Ứng dụng mô hình MIKE NAM mô phỏng lũ thượng nguồn sông Ba trạm Ayunpa

Ứng dụng mô hình MIKE NAM mô phỏng lũ thượng nguồn sông Ba trạm Ayunpa Ứng dụng mô hình MIKE NAM mô phỏng lũ thượng nguồn sông Ba trạm Ayunpa Ứng dụng mô hình MIKE NAM mô phỏng lũ thượng nguồn sông Ba trạm Ayunpa Ứng dụng mô hình MIKE NAM mô phỏng lũ thượng nguồn sông Ba trạm Ayunpa Ứng dụng mô hình MIKE NAM mô phỏng lũ thượng nguồn sông Ba trạm Ayunpa

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đồ án tốt nghiệp “Ứng dụng mơ hình MIKE - NAM mơ lũ thượng nguồn sông Ba - trạm Ayunpa” thân thực cách trung thực, khách quan Những tài liệu, số liệu đồ án thu thập, kế thừa, tham khảo có trích dẫn rõ ràng phép cơng bố Tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm vấn đề quyền đạo văn có Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2017 Trương Hoàng Mỹ Linh i LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, xin chân thành cảm ơn Thầy Cô trường Đại học Tài nguyên Môi trường thành phố Hồ Chí Minh Với bốn năm giảng đường Đại học, dạy tận tình Thầy Cô, nhận kiến thức quý báu đồ án kết sau chặng đường dài học tập tích lũy kiến thức ngơi trường Bên cạnh đó, tơi chân thành cảm ơn Thầy Cơ, Cán Bộ khoa Khí tượng - Thủy văn, Đài Khí tượng - Thủy văn khu vực Tây Nguyên tận tâm dạy, giúp đỡ suốt thời gian thực đồ án Xin chân thành cảm ơn quan tâm, chia sẻ gia đình bạn làm đồ án tốt nghiệp lớp 02_ĐHTV_1 Với vốn kiến thức hạn hẹp thời gian thực đồ án có hạn nên tơi khơng tránh khỏi thiếu sót Tơi mong nhận ý kiến đóng góp, phê bình Thầy Cơ Đó hành trang q giá, giúp tơi hồn thiện kiến thức chun mơn sau Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2017 Trương Hoàng Mỹ Linh ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH .vii MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI CỦA LƯU VỰC SÔNG BA 1.1 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN 1.1.1 Vị trí địa lý 1.1.2 Địa hình 1.1.3 Khí hậu 1.1.4 Thủy văn 1.1.5 Địa chất, thổ nhưỡng 14 1.1.6 Thảm phủ thực vật .15 1.2 ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ - XÃ HỘI 17 1.2.1 Dân số 17 1.2.2 Tình trạng sử dụng đất .18 1.2.3 Đặc điểm kinh tế 18 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC MƠ HÌNH MƯA - DỊNG CHẢY VÀ LỰA CHỌN MƠ HÌNH 22 2.1 TỔNG QUAN VỀ CÁC MƠ HÌNH MƯA - DỊNG CHẢY THƠNG DỤNG.22 2.1.1 Sự đời phát triển mơ hình mưa - dòng chảy 22 2.1.2 Phân loại mơ hình mưa - dịng chảy 23 2.1.3 Một số mô hình mưa - dịng chảy thơng dụng 26 2.1.4 Lựa chọn mơ hình .28 2.2 GIỚI THIỆU MƠ HÌNH NAM 29 2.2.1 Yêu cầu số liệu 29 2.2.2 Cấu trúc mơ hình 30 iii 2.2.3 Các thành phần dòng chảy 31 2.2.4 Các thông số mơ hình 32 2.2.5 Các ứng dụng điển hình mơ hình NAM 33 CHƯƠNG ỨNG DỤNG MƠ HÌNH NAM MƠ PHỎNG LŨ THƯỢNG NGUỒN SÔNG BA _TRẠM AYUNPA 35 3.1 GIỚI THIỆU VỀ LƯU VỰC SƠNG BA TÍNH ĐẾN TRẠM AYUNPA 35 3.2 XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU .37 3.2.1 Phân chia lưu vực mơ hình Swat 39 3.2.2 Tính trọng số mưa theo phương pháp đa giác Thiessen .42 3.2.3 Dữ liệu đầu vào mơ hình MIKE - NAM 43 3.3 THIẾT LẬP MƠ HÌNH .45 3.3.1 Trình tự thiết lập mơ hình 45 3.3.2 Chỉ tiêu đánh giá kết mơ hình 47 3.4 HIỆU CHỈNH MƠ HÌNH 48 3.5 KIỂM ĐỊNH MƠ HÌNH 51 3.6 MÔ PHỎNG LŨ 58 3.7 KẾT LUẬN CHƯƠNG 60 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 PHỤ LỤC 66 iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Ý nghĩa Đ.lập thời gian Độc lập thời gian ĐHKHTN Đại học Khoa học Tự nhiên ĐHQGHN Đại học Quốc Gia Hà Nội Flv Diện tích lưu vực K/gian Không gian K.ổn định Không ổn định KTTV Khí tượng - Thủy văn KV Khu vực M Mô đun 10 NTB Nam Trung Bộ 11 Q Lưu lượng 12 Qmax Lưu lượng lớn 13 Qmin Lưu lượng nhỏ 14 R2 Sai số tương quan tuyệt đối 15 STT Số thứ tự 16 T/gian Thời gian 17 TLM Tổng lượng mưa 18 WBL Sai số tổng lượng STT v DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Tính tập trung lượng mưa lưu vực sông Ba 13 Bảng 1.2 Kết đo đạc dòng chảy kiệt số vị trí sơng Ba 14 Bảng 3.1 Bảng tính trọng số mưa 42 Bảng 3.2 Mức độ nhạy thơng số mơ hình 49 Bảng 3.3 Bộ thông số mô hình trận lũ hiệu chỉnh: 51 Bảng 3.4 Bộ thơng số mơ hình trận lũ kiểm định 53 Bảng 3.5 Bộ thơng số trung bình 55 vi DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Bản đồ lưu vực sông Ba Hình 1.2 Bản đồ địa hình lưu vực sông Ba Hình 1.3 Bản đồ mạng lưới sơng ngịi khu vực nghiên cứu 12 Hình 1.4 Bản đồ thảm phủ thực vật 16 Hình 2.1 Cây phân loại mơ hình mưa - dịng chảy 25 Hình 2.2 Sơ đồ cấu trúc mơ hình NAM .30 Hình 3.1 Bản đồ địa hình thượng lưu sông Ba 36 Hình 3.2 Sơ đồ khối quy trình thực mơ hình hóa mưa rào – dịng chảy 38 Hình 3.3 Quy trình phân chia lưu vực 40 Hình 3.4 Bản đồ thượng nguồn sông Ba - trạm Ayunpa sau phân chia lưu vực 41 Hình 3.5 Tính trọng số mưa công cụ Basin View MIKE - NAM 42 Hình 3.6 Biểu đồ đường trình lưu lượng trận lũ hiệu chỉnh 43 Hình 3.7 Biểu đồ đường trình lưu lượng trận lũ kiểm định 44 Hình 3.8 Biểu đồ đường trình lưu lượng trận lũ mơ 44 Hình 3.9 Biểu đồ lượng mưa trận lũ hiệu chỉnh trạm Ayunpa 45 Hình 3.10 Biểu đồ bốc trận lũ hiệu chỉnh 46 Hình 3.11 Time Series lưu lượng trận lũ hiệu chỉnh 46 vii MỞ ĐẦU 0.1 Tính cấp thiết đề tài Là lưu vực sông lớn Việt Nam sông lớn Tây Nguyên, sơng Ba có ý nghĩa quan trọng mặt tự nhiên phát triển kinh tế, xã hội tỉnh, thành phố lưu vực Lưu vực sông Ba có dạng gần chữ L, phần thượng hạ lưu hẹp, phình Nó có nguồn tài nguyên nước dồi với lượng mưa trung bình hàng năm tồn lưu vực khoảng 1.740mm với mơ đun dòng chảy đạt 22,81/s/km2 Tổng lượng dòng chảy năm đạt 10 tỷ m3 nước Tuy nhiên, nằm vùng có bão hoạt động mạnh kết hợp với dải hội tụ nhiệt đới với hình thời tiết khác thường gây mưa lớn cho phần hạ lưu trước, thượng nguồn sau Vùng thượng lưu sông ngắn dốc nên nước tập trung nhanh, lũ lớn Địa hình vùng thượng lưu sông Ba biến đổi phức tạp, bị chia cắt mạnh chi phối dãy Trường Sơn Hệ điều kiện khí tượng thủy văn địa hình dẫn tới tính phân kỳ yếu mùa lũ, lưu lượng đỉnh lũ lớn năm xuất vào tháng khác nhau, chí xảy tháng mùa cạn Do đó, việc mơ lũ cần thiết [7] Trong năm gần đây, liên tục xảy tượng lũ lớn quy mô cường độ lưu vực sông tỉnh miền Trung Tây Nguyên, đặc biệt lưu vực sông Ba Hàng năm vào mùa mưa bão từ trung tuần tháng đến trung tuần tháng vùng bị lũ lụt đe doạ nghiêm trọng diễn biến ngày phức tạp gây nhiều thiệt hại lớn tài sản tính mạng người dân vùng Chỉ thời gian ngắn liên tục năm liền 1981, 1986, 1988, 1992, 1993, 1996, 1999, 2005, 2009 phần hạ lưu sông Ba xảy ngập lụt lớn, khu vực nội thị Tuy Hoà ngập khoảng 300 ha, độ sâu ngập 0,5-2 m, hầu hết đường nội thị ngập từ 1-2 ngày nước rút hết Năm 2009 mức thiệt hại lên đến 3000 tỷ đồng [9] Trên lưu vực sông Ba xây dựng hàng chục đập dâng thủy điện, đập dâng thủy lợi, hàng chục trạm bơm, hồ chứa lớn nhỏ Tuy nhiên, tất hồ chứa thủy lợi, thủy điện lưu vực sơng Ba khơng có dung tích phịng lũ ln ln giữ mực nước dâng bình thường suốt mùa lũ Chính vậy, có dự báo lũ lớn xảy ra, hồ chứa không tham gia cắt, giảm lũ mà lượng nước đến xả hạ lưu nhiêu Điển hình thủy điện Sơng Ba Hạ cơng trình đơn mục tiêu, nhiệm vụ cơng trình có nêu cơng trình tham gia xả lũ cho hạ lưu khơng có dung tích phịng lũ hạ lưu nên khả hỗ trợ phòng lũ hạ lưu cơng trình phụ thuộc chủ yếu vào chủ quan người vận hành hồ chứa thời gian mùa lũ (trước lũ, lũ sau lũ) [9] Trong trận lũ 11/2009, theo báo cáo Công ty cổ phần thủy điện Sông Ba Hạ, lượng lũ xả từ công trình vào thời điểm 22 ngày 3/11/2009 đạt mức 14.500 m3 Do ảnh hưởng từ bão Mirinae đổ vào Phú Yên lượng lớn nước xả từ hồ chứa, đêm 3/11, đập Đá Vải hạ nguồn bị vỡ, nhấn chìm thị xã Sơng Cầu nhiều vùng huyện Tuy An Gần 70 người dân Phú Yên thiệt mạng bão lũ, 186 nhà đổ sập hồn tồn gần nghìn ngơi nhà khác bị ngập [10] Cùng với biến đổi khí hậu toàn cầu, việc xây dựng vận hành hồ chứa, đập thủy điện mà tình hình bão lũ ngày gia tăng diễn biến phức tạp Mơ tốt dịng chảy lũ lưu vực sơng Ba góp phần làm giảm nhẹ thiệt hại lũ gây Do đó, việc mơ dịng chảy lũ sơng Ba đóng vai trị đặc biệt quan trọng Hiện nay, phương pháp mơ hình tốn, đặc biệt mơ hình tốn họ MIKE Viện Thuỷ lực Môi trường Đan Mạch (DHI) ứng dụng rộng rãi nước ta với nhiều đề tài từ hệ thống sông suối miền Bắc, miền Trung, miền Nam mang lại kết khả quan Với điểm mạnh có giao diện thuận tiện, xây dựng sở liệu đơn giản, kết nối với GIS có chức tự động hiệu chỉnh thơng số, mơ hình MIKE - NAM giúp giải vấn đề mô phỏng, dự báo lũ cho lưu vực để làm giảm lượng nước tràn lũ, nâng cao hiệu điều tiết lũ, giảm thiểu thiệt hại cho vùng ngập lụt hạ lưu Nhận thức tầm quan trọng việc cảnh báo, mơ lũ, khóa luận nghiên cứu đề tài “ Ứng dụng mơ hình MIKE - NAM mô lũ thượng nguồn sông Ba - trạm Ayunpa ” 0.2 Mục tiêu nghiên cứu Với mục tiêu: Ứng dụng thành cơng mơ hình MIKE - NAM phía thượng nguồn lưu vực sông Ba - trạm Ayunpa mơ dịng chảy từ mưa thượng nguồn lưu vực sông Ba 0.3 Nội dung phạm vi nghiên cứu Khóa luận thực nơi dung sau: - Tổng quan đặc điểm tự nhiên, kinh tế - xã hội lưu vực sông Ba - Nghiên cứu sở lý thuyết khả áp dụng mơ hình MIKE-NAM - Nghiên cứu đặc điểm mưa lũ lưu vực sơng Ba - Áp dụng mơ hình MIKE - NAM cho thượng nguồn lưu vực sông Ba Đối tượng nghiên cứu: Dịng chảy lũ lưu vực sơng Ba Phạm vi nghiên cứu: Khu vực thượng nguồn sông Ba_trạm Ayunpa 0.4 Phương pháp nghiên cứu Khóa luận sử dụng phương pháp: - Phương pháp kế thừa kết nghiên cứu có điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội lưu vực sông Ba - Phương pháp điều tra, thu thập, xử lý số liệu: Mưa, bốc hơi, lưu lượng trạm thủy văn: Pmore, An Khê, Ayunpa - Phương pháp phân tích, thống kê số liệu thực đo tích lũy được, sau chọn lọc số liệu đáng tin cậy để kiểm định hiệu chỉnh thông số mơ hình tốn ứng dụng đề tài - Phương pháp mơ hình tốn: Ứng dụng cơng cụ đại nhằm tránh bất cập, giảm chi phí trình nghiên cứu, nâng cao hiệu đảm bảo độ tin cậy cho kết nghiên cứu, tính khả thi, khả dụng giải pháp đề xuất 0.5 Kết cấu đề tài Khóa luận, phần mở đầu kết luận - kiến nghị, bao gồm chương: Chương 1: Tổng quan đặc điểm tự nhiên, kinh tế - xã hội lưu vực sông Ba Chương 2: Tổng quan mô hình mưa - dịng chảy lựa chọn mơ hình Chương 3: Ứng dụng mơ hình NAM mơ lũ thượng nguồn sông Ba - trạm Ayunpa