Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng việc xả lũ hồ chứa Dầu Tiếng lên hạ du sông Sài Gòn

Bài báo sử dụng công cụ mô hình MIKE FLOOD phân tích ngập lụt hạ du sông Sài Gòn do ảnh hưởng của việc xả lũ của hồ Dầu Tiếng. Các tài liệu lưu lượng đầu vào được mô phỏng từ mưa bằng mô hình NAM. Bộ thông số mô hình kết nối 1-2 chiều được hiệu chỉnh và kiểm định với các chuỗi số liệu thực đo vào tháng 9, 10 các năm 2000 đến 2007. 

Ngoài ra mô hình cũng được kiểm định với các số liệu đo tăng cường vào các tháng 6 năm 2009 và tháng 4 năm 2013. Dựa trên các kết quả tính toán thủy lực ứng với các tổ hợp xả lũ hồ Dầu Tiếng với các điều kiện mưa và triều ở hạ du, bài báo sẽ xác định khu vực ảnh hưởng chính của xả lũ, triều hoặc vùng ảnh hưởng triều và lũ kết hợp trên sông Sài Gòn. Việc phân vùng ảnh hưởng là cơ sở cho việc xây dựng quy trình vận hành đảm bảo an toàn hạ du công trình của hồ Dầu Tiếng, cũng như hỗ trợ các cơ quan hữu quan đưa ra các giải pháp chống ngập thích hợp với từng vùng. 

I. ĐẶT VẤN ĐỀ

Hồ Dầu Tiếng nói riêng và các hồ chứa thủy lợi khác hiện nay đều được xây dựng phục vụ đa mục tiêu như cấp nước sinh hoạt, phòng lũ, cấp nước nông nghiệp, du lịch, thủy sản, đẩy mặn hoặc đôi khi là phát điện. Tuy có nhiều lợi ích, các hồ chứa cũng là công trình dễ bị tổn thương nhất là vào mùa lũ hoặc khi xuất hiện các điều kiện thời tiết bất thường khác như mưa lớn, do bão hay áp thấp nhiệt đới. Để đảm bảo an toàn, các hồ chứa đều phải tiến hành xả tràn mỗi khi có lũ về theo một quy trình đã được thiết lập từ trước. Điều này thường làm cho mực nước hạ du công trình đột ngột dâng cao làm cho hiện tượng ngập lụt có thể xảy ra, đe dọa nghiêm trọng đến đời sống, tính mạng, tài sản của dân cư ở vùng hạ du. Như trường hợp của hồ Dầu Tiếng năm 2000, hồ tiến hành xả lũ Qmax=600 m3/s mặc dù thấp hơn so với mức thiết kế Q0,1%=2.800 m3/s đã gây ngập lụt nghiêm trọng cho vùng hạ du bao gồm các tỉnh Tây Ninh, Bình Dương và TP.Hồ Chí Minh [3].

Đến nay, đã có nhiều đề tài khoa học các cấp, dự án, điều tra, nghiên cứu về chế độ xả lũ hồ Dầu Tiếng, cũng như ảnh hưởng của việc xả lũ tới hạ du sông Sài Gòn. Một số nghiên cứu cho rằng khả năng thoát lũ của phần hạ du sông Sài Gòn đã giảm sút do những tác động của quá trình phát triển, sông Sài Gòn cùng với hệ thống đê bao của Tp. HCM chỉ đảm bảo khả năng xả lũ dưới 500 m3/s [9]. Trong khi đó lưu lượng xả lũ thiết kế của hồ thì ở mức 2.800 m3/s. Hơn thế nữa một số nghiên cứu cũng cho rằng chế độ thủy văn thủy lực lưu vực hồ đã có nhiều thay đổi do phần lớn diện tích rừng đầu nguồn giảm sút, sự phát triển cơ sở hạ tầng không theo quy hoạch làm cho hệ thống sông suối bị bồi lắng hoặc thay đổi hướng dòng chảy và ảnh hưởng của biến đổi khí hậu. Những kết luận này đã tác động mạnh mẽ tới việc vận hành cũng như quản lý điều hành hồ chứa.

Vùng hạ du hồ Dầu Tiếng bao gồm các tỉnh Tây Ninh, Bình Dương và thành phố Hồ Chí Minh vốn là khu vực kinh tế năng động nhất cả nước với mức độ tập trung cao về người và của. Để đảm bảo an toàn hạ du, ngoài những biện pháp công trình như việc xây dựng hệ thống cống, đê, các công trình chứa lũ, chậm lũ hoặc phân lũ, người ta còn sử dụng các biện pháp phi công trình như quy trình xả lũ an toàn, cảnh báo lũ sớm, các kế hoạch ứng phó khẩn cấp hoặc di tản, các quy hoạch đô thị phù hợp. Tuy nhiên, để áp dụng các giải pháp phòng lũ một cách hiệu quả nhất cần phải xét đến mức độ ảnh hưởng của lũ lên trên từng khu vực. Trong đó, những công trình nằm ở vùng chịu ảnh hưởng của lũ cần phải đảm bảo quy trình xả lũ phù hợp, sông kênh trong khu vực này cần có lòng dẫn đủ rộng để tiêu thoát được toàn bộ lưu lượng xả hoặc thậm chí nếu cần có thể xây dựng những khu chứa lũ, chậm lũ để đảm bảo an toàn hạ du. Những vùng chịu ảnh hưởng của triều là chính lại cần phải có những biện pháp công trình chống triều như hệ thống đê, cống và trạm bơm.

Để tính toán mô phỏng ngập lụt cho một vùng, hiện nay người ta thường ứng dụng phương pháp mô hình số. Đây là phương pháp đang ngày càng phát triển mạnh mẽ nhờ những thành tựu của khoa học máy tính và toán học; phương pháp này cũng đang được ứng dụng rộng rãi cho các nghiên cứu tương tự trong và ngoài nước [1][2][3][5][6][7]. Bài báo này ứng dụng mô hình thủy văn dòng chảy NAM và mô hình thủy lực MIKE FLOOD được phát triển bởi Viện Thủy lực Đan Mạch (DHI) để mô phỏng tính toán ngập lụt hạ du Sông Sài Gòn dưới ảnh hưởng của xả lũ hồ Dầu Tiếng và triều trên biển Đông, từ đó xác định được vùng chịu ảnh hưởng chính của lũ thượng lưu và triều hạ lưu của vùng. Thông qua phân tích kết quả mô phỏng ngập lụt với các cấp xả hồ Dầu Tiếng đưa ra kết luận về khả năng chịu tải hiện tại của sông Sài Gòn khi xả lũ hồ Dầu Tiếng.  

Mô hình MIKE FLOOD có ưu điểm là có thể kết hợp giữa mô hình một chiều cho dòng chảy trong sông và mô hình hai chiều đối với dòng chảy tràn [4]. Do đó, mô hình này tận dụng được tốc độ của mô hình một chiều và có thể xét được ảnh hưởng của các hệ thống sông xung quanh lên vùng nghiên cứu. Trong khi đó, dòng chảy khi tràn bờ vẫn được đảm bảo mô phỏng thông qua mô hình hai chiều.

Dựa vào kết quả nghiên cứu này, chủ đập và các cơ quan có liên quan sẽ có thể đưa ra quy trình vận hành hồ hợp lý, đảm bảo an toàn hạ du giảm thiều tối đa các ảnh hưởng bất lợi do xả lũ lên các hoạt động sản xuất cũng như đảm bảo tính mạng của người dân ở vùng hạ du. Ngoài ra, thông qua việc phân khu vực ảnh hưởng có thể đề ra những giải pháp công trình, nạo vét sông kênh cho phù hợp với các yêu cầu tiêu, thoát hoặc trữ nước khi cần thiết. 

II. ĐẶC TRƯNG VÙNG NGHIÊN CỨU

III. ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE FLOOD MÔ PHỎNG NGẬP LỤT HẠ DU HỒ DẦU TIẾNG

3.1 Thiết lập mô hình

3.2 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình

IV. PHÂN TÍCH CÁC KẾT QUẢ MÔ PHỎNG

4.1 Kết quả tính toán mực nước trên sông Sài Gòn

4.2 Kết quả tính toán ngập lụt

V. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Viện Thủy lợi và Môi trường 2009, Kế hoạch ứng phó khẩn cấp hạ du hồ Dầu Tiếng, tỉnh Tây Ninh, Bình Dương, Long An và TP.HCM.

[2] Viện Thủy lợi và Môi trường 2013, Quy trình cảnh báo lũ hạ du hồ Lòng Sông, tỉnh Bình Thuận.

[3] Viện Thủy lợi và Môi trường 2013, Quy trình vận hành hồ Dầu Tiếng khi có bổ sung nước từ hồ Phước Hòa.

[4] Denmark Hydraulic Institute (DHI) 2012, MIKE FLOOD user guide.

[5] Anh TN, Đức ĐĐ, Anh NT, Sơn NT và Bình HT, Mô phỏng ngập lụt khu vực hạ lưu đập Cửa Đạt đến Bái Thượng, Hội thảo quốc gia về Khí tượng Thủy văn, môi trường và Biến đổi khí hậu.

[6] Bình HT, Anh TN và Khá ĐĐ 2010, Ứng dụng mô hình MIKE FLOOD tinh toán ngập lụt hệ thống sông Nhật Lệ tỉnh Quảng Bình, Tạp chí khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Tập 26, số 3S, tr.285-294.

[7] T.Mulder, S.Zaragosi, J.N.Jouanneau, G.Bellaiche và J.Queneau 2009, Deposits related to the failure of the Malpasset Dam in 1959: An analogue for hyperpycnal deposits from jökulhlaups, theo trang www.elsevier.com, truy cập ngày 01/03/2013.

[8] Tổng cục Thống kê 2012, theo trang Gso.gov.vn, truy cập ngày 04/06/2013.

[9] Viện Quy hoạch Thủy lợi Miền Nam 2012, Báo cáo tổng kết khoa học và công nghệ - Đề tài độc lập cấp nhà nước: Nghiên cứu lập quy trình điều hành hệ thống liên hồ chứa trên lưu vực sông Đồng Nai – Sài Gòn nhằm chống ngập úng cho khu vực Tp. HCM.

[10] Sông Sài Gòn không kham nổi lũ Dầu Tiếng, Báo Sài Gòn tiếp thị 19/11/2008, http://sgtt.vn/Thoi-su/68497/Song-Sai-Gon-khong-kham-noi-lu-Dau-Tieng.html

Chi tiết bài báo: Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng việc xả lũ hồ chứa Dầu Tiếng lên hạ du sông Sài Gòn

Tác giả: TS. Phạm Văn Song, ThS. Đặng Đức Thanh, ThS. Lê Xuân Bảo
  Trường Đại học Thủy lợi

TẠP CHÍ KH&CN THỦY LỢI