Ứng dụng mô hình Mike 11 mô phỏng xâm nhập mặn cho hạ lưu lưu vực sông Sài Gòn – Đồng Nai

Ứng dụng mô hình Mike 11 mô phỏng xâm nhập mặn cho hạ lưu lưu vực sông Sài Gòn – Đồng Nai Ứng dụng mô hình Mike 11 mô phỏng xâm nhập mặn cho hạ lưu lưu vực sông Sài Gòn – Đồng Nai Ứng dụng mô hình Mike 11 mô phỏng xâm nhập mặn cho hạ lưu lưu vực sông Sài Gòn – Đồng Nai Ứng dụng mô hình Mike 11 mô phỏng xâm nhập mặn cho hạ lưu lưu vực sông Sài Gòn – Đồng Nai

LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng em đƣợc hƣớng dẫn khoa học Thạc Sỹ Lê Văn Kiệm Các nội dung nghiên cứu, kết đè tài trung thực 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 Ngồi ra, đồ án cịn sử dụng số nhận xét, đánh giá nhƣ số liệu tác giả khác, quan tổ chức có trích dẫn thích nguồn gốc Nếu phát có gian lận em xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung đồ án TP.HCM, ngày 24 tháng 12 năm 2018 Sinh Viên Thực Hiện (Ký ghi rõ họ tên) Trần Kim Ngân Trang i LỜI CÁM ƠN Lời đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trƣờng Đại học Tài nguyên Môi trƣờng TP.HCM tạo điều kiện thuận lợi cho em đƣợc học tập sinh hoạt trƣờng suốt thời gian qua Em xin bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc đến thầy Thạc Sỹ Lê Văn Kiệm, cán công tác Viện Khoa Học Thủy Lợi Miền Nam ngƣời tận tình hƣớng dẫn, bảo em suốt trình làm đồ án tốt nghiệp tạo điều kiện cho em hồn thành tốt khóa luận Em xin chân thành cảm ơn Quý thầy cô khoa Khí tƣợng, Thủy văn Biến đổi Khí hậu giúp đỡ truyền đạt cho em kiến thức q giá quan trọng để hơm em hồn thành tốt khóa luận tốt nghiệp Dù có nhiều cố gắng, nhƣng lực cịn hạn chế nên khóa luận em khơng thể tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp thầy bạn để khóa luận đƣợc hồn chỉnh Cuối cùng, em muốn gửi lời cảm ơn đến gia đình, anh chị bạn bè, ngƣời động viên, ủng hộ, giúp đỡ em q trình thực khóa luận Em xin chân thành cảm ơn ! TP.HCM, ngày 24 tháng 12 năm 2018 Sinh Viên Thực Hiện (Ký ghi rõ họ tên) Trần Kim Ngân Trang ii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG .vi DANH MỤC CÁC HÌNH vii MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục đích nghiên cứu Nội dung phạm vi nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Kết cấu đồ án CHƢƠNG : TỔNG QUAN VÙNG NGHIÊN CỨU 1.1 VỊ TRÍ ĐỊA LÝ 1.2 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÌNH THỔ NHƢỠNG 1.2.1 Địa hình 1.2.2 Thổ nhƣỡng 1.3 ĐẶC ĐIỂM KHÍ TƢỢNG – THỦY VĂN 1.3.1 Khí tƣợng .7 1.3.1.1 Chế độ nhiệt 1.3.1.2 Số nắng 1.3.1.3 Chế độ mƣa 1.3.1.4 Bốc 1.3.1.5 Chế độ ẩm 1.3.1.6 Chế độ gió 1.3.2 Thủy văn 10 1.4 MẠNG LƢỚI SÔNG RẠCH 14 1.4.1 Dịng sơng Đồng Nai 15 Trang iii 1.4.2 Sông La Ngà 16 1.4.3 Sông Bé 17 1.4.4 Sơng Sài Gịn .17 1.4.5 Sông Vàm Cỏ 18 1.4.6 Hệ thống sông kênh vùng hạ lƣu hệ thống sông Đồng Nai 18 1.5 TÌNH HÌNH XÂM NHẬP MẶN .21 Kết luận chƣơng 1: 23 CHƢƠNG : CƠ SỞ LÝ THUYẾT MƠ HÌNH 25 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG 25 2.2 CÁC MƠ HÌNH TỐN ĐANG ÁP DỤNG VÀ PHÂN TÍCH LỰA CHỌN MƠ HÌNH 26 2.2.1 Các mơ hình tốn áp dụng 26 2.2.1.1 Mơ hình SOGREAH .26 2.2.1.2 Mô hình KOD 27 2.2.1.3 Mơ hình SAL 27 2.2.1.4 Mơ hình VRSAP .27 2.2.1.5 Mô hình DUFLOW 28 2.2.1.6 Mơ hình MIKE 28 2.2.1.7 Mơ hình ISIS 28 2.2.2 Phân tích lựa chọn mơ hình 28 2.3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA MƠ HÌNH 29 2.3.1 Mô-đun Thủy động lực (HD) 29 2.3.1.1 Hệ phƣơng trình 29 2.3.1.2 Phƣơng pháp giải 30 2.3.2 Mô-đun tải khuếch tán (AD) .33 Trang iv CHƢƠNG : ỨNG DỤNG MƠ HÌNH MIKE11 MƠ PHỎNG XÂM NHẬP MẶN HẠ LƢU VỰC SƠNG SÀI GỊN – ĐỒNG NAI 37 3.1 XÂY DỰNG MƠ HÌNH MIKE11 (HD&AD) CHO VÙNG NGHIÊN CỨU 37 3.1.1 Giới thiệu sơ đồ tính 37 3.1.2 Hiệu chỉnh kiểm định mô hình .38 3.1.2.1 Lựa chọn thời đoạn hiệu chỉnh kiểm định 38 3.1.2.2 Phƣơng pháp hiệu chỉnh kiểm định mơ hình .39 3.1.2.3 Các hệ số sử dụng để đánh giá 40 3.2 KẾT QUẢ HIỆU CHỈNH VÀ KIỂM ĐỊNH MƠ HÌNH 41 3.2.1 Kết hiệu chỉnh kiểm định mơ hình 41 3.2.2 Đánh giá kết hiệu chỉnh kiểm định mơ hình 45 3.3 ỨNG DỤNG MIKE11 MÔ PHỎNG XÂM NHẬP MẶN HẠ LƢU VỰC SƠNG SÀI GỊN ĐỒNG NAI 51 3.3.1 Thiết lập kịch mô 51 3.3.2 Phƣơng pháp xây dựng đồ xâm nhập mặn 51 3.3.3 Kết mô .52 Kết luận chƣơng 3: 54 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .55 Kết luận 55 Kiến nghị 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO .57 Trang v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Tổng hợp độ dốc địa hình lƣu vực Sài Gòn – Đồng Nai Bảng 1.2: Phân bố nhóm đất lƣu vực Sài Gịn – Đồng Nai Bảng 1.3: Vị trí trạm khảo sát 21 Bảng 3.1: Đánh giá mức độ xác kết mơ hình theo số NSE PBIAS theo bƣớc thời gian tháng (Moriasi nnk - 2007) 41 Bảng 3.2: Bộ thông số Thủy động lực mơ hình 45 Bảng 3.3: Bộ thông số tải khuếch tán mơ hình .48 Bảng 3.4: Kết hiệu chỉnh kiểm định mơ hình 51 Bảng 3.5: Diễn giải kịch mô 51 Trang vi DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Vị trí lƣu vực sơng Đồng Nai vùng phụ cận .3 Hình 1.2: Bản đồ cao độ số lƣu vực Sài Gòn - Đồng Nai Hình 1.3: Bản đồ đất lƣu vực sơng Sài Gịn – Đồng Nai Hình 1.4: Bản đồ đẳng trị mƣa nhiền năm lƣu vực sơng Sài Gịn – Đồng Nai .9 Hình 1.5: Mạng lƣới sơng rạch lƣu vực sơng Sài Gịn – Đồng Nai 15 Hình 1.6: Mạng lƣới trạm quan trắc mặn hạ lƣu vực sông Sài Gịn – Đồng Nai 21 Hình 1.7: Biểu đồ mặn cao tháng hạ lƣu vực sơng Sài Gịn – Đồng Nai 23 Hình 1.8: Biểu đồ mặn cao năm hạ lƣu vực sơng Sài Gịn – Đồng Nai 23 Hình 2.1: Sơ đồ sai phân điểm 31 Hình 3.1: Sơ đồ tính tốn Thủy động lực MIKE11 .37 Hình 3.2: Các vị trí dùng để hiệu chỉnh kiểm định mơ hình 39 Hình 3.3: Mực nƣớc tính tốn thực đo trạm Nhà Bè năm 2005 41 Hình 3.4: Mực nƣớc tính tốn thực đo trạm Tân An năm 2005 42 Hình 3.5: Mực nƣớc tính tốn thực đo trạm Bến Lức năm 2005 42 Hình 3.6: Độ mặn tính tốn thực đo trạm Tân An năm 2005 42 Hình 3.7: Độ mặn tính tốn thực đo trạm Bến Lức năm 2005 43 Hình 3.8: Độ mặn tính toán thực đo trạm Nhà Bè năm 2005 43 Hình 3.9: Mực nƣớc tính tốn thực đo trạm Tân an năm 2016 43 Hình 3.10: Mực nƣớc tính tốn thực đo trạm Bến Lức năm 2016 44 Hình 3.11: Mực nƣớc tính tốn thực đo trạm Nhà Bè năm 2016 44 Hình 3.12: Độ mặn tính tốn thực đo trạm Tân An năm 2016 44 Hình 3.13: Độ mặn tính tốn thực đo trạm Bến Lức năm 2016 45 Hình 3.14: Bản đồ phân bố mặn lớn theo không gian ứng với trạng năm 2005 53 Trang vii Hình 3.15: Bản độ phân bố mặn lớn theo không gian ứng với trạng năm 2005 + NBD12cm 53 Hình 3.16: Bản độ phân bố mặn lớn theo không gian ứng với trạng năm 2005 + NBD30cm 54 Trang viii MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Hạ lƣu sơng Sài Gòn – Đồng Nai vùng phụ cận đƣợc xác định khu vực đất thấp tính từ sau hồ thuỷ điện Trị An sông Đồng Nai, sau đập Dầu Tiếng sơng Sài Gịn đập Phƣớc Hịa sông Bé gần trọn lƣu vực sông Vàm Cỏ Đơng, vùng phụ cận đƣợc xác định tồn vùng Đồng Tháp Mƣời khu vực trực tiếp chịu tác động lũ Đồng sông Cửu Long có chung mức độ ảnh hƣởng thuỷ triều biển Đơng qua vịnh Cần Giờ Tồn vùng có tổng diện tích khoảng 10.000 km2, bao gồm diện tích TP Hồ Chí Minh phần tỉnh Đồng Nai, Bình Dƣơng, Tây Ninh, Bà Rịa - Vũng Tàu, Đồng Tháp, Tiền Giang Long An Đây vùng chuyển tiếp từ địa hình gị đồi Đơng Nam Bộ đến vùng đồng ven biển Trung tâm vùng hạ du sơng Đồng Nai – Sài Gịn khu vực Tp Hồ Chí Minh khu vực chịu tác động mạnh chế độ nƣớc thƣợng nguồn tác động lũ ĐBSCL qua vùng trũng ĐTM qua trục tiêu thóat lũ sông Vàm Cỏ (Vàm Cỏ Tây, Vàm Cỏ Đông): Địa hình khu vực Tp HCM phân chia thành vùng: - Vùng đất cao, không chịu ảnh hƣởng thủy triều gò đồi kiểu bát úp với cao độ biến đổi chủ yếu từ 2,0 m đến 30,0 m tập trung quận Thủ Đức, quận 9, quận nội thành, quận 12, huyện Hóc Mơn, Củ Chi Bình Tân - Vùng ngập ảnh hƣởng thủy triều vùng đồng thấp, với cao độ biến đổi từ 0,8 m đến 1,5 m phân bố quận 2, quận 9, quận 7, Bình Chánh, Tân Phú, Nhà Bè, ven sơng Sài Gịn - Vùng ngập thƣờng xun, khu vực gần biển, có cao trình thay đổi từ 0,0-1,5 m, chí dƣới 0,0 m với mặt đất lồi lõm, tập trung Cần Giờ, Nam Nhà Bè Trong năm gần đây, tƣợng thời tiết bất thƣờng kết hợp với BĐKH-NBD nên tình hình xâm nhập mặn hạ lƣu sông rạch diễn gay gắt gây ảnh hƣởng nghiêm trọng đến kinh tế - xã hội khu vực Chính vậy, xây dựng mơ hình mơ diễn biến xâm nhập mặn hạ lƣu vực sông rạch điều kiện trạng nhƣ dự báo khả xâm nhập mặn tƣơng lai nhằm đề xuất giải pháp thích ứng việc làm cần thiết Trang Mục đích nghiên cứu - Ứng dụng thành công MIKE 11 để mô diễn biến xâm nhập mặn hạ lƣu vực sông Sài Gòn – Đồng Nai - Đánh giá khả xâm nhập mặn ứng với thay đổi điều kiện Thủy văn tƣơng lai Nội dung phạm vi nghiên cứu - Thu thập, phân tích điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội tài liệu khác có liên quan - Thiết lập sơ đồ tính MIKE11 cho hệ thống hệ thống sông rạch lƣu vực Sài Gòn – Đồng Nai - Xây dựng kịch mô - Nhận xét kết mô đƣa kiến nghị giải pháp Phƣơng pháp nghiên cứu - Phƣơng pháp điều tra, khảo sát, tổng hợp tài liệu (Chƣơng tổng quan vùng nghiên cứu) - Phƣơng pháp phân tích (Chƣơng chƣơng 3) - Phƣơng pháp mơ hình: Ứng dụng mơ hình thủy động lực việc mơ vận hành cơng trình (Chƣơng 3) - Phƣơng pháp ứng dụng hệ thơng tin địa lý (GIS): Chuyển hóa kết mô xâm nhập mặn sang liệu đồ (Chƣơng 3) Kết cấu đồ án Kết cấu đồ án gồm nội dung nhƣ sau: Mở đầu Chƣơng 1: Tổng quan vùng nghiên cứu Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết mơ hình Chƣơng 3: Ứng dụng mơ hình MIKE11 mơ diễn biến xâm nhập mặn hạ lƣu vực Sài Gòn – Đồng Nai Kết luận-Kiến nghị Tài liệu tham khảo Trang