Xây dựng bản đồ ngập lụt hạ du hồ chứa nước thuận ninh, bình định trong tình huống vỡ đập

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HUỲNH QUỐC HOÀNG ANH XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT HẠ DU HỒ CHỨA NƯỚC THUẬN NINH, BÌNH ĐỊNH TRONG TÌNH HUỐNG VỠ ĐẬP LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THỦY Đà Nẵng - Năm 2018 - ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HUỲNH QUỐC HOÀNG ANH XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT HẠ DU HỒ CHỨA NƯỚC THUẬN NINH, BÌNH ĐỊNH TRONG TÌNH HUỐNG VỠ ĐẬP Chuyên ngành: Xây dựng cơng trình thủy Mã số: 60.58.02.02 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THỦY Người hướng dẫn khoa học: TS Võ Ngọc Dương Đà Nẵng - Năm 2018 - i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Huỳnh Quốc Hoàng Anh ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN I MỤC LỤC II TÓM TẮT LUẬN VĂN V DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT VI CÁC KÝ HIỆU VII DANH MỤC CÁC BẢNG VIII DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ IX MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết đề tài: Mục tiêu nghiên cứu đề tài: Đối tượng phạm vi nghiên cứu: Phạm vi nghiên cứu đề tài: Nội dung nghiên cứu: Phương pháp nghiên cứu: Ý nghĩa thực tiễn đề tài: Bố cục nội dung luận văn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ VẤN ĐỀ NGẬP LỤT Ở HẠ DU HỒ CHỨA NƯỚC THUẬN NINH 1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên khu vực nghiên cứu 1.1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên: 1.1.2 Điều kiện khí tượng, thủy văn: 1.1.3 Tài nguyên thiên nhiên 14 1.2 Điều kiện kinh tế xã hội 15 1.2.1 Tình hình dân sinh kinh tế 15 1.2.3 Cơ sở hạ tầng: 19 1.3 Vấn đề ngập lụt khu vực nghiên cứu 20 1.3.1 Hiện trạng ngập lụt thiệt hại: 20 1.3.2 Các trận lụt lịch sử: 24 iii 1.4 Hồ chứa nước Thuận Ninh 26 1.4.1 Tổng quan: 26 1.4.2 Vai trò Hồ chứa nước Thuận Ninh điều tiết dòng chảy lũ hạ lưu 27 CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN VẾT VỠ 28 2.1 Mục đích: 28 2.2.Các tài liệu phục vụ lựa chọn kịch vỡ đập 29 2.3 Phân tích lựa chọn kịch vỡ đập 30 CHƯƠNG : MÔ PHỎNG NGẬP LỤT DO VỠ ĐẬP XẢY RA VÀ QUÁ TRÌNH TRUYỀN LŨ HẠ LƯU HỒ THUẬN NINH 37 3.1 Phân tích liệu mô ngập lụt 37 3.1.1 Số liệu thủy văn 37 3.1.2 Số liệu địa hình, cơng trình 37 3.2 Xây dựng mô hình 37 3.2.1 Cơ sở lý thuyết mô hình tính tốn 39 3.2.1.1 Cơ sở lý thuyết Mike Flood 39 3.2.1.2 Cơ sở lý thuyết Mike 11 44 3.2.1.3 Cơ sở lý thuyết mơ hình Mike 21 48 3.2.1.4 Các bước xây dựng mơ hình thủy lực vùng nghiên cứu 50 3.2.2 Xây dựng mô hình 51 3.2.2.1 Phạm vi mô 51 3.2.2.2 Thiết lập mơ hình Mike 11 52 3.2.2.3 Thiết lập mơ hình Mike 21 56 3.2.2.4 Xây dựng mơ hình thủy lực chiều MIKE FLOOD 60 CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT KHU VỰC 66 4.1 Giới thiệu quy trình xây dựng đồ ngập lụt kết hợp công cụ GIS 66 4.1.1 Khái niệm hệ thống thông tin địa lý (GIS): 66 4.1.2 Các phương pháp GIS xây dựng đồ ngập lụt: 66 4.1.3 Xây dựng, quản lý sở liệu: 66 4.2 Xây dựng đồ ngập lụt công nghệ GIS 67 iv 4.2.1 Bản đồ thiệt hại ngập lụt: 67 4.2.2 Bản đồ độ sâu ngập lớn khu vực tính tốn: 71 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 PHỤ LỤC TÍNH TOÁN 81 v TÓM TẮT LUẬN VĂN XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT HẠ DU HỒ CHỨA NƯỚC THUẬN NINH, TỈNH BÌNH ĐỊNH TRONG TÌNH HUỐNG VỠ ĐẬP Học viên: Huỳnh Quốc Hồng Anh Chun ngành: Kỹ thuật Xây dựng cơng trình thủy Mã số: 60.58.02.02 Khóa: 2017-2018 Trường Đại học Bách Khoa – ĐHĐN Tóm tắt - Hồ Thuận Ninh hồ chứa nhân tạo nằm tỉnh Bình Định - vùng duyên hải Việt Nam Với chiều dài 492m cao 28,7m, cấu trúc chứa đến 35,36.10 m3 nước Nó cung cấp nguồn nước tưới tiêu cho 2.700ha lúa rau màu/năm; Thực tế tưới 1.630ha/năm Tuy nhiên vài năm gần thiên tai lũ lụt thường xuyên xảy nghiêm trọng, hoạt động hồ Thuận Ninh chứa nhiều rủi ro tiềm ẩn hạ lưu.Với mục đích đánh giá rủi ro tiềm ẩn, nghiên cứu thực cách mô giả thiết khác vấn đề đập đất tượng vỡ đập Mơ hình hóa dựa mơ hình MIKE (DHI) ARCGIS hy vọng cung cấp điều hữu ích cho quyền địa phương để giảm thiểu tác động bất ngờ từ xây dựng hồ Thuận Ninh Từ khóa – hồ Thuận Ninh; mơ xả lũ; mơ vỡ đập; mơ hình Mike; mơ hình ArcGis BUILDING OF OF FLOOD MAPPING IN THE DOWNSTREAM OF THE THUAN NINH RESERVOIR, BINH DINH PROVINCE IN CASE OF DAMBREAK SIMULATION Abstract- Thuan Ninh is the artificial reservoir of Binh Dinh Province - a Vietnam coastal area With 492m in length and 28,7m in height, this structure has a capacity to store up to 35,36.106 m3 of water It is expected to provide irrigation for more than 2.700ha of rice and vegetables per year; Actual irrigation is now 1.630ha / year However, flood disaster occurs frequently and severely, the Thuan Ninh reservoir operation contains many potential risks for downstream With the aim of evaluating potential risks, the study is carried out by simulating different spillway operated scenarios as well as dambreak phenomena The modeling realized based on MIKE (DHI) and ARCGIS model is hoped to provide useful basics for local authority to mitigate unexpected impacts from Thuan Ninh construction Key words – Thuan Ninh reservoir; flood simulation; dambreak simulation; MIKE model; ARCGIS model vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT CÁC CHỮ VIẾT TẮT TCKT : Tiêu chuẩn kỹ thuật TCTL : Tiêu chuẩn thủy lợi GDP : Cơ cấu sản phẩm KTTV : Khí tượng thủy văn MNDBT : Mực nước dâng bình thường MNLTK : Mực nước lũ thiết kế MNC : Mực nước chết MNLKT : Mực nước lũ kiểm tra MNHL : Mực nước hạ lưu BNN : Bộ Nông nghiệp TT : Thứ tự TCKT : Tiêu chuần kỹ thuật TCN : Tiêu chuẩn ngành KB : Kịch PTHH : Phần tử hữu hạn TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam QL : Quốc lộ THTT : Trường hợp tính tốn vii CÁC KÝ HIỆU F : Diện tích lưu vực (Km2) P% : Tần suất Q : Lưu lượng Qđến tt : Lưu lượng đến thực tế Qxảtt : Lưu lượng xả thực tế t : Thời gian Qp% : Lưu lượng tương ứng với tần suất Vc : Thể tích chết VMNDBT : Thể tích mực nước dâng bình thường X : Lượng mưa năm Znc : Lượng bốc đo mực nước Z : Mực nước U : Lượng ẩm Wtb : Dung tích tồn Wc : Dung tích chết Whi : Dung tích hữu ích viii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Các đặc trưng lưu vực hồ Thuận Ninh Bảng 1.2 Mạng lưới trạm quan trắc yếu tố khí tượng - thủy văn Bảng 1.3 Các đặc trưng nhiệt độ khu vực nghiên cứu Bảng 1.4 Các đặc trưng độ ẩm khơng khí trung bình khu vực dự án Bảng 1.5 Số nắng bình quân ngày tháng năm Bảng 1.6 Vận tốc gió bình qn tháng năm Bảng1.7 Vận tốc gió mạnh theo hướng theo tần suất Pi (%) 10 Bảng 1.8 Lượng bốc đo ống Piche Zpic (mm) 10 Bảng1.9 Lượng bốc mặt nước Znc (mm) 10 Bảng 1.10 Tỷ lệ tăng dân số tỉnh 15 Bảng 1.11 Dân số trung bình tỉnh theo đơn vị huyện ĐV: 1000 người 16 Bảng 1.12 Tỷ suất sinh thô, tỷ suất chết thô tỷ lệ tăng dân số phân theo thành thị , nông thôn 16 Bảng 1.13 Phân loại lực lượng lao động ĐV: 1000 người 17 Bảng 1.14 Thống kê thiệt hại lũ lụt năm 1998 – 1999 huyện thuộc lưu vực sông Kone - Bình Định 21 Bảng1.15 Thống kê thiệt hại thiên tai giai đoạn 2011-2016 tỉnh Bình Định 22 Bảng 1.16 Thống kê trận lũ lịch sử tỉnh Bình Định 24 Bảng 1.17 Các thông số chủ yếu hồ chứa nước Thuận Ninh 26 Bảng 2.1 Các thông số vỡ đập kiểu tràn đỉnh 34 Bảng 2.2 Các kịch tình vỡ đập theo TCKT 03:2015/TCTL 35 Bảng 3.1 Kết chiều cao mực nước diện tích ngập lụt kịch 63 Bảng 4.1 Bảng thống kê diện tích ngập lụt vùng hạ lưu hồ Thuận Ninh vùng tính tốn tương ứng với kịch 75 Bảng 4.2 Diện tích thiệt hại theo loại đất tất kịch 76 99 BẢN ĐỒ ĐỘ SÂU NGẬP LỤT HẠ DU HỒ CHỨA NƯỚC THUẬN NINH ỨNG VỚI KB7 Hồ Thuận Ninh Chú thích: Hình PL5.4 Bản đồ độ sâu ngập lụt mơ vỡ đập với trận lũ thực tế năm 2016 kiểu tràn đỉnh 100 BẢN ĐỒ ĐỘ SÂU NGẬP LỤT HẠ DU HỒ CHỨA NƯỚC THUẬN NINH ỨNG VỚI KB8 Hồ Thuận Ninh Chú thích: Hình PL5.5 Bản đồ độ sâu ngập lụt mô vỡ đập với trận lũ ứng với tần suất 0,1% năm 2016 kiểu tràn đỉnh 101 BẢN ĐỒ ĐỘ SÂU NGẬP LỤT HẠ DU HỒ CHỨA NƯỚC THUẬN NINH ỨNG VỚI KB9 Hồ Thuận Ninh Chú thích: Suối Qo Hình PL5.6 Bản đồ độ sâu ngập lụt mô xả lũ khẩn cấp với trận lũ thực tế năm 2016 kiểu tràn đỉnh 102 BẢN ĐỒ ĐỘ SÂU NGẬP LỤT HẠ DU HỒ CHỨA NƯỚC THUẬN NINH ỨNG VỚI KB10 Hồ Thuận Ninh Chú thích: Suối Qo Hình PL5.7 Bản đồ độ sâu ngập lụt mơ xả lũ khẩn cấp với trận lũ thực tế năm 2017 kiểu tràn đỉnh 103 BẢN ĐỒ THIỆT HẠI DO NGẬP LỤT HẠ DU HỒ CHỨA NƯỚC THUẬN NINH TRONG CÁC KỊCH BẢN Hình PL6.1 Bản đồ thiệt hại mô vỡ đập với trận lũ ứng với tần suất 0,1% năm 2016 kiểu tràn đỉnh 104 Hình PL6.2 Bản đồ thiệt hại mô vỡ đập với trận lũ ứng với tần suất 0,5% năm 2016 kiểu tràn đỉnh 105 Hình PL6.3 Bản đồ thiệt hại mơ vỡ đập với trận lũ ứng với tần suất 1% năm 2016 kiểu tràn đỉnh 106 Hình PL6.4 Bản đồ thiệt hại mô vỡ đập với trận lũ ứng với tần suất 5% năm 2016 kiểu tràn đỉnh 107 Hình PL6.5 Bản đồ thiệt hại mơ vỡ đập với trận lũ thực tế năm 2016 kiểu tràn đỉnh 108 Hình PL6.6 Bản đồ thiệt hại mơ vỡ đập với trận lũ ứng với tần suất 0,1% năm 2016 kiểu tràn đỉnh 109 Hình PL6.7 Bản đồ thiệt hại mô xả lũ khẩn cấp với trận lũ thực tế năm 2017 110 ĐƯỜNG TẦN SUẤT LÝ LUẬN DÒNG CHẢY LŨ ĐẾN QMAX - HỒ THUẬN NINH Lưu lượng dòng chảy đến max từ năm 1999 đến 2017 Đặc trưng thống kê Độ dài chuỗi Giá trị nhỏ Giá trị lớn Giá trị trung bình Hệ số phân tán CV Hệ số thiên lệch CS Giá trị 19 6.54 525.82 98.57 1.21 2.80 Đơn vị m³/s m³/s m³/s 111 Thứ tự Thời gian Lưu lượng dòng chảy Q m³/s Tần suất P(%) Thứ hạng 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 26.60 19.11 59.92 37.00 48.31 15.30 106.60 19.78 122.30 153.94 129.00 98.61 40.81 6.54 198.17 56.91 24.70 525.82 183.49 70.62 86.08 44.85 65.46 55.15 91.24 34.54 80.93 29.38 19.07 24.23 39.69 60.31 96.39 8.76 50.00 75.77 3.61 13.92 14 17 13 11 18 16 12 19 10 15 Đường tần suất lý luận dòng chảy đến max từ năm 1999 đến 2017 Đặc trưng thống kê Giá trị trung bình Hệ số phân tán CV Hệ số thiên lệch CS Thứ tự Tần suất P(%) 0.01 0.10 0.20 0.33 0.50 1.00 Giá trị Đơn vị 98.57 m³/s 1.21 2.80 Q m³/s Thời gian lặp lại (năm) 1334.85 933.87 819.52 738.89 673.33 566.79 10000.000 1000.000 500.000 303.030 200.000 100.000 112 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 1.50 2.00 3.00 5.00 10.00 20.00 25.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 75.00 80.00 85.00 90.00 95.00 97.00 99.00 99.90 99.99 506.22 464.06 405.87 334.75 242.56 156.25 129.99 109.19 77.80 54.95 37.58 24.17 18.73 14.11 13.43 13.43 13.43 13.43 13.43 13.43 13.43 66.667 50.000 33.333 20.000 10.000 5.000 4.000 3.333 2.500 2.000 1.667 1.429 1.333 1.250 1.176 1.111 1.053 1.031 1.010 1.001 1.000 ... HOÀNG ANH XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT HẠ DU HỒ CHỨA NƯỚC THUẬN NINH, BÌNH ĐỊNH TRONG TÌNH HUỐNG VỠ ĐẬP Chun ngành: Xây dựng cơng trình thủy Mã số: 60.58.02.02 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG... 81 v TÓM TẮT LUẬN VĂN XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT HẠ DU HỒ CHỨA NƯỚC THUẬN NINH, TỈNH BÌNH ĐỊNH TRONG TÌNH HUỐNG VỠ ĐẬP Học viên: Huỳnh Quốc Hồng Anh Chun ngành: Kỹ thuật Xây dựng cơng trình thủy... xảy tình xấu hạn chế tối đa thiệt hại xảy cố khu vực cơng trình hạ du cơng trình Đây động lực giúp tác giả thực đề tài : ? ?Xây dựng đồ ngập lụt hạ du hồ chứa nước Thuận Ninh, Bình Định tình vỡ đập? ??