MÔ PHỎNG LŨ KHU VỰC TẢI XUỐNG LƯU VỰC SÔNG Đăk Bla SỬ DỤNG MÔ HÌNH HEC-RAS VÀ CÔNG CỤ HEC-GEORAS. Xin cảm ơn sự hướng dẫn, hỗ trợ và động viên tận tình của thầy trong suốt quá trình tôi hoàn thành luận văn. Hướng tiếp cận của dự án là tích hợp công nghệ GIS với các mô hình tính toán thủy lực HEC-RAS với sự hỗ trợ của công cụ HEC-GeoRAS được tích hợp trong phần mềm ArcMap.
Theo đó, công nghệ GIS sẽ được ứng dụng để biên soạn cơ sở dữ liệu cho mô hình HEC-RAS nhằm tính toán, mô phỏng diễn biến lũ dựa trên độ sâu mặt nước và diện tích ngập lũ. Sau quá trình tính toán mô hình HEC-RAS, kết quả sẽ được gửi trở lại GIS bằng công cụ HEC-GeoRAS và GIS sẽ sử dụng dữ liệu này để tạo bản đồ mô phỏng lũ lụt. Ngoài ra, người ta cũng chứng minh rằng phương pháp tích hợp công nghệ GIS và các mô hình thủy lực như HEC-RAS là phương pháp hiện đại, hiệu quả cao, phù hợp với lưu vực sông Đăk Bla và là cơ sở cho nhiều nghiên cứu trong tương lai.
MỞ ĐẦU
- Đặt vấn đề
- Mục tiêu nghiên cứu
- Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
- Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Để giảm thiểu thiệt hại do lũ gây ra và đề xuất các phương án phòng ngừa thông qua dự báo khả năng xảy ra lũ lụt trong mùa lũ, dự án “Mô phỏng lũ lụt vùng hạ lưu sông Đăk Bla sử dụng mô hình HEC-RAS và công cụ HEC-GeoRAS” đã được thực hiện. thực hiện. . Mục đích chung của nghiên cứu là dựa trên công nghệ GIS kết hợp với mô hình thủy lực HEC-RAS (Hydrological Engineering Centers - River Analysis System) và công cụ HEC-GeoRAS để mô phỏng và xác định vùng ngập (diện tích, độ sâu). ) Lưu vực sông Đăk Bla. Đối tượng nghiên cứu của dự án là chế độ lũ trên lưu vực sông Đăk Bla.
Phạm vi nghiên cứu của dự án được giới hạn ở vùng hạ lưu lưu vực sông Đăk Bla thuộc tỉnh Kon Tum và Gia Lai. Việc kết hợp công nghệ GIS và mô hình thủy lực HEC-RAS trong mô phỏng vùng lũ hạ lưu lưu vực sông Đăk Bla là phương pháp có độ chính xác và độ tin cậy cao, có thể thể hiện rõ nét khu vực bị ảnh hưởng do lũ lụt. Kết quả nghiên cứu sẽ là cơ sở cung cấp thông tin dự báo chế độ mưa, lũ trên sông Đăk Bla để xây dựng phương án dự báo lũ, vùng ngập nhằm đảm bảo an toàn về tài sản và tính mạng người dân.
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
- Tổng quan khu vực nghiên cứu
- Vị trí địa lí
- Địa hình
- Khí hậu
- Thủy văn
- Kinh tế xã hội
- Tình hình ngập lụt
- Tổng quan GIS
- Định nghĩa
- Thành phần của GIS
- Chức năng của GIS
- Mô phỏng ngập lụt
- Lũ lụt
- Bản đồ ngập lụt
- Mô hình thủy lực HEC-RAS và công cụ HEC-GeoRAS
- Mô hình thủy lực HEC-RAS
- Công cụ HEC-GeoRAS
- Tình hình nghiên cứu mô phỏng ngập lụt trong và ngoài nƣớc
- Các nghiên cứu trên thế giới
- Nghiên cứu tại Việt Nam
Mô hình HEC-RAS có khả năng mô phỏng các đặc tính thủy lực của dòng nước (dòng chảy và mực nước). Công cụ HEC-GeoRAS là mô-đun tích hợp dữ liệu GIS và kết quả mô phỏng thủy lực bằng mô hình HEC-RAS. HEC-GeoRAS sử dụng dữ liệu được thu thập từ mạng lưới sông, mặt cắt được cấu hình từ mô hình độ cao kỹ thuật số (DEM).
Nghiên cứu đã sử dụng các mô hình thủy lực để quản lý dòng chảy, duy trì mạng lưới cảnh báo và thiết lập hệ thống dự báo lũ lụt quốc gia. HEC-GeoRAS sẽ lấy dữ liệu địa lý từ hệ thống bản đồ địa hình số rồi chuyển dữ liệu đó sang mô hình HEC-RAS. Một số công trình đáng chú ý khác bao gồm: Ứng dụng mô hình HEC-RAS để nghiên cứu bảo vệ dòng chảy của sông Salinas (Laurie Warner Herson và Mitchell Katzel, 2013), Phát triển mô hình dự báo lũ sử dụng tích hợp tự động thông tin lũ từ HEC-RAS - mô hình (William James và cộng sự, 2012).
Mỗi mô hình đều có những ưu điểm riêng nên có thể sử dụng để bổ sung cho đề tài tùy theo sự lựa chọn của người nghiên cứu. Lưu Duy Vũ và Nguyễn Phước Sinh (2012) ứng dụng mô hình WMS để dự báo lũ ở hạ lưu thành phố Đà Nẵng.
DỮ LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP
Thu thập dữ liệu
- Tài liệu mô hình số độ cao (DEM)
- Tài liệu thủy văn
- Dữ liệu sử dụng đất
Thống kê dòng chảy trung bình ngày tháng 9 và tháng 10 năm 2009 trên các chi lưu ở hạ lưu lưu vực sông Đăk Bla được trình bày lần lượt ở Bảng 3.1 và 3.2. Việc xác định hệ số nhám (Manning) cực kỳ quan trọng trong tính toán thủy lực trong các đường ống hở, điều này cũng ảnh hưởng tới độ chính xác của tính toán mô hình. Hệ số gồ ghề phụ thuộc vào nhiều yếu tố như độ nhám bề mặt, thảm thực vật xung quanh mặt cắt luồng, hình dạng luồng (lòng sông), v.v.
Tài liệu sử dụng đất có sẵn dưới dạng bản đồ hiện trạng sử dụng đất, sử dụng ArcGIS để khai thác thông tin, dữ liệu từ bản đồ hiện trạng sử dụng đất, làm cơ sở tính hệ số nhám (Manning) để chạy mô hình.
Phƣơng pháp nghiên cứu
- Sơ đồ tiến trình thực hiện
- Biên tập dữ liệu đầu vào cho HEC-RAS sử dụng HEC-GeoRAS
- Tính toán thủy lực trong HEC-RAS
- Thành lập bản đồ ngập lụt trong HEC-GeoRAS
Để mô hình HEC-GeoRAS hoạt động, cần phải tạo các lớp dữ liệu RAS, việc tạo và chỉnh sửa các lớp này sẽ được thực hiện bằng công cụ HEC-GeoRAS kết hợp với các công cụ. Các lớp dữ liệu RAS sẽ là các lớp dữ liệu nền cơ bản được trích xuất từ GIS để thực hiện phân tích thủy lực với HEC-RAS. Lớp Đường cắt ngang nhằm mục đích chỉ định vị trí nơi dữ liệu địa hình được trích xuất từ bản đồ.
Dữ liệu thuộc tính cho lớp Đường cắt ngang được tính toán và truy xuất thông qua RAS Geometry | Thuộc tính đường cắt XS, mỗi thuộc tính được tính toán dựa trên sự giao nhau giữa đường cắt và các lớp dữ liệu khác. Lớp Sử dụng đất là một tập hợp dữ liệu đa giác được sử dụng để tính hệ số độ nhám cho mỗi giao lộ. Chọn Hình học RAS | Giá trị của Manning | Trích xuất giá trị N, chọn trích xuất dữ liệu từ lớp sử dụng đất và trường N_Value, sau đó nhấp vào OK.
Trước khi khởi tạo tệp Nhập RAS GIS, cần kiểm tra tất cả dữ liệu trong GeoRAS cần thiết để xuất. Chọn Hình học RAS | Thiết lập lớp, kiểm tra tất cả các tab để đảm bảo các lớp dữ liệu chứa thông tin chính xác. Sau khi kiểm tra dữ liệu cần xuất, chọn RAS Geometry | Xuất dữ liệu RAS, một bảng thông báo sẽ xuất hiện cho phép bạn chọn tên tệp và vị trí lưu tệp.
Tạo một dự án mới trong HEC-RAS b) Nhập dữ liệu từ RAS GIS Nhập tệp vào HEC-RAS. 46. Bạn cũng có thể sử dụng phần này để kiểm tra lỗi trong khi chỉnh sửa các lớp dữ liệu Arc Map. Khi tất cả dữ liệu hình học và dòng chảy đã được nhập và kiểm tra độ chính xác, hãy chọn Chạy | Phân tích dòng không ổn định, tạo kịch bản (kế hoạch) tương ứng với điều kiện muốn mô phỏng.
Từ giao diện chính HEC-RAS, chọn File | Xuất dữ liệu GIS, một cửa sổ tương tự như Hình 3.30 xuất hiện, cho phép bạn tùy chỉnh nhiều tùy chọn để xuất dữ liệu sang GIS. Chọn Ánh xạ RAS | Bản đồ Inudation | Tạo mặt nước, một cửa sổ như Hình 3.33 xuất hiện nơi bạn có thể chọn một mặt cắt mặt nước để tạo lớp dữ liệu mặt nước (trong chủ đề này, mặt cắt này tương ứng với ngày mô phỏng), chọn mặt cắt ngày mong muốn. mô phỏng, nhấn OK. Khi quá trình mô phỏng hoàn tất, các lớp dữ liệu mới sẽ được thêm vào bản đồ với thông báo “Hoàn thành bản đồ vùng lũ thành công”.
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Thành lập bản đồ ngập lụt
Đánh giá diễn biến ngập lụt
Trong hai ngày 19 và 24/9, vùng lũ vẫn không ảnh hưởng đến các xã Ngọc Bảy và Đăk Năng. Tuy nhiên, sau ngày 29/9, vùng lũ đã lan rộng ra một phần thị trấn Vịnh Ngọc và Đăk Năng. Điều này cho thấy lũ có xu hướng gia tăng vào ngày 29/9. và ngày 4 tháng 10. Thống kê diện tích ngập lũ theo độ sâu trong hai ngày điển hình là 24 và 29/9 thể hiện trên Hình 4.5 cho thấy mối tương quan không quá lớn cả về diện tích ngập lũ cũng như về độ sâu lũ giữa các ngày.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết luận
Kiến nghị
Ứng dụng mô hình WMS dự báo lũ ở hạ lưu thành phố Đà Nẵng. 3] Nguyễn Kim Lợi, Nguyễn Duy Liêm, Lê Hoàng Tú, Đỗ Xuân Hồng và Võ Ngọc Quỳnh Trâm. Thu thập, phân tích số liệu khí tượng thủy văn thứ cấp từ năm 1980 đến nay, hệ thống hỗ trợ cảnh báo lũ trực tuyến cho lưu vực sông Đăk Bla, tỉnh Kon Tum.
Ứng dụng mô hình SWAT và công nghệ GIS để đánh giá lưu lượng dòng chảy trên lưu vực sông Đăk Bla. Nghiên cứu mô hình HEC-RAS xác định vùng lũ thượng nguồn hồ chứa Đăk Mi 4. Ứng dụng mô hình MIKE FLOOD để mô phỏng tình trạng ngập lụt tại thành phố Đà Nẵng có xét đến các kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng.
Xây dựng bản đồ lũ lụt lưu vực hạ lưu sông Vu Gia - Thu Bồn. Luận văn thạc sĩ, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội, Việt Nam.
