Ứng dụng công nghệ GIS phân chia lưu vực bộ phận phục vụ công tác cảnh báo lũ lưu vực sông lam

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI KHOA KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN NGUYỄN QUANG CHUNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS PHÂN CHIA LƯU VỰC BỘ PHẬN PHỤC VỤ CÔNG TÁC CẢNH BÁO LŨ LƯU VỰC SÔNG LAM ĐỒ ÁN KHÓA ĐH1T Ngành: Thủy văn NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS TRẦN DUY KIỀU Hà Nội - 2015 BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI KHOA KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN NGUYỄN QUANG CHUNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS PHÂN CHIA LƯU VỰC BỘ PHẬN PHỤC VỤ CÔNG TÁC CẢNH BÁO LŨ LƯU VỰC SÔNG LAM Ngành: Thủy văn Hà Nội - 2015 LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo Khoa Khí tượng Thủy văn – Trường Đại học Tài Nguyên Môi trường Hà Nội truyền thụ kiến thức cho em suốt trình học tập vừa qua Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới tiến sỹ Trần Duy Kiều, thầy hướng dẫn, dạy tận tình để em hoàn thành đồ án Tôi xin cảm ơn bạn lớp DH1T người thân chia sẻ giúp đỡ, động viên tạo điều kiện thuận lợi để hoàn thành nhiệm vụ học tập đồ án Trong khuôn khổ đồ án, hạn chế thời gian khả thân, có nhiều cố gắng không tránh khỏi hạn chế thiếu sót Vì em mong nhận ý kiến đóng góp quý báu thầy cô Em xin chân thành cảm ơn Sinh viên thực Nguyễn Quang Chung MụC LụC LỜI CẢM ƠN Error! Bookmark not defined MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN VÀ XÃ HỘI LƯU VỰC SÔNG LAM 11 1.1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN 11 1.1.1 Vị trí địa lý 11 1.1.2 Địa hình 12 1.1.3 Địa chất 13 1.1.4 Thổ nhưỡng 14 1.1.5 Thảm phủ thực vật 14 1.2 ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ- XÃ HỘI 15 1.2.1 Đặc điểm dân cư 15 1.2.2 Đặc điểm kinh tế 16 1.3 ĐẶC ĐIỂM KHÍ TƯỢNG- THỦY VĂN 17 1.3.1 Mạng lưới quan trắc Khí tượng- Thủy văn 17 1.3.1 Đặc điểm khí hậu 18 1.3.2 Đặc điểm thủy văn 19 1.4 NHẬN XÉT 23 CHƯƠNG 2:CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA PHÂN CHIA LƯU VỰC BỘ PHẬN BẰNG CÔNG NGHỆ GIS 24 2.1 VAI TRÒ CỦA VIỆC PHÂN CHIA LƯU VỰC BỘ PHẬN 24 2.2 LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP PHÂN CHIA LƯU VỰC BỘ PHẬN 25 2.2.1 Lựa chọn phương pháp phân chia lưu vực phận 25 2.2.2 Giới thiệu hệ thống thông tin địa lý GIS 28 2.3 ỨNG DỤNG GIS PHÂN CHIA LƯU VỰC BỘ PHẬN SÔNG LAM 34 2.3.1 Nguyên tắc phân chia lưu vực phận 34 2.3.2 Nội dung kết phân chia lưu vực phận sông Lam 34 CHƯƠNG 3:ĐẶC ĐIỂM LŨ CỦA CÁC LƯU VỰC BỘ PHẬN LƯU VỰC SÔNG LAM 45 3.1 TÌNH HÌNH LŨ LỤT TRÊN LƯU VỰC SÔNG LAM 45 3.2 ĐẶC ĐIỂM LŨ 47 3.2.1 Lưu vực sông Nậm Mô- Nậm Nơn 47 3.2.2 Lưu vực sông Hiếu 49 3.2.3 Lưu vực hạ thượng nguồn sông Cả 52 3.2.4 Lưu vực trung lưu sông Cả 55 3.2.5 Lưu vực sông Ngàn Phố 59 3.2.6 Lưu vực sông Ngàn Sâu 61 3.2.7 Lưu vực sông La 64 3.2.8 Nhận xét 66 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 PHỤ LỤC 72 DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT CSL Cường suất lũ CSDL Cơ sở liệu DEM Digital Elevation Model GIS Geographic Information System KTTV Khí tượng - Thủy văn WMO World Meteorological Organization LV Lưu vực DANH MỤC BẢNG Bảng 1-1: Một số tiêu hành chính- dân cư Nghệ An- Hà Tĩnh 16 Bảng 2-1: lưu vực phận trạm khống chế 43 Bảng 3-1: Lưới trạm thủy văn lưu vực sông Nậm Mô- Nậm Nơn 48 Bảng 3-2: Đặc trưng mực nước lũ thực số trận lũ điển hình lưu vực sông Nậm Mô- Nậm Nơn 48 Bảng 3-3: Thống kê số trận lũ lớn lưu vực sông Nậm Mô- Nận Nơn 49 Bảng 3-4: Lưới trạm thủy văn lưu vực sông Hiếu 50 Bảng 3-5: Đặc trưng mực nước lũ số trận lũ điển hình lưu vực sông Hiếu 50 Bảng 3-6: Thống kê số trận lũ lớn lưu vực sông Hiếu 51 Bảng 3-7: Lưới trạm thủy văn lưu vực hạ thượng nguồn sông Cả 53 Bảng 3-8: Đặc trưng mực nước lũ số trận lũ điển hình lưu vực hạ thượng nguồn sông Cả 54 Bảng 3-9: Thống kê số trận lũ lớn lưu vực hạ thượng nguồn sông Cả 54 Bảng 3-10: Lưới trạm thủy văn lưu vực trung lưu sông Cả 56 Bảng 3-11: Đặc trưng mực nước lũ số trận lũ điển hình lưu vực trung lưu sông Cả 57 Bảng 3-12: Thống kê số trận lũ lớn lưu vực trung lưu sông Cả 58 Bảng 3-13: Lưới trạm thủy văn lưu vực sông Hiếu 59 Bảng 3-14: Đặc trưng mực nước lũ số trận lũ điển hình lưu vực sông Ngàn Phố 60 Bảng 3-15: Thống kê số trận lũ lớn lưu vực sông Ngàn Phố 60 Bảng 3-16: Lưới trạm thủy văn lưu vực sông Ngàn Sâu 62 Bảng 3-17: Đặc trưng mực nước lũ thực đo số trận lũ điển hình lưu vực sông Ngàn Phố 63 Bảng 3-18: Đặc trưng mực nước lũ thực đo số trận lũ điển hình lưu vực sông Ngàn Sâu 63 Bảng 3-19: Lưới trạm thủy văn lưu vực sông La 65 Bảng 3-20: Đặc trưng mực nước lũ thực đo số trận lũ điển hình lưu vực sông Ngàn Phố 65 Bảng 3-21: Thống kê số trận lũ lớn lưu vực sông Hiếu 66 Bảng 3-22: Tổng hợp đặc điểm lũ lưu vực sông Lam 68 Bảng PL1: Đặc trưng dòng chảy mùa lũ lưu vực sông Lam 72 Bảng PL2: Danh sách trạm Khí tượng điểm đo mưa 73 Bảng PL3: Danh sách trạm Thủy văn 75 Bảng PL4: Các đặc trưng hình thái lưu vực phận lưu vực sông Lam 42 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Bản đồ lưu vực sông Lam 11 Hình 2-1: Các thành phần GIS 28 Hình 2-2: Bản đồ phân chia lưu vực phận công nghệ GIS 44 Hình 3-1: Thống kê thiệt hại người lưu vực sông Cả 1990-2010 45 Hình 3-2: Thống kê thiệt hại kinh tế lưu vực sông Cả 1990-2010 46 Hình 3-3: Đường trình số trận lũ điển hình lưu vực sông Hiếu 51 Hình 3-4: Đường trình số trận lũ điển hình lưu vực hạ thượng nguồn sông Cả 55 Hình 3-5: Đường trình số trận lũ điển hình lưu vực trung lưu sông Cả 58 Hình 3-6: Đường trình số trận lũ điển hình lưu vực sông Ngàn Phố 61 Hình 3-7: Đường trình số trận lũ điển hình lưu vực sông Ngàn Sâu 64 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Lũ loại thiên tai xảy thường xuyên nghiêm trọng giới, có Việt Nam Đặc biệt, năm gần tình hình mưa lũ miền Trung nói chung lưu vực sông Lam nói riêng diễn biến ngày phức tạp Tại lưu vực sông Lam, lũ thường xuyên xảy với xu hướng ngày tăng cường độ tần suất gây thiệt hại to lớn người, tài sản trận lũ điển hình năm 1978, 1988, 2002, 2005, 2010, 2011 Để ngăn ngừa giảm nhẹ thiệt hại lũ gây ra, nhiều nghiên cứu cần làm tốt công tác qui hoạch, phòng chống giảm nhẹ thiệt hại lũ gây mà công việc quan trọng cần tiến hành đánh giá phân vùng nguy lũ lụt phục vụ công tác cảnh báo, dự báo lũ Ngày kết hợp với phát triển khoa học kỹ thuật, hệ thống thông tin địa lý (GIS) dần trở thành công cụ đa năng, hiệu hữu ích ứng dụng nhiều ngành có Thủy văn như: phân chia lưu vực phận phục, tính toán đặc trưng lưu vực, tính mưa bình quân lưu vực, thành lập đồ ngập lụt, dự báo ngập lụt giảm nhẹ thiên tai Do vậy, ứng dụng công nghệ GIS phục vụ công tác cảnh báo lũ mang ý nghĩa quan trọng việc qui hoạch, phòng tránh, giảm nhẹ thiệt hại lũ gây Xuất phát từ yêu cầu thực tế mục đích em lựa chọn đề tài tốt nghiệp: “Ứng dụng công nghệ GIS phân chia lưu vực phận phục vụ công tác cảnh báo lũ lưu vực sông Lam” Mục tiêu phạm vi nghiên cứu - Mục tiêu nghiên cứu: + Ứng dụng GIS phân chia lưu vực phận từ phân vùng nguy lũ phục vụ cảnh bảo lũ + Nghiên cứu đặc điểm lũ lưu vực phận lưu vực sông Lam - Phạm vi nghiên cứu: + Phạm vi không gian: lưu vực sông Lam phần Việt Nam + Phạm vi thời gian: trận lũ điển hình lưu vực sông Lam mùa lũ Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu - Phương pháp phân tích, thống kê, tổng hợp: thu thập tài liệu mạng lưới khí tượng thủy văn, tài liệu địa hình, thảm phủ thực vật phân tích đặc trưng trận lũ điển hình - Phương pháp tổng hợp phân tích tài liệu: tổng hợp tài liệu trận lũ xảy khu vực nghiên cứu - Phương pháp viễn thám GIS: sử dụng phần mềm ArcGIS, Mapinfo modul HEC-GeoHMS để phân chia lưu vực phận Nội dung nghiên cứu: Ngoài phần mở đầu kết luận, nội dung nghiên cứu trình bày chương: Chương 1: Điều kiện địa lý tự nhiên- xã hội lưu vực sông Lam Chương 2: Cơ sở khoa học phân chia lưu vực phận công nghệ GIS Chương 3: Đặc điểm lũ lưu vực phận lưu vực sông Lam 10 [...]... Ngoài phần mở đầu và kết luận, nội dung nghiên cứu được trình bày trong 3 chương: Chương 1: Điều kiện địa lý tự nhiên- xã hội lưu vực sông Lam Chương 2: Cơ sở khoa học của phân chia lưu vực bộ phận bằng công nghệ GIS Chương 3: Đặc điểm lũ của các lưu vực bộ phận lưu vực sông Lam 10 ... pháp phân tích, thống kê, tổng hợp: thu thập tài liệu về mạng lưới khí tượng thủy văn, tài liệu địa hình, thảm phủ thực vật và phân tích đặc trưng của các trận lũ điển hình - Phương pháp tổng hợp phân tích tài liệu: tổng hợp tài liệu về các trận lũ đã từng xảy ra trên khu vực nghiên cứu - Phương pháp viễn thám và GIS: sử dụng phần mềm ArcGIS, Mapinfo và modul HEC-GeoHMS để phân chia lưu vực bộ phận