Tài liệu Xây dựng bản đồ ngập lụt hạ du hồ chứa nước định bình, tĩnh bình định trong tình huống xã lũ khẩn cấp

ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................. i MỤC LỤC ....................................................................................................................... ii TÓM TẮT LUẬN VĂN ...................................................................................................v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ................................................. vi CÁC KÝ HIỆU .............................................................................................................. vii DANH MỤC CÁC BẢNG ........................................................................................... viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ..........................................................................................x MỞ ĐẦU ..........................................................................................................................1 1. Tính cấp thiết của đề tài: ...............................................................................................1 2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:....................................................................................2 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu: ...............................................................................2 4. Phạm vi nghiên cứu của đề tài: .....................................................................................2 5. Nội dung nghiên cứu: ...................................................................................................2 6. Phƣơng pháp nghiên cứu: .............................................................................................2 7. Ý nghĩa thực tiễn đề tài: ...............................................................................................2 8. Bố cục và nội dung luận văn. .......................................................................................3 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ VẤN ĐỀ NGẬP LỤT Ở HẠ DU HỒ CHỨA NƢỚC ĐỊNH BÌNH ...........................................................4 1.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên khu vực nghiên cứu ...........................................................4 1.1.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên: .......................................................................................4 1.1.2.Điều kiện khí tƣợng, thủy văn: ................................................................................6 1.1.3. Tài nguyên thiên nhiên .........................................................................................11 1.2. Điều kiện kinh tế xã hội...........................................................................................12 1.2.1. Tình hình dân sinh kinh tế ....................................................................................12 1.2.2. Tình hình sản xuất nông nghiệp ...........................................................................15 1.2.3. Cơ sở hạ tầng: .......................................................................................................19 1.3. Vấn đề ngập lụt ở khu vực nghiên cứu ....................................................................20 iii 1.3.1. Hiện trạng ngập lụt và thiệt hại: ...........................................................................20 1.3.2. Các trận lụt lịch sử: ...............................................................................................22 1.4. Hồ chứa nƣớc Định Bình .........................................................................................24 1.4.1 Tổng quan: .............................................................................................................24 1.4.2. Vai trò của Hồ chứa nƣớc Định Bình trong điều tiết dòng chảy lũ ở hạ lƣu sông Kôn: ................................................................................................................................24 CHƢƠNG 2: XÂY DỰNG CÁC KỊCH BẢN XẢ LŨ KHẨN CẤP ...........................26 2.1. Xây dựng các tình huống xả lũ khẩn cấp ................................................................26 2.2. Mô hình thủy văn .....................................................................................................26 2.2.1. Tổng quan: ............................................................................................................26 2.2.2. Hiện trạng cơ sở dữ liệu phục vụ tính toán ..........................................................30 2.2.3. Xây dựng và hiệu chỉnh mô hình: ........................................................................34 2.2.4. Mô phỏng dòng chảy tƣơng ứng với các kịch bản xả lũ khẩn cấp .......................38 2.3. Phân tích kết quả - Xác định dòng chảy tƣơng ứng với các tình huống xả lũ khẩn cấp ...................................................................................................................................40 CHƢƠNG 3 : MÔ PHỎNG NGẬP LỤT TRONG TÌNH HUỐNG XẢ LŨ KHẨN CẤP ................................................................................................................................44 3.1. Mô hình thủy lực: ....................................................................................................44 3.1.1. Mô hình một chiều ( mike 11) ..............................................................................44 3.2. Hiện trạng cơ sở dữ liệu phục vụ tính toán .............................................................48 3.3. Xây dựng mô hình ...................................................................................................50 3.3.1. Xây dựng mô hình một chiều ...............................................................................50 3.4. Mô phỏng ngập lụt ứng với các kịch bản xả lũ khẩn cấp ........................................56 3.5. Phân tích kết quả. ....................................................................................................57 CHƢƠNG 4: XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT KHU VỰC ....................................66 NGHIÊN CỨU ...............................................................................................................66 4.1.Giới thiệu quy trình xây dựng bản đồ ngập lụt kết hợp công cụ GIS ......................66 4.1.1. Khái niệm hệ thống thông tin địa lý (GIS): ..........................................................66 4.1.2.Các phƣơng pháp GIS xây dựng bản đồ ngập lụt: ................................................66 iv 4.1.3. Xây dựng, quản lý cơ sở dữ liệu: .........................................................................66 4.2. Xây dựng bản đồ ngập lụt bằng công nghệ GIS. .....................................................67 4.2.1. Bản đồ ngập lụt: ....................................................................................................67 KẾT LUẬN ....................................................................................................................70 KIẾN NGHỊ ....................................................................................................................70 NHỮNG VẤN ĐỀ TỒN TẠI VÀ HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP...............................71 CỦA ĐỀ TÀI ..................................................................................................................71 TÀI LIỆU THAM KHẢO ..............................................................................................72 PHỤ LỤC TÍNH TOÁN ................................................................................................74 v TÓM TẮT LUẬN VĂN XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT HẠ DU HỒ CHỨA NƢỚC ĐỊNH BÌNH, TỈNH BÌNH ĐỊNH TRONG TÌNH HUỐNG XẢ LŨ KHẨN CẤP. Học viên:Huỳnh Tự Hiếu. Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng công trình thủy Mã số: 60.58.02.02. Khóa:2015-2017. Trƣờng Đại học Bách khoa – ĐHĐN. Tóm tắt - Hồ Định Bình là hồ chứa nhân tạo lớn nhất Bình định- một vùng duyên hải của VN. Với chiều dài 612m và cao 54m, cấu trúc này có thể chứa đến 226.106 m3 nƣớc. Nó cung cấp nguồn nƣớc tƣới tiêu cho hơn 30.000ha và cung cấp nƣớc cho 800000 ngƣời. Tuy nhiên, nằm ở thƣợng nguồn hệ thống sông kôn, nơi thiên tai lũ lụt thƣờng xuyên xảy ra và nghiêm trọng, hoạt động của hồ Định Bình chứa nhiều rủi ro tiềm ẩn đối với hạ lƣu. Với mục đích đánh giá các rủi ro tiềm ẩn, nghiên cứu đƣợc thực hiện bằng cách mô phỏng các giả thiết khác nhau của vấn đề đập tràn cũng nhƣ các hiện tƣợng xả lũ khẩn cấp. Mô hình hóa dựa trên mô hình MIKE và ArcGis đƣợc hy vọng cung cấp những điều cơ bản hữu ích cho chính quyền địa phƣơng để giảm thiểu các tác động bất ngờ từ xây dựng hồ Định Bình. Từ khóa – hồ Định Bình, mô phỏng xả lũ, mô hình Swat, mô hình Mike, mô hình ArcGis. BUILDING OF OF FLOOD MAPPING IN THE DOWNSTREAM OF THE DINH BINH RESERVOIR, BINH DINH PROVINECE IN CASE OF EMERGENCY FLOODING Abstract- Dinh Binh is the largest artificial reservoir of Binh Dinh Province - a Vietnam coastal area. With 612m in length and 54m in height, this structure has a capacity to store up to 226.106 m3 of water. It is expected to provide irrigation for more than 30.000 ha and supply water for 800.000 people. However, due to located in upstream of Kon river system where flood disaster occurs frequently and severely, the Dinh Binh dam operation contains many potential risks for downstream. With the aim of evaluating potential risks, the study is carried out by simulating different spillway operated scenarios as well as emergency flooding. The modeling realized based on MIKE (DHI) and ARCGIS model is hoped to provide useful basics for local authority to mitigate unexpected impacts from Dinh Binh construction. Key words - Dinh Binh reservoir, flood simulation, SWAT model, MIKE model, ARCGIS model. vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT CÁC CHỮ VIẾT TẮT TCKT :Tiêu chuẩn kỹ thuật TCTL :Tiêu chuẩn thủy lợi GDP : Cơ cấu sản phẩm KTTV : Khí tƣợng thủy văn MNDBT : Mực nƣớc dâng bình thƣờng MNLTK : Mực nƣớc lũ thiết kế MNC : Mực nƣớc chết MNLKT : Mực nƣớc lũ kiểm tra MNHL : Mực nƣớc hạ lƣu BNN : Bộ Nông nghiệp TT : Thứ tự KB : Kịch bản vii CÁC KÝ HIỆU F : Diện tích lƣu vực (Km2) P% : Tần suất Q : Lƣu lƣợng t : Thời gian Qp% : Lƣu lƣợng tƣơng ứng với từng tần suất Vc : Thể tích chết VMNDBT : Thể tích mực nƣớc dâng bình thƣờng X : Lƣợng mƣa năm Znc : Lƣợng bốc hơi đo bằng mực nƣớc Z : Mực nƣớc U : Lƣợng ẩm Wtb : Dung tích toàn bộ. Qđh : Lƣu lƣợng điển hình R : Hệ số NASH RMSE : Sai số tuyệt đối từng cặp giá trị E : Sai số tƣơng quan về từng cặp viii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng1.1: Các đặc trƣng lƣu vực hồ Định Bình ..................................................... 5 Bảng1.2:Mạng lƣới trạm quan trắc các yếu tố khí tƣợng - thủy văn .................... 7 Bảng1.3: Các đặc trƣng nhiệt độ của khu vực nghiên cứu. .................................. 7 Bảng1.4: Các đặc trƣng độ ẩm không khí trung bình của khu vực dự án. .......... 8 Bảng1.5:Số giờ nắng bình quân ngày các tháng trong năm.................................. 8 Bảng1.6: Vận tốc gió bình quân các tháng trong năm. ......................................... 8 Bảng1.7: Vận tốc gió mạnh theo các hƣớng theo tần xuất Pi (%)......................... 8 Bảng1.8:Lƣợng bốc hơi đo bằng ống Piche Zpic (mm) ...................................... 8 Bảng1.9: Lƣợng bốc hơi mặt nƣớc Znc (mm) ...................................................... 8 Bảng1.10: Tỷ lệ tăng dân số của tỉnh ................................................................. 13 Bảng1.11: Dân số trung bình tỉnh theo đơn vị huyện. ĐV: 1000 ngƣời. ............ 13 Bảng1.12: Phân loại lực lƣợng lao động. ĐV: 1000 ngƣời. ............................ 14 Bảng1.13: Hiện trạng sử dụng đất vùng hƣởng lợi hồ Định Bình. ............... 16 Bảng1.14: Hiện trạng cơ cấu cây trồng vùng hƣởng lợi hồ Định Bình ............. 17 Bảng1.15:Thống kê thiệt hại lũ lụt 2 năm 1998 – 1999 các huyện thuộc lƣu vực sông Kôn - Bình Định. ........................................................................................ 21 Bảng1.16: Thống kê các trận lũ lịch sử của tỉnh Bình Định ............................... 22 Bảng1.17: Các thông số chủ yếu hồ chứa nƣớc Định Bình ................................ 24 Bảng 2.1: Các kịch bản tính xả lũ khẩn cấp ........................................................ 26 Bảng2.2: Các thông số hiệu chỉnh chính trong mô hình SWAT ........................ 35 Bảng2.3 : Kết quả hệ số NASH .......................................................................... 38 Bảng2.4: Các kịch bản mô phỏng dòng chảy tƣơng ứng với các kịch bản xả lũ khẩn cấp :............................................................................................................. 38 Bảng3.1: Các kịch bản mô phỏng dòng chảy tƣơng ứng với các kịch bản xả lũ khẩn cấp :............................................................................................................. 56 ix Bảng 3.2: Kết quả mực nƣớc và diện tích ngập lụt vùng hạ lƣu hồ Định Bình trong vùng tính toán tƣơng ứng với kịch bản xả lũ khẩn cấp ............................. 57 Bảng 4.1: Bảng thống kê diện tích ngập lụt vùng hạ lƣu hồ Định Bình trong vùng tính toán tƣơng ứng với các kịch bản. ........................................................ 69 x DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình1.1: Sơ đồ vị trị Hồ Định Bình. ...............................................................................5 Hình1.2: Bản đồ đẳng trị mƣa của tỉnh Bình Định.........................................................9 Hình2.1 : Mô hình tính toán của SWAT .......................................................................28 Hình2.2 : Quá trình thủy văn của mô hình SWAT ........................................................ 30 Hình2.3 : Bản đồ lƣu vực sông Kôn lƣu vực tính toán .................................................31 Hình2.4 : Bản đồ sử dụng đất lƣu vực sông Kôn vùng tính toán ..................................31 Hình2.5 : Bản đồ địa hình lƣu vực sông Kôn trong mô hình Swat ............................... 32 Hình2.6 : Bản đồ DEM lƣu vực sông Kôn trong mô hình Swat ...................................32 Hình2.7 : Biểu đồ lƣu lƣợng trạm Bình Tƣờng từ năm 1990-2008 .............................. 37 Hình2.8: Biểu đồ lƣu lƣợng đỉnh lũ trạm Bình Tƣờng từ năm 1990-2008 ...................37 Hình2.9: Biểu đồ lƣu lƣợng trung bình tháng trạm Bình Tƣờng ..................................38 Hình2.10 : Biểu đồ lƣu lƣợng tại Vĩnh Kim từ năm 1990-2008 ...................................39 Hình 2.11: Biểu đồ lƣu lƣợng tại Định Bình từ năm 1990-2008 ..................................39 Hình2.12 : Biểu đồ lƣu lƣợng tại Suối Xem từ năm 1990-2008 ...................................40 Hình2.13 : Biểu đồ lƣu lƣợng tại Tiên Thuận từ năm 1990-2008.................................40 Hình2.14 : Đồ thị Lƣu lƣợng của các vị trí ảnh hƣởng đến vùng ngập lụt hạ du hồ Định Bình với kịch bản mô phỏng trận lũ thực tế tháng 11 năm 2016 ......................... 41 Hình 2.15: Đồ thị Lƣu lƣợng của các vị trí ảnh hƣởng đến vùng ngập lụt hạ du hồ Định Bình với kịch bản mô phỏng xả lũ khẩn cấp tần suất 0,1% với mực nƣớc 93.34m .......................................................................................................................................42 Hình2.17 : Đồ thị Lƣu lƣợng của các vị trí ảnh hƣởng đến vùng ngập lụt hạ du hồ Định Bình với kịch bản mô phỏng xả lũ khẩn cấp tần suất 0,5% với mực nƣớc 91.93m .......................................................................................................................................43 Hình3.1: Bảo toàn khối lƣợng .......................................................................................45 Hình3.2: Sơ đồ sai phân hữu hạn 6 điểm ẩn Abbot .......................................................46 Hình3.3: Sơ đồ sai phân 6 điểm ẩn Abbott trong mặt phẳng x-t ...................................47 Hình3.4: Nhánh sông với các điểm lƣới xen kẽ .................................................. 47 Hình 3.5: Cấu trúc các điểm lƣới xung quanh điểm nhập lƣu.......................................47 Hình3.6 : Cấu trúc điểm lƣới trong mạng vòng ............................................................ 48 xi Hình 3.7: Sơ đồ trình tự tính toán ..................................................................................50 Hình 3.8 : Sơ đồ mạng lƣới sông tính toán trong MIKE11 ...........................................51 Hình3.9: Đƣờng quá trình lũ đến tại Trạm Vĩnh Kim, Suối xem, Tiên Thuận của trận lũ thực tế tháng 11 năm 2016 ........................................................................................ 52 Hình3.10: Đƣờng quá trình lũ đến tại Trạm Vĩnh Kim, Suối xem, Tiên Thuận của trận lũ thực tế tháng 12 năm 2016 ........................................................................................ 52 Hình3.11: Đƣờng quá trình lũ đến tại Trạm Vĩnh Kim, Suối xem, Tiên Thuận của trƣờng hợp xả lũ khẩn cấp tần suất 0,5% với mực nƣớc 91.93m ..................................52 Hình3.12: Đƣờng quá trình lũ đến tại Trạm Vĩnh Kim, Suối xem, Tiên Thuận của trƣờng hợp xả lũ khẩn cấp tần suất 0,1% với mực nƣớc 91.93m ..................................53 Hình3.13: Đƣờng quá trình lũ đến tại Trạm Vĩnh Kim, Suối xem, Tiên Thuận của trƣờng hợp xả lũ khẩn cấp tần suất 0,5% với mực nƣớc 93.34m ..................................53 Hình3.14: Đƣờng quá trình lũ đến tại Trạm Vĩnh Kim, Suối xem, Tiên Thuận của trƣờng hợp xả lũ khẩn cấp tần suất 0,1% với mực nƣớc 93.34m ..................................53 Hình3.15: Tính toán điều tiết lũ thiết kế tần suất 0,5% ................................................54 Hình3.16: Tính toán điều tiết lũ kiểm tra tần suất 0,1% ..............................................55 Hình 3.17: Biên hạ lƣu tại đập dâng Văn Phong (năm 2016) ......................................55 Hình3.18: Biên mực nƣớc hạ lƣu ứng với tính toán điều tiết......................................55 Hình3.19: Biên mực nƣớc hạ lƣu ứng với tính toán điều tiết.......................................56 lũ kiểm tra tần suất 0,1% ............................................................................................... 56 Hình3.20 : Độ cao mực nƣớc của lƣu vực tính toán trong trƣờng hợp xả lũ khẩn cấp tần suất 0,5% với mực nƣớc 91.93m .............................................................................60 Hình 3.21: Độ cao mực nƣớc của lƣu vực tính toán trong trƣờng hợp xả lũ khẩn cấp tần suất 0,1% với mực nƣớc 93.34m. ............................................................................61 Hình3.22 : Quá trình mực nƣớc tại vị trí trƣớc cầu Vĩnh Hiệp ( lý trình95200) của lƣu vực tính toán trong trƣờng hợp xả lũ khẩn cấp với tần suất 0,5% với mực nƣớc 91.93m .......................................................................................................................................61 Hình 3.23: Quá trình mực nƣớc tại vị trí sau cầu Định Bình ( lý trình99600) của lƣu vực tính toán trong trƣờng hợp xả lũ khẩn cấp tần suất 0,5% với mực nƣớc 91.93m ..61 Hình3.24 : Quá trình mực nƣớc tại vị trí UBND xã Vĩnh Quang ( lý trình106200) của lƣu vực tính toán trong trƣờng hợp xả lũ khẩn cấp tần suất 0,5% với mực nƣớc 91.93m xii .......................................................................................................................................62 Hình 3.25: Quá trình mực nƣớc tại vị trí Thị trấn Đồng Phó ( lý trình116800) của lƣu vực tính toán trong trƣờng hợp xả lũ khẩn cấp với tần suất 0,5% với mực nƣớc 91.93m .......................................................................................................................................62 Hình3.26 : Quá trình mực nƣớc tại vị trí thƣợng lƣu các đập Văn Phong lý trình124200) của lƣu vực tính toán trong trƣờng hợp xả lũ khẩn cấp với tần suất 0,5% với mực nƣớc 91.93m ....................................................................................................62 Hình3.27 : Quá trình mực nƣớc tại vị trí trƣớc cầu Vĩnh Hiệp ( lý trình95200) của lƣu vực tính toán trong trƣờng hợp xả lũ khẩn cấp với tần suất 0,1% với mực nƣớc 93.34m .......................................................................................................................................63 Hình3.28 : Quá trình mực nƣớc tại vị trí sau cầu Định Bình ( lý trình99600) của lƣu vực tính toán trong trƣờng hợp xả lũ khẩn cấp với tần suất 0,1% với mực nƣớc 93.34m .......................................................................................................................................63 Hình3.29 : Quá trình mực nƣớc tại vị trí UBND xã Vĩnh Quang ( lý trình106200) của lƣu vực tính toán trong trƣờng hợp xả lũ khẩn cấp với tần suất 0,1% với mực nƣớc 93.34m ........................................................................................................................... 63 Hình 3.30: Quá trình mực nƣớc tại vị trí Thị trấn Đồng Phó ( lý trình116800) của lƣu vực tính toán trong trƣờng hợp xả lũ khẩn cấp với tần suất 0,1% với mực nƣớc 93.34m .......................................................................................................................................64 Hình3.31 : Quá trình mực nƣớc tại vị trí thƣợng lƣu cách đập Văn Phong lý trình124200) của lƣu vực tính toán trong trƣờng hợp xả lũ khẩn cấp với tần suất 0,1% với mực nƣớc 93.34m ....................................................................................................64 Hình 3.32: Đƣờng mực nƣớc trên sông lƣu vực tính toán trong trƣờng hợp xả lũ khẩn cấp tần suất 0,5% với mực nƣớc 91.93m ......................................................................64 Hình3.33 : Đƣờng mực nƣớc của lƣu vực tính toán trƣờng hợp xả lũ khẩn cấp tần suất 0,1% với mực nƣớc 93.34m .......................................................................................... 65 Hình 4.1: Bản đồ ngập lụt mô phỏng xả lũ khẩn cấp tần suất 0,5% với mực nƣớc 91.93m. .......................................................................................................................... 68 Hình 4.2: Bản đồ ngập lụt mô phỏng xả lũ khẩn cấp tần suất 0,1% với mực nƣớc 93.34m. .......................................................................................................................... 68 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài: Trong những năm gần đây, tình hình thời tiết có những diễn biết bất thƣờng, bão lụt xảy ra thƣờng xuyên hơn và cấp độ ngày cành mạnh hơn. Các hiện tƣợng xói lở, sạt trƣợt đất diễn biến phức tạp, đặc biệt là ở vùng đồi núi, hồ tích nƣớc gây nguy hiểm cho sự an toàn đập.... Đầu tháng 11 năm 2016, mƣa lũ lớn trên địa bàn các tỉnh Bình Định, Phú Yên đã gây nhiều thiệt hại; vai trò của các hồ đập trên địa bàn trở thành vấn đề tranh luận gay gắt. Các nghiên cứu về an toàn hồ chứa trở thành vấn đề cấp thiết và ƣu tiên đầu tƣ. Chính vì thế, việc nghiên cứu xây dựng bản đồ ngập lụt cho hạ du hồ chứa nƣớc trong tình huống xả lũ khẩn cấp các công trình chứa nƣớc đã đƣợc đƣa vào chủ trƣơng bắt buộc thực hiện đối với các dự án nhằm nâng cao khả năng phòng chống thiên tai và đánh giá mức độ thiệt hại khi sự cố xảy ra. Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn cũng đã công bố Tiêu chuẩn kỹ thuật TCKT 03:2015 liên quan đến lĩnh vực này. Hồ chứa nƣớc Định Bình có dung tích là 226,21.106( m3) ,đƣợc xây dựng trên sông Kôn, là con sông lớn nhất tỉnh Bình Định. Đây là công trình hồ chứa có lợi ích tổng hợp, sử dụng đa mục tiêu. Nó không chỉ hạn chế tác hại của lũ lụt, đáp ứng yêu cầu sản xuất nông nghiệp mà còn góp phần cải tạo môi trƣờng sinh thái phục vụ công tác du lịch, giao lƣu văn hóa, nghỉ ngơi thƣ giản, phục hồi sức khỏe cho ngƣời lao động, cải tạo giao thông thủy, nuôi trồng thủy sản và kết hợp phát điện. Vì vậy, hồ chứa nƣớc Định Bình là cơ sở vật chất kỹ thuật quan trọng của tỉnh Bình Định, góp phần làm tích cực cho việc phát triển kinh tế xã hội của tỉnh Bình Định. Tuy nhiên, do dung tích chứa tƣơng đối lớn – là hồ chứa nƣớc lớn nhất trên địa bàn Bình Định- và nằm trên dòng sông chính nên vấn đề an toàn đập và vận hành hồ chứa nƣớc Định Bình đƣợc cho là ảnh hƣởng to lớn đến tình trạng ngập lụt khu vực hạ du, tác động trực tiếp đến đời sống nhân dân trong khu vực và sự phát triển kinh tế xã hội của địa phƣơng. Tuy hồ chứa nƣớc Định Bình, tỉnh Bình Định đƣợc thiết kế, vận hành và bảo trì theo các tiêu chuẩn an toàn do Nhà nƣớc ban hành. Các chỉ tiêu thiết kế thể hiện yêu cầu tổng hòa giữa điều kiện kinh tế, kỹ thuật, quy mô, đặc điểm và tầm quan trọng của công trình. Nhƣng trong quá trình vận hành, khai thác, có thể có những biến cố, rủi ro không thể lƣờng hết đƣợc nhƣ các hƣ hỏng, lũ lớn bất thƣờng, động đất quá tiêu chuẩn, sai sót trong vận hành, biến đổi các điều kiện tự nhiên,…dẫn đến xảy ra các trƣờng hợp khẩn cấp. Do đó việc xây dựng các kịch bản ngập lụt tƣơng ứng với các tình huống xả lũ khẩn cấp là hết sức cần thiết. Đây chính là động lực giúp tác giả thực hiện đề tài : Xây dựng bản đồ ngập lụt hạ du hồ chứa nước Định Bình, tỉnh Bình Định trong tình huống xả lũ khẩn cấp. 2 Kết quả nghiên cứu hy vọng cung cấp cho chính quyền địa phƣơng và các cơ quan quản lý thiên tai trên địa bàn những thông tin cần thiết để giúp chủ động đối phó cũng nhƣ giảm thiểu thiệt hại do các tình huống xả lũ khẩn cấp của hồ chứa nƣớc Đinh Bình gây ra. 2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài: - Ứng dụng bộ phần mềm MIKE (DHI) và công nghệ GIS để thiết lập mô phỏng ngập lụt do xả lũ trong các tình huống khẩn cấp ở hạ du hồ chứa nƣớc Định Bình, tỉnh Bình Định - Xây dựng các bản đồ ngập lụt tƣơng ứng với các tình huống xả lũ trong tình huống khẩn cấp. - Cung cấp thông tin và đƣa ra các kiến nghị cần thiết cho các cơ quan quản lý nhà nƣớc và phòng chống thiên tai giúp ứng phó kịp thời và giảm nhẹ thiệt hại cho khu vực hạ du hồ chứa nƣớc Định Bình trong các tình huống nêu trên. 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu: - Chế độ thủy văn của lƣu vực sông Kôn. - Quy trình vận hành hồ chứa nƣớc Định Bình. - Các phần mềm mô phỏng ng phổ biến hiện nay, tập trung bộ phần mềm MIKE của DHI. - Phần mềm ArcGIS và phƣơng thức thể hiện kết quả ngập lụt. 4. Phạm vi nghiên cứu của đề tài: Lƣu vực sông Kôn đoạn từ thƣợng nguồn đến đập dâng Văn Phong, xã Bình Tƣờng, huyện Tây Sơn, Bình Định. 5. Nội dung nghiên cứu: - Mô phỏng quá trình ngập lụt ở hạ du hồ chứa nƣớc Định Bình trong các tình huống xả lũ khẩn cấp. - Xây dựng các bản đồ ngập lụt tƣơng ứng với các kịch bản đã giả định. 6. Phƣơng pháp nghiên cứu: Đề tài sẽ sử dụng các phƣơng pháp nghiên cứu : -Phƣơng pháp phân tích tài liệu; -Phƣơng pháp kế thừa các kết quả nghiên cứu liên quan; -Phƣơng pháp mô hình hóa; -Phƣơng pháp nghiên cứu trƣờng hợp điển hình; -Phƣơng pháp thống kê khách quan. 7. Ý nghĩa thực tiễn đề tài: Đề tài nghiên cứu sẽ đƣa ra đƣợc các kết quả sau: - Xây dựng đƣợc bản đồ ngập lụt của khu vực nghiên cứu, trong đó cung cấp đƣợc các thông tin cần thiết về diện tích ngập, độ sâu ngập, khu vực ngập lụt. - Xây dựng đƣờng quá trình mô phỏng thời gian ngập lụt hạ lƣu ứng với kịch bản bất lợi nhất. 3 Từ các kết quả trên, việc nghiên cứu các tình huống ngập lụt do vỡ đập và xả lũ khẩn cấp ở hồ chứa nƣớc Định Bình sẽ giúp cung cấp thông tin và đƣa ra các kiến nghị cần thiết cho các cơ quan quản lý nhà nƣớc và phòng chống thiên tai trên địa bàn. Kết quả này đƣợc hy vọng góp một phần quan trọng giúp ứng phó kịp thời và giảm nhẹ thiệt hại do ngập lụt gây ra cho khu vực hạ du hồ chứa nƣớc Định Bình trong các tình huống nêu trên. 8. Bố cục và nội dung luận văn. Luận văn gồm phần Mở đầu, 04 chƣơng và phần kết luận và kiến nghị. Mở đầu Chƣơng 1: Tổng quan về khu vực nghiên cứu và vấn đề ngập lụt ở hạ du hồ chứa nƣớc Định Bình. Chƣơng 2: Xây dựng các kịch bản xả lũ khẩn cấp . Chƣơng 3: Mô phỏng ngập lụt trong tình huống xả lũ khẩn cấp . Chƣơng 4: Xây dựng bản đồ ngập lụt khu vực nghiên cứu. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4 Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ VẤN ĐỀ NGẬP LỤT Ở HẠ DU HỒ CHỨA NƢỚC ĐỊNH BÌNH 1.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên khu vực nghiên cứu 1.1.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên: a. Vị trí địa lý Bình Định là một tỉnh thuộc duyên hải miền Trung Việt Nam, Bắc giáp tỉnh Quảng Ngãi, Nam giáp tỉnh Phú Yên, Tây giáp 2 tỉnh Gia Lai, Kon Tum, Đông giáp biển Đông. Giới hạn bỡi hệ toạ độ địa lý nhƣ sau: - Cực Bắc : 140 42′ 10″ độ vĩ bắc, 1080 55′ 42″ độ kinh Đông. - Cực Nam : 130 30′ 10″ độ vĩ bắc, 1080 54′ 00″ độ kinh Đông. - Cực Đông : 130 36′ 33″ độ vĩ bắc, 1090 22′ 00″ độ kinh Đông. - Cực Tây : 140 25′ 00″ độ vĩ bắc, 1080 37′ 30″ độ kinh Đông. . 2 Diện tích tự nhiên: 5996 km , gồm thành phố Quy Nhơn và 10 huyện: An Lão, Hoài Ân, Hoài Nhơn, Phù Mỹ, Phù Cát, Vĩnh Thạnh, Tây Sơn, An Nhơn, Tuy Phƣớc, Vân Canh. Dân số trong toàn tỉnh, tính đến 1998 là 1,522 triệu ngƣời, phân bố ở 126 xã, 26 phƣờng và thị trấn. Số dân cƣ sống ở thành thị chiếm 23,70%. Còn lại 76,30% sống ở nông thôn. Mật độ bình quân 253,8 ngƣời/ km2. Đại bộ phận dân cƣ sông bằng nghề nông - lâm – ngƣ nghiệp. Một bộ phận hoạt động trong các ngành công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, khai thác chế biến lâm sản, thủy sản, xây dựng, thƣơng nghiệp dịch vụ y tế, giáo dục v.v… Khu vực nghiên cứu thuộc phía Nam tỉnh Bình Định, nằm gọn trong 3 lƣu vực của các sông La Tinh, sông Kôn và sông Hà Thanh, bao gồm đất đai của 5 huyện: Vĩnh Thạnh, Tây Sơn, Phù Cát, An Nhơn, Tuy Phƣớc và thành phố Qui Nhơn. - Công trình đầu mối hồ chứa nƣớc Định Bình có vị trí tuyến áp lực tại xã Vĩnh Hảo, huyện Vĩnh Thạnh, tỉnh Bình Định trên sông Kôn. Vĩnh Thạnh ở phía Tây của tỉnh Bình Định, cách thành phố Quy Nhơn 80 km. Phía Bắc giáp huyện An Lão, phía Đông giáp huyện Phù Cát, phía Nam giáp huyện Tây Sơn và phía Tây giáp thị xã An Khê (tỉnh Gia Lai). - Công trình đập dâng Văn Phong nằm xã Bình Tƣờng, thuộc huyện Tây Sơn, ngay tại trạm thủy văn Cây Muồng sát quốc lộ 19 thuộc huyện Tây Sơn. - Khu tƣới Văn Phong nằm trên phần đất của 18 xã thuộc 3 huyện Tây Sơn, Phù Cát, An Nhơn. Phía Bắc giáp sông La Tinh. Phía Nam giáp sông Kôn. Phía Đông giáp núi Bà. Phía Tây giáp đồi núi các xã Bình Thành, Bình Thuận, Cát Hiệp. 5 - Khu tƣới Vĩnh Thạnh nằm trên phần đất của 2 xã thuộc huyện Vĩnh Thạnh. Phía Bắc giáp đập Định Bình. Phía Nam giáp xã Tây Thuận, huyện Tây Sơn. Phía Đông giáp sông Kôn. Phía Tây giáp sƣờn Đông dãy Trƣờng Sơn. Định Bình xây dựng trên sông Kôn. Khu vực đầu mối hồ thuộc địa bàn xã Vĩnh Hảo, huyện Vĩnh Thạnh, tỉnh Bình Định. Diện tích lƣu vực tính đến tuyến công trình F=1.040 km2. Bảng1.1: Các đặc trưng lưu vực hồ Định Bình 2 MNDBT MNC Vc VMNDBT ) 1.040 sc(Km) 83 s (%0) 40 d (%0) 150 (m) 91,93 (m) (10 m3) (106 m3) 6 65 16,28 226,21 Hình1.1: Sơ đồ vị trị Hồ Định Bình. b. Đặc điểm địa hình Khu vực nghiên cứu nằm trong vùng có địa hình đồi núi cao, các dãy núi phát triển theo hƣớng Bắc Nam, các đỉnh núi có cao độ 800 – 900m và bị phân cách bới các nhánh suối nhỏ của sông Kôn. Địa mạo khu vực đặc trƣng bởi dạng thung lũng mở rộng, với các sƣờn đồi hai bên khá thoải, kết quả của một quá trình bào mòn, phát triển mạnh cả về chiều 6 thẳng đứng và chiều nằm ngang trên một nền địa chất tƣơng đối tƣơng đối đồng nhất, không có tính phân lớp. Quá trình bào mòn phát triển mạnh dọc theo các hệ thống đứt gãy chính trong vùng. Lớp phủ tàn tích, sản phẩm của quá trình phong hoá đá gốc thƣờng có bề dày lớn từ 5 ÷ 15 m, hoặc hơn. Dạng địa hình tích tụ chỉ gặp ở dọc sông, các thềm sông thƣờng có bề rộng 50 ÷ 60 m kéo dài hàng trăm mét, Từ phía đập Định Bình về phía phía hạ lƣu địa hình tích tụ phát triển mạnh, tạo thành cánh đồng rộng vài km thuộc xã Vĩnh Thịnh. c. Đặc điểm địa chất Theo các kết quả nghiên cứu địa chất, cấu tạo và kiến tạo mới nhất, nền đá biến chất của địa khối Kon Tum trong vùng công trình bị phân cách bởi hệ thống đứt gãy cấp III chạy dọc theo hƣớng Bắc- Nam. Đứt gãy lớn nhất gọi là đứt gãy sông Kôn chạy phía bên phải và gần song song với hƣớng chảy của sông Kôn. Do tác động của đứt gãy này đã kéo theo sự hình thành của một loại đứt gãy nhỏ khác theo hƣớng tƣơng tự. Hệ thông đứt gãy thứ hai cáo hƣớng Tây Bắc – Đông Nam. Dọc theo các đứt gãy thuộc hệ thống này đã hình thành các khối xâm nhập Granit nhỏ nhƣ đã nêu trên. Một đứt gãy thuộc hệ thống này chạy ngang phía hạ lƣu vị trí đầu mối Định Bình, và có thể là nguyên nhân chính làm thay đổi hƣớng chảy của sông Côn ngay phía hạ lƣu vị trí dự định xây dựng đập. Do nền địa chất là các lớp đất đá kết tinh và đá xâm nhập liền khối, có tính thấm nƣớc và trữ nƣớc nhỏ, do đó nƣớc ngầm chỉ gặp ở phần trên cùng của nề đá gốc trong đới đá phong hoá nứt nẻ. Nƣớc ngầm có nguồn bù cấp chính là nƣớc mƣa và có hƣớng vận động về phía sông Kôn và các nhánh của nó. Do lƣợng mƣa trong vùng tƣơng đối cao, khoảng 1700 ÷ 1800 mm/ năm, nên nƣớc ngầm khá dồi dào. Mực nƣớc ngầm tại các sƣờn đồi nói chung nằm sâu từ 7÷ 15m. Nƣớc mặt tập trung chủ yếu ở sông Kôn và các chi lƣu chính nhƣ Đắc Sem, Kriêng- Tin. Dòng chảy hiện tại của sông Kôn phụ thuộc một mặt vào sự làm việc của hồ chứa Vĩnh Sơn, cách vị trí dự định xây dựng đập Định Bình khoảng 20 km về thƣợng lƣu, và vào lƣu lƣợng của các chi lƣu nhỏ nằm dƣới thuỷ điện Vĩnh Sơn. 1.1.2. Điều kiện khí tượng, thủy văn: Bình Định thuộc vùng nhiệt đới ẩm gió mùa. Nhiệt độ trung bình 270C. Lƣợng mƣa trung bình hàng năm trong 5 năm gần đây là 2.185 mm. Mùa mƣa (từ tháng 8 đến tháng 12) tập trung 70 - 80% lƣợng mƣa cả năm. Mùa mƣa trùng với mùa bão nên thƣờng gây ra lũ lụt. Ngƣợc lại mùa nắng kéo dài nên gây hạn hán ở nhiều nơi. Độ ẩm trung bình là 80%. a.Khí Tượng: - Mạng lưới các yếu tố và thời gian quan trắc khí tượng khu vực và vùng liên quan: 7 Công tác nghiên cứu KTTV trên lƣu vực sông Kôn đã đƣợc quan tâm từ lâu. Cho đến nay, tài liệu đo đạc từ mạng lƣới trạm trên lƣu vực sông Kôn khá đầy đủ, tuy nhiên việc phân bố trạm lại chƣa thật hợp lý. Mạng lƣới trạm đo mƣa trên lƣu vực sông Kôn, nhất là vùng hạ du khá dày, nhƣng trạm đo thủy văn thì thƣa thớt, tài liệu thiếu đồng bộ và đây là một hạn chế trong việc đánh giá nguồn nƣớc của dòng chính sông Kôn. Bảng1.2:Mạng lưới trạm quan trắc các yếu tố khí tượng - thủy văn TT Tên trạm Thời kỳ đo Số năm đo Yếu tố đo Ghi chú 1 Vĩnh Kim 1983-2008 25 X(mm) X(mm): Điểm đo 2 Vĩnh Sơn 1983-2008 25 X(mm) mƣa 3 Định Bình 1983-2008 25 X(mm) Trạm thuỷ văn 4 Kbang 1983-2008 25 X(mm) 5 Krong 1983-2008 25 X(mm) 6 An Hòa 1983-2008 25 X(mm) 7 Hoài Ân 1983-2008 25 X(mm) 8 An Khê 1983-2008 25 X(mm) 9 Bình Tƣờng 1983-2008 25 X(H,Q) 10 Quy Nhơn 1983-2008 25 X,V,Z,U Trạm khí tƣợng -Nhiệt độ không khí (ToC): Nhiệt độ không khí bình quân, cao nhất, thấp nhất các tháng trong năm ghi ở bảng sau. Bảng1.3: Các đặc trưng nhiệt độ của khu vực nghiên cứu. Nhiệt độ bình quân Nhiệt độ cao nhất Nhiệt độ thấp Tháng ( Tmax) nhất( Tmin) ( T oC ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Năm 23,1 23,9 25,4 27,3 28,9 29,7 29,8 29,8 28,4 26,8 25,4 23,7 26,9 33,0 35,4 38,3 36,6 39,7 40,9 42,1 40,9 39,0 37,3 32,9 31,5 42,1 15,2 15,7 16,4 19,4 19,1 21,7 20,6 20,7 20,5 17,9 15,0 16,1 15,0 8 - Độ ẩm không khí, (u%): Bảng1.4: Các đặc trưng độ ẩm không khí trung bình của khu vực dự án. Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Năm 74 71 71 78 83 84 83 2008 u (%) 84 82 83 83 80 - Số giờ nắng, n (giờ/ ngày): Bảng1.5:Số giờ nắng bình quân ngày các tháng trong năm. Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Năm n ( giờ/ ngày) 5,3 7,2 8,2 8,8 8,9 8,0 8,7 7,6 6,7 5,8 4,2 4,2 7,0 -Vận tốc gió, v ( m/s). Bảng1.6: Vận tốc gió bình quân các tháng trong năm. Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Năm v (m/s) 2,3 2,0 2,2 2,0 1,7 2,0 1,8 2,0 1,5 2,2 2,8 2,7 2,1 Bảng 1.7: Vận tốc gió mạnh theo các hướng theo tần xuất Pi (%). Pi (%) Trị số VP ( m/s) 2 4 10 Ghi chú Hƣớng (B), Bắc 26,5 23,6 19,8 (ĐB), Đông -Bắc 20,7 18,8 16,2 (Đ), Đông 16,8 14,3 11,1 (ĐN), Đông Nam 16,2 15,1 13,5 (N), Nam 25,1 21,0 15,8 (TN), Tây – Nam. 14,6 12,9 10,6 (T), Tây 44,1 37,0 28,0 (TB), Tây- Bắc 41,8 33,1 23,1 -Lượng bốc hơi và tổn thất bốc hơi mặt nước, Z (mm): Bảng1.8:Lượng bốc hơi đo bằng ống Piche Zpic (mm) Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Năm Zpic 68,4 63,4 80,4 81,2 96,2 109,3 117,8 124,8 78,5 67,8 64,8 69,8 1022,3 (mm) Bảng1.9: Lượng bốc hơi mặt nước Znc (mm) Tháng Kh.c Zn.c 1 1,27 2 1,20 3 1,10 4 1,08 5 1,20 6 1,32 7 1,28 8 1,37 9 1,42 10 11 1,34 1,31 12 1,25 Năm 1,26 86,8 75,9 88,4 87,9 114,5 143,9 150,3 170,8 111,4 91,0 85,0 87,2 1293 - Mưa: Lƣợng mƣa trung bình năm trong vùng vào khoảng 1700 ÷ 1800 mm, phân bố thành 2 mùa rõ rệt. Mùa mƣa từ tháng 9 đến tháng 12, mùa khô từtháng 1 đến tháng 9 8. Trong mùa mƣa, cƣờng độ mƣa lớn thƣờng tập trung vào tháng 10 và tháng 11, chiếm tới 80% lƣợng mƣa cả năm, thƣờng gây lũ lụt. Mùa khô kéo dài khoảng 8 tháng, lƣợng mƣa chỉ chiếm 20% cả năm, bốc hơi lớn, thƣờng gây ra hạn hán thiếu nƣớc nghiêm trọng. Hình1.2: Bản đồ đẳng trị mưa của tỉnh Bình Định - Tình hình gió, bão trong vùng * Gió: Vùng lãnh thổ Bình Định chịu ảnh hƣởng của hai hƣớng gió chính, gió mùa mùa Đông và gió mùa mùa Hạ có thời gian thịnh hành tƣơng ứng là tháng 1 và tháng 7 hàng năm. Vận tốc gió trung bình là 2,1 m/s, trung bình tháng lớn nhất là 2,8 m/s và nhỏ nhất là 1,5 m/s. * Bão. Là một loài hình thời tiết nguy hiểm thƣờng gây ra thiệt hại nghiêm trọng về ngƣời và tài sản. Thời gian bão xuất hiện tập trung chủ yếu trong 3 tháng, từ tháng 9 đến tháng 11, trong đó bão trong tháng 10 chiếm đến 40%, tháng 11 chiếm khoảng 20% trong tổng số các cơn bão đổ bộ vào từ tháng 6 đến tháng 12.