Nghiên cứu ảnh hưởng ngập lụt cho vùng hạ lưu khi xây dựng khu đô thị nam sông vệ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - NGUYỄN HỮU TIẾN TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG NGẬP LỤT CHO VÙNG HẠ LƯU KHI XÂY DỰNG KHU ĐÔ THỊ NAM SÔNG VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ Chun ngành: Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình thủy Đà nẳng - Năm 2019 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - - NGUYỄN HỮU TIẾN TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG NGẬP LỤT CHO VÙNG HẠ LƯU KHI XÂY DỰNG KHU ĐÔ THỊ NAM SÔNG VỆ Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình thủy Mã số: 60.58.02.02 LUẬN VĂN THẠC SĨ Hướng dẫn khoa học: TS TÔ THÚY NGA Đà Nẵng - Năm 2019 CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Những nội dung Luận văn tốt nghiệp tự thực dƣới hƣớng dẫn trực tiếp giáo viên hƣớng dẫn; Các số liệu sử dụng Luận văn có nguồn gốc rõ ràng Các kết nghiên cứu đồ án tự tìm hiểu, phân tích cách trung thực, khách quan; Mọi tham khảo dùng đồ án đƣợc trích dẫn rõ ràng tên tác giả, tên cơng trình Học viên thực Nguyễn Hữu Tiến MỤC LỤC MỤC LỤC MUC LỤC BIỂU BẢNG MỤC LỤC HÌNH ẢNH TĨM TẮT LUẬN VĂN CHƢƠNG : Đặc điểm tự nhiên xã hội vùng lƣu vực sông vệ .4 1.1 Đặc điểm tự nhiên: 1.1.1 Vị trí địa lý 1.1.2 Đặc điểm địa hình .4 1.1.3 Địa mạo .5 1.1.4 Đặc điểm địa chất .6 1.1.5 Đặc điểm th nhƣ ng 1.1.6 Đặc điểm lớp phủ thực vật: .10 1.2 Đặc điểm lƣu vực sông Vệ 11 1.2.1 Đặc điểm mạng lƣới sông Vệ 11 1.2.2 Mạng lƣới trạm quan trắc khí tƣợng-thủy văn vùng: 13 1.3 Đặc điểm khí hậu: 13 1.3.1 Nhiệt độ .13 1.3.2 Số gi nắng 14 1.3.3 Chế độ m 14 1.3.4 Gió : 14 1.3.5 Bốc hơi: .15 1.3.6 Chế độ mƣa: 15 1.4 Đặc điểm thủy văn: 18 1.4.1 Dòng chảy năm: 18 1.4.2 Dòng chảy lũ: 18 1.4.3 Dòng chảy bùn cát: 20 1.4.4 Chế độ triều: 20 1.5 Di n biến th i tiết qua số trận mƣa lũ điển hình thuộc lƣu vực sơng Vệ lân cận 21 1.6 Đặc điểm xã hội 22 1.6.1 T chức hành vùng nghiên cứu: 22 1.6.2 Dân cƣ lao động: 22 1.6.3 Điều kiện kinh tế: 23 1.7 Những nghiên cứu ngập lụt lũ có lƣu vực sơng Vệ : .24 CHƢƠNG : CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁC MƠ HÌNH ỨNG DỤNG TRONG TÍNH TỐN 25 2.1 Mục đích việc ứng dụng mơ hình tốn: 25 2.2 Lựa chọn giới thiệu mơ hình tốn: 25 2.2.1 Mơ hình thủy văn: .25 2.2.2 Mơ hình thủy lực: 26 2.3 Giới thiêu mơ hình Mike NAM 28 2.3.1 Cấu trúc mơ hình 29 2.3.2 Các thông số bản: 30 2.3.3 Yêu cầu số liệu 31 2.3.4 Hiệu chỉnh kiểm định mơ hình 32 2.4 Giới thiệu mơ hình tốn MIKE21 FM 33 2.4.1 Cấu trúc mơ hình Phƣơng pháp giải: 33 2.4.2 Điều kiện biên: 34 2.4.3 Hiệu chỉnh kiểm định mơ hình: 34 CHƢƠNG : TÍNH TỐN HIỆU CHỈNH VÀ KIỂM ĐỊNH MƠ HÌNH MIKE NAM VÀ MIKE 21HD-FM .36 3.1 Phƣơng pháp tiếp cận: 36 3.2 Các bƣớc tính tốn: 36 3.3 Công tác thu thập số liệu xây dựng DEM (mơ hình số độ cao): 37 3.4 Xác định trọng số trạm mƣa lƣu vực theo phƣơng pháp Thiseen : 40 3.4.1 Các vùng lƣu vực mơ hình MikeNam: 40 3.4.2 Kết phân tích trọng số mƣa trạm tính tốn 41 3.5 Tính tốn hiệu chỉnh kiểm định mơ hình MIKE-NAM 43 3.5.1 Tính tốn hiệu chỉnh mơ hình - lũ tháng 12/1999 Trạm An Chỉ 43 3.5.2 Tính tốn kiểm định mơ hình MIKE NAM: Theo lũ 11/2013 45 3.5.3 Nhận xét, đánh giá kết 46 3.6 Tính lũ biên vào cho MIKE21 FM 46 3.7 Tính lũ cho tiểu lƣu vực vùng hạ du : 47 3.7.1 Phân tiểu lƣu vực vùng ngập lụt hạ du: 47 3.7.2 Kết tính lũ tiểu lƣu vực vùng hạ du: 48 3.8 Tính tốn hiệu chỉnh kiểm định mơ hình MIKE21 FM 49 3.8.1 Thiết lập lƣới tính tốn cho Mơ hình MIKE 21FM 50 3.8.2 Tính tốn hiệu chỉnh mơ hình theo trận lũ 11/2013: 53 3.8.3 Tính tốn kiểm định mơ hình: 56 3.9 Nhận xét, đánh giá: 56 CHƢƠNG : TÍNH TỐN MƠ PHỎNG NGẬP LỤT, THOÁT LŨ TRƢỚC VÀ SAU KHI XÂY DỰNG KĐT NAM SÔNG VỆ THEO CÁC KỊCH BẢN57 4.1 Các kịch tính tốn: 57 4.2 Các điều kiện biên: .57 4.2.1 Biên thƣợng lƣu: .57 4.2.2 Biên hạ lƣu: Mực nƣớc triều Cửa Lở: 62 4.2.3 Lũ khu giữa: 62 4.3 Thiết lập mơ hình: 63 4.3.1 Lƣới tính tốn: 63 4.3.2 Bản đồ nhám: 64 4.3.3 Các điểm trích xuất: 64 4.4 Kết mô phỏng: .65 4.4.1 Mực nƣớc cao theo kịch tính tốn: .65 4.4.2 Di n biến diện tích độ sau ngập theo kịch bản: 67 4.5 Phân tích, đánh giá kết quả: 69 4.5.1 Phân tích kết quả: 69 4.5.2 Đánh giá kết quả: 70 4.6 Đề xuất giải pháp giảm thiểu thiệt hại ngập lụt: .70 CHƢƠNG : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71 5.1 Kết luận: .71 5.2 Kiến nghị: .71 PHẦN PHỤ LỤC 73 Tài liệu tham khảo 81 MUC LỤC BIỂU BẢNG Bảng 1.1 Hình thái sơng suối lƣu vực sơng Vệ 12 Bảng 1.2: Diện tích tiểu vùng lƣu vực Sông Vệ 12 Bảng 1.3: Các trạm đo khí tƣợng, thủy văn vùng .13 Bảng 1.4:Nhiệt độ bình quân tháng trạm vùng 14 Bảng 1.5:T ng số gi nắng trung bình nhiều năm trạm vùng 14 Bảng 1.6:Độ m bình quân trung bình nhiều năm độ ảm tƣơng đối thấp 14 Bảng 1.7: Tốc độ gió trung bình tháng lớn trạm 15 Bảng 1.8: Bốc PICHE bình quân tháng nhiều năm .15 Bảng 1.9: Mƣa năm theo tần suất trạm 16 Bảng 1.10: Lƣợng mƣa ngày max xảy trạm vùng sông Vệ 16 Bảng 1.11: Trận mƣa 1999 số trạm thuộc Tỉnh Quảng Ngãi .16 Bảng 1.12: Đặc trƣng mƣa ngày max theo th i đoạn 1, 3, ngày 17 Bảng 1.13: Dịng chảy năm bình qn 18 Bảng 1.14: Lƣu lƣợng đỉnh lũ trạm An Chỉ ; sông Vệ 18 Bảng 1.15: Mực nƣớc lũ cao theo tần suất trạm 19 Bảng 1.16: Thống kế số đặc trƣng số trạn lũ xảy đo trạm 19 Bảng 1.17: Kết tính tốn dịng chảy bùn cát nút An Chỉ Cửa Lở 20 Bảng 1.18: Đặc trƣng mực nƣớc triều Cửa lở sông Vệ 20 Bảng 1.19: Diện tích đơn vị hành vùng nghiên cứu 22 Bảng 1.20: Dân số vùng nghiên cứu 22 Bảng 2.1: Các thơng số mơ hình NAM 30 Bảng 2.2: Tiêu chu n đánh mơ hình WMO 32 Bảng 2.3: Tiêu chu n đánh giá hệ số tƣơng quan (Theo Moriasi, 2007) 33 Bảng 2.4: Đánh giá độ xác mơ hình theo số NSE, RSR .35 Bảng 3.1: T ng hợp tài liệu địa hình dùng xây dựng DEM tính tốn 37 Bảng 3.2: Diện tích tiểu vùng lƣu vực sông Vệ 40 Bảng 3.3: Trọng số mƣa LV.An Chỉ 42 Bảng 3.4: Trọng số mƣa LV P.giang 42 Bảng 3.5: Trọng số trạm mƣa dùng tính tốn lƣu vực An Chỉ Phƣớc Giang .43 Bảng 3.6: Kết tính tốn tối ƣu .44 Bảng 3.7: T ng hợp kết đánh giá trân lũ hiệu chỉnh kiểm định 46 Bảng 3.8: T ng hợp đặc trƣng dịng chảy lũ tính tốn 46 Bảng 3.9: Đặc trƣng địa hình tiểu vùng lƣu vực vùng hạ du .48 Bảng 3.10: Các đặc trƣng lũ trận 1999 2013 cho tiểu lƣu vực .48 Bảng 3.11: Thông số chia lƣới 50 Bảng 3.12: Đánh giá sai số kết mô trận lũ 11/2013 56 Bảng 4.1: Các kịch tính tốn mơ 57 Bảng 4.2: Mƣa ngày max theo tần suất trạm 58 Bảng 4.3: Các đặc trƣng lũ biên vào: 60 Bảng 4.4: Các đặc trƣng lũ khu 62 Bảng 4.5: Thông số chia lƣới .63 Bảng 4.6: Vị trí điểm trích xuất mực nƣớc 64 Bảng 4.7: Mực nƣớc lũ max vị trí - theo kích tính tốn .65 Bảng 4.8: Thống kê diện tích độ sâu ngập theo lũ P=5% : KB5.1 KB5.2 67 Bảng 4.9: Thống kê diện tích độ sâu ngập theo lũ P=10% : KB10.1 KB10.2 .68 MỤC LỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Bản đồ vị trí lƣu vực sơng Vệ Hình 1.2: Lƣu vực sơng Vệ 11 Hình 1.3: Đƣ ng tần suất mực nƣớc max Trạm sơng Vệ 19 Hình 2.1: Mơ hình Nam mơ q trình hình thành dịng chảy 29 Hình 3.1: Sơ đồ bƣớc tiếp cận đề tài: 36 Hình 3.2: Sơ đồ trình tạo DEM 38 Hình 3.3: Bản đồ DEM20 tồn lƣu vực sơng Vệ (3D) 39 Hình 3.4: Bản đồ DEM20 – 2D 39 Hình 3.5: Bản đồ DEM20 vùng hạ du 40 Hình 3.6: Mạng lƣới sơng, suối vùng lƣu vực 41 Hình 3.7: Bản đồ Thiseen lƣu vực sông Vệ- sông Phƣớc Giang 41 Hình 3.8: Thiseen lƣu vực An Chỉ .42 Hình 3.9: Thiseen lƣu vực Phƣớc Giang 42 Hình 3.10: Mƣa lũ Trạm An Chỉ - Giá Vực- Ba Tơ từ 1h01/12/1999- 7h 18/12/1999 MikeNam 44 Hình 3.11: Màn hình lựa chọn tối ƣu MikeNam 44 Hình 3.12:Kết hiệu chỉnh mơ hình trận lũ 12/1999- An Chỉ 44 Hình 3.13: Mƣa lũ Trạm An Chỉ - Giá Vực- Ba Tơ từ từ 1h15/11/201310h18/11/2013-Trận kiểm định 45 Hình 3.14: Kết kiểm định mơ hình trận lũ 11/2013- An Chỉ 45 Hình 3.15 Lũ 1999- nút Phƣớc Giang 47 Hình 3.16: Lũ 2013- nút Phƣớc Giang 47 Hình 3.17: Các tiểu lƣu vực vùng ngập Hạ du – Theo Arc hydro 48 Hình 3.18: Lũ 1999 – tiểu lƣu vực 49 Hình 3.19: Lũ 2013 – tiểu lƣu vực 49 Hình 3.20: Sơ đồ điều kiện biên mơ hình tính: 49 Hình 3.21: Các thơng số lƣới thơ vùng tính tốn .51 Hình 3.22: Các thơng số lƣới mịn vùng lịng sơng 51 Hình 3.23: Các thơng số lƣới mịn vùng bãi sông 52 Hình 3.24: Kết nội suy cao độ .52 Hình 3.25: Bản đồ nhám mơ hình 53 Hình 3.26: Mơ hình thủy lực chiều, phạm vi sau Trạm An chỉ- sông Vệ xi phông Phƣớc Giang- sông Phƣớc Giang 54 Hình 3.27: Biểu đồ so sánh q trình mực nƣớc tính tốn thực đo trạm An Chỉ trận lũ tháng 11/2013 54 Hình 3.28: Biểu đồ so sánh q trình mực nƣớc tính tốn thực đo trạm sơng Vệ 11/2013 55 Hình 4.1: Mƣa gi theo th i đoạn t = 6h trạm theo tần suất P =5% 59 Hình 4.2: Mƣa gi theo th i đoạn t = 6h trạm theo tần suất P =10% 60 Hình 4.3: Lũ sơng Phƣớc Giang – nút Xi phông Thạch Nham ( xã Hành Dũng) P=5% 61 Hình 4.4: Lũ sơng Phƣớc Giang – nút Xi phông Thạch Nham ( xã Hành Dũng) P=10% 61 Hình 4.5: Lũ sông Vệ - T An Chỉ, P=5% 61 Hình 4.6: Lũ sơng Vệ- T An Chỉ ,P=10% 61 Hình 4.7: Mơ hình triều tính tốn dùng chung cho kịch .62 Hình 4.8: Lƣới tính tốn theo Kịch có Khu dân cƣ: 64 Hình 4.9: Bản đồ nhám mơ hìnhkhi có KĐT Nam sơng Vệ 64 Hình 4.10: Bản đồ mơ tả vùng hạ du, nút biên điểm trích xuất 65 Hình 4.11: Di n biến mực nƣớc lũ điểm trƣớc sau xây dựng KĐT Nam sông Vệ , KB5.1 KB5.2 66 Hình 4.12: Di n biến mực nƣớc lũ điểm trƣớc sau xây dựng KĐT Nam sông Vệ , KB10.1 KB10.2 66 Hình 4.13: Đƣ ng mực nƣớc theo dọc sơng Vệ - Kịch Kb5.1 KB5.2 66 Hình 4.14: Đƣ ng mực nƣớc theo dọc sông Vệ - Kịch KB10.1 KB10.2 67 Hình 4.15: Cao trình mực nƣớc lũ max theo KB5.1 KB5.2 68 Hình 4.16: Cao trình mực nƣớc lũ max theo KB10.1 KB10.2 .69 CÁC CHỮ VIẾT TẮT KĐT Nam sông Vệ: Khu thị Nam sơng Vệ; P%: Mức tần suất tính theo % yếu tố mực nƣớc, mƣa, lũ Q: lƣu lƣợng dịng chảy (m3/s); Z: cao trình mực nƣớc lũ (m) H : cao trình mực nƣớc triều X: mƣa; KT: trạm Khí tƣợng (yếu tố đo: Mƣa; Nhiệt độ; Độ m; Bốc hơi; Gió; Nắng) TV: trạm Thủy văn (đo yếu tố mƣa; Mực nƣớc; Lƣu lƣợng; Độ đục); NSE: số Nash-Sutcliffe; R2: số tƣơng quan RSR: Tỉ số độ lệch quan trắc tiêu chu n; 76 Phụ lục No3 77 Phụ lục No4 78 Phụ lục No5 79 Phụ lục No6 80 Phụ lục No7 81 Tài liệu tham khảo [1] Nguy n Hữu Khải, Nguy n Thanh Sơn (2003), Mơ hình tốn Thuỷ văn, Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội [2] PGS,TS Lê Văn Nghinh, PGS,TS Bùi Công Quang, ThS Hồnh Thanh Tùng, Giáo trình cao học, Mơ hình toán Thủy văn, Nhà xuất xây dựng, 2001 [3] Ts Tô Thúy Nga, TS Lê Hùng, S tay hƣớng dẫn sử dụng phần mềm MIKE, Đại học bách khoa Đà N ng,2017 [4] DHI, Mike 11- A modelling system for Rivers and Channels- User Guide, DHI Soft Ware 2003 [5] DHI, MIKE21 Flow Model, Hydrodynamic Module- User Guide, 2017 [6] DHI, MIKE 21 Flow Model Hydrodynamic Module- Step-by-step training-User Guide, 2017 [7] DHI, MIKE 21 Flow Model & MIKE 21 Flood Screening Tool – Hydrodynamic Module Scientific Dicumentation, 2017 [8] Bùi Hữu Mạnh, Hƣớng dẫn sử dụng MapInfo Professional 7.0, Nxb Khoa học kỹ thuật, 2003 [9] Trần Vĩnh Phƣớc (Chủ biên), Gis đại cƣơng - Phần thực hành, Nxb Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh [10] Ts Nguy n Thế Thận, Ts Trần Công Yên, Hƣớng dẫn sử dụng phần mềm GIS ARC/ INFO, Nxb Xây dựng, năm 2000 [11] Dự án “Quy hoạch Thủy lợi Tỉnh Quảng Ngãi đến năm 2020 định hƣớng đến năm 2030” Phòng Quy hoạch Thuỷ lợi Nam Trung Tây nguyên - Viện Quy hoạch Thuỷ lợi thực 12/2013 [12] Dự án Quy hoạch phòng chống lũ chỉnh trị sông Vệ (đoạn từ xã Hành Tín Tây đến cửa Lở) đến năm 2025, định hƣớng đến năm 2030 ,Viện Quy hoạch Thuỷ lợi thực 2018 [13] Dự án “Quản Lý rủi ro thiên tai tỉnh Quảng Ngãi “ Ngân hàng giới (WB) Chính phủ Austalia (AusAID) tài trợ, Tƣ vấn KBR thực 2009 [14] Sở Khoa học Công nghệ tỉnh Quảng Ngãi (2011), Báo cáo t ng hợp kết thực đề tài: “Nghiên cứu t ng hợp đặc điểm Khí hậu- Thuỷ văn tỉnh Quảng Ngãi”, Đài Khí tƣợng Thuỷ văn khu vực Trung Trung Bộ thực 2011 Sở Khoa học Công nghệ tỉnh Quảng Ngãi (2000), Báo cáo t ng hợp kết thực đề tài: Xây dựng đồ ngập lụt, phƣơng án cảnh báo, 82 dự báo phòng tránh nguy ngập lụt vùng hạ lƣu sông Tỉnh Quảng Ngãi [15] Sở Khoa học Công nghệ tỉnh Quảng Ngãi (2005), Báo cáo kết thực đề tài: Điều tra b sung xây dựng cột mốc báo lũ vùng ngập lũ thuộc hạ lƣu sơng tỉnh Quảng Ngãi”, Đài Khí tƣợng Thuỷ văn khu vực Trung Trung Bộ thực 2005 [16] Sở Khoa học Công nghệ tỉnh Quảng Ngãi (2011), Báo cáo kết thực đề tài: Nghiên cứu, hiệu chỉnh đồ nguy ngập lụt, mốc báo lũ theo mốc báo lũ phục vụ phòng tránh, giảm nhẹ thiệt hại thiên tai tỉnh Quảng Ngãi”, Đài Khí tƣợng Thuỷ văn khu vực Trung Trung Bộ thực 2011  ... q trình lũ, ngập lụt vùng hạ du Vì việc ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng ngập lụt cho vùng hạ lưu xây dựng khu đô thị Nam Sông Vệ? ?? cần thiết.Kết nghiên cứu cho thấy việc xây dựng KĐT Nam Sông Vệ nhƣ quy... “ Nghiên cứu ảnh hƣởng ngập lụt cho vùng hạ lƣu xây dựng khu đô thị Nam sông Vệ? ?? cần thiết, có ý nghĩa thực tế 2 2.Mục tiêu nghiên cứu đề tài: Nhằm đánh giá ảnh hƣởng việc xây dựng Khu đô thị. .. đánh giá ảnh hƣởng việc xây dựng Khu đô thị Nam Sông Vệ ảnh hƣởng đến đến q trình lũ, ngập lụt vùng hạ du sông Vệ - Cung cấp đƣợc đồ ngập lụt khu vực nghiên cứu, từ biết đƣợc: độ sâu ngập lụt, t