Đang tải... (xem toàn văn)
CHƯƠNG I . TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1. Đặc điểm tự nhiên 1.1. Vị trí địa lý Hình ảnh: Lưu vực sông luỹ Sông Lũy bắt nguồn từ vùng núi cao nguyên Di Linh –Lâm Đồng đổ vào địa phận Bình Thuận trải dài gần như hết huyện Bắc Bình trước khi đổ ra cửa biển Phan Rí. Sông có diện tích lưu vực 1.910km2, dài khoảng 98km và riêng Bình Thuận đã chiếm 80% chiều dài nên đây là con sông lớn thứ 2 ở tỉnh. Là con sông đổ ra biển Đông Sông chạy song song với quốc lộ 1A, tiếp nhận nước của tất cả các nhánh sông suối nhỏ cũng như tạo thành những đoạn sông ngắn và dốc nên khi trời mưa thường có lũ và lũ lên nhanh . Vị trí địa lý của lưu vực sông là Kinh độ : 108độ 20’ Vĩ độ :11độ 12’ Phía đông giáp với lưu vực sông Lòng Sông Phía Tây giáp với lưu vực sông cái Phan Thiết Phía Nam giáp biển Đông Phía Bắc giáp với lưu vực sông Đa Nhim ( thượng nguồn sông đồng Nai ) 1.2 Đặc điểm địa hình 80% chiều dài của sông Luỹ nằm ở Bình Thuận chủ yếu là đồi núi thấp, đồng bằng ven biển nhỏ hẹp, địa hình hẹp ngang kéo theo hướng đông bắc tây nam, phân hoá thành 4 dạng địa hình chính gồm đất cát và cồn cát ven biển chiếm 18,22%, đồng bằng phù sa chiếm 9,43%, vùng đồi gò chiếm 31,65% và vùng núi thấp chiếm 40,7% diện tích đất tự nhiên Nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa cận xích đạo, nhiều nắng, nhiều gió, không có mùa đông và khô hạn nhất cả nước. Khí hậu nơi đây phân hóa thành 2 mùa rõ rệt là mùa mưa và mùa khô. Mùa mưa thường bắt đầu từ tháng 5 đến tháng 10, mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau. Hướng chảy của sông luỹ phụ thuộc vào dạng địa hình : phần thượng du theo hướng Bắc Nam , phần trung du theo hướng Tây Bắc – Đông Nam , phần hạ du theo hướng Tây Đông 1.3 Đặc điểm khí hậu Nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa cận xích đạo, nhiều nắng, nhiều gió và trong vùng mưa XVII chịu ảnh hưởng của gió mùa khô và có những đặc điểm của khí hậu nhiệt đới ẩm, mưa nhiều nên khí hậu nơi đây phân hóa thành 2 mùa rõ rệt là mùa mưa và mùa khô. 1.3.1.Mùa mưa Mùa mưa thường bắt đầu từ tháng 5 đến tháng 10 Nhiệt độ trung bình khoảng 23 ÷ 26oC Lưu lượng nước trung bình vào mùa mưa là 38.9 m3s 1.3.2. Mùa khô Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau Nhiệt độ trung bình khoảng 32 ÷ 34oC Lưu lượng nước trung bình vào mùa khô là 1.5 m3s
BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI KHOA KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN ĐỂ CƯƠNG NGHIÊN CỨU TÊN ÐỀ TÀI Nghiên cứu, xây dựng phương án cảnh báo lũ cho sông Luỹ từ hình thể thời tiết điển hình gây mưa lớn Sinh viên thực hiện: Phạm Thị Thu Hiền Lớp: ĐH1T Giảng viên hướng dẫn: TS Huỳnh Phú HÀ NỘI – 10/2014 I Đặt vấn đề Sông Lũy bắt nguồn từ vùng núi cao nguyên Di Linh –Lâm Đồng đổ vào địa phận Bình Thuận trải dài gần hết huyện Bắc Bình trước đổ cửa biển Phan Rí Sông có diện tích lưu vực 1.910km2, dài khoảng 98km riêng Bình Thuận chiếm 80% chiều dài Sông chạy song song với quốc lộ 1A, tiếp nhận nước tất nhánh sông suối nhỏ tạo thành đoạn sông ngắn dốc nên trời mưa thường có lũ lũ lên nhanh.Mùa mưa thường tháng đến tháng 10 gây thiệt hại nghiêm trọng cho người tài sản Vì đòi hỏi phải nghiên cứu xác định hình thời tiết – nhân tố gây mưa lũ Khái quát mối quan hệ thời tiết – mưa lũ ,phân tích mưa để dự báo xây dựng phương án cảnh báo lũ cho sông luỹ từ hình thể thời tiết gây mưa lớn nhằm đáp ứng việc phòng chống lũ , dự báo xác mực nước để tránh thiên tai , giảm bớt thiệt hại lũ gây Vì em chọn đề tài Nghiên cứu xác định mẫu phân bố mưa , xây dựng phương án cảnh báo lũ cho sông Luỹ từ hình thể thời tiết điển hình gây mưa lớn CHƯƠNG I TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU Đặc điểm tự nhiên 1.1 Vị trí địa lý 1.2 Hình ảnh: Lưu vực sông luỹ Sông Lũy bắt nguồn từ vùng núi cao nguyên Di Linh –Lâm Đồng đổ vào địa phận Bình Thuận trải dài gần hết huyện Bắc Bình trước đổ cửa biển Phan Rí Sông có diện tích lưu vực 1.910km2, dài khoảng 98km riêng Bình Thuận chiếm 80% chiều dài nên sông lớn thứ tỉnh Là sông đổ biển Đông Sông chạy song song với quốc lộ 1A, tiếp nhận nước tất nhánh sông suối nhỏ tạo thành đoạn sông ngắn dốc nên trời mưa thường có lũ lũ lên nhanh Vị trí địa lý lưu vực sông Kinh độ : 108độ 20’ Vĩ độ :11độ 12’ Phía đông giáp với lưu vực sông Lòng Sông Phía Tây giáp với lưu vực sông Phan Thiết Phía Nam giáp biển Đông Phía Bắc giáp với lưu vực sông Đa Nhim ( thượng nguồn sông đồng Nai ) Đặc điểm địa hình 80% chiều dài sông Luỹ nằm Bình Thuận chủ yếu đồi núi thấp, đồng ven biển nhỏ hẹp, địa hình hẹp ngang kéo theo hướng đông bắc - tây nam, phân hoá thành dạng địa hình gồm đất cát cồn cát ven biển chiếm 18,22%, đồng phù sa chiếm 9,43%, vùng đồi gò chiếm 31,65% vùng núi thấp chiếm 40,7% diện tích đất tự nhiên Nằm vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa cận xích đạo, nhiều nắng, nhiều gió, mùa đông khô hạn nước Khí hậu nơi phân hóa thành mùa rõ rệt mùa mưa mùa khô Mùa mưa thường tháng đến tháng 10, mùa khô từ tháng 11 đến tháng năm sau Hướng chảy sông luỹ phụ thuộc vào dạng địa hình : phần thượng du theo hướng Bắc Nam , phần trung du theo hướng Tây Bắc – Đông Nam , phần hạ du theo hướng Tây Đông 1.3 Đặc điểm khí hậu Nằm vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa cận xích đạo, nhiều nắng, nhiều gió vùng mưa XVII chịu ảnh hưởng gió mùa khô có đặc điểm khí hậu nhiệt đới ẩm, mưa nhiều nên khí hậu nơi phân hóa thành mùa rõ rệt mùa mưa mùa khô 1.3.1.Mùa mưa Mùa mưa thường tháng đến tháng 10 Nhiệt độ trung bình khoảng 23 ÷ 26oC Lưu lượng nước trung bình vào mùa mưa 38.9 m3/s 1.3.2 Mùa khô Mùa khô từ tháng 11 đến tháng năm sau Nhiệt độ trung bình khoảng 32 ÷ 34oC Lưu lượng nước trung bình vào mùa khô 1.5 m3/s 1.4 Mưa Lượng mưa trung bình tháng trạm Sông Luỹ Tháng Trạm sông 0.0 17.5 18 0.1 10 11 12 116 163 12 14 16 198 58 3.7 Luỹ Mưa lớn tháng đến tháng 10 1.5 Gió Tốc độ gió lớn không kể hướng tính từ trạm Phan Thiết P(%) V(m/s) 50.0 23.7 25 19.9 50 17.7 Bảng 1.2 Tốc độ gió Theo trạm Phan Thiết lưu vực sông luỹ chịu ảnh hưởng loại gió : Gió Tây : Thường thổi từ tháng đến tháng 10 hình thành từ vịnh Băng Gan , mang theo nhiều nước gây mưa nhiều Trong tháng nhiệt độ độ ẩm cao so với trung bình năm lượng bốc số nắng thấp Gió Đông : Thường thổi từ tháng 11đến tháng , có nguồn gốc từ bắc bán cầu có độ ẩm thấp gây tình trạng khô hạn.Trong tháng nhiệt độ thấp nhiệt độ trung bình năm , số nắng bốc lại cao so với trung bình năm 1.6 Nhiệt Độ Chế độ nhiệt lưu vực phản ảnh đặc thù chung miền núi có nét chung vùng Sự dao động nhiệt độ ngày đêm có khác biệt Bảng 1.3.Nhiệt độ trạm Phan Thiết Tháng 10 11 12 tb Ttb 25,1 25.3 26.6 28.4 28 27.8 27.2 27.1 26.9 27.1 26.4 25.1 Tmax 32.9 33.7 32.4 37.2 37.2 35.8 35 34.2 35.5 33.8 34.2 33.6 Tmin 18 17.3 18.3 22.6 22.9 21.8 31.6 23.2 22.4 21.6 19.2 18.2 1.7 Độ ẩm Khu vực có nhiệt độ tương đối cao 26.8 34.6 20.6 Bảng 1.4 Độ ẩm tạm Pham Thiết (%) Tháng 10 11 12 tb Htb 74.3 75 76 76 79 81 83.0 85 85 83 78 74 79 2 5 3 8 Hmax 93.0 94 66 94 97 97 98.0 98 98 97 98 98 96 0 0 0 0 0 Hmin 41.0 51 45 49 44 41 48.0 52 52 49 36 40 45 0 0 0 0 0 Sự thay đổi độ ẩm năm phù hợp với chế độ mưa , tháng mùa mưa có độ ẩm cao , tháng mùa khô có độ ẩm thấp Độ ẩm bình quân trạm Phan Thiết 79.3% 1.8 Bức xạ mặt trời Bảng 1.5 Số nắng trung bình ngày trạm Phan Thiết (giờ/ngày ) tháng 10 11 12 tb Số 9.4 9.3 9.8 9.85 8.0 7.1 7.2 6.6 6.5 6.6 7.34 8.87 8.0 Giờ 6 Nắng Nằm vùng khô hạn bậc nước ta trung bình 8.08 (giờ/ngày) , số nắng bình quân 2910(giờ/năm) Về mùa khô số nắng cao trung bình 9.45(giờ/ngày) Đặc điểm địa chất chế độ thuỷ văn lưu vực sông luỹ 2.1 Hệ Thống sông ngòi Hệ thống sông ngòi thuỷ văn tỉnh Bình thuận gồm có lưu vực sông là: sông Lòng Sông, Sông Luỹ, sông Cái, sông Cà Ty, sông Phan, sông Dinh, sông La Ngà Tổng diện tích lưu vực sông 9.880 km2 với chiều dài 663 km 2.2 Tình hình phát triển kinh tế xã hội Kinh tế - Xã hội năm 2002 Tốc độ tăng trưởng GDP bình quân 12%/ năm Thu nhập bình quân đầu người đạt 253 USD, 63,25% mức bình quân nước Cơ cấu phát triển ngành kinh tế: + Nông - lâm - thuỷ sản: 42,4% + Công nghiệp - XDCB: 23% + Thương mại - dịch vụ: 34,6% 2.3 Đặc điểm địa chất , mẫu phân bố mưa Ðịa hình: Ðại phận đồi núi thấp, đồng ven biển nhỏ hẹp Ðịa hình hẹp chiều ngang, kéo dài theo hướng Ðông Bắc - Tây Nam, phân hoá thành dạng sau: Ðồi cát cồn cát ven biển chiếm 18,22% diện tích tự nhiên, phân bố dọc ven biển từ Tuy Phong đến Hàm Tân Ðồng phù sa chiếm 9,43% diện tích tự nhiên gồm: Ðồng phù sa ven biển, lưu vực sông Lòng Sông đến sông Dinh độ cao không 12 m đồng thung lũng sông La Ngà,độ cao từ 90-120 m Vùng đồi gò chiếm 31,66% diện tích, độ cao từ 30 ? 50m kéo dài theo hướng Ðông Bắc - Tây Nam từ phía Bắc huyện Bắc Bình đến Ðông Bắc huyện Ðức Linh 2.4 Tổng quan ngiên cứu lưu vực sông Luỹ Lưu vực sông luỹ vùng có khí hậu khắc ngiệt lượng mưa nhỏ (X=1017mm) mà lượng bốc lớn (1132mm) sông suối ngắn , độ dốc lưu vực lớn có dòng chảy vào mùa mưa Địa hình tỉnh chia làm vùng : vùng đồi núi , vùng đồng vùng ven biển vùng phân bố mưa khác Hình thời tiết gây mưa Mưa sinh lũ thường có liên quan đến phát triển nhiễu động hình thời tiết, qua thống kê trận mưa, lũ lớn khu vực xác định hình thời tiết chủ yếu sau đây: Gió mùa Tây Nam hoạt động mạnh gây mưa lớn Bão hoặc áp thấp nhiệt đới Bão hoặc ATNĐ kết hợp với không khí lạnh Không khí lạnh kết hợp với dải hội tụ nhiệt đới có trục từ vĩ độ 10 - 13N CHƯƠNG II XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN CHO LƯU VỰC SÔNG LUỸ 2.1 Lựa chọn mô hình Trên giới việc nghiên cứu , áp dụng mô hình thuỷ văn , thuỷ lực việc diễn toán lũ sông sử dụng phổ biến , nhiều mô hình xây dựng áp dụng dự báo lũ cho hệ thống sông , cho công tác quy hoạch phòng chống lũ Một số mô hình áp dụng có hiệu việc diễn toán dòng chảy hệ thống sông vùng ngập lụt nước ta mô hình Nam , mô hình Mike đạt kết tốt Từ hình thời tiết gây mưa lớn ta xây dựng phương án cảnh báo lũ cho sông Luỹ Việc xây dựng phương án dự báo lũ có vai trò quan trọng việc phòng chống giảm nhẹ thiên tai Xây dựng phương án dự báo, cảnh báo lũ xây dựng đồ cảnh báo ngập lụt ta 2.2 Giới thiệu mô hình 2.2.1 Mô hình Nam a) Khái quát mô hình Nam Được xây dựng năm 1982 khoa thuỷ văn viện kỹ thuật thuỷ động lực thuỷ lực thuộc đại học kỹ thuật Đan Mạch Mô hình Nam chuyển giao cho 100 tổ chức giới ứng dụng thành công Việt Nam cho kết khả quan Mô hình dựa nguyên tắc bể chứa theo chiều thẳng đứng hồ chứa tuyến tính Mô hình tính trình mưa - dòng chảy theo tính liên tục hàm lượng ẩm năm bể chứa riêng biệt tương tác lẫn b) Cấu trúc mô hình Nam Mô hình Nam mô trình mưa dòng chảy việc tính toán liên tục lượng nước bốn bể chứa có quan hệ với mà chúng diễn tả thành phần vật lý khác lưu vực Những bể chứa bao gồm : Bể chứa tuyết , bể chứa mặt , bể chứa tầng sát mặt (vùng rễ cây) cuối bể chứa ngầm Mô hình xây dựng nguyên tắc xếp số bể chứa theo chiều thẳng đứng bể chứa tuyến tính nằm ngang - Bể chứa tuyết tan Bể chứa tuyết tan kiểm soát điều kiện nhiệt độ Đối với điều kiện khí hậu nhiệt đới Việt Nam, không xét đến bể chứa - Bể chứa mặt Lượng ẩm trữ bề mặt thực vật, lượng nước điền trũng bề mặt lưu vực lượng nước tầng sát mặt đặc trưng lượng trữ ẩm bề mặt Giới hạn trữ nước tối đa bể chứa ký hiệu Umax Lượng nước U bể chứa mặt giảm dần bốc hơi, thất thoát theo phương nằm ngang (dòng chảy sát mặt) Khi lượng nước vượt ngưỡng Umax phần lượng nước vượt ngưỡng Pn chảy vào suối dạng chảy tràn bề mặt, phần lại thấm xuống bể ngầm Lượng nước bể chứa mặt bao gồm lượng nước mưa lớp phủ thực vật chặn lại, lượng nước đọng lại chỗ trũng lượng nước tầng sát mặt - Bể chứa tầng sát mặt (vùng rễ cây) Bể thuộc tầng rễ cây, lớp đất mà thực vật hút ẩm để thoát ẩm Giới hạn lượng ẩm tối đa bể chứa kí hiệu Lmax Lượng ẩm bể chứa sát mặt đặc trưng đại lượng L, phụ thuộc vào lượng tổn thất thoát thực vật Lượng ẩm ảnh hưởng đến lượng nước xuống bể chứa ngầm để bổ sung nước ngầm T số L/Lmax biểu thị trạng thái ẩm bể chứa Bốc thoát nƣớc thực vật đƣợc ký hiệu Ea, tỷ lệ với lượng bốc thoát bể chứa mặt (Ep) Bốc thoát nước thực vật để thỏa mãn nhu cầu bốc bể chứa mặt Nếu lượng ẩm U bể chứa mặt nhỏ bốc thoát thực đo bể chứa mặt bị bốc hết Lượng bốc thiếu bổ sung từ tầng Ea Ban đầu bốc lượng ẩm đất tầng thừa giai đoạn trước thiếu tiếp tục bốc lượng nước chứa đất tầng Do lượng bốc thoát Ea phụ thuộc vào lượng trữ ẩm có đất l - Bể chứa ngầm Lượng nước bổ sung cho dòng chảy ngầm phụ thuộc vào độ ẩm đất tầng rễ cây.Mưa hoặc tuyết tan trước tiên vào bể chứa mặt Lượng nước U bể chứa mặt liên tục tiêu hao bốc thoát thấm ngang để tạo thành dòng chảy sát mặt Khi lượng nước U vượt giới hạn Umax, phần lượng nước thừa tạo thành dòng chảy tràn để tiếp tục chảy sông, phần lại thấm xuống bể chứa tầng bể chứa tầng ngầm Lượng cấp nước ngầm chia thành bể chứa: bể chứa nước ngầm tầng bể chứa nước ngầm tầng Hoạt động hai bể chứa hồ chứa tuyến tính với số thời gian khác Nước hai bể chứa tạo thành dòng chảy ngầm Dòng chảy tràn dòng chảy sát mặt diễn toán qua hồ chứa tuyến tính thứ Sau đó, tất thành phần dòng chảy cộng lại diễn toán qua hồ chứa tuyến tình thứ hai Cuối dòng chảy tổng cộng cửa c) Các thông số mô hình - Umax: Là lượng nước tối đa bể chứa mặt (mm) - Lmax: Lượng ẩm lớn bể chứa tầng rễ (mm) - CQOF: Là hệ số dòng chảy mặt, không thứ nguyên, phản ánh điều kiện thấm - TOF: Là ngưỡng dòng chảy tràn - TIF: Là ngưỡng dòng chảy sát mặt - TG: Là giá trị ngưỡng tầng rễ - CKIF: Là hệ số thời gian dòng chảy sát mặt, phần U tạo thành dòng chảy sát mặt đơn vị thời gian - CK12: Là số thời gian chảy truyền dòng chảy mặt - CKBF: Là số thời gian chảy truyền dòng chảy ngầm Các thông số xác định thông qua hiệu chỉnh mô hình Những giá trị thường gặp thông số chính: - Umax Lmax CQOF CKIF TOF TIF TG CK12 CKBF : (5 – 35 mm) : (50 – 350 mm) : (0.01 – 0.99 mm) : (50 – 1000 giờ) : (0.0 – 0.9) : (0.0 – 0.9) : (0.0 – 0.9) : (3 – 72 giờ) : (500 – 5000 giờ) 2.2.2 Mô hình Mike Do Viện Thủy lực Đan Mạch (DHI) xây dựng mô hình tính toán cân nước hệ thống sở xác định tối ưu lượng nước đến (mưa - dòng chảy) lượng nước yêu cầu ngành kinh tế việc quy hoạch tổng hợp quản lý tài nguyên nước lưu vực sông Có thể giải toán lĩnh vực tài nguyên nước Trong mô hình mike có mô hình mike 11 với ứng dụng mô hình : -Dự báo lũ vận hành hồ chứa - Mô công trình biện pháp phòng chống lũ -Vận hành hệ thống tưới tiêu bề mặt - Thiết kế hệ thống kênh mương tưới tiêu - Ngiên cứu tượng nước dâng bão truyền triều sông cửa sông 2.3 Thu thập phân tích số liệu 2.4 Thành lập mô hình [...]... 2.2.2 Mô hình Mike Do Viện Thủy lực Đan Mạch (DHI) xây dựng mô hình tính toán cân bằng nước hệ thống trên cơ sở xác định tối ưu nhất lượng nước đến (mưa - dòng chảy) và lượng nước yêu cầu của các ngành kinh tế đối với việc quy hoạch tổng hợp và quản lý tài nguyên nước lưu vực sông Có thể giải quyết các bài toán cơ bản trong lĩnh vực tài nguyên nước Trong mô hình mike có mô hình mike 11 với các ứng dụng... có mô hình mike 11 với các ứng dụng trong mô hình : -Dự báo lũ và vận hành hồ chứa - Mô phỏng các công trình và biện pháp phòng chống lũ -Vận hành các hệ thống tưới tiêu trên bề mặt - Thiết kế hệ thống kênh mương và tưới tiêu - Ngiên cứu hiện tượng nước dâng do bão và sự truyền triều trong sông và cửa sông 2.3 Thu thập và phân tích số liệu 2.4 Thành lập mô hình ... được diễn toán qua một hồ chứa tuyến tính thứ nhất Sau đó, tất cả các thành phần dòng chảy được cộng lại và diễn toán qua một hồ chứa tuyến tình thứ hai Cuối cùng sẽ được dòng chảy tổng cộng tại cửa ra c) Các thông số của mô hình - Umax: Là lượng nước tối đa trong bể chứa mặt (mm) - Lmax: Lượng ẩm lớn nhất trong bể chứa tầng rễ cây (mm) - CQOF: Là hệ số dòng chảy mặt, không thứ nguyên, phản ánh điều... giá trị ngưỡng tầng rễ cây - CKIF: Là hệ số thời gian dòng chảy sát mặt, nó chính là phần U tạo thành dòng chảy sát mặt trong một đơn vị thời gian - CK12: Là hằng số thời gian chảy truyền của dòng chảy mặt - CKBF: Là hằng số thời gian chảy truyền của dòng chảy ngầm Các thông số trên được xác định thông qua hiệu chỉnh mô hình Những giá trị thường gặp của các thông số chính: - Umax Lmax CQOF CKIF TOF...lượng nước thừa sẽ tạo thành dòng chảy tràn để tiếp tục chảy ra sông, phần còn lại sẽ thấm xuống các bể chứa tầng dưới và bể chứa tầng ngầm Lượng cấp nước ngầm được chia ra thành 2 bể chứa: bể chứa nước ngầm tầng trên và bể chứa nước ngầm tầng dưới Hoạt động của hai bể chứa này như các hồ chứa tuyến tính với các hằng số thời gian khác nhau Nước trong hai bể chứa này sẽ tạo thành dòng