Nghiên cứu xây dựng phương án dự báo lũ cho lưu vực sông Hoàng Long tỉnh Ninh Bình (Luận văn thạc sĩ)

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

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG PHƢƠNG ÁN DỰ BÁO LŨ
CHO LƢU VỰC SÔNG HOÀNG LONG TỈNH NINH BÌNH

CHUYÊN NGÀNH: THỦY VĂN HỌC

NGUYỄN HẢI LÂN

HÀ NỘI, NĂM 2017


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

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG PHƢƠNG ÁN DỰ BÁO LŨ
CHO LƢU VỰC SÔNG HOÀNG LONG TỈNH NINH BÌNH

NGUYỄN HẢI LÂN
CHUYÊN NGÀNH: THỦY VĂN HỌC
MÃ SỐ: 60440224

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. TRẦN DUY KIỀU

HÀ NỘI, NĂM 2017

CÔNG TRÌNH ĐƢỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI

Cán bộ hƣớng dẫn: PGS.TS. Trần Duy Kiều

Cán bộ phản biện 1: PGS.TS. Nguyễn Hữu Khải

Cán bộ phản biện 2: TS. Nguyễn Viết Thi

Luận văn thạc sĩ đƣợc bảo vệ tại:
HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI
Ngày 26 tháng 12 năm 2017


i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan các số liệu, nội dung, kết quả trong luận văn “Nghiên
cứu xây dựng phương án dự báo lũ cho lưu vực sông Hoàng Long tỉnh Ninh
Bình” là công trình do tôi thực hiện dƣới sự hƣớng dẫn của PGS.TS. Trần Duy
Kiều. Nội dung trong luận văn là trung thực, các tài liệu, số liệu trích dẫn đều ghi
rõ trong phần tài liệu tham khảo và chƣa đƣợc công bố trên các công trình nào
khác.
Nếu có bất kỳ sự gian lận trong nội dung nghiên cứu của luận văn, tôi xin
hoàn toàn chịu trách nhiệm trƣớc Hội đồng nhà trƣờng.
TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Nguyễn Hải Lân

ii

LỜI CẢM ƠN
Luận văn “Nghiên cứu xây dựng phương án dự báo lũ cho lưu vực sông Hoàng
Long tỉnh Ninh Bình” đã đƣợc hoàn thành, học viên xin gửi lời cảm ơn chân thành đến
nhà trƣờng các thầy cô giáo Khoa Khí tƣợng - Thủy văn, cùng toàn thể các thầy cô,
giảng viên và các anh chị trong trƣờng, đã tạo mọi điều kiện, đóng góp và trao đổi nhiều
ý kiến quý báu giúp cho học viên có thể hoàn thành luận văn một cách tốt nhất.
Đặc biệt học viên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Trần Duy Kiều đã
tận tình hƣớng dẫn, động viên em trong suốt quá trình giảng dạy cũng nhƣ chỉ bảo và
cung cấp những tài liệu, thông tin cần thiết cho em trong thời gian làm luận văn.
Học viên cảm ơn lãnh đạo Đài KTTV khu vực Đồng bằng Bắc Bộ, Đài KTTV
tỉnh Ninh Bình, gia đình, bạn bè đã nhiệt tình giúp đỡ, khích lệ và động viên em rất
nhiều để em có thể hoàn thành luận văn này.
Do thời gian, kinh nghiệm nghiên cứu chƣa nhiều, bên cạnh đó nội dung nghiên
cứu rộng, phức tạp luận văn khó tránh đƣợc những thiếu sót. Học viên rất mong nhận
đƣợc những ý kiến đóng góp quý báu để luận văn đƣợc hoàn thiện hơn và tiến tới ứng
dụng đƣợc vào thực tiễn.
Hà Nội, tháng 12 năm 2017
Học viên

Nguyễn Hải Lân


iii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................ii

MỤC LỤC .................................................................................................................... iii
THÔNG TIN LUẬN VĂN ............................................................................................ v
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT.................................................................................... vi
DANH MỤC BẢNG ....................................................................................................vii
DANH MỤC HÌNH ................................................................................................... viii
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP DỰ BÁO LŨ ....................... 3
1.1 Tổng quan về các phƣơng pháp dự báo lũ ............................................................ 3
1.1.1 Tổng quan về nghiên cứu dự báo lũ trên thế giới ................................................... 3
1.1.2 Tổng quan về nghiên cứu dự báo lũ ở Việt Nam ................................................... 6
1.1.3 Tổng quan về dự báo lũ trên lƣu vực sông Hoàng Long ....................................... 10
1.2 Điều kiện tự nhiên lƣu vực sông Hoàng Long .................................................... 11
1.2.1 Vị trí địa lý lƣu vực sông Hoàng Long................................................................. 11
1.2.2 Đặc điểm địa hình lƣu vực sông Hoàng Long ...................................................... 11
1.2.3 Đặc điểm địa chất, thổ nhƣỡng và thảm phủ thực vật .......................................... 12
1.2.4 Đặc điểm khí hậu lƣu vực sông Hoàng Long ....................................................... 14
1.2.4.1 Mạng lƣới trạm quan trắc KTTV trên lƣu vực sông hoàng Long ..................... 14
1.2.4.2 Đặc điểm khí hậu lƣu vực sông Hoàng Long................................................... 14
1.2.5 Đặc điểm lũ lƣu vực sông Hoàng Long ................................................................ 19
1.2.6 Đặc điểm kinh tế xã hội lƣu vực sông Hoàng Long ............................................. 23
1.3 Nhận xét chƣơng 1 ................................................................................................. 24
Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ MÔ HÌNH
ỨNG DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU ...................................................................... 25
2.1 Phƣơng pháp nghiên cứu của đề tài .................................................................... 25
2.1.1 Hƣớng tiếp cận ..................................................................................................... 25
2.1.2 Phƣơng pháp nghiên cứu ...................................................................................... 26
2.2 Cơ sở lý thuyết mô hình ứng dụng trong nghiên cứu ........................................ 26
2.2.1 Cơ sở lý thuyết mô hình MIKE - NAM ............................................................... 27

iv
2.2.2 Cơ sở lý thuyết mô hình MIKE 11 ....................................................................... 30
2.3 Nghiên cứu sử dụng mô hình số trị (NWP) trong dự báo lũ ............................. 35
2.4 Cơ sở số liệu............................................................................................................ 38
2.5 Nhận xét chƣơng 2 ................................................................................................. 38
Chƣơng 3: XÂY DỰNG PHƢƠNG ÁN DỰ BÁO LŨ CHO LƢU VỰC SÔNG
HOÀNG LONG ........................................................................................................... 39
3.1 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình MIKE - NAM ............................................... 39
3.1.1 Thiết lập sơ đồ tính toán cho mô hình MIKE - NAM .......................................... 39
3.1.2 Số liệu đầu vào mô hình MIKE - NAM ............................................................... 42
3.1.3 Hiệu chỉnh mô hình MIKE - NAM ...................................................................... 43
3.1.4 Kiểm định mô hình MIKE - NAM ....................................................................... 45
3.2 Hiệu chỉnh và kiểm đinh mô hình MIKE 11 ....................................................... 47
3.2.1 Thiết lập sơ đồ thủy lực cho mô hình MIKE11 .................................................... 47
3.2.2 Số liệu đầu vào cho mô hình MIKE11 ................................................................. 49
3.2.3 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình MIKE11 ......................................................... 50
3.3 Xây dựng phƣơng án dự báo lũ cho lƣu vực sông Hoàng Long........................ 56
3.3.1 Tính toán lƣợng mƣa dự báo ................................................................................ 56
3.3.2 Xây dựng phƣơng án dự báo lũ cho lƣu vực sông Hoàng Long .......................... 58
3.4 Dự báo thử nghiệm dòng chảy lũ trên sông Hoàng Long tại trạm Bến Đế...... 59
3.5 Nhận xét chƣơng 3 ................................................................................................. 65
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 66
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 67


v
THÔNG TIN LUẬN VĂN

Họ tên học viên: Nguyễn Hải Lân
Lớp: CH2AT

Khóa: 2017 - 2018

Cán bộ hƣớng dẫn: PGS.TS.Trần Duy Kiều
Tên đề tài: Nghiên cứu xây dựng phương án dự báo lũ cho lưu vực sông Hoàng Long
tỉnh Ninh Bình.

Tóm tắt nội dung luận văn:
Đề tài đã đƣa ra xu hƣớng nghiên cứu trong và ngoài nƣớc hiện nay và vị
trí địa lý lƣu vực sông Hoàng Long. Phân tích tìm ra hình thế thời tiết gây mƣa
cho lƣu vực để tìm đƣợc nguyên nhân chính sinh ra dòng chảy lũ cho hạ du sông
Hoàng Long. Do đó nắm bắt đƣợc đặc điểm lũ trên lƣu vực sông Hoàng Long từ
đó đƣa ra hƣớng nghiên cứu phƣơng án cảnh báo, dự báo lũ cho hạ lƣu sông.
Việc tìm hiểu kỹ lý thuyết các phƣơng pháp và mô hình để ứng dụng trong lĩnh
vực nghiên cứu của đề tài là rất cần thiết và hợp lý. Kết quả đạt đƣợc trong
nghiên cứu của đề tài đƣa ra đƣợc phƣơng án dự báo lũ cho hạ lƣu sông, qua
đánh giá dự báo thử nghiệm phƣơng án đạt kết quả tốt.


vi
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

WMO

Tổ chức khí tƣợng thế giới

TTKTTVQG

Trung tâm Khí tƣợng Thủy văn quốc gia

TTDBTƢ

Trung tâm dự báo Khí tƣợng Thủy văn Trung ƣơng

KTTV

Khí tƣợng Thủy văn

ĐBBB

Đồng bằng Bắc Bộ

JMA

Cơ quan Khí tƣợng học Nhật Bản

NWP

Mô hình dự báo số trị

BĐKH

Biến đổi khí hậu

BĐ

Báo động

LV

Lƣu vực

HTNĐ

Hội tụ nhiệt đới

W (109m3)

Tổng lƣợng dòng chảy

X - R (mm)

Lƣợng mƣa

T (°C)

Nhiệt độ không khí

Tn (°C)

Nhiệt độ nƣớc

Z (mm)

Bốc hơi

U (%)

Độ ẩm

W (m/s)

Gió

V (m/s)

Tốc độ gió

H (cm)

Mực nƣớc

Q (m3/s)

Lƣu lƣợng nƣớc

Qmax (m3/s)

Lƣu lƣợng lớn nhất

SSĐ

Sai số đỉnh

SSW

Sai số tổng lƣợng


vii

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Phương pháp dự báo thủy văn hạn ngắn cho các sông chính đang được sử
dụng tại Trung tâm Dự báo KTTV TƯ ............................................................................ 9
Bảng 1.2: Một số đặc trưng lưu vực sông Hoàng Long ................................................ 12
Bảng 1.3: Danh sách trạm Khí tượng trên lưu vực sông Hoàng Long ......................... 14
Bảng 1.4: Danh sách trạm thuỷ văn trên lưu vực sông Hoàng Long............................ 14
Bảng 1.5: Số giờ nắng trung bình tháng, năm tại một số vị trí trên lưu vực sông Hoàng
Long (1997-2016) ......................................................................................................... 15
Bảng 1.6: Nhiệt độ không khí trung bình tháng, năm tại một số vị trí trên lưu vực sông
Hoàng Long (1997-2016) .............................................................................................. 15
Bảng 1.7: Bốc hơi trung bình tháng, năm tại một số vị trí trên lưu vực ...........................
sông Hoàng Long (1997-2016) ..................................................................................... 16
Bảng 1.8: Lượng mưa trung bình tháng, năm tại một số vị trí trên lưu vực .....................
sông Hoàng Long (1997-2016) ..................................................................................... 18
Bảng 1.9: Đặc trưng của một số trận lũ lớn trên sông Hoàng Long ............................ 20
Bảng 1.10: Đặc điểm lũ và nguyên nhân gây mưa lũ chủ yếu trên lưu vực sông Hoàng Long
tại Bến Đế [1] ................................................................................................................. 21
Bảng 3.1: Trận lũ lựa chọn tính toán trong mô hình MIKE - NAM .............................. 42
Bảng 3.2: Chỉ tiêu đánh giá chất lượng hiệu chỉnh mô hình MIKE - NAM.................. 45
Bảng 3.3: Bộ thông số mô hình MIKE - NAM lưu vực sông Hoàng Long .................... 45
Bảng 3.4: Chỉ tiêu đánh giá chất lượng kiểm định mô hình MIKE-NAM ..................... 46
Bảng 3.5: Điều kiện biên cho mô hình MIKE11 sông Hoàng Long .............................. 49
Bảng 3.6: Trận lũ lựa chọn tính toán trong mô hình MIKE11 ..................................... 50
Bảng 3.7: Đánh giá chất lượng hiệu chỉnh mô hình MIKE11 ...................................... 52
Bảng 3.8: Hệ số nhám trong hệ thống sông Hoàng Long ............................................. 52
Bảng 3.9: Đánh giá chất lượng kiểm định mô hình MIKE11 ....................................... 54
Bảng 3.10: Minh họa định dạng số liệu lượng mưa ngày LVS Hoàng Long ................ 56
Bảng 3.11: Bảng phân cấp lượng mưa theo tiêu chuẩn WMO ..................................... 57
Bảng 3.12: Hệ số mưa của các trạm so với toàn lưu vực ............................................. 57

Bảng 3.13: Hệ số mưa của các trạm so với trạm Ninh Bình......................................... 57
Bảng 3.14: Đánh giá chất lượng dự báo lũ tại trạm Bến Đế theo PA1 ........................ 63
Bảng 3.15: Đánh giá chất lượng dự báo tại trạm Bến Đế theo PA2 ............................ 64


Luận văn đầy đủ ở file: Luận văn full