ỨNG DỤNG MÔ HÌNH THỦY LỰC MIKE FLOOD MÔ PHỎNG MỨC ĐỘ NGẬP LỤT KHU VỰC HẠ LƯU SÔNG BA

Với những đặc trưng, tính năng, của các mô hình toán thủy văn, thủy lực ở trên, đồng thời qua tình hình sử dụng cụ thể các mô hình này hiện nay trên thế giới cũng như ở Việt Nam. Với mong muốn mô phỏng một cách chính xác nhất quá trình tập trung nước, diễn biến quá trình mưa rào dòng chảy và đặc biệt là mô phỏng chính xác quá trình ngập lụt trong vùng nghiên cứu, nhận thấy bộ phần mềm MIKE FLOOD của viện thủy lực Đan Mạch (DHI) có thể đáp ứng được yêu cầu đánh giá mức độ ngập lụt cho một hệ thống. 2.2.1. Lựa chọn mô hình thủy văn. Với việc sử dụng bộ phần mềm MIKEFLOOD của viện thủy lực Đan Mạch (DHI) để tính toán, xác định mức độ ngập lụt cho một khu vực thì mô hình thủy văn (mô hình mưa ràodòng chảy) đồ án sử dụng mô hình NAM (MIKENAM) dùng để tính toán biên đầu vào tại vị trí Củng Sơn cho mô hình thủy lực một chiều MIKE 11, cũng như biên gia nhập khu giữa cho mô hình thủy lực 2 chiều MIKE 21. Do điều kiện số liệu thực đo đầu vào cho mô hình, đặc biệt là số liệu mưa cũng như số liệu gia nhập khu giữa của mạng sông nghiên cứu là rất hạn chế cả về số lượng trạm đo và chế độ đo. Chính vì vậy, việc sử dụng MIKENAM để tính toán dòng chảy từ mưa làm biên đầu vào cho mô hình thủy lực là rất cần thiết và phù hợp. 2.2.2. Lựa chọn mô hình thủy lực. Như đã trình bày ở trên (phần tổng quan mô hình thủy lực) ta thấy, với sự phát triển của công nghệ máy tính, kỹ thuật lập trình cũng như cách mô hình hóa ngày càng gần hơn với điều kiện thực tế đã làm cho khả năng mô phỏng có độ chính xác cao hơn và nhiều chức năng hơn.  Mô hình 1 chiều. • Có thể mô hình hóa dòng chảy 1 chiều trong kênh dẫn chính xác. • Có thể kết hợp trực tiếp với mô hình thủy văn (mưa ràodòng chảy). • Thời gian mô phỏng ngắn. Tuy nhiên: Không thể mô phỏng các đặc trưng theo phương ngang. • Gặp rất nhiều khó khăn khi mô phỏng dòng chảy tràn.  Mô hình 2 chiều. • Có thể mô phỏng chính xác dòng chảy tràn. Tuy nhiên: Thời gian mô phỏng tương đối lớn. Với mục đích của đồ án là mô phỏng lũ tràn đồng, đánh giá mức độ ngập lụt trên một khu vực. Yêu cầu đặt ra là phải tính toán, mô phỏng được lượng và diện ngập lụt trên toàn bộ khu vực đó. Do vậy cần phải sử dụng mô hình có khả năng kết nối tính năng của cả mô hình 1 và 2 chiều để mô phỏng được cả dòng chảy trong sông và lũ tràn đồng trong khi thời gian mô phỏng không lớn. Trong nội dung báo cáo này em đã lựa chọn và sử dụng phần mềm MIKEFLOOD có tính năng kết nối mô hình thủy lực một chiều MIKE 11 HD và mô hình thủy lực 2 chiều MIKE 21 HD để xác định mức độ ngập lụt cho vùng hạ lưu sông Ba tỉnh Phú Yên.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TP HỒ CHÍ MINH KHOA: KHÍ TƯỢNG, THỦY VĂN VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU  BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG MƠ HÌNH THỦY LỰC MIKE FLOOD MƠ PHỎNG MỨC ĐỘ NGẬP LỤT KHU VỰC HẠ LƯU SÔNG BA Sinh viên thực hiện: Lục Anh Tuấn Giảng viên hướng dẫn: TS Cấn Thu Văn MSSV: 0450050080 Khóa: 2015 – 2019 ỨNG DỤNG MƠ HÌNH THỦY LỰC MIKE FLOOD MƠ PHỎNG MỨC ĐỘ NGẬP LỤT KHU VỰC HẠ LƯU SÔNG BA ĐẶT VẤN ĐỀ:  Lũ lụt hạ lưu sông Ba thường xuyên de dọa sống người dân phát triển kinh tế xã hội Hiện nay, loại hình thiên tai khắc nghiệt trở nên bất thường có diễn biến khó dự báo  Đợt lũ lụt từ ngày 01-07/11/2016: Biên độ lũ lên sơng Phú n có biên độ từ 6,0 ÷ 8,0 m Đỉnh lũ sơng Kỳ Lộ, sơng Ba (Phú n) vượt mức BĐ3 từ 0,30 ÷ 1,50 m  Đợt lũ lụt từ ngày 11-21/12/2016:Trong đợt lũ có trạm có đỉnh BĐ3 từ 0,10 ÷ 1,60 m gồm Hà Bằng, Củng Sơn An Khê Ayunpa Mô mức độ ngập lụt khu vực hạ lưu sông Ba Là điều cấp thiết cần thực ỨNG DỤNG MƠ HÌNH THỦY LỰC MIKE FLOOD MÔ PHỎNG MỨC ĐỘ NGẬP LỤT KHU VỰC HẠ LƯU SƠNG BA MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU  Mơ diễn biến lũ hạ lưu Sông Ba mơ hình thủy lực 1- chều Mike Flood  Xây dựng đồ ngập khu vực hạ lưu sông Ba năm mô  Đánh giá mức độ ngập lụt khu vực hạ lưu Sông Ba (khu vực trung tâm Thành phố Tuy Hòa- Phú n) ỨNG DỤNG MƠ HÌNH THỦY LỰC MIKE FLOOD MÔ PHỎNG MỨC ĐỘ NGẬP LỤT KHU VỰC HẠ LƯU SÔNG BA PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:  Phương pháp thu thập, xử lý tài liệu  Phương pháp thống kê  Phương pháp mơ hình tốn  Phương pháp phân tích, đánh giá  Phương pháp GIS ỨNG DỤNG MƠ HÌNH THỦY LỰC MIKE FLOOD MƠ PHỎNG MỨC ĐỘ NGẬP LỤT KHU VỰC HẠ LƯU SÔNG BA KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU:  Mô mức độ ngập lụt khu vực hạ lưu sông Ba  Thành lập, đánh giá đồ ngập hạ lưu sông Ba vùng Trung Tâm Thành phố Tuy Hịa ỨNG DỤNG MƠ HÌNH THỦY LỰC MIKE FLOOD MÔ PHỎNG MỨC ĐỘ NGẬP LỤT KHU VỰC HẠ LƯU SÔNG BA BỐ CỤC ĐỒ ÁN: Gồm phần chương: Phần I: Mở Đầu: Chương : Tổng quan vùng nghiên cứu Chương : Cơ sở lý thuyết mơ hình Chương : Ứng dụng mơ hình Mike Flood để mơ mức độ ngập lụt vùng hạ lưu Sông Ba Chương : Xây dựng đồ đánh giá mức độ ngập lụt hạ lưu sông Ba- Thành phố Tuy Hòa Phần II: Kết luận: Tài liệu tham khảo: CHƯƠNG : TỔNG QUAN VÙNG NGHIÊN CỨU Vị trí địa lý: Lưu vực sông Ba nằm miền Trung Trung Bộ Việt Nam có hình dạng chữ L Phạm vi lưu vực ở: 12o35’ đến 14o38’ vĩ độ Bắc 108o00’ đến 109o55 kinh độ Đơng Diện tích tự nhiên toàn lưu vực 14.132 km2 nằm địa phận hành 15 huyện, thị thuộc tỉnh Gia Lai, Đak Lăk Phú Yên CHƯƠNG : TỔNG QUAN VÙNG NGHIÊN CỨU Đặc điểm địa hình:  Đường phân thuỷ lưu vực có độ cao từ (500- 2000)m bao bọc phía: Bắc, Đơng, Nam mở rộng phía Tây mở biển qua vùng đồng Tuy Hoà rộng 20.000  Đường chia nước phía Đơng, Đơng Bắc lưu vực thuộc giải Trường Sơn có cao độ từ 600-1.300m  Phía Nam dãy núi Phượng Hồng chạy sát biển kết thúc đèo Cả có cao độ biến đổi (600-2000)m CHƯƠNG : TỔNG QUAN VÙNG NGHIÊN CỨU Đặc điểm khí tượng: Lượng mưa năm trung bình đo đạc nơi nhiều mưa mưa chênh lệch 579mm Dãy núi Vọng Phu đèo Cả khu vực cách chân dãy núi 10km phía bắc vùng mưa lớn nhất, với tổng lượng mưa năm trung bình từ 2200 - 2600mm Vùng mưa lớn thứ hai đồi núi thuộc trung lưu sông Kỳ Lộ có lượng mưa năm từ 1900 - 2200mm, tiếp đến vùng đồng ven biển phía nam từ 1800 - 2100mm Những vùng lại vùng ven biển phía bắc, thung lũng sơng Kỳ Lộ sơng Ba lượng mưa năm trung bình đạt 1600 - 1800m tâm mưa thấp khu vực Chí Thạnh với lượng mưa năm 1600mm CHƯƠNG : TỔNG QUAN VÙNG NGHIÊN CỨU Đặc điểm thủy văn: Lưu vực sơng Ba có thời gian mùa lũ kéo dài tháng từ tháng tới tháng 12, đặc điểm mưa nên lưu vực có thời kỳ lũ khác nhau: - Thời kỳ lũ tiểu mãn: Thường xảy vào tháng 5, - Thời kỳ lũ sớm: Thường xảy vào tháng 8, - Thời kỳ lũ vụ: Thường xảy vào tháng 10, 11 - Thời kỳ lũ muộn: Thường xảy vào tháng 12, Qua thống kê thủy văn cho thấy thời gian xuất đỉnh lũ trạm thủy văn hầu hết vào tháng 10 tháng 11 hàng năm CHƯƠNG : ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE FLOOD MƠ PHỎNG MỨC ĐỘ NGẬP LỤT VÙNG HẠ LƯU SƠNG BA THIẾT LẬP MƠ HÌNH MIKE FLOOD : Sau xây dựng mạng lưới thủy lực MIKE 11 MIKE 21, tiến hành hiệu chỉnh hai mạng thủy lực trên, sau kết nối (couping) hai mạng MIKE FLOOD Thiết lập kết nối: - Kết nối hai bên từ đoạn 39500 đến 49400 - Kết nối chuẩn điểm 49400 CHƯƠNG : ỨNG DỤNG MƠ HÌNH MIKE FLOOD MƠ PHỎNG MỨC ĐỘ NGẬP LỤT VÙNG HẠ LƯU SÔNG BA KẾT QUẢ HIỆN CHỈNH TRẬN LŨ 1993: Biểu đồ mực nước thực đo tính tốn trận lũ X/1993 Phú Lâm Chỉ tiêu đánh giá sai số Trận lũ Sai số đỉnh lũ (%) Chỉ số NASH X/1993 0.5 0.86 Hình ảnh mức độ ngập lụt lớn X/1993 R2 0.97 CHƯƠNG : ỨNG DỤNG MƠ HÌNH MIKE FLOOD MÔ PHỎNG MỨC ĐỘ NGẬP LỤT VÙNG HẠ LƯU SÔNG BA KẾT QUẢ KIỂM ĐỊNH TRẬN LŨ 2003: Biểu đồ mực nước thực đo tính tốn trận lũ XI/2003 Phú Lâm Chỉ tiêu đánh giá sai số Trận lũ Sai số đỉnh lũ (%) Chỉ số NASH XI/2003 4.5 0.86 Hình ảnh mức độ ngập lụt lớn XI/2003 R2 0.96 CHƯƠNG : ỨNG DỤNG MƠ HÌNH MIKE FLOOD MÔ PHỎNG MỨC ĐỘ NGẬP LỤT VÙNG HẠ LƯU SÔNG BA KẾT QUẢ MÔ PHỎNG TRẬN LŨ 2007: Biểu đồ mực nước thực đo tính tốn trận lũ XI/2007 Phú Lâm Chỉ tiêu đánh giá sai số Trận lũ Sai số đỉnh lũ (%) Chỉ số NASH XI/2007 1.7 0.84 Hình ảnh mức độ ngập lụt lớn XI/2007 R2 0.91 01/01/1900 0:00 04/01/1900 0:00 07/01/1900 0:00 10/01/1900 0:00 13/01/1900 0:00 16/01/1900 0:00 19/01/1900 0:00 22/01/1900 0:00 25/01/1900 0:00 28/01/1900 0:00 31/01/1900 0:00 03/02/1900 0:00 06/02/1900 0:00 09/02/1900 0:00 12/02/1900 0:00 15/02/1900 0:00 18/02/1900 0:00 21/02/1900 0:00 24/02/1900 0:00 27/02/1900 0:00 01/03/1900 0:00 04/03/1900 0:00 07/03/1900 0:00 10/03/1900 0:00 13/03/1900 0:00 16/03/1900 0:00 19/03/1900 0:00 22/03/1900 0:00 25/03/1900 0:00 28/03/1900 0:00 31/03/1900 0:00 03/04/1900 0:00 H (m) CHƯƠNG : XÂY DỰNG BẢN ĐỒ VÀ ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ NGẬP LỤT HẠ LƯU SÔNG BA- THÀNH PHỐ TUY HÒA Bản đồ ngập vùng hạ lưu trận lũ tháng X/1993 BIỂU ĐỒ MỰC NƯỚC TRẠM CỦNG SƠN VÀ TRẠM PHÚ LÂM TRẬN LŨ 10/1993 40 35 30 25 20 15 H Củng Sơn 10 H Phú Lâm Time (giờ) CHƯƠNG : XÂY DỰNG BẢN ĐỒ VÀ ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ NGẬP LỤT HẠ LƯU SƠNG BA- THÀNH PHỐ TUY HỊA Bản đồ ngập vùng hạ lưu trận lũ tháng X/1993  Tại Củng Sơn khoảng từ 0h ngày 3/10/1993 đến khoảng 20h ngày 4/10/1993, tức khoảng 44 tiếng, mực nước đạt tới đỉnh lũ (Hmax=39.9m) Đỉnh lũ trì khoảng tiếng, đến 1h ngày 5/10/1993 bắt đầu hạ xuống  Tại Phú Lâm đỉnh lũ xuất từ 22h ngày 4/10/1993 đến 3h ngày 5/10/1993 bắt đầu rút  Thời gian truyền lũ từ Củng Sơn tới Phú Lâm khoảng gần 3h với quãng đường khoảng 46.6 km Có thể thấy Vận tốc truyền lũ độ dốc mực nước sông lớn  Qua kết tính tốn phân tích vùng diện tích ngập so với thời gian bị ngập trận lũ Tháng X/1993, cho thấy lũ lên nhanh rút nhanh Khi mực nước lũ đạt giá trị lớn tổng diện tích bị ảnh hưởng ngập ứng với mực nước lũ 22.600 chiếm tới 52% diện tích tự nhiên, có tới 16.500 bị ngập sâu mét, 11.000 bị ngập sâu mét, 7.000 bị ngập sâu mét, 4.200 bị ngập sâu mét diện tích bị ngập sâu mét 2.200 Củng Sơn 12/11/2003 07:00 12/11/2003 14:00 12/11/2003 21:00 13/11/2003 04:00 13/11/2003 11:00 13/11/2003 18:00 14/11/2003 01:00 14/11/2003 08:00 14/11/2003 15:00 14/11/2003 22:00 15/11/2003 05:00 15/11/2003 12:00 15/11/2003 19:00 16/11/2003 02:00 16/11/2003 09:00 16/11/2003 16:00 16/11/2003 23:00 17/11/2003 06:00 17/11/2003 13:00 17/11/2003 20:00 18/11/2003 03:00 18/11/2003 10:00 18/11/2003 17:00 19/11/2003 00:00 19/11/2003 07:00 19/11/2003 14:00 19/11/2003 21:00 20/11/2003 04:00 20/11/2003 11:00 20/11/2003 18:00 H (m) CHƯƠNG : XÂY DỰNG BẢN ĐỒ VÀ ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ NGẬP LỤT HẠ LƯU SƠNG BA- THÀNH PHỐ TUY HỊA Bản đồ ngập hạ lưu trận lũ tháng XI/2003 BIỂU ĐỒ MỰC NƯỚC TRẠM CỦNG SƠN VÀ TRẠM PHÚ LÂM TRẬN LŨ 11/2003 40.00 35.00 30.00 25.00 20.00 15.00 10.00 Củng Sơn 5.00 Phú Lâm 0.00 Time (giờ) CHƯƠNG : XÂY DỰNG BẢN ĐỒ VÀ ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ NGẬP LỤT HẠ LƯU SƠNG BA- THÀNH PHỐ TUY HỊA Bản đồ ngập hạ lưu trận lũ tháng XI/2003 Do ảnh hưởng rìa cao lạnh lục địa phía Bắc kết hợp với dải hội tụ nhiệt đới phía Nam gây mưa lớn Kết chạy thủy lực Trận lũ ngày 12/11/2003-20/11/2003, mực nước Củng Sơn 36,44 m lớn báo động III 2,94 m, mực nước Phú Lâm 4.62 m lớn báo động cấp III 1,42 m Cụ thể, Củng Sơn đỉnh lũ xuất lúc 16 ngày 13/11/2003, đến 20 ngày lũ bắt đầu hạ xuống Phú Lâm lũ đạt đỉnh lúc 20h ngày 13/11/2003 đỉnh lũ trì khoảng Thời gian truyền lũ từ Củng Sơn tới Phú Lâm khoảng gần 5h cho quãng đường 46.6km- tốc độ dòng chảy thấp nhiều so với trận lũ 1993 01/01/1900 0:00 08/01/1900 0:00 15/01/1900 0:00 22/01/1900 0:00 29/01/1900 0:00 05/02/1900 0:00 12/02/1900 0:00 19/02/1900 0:00 26/02/1900 0:00 04/03/1900 0:00 11/03/1900 0:00 18/03/1900 0:00 25/03/1900 0:00 01/04/1900 0:00 08/04/1900 0:00 15/04/1900 0:00 22/04/1900 0:00 29/04/1900 0:00 06/05/1900 0:00 13/05/1900 0:00 20/05/1900 0:00 27/05/1900 0:00 03/06/1900 0:00 10/06/1900 0:00 17/06/1900 0:00 24/06/1900 0:00 H (m) CHƯƠNG : XÂY DỰNG BẢN ĐỒ VÀ ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ NGẬP LỤT HẠ LƯU SƠNG BA- THÀNH PHỐ TUY HỊA Bản đồ ngập hạ lưu trận lũ tháng XI/2007 BIỂU ĐỒ MỰC NƯỚC TRẠM CỦNG SƠN VÀ TRẠM PHÚ LÂM TRẬN LŨ 11/2007 40.00 35.00 30.00 25.00 20.00 15.00 Củng Sơn 10.00 Phú Lâm 5.00 0.00 Time (giờ) CHƯƠNG : XÂY DỰNG BẢN ĐỒ VÀ ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ NGẬP LỤT HẠ LƯU SƠNG BA- THÀNH PHỐ TUY HỊA Bản đồ ngập hạ lưu trận lũ tháng XI/2007 Năm 2007: Ảnh hưởng áp thấp nhiệt đới khơng khí lạnh gây mưa to đến to, lượng mưa đo từ 19h/2/11- 13h/3/11 lượng mưa đo Tuy Hòa 301,1 mm, lượng mưa ngày lớn Sơn Thành 376,1 mm gây lũ lớn diện rộng Theo kết chạy mơ hình mực nước Củng Sơn tính tốn 35,32 m vượt báo động III 1,82 m, Phú Lâm 4,36 m lớn báo động cấp III 1,79 m Thời gian truyền lũ độ dốc mực nước nằm mức đặc trưng khu vực Trận lũ đạt đỉnh Củng Sơn vào 14h ngày 4/11 trì khoảng 5h bắt đầu hạ Tại Phú Lâm lũ đạt đỉnh trễ 5h so với Củng Sơn đỉnh lũ trì CHƯƠNG : XÂY DỰNG BẢN ĐỒ VÀ ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ NGẬP LỤT HẠ LƯU SÔNG BA- THÀNH PHỐ TUY HỊA Qua kết tính tốn diện ảnh hưởng ngập thấy rằng, Trận lũ 2003 trận lũ 2007 hai trận lũ thường xuyên xảy lưu vực, ứng với tần suất tần suất 20%, diện tích ngập lụt H max xuất điểm khu vực nghiên cứu không khác biệt nhiều so với Trận lũ đặc biệt lớn 1993 ứng với tần suất 5%, khác giá trị điểm Đặc biệt vùng trung tâm thành phố Tuy Hịa, diện tích ngập vào thời điểm H max gần 100% CHƯƠNG : XÂY DỰNG BẢN ĐỒ VÀ ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ NGẬP LỤT HẠ LƯU SƠNG BA- THÀNH PHỐ TUY HỊA Bản đồ ngập lụt khu vực trung tâm thành phố Tuy Hòa KẾT LUẬN KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC  Với phương pháp nghiên cứu đặt sử dụng modul mơ hình DHI MIKE gồm: MIKE NAM, MIKE 11, MIKE 21 MIKE FLOOD Kết diễn tốn dịng chảy lũ Hạ lưu sơng Ba Vì sử dụng để mơ phỏng, dự báo lũ cho vùng hạ lưu sông Ba  So với mơ hình tốn thủy văn- thủy lực khác, mơ hình DHI Mike đầy đủ đa dạng có nhiều modul kết hợp với nhau, điển hình dùng Mike-Nam làm biên nhập lưu cho Mike 11, dùng Modul MikeFlood để kết nối mơ hình chiều Mike11 mơ hình chiều Mike 21 lại với KẾT LUẬN Những hạn chế cịn tồn q trình nghiên cứu:  Chưa có điều kiện thực địa, trực tiếp nghiên cứu, điều tra lũ khu vực  Số liệu hạn chế, tài liệu địa hình- DEM, tài liệu mạng sơng, tài liệu mặt cắt chưa phải Nên có số sai khác so với  Số lũ tính tốn ít- lũ Cần tính tốn lũ ứng với tần suất khác để đánh giá thơng số tồn diện CÁM ƠN QUÝ THẦY, CÔ ĐÃ LẮNG NGHE