Trang 1 TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA MƠI TRƢỜNG VÀ TÀI NGUYÊN TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP MÔ PHỎNG NGẬP LỤT VÙNG HẠ LƢU LƢU VỰC SÔNG ĐẮK BLA SỬ DỤNG MƠ HÌNH HEC-RAS VÀ
` TRƢỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA MÔI TRƢỜNG VÀ TÀI NGUYÊN TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP MÔ PHỎNG NGẬP LỤT VÙNG HẠ LƢU LƢU VỰC SƠNG ĐẮK BLA SỬ DỤNG MƠ HÌNH HEC-RAS VÀ CƠNG CỤ HEC-GEORAS Tiểu luận tơt nghiệp Họ tên sinh viên: DƢƠNG ĐẶNG MINH PHƢỚC Ngành: Hệ thống Thông tin Mơi trƣờng Niên khóa: 2010 – 2014 - 06/2014 – ` MÔ PHỎNG NGẬP LỤT VÙNG HẠ LƢU LƢU VỰC SƠNG ĐẮK BLA SỬ DỤNG MƠ HÌNH HEC-RAS VÀ CÔNG CỤ HEC-GEORAS Tác giả DƢƠNG ĐẶNG MINH PHƢỚC Giáo viên hƣớng dẫn Tiểu luận tôt nghiệp PGS TS Nguyễn Kim Lợi KS Nguyễn Duy Liêm Tháng năm 2014 i ` LỜI CÁM ƠN Trong suốt thời gian làm tiểu luận tốt nghiệp em nhận đƣợc giúp đỡ, bảo tận tình cán Trung tâm Nghiên cứu Biến đổi Khí hậu – Đại học Nơng Lâm TP Hồ Chí Mình q thầy cô Bộ môn Tài nguyên GIS - Trƣờng Đại học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh để em hồn thành tốt làm Qua đây, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến: - Thầy KS Nguyễn Duy Liêm, ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn góp ý cho em suốt trình làm tiểu luận Cảm ơn Thầy tận tình bảo, hỗ trợ động viên em suốt thời gian hoàn thành tiểu luận - PGS.TS Nguyễn Kim Lợi tất quý Thầy Cô Bộ môn Tài nguyên GIS hỗ trợ em nhiều để hoàn thành báo cáo Cám ơn quý thầy cô kiến thức bảo tận tình suốt bốn năm theo học trƣờng - Tiểu luận tơt nghiệp Ban Giám Hiệu tồn thể Thầy Cô Khoa Môi Trƣờng Tài Nguyên Trƣờng Đại học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức nhƣ kinh nghiệm quý báu cho chúng em suốt trình học tập nghiên cứu trƣờng Tp Hồ Chí Minh, Tháng 06/2014 Dƣơng Đặng Minh Phƣớc Trƣờng Đại học Nơng Lâm Tp Hồ Chí Minh Khoa Mơi trƣờng & Tài nguyên Bộ môn Thông tin Địa lý Ứng dụng i ` TĨM TẮT Đề tài nghiên cứu “Mơ ngập lụt vùng hạ lƣu lƣu vực sông Đắk Bla sử dụng mơ hình HEC-RAS cơng cụ HEC-GeoRAS” đƣợc thực khoảng thời gian từ 17/02/2014 đến 1/6/2014 Phƣơng pháp tiếp cận đề tài tích hợp cơng nghệ GIS với mơ hình tính tốn thủy lực HEC-RAS với hỗ trợ công cụ HEC-GeoRAS đƣợc tích hợp phần mềm ArcMap Theo đó, cơng nghệ GIS đƣợc áp dụng để biên tập sở liệu cho mơ hình HEC-RAS tính tốn, mơ hoạt động lũ theo độ sâu mặt nƣớc, diện ngập Sau q trình tính tốn mơ hình HEC-RAS, kết đƣợc chuyển ngƣợc lại GIS hỗ trợ công cụ HEC-GeoRAS GIS dùng số liệu để thành lập đồ mô ngập lụt Kết đạt đƣợc tiểu luận thành lập đƣợc đồ ngập lụt khu vực hạ lƣu Tiểu luận tôt nghiệp lƣu vực sông Đắk Bla tháng 10 năm 2009 với độ biến thiên lũ theo ngày thể đƣợc thông tin đặc trƣng lũ diện ngập, độ sâu mặt nƣớc, tốc độ dòng chảy Kết đạt đƣợc hỗ trợ hiệu cho cơng tác phịng chống lụt bão, quy hoạch để chống lại thiên tai khu vực Bên cạnh đó, chứng cách tiếp cận tích hợp cơng nghệ GIS mơ hình thủy lực nhƣ HEC-RAS phƣơng pháp đại, có hiệu cao, phù hợp với lƣu vực sông Đắk Bla tảng cho nhiều nghiên cứu tƣơng lai ii ` DANH MỤC VIẾT TẮT DEM Digital Elevation Model (Mơ hình độ cao số) GIS Geographic Information System (Hệ thống thông tin địa lí) HEC-RAS Hydrologic Engineering Centers River Analyis System (Mơ hình tính tốn thủy văn, thủy lực chiều hệ thống sông) Tiểu luận tôt nghiệp iii ` DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Vị trí lƣu vực sơng Đắk Bla mạng lƣới quan trắc khí tƣợng thủy văn Hình 2.2 Đồ thị trạm khí tƣợng Kon Tum từ năm 2005-2010 Hình 2.3 Diễn biến dịng chảy tháng trạm Kon Plong, Kon Tum (2000-2011) 10 Hình 2.4 Các thành phần GIS 14 Hình 3.1 Mạng lƣới lƣu vực sông Đắk Bla 22 Hình 3.2 Bản đồ sử dụng đất lƣu vực sông Đắk Bla 27 Hình 3.3 Sơ đồ phƣơng pháp nghiên cứu 29 Hình 3.4 Chọn chức mở rộng để sử dụng với HEC-GeoRAS 30 Hình 3.5 Thêm cơng cụ HEC-GeoRAS vào ArcMap 30 Hình 3.6 Biên tập liệu lớp Stream Centerline 32 Tiểu luận tôt nghiệp Hình 3.7 Bảng đặt tên cho đoạn sơng 33 Hình 3.8 Bảng thuộc tính lớp River 33 Hình 3.9 Lớp River Bank đƣợc hiển thị đồ DEM 34 Hình 3.10 Bảng thuộc tính lớp Bank Lines 34 Hình 3.11 Lớp Flow Path Centerlines đƣợc hiển thị ArcMap 35 Hình 3.12 Bảng thuộc tính lớp Flow Path Centerlines 36 Hình 3.13 Lớp Cross-Sectional Cut Lines Flow Path Centerlines 37 Hình 3.14 Bảng thuộc tính hồn chỉnh lớp Cross-Sectional Cut Lines 38 Hình 3.15 Tạo bảng tổng hợp liệu sử dụng đất để điền giá trị n value 39 Hình 3.16 Bảng tổng hợp loại hình sử dụng đất giá trị n value tƣơng ứng 39 Hình 3.17 Truy xuất liệu n value từ lớp Land Use bảng tổng hợp 40 Hình 3.18 Dữ liệu Manning truy xuất đến đƣờng cắt 40 Hình 3.19 Layer Setup cho liệu hình học : Tab Required Surface 41 iv ` Hình 3.20 Layer Setup cho liệu hình học : Tab Required Layers 41 Hình 3.21 Layer Setup cho liệu hình học : Tab Optional Layers 42 Hình 3.22 Layer Setup cho liệu hình học : Tab Optional Tables 42 Hình 3.23 Tên file địa điểm lƣu file GIS Export 43 Hình 3.24 Tạo đồ án HEC-RAS 44 Hình 3.25 Tab Intro cho ph p tùy chọn chuyển đổi đơn vị 45 Hình 3.26 Các tùy chọn nhập liệu sơng nhánh sông 45 Hình 3.27 Các tùy chọn nhập liệu mặt cắt thuộc tính liệu chúng 46 Hình 3.28 Mạng lƣới hình học tạo HEC-RAS từ liệu GIS 47 Hình 3.29 Nhập thơng số dịng chảy 48 Hình 3.30 Gán giá trị ban đầu dòng chảy 49 Hình 3.31 Cửa sổ Unsteady Flow Analysis HEC-RAS 50 Tiểu luận tơt nghiệp Hình 3.32 Cửa sổ xuất liệu RAS sang GIS 51 Hình 3.33 Chuyển đổi file SDF sang file XML 52 Hình 3.34 Thiết lập tùy chọn xử lý kết HEC-RAS HEC-GeoRAS 52 Hình 3.35 Chọn profile bề mặt nƣớc để tiến hành xây dựng liệu TIN 53 Hình 3.36 Chọn profile để tiến hành mơ ngập lụt 54 Hình 3.37 Mô ngập hạ lƣu lƣu vực sông Đắk Bla 55 Hình 4.1 Bản đồ ngập lụt hạ lƣu lƣu vực sông Đắk Bla ngày 19 tháng năm 2009 56 Hình 4.2 Bản đồ ngập lụt hạ lƣu lƣu vực sông Đắk Bla ngày 24 tháng năm 2009 57 Hình 4.3 Bản đồ ngập lụt hạ lƣu lƣu vực sông Đắk Bla ngày 29 tháng năm 2009 57 Hình 4.4 Bản đồ ngập lụt hạ lƣu lƣu vực sông Đắk Bla ngày 04 tháng 10 năm 2009 58 Hình 4.5 Thống kê diện tích ngập lụt theo độ sâu ngày 24, 29- 9- 2009 59 v ` DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Đặc trƣng hình thái lƣu vực sơng Đắk Bla Bảng 2.2 Mực nƣớc lớn thời gian xuất lũ lớn năm trạm Kon Tum, Kon Plong thuộc lƣu vực sông Đắk Bla 12 Bảng 3.1 Lƣu lƣợng dòng chảy biên dƣới hạ lƣu lƣu vực sông Đắk Bla giai đoạn tháng 10 năm 2009 (đơn vị m3/s) 23 Bảng 3.2 Lƣu lƣợng dòng biên hạ lƣu lƣu vực sông Đắk Bla giai đoạn tháng 10 năm 2009 (đơn vị m3/s) 24 Bảng 3.3 Độ cao mực nƣớc biên dƣới hạ lƣu lƣu vực sông Đắk Bla giai đoạn tháng 10 năm 2009 (đơn vị m) 25 Tiểu luận tôt nghiệp vi ` MỤC LỤC LỜI CÁM ƠN i TÓM TẮT ii DANH MỤC VIẾT TẮT iii DANH MỤC HÌNH iv DANH MỤC BẢNG vi MỤC LỤC vii CHƢƠNG MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 1.4 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài CHƢƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tiểu luận tôt nghiệp Tổng quan khu vực nghiên cứu 2.1.1 Vị trí địa lí 2.1.2 Địa hình 2.1.3 Khí hậu 2.1.4 Thủy văn 2.1.5 Kinh tế xã hội 2.1.6 Tình hình ngập lụt 2.2 Tổng quan GIS 12 2.2.1 Định nghĩa 12 2.2.2 Thành phần GIS 13 2.2.3 Chức GIS 14 2.3 Mô ngập lụt 15 2.3.1 Lũ lụt 15 vii ` 2.3.2 2.4 Bản đồ ngập lụt 16 Mô hình thủy lực HEC-RAS cơng cụ HEC-GeoRAS 16 2.4.1 Mơ hình thủy lực HEC-RAS 16 2.4.2 Công cụ HEC-GeoRAS 17 2.5 Tình hình nghiên cứu mơ ngập lụt ngồi nƣớc 18 2.5.1 Các nghiên cứu giới 18 2.5.2 Nghiên cứu Việt Nam 19 CHƢƠNG DỮ LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP 21 3.1 Thu thập liệu 21 3.1.1 Tài liệu mơ hình số độ cao (DEM) 21 3.1.2 Tài liệu thủy văn 22 3.1.3 Dữ liệu sử dụng đất 25 3.2.1 Tiểu luận tôt nghiệp Sơ đồ tiến trình thực 28 3.2.2 Biên tập liệu đầu vào cho HEC-RAS sử dụng HEC-GeoRAS 29 3.2.3 Tính tốn thủy lực HEC-RAS 43 3.2.4 Thành lập đồ ngập lụt HEC-GeoRAS 51 3.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 28 CHƢƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 56 4.1 Thành lập đồ ngập lụt 56 4.2 Đánh giá diễn biến ngập lụt 58 CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 60 5.1 Kết luận 60 5.2 Kiến nghị 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 viii