Nghiên cứu diễn biến lũ, lụt lưu vực sông lam và đề xuất giải pháp khắc phục

LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành cảm ơn Bộ mơn Mơ hình tốn Dự báo Khí tƣợng Thủy văn, Khoa Khí tƣợng Thủy văn Tài nguyên nƣớc, Phòng Đào tạo Đại học Sau đại học – Trƣờng Đại Học Thủy Lợi, Khoa Khí tƣợng Thủy văn, Trƣờng Đại học Tài nguyên Môi trƣờng Hà Nội tạo điều kiện để tác giả đƣợc học tập nghiên cứu thực luận văn Tác giả tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Trần Duy Kiều – Trƣờng Đại học Tài nguyên Môi trƣờng Hà Nội, PGS.TS Ngô Lê Long, Trƣờng Đại học Thủy Lợi hƣớng dẫn tác giả suốt q trình tìm hiểu hồn thành luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn quý quan: Trung tâm tƣ liệu Khí tƣợng Thủy văn; Đài Khí tƣợng Thủy văn khu vực Bắc Trung Bộ; Trung tâm Dự báo Khí tƣợng Thủy văn TW giúp đỡ tác giả trình tìm hiểu thu thập liệu liên quan đến luận văn Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn đến đồng nghiệp, ngƣời thân bạn bè tạo điều kiện thuân lợi, giúp đỡ tác giả suốt trình thực luận văn TÁC GIẢ LÊ THỊ THƢỜNG LỜI CAM ĐOAN Tôi Lê Thị Thƣờng Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Những nội dung luận văn trung thực chƣa đƣợc cơng bố cơng trình khoa học Tác giả THỊ THƢỜ G MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠ G 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ Ũ, ỤT 1.1 Tình hình nghiên cứu lũ, lụt 1.1.1 Nghiên cứu lũ, lụt giới 1.1.2 Nghiên cứu lũ lụt Việt Nam 10 1.2 Tình hình nghiên cứu lũ, lụt lƣu vực Sơng Lam 19 1.2.1 Một số trận lũ lớn điển hình lưu vực 19 1.2.2 Tình hình nghiên cứu lũ, lụt lưu vực sông Lam 22 Kết luận chƣơng 24 CHƢƠ G 2: Ũ ỤT TR ƢU VỰC SÔNG LAM 26 2.1 Khái quát lƣu vực sông Lam 26 2.1.1 Vị trí địa lý 26 2.1.2 Địa hình, địa mạo 28 2.1.3 Địa chất, thổ nhưỡng 29 2.1.4 Thảm phủ thực vật 29 2.1.5 Đặc điểm mạng lưới sông suối 30 2.1.6 Đặc điểm khí tƣợng 32 2.2 Đặc điểm lũ, lụt lƣu vực sông Lam 35 2.2.1 Mạng lưới trạm khí tượng thủy văn 35 2.2.2 Mực nước cao năm 36 2.2.3 Chế độ lũ 38 Kết luận chƣơng 54 CHƢƠ G : THIẾT LẬP MƠ HÌNH MƠ PHỎ G Ũ ỤT 56 ƢU VỰC SÔNG LAM 56 3.1 Tổng quan số mơ hình tốn thủy văn – thủy lực 56 3.2 Mơ hình mơ ngập lụt khu vực nghiên cứu 56 3.2.1 ựa ch n m hình 56 3.2.2 Giới thiệu c c m hình th nh ph n 57 3.2.3 s l thuyết m hình 58 hình NAM – MIKE 11: 58 Mơ hình thủy lực MIKE 11 HD 59 Mơ hình thủy lực chiều MIKE 21 HD 61 Mơ hình mơ lũ IKE F OOD 62 3.3 Thiết lập mơ hình mơ ngập lụt lƣu vực nghiên cứu 62 3.3.1 Phạm vi nghiên cứu v liệu mơ hình 62 3.3.2 Thiết lập mơ hình mƣa rào – dịng chảy 64 3.3.3 Thiết lập mơ hình thủy lực 68 Thiết lập mơ hình thủy lực chiều MIKE 11 68 hiết lập m hình thủy lực chiều MIKE 21 72 3.3.4 Thiết lập mô hình mơ ngập lụt MIKE F D 74 3.4 Hiệu chỉnh kiểm định mơ hình 76 3.4.1 Hiệu chỉnh mơ hình 76 3.4.2 Kiểm định mơ hình 80 Kết luận chƣơng 83 CHƢƠ G 4: GHI CỨU KHẢ Ă G PHÒ G CHỐ G Ũ HỆ THỐNG Đ ƢU VỰC SÔNG LAM 84 4.1 Hiện trạng hệ thống đê phịng chống lũ lƣu vực sơng Lam 84 4.2 Ứng dụng kết mơ hình MIKE F D đánh giá khả phịng lũ hệ thống đê hạ lƣu sơng am 86 4.2.1 Đánh giá khả phòng lũ hệ thống đê với lũ năm 1978 86 4.2.2 Đánh giá khả phòng lũ hệ thống đê nâng cấp với lũ tần suất 1% 94 4.3 Đề xuất giải pháp khắc phục 96 4.3.1 Giải pháp cơng trình 96 4.3.2 Giải pháp phi cơng trình 97 1) Giai đoạn trước lũ 98 2) Giai đoạn lũ 99 3) Giai đoạn sau lũ 100 Kết luận chƣơng 100 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 102 TÀI LIỆU THAM KHẢO 104 PHỤ LỤC 107 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1-1: Số ngƣời chết thiên tai gây Việt Nam từ 1998 – 2007 [2] 13 Hình 2-1: Bản đồ lƣu vực sông mạng lƣới KTTV trêm Sông Lam 27 Hình 2-2:Tổng lƣợng dịng chảy tháng mùa lũ số trạm lƣu vực sông Lam 38 Hình 2-3: Tần suất (%) xuất lũ lớn năm 39 Hình 2-4: Đƣờng trình mực nƣớc trạm Cửa Rào Q Châu sơng Cả (trận lũ tháng IX năm 1978) 50 Hình 2- 5: Đƣờng trình mực nƣớc trạm Dừa Đô ƣơng sông Cả (trận lũ tháng IX năm 1978) 50 Hình 2-6: Đƣờng trình mực nƣớc trạm Yên Thƣợng, am Đàn, Trung ƣơng sông Cả (trận lũ tháng IX năm 1978) 51 Hình 2-7: Đƣờng trình mực nƣớc trạm Hịa Duyệt, Sơn Diệm, Linh Cảm sơng La (trận lũ tháng IX năm 1978) 51 Hình 3-1: Bản đồ phân chia lƣu vực phận mơ hình MIKE –NAM 65 Hình 3-2: Đƣờng trình lƣu lƣợng thực đo tính tốn trạm Dừa trận lũ 2007 (Hiệu chỉnh) 66 Hình 3-3: Đƣờng q trình lƣu lƣợng thực đo tính tốn trạm Dừa trận lũ 2005 (Kiểm định) 67 Hình 3-4: Mạng lƣới hệ thống mơ lƣu vực sông Lam 69 Hình 3-5: Dữ liệu mặt cắt sơng Lam 70 Hình 3-6: Điều kiện ban đầu editor thủy lực 71 Hình 3-7: Bộ thông số Manning sông Lam 72 Hình 3-8: Địa hình tính tốn khu vực nghiên cứu 73 Hình 3-9: Kết Couping mơ hình MIKE FLOOD cho vùng hạ lƣu sông Lam 75 Hình 3-10: Đƣờng trình mực nƣớc thực đo tính tốn trạm Linh Cảm, trận lũ 2002 78 Hình 3-11: Đƣờng q trình mực nƣớc thực đo tính tốn trạm am Đàn, trận lũ 2007 78 Hình 3-12: Đƣờng trình mực nƣớc thực đo tính tốn trạm Đơ ƣơng, trận lũ 2005 81 Hình 3-13: Đƣờng trình mực nƣớc thực đo tính tốn trạm Đô ƣơng, trận lũ 2011 81 Hình 3-14: Đƣờng trình mực nƣớc thực đo tính tốn trạm am Đàn, trận lũ 1978 83 Hình 4-1: Sơ họa hệ thống đê dọc sông Lam 86 Hình 4-2: Vị trí tràn đê dọc sơng ứng với lũ năm 1978 87 Hình 4-3: Vị trí tràn đê dọc theo sông ứng với nâng cấp đê trạng 88 Hình 4-4: Kết mơ ngập lũ năm 1978 đê trạng 90 Hình 4-5: Kết mơ ngập theo lũ 1978 nâng cấp đê 91 Hình 4-6: Vị trí tràn dọc đê ứng với đê nâng cấp, lũ tần suất 94 Hình 4-7: Kết ngập lũ 1% ứng với đê nâng cấp 95 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1-1: Thống kê số trận lũ lớn xảy số vị trí lƣu vực sơng Lam 20 Bảng 2-1: Phân bố diện tích theo địa bàn hành [16] 26 Bảng 2-2: Đặc trƣng hình thái lƣu vực sông Lam [18] 30 Bảng 2-3: Đặc trƣng dòng chảy năm số trạm lƣu vực sông Lam 37 Bảng 2-4 :Đặc trƣng mực nƣớc đỉnh lũ cao năm 41 Bảng 2-5: Tổ hợp lũ lớn theo trận lũ điển hình sơng Nậm Mộ - sông Hiếu – sông Nậm Mộ 43 Bảng 2-6: Tổ hợp nƣớc lũ theo lũ điển hình sông Ngàn Sâu – sông Ngàn Phố 45 Bảng 2-7: Đặc trƣng trận lũ từ 16- 29/IX/1978 hệ thống sông Cả 49 Bảng 2-8: Đặc trƣng lũ từ IX/2002 sông Ngàn Phố sông lân cận 53 Bảng 3- 1: Các thông số hiệu chỉnh mô hình NAM 58 Bảng 3-2: Thống kê số liệu mặt cắt ngang 63 Bảng 3- 3: Trạm mƣa bốc cho lƣu vực phận 65 Bảng 3-4: Chỉ tiêu đánh giá chất lƣợng hiệu chỉnh mơ hình 66 Bảng 3-5: Chỉ tiêu đánh giá chất lƣợng kiểm định mơ hình 67 Bảng 3-6: Bộ thơng số mơ hình NAM_MIKE11 67 Bảng 3-7: Biên tính tốn mơ hình 70 Bảng 3-8: Kết xác định hệ số nhám n lƣu vực sông Lam 76 Bảng 3-9: Các tiêu đánh giá kết hiệu chỉnh mơ hình năm 2002 79 Bảng 3-10: Các tiêu đánh giá kết hiệu chỉnh mơ hình năm 2007 79 Bảng 3-11: Các tiêu đánh giá kết hiệu chỉnh mơ hình năm 2010 79 Bảng 3-12: Các tiêu đánh giá kết hiệu chỉnh mơ hình năm 2005 82 Bảng 3-13: Các tiêu đánh giá kết hiệu chỉnh mô hình năm 2011 82 Bảng 4- 1: Biên mơ mơ hình 87 Bảng 4-2: Tổng hợp kết ngập lụt lũ 1978 với đê trạng 92 Bảng 4-3: Tổng hợp kết ngập theo lũ 1978 nâng cấp đê 92 Bảng 4-4: Tổng hợp kết ngập theo lũ 1% đê nâng cấp 96 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT AT Đ Áp thấp nhiệt đới CCICED Ủy ban hợp tác quốc tế Môi trƣờng Phát triển T.Quốc DGPS Hệ thống định vị dẫn đƣờng GIS Hệ thống thông tin địa lý G N T Giờ Ngày HC, HĐ Mực nƣớc chân lũ, mực nƣớc đỉnh lũ Hmax TBNN Mực nƣớc lớn trung bình nhiều năm Tháng Hmaxmax; Hmaxmin Mực nƣớc đỉnh lũ cao nhất, mực nƣớc đỉnh lũ thấp KKL Khơng khí lạnh KTTV Khí tƣợng Thủy văn MRC Ủy hội sơng Mê Cơng quốc tế X, Qmax, Mmax ƣợng mƣa, lƣu lƣợng lớn nhất, Mơ đuyn dịng chảy lớn QĐ Quyết định UNDP Chƣơng trình phát triển Liên Hiệp Quốc WMO Tổ chức khí tƣợng giới MỞ ĐẦU 1) Tính cấp thiết đề tài ƣu vực sơng Lam bắt nguồn từ tỉnh Xiêng Khoảng Lào, có chiều dài 531 km, diện tích lƣu vực 27.200 km2, lãnh thổ Việt Nam 17.730 km2, sông lớn thứ miền Trung (sau sông Mã) Đây khu vực chịu ảnh hƣởng nhiều hình thời tiết gây mƣa sinh lũ lớn, cộng với khả điều tiết lũ lƣu vực sông nên lũ sông am thƣờng lớn, gây thiệt hại ngƣời tài sản cho hai tỉnh Nghệ An, Hà Tĩnh Trƣớc tình hình lũ lụt ngày gia tăng lƣu vực sông Lam với tác động biến đổi khí hậu tồn cầu, nƣớc biển dâng yêu cầu phát triển kinh tế xã hội đòi hỏi phải nâng cao hiệu cơng tác phịng, tránh lũ, lụt lƣu vực Vì thế, vấn đề: “Nghiên cứu diễn biến lũ lụt lưu vực S ng am v đề xuất giải pháp khắc phục” đƣợc chọn làm đề tài luận văn Thạc sĩ 2) Mục đích đề tài Trên sở phân tích tình hình diễn biến lũ lụt lƣu vực sông am, đề xuất giải pháp nhằm giảm thiểu tác động lũ lụt gây lƣu vực Những vấn đề cần nghiên cứu giải luận văn: - Nghiên cứu tình hình diễn biến lũ, lụt hạ lƣu sơng am đánh giá khả phịng, chống lũ hệ thống đê dọc sông Lam với trận lũ lịch sử; - Ứng dụng mơ hình tốn để phân tích đánh giá diễn biễn lũ lụt hạ du lƣu vực sông Lam; - Đề xuất giải pháp khắc phục góp phần kiểm sốt lũ hiệu nhằm giảm thiểu thiệt hại lũ gây ra; 3) Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu luận văn lƣu vực sông am thuộc tỉnh ghệ An Hà Tĩnh - Hình Đƣờng q trình thực đo tính tốn trạm Hịa Duyệt, trận lũ 2007 Hình Đƣờng q trình thực đo tính tốn trạm Sơn Diệm, trận lũ 2007 2.1.2 Kết kiểm định mơ hình Hình Đƣờng q trình thực đo tính tốn trạm Dừa, trận lũ 2005 Hình Đƣờng trình thực đo tính tốn trạm n Thƣợng, trận lũ 2005 Hình Đƣờng trình thực đo tính tốn trạm ghĩa Khánh, trận lũ 2005 Hình Đƣờng q trình thực đo tính tốn trạm Hịa Duyệt, trận lũ 2005 Hình 10: Đƣờng q trình thực đo tính tốn trạm Sơn Diệm, trận lũ 2005 2.2 KẾT QUẢ HIỆU CHỈNH VÀ KIỂM ĐỊNH MƠ HÌNH MIKE11 2.2.1 Kết hiệu chỉnh mơ hình a) Năm 2002 Hình 1: Đƣờng trình mực nƣớc thực đo tính tốn trạm Đơ ƣơng, trận lũ 2002 Hình 2: Đƣờng trình mực nƣớc thực đo tính tốn trạm n Thƣợng, trận lũ 2002 Hình 3: Đƣờng trình mực nƣớc thực đo tính tốn trạm am Đàn, trận lũ 2002 b) Năm 2007 Hình 4: Đƣờng trình mực nƣớc thực đo tính tốn trạm Đơ ƣơng, trận lũ 2007 Hình Đƣờng trình mực nƣớc thực đo tính tốn trạm n Thƣợng, trận lũ 2007 Hình Đƣờng trình mực nƣớc thực đo tính tốn trạm am Đàn, trận lũ 2007 Hình Đƣờng trình mực nƣớc thực đo tính tốn trạm Chợ Tràng, trận lũ 2007 c) Năm 2010 Hình Đƣờng trình mực nƣớc thực đo tính tốn trạm Đơ ƣơng, trận lũ 2010 Hình Đƣờng trình mực nƣớc thực đo tính tốn trạm n Thƣợng, trận lũ 2010 Hình 10 Đƣờng trình mực nƣớc thực đo tính tốn trạm am Đàn, trận lũ 2010 Hình 11 Đƣờng trình mực nƣớc thực đo tính tốn trạm Chợ Tràng, trận lũ 2010 2.2.2 Kết kiểm định mơ hình a) Năm 2005 Hình 12 Đƣờng trình mực nƣớc thực đo tính tốn trạm Đơ ƣơng, trận lũ 2005 Hình 13 Đƣờng q trình mực nƣớc thực đo tính tốn trạm n Thƣợng, trận lũ 2005 Hình 14 Đƣờng q trình mực nƣớc thực đo tính tốn trạm am Đàn, trận lũ 2005 Hình 15 Đƣờng q trình mực nƣớc thực đo tính tốn trạm Linh Cảm, trận lũ 2005 Hình 16 Đƣờng trình mực nƣớc thực đo tính tốn trạm Chợ Tràng, trận lũ 2005 b) Năm 2011 Hình 17 Đƣờng q trình mực nƣớc thực đo tính tốn trạm Đơ ƣơng, trận lũ 2011 Hình 18 Đƣờng q trình mực nƣớc thực đo tính tốn trạm Yên Thƣợng, trận lũ 2011 Hình 19 Đƣờng trình mực nƣớc thực đo tính tốn trạm am Đàn, trận lũ 2011 Hình 20 Đƣờng trình mực nƣớc thực đo tính tốn trạm Chợ Tràng, trận lũ 2011 Ghi chú: Đường màu xanh số liệu tính to n; Đường m u đỏ số liệu thực đo PHỤ LỤC 3: 3.1 Kết tính tốn ngập lụt theo phƣơng án mơ lũ năm 1978 với đê trạng 3.2 Kết tính tốn ngập lụt theo phƣơng án nâng cao trình đê ... tình hình diễn biến lũ lụt lƣu vực sông am, đề xuất giải pháp nhằm giảm thiểu tác động lũ lụt gây lƣu vực Những vấn đề cần nghiên cứu giải luận văn: - Nghiên cứu tình hình diễn biến lũ, lụt hạ lƣu... vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu luận văn lƣu vực sông am thuộc tỉnh ghệ An Hà Tĩnh - uận văn tập trung nghiên cứu diễn biến lũ, lụt lƣu vực sông - am làm sở cho việc đề xuất giải pháp khắc phục. .. tác phịng, tránh lũ, lụt lƣu vực Vì thế, vấn đề: ? ?Nghiên cứu diễn biến lũ lụt lưu vực S ng am v đề xuất giải pháp khắc phục? ?? đƣợc chọn làm đề tài luận văn Thạc sĩ 2) Mục đích đề tài Trên sở phân