Ảnh hưởng của tình huống vỡ đê Phúc Long Nhượng, huyện Cẩm Xuyên

LỜI CAM KẾT
Tôi xin cam kết đây là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi và được thực
hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. TS Nguyễn Cao Đơn.
Các số liệu, kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa từng được
công bố dưới bất kì hình thức nào khác.
Học viên

Trần Quốc Hùng


LỜI CẢM ƠN
Luận văn “Ảnh hưởng của tình huống vỡ đê Phúc Long Nhượng, huyện Cẩm
Xuyên, tỉnh Hà Tĩnh và đề xuất giải pháp giảm thiểu” được hoàn thành tại Khoa Kỹ
thuật Tài nguyên nước, Trường Đại học Thủy lợi. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu
sắc tới thầy giáo PGS. TS Nguyễn Cao Đơn đã tận tình giúp đỡ và hướng dẫn từng
bước trong qua trình nghiên cứu và hoàn thiện luận văn.
Tác giả cũng xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới Ban giám hiệu Trường Đại
học Thủy lợi, các Phòng, Khoa, Ban, Trung tâm, các nhà khoa học, các thầy giáo, cô
giáo đặc biệt là các thầy giáo, cô giáo Khoa Kỹ thuật Tài nguyên nước đã tận tình
giúp đỡ, chỉ bảo, truyền đạt kiến thức chuyên môn, động viên tác giả trong quá trình
học tập, nghiên cứu thực hiện luận văn.
Tác giả cũng xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành nhất tới cơ quan, bạn bè,
đồng nghiệp, gia đình đã luôn quan tâm, động viên, khích lệ và tạo mọi điều kiện
thuận lợi nhất cho tác giả học tập và nghiên cứu hoàn thành luận văn.
Tuy nhiên, trong khuôn khổ luận văn không thể tránh những sai sót. Do vậy
tác giả rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy giáo, cô giáo và bạn
bè đồng nghiệp.
Xin trân trọng cảm ơn !
Học viên

Trần Quốc Hùng

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
1. Tính cấp thiết của Đề tài .........................................................................................1
2. Mục tiêu nghiên cứu................................................................................................4
3. Đối tượng và nội dung nghiên cứu..........................................................................4
4. Phạm vi nghiên cứu .................................................................................................5
5. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu .............................................................5
5.1. Cách tiếp cận ....................................................................................................5
5.2. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................6
6. Kết quả đạt được .....................................................................................................6
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN.....................................................................................7
1.1. Những nghiên cứu liên quan ở ngoài nước ..........................................................7
1.2. Những nghiên cứu liên quan trong nước..............................................................8
1.3. Tổng quan về vùng nghiên cứu ............................................................................9
1.3.1. Điều kiện tự nhiên, dân sinh, kinh tế - xã hội ...............................................9
1.3.1.1. Vị trí địa lý ..............................................................................................9
1.3.1.2. Đặc điểm địa hình, địa chất ..................................................................10
1.3.1.3. Điều kiện khí tượng, thủy văn công trình, sông ngòi ...........................12
1.3.1.4. Tình hình dân sinh, kinh tế - xã hội ......................................................22
1.3.2. Hiện trạng thuỷ lợi.......................................................................................24
1.4. Kết luận ..............................................................................................................27
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ......................................................................29
2.1. Tính toán xác định quá trình lưu lượng nước tràn qua đê ..................................29
2.1.1. Trường hợp không xảy ra vỡ đê ..................................................................29


2.1.2. Trường hợp xảy ra vỡ đê .............................................................................33
2.2. Xác định mực nước ngập lụt trong đồng............................................................34

2.2.1. Xây dựng đường đặc tính Z - F - V của khu chứa ......................................35
2.2.2. Tính toán dung tích ngập, cao trình ngập, diện tích vùng ngập ..................37
2.3. Xây dựng bản đồ ngập lụt cho khu vực nghiên cứu ..........................................40
2.3.1. Khái niệm về bản đồ ngập lụt......................................................................40
2.3.2. Các phương pháp xây dựng bản đồ ngập lụt ...............................................40
2.3.3. Xây dựng bản đồ ngập lụt kết hợp công cụ GIS .........................................41
CHƯƠNG 3: TÌNH HÌNH NGẬP LỤT, ĐÁNH GIÁ SƠ BỘ THIỆT HẠI VÀ
ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU ................................................................46
3.1. Xác định mức độ ngập lụt khu vực nghiên cứu .................................................46
3.1.1. Xây dựng đường đặc tính Z - F - V cho khu vực nghiên cứu .....................46
3.1.2. Xác định độ sâu ngập, dung tích ngập, diện tích ngập và thời gian ngập lụt
khu vực nghiên cứu ...............................................................................................47
3.1.3. Kiểm tra kết quả tính toán thông qua Storage Units (khu chứa) của phần
mềm SWMM .........................................................................................................52
3.1.3.1. Giới thiệu phần mềm SWMM ..............................................................52
3.1.3.2. Áp dụng cho bài toán đê Phúc Long Nhượng ......................................61
3.2. Xây dựng bản đồ ngập lụt và đánh giá sơ bộ mức độ thiệt hại ..........................66
3.3. Đề xuất các biện pháp giảm thiểu ......................................................................69
3.3.1. Giải pháp công trình ....................................................................................70
3.3.2. Giải pháp phi công trình ..............................................................................71
3.3.2.1. Đảm bảo sự an toàn của tuyến đê .........................................................71
3.3.2.2. Những biện pháp chủ động tự ứng phó nhằm giảm thiểu thiệt hại cho
nhân dân trong khu vực có nguy cơ bị ảnh hưởng.............................................73


3.3.2.3. Ứng phó khi có sự cố xảy ra .................................................................74
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................82
1. Kết luận .................................................................................................................82
2. Kiến nghị ...............................................................................................................83
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................84

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Vị trí công trình ...........................................................................................9
Hình 1.2: Vị trí cụ thể khu vực nghiên cứu...............................................................10
Hình 1.3(a,b,c): Hiện trạng tuyến đê Phúc Long Nhượng ........................................27
Hình 2.1: Sơ đồ minh họa lũ tràn đê .........................................................................29
Hình 2.2: Sơ đồ minh họa nước chảy qua tràn đỉnh rộng .........................................30
Hình 2.3: Mặt cắt dọc bờ đê tại khu vực nước tràn qua ............................................33
Hình 2.4: Sơ đồ xác định V, Z, F khu chứa ..............................................................39
Hình 3.1: Đường đặc tính diện tích Z-F khu vực nội đồng tuyến đê ........................47
Hình 3.2: Đường đặc tính thể tích Z-V khu vực nội đồng tuyến đê .........................47
Hình 3.3: Quá trình lưu lượng nước chảy qua đê ứng với trận lũ có tần suất P =
0.01%.........................................................................................................................51
Hình 3.4: Diễn biến mực nước ngập lụt khu vực trong đồng ứng với trận lũ có tần
suất P = 0.01%...........................................................................................................52
Hình 3.5: Sơ đồ mô phỏng mạng lưới tiêu thoát nước trong SWMM ......................60
Hình 3.6: Khai báo các ký hiệu, giá trị mặc định cho từng đối tượng ......................61
Hình 3.7: Khai báo các giá trị mặc định cho Map Options .......................................62
Hình 3.8: Sơ đồ mô phỏng bài toán nước tràn đê Phúc Long Nhượng.....................62
Hình 3.9: Nhập dữ liệu cho nút J1, J2, Out1, SU1 và links C1, C2, R1 ...................64
Hình 3.10: Kết quả diễn biến mực nước tại nút SU1 ................................................65
Hình 3.11: So sánh quá trình mực nước trong đồng tính theo 2 phương pháp .........65
Hình 3.12: Bản đồ ngập lụt khu vực nội đồng đê Phúc Long Nhượng ứng với mức
ngập lụt 3.58m ...........................................................................................................67
Hình 3.13: Bản đồ ngập lụt khu vực nội đồng đê Phúc Long Nhượng ứng với mức
ngập lụt 2.81m ...........................................................................................................68


Hình 3.14: Bản đồ ngập lụt khu vực nội đồng đê Phúc Long Nhượng ứng với mức

ngập lụt 2.18m ...........................................................................................................68
Hình 3.15: Mặt cắt ngang phương án cải tạo tuyến đê Phúc Long Nhượng .............70
Hình 3.16: Phương án xây nhà chống lũ cho người dân ...........................................71
Hình 3.17: Hướng dẫn hướng sơ tán khi xảy ra ngập lụt cho trận lũ có mực nước
ngập lụt 2.81m ...........................................................................................................77


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Tốc độ (m/s) gió trung bình nhiều năm và mạnh nhất (1961-2004) ........13
Bảng 1.2: Đặc trưng nhiệt độ các tháng mùa đông ở Hà Tĩnh (ºC) ..........................15
Bảng 1.3: Đặc trưng nhiệt độ các tháng mùa hè ở Hà Tĩnh (ºC) ..............................15
Bảng 1.4: Lượng mưa trung bình tháng và năm (mm) .............................................16
Bảng 1.5: Số cơn bão đổ bộ vào khu vực Nghệ An đến Quảng Bình .......................17
Bảng 1.6: Đặc trưng mực nước trạm Cẩm Nhượng ................................................18
Bảng 1.7: Đặc trưng biên độ triều tại Cửa Nhượng ..................................................20
Bảng 2.1: Xây dựng đường đặc tính Z - F -V khu chứa ...........................................36
Bảng 2.2: Xác định dung tích V, mực nước Z, diện tích mặt nước F của khu chứa 39
Bảng 3.1: Đặc tính quan hệ Z - F - V khu vực nội đồng đê Phúc Long Nhượng .....46
Bảng 3.2: Diễn biến ngập lụt khu vực trong đồng ứng với trận lũ có tần suất P =
0.01% (trường hợp không xảy ra vỡ đê) ...................................................................48
Bảng 3.3: Diễn biến ngập lụt khu vực trong đồng ứng với trận lũ có tần suất P =
0.01% (trường hợp xảy ra vỡ đê) ..............................................................................49
Bảng 3.4: Đánh giá sơ bộ mức độ ảnh hưởng do ngập lụt tại khu vực nội đồng đê
Phúc Long Nhượng ứng với các mực nước ngập lụt ................................................69


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
ATNĐ

Áp thấp nhiệt đới

BĐKH

Biến đổi khí hậu

GIS

Hệ thống thông tin địa lý

KTTV

Khí tượng thủy văn

UBND

Ủy ban nhân dân


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của Đề tài
Việt Nam là nước có khí hậu nhiệt đới gió mùa, hàng năm chịu ảnh hưởng
của nhiều thiên tai do thời tiết như các cơn bão nhiệt đới, hạn hán, lũ lụt. Mùa mưa
từ tháng 5 đến tháng 10 nóng và ẩm. Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 lạnh và khô.
Mùa mưa bão từ tháng 6 đến tháng 12. Hạn hán xảy ra trong các tháng khác nhau ở
các vùng khác nhau. Miền Bắc, cao nguyên Trung Bộ, và miền Nam từ tháng 11 đến
tháng 4; Bắc Trung Bộ, và Trung Bộ từ tháng 6 đến tháng 7; Nam Trung Bộ từ tháng
3 đến tháng 8.
Hà Tĩnh thuộc khu vực Bắc Trung Bộ có diện tích tự nhiên 602.564 ha, dân

số trên 1,28 triệu người; có địa hình phức tạp, phía Bắc giáp tỉnh Nghệ An, phía
Nam giáp tỉnh Quảng Bình, phía Tây giáp Lào, có núi non hiểm trở, phía Đông giáp
Biển Đông có bờ biển dài khoảng 137 km với 4 cửa sông. Hàng năm, Hà Tĩnh chịu
nhiều ảnh hưởng của thiên tai như: Mưa, bão, ngập lụt; lũ ống, lũ quét, sạt lở ở các
huyện miền núi; ngập lụt vùng ven biển, ngoài đê La Giang và ngập úng vùng nội
đồng Đức Thọ - Can Lộc, hạ du các hồ chứa Kẻ Gỗ, Sông Rác. Dọc theo bờ biển từ
Cửa Hội vào Đèo Ngang có 31 xã ven biển thuộc 5 huyện: Nghi Xuân, Lộc Hà,
Thạch Hà, Cẩm Xuyên, Kỳ Anh; có trên 4.000 tàu thuyền với hơn 35.000 hộ sống
bằng nghề nuôi trồng, khai thác và chế biến thủy sản, đây là những đối tượng thường
phải chịu nhiều rủi ro khi có bão, lũ lụt và ATNĐ xẩy ra.
Toàn tỉnh có 32 tuyến đê với chiều dài 318,7km, trong đó có 01 tuyến đê
sông cấp II (đê La Giang dài 19,2km); 31 tuyến đê sông cấp IV và cấp V với chiều
dài 297 km. Nhìn chung hệ thống đê điều mặt cắt còn nhỏ, cao trình thấp, khả năng
chống đỡ với thiên tai bão, lũ còn nhiêu bất cập. Hồ đập có tới 345 cái với tổng
dung tích 762 triệu m 3 và 48 đập dâng, trong đó có 2 hồ chứa lớn: Hồ Kẻ Gỗ 345
triệu m 3 , hồ Sông Rác 124,5 triệu m 3 ; có 7 hồ dung tích từ 10 - 20 triệu m 3 và trên


2

30 hồ có dung tích từ 1 - 10 triệu m 3 . Phần lớn các hồ, đập ở Hà Tĩnh được đầu tư
xây dựng từ những năm 1980 về trước hiện đang bị xuống cấp và hầu hết các hồ
chứa nước lớn chưa có tràn sự cố.
Cẩm Xuyên là huyện ven biển của tỉnh Hà Tĩnh, có tổng diện tích đất tự
nhiên 635,54 km 2 , dân số 151.834 người.
Phân bố địa hình gồm: miền núi và đồng bằng trong đó trên 60% diện tích là
đồi núi, đồng bằng hẹp, dốc nằm ven biển.
Cẩm Xuyên thường xuyên bị ảnh hưởng của bão, áp thấp nhiệt đới, lũ, nước
dâng, lốc xoáy và sự xâm nhập mặn…, hàng năm chịu thiệt hại lớn về người và tài
sản.

Đặc biệt, trong những năm gần đây thiệt hại do thiên tai gây ra tại các xã
vùng ven biển thuộc huyện Cẩm Xuyên rất lớn, trung bình mỗi năm thiệt hại hàng
chục tỷ đồng, ảnh hưởng lớn đến sự ổn định cuộc sống, sản xuất của nhân dân. Cụ
thể:
+ Bão, áp thấp nhiệt đới:
Bão và áp thấp nhiệt đới là hiện tượng thiên tai gây kinh hoàng cho người
dân ven biển thuộc xã Cẩm Nhượng, Cẩm Phúc và thị trấn Thiên Cầm huyện Cẩm
Xuyên. Trong những năm qua người dân vùng này thường xuyên bị ảnh hưởng trực
tiếp của 1÷3 cơn bão mạnh như: cơn bão số 4 năm 2000, cơn bão số 5, 6 và 7 năm
2005, cơn bão số 5, 6 và 9 năm 2006. Bão, áp thấp nhiệt đới gây mưa to, gió lớn làm
nước biển dâng cao tràn vào đất liền, gây thiệt hại nặng nề như: bão số 5, số 6 năm
2005 đã làm chết 3 người; ngập 230 hộ dân thuộc xã Cẩm Nhượng và Cẩm Lĩnh;
ngập úng hư hỏng 3000ha lúa hè thu; vỡ sạt lở đê, bờ sông khoảng 6000 m3 đất… đã
làm thiệt hại khoảng 10 tỷ đồng; các cơn bão số 5, số 6 và số 9 năm 2006 đã làm
thiệt hại về tài sản, nông nghiệp và thuỷ sản khoảng 2 tỷ đồng. Ngoài ra bão và áp
thấp nhiệt đới còn gây hư hỏng nhiều công trình cơ sở hạ tầng khác, gây ra dịch


3

bệnh, ô nhiễm môi trường…
+ Nước dâng:
Mỗi khi có bão, áp thấp nhiệt đới cộng với triều cường làm nước biển dâng
cao, xâm nhập sâu vào nội đồng tại những vị trí chưa có tuyến đê khép kín như: bão
số 5, số 6 năm 2005 làm nước biển dâng cao ngập hơn 3000ha lúa hè thu, vỡ hơn
15000m3 đất nuôi trồng thuỷ sản, làm hư hỏng các công trình giao thông thủy lợi
khác; bão số 6, số 7 năm 2006 làm nước biển dâng cao từ 2m đến 4m làm ngập
100ha lúa, 550ha hoa màu và làm vỡ 6200m 3 đất nuôi trồng thuỷ sản. Ngoài ra nước
dâng còn làm diện tích đất nhiễm mặn tăng nhanh, ảnh hưởng đến môi trường sống
của nhân dân.

+ Mưa lũ:
Hàng năm từ đầu tháng 8 đến tháng 11 thường có lượng mưa to và rất to ở
khu vực nghiên cứu gây ra hiện tượng úng ngập, sạt ở bờ, làm đổ cây, ngập nhà cửa,
ngập úng nhiều ha đất nông nghiệp, cây trồng, thuỷ sản gây thiệt hại lớn về tài sản
của nhân dân và làm giảm năng suất cây trồng. Cùng với hiện tượng ngập úng còn
phát sinh nhiều ổ dịch bệnh, gây ô nhiễm môi trường và các tác động xấu đến đời
sống xã hội của các xã: Cẩm Nhượng, Cẩm Phúc, Cẩm Long.
Tuyến đê Phúc - Long - Nhượng nằm ở bờ trái sông Gia Hội (đoạn đổ ra cửa
Nhượng hay còn gọi là sông Cửa Nhượng), đi qua các xã Cẩm Phúc, Cẩm Long,
Cẩm Nhượng (huyện Cẩm Xuyên, tỉnh Hà Tĩnh) dài khoảng 11,41 km. Đến tháng 3
năm 1997 toàn bộ tuyến đê đã được củng cố bằng nguồn vốn hỗ trợ của PAM trên
cơ sở đê bối trước đây. Sau 10 năm khai thác và sử dụng đến nay hầu hết trên toàn
tuyến đã xuống cấp, mái đê phía biển bị sạt lở, mất chân, các công trình dưới đê hầu
như bị lún, phần đắp áp trúc mang cống bị lún, sập, các tấm bê tông bề mặt bị nứt vỡ
gẫy, phần cơ khí đóng mở bị han rỉ và xô lệch. Nhìn chung đê và các công trình qua
đê điều bị xuống cấp.


4

Trước tình hình diễn biến phức tạp của thời tiết và sự xuống cấp của tuyến
đê Phúc Long Nhượng, trong khi đó tuyến đê lại thường xuyên chịu ảnh hưởng của
thủy triều, nước dâng do bão và nước lũ từ thượng nguồn sông dồn về, do vậy khi có
thiên tai xảy ra, nguy cơ nước lũ tràn đê là rất lớn và hậu quả để lại sẽ rất nghiêm
trọng.
Đê Phúc Long Nhượng có nhiệm vụ bảo vệ tính mạng và tài sản trực tiếp
cho 19728 người, 2471 ha đất của thị trấn Thiên Cầm, xã Cẩm Phúc, Cẩm Nhượng;
bảo vệ gián tiếp cho 12450 người, 1345 ha đất của thị trấn Cẩm Xuyên và xã Cẩm
Thăng. Nếu xảy ra hiện tượng nước lũ tràn qua đê thì thiệt hại về tài sản và số người
bị ảnh hưởng sẽ là rất lớn.

Tuy nhiên, từ trước tới nay ít có các nghiên cứu về diễn biến ngập lụt khu
vực nội đồng do nước lũ tràn qua đê để giúp đưa ra các phương án sơ tán và bảo vệ
tính mạng tài sản nhân dân, giảm thiểu thiệt hại. Vì vậy việc nghiên cứu ảnh hưởng
của ngập lụt do nước tràn qua đê và đề xuất giải pháp giảm thiểu là cần thiết.
2. Mục tiêu nghiên cứu
+ Tính toán dự báo vùng ảnh hưởng và diện tích vùng ngập lụt do nước tràn
đê.
+ Đề xuất biện pháp giảm thiểu thiệt hại của lũ lụt do nước tràn đê gây ra.
3. Đối tượng và nội dung nghiên cứu
+ Đối tượng nghiên cứu: Đê Phúc Long Nhượng và vùng bảo vệ của đê.
+ Nội dung nghiên cứu:
- Nghiên cứu tình trạng lũ lụt do nước tràn đê Phúc Long Nhượng.
- Nghiên cứu dự báo diễn biến mực nước vùng ảnh hưởng ngập lụt, diện tích
ngập lụt do nước tràn đê.
- Đánh giá sơ bộ ảnh hưởng của ngập lụt đến các ngành và đề xuất biện pháp
giảm thiểu.


5

4. Phạm vi nghiên cứu
- Vùng nghiên cứu: Bờ tả đê Phúc Long Nhượng.
- Luận văn tập trung nghiên cứu giải quyết bài toán ngập lụt ở vùng nghiên
cứu do nước tràn qua đê, không xét đến cơ chế vỡ đê và quá trình dòng chảy trong
khu vực nội đồng.
5. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
5.1. Cách tiếp cận
(1) Tiếp cận tổng hợp
Xem khu vực nghiên cứu là khu vực hạ lưu bị ảnh hưởng ngập lụt, và tầm
ảnh hưởng cấu thành hệ thống gồm: địa hình, địa chất, khí hậu, nước, hệ sinh thái,

con người, phương thức quản lý, khai thác… là các thành phần của hệ tương tác có
quan hệ ràng buộc, tác động lẫn nhau.
(2) Tiếp cận hệ kinh tế - sinh thái - môi trường
Mục tiêu cơ bản của việc xác định tính toán quá trình nước tràn đê là xác
định vùng ngập lụt, di dân, bảo đảm an toàn cho người và cơ sở vật chất vùng nghiên
cứu. Vấn đề lũ lụt sẽ tác động tới hệ sinh thái và môi trường. Vì vậy cách tiếp cận
này bảo đảm cho môi trường và sự phát triển bền vững.
(3) Tiếp cận tích hợp thông tin (ảnh viễn thám, bản đồ và hệ thống GIS)
Vùng nghiên cứu có cấu trúc địa hình phức tạp, hệ thống sông kênh nhiều,
điều kiện tự nhiên biến động. Do vậy để nắm bắt thông tin cập nhật về tài nguyên về
đất, nước phục vụ công tác nghiên cứu đòi hỏi phải thích hợp các thông tin như ảnh
vệ tinh; khai thác bản đồ chuyên ngành, bản đồ đẳng trị mưa… hệ thống thông tin
địa lý (GIS) và so sánh, đối chiếu với tài liệu khảo sát mặt đất.
(4) Tiếp cận kế thừa, phát triển các kết quả nghiên cứu và tiếp thu công nghệ
Sử dụng các công cụ tiên tiến để triển khai thực hiện đề tài như: Sử dụng các


6

phần mềm tính toán và các phần mềm ứng dụng khác để phục vụ công tác tính toán,
dự báo vùng bị ngập do nước tràn đê.
5.2. Phương pháp nghiên cứu
Luận văn sử dụng các phương pháp sau:
+ Phương pháp kế thừa: Luận văn kế thừa các tài liệu sẵn có của một số dự
án sữa chữa, nâng cấp đê trong khu vực.
+ Phương pháp thu thập tài liệu, số liệu: Tìm kiếm, thu thập các thông tin, số
liệu của khu vực nghiên cứu, các tài liệu của các nghiên cứu khoa học có trước để
làm cơ sở lý luận khoa học hay luận cứ chứng minh giả thiết hay tìm ra vấn đề cần
nghiên cứu…
+ Phương pháp phân tích, xử lý, đánh giá số liệu: Các dữ liệu, số liệu, thông

tin, tài liệu liên quan sau khi thu thập được tìm hiểu, phân tích, đánh giá, chọn lọc
theo nhiều cách khác nhau để xây dựng thành các luận cứ, luận điểm, bộ số liệu tính
toán phục vụ cho công tác nghiên cứu của luận văn.
+ Phương pháp sử dụng mô hình toán: Sử dụng các phần mềm chuyên
ngành, bảng tính để tính toán xác định quá trình lũ tràn đê, mực nước trong đồng và
diện tích ngập lụt.
6. Kết quả đạt được
Luận văn sẽ đạt được các kết quả chính sau:
(1) Xác định được quá trình mực nước tràn qua đê, mực nước trong đồng
vùng bờ tả đê Phúc Long Nhượng.
(2) Xác định được diện tích vùng ngập lụt do nước tràn qua đê Phúc Long
Nhượng.
(3) Đánh giá sơ bộ ảnh hưởng của lũ lụt do nước tràn đê đến một số ngành
như Nông nghiệp, Giao thông, Cơ sở hạ tầng cùng một số ngành khác và đề xuất các
giải pháp giảm thiểu.


7

Chương 1: TỔNG QUAN
1.1. Những nghiên cứu liên quan ở ngoài nước
Trên thế giới từ trước tới nay đã ghi nhận nhiều sự cố tràn đê, vỡ đê lớn nhỏ
khác nhau và cũng đã có những nghiên cứu về vấn đề này. Tuy nhiên những nghiên
cứu này chủ yếu đang đi phân tích quá trình vỡ đê và những yếu tố kỹ thuật xung
quanh sự cố tràn, vỡ đê nhưng chưa có nghiên cứu nào đi vào phân tích diễn biễn
ngập lụt, mức độ ảnh hưởng tới khu vực bảo vệ của đê sau khi sự cố tràn, vỡ đê xảy
ra. Cụ thể một số nghiên cứu như sau:
Năm 2006, S. Roger, J. Kongeter (Đức) và E. Busse (Hà Lan) trình bày
nghiên cứu về truyền sóng lũ khi vỡ đê: Xây dựng mô hình thực nghiệm để quan trắc
các thông số mực nước, vận tốc dòng chảy, hướng chảy của dòng nước sau một trận

vỡ đê giả định. Sau đó sử dụng các thông số quan trắc đó để kiểm tra lại kết quả tính
toán của phương pháp số RKDG và đánh giá khả năng sử dụng của phương pháp
này cho các bài toán vỡ đê.
Năm 2011, nhóm tác giả M. Zolghadr, M.R. Hashemi, S.M.A. Zomorodian
(Iran) trình bày nghiên cứu Đánh giá của mô hình Mike 21 trong mô phỏng vỡ đê,
đập: Xây dựng cơ sở lý thuyết và quá trình sử dụng mô hình Mike 21 mô phỏng cho
các trường hợp vỡ đê, đập. Áp dụng cho bài toán thực tế trên sông Helleh (Iran). Kết
quả tính toán của mô hình được so sánh với kết quả tính toán của 2 phương pháp số
khác là MacCormack và Gubutti. Nhận thấy quá trình Mike 21 mô phỏng vỡ đê cho
kết quả đáng tin cậy hơn vỡ đập và ở những trường hợp dòng chảy phức tạp, cần
phải dùng tới mô hình ba chiều để mô phỏng bài toán.
Năm 2011, nhóm tác giả F. Stilmant, B.J. Dewals, P. Archambeau, S.
Erpicum, M. Pirotton (Bỉ) và S. Roger (Đức) trình bày nghiên cứu Dòng chảy do vỡ
đê - Mô hình đơn giản: Các mô hình đơn giản hóa đã được phát triển trong khuôn
khổ của một mô hình thu nhỏ và với sự giúp đỡ của mô phỏng số được sử dụng để


8

xác định các đặc tính hữu ích của dòng chảy. Mô hình dựa trên nguyên lý bảo toàn
khối lượng và động lượng, áp dụng cùng với các điều kiện biên có liên quan như mặt
cắt dòng chảy, hướng dòng chảy. Sau khi xây dụng cơ sở lý thuyết, tiến hành tính
toán cho các trường hợp giả định và so sánh với các dữ liệu thực nghiệm.
1.2. Những nghiên cứu liên quan trong nước
Cũng tương tự như trên, ở trong nước hầu như chưa có nghiên cứu nào đề
cập đến việc tính toán quá trình ngập lụt và mức độ ảnh hưởng của khu vực trong đê
khi có tình huống tràn, vỡ đê xảy ra, chủ yếu là các nghiên cứu quá trình phân tích
bài toán vỡ đập:
Nghiên cứu ảnh hưởng tình huống vỡ đập hồ Kẻ Gỗ - Hà Tĩnh đến vùng hạ
du (PGS. TS Phạm Thị Hương Lan, PGS.TS Nguyễn Cảnh Thái, KS. Trần Ngọc

Huân): Hồ Kẻ Gỗ là một trong những hồ chứa lớn ở khu vực miền Trung, vùng hạ
lưu hồ là khu vực tập trung đông dân cư, khu kinh tế phát triển. Kết quả nghiên cứu
vỡ đập hồ Kẻ Gỗ giúp xác định chiều sâu, lưu tốc dòng chảy, phạm vi ảnh hưởng và
thời gian xuất hiện dòng lũ sinh ra do vỡ đập. Đó là những thông tin quan trọng giúp
các nhà quản lý có những biện pháp thích hợp để giảm tối đa các thiệt hại do sự cố
vỡ đập gây ra. Nghiên cứu này tập trung vào việc mô phỏng ngập lụt hạ du hồ Kẻ
Gỗ trong tình huống đập chính hồ Kẻ Gỗ bị vỡ.
Thời điểm tự vỡ an toàn cho đập tràn sự cố hồ Yên Lập (Ths Phạm Thị
Hương): Nghiên cứu trình bày kết quả tính toán xác định thời điểm tự vỡ tràn sự cố tràn kiểu đập đất tự vỡ - để đảm bảo an toàn cho đập chính của hồ chứa nước Yên
Lập, tỉnh Quảng Ninh. Với đập tràn sự cố kiểu đập đất tự vỡ, thời điểm vỡ đập trong
quá trình xả lũ sự cố là rất quan trọng vì nó ảnh hưởng đến an toàn của đập chính.
Nếu tràn sự cố vỡ trước thời điểm tính toán thì có thể dẫn đến lãng phí vì khi đó
chưa cần thiết phải gây vỡ đập tràn sự cố, đường tràn chính vẫn đủ năng lực tháo.
Nếu tràn vỡ sau thời điểm tính toán thì có thể dẫn đến khả năng nước tràn qua đập
chính gây mất an toàn cho đập. Vậy với các công trình có đập tràn sự cố kiểu đập đất


9

tự vỡ, cần xác định chính xác thời điểm tự vỡ an toàn của đập.
1.3. Tổng quan về vùng nghiên cứu
1.3.1. Điều kiện tự nhiên, dân sinh, kinh tế - xã hội
1.3.1.1. Vị trí địa lý
Tuyến đê Phúc Long Nhượng, thuộc thị trấn Thiên Cầm (xã Cẩm Long) và
các xã Cẩm Phúc, Cẩm Nhượng, huyện Cẩm Xuyên, tỉnh Hà Tĩnh. Khu vực nghiên
cứu nằm cách thành phố Hà Tĩnh khoảng 20km theo hướng Đông Nam.

Đê Phúc Long Nhượng

Hình 1.1: Vị trí công trình

Huyện Cẩm Xuyên, tỉnh Hà Tĩnh với tổng diện tích đất tự nhiên 635,54km 2
với 151.834 người, được giới hạn như sau:
+ Phía Bắc giáp huyện Thạch Hà và thành phố Hà Tĩnh.
+ Phía Đông giáp biển Đông.
+ Phía Tây giáp huyện Hương Khê.


10

+ Phớa Nam giỏp huyn K Anh.
Cẩm Nam

on ờ nghiờn cu

108

Huy

Cẩm Nhượng

Cẩm Long
CẩmThăng
ến

Cẩm Phúc

CẩmXuyên

Cg.Hói Thuyền
BT

62.4
10

Sg.K

20.3
BT 12
km 0
Cg.đập Làng

hô N

ác

BT

cống Muối Phú Hà
km 7+530

Cg. bảy Nàng
Cg. Hói Sóc(19-5)

Kè Mái Đê

km 5
cống Muối
Cg. ĐậpLỗ
Cg. Đập Trú

Kè Hoá Lộc

Hội

km 5

Cg.đồng Lộc
km 5
Cg.Trung Thắng
km 11+700

Kè Cẩm Trung

1

6

km 0

165

Kè Cẩm Trung
Cg.Lò Vôi
>

Cg.Sông Quèn
BT 11.7
10

134

301

Cg. Đập Vẹt

:

Cẩm Hà
30.6
BT 10

458

Cẩm Lĩnh

Cg.Trung Hoà

Cẩm Lộc

26.4
10

Cg.Đập Làng

Cẩm Hưng

Cg.Liên Thanh

km 6

km 5
Cg.Đuổi
SG. Gia

Cửa Nhượng

km 14+800
Cg.Phú Hà
km 10

Kè Mái Đê

km 0

Cg.Gon

5

544

Cg.Sắc Tảo
km 10
km 11

km 0
25.5
10

km 0

118

329

Kỳ xuân

Cg.Cửa Ngăn

Cẩm Trung

294

75.6
S 10
4(6

Hói Cữa
50.4
7

)N

BT 25.4
7

BT

kỳ Phong

49

Cẩm Lạc

Kh
e

Nư
ớc

Xen

Cẩm Minh

Cẩm Thịnh

30.4
BT 7
30.4
7

Bâm

8

e Sôn
g

25.6
7

213

Kỳ Bắc

2

22.10
BT 30

Kỳ Tiến

Kỳ Gi

Hỡnh 1.2: V trớ c th khu vc nghiờn cu
1.3.1.2. c im a hỡnh, a cht
a) c im a hỡnh
Cm Xuyờn l huyn ven bin ca tnh H Tnh, phõn b a hỡnh gm:
min nỳi v ng bng trong ú trờn 60% din tớch l i nỳi, ng bng hp, dc
nm ven bin.
Khu vc min nỳi gm 6 xó Cm Minh, Cm Lnh, Cm Sn, Cm Thnh,
Cm Quan v Cm M. Tng din tớch 392,13km 2 chim 61,7% din tớch ton
huyn. Khu vc ng bng gm th trn Cm Xuyờn, cỏc xó Cm Trung, Cm Lc,
Cm Lc, Cm H, Cm Hng, Cm Thch, Cm Du, Cm Thnh, Cm Vnh, Cm
Bỡnh, Cm Quang. Tng din tớch 197,98km 2 , chim 31,15%. Khu vc ven bin
gm 4 xó: Cm Ho, Cm Dng, Cm Long (th trn Thiờn Cm), Cm Nhng.
Tng din tớch 45,43km 2 , chim 7,15%. Khu vc ven bin a hỡnh thp, cú ni ch
mc +2,00, tng ng vi mc triu p=5%.
Tuyn ờ Phỳc - Long - Nhng: T K0+000 ngc v quc l 1A l min

11

đất cao, ảnh hưởng của thuỷ triều rất hạn chế, ít có khả năng tràn ngập của triều
cường, từ K0+000 đến K5+800 tuyến đê nằm trong vùng đất nền tương đối cao, là
loại đất sét nặng - sét ổn định có điều kiện phòng chống lũ tốt hơn thị trấn Thiên
Cầm và Cẩm Nhượng.
Đoạn đê Cẩm Long (thị trấn Thiên Cầm) và Cẩm Nhượng uốn khúc quanh
co, đi qua nhiều đoạn bờ làng, cắt qua các lạch nước cũ, cắt qua các khu vực có địa
hình thấp và nằm trong vùng địa mạo cửa sông cửa biển, nước sông sâu hơn và chịu
ảnh hưởng mạnh của triều cường, hướng gió đông nam khi có mưa bão. Vì đây là
vùng đất thấp nên muốn ngăn được triều cường thì đê phải đắp cao hơn và dễ mất ổn
định.
b) Đặc điểm địa chất
Đặc điểm địa chất công trình tuyến đê tương đối đơn giản, chủ yếu gồm 3
lớp. Lớp trên cùng là lớp đất đắp đê (đất á sét nặng màu xám), lớp thứ 2 là đất á sét
chứa ít hữu cơ đã phân huỷ trạng thái dẻo mềm; lớp dưới cùng là cát pha màu nâu
đen đến xám tro bão hoà nước. Một số đoạn trên tuyến đê Phúc Long Nhượng chỉ
gồm 2 lớp đất trong số 3 lớp đất trên. Lớp đất á sét nhẹ - vừa chứa cát, màu nâu đen,
dạng bùn, trạng thái dẻo mềm - dẻo chảy. Lớp bồi lắng lòng kênh, ao, hồ, ruộng
trũng…
Đất á sét nặng - sét màu nâu xám, nâu vàng, trạng thái cứng - dẻo cứng, kết
cấu chặt vừa. Lớp đắp thân đê ở nửa đầu đoạn đê Phúc - Long - Nhượng.
Đất á sét nhẹ - cát pha nặng màu xám sáng, nâu nhạt, kết cấu chặt vừa - kém
chặt. Lớp đắp thân đê ở nửa cuối đê Phúc - Long - Nhượng.
Đất á sét nặng - sét màu xám xanh nhạt, nâu đen chứa ít hữu cơ đã phân huỷ
hoàn toàn, trạng thái dẻo mềm. Nguồn gốc: trầm tích sông, biển hỗn hợp (amQIV).
Đất á sét nhẹ - cát pha, có nơi là cát màu xám sáng, kết cấu kém chặt, đất ẩm
ướt, bão hoà nước. Nguồn gốc: bồi tích (aQIV).

12

Kết quả khảo sát địa chất công trình tuyến đê bao gồm các lớp đất sau đây:
+ Lớp (1): Lớp đất bồi lắng lòng sông, đáy ao hồ, ruộng trũng hoặc cửa cống
tiêu, là loại á sét chứa cát, chứa hữu cơ đã phân huỷ, màu nâu đen, kém chặt, dẻo
chảy, dày trung bình 0,5 m.
+ Lớp (1a): Lớp đất đắp thân đê là loại á sét nặng, đất sét màu xám nâu, kết
cấu chặt vừa, trạng thái cứng, xuống dưới trạng thái dẻo cứng. Hầu hết thân đê Cẩm
Phúc đắp bằng loại đất này.
+ Lớp (1b): Lớp đất đắp thân đê là loại đất á sét nhẹ, cát pha, có chỗ là cát,
màu xám ghi, xám nâu nhạt, kém chặt, ẩm.
+ Lớp (2): Lớp đất sét, á sét nặng, màu nâu xám, nâu đen, có chỗ xám xanh,
chứa ít hữu cơ đã phân huỷ hoàn toàn, kết cấu chặt vừa, trạng thái dẻo mềm.
+ Lớp (3): Lớp đất á sét nhẹ, cát pha, nâu đen, xám tra, kém chặt, ẩm ướt
bão hoà nước, bề dày chưa xác định.
+ Lớp (4): Lớp cát sông, hạt mịn, màu xám tro, xám nâu, kém chặt, ẩm ướt.
Diện phân bố chủ yếu ở khu vực lòng sông, bãi bồi giữa sông, bề dày chưa xác định,
nguồn gốc trầm tích sông - biển hỗn hợp (amQIV).
1.3.1.3. Điều kiện khí tượng, thủy văn công trình, sông ngòi
a) Đặc điểm khí tượng
+ Gió:
Hà Tĩnh nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa nên có hai mùa gió chính: gió
mùa mùa đông và gió mùa mùa hạ. Do địa hình chi phối nên hướng gió không phản
ánh đúng cơ chế của hoàn lưu. Tuy nhiên, hướng gió thịnh hành vẫn biến đổi theo
mùa rõ rệt. Gió được xác định theo hai đại lượng: hướng gió (được xác định theo 8
hướng) và tốc độ gió (m/s).
- Hướng gió thịnh hành: Khu vực Hà Tĩnh, trên căn bản có 2 mùa gió chủ


13

yếu là thành phần Bắc (Tây Bắc, Bắc, Đông Bắc) về mùa Đông và thành phần Nam
(Nam, Tây Nam, Tây) về mùa Hè. Gió có thành phần Bắc là chính kéo dài từ tháng
11 năm trước đến tháng 3 năm sau; gió có thành phần Nam là chính kéo dài từ tháng
5 đến tháng 8. Tháng 4 và tháng 10 là các tháng chuyển tiếp, nên có sự tranh giành
ảnh hưởng của 2 hệ thống gió đó.
- Tốc độ gió: Tốc độ gió trung bình năm tại trạm khí tượng Hà Tĩnh là
1.5m/s. Tuy nhiên trong trường hợp ảnh hưởng của bão, áp thấp nhiệt đới, dông, lốc,
tố, gió mùa Đông Bắc, tốc độ gió tại Hà Tĩnh sẽ cao hơn giá trị trung bình trên hàng
chục lần. Trong vòng 44 năm (1961-2004), trên địa bàn Hà Tĩnh đo được tốc độ gió
lớn nhất là 54m/s hướng Đông Bắc (NE). Tốc độ gió lớn nhất thường xuất hiện vào
các tháng từ tháng 7 đến tháng 10 là các tháng chịu ảnh hưởng nhiều nhất của các
hình thế thời tiết như bão, áp thấp nhiệt đới, dông, lốc, tố, gió mùa Đông Bắc với
V max có thể lên tới 40m/s hoặc cao hơn, với hướng chủ đạo Tây Nam, Bắc và Tây
Bắc (Bảng 1.1).
Bảng 1.1: Tốc độ (m/s) gió trung bình nhiều năm và mạnh nhất (1961-2004)
Tháng
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Năm

Đặc trưng
Tốc độ (V tb )
1.5
1.3
1.2
1.3
1.4
1.4
1.6
1.3
1.3
1.7
1.7
1.6
1.5

Tốc độ (V max )
11
14
14
35
28
20
>40
40
40
40
18
20

40

Hướng
NE
N
W,NNW
NW
NE,E
S
SW
N,NW
N
W,WN,SE
N
NE
Nhiều hướng


14

Vùng Cửa Nhượng nằm ở ven biển, cho nên hoàn lưu đất biển và địa hình
ảnh hưởng đến tốc độ gió. Song, do tính trội của gió mùa, nên hoàn lưu đất biển
được thể gián tiếp: vào ban đêm phần lặng gió tăng lên đáng kể, tốc độ gió giảm và
tần suất hướng gió biển giảm so với ban ngày.
Thời gian không có gió (lặng gió) trong từng tháng cũng khác nhau, chiếm
từ 29 đến 43%, ít nhất là tháng 7, nhiều nhất là các tháng 9.
Tần suất xuất hiện tốc độ gió trên 40m/s (cấp gió 12) tại Hà Tĩnh là 5%, có
nghĩa là trung bình 20 năm trở lên khả năng xuất hiện gió đạt tốc độ trên 40m/s một
lần.
+ Nhiệt độ:

Nằm trong khu vực nhiệt đới được thừa hưởng một nguồn bức xạ mặt trời
dồi dào, lẽ ra chế độ nhiệt của Hà Tĩnh quanh năm nóng ẩm. Thế nhưng, do trong
mùa đông, dưới tác dụng của gió mùa Đông Bắc mang theo khối không khí lạnh từ
những vùng lục địa Đông Bắc tràn về, nên chế độ nhiệt ở đây bị phân hoá ra một
năm có hai mùa rõ rệt: Một mùa lạnh và một mùa nóng.
- Mùa đông: Tiêu chí để xác định mùa lạnh là nhiệt độ < 22ºC một cách ổn
định. Vùng ven biển Hà Tĩnh, mùa đông thường ngắn (105÷120 ngày), thường bắt
đầu vào 15/11 và kết thúc vào khoảng 06/3. Nguyên nhân là do Hà Tĩnh ở vĩ độ
thấp, nhận được nhiều nhiệt lượng mặt trời và quan trọng hơn là các khối không khí
lạnh về đến đây đã suy yếu nhiều và biến tính không còn lạnh như ở Bắc Bộ. Mặt
khác vùng ven biển có sự điều hoà giữa biển và đất liền (về mùa đông nước biển ấm
hơn đất liền). Nhiệt độ trung bình trong các tháng mùa lạnh và nhiệt độ tối thấp tuyệt
đối trong vòng 67 năm qua (1958-2004) dao động. Nguyên nhân chính dẫn đến vùng
Hà Tĩnh có rét đậm, rét hại và với nhiệt độ tối thấp tuyệt đối như vậy là do các đợt
không khí lạnh tràn về với cường độ mạnh.


15

Bảng 1.2: Đặc trưng nhiệt độ các tháng mùa đông ở Hà Tĩnh (ºC)
Tháng

11

12

1

2

3

Nhiệt độ TB

21.5

18.7

17.6

18.3

20.8

Nhiệt độ tối thấp TĐ

11.3

6.8

7.3

8.0

8.2

TB tối thấp TĐ

14.7

11.3

10.5

11.3

13.9

Đặc trưng

- Mùa hè: Tiêu chí để xác định mùa nóng là nhiệt độ ≥ 22ºC một cách ổn
định. Ở Hà Tĩnh mùa nóng thường bắt đầu vào khoảng 15/4 và kết thúc vào khoảng
06/10 ở vùng đồng bằng ven biển.
Nhiệt độ không khí trung bình các tháng mùa hè trong 67năm (1958-2004)
dao động như bảng sau:
Bảng 1.3: Đặc trưng nhiệt độ các tháng mùa hè ở Hà Tĩnh (ºC)
Tháng

4

5

6

7

8

9

10

Nhiệt độ TB

24.5

27.7

29.4

29.6

28.7

26.8

24.4

Nhiệt độ tối cao TĐ

39.9

40.2

40.1

39.9

40.5

38.0

35.2

TB tối cao TĐ

36.0

37.6

37.5

37.6

36.8

34.9

31.8

Đặc trưng

Nguyên nhân dẫn đến vùng Hà Tĩnh có nhiệt độ tối cao tuyệt đối như vậy là
do về mùa hè mặt đệm nhận được nhiều năng lượng bức xạ mặt trời và kết quả của
các đợt gió tây khô nóng thổi mạnh.
+ Mưa:
Hà Tĩnh là một trong những tỉnh có lượng mưa nhiều nhất ở nước ta. Lượng
mưa trung bình hàng năm trong toàn tỉnh trên 2000mm, vùng đồng bằng ven biển
trên 2700mm. Riêng khu vực Cẩm Nhượng và lưu vực sông Rác có tổng lượng mưa
trung bình năm nằm trong khoảng 2600÷2800mm. Năm ít mưa nhất có tổng lượng

mưa năm là 1634,2mm (năm 1941), năm có lượng mưa lớn đạt tới 4407,0mm (năm
1932).


16

Bảng 1.4: Lượng mưa trung bình tháng và năm (mm)
Trạm

Tháng

Hà Tĩnh

Cẩm Nhượng

Kỳ Anh

1

103.6

137.4

112.1

2

64.9

78.44

74.1

3

58.1

51.69

60.0

4

71.0

55.82

58.9

5

164.0

132.2

156.5

6

148.9

106.5

130.5

7

111.7

97.84

94.0

8

230.1

202.9

234.6

9

549.9

511.3

518.6

10

736.8

705.2

764.1

11

326.4

396.3

418.6

12

162.5

212.8

204.6

Năm

2728.1

2689

2826.5

+ Bão và áp thấp nhiệt đới:
Ở Hà Tĩnh thường xảy ra nhiều loại hình thời tiết đặc biệt như bão, áp thấp
nhiệt đới (ATNĐ).
Hàng năm trên thế giới có khoảng 80 cơn bão, uy hiếp 50 quốc gia, làm thiệt
hại khoảng 10 tỷ USD và giết chết vài chục ngàn sinh mệnh.
Trên biển Đông, hàng năm có khoảng 10 cơn bão hoạt động. Năm nhiều có
đến 18 cơn, năm ít thì chỉ có 3 cơn. Trong đó, có khoảng 40% cơn bão ở biển Đông
đổ bộ vào Việt Nam.
Đối với khu vực từ vĩ độ 17÷20ºN, tần suất trung bình hàng năm có khoảng
19% cơn bão, ATNĐ ảnh hưởng trực tiếp. Riêng khu vực Hà Tĩnh hàng năm có từ 13 cơn bão ảnh hưởng trực tiếp.