(LUẬN văn THẠC sĩ) nghiên cứu tính toán ngập lụt và xây dựng bản đồ ngập lụt hạ lưu sông ba​

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGUYỄN ĐỨC HOÀNG NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN NGẬP LỤT VÀ XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT HẠ LƯU SÔNG BA LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - 2019 download by : skknchat@gmail.com BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGUYỄN ĐỨC HỒNG NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN NGẬP LỤT VÀ XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT HẠ LƯU SÔNG BA CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT TÀI NGUYÊN NƯỚC MÃ SỐ: 8.58.02.12 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS PHẠM VIỆT HÒA HÀ NỘI - 2019 download by : skknchat@gmail.com LỜI CAM ĐOAN Học viên xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân học viên Các kết nghiên cứu kết luận luận văn trung thực, không chép từ nguồn hình thức nào.Việc tham khảo nguồn tài liệu (nếu có) thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Tác giả luận văn Nguyễn Đức Hoàng i download by : skknchat@gmail.com LỜI CÁM ƠN Để hồn thành đề tài luận văn thạc sĩ cách hoàn chỉnh, bên cạnh nỗ lực cố gắng thân cịn có hướng dẫn nhiệt tình q Thầy Cơ, động viên ủng hộ gia đình, bạn bè đồng nghiệp suốt thời gian học tập nghiên cứu thực luận văn Thạc sĩ Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến Thầy PGS.TS Phạm Việt Hòa người hết lòng giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành luận văn Xin chân thành bày tỏ lịng biết ơn đến tồn thể quý thầy cô Khoa Kỹ thuật Tài nguyên nước – Trường Đại học Thủy lợi tận tình truyền đạt kiến thức quý báu tạo điều kiện thuận lợi cho suốt trình học tập nghiên cứu thực đề tài luận văn Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến Viện Quy hoạch Thủy lợi, Phòng Quy hoạch Thủy lợi Nam Trung Tây Nguyên hỗ trợ tạo điều kiện thuận lợi cho suốt thời gian nghiên cứu thực luận văn Trong khuôn khổ luận văn này, thời gian điều kiện nguồn số liệu, nhân lực cịn hạn chế nên khơng tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong nhận ý kiến đóng góp từ nhà khoa học, đồng nghiệp quý Thầy Cô Hà Nội, tháng 02 năm 2019 Tác giả luận văn Nguyễn Đức Hoàng ii download by : skknchat@gmail.com MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục đích đề tài 3 Đối tượng, hướng tiếp cận phương pháp nghiên cứu .3 Kết đề tài CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LŨ VÀ VÙNG HẠ LƯU SÔNG BA 1.1Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu xây dựng đồ ngập lũ 1.1.1 Khái niệm đồ ngập lũ 1.1.2 Các phương pháp xây dựng đồ ngập lũ 1.1.2.1 Phương pháp thống kê, điều tra vết lũ trận lũ thực tế [3,4] 1.1.2.2 Phương pháp sử dụng đồ địa hình, địa mạo 1.1.2.3 Phương pháp ảnh vệ tinh 10 1.1.2.4 Phương pháp mơ mơ hình tốn [3,4] .10 1.1.2.5 Phương pháp kết hợp 12 1.1.3 Tổng quan xây dựng đồ ngập lũ giới nước 12 1.2 Tổng quan vùng nghiên cứu .13 1.2.1 Vị trí địa lý, phạm vi hành 13 1.2.2 Đặc điểm kinh tế – xã hội 15 1.2.2.1 Dân số 15 1.2.2.2 Đặc điểm chung kinh tế 16 1.2.2.3 Cơ sở hạ tầng .16 1.2.3 Đặc điểm khí hậu, khí tượng 18 1.2.3.1 Chế độ nhiệt .18 1.2.3.2 Độ ẩm 19 1.2.3.3 Bốc .20 1.2.3.4 Số nắng 20 1.2.3.5 Gió 21 1.2.3.6 Bão 21 1.2.3.7 Chế độ mưa 22 iii download by : skknchat@gmail.com 1.2.4 Đặc điểm mạng lưới sơng ngịi 24 1.2.5 Đặc điểm thủy văn 26 1.2.5.1 Dòng chảy năm 26 1.2.5.2 Dòng chảy lũ 27 1.2.5.3 Chế độ thủy triều 32 1.2.6 Tình hình lũ lụt vùng hạ lưu sông Ba 32 1.2.6.1 Tình hình ngập lụt 32 1.2.6.2 Thiệt hại ngập lụt 35 1.2.7 Hiện trạng cơng trình phịng chống lũ 36 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT VÀ TÍNH TỐN PHẠM VI, MỨC ĐỘ NGẬP LỤT 41 2.1 Đánh giá nguyên nhân ngập lụt hạ lưu sông Ba 41 2.2 Lựa chọn cơng cụ mơ hình tốn đề diễn tốn lũ lưu vực sông Ba 43 2.2.1 Mô hình mưa dịng chảy 43 2.2.2 Mơ hình thủy lực 45 2.2.3 Lựa chọn mơ hình diễn toán 47 2.2.4 Cơ sở lý thuyết mơ hình 47 2.3 Nguyên lý xây dựng đồ ngập lụt 54 CHƯƠNG TÍNH TỐN MỨC ĐỘ NGẬP LỤT VÀ XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT VÙNG HẠ LƯU SÔNG BA 56 3.1 Cơ sở liệu 56 3.1.1 Tài liệu địa hình 56 3.1.2 Tài liệu khí tượng, thủy văn 56 3.1.3 Tài liệu điều tra vết lũ 59 3.2 Ứng dụng mơ hình thủy văn, thủy lực tính tốn ngập lụt theo tần suất 5%,10% 60 3.2.1 Xây dựng, hiệu chỉnh, kiểm định mơ hình thủy văn mưa dịng chảy lưu vực sông Ba 60 3.2.2 Xây dựng, hiệu chỉnh, kiểm định mơ hình thủy lực Mike 11, Mike 21, Mike Flood lưu vực sông Ba 61 3.2.2.1 Xây dựng mơ hình thủy lực chiều MIKE 11 62 3.2.2.2 Xây dựng mơ hình thủy lực chiều MIKE 21 66 iv download by : skknchat@gmail.com 3.2.2.3 Xây dựng mơ hình thủy lực kết hợp chiều chiều MIKE FLOOD 71 3.2.2.4 Kết hiệu chỉnh, kiểm định mơ hình thủy lực 72 3.2.3 Kết tính tốn trình ngập lụt 77 3.3 Xây dựng đồ ngập lụt vùng hạ lưu sông Ba 81 3.3.1 Quy trình chuyển kết mơ hình tốn sang GIS xây dựng đồ ngập lụt .81 3.3.2 Kết xây dựng đồ ngập lụt 86 3.3.3 Phân tích GIS để tính tốn diện tích ngập, mức độ ngập vùng nghiên cứu 88 3.4 Sơ đề xuất phương án giảm ngập lụt vùng hạ lưu sông Ba 92 3.4.1 Đề xuất phương án 92 3.4.2 Tính tốn hiệu giảm ngập lụt phương án đề xuất 94 3.4.3 Lựa chọn phương án giảm ngập lụt hiệu 95 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 97 v download by : skknchat@gmail.com DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Vị trí lưu vực sơng Ba 14 Hình 1.2 Vùng hạ lưu sông Ba 15 Hình 1.3 Đường tần suất lưu lượng lũ lớn – trạm thủy văn Củng Sơn 31 Hình 1.4 Hiện trạng hồ chứa lớn lưu vực sông Ba 39 Hình 2.1 Minh hoạ lưu vực hệ thống thủy văn 44 Hình 2.2 Cấu trúc mơ hình mưa dịng chảy NAM 48 Hình 2.3 Sơ đồ sai phân điểm Abbott 50 Hình 2.4 Sơ đồ mạng lưới linh hoạt (flexible mesh) 51 Hình 2.5 Áp dụng kết nối 52 Hình 2.6 Ví dụ kết nối bên 53 Hình 2.7 Ví dụ kết nối cơng trình 53 Hình 2.8 Sơ đồ khối nguyên lý xây dựng đồ ngập lụt hạ lưu lưu vực sơng Ba 55 Hình 3.1 Vị trí mặt cắt đo đạc năm 2018 từ khu vực hạ lưu sơng Ba 56 Hình 3.2 Bản đồ mạng lưới trạm khí tượng đo mưa lưu vực sơng Ba 57 Hình 3.3 Bản đồ mạng lưới trạm thủy văn lưu vực sông Ba 58 Hình 3.4 Sơ đồ vị trí vết lũ 10/1993 59 Hình 3.5 Sơ đồ vị trí vết lũ 11/2009 59 Hình 3.6 Kết mơ trận lũ 10/1993 trạm Củng Sơn 60 Hình 3.7 Kết mơ trận lũ 11/2009 trạm Củng Sơn 61 Hình 3.8 Dữ liệu mạng lưới thủy lực MIKE 11 62 Hình 3.9 Sơ đồ mạng lưới thủy lực MIKE 11 63 Hình 3.10 Vị trí mặt cắt định dạng *.kmz 63 Hình 3.11 Thông số mặt cắt 64 Hình 3.12 Bảng thơng số file *.hd11 66 Hình 3.13 Dữ liệu cao độ địa hình lưu vực sơng Ba 67 Hình 3.14 Bản đồ cao độ số DEM 10x10 xây dựng từ đồ địa hình 1/2.000; 1/5.000, 1/10.000 Bộ Tài ngun Mơi trường 67 Hình 3.15 Lưới tính tốn mơ hình MIKE 21 xây dựng 68 Hình 3.16 Thơng số khai báo cạn ngập 70 vi download by : skknchat@gmail.com Hình 3.17 Thơng số nhớt Eddy 70 Hình 3.18 Thiết lập cơng trình vùng ngập 71 Hình 3.19 Sơ đồ tính tốn thủy lực chiều sơng Ba 72 Hình 3.20 Kết hiệu chỉnh mực nước trạm thủy văn Củng Sơn 73 Hình 3.21 Kết hiệu chỉnh mực nước trạm thủy văn Phú Lâm 73 Hình 3.22 Sơ đồ vị trí vết lũ 10/1993 74 Hình 3.23 Kết kiểm định mực nước trạm thủy văn Củng Sơn lũ 11/2009 .76 Hình 3.24 Kết kiểm định mực nước trạm thủy văn Phú Lâm lũ 11/2009 76 Hình 3.25 Kết tính tốn mức độ ngập lụt vùng hạ lưu sông Ba tương ứng trận lũ 10/1993 79 Hình 3.26 Kết tính tốn mức độ ngập lụt vùng hạ lưu sông Ba tương ứng trận lũ tần suất 5% 79 Hình 3.27 Kết tính tốn mức độ ngập lụt vùng hạ lưu sông Ba tương ứng trận lũ tần suất 10% 81 Hình 3.28 Kết trích xuất từ mơ hình MIKE FLOOD 83 Hình 3.29 Kết nội suy ngập lụt Kriging 85 Hình 3.30 Bản đồ ngập lụt hạ lưu lưu vực sông Ba – Trận lũ 10/1993 86 Hình 3.31 Bản đồ ngập lụt hạ lưu lưu vực sông Ba – Trận lũ tần suất 5%, trạm thủy văn Củng Sơn 87 Hình 3.32 Bản đồ ngập lụt hạ lưu lưu vực sông Ba – Trận lũ tần suất 10%, trạm thủy văn Củng Sơn 87 Hình 3.33 Các lớp liệu chồng xếp để thực phân tích diện tích ngập, mức độ ngập 88 Hình 3.34 Nạo vét sơng Ba đoạn chảy qua xã Hòa Phú .92 Hình 3.35 Nạo vét sơng Ba đoạn chảy qua xã Hịa Định Đơng 92 Hình 3.36 Nạo vét sơng Ba đoạn chảy qua xã Bình Ngọc 93 Hình 3.37 Nạo vét sông mở rộng, ổn định cửa Đà Rằng .93 Hình 3.38 Xây dựng tuyến đê, lắp đặt cống điều tiết 94 vii download by : skknchat@gmail.com DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1 Nhiệt độ trung bình tháng, năm lưu vực sông Ba 19 Bảng Độ ẩm tương đối trung bình năm 19 Bảng Tổng lượng bốc trung bình năm 20 Bảng Số nắng trung bình năm 21 Bảng Sông suối lưu vực sông ba phân theo cấp diện tích lưu vực 24 Bảng 1.6 Mực nước lũ lớn năm thiết kế trạm lưu vực sông Ba 30 Bảng 1.7 Lưu lượng lũ lớn trạm thủy văn Củng Sơn từ 1977-2015 30 Bảng 1.8 Tần suất lưu lượng lũ thiết kế trạm thủy văn Củng Sơn 31 Bảng 1.9 Đặc trưng mực nước triều cửa Đà Rằng 32 Bảng 1.10 Hệ thống đê cửa sông, ven biển lưu vực sông Ba 36 Bảng 1.11 Hiện trạng cơng trình kè xây dựng lưu vực sông Ba 37 Bảng 1.12 Dung tích phịng lũ hồ chứa lớn thượng nguồn 39 Bảng 3.1 Bộ thơng số mơ hình NAM – lưu vực sông Ba 61 Bảng 3.2 Phạm vi mạng thủy lực chiều phần bãi sông 68 Bảng 3.3 Kết nối mơ hình chiều 72 Bảng 3.4 Kết so sánh đỉnh lũ thực đo mô - Trận lũ năm 1993 – Lưu vực sông Ba 74 Bảng 3.5 Kết tính tốn mực nước lũ năm 1993 vị trí vết lũ 74 Bảng 3.6 Kết so sánh đỉnh lũ thực đo tính tốn - trận lũ tháng 11/2009 – lưu vực sông Ba 77 Bảng 3.7 Kết tính tốn mực nước lũ trận lũ 11/2009 vị trí vết lũ 77 Bảng 3.8 Diện tích lưu vực Trạm thủy văn Củng Sơn vị trí nhập lưu 78 Bảng 3.9 Kết tính tốn mực nước, lưu lượng sơng Ba số vị trí, trận lũ 10/1993 78 Bảng 3.10 Kết tính tốn mực nước, lưu lượng sơng Ba số vị trí, trận lũ vụ tần suất 5% trạm thủy văn Củng Sơn 79 Bảng 3.11 Kết tính tốn mực nước lũ số vị trí vết lũ, trận lũ vụ tần suất 5% trạm thủy văn Củng Sơn 80 viii download by : skknchat@gmail.com ... QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LŨ VÀ VÙNG HẠ LƯU SÔNG BA 1.1 Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu xây dựng đồ ngập lũ Lũ lụt lớn sông thảm họa thường tác nhân gây thiệt hại lớn người... suy ngập lụt Kriging 85 Hình 3.30 Bản đồ ngập lụt hạ lưu lưu vực sông Ba – Trận lũ 10/1993 86 Hình 3.31 Bản đồ ngập lụt hạ lưu lưu vực sông Ba – Trận lũ tần suất 5%, trạm thủy văn Củng... tin dự báo, cảnh báo nhanh tình hình lũ lụt hạ lưu Mục đích đề tài Nghiên cứu tính tốn phạm vi ngập lụt, mức độ ngập lụt xây dựng đồ ngập lụt vùng hạ lưu sông Ba tương ứng với trận lũ lịch sử 1993,