Ứng dụng mô hình mike nam khôi phục dòng chảy thời kỳ không quan trắc trên lưu vực sông hương

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI KHOA KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN NGUYỄN THỊ BÍCH LOAN ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE NAM KHÔI PHỤC DÒNG CHẢY THỜI KỲ KHÔNG QUAN TRẮC TRÊN LƯU VỰC SÔNG HƯƠNG ĐỒ ÁN KHÓA ĐH1T Ngành: Thủy văn 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 THỊ BÍCH LOAN ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE NAM KHÔI PHỤC DÒNG CHẢY THỜI KỲ KHÔNG QUAN TRẮC TRÊN LƯU VỰC SÔNG HƯƠNG ĐỒ ÁN KHÓA ĐH1T Ngành: Thủy văn NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS TRẦN DUY KIỀU Hà Nội - 2015 LỜI CẢM ƠN Đồ án tốt nghiệp với đề tài “Ứng dụng mô hình Mike Nam khôi phục dòng chảy thời kỳ không quan trắc lưu vực sông Hương” thực khoa Khí tượng Thủy văn thuộc trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội, hoản thành thời gian quy định với đầy đủ nội dung đề cương nghiên cứu đáp ứng yêu cầu đặt Việc hoàn thành đồ án đánh dấu mốc quan trọng cá nhân Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy TS Trần Duy Kiều trực tiếp hướng dẫn, cung cấp tài liệu, thông tin, định hướng đồ án tận tình bảo, giúp đỡ suốt trình làm đồ án Tôi xin cảm ơn tới người thân gia đình tập thể bạn bè lớp ĐH1T động viên, cổ vũ tinh thần, người bước suốt năm học vừa qua Do đồ án thực thời gian có hạn, tài liệu tham khảo số liệu đo đạc thiếu thốn, kinh nghiệm thân hạn chế nên nội dung đồ án thiếu sót Vì vậy, mong nhận đóng góp quý báu thầy cô giáo toàn thể bạn sinh viên để đồ án hoàn thiện tốt Tôi xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Nguyễn Thị Bích Loan MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI NHIỆM VỤ VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHƯƠNG 1: ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN VÀ XÃ HỘI TRÊN LƯU VỰC SÔNG HƯƠNG 1.1 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN 1.2 ĐẶC ĐIỂM KHÍ HẬU 1.3 ĐẶC ĐIỂM DÂN SINH KINH TẾ - LAO ĐỘNG 13 1.4 ĐẶC ĐIỂM THỦY VĂN 17 1.5 NHẬN XÉT 22 CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM LŨ TRÊN LƯU VỰC SÔNG HƯƠNG 23 2.1 MỘT SỐ TRẬN LŨ LỚN XẢY RA TRÊN LƯU VỰC 23 2.2 ĐẶC ĐIỂM LŨ TRÊN LƯU VỰC 25 2.3 NHẬN XÉT 31 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE NAM KHÔI PHỤC DÒNG CHẢY LŨ THỜI KỲ KHÔNG QUAN TRẮC TRÊN LƯU VỰC SÔNG HƯƠNG 32 3.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP KHÔI PHỤC SỐ LIỆU DÒNG CHẢY 32 3.2 LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP 33 3.3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA MÔ HÌNH MIKE NAM 33 3.4 CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH 41 3.5 NGUYÊN TẮC HIỆU CHỈNH BỘ THÔNG SỐ MÔ HÌNH NAM CHO LƯU VỰC SÔNG HƯƠNG 41 3.6 KẾT QUẢ HIỆU CHỈNH VÀ KIỂM ĐỊNH BỘ THÔNG SỐ MÔ HÌNH NAM CHO LƯU VỰC SÔNG HƯƠNG 46 3.7 ỨNG DỤNG MÔ HÌNH KHÔI PHỤC DÒNG CHẢY LŨ 51 3.8 NHẬN XÉT 52 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 PHỤ LỤC 55 DANH MỤC CHỮ, KÝ HIỆU VIẾT TẮT ATNĐ: Áp thấp nhiệt đới BĐ3: Báo động H: Mực nước KKL: Không khí lạnh KT-XH: Kinh tế - xã hội Q: Lưu lượng nước R: Độ ẩm T: Nhiệt độ không khí TP: Thành phố V: Vận tốc gió X: Mưa Z: Bốc DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Diễn biến tài nguyên rừng lưu vực sông Hương (1990-1999 ) Bảng 1.2: Nhiệt độ không khí trung bình nhiều năm (1983-2007) Bảng 1.3: Độ ẩm tương đối trung bình nhiều năm (1983-2007) Bảng 1.4 : Lượng mưa trung bình nhiều năm (1983-2007) tháng năm 10 Bảng 1.5: Tốc độ gió trung bình nhiều năm (1983-2007) 11 Bảng 1.6: Lượng bốc trung bình nhiều năm (1983-2007) 12 Bảng 1.7: Phân bố số nắng trung bình ngày Huế 12 Bảng 1.8: Số nắng trung bình tháng, năm (giờ) 13 Bảng 1.9: Dân số huyện thuộc tỉnh Thừa Thiên Huế năm 2011 14 Bảng 1.10: Diễn biến diện tích gieo trồng qua năm (đơn vị: ha) [4] 15 Bảng 1.11: Các trạm khí tượng lưu vực sông Hương 21 Bảng 1.12: Các điểm đo mưa lưu vực sông Hương 21 Bảng 1.13: Các trạm thủy văn lưu vực sông Hương 22 Bảng 2.1: Lưu lượng trung bình ngày (m3/s) trạm thủy văn 24 Bảng 2.2.: Kết quan trắc lượng mưa lớn trạm Huế mưa lưu vực sông Hương 26 Bảng 2.3: Một số trận lũ tiểu mãn sông Hương sông Bồ 28 (1979-2001) 28 Bảng 2.4: Mực nước cao điển hình số trạm 30 Bảng 3.1: Diện tích trọng số mưa lưu vực phận sông Hương 43 Bảng 3.2: Đánh giá chất lượng hiệu chỉnh 48 Bảng 3.3: Bộ thông số mô hình Nam cho lưu vực sông Hương 48 Bảng 3.4: Đánh giá chất lượng kiểm định 50 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Bản đồ lưu vực sông Hương [1] Hình 1.2: Bản đồ phân vùng khí hậu tỉnh Thừa Thiên Huế [1] Hình 1.3 : Bản đồ mạng lưới trạm khí tượng thủy văn 20 lưu vực sông Hương [1] 20 Hình 3.1: Sơ đồ cấu trúc mô hình NAM [6] 36 Hình 3.2: Bản đồ phân chia lưu vực phận 42 Hình 3.3: Sơ đồ trình hiệu chỉnh mô hình 44 Hình 3.4: Biểu đồ so sánh đường trình lưu lượng thực đo lưu lượng tính toán trạm Bình Điền (29/X - 5/XI/1983) 46 Hình 3.5: Biểu đồ so sánh đường trình lưu lượng thực đo lưu lượng tính toán trạm Cổ Bi (29/X - 5/XI/1983) 47 Hình 3.6: Biểu đồ so sánh đường trình lưu lượng thực đo lưu lượng tính toán trạm Bình Điền (1/XI - 6/XI/1999) 49 Hình 3.7: Biểu đồ so sánh đường trình lưu lượng thực đo lưu lượng tính toán trạm Cổ Bi (1/XI - 6/XI/1999) 50 Hình 3.8: Đường trình lưu lượng trạm Bình Điền 51 từ 1/IX/1986 đến 31/XI/1986 51 Hình 3.9: Đường trình lưu lượng trạm Cổ Bi từ 1/IX/1986 đến 31/XI/1986 52 MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Lưu vực sông Hương nằm tỉnh Thừa Thiên Huế, trải dài huyện: Nam Đông, Hương Thuỷ, Hương Trà, Phong Điền, thành phố Huế phần thuộc huyện A Lưới, Quảng Điền, Phú Vang Phú Lộc Trong tính toán thuỷ văn, lũ lớn, lũ đặc biệt lớn thường quan trọng để tính toán đặc trưng thiết kế phục vụ xây dựng phương án quy hoạch thiết kế công trình phòng, chống giảm nhẹ thiên tai lưu vực Công việc phải thực dựa sở số liệu đo đạc trình dòng chảy sông suối lưu vực Tuy có số liệu đo đạc dòng chảy chưa đáp ứng yêu cầu toán, việc khôi phục số liệu trình dòng chảy cần thiết Bởi vậy, để có sở liệu phục vụ tính toán thủy văn cho lưu vực sông Hương, cần khôi phục trình dòng chảy lũ sông thiếu hoàn toàn tài liệu đo Có nhiều cách để khôi phục số liệu dòng chảy lũ từ trình mưa bốc xây dựng tương quan mưa-dòng chảy, sử dụng mô hình HEC-HMS, TANK Đồ án sử dụng mô hình NAM MIKE 11, nguyên Khoa Thủy Động lực Tài nguyên nước Trường Đại học Kỹ thuật Đan Mạch xây dựng Đây công cụ kỹ thuật chứng minh tốt ứng dụng cho nhiều lưu vực sông nhiều nước giới, có Việt Nam, với nhiều chế độ thủy văn điều kiện khí hậu khác Vậy nên chọn đề tài “Ứng dụng mô hình Mike Nam khôi phục dòng chảy thời kỳ không quan trắc lưu vực sông Hương” vấn đề thiết thực, có ý nghĩa khoa học thực tiễn to lớn MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Nghiên cứu, ứng dụng mô hình Mike Nam khôi phục dòng chảy lũ trạm Bình Điền Cổ Bi lưu vực sông Hương nhằm phục vụ cho công tác nghiên cứu, dự báo lũ cảnh báo lũ NHIỆM VỤ VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Khôi phục dòng chảy mùa lũ với thông số mô hình Mike Nam sau hiệu chỉnh kiểm định 2 Phân tích số đặc trưng dòng chảy lũ (lưu lượng đỉnh lũ thời gian xuất hiện) Phạm vi đề tài khôi phục số liệu dòng chảy lũ lưu vực sông Hương PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Đồ án áp dụng phương pháp nghiên cứu chủ yếu sau: - Thu thập số liệu, tài liệu liên quan đến nội dung nghiên cứu - Phương pháp thống kê - Phương pháp kế thừa kết nghiên cứu liên quan có - Phương pháp mô hình toán để khôi phục số liệu dòng chảy lũ thời kỳ không quan trắc trạm Bình Điền Cổ Bi NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Ngoài phần mở đầu kết luận, nội dung đồ án cấu trúc theo chương sau: Chương 1: Điều kiện địa lý tự nhiên xã hội lưu vực sông Hương Chương 2: Đặc điểm lũ lưu vực sông Hương Chương 3: Ứng dụng mô hình Mike Nam khôi phục dòng chảy lũ thời kỳ không quan trắc lưu vực sông Hương