Mô phỏng ngập lụt vùng hạ lưu lưu vực sông đăk bla sử dụng mô hình HEC RAS và công cụ HEC GeoRAS

`

NG VÀ TÀI NGUYÊN


TIU LUN TT NGHIP
MÔ PHNG NGP LT VÙNG H C
K BLA S DNG MÔ HÌNH HEC-RAS
VÀ CÔNG C HEC-GEORAS


H C
Ngành: 
Niên khóa: 2010  2014








- 06/2014 
`
i

MÔ PHNG NGP LT VÙNG H K BLA
S DNG MÔ HÌNH HEC-RAS VÀ CÔNG C HEC-GEORAS

Tác gi

C



ng dn




PGS. TS . Nguyn Kim Li KS. Nguyn Duy Liêm





Tháng 6 
`
i


Trong sut thi gian làm tiu lun tt nghic s , ch bo tn
tình ca các cán b Trung tâm Nghiên cu Bii Khí hu  i hc Nông Lâm TP.
H Chí Mình và quí thy cô ti B môn Tài nguyên và GIS - i hc Nông
Lâm TP. H  em có th hoàn thành tt bài làm ca mình.
i li cnht n:
- Thy KS. Nguyn Duy Liêm, ni trc ting dn và góp ý cho em trong
sut quá trình làm tiu lun. 


- PGS
GIS 
 tình trong 
- 

   m quý báu cho chúng       
ng.

Tp. H Chí Minh, Tháng 06/2014
c
i hc Nông Lâm Tp. H Chí Minh
ng & Tài nguyên
B a lý ng dng
`
ii


 tài nghiên cng ngp lt vùng h k Bla s dng mô
hình HEC-RAS và công c HEC-c thc hin trong khong thi gian t
n 1/6/2014.

--

mô hình HEC-
         -      
-

Kt qu c ca tiu lun là thành lc b ngp lt ca khu vc h 
k Bla trong tháng 9 và  bin thiên c
và th hic tng c din ng sâu mc, t

dòng chy. Kt qu c s h tr hiu qu cho công tác phòng chng lt bão, quy
ho chng li thiên tai trong khu vc. Bên cng mình cách tip
cn tích hp công ngh GIS và các mô hình thy l-
hii, có hiu qu cao, phù hp vk Bla và là nn tng cho nhiu
nghiên c

`
iii


DEM
 cao s)
GIS
Geographic Information System (H tha lí)
HEC-RAS
Hydrologic Engineering Centers River Analyis System (Mô hình tính toán
thy lc mt chiu trên h thng sông)



`
iv


 k Bla và mi quan trng th 5
 th trng Kon Tum t -2010 7
n bin dòng chy tháng ti trm Kon Plong, Kon Tum (2000-2011) 10
n ca GIS 14
k Bla 22
 s dt k Bla 27

 u 29
n ch r s dng vi HEC-GeoRAS 30
 HEC-GeoRAS vào ArcMap 30
p d liu lp Stream Centerline 32
n sông 33
ng thuc tính ca lp River 33
c hin th trên b DEM 34
ng thuc tính ca lp Bank Lines 34
c hin th trên ArcMap 35
ng thuc tính ca lp Flow Path Centerlines 36
p Cross-Sectional Cut Lines và Flow Path Centerlines 37
ng thuc tính hoàn chnh ca lp Cross-Sectional Cut Lines 38
 To bng tng hp d liu s d n các giá tr n value 39
ng tng hp các loi hình s dt và giá tr ng 39
t d liu n value t lp Land Use hoc bng tng hp 40
 liu Manning truy xun tng ct 40
 liu hình hc : Tab Required Surface 41
`
v

 liu hình hc : Tab Required Layers 41
 liu hình hc : Tab Optional Layers 42
 liu hình hc : Tab Optional Tables 42
 43
 án mi trong HEC-RAS 44
n chuy 45
n khi nhp d liu sông và nhánh sông 45
n khi nhp d liu mt ct và thuc tính d liu ca chúng 46
i hình hc to ra bi HEC-RAS t các d liu GIS 47
p các thông s v dòng chy 48

 u ca dòng chy 49
a s Unsteady Flow Analysis ca HEC-RAS 50
a s xut d liu RAS sang GIS 51
i file SDF sang file XML 52
t lp tùy chn x lý kt qu ca HEC-RAS trong HEC-GeoRAS 52
n profile b m tin hành xây dng d liu TIN 53
 tin hành mô phng ngp lt 54
ng ngp h k Bla 55
 ngp lt h  56
 ngp lt h  57
 ngp lt h  2009 57
 ngp lt h  58
ng kê din tích ngp l sâu trong ngày 24, 29- 9- 2009 59


`
vi


k Bla 8
c ln nht và thi gian xut hin nhi trm Kon
Tum, Kon Plong thuk Bla 12
ng dòng chy ti h n
 m3/s) 23
ng dòng ti biên trên h n tháng 9
 m3/s) 24
 cao mc ti h n tháng
 m) 25

`

vii


 i
 ii
 iii
 iv
 vi
 vii
  1
1.1. t v 1
1.2. Mc tiêu nghiên cu 2
1.3. ng và phm vi nghiên cu 2
1.4. c và thc tin c tài 3
  4
2.1. Tng quan khu vc nghiên cu 4
2.1.1. V a lí 4
2.1.2. a hình 5
2.1.3. Khí hu 6
2.1.4. Th 7
2.1.5. Kinh t xã hi 8
2.1.6. Tình hình ngp lt 9
2.2. Tng quan GIS 12
2.2.1.  12
2.2.2. Thành phn ca GIS 13
2.2.3. Cha GIS 14
2.3. Mô phng ngp lt 15
2.3.1. t 15
`
viii

2.3.2. B ngp lt 16
2.4. Mô hình thy lc HEC-RAS và công c HEC-GeoRAS 16
2.4.1. Mô hình thy lc HEC-RAS 16
2.4.2. Công c HEC-GeoRAS 17
2.5. Tình hình nghiên cu mô phng ngp lc 18
2.5.1. Các nghiên cu trên th gii 18
2.5.2. Nghiên cu ti Vit Nam 19
  21
3.1. Thu thp d liu 21
3.1.1. Tài liu mô hình s  cao (DEM) 21
3.1.2. Tài liu th 22
3.1.3. D liu s dt 25
3.2. u 28
3.2.1.  tin trình thc hin 28
3.2.2. Biên tp d liu vào cho HEC-RAS s dng HEC-GeoRAS 29
3.2.3. Tính toán thy lc trong HEC-RAS 43
3.2.4. Thành lp b ngp lt trong HEC-GeoRAS 51
  56
4.1. Thành lp b ngp lt 56
4.2. n bin ngp lt 58
  60
5.1. Kt lun 60
5.2. Kin ngh 61
 62

`
ix

`
1

 
1.1. t v
Sng chung v n mãi luôn là mt hing thiên nhiên
i khó có th kia cuc sng ca
i dân và s trin kinh t xã h    li hu qu vô cùng
nghiêm trng, hàng ngàn h dân b ngp lt, các công trình b tàn phá, các hong
kinh t xã hi b n. Chính vì th, i công tác quc bit là
công tác d báo, phòng chng c nâng cao.
 ng ng phó vt, ngoài các bin pháp công trình (b , kè, h
cha) thì các bic kì quan trng, trong s 
không th không nhn bin pháp thành lp b ngp lt thông qua mô phng
ngp lt cc sông. Hin nay, trên th gii có 3 c s d
xây dng b ngp l (1) Du tra các trn thc t y ra,
(2) Da vào vic mô phng bng các mô hình thy lc và (3) Du
tra tha hình.  (2) ày càng chng minh s t ca
mình so v    ng hin trng ngp lt t các
thông tin trong quá kh tin t  và kh t vi
các ngun d li liu GIS, d liu vin thám.
Mô hình HEC-RAS là mô hình do trung tâm Nghiên cu Thu i M
xây dc áp d tính toán thu lc cho
mi sông sui t nhiên hay các kênh nhân to, vm: Giao di
hc thit k  to s thun li s dng phn mm mà vn duy trì
c hiu qu cao nht; tng hp dòng chy nh và không n
nh; tích hp kh t vi các d liu GIS và phn mm min phí.
Vm ni bt trên, HEC-c s dng rng rãi trên
toàn th gii cho công tác nghiên cu v c bit là các  n mô
phng ngp lt.

`
2

k Bla là mt ph  sông Sê San, có chiu dài 157 km và dic là
3.436 km², chy qua các tk Bla có dòng chc vô
 thành dòng sông d
lng không nh n cuc sng sinh hot ci dânc bit là
khu vc thành ph  .
Nhm mc tiêu gim thiu các thit h xu
chng thông qua d báo kh  ngp lt ca cá tài Mô phng ngp lt
vùng h k Bla s dng mô hình HEC-RAS và công c HEC-
GeoRAS c thc hin. Kt qu nghiên cu s  và tài liu tham kho cho
các nhà honh chính sách và ra quynh t.
1.2. Mc tiêu nghiên cu
Mc tiêu chung ca nghiên cu là da vào công ngh GIS kt hp vi mô hình thy
lc HEC-RAS (Hydrologic Engineering Centers - River Analysis System) và công c
HEC-GeoRAS mô phng, nh vùng ngp (di  sâu) cc sông
k Bla
Mc tiêu c th ca nghiên cu bao gm:
- Thu thp, biên tp d liu vào ca HEC-RAS bao gm: D liu hình hc mng
i sông, d liu s dt và s ling dòng chy,  cao mc.
- Mô phng vùng ngp trên c v di sâu ngp da trên mô hình HEC-
RAS,
- Thành lp b vùng ngp da vào d liu GIS và công c HEC-GeoRAS.
1.3. ng và phm vi nghiên cu
ng nghiên cu c tài là ch  k Bla. Phm vi
nghiên cu c c gii hn trong phn h k Bla nm
a phn các tình Kon Tum, Gia Lai.
`
3

1.4. c và thc tin c tài
a, c
Vic kt hp gia công ngh GIS và mô hình thy lc HEC-RAS trong mô phng
vùng ngp lt h c s tin
cy cao, có th biu hic khu vc b ng bi ngp lt.
b, c tin
Kt qu ca nghiên cu s  cung cp thông tin d báo ch  trên sông
 xây dng các ph c ngp úng nhm bo an
toàn cho tài sn, tính mi dân.

`
4

 
2.1. Tng quan khu vc nghiên cu
2.1.1. 
k Bla nm  khu vc Tây Nguyên ca Vit Nam. k Bla là
nhánh trái ca sông Sê San có dng hình nan qut vi di   c rng
3.507km2 (din trm Kon Tum khong 2.971,52km2), chiu dài sông
chính khong 152km. Phía Bc giáp vi h thng sông Thu Bi
h thng sông Ba, phía Nam là h k Bla bt ngun t dãy
núi Ngc - a bàn hai
tnh Kon Tum và Gia Lai (Hình 1) và hp vi sông Sê San cách Ya Ly16 km v phía
h c sông k Bla có h thng sông sui khá phát trin vi m i
sông là 0,49 km/km2 vi h s un khúc 2. dc trung bình lòng sông chính là
4%. c th hi

`
5

2.1. V k Bla và mi quan trng th
(Ngun: Nguyn Th Tnh u và ctv, 2013)
2.1.2. 
c sông k Bla nói riêng, tnh Kon Tum nói chung nm  
ng vi c xung Tây
Nam. a bàn tnh, có 3 da hình ch yi núi th

- D hình núi cao: 
 
nh Kon Roma cao 1784m).
`
6

- i núi thp: Nm gii - núi th
dc không l cao trung bình t 600- c hình thành t i trm tích
n cht; m chia ct vn mnh.
- : k Bla, sông
k Ne và các suc hình
thành t a hình bóc mòn ven sông, các thm trm tích bc 1, b cao trung
bình 480m-600m.
2.1.3. 
c sông k Bla nói riêng, tnh Kon Tum nói chung thuc vùng nhii gió
mùa ca Tây Nguyên, trong mt gi
- 
  


- -

-
- Nhi: Ch  nhi c sông k Bla th hia khí hu
nhii gió mùa cao nguyên, có nn nhi cao, không có s khác bit nhi
gi c phân hoá khá rõ gia các
c bit là vùng núi cao v
- 24
0

 4
0
C.
- Bng bc ti trng Kon Tum
cho thng bn nht vào tháng 2, tháng 3, nh nht vào các tháng mùa
. Tng b
`
7

-   m không khí trên toàn vùng nhìn chung ln nht vào các
 m không khí
t t 85 - c li vi nhng tháng mùa
 m nh  nht vào tháng 2, tháng 3 (60-65%).
- Gió,         k Bla nói riêng nm  bc Tây
 t hing ch
nng ca bão và áp thp ven bin, ng nng nh 
p úng, st l c theo hu ht các h thng
sông sui.
0
20
40
60

80
100
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Tháng

0
50
100
150
200
250
300
350
400

  

2.2.  th trng Kon Tum t -2010
2.1.4. 
H thng sông k Bla g và các
sung chy chính là ông Bc  Tây N vào sông Sê San chy qua
a phn t
`
8

M phát trin sui khá ln, trung bình 1.8km/km
2
, m sông 0.58km/km
2
. Các

sông sum chung là dòng chy quanh co, un khúc, tr sông chính còn li
u có dòng chy ngn và d d
ng chc  Tây Nam, các sui nhánh phía b phi ca sông chy theo
ng Tây Bc  ông Nam; các sui nhánh phía b trái ca sông chng
c  y tp chung nhanh v mnh, d
 a hình dc và ngp li các .
2.1k Bla

2.1.5. 
Gia lc sông k Bla là thành ph Kon Tum trung tâm kinh t chính tr ca tnh
m nút ca các h thn  th
         24       
a thành ph 
a nhân dân.
`
9

Nm  v trí chic Ba 3
c Vit Nam  Lào  Campuchia, có Ca khu quc t B   ra nhiu
trin vng v dich v, phát trin kinh t  quc t.
c kinh t th mnh ca tk Bla nói
riêng là trng cây cà phê và cây cao su, ch bin nông, lâm sn; công nghip thu
n; công nghip vt liu xây dng; công nghip khai khoáng; du lch và dch
vt phát trin mnh mc bit là thu n, hin nay
ng 10 thu n trên h thng thu n
có công sut l n Ya Ly, thu ng Kon Tum.
V du lch rt phong phú vng, có nhiu di tích lch s gc Kon Tum,
Nhà th c bit là tic b
sung vào quy hoch du lch quc gia. Khu du lc mnh danh là
t th  cc bc Tây nguyên vi din tích trên 115.000ha (chim 1/2 din

tích toàn huyn), riêng ngun v thng h tng khu du ln
trên 2.000 t ng.
2.1.6. 
k Bla, hin ti có 2 trm quan trng dòng ch
hot ti Kon Plong và Kon Tum. Din bin dòng chy ti hai tr
thi k 2000-c th hi2.4c kéo dài
t tháng 6 n tháng 11 vt hi-9) và cui
 10-ng git chênh nhau khá
ln. Vào tháng 11, do nhng trn bão mun và áp thp nhii vn còn hong
ng ngun kh t hi
ln vào tháng này trên c chim t l ln (35,8%).
`
10


 2.3. Din bin dòng chy tháng ti trm Kon Plong, Kon Tum (2000-2011)
(Ngun: H h tr trc tuyn ck Bla, tnh Kon
Tum, 2013)
Các nguyc bao gm:
-  ng Tây Nam kt hp vi hi t nhii.
- Do  ng ca bão và áp thp nhii, di hi t nhi b hoc nh
n min trên din rng vu.
Các hình th thi tit này có th hoc hoc kt hp vi không khí lnh
phía Bc tràn xung.
n thm hin ti, mt s try ra trong vùng nghiên cu có th
k 
- g 10/1990: Do ng c b nh, hi t nhit
i, không khí lc tt
147,6 mm (13-t 122,9 mm (12-14/10), tt 185 mm
`

11

(12-n trong vùng vng tc là 2.160
m3/s, mng III là 1,5m.
- ng ca áp thp nhii kt hp
vi không khí ln trên phm vi c. T
n 4/11/1996, tc 234,7 mm, ti Kon Tum
k Bla. Ti Kon Tum vi Qmax = 3.620
m3/s xy ra ngày 3/11/1996 ng v      ng cp III là
2,5m, tc Qmax =1.653 m3/s.
- nh, hi t nhii có trc bc qua Nam
Trung B n cho vùng nghiên cu vc t ngày
15-17/10/2003 ti Kon Tum 217mm, ti Kon Plong 315,4 mm, t   
t ln cho vùng nghiên cu vng ti Kon
   ng III gn
1m. Tc Qmax = 1.040 m3/s, Hmax = 59.442 cm (17/10/2003).
- ng c 6, kt hp vi không
khí ln cho toàn b mik Bla nói
t 287,1mm ti Kon Plong (10-12/11), ti Kon Tum
 c Qmax = 2.190 m3/s (10/11/2007), Hmax = 52.045 cm (11/11/2007).
- ng ca bão s 9 các tnh t Qun
Qun ri Kon Tum ph
bin t 200- c t ngày 28- 30/9/2009 ti các v trí
i Kon Tum 317,2 mm, tk
t mc
cao nht trong lch s vi mc ti Kon Tum 52.4ng cp III là
    c 5.910 m3/s. Ti Kon
c = 4.350 m3/s ng vi Hmax = 59.721 cm.

`

12

2.2. Mc ln nht và thi gian xut hin nhi trm
Kon Tum, Kon Plong thuk Bla

Kon Tum
Kon Plong
H(cm)
Ngày
H(cm)
Ngày
1990
52193
15/10


1991
51978
24/10


1992
52099
28/10


1993
51988
03/10

1994
52073
05/9
59380
05/9
1995
52125
01/11
59428
01/11
1996
52302
03/11
59613
03/11
1997
52047
22/9
59419
22/9
1998
52050
26/11
59377
20/11
1999
52049
05/11
59382

05/11
2000
52071
22/8
59313
22/8
2001
51963
22/10
59333
22/10
2002
51907
20/9
59260
19/8
2003
52138
17/10
59442
17/10
2004
51908
13/06
59325
13/06
2005
51976
13/9
59311

13/9
2006
51799
01/10
59265
01/10
2007
52045
11/11
59405
10/11
2008
51802
17/10
59266
17/10
2009
52416
29/9
59721
29/9
(Ngun: H h tr trc tuyn ck Bla, tnh Kon
Tum, 2013)
2.2. Tng quan GIS
2.2.1. 
Theo Nguyn Kim Li (2009), h tht
h thng thông tin mà nó s dng d liu vào, các thao tác phân  d
liu ra liên quan v ma lí không gian (Geographically hay Geospatial), nhm
tr giúp vic thu nh, qun lí, x lí, phân tích và hin th các thông tin không
gian t th gii th gii quyt các v tng hp thông tin cho các ma

t ra,chng h h tr vic ra quynh cho v quy hoch
(Planning) và qun lý (Management) s dt (Land use), tài nguyên thiên nhiên
`
13

ng (Environment), giao thông (Transportation), d dàng
trong vic quy hoch phát tri và nhng vi d liu hành chính.
2.2.2. 
Theo Shahab Fazal (2008), GIS có 6 thành phc th hin  hình 2.4
sau:
- Phn cng: Bao gm h thng máy tính mà các phn mm GIS ch
Vic la chn h thng máy tính có th là máy tính cá nhân hay siêu máy tính. Các
máy tính cn thit phi có b vi x  m chy phn mng b
nh    thông tin (d liu).
- Phn mm: Phn mm GIS cung cp các ch cn thi 
tr, phân tích, và hin th d liu không gian. Nhìn chung, tt c các phn mm GIS
có th c nhng yêu cn ca chúng có th khác nhau.
- D liu: D lia lý và d liu thuc tính liên quan là nn tng ca GIS. D
liu này có th c thu thp ni b hoc mua t mt nhà cung cp d li
mi. B s là hình thc d lin cho GIS. D liu thu
ng b  i d liu s. Mt h thng GIS s tích
hp d liu không gian và các d liu khác bng cách s dng h qun tr  d
liu.
-  pháp: Mt h thng GIS vn hành theo mt k hong mô
hình và cách thc ho  i vi mi nhim v. V  n, nó bao gm các
t ng dng c th. Ví d, trong thành lp
b, có nhi ng chuyi t raster sang vector hoc
vector hóa th công trên nn nh quét.
- i s dng GIS có th là i
thit k và thc hin h thng GIS, hay có th i s d h tr cho các

công ving ngày. GIS gii quyt các v không gian theo thi gian thc. Con
`
14

i lên k hoch, thc hin và v ng kt lun, h tr cho
vic ra quynh.
- Mi: Vi s phát trin nhanh chóng ca công ngh thông tin, ngày nay
thành phn có l n nht trong GIS chính là mi. Nu thiu nó, không th
có bt c giao tip hay chia s thông tin s. GIS ngày nay ph thuc cht ch vào
mng internet, thu thp và chia s mt khng ln d lia lý.
c coi là thành phn quan trng nht trong các thành phn. H thng s
c tác dng nu không có s ng ca nhng chuyên gia thc
hin các công vi d liu, s hóa, kt xui này
cn phi có kh nh v tính chính xác, phm v suy din thông tin và có
mt kin thc nn vng chc.

2.4. Các thành phn ca GIS
2.2.3. 
Theo Basanta Shrestha và ctv (2001), GIS có bn chn :