Ứng dụng mô hình mike flood đánh giá ngập lụt tại lưu vực nam nhiêu lộc thành phố hồ chí minh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNN TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGUYỄN PHƯƠNG ĐÔNG ỨNG DỤNG MƠ HÌNH MIKE FLOOD ĐÁNH GIÁ NGẬP LỤT TẠI LƯU VỰC NAM NHIÊU LỘC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNN TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGUYỄN PHƯƠNG ĐƠNG TP.HCM, NĂM 2021 ỨNG DỤNG MƠ HÌNH MIKE FLOOD ĐÁNH GIÁ NGẬP LỤT TẠI LƯU VỰC NAM NHIÊU LỘC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Chuyên ngành: Kỹ thuật cấp thoát nước Mã số: 8580213 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS ĐẶNG MINH HẢI TS NGUYỄN THỊ MÙI TP.HCM, NĂM 2021 LỜI CAM ĐOAN Học tên: Nguyễn Phương Đông MSHV: 191801037 Lớp: 27CTN11-CS2 Chuyên ngành: Kỹ thuật cấp nước Tơi xin cam đoan nội dung, số liệu, kết nêu luận văn trung thực khơng chép cơng trình nghiên cứu khác Các liệu, số liệu tham khảo, trích dẫn cụ thể Nếu có vi phạm vấn đề quyền, đạo văn tơi hồn toàn chịu trách nhiệm./ Tác giả luận văn Nguyễn Phương Đơng LỜI CẢMƠN Trongqtrìnhnghiêncứuđểhồnthiệnluậnvănmặcdùgặpkhơngítkhókhăntrong cơng tác thu thập tài liệu, tìm hiểu, thu thập kiến thức thực tế Nhưng với tận tình thầy khoa Tài nguyên nước – Trường ĐH Thủy Lợi sở 2, TP.HCM tạo điều kiện tốt để hồn thành luậnvăn Trân trọng cám ơn Thầy hướng dẫn PGS.TS Đặng Minh Hải, TS Nguyễn Thị Mùi người hướng dẫn khoa học tận tình hướng dẫn để tơi hồn thành luận văn“Ứng dụng mơ hình Mike Flood đánh giá ngập lụt lưu vực Nam Nhiêu Lộc Thành phố Hồ Chí Minh” Đặc biệt xinbàytỏ lòng biết ơn chân thành đến quan mà tơi có điều kiện gặp gỡ, khảo sát chun gia lĩnh vực Cấp nước có liên quan đóng gópnhữngthơngtinvơcùngqbáuvànhữngýkiếnxácđángđểtơicóthểhồnthành nghiên cứunày Cuốicùng,gởilờicảmơnđếngiađình,Vợvàcáccon,bạnbè,lãnhđạovàđồngnghiệp quan, đứng sau ủng hộ thời gian theo học hồn thành nghiên cứu Xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC DANH MỤC CÁCHÌNHẢNH VI DANH MỤCBẢNGBIỂU IX DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCHTHUẬTNGỮ X MỞĐẦU CHƯƠNG 1.TỔNGQUAN 1.1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu trênthếgiới 1.2 Tổng quan vấn đề nghiên cứutrongnước 1.3 Giới thiệu khu vựcnghiêncứu 12 1.3.1 Vị tríđịalý 12 1.3.2 Đặc điểmđịahình 13 1.3.3 Đặc điểm khí tượng –thủyvăn 13 1.4 Hiện trạng ngập lụt vànguyên nhân 15 1.4.1 Hiện trạngngập lụt 15 1.4.2 Nguyênnhânngập 18 KẾT LUẬNCHƯƠNG1 .20 CHƯƠNG CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THIẾT LẬP MƠ HÌNH MIKE FLOOD CHOKHU VỰCNGHIÊN CỨU 21 2.1 Tổng quan số mơhìnhhóa 21 2.1.1 Mơ hìnhthủyvăn 21 2.1.2 Mơ hìnhthủylực .24 2.1.3 Mơ hình ngập lụtđôthị 26 2.2 Cơ sở lựa chọn mơ hìnhMike Flood .27 2.2.1 Lý thuyết hoạt động mơ hìnhMikeFlood .27 2.2.1.1 Các phương trình trongmơhình 29 2.2.1.2 Lý thuyết sở liệu hệ thống nước trongmơhình 29 2.2.1.3 Lý thuyết liệu điều kiện biên sử dụng trongmô hình 34 2.2.2 Cơ sở lựa chọnMikeFlood .36 2.3 Cơ sở liệu đầu vào chomơhình 40 2.3.1 Dữ liệu hệ thốngthoátnước 40 2.3.2 Dữ liệu địahình 41 2.3.3 Dữliệumưa-triều 43 2.3.3.1 Xác định mơ hình mưathiếtkế 45 2.3.3.2 Xác định triềuthiếtkế 48 2.3.4 Dữ liệu thực đongậplụt 49 2.4 Thiết lập mơ hình Mike Flood cho khu vựcnghiêncứu 50 2.4.1 Thiết lập mơ hình thủy lựcMike11 50 2.4.1.1 Dữ liệu biên mực nước .50 2.4.1.2 Dữ liệumặtcắt 50 2.4.1.3 Điềukiệnbiên: 51 2.4.1.4 Điều kiệnbanđầu: 52 2.4.2 Thiết lập mơ hìnhMikeUrban 53 2.4.3 Thiết lập mơ hìnhMIKEFLOOD 56 KẾT LUẬNCHƯƠNG2 .59 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀTHẢOLUẬN .60 3.1 Kết hiệu chỉnh kiểm định mơ hìnhthủylực 61 3.1.1 Kết quảhiệuchỉnh 61 3.1.2 Kết quảkiểmđịnh 62 3.2 Kết hiệu chỉnh kiểm định mơ hìnhMikeFlood 62 3.2.1 Hiệu chỉnhmơhình 62 3.2.2 Kiểm địnhmơhình 67 3.3 Kết mô ngập lụt theo cáckịchbản 69 3.3.1 Kết mô ngập lụt theo kịch bảnthiếtkế 69 3.3.2 Kết mô theo trường hợp tổ hợp mưa, triềuthiếtkế 76 3.4 Đề xuất giải phápgiảmngập 79 3.4.1 Thiết lập kỹ thuậtsinhthái 79 3.4.2 Kết tính tốn giải phápgiảmngập 82 KẾT LUẬNCHƯƠNG3 .87 KẾT LUẬN VÀKIẾNNGHỊ 88 KẾTLUẬN 88 KIẾNNGHỊ 89 TÀI LIỆUTHAMKHẢO 90 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Bản đồ vị trí địa lý lưu vực Nam Nhiêu Lộc – Thành phố HồChíMinh 12 Hình 1.2 Bản đồ địa hình lưu vực NamNhiêu Lộc .13 Hình 1.3 Tình trạng ngập lụt TP.HồChíMinh 19 Hình 1.4 Biểu đồ thống kê số vị trí ngập mưa triều TP.HCM từ năm 20152020 19 Hình 2.1 Cấu trúc mơ hìnhMike NAM 22 Hình 2.2 Cấu trúc mơ hìnhTANKđơn .24 Hình 2.3 Mơ hình dịng chảy mơ hình HEC–RAS 25 Hình 2.4 Cấu trúc mơ hìnhMike Urban .28 Hình 2.5 Cấu trúc mơ hìnhMike Flood 28 Hình 2.6 Hố ga Mike Urban-Mouse 30 Hình 2.7 Mơ hình nước chảy tronghốga 31 Hình 2.8 Mặt cắt ngang cống khai báo trongmơ hình 32 Hình 2.9 Dịng chảy trongốngcống 32 Hình 2.10 Phân loại loại lưu vực phương pháp Time – AreaMethod(A) .35 Hình 2.11 Hình dạng đường cong T-A ứng với mỗilưuvực 35 Hình 2.12 Bản đồ hệ thống thoát nước lưu vực NamNhiêuLộc 41 Hình 2.13 Bản đồ giao thơng lưu vực NamNhiêuLộc .42 Hình 2.14 Bản đồ dân cư lưu vực NamNhiêuLộc .42 Hình2.15.BảnđồđịahìnhluuvựcNamNhiêuLộc(DEM5mx5m)từcơngnghệLidar .43 Hình 2.16 Trận mưa thực tế ngày 26/9/2016 trạm TânSơnHịa 44 Hình 2.17 Trận mưa thực tế ngày 15/9/2015 trạm TânSơnHòa 44 Hình 2.18 Con triều thực tế ngày 26/9/2016 trạmPhúAn .45 Hình 2.19 Con triều thực tế ngày 15/9/2015 trạmPhúAn .45 Hình 2.20 Đường cong IDF mưa trạm Tân Sơn Hịa điều kiện 48Hình 2.21 Minh họa giao diện phần mềm FFC phụ vụ tính tốn mực nước triềuthiếtkế 49 Hình 2.22 Sơ đồ khối trình thực từ mơ hìnhMikeFlood 50 Hình 2.23 Mặt cắt ngangkênhĐôi .51 Hình 2.24 Mặt cắt ngangkênhC 51 Hình 2.25 Vị trí trạm mực nước khuvựcTP.HCM 52 Hình 2.26 Sơ đồ thủy lực mạng sơng Sài Gịn –ĐồngNai 53 Hình 2.27 Bản đồ số hóa hệ thống nước lưu vực Nam Nhiêu Lộc MikeURBAN 54 Hình 2.28 Bảng thơng số tiểu lưu vực vị trí nhậpQthải 55 Hình 2.29 Thiết lập hệ số Q thải cho lưu vực Nam Nhiêu Lộc giao diện mdb củaMikeUrban 56 Hình 2.30 Bản đồ phân vùng tiểu lưu vực nước trongMikeURBAN 56 Hình 2.31 Bản đồ kết hợp hệ thống thoát nước lưu vực Nam Nhiêu Lộc MikeURBAN 56 Hình 2.32 Liên kết mơ hình Mike Flood lưu vực NamNhiêu Lộc 57 Hình 2.33 Chi tiết liên kết mơ hình Mike 11, Mike Urban Mike 21 moduleMikeFlood 58 Hình 3.1 Mực nước trạm Phú An tháng sauhiệuchỉnh .61 Hình 3.2 Mực nước trạm Nhà Bè tháng sauhiệuchỉnh .61 Hình 3.3 Mực nước trạm Phú An tháng saukiểmđịnh .62 Hình 3.4 Mực nước trạm Nhà Bè tháng saukiểmđịnh .62 Hình 3.5 Kết lưu lượng lớn tiểu lưu vực sauhiệuchỉnh 63 Hình 3.6 Kết mực nước cao cáctuyếncống 63 Hình 3.7 Kết mực nước cáo cáchầmga 63 Hình 3.8 Biểu đồ trắc dọc mực nước ngập đoạn đường MaiThịLựu 64 Hình 3.9 Đường Mai Thị Lựu ngập trận mưa chiều ngày 26/9/2016 kết mơhình (a), hình ngập thựctế(b) 64 Hình 3.10 Biểu đồ trắc dọc mực nước ngập đoạn đường 3tháng2 .65 Hình3.11.Đường3tháng2ngậptrongtrậnmưachiềungày26/9/2016kếtquảmơhình(a), hình ngập thựctế(b) 65 Hình 3.12 Biểu đồ trắc dọc mực nước ngập đoạn đường TơHiếnThành .66 Hình3.13.ĐườngTơHiếnThànhngậptrongtrậnmưangày26/9/2016kếtquảmơhình(a), hình ngập thựctế(b) 66 Hình 3.14 Tương quan độ sâu ngập từ số liệu thực đo số liệu tính tốn từ mơhình 67 Hình 3.15 Kết lưu lượng lớn trên lưu vực saukiểmđịnh .67 Hình 3.16 Trắc dọc mực nước cao tuyến cống đường Tô Hiến Thành trận mưangày15/09/2015 68 Hình 3.17 Đường Tơ Hiến Thành ngập trận mưa chiều ngày 15/9/2015 kết quảmơ hình (a), hình ngập thựctế(b) 68 Hình3.18.TrắcdọcmựcnướccaonhấtởtuyếncốngđườngMaiThịLựutrậnmưangày15/09/2015 69 Hình 3.19 Đường Mai Thị Lựu ngập trận mưa chiều ngày 15/9/2015 kết mơhình (a), hình ngập thựctế(b) 69 Hình 3.20 Kết ngập lụt lưu vực Nam Nhiêu LộctrongTH1 70 Hình 3.21 Kết ngập đường Mai Thị LựutrongTH1 .70 Hình 3.22 Kết ngập đường tháng 2trongTH1 71 Hình3.23.BảnđồngậplụtlưuvựcNamNhiêuLộctrongtrườnghợptriềucao(TH1) .71 Hình 3.24 Kết ngập lụt lưu vực Nam Nhiêu LộctrongTH2 72 Hình 3.25 Kết ngập đường Mai Thị LựutrongTH2 .72 Hình 3.26 Kết ngập đường tháng 2trongTH2 73 Hình3.27.BảnđồngậplụtlưuvựcNamNhiêuLộctrongtrườnghợptriềuthấpvàmưathiết kế chu kỳ 10năm(TH2) 73 Hình 3.28 Kết ngập lụt lưu vực Nam Nhiêu LộctrongTH3 74 Hình 3.29 Kết ngập đường Mai Thị LựutrongTH3 .74 Hình 3.30 Kết ngập đường tháng 2trongTH3 75 Hình 3.31 Bản đồ ngập lụt lưu vực Nam Nhiêu Lộc trường hợp triều thiết kế vàmưa thiết kế chu kỳ 10năm(TH3) 75 Hình 3.32 Biểu đồ thống kê diện tích ngập qua kịch bảnmơphỏng .79 Hình 3.33 Thiếp lập kỹ thuật bề mặt thấm trongMIKEURBAN .80 Hình 3.34 Giao diện thiết lập thông số ô trữ nước sinh học trongMIKEURBAN .81 Hình 3.35 Giao diện thiết lập hồ điều tiết giữ trữ nước mưa mơ hình MIKEURBAN 81 Hình3.36.Kếtquảthiếtlập03kỹthuậtsinhtháicholưuvựcNamNhiêuLộctrongmơhìnhMIKEU RBAN 82 Hình 3.37 Kết so sánh lưu lượng chảy tràn lưu vực áp dụng KTST vàkhôngápdụng 83 Hình 3.38 Bản đồ ngập lưu vực Nam Nhiêu Lộc trường hợp khơng ápdụngKTST 84 Hình 3.39 Bản đồ ngập lưu vực Nam Nhiêu Lộc trường hợp áp dụng KTST (KB1)84 Hình 3.40 Bản đồ sử dụng đất lưu vực NamNhiêuLộc 85 Hình 3.41 Bản đồ quy hoạch khu vực giảm ngập cho lưu vực NamNhiêuLộc 85 Hình 3.42 Bản đồ ngập lưu vực Nam Nhiêu Lộc trường hợp áp dụng KTST (KB2)86