Nghiên cứu tính toán khả năng ngập lụt và giải pháp thoát lũ cho lưu vực sông vàm cỏ tây

LỜI CAM ĐOAN Học viên xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân học viên Các kết nghiên cứu kết luận luận văn trung thực, không chép từ nguồn hình thức nào.Việc tham khảo nguồn tài liệu (nếu có) thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Tác giả luận văn Chữ ký Lê Thị Loan i LỜI CẢM ƠN Sau trình nghiên cứu, đến luận văn thạc sĩ với đề tài: “Nghiên cứu tính tốn khả ngập lụt giải pháp lũ cho lưu vực sơng Vàm Cỏ Tây” hoàn thành với nỗ lực thân giúp đỡ thầy, cô giáo, bạn bè đồng nghiệp Tác giả xin Trân trọng cảm ơn thầy, cô giáo Trường Đại học Thuỷ lợi tồn thể thầy giáo khoa Kỹ thuật tài nguyên nước truyền đạt kiến thức trình học tập giúp đỡ tác giả nhiều trình làm luận văn trường Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy giáo PGS.TS Ngô Văn Quận người trực tiếp, tận tình bảo, hướng dẫn tác giả suốt trình thực luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn tạo điều kiện lãnh đạo Viện Bơm Thiết Bị Thủy Lợi tạo điều kiện thuận lợi để tác giả có điều kiện học tập, nghiên cứu chuyên sâu, nâng cao trình độ chun mơn nghiệp vụ nhằm hoàn thành tốt nghiệm vụ lĩnh vực công tác Cuối cùng, tác giả xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè đồng nghiệp ln động viên, giúp đỡ tác giả q trình làm luận văn Đây lần nghiên cứu khoa học, với thời gian kiến thức có hạn, chắn không tránh khỏi khiếm khuyết, tác giả mong nhận nhiều ý kiến góp ý thầy cô giáo, cán khoa học đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng năm 2017 Tác giả Lê Thị Loan ii MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết đề tài II Mục đích phạm vi nghiên cứu III Cách tiếp cận phạm vi nghiên cứu IV Các kết đạt CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU VÀ VÙNG NGHIÊN CỨU 1.1 TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU 1.1.1 Các nghiên cứu liên quan giới 1.1.2 Các nghiên cứu liên quan Việt Nam 1.2 TỔNG QUAN VỀ VÙNG NGHIÊN CỨU 1.2.1 Phạm vi nghiên cứu 1.2.2 Điều kiện tự nhiên lưu vực 1.2.2.1 Vị trí địa lý 1.2.2.2 Đặc điểm địa hình 1.2.2.3 Đặc điểm khí hậu 1.2.2.4 Đặc điểm đất đai, thổ nhưỡng 1.2.2.5 Đặc điểm thủy văn 10 1.2.3 Tình hình dân sinh kinh tế 11 1.2.3.1 Tình hình dân sinh 11 1.2.3.2 Tình hình kinh tế 13 1.2.3.3 Định hướng phát triển kinh tế lưu vực 15 1.2.4 Hiện trạng, nhiệm vụ cơng trình thủy lợi lưu vực 17 1.2.4.1 Hiện trạng thủy lợi 17 1.2.4.2 Nhiệm vụ cơng trình thủy lợi lưu vực 25 1.2.5 Phân tích đặc điểm hệ thống tiêu ảnh hưởng đến khả tiêu thoát lũ lưu vực 31 1.2.6 Nhận xét tác động ngập lụt lưu vực phân tích đặc điểm khí hậu thủy văn ảnh hưởng tới ngập lụt, tiêu thoát lũ lưu vực 32 iii CHƯƠNG THIẾT LẬP MƠ HÌNH TÍNH TỐN NGẬP LỤT CHO VÙNG NGHIÊN CỨU 34 2.1 Giới thiệu mơ hình thủy lực, thủy văn 34 2.1.1 Tổng quan mơ hình thủy lực, thủy văn 34 2.1.2 Lựa chọn mơ hình 35 2.2 Phân vùng ngập 41 2.2.1 Cơ sở phân vùng 41 2.2.2 Kết phân vùng .43 2.3 Xây dựng mơ hình tính tốnÌNH T44 2.3.1 Thiết lập sơ đồ thủy lực Mike 11 44 2.3.2.Trạm thủy văn hệ thống sông 45 2.3.3 Điều kiện biên địa hình mạng lưới song tính tốn 45 2.3.4 Điều kiện biên .46 2.4 Kết tính tốn 48 2.4.1 Kết hiệu chỉnh kiểm định mơ hình 48 2.4.1.1.Nguyên tắc hiệu chỉnh kiểm định mơ hình 48 2.4.1.2 Các liệu áp dụng để hiệu chỉnh, kiểm định mơ hình .48 2.4.1.3 Đánh giá kết hiệu chỉnh kiểm định 51 2.4.2 Kết tính tốn mức độ ngập lụt .57 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP THỐT LŨ CHO LƯU VỰC SƠNG VÀM CỎ TÂY 59 3.1 Phân tích đánh giá trạng ngập kịch 59 3.2 Đề xuất giải pháp tiêu nước kết tính tốn 61 3.2.1 Khái quát giải pháp đề xuất 61 3.2.2 Giải pháp cơng trình 61 3.2.3 Giải pháp phi cơng trình 61 3.3 Kết phương án nhận xét 68 iv DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Mơ tả vùng nghiên cứu Hình 2.1 Chế độ dịng chảy cho đoạn sơng đơn mơ tả hệ phương trình Saint-Venant 37 Hình 2.3 Nhánh sơng với điểm lưới xen kẽ 39 Hình 2.4 Cấu hình điểm lưới xung quanh điểm mà ba nhánh gặp 40 Hình 2.5 Phân vùng tiêu vùng nghiên cứu 45 Hình 2.6 Mạng sơng tính tốn mơ hình MIKE 11 47 Hình 2.7 Đường trình mực nước Vàm Kênh, Mộc Hóa, Tân An năm 2011 48 Hình 2.8 Các biên nhập lưu hệ thống sông mạng lưới sơng tính tốn 51 Hình 2.9 Vị trí trạm thủy văn để hiệu chỉnh kiểm định mơ hình thủy lực 51 Hình 2.10 Đường trình mực nước mô thực đo Tân Châu năm 2000 52 Hình 2.11 Đường trình mực nước mô thực đo Mỹ Thuận năm 200 52 Hình 2.12 Đường trình mực nước mô thực đo Tân Châu năm 2001 52 Hình 2.13 Đường trình mực nước mô thực đo Mỹ Thuận năm 2001 52 Hình 2.14 Đường q trình mực nước mơ thực đo Tân Châu năm 2011 54 Hình 2.15 Đường q trình mực nước mơ thực đo Mỹ thuận năm 2011 54 Hình 3.1 Đường mực nước lớn dọc sơng Tiền từ Biên giới Biển theo kịch tinh toán 65 v DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Tổng hợp thông số sông kênh trục thuộc Long An 18 Bảng 1.2 Tổng hợp thông số kênh tạo nguồn, cấp I 20 Bảng 1.3 Tổng hợp thông số kênh cấp I 26 Bảng 1.4 Tổng hợp thông số kênh cấp II 26 Bảng 1.5 Thống kê đê bao lửng đê bao vùng mía, ngăn mặn, khu dân cư 28 Bảng 1.6 Thống kê trạm bơm điện thuộc Mộc Hóa Đức Huệ 31 Bảng 2.1 Phân vùng tiêu thoát vùng nghiên cứu 43 Bảng 2.2 Các trạm thủy văn lưu vực dùng để tính toán 45 Bảng 2.3 Vị trí hiệu chỉnh kiểm định mực nước 50 Bảng 2.4 Kết mực nước thực đo mô Tân Châu Mỹ Thuận năn 2000 58 Bảng 2.5 Chỉ số NASH tính tốn mơ Tân Châu Mỹ Thuận năn 2000 58 Bảng 2.6 Kết mực nước thực đo mô Tân Châu Mỹ Thuận năn 2001 58 Bảng 2.7 Chỉ số NASH tính tốn mơ Tân Châu Mỹ Thuận năn 2001 58 Bảng 2.8 Kết mực nước thực đo mô Tân Châu Mỹ Thuận năn 2011 58 Bảng 2.9 Chỉ số NASH tính tốn mơ Tân Châu Mỹ Thuận năn 2011 58 Bảng 3.1 : Mực nước lớn số vị trí dọc theo sơng Tiền từ Tân Châu Biển theo kịch tính tốn 63 Bảng 3.2 : Chênh lệch mực nước lớn số vị trí dọc sơng Tiền từ Tân Châu Biển kịch 64 Bảng 3.3 : Mực nước lớn số vị trí dọc sơng Vàm Cỏ Tây từ Vĩnh Hưng đến sơng Sồi Rạp theo kịch tính tốn 65 Bảng 3.4 : Chênh lệch mực nước lớn số vị trí dọc sơng Vàm Cỏ Tây từ Vĩnh Hưng đến sơng Sồi Rạp kịch tính tóan so với kịch PA1 66 Bảng 3.5: Diện tích ngập lụt PA2 so sánh với phương án trạng vùng nghiên cứu 68 Bảng 3.6: Diện tích ngập lụt PA3 so sánh với phương án trạng vùng nghiên cứu 69 vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ ĐBSCL Đồng Bằng Sơng Cửu Long BĐKH Biến Đổi Khí Hậu VCT Vàm Cỏ Tây vii PHẦN MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết đề tài Thiên tai hạn hán, lũ lụt xảy hàng năm ảnh hưởng lớn đến đời sống phát triển kinh tế-xã hội lưu vực sơng nước nói chung, Đồng Bằng Sơng Cứu Long (ĐBSCL) nói riêng, ĐBSCL vùng trũng thấp khó tiêu nước, xu hướng ngập lũ nội đồng ngày gia tăng chiều sâu ngập thời gian ngập, đặc biệt lưu vực sơng Vàm Cỏ Tây việc tiêu có xu hướng ngày hạn chế khu dân cư tiếp tục phát triển Bên cạnh Biến đổi khí hậu (BĐKH) thách thức lớn tác động trực tiếp đến việc thoát lũ, làm giảm khả thoát lũ hệ thống lưu vực từ dẫn đến ngập lụt gia tăng thiệt hại ngập lụt tăng lên hạn chế cho phát triển kinh tế, xã hội lưu vực Qua thấy, lưu vực sơng Vàm Cỏ Tây tồn mâu thuẫn yêu cầu phát triển kinh tế - xã hội khả đáp ứng tiêu thoát lũ điều kiện BĐKH… Vì vậy, luận văn vào nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu tính tốn khả ngập lụt giải pháp lũ cho lưu vực sơng Vàm Cỏ Tây” Trong luận văn nghiên cứu đánh giá trạng hệ thống cơng trình thủy lợi, điều kiện tự nhiên, dân sinh kinh tế định hướng phát triển kinh tế vùng hưởng lợi II Mục đích phạm vi nghiên cứu * Mục đích nghiên cứu: Nghiên cứu tính tốn khả ngập lụt đề xt giải pháp lũ cho lưu vực sơng Vàm Cỏ Tây để giảm thiểu thiệt hại ngập lụt gây * Đối tượng nghiên cứu phạm vi nghiên cứu: - Đối tượng nghiên cứu: Lưu vực Sông Vàm Cỏ Tây - Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu tính tốn khả ngập lụt đề xuất giải pháp lũ cho lưu vực sơng Vàm Cỏ Tây III Cách tiếp cận phạm vi nghiên cứu * Cách tiếp cận - Tiếp cận tổng hợp liên ngành - Tiếp cận thực tiễn - Tiếp cận kế thừa - Tiếp cận bền vững - Tiếp cận có tham gia người hưởng lợi * Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp điều tra, thu thập phân tích, xử lý, tổng hợp số liệu - Phương pháp kế thừa có chọn lọc - Phương pháp chuyên gia - Phương pháp phân tích thống kê - Phương pháp ứng dụng mơ hình IV Các kết đạt - Nghiên cứu phân tích, đánh giá tổng quan lĩnh vực nghiên cứu khu vực nghiên cứu - Nghiên cứu sở khoa học thực tiễn ngập lụt giải pháp thoát lũ điều kiện BĐKH cho lưu vực sông Vàm Cỏ Tây - Nghiên cứu tính tốn khả ngập lụt đề xuất giải pháp lũ cho lưu vực sơng Vàm Cỏ Tây - Đánh giá giải thoát lũ đề xuất kiến nghị - Thực tốt cơng tác dự báo, cảnh báo khí tượng, thủy văn; cơng tác quản lý khai thác cơng trình thủy lợi, Xây dựng phương án dự báo, cảnh báo lũ xây dựng đồ cảnh báo ngập lụt - Tích cực hợp tác với nước thượng lưu khai thác, sử dụng bảo vệ nguồn nước Sử dụng rừng tràm vùng để tích trữ nước mùa mưa lũ để dùng cho mùa khô năm sau 3.3 Kết phương án nhận xét Dựa vào kết tính tốn phương án tiêu nước cho vùng nghiên cứu khả diện tích ngập lụt giảm từ phương án cụ thể sau: Bảng 3.5: Diện tích ngập lụt PA2 so sánh với phương án trạng vùng nghiên cứu Diện tích giảm sau có PA cơng trình (%) Vùng Vị trí Diện tích ngập lụt (ha) I Tân Hưng – Vĩnh Hưng: Vùng phần diện tích tồn huyện Tân Hưng Vĩnh Hưng 45728.8 10.33 II Mộc Hóa-Tân Thạnh: Vùng phần diện tích tồn huyện Mộc Hóa Tân Thạnh 54540 10.45 III Thạnh Hóa: Vùng tồn huyện Thạnh Hóa 28665 16 IV Thủ Thừa: Vùng phần diện tích tồn huyện Thủ Thừa 34230 10.26 V Tân An-Tân Trụ-Châu Thành-Cần Được: phần diện tích tồn huyện Tân Trụ, Tân An, Châu Thành, Cần Đước 44470.5 8.54 TT 68 Sau mở rộng sơng Vàm Cỏ Tây từ trung bình B=100m đến B = 300m với sâu thêm Zđáy = -4.0m diện tích ngập lụt lưu vực sơng VCT giảm đáng kể, cụ thể vùng Thạnh Hóa có diện tích ngập giảm nhiều nhất, so với trạng ban đầu giảm 16%, diện tích ngập cịn 28665 ha, vùng Tân An-Tân Trụ-Châu Thành-Cần Được diện tích ngập giảm nhất, so với trạng giảm 8.54% Bảng 3.6: Diện tích ngập lụt PA3 so sánh với phương án trạng vùng nghiên cứu TT Diện tích Vị trí Vùng ngập lụt (ha) Diện tích giảm sau có PA cơng trình (%) Tân Hưng – Vĩnh Hưng: Vùng I phần diện tích tồn huyện 21985 51.92 27270 55.22 14105 58.67 23472,0 38.46 30832.9 36.59 Tân Hưng Vĩnh Hưng Mộc Hóa-Tân Thạnh: Vùng II phần diện tích tồn huyện Mộc Hóa Tân Thạnh III IV Thạnh Hóa: Vùng tồn huyện Thạnh Hóa Thủ Thừa: Vùng phần diện tích tồn huyện Thủ Thừa Tân An-Tân Trụ-Châu Thành-Cần V Được: phần diện tích tồn huyện Tân Trụ, Tân An, Châu Thành, Cần Đước 69 Với phương án mở rộng kênh Vàm Cỏ Tây với B = 300m đồng thời cải tạo mở rộng tuyến kênh thoát lũ nội đồng gồm: (i) Đồng Tiến-Largrang; (ii) An Phong- Bắc Đơng, (iii) Nguyễn Văn Tiếp diện tích ngập lụt lưu vực sông VCT giảm mạnh so với trạng Cụ thể vùng ngập số III diện tích ngập cịn 14105 ha, giảm 58,67% so với trạng; vùng ngập V Mộc Hóa – Tân Thạnh giảm 55.22%; Vùng V Tân An-Tân Trụ-Châu Thành-Cần Được có địa hình thấp nhất, gần biển nên diện tích ngập giảm nhất, giảm 36,59% Qua nghiên cứu tính tốn thủy lực mạng sơng với trường hợp tính tốn trên, so sánh kết phương án đề xuất PA3 phương án giảm diện tích ngập lụt lớn Vì tác giả lựa chọn phương án PA3 làm phương án chọn cho toán lũ Lưu Vực Sơng Vàm Cỏ Tây 70 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ NHỮNG KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC CỦA LUẬN VĂN - Nghiên cứu, phân tích tổng quan vị trí địa lý, đặc điểm địa hình, khí tượng - thuỷ văn, đặc điểm dòng chảy hệ thống sơng VCT, tình hình dân sinh kinh tế - xã hội, nghiên cứu trước số mơ hình thuỷ văn mơ dịng chảy lũ - Luận văn ứng dụng mơ hình thủy lực Mike11 nghiên cứu hiệu chỉnh kiểm định mơ hình tốn thủy lực - Các phương án kịch việc cải tạo sông lưu vực đề xuất cho thấy việc mở rộng, nạo vét lịng sơng lưu vực sơng Vàm Cỏ Tây khiến diện tích ngập lụt lưu vực giảm đáng kể - Luận văn nghiên cứu, so sánh, phân tích đánh giá trạng ngập kịch để tìm phương án thoát lũ tối ưu lưu vực sông Vàm Cỏ Tây phươngán 3: Mở rộng kênh Vàm Cỏ Tây với B = 300m đồng thời cải tạo mở rộng tuyến kênh lũ nội đồng gồm: (i) Đồng Tiến-Largrang; (ii) An Phong- Bắc Đông, (iii) Nguyễn Văn Tiếp hạ thấp mực nước lũ Lưu vực VCT, diện tích ngập lụt trong tồn lưu vực trung bình giảm 48% TỒN TẠI VÀ HẠN CHẾ Do hạn chế tài liệu thời gian nên nghiên cứu Luận văn dừng lại mức tính tốn, phân tích kết diện tích ngập lụt lưu vực Sơng Vàm Cỏ Tây mà chưa sâu tính tốn, phân tích thời gian ngập lụt kịch KIẾN NGHỊ VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP Do sức ép phát triển dân sinh- kinh tế đặc thù điều kiện tự nhiên, tài nguyên lưu vực sông Vàm Cỏ Tây có nguy bị cạn kiệt, mơi trường bị đe dọa thoái hoá thiên tai gia tăng, đặc biệt ngập lụt Vì vậy, việc bảo vệ tài nguyên môi trường để phát triển bền vững yêu cầu cấp bách 71 Việc định hướng chỉnh trị sông lưu vực cấp thiết phải có chiến lược, tầm nhìn lâu dài, cần có nghiên cứu thời gian ngập lụt vùng lưu vực để dự báo ngập lụt không gian thời gian kịch Nạo vét hệ thống kênh cấp nhằm tăng khả tiêu thoát 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Thái Quyết, 2004.”Nghiên cứu khả lũ sang sơng Vàm Cỏ”, Báo cáo tổng kết đề tài NCKH cấp nhà nước Viện Khoa học Thủy lợi, 2000-2001 “Đánh giá khả thoát lũ số cửa sơng thuộc hệ thống sơng Hồng-Thái Bình đề xuất phương án tăng khả thoát lũ khai thác hợp lý”, dự án cấp nhà nước thuộc Chương trình Phịng chống lũ sơng Hồng-Thái Bình, Viện PIM, 2011 “Báo cáo điều tra đánh giá phân tích trạng cơng trình, tình hình đầu tư quản lý hệ thống thủy lợi nội đồng, tổ chức dùng nước long An” Viện quy hoạch thủy lợi miền nam, 2012 “Quy hoạch chi tiết thủy lợi vùng kẹp hai sông Vàm Cỏ”, Nguyễn Ân Niên, Những sở toán học vật lý chung mơ tốn thủy lực, thủy văn, khả tổng quát triển vọng ứng dụng để tính tốn dịng chảy sơng ngịi Việt Nam, Tuyển tập cơng trình Hội thảo quốc gia ứng dụng mơ hình tốn thủy văn thuỷ lực phát triển quản lý tài nguyên nước, Hà Nội, 1988 Trần Như Hối, 2014, “ Nghiên cứu đề xuất giải pháp công nghệ xây dựng hệ thống đê bao bờ bao nhằm phát triển bền vững vùng ngập lũ Đồng Sông Cửu Long”, đề tài độc lập cấp nhà nước 73 ... nghiên cứu: - Đối tượng nghiên cứu: Lưu vực Sông Vàm Cỏ Tây - Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu tính tốn khả ngập lụt đề xuất giải pháp thoát lũ cho lưu vực sông Vàm Cỏ Tây III Cách tiếp cận phạm vi nghiên. .. khu vực nghiên cứu - Nghiên cứu sở khoa học thực tiễn ngập lụt giải pháp thoát lũ điều kiện BĐKH cho lưu vực sơng Vàm Cỏ Tây - Nghiên cứu tính tốn khả ngập lụt đề xuất giải pháp lũ cho lưu vực. .. nghiên cứu * Mục đích nghiên cứu: Nghiên cứu tính tốn khả ngập lụt đề xuát giải pháp thoát lũ cho lưu vực sông Vàm Cỏ Tây để giảm thiểu thiệt hại ngập lụt gây * Đối tượng nghiên cứu phạm vi nghiên