BÀI TOÁN TỔ HỢP MƯA-TRIỀU-LŨ TRONG MÔ HÌNH THỦY LỰC LƯỚI SÔNG
ThS.KSCC. Vũ Văn Thịnh
(Tiếp theo & hết)
Phần B.
Áp dụng vào tính toán
Quy hoạch thủy lợi chống ngập úng khu vực TP HCM.
V) Vận dụng trong bài toán “Quy hoạch thủy lợi chống ngập úng khu vực TP HCM”
Tài liệu biên cho bài toán thủy lực :
1) Mưa
Theo “Qui định tạm thời về tổng kết các hiện tượng thời tiết nguy hiểm hàng năm” của Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương, căn cứ vào lượng mưa thực tế đo được trong 24 giờ tại các trạm quan trắc khí tượng bề mặt, trạm đo mưa trong mạng lưới KTTV mà phân định các cấp mưa khác nhau.
Mưa lớn được chia làm 3 cấp:
- Mưa vừa: Lượng mưa đo được từ 16 - 50 mm/24h.
- Mưa to: Lượng mưa đo được từ 51 - 100 mm/24h.
- Mưa rất to: Lượng mưa đo được > 100 mm/24h.
Trong 45 năm qua nhiệt độ trung bình ở khu vực TPHCM đã tăng 0,8 độ bách phân (từ 27,2 lên 28 độ), trong đó chỉ riêng giai đoạn 2001-2005 đã tăng thêm 0,4 độ, tương đương mức tăng của 40 năm trước đó. “Nhiệt độ trung bình tăng là hiện tượng chung của toàn cầu và nói riêng là của miền Nam, nhưng bất thường là ở chỗ khu vực TPHCM lại là nơi có tốc độ tăng cao hơn mức bình quân của vùng”. Liệu có mối quan hệ giữa nhiệt độ tăng và số lần xuất hiện những trận mưa lớn trong năm không cần tiếp tục theo dõi ?.
Theo [3] giải thích : Chọn trận mưa lớn có thời gian dài 3 giờ có tần suất thiết kế là 3 hoặc 5 năm mới xuất hiện một lần cộng thêm nước thải (tăng thêm 1,6-1,7 so với mức thải trung bình ngày) được tính tiêu thoát hết xuống bể tiêu sau khi hết mưa 30 phút là tiêu thoát hết.
Trận mưa 3 giờ TNC đã chọn có lượng mưa là bao nhiêu? Mô hình mưa ? Tần suất mưa ?Chiều sâu lớp nước còn giữ lại cho phép?
Theo [4] năm 2000 có diễn biến thời tiết phức tạp , riêng khu vực Tây Ninh các tháng mùa khô đều có mưa, lưu vực hồ Dầu Tiếng tổng lượng mưa là 2173mmm vượt 328mm so với lượng mưa thiêtá kế . Từ ngày 7~12/10 có một đợt mưa ở hầu hết Nam Bộ, có nơi mưa to đến rất to , đặc biệt ngày 9/10 ở miền đông Nam Bộ có mưa rất to trên diện rộng từ 100~200mm .
Theo người viết thì :
- Theo một số tài liệu thực đo của một số trạm đo mưa trong vùng năm 2000 có lượng mưa lớn nhất 1 ngày là X1=95.5mm~153.2mm và 3 ngày là X3= 171.7~275.7mm đứng hàng thứ hai trong liệt số 30 năm thực đo. Nếu xét thêm năm 1952 có mưa lũ lịch sử vùng Đông nam bộ với P= 1% ( nhièu người đã thống nhất) thì tần suất mưa lũ năm 2000 ước là 5% ≤ P ≤3% .Giả sử cho tần suất mưa của năm 2000 là P= 5% thì với trận mưa 3 giờ ước tính là 68.6mm . Với tần suất P= 10% lượng mưa trong 3 giờ ước khoảng khoảng 50mm.
Theo [3] chọn trận mưa lớn có thời gian dài 3 giờ có tần suất thiết kế là 3 hoặc 5 năm mới xuất hiện một lần không nói rõ lượng mưa là bao nhiêu?. Nếu chọn 3~ 5 năm thì tần suất P=33%~20% là quá nhỏ không phù hợp với quy phạm .
2) Triều
TS. Nguyễn Hữu Ninh nhận xét: Tôi đã theo dõi vấn đề triều cường ở TPHCM trong rất nhiều năm vừa qua, dưới góc độ khoa học trong báo cáo Biến đổi khí hậu 2007 của Uỷ ban Liên chính phủ IPPC (Intergovernmental Panel on Climate Change - IPCC) đã nêu rất rõ khu vực duyên hải của châu Á hiện nay mực nước biển dâng lên vào khoảng từ 1 - 3 mm/năm. Nhìn lại hơn một thập kỷ qua, mực nước biển dâng lên khoảng 3,1 mm/năm. Theo tôi vấn đề triều cường ở đây có liên quan đến mực nước biển, mặc dù mực nước biển dâng lên rất ít nhưng mỗi năm dâng lên một chút có ảnh hưởng rất lớn đến vấn đề triều cường, và gây ngập lụt ở TP. HCM. Vấn đề ngập lụt ở TP.HCM còn liên quan đến vấn đề khác nữa không chỉ riêng vấn đề này
Số liệu cụ thể các biên triều thiết kế tại các cửa sông TNC đã chọn sau khi đã hiệu chỉnh độ cao nước dâng do bão là 0.7m ?
Với biên triều là mực nược tại Phú An (Trung tâm TP) năm 2000 có xét đến mực nước dâng 0.7m. Kêt quả tính toán khi chưa kể xả lũ ở thượng lưu, mực nước tại Phú An đã dềnh lên đến mức 1,59m; nếu xả lũ có thể lên đến 1,70m; nếu xét cả nước dâng do bão có thể dâng lên đến 2.5m là quá cao?
Một số hình vẽ minh họa lấy theo [5]
Mực nước tại Phú An 3 ngày trong tháng 10/1979
3) Lũ
Những năm gần đây đã có những trận lũ lụt lớn chưa từng thấy xảy ra tại vùng đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL). Đặc biệt là cơn lũ lụt từ tháng 9 đến tháng 11 năm 2000 được gọi cơn lũ thế kỷ. Cơn lũ này đã làm gần 1000 người thiệt mạng và tổn thất về tài sản và mùa màng được ước lượng đến 500 triệu Mỷ Kim. Năm 2000 gió mùa bắt đầu sớm hơn đến 6-8 tuần. Những trận mưa lớn vào tháng 7 ở phía Bắc Lào và vùng Tây Nam Trung Hoa đã nâng cao mực nước sông Cửu Long ở Vạn Tượng. Mực nước cứ dâng cao trong vòng hai tháng tới. Đến cuối tháng 8, sông chính và các sông phụ ở Nam Lào đả tràn bờ. Cọng thêm những cơn bão biển Đông đã liên tiếp mang đến những trận mưa lớn ở miền Trung nuớc ta, những tỉnh thành miền Đông nước Kampuchea, và vùng ĐBSCL. Đến đầu tháng 10 đã có một vùng biển nội địa sâu đến 2 m, phá hoại các đê đập và cô lập hoá nhiều làng mạc ở các tỉnh An Giang, Đồng Tháp và Tiền Giang. Cơn lũ năm 2000 đã gây nên những tổn thất nặng nề nhất từ trước đến nay ở miền Nam.
` Đối với bài toán ‘’quy hoạch thủy lợi chống ngập úng khu vực TPHCM các biên lưu lượng tại thướng lưu là Tri An, Phước Hòa, Dầu Tiếng (và các công trình dự kiến đến năm 2010 là Đồng Nai 3, Đồng Nai 4, Cần Đơn, năm 2020 là Đồng Nai 5, Đồng Nai 6,… ). Với mỗi yêu cầu kiểm soát lũ , các biên lưu lượng tương ứng tại các công trình trên khác nhau về tần suất, về dạng lũ tổ hợp… Càng có nhiều công trình thượng lưu thì Qxả xuống hạ lưu càng giảm (với các trận lũ nhỏ , bình thường ). Các công trình đã nêu trừ hồ Dầu Tiếng, Phước Hòa có nhiệm vụ tưới, cấp nước, chống lũ hạ du, còn lại là các hồ thủy điện không bố trí dung tích phòng lũ hạ du.
Lưu lượng xả qua công trình (nguồn Viện QHTL) [6] tương ứng với các trường hợp ghi ở bảng sau:
+Theo TNC lũ thiết kế an toàn cho đô thị lớn nằm ở hạ lưu TPHCM theo quy phạm được lấy P=0.5% ( N=200 năm). Quy phạm nào quy định ?
+Theo dự kiến quy hoạch thủy lợi đến năm 2010 khi hoàn chỉnh hệ thống đê bao thì chống được lũ thiết kế với tần suất P=1%
+Theo [4] thì : Quy hoạch thủy lợi đến năm 2010 nói trên có thể chống được tổ hợp bất lợi với xả lũ theo hiện trạng tháng 10/2000. Nếu xảy ra 4 tổ hợp sau đây : Hiện trạng tháng 10/2000-Hồ Dầu Tiếng xả lũ thiết kế -- Hồ Tri An xả lũ thiết kế-- Hồ Phước Hòa xả lũ thiết kế-- Hồ Tri An , Phước Hòa, Dầu Tiếng đồng loạt xả lũ thiết kế thì hệ thống đê bao của thành phố hoàn toàn không thể chống được nước lũ cho vùng ven sông và khu vực nội thành .
Theo người viết thì:
+Việc chọn biên lưu lượng trên các nhánh sông thượng lưu có cùng tần suất với trạm hạ lưu rất khó có thể xẩy ra hoặc nếu có xuất hiện là một tổ hợp siêu tần suất theo định lý nhân sác xuất vượt ra ngoài quy định của các tiêu chuẩn thiết kế đã có. TNC đã chọn tổ hợp lũ như thế nào? - Các biên tính toán đã qua điều tiết lũ chưa ? Nếu đã qua điều tiết lũ thì là phương án điều tiết nào? (tích nước tối đa , xả nước tối đa, xả lũ theo quy trình vận hành liên hồ…)
+ Đề suất của TNC là không khả thi. Cần có một quy hoạch chống lũ nghiêm túc riêng cho TPHCM ?
4) Tổ hợp mưa, triều, lũ
Mô hình mưa, triều, lũ khu vực TPHCM tháng 10 năm 2000 được TNC chọn là mô hình tổ hơp có nhiều yếu tố bất lợi cho hạ du , cụ thể là :
- Triều cường ( ảnh hưởng kép cả triều cường trong tháng (ngày rằm tháng chín) và triều cường trong năm (tháng X).
- Mưa lớn trên diện rộng, vượt tần suất tính toán tiêu nước .
- Lũ đồng bằng sông Cửu Long tràn về (ảnh hưởng kép cả lũ Tây Nam Bộ, Đông Nam Bộ)
- Xả lũ đồng loạt cả 3 hồ Dầu Tiếng, Tri An, Thác Mơ.
Theo người viết thì:
+Với tổ hợp kép của mô hình 10/2000 cộng thêm 0.7m do nước dâng để làm biên cho bài toán thủy lực là quá bất lợi và vượt quá xa tần suất thiết kế cho bài toán tiêu nước đô thị?
+ Mực nước triều thực đo tại Phú An năm 2000 là đã bao hàm ảnh hưởng của nước dâng và lũ (lũ tràn từ sông Cửu Long sang và lũ xả từ các hồ ở thượng nguồn về)
+ Ước tính mô hình mưa, triều, lũ 10/2000 tại khu vực nghiên cứu có tần suất khoảng 3~5% , vượt qúa xa tiêu chuẩn tiêu nước quy định
+ Việc TNC cho rằng :
-Do chuyên gia Nhật bản căn cứ vào số liệu triều giai đoạn trước 1999 nên định mực nước triều cao nhất tại các cửa tiêu thiên thấp (1,3m) trong lúc triều tại Phú An từ năm 2000 liên tục vượt mức 1,4m và thậm chí tháng 10/2007 đạt mức 1,49m. ?
- JICA không tiên liệu một công trình kiểm soát triều nào trong lúc tình hình ngập triều cường trên thành phố từ 2002 đến nay trở nên ngày càng nghiêm trọng và nếu không hạ thấp mực nước triều tại các cửa tiêu thì các dự án tiêu thoát nước sẽ bị phá sản- phá sản từ hệ thống cống tiêu thoát, cốt san nền đến kiểm soát ngập mưa (không ngập quá 20cm tại điểm nào đó quá 30 phút). ?
- Hơn nữa khi tất cả các lưu vực đều đồng loạt thoát nước mưa ra kênh rạch và hệ thống sông ngòi thì mực nước ở đây sẽ dềnh lên bao nhiêu và ảnh hưởng ngược đến đến quá trình tiêu thoát nước mưa ra sao?
Cần có sự tìm hiểu kỹ hơn những căn cứ mà JICA đã chọn
Bài toán thủy lực cho kết quả có phù hợp hay không phụ thuộc vào việc chọn mô hình và chọn các biên của bài toán có phù hợp theo quy phạm, theo hiệu quả kinh tế , theo đặc điểm của khu vực nghiên cứu không? Ở khu vực TPHCM thấy:
- Mưa : Các trận mưa (mưa rào nhiệt đới) xảy ra nhanh và kết thúc nhanh. Mỗi trận mưa gây ngập thường kéo dài từ 15 phút – 3 giờ
- Triều :Trạm mực nước Vũng Tàu (có số liệu từ 1979 đến 2006) với 2 đặc trưng là mực nước triều trung bình và mực triều cao nhất các tháng và năm thấy có xu thế tăng nhỏ . Trạm Phú An trên sông Sài Gòn mực nước không còn ảnh hưởng lũ hoặc có ảnh hưởng nhưng nhỏ, không rõ rệt ( do lòng sông mở rộng và xa nguồn lũ ).
- Lũ Lũ thượng nguồn có ảnh hưởng đến chế độ mực nước ở hạ du tùy thuộc theo vị trí trạm .
- Lũ và triều: Thời gian xuất hiện đỉnh lũ thường tập trung vào tháng 8, 9, 10 hằng năm, triều cường tháng X có thể gập lũ nhưng thuộc loại không thường xuyên. Thực tế, tháng 10/2000 xuất hiện lũ ở thượng lưu nhưng mức nước tại Phú An chỉ có 1.40mm trong khi tháng10 năm 2007 , trời không mưa nhưng mực nước triều lớn nhất tại Phú An là 1.49m . Sự trùng pha giữa lũ và triều chưa có biểu hiện rõ cần có sự theo dõi tiếp dựa trên tài liệu thống kê và tương quan.
- Mưa và triều :Trong thời kỳ dài (1978 – 1998) quan hệ mưa và triều cường đồng pha chỉ có tỷ lệ xấp xỉ 50% khi có X>40mm . ( do mưa tập trung vào buổi chiều, đỉnh triều hàng ngày lệch pha khoảng 1 giờ so với đỉnh của ngày trước đó gây ra chăng? ) . Cần tiếp tục theo dõi và phân tích thêm dựa trên tài liệu thống kê và tương quan.
Vài đề nghị cụ thể :
1) Tần suất mực nước lớn nhất ngoài sông để tính toán chế độ của các công trình tiêu tự chẩy hoặc tiêu bằng động lực phải được xác định theo TCXDVN 285:2002 cụ thể là:
- Tần suất mưa chọn là 10~20%. -Lượng mưa tính toán là lượng mưa tương ứng đã xảy ra ở cùng thời gian với mô hình triều, trong đó ít nhất có một năm đã xảy ra trận mưa bằng hoặc lớn hơn trận mưa tiêu thiết kế.
-Tần suất tổ hợp của mực nước triều được chọn là 10~20%. Nếu phân tích kỹ thấy mưa và triều có nhiều khả năng xuất hiện đồng pha ( theo thống kê và phân tích tương quan ) thì có thể chọn tổ hợp bất lợi nhất là mưa và triều đồng tần suất .
2) Tần suất tổ hợp của lũ ở thượng nguồn tùy theo yêu cầu chống lũ hạ du và khả năng các công trình đã có . Cần tính các biên lưu lượng ở các nhánh thượng lưu theo mô hình hiện trạng 10/2000 và một số mô hính lũ thực tế khác . Từ các mô hình lũ khác nhau và các tần suất khống chế lũ khác nhau ( Phương pháp tính như ví dụ 1 của tiết IV.2.2 đã nêu) , tính toán điều tiết lũ theo các phương án khác nhau kể cả phương án vận hành liên hồ chứa để tìm ra phương án khả thi nhất
Chọn tần suất kiểm soát lũ cho TPHCM là 0.5% là quá cao . Cần phân tích nhiều tần suất kiểm soát lũ khác nhau và chọn tần suất phù hợp với khả năng thực tế của các công trình thượng nguốn và đê bao thiết kế theo lộ trình phù hợp
3) Cần tính hệ số tiêu cho đô thị riêng, tiêu cho nông nghiệp riêng theo các mô hình mưa, mô hình triều khác nhau, theo phương pháp tính khác nhau , theo mô hình toán khác nhau . Sơ đồ thủy lực phải tách riêng các nút tiêu nước đô thị , các nút tiêu nước nông nghiệp. Nếu toàn bộ khu vực được tính theo tiêu nước đô thị kết quả sẽ có lưu lượng tiêu ở các nút thiên lớn, ngược lại toàn bộ khu vực được tính theo mô hình NAM (mô hình lưu vực) có thể không phù hợp với tiêu nước đô thị sẽ có lưu lượng tiêu ở các nút trong đô thị thiên nhỏ.
4) Cần chọn mô hình thủy lực hai chiều và phù hợp với bài toán tiêu nước đô thị như SMS,FLO-2D,…
VI) Mấy lời kết
Là người tâm huyết với công tác thủy lợi trong ngót nửa thế kỷ qua , tuy trình độ có hạn nhưng xin đóng góp vài ý kiến về”Bai toan to hop mua-trieu-lu trong cac mo hinh thuy luc luoi song.” Đó là những vấn đề có ảnh hưởng nhiều đến kết quả tính toán thủy lực .Tuy có vài ví dụ minh họa , vài đề nghị cụ thể mặc dù còn định tính nhưng hy vọng đóng góp được phần nào vào vấn đề chọn tổ hợp mưa-triều-lũ trong các mô hình thủy lực lưới sông là những vấn đề đang còn nhiều vướng mắc trong quá trình vận dụng .
Ngày 7/8/2009
Tài liệu tham khảo:
[1]: Vấn đề tổ hợp tần suất mưa đồng và mực nước ngoài sông khi tính toán khẩu diện cống ngăn triều – Th.S Vũ Văn Thịnh –Vụ XDCB –Tạp chí Thủy Lợi số 288 tháng 9+10 năm 1992.
[2]: Thiết lập mô hình tính toán nước dâng do bão cho bờ biển Việt Nam – Vũ tThị Thu Thủy – Nguyễn Tiến Lam Tường ĐHTL
[3]: Quy hoạch thủy lợi phục vụ chống ngập thành phố Hồ Chí Minh tính tiêu nước mưa ra sao?
Viện NCKHTL miền Nam
[4]:Nghiên cứu ngập lụt vùng ven sông Sài Gòn Đồng Nai TPHCM do chế độ xả lũ các hồ Dầu Tiếng, Tri An, Thác Mơ,...kết hợp với mưa , triều cường và lũ sông Vàm Cỏ- Nguyễn Thành Phong ĐHBK TP HCM
[5] : ẢNH HƯỞNG CỦA MƯA,TRIỀU ĐẾN NGẬP ÚNG & THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ KHU VỰC ĐÔ THỊ
TS. Trương Văn Hiếu -Phân viện Khí tượng Thủy văn và Môi trường Phía Nam
[6] : Giới thiệu nội dung báo cáo “QUY HOẠCH THỦY LỢI PHỤC VỤ TÌM KIẾM GIẢI PHÁP CHỐNG NGẬP LỤT CHO TP HỒ CHÍ MINH” -NGUYỄN TRUNG TÍN, UVBTV Thành ủy, Phó Chủ tịch UBND TPHCM
[7]: Góp ý dự án quy hoạch thủy lợi phục vụ tìm kiếm giải pháp chống ngập lụt cho thành phố Hồ Chí Minh và một số bài khác - Ts Tô Văn Trường
[8]: Một số quy phạm liên quan
[9]: Một số bài viết và tài liệu tham khảo khác
[10]: Website ‘’Hội đập lớn Việt Nam’’: www.vncold.vn
ThS.KSCC. Vũ Văn Thịnh
ĐT :04.38.239.870
Email : thinh0701@yahoo.com
|