Tính cấp thiết của đề tài
Thiên tai như hạn hán và lũ lụt xảy ra hàng năm đã ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống và phát triển kinh tế - xã hội tại các lưu vực sông trên toàn quốc, đặc biệt là ở Đồng Bằng Sông Cửu Long.
Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) đang đối mặt với tình trạng ngập lũ ngày càng nghiêm trọng, đặc biệt là tại lưu vực sông Vàm Cỏ Tây, nơi khả năng tiêu thoát nước bị hạn chế do sự phát triển của các khu dân cư Biến đổi khí hậu (BĐKH) cũng là một trong những thách thức lớn, ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng thoát lũ, dẫn đến tình trạng ngập lụt gia tăng và thiệt hại do ngập lụt cũng tăng lên, gây cản trở cho sự phát triển kinh tế và xã hội trong khu vực.
Lưu vực sông Vàm Cỏ Tây hiện đang đối mặt với mâu thuẫn giữa nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội và khả năng đáp ứng yêu cầu tiêu thoát lũ Việc cân bằng hai yếu tố này là rất quan trọng để đảm bảo sự phát triển bền vững trong khu vực.
Biến đổi khí hậu đang ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường, vì vậy nghiên cứu về khả năng ngập lụt và các giải pháp thoát lũ cho lưu vực sông Vàm Cỏ Tây là rất cần thiết Nghiên cứu này nhằm đánh giá mức độ ngập lụt và đề xuất các biện pháp hiệu quả để quản lý và giảm thiểu tác động của lũ lụt trong khu vực.
Luận văn nghiên cứu sẽ đánh giá tình trạng hệ thống công trình thủy lợi, xem xét các điều kiện tự nhiên, dân sinh kinh tế, và đưa ra định hướng phát triển kinh tế cho vùng hưởng lợi.
Mục đích và phạm vi nghiên cứu
Nghiên c ứ u tính toán kh ả năng ngậ p l ụ t và đề xuát gi ải pháp thoát lũ cho lưu vự c sông
Vàm C ỏ Tây để gi ả m thi ể u thi ệ t h ạ i do ng ậ p l ụ t gây ra
* Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượ ng nghiên c ứ u: Lưu vự c Sông Vàm C ỏ Tây
- Ph ạ m vi nghiên c ứ u: Nghiên c ứ u tính toán kh ả năng ngậ p l ụ t và đề xu ấ t gi ả i pháp thoát lũ cho lưu vự c sông Vàm C ỏ Tây
Cách tiếp cận và phạm vi nghiên cứu
Tiếp cận tổng hợp và liên ngành trong giáo dục đại học, đặc biệt là tại Đại học Thủy lợi, đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển kiến thức và kỹ năng cho sinh viên Các chương trình học tại đây không chỉ tập trung vào lý thuyết mà còn kết hợp thực hành, giúp sinh viên áp dụng kiến thức vào thực tế Đại học Thủy lợi cam kết cung cấp môi trường học tập đa dạng, khuyến khích sự sáng tạo và tư duy phản biện Sự liên kết giữa các ngành học khác nhau tạo ra cơ hội cho sinh viên phát triển toàn diện, chuẩn bị cho họ những thách thức trong tương lai.
- Ti ế p c ậ n có sự tham gia của người hưởng lợi.
- Phương pháp điề u tra, thu th ậ p phân tích, x ử lý, t ổ ng h ợ p s ố li ệ u
- Phương pháp k ế th ừ a có ch ọ n l ọ c
- Phương pháp phân tích thống kê
- Phương pháp ứ ng d ụ ng mô hình.
Các kết quả đạt được
- Nghiên c ứu phân tích, đánh giá tổ ng quan v ề lĩnh vự c nghiên c ứ u và khu v ự c nghiên c ứ u
- Nghiên c ứu cơ sở khoa h ọ c và th ự c ti ễ n v ề ng ậ p l ụ t và gi ải pháp thoát lũ trong điề u ki ện BĐKH cho lưu vự c sông Vàm C ỏ Tây
- Nghiên c ứ u tính toán kh ả năng ngậ p l ụt và đề xu ấ t các gi ải pháp thoát lũ cho lưu vự c sông Vàm C ỏ Tây
Đánh giá các giải pháp thoát lũ là một nhiệm vụ quan trọng nhằm đảm bảo an toàn cho cộng đồng và môi trường Đề xuất kiến nghị từ Đại học Thủy lợi sẽ giúp cải thiện hệ thống quản lý nước, nâng cao khả năng ứng phó với thiên tai Sự phối hợp giữa nghiên cứu và thực tiễn là cần thiết để phát triển các công nghệ mới và hiệu quả trong lĩnh vực thoát lũ Việc áp dụng các phương pháp tiên tiến sẽ góp phần giảm thiểu thiệt hại do lũ lụt gây ra, đồng thời bảo vệ tài nguyên nước và môi trường sống.
TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU VÀ VÙNG NGHIÊN CỨU
TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU
1.1.1 Các nghiên cứu liên quan trên thế giới
Trên thế giới, việc nghiên cứu và áp dụng các mô hình thủy văn, thủy lực cho các mục đích khác nhau đã trở nên phổ biến Nhiều mô hình đã được xây dựng và ứng dụng hiệu quả trong việc dự báo hồ chứa, dự báo lũ cho hệ thống sông, cũng như trong công tác quy hoạch phòng lũ.
Một số mô hình thực tế đã được áp dụng trong công tác quy hoạch phòng chống lũ cho các lưu vực sông bao gồm: mô hình dự báo lũ, mô hình quản lý nguồn nước và mô hình đánh giá rủi ro thiên tai Các mô hình này giúp cải thiện khả năng ứng phó và giảm thiểu thiệt hại do lũ lụt gây ra.
Viện Thủy lực Đan Mạch (DHI) đã phát triển phần mềm dự báo lũ và quy hoạch phòng lũ, bao gồm mô hình NAM để tính toán dòng chảy từ mưa và mô hình Mike 11 để phân tích thủy lực, dòng chảy lũ trong sông và cảnh báo ngập lụt Phần mềm này đã được áp dụng rộng rãi và thành công ở nhiều quốc gia trên thế giới.
Mô hình dự báo lũ đã được áp dụng thành công tại các khu vực như sông Mun-Chi và Songkla ở Thái Lan, Bangladesh, và Indonesia Hiện nay, công ty tư vấn CTI của Nhật Bản đã mua bản quyền mô hình này và đang thực hiện những cải tiến để phù hợp với điều kiện thủy văn tại Nhật Bản.
Wallingford đã hợp tác với Hacrow để phát triển phần mềm iSIS, chuyên dùng cho tính toán dự báo lũ, dòng chảy lũ và ngập lụt Phần mềm này bao gồm nhiều mô-đun, như mô hình đường đơn vị để tính toán và dự báo dòng chảy từ mưa, cùng với mô hình iSIS để tính toán thủy lực, dự báo dòng chảy trong sông và cảnh báo ngập lụt iSIS đã được áp dụng rộng rãi tại nhiều quốc gia trên thế giới, bao gồm cả sông Mê Kông trong chương trình Sử dụng.
Nước do Ủy hội Mê Kông Quốc tế chủ trì thực hiện, tại Việt Nam, mô hình iSIS được áp dụng trong dự án phân lũ và phát triển thủy lợi lưu vực sông Đáy do Hà Nam thực hiện.
Trung tâm khu vực START Đông Nam Á đang phát triển "Hệ thống dự báo lũ thời gian thực cho lưu vực sông Mê Kông" Hệ thống này dựa trên mô hình thủy văn khu vực với thông số phân bố và tính toán dòng chảy từ mưa Hệ thống dự báo được chia thành ba phần: thu thập số liệu từ vệ tinh và các trạm tự động, dự báo thủy văn dòng chảy lũ, và dự báo ngập lụt Thời gian dự kiến để đưa ra dự báo là 1 hoặc 2 ngày.
Viện Điện lực (EDF) của Pháp đã phát triển phần mềm TELEMAC, chuyên tính toán các bài toán thủy lực một và hai chiều TELEMAC-2D, một thành phần trong hệ thống phần mềm TELEMAC, được thiết kế để tính toán thủy lực hai chiều Phần mềm này đã được kiểm nghiệm theo các tiêu chuẩn nghiêm ngặt của Châu Âu về độ tin cậy và đã được áp dụng rộng rãi tại Cộng hòa Pháp cũng như trên toàn thế giới Tại Việt Nam, mô hình TELEMAC-2D đã được cài đặt tại Viện Cơ học Hà Nội và Khoa Xây dựng - Thủy lợi - Thủy điện.
Trường Đại học Kỹ thuật Đà Nẵng đã tiến hành thử nghiệm để tính toán dòng chảy tràn tại vùng Vân Cồc - Đập Đáy, thuộc lưu vực sông Hồng trước Hà Nội, đồng thời thực hiện các tính toán về ngập lụt cho khu vực thành phố Đà Nẵng.
Trung tâm kỹ thuật thủy văn tại Mỹ đã phát triển mô hình HEC-1 nhằm tính toán thủy văn, bao gồm chương trình HEC-1F, chuyên dự báo lũ từ mưa và mô phỏng lũ trên sông.
Mô hình này đã được áp dụng rộng rãi trên toàn cầu, đặc biệt là ở Châu Á, với Indonesia và Thái Lan là những ví dụ điển hình Nó được sử dụng để tính toán lũ trong hệ thống sông, góp phần quan trọng trong việc quản lý và dự báo tình hình lũ lụt.
Thu B ồ n ở Vi ệ t Nam G ần đây, mô hình đượ c c ả i ti ế n và phát tri ể n thành HMS có giao di ện đồ ho ạ thu ậ n l ợi cho ngườ i s ử d ụ ng
Trong một nghiên cứu về hệ thống dự báo lũ cho sông Maritsa và Tundzha, Roelevink và cộng sự đã kết hợp mô đun mưa - dòng chảy Mike 11-NAM và mô đun thủy lực Mike 11-HD để tiến hành dự báo lũ Các mô hình này được hiệu chỉnh sử dụng số liệu từ các trận lũ năm 2005 và 2006 Kết quả từ hai mô hình này được kết hợp với phần mềm FloodWatch để kết xuất ra mức nước dự báo và các cảnh báo tại các điểm xác định Kết quả cho thấy, số liệu đầu vào quyết định độ lớn của thời gian dự kiến, với độ chính xác cao hơn khi thời gian dự kiến ngắn và ngược lại.
Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã áp dụng chức năng cập nhật mực nước và lưu lượng dựa trên các số liệu thực đo tại các vị trí biên đầu vào Việc này giúp nâng cao độ chính xác trong tính toán và quản lý tài nguyên nước.
1.1.2 Các nghiên cứu liên quan tại Việt Nam
Một số mô hình thủy lực đã được áp dụng hiệu quả để tính toán dòng chảy trong hệ thống sông và vùng ngập lụt tại Việt Nam Mô hình SOGREAH thành công trong việc tính toán dòng chảy tràn trong hệ thống kênh rạch và các ô trũng Mô hình MASTER MODEL được sử dụng nghiên cứu quy hoạch cho vùng hạ lưu sông Cửu Long từ năm 1988 Mô hình MEKSAL, xây dựng năm 1974, giúp tính toán sự phân bố dòng chảy mùa cạn và xâm nhập mặn ở hạ lưu các sông Mô hình VRSAP áp dụng cho tính toán dòng chảy lũ và mùa cạn tại đồng bằng Các mô hình SAL và KOD đóng góp quan trọng trong tính toán lũ và xâm nhập mặn ở đồng bằng sông Mô hình DHM thành công trong tính toán nguy cơ ngập lụt hạ lưu vùng Thu Bồn - Vũ Gia và nghiên cứu thủy lực hạ lưu sông Hồng trong trường hợp giả sử vỡ đập Hòa Bình, Sơn La.
Hệ thống dự báo thủy văn đã được xây dựng thành công cho các lưu vực sông Đà, Thao, Lô, giúp vận hành hồ chứa Hòa Bình hiệu quả và tính toán lũ về hạ lưu đến trạm.
TỔNG QUAN VỀ VÙNG NGHIÊN CỨU
Trường Đại học Thủy Lợi là một cơ sở giáo dục nổi bật, chuyên đào tạo các chuyên ngành liên quan đến lĩnh vực thủy lợi và quản lý tài nguyên nước Với đội ngũ giảng viên giàu kinh nghiệm và cơ sở vật chất hiện đại, trường cam kết cung cấp cho sinh viên kiến thức và kỹ năng cần thiết để phát triển nghề nghiệp Chương trình học tại Đại học Thủy Lợi không chỉ tập trung vào lý thuyết mà còn chú trọng thực hành, giúp sinh viên có cơ hội áp dụng kiến thức vào thực tế Bên cạnh đó, trường còn thúc đẩy nghiên cứu khoa học và hợp tác quốc tế, tạo điều kiện cho sinh viên mở rộng tầm nhìn và nâng cao năng lực cạnh tranh trong môi trường làm việc toàn cầu.
1.2.2 Điều kiện tự nhiên của lưu vực
Sông Vàm C ỏ Tây (Hình 1.1) n ằm trong vùng Đồng Tháp Mườ i thu ộc vùng đồ ng b ằ ng sông C ửu Long (ĐBSCL) bắ t ngu ồ n t ừ Campuchia, 15 km v ề phía đông Kpong
Sné Sông ch ả y vào Vi ệ t Nam t ạ i Bình T ứ, đi vào đồ ng b ằng trũng thấ p c ủ a t ỉ nh Long
An Trên đấ t Long An sông Vàm C ỏ Tây có chi ề u dài 185 km ch ảy theo hướ ng Tây
B ắ c – Đông Nam, có diện tích lưu vự c kho ả ng 6000 km 2
Sông Vàm Cỏ thuộc hệ thống sông Đồng Nai và có khoảng 10 chi lưu, trong đó nổi bật là hai chi lưu chính tạo nên dòng sông Vàm Cỏ, đó là Vàm Cỏ Đông và Vàm Cỏ Tây.
Sông Vàm C ỏ Đông nố i v ớ i Vàm C ỏ Tây qua các kênh và n ối vào sông Sài Gòn, Đồ ng
Nai b ở i các kênh Th ầ y Cai, An H ạ , R ạ ch Tra, sông B ế n L ứ c Sông Vàm C ỏ đổ nướ c vào sông Soài R ạ p, cách c ử a sông Soài R ạ p 22 km.Tính t ừ ch ỗ ngã ba Vàm C ỏ Đông
– Vàm C ỏ Tây (Tân Tr ụ) đế n ngã ba sông Soài R ạ p, Vàm C ỏ dài 35.5 km, r ộ ng trung bình 400 m, đổ ra c ử a sông Soài R ạ p và thoát ra bi ển Đông…
Sông Vàm Cỏ Tây đi vào đồng bằng trũng thấp của Long An có mặt đất trung bình
Sông Vàm Cỏ Tây có chiều rộng từ 0.5 đến 0.7 mét, với lòng sông ngoằn ngoèo và độ uốn khúc cao, hệ số uốn khúc đạt 1.5 Sông chỉ lệch tâm quanh một trục dọc từ cửa sông đến Mộc Hóa, với khoảng cách không quá 5 km Độ dốc lòng sông rất thấp, chỉ 0.02%, trong khi độ sâu trung bình của đáy sông dao động từ -15 đến -17 mét, có những nơi sâu hơn 20 mét, như tại Bình Châu với độ sâu -17.0 mét và tại Mộc Hóa.
= - 10.0 m, tại Tuyên Nhơn, Tân An Z đáy = - 17.0 m) Chiều rộng lòng sông ở thượng lưu thay đổi từ 100 ÷ 150 m và ở hạ lưu chiều rông thay đổi 200 ÷ 300 m
Sông Vàm Cỏ Tây có nguồn nước duy nhất từ vùng trũng thấp ở tỉnh Svey Veng, Campuchia Ngoài ra, sông còn được kết nối với các kênh mương lớn, đặc biệt là các kênh trục lớn nối với sông Tiền, như phần cuối của sông Tân Thành và Lò Gạch, cùng với sông Hồng.
Ngự, Dương Văn Dương, Bắc Dương và một số kênh trục khác như Tổng Đốc Lộc,
Kênh K28, K61, K12, K79 và kênh Bo Bo cùng với nhiều kênh cấp dưới tạo thành một mạng lưới sông dày đặc Nếu tính cả chiều dài của các kênh cấp dưới, mật độ lưới sông đạt 0.61 km/km².
Hình 1.1 Mô t ả vùng nghiên cứu
Long An nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa, tiếp giáp giữa hai vùng khí hậu khác nhau Do đó, khí hậu của tỉnh vừa mang những đặc tính chung của vùng Đồng bằng Sông Cửu Long, vừa có những nét đặc trưng riêng biệt của vùng miền Đông Nam Bộ.
- Nhi ệt độ trung bình hàng tháng 27.2 – 27.7 o C Tháng 4 có nhi ệt độ cao nh ấ t (28.9 o C)
Tháng 1 có nhi ệt độ th ấ p nh ấ t (25.2 o C)
- S ố gi ờ n ắng trong năm từ 2.500 - 2.800 gi ờ , bình quân kho ả ng 6.8 – 7.5 gi ờ /ngày
T ổ ng nhi ệt lượng trong năm khoả ng 9.700 - 10.100 o C Biên độ nhi ệ t gi ữ a các tháng trong năm dao độ ng t ừ 2 - 4 o C
- Độ ẩm tương đối trung bình hàng năm là 80 - 82%
Lượng mưa trung bình hàng năm ở khu vực này dao động từ 1.350 đến 1.880 mm, với 90% tổng lượng mưa tập trung trong mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10 Mưa không phân bổ đều, có xu hướng giảm dần từ khu vực giáp ranh thành phố Hồ Chí Minh xuống phía Tây và Tây Nam.
Các huyện phía Đông Nam gần biển thường có lượng mưa thấp nhất Mưa lớn có thể gây xói mòn ở các vùng đồi cao, trong khi cường độ mưa vừa phải có thể dẫn đến lũ lụt, ảnh hưởng đến môi trường và đời sống Việc nghiên cứu và quản lý tài nguyên nước là rất cần thiết để giảm thiểu tác động tiêu cực từ thiên tai này.
Chế độ gió tại khu vực này có sự phân chia rõ rệt giữa hai mùa Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 chủ yếu có gió Đông Bắc, với tần suất 60 - 70% Trong khi đó, mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10 lại chịu ảnh hưởng của gió Tây Nam, với tần suất 70% từ biển thổi vào, mang theo hơi nước và gây ra lượng mưa lớn.
1.2.2.4 Đặc điểm đất đai, thổ nhưỡng
Đất đai Long An chủ yếu được hình thành từ phù sa bồi lắng, chứa nhiều chất hữu cơ, dẫn đến cấu tạo bở rời và tính chất cơ lý kém Các vùng thấp, trũng tích tụ độ ẩm cao khiến đất trở nên chua Long An được phân chia thành 6 nhóm đất chính.
Nhóm đất xám bạc màu phân bố dọc theo biên giới với Campuchia, bao gồm các huyện Đức Hòa, Đức Huệ, Mộc Hóa và Vĩnh Hưng, có độ cao từ 2 - 6 m so với mực nước biển Nhóm đất này chiếm khoảng 21.20% diện tích tự nhiên toàn tỉnh và được khai thác tương đối sớm Đất có khả năng trồng các loại lúa, mía, và lạc Tuy nhiên, do địa hình cao thấp khác nhau, nhóm đất này chịu tác động của quá trình rửa trôi và xói mòn.
- Nhóm đấ t phù sa ng ọ t: phân b ố ch ủ y ế u ở : Tân Th ạ nh, Tân An, Tân Tr ụ , C ần Đướ c,
B ế n L ứ c, Châu Thành và M ộc Hoá Nhóm đấ t này chi ế m kho ả ng 17% di ệ n tích t ự nhiên c ủ a t ỉnh Đất có hàm lượng dinh dưỡ ng khá, thu ậ n l ợ i cho phát tri ể n nông nghi ệ p
- Nhóm đấ t phù sa nhi ễ m m ặ n: phân b ố ở các huy ệ n C ần Đướ c, C ầ n Giu ộ c, Châu
Thành, Tân Trụ, chiếm khoảng 1.26% diện tích tự nhiên toàn tỉnh, sở hữu đất có hàm lượng dinh dưỡng khá Tuy nhiên, đất thường bị nhiễm mặn trong mùa khô, điều này hạn chế khả năng sản xuất lương thực Khu vực nhiễm mặn nặng thường trồng các loại dừa nước, sú, vẹt, đước.
- Nhóm đấ t phèn: ph ầ n l ớ n n ằm trong vùng Đồng Tháp Mườ i, gi ữa 2 con sông Vàm
Cỏ Đông - Vàm Cỏ Tây là nhóm đất chiếm khoảng 55.5% diện tích tự nhiên của tỉnh Đất ở đây có hàm lượng độ cốt cao, bao gồm các yếu tố như Cl-, Al3+, Fe2+ và SO4 2-, do đó, để trồng lúa, cần phải tiến hành cải tạo đất.
- Nhóm đấ t phèn nhi ễ m m ặ n: ph ầ n l ớ n phân b ố ở các huy ệ n phía Nam g ầ n c ử a sông
Soài Rạp chiếm khoảng 3.9% diện tích tự nhiên của tỉnh và thường bị ô nhiễm vào mùa khô.
- Nhóm đấ t than bùn: phân b ố ở phía Nam huy ện Đứ c Hu ệ , giáp v ớ i huy ệ n Th ạ nh
Hoá, di ện tích không đáng kể
Nhìn chung, đất đai củ a Long An v ừ a mang nh ữ ng nét đặ c thù c ủ a vùng Đồ ng b ằ ng
Sông Cửu Long, với đặc trưng của vùng đất chua phèn, không hoàn toàn thuận lợi cho sản xuất nông nghiệp Do đó, cần có những giải pháp phát triển riêng biệt cho từng khu vực.
Giới thiệu mô hình thủy lực, thủy văn
2.1.1 Tổng quan về các mô hình thủy lực, thủy văn
Hiện nay, trên thế giới và ở Việt Nam, nhiều mô hình thủy lực được áp dụng để tính toán các đặc trưng của dòng chảy Đặc biệt, trong vấn đề dòng chảy lũ trên hệ thống sông, mô hình toán - thủy lực một chiều là phổ biến nhất, được sử dụng để xác định lưu lượng Q và mực nước Z Trong tính toán truyền lũ, mô hình một chiều VRSAP thường được áp dụng rộng rãi.
Mô hình KRSAL, được xây dựng bởi PGS Nguyễn Như Khuê, đã được áp dụng rộng rãi tại Việt Nam trong khoảng 30 năm qua Hiện nay, VRSAP cũng như nhiều ứng dụng khác đang tiếp tục phát triển dựa trên nền tảng này.
KRSAL đã được cải tiến đáng kể, chủ yếu ở các thủ tục ra vào của chương trình tính, trong khi phần cốt lõi của chương trình vẫn giữ nguyên Mô hình toán thủy văn - thủy lực này mô tả dòng chảy một chiều trên hệ thống sông ngòi, kết nối với đồ ng ruộng và các khu chứa khác Dòng chảy trong các đoạn sông được mô tả bằng hệ phương trình.
Mô hình Saint-Venant được sử dụng để mô tả dòng chảy qua các công trình thủy lực, dựa trên các phương trình của các đoạn sông Dòng chảy vào các khu đồ ng ruộng và khu chứa ngập nước được mô phỏng theo mô hình SOGREAH Các khu chứa nước và ô đồ ng ruộng có sự trao đổi nước với sông và với nhau thông qua các tràn hoặc ống điều tiết Mô hình phân chia các khu chứa thành hai loại chính: loại kín trao đổi nước với sông qua ống và loại hở trao đổi nước qua tràn mặt Sơ đồ tính toán trong VRSAP là sơ đồ sai phân ẩn lướt chữ nhật, và mô hình VRSAP gần như là mô hình duy nhất được sử dụng trong tính toán bài toán thủy lực hệ thống sông ở Việt Nam trong năm năm qua.
Là mô hình c ủ a Trung tâm Th ủy văn công trình thuộ c hi ệ p h ộ i k ỹ sư quân sự Hoa K ỳ
Mô hình HEC-RAS của Trung tâm Kỹ thuật Thủy văn thuộc Quân đội Hoa Kỳ mang lại nhiều ưu điểm, bao gồm khả năng cung cấp kết quả rõ ràng với sơ đồ mạng lưới sông và mặt cắt của từng nút sông Các mối quan hệ giữa lưu lượng (Q) và thời gian (t), cũng như độ cao (Z) và thời gian (t) được trình bày một cách trực quan qua biểu bảng và đồ thị Hệ thống mô hình này mô tả chi tiết đường mặt nước trong sông và tính toán dòng chảy một chiều thông qua hệ phương trình.
Saint-Venant được xây dựng dựa trên sơ đồ sai phân ẩn, xem xét mối quan hệ giữa các bước sai phân theo thời gian t và chiều dọc theo dòng chảy x Mô hình này có hạn chế là không tính đến lượng mưa rơi xuống các khu chứa, dẫn đến việc gia nhập dòng chảy.
Trong những năm gần đây, HEC-RAS đã được áp dụng rộng rãi tại Việt Nam trong các nghiên cứu về lũ, đặc biệt trong lĩnh vực đào tạo tại các trường đại học.
Mô hình MIKE 11: Là mô hình thương mại nổi tiếng thế giới do Viện Thuỷ lực Đan
Mạch xây dựng Đây thuộc lớp mô hình thuỷ lực và chất lượng nước loại một chiều
Mô hình Mike11 là một công cụ mạnh mẽ trong việc tính toán và dự báo các hiện tượng như lũ, chất lượng nước và xâm nhập mặn Với độ tin cậy cao trong cả hai chiều, mô hình này đã được áp dụng rộng rãi trên toàn thế giới cho nhiều bài toán thực tế khác nhau Trong luận văn này, chúng tôi sẽ giới thiệu chi tiết về mô hình Mike11 và ứng dụng của nó.
Mô hình MIKE11, được phát triển bởi Viện Thuỷ lực Đan Mạch, hiện đang được ứng dụng cho sông và kênh dẫn tại Việt Nam Bộ mô hình MIKE đã trở thành công cụ mạnh mẽ, phổ biến trong việc tính toán và dự báo dòng chảy, quy hoạch phòng chống lũ, quản lý tài nguyên nước, xây dựng bản đồ ngập lụt, và hỗ trợ quản lý tổng hợp lưu vực sông.
MIKE 11 là một hệ thống mô hình một chiều gồm rất nhiều các mô đun liên kết chặt chẽ với nhau và tuỳ vào khả năng nguồn số liệu hiện có mà người sử dụng có thể sử dụng các mô đun độc lập hoặc liên kết với nhau Một điểm rất thuận lợi khi sử dụng hệ thống mô hình này là có phần giao diện khá hoàn thiện cũng với các khả năng như dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai được giới thiệu ở trên vì vậy MIKE11 được lựa chọn để tính toán thuỷ văn, thuỷ lực phục vụ nghiên cứu tính toán khả năng ngập lụt cho lưu vực sông Vàm Cỏ Tây
Cơ sở lý thuy ế t mô hình Mike 11:
MIKE 11 là m ộ t ph ầ n m ề m k ỹ thu ậ t chuyên d ụ ng mô ph ỏng lưu lượ ng, ch ất lượ ng nướ c và v ậ n chuy ể n bùn cát ở c ử a sông, sông, h ệ th ống tướ i, kênh d ẫ n và các h ệ th ố ng d ẫn nướ c khác MIKE 11 là công c ụ l ập mô hình độ ng l ự c m ộ t chi ề u, thân thi ệ n v ớ i ngườ i s ử d ụ ng nh ằ m phân tích chi ti ế t, thi ế t k ế , qu ả n lý và v ậ n hành cho sông và h ệ th ố ng kênh d ẫn đơn giả n và ph ứ c t ạ p V ới môi trường đặ c bi ệ t thân thi ệ n v ới ngườ i s ử d ụ ng, linh ho ạ t và t ốc độ , MIKE 11 cung c ấ p m ột môi trườ ng thi ế t k ế h ữ u hi ệ u v ề k ỹ thu ật công trình, tài nguyên nướ c, qu ả n lý ch ất lượng nướ c và các ứ ng d ụ ng quy ho ạch Mô đun mô hình thuỷ độ ng l ự c (HD) là m ộ t ph ầ n trung tâm c ủ a h ệ th ố ng l ậ p mô hình MIKE 11 và hình thành cơ sở cho h ầ u h ết các mô đun bao gồ m: d ự báo lũ, tả i khuy ế ch tán, ch ất lượng nước và các mô đun vậ n chuy ển bùn cát Mô đun MIKE 11
HD gi ải các phương trình tổ ng h ợp theo phương đứng để đả m b ả o tính liên t ụ c và b ả o toàn động lượng (phương trình Saint Venant)
Các ứng dụng liên quan đến mô đun MIKE 11 HD bao gồm:
Dự báo lũ và vận hành hồ chứa
Các phương pháp mô phỏng kiểm soát lũ
Vận hành hệ thống tưới và tiêu thoát nước mặt
Thiết kế các hệ thống kênh dẫn
Nghiên cứu sóng triều và dòng chảy do mưa ở sông và cửa sông sử dụng hệ thống lập mô hình MIKE 11, đặc trưng bởi cấu trúc mô đun tổng hợp Hệ thống này tích hợp nhiều loại mô đun, cho phép mô phỏng các hiện tượng liên quan đến hệ thống sông Ngoài các mô đun thủy lực đã được mô tả, MIKE còn bao gồm các mô đun bổ sung nhằm nâng cao khả năng phân tích và dự báo.
Tải khuyếch tán của Đại học Thủy Lợi cung cấp thông tin quan trọng về các chương trình học, cơ sở vật chất và cơ hội nghề nghiệp Đại học Thủy Lợi nổi bật với các chuyên ngành liên quan đến kỹ thuật và quản lý tài nguyên nước Sinh viên có thể tham gia vào nhiều hoạt động ngoại khóa và nghiên cứu khoa học để phát triển kỹ năng Trường cũng chú trọng đến việc hợp tác quốc tế, tạo điều kiện cho sinh viên tiếp cận kiến thức và công nghệ mới Hãy tìm hiểu thêm về Đại học Thủy Lợi để khám phá cơ hội học tập và phát triển nghề nghiệp.
Vận chuyển bùn cát có cấu kết
Vận chuyển bùn cát không cấu kết
Hình 2.1 Chế độ dòng chảy cho một đoạn sông đơn được mô tả bằng hệ phương trình
B: Chiều rộng mặt nướ c ở th ời đoạ n tính toán (m) z: Cao trình mực nướ c ở th ời đoạ n tính toán (m) t: Th ờ i gian tính toán (giây)
Q: Lưu lượng dòng chảy qua mặt cắt (m 3 /s) x: Không gian (d ọ c theo dòng ch ả y) (m) β: Hệ số phân bố lưu tốc không đều trên mặt cắt
W: Di ệ n tích m ặt cắt ướ t (m 2 ) q: Lưu lượ ng gia nh ậ p d ọc theo đơn vị chiều dài (m 2 /s)
C: H ệ số Chezy, đượ c tính theo công th ứ c:
C = (1/n) R, trong đó n là hệ số nhám Đại học Thủy Lợi cung cấp chương trình đào tạo chuyên sâu về lĩnh vực thủy lợi, giúp sinh viên nắm vững kiến thức và kỹ năng cần thiết để phát triển sự nghiệp trong ngành này Với đội ngũ giảng viên giàu kinh nghiệm và cơ sở vật chất hiện đại, trường cam kết mang đến môi trường học tập chất lượng cao Học viên sẽ được trang bị kiến thức lý thuyết vững chắc và thực hành thực tế, góp phần nâng cao khả năng cạnh tranh trên thị trường lao động.
R: B án kính thuỷ lự c (m) y: H ệ số, theo Maninh y = 1/6 g: Gia tốc trọng trườ ng g = 9,81 m/s 2 à: H ệ số sử a ch ữa động lượ ng α: H ệ số sử a ch ữa động năng
Trong MIKE11, phương pháp sai phân hữu hạn 6 điểm ẩn (Abbott - Ionescu 6-point) được áp dụng để giải hệ phương trình Saint - Vernant, cho phép xác định giá trị lưu lượng và mực nước tại mọi đoạn sông và mặt cắt ngang trong mạng sông trong suốt thời gian nghiên cứu.
Phân vùng ngập
Căn cứ vào đặc điểm địa hình, địa mạo, hướng tiêu thoát nước, điều kiện kinh tế xã hội và tình trạng úng ngập đồng ruộng, vùng nghiên cứu cho thấy ngập lụt ở lưu vực Vàm Cỏ Tây có những đặc trưng chính như độ sâu và thời gian ngập lụt Nguyên nhân gây ngập tại khu vực này bao gồm lũ từ thượng nguồn, cơ sở hạ tầng, thủy triều và các biện pháp công trình phòng tránh lũ, mỗi yếu tố đóng góp với tỷ lệ khác nhau Dựa trên nguyên nhân chính, có thể phân chia khu vực thành 4 vùng ngập khác nhau.
+ Vùng ngập lũ có nguyên nhân gây ngập chủ yếu do lũ Ngập lụt ở lưu vực Vàm Cỏ
Khu vực Tây chủ yếu bị ngập lũ, với ảnh hưởng của triều lên quá trình lũ không đáng kể, chỉ rõ hơn vào kỳ cường, làm khó khăn cho việc thoát nước Độ ngập sâu được xác định dựa vào mối quan hệ giữa mực nước lũ và cao trình mặt đất, cùng với sự lan truyền của lũ Trong các trận lũ lớn, yếu tố lan truyền không có vai trò quan trọng Các công trình như đường xá, cầu cống, hệ thống đê bao và khu dân cư thường thay đổi độ sâu, diện tích và thời gian ngập lụt Khu vực ngập lũ có thể được chia thành hai hoặc ba vùng khác nhau, tùy thuộc vào mức độ ngập.
Vùng ngập úng do mưa là nguyên nhân chính gây ra tình trạng ngập lụt, với sự đa dạng về phân bố, diện tích, độ sâu và thời gian ngập Một số khu vực ngập úng cục bộ có mực nước trong đồng cao hơn mực nước bên ngoài kênh, trong khi những khu vực khác lại bị ảnh hưởng bởi sự kết hợp giữa nước mưa và nước ngoại lai, dẫn đến mực nước trong đồng đôi khi thấp hơn mực nước ngoài sông, kênh Do đó, việc đánh giá mức độ ngập sâu do mưa gặp nhiều khó khăn.
Vùng ngập úng do mưa và triều ở Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) chủ yếu ảnh hưởng đến các khu vực đất thấp Những khu vực này nằm ở ranh giới giữa vùng ngập do lũ và những vùng chịu tác động của triều.
Vùng ngập do triều ven bờ Biển Đông bao gồm các khu vực trũng thấp, nằm giữa các giồng cát cao và các vùng đất mới lấn biển, với độ cao dưới 0,4 m Những khu vực này, như cửa sông Vàm Cỏ, thường xuyên bị ngập trong kỳ triều cường và có thể ngập sâu hơn khi có mưa lớn vào cuối mùa (tháng X - XI).
Vùng ngập lụt được xác định dựa trên thời gian ngập và tác động của lũ Việc nghiên cứu và phân tích các yếu tố này là rất quan trọng trong lĩnh vực thủy lợi, nhằm quản lý và giảm thiểu thiệt hại do lũ lụt gây ra.
- Vùng ng ập được xác định đả m b ả o các nguyên t ắ c sau:
+ Phù h ợ p v ớ i yêu c ầu tiêu nướ c hi ệ n t ạ i và h ạ n ch ế mâu thu ẫ n có th ể n ả y sinh trong tương lai.
+ Là vùng tương đố i khép kín
+ H ệ th ố ng công trình th ủ y l ợ i trong m ỗ i vùng tiêu ph ụ c v ụ nhi ề u m ục đích khác nhau như: tướ i, tiêu, c ả i t ạo đấ t, c ấp thoát nướ c và phòng ch ống lũ.
+ Cùng m ột hướ ng l ấy nướ c và m ột hướng tiêu thoát nướ c ch ủ y ế u
+ Vùng ng ập được xác đị nh ph ải mang tính độ c l ậ p ho ặc tương đối độ c l ậ p v ớ i các vùng lân c ậ n trong qu ả n lý, khai thác các h ệ th ố ng th ủ y l ợ i
+ Không xét đến đị a gi ớ i hành chính khi phân vùng
Dựa trên các đặc điểm địa hình, địa mạo, hướng tiêu thoát nước, điều kiện kinh tế xã hội và tình trạng úng ngập đồng ruộng, khu vực nghiên cứu được phân chia thành 5 vùng tiêu khác nhau.
Bảng 2.1: Phân vùng tiêu thoát vùng nghiên cứu
TT Vùng V ị trí T ổ ng di ệ n tích (ha)
1 I Tân Hưng – Vĩnh Hưng: Vùng này là phầ n di ệ n tích c ủ a toàn b ộ huy ện Tân Hưng và Vĩnh Hưng 87940
M ộ c Hóa-Tân Th ạ nh: Vùng này là ph ầ n di ệ n tích c ủ a toàn b ộ huy ệ n M ộ c Hóa và Tân Th ạ nh 90900
3 III Th ạ nh Hóa: Vùng này toàn b ộ huy ệ n Th ạ nh Hóa 45500
Th ủ Th ừ a: Vùng này là ph ầ n di ệ n tích c ủ a toàn b ộ huy ệ n
Tân An, Tân Trụ, Châu Thành và Cần Đước là các huyện thuộc tỉnh Long An, Việt Nam Tổng diện tích của toàn bộ khu vực này là 59,294 ha Nơi đây nổi bật với hệ thống thủy lợi phát triển, đóng vai trò quan trọng trong việc tưới tiêu và hỗ trợ sản xuất nông nghiệp Các huyện này không chỉ có tiềm năng về nông nghiệp mà còn có cơ hội phát triển kinh tế địa phương thông qua việc thu hút đầu tư và phát triển hạ tầng.
Nguồn: Viện QHTL Miền Nam Hình 2.5 Phân vùng tiêu thoát vùng nghiên cứu
Xây dựng mô hình tính toán ÌNH T44
Lưu vực sông VCT Sông Vàm Cỏ Tây bắt nguồn từ Campuchia chảy qua tỉnh Long
Sông Vàm Cỏ Tây, với diện tích khoảng 6.983,71 km² và chiều dài 235 km, hợp lưu với sông Vàm Cỏ Đông để hình thành sông Vàm Cỏ, trước khi chảy ra biển qua cửa Soài Rạp.
Sau khi hợp lưu, đoạn sông chung dài 36 km chảy ra sông Đồng Nai gần cửa Soài Rạp Vàm Cỏ Tây có mối quan hệ mật thiết về thủy văn và thủy lực với sông Tiền, do đó được xem là một phần của Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL).
2.3.1 Thiết lập sơ đồ thủy lực Mike 11
Toàn b ộ h ệ th ố ng sông kênh nói trên đượ c mô hình hóa trong mô hình MIKE 11, c ụ th ể như sau:
Phạm vi mô hình được xây dựng cho toàn bộ vùng hạ lưu sông Mekong, tập trung vào việc ứng dụng các phương pháp thuỷ lợi hiện đại nhằm tối ưu hóa quản lý tài nguyên nước Mô hình này nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng nước, cải thiện sản xuất nông nghiệp và bảo vệ môi trường trong khu vực Các nghiên cứu và ứng dụng từ mô hình sẽ hỗ trợ các trường đại học và cơ sở nghiên cứu trong lĩnh vực thuỷ lợi, góp phần phát triển bền vững cho vùng hạ lưu sông Mekong.
2.3.2 Trạm thủy văn trong hệ thống sông
Hệ thống hạ lưu Sài Gòn - Đồng Nai và hệ thống sông ĐBSCL có nhiều trạm thủy văn quan trọng Bảng 2.1 dưới đây liệt kê các trạm thủy văn được sử dụng để tính toán trong mô hình.
Bảng 2.2: Các trạm thủy văn trong lưu vực dùng để tính toán
TT Vị Trí Tên sông 2000 2011
1 Bến Lức Vàm Cỏ Đông Q
2 Tân An Vàm Cỏ Tây Q
3 Mộc Hóa Vàm Cỏ Tây Q
2.3.3 Điều kiện biên địa hình và mạng lưới sô ng tính toán
- Tài li ệ u đị a hình lòng sông vùng nghiên c ứ u v ớ i hiện trạng địa hình năm 2011 k ế th ừ a t ừ d ự án: ”Qu ản lý lũ Đồ ng b ằ ng sông C ửu Long vùng Đồng Tháp Mườ i”
Dựa trên tài liệu địa hình, việc thiết lập mô hình thủy lực cho các sông trong hệ thống được thực hiện thông qua các đoạn cắt dọc và cắt ngang Mô hình này giúp phân tích và dự đoán các hiện tượng thủy văn, từ đó hỗ trợ trong việc quản lý nguồn nước và quy hoạch các công trình thủy lợi hiệu quả hơn.
Hình 2.6 M ạng sông tính toán bằng mô hình MIKE 11
Biên trên của mô hình thủy lực được xác định qua quá trình lưu lượng theo thời gian Q = f(t) tại sông Vàm Cỏ Tây và sông Vàm Cỏ Đông vào năm 2000, dựa trên mạng sông đã được tính toán trước đó.
- Biên dướ i: Mực nước biển năm 2011 tại các biên s ử d ụ ng g ồ m: Vàm Kênh (c ử a
Trường Đại học Thủy lợi là một cơ sở giáo dục hàng đầu tại Việt Nam, chuyên đào tạo các chuyên ngành liên quan đến thủy lợi và quản lý tài nguyên nước Với các cơ sở tại Tân An và Mộc Hóa, trường cung cấp nhiều chương trình học đa dạng, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội Sinh viên tại đây được trang bị kiến thức vững chắc và kỹ năng thực tiễn, góp phần vào sự phát triển bền vững trong lĩnh vực thủy lợi Trường cũng chú trọng nghiên cứu khoa học, hợp tác quốc tế và phát triển cộng đồng, tạo ra môi trường học tập năng động và sáng tạo cho sinh viên.
Hình 2.7 Đường quá trình mực nước tại Vàm Kênh, Tân An, Mộc Hóa năm 2011
Hệ thống sông trong mạng lưới tính toán đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý tài nguyên nước Các biên nhập lưu của hệ thống này giúp theo dõi và tối ưu hóa dòng chảy, đảm bảo sự cân bằng giữa nhu cầu sử dụng và bảo vệ môi trường Việc áp dụng các phương pháp tính toán hiện đại trong lĩnh vực thủy lợi sẽ cải thiện hiệu quả quản lý nước, đồng thời hỗ trợ nghiên cứu và phát triển bền vững trong ngành.
Kết quả tính toán
2.4.1 Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình
2.4.1.1 Nguyên tắc hiệu chỉnh và kiểm định mô hình
Trước khi áp dụng mô hình thủy lực cho các cơ sở dữ liệu nhằm xác định chế độ thủy lực và dự báo ảnh hưởng của các công trình xây dựng, cần hiệu chỉnh và kiểm định các thông số mô hình cho phù hợp với vùng nghiên cứu.
Nguyên tắc hiệu chỉnh mô hình như sau :
- Xác định các số liệu biên và số liệu tại các trạm hiệu chỉnh bên trong hệ thống
- Chạy mô hình thuỷ lực theo các số liệu biên đã có
Để tìm ra bộ thông số độ nhám hợp lý cho hệ thống sông, cần thay đổi độ nhám nhằm tối ưu hóa kết quả tính toán mô phỏng, sao cho gần nhất với số liệu thực đo tại các trạm đo.
- Đánh giá sự khác nhau giữa mực nước, lưu lượng thực đo và tính toán tại các trạm hiệu chỉnh
Nếu sự chênh lệch vượt quá độ chính xác cho phép, cần phải hiệu chỉnh số liệu nhám và tiếp tục chạy mô hình cho đến khi đạt được kết quả mong muốn.
Nguyên tắc kiểm định mô hình:
Kiểm tra tính phù hợp của bộ thông số đã xác định trong quá trình hiệu chỉnh mô hình Sử dụng bộ thông số này để thực hiện tính toán với một kịch bản khác nhằm đánh giá mức độ tương đồng giữa kết quả tính toán và số liệu thực tế.
Nếu kết quả tính toán và thực đo nằm trong giới hạn sai số cho phép, bộ thông số sẽ được chấp nhận và có thể được sử dụng để tính toán các phương án.
Nếu kết quả tính toán và thực đo không nằm trong phạm vi sai số cho phép, cần quay lại bước hiệu chỉnh để điều chỉnh lại bộ thông số.
2.4.1.2 Các dữ liệu áp dụng để hiệu chỉnh, kiểm định mô hình
Năm được chọn để hiệu chỉnh mô hình là năm có đủ số liệu thực đo trên hệ thống sông và có lũ lớn so với chuỗi quan trắc Dựa vào tiêu chí lựa chọn và số liệu thực đo thu thập được, mô hình được hiệu chỉnh theo số liệu thực đo trong các tháng mùa lũ từ tháng 1 đến tháng 11 năm 2000.
Lũ năm 2000 là trận lũ lớn nhất trong 70 năm qua, với diễn biến phức tạp và nghiêm trọng Lũ xuất hiện sớm, độ ngập sâu và thời gian kéo dài, đặc biệt là tại Tân Châu, nơi mực nước duy trì cao hơn 4 m trong hơn 110 ngày Lượng lũ đạt giá trị lớn nhất trong lịch sử, ảnh hưởng đến vùng biên giới, bắc kênh Vĩnh Tế và bắc Tân Thành - Lò Gạch Mực nước tại trạm Tân Châu ghi nhận 5.06 m, trạm Mộc Hóa 3.27 m, và trạm Tân An cũng bị ảnh hưởng.
Sau khi hiệu chỉnh mô hình, cần sử dụng chuỗi quan trắc độc lập để kiểm định mô hình mà không thay đổi các tham số thủy lực đã chọn Nếu kết quả kiểm định cho thấy sai số nằm trong phạm vi chấp nhận, mô hình sẽ đáp ứng yêu cầu dự báo Để đảm bảo tính ngẫu nhiên và đánh giá mức độ phù hợp của bộ thông số tính toán, các chuỗi số liệu thực đo từ năm 2001 và 2011 được chọn để kiểm định mô hình.
Do các trận lũ năm 2001 và 2011 đều là những trận lũ lớn trong lịch sử.
Lũ năm 2001 được ghi nhận là một trong những trận lũ đặc biệt lớn và sớm nhất, chỉ muộn hơn lũ năm 2000 khi mức nước thấp hơn báo động 3, nhưng lại là trận lũ sớm nhất khi đạt mức trên báo động 3 Cường suất lũ tăng nhanh, đạt 15.25 cm/ngày vào cuối tháng 8 tại vùng đầu nguồn và nhiều ngày liên tiếp lũ lên tới 30-50 cm/ngày, đây là hiện tượng chưa từng quan trắc thấy ở Đồng bằng sông Cửu Long Lũ lớn với đỉnh kép trên 4.7 m xảy ra liên tiếp trong năm 2000 và 2001 là trường hợp duy nhất trong 50 năm qua Đỉnh lũ đầu tiên tại Tân Châu đạt 4.73 m vào ngày 3/9 và tại Châu Đốc là 4.45 m vào ngày 5/9.
4.78 m ngày 20/9 , tại Châu Đốc là 4.48 m vào ngày 23/9 Đỉnh lũ ở vùng nội đồng xuất hiện vào cuối tháng 9, đầu tháng 10 Đặc biệt, do tác động kết hợp của lũ và triều rất cao (vào lúc đỉnh triều Vũng Tàu mực nước lũ là 4.20 m ), tại Mỹ Thuận, đỉnh lũ là
1.83 m (năm 2000 là 1.80 m); tại Cần Thơ là 13.98 m (năm 2000 là 1 79 m) Th ời gian duy trì mực nước trên 4.50 m ở Tân Châu là 47 ngày, dài hơn so với lũ năm 2000. dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai
Lũ năm 2011 tại các trạm đầu nguồn Tân Châu và Châu Đốc đã đạt đỉnh sớm hơn và xuất hiện chậm hơn so với lũ năm 2000 khoảng 25 ngày Quá trình lũ năm 2011 có đặc điểm phức tạp tương tự như lũ năm 2000, với thời gian đỉnh cao kéo dài và mực nước đỉnh khá cao Tại Tân Châu, mực nước cao nhất đạt 4.86 m vào ngày 29/9, thấp hơn 20 cm so với lũ năm 2000 Mức nước duy trì trên 3.5 m kéo dài hơn 118 ngày, trong khi mực nước trên 4.0 m kéo dài 48 ngày và trên 4.5 m kéo dài 30 ngày.
M ô hình được hiệu chỉnh và kiểm định theo thời gian dưới đây
- Tháng 1 đến tháng 11/2000, hiệu chỉnh mực nước ;
- Tháng 1 đến tháng 11/2001, kiểm định mực nước ;
- Tháng 1 đến tháng 11/2011, kiểm định mực nước. b Trạm thủy văn trong hệ thống sông
Mô hình thủy lực sông đã được điều chỉnh và kiểm định thông số dựa trên 07 trạm thủy văn Chi tiết về danh sách các trạm thủy văn cùng với các yếu tố hiệu chỉnh thống kê được trình bày trong bảng 2.3 và hình 2.8.
Bảng 2.3: Vị trí hiệu chỉnh và kiểm định mực nước
TT Vị trí Tên sông 2000 2011
1 Bến Lức Vàm Cỏ Đông Q
2 Tân An Vàm Cỏ Tây Q
3 Mộc Hóa Vàm Cỏ Tây Q
Hưng Thạnh Đông là một địa điểm nổi bật gần Đại học Thủy lợi, nơi cung cấp môi trường học tập và nghiên cứu chất lượng Đại học Thủy lợi nổi tiếng với các chương trình đào tạo chuyên sâu về lĩnh vực thủy lợi và quản lý tài nguyên nước Sinh viên tại đây được trang bị kiến thức vững chắc và kỹ năng thực tiễn, giúp họ phát triển sự nghiệp trong ngành công nghiệp thủy lợi Bên cạnh đó, môi trường học tập tích cực và cơ sở vật chất hiện đại tại Đại học Thủy lợi cũng góp phần nâng cao trải nghiệm học tập cho sinh viên.
Hình 2.8 : V ị trí trạm thủy văn để hiệu chỉnh và kiểm định mô hình thủy lực
2.4.1.3 Đánh giá kết quả hiệu chỉnh và kiểm định a So sánh với số liệu thực đo, hiệu chỉnh mô hình
Kết quả so sánh giữa kết quả mô phỏng và số liệu thực đo mực nước trong năm
2000 được trình bày trong các hình dưới đây:
NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP THOÁT LŨ CHO LƯU VỰC SÔNG VÀM CỎ TÂY
VỰC SÔNG VÀM CỎ TÂY
3.1 Phân tí ch và đánh giá hiện trạng ngập và các kịch bản
10.1 ÚNG NGẬP VÀ HIỆN TRẠNG TIÊU THOÁT NƯỚC
Hàng năm, lũ l ụ t tràn vào khu v ự c hai sông Vàm C ỏ nói chung và lưu vự c sông Vàm
Cỏ Tây, đặc trưng của vùng Đồng bằng sông Cửu Long, có một mùa lũ không lớn nhưng lại kéo dài và ngập sâu trên diện rộng Mùa lũ này gây ra nhiều khó khăn cho sự phát triển kinh tế - xã hội, ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp, cơ sở hạ tầng và an toàn tính mạng của người dân trong khu vực.
Những năm gần đây, lũ lớn đã gây thiệt hại nghiêm trọng đến tính mạng và tài sản của người dân, làm hư hại nhiều công trình như đường sá, cầu cống, trường học và bệnh viện.
Trong khu vực lưu vực sông Vàm Cỏ, nhiều dự án phát triển thủy lợi đã và đang được triển khai Một số dự án lớn tiêu biểu bao gồm Dự án Nam Nguyễn Văn Tiếp, Bắc Đông và Bắc Hồng.
Ng ự , B ắc Vĩnh Hưng, Kênh 79, Vùng 4 Tân Thạ nh, Tân Tr ụ và vùng gi ữ a hai sông
Vàm C ỏ (Bo Bo - Th ủ Th ừ a, R ạ ch Tràm – M ỹ Bình…)
Nhiều kênh trục và kênh cấp I đã được nạo vét, nâng cấp và mở rộng, trong khi hệ thống kênh cấp II và nội đồng cũng được phát triển Điều này đã cải thiện diện tích tưới, tình hình tiêu úng và xóa phèn, tạo điều kiện thuận lợi cho phát triển nông nghiệp Tuy nhiên, vấn đề kiểm soát và thoát lũ vẫn chỉ được đề cập trong quá trình nghiên cứu và chưa được triển khai phục vụ sản xuất.
Tuy nhiên, khi g ặp nhưng năm lũ lớn như 2000, 200, 2011 đã gặ p nhi ề u v ấ n đề m ớ i phát sinh, đó là giả i quy ế t v ấn đề lũ.
Kết quả mô phỏng lũ năm 2011 cho thấy, tại huyện Vĩnh Hưng - Tân Hưng, diện tích ngập lụt chiếm 52% (51.005,2 ha), trong khi huyện Mộc Hóa - Tân Thạnh có diện tích ngập lụt lên tới 67% (60.903,0 ha) Huyện Thạnh Hóa ghi nhận 75% và Thủ Thừa 78% tổng diện tích ngập lụt Đặc biệt, khu vực V thuộc các huyện Tân An, Châu Thành và Cần Đước có diện tích ngập lớn nhất với 48.621 ha (chiếm 82%) Diện tích ngập lụt tăng dần từ phía Tây Bắc xuống phía Đông Nam của lưu vực sông Vàm Cỏ Tây, cho thấy tình trạng ngập lụt tại đây rất nghiêm trọng và các công trình thoát lũ hiện tại chưa đủ khả năng ứng phó với những trận lũ lớn.
Tiêu thoát nước cho các vùng úng và ảnh hưởng triều là một vấn đề phức tạp, đặc biệt đối với lưu vực sông Vàm Cỏ Tây Việc tiêu thoát nước không chỉ quan trọng mà còn là yếu tố quyết định đến sự ổn định của dân cư và sự phát triển kinh tế trong khu vực.
- xã h ội Bài toán đặ t ra cho v ấn đề tiêu thoát c ủ a vùng d ự án trong b ố i c ả nh hi ệ n nay là:
- Yêu c ầ u phát tri ể n KT-XH hi ệ n nay và t ầm nhìn đến năm 2020.
- Hi ệ n tr ạ ng h ệ th ố ng công trình ph ụ c v ụ tiêu thoát
Dòng chảy thường nguồn, thủy triều biển Đông và mưa nội vùng đang chịu tác động mạnh mẽ từ biến đổi khí hậu và hiện tượng nước biển dâng Những yếu tố này không chỉ ảnh hưởng đến hệ sinh thái mà còn tác động đến đời sống của người dân ven biển Việc hiểu rõ mối liên hệ giữa các yếu tố này là rất quan trọng để có những biện pháp ứng phó hiệu quả.
Sông Vàm Cỏ Tây có đặc điểm lưu vực chịu ảnh hưởng từ lũ, mặn và đất đai chua phèn, vì vậy việc thiết lập các phương án quản lý cần được tổ hợp từ các giải pháp phù hợp với từng vùng đặc thù Các phương án này được xây dựng nhằm đáp ứng mục tiêu chính là thoát lũ hiệu quả.
Lũ lụt trong lưu vực sông Vàm Cỏ Tây gia tăng do nhiều yếu tố như triều cường, mưa trong khu vực và khả năng tiêu thoát của hệ thống lòng dẫn Để giảm thiểu tình trạng này, các biện pháp công trình và phương án cần được hướng tới các mục tiêu kỹ thuật chính nhằm cải thiện khả năng quản lý lũ lụt.
Để tạo điều kiện phân phối dòng chảy lũ một cách hợp lý, cần duy trì tình trạng ngập lũ ở vùng ngập sâu sau thu hoạch trên diện tích canh tác hai vụ Mục tiêu này giúp tối ưu hóa việc quản lý nguồn nước và bảo vệ môi trường.
- T ạ o ra s ự phân b ố h ợ p lý dòng ch ảy lũ khi tiêu thoát lũ từ 5 ti ểu vùng trong lưu vự c sông Vàm C ỏ Tây xu ố ng phía h ạ lưu.
Cải tạo hệ thống kênh tiêu thoát lũ là một giải pháp quan trọng nhằm tăng cường khả năng rút nước nhanh, giúp giảm thiểu tình trạng ngập úng Việc nâng cấp này không chỉ cải thiện hiệu quả quản lý nước mà còn bảo vệ môi trường và an toàn cho cộng đồng Hệ thống tiêu thoát lũ được thiết kế hợp lý sẽ giúp điều tiết nước mưa và nước lũ, giảm thiểu thiệt hại do thiên tai gây ra.
3 2 Đề xuất các giải pháp tiêu nước và kết quả tính toán
3.2.1 Khái quát về các giải pháp đề xuất
Trong mùa mưa lũ, nhu cầu tiêu thoát nước tăng cao, nhưng hệ thống công trình trong lưu vực sông Vàm Cỏ Tây chưa đáp ứng kịp thời, dẫn đến một số vùng bị ngập sâu và thời gian ngập kéo dài Hệ thống kênh mương thường bị bồi lấp sau mỗi mùa mưa, làm giảm năng lực phục vụ của hệ thống thủy lợi Bên cạnh đó, lưu vực sông VCT còn chịu tác động mạnh mẽ từ chế độ triều biển Đông, với triều không đều, mỗi ngày có hai lần lên và hai lần xuống Mực nước chân triều dao động mạnh hơn mực nước đỉnh triều, dẫn đến thời gian duy trì mực nước cao lớn hơn thời gian mực nước thấp, tạo thuận lợi cho cấp nước nhưng bất lợi cho việc tiêu thoát Thêm vào đó, mùa lũ trên sông Tiền vào các tháng 5, 6 và 7 thường cao hơn mực nước trên sông.
Trên cơ sở hiện trạng và mô phỏng diện tích ngập lụt trong lưu vực nghiên cứu, nhu cầu tiêu nước cho vùng này trở nên cấp bách do diện tích ngập lụt rất lớn Để giảm thiệt hại do ngập lụt gây ra, tác giả đề xuất các giải pháp nhằm giảm khả năng ngập lụt và thiệt hại tại các vùng trong lưu vực Cụ thể, luận văn đưa ra hai nhóm giải pháp: (1) giải pháp công trình và (2) giải pháp phi công trình.
Dựa trên các phân tích và tình hình thủy lợi cũng như điều kiện địa hình trong lưu vực, luận văn này đề xuất ba phương án tiêu thoát lũ cho lưu vực sông Vàm Cỏ Tây, dựa trên biên lưu lượng năm 2000 và biên mực nước năm 2011, hai trận lũ lớn trong lịch sử Nếu phương án hiện trạng có khả năng đáp ứng nhu cầu thoát lũ cho hai trận lũ này, thì các trận lũ nhỏ hơn cũng sẽ được xử lý hiệu quả.
Phương án hiện trạng được xây dựng dựa trên địa hình năm 2011, kết hợp với các biên lưu lượng từ năm 2000 và biên mực nước năm 2011 Nghiên cứu này nhằm cung cấp cái nhìn tổng quan về tình hình thủy văn trong khu vực, phục vụ cho các mục đích quy hoạch và quản lý tài nguyên nước hiệu quả hơn.