo tại trạm đối với công tác hiệu chỉnh và kiểm định mô hình, sử

dụng chuỗi số liệu lưu lượng tính toán (thu phóng theo trận lũ 10/1993) đối với công tác

tính toán trận lũ tần suất 5% và 10% tại trạm thủy văn Củng Sơn.

Biên dưới của mô hình: Đường quá trình mực nước giờ tại Cửa Đà Rằng (Sông Ba), sử

dụng số liệu mực nước triều giờ tương ứng với các trận lũ hiệu chỉnh, kiểm định, sử

dụng chuỗi số liệu mực nước triều tính toán tần suất 5% khi tính toán trận lũ trận lũ tần

suất 5%, 10%.

Biên nhập lưu dọc sông:

 Đường quá trình lưu lượng theo giờ suối Cái (68 km2)

 Đường quá trình lưu lượng theo giờ sông Đồng Bò (119 km2)

 Đường quá trình lưu lượng theo giờ suối Thá (127 km2)

 Đường quá trình lưu lượng theo giờ sông Bầu Gỗ - Bầu Đăng (48 km2)

 Đường quá trình lưu lượng theo giờ khu giữa Bầu Bèo (38 km2)

 Đường quá trình lưu lượng theo giờ khu giữa Bầu Quay – Bầu Hương (43 km2)

e. Thiết lập điều kiện ban đầu

Điều kiện ban đầu được xác định bằng giá trị mực nước, lưu lượng tại từng điểm nút

tính toán trên mạng lưới thủy lực một chiều. Để xác định được điều kiện ban đầu phù

hợp với từng kịch bản, trường hợp tính toán cần tiến hành thực hiện tính toán mô hình

với lựa chọn điều kiện ban đầu là dạng file thông số thủy lực “parameter file”, tiếp theo

dựa vào diễn biến chế độ thủy lực từ kết quả tính toán thủy lực đã được tính toán, tiến

hành xác định thời điểm và giá trị phù hợp để thiết lập điều kiện biên ban đầu theo dạng

“hostart”. Hiệu quả của công tác xác định điều kiện ban đầu theo dạng “hostart” sẽ đảm

bảo cho mức độ ổn định và chính xác trong công tác tính toán các kịch bản, các trường

hợp tính toán khác nhau.

g. Xác định thông số mô hình thủy lực cơ bản

Thông số mô hình thủy lực (*.hd11) là thông số cuối cùng cần đưa vào mô hình. Thông

số bao gồm các số liệu về : hệ số Manning, gió (Wind), sóng (Wave Approx)…

Hình 3.12. Bảng thông số chính của file *.hd11

3.2.2.2 Xây dựng mô hình thủy lực 2 chiều MIKE 21

a. Xử lý tài liệu để thiết lập lưới tính toán

Căn cứ trên cao độ địa hình của vùng lưu vực sông Ba, xác định phạm vi vùng có nguy

cơ chịu ảnh hưởng ngập lụt ở vùng hạ lưu lưu vực sông Ba. Vùng xử lý tài liệu bao gồm

toàn bộ vùng hạ du lưu vực sông Ba từ trạm thủy văn Củng Sơn đến Cửa Đà Rằng với

tổng diện tích khoảng 796 km2.

Căn cứ trên phạm vi vùng có nguy cơ chịu ảnh hưởng ngập lũ, để xây dựng lưới tính

toán Bathymetry cho vùng ngập lũ lưu vực sông Ba, toàn bộ cao độ địa hình từ bản đồ

1/10.000, 1/5.000, 1/2.000 và bản đồ DEM của tỉnh Phú Yên được trích xuất và tổng

hợp thành file dữ liệu nền cơ sở với 32,25 triệu điểm cao độ địa hình. Dữ liệu địa hình

được trích xuất và chuyển về định dạng file dữ liệu địa hình (*.XYZ) của phần mềm

MIKE và được sử dụng làm cơ sở dữ liệu nền để thiết lập lưới tính toán cho mô hình

MIKE 21.

Hình 3.13. Dữ liệu cao độ địa hình lưu vực sông Ba

Hình 3.14. Bản đồ cao độ số DEM 10x10 được xây dựng từ bản đồ địa hình 1/2.000; 1/5.000, 1/10.000 của Bộ Tài nguyên và Môi trường

b. Xây dựng lưới tính toán 2 chiều

Lưới 2 chiều được xây dựng mở rộng trên toàn bộ vùng nghiên cứu khoảng 796 km2 từ

khu vực trạm thủy văn Củng Sơn đến cửa Đà Rằng.

Bảng 3.2. Phạm vi mạng thủy lực 2 chiều phần bãi sông

TT

X

Y

850.800,07

1.478.027,17

850.800,07

1.504.311,40

880.803,01

1.504.311,40

880.803,01

1.478,027,17

Hình 3.15. Lưới tính toán mô hình MIKE 21 được xây dựng

Lưới mô hình thủy lực 2 chiều được thiết lập với kích thước ô lưới 120x120m.

c. Thiết lập điều kiện biên

Căn cứ vào mục đích, yêu cầu của luận văn là thực hiện xây dựng mô hình thủy lực 1

chiều, 2 chiều và kết nối 1 và 2 chiều nên phần thiết lập điều kiện biên được thực hiện

trên mô hình thủy lực một chiều. Trong quá trình diễn toán lũ, mô hình thủy lực 1 chiều

sẽ kết nối với mô hình thủy lực 2 chiều và sẽ cấp biên liên tục cho mô hình thủy lực 2

chiều trong suốt thời gian tính toán.

d. Thiết lập điều kiện ban đầu

Điều kiện ban đầu được xác định bằng giá trị độ sâu ngập nước, vận tốc, lưu tốc dòng

chảy tại từng điểm nút lưới tính toán trên mạng lưới thủy lực một chiều. Để xác định

được điều kiện ban đầu phù hợp với từng kịch bản, trường hợp tính toán cần tiến hành

thực hiện tính toán mô hình với lựa chọn điều kiện ban đầu là “constant”, tiếp theo dựa

vào diễn biến chế độ thủy lực từ kết quả tính toán thủy lực đã được tính toán, tiến hành

xác định thời điểm và giá trị phù hợp để thiết lập điều kiện biên ban đầu theo dạng

“Spatially varying water depth and velocities”. Hiệu quả của công tác xác định điều kiện

ban đầu theo dạng biến đổi theo không gian sẽ đảm bảo cho mức độ ổn định và chính

xác trong công tác tính toán các kịch bản, các trường hợp tính toán khác nhau.

e. Thiết lập các thông số thủy lực cơ bản

Một số các thông số thủy lực cơ bản cho mô hình thủy lực 2 chiều MIKE 21 sẽ được

thiết lập như hệ số nhám, hệ số nhớt, bước thời gian ... cụ thể như sau:

Hệ số nhám

Hệ số nhám là hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thảm phủ, độ rộng

lòng sông, các ao hồ trong bãi ngập lũ. Đối với vùng ngập lũ, sử dụng hệ số nhám

Mannings M thay vì hệ số nhám Mannings (n) được sử dụng trên sông và kênh.

Mannings M là nghịch đảo của Mannings (n), giá trị của Mannings (n) thường nằm trong

khoảng 0,01 (kênh mịn) đến 0,1 (kênh có thảm phủ dày), điều này tương ứng giá trị của

Mannings M trong khoảng 100÷10. Hiện nay có nhiều có nhiều phương pháp để xác

định hệ số nhám. Phương pháp trực tiếp xác định hệ số này rất tốn kém và tốn nhiều thời

gian vì đỏi hỏi chúng ta phải đo được độ dốc thủy lực, lưu lượng và một số mặt cắt

ngang dọc vùng ngập lũ. Do vậy thực tế tính toán, áp dụng các công thức kinh nghiệm

và các bảng tra hệ số đã được đúc kết từ các nghiên cứu trước đó.

Đối với vùng ngập hạ lưu lưu vực sông Ba áp dụng nghiên cứu của Cowan’s (1956) tính

cho kênh và sông được hiệu chỉnh bởi các hệ số để tính cho vùng ngập lũ. Hệ số nhám

n tính cho đồng bằng ngập lũ theo công thức:

n = (nb + n1 + n2 + n3 + n4) x m

Trong đó:  nb: một giá trị cơ sở của n cho bề mặt đất trống tự nhiên của đồng bằng ngập lụt

 n1: một yếu tố điều chỉnh ảnh hưởng của bất thường bề mặt trên đồng bằng ngập lụt

 n2: một giá trị cho các biến thể về hình dạng và kích thước của mặt cắt ngang đồng

bằng ngập lụt, giả định bằng 0

 n3: một giá trị cho các vật cản trên đồng bằng ngập lụt

 n4: một giá trị cho thảm thực vật trên đồng bằng ngập lụt

 m: Hệ số thay đổi bất thường của địa hình vùng ngập lũ

Căn cứ vào hiện trạng sử dụng đất vùng nghiên cứu, phân vùng nhám bao gồm ao hồ,

đất lúa, đất trồng cây lâu năm, đất cơ sở hạ tầng…..Hệ số nhám Mannings M của các

đối tượng được đưa vào lưới mô hình thủy lực 2 chiều để phục vụ tính toán.

Thông số mô hình thủy lực

 Bước thời gian để chạy mô hình là 0,01 ÷ 10 giây;

 Chỉ số CFL max = 0.8

 Có kể đến chế độ ngập và cạn

Hình 3.16. Thông số khai báo cạn và ngập

 Hệ số Density theo dạng Barotropic

 Hệ số nhớt rối (Eddy) tính theo công thức Smagorinsky với các thông số sau:

Hình 3.17. Thông số nhớt Eddy

g. Thiết lập và mô phỏng công trình

Ngoài những công trình đã được thiết lập trên mô hình thủy lực 1 chiều MIKE 11, thực

hiện tiến hành thiết lập một số các công trình trực tiếp trên mô hình thủy lực MIKE 21

như một số công trình đường giao thông. Căn cứ trên vị trí, thông số thiết kế kỹ thuật

của các công trình giao thông để thiết lập bộ thông số mô phỏng các công trình trong

mô hình bao gồm công trình quốc lộ 1A, đường sắt Bắc – Nam.

Bộ thông số mô phỏng các công trình được thiết lập trong module thiết lập công trình

“structure” và được lưu trữ đồng thời trong file thiết lập mô hình MIKE 21 *.m21fm.

Thông tin được đưa vào mô hình bao gồm tên, tọa độ các điểm xác định công trình và

hình dạng công trình.

Hình 3.18. Thiết lập công trình trên vùng ngập

3.2.2.3 Xây dựng mô hình thủy lực kết hợp 1 chiều và 2 chiều MIKE FLOOD

Sau khi xây dựng xong mô hình thủy lực Mike 11, Mike 21FM sử dụng mô đun Mike

Flood để chạy kết nối giữa mô hình 1 chiều trong lòng dẫn với mô hình 2 chiều vùng

bãi tràn mới tính toán được chế độ thủy lực cho toàn vùng hạ lưu sông Ba từ trạm thủy

văn Củng Sơn đến cửa Đà Rằng.

Các kết nối được sử dụng trong mô hình bao gồm kết nối chuẩn, kết nối hai bên. Các

kết nối hai bên được thiết lập dọc theo các tuyến sông. Các kết nối của mô hình được

thiết lập như sau:

Mô hình 1 chiều MIKE 11 và MIKE 21FM được kết nối với nhau bằng các kết nối bên

phía tả và hữu dọc theo các sông trục. Tổng cộng có 2 kết nối gồm 367 điểm kết nối. Cụ

thể kết nối xem bảng dưới đây:

Bảng 3.3. Kết nối 2 mô hình 1 và 2 chiều

Đoạn sông (MIKE 11)

TT

Sông

Kiểu nối

Bờ sông

Từ

Đến

Số ô nối (MIKE 21)

Sông Ba

Bên

50.350

175

Tả

Sông Ba

Bên

50.350

192

Hữu

Hình 3.19. Sơ đồ tính toán thủy lực 2 chiều sông Ba

3.2.2.4 Kết quả hiệu chỉnh, kiểm định mô hình thủy lực

a. Kết quả hiệu chỉnh

Việc hiệu chỉnh và xác định bộ thông số cho mô hình bằng số liệu mực nước sẽ được

thực hiện tại các vị trí trạm thủy văn có số liệu thực đo mực nước, lưu lượng giờ dòng

chảy mùa lũ là trạm thủy Củng Sơn, Phú Lâm. Công tác hiệu chỉnh và xác định bộ thông

số cho mô hình thủy lực 2 chiều được thực hiện lặp lại nhiều lần và thực hiện song song

với công tác hiệu chỉnh và xác định bộ thông số cho mô hình thủy lực 1 chiều.

Mục đích của hiệu chỉnh mô hình là sử dụng phương pháp thử sai tìm ra bộ thông số mô

hình phù hợp sao cho kết quả tỉnh toán gần với số liệu thực đo nhất, để mô hình có thể

mô phỏng được quá trình dòng chảy trong hệ thống sông.

Mô hình thủy lực cho lưu vực sông Ba được hiệu chỉnh với số liệu của trận lũ tháng

10/1993 nhằm xác định sơ bộ hệ số nhám phần lòng sông và bãi sông. Đây là trận lũ

lịch sử trên lưu vực sông Ba, trận lũ có lưu lượng đỉnh lũ tại Củng Sơn là

Qmax:20.700m3/s và mực nước lũ lớn nhất tại trạm Phú Lâm là Hmax : 5,21 m (cao hơn

mức báo động III : 1,51 m). Mặt khác, ngoài các tài liệu đo đạc mực nước lưu lượng,

đây là trận lũ có số liệu điều tra, khảo sát vết lũ ở khu vực hạ lưu tương đối đầy đủ nên

Tính toán

Thực đo

việc hiệu chỉnh bộ thông số thủy lực dựa trên trận lũ này sẽ đảm bảo mức độ tin cậy.

Tính toán

Thực đo

Hình 3.20. Kết quả hiệu chỉnh mực nước tại trạm thủy văn Củng Sơn

Hình 3.21. Kết quả hiệu chỉnh mực nước tại trạm thủy văn Phú Lâm

Bảng 3.4 Kết quả so sánh đỉnh lũ giữa thực đo và mô phỏng - Trận lũ năm 1993 – Lưu vực sông Ba

Vị trí

Tên trạm No 1 TTV Củng Sơn 2 TTV. Phú Lâm

SongBa 0 SongBa 46.900

Loại H (m) H (m)

Tính toán Thực đo Sai số 0,3 0,09

39,85 5,2

40,15 5,29

Đồng thời với việc hiệu chỉnh bộ mô hình thủy lực bằng số liệu lưu lượng mực nước tại

các vị trí trạm thủy văn trên, tiến hành thực hiện hiệu chỉnh mô hình bằng số liệu điều

tra, khảo sát vết lũ để đảm bảo mức độ tin cậy của mô hình trong việc diễn toán dòng

chảy lũ trên các khu vực bãi tràn, vùng ngập lũ trên lưu vực sông Ba. Số liệu vết lũ được

sử dụng hiệu chỉnh mô hình là bộ số liệu 48 vết lũ trận lũ 10/1993 do Viện Quy hoạch

Thủy lợi điều tra, khảo sát năm 2005.

Hình 3.22. Sơ đồ vị trí vết lũ 10/1993

Bảng 3.5. Kết quả tính toán mực nước lũ năm 1993 tại các vị trí vết lũ

STT

Tên Vết lũ Tọa độ X Tọa độ Y

Sai số (m)

Cao độ vết lũ 1993 (m)

Kết quả tính toán (m)

-0,06 0,05 0,13 0,11 0,11 0,07 0,13 0,09

3,44 3,4 3,39 3,46 5,51 5,28 5,71 5,83

3,38 3,45 3,52 3,57 5,62 5,35 5,84 5,92

1 2 3 4 5 6 7 8

VL1 VL2 VL3 VL4 VL5 VL6 VL7 VL8

967340 968334 967880 966796 965067 964000 964326 963162

1450588 1450899 1451676 1451650 1448717 1449155 1447124 1447763

STT

Tên Vết lũ

Tọa độ X Tọa độ Y

Sai số (m)

Cao độ vết lũ 1993 (m)

Kết quả tính toán (m)

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27

VL9 VL10 VL11 VL12 VL13 VL14 VL17 VL18 VL19 VL20 VL24 VL25 VL27 VL28 VL29 VL30 VL36 VL37 VL38

962045 962288 953660 951046 949729 948190 958149 958923 959897 961405 967450 964965 963492 959529 956071 959351 964740 967255 968647

1447941 1447094 1441922 1440931 1442070 1440967 1446071 1447534 1450000 1450242 1445620 1443713 1442716 1441257 1440870 1439084 1440419 1440996 1441078

6,12 7,05 16,53 17,23 17,5 17,73 6,95 5,85 5,8 5,45 5,84 6,63 7,04 12,11 13,11 10,55 5,88 5,72 5,69

6,02 7,16 16,38 17,15 17,62 17,81 6,98 5,88 5,95 5,62 5,96 6,72 7,12 12,18 13,05 10,67 5,92 5,82 5,74

-0,1 0,11 -0,15 -0,08 0,12 0,08 0,03 0,03 0,15 0,17 0,12 0,09 0,08 0,07 -0,06 0,12 0,04 0,1 0,05

b. Kết quả kiểm định

Để kiểm định mô hình MIKE 21-FM, trong nhiệm vụ này thực hiện kiểm định cho trận

lũ tháng 11/2009.

Lũ 11/2009: Trận lũ tháng 11/2009 là một trong những trận lũ lớn nhất xảy ra trên lưu

vực sông Ba trong 10 năm trở lại đây. Cơn bão số 11 MIRINAE xảy ra vào cuối tháng

11 năm 2009 đã gây ra thiệt hại rất lớn về người và của, tổng giá trị thiệt hại ước tính

lên đến 2.938 tỷ đồng.

Theo số liệu thực đo tại trạm thủy văn Củng Sơn mực nước lũ cao nhất Hmax : +37,65

m vượt mức báo động III là 3,1 m, lưu lượng lớn nhất Qmax : 13.500 m3/s. Tại trạm

thủy văn Phú Lâm mực nước lũ cao nhất Hmax : +4,65 m vượt mức báo động III là 0,95

Kết quả so sánh các đường quá trình mực nước, lưu lượng thực đo và tính toán tại các

trạm thủy văn Ayun Pa, Củng Sơn và Phú Lâm:

Tại trạm thủy văn Củng Sơn

Tính toán

Thực đo

Hình 3.23. Kết quả kiểm định mực nước tại trạm thủy văn Củng Sơn lũ 11/2009

Tính toán

Thực đo

Tại trạm thủy văn Phú Lâm

Hình 3.24. Kết quả kiểm định mực nước tại trạm thủy văn Phú Lâm lũ 11/2009

Kết quả hiệu chỉnh đạt kết quả tương đối tốt tại trạm thủy văn Củng Sơn, diễn biến

đường quá trình tính toán mực nước phù hợp với diễn biến đường quá trình mực nước

và lưu lượng thực đo cả về hình dạng và trị số. Chênh lệch mực nước thực đo và mực

nước tính toán đạt 0,10 m, mực nước lớn nhất mô phỏng đạt 37,75 m.

Tại trạm thủy văn Phú Lâm, diễn biến đường quá trình tính toán mực nước phù hợp với

diễn biến đường quá trình mực nước thực đo cả về hình dạng và trị số. Chênh lệch mực

nước thực đo và mực nước tính toán đạt 3 cm, mực nước lớn nhất tính toán đạt 4,68 m.

Bảng 3.6. Kết quả so sánh đỉnh lũ giữa thực đo và tính toán - trận lũ tháng 11/2009 – lưu vực sông Ba

Vị trí

Tên trạm No 1 TTV Củng Sơn

SongBa 0

Tính toán Thực đo Sai số 0,1

37,75

37,65

Loại H (m)

2 TTV. Phú Lâm

SongBa 48.900

4,68

4,65

0,03

H (m)

Bảng 3.7 Kết quả tính toán mực nước lũ trận lũ 11/2009 tại các vị trí vết lũ

STT

Tọa độ X

Tọa độ Y

Sai số (m)

Ký hiệu Vết lũ

Cao độ vết lũ 2009

Kết quả tính toán

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26

P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 P18 P19 P20 P21 P22 P23 P24 P25 P26

964337 962609 960540 955922 950030 931310 928237 929075 929200 937574 958693 962384 961146 960437 963137 962207 963639 964526 964677 964174 964814 965344 968869 968929 969397 970102

1447596 1445862 1444257 1442690 1440941 1443910 1446399 1446531 1444688 1442793 1442425 1442226 1444542 1444215 1450224 1450304 1450446 1450399 1450433 1440211 1439889 1439925 1440596 1440553 1440097 1439493

6,24 7,59 9,1 12,1 15,63 39,23 40,97 41,62 40,08 35,93 10,82 9,69 8,93 9,39 6,11 6,19 5,9 5,95 5,94 7,71 8,18 7,6 5,93 6,09 5,27 5,23

6,12 7,68 9,15 12,28 15,84 39,41 41,15 41,75 40,01 36,12 10,88 9,83 9,14 9,36 6,08 6,14 5,98 5,88 5,89 7,78 8,34 7,72 5,84 6,18 5,38 5,31

-0,12 0,09 0,05 0,18 0,21 0,18 0,18 0,13 -0,07 0,19 0,06 0,14 0,21 -0,03 -0,03 -0,05 0,08 -0,07 -0,05 0,07 0,16 0,12 -0,09 0,09 0,11 0,08

Nhìn chung, kết quả mô phỏng và kết quả kiểm định đạt kết quả khá tốt. Bộ thông số sử

dụng để mô phỏng và kiểm định đạt yêu cầu để sử dụng tính toán các phương án quy

hoạch phòng chống lũ.

3.2.3. Kết quả tính toán quá trình ngập lụt

Để tính toán quá trình ngập lũ tương ứng với trận lũ tần suất 5%, 10% tại trạm thủy văn

Củng Sơn, tiến hành xác định các biên lưu lượng (biên trên và biên nhập lưu) cho mô

hình thủy lực. Căn cứ giá trị lưu lượng lũ theo các tần suất (bảng 1.7), tiến hành thu

phóng quá trình lưu lượng tại trạm thủy văn Củng Sơn theo hình dạng trận lũ tháng

10/1993 (trận lũ lịch sử có lưu lượng lớn nhất tại Củng Sơn trong 30 năm trở lại đây);

các biên nhập lưu được được tính theo tỉ lệ diện tích với trạm thủy văn Củng Sơn.

Bảng 3.8. Diện tích lưu vực tại Trạm thủy văn Củng Sơn và các vị trí nhập lưu

TT Vị trí Diện tích lưu vực (km2)

TTV. Củng Sơn 1 12.800

Suối Cái 2 68

Sông Đồng Bò 3 119

Suối Thá 4 127

5 Sông Bầu Gỗ - Bầu Đăng 48

6 Khu giữa Bầu Bèo 38

7 Khu giữa Bầu Quay – Bầu Hương 43

Đối với trận lũ lịch sử 10/1993 là trận lũ được sử dụng trong công tác hiệu chỉnh và

kiểm định mô hình nên tác giả sử dụng kết quả tính toán đã được thực hiện để phục vụ

cho công tác xây dựng bản đồ ngập lụt. Các kết quả tính toán trận lũ lịch sử 10/1993 và

trận lũ chính vụ tần suất 5%, 10% được thể hiện cụ thể ở các bảng sau:

Bảng 3.9. Kết quả tính toán mực nước, lưu lượng trên sông Ba tại một số vị trí, trận lũ 10/1993

TT

Vị trí

Sông

Địa danh

Lưu lượng (m3/s)

Mực nước (m)

1 2 3 4 5 6

Sông Ba TTV Củng Sơn - TT Củng Sơn 22.453 Sông Ba Phú Sen Hạ - Xã Hòa Định Tây 27.050 Sông Ba Thôn Lương Phước - Xã Hòa Phú 37.826 Sông Ba Thôn Định Thọ - Xã Hòa Định Đông 44.794 Sông Ba Thôn Vĩnh Phú - Xã Hòa An 48.135 Sông Ba TTV Phú Lâm - TP Tuy Hòa

20.683 40,15 20.881 18,76 21.048 17,58 21.793 11,05 21.467 6,76 22.098 5,29

Hình 3.25. Kết quả tính toán mức độ ngập lụt vùng hạ lưu sông Ba tương ứng trận lũ 10/1993

Bảng 3.10 Kết quả tính toán mực nước, lưu lượng trên sông Ba tại một số vị trí, trận lũ chính vụ tần suất 5% tại trạm thủy văn Củng Sơn

TT

Vị trí

Sông

Địa danh

H (m)

Lưu lượng (m3/s)

1 2 3 4 5 6

Sông Ba TTV Củng Sơn - TT Củng Sơn 22.453 Sông Ba Phú Sen Hạ - Xã Hòa Định Tây 27.050 Sông Ba Thôn Lương Phước - Xã Hòa Phú 37.826 Sông Ba Thôn Định Thọ - X. Hòa Định Đông 44.794 Sông Ba Thôn Vĩnh Phú - Xã Hòa An 48.135 Sông Ba TTV Phú Lâm - TP Tuy Hòa

13.500 13.620 13.749 14.257 14.035 14.465

37,62 17,34 16,35 10,22 6,12 4,67

Hình 3.26. Kết quả tính toán mức độ ngập lụt vùng hạ lưu sông Ba tương ứng trận lũ tần suất 5% tại trạm thủy văn Củng Sơn

Bảng 3.11 Kết quả tính toán mực nước lũ tại một số vị trí vết lũ, trận lũ chính vụ tần suất 5% tại trạm thủy văn Củng Sơn

STT

Tọa độ Y

Tên Vết lũ

Tọa độ X

Cao độ ngập lũ 1993 (m)

Cao độ ngập lũ trận lũ 5% (m)

Chênh lệch ngập lũ 1993 - tần suất 5% (m)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

VL1 VL2 VL3 VL4 VL5 VL6 VL7 VL8 VL10 VL14 VL18 VL24 VL25 VL27 VL29 VL38

967340 968334 967880 966796 965067 964000 964326 963162 962288 948190 958923 967450 964965 963492 956071 968647

1450588 1450899 1451676 1451650 1448717 1449155 1447124 1447763 1447094 1440967 1447534 1445620 1443713 1442716 1440870 1441078

3,38 3,45 3,52 3,57 5,62 5,35 5,84 5,92 7,16 17,81 5,88 5,96 6,72 7,12 13,05 5,74

3,22 3,32 3,31 3,27 5,24 5,05 5,65 5,66 6,78 16,74 5,64 5,75 6,54 6,89 12,68 5,60

0,16 0,13 0,21 0,30 0,38 0,30 0,19 0,26 0,38 1,07 0,24 0,21 0,18 0,23 0,37 0,14

Bảng 3.12 Kết quả tính toán mực nước, lưu lượng trên sông Ba tại một số vị trí, trận lũ chính vụ tần suất 10%

TT

Vị trí

Sông

Địa danh

1 2 3 4 5 6

Lưu lượng (m3/s) 10.200 10.317 10.408 10.833 10.647 11.007

Mực nước (m) 37,20 17,09 16,12 10,06 6,01 4,55

Hình 3.27. Kết quả tính toán mức độ ngập lụt vùng hạ lưu sông Ba tương ứng trận lũ tần suất 10% tại trạm thủy văn Củng Sơn

Bảng 3.13 Kết quả tính toán mực nước lũ tại một số vị trí vết lũ, trận lũ chính vụ tần suất 10% tại trạm thủy văn Củng Sơn

STT

Tên Vết lũ

Tọa độ X

Tọa độ Y

Cao độ ngập lũ 1993 (m)

Cao độ ngập lũ trận lũ 10% (m)

Chênh lệch ngập lũ 1993 - tần suất 10% (m)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

VL1 VL4 VL6 VL7 VL14 VL18 VL24 VL25 VL27 VL38

967340 966796 964000 964326 948190 958923 967450 964965 963492 968647

1450588 1451650 1449155 1447124 1440967 1447534 1445620 1443713 1442716 1441078

3,38 3,57 5,35 5,84 17,81 5,88 5,96 6,72 7,12 5,74

3,19 2,64 4,94 5,51 16,74 5,58 5,69 6,48 6,80 5,53

0,19 0,93 0,41 0,33 1,07 0,30 0,27 0,24 0,32 0,21

3.3 Xây dựng bản đồ ngập lụt vùng hạ lưu sông Ba

3.3.1 Quy trình chuyển kết quả của mô hình toán sang GIS và xây dựng bản đồ ngập lụt

Dựa trên các kết quả tính toán thủy lực lũ lưu vực sông Ba với các kịch bản trích xuất

các thông tin yêu cầu diện ngập, vị trí ngập, độ sâu ngập, vận tốc dòng chảy… từ mô

hình Mike Flood và được số hóa theo định dạng file phần mềm bản đồ Arc-Map thông

qua công cụ nội suy điểm Kriging sau đó chồng lớp lên các bản đồ nền 1:10.000,

1:50.000 theo hệ tọa độ UTM-WGS84 Zone48. Các trị số tính toán trong mô hình được

tính toán cho các nút lưới với cao độ mặt đất tự nhiên, cao trình mực nước ngập, độ sâu

mực nước ngập, vận tốc dòng chảy theo thời đoạn. Bản đồ sẽ tiếp tục được biên tập,

chỉnh sửa theo các yêu cầu kỹ thuật, giao diện thể hiện đáp ứng tiêu chuẩn.

Tổ chức dữ liệu bản đồ GIS: các thông tin được lưu thành từng lớp riêng rẽ trên 1 hệ toạ

độ. Hệ thống lưu các lớp nền và chuyên đề được sử dụng linh hoạt cho các nhu cầu sử

dụng khác nhau. Cấu trúc CSDL bản đồ ngập lũ bao gồm các trường thông tin như sau:

 Lớp thông tin địa giới hành chính

 Lớp thông tin hệ thống thuỷ văn

 Lớp thông tin hệ thống giao thông

 Lớp thông tin địa hình

 Lớp thông tin hệ thống thuỷ lợi, thuỷ

nông

 Lớp thông tin diện tích, vị trí, độ sâu các

vùng ngập lũ.

Hệ quy chiếu bản đồ: được thành lập theo

lưới chiếu UTM-WGS84 Zone 48N

Biên tập bản đồ: Bố trí bản đồ phụ, bảng giải thích, bảng thống kê vùng ngập lũ, thôn

xóm bị ảnh hưởng, dân số bị ảnh hưởng. Trình bày khung, khoảng cách chữ, cỡ chữ

trình bày ngoài khung theo qui định kỹ thuật thành lập bản đồ hành chính các cấp. Cỡ

chữ có thể xê dịch trong phạm vi nhỏ để trình bày cho phù hợp không bị to hoặc bé quá

làm mất cân đối.

a. Xây dựng bản đồ nền

Bản đồ nền là phần dữ liệu cơ bản đầu tiên của bản đồ ngập lụt. Bao gồm các lớp dữ

liệu về địa hình, địa mạo; lớp dữ liệu bình đồ; lớp dữ liệu sông suối, lớp dữ liệu dân cư,

cơ sở,….

Để xây dựng bản đồ nền, trong báo cáo này học viên sử dụng 2 bản đồ nền dạng số hóa

tỉ lệ 1:50.000 và 1:250.000 do Bộ Tài nguyên Môi trường đo đạc và cập nhật. Bản đồ

nền 1:50.000 sử dụng cho các bản đồ tỉ lệ nhỏ (định mức 2 khổ A0 theo đề cương) và

bản đồ nền 1:250.000 sử dụng cho các bản đồ tỉ lệ lớn (định mức 1 khổ A3 theo đề

cương).

Với các bản đồ nền dạng số hóa được Bộ Tài nguyên Môi trường đo đạc và cập nhật

được phân theo cấp hành chính cấp tỉnh, huyện, xa chính vì vậy cần cắt và chỉnh sửa để

tạo ra phần dữ liệu nền cho lưu vực sông Ba

b. Xây dựng lớp dữ liệu ngập lụt

Kết quả tính toán thủy lực từ mô hình Mike Flood được trính xuất ra dưới dạng file *.xls

mở trong phần mềm văn phòng Excel. Kết quả bao gồm : vị trí tọa độ X, Y của từng

điểm (hệ tọa độ UTM-WGS84 Zone48N) và độ sâu ngập Z (m)

Hình 3.28. Kết quả trích xuất từ mô hình MIKE FLOOD

Từ kết quả định dạng *.xls đưa vào Arc-Map thông qua Add data

Dữ liệu độ sâu ngập được đưa vào dưới dạng điểm (point), sau khi đưa vào Arc-Map

thực hiện tạo điểm thông qua công cụ Display XY Data. Ở đây cần lưu ý khi tạo điểm

cần nhập đúng hệ tọa độ tham chiếu (trong nghiên cứu này, toàn bộ sử dụng hệ tọa độ

UTM-WGS84 Zone48N)

Sau khi tạo điểm, sử dụng phương pháp nội suy tạo file dữ liệu bản đồ ngập lụt. Trong

Arc-Map sử dụng 3 phương pháp nội suy chính, bao gồm : IDW, Kriging và Natural

Neighbor [11].

Kriging là một nhóm các kỹ thuật sử dụng trong địa thống kê để nội suy một giá trị

của trường ngẫu nhiên (như độ cao z của địa hình) tại điểm không được đo đạc thực tế

từ những điểm được đo đạc gần đó.

Lý thuyết phía sau phép nội suy và ngoại suy bằng Kriging được nhà toán học người

Pháp Georges Matheron phát triển dựa trên luận văn thạc sĩ của Daniel Gerhardus Krige,

người tiên phong trong phương pháp tính trung bình khoảng cách có trọng số (distance-

weighted average) về cấp độ vàng ở Witwatersrand, Nam Phi.

Kriging thuộc nhóm thuật toán bình phương tối thiểu tuyến tính. Mục đích của phương

pháp kriging là ước tính giá trị của một hàm số thực chưa biết, f {\displaystyle f}, tại

một điểm, x* {\displaystyle x^{*}}, cho ra các giá trị của hàm tại các điểm

khác, {\displaystyle x_{1},\ldots ,x_{n}}x1,x2,….xn. Cách tính theo Kriging được gọi

là tuyến tính vì giá trị phỏng đoán f(x*){\displaystyle {\hat {f}}(x^{*})} là một tổ hợp

tuyến tính được biểu diễn như sau:

Các trọng số{\displaystyle \lambda _{i}} λi là các đáp án của hệ các phương trình tuyến

tính, được tạo ra bằng phương pháp cộng, mà {\displaystyle f} là sample-path của

một quá trình ngẫu nhiên {\displaystyle F(x)}, và sai số

được giảm đến mức tối thiểu trong một số trường hợp. Ví dụ, tính theo simple kriging có

nghĩa là tính trung bình và hiệp phương sai của {\displaystyle F(x)} đã biết và sau đó

phương pháp suy đoán kriging là công cụ để tối thiểu hóa hiệp phương sai của sai số dự

đoán.

Công thức của Kriging như sau:

Trong đó:

 T* : giá trị cần ước lượng tại 1 tọa độ trong không gian.

 u: giá trị trung bình.

 W: trọng số phụ thuộc vào vị trí của dữ liệu.

 gj: giá trị những điểm khác.

 n: số dữ liệu xung quanh dùng để ước lượng giá trị T

Kriging nội suy giá trị cho các điểm xung quanh một điểm giá trị. Những điểm gần điểm

gốc sẽ ảnh hưởng nhiều hơn những điểm ở xa. Quá trình hai bước của Kriging bắt đầu

với ước tính mức độ tương quan và sau đó thực hiện phép nội suy.

Ưu điểm của phương pháp Kriging là giá trị của các điểm được gán không chỉ phụ thuộc

vào khoảng cách mà còn phụ thuộc vào sự phân bố không gian các điểm. Điều này làm

cho các giá trị nội suy mang tính tương quan không gian nhiều hơn.

Tại cửa sổ chính công cụ Kriging nhập các dữ liệu đầu vào để nội suy. Nhập số liệu

điểm độ cao ngập vừa được tạo phía trên vào cửa sổ Input point features. Tại ô Z value

field chọn trường dữ liệu chiều cao ngập Z (m). Tại cửa sô Output surface raster nhập

vị trí folder đầu ra. Tại Output cell size (kích thước phần từ đầu ra), trong nghiên cứu

này chọn Output cell size bằng 5. Number of points bằng 5 và Maximum Distance bằng

300 → OK

Hình 3.29. Kết quả nội suy ngập lụt của Kriging

Sau khi file dữ liệu độ ngập được xây dựng, add lớp dữ liệu ngập lên lớp bản đồ nền đã

tạo ở trên và bắt đầu biên tập, trích xuất bản đồ.

c. Biên tập và trích xuất bản đồ ngập lụt

Biên tập bản đồ là bước cuối cùng khi xây dựng bạn đồ ngập lụt sông Ba. Thực hiện add

các lớp dữ liệu nền và dữ liệu độ sâu ngập đã thực hiện xây dựng ở trên lên cùng một

Layers. Thêm các trường dữ liệu công trình thủy lợi, các trạm thủy văn, trạm khí tượng,

kênh, vị trí Ủy ban nhân dân cấp tỉnh, huyện, xã …

3.3.2 Kết quả xây dựng bản đồ ngập lụt

Sau khi tiến hành biên tập bản đồ, kết quả thực hiện đã xây dựng được bản đồ ngập lụt

hạ lưu sông Ba với các trận lũ tháng 10/1993, trận lũ tần suất 5% và trận lũ tần suất 10%

tại trạm thủy văn Củng Sơn cụ thể như các hình dưới đây:

Hình 3.30. Bản đồ ngập lụt hạ lưu lưu vực sông Ba – Trận lũ 10/1993

Hình 3.31. Bản đồ ngập lụt hạ lưu lưu vực sông Ba – Trận lũ tần suất 5%, trạm thủy văn Củng Sơn

Hình 3.32. Bản đồ ngập lụt hạ lưu lưu vực sông Ba – Trận lũ tần suất 10%, trạm thủy văn Củng Sơn

3.3.3 Phân tích GIS để tính toán diện tích ngập, mức độ ngập vùng nghiên cứu

Căn cứ trên phạm vi vùng ngập, tiến hành chồng các lớp thông tin GIS vùng ngập và

vùng ranh giới hành chính xã, phường của tỉnh Phú Yên và thực hiện phân tích, xác định

diện tích ngập lũ theo phạm vi không gian tương ứng với các trận lũ 10/1993 và trận lũ

chính vụ tần suất 5%, 10%.

Hình 3.33. Các lớp dữ liệu được chồng xếp để thực hiện phân tích diện tích ngập, mức độ ngập

Kết quả phân tích diện tích ngập, mức độ ngập được thể hiện ở các bảng sau:

Bảng 3.14 Tổng hợp diện tích ngập, mức độ ngập trận lũ tháng 10/1993 vùng hạ lưu sông Ba

Diện tích ngập theo độ sâu (ha)

Huyện thị

Địa danh

Tổng (ha)

< 0,5 m

0,5÷1 m 1 ÷ 2 m 2 ÷ 3 m 3÷5 m > 5 m

Phường 1

9,6

3,2

6,8

19,5

Phường 2

8,5

9,3

15,1

40,8

Phường 3

17,7

27,7

Phường 4

7,2

45,5

54,7

Phường 5

3,2

48,6

25,2

0,1

116,1

Phường 6

13,4

14,6

0,6

26,6

55,2

Phường 7

8,6

14,3

13,4

36,3

Thành phố Tuy Hòa

Phường 8

12,9

38,8

23,7

0,1

14,9

90,4

Phường 9

34,6

146,1

293,5

1,1

49,8

525

Bình Ngọc

14,3

92,5

57,5

225,4

Bình Kiến

0,2

Hòa Kiến

57,3

100,3

176,7

108,7

443

Diện tích ngập theo độ sâu (ha)

Huyện thị

Địa danh

Tổng (ha)

< 0,5 m

0,5÷1 m 1 ÷ 2 m 2 ÷ 3 m 3÷5 m > 5 m

Phú Đông

36,3

67,5

83,9

61,7

291,7

42,4

Phú Lâm

7,1

9,1

98,1

267,2

419,5

Phú Thạnh

24,2

55,7

319,5

453,9

53,5

TT. Hòa Vinh

23,8

9,1

136,5

577,6

884,7

137,7

TT. Hòa Hiệp Trung

32,1

5,5

310,6

159,6

552,4

44,6

Hòa Hiệp Bắc

23,4

184,1

147,2

388,8

34,2

Hòa Hiệp Nam

48,6

64,2

87,4

271,1

70,9

Hòa Tân Đông

207,6

107,5

218,5

0,6

143

780,3

103,1

Đông Hòa

Hòa Tâm

61,4

47,3

490,8

698,7

99,2

Hòa Thành

3,2

32,7

734,1

1.261,40

408,3

Hòa Xuân Đông

95,3

0,8

541

684,9

1.533,40

211,4

Hòa Xuân Nam

7,6

12,4

4,9

Hòa Xuân Tây

176,5

110

557,5

1.211,00

366,9

Hòa Đồng

282,4

11,6

168,5

846

383,5

Hòa Bình 1

93,6

58,3

358

898

388,1

TT. Phú Thứ

124,9

62,6

273

17,2

733,9

256,2

Hòa Mỹ Đông

193,7

197,7

13,3

796,3

391,6

Hòa Phú

120,5

35,1

29,4

50,1

33,5

334,3

65,6

Tây Hòa

Hòa Phong

220,5

35,6

202,9

61,9

0,6

948,5

427

Hòa Tân Tây

58,3

170,9

258,5

632,6

145

Hòa Thịnh

222,6

24,3

350,8

1.147,70

550

Sơn Thành Đông

115,5

6,1

9,6

9,1

206,2

8,8

Sơn Thành Tây

106,1

30,9

36,5

75,2 143,4

420,8

28,6

Hòa An

232

166

6,2

931,8

527,6

TT. Phú Hòa

83,8

77,2

69,9

44,5

357,8

82,4

Hòa Định Tây

842,2

188,1

142,4

187,6

200,7

107,1

16,3

Hòa Hội

91,5

2,7

6,6

1,9

107,4

2,2

Phú Hòa

Hòa Quang Bắc

73,9

136,8

2,6

341,5

128,3

Hòa Quang Nam

134,3

17,5

402,8

250,9

Hòa Thắng

286,2

175,3

973,4

511,9

Hòa Trị

172,9

382,4

232,2

0,8

1.221,70

433,4

TT.Củng Sơn

88,7

81,9

564

72,5

128,5 131,6

60,8

Sơn Hòa

Sơn Hà

157

775,3

71,2

90,4

251

112,7

TT.Hai Riêng

2,5

Đức Bình Đông

137,3

585,5

40,1

56,9

48,1

90,3 212,7

Sông Hinh

Đức Bình Tây

291,5

484,1

40,9

47,2

32,5

39,8

32,2

Sơn Giang

123,6

912,3

67,1

89,3

107,7

201,3 323,3

Bảng 3.15 Tổng hợp diện tích ngập, mức độ ngập trận lũ tần suất 5% vùng hạ lưu sông Ba

Diện tích ngập theo độ sâu (ha)

Huyện Thị

Địa danh

Tổng (ha)

< 0,5 m

0,5÷1 m 1 ÷ 2 m 2 ÷ 3 m 3÷5 m > 5 m

Phường 1

11,9

5,3

1,1

18,3

Phường 2

16,2

13,9

33,2

Phường 3

13,5

1,6

Phường 4

13,2

0,7

46,9

Phường 5

12,7

42,3

40,7

17,5

113,3

Phường 6

18,5

8,7

50,2

Phường 7

10,9

18,7

6,5

36,1

Thành phố Tuy Hòa

Phường 8

20,3

21,2

14,3

84,8

Phường 9

57,6

186,2

221,3

30,9

496

Bình Ngọc

24,6

78,9

93,9

214,5

Hòa Kiến

32,6

46,9

24,7

104,2

Phú Đông

73,3

102,4

13,5

37,5

46,5

273,2

Phú Lâm

5,4

16,7

162,4

204,7

27,5

416,8

Phú Thạnh

30,9

204,1

186,4

2,6

424,1

TT. Hòa Vinh

92,3

389,2

356,6

21,9

860

TT. Hòa Hiệp Trung

37,5

360,9

56,7

539,1

Hòa Hiệp Bắc

20,9

57,1

276

12,9

366,9

Hòa Hiệp Nam

58,4

51,4

95,3

7,2

212,3

128,4

178,4

Hòa Tân Đông

188,7

89,5

135

720

Đông Hòa

309

Hòa Tâm

70,3

285,9

665,1

Hòa Thành

2,2

135,4

520,9

500,3

21,4

1.180,20

Hòa Xuân Đông

118,9

309

833,4

214,2

1.475,50

Hòa Xuân Nam

1,2

Hòa Xuân Tây

208,6

390,6

445,6

38,6

1.083,30

Hòa Đồng

140,4

154,5

108

3,3

406,2

Hòa Bình 1

124,3

441,6

228,7

26,1

820,7

TT. Phú Thứ

0,2

128,1

251,2

199,8

627,3

Hòa Mỹ Đông

145,8

291,6

146,7

8,4

592,6

Hòa Phú

33,5

Tây Hòa

Hòa Phong

118,5

145,4

52,1

316

Hòa Tân Tây

79,4

155

279,8

594,2

Hòa Thịnh

228,2

552,2

241

1.021,40

121,5

Sơn Thành Đông

121,5

Sơn Thành Tây

122,3

25,9

34,7

33,9

55,3

62,3

334,3

Hòa An

239,6

385,4

1,2

682,2

TT. Phú Hòa

44,1

66,8

69,4

16,5

274,9

Hòa Định Tây

72,6

86,9

Phú Hòa

Hòa Hội

Hòa Quang Nam

56,1

84,3

1,2

141,6

Hòa Thắng

243,7

313,2

77,3

634,2

Hòa Trị

203,3

432,8

161,4

797,5

TT.Củng Sơn

121,9

76,9

87,6

53,4

64,4

8,4

412,6

Sơn Hòa

Sơn Hà

182,1

33,6

33,2

17,3

4,7

270,9

Diện tích ngập theo độ sâu (ha)

Huyện Thị

Địa danh

Tổng (ha)

< 0,5 m

0,5÷1 m 1 ÷ 2 m 2 ÷ 3 m 3÷5 m > 5 m

Đức Bình Đông

146,1

59,8

82,8

87,8

104,7

29,6

510,8

Sông Hinh

Đức Bình Tây

317,1

23,5

28,3

4,4

397,3

Sơn Giang

144,4

81,6

131,9

111,2

164,2 100,4

733,7

Bảng 3.16 Tổng hợp diện tích ngập, mức độ ngập trận lũ tần suất 10% vùng hạ lưu sông Ba

Diện tích ngập theo độ sâu (ha)

Huyện Thị

Địa danh

Tổng (ha)

< 0,5 m

0,5÷1 m 1 ÷ 2 m 2 ÷ 3 m 3÷5 m > 5 m

Phường 1

0,7

11,6

4,7

Phường 2

15,2

2,7

17,9

Phường 3

11,7

0,1

11,8

Phường 4

0,6

14,8

29,9

45,2

Phường 5

29,4

0,2

31,1

100,6

Phường 6

8,1

Phường 7

0,2

9,6

2,9

12,7

Thành phố Tuy Hòa

Phường 8

20,4

0,4

11,9

17,4

Phường 9

62,4

1,4

104,3

267,8

435,9

Bình Ngọc

73,2

13,1

36,6

211

Hòa Kiến

1,3

38,8

49,6

89,7

Phú Đông

5,1

80,7

140,8

Phú Lâm

184,8

23,4

4,9

31,3

165,2

409,6

Phú Thạnh

122,8

43,3

249,9

416

TT. Hòa Vinh

293,9

15,1

124,9

394,1

828

TT. Hòa Hiệp Trung

374,4

13,7

46,7

96,4

531,2

Hòa Hiệp Bắc

253,9

0,4

85,8

363,1

Hòa Hiệp Nam

92,5

57,6

50,5

200,6

Hòa Tân Đông

193,4

703,7

167,2

121,8

138,2

Đông Hòa

Hòa Tâm

204

91,4

345,9

641,3

Hòa Thành

152,6

540,3

445,1

19,1

2,2

1.159,30

Hòa Xuân Đông

127,4

404

795,6

94,6

1.421,60

Hòa Xuân Nam

0,8

Hòa Xuân Tây

221,5

975,2

402,4

341,1

10,2

Hòa Đồng

40,8

143,5

189

373,3

Hòa Bình 1

187,2

18,7

139,6

426

771,5

TT. Phú Thứ

189,3

40,5

141,3

240,8

611,9

Hòa Mỹ Đông

101,3

5,2

144,1

260,9

511,5

Hòa Phú

33,2

Tây Hòa

Hòa Phong

37,1

112,7

122,1

272

Hòa Tân Tây

278,6

14,4

81,4

153,8

528,3

Hòa Thịnh

101,1

254,5

586,6

942,2

Sơn Thành Đông

121,6

Sơn Thành Tây

122,2

26,6

36,9

36,4

49,4

330,6

Diện tích ngập theo độ sâu (ha)

Huyện Thị

Địa danh

Tổng (ha)

< 0,5 m

0,5÷1 m 1 ÷ 2 m 2 ÷ 3 m 3÷5 m > 5 m

Hòa An

258,8

43,7

187,2

490,7

TT. Phú Hòa

87,9

28,8

89,3

206

Hòa Định Tây

72,3

Phú Hòa

Hòa Hội

86,7

Hòa Quang Nam

0,4

68,7

127,1

Hòa Thắng

244,1

62,5

290,9

597,6

Hòa Trị

277,4

425,7

733,1

TT.Củng Sơn

135,3

83,3

74,6

15,3

359,4

Sơn Hòa

Sơn Hà

183,6

28,8

40,9

11,6

0,1

265

Đức Bình Đông

149,8

121,4

66,5

62,8

27,6

22,9

451,2

Sông Hinh

Đức Bình Tây

314,9

25,5

23,7

16,2

1,9

382,1

Sơn Giang

138,9

82,4

132,5

108,3

145,1

92,3

699,6

3.4. Sơ bộ đề xuất phương án giảm ngập lụt vùng hạ lưu sông Ba

3.4.1 Đề xuất phương án

Phương án NV: Phương án tính toán trong trường hợp nạo vét, mở rộng dòng chảy đoạn

sông Ba chảy qua xã Hòa Phú, Hòa Định Đông, Bình Ngọc và mở rộng cửa Đà Rằng.

Hình 3.34. Nạo vét sông Ba đoạn chảy qua xã Hòa Phú

Hình 3.35. Nạo vét sông Ba đoạn chảy qua xã Hòa Định Đông

Hình 3.36. Nạo vét sông Ba đoạn chảy qua xã Bình Ngọc

Hình 3.37. Nạo vét sông mở rộng, ổn định cửa Đà Rằng

Xây dựng tuyến đê bao kết hợp đường bê tông phía Bắc và phía Nam thành phố Tuy

Hòa

 Tuyến đê bờ Bắc sông Ba: Vị trí từ cầu đường tránh Tuy Hòa đến cửa biển chiều dài:

5.550 m; cao trình đỉnh đê: +5,75 ÷ +4,2 m. Nhiệm vụ: Bảo vệ khu đô thị Thành phố

Tuy Hòa

 Tuyến đê bờ Nam sông Ba: Vị trí từ cầu đường tránh Tuy Hòa đến cửa biển chiều

dài: 6.850 m; cao trình đỉnh đê: +5,75 ÷ +4,2 m. Nhiệm vụ: Bảo vệ khu đô thị, dân

cư phía Nam thành phố Tuy Hòa.

Cao trình đỉnh đê thiết kế như sau:

Bảng 3.17. Cao độ thiết kế đê bao

Hạng mục

Cao trình đỉnh đê (m)

TT 1 Đê Bắc sông Ba 2 Đê Nam Sông Ba

Chiều dài (km) 10,23 6,912

4,2÷5,75 4,2÷5,75

Hình 3.38. Xây dựng tuyến đê, lắp đặt cống điều tiết

3.4.2 Tính toán hiệu quả giảm ngập lụt các phương án đề xuất

Phương án nạo vét mở rộng dòng chảy đoạn sông Ba từ xã Hòa Phú đến cửa Đà Rằng

Khu vực hạ lưu sông Ba, từ hạ lưu đập Đồng Cam đến cửa Đà Rằng, nhiều bãi sông

được hình thành với chiều rộng lớn gấp nhiều lòng sông trong mùa khô, ảnh hưởng lớn

tới khả năng thoát lũ. Việc cải tạo lòng dẫn đoạn hạ lưu sông Ba từ xã Hòa Phú đến cửa

biển sẽ làm gia tăng rất lớn khả năng thoát lũ cho khu vực hạ lưu sông Ba, cụ thể:

Bảng 3.18. Mực nước lớn nhất tại một số vị trí

TT

Vị trí

Sông

Địa danh

10%

10%_NV

219.915

Sông Ba

TTV Củng Sơn - TT Củng Sơn

37,20

37,19

242.368

Sông Ba

Phú Sen Hạ - Xã Hòa Định Tây

17,09

257.741

Sông Ba

Thôn Định Thọ - Xã Hòa Định Đông

10,06

9,83

264.709

Sông Ba

Thôn Vĩnh Phú - Xã Hòa An

6,01

5,75

268.050

Sông Ba

TTV Phú Lâm - TP Tuy Hòa

4,55

4,22

Mực nước lũ trên sông Ba đoạn từ khu vực xã Hòa Định Đông xã Phú Hòa đến cửa Đà

Rằng giảm từ 0,23 đến 0,33m. Đồng thời, hiệu quả của giải pháp đem lại khả năng làm

giảm 2.190 ha diện tích cho vùng đồng bằng Tuy Hòa.

Phương án xây dựng tuyến đê bao phía Bắc và phía Nam thành phố Tuy Hòa

Hiệu quả của phương án xây dựng tuyến đê bao làm giảm diện tích ngập lũ cho khu vực

hạ lưu Sông Ba thuộc tỉnh Phú Yên khoảng 1.896 ha và đảm bảo cho cơ sở hạ tầng vùng

thành phố Tuy Hòa không chịu tổn thương do rủi ro ngập lũ. Mặc dù, giải pháp này sẽ

làm gia tăng cục bộ mực nước trên sông Ba đoạn chảy qua thành phố Tuy Hòa từ 5 đến

15 cm nhưng giải pháp này sẽ đảm bảo cho khu vực không gian thoát lũ khu vực hạ lưu

sông Ba đoạn chảy qua thành phố Tuy Hòa ổn định trong giới hạn phạm vi của hai tuyến

đê bao. Mặt khác, việc tạo ra không gian thoát lũ ổn định thì dòng chảy lũ sông Ba đoạn

qua thành phố Tuy Hòa sẽ không bị tác động gia tăng mực nước lũ thêm do ảnh hưởng

của sự cản trở dòng chảy lũ phát sinh từ quá trình phát triển kết cấu hạ tầng đô thị trong

khu vực nội thị của Thành phố Tuy Hòa.

Bảng 3.19. Mực nước lớn nhất tại một số vị trí – Phương án xây dựng đê bao

TT

Vị trí

Sông

Địa danh

10%

10%_ĐÊ

219.915

Sông Ba

TTV Củng Sơn - TT Củng Sơn

37,20

242.368

Sông Ba

Phú Sen Hạ - Xã Hòa Định Tây

17,09

257.741

Sông Ba

Thôn Định Thọ - Xã Hòa Định Đông

10,06

10,10

264.709

Sông Ba

Thôn Vĩnh Phú - Xã Hòa An

6,01

6,07

268.050

Sông Ba

TTV Phú Lâm - TP Tuy Hòa

4,55

4,70

Tuy nhiên, việc thực hiện giải pháp theo phương án này một mặt sẽ có tác động làm gia

tăng mực nước cục bộ tại khu vực tuyến công trình, mặt khác sẽ làm ảnh hưởng đến đời

sống sinh hoạt của người dân ở khu vực tuyến công trình. Ngoài ra, việc thực hiện giải

pháp này trong điều kiện nguồn lực của địa phương còn hạn chế sẽ gặp nhiều khó khăn.

Vì vậy, đề xuất cần nghiên cứu và đánh giá tác động và hiệu quả của phương án này

trong giai đoạn tiếp theo.

3.4.3 Lựa chọn phương án giảm ngập lụt hiệu quả

Căn cứ kết quả tính toán các phương án đề xuất cho thấy phương án nạo vét, mở rộng

dòng chảy đoạn sông Ba chảy qua xã Hòa Phú, Hòa Định Đông, Bình Ngọc và mở rộng

cửa Đà Rằng có hiệu quả giảm thiểu phạm vi mức độ ngập lớn. Đồng thời, phương án

nạo vét này còn đem lại khả năng thoát lũ ổn định cho vùng hạ du lưu vực sông Ba. Căn

cứ trên điều kiện thực tế của lưu vực sông Ba cho thấy chưa thể chống lũ triệt để cho

vùng hạ du lưu vực sông Ba tương ứng trận lũ tần suất 5% thì hiệu quả đem lại khả năng

thoát lũ ổn định của phương án nạo vét là rất cần thiết.

Đối với phương án xây dựng tuyến đê bao phía Bắc và phía Nam thành phố Tuy Hòa,

ngoài hiệu quả đem lại khả năng chống lũ triệt để cho vùng thủ phủ tỉnh Phú Yên là

thành phố Tuy Hòa thì phương án này làm gia tăng mực nước cục bộ tại khu vực lân

cận tuyến công trình. Ngoài ra, phương án này sẽ có tác động tới đời sống sinh hoạt của

người dân ở khu vực tuyến công trình.

Chính vì vậy, trong phạm vi luận văn này tác giả lựa chọn phương án giảm ngập lụt là

phương án nạo vét, mở rộng dòng chảy đoạn sông Ba chảy qua xã Hòa Phú, Hòa Định

Đông, Bình Ngọc và mở rộng cửa Đà Rằng.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

1. KẾT LUẬN

Do đặc điểm thủy văn dòng chảy lũ trên lưu vực có biên độ cao, cường suất lũ lớn, thời

gian lũ lên rất ngắn và đặc điểm địa hình vùng hạ lưu lưu vực sông Ba là vùng đồng

bằng rộng lớn có độ chênh lệch cao độ tự nhiên giữa lòng sông và mặt ruộng không lớn

(khoảng 1,5m) nên khi xảy ra các trận lũ thì vùng hạ lưu lưu vực sông Ba thường xuyên

xảy ra trình trạng bị ngập lụt trên diện rộng.

Nghiên cứu này đã lựa chọn được bộ công cụ diễn toán lũ và áp dụng thành công bộ

phần mềm MIKE (MIKE NAM, MIKE 11, MIKE 21, MIKE FLOOD) để tính toán ngập

lụt và xây dựng bản đồ ngập lũ hạ lưu lưu vực sông Ba. Kết quả của nghiên cứu cho

thấy khả năng mô hình hóa, diễn toán quá trình dòng chảy lũ chính xác và trực quan của

bộ công cụ này cho vùng hạ lưu lưu vực sông Ba.

Cơ sở dữ liệu được thu thập, tổng hợp phục vụ cho nghiên cứu tính toán ngập lụt và xây

dựng bản đồ ngập lụt hạ lưu sông Ba là tương đối đầy đủ và chi tiết bao gồm tài liệu khí

tượng thủy văn, tài liệu bản đồ địa hình và tài liệu khảo sát địa hình sông, tài liệu điều

tra khảo sát vết lũ (trận lũ tháng 10/1993, tháng 11/2009). Căn cứ trên bộ cơ sở dữ liệu

đã được thu thập, học viên đã tiến hành thiết lập bộ mô hình thủy văn, thủy lực 1 chiều,

2 chiều và kết hợp 1 chiều và 2 chiều cho vùng ngập lũ ở hạ lưu sông Ba thuộc tỉnh Phú

Yên trong đó:

 Mô hình thủy lực 1 chiều MIKE 11 được thiết lập với phạm vi từ trạm thủy văn Củng

Sơn đến cửa Đà Rằng.

 Mô hình thủy lực 2 chiều được thiết lập cho phạm vi vùng ngập lũ từ trạm thủy văn

Củng Sơn đến cửa Đà Rằng thuộc phạm vi các huyện Sơn Hòa, Sông Hinh, Đông

Hòa, Tây Hòa, Phú Hòa và Thành phố Tuy Hòa của tỉnh Phú Yên.

Bộ mô hình thủy văn, thủy lực đã được hiệu chỉnh và kiểm định dựa trên số liệu đo đạc

thực tế trong các trận lũ lớn đã xảy ra trên lưu vực như trận lũ tháng 10/1993, trận lũ

tháng 11/2009 và các vết lũ đo đạc nên đáp ứng độ tin cậy, chính xác để diễn toán diễn

biến ngập lụt ở vùng hạ lưu lưu vực sông Ba.

Căn cứ trên bộ mô hình thủy văn, thủy lực, người đã thực hiện tính toán diễn biến ngập

lũ tương ứng với trận lũ tần suất 5% và tần suất 10% và ứng dụng phần mềm quản lý

thông tin GIS để trích xuất và xây dựng bản đồ ngập lũ tương ứng với trận lũ 10/1993,

trận lũ tần suất 5%, trận lũ tần suất 10%.

Đồng thời, người nghiên cứu cũng đã áp dụng phần mềm quản lý cơ sở dữ liệu GIS để

phân tích không gian và xác định mức độ ngập theo phạm vi không gian chi tiết cho

từng xã, phường tương ứng trận lũ tháng 10/1993, trận lũ tần suất 5% và trận lũ tần suất

10%. Qua phân tích kết quả tính toán ngập lụt cho thấy vùng mức độ ngập lũ vùng hạ

lưu lưu vực sông Ba rất nghiêm trọng, diện tích ngập lũ của vùng hạ lưu là rất lớn: Tổng

diện tích ngập lũ vùng hạ lưu lưu vực sông Ba tương ứng với trận lũ tháng 10/1993 là

25.860 ha, tương ứng với trận lũ tần suất 5% là 19.313 ha, tương ứng với trận lũ tần suất

10% là 17.758 ha.

Trong khuôn khổ của luận văn, người nghiên cứu cũng đã đề xuất sơ bộ giải pháp giảm

thiểu mức độ ngập lụt ở vùng hạ du lưu vực sông Ba là phương án nạo vét lòng dẫn, mở

rộng cửa sông và xây dựng tuyên đê bao bờ Bắc và bờ Nam thành phố Tuy Hòa. Trong

đó, phương án nạo vét lòng dẫn là phương án có hiệu giảm ngập lụt đáng kể, giảm mực

nước lũ từ 23 đến 33 cm và giảm khoảng 2.190 ha diện tích ngập lụt ở khu vực hạ lưu

lưu vực sông Ba.

Tuy nhiên, công tác nghiên cứu vẫn còn một số hạn chế nhất định như:

 Số liệu khảo sát vùng ngập lũ còn hạn chế

 Số liệu khảo sát cơ sở hạ tầng vùng ngập lũ còn hạn chế

 Các số liệu cao độ địa hình vùng ngập lũ mới chỉ căn cứ trên bản đồ 1/10.000 vùng

hạ lưu vực sông Ba được thực hiện từ năm 2013 mà chưa có số liệu cập nhật mới hơn.

 Các kết luận và đánh giá còn mang tính chất tổng quát, chưa đáp ứng được mức độ

chi tiết hơn.

 Bộ thông số của mô hình chưa được kiểm định với các trận lũ có lưu lượng nhỏ nên

việc áp dụng bộ mô hình thủy lực để tính toán cho các trận lũ với tần suất lớn còn hạn

chế về mức độ chính xác.

2. KIẾN NGHỊ

Cần điều tra, tổng hợp và thu thập thêm hệ thống cơ sở dữ liệu vùng bãi ngập, cơ sở hạ

tầng vùng ngập lũ.

Cần nghiên cứu kiểm định mô hình với nhiều trận lũ khác nhau để bộ thông số của mô

hình có thểm đảm bảo khả năng tính toán chính xác hơn tương ứng với nhiều phương

án, kịch bản lũ khác nhau.

Cần nghiên cứu mở rộng phạm vi mô hình thủy lực 1 chiều và 2 chiều cho toàn bộ lưu

vực sông để có thể đáp ứng được các mục tiêu, yêu cầu tính toán khác nhau trong phạm

vi lưu vực sông Ba.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

A. Các nguồn tài liệu in

[1] Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn. “Công trình thủy lợi – Hướng dẫn xây

dựng bản đồ ngập lụt hạ du các hồ chứa nước trong tình huống xả lũ khẩn cấp và vỡ

đập”, Việt Nam, SEP 04, 2015.

B. Các nguồn tài liệu điện tử

[2] Lê Văn Nghinh và nnk. (2006 MAY 24). Giáo trình cao học thủy lợi mô hình toán

thủy văn. [Offline]. http://www.tailieumoitruong.org/2018/01/giao-trinh-cao-hoc-mo-

hinh-tinh-toan-thuy-van.html

C. Các nguồn tài liệu khác

[3] Trần Văn Tình. “Xây dựng bản đồ ngập lụt vùng hạ lưu lưu vực sông Vu Gia – Thu

Bồn” Luận văn thạc sĩ, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Hà Nội, 2013.

[4] Bùi Minh Hóa. “Nghiên cứu xây dựng bản đồ ngập lụt hạ lưu lưu vực sông Ba” Luận

văn thạc sĩ, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Hà Nội, 2012.

[5] DHI Water & Environment. “MIKE 11 A Modelling System for Rivers and Channels

- Reference Manual“, 2012.

[6] DHI Water & Environment. “MIKE 11 A Modelling System for Rivers and Channels

- User Guide“, 2012.

[7] DHI Water & Environment. “MIKE 21 Flow Model FM - User Guide”, 2012.

[8] DHI Water & Environment. “MIKE 21 Flow Model FM. Reference Manual“, 2012.

[9] DHI Water & Environment. “MIKE FLOOD 1D 2D Modelling – User Manual“,

2012.

[10] Đặng Thị Kim Nhung. “Điều chỉnh Quy hoạch Thủy lợi lưu vực sông Ba và vùng

phụ cận đến 2025 và tầm nhìn đến 2035“, Báo cáo tổng hợp dự án, Viện Quy hoạch

Thủy lợi, 2018.

100

[11] Đặng Thị Kim Nhung. “Rà soát phòng chống lũ miền Trung từ Quảng Bình đến

Bình Thuận“, Báo cáo tổng hợp dự án, Viện Quy hoạch Thủy lợi, 2011.

101