- Trang Chủ
- Môi trường
- Ứng dụng các mô hình thủy văn thủy lực diễn toán mức độ ngập lụt hạ lưu hồ chứa Xuân Khanh
Xem mẫu
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8
ỨNG DỤNG CÁC MÔ HÌNH THỦY VĂN THỦY LỰC DIỄN TOÁN
MỨC ĐỘ NGẬP LỤT HẠ LƯU HỒ CHỨA XUÂN KHANH
Trần Kim Châu1, Lê Văn Chín1
1
Trường Đại học Thủy lợi, email: kimchau_hwru@tlu.edu.vn
1. GIỚI THIỆU CHUNG hồ chứa Xuân Khánh trong trường hợp xả lũ
cũng như vỡ đập. Kết quả của nghiên cứu sẽ
An toàn đập là vấn đề cấp bách mà dư luận
sơ bộ đưa ra mức độ ảnh hưởng của hạ du hồ
xã hội rất quan tâm vì nó không chỉ là vấn đề
chứa trong các trường hợp khẩn cấp.
an toàn của công trình mà là an toàn về tính
mạng, tài sản của nhân dân vùng hạ lưu. Vấn
đề này chính phủ đã chỉ đạo các Bộ ngành
liên quan và các tỉnh rà soát các hồ đập có
nguy cơ mất an toàn trên cả nước để có lộ
trình sớm sửa chữa nâng cấp đảm bảo an toàn
các hồ đập theo qui định. Các hồ chứa thủy
lợi nằm trên địa bàn Hà Nội hiện nay, hầu hết
được xây dựng từ lâu bằng những nguồn vốn
hạn chế, kỹ thuật thi công thô sơ lạc hậu, các
yêu cầu về thiết kế và tính đảm bảo an toàn Hình 1. Hình ảnh hồ chứa Xuân Khanh
chưa cao, hiện nay chưa đáp ứng được yêu
cầu chống lũ khi khí hậu biến đổi mạnh theo 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
xu hướng ngày càng bất lợi cho công trình. Phương pháp của nghiên cứu được trình
Bên cạnh đó, rất nhiều hồ chứa chưa được bày theo sơ đồ khối sau:
quan tâm nâng cấp cải tạo cho nên khi xảy ra
mưa lũ lớn, hồ chứa không đủ khả năng
chống lũ dẫn đến nguy cơ vỡ đập, sẽ gây thiệt
hại đáng kể ở vùng hạ lưu và rất khó khăn
trong việc khôi phục sản xuất nông nghiệp.
Hồ chứa Xuân Khanh nằm ở Xuân Sơn, thị
xã Sơn Tây cũng là một hồ chứa trong tình
trạng như vậy. Hồ chứa có diện tích lưu vực
3,5km2. Dung tích hồ chứa 3,05 triệu m3.
Đập đất có chiều cao 12,5m và tổng chiều dài
thân đập 638m. Hồ chứa có 1 tràn xả lũ
không năm trên hướng đập chính mà hướng
Hình 2. Sơ đồ nghiên cứu
dòng chảy ra nhánh sông Hang. Ngay sau đập
đất dân cư tập trung sinh sống rất đông. Nếu Số liệu của nghiên cứu được thu thập bao
xả ra sự cố vỡ đập sẽ gây ra hậu qua vô vùng gồm các số liệu khí tượng thủy văn, số liệu
nặng nề cho con người và tài sản. về hồ chứa Xuân Khanh, số liệu mặt cắt lòng
Chính vì lý do đó, trong nghiên cứu này, sông và địa hình khu vực nghiên cứu, số liệu
các tác giả ứng dụng các mô hình thủy văn các công trình trên hệ thống có ảnh hưởng
thủy lực để đánh giá mức độ ngập lụt hạ du đến vấn đề thoát lũ.
308
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8
Do khu vực nghiên cứu không có trạm thủy Bảng 1. Các kịch bản tính toán
văn đo đạc để phục vụ mục đích hiệu chỉnh mô
KB Mô tả
hình thủy văn, do vậy nghiên cứu tiến hành
thiết lập mô phỏng mô hình mưa rào dòng chảy Tràn tháo lũ tần suất vượt thiết kế P =
KB
cho trạm thủy văn Lâm Sơn (có số liệu). Sau 0,01%, đâp không bị vỡ. Dòng chảy qua
01
tràn kết hợp với mưa hạ lưu gây ngập lụt
khi có được bộ thông số đã được hiệu chỉnh và
kiểm định ở trạm Lâm Sơn, đơn vị tư vấn lấy Tràn tháo lũ tần suất vượt thiết kế P =
bộ thông số này làm cơ sở để xác định bộ KB 0,01%, đập chính bị vỡ theo hình thức xói
thông số cho các mô hình của lưu vực hồ Xuân 02 ngầm. Ha du đập chính và đập phụ có mưa
Khanh. Mô hình này sẽ sử dụng để tính toán lũ cùng tần suất
đến hồ và biên nhập lưu ở hạ du hồ chứa. Dựa trên các kết quả diễn toán thủy lực,
Dòng chảy lũ đến hồ chứa được tính toán bản đồ ngập lụt cho các kịch bản được xây
điều tiết làm biên trên cho mô hình thủy lực. dựng. Diện tích ngập lụt và số hộ bị ảnh
Cũng trong quá trình này, các công thức kinh hưởng trong các kịch bản cũng được tính
nghiệm được xử dụng để xác định thông số toán là cơ sở đánh giá thiệt hại.
vết vỡ và lưu lượng do vỡ đập
(Froehlich 1995 a&b). Đối với trường hợp hồ 3. KẾT QỦA
Xuân Khanh, do đập và tràn nằm 2 nhánh
sông khác nhau, do vậy hướng xả lũ và và vỡ Nghiên cứu đã thiết lập được mô hình thủy
đập cũng được tính toán theo các hướng khác văn Mike Nam cho lưu vực Lâm Sơn. Mô
nhau như trong Hình 1. hình được hiệu chỉnh và kiểm định với các
Mô hình thủy lực Mike Flood cũng được trận lũ lớn 27/9 và 31/10 năm 2008.
các tác giả thiết lập cho hồ chứa Xuân Khanh. Bảng 2. Kết quả mô hình Mike Nam
Nhánh xả lũ được mô phỏng 1 chiều bằng 9
Chỉ tiêu 9/2008 10/2008
mặt cắt đo đạc từ hạ lưu tràn đến nhánh sông
Hang. Phần bãi được mô phỏng bằng mô hình Hệ số NASH 0,81 0,9
2 chiều với 30631 ô lưới và 751501 nút. Diện Sai số tổng lượng (%) 3,16 3,4
tích các ô lưới biến đổi từ 500m2 đến 1000m2. Sai số đỉnh (%) 0,29 2,7
Trong mô hình các công trình như đường, cầu
qua sông cũng được các tác giả mô phỏng Sai số thời gian xuất
0 0
hiện đỉnh (giờ)
nhằm đảm bảo độ tin cậy của mô hình. Mô
hình thủy lực cũng được hiệu chỉnh kiểm định Nhận thấy mô hình cho kết quả khá tốt về
với các vết lũ điều tra trên thực địa. nhiều mặt (chỉ sô NASH, sai số tổng lượng,
Trong nghiên cứu này, một số kịch bản xả sai số đỉnh); nên các tác giả mượn bộ thông số
lũ và vỡ đập được mô phỏng và được thể này để tính toán cho lưu vực hồ Xuân Khanh.
hiện như Bảng 1. Dòng chảy lũ đến hồ Xuân Khanh được
tính toán điều tiết qua tràn xã lũ trong kịch
bản 1. Trong kịch bản 2, dòng chảy theo
nhánh xả lũ được tính toán có quan tâm đến
sư suy giảm mực nước đột ngột do vỡ đập.
Kết quả tính toán được thể hiện như Bảng 3.
Bảng 3. Kết quả tính xả lũ và vỡ đập
Kịch bản Qtràn Qvỡ đập
KB 01 118,2 0
KB 02 113,3 1733,9
Hình 3. Mô hình thủy lực Mike Flood
309
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8
Nhận thấy lưu lượng xả lũ trong KB01 và trường hợp vỡ đập kết hợp với mưa lớn hạ du,
KB02 không thay đổi nhiều do thời điểm vỡ không chỉ khu vực đồng ruộng bị ngập mà cả
đập chọn lúc mực nước hồ cực đại. Tuy các khu dân cư trên đồi cao cũng bị ảnh hưởng.
nhiên có sự khác biết đáng kể trong quá trình Điều này thể hiện ở số ngôi nhà bị ảnh hưởng
lũ rút như Hình 4. tăng lên đến 562 ngôi, trong đó phần lớn thuộc
xã Xuân Sơn với 523 ngôi nhà bị ảnh hưởng.
Hình 4. Đường quá trình xả lũ
trong 2 trường hợp
Kết quả hiệu chỉnh kiểm định mô hình
thủy lực cho ở Bảng 4 cho thấy mô hình đủ
tin cậy để mô phong ngập lụt Hình 5. Bản đồ ngập lụt KB01 (trái)
và KB02 (phải)
Bảng 4. Kết quả tính toán và thực đo
Kết quả Vết lũ Chênh 4. KẾT LUẬN
Trận
Mặt cắt tính toán đo đạc lệch
lũ
(m) (m) (m)
Nghiên cứu đã thiết lập các mô hình thủy
văn thủy lực tính toán ngập lụt của hồ chứa
MC 04 13,2 13,15 0,05
Xuân Khanh trong trường hợp vỡ đập và xả
2018 MC 06 12,88 12,85 0,03 lũ vượt thiết kế. Các mô hình toán đều được
MC 09 12,48 12,34 0,135 hiệu chỉnh và kiểm định nhằm đảm bảo độ tin
MC 01 19,6 19,6 0 cậy của kết quả tính toán. Kết quả mô phỏng
1980
MC 08 14,26 14,31 0,051 cho thấy nếu ảnh hưởng của nhánh xả lũ
trong 2 trường hợp đập bị vỡ và không bị vỡ
Kết quả bản đồ ngập lụt cho ở Hình 5.
là tương đương. Tuy nhiên tác động của
Trong kịch bản KB01, diện tích ngập chỉ tập
người dân ở sau đập chính trong trường hơp
trung ở phía hạ lưu tràn xả lũ với tổng diện tích
vỡ đâp là rất lớn. Vùng ngập ảnh hưởng cả
ngập là 37,61ha. Trong đó có 22,35ha ngập
khu dân cư trên đồi cao.
trên 3m. việc xả lũ gây ngập cho ba xã Xuân
Khanh, Xuân Sơn và 1 phần nhỏ của Thanh 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO
Mỹ. Trong đó nặng nề nhất là Xuân Sơn với
tổng diện tích ngập là 22,93ha. Trong trường [1] Froehlich, David C., 1995a, “Peak Outflow
hợp này có 79 ngôi nhà bị ảnh hưởng. Trong from Breached Embankment Dam,” Journal
trường hợp vỡ đập ở kịch bản KB02, nhận thấy of Water Resources Planning and
Management, vol. 121, no. 1, p. 90-97.
có sự khác biệt nhỏ ở nhánh xả lũ do lưu lượng
[2] Froehlich, David C., 1995b, “Embankment
có thay đổi tuy nhiên lượng lũ cắt đi không Dam Breach Parameters Revisited,” Water
nhiều. Sự khác biệt rõ ràng ở hạ lưu đập chính Resources Engineering, Proceedings of the
khi vùng ngập gây ra do vỡ đập là rất lớn. 1995 ASCE Conference on Water
Thông kê về diện tích ngập trong kịch bản Resources Engineering, San Antonio,
KB02 cho thấy tổng diện tích ngập tăng lên Texas, August 14-18, 1995, p. 887-891.
349,8ha. Trong đó xã Xuân Sơn bị ảnh hưởng
nặng nề nhất với 326,2ha bị ngập. Trong
310
nguon tai.lieu . vn
