Nghiên cứu xây dựng bản đồ ngập lụt và đề xuất các giải pháp phòng chống lũ cho thành phố yên bái

LỜI CÁM ƠN Sau thời gian học tập trường em kết thúc khố học hồn thành luận văn tốt nghiệp, kết nỗ lực từ thân em tạo điều kiện thầy cô môn Kỹ thuật Tài nguyên nước; Khoa Kỹ thuật Tài nguyên nước; phòng Đào tạo sau Đại học – Đại học ThủyLợi Em xin chân thành cảm ơn TS.Lê Viết Sơn thầy giáo PGS.TS.Lê Văn Chín, người tận tình hướng dẫn; quan tâm, theo dõi trình thực luận văn Trong suốt trình thực luận văn, em nhận giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi từ lãnh đạo Phòng; anh chị cán bộ, nhân viên thuộc Phòng Quy hoạch Thủy Lợi Bắc Bộ - Viện Quy hoạch Thủy Lợi Em xin cảm ơn gia đình, bạn bè động viên, an ủi gửi gắm em TP Hà Nội, ngày…tháng năm 2021 Học viên Hoàng Đức Hiếu Trang1 MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG 1: TỔNGQUAN 1.1 TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀNGOÀINƯỚC 1.1.1 Các nghiên cứungoàinước 1.1.2 Các nghiên cứutrong nước 1.2 TỔNG QUAN VÙNGNGHIÊNCỨU 1.2.1 Đặc điểmtự nhiên 1.2.2 Đặc điểm kinh tế -xã hội 11 1.2.3 Tình hình lũ, ngập lụt thiệt hại doúng ngập 12 1.2.4 Hiện trạng cơng trình lưu vực sơng, cơng trình phịngchống lũ 13 1.2.5 Đặc điểm mưa lũ, hình thái gây mưa lũ cho thành phốY ê n Bái 15 1.2.6 Phân tích số trận mưa lũđiểnhình .16 1.3 CÁC VẤN ĐỀ ĐẶT RA TRONGNGHIÊNCỨU 21 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁPNGHIÊNCỨU .23 2.1 CƠ SỞ KHOA HỌC VÀTHỰCTIỄN 23 2.1.1 Các phương pháp xây dựng đồngậplụt .23 2.1.2 Lựa chọn mơhình 24 2.2 CƠ SỞLÝTHUYẾT CỦA CÁCMƠHÌNH 25 2.2.1 Mơ hình MIKE NAM 25 2.2.2 Mơ hình thủy lựcMIKE 11 25 2.2.3 Mơ hình thủy lựcMike21 29 2.2.4 Mô hình MIKE FLOOD .33 2.2.5 Phương pháp Arc_GIS xây dựngbảnđồ 33 2.3 XỬLÍDỮ LIỆU VÀ THIẾT LẬP MƠ HÌNH CHO VÙNGNGHIÊNCỨU 35 2.3.1 Thiết lập mạng sơngtính tốn .35 2.3.2 Thiết lập tài liệu địa hình tính tốn cập nhật số liệu mặtc ắ t ngang 37 2.3.3 Tài liệu khí tượng –thủyvăn 38 2.4 MÔ PHỎNG VÀ THIẾTLẬPĐIỀUKIỆNBIÊN 40 2.4.1 Biên củamơhình 40 2.4.2 Thiết lập điều kiệnbanđầu 42 2.4.3 Thiết lập thông sốthủylực 43 2.5 XÂY DỰNG MƠ HÌNH2CHIỀUMIKE 21 .43 2.5.1 Xử lý tài liệu để thiết lập liệu vềđ ị a hình 43 2.5.2 Xây dựngmiềntính 44 2.5.3 Thiết lậplướitính 45 2.5.4 Xác định cao độ miền tính tốn từ tài liệuđ ị a hình 46 2.5.5 Thiết lập điềukiệnbiên 48 2.5.6 Thiết lập điều kiệnbanđầu 48 2.5.7 Thiết lập thông số thủy lực hình tháic 48 2.5.8 Thiết lập mô tuyến đê,t u y ế n đường .49 2.5.9 Kết nối mơ hình thủy lực chiều MIKE11 haic h i ề u MIKE21 51 2.5.10 Hiệu chỉnh xác định thông số chom hình 53 2.6KẾTQUẢTÍNHTỐNMƠPHỎNGVÀKIỂMĐỊNHKỊCHBẢN 62 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ TÍNH TỐN NGẬP LỤT THEO CÁC KỊCH BẢN VÀĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP PHÒNGC H Ố N G LŨ .63 3.1 KẾTQUẢTHEOCÁCKỊCHBẢNTÍNHTỐN 63 3.1.1 Xây dựng kịch bảntínhtốn 63 3.1.2 Kết mô trận lũ tháng 8/2008 TP.Y ê n Bái 63 3.1.3 Kết tính tốn cho kịch bảnl ũ 10% 66 3.1.4 Kết tính tốn cho kịch bảnl ũ 1% 68 3.1.5 Thời gian ngập kịch tính tốn ngập lũ thành phốY ê n Bái 71 3.2 NGHIÊNCỨUĐỀCUẤTGIẢIPHÁPPHÒNGCHỐNGLŨCHOVÙNGNGHIÊNCỨU 72 3.2.1 Tiêu chuẩn phòng chống lũ lũt h i ế t kế 72 3.2.2 Giải phápcơngtrình 73 3.2.3 Giải pháp phicơngtrình .77 3.3 HIỆU QUẢ CỦA CÁCGIẢIPHÁP 79 3.3.1 Hiệu giải phápcơng trình 79 3.3.2 Hiệu giải pháp phic ô n g trình .80 KẾT LUẬN VÀKIẾNNGHỊ 82 KẾTLUẬN 82 KIẾNNGHỊ 82 TÀI LIỆUTHAMKHẢO 84 PHỤ LỤC 1- TỌA ĐỘ TUYẾN ĐƯỜNG VÀ ĐÊ ĐƯA VÀOM Ô PHỎNG .86 PHỤ LỤC 2- TỌA ĐỘ VỊ TRÍ CÁC ĐIỂM LIÊN KẾT TRONGM Ơ HÌNH 110 PHỤ LỤC 3- GIÁ TRỊ MỰC NƯỚC VÀ LƯU LƯỢNG MÔ PHỎNG VÀ THỰCĐO TẠI TRẠM YÊN BÁI VÀ BẢO HÀ TRẬNL Ũ 2008 .117 PHỤ LỤC 4- GIÁ TRỊ MỰC NƯỚC VÀ LƯU LƯỢNG MÔ PHỎNG VÀ THỰCĐO TẠI TRẠM YÊN BÁI VÀ BẢO HÀ TRẬNL Ũ 2016 .145 PHỤ LỤC 5- HÌNH ẢNH DIỄN BIẾN NGẬP LỤTL Ị C H SỬ 176 PHỤ LỤC 6- KẾT QUẢ TÍNH TỐN MỰC NƯỚC VÀ LƯUL Ư Ợ N G LŨ .178 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Tần suấtsôngHồng 11 Bảng 1.2 Đặc trưng mực nước đỉnh lũ năm 2016 tạic c trạm 20 Bảng 1.3 Đặc trưng mực nước đỉnh lũ năm 2017 tạic c trạm 21 Bảng 2.1 Thống kê mạng sơng tính tốn mơ hình thủy lực lưu vực sơng Thao3 Bảng 2.2 Các trạm thuỷ văn dùng để mô kiểm địnhm hình 39 Bảng 2.3 Chỉ tiêu lưu vực gia nhậpk h u 41 Bảng 2.4 Chỉ tiêu lưu vực sông suối TP.Y ê n Bái .42 Bảng 2.5 Thiết lập điều kiện ban đầu mơh ì n h MIKE11 .42 Bảng 2.6 Thiết lập hệ số nhám mơhình MIKE11 .43 Bảng 2.7 Diện tích vùng mơ hình tính tốnn g ậ p lụt 45 Bảng 2.8 Danh sách đê bối, đường đưa vào mơ hìnhh a i chiều .51 Bảng 2.9 Thơng số liên kếtmơhình .52 Bảng 2.10 Tiêu chuẩn đánh giá hệ số NSE theo WMO (World MeteorologicalOrganization) 56 Bảng 2.11 Tiêu chuẩn đánh giá hệ số tương quan (Theom o r i a s i , 2007) 56 Bảng 2.12 Mực nước lớn thực đo mô vị trí trậnl ũ 8/2008 57 Bảng 2.13 Mực nước lớn thực đo mô vị trí trậnl ũ 8/2016 59 Bảng 2.14 Diện tích ngập xã phường TP Yên Bái thuộc vùng nghiên cứu củatrận lũnăm 2008 62 Bảng 3.1 Diện tích ngập theo độ sâu kịch mơ lũn ă m 2008 65 Bảng 3.2 Diện tích ngập theo độ sâu kịch mơ lũ tầns u ấ t 10% 67 Bảng 3.3 Diện tích ngập theo độ sâu kịch mô lũ tầns u ấ t 1,0% .69 Bảng 3.4 Tổng hợp thời gian ngập vị trí UBND xã kịch bảnt í n h tốn 71 Bảng 3.5 Bảng phân cấp đê thành phốY ê n Bái .72 Bảng 3.6 Thông số kỹ thuật tuyến đêd ự kiến .75 Bảng 3.7 Thông số kỹ thuật tuyến kèd ự kiến .77 Bảng 3.8 Hiệu có giải pháp kỹ thuậtđ ề xuất .80 DANH MUC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Bản đồ hành thành phố Yên Bái xã huyệnT r ấ n Yên Hình 1.2 Một đoạn bờ kè sơng Hồng qua thành phốY ê n Bái .14 Hình 1.3 Các giải pháp cơng trình chống ngập lũ triển khai thành phố Yên Bái.15Hình 2.1 Sơ đồ mạng sơng tính tốn thủy lực lưu vựcs n g Thao 37 Hình 2.2 Sơ đồ mơ tiểu lưu vực tính tốn biên mơ hìnht h ủ y l ự c 41 Hình 2.3 Phân vùng miền tínhngậplụt 45 Hình 2.4 Lưới tính khu vực sông Thao qua huyện Trấn Yên, tpY ê n Bái 46 Hình 2.5 Kết thiết lập lưới tính tốn điểmc a o đ ộ 47 Hình 2.6 Kết sau nội suy điểm cao độ cho lướit í n h tốn .47 Hình 2.7 Mơ hệ thống đê điều đườngg i a o t h ô n g 50 Hình 2.8 Hệ thống đê điều đường giao thơng n Bái huyện Trấn n.50Hình 2.9 Mơ kết nối mơ hình chiều MIKE 11 mơ hình MIKE21 trongMIKEFLOOD 53 Hình 2.10 Phân tích thống kê mực nước lũ thực đo mô tháng 8/2008 tạitrạmYênBái 57 Hình 2.11 So sánh đường trình mực nước lũ tháng 8/2008 Bảo Hà thực đovàmôphỏng 58 Hình 2.12 So sánh đường trình mực nước lũ tháng 8/2008 Yên Bái thựcđo vàmôphỏng 58 Hình 2.13 Phân tích thống kê mực nước lũ thực đo mô tháng 8/2016 tạitrạmYênBái 60 Hình 2.14 So sánh đường trình mực nước lũ tháng 8/2016 Bảo Hà thực đovàmôphỏng 61 Hình 2.15 So sánh đường trình mực nước lũ tháng 8/2016 Yên Bái thựcđo vàmôphỏng 61 Hình 2.16 Bản đồ ngập lụt TP Yên Bái ứng với thời điểm đỉnh lũ trận lũ8 / 0 Hình 3.1 Bản đồ diện tích ngập kịch mơ phỏngl ũ 2008 .64 Hình 3.2 Bản đồ diện tích ngập kịch mơ lũ tầns u ấ t 10% .66 Hình 3.3 Bản đồ diện tích ngập kịch mơ lũ tầns u ấ t 1,0% .68 62 Hình 3.4 Giải pháp làm tuyến đê Tả Hữu sông Thao thành phốY ê n Bái 75 Hình Giải pháp kè đứng bên bờ sơng Thao bảo vệ hành lang lũ thành phốYênBái 76 MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết đềtài Từ xưa tới lũ lụt mối đe dọa hàng đầu gây nhiều thiệt hại người Cùng với tăng trưởng ngành kinh tế phát triển xã hội, địi hỏi cơng tác quản lý, phòng chống thiên tai đặc biệt lũ lụt nhằm đảm bảo mức độ an toàn ngày cao hạn chế đến mức thấp thiệt hại Trong trình phát triển kinh tế - xã hội, việc khai thác tổng hợp tài nguyên nước cho mục đích khác đem lại giá trị to lớn cải xã hội đóng vai trị quan trọng cho ngành kinh tế như: du lịch, công nghiệp, thủy lợi, lượng, thủy sản, nông nghiệp… Yên Bái tỉnh miền núi, địa hình hiểm trở, chủ yếu đồi, núi cao, độ dốc lớn, bị chia cắt sơng Hồng, sơng Lơ, sơng Chảy; khí hậu, thời tiết khắc nghiệt, thường xuyên xảy thiên tai, cố, lũ ống, lũ quét, sạt lở đất; cơng tác ứng phó, khắc phục hậu gặp nhiều khó khăn Những năm gần đây, cố thiên tai địa bàn Tỉnh có chiềuhướnggiatăng,diễnbiếnphứctạp,khólường,nhiềuvụgâythiệthạinghiêmtrọng người, tài sản, ảnh hưởng lớn đến phát triển kinh tế - xã hội, đời sống nhân dân hoạt động qn sự, quốcphịng Do tính chất nghiêm trọng lũ khu vực nên việc cần thiết phải xây dựng sở khoa học thực tiễn nhằm đưa giải pháp phòng chống lũ cho thành phố n Bái có vai trị quan trọng, góp phần phát triển kinh tế, an sinh xã hội Tuy nhiên, chưa có nghiên cứu thực đề tài nêu trên, luận văn này: “Nghiên cứu xây dựng đồ ngập lụt đề xuất giải pháp phòng chống lũ chothành phố Yên Bái“ Với mong muốn ứng dụng công nghệ tiên tiến để xây dựng bảnđồngậplụttươngứngvớicác kịchbảnlũkhácnhauvàđề chống lũ cho khu vực II Mục tiêu nghiêncứu - Đánh giá thực trạng ngập lụt thành phố Yên Bái xuấtcácgiảiphápphòng - Xây dựng đồ ngập lụt cho thành phố YênBái - Đưa phương án phòng tránh ngập lụt cho thành phố YênBái III Đối tượng phạm vi nghiêncứu Đối tượng nghiên cứu: Tình hình ngập lụt giải pháp phòng chống thành phố Yên Bái Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu chế độ thuỷ văn, thuỷ lực thực cho phần lưu vực sông Thao địa phận Việt Nam, tác động từ phía thượng nguồn địa phận Trung Quốc xác định thông qua trạm thuỷ văn Lào Cai Nghiên cứu xây dựngbảnđồngậplụtvàđềxuấtcácgiảiphápphòngchốnglũđượcthựchiệnchitiếtcho YênBái IV Phương pháp nghiêncứu - Phương pháp thu thập sốliệu - Phương pháp kếthừa - Phương pháp phân tích thống kê xácsuất - Phương pháp sử dụng công nghệArcGIS - Phương pháp sử dụng mơ hình tốn học thành phố