Nghiên cứu ứng dụng mô hình MIKE FLOOD xây dựng bản đồ ngập lụt lưu vực sông kôn hà thanh

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE
FLOOD XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT LƯU
VỰC SÔNG KÔN - HÀ THANH

NGUYỄN VĂN LÝ

CHUYÊN NGÀNH: THỦY VĂN HỌC
MÃ SỐ: 60440224

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. TRẦN DUY KIỀU

HÀ NỘI, NĂM 2017


CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

Cán bộ hướng dẫn

: PGS. TS Trần Duy Kiều Cán

bộ chấm phản biện 1

: PGS.TS. Nguyễn Hữu Khải Cán

bộ chấm phản biện 2

: PGS.TS. Nguyễn Kiên Dũng

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại:
HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
Ngày 27 tháng 12 năm 2017


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn “Nghiên cứu ứng dụng mô hình MIKE
FLOOD xây dựng bản đồ ngập lụt lưu vực sông Kôn - Hà Thanh” là công
trình nghiên cứu của riêng tôi. Các sô liệu, kết quả trình bày trong luận văn
này là trung thực và chưa từng được ai công bô trong bất ky nghiên cứu nào
khác.
Trong luận văn có sử dụng các tài liệu tham khảo được trích dẫn rõ
ràng, sô liệu thu thập phục vụ nghiên cứu là các sô liệu chính thống.
Hà Nội, ngày 27 tháng 12 năm 2017
TÁC GIẢ LUẬN VĂN
Học viên thực hiện

Nguyễn Văn Lý

I


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn này, tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn tới
PGS.TS. Trần Duy Kiều, thầy trực tiếp hướng dẫn khoa học cho luận văn
của tôi.

Các Thầy, Cô Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội. Đặc
biệt là các Thầy, Cô thuộc Khoa Khí tượng Thủy văn, đã nhiệt tình hướng
dẫn và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và làm luận văn tốt nghiệp.
Lãnh đạo và đồng nghiệp tại cơ quan tôi đang công tác đã tạo điều kiện
cho tôi trong quá trình tham gia khóa học và hoàn thành luận văn tốt nghiệp.
Trong quá trình làm luận văn do giới hạn về thời gian nên không tránh
khỏi những thiếu sót. Vì vậy, tôi rất mong nhận được sự cảm thông và
những ý kiến đóng góp quý báu của các Thầy, Cô để tôi có thể hoàn thành
tốt luận văn tốt nghiệp này.
Xin trân trọng cảm ơn./.
Học viên

Nguyễn Văn Lý

II


THÔNG TIN LUẬN VĂN
+ Họ và tên học viên: Nguyễn Văn Lý
+ Lớp: CH2AT
+ Cán bộ hướng dẫn: PGS. TS Trần Duy Kiều
+ Tên luận văn: Nghiên cứu ứng dụng mô hình MIKE FLOOD xây
dựng bản đồ ngập lụt lưu vực sông Kôn - Hà Thanh.
+ Tóm tắt luận văn:
Lưu vực sông Kôn - Hà Thanh là lưu vực sông lớn nhất của tỉnh Bình
Định, có vị trí địa lý và vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế xã hội của
tỉnh. Những năm gần đây, lũ, ngập lụt trên lưu vực sông luôn tăng cả về tần
sô lẫn cường độ, đã gây thiệt hại lớn về tính mạng và tài sản của nhân dân,
làm khó khăn trong quá trình ứng phó thiên tai tại các địa phương, nhất là
khi có lũ lớn. Để chu động, kịp thời ứng phó với lũ lớn xảy ra trên lưu vực

sông, thì một trong những giải pháp giúp cho công tác phòng chống thiên tai
đạt hiệu quả, đó là xây dựng bản đồ ngập lụt ứng với tần suất xuất hiện lũ
lớn trên lưu vực sông Kôn - Hà Thanh là hết sức cần thiết, nhằm giảm thiểu
thiệt hại do lũ, lụt gây ra ở Bình Định và nâng cao năng lực trong công tác
phòng chống thiên tai. Bằng việc nghiên cứu ứng dụng mô hình MIKE
FLOOD xây dựng bản đồ ngập lụt. Luận văn đã thu thập cơ sở dữ liệu
địa hình, sô liệu khí tượng thuy văn; nghiên cứu tổng quan tình hình
ngập lụt lưu vực sông Kôn - Hà Thanh; thiết lập, hiệu chỉnh và kiểm định
bộ thông sô mô hình MIKE 11 và mô hình MIKE 21. Xây được bản đồ ngập
lụt hạ lưu sông Kôn - Hà Thanh ứng với các tần suất mưa lũ 1%, 3%, 5%,
10%.

3


MỤC LỤC
Trang

4


LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................ I
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................II
THÔNG TIN LUẬN VĂN ........................................................................... III
MỤC LỤC ..................................................................................................... IV
DANH MỤC BẢNG ..................................................................................... VI
DANH MỤC HÌNH .....................................................................................VII
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .................................................................... IX
MỞ ĐẦU ......................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN LƯU VỰC SÔNG KÔN - HÀ THANH........... 3

1.1. Tổng quan về nghiên cứu lũ, lụt .............................................................. 3
1.2. Tổng quan vùng nghiên cứu..................................................................... 6
1.2.1.Vị trí địa lý ............................................................................................. 6
1.2.2. Đặc điểm địa hình, địa chất, thổ nhưỡng, thảm phu .............................
7
1.2.3. Đặc điểm khí hậu, thủy văn .................................................................. 7
1.2.4. Mạng lưới sông suối .............................................................................. 9
1.2.5. Mạng lưới trạm khí tượng thủy văn .................................................... 10
1.2.6. Đặc điểm mưa lũ, ngập lụt .................................................................. 12
1.3. Nhận xét chương 1 ................................................................................. 15
CHƯƠNG 2 CƠ SỞ DỮ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG .......... 17
BẢN ĐỒ NGẬP LỤT ................................................................................... 17
2.1. Hướng tiếp cận ...................................................................................... 17
2.2. Cơ sở lý thuyết cua mô hình toán ....................................................... 18
2.2.1. Mô hình MIKE NAM.......................................................................... 18
2.2.2. Mô hình MIKE 21 Toolbox ................................................................ 21
2.2.3. Mô hình MIKE 11 ............................................................................... 22
2.2.4. Mô hình MIKE 21 ............................................................................... 26

5


2.2.5. Kết nối Mô hình MIKE FLOOD......................................................... 28
2.3. Cơ sở dữ liệu .......................................................................................... 30
2.3.1. Dữ liệu địa hình................................................................................... 30
2.3.2. Tài liệu khí tượng thủy văn và hải văn ............................................... 31
2.3.3. Sô liệu kịch bản đầu vào ..................................................................... 31
2.4. Nhận xét chương 2 ................................................................................. 36
CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE FLOOD XÂY DỰNG
BẢN ĐỒ NGẬP LỤT SÔNG KÔN - HÀ THANH ..................................... 37

3.1. Thiết lập và hiệu chỉnh mô hình MIKE NAM ....................................... 37
3.1.1. Thiết lập mô hình MIKE NAM........................................................... 37
3.1.2. Hiệu chỉnh mô hình MIKE NAM ....................................................... 38
3.2.Thiết lập và hiệu chỉnh, kiểm định mô hình MIKE11 ............................ 41
3.2.1. Thiết lập mô hình MIKE 11 ................................................................ 41
3.2.2. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình MIKE 11....................................... 43
3.3. Thiết lập và hiệu chỉnh, kiểm định mô hình MIKE FLOOD................. 50
3.3.1. Thiết lập mô hình MIKE 21FM .......................................................... 50
3.3.2. Thiết lập mô hình MIKE FLOOD....................................................... 51
3.3.3. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình MIKE FLOOD ............................. 53
3.4. Xây dựng bản đồ ngập lụt ...................................................................... 55
3.4.1. Lựa chọn kịch bản xây dựng bản đồ ngập lụt ..................................... 55
3.4.2. Kết quả xây dựng bản đồ ngập lụt ...................................................... 55
3.4.3. Đánh giá kết quả ngập lụt.................................................................... 60
3.4.4. Ứng dụng bản đồ ngập lụt ................................................................... 61
3.5. Nhận xét chương 3 ................................................................................. 62
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ....................................................................... 63
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................. 65
PHỤ LỤC

6


DANH MỤC BẢNG
Trang

7


Bảng 1.1: Cán cân nước các lưu vực sông Kôn - Hà Thanh............................. 9

Bảng 1.2: Danh sách trạm KTTV trên lưu vực sông Kôn - Hà Thanh ........... 12
Bảng 1.3: Lượng mưa sinh lũ trên sông Kôn - Hà Thanh(1977-2016) .......... 13
Bảng 1.4: Tổng lượng lũ lớn nhất thời đoạn tại Bình Tường ......................... 14
Bảng 1.5: Phân cấp lũ tại một sô vị trí trên lưu vực sông Kôn - Hà Thanh
[8]....... 15
Bảng 2.1: Thông sô triều tai Quy Nhơn .......................................................... 21
Bảng 2.2: Bảng tổng hợp đặc trưng lũ thiết kế ............................................... 32
Bảng 2.3: Lượng mưa 5 ngày lớn nhất ........................................................... 33
Bảng 2.4: Đặc trưng triều thiết kế tại Quy Nhơn ........................................... 35
Bảng 3.1: Lưu vực bộ phận sông Kôn - Hà Thanh ......................................... 37
Bảng 3.2: Trọng sô mưa các trạm trên lưu vực sông Kôn - Hà Thanh.......... 38
Bảng 3.3: Kết quả hiệu chỉnh mô hình MIKE 11 ........................................... 45
Bảng 3.4: Các lựa chọn kết nối trong MIKE FLOOD .................................... 52
Bảng 3.5: Tần suất lũ tại trạm Thạnh Hòa ...................................................... 55
Bảng 3.6: Thống kê tình hình ngập hạ lưu vực sông Kôn - Hà Thanh ........... 60
Bảng 3.7: Kịch bản ngập sử dụng ứng với mực nước lũ tại trạm Thạnh Hòa
........ 62

8


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Bản đồ lưu vực sông Kôn - Hà Thanh ............................................ 11
Hình 2.1: Sơ đồ tiếp cận nghiên cứu xây dựng bản đồ ngập lụt lưu vực sông
....... 17
Hình 2.2: Cấu trúc mô hình mưa rào - dòng chảy NAM ................................ 18
Hình 2.3: Kiểm định triều khu vực Quy Nhơn ............................................... 22
Hình 2.4: a) Sơ đồ sai phân hữu hạn 6 điểm ẩn Abbott ................................. 23
b) Sơ đồ sai phân 6 điểm ẩn Abbott trong mặt phẳng x~t ............. 23
Hình 2.5: Nhánh sông với các điểm lưới xen kẽ............................................. 24

Hình 2.6: a) Cấu trúc các điểm lưới xung quanh điểm nhập lưu ....................
25 b) Cấu trúc các điểm lưới trong mạng vòng ..................................
25
Hình 2.7: Nguyên tắc liên kết động lực .......................................................... 28
Hình 2.8: Nguyên tắc thời gian trung tâm của thuật toán ADI trong mô
hình 2 chiều (trái) và mô hình một chiều (phải) ............................................. 29
Hình 2.9: Kết nối bên ...................................................................................... 29
Hình 2.10: Kết nối công trình ........................................................................ 30
Hình 2.11: Biểu đồ thu phóng đường quá trình lũ tại trạn Bình Tường. ........ 33
Hình 2.12: Biểu đồ thu phóng mưa trận 5 ngày lớn nhất trạm Quy Nhơn ..... 34
Hình 2.13: Biểu đồ thu phóng mưa mực nước triều tại Quy Nhơn ................ 36
Hình 3.1: Lưu vực tính dòng chảy tư mưa bằng mô hình MIKE NAM ......... 38
Hình 3.2: Sơ đồ quá trình hiệu chỉnh bộ thông sô mô hình ............................ 39
Hình 3.3: Sô liệu mưa, bốc hơi, dòng chảy thực đo trạm Phú Phong............. 39
Hình 3.4: Kết quả hiệu chỉnh trạm Phú Phong ............................................... 40
Hình 3.5: Sơ đồ thủy lực mạng lưới sông ....................................................... 42
Hình 3.6: Mặt cắt ngang sông ......................................................................... 42
Hình 3.7: Mô phỏng đập dâng......................................................................... 43
Hình 3.8: Khai báo thông sô đập Tân An ....................................................... 43
Hình 3.9: Biên tập sô liệu đầu vào trận lũ năm 2007 hiệu chỉnh mô hình ..... 45
VII


Hình 3.10: Kết quả hiệu chỉnh tại mặt cắt Trạm thạnh Hòa ........................... 46
Hình 3.11: Kết quả hiệu chỉnh tại mặt cắt trạm Trường Thi .......................... 46
Hình 3.12: Kết quả hiệu chỉnh tại mặt cắt trạm Đập Đá................................. 46
Hình 3.13: Kết quả hiệu chỉnh tại mặt cắt trạm Cầu Đôi................................ 47
Hình 3.14: Biên tập sô liệu đầu vào trận lũ năm 2013 kiểm định mô hình
..............48
Hình 3.15: Kết quả kiểm định trận lũ năm 2013 tại trạm Bình Nghi ............. 49

Hình 3.16: Kết quả kiểm định trận lũ năm 2013 tại trạm Thạnh Hòa ............ 49
Hình 3.17: Chia lưới phi cấu trúc miền tính ................................................... 50
Hình 3.18: Lưới chia chi tiết các công trình ................................................... 51
Hình 3.19: Liên kết mô hình một và hai chiều ............................................... 52
Hình 3.20: Sơ đồ vị trí vết lũ được điều tra năm 2007 ................................... 53
Hình 3.21: Đường tương quan thực đo và tính toán vết lũ điều tra năm 2007
......... 53
Hình 3.22: Sơ đồ vị trí vết lũ được điều tra năm 2013 ................................... 54
Hình 3.23: Đường tương quan thực đo và tính toán vết lũ điều tra năm 2013
....... 54
Hình 3.24: Bản đồ ngập hạ lưu sông Kôn – Hà Thanh kịch bản 1%.............. 56
Hình 3.25: Bản đồ ngập hạ lưu sông Kôn - Hà Thanh kịch bản 3% .............. 57
Hình 3.26: Bản đồ ngập hạ lưu sông Kôn - Hà Thanh kịch bản 5% .............. 58
Hình 3.27: Bản đồ ngập hạ lưu sông Kôn - Hà Thanh kịch bản 10% ............ 59

8


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
PCTT&TKCN: Phòng chông thiên tai và tìm kiếm cứu nạn
HDM
Kỳ) UBND

: Hydro Dynamic Model (Mô hình thủy lực 1 và 2 chiều của Hoa
: Ủy ban nhân dân

GIS

: Geographic Infomation System (Hệ thông thông tin địa lý)

ESRI

: Hãng sản xuất các phần mềm GIS

MIKE 11

: Mô hình thủy lực 1 chiều trong bộ mô hình MIKE cua Đan Mạch

MIKE 21

: Mô hình thủy lực 2 chiều trong bộ mô hình MIKE cua Đan Mạch

HD

: Mô đun thủy lực

AD

: Mô đun lan truyền ô nhiễm

DEM

: Digital Elevation Model (Mô hình độ cao kỹ thuật sô)

ATNĐ

: Áp thấp nhiệt đới

KTTV

: Khí tượng thủy văn

TP

: Thành phô

Xp

: Lượng mưa thiết kế

Qp

: Lưu lượng thiết kế

W

: Tổng lượng

TB

: Trung bình

WMO

: World Meteorological Organization (Tổ chức Khí tượng thế giới)

GPS

: Global Positioning System (Hệ thông định vị toàn cầu)

LVK1

: Lưu vực Kôn 1

LVK2

: Lưu vực Kôn 2

QL

: Quôc lộ

KHCN&MT : Khoa học công nghệ và môi trường

9


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết
Bình Định là tỉnh thuộc Nam Trung Bộ. Lưu vực sông Kôn - Hà Thanh là
lưu vực sông lớn nhất chảy qua tỉnh Bình Định, có vị trí địa lý và vai trò quan
trọng trong phát triển kinh tế xã hội cua tỉnh. Hai mươi năm gần đây, lũ, ngập lụt
trên các lưu vực sông ở Bình Định tăng lên cả về tần sô lẫn cường độ. Lũ lớn nhất
hàng năm tập trung xuất hiện vào 3 tháng 10, 11, 12 gây thiệt hại lớn về tính mạng
và tài sản của nhân dân. Biến đổi khí hậu khiến cho những bất thường và cực đoan
cua thời tiết ngày càng gia tăng và phức tạp hơn, trở thành môi đe dọa thường
xuyên hơn đôi với sản xuất và đời sông cua nhân dân trong lưu vực sông Kôn - Hà
Thanh nói chung và tỉnh Bình Định nói riêng. Để chu động, kịp thời ứng phó với
lũ lớn xảy ra trên lưu vực sông, thì một trong những giải pháp giúp cho công tác
phòng chông thiên tai đạt hiệu quả, đó là xây dựng bản đồ ngập lụt ứng với tần

suất xuất hiện lũ lớn trên lưu vực sông Kôn - Hà Thanh là hết sức cần thiết, nhằm
giảm thiểu thiệt hại do lũ, lụt gây ra ở Bình Định và nâng cao năng lực trong công
tác phòng chông thiên tai. Để góp phần giải quyết vấn đề trên, luận văn lựa chọn
nội dung nghiên cứu: Nghiên cứu ứng dụng mô hình MIKE FLOOD xây dựng bản
đồ ngập lụt lưu vực sông Kôn - Hà Thanh.
2. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu
- Xây dựng được bản đồ ngập lụt lưu vực sông Kôn - Hà Thanh ứng với các
tần xuất mưa lũ thiết kế: 1%, 3%, 5% và 10%.
- Phạm vi nghiên cứu khu vực hạ lưu sông Kôn - Hà Thanh.
3. Phương pháp nghiên cứu
1) Phương pháp tổng hợp, thông kê, phân tích: thực hiện thu thập tài liệu,
xử lý, phân tích, kiểm tra và tổng hợp một cách chọn lọc, đánh giá và sử dụng cho
yêu cầu cua luận văn. Luận văn thực hiện phân tích sô liệu KTTV để tính toán tần
suất mưa lũ thiết kế;
2) Phương pháp chuyên gia thực hiện thông qua các hội thảo, xin ý kiến
đóng góp và kinh nghiệm cua các chuyên gia trong các lĩnh vực xây dựng bản đồ

1


ngập lụt, tránh được những trùng lặp với những nghiên cứu đã có, đồng thời kế
thừa được những thành quả đã đạt được.
3) Phương pháp kế thừa các nghiên cứu đã có như: kết quả cua các đề tài,
dự án xây dựng bản đồ ngập lụt trên các lưu vực sông thuộc tỉnh Bình Định; tư đó
có thể kế thừa những thành quả đã đạt được và tham khảo các kết quả nghiên cứu
đã có,tránh trùng lặp.
4) Phương pháp mô hình toán: Thiết lập mô hình thủy văn tính toán dòng
chảy cho các lưu vực thiếu sô liệu; thiết lập sơ đồ mạng lưới thủy lực một và hai
chiều; hiệu chỉnh và kiểm định mô hình; sử dụng công nghệ GIS xây dựng bản đồ
ngập lụt.

4. Nội dung nghiên cứu
Luận văn nghiên cứu đánh giá tổng quan về xây dựng bản đồ ngập lụt, điều
kiện địa lý tự nhiên lưu vực sông Kôn - Hà Thanh; thu thập phân tích dữ liệu địa
hình, sô liệu khí tượng thủy văn; lựa chọn mô hình toán, biên tập sô liệu đầu vào;
hiệu chỉnh và kiểm định bộ thông sô cua mô hình MIKE, xây dựng bản đồ ngập
lụt cho hạ lưu sông Kôn - Hà Thanh.
5. Kết cấu của luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo, nội dung cua luận văn
được cấu trúc theo 3 chương như sau:
- Chương 1: Tổng quan lưu vực sông Kôn - Hà Thanh;
- Chương 2: Phương pháp xây dựng bản đồ ngập lụt;
- Chương 3: Ứng dụng mô hình MIKE FLOOD xây dựng bản đồ ngập lụt
sông Kôn - Hà Thanh.

2


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN LƯU VỰC SÔNG KÔN - HÀ THANH
1.1. Tổng quan về nghiên cứu lũ, lụt
- Ngoài nước: Trong vài chục năm gần đây, thế giới ngày càng hứng chịu
sự tàn phá cua thiên tai với xu thế ngày càng tăng. Theo báo cáo cua những cơ
quan cứu trợ thiên tai, những tổ chức quôc gia và quôc tế khác nhau thì lũ, lụt là
một trong những thiên tai nghiêm trọng nhất. Lũ, lụt là thiên tai phổ biến: hầu hết
các quôc gia đều phải đôi phó với lũ, lụt. Trên thế giới nhiều nước đã đầu tư
nghiên cứu về lĩnh vực dự báo lũ, lụt cua các lưu vực sông nhằm giảm nhẹ thiệt
hại do lũ, lụt gây ra cho các vùng hạ lưu. Nhiều công trình nghiên cứu trên thế giới
cho thấy việc phôi hợp biện pháp công trình và phi công trình là có hiệu quả để
phòng chông lũ, lụt. Trong đó công tác dự báo lũ và cảnh báo ngập lụt được xem
là một công tác trọng yếu. Tuyển tập báo cáo khoa học cua nhóm chuyên gia quôc

tế về cải thiện hệ thông phòng chông thiên tai dựa trên cơ sở phân tích nguy cơ
thiên tai liên quan đến bão và mưa lớn dưới sự bảo trợ cua Liên Hợp Quôc, đã
hướng dẫn quy trình thu thập sô liệu, điều tra lũ, lụt, thiệt hại do lũ, lụt, quy trình
xây dựng các bản đồ nguy cơ ngập lụt dựa trên cơ sở điều tra khảo sát, phân tích
thủy văn, thủy lực. Báo cáo cũng đề cập đến kinh nghiệm xây dựng bản đồ ngập
lụt và công tác quy hoạch phòng chông lũ lụt cua các nước như Hoa Kỳ, Băng La
Đét, Trung Quôc… [5].
Ở Hoa Ky đã có “Chiến lược giảm nhẹ thiên tai” với nội dung chính: Xây
dựng các hồ chứa ở thượng nguồn; xây dựng hệ thông đê, tường chắn lũ ở nhưng
nơi xung yếu trên lưu vực sông; xây dựng các hệ thông đo đạc, giám sát...Ngoài
các giải pháp công trình, Hoa Ky ngày càng chú trọng sử dụng các giải pháp phi
công trình có hiệu quả như phân vùng lũ, lụt để có giải pháp ứng phó và kiểm soát
lũ phù hợp; qui hoạch các khu dân cư, di dời khi có lũ lớn [4].
Băng La Đét đã xây dựng thành công hệ thống giám sát và cảnh báo ngập
lụt trên cơ sở sử dụng mô hình thủy văn, thủy lực MIKE11 (cua Đan Mạch) dưới
sự trợ giúp cua UNDP/WMO kết hợp với sử dụng tư liệu viễn thám GMS, NOAA12 và NOAA-14. Hệ thông giám sát và cảnh báo ngập lụt này được áp dụng cho

3


vùng lãnh thổ rộng 82.000 km2, trên đoạn dài 7.270 km sông, 195 nhánh, sử dụng
30 trạm giám sát[3].
Trung Quôc đã xây dựng hệ thông giám sát và cảnh báo ngập lụt trên cơ sở
sử dụng tư liệu viễn thám FY-II, OLR, GPCP, ERS-II, SSM/I. Tại Trung Quôc,
trong vài năm gần đây, ngày càng có nhiều dấu hiệu cho thấy sự không bền vững
trong sử dụng tài nguyên nước và các hệ sinh thái tại các lưu vực sông. Nhận thức
được vấn đề này, Ủy ban Hợp Tác Quôc Tế về Môi Trường và Phát Triển Trung
Quôc (CCICED) đã đề xuất áp dụng quản lý tổng hợp lưu vực sông tại Trung
Quôc dựa trên cách tiếp cận hệ sinh thái[3].
- Trong nước: Việc xây dựng bản đồ ngập lụt được các nhà khoa học Thủy

văn nghiên cứu tư rất sớm. Đặc biệt sau trận lũ năm 1999 một sô công trình nghiên
cứu lũ, lụt các lưu vực sông miền Trung cấp nhà nước đã được triển khai. Một sô
nghiên cứu điển hình liên quan đến việc dự báo và cảnh báo ngập lụt hạ lưu sông
được tiến hành trong nước thời gian gần đây, có thể kể đến như sau:
+ Đề tài “Xây dựng bản đồ nguy cơ ngập lụt tỉnh Quảng Nam” thuộc dự án
“Khắc phục hậu quả môi trường do bão lũ ở tỉnh Quảng Nam” do Bộ KHCN&MT
quản lý, năm 2010 - 2011.
+ năm 2000 - 2001, đề tài “Xây dựng bản đồ ngập lụt phương án cảnh báo,
dự báo và phòng tránh nguy cơ ngập lụt hạ lưu các sông tỉnh Quảng Ngãi” do Sở
KHCN&MT Quảng Ngãi quản lý và Đài KTTV khu vực Trung Trung Bộ chu trì,
đã xây dựng bản đồ nguy cơ ngập lụt ứng với các tần suất 1%, 5%, 10% dựa trên
cơ sở điều tra vết lũ và tính toán đỉnh lũ thiết kế, xây dựng các cột mốc báo lũ và
cũng đưa ra các phương án cảnh báo, dự báo nguy cơ ngập lụt. + Đài KTTV khu
vực Nam Trung Bộ đã thực hiện các công trình nghiên cứu về ngập lụt như: Đề tài
“Xây dựng bản đồ nguy cơ ngập lụt tỉnh Bình Định”; Dự án “Xây dựng bản đồ
ngập lụt sông Dinh Ninh Hòa và sông Cái Nha Trang” tỉnh Khánh Hòa; Đề tài
“Xây dựng bản đồ ngập lụt và phương án dự báo lũ trên sông Cái, sông Cà Ty”
tỉnh Bình Thuận. Bằng việc nghiên cứu ứng dụng mô hình HDM vào việc xây
dựng bản đồ ngập lụt cho các đề tài, dự án trên đã xây dựng được bản đồ ngập lụt
ứng với các tần suất mưa lũ 1%, 3%, 5% và 10%, kết quả của các đề tài đã và đang
được ứng dụng có hiệu quả trong việc phòng chống giảm nhẹ thiên tai tại các địa
phương.
4


 Ứng dụng mô hình toán trong xây dựng bản đồ ngập lụt:
Mô hình thủy lực 1 chiều kết hợp GIS được áp dụng theo 2 bước: bước
1: Xây dựng mô hình thủy lực 1 chiều cho các mạng sông suối, dòng chảy
chính trong khu vực; Bước 2: nội suy kết quả tính toán cao độ mực nước tư
mô hình thủy lực vào mô hình sô độ cao. Mô hình cần được kiểm định với sô

liệu thực đo. Một sô mô hình 1 chiều được áp dụng rộng rãi hiện nay tại vùng
Đồng bằng sông Cửu Long xây dựng các bản đồ ngập lụt như MIKE 11, ISIS,
VRSAP, HydroGIS.
Mô hình thủy lực 2 chiều: Mô hình thủy lực 1/2 chiều được sử dụng có
thể bao gồm mô hình 2 chiều (full 2D) cho toàn bộ khu vực ngập lụt hay kết
hợp mô phỏng thủy lực 1 chiều cho dòng chảy trên sông và mô phỏng 2 chiều
khi nước sông tràn bờ (1/2D). Thiết lập mô hình 2 chiều đòi hỏi sô liệu chi tiết
hơn mô hình một chiều (ví dụ ngoài mô hình sô địa hình, cần phải có mô hình
sô địa vật). Một sô mô hình 2 chiều được áp dụng rộng rãi hiện nay như MIKE
21, MIKE FLOOD (tích hợp MIKE 21, MIKE 11), SOBEK, TELMAC.
Phương pháp mô hình ngoài việc tính toán mô phỏng các trận lũ gây ngập lụt
trong quá khứ, còn tính toán xây dựng bản đồ ngập lụt ứng với các tần suất
mưa, lũ thiết kế trong tương lai phục vụ công tác phòng chống thiên tai và quy
hoạch phát triển kinh tế - xã hội.
Mỗi mô hình đều có các ưu nhược điểm riêng trong việc xây dựng và
xác định diện tích ngập lụt: Mô hình thủy lực 1 chiều kết hợp GIS được sử
dụng nhiều, nhưng chưa chi tiết hóa được các vùng ngập, như vai trò của các
khu chứa, đê bao trong vùng ngập lũ vẫn chưa được thể hiện trong mô hình.
Ngoài ra, khi nghiên cứu chi tiết tác động của các công trình thủy lợi đối với
một khu vực cụ thể, phương pháp này cũng có những hạn chế nhất định. Mô
hình thủy lực 1, 2 chiều cho kết quả tính toán chi tiết. Tuy nhiên, đối với các
mô hình này đòi hỏi phải chuẩn bị dữ liệu chi tiết, thời gian tính toán lâu. Cải
thiện tốc độ máy tính khi sử dụng mô hình này bằng các kỹ thuật tính toán bậc
cao hay tính toán song song để nâng cao hiệu quả mô hình.
- Nghiên cứu về ngập lụt trên sông Kôn - Hà Thanh: Trên lưu vực sông
Kôn - Hà Thanh có các nghiên cứu về ngập lụt bằng việc ứng dụng mô hình toán

5

để xây dựng bản đồ ngập lụt và cảnh báo ngập lụt như: Đài KTTV khu vực Nam
Trung Bộ đã ứng dụng mô hình HDM vào đề tài “Xây dựng bản đồ nguy cơ ngập
lụt tỉnh Bình Định” do KS. Nguyễn Văn Lý làm chu nhiệm năm 2007 - 2009;
Trung tâm Dự báo KTTV Trung ương đã ứng dụng MIKE 11- GIS thực hiện đề tài
“Nghiên cứu xây dựng công nghệ dự báo lũ và cảnh báo ngập lụt cho các sông
chính ở Bình Định và Khánh Hòa” do TS. Đặng Thanh Mai làm chu nhiệm. Các
nghiên cứu về lũ, ngập lụt trên lưu vực sông Kôn - Hà Thanh tư trước đến nay đã
thực hiện được nhiều nội dung rất quan trọng là: Điều tra nghiên cứu và mô phỏng
hiện trạng ngập lụt cua những năm lũ lớn; tính toán nghiên cứu nguy cơ ngập lụt
cho các trận lũ có tần suất khác nhau; xây dựng bản đồ nguy cơ ngập lụt, cảnh báo
nguy cơ lũ và ngập lụt. Các nghiên cứu về dự báo lũ, ngập lụt trên sông Kôn - Hà
Thanh bước đầu đáp ứng một phần yêu cầu cua công tác phòng chông thiên tai.
Tuy nhiên các nghiên cứu này còn có hạn chế cần được nghiên cứu bổ sung cả về
lý thuyết và kỹ thuật. Mô hình HDM là mô hình sóng khuếch tán giải hệ phương
trình Saint Venant không đầy đu, ngoài mô phỏng chưa hoàn chỉnh còn có nhược
điểm về lưới tính, trong mô hình sử dụng lưới ô vuông đều nhau nên mô phỏng
sông, công trình chưa sát với thực tế. Phần mềm MIKE FLOOD WATCH là loại
mô hình tựa 2 chiều nên mô phỏng ngập lụt không hoàn chỉnh, bản chất chỉ là
MIKE 11+ GIS chỉ mô phỏng dòng chảy theo 1 chiều, không có khả năng mô
phỏng dòng chảy ngang nên chưa sát với thực tế.
1.2. Tổng quan vùng nghiên cứu
1.2.1.Vị trí địa lý
Vị trí lưu vực sông Kôn - Hà Thanh tư 13,510 đến 14,600 độ vĩ Bắc, 108,420
đến 109,310 độ kinh Đông; phía Bắc giáp tỉnh Quảng Ngãi, phía Nam giáp tỉnh
Phú Yên, phía Tây giáp tỉnh Gia Lai, phía Đông giáp lưu vực sông Lại Giang.
Diện tích lưu vực sông Kôn - Hà Thanh bao gồm các huyện Vĩnh Thạnh, Tây Sơn,
An Nhơn, Quy Nhơn, An Lão, Vân Canh, Tuy Phước, Phù Cát thuộc tỉnh Bình
Định và một phần huyện KBang và huyện An Khê thuộc tỉnh Gia Lai. Phần lớn
vùng núi cao cua tỉnh Bình Định là cua lưu vực sông Kôn - Hà Thanh (Hình 1.1).

6


1.2.2. Đặc điểm địa hình, địa chất, thổ nhưỡng, thảm phủ
- Lưu vực sông Kôn - Hà Thanh nằm gọn bên sườn phía đông dãy Trường
Sơn Nam, địa hình dôc và bị chia cắt mạnh. Hướng dôc chính tư Tây sang Đông,
núi và đồng bằng xen kẽ nhau do một sô dãy núi tư Trường Sơn kéo dài xuông
biển tạo thành các lưu vực sông riêng biệt. Tư Tây Nguyên xuông đồng bằng Bình
Định địa hình hạ thấp đáng kể. Nếu ở Cao Nguyên phía tây có cao độ tư 500 - 700
m thì ở Đồng Bằng phía đông chỉ có cao độ 20 - 30 m, vùng ven biển cao độ 2 - 3
m, hình thành hai loại bậc địa hình nằm kế cận nhau và không hình thành rõ nét
khu đệm chuyển tiếp. Địa hình được chia làm 3 dạng chính: vùng núi cao và trung
bình nằm ở phía Tây cua tỉnh chiếm 10 

75% diện tích tự nhiên; vùng

đồi gò
chiếm 7  10% diện tích tự nhiên, độ cao trung bình 100 m; độ dốc lớn,
độ phu
thực vật kém; Đồng bằng ven biển: chiếm 20% diện tích đất tự nhiên. Đồng bằng
nhỏ nằm ở hạ lưu và các thung lũng sông; dọc ven biển có các dải cát.
- Lưu vực sông có 11 nhóm đất và 30 loại đất khác nhau. Đất đồi núi chiếm
70% diện tích tự nhiên, còn lại là địa hình bằng, thoải. Diện tích đất có tầng mỏng
hơn 50cm chiếm 37,7% trong đó đất phù sa chiếm 7,57%, đất Glei chiếm 2,65%
đây là nhóm đất quan trọng nhất thích hợp với cây trồng lương thực và cây công
nghiệp ngắn ngày, đất mặn ít và mặn trung bình (chiếm 1,06%), đất đỏ và đất xám
Feralire (chiếm 74,21%). Sông Kôn - Hà Thanh nằm trên đới cấu tạo KonTum, với
sô liệu phân tích cho thấy nguồn gôc đá mẹ gồm 2 loại chính sau: khôi Macmacid
điển hình là đá Granite, thành phần chu yếu là thạch anh, ngoài ra còn có Mica.
Đất hình thành trên đá Granite thường có thành phần cơ giới nhẹ; đá trầm tích

thuộc dạng sa thạch, phiến thạch. Đất hình thành trên đá trầm tích thuộc dạng sa
thạch, phiến thạch có kết cấu rời rạc, giữ nước kém[2].
- Thảm phu thực vật: Sông Kôn - Hà Thanh có 209.147 ha diện tích đất lâm
nghiệp có rừng. Tỉ lệ độ che phu đạt 58% cao hơn mức trung bình toàn quôc
(trung bình toàn quôc là 33,2%).
1.2.3. Đặc điểm khí hậu, thủy văn
Lưu vực sông Kôn - Hà Thanh có khí hậu duyên hải Trung Bộ - miền khí
hậu đông Trường Sơn. Có hai mùa rõ rệt mùa khô tư tháng 1 đến tháng 8, mùa
7


mưa tư tháng 9 đến hết tháng 12, trong mùa mưa thường chịu ảnh hưởng các cơn
bão với tần suất trung bình tư 2 - 3 cơn/năm.
- Nhiệt độ: nhiệt độ trung bình năm là 26,90C. Tháng có nhiệt độ cao nhất
xuất hiện trong khoảng tư tháng 6 đến tháng 8 với nhiệt độ trung bình 29 - 300C,
tháng có nhiệt độ thấp nhất là tháng 12 hoặc tháng 1 với nhiệt độ trung bình 23 240C.
- Độ ẩm: độ ẩm tương đôi trung bình hàng năm khoảng 80%, trong các
tháng mùa mưa độ ẩm cao và có thể đạt tới 83 - 84%. Các tháng có độ ẩm thấp là
các tháng chịu ảnh hưởng gió mùa Tây Nam, trung bình 70 - 75%.
- Bốc hơi: lượng bôc hơi trung bình hàng năm là 1.000 mm. Các tháng có
lượng bôc hơi lớn nhất là tháng 6 đến tháng 8, trung bình tư 110 – 130 mm, đây là
các tháng có nền nhiệt độ cao, độ ẩm thấp. Các tháng có lượng bôc hơi ít tư tháng
10 đến tháng 3, trung bình trên dưới 60 mm.
- Gió: chế độ gió ở Bình Định thể hiện hai mùa rõ rệt. Mùa đông thịnh hành
hướng bắc. Mùa hạ là thời ky thịnh hành một trong ba hướng gió chính là tây, nam
và đông nam. Nhưng tùy thuộc vào địa hình mỗi nơi, như trạm Hoài Nhơn hướng
gió thịnh hành là hướng nam, trạm Quy Nhơn thịnh hành hướng đông nam và tây.
- Chế độ mưa: nhìn chung lượng mưa phân bô không đều trong toàn tỉnh.
Nơi mưa lớn nhất tập trung ở thượng nguồn sông Kôn, sông Lại Giang với tổng
lượng mưa năm có thể đạt 2.600 - 3.000 mm, nơi mưa nhỏ nhất là vùng đồng bằng

ven biển tư 1.600 - 1.700 mm.
Mùa mưa tư tháng 9 - 12 với tổng lượng mưa mùa chiếm 70 - 77% tổng
lượng mưa năm, tháng mưa lớn tập trung vào hai tháng là tháng 10 - 11 chiếm 45 50% tổng lượng mưa năm, vì vậy lũ lớn thường xuất hiện vào hai tháng này.
Mùa khô tư tháng 1 - 8, tháng mưa ít nhất là tháng 2 - 4; trong thời ky này
vào tháng 5 - 6 thường có mưa lũ tiểu mãn với lượng mưa có thể đạt trên dưới 100
mm.
- Dòng chảy năm: dòng chảy sông ngòi tỉnh Bình Định chu yếu do mưa
cung cấp, nên sự phân bô cua dòng chảy tương tự sự phân bô cua mưa.
Độ sâu dòng chảy trên các lưu vực trong tỉnh khoảng 1.000 - 2.500 mm.
Biến đổi khoảng tư 900 - 1.000 mm ở vùng phía đông các huyện An Nhơn, Tuy

8


Phước theo hướng tây bắc lên khoảng 2.400 - 2.500 mm ở vùng núi huyện An Lão
và theo hướng tây nam lên khoảng 1.400 - 1.500 mm ở vùng núi huyện Vân Canh.

9


Lượng dòng chảy những tháng mùa lũ chiếm khoảng tư 71% - 73% lượng
dòng chảy cả năm, lượng dòng chảy những tháng mùa cạn chỉ chiếm khoảng tư
27% - 29% lượng dòng chảy cả năm.

Bảng 1.1: Cán cân nước các lưu vực sông Kôn - Hà Thanh
Tổng lượng (109m3 )

Lượng (mm)
TT

Lưu vực

Mưa

Dòng
chảy

Bôc hơi

Mưa

Dòng
chảy

Bôc
hơi

Hệ sô
dòng
chảy

1

Sông Kôn

2.020

1.400

620

6,20

4,30

1,90

0,69

2

S.Hà Thanh

1.990

1.390

600

1,07

0,75

0,32

0,70

- Thuỷ triều: Biển Quy Nhơn có chế độ nhật triều không đều, biên độ triều
thay đổi không đáng kể; trong tháng có 18 - 22 ngày nhật triều đều, 2 lần triều
cuờng, 2 lần triều kém; thời gian triều dâng dài hơn rút. Biên độ triều 1,5 - 2,0 m,

biên độ triều kém 0,5 m.
Chế độ triều ở vùng đầm và các cửa sông giống biển, sự khác nhau chu yếu
làbiên độ triều vùng đầm nhỏ hơn vùng biển. Chân triều vùng đầm cao hơn chân
triều vùng biển 0,4 - 0,6 m. Biên độ triều cường vùng đầm 1,3 -1,4 m.
1.2.4. Mạng lưới sông suối
Sông Kôn có tổng diện tích lưu vực là 3067km2, dài 178 km. Sông bắt
nguồn tư vùng rừng núi cua dãy Trường Sơn với độ cao tư 700 - 1.000 m. Sông
chảy theo hướng tây bắc - đông nam đến Thanh Quan - Vĩnh Phúc sông chảy theo
hướng bắc nam về đến Bình Tường sông chảy theo hướng tây đông và đến Bình
Thạnh sông chia thành hai nhánh chính: nhánh Đập Đá chảy ra cửa An Lợi rồi đổ
vào đầm Thị Nại; nhánh Tân An có nhánh sông Gò Chàm cách ngã ba về phía hạ
lưu khoảng 2km, sau khi chảy trên vùng đồng bằng rồi nhập với sông Tân An
cùng đổ vào đầm Thị Nại tại cửa Tân Giảng. Tất cả các nhánh sông Đập Đá và
Tân An sau khi đổ vào đầm Thị Nại được thông ra biển qua cửa Quy Nhơn.
Sông Hà Thanh bắt nguồn tư những đỉnh núi cao 1.100 m phía tây nam
huyện Vân Canh chảy theo hướng Tây Nam - Đông Bắc. Khi chảy về đến Diêu Trì
sông chia thành hai nhánh: nhánh Hà Thanh và Trường Úc đổ vào đầm Thị Nại

10


qua hai cửa Hưng Thạnh và Trường Úc rồi thông ra biển qua cửa Quy Nhơn. Diện
tích lưu vực toàn bộ là 539 km2, chiều dài lưu vực là 58 km (Hình 1.1).
1.2.5. Mạng lưới trạm khí tượng thủy văn
Trên lưu vực sông Kôn - Hà Thanh có một trạm thủy văn cấp 1, bôn trạm
thủy văn cấp 3, một trạm hải văn, một trạm khí tượng cấp 1, một trạm khí tượng
nông nghiệp và bôn điểm đo mưa, thực hiện quan trắc hầu hết tư năm 1976 đến
nay (Bảng 1.2).
Trạm thủy văn cấp 1 Bình Tường tư năm 2010 được di chuyển về phía Hạ
Lưu sông Kôn cách vị trí cũ 3 km nay là trạm thủy văn cấp 3 Bình Nghi. Trong

thời gian di chuyển Đài KTTV đã quan trắc đồng thời mực nước cả 2 trạm trong
năm 2009, chuỗi sô liệu quan trắc đồng thời sau này sẽ được sử dụng tính toán
tương quan mực nước để điều chỉnh cấp báo động tại trạm Bình Nghi phục vụ
công tác phòng chông thiên tai và các đề tài nghiên cứu khoa học liên quan đến 2
trạm này.

11


Hình 1.1: Bản đồ lưu vực sông Kôn - Hà Thanh

11