Nghiên cứu mô phỏng sóng lũ do vỡ đập trong các lưu vực sông tại Trung tâm công nghệ phần mềm Thủy lợi, Viện Khoa học Thủy Lợi

            Đánh giá các nguy cơ lũ lụt, sinh ra bởi các sự cố vỡ đập đang là vấn đề hết sức cần thiết và có tính thời sự trên thế giới và  Việt Nam. Tại Pháp, tất cả các đập thuỷ điện có chênh lệch mực nước thượng, hạ lưu lớn hơn 20m đều phải xây dựng các kế hoạch phòng hộ trong trường hợp rủi ro vỡ đập. Việc xây dựng trong tương lai đập Sơn La ở thượng nguồn sông Đà một mặt làm tăng khả năng chống lũ, nhưng mặt khác cũng tiềm ẩn một nguy cơ: sự cố vỡ đập sẽ là một thảm hoạ. Vì vậy việc đánh giá sự cố vỡ đập và xây dựng các kế hoạch phòng hộ, sơ tán là công việc hết sức cần thiết.

            Các nghiên cứu về bài toán vỡ đập và mô phỏng sóng lũ do vỡ đập tại hạ lưu đã được bắt đầu nghiên cứu tại Trung tâm Công nghệ phần mềm Thủy lợi từ  năm  2002. Trong  khuôn khổ dự án "Nâng cao năng lực các Viện ngành nước" thuộc dự án DANIDA các cán bộ tại Trung tâm đã thực hiện đề tài nghiên cứu thử nghiệm "Nghiên cứu lũ và lũ do vỡ đập trong hệ thống sông Hồng-Thái Bình" từ năm 2002 – 2003.

Trong nghiên cứu này đã thiết lập các mô hình thuỷ động một chiều và giả hai chiều cho hệ thống sông Hồng-Thái bình và mô hình mô phỏng sóng vỡ đập được xây dựng theo qui trình chuẩn về xây dựng các mô hình toán: Mô hình = chương trình + dữ liệu. Mô hình toán được thiết lập theo các bước như sau:

§   Chọn chương trình: các phần mềm họ MIKE

§   Thiết lập mạng tính toán và các thành phần của mạng tính toán,  bao gồm mạng tính toán trong sông và các ô lũ tràn bằng các công cụ MIKE 11 và MIKE 11 GIS. Phân chia lưu vực bằng MIKE BASIN từ các bản đồ mô hình số.

§   Sơ đồ tính trong sông bao gồm toàn bộ mạng sông Hồng-Thái Bình với các số liệu mới nhất có thể có được. Việc phân chia các ô chứa lũ được dựa trên các bản đồ số, các cao trình của các đường giao thông Kiểm tra và hiệu chỉnh, kiểm định mô hình

Sau đó sử dụng mô hình toán này để nghiên cứu lũ do sóng vỡ đập các hồ Sơn La và Hòa Bình dối với hạ du, đặc biệt là thủ đô Hà Nội. Phân tích kết quả tính toán cho thấy:

§   Khoảng cách thời gian vỡ 2 đập Sơn La và Hoà Bình tính trung bình khoảng 22 giờ khi giả thiết đập Sơn La vỡ 3 cửa và khoảng 19 giờ khi Sơn La vỡ 4 cửa.

§   Thời gian từ khi vỡ đập Hoà Bình đến khi lưu lượng đạt giá trị lớn nhất vào khoảng 2 giờ (Vì thời gian ghi số liệu trong mô hình là 1 giờ một lần do phải tiết kiệm thời gian tính toán, cũng như hạn chế độ lớn của tệp)

§   Thời gian truyền đỉnh lũ tính theo mực nước từ khi vỡ đập Hoà Bình đến Sơn Tây là 24.33 giờ.

§   Xét đến vận tốc, lưu lượng, mực nước ta có bức tranh tương tự: các đại lượng này tại Hà  đạt giá trị lớn nhất sớm hơn vận tốc tại Sơn Tây và sớm hơn cả các lưu lượng đạt giá trị lớn nhất tương ứng. Điều này bị ảnh hưởng bởi 2 nguyên nhân. Chế độ xả của hồ Hoà bình khi bắt đầu vỡ đập Sơn La. Lưu lượng xả lớn nhất đến 34000 m3/s tại Hồ Hoà Bình gây cho vận tốc Hà Nội đạt giá trị lớn nhất là chủ yếu. Khi lũ do vỡ đập truyền xuống hạ lưu, thì bị tràn qua đê ở trước Sơn Tây một phần, còn phần lớn vẫn ảnh hưởng đến việc gia tăng các đại lượng Thuỷ lực tại Sơn Tây. Nhưng sau đó thì một phần lớn dòng lũ tràn vào khu trũng trong lưu vực sông Đáy, qua các tràn Hát Môn Thượng, Hát Môn Hạ, cống Vân Cốc và đập Đáy và các tuyến đê nên ảnh hưởng của dòng lũ đến các đại lượng thuỷ lực tại Hà Nội không lớn.

Hình 1 là bản đồ lũ do vỡ đập cho lũ 1000 năm, dạng 1996