ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

BÙI ANH KIỆT

XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT LƢU VỰC
SÔNG LẠI GIANG, TỈNH BÌNH ĐỊNH

Chuyên ngành: Kỹ thuật xât dựng công trình thủy

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

Đà Nẵng - Năm 2018


Công trình được hoàn thành tại
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: TS. Võ Ngọc Dƣơng

Phản biện 1: Tô Thúy Nga
Phản biện 2: Hoàng Ngọc Tuấn

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt
nghiệp thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật xây dựng công trình
thủy tại trường Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng

- Thư viện khoa Xây dựng Thủy lợi – Thủy điện.

Đà Nẵng - Năm 2018


phức tạp gây thiệt hại ngày càng gia tăng. Trong đó điển hình là các
trận lũ sau: Trận lũ năm 1987 đã làm trôi 664 ngôi nhà, 3.081 ngôi
nhà bị sập hoàn toàn, 513 trường học, nhà trẻ, mẫu giáo bị trôi hoàn
toàn, thiệt hại nặng nề về nông lâm ngư nghiệp, tổng thiệt hại ước
tính 18 tỉ đồng (thống kê của Ban chỉ huy PCLB Nghĩa Bình). Trận


2

lũ năm 1999 đã làm 22 người chết, 630 ngôi nhà bị sập hoàn toàn,
tổng thiệt hại ước tính 228 tỉ đồng. Đợt mưa lũ lịch sử từ ngày 14 18/11/2013 đã gây thiệt hại nặng nề: 19 người chết, 14 người bị
thương; hơn 101.900 nhà bị ngập nước với 510.00 người bị ảnh
hưởng, trong đó 292 nhà sập, 418 nhà bị hư hỏng nặng; cơ sở hạ tầng
giao thông, thủy lợi, đê điều bị tàn phá, thiệt hại vật chất 2.125 tỷ
đồng. Đợt lũ năm 2016 gây ngập lụt trầm t

-1.5, có nơi trên 1.5m).
Do tính chất nghiêm trọng của lũ lụt trên lưu vực các sông
tỉnh Bình Định nói chung và lưu vực sông Lại Giang nói riêng, đồng
thời quy hoạch phòng chống lũ cho lưu vực sông Lại Giang chưa
được xây dựng nên việc cần thiết hiện nay là phải xây dựng cơ sở
khoa học và thực tiễn nhằm đưa ra các phương án ứng phó, cứu hộ
nhân dân trong mùa mưa bão. Đây là lý do để tác giả chọn đề tài:
“Xây dựng bản đồ ngập lụt lưu vực sông Lại Giang, tỉnh Bình Định”.
Kết quả nghiên cứu cung cấp cho chính quyền địa phương và
cơ quan quản lý thiên tai trên địa bàn tỉnh những thông tin cần thiết
để chủ động đối phó cũng như giảm thiểu thiệt hại do lũ lụt trên lưu
vực sông Lại Giang.
2. Mục đích nghiên cứu:
- Ứng dụng bộ phần mềm MIKE (DHI) và công nghệ GIS để

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
b) Đặc điểm địa hình
1.1.2. Điều kiện khí tượng, thủy văn
a) Khí tượng


4

b) Thủy văn
1.1.3. Tài nguyên thiên nhiên
a) Tài nguyên đất
b) Tài nguyên rừng
c) Tài nguyên khoáng sản
d) Tài nguyên du lịch
1.2.
Điều kiện kinh tế xã hội
1.2.1. Tình hình dân sinh kinh tế
a) Dân số và lực lượng lao động:
b) Y tế
c) Giáo dục, đào tạo:
d) Tình trạng kinh tế
1.2.2. Cơ sở hạ tầng
a) Giao thông:
b) Bưu chính viễn thông:
c) Thương nghiệp:
d) Hoạt động du lịch và các dịch vụ khác:
e) Cung cấp điện nước:


Bản đồ nguy ngập lụt là loại bản đồ chuyên đề trên đó thể
hiện vùng ngập lụt ở hạ du ở một thời điểm nhất định. Bản đồ ngập
lụt thể hiện vùng có nguy cơ bị ngập tương ứng với các trận lũ khác
nhau.
2.1.2.

Các phương pháp xây dựng bản đồ ngập lụt

- Xây dựng bản đồ ngập lụt dựa vào điều tra thủy văn và địa
hình.
- Xây dựng bản đồ ngập lụt dựa vào điều tra trận lũ lớn thực
tế đã xảy ra.
- Xây dựng bản đồ ngập lụt dựa vào việc mô phỏng, tính
toán các mô hình thủy văn, thủy lực.
Trong luận văn này học viên tập trung giới thiệu và sử dụng
mô hình thủy văn, thủy lực, sau đó kết hợp sử dụng phần mềm
ArcGis để xây dựng bản đồ ngập lụt.

Hình 2-1. Minh họa phương pháp sử dụng trong luận văn


6

Trong luận văn học viên có tính kế thừa các số liệu thủy văn
từ mô hình Mike She được tính toán trong luận văn “Đánh giá tác
động của hồ chứa nước Đồng Mít và ảnh hưởng của biến đổi khí hậu
đến dòng chảy sông Lại Giang, Bình Định” của Võ Hoàng Hiệp, để
tính toán trong mô hình thủy lực.
2.1.3. Tổng quan các mô hình thủy văn thủy lực

Lưu lượng

Trạm

An Hòa

MAE

RMSE

R

20.283

38.011

0.9076

R2 (hệ số
NASH)
0.8157

b. Kiểm định mô hình
Tương tự quá trình hiệu chỉnh, quá trình kiểm định mô hình
cũng được chạy trong 8 năm từ 2002 đến 2009.
Kết quả so sánh được thể hiện như sau:
Bảng 2.3. Các chỉ số của mô hình MIKE SHE sau khi kiểm định
Kiểm định (2003-2009)
Thông số
Lưu lượng

Cơ sở lý thuyết mô hình thủy lực
Mô hình được lựa chọn mô phỏng lũ cho lưu vực sông Lại
Giang là mô hình MIKE FLOOD. MIKE FLOOD kết hợp với mô
hình một chiều MIKE 11 và mô hình hai chiều MIKE 21.


8

2.3.1. Cơ sở lý thuyết MIKE FLOOD
Mặc dù mô hình MIKE 11 và MIKE 21 có những ưu điểm
vượt trội trong việc mô phỏng dòng chảy 1 chiều trong mạng lưới
sông phức tạp (MIKE 11) và có thể mô phỏng 2 chiều của dòng chảy
tràn trên bề mặt đồng ruộng (MIKE 21). Tuy nhiên nếu xét riêng lẻ
chúng vẫn còn một số hạn chế trong việc mô phỏng ngập lụt. Để kết
hợp các ưu điểm của cả mô hình 1 và 2 chiều, đồng thời khắc phục
được các nhược điểm của chúng, MIKE FLOOD cho phép kết nối 2
mô hình MIKE 11 và MIKE 21 trong quá trình tính toán, tăng bước
lưới của mô hình (nghĩa là giảm thời gian tính toán) nhưng vẫn mô
phỏng được cả dòng chảy trong lòng dẫn và trên mặt ruộng hoặc ô
chứa.
Lưu lượng thoát ra từ biên của MIKE 11 sẽ tham gia vào trong
MIKE 21-FM với dạng biên lưu lượng dạng điểm tại bước thời gian
1
. Lưu lượng từ MIKE 11 tác động đến phương trình liên tục
n
2
với dạng phương trình động lượng trong MIKE 21. MIKE 11 cần
biên mực nước từ MIKE 21 tại bước thời gian n 1 để tính toán từ
bước n đến n+1 trong MIKE 21. Để cung cấp một lưu lượng cho
1

(2-1)

Trong MIKE FLOOD có 4 loại kết nối sau đây giữa mô hình 1
chiều (MIKE 11) và 2 chiều (MIKE 21): Kết nối tiêu chuẩn, kết nối
bên, kết nối, kết nối công trình, kết nối khô.
2.3.2. Cơ sở lý thuyết MIKE 11


9

MIKE 11 là mô hình mô phỏng quá trình động lực học dòng
chảy một chiều trên kênh hở, bãi ven sông, vùng ngập lụt. MIKE 11
có thể mô phỏng một hệ thống sông rạch phức tạp với chiều dài hàng
trăm km và tính toán dòng chảy, chất lượng nước, vận chuyển bùn
cát trong một thời gian dài. Hệ phương trình sử dụng trong mô hình
là hệ phương trình Saint - Venant theo không gian một chiều, hệ
phương trình gồm phương trình liên tục và phương trình động lượng.
2.3.3. Cơ sở lý thuyết MIKE 21
Mô hình MIKE 21-FM là mô hình thủy động lực học 2 chiều
mô phỏng mực nước, dòng chảy trong sông, tràn bờ, cửa sông. Mô
hình này giải hệ phương trình Saint – Venant (phương trình liên tục
và động lượng theo 2 hướng) với lưới tự do bao phủ toàn bộ khu vực
nghiên cứu. Mô hình MIKE 21-FM cho phép mô phỏng chi tiết các
đặc trưng thủy lực và hình thái 2 chiều nên có thể tính dòng chảy tràn
bờ, dòng chảy trên đồng, xói bồi ngang sông.
2.2. Giới thiệu quy trình xây dựng bản đồ ngập lụt kết
hợp công cụ GIS
Các quá trình mô phỏng bằng mô hình thủy văn và thủy lực
trên đây mới chỉ cho chúng ta bức tranh về diện ngập, trường vận tốc,
độ sâu ngập. Với số liệu thô này mới chỉ xây dựng được các bản đồ

+ Sông Kim Sơn với chiều dài L=17,1 km có 18 mặt cắt.
+ Hạ lưu hồ Vạn Hội với chiều dài L=10,8 km có 21 mặt cắt.
+ Sông Lại Giang với chiều dài L=33 km có 33 mặt cắt.
- Các số liệu biên mô hình:
Q(t) lưu lượng trên sông Kim Sơn,
Lại Giang và từ hồ Vạn Hội2
2
Võ Hoàng Hiệp, (2017), “Đánh giá tác động của hồ chứa nước Đồng
Mít và ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến dòng chảy sông Lại Giang, Bình Định”.
Luận văn thạc sĩ khoa học, ĐHBK Đà Nẵng


11

+ Biên hạ lưu: Biên mực nước triều Quy Nhơn.
3.1.2. Xây dựng mô hình thủy lực 2 chiều
Lưới tính toán 2D thiết lập cho lưu vực sông Lại Giang thể
hiện hình 3.2.
Mô hình Dem: 25x25m được kế thừa từ dự án “Xây dựng
bản đồ ngập lụt do nước biển dâng trong tình huống bão mạnh, siêu
bão tỉnh Bình Định”
Các thông số trong mô hình: Số phần tử (Element in file):
3.645; số nút (Notes in file): 2.157; góc nhỏ nhất 260;

Hình 3-2: Lưới tính toán lưu vực Lại Giang


12

Hình 3-3: Mô phỏng 2 chiều vùng bãi trong mô hình 2 chiều

200 - 225
175 - 200
150 - 175
125 - 150
100 - 125
75 - 100
50 - 75
25 - 50
0 - 25
Below
0
Undefined Value

1596000
1595000
1594000
1593000
1592000
1591000
1590000
1589000
920000

925000

930000

935000

940000

NASH)
Mực
nước
Bồng Sơn
0,658
0,957
0,812
(m)

Hình 3-5: So sánh mực nước tại trạm Bồng Sơn


14

Nhận xét: Kết quả mô phỏng theo chỉ tiêu Nash là 0,812 đạt
loại khá, kết quả này cho thấy kết quả mô phỏng bằng mô hình có độ
chính xác tốt, bộ thông số về độ nhám Maning (n) sẽ được sử dụng
để kiểm định trong giai đoạn tiếp theo.
Bảng 3.2. Bộ thông số về hệ số nhám Maning (n)
STT
1
2
3

Sông

Độ
nhám
0,035
0,035


Trạm

Mực nước
(m)

Bồng Sơn

RMSE

R

R2 (hệ số
NASH)

0,59

0,97

0,88

Hình 3-6: So sánh mực nước trạm Bồng Sơn năm 2007


15

Nhận xét: Kết quả mô phỏng theo chỉ tiêu hệ số tương quan
R, Nash là 0,769 đạt loại khá. Với các kết quả đạt được trong quả
trình kiểm định chứng tỏ các thông số thiết lập của mô hình là phù
hợp để tiến hành mô phỏng ngập lụt trên sông Lại Giang.



17

3.1.1. Mô phỏng kịch bản ngập lụt ứng với tần suất lƣu
lƣợng 0,5%

Hình 3-9. Bản đồ ngập lụt ứng với tần suất 0,5%

Hình 3-3. Bản đồ thiệt hại ứng với tần suất 0,5%


18

3.1.2. Mô phỏng kịch bản ngập lụt ứng với tần suất lƣu
lƣợng 1%

Hình 3-11. Bản đồ ngập lụt ứng với tần suất 1%

Hình 3-12. Bản đồ thiệt hại ứng với tần suất 1%


19

Bảng 3.3. Bảng thống kê diện tích ngập
Huyện Hoài Ân
Mức
ngập
(m)


Hảo
Tây

Ân
Hảo
Đông

Ân
Mỹ

Ân
Tín

Ân
Thạnh

Bồng
Sơn

Hoài
Hải

Hoài
Thanh

Hoài
Hƣơng

Hoài
Tân

45

257

437

299

1.800

19

3

218

64

199

127

29

2

95

45


384

264

394

4

1

48

14

44

28

6

0

21

10

57

96


4

5

298

5.624

58

9

682

199

396

90

140

810

1.373

941

1.724


17

212

50

194

117

30

-

101

43

247

450

298

1.485

1

15


9

34

20

5

-

18

8

43

79

52

25

0

0

3

-


5.303

2

52

639

150

1.822

1

19

229

54

1.741

1

18

219

51


90

209

127

9

-

110

44

255

459

307

200

121

8

-

105


7

27

17

1

-

14

6

33

60

40

1

0

1

1

0


353

24

Nhận xét: Các xã thuộc huyện Hoài Ân bao gồm Ân Hảo
Tây, Ân Hảo Đông, Ân Tín, Ân Thạnh, Ân Mỹ; 8/17 xã, thị trấn
thuộc huyện Hoài Nhơn bao gồm thị trấn Bồng Sơn, xã Hoài Xuân,
xã Hoài Hương, xã Hoài Đức, xã Hoài Mỹ, xã Hoài Hải, xã Hoài
Tân, xã Hoài Thanh là các xã, thị trấn sẽ bị ngập lụt, do lũ tần suất
0,1%, 0,5%, 1%.

0,1

0,5

1


20

3.3.1. Mô phỏng các kịch bản biến đổi khí hậu tƣơng
ứng với các giai đoạn tƣơng lai 2016-2035 với kịch bản phát thải
RCP4.5
a. Mô phỏng kịch bản ngập lụt ứng với tần suất lưu lượng
0.1%

Hình 3-4. Bản đồ ngập lụt ứng với tần suất 0.1%

Hình 3-5. Bản đồ thiệt hại ứng với tần suất 0.1%


thiệt hại

Khu vực bị
ngập

Nông
nghiệp

2

Khu vực bị
ngập

Nông
nghiệp

3

Khu vực bị
ngập

Nông
nghiệp

Tình hình ngập lụt
7/15 xã thuộc huyện Hoài Ân bao gồm Ân
Đức, TT Tăng Bạt Hổ, Ân Hảo Tây, Ân Hảo
Đông, Ân Tín, Ân Thạnh, Ân Mỹ; 9/17 xã, thị
trấn thuộc huyện Hoài Nhơn bao gồm thị trấn
Bồng Sơn, xã Hoài Xuân, xã Hoài Hương, xã

6

Nhận xét: Khi xảy ra lũ lụt khi xét đến biến đổi khí hậu, với
kịch bản phát thải là RCP4.5 thì diện tích ngập xảy ra lớn hơn, mức
độ ảnh hưởng của lũ lụt cũng lớn hơn so với kịch bản không xét đến
biến đổi khí hậu.