Nghiên cứu ứng dụng mô hình Marine dự báo lũ sông Kỳ Lộ, tỉnh Phú Yên (Luận văn thạc sĩ)

Nghiên cứu ứng dụng mô hình Marine dự báo lũ sông Kỳ Lộ, tỉnh Phú Yên (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu ứng dụng mô hình Marine dự báo lũ sông Kỳ Lộ, tỉnh Phú Yên (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu ứng dụng mô hình Marine dự báo lũ sông Kỳ Lộ, tỉnh Phú Yên (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu ứng dụng mô hình Marine dự báo lũ sông Kỳ Lộ, tỉnh Phú Yên (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu ứng dụng mô hình Marine dự báo lũ sông Kỳ Lộ, tỉnh Phú Yên (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu ứng dụng mô hình Marine dự báo lũ sông Kỳ Lộ, tỉnh Phú Yên (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu ứng dụng mô hình Marine dự báo lũ sông Kỳ Lộ, tỉnh Phú Yên (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu ứng dụng mô hình Marine dự báo lũ sông Kỳ Lộ, tỉnh Phú Yên (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu ứng dụng mô hình Marine dự báo lũ sông Kỳ Lộ, tỉnh Phú Yên (Luận văn thạc sĩ)

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MƠ HÌNH MARINE DỰ BÁO LŨ SÔNG KỲ LỘ TỈNH PHÚ YÊN CHUYÊN NGÀNH: THỦY VĂN HỌC VÕ ANH KIỆT HÀ NỘI, NĂM 2018 BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MƠ HÌNH MARINE DỰ BÁO LŨ SƠNG KỲ LỘ TỈNH PHÚ YÊN VÕ ANH KIỆT CHUYÊN NGÀNH: THỦY VĂN HỌC MÃ SỐ: 60440224 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS ĐẶNG THANH MAI TS TRƯƠNG VÂN ANH HÀ NỘI, NĂM 2018 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI Cán hướng dẫn chính: TS Đặng Thanh Mai Cán chấm phản biện 1: TS Nguyễn Viết Thi Cán chấm phản biện 2: TS Nguyễn Lan Châu Luận văn thạc sĩ bảo vệ tại: HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI Ngày 27 tháng 12 năm 2017 LỜI CẢM ƠN Học viên xin chân thành cảm ơn Khoa Khí tượng Thủy văn, Phòng Đào tạo, Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi để tác giả học tập nghiên cứu thực luận văn Học viên bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Đặng Thanh Mai, Trung tâm dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương TS Trương Vân Anh, Trường Đại học Tài ngun Mơi trường Hà Nội, tận tình hướng dẫn tác giả suốt trình tìm hiểu, nghiên cứu hoàn thành luận văn Học viên chân thành cám ơn quý quan: Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương, Đài Khí tượng Thủy văn khu vực Nam Trung Bộ, Đài Khí tượng Thủy văn tỉnh Phú Yên, Ban huy PCTT & TKCN tỉnh Phú Yên, giúp đỡ tác giả trình tìm hiểu thực tế, thu thập liệu thực hành tác nghiệp liên quan đến luận văn Cuối Học viên xin gửi lời cám ơn đến thầy cô, đồng nghiệp, bạn bè học viên lớp cao học CH2AT tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tác giả suốt trình thực luận văn Người viết Võ Anh Kiệt LỜI CAM ĐOAN Tôi Võ Anh Kiệt, xin cam đoan luận văn cơng trình nghiên cứu riêng Những nội dung luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khoa học Người cam đoan Võ Anh Kiệt DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT TANK : Mơ hình thủy văn thông số tập trung Nhật Bản MIKE 11 : Mơ hình thủy lực chiều Viện Thủy lực Đan Mạch MIKE 21 : Mơ hình thủy lực chiều Viện Thủy lực Đan Mạch DHI : Danish Hydraulic Institute - Viện Thủy lực Đan Mạch WMO : World Meteorological Organization - Tổ chức Khí tượng Thế giới HR : Ký hiệu trạm Thủy văn RR : Ký hiệu điểm đo mưa nhân dân UCAR : University Corporation for Atmospheric Research GFS : Global Forecast System - Hệ thống dự báo toàn cầu IFS : Integnated Forecasting system – Hệ thống dự báo tích hợp NCEP : National Centers for Environmental Prediction - Trung tâm dự báo môi trường Quốc gia Mỹ MRF : Medium Range Forecast - Mơ hình dự báo hạn vừa Pbl : Planetary boundary layer - Lớp biên hành tinh IR : Infra Red - Bức xạ hồng ngoại UV : Ultraviolet - Bức xạ tử ngoại K : Độ Kelvin CAPE : Convective available potential energy - Chỉ số bất ổn định SAS : Sơ đồ đối lưu Schubert - Arakawa-Schubert UTC : Giờ quốc tế ATNĐ : Áp thấp nhiệt đới KKL : Khơng khí lạnh XTNĐ : Xoáy thuận nhiệt đới ITCZ : Intertropical Convergence Zone - Dải hội tụ nhiệt đới KTTV : Khí tượng thủy văn CSDL : Cơ sở liệu MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ MƠ HÌNH DỰ BÁO LŨ VÀ LƯU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 KHÁI QT MƠ HÌNH DỰ BÁO 1.1.1 Quá trình phát triển mơ hình dự báo thủy văn 1.1.2 Phân loại mơ hình thủy văn 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 1.2.1 Đánh giá tổng quan tình hình nghiên cứu ngồi nước 1.2.2 Đánh giá tổng quan tình hình nghiên cứu nước 10 1.2.3 Đánh giá tổng quan tình hình nghiên cứu lưu vực 12 1.3 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN 14 1.3.1 Đặc điểm hình thái lưu vực sông 14 1.3.2 Đặc điểm địa hình, địa chất, thổ nhưỡng, thảm phủ thực vật 15 1.3.3 Khái quát đặc điểm khí hậu thủy văn 20 1.4 ĐẶC ĐIỂM MƯA LŨ LƯU VỰC SÔNG KỲ LỘ 22 1.4.1 Đặc điểm chung .22 1.4.2 Các đợt mưa lũ điển hình 23 1.5 ĐIỀU KIỆN KINH TẾ XÃ HỘI .25 1.6 MẠNG LƯỚI TRẠM KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN .26 CHƯƠNG 28 CƠ SỞ MƠ HÌNH VÀ BỘ SỐ LIỆU NGHIÊN CỨU 28 2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT MƠ HÌNH MARINE 28 2.1.1 Các giả thiết nguyên lý mô 28 2.1.2 Lý thuyết sinh dòng chảy 29 2.1.3 Lý thuyết thấm 30 2.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT MƠ HÌNH MUSKINGUM 32 2.2.1 Các phương trình 32 2.2.2 Xây dựng mơ hình Muskingum 34 2.3 TÍNH TOÁN VÀ XỬ LÝ DỮ LIỆU 34 2.3.1 Số liệu địa hình 34 2.3.2 Số liệu thảm phủ 37 2.3.3 Số liệu đất 38 2.3.4 Xử lý mưa phân bố theo không gian 39 2.3.5 Số liệu sông .41 2.4 DẪN SUẤT ĐẦU VÀO MƠ HÌNH MARINE 42 2.4.1 Xây dựng đồ dẫn suất từ đồ DEM phục vụ đầu vào cho mơ hình MARINE .42 2.4.2 Kết xây dựng đồ dẫn suất đầu vào mơ hình MARINE .45 CHƯƠNG 49 ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MARINE VÀ MUSKINGUM XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN CẢNH BÁO, DỰ BÁO LŨ VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP PHÒNG CHỐNG LŨ 49 3.1 HIỆU CHỈNH BỘ THÔNG SỐ MƠ HÌNH 49 3.2 KIỂM ĐỊNH BỘ THƠNG SỐ MƠ HÌNH 52 3.3 DỰ BÁO THỬ TRẬN LŨ NĂM 2017 54 3.4 XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN CẢNH BÁO, DỰ BÁO LŨ SÔNG KỲ LỘ 56 3.5 HƯỚNG DẪN QUY TRÌNH DỰ BÁO LŨ BẰNG MƠ HÌNH MARINE VÀ MUSKINGUM .56 3.6 CÁC GIẢI PHÁP PHỊNG CHỐNG LŨ TRÊN LƯU VỰC SƠNG KỲ LỘ .58 3.6.1 Các giải pháp cơng trình 58 3.6.2 Các giải pháp phi cơng trình 60 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO .65 PHẦN PHỤ LỤC .67 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Cây phân loại mơ hình tốn thủy văn Hình 1.2 Bản đồ địa hình lưu vực sơng Kỳ Lộ 17 Hình 1.3 Mức nước lũ ngập sâu trạm thủy văn Hà Bằng trạm thủy văn Hà Bằng, trận lũ lịch sử tháng 11/2009 25 Hình 1.4 Lũ trơi cơng trình đo mực nước tự ghi trạm thủy văn Hà Bằng, trận lũ lịch sử tháng 11/2009 25 Hình 1.5 Bản đồ sơng suối lưu vực sông Kỳ Lộ 27 Hình 2.1 Sơ đồ tổng qt mơ hình MARINE 28 Hình 2.2 Mơ tả vùng thấm lý thuyết Green Ampt 31 Hình 2.3 Code mơ hình Muskingum 34 Hình 2.4 Chi tiết địa hình khu vực trung lưu 35 Hình 2.5 Kiểm tra đồ mơ hình số độ cao (DEM) đường bình đồ địa hình 35 Hình 2.6 Kiểm tra đồ mơ hình số độ cao (DEM) hệ thống sơng suối 36 Hình 2.7 Bản đồ mơ hình số độ cao (DEM) lưu vực sông Kỳ Lộ 36 Hình 2.8 Bản đồ lớp phủ thực vật lưu vực sông Kỳ Lộ 38 Hình 2.9 Bản đồ đất lưu vực sông Kỳ Lộ 39 Hình 2.10 Bản đồ phân bố mưa ô lưới theo đa giác Theissen 41 Hình 2.11 Bản đồ mạng lưới sơng tính tốn liệu cho MARINE 42 Hình 2.12 Sơ đồ mơ tả q trình tạo đồ dẫn suất từ DEM 43 Hình 2.13 Sơ đồ mơ tả q trình tạo hướng chảy từ đồ DEM 44 Hình 2.14 Sơ đồ mơ số hội tụ nước hình thành mạng sơng 44 Hình 2.15 Tạo đồ dẫn suất từ AML files 45 Hình 2.16 Bản đồ hướng dòng chảy lưu vực sơng Kỳ Lộ .46 Hình 2.17 Bản đồ độ rỗng đất lưu vực sông Kỳ Lộ 46 Hình 2.18 Bản đồ độ dẫn thủy lực bão hòa lưu vực sơng Kỳ Lộ 46 Hình 2.19 Bản đồ lượng trữ lưu vực sông Kỳ Lộ 46 Hình 2.20 Bản đồ độ dốc lưu vực sông Kỳ Lộ 47 Hình 2.21 Bản đồ lực mao dẫn lưu vực sông Kỳ Lộ .47 Hình 2.22 Hàm lượng nước ban đầu lưu vực sông Kỳ Lộ 47 Hình 2.23 Bản đồ hệ số nhám Manning lưu vực sông Kỳ Lộ 47 Hình 2.24 Bản đồ miền tính lưu vực sông Kỳ Lộ 48 Hình 3.1 Sơ đồ khối ứng dụng mơ hình Marine - Muskingum dự báo lũ sơng Kỳ Lộ .49 Hình 3.2a Biểu đồ mưa trạm để hiệu chỉnh thông số 50 Hình 3.2b Biểu đồ mưa trạm để hiệu chỉnh thông số 50 Hình 3.3 Đường q trình lưu lượng tính tốn thực đo trận lũ hiệu chỉnh thông số 52 Hình 3.4a Biểu đồ mưa trạm để kiểm định thông số 53 Hình 3.4b Biểu đồ mưa trạm để kiểm định thông số 53 Hình 3.5 Đường q trình lưu lượng tính tốn TĐ trận lũ kiểm định thơng số .53 Hình 3.6a Biểu đồ mưa trạm trận lũ năm 2017 55 Hình 3.6b Biểu đồ mưa trạm trận lũ năm 2017 55 Hình 3.7 Đường qt lưu lượng tính tốn thực đo trận lũ dự báo thử năm 2017 55 Hình 3.8 Đường qt mực nước tính tốn thực đo trận lũ dự báo thử năm 2017 56 Hình 3.9 Mơ hình hồ điều hòa chống lũ 59 Hình 3.10 Mơ hình trạm giám sát 60 ... TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MƠ HÌNH MARINE DỰ BÁO LŨ SÔNG KỲ LỘ TỈNH PHÚ YÊN VÕ ANH KIỆT CHUYÊN NGÀNH: THỦY VĂN HỌC... MƠ HÌNH 49 3.2 KIỂM ĐỊNH BỘ THƠNG SỐ MƠ HÌNH 52 3.3 DỰ BÁO THỬ TRẬN LŨ NĂM 2017 54 3.4 XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN CẢNH BÁO, DỰ BÁO LŨ SÔNG KỲ LỘ 56 3.5 HƯỚNG DẪN QUY TRÌNH DỰ BÁO... dẫn suất đầu vào mơ hình MARINE .45 CHƯƠNG 49 ỨNG DỤNG MƠ HÌNH MARINE VÀ MUSKINGUM XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN CẢNH BÁO, DỰ BÁO LŨ VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP PHÒNG CHỐNG LŨ 49 3.1 HIỆU CHỈNH