Tài liệu Nghiên cứu đánh giá tác động của các hồ chứa đến ngập lụt hạ lưu sông lam

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân. Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định. Tác giả luận văn Đinh Thị Hải Yến i LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian làm việc nghiêm túc, tác giả đã hoàn thành đề tài “Nghiên cứu đánh giá tác động của các hồ chứa đến ngập lụt hạ lưu sông Lam” theo đúng nội dung đề cương đăng ký. Để đạt được kết quả trên, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy, cô giáo Trường Đại học Thủy lợi nói chung, các thầy cô Khoa Thủy văn và Tài nguyên nước nói riêng đã dành thời gian, công sức giúp đỡ, hướng dẫn tôi hoàn thành đề tài nghiên cứu, đặc biệt là PGS.TS Nguyễn Hoàng Sơn, giáo viên trực tiếp hướng dẫn giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn này. Xin cảm ơn các anh, chị khóa 24V21 – Trường Đại học Thủy lợi, đặc biệt là gia đình đã giúp đỡ, tạo điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành đề tài nghiên cứu. Đề tài nghiên cứu sử dụng tài liệu thực tế và vận dụng tổng hợp các kiến thức đã học. Dù bản thân đã hết sức cố gắng nhưng do thời gian cũng như sự hạn chế trong trình độ nên đề tài nghiên cứu không thể tránh khỏi những thiếu sót. Để đề tài tiếp tục được hoàn thiện, tôi mong nhận được sự đóng góp từ các thầy, cô giáo và các anh, chị, bạn bè. Tôi xin chân thành cảm ơn! ii MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH ............................................................................................. v DANH MỤC BẢNG BIỂU ........................................................................................ vii DANH MỤC CÁC VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ ........................ viii MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC VÀ NGOÀI NƯỚC................ .............................................................................................................3 1.1 Tổng quan các nghiên cứu trên thế giới ............................................................. 3 1.2 Tổng quan các nghiên cứu trong nước ............................................................... 5 1.3 Tổng quan các nghiên cứu trên lưu vực sông ....................................................8 1.4 Tổng quan về khu vực nghiên cứu ...................................................................12 1.4.1 Vị trí địa lý ................................................................................................ 12 1.4.2 Đặc điểm địa hình ..................................................................................... 13 1.4.3 Đặc điểm khí tượng, thủy văn ...................................................................14 1.4.4 Đặc điểm kinh tế - xã hội trên lưu vực ...................................................... 21 1.5 Tình hình ngập lụt và hệ thống hồ chứa trên lưu vực ......................................22 1.5.1 Hệ thống hồ chứa và đập dâng trên lưu vực sông Cả ............................... 22 1.5.2 Tình hình lũ, ngập lụt và thiệt hại trên lưu vực sông ................................ 24 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU VẬN HÀNH HỒ CHỨA VÀ XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT HẠ DU HỒ CHỨA ..................................30 2.1 Cơ sở khoa học lựa chọn mô hình tính toán ngập lụt hạ du hồ chứa ...............30 2.2 Mô hình vận hành hồ chứa HEC – RESSIM ...................................................32 2.3 Mô hình MIKE FLOOD ..................................................................................33 2.4 Mô hình mưa dòng chảy MIKE – NAM .......................................................... 37 2.5 Mô hình thủy lực MIKE 11 (1D) .....................................................................40 2.6 Mô hình MIKE 21 Flow Model FM (2D)........................................................ 42 2.7 Nguyên lý và phương pháp sử dụng xây dựng bản đồ ngập lụt ...................... 44 CHƯƠNG 3 ĐÁNG GIÁ TÁC ĐỘNG HỒ CHỨA ĐẾN HẠ LƯU SÔNG LAM………….. ............................................................................................................47 3.1 Xây dựng mô hình vận hành hồ chứa HEC – RESSIM ...................................47 3.2 Thiết lập mạng lưới mô phỏng một chiều (MIKE 11) .....................................51 3.2.1 Sơ đồ mạng lưới và biên tính toán ............................................................ 51 3.2.2 Tính toán biên đầu vào (nhập lưu khu giữa – NAM) ................................ 53 3.2.3 Hiệu chỉnh và kiểm định bộ thông số NAM .............................................53 3.3 Thiết lập mô hình MIKE 21 (2D) ....................................................................56 3.3.1 Thiết lập miền tính, lưới và địa hình vùng nghiên cứu ............................. 56 3.3.2 3.3.3 Thiết lập hệ thống đê, đường giao thông trên miền tính ........................... 59 Kết nối mô hình một chiều và hai chiều (MIKE FLOOD) ....................... 60 iii 3.4 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình ....................................................................61 3.4.1 Kết quả hiệu chỉnh mô hình ......................................................................61 3.4.2 Kiểm định bộ thông số mô hình ................................................................ 64 3.5 Xây dựng các kịch bản mô phỏng vận hành hồ chứa ......................................67 3.6 Xây dựng bản đồ ngập lụt ứng với các kịch bản mô phỏng vận hành hồ chứa............................................................................................................................ 73 3.7 Đánh giá tác động của việc vận hành hồ chứa đến ngập lụt vùng hạ lưu sông Lam... ......................................................................................................................... 86 3.7.1 Đánh giá mực nước tại các trạm thủy văn hạ lưu sông Lam ....................86 3.7.2 Đánh giá ngập lụt vùng hạ lưu sông Lam .................................................88 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 94 DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ ........................................................... 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 97 PHỤ LỤC ...................................................................................................................100 iv DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Sơ đồ vị trí nghiên cứu lưu vực sông ............................................................. 13 Hình 1.2 Đặc điểm địa hình trên lưu vực sông .............................................................. 14 Hình 1.3 Vị trí một số hồ chứa trên lưu vực..................................................................23 Hình 2.1 Sơ đồ tổng ứng dụng các mô hình toán trong bài toán ...................................32 Hình 2.2 Các ứng dụng trong kết nối tiêu chuẩn ........................................................... 34 Hình 2.3 Một ứng dụng trong kết nối biên ....................................................................35 Hình 2.4 Một ví dụ trong kết nối công trình .................................................................35 Hình 2.5 Sơ đồ mô phỏng mô hình NAM .....................................................................38 Hình 2.6 Sơ đồ nguyên lý xây dựng bản đồ ngập lụt ...................................................45 Hình 3.1 Mạng lưới mô phỏng hệ thống hồ chứa trên lưu vực sông Cả - mô hình HEC-RESSIM ...............................................................................................................48 Hình 3.2 Hình ảnh thiết lập hồ Bản Vẽ trên HEC-RESSIM ........................................49 Hình 3.3 Hình ảnh thiết lập hồ Khe Bố trên HEC-RESSIM ........................................49 Hình 3.4 Hình ảnh thiết lập hồ Chi Khê trên HEC-RESSIM .......................................49 Hình 3.5 Hình ảnh chế độ vận hành hồ Khe Bố trên HEC-RESSIM ........................... 50 Hình 3.6 Hình ảnh chế độ vận hành hồ Khe Bố trên HEC-RESSIM ........................... 50 Hình 3.7 Mạng lưới mô phỏng mô hình MIKE 11 hệ thống sông Lam ........................ 51 Hình 3.8 Kết quả hiệu chỉnh mô hình NAM trạm Sơn Diệm trận lũ 9/1978 ................55 Hình 3.9 Kết quả hiệu chỉnh mô hình NAM trạm Sơn Diệm trận lũ 10/2010 ..............55 Hình 3.10 Kết quả kiểm định mô hình NAM trạm Sơn Diệm trận lũ 9/2013 ...............56 Hình 3.11 Phạm vị mô phỏng lưới hai chiều trên lưu vực sông Cả .............................. 57 Hình 3.12 Miền tính toán được mô phỏng trên MIKE 21FM .......................................58 Hình 3.13 Hình ảnh thiết lập lưới tính toán ...................................................................58 Hình 3.14 Hình ảnh thiết lập lưới tính toán (tiếp) ......................................................... 58 Hình 3.12 Hình ảnh thiết lập đê trên mô hình MIKE 21FM .........................................59 Hình 3.13 Danh sách hệ thống đê, điều được sử dụng và thiết lập trên MIKE 21 FM .59 Hình 3.17 Hình ảnh kết nối mô hình MIKE 11 và MIKE 21FM bằng mô hình MIKEFOOD ..................................................................................................................61 Hình 3.18 Hình ảnh tính toán sai số lần lượt tại trạm Nam Đàn và Hòa Duyệt trận lũ 10/12/2010 – 10/30/2010 ............................................................................................... 62 Hình 3.19 Kết quả hiệu chỉnh mô hình hai chiều trích tại trạm Nam Đàn trận lũ 10/12/2010 – 10/30/2010 ............................................................................................... 62 Hình 3.20 Kết quả hiệu chỉnh mô hình hai chiều trích tại trạm Hòa Duyệt trận lũ 10/12/2010 – 10/30/2010 ............................................................................................... 63 Hình 3.21 Kết quả kiểm định mô hình trạm Nam Đàn trận lũ 17/9/2013 – 26/9/2013 63 Hình 3.22 Kết quả hiệu chỉnh mô hình hai chiều trích tại trạm Linh Cảm trận lũ 17/9/2013 – 26/9/2013 ...................................................................................................64 Hình 3.23 Tính toán sai số lần lượt tại trạm Nam Đàn và Linh Cảm trận lũ 9/2013 ....64 Hình 3.24 Tính toán sai số lần lượt tại trạm Nam Đàn và Linh Cảm trận lũ 10/2013 ..65 v Hình 3.25 Kết quả kiểm định mô hình trạm Nam Đàn trận lũ 14/10/2013 – 23/10/2013 .......................................................................................................................................65 Hình 3.26 Kết quả kiểm định mô hình trạm Linh Cảm trận lũ 14/10/2013 – 23/10/2013 .......................................................................................................................................65 Hình 3.27 Tính toán sai số lần lượt tại trạm Nam Đàn và Hòa Duyệt trận lũ 10/2016 .66 Hình 3.28 Kết quả kiểm định mô hình trạm Nam Đàn trận lũ 10/2016 ........................ 66 Hình 3.29 Kết quả kiểm định mô hình trạm Hòa Duyệt trận lũ 10/2016 ...................... 67 Hình 3.30 Kết quả điều tiết hồ Bản Vẽ với tần suất lũ đến 1%.....................................68 Hình 3.31 Kết quả điều tiết hồ Khe Bố với tần suất lũ đến 1% ....................................68 Hình 3.32 Kết quả điều tiết hồ Chi Khê với tần suất lũ đến 1% ...................................69 Hình 3.33 Kết quả điều tiết hồ Bản Vẽ với tần suất lũ đến 0,5%..................................69 Hình 3.34 Kết quả điều tiết hồ Khe Bố với tần suất lũ đến 0,5% .................................69 Hình 3.35 Kết quả điều tiết hồ Chi Khê với tần suất lũ đến 0,5% ................................ 70 Hình 3.36 Kết quả điều tiết hồ Bản Vẽ với tần suất lũ đến 0,1%..................................70 Hình 3.37 Kết quả điều tiết hồ Khe Bố với tần suất lũ đến 0,1% .................................70 Hình 3.38 Kết quả điều tiết hồ Chi Khê với tần suất lũ đến 0,1% ................................ 71 Hình 3.39 Đường quá trình lũ đến trạm Dừa khi không có hồ và sau khi hồ điều tiết với tần suất lũ đến 1% ...................................................................................................71 Hình 3.40 Đường quá trình lũ đến trạm Dừa khi không có hồ và sau khi hồ điều tiết với tần suất lũ đến 0,5% ................................................................................................ 72 Hình 3.41 Đường quá trình lũ đến trạm Dừa khi không có hồ và sau khi hồ điều tiết với tần suất lũ đến 0,1% ................................................................................................ 72 Hình 3.42 Bản đồ ngập lụt hạ lưu sông Lam – trường hợp không cắt lũ, tần suất 1% .76 Hình 3.43 Bản đồ ngập lụt hạ lưu sông Lam – trường hợp cắt lũ ứng với tần suất 1% 77 Hình 3.44 Bản đồ ngập lụt hạ lưu sông Lam – trường hợp không cắt lũ, tần suất 0,5% .......................................................................................................................................80 Hình 3.45 Bản đồ ngập lụt hạ lưu sông Lam – trường hợp cắt lũ, tần suất 0,5% .........81 Hình 3.46 Bản đồ ngập lụt hạ lưu sông Lam – trường hợp không cắt lũ, tần suất 0,1% .......................................................................................................................................84 Hình 3.47 Bản đồ ngập lụt hạ lưu sông Lam – trường hợp cắt lũ ứng với tần suất 0,1% .......................................................................................................................................85 Hình 3.48 Đường quá trình mực nước tại trạm Nam Đàn khi cắt lũ và không cắt lũ với tần suất 1%..................................................................................................................... 87 Hình 3.49 Đường quá trình mực nước tại trạm Nam Đàn khi cắt lũ và không cắt lũ với tần suất 0,5%..................................................................................................................88 Hình 3.50 Đường quá trình mực nước tại trạm Nam Đàn khi cắt lũ và không cắt lũ với tần suất 0,1%..................................................................................................................88 vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Thông số các hồ chứa theo quy trình vận hành liên hồ chứa ......................... 23 Bảng 1.2 Thông số các hồ Bản Mồng trên sông Hiếu ...................................................24 Bảng 3.1 Mạng lưới sông sử dụng trong mô hình MIKE 11 ........................................52 Bảng 3.2 Kết nối mô hình NAM trong mô hình MIKE 11 ...........................................52 Bảng 3.3 Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình NAM trạm Sơn Diệm .................54 Bảng 3.4 Bảng liên kết trong mô hình MIKE FLOOD .................................................60 Bảng 3.5 Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình hai chiều trận lũ tháng 10/2010 ..62 Bảng 3.6 Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình hai chiều trận lũ tháng 9/2013 ....63 Bảng 3.7 Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình hai chiều trận lũ tháng 10/2013 ..64 Bảng 3.8 Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình hai chiều trận lũ tháng 10/2016 ..66 Bảng 3.9 Kết quả điều tiết HEC-RESSIM trích xuất tại trạm Dừa ............................... 73 Bảng 3.10 Bảng thống kê diện tích ngập với trường hợp không cắt lũ – tần suất lũ 1% .......................................................................................................................................73 Bảng 3.11 Bảng thống kê diện tích ngập với trường hợp cắt lũ – tần suất lũ 1% .........74 Bảng 3.12 Bảng thống kê diện tích ngập với trường hợp không cắt lũ - tần suất lũ 0,5% .......................................................................................................................................78 Bảng 3.13 Bảng thống kê diện tích ngập với trường hợp cắt lũ - tần suất lũ 0,5% ......79 Bảng 3.14 Bảng thống kê diện tích ngập với trường hợp không cắt lũ - tần suất lũ 0,1% .......................................................................................................................................82 Bảng 3.15 Bảng thống kê diện tích ngập với trường hợp cắt lũ – tần suất lũ 0,1% ......83 Bảng 3.16 Kết quả diễn toán dòng chảy mô hình hai chiều tại trạm Nam Đàn ............87 Bảng 3.17 Thống kê số lượng xã bị ngập hạ lưu sông Lam ..........................................89 Bảng 3.18 Kết quả đánh giá ngập lụt hạ lưu sông Lam với trường hợp cắt lũ và không cắt lũ ứng với tần suất 1% ............................................................................................. 90 Bảng 3.19 Kết quả đánh giá ngập lụt hạ lưu sông Lam với trường hợp cắt lũ và không cắt lũ ứng với tần suất 0,5% .......................................................................................... 91 Bảng 3.20 Kết quả đánh giá ngập lụt hạ lưu sông Lam với trường hợp cắt lũ và không cắt lũ ứng với tần suất 0,1% .......................................................................................... 92 vii DANH MỤC CÁC VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ ATNĐ: Áp thấp nhiệt đới DHI: Viện Thủy lực Đan Mạch GDP: Tổng sản phẩm nội địa GRDP: Tổng sản phẩm trên địa bàn MNDBT: Mực nước dâng bình thường MNC: Mực nước chết NASH: Nash–Sutcliffe UBND: Ủy ban nhân dân TX: Thị xã TP: Thành phố Wc: Dung tích chết Whi: Dung tích hữu ích Wplu: Dung tích phòng lũ Wtb: Dung tích toàn bộ viii MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của Đề tài Lưu vực sông Cả là một hệ thống sông lớn ở vùng Bắc Trung Bộ với tổng diện tích tự nhiên toàn lưu vực là 27.200 km2, trong đó phần diện tích trên đất Việt Nam là 17.730 km2. Sông Cả gồm nhiều nhánh sông nhỏ nhập lưu như sông Hiếu, sông Giăng, sông La (bao gồm Ngàn Phố - Ngàn Sâu). Mặc dù diện tích lưu vực lớn, nguồn nước khá dồi dào, nhưng phấn bố thiên lệch theo thời gian tập trung lớn vào các tháng mùa lũ dẫn đến mực nước sông dâng cao gây khó khăn cho công tác chống lũ và tiêu thoát nội đồng và tác động mạnh tới tiến trình phát triển kinh tế xã hội ở hạ du. Các hồ chứa đóng vai trò quan trọng trong việc cắt lũ ở vùng hạ du. Hiện nay khu vực miền Trung đã có và đang xây dựng thêm rất nhiều hồ chứa thủy điện, thủy lợi nhằm mục đích cấp nước, phát điện và phòng chống lũ. Thực tiễn, nếu xảy ra lũ lớn bất thường thì vùng hạ du sẽ ứng phó như thế nào để giảm thiểu ngập lụt do xả lũ từ các hồ chứa và mưa lớn gây ra. Vì vậy, việc đánh giá tác động của các hệ thống hồ chứa đến lũ lụt hạ du trong điều kiện khí hậu hiện nay là hết sức cần thiết. Do vậy, tác giả đã lựa chọn đề tài “Nghiên cứu đánh giá tác động của các hồ chứa đến ngập lụt hạ lưu sông Lam” với mong muốn nghiên cứu cơ sở khoa học về các tác động của hồ chứa nhằm nâng cao hiệu quả phòng lũ cho hạ du. 2. Mục tiêu nghiên cứu: Đưa ra tác động của hồ chứa đến hạ lưu sông Lam khi có lũ lớn xảy ra. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu: Lưu vực sông Cả nằm ở vùng Bắc Trung bộ có toạ độ địa lý: 18015' đến 20010'30'' vĩ độ Bắc; 103045'20'' đến 105015'20'' kinh độ Đông. Điểm sông Cả chảy vào đất Việt Nam tại Biên giới trên dòng Nậm mô có toạ độ: 19 024'59'' độ vĩ Bắc; 104004'12'' kinh độ Đông. Vùng hạ lưu sông Lam giới hạn bởi các huyện Đô Lương, Yên Thành, Diễn Châu, Thanh Chương, Anh Sơn, Hưng Nguyên, Nam Đàn, Nghi Lộc, TX. Cửa Lò, TP. Vinh (Nghệ An). Huyện Đức Thọ, Nghi Xuân, Can Lộc. Lộc Hà, TX. Hồng Lĩnh (Hà Tĩnh). 1 Có tọa độ địa lý: 18015’đến 1903’ vĩ độ Bắc, 104055’20” đến 105058’30” kinh độ. - Đối tượng nghiên cứu: Vận hành hồ chứa trên lưu vực sông Cả; Đánh giá tác động của các hồ chứa đến vùng hạ du hồ chứa. 4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu Phương pháp thống kê, thu thập số liệu, xử lí số liệu: Tiến hành thu thập số liệu, tài liệu liên quan đến đề tài nghiên cứu, tài liệu khu vực nghiên cứu lưu vực sông Cả. Các số liệu được thu thập bao gồm về địa hình, khí tượng, thủy văn, thủy lực phục vụ báo cáo tính toán, phân tích của bài báo cáo. Phương pháp thực hiện tham khảo tài liệu, thống kê các tài liệu thu thập được. Kiểm tra đánh giá, tổng hợp, cập nhật các số liệu thủy văn, địa hình, điều kiện tự nhiên,… Đồng thời xử lý các số liệu về lũ, điều kiện lưu vực sông, điều kiện dân sinh kinh tế. Từ kết quả thu thập số liệu, tài liệu tiến hành tổng hợp, phân tích, xử lý số liệu, tài liệu phục vụ đề tài nghiên cứu: Phương pháp mô hình toán: Ứng dựng mô hình toán để tính toán lũ trên lưu vực. Phương pháp kế thừa: Để kết quả nghiên cứu đề tài có tính khoa học và thực tiến tác giả đã nghiên cứu, tham khảo các kết quả, công trình đã được nghiên cứu trước đây của các tác giả khác từ đó rút kinh nghiệm và kế thừa một số sản phẩm. 2 CHƯƠNG 1 NGOÀI NƯỚC TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC VÀ 1.1 Tổng quan các nghiên cứu trên thế giới Những năm gần đây trên thế giới, nghiên cứu vận hành hồ chứa tập trung vào sử dụng công cụ mô hình toán, lý thuyết tối ưu nhằm tính toán vận hành hồ chứa theo thời gian thực, tính toán tối ưu vận hành hồ chứa phòng lũ, phát điện, cấp nước hạ du và các vấn đề liên quan. Tại các nước phát triển, hệ thống số liệu, tài liệu nền của các ngành dùng nước được xây dựng một cách đầy đủ và đồng bộ. Công tác quản lý tài nguyên nước cũng được thực hiện một cách hiệu quả và có sự đồng thuận cao giữa các ngành cũng như các mục tiêu vận hành. Tuy nhiên, dưới tác động của biến đổi khí hậu: bão, lũ lớn tăng cả tần số lẫn cượng độ cùng với mực nước biển dâng dẫn đến nguy cơ thoát lũ kém, kèm theo hệ thống phòng, chống lũ nhưng đê điều được xây dựng đã lâu chưa được nâng cấp hoàn chỉnh làm cho lũ lụt ngày càng xảy ra nghiêm trọng, thiệt hại càng tăng. Trước thực trạng đó, các quốc gia phát triển đã tập trung nghiên cứu các tác động do việc xả lũ từ các hồ chứa gây ra để phòng trường hợp thời tiết khí hậu cực đoan, từ đó đưa ra các phương án khả thi và tăng tính hiệu quả cao cho an toàn hồ chứa, lẫn hạ du. Long, N. L và nnk [12] đã nghiên cứu kết hợp mô hình mô phỏng và mô hình tối ưu để vận hành hồ Hòa Bình giải quyết xung đột chính giữa phòng lũ và phát điện ở giai đoạn cuối mùa lũ và đầu mùa kiệt. Tác giả đã sử dụng phần mềm MIKE 11 để mô phỏng hệ thống sông và hồ chứa kết hợp với các thuật toán tối ưu SCE (shuffled complexevolution) để tìm ra quỹ đạo tối ưu (pareto) khi xem xét cả hai ưu tiên giữa phòng lũ và phát điện. Kết quả đạt được cho thấy hoàn toàn có thể dùng mô hình mô phỏng để giải quyết vấn đề phòng lũ cho công trình và cho hạ du mà vẫn có thể duy trì mực nước cao ở cuối mùa lũ để đảm bảo hiệu ích cao trong phát điện ở mùa kiệt kế tiếp. Đồng thời nghiên cứu cũng cho thấy thuật toán tối ưu SCE là một công cụ hữu hiệu trong giải quyết các bài toán hệ thống phức tạp. Chang, L. C. và Chang, F. J [23] đã nghiên cứu áp dụng thuật toán tiến hóa (Evolution 3 Algorithm – NSGA-II) vào vận hành hệ thống hồ chứa gồm hồ Feitsui và Shihmen ở Đài Loan. Các tác giả đã mô phỏng và vận hành hệ thống hồ chứa theo thời đoạn ngày, sau đó tính toán các chỉ số thiếu hụt nước (shortage indices – SI) cho cả 2 hồ 16 trong một thời gian dài mô phỏng. Thuật toán NSGA-II đã được sử dụng để làm giảm chỉ số SI thông qua chiến lược phối hợp vận hành 2 hồ. Với 49 năm số liệu, các tác giả cho thấy hoàn toàn có thể tìm các chiến lược phối hợp vận hành tốt hơn nhiều so với thực tế vận hành trong 49 năm qua và giải tối ưu Pareto tìm được cho 2 hồ chính là giải kiến nghị cho việc vận hành phối hợp. Wei, C. C. and Hsu, N. S. [25] nghiên cứu áp dụng vận hành tối ưu với các quy tắc nhánh cây (treebased rules) cho hệ thống hồ chứa đa mục tiêu phòng lũ với thời gian thực bằng việc tích hợp vào hệ thống mô hình dự báo thủy văn. Phương pháp này đã được áp dụng cho hệ thống hồ chứa trên sông Tanshui ở Đài Loan. Kết quả vận hành thử nghiệm cho các trận mưa lũ lịch sử năm 2004 (trận Aere, Haima và Neck-ten) cho thấy phương pháp này có kết quả tốt nhơn nhiều đảm bảo cắt được đỉnh lũ theo yêu cầu của các điểm kiểm soát ở hạ lưu mà vẫn đảm bảo yêu cầu tích nước ở cuối mùa lũ ở các hồ chứa. Knebla, M. R. và nnk (2005) [24] đã xây dựng một mô hình dự báo lũ cho lưu vực sông San Antonio (diện tích khoảng 10.000 km2) ở Bang Texas, Hoa Kỳ. Mô hình dự báo lũ này thực chất là sự kết hợp giữa mô hình thủy văn, thủy lực HEC – HMS, HEC – RAS và mô hình dự báo mưa bằng radar NEXRAD với sự trợ giúp của công cụ GIS có tên “Map to Map” sử dụng phần mở rộng ArcHydro trong ArcGIS cho khu vực nghiên cứu. Mô hình HEC – HMS trong nghiên cứu này là mô hình thông số phân bố (sử dụng lựa chọn lũ đơn vị ModClark) với ô lưới 4 km x 4 km tương ứng với độ phân giải của mưa lưới từ mô hình dự báo mưa bằng radar NEXRAD. Công cụ “Map to Map” được sử dụng để xây dựng các bản đồ đất, thảm phủ dạng lưới làm đầu vào cho HEC – HMS. Mô hình kết hợp này đã được hiệu chỉnh với lưu lượng thực đo tại 12 trạm thủy văn trong lưu vực và được kiểm định với thông tin từ ảnh vệ tinh Landsat TM để đảm bảo độ tin cậy. Công cụ GIS được sử dụng để xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ ngập lụt. Nghiên cứu đã thử nghiệm dự báo cho trận lũ lớn mùa hè năm 2002 và kết quả đạt được là khá tốt. Mô hình kết hợp này đã mở ra triển vọng cho việc dự báo lũ 4 với phạm vi vùng và có thể áp dụng cho nhiều vùng khác nhau ở Hoa Kỳ. 1.2 Tổng quan các nghiên cứu trong nước Các hồ chứa thượng nguồn đã có những ảnh hưởng không nhỏ đến chế độ lũ và ngập lụt hạ du các lưu vực sông. Nếu có chế độ vận hành hợp lý các hồ chứa sẽ có tác động tích cực đến hạ du mà vẫn đảm bảo được mục tiêu phát điện, an toàn hồ chứa, phòng lũ cho hạ du. Vì vậy, việc đánh giá tác động của hệ thống hồ chứa đến lũ lụt hạ do trong điều kiện biến đổi khí hậu là hết sức cần thiết. Nguyễn Tiền Giang và nnk [13] đã đánh giá ảnh hưởng của hệ thống hồ chứa và biến đổi khí hậu tới quá trình lũ tại hạ du lưu vực sông Bến Hải – Thạch Hãn sử dụng bộ mô hình mô phỏng bao gồm mô đun mưa rào – dòng chảy, diễn toán lũ trong kênh, và diễn toán lũ qua hồ chứa, đập dâng. Từ các kết quả từ các kịch bản mà nghiên cứu đã chọn co thầy tác dụng cắt lũ của các hồ chứa thủy điện, thủy lợi đã lựa chọn đưa vào kịch bản vận hành là đáng kể. Tác động của điều tiết hồ chứa tới đặc trưng dòng chảy lũ mạnh mẽ hơn so với biến đổi khí hậu. Khi có sự tham gia của vận hành hồ chứa, quá trình lưu lượng sau hồ bị điều tiết bởi quy trình vận hành hồ chứa. Lưu lượng xả phụ thuộc vào mực nước trong hồ. Do vậy, với kịch bản không có hồ thì lũ có đỉnh cao hơn và xuất hiện sớm hơn đối với kịch bản có hồ, dòng chảy về hồ bị giữ lại và được xả theo quy trình vận hành hồ chứa. Đối với các hồ chứa thủy lợi có dung tích và diện tích khống chế nhỏ thì lưu lượng khống chế phòng lũ đáng kể so với tổng lượng dòng chảy lũ của cả lưu vực. Kết quả nghiên cứu cho thấy việc đánh giá ảnh hưởng của hồ chứa đến dòng chảy hạ lưu là rất cần thiết. Cao Đình Huy, Lê Hùng [1] “Nghiên cứu hiệu quả cắt giảm lũ hạ du của hệ thống hồ chứa thủy điện trên sông Ba” đã tính toán hai nội dung: Từ dòng chảy lũ đến hồ tiến hành vận hành điều tiết hồ và diễn toán lũ phía thượng lưu theo các phương án sau đó và tính toán ngập lụt phía hạ lưu với công cụ tính toán mô phỏng tương ứng theo hai mô hình là: Mô hình HEC-Ressim để vận hành điều tiết hồ chứa và diễn toán lũ thượng lưu; Mô hình được thiết lập điều hành hệ thống 3 hồ chứa lớn trên lưu vực sông Ba là Krông Hnăng, sông Hinh và sông Ba Hạ, các kết quả điều tiết xả lũ tại sông Ba Hạ và sông Hình làm đầu vào cho mô hình thủy lực MIKE FLOOD (DHI). Nghiên cứu mô phỏng điều tiết hồ với 2 phương án: Phương án 1 điều tiết các hồ chứa với 5 mực nước hồ ban đầu là mực nước trước lũ, sau đó hạ mực nước hồ xuống mực nước đón lũ theo Quy trình liên hồ chứa của chính phủ; Phương án 2 là điều tiết giữ nguyên mực nước hồ bằng mực nước trước theo Quy trình liên hồ chứa của chính phủ, không hạ mực nước hồ xuống đón lũ. Kết quả nghiên cứu đề xuất chế độ vận hành hệ thống hồ chứa thượng nguồn lưu vực sông Ba cho 2 phương án: Phương án theo quy trình liên hồ của chính phủ, tạo dung tích đón lũ và phương án giữ nguyên mực nước đón lũ, ta thấy việc tạo dung tích đón lũ tuy có hiệu quả cắt đỉnh lũ so với phương án giữ nguyên mực nước đón trước khoảng 5%; tuy nhiên việc cắt lũ không hiệu quả sẽ làm thiệt hại sản lượng điện năng của các nhà máy thủy điện. Đề xuất hai nhóm kịch bản nêu trên, có thể thấy được mức độ phòng lũ của hệ thống hồ chứa sông Ba là không lớn. Sự khác nhau giữa kịch bản tạo dung tích đón lũ và giữ nguyên mực nước trước lũ là không đáng kể, trong khi việc vận hành để tạo dung tích đón lũ sẽ gặp nhiều khó khăn cho người điều hành vì khả năng dự báo lũ hiện nay của các con sông Miền Trung nói chung và sông Ba nói riêng có độ chính xác thấp, thời gian dự báo không dài. Tô Thúy Nga [15] “Nghiên cứu vận hành hệ thống hồ chứa lớn trên lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn phục vụ phòng chống lũ” với cơ sở đề xuất phương án vận hành xả lũ dựa trên khả năng mô phỏng cảnh báo, dự báo lũ khi có thông tin, dự báo mưa từ trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Quốc gia. Với thời gian dự báo mưa khoảng 3 ngày sẽ nhận định khả năng gây lũ từ đó vận hành hồ xả nước đón lũ. Điều này cho phép các hồ chứa vẫn có thể tích nước cao hơn mực nước trước lũ thậm chí có thể tới mực nước dâng bình thường. Nghiên cứu đã xây dựng mô hình MOPHONG-LU trên cơ sở tích hợp các mô hình mưa – dòng chảy, mô hình vận hành hồ chứa và diễn toán lũ trong sông cho phép mô phỏng, cảnh báo, dự báo lũ đến các nút hồ chứa và các nút sông. Kết quả nghiên cứu cho thấy việc cảnh báo, sự báo mưa có thể xả lũ trước 60h kéo dài thời gian xả lũ hạ mực nước hồ xuống mực nước trước lũ sau đó tủy quy mô trận lũ dự báo tiếp theo mà tiến hành hạ tiếp mực nước xuống mực nước đón lũ. Điều này vẫn đảm bảo hiệu quả cắt lũ hạ du mà không ảnh hưởng nhiệm vụ phát điện và khả năng tích nước đầy hồ và cuối mùa lũ. Nguyễn Thế Toàn và Phạm Thị Hương Lan [14] đề tài “Xây dựng bản đồ ngập lụt 6 theo các kịch bản chống lũ trên lưu vực sông Hoàng Long” sử dụng mô hình MIKE Flood kết hợp mô hình thủy lực một chiều mô phỏng hệ thống sông Hồng – Đáy – Hoàng Long với mô hình thủy lực hai chiều mô tả ngập lụt vùng bãi; ArcGis để xây dựng bản đồ ngập lụt với 2 giải pháp quyết định trong quy hoạch phòng chống lũ sông Hoàng Long: phân lũ vào Đầm Cút với lưu lượng 208 m3/s mục đích chuyển bớt một phần lũ từ sông Hoàng Long sang sông Đáy; phân lũ qua tràn Lạc Khoái với lưu lượng 303 m3/s để chuyển một phần lũ trên dòng chính Hoàng Long vào khu chậm lũ Lạc Khoái sau đó thoát dần qua sông Bến Đang ra biển. Kết quả nghiên cứu xác định được diện tích ngập với độ sâu ngập giúp cho công tác phòng chống lụt bão có tính chủ động, ứng phó trong trường hợp xảy ra lũ vượt thiết kế. Dương Quốc Huy, và nnk [5] nghiên cứu “Ứng dụng mô hình toán xây dựng bản đồ ngập lụt hạ du lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn” sử dụng bộ phần mềm MIKE phục vụ việc mô phỏng. Trong đó, mô hình MIKE – UHM được sử dụng cho diễn toán mưa rào – dòng chảy tại các tiểu lưu vực, các hồ chứa. Các giá trị tính toán được sử dụng làm đầu vào cho mô hình vận hành hồ chứa, diễn toán dòng chảy lũ trong sông (MIKE 11) và tính toán các mức độ ngập lụt khác nhau trong vùng đồng bằng của lưu vực (MIKE 21). Các kịch bản tính toán được xác định với tần suất mưa, lũ 1% và 5% cho kết quả diện tích ngập lớn nhất lần lượt là 529,7 km2, 494,1 km2 và phân theo từng cấp độ ngập khác nhau. Kết quả nghiên cứu sẽ phuc vụ trực tiếp cho công tác cảnh báo, phòng tránh thiên tai lũ lụt. Bên cạnh đó, bản đồ ngập lụt còn là cơ sở quan trọng trong việc đánh giá ảnh hưởng, đề xuất giải pháp giảm thiểu, quy hoạch hạ tầng phòng chống lũ hiệu quả. Trần Kim Châu và Nguyễn Tuấn Anh [16] “Ứng dụng mô hình thủy lực một và hai chiều kết hợp để xây dựng bản đồ ngập lụt hạ du hồ chứa Thác Chuối, Quảng Bình” xây dựng bản đồ ngập lụt trong hai trường hợp vỡ đập và xả lũ. Phạm vi tính toán của nghiên cứu được xác định từ hạ lưu hồ Thác Chuối ra đến biển. Đề tài sử dụng công thức kinh nghiệp Froehlich (1995, 2008) xác định các thông số vết vỡ, quá trình xả lũ xuống hạ du được nghiên cứu xác định thông qua quá trình điều tiết hồ chứa, còn đường quá trình dòng chảy lũ do vỡ đập được tính toán dựa vào các thông số vết vỡ đã được xác định. Nghiên cứu sử dụng mô hình thủy văn HEC-HMS để mô phỏng biên 7 tiểu lưu vực làm biên đầu vào cho mô hình thủy lực một chiều HEC-RAS. Sử dụng số liệu địa hình 1:10.000 mô phỏng các ô chứa trong mô hình hai chiều HEC-RAS để tính toán và mô phỏng. Kết quả xác định được phạm vi ngập cũng như thời gian và cấp độ ngập cho thấy mô hình 1&2 chiều kết hợp là công cụ thích hợp để mô phỏng ngập lụt cho khu vực có địa hình phức tạp, đưa ra kết quả trực quan về mô phỏng vỡ đập và xả lũ. Công ty tư vấn điện 1 (PECC1), “Điều chỉnh Quy trình vận hành liên hồ chứa Sơn La, Hòa Bình, Thác Bà và Tuyên Quang trong mùa lũ hàng năm” [2] đã nghiên cứu đề xuất một số hiệu chỉnh quy trình vận hành hệ thống hồ chứa trên sông Hồng theo Quyết định 198/2001/QĐ-TTg. Đề án đã ứng dụng mô hình MIKE 11 để mô phỏng lũ cho hệ thống sông Hồng, sử dụng mô hình lũ PMF và lũ chu kỳ lặp lại 500 băn tại Sơn Tây tính toán điều chỉnh nâng cao mực nước trước lũ cho hồ chứa Sơn La. Thực tế đã được Quyết định 1622/2015/QĐ-TTg quy định quy trình vận hành liên hồ chứa trên lưu vực sông Hồng đã nâng mực nước trước lũ của hồ chứa Sơn La trong thời kỳ lũ chính vụ từ 194 m lên 197,3 m. Kết quả nghiên cứu trong thời kỳ lũ chính vụ, khi không có lũ lớn, mực nước hồ Sơn La và hồ Hòa Bình duy trì ở ngưỡng cao hơn mực nước trước lũ (vận hành theo khung tham chiếu phụ thuộc vào mực nước Hà Nội), khi dự báo có lũ lớn xảy ra sẽ tiến hành hạ mực nước hồ Sơn La và Hòa Bình về mực nước trước lũ để sẵn sàng điều tiết, chống lũ thiết kế 500 năm tại Sơn Tây cho hạ du. Tuy nhiên, đề án chỉ dừng lại điều chỉnh khoản 6 của quy trình 198, chưa đề cập đến vấn đề vận hành hồ chứa trong thời kỳ lũ muộn khi xảy ra lũ bất thường. 1.3 Tổng quan các nghiên cứu trên lưu vực sông Cat, V. M và nnk [22] đã nghiên cứu xây dựng công nghệ dự báo lũ trung hạn cho lưu vực sông Cả (Lào – Việt Nam) đã xây dựng công nghệ dự báo mưa trung hạn sử dụng mô hình BOLAM và MOLOCH do đối tác Italia chuyển giao cho lưu vực sông Cả (bao gồm cả diện tích bên Lào). Mô hình BOLAM phiên bản mới với mã nguồn song song hóa đã được nghiên cứu và chạy thử nghiệm dự báo định lượng mưa lớn trên khu vực lưu vực sông Cả trong 3 mùa lũ 2009 - 2011 với số liệu đầu vào từ mô hình toàn cầu GFS (độ phân giải 0,5 độ) tại Trung tâm Dự báo khí tượng thủy văn Trung ương. Các kết quả đánh giá kỹ năng dự báo mưa lớn cho thấy mô hình BoLAM có khả năng 8 mô phỏng tương đối tốt các đợt mưa lớn ở lưu vực sông Cả, song dự báo định lượng mưa từ mô hình BoLAM có sai số hệ thống âm, đặc biệt đối với những đợt mưa do kết hợp của nhiều hình thế động lực phi thủy tĩnh gây nên. Điều này có thể do nguyên nhân từ hạn chế động lực học thủy tĩnh của mô hình BoLAM. Xây dựng công nghệ dự báo lũ cho hệ thống sông Cả với việc xây dựng và kết nối các mô hình dự báo lũ đến các hồ chứa (HEC-HMS, EANN, DIMOSHONG) với mô hình điều hành hệ thống hồ chứa (HEC-RESSIM) và với các mô hình diễn toán dòng chảy theo cả phương pháp thủy văn và thủy lực (HEC-RESSIM, HEC-RAS) để có thể tiến hành dự báo thủy văn cho tất cả các trạm trên hệ thống sông Cả trong trường hợp có sự điều tiết và không có sự điều tiết của các hồ chứa phòng lũ. Xây dựng và mô phỏng mô hình điều hành hệ thống hồ chứa phòng lũ cho lưu vực sông Cả (5 hồ) và đề xuất quy tắc vận hành trong các thời kỳ lũ khác nhau. Mô hình điều hành hệ thống hồ chứa được xây dựng dựa trên sự kết hợp giữa mô hình mô phỏng HEC-HMS, HEC-RESSIM và mô hình điều khiển với các lệnh điều khiển được viết và tích hợp trong hệ thống, rất thuận tiện cho việc điều hành tác nghiệp. Công 198 cụ điều hành trên đã được chuyển giao, hướng dẫn sử dụng cho Đài khí tượng thủy văn Bắc trung bộ và hy vọng khi các hồ đi vào vận hành sẽ là công cụ đắc lực điều tiết dòng chảy lũ và giảm thiểu tình trạng ngập úng cho hạ lưu. Đề tài đã lập chương trình tích hợp giữa các mô đun dự báo mưa, dự báo lũ, điều hành hệ thống hồ chứa phòng lũ. Chương trình tích hợp này có giao diện thuận tiện, dễ dùng, được quản lý trong một cơ sở dữ liệu chung của đề tài HEC-DSS, vì vậy có tính liên thông cao. Số liệu đo đạc từ trạm tự động được cập nhật trực tiếp vào cơ sở dữ liệu, nên việc điều hành hệ thống hồ chứa và dự báo lũ theo thời gian thực là hoàn toàn có thể thực hiện được vì mô hình điều hành hồ chứa khi hoạt động luôn lấy biến mực nước tại Nam Đàn là biến trạng thái khi điều khiển hệ thống. Hoàng Thanh Tùng, và nnk [10] “Nghiên cứu cơ sở khoa học vận hành hệ thống hồ chứa phòng lũ cho lưu vực sông Cả” đã thiết lập các quy tắc vận hành cho từng vùng dung tích, các quy tắc kiểm soát lưu lượng dưới hạ lưu (bằng việc thiết lập và tích hợp các lệnh điều khiển vào trong phần mềm HEC-RESSIM), kết nối giữa dự báo dòng chảy với vận hành hệ thống liên hồ chứa, nghiên cứu đã thử nghiệm phối hợp vận 9 hành các hồ chứa phòng lũ cho lưu vực sông Cả ứng với các kịch bản lũ, các trận lũ lịch sử, từ đồ thiết lập cơ sở khoa học cho việc vận hành phối hợp hệ thống liên hồ chứa. Nghiên cứu sử dụng mô hình HEC trong đó HEC-RESSIM mô phỏng hệ thống các hồ chứa, đoạn sông, các công trình đầy mối của hồ chứa, bên cạnh đó nghiên cứu tiến hành tích hợp mô hình dự báo mưa, lũ với mô hình hệ thống liên hồ chứa theo thời gian thực, là phương pháp mà các nước phát triển trên thế giới đang thực hiện. Kết quả nghiên cứu về dòng chảy lũ trên lưu vực sông Cả cho thấy thời gian xuất hiện lũ lớn trên các khu vực thượng nguồn sông Cả, sông Hiếu, và phần trung và hạ du sông Cả là lệch nhau. Đây là điều kiện thuận lợi khi phối hợp vận hành các hồ chứa phòng lũ cho hạ du: - Những trận lũ lớn ở thượng nguồn không gặp mưa lớn ở hạ du thì nước lũ ở hạ du sông Cả không lớn. - Lũ xảy ra vào tháng 7, 8 thường không nguy hiểm cho vùng hạ du phần vì các tháng này bão chưa hoạt động mạnh ở phần lưu vực. - Lũ lớn ở các lưu vực sông nhánh lớn của sông Cả không xuất hiện cùng thời gian với lũ lớn ở thượng nguồn của dòng chính sông Cả cho nên chưa xuất hiện tổ hợp lũ bất lợi cho hạ du. Bên sông Hiếu lũ lớn nhất thường xuất hiện vào tháng 10 trong khi đó lũ lởn ở thượng nguồn sông Cả lại xuất hiện vào tháng 8. - Số liệu quan trắc từ năm 1960 – 2008 cũng chưa thấy lũ đặc biệt lớn ở thượng nguồn gặp lũ khu giữa lớn. - Bảng Nhận dạng hình thế thời tiết gây mưa lớn trên lưu vực sông Cả. Bảng nhận dạng này được dùng để hiệu chỉnh giá trị dự báo mưa từ các mô hình dự báo số trị như BOLAM, MR5, HRM,... từ đó đưa vào mô hình dự báo dòng chảy hoặc sơ bổ ước tỉnh tổng lượng lũ vào từng hồ chứa. - Kết quả mô phỏng mô hình tính toán thủy văn tính toán và dự báo dòng chảy đến các hồ chứa, Bộ thông số tìm được của mô hình cho các lưu vực bộ phận sẽ được sử dụng 10 để tính toán dòng chảy đến hồ khi có các giá trị mưa dự báo. - Kết quả mô phỏng hệ thống liên hồ chứa trên lưu vực sông Cả bao gồm các quy tắc vận hành cho từng vùng dung tích, các quy tắc kiểm soát lưu lượng dưới hạ lưu bằng các lệnh điều khiển đã được tích hợp vào hệ thống. Các lệnh điều khiển được tích hợp vào hệ thống được viết dựa trên những quy tắc. Nghiên cứu đã tiến hành kết hợp mô hình mô phỏng với mô hình điều khiển hệ thống để xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống liên hồ chứa sông Cả, đã tiến hành tích hợp mô hình dự báo mưa, lũ với mô hình vận hành hồ chứa, tiến hành vận hành thử nghiệm cho các kịch bản dòng chảy lũ khác nhau đến các hồ chứa, từ đó xây dựng cơ sở khoa học vận hành hệ thống liên hồ chứa phòng lũ cho lưu vực sông Cả. Bên cạnh đó, với sự tích hợp mô hình dự báo mưa, lũ với mô hình vận hành hồ chứa, nghiên cứu đã đưa ra tiền đề cho việc vận hành hồ chưa theo thời gian thực giúp việc vận hành hồ mềm dẻo và hiệu quả, đây là phương pháp mà các nước phát triển trên thế giới đang thực hiện và cần được nghiên cứu chuyên sâu để áp dụng ở Việt Nam. Hoàng Thanh Tùng [11] “Nghiên cứu dự báo lũ trung hạn lưu vực sông Cả” lựa chọn mô hình lai ghép giữa tất định và ngẫu nghiên như HEC-HMS lai ghép với ARIMA (p,d,q) và EANN (mô hình mạng nơ ron theo thuyết tiến hóa) lai ghép với ARIMA (p,d,q) để xây dựng phương án dự báo lũ trung hạn phù hợp cho lưu vực sông Cả. Việc lai ghép các mô hình trên cho phép tận dụng được những ưu điểm của các phương pháp dự báo trung hạn truyền thống với các phương pháp hiện đại. Trong đó các mô hình tất định được sử dụng để đưa ra trị số dự báo sơ bộ, còn mô hình ngẫu nhiên được sử dụng để đưa ra giá trị hiệu chỉnh sai số dự báo. Dự án “Quy hoạch tài nguyên nước tỉnh Nghệ An đến năm 2025, tầm nhìn đến năm 2035” [21] đã đưa ra 3 mục tiêu quy hoạch chính với nội dung Quy hoạch phân bổ tài nguyên nước, Quy hoạch bảo vệ tài nguyên nước và Quy hoạch phòng chống lũ, lụt trên địa bàn tỉnh Nghệ An. Trong đó, Quy hoạch có xác định phạm vi, tính toán đối với sông Cả thuộc địa phận tỉnh Nghệ An và đưa ra các biện công trình và phi công trình để khắc phục tình trạng do lũ, lụt gây ra như sau: - Biện pháp công trình: Tăng cường trồng rừng và bảo vệ rừng đầu nguồn, tăng cường 11 các hoạt động quản lý xây dựng cơ bản, chương trình di dân tái định cư; Xây dựng hồ chứa điều tiết lũ ở khu vực thường xảy ra lũ quét; Xây dựng đê, tường chắn lũ quét: Các khu vực có điều kiện xây dựng công trình ngăn lũ quét, nghiên cứu xây dựng các tuyến đê hoặc tường chắn lũ quét để giữ dòng lũ cháy trong lòng dẫn, ngăn chặn các tác động của lũ quét đối với khu vực cần bảo vệ. - Biện pháp phi công trình: Lập bản đồ phân vùng nguy cơ lũ quét: Lập được bản đồ phân vùng nguy cơ lũ quét (nguy cơ cao, nguy cơ trung bình và vùng ít có khả năng xảy ra lũ quét); Quản lý sử dụng đất: Quy hoạch sử dụng đất hạn chế phát triển trong vùng nguy cơ lũ quét cao. Rà soát, bổ sung quy hoạch đối với các khu dân cư để thực hiện tái định cư ra khỏi vùng có nguy cơ lũ quét, sạt lở đất cao; Xây dựng hệ thống cảnh báo dự báo, nối mạng thông tin và truyền dẫn dữ liệu đo đạc trực tuyến: Xây dựng chương trình dự báo lũ quét; tăng cường trang thiết bị và năng lực xử lý thông tin dự báo cho ban chỉ huy phòng, chống lụt bão của tỉnh và của các huyện để có hệ thống chỉ huy đồng bộ, kịp thời, chính xác; Lập kế hoạch phòng chống giảm nhẹ lũ quét ở các cấp tỉnh, cấp huyện và cấp xã; Lập kế hoạch quản lý rủi ro do lũ quét gây ra trên địa bàn tỉnh. - Đối với phòng, chống giảm thiểu lũ, lụt vùng hạ lưu sông Cả và vùng các sông độc lập ven biển thì với tiêu chuẩn phòng lũ thì: Mức đảm bảo chống lũ trên sông Cả với tần suất là P = 1%; Đối với các lưu vực sông Con, tiêu chuẩn chống lũ hè thu P = 10%. 1.4 Tổng quan về khu vực nghiên cứu 1.4.1 Vị trí địa lý Sông Cả là sông chính của thệ thống sông Lam, một trong 9 hệ thống sông lớn của nước ta. Sông bắt nguồn từ nước Lào, chảy qua hầu hết địa phận tỉnh Nghệ An, được gọi là sông Cả. Đến hạ lưu vùng Nam Đàn (tại Chợ Tràng) sông tiếp nhận nhánh sông La từ Hà Tĩnh chảy sang. Từ ngã ba này ra tới biển sông được gọi là sông Lam. Lưu vực sông Cả nằm ở vùng Bắc Trung Bộ có toạ độ địa lý: 18015' đến 20010'30'' vĩ độ Bắc; 103045'20'' đến 105015'20'' kinh độ Đông. Điểm sông Cả chảy vào đất Việt Nam tại Biên giới trên dòng Nậm Mô có toạ độ: 19024'59'' độ vĩ Bắc, 104004'12'' kinh độ Đông. Vùng hạ lưu sông Cả giới hạn bởi các huyện Đô Lương, Yên Thành, Diễn 12