Đánh giá ngập lụt hạ du hồ chứa nước liệt sơn trong tình huống khẩn cấp và vỡ đập

TR Đ I H C ĐÀ N NG NG Đ I H C BÁCH KHOA TR NG NG C TRUNG ĐÁNH GIÁ NG P L T H DU H CH A N C LI T S N TRONG TÌNH HU NG KH N C P VÀ V Đ P LU N VĂN TH C SĨ K THU T XÂY D NG CƠNG TRÌNH TH Y Đà N ng – Tháng 9/2019 Đ I H C ĐÀ N NG TR NG Đ I H C BÁCH KHOA - TR NG NG C TRUNG ĐÁNH GIÁ NG P L T H DU H CH A N C LI T S N TRONG TÌNH HU NG KH N C P VÀ V Đ P Chun ngành: K thu t xây d ng cơng trình th y Mã s : 8.58.02.02 LU N VĂN TH C SĨ NG IH NG D N KHOA H C: TI N SĨ LÊ HÙNG Đà N ng – Năm 2019 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN TÓM TẮT LUẬN VĂN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT CÁC KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu 3 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Ý ngh a hoa h c thực ti n đề tài Bố cục đề tài CHƢƠNG TỔNG QUAN LŨ LỤT VÀ ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN XÃ HỘI VÙNG HẠ LƢU HỒ CHỨA NƢỚC LIỆT SƠN TỔNG QUAN LŨ LỤT 1.1 Tình hình nghiên cứu nƣớc lũ lụt 1.2 Các nghiên cứu liên quan đến Hồ Liệt Sơn 10 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN XÃ HỘI 10 2.1 Điều iện địa lý tự nhiên 10 2.2 Điều iện inh tế xã hội 19 THÔNG SỐ KỸ THUẬT HỒ CHỨA NƢỚC LIỆT SƠN 20 TÍNH TOÁN THỦY LỰC VÙNG HẠ LƢU HỒ CHỨA NƢỚC LIỆT SƠN 22 4.1 Giới thiệu chung 23 4.2 Mô hình MIKE 21 24 4.3 Mơ hình MIKE Flood 26 CHƢƠNG TÍNH TỐN THỦY VĂN VÀ VẬN HÀNH HỒ 29 CHỨA NƢỚC LIỆT SƠN 29 2.1 THU THẬP TÀI LIỆU, TÍNH TỐN ĐẾN LŨ HỒ CHỨA 29 2.1.1 Tính lƣu lƣợng đỉnh lũ Hồ Liệt Sơn tiểu lƣu vực vùng hạ du 29 2.1.2 Tính lũ thiết ế theo công thức Alêchxâyép (Cục thuỷ văn) 29 2.1.3 Xác định đƣờng trình lũ thiêt ế 31 2.2 ĐIỀU TIẾT LŨ 32 2.2.1 Mục đích tính tốn điều tiết lũ 32 2.2.2 Ngun lý phƣơng pháp tính tốn điều tiết lũ 33 2.2.3 Cơ sở lý thuyết áp dụng 35 CHƢƠNG MÔ PHỎNG CÁC KỊCH BẢN NGẬP LỤT HẠ LƢU 41 HỒ CHỨA NƢỚC LIỆT SƠN 41 3.1 HIỆU CHỈNH MƠ HÌNH THỦY LỰC MIKE 21 HẠ LƢU HỒ LIỆT SƠN ỨNG VỚI TRẬN LŨ NĂM 2019 41 3.1.1 Điều iện ban đầu điều iện biên mơ hình 41 3.1.2 Kết mô ngập lụt 44 3.2 KẾT QUẢ TÍNH TỐN 46 3.2.1 Kết tính tốn kịch 46 3.2.2 Kết tính toán kịch 49 3.2.3 Kết tính tốn kịch 51 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 53 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂ THẠC SĨ (BẢN SAO) LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Những nội dung đồ án 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 luận văn tự tìm hiểu, phân tích cách trung thực, khách quan M i tham khảo dùng luận văn đƣợc trích dẫn rõ ràng tên tác giả, tên cơng trình Học viên thực Trƣơng Ngọc Trung TĨM TẮT LUẬN VĂN ĐÁNH GIÁ NGẬP LỤT HẠ DU HỒ CHỨA NƢỚC LIỆT SƠN TRONG TÌNH HUỐNG KHẨN CẤP VÀ VỠ ĐẬP Tóm tắt: Hồ chứa Liệt Sơn nằm địa phận huyện Đức Phổ tỉnh Quảng Ngãi Hồ đƣợc xây dựng thƣợng nguồn sơng Lị Bó nhánh sông nhỏ phụ lƣu sông Trà Câu đổ vào sông Trà Câu bờ bên phải vị trí cách cửa sơng hoảng m Hồ Liệt Sơn hồ chứa nhân tạo có dung tích phịng lũ lớn lƣu vực sơng Lị Bó, nên hoạt động điều tiết hồ Liệt Sơn có ảnh hƣởng lớn đến ngập lụt vùng hạ du Với mục đích tránh ngập lụt vùng hạ du hồ Liệt Sơn, nghiên cứu đƣợc thực cách mô ịch hác vấn đề điều tiết hồ chứa Liệt Sơn Mơ hình hóa dựa mơ hình MIKE (DHI) mơ hình HEC-RESSIM đƣợc hy v ng cung cấp điều hữu ích cho quyền địa phƣơng quan quản lý thiên tai địa bàn tỉnh thông tin cần thiết để chủ động đối phó nhƣ giảm thiểu thiệt hại lũ lụt gây Từ Khoá: Ngập lụt; Hồ chứa nƣớc Liệt Sơn; mơ hình MIKE; mơ hình HEC-RESSIM ESSAY BRIEF EVALUATION OF FLOOD IN LOWLANDS OF LIET SON RESERVOIR IN EMERGANCY CASES AND DAM FAILURE Abstract: Liet Son reservoir is located in the vicinity of Duc Pho district, Quang Ngai province The lake is constructed at the upper part of Lo Bo River, a small tributary of Tra Cau River that flows into Tra Cau River on the right bank at a distance of merely km from the river mouth Liet Son Lake is an artificial reservoir with the largest flood control capacity of the Lo Boi river basin, so the regulating activity of Liet Son lake has a great influence on flooding lowlands For the purpose of flooding the lower part of Liet Son reservoir, the study was carried out by simulating different scenarios of the regulation of Liet Son reservoir Modeling based on MIKE (DHI) model and HECRESSIM model is expected to provide useful basics for local authorities and disaster management agencies in the province with the necessary information to proactively deal with and minimize damage caused by floods Key words: Flooding; Liet Son reservoir; MIKE model; HEC-RESSIM model DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT CÁC KÝ HIỆU X: Lƣợng mƣa, (mm); P: Tần suất, (%); : Hệ số dòng chảy trận lũ; H0 : Lƣợng tổn thất ban đầu, (mm) HTP : Lƣợng mƣa lớn thời gian tính tốn T tƣơng ứng với tần suất thiết kế P, (mm) 1: Hệ số triết giảm đỉnh ảnh hƣởng điều tiết ao hồ đầm lầy lƣu vực; 2: Hệ số triết giảm đỉnh ảnh hƣởng điều tiết lớp phủ thực vật; 3: Hệ số triết giảm đỉnh ảnh hƣởng điều tiết lòng sơng; Qng: Lƣu lƣợng nƣớc ngầm trƣớc có lũ, (m3/s) f : Hệ số hình dạng lũ, đại lƣợng khơng thứ ngun; F: Diện tích lƣu vực (km2); QmaxP : Lƣu lƣợng đỉnh lũ thiết kế theo tần suất P, (m3/s); Ls: Chiều dài sơng chính, ( m); Js: Độ dốc bình quân sƣờn dốc; Z: Cao trình mực nƣớc, (m); V: Dung tích hồ, (m3); H: Mực nƣớc (m); CÁC CHỮ VIẾT TẮT KTTV MN : Khí tƣợng thủy văn : Mực nƣớc MNDBT : Mực nƣớc dâng bình thƣờng MNLTK : Mực nƣớc lũ thiết ế MNC : Mực nƣớc chết MNLKT : Mực nƣớc lũ iểm tra MNHL : Mực nƣớc hạ lƣu BNN : Bộ Nông nghiệp TT : Thứ tự KB : Kịch GIS : Geographic Information System , hệ thống thông tin địa lý; WB : Ngân hàng giới; DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Đặc trưng thủy văn sông tỉnh Quảng Ngãi 12 Bảng 2: Đặc trưng hình thái lưu vực tính đến tuyến đập 13 Bảng 3: Danh sách trạm khí tượng vùng cơng trình 14 Bảng 4: Danh sách trạm thủy văn vùng cơng trình 14 Bảng 5: Đặc trưng nhiệt độ tháng, năm khu vực 15 Bảng 6: Độ ẩm tương đối (%) tháng năm 15 Bảng 7: Hướng tốc độ gió lớn 16 Bảng 8: Tốc độ gió lớn không kể hướng ứng với tần suất 16 Bảng 9: Phân phối lượng bốc năm 16 Bảng 10: Lượng mưa trung bình nhiều năm X (mm) 17 Bảng 11: Lượng mưa bình quân nhiều năm lưu vực nghiên cứu 17 Bảng 12: Lượng mưa ngày lớn trạm Đức Phổ 18 Bảng 13: Các đặc trưng dòng chảy năm tính đến tuyến hồ 19 Bảng 14: Dòng chảy năm thiết tuyến cơng trình (Đơn vị: m3/s) 19 Bảng 15: Tên xã dân số 19 Bảng 16: Thơng số lúa hịa mùa xã 20 Bảng 17: Thông số hồ Liệt Sơn 21 Bảng 18: Kết tính lũ theo cơng thức Cục thuỷ văn tuyến cơng trình hồ Liệt Sơn 30 Bảng 19: Lưu lượng lũ hồ Liệt Sơn vùng hạ du đập 31 Bảng 20: Đường quan hệ Z ~ V hồ chứa nước Liệt Sơn 36 Bảng 21: Đường quan hệ Z ~ F hồ chứa nước Liệt Sơn 36 Bảng 22: Các cơng thức tính tốn mơ vỡ đập 38 Bảng 23: Tổng hợp kết mô hồ Liệt Sơn 40 Bảng 24 Kết hiệu chỉnh mốc báo lũ lớn năm 2013 vị trí Xã Phổ Vinh 42 Bảng 25: Kết hiệu chỉnh mốc báo lũ lớn năm 2013 vị trí Xã Phổ Minh 42 Bảng 26: Kết hiệu chỉnh mốc báo lũ lớn năm 2013 vị trí Xã Phổ Hịa 42 Bảng 27: Thơng số vết vỡ tràn đỉnh 46 Bảng 28: Thông số vết vỡ xói ngầm 46 Bảng 29: Diễn toán kết ứng với kịch (lũ 0.01%) (đơn vị km2) 47 Bảng 30: Diễn toán kết ứng với kịch (đơn vị km2) 49 Bảng 31: Diễn toán kết ứng với kịch (đơn vị km2) 51 DANH MỤC HÌNH Hình 1: Vị trí hồ Liệt Sơn Hình 2: Bản đồ mạng lưới sơng ngịi Quảng Ngãi 13 Hình 3: Một số hình ảnh trạng cơng trình 21 Hình 4: Sơ đồ tính MIKE FLOOD 24 Hình 5: Mơ hình thủy lực chiều phạm vi từ hạ lưu đập Liệt Sơn đến Mỹ Á 26 Hình 6: Các trường hợp liên kết mơ hình MIKE 11 MIKE 21 27 Hình 7: Dạng kết nối bên theo hình thức đập tràn từ mơ hình MIKE 11 liên kết với mơ hình MIKE 21 27 Hình 8: Bản đồ phân chia tiểu lưu vực hồ chứa vùng hạ lưu đập 30 Hình 9: Kết tính đường q trình lũ hồ Liệt Sơn tiểu dự lưu vực theo trận lũ 2009 31 Hình 10: Kết tính đường q trình lũ hồ Liệt Sơn tiểu lưu vực theo trận lũ tần suất P=1% 32 Hình 11: Kết tính đường q trình lũ hồ Liệt Sơn tiểu lưu vực theo trận lũ tần suất P=0.01% 32 Hình 12: Lỗ vỡ đập dạng hình thang 37 Hình 13: Kết điều tiết lũ hồ chứa Liệt Sơn ứng với trường hợp lũ với tần suất P=0.01% 39 Hình 14: Lưu lượng lũ xả khỏi hồ Liệt Sơn ứng với tần suất lũ kiểm tra (P=0.2%) 40 Hình 15: Lưu lượng lũ xả khỏi hồ Liệt Sơn ứng với trường hợp vỡ đập xói ngầm 40 Hình 16: Đường q trình lũ vị trí hồ Liệt Sơn tiểu lưu vực vùng hạ lưu hồ chứa 2009 41 Hình 17: Mực nước triều cửa Mỹ Á năm 2009 42 Hình 18: Đường q trình lũ vị trí hồ Liệt Sơn tiểu lưu vực vùng hạ lưu hồ chứa 2013 43 Hình 19: Mực nước triều cửa Mỹ Á năm 2013 43 Hình 20:Biểu đồ phân bố diện tích ngập ứng với chiều sâu ngập KB1 (đơn vị Km2) 47 Hình 21: Bản đồ ngập lụt hạ du hồ chứa Liệt Sơn ứng với KB1 48 Hình 22: Biểu đồ phân bố diện tích ngập ứng với chiều sâu ngập KB2 (đơn vị km2) 49 Hình 23: Bản đồ ngập lụt hạ du hồ chứa nước Liệt Sơn ứng với KB2 50 Hình 24: Biểu đồ diện tích ngập ứng với chiều sâu ngập KB (đơn vị km2) 51 Hình 25: Bản đồ ngập lụt hạ du hồ chứa nước Liệt Sơn ứng với KB3 52 MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết đề tài Đức Phổ huyện đồng ven biển nằm phía nam tỉnh Quảng Ngãi Phía Bắc giáp huyện Mộ Đức; phía Nam giáp huyện Hồi Nhơn (tỉnh Bình Định); phía Tây giáp huyện Ngh a Hành huyện Ba Tơ; phía Đơng giáp biển Đơng Hình thể huyện trải dài theo bờ biển phía Nam tỉnh Quảng Ngãi, có trục giao thơng Quốc lộ đƣờng sắt chạy qua Diện tích: 372,76 m2 Dân số: 144.272 ngƣời (năm 2015) Mật độ dân số: 387 ngƣời/ m2 Đơn vị hành trực thuộc gồm 14 xã (Phổ Hòa, Phổ Thuận, Phổ Văn, Phổ Phong, Phổ An, Phổ Quang, Phổ Ninh, Phổ Minh, Phổ Nhơn, Phổ Cƣờng, Phổ Khánh, Phổ Thạnh, Phổ Châu Phổ Vinh) thị trấn Đức Phổ Đức Phổ huyện đồng chạy dài theo biển, nơi có di Văn hóa Sa Huỳnh tiếng, nơi đất đai canh tác hông rộng, điều iện sản xuất hông đƣợc thuận lợi cho phát triển nông nghiệp, nhƣng nhờ nằm trục giao thông huyết mạch (Quốc lộ 1, Quốc lộ 24), có 40 m bờ biển nên mạnh ngƣ nghiệp, thƣơng mại - dịch vụ, du lịch, góp phần vào phát triển inh tế huyện nói riêng tỉnh Quảng Ngãi nói chung Đức Phổ có địa hình phức tạp, đa dạng, bị chia cắt mạnh, núi đồng xen ẽ, số nhánh núi dãy Trƣờng Sơn chạy tận bờ biển Có dạng địa hình: 1) Vùng bắc nam sơng Trà Câu có địa hình tƣơng đối phẳng, vùng tr ng điểm sản xuất lúa; 2) Vùng nam sơng Trà Câu đến núi Dâu có núi đồng xen ẽ, có nhiều sơng, suối, địa hình phức tạp, chia cắt mạnh, độ dốc giảm từ tây sang đông, thƣờng bị ngập úng vào mùa mƣa; 3) Vùng nam núi Dâu đến đèo Bình Đê chủ yếu đồi núi có số dãy núi chạy suốt bờ biển, có đồng nhỏ hẹp nằm cạnh suối xen ẽ với núi Hồ chứa nƣớc Liệt Sơn thuộc địa phận xã Phổ Hịa, xã nằm phía Nam Thị trấn Đức Phổ, cách trung tâm thị trấn hoảng 4,3Km Tuyến đập có vị trí địa lý: X = 1632410,39m; Y = 278565,30m 17 2.1.12 Lƣợng mƣa năm, lƣợng mƣa gây lũ, lƣợng mƣa khu tƣới Từ số liệu quan trắc mƣa trạm Trà Bồng, Sơn Giang, Quảng Ngãi, Ba Tơ Đức Phổ, tính mƣa trung bình cho vùng dự án, hi tính có xem xét hiệu chỉnh theo thay đổi thảm phủ, biến động lƣợng mƣa theo địa hình, theo thời gian Xem xét qui luật phân bố lƣợng mƣa theo thời gian trạm lân cận, qui luật vùng dự án thấy mùa mƣa thƣờng tháng IX ết thúc vào tháng XII, tháng cịn lại mùa hơ Lƣợng mƣa chủ yếu tập trung vào mùa mƣa, mùa chiếm hoảng 75% lƣợng mƣa năm Lƣợng mƣa mùa mƣa phân bố há mùa, nhiên tháng X XI lƣợng mƣa thƣờng lớn Mùa hơ mƣa, tháng II tháng III hầu nhƣ hơng có mƣa, tổng lƣợng mƣa tồn tháng mùa hơ (I đến tháng VII) chiếm hoảng 25% lƣợng mƣa năm Các tiêu chuẩn mƣa năm vùng dự án nhƣ sau: Bảng 10: Lượng mưa trung bình nhiều năm X (mm) Tháng Trà Bồng Sơn Giang Quảng Ngãi Ba Tơ Đức Phổ I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm 102,2 38,80 49,40 72,90 243,2 238,2 213,1 218,5 301,1 801,3 803,9 375,2 3457,8 126,6 44,20 57,00 70,40 208,9 205,7 165,3 205,7 327,8 773,3 903,3 410,8 3499,0 124,4 46,20 42,00 39,60 78,00 96,00 78,70 121,2 292,6 629,5 571,4 267,7 2387,3 144,2 62,50 70,50 72,90 197,6 162,4 119,4 169,3 345,6 815,1 945,5 486,9 3591,9 87,40 23,30 27,00 27,80 59,50 55,50 30,30 70,10 276,2 561,5 559,5 273,3 2051,5 (Nguồn trích từ Báo cáo Nghiên cứu khả thi dự án Sửa chữa nâng cao an toàn đập tỉnh Quảng Ngãi) Từ số liệu mƣa trạm hí tƣợng, đo mƣa vùng tính tốn đƣợc lƣợng mƣa bình quân nhiều năm lƣu vực hồ chứa nhƣ bảng sau: Bảng 11: Lượng mưa bình quân nhiều năm lưu vực nghiên cứu Tên hồ chứa X0(mm) Liệt Sơn 2245,80 Mƣa gây lũ thiết ế theo tần suất Lƣợng mƣa ngày lớn lƣu vực hồ Liệt Sơn hơng có, tính tốn lũ cho cơng trình lựa ch n trạm Đức Phổ làm đại biểu Từ số liệu lƣợng mƣa ngày lớn tính ết nhƣ bảng sau: 18 Trạm Liệt Sơn Đức Phổ Bảng 12: Lượng mưa ngày lớn trạm Đức Phổ Đặc trƣng thống kê Lƣợng mƣa ngày lớn HP ( mm ) Cv Cs 0,01 0,1% 0,2% 0,5% 1,0% 1,5% 2,0% 5% X 244,9 0,37 0,74 736,7 624,2 589,1 541,2 503,8 481,2 464,9 410,3 211,6 0,46 0,92 783,1 645,7 603,2 546,0 501,6 475,0 455,8 392,6 (Nguồn trích từ Báo cáo Nghiên cứu khả thi dự án Sửa chữa nâng cao an toàn đập tỉnh Quảng Ngãi) 2.1.13 Các đặc trƣng dòng chảy năm a Dòng chảy năm thiết kế Dòng chảy lƣu vực có biến động lớn phân bố hơng năm, mùa hô hàng năm lƣợng nƣớc đến hông đủ, mùa mƣa lƣợng nƣớc đến tập trung nhanh dƣ thừa nhiều Lƣu vực hồ Liệt Sơn hồn tồn hơng có số liệu đo đạc dòng chảy nhƣng lƣu vực bên cạnh có trạm thủy văn An Hịa có chuỗi thuỷ văn liên tục từ năm 1982 2014 Do lƣu vực tính tốn có diện tích nhỏ nên q trình tính tốn phải tính đến hệ số triết giảm dịng chảy hệ số nằm hoảng 0,7 - 0,9; ết hợp với đồ đƣờng đẳng trị moduyn dòng chảy năm hu vực, từ ta xác định moduyn dòng chảy hu vực dự án - Hệ số biến động Cv Hệ số biến động dòng chảy năm Cv đƣợc xác định theo công thức inh nghiệm Quy phạm Thủy lợi QP.TL C-6-77 Cv  A' 0.08 M 00.4 F  1 A’ – Đƣợc xác định theo trạm thủy văn An Hòa Xác định đƣợc A’ = 2,84 Thay A’ mơ đuyn dịng chảy lƣu vực (M 0) vào công thức xác định đƣợc hệ số Cv ứng với lƣu vực - Hệ số thiên lệch Cs Theo Quy phạm Thủy lợi QP.TL C-6-77 điều iện cơng trình hơng có tài liệu dịng chảy năm, dùng hệ số thiên lệch theo inh nghiệm Cs = 2Cv Xác định dòng chảy năm ứng với tần suất thiết ế theo hàm phân bố P–III 19 Bảng 13: Các đặc trưng dịng chảy năm tính đến tuyến hồ Tuyến cơng trình Liệt Sơn Gía trị trung bình F Yo Mo km2 mm l/s/km2 Q(m3/s) Cv Cs 36,80 1400 44,40 1,63 0,55 2Cv (Nguồn trích từ Báo cáo Nghiên cứu khả thi dự án Sửa chữa nâng cao an tồn đập tỉnh Quảng Ngãi) b Phân phối dịng chảy năm thiết kế Dựa vào chuỗi lƣu lƣợng trung bình tháng, lƣu lƣợng trung bình năm ứng với tần suất thiết ế, sử dụng phƣơng pháp phân phối theo năm đại biểu xác định đƣợc lƣu lƣợng trung bình tháng ứng tần suất thiết ế P% Q75% Q80% Q85% Q90% Bảng 14: Dòng chảy năm thiết tuyến cơng trình (Đơn vị: m3/s) I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm 0,860 0,564 0,276 0,178 0,217 0,422 0,240 0,182 0,176 1,212 4,428 2,831 0,965 0,772 0,507 0,248 0,160 0,195 0,379 0,215 0,163 0,158 1,089 3,977 2,543 0,867 0,685 0,449 0,220 0,142 0,173 0,336 0,191 0,145 0,140 0,965 3,527 2,255 0,769 0,568 0,373 0,182 0,118 0,143 0,279 0,159 0,120 0,116 0,801 2,927 1,872 0,638 (Nguồn trích từ Báo cáo Nghiên cứu khả thi dự án Sửa chữa nâng cao an toàn đập tỉnh Quảng Ngãi) 2.2 Điều kiện kinh tế xã hội Vùng hƣởng lợi hồ Liệt Sơn gồm xã thị trấn, huyện Đức Phổ, tỉnh Quảng Ngãi Tổng dân số vùng hƣởng lợi: 40.897 nhân hẩu phân theo địa giới hành Bảng 15: Tên xã dân số Đơn vị (xã) Dân số Phổ Cƣờng 14,193 Phổ Hoà 4,042 Phổ Vinh 8,205 Phổ Minh 4,927 Phổ Ninh 9,647 Phổ Thuận 13004 Trị trấn Đức Phổ 8,088 20 (Nguồn trích từ Báo cáo Nghiên cứu khả thi dự án Sửa chữa nâng cao an toàn đập tỉnh Quảng Ngãi) Đời sống inh tế xã chiếm 85% nông nghiệp, riêng thị trấn Đức Phổ có 40% sống Nơng nghiệp Tồn huyện Đức Phổ có Tổng đất tự nhiên: 38.705 Trong Đất Nông nghiệp: 10.434 ha; Đất Lâm nghiệp: 13.642 ha; Đất XDCB: 4.477 ha; Đất hác: 10.152 Cơ cấu đất nông nghiệp bao gồm: Lúa: 5.891 ha; Màu: 2.296 ha; Mía: 1.150 ha; Cây cơng nghiệp ngắn ngày hác: 109 Tại vùng dự án có tổng diện tích gieo trồng: 6.393 Trong đó: Lúa: 6.118 ha; Màu: 275 Xã Bảng 16: Thơng số lúa hịa mùa xã Rau màu, CN ngắn Lúa (ha) ngày (ha) Phổ Cƣờng 837 687 660 63 70 Phổ Hoà 184 183 175 10 Phổ Vinh 265 257 170 10 Phổ Ninh 464 430 370 15 50 Phổ Minh 372 375 355 15 20 112 112 110 15 2.234 2.044 1.840 125 150 Thị trấn Đức Phổ Cộng (Nguồn trích từ Báo cáo Nghiên cứu khả thi dự án Sửa chữa nâng cao an toàn đập tỉnh Quảng Ngãi) THÔNG SỐ KỸ THUẬT HỒ CHỨA NƢỚC LIỆT SƠN Tràn xả lũ nằm bên vai trái đập đất Năm 2010 sửa chữa lại lắp thêm 02 cánh van clape để xả lũ Kết cấu trạng tràn cụ thể nhƣ sau: tràn tự do, thực dụng B = 19,8m; Zng = 38,1m Có cửa, đỉnh rộng B = (2x7,0m) = 14,0m; Zng = 36,1m Hiện trạng hoạt động bình thƣờng, ổn định 21 Hình 3: Một số hình ảnh trạng cơng trình Bảng thơng số ỹ thuật hồ chứa nƣớc Liệt Sơn Bảng 17: Thông số hồ Liệt Sơn TT THÔNG SỐ Đơn vị Cấp cơng trình - Giá trị II Đặc trƣng Lƣu vực dịng chảy Diện tích lƣu vực km2 36.80 Lƣu lƣợng lũ thiết ế 1,0% m3/s 720.0 Lƣu lƣợng lũ iểm tra 0,2% m3/s 883.0 Lƣu lƣợng lũ 0,01% m3/s 1298.0 Diện tích tƣới (TK/TT) 1780 Các thông số hồ chứa Mực nƣớc dâng bình thƣờng (MNDBT) m 38.10 Mực nƣớc chết (MNC) m 22.50 Mực nƣớc lớn thiết ế (MNLNTK) 1% m 40.52 Mực nƣớc lũ iểm tra (MNLKT) 0,2% m 41.04 m 42.50 106m3 24.970 10 Mực nƣớc lũ iểm tra WB 0,01% 11 Dung tích tồn 22 12 Dung tích hữu ích 106m3 23.725 13 Dung tích chết 106m3 1.245 m 42.10 Đập đất 14 Cao trình đỉnh đập 15 Cao trình tƣờng chắn song - 16 Chiều rộng đỉnh đập m 5.00 17 Chiều dài đập m 178.0 18 Chiều cao đập cao m 26.80 Tràn xả lũ hoang Tự + 19 Hình thức/ ết cấu hoang có cửa/ BTCT 20 Cao trình ngƣỡng tràn m 38.1 ; 36.1 21 Chiều rộng ngƣỡng tràn m 2x7+2x9.9 22 Lƣu lƣợng xả lũ thiết ế 1,0% m3/s 411.49 23 Hình thức tiêu m3/s Đáy 25 Lƣu lƣợng thiết ế m3/s 2.94 26 Khẩu độ mm D1000 27 Chiều dài thân cống m 155.0 28 Chế độ chảy m Có áp Cống lấy nƣớc 29 Hình thức đóng mở Van hạ lƣu Đƣờng quản lý vận hành 30 Chiều dài 31 Kết cấu/ trạng m 683.40 Bê tơng (Nguồn trích từ Báo cáo Nghiên cứu khả thi dự án Sửa chữa nâng cao an toàn đập tỉnh Quảng Ngãi) 23 GIỚI THIỆU MƠ HÌNH TÍNH TỐN THỦY LỰC CHO VÙNG HẠ LƢU HỒ CHỨA NƢỚC LIỆT SƠN 4.1 Giới thiệu chung MIKE FLOOD công cụ mạnh liên kết mô hình MIKE 11 chiều mơ hình MIKE 21 hai chiều, để mô lũ lƣu vực vùng cửa sông, thuộc phần mềm MIKE Bộ phần mềm MIKE bao gồm: MIKE 11, MIKE 21, MIKE MOUSE, MIKE FLOOD, MIKE VIEW, MIKE SHE, MIKE BASIN đƣợc Viện thủy lực Đan Mạch xây dựng để dự báo điều khiển lũ Phần mềm đƣợc sử dụng rộng rãi nhiều nƣớc nhiều đặc điểm tiện ích: Sử dụng giao diện Window, tƣơng thích với nhiều phần mềm GIS, nhập đƣợc số liệu đầu vào từ nhiều nguồn… Hiện tại, phần mềm không ngừng đƣợc cải tiến để đáp ứng nhu cầu ngƣời sử dụng Bộ mơ hình MIKE gồm: mơ hình thủy văn MIKE NAM, MIKE UHM, dùng để tính tốn biên đầu vào cho mơ hình thủy lực chiều MIKE 11, nhƣ biên gia nhập hu cho mơ hình thủy lực hai chiều MIKE 21 Mơ hình thủy lực chiều MIKE 11 mơ dịng chảy chiều sơng mơ hình hai chiều MIKE 21 mơ dịng chảy hai chiều ngang bãi tràn Bộ mơ hình phù hợp để mơ ngập lụt hạ lƣu lƣu vực sơng Lị Bó Điều iện số liệu đo đạc hu vực hạn chế nhiều nguyên nhân hác nên việc sử dụng mơ hình MIKE UHM để tính tốn dịng chảy từ mƣa làm biên đầu vào cho mơ hình thủy lực cần thiết MIKE FLOOD đƣợc sử dụng hi cần có mơ tả hai chiều số hu vực (MIKE 21) nơi cần ết hợp mơ hình chiều (MIKE 11) Trƣờng hợp cần ết nối chiều hai chiều hi cần tìm vận tốc chi tiết cục (MIKE 21) hi thay đổi dịng chảy sơng đƣợc điều tiết cơng trình phức tạp (cửa van, cống điều tiết, cơng trình thủy lợi đặc biệt…) dùng mơ theo mơ hình MIKE 11 Khi mơ hình chiều MIKE 11 cung cấp điều iện biên cho mơ hình MIKE 21 ngƣợc lại 24 Sơ đồ sau mơ tả q trình thực hiện: Quá trình mực nƣớc, lƣu lƣợng hồ Liệt Sơn Xây dựng mơ hình thủy lực MIKE Flood Tính tốn ịch lũ Xây dựng mơ hình lũ tràn Kết tính tốn mơ Mực nƣớc hạ lƣu hồ Liệt Sơn đến Cửa Mỹ Á Kết mô ngập lụt hạ du hồ Liệt Sơn Xây dựng đồ ngập lụt hu vực hạ du với ịch khác Hình 4: Sơ đồ tính MIKE FLOOD 4.2 Mơ hình MIKE 21 Để mơ q trình ngập lụt vùng đất ven sơng vùng đồng trũng, mơ hình thủy lực chiều đƣợc sử dụng làm cơng cụ tính tốn Q trình dịng chảy sơng mơ hình thủy lực chiều đảm trách Mơ hình Mi e 21 FM sử dụng phƣơng trình nƣớc nơng :   h h u h v    hS t x y (1.1) h u h u h vu  h p a gh     f vh  gh    t x y x  x 2 x S xy  sx   sx  bx  S xx       x  0   x y (1.2)      (hTxx )  (hTxy )  hu s S y  x h v h uv h v  h p a gh     f uh  gh    t x y y  y 2 y   sy 0   by 0  0  S yx S yy   y  x (1.3)      (hTxy )  (hTyy )  hv s S y  x h u h v chiều sâu vận tốc trung bình xác định   d d h u   udz , h v   vdz Các ứng suất mặt bên hối nƣớc Tij bao gồm: lực ma sát nhớt, ma sát rối trƣợt, vận tốc đƣợc xác định qua hệ số nhớt rối gradient vận tốc trung bình độ sâu dạng: 25 Txx  2A  u  v  u v  , Tyy  2A , Txy  A  y x  y x  t: Thời gian; x, y: thành phần t a độ Đề các; : chiều sâu mực nƣớc so với mốc cao độ; d: độ sâu cột nƣớc hi mực nƣớc zero; h=+d : độ sâu tổng cột nƣớc; u,v : thành phần vận tốc lần lƣợt theo hƣớng dòng chảy phƣơng x theo hƣớng ngang phƣơng y, f=2sin - tham số Coriolis (: vận tốc góc  v độ địa lý); g: gia tốc tr ng trƣờng;  - mật độ; pa – áp suất hí quyển; 0 - mật độ nƣớc tham chiếu Trong mơ 2D có hai phƣơng pháp tích phân hệ phƣơng trình sóng nƣớc nơng Phƣơng pháp bậc cao phƣơng pháp Euler Mơ hình MIKE-21 FM (Flexible Mesh) đƣợc áp dụng với phần tử lƣới tam giác Chúng tạo thành lƣới phi cấu trúc mặt phẳng nằm ngang Để giải hệ phƣơng trình tốn hai chiều mơ hình MIKE 21 dùng phƣơng pháp thể tích hữu hạn MIKE 21 HD mơ hình hóa dịng chảy tràn với nhiều điều iện đƣợc tính đến, bao gồm: - Ngập tiêu nƣớc cho vùng tràn; - Tràn bờ; - Dịng chảy qua cơng trình thủy lợi; - Thuỷ triều; - Nƣớc dâng mƣa bão Hệ thống giải hệ phƣơng trình phi tuyến bao gồm phƣơng trình liên tục phƣơng trình bảo toàn động lƣợng theo thời gian Phƣơng pháp giải cách sử dụng sơ đồ sai phân hữu hạn ẩn có độ xác bậc hai Các lực tƣợng đƣợc xét đến giải pháp bao gồm: - Ứng suất cắt đáy; - Động lƣợng tải ngang; 26 - Ứng suất cắt gió bề mặt; - Sự phân tán động lƣợng (momentum dispersion); - Lƣu lƣợng qua cơng trình thủy lợi; - Vùng tràn ƣớt hô (floodplain flooding and drying); - Bốc Đảm bảo điều kiện ổn định mơ hình Một cách iểm tra d dàng hác dùng chức thống ê giá trị lớn (Maximum Statistics) hộp công cụ MIKEZero Toolbox để tính vận tốc tối đa tất điểm lƣới tất bƣớc thời gian Kiểm tra lƣu tốc lớn ết iểm tra hệ số Courant theo công thức: Cr = Umax ∆t /∆x hông lớn Cách đặc biệt hữu ích hi ta phải lƣu ý đến bất ổn định xảy gần biên dòng vào hở Nếu gặp giá trị vận tốc lớn phải tăng chiều rộng vùng Hình 5: Mơ hình thủy lực chiều phạm vi từ hạ lưu đập Liệt Sơn đến Mỹ Á 4.3 Mơ hình MIKE Flood Để kết hợp ƣu điểm mơ hình hai chiều, đồng thời khắc phục đƣợc nhƣợc điểm chúng, MIKE Flood cho phép kết nối mơ hình MIKE 11 MIKE 21 q trình tính tốn, tăng bƣớc lƣới mơ hình (ngh a giảm thời gian tính tốn) nhƣng mơ đƣợc dịng chảy lịng dẫn mặt ruộng chứa 27 Hình 6: Các trường hợp liên kết mơ hình MIKE 11 MIKE 21 Mike Flood áp dụng ết nối bên liên ết mơ hình hai chiều: Kết nối bên cho phép chuỗi ô lƣới MIKE 21 liên kết vào hai bên đoạn sông, mặt cắt đoạn sơng tồn nhánh sơng MIKE 11, dịng chảy chảy qua kết nối bên đƣợc tính tốn cách sử dụng phƣơng trình cơng trình bảng quan hệ Q-H, loại kết nối đặc biệt hữu ích việc tính tốn dòng chảy Tràn từ kênh dẫn khu ruộng bãi, nơi mà dòng chảy tràn qua bờ đê đƣợc tính cơng thức đập tràn đỉnh rộng Tải FULL (76 trang): bit.ly/2Ywib4t Dự phịng: fb.com/KhoTaiLieuAZ Hình 7: Dạng kết nối bên theo hình thức đập tràn từ mơ hình MIKE 11 liên kết với mơ hình MIKE 21 28 Kết luận chƣơng 1: Đã tổng quan đƣợc tình hình nghiên cứu lũ lụt, đặc điểm hí tƣợng thủy văn hu vực nghiên cứu nhƣ lƣu vực sơng Quảng Ngãi từ làm sở cung cấp số liệu thủy văn để phục vụ tính tốn cho cơng trình Quảng Ngãi nhƣ lƣu vực hạ lƣu 29 CHƢƠNG TÍNH TỐN THỦY VĂN VÀ VẬN HÀNH HỒ CHỨA NƢỚC LIỆT SƠN 2.1 THU THẬP TÀI LIỆU, TÍNH TỐN ĐẾN LŨ HỒ CHỨA 2.1.1 Tính lƣu lƣợng đỉnh lũ Hồ Liệt Sơn tiểu lƣu vực vùng hạ du Các lƣu vực hạ du đập Liệt Sơn lƣu vực nhỏ Flv 200mm, diện tích lƣu vực từ 10-100km2 ch n  = 0,75  p : Tỷ số cƣờng độ mƣa ap thời đoạn , tần suất P% với lƣợng mƣa ngày Hp (quan hệ p ~ thời đoạn , theo phân hu mƣa 12 “Từ Quảng Đà đến Quảng Ngãi, lƣu vực Trà Khúc, sông Vệ”  F diện tích lƣu vực, m2  m : đặc trƣng cho hệ số nhám lòng dẫn biến đổi từ 0,1 đến 0,2;  Ch n m=0,15  J : độ dốc lịng sơng tính %o  K : hệ số lấy  L : chiều dài sơng tính Km 30 Kết tính tốn trình bày bảng 18 Bảng 18: Kết tính lũ theo cơng thức Cục thuỷ văn tuyến cơng trình hồ Liệt Sơn Tần suất Lƣợng mƣa Hệ số dòng chảy Qmaxp P% Hp(mm) Đỉnh lũ Lƣợng lũ m3/s 0,01 800,7 0,75 0,75 1284 0,1 658,2 0,75 0,75 1021 0,2 614,3 0,75 0,75 939 0,5 555,1 0,75 0,75 839 509,3 0,75 0,75 758 1,5 481,9 0,75 0,75 713 462,1 0,75 0,75 680 5,00 Mƣa lịch sử 397,0 425,5 0,75 0,75 0,75 0,75 569 617 Bảng đồ phân chia tiểu lƣu vực hồ chứa nƣớc Liệt Sơn: Hình 8: Bản đồ phân chia tiểu lưu vực hồ chứa vùng hạ lưu đập 31 Kết tính tốn đƣợc thể bảng 19: Bảng 19: Lưu lượng lũ hồ Liệt Sơn vùng hạ du đập Lƣu lƣợng lũ theo tần suất p% ( m3/s) Đỉnh lũ Q (m3/s) 0.01 0.1 0.5 481.4 417.3 344.2 298.6 LV1 734.6 632.8 514.7 431.5 LV2 972.4 845.2 702.7 612.7 LV3 1284.6 1111.8 920.6 801.4 LV4 2.1.3 Xác định đƣờng trình lũ thiêt kế Sử dụng đƣờng trình lũ điển hình năm 2009 đƣợc mơ từ mơ hình đƣờng đơn vị UHM với lƣợng mƣa trạm Trà Câu để thu phóng đƣờng trình lũ đập Liệt Sơn tiểu lƣu vực hạ du đập theo tần suất ta đƣợc Hình 9: Kết tính đường q trình lũ hồ Liệt Sơn tiểu dự lưu vực theo trận lũ 2009 19cb5c68 ... LUẬN VĂN ĐÁNH GIÁ NGẬP LỤT HẠ DU HỒ CHỨA NƢỚC LIỆT SƠN TRONG TÌNH HUỐNG KHẨN CẤP VÀ VỠ ĐẬP Tóm tắt: Hồ chứa Liệt Sơn nằm địa phận huyện Đức Phổ tỉnh Quảng Ngãi Hồ đƣợc xây dựng thƣợng nguồn sơng... Bản đồ ngập lụt hạ du hồ chứa nước Liệt Sơn ứng với KB2 50 Hình 24: Biểu đồ diện tích ngập ứng với chiều sâu ngập KB (đơn vị km2) 51 Hình 25: Bản đồ ngập lụt hạ du hồ chứa nước Liệt Sơn. .. bất thƣờng Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu: Mơ q trình ngập lụt hạ du hồ chứa nƣớc Liệt Sơn tình hẩn cấp vỡ đập Phạm vi nghiên cứu: Hạ du hồ chứa nƣớc Liệt Sơn 4 Phƣơng pháp nghiên