BỘ Ộ TÀI T NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠII HỌC HỌ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG ỜNG HÀ H NỘI KHOA KHÍ TƯỢNG T THỦY VĂN HOÀNG MINH QUYẾT ỨNG DỤNG NG MÔ HÌNH H HEC – HMS DỰ Ự BÁO L LŨ TRÊN SÔNG BA ĐỒ ÁN KHÓA ĐH1T Ngành : Thủy văn Hà Nội – 2015 BỘ ỘT TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠII HỌC HỌ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG ỜNG HÀ H NỘI KHOA KHÍ TƯỢNG T THỦY VĂN HOÀNG MINH QUYẾT ỨNG DỤNG NG MÔ HÌNH H HEC – HMS DỰ Ự BÁO L LŨ TRÊN SÔNG BA ĐỒ ÁN KHÓA ĐH1T Ngành : Thủy văn NGƯỜI ỜI HƯỚNG H DẪN : TS HOÀNG THỊ NGUY NGUYỆT MINH ThS NGUYỄN SƠN N TÙNG Hà Nội – 2015 MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU 1 Mục tiêu 2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Nội dung CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LƯU VỰC SÔNG BA ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 1.1 Vị trí địa lý 1.2 ĐẶC ĐIỂM KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN 1.2.1 Mạng lưới trạm quan trắc khí tượng, thủy văn 1.2.2 Đặc điểm khí tượng, khí hậu 10 1.2.3 Đặc điểm thủy văn 16 1.3 ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ - XÃ HỘI 20 1.3.1 Dân số 20 1.3.2 Hiện trạng ngành kinh tế 20 CHƯƠNG II: TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP DỰ BÁO THỦY VĂN 25 2.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ DỰ BÁO 25 2.1.1 Phân loại dự báo thủy văn 25 2.1.2 Sai số dự báo 25 2.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU DỰ BÁO TRÊN THẾ GIỚI 33 2.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU DỰ BÁO TRONG NƯỚC 35 CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 37 3.1 LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 37 3.2 GIỚI THIỆU MÔ HÌNH 39 CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG HEC- HMS MÔ PHỎNG LŨ CHO SÔNG BA TÍNH ĐẾN TRẠM AN KHÊ 52 4.1 CHUẨN BỊ CÁC ĐIỀU KIỆN BAN ĐẦU CHO MÔ HÌNH HEC-HMS 52 4.1.1 Thu thập xử lý số liệu KTTV 52 4.1.2 Phân chia lưu vực phận 53 4.2 TÍNH TOÁN MƯA BÌNH QUÂN LƯU VỰC 54 4.3 THIẾP LẬP MÔ HÌNH HEC- HMS 55 4.4 HIỆU CHỈNH THÔNG SỐ MÔ HÌNH HEC-HMS 57 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 66 Kết luận 66 Kiến nghị 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Phần trăm diện tích tỉnh thuộc lưu vực sông Ba sông Bàn Thạch Bảng 1.2: Đặc trưng hình thái lưu vực sông Ba sông nhánh Bảng 1.3: Lưới trạm khí tượng đo mưa lưu vực sông Ba Bảng 1.4: Các trạm thuỷ văn lưu vực sông Ba vùng lân cận 10 Bảng 1.5: Nhiệt độ trung bình tháng năm (0C) 11 Bảng 1.6: Số nắng trung bình tháng năm 12 Bảng 1.7: Độ ẩm tương đối trung bình tháng, năm không khí (%) 13 Bảng 1.8: Lượng mưa tháng, năm bình quân nhiều năm (mm) 14 Bảng 1.9: Lượng bốc ống piche tháng, năm (mm) 15 Bảng 1.10: Tốc độ gió trung bình lớn (m/s) 16 Bảng 1.11: Lượng dòng chảy năm trung bình nhiều năm trạm thủy văn 18 Bảng 1.12: Lưu lượng nước trung bình tháng, năm trạm thủy văn (Q m3/s) 18 Bảng 1.13: Mô đuyn kiệt theo số liệu quan trắc trạm thủy văn Mmin (l/s.km2) 19 Bảng 1.14: Dân số lưu vực sông Ba tiểu lưu vực năm 2005 20 Bảng 1.15: Cơ cấu GDP theo ngành kinh tế (%) tỉnh lưu vực 21 Bảng 1.16: Hiện trạng sử dụng đất lâm nghiệp năm 2005 tiểu lưu vực(ha) 22 Bảng 2.1: Xác suất giá trị biến thiên khoảng ( x ± k p σ ) 26 Bảng 2.2: Tiêu chuẩn đánh giá sai số phương án 31 Bảng 2.3: Tiêu chuẩn chất lượng phương án dự báo (QP 94/TCN-91) 33 Bảng 4.1: Danh sách trạm mưa dùng để tính mưa bình quân khu vực nghiên cứu thượng nguồn tính đến tạm An Khê 52 Bảng 4.2: Kết tính trọng số mưa trạm ảnh hưởng đến tiểu lưu vực 55 Bảng 4.3: Thông số sử dụng mô hình 59 Bảng 4.4: Lựa chọn trận lũ hiệu chỉnh 60 Bảng 4.5: Thống kê kết trận lũ hiệu chỉnh 61 Bảng 4.6: Lựa chọn trận lũ kiểm định 62 Bảng 4.7: Thống kê kết trận lũ kiểm định 63 Bảng 4.8: Bảng dự báo lưu lượng trạm An Khê 64 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Bản đồ mạng lưới sông lưu vực Sông Ba Hình 1.2: Mạng lưới trạm KTTV lưu vực sông Ba Hình 3.1: Sơ đồ bước thực 38 Hình 3.2: Biểu đồ mưa 41 Hình 3.3: Các phương pháp cắt nước ngầm 48 Hình 4.1: Chia lưu vực sông Ba thành tiểu lưu vực đoạn thượng nguồn tính đến trạm An Khê 53 Hình 4.2: Đa giác Thiesen cho khu vực thượng nguồn sông Ba tính đến trạm An Khê 54 Hình 4.3: Thiết lập thành phần HEC- HMS cho sông Ba đoạn thượng nguồn đến trạm An Khê 55 Hình 4.4: Sơ đồ trình hiệu chỉnh mô hình 58 Hình 4.5: Biểu đồ so sánh kết tính toán thực đo trận lũ 10-2007 khu vực thượng nguồn sông Ba tính đến trạm An Khê 60 Hình 4.6: Biểu đồ so sánh kết tính toán thực đo trận lũ 11-2007 khu vực thượng nguồn sông Ba tính đến trạm An Khê 61 Hình 4.7: Biểu đồ so sánh kết tính toán thực đo trận lũ 11-2008 khu vực thượng nguồn sông Ba tính đến trạm An Khê 62 Hình 4.8: Biểu đồ kết dự báo thử nghiệm trận lũ 10- 2009 64 LỜI CẢM ƠN Trải qua 10 tuần làm đồ án tốt nghiệp, với giúp đỡ tận tình cô giáo Ts Hoàng Thị Nguyệt Minh, thầy giáo ThS Nguyễn Sơn Tùng thầy cô giáo trường Đại học Tài nguyên môi trường Hà Nội với nỗ lực thân em hoàn thành đồ án “Ứng dụng mô hình HEC-HMS dự báo lũ sông Ba” Em xin chân thành cảm ơncô giáo Ts Hoàng Thị Nguyệt Minh, thầy giáo ThS Nguyễn Sơn Tùng thầy cô giáo trường Đại học Tài nguyên môi trường Hà Nội, tận tình giúp đỡ, chia sẻ, động viên, cổ vũ em trình làm đồ án Cuối em xin chân thành cảm ơn gia đình bạn bè, cổ vũ trợ giúp em thời gian thực đề tài tốt nghiệp Trong thời gian thực hiện, kiến thức thời gian hạn chế nên tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận nhiều ý kiến đóng góp thầy cô giáo, bạn để đồ án tốt nghiệp hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 10 tháng năm 2015 Sinh viên thực Hoàng Minh Quyết PHẦN MỞ ĐẦU Sông Ba lưu vực sông lớn Nam Trung Bộ Nó có ý nghĩa quan trọng mặt tự nhiên phát triển kinh tế – xã hội tỉnh, thành phố lưu vực sông Dự báo dòng chảy lũ sông Ba có vai trò đặc biệt quan trọng Kết dự báo sở để làm giảm lượng nước tràn lũ, nâng cao hiệu điều tiết lũ, giảm thiểu thiệt hại cho vùng ngập lụt hạ lưu Dự báo thuỷ văn công việc khó, để có giá trị dự báo đảm bảo tin cậy đòi hỏi phải vận dụng kiến thức liên quan đến khí tượng, thuỷ văn, thuỷ lực máy tính v.v… Kết dự báo xác đem lại hiệu rõ rệt kinh tế, xã hội, v.v… Theo thời gian, dự báo có loại: dự báo ngắn hạn, dự báo dài hạn dự báo hạn vừa Bản tin dự báo thuỷ văn có giá trị sử dụng chuyển đến người sử dụng kịp thời Hiện nay, có nhiều phương pháp dự báo đưa dựa mô hình vật lý mô hình toán học Trong nhiều trường hợp, kết nghiên cứu dự báo thủy văn theo mô hình nói đạt số thành công đáng ghi nhận Tuy nhiên, vấn đề tìm kiếm phương pháp đủ tốt, đáp ứng yêu cầu thực tế giải toán dự báo thuỷ văn nội dung nghiên cứu thời Qua nghiên cứu cho thấy mô hình HEC - HMS có nhiều ưu điểm : Mô hình HEC-HMS đơn giản áp dụng, yêu cầu số liệu đầu vào mưa, khối lượng khảo sát địa hình ít, cho phép kéo dài thời gian dự báo,việc áp dụng phương pháp HEC - HMS cho phép tận dụng ưu điểm phương pháp dự báo lưu vực truyền thống với phương pháp đại Mô hình HEC-HMS mô hình thích hợp để dự báo dòng chảy Các thông số tìm sử dụng dự báo lũ kết hợp với điều tiết dòng chảy chống lũ sông Do em chọn đề tài nghiên cứu: “Ứng dụng mô hình HEC- HMS dự báo lũ sông Ba” 1 Mục tiêu - Đề tài nghiên cứu mô hình HEC – HMS nhằm thực dự báo dòng chảy lũ cho sông Ba tính đến trạm An Khê Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Dòng chảy lũ lưu vực sông Ba - Phạm vi nghiên cứu: Khu vực thượng nguồn sông Ba tính đến trạm An Khê Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp phân tích thống kê - Phương pháp mô hình toán Nội dung Ngoài phần mở đầu kết đồ án tiến hành nghiên cứu với chương sau đây: - Chương I: Đặc điểm tự nhiên - kinh tế xã hội lưu vực sông Ba Chương trình bày tổng quát đặc điểm tự nhiên tình hình dân sinh kinh tế lưu vực sông Ba - Chương II: Tổng quan phương pháp dự báo thủy văn Chương trình bày khái niệm dự báo thủy văn tình hình nghiên cứu dự báo lũ nước giới - Chương III: Phương pháp nghiên cứu Chương lựa chọn, giới thiệu trình bày sở lý thuyết phương pháp dự báo cho lưu vực nghiên cứu - Chương IV: Nghiên cứu ứng dụng dự báo dòng chảy lũ từ thượng nguồn sông Ba tính đến trạm An Khê Chương trình bày kết nghiên cứu dự báo lũ thử nghiệm cho sông Ba tính đến trạm An Khê