Nghiên cứu xây dựng phương án cảnh báo ngập úng cho lưu vực sông Kim Ngưu (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 PHƯƠNG ÁN
CẢNH BÁO NGẬP ÚNG CHO LƯU VỰC SÔNG KIM NGƯU

QUÁCH CAO THANH
CHUYÊN NGÀNH: THỦY VĂN HỌC
MÃ SỐ: 60440224
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. NGUYỄN KIÊN DŨNG

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. Nguyễn Kiên Dũng

Cán bộ chấm phản biện 1: PGS.TS. Lã Văn Chú

Cán bộ chấm phản biện 2: PGS.TS. Nguyễn Văn Lai

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 9 năm 2017


i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan các nội dung, số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung
thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Quách Cao Thanh


ii
LỜI CẢM ƠN

Sau hai năm học tập và nghiên cứu khoa học cùng các anh chị em học viên
Lớp Cao học Thủy văn CH1T (khóa 2015 - 2017) tại Trường Đại học Tài nguyên
và Môi trường Hà Nội, đến nay em đã hoàn thành khoá luận tốt nghiệp. Với tấm
lòng chân thành nhất, em xin gửi lời cảm ơn:
- Các thầy cô và các cán bộ làm công tác quản lý của Trường Đại học Tài
nguyên và Môi trường Hà Nội, đặc biệt là các thầy cô Khoa Khí tượng Thủy văn
và Phòng Đào tạo đã nhiệt tình giảng dạy, hướng dẫn, giúp đỡ và tạo điều kiện để
em hoàn thành chương trình Cao học và luận văn tốt nghiệp.
- Các anh chị em học viên, sinh viên của Trường Đại học Tài nguyên và Môi
trường Hà Nội nói chung và anh chị em học viên Lớp Cao học Thủy văn CH1T
nói riêng đã quan tâm, động viên, giúp đỡ tôi vững tâm phấn đấu trong suốt quá
trình học tập và hoàn thành luận văn tốt nghiệp.
- Các đồng chí Lãnh đạo Trung tâm Mạng lưới khí tượng thủy văn và môi
trường, lãnh đạo Trung tâm Khí tượng Thủy văn quốc gia đã tạo điều kiện cho tôi
được tham gia khóa học này. Cảm ơn các đồng nghiệp đã tạo điều kiện giúp đỡ
tôi trong công tác để tôi có thời gian học tập và hoàn thành luận văn tốt nghiệp tại
Trường Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội.
- Đặc biệt là PGS.TS Nguyễn Kiên Dũng, người thầy hướng dẫn khoa học

cho luận văn tốt nghiệp của em; kết quả đạt được trong luận văn này là những
kiến thức khoa học quý báu mà thầy đã giành nhiều thời gian và tâm huyết của
mình để hướng dẫn, chỉ bảo em trong thời gian qua.
- Các cán bộ Phòng Ứng dụng công nghệ khí tượng thủy văn tài nguyên,
Trung tâm Ứng dụng công nghệ và Bồi dưỡng nghiệp vụ khí tượng thủy văn đã
giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn của mình.
Do thời gian có hạn, số liệu thực đo cũng chưa được đầy đủ như mong muốn
và khảo năng nghiên cứu còn hạn chế nên luận văn này không thể tránh được
những thiếu sót. Em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của các
thầy cô, đồng nghiệp và những người quan tâm.


iii

LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... ii
TÓM TẮT LUẬN VĂN ........................................................................................... v
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ............................................ vi
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ........................................................................... vii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .............................................................. viii
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của đề tài ...................................................................................... 1
2. Mục tiêu của đề tài .............................................................................................. 2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...................................................................... 2
4. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................... 2
5. Nội dung luận văn ............................................................................................... 2
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ NGẬP LỤT ĐÔ THỊ ............................................. 3
1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước ..................................... 3
1.1.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước ......................................................................... 3
1.1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước.......................................................................... 7

1.2. Điều kiện địa lý tự nhiên và kinh tế - xã hội thành phố Hà Nội .................... 10
1.2.1. Một số đặc điểm địa lý tự nhiên và tình hình ngập úng thành phố Hà Nội trong
những năm gần đây......................................................................................................... 10
1.2.2. Đặc điểm kinh tế xã hội ....................................................................................... 22
Chương 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ TÌNH HÌNH SỐ LIỆU ....... 25
2.1. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................... 25
2.1.1. Phương pháp đánh giá ngập lụt ........................................................................... 25
2.1.2. Lựa chọn mô hình đánh giá ngập lụt .................................................................. 27
2.2. Mô hình MIKE URBAN/MIKE FLOOD ...................................................... 28
2.2.1. Mô hình MIKE URBAN ..................................................................................... 28
2.2.2. Mô hình MIKE FLOOD...................................................................................... 31


iv
2.3. Tình hình số liệu ............................................................................................ 32
2.3.1. Số liệu địa hình và số liệu hệ thống tiêu thoát nước, ngập lụt .......................... 32
2.3.2. Số liệu khí tượng thủy văn ................................................................................... 34
Chương 3. XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN CẢNH BÁO NGẬP ÚNG CHO LƯU VỰC
SÔNG KIM NGƯU VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ................................................ 36
3.1. Ứng dụng mô hình MIKE URBAN mô phỏng hệ thống thoát nước Hà Nội 37
3.1.1. Xây dựng mô hình toán ....................................................................................... 37
3.1.2. Hiệu chỉnh, kiểm định mô hình ........................................................................... 41
3.3. Ứng dụng MIKE FLOOD - URBAN mô phỏng ngập lụt lưu vực sông Kim Ngưu
............................................................................................................................... 48
3.3.1. Thiết lập mô hình mô phỏng ngập lụt lưu vực sông Kim Ngưu...................... 49
3.3.2. Các trạm đo mực nước tự động........................................................................... 50
3.3.3. Thiết lập hệ thống dự báo ngập úng thời gian thực cho lưu vực Kim Ngưu .. 52
3.3.4. Vận hành hệ thống................................................................................................ 54
3.3.5. Quy trình thực hiện khi cảnh báo khả năng xảy ra ngập lụt ............................. 60
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................ 71

TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................... 73


v

TÓM TẮT LUẬN VĂN
Họ và tên học viên: Quách Cao Thanh
Lớp: CH1T

Khóa: I

Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Kiên Dũng
Tên đề tài: Nghiên cứu xây dựng phương án cảnh báo ngập úng cho lưu vực sông
Kim Ngưu
Tóm tắt: Luận văn được thực hiện trong 72 trang bao gồm ba chương chính:
Chương 1: Tổng quan về ngập lụt đô thị. Trong chương 1, tác giả đã đưa ra
một số nghiên cứu về việc giải quyết vấn đề thoát nước cho các đô thị trên cả thế
giới và Việt Nam và sơ lược tổng quan về lưu vực nghiên cứu.
Chương 2: Phương pháp nghiên cứu và tình hình số liệu. Trong chương 2,
tác giả đưa ra phương pháp nghiên cứu được sử dụng trong luận văn và cơ sở dữ
liệu phục vụ tính toán trong luận văn.
Chương 3: Xây dựng phương án cảnh báo ngập úng cho lưu vực sông Kim
Ngưu và đề xuất giải pháp. Trong chương này, tác giả trình bày toàn bộ kết quả
tính toán và xây dựng phương án cảnh báo sớm ngập úng cho lưu vực đô thị sông
Kim Ngưu và đề xuất giải pháp nâng cao độ tin cậy của các bản tin cảnh báo, làm
cơ sở xây dựng phương án cảnh báo sớm ngập úng cho nội thành Hà Nội.


vi
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt

Giải thích

DEM

Digital Elevation Model (mô hình số độ cao)

DHI

Danish Hydraulic Institute (Viện Thủy lực Đan Mạch)

ĐHQGHN

Đại học Quốc gia Hà Nội

KTTV

Khí tượng thủy văn

MTV

Một thành viên

NNC

Nhóm nghiên cứu

NXB

Nhà xuất bản

PCLB

Phòng chống lụt bão

TKCN

Tìm kiến cứu nạn

TNHH
TP
UBND

Trách nhiệm hữa hạn
Thành phố
Ủy ban nhân dân


vii
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 3. 1: Kết quả độ sâu ngập lớn nhất hiệu chỉnh mô hình MIKE URBAN tại một số
vị trí điển hình năm 2012...............................................................................................44
Bảng 3. 2: Kết quả độ sâu ngập lớn nhất kiểm định mô hình MIKE URBAN
tại một số vị trí điển hình năm 2013 ..............................................................................46
Bảng 3. 3: Bảng tổng kết số lượng đối tượng đưa vào mô hình MIKE URBAN
cho toàn bộ hệ thống thoát nước Hà Nội ......................................................................48
Bảng 3. 4: Vị trí chi tiết 05 điểm lắp đặt trạm đo mực nước ........................................50
Bảng 3. 5: So sánh kết quả ngập tại một số điểm ngập trận mưa ngày 25/5/2016 .......55

Bảng 3. 6: So sánh với kết quả ngập thực đo với kết quả mô phỏng ............................58
Bảng 3. 7: Vị trí và toạ độ của 12 điểm kiểm tra độ sâu ngập ......................................62
Bảng 3. 8: Các mức báo động lũ, ngập lụt cho lưu vực sông Kim Ngưu ......................63


viii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1. 1: Quy hoạch thoát nước khu vực nội thành Hà Nội (JICA, 1995)....................8
Hình 1. 2: Vị trí khu vực Hà Nội ...................................................................................11
Hình 1. 3: Hình minh họa hồ trong khu vực nghiên cứu ...............................................15
Hình 1. 4: Một số hình ảnh trận mưa năm 2001 tại Hà Nội .........................................17
Hình 1. 5: Một số hình ảnh trận mưa năm 2003 tại Hà Nội .........................................18
Hình 1. 6: Một số hình ảnh trận mưa năm 2008 tại Hà Nội .........................................19
Hình 1. 7: Một số hình ảnh trận mưa năm 2012 tại Hà Nội .........................................20
Hình 1. 8: Một số hình ảnh trận mưa năm 2013 tại Hà Nội .........................................21
Hình 1. 9: Một số hình ảnh trận mưa năm 2016 tại Hà Nội .........................................22
Hình 2. 1: Sơ đồ tính toán mưa – dòng chảy .................................................................29
Hình 2. 2: Sơ đồ tính toán dòng chảy trong hệ thống thoát nước 1 chiều ....................29
Hình 2. 3: Sơ đồ kết hợp mô hình 1 chiều và 2 chiều ....................................................30
Hình 2. 4: Sử dụng GIS xử lý số liệu địa hình ...............................................................31
Hình 2. 5: Sơ đồ hệ thống thủy lực ................................................................................33
Hình 2. 6: Các trạm đo mưa thuộc khu vực nghiên cứu ...............................................34
Hình 3. 1: Khu vực nghiên cứu hệ thống thoát nước Hà Nội........................................36
Hình 3. 2: Hình ảnh Nodes trong MIKE URBAN .........................................................38
Hình 3. 3: Hình ảnh nhập Links trong MIKE URBAN ..................................................38
Hình 3. 4: Trắc dọc tuyến cống .....................................................................................38
Hình 3. 5: Hình ảnh nhập số liệu lưu vực trong MIKE URBAN ...................................39
Hình 3. 6: Sơ đồ tính toán mạng lưới trong MIKE URBAN cho nội thành Hà Nội ......40
Hình 3. 7: Thông số trận mưa năm 2012 làm đầu vào cho mô hình .............................41
Hình 3. 8: Bản đồ độ sâu ngập lớn nhất nội thành Hà Nội do trận mưa ngày 1718/8/2012 .......................................................................................................................42

Hình 3. 9: Mực nước dọc tuyến đường Phạm Ngọc Thạch khi xảy ra mưa ngày 1718/8/2012 ........................................................................................................................43
Hình 3. 10: Mực nước dọc tuyến đường Phạm Ngọc Thạch khi xảy ra trận mưa
ngày 8-9/8/2013 .............................................................................................................45
Hình 3. 11: Bản đồ độ sâu ngập lớn nhất nội thành Hà Nội do trận mưa ngày 89/8/2013 .........................................................................................................................46
Hình 3. 12: Sơ đồ tính toán mạng lưới lưu vực sông Kim Ngưu trong MIKE URBAN 49
Hình 3. 13: Biên đầu vào cho lưu vực Kim Ngưu .........................................................50


Luận văn đầy đủ ở file: Luận văn full