Nghiên cứu xây dựng bản đồ ngập lụt phục vụ cảnh báo ngập lụt tỉnh Đồng Tháp trong bối cảnh biến đổi khí hậu (Luận văn thạc sĩ)

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT
PHỤC VỤ CẢNH BÁO NGẬP LỤT TỈNH ĐỒNG
THÁP TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

ĐÀO HẢI ĐĂNG

CHUYÊN NGÀNH: THỦY VĂN HỌC
MÃ SỐ: 60440224
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. TRẦN DUY KIỀU

HÀ NỘI, NĂM 2018

HÀ NỘI, NĂM 2017


CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

Cán bộ hướng dẫn chính: PGS.TS. Trần Duy Kiều
Cán bộ chấm phản biện 1: Nguyễn Quang Hưng
Cán bộ chấm phản biện 2: Lương Tuấn Anh

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại:
HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
Ngày 27 tháng 12 năm 2017

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan:
Tôi đã thực hiện đề tài tốt nghiệp theo đúng đề cương luận văn tốt nghiệp được
Khoa Khí tượng Thủy văn và phòng Đào tạo trường Đại học Tài nguyên và Môi
trường Hà Nội phê duyệt.
Kết quả của luận văn được thực hiện theo đúng trình tự và các bước thực hiện tính
toán, thiết kế được áp dụng theo các tài liệu khoa học chính thống, được công bố phổ
cập và sử dụng rộng rãi.
Các số liệu, tài liệu dẫn chứng hoàn toàn được sử dụng từ các dữ liệu đã được thẩm
định và được giảng dạy trong Trường và mội số trường Đại học khác.
Các kết quả nghiên cứu, tính toán của luận văn hoàn toàn được thực hiện nghiêm
túc và chưa được công bố trong bất cứ luận văn, báo cáo nghiên cứu khoa học nào
khác.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2018.

Học viên

Đào Hải Đăng


LỜI CẢM ƠN
Luận văn “Nghiên cứu xây dựng bản đồ ngập lụt phục vụ cảnh báo ngập lụt
tỉnh Đồng Tháp trong bối cảnh biến đổi khí hậu” được hoàn thành vào tháng 12 năm

2017. Trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn thạc sĩ, tác giả đã nhận được sự
giúp đỡ chân thành và nhiệt tình của các thầy, cô giáo viên của trường Đại học Tài
nguyên và Môi trường Hà Nội. Nhân đây tác giả cũng xin bày tỏ lòng cám ơn tới thầy
cô giáo khoa Khí tượng – Thủy văn, các đồng nghiệp đã nhiệt tình đóng góp, trao đổi
nhiều ý kiến quý báu cho luận văn này.
Đặc biệt tác giả xin bày tỏ long biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Trần Duy Kiều đã
tận tình giúp đỡ, hướng dẫn chỉ bảo, cung cấp các thông tin cần thiết, phương pháp
nghiên cứu của luận văn để tác giả hoàn thành tốt nội dung đặt ra.
Tác giả xin gửi lời cảm ơn tới Lãnh đạo Đài Khí tượng Thủy văn khu vực Đồng
bằng Bắc Bộ, trạm Thủy văn Thượng Cát và gia đình đã tạo điều kiện thuận lợi nhất
để tác giả hoàn thành tốt luận văn này.
Do thời gian, kinh nghiệm nghiên cứu còn ít nên luận văn khó tránh khỏi những
thiếu sót, tác giả rất mong muốn nhận được những ý kiến đóng góp, chỉ bảo của thầy,
cô giáo và các đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn.

Hà Nội, tháng 1 năm 2018
Học viên

Đào Hải Đăng


MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG ......................................................................................................vi
DANH MỤC HÌNH .......................................................................................................iv
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ....................................................................................... vii
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CHẾ ĐỘ MƯA, LŨ, NGẬP LỤT KHU VỰC ĐỒNG THÁP . 4
1.1.

Đặc điểm điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội Đồng Tháp............................4

1.1.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên.................................................................................4
1.1.2. Đặc điểm địa hình ...........................................................................................5
1.2.

Hệ thống sông, suối, kênh, rạch và thủy lợi khu vực Đồng Tháp. ..............6

1.2.1. Đặc điểm hệ thống sông, suối, kênh, rạch. .....................................................6
1.2.2. Đặc điểm hệ thống thủy lợi ............................................................................9
1.3.

Điều kiện khí hậu - khí tượng .......................................................................11

1.3.1. Lượng bốc hơi ..............................................................................................12
1.3.2. Gió ................................................................................................................12
1.3.3. Nhiệt độ ........................................................................................................12
1.3.4. Số giờ nắng ...................................................................................................13
1.3.5. Lượng mưa ...................................................................................................13
1.4.

Đặc điểm lũ lụt khu vực Đồng Tháp ............................................................14

1.4.1. Đặc điểm thủy văn mùa lũ ............................................................................14
1.4.2. Chế độ dòng chảy lũ khu vực Đồng Tháp ....................................................17
1.4.3. Đặc điểm thủy triều ......................................................................................20
1.5.

Đặc điểm ngập lụt khu vực Đồng Tháp .......................................................20

1.6.

Một số nghiên cứu ngoài nước và trong nước liên quan ............................24

1.7.

Nhận xét chương 1 .........................................................................................27

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ DỮ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................28
2.1.

Cơ sở dữ liệu tính toán ..................................................................................28

2.1.1. Số liệu địa hình .............................................................................................28
2.1.2. Số liệu khí tượng ..........................................................................................28
2.1.3. Số liệu thủy văn ............................................................................................29
2.2.

Lựa chọn mô hình xây dựng bản đồ ngập lụt khu vực Đồng Tháp ..........29

2.3.

Mô hình mưa rào - dòng chảy .......................................................................30

2.3.1. Giới thiệu về mô hình MIKE NAM .............................................................30
i


2.3.2. Thành phần cơ bản của mô hình ...................................................................31
2.3.3. Thông số của mô hình ..................................................................................33
2.3.4. Điều kiện ban đầu của mô hình ....................................................................33

2.3.5. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình ................................................................34
2.4.

Mô hình thủy lực MIKE 11 ...........................................................................36

2.4.1. Giới thiệu mô hình MIKE 11 .......................................................................36
2.4.2. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình MIKE 11 ................................................40
2.5.

Xây dựng lưới tính và địa hình khu vực Đồng Tháp ..................................43

2.5.1. Giới thiệu mô hình MIKE 21 .......................................................................43
2.5.2. Lưới tính và địa hình khu vực Đồng Tháp ...................................................45
2.6.

Mô hình mô phỏng ngập lụt MIKE FLOOD ..............................................47

2.6.1. Giới thiệu chung ...........................................................................................47
2.6.2. Nguyên tắc kết nối trong mô hình MIKE FLOOD.......................................47
2.7.

Nhận xét chương 2 .........................................................................................49

CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT KHU VỰC ĐỒNG THÁP ...........50
3.1.

Vai trò của bản đồ ngập lụt ...........................................................................50

3.2.

Phương pháp xây dựng bản đồ ngập lụt ......................................................50

3.2.1. Khoanh vùng ngập lụt dựa vào tài liệu thống kê, điều tra vết lũ ..................51
3.2.2. Phân vùng ngập lụt bằng phương pháp sử dụng bản đồ địa hình, địa mạo ..52
3.2.3. Khoanh vùng ngập lụt bằng phương pháp sử dụng mô hình........................53
3.2.4. Khoanh vùng ngập lụt bằng phương pháp ảnh vệ tinh .................................53
3.3.

Mô hình toán trong việc thành lập bản đồ ngập lụt ...................................54

3.4.

Bản đồ ngập lụt khu vực Đồng Tháp theo trận lũ năm 2011 ....................55

3.5.

Bản đồ ngập lụt khu vực Đồng Tháp theo một số kịch bản biến đổi khí hậu ... 66

3.6.

Nhận xét chương 3 .........................................................................................70

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................................71
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................73

ii


THÔNG TIN LUẬN VĂN
+ Họ và tên học viên: Đào Hải Đăng

+ Lớp: CH2AT

Khoá: 2

+ Cán bộ hướng dẫn: PGS. TS. Trần Duy Kiều
+Tên đề tài: “Nghiên cứu xây dựng bản đồ ngập lụt phục vụ cảnh báo ngập lụt
tỉnh Đồng Tháp trong bối cảnh biến đổi khí hậu.’’
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
- Đánh giá được đặc điểm mưa, lũ khu vực Đồng Tháp.
- Xây dựng được bản đồ ngập lụt với một số trận lũ điển hình và theo một số kịch
bản BĐKH.
Nghiên cứu đã sử dụng mô hình MIKE NAM, MIKE11 để đánh giá được dòng
chảy lũ cho khu vực Đồng Tháp và sử dụng công cụ ArcGIS để phân tích mực nước lũ
ảnh hưởng đến quá trình ngập lụt. Và bên cạnh đó, các phương pháp truyền thống
cũng được sử dụng một cách linh hoạt để có được kết quả chính xác và khách quan.
Cụ thể luận văn đã sử dụng kết hợp phương pháp kế thừa, phương pháp thống kê,
phương pháp phân tích tổng hợp và phương pháp chuyên gia.
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Luận văn đã xây dựng được bản đồ ngập lụt nhằm phục vụ cho việc cảnh báo
ngập lụt khu vực Đồng Tháp trong bối cảnh BĐKH. Qua đó đánh giá được tác động
của biến đổi khí hậu đến quá trình lũ, mực nước lũ và ngập lụt khu vực Đồng Tháp,
đưa ra một cái nhìn tổng thể về tình trạng của lũ, ngập lụt ảnh hưởng đến kinh tế - xã
hội hiện tại và trong tương lai.

vi


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

DEM

Digital Elevation Models

GIS

Geographic Information System

BĐNL

Bản đồ ngập lụt

CD

Chiều dài

DTPV

Diện tích phục vụ

ĐBSCL

Đồng bằng sông Cửu Long

ĐTM

Đồng Tháp Mười

KB BĐKH

Kịch bản Biến đổi khí hậu

KS QHTL NB

Khảo sát Quy hoạch thủy lợi Nam Bộ

NCKHCN

Nghiên cứu khoa học công nghệ

TGLX

Tứ Giác Long Xuyên

SL

Số lượng

vii


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1-1: Hệ thống sông, rạch liên tỉnh ở khu vực Đồng Tháp ........................... 6
Bảng 1-2: Hệ thống sông, rạch khu vực Đồng Tháp ............................................ 7
Bảng 2-1: Thành phần diện tích của các lưu vực bộ phận .................................. 35
Bảng 2-2: Thông số mô hình NAM cho các lưu vực bộ phận ........................... 35
Bảng 2-3: Bộ thông số của mô hình mô phỏng dòng chảy lũ hệ thống sông
ĐBSCL ................................................................................................................ 40
Bảng 2-4: Đánh giá kết quả hiệu chỉnh mô hình................................................. 42
Bảng 2-5: Đánh giá kết quả kiểm định mô hình ................................................. 43
Bảng 3-1: Đặc điểm kết nối mô hình MIKE11 và MIKE 21 khu vực Đồng Tháp....56

Bảng 3-2: Đánh giá mực nước nội đồng trận lũ năm 2011 khu vực Đồng Tháp 63
Bảng 3-3: Thống kê ngập lụt khu vực khu vực Đồng Tháp trận lũ 2011 ........... 65

iii


DANH MỤC HÌNH
Hình 1-1: Sơ đồ hành chính khu vực Đồng Tháp ................................................. 4
Hình 1-2: Bản đồ hệ thống sông – kênh, rạch Đồng Tháp ................................... 9
Hình 1-3: Nhiệt độ trung bình nhiều năm khu vực Đồng Tháp (1980-2015)..... 13
Hình 1-4: Số giờ nắng trung bình các tháng trong năm khu vực Đồng Tháp..... 13
Hình 1-5: Lượng mưa trung bình tháng trong năm khu vực Đồng Tháp ........... 14
Hình 1-6: Sơ đồ tiếp cận hệ thống xây dựng bản đồ ngập lụt khu vực Đồng Tháp ...27
Hình 2-1: Sơ đồ vị trí các trạm KTTV khu vực nghiên cứu. .............................. 28
Hình 2-2: Cấu trúc của mô hình NAM................................................................ 30
Hình 2-3: Sơ đồ đa giác Thiessen cho vùng ĐBSCL ......................................... 34
Hình 2-4: Sự phù hợp về lượng mưa và dòng chảy hình thành từ mưa tại khu
giữa Kratie ........................................................................................................... 36
Hình 2-5: Sơ đồ sai phân 6 điểm Abbott............................................................. 38
Hình 2-6: Đường quá trình mực nước thực đo và tính toán trong quá trình hiệu
chỉnh tại một số vị trí khu vực Đồng Tháp năm 2000. ....................................... 41
Hình 2-7 : Đường quá trình mực nước thực đo và tính toán trong quá trình kiểm
định tại một số vị trí thuộc khu vực Đồng Tháp năm 2011. ............................... 43
Hình 2-8: Mạng lưới hệ thống sông, kênh mương vùng ĐBSCL ...................... 45
Hình 2-9: Sơ đồ tính toán dòng chảy lũ (1 chiều) cho vùng ĐBSCL ................. 46
Hình 2-10: Miền tính và lưới tính cho mô hình 2 chiều vùng Đồng Tháp ......... 46
Hình 2-11: Các ứng dụng trong kết nối tiêu chuẩn ............................................. 48
Hình 2-12: Một ứng dụng trong kết nối bên ....................................................... 48
Hình 3-1: Sơ đồ các bước khoanh vùng ngập lụt bằng phương pháp sử dụng bản
đồ địa hình, địa mạo ............................................................................................ 52

Hình 3-2: Kết nối mô hình MIKE11 và MIKE21 trong mô hình MIKE FLOOD . 55
Hình 3-3: Khu vực tính toán ngập lụt bằng mô hình MIKE FLOOD ................ 56
Hình 3-4: Bản đồ ngập lụt khu vực Đồng Tháp với trận lũ điển hình năm 201161
Hình 3-5: Sơ đồ hóa tuyến dòng chảy qua biên giới Việt Nam – Campuchia ... 62
Hình 3-6: Sơ đồ vị trí điều tra, khảo sát lưu lượng dọc biên giới Việt Nam –
Campuchia ........................................................................................................... 62
Hình 3-7: Sơ đồ vị trí điều tra, khảo sát mực nước nội đồng khu vực Đồng Tháp . 63
iv


Luận văn đầy đủ ở file: Luận văn full