các giải pháp tổng thể phòng chống lũ lụt và kế hoạch cứu hộ trong trường hợp khẩn cấp ở đồng bằng sông hồng thái bìn

Bộ khoa học và công nghệ Viện khoa học và công nghệ việt nam chơng trình kc.08 viện cơ học Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật đề tài: Nghiên cứu cơ sở khoa học cho các giải pháp tổng thể dự báo phòng tránh lũ lụt ở đồng bằng sông Hồng Mã số: KC.08-13 tập 2 (Tài liệu này đợc chuẩn bị trên cơ sở kết quả thực hiện Đề tài cấp Nhà Nớc, mã số KC.08-13) GS.TSKH. Nguyễn Văn Điệp 5686-2 2006 Hà Nội 2005 Bản thảo đợc viết xong tháng 1/2005. Bản quyền 2005 thuộc Viện Cơ học. Đơn xin sao chép toàn bộ hoặc từng phần tài liệu này phải gửi đến Viện trởng Viện Cơ học trừ trờng hợp sử dụng với mục đích nghiên cứu. Đề tài nhà nớc KC.08-13 Đề tài KC.08-13 Nghiên cứu cơ sở khoa học cho các giải pháp tổng thể dự báo phòng tránh lũ lụt ở đồng bằng sông Hồng Báo cáo tổng kết tập 2 C. Sử dụng các mô hình vào việc xây dựng công nghệ dự báo ngắn hạn lũ lụt và cơ sở khoa học cho các giải pháp tổng thể phòng chống lũ lụt và kế hoạch cứu hộ trong trờng hợp khẩn cấp ở đồng bằng sông Hồng Thái Bình. Cơ quan chủ trì đề tài: Viện Cơ học, Viện KH&CNVN Chủ nhiệm đề tài: GS. TSKH. Nguyễn Văn Điệp Cơ quan phối hợp thực hiện đề tài: Viện qui hoạch thuỷ lợi Bộ NN&PTNT Cục quản lý đê điều và phòng chống lụt bão-Bộ NN&PTNT Viện Khí tợng thuỷ văn Bộ tài nguyên & môi trờng Trung tâm dự báo khí tợng thuỷ văn trung ơng - Bộ tài nguyên & môi trờng Viện địa chất, Viện KH&CNVN Trung tâm nghiên cứu & phát triển vùng Bộ KH&CN Viện Cơ học 2 Đề tài nhà nớc KC.08-13 Danh sách cán bộ tham gia thực hiện đề tài 1. GS.TSKH. Nguyễn Văn Điệp Chủ nhiệm đề tài 2. GS.TSKH. Ngô Huy Cẩn Phó chủ nhiệm đề tài 3. PGS.TS. Hoàng Văn Lai Th ký Khoa học đề tài 4. GS.TS. Trịnh Quang Hoà Trờng Đại học Thuỷ lợi 5. TS. Nguyễn Văn Quế Học viện Phòng không Không quân 6. TS. Nguyễn Văn Hạnh Viện Khoa học Thủy lợi 7. TS. Trần Thu Hà Viện Cơ học 8. TS. Hà Ngọc Hiến Viện Cơ học 9. ThS. Nguyễn Văn Xuân Viện Cơ học 10. CN. Nguyễn Tuấn Anh Viện Cơ học 11. CN. Nguyễn Hồng Phong Viện Cơ học 12. KS. Đoàn Xuân Thuỷ Viện Cơ học 13. CN. Bùi Việt Nga Viện Cơ học 14. CN. Nguyễn Thế Hùng Viện Cơ học 15. CN. Nguyễn Tiến Cờng Viện Cơ học 16. CN. Dơng Thị Thanh Hơng Viện Cơ học 17. CN. Nguyễn Thành Đôn Viện Cơ học 18. CN. Nguyễn Chính Kiên Viện Cơ học 19. CN. Nguyễn Quang Trung Viện Cơ học 20. CN. Nguyễn Tất Thắng Viện Cơ học 21. TS. Hoàng Trung Lập Viện Quy hoạch và TKNN 22. KS.Chu ái Lơng Trung tâm NC và Phát triển vùng 23. KS.Tôn Thất Vĩnh Trung tâm NC và Phát triển vùng 24. KS.Phạm Đức Nghiệm Trung tâm NC và Phát triển vùng 25. ThS.Vũ Hồng Châu Viện Quy hoạch Thuỷ lợi 26. TS.Tô Trung Nghĩa Viện Quy hoạch Thuỷ lợi 27. ThS.Lâm Hùng Sơn Viện Quy hoạch Thuỷ lợi 28. KS. Lê Xuân Trờng Cục Quản lý Đê điều và PCLB 29. TS.Phạm Văn Thẩm Cục Quản lý Đê điều và PCLB 30. TS.Nguyễn Lan Châu TT Dự báo KTTV Trung ơng 31. PGS.TS Lê Bắc Huỳnh TT Dự báo KTTV Trung ơng 32. KS.Ngô Bá Trác TT Dự báo KTTV Trung ơng 33. KS.Đoàn Bích Nga TT Dự báo KTTV Trung ơng 34. KS.Nguyễn Trờng TT Dự báo KTTV Trung ơng 35. TS. Lã Thanh Hà Viện Khí tợng, Thuỷ Văn Viện Cơ học 3 Đề tài nhà nớc KC.08-13 MụC LụC c. Sử dụng các mô hình vào việc xây dựng công nghệ dự báo ngắn hạn lũ lụt và cơ sở khoa học cho các giải pháp tổng thể phòng chống lũ lụt và kế hoạch cứu hộ trong trờng hợp khẩn cấp ở đồng bằng sông Hồng Thái Bình. chơng 9. Ngân hàng dữ liệu phục vụ kiểm soát lũ lụt ở Đồng bằng sông hồng - thái bình . 7 chơng 10. Sử dụng bộ chơng trình tính toán thủy lực 1 chiều IMECH_1D trong tính toán dự báo và nghiên cứu quá trình lan truyền lũ trên hệ thống sông Hồng Thái Bình 19 chơng 11. Sử dụng bộ chơng trình tính toán thủy lực 1 chiều mở rộng để nghiên cứu quá trình lan truyền của các cơn lũ lớn và đánh giá các biện pháp công trình kiểm soát lũ . 32 chơng 12. Kết quả mô phỏng dòng chảy hai chiều tại một số vùng trên hệ thống sông Hồng-thái bình . 38 1. Tính toán dòng chảy trong khu phân lũ Vân Cốc 38 2. Tính toán quá trình truyền triều trong Vịnh Bắc Bộ 42 3. Tính toán quá trình ngập lụt khi xảy ra sự cố vỡ đập Hoà Bình .48 chơng 13. Bài toán vỡ đập trên hệ thống thủy điện sông Đà . 53 1. Mô phỏng hồ Sơn La và hồ Hòa Bình: 53 2. Điều kiện biên ở thợng lu và hạ lu: 55 3. Kết quả tính toán các đặc trng thuỷ lực của bài toán vỡ đập trên hệ thống hồ chứa sông Đà cho một số kịch bản vỡ đập. .58 4. Tính toán tình trạng ngập lụt dới hạ du khi có sự cố vỡ đập Hoà Bình bằng mô hình kết nối mô hình một chiều và mô hình giả hai chiều 62 Viện Cơ học 4 Đề tài nhà nớc KC.08-13 chơng 14. Thử nghiệm đánh giá thiệt hại Kinh tế xã hội khi xảy ra ngập lụt . 73 1. Đánh giá thiệt hại KT-XH của ngập lụt khi xảy ra sự cố vỡ đê. .73 2. Đánh giá thiệt hại KT-XH của ngập lụt khi phân lũ .79 3. Một số kết luận của và kiến nghị .85 chơng 15. Cơ sở khoa học cho các giải pháp tổng thể phòng, chống lũ . 87 2. Các giải pháp phòng, chống lũ cho vùng đồng bằng và trung du sông Hồng - sông Thái bình 90 chơng 16. Cơ sở khoa học của kế hoạch cứu hộ trong trờng hợp khẩn cấp do xảy ra lũ lụt trên đồng bằng sông Hồng - Thái Bình 108 1. Quá trình phát triển giải pháp kiểm soát lũ lụt ở Việt Nam 108 2. Hiện trạng về tổ chức cứu hộ trong trờng hợp khẩn cấp lũ lụt gây ra trên đồng bằng sông Hồng - Thái Bình hiện nay. .110 3. Tính toán các thông số cần thiết cho việc lập kế hoạch cứu hộ trong trờng hợp khẩn cấp do lũ lụt gây ra trên đồng bằng sông Hồng sông Thái Bình. .119 Kết luận . 127 Các công trình đã đợc công bố, liên quan đến Đề tài KC.08-13 133 Viện Cơ học 5 §Ò tµi nhµ n−íc KC.08-13 ViÖn C¬ häc 6 Đề tài nhà nớc KC.08-13 chơng 9. Ngân hàng dữ liệu phục vụ kiểm soát lũ lụt ở Đồng bằng sông hồng - thái bình Ngân hàng dữ liệu phục vụ cho việc nghiên cứu các giải pháp dự báo và phòng tránh lũ lụt ở đồng bằng sông Hồng Thái Bình IMECH_DBFCRRS là phần mềm đợc xây dựng trên ngôn ngữ Borland Delphi Client/Sever 5.0 của hãng Borland International và đợc tích hợp với nhiều công nghệ tiên tiến nh hệ thống thông tin địa lý GIS (MapObject 2.0), cơ sở dữ liệu quan hệ và truy vấn cơ sở dữ liệu băng ngôn ngữ SQL. Những đặc điểm cơ bản của phần mềm bao gồm: IMECH_DBFCRRS đợc thiết kế để phục vụ cho mục đích quản lý các số liệu địa hình (sông, mặt cắt sông, cao độ đê, .), số liệu khí tợng, thủy văn và các yếu tố thủy lực thuộc hệ thống sông Hồng Thái Bình. Ngoài ra bộ chơng trình này còn cung cấp tài liệu văn bản các pháp lệnh, quy trình vận hành các công trình phòng chống lũ và kết nối với hệ thống các công cụ tính toán lũ nh mô hình 1D, mô hình 2D, mô hình thủy văn, . Việc thể hiện các số liệu thuỷ văn, khí tợng nh số liệu mực nớc, lu lợng, số liệu bốc hơi, nhiệt độ, số liệu ma dới dạng biểu đồ là một trong những đặc trng nổi bật của phần mềm. Qua biểu đồ có thể xác định nhanh đợc giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất, ngày nào có mực nớc cao nhất, ngày nào lợng ma cao nhất . Số liệu đợc thể hiện bằng biểu đồ còn cho phép so sánh số liệu thực đo với các số liệu tính toán khác. Các chức năng chính của ngân hàng dữ liệu bao gồm: lu trữ thông tin về các loại số liệu trên, cho phép cập nhật (thêm, sửa, xóa) thông tin, tra cứu tìm kiếm thông tin, lu các thông tin ra tệp văn bản, tổng hợp và xuất bản các báo cáo. Việc nhập thông tin có thể từ các tệp dữ liệu nguồn đã qua chế biến dới một định dạng xác định trớc (giống với định dạng của tệp văn bản đợc xuất). IMECH_DBFCRRS có khả năng kết nối trực tiếp với các công cụ tính toán (mô hình thủy văn, thủy lực) và hệ thống các kịch bản phòng chống lũbằng cách gọi thực thi các chơng trình tơng ứng. Các tệp dữ liệu của IMECH_DBFCRRS đợc lu bằng hệ quản trị cơ sở dữ liệu MicroSoft Access dới tệp CSDL.MDB. Cấu trúc dữ liệu đợc tổ chức theo mô hình cơ sở dữ liệu quan hệ, các bảng dữ liệu đ ợc liên kết với nhau theo các mã khóa (khóa chính, khóa ngoại), giúp cho dữ liệu có tính nhất quán cao. Mỗi bảng có khoá ngoại để các bảng khác có quan hệ với nó có thể tham chiếu đợc. Nh vậy nếu dữ liệu ở bảng master đợc xóa hay thay đổi thì dữ liệu ở bảng client cũng sẽ bị xóa hay bị thay đổi theo. Ví dụ nếu xóa sông Hồng thì số liệu mặt cắt của sông Hồng ở bảng mặt cắt cũng Viện Cơ học 7 Đề tài nhà nớc KC.08-13 sẽ bị xóa. Chính nhờ các quan hệ này mà việc nhập dữ liệu đợc đơn giản thuận tiện và giảm thiểu các sai sót. IMECH_DBFCRRS còn là một hệ thống thông tin địa lý (GIS) , quản lý các bản đồ số với các tính năng cơ bản nhất của một hệ GIS (nh phóng to, thu nhỏ, xem thông tin của các lớp bản đồ, .). Các bản đồ đợc chơng trình thể hiện là các bản đồ theo dạng Vector của Arc View thông qua phần mềm nhúng MapObject 2.0. IMECH_DBFCRRS đợc thiết kế cho môi trờng hệ điều hành Windows nên đảm bảo đợc tính đơn giản, thuận tiện trong quá trình cài đặt và sử dụng. Việc cài đặt phần mềm đợc tự động hoá cao, phần mềm có thể đợc cài đặt trên hầu hết các máy PC phổ dụng hiện nay. Với hệ thống trợ giúp trực tuyến, các giao diện thân thiện nh hệ thống trình đơn, thanh công cụ, phím bấm chuẩn cùng ngôn ngữ sử dụng chủ yếu là tiếng Việt theo bộ mã chuẩn Quốc gia TCVN3 nên những ngời không có trình độ chuyên sâu về máy tính cũng có thể sử dụng phần mềm một cách dễ dàng. Ngân hàng dữ liệu đợc thiết kế trên các máy đơn lẻ, điều này có thể làm hạn chế việc truy xuất dữ liệu trong một hệ thống lớn, nhiều ngời dùng. Một đề xuất là chúng ta có thể xây dựng hệ thống truy cập dữ liệu thông qua mạng, cơ sở dữ liệu đợc lu trữ trên máy chủ. Các máy khách truy cập vào máy chủ để lấy thông tin hoặc có thể upload thông tin lên máy chủ nếu cần thay đổi dữ liệu. Điều này đặc biệt hiệu quả vì chỉ cần một lần cập nhật dữ liệu tại một máy trạm nào đó, tất cả các máy khác cũng có đợc dữ liệu mới. Chơng trình có tính năng bảo mật dữ liệu. Chỉ những ngời đợc cấp quyền sử dụng mới có thể xuất dữ liệu. Để thực hiện Đề tài Nghiên cứu cơ sở khoa học cho các giải pháp tổng thể dự báo phòng tránh lũ lụt ở đồng bằng sông Hồng , Nhóm nghiên cứu về lũ lụt của Viện Cơ học đã kế thừa các thông tin của các đề tài và dự án liên quan, đặc biệt là dự án Xây dựng công nghệ mô phỏng số phục vụ cho việc đề xuất, đánh giá và điều hành các phơng án phòng chống lũ lụt trên đồng bằng sông Hồng - Thái bình , thuộc Chơng trình Phòng chống lũ lụt đồng bằng sông Hồng do Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn chủ trì. Cùng với các thông tin này, một khối lợng lớn thông tin mới đã đợc thu thập tạo thành một cơ sở dữ liệu phục vụ kiểm soát lũ lụt ở ĐBSHSTB. Trong phần này chúng tôi xin giới thiệu các thông tin hiện đang có ở Viện Cơ học đợc quản lí trong ngân hàng dữ liệu bởi phần mềm do Viện Cơ học xây dựng. Số liệu đợc chúng tôi chia thành 5 loại: A) Số liệu khí tợng, B) Số liệu thuỷ văn, C) Số liệu mô tả địa hình, D) Số liệu mô tả các công trình kiểm soát lũ lụt và E) Số liệu về kinh tế-xã hội. Viện Cơ học 8 Đề tài nhà nớc KC.08-13 Sông Hàn Sông Hà Bắc Giang Hng Yên Hà Tây Ninh Bình Thanh Hoá TP. Hà Nội Bắc Kạn Thái Bình Hoà Bình Cao Bằng Hải Dơng Lào Cai Lai Châu Sơn La Yên Bái Hà Giang Phú Thọ Tuyên Quang Vĩnh Phúc Thái Nguyên Lạng Sơn TP. Hải Phòng Hà Nam Nam Định Quảng Ninh A) Số liệu khí tợng gồm 2 phần : A.1) Số liệu về ma và A.2) Số liệu về nhiệt độ và bốc hơi A.1) Số liệu về ma gồm 100 trạm. Số liệu đợc thu thập trong khoảng thời gian từ năm 1961 đến năm 2002. Vị trí các trạm đợc thể hiện trên hình 1. Dạng số liệu tại một số trạm đợc mô tả trong bảng 1. Hình 1. Vị trí các trạm đo ma. Bảng 1. Dạng số liệu về ma TT Tên trạm Tên sông Năm có SL 3h Năm có SL 6h Năm có SL 12h 35 Cò Nòi Đà 2001-2002 36 Bản Mòn Đà 2001-2002 37 Nà Sản Đà 2001-2002 38 Bản Chi Đà 2001 39 Bản Pó Đà 2001 40 Cò Chịa Đà 2001 41 Phú Thọ Thao 42 Lào Cai Thao 87-98,2000 43 Yên Bái Thao 87-98,2000 44 Bắc Hà Thao 87-98 1961-1986,1994-1998 45 Bảo Hà Thao 87-98,2000 1961-1986 46 Minh đài Thao 1964-1968,1970,1971,1973-1986,1999- 2001 47 Nậm Lô Thao 95-98 48 Ngòi Thia Thao 95-98,2000 1962-1973,1977-1994,1999-2001 49 Phố Ràng Thao 87-94 1964-1973,1975-1986,1994-1998 50 SaPa Thao 87-98,2000 1994-1998 51 Thác Bà Thao 87-94 1961-1976,1995-2001 52 Thanh Sơn Thao 87-98,2000 53 Bảo Lạc Thao 94-98 54 Chi Nê Thao 94-98 55 Vĩnh Tuy Thao 95,98,2000 1961-1994,1999-2001 56 Ngòi Hút Thao 2000, 57 Vĩnh Yên Thao 87-94 58 Bắc Quang Lo 95,96,98,2000 1994-1998 59 Chiêm Hoá Lo 87-98,2000 1961-1986,1999-2001 60 Hà Giang Lo 87-98,2000 1994-1998 Viện Cơ học 9 Đề tài nhà nớc KC.08-13 A.2) Số liệu về nhiệt độ và bốc hơi trung bình trong ngày gồm 32 trạm. Số liệu đợc thu thập trong khoảng thời gian từ năm 1961 đến năm 2001. Vị trí các trạm đợc thể hiện trên hình 2. Dạng số liệu đợc mô tả trong bảng 2. Sông Hàn Sông Hà Bắc Giang Hng Yên Hà Tây Ninh Bình Thanh Hoá TP. Hà Nội Bắc Kạn Thái Bình Hoà Bình Cao Bằng Hải D ơng Lào Cai Lai Châu Sơn La Yên Bái Hà Giang Phú Thọ Tuyên Quang Vĩnh Phúc Thái Nguyên Lạng Sơn TP. Hải Phòng Hà Nam Nam Đị nh Quảng Ninh Hình 2. Vị trí các trạm đo nhiệt độ và bốc hơi Bảng 2. Dạng số liệu về nhiệt độ và bốc hơi STT Tên trạm Tên sông Năm có SL 1 Hoà Bình Đà 1961-2001 2 Lai Châu Đà 1961-2001 3 Mờng Tè Đà 1962-2001 4 Sin Hồ Đà 1961-2001 5 Hữu Lũng Đà 1961-2001 6 Quỳnh Nhai Đà 1961-2001 7 Sơn La Đà 1961-2001 8 Mù Căng Chải Đà 1962-2001 9 Bắc Quang Lô 1961-1981,1983-1989 10 Hà Giang Lô 1961-2001 11 Tuyên Quang Lô 1961-2001 12 Yên Bái Thao 1961-1978,1980-2001 13 Lào Cai Thao 1990-2001 14 Phú hồ Thao 1964-2001 15 Viẹt Trì Thao 1961-2001 16 Vĩnh yên Thao 1961-2001 17 Thái Nguên Thái Bình 1961-2001 18 Bắc Ninh Thái Bình 2000-2001 19 Hiệp Hoà Thái Bình 1971-2001 20 Lục Ngạn Thái Bình 1962-2001 21 Hải Dơng Thái Bình 1961-2001 22 Phú Liễn Thái Bình 1961-2001 23 Thái Bình Thái Bình 1961-2001 24 Bắc Giang Thái Bình 1990-2001 25 Chí linh Thái Bình 1961-1963,1965-2001 26 Sơn Tây Hạ Du 1961-2001 27 láng Hạ Du 1961-2001 28 Phủ Lý Hạ Du 1961-2001 29 Nam Định Hạ Du 1961-2001 30 Ninh Bình Hạ Du 1961-2001 31 Văn Lý Hạ Du 1961-2001 32 Hng Yên Hạ Du 1961-2001 Viện Cơ học 10