Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8

ỨNG DỤNG MƠ HÌNH THỦY LỰC HEC RAS 2D
MƠ PHỎNG Q TRÌNH XẢ LŨ HỒ THƯỢNG SƠNG TRÍ
Lê Thị Hải Yến
Trường Đại học Thủy lợi, email:

1. GIỚI THIỆU CHUNG

Trong những năm gần đây, do ảnh hưởng
của biến đổi khí hậu tồn cầu, tình hình thời
tiết diễn ra rất bất thường, khơng theo một quy
luật nào. Có thể thấy hiện tượng mưa to, lũ lớn
với tần suất xuất hiện lũ có sự biến động đáng
kể về lưu lượng đỉnh, đường quá trình và tổng
lượng, điều này gây nguy hiểm cho các cơng
trình thủy lợi, đặc biêt là sự an tồn hồ, đập những cơng trình được xây dựng với mục đích
khai thác đa mục tiêu. Gây tổn thất to lớn cho
người, tài sản và an toàn dân sinh, xã hội.
Những trận lũ lớn đó vượt khả năng cho phép
của hồ chứa. Do đó nhiều hồ chứa phải xả lũ
đến vùng hạ du để giảm thiểu tối đa các tác
động bất lợi có thể xảy ra cho cơng trình. Vì
vậy, cần có những nghiên cứu, đánh giá nhanh
q trình diễn biến của trận lũ và dự báo khả
năng ngập lụt nếu việc xả lũ của hồ xảy ra. Kết
quả tính tốn này có thể dùng làm tài liệu tham
khảo cho các Sở, Ban, Ngành, địa phương có
cái nhìn tổng quan trong tình huống xả lũ, để
có những chính sách thích hợp đối với những
vùng ngập sâu, nguy hiểm, như tăng cường

những biện pháp phòng chống hạ du, di dời
dân, vật nuôi, tạm dừng những hoạt động vui
chơi, sản xuất.v.v… Mục đích chính là giảm
thiểu tối đa thiệt hại về kinh tế cũng như đảm
bảo tính mạng của người dân ở vùng hạ du.
2. PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP

2.1. Phạm vi nghiên cứu
Lưu vực sơng Trí thuộc địa phận huyện Kỳ
Anh, bắt nguồn từ vùng núi thấp của huyện
Kỳ Anh, chảy theo hướng Tây Bắc – Đông


Nam và đổ ra biển tại Vũng Áng với diện tích
là 57km2.
Hồ chứa nước thượng nguồn sơng Trí là
cơng trình thủy lợi đa mục tiêu, với dung tích
thiết kế là 25,4 triệu m3 nước, có nhiệm vụ
tạo nguồn cấp nước cho khu kinh tế Vũng
Áng với công suất 116,7 ngàn m3/ngày đêm,
bổ sung nguồn nước cho đập dâng hạ sơng
Trí để cấp nước cho sản xuất nông nghiệp và
sinh hoạt cho khu đô thị Nam Hà Tĩnh, bổ
sung nước cho hồ Đá Cát để phục vụ sản xuất
nơng nghiệp và ni trồng thủy sản; góp
phần chống xói mịn hạ lưu và cải tạo mơi
trường kết hợp du lịch sinh thái.
Đối với nghiên cứu này, phạm vi tính tốn
thủy lực mạng lưới sơng là tồn bộ khu vực
từ tuyến đập đến toàn bộ các khu vực có thể

bị ảnh hưởng ở hạ du hồ Thượng Sơng Trí.
2.2. Phương pháp nghiên cứu
Hiện nay trên thế giới, có nhiều phương
pháp mơ hình số phát triển mạnh mẽ nhờ
nhiều thành tựu nghiên cứu khoa học và cơng
nghệ máy tính. Có nhiều bộ phần mềm mơ
phỏng thủy lực như MIKE, HEC,
TELEMAC, SOBEK… Tuy nhiên bài báo
này, chủ yếu đề cập đến việc đánh giá nhanh
bằng mơ hình thủy lực hai chiều HEC-RAS
kết hợp với việc sử dụng hệ thống thông tin
địa lý (GIS) để đưa ra vị trí và định lượng các
vùng ngập lụt trên khu vực. Đây là một
phương pháp được ứng dụng rộng rãi cho các
nghiên cứu tương tự trong và ngoài nước.
Tác giả đã lựa chọn 2 kịch xả lũ là: xả lũ
với tần suất lũ thiết kế 1% và xả lũ với tần
suất lũ kiểm tra 0.2%.

771


Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8

Hình 1. Sơ đồ tiếp cận
Mơ hình thủy văn mơ phỏng dịng chảy đến
hồ và khu giữa phía sau hồ Thượng Sơng Trí
đã được sử dụng là bộ mơ hình HECGEOHMS và HEC-HMS. Mơ hình mơ phỏng
được lựa chọn cho hồ Thượng Sơng Trí là
modun Dambreak được tích hợp trong bộ

phần mềm HEC của Mỹ. Trong modun này
tích hợp nhiều công thức kinh nghiệm được sử
dụng rộng rãi trên thế giới. Mơ hình thủy lực
diễn tốn dịng chảy lũ phía sau đập xuống hạ
du là mơ hình thủy lực HEC-RAS 2 chiều.
Vì điều kiện khơng có trạm đo thủy văn ở
hạ lưu hồ Thượng Sơng Trí, hệ số nhám của
mơ hình được sử dụng theo hệ số nhám đặc
trưng của sơng miền núi.
Mơ hình phân tích khơng gian trong
ArcGIS được sử dụng để xây dựng bản đồ
cảnh báo ngập lụt ứng với các phương án tính
tốn khác nhau từ kết quả mơ phỏng của mơ
hình thủy lực 2 chiều nói trên.

Arcgis sơ bộ xây dựng sơ đồ thủy lực mạng
lưới sơng khu vực hạ du hồ Thượng Sơng
Trí và đưa sơ đồ thủy lực vừa xây dựng vào
HEC-RAS.
Từ những giới hạn đó, đối với hồ chứa xác
định trong trường hợp bất lợi nhất là khi hồ
chứa đã tích đầy, tức là khả năng chứa lũ của
hồ còn rất kém nếu có lũ xảy ra. Việc thốt lũ
nhằm đảm bảo an tồn cho đập được thực
hiện thơng qua tràn xả lũ và qua cống lấy
nước của hồ còn tràn sự cố không hoạt động.
+ Số liệu biên trên: là các đường quá trình
lưu lượng khi xả lũ qua tràn.
+ Số liệu biên nhập lưu được tính tốn mơ
phỏng từ mơ hình thủy văn HEC-HMS đã

xây dựng cho các lưu vực phụ cận nhập vào
mạng lưới sông.
Số liệu thực đo để hiệu chỉnh và kiểm định
mơ hình thực tế là khơng có, vì vậy mơ hình
thủy lực mạng lưới sơng khơng thực hiện hai
bước hiệu chỉnh và kiểm định. Mặt khác bộ
thông số về độ nhám được lấy một cách
tương đối và dựa vào việc phân tích tính
tương tự với các mơ hình đã xây dựng và
kiểm định cho khu vực khác.

3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

3.1. Mơ hình hóa hồ chứa và mạng lưới
sơng hạ du hồ Thượng Sơng Trí trong mơ
hình HEC RAS
Để giải quyết bài tốn đánh giá ảnh hưởng
xả lũ thì việc xây dựng mạng lưới thủy lực
tính tốn là vơ cùng quan trọng. Từ những
số liệu địa hình đã thu thập từ báo cáo thiết
kế hồ chứa và trên cơ sở khai thác địa hình
1:10.000, nghiên cứu đã sử dụng mô đun
HEC-GEO-RAS, bộ công cụ hỗ trợ trên nền
772

Hình 2. Mơ phỏng lưới 2 chiều


Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8


3.2. Kết quả mơ phỏng đường q trình
xả lũ hồ Thượng Sơng Trí

Dựa vào kết quả mơ phỏng thủy lực, xác
định được các vùng nguy hiểm, vùng bị ngập
sâu chịu ảnh hưởng lớn do xả lũ, giúp chúng ta
có biện pháp khắc phục, biết trước được tình
huống và diễn biến của lũ. Thời gian tập trung
lũ nhanh vì vậy việc chuẩn bị ứng phó trước
và trong khi xảy ra sự cố là rất quan trọng.

Hình 4. Bản đồ ngập lụt hạ du hồ
4. KẾT LUẬN

Hình 3. Mực nước tại vị trí cách 1000m,
2000m về phía hạ lưu và vị trí cầu Sơng Trí
Kết quả tính tốn cho thấy: dạng lũ bất lợi
với lũ kép, đỉnh lũ lên nhanh, thời gian từ khi
xả đến khi xuất hiện lưu lượng đỉnh lũ là
ngắn, nguy hiểm cho khu vực hạ lưu đập.
Để xây dựng bản đồ ngập lụt và tính tốn
tác động ở khu vực hạ du hồ Thượng Sơng
Trí theo các kịch bản xả lũ lớn cần phải triết
xuất các kết quả tính tốn từ mơ hình thủy
lực. Mỗi một kịch bản tính tốn ta cần triết
xuất các cao trình mặt nước ở tất cả các mặt
cắt và ô ruộng theo giờ, từ khi bắt đầu vỡ đập
hay xả lũ đến khi nào hết ngập. Những kết
quả triết xuất này sẽ được nhập vào Hệ thông
tin địa lý GIS để kết hợp với các bản đồ địa

hình, hiện trạng sử dụng đất, giao thơng để
tiến hành phân tích khơng gian và đánh giá
ảnh hưởng của ngập lụt đến khu vực hạ du.

Từ kết quả tính tốn cho vùng nghiên cứu,
xác định được các khu vực ảnh hưởng khi
xảy ra sự cố, tùy thuộc vào mức độ bị ảnh
hưởng mà ta có những biện pháp để giảm
thiểu thiệt hại cho người dân. Mặc khác việc
ứng dụng mơ hình HEC-RAS mơ phỏng tình
huống xả lũ có thể ứng dụng tốt khi mà các
mơ hình khác cịn một số hạn chế nhất định,
đặc biệt đối với những nơi có nhiều hồ chứa
và phía hạ du tập trung đơng dân cư thì cần
phải có những nghiên cứu về an toàn đập.
5. TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Tony A.Atallah 2000. “A view on Dams
and break parameters estimation". Virginia
Polytechnic Institute and state University
Blacksburg VA.
[2] Báo cáo thuyết minh tính tốn Thủy văn,
Thủy lợi hồ Thượng Sơng Trí.
[3] Tài liệu hướng dẫn xây dựng bản đồ ngập
lụt khi đập có sự cố của Cơ quan Quản lý
Khẩn cấp Hoa kỳ - FEMA (Federal
Guidelines for Inundation Mapping of
Flood Risks Associated with Dam Incidents
and Failures 7/ 2013).

773