ỨNG DỤNG MÔ HÌNH THỦY VĂN MÔ PHỎNG DÒNG CHẢY LŨ ĐẾN HỒ CHỨA NƯỚC ĐỊNH BÌNH.pdf

1. ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
LÊ VĂN TRỰC
ỨNG DỤNG MÔ HÌNH THỦY VĂN MÔ PHỎNG DÒNG
CHẢY LŨ ĐẾN HỒ CHỨA NƯỚC ĐỊNH BÌNH
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY
Đà Nẵng - Năm 2018

2. ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
LÊ VĂN TRỰC
ỨNG DỤNG MÔ HÌNH THỦY VĂN MÔ PHỎNG DÒNG
CHẢY LŨ ĐẾN HỒ CHỨA NƯỚC ĐỊNH BÌNH
Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình thủy
Mã số: 60.58.02.02
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY
Người hướng dẫn khoa học: TS. TÔ THÚY NGA
Đà Nẵng - Năm 2018

3. 3
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai
công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tác giả luận văn
Lê Văn Trực

4. 4
TÓM TẮT LUẬN VĂN
ỨNG DỤNG MÔ HÌNH THỦY VĂN MÔ PHỎNG DÒNG CHẢY LŨ
ĐẾN HỒ CHỨA NƯỚC ĐỊNH BÌNH
Học viên: Lê Văn Trực. Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng công trình thủy
Mã số: 60.58.02. 02 Khóa:2016-2018. Trường Đại học Bách khoa -ĐHĐN
Tóm tắt - Hồ Định Bình là hồ chứa nhân tạo lớn nhất Bình định- một vùng duyên hải của
VN. Với chiều dài 612m và cao 54m, dung tích hồ có thể chứa đến 226.106 m3 nước. Nó
cung cấp nguồn nước tưới tiêu cho hơn 30.000ha và cung cấp nước cho 800.000 người. Tuy
nhiên, nằm ở thượng nguồn hệ thống sông kôn, nơi thiên tai lũ lụt thường xuyên xảy ra và
nghiêm trọng, hoạt động của hồ Định Bình chứa nhiều rủi ro tiềm ẩn đối với hạ lưu. Với mục
đích đánh giá các rủi ro tiềm ẩn, nghiên cứu được thực hiện bằng cách ứng dụng phần mềm
Hec-Hms để mô hình hóa dòng chảy thượng lưu hệ thống sông Kone nhằm phục vụ cho công
tác dự báo lũ các sông để giảm thiểu những thiệt hại cho dân trong vùng. Kết quả tính toán đã
được hiệu chỉnh bởi các trận mưa lũ xảy ra trong các năm 2013, 2016 và 2017.
Từ khóa – Lưu vực hồ Định Bình, mô phỏng dòng chảy lũ đến hồ, mô hình Hec-Hms.
HYDROLOGIC MODELLING FOR THE SIMULATION OF RAINFALL-
RUNOFF AT DINH BINH RESERVOIR
Student: Le Van Truc. Major: Civil Engineering
Code:60.58.02.02.Course:2016-2018. University of Technology – Da Nang university.
Summary – Dinh Binh reservoir is the largest artificial reservoir in Binh Dinh - a
coastal area of Vietnam. With a length of 612m and a height of 54m, the lake capacity can
hold up to 226,106 m3 of water. It provides irrigation water for more than 30,000 hectares and
supplies water to 800,000 people. However, in the upper part of the river system, where
floods occur frequently and severely, the operation of the reservoir poses many potential risks
to the downstream areas. For the purpose of assessing potential risks, this study was
conducted by applying Hec-Hms software to model the upstream flow of the Kone river
system for flood forecasting and to minimize damage to local people. Results of the analysis
have been corrected by floods occurring in 2013, 2016 and 2017.
Keywords - Dinh Binh reservoir, Hydrologic Modelling Simulation, Hec-Hms model.

5. 5
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN......................................................................................................................3
TÓM TẮT LUẬN VĂN............................................................................................................4
MỤC LỤC.................................................................................................................................5
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................8
CÁC KÝ HIỆU..........................................................................................................................9
DANH MỤC CÁC BẢNG......................................................................................................10
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ………………………………………………………………..11
Mở đầu………………………………………………………………………………………..12
1.Tính cấp thiết của đề tài........................................................................................................12
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài............................................................................................14
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài:......................................................................14
4. Phương pháp nghiên cứu:....................................................................................................14
5. Nội dung nguyên cứu: .........................................................................................................14
6. Ý nghĩa thực tiễn đề tài: ......................................................................................................15
7. Bố cục và nội dung luận văn. ..............................................................................................15
8. Kế hoạch thực hiện đề tài. .................................................................................................. 15
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC HỒ CHỨA NƯỚC ĐỊNH BÌNH....................16
1.1.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên: ..............................................................................................16
a. Vị trí địa lý khu vực ...................................................................................................16
b. Đặc điểm địa hình, địa mạo........................................................................................17
c. Đặc điểm địa chất.......................................................................................................17
d. Điều kiện thổ nhưỡng, thảm thực vật.........................................................................18
1.1.2 Điều kiện khí tượng, thủy văn: .......................................................................................18
a. Khí Tượng: .................................................................................................................20
b. Thủy Văn: ..................................................................................................................20
c. Dòng chảy năm:..........................................................................................................22
d. Dòng chảy lũ ..............................................................................................................25
e. Dòng chảy kiệt............................................................................................................26
NHẬN XÉT ...................................................................................................................26

6. 6
f. Tài liệu nghiên cứu:....................................................................................................28
1.3. CÁC TRẬN LỤT LỊCH SỬ: ...........................................................................................28
1.4. HỒ CHỨA NƯỚC ĐỊNH BÌNH......................................................................................29
1.4.1 Tổng quan: ............................................................................................................29
1.4.2. Vai trò của Hồ chứa nước Định Bình trong điều tiết dòng chảy lũ ở hạ lưu sông Kôn: ...
………………………………………………………….…………………………………... 30
1.5. Tổng quan các công trình nguyên cứu ngập lụt trên Thế giới và Việt Nam: .................31
CHƯƠNG 2: THIẾT LẬP MÔ HÌNH THỦY VĂN ..............................................................31
2.1. GIỚI THIỆU MÔ HÌNH HEC-HMS ...............................................................................34
2.1.1.Giới thiệu mô hình ................................................................................................34
2.1.2. Mô phỏng các thành phần lưu vực.......................................................................34
2.1.3. Khả năng của mô hình. ........................................................................................35
2.2. LÝ THUYẾT MÔ HÌNH .................................................................................................36
2.2.1. Mưa ......................................................................................................................36
2.2.2. Tổn thất ................................................................................................................38
2.2.3. Chuyển đổi dòng chảy...................................................................................................45
2.2.4. Tính toán dòng chảy ngầm ............................................................................................52
2.2.5. Diễn toán dòng chảy.............................................................................................54
CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH HEC-HMS MÔ PHỎNG DÒNG CHẢY LŨ ĐẾN HỒ
CHỨA NƯỚC ĐỊNH BÌNH………………………………………………………………….63
3.1. Thiết lập mô hình thủy văn HEC-HMS cho lưu vực thượng nguồn hồ Định
Bình…………………………………………………………………………… ………….... .63
3.1.1 VỊ TRÍ LƯU VỰC TÍNH TOÁN .........................................................................63
3.1.2 ĐƯA LƯU VỰC TÍNH TOÁN VÀO MÔ HÌNH .........................................................63
3.1.3 Tạo một project mới……………………………………………………………...64
3.1.4. Nhập thông tin tiểu lưu vực...........................................................................64
3.1.5. Nhập thông tin mô đun kiểm soát ........................................................................65
3.1.6. Nhập dữ liệu mưa.................................................................................................65
3.2 CƠ SỞ DỮ LIỆU TỪ CÁC TRẠM.................................................................................65
3.2.1 Yêu cầu số liệu đầu vào ........................................................................................65
3.2.2 Phân tích, xử lý số liệu..........................................................................................65
3.3 Hiệu chỉnh bộ thông số của mô hình……………………………………… …………….69

7. 7
3.4 Xây dựng bộ thông số của mô hình HEC–HMS để mô phỏng dòng chảy lũ đến hồ
chứa nước Định Bình…………………………………………..……………………………..69
3.5 KẾT QUẢ HIỆU CHỈNH VÀ KIỂM NGHIỆM MÔ PHỎNG BẰNG MÔ HÌNH HEC-
HMS …. ................................................................................................................................. 70
3.5.1 Hiệu chỉnh mô hình...............................................................................................70
3.5.2. Kiểm nghiệm mô hình..........................................................................................72
3.5.3. Phân tích, đánh giá, nhận xét kết quả mô phỏng..................................................74
3.5.4 Nhận xét kết quả hiệu chỉnh, kiểm định ……………………………...………….74
3.6 BỘ THÔNG SỐ CỦA MÔ HÌNH HEC-HMS CHO CÁC TRẬN LŨ…………………..75
3.7 DỰ BÁO THỬ NGHIỆM BẰNG MÔ HÌNH HEC-HMS...............................................76
Kết luận:.........................................................................................................................77
Kiến nghị:.......................................................................................................................79
Tài liệu tham khảo..........................................................................................................80
Quyết định giao đề tài.....................................................................................................81

8. 8
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
CÁC CHỮ VIẾT TẮT
TCKT :Tiêu chuẩn kỹ thuật
TCTL :Tiêu chuẩn thủy lợi
GDP : Cơ cấu sản phẩm
KTTV : Khí tượng thủy văn
MNDBT : Mực nước dâng bình thường
MNLTK : Mực nước lũ thiết kế
MNC : Mực nước chết
MNLKT : Mực nước lũ kiểm tra
MNHL : Mực nước hạ lưu
BNN : Bộ Nông nghiệp
TT : Thứ tự

9. 9
CÁC KÝ HIỆU
F : Diện tích lưu vực (Km2
)
P% : Tần suất
Q : Lưu lượng
t : Thời gian
Qp% : Lưu lượng tương ứng với từng tần suất
Vc : Thể tích chết
VMNDBT : Thể tích mực nước dâng bình thường
X : Lượng mưa năm
Znc : Lượng bốc hơi đo bằng mực nước
Z : Mực nước
U : Lượng ẩm
Wtb : Dung tích toàn bộ.
Qđh : Lưu lượng điển hình
R : Hệ số NASH
RMSE : Sai số tuyệt đối từng cặp giá trị
E : Sai số tương quan về từng cặp

10. 10
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 0.1: Các thông số kỹ thuật cơ bản của hồ Định Bình:.................................... 13
Bảng 1.1: Các đặc trưng lưu vực hồ Định Bình....................................................... 17
Bảng 1. 2: Thống kê các trận lũ lịch sử của tỉnh Bình Định.................................... 28
Bảng 1.3: Các thông số chủ yếu hồ chứa nước Định Bình ...................................... 30
Bảng 3.1: Trọng số của các trạm mưa thượng nguồn lưu vực Hồ Định Bình......... 63
Bảng 3.2: Số liệu mưa giờ trận lũ từ ngày 06h.15/11/2013- 07h.18/11/2013 ......... 66
Bảng 3.3: Số liệu mưa giờ trận lũ từ ngày 0h.15/12/2016- 23h.17/12/2016 ........... 67
Bảng 3.4: Số liệu mưa giờ trận lũ từ ngày 7h.03/11/2017- 23h. 06/11/2017 .......... 68
Bảng 3.5: Chỉ tiêu Nash-Sutcliffe của các trận lũ.................................................... 74
Bảng 3.6: Sơ đồ quá trình dự báo lũ ........................................................................ 77

11. 11
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Bản đồ lưu vực hồ Định Bình................................................................... 16
Hình 1.2: Bản đồ đẳng trị mưa của tỉnh Bình Định................................................. 19
Hình 1.3: Bản đồ mạng lưới sông, suối.................................................................... 21
Hình 2.1: Biểu đồ mưa ............................................................................................. 37
Hình 2.2: Tổn thất dòng chảy theo phương pháp SCS............................................. 40
Hình 2. 3: Các biến số trong phương pháp thấm Green- Ampt............................... 42
Hình 2.4: Sơ đồ tính thấm theo độ ẩm đất ............................................................... 44
Hình 2.5: Các phương pháp cắt nước ngầm............................................................ 54
Hình 3.1: Sơ đồ vị trí các trạm đo mưa lưu vực Định Bình……………………………….63
Hình 3.2: Tạoprojec Lưu vực Hồ Định Bình……………………………………………………64
Hình 3.3: Tạo Subbasin Lưu vực Định Bình ............................................................ 64
Hình 3.4: Các thông số của phương pháp dòng chảy đơn vị................................... 65
Hình 3.5: Các thông số của dòng chảy ngầm .......................................................... 65
Hình 3.6: Biểu đồ Q ~ t tính toán và thực đo Lưu vực hồ Định Bình năm 2013................ 71
Hình 3.7: Hệ số Nash –Sutcliffe ............................................................................... 71
Hình 3.8: Biểu đồ Q ~ t tính toán và thực đo Lưu vực hồ Định Bình năm 2016 .... 72
Hình 3.9: Hệ số Nash –Sutcliffe ............................................................................... 73
Hình 3.10: Biểu đồ Q ~ t tính toán và thực đo Lưu vực hồ Định Bình năm 2017 .. 73
Hình 3.11: Hệ số Nash –Sutcliffe ............................................................................. 74
Hình 3.12:Dự báo thử nghiệm trận lũ ngày 15-18/11/2013 .................................... 78

12. 12
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Công trình hồ chứa nước Định Bình, xây dựng trên lưu vực sông Kôn.
Khu vực đầu mối hồ thuộc địa bàn xã Vĩnh Hảo, huyện Vĩnh Thạnh, tỉnh Bình
Định, cách Quy Nhơn khoảng chừng 70 km về hướng Tây. Với diện tích lưu vực
tính đến tuyến công trình là F = 1.040 km2
.
Hồ được khởi công vào tháng 7/2004 và đi vào hoạt động từ năm 2009
với dung lượng nước chứa có thể lên đến 226,21 triệu m3
. Nhiệm vụ của hồ
chứa nước là cung cấp nước tưới cho hơn 28.060 ha đất nông nghiệp; xả về hạ
lưu Q=3 m3
/s chống cạn kiệt dòng chảy và xâm nhập mặn ở cửa sông, bảo vệ
môi trường sinh thái trong khu vực; cấp nước cho công nghiệp nông thôn, cho
dân sinh và nuôi trồng thủy sản; cắt lũ bảo vệ mùa màng, giảm nhẹ lũ chính vụ
cho các vùng hạ du; kết hợp với nuôi trồng thủy sản, phát điện (công suất
N=9,9MW) và khai thác các nguồn lợi khác.
Vì diễn biến ngập lụt trên hạ lưu các con sông ngày càng phức tạp và có
chiều hướng bất lợi cho nhân dân ở khu vực nhất là sau khi thượng nguồn có
thêm các hồ chứa thủy điện, nhằm nâng cao hiệu quả vận hành hồ chứa Thủ
tướng Chính phủ ban hành kèm theo Quyết định số 1841/QĐ-TTg ngày
29/10/2015 về việc Ban hành quy trình vận hành liên hồ chứa trên lưu vực sông
Kôn – Hà Thanh.
Những trận lũ trên lưu vực Sông Kôn–Hà Thanh những năm gần đây có diễn
biến phức tạp làm thiệt hại ngày càng gia tăng, như trận lũ năm 2009 thiệt hại 1.332
tỷ đồng; lũ năm 2013 thiệt hại 2.215 tỷ đồng; lũ năm 2016 thiệt hại 2.214 tỷ đồng.
Theo Quy trình vận hành liên hồ chứa sông Kôn – Hà Thanh số 1841/QĐ-
TTg ngày 29/10/2015 thì nhiệm vụ của các hồ chứa nước Định Bình trong mùa
lũ là: Đảm bảo an toàn công trình; Góp phần giảm lũ cho hạ du.
Với nhiệm vụ đặt ra như trên, đòi hỏi công tác vận hành hồ chứa nước
Định Bình vừa đảm bảo cung cấp nước tưới cho hạ du, đồng thời phải đảm bảo
tuyệt đối an toàn cho công trình khi mùa lũ đến, bên cạnh đó vấn đề xả lũ và dự
báo ngập lụt ở hạ lưu như thế nào cho hợp lý nhằm chủ động ứng phó khi có
mưa lũ xảy ra, để hạn chế thiệt hại đến mức thấp nhất.
- Để làm tốt nhiệm vụ đề ra như trên thì công tác vận hành hồ Định Bình
phải luôn gắn liền với vấn đề dự báo dòng chảy lũ về hạ lưu.

13. 13
- Trong xu hướng diễn biến của biến đổi khí hậu hiện nay cũng là một
nguyên nhân gia tăng sự ảnh hưởng rủi ro cho ngập lụt hạ lưu.
Theo đánh giá của ngân hành thế giới (WB), Việt Nam là một trong
những quốc gia chịu tác động nhiều nhất của Biến đổi khí hậu, do đó việc
nghiên cứu tính toán đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố Biến đổi khí hậu đến
vấn đề dòng chảy lũ đối với hạ lưu hồ chứa nước Định Bình khi hồ chứa vận
hành theo quy trình của Chính phủ sẽ đáp ứng mục tiêu giảm nhẹ thiệt hại do lũ
lụt gây ra. Đây là cơ sở để các cấp chỉ đạo và điều hành xây dựng các Phương án
cảnh báo, chủ động ứng phó lũ lụt...kịp thời, hiệu quả trong công tác phòng
chống lụt bão hằng năm.
Do đó tôi chọn đề tài: “Ứng dụng mô hình thủy văn mô phỏng
dòng chảy lũ đến hồ chứa nước Định Bình” là rất cần thiết.
Bảng 0.1: Các thông số kỹ thuật cơ bản của hồ Định Bình:
STT Nội dung Đơn vị Trị số
1 Cấp công trình II
2 Diện tích lưu vực Km2
1.040
3 Mức đảm bảo tưới thiết kế % 75
4 Mực nước dâng bình thường (MNDBT) M 91.93
5 Mực nước dâng gia cường (MNDGC) M 93.27
6 Mực nước chết (MNC) M 65.0
7 Dung tích toàn bộ, WTB 106
m3
226,21
8 Dung tích chết, WC 106
m3
16,28
9 Dung tích phòng lũ, WPL 106
m3
227,48
10 Chế độ làm việc của hồ Điều tiết năm
11 Cao trình đỉnh đập, Zđ M 95.30
12 Tràn xả lũ có 6 cửa (B x H) M 6 x (14x11)
Cao trình ngưỡng, Zngưỡng m 80.93
13 Cửa xả đáy 6 cửa (BxH) m 6 x (6x5)
Cao trình ngưỡng, Zngưỡng m 58.00
14 Cống lấy nước Vĩnh Thạnh 1 cửa,  m 1,0
Cao trình ngưỡng, Zngưỡng m 63.0
15 Cống lấy nước Vĩnh Hiệp 1 cửa,  m 1,0
Cao trình ngưỡng, Zngưỡng m 63.0
16 Cống lấy nước vào nhà máy thủy điện,  m 2,8
Cao trình ngưỡng, Zngưỡng m 59.0

14. 14
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Nghiên cứu xây dựng mô hình thủy văn Hec-Hms để mô phỏng dòng
chảy lũ đến Hồ chứa nước Định Bình nhằm chủ động trong công tác điều tiết
hồ, giảm bớt thiệt hại cho vùng hạ du.
Xây dựng bộ thông số mô hình phù hợp với lưu vực nghiên cứu, làm cơ
sở tính toán dự báo nguồn nước đến đủ độ tin cậy để kịp thời phục vụ công tác
vận hành hồ chứa.
Dùng bộ thông số vừa xây dựng kiểm định cho trận lũ 2016, 2017, dự
báo thử nghiệm cho trận lũ ngày 15- 18/11/2013.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài:
Đối tương nguyên cứu:
Chế độ dòng chảy lũ trên lưu vực thượng lưu hồ chứa nước Định Bình.
Phạm vi nguyên cứu: lưu vực thượng lưu hồ chứa nước Định Bình sử
dụng số liệu trong các đợt lũ năm 2013, 2016 và 2017 trên địa bàn tỉnh Bình
Định.
4. Phương pháp nghiên cứu:
Đề tài sẽ sử dụng các phương pháp nghiên cứu:
- Phương pháp kế thừa nghiên cứu: kế thừa một số các tài liệu, cơ sở dữ
liệu và kết quả nghiên cứu các đề tài nghiên cứu đi trước trên lưu vực hồ chứa
nước Định Bình;
- Phương pháp phân tích, thống kê và xử lý số liệu: dùng trong việc phân
tích và xử lý số liệu đầu vào và kết quả đầu ra của bài toán.
- Phương pháp ứng dụng mô hình toán: dựa trên khả năng ứng dụng và sự
phổ cập của các mô hình, trong nghiên cứu này sẽ sử dụng mô hình thủy văn
phù hợp để mô phỏng dòng chảy lũ đến hồ chứa nước Định Bình.
5. Nội dung nguyên cứu:
- Thu thập các số liệu thủy văn trên thượng nguồn của hồ của hồ chứa
nước Định Bình.
- Áp dụng mô hình thủy văn để mô phỏng dòng chảy lũ trên lưu vực
thượng lưu hồ chứa nước Định Bình.
- Nhận xét và dự báo thử nghiệm.

15. 15
- Viết báo cáo tổng hợp toàn bộ kết quả thực hiện đề tài.
6. Ý nghĩa thực tiễn đề tài:
- Đối với tác giả và các cơ sở ứng dụng kết quả nghiên cứu:
Từ kết quả nghiên cứu có thể chuyển giao cho cơ quan quản lý hồ chứa,
nâng cao trình độ chuyên môn cho những người kỹ sư tham gia thực hiện. Xây
dựng bộ thông số mô hình phù hợp với lưu vực nghiên cứu, làm cơ sở tính toán
dự báo nguồn nước đến đủ độ tin cậy để kịp thời phục vụ công tác vận hành hồ
chứa, có chế độ cấp nước cho sinh hoạt, sản xuất và phục vụ tưới tiêu một cách
hợp lý.
- Đối với kinh tế - xã hội và môi trường:
Số liệu dự báo sẽ giúp cho các đơn vị có liên quan có cái nhìn tổng thể về
chế độ dòng chảy. Giúp cho đơn vị Quản lý, có kế hoạch vận hành hồ chứa nước
Định Bình hợp lý, vừa đảm bảo an toàn cho công trình, vừa tránh được tình
trạng thiếu nước tưới, sinh hoạt và sản xuất trong mùa khô, góp phần nâng cao
hiệu quả sản xuất kinh doanh cho doanh nghiệp và đảm bảo an sinh xã hội trong
lưu vực hưởng lợi.
7. Bố cục và nội dung luận văn.
Lời cam đoan
Mục lục
Mở đầu
Chương 1: Tổng quan về công trình hồ chứa nước Định Bình và vấn đề
nghiên cứu.
Chương 2: Thiết lập mô hình thủy văn
Chương 3: Ứng dụng mô hình thủy văn HEC-HMS mô phỏng dòng chảy
lũ đến hồ chứa nước Định Bình
Kết luận và Kiến nghị
Tài liệu tham khảo
Phụ lục
Quyết định giao đề tài

16. 16
CHƯƠNG 1:
TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC HỒ CHỨA NƯỚC ĐỊNH BÌNH VÀ VẤN
ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN KHU VỰC NGHIÊN CỨU
1.1.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên:
a. Vị trí địa lý khu vực
Hồ chứ a nước Định Bình được xây dựng ở thượng nguồn sông Kôn tại xã
Vĩnh Hảo, huyện Vĩnh Thạnh, tỉnh Bình Định. Cụm công trình đầu mối cách
thành phố Quy Nhơn khoảng 80 km về phía Tây. Vị trí lưu vực thượng lưu hồ
chứa Phía Bắc giáp huyện An Lão, phía Đông giáp huyện Phù Cát, phía Nam
giáp huyện Tây Sơn và phía Tây giáp thị xã An Khê (tỉnh Gia Lai). Tổng diện
tích lưu vực tính đến tuyến công trình F=1.040km2
.
Hình 1.1: Sơ đồ lưu vực hồ Định Bình [12]

17. 17
Bảng 1.1: Các đặc trưng lưu vực hồ Định Bình
Các đă ̣c trưng lưu vực Giá tri ̣
Diê ̣n tích lưu vực F (Km2
) 1.040
Chiều dài sông chính Lsc(Km) 83
Độdốc lòng suối chính Js (%0) 40
Độdốc sườn khu vực Jd (%0) 150
MNDBT (m) 91,93
MNC (m) 65
Vc (106
m3
) 16,28
VMNDBT (106
m3
) 226,21
b. Đặc điểm địa hình, địa mạo
Khu vực nghiên cứu nằm trong vùng có địa hình đồi núi cao, các dãy núi
phát triển theo hướng Bắc Nam, các đỉnh núi có cao độ 800 ÷ 900m và bị phân
cách bỡi các nhánh suối nhỏ của sông Kôn. Vị trí đập bê tông ngăn sông nằm
ngang dòng chính sông Kôn, tại đây dòng chảy sông Kôn theo hướng Đông –
Tây. Mặt cắt ngang sông tại tim tuyến đập rộng khoảng 180 mét.
Địa mạo khu vực đặc trưng bởi dạng thung lũng mở rộng, với các sườn đồi
hai bên khá thoải, kết quả của một quá trình bào mòn, phát triển mạnh cả về
chiều thẳng đứng và chiều nằm ngang trên một nền địa chất tương đối tương đối
đồng nhất, không có tính phân lớp. Quá trình bào mòn phát triển mạnh dọc theo
các hệ thống đứt gãy chính trong vùng. Lớp phủ tàn tích, sản phẩm của quá trình
phong hoá đá gốc thường có bề dày lớn từ 5 ÷ 15 m, hoặc hơn. Dạng địa hình
tích tụ chỉ gặp ở dọc sông, các thềm sông thường có bề rộng 50 ÷ 60 m kéo dài
hàng trăm mét, Từ phía đập Định Bình về phía phía hạ lưu địa hình tích tụ phát
triển mạnh, tạo thành cánh đồng rộng vài km thuộc xã Vĩnh Thịnh.
c. Đặc điểm địa chất
Theo các kết quả nghiên cứu địa chất, cấu tạo và kiến tạo mới nhất, nền đá
biến chất của địa khối Kon Tum trong vùng công trình bị phân cách bởi hệ
thống đứt gãy cấp III chạy dọc theo hướng Bắc- Nam. Đứt gãy lớn nhất gọi là
đứt gãy sông Kôn chạy phía bên phải và gần song song với hướng chảy của sông
Kôn. Do tác động của đứt gãy này đã kéo theo sự hình thành của một loại đứt
gãy nhỏ khác theo hướng tương tự.
Hệ thống đứt gãy thứ hai cáo hướng Tây Bắc – Đông Nam. Dọc theo các đứt
gãy thuộc hệ thống này đã hình thành các khối xâm nhập Granit nhỏ như đã nêu

18. 18
trên. Một đứt gãy thuộc hệ thống này chạy ngang phía hạ lưu vị trí đầu mối Định
Bình, và có thể là nguyên nhân chính làm thay đổi hướng chảy của sông Kôn
ngay phía hạ lưu vị trí dự định xây dựng đập.
Do nền địa chất là các lớp đất đá kết tinh và đá xâm nhập liền khối, có tính
thấm nước và trữ nước nhỏ, do đó nước ngầm chỉ gặp ở phần trên cùng của nề
đá gốc trong đới đá phong hoá nứt nẻ. Nước ngầm có nguồn bù cấp chính là
nước mưa và có hướng vận động về phía sông Kôn và các nhánh của nó. Do
lượng mưa trong vùng tương đối cao, khoảng 1700 ÷ 1800 mm/năm, nên nước
ngầm khá dồi dào. Mực nước ngầm tại các sườn đồi nói chung nằm sâu từ 7÷
15m.
Nước mặt tập trung chủ yếu ở sông Kôn và các chi lưu chính như Đắc Sem,
Kriêng- Tin. Dòng chảy hiện tại của sông Kôn phụ thuộc một mặt vào sự làm
việc của hồ chứa Vĩnh Sơn, cách vị trí dự định xây dựng đập Định Bình khoảng
20 km về thượng lưu, và vào lưu lượng của các chi lưu nhỏ nằm dưới thuỷ điện
Vĩnh Sơn.
d. Điều kiện thổ nhưỡng, thảm thực vật
Lớp phủ trong khu vực công trình bao gồm: các lớp trầm tích Đệ tứ trong
khu vực công trình chủ yếu là cát sạn sỏi, bột, á sét vừa đến á sét nặng, độ dày
thay đổi 1-5m, phân bố chủ yếu tại các vùng trũng có suối uốn lượn quanh co và
tích tụ thành các giải hẹp không liên tục dọc theo suối về phía hạ du.
Về thảm thực vật, khu vực công trình bao gồm khu vực lòng hồ, tuyến
đập, tuyến tràn và cống là rừng tương đối rậm rạp, các hợp thủy có nhiều tầng và
độ che phủ tốt, phía thượng lưu lòng hồ là rừng tự nhiên có một số diện tích
rừng trồng tái sinh.
1.1.2 Điều kiện khí tượng, thủy văn:
Bình Định thuộc vùng nhiệt đới ẩm gió mùa. Nhiệt độ trung bình 270C.
Lượng mưa trung bình hàng năm trong 5 năm gần đây là 2.185 mm. Mùa mưa
(từ tháng 8 đến tháng 12) tập trung 70 - 80% lượng mưa cả năm. Mùa mưa trùng
với mùa bão nên thường gây ra lũ lụt. Ngược lại mùa nắng kéo dài nên gây hạn
hán ở nhiều nơi. Độ ẩm trung bình là 80%.
a. Khí Tượng:
- Mạng lưới các yếu tố và thời gian quan trắc khí tượng khu vực và vùng liên quan:
Công tác nghiên cứu KTTV trên lưu vực sông Kôn đã được quan tâm từ lâu.
Cho đến nay, tài liệu đo đạc từ mạng lưới trạm trên lưu vực sông Kôn khá đầy
đủ, tuy nhiên việc phân bố trạm lại chưa thật hợp lý.

19. 19
Mạng lưới trạm đo mưa trên lưu vực sông Kôn, nhất là vùng hạ du khá dày,
nhưng trạm đo thủy văn thì thưa thớt, tài liệu thiếu đồng bộ và đây là một hạn
chế trong việc đánh giá nguồn nước của dòng chính sông Kôn.
- Mưa:
Lượng mưa trung bình năm trong vùng vào khoảng 1800 ÷ 2.800 mm, phân
bố thành 2 mùa rõ rệt. Mùa mưa từ tháng 9 đến tháng 12, mùa khô từ tháng 1
đến tháng 8. Trong mùa mưa, cường độ mưa lớn thường tập trung vào tháng 10
và tháng 11, chiếm tới 80% lượng mưa cả năm, thường gây lũ lụt. Mùa khô kéo
dài khoảng 8 tháng, lượng mưa chỉ chiếm 20% cả năm, bốc hơi lớn, thường gây
ra hạn hán thiếu nước nghiêm trọng.
Lượng mưa ngày lớn nhất: 390mm (huyện Phù Cát, ngày 17/11/1996);
342mm (An Hòa, ngày 26/10/1995); 338mm (Quy Nhơn, ngày 15/10/1988);
304mm ( ngày 4/11/2007).
Hình 1.2: Bản đồ đẳng trị mưa của tỉnh Bình Định [13]
- Tình hình gió, bão, lũ trong vùng

20. 20
* Gió.
Vùng lãnh thổ Bình Định chịu ảnh hưởng của hai hướng gió chính, gió mùa
mùa Đông và gió mùa mùa Hạ có thời gian thịnh hành tương ứng là tháng 1 và
tháng 7 hàng năm.
Vận tốc gió trung bình là 2,1 m/s, trung bình tháng lớn nhất là 2,8 m/s và nhỏ
nhất là 1,5 m/s.
* Bão.
Là một loài hình thời tiết nguy hiểm thường gây ra thiệt hại nghiêm trọng về
người và tài sản. Thời gian bão xuất hiện tập trung chủ yếu trong 3 tháng, từ
tháng 9 đến tháng 11, trong đó bão trong tháng 10 chiếm đến 40%, tháng 11
chiếm khoảng 20% trong tổng số các cơn bão đổ bộ vào từ tháng 6 đến tháng 12.
* Lũ.
Mùa lũ lưu vực sông Kôn từ tháng 10 -12, có thể kéo dài đến tháng 1 năm
sau. Trên các hệ thống sông khác chủ yếu tập trung vào tháng 10 -11. Lũ trên
vùng thượng lưu sông Kôn lên nhanh, xuống nhanh. Vùng hạ lưu sông Kôn do
ảnh hưởng của hồ đập nên cường suất lũ nhỏ hơn so với vùng thượng lưu.
b. Thủy Văn:
Hệ thống sông ngòi.
Các sông trong tỉnh đều bắt nguồn từ vùng núi cao của sườn phía đông
dãy Trường Sơn. Ở thượng lưu có nhiều dãy núi bám sát bờ sông nên độ dốc rất
lớn, lũ lên xuống rất nhanh, thời gian truyền lũ ngắn, Ở đoạn đồng bằng lòng
sông rộng và nông có nhiều luòng lạch, mùa kiệt nguồn nước rất nghèo nàn;
nhưng khi lũ lớn nước tràn ngập mênh mông vùng hạ lưu gây ngập úng dài ngày
vì các cửa sông nhỏ và các công trình che chắn nên thoát lũ kém. Mạng lưới
sông ngòi của tỉnh Bình Định bao gồm có 4 con sông chính là sông Lại Giang,
sông Kôn, Sông La Tinh, Sông Hà Thanh. Vùng dự án tập trung con sông lớn là
sông Kôn:
Sông Kôn: là sông lớn nhất trong các sông trong tỉnh, có tổng diện tích
lưu vực là Flv = 3067km2
, dài L = 178km. Sông bắt nguồn từ vùng rừng núi của
dãy Trường Sơn. Sông chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam đến Thạnh Quang
- Vĩnh Phúc sông chảy theo hướng Bắc Nam về đến Bình Tường sông chảy theo
hướng Tây Đông và về 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

21. 21
được thông qua biển qua cửa Quy Nhơn. Trên sông Kôn về mùa mưa hầu hết
nước sông không bị mặn, độ mặn chỉ vào khoảng 0,03 đến 0,330
/00; Từ thượng
lưu về hạ lưu sông chảy giữa các vách núi cao có độ dốc lưu vực lớn nên lũ tập
trung nhanh. Đoạn sông Kôn ở vùng đồng bằng có lòng sông rộng và nông,
nhiều chi lưu nhỏ, ngắn, mùa kiệt nguồn nước rất nghèo nàn, khả năng điều tiết
lưu vực kém. Ngược lại gặp lũ lớn, nước ngập mênh mông vùng hạ lưu. Rừng
đầu nguồn sông Kôn còn tương đối tốt, ít bị chặt phá, nguồn nước sông khá dồi
dào nhưng phân bố không thuận lợi. Thượng nguồn sông Kôn có khả năng xây
dựng một số hồ chứa nước lớn, tạo nguồn và làm nhiệm vụ điều tiết khai thác
tổng hợp phục vụ phát triển kinh tế khu vực.
Hình 1.3: Bản đồ mạng lưới sông, suối [14]

22. 22
c. Dòng chảy năm:
Dòng chảy năm là lượng dòng chảy sản sinh ra của lưu vực trong thời
đoạn bằng một năm cùng với sự thay đổi của nó trong năm. Sự thay đổi dòng
chảy theo thời gian trong một năm được gọi là phân phối dòng chảy năm. Như
vậy khái niệm dòng chảy năm bao hàm lượng dòng chảy năm phân phối dòng
chảy trong năm.
Dòng chảy năm được biểu thị bởi các đặc trưng sau:
Tổng lượng dòng chảy năm: Tổng lượng dòng chảy năm của một lưu
vực sông thường được ký hiệu Wn , đơn vị tính m3
: là lượng dòng chảy qua mặt
cắt cửa ra của lưu vực trong khoảng thời gian bằng một năm.
Lưu lượng dòng chảy bình quân năm: Lưu lượng dòng chảy bình quân
năm, thường ký hiệu Qn, đơn vị tính (m3
/s): là lưu lượng tính bình quân cho thời
đoạn một năm. Theo định nghĩa ta có:
T
W
Q n
n  (1.1)
Trong đó: Wn là tổng lượng dòng chảy năm; T là thời gian của một năm
tính bằng giây: T = 31,5 x 106
(số giây trong năm). Sự thay đổi lưu lượng dòng
chảy trong một năm trong các tài liệu đo đạc thủy văn thường được lưu trữ dưới
dạng bảng giá trị lưu lượng bình quân ngày hoặc lưu lượng bình quân tháng. Khi
đó lưu lượng dòng chảy bình quân năm được tính theo công thức:
n
Q
Q
n
i
i
n


 1
(1.2)
Trong đó: n là số thời đoạn tính toán lấy bằng số ngày trong năm (nếu tính
trung bình theo lưu lượng bình quân theo ngày) và lấy bằng số tháng trong năm
(nếu tính trung bình theo lưu lượng bình quân theo tháng).
Mô đun dòng chảy năm: Mô đun dòng chảy năm, ký hiệu Mn, đơn vị
(l/s.km2
), là mô đun dòng chảy tính cho thời đoạn một năm:
3
10


F
Q
M n
n (1.3)
Lớp dòng chảy năm: kí hiệu Yn, đơn vị (mm), là lớp dòng chảy tính cho
thời đoạn một năm:
3
10


F
W
Y n
n (1.4)
Từ (1.4) có thể rút ra biểu thức tính tổng lượng dòng chảy năm theo lớp
dòng chảy năm:
3
10


 F
Y
W n
n (1.5)

23. 23
Hệ số dòng chảy năm: kí hiệu  là tỷ số giữa lớp dòng chảy năm và lượng
mưa năm tương ứng:
n
n
X
Y

 (1.6)
Các đại lượng biểu thị dòng chảy năm Qn, Wn, Mn, Yn ở trên có thể tính
chuyển đổi được lẫn nhau, chẳng hạn:
3
3
6
10
10
5
,
31
10
5
,
31 








 F
Y
F
M
Q
W n
n
n
n (1.7)
Dòng chảy chuẩn hay còn gọi là chuẩn dòng chảy năm: là trị số trung
bình của đặc trưng dòng chảy năm trong thời kỳ nhiều năm đã tiến tới ổn định,
với điều kiện cảnh quan địa lý, điều kiện địa chất không thay đổi, không kể đến
quy luật tự nhiên của dòng chảy do các hoạt động dân sinh kinh tế con người.
Dòng chảy chuẩn bao gồm các đặc trưng sau: Lưu lượng bình quân nhiều
năm Q0, tổng lượng dòng chảy bình quân nhiều năm W0, mô đun dòng chảy
bình quân nhiều năm M0, lớp bình quân dòng chảy bình quân nhiều năm Y0, hệ
số dòng chảy bình quân nhiều năm 0.
0
0
0
X
Y

 (1.8)
Dòng chảy chuẩn theo đặc trưng lưu lượng được tính theo công thức:






n
i
i
n
Q
n
Q
1
0
1
lim (1.9)
Nếu số năm quan trắc dòng chảy năm n là hữu hạn ta có:



n
i
i
n Q
n
Q
1
1
(1.10)
Trong đó: n là số năm có số liệu quan trắc dòng chảy năm; Qi là lưu lượng
bình quân dòng chảy năm thứ i (i=1, 2, …, n); Qn là giá trị trung bình của lưu
lượng bình quân năm tính trong thời n năm quan trắc. Theo công thức (1.9), lưu
lượng bình quân Qn Q0 khi số năm quan trắc tăng lên vô hạn. Trong thực tế số
liệu của tổng thể, nhưng khi n đạt giá trị đủ lớn thì Qn đạt giá trị ổn định và ta
coi đó chính là dòng chảy chuẩn Q0. Trị số bình quân Qn được coi là giá trị ổn
định, nếu ta thêm một số năm quan trắc nữa thì trị số trung bình Qn ít thay đổi:





 



m
n
i
i
m
n
n
i
i
n Q
m
n
Q
Q
n
Q
1
1
1
1
(1.11)
Trong đó: Qn+m là giá trị lưu lượng bình quân khi ta bổ sung thêm m năm
quan trắc nữa. Dòng chảy phải được xét trong điều kiện cảnh quan địa lý và điều
kiện địa chất không thay đổi và không kể đến sự ảnh hưởng của các hoạt động
dân sinh kinh tế con người, đây là yêu cầu về tính đồng nhất khi chọn mẫu thống
kê.

24. 24
Thực ra các hoạt động dân sinh kinh tế con người ít nhiều có tác động đến
sự hình thành dòng chảy sông ngòi. Nếu sự tác động của con người ảnh hưởng
không lớn đến quy luật hình thành dòng chảy sông ngòi thì tác động này được
coi là không có. Trong trường hợp sự tác động này là đáng kể (chẳng hạn việc
xây dựng các hồ chứa lớn ở thượng nguồn, việc chuyển nước sông sang lưu vực
khác..), trong tính toán thủy văn phải loại trừ những ảnh hưởng này bằng cách
khôi phục lại trạng thái tự nhiên của dòng chảy sông ngòi.
Trị số dòng chảy chuẩn biểu thị mức độ phong phú của nguồn nước. Dòng
chảy chuẩn càng lớn lượng nước càng phong phú và ngược lại.
Dòng chảy năm của một con sông có sự biến đổi lớn theo thời gian và
không gian. Do vậy để tính toán được chuẩn dòng chảy năm, trước hết phải
nghiên cứu sự biến đổi của dòng chảy năm kết hợp với sự biến đổi của mưa năm
để chọn thời kỳ tính toán hợp lý. Vì khi nước trong sông lớn hơn bình thường
gọi là mùa lũ, còn thời kỳ nhỏ hơn bình thường gọi là mùa kiệt. Người ta phân
chia mùa theo tiêu chuẩn như sau: Các tháng lũ là các tháng có lưu lượng dòng
chảy bình quân tháng lớn hơn lưu lượng dòng chảy bình quân năm với tầng suất
xuất hiện lớn hơn 50%:
  %
50

 nam
thanglu Q
Q
P (1.12)
Hệ số phân tán của chuỗi dòng chảy năm Cv: là tham số thống kê của đại
lượng dòng chảy năm. Khi số năm đo đạt đủ lớn thì hệ số phân tán được ước
lượng theo công thức sau:
1
)
(
1 1
2
0
0
0 





n
Q
Q
Q
Q
Cv
n
i
i
Q
Q

(1.13)
Hiện nay trong tính toán thường sử dụng hai loại mô tả phân phối dòng
chảy năm:
- Loại thứ nhất mô tả sự thay đổi dòng chảy theo thời gian: quá trình lưu
lượng hoặc (tổng lượng dòng chảy) với thời đoạn tuần, tháng hoặc mùa. Thời
đoạn tính bình quân càng ngắn thì độ chính xác càng cao nhưng khối lượng tính
toán lớn. Bởi vậy nên người ta hay chọn giai đoạn tháng để mô tả sự thay đổi
dòng chảy trong năm.
- Loại thứ hai mô tả phân phối dòng chảy theo dạng đường duy trì lưu
lượng bình quân ngày. Loại này không mô tả sự thay đổi lưu lượng theo thời
gian mà chỉ xem xét theo thời gian duy trì một lưu lượng nào cần xác định.
Các nhân tố ảnh hưởng đến dòng chảy năm trong thời đoạn một năm,
lượng dòng chảy năm phụ thuộc vào hai nhân tố quan trọng là lượng mưa (X) và

25. 25
bốc hơi năm (Z). Lượng mưa năm quyết định mức độ phong phú của dòng chảy
năm, và phụ thuộc vào các điều kiện hình thành chế độ và lượng mưa của nó.
Bốc hơi năm phụ thuộc vào điều kiện khí hậu và nhân tố đệm. Xét trong điều
kiện nhiều năm, mức điều hòa dòng chảy giữa các năm phụ thuộc vào sự thay
đổi lượng mưa trong thời kỳ nhiều năm. Lượng nước trên lưu vực trong một
năm phản ánh khả năng điều tiết dòng chảy của lưu vực từ năm này sang năm
khác.
Vậy chuẩn dòng chảy năm có tính ổn định được quyết định bởi 2 điều
kiện:
- Là đại lượng trung bình nhiều năm, nếu thêm vào chuỗi nhiều năm này
một số năm quan trắc thì giá trị của chúng hầu như không thay đổi hoặc thay đổi
rất ít.
- Là hàm số chủ yếu của các nhân tố khí hậu: mưa và bốc hơi, ngay cả
bản thân trị số trung bình nhiều năm của các nhân tố này cũng phải là những đặc
trưng khí hậu ổn định của một vùng hoặc của một lưu vực.
d. Dòng chảy lũ
Hằng năm vào mùa mưa bão từ trung tuần tháng IX đến trung tuần tháng
XII, vùng lưu vực sông Kôn - Hà Thanh luôn bị mưa bão lũ lụt đe dọa nghiêm
trọng và ngày càng diễn biến phức tạp gây nhiều thiệt hại lớn về tài sản và tính
mạng nhân dân trong vùng, đặc biệt là vùng đồng bằng hạ du với gần 47.000 ha
đất canh tác có mức đất giữa lòng sông và mặt ruộng chênh nhau không lớn
(khoảng 0,5 ÷1,5 m) tiến gần ra vùng cửa sông và ven sông xấp xỉ bằng nhau.
Theo số liệu điều tra trong những năm gần đây tình hình ngập úng, lũ lụt vùng
hạ lưu sông Kôn - Hà Thanh càng trở nên nghiêm trọng hơn. Trong một thời
gian ngắn 13 năm liền kề nhau (1980, 1981, 1984, 1990, 1992, 1996, 1998,
1999, 2005, 2007, 2009, 2013 và 2016) xảy ra mưa bão và ngập lụt rất nghiêm
trọng vào tháng X và trung tuần tháng XI, đã làm ngập lụt toàn bộ đồng ruộng
và các khu dân cư trong khu vực hạ du, thời gian ngập úng khoảng 10 ÷ 15
ngày, độ sâu ngập trung bình khoảng 1 - 2m, gây thiệt hại nặng nề cho người và
tài sản.
Ngoài yếu tố hình thành lũ lụt là do mưa bão lớn bởi các hình thế thời tiết
nói chung đối với nguyên nhân gây lũ lớn thì các yếu tố sau cũng cần được đề
cập đến đối với vùng lưu vực sông Kôn – Hà Thanh thuộc phạm vi nghiên cứu.
- Thảm phủ thực vật trên lưu vực có xu thế giảm, nhất là diện tích rừng bị
chặt phá để trồng trọt của dân kinh tế tự do, đã làm giảm khả năng cản dòng
chảy, dẫn đến lũ tập trung nhanh.

26. 26
- Dọc sông có khu đồng bằng lòng chảo, thấp trũng, cao độ mặt đất thấp
hơn bờ sông nên khi lũ tràn bờ chảy vào tạo ra các khu ngập tự nhiên với diện
tích lớn, sâu, thời gian lâu, làm ảnh hưởng đến bố trí thời vụ gieo trồng, nhất là
khi có lũ lớn thượng lưu gặp mưa lớn nội đồng sẽ làm tăng thêm mức độ ngập
và thời gian ngập.
- Trên dòng chính sông Kôn có nhiều đoạn mặt cắt bị co hẹp, sông chảy
uốn khúc lớn đã làm cản trở không nhỏ đến khả năng thoát lũ và tăng thời gian
truyền lũ.
- Hiện trạng công trình chống lũ còn yếu, một số công trình quy mô lớn
chưa có nhiệm vụ chống lũ cụ thể và quy trình vận hành phối hợp điều tiết để
giảm lũ cho hạ lưu công trình.
- Thời gian truyền lũ trên lưu vực sông Kôn – Hà Thanh mang đặc tính
chung của các sông miền trung là ngắn và có độ dốc lòng sông lớn, do đó mà tốc
độ truyền lũ trong sông lớn và thời gian truyền lũ ngắn. Đây là một khó khăn
trong công tác cảnh báo và dự báo lũ cho các sông trên địa bàn tỉnh.
Hiện trạng lũ lụt, là loại thiên tai thường xuyên xảy ra ở vùng dự án. Mưa
bão thường đi liền với lũ lụt, gây nhiều thiệt hại cho sản xuất và đời sống của
nhân dân trong vùng. Và đặc biệt lũ lụt chủ yếu xảy ra trên lưu vực sông Kôn,
chu kỳ xuất hiện lũ thường vào tháng 10,11 hàng năm. Giải pháp triệt để hạn chế
tác hại của lũ lụt chỉ có thể xây dựng một số hồ chứa lớn ở thượng du, đắp đê
bao ở những vùng trũng ven sông Kôn, nạo vét kênh rạch nhất là vùng cữa sông
để tăng khả năng thoát nước. Địa hình khu vực cho phép tiêu lũ úng lụt phần lớn
tự chảy khi mực nước triều thấp hơn mực nước trong đồng. Có ít trường hợp
phải dùng đến bơm tiêu động lực.
e. Dòng chảy kiệt
Mùa cạn trên lưu vực sông Kôn – Hà Thanh được bắt đầu tính từ tháng 01
đến tháng 9 hàng năm. Thực chất tháng 01 là tháng chuyển tiếp từ mùa lũ sang
mùa cạn và tháng 9 là tháng chuyển tiếp từ mùa cạn sang mùa lũ. Trong tháng 5,
6 thường xuất hiện lũ tiểu mãn nên dòng chảy trong 2 tháng này chi phối rất
mạnh đến chế độ dòng chảy thời kỳ cuối mùa cạn.
Dòng chảy kiệt được cung cấp chủ yếu bởi lượng nước ngầm và lượng
mưa trong mùa cạn. Trong các tháng khô hạn từ tháng 2 - 4 và từ tháng 7 - 8,
dòng chảy trong sông chủ yếu là do nước ngầm cung cấp.
NHẬN XÉT
Lưu vực sông Kôn – Hà Thanh có nguồn tài nguyên đất, nước khá phong
phú, đất đai thích hợp với nhiều loại cây lương thực như lúa, ngô, khoai.... và

27. 27
các cây công nghiệp ngắn ngày như: mía, lạc, đậu.... Đất canh tác tập trung chủ
yếu ở vùng hạ lưu có nhiều điều kiện thuận lợi để phát triển sản xuất. Vùng núi
ở thượng lưu có điều kiện địa hình phức tạp, đất đai phân tán, có nhiều khó khăn
trong sản xuất nông nghiệp.
Lưu vực Sông Kôn – Hà Thanh nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa
điển hình, nền nhiệt độ cao và ít biến động, chế độ ánh sáng, mưa ẩm phong phú
, lượng bức xạ khá lớn vì vậy rất thuận lợi để phát triển sản xuất nông nghiệp.
Tuy nhiên lượng mưa tập trung chủ yếu vào mùa mưa, mùa mưa trùng với mùa
lũ bão, nên thường gây lũ lụt, ngập úng ở nhiều vùng đặc biệt ảnh hưởng đến
thời kỳ thu hoạch lúa vụ 3 (Tháng 9) và gây khó khăn cho việc gieo trồng vụ
Đông Xuân (Tháng 12). Mùa khô từ tháng 1 đến tháng 8 mưa ít, nền nhiệt độ
cao thường gây hạn hán vào thời kỳ gieo trồng của vụ Xuân Hè, Hè Thu (Tháng
4, tháng 5) và vụ 3 (Tháng 7).
Hệ thống sông Kôn – Hà Thanh có lượng dòng chảy khá dồi dào nhưng
phân bố không đều, lượng nước tập trung vào mùa mưa, trong khi sản xuất nông
nghiệp lại tập trung chủ yếu vào 8 tháng mùa khô, trong thời kỳ này dòng chảy
cạn kiệt dẫn đến mực nước sông xuống thấp, mặn xâm nhập ở vùng hạ lưu. Vì
vậy điều hoà và phân phối nguồn nước trên hệ thống sông là rất cần thiết có như
vậy mới đảm bảo các nhu cầu nước cho sản xuất nông nghiệp và các ngành dân
sinh kinh tế khác.
Khu vực tính toán thuộc vùng núi thấp và chuyển tiếp sang vùng núi cao
của dãy Trường Sơn, mứ c độ phân cắt ma ̣nh, có đi ̣
a hình khá dốc, các sườn có
độ nghiêng từ 15- 35o
, cao độ biến thiên từ 80 m đến gần 700 m, với vài đỉnh
núi lân câ ̣n cao trên 1.800 m.
Khu vực này có 2 mùa gió rõ rê ̣t, từ tháng III đến tháng VIII hướng gió
thi ̣
nh hành là Đông và Đông Nam, với tần suất xuất hiện khoảng 2,2  6,5%, từ
tháng IX đến tháng II năm sau hướng gió thi ̣
nh hành là Bắc và Đông Bắc, với
tần suất xuất hiện 6,0  13,9%. Tốc độgió trung bình năm là: 2.2 m/s.
Mùa mưa ở khu vực này thường bắt đầu vào tháng IX và kết thúc vào
tháng XII, lượng mưa 4 tháng mùa mưa chiếm khoảng 70% lượng mưa năm.
Các tháng V và VI không phải mùa mưa nhưng thường có lượng mưa khá lớn,
đây là nguyên nhân sinh ra lũ tiểu mãn ở khu vực này.
Dòng chảy lưu vực hồ Định Bình và khu vực lân cận có hai mùa rõ rệt.
Mùa lũ từ tháng X đến tháng XII, mùa kiệt từ tháng I đến tháng IX năm sau.
Mùa lũ tuy ngắn (chỉ trong 3 tháng), nhưng lượng nước mùa lũ chiếm khoảng
6070% lượng nước cả năm. Ngược lại mùa cạn kéo dài tới 9 tháng nhưng chỉ

28. 28
chiếm khoảng 3040% lượng nước cả năm. Lưu lượng giảm dần từ tháng I đến
tháng IV, tháng V-VI dòng chảy tăng lên nhờ mưa tiểu mãn. Tháng kiệt nhất
trong năm thường là tháng IV.
f. Tài liệu nghiên cứu:
Sau khi nghiên cứu và phân tích tổng hợp tài liệu đo đạc KTTV trên cả hệ
thống sông Kôn, xem xét tính đồng pha, đồng bộ của tài liệu mưa và dòng chảy
trong các đợt lũ thấy rằng:
Về mưa: Với trạm đo mưa tương đối, tài liệu khá đầy đủ, chất lượng đo đạc
đáng tin cậy.
Trong phạm vi lưu vực nghiên cứu có trạm đo mưa Vĩnh Sơn, Vĩnh Kim,
Định Bình nằm trên lưu vực sông Kôn ảnh hưởng đến dòng chảy đến của Hồ
Định Bình. Trạm được đánh giá là hoạt động tốt, tài liệu có độ tin cậy cao và sử
dụng tốt cho tính toán thuỷ văn công trình.
1.3. CÁC TRẬN LỤT LỊCH SỬ:
Bảng 1.2: Thống kê các trận lũ lịch sử của tỉnh Bình Định
TT Năm Thời Gian lũ
Phạm vi ảnh
hưởng
Ước thiệt hại
Cả năm
1 1992
-Đợt 1 từ 20 - 25/10
-Đợt 2 từ 28 - 29/10
Cả tỉnh
34 người chết
84,1 tỷ đồng
2 1993
- Đợt 1 từ 02 - 4/10
- Đợt 2 từ 04- 21/11
- Đợt 3 từ 04-7/12
- Đợt 4 từ 10-18/12
Cả tỉnh
30 người chết
61 tỷ đồng
3 1995
- Đợt 1 từ 5- 8/10
- Đợt 2 từ 26-27/10
- Ngày 01/11
-Ngày 09-11/11
-Đợt 3 từ ng 18-28/12
Cả tỉnh 21 người chết
136,7 tỷ đồng
4 1996
-Đợt 1 từ ng 02-04/11
-Đợt 2 từ ng 15-25/11
- Đợt 3 từ ng 30-3/12
- Đợt 4 từ ng18-26/12
Cả tỉnh, 74 người chết
180 tỷ đồng
5 1998
-Đợt 1: Từ 18-22/10
-Đợt 2: Từ 2-7/11
- Đợt 3: Từ 12-14/11
- Đợt 4:18-22/11
- Đợt 5:25-26/11
- Đợt 6:10-11/12
- Đợt 7:14-15/12
Cả tỉnh
62 người chết
148 tỷ đồng

29. 29
6 1999
- Đợt 1:27-28/4
- Đợt 2:17-19/10
- Đợt 3:23-25/10
- Đợt 4:27-28/10
- Đợt 5:01-06/11
- Đợt 6:30/11-08/12
- Đợt 7:11-16/12
Còn có triều cường sóng biển từ 19-
24/12
An Lão
Cả tỉnh
Tương tự lũ
lịch sử 1964
73 người chết
313 tỷ đồng
7 2003
Lũ đợt1 Từ 02-04/10
Lũ đợt 2; 14-20/10
Lũ đợt 3; 11-14/11 Toàn tỉnh
29 người chết
198 tỷ đồng
8 2005
- Xảy ra 4 đợt lũ lớn, mức ngập sâu 1-
2,5m
Đáng kể là lũ trung tuần tháng 12 Cả tỉnh
39 người chết
219 tỷ đồng
9 2007
Đợt từ 02-05/11 Cả tỉnh 41 người chết
200 tỷ đồng
10 2008
-Đợt 1 từ 17-25/11 có 3 đỉnh:
+Đỉnh 1 từ 18/11
+Đỉnh 2 từ 19/11
+Đỉnh 3 từ 25/11
-Đợt 2 từ 25/12 đến 02/01/2009
Tất cả các
huyện trong
tỉnh và thành
phố Quy Nhơn
Cả tỉnh
20 người chết
165 tỷ đồng
11 2009
23h ngày 2/11-14h ngày 3/11
Cả tỉnh; nặng
nề nhất Quy
Nhơn, Tuy
Phước, Vân
Canh
Chết 22 người
Bị thương 42
Thiệt hại ước 1.100 tỷ
đồng
12 2012
-Đợt 1: 30/3-02/4
-Đợt 2: 02-07/10
Cả tỉnh
45 người chết (chủ yếu
ngư dân); Thiệt hại 70 tỷ
đồng
13 2013 Đợt ngày 15-18/11 Cả tỉnh
31 người chết
2.225 tỷ đồng
14 2016 Đợt ngày 30/11-18/12 Cả tỉnh
39 người chết
2.214 tỷ đồng
15 2017 Đợt ngày 03 -06/11 Cả tỉnh
9 người chết
1.788 tỷ đồng
(Nguồn : Thống kê của Ban Chỉ huy PCTT & TKCN tỉnh Bình Định)
1.4. HỒ CHỨA NƯỚC ĐỊNH BÌNH
1.4.1 Tổng quan:
Công trình đầu mối hồ chứa nước Định Bình là công trình thuỷ lợi đa mục
tiêu có qui mô lớn nhất ở tỉnh Bình Định, được xây dựng trên sông Kôn thuộc
địa phận xã Vĩnh Hảo và xã Vĩnh Hiệp, huyện Vĩnh Thạnh, tỉnh Bình Định là

30. 30
công trình thuộc nhóm A cấp II với kết cấu bê tông đầm lăn, có tổng chiều dài là
612 mét. Công trình hồ chứa nước Định Bình và đập dâng Văn Phong là một dự
án đa mục tiêu: cắt giảm lũ cho hạ du sông Kôn, tạo nguồn ổn định để tưới cho
30.000 ha đất canh tác vùng phía Nam của tỉnh, cấp nước cho dân sinh và các
ngành kinh tế khác trong khu vực, nuôi trồng thủy sản, kết hợp phát điện, xả về
hạ du chống cạn kiệt dòng chảy, bảo vệ môi trường sinh thái trong vùng.
Bảng 1.3: Các thông số chủ yếu hồ chứa nước Định Bình
STT Nội dung Đơn vị Trị số
1 Cấp công trình II
2 Lưu lượng lũ thiết kế, Q0,5% m3
/s 8 130
3 Lưu lượng lũ kiểm tra, Q0,1% m3
/s 9 690
4 Mực nước dâng bình thường, MNDBT m 91,93
5 Mực nước chết, MNC m 65,0
6 Dung tích toàn bộ, WTB 106
m3
226,2
7 Dung tích chết, WC 106
m3
16,3
8 Dung tích hữu ích, Whi 106
m3
209,9
9 Chế độ làm việc của hồ Điều tiết năm
10 Cao trình đỉnh đập, Zđ m 95,70
11
Tràn xả lũ có 6cửa  (BxH) m 6x(14x11)
Cao trình ngưỡng, Zngưỡng m 80,93
12
Cửa xả đáy ncửa (BxH) m 5x(6x5)
Cao trình ngưỡng, Zngưỡng m 58
13
Đường kính cống lấy nước bờ phải,  cm 100
Cao trình ngưỡng, Zngưỡng m 63
14
Đường kính cống lấy nước bờ trái,  cm 280
Cao trình ngưỡng, Zngưỡng m 59
1.4.2. Vai trò của Hồ chứa nước Định Bình trong điều tiết dòng chảy
lũ ở hạ lưu sông Kôn:
- Cắt giảm lũ cho hạ du sông Kôn, tạo nguồn ổn định để tưới cho 30.000 ha
đất canh tác vùng phía Nam của tỉnh, cấp nước cho dân sinh và các ngành kinh
tế khác trong khu vực, nuôi trồng thủy sản, kết hợp phát điện, xả về hạ du chống
cạn kiệt dòng chảy, bảo vệ môi trường sinh thái trong vùng.
- Hồ Định Bình chỉ có khả năng cắt giảm lũ cho khoảng 30% lưu vực sông
Kôn vì không có bụng hồ, chống lũ tiểu mãn, lũ sớm, lũ muộn cùng tần suất
10%, giảm lũ chính vụ cho hạ lưu sông Kôn.

31. 31
- Với nhiệm vụ phòng chống lũ cho hạ lưu, mực nước hạ lưu khống chế dưới
mức báo động cấp 3 khi gặp các trận lũ điển hình 2013 ( khi có tần suất tương
ứng P=3%). Để đạt được mục đích này cần thiết phải có dự báo lũ chính xác,
khống chế mực nước đón lũ ở cao trình +65m trong hồ kịp thời trước khi lũ đến.
1.5. Tổng quan tình hình nguyên cứu lũ lụt trên thế giới và Việt nam:
1.5.1. Tình hình nghiên cứu dự báo lũ trên thế giới
Trên thế giới việc áp dụng các mô hình toán thủy văn, thủy lực đã được sử
dụng từ những năm 1958 (khi mô hình SSARR ra đời). Cho đến nay với sự hỗ
trợ của máy tính nhiều mô hình đã được xây dựng với cơ sở toán học chặt chẽ,
giao diện trình bày đẹp, trực quan. Có thể kể đến một số mô hình đã và đang
được sử dụng rộng rãi trên thế giới cũng như ở Việt Nam như:
-Viện Điện lực của Pháp đã xây dựng phần mềm TELEMAC tính các bài
toán thuỷ lực 1 và 2 chiều. TELEMAC-2D là phần mềm tính toán thủy lực 2
chiều, nằm trong hệ thống phần mềm TELEMAC. TELEMAC-2D đã được
kiểm nghiệm theo các tiêu chuẩn nghiêm ngặt của Châu Âu về độ tin cậy; mô
hình này đã được áp dụng tính toán rất nhiều nơi ở Cộng hòa Pháp và trên TG.
giới.
-Với mục đích mô phỏng chính xác hơn quá trình hình thành dòng chảy
trên lưu vực, trong thời gian gần đây nhiều nhà thủy văn, thủy lực đã cố gắng
xây dựng các mô hình sử dụng các thành tựu mới nhất của lĩnh vực thông tin địa
lý GIS. Một trong các loại mô hình này là mô hình MARINE do Viện cơ học
chất lỏng Toulouse (Pháp) phát triển. Mô hình MARINE có bộ thống số phân
phối hội tụ đầy đủ các yếu tố cần thiết của một mô hình thủy văn, như xét sự
biến đổi của các yếu tố mưa, bề mặt thảm phủ, cấu trúc đất, độ cao địa hình, độ
dốc địa hình .v.v.
-Một mô hình đáng kể đến nữa là mô hình MIKE do Viện Thủy lực Đan
Mạch (Danish Hydraulics Institute, DHI) xây dựng, phần mềm dự báo lũ bao
gồm: Mô hình NAM tính toán và dự báo dòng chảy từ mưa; Mô hình Mike 11
tính toán thủy lực, dự báo dòng chảy trong sông và cảnh báo ngập lụt. Phần
mềm này đã được áp dụng rất rộng rãi và rất thành công ở nhiều nước trên thế
giới. Trong khu vực Châu Á, mô hình đã được áp dụng để dự báo lũ lưu vực
sông Mun-Chi và Songkla ở Thái Lan, lưu vực sông ở Bangladesh, Indonesia.
Ngoài các modul Nam để tính toán dự báo dòng chảy, Mike 11 tính thủy lực một
chiều, bộ mô hình Mike còn có các modul như Mike 21 hai chiều để tính ngập
lụt, Mike basin để tính toán nguồn nước.
Ngoài ra còn rất nhiều mô hình khác nữa như: mô hình iSIS của Anh; bộ

32. 32
mô hình HEC của Trung tâm kỹ thuật quân đội Mỹ; mô hình HydroGIS của Đài
KTTV Nam Bộ; mô hình TANK cải tiến v.v.
1.5.2 Tình hình nghiên cứu dự báo lũ tại Việt Nam
Hiện nay, công tác dự báo tác nghiệp mưa lũ cho các hệ thống sông toàn
quốc được thực hiện tại Trung tâm KTTV Quốc gia. Ngoài các cơ quan thuộc
Trung tâm Khí tượng Thuỷ văn Quốc gia còn có nhiều viện nghiên cứu, trường
đại học tham gia nghiên cứu như: Viện Khí tượng Thuỷ văn thuộc bộ Tài
Nguyên và Môi trường, Viện khoa học Thuỷ lợi thuộc bộ Nông nghiệp và phát
triển nông thôn, Trường Đại học Thuỷ lợi, Trường Đại học Tổng hợp, Trường
Cao đẳng Khí tượng Thuỷ văn . v.v.
Tại các đơn vị trực thuộc Trung tâm Khí tượng Thuỷ văn Quốc Quốc gia
hiện đang sử dụng các phương pháp dự báo truyền thống như các phương pháp
phân tích thống kê, nhận dạng hình thế thời tiết gây mưa lớn, phương pháp mực
nước tương ứng, phương pháp hồi quy nhiều biến ...một số mô hình toán thủy văn
như mô hình SSARR, TANK, NAM và một số mô hình mới hơn như MIKE 11,
MARINE , HEC là những công cụ chủ yếu để dự báo lũ, lụt.
Ngoài ra các đơn vị khác cũng đã nghiên cứu và áp dụng thành công một
số mô hình tiên tiến cho các hệ thống sông ở Việt Nam như:
Trường Đại học Kỹ thuật Đà Nẵng và đã được áp dụng mô hình
TELEMAC-2D để tính toán ngập lụt cho sông Hàn khu vực tp. Đà Nẵng.
Viện cơ học Việt Nam đã hợp tác với Viện cơ học chất lỏng Toulouse
trong việc ứng dụng mô hình MARINE cho lưu vực sông Đà và hiện nay mô
hình đã được Viện cơ học ứng dụng dự báo lũ cho sông Hương.
Viện KTTV đã nghiên cứu và ứng dụng thành công mô hình MIKE 11 dự
báo lũ cho hệ thống sông Hồng..v.v.
Năm 2010, Hoàng Minh Tuyển, xây dựng quy trình vận hành liên hồ chứa
sông Ba cắt giảm lũ cho hạ du. Nghiên cứu đã đề xuất các vấn đề mang đặc thù
riêng của hệ thống hồ chứa sông Ba. Đây là những luận cứ thực tiễn phục vụ xây
dựng quy trình vận hành liên hồ chứa sông Ba để cắt giảm lũ đã được Thủ tướng
phê duyệt tháng 9/2010.
Năm 2011, Nguyễn Lan Châu và Bùi Đình Lập, đã sử dụng các mô hình
mưa rào dòng chảy TANK và diễn toán Muskingum - Cunge dự báo dòng chảy
thượng lưu hệ thống sông Đà, Thao, Lô và Thái Bình.
Năm 2011, Hoàng Thanh Tùng, Vũ Minh Cát và Ngô Lê An, đã tích hợp
dự báo mưa trung hạn trong vận hành hệ thống hồ chứa phòng lũ cho lưu vực
sông Cả, tiến hành vận hành thử nghiệm cho các kịch bản dòng chảy lũ khác

33. 33
nhau đến các hồ chứa, từ đó xây dựng cơ sở khoa học vận hành hệ thống hồ
chứa phòng lũ cho lưu vực sông Cả.
Năm 2011, Nguyễn Hữu Khải, Đã nghiên cứu tính toán điều hành hệ
thống hồ chứa trên lưu vực sông Ba trong mùa lũ và mùa cạn, tác giả đã áp dụng
mô hình HEC-RESSIM, MIKE 11 để mô phỏng tính toán thủy văn, điều tiết hồ
chứa, thủy lực, các kết quả nghiên cứu làm cơ sở để tác giả đề xuất Quy trình
vận hành liên hồ chứa trên lưu vực sông Ba.
Năm 2013, Tô Thúy Nga, đã dùng mô hình MOPHONGLU do tác giả
viết để dự báo lũ về hồ phục vụ cho bài toán vận hành liên hồ chứa thủy điện
trên các lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn mùa lũ theo thời gian thực sao cho đảm
bảo lợi ích mục tiêu phát điện của các hồ chứa, đồng thời giảm thiểu thiệt hại do
lũ gây ra cho hạ du.
Nhìn chung các công trình nghiên cứu ở Việt Nam sử dụng mô hình mô
phỏng là công cụ chủ yếu để vận hành quản lý hồ chứa, cũng như dự báo lũ lụt.
1.5.3 Tình hình nghiên cứu dự báo lũ cho hệ thống sông Kôn – Hà Thanh
- Ủy ban nhân dân tỉnh Bình Định đang có dự án “ Xây dựng phương án
phòng chống lũ, lụt cho hạ du đập hồ chứ nước Định Bình do Liên danh Viện
khoa học thủy lợi Miền Trung và phòng thí nghiệm trọng điểm Quốc gia về
động lực học sông biển làm.
- Nguyễn Bá Tùng, Nguyễn Quang Ngân, Nguyễn Đức Anh, Nguyễn
Nhật Cường (2017) đã ứng dụng mô hình Hec –HMS dự báo lũ trên lưu vực
sông Kôn – Hà Thanh

34. 34
CHƯƠNG 2:
THIẾT LẬP MÔ HÌNH THỦY VĂN
2.1. GIỚI THIỆU MÔ HÌNH HEC-HMS
2.1.1.Giới thiệu mô hình
Mô hình HEC là sản phẩm của tập thể các kỹ sư thuỷ văn thuộc quân đội
Hoa Kỳ. HEC-1 đã góp phần quan trọng trong việc tính toán dòng chảy lũ tại
những con sông nhỏ không có trạm đo lưu lượng. Tính cho đến thời điểm này,
đã có không ít đề tài nghiên cứu khả năng ứng dụng thực tế. Phiên bản đầu tiên
của HEC- HMS là version 2.0, hiện nay phiên bản mới nhất của HEC- HMS là
version 4.2. tháng 8 năm 2016
Phần mềm bao gồm : giao diện đồ họa, các thành phần phân tích thủy văn,
lưu trữ số liệu, các công cụ quản lý và các bản ghi. Chương trình đã kết hợp các
ngôn ngữ lập trình C, C++ và Fortran. Phương tiện tính toán và giao diện đồ họa
được lập trình theo hướng đối tượng C++. Các thuật toán thủy văn được viết
bằng Fortran và được tổ chức trong một thư viện Lib Hydro. Quản lý số liệu
được trình bày dùng thư viện HEC- Lib. Mặc dù đã được kết hợp trong một
chương trình nhưng vẫn có sự tách biệt rõ ràng giữa giao diện, công cụ tính toán
và lưu trữ số liệu.
2.1.2. Mô phỏng các thành phần lưu vực
Các đặc trưng vật lý của khu vực và của các sông được miêu tả trong mô
hình lưu vực. Các yếu tố thủy văn như: lưu vực con, đoạn sông, hợp lưu, phân
lưu, hồ chứa, nguồn, hồ, đầm được gắn kết trong một hệ thống mạng lưới để tính
toán quá trình dòng chảy. Các quá trình tính toán được bắt đầu từ thượng lưu
đến hạ lưu.
+ Tính toán mưa - dòng chảy
Chương trình tính toán được tạo bằng cách kết hợp mô hình lưu vực, mô
hình khí tượng - thủy văn và mô hình điều khiển chương trình.
Các kết quả tính toán được xem từ lược đồ mô hình lưu vực. Bảng tổng
kết chung và bảng tổng kết từng phần chứa các thông tin về lưu lượng đỉnh lũ và
tổng lượng. Mỗi một yếu tố đều có các bảng tổng kết và đồ thị.
+ Tổn thất
Một tập hợp các phương pháp khác nhau có sẵn trong mô hình để tính
toán tổn thất. Có thể lựa chọn một phương pháp tính toán tổn thất trong số các
phương pháp: Phương pháp tính thấm theo hai giai đoạn- Thấm ban đầu và thấm
hằng số (Initial and Constant), thấm theo số đường cong thấm của cơ quan bảo
vệ đất Hoa Kỳ(SCS Curve Number), thấm theo Gridded SCS Number và thấm

35. 35
theo hàm Green and Ampt. Phương pháp Deficit and Constant có thể áp dụng
cho các mô hình liên tục đơn giản. Phương pháp tính độ ẩm đất bao gồm 5 lớp
đước áp dụng cho các mô hình mô phỏng quá trình thấm phức tạp và bao gồm
bốc hơi.
+ Chuyển đổi dòng chảy
Có nhiều phương pháp để chuyển lượng mưa hiệu quả thành dòng chảy
trên bề mặt của khu vực. Các phương pháp đường đơn vị bao gồm: đường đơn
vị tổng hợp Clack, Snyder và đường đơn vị không thứ nguyên của cơ quan bảo
vệ đất Hoa Kỳ. Ngoài ra phương pháp tung độ đường đơn vị xác định bởi người
sử dụng cũng có thể được dùng. Phương pháp Clark sửa đổi (Mod Clark) là một
phương pháp đường đơn vị không phân bố tuyến tính được dùng với lưới mưa.
Mô hình còn bao gồm cả phương pháp sóng động học.
+ Diễn toán kênh hở
Một số phương pháp diễn toán thủy văn được bao gồm để tính toán dòng
chảy trong các kênh hở. Diễn toán mà không tính đến sự suy giảm có thể được
mô phỏng trong phương pháp trễ. Mô hình bao gồm cả phương pháp diễn toán
truyền thống Muskingum. Phương pháp Puls sửa đổi cũng có thể được dùng để
mô phỏng một đoạn sông như là một chuỗi các thác nước, các bể chứa với quan
hệ lượng trữ - dòng chảy ra được xác định bởi người sử dụng. Các kênh có mặt
cắt ngang hình thang, hình chữ nhật, hình tam giác hay hình cong có thể được
mô phỏng với phương pháp sóng động học hay Muskingum- Cunge. Các kênh
có diện tích bãi được mô phỏng với phương pháp Muskingum- Cunge và
phương pháp mặt cắt ngang 8 điểm.
+ Hiệu chỉnh thông số
Hầu hết thông số của các phương pháp có trong mô hình lưu vực và trong
yếu tố đoạn sông đều có thể ước tính bằng phương pháp dò tìm tối ưu. Mô hình
gồm có 4 hàm mục tiêu để dò tìm thông số. Việc dò tìm thông số tối ưu nhằm
mục đích tìm ra bộ thông số thích hợp nhất để cho kết quả tính toán phù hợp với
kết quả thực đo.
Số liệu đầu vào và kết quả tính ra có thể biểu thị dưới hệ đơn vị mét hay
đơn vị của Anh và được tự động chuyển khi cần thiết.
2.1.3. Khả năng của mô hình.
Về lý thuyết, HEC- HMS cũng dựa trên cơ sở lý luận của mô hình HEC-1:
nhằm mô phỏng quá trình mưa- dòng chảy. Mô hình bao gồm hầu hết các
phương pháp tính dòng chảy lưu vực và diễn toán, phân tích đường tần suất lưu

36. 36
lượng, công trình xả của hồ chứa và vỡ đập của mô hình HEC-1. Chức năng
phân tích thiệt hại lũ không được xây dựng trong mô hình HEC-HMS mà được
trình bày trong phần mềm HEC-FDA.
Những phương pháp tính toán mới được đề cập trong mô hình HEC-HMS :
tính toán đường quá trình liên tục trong thời đoạn dài và tính toán dòng chảy
phân bố trên cơ sở các ô lưới của lưu vực. Việc tính toán liên tục có thể dùng
một bể chứa đơn giản biểu thị độ ẩm của đất hay phức tạp hơn là mô hình 5 bể
chứa bao gồm sự trữ nước tầng trên cùng, sự trữ nước trên bề mặt, trong lớp đất
và trong hai tầng ngầm. Dòng chảy phân bố theo không gian có thể được tính
toán theo sự chuyển đổi phân bố phi tuyến (Mod Clak) của mưa và thấm cơ bản.
2.2. LÝ THUYẾT MÔ HÌNH
Mô hình HEC-HMS được sử dụng để mô phỏng quá trình mưa - dòng
chảy khi nó xảy ra trên một lưu vực cụ thể. Ta có thể biểu thị mô hình bằng sơ
đồ sau:
Mưa (X) ----------> Dòng chảy (Y) -------------> Đường quá trình lũ (Q~t).
Ta có thể hình dung bản chất của sự hình thành dòng chảy của một trận lũ
như sau: Khi mưa bắt đầu rơi cho đến một thời điểm ti nào đó, dòng chảy mặt
chưa được hình thành, lượng mưa ban đầu đó tập trung cho việc làm ướt bề mặt
và thấm. Khi cường độ mưa vượt quá cường độ thấm (mưa hiệu quả) thì trên bề
mặt bắt đầu hình thành dòng chảy, chảy tràn trên bề mặt lưu vực, sau đó tập
trung vào mạng lưới sông suối. Sau khi đổ vào sông, dòng chảy chuyển động về
hạ lưu, trong quá trình chuyển động này dòng chảy bị biến dạng do ảnh hưởng
của đặc điểm hình thái và độ nhám lòng sông.
2.2.1. Mưa
Mưa được sử dụng là đầu vào cho quá trình tính toán dòng chảy ra của
lưu vực.
Mô hình HEC - HMS là mô hình thông số tập trung, mỗi lưu vực con có
một trạm đo mưa đại diện. Lượng mưa ở đây được xem là mưa bình quân lưu
vực (phân bố đồng đều trên toàn lưu vực). Dù mưa được tính theo cách nào đều
tạo nên một biểu đồ mưa.
Tổn thất(P)
Y=X-P
Đường lũ đơn vị
qp

37. 37
Hình 2.1: Biểu đồ mưa
*Mưa tính theo phương pháp trung bình số học:
Lớp nước mưa trung bình trên lưu vực là giá trị trung bình số học của
lượng mưa tại các trạm đo mưa nằm trên lưu vực.
 
n
X
X
n
i
i


 1
(2.1)
Trong đó:
Xi : lượng mưa tại trạm thứ i
n : số trạm đo mưa trên lưu vực
* Mưa tính theo phương pháp trung bình có trọng số:
+ Phương pháp đa giác Thiessen: Trọng số là hệ số tỷ lệ giữa phần diện
tích của lưu vực do một trạm mưa nằm trong lưu vực hoặc bên cạnh lưu vực đại
biểu với toàn bộ diện tích lưu vực. Diện tích bộ phận khống chế bởi mỗi trạm
mưa được xác định như sau: Nối liền các trạm đo mưa bằng các đoạn thẳng chia
lưu vực thành nhiều hình tam giác, kẻ các đường trung trực của các cạnh tam
giác, các đường này sẽ là giới hạn diện tích bộ phận của từng trạm đo.
Lượng mưa trung bình trên lưu vực được tính theo công thức sau:
(mm/giờ)
Thời gian
(giờ )
Cường
độ
mưa
(mm/
giờ)
t0 t1 t2 t3 t4 t5

38. 38




 n
i
i
n
i
i
i
f
f
X
X
1
1
(2.2)
Trong đó:
Xi : lượng mưa đo được tại trạm thứ i
fi : diện tích lưu vực bộ phận thứ i
n : số trạm đo mưa ( cũng là số diện tích lưu vực bộ phận )
+ Phương pháp đường đẳng trị mưa:
Trọng số là diện tích kẹp giữa hai đường đẳng trị mưa và tính lượng mưa
trung bình theo công thức (2.2). Trong đó: Xi là lượng mưa trung bình của hai
đường đẳng trị mưa kề nhau, fi là diện tích bộ phận nằm giữa hai đường ấy.
2.2.2. Tổn thất
Nước mưa điền trũng và thấm được gọi là lượng tổn thất trong HEC-
HMS. Lượng điền trũng và thấm được biểu thị bằng lượng trữ nước trên bề mặt
của lá cây hay cỏ, lượng tích đọng cục bộ trên bề mặt đất, trong các vết nứt, kẽ
hở hoặc trên mặt đất ở đó nước không tự do di chuyển như dòng chảy trên mặt
đất. Thấm biểu thị sự di chuyển của nước xuống những vùng nằm dưới mặt đất.
Hai nhân tố quan trọng nên được chú ý khi tính toán tổn thất mưa. Thứ
nhất, lượng mưa không tham gia vào quá trình dòng chảy được coi là bị tổn thất
từ hệ thống. Thứ hai, các phương trình được dùng để tính toán lượng tổn thất
không tính đến sự phục hồi độ ẩm hay lượng trữ bề mặt đất. Thực tế này đã cho
biết chương trình HEC-HMS là mô hình có xu thế áp dụng cho hiện tượng mưa
- lũ đóng.
Tính toán tổn thất mưa có thể được sử dụng theo cả đường đơn vị hay các
thành phần mô hình sóng động học. Trong trường hợp dùng thành phần đường
đơn vị, lượng tổn thất được xem là đều trên toàn lưu vực (phân bố đều trên toàn
lưu vực). Theo cách khác lượng tổn thất mưa riêng biệt có thể được xác định cho
mỗi vùng dòng chảy riêng biệt trên mặt đất trong thành phần sóng động học.
Lượng tổn thất được xem là phân bố đều trên toàn bộ mỗi vùng dòng chảy tràn
qua.
Trong vài trường hợp cá biệt có những lượng tổn thất không đáng kể theo
vị trí của lưu vực con. Điều này đúng cho những vùng là hồ tự nhiên, hồ nhân

39. 39
tạo hay những vùng không thấm. Trong trường hợp này tổn thất không được
tính toán theo phần trăm xác định của diện tích không thấm.
Mô hình HEC-HMS có 4 phương pháp được dùng để tính toán tổn thất.
Dùng bất kỳ phương pháp nào ta đều tính được lượng tổn thất trung bình trong
một thời đoạn tính toán, lượng mưa hiệu quả được dùng để tính toán đường quá
trình dòng chảy ra cho lưu vực. Một hệ số không thấm tính theo phần trăm được
sử dụng với các phương pháp để bảo đảm tại phần diện tích không thấm đó
100% mưa sẽ sinh dòng chảy.
a.Tốc độ thấm ban đầu và thấm ổn định (Intial and Constant Rate)
Khái niệm cơ bản của phương pháp này là: Tỷ lệ tiềm năng lớn nhất của
tổn thất mưa fc, nó không đổi trong suốt cả trận mưa. Do vậy, nếu pt là lượng
mưa trong khoảng thời gian từ t đến t + t, lượng mưa hiệu quả pet trong thời
đoạn đó được cho bởi:
pet = pt – fc nếu pt  fc
pet = 0 nếu pt  fc
Quá trình thấm bắt đầu từ một cường độ thấm Ia nào đó, sau đó giảm dần
cho đến khi đạt tới một giá trị không đổi fc. Tổn thất ban đầu được thêm vào mô
hình để biểu thị hệ số trữ nước của lưu vực. Hệ số trữ là kết quả của sự giữ nước
của thảm phủ thực vật trên lưu vực, nước được trữ trong những chỗ lõm bị thấm
hay bốc hơi gọi là tổn thất điền trũng. Tổn thất này xảy ra trước khi hình thành
dòng chảy trên lưu vực. Khi lượng mưa rơi trên lưu vực chưa vượt quá lượng
tổn thất ban đầu thì chưa sinh dòng chảy.
Lượng mưa hiệu quả được tính theo công thức:
pet = 0 nếu  pi  Ia
pet = pt - fc nếu  pi  Ia và pt  fc (2.4)
pet = 0 nếu  pi  Ia và pt fc
Những thông số của phương pháp này biểu thị các đặc trưng vật lý các lớp
đất của lưu vực, điều kiện ẩm kỳ trước.
Nếu lưu vực ở điều kiện bão hòa ẩm, tổn thất ban đầu sẽ tiến dần tới 0.
Nếu lưu vực khô hạn, tổn thất ban đầu sẽ lớn biểu thị lớp nước mưa lớn nhất rơi
trên lưu vực nhưng không sinh dòng chảy, điều này sẽ phụ thuộc vào địa hình
lưu vực, việc sử dụng đất, loại đất và việc xử lý đất.
b. SCS Curve Number (Chỉ số CN)
(2.3)

40. 40
Cơ quan bảo vệ thổ nhưỡng Hoa Kỳ (1972) đã phát triển một phương
pháp để tính tổn thất dòng chảy từ mưa gọi là phương pháp SCS. Mục đích là
thành lập một hệ thống phân loại đất để sử dụng trong bản đồ dùng đất trên toàn
quốc. Ta đã thấy, trong một trận mưa, độ sâu mưa hiệu dụng hay độ sâu dòng
chảy trực tiếp Pe không bao giờ vượt quá độ sâu mưa P. Tương tự như vậy, sau
khi quá trình dòng chảy bắt đầu, độ sâu nước bị cầm giữ có thực trên lưu vực Fa
bao giờ cũng nhỏ hơn hoặc bằng một độ sâu nước cầm giữ tiềm năng tối đa S
nào đó. Ta còn có một lượng mưa Ia bị tổn thất hết nên không sinh dòng chảy,
đó là lượng tổn thất ban đầu trước thời điểm sinh nước đọng trên bề mặt lưu
vực. Do đó, ta có lượng dòng chảy tiềm năng là P – Ia. Trong phương pháp SCS,
người ta giả thiết rằng: tỷ số giữa hai đại lượng có thực Pe và Fa thì bằng với tỷ
số giữa hai đại lượng tiềm năng P – Ia và S. Vậy ta có:
a
e
a
I
P
P
S
F


(2.5)
Từ nguyên lý liên tục, ta có:
P = Pe + Ia + Fa (2.6)
Kết hợp (2.5) và (2.6) để giải:
 
S
I
P
I
P
P
a
a
e




2
(2.7)
Đó là phương trình cơ bản của phương pháp SCS để tính độ sâu mưa hiệu
dụng hay dòng chảy trực tiếp từ một trận mưa.
Hình 2.2: Tổn thất dòng chảy theo phương pháp SCS
Qua nghiên cứu các kết quả thực nghiệm trên nhiều lưu vực nhỏ, người ta
đã xây dựng được qua hệ kinh nghiệm:
Ia = 0,2*S (2.8)
Pe
Fa
Ia
T
h
ờ
i
g
i
a
n
C
ư
ờ
n
g
đ
ộ
m
ư
a

41. 41
Do đó:
 
S
P
S
P
Pe
8
,
0
2
,
0
2



(2.9)
Lập đồ thị quan hệ giữa P và Pe bằng các số liệu của nhiều lưu vực, người
ta đã tìm ra được họ các đường cong. Để tiêu chuẩn hoá các đường cong này,
người ta sử dụng số liệu của đường cong CN làm thông số. Đó là một số không
thứ nguyên, lấy giá trị trong khoảng (0100). Đối với bề mặt không thấm nước
hoặc mặt nước, CN = 100; đối với bề mặt tự nhiên, CN < 100.
Theo phương pháp này, lưu vực được chia thành các ô nhỏ và CN được
tính toán cho từng ô nhỏ, sau đó lấy giá trị trung bình cho toàn lưu vực:




 n
i
i
n
i
i
i
A
CN
A
II
CN
1
1
)
( (2.10)
Trong đó:
CN(II) là độ ẩm thời kỳ trước của đất trong điều kiện bình thường
Ai là diện tích của từng ô tính toán trên lưu vực
CNi là độ ẩm của từng ô tính toán
n là số ô tính toán
Số hiệu của đường cong CN và S liên hệ với nhau qua phương trình:
S =
CN
CN
*
10
1000
(hệ Anh) (2.11)
Hoặc S =
CN
CN
*
254
25400
(hệ mét) (2.12)
Độ ẩm của đất trước trận mưa đang xét được gọi là độ ẩm kỳ trước. Độ ẩm
này được chia thành ba nhóm: độ ẩm kỳ trước trong điều kiện bình thường (ký hiệu
là AMC II), trong điều kiện khô (AMC I) và trong điều kiện ướt (AMC III).
Đối với điều kiện khô ( AMC I ) hoặc điều kiện ướt ( AMC III ), các số
liệu đường cong tương đương có thể được suy ra như sau:
)
(
*
0568
.
0
10
)
(
*
2
.
4
)
(
II
CN
II
CN
I
CN


(2.13)
)
(
*
13
.
0
10
)
(
*
23
)
(
II
CN
II
CN
III
CN


(2.14)

42. 42
Các số hiệu của đường cong CN đã được cơ quan bảo vệ thổ nhưỡng Hoa
Kỳ lập thành bảng tính sẵn dựa trên phân loại đất và tình hình sử dụng đất. Đất
được phân thành 4 nhóm theo định nghĩa sẵn như sau:
Nhóm A: cát tầng sâu, hoàng thổ sâu và phù sa kết tập
Nhóm B: hoàng thổ nông, đất mùn pha cát
Nhóm C: mùn pha sét, mùn pha cát tầng nông, đất có hàm lượng chất hữu
cơ thấp và đất pha sét cao
Nhóm D: đất nở ra rõ rệt khi ướt, đất sét dẻo nặng và đất nhiễm mặn
Nếu lưu vực tạo thành bởi nhiều loại đất và có nhiều tình hình sử dụng đất
khác nhau, ta có thể tính một giá trị hỗn hợp của CN.
c. Phương pháp tính thấm Green và Ampt
Green và Ampt (1911) đã đề nghị bức tranh giản hoá về thấm như minh
hoạ trong hình 2.3. Front ướt là một biên giới rõ rệt phân chia đất có hàm lượng
ẩm i
 ở bên dưới với đất bão hoà có hàm lượng ẩm  ở bên trên. Front ướt thâm
nhập vào đất tới độ sâu L ở thời điểm t tính từ khi thấm bắt đầu. Trên mặt đất có
một lớp nước đọng mỏng với chiều sâu h0.
Hình 2. 3: Các biến số trong phương pháp thấm Green- Ampt
Xét một cột đất thẳng đứng có diện tích mặt cắt ngang bằng đơn vị và xác
định thể tích kiểm tra là thể tích bao quanh đất ướt giữa mặt đất và độ sâu L.
Nếu lúc đầu, đất có hàm lượng ẩm i
 trên toàn bộ chiều sâu thì hàm lượng ẩm
của đất sẽ tăng lên từ i
 tới  (độ rỗng) khi front ướt đi qua. Hàm lượng ẩm i

là tỷ số của thể tích nước trong đất so với tổng thể tích bên trong thể tích kiểm
tra, do đó lượng gia tăng của nước trữ bên trong thể tích kiểm tra do thấm sẽ là
L


e


i

r

ho
Front ướt
Vùng ướt
(độ ẩm K)
0

43. 43
L( - i
 ) đối với một đơn vị diện tích mặt cắt ngang. Độ sâu luỹ tích của nước
mưa thấm vào trong đất được tính:
F(t) = L( - i
 ) = L 
 (2.15)
Với 
 = ( - i
 )
Khi đã tìm được F, ta có thể xác định được tốc độ thấm f bằng phương
trình sau:








 1
)
(
)
(
t
F
K
t
f


(2.16)
Trong đó: K là độ dẫn thuỷ lực của đất
 là cột nước mao dẫn của front ướt

 là khả năng thấm của tầng đất
F là độ sâu luỹ tích của nước thấm vào đất

















)
(
1
ln
)
(
t
F
Kt
t
F (2.17)
Phương trình (2.17) là phương trình phi tuyến đối với F, giải phương trình
này bằng phương pháp thay thế liên tiếp. Cho trước các giá trị của K, t,  và

 . Trước hết, giả thiết một giá trị thăm dò của F và gán vào vế phải của (2.17)
(nên chọn giá trị thăm dò đầu tiên F = Kt), từ đó tính được giá trị mới của F ở vế
trái. Giá trị mới này lại được coi là giá trị thăm dò thứ hai của F để gán vào vế
phải, lặp lại cho đến khi các giá trị tính toán của F hội tụ về một hằng số. Giá trị
tính toán cuối cùng của F được thay thế vào (2.16) để xác định tốc độ thấm tiềm
năng f tương ứng.
Khi áp dụng mô hình Green- Ampt cần phải ước lượng được các thông số
K,  và  . Quan hệ biến đổi của cột nước mao dẫn và độ dẫn thuỷ lực theo hàm
lượng ẩm  đã được Brooks và Corey (1964) nghiên cứu. Qua nhiều thí nghiệm
đối với nhiều loại đất khác nhau, hai ông đã kết luận rằng cột nước mao dẫn 
có thể được biểu thị bằng một hàm logarit của độ bão hoà hiệu dụng se.
d. Phương pháp tính toán độ ẩm đất (Soil Moisture Accounting)
Phương pháp tính toán độ ẩm đất ( SMA ) dùng hệ thống bể chứa 5 lớp
bao gồm sự trữ nước tầng trên cùng, sự trữ nước trên bề mặt, tầng sát mặt đất và
trong hai tầng ngầm với bốc hơi để mô phỏng thấm. Dung tích trữ và tỉ lệ thấm
lớn nhất được xác định riêng biệt từ các lưu vực con trong các đơn vị SMA,

44. 44
nhiều lưu vực con có thể dùng cùng một đơn vị SMA. Sơ đồ biểu diễn tổn thất
trong tính toán mưa- dòng chảy.
Hình 2.4: Sơ đồ tính thấm theo độ ẩm đất
Tính toán thấm cho mỗi bước thời gian được tính trước bốc hơi. Lượng
trữ được yêu cầu cho mỗi bước thời gian theo trình tự sau:
+ Trữ tầng trên
+ Trữ bề mặt
+ Trữ ở lớp đất sát mặt
Subsurface
Runoff
(Dòng chảy
ngầm)
Dòng chảy
ngầm
Subsurface
(Dòng chảy
ngầm)
(Subsurface
Runoff)
Percolati
(Thấ
m)
(Perco
lation)
Groundwater 2( lớp nước
ngầm 2)
(Lớp nước ngầm 2)
Canopy Interception
(Bị giữ bởi tán cây)
Mưa ( Precipitation)
Surface
(Depressi
on)
(Điền trũng)
Dòngchảymặt
(Surface
Runoff)
Soil Profile
(trắc điện)
(Trắc điện đất)
Tension Zone ( Vùng)
)căn mặt)
(Vùng căng mặt ngoài)
Groundwater 1( lớp nước
ngầm 1)
(Lớp nước ngầm 1)
Deep Percolation(Thấm tầng
sâu)
Dòng chảy từ
tán cây
(Canopy Overflow)
Bốc hơi( Evapotranspiration)
Thấm qua mặt
đất
(Infiltratio
n)
Percolati
(Thấm
)
(Percolatio
n)

45. 45
+ Nước ngầm tầng 1
+ Nước ngầm tầng 2
Lượng mưa rơi xuống lưu vực trước tiên được giữ trên bề mặt lá cây. Sau
khi trữ trên lá cây đã đủ mưa được trữ vào bề mặt đất. Nước thấm từ bề mặt
xuống các lớp đất theo tỉ lệ tăng dần đến tỉ lệ thấm lớn nhất. Khi lượng tích đọng
bề mặt đã đủ, mưa vượt quá tỉ lệ thấm lớn nhất trở thành mưa hiệu quả và sinh
dòng chảy mặt. Nước trong các lớp đất thấm xuống tầng ngầm 1. Nước trong
tầng ngầm 1 tạo thành dòng chảy ngầm chảy với tốc độ chậm và sau đó thấm
xuống tầng ngầm 2. Nước trong tầng ngầm 2 hình thành dòng chảy ngầm và tiếp
tục thấm sâu xuống tầng không thấm.
Bốc hơi được tính toán theo trình tự sau:
+ Canopy interception (Bị giữ bởi tán cây)
+ Surface depression (Điền trũng)
+ Surface runoff (Dòng chảy mặt)
+ Soil profile storage (Lớp đất sát mặt)
Bốc hơi mặt nước chỉ xảy ra khi có lớp nước mưa trên bề mặt đất. Một
thời gian sau khi mưa, khi bề mặt đã khô sẽ chuyển sang bốc hơi mặt đất.
2.2.3. Chuyển đổi dòng chảy
a. Đường đơn vị
Đường quá trình đơn vị là đồ thị hàm phản ứng dải xung đơn vị của một
hệ thống thuỷ văn tuyến tính. Do Sherman đưa ra đầu tiên vào năm 1932, đường
quá trình đơn vị (lúc đầu gọi là biểu đồ đơn vị) được định nghĩa là đường quá
trình dòng chảy trực tiếp tạo ra bởi 1 inch mưa vượt thấm (hay 1cm đối với hệ
met) phân bố đều trên lưu vực theo một cường độ mưa không đổi trong một đơn
vị thời gian. Đầu tiên, Sherman đã dùng từ “đơn vị” để chỉ một đơn vị thời gian,
nhưng sau đó từ “đơn vị” được dùng để chỉ một đơn vị độ sâu mưa vượt thấm.
Đường quá trình đơn vị là một mô hình đơn giản mà ta có thể sử dụng để
xây dựng các đường quá trình dòng chảy trong sông tạo ra bởi một lượng mưa
vượt thấm bất kỳ. Lý thuyết của mô hình này gắn liền với các giả thiết cơ bản
sau:
* Mưa vượt thấm có cường độ mưa không đổi trong suốt thời gian mưa.
* Mưa vượt thấm phân bố đều trên toàn diện tích lưu vực.
Tải bản FULL (82 trang): https://bit.ly/3ilFHPV
Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net

46. 46
* Thời gian đáy của đường quá trình dòng chảy trực tiếp (tức là thời gian
duy trì dòng chảy trực tiếp) tạo ra bởi mưa vượt thấm trong một thời gian mưa
cho trước thì không đổi.
* Tung độ của các đường quá trình dòng chảy trực tiếp của một thời gian
đáy chung tỷ lệ thuận với tổng lượng dòng chảy trực tiếp biểu thị bởi mỗi đường
quá trình.
* Đối với một lưu vực cho trước, đường quá trình dòng chảy tạo ra bởi
một trận mưa hiệu dụng cho trước phản ánh các đặc trưng không thay đổi của
lưu vực.
Trong các điều kiện tự nhiên, các giả thiết trên không thể thoả mãn hoàn
toàn. Tuy nhiên khi các số liệu thuỷ văn dùng trong tính toán được chọn lọc để
phù hợp tốt nhất với các giả thiết trên thì kết quả tính của mô hình đường đơn vị
nói chung vẫn có thể chấp nhận được trong các tính toán thực tiễn (Heerdergen,
1974).
Đường đơn vị có thể được đưa trực tiếp vào chương trình hoặc đường đơn
vị tổng hợp có thể được tính toán từ các thông số được cung cấp bởi người sử
dụng.
Phương pháp cơ bản
Phương trình chập thời gian rời rạc cho phép ta tính toán lưu lượng dòng
chảy trực tiếp Qn khi cho mưa vượt thấm Um và đường quá trình đơn vị Xn-
m+1.
Biểu đồ mưa hiệu quả được chuyển thành dòng chảy lưu vực bằng cách
sử dụng phương trình sau:






M
n
m
m
n
m
n X
U
Q
1
1 (2.18)
Ta cần áp dụng một quá trình giải nghịch để suy ra đường quá trình đơn vị
từ các số liệu đã cho của Um và Qn. Giả sử trong trận mưa tính toán có M dải
xung của mưa vượt thấm và N lưu lượng dòng chảy trực tiếp. Ta có thể thành
lập được N phương trình cho Qi, i = 1, 2, …, N theo N - M + 1 ẩn của đường
quá trình đơn vị theo bảng sau:
Q1 = U1X1
Q2 = U2X1 + U1X2
Q3 = U3X1 + U2X2 + U1X3
Tải bản FULL (82 trang): https://bit.ly/3ilFHPV
Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net