ứng dụng tổ hợp phương pháp gis và mô hình hóa đánh giá nguy cơ lũ quét lưu vực sông kôn - hà thanh tỉnh bình định và đề xuất các giải pháp phòng tránh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ HỒ ĐẮC MẠNH ỨNG DỤNG TỔ HỢP PHƯƠNG PHÁP GIS VÀ MƠ HÌNH HĨA ĐÁNH GIÁ NGUY CƠ LŨ QT LƯU VỰC SƠNG KƠN - HÀ THANH TỈNH BÌNH ĐỊNH VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP PHỊNG TRÁNH CHUYÊN NGÀNH: ĐỊA CHẤT HỌC Mà SỐ: 60.44.02.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KHOA HỌC TRÁI ĐẤT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS. TRẦN HỮU TUN Huế, 2014 LỜI CẢM ƠN! Trong suốt quá trình thực hiện và viết luận văn , học viên đã nhận được sự quan tâm , dẫn dắt tận tình của giáo viên hướng dẫn TS. Trần Hữu Tuyên và sự giúp đỡ của quý thầy cô giáo Khoa Địa lý – Địa chất thuộc Trường Đại học khoa học Huế trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu tại Trường. Nhân dịp này học viên xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành và tri ân nhất đến quý thầy cô giáo. Để hoàn thành cuốn luận văn này học viên không thể không kể đến sự giúp đỡ và tạo điều kiện của các Ban ngành và chính quyền địa phương các huyện thuộc khu vực đề tài của tỉnh Bình Định; đặc biệt là Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Bình Định, phòng Đào tạo Sau đại học, trường Đại học Khoa học Huế đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để học viên hoàn thành luận văn đúng thời hạn. Một lần nữa xin chân thành cảm ơn!. Thừa Thiên Huế, tháng 9 năm 2014 Tác giả Hồ Đắc Mạnh LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu độc lập của cá nhân tôi dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Trần Hữu Tuyên. Số liệu và kết quả sử dụng trong luận văn là do chính tác giả tham gia đi khảo sát thực địa, thu thập các tài liệu có liên quan về vùng nghiên cứu, tham khảo tài liệu có trích dẫn và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác./. Thừa Thiên Huế, ngày 15 tháng 9 năm 2014 Chữ ký của tác Hồ Đắc Mạnh DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT CSHT Cơ sở hạ tầng KHCN Khoa học công nghệ KTXH Kinh tế xã hội KTTV Khí tượng thủy văn PCLB Phòng chống lụt bão TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam MỤC LỤC M ÂÙỞ Đ 1 1. Tính c p thi t t iấ ế đề à 1 1.1. Ly do chon t í ̣ đề à 1 1.2. Ý ngh a khoa h c v th c ti n:ĩ ọ à ự ễ 2 2. Tính m i c a t i:ớ ủ đề à 2 3. Muc ích nghiên c ụ́ đ ư 2 4. ôi t ng nghiên c u v ph m vi nghiên c u ́Đ ượ ứ à ạ ứ 2 5. Nôi dung nghiên c ụ́ ư 3 6. Ph ng pháp nghiên c uươ ứ 3 7. C u trúc c a lu n v nấ ủ ậ ă 3 Ch ng 1ươ 4 T NG QUAN V KHU V C VÀ CÁC V N NGHIÊN C UỔ Ề Ự Ấ ĐỀ Ứ 4 1.1. i u ki n a lý t nhiên v kinh t xã h i:Đ ề ệ đị ự à ế ộ 4 1.1.1. i u ki n a lý – t nhiênĐ ề ệ đị ự 4 1.1.1.1. V trí a lýị đị 4 1.1.1.2. a hìnhĐị 4 1.1.2. C u trúc a ch tấ đị ấ 6 1.1.2.1. a t ngĐị ầ 6 1.1.2.2. Magma 9 1.1.2.3. Ki n t oế ạ 10 1.1.3. Khí h u – Th y v nậ ủ ă 10 1.1.3.1. Nhi t không khíệ độ 10 1.1.3.2. m không khíĐộ ẩ 10 1.1.3.3. Ch m aế độ ư 11 1.1.3.4. c i m th y v nĐặ đ ể ủ ă 12 1.2. c i m kinh t - xã h iĐặ đ ể ế ộ 16 1.3. C s h t ng v phát tri n kinh tơ ở ạ ầ à ể ế 16 1.4. T ng quan v l quét ổ ề ũ 17 1.4.1. Khái ni m v l quétệ ề ũ 17 1.4.2. Các d ng c a l quétạ ủ ũ 18 1.5. T ng quan v các công trình nghiên c u v l quét v ph ng pháp ổ ề ứ ề ũ à ươ xây d ng b n phân vùng nguy c l quét.ự ả đồ ơ ũ 22 1.5.1. T ng quan v các công trình nghiên c uổ ề ứ 22 1.5.2. Các ph ng pháp xây d ng b n phân vùng nguy c l quétươ ự ả đồ ơ ũ 24 Ch ng 2ươ 31 HI N TR NG VÀ NGUYÊN NHÂN L QUÉT L U V CỆ Ạ Ũ Ư Ự 31 SÔNG KÔN – HÀ THANH 31 2.1. V các ph ng pháp th nh l p b n hi n tr ng l quétề ươ à ậ ả đồ ệ ạ ũ 31 2.1.1. Ph ng pháp thu th p t i li u v i u tra xã h i h c: ươ ậ à ệ à đ ề ộ ọ 32 2.1.2. Ph ng pháp phân tích nh vi n thámươ ả ễ 32 2.1.3. Ph ng pháp kh o sát th c aươ ả ự đị 33 2.2. Hi n tr ng l quét l u v c sông Kôn – H Thanhệ ạ ũ ư ự à 34 2.2.1. Hi n tr ng l quét sông H Thanh n m 2009.ệ ạ ũ à ă 34 2.2.1.1. T i huy n Tây S nạ ệ ơ 36 2.2.1.2. T i huy n V nh Th nhạ ệ ĩ ạ 37 2.2.2. Hi n tr ng l quét sau tr n l tháng 11/2013.ệ ạ ũ ậ ũ 38 2.3. Nguyên nhân x y ra l quét l u v c sông Kôn – H Thanh.ả ũ ư ự à 38 2.3.1. i u ki n a hình- a m oĐ ề ệ đị đị ạ 39 2.3.2. C u trúc a ch t v ho t ng ki n t o.ấ đị ấ à ạ độ ế ạ 39 2.3.3. M aư 40 2.3.4. L p ph th c v tớ ũ ự ậ 40 2.3.5. Ho t ng kinh t - công trình con ng iạ độ ế ườ 40 Ch ng 3ươ 42 XÂY D NG B N PHÂN V NG NGUY C L QUÉTỰ Ả ĐỒ Ù Ơ Ũ 42 3.1. Xây d ng b n phân vùng nguy c l quét s n th ng l u các l u ự ả đồ ơ ũ ườ ượ ư ư v c sông Kôn – H Thanhự à 42 3.1.1. Ph ng pháp s d ng:ươ ử ụ 42 3.1.2. Xây d ng các b n th nh ph n, các y u t nh h ngự ả đồ à ầ ế ố ả ưở 45 3.1.2.1. B n l ng m a ng y l n nh tả đồ ượ ư à ớ ấ 45 3.1.2.2. B n kh n ng sinh l các ti u l u v cả đồ ả ă ũ ể ư ự 46 3.1.2.3. B n phân c p n nh s nả đồ ấ độ ổ đị ườ 49 3.1.2.4.B n phân c p kh n ng tiêu thoát n c c a l u v c ả đồ ấ ả ă ướ ủ ư ự 50 3.1.2.5. B n phân vùng nguy c l quét theo m c bão hòa n c ả đồ ơ ũ ứ độ ướ t áđấ đ 50 3.1.2.6. B n phân vùng nguy c l quét theo d c lòng su i.ả đồ ơ ũ độ ố ố 51 3.1.3. K t qu xây d ng b n phân vùng nguy c l quét th ng l u ế ả ự ả đồ ơ ũ ượ ư các l u v c sông Kôn – H Thanh. ư ự à 53 3.2. Xây d ng b n phân vùng nguy c l quét h l u sông Kôn – H ự ả đồ ơ ũ ạ ư à Thanh 53 3.2.1. N i dung c a ph ng pháp xây d ng b n nguy c l ng l ộ ủ ươ ự ả đồ ơ ũ ố ũ quét 53 3.2.1.1. Phân chia l u v c tính toánư ự 54 3.2.1.2. Tính toán, xác nh l u l ng t i các ti u l u v c theo mô đị ư ượ ạ ể ư ự hình m a-dòng ch y HEC-HMSư ả 55 3.2.1.3. ng d ng mô hình MIKE FLOOD mô ph ng dòng ch y trên Ứ ụ ỏ ả các l u v c sông Kôn – H Thanh t nh Bình như ự à ỉ Đị 57 Ch ng 4ươ 66 ÁNH GIÁ R I RO VÀ XU T CÁC GI I PHÁP Đ ĐỘ Ủ ĐỀ Ấ Ả 66 PHÒNG TRÁNH L QUÉTŨ 66 4.1. ánh giá r i ro Đ độ ủ 66 4.1.1. ánh giá r i ro v con ng i trong vùng nguy c l quét.Đ ủ ề ườ ơ ũ 66 4.1.1.1. r i ro v l quét th ng l u l u v c sông Kôn – H Độ ủ ề ũ ở ượ ư ư ự à Thanh 66 4.1.1.2. r i ro v l quét h l u l u v c sông Kôn – H ThanhĐộ ủ ề ũ ở ạ ư ư ự à 68 4.1.2. ánh giá r i ro v c s h t ng trong vùng nguy c l ng, l Đ ủ ề ơ ở ạ ầ ơ ũ ố ũ quét 70 4.1.2.1. Các công trình CSHT 72 4.1.2.2. Các công trình giao thông: c u, ngầ đườ 72 4.2. Các gi i pháp phòng tránh l quét:ả ũ 74 4.2.1.1.Xây d ng các tr m c nh báo nguy c l quét, l ngự ạ ả ơ ũ ũ ố 75 4.2.1.2. Xây d ng các tháp c nh báo l quét, l ngự ả ũ ũ ố 75 4.2.2. Xây d ng ch ng trình c nh báo nguy c l quét, l ngự ươ ả ơ ũ ũ ố 75 4.2.3. Di d i dân c ra kh i vùng nguy hi m khi có nguy c l quét, l ờ ư ỏ ể ơ ũ ũ ng x y raố ả 76 4.2.4. N o vét, khai thông các ng thoát l ạ đườ ũ 76 4.2.5. Nâng c p, l m m i ng giao thông ph c v c u h , c u n n.ấ à ớ đườ ụ ụ ứ ộ ứ ạ 77 4.2.6. Các gi i pháp nh h ng quy ho ch, s d ng lãnh thả đị ướ ạ ử ụ ổ 77 4.2.7. Tr ng v b o v r ng, ph xanh t tr ng i núi tr c, c bi t ồ à ả ệ ừ ủ đấ ố đồ ọ đặ ệ l r ng c d ng v phòng h u ngu nà ừ đặ ụ à ộ đầ ồ 77 4.2.8 Th c hi n công tác thông tin tuyên truy n v l quét:ự ệ ề ề ũ 77 K T LU N VÀ KI N NGHẾ Ậ Ế Ị 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang 1.1 Một số đặc trưng mưa năm trên các trạm KTTV 10 1.2 Bảng lượng mưa ngày lớn nhất tháng và năm 11 1.3 Bảng tần suất lượng mưa ngày lớn nhất năm 11 1.4 Bảng mực nước cao nhất các trạm KTTV trên lưu vực sông Kôn – Hà Thanh 14 1.5 Bảng tần suất lưu lượng đỉnh lũ, modun đỉnh lũ 15 1.6 Một số giá trị tỷ lệ khi so sánh hai đối tượng 27 1.7 Chỉ số nhất quán nhẫu nhiên 28 1.8 Thống kê hiện trạng lũ quét huyện Vân canh 35 2.1 Thống kê hiện trạng lũ quét huyện Tây Sơn 36 2.2 Thống kê hiện trạng lũ quét huyện Vĩnh Thạnh 36 2.3 Giá trị tầm quan trọng các yếu tố ảnh hưởng đến lũ quét 42 3.1 Bảng so sánh cặp đôi về hơn thua tầm quan trọng 43 3.2 Ma trận so sánh cặp đội giữa các yếu tố ảnh hưởng thành phần 43 3.3 Ma trận xác định trọng số Wi 44 3.4 Bảng tần suất lượng mưa ngày lớn nhất năm (mm) 45 3.5 Phân vùng lượng mưa ngày lớn nhất (X) theo nguy cơ lũ quét 45 3.6 Phân vùng nguy cơ lũ quét theo độ ổn định sườn 48 3.7 Phân cấp nguy cơ lũ quét theo hệ số tiêu thoát nước 49 3.8 Phân vùng nguy cơ lũ quét theo mức độ bão hòa nước đất đá 50 3.9 Phân cấp nguy cơ lũ quét theo độ dốc sông suối 51 3.10 Chiều dài sông mô phỏng 58 3.11 Số lượng mặt cắt trên hệ thống sông Kôn – Hà Thanh 59 3.12 Thống kê mức độ rủi ro các khu vực dân cư nằm trong vùng lũ quét 66 4.1 Thống kê các khu dân cư có độ rủi ro rất cao về lũ quét 67 4.2 Thống kê các khu dân cư có độ rủi ro rất cao về lũ quét ở thượng lưu 68 4.3 Thống kê các khu dân cư có độ rủi ro khác nhau về lũ quét 71 4.4 Thống kê các khu dân cư có độ rủi ro rất cao , cao về 72 lũ quét 4.5 Thống kê các công trình CSHT nằm trong vùng nguy cơ lũ quét 73 4.6 Thống kê các cầu giao thông có mức độ rủi ro khác nhau 4.7 Thống kê các tuyến đường có mức độ rủi ro khác nhau DANH MỤC HÌNH Số hiệu hình Tên hình Trang 1.1 Bản đồ địa hình lưu vực sông Kôn – Hà Thanh 5 1.2 Bản đồ địa chất lưu vực sông Kôn – Hà Thanh 7 1.3 Bản đồ hệ thống sông suối lưu vực sông K ôn – Hà Thanh 13 2.1 Qui trình xây dựng bản đồ hiện trạng lũ quét 31 2.2 Ảnh tư liệu ảnh viễn thám đã sử dụng 32 2.3 Bản đồ hiện trạng lũ quét lưu vực sông Kôn – Hà Thanh 34 2.4 Các nhân tố hình thành lũ quét 38 3.1 Bản đồ phân cấp lượng mưa ngày lớn nhất theo tần suất P=1% 45 3.2 Tình tự xây dựng bản đồ khả năng sinh lũ 46 3.3 Bản đồ phân chia các tiểu lưu vực sông Kôn – Hà Thanh 47 3.4 Bản đồ phân cấp độ ổn định sườn lưu vực sông Kôn – Hà Thanh 48 3.5 Bản đồ phân cấp nguy cơ lũ quét theo hệ số tiêu thoát nước. 49 3.6 Bản đồ phân cấp mức độ bão hòa nước đất đá 50 3.7 Bản đồ phân cấp độ dốc sông suối 51 3.8 Bản đồ phân chia các tiểu lưu vực sông Kôn – Hà Thanh 54 3.9 Đường quá trình lưu lượng tại các tiểu lưu vực trong trận lũ 56 3.10 Mạng lưới sông tính toán trong bài toán mô phỏng trên sông K ôn – Hà Thanh 58 3.11 Mạng lưới mô phỏng trên sông Kôn – Hà Thanh trong MIKE11 58 3.12 Vị trí các mặt cắt trong hệ thống sông Kôn – Hà Thanh 59 3.13 Vị trí gán biên trong mô hình MIKE11 trên sông K ôn – Hà Thanh 60 3.14 Lưới tính các lưu vực sông 61 3.15 Vận tốc dòng chảy tại sông Kôn – Hà Thanh 62 3.16 Bản đồ phân vùng nguy cơ lũ quét Lưu vực sông Kôn – Hà Thanh 64 4.1 Bản đồ về mức độ rủi ro về khu dân cư lưu vực sông K ôn – Hà Thanh 66 4.2 Bản đồ mức độ rủi ro về CSHT lưu vực sông Kôn – Hà Thanh 70 [...]... đã chọn đề tài “ Ứng dụng tổ hợp phương pháp GIS và mô hình hóa đánh giá nguy cơ lũ quét lưu vực sông Kôn – Hà Thanh tỉnh Bình Định và đề xuất các giải pháp phòng tránh 2 1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn: a/ Ý nghĩa khoa học: Phương pháp GIS và mô hình hóa là phương pháp hiện đại lần đầu tiên được sử dụng trong nghiên cứu lũ quét ở Việt Nam, góp phần định lượng hóa việc đánh giá nguy cơ lũ quét b/... phân vùng nguy cơ lũ quét tại lưu vực sông Kôn - Hà Thanh trên cơ sở sử dụng tổ hợp phương pháp GIS và mô hình toán và đề xuất các giải pháp phòng tránh 4 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu của luận văn hiện tượng lũ quét ở lưu vực sông Kôn - Hà Thanh thuộc tỉnh Bình Định, tập trung loại hình lũ quét chính: lũ quét sườn dốc và lũ quét dòng phía hạ lưu sông 3 - Phạm vi... đánh giá nguy cơ lũ quét bằng các phương pháp hiện đại như phương pháp GIS, mô hình hóa nhằm chỉ ra các vùng, khu vực có nguy cơ cao, rất cao về lũ quét, tạo cơ sở khoa học cho công tác quy hoạch, bố trí các khu dân cư hợp lý ở lưu vực sông Kôn - Hà Thanh tỉnh Bình Định Đề tài luận văn cung cấp luận cứ khoa học trong công tác phòng chống thiên tai, quy hoạch sử dụng hợp lý môi trường địa chất cho các. .. lập bản đồ phân vùng nguy cơ lũ quét 7 Cấu trúc của luận văn Chương 1: Tổng quan về khu vực nghiên cứu và các vấn đề nghiên cứu Chương 2: Hiện trạng và nguy n nhân lũ quét lưu vực sông Kôn – Hà Thanh Chương 3: Xây dựng bản đồ phân vùng nguy cơ lũ quét Chương 4: Đánh giá độ rủi ro và đề xuất các giải pháp phòng tránh Kết luận và kiến nghị 4 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC VÀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Điều... của các trận lũ và lũ quét trước đây - Xây dựng các bản đồ thành phần các yếu tố gây ra lũ quét và bản đồ phân vùng nguy cơ lũ quét khu vực thượng lưu bằng phương pháp GIS - Xây dựng mô hình dòng chảy MIKE trong mô phỏng dòng chảy lưu vực Xây dựng bản đồ nguy cơ lũ quét trên cơ sở vận tốc dòng chảy lớn nhất trong trận mưa ngày lớn nhất có tần suất 1% - Xây dựng bản đồ phân vùng nguy cơ lũ quét trên cơ. .. thường sử dụng phương pháp phân tích các nhân tố ảnh hưởng trên nền GIS Mặc dù đã có thành công nhất định trong việc ứng dụng phương pháp này, nhưng nó vẫn mang tính định tính và chủ quan của người thực hiện Để góp một phần định lượng hóa nguy cơ lũ quét, chúng tôi lựa chọn tổ hợp phương pháp GIS và mô hình hóa trong xây dựng bản đồ phân vùng nguy cơ lũ quét đối với lưu vực sông Kôn – Hà Thanh Vì những... địa hình, khí hậu – thủy văn và thường áp dụng cho các lưu vực sông suối nhỏ Trong đề tài luận văn, phương pháp mô hình toán được sử dụng trong xây dựng bản đồ nguy cơ lũ quét, lũ ống vùng hạ lưu của lưu vực sông Kôn – Hà Thanh Sau đây, trình bày cụ thể hơn hai phương pháp được sử dụng trong luận văn a/ Phương pháp phân tích các nhân tố gây lũ quét (mô hình chuyên gia) 26 Hiện nay có nhiều phương pháp, ... đồ phân vùng nguy cơ lũ quét trên cơ sở tổ hợp GIS và mô hình hóa - Đề xuất các giải pháp phòng tránh 6 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp điều tra thu thập, xử lý số liệu khí tượng thuỷ văn, số liệu địa hình, bình đồ khu vực, tổ chức đi khảo sát thực địa - Phương pháp bản đồ và hệ thống thông tin địa lý (GIS) - Sử dụng các mô hình toán thủy văn, thủy lực và các công nghệ xử lý số liệu, để hỗ trợ... chất cho các cơ quan ban ngành của tỉnh Bình Định 2 Tính mới của đề tài: Lũ quét là hiện tượng thiên tai xảy ra phức tạp, vấn đề dự báo, cảnh báo nguy cơ lũ quét vẫn là thách thức đối với các nhà khoa học Các nghiên cứu trước đây mới chỉ dừng lại ở mức độ định tính Việc ứng dụng tổ hợp phương pháp GIS và mô hình hóa sẽ góp phần định lượng hóa trong nghiên cứu lũ quét trên các lưu vực sông 3 Mục đích... pháp phòng tránh lũ quét - Trợ giúp phân vùng quản lý sử dụng đất trong khu vực có nguy cơ lũ quét - Là công cụ giúp đề xuất biện pháp phòng lũ quét trong xây dựng cơ bản - Là tài liệu cơ bản để thiết kế các công trình khống chế lũ quét và ngập úng - Cung cấp các thông tin cảnh báo để người dân trong vùng lũ quét có biện pháp chủ động phòng tránh kịp thời Hiện nay có rất nhiều các phương pháp xây dựng . dụng tổ hợp phương pháp GIS và mô hình hóa đánh giá nguy cơ lũ quét lưu vực sông Kôn – Hà Thanh tỉnh Bình Định và đề xuất các giải pháp phòng tránh . 1 1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn: a/. phân vùng nguy cơ lũ quét tại lưu vực sông Kôn - Hà Thanh trên cơ sở sử dụng tổ hợp phương pháp GIS và mô hình toán và đề xuất các giải pháp phòng tránh. 4. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi. nhất có tần suất 1% - Xây dựng bản đồ phân vùng nguy cơ lũ quét trên cơ sở tổ hợp GIS và mô hình hóa. - Đề xuất các giải pháp phòng tránh. 6. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp điều tra thu