TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI KHOA KHÍ TƯỢNG - THỦY VĂN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG MÔ HÌNH SOBEK – RR MÔ PHỎNG DÒNG CHẢY LŨ ĐẾN HỒ KẺ GỖ Sinh viên thực hiện: Luân Mạnh Hùng Giáo viên hướng dẫn: ThS Trần Ngọc Huân Hà Nội, năm 2015 LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo Khoa khí tượng Thủy văn Khoa Tài nguyên nước, Trường đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội hướng dẫn suốt trình làm đồ án, đặc biệt Th.S Trần Ngọc Huân người hướng dẫn dạy tận tình Do hạn chế thời gian khả thân, có nhiều cố gắng đồ án không tránh khỏi hạn chế thiếu sót Vì vậy, em mong nhận góp ý, bảo quý báu thầy cô bạn Em xin chân thành cám ơn! Hà Nội ngày 06 tháng 07 năm 2015 Sinh viên Luân Mạnh Hùng MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ, XÃ HỘI LƯU VỰC SÔNG RÀO CÁI 1.1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN 1.1.1 Vị trí khu vực nghiên cứu 1.1.2 Đặc điểm khí hậu, thủy văn khu vực 1.1.3 Khái quát hệ thống thuỷ lợi hồ Kẻ gỗ 1.1.4 Mạng lưới trạm khí tượng - thủy văn 1.1.5 Thông số kĩ thuật hồ Kẻ Gỗ 10 1.2 ĐIỀU KIỆN KINH TẾ- XÃ HỘI 11 1.2.1 Dân cư dân số 11 1.2.2 Nông nghiệp nông thôn 12 1.3 TÌNH HÌNH LŨ LỤT HIỆN NAY 13 1.3.1 Tình hình lũ lụt khu vực nghiên cứu 13 1.3.2 Những trận lũ điển hình 14 1.4 NHẬN XÉT 16 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU MÔ HÌNH SOBEK RR (RAINFALL – RUNOFF) 18 2.1 MỘT SỐ MÔ HÌNH MƯA – DÒNG CHẢY 18 2.1.1 Mô hình đường đơn vị 18 2.1.2 Mô hình NAM 20 2.1.3 Mô hình TANK 21 2.2 GIỚI THIỆU MÔ HÌNH SOBEK – RR 22 2.2.1 Giới thiệu chung 22 2.2.2 Khả ứng dụng mô đun 23 2.2.3 Mô đun Rainfall Runoff (RR) phương pháp tính tổn thất SCS 25 2.3 NHẬN XÉT 28 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH SOBEK –RR MÔ PHỎNG DÒNG CHẢY LŨ HỒ KẺ GỖ 29 3.1 BIÊN TẬP DỮ LIỆU ĐẦU VÀO MÔ HÌNH SOBEK 29 3.1.1 Số liệu mưa 29 3.1.2 Số liệu dòng chảy 34 3.2 THIẾT LẬP MÔ HÌNH 36 3.2.1 Nhập liệu đồ 36 3.2.2 Nhập liệu mưa 36 3.2.3 Khai báo thông số 37 3.3 HIỆU CHỈNH VÀ KIỂM ĐỊNH 37 3.3.1 Hiệu chỉnh 38 3.3.2 Kiểm định 43 3.4 BỘ THÔNG SỐ ÁP DỤNG CHO LƯU VỰC 45 3.5 MÔ PHỎNG DÒNG CHẢY LŨ HỒ KẺ GỖ 45 3.5.1 Dữ liệu mô 45 3.5.2 Kết mô 46 3.6 NHẬN XÉT 47 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 49 KẾT LUẬN 49 KIẾN NGHỊ 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Vị trí hồ Kẻ Gỗ Hình 1.2: Đập tràn Hình 1.3: Tràn cố Hình 1.4: Cống lấy nước hồ Kẻ Gỗ Hình 1.5: Mạng lưới trạm khí tượng thủy văn lưu vực hồ kẻ gỗ hạ du Hình 2.1: Các biến số tổn thất dòng chảy phương pháp SCS 26 Hình 3.1: Sơ đồ bước xác định đặc trưng lưu vực hồ Kẻ Gỗ 31 Hình 3.2: Lưu vực hồ Kẻ Gỗ 31 Hình 3.3: Sơ đồ miêu tả đa giác vẽ tự động phần mềm ArcGIS 33 Hình 3.4: Sơ đồ mô tả dòng chảy đến hồ Kẻ Gỗ 35 Hình 3.5: Lưu lượng thực đo đến hồ kẻ gỗ sử dụng hiệu chỉnh mô hình 35 Hình 3.6: Lưu lượng thực đo đến hồ kẻ gỗ sử dụng kiểm định mô hình 35 Hình 3.7: Lưu vực hồ Kẻ Gỗ SOBEK 36 Hình 3.8: Nhập liệu mưa 36 Hình 3.9: Cửa sổ khai báo thông số nhập liệu mưa cho lưu vực 37 Hình 3.10: Lượng mưa bình quân lưu vực hồ Kẻ Gỗ 38 Hình 3.11: Lựa chọn điều kiện ẩm ban đầu 39 Hình 3.12: Sơ đồ mô tả trình hiệu chỉnh mô hình SOBEK- RR 41 Hình 3.13 Đường trình lưu lượng lũ hồ Kẻ Gỗ tính toán thực đo, trường hợp hiệu chỉnh 42 Hình 3.14: Lượng mưa bình quân lưu vực hồ Kẻ Gỗ 14-19/X/2010 43 Hình 3.15: Đường trình lưu lượng lũ hồ Kẻ Gổ tính toán thực đo, trường hợp kiểm định 44 Hình 3.16: Biểu đồ lượng mưa ngày 16/X/2013 lưu vực hồ Kẻ Gỗ 46 Hình 3.17: Đường trình lũ lưu vực hồ Kẻ Gỗ ngày 16/X/2013 46 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Danh mục trạm khí tượng Bảng 1.2: Dân số phân bố dân cư tỉnh Hà Tĩnh năm 2009 11 Bảng 1.3: Thống kê trạng nghành khu vực nghiên cứu 12 Bảng 1.4: Uớc tính thiệt hại lũ lụt tỉnh Hà Tĩnh từ năm 2003 – 2010 13 Bảng 1.5: Lượng mưa từ 7h ngày 14/10 đến 19h ngày 17/10 năm 2010 15 Bảng 3.1: Số liệu, tài liệu sử dụng cho đề tài 29 Bảng 3.2: Các trạm đo mưa sử dụng tính toán mưa bình quân lưu vực hồ Kẻ Gỗ 30 Bảng 3.3: Thông tin lưu vực 32 Bảng 3.4: Trọng số mưa ảnh hưởng trạm lưu vực hồ Kẻ Gỗ 33 Bảng 3.5: Số liệu sử dụng hiệu chỉnh kiểm định 37 Bảng 3.6: Chỉ số CN loại nhóm đất 40 Bảng 3.7: Đánh giá sai số hiệu chỉnh thông số phù hợp 43 Bảng 3.8: Sai số sau kiểm định thông số hiệu chỉnh 44 Bảng 3.9: Bộ thông số xác định sau tiến hành hiệu chỉnh kiểm định mô hình 45 Bảng 3.10: Đánh giá trận lũ mô 47 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài: Do gia tăng dân số nhanh chóng, người khai thác sử dụng nguồn tài nguyên từ lưu vực cách bừa bãi Những hoạt động không hợp lý tác động trực tiếp đến lưu vực, làm thay đổi trình tự nhiên diễn bên lưu vực Kết tất yếu việc khai thác bừa bãi tai biến tự nhiên ( lũ quét, ngập lụt, xói mòn đất ) diễn ngày nhiều hơn, mạnh hơn, gây nên thiệt hại vô to lớn cho người Hồ chứa chiếm vị trí quan trọng việc điều tiết dòng chảy Đời sống người liên quan mật thiết đến lưu vực sông, hồ chứa Ngày giải toán quản lý, dự báo, đánh giá Tài nguyên nước dựa khía cạnh kỹ thuật, kinh tế xã hội thể chế - sách Với hướng tiếp cận tổng hợp việc lựa chọn công cụ mạnh, giải tổng hợp toán Tài nguyên nước cần thiết Để hỗ trợ nhà quản lý, Viện nghiên cứu trường đại học toàn giới, Deltares xây dựng mô hình SOBEK tích hợp sẵn khả mô tổng thể hệ thống Tài nguyên nước Mô hình SOBEK mô hình du nhập vào Việt Nam qua dự án quản lí tài nguyên nước Hà Lan Bộ mô hình SOBEK áp dụng phổ biến nước giới đề giải toán Tính toán, dự báo Tài nguyên nước; Quản lý chất lượng nước; Quản lý lũ lụt hạn hán; Vận hành hệ thống cho lưu vực tự nhiên lưu vực đô thị Do mô hình SOBEK công cụ hữu ích nhằm đưa giải pháp quản lý phát triển tài nguyên nước mang tính tổng thể Việc mô phỏng, tính toán dòng chảy lũ lưu vực hồ chứa cần thiết để dự báo, nghiên cứu đánh ảnh hưởng dòng chảy đến hệ sinh thái, môi trường sống người Chính tác giả chọn tên đề tài Ứng dụng mô hình SOBEK –RR mô dòng chảy lũ đến hồ Kẻ Gỗ làm đề tài đồ án tốt nghiệp Mục tiêu nghiên cứu - Ứng dụng mô hình SOBEK – RR vào toán mô dòng chảy lũ Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu dòng chảy lũ hồ Kẻ Gỗ thuộc hệ thống sông Rào huyện Cẩm Xuyên tỉnh Hà Tĩnh Phương pháp nghiên cứu - Thu thập, tổng hợp, chọn lọc thông tin, liệu khu vực nghiên cứu từ nhiều nguồn khác nhau: Website chuyên nghành, công trình nghiên cứu thực hiện, tài liệu khác có liên quan đến đề tài - Sử dụng mô hình mưa – dòng chảy SOBEK - RR Bố cục đồ án - Ngoài phần mở đầu kết luận, nội dung đồ án gồm chương chính: Chương 1: Đặc điểm địa lí tự nhiên kinh tế, xã hội lưu vực sông Rào Cái tỉnh Hà Tĩnh Chương 2: Giới thiệu mô hình SOBEK – RR(Rianfall Runoff) Chương 3: Ứng dụng mô hình SOBEK – RR mô dòng chảy lũ hồ Kẻ Gỗ