Ứng dụng mô hình Mike Urban mô phỏng ngập lụt Quận 1 TP. Hồ Chí Minh

Ứng dụng mô hình Mike Urban mô phỏng ngập lụt Quận 1 TP. Hồ Chí Minh Ứng dụng mô hình Mike Urban mô phỏng ngập lụt Quận 1 TP. Hồ Chí Minh Ứng dụng mô hình Mike Urban mô phỏng ngập lụt Quận 1 TP. Hồ Chí Minh Ứng dụng mô hình Mike Urban mô phỏng ngập lụt Quận 1 TP. Hồ Chí Minh Ứng dụng mô hình Mike Urban mô phỏng ngập lụt Quận 1 TP. Hồ Chí Minh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TP.HCM KHOA KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN LÊ LƯƠNG KỲ TƯỜNG ỨNG DỤNG MƠ HÌNH MIKE URBAN MƠ PHỎNG NGẬP LỤT QUẬN TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ THỦY VĂN Mã ngành: 52410224 TP HỒ CHÍ MINH – Tháng 11 Năm 2017 TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MƠI TRƯỜNG TP.HCM KHOA KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ THỦY VĂN ỨNG DỤNG MƠ HÌNH MIKE URBAN MÔ PHỎNG NGẬP LỤT QUẬN TP HỒ CHÍ MINH Sinh viên thực hiện: Lê Lương Kỳ Tường MSSV: 0250050050 Khóa: 2013 – 2017 Giảng viên hướng dẫn: T.S Cấn Thu Văn Cán hướng dẫn: ThS Trần Tuấn Hồng TP HỒ CHÍ MINH – Tháng 11 Năm 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi 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 Sinh viên thực Lê Lương Kỳ Tường i LỜI CÁM ƠN Sau bốn năm học tập bạn lớp 02ĐHTV1 (khóa 2013 – 2017) Trường Đại học Tài nguyên Môi trường TP Hồ Chí Minh q trình thực tập Phân viện Khoa học Khí tượng thủy văn Biến đổi khí hậu Với lịng chân thành nhất, em xin gửi lời cám ơn: - Các thầy cô cán làm công tác quản lý Trường Đại học Tài ngun Mơi trường TP Hồ Chí Minh, đặc biệt thầy khoa Khí tượng Thủy văn nhiệt tình giảng dạy, hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện để em hoàn thành luận văn tốt nghiệp - Các bạn sinh viên Trường Đại học Tài ngun Mơi trường TP Hồ Chí Minh nói chung bạn lớp 02ĐHTV1 nói riêng động viên, giúp đỡ suốt trình học tập hoàn thành luận văn tốt nghiệp - Đặc biệt thầy Cấn Thu Văn thầy Trần Tuấn Hoàng Những người thầy hướng dẫn khoa học cho luận văn tốt nghiệp em Kết đạt luận văn kiến thức khoa học quý báu mà thầy dành nhiều thời gian tâm huyết để hướng dẫn, bảo em suốt thời gian qua - Các phòng nghiên cứu Hải Văn, Phân viện Khoa học Khí tượng thủy văn Biến đổi khí hậu tạo điều kiện giúp đỡ em suốt trình thực luận văn - Anh Trương Quốc Bình anh chị phịng nước mưa Cơng ty TNHH MTV Thốt Nước Đơ Thị TP Hồ Chí Minh tạo điều kiện, giúp đỡ em suốt thời gian thực luận văn Do sản phẩm nghiên cứu khoa học em khả nghiên cứu nhiều hạn chế nên luận văn khơng thể tránh thiếu sót Em mong nhận ý kiến đóng góp quý báu quý thầy cô người quan tâm ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CÁM ƠN ii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT v DANH MỤC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH vii MỞ ĐẦU CHƯƠNG .3 TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 GIỚI THIỆU KHU VỰC NGHIÊN CỨU .3 1.1.1 Vị trí địa lý .3 1.1.2 Đặc điểm địa hình 1.1.3 Đặc điểm khí tượng – thủy văn .8 1.1.4 Đặc điểm kinh tế - xã hội .11 1.2 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGẬP LỤT 15 1.2.1 Nguyên nhân ngập 15 1.2.2 Tình hình ngập khu vực nghiên cứu 15 1.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 17 CHƯƠNG 18 TỔNG QUAN VÀ LỰA CHỌN MƠ HÌNH MƠ PHỎNG TIÊU THỐT ĐƠ THỊ 18 2.1 TỔNG QUAN MƠ HÌNH HIỆN NAY .18 2.1.1 Tổng quan mơ hình tốn 18 2.1.2 Các mơ hình giới 18 2.1.3 Lựa chọn mô hình MIKE URBAN 23 2.2 LÝ THUYẾT MƠ HÌNH .24 2.2.1 Phương pháp mơ hình MIKE URBAN 24 2.2.2 Phương trình MIKE URBAN 25 2.2.3 Điều kiện đầu vào mơ hình MIKE URBAN 25 2.2.4 Điều kiện biên mơ hình MIKE URBAN .29 2.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 31 iii CHƯƠNG 33 ÁP DỤNG MÔ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ MƠ HÌNH 33 3.1 DỮ LIỆU PHỤC VỤ MƠ HÌNH 33 3.1.1 Dữ liệu mạng lưới thoát nước 33 3.1.2 Dữ liệu đồ 35 3.1.3 Dữ liệu mưa 38 3.1.4 Mưa thiết kế 39 3.2 THIẾT LẬP MƠ HÌNH .46 3.2.1 Số hóa liệu 46 3.2.2 Phân chia lưu vực thu nước 47 3.2.3 Kết hợp hệ thống 48 3.3 HIỆU CHỈNH MƠ HÌNH 49 3.4 KIỂM ĐỊNH MƠ HÌNH 54 3.5 TÍNH TỐN MƠ PHỎNG HỆ THỐNG THEO MƯA THIẾT KẾ 57 3.5.1 Kết tính tốn theo trận mưa thiết kế với chu kì xuất lại năm .58 3.5.2 Kết tính tốn theo trận mưa thiết kế với chu kì xuất lại 20 năm 59 3.6 PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 61 3.6.1 Theo kết trận mưa thực tế .61 3.6.2 Theo kết trận mưa thiết kế 64 3.7 KẾT LUẬN CHƯƠNG 67 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .69 KẾT LUẬN 69 KIẾN NGHỊ .70 TÀI LIỆU THAM KHẢO .71 PHỤ LỤC 72 iv DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Giải thích DEM Digital Elevation Model (mơ hình độ cao số) DHI Danish Hydraulic Institute (Viện Thủy lực Đan Mạch) MTV Một thành viên TP Thành phố TNHH Trách nhiệm hữu hạn v DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Dữ liệu nhiệt độ khu vực quận TP Hồ Chí Minh .8 Bảng 2: Dữ liệu lượng mưa quận TP Hồ Chí Minh Bảng 3: Dữ liệu khí hậu quận Thành phố Hồ Chí Minh 10 Bảng 4: Thống kê điểm ngập khu vực quận 16 Bảng 1: Hệ số Manning - giá trị mặc định MOUSE 28 Bảng 2: Hệ số không thấm nước với lớp lưu vực 29 Bảng 1: Hằng số đặc trưng TP Hồ Chí Minh ứng với thời kì lặp lại 40 Bảng 2: thành phần hệ thống thoát nước sử dụng mơ hình 47 Bảng 3: So sánh kết trạng tính tốn ngập trận mưa 26.9.2016 .54 Bảng 4: So sánh kết trạng tính tốn ngập trận mưa 15.9.2015 .57 Bảng 5: So sánh tổng lượng trận mưa sử dụng mơ hình MIKE URBAN 57 vi DANH MỤC HÌNH Hình 1: Bản đồ Thành phố Hồ Chí Minh Hình 2: Bản đồ quận Hình 3: Địa hình Thành phố Hồ Chí Minh Hình 4: Bản đồ độ cao số quận .7 Hình 5: Bản đồ sơng rạch quận 11 Hình 6: Khu trung tâm quận nhìn từ phía quận vào ban đêm .12 Hình 7: Bản đồ nhà giao thông quận 14 Hình 8: Tình trạng ngập lụt diễn TP Hồ Chí Minh 15 Hình 9: Biểu đồ thống kê số vị trí ngập nước quận trung tâm quận ngoại vi thuộc khu vực TP.Hồ Chí Minh năm 2003 đến năm 2011 16 Hình 1: Phân loại mơ hình 18 Hình 2: Cấu trúc mơ hình NAM 19 Hình 3: Cấu trúc mơ hình TANK đơn .20 Hình 4: Mơ dịng chảy mơ hình HEC – RAS 21 Hình 5: Cấu trúc mơ hình MIKE URBAN 24 Hình 6: Hố ga MOUSE 26 Hình 7: Nước chảy hố ga 27 Hình 8: Mặt cắt ống MOUSE 27 Hình 9: Hướng dòng chảy cống .28 Hình 10: Phân loại loại lưu vực phương pháp Time – Area Method (A) 30 Hình 11: Hình dạng đường cong T-A ứng với lưu vực 31 Hình 1: Bản đồ hệ thống thoát nước Quận .34 Hình 2: Bản đồ giao thông Quận 35 Hình 3: Bản đồ nhà Quận 36 Hình 4: Bản đồ độ cao số Quận 37 Hình 5: Vũ lượng trận mưa ngày 26.9.2016 (trạm Cầu Bông) 38 Hình 6: Vũ lượng mưa ngày 15.9.2015 (trạm Cầu Bông) .39 Hình 7: Đường biểu diễn IDF cho Thành Phố Hồ Chí Minh 41 vii Hình 8: Biểu thị biểu đồ trình mưa đường cong 42 Hình 9: Biểu đồ mưa thiết kế với chu kì lặp lại năm .45 Hình 10: Biểu đồ mưa thiết kế với chu kì lặp lại 20 năm 46 Hình 11: Bản đồ số hóa trạng hệ thống nước cho MIKE URBAN 46 Hình 12: Bản đồ phân vùng lưu vực thoát nước Quận 48 Hình 13: Bản đồ kết hợp hệ thống thoát nước MIKE URBAN 49 Hình 14: Lưu lượng lớn tạo thành lưu vực sau hiệu chỉnh 50 Hình 15: Các đoạn cống có mực nước cao bất thường trước hiệu chỉnh 51 Hình 16: Các đoạn cống hiệu chỉnh tiết diện ngang 51 Hình 17: Kết mực nước cao hầm ga đường Mai Thị Lựu trận mưa ngày 26.9.2016 52 Hình 18: Trắc dọc mực nước cao tuyến cống đường Mai Thị Lựu trận mưa ngày 26.9.2016 52 Hình 19: Kết mực nước cao hầm ga đường Nguyễn Thị Minh Khai trận mưa ngày 26.9.2016 53 Hình 20: Trắc dọc mực nước cao tuyến cống đường Nguyễn Thị Minh Khai trận mưa ngày 26.9.2016 .53 Hình 21: Kết mực nước cao hầm ga đường Mai Thị Lựu trận mưa ngày 15.9.2015 55 Hình 22: Trắc dọc mực nước cao tuyến cống đường Mai Thị Lựu trận mưa ngày 15.9.2015 55 Hình 23: Kết mực nước cao hầm ga đường Nguyễn Cư Trinh trận mưa ngày 15.9.2015 56 Hình 24: Trắc dọc mực nước cao tuyến cống đường Nguyễn Cư Trinh trận mưa ngày 15.9.2015 56 Hình 25: Kết lưu lượng lớn tiểu lưu vực quận thành phố Hồ Chí Minh với mưa thiết kế năm 58 Hình 26: Kết mực nước cao tuyến cống thoát nước quận - thành phố Hồ Chí Minh với mưa thiết kế năm .58 Hình 27: Kết cao hố ga thu nước quận - thành phố Hồ Chí Minh với mưa thiết kế năm 59 viii