Nghiên cứu đánh giá lũ lụt, ngập úng và đề xuất các giải pháp dự báo lũ trên sông mã

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - TRẦN QUỐC VIỆT NGHIÊN CƢ́U ĐÁNH GIÁ LŨ LỤT, NGẬP ÚNG VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP DỰ BÁO LŨ TRÊN SÔNG MÃ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – năm 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TRẦN QUỐC VIỆT NGHIÊN CƢ́U ĐÁNH GIÁ LŨ LỤT, NGẬP ÚNG VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP DỰ BÁO LŨ TRÊN SÔNG MÃ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Chuyên ngành : Thủy văn học Mã số : 60440224 NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS HOÀNG NGỌC QUANG Hà Nội – năm 2015 MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề Mục tiêu đề tài Error! Bookmark not defined Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Error! Bookmark not defined Cách tiếp cận phƣơng pháp nghiên cứu Error! Bookmark not defined Nội dung bố cục luận văn Error! Bookmark not defined CHƢƠNG I: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN LƢU VỰC SÔNG MÃError! Bookmark not defined 1.1 Vị trí địa lý Error! Bookmark not defined 1.2 Hệ thống sông mã Error! Bookmark not defined 1.2.1 Sông Chu Error! Bookmark not defined 1.2.2 Sông Bƣởi Error! Bookmark not defined 1.2.3 Sông Cầu Chày Error! Bookmark not defined 1.2.4 Sông Lèn Error! Bookmark not defined 1.2.5 Sông Lạch Trƣờng Error! Bookmark not defined 1.3 Đặc trƣng khí tƣợng, khí hậu Error! Bookmark not defined 1.3.1 Chế độ nhiệt Error! Bookmark not defined 1.3.2 Độ ẩm không khí Error! Bookmark not defined 1.3.3 Chế độ gió, bão Error! Bookmark not defined 1.3.4 Chế độ mƣa Error! Bookmark not defined 1.4 Các công trình, phòng chống lũ lƣu vực sông MãError! Bookmark not defined 1.4.1 Hệ thống hồ chứa lƣu vực sông Mã Error! Bookmark not defined 1.4.2 Hệ thống đê sông Error! Bookmark not defined CHƢƠNG II LŨ LỤT VÀ NGẬP ÚNG TRÊN LƢU VỰC SÔNG MÃ Error! Bookmark not defined 2.1 Tổng quan tình hình lũ lụt lƣu vực sông MãError! Bookmark not defined 2.2 Các hình thời tiết gây mƣa sinh lũ Error! Bookmark not defined 2.2.1 Đặc điểm mƣa gây lũ lƣu vực sông Mã Error! Bookmark not defined 2.2.2 Các loại hình thời tiết gây mƣa lũ lớn Error! Bookmark not defined 2.3 Các hình thời tiết tổ hợp gây mƣa lớn Error! Bookmark not defined 2.3.1 RT tầng thấp XT cao kết hợp với gió SE hoạt động mạnh Error! Bookmark not defined 2.3.2 Bão ATNĐ đổ Error! Bookmark not defined 2.3.3 Hình thời tiết KKL tổ hợp KKL với bão, ATNĐ dải HTNĐ Error! Bookmark not defined 2.4 Chế độ, đặc điểm chung lũ lụt, ngập úng lƣu vực sông Mã Error! Bookmark not defined 2.4.1 Tình hình lũ lụt lƣu vực sông Mã Error! Bookmark not defined 2.4.2 Tổ hợp lũ Error! Bookmark not defined CHƢƠNG III: NGHIÊN CỨU DỰ BÁO LŨ SÔNG MÃError! Bookmark not defined 3.1 CƠ SỞ KHOA HỌC XÂY DỰNG CÁC PHƢƠNG ÁN DỰ BÁO Error! Bookmark not defined 3.1.1 Phƣơng pháp mực nƣớc tƣơng ứng Error! Bookmark not defined 3.1.2 Phƣơng pháp thống kê mƣa-đỉnh lũ Error! Bookmark not defined 3.1.3 Phƣơng pháp hồi quy bội Error! Bookmark not defined 3.1.4 Mô hình toán thủy văn, thủy lực Error! Bookmark not defined 3.1.5 Tính sai số đánh phƣơng án dự báo Error! Bookmark not defined 3.2 DỰ BÁO BẰNG LŨ PHƢƠNG PHÁP MỰC NƢỚC TƢƠNG ỨNG Error! Bookmark not defined 3.2.1 Vị trí dự báo Error! Bookmark not defined 3.2.2 Dự báo mực nƣớc lũ trạm thủy văn Lý NhânError! defined Bookmark not 3.2.3 Lập phƣơng án dự báo đỉnh lũ trạm Xuân KhánhError! Bookmark not defined 3.2.4 Lập phƣơng án dự báo đỉnh lũ trạm GiàngError! Bookmark not defined 3.3 DỰ BÁO LŨ BẰNG MÔ HÌNH TOÁN THỦY VĂNError! Bookmark not defined 3.3.1 Lý chọn mô hình MIKE-NAM Error! Bookmark not defined 3.3.1.1 Thiết lập mô hình NAM Error! Bookmark not defined 3.3.1.2 Thiết lập mô hình thủy lực MIKE 11 HD Error! Bookmark not defined 3.3.1.3 Xây dựng sơ đồ tính toán mô hình NAM MIKE11 Error! Bookmark not defined 3.3.1.4 Kết nối mô hình NAM với MIKE 11 Error! Bookmark not defined 3.3.1.5 Xác định thông số MIKE Error! Bookmark not defined 3.3.2 Mô trận lũ đánh giá sai số Error! Bookmark not defined 3.3.3 Dự báo thử nghiệm Error! Bookmark not defined 3.3.3.1 Các bƣớc tiến hành dự báo Error! Bookmark not defined 3.3.3.2 Đánh giá phƣơng án dự báo Error! Bookmark not defined 3.4 SO SÁNH KẾT QUẢ DỰ BÁO LŨ GIỮA HAI PHƢƠNG PHÁP Error! Bookmark not defined CHƢƠNG IV CÁC GIẢI PHÁP PHÒNG TRÁNH VÀ GIẢM NHẸ THIỆT HẠI DO LŨ LỤT VÀ NGẬP ÚNG GÂY RA Error! Bookmark not defined 4.1 Chiến lƣợc phòng chống lũ lụt ngập úng lâu dàiError! Bookmark not defined 4.2 Các biện pháp phòng tránh lũ lụt, ngập úng Error! Bookmark not defined 4.2.1 Các biện pháp công trình Error! Bookmark not defined 4.2.2 Các biện pháp phi công trình Error! Bookmark not defined 4.2.3 Công tác tuyên truyền Error! Bookmark not defined KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Error! Bookmark not defined Kết luận Error! Bookmark not defined 2 Kiến nghị Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Đặc trƣng hình thái sông ngòi lƣu vực sông MãError! Bookmark not defined Bảng 1.4 Đặc trƣng lƣợng mƣa năm trung bin ̀ h nhiề u nămError! Bookmark not defined Bảng 1.5 Lƣợng mƣa trận lũ lớn (Đơn vị: mm)Error! Bookmark not defined Bảng 1.6 Thông số hồ chứa nƣớc Cửa Đạt Error! Bookmark not defined Bảng 1.7 Các thông số công trình hồ chứa nƣớc Hủa Na Error! Bookmark not defined Bảng 1.8 Các thông số công trình hồ chứa nƣớc Trung Sơn Error! Bookmark not defined Bảng 1.9 Thông số hồ lƣu vực sông MãError! Bookmark not defined Bảng 1.10 Đê hữu sông Chu hữu sông Mã Error! Bookmark not defined Bảng 2.1: Phân bố đợt mƣa lớn năm từ 1997 đến 2001 Error! Bookmark not defined Bảng 2.2: Phân bố đợt mƣa lớn theo thángError! Bookmark not defined Bảng 2.3: Phân bố hình thời tiết tổ hợp gây lũ lƣu vực sông Mã Error! Bookmark not defined Bảng 2.4: Tổng lƣợng mƣa số đợt mƣa lớn hình RT tầng thấp XT cao đới gió SE Error! Bookmark not defined Bảng 2.5: Tỷ lệ lƣợng nƣớc (%) tháng mùa lũ Error! Bookmark not defined Bảng 2.6: Tần suất (%) xuất lũ lớn Error! Bookmark not defined Bảng 2.7: Qmax Cửa Đạt – Cẩm Thủy Error! Bookmark not defined Bảng 2.8: Hmax Lý Nhân – Xuân Khánh Error! Bookmark not defined Bảng 2.9: Tổ hợp lũ hệ thống sông Mã Error! Bookmark not defined Bảng 2.10: Thời gian xuất lũ hai trạm Mƣờng Hinh Cửa Đạt Error! Bookmark not defined Bảng 3.1: Thời gian truyền lũ từ trạm Hồi Xuân trạm Lý Nhân Error! Bookmark not defined Bảng 3.2: Kết mô đỉnh lũ dòng sông Mã Lý Nhân Error! Bookmark not defined Bảng 3.3: Kết dự báo thử nghiệm đỉnh lũ Lý NhânError! Bookmark not defined Bảng 3.4: Thời gian truyền đỉnh lũ từ trạm Cửa Đạt Xuân Khánh Error! Bookmark not defined Bảng 3.5: Kết mô đỉnh lũ sông Chu Xuân Khánh Error! Bookmark not defined Bảng 3.6: Kết dự báo thử nghiệm đỉnh lũ trạm Xuân Khánh Error! Bookmark not defined Bảng 3.7: Thời gian truyền lũ đoạn sông Error! Bookmark not defined Bảng 3.8: Kết mô mực nƣớc đỉnh lũ GiàngError! Bookmark not defined Bảng 3.9: Bộ thông số mô hình Nam cho lƣu vực Cẩm ThủyError! Bookmark not defined Bảng 3.10: Chỉ tiêu đánh giá hiệu chỉnh kiểm địnhError! Bookmark not defined Bảng 3.11: Bộ thông số mô hình Nam cho lƣu vực Cửa ĐạtError! Bookmark not defined Bảng 3.12: Chỉ tiêu đánh giá hiệu chỉnh kiểm địnhError! Bookmark not defined Bảng 3.13: Lƣới trạm thủy văn lƣu vực sông Mã ChuError! Bookmark not defined Bảng 3.14: Vị trí nút nhập lƣu khu mô hìnhError! Bookmark not defined Bảng 3.15: Danh sách lƣu vực phận sông MãError! Bookmark not defined Bảng 3.16: Danh sách trận lũ trạm thủy văn dùng để tối ƣu kiểm định mô hình Error! Bookmark not defined Bảng 3.17: Bộ thông số nhám lƣu vực sông MãError! Bookmark not defined Bảng 3.18: Chỉ tiêu đánh giá mô trạm 1996Error! Bookmark not defined Bảng 3.19: Chỉ tiêu đánh giá mô trạm năm 2005Error! Bookmark not defined Bảng 3.20: Chỉ tiêu đánh giá mô trạm năm 2007Error! Bookmark not defined Bảng 3.21: Chỉ tiêu đánh giá kết dự báo trạm năm 2010 Error! Bookmark not defined Bảng 3.22 Bảng kết so sánh hai phƣơng pháp dự báoError! Bookmark not defined DẠNH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Bản đồ lƣu vực sông Mã Error! Bookmark not defined Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống hồ chứa lƣu vực sông MãError! Bookmark not defined Hình 2.1: Thiệt hại kinh tế thiên tai lƣu vực sông Mã, 1996 – 2009 Error! Bookmark not defined Hình 2.2: Thiệt hại ngƣời thiên tai lƣu vực sông Mã, 1996 – 2009 Error! Bookmark not defined Hình 2.3: Phân phối dòng chảy năm trung bình nhiều năm trạm Cẩm Thủy Error! Bookmark not defined Hình 2.4: Phân phối dòng chảy năm trung bình nhiều năm trạm Cửa Đạt Error! Bookmark not defined Hình 3.1: Đƣờng điểm đặc trƣng chân đỉnh mực nƣớc trạm trạm dƣới Error! Bookmark not defined Hình 3.2: Quan hệ mực nƣớc đỉnh lũ trạm Lý Nhân - Hồi Xuân Error! Bookmark not defined Hình 3.3: Quan hệ mực nƣớc đỉnh lũ trạm Cửa Đạt-Xuân Khánh Error! Bookmark not defined Hình 3.4: Quan hệ mực nƣớc trạm Lý Nhân trạm Giàng sau 6h Error! Bookmark not defined Hình 3.5: Quan hệ mực nƣớc trạm Xuân Khánh trạm Giàng sau 6h Error! Bookmark not defined Hình 3.6: Cấu trúc mô hình NAM Error! Bookmark not defined Hình 3.7: Đƣờng trình tính toán thực đo Cẩm Thủy 2005 Error! Bookmark not defined Hình 3.8: Đƣờng trình tính toán thực đo Cẩm Thủy 2006 Error! Bookmark not defined Hình 3.9: Đƣờng trình tính toán thực đo năm Cửa Đạt trận lũ từ ngày 12 tháng đến 18 tháng năm 2001 Error! Bookmark not defined Hình 3.10: Đƣờng trình tính toán thực đo trận lũ ngày tháng đến ngày tháng năm 2002 Error! Bookmark not defined Hình 3.11: Mô trình trận lũ năm 2007 cho trạm Cửa Đạt sông Chu Cẩm Thủy sông Mã Error! Bookmark not defined Hình 3.12: Sơ đồ sai phân hữu hạn điểm ẩn AbbottError! Bookmark not defined Hình 3.13: Nhánh sông với điểm lƣới xen kẽ Error! Bookmark not defined Hình 14: (a) Cấu trúc điểm lƣới xung quanh điểm nhập lƣu Error! Bookmark not defined Hình 3.14: (b) Cấu trúc điểm lƣới mạng vòngError! Bookmark not defined Hình 3.15: Sơ đồ thủy lực mạng lƣới đoạn trung hạ lƣu sông Mã mô hình MIKE11 Error! Bookmark not defined Hình 3.16: Mô trình dòng chảy lũ sông Mã năm 1996 trận lũ ngày 15/VIII đến ngày 26/VIII Error! Bookmark not defined Hình 3.17 Mô dòng chảy lũ sông Mã năm 2005 trận lũ từ ngày 10/IX - 27/IX Error! Bookmark not defined Hình 3.18: Mô trình dòng chảy lũ sông Mã năm 2007 trận lũ từ ngày 4/10 đến ngày 18/10 Error! Bookmark not defined Hình 3.19: Kết dự báo trình lũ sông Mã năm 2010 trận lũ từ ngày 27/VIII đến ngày 6/IX Error! Bookmark not defined MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Sông Mã bắt nguồn từ đỉnh núi Bon Kho thuộc huyện Tuần Giáo, tỉnh Điện Biên chảy qua tỉnh: Sơn La Việt Nam Sầm Nưa nước Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào, chảy Thanh Hóa Mường Lát Từ Mường Lát, sông chảy đồng sông Mã đổ biển Đông cửa: Lạch Trào (Hới), Lạch Sung Lạch Trường Từ dãy núi Bon Kho (Điện Biên) cửa Lạch Trào sông dài 512 km Dọc đường phần lãnh thổ Viêt Nam, dòng chảy sông Mã tiếp nhận thêm lượng nước số phụ lưu lớn như: Nậm Lệ, Nậm Thi, Vạn Mai, sông Luồng, sông Lò, sông Bưởi, sông Cầu Chày sông Chu Mỗi năm, sông Mã thường có tới 2-3 trận lũ lớn, có có trận lũ lớn gây thiệt hại nặng nề người tài sản nhân dân vùng hạ lưu Theo thống kê tỉnh Thanh Hóa, từ năm 1975 đến năm 2008 lũ lụt sông Mã làm chết 772 người, làm ngập: 107155 nhà, 3482 tàu thuyền bị đắm; số trâu bò gia cần bị chết lên tới hàng triệu có tới 203457 lúa bị trắng… Tổng thiệt hại tới 3080 tỷ theo giá năm 1998 Riêng hai năm 1996, 1997 tổn thất ước tính tới 2386 tỷ đồng, gấp lần thiệt hại từ năm 1975 đến 1995 Lũ lụt sông Mã thường gây vỡ đê Từ năm 1903 đến 2002, lưu vực có 24 lần đê bị vỡ 46 địa điểm khác Vỡ đê thường kéo theo ngập lụt nhiều ngày, có từ 15 đến 30 ngày gây thiệt hại người của, đồng thời kéo theo dịch bệnh hoành hành thời gian dài sau lũ Chất lượng đê thấp, chưa ổn định thường xảy cố có lũ Có nhiều đoạn đê chưa đủ cao trình chống tràn, nhiều ao hồ sát chân đê nguyên nhân gây nên đùn sủi có lũ Cho nên, định hướng chống lũ triệt để hệ thống đê khó thực Mực nước lũ sông Mã thường biến đổi lớn: lên nhanh xuống nhanh, biên độ mực nước lại cao, cường suất lũ lớn (khoảng 15 - 20cm/giờ, cao đạt tới 80 -100 cm/giờ) Xuân Khánh sông Chu, Cẩm Thủy TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Hữu Khải, Nguyễn Thanh Sơn (2003), Mô hình toán thủy văn NXB Đại học Quốc gia Hà Nội Đặng Thanh Mai (2014), Bài giảng môn học dự báo lũ Hoàng Ngọc Quang (2000), Quản lý, khai thác sử dụng bảo vệ tài nguyên mà môi trường nước lưu vực sông Mã, Luận án Tiến sỹ Khoa học, Trường ĐH Thủy lợi Hoàng Ngọc Quang (2008), Nghiên cứu quản lý tổng hợp tài nguyên môi trường lưu vực sông Mã, Báo cáo tổng kết đề tài cấp Nguyễn Thanh Sơn (2003), Tính toán thủy văn, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội Nguyễn Thanh Sơn (2005), Đánh giá tài nguyên nước Việt Nam, NXB Giáo dục Nguyễn Văn Tuần Đoàn Quyết Trung Bùi Văn Đức (2001), Dự báo thủy văn NXB ĐHQGHN Nguyễn Khánh Vân Bùi Minh Tăng (2004), Đặc điểm hình gây mưa, lũ, lụt lớn tỉnh Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh thời kỳ 1997-2001,NXB Tạp chí khoa học Trái Đất Trung tâm Dự báo khí tượng thủy văn Trung ương (2010 - 2014), Đặc điểm khí tượng thủy văn 10 Trung tâm dự báo khí tượng thủy văn, Quy trình dự báo sông lưu vực sông Mã 11.Trung tâm Nghiên cứu Thủy văn Tài nguyên nước (2010), Viện khoa học Khí tượng Thủy văn Biến đổi khí hậu, Tiến hành khảo sát thực địa lập mô hình thủy lực lưu vực sông Mã – sông Chu tỉnh Thanh Hóa, Báo cáo tóm tắt, Dịch vụ tư vấn 12 Quyết định số 44/2014/QĐ-TTg, Quy định chi tiết cấp độ rủi ro thiên tai, ngày 15 tháng năm 2014 13 Quyết định số 46/2014/QĐ-TTg, Quy định dự báo, cảnh báo truyền tin thiên tai, ngày 15 tháng năm 2014 14 Viện Khí tượng Thủy văn (1976), Đặc trưng hình thái lưu vực sông Việt Nam, Tập I, Cục Thủy văn xuất Tiếng Anh DHI Version 2009, MIKE 11 Reference Manual