Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số trong mô hình thủy lực một chiều đến tỷ lệ phân lưu nhánh sông

Những thảm họa do lũ lụt gây ra nhiều thiệt hại to lớn. Ngoài việc làm thiệt hại đến sinh mạng con người, lũ lụt còn tàn phá các thành quả kinh tế – xã hội như mùa màng, nhà cửa, đường xá, bến cảng, trường học, bệnh viện, hồ chứa nước, đê, đập…, phá hoại môi trường sinh thái. Việc giảm thiểu thiệt hại do lũ lụt gây ra liên quan chặt chẽ đến khả năng dự báo và phòng chống lũ lụt. Để làm được điều này ngoài việc xây dựng các công trình phòng lũ, chống lũ thì vấn đề đáng được nói tới là việc nghiên cứu áp dụng các phương pháp dự báo lũ một cách kịp thời, hiệu quả. Trong đó, dự báo lũ lụt bằng mô hình số đang được sử dụng rất rộng rãi.

Ngày nay, do sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật mà các mô hình số cũng rất đa dạng. Có rất nhiều loại mô hình số khác nhau nhưng có thể khái quát lại thành hai dạng chính đó là mô hình một chiều và mô hình nhiều chiều.

Mô hình nhiều chiều có nhiều những ưu điểm so với mô hình một chiều. Đáng kể ở đây đó là ưu điểm mô phỏng gần sát với thực tế hơn. Trong quá trình mô phỏng, việc đầu tiên cần làm là mô phỏng hình học. Đây là một phần việc khá khó khăn trong cả quá trình này. Hình dáng sông, bãi bồi, lở,… đặc biệt trong đó là hình dáng và vị trí các bãi cát ở giữa hai nhánh sông hay còn gọi là các roi cát, những vị trí bị thu hẹp (các nút thắt) hoặc phần mở rộng lòng sông đột ngột… Mô hình nhiều chiều mô phỏng khá chính xác hình dáng hình học của chúng trong khi đó mô hình một chiều rất khó để thể hiện những điều kể trên. Tuy nhiên, để đạt được ưu điểm này của mô hình nhiều chiều thì đáp ứng về mặt số liệu của nó cũng đòi hỏi khá cao: chi tiết về số liệu hình học phải nhiều, số liệu khí tượng, số liệu thủy văn… Mặt khác thời gian tính toán để đạt được kết quả mong muốn cũng khá lâu.

Mô hình một chiều tuy đã đơn giản hóa thực tế hơn so với mô hình nhiều chiều và không mô phỏng thực tế được như mô hình nhiều chiều nhưng lại có ưu điểm là thời gian tính toán nhanh, kết quả tính toán khá chính xác. Kết quả này có thể được áp dụng để dự báo một cách kịp thời, nhanh chóng và có hiệu quả. Vì lẽ đó dùng mô hình một chiều trong tính toán lũ lụt đang có xu hướng được sử dụng rộng rãi.

Các mô hình một chiều, ngoài việc phải mô phỏng một cách tương đối cấu trúc hình học: hình dáng sông, lòng sông, bãi sông, ô chứa… và đưa chính xác những số liệu cần thiết thì cũng có rất nhiều những vấn đề khác phải quan tâm như: nút thắt của dòng sông, bãi cát giữa sông, dòng chảy hợp lưu, dòng chảy phân lưu… Trong số đó phân lưu dòng chảy hay chính xác là tỷ lệ phân lưu dòng chảy là vấn đề rất đáng được xét tới. Phân lưu dòng chảy có sát với thực tế thì mô phỏng dòng chảy mới phản ánh được chế độ nước của dòng sông. Khi đó kết quả tính toán mới được chấp nhận và có thể được áp dụng trong việc quản lý và kiểm soát lũ.

Trong thực tế, phân lưu dòng chảy phụ thuộc rất nhiều những yếu tố như: các yếu tố về hình học, độ dốc, độ cong, độ nhám … của các nhánh sông trước và sau phân lưu. Tỷ lệ này còn có thể phụ thuộc vào dạng dòng chảy, quá trình dòng chảy, cường độ dòng chảy… Khi mô phỏng trong mô hình số, đặc biệt là trong mô hình một chiều thì các yếu tố này đã được đơn giản đi rất nhiều: về mặt hình học chưa đáp ứng đúng thực tế, độ cong cũng bị đơn giản hơn… Do đó để việc đảm bảo mô phỏng vẫn đúng, các thông số tính toán trong mô hình một chiều cần được lựa chọn sao cho tỷ lệ phân lưu ở các nhánh sông vẫn được đảm bảo.