Nghiên cứu quy hoạch phòng chống lũ chi tiết trên các tuyến sông

i LỜI CẢM ƠN Sau thời gian dài thực hiện, tác giả hoàn thành Luận văn Thạc sĩ, chuyên ngành Thủy văn với đề tài “Nghiên cứu quy hoạch phịng chống lũ chi tiết tuyến sơng có đê tỉnh Hà Nam” Bên cạnh nỗ lực thân, tác giả bảo, hướng dẫn tận tình thầy, giáo đồng nghiệp bạn bè Với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc, tác giả xin gửi lời cảm ơn tới TS Trần Kim Châu PGS TS Phạm Thị Hương Lan (trưởng khoa Thủy văn-Trường Đại học Thủy Lợi) tận tình hướng dẫn tác giả suốt q trình tìm hiểu, nghiên cứu hồn thiện Luận văn Tác giả xin trân trọng cảm ơn Trường Đại học Thủy lợi, thầy giáo, cô giáo Khoa Thủy văn, Thầy giáo, Cô giáo thuộc môn truyền đạt kiến thức chuyên môn trình học tập Tác giả xin chân thành cảm ơn Viện Thủy văn, Môi trường Biến đổi khia hậu đồng nghiệp tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tác giả việc thu thập tài liệu thông tin liên quan đến đề tài Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến bạn bè, đồng nghiệp người thân động viên, giúp đỡ khích lệ tác giả suốt q trình học tập hồn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2015 Tác giả Nguyễn Văn Nam ii BẢN CAM KẾT Tên tác giả : Nguyễn Văn Nam Người hướng dẫn khoa học : TS Trần Kim Châu PGS TS Phạm Thị Hương Lan Tên đề tài Luận văn “Nghiên cứu quy hoạch phòng chống lũ chi tiết tuyến sơng có đê tỉnh Hà Nam” Tác giả xin cam đoan Luận văn hoàn thành dựa số liệu thu thập từ nguồn thực tế, tư liệu công bố báo cáo quan Nhà nước, đăng tải tạp chí chuyên ngành, sách, báo Tác giả không chép Luận văn đề tài nghiên cứu trước Hà Nội, ngày tháng năm 2015 Tác giả Nguyễn Văn Nam iii MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU LŨ, LỤT 1.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ LŨ, LỤT TRÊN THẾ GIỚI 1.2 CÁC NGHIÊN CỨU VỀ LŨ, LỤT TẠI VIỆT NAM CHƢƠNG II: ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI VÀ HIỆN TRẠNG PHÕNG CHỐNG LŨ TỈNH HÀ NAM 11 2.1 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN 11 2.1.1 Vị trí địa lý 11 2.1.2 đặc điểm địa hình 12 213 ặc điểm th nh ng, đ t đai, th m ph th c v t 13 214 ặc điểm địa ch t, địa mạo 15 2.2 ĐẶC ĐIỂM KHÍ HẬU, THỦY VĂN 17 2.2.1 ặc điểm hí h u 17 222 ặc điểm th y v n 23 2.3 ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ XÃ HỘI 37 2.3.1 T chức hành 37 Dân c , lao động 38 3 Hiện trạng inh tế 39 2.4 ĐÁNH GIÁ DIỄN BIẾN THIÊN TAI VÀ THIỆT HẠI 41 2.4.1 Về bão áp th p nhiệt đới 41 2.4.2 Tình hình ng p úng 43 CHƢƠNG III: GIỚI THIỆU VÀ THIẾT LẬP MƠ HÌNH MƠ HÌNH MIKE 11, MIKE21 FM CHO HỆ THỐNG SÔNG TỈNH HÀ NAM 57 3.1 KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG SÔNG THUỘC TỈNH HÀ NAM 57 3.2 GIỚI THIỆU MƠ HÌNH MIKE 11, MIKE 21FM 58 3.2.1 T ng quan mơ hình MIKE 11 58 3.2.2 T ng quan mơ hình MIKE 21 60 iv 3.3 THIẾT LẬP MƠ HÌNH MIKE 11, MIKE 21FM CHO CÁC TUYẾN TUYẾN SÔNG THUỘC TỈNH HÀ NAM 65 3 Thiết l p mơ hình th y l c MIKE11 tính tốn th y l c hệ thống sơng 65 3 Thiết l p mơ hình th y l c MIKE21 70 3.4 HIỆU CHỈNH VÀ KIỂM ĐỊNH MƠ HÌNH MIKE 11, MIKE 21FM 74 Hiệu chỉnh iểm định mơ hình Mi e 11 74 3.4.2 Hiệu chỉnh iểm định mô hình Mi e 21 77 CHƢƠNG 4: ỨNG DỤNG MƠ HÌNH MIKE11, MIKE21FM TÍNH TỐN THIẾT KẾ QUY HOẠCH PHÕNG CHỐNG TRÊN CÁC TUYẾN ĐÊ CĨ SƠNG TỈNH HÀ NAM 79 4.1 TIÊU CHUẨN PHÕNG CHỐNG LŨ TỈNH HÀ NAM 79 4.1.1 Trên hệ thống sơng Hồng – Thái Bình 79 4.1.2 Trên hệ thống sông áy 81 4.2 MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU QUY HOẠCH PHÕNG CHỐNG LŨ TỈNH HÀ NAM 82 4.2.1 Mục đích c a quy hoạch phòng chống lũ 82 4.2.2 Yêu cầu c a quy hoạch phòng chống lũ 83 4.3 XÁC ĐỊNH MỨC ĐẢM BẢO PHÕNG CHỐNG LŨ CHO CÁC TUYẾN SƠNG CĨ ĐÊ THUỘC TỈNH HÀ NAM 84 4.4 ỨNG DỤNG MƠ HÌNH MIKE 11 XÁC ĐỊNH MỰC NƯỚC LŨ VÀ LƯU LƯỢNG LŨ CHO CÁC TUYẾN SƠNG CĨ ĐÊ TỈNH HÀ NAM THEO TIÊU CHUẨN PHÕNG CHỐNG LŨ 84 4.4.1 Xây d ng ịch b n tính tốn 84 4.4.2 Kết qu xác định lũ thiết ế cho tuyến sơng có đê tỉnh Hà Nam bao gồm l ul ng m c n ớc lũ thiết ế 85 4.5 XÁC ĐỊNH MỰC NƯỚC LŨ BÁO ĐỘNG ĐỂ PHỤC VỤ CÔNG TÁC PCLB 92 4.6 ỨNG DỤNG MÔ HÌNH HAI CHIỀU MIKE 21FM XÁC ĐỊNH HÀNH LANG THỐT LŨ CHO CÁC TUYẾN SÔNG THUỘC TỈNH HÀ NAM 100 Khái niệm b n hành lang thoát lũ 100 4.6.2 Các yếu tố c a HLTL 102 4.6.3 Các tiêu chí xem xét hi xác định hành lang thoát lũ 102 v 4.6.4 Xây d ng ph ơng án xác định tuyến thoát lũ 106 4.6.5 Xác định hành lang thoát lũ 108 4.4.6 Kết qu tính tốn tuyến lũ cho tuyến sơng có đê địa bàn tỉnh Hà Nam 108 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ: 115 vi DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Lưới trạm khí tượng thuộc tỉnh Hà Nam 18 Bảng 2.2: Số liệu quan trắc thời tiết, khí hậu tỉnh Hà Nam 18 Bảng 2.3: Bức xạ tổng cộng trung bình tháng năm trạm lân cận tỉnh Hà Nam (Kcal/cm2) 19 Bảng 2.4: Nhiệt độ trung bình tháng năm trạm lân cận tỉnh Hà Nam (oC) 19 Bảng 2.5: Độ ẩm tương đối trung bình số trạm lân cận khu vực nghiên cứu (%) 20 Bảng 2.6: Lượng mưa trung bình tháng, năm số trạm đo ( Đơn vị: mm ) 21 Bảng 2.7: Lượng mưa trận lớn theo tần suất thiết kế số trạm đo 21 Bảng 2.8: Lượng mưa thời đoạn 1-3-5-7 ngày max trạm Phủ Lý 21 Bảng 2.9: Lượng mưa ngày lớn Phủ Lý theo P% mùa mưa lũ (Đơn vị: mm) 23 Bảng 2.10: Chiều dài sơng sơng nội đồng tỉnh Hà Nam 24 Bảng 2.11: Mực nước bình qn tháng, năm trêm sơng Hồng, sông Đáy (cm) 26 Bảng 2.12: Mực nước cao nhất, thấp tháng sông Hồng, sông Đáy (cm) 27 Bảng 2.13: Mức báo động số vị trí sơng thuộc tỉnh Hà Nam (Đơn vị: m) 28 Bảng 2.14: Danh sách trạm thủy văn thuộc tỉnh Hà Nam 29 Bảng 2.15: Các điểm quan trắc mực nước ngầm Hà Nam 31 Bảng 2.16: Khả xảy lũ lớn năm vào tháng năm (Đơn vị: %) 34 Bảng 2.17: Mực nước báo động số điểm (Đơn vị: m) 34 Bảng 2.18: Mực nước bình quân ngày max, ngày max (Đơn vị: mm) 35 Bảng 2.19: Lưu lượng bình quân tháng 1, 2, theo tần suất thiết kế (Đơn vị: m3/s) 35 Bảng 2.20: Số đơn vị hành phân theo huyện, thành phố thuộc tỉnh Hà Nam 38 Bảng 2.21: Diện tích mật độ dân số năm 2013 phân theo huyện, thành phố thuộc tỉnh Hà Nam 39 Bảng 2.22: Lượng mưa lớn số trạm lưu vực sông Đáy 55 Bảng 3.1: Các trạm thủy văn dùng để hiệu chỉnh kiểm định thông số mô hình MIKE11 68 Bảng 3.2: Kết hiệu chỉnh thơng số mơ hình 75 vii Bảng 3.3: Kết kiểm định thơng số mơ hình 76 Bảng 4.1: Tiêu chuẩn phòng, chống lũ cho Hà Nội vùng khác lưu vực sông Hồng – Thái Bình (Tiêu chuẩn ngành 14 TCN 122-2002) 80 Bảng 4.2: Tiêu chuẩn chống lũ hệ thống đê 80 Bảng 4.3: Mực nước lưu lượng lũ thiết kế tuyến sông Hồng địa bàn tỉnh Hà Nam(Chu kỳlặp lại 300 năm, dạng lũ VIII/1996 , phân lũ sông Đáy theo nghị định 04) 89 Bảng 4.4: Mực nước lưu lượng lũ thiết kế tuyến sông Đáy địa bàn tỉnh Hà Nam 89 Bảng 4.5: Mực nước thiết kế tuyến sông Nhuệ địa bàn tỉnh Hà Nam (Chu kỳ lặp lại 300 năm, dạng lũ VIII/1996, phân lũ sông Đáy theo nghị định 04) 91 Bảng 4.6: Mực nước thiết kế tuyến sông Châu Giang địa bàn tỉnh Hà Nam (Chu kỳ lặp lại 300 năm, dạng lũ VIII/1996, phân lũ sông Đáy theo nghị định 04) 91 Bảng 4.7: Bảng cấp báo động mực nước lũ sông Việt Nam 92 Bảng 4.8: Thống kê kết tính tốn mực nước báo động mực nước thiết kế đê sông địa bàn tỉnh Hà Nam 94 Bảng 4.9: Giá trị gia tăng mực nước lũ tính tốn cho phép [ΔH] có hành lang lũ 103 Bảng 4.10: Giá trị vận tốc tính tốn cho phép [V] tính tốn hành lang thoát lũ 104 Bảng 4.11: Mực nước lũ lớn dọc sông Hồng theo phương án lũ (trường hợp tính tốn có hồ Hịa Bình + Thác Bà + Tuyên Quang + Sơn La tham gia cắt lũ) Đơn vị: m 110 Bảng 4.12: Mực nước lũ lớn dọc sơng Đáy theo phương án lũ (phân lũ 2500 m3/s từ sông Hồng vào sông Đáy sau cải tạo đến cửa biển, trường hợp tính tốn có hồ Hịa Bình + Thác Bà + Tun Quang + Sơn La tham gia cắt lũ) Đơn vị: m 110 Bảng 4.13: Mực nước lũ lớn số vị trí dọc sơng Nhuệ theo phương án lũ (theo nghị định 04/2011 NĐCP, trường hợp tính tốn có hồ Hịa Bình + Thác Bà + Tun Quang + Sơn La tham gia cắt lũ) Đơn vị: m 110 Bảng 4.14: Mực nước lũ lớn số vị trí dọc sơng Châu Giang theo phương án lũ (theo nghị định 04/2011 NĐCP, trường hợp tính tốn có hồ Hịa Bình + Thác Bà + Tun Quang + Sơn La tham gia cắt lũ) Đơn vị: m 111 viii DANH MỤC HÌNH Hình 2.1: Bản đồ hành tỉnh Hà Nam 12 Hình 2.2: Bản đồ lưới trạm khí tượng lân cận tỉnh Hà Nam 17 Hình 2.3: Sơ đồ hệ thống sơng ngịi tỉnh Hà Nam 24 Hình 2.4: Bản đồ quan trắc lượng nước ngầm tỉnh Hà Nam 31 Hình 2.5: Đồ thị dao động mực nước ngầm quan trắc Thành phố Phủ Lý, khu vực phường Lê Hồng Phong 32 Hình 2.6: Đồ thị dao động mực nước ngầm quan trắc Thành phố Phủ Lý, khu vực phường Quang Trung 33 Hình 2.7: Đường bão ATNĐ Biển Đông năm 2012 43 Hình 3.2: Sơ đồ mạng thủy lực sơng Hồng – Sơng Thái Bình 66 Hình 3.3: Thiết lập lưới tính tốn mơ sông Đáy đoạn qua tỉnh Hà Nam 72 Hình 3.4: Thiết lập lưới địa hình tính tốn mơ sơng Hồng đoạn qua tỉnh Hà Nam 72 Hình 3.5: Thiết lập địa hình đầu vào mơ hình MIKE21FM đoạn sơng Đáy qua TP Phủ Lý- Hà Nam 73 Hình 3.6: Các biên vào biên kiểm tra sông Đáy đoạn qua Hà Nam 74 Hình 4.1: Đường mặt nước sông Hồng theo dạng trận lũ VIII/1996 (Chu kỳ lặp lại 300 năm)……………………………………………………………………………………… 86 Hình 4.2: Đường mặt nước sông Đáy theo dạng trận lũ IX/1985, tần suất thiết kế P=2% (Địa hình trạng, khơng phân lũ sông Đáy) 86 Hình 4.3: Đường mặt nước sơng Đáy theo dạng trận lũ VIII/1996 (Phân lũ sông Đáy với Q=2500m3/s, địa hình cải tạo đến Ba Thá) 87 Hình 4.4: Đường mặt nước sông Đáy theo dạng trận lũ VIII/1996 (Phân lũ sơng Đáy với Q=2500m3/s, địa hình cải tạo đến cửa biển) 87 Hình 4.5: Lưu lượng lũ thiết kế hệ thống sông thuộc tỉnh Hà Nam dạng lũ VIII/1996 (Chu kỳ lặp lại 300 năm, phân lũ sông Đáy theo nghị định 04) 88 Hình 4.6: Mô tả khái niệm bãi ngập lũ mặt 100 Hình 4.7: Sơ đồ mô tả khái niệm hành lang lũ mặt 101 Hình 4.8: Mô tả phát triển vùng đồng ngập lũ làm tăng mực nước lũ theo tiêu chuẩn cho phép (Nguồn: Viện khoa học Thủy lợi) 103 ix MỞ ĐẦU Tính cấp thiết Đề tài Tỉnh Hà Nam cách trung tâm thủ đô Hà Nội 50km, cửa ngõ phía nam thủ Vị trí địa lý tạo nhiều thuận lợi cho phát triển kinh tế xã hội tỉnh song nơi thường xuyên phải chịu ảnh hưởng loại thiên tai xảy ra: Bão, lũ lụt, sạt lở bờ sông Mặc dù hàng năm hệ thống đê điều tỉnh Hà Nam nhà nước quan tâm đầu tư kinh phí tu bổ, nâng cấp, nguồn vốn có hạn, việc đầu tư chủ yếu tập trung vào số trọng điểm xung yếu có tính chất khẩn cấp, nên thiếu đồng Về điều kiện tự nhiên, tỉnh Hà Nam có địa hình dạng lịng chảo, xung quanh cao, trũng Hai sông lớn chảy qua sơng Hồng sơng Đáy, ngồi cịn có nhiều sơng như: Sơng Nhuệ, sơng Châu Giang, sơng Sắt, sơng Hồnh Uyển … Nguồn nước sông cung cấp nước phục vụ cho nhu cầu phát triển kinh tế, sinh hoạt, sản xuất nông nghiệp, công nghiệp tiểu thủ công nghiệp thường xuyên đe dọa đến an toàn đê điều cơng trình phịng chống lụt bão mùa mưa lũ Quy hoạch phòng chống lũ hệ thống sơng Hồng, sơng Thái Bình Thủ tướng phủ phê duyệt Quyết định số 92/2007/QĐ-TTg ngày 21/6/2007 xác định Tiêu chuẩn phòng, chống lũ giai đoạn 2007-2010 bảo đảm chống lũ có chu kỳ 250 năm (tần suất 0,4%), lưu lượng tương ứng Sơn Tây 42.600 m3/s; giai đoạn 2010-2015 bảo đảm chống lũ có chu kỳ 500 năm (tần suất 0,2%), lưu lượng tương ứng Sơn Tây 48.500 m3/s Tiêu chuẩn phòng lũ hệ thống đê: Hà Nội bảo đảm chống lũ tương ứng với mực nước sông Hồng trạm Long Biên 13,4 m thoát lưu lượng tối thiểu 20.000 m3/s; Phả Lại bảo đảm chống lũ tương ứng với mực nước sơng Thái Bình trạm Phả Lại 7,2 m Đối với hệ thống đê điều vùng khác bảo đảm chống lũ tương ứng với mực nước sông Hồng trạm Long Biên 13,1 m, phần lưu lượng vượt khả sử dụng giải pháp khác như: điều tiết hồ chứa, phân lũ, chậm lũ, ... án Quy hoạch phịng chống lũ chi tiết cho tuyến sơng có đê địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc - Dự án Quy hoạch phòng chống lũ chi tiết cho tuyến sơng có đê địa bàn tỉnh Hải Dương - Dự án Quy hoạch phòng chống. .. chống lũ chi tiết cho tuyến sơng có đê địa bàn thành phố Hà Nội - Dự án Quy hoạch phòng chống lũ chi tiết cho tuyến sơng có đê địa bàn tỉnh Nam Định 10 - Dự án Quy hoạch phịng chống lũ chi tiết. .. cho tồn đồng sơng Hồng chưa đua mức đảm bảo chi tiết cho tuyến sông tỉnh Hà Nam Do đề tài nghiên cứu “ Nghiên cứu quy hoạch phòng chống lũ chi tiết tuyến sơng có đê tỉnh Hà Nam” đặt để giải vấn