Tóm tắt Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Xây dựng bản đồ nguy cơ ngập lụt cho quận Ninh Kiều, thành phố Cần Thơ

Chia sẻ: Na Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:26

Thêm vào BST

Báo xấu

84
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài nhằm xây dựng được bản đồ ngập lụt đô thị cho khu vực quận Ninh Kiều, thành phố Cần Thơ. Luận văn sẽ là cơ sở cho việc quy hoạch phòng chống lũ và cũng là tài liệu tham khảo tốt cho các nhà hoạch định chính sách và ra quyết định ở địa phương. Sau đây là tóm tắt của luận văn.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Xây dựng bản đồ nguy cơ ngập lụt cho quận Ninh Kiều, thành phố Cần Thơ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ---------- Nguyễn Văn Đại XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGUY CƠ NGẬP LỤT CHO QUẬN NINH KIỀU, THÀNH PHỐ CẦN THƠ TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2015
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- Nguyễn Văn Đại XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGUY CƠ NGẬP LỤT CHO QUẬN NINH KIỀU, THÀNH PHỐ CẦN THƠ Chuyên ngành: Thủy văn học Mã số: 60440224 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. Nguyễn Thọ Sáo Hà Nội - 2015
TÓM TẮT LUẬN VĂN Họ và tên học viên: Nguyễn Văn Đại Giới tính: Nam Ngày sinh: 18/07/1979 Nơi sinh: Hà Nội Chuyên ngành: Thủy văn học Mã số: 60440224 Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Thọ Sáo Tên đề tài luận văn: “Xây dựng bản đồ nguy cơ ngập lụt cho quận Ninh Kiều, thành phố Cần Thơ”
MỞ ĐẦU Đô thị hóa có thể làm tăng nguy cơ lũ lụt và những tổn thương nặng nề hơn đối với hoạt động kinh tế-xã hội và cơ sở hạ tầng tại những khu vực cụ thể. Nguy cơ lũ lụt chủ yếu gây ra bởi những thay đổi về khí tượng, thủy văn, sử dụng đất và đô thị hóa. Một lượng lớn các nghiên cứu trong hai mươi năm qua đã cho thấy mối quan hệ chặt chẽ giữa các khu vực đô thị và vi khí hậu địa phương. Cũng giống như các thành phố khác ở Việt Nam, Cần Thơ đang phải đối mặt với nhiều vấn đề điển hình của việc đô thị hóa (ví dụ như ô nhiễm, các vấn đề xã hội), nhưng một trong những vấn đề nghiêm trọng nhất là lũ lụt. Trong tương lai, thành phố Cần Thơ sẽ phải đối mặt với một số thách thức, cụ thể là: (1) tác động của biến đổi khí hậu làm tăng mực nước biển và triều, (2) dòng chảy sông mùa lũ lớn hơn do biến đổi khí hậu, (3) tăng dòng chảy đô thị do bê tông hóa làm giảm khả năng thấm và (4) tăng lượng mưa lớn do phát triển đô thị theo sự thay đổi vi khí hậu (đảo nhiệt đô thị). Kết quả của nghiên cứu “Xây dựng bản đồ nguy cơ ngập lụt cho quận Ninh Kiều, thành phố Cần Thơ” sẽ là cơ sở cho việc quy hoạch phòng chống lũ và cũng là tài liệu tham khảo tốt cho các nhà hoạch định chính sách và ra quyết định ở địa phương. Mục tiêu nghiên cứu Xây dựng được bản đồ ngập lụt đô thị cho khu vực quận Ninh Kiều, thành phố Cần Thơ. Nội dung nghiên cứu  Để đạt được mục tiêu đã đề ra, đề tài thực hiện các nội dung sau:  Thu thập số liệu khí tượng, thủy văn cho khu vực nghiên cứu;  Thu thập các bản đồ địa hình, bản đồ vị trí và thông số các công trình tiêu thoát nước mưa;  Cập nhật các kịch bản biến đổi khí hậu cho khu vực nghiên cứu;  Thiết lập mô hình thủy lực và mô hình tiêu thoát nước mưa;  Tính toán cho các kịch bản biến đổi khí hậu;  Xây dựng các bản đồ ngập lụt. 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NGẬP LỤT ĐÔ THỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGUY CƠ NGẬP LỤT 1.1. Tổng quan về ngập lụt đô thị 1.1.1. Các nguyên nhân khách quan a) Tác động của nhân tố địa lý, địa hình [8] b) Tác động của nhân tố mưa [8] 1.1.2. Các nguyên nhân chủ quan Do đô thị hóa, con người đã làm thay đổi chế độ dòng chảy tự nhiên, gây bất lợi cho tiêu thoát nước mưa tại chỗ [8]. 1.2. Phương pháp xây dựng bản đồ nguy cơ ngập lụt Đề tài này sẽ tính toán ngập lụt cho quận Ninh Kiều do cả mưa nội đô, lũ trong sông và triều cường và tính toán dưới tác động của biến đổi khí hậu (BĐKH) và nước biển dâng (NBD) (Hình 1.1). - Ảnh viễn thám - Số liệu khí tượng, thủy văn - Bản đồ DEM - Số liệu công trình thủy lợi … - Số liệu địa hình Mô hình kết nối với các Mô hình thủy động lực học 1 phần mềm Viễn thám và chiều cho mạng lưới sông, kênh GIS (MIKE URBAN) và hệ thống cống (MIKE11) MIKE 21 MIKE FLOOD Bản đồ ngập lụt đô thị quận Ninh Kiều 2
Hình 1.1. Sơ đồ tiếp cận hệ thống xây dựng bản đồ ngập lụt đô thị quận Ninh Kiều 3
CHƯƠNG 2. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN VÀ CÁC KỊCH BẢN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU KHU VỰC NGHIÊN CỨU 2.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên khu vực nghiên cứu 2.1.1. Vị trí địa lí Ninh Kiều là quận trung tâm của thành phố Cần Thơ, nằm ở ngã ba sông Cần Thơ và sông Hậu, phía đông giáp tỉnh Vĩnh Long, phía tây giáp huyện Phong Điền, phía nam giáp huyện Phong Điền và quận Cái Răng, phía bắc giáp quận Bình Thủy. Toàn quận có 13 phường: An Bình, An Cư, An Hòa, An Hội, An Khánh, An Lạc, An Nghiệp, An Phú, Cái Khế, Hưng Lợi, Tân An, Thới Bình, Xuân Khánh. 2.1.2. Đặc điểm địa hình, địa mạo, địa chất 2.1.3. Đặc điểm khí hậu 2.1.4. Đặc điểm thủy văn 2.2. Kịch bản biến đổi khí hậu khu vực nghiên cứu Kịch bản BĐKH là đầu vào quan trọng trong quá trình đánh giá, tính toán ngập lụt. Ninh Kiều là quận trung tâm của thành phố Cần Thơ nên sử dụng chung kịch bản BĐKH của thành phố Cần Thơ. 2.2.1. Các kịch bản biến đổi khí hậu đối với lượng mưa 2.2.2. Kịch bản nước biển dâng 4
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT ĐÔ THỊ CHO QUẬN NINH KIỀU - THÀNH PHỐ CẦN THƠ 3.1. Giới thiệu các mô hình 3.1.1. Lựa chọn mô hình tính toán - Tính toán thủy văn: Mô hình MIKE NAM; - Tính toán thủy lực một chiều: Mô hình MIKE 11; - Tính toán thủy lực một chiều: Mô hình MIKE 21; - Tính toán thủy văn đô thị: Mô hình MIKE URBAN; - Liên kết các mô hình để tính ngập lụt: Mô hình MIKE FLOOD. 3.1.2. Giới thiệu chung về các mô hình 3.1.2.1. Mô hình MIKE NAM [14, 15] 3.1.2.2. Mô hình MIKE 11 [14, 15] 3.1.2.3. Mô hình MIKE 21 [16] 3.1.2.4. Mô hình MIKE URBAN [17] 3.1.2.5. Mô hình MIKE FLOOD 3.2. Số liệu đầu vào 3.2.1. Số liệu địa hình Bao gồm: Số liệu địa hình mặt cắt sông; mô hình số độ cao (DEM), số liệu các cống, hố ga của hệ thống tiêu thoát nước đô thị trên địa bàn quận Ninh Kiều. 3.2.2. Số liệu khí tượng 3.2.3. Số liệu thủy văn 3.3. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình 3.3.1. Mô hình thủy lực 1 chiều trong sông (MIKE 11) Mạng lưới sông tính toán của mô hình thủy lực 1 chiều trong sông và các lưu vực khu giữa được kế thừa từ dự án Quy hoạch ĐBSCL trong điều kiện BĐKH- NBD với phạm vi tính toán từ trạm Kratie ra tới biển. Sau khi hiệu chỉnh đã xác định được bộ thông số của mô hình MIKE-NAM cho các lưu vực bộ phận như trong Bảng 3.1. 5
Bảng 3.1. Thông số MIKE-NAM cho các lưu vực bộ phận [4] Thông số Lưu vực Umax Lmax CQOF CKIF CK1,2 TOF TIF bộ phận TGLX1 10 150 0.4 1000 5 0.2 0 TGLX2 10 120 0.4 1000 5 0.2 0 TGLX3 10 110 0.4 1000 5 0.3 0 TSH 10 110 0.4 1000 5 0.2 0 BDCM1 10 110 0.4 1000 5 0.2 0 BDCM2 10 110 0.4 1000 5 0.2 0 BDCM3 10 110 0.4 1000 5 0.2 0 BDCM4 10 110 0.4 1000 5 0.2 0 BDCM5 10 130 0.4 1000 5 0.2 0 BDCM6 10 120 0.4 1000 5 0.2 0 KG1 10 115 0.45 1000 5 0.2 0 KG2 10 130 0.45 1000 5 0.2 0 KG3 10 140 0.35 1000 5 0.2 0 KG4 10 150 0.35 1000 6 0.2 0 DTM1 10 160 0.35 1000 6 0.2 0 DTM2 10 160 0.35 1000 6 0.2 0 DTM3 10 130 0.35 1000 6 0.2 0 BT1 10 130 0.3 1000 6 0.2 0 BT2 10 130 0.3 1000 6 0.2 0 DTM4 10 120 0.3 1000 6 0.2 0 VCT 10 120 0.45 1000 6 0.2 0 VCD 10 110 0.45 1000 6 0.2 0 3.3.1.1. Kết quả hiệu chỉnh mô hình MIKE11 Bộ thông số mô hình MIKE11 sau khi hiệu chỉnh tại một số vị trí chính của các sông được trình bày trong Bảng 3.2. 6
Bảng 3.2. Bộ thông số của mô hình MIKE11 tại một số vị trí chính Sông/ Hệ số Hệ số TT Vị trí TT Sông/kênh Vị trí kênh nhám nhám 1 Mekong 22000 0,016 19 Cua Dai 0 0,017 2 Mekong 69000 0,017 20 Co Chien 96000 0,017 3 Mekong 125000 0,018 21 Co Chien 0 0,018 4 Mekong 158000 0,019 22 Ham Luong 73000 0,017 5 Mekong 225000 0,024 23 Ham Luong 0 0,018 6 Mekong 238000 0,026 24 CO CHIEN2 30000 0,017 7 Mekong 320000 0,028 25 CO CHIEN2 0 0,018 8 Mekong 340000 0,029 26 Tran de 38300 0,017 9 Mekong 356000 0,03 27 Tran de 0 0,018 10 Mekong 558000 0,03 28 VamNao1 0 0,022 11 Bassac 27000 0,017 29 VamNao1 23800 0,022 12 Bassac 110000 0,019 30 Vam Co Tay 142600 0,019 13 Bassac 165200 0,019 31 Vam Co Tay 109000 0,02 14 Bassac 192000 0,022 32 Vam Co Tay 65000 0,021 15 Bassac 222000 0,025 33 Vam Co Tay 20000 0,022 16 Bassac 308000 0,025 34 Vam Co Tay 0 0,024 17 Bassac 344000 0,026 35 Vam Co 0 0,018 18 Cua Dai 38000 0,016 36 Vam Co 48000 0,016 a) Tại Tân Châu b) Tại Châu Đốc 7
c) Tại Vàm Nao d) Tại Long Xuyên e) Tại Mỹ Thuận f) Tại Cần Thơ g) Tại Hưng Thạnh h) Tại Mộc Hóa Hình 3.1. Đường quá trình mực nước tính toán và thực đo năm 2000 tại một số vị trí Để đánh giá độ chính xác của bộ thông số mô hình đã được hiệu chỉnh, luận văn đã sử dụng chỉ tiêu NASH để đánh giá sự phù hợp của được quá trình mực nước mô phỏng và đánh giá thông qua sai số đỉnh lũ giữa tính toán và thực đo. Kết quả đánh giá độ chính xác của mô hình đối với việc hiệu chỉnh mô hình thông qua chỉ tiêu NASH và sai số đỉnh lũ được trình bày trong Bảng 3.3. 8
Bảng 3.3. Đánh giá kết quả hiệu chỉnh mô hình Chỉ tiêu Nash Sai số đỉnh (%) Vị trí Tân Châu 0,912 -0,560 Châu Đốc 0,920 0,083 Vàm Nao 0,937 -0,126 Long Xuyên 0,872 0,072 Mỹ Thuận 0,812 0,094 Cần Thơ 0,857 -0,037 Hưng Thạnh 0,822 0,142 Mộc Hóa 0,816 0,367 3.3.1.2. Kết quả kiểm định mô hình Tương tự với việc hiệu chỉnh bộ thông số mô hình, kết quả tính toán mực nước được so sánh với được quá trình mực nước thực đo tại một số trạm thủy văn như Tân Châu, Châu Đốc, Vàm Nao, Long Xuyên, Mỹ Thuận, Cần Thơ, Hưng Thạnh và Mộc Hóa. Kết quả so sánh đường quá trình mực nước tính toán và thực đo trận lũ năm 2011 tại vị trí các trạm này được thể hiện trên Hình 3.2. a) Tại Tân Châu b) Tại Châu Đốc c) Tại Vàm Nao d) Tại Long Xuyên 9
e) Tại Mỹ Thuận f) Tại Cần Thơ g) Tại Hưng Thạnh h) Tại Mộc Hóa Hình 3.2. Đường quá trình mực nước tính toán và thực đo năm 2011 tại một số vị trí Kết quả đánh giá độ chính xác của mô hình đối với việc kiểm định mô hình thông qua chỉ tiêu NASH và sai số đỉnh lũ được trình bày trong Bảng 3.4. Bảng 3.4. Đánh giá kết quả kiểm định mô hình Chỉ tiêu Nash Sai số đỉnh (%) Vị trí Tân Châu 0,982 -0,230 Châu Đốc 0,928 0,003 Vàm Nao 0,967 0,001 Long Xuyên 0,972 -0,036 Mỹ Thuận 0,925 -0,028 Cần Thơ 0,965 -0,100 Hưng Thạnh 0,963 0,056 Mộc Hóa 0,872 0,009 3.3.2. Mô hình thủy lực 2 chiều (MIKE 21) 3.3.2.1. Dữ liệu địa hình Luận văn đã đưa dữ liệu địa hình mặt cắt ngang sông trong 10
mô hình MIKE11 vào địa hình của mô hình MIKE21 để làm chính xác hóa phần địa hình trong lòng dẫn (Hình 3.3). Hình 3.3. Địa hình của miền tính toán trong mô hình MIKE 21 3.3.2.2. Dữ liệu dòng chảy đầu vào Các kết quả tính toán dòng chảy từ mô hình MIKE11 sẽ được trích xuất để làm đầu vào cho mô hình MIKE 21 tại các vị trí biên tính toán của miền tính như được thể hiện trên Hình 3.4. Hình 3.4. Các vị trí biên đầu vào của miền tính trong mô hình MIKE21. 11
3.3.2.3. Thông số mô hình Sau khi hiệu chỉnh, luận văn đã xác định được bộ thông số mô hình MIKE21 cho miền tính như trong Bảng 3.5. Bảng 3.5. Thông số mô hình MIKE21 của miền tính TT Thông số Giá trị Ghi chú 1 Mức độ khô của lưu vực 0,005 (m) 2 Mức độ ẩm của lưu vực 0,05 (m) 3 Biên độ ngập lụt 0,1 (m) Hệ số nhớt rối theo Phương pháp 4 0,28 phương ngang Smagorinky Hệ số nhám 5 Hệ số nhám 25 ( /s) Manning (M) 6 Điều kiện ban đầu 0 (m) Mực nước tĩnh 3.3.3. Mô hình thủy văn đô thị (MIKE URBAN) Các cống, hố ga của hệ thống tiêu thoát nước đô thị trên địa bàn quận Ninh Kiều được số hóa và đưa vào trong mô hình MIKE URBAN như trong Hình 3.5. Hình 3.5. Mạng lưới cống, hố ga trong mô hình MIKE URBAN 12
3.3.4. Mô hình MIKE FLOOD Sử dụng mô hình MIKE FLOOD kết nối mô hình MIKE 21 và mô hình MIKE UBARN để tính toán ngập lụt cho quận Ninh Kiều (Hình 3.6). Luận văn đã tiến hành kết nối tại 146 vị trí là các hố ga của hệ thống tiêu thoát nước của quận Ninh Kiều. 1111500 Dia hinh [m] Above 10.0 1111000 7.5 - 10.0 5.0 - 7.5 2.5 - 5.0 1110500 0.0 - 2.5 -2.5 - 0.0 1110000 -5.0 - -2.5 -7.5 - -5.0 -10.0 - -7.5 1109500 -12.5 - -10.0 -15.0 - -12.5 -17.5 - -15.0 1109000 -20.0 - -17.5 -22.5 - -20.0 -25.0 - -22.5 1108500 Below -25.0 Undefined Value 581000 582000 583000 584000 585000 586000 587000 588000 589000 590000 Hình 3.6. Sơ đồ kết nối các mô hình MIKE 21 và MIKE UBARN trong mô hình MIKE-FLOOD Kết quả tính toán diện tích ngập lụt thời điểm đỉnh lũ lúc 5 giờ ngày 27/10/2011 của miền tính được thể hiện trên Hình 3.7. Do trên khu vực nghiên cứu không có số liệu điều tra vết lũ nên không thể đánh giá sai số về độ sâu ngập lụt. Tuy nhiên, luận văn đã tiến hành giải đoán ảnh vệ tinh để xác định diện ngập và tiến hành so sánh với diện ngập tính toán được. Ảnh vệ tinh được sử dụng để giải đoán là ảnh vệ tinh Landsat7 được tải miễn phí từ trang web www.earthexplorer.usgs.gov với độ phân giải 30m x 30m. Để xác định được diện tích ngập lụt từ ảnh vệ tinh, luận văn đã sử dụng phương pháp tổ hợp màu 5-6-4. Tổ hợp màu này được sử dụng để phân biệt rõ giữa yếu tố đất và yếu tố nước từ các kênh phổ của ảnh vệ tinh. Quá trình giải đoán ảnh vệ tinh được thực hiện bằng phần mềm Arcgis. Kết quả giải đoán ảnh vệ tinh Landsat7 xác định được diện ngập cho khu vực nghiên cứu như trình bày trên Hình 3.8. 13
Hình 3.7. Diện tích ngập từ mô hình lúc 13 giờ ngày 28/10/2011 Hình 3.8. Diện tích ngập của miền tính ngày 28/10/2011 - ảnh Landsat 7 14
Bảng 3.6. So sánh kết quả tính toán diện tích ngập của miền tính từ mô hình với diện tích ngập tính toán từ ảnh Landsat7 Yếu tố Mô hình Ảnh Landsat7 Sai số Diện tích ngập (ha) 32927 26802 18,6% Thời điểm tính 13 giờ ngày 28/10/2011 28/10/2011 Nguyên nhân là do chưa có khả năng xử lý mây cho ảnh viễn thám nên một số diện tích bị mây che được giải đoán là vùng không bị ngập. Tuy nhiên, so sánh kết quả diện tích ngập tính toán và diện tích ngập được giải đoán từ ảnh vệ tinh trong hình Hình 3.7 và Hình 3.8 vẫn có nhiều nét tương đồng và khá phù hợp. Kết quả tính toán ngập lụt theo các kịch bản BĐKH và NBD năm 2020 như trên Hình 3.9, Hình 3.10 và Hình 3.11. Hình 3.9. Bản đồ nguy cơ ngập lụt lớn nhất năm 2020 ứng với kịch bản phát thải thấp (B1) 15
Hình 3.10. Bản đồ nguy cơ ngập lụt lớn nhất năm 2020 ứng với kịch bản phát thải trung bình (B2) Hình 3.11. Bản đồ nguy cơ ngập lụt lớn nhất năm 2020 ứng với kịch bản phát thải cao (A2) 16
3.4. Xây dựng bản đồ ngập lụt đô thị Kết quả tính toán diện tích có nguy cơ ngập lớn nhất theo các kịch bản của quận Ninh Kiều được đưa trong Bảng 3.7. Bảng 3.7. Diện tích nguy cơ ngập lớn nhất theo các kịch bản BĐKH quận Ninh Kiều Diện tích Thay đổi so với STT Kịch bản Năm ngập lớn kịch bản nền nhất (ha) (ha) (%) 1 Nền 2011 1174,36 2 Phát thải thấp (B1) 2020 1365,21 190,85 16,25 3 Phát thải trung bình (B2) 2020 2302,63 1128,27 96,08 4 Phát thải cao (A2) 2020 2678,72 1504,36 128,10 Bản đồ ngập lớn nhất của trận lũ tháng 10/2011 của quận Ninh Kiều được trình bày trên Hình 3.12. Hình 3.12. Bản đồ ngập lụt lớn nhất quận Ninh Kiều năm 2011 17