Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2024. ISBN: 978-604-82-8175-5
490
XÂY DỰNG HỆ THỐNG CẢNH BÁO SỚM LŨ QUÉT
CHO LƯU VỰC SÔNG TRÀ, QUẢNG NAM
Nguyễn Thị Ngọc Bắc1, Hoàng Việt Hùng2, Nguyễn Thế Toàn2, Trần Kim Châu2
1Viện Kỹ thuật Công trình, email: bacntn46@wru.vn
2Trường Đại học Thủy lợi
1. GIỚI THIỆU CHUNG
quét một trong những loại hình thiên
tại gây thiệt hại lớn đến con người tài sản
Việt Nam nói chung tỉnh Quảng Nam
nói riêng [1], [2], [3], [4]. Hiện nay, việc ứng
phó với quét còn gặp nhiều thách thức. Do
chế hình thành còn rất phức tạp còn
nhiều ẩn số với con người, xu thế chung trên
thế giới hiện nay xây dựng các hệ thống
cảnh báo sớm. Trong nghiên cứu này, các tác
giả tập trung xây dựng hệ thống cảnh báo
sớm cho lưu vực sông Trà, tỉnh Quảng Nam.
Hình 1. Lưu vực nghiên cứu
Khu vực nghn cứu lưu vực Sông Trà
thuộc tỉnh Quang Nam. Hình 1 thể hiện lưu
vực Sông Trà. Lưu vực diện tích 424
km2. Lưu vực có địa hình tương đối dốc. Phần
diện ch độ dốc lớn hơn từ 25 chiếm
khoảng 59,12%. Đây khu vực thường
xuyên xảy ra các trận mưa với cường độ lớn.
Theo số liệu thống từ trạm Hiệp Đức từ
năm 2002 đến nay, thì trung bình hàngm có
khoảng 4 trận a lượng mưa trên
100mm/ngày. Tất cả điều này y ra nguy
xảy ra lũ qt rất cao cho khu vực nghiên cứu.
2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Mục đích của nghiên cứu phát triển hệ
thống cảnh báo sớm lũ quét cho lưu vực Sông
Trà. Hệ thống bao gồm 3 thành phần chính:
(1) thu thập dữ liệu mưa từ các nguồn, (2)
phân tích xử dữ liệu (3) hệ thống phát
bản tin cảnh báo như Hình 2. Trong nghiên
cứu này, bài báo trình bày nội dung chính của
thành phần phân tích số liệu
Hình 2. Sơ đồ nghiên cứu
Thành phần phân tích xử số liệu
được coi như nền tảng của hệ thống. Để xây
dựng thành phần này, nghiên cứu tiến hành
thiết lập hình toán thủy văn kết hơp với
xây dựng mối tương quan giữa lưu lượng tràn
bờ đặc trưng lưu vực. Trong khu vực
nghiên cứu không trạm thủy văn, tuy
nhiên trong lưu vực nghiên cứu hồ chứa
Đắk Mi 4C đo đạc lưu lượng đến hồ.
Nghiên cứu đã thiết lập mô hình thủy văn cho
lưu vực Đắk Mi 4C.
Từ số liệu hình số độ cao (DEM),
nghiên cứu tiến hành phân chia lưu vực Sông
Trà thành các tiểu lưu vực. Tiêu chí lựa chọn
cửa ra của các tiểu lưu vực thường những
Lượng mưa quan sát được
Lượng mưa tập trung
Mô hình sông Trà
Tính toán xả Qcal Qbf = f (đặc điểm tiểu LV)
So sánh Q và Qbf
Bật chế độ
cảnh báo
Bật chế độ
an toàn
Xác thực mô hình
Dak Mi 4C
Đặc điểm
của tiểu lưu
vực
Phân chia
tiểu lưu
vực
DEM
Lưu lư
ợng
tràn bờ
Dấu hiệu
tràn bờ Khảo sát
Qca ≥ Qbf
Qcal < Qbf
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2024. ISBN: 978-604-82-8175-5
491
vị trí mong muốn cảnh báo quét. Dựa vào
kết quả phân chia các tiểu lưu vực, tiến hành
xác định các đặc trưng của tiểu lưu vực.
Công tác khảo sát địa hình đã được tiến
hành song song với công việc xác định các
đặc trưng lưu vực. Các vị trí khảo sát cần
phân bố đều trên lưu vực nhằm đảm bảo tính
đại diện trên toàn lưu vực. Tuy nhiên những
vị trí này cũng cần khả năng di chuyển
đến cũng như thực hiện công tác khảo sát.
Các vị trí được ưu tiên lựa chọn khảo sát tại
những khu dân cư, các cơ sở vật hạ tằng nằm
sát bờ sông. Bên cạnh đó, những vị trí này
cần tồn tại ít nhất một dấu hiệu nhận biết. Đã
20 vị trí được nghiên cứu tiến hành khảo
sát, ký hiệu từ T01 đến T20 (Hình 1).
Trong quá trình khảo sát tại các mặt cắt,
nghn cứu cũng tiến hành xác định các dấu
hiệu tràn bờ. Dựa trên c dấu hiệu tràn bờ đã
được đề cập trong các nghiên cứu của [5], [6],
[7], bao gồm (I) cao trình bãi sông, (II) cao
trình nơi sự thay đổi độ dốc bờ sông, (III)
đỉnh bãi sông cong, (IV) cao trình nơi sự
thay đổi vật liệu hạt, (V) cao trình cao nhất
của hố xói hàm ếch bên bờ sông, (VI) cao
trình nơi có sự thay đổi loại thực vật. Ngi ra
trong một số tài liệu còn thể dựa vào các
vết đổi màu hoặc các vết bùn cát trên đá (VII)
để c định mực ớc tràn bờ (Hình 3).
Hình 3. Các dấu hiệu tràn bờ
3. KẾT QUẢ
Trong phạm vi bài báo này, các tác giả chỉ
trình bày 2 nội dung chính của hệ thống cảnh
báo sớm thiết lập hình toán điều tra
khảo sát lưu lượng tràn bờ.
3.1. Thiết lập mô hình toán
Kết quả tính toán dòng chảy đến hồ đối
với thủy điện Đắk Mi 4C cho thấy đường quá
trình dòng chảy tính toán phù hợp với đường
quá trình dòng chảy thực đo. Kết quả hiệu
chỉnh kiểm định cho bảng 1 dưới đây.
Nhận thấy chỉ số NSE lần lượt 0,892%
0,815 cho quá trình hiệu chỉnh kiểm định
hình. Theo đánh giá của [8] các chỉ số
này đều rất tốt. Thời gian xuất hiện đỉnh
tính toán cũng trùng với thực đo. Trong khi
đó giá trị đỉnh sai số < 5% trong cả 2
quá trình hiệu chỉnh kiểm định. Điều này
nghĩa bộ thông số đảm bảo phản ánh hiện
trạng của lưu vực.
Bảng 1. Kết quả hiệu chỉnh mô hình
Quá trình Nash Qmax (%) T (h)
Hiệu chỉnh 0,89 1,2 0
Kiểm định 0,81 4.7 0
Mượn bộ thông số đã được kiểm định từ
nh Đắk Mi 4C cho hình Sông Trà.
Trong nghiên cứu này, lưu vực Sông Trà
được chia thành 25 tiểu lưu vực. Diện tích
mỗi tiểu lưu vực biến đổi từ 3 đến 33 km2.
Điều y đáp ng điều kiện áp dụng của
hình thông số tập trung. Mô hình Sông Trà
được thể hiện như Hình 4. Việc phân chia
tiểu lưu vực 1ch linh độngng là một ưu
điểm lớn của hệ thống này. Điều này giúp hệ
thống có thể đưa ra những cảnh báo chủ
động theo không gian tại những vtrí mong
muốn như các khu dân cư, các shạ tầng
quan trọng.
Hình 4. Mô hình lưu vực Sông Trà
(I) Cao trình
bãi sông
(II) Cao trình nơi
có sự thay đổi
độ dốc bờ sông
(III) Đỉnh bãi
sông cong
(IV) Cao trình nơi có sự
thay đổi vật liệu hạt
(V) Cao trình cao
nhất của hố xói h
àm
ếch bên bờ sông
(VI) Cao trình cao
nhất của hố xói hàm
ếch bên bờ sông
(VII) Các v
ết đổi
màu hoặc các vết
bùn cát trên đá
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2024. ISBN: 978-604-82-8175-5
492
3.2. Điều tra khảo sát lưu lượng tràn bờ
Kết quả khảo sát cho thấy tại một trí
thể xuất hiện nhiu dấu hiệu tràn bờ. Cao trình
của các dấu hiệu này cũng thể sự chênh
lệch. Cao nhất tng là du hiệu (I) cao trình
i tràn (VI) sthay đổi thực vật. Thp nhất
thường dấu hiệu (III) đỉnh bãi ng cong và
(IV) thay đổi vật liệu hạt. Mặc vậy skc
biệt này không nhiều cũng chỉ tương đương
với sự khác biệt về cao trình của ng một đấu
hiệu trên 1 đoạn sông khảo sát. Trong nghn
cứu này, mực ớc tràn bđược lấy giá tr
cao trình cao nhất. Dựa vào cao trình đã được
c định lưu lượng tràn bờ cũng sẽ được c
định tại từng mặt cắt. Kết quả khảot các dấu
hiệu tràn bờ kết qu tính toán lưu lượng
tràn bờ tại các mặt cắt ngang được tóm tắt như
Bảng 2. c giá trị này sẽ ngưỡng để so
nh với u lượng nh toán từ nh. Đấy
sơ sđể phát cảnh o của h thống.
Bảng 2. Kết quả điều tra xác định Qbf
MC Kinh độ Vĩ độ Chỉ số Zbankfull
(m)
Qbankfull
(m3/s) Location
T01 107,908 15,453
T02 107,923 15,460
Không sử dụng dữ liệu vì trong
lòng hồ chứa
T03 107,937 15,464 I, VI 50,2 678 Trường THCS Phước Hiep
T04 107,957 15,472 II, IV, V, VI 41,9 900 Ban quản lý rừng Đắk Mi
T05 107,966 15,482 I, VI 37,8 1166 Cầu Ba Xa
T06 107,970 15,480 I, IV, VI 39,0 512
T07 107,982 15,496 I, II, VI 33,8 1340 Nhà máy Cao su Phương Sơn
T08 107,995 15,510 I 30,5 312
T09 108,008 15,524 I, VI 25,7 1771
T10 108,015 15,539 I, II, VI 27,1 265 Trang trại Quyết Thắng
T11 108,018 15,490 I, IV, V 48,4 428
T12 108,028 15,510 I, VI, VII 34,5 486 Xã Phước Trà
T13 108,060 15,489 I 54,7 253
T14 108,035 15,515 I, VI 34,0 409
T15 108,023 15,534 VI 23,1 889 Nhà máy Cao su Quảng Nam
T16 108,025 15,543 I, V 22,1 2716 Cầu Ba Huỳnh
T17 108,037 15,551 II, VI 17,9 171
T18 108,053 15,549 I 19,9 293 Cầu Thanh Niên
T19 108,053 15,557 I, III, IV 16,5 2978 Khu dân cư
T20 108,058 15,569 I, VI 14,8 3132 Cửa ra lưu vực
4. KẾT LUẬN
Nghiên cứu đã trình bày thành phần xử
số liệu trong việc xây dựng hệ thống cảnh
báo sớm. Nguyên của các tiếp cận kết
hợp các hình thủy văn với điều tra thực
địa. Với cách tiếp cận trên, hệ thống nâng cao
độ tin cậy khi sử dụng số liệu đo đạc lại
thể linh động cảnh báo theo không gian trên
toàn lưu vực.
LỜI CẢM ƠN
Nghiên cứu được thực hiện dưới sự hỗ trợ
từ đề tài “Nghiên cứu xây dựng công nghệ
cảnh báo nguy quét, sạt lở đất vùng
Trung Trung Bộ” số ĐTKHCN.33/23.
Chúng tôi khẳng định kết quả của bài báo này
chưa được công bố ở bất kỳ ấn phẩm nào.
5. TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] T. McCandless, “Maryland Stream Survey:
Bankfull Discharge and Channel Characteristics
of Streams in the Allegheny Plateau and the
Valley and Ridge Hydrologic Regions,2003.
[2] G. C. Bent and A. M. Waite, “Equations for
Estimating Bankfull Channel Geometry and
Discharge for Streams in Massachusetts,” 2013.