Ứng dụng hệ thống thông tin địa lý trợ giúp cho công tác phòng chống lũ lụt

Bộ giáo dục đào tạo Trường đại học mỏ - địa chất -o0o Đặng thúy hồng ứng dụng Hệ thống thông tin địa lý trợ giúp cho công tác phòng chống lũ lụt luận văn th¹c sü kü tht Ng­êi h­íng dÉn khoa häc: PGS.TS Nguyễn Trường Xuân Hà nội 2008 Bộ giáo dục đào tạo PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Trường đại học mỏ - địa chất -o0o Đặng thúy hồng ứng dụng Hệ thống thông tin địa lý trợ giúp cho công tác phòng chống lũ lụt chuyên ngành: Kỹ Thuật Trắc địa Mà số: 60.52.85 luận văn thạc sỹ kỹ thuật Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Trường Xuân Hà nội – 2008 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Mục lục Trang phụ bìa Lời cam đoan Danh mục hình vẽ Mở đầu Chương Công nghƯ hƯ thèng th«ng tin ……………………… 1.1 Tỉng quan hệ thông tin địa lý 1.2 Khái niệm vỊ CSDL HTT§L…………………………………… 19 1.3 Mét sè øng dơng hệ thống thông tin địa lý 27 Chương Giới thiệu số toán công tác phòng chống lũ lụt 28 2.1 Một số toán công tác phòng chống lũ lụt 28 2.2 Mô hình thủy lực chiều Mike11 36 Ch­¬ng Xây dựng hệ thống thông tin phục vụ cảnh b¸o lị lơt 41 3.1 Sù cần thiết việc xây dựng hệ thống thông tin phục vụ cảnh báo lũ lụt 41 3.2 Xây dựng hệ thống thông tin phục vụ cảnh báo lị lơt 47 3.3 Xây dựng đồ ngập lụt cảnh báo ngập 55 CHƯƠNG THỬ NGHIỆM TÍNH TỐN CHO TỈNH AN GIANG……… 60 4.1 NhiƯm vơ cđa thùc nghiÖm 60 4.2 Tư liệu phương pháp nghiên cứu…………………………………… 60 4.3 Đặc điểm khu vực nghiên cứu 61 4.1 Tiến hµnh thùc nghiƯm cho tØnh An Giang 66 Kết luận 106 Tài liệu tham khảo 108 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Danh mục hình vẽ Hình 1.1 Cơ sở liệu hệ thống thông tin địa lý Hình 2.1 Sơ đồ xây dựng đồ chuyên đề dựa kết hợp hai mô Hình 3.1 Hình 4.1 Hình 4.2 26 hình Mike11 Mike11 gis 40 S¬ đồ bước xây dựng đồ ngập lụt mô hình Mike11 MIKE11 GIS 59 Bản đồ hành chÝnh khu vùc nghiªn cøu thư nghiƯm tØnh An Giang 62 Mạng lưới sông suối hệ thống trạm quan trắc khí tượng thủy văn ĐBSCL 71 H×nh 4.3 Bn phân chia tiu khu ngp khu vc nghiên cu 85 Hình 4.4 Sơ đồ thñy lùc dïng MIKE11 86 Hình 4.5 Quá trình mực nước biên Tân Châu, Châu Đốc 87 Hình 4.6 Quá trình mực nước biên Long xuyên, Cao LÃnh 88 Hình 4.7 Quá trình mực nước thực đo tính toán mặt cắt kiểm định sông Vµm Nao 90 H×nh 4.8 DiƠn biÕn mùc n­íc däc sông Hậu theo trận lũ năm 2000 91 DiƠn biÕn mùc n­íc däc s«ng TiỊn theo trËn lị năm 2000 91 Hình 4.9 Hình 4.10 Diễn biến mực nước dọc sông Cái Vùng theo trận lũ năm 2000 92 Hình 4.11 Bản đồ DEM tổng thể khu vực nghiên cứu 94 Hình 4.12 Bản đồ độ sâu ngập lụt cho khu vực nghiên cứu, lũ lịch sử năm 2000 95 Hình 4.13 Bản đồ ngập lụt khu vực nghiên cứu ứng với mực nước Tân Châu H=4.3m, thời ®iĨm ngµy 2/9/2000 21:00:00 97 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Hình 4.14 Bản đồ ngËp lơt khu vùc nghiªn cøu øng víi mùc n­íc Tân Châu H=4.4m, thời điểm ngày 3/9/2000 12:00:00 98 Hình 4.15 Bản đồ ngập lụt khu vực nghiên cứu ứng với mực nước Tân Châu H=4.6m, thời điểm ngày 7/9/2000 18:00:00 99 Hình 4.16 Bản đồ ngập lụt khu vực nghiên cứu ứng với mực nước Tân Châu H=4.8m, thời điểm ngày 13/9/2000 16:00:00 100 Hình 4.17 Bản ®å ngËp lơt khu vùc nghiªn cøu øng víi mùc nước Tân Châu H=5.6m, thời điểm ngày 23/9/2000 20:00:00 101 Hình 4.18 Bản đồ ngập lụt lín nhÊt khu vùc nghiªn cøu 102 Hình 4.19 Bản đồ ngập lụt nhỏ khu vùc nghiªn cøu 103 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Lêi cam ®oan Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tôi, số liệu kết nêu luận án trung thực Hà nội, ngày 12 tháng năm 2008 Tác giả luận án Đặng Thúy Hồng PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Më ĐầU Tính cấp thiết đề tài Trong số vùng địa lý kinh tế, vùng đồng sông Cửu Long (ĐBSCL) có vị trí đặc biệt, trước hết vùng có tiềm kinh tế nông nghiệp lớn, vựa lúa có khả đảm bảo an ninh lương thực cho nước, vùng ăn phong phú với suất cao, vùng có tiềm nuôi trồng thủy sản phục vụ xuất Rừng nguyên sinh, đặc thù cảnh quan vùng sông nước di tích lịch sử văn hoá tạo tiềm lớn du lịch Dựa vào tiềm đất nông nghiệp thủy sản, phát triển số ngành công nghiệp chế biến thực phẩm công nghiệp nhẹ Lũ lụt hàng năm đặc thù quan trọng môi trường khu vực ĐBSCL Lũ lụt có mặt tích cực làm tăng độ phì nhiêu đất, bồi đắp mở rộng bán đảo Cà Mau phÝa biĨn, bỉ sung ngn thđy s¶n Nh­ng hiƯn tượng lại gây nhiều tiêu cực, trước hết gây thiệt hại người của, làm cho sống không ổn định, trở ngại giao thông vận tải nên khó khăn cho hoạt động công nghiệp dịch vụ Vấn đề quan trọng cần đưa giải pháp hiệu để tận dụng cao mặt tích cực lũ lụt hạn chế nhiều mặt tiêu cực Giải pháp sở để định phương án hợp lý cho ph¸t triĨn kinh tÕ - x· héi cđa vïng Lũ lụt ĐBSCL có tác dụng to lớn việc bồi đắp độ phì nhiêu cho đất, tăng nguồn thủy sản tự nhiên, nâng cao tốc độ bồi đắp biển Có thể nói, tượng ngập lụt tạo chế tuần hoàn thay đổi môi trường nước thận khổng lồ" liên tục lọc máu" cho bệnh nặng đất chua phèn ĐBSCL Lũ lụt ĐBSCL hàng năm đà gây thiệt hại lớn người tài sản Trong năm lũ lơt lín nh­ 1978, 1984, 1991, 1994, 1995, 1996, 2000 vµ 2001, lị PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com thường kéo dài 4-5 tháng, phạm vi ngập lụt diện rộng chiếm 2/3 đồng Sự nghiệp phát triển kinh tế xà hội ĐBSCL 20 năm qua từ chung sống với lũ đến chủ động thích nghi, né tránh lũ, tập trung khắc phục thiên tai mùa khô hạn chế chủ động cao mùa lũ, với thành hệ thống công trình tạo nước ngọt, tiêu chua rửa phèn, ngăn mặn để sản xuất mùa khô hạn hệ thống bờ bao ngăn lũ sớm đầu vụ đà dẫn tới thành công sản xuất nông nghiệp Chủ trương ta sống chung với lũ đồng sông Cửu Long, cần phải quy hoạch phát triển kinh tế - xà hội nào, người tác động vào đâu để đạt mục tiêu phát triển kinh tế cao, giải tốt việc kiểm soát môi trường, tạo sở xà hội ổn định, tạo dựng khu vực có sắc văn hoá dân tộc Vấn đề quy hoạch phát triển kinh tế - xà hội vùng ĐBSCL đà Đảng Nhà nước ta đề từ thống đất nước Với ưu điểm nhược điểm vùng ĐBSCL đà nêu trên, Nhà nước đà có chủ trương nhằm phát triển kinh tế cao, giải tốt việc kiểm soát môi trường, tạo sở xà hội ổn định Để thực chủ trương Nhà nước, việc làm cấp thiết phải nghiên cứu ảnh hưởng lũ, để từ tìm giải pháp để giám sát lũ lụt nhằm giảm tối đa mức thiệt hại lũ lụt, phục vụ quy hoạch phát triển bền vững Xuất phát từ vần để trên, đà thực luận văn ứng dụng Hệ thông tin địa lý trợ giúp cho công tác phòng chống lũ lụt Mục đích nhiệm vụ đề tài - Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Hệ thông tin địa lý để hỗ trợ giải số vấn đề dự báo liên quan đến lũ lụt khu vực Đồng sông Cöu Long PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com - Xây dựng hệ thống thông tin phục vụ công tác giám sát, dự báo cảnh báo ngập lụt Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu khả ứng dụng Hệ thống thông tin địa lý công tác xây dựng hệ thông tin phục vụ phòng chống lũ lụt khu vực nghiên cứu tỉnh An Giang (lưu vực sông Tiền Giang, sông Hậu Giang) Nội dung nghiên cứu Nội dung nghiên cứu đề tài là: tìm hiểu hệ thống thông tin địa lý, lựa chọn công nghệ ( Modun Mike 11 kÕt hỵp víi Arc GIS), thư nghiƯm kết luận Phương pháp nghiên cứu - Tổng hợp kế thừa thành nghiên cứu ứng dụng đề tài, dự án ứng dụng quan nghiên cứu sản xuất - Sử dụng thiết bị, công nghệ, phần mềm có thành sản xuất đơn vị để thực nghiệm - Phân tích, đánh giá từ lý thuyết thực nghiệm vấn đề nghiên cứu phạm vi đề tài ý nghĩa khoa học thực tiễn Đề tài góp phần bổ sung khả ứng dụng Hệ thông tin địa lý công tác xây dựng hệ thống thông tin phục vụ phòng chống lũ lụt vùng Đồng sông Cửu Long Cấu trúc luận văn Luận văn trình bày chương với 108 trang A4 22 hình PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com 94 Hình 4.11: Bản đồ DEM tổng thể khu vực nghiên cứu PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com 95 Hình 4.12: Bản đồ độ sâu ngập lụt cho khu vực nghiên cứu, lũ lịch sử 2000 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com 96 4.4.8 KÕt qu¶ xây dựng đồ ngập lụt theo cấp mực nước theo trận lũ năm 2000 Da vo cỏc kt tính tốn từ mơ hình thủy lực MIKE 11, profile mực nước dọc theo hệ thống sông thời điểm khác triết xuất đưa vào sử dụng xây dựng đồ ngập lụt mơ hình MIKE 11 GIS Một số kết tính tốn với cấp mực nước khác trình bày hình từ 4.10 đến 4.16 đây: PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com 97 Hình 4.13: Bản đồ ngập lụt khu vực nghiên cứu ứng với mực nước Tân Châu H=4,3m, thời điểm ngày 2/9/2000 21:00:00 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com 98 Hình 4.14: Bản đồ ngập lụt khu vực nghiên cứu ứng với mực nước Tân Châu H=4,4m, thời điểm ngày 3/9/2000 12:00:00 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com 99 H×nh 4.15: Bản đồ ngập lụt khu vực nghiên cứu ứng với mực nước Tân Châu H=4,6m, thời điểm ngµy 7/9/2000 18:00:00 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com 100 Hình 4.16: Bản đồ ngập lụt khu vực nghiên cứu ứng với mực nước Tân Châu H=4,8m, thời điểm ngày 13/9/2000 16:00:00 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com 101 Hình 4.17: Bản ®å ngËp lơt khu vùc nghiªn cøu øng víi mùc nước Tân Châu H=5,06m, thời điểm ngày 23/9/2000 20:00:00 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com 102 Hình 4.18: Bản đồ ngập lụt lớn khu vùc nghiªn cøu PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com 103 Hình 4.19: Bản đồ ngập lụt nhá nhÊt khu vùc nghiªn cøu PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com 104 4.4.9 Tiến hành chồng ghép lớp thơng tin Mục đích việc chồng ghép lên sở liệu GIS nhằm đưa số liệu thống kê cho ban ngành để có biện pháp khắc phục hậu lũ lụt Các đối tượng nhận biết sau chồng ghép sở liệu: - Thực phủ: diện tích rừng, lúa hoa màu bị thiệt hại - Dân cư: số lượng nhà bị hư hại hoàn toàn, hư hại phần - Thủy hệ: diện tích ao hồ bị phà hủy - Hệ thống giao thơng cơng trình liên quan: bị thiệt hại đường giao thông, cầu, cống, đưa biện pháp khắc phục sau lụt, tính tình trạng ách tắc giao thông……… - V.v……… PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com 105 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com 106 KÕt luËn Qua kết nghiên cứu đề tài đến số kết luận sau đây: Bộ mơ hình MIKE 11 MIKE 11 GIS dụng đồng thời nghiên cứu thử nghiệm cho phần khu vực đồng sơng Cửu Long, mơ hình MIKE 11 GIS sử dụng vừa để xử lý số liệu đầu vào (hiệu chỉnh DEM, xác định quan hệ mực nước – diện tích cho khu chứa, bổ sung số liệu mặt cắt ngang…) đầu (xây dựng đồ ngập lụt) cho mơ hình thuỷ lực MIKE 11 Do mơ hình xây dựng DHI (Viện thuỷ lực Đan Mạch) nên có đồng tương đối cao Giao diện mơ hình thân thiện, trực quan, dễ sử dụng thuận lợi cho việc xây dựng chuyển giao công nghệ cảnh báo, dự báo lũ dựa mơ hình Dựa vào kết triết xuất từ mơ hình MIKE 11, nghiên cứu sử dụng MIKE 11 GIS tiến hành xây dựng đồ ngập lụt ứng với số cấp mực nước Địa hình khu vực cung cấp Trung tâm Viễn thám xây dựng chi tiết với độ xác cao góp phần quan trọng vào việc xây dựng đồ ngập lụt Các kết ban đầu cho thấy mơ hình MIKE 11 GIS phù hợp để áp dụng điều kiện khu vực đồng sơng Cửu Long Q trình tính tốn, chồng ghép sở liệu hệ thông tin địa lý với đồ ngập lụt cung cấp số liệu có sở khoa học cho ngành nói chung, cho địa phương nói riêng Các kết nghiên cứu sử dụng phục vụ trực tiếp cho công tác dự báo, cảnh báo lũ, hỗ trợ định ứng phó với trường hợp khẩn cấp lũ lớn xảy công tác qui hoạch phát triển kinh tế xã hội nói chung qui hoạch phịng lũ nói riêng Trong thời gian tới nghiên cứu tiếp tục xác hố mạng sơng, bổ sung mặt mặt cắt, mở rộng vùng tính tốn mơ thêm số trận lũ với nhằm xác định thông số thuỷ lực phù hợp cho khu vực đồng sơng Cửu Long khơng mơ xác trình lũ theo PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com 107 không gian thời gian mà cịn mơ xác diễn biến ngập lụt khu vực Do điều kiện thu thập tài liệu chưa đầy đủ nên tiến hành xây dựng đồ ngập lụt số thời điểm định mà chưa xây dựng đồ ngập theo cấp báo động theo chu kỳ để phục vụ quy hoạch phòng tránh lũ PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com 108 TÀI LIỆU THAM KHẢO Hoàng Văn Đại, Trần Anh Phương, Văn Thị Hằng, Xây dựng quy trình thử nghiệm lập đồ ngập lụt cho khu vực TL sông Tiền- sông Hậu, Trung tâm nghiên cứu thủy văn tài nguyên nước, Viện khoa học khí tượng thủy văn môi trường Nguyễn Thanh Hùng, Nghiên cứu xây dựng phần mềm thủy lực kết hợp với truyền tải chất nhiễm hệ thống sơng tích hợp với công nghệ GIS, Trung tâm Công nghệ phần mềm Thủy lợi, Viện khoa học Thủy lợi Trịnh Hữu Liên (2002), Nghiên cứu luận khoa học cơng nghệ xây dựng mơ hình sở dự liệu phục vụ khoanh vùng lũ quản lý đất đai sau luc khu vực miền trung, Báo cáo kết nghiên cứu đề tài, Viện nghiên cứu địa chính, Hà Nội Tổng cục khí tượng thủy văn (2000), Bước đầu đánh giá lũ lụt năm 2000 Đồng Bằng Sông Cửu Long, Báo cáo tổng cục Khí tượng thủy văn Hội nghị khắc phục hậu lũ lụt tỉnh ĐBSCL Thủ tướng Chính phủ chủ trì Trung tâm Viễn Thám, Xây dựng sở liệu hệ thống thong tin địa hình- thủy văn phục vụ phịng chống lũ lụt phát triển kinh tế xã hội vùng Đồng song Cửu Long, Thiết kế kỹ thuật Nguyễn Trường Xuân (2000), Một số kiến thức hệ thông tin địa lý, Trường Đại học Mỏ- Địa chất, Hà Nội PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com ... cho giải pháp xử lý kỹ thuật thực gia công hệ thống 1.3 Một số ứng dụng hệ thông tin địa lý Công nghệ hệ thông tin địa lý ngày sử dụng rộng rÃi Hệ thông tin địa lý có khả sử dụng liệu không gian... chức hệ thông tin địa lý Tổ chức hệ thông tin địa lý phải bắt đầu nhiệm vụ đặt hệ thống thông tin Từ xác định đòi hỏi loại thông tin cần thiết thông tin địa lý dựa tỷ lệ nào, phải có lớp thông tin. .. thông tin địa lý trợ giúp cho công tác phòng chống lũ lụt Mục đích nhiệm vụ đề tài - Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Hệ thông tin địa lý để hỗ trợ giải số vấn đề dự báo liên quan đến lũ lụt khu vực