Nghiên cứu quy hoạch phòng chống lũ sông Hoàng Long trong điều kiện không xây dựng hồ chứa nước Hưng Thi

LỜI CẢM ƠN
Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ với đề tài “Nghiên cứu quy hoạch phòng chống
lũ sông Hoàng Long trong điều kiện không xây dựng hồ chứa nước Hưng Thi”
đến nay đã hoàn thành. Em xin gửi lời cám ơn chân thành tới các Giảng viên thuộc
khoa Thủy văn – Tài nguyên nước, các đồng nghiệp, gia đình, bạn bè đã nhiệt tình
giúp đỡ và ủng hộ em trong suốt thời gian làm luận văn.
Đặc biệt em xin bày tỏ
lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Phạm Thanh Hải và PGS.TS. Phạm Thị Hương Lan, đã
luôn tận tình hướng dẫn em trong suốt thời gian em nghiên cứu và thực hiện luận
văn của mình
Mặc dù luận văn của em đã hoàn thành tuy nhiên kinh nghiệm làm việc và
nghiên cứu độc lập của bản thân vẫn còn nhiều hạn chế nên nội dung luận văn
không tránh khỏi những thiếu sót, vì vậy em rấ
t mong nhận được sự đóng góp quý
báu của TS. Phạm Thanh Hải, PGS.TS. Phạm Thị Hương Lan cùng các giảng viên
và học viên để luận văn của em có thể hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 22 tháng 08 năm 2014
Học viên

Lại Thị Thanh






BẢN CAM KẾT
Tên em là : Lại Thị Thanh.
Sinh ngày : 31/08/1978

Mã học viên : 128.440.225.007
Học viên lớp : 20V
Em xin cam đoan rằng luận văn thạc sĩ với đề tài: “Nghiên cứu quy hoạch
phòng chống lũ sông Hoàng Long trong điều kiện không xây dựng hồ chứa
nước Hưng Thi” là công trình do em thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Phạm
Thanh Hải và PGS.TS. Phạm Thị Hương Lan. Nếu sai em xin chịu hoàn toàn trách
nhiệm.



MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1
1.Tính cấp thiết của đề tài luận văn 1
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ QUY HOẠCH PHÒNG
CHỐNG LŨ 4
1.1. Các nghiên cứu về quy hoạch phòng chống lũ trong và ngoài nước 4
1.1.1. Nghiên cứu quy hoạch phòng chống lũ trên thế giới 4
1.1.2. Nghiên cứu phòng chống lũ trong nước 8
1.2. Các mô hình toán phục vụ bài toán quy hoạch phòng chống lũ 10
1.2.1. Mô hình MIKE11 10
1.2.2. Mô hình MIKE 21 15
1.3. Phân tích lựa chọn mô hình tính toán phục vụ cho bài toán quy hoạch phòng
chống lũ 19
CHƯƠNG II. ĐẶ
C ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN - KINH TẾ XÃ HỘI VÀ
CÔNG TÁC PHÒNG CHỐNG LŨ TRÊN LƯU VỰC SÔNG HOÀNG LONG 22
2.1. Điều kiện tự nhiên 22
2.1.1.Vị trí địa lý 22
2.1.2. Đặc điểm địa hình 22
2.1.3. Đặc điểm thổ nhưỡng, đất đai, thảm phủ thực vật 23

2.1.4. Đặc điểm địa chất, địa mạo 24
2.1.5. Đặc điểm khí hậu, thủy văn 25
2.2.
Đặc điểm kinh tế, xã hội 53
2.2.1. Tổ chức hành chính 53
2.2.2. Dân cư, lao động 53
2.2.3. Hiện trạng kinh tế 53
2.3. Công tác phòng chống lũ trên lưu vực sông Hoàng Long 54
2.3.1. Tình hình thực hiện quy hoạch phòng chống lũ theo quyết định số 1805/QĐ-
UBND ngày 6/10/2008 của UBND tỉnh Ninh Bình phê duyệt quy hoạch phòng
chống lũ và đê điều chi tiết sông Hoàng Long 54
2.3.2.Hiện trạng các công trình phòng chống lũ 56
2.3.3.Hiện trạng hệ thống phân lũ 62
2.3.4.Hiện trạng lòng dẫn thoát lũ 66
2.3.5.Tình hình khai thác lòng, bãi sông: 68
2.3.6.Công tác phòng chống lụt bão trong những năm gần đây 69
CHƯƠNG III. NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ HÌNH TÍNH TOÁN QUY
HOẠCH PHÒNG CHỐNG LŨ SÔNG HOÀNG LONG KHI KHÔNG XÂY
DỰNG HỒ CHỨA NƯỚC HƯNG THI 70
3.1. Thiết lập mô hình thủy lực MIKE11 tính toán thủy lực hệ thống sông Hồng –
Thái Bình – sông Hoàng Long 70
3.1.1. Phạm vi nghiên cứu 70
3.1.2. Sơ đồ thủy lực tính toán 70
3.1.3. Tài liệu c
ơ bản sử dụng để tính toán 71
3.1.4. Kết quả hiệu chỉnh mô hình 76
3.1.5. Kết quả kiểm định mô hình 78
3.2. Thiết lập mô hình thủy lực chi tiết lưu vực sông Hoàng Long phục vụ quy
hoạch phòng chống lũ khi không xây dựng hồ chứa nước Hưng Thi 80
3.2.1. Bổ sung địa hình tính toán 80

3.2.2. Xác định lũ thiết kế trên sông Hoàng Long 81
3.2.3. Tính biên gia nhập khu giữa khu vực Hoàng Long 82
3.2.5. Kết quả tính toán xác định lưu lượng lũ và mực nướ
c lũ lớn nhất theo các
phương án tính toán 84
CHƯƠNG IV. ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP QUY HOẠCH PHÒNG CHỐNG LŨ
SÔNG HOÀNG LONG TRONG ĐIỀU KIỆN KHÔNG XÂY DỰNG HỒ CHỨA
NƯỚC HƯNG THI 89
4.1. Các giải pháp kỹ thuật của điều chỉnh quy hoạch phòng chống lũ sông Hoàng
Long 89
4.1.1 Nhóm các giải pháp công trình 89
4.1.2. Nhóm các giải pháp phi công trình 91
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 99
TÀI LIỆU THAM KHẢO 101
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 - Các ứng dụng trong kết nối tiêu chuẩn 17
Hình 1.2. Một ứng dụng trong kết nối bên 17
Hình 1.3. Một ví dụ trong kết nối công trình 18
Hình 2. 1- Bản đồ lưu vực sông Hoàng Long 27
Hình 2.2: Mô hình phân phối mưa trong năm trạm Nho Quan và Kim Bôi 32
Hình 2.3: Mô hình phân phối dòng chảy năm trạm Ba Thá, Hưng Thi 46
Hình 2. 4: Cống Mai Phương 64
Hình 2.5: Kênh sau cống Mai Phương 64
Hình 2.6: Khu chứa lũ Đầm Cút 64
Bảng 2.16: Quan hệ địa hình khu chứa lũ Đầm Cút 64
Hình 2.7: Cống Địch Lộng 65
Hình 2.8: Hệ thống các công trình phòng lũ lưu vực sông Hoàng Long 65
Hình 3. 1- Sơ đồ mạng thủy lực sông Hồng – Sông Thái Bình – sông Hoàng Long70
Hình 3. 2 - Hệ thống mạng nội đồng sau khi đã cập nhật các nhánh sông và công
trình (Nguồn: Viện Thủy văn môi trường và Biến đổi khí hậu – Trường Đại học

Thủy lợi) 81
Hình 3. 3:- Đường quá trình mực nước lũ thiết kế trạm Bến Đế 82
Hình 3.4: Diễn biến quá trình phân lũ vào Đầm Cút 85
Hình 3.5 - Đường mực nước lớ
n nhất dọc đầm cút khi phân lũ 86
Hình 3.6 - Lưu lượng lớn nhất tại một số vị trí trên sông hoàng Long lũ thiết kế 1% 86
Hình 3. 7 - Lưu lượng lớn nhất tại một số vị trí trên sông hoàng Long lũ thiết kế
1% mô hình lũ 1985 tổ hợp lũ 2008 sông Hồng sông Đáy 88






DANH MỤC BẢNG

Bảng 2. 1 - Đặc trưng địa hình lưu vực sông Hoàng Long 23
Bảng 2. 2: Lưới trạm quan trắc thủy văn trong khu vực 25
Bảng 2. 3: Lưới trạm quan trắc khí hậu - khí tượng trong khu vực 26
Bảng 2.4: Nhiệt độ không khí trung bình nhiều năm 28
Bảng 2.5: Số giờ nắng tháng và năm trung bình nhiều năm của trạm Nho Quan 28
Bảng 2.6: Đặc trưng độ ẩm của các trạm 29
Bảng 2.7: Phân phối bốc hơi (piche) các tháng trong năm 29
Bảng 2.8: Phân phối mưa năm trạm Nho Quan 31
Bảng 2.9: Các tham số thống kê và lượng mưa 1, 3, 5, 5, 7 ngày lớn nhất ứng với
các tần suất thiết kế. 35
Bảng 2.10: Lượng mưa tháng 36
Bảng 1.11: Đặc trưng hình thái lưu vực của một số sông nhánh 40
Bảng 1.12: Cao độ trạm điện báo thủy văn (từ năm 1995) 43
Bảng 2.13: Lưu lượng bình quân tháng của các sông tại các trạm 45

Bảng 2.14 Mực nước max các năm lũ lớn trên các sông 51
Bảng 2.15: Quan hệ địa hình khu chứa lũ Lạc Khoái 63
Bảng 3. 1 - Các thông số thiết kế các hồ chứa phòng lũ thượng nguồn 71
Bảng 3. 2 - Địa hình lòng dẫn sông Hồng - Thái Bình 73
Bảng 3. 3 - Kết quả hiệu chỉnh mô hình tại một số trạm theo lũ năm 1996 77
Bảng 3. 4: Kết quả kiểm định mô hình theo lũ năm 2002 78
Bảng 3. 5: Kết quả xác nhận lại mô hình tại một số tr
ạm theo lũ năm 2008 79
Bảng 3. 6: Quan hệ địa hình khu chứa lũ Lạc Khoái 80
Bảng 3. 7 - Các công trình cũng được cập nhật trong hệ thống 81
Bảng 3. 8: Trọng số các trạm mưa trên các tiểu lưu vực 83
Bảng 3. 9: Tổng hợp lưu lượng, mực nước tại một số vị trí kịch bản lũ thiết kế 1% 83
Bảng 3. 10: Mực nước lớn nhất tại một số v
ị trí trên sông Hồng – sông Đáy – sông
Hoàng Long theo trận lũ thiết kế 1 % mô hình lũ 1985 (H Bến Đế = 6.51 m) 84
Bảng 3. 11: Lưu lượng tại một số vị trí trên sông Hoàng Long theo các kịch bản trận
lũ 1% Bến Đế mô hình lũ 1985 trên cả hệ thống (đơn vị Q:m
3
/s, W: 10
6
m
3
) 85
Bảng 3.12: Mực nước lớn nhất tại một số vị trí trên sông Hồng – sông Đáy – sông
Hoàng Long theo trận lũ thiết kế 1% (H Bến Đế = 6,51m) Tổ hợp lũ 2008 sông
Hồng, sông Đáy 87
Bảng 3. 13: Lưu lượng tại một số vị trí trên sông Hoàng Long theo các kịch bản trận
lũ 1% mô hình lũ 1985 tổ hợp lũ 2008 trên sông Hồng và sông Đáy 88

1
1 MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài luận văn
Năm 2008, UBND tỉnh Ninh Bình đã phê duyệt quy hoạch phòng chống lũ và đê
điều chi tiết sông Hoàng Long tại Quyết định số 1805/QĐ-UBND ngày 06/10/2008.
Theo quyết định này, phương án phòng, chống lũ lâu dài cho lưu vực sông Hoàng
Long là củng cố hệ thống đê điều hiện có, kết hợp với biện pháp công trình như:
+ Cải tạo lòng dẫn thoát lũ;
+ Xây dự
ng hồ chứa cắt lũ thượng nguồn;
+ Cải tạo tuyến thoát lũ Đầm Cút, từng bước tiến tới xóa bỏ các khu phân chậm lũ.
Thực hiện ý kiến kết luận của Thủ tướng Nguyễn Tấn Dũng tại thông báo số
197/TB-VPCP ngày 9/10/2007, tỉnh Ninh Bình đã chỉ đạo lập và phê duyệt Quy
hoạch phòng chống lũ chi tiết sông Hoàng Long tại Quyết định số 1805/QĐ-UBND
ngày 06/10/2008, quy hoạch đ
ã được tính toán khá chi tiết và có tính ứng dụng cao
(đã và đang thực hiện). Tuy nhiên, trong quá trình tính toán và triển khai thực hiện,
còn một số tồn tại sau:
- Chưa đề cập đến biến đổi khí hậu, nước biển dâng;
- Việc tỉnh Ninh Bình đã phê duyệt bổ sung dự án nạo vét kênh dẫn và xây dựng
một cống tiêu mới cách cống Định Lộng khoảng 2km về phía thượng lưu để dẫn
một phầ
n lưu lượng ra sông Đáy là không tuân theo quy hoạch phòng chống lũ đã

được phê duyệt (quy hoạch là cải tạo và mở rộng cống Định Lộng);
- Việc củng cố, nâng cấp hệ thống đê điều phòng lũ sông Hoàng Long đã cơ bản
hoàn thành. Tuy nhiên, so với chỉ đạo của Thủ tướng Chính phủ tại công văn số
197/TTg-KTN (chống lũ lịch sử) là chưa đảm bảo;
- Việ
c xây dựng hồ chứa nước Hưng Thi ở cao trình +27,0m là không đáp ứng
được mục tiêu ban đầu (theo báo cáo của HEC 1). Mặt khác, một số vấn đề về xã
hội, về quốc phòng, an ninh, về hiệu quả đầu tư cũng cần phải được cân nhắc. Tổng
cục Thủy lợi đã có công văn số 263/TCTL-QLNN ngày 22/3/2011 về việc đầu tư
xây dựng hồ chứa nước Hưng Thi.

2
- Việc nghiên cứu xây dựng hồ chứa nước Hưng Thi đã được thực hiện những
năm 1970, xong đến nay chưa được đầu tư xây dựng, làm ảnh hưởng lớn đến việc
đầu tư xây dựng cơ sở hạ tầng, ổn định và phát triển kinh tế, xã hội của nhân dân
trong vùng. Tuy nhiên, dân trong vùng một lòng đi theo Đảng đã phải chịu rất nhiều
thiệt thòi về mọi mặt vì sự nghiệp củng cố quốc phòng, an ninh;
- Vấn đề di dân tái định cư vùng lòng hồ (khoảng 8.200 người) sẽ gặp rất nhiều
khó khăn cho việc xác định diện tích đất để bố trí cho các hộ dân tái định cư (những
năm qua tỉnh đã phải di dời một bộ phận lớn dân cư ra khỏi lòng hồ Hòa Bình);
- Các khu phân, chậm lũ thuộc phía hữu sông Hoàng Long nhiều năm qua chưa
được đầ
u tư đúng mức nên đời sống của gần 70.000 người gặp nhiều khó khăn do
phải thường xuyên phân, chậm lũ, nhất là những năm gần đây;
- Theo văn bản số 535 /TTg-KTN ngày 17/4/2013 của Thủ tướng chính phủ về
việc không đầu tư xây dựng hồ chứa nuớc Hưng Thi trên địa bàn huyện Lạc Thủy
tỉnh Hòa Bình, vì vậy để có cơ sở khoa học và thực tiễn, cần thiết rà soát quy
hoạch phòng chống lũ hệ thống sông Hoàng Long nhằm xác định cụ thể các chỉ tiêu
chống lũ, các giải pháp phòng chống lũ cho từng khu vực, trong từng giai đoạn có ý
nghĩa quan trọng trong công tác phòng chống lụt bão trước mắt và lâu dài. Đồng

thời, mở ra một trang mới trong việc phát triển kinh tế - xã hội trong khu vực, nhất
là vùng dự kiến xây dựng lòng hồ Hưng Thi và khu vực hữu sông Hoàng Long, trên
cơ sở
đó cần có các giải pháp công trình phù hợp để đảm bảo khả năng chống lũ
sông Hoàng Long theo sần suất lũ đã được phê duyệt khi không xây dựng hồ Hưng
Thi.
Hiện có nhiều phương pháp tính toán trong quy hoạch phòng chống lũ, trong đó
xem xét giải pháp sử dụng công cụ mô hình toán để tính toán.
Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn của việc cần quy hoạch phòng chống lũ trên lưu
vực sông Hoàng Long khi không xây dựng hồ
chứa nước Hưng Thi, vì vậy luận văn
đã chọn nghiên cứu: “Nghiên cứu quy hoạch phòng chống lũ song Hoàng Long
trong điều kiện không xây dựng hồ chứa nước Hưng Thi” để thực hiện.


3
2. Mục tiêu của luận văn
Đưa ra các giải pháp bao gồm các giải pháp công trình và phi công trình để giải
quyết bài toán quy hoạch phòng chống lũ trên sông Hoàng Long khi không xây
dựng hồ chữa nước Hưng Thi.
3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu của luận văn
Phạm vi nghiên cứu của đề tài bao gồm lưu vực sông Hoàng Long có đặt trong
mối quan hệ với mạng lưới sông suối của lưu vực sông Hồng - Thái Bình. Phạm vi
vùng nghiên cứu là toàn bộ lưu vực sông Hoàng Long và vùng Nam Hòa Bình, với
tổng diện tích tự nhiên là 2.488 km2. Bao gồm: 11 huyện, thị xã, thành phố của 2
tỉnh Hòa Bình và Ninh Bình, trong đó:
+ Tỉnh Hòa Bình: Gồm toàn bộ huyện Yên Thủy, 26 xã huyện Kim Bôi, 13 xã
của huyện Lạc Thủy.
+ Toàn bộ tỉnh Ninh Bình: Gồm 8 huyện, thị xã và thành phố;
4. Phương pháp nghiên cứu

• Phương pháp thực hiện:
- Phương pháp thu thập, điều tra, phân tích:
+ Tài liệu KTTV, Đặ
c trưng địa hình lưu vực NC;
+ Tài liệu địa chất, địa hình, địa mạo, thảm phủ lưu vực NC;
+ Tài liệu thống kê về tình hình dân sinh kinh kế vùng NC;…
- Phương pháp phân tích thống kê, phân tích xử lý số liệu;
- Mô hình toán Thủy văn, thủy lực và ứng dụng các công nghệ hiện đại (Viễn
Thám và GIS).
• Kỹ thuật sử dụng:
- Các phần mềm phù hợp với những nộ
i dung nghiên cứu: MIKE11,
MIKE21FM, HEC - HMS.
- Ứng dụng viễn thám và GIS.



4
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ QUY HOẠCH PHÒNG CHỐNG LŨ
1.1. Các nghiên cứu về quy hoạch phòng chống lũ trong và ngoài nước
1.1.1. Nghiên cứu quy hoạch phòng chống lũ trên thế giới
Lũ là thiên tai xảy ra khá thường xuyên và gây nhiều hậu quả xấu cho kinh tế,
xã hội ở các quốc gia trên thế giới hàng ngàn năm qua. Một số trận lũ lớn điển hình
gây thiệt hại nghiêm trọng tại một số nước trên thế giới mà lịch sử ghi nhận được
trong hơn nửa thập kỉ qua như sau:
Tại Trung Quốc, trậ
n lũ xảy ra năm 1887 trên sông Hoàng Hà làm chết 900
ngàn người. Trong 55 năm gần đây lũ lụt đã làm ảnh hưởng đến 9,3 triệu ha đất
canh tác, trung bình mỗi năm làm chết khoảng 5.000 người. Chỉ trong thập kỷ 1990

liên tiếp có 7 trận lũ lớn 1991, 1993, 1994, 1995, 1996, 1997, 1998 làm chết khoảng
25 nghìn người.
+ Băngladesh là quốc gia đối mặt với lũ, lụt thường xuyên, các trận lũ
thường làm ngập khoảng 25-30% diện tích cả
nước, những trận lũ đặc biệt lớn làm
ngập tới 50-70% cả nước. Các trận lũ, lụt lớn gần đây đã xảy ra vào các năm 1987,
1988, 1998, 2004. Riêng trận lũ 1998 gây ngập lụt 2/3 đất nước, thời gian ngập lụt
kéo dài hai tháng rưỡi, 783 người chết, 30,6 triệu người bị ảnh hưởng, thiệt hại 1 tỉ
USD.
+ Hà Lan, một nước Bắc Âu, theo số liệu lịch sử năm 1421 l
ũ đã làm chết 100
ngàn người, lũ năm 1530 làm chết 400 ngàn người. Đặc biệt vào tháng I/1953, bão,
sóng lớn và triều cường của Biển Bắc đã phá hủy hơn 45 km đê biến gây ngập lụt 3
tỉnh phía Nam làm 1.800 người chết; 100 nghìn người phải sơ tán; làm ngập hơn
150 nghìn ha đất và hơn 10 nghìn ngôi nhà bị phá hủy hoàn toàn.
+ Tại Pháp, nước ít ảnh hưởng của các trận lũ quét nhưng trong mấy năm
gần đây cũ
ng đã xảy một số trận lũ, lũ quét gây thiệt hại lớn. Gây đây nhất, ngày
16/6/2010, một trận lũ quét do mưa lớn gây ra tại Draguignan và một số thành phố
lân cận ở đông Nam nước Pháp làm cho 11 người thiệt mạng, nhiều khu vực bị
ngập lụt trong nhiều ngày.

5
+ Hoa Kỳ một quốc gia phía Tây bán cầu cũng chịu nhiều thiên tai lũ, trận lũ
năm 1993 là lũ lịch sử trong 500 năm trên lưu vực sông Mississippi làm 47 người
chết, 45 nghìn ngôi nhà bị tàn phá, khoảng 74 nghìn người phải sơ tán, thiệt hại 16
tỉ USD.
+ Khu vực Đông Nam Á, tại Malayxia trận lũ đặc biệt lớn tháng XI/1986 ở
hạ lưu sông Trengganu và Kelantan đã làm 14 người chết, thiệt hại khoảng 12 triệu
USD. Tại Thái Lan, trận l

ũ xảy ra tháng X/1995 trên lưu vực sông Chao Phraya làm
ngập vùng đất với diện tích hơn 60.000 ha, kéo dài 30 ngày và thiệt hại khoảng
11.858 triệu baht. Đặc biệt trận lũ lịch sử năm 2011 tại Thái Lan được coi là cơn
“đại hồng thủy” tồi tệ nhất từ trước đến nay xét theo tổng lượng nước lũ với 1/3 số
tỉnh và ¾ diện tích đất nước bị ảnh hưởng, thiệt hại khoảng 5 tỷ USD.
+ Tại Úc, trận lũ lớn xảy ra đầu năm 2011 là một thảm họa lớn chưa từng
thấy trong lịch sử nước Úc: hơn 70 đô thị chìm trong nước; 200.000 dân bị ảnh
hưởng, hơn 80 người chết và mất tích, thiệt hại khoảng 13 tỷ USD tương đương 1%
GDP của Úc.
Do điều kiện địa hình, Châu Á bị ảnh hưởng nặng nề nhất về lũ quét. Thi
ệt
hại do lũ lụt, trong đó có lũ quét ở các nước châu Á ước tính trên 5 tỷ đô la Mỹ
trong năm 1981 và ngày càng tăng. Đồng thời, phạm vi và lĩnh vực tổn thất do lũ
càng tăng nhanh. Nhiều trung tâm dân cư, kinh tế ở châu Á bị đe dọa ngày một trầm
trọng hơn. Những thay đổi chủ yếu trong sử dụng nguồn nước và nguồn đất đã tác
động rõ rệt đến môi trườ
ng, trước hết là tới chế độ thuỷ văn ở lưu vực sông. Xu
hướng này làm tăng rõ rệt tần số xuất hiện lũ, lũ quét.
Một số trung tâm lớn trên Thế giới nghiên cứu về lũ lụt
Từ đầu thế kỷ 20 đến nay có nhiều trung tâm khoa học nghiên cứu và quản lý
lũ được xây dựng tại các trường đại học và viện nghiên cứu ở các nước M
ỹ, Đức,
Canada, Hà Lan, Trung Quốc, Singapo… Viện nghiên cứu thuỷ lực Franzius-
Institut mang tên người sáng lập ra nó có qui mô lớn được xây dựng năm 1914 ở
Đức. Phòng thí nghiệm thuỷ lực Delft với quy mô hiện đại được xây dựng năm
1927 có nhiệm vụ quan trọng giúp Hà Lan khắc phục những bất lợi do nhiều vùng

6
có địa hình thấp hơn mực nước biển. Từ sau chiến tranh thế giới thứ hai đã có thêm
nhiều trung tâm nghiên cứu, phòng thí nghiệm tầm cỡ Quốc tế được xây dựng phục

vụ cho công tác nghiên cưú về lĩnh vực sông ngòi như: Hydraulic Labotory of
National Research Council (Canada, 1945); Nhóm nghiên cứu của giáo sư Yukiko
Hirabayashi ở Trường đại học Tokyo (Nhật Bản) đã quyết định kiểm tra xem những
trận lụt lớn nào (mà chúng ta gọ
i là những trận lụt thế kỷ) sẽ còn đe dọa nhân loại
vào cuối thế kỷ này. Kết quả nghiên cứu của họ được công bố trên tạp chí “Nature
Climate Change” (Mỹ).
Phương pháp tính toán lũ, lụt hiện nay nói chung là trên quan điểm nguyên nhân -
kết quả, do vậy phương pháp mô hình toán được coi là hiệu quả và phù hợp nhất, tuy
nhiên tùy theo từng mô hình mà có những điều kiện, yêu cầu nhất định về thông tin,
số liệu v
ề lưu vực (khí tượng, thủy văn, mặt đệm, sông ngòi, địa hình,…). Hiện nay
có nhiều giải pháp phòng, tránh giảm nhẹ thiệt hại do lũ gây ra và tăng cường quản lý
lũ, tuỳ theo điều kiện và trình độ phát triển kinh tế, kỹ thuật công nghệ của mỗi quốc
gia mà từ đó xây dựng cho mình những phương án và giải pháp cụ thể khác nhau.
Trong đó có những giải pháp công trình cũng như phi công trình, và được nhiều nước
trên thế giới đã và đang áp dụng là tuỳ theo điều kiện cụ thể từng vùng, từng lưu vực
sao cho phát huy tính hiệu quả của nó là lớn nhất. Mục tiêu của phòng tránh và quản
lý lũ, lụt là giảm, hạn chế đến mức thấp nhất thiệt hại cả về mặt kinh tế, xã hội, con
người do lũ, lụt gây ra. Do vậy không thể chỉ dùng một giải pháp duy nhất, mà phải
sử dụng nhiều biện pháp công trình và phi công trình kết hợp chặt chẽ và cụ thể với
nhau. Mặt khác mỗi một tổ hợp các biện pháp cũng thường chỉ thích nghi cho từng
điều kiện tự nhiên cụ thể và phù hợp với trình độ phát triển kinh tế, xã hội và khoa
học công nghệ trên lưu vực. Hiện trạng phòng, chống và quản lý lũ ở một số nước
đi
ển hình có thiên tai bão lũ ở khu vực châu Á như sau:
Trung quốc là nước có nhiều kinh nghiệm phòng chống và quản lý lũ lụt, trong
đó hệ thống đê được chú trọng từ rất lâu đời. Hiện nay chiến lược phòng chống và
quản lý lũ của Trung Quốc là: Tăng cường chứa lũ ở thượng nguồn; phối hợp chứa
lũ, giảm lũ ở vùng trung du để bảo vệ các vùng ảnh hưởng lũ ở trung du và hạ lưu các

7
sông lớn; chuẩn bị tốt khả năng chống lũ trước mùa mưa lũ. Các giải pháp công trình
chủ yếu trong quản lý lũ của Trung Quốc hiện nay là:
- Hệ thống đê, đây là biện pháp truyền thống và đã tồn tại hàng ngàn năm với
khoảng 278.000 km đê các loại.
- Hồ chứa thượng lưu, hiện Trung Quốc có khoảng 86.000 hồ chứa các loại với
tổ
ng dung tích 566 tỷ m
3
nước bảo vệ cho khoảng 12 triệu ha đất canh tác khỏi
ngập lụt; 98 khu vực chứa lũ với khả năng chứa khoảng 120 tỷ m
3
nước và
khoảng 2.000 trạm bơm lớn và trung bình để tiêu úng.
Hoa Kỳ đã từ lâu xây dựng “chiến lược giảm nhẹ thiên tai Hoa Kỳ” bao gồm:
Xây dựng các hệ thống đo đạc, giám sát phục vụ dự báo cảnh báo lũ, qui hoạch các
khu dân cư, di dời khi có lũ lớn; xây dựng các công trình hồ chứa ở thượng nguồn;
xây dựng hệ thống đê, kè, tường chắn lũ ở nhưng nơi xung yế
u như trên lưu vực
sông Mississippi qui hoạch phải có 2.500 km đê, kè và tường chắn lũ. Ngoài các
giải pháp công trình, ở Hoa Kỳ còn chú trọng sử dụng các giải pháp phi công trình
có hiệu quả như “ bảo hiểm lũ lụt” có từ năm 1969 hay phân vùng lũ, lụt để có giải
pháp ứng phó và quản lý.
Băngladesh đã coi quản lý lũ lụt là một nhân tố mang tính xã hội rất cao, việc
phòng chống và quản lý lũ ở nước này chủ y
ếu là dùng biện pháp công trình bảo vệ
bờ và tiêu thoát nước lũ. Từ năm 1960 đã xây dựng một chiến lược quản lý lũ quốc
gia chia làm ba giai đoạn:
- Giai đoạn 1: Từ năm 1960-1978, giai đoạn này tập trung lập quy hoạch tổng thể,

thiết lập cơ chế, chính sách, đẩy mạnh công tác khảo sát, đo đạc thủy văn; xây
dựng một số công trình chống lũ lớn, các d
ự án tiêu nước,…Đồng thời từ năm
1972 giải pháp phi công trình đã được quan tâm hơn như xây dựng hệ thống
cảnh báo, dự báo lũ.
- Giai đoạn 2: Từ năm 1978-1996, giai đoạn này Bangladesh tập trung xây dựng
một số công trình chống lũ và tiêu thoát lớn, xây dựng quy hoạch nước quốc
gia, đến năm 1988 xây dựng chiến lược về nước và quản lý lũ quốc gia, trong

8
đó có kế hoạch đối phó với lũ (Flood Action Plan). Trong giai đoạn này vấn đề
về môi trường và cộng đồng được coi trọng trong quản lý lũ.
- Giai đoạn 3: Từ năm 1996 đến nay, tập trung vào việc lồng ghép quản lý lũ trong
quản lý tổng hợp tài nguyên nước, quản lý lũ cũng bắt đầu tiếp cận theo quan điểm
tổng hợp. Trong đó các giải pháp phi công trình được chú trọng nhiều hơn.
Nhật Bản với đặc điểm địa hình và sông ngòi mà việc thực hiện quản lý lũ trên
cơ sở Luật Sông ngòi có từ năm 1896. Hiện nay, việc quản lý và phòng chống lũ
được phối hợp với vấn đề môi trường. Đây là một chiến lược rất thích hợp với điều
kiện sông ngòi, địa hình và nhu cầu phát triển của Nhật Bản. Để quản lý lũ ở Nhật
Bản chia ra ba loại lưu vực sông, loại A (các sông lớn, mang tầm cỡ quốc gia) thuộc
Bộ Xây dựng quản lý, loại B (các sông vừa, có vai trò chiến lược, kinh tế không
lớn, có diện tích lưu vực nằm gọn trong một, hai tỉnh) thuộc các chính quyền địa
phương và loại nhỏ thuộc các cộng đồng dân cư quản lý.
1.1.2. Nghiên cứu phòng chống lũ trong nước
1.1.2.1. Các dự án quy hoạch phòng chống lũ sông Hoàng Long:

Từ khi hòa bình được lặp lại ở miền Bắc, đã có nhiều nghiên cứu quy hoạch và
đầu tư đối với hệ thống công trình phòng chống lũ, đê điều sông Hoàng Long:
+ Quy hoạch thủy lợi tổng hợp giai đoạn 1960-1964, đã nghiên cứu đề ra một
loạt các công trình thủy lợi phục vụ tưới, tiêu và chống lũ, giai đoạn này mức độ

bảo vệ của các công trình ch
ống lũ là: phòng chống lũ nhỏ, lũ sớm;
+ Quy hoạch hoàn chỉnh thủy nông 1970-1975, đã nâng cao một bước khả năng
phục vụ của hệ thống thủy lợi nói chung, trong suốt thời kỳ 1975-1985, hệ thống đê
điều sông Hoàng Long cũng được củng cố nhưng vẫn ở mức độ quy mô nhỏ.
Từ khi đất nước bước vào thời kỳ đổi mới, cùng với yêu cầu của công tác phòng,
chống lũ ngày càng tăng gắn với quá trình phát triển kinh tế xã hội của Ninh Bình,
đã có một số nghiên cứu quy hoạch phòng chống lũ sông Hoàng Longvà khu vực có
liên quan như:
+ Quy hoạch tiêu úng và chống lũ sông Hoàng Long 1985-1986, cùng với dự án
PAM3351

9
+ Quy hoạch thủy lợi vùng Ninh Bình - Bắc Lèn năm 1994-1996
+ Quy hoạch thủy lợi lưu vực sông Đáy năm 1998-2000
Kết quả sau hơn 20 năm của thời kỳ đổi mới, toàn bộ hệ thống đê điều, phòng
chống lũ của sông Hoàng Long đã được đầu tư, nâng cấp rất lớn. Đặc biệt trong giai
đoạn từ năm 2001 đến nay, thực hiện quy hoạch dự án xây dựng nâng cấp cơ sở hạ
tầng vùng phân lũ, chậm lũ hai huyện Nho Quan, Gia Viễn nhiều hạng mục công
trình lớn được đề xuất trong các quy hoạch trước đây đã được thực hiện:
+ Nâng cấp các tuyến đê trọng yếu như: đê tả, hữu Hoàng Long (Nho Quan, Gia
Viễn), đê Gia Tường-Đức Long (Nho Quan); đê Năm Căn (Nho Quan)
+ Các tuyến đê ngăn lũ núi và hồ chứa lớn như
: đê Đầm Cút (Gia Viễn), hồ Yên
Quang (Nho Quan)
• Các đề tài nghiên cứu phòng chống lũ trên lưu vực sông Hoàng Long
+ Nghiên cứu cơ sở khoa học cho việc xóa khu chậm lũ sông Hồng, sông Đáy,
sông Hoàng Long - GS.TS. Hà Văn Khối (2008);
+ Báo cáo quy hoạch chi tiết phòng, chống lũ và đê điều – sông Hoàng Long
_Viện Quy hoạch thủy lợi _2008

1.1.2.2. Quy hoạch phòng chống lũ các tỉnh thuộc lãnh thổ việt Nam:
- Nâng cấp đê Hà Nam - Quảng Ninh;
- Nâng cấp đê Nho Lâm - Thừa Thiên Huế;
- Nâng cấp đê hữu sông Mã - Thanh Hóa;
- Nâng cấp đê hữu sông Lam - Hà Tĩnh;
- Đê biển Cù Lao Dung - Sóc Trăng;
- Củng cố và nâng cấp đê biển huyện Bình Đại - Bến Tre;
- Đê tả Cà Lồ - Hà Nội;
- Đê Hữu Cầu - Hà Nội;
- Đê quai lấ
n biển huyện Tiên Lãng - Hải Phòng;
- Đê tả Đáy - Hà Nội;
- Đê Kỳ Hà - Kỳ Anh - Hà Tĩnh;
…

10
1.2. Các mô hình toán phục vụ bài toán quy hoạch phòng chống lũ
1.2.1. Mô hình MIKE11
1.2.1.1. Giới thiệu chung
MIKE 11 do DHI Water & Environment phát triển, là một gói phần mềm dùng
để mô phỏng dòng chảy, chất lượng nước, vận chuyển bùn cát trong sông và vùng
cửa sông.
MIKE 11 là công cụ mô hình một chiều thủy động học và gần gũi với người sử
dụng cho việc phân tích, thiết kế, quản lý và vận hành chi tiết hệ thống sông kênh
đơn giản cũng như phức tạp. Môi trường g
ần gũi với người sử dụng, tốc độ và tính
khả thi của nó, MIKE 11 cung cấp cho việc tính toán hiệu quả và toàn diện, áp dụng
cho quy hoạch và quản lý chất lượng, nguồn nước và các công trình thuỷ lợi.
Bộ mô hình MIKE tương đối toàn diện, tính năng, hiệu quả truy cập thông tin
và giao diện đồ họa sinh động của công nghệ GIS, có thể là ứng dụng trong trong

thiết kế, quy hoạch và quản lý tổng hợp nguồn n
ước.
Một số ưu diểm của mô hình MIKE11:
- Lên kết GIS
- Liên kết với các mô hình thành phần khác của bộ Mine như: mô hình mưa rào
- dòng chảy; mô hình thủy động lực học hai chiều MIKE21 (Mike flood)
- Tính toán chuyển tải chất khuếch tán
- Tínhvận hành hồ chứa
- Tính toán thủy lực cho bài toán vỡ đập.
- Tính toán vận hành công trình
- Tính toán mô phỏng các vùng đất ngập nước.
Module mô hình thủy động lực (HD) là một phần trọng tâm c
ủa hệ thống lập
mô hình MIKE 11 và hình thành cơ sở cho hầu hết các module bao gồm: dự báo lũ,
tải khuếch tán, chất lượng nước và các module vận chuyển bùn lắng không có cấu
kết. Module MIKE 11 HD được thiết lập trên cơ sở hợp giải hệ phương trình Saint -
Venant.
Các ứng dụng liên quan đến module MIKE 11 HD bao gồm:

11
- 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 nước dâng trong sông và cửa sông.
Đặc trưng cơ bản của hệ thống lập mô hình MIKE 11 là cấu trúc module tổng
hợp với nhiều loại module được thêm vào mỗi mô phỏng các hiện tượng liên quan
đến hệ thống sông.
Ngoài các module HD đã mô t
ả ở trên, MIKE bao gồm các module bổ sung bao

gồm: mô hình thủy văn (NAM); tải khuếch tán (AD); các module về chất lượng
nước (WQ); vận chuyển bùn cát có cố kết (có tính dính) (CST); Vận chuyển bùn cát
không có cố kết (không có tính dính) (NST). MIKE11 là chương trình tính thủy lực
trên mạng lưới sông kênh có thể áp dụng với chế độ động sóng động lực hoàn toàn
ở cấp độ cao. Trong chế độ này MIKE 11 có khả năng tính toán với:
- Dòng biến đổi nhanh.
- Lưu lượng và mực nước thủy triều vùng cửa sông.
- Sóng lũ.
- Lòng dẫn dốc.
Trước đây MIKE 11 được biết đến như là một công cụ phần mềm có các tính
năng giao diện tiên tiến và nhằm ứng dụng dễ dàng. Từ ban đầu, MIKE 11 được vận
hành/ sử dụng thông qua hệ thống trình đơn tương tác (interactive menu system)
hữu hiệu với các layout có hệ thống và các menu xếp dãy tuần tự. Ở mỗi bước trong
cây trình đơn (menu tree), một hỗ
trợ trực tuyến sẽ được cung cấp trong màn hình
Help menu. Trong khuôn khổ này, phiên bản MIKE 11‘Classic’ (‘Cổ điển’)- phiên
bản 3.20 đã được phát triển lên.
Thế hệ mới của MIKE 11 kết hợp các đặc tính và kinh nghiệm từ MIKE 11
‘Classic’, giao diện người sử dụng dựa trên cơ sở các tính năng hữu hiệu trong
Windows bao gồm các tiện ích chỉnh sửa sơ đồ (graphical editing facilities) và tăng
tốc độ tính toán bằng cách tận dụng tố
i đa công nghệ 32- bit.

12
Về đầu vào hoặc chỉnh sửa, các đặc tính trong MIKE 11 bao gồm:
• nhập dữ liệu, chỉnh sửa bản đồ
• nhiều dạng dữ liệu đầu vào, chỉnh sửa mang tính mô phỏng
• tiện ích copy và dán (paste) để nhập (hoặc xuất) trực tiếp, ví dụ như từ
các chương trình trang bảng tính (spreadsheet programs)
• bảng số liệu tổng hợp (tabular) và cửa sổ sơ đồ (graphical windows)

•
nhập dữ liệu về mạng sông và địa hình từ ASCII text files
• layout cho người sử dụng xác định cho tất cả các cửa sổ sơ đồ (màu sắc,
cài đặt font, đường, các dạng điểm vạch dấu marker, v.v )
Về đầu ra, có các tính năng trình bày báo cáo tiên tiến, bao gồm:
• màu của bản đồ trong horizontal plan cho hệ thống dữ liệu và kết quả
• trình bày kết quả bằng hình động trong sơ
đồ mặt ngang, dọc và chuỗi
thời gian
• thể hiện các kết quả bằng hình động đồng thời
• trình bày chuỗi thời gian mở rộng
• tiện ích copy và dán (paste) để xuất các bảng kết quả hoặc trình bày bản
đồ vào các ứng dụng khác (trang bảng tính, word hoặc các dạng khác)
1.2.1.2. Hệ phương trình cơ bản và thuật toán trong mô hình MIKE11
Hệ phương trình sử dụng trong mô hình là hệ phương trình Saint Venant,
được viết dướ
i dạng thực hành cho bài toán một chiều không gian, tức quy luật diễn
biến của độ cao mặt nước và lưu lượng dòng chảy dọc theo chiều dài dòng
sông/kênh và theo thời gian. Hệ phương trình Saint Venant gồm hai phương trình:
phương trình liên tục và phương trình động lượng:

Phương trình liên tục:
q
t
A
x
Q
=
∂
∂

+
∂
∂
(1-1)
Phương trình động lượng:

13
0
||
)(
2
2
=+
∂
∂
+
∂
∂
+
∂
∂
AR
C
QgQ
x
h
gA
x
A
Q

t
Q
α
(1-2)






Phương trình động lượng
Phương trình liên tục
Trong đó:
- B: Chiều rộng mặt nước ở thời đoạn tính toán (m)
- h: Cao trình mực nước ở thời đoạn tính toán (m)
- t: Thời gian tính toán (giây)
- Q: Lưu lượng dòng chảy qua mặt cắt (m
3
/s)
- X: Không gian (dọc theo dòng chảy) (m)
- A: Diện tích mặt cắt ướt (m
2
)
- q: Lưu lượng ra nhập dọc theo đơn vị chiều dài (m
2
/s)
- C: Hệ số Chezy, được tính theo công thức:
y
R
n

C
1
=
- n: Hệ số nhám
dx
Q
dx⋅+
x
Q
Q
∂
∂
h(t+dt)
h
(
t
)
thời điểm t
thời điểm t + dt

14
- R: Bán kính thuỷ lực (m)
- y: Hệ số, theo Maning y=1/6
- g: Gia tốc trọng trường = 9,81 m/s
2

- α: Hệ số động năng
1.2.1.3. Các điều kiện ổn định của mô hình
Không thể chỉ dùng một định luật tổng quát để chọn các tham số Δx và Δt cho
tất cả các trường hợp, trong MIKE 11 đặt giả thiết rằng biến thiên tuyến tính của tất

cả các biến số giữa mỗi khoảng cách thời gian và điểm lưới. Do đó, mỗi tiêu chuẩn
đặt ra cho Δx và Δt là chúng phải đủ nhỏ sao cho có thể giải được từng các biến thời
gian và không gian tuyến tính. Ví dụ mô phỏng thủy triều biến thiên cần phải có
khoảng thời gian theo thứ tự từ 10 đến 30 phút để có thể mô tả đúng lúc toàn bộ chu
trình thủy triều. Tương tự như vậy, sự thay đổi nhanh chóng về hình học của sông
ngòi yêu cầu cần phải có khoảng không gian nhỏ sao cho có thể mô tả
địa hình một
cách chính xác.
Để mô hình mang tính ổn định và chính xác thì phải hoàn tất các điều kiện sau:
(1) Địa hình và số liệu
Địa hình và số liệu phải đồng bộ tốt nhất là cùng một thời gian đo đạc.
(2) Tiêu chuẩn Courant
Điều kiện Courant là một gợi ý để chọn được khoảng thời gian đồng thời thỏa
mãn được các điều kiện. Các giá trị điển hình C
r
thường được chọn từ 10 đến 15,
tuy nhiên một số giá trị lớn hơn cũng có thể được dùng.

x
gyVt
C
r
Δ
+Δ
=
)(
= 10 ÷ 15 (1-3)

gy : là tốc độ của sự nhiễu loạn (sóng) nhỏ tại nơi nước nông (khu vực nước
thấp). Giả thiết này rất khó thỏa mãn được đối với sông và lòng dẫn do tại đó tốc độ

sóng là rất nhỏ.
Tiêu chuẩn Courant thường được áp dụng cho sông và lòng dẫn. Con số
Courant thể hiện số các điểm lưới một bước sóng. Phát sinh từ một nhiễu loạn nhỏ,
sẽ di chuyể
n trong một khoảng thời gian.

15
(3) Tiêu chuẩn lưu tốc
Điều kiện lưu tốc đưa ra dưới đây đôi khi có thể tạo ra một giới hạn về khoảng
thời gian, Δt trong trường hợp này các mặt cắt ngang có dao động nhanh.
Khoảng thời gian, Δt phải đủ tốt để có một báo cáo chính xác về sóng (khoảng
thời gian mô phỏng thủy triều là khoảng 30 phút).
Tiêu chuẩn lưu tốc đòi hỏi phải ch
ọn Δx, Δt sao cho sẽ không bị chuyển dời quá
một điểm lưới trong mỗi khoảng thời gian.

21 ÷≤
Δ
Δ
x
t
V
(1-4)
1.2.1.4. Điều kiện biên
Mô hình MIKE11 cũng cần hai điều kiện biên: biên trên và các biên dưới. Biên
trên là các biên lưu lượng. Trong trường hợp các nút biên trên chỉ có quá trình mực
nước mà không có tài liệu đo lưu lượng (khi xác định tham số hoặc kiểm định mô
hình) có thể thay biên trên bằng quá trình mực nước nhưng kèm theo nó phải có
đường quan hệ mực nước - lưu lượng Q = f(H). Biên dưới là các biên mực nước
được chọn sao cho quá trình thay đổi lưu lượng ở các biên trên và toàn bộ hệ

thống
không làm thay đổi mực nước ở nút biên dưới.
1.2.2. Mô hình MIKE 21
Mô hình MIKE 21 là một mô hình thuộc bộ chương trình MIKE do Viện Thủy
lực Đan Mạch (DHI) phát triển, là một phần mềm dùng để mô phỏng dòng chảy,
lưu lượng, chất lượng nước và vận chuyển bùn cát và các chất ô nhiễm ở các cửa
sông, sông, hồ, biển và các khu vực chứa nước khác.
Hệ phương trình sử dụng là hệ phương trình Navier – Stock cho bài toán không
gian hai chiều, gồ
m phương trình liên tục và 2 phương trình động lượng:

pq
d
tx
y
t
ζ
∂∂
∂
∂
∂∂∂ ∂
++=
(1.5)
22
2
22
.
1
() ()
() () ()0

w w
gp p q
pp pq
txh yh x
Ch
h
xx xy q x a
xy x
gh
hh fVVp
ζ
ρρ
ττ
+
∂
∂
∂∂
∂∂ ∂ ∂
∂∂ ∂
∂∂ ∂
++++ −
⎡⎤
+−Ω−+=
⎣⎦
(1.6)

16

22
2

22
.
1
() ()
()() ()0
w w
gp p q
pp pq
tyh xh y
Ch
h
yx xy
yy xy q y a
gh
hh fVV p
ζ
ρρ
ττ
+
∂
∂
∂∂
∂∂ ∂ ∂
∂∂ ∂
∂∂ ∂
++++ −
⎡⎤
+−Ω++ =
⎣⎦
(1.7)

Trong đó: h là độ sâu mực nước yên tĩnh; d là độ sâu tổng cộng; ζ là dao động
mực nước bề mặt; p và q là thông lượng vận tốc theo các phương x và y; C là hệ số
nhám, g là gia tốc trọng trường; f(V) là ma sát gió; V, Vx và Vy vận tốc gió và các
thành phần theo các phương x, y; Pa là áp suất không khí; Ω là thông số Coriolis;
ρw là mật độ nước và τxx, τyy, τxy là các thành phần ứng suất.
Phương trình tải khuếch tán: hay còn gọi là phương trình bảo toàn khối l
ượng
chất hòa tan hai chiều có dạng như sau:
(
)
(
)
() ( ) ( )
CC
xy
tx y xxyy
hc uhc vhc hD hD FhC S
∂∂ ∂ ∂∂∂∂
∂∂ ∂ ∂∂∂∂
++= + −+
(1.8)
Trong đó: C là nồng độ chất khuếch tán; u, v là thành phần vận tốc theo phương
trục x, y; h là độ sâu mực nước; Dx, Dy hệ số khuếch tán theo hướng trục x, y và F
là hệ số ngưng kết.
- Nguyên lý kết nối
+ Trong MIKE FLOOD có 4 loại kết nối sau đây giữa mô hình 1 và 2 chiều:
i) Kết nối tiêu chuẩn
Trong kết nối này, thì một hoặc nhiều ô lưới của MIKE 21 sẽ được liên kết
với một
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 1.1 dưới đây.

17

Hình 1.1 - Các ứng dụng trong kết nối tiêu chuẩn

ii) Kết nối bên
Kết nối bên cho phép một chuỗi các ô lưới trong MIKE 21 có thể liên kết vào
hai bên của một đoạn sông, một mặt cắt trong đoạn sông hoặc toàn bộ một nhánh
sông trong MIKE 11. Dòng chảy 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. Một ví dụ của loại kết nối này được minh
họa trong Hình .


Hình 1.2. Một ứng dụng trong kết nối bên

18
iii) Kết nối công trình (ẩn)
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. Ví dụ về loại kết nối này được minh họa trong
hình 1.3

Hình 1.3. Một ví dụ trong kết nối công trình
iv) Kết nối khô - zero flow link
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 của 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 kia của sông mà không liên kết với MIKE
11, các kết n
ối khô này được đưa vào để đóng các dòng trong MIKE 21. Một cách
khác để sử dụng 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 mô tả được. Kết nối khô cũng được sử dụng để
mô tả các dải phân cách hẹp trong động 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