Đánh giá ngập lụt vùng hạ du sông trà khúc tỉnh quảng ngãi theo quy trình vận hành liên hồ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HỒ HẢI KHÔI ANH ĐÁNH GIÁ NGẬP LỤT VÙNG HẠ DU SƠNG TRÀ KHÚC TỈNH QUẢNG NGÃI THEO QUY TRÌNH VẬN HÀNH LIÊN HỒ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THỦY Đà Nẵng- Năm 2019 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HỒ HẢI KHÔI ANH ĐÁNH GIÁ NGẬP LỤT VÙNG HẠ DU SƠNG TRÀ KHÚC TỈNH QUẢNG NGÃI THEO QUY TRÌNH VẬN HÀNH LIÊN HỒ Chun ngành: Xây dựng cơng trình thủy Mã số:60.58.02.02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THỦY Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS Võ Ngọc Dƣơng Đà Nẵng- Năm 2019 i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc cơng bố cơng trình khác Tác giả luận văn Hồ Hải Khôi Anh ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .i MỤC LỤC ii TÓM TẮT LUẬN VĂN iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT, CÁC KÝ HIỆU v DANH MỤC CÁC HÌNH vi DANH MỤC CÁC BẢNG .ix MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục đích nghiên cứu: 3 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu: Nội dung nghiên cứu: Cách tiếp cận, phƣơng pháp nghiên cứu: 5.1 Cách tiếp cận: 5.2 Phƣơng pháp nghiên cứu: Ý nghĩa thực tiễn đề tài: Cấu trúc luận văn: CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ TÌNH HÌNH NGẬP LỤT LƢU VỰC SƠNG TRÀ KHÚC .5 1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên khu vực nghiên cứu 1.1.1 Vị trí địa lý 1.1.2 Đặc điểm địa hình 1.1.3 Đặc điểm mạng sông 1.1.4 Mạng lƣới trạm quan trắc khí tƣợng thủy văn 1.1.5 Đặc điểm khí hậu 10 1.1.6 Bão hình thái thời tiết đặc biệt 13 1.1.7 Chế độ mƣa 14 1.1.8 Đặc điểm Thủy văn: 19 1.1.9 Chế độ triều mặn vùng ven biển 27 1.2 Tình hình kinh tế - xã hội 29 CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT 35 2.1 Tổng quan chung 35 2.1.1 Khái niệm đồ ngập lụt 35 2.1.2 Các phƣơng pháp xây dựng đồ ngập lụt 35 2.2 Giới thiệu mơ hình MIKE SHE 36 iii 2.2.1.Tổng quan mơ hình MIKE SHE 36 2.2.2 Lịch sử phát triển mơ hình MIKE-SHE 37 2.2.3 Lý thuyết mơ hình MIKE-SHE 37 2.3.Thiết lập mơ hình MIKE SHE 45 2.3.1 Phạm vi mô 45 2.3.2 Cơ sở liệu phục vụ tính tốn mơ 47 2.4 Hiệu chỉnh kiểm định mơ hình MIKE SHE 52 2.4.1 Hiệu chỉnh mơ hình 52 2.4.2 Kiểm định mơ hình 54 2.4.3 Nhận xét kết hiệu chỉnh kiểm định 55 2.5 Cơ sở lý thuyết mơ hình thủy lực 56 2.5.1 Cơ sở lý thuyết MIKE FLOOD 56 2.5.2 Cơ sở lý thuyết MIKE 11 59 2.5.3 Cơ sở lý thuyết MIKE 21 61 2.6 Giới thiệu quy trình xây dựng đồ ngập lụt kết hợp công cụ GIS 62 2.6.1 Khái niệm hệ thống thông tin địa lý (GIS) 62 2.6.2 Xây dựng, quản lý sở liệu 63 2.6.3 Xây dựng đồ ngập lụt công nghệ GIS 63 CHƢƠNG XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT 64 3.1 Xây dựng mơ hình thủy lực 64 3.1.1 Xây dựng mơ hình thủy lực chiều 64 3.1.2 Xây dựng mơ hình thủy lực chiều 66 3.1.3 Thiết lập mơ hình mô MIKE FLOOD 68 3.2 Hiệu chỉnh, kiểm định mơ hình 70 3.3 Xây dựng Bản đồ ngập lụt 73 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 82 Kết luận 82 Kiến nghị 82 2.1 Giải pháp phi cơng trình: 82 2.2 Giải pháp cơng trình: 83 NHỮNG VẤN ĐỀ TỒN TẠI VÀ HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP CỦA ĐỀ TÀI 84 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 PHỤ LỤC 87 iv TÓM TẮT LUẬN VĂN ĐÁNH GIÁ NGẬP LỤT VÙNG HẠ DU SÔNG TRÀ KHÚC TỈNH QUẢNG NGÃI THEO QUY TRÌNH VẬN HÀNH LIÊN HỒ Học viên: Hồ Hải Khơi Anh Chun ngành: Kỹ thuật Xây dựng cơng trình thủy Mã số: 60.58.02.02 Khóa: K35-CTT.QNg Trƣờng Đại học Bách khoa – ĐHĐN Tóm tắt: Việc đánh giá ngập lụt vùng hạ du sông trà khúc tỉnh Quảng Ngãi theo quy trình vận hành liên hồ cần thiết Kết nghiên cứu mô ngập lụt sông Trà Khúc ứng với tần suất lũ, xây dựng đồ ngập lụt với tần suất tƣơng ứng Kết nghiên cứu thể đƣợc khu vực bị ngập, diện tích ngập, chiều sâu ngập khu vực nghiên cứu Kết nghiên cứu cung cấp cho quyền địa phƣơng quan quản lý thiên tai địa bàn tỉnh thông tin cần thiếtđể chủ động đối phó nhƣ giảm thiểu thiệt hại lũ lụt lƣu vực sông Trà Khúc Từ khóa: sơng Trà Khúc, ngập lụt, Mike SHE, Mike 11, Mike 21, Mike Flood ASSESS FLOODING IN THE DOWNSTREAM AREA OF TRA KHUC RIVER IN QUANG NGAI PROVINCE UNDER THE IMPACT OF RESERVOIRS UPSTREAM Student name: Hồ Hải Khôi Anh Major: Irrigation construction engineering ID: 60.58.02.02 Course: K35-CTT.QNg University of science and technology - ĐHĐN Abstract-The evaluation of flooding in the downstream area of Tra Khuc river in Quang Ngai province according to the inter-lake operation process is very necessary The research results are simulating flooding in Tra Khuc river in response to flood frequencies, building flood maps with corresponding frequencies Research results have shown the flooded area, flooded area, depth of flooding in the study area The research results provide local authorities and disaster management agencies in the province with the necessary information to actively deal with and minimize damage caused by floods in the Tra Khuc basin Key words: Tra Khuc river, Flooding, Mike SHE, Mike 11, Mike 21, Mike Flood v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT, CÁC KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT DHI : Viện thủy lực Đan Mạch MIKE 11 : Mơ hình thủy lực chiều thuộc mơ hình MIKE MIKE 21 : Mơ hình thủy lực chiều thuộc mơ hình MIKE MIKE SHE : Mơ hình mƣa – dịng chảy (DHI) R : Hệ số tƣơng quan R2 : Hệ số NASH RMSE : Sai số bình phƣơng trung bình KKL : Khơng khí lạnh vi DANH MỤC CÁC HÌNH Hình Bản đồ ngập lụt tần suất 10% (Nguồn:Dự án Giảm nhẹ thiên tai Quảng Ngãi) Hình Bản đồ ngập lụt tần suất 10 % (Nguồn: Dự án Quy hoạch PCL chỉnh trị sông) Hình 1.1 Lƣu vực sông Trà Khúc Hình 1.2 Các hồ chứa thƣợng nguồn lƣu vực sông Trà Khúc Hình 2.1 Minh họa phƣơng pháp sử dụng luận văn 36 Hình 2.2 Cấu trúc tổng qt mơ hình MIKE SHE 37 Hình 2.3 Sơ đồ q trình bốc mơ hình MIKE SHE (DHI,2012) 38 Hình 2.4 Rời rạc hóa vùng khơng bão hịa theo phƣơng đứng 40 Hình 2.5.Q trình hình thành dịng chảy mơ hình MIKE SHE(DHI 2012) 40 Hình 2.6 Couple link MIKE SHE MIKE 11 (DHI 2012) 41 Hình 2.7.Kết nối mơ hình MIKE 11 với lƣới mơ hình MIKE SHE 41 Hình 2.8 Liên kết điển hình MIKE SHE MIKE 11 (DHI 2012) .42 Hình 2.9.Kết nối MIKE SHE MIKE URBAN (DHI 2012) 43 Hình 2.10.Cơ chế kết nối MIKE SHE MIKE URBAN (DHI 2012) 43 Hình 2.11 Cấu trúc mơ hình MIKE SHE với mơ đun hồ chứa tuyến tính cho vùng bão hòa (DHI, 2012e) .44 Hình 2.12.Sơ đồ dịng chảy dựa tiểu lƣu vực, mơ đun dịng chảy hồ chứa tuyến tính (DHI, 2012e) 44 Hình 2.13 Các thành phần thiết lập MIKE SHE 45 Hình 2.14 Phạm vivùng mô .46 Hình 2.15.Bản đồ số độ cao lƣu vực mô 47 Hình 2.16.Bản đồ sử dụng đất phạm vi mơ 48 Hình 2.17.Bản đồ đất lƣu vực mô 49 Hình 2.18.Mạng lƣới lƣu vực mô .50 Hình 2.19 Mạng lƣới lƣu vực mơ 51 Hình 2.20.Kết hiệu chỉnh MIKE SHE cho lƣu lƣợng trạm Sơn Giang từ năm 19952004 53 Hình 2.21 Kết hiệu chỉnh MIKE SHE cho lƣu lƣợng trạm An Chỉ từ năm 19952004 53 vii Hình 2.22.Kết kiểm định MIKE SHE cho lƣu lƣợng trạm Sơn Giang từ năm 2005-2014 .54 Hình 2.23.Kết kiểm định MIKE SHE cho lƣu lƣợng trạm An Chỉ từ năm 20052014 55 Hình 2.24 Các ứng dụng kết nối tiêu chuẩn 57 Hình 2.25 Một ứng dụng kết nối bên 58 Hình 2.26 Một ví dụ kết nối cơng trình 58 Hình 2.27 Lƣới tính tốn đoạn kênh 60 Hình 3.1.Sơ đồ mạng lƣới sơng tính tốn MIKE 11 .64 Hình 3.2.Mặt cắt K45+012 (thƣợng lƣu cầu Trà Khúc gần trạm Trà Khúc) MIKE11 65 Hình 3.3 Thiết lập tốn mơ thủy lực Hydrodynamic 66 Hình 3.4 Lƣới tính tốn lƣu vực sông Trà Khúc 67 Hình 3.5.Mơ chiều vùng bãi lƣu vực sơng Trà Khúc mơ hình chiều 68 Hình 3.6.Thiết lập hệ số nhám MIKE 21 .68 Hình 3.7.Thiết lập hệ số nhám MIKE 21 .69 Hình 3.8.Sơ đồ kết nối Mike 11 Mike 21 FM 69 Hình 3.9.Sơ đồ chi tiết kết nối bên 70 Hình 3.10 So sánh đƣờng mực nƣớc trạm Trà Khúc trận lũ từ ngày 07/12 đến 10/12/2016 .71 Hình 3.11 So sánh đƣờng mực nƣớc trạm Sông Vệ trận lũ từ ngày 07/12 đến 10/12/2016 .71 Hình 3.12 So sánh đƣờng mực nƣớc trạm Trà Khúc trận lũ từ ngày 04/11 đến07/11/2017 .72 Hình 3.13 So sánh đƣờng mực nƣớc trạm Sông Vệ trận lũ từ ngày 04/11 đến07/11/2017 .72 Hình 3.14 Bản đồ ngập lụt ứng với tần suất 1% 74 Hình 3.15 Bản đồ ngập lụt ứng với tần suất 5% 75 Hình 3.16 Bản đồ ngập lụt ứng với tần suất 10% .75 Hình 3.17 Bản đồ ngập lụt năm 2016 76 Hình 3.18 Bản đồ ngập lụt năm 2017 76 viii Hình 3.19 Bản đồ ngập lụt theo phƣơng án vận hành .77 Hình 3.20 Bản đồ ngập lụt theo phƣơng án vận hành .77 Hình 3.21 Bản đồ ngập lụt theo phƣơng án vận hành .78 97 Đƣờng tần suất lƣu lƣợng FFC 2008 © Nghiem Tien Lam ĐƯỜNG TẦN SUẤT DÒNG CHẢY LŨ Qmax - TRẠM THỬ NGHIỆM 30100 Bien Dakrinh TB=2739.96, Cv=0.79, Cs=2.72 28100 Phân bố Log chuẩn (Log Normal) TB=2739.96, Cv=0.79, Cs=2.72 26100 24100 22100 20100 Lưu lượng, Q(m³/s) 18100 16100 14100 12100 10100 8100 6100 4100 2100 100 0.01 0.1 10 20 30 40 50 Tần suất, P(%) 60 70 80 90 99 99.9 99.99 © FFC 2008 98 FFC 2008 © Nghiem Tien Lam ĐƯỜNG TẦN SUẤT DÒNG CHẢY LŨ Qmax - TRẠM THỬ NGHIỆM 760 Bien TK1 TB=103.93, Cv=0.62, Cs=1.62 710 Phân bố Log chuẩn (Log Normal) TB=103.93, Cv=0.62, Cs=1.62 660 610 560 510 Lưu lượng, Q(m³/s) 460 410 360 310 260 210 160 110 60 10 0.01 0.1 10 20 30 40 50 Tần suất, P(%) 60 70 80 90 99 99.9 99.99 © FFC 2008 99 FFC 2008 © Nghiem Tien Lam ĐƯỜNG TẦN SUẤT DÒNG CHẢY LŨ Qmax - TRẠM THỬ NGHIỆM 13200 Bien TK TB=2111.37, Cv=0.57, Cs=1.39 12200 Phân bố Log chuẩn (Log Normal) TB=2111.37, Cv=0.57, Cs=1.39 11200 10200 9200 Lưu lượng, Q(m³/s) 8200 7200 6200 5200 4200 3200 2200 1200 200 0.01 0.1 10 20 30 40 50 Tần suất, P(%) 60 70 80 90 99 99.9 99.99 © FFC 2008 100 FFC 2008 © Nghiem Tien Lam ĐƯỜNG TẦN SUẤT DÒNG CHẢY LŨ Qmax - TRẠM THỬ NGHIỆM 9100 Bien Tang TB=1416.66, Cv=0.58, Cs=2.08 Phân bố Log chuẩn (Log Normal) TB=1416.66, Cv=0.58, Cs=2.08 8100 7100 Lưu lượng, Q(m³/s) 6100 5100 4100 3100 2100 1100 100 0.01 0.1 10 20 30 40 50 Tần suất, P(%) 60 70 80 90 99 99.9 99.99 © FFC 2008 101 FFC 2008 © Nghiem Tien Lam ĐƯỜNG TẦN SUẤT DÒNG CHẢY LŨ Qmax - TRẠM THỬ NGHIỆM 5560 Bien PGiang TB=673.80, Cv=0.66, Cs=1.69 Phân bố Log chuẩn (Log Normal) TB=673.80, Cv=0.66, Cs=1.69 5060 4560 4060 Lưu lượng, Q(m³/s) 3560 3060 2560 2060 1560 1060 560 60 0.01 0.1 10 20 30 40 50 Tần suất, P(%) 60 70 80 90 99 99.9 99.99 © FFC 2008 102 FFC 2008 © Nghiem Tien Lam ĐƯỜNG TẦN SUẤT DÒNG CHẢY LŨ Qmax - TRẠM THỬ NGHIỆM 12060 Bien DakSelo TB=1115.36, Cv=0.80, Cs=2.09 Phân bố Log chuẩn (Log Normal) TB=1115.36, Cv=0.80, Cs=2.09 11060 10060 9060 8060 Lưu lượng, Q(m³/s) 7060 6060 5060 4060 3060 2060 1060 60 0.01 0.1 10 20 30 40 50 Tần suất, P(%) 60 70 80 90 99 99.9 99.99 © FFC 2008 103 FFC 2008 © Nghiem Tien Lam ĐƯỜNG TẦN SUẤT DÒNG CHẢY LŨ Qmax - TRẠM THỬ NGHIỆM 2610 Bien Dakrinh3 TB=228.50, Cv=0.83, Cs=1.70 2410 Phân bố Log chuẩn (Log Normal) TB=228.50, Cv=0.83, Cs=1.70 2210 2010 1810 Lưu lượng, Q(m³/s) 1610 1410 1210 1010 810 610 410 210 10 0.01 0.1 10 20 30 40 50 Tần suất, P(%) 60 70 80 90 99 99.9 99.99 © FFC 2008 104 FFC 2008 © Nghiem Tien Lam ĐƯỜNG TẦN SUẤT DÒNG CHẢY LŨ Qmax - TRẠM THỬ NGHIỆM 22100 Bien Ve TB=2406.13, Cv=0.73, Cs=2.62 Phân bố Log chuẩn (Log Normal) TB=2406.13, Cv=0.73, Cs=2.62 20100 18100 16100 Lưu lượng, Q(m³/s) 14100 12100 10100 8100 6100 4100 2100 100 0.01 0.1 10 20 30 40 50 Tần suất, P(%) 60 70 80 90 99 99.9 99.99 © FFC 2008 ... Việc đánh giá ngập lụt vùng hạ du sông trà khúc tỉnh Quảng Ngãi theo quy trình vận hành liên hồ cần thiết Kết nghiên cứu mô ngập lụt sông Trà Khúc ứng với tần suất lũ, xây dựng đồ ngập lụt với... Quy trình vận hành liên hồ 911) nhƣng đến việc quản lý, vận hành hồ chứa, gặp nhiều khó khăn mùa mƣa lũ Do đó, việc đánh giá ngập lụt vùng hạ du sông Trà Khúc tỉnh Quảng Ngãi theo quy trình vận. .. HỒ HẢI KHÔI ANH ĐÁNH GIÁ NGẬP LỤT VÙNG HẠ DU SÔNG TRÀ KHÚC TỈNH QUẢNG NGÃI THEO QUY TRÌNH VẬN HÀNH LIÊN HỒ Chun ngành: Xây dựng cơng trình thủy Mã số:60.58.02.02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ