Trong những năm gần đây phía thượng nguồn lưu vực sông Trà Khúc đã bổ sung nhiều công trình thủy lợi, thủy điện lớn đi vào vận hành khai thác. Hệ thống công trình này đã làm thay đổi cơ bản chế độ dòng chảy trên sông trong mùa lũ và mùa kiệt. Nghiên cứu này giới thiệu phương pháp và kết quả xây dựng mô hình mô phỏng dòng chảy trên lưu vực sông Trà Khúc có xét đến tham gia vận hành công trình phía thượng nguồn. Dòng chảy trên lưu vực sông Trà Khúc được tính toán bằng mô hình thủy lực 1 chiều MIKE 11 và mô hình thủy lực 2 chiều MIKE 21FM cho cả vùng lòng dẫn và bãi tràn. Mô hình 1 chiều và mô hình 2 chiều được xây dựng bao trùm toàn bộ lòng dẫn sông và vùng ngập lũ từ trạm thủy văn Sơn Giang đến Cửa Cổ Lũy, với 110.090 mắt lưới, 55.200 đa giác tính toán. Bộ mô hình thủy lực 1 chiều, 2 chiều được hiệu chỉnh và kiểm định với các số liệu đo đạc trong mùa kiệt năm 2002, 2013 và số liệu đo đạc trận lũ lịch sử tháng 11 năm 2013, trận lũ tháng 10 năm 2020. Kết quả của nghiên cứu là cơ sở khoa học để triển khai các phương án vận hành công trình thích hợp nhằm giảm nhẹ thiệt hại do thiên tai gây ra cho vùng hạ lưu sông Trà Khúc ở cấp Trung ương và địa phương.