Thạc Sĩ Mô phỏng lũ bằng mô hình sóng động học (KW1D) trên lưu vực sông Thu Bồn - trạm Nông Sơn

Khóa luận tốt nghiệp năm 2013
Đề tài: Mô phỏng lũ bằng mô hình sóng động học (KW1D) trên lưu vực sông Thu Bồn trạm Nông Sơn




MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .
Chương 1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN LƯU VỰC SÔNG THU BỒNError! Bookmark
1.1. VỊ TRÍ ĐỊA LÝ .
1.2. ĐỊA HÌNH, ĐỊA MẠO . .
1.3. ĐỊA CHẤT, THỔ NHƯỠNG .
1.4. THẢM THỰC VẬT . .
1.5. KHÍ HẬU . .
1.6. MẠNG LƯỚI SÔNG SUỐI VÀ TÌNH HÌNH LŨ LỤT.
Chương 2 TỔNG QUAN CÁC MÔ HÌNH MƯA - DÒNG CHẢYError! Bookmark not defin
2.1. CÁC MÔ HÌNH MƯA - DÒNG CHẢY .
2.1.1. Các mô hình mưa - dòng chảy thông số tập trung.
2.1.2. Các mô hình mưa - dòng chảy thông số phân phối.
2.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH THẤM . .
2.2.1. Tổng quan về quá trình thấm . .
2.2.2. Các phương trình thấm .
2.3. MÔ HÌNH SÓNG ĐỘNG HỌC MỘT CHIỀU - PHƯƠNG PHÁP PHẦN
TỬ HỮU HẠN .
2.3.1. Giả thiết .
2.3.2. Phương pháp phần tử hữu hạn . .
2.3.3. Xây dựng mô hình . .
2.3.4. Chương trình diễn toán lũ .
2.3.5. Kiểm tra mô hình . .
2.3.6. Nhận xét về mô hình .
2.4. PHƯƠNG PHÁP SCS VÀ PHÁT TRIỂN . .
2.4.1. Phương pháp SCS .
2.4.2. Phát triển phương pháp SCS .
Chương 3 ÁP DỤNG MÔ HÌNH SÓNG ĐỘNG HỌC MỘT CHIỀU -PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN VÀ SCS MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH
MƯA - DÒNG CHẢY LƯU VỰC SÔNG THU BỒN - TRẠM NÔNG SƠNError! Bookmark
3.1. TÌNH HÌNH SỐ LIỆU . .
3.2. XÂY DỰNG BỘ THÔNG SỐ MÔ HÌNH SÓNG ĐỘNG HỌC MỘT
CHIỀU TRÊN LƯU VỰC SÔNG THU BỒN - TRẠM NÔNG SƠNError! Bookmark not def
3.3. ỨNG DỤNG MÔ HÌNH SÓNG ĐỘNG HỌC MỘT CHIỀU - PHƯƠNG
PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN VÀ SCS MÔ PHỎNG LŨ TRÊN LƯU VỰC
SÔNG THU BỒN - TRẠM NÔNG SƠN .
3.3.1. Chương trình tính . .
3.3.2. Hiệu chỉnh mô hình . .
3.3.3. Kiểm định mô hình .
KẾT LUẬN .




MỞ ĐẦU
Hiện tượng lũ lụt xảy ra trên lãnh thổ nước ta với quy mô lớn và cường độ ác
liệt, đặc biệt là khu vực miền Trung nơi có địa hình dốc, sông ngắn. Việc tìm hiểu,
dự báo và hạn chế các tác hại do lũ gây ra là một vấn đề cấp bách và được nhiều cấp
quan tâm. Có rất nhiều mô hình toán được sử dụng để phục vụ công tác tính toán và
dự báo lũ. Mô hình này đã được sử dụng thành công đối với các lưu vực sôngVệ,
sông Trà Khúc, sông Hương cho kết quả khá tốt trong việc mô phỏng quá trình mưa
– dòng chảy.
Trong khóa luận này đã sử dụng mô hình sóng động học một chiều (KW1D)
– phương pháp phần tử hữu hạn và phương pháp SCS để mô phỏng lũ trên lưu vực
sông Thu Bồn – trạm Nông Sơn, bằng cách chia lưu vực thành lưới phần tử xác
định được bộ thông số lưu vực cho mô hình KW1D. Bộ thông số tối ưu được hiệu
chỉnh trong quá trình mô phỏng 5 trận lũ năm 2005, 2007 cho kết quả thuộc loại khá
và được kiểm định bằng 2 trận lũ độc lập năm 2009 và cho kết quả tốt.
Khóa luận gồm 3 chương, không kể phần mở đầu và kết luận, tài liệu tham
khảo, cụ thể như sau:
Chương 1: Đặc điểm địa lý tự nhiên lưu vực sông Thu Bồn
Chương 2: Tổng quan các mô hình mưa – dòng chảy
Chương 3: Áp dụng mô hình sóng động học một chiều – phương pháp phần
tử hữu hạn và SCS mô phỏng quá trình mưa – dòng chảy lưu vực sông Thu
Bồn – trạm Nông Sơn.
Do thời gian có hạn, trình độ nghiên cứu và khả năng phân tích còn hạn chế
nên khóa luận không tránh khỏi còn nhiều sai sót. Em mong nhận được sự góp ý
của các thầy cô giáo va các bạn để khóa luận được hoàn chỉnh hơn.
2
Chương 1
ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN LƯU VỰC SÔNG THU BỒN
1.1. VỊ TRÍ ĐỊA LÝ
Lưu vực sông Thu Bồn thuộc tỉnh Quảng Nam và Đà Nẵng với tổng diện
tích là 3155 km
2
(tính đến trạm Nông Sơn), nằm trong vị trí từ 14
0
54
’
31
”
đến
15
0
45
’
11
”
vĩ độ Bắc, 107
0
50
’
10
”
đến 108
0
28
’
29
”
kinh độ Đông. Phía tây giáp với dãy
Trường Sơn, phía Tây Nam giáp tỉnh Kon Tum, phía Đông giáp biển Đông, phía
Đông Nam giáp tỉnh Quảng Ngãi (hình 1) 4.
1.2. ĐỊA HÌNH, ĐỊA MẠO
Địa hình khá phức tạp gồm các kiểu địa hình núi, thung lũng và đồng bằng.
Các dãy núi bóc mòn kiến tạo dạng địa lũy uốn nếp khối tảng trên đá biến chất và
đá trầm tích lục nguyên có độ cao dưới 700 m ở hạ lưu đến trên 2000 m. Xen giữa
các dãy núi là các thung lũng xâm thực hẹp dạng chữ V với hai bên sườn khá dốc,
các bãi bồi ở lòng thung lũng là sản phẩm tích tụ hỗn hợp aluvi – proluvi 10.
Đồng bằng cao tích tụ xâm thực trên thềm sông biển cổ cao từ 10 – 15 m phía biển
đến 40 – 50 m ở chân núi và bị chia cắt mạnh bởi các dòng chảy thường xuyên. Do
địa hình cao và dốc, sông ngắn là điều kiện thuận lợi cho quá trình tập trung nước
và hình thành lũ lụt (hình 2) 1.
1.3. ĐỊA CHẤT, THỔ NHƯỠNG
Lưu vực có thành phần đất đá khá đa dạng. Ở vùng thượng nguồn là các
thành tạo macma: granit biotit, granit haimica, cát kết, andezit, đá phiến sét. Phía



Nam lưu vực còn bắt gặp phylit, quazit, cuội kết, đá hoa, đá phiến mica, porphyolit,
đá phiến lục của hệ tầng A Vương. Phần thấp của lưu vực phổ biến các thành tạo
sông cuội, sỏi, mảnh vụn, cát, bột, sét. Vùng gần biển chủ yếu là cát có nguồn gốc
gió biển và một phần nhỏ thành tạo cuội cát, bột có nguồn gốc sông – biển. Dọc
theo sông là các thành tạo: cuội, cát, bột, sét có nguồn gốc sông tuổi Đệ tứ. Phần
thượng nguồn là đất mùn vàng đỏ trên núi, dọc hai bờ sông là đất đỏ vàng trên
phiến sét và đất xói mòn trơ sỏi đá. Đất núi dốc phần lớn trên 20
0
, tầng đất mỏng có
nhiều đá lộ. Các đồng bằng được cấu tạo bởi phù sa cổ, phù sa mới ngoài ra còn có
các cồn cát và bãi cát chạy dọc theo bờ biển ở các đồng bằng ven biển (hình 3) 10.




TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Bản đồ địa hình lưu vực sông Thu Bồn (2000) Tổng cục Địa chính.
2. Bản đồ độ dốc lưu vưc sông Thu Bồn (2000) Tổng cục Đia chính.
3. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất lưu vực sông Thu Bồn (2000) Tổng cục Đia
chính.
4. Bản đồ mạng lưới lưu vực sông Thu Bồn (2000) Tổng cục Địa chính.
5. Bản đồ phân bố các trạm khí tượng, thủy văn tỉnh Quảng Nam (2000) Tổng cục
hành chính.
6. Bản đồ rừng lưu vực sông Thu Bồn (2000) Tổng cục Địa chính.
7. Lưu Công Đào – Nguyễn Tài (dịch từ tiếng Nga) Sổ tay tính toán thủy lực,
NXB Nông nghiệp Hà Nội.
8. Đoàn Mạnh Hùng (2007) Mô phỏng quá trình mưa – dòng chảy trên lưu
vực sông Thu Bồn – trạm Nông Sơn bằng mô hình sóng động học
một chiều phương pháp phần tử hữu hạn và SCS. Khóa luận tốt
nghiệp.
9. Nguyễn Hữu Khải - Nguyễn Thanh Sơn (2003) Mô hình toán thủy văn, NXB
ĐHQGHN, Hà Nội.
10. Nguyễn Thị Nghĩa (2006) Khảo sát các kịch bản sử dụng đất trên lưu vực
sông Tả T rạch trạm Thượng Nhật bằng mô hình sóng động học một
chiều và phương pháp SCS. Khóa luận tốt nghiệp.
11. Nguyễn Thanh Sơn – Ngô Chí Tuấn (2004). Kết quả mô phỏng lũ bằng mô hình
sóng động học một chiều lưu vực sông Vệ. Tạp chí khóa học ĐHQGHN,
Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, T.XIX, Nol, Hà Nội.
12. Đỗ Thị Tâm (2005) Ứng dụng mô hình sóng động học một chiều phương
pháp phần tử hữu hạn và phương pháp SCS để đánh giá việc sử dụng
tài nguyên đất và nước trên lưu vực song Thu Bồn – trạm Nông Sơn.
Khóa luận tốt nghiệp.
13. Phạm Hồng Thái (2004) Ứng dụng mô hình phần tử hữu hạn sóng động học và
phương pháp SCS mô phỏng quá trình mưa – dòng chảy lưu vực sông Thu
Bồn – trạm Nông Sơn. Khóa luận tốt nghiệp.
14. Ngô Chí Tuấn (2003) Ứng dụng mô hình phần tử hữu hạn sóng động học đánh
giá tác động của sử dụng đất đến dòng chảy lưu vực sông Trà Khúc.
Khóa luận tốt nghiệp.
15. Ven Te Chow (1994) Thủy văn ứng dụng, Nhà xuất bản giáo dục.