Luận văn thạc sĩ HUS ứng dụng mô hình DHM mô phỏng diễn biến ngập lụt hạ lưu sông la ngà

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Lƣơng Hồ Nam ỨNG DỤNG MÔ HÌNH DHM MƠ PHỎNG DIỄN BIẾN NGẬP LỤT HẠ LƢU SÔNG LA NGÀ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội –2019 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Lƣơng Hồ Nam ỨNG DỤNG MƠ HÌNH DHM MƠ PHỎNG DIỄN BIẾN NGẬP LỤT HẠ LƢU SÔNG LA NGÀ Chuyên ngành: Thủy văn học Mã số: 60440224 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS HOÀNG MINH TUYỂN Hà Nội –2019 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LỜI CẢM ƠN Luận văn đƣợc thực trình học tập nghiên cứu Khoa Khí tƣợng, Thủy văn Hải dƣơng học, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, khóa học 2015 – 2017 Trong q trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn, tác giả nhận đƣợc nhiều giúp đỡ thầy cơ, bạn bè gia đình Luận văn đƣợc hồn thành dƣới hƣớng dẫn tận tình PGS.TS Hoàng Minh Tuyển Tác giả xin chân thành cảm ơn tới thầy hƣớng dẫn giúp đỡ, bảo, hỗ trợ học viên trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Xin gửi lời cảm ơn thầy giáo, cán Khoa Khí tƣợng – Thủy văn – Hải dƣơng học – Đại học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội giảng dạy, truyền đạt kiến thức, tạo điều kiện hƣớng dẫn tơi hồn thành chƣơng trình học tập thực luận văn Tác giả chân thành cảm ơn tới anh chị đồng nghiệp, bạn bè Viện Khoa học Khí tƣợng Thủy văn Biến đổi khí hậu hỗ trợ chuyên môn, thời gian để luận văn đƣợc hoàn thành Do thời gian kiến thức hạn chế, luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp q thầy cơ, bạn bè, đồng nghiệp, nhà khoa học độc giả để luận văn đƣợc hoàn thiện Xin trân trọng cảm ơn! Tác giả Lƣơng Hồ Nam LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU .6 CHƢƠNG TỔNG QUAN CÁC MƠ HÌNH MƠ PHỎNG NGẬP LỤT 1.1 HIỆN TƢỢNG NGẬP LỤT VÀ MÔ PHỎNG NGẬP LỤT 1.1.1 Hiện tƣợng ngập lụt 1.1.2 Mơ ngập lụt, mục đích tính tốn mơ ngập lụt 10 1.2 GIỚI THIỆU MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP, MƠ HÌNH MƠ PHỎNG NGẬP LỤT 13 1.2.1 Mơ hình MIKE FLOOD WATCH 14 1.2.2 Mơ hình MIKE FLOOD 15 1.2.3 Mơ hình NK-GIAS 17 1.2.4 Mơ hình DHM 19 1.3 MỘT SỐ THÀNH TỰU ỨNG DỤNG MƠ HÌNH TÍNH TỐN MƠ PHỎNG NGẬP LỤT Ở VIỆT NAM 19 1.4 CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH DHM, PHƢƠNG PHÁP GIẢI CÁC PHƢƠNG TRÌNH VÀ YÊU CÂU CỦA MƠ HÌNH .21 1.4.1 Cơ sở lý thuyết: 21 1.4.2 Phƣơng pháp giải phƣơng trình mơ hình DHM .25 1.4.3 u cầu mơ hình, bƣớc áp dụng mơ hình DHM 27 CHƢƠNG ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN VÀ DÂN SINH KINH TẾ LƢU VỰC SÔNG LA NGÀ .30 2.1 ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN CỦA LƢU VỰC SÔNG LA NGÀ 30 2.1.1 Vị trí địa lý .30 2.1.2 Địa hình .32 2.1.3 Khí hậu .34 2.1.4 Thủy văn 36 2.2 ĐẶC ĐIỂM DÂN SINH KINH TẾ TRÊN LƢU VỰC 41 2.2.1 Dân cƣ 41 2.2.2 Kinh tế 42 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG ỨNG DỤNG MƠ HÌNH DHM MÔ PHỎNG DIỄN BIẾN NGẬP LỤT HẠ LƢU SÔNG LA NGÀ .44 3.1 TÍNH TỐN XỬ LÝ SỐ LIỆU ĐẦU VÀO 44 3.1.1 Mô tả Khu vực nghiên cứu .44 3.1.2 Xây dựng lƣới tính cho khu vực nghiên cứu 45 3.1.3 Tính tốn xử lý số liệu địa hình 47 3.1.4 Xử lý số liệu Khí tƣợng thủy văn điều kiện biên mơ hình: 51 3.2 HIỆU CHỈNH VÀ KIỂM ĐỊNH MƠ HÌNH 55 3.2.1 Hiệu chỉnh mơ hình 56 3.2.2.Kiểm định mơ hình 61 3.3 CÁC PHƢƠNG ÁN TÍNH TỐN MƠ PHỎNG NGẬP LỤT .63 3.3.1 Tính tốn mơ ngập lụt theo độ lớn lũ .63 3.3.2 Tính tốn mơ ngập lụt tác động cơng trình đê bờ trái 64 3.4 KẾT QUẢ TÍNH TỐN MƠ PHỎNG DIỄN BIẾN NGẬP LỤT 64 3.4.1 Kết tính tốn mơ ngập lụt theo độ lớn lũ: 64 3.4.2 Kết tính tốn mơ tác động cơng trình đê chắn lũ: 68 3.4.3 Tổng hợp kết tính tốn, mơ theo phƣơng án 72 3.5 MỘT SỐ NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ VỀ MƠ HÌNH DHM VÀ ĐẶC ĐIỂM LŨ LỤT HẠ LƢU SÔNG LA NGÀ .73 3.5.1 Một số nhận xét, đánh giá mơ hình DHM 73 3.5.2 Nhận xét, đánh giá đặc điểm lũ, ngập lụt hạ lƣu sông La Ngà 74 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Liên kết lƣới mơ hình chiều DHM [13 ] .25 Hình 1.2 Liên kết mơ hình chiều chiều 25 Hình 1.3 Sơ đồ giải hệ phƣơng trình mơ hình DHM .27 Hình 2.1 Bản đồ lƣu vực sơng La Ngà……………………………………………,31 Hình 2.2 Bản đồ hệ thống sông suối thung lũng sông La Ngà 32 Hình 2.3 Bản đồ địa hình thung lũng hạ lƣu vực sông La Ngà .33 Hình 2.4 Bản đồ sử dụng đất lƣu vực sông La Ngà 43 Hình 3.1 Sơ đồ lƣới tính, mặt cắt vùng ngập lụt hạ lƣu sơng La Ngà………46 Hình 3.2 Mặt cắt ngang số 1: Trạm thủy văn Tà Pao – sơng La Ngà 48 Hình 3.3 Mặt cắt ngang số 9: Trạm thủy văn Võ Xu – sơng La Ngà 49 Hình 3.4 Mặt cắt ngang số 21: Trạm thủy văn Phú Hiệp – sơng La Ngà 49 Hình 3.5 Mơ mặt cắt ngang mơ hình DHM 50 Hình 3.6 Quá trình lũ thiết kế trạm thủy văn Tà Pao 54 Hình 3.7 Đƣờng trình mực nƣớc, cm tính tốn thực đo trạm Tà Pao 57 Hình 3.8 Q trình lƣu lƣợng lũ Q(T), m3/s tính tốn thực đo trạm Võ Xu 58 Hình 3.9 Diện ngập lớn hạ lƣu sông La Ngà ứng với lũ năm 1999 59 Hình 3.10 Diện ngập lụt điều tra khảo sát huyện Đức Linh, Tánh Linh thuộc tỉnh Bình Thuận trận lũ lụt năm 1999 60 Hình 3.11 Đƣờng trình mực nƣớc Z(T),cm tính tốn thực đo năm 2005 trạm Tà Pao .62 Hình 3.12 Quá trình lƣu lƣợng lũ Q(T), m3/s tính tốn thực đo năm 2005 trạm Võ Xu 63 Hình 3.13 Diện ngập lớn hạ lƣu sơng La Ngà, lũ tần suất 10% 66 Hình 3.14 Diện ngập lớn hạ lƣu sông La Ngà, lũ tần suất 5% .66 Hình 3.15 Diện ngập hạ lƣu sơng La Ngà tính 115, lũ tần suất 5% 67 Hình 3.16 Diện ngập hạ lƣu sơng La Ngà tính 140, lũ tần suất 5% 67 Hình 3.17 Diện ngập lớn hạ lƣu sông La Ngà, lũ tần suất 5% phƣơng án khơng có đê bảo vệ .69 Hình 3.18 Diện ngập lớn hạ lƣu sơng La Ngà, lũ tần suất 5%, .69 Hình 3.19 Diện ngập hạ lƣu sơng La Ngà tính 250, 70 Hình 3.20 Diện ngập hạ lƣu sơng La Ngà tính 250, 70 Hình 3.21 Diện ngập lớn hạ lƣu sông La Ngà, lũ tần suất 1%, 71 Hình 3.22 Diện ngập lớn hạ lƣu sông La Ngà, lũ tần suất 1%, 71 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Các đặc trƣng hình thái sông La Ngà 37 Bảng 2.2 Danh sách trạm KTTV lƣu vực sơng La Ngà .37 Bảng 2.3 Dịng chảy trung bình tháng, năm trạm Tà Pao, sơng La Ngà[ ] 38 Bảng 2.4 Tỷ lệ xuất lũ tháng (%) .40 Bảng 2.5 Tỷ lệ xuất lũ lớn năm (%) 40 Bảng 3.1 Mô tả liên kết tính mơ hình DHM………………….46 Bảng 3.2 Số liệu mơ tả mặt cắt sơng mơ hình DHM 50 Bảng 3.3 Chuỗi số liệu Mực nƣớc- Lƣu lƣợng nƣớc lớn năm trạm thủy văn Tà Pao, sông La Ngà (1978-2016) 52 Bảng 3.4 Lƣu lƣợng đỉnh lũ thiết kế lƣợng mƣa ngày lớn thiết kế .53 Bảng 3.5 Khoảng độ sâu ngập lụt điều tra khảo sát tính tốn .61 Bảng 3.6 Kết tính tốn mơ phạm vi độ sâu ngập lụt hạ lƣu sông La Ngà đoạn Tà Pao- Phú Hiệp hai phƣơng án chƣa có đê có đê bờ hữu 73 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT DHM : Diffusion Hydrodynamic Model- Mơ hình Thủy động lực học- sóng khuếch tán BCH PCLB : Ban huy Phòng chống lụt bão KTTV : Khí tƣợng Thủy văn UBND : Ủy ban Nhân dân GIS : Geographic Information System- Hệ thống thông tin địa lý ESRI : Hãng sản xuất phần mềm GIS MIKE 11 : Mơ hình thủy lực chiều mơ hình MIKE Đan Mạch MIKE 21 : Mơ hình thủy lực chiều mơ hình MIKE Đan Mạch HD : Mơ đun thủy lực AD : Mô đun lan truyền chất ô nhiễm DEM : Digital Elevation Model WRF : Weather Research and Forecasting Model ATNĐ : Áp thấp nhiệt đới KTTV : Khí tƣợng Thủy văn VRSAP : Mơ hình thủy lực GS Nguyễn Nhƣ Khuê xây dựng KOD :Mơ hình thủy lực GS Nguyễn Ân Niên xây dựng FLDWAV :Mơ hình thủy lực chiều Cục Khí tƣợng Hoa Kỳ HEC-RAS : Mơ hình thủy lực chiều hệ thống sông cục Công Binh Hoa Kỳ SOGREAH : Mơ hình tựa chiều Viện thủy lực Pháp MS-DOS : Microsoft Disk Operating System LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỞ ĐẦU Trong năm gần tình hình thủy văn diễn biến phức tạp, trận lũ lớn, đặc biệt lớn, cƣờng suất lũ lên nhanh xảy hầu hết sông khu vực Miền Trung, Tây Nguyên Các trận lũ năm gần có xu ngày gia tăng số lƣợng, phạm vi ảnh hƣởng mức độ thiệt hại, đặc biệt năm 1993,1999, 2003, 2009, 2017 số sông khu vực Miền Trung xuất lũ lịch sử gây hậu nghiêm trọng tính mạng, tài sản mơi trƣờng sinh thái Lũ lụt khu vực Miền Trung, Tây nguyên thƣờng có cƣờng suất lũ lên nhanh, gây khó khăn cơng tác phịng chống thƣờng hậu nghiêm trọng Trên lƣu vực sơng La Ngà, tỉnh Bình Thuận, tỉnh thuộc khu vực Nam Trung Bộ, hàng năm chịu thiệt hại nặng nề bão lũ gây Trung bình hàng năm, tỉnh Bình Thuận chịu ảnh hƣởng từ - trận mƣa, lũ gây thiệt hại lớn ngƣời, tài sản tác động môi trƣờng Các trận lũ lớn gây ngập lụt thiệt nghiêm trọng kể đến trận lũ xảy năm 1984, 1999, 2006, điển hình trận lũ cuối tháng VII, đầu tháng VIII, năm 1999, gây ngập lụt trầm trọng, thiệt hại lớn dân sinh, kinh tế ảnh hƣởng đến mơi trƣờng Để góp phần giảm nhẹ thiệt hại lũ lụt gây đề xuất đƣợc phƣơng án quy hoạch phòng chống lũ lụt thích hợp cho vùng hạ lƣu lƣu vực sơng La Ngà, thông tin phạm vi ngập lụt, mức độ ngập lụt khu vực vùng ngập lụt cần thiết để nghiên cứu, đề xuất biện pháp tổng thể, bao gồm biện pháp công trình phi cơng trình để giảm thiểu ngập lụt thiệt hại lũ lụt Vì đề tài “Ứng dụng mơ hình DHM mơ diễn biến ngập lụt hạ lưu sơng La Ngà” góp phần làm phong phú thêm phƣơng pháp mô ngập lụt, phục vụ yêu cầu phòng chống lũ lụt cho ngƣời dân quyền địa phƣơng nhằm giảm thiểu thiệt hại lũ lụt gây Tính tốn mơ ngập lụt việc phục vụ quy hoạch biện pháp cơng trình phi cơng trình phòng giảm thiểu tổn thất lũ lụt LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com phục vụ việc xây dựng đồ ngập lụt, đồ đánh giá tính dễ bị tổn thƣơng lũ cách tiệm cận nhằm giảm thiểu thiệt hại lũ, lụt Trong số mơ hình mơ lũ ngập lụt, nƣớc ta, mơ hình chiều kết hợp (mơ hình chiều mơ tả lũ sơng mơ hình chiều mô tả ngập lụt vùng đồng ngập lụt), Mơ hình Mike-Flood mơ hình DHM đƣợc ứng dụng phổ biến lƣu vực sông miền Trung thu đƣợc kết nghiên cứu đáng khích lệ Mơ hình Mike- Flood mơ hình thủy động lực 01 chiều 02 chiều đầy đủ đƣợc áp dụng thành công để xây dựng đồ ngập lụt đồ đánh giá mức độ dễ bị tổn thƣơng lũ lƣu vực sông Lam, Bến Hải-Thạch Hãn Thu Bồn Mơ hình DHM, mơ hình đơn giản hóa mơ hình thủy động lực học đầy đủ dƣới dạng hệ phƣơng trình sóng khuếch tán, đƣợc ứng dụng thành cơng tính tốn mơ ngập lụt sơng miền Trung nhƣ: sông Trà Khúc- sông Vệ, sông Cái Nha Trang, sơng Thu Bồn- Vu Gia, Mơ hình DHM có ƣu điểm đơn giản, dễ ứng dụng, có chƣơng trình nguồn có khả can thiệp ngƣời ứng dụng để mở rộng phạm vi ứng dụng mô hình Trong Đề tài nghiên cứu luận văn, mơ hình DHM đƣợc lựa chọn áp dụng để tính tốn mô diễn biến ngập lụt trận lũ có độ lớn khác đánh giá tác động phƣơng án xây dựng tuyến đƣờng đê ngăn lũ bờ hữu vùng hạ lƣu sông La Ngà phƣơng án cơng trình nhằm giảm lũ thiệt hại ngập lụt gây khu vực thung lũng hạ lƣu sơng La Ngà, tỉnh Bình Thuận Học viên báo cáo kết đạt đƣợc luận văn với bố cục gồm 03 chƣơng với phần mở đầu, kết luận tài liệu tham khảo: Chƣơng 1: Tổng quan mơ hình mơ ngập lụt Chƣơng 2: Điều kiện địa lý tự nhiên đặc điểm dân sinh- kinh tế lƣu vực sông La Ngà Chƣơng 3: Ứng dụng mơ hình DHM tính tốn mơ diễn biến ngập lụt hạ lƣu sông La Ngà LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 3.13 Diện ngập lớn hạ lưu sông La Ngà, lũ tần suất 10% Hình 3.14 Diện ngập lớn hạ lưu sông La Ngà, lũ tần suất 5% 66 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 3.15 Diện ngập hạ lưu sơng La Ngà tính 115, lũ tần suất 5% Hình 3.16 Diện ngập hạ lưu sơng La Ngà tính 140, lũ tần suất 5% 67 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 3.4.2 Kết tính tốn mơ tác động cơng trình đê chắn lũ: - Kết tính tốn mơ ngập lụt tác động cơng trình đê bờ trái mức độ diễn biến ngập lụt hạ lƣu sông La Ngà cho thấy mức độ làm giảm ngập lụt đê bờ trái phụ thuộc vào độ lớn lũ Đối với lũ tần suất 10% 5%, tác động đê làm thể rõ nét - So sánh trạng thái ngập lụt lớn vùng hạ lƣu sông La Ngà, lũ tần suất 5%, phƣơng án khơng có đê (hình 3.17) trạng thái ngập lụt lớn với phƣơng án có đê (hình 3.18) cho thấy vùng ngập lụt bờ trái sông giảm đáng kể, thể rõ nét tác động đê Trong trƣờng hợp khơng có đê bảo vệ, diện ngập lớn lũ 5% 146,3 km2, độ sâu ngập trung bình tồn vùng 1.63 m Phƣơng án có tuyến đê bảo vệ diện ngập lụt lớn khu vực nghiên cứu thu hẹp 130,3 km2 nhƣng độ sâu ngập lụt trung bình tồn vùng lại tăng lên 1.71 m Đối với Lũ tần suất 1%, diện ngập lụt thay đổi phƣơng án khơng có đê có đê bảo vệ Khi khơng có đê bảo vệ, diện tích ngập lụt lớn tới 177 km2, độ sâu ngập lụt trung bình 1.82 m, có đê bảo vệ diện tích ngập giảm khơng đáng kể xuống cịn 176,8 km2 nhƣng độ sâu ngập lụt toàn vùng tăng lên 1,9m Diện ngập giảm lũ lớn làm nƣớc lũ tràn qua đƣờng đê tƣợng ứ nƣớc trạm Phú Hiệp khả thoát lũ đoạn sông - So sánh diễn biến ngập lụt thời điểm tính tốn phƣơng án có đê khơng có đê cho thấy xây dựng tuyến đƣờng đê ngăn lũ, thời điểm tính tốn, diện ngập lụt giảm nhƣng độ sâu ngập lụt toàn vùng lại tăng Phƣơng án khơng có đê, thời điểm tính 250h, diện ngập 123,5 km2, độ sâu ngập ngập lụt trung bình 1.43 m (hình 3.19), thời điểm tính, phƣơng án có đê, diện ngập giảm xuống 107,3 km2, nhƣng độ sâu ngập lụt trung bình tăng lên 1.47 m (hình 3.20) Trạng thái ngập lụt lớn lũ tần suất 1%, trƣờng hợp khơng có đê có đê bảo vệ đƣợc thể (hình 3.21) (hình 3.22) 68 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 3.17 Diện ngập lớn hạ lưu sông La Ngà, lũ tần suất 5% phương án khơng có đê bảo vệ Hình 3.18 Diện ngập lớn hạ lưu sông La Ngà, lũ tần suất 5%, phương án có đê bảo vệ 69 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 3.19 Diện ngập hạ lưu sơng La Ngà tính 250, lũ tần suất 5%, phương án khơng có đê Hình 3.20 Diện ngập hạ lưu sơng La Ngà tính 250, lũ tần suất 5%, phương án có đê bảo vệ 70 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 3.21 Diện ngập lớn hạ lưu sơng La Ngà, lũ tần suất 1%, phương án khơng có đê bảo vệ Hình 3.22 Diện ngập lớn hạ lưu sơng La Ngà, lũ tần suất 1%, phương án có đê bảo vệ 71 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Như vậy, kết nghiên cứu cho thấy phương án cơng trình chống lũ cụ thể thiết kế đường đê kết hợp ngăn lũ phát triển giao thông khu ngập lụt Tác động tích cực biện pháp ngập lụt khu vực cần bảo vệ giảm rõ tác động tiêu cực lại làm gia tăng mức độ ( độ sâu) ngập lụt cho khu vực khác vùng nghiên cứu 3.4.3 Tổng hợp kết tính tốn, mơ theo phƣơng án Tổng hợp kết tính tốn ngập lụt trận lũ có độ lớn khác nghiên cứu đánh giá tác động phƣơng án xây dựng tuyến đƣờng đê bờ trái tình hình ngập lụt hạ lƣu sông La Ngà đƣợc thể (bảng 3.6) Kết tổng hợp từ (bảng 3.6) cho thấy: - Diện tích ngập lụt có độ sâu dƣới 2,0 m, chiếm 59,3% (lũ tần suất 1%) đến 74,4% (lũ tần suất 10%); - Diện tích ngập lụt phổ biến có độ sâu từ 1,0 đến 2,0m chiếm từ 28,1 đến 37,4% - Diện ngập lụt độ sâu dƣới 2,0 m 3,0 m thay đổi theo cấp lũ tính tốn Diện ngập lụt cấp đô sâu từ 2,0-3,0 m tăng rõ rệt tần suất lũ tăng dần từ lũ tần suất 10% lên lũ 5% lũ 1%( chiếm 11,8 đến 15,8%); - Đối với lũ tần suất 10 %, diện tích ngập lụt có độ sâu từ 1,0-2,0m chiếm 37,4%, có đê bảo vệ diện ngập lụt giảm 10,4% diện tích ngập lụt tồn vùng; - Đối với lũ tần suất 5%, diện tích ngập lụt có độ sâu từ 1,0-2,0 m, chiếm 38,4%, có đê bảo vệ diện ngập lụt lớn giảm 15,2% diện tích ngập lụt toàn vùng; - Đối với lũ tần suất 1%, diện tích ngập lụt có độ sâu từ 1,0-2,0 m, chiếm 28,1%, có đê bảo vệ diện ngập lụt lớn giảm 8,0% diện tích ngập lụt tồn vùng 72 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Bảng 3.6 Kết tính tốn mơ phạm vi độ sâu ngập lụt hạ lưu sông La Ngà đoạn Tà Pao- Phú Hiệp hai phương án chưa có đê có đê bờ hữu Độ sâu ngập Diện tích ngập lụt ứng với lũ tần suất 10% (Km2) K.có đê Lũ năm Diện tích ngập Diện tích ngập 1999 ứng với lũ tần suất ứng với lũ tần 5% (Km2) suất 1% (Km2) Có đê K.có đê Có đê K.có đê Có đê 0.25-1,0 m 50.0 44.0 46.75 45.25 37.25 55.5 51.25 1,0-2,0 m 50.5 45.25 55.25 56.0 47.5 49.75 45.75 2,0-3,0 m 18.75 18.5 23.75 27.25 29.0 43.75 46.5 Trên 3,0 m 16.0 15.25 17.0 17.75 16.5 28.0 33.25 Tổng diện tích ngập 135.0 123.0 142.75 146.25 130.25 177.0 176.75 Độ sâu ngập TB (m) 1.50 1.56 1.59 1.63 1.71 1.82 1.90 3.5 MỘT SỐ NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ VỀ MƠ HÌNH DHM VÀ ĐẶC ĐIỂM LŨ LỤT HẠ LƢU SÔNG LA NGÀ 3.5.1 Một số nhận xét, đánh giá mơ hình DHM Thơng qua q trình nghiên cứu áp dụng mơ hình DHM tính tốn mơ diễn biến ngập lụt vùng hạ lƣu sơng La Ngà cho thấy: - Mơ hình DHM mơ hình sóng khuyếch tán, phƣơng án đơn giản hóa mơ hình động lực đầy đủ bỏ qua thành phần qn tính, sở lý thuyết việc áp dụng mơ hình đơn giản so với mơ hình sử dụng hệ phƣơng trình sóng động lực đầy đủ; - Mơ hình DHM mơ hình trung bình hóa theo lƣới tính, cao trình địa hình đƣợc tính trung bình theo ô lƣới đặc trƣng lũ, ngập lụt đƣợc thể trị số trung bình lƣới đƣợc quy trọng tâm ô lƣới; 73 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - Mô hình có chƣơng trình nguồn, dựa thuật tốn khơng phức tạp nên nghiên cứu phát triển mơ hình để áp dụng cho điều kiện cụ thể, có tính đặc thù Khu vực nghiên cứu; - Phƣơng pháp giải phƣơng trình đƣợc áp dụng phƣơng pháp sai phân hiện, đặc trƣng tính tốn bƣớc thời gian sau đƣợc tính trực tiếp từ bƣớc thời gian trƣớc mà khơng cần thực việc tính lặp; Bên cạnh số ƣu điểm mơ hình nhƣ trình bày trên, mơ hình có số hạn chế sau: - Do mơ hình mơ khu vực nghiên cứu theo ô lƣới, nên đô phân giải mơ hình có hạn chế, diện ngập đƣợc xác định đƣờng gấp khúc theo ô lƣới, độ sâu ngập lụt đƣợc xác định độ sâu ngập lụt trung bình lƣới mà khơng phải điểm lƣới Do kết tính tốn có độ xác gần đúng, đƣợc trung bình hóa phạm vi lƣới tính - Xử lý số liệu địa hình, mặt cắt, liên kết hệ thống ô lƣới chƣa đƣợc tự động hóa, thực theo phƣơng pháp thủ công nên tốn nhiều công sức thời gian chuẩn bị số liệu thƣờng kéo dài Đây hạn chế làm cho việc áp dụng mơ hình cịn chƣa đƣợc phổ biến cách rộng rãi; - Tóm lại, mơ hình thích hợp với vùng đồng ngập lụt quy mô diện tích ngập lụt vừa phải yêu cầu mức độ chi tiết kết mơ khơng địi hỏi cao 3.5.2 Nhận xét, đánh giá đặc điểm lũ, ngập lụt hạ lƣu sông La Ngà Khu vực nghiên cứu vùng hạ lƣu sông La Ngà thuộc huyện Tánh Linh Đức Linh (khu vực trọng điểm lúa tỉnh Bình Thuận) đoạn sơng từ trạm thủy văn Tà Pao đến trạm thủy văn Phú Hiệp có nguy ngập lụt cao đặc điểm địa hình có dạng hình lịng chảo tƣơng đối phẳng, khả chuyển tải dòng chảy lũ lòng dẫn khu vực lân cận trạm trạm thủy văn Võ Xu trạm thủy văn Phú Hiệp , dễ gây tràn bờ, ngập lụt lũ úng ngập mƣa Dạng lũ năm 1999 74 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com dạng lũ gây bất lợi cho tình hình ngập lụt khu vực, thời gian ngập lụt kéo dài vài ba ngày Độ sâu ngập lụt trung bình trận lũ lớn lũ tần suất trung bình năm lặp lại khoảng 1-2m Nguyên nhân gây ngập lụt khu vực có đóng góp chủ yếu từ dịng chảy đầu vào khu vực nghiên cứu trạm thủy văn Tà Pao, lƣợng gia nhập khu mƣa đáng kể nhƣng chủ yếu làm gia tăng mức độ ngập úng khu vực nghiên cứu thƣờng làm cho trình rút nƣớc lũ kéo dài Diện ngập lụt khu vực ngiên cứu (Đoạn Tà Pao- đến Phú Hiệp) đến 170 km2 lũ tần suất 1% (lũ tƣơng đƣơng 100 năm lặp lại) Khi xây dựng tuyến đƣờng-đê bờ trái sông La Ngà diện ngập đƣợc thu hẹp lại nhƣng lại làm độ sâu ngập lụt trung bình khu vực tăng lên Các biện pháp giảm thiểu thiệt hại lũ lụt vùng hạ lƣu sơng La Ngà đƣợc thực dựa phối kết hợp biện pháp cơng trình phi cơng trình Các biện pháp cơng trình bao gồm việc xây dựng đê đƣờng chắn lũ khu vực tập trung dân cƣ, thị trấn, khu công nghiệp xây dựng hồ trữ nƣớc điều tiết lũ Tuy nhiên, nhƣ nghiên cứu tác động biện pháp công trình bên cạnh tác động tích cực đồng thời xuất tác động tiêu cực Do đó, biện pháp tổng thể để giảm thiểu thiệt hại lũ lụt việc kết hợp biện pháp cơng trình phi cơng trình Các biện pháp phi cơng trình biện pháp quản lý vùng ngập lụt dựa việc trồng rừng phòng hộ giảm lũ vùng thƣợng nguồn, quy hoạch, bố trí dân cƣ, sử dụng đất lựa chọn thời vụ sản xuất vùng ngập lụt cho thiệt hại nhỏ lũ lụt xảy ra, đồng thời, công tác dự báo thủy văn, cảnh báo ngập lụt phục vụ phòng tránh sơ tán cần đƣợc coi trọng để làm giảm tác động lũ lụt đến dân sinh kinh tế khu vực nghiên cứu 75 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Thực đề tài “Ứng dụng mơ hình DHM Mô diễn biến ngập lụt vùng hạ lưu sơng La Ngà” luận văn hồn thành mục tiêu đề nghiên cứu, đánh giá đƣợc mức độ ngập lụt bao gồm diện tích ngập lụt, độ sâu ngập lụt diễn biến ngập lụt theo thời gian trận lũ có độ lớn khác vùng hạ lƣu sông La Ngà sở áp dụng mơ hình thủy động lực DHM Luận văn thực đƣợc nội dung nghiên cứu đạt đƣợc số kết nhƣ sau: Nghiên cứu điều kiện địa lý tự nhiên, đặc điểm dân sinh kinh tế lƣu vực sông La Ngà Thu thập tài liệu địa hình, mặt cắt, số liệu khí tƣợng thủy văn lƣu vực sơng phục vụ tính tốn mô diễn biến ngập lụt vùng hạ lƣu Xử lý số liệu đầu vào cho mơ hình thủy lực HDM, chạy hiệu chỉnh thông số với trận lũ lớn năm 1999 Kiểm định thông số mơ hình với trận lũ năm 2005 Xây dựng phƣơng án tính tốn với phƣơng án khơng có đƣờng đê bảo vệ phƣơng án có đƣờng đê bảo vệ dọc bờ trái sông La Ngà Tính tốn diện ngập độ sâu ngập lụt trận lũ tần suất lũ 10%, 5% 1% cho vùng thung lũng hạ lƣu sông La Ngà Mô diễn biến ngập lụt theo thời gian Kết mô ngập lụt cho thấy khu vực nghiên cứu có độ sâu ngập lụt trung bình 1,0-2,0m, phạm vi ngập lụt, độ sâu ngập lụt tăng dần theo độ lớn mƣa, lũ Tính tốn diện ngập độ sâu ngập lụt lũ tần suất 1%, 5% với phƣơng án xây dựng đƣờng đê bảo vệ bờ hữu sông La Ngà So sánh mức độ ngập lụt hai phƣơng án có đê khơng có đê bảo vệ giúp cho việc quy hoạch phòng lũ giảm thiểu thiệt hại lũ lụt vùng hạ lƣu sông La Ngà Kết nghiên cứu đánh giá tác động xây dựng cơng trình phịng chống lũ, cụ thể đƣờng đê kết hợp chắn lũ phát triển giao thông khu 76 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ngập lụt cho thấy tác động tích cực biện pháp mức độ ngập lụt khu vực cần bảo vệ giảm rõ rệt nhƣng tác động tiêu cực công trình làm gia tăng mức độ ngập lụt cho khu vực khác vùng nghiên cứu Bên cạnh nhiều ƣu điểm Mơ hình DHM nhƣ mơ hình đơn giản, có chƣơng trình nguồn, dễ ứng dụng Tuy nhiên, giao diện mơ hình MS-DOS nên chƣa kết nối chƣa đƣợc hỗ trợ đắc lực GIS, nhiều cơng đoạn tính tốn, xử lý số liệu đầu vào thực phƣơng pháp thủ công, tốn nhiều thời gian công sức, điều làm giảm mức độ ứng dụng mơ hình thực tiễn Đồng thời, mơ hình mơ vùng ngập lƣới tính vng sơng, vùng ngập, cơng trình đƣợc mơ đƣờng gấp khúc, mơ hình mơ mức độ gần so với thực tế Kiến nghị: Mơ hình DHM mơ hình trung bình hóa cao độ địa hình phạm vi lƣới rời rạc hóa miền tính liên tục Mơ hình khơng q phức tạp, có khả mơ vùng ngập lụt mức độ xác cần thiết cho cơng tác quy hoạch, phịng chống lũ Tuy nhiên, giao diện với mơ hình cịn hạn chế điều giới hạn phạm vi ứng dụng mơ hình thực tiễn Do đó, việc nghiên cứu, phát triển mơ hình theo hƣớng cho cải thiện khả giao diện với mơ hình, nâng cao khả tự động hóa khâu xử lý số liệu, làm giảm thời gian công sức chuẩn bị số liệu đầu vào cho mơ hình trình diễn kết đầu góp phần thúc đẩy việc áp dụng mơ hình tính tốn tác nghiệp Các kết tính tốn, mơ diễn biến ngập lụt hỗ trợ lớn công tác PCLB, sở để đƣa phƣơng án tổng thể phòng tránh lũ lụt sở kết hợp biện pháp cơng trình nhƣ quy hoạch, thiết kế cơng trình giao thơng thủy lợi phòng chống lũ lụt với biện pháp phi cơng trình nhƣ dự báo lũ cảnh báo ngập lụt nhằm né tránh lũ lụt làm giảm thiệt hại lũ lụt Xu hƣớng phát triển dự báo thủy văn không dừng lại việc dự báo mức nƣớc trạm mà cần cảnh báo phạm vi mức độ ngập để kịp thời thông 77 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com báo cho ngƣời dân khu vực nguy hiểm để phịng tránh Vì vậy, cần phải đẩy mạnh việc ứng dụng mơ hình tốn thủy lực chiều kết hợp nhƣ mơ hình MIKE FLOOD , mơ hình DHM, mơ hình tốn tƣơng tự khác việc mơ ngập lụt có độ xác đáp ứng u cầu cơng tác PCLB thời gian tới 78 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt Lƣơng Tuấn Anh, Trần Ngọc Anh, Trần Văn Đạt, Nguyễn Tiền Giang, Nguyễn Quang Hƣng, Đặng Đình Khá, Trịnh Minh Ngọc, Nguyễn Thanh Sơn, Ngơ Chí Tuấn, Cấn Thu Văn (2015), Bản đồ ngập lụt đồ đánh giá mức độ dễ bị tổn thương lũ Trên lưu vực sông: Lam, Bến Hải- Thạch Hãn Thu Bồn NXB KHKT, Hà Nội Chow V T., Maidment D.R., Mays L W (1988), Thủy văn ứng dụng Bản dịch tiếng Việt NXB Giáo dục Hà Nội Bùi Văn Chanh (2013), Ứng dụng mô hình chiều kết hợp xây dựng đồ ngập lụt hạ lưu sông Cái Nha Trang Luận văn Thạc sĩ Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội Cao Đăng Dƣ, NNK (2002), Điều tra, nghiên cứu cảnh báo lũ lụt phục vụ phòng tránh thiên tai miền Trung Báo cáo tổng kết đề tài KHCN, Hà Nội Nguyễn Ân Niên (1991), Phương pháp Thủy lực giải tốn lũ sơng Giáo trình Đại học Thủy lợi Hà Nội Sở Khoa học Cơng nghệ tỉnh Bình Định (2009), Xây dựng đồ nguy ngập lụt tỉnh Bình Định” Báo cáo Tổng kết Đề tài Sở Khoa học Cơng nghệ tỉnh Bình Thuận (2004), Xây dựng phương án dự báo phân vùng nguy ngập lụt sông Cái - Sơng Cà Ty tỉnh Bình Thuận Báo cáo Tổng kết Đề tài Sở Nông nghiệp Phát triển Nơng thơn tỉnh Khánh Hịa (2011), Lập đồ ngập lụt lưu vực sơng Dinh Ninh Hịa sơng Cái Nha Trang Báo cáo Tổng kết Đề tài Trần Thanh Xuân:(2007), Đặc điểm thủy văn nguồn nước sông Việt Nam NXB Nông Nghiệp, Hà Nội 10 Trần Thanh Xuân, Hoàng Minh Tuyển (2013), Tài nguyên nước Việt Nam quản lý Nhà xuất khoa học tự nhiên công nghệ Hà Nội 79 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tài liệu Tiếng Anh 11 Claus Skotner, Anders Klinting, Hans Christian Ammentorp (2004),“MIKE FLOOD WATCH” - Managing Real - Time Forecasting” DHI Water & Environment, Denmark 12 J.A Cunge, F.M Holly, Jr A Verwey (1980), Practical of Computational River Hydraulics Pitman Publishing Limited, 1980 13 Hromadka T.V., Yen C.C (1986), “A Diffusion Hydrodynamic Model” Journal of Adv Water Resources Volume September 1986 14 Trần Thục, Lƣơng Tuấn Anh, Huỳnh Thị Lan Hƣơng (2001), “Flood Forecast and Inundation computation for the Thu Bon River System” Proceedings International Symposium on achivements of IHP-V in Hydrological Research Hanoi, Vietnam, 19-22 November 15 United Nations (1988), Proceedings of the Expert Group Meeting on the Improvement of Disaster Prevention Systems Based on Risk Analysis of Natural Disasters Related to Typhoons and Heavy Rainfall 80 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... TỰ NHIÊN - Lƣơng Hồ Nam ỨNG DỤNG MÔ HÌNH DHM MƠ PHỎNG DIỄN BIẾN NGẬP LỤT HẠ LƢU SÔNG LA NGÀ Chuyên ngành: Thủy văn học Mã số: 60440224 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA... điểm ngập lụt hạ lưu sông La Ngà ngập lụt lũ tràn bờ nên mơ hình DHM lựa chọn để mô 20 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com diễn biến ngập lụt vùng ngập trọng điểm hạ lưu. .. CHƢƠNG ỨNG DỤNG MƠ HÌNH DHM MÔ PHỎNG DIỄN BIẾN NGẬP LỤT HẠ LƢU SÔNG LA NGÀ 3.1 TÍNH TỐN XỬ LÝ SỐ LIỆU ĐẦU VÀO 3.1.1 Mô tả Khu vực nghiên cứu Khu vực nghiên cứu thung lũng hạ lƣu sông La Ngà, nằm