ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
----------------------

HUỲNH QUỐC HOÀNG ANH

XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT HẠ DU HỒ
CHỨA NƯỚC THUẬN NINH, BÌNH ĐỊNH
TRONG TÌNH HUỐNG VỠ ĐẬP

LUẬN VĂN THẠC SỸ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY

Đà Nẵng - Năm 2018 -


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
----------------------

HUỲNH QUỐC HOÀNG ANH

XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT HẠ DU HỒ
CHỨA NƯỚC THUẬN NINH, BÌNH ĐỊNH
TRONG TÌNH HUỐNG VỠ ĐẬP

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy
Mã số: 60.58.02.02

LUẬN VĂN THẠC SỸ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY

2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài: .................................................................. 2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: ............................................................. 3
4. Phạm vi nghiên cứu của đề tài: ................................................................... 3
5. Nội dung nghiên cứu: ................................................................................. 3
6. Phương pháp nghiên cứu: ........................................................................... 3
7. Ý nghĩa thực tiễn đề tài: ............................................................................. 3
8. Bố cục và nội dung luận văn....................................................................... 4
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ VẤN ĐỀ
NGẬP LỤT Ở HẠ DU HỒ CHỨA NƯỚC THUẬN NINH ....................... 5
1.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên khu vực nghiên cứu .......................................... 5
1.1.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên:...................................................................... 5
1.1.2.

Điều kiện khí tượng, thủy văn: .......................................................... 8

1.1.3. Tài nguyên thiên nhiên ....................................................................... 14
1.2. Điều kiện kinh tế xã hội......................................................................... 15
1.2.1. Tình hình dân sinh kinh tế .................................................................. 15
1.2.3. Cơ sở hạ tầng:..................................................................................... 19
1.3. Vấn đề ngập lụt ở khu vực nghiên cứu................................................... 20
1.3.1. Hiện trạng ngập lụt và thiệt hại: .......................................................... 20
1.3.2. Các trận lụt lịch sử:............................................................................. 24


iii

1.4. Hồ chứa nước Thuận Ninh .................................................................... 26
1.4.1 Tổng quan: .......................................................................................... 26
1.4.2. Vai trò của Hồ chứa nước Thuận Ninh trong điều tiết dòng chảy lũ ở hạ
lưu


iv

4.2.1. Bản đồ thiệt hại do ngập lụt: ............................................................... 67
4.2.2. Bản đồ độ sâu ngập lớn nhất khu vực tính toán: ................................. 71
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................... 78
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................... 80
PHỤ LỤC TÍNH TOÁN ............................................................................ 81


v

TÓM TẮT LUẬN VĂN
XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT HẠ DU HỒ CHỨA NƯỚC THUẬN NINH,
TỈNH BÌNH ĐỊNH TRONG TÌNH HUỐNG VỠ ĐẬP.
Học viên: Huỳnh Quốc Hoàng Anh. Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng công trình
thủy
Mã số: 60.58.02.02. Khóa: 2017-2018. Trường Đại học Bách Khoa – ĐHĐN.
Tóm tắt - Hồ Thuận Ninh là hồ chứa nhân tạo nằm ở tỉnh Bình Định - một
vùng duyên hải của Việt Nam. Với chiều dài 492m và cao 28,7m, cấu trúc này có thể
chứa đến 35,36.10 6 m3 nước. Nó cung cấp nguồn nước tưới tiêu cho 2.700ha lúa và rau
màu/năm; Thực tế tưới hiện nay 1.630ha/năm. Tuy nhiên vài năm gần đây thiên tai lũ
lụt thường xuyên xảy ra và nghiêm trọng, hoạt động của hồ Thuận Ninh chứa nhiều rủi
ro tiềm ẩn đối với hạ lưu.Với mục đích đánh giá các rủi ro tiềm ẩn, nghiên cứu được
thực hiện bằng cách mô phỏng các giả thiết khác nhau của vấn đề đập đất cũng như
các hiện tượng vỡ đập. Mô hình hóa dựa trên mô hình MIKE (DHI) và ARCGIS được
hy vọng cung cấp những điều cơ bản hữu ích cho chính quyền địa phương để giảm
thiểu các tác động bất ngờ từ xây dựng hồ Thuận Ninh.
Từ khóa – hồ Thuận Ninh; mô phỏng xả lũ; mô phỏng vỡ đập; mô hình Mike;
mô hình ArcGis.


: Cơ cấu sản phẩm

KTTV

: Khí tượng thủy văn

MNDBT

: Mực nước dâng bình thường

MNLTK

: Mực nước lũ thiết kế

MNC

: Mực nước chết

MNLKT

: Mực nước lũ kiểm tra

MNHL

: Mực nước hạ lưu

BNN

: Bộ Nông nghiệp


: Trường hợp tính toán


vii
CÁC KÝ HIỆU
F

: Diện tích lưu vực (Km2)

P%

: Tần suất

Q

: Lưu lượng

Qđến tt

: Lưu lượng đến thực tế

Qxảtt

: Lưu lượng xả thực tế

t

: Thời gian


: Dung tích toàn bộ.

Wc

: Dung tích chết.

Whi

: Dung tích hữu ích.


viii
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Các đặc trưng lưu vực hồ Thuận Ninh ............................................................... 6
Bảng 1.2. Mạng lưới trạm quan trắc các yếu tố khí tượng - thủy văn.................................. 8
Bảng 1.3. Các đặc trưng nhiệt độ của khu vực nghiên cứu. ................................................ 9
Bảng 1.4. Các đặc trưng độ ẩm không khí trung bình của khu vực dự án. ......................... 9
Bảng 1.5. Số giờ nắng bình quân ngày các tháng trong năm.............................................. 9
Bảng 1.6. Vận tốc gió bình quân các tháng trong năm. ...................................................... 9
Bảng1.7. Vận tốc gió mạnh theo các hướng theo tần suất Pi (%). ..................................... 10
Bảng 1.8. Lượng bốc hơi đo bằng ống Piche Zpic (mm) ................................................ 10
Bảng1.9. Lượng bốc hơi mặt nước Znc (mm) .................................................................. 10
Bảng 1.10. Tỷ lệ tăng dân số của tỉnh ............................................................................. 15
Bảng 1.11. Dân số trung bình tỉnh theo đơn vị huyện. ĐV: 1000 người. .......................... 16
Bảng 1.12. Tỷ suất sinh thô, tỷ suất chết thô và tỷ lệ tăng dân số phân theo thành thị , nông
thôn. ................................................................................................................................ 16
Bảng 1.13. Phân loại lực lượng lao động. ĐV: 1000 người. .......................................... 17
Bảng 1.14. Thống kê thiệt hại lũ lụt 2 năm 1998 – 1999 các huyện thuộc lưu vực sông
Kone - Bình Định. ........................................................................................................... 21
Bảng1.15. Thống kê thiệt hại do thiên tai giai đoạn 2011-2016 tỉnh Bình Định ................ 22

Hình 3.9. Nhánh sông với các điểm lưới xen kẽ ............................................................... 47
Hình 3.10. Cấu trúc các điểm lưới xung quanh điểm nhập lưu ......................................... 47
Hình 3.11. Cấu trúc điểm lưới trong mạng vòng .............................................................. 48
Hình 3.12. Lưới phi cấu trúc chữ nhật và tam giác ........................................................... 50
Hình 3.13. Sơ họa phạm vi mô phỏng tính toán ............................................................... 52
Hình 3.14. Sơ đồ mạng lưới sông 1 chiều khu vực tính toán ........................................... 53
Hình 3.15. Sơ đồ duỗi thẳng các biên .............................................................................. 54
Hình 3.16. Mặt cắt ngang tính toán tại lý trình 5200 ........................................................ 54
Hình 3.17. Hộp thoại lựa chọn bài toán mô phỏng thủy lực Hydrodynamic...................... 55
Hình 3.18. Hộp thoại lựa chọn các thông số đầu vào của bài toán mô phỏng 1 chiều ....... 55
Hình 3.19. Thiết lập điều kiện ban đầu ............................................................................ 56
Hình 3.20. Hệ số nhám M................................................................................................ 56
Hình 3.21. Lưới tính toán và khai báo các thông số ......................................................... 57
Hình 3.22. Lưới tính toán dạng Bathymetry ..................................................................... 58
Hình 3.23. Chi tiết lưới tính toán dạng Bathymetry tại một số vị trí ................................. 58
Hình 3.24. Lưới tính toán dạng Code value...................................................................... 59
Hình 3.25. Chi tiết lưới tính toán dạng Code value tại một số vị trí ................................. 59
Hình 3.26. Thiết lập các biên tính toán chia lưới khu vực tính toán trong Mike 21 ........... 60
Hình 3.27. Lựa chọn thông số nhám trong Mike 21 ......................................................... 60
Hình 3.28. Hộp thoại gắn số liệu đầu vào của Mike Flood ............................................... 61
Hình 3.29. Sơ hoạ liên kết giữa mô hình Mike11 và Mike 21 .......................................... 61
Hình 3.30. Kết nối giữa mô hình 1 chiều và 2 chiều trong Mike Flood tại một số vị trí trên
suối Quéo ........................................................................................................................ 62
Hình 3.31. Kết nối giữa mô hình 1 chiều và 2 chiều trong Mike Flood tại mặt cắt cửa ra
sông Kone (Bình Nghi) ................................................................................................... 62
Hình 3.32. Kết quả điển hình hiện tượng truyền sóng trong sông hạ lưu do vỡ đập gây ra
(KB3) .............................................................................................................................. 65
Hình 4.1. Bản đồ thiệt hại mô phỏng vỡ đập với trận lũ thực tế năm 2016 kiểu tràn đỉnh. 68
Hình 4.2. Bản đồ thiệt hại mô phỏng vỡ đập với trận lũ thực tế năm 2017 kiểu tràn đỉnh . 69
Hình 4.3. Bản đồ thiệt hại mô phỏng xả lũ khẩn cấp với trận lũ thực tế năm 2016............ 70

mm. Tuy nhiên lượng mưa phân bố không đều theo thời gian, tập trung từ
tháng 9 đến tháng 12. Đồng thời khu vực này có địa hình tương đối phức tạp.
Đặc trưng cho khu vực địa hình đồng bằng ven biển Trung – Trung bộ, địa
hình khu vực ngắn dốc, phía Tây giáp núi cao, phía Đông là đồng bằng nhỏ
hẹp ven biển. Địa hình ảnh hưởng đến dòng sông ngắn, dốc, làm tăng tốc độ
dòng chảy dẫn đến thời gian tập trung lũ nhanh. Chính những nguyên nhân
trên trong những năm qua lũ lụt thiên tai trên địa bàn tỉnh Bình Định nói
chung và trên lưu vực sông Kone nói riêng thường xuyên xảy ra và diễn biến
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 (theo thống kê của
Ban chỉ huy PCLB Nghĩa Bình). Trận lũ năm 1999 đã làm 22 người chết,
630 ngôi nhà bị sập hoàn toàn, tổng thiệt hại ước tính 228 tỉ đồng. Năm 2003
thiên tai đã làm cho tỉnh Bình Định 29 người bị chết, 2233 ha lúa bị mất
trắng, 1746 ha ao cá bị thiệt hại, 124 phòng học bị ngập, 232 cầu cống bị
hỏng, tổng thiệt hại là 198 tỉ đồng. Năm 2005 thiệt hại do thiên tại gây ra tại
tỉnh Bình Định với 39 người bị chết, 2001 ha lúa bị mất trắng, 2737 ha ao cá
bị thiệt hại, 30 lớp học bị ngập, 253 cầu cống bị hỏng, tổng thiệt hại lên đến
219 tỷ 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, Quốc lộ 1A, QL
19 bị ngập nước và đứt vỡ nhiều đoạn; hệ thống điện, cấp nước, cơ sở kinh tế,
văn hóa -xã hội đều bị thiệt hại nghiêm trọng. Thiệt hại vật chất 2.125 tỷ
đồng. Đợt lũ năm 2016 gây ngập lụt trầm trọng nhất trong thời gian qua, gây
nhiều thiệt hại cho nhân dân và các công trình giao thông thủy lợi... trên địa


2

phó với các điều kiện bất thường, cần phải dự kiến các trường hợp, tình huống
xấu ngoài mong muốn có thể xảy ra và từ đó có kế hoạch chi tiết để phòng,
ngăn chặn xảy ra tình huống xấu hoặc hạn chế tối đa thiệt hại khi xảy ra sự cố
ở cả khu vực công trình và hạ du công trình.
Đây chính là động lực giúp tác giả thực hiện đề tài : “Xây dựng bản
đồ ngập lụt hạ du hồ chứa nước Thuận Ninh, Bình Định trong tình
huống vỡ đập”.
Kết quả nghiên cứu hy vọng cung cấp cho chính quyền địa phương và
các cơ quan quản lý thiên tai trên địa bàn những thông tin cần thiết để giúp
chủ động đối phó cũng như giảm thiểu thiệt hại do các tình huống vỡ đập của
hồ chứa nước Thuận Ninh.
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:


3

- Ứng dụng bộ phần mềm MIKE (DHI) và công nghệ GIS để thiết lập
mô phỏng ngập lụt do xả lũ trong các tình huống khẩn cấp ở hạ du hồ chứa
nước Thuận Ninh, tỉnh Bình Định
- Xây dựng các bản đồ ngập lụt tương ứng với các tình huống xả lũ
trong tình huống khẩn cấp.
- Cung cấp thông tin và đưa ra các kiến nghị cần thiết cho các cơ quan
quản lý nhà nước và phòng chống thiên tai giúp ứng phó kịp thời và giảm nhẹ
thiệt hại cho khu vực hạ du hồ chứa nước Thuận Ninh trong các tình huống
nêu trên.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Chế độ thủy văn của lưu vực sông Kone.
- Quy trình vận hành liên hồ chứa trên lưu vực sông Kone - Hà Thanh.
- Kết cấu đập Thuận Ninh và các khả năng bị phá hoại.
- Các phần mềm mô phỏng phổ biến hiện nay, tập trung bộ phần mềm

ở hồ chứa nước Thuận Ninh sẽ giúp cung cấp thông tin và đưa ra các kiến
nghị cần thiết cho các cơ quan quản lý nhà nước và phòng chống thiên tai trên
địa bàn. Kết quả này được hy vọng góp một phần quan trọng giúp ứng phó
kịp thời và giảm nhẹ thiệt hại do ngập lụt gây ra cho khu vực hạ du hồ chứa
nước Thuận Ninh trong các tình huống nêu trên.
8. Bố cục và nội dung luận văn.
Luận văn gồm phần Mở đầu, 04 chương và phần kết luận và kiến nghị.
Mở đầu
Chương 1: Tổng quan về khu vực nghiên cứu và vấn đề ngập lụt ở
hạ du hồ chứa nước Thuận Ninh.
Chương 2: Phân tích lựa chọn vết vỡ.
Chương 3: Mô phỏng ngập lụt do vỡ đập xảy ra và quá trình
truyền lũ hạ lưu hồ Thuận Ninh.
Chương 4: Xây dựng bản đồ ngập lụt khu vực nghiên cứu.
Kết luận và kiến nghị.


5

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ VẤN ĐỀ
NGẬP LỤT Ở HẠ DU HỒ CHỨA NƯỚC THUẬN NINH
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
Bình Định là một tỉnh duyên hải miền Trung Việt Nam. Lãnh thổ của tỉnh
trải dài 110 km theo hướng Bắc – Nam, có chiều ngang với độ hẹp trung bình là
55km (chỗ hẹp nhất 50 km, chỗ rộng nhất 60 km). Phía Bắc giáp tỉnh Quảng Ngãi,
phía Nam giáp tỉnh Phú Yên, phía Tây giáp 02 tỉnh Gia Lai, Kon Tum, phía Đông
giáp biển Đông. Giới hạn bởi hệ toạ độ địa lý như sau:
- Cực Bắc : 14 0 42′ 10″ độ vĩ Bắc, 108 0 55′ 4″ độ kinh Đông.


Kí hiệu

Giá trị

Diện tích lưu vực

F (Km2)

78,5

Dòng chảy trung bình nhiều năm

Q0 (m3)

2,07

Dòng chảy năm thiết kế

Q75% (m3)

1,37

Tổn thất bốc hơi mặt hồ hàng năm

Δz (mm)

358

Dòng chảy phù sa hàng năm

7

Hình 1.2. Sơ đồ vị trí Hồ chứa nước Thuận Ninh.
(Nguồn từ trang />

8
b. Đặc điểm địa hình
Bình Định là tỉnh nằm gọn bên sườn phía đông dãy Trường Sơn, có địa hình
dốc và bị chia cắt mạnh. Hướng dốc chính từ Tây sang Đông, núi và đồng bằng xen
kẽ nhau do một số dãy núi từ Trường Sơn kéo dài xuống biển tạo thành.
Từ Tây Nguyên xuống đồng bằng của Bình Định địa hình hạ thấp đột ngột
đáng kể. Các cao nguyên ở phía tây có cao độ từ 500m đến 700m xuống đồng bằng
Bình Định chỉ có cao trình 20m đến 30m, vùng ven biển cao trình 2m đến 3m; hình
thành hai bậc địa hình cao thấp nằm kế tiếp nhau và không có khu đệm chuyển tiếp.
Toàn vùng Bình Định được chia thành 3 dạng địa hình: địa hình núi trung bình và
núi thấp, vùng gò đồi ở trung du, đồng bằng và ven biển.
1.1.2. Điều kiện khí tượng, thủy văn:
Bình Định thuộc vùng nhiệt đới ẩm gió mùa. Nhiệt độ trung bình 27,20C.
Lượng mưa trung bình hàng năm trong 5 năm gần đây là 1845,2 mm. Mùa mưa (từ
tháng 9 đến tháng 12) tập trung 70 - 80% lượng mưa cả năm. Mùa mưa trùng với
mùa bão nên thường gây ra lũ lụt. Ngược lại mùa nắng kéo dài nên gây hạn hán ở
nhiều nơi. Độ ẩm trung bình là 78%.
a. Khí Tượng:
- Mạng lưới các yếu tố và thời gian quan trắc khí tượng khu vực và vùng liên quan:
Công tác nghiên cứu KTTV trên lưu vực sông Kone đã được quan tâm từ lâu.
Cho đến nay, tài liệu đo đạc từ mạng lưới trạm trên lưu vực sông Kone khá đầy đủ,
tuy nhiên việc phân bố trạm lại chưa thật hợp lý.
Mạng lưới trạm đo mưa trên lưu vực sông Kone, nhất là vùng hạ du khá dày,
nhưng trạm đo thủy văn thì thưa thớt, tài liệu thiếu đồng bộ và đây là một hạn chế
trong việc đánh giá nguồn nước của dòng chính sông Kone.

1983-2008
25
X(mm)
6
An Toàn
1983-2008
25
X(mm)
7
Hoài Ân
1983-2008
25
X(mm)
8
An Khê
1983-2008
25
X(mm)
9
Bình Tường
1983-2008
25
X(H,Q)
10 Quy Nhơn
1983-2008
25
X,V,Z,U
Trạm khí tượng



3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Năm

Nhiệt độ cao nhất
( Tmax)

Nhiệt độ thấp
nhất( Tmin)

33,0
35,4
38,3
36,6
39,7
40,9
42,1
40,9
39,0
37,3
32,9
31,5

4
83

5
80

6
74

7
71

8
71

9
78

10
83

11
84

12
83

Năm
2008


7

8

9

10

11

12

Năm

v (m/s)

2,3

2,0

2,2

2,0

1,7

2,0

1,8


44,1
41,8

23,6
18,8
14,3
15,1
21,0
12,9
37,0
33,1

19,8
16,2
11,1
13,5
15,8
10,6
28,0
23,1

Ghi chú

Hướng
(B), Bắc
(ĐB), Đông -Bắc
(Đ), Đông
(ĐN), Đông Nam
(N), Nam
(TN), Tây – Nam.

1,27

2
1,20

3
1,10

4
1,08

5
1,20

6
1,32

7
1,28

8
1,37

9
1,42

10
11
1,34 1,31


- Mưa:
Lượng mưa trung bình năm trong vùng vào khoảng 1700 ÷ 1800 mm, phân bố
thành 2 mùa rõ rệt. Mùa mưa từ tháng 9 đến tháng 12, mùa khô từtháng 1 đến tháng
8. Trong mùa mưa, cường độ mưa lớn thường tập trung vào tháng 10 và tháng 11,
chiếm tới 80% lượng mưa cả năm, thường gây lũ lụt. Mùa khô kéo dài khoảng 8
tháng, lượng mưa chỉ chiếm 20% cả năm, bốc hơi lớn, thường gây ra hạn hán thiếu
nước nghiêm trọng.


11

Hình 1.3. Bản đồ đẳng trị mưa của tỉnh Bình Định

(Nguồn: Trung tâm dự báo khí tượng thủy văn Bình Định)


12
- Tình hình gió, bão trong vùng
* Gió:
Vùng lãnh thổ Bình Định chịu ảnh hưởng của hai hướng gió chính, gió mùa mùa
Đông và gió mùa mùa Hạ có thời gian thịnh hành tương ứng là tháng 1 và tháng 7
hàng năm.
Vận tốc gió trung bình là 2,1 m/s, trung bình tháng lớn nhất là 2,8 m/s và nhỏ
nhất là 1,5 m/s.
* Bão.
Là một loài hình thời tiết nguy hiểm thường gây ra thiệt hại nghiêm trọng về
người và tài sản. Thời gian bão suất hiện tập trung chủ yếu trong 3 tháng, từ tháng 9
đến tháng 11, trong đó bão trong tháng 10 chiếm đến 40%, tháng 11 chiếm khoảng
20% trong tổng số các cơn bão đổ bộ vào từ tháng 6 đến tháng 12.
b. Thủy Văn: