Đang tải... (xem toàn văn)
Untitled BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI VIỆT NAM DƢƠNG QUỐC HUY NGHIÊN CỨU MƢA, LŨ CỰC HẠN LƢU VỰC SÔNG VU GIA THU BỒN LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CH[.]
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI VIỆT NAM _ DƢƠNG QUỐC HUY NGHIÊN CỨU MƢA, LŨ CỰC HẠN LƢU VỰC SÔNG VU GIA-THU BỒN LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: THỦY VĂN HỌC HÀ NỘI, NĂM 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI VIỆT NAM DƢƠNG QUỐC HUY NGHIÊN CỨU MƢA, LŨ CỰC HẠN LƢU VỰC SÔNG VU GIA-THU BỒN CHUYÊN NGÀNH: THỦY VĂN HỌC MÃ SỐ: 62 44 02 24 NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS NGUYỄN TÙNG PHONG PGS.TS NGÔ LÊ LONG HÀ NỘI, NĂM 2018 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các nội dung nghiên cứu, kết đề tài trung thực chƣa công bố dƣới hình thức trƣớc Những số liệu bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá đƣợc tác giả thu thập từ nguồn khác có ghi rõ phần tài liệu tham khảo Nếu phát có gian lận tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung luận án Hà Nội, ngày tháng năm 2018 NGHIÊN CỨU SINH Dƣơng Quốc Huy Luận án Tiến sĩ chuyên ngành Thủy văn học ii LỜI CẢM ƠN Trên thực tế khơng có thành cơng mà không gắn liền với hỗ trợ, giúp đỡ dù hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp ngƣời khác Trong suốt thời gian từ bắt đầu nghiên cứu luận án đến nay, nhận đƣợc nhiều quan tâm, giúp đỡ q Thầy Cơ, gia đình bạn bè Tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành tri ân sâu sắc đối đến quý Thầy Cô Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam đặc biệt hai giáo viên hƣớng dẫn khoa học PGS.TS Nguyễn Tùng Phong PGS.TS Ngô Lê Long theo sát trình thực nhƣ hƣớng dẫn có góp ý quý báu, sâu sắc giúp tơi hồn thành luận án Tơi xin chân thành cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp Trung tâm Đào tạo Hợp tác Quốc tế Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam, Trƣờng Đại học Thủy lợi tạo điều kiện giúp đỡ việc thu thập tài liệu nhƣ động viên giúp tơi hồn thành luận án Tôi xin bày tỏ biết ơn sâu sắc tới gia đình bố, mẹ, vợ sát cánh, động viên, giúp đỡ để tơi có động lực thời gian hồn thành luận án Luận án Tiến sĩ chuyên ngành Thủy văn học iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN .ii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .vii DANH MỤC BẢNG viii DANH MỤC HÌNH VẼ viii MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 3 Mục tiêu nghiên cứu đề tài Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu đề tài 4.1 Đối tƣợng nghiên cứu 4.2 Phạm vi nghiên cứu .4 Phƣơng pháp nghiên cứu sử dụng đề tài Cấu trúc luận án Những đóng góp luận án .5 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ MƢA, LŨ CỰC HẠN TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƢỚC 1.1 Các khái niệm sử dụng luận án 1.1.1 Khái niệm lũ 1.1.2 Mƣa cực hạn 1.1.3 Lũ cực hạn 1.2 Tổng quan nghiên cứu PMP, PMF 1.2.1 Các nghiên cứu PMP .7 1.2.1.1 Các nghiên cứu giới .7 1.2.1.2 Nghiên cứu Việt Nam 12 1.2.2 Các nghiên cứu PMF 13 1.3 Những tồn tính tốn lũ PMF Việt Nam hƣớng tiếp cận tính tốn lũ PMF luận án 14 Luận án Tiến sĩ chuyên ngành Thủy văn học iv 1.3.1 Những tồn tính tốn lũ PMF 14 1.3.2 Hƣớng tiếp cận tính tốn PMF luận án 15 1.4 Đặc điểm tự nhiên kinh tế xã hội lƣu vực sông Vu Gia-Thu Bồn .16 1.4.1 Đặc điểm tự nhiên 16 1.4.1.1 Vị trí địa lý 16 1.4.1.2 Đặc điểm địa hình 18 1.4.1.3 Mạng lƣới sông 19 1.4.2 Đặc điểm kinh tế-xã hội vùng hạ du lƣu vực 20 1.4.2.1 Dân sinh .20 1.4.2.2 Kết cấu hạ tầng 20 1.5 Kết luận chƣơng I 25 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN PHƢƠNG PHÁP TÍNH MƢA, LŨ CỰC HẠN 27 2.1 Đặc điểm mƣa lũ lớn lƣu vực Vu Gia-Thu Bồn .27 2.1.1 Mạng lƣới quan trắc khí tƣợng thuỷ văn 27 2.1.2 Phân bố lƣợng mƣa năm 28 2.1.3 Đặc điểm mƣa thời đoạn ngắn 29 2.1.3.1 Quan hệ Cƣờng độ -Thời đoạn-Tần suất mƣa (IDF) 29 2.1.3.2 Quan hệ Tổng lƣợng-Diện tích-Thời đoạn mƣa (DAD) 31 2.1.3.3 Phân bố lƣợng mƣa trận mƣa 33 2.1.4 Đặc điểm dòng chảy lũ 34 2.1.4.1 Quan hệ tổng lƣợng-thời đoạn-tần suất lũ 34 2.1.4.2 Quan hệ mực nƣớc-thời đoạn-tần suất lũ 35 2.2 Các phƣơng pháp tính mƣa lũ cực hạn .37 2.2.1 Các phƣơng pháp tính tốn mƣa PMP .37 2.2.1.1 Phƣơng pháp suy luận .37 2.2.1.2 Phƣơng pháp cực đại hóa 39 2.2.1.3 Phƣơng pháp tổng quát hóa .41 2.2.1.4 Phƣơng pháp chuyển vị .42 Luận án Tiến sĩ chuyên ngành Thủy văn học v 2.2.1.5 Phƣơng pháp kết hợp 43 2.2.1.6 Phƣơng pháp thống kê .44 2.2.2 Phƣơng pháp tính tốn lũ PMF 46 2.2.2.1 Phƣơng pháp lũ lịch sử 46 2.2.2.2 Phƣơng pháp tính PMF từ mƣa PMP 47 2.3 Lựa chọn phƣơng pháp tính PMP, PMF cho lƣu vực Vu Gia-Thu Bồn 48 2.3.1 Phƣơng pháp tính PMP 48 2.3.2 Phƣơng pháp tính PMF 50 2.3.3 Lựa chọn mơ hình tốn mơ lũ ứng dụng cho lƣu vực Vu Gia-Thu Bồn 50 2.3.3.1 Mơ hình HEC-HMS 51 2.3.3.2 Mơ hình MIKE 11 52 2.3.3.3 Mơ hình MIKE 21 MIKE FLOOD .53 2.4 Kết luận Chƣơng II 55 CHƢƠNG 3: TÍNH MƢA, LŨ CỰC HẠN CHO LƢU VỰC VU GIA-THU BỒN57 3.1 Tính tốn lƣợng mƣa cực hạn (PMP) lƣu vực sông Vu Gia-Thu Bồn 57 3.1.1 Tính tốn PMP theo phƣơng pháp thống kê 57 3.1.2 Tính tốn PMP theo phƣơng pháp cực đại hóa 62 3.1.3 Lựa chọn giá trị phù hợp PMP cho lƣu vực sơng Vu Gia-Thu Bồn 66 3.2 Tính tốn lũ cực hạn (PMF) lƣu vực sông Vu Gia-Thu Bồn 66 3.2.1 Thiết lập mơ hình mơ lũ cho lƣu vực nghiên cứu 66 3.2.1.1 Mơ hình HEC-HMS 66 3.2.1.2 Mơ hình MIKE 11 .69 3.2.1.3 Mơ hình MIKE 21 MIKE FLOOD .71 3.2.1.4 Hiệu chỉnh, kiểm định mô hình 72 3.2.2 Tính tốn lƣu lƣợng đỉnh lũ PMF lƣu vực Vu Gia-Thu Bồn .79 3.2.2.1 Lƣợng mƣa cực hạn sử dụng tính tốn 79 3.2.2.2 Cực đại hóa lƣợng ẩm .79 3.2.2.3 Đánh giá kết tính tốn 81 Luận án Tiến sĩ chuyên ngành Thủy văn học vi 3.2.3 Xác định quan hệ PMF lũ tần suất thiết kế hồ chứa 84 3.3 Đánh giá mức độ ngập lũ hạ du đề xuất giải pháp giảm nhẹ rủi ro lũ 88 3.3.1 Đánh giá mức độ ngập lũ hạ du với lũ PMF 88 3.3.1.1 Lƣu lƣợng lũ cửa tiểu lƣu vực .88 3.3.1.2 Tác động lũ PMF tới hạ du lƣu vực 89 3.3.2 Đánh giá mức độ ngập lũ PMF so với lũ tần suất 0.01 % 91 3.3.3 Đề xuất giải pháp giảm nhẹ lũ lớn .93 3.3.3.1 Giải pháp quản lý lũ PMF 93 3.3.3.2 Giải pháp quản lý lũ lớn 93 3.4 Kết luận chƣơng III 94 KẾT LUẬN 95 Những nội dung luận án thực 95 Những đóng góp 96 Những khó khăn gặp phải trình nghiên cứu 96 Hƣớng nghiên cứu tác giả 97 Tổng hợp cơng trình nghiên cứu cơng bố 98 TÀI LIỆU THAM KHẢO 100 PHỤ LỤC TÍNH TỐN 104 Luận án Tiến sĩ chuyên ngành Thủy văn học vii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BĐKH Biến đổi khí hậu DAD Đƣờng cong Độ sâu-Diện tích-Thời đoạn mƣa HRU Đơn vị thủy văn IDF Đƣờng cong Cƣờng độ-Thời đoạn-Tần suất mƣa KTTV Khí tƣợng thủy văn KTXH Kinh tế-xã hội PCLB Phòng chống lụt bão PMF Lũ cực hạn PMP Mƣa cực hạn QLL Quản lý lũ QLLVS Quản lý lƣu vực sông QLRRTT Quản lý rủi ro thiên tai QLTHTNN Quản lý tổng hợp tài nguyên nƣớc RRTT Rủi ro thiên tai TBNN Trung bình nhiều năm TSTK Tần suất thiết kế UBND Ủy ban nhân dân WMO Tổ chức Khí tƣợng Thế giới Luận án Tiến sĩ chuyên ngành Thủy văn học viii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Giá trị lũ PMF số lƣu vực (m3/s) 14 Bảng 1.2: Đặc trƣng số dịng sơng 19 Bảng 1.3: Thông số kỹ thuật năm đập dâng 23 Bảng 2.1: Tổng hợp giá trị đặc trƣng dạng phân phối mƣa tam giác trạm Hiên, Đà Nẵng, Hội An Trà My 34 Bảng 3.1: Phân bố giá trị tần suất Km 58 Bảng 3.2: Giá trị PMP trạm quan trắc lƣu vực sông Vu Gia-Thu Bồn 61 Bảng 3.3: Lƣợng mƣa ngày lớn năm 1999 trạm quan trắc lƣu vực Vu Gia-Thu Bồn 62 Bảng 3.4: Nhiệt độ điểm sƣơng tốc độ gió trận mƣa lũ tháng 11 năm 1999 63 Bảng 3.5: Tốc độ gió nhiệt độ điểm sƣơng lớn quan sát trạm 63 Bảng 3.6: Hệ số hiệu chỉnh lƣợng ẩm trạm 64 Bảng 3.7: Hệ số hiệu chỉnh tốc độ gió 64 Bảng 3.8: Hệ số hiệu chỉnh tổng hợp 64 Bảng 3.9: Giá trị hệ số hiệu chỉnh Khc, lƣợng mƣa cực hạn tính theo phƣơng pháp cực đại hóa trạm quan trắc 65 Bảng 3.10: Độ dài nhánh sơng mơ mơ hình 70 Bảng 3.11: Số lƣợng thông số thủy động lực học HRU thuộc tiểu lƣu vực 74 Bảng 3.12: Kết hiệu chỉnh mô hình với trận lũ từ ngày 1-8/11 năm 1999 76 Bảng 3.13: Kết kiểm định mô hình với trận lũ từ 10-16 tháng 11 năm 2007 77 Bảng 3.14: Kết kiểm định mô hình với trận lũ từ 28/9-2/10 năm 2009 78 Bảng 3.15: Lƣu lƣợng PMF hồ chứa thủy điện 83 Bảng 3.16: Tổng hợp thống kê lƣu lƣợng thiết kế, lƣu lƣợng kiểm tra kết tính tốn lũ PMF hệ số hiệu chỉnh hồ chứa 85 Bảng 3.17: Diện tích ngập phân theo khoảng độ sâu ngập 90 Bảng 3.18: Phân bố diện tích theo vận tốc dòng chảy lũ 91 Bảng 3.19: Diện tích ngập ứng với độ sâu ngập ứng với tần suất mƣa 0,01% 92 Bảng 3.20: Diện tích phân theo độ dốc tiểu lƣu vực 111 Luận án Tiến sĩ chuyên ngành Thủy văn học