Nghiên cứu phương pháp mô hình thủy văn, thủy lực xây dựng bản đồ nguy cơ ngập lụt sông Vu Gia – Thu Bồn

MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1 1.Đặt vấn đề ................................................................................................................1 2.Mục đích nghiên cứu................................................................................................1 3.Phương pháp và nội dung nghiên cứu......................................................................1 CHƢƠNG I: ĐẶC ĐIỂM VỊ TRÍ ĐỊA LÝ VÀ XÃ HỘI CỦA LƢU VỰC SÔNG VU GIA – THU BỒN....................................................................................2 1.1.Đặc điểm địa lý tự nhiên .......................................................................................2 1.1.1. Vị trí địa lý 3...................................................................................................2 1.1.2.Địa hình 3, 7..................................................................................................3 1.1.3.Địa chất thổ nhưỡng và thảm phủ thực vật 4 ..................................................3 1.1.4.Đặc điểm sông ngòi............................................................................................5 1.2.Đặc điểm khí tượng thủy văn 7 ..........................................................................8 1.3.Điều kiện về kinh tế và xã hội.............................................................................11 1.3.1.Điều kiện kinh tế ..............................................................................................11 1.3.2.Tình hình xã hội ...............................................................................................12 1.4. Đặc điểm sông ngòi............................................................................................12 CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGUY CƠ NGẬP LỤT...........................................................................................................................15 2.1. Tổng quan chung................................................................................................15 2.1.1. Khái niệm về bản đồ nguy cơ ngập lụt ...........................................................15 2.1.2. Các phương pháp xây dựng bản đồ nguy cơ ngập lụt.....................................15 2.1.3. Nguyên tắc xây dựng bản đồ nguy cơ ngập lụt...............................................16 2.2. Tổng quan về các mô hình thủy văn, thủy lực tính toán nguy cơ ngập lụt.......17 2.2.1. Các mô hình thủy văn .....................................................................................17 2.2.2. Các mô hình thủy lực ......................................................................................18 2.3. Cơ sở lý thuyết bộ mô hình HEC.......................................................................22 2.3.1. Mô hình HECHMS 8 ..................................................................................22 2.3.2. Mô hình HECRAS 9 ...................................................................................31 2.3.3. Mô hình HEC GEORAS...............................................................................36 2.4. Các phương pháp GIS xây dựng bản đồ nguy cơ ngập lụt ................................37 2.5. Bài toán xây dựng bản đồ nguy cơ ngập lụt.......................................................39 CHƢƠNG III: XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGUY CƠ NGẬP LỤT TRÊN HỆ THỐNG SÔNG VU GIA – THU BỒN..................................................................42 3.1. Thu nhập và xử lý số liệu...................................................................................42 3.1.1.Tài liệu địa hình lòng sông...............................................................................42 3.1.2. Tài liệu bản đồ số hóa độ cao.........................................................................42 3.1.3.Tài liệu Khí tượng Thủy văn............................................................................42 3.1.4. Tài liệu điều tra vết lũ ....................................................................................44 3.2.Phân chia lưu vực bộ phận và sử dụng đa giác Thiesson tính trọng số mưa cho các lưu vực bộ phận ..................................................................................................44 3.3. Ứng dụng mô hình HEC – HMS tính lượng nhập lưu khu giữa của các lưu vực bộ phận ......................................................................................................................48 3.3.1.Lựa chọn trận lũ hiệu chỉnh và kiểm định........................................................48 3.3.2.Bộ thông số mô hình.........................................................................................50 3.4.Ứng dụng mô hình thủy lực HEC – RAS diễn toán quá trình lũ tại hạ lưu hệ thống sông. ................................................................................................................56 3.4.1.Xây dựng sơ đồ mạng lưới thủy lực tính toán và nhập số liệu. .......................56 3.4.2.Bộ thông số mô hình ........................................................................................58 3.5.Ứng dụng mô hình Hec – GEORAS xây dựng bản đồ nguy cơ ngập lụt ...........62 3.5.1.Biên tập dữ liệu cho mô hình. ..........................................................................62 3.5.2.Xuất các kết quả của HEC – RAS sang HEC – GEORAS ..............................64 3.5.3.Mô phỏng bản đồ ngập lụt ...............................................................................65 3.5.4.Tính toán ngập lụt ứng với các kịch bản..........................................................69 3.6.Xây dựng bản đồ nguy cơ ngập lụt với các tần suất 1% và 10%........................71 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................76 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................78

LỜI CẢM ƠN Dưới dạy dỗ tận tình thầy, khoa Khí tượng Thủy văn trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội thời gian qua tạo nên điều kiện cho em hồn thành tốt làm Qua đây, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến: Thầy Th.S Trần Văn Tình, người trực tiếp hướng dẫn góp ý cho em suốt q trình làm đồ án Cảm ơn Thầy tận tình bảo, hỗ trợ động viên em suốt thời gian hoàn thành đồ án Cô Nguyễn Thị Ngọc, người dạy hướng dẫn tận tình cho em thiếu sót hiểu biết làm Ngồi cịn tồn thể quý Thầy Cô Bộ môn thủy văn khoa Khí tượng Thủy văn tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức kinh nghiệm quý báu cho chúng em suốt trình học tập nghiên cứu trường Trong khuôn khổ đồ án khơng thể tránh cịn nhiều thiếu sót, em mong nhận ý kiến đóng góp từ phía thầy, để đồ án em hồn thiện Em xin trân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Sinh viên thực Hoàng Bảo Ngọc MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG MỞ ĐẦU 1.Đặt vấn đề 2.Mục đích nghiên cứu 3.Phương pháp nội dung nghiên cứu CHƢƠNG I: ĐẶC ĐIỂM VỊ TRÍ ĐỊA LÝ VÀ XÃ HỘI CỦA LƢU VỰC SÔNG VU GIA – THU BỒN 1.1.Đặc điểm địa lý tự nhiên .2 1.1.1 Vị trí địa lý [3] 1.1.2.Địa hình [3], [7] 1.1.3.Địa chất thổ nhưỡng thảm phủ thực vật [4] 1.1.4.Đặc điểm sơng ngịi 1.2.Đặc điểm khí tượng thủy văn [7] 1.3.Điều kiện kinh tế xã hội .11 1.3.1.Điều kiện kinh tế 11 1.3.2.Tình hình xã hội .12 1.4 Đặc điểm sông ngòi 12 CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGUY CƠ NGẬP LỤT 15 2.1 Tổng quan chung 15 2.1.1 Khái niệm đồ nguy ngập lụt 15 2.1.2 Các phương pháp xây dựng đồ nguy ngập lụt .15 2.1.3 Nguyên tắc xây dựng đồ nguy ngập lụt .16 2.2 Tổng quan mơ hình thủy văn, thủy lực tính tốn nguy ngập lụt .17 2.2.1 Các mơ hình thủy văn .17 2.2.2 Các mô hình thủy lực 18 2.3 Cơ sở lý thuyết mơ hình HEC .22 2.3.1 Mơ hình HEC-HMS [8] 22 2.3.2 Mô hình HEC-RAS [9] 31 2.3.3 Mơ hình HEC - GEORAS .36 2.4 Các phương pháp GIS xây dựng đồ nguy ngập lụt 37 2.5 Bài toán xây dựng đồ nguy ngập lụt .39 CHƢƠNG III: XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGUY CƠ NGẬP LỤT TRÊN HỆ THỐNG SÔNG VU GIA – THU BỒN 42 3.1 Thu nhập xử lý số liệu 42 3.1.1.Tài liệu địa hình lịng sơng .42 3.1.2 Tài liệu đồ số hóa độ cao 42 3.1.3.Tài liệu Khí tượng Thủy văn 42 3.1.4 Tài liệu điều tra vết lũ 44 3.2.Phân chia lưu vực phận sử dụng đa giác Thiesson tính trọng số mưa cho lưu vực phận 44 3.3 Ứng dụng mơ hình HEC – HMS tính lượng nhập lưu khu lưu vực phận 48 3.3.1.Lựa chọn trận lũ hiệu chỉnh kiểm định 48 3.3.2.Bộ thông số mơ hình 50 3.4.Ứng dụng mơ hình thủy lực HEC – RAS diễn tốn q trình lũ hạ lưu hệ thống sông 56 3.4.1.Xây dựng sơ đồ mạng lưới thủy lực tính tốn nhập số liệu 56 3.4.2.Bộ thông số mơ hình 58 3.5.Ứng dụng mơ hình Hec – GEORAS xây dựng đồ nguy ngập lụt 62 3.5.1.Biên tập liệu cho mơ hình 62 3.5.2.Xuất kết HEC – RAS sang HEC – GEORAS 64 3.5.3.Mô đồ ngập lụt .65 3.5.4.Tính tốn ngập lụt ứng với kịch .69 3.6.Xây dựng đồ nguy ngập lụt với tần suất 1% 10% 71 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Bản đồ hệ thống Sơng Vu Gia – Thu Bồn Hình 2.1: Cấu trúc mơ hình HEC – HMS 23 Hình 2.2: Các biến số phương pháp thấm Green- Ampt 25 Hình 2.3: Sơ đồ sai phân 33 Hình 2.4 : Sơ đồ thực xây dựng đồ nguy ngập lụt .41 Hình 3.1 : Sơ đồ lưu vực phận mạng lưới sơng suối tồn lưu vực Vu Gia – Thu Bồn 44 Hình 3.2 : Bản đồ phân vùng ảnh hưởng trạm mưa 46 lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn .46 Hình 3.3: Sơ đồ thiết lập mơ hình HEC – HMS tồn lưu vực Vu Gia – Thu Bồn 48 Hình 3.4: Sơ đồ trình thực mơ hình HEC – HMS 49 Hình 3.5: Đường q trình tính tốn thực đo lưu lượng trạm Thành Mỹ 51 từ 10/10 – 14/110/207 51 Hình 3.6: Đường q trình tính tốn thực đo lưu lượng trạm Thành Mỹ 51 từ 28/9 – 2/10/2009 51 Hình 3.7 : Đường q trình tính toán thực đo lưu lượng trạm Thành Mỹ .53 từ 14/11 – 18/11/2013 53 Hình 3.8 : Đường q trình tính tốn thực đo lưu lượng trạm Nông Sơn .53 từ 10/11 -14/11/2007 53 Hình 3.9 : Đường q trình tính tốn thực đo lưu lượng trạm Nông Sơn từ 54 28/9-2/10/2009 54 Hình 3.10 : Đường q trình tính tốn thực đo lưu lượng trạm Nông Sơn từ 14/11-18/11/2013 .55 Hình 3.11: Sơ đồ mạng lưới thuỷ lực tính tốn lưu vực sơng Vu Gia – Thu Bồn 56 Hình 3.12: Nhập số liệu mặt cắt cho lưu vực 57 Hình 3.13: Giao diện chạy đưa kết HEC - RAS 58 Hình 3.14 : Đường q trình tính toán thực đo lưu lượng trạm Ái Nghĩa .60 Hình 3.15 : Đường q trình tính tốn thực đo lưu lượng đoạn Quảng Huế - Vĩnh Điện 60 Hình 3.16 : Đường q trình tính tốn thực đo lưu lượng trạm Nghĩa .61 Hình 3.17 : Đường q trình tính tốn thực đo lưu lượng trạm Câu Lâu 61 Hình 3.18: Kích hoạt Extensions ArcGIS .63 Hình 3.19: Thanh cơng cụ HEC – GEORAS ArcGIS .63 Hình 3.20: Thiết lập kết mơ thủy lực địa hình hạ du 64 sông Vu Gia – Thu Bồn .64 Hình 3.21 : Kết so sánh độ sâu ngập lụt thực đo tính tốn trận lũ năm 2009 65 Hình 3.22 :Bản đồ nguy ngập lụt lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn năm 2009 vị trí điểm kiểm tra vết lũ 66 Hình 3.23 : Qmax trạm thủy văn Thành Mỹ (1977- 2009) 69 Hình 3.24 : Đường tần suất lưu lượng lũ Qmax trạm Thành Mỹ .69 Hình 3.25 : Qmax trạm thủy văn Nông Sơn (1977-2010) 70 Hình 3.26 : Đường tần suất lưu lượng Qmax trạm Nông Sơn .70 Hình 3.27 : Bản đồ nguy ngập lụt lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn ứng với tần suất 1% 72 Hình 3.28 : Bản đồ nguy ngập lụt lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn ứng với tần suất 10% 74 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Các đặc trưng hình thái hệ thống sơng Vu Gia – Thu Bồn Bảng 1.2: Tổng số nắng tháng trung bình nhiều năm trạm Đà Nẵng trạm Trà My (giờ) Bảng1.3: Nhiệt độ khơng khí bình qn tháng trung bình nhiều năm (˚C) Bảng1.4: Độ ẩm trung bình tháng bình quân nhiều năm (%) .9 Bảng1.5: Lượng bốc bình quân tháng trung bình nhiều năm (mm) .9 Bảng 1.6: Lượng mưa tháng trung bình nhiều năm trạm mưa 10 Bảng 3.1 : Mạng lưới trạm khí tượng thủy văn lưu vực sơng Vu Gia – Thu Bồn 43 Bảng 3.2 : Danh sách lưu vực phận sông Vu Gia – Thu Bồn lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn 46 Bảng 3.3 : Trọng số mưa trạm lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn 47 Bảng 3.4 : Các trận lũ sủ dụng mơ hình từ 10/10 – 14/110/207 .51 Bảng 3.5: Bộ thông số mơ hình dùng để hiệu chỉnh kiểm định cho lưu vực phận tính đến trạm Thành Mỹ 52 Bảng3.6 : Các thơng số diễn tốn đoạn sơng tính đến trạm Thành Mỹ .52 Bảng 3.7: Chênh lệch đỉnh lũ trạm Thành Mỹ qua năm 52 Bảng 3.8 : Chỉ số Nash trạm Thành Mỹ 52 Bảng 3.9: Bộ thông số mô hình dùng để hiệu chỉnh kiểm định cho lưu vực phận tính đến trạm Nơng Sơn 54 Bảng3.10 : Các thơng số diễn tốn đoạn sơng tính đến trạm Nơng Sơn 54 Bảng 3.11: Chênh lệch đỉnh lũ trạm Nông Sơn qua năm 55 Bảng 3.12: Chỉ số Nash trạm Nông Sơn 55 Bảng 3.13: Hệ số nhám trung bình đoạn sông .59 Bảng 3.14 : Chỉ tiêu đánh giá hệ số Nash trận lũ hiệu chỉnh 61 Bảng 3.15 : Chỉ tiêu đánh giá hệ số Nash trận lũ kiểm định 62 Bảng 3.16 : Kết kiểm tra độ sâu ngập lụt mơ hình HEC – GEORAS số vị trí trận lũ 2009 67 Bảng 3.17 : Thống kê tính tốn nguy ngập lụt lưu vực sơng Vu Gia – Thu Bồn ứng với tần suất 1% 73 Bảng 3.18 : Thống kê kết tính tốn nguy ngập lụt lưu vực sơng Vu Gia – Thu Bồn ứng với tần suất 10% 75 MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Lũ lụt xảy hàng năm miền Trung Việt Nam thường xuyên gây tổn thất lớn người Các lưu vực sơng miền Trung thường có hình trịn địa hình dốc nên lũ thường lên xuống nhanh, q trình lũ phức tạp ảnh hưởng đến cơng tác dự báo lũ cịn gặp nhiêu khó khăn Tài ngun nước lưu vực sơng Vu Gia – Thu Bồn có vai trò đặc biệt quan trọng phát triển kinh tế, ổn định xã hội bảo vệ môi trường tỉnh Quảng Nam thành phố Đà Nẵng Việc phát triển cơng trình thủy điện thủy lợi góp phần lớn cho phát triển cơng nghiệp nông nghiệp hai địa phương Tuy nhiên việc xây dựng cơng trình lại gây nên thay đổi lớn chế độ thủy văn sông, suối Lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn hệ thống sông lớn khu vực Trung Trung Bộ Dịng chảy sơng Thu Bồn Vu Gia hợp lưu Giao Thủy (Đại Lộc) chảy qua vùng đồng hẹp đổ biển Cửa Đại Lũ lưu vực lên nhanh xuống nhanh, thời gian tập trung lũ ngắn Lưu vực sơng Vu Gia – Thu Bồn lại có hình nan quạt mở rộng, hệ số tập trung nước cao, độ dốc địa hình lớn đổ thẳng từ miền núi xuống đồng Cho nên lũ xuất tương đối đồng toàn lưu vực, thời gian truyền lũ từ thượng nguồn hạ du ngắn Trong phần lớn hồ chứa nước xây dựng dịng nhánh dung tích nhỏ nhiệm vụ tưới tiêu nên khả chống lũ hiệu Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu phương pháp mơ hình thủy văn, thủy lực xây dựng đồ nguy ngập lụt sông Vu Gia – Thu Bồn Phƣơng pháp nội dung nghiên cứu - Điều tra, thống kê tổng hợp số liệu, tài liệu có - Nghiên cứu sở lý thuyết phương pháp tính mơ hình tốn - Lựa chọn phương pháp tính mơ hình áp dụng phù hợp - Tính tốn đưa kết CHƢƠNG I: ĐẶC ĐIỂM VỊ TRÍ ĐỊA LÝ VÀ XÃ HỘI CỦA LƢU VỰC SÔNG VU GIA – THU BỒN 1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên 1.1.1 Vị trí địa lý [3] Sơng Thu Bồn với diện tích lưu vực rộng 11.390km², sông nội địa có lưu vực lớn Việt Nam Sơng bắt nguồn từ khối núi Ngọc Linh thuộc Kon Tum đổ biển Cửa Đại tỉnh Quảng Nam Sông Thu Bồn hợp với sông Vu Gia hợp lưu Đại Lộc tạo thành hệ thống sơng lớn có vai trị quan trọng đời sống tâm hồn người Quảng Hệ thống sông Vu Gia – Thu Bồn thuộc tỉnh Quảng Nam thành phố Đà Nẵng hệ thống sông lớn vùng ven biển miền Trung hệ thống sông lớn nước ta, phạm vi địa lý: Kinh độ Đông : 104°00‟ - 108°30‟ Vĩ độ Băc : 14°00‟ - 16°04‟ Hình 1.1: Bản đồ hệ thống Sơng Vu Gia – Thu Bồn Lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn giới hạn phía Bắc dãy núi Bạch Mã – nhánh núi đâm biển phần cuối dãy trường sơn Bắc Phía Tây khối núi Nam – Ngãi – Định thuộc phần đầu dãy trường sơn nam với đỉnh núi cao 2000m, phía tây nam khối núi Kon – Tum với đỉnh Ngọc Linh cao 2598m, phía nam dãy núi Nam – Ngãi, phía Đơng giáp biển Những dãy núi đường phân nước hệ thống sơng Thu Bồn với sông Hương thuộc tỉnh Thừa Thiên Huế phía bắc, sơng Sê Cơng (thuộc Lào) phía tây sông Sê San thuộc địa phận tỉnh Kon Tum phía tây nam, sơng Tam Kỳ (Quảng Nam), sơng Trà Bồng, Trà Khúc (Quảng Ngãi) phía nam Với diện tích 11.390km², hệ thống sơng Thu Bồn – Vu Gia bao trùm hầu hết lãnh thổ thành phố Đà Nẵng tỉnh Quảng Nam, có khoảng 500km² thượng nguồn sông Cái nằm tỉnh Kon Tum 1.1.2 Địa hình [3], [7] Địa hình lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn biến đổi phức tạp, bị chia cắt mạnh với dạng địa hình núi, trung du đồng Vùng núi chiếm phần lớn diện tích lưu vực sườn Đơng dãy Trường Sơn Nam Độ cao địa hình từ 1000m trở lên với đỉnh núi cao: Núi Mang (1768m), Bà Nà (1467m), A Tuất (2500m), Núi Tiên (2032m) thượng nguồn sơng Vu Gia, Hịn Ba (1358m) thượng nguồn sông Tranh Vùng trung du vùng chuyển từ vùng núi đến đồng có độ cao từ 100m – 800m Các dải núi chạy theo hướng Bắc Nam độ dốc địa hình thấp dần theo hướng Bắc Nam, đỉnh đồi tròn, nhiều nơi phẳng Kéo dài huyện Trà My đến phía tây huyện Duy Xuyên, hợp lưu sơng nhánh tương đối lớn dịng sông Thu Bồn sông : Tranh, Trường, Tiên, Lân… Vùng đồng với dạng địa hình tương đối đối phẳng, biến đổi, tập trung chủ yếu phía Đơng lưu vực Gồm địa phận huyện: Đại Lộc, Duy Xuyên, Điện Bàn, Thăng Bình, Thành phố Hội An… Ở có nhiều sơng nhỏ như: Khe Cơng, Khe Cầu, Quảng Huế Trong đồng có dải cát chạy dọc theo bờ biển với độ cao 5m 1.1.3 Địa chất thổ nhƣỡng thảm phủ thực vật [4] Dựa vào hình thành địa chất theo thời gian hệ thống Vu Gia – Thu Bồn đất đá phân loại sau: Sau tạo lớp liệu RAS ta xuất kết quả: GEORAS xuất liệu GIS thành file có định dạng XML sau chuyển file có định dạng XML sang định dạng SDF, file đƣợc tạo GIS2RAS.xml GIS2RAS.RASImport.sdf, tiến trình diễn vài giây Khi thông báo GIS data for RAS exported succesfully! xuất hiện, có nghĩa tồn tiến trình xuất liệu sang dạng RAS thành cơng, bắt đầu tính tốn chương trình HEC-RAS Qúa trình chuyển kết phân tích HEC – RAS sang lớp đối tượng, lớp hình thành thể cho: mặt cắt, thông tin đường biên, tốc độ dịng chảy, điểm bờ sơng 3.5.2 Xuất kết HEC – RAS sang HEC – GEORAS Từ giao diện HEC-RAS chọn File | Export GIS Data, cửa sổ tuơng tự hình 18 xuất cho phép tùy chỉnh nhiều lựa chọn cho việc xuất liệu sang GIS Chọn tên đuờng dẫn để lưu file RAS GIS Export, đuờng dẫn mặc định nơi chứa đồ án Nhấn vào nút Select Profiles to Export chọn tất profiles (đối với dịng chảy khơng ổn định, profiles liệu ngày đuợc mô phỏng), đặt dấu chọn vào tùy chọn: Water Surfaces, Water Surface Extents Velocity (tương ứng với tùy chọn mô bề mặt nuớc, lan truyền tốc độ dòng nuớc) Cuối nhấn vào nút Export Data để tiến hành xuất liệu Hình 3.20: Thiết lập kết mơ thủy lực địa hình hạ du sông Vu Gia – Thu Bồn 64 3.5.3 Mô đồ ngập lụt Mô đồ ngập lụt tiến hành qua bước : - Trước tiên mô bề mặt nước dựa mặt cắt độ cao bề mặt nước - Tiến hành mô vùng ngập Dựa vào đồ ngập lụt số liệu thực tế thiệt hại lũ vùng nghiên cứu kiểm định lại việc mơ Hình 3.21 : Kết so sánh độ sâu ngập lụt thực đo tính toán trận lũ năm 2009 Độ sâu ngập lụt 34 điểm điển hình phân bố lưu vực Các tiêu so sánh tương đối hợp với nhau, sai số nhỏ 65 Hình 3.22 :Bản đồ nguy ngập lụt lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn năm 2009 vị trí điểm kiểm tra vết lũ Nhận xét : Tài liệu địa hình mơ hình HEC – Geo RAS hợp lý để xây dựng đồ nguy ngập lụt ứng với tần suất 1% 10% 66 Bảng 3.16 : Kết kiểm tra độ sâu ngập lụt mơ hình HEC – GEORAS số vị trí trận lũ 2009 STT Ký hiệu Vĩ độ Kinh độ Địa Danh Huyện Tỉnh hTT(m) hTĐ(m) ∆h(m) VL5 15.8108 108.0728 X.Duy Tân Duy Xuyên Quảng Nam 1.35 1.47 -0.12 VL9 15.7947 108.0699 X Duy Thu Duy Xuyên Quảng Nam 1.48 1.3 0.18 VL10 15.7911 108.0716 X.Duy Thu Duy Xuyên Quảng Nam 0.28 0.28 VL48 15.8521 108.0406 X.Đại Phong Đại Lộc Quảng Nam 1.44 1.43 0.01 VL49 15.8481 108.0224 X.Đại Phong Đại Lộc Quảng Nam 1.52 1.75 -0.23 VL65 15.8601 107.9901 X.Đại Hồng Đại Lộc Quảng Nam 1.90 1.81 0.09 VL82 15.8100 108.3024 X.Quế Xuân Quế Sơn Quảng Nam 0.73 0.8 -0.07 VL97 15.8128 108.2820 X.Quế Xuân Quế Sơn Quảng Nam 0.76 0.83 -0.07 VL108 15.8377 108.2771 TT Nam Phước Duy Xuyên Quảng Nam 1.38 1.46 -0.08 10 VL117 15.8579 108.2962 X.Duy Phước Duy Xuyên Quảng Nam 1.50 1.52 -0.02 11 VL129 15.8350 108.3449 X Duy Thành Duy Xuyên Quảng Nam 1.80 1.78 0.02 12 VL167 15.8913 108.3436 P Cẩm Châu Hội An Quảng Nam 0.55 0.67 -0.12 13 VL191 15.8841 108.2951 P Thanh Hà Hội An Quảng Nam 1.87 1.85 0.02 14 VL218 15.8939 108.2489 TT.Vĩnh Điện Điện Bàn Quảng Nam 1.05 1.09 -0.04 15 VL223 15.9105 108.2489 X Điện Nam Trung Điện Bàn Quảng Nam 1.04 1.11 -0.07 16 VL232 15.9493 108.2341 X Điện Ngọc Điện Bàn Quảng Nam 1.16 1.2 -0.04 17 VL237 15.9431 108.2252 X Điện Thắng Bắc Điện Bàn Quảng Nam 0.35 0.55 -0.20 18 VL245 15.8965 108.2452 TT Vĩnh Điện Điện Bàn Quảng Nam 1.34 1.29 0.05 67 STT Ký hiệu Vĩ độ Kinh độ Địa Danh Huyện Tỉnh hTT(m) hTĐ(m) ∆h(m) 19 VL274 15.8891 108.1647 X Điện Hồng Điện Bàn Quảng Nam 0.66 0.71 -0.05 20 VL281 15.8963 108.1636 X Điện Hồng Điện Bàn Quảng Nam 0.96 1.04 -0.08 21 VL285 15.9014 108.1551 X Điện Hồng Điện Bàn Quảng Nam 1.16 1.24 -0.08 22 VL290 15.8771 108.1209 TT Nghĩa Đại Lộc Quảng Nam 1.43 1.34 0.09 23 VL312 15.8257 108.0665 X Đại Thắng Đại Lộc Quảng Nam 2.19 2.35 -0.16 24 VL321 15.8619 108.3334 Cẩm Kim Hội An Quảng Nam 1.73 1.72 0.01 25 VL338 15.8476 108.2245 X Điện Trung Điện Bàn Quảng Nam 0.77 0.89 -0.12 26 VL352 15.8295 108.2037 X Duy Trinh Duy Xuyên Quảng Nam 0.67 0.76 -0.09 27 VL357 15.8565 108.2001 X Điện Trung Điện Bàn Quảng Nam 1.91 2.03 -0.12 28 VL365 15.8331 108.1609 X Duy Châu Duy Xuyên Quảng Nam 2.74 2.85 -0.11 29 VL374 15.8278 108.1001 X Duy Tân Duy Xuyên Quảng Nam 3.05 3.26 -0.21 30 VL378 15.9957 108.1942 P Hoà Châu Hoà Vang TP Đà Nẵng 1.70 1.8 -0.10 31 VL379 15.9857 108.1680 P.Hoà Tiến Hoà Vang TP Đà Nẵng 1.40 1.54 -0.14 32 VL389 15.9561 108.1626 P Hoà Tiến Hoà vang TP Đà Nẵng 1.87 2.04 -0.17 33 VL393 15.8471 108.0946 X Đại Cường Đại Lộc Quảng Nam 2.10 2.15 -0.05 34 VL394 15.8500 108.0644 X Đại Ninh Đại Lộc Quảng Nam 1.70 1.68 0.02 68 3.5.4 Tính tốn ngập lụt ứng với kịch Dựa số liệu lưu lượng lớn năm để vẽ đường tần suất qua năm : Hình 3.23 : Qmax trạm thủy văn Thành Mỹ (1977- 2009) FFC 2008 © Nghiem Tien Lam ĐƢỜNG TẦN SUẤT DÒNG CHẢY LŨ Qmax - TRẠM THANH MỸ 16600 15600 Lƣu lƣợng lớn trạm Thành Mỹ TB=3663.53, Cv=0.49, Cs=0.47 14600 Đƣờng tần suất dòng chảy lũ Qmax - Trạm Thành Mỹ TB=3660.00, Cv=0.50, Cs=1.20 13600 12600 11600 Lƣu lƣợng, Q(m³/s) 10600 9600 8600 7600 6600 5600 4600 3600 2600 1600 600 0.01 0.1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 99 99.9 Tần suất, P(%) Hình 3.24 : Đường tần suất lưu lượng lũ Qmax trạm Thành Mỹ 69 99.99 © FFC 2008 Hình 3.25 : Qmax trạm thủy văn Nơng Sơn (1977-2010) FFC 2008 © Nghiem Tien Lam ĐƢỜNG TẦN SUẤT DÒNG CHẢY LŨ Qmax - TRẠM NƠNG SƠN 23000 Lƣu lƣợng lớn trạm Nơng Sơn TB=6399.21, Cv=0.35, Cs=0.34 21000 Đƣờng tần suất dòng chảy lũ Qmax - Trạm Nông Sơn TB=6400.00, Cv=0.40, Cs=1.00 19000 17000 Lƣu lƣợng, Q(m³/s) 15000 13000 11000 9000 7000 5000 3000 1000 0.01 0.1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 99 99.9 99.99 Tần suất, P(%) © FFC 2008 Hình 3.26 : Đường tần suất lưu lượng Qmax trạm Nông Sơn Dựa vào đường tần suất số liệu nghiên cứu thu nhập ta lựa chọn trận lũ điển hình chạy với tần suất : - Tần suất 1% : + Thành Mỹ với trận lũ từ 28/9 – 2/10/2009 hệ số thu phóng 1.271 + Nơng Sơn với trận lũ từ 10/11 – 14/11/2007 hệ số thu phóng 1.354 - Tần suất 10% + Thành Mỹ với trận lũ từ 19/11 – 24/11/1998 với hệ số thu phóng 1.072 + Nơng Sơn với trận lũ từ 19/11 – 24/11/1998 với hệ số thu phóng 0.957 70 3.6 Xây dựng đồ nguy ngập lụt với tần suất 1% 10% Qua nghiên cứu, phân tích chuỗi số liệu trận lũ lớn từ năm 1977 đến 2010 trạm thủy văn lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn số liệu chảy đầu vào thu phóng trạm khống chế, sử dụng mơ hình HEC – RAS HEC – GEORAS với thông số kiểm nghiệm, kết hợp công cụ GIS, xây dựng nên đồ nguy ngập lụt cho lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn ứng với tần suất : - Với tần suất 1% tương trận lũ lớn xảy hạ lưu lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn - Với tần suất 10% tương trận lũ điển hình xảy hạ lưu lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn Dựa vào hình ảnh mơ nguy ngập lụt ứng với tần suất biểu tính tốn lưu vực sơng Vu Gia – Thu Bồn cho ta thấy mức độ ảnh hưởng vùng ngập Từ đưa giải pháp cụ thể để áp dụng vào thực tế phục vụ cho viêc phịng chống cảnh báo lũ cho lưu vực sơng Vu Gia – Thu Bồn, giảm nhẹ thiệt hại bão lũ gây cho địa phương 71 Hình 3.27 : Bản đồ nguy ngập lụt lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn ứng với tần suất 1% 72 Bảng 3.17 : Thống kê tính tốn nguy ngập lụt lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn ứng với tần suất 1% DT STT Huyện Tỉnh huyện (Km2) Mức độ ngập lụt 3m FNgập (Km ) % Tổng F Ngập (Km2) % Đại Lộc Quảng Nam 571.1 Điện Bàn Quảng Nam 204 16.35 8.01 28.85 14.14 22.06 10.81 30.63 15.01 23.08 11.31 17.86 8.75 19.69 9.65 158.52 77.71 Duy Xuyên Quảng Nam 292 10.63 3.64 17.24 5.90 9.42 3.23 21.43 7.34 21.08 7.22 7.96 2.73 13.32 4.56 101.08 34.62 Giằng Quảng Nam 1833 0.05 0.00 0.06 0.00 0.15 0.01 0.05 0.00 0.03 0.00 0.02 0.00 0.27 0.01 0.63 Hải Châu Đà Nẵng 16.5 0.97 5.88 2.6 15.76 1.54 9.33 0.5 3.03 0.7 4.24 0.78 4.73 1.13 6.85 8.22 49.82 Hòa Vang Đà Nẵng 751.61 3.84 0.51 9.78 1.30 4.47 0.59 12.38 1.65 31.26 4.16 8.47 1.13 5.89 0.78 76.09 10.12 Quế Sơn Quảng Nam 730 3.46 0.47 6.03 0.83 3.68 0.50 4.71 0.65 1.24 0.17 1.01 0.14 1.12 0.15 21.25 2.91 Sơn Trà Đà Nẵng 53.1 0.00 0.93 1.75 1.34 2.52 0.59 1.11 0.19 0.36 0.28 0.53 0.96 1.81 Thăng Bình Quảng Nam 431.7 5.49 1.27 5.75 1.33 0.00 4.18 0.97 3.25 0.75 1.39 0.32 1.07 0.25 21.13 4.89 38 1.59 4.18 2.25 5.92 0.01 0.03 5.55 14.61 20.3 53.42 1.62 4.26 3.92 10.32 35.24 92.74 10 Hội An Quảng Nam Tổng 7.75 4921.01 50.13 1.36 6.31 79.80 1.10 19.25 3.37 14.44 2.53 61.92 73 94.46 30 131.13 5.25 8.96 1.57 22.61 3.96 109.32 19.14 48.35 69.98 4.29 535.77 0.03 8.08 Hình 3.28 : Bản đồ nguy ngập lụt lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn ứng với tần suất 10% 74 Bảng 3.18 : Thống kê kết tính tốn nguy ngập lụt lưu vực sơng Vu Gia – Thu Bồn ứng với tần suất 10% DT STT Huyện Tỉnh huyện (Km2) Mức độ ngập lụt 3m FNgập (Km2) % F Ngập (Km2) % Đại Lộc Quảng Nam 571.1 Điện Bàn Quảng Nam 204 35.51 17.41 24.97 12.24 8.73 4.28 24.64 12.08 23.07 11.31 10.91 5.35 14.3 7.01 142.13 69.67 Duy Xuyên Quảng Nam 292 19.93 6.83 22.33 7.65 2.54 0.87 15.21 5.21 15.06 5.16 5.36 1.84 9.71 3.33 90.14 30.87 Giằng Quảng Nam 1833 0.03 0.00 0.01 0.00 0.01 0.00 0.01 0.00 0.03 0.00 0.04 0.00 0.21 0.01 0.34 Hải Châu Đà Nẵng 16.5 2.54 15.39 1.58 9.58 0.18 1.09 0.61 3.70 0.73 4.42 0.69 4.18 0.99 6.00 7.32 44.36 Hòa Vang Đà Nẵng 751.61 10.58 1.41 10.87 1.45 3.43 0.46 20.27 2.70 19.37 2.58 Ngũ Hành Sơn Đà Nẵng 37.6 10.77 28.64 6.18 16.44 0 2.45 6.52 1.28 3.40 0.37 0.98 1.95 5.19 Quế Sơn Quảng Nam 730 5.93 0.81 6.95 0.95 0.01 1.33 0.18 1.87 0.26 0.33 0.05 1.02 0.14 17.44 2.39 Sơn Trà Đà Nẵng 53.1 0.93 1.75 1.34 2.52 0 0.59 1.11 0.31 0.58 0.16 0.30 0.96 1.81 10 Thăng Bình Quảng Nam 431.7 5.74 1.33 4.18 0.97 0 2.12 0.49 2.53 0.59 0.96 0.22 0.11 0.03 15.64 3.62 11 Thanh Khuê Đà Nẵng 0.47 5.88 0.25 3.13 0 0.04 0.50 0 12 Hội An Quảng Nam 38 2.25 5.92 5.51 14.50 0.21 0.55 10.62 27.95 11.03 29.03 1.96 5.16 2.08 5.47 33.66 88.58 Tổng 19.83 3.47 4966.61 114.51 11.31 95.48 1.98 23.81 4.17 38.92 75 9.1 86.99 1.59 8.66 83.94 1.52 7.97 1.40 10.43 1.83 91.11 15.95 2.95 0.39 31.70 4.8 46.56 0.02 0.64 72.27 9.62 23 4.29 0.76 498.10 61.17 8.08 9.50 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Với hướng dẫn tận tình Thầy Trần Văn Tình trình làm đồ án giúp em thu hoạch kết tốt Sau thời gian nghiên cứu ứng dụng mơ hình HEC vào để xây dựng đồ nguy ngập lụt cho hạ lưu lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn, đồ án hoàn thành với nội dung sau : - Thu nhập xử lý số liệu địa hình lịng sơng, đồ số hóa độ cao, tài liệu mực nước, lưu lượng mưa trạm khí tượng, thủy văn khu vực - Dựa vào phần mềm AGIS kết hợp với HEC – GEOHMS để số hóa độ cao DEM phân chia lưu vực sơng Vu Gia – Thu Bồn Tính trọng số mưa cho lưu vực phận - Ứng dụng mô hình HEC – HMS tính tốn lượng nhập khu lưu vực phận Xác định thơng số có kết phù hợp để áp dụng - Ứng dụng mơ hình thủy lực HEC – RAS diễn tốn q trình lũ hạ lưu hệ thống sông Vu Gia – Thu Bồn - Ứng dụng mơ hình HEC – GEORAS tích hợp liệu GIS kết mô thủy lực từ mơ hình HEC – RAS xây dựng đồ nguy ngập lụt - Đồ án hoàn thành mô diện ngập, độ sâu ngập lụt hạ lưu lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn ứng với trận lũ năm 1998 2009 Việc kết hợp mơ hình với để mơ vùng nguy ngập lụt lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn phương pháp có tính xác độ tin cậy cao, thể mạnh GIS ứng dụng mơ hình thủy văn, thủy lực vào công tác nghiên cứu ngập lụt, làm sở khoa học cho việc quy hoạch phòng chống lũ lụt, lựa chọn biện pháp, thiết kế công trình khống chế lũ Kết thành lập đồ nguy ngập lụt lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn sở thực tiễn quan trọng cho nhà hoạch định có nhìn tổng quan tình hình ngập lụt ảnh hưởng đến đời sống người dân tỉnh Quảng Nam Đà Nẵng, thông tin cần thiết để thông báo cho người dân nguy thiệt hại lũ lụt nơi cư trú sản xuất, từ có biện pháp hạn chế, giảm thiểu thiệt hại lũ gây 76 Kiến nghị Do giới hạn thời gian, số liệu kiến thức, bên cạnh kết đạt nhiều hạn chế : - Tài liệu địa hình thu nhập cịn hạn chế dẫn đến chưa có nhiều sở để hiệu chỉnh số liệu địa hình xác - Chưa có điều kiện tham gia nghiên cứu thực địa nên số liệu điều tra vết lũ thực tế hạn chế Qua hạn chế ta nên bổ sung : - Thu nhập số liệu đo đạc địa hình, mặt cắt sơng, xây dựng đồ địa hình cho lưu vực, vùng hạ lưu hệ thống sông cẩn phải có độ chi tiết xác cao - Tiến hành nghiên cứu trận lũ năm khác nhau, tạo sở cho nhà quản lý hoạch định thêm biện pháp phịng chống, giảm nhẹ thiệt hại mưa lũ gây ra, công tác mô lũ tiến hành thời gian dài hơn, cho độ xác mơ cao 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Ngọc Anh (2011) „Xây dựng đồ ngập lụt hạ lưu sông Bến Hải Thạch Hãn, tỉnh Quảng Trị’’ [2] Hồng Thái Bình (2009) ‘Xây dựng đồ ngập lụt hạ lưu hệ thống sông Nhật Lệ (Mỹ Trung – Tám Lu – Đồng Hới)’’ [3] Hoàng Thị Nguyệt Minh (2005) „ Ứng dụng mơ hình Hec – RAS nghiên cứu tính tốn ngập lụt hệ thống sơng Vu Gia – Thu Bồn’’ Trường cao đẳng Tài nguyên mơi trường [4] Hồng Ngọc Quang (2013) „Nghiên cứu đánh giá thiên tai lũ lụt, hạn hán thiếu nước đề xuất giải pháp tăng cường quản lý, phòng tránh giảm nhẹ thiên tai hệ thống sông Vu Gia – Thu Bồn’’ Chuyên đề 51 – Bộ tài nguyên môi trường [5] Nguyễn Hữu Khải, Nguyễn Thanh Sơn (2003) ‘Mơ hình tốn thủy văn’’ Nhà xuất Đại học quốc gia Hà Nội [6] Trần Văn Tình (2013) ‘ Xây dựng đồ ngập lụt vùng hạ lưu lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn’’ Luận văn thạc sĩ [7] Trần Thanh Xuân (2007) „ Đặc điểm thủy văn nguồn nước sông Việt Nam’’ Tiếng anh [8] HEC (Hydrologic Engineering Center) (2009), HEC – HMS Hydrologic Modeling System, User’s Manual, US Army Corps of Engineers, American [9] HEC (Hydrologic Engineering Center), (2010), HEC-RAS River Analysis System, Applications guide Hydrologic Engineering Center 78